2019届一轮复习人教版专题五 化学能与热能学案
专题五 化学能与热能
考纲解读
考点
考纲内容
高考示例
预测热度
反应热的有关概念
1.了解化学能与热能的相互转化。了解吸热反应、放热反应、反应热等概念
2.了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。了解化学在解决能源危机中的重要作用
2014北京理综,26,14分
★★★
热化学方程式
盖斯定律及其应用
1.了解热化学方程式的含义,能正确书写热化学方程式
2.理解盖斯定律,并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算
2017课标Ⅰ,28,14分
2014课标Ⅱ,13,6分
2013课标Ⅱ,12,6分
★★★
分析解读 本专题的主要考点为反应热的有关概念、ΔH的计算、热化学方程式的书写、盖斯定律的应用,其中盖斯定律的应用为高考高频考点。命题形式可以是选择题,也可以是非选择题中的某一设问。随着能源问题的日益突出,高考对本专题的考查仍将维持较高的热度。
命题探究
答案 (1)D (2)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) (3)①2.5 2.8×10-3 ②> > ③B
核心考点
1.酸性强弱比较 2.盖斯定律的应用 3.影响化学平衡的因素
4.平衡常数相关计算
审题方法
抓关键词:第(2)题中,看似所给信息较乱,实际在题中明确给出了提示,关键词是系统(Ⅰ)中“水分解制氢”,系统(Ⅱ)中“硫化氢分解联产氢气、硫黄”。
解题思路
(1)酸性强弱与酸的还原性没有必然的联系,所以D错误。
③A项,再充入H2S,H2S转化率会减小,错误;B项,再充入CO2,平衡正向移动,H2S转化率增大,正确;C项,充入COS,平衡逆向移动,H2S转化率减小,错误;D项,充入N2,平衡不移动,H2S转化率不变,错误。
关联知识
1.可以通过复分解反应由酸性较强的酸制取酸性较弱的酸
2.同等浓度的氢硫酸和亚硫酸,溶液导电能力越强,c(H+)越大,对应酸的酸性越强
(2)将系统(Ⅰ)、(Ⅱ)中的三个热化学方程式均直接相加即可得到所需答案。
(3)①反应前后气体体积不变,则平衡后水的物质的量为(0.10 mol+0.40 mol)×0.02=0.01 mol,利用三段式:
H2S(g) + CO2(g) COS(g) + H2O(g)
起始 0.40 mol 0.10 mol 0 0
转化 0.01 mol 0.01 mol 0.01 mol 0.01 mol
平衡 0.39 mol 0.09 mol 0.01 mol 0.01 mol
则H2S的平衡转化率α1=×100%=2.5%。
平衡常数K=≈2.8×10-3。
②由610 K到620 K,水的物质的量分数增大,说明平衡正向移动,则H2S的转化率增大,正反应吸热,ΔH>0。
3.升高温度,平衡向吸热反应方向移动
4.反应物为A(g)和B(g)两种物质时,达平衡后充入A,平衡正向移动,达新平衡状态时,A的转化率减小,B的转化率增大
设题技巧
本题以H2S的相关性质为主线,将酸性强弱比较、盖斯定律的应用、化学平衡的相关计算等综合在一起进行考查,试题难度中等,但对基础知识的应用及计算的准确性要求较高。
命题特点
本专题命题有以下规律:1.结合能量变化图像或可逆反应,以选择题形式对反应热或活化能的大小作出判断;2.根据给出的燃烧热或键能或热化学方程式,计算反应放出或吸收的热量以及反应热ΔH;3.在非选择题中,根据给出的热化学方程式,利用盖斯定律书写新的热化学方程式,常与化学平衡或工艺流程相结合综合出题。
五年高考
考点一 反应热的有关概念
1.(2015北京理综,9,6分)最新报道:科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下:
下列说法正确的是( )
A.CO和O生成CO2是吸热反应
B.在该过程中,CO断键形成C和O
C.CO和O生成了具有极性共价键的CO2
D.状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程
答案 C
2.(2013北京理综,6,6分)下列设备工作时,将化学能转化为热能的是( )
A
B
C
D
硅太阳能电池
锂离子电池
太阳能集热器
燃气灶
答案 D
3.(2013福建理综,11,6分)某科学家利用二氧化铈(CeO2)在太阳能作用下将H2O、CO2转变为H2、CO。其过程如下:
mCeO2 (m-x)CeO2·xCe+xO2
(m-x)CeO2·xCe+xH2O+xCO2 mCeO2+xH2+xCO
下列说法的是( )
A.该过程中CeO2没有消耗
B.该过程实现了太阳能向化学能的转化
C.右图中ΔH1=ΔH2+ΔH3
D.以CO和O2构成的碱性燃料电池的负极反应式为CO+4OH--2e- C+2H2O
答案 C
4.(2013重庆理综,6,6分)已知:
P4(g)+6Cl2(g) 4PCl3(g) ΔH=a kJ·mol-1,
P4(g)+10Cl2(g) 4PCl5(g) ΔH=b kJ·mol-1,
P4具有正四面体结构,PCl5中P—Cl键的键能为c kJ·mol-1,PCl3中P—Cl键的键能为1.2c kJ·mol-1。
下列叙述正确的是( )
A.P—P键的键能大于P—Cl键的键能
B.可求Cl2(g)+PCl3(g) PCl5(s)的反应热ΔH
C.Cl—Cl键的键能为(b-a+5.6c)/4 kJ·mol-1
D.P—P键的键能为(5a-3b+12c)/8 kJ·mol-1
答案 C
5.(2013山东理综,12,4分)对于反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH<0,在其他条件不变的情况下( )
A.加入催化剂,改变了反应的途径,反应的ΔH也随之改变
B.改变压强,平衡不发生移动,反应放出的热量不变
C.升高温度,反应速率加快,反应放出的热量不变
D.若在原电池中进行,反应放出的热量不变
答案 B
6.(2014北京理综,26,14分)NH3经一系列反应可以得到HNO3和NH4NO3,如下图所示。
(1)Ⅰ中,NH3和O2在催化剂作用下反应,其化学方程式是 。
(2)Ⅱ中,2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)。在其他条件相同时,分别测得NO
的平衡转化率在不同压强(p1、p2)下随温度变化的曲线(如图)。
①比较p1、p2的大小关系: 。
②随温度升高,该反应平衡常数变化的趋势是 。
(3)Ⅲ中,降低温度,将NO2(g)转化为N2O4(l),再制备浓硝酸。
①已知:2NO2(g) N2O4(g) ΔH1
2NO2(g) N2O4(l) ΔH2
下列能量变化示意图中,正确的是(选填字母) 。
②N2O4与O2、H2O化合的化学方程式是 。
(4)Ⅳ中,电解NO制备NH4NO3,其工作原理如图所示。为使电解产物全部转化为NH4NO3,需补充物质A。A是 ,说明理由: 。
答案 (1)4NH3+5O2 4NO+6H2O
(2)①p1
0
C.加热0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液,C的水解程度和溶液的pH均增大
D.对于乙酸与乙醇的酯化反应(ΔH<0),加入少量浓硫酸并加热,该反应的反应速率和平衡常数均增大
答案 C
8.(2015安徽理综,27,14分)硼氢化钠(NaBH4)在化工等领域具有重要的应用价值。某研究小组采用偏硼酸钠(NaBO2)为主要原料制备NaBH4,其流程如下:
已知:NaBH4常温下能与水反应,可溶于异丙胺(沸点:33 ℃)。
(1)在第①步反应加料之前,需要将反应器加热至100 ℃以上并通入氩气,该操作的目的是 。原料中的金属钠通常保存在 中,实验室取用少量金属钠需要用到的实验用品有 、 、玻璃片和小刀等。
(2)请配平第①步反应的化学方程式:
NaBO2+ SiO2+ Na+ H2 NaBH4+ Na2SiO3
(3)第②步分离采用的方法是 ;第③步分出NaBH4并回收溶剂,采用的方法是 。
(4)NaBH4(s)与H2O(l)反应生成NaBO2(s)和H2(g)。在25 ℃、101 kPa下,已知每消耗3.8 g NaBH4(s)放热21.6 kJ,该反应的热化学方程式是
。
答案 (14分)(1)除去反应器中的水蒸气和空气 煤油 镊子 滤纸
(2)1NaBO2+2SiO2+4Na+2H2 1NaBH4+2Na2SiO3
(3)过滤 蒸馏
(4)NaBH4(s)+2H2O(l) NaBO2(s)+4H2(g)
ΔH=-216.0 kJ·mol-1
考点二 热化学方程式 盖斯定律及其应用
1.(2017江苏单科,8,2分)通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。下列说法的是( )
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
D.反应2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)的ΔH=(2b+2c+d) kJ·mol-1
答案 C
2.(2015重庆理综,6,6分)黑火药是中国古代的四大发明之一,其爆炸的热化学方程式为:
S(s)+2KNO3(s)+3C(s) K2S(s)+N2(g)+3CO2(g)
ΔH=x kJ·mol-1
已知:碳的燃烧热ΔH1=a kJ·mol-1
S(s)+2K(s) K2S(s) ΔH2=b kJ·mol-1
2K(s)+N2(g)+3O2(g) 2KNO3(s) ΔH3=c kJ·mol-1
则x为( )
A.3a+b-c B.c-3a-b C.a+b-c D.c-a-b
答案 A
3.(2014课标Ⅱ,13,6分)室温下,将1 mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低,热效应为ΔH1,将1 mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高,热效应为ΔH2;CuSO4·5H2O受热分解的化学方程式为:CuSO4·5H2O(s) CuSO4(s)+5H2O(l),热效应为ΔH3。则下列判断正确的是( )
A.ΔH2>ΔH3 B.ΔH1<ΔH3
C.ΔH1+ΔH3=ΔH2 D.ΔH1+ΔH2>ΔH3
答案 B
4.(2014江苏单科,10,2分)已知:C(s)+O2(g) CO2(g) ΔH1
CO2(g)+C(s) 2CO(g) ΔH2
2CO(g)+O2(g) 2CO2(g) ΔH3
4Fe(s)+3O2(g) 2Fe2O3(s) ΔH4
3CO(g)+Fe2O3(s) 3CO2(g)+2Fe(s) ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断正确的是( )
A.ΔH1>0,ΔH3<0 B.ΔH2>0,ΔH4>0
C.ΔH1=ΔH2+ΔH3 D.ΔH3=ΔH4+ΔH5
答案 C
5.(2013课标Ⅱ,12,6分)在1 200 ℃时,天然气脱硫工艺中会发生下列反应
H2S(g)+O2(g) SO2(g)+H2O(g) ΔH1
2H2S(g)+SO2(g)S2(g)+2H2O(g) ΔH2
H2S(g)+O2(g) S(g)+H2O(g) ΔH3
2S(g) S2(g) ΔH4
则ΔH4的正确表达式为( )
A.ΔH4=(ΔH1+ΔH2-3ΔH3)
B.ΔH4=(3ΔH3-ΔH1-ΔH2)
C.ΔH4=(ΔH1+ΔH2-3ΔH3)
D.ΔH4=(ΔH1-ΔH2-3ΔH3)
答案 A
6.(2015课标Ⅱ,27,14分)甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇,发生的主要反应如下:
①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH1
②CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2
③CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH3
回答下列问题:
(1)已知反应①中相关的化学键键能数据如下:
化学键
H—H
C—O
CO
H—O
C—H
E/(kJ·mol-1)
436
343
1 076
465
413
由此计算ΔH1= kJ·mol-1;已知ΔH2=-58 kJ·mol-1,则ΔH3= kJ·mol-1。
(2)反应①的化学平衡常数K表达式为 ;图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为 (填曲线标记字母),其判断理由是
。
图1 图2
(3)合成气组成n(H2)/n(CO+CO2)=2.60时,体系中的CO平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图2所示。α(CO)值随温度升高而 (填“增大”或“减小”),其原因是 ;图2中的压强由大到小为 ,其判断理由是 。
答案 (1)-99 +41(每空2分,共4分)
(2)K=[或Kp=](1分)
a 反应①为放热反应,平衡常数数值应随温度升高变小(每空1分,共2分)
(3)减小 升高温度时,反应①为放热反应,平衡向左移动,使得体系中CO的量增大;反应③为吸热反应,平衡向右移动,又使产生CO的量增大;总结果,随温度升高,使CO的转化率降低(1分,2分,共3分)
p3>p2>p1 相同温度下,由于反应①为气体分子数减小的反应,加压有利于提升CO的转化率;而反应③为气体分子数不变的反应,产生CO的量不受压强影响。故增大压强时,有利于CO的转化率升高(每空2分,共4分)
7.(2014课标Ⅰ,28,15分)乙醇是重要的有机化工原料,可由乙烯气相直接水合法或间接水合法生产。回答下列问题:
(1)间接水合法是指先将乙烯与浓硫酸反应生成硫酸氢乙酯(C2H5OSO3H),再水解生成乙醇。写出相应反应的化学方程式 。
(2)已知:
甲醇脱水反应 2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)
ΔH1=-23.9 kJ·mol-1
甲醇制烯烃反应 2CH3OH(g) C2H4(g)+2H2O(g) ΔH2=-29.1 kJ·mol-1
乙醇异构化反应 C2H5OH(g) CH3OCH3(g) ΔH3=+50.7 kJ·mol-1
则乙烯气相直接水合反应C2H4(g)+H2O(g) C2H5OH(g)的ΔH= kJ·mol-1。与间接水合法相比,气相直接水合法的优点是 。
(3)下图为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系(其中∶=1∶1)。
①列式计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数Kp= (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
②图中压强(p1、p2、p3、p4)的大小顺序为 ,理由是 。
③气相直接水合法常采用的工艺条件为:磷酸/硅藻土为催化剂,反应温度290 ℃、压强6.9 MPa,∶=0.6∶1。乙烯的转化率为5%,若要进一步提高乙烯转化率,除了可以适当改变反应温度和压强外,还可以采取的措施有 、 。
答案 (1)C2H4+H2SO4C2H5OSO3H、
C2H5OSO3H+H2O C2H5OH+H2SO4
(2)-45.5 污染小、腐蚀性小等
(3)①===0.07 (MPa)-1
②p1c(H2P)
②3Ca2++2HP Ca3(PO4)2↓+2H+
(4)①HCl ②
三年模拟
A组 2016—2018年模拟·基础题组
考点一 反应热的有关概念
1.(2018浙江“七彩阳光”联盟期初联考,19)煤的工业加工过程中,可利用CO和H2合成用途广泛的化工原料甲醇,能量变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.该反应是吸热反应
B.1 mol CH3OH(g)所具有的能量为90.1 kJ·mol-1
C.CO(g)+2H2(g) CH3OH(l) ΔH=-90.1 kJ·mol-1
D.1 mol CO(g)和2 mol H2(g)断键所需能量小于1 mol CH3OH(g)断键所需能量
答案 D
2.(2018河北武邑中学三调,5)H2和I2在一定条件下发生反应:H2(g)+I2(g) 2HI(g) ΔH=-a kJ·mol-1
已知:
(a、b、c均大于零)
下列说法不正确的是( )
A.反应物的总能量高于生成物的总能量
B.断开1 mol H—H键和1 mol I—I键所需能量大于断开2 mol H—I键所需能量
C.断开2 mol H—I键所需能量约为(c+b+a)kJ
D.向密闭容器中加入2 mol H2(g)和2 mol I2(g),充分反应后放出的热量小于2a kJ
答案 B
3.(2017山西五校一联,15)下列叙述正确的是( )
A.甲烷的燃烧热为ΔH=-890.3 kJ·mol-1,则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3 kJ·mol-1
B.已知H+(aq)+OH-(aq) H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1,则稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液反应的反应热ΔH=2×(-57.3)kJ·mol-1
C.Mg在CO2中燃烧生成MgO和C,该反应中化学能全部转化为热能
D.常温下,反应C(s)+CO2(g) 2CO(g)不能自发进行,则该反应的ΔH>0
答案 D
4.(2017山东省实验中学一诊,15)参照反应Br+H2 HBr+H过程中的能量变化示意图,下列叙述中正确的是( )
A.该反应为可逆反应
B.加入催化剂,可提高HBr的产率
C.反应物总能量低于生成物总能量
D.反应物总键能低于生成物总键能
答案 C
5.(2017河南中原名校联盟三联,13)已知:
C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) ΔH=+130 kJ·mol-1;
2C(s)+O2(g) 2CO(g) ΔH=-220 kJ·mol-1。
断开1 mol H—H键、OO键分别需要吸收436 kJ、496 kJ的热量,则断开1 mol O—H键需要吸收的热量为( )
A.332 kJ B.118 kJ C.462 kJ D.360 kJ
答案 C
6.(2017河北保定一模,10)已知通过乙醇制取氢气通常有如下两条途径:
a.CH3CH2OH(g)+H2O(g) 4H2 (g)+2CO(g) ΔH1=+256.6 kJ·mol-1
b.2CH3CH2OH(g)+O2(g) 6H2(g)+4CO(g) ΔH2=+27.6 kJ·mol-1
则下列说法正确的是( )
A.升高a的反应温度,乙醇的转化率增大
B.由b可知:乙醇的燃烧热为13.8 kJ·mol-1
C.对反应b来说,增大O2浓度可使ΔH2的值增大
D.以上两种途径,制取等量的氢气,无论哪种途径,消耗的能量均相同
答案 A
7.(2016江西红色七校一联,4)在催化剂、400 ℃时可实现氯的循环利用。下图是其能量关系图,下列分析正确的是( )
A.曲线a是使用了催化剂的能量变化曲线
B.反应物的总键能高于生成物的总键能
C.反应的热化学方程式为:4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH=-115.6 kJ
D.若反应生成2 mol液态水,放出的热量高于115.6 kJ
答案 D
8.(2016河南豫南九校联考,12)根据碘与氢气反应的热化学方程式
(ⅰ)I2(g)+H2(g) 2HI(g)+9.48 kJ
(ⅱ)I2(s)+H2(g) 2HI(g)-26.48 kJ
下列判断正确的是( )
A.254 g I2(g)中通入2 g H2(g),反应放热9.48 kJ
B.1 mol固态碘与1 mol气态碘所含的能量相差17.00 kJ
C.反应(ⅰ)的产物比反应(ⅱ)的产物稳定
D.反应(ⅱ)的反应物总能量比反应(ⅰ)的反应物总能量低
答案 D
考点二 热化学方程式 盖斯定律及其应用
9.(人教选4,一-3-6,变式)已知在25 ℃时:
(1)C(石墨)+O2(g) CO(g) ΔH1=-111 kJ·mol-1
(2)H2(g)+O2(g) H2O(g) ΔH2=-242 kJ·mol-1
(3)C(石墨)+O2(g) CO2(g) ΔH3=-394 kJ·mol-1
下列说法不正确的是( )
A.石墨的燃烧热ΔH为-394 kJ·mol-1
B.C(石墨)+CO2(g) 2CO(g)的ΔH=+172 kJ·mol-1
C.H2(g)+O2(g) H2O(l)的ΔH大于ΔH2
D.CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)的ΔH=-41 kJ·mol-1
答案 C
10.(2018黑龙江哈师大附中期中,15)已知:NH3·H2O(aq)与H2SO4(aq)反应生成1 mol正盐的ΔH=-24.2 kJ·mol-1;强酸、强碱稀溶液反应的中和热ΔH=-57.3 kJ·mol-1,则NH3·H2O在水溶液中电离的ΔH等于( )
A.+45.2 kJ·mol-1 B.-45.2 kJ·mol-1
C.+69.4 kJ·mol-1 D.-69.4 kJ·mol-1
答案 A
11.(2017河南开封定位考试,7)通过以下反应均可获取H2。
①太阳光催化分解水制氢:2H2O(l) 2H2(g)+O2(g) ΔH1=+571.6 kJ/mol
②焦炭与水反应制氢:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) ΔH2=+131.3 kJ/mol
③甲烷与水反应制氢:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) ΔH3=+206.1 kJ/mol
下列有关说法正确的是( )
A.反应①中电能转化为化学能
B.反应②为放热反应
C.反应③使用催化剂,ΔH3会减小
D.反应CH4(g) C(s)+2H2(g)的ΔH=+74.8 kJ/mol
答案 D
12.(2018河南、河北重点高中一联,19)乙炔广泛用于焊接、焊割及有机合成等方面。
(1)已知下列热化学方程式:
4CH4(g)+3O2(g) 2C2H2(g)+6H2O(g) ΔH1=a kJ·mol-1;
2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) ΔH2=b kJ·mol-1;
2CH4(g) C2H2(g)+3H2(g) ΔH3。
①ΔH3= kJ·mol-1(用含a、b的代数式表示)。
②已知下列共价键的键能数据:
共价键
C—H
H—H
键能/kJ·mol-1
413.4
436
812
ΔH3= kJ·mol-1(填数值)。
(2)氯仿(CHCl3)与金属银共热可以制取乙炔,
该反应的化学方程式为 。
(3)向压强为1.0×104 kPa的恒压密闭容器中充入1 mol乙炔和1 mol HCl气体,在催化剂作用下乙炔与HCl发生反应: CH2 CHCl(g),乙炔的平衡转化率与温度的关系如图所示。
①该反应的ΔH 0(填“>”或“<”);N点时乙炔的反应速率v(正) v(逆)(填“>”“<”或“=”)。
②M点对应温度下,该反应的平衡常数Kp= kPa-1(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
答案 (1)① ②+360.4
(2)2CHCl3+6Ag
(3)①< > ②2.4×10-3
13.(2016湖北武汉调研,28节选)二氧化碳的回收利用是环保领域研究的热点课题。
(1)在太阳能的作用下,以CO2为原料制取炭黑的流程如图所示。其总反应的化学方程式为 。
(2)CO2经过催化氢化合成低碳烯烃。其合成乙烯的反应为2CO2(g)+6H2(g) CH2CH2(g)+4H2O(g) ΔH。几种物质的能量(在标准状况下,规定单质的能量为0,测得其他物质在生成时所放出或吸收的热量)如下表所示:
物质
H2(g)
CO2(g)
CH2CH2(g)
H2O(g)
能量/kJ·mol-1
0
-394
52
-242
则ΔH= 。
答案 (1)CO2 C+O2
(2)-128 kJ·mol-1
B组 2016—2018年模拟·提升题组
(满分65分 时间:30分钟)
一、选择题(每小题6分,共36分)
1.(人教选4,一-3-4,变式)下列有关反应热的说法正确的是( )
A.在化学反应过程中,吸热反应需不断从外界获得能量,放热反应不需从外界获得能量
B.甲烷的燃烧热ΔH=-890 kJ·mol-1,则甲烷燃烧的热化学方程式为:CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890 kJ·mol-1
C.1 mol甲烷气体和2 mol氧气的总能量小于1 mol二氧化碳气体和2 mol液态水的总能量
D.已知:S(s)+O2(g) SO2(g) ΔH1=-Q1 kJ·mol-1,S(g)+O2(g) SO2(g) ΔH2=-Q2 kJ·mol-1,则Q1 ②D
(在20~30 min内曲线突然变陡)
(4)BD
(5)12
8.(2016江西九江七校一联,20)(13分)镁在海水中含量较多,单质镁、镁合金以及镁的化合物在科学研究和工业生产中用途非常广泛。
(1)Mg2Ni是一种储氢合金,已知:
Mg(s)+H2(g) MgH2(s) ΔH1=-74.5 kJ·mol-1
Mg2Ni(s)+2H2(g) Mg2NiH4(s) ΔH2=-64.4 kJ·mol-1
Mg2Ni(s)+2MgH2(s) 2Mg(s)+Mg2NiH4(s) ΔH3
则ΔH3= kJ·mol-1。
(2)工业上可用电解熔融的无水氯化镁获得镁。其中氯化镁晶体脱水是关键的工艺之一,一种正在试验的氯化镁晶体脱水的方法是:先将MgCl2·6H2O转化为MgCl2·NH4Cl·nNH3,然后在700 ℃脱氨得到无水氯化镁,脱氨反应的化学方程式为 ;用惰性电极电解熔融氯化镁,阴极的电极反应式为 。
(3)储氢材料Mg(AlH4)2在110~200 ℃的反应为:Mg(AlH4)2 MgH2+2Al+3H2↑,每生成27 g Al转移电子的物质的量为 。
答案 (1)+84.6
(2)MgCl2·NH4Cl·nNH3 MgCl2+(n+1)NH3↑+HCl↑ Mg2++2e- Mg (3)3 mol
C组 2016—2018年模拟·方法题组
方法1 反应热大小的比较方法
1.(2018湖南益阳、湘潭调研,12)处理含CO、SO2烟道气污染的一种方法,是将其在催化剂作用下转化为单质S。
已知:2CO(g)+O2(g) 2CO2(g) ΔH1=-566.0 kJ·mol-1
S(g)+O2(g) SO2(g) ΔH2=-296.0 kJ·mol-1
S(s)+O2(g) SO2(g) ΔH3
下列说法不正确的是( )
A.ΔH3<ΔH2
B.将少量CO2、SO2分别通入澄清石灰水,都能产生浑浊现象
C.CO2分子中各原子最外层均为8电子稳定结构
D.相同条件下,2CO(g)+SO2(g) S(g)+2CO2(g) ΔH=-270 kJ·mol-1
答案 A
2.(2018陕西黄陵中学重点班期中,7)强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应为:H+(aq)+OH-(aq) H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1。分别向1 L 0.5 mol·L-1 Ba(OH)2溶液中加入浓硫酸、稀硝酸、稀醋酸,恰好完全反应的热效应分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3,下列关系正确的是( )
A.ΔH1>ΔH2>ΔH3 B.ΔH1>ΔH2=ΔH3
C.ΔH1<ΔH2<ΔH3 D.ΔH1=ΔH2<ΔH3
答案 C
3.(2017河南中原名校第四次质考,11)以锌锰废电池中的碳棒为原料回收MnO2
的过程中涉及如下反应:
①MnO2(s)+C(s) MnO(s)+CO(g) ΔH1=+24.4 kJ·mol-1
②MnO2(s)+CO(g) MnO(s)+CO2(g) ΔH2=-148.1 kJ·mol-1
③2MnO2(s)+C(s) 2MnO(s)+CO2(g) ΔH3
则下列判断正确的是( )
A.ΔH1<ΔH3
B.ΔH3=ΔH1+ΔH2
C.反应①的活化能为24.4 kJ·mol-1
D.反应③一定不能自发进行
答案 B
4.(2016重庆七校联盟联考,12)下列关于反应热与热化学反应的描述中正确的是( )
A.盐酸与NaOH溶液反应的中和热是57.3 kJ·mol-1,则H2SO4溶液与Ba(OH)2溶液反应的反应热ΔH=-114.6 kJ·mol-1
B.CO(g)的燃烧热是283.0 kJ·mol-1,则反应2CO2(g) 2CO(g)+O2(g)的ΔH=+566.0 kJ·mol-1
C.氢气的燃烧热为285.5 kJ·mol-1,则电解水的热化学方程式为2H2O(l) 2H2(g)+O2(g) ΔH=+285.5 kJ·mol-1
D.已知2C(s)+2O2(g) 2CO2(g) ΔH1;2C(s)+O2(g) 2CO(g) ΔH2,则ΔH1>ΔH2
答案 B
方法2 盖斯定律的应用
5.(2018河北衡水中学四模,9)我国利用合成气直接制烯烃获重大突破,其原理是:
反应①:C(s)+O2(g) CO(g) ΔH1
反应②:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) ΔH2
反应③:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH3=-90.1 kJ·mol-1
反应④:2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2(g) ΔH4,能量变化如下图所示
反应⑤:3CH3OH(g) CH3CH CH2(g)+3H2O(g) ΔH5=-31.0 kJ·mol-1
下列说法正确的是( )
A.反应③使用催化剂,ΔH3减小
B.反应④中正反应的活化能大于逆反应的活化能
C.ΔH1-ΔH2<0
D.3CO(g)+6H2(g) CH3CH CH2(g)+3H2O(g) ΔH=-121.1 kJ·mol-1
答案 C
6.(2017河南安鹤新开四校联考,10)用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出废旧印刷电路板上的铜。已知:
Cu(s)+2H+(aq) Cu2+(aq)+H2(g) ΔH=+64.39 kJ·mol-1
2H2O2(l) 2H2O(l)+O2(g) ΔH=-196.46 kJ·mol-1
H2(g)+O2(g) H2O(l) ΔH=-285.84 kJ·mol-1
在H2SO4溶液中,Cu与H2O2反应生成Cu2+(aq)和H2O(l)的反应热ΔH等于( )
A.-417.91 kJ·mol-1 B.-319.68 kJ·mol-1
C.+546.69 kJ·mol-1 D.-448.46 kJ·mol-1
答案 B
7.(2017江苏四市模拟,8)真空碳热还原-氯化法可实现由铝矿制备金属铝,
其相关的热化学方程式如下:
①Al2O3(s)+3C(s) 2Al(s)+3CO(g) ΔH1=+1 344.1 kJ·mol-1
②2AlCl3(g) 2Al(s)+3Cl2(g) ΔH2=+1 169.2 kJ·mol-1
③Al2O3(s)+3C(s)+3Cl2(g) 2AlCl3(g)+3CO(g) ΔH3=Q kJ·mol-1
下列有关说法正确的是( )
A.反应①中化学能转化为热能
B.反应②中若生成液态铝则反应热应大于ΔH2
C.反应③中有1 mol AlCl3(g)生成时,需要吸收174.9 kJ的热量
D.该生产工艺中能循环利用的物质只有AlCl3
答案 B
8.(2016辽宁沈阳东北育才学校二模,15)在1 200 ℃时,天然气脱硫工艺中会发生下列反应:
①H2S(g)+O2(g) SO2(g)+H2O(g) ΔH1
②2H2S(g)+SO2(g) S2(g)+2H2O(g) ΔH2
③H2S(g)+O2(g) S(g)+H2O(g) ΔH3
④S(g) S2(g) ΔH4
则ΔH4的正确表达式为( )
A.ΔH4=(3ΔH3-ΔH1-ΔH2)
B.ΔH4=(ΔH1+ΔH2-3ΔH3)
C.ΔH4=(ΔH1+ΔH2-3ΔH3)
D.ΔH4=(ΔH1-ΔH2-3ΔH3)
答案 B
9.(2018黑龙江大庆铁人中学期中,26)研究NOx、SO2、CO
等大气污染气体的处理具有重要意义。
(1)处理含CO、SO2烟道气污染的一种方法是将其在催化剂作用下转化为单质S。已知:
①CO(g)+O2(g) CO2(g) ΔH=-283.0 kJ·mol-1
②S(s)+O2(g) SO2(g) ΔH=-296.0 kJ·mol-1
此反应的热化学方程式是 。
(2)氮氧化物是引起光化学烟雾和臭氧层损耗的主要气体。已知:CO(g)+NO2(g) NO(g)+CO2(g) ΔH=-a kJ·mol-1(a>0)
2CO(g)+2NO(g) N2(g)+2CO2(g) ΔH=-b kJ·mol-1(b>0)
若用标准状况下3.36 L CO(g)还原NO2(g)至N2(g)(CO完全反应)的整个过程中转移的电子数为 ,放出的热量为 kJ(用含a和b的代数式表示)。
(3)用CH4催化还原NOx也可以消除氮氧化物的污染。例如:
CH4(g)+4NO2(g) 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=-574 kJ·mol-1……Ⅰ
CH4(g)+4NO(g) 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)
ΔH2……Ⅱ
若1 mol CH4(g)还原NO2(g)至N2(g),整个过程中放出的热量为867 kJ,则ΔH2= 。
答案 (1)2CO(g)+SO2(g) S(s)+2CO2(g) ΔH=-270 kJ·mol-1
(2)0.3NA 3(2a+b)/80
(3)-1 160 kJ·mol-1
10.[2017山东青岛质检一,27(1)]氢气是一种高能燃料,也广泛应用在工业合成中。
(1)标准摩尔生成焓是指在25 ℃和101 kPa时,最稳定的单质生成1 mol化合物的焓变。已知25 ℃和101 kPa时下列反应:
①2C2H6(g)+7O2(g) 4CO2(g)+6H2O(l) ΔH=-3 116 kJ·mol-1
②C(石墨,s)+O2(g) CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
③2H2(g)+O2(g) 2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1
写出乙烷标准摩尔生成焓的热化学方程式: 。
答案 (1)2C(石墨,s)+3H2(g) C2H6(g) ΔH=-86.4 kJ·mol-1
11.(2017江西调研四,28)防治雾霾天气的主要措施有机动车临时交通管制、工矿企业停业限产、扬尘污染控制等。
(1)PM2.5是环保部门监测空气质量的重要指标。将某PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样,测得试样中无机离子(OH-忽略不计)的种类和平均浓度如下表:
离子种类
Na+
N
S
N
浓度(mol/L)
2.0×10-6
2.8×10-5
3.5×10-5
6.0×10-5
则试样的pH为 。
(2)雾霾的主要成分之一是来自汽车尾气的氮氧化物,研究表明CH4可以消除汽车尾气中氮氧化物的污染。
①CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-889.6 kJ/mol
②N2(g)+2O2(g) 2NO2(g) ΔH=+67.2 kJ/mol
③2NO2(g) N2O4(g) ΔH=-56.9 kJ/mol
写出甲烷气体催化还原N2O4气体生成稳定的单质气体、二氧化碳气体和液态水的热化学方程式: 。
(3)一定条件下,以CO 和H2合成清洁能源CH3OH,其热化学方程式为CO(g)+2H2(g) CH3OH (g) ΔH,CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示:
①该可逆反应的ΔH 0(填“>”“<”或“=”)。A、B、C三点对应的平衡常数KA、KB、KC的大小关系是 。压强:p1 p2(填“>”“<”或“=”)。在T1条件下,由D点到B点过程中,正、逆反应速率之间的关系:v(正) v(逆)(填“>”“<”或“=”)。
②若在恒温恒容条件下进行上述反应,能表示该可逆反应达到平衡状态的是 (填字母)。
A.CO的体积分数保持不变
B.容器内混合气体的密度保持不变
C.容器内混合气体的平均摩尔质量保持不变
D.单位时间内消耗CO的浓度等于生成CH3OH的浓度
③向恒压密闭容器中充入2 mol CO和4 mol H2,在p2、T2条件下达到平衡状态C点,此时容器容积为2 L,则在该条件下反应的平衡常数K为 。
答案 (1)4
(2)CH4(g)+N2O4(g) N2(g)+CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-899.9 kJ/mol
(3)① < KA=KB>KC < > ②AC ③1
