2021届高考化学一轮复习第6章化学能与热能高考真题演练含解析新人教版

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第6章 化学能与热能 ‎1．(2018·北京高考)我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程示意图如下。‎ 下列说法不正确的是(　　)‎ A．生成CH3COOH总反应的原子利用率为100%‎ B．CH4→CH3COOH过程中，有C—H键发生断裂 C．①→②放出能量并形成了C—C键 D．该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率 答案　D 解析　根据图示可知，CH4与CO2在催化剂存在时生成CH3COOH，总反应为CH4＋CO2CH3COOH，只有CH3COOH一种生成物，原子利用率为100%，A正确；CH4在①过程中，有1个C—H键发生断裂，B正确；根据图示，①的总能量高于②的总能量，①→②放出能量，对比①和②，①→②形成C—C键，C正确；催化剂只影响化学反应速率，不影响化学平衡，不能提高反应物的平衡转化率，D错误。‎ ‎2．(2017·江苏高考)通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。下列说法不正确的是(　　)‎ ‎①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　‎ ΔH1＝a kJ·mol－1‎ ‎②CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　‎ ΔH2＝b kJ·mol－1‎ ‎③CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)　‎ ΔH3＝c kJ·mol－1‎ ‎④2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)　‎ ΔH4＝d kJ·mol－1‎ A．反应①、②为反应③提供原料气 B．反应③也是CO2资源化利用的方法之一 C．反应CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(l)的ΔH＝ kJ·mol－1‎ - 6 -‎ D．反应2CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)的ΔH＝(2b＋2c＋d) kJ·mol－1‎ 答案　C 解析　A对：反应③的反应物是反应①、②的产物，所以反应①、②为反应③提供原料气。B对：反应③是CO2与H2反应制取甲醇，是CO2资源化利用的方法之一。C错：该反应产物H2O为气态时，ΔH＝ kJ·mol－1。D对：根据盖斯定律，反应②×2＋③×2＋④可得反应2CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)的ΔH＝(2b＋2c＋d) kJ·mol－1。‎ ‎3．(2019·高考组合题)‎ ‎(1)(全国卷Ⅲ)Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行：‎ CuCl2(s)===CuCl(s)＋Cl2(g)　ΔH1＝83 kJ·mol－1‎ CuCl(s)＋O2(g)===CuO(s)＋Cl2(g)　ΔH2＝－20 kJ·mol－1‎ CuO(s)＋2HCl(g)===CuCl2(s)＋H2O(g)　ΔH3＝－121 kJ·mol－1‎ 则4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。‎ ‎(2)(天津高考)Ⅰ.硅粉与HCl在300 ℃时反应生成1 mol SiHCl3气体和H2，放出225 kJ热量，该反应的热化学方程式为____________________________________________。SiHCl3的电子式为________________________________________________。‎ Ⅱ.将SiCl4氢化为SiHCl3有三种方法，对应的反应依次为：‎ ‎①SiCl4(g)＋H2(g)SiHCl3(g)＋HCl(g)ΔH1>0‎ ‎②3SiCl4(g)＋2H2(g)＋Si(s)4SiHCl3(g)ΔH2<0‎ ‎③2SiCl4(g)＋H2(g)＋Si(s)＋HCl(g)3SiHCl3(g)　ΔH3＝________(用ΔH1、ΔH2表示)‎ ‎(3)(北京高考)甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。‎ ‎①反应器中初始反应的生成物为H2和CO2，其物质的量之比为4∶1，甲烷和水蒸气反应的方程式是 ‎________________________________________________________________________。　　　　‎ ‎②已知反应器中还存在如下反应：‎ ⅰ.CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)ΔH1‎ ⅱ.CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)ΔH2‎ ⅲ.CH4(g)===C(s)＋2H2(g)ΔH3‎ ‎……‎ ⅲ为积炭反应，利用ΔH1和ΔH2计算ΔH3时，还需要利用________________________反应的ΔH。‎ 答案　(1)－116‎ - 6 -‎ ‎(2)Ⅰ.Si(s)＋3HCl(g)SiHCl3(g)＋H2(g)‎ ΔH＝－225 kJ·mol－1‎ Ⅱ.ΔH2－ΔH1‎ ‎(3)①CH4＋2H2O4H2＋CO2‎ ‎②C(s)＋2H2O(g)===CO2(g)＋2H2(g)[或C(s)＋CO2(g)===2CO(g)]‎ 解析　(1)由盖斯定律可得，4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝2ΔH3＋2ΔH2＋2ΔH1＝(－121 kJ·mol－1)×2＋(－20 kJ·mol－1)×2＋(83 kJ·mol－1)×2＝－116 kJ·mol－1。‎ ‎(2)Ⅱ.根据盖斯定律即可得③＝②－①，所以ΔH3＝ΔH2－ΔH1。‎ ‎(3)①已知反应物为CH4和H2O(g)，生成物为H2和CO2，且物质的量之比为4∶1，据此结合质量守恒定律即可写出化学方程式。‎ ‎②根据盖斯定律，ⅰ式＋ⅱ式可得：CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g)　ΔH1＋ΔH2，则(ⅰ式＋ⅱ式)－ⅲ式可得：C(s)＋2H2O(g)===CO2(g)＋2H2(g)　ΔH；ⅰ式－ⅱ式可得：CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)　ΔH1－ΔH2，则(ⅰ式－ⅱ式)－ⅲ式可得：C(s)＋CO2(g)===2CO(g)　ΔH。因此，要求反应ⅲ式的ΔH3，还必须利用反应C(s)＋2H2O(g)===CO2(g)＋2H2(g)或C(s)＋CO2(g)===2CO(g)的ΔH。‎ ‎4．(2018·高考组合题)‎ ‎(1)(全国卷Ⅰ)已知：2N2O5(g)===2N2O4(g)＋O2(g)‎ ΔH1＝－4.4 kJ·mol－1‎ ‎2NO2(g)===N2O4(g)　ΔH2＝－55.3 kJ·mol－1‎ 则反应N2O5(g)===2NO2(g)＋O2(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。‎ ‎(2)(全国卷Ⅱ)CH4CO2催化重整反应为：CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)。‎ 已知：C(s)＋2H2(g)===CH4(g)　ΔH＝－75 kJ·mol－1‎ C(s)＋O2(g)===CO2(g)‎ ΔH＝－394 kJ·mol－1‎ C(s)＋O2(g)===CO(g)‎ ΔH＝－111 kJ·mol－1‎ 该催化重整反应的ΔH＝________kJ·mol－1。‎ ‎(3)(全国卷Ⅲ)SiHCl3在催化剂作用下发生反应：‎ - 6 -‎ ‎2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)‎ ΔH1＝48 kJ·mol－1‎ ‎3SiH2Cl2(g)===SiH4(g)＋2SiHCl3(g)‎ ΔH2＝－30 kJ·mol－1‎ 则反应4SiHCl3(g)===SiH4(g)＋3SiCl4(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。‎ ‎(4)(北京高考)反应Ⅰ：2H2SO4(l)===2SO2(g)＋2H2O(g)＋O2(g)　ΔH1＝＋551 kJ·mol－1‎ 反应Ⅲ：S(s)＋O2(g)===SO2(g)‎ ΔH3＝－297 kJ·mol－1‎ 反应Ⅱ()的热化学方程式为：______________________________________。‎ ‎(5)(江苏高考)用水吸收NOx的相关热化学方程式如下：‎ ‎2NO2(g)＋H2O(l)===HNO3(aq)＋HNO2(aq)　ΔH＝－116.1 kJ·mol－1‎ ‎3HNO2(aq)===HNO3(aq)＋2NO(g)＋H2O(l)　ΔH＝75.9 kJ·mol－1‎ 反应3NO2(g)＋H2O(l)===2HNO3(aq)＋NO(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。‎ 答案　(1)53.1　(2)247　(3)114‎ ‎(4)3SO2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(l)＋S(s)‎ ΔH2＝－254 kJ·mol－1‎ ‎(5)－136.2‎ 解析　(4)根据过程，反应Ⅱ为SO2催化歧化生成H2SO4和S，反应为3SO2＋2H2O===2H2SO4＋S。应用盖斯定律，反应Ⅰ＋反应Ⅲ得，2H2SO4(l)＋S(s)===3SO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝ΔH1＋ΔH3＝(＋551 kJ·mol－1)＋(－297 kJ·mol－1)＝＋254 kJ·mol－1，反应Ⅱ的热化学方程式为3SO2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(l)＋S(s)　ΔH＝－254 kJ·mol－1。‎ ‎5．(2017·高考组合题)‎ ‎(1)(全国卷Ⅰ)下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。‎ - 6 -‎ 通过计算，可知系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ)制氢的热化学方程式分别为_______________________________、‎ ‎_____________________________，制得等量H2所需能量较少的是________。‎ ‎(2)(全国卷Ⅱ)丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题：‎ 正丁烷(C4H10)脱氢制1丁烯(C4H8)的热化学方程式如下：‎ ‎①C4H10(g)===C4H8(g)＋H2(g)　 ΔH1‎ 已知：②C4H10(g)＋O2(g)===C4H8(g)＋H2O(g)　ΔH2＝－119 kJ·mol－1‎ ‎③H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH3＝－242 kJ·mol－1‎ 反应①的ΔH1＝________kJ·mol－1。‎ ‎(3)(北京高考)TiCl4是由钛精矿(主要成分为TiO2)制备钛(Ti)的重要中间产物，制备纯TiCl4的流程示意图如下：‎ 氯化过程：TiO2与Cl2难以直接反应，加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。‎ 已知：TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(g)＋O2(g)　ΔH1＝＋175.4 kJ·mol－1‎ ‎2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH2＝－220.9 kJ·mol－1‎ 沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式：________________________________________________________________________。‎ 答案　(1)H2O(l)===H2(g)＋O2(g)ΔH＝＋286 kJ·mol－1‎ H2S(g)===H2(g)＋S(s)　ΔH＝＋20 kJ·mol－1　系统(Ⅱ)‎ ‎(2)＋123‎ ‎(3)TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(g)＋2CO(g)ΔH＝－45.5 kJ·mol－1‎ 解析　(1)令题干中的四个热化学方程式从上到下分别为①②③④。‎ 根据盖斯定律，将①＋②＋③可得，系统(Ⅰ)中的热化学方程式：‎ H2O(l)===H2(g)＋O2(g)　ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝327 kJ·mol－1－151 kJ·mol－1＋110 kJ·mol－1＝＋286 kJ·mol－1‎ 同理，将②＋③＋④可得，系统(Ⅱ)中的热化学方程式：‎ H2S(g)===H2(g)＋S(s)　ΔH＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＝－151 kJ·mol－1＋110 kJ·mol－1＋61 kJ·mol－1＝＋20 kJ·mol－1‎ 由所得两热化学方程式可知，制得等量H2所需能量较少的是系统(Ⅱ)。‎ ‎(2)由盖斯定律可知，①式＝②式－③式，即ΔH1＝ΔH2－ΔH3＝－119 kJ·mol－1－(－242 kJ·mol－1)＝＋123 kJ·mol－1。‎ - 6 -‎ ‎(3)钛精矿的主要成分是TiO2，在沸腾炉中加碳氯化时生成TiCl4(g)和CO(g)的反应为TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)TiCl4(g)＋2CO(g)。将题给两个已知热化学方程式依次编号为ⅰ、ⅱ，根据盖斯定律，由ⅰ＋ⅱ可得TiO2(s)＋2C(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(g)＋2CO(g)，则有ΔH＝(＋175.4 kJ·mol－1)＋(－220.9 kJ·mol－1)＝－45.5 kJ·mol－1。‎ - 6 -‎