2019高考化学二轮小题狂做专练 十六 化学能与热能

考查化学反应过程中化学键的断裂和形成过程中的能量变化，吸热反应和放热反应的判断，能量的转化和利用，热化学方程式的意义，热化学方程式的书写及正误判断；利用盖斯定律书写热化学方程式和进行反应热计算。

1．【2018北京卷】我国科研人员提出了由CO 2和CH 4转化为高附加值产品CH 3COOH 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CH 3COOH 总反应的原子利用率为100% B ．CH 4→CH 3COOH 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

2．【2018新课标3卷、节选】（1）SiHCl 3在催化剂作用下发生反应：2SiHCl 3(g)===SiH 2Cl 2(g)+SiCl 4(g) ΔH 1=+48kJ·mol ?1；3SiH 2Cl 2(g)===SiH 4(g)+2SiHCl 3(g) ΔH 2=?30kJ·mol ?1；则反应4SiHCl 3(g)===SiH 4(g)+3SiCl 4(g)的ΔH =__________kJ·mol ?1。

3．【2018新课标2卷、节选】CH 4-CO 2的催化重整不仅可以得到合成气（CO 和H 2）。还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题：

疯狂专练十六

化学能与热能

（1）CH 4-CO 2催化重整反应为：CH 4(g)+CO 2(g) ===2CO(g)+2H 2(g)。 已知：C(s) +2H 2 (g)

CH 4(g) △H =-75kJ·mol -1

C(s)+O 2(g) ===CO 2(g) △H =-394kJ·mol -1 C(s) +1

2

O 2(g) ===CO(g) △H =-111kJ·mol -1

该催化重整反应的△H=_______kJ·mol -1。有利于提高CH 4平衡转化率的条件是______（填标号）。

A ．高温低压

B ．低温高压

C ．高温高压

D ．低温低压

某温度下，在体积为2L 的容器中加入2mol CH 4、1mol CO 2以及催化剂进行重整反应。达到平衡时CO 2的转化率是50%，其平衡常数为_________mol -2·L -2。

4．【2018新课标1卷、节选】采用N 2O 5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术，在含能材料、医药等工业中得到广泛应用，回答下列问题：

（1）F. Daniels 等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25℃时N 2O 5(g)分解反应：

其中NO 2二聚为N 2O 4的反应可以迅速达到平衡，体系的总压强p 随时间t 的变化如下表所示（t=∞时，N 2O 4(g)完全分解）：

①已知：2N 2O 5(g) ===2N 2O 5(g)+O 2(g) ΔH 1=?4.4kJ·mol ?1 2NO 2(g) ===N 2O 4(g) ΔH 2=?55.3kJ·mol ?1

则反应N 2O 5(g)===2NO 2(g)+1/2O 2(g)的ΔH =_______kJ·mol ?1。

5．【2018天津卷、节选】CO 2是一种廉价的碳资源，其综合利用具有重要意义。回答下列问题：

（1）CO 2与CH 4经催化重整，制得合成气：CH 4(g)+CO 2(g)2CO(g)+2H 2(g)

①已知上述反应中相关的化学键键能数据如下： C 则该反应的ΔH =_________。分别在v L 恒温密闭容器A ）恒容）、B （恒压，容积可变）

中，加入CH

4和CO

2

各1mol的混合气体。两容器中反应达平衡后放出或吸收的热量较多的

是_______（填“A” 或“B ”）。

1.【2018陕西部分学校摸底检测】已知HI在催化剂作用下分解速率会加快，其反应过

程中的能量变化如图所示。下列说法正确的是（）

A．加入催化剂，减小了反应的活化能

B．加入催化剂，可提高HI的平衡转化率

C．降低温度，HI的分解速率加快

D．反应物的总能量大于生成物的总能量

2.【2018岳阳五校联考】一种新型燃料电池的原电池总反应2H2(g)+O2(g) ===2H+(aq)+2OH?(aq)ΔH，则该反应的ΔH为[已知H2(g)的燃烧热为285.8kJ·mol-1，中和热为57.3kJ·mol-1]（）

A．+686.2 kJ·mol-1B．+457.0 kJ·mol-1C．-457.0 kJ·mol-1D．-686.2 kJ·mol-1

3.【2018抚州二模】在25℃、1.01×105Pa下，将22g CO2通入750mL 1.0mol·L-1的NaOH 溶液中充分反应，放出x kJ热量。在该条件下，将1mol CO

2

通入2L 1.0mol·L-1的NaOH溶

液中，充分反应，放出y kJ热量，则CO

2

(g)+NaOH(aq)===NaHCO3(aq)ΔH，则该反应的ΔH 为（）

A．(x-2y) kJ·mol-1B．(y-4x) kJ·mol-1C．(y-2x) kJ·mol-1D．(2y-8x) kJ·mol-1

4.【2018湖南长郡中学实验班选拔考试】如图是金属镁和卤素单质(X2)反应的能量变化示意图。下列说法正确的是（）

A．卤素单质(X2)与水反应均可生成两种酸

B．用电子式表示MgF2的形成过程：

C．热稳定性：MgI2>MgBr2>MgCl2>MgF2

D．由图可知此温度下MgI2(s)与Cl2(g)反应的热化学方程式为MgI2(s)+Cl2(g)===MgCl2(s)+I2(g)ΔH=-277 kJ·mol-1

5．【2018沈阳质量监测(一)】25℃、101 kPa条件下，C(s)、H2(g)、CH3COOH(l)的燃烧热分别为393.5kJ·mol?1、285.8kJ·mol-1、870.3kJ·mol-1，则2C(s)+2H

(g)+O2(g)===CH3COOH(l)

2

的反应热为（）

A．-488.3kJ·mol-1B．+488.3kJ·mol-1 C．-191kJ·mol-1

D．+191kJ·mol-1

6.【2018长春调研】氧化亚铜是一种重要的工业原料。已知1g C(s)燃烧生成一氧化碳放出9.2kJ的热量，氧化亚铜与氧气反应的能量变化如图所示。下列有关判断正确的是（）

A．碳[C(s)]的燃烧热为-110.4kJ·mol?1

B．氧化亚铜与氧气的反应为吸热反应

C．氧化亚铜与氧气反应的活化能为292kJ·mol?1

D．足量炭粉与CuO反应生成Cu2O的热化学方程式为C(s)+2CuO(s)===Cu2O(s)+CO(g)ΔH=+35.6kJ·mol?1

7.【2018辽宁五校协作体联合模拟考试】用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用反应：4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)ΔH=-115.6kJ·mol-1，可实现氯的循环

利用。已知：

下列说法正确的是（）

A．升高温度能提高HCl的转化率

B．断裂H2O(g)中1mol H—O键比断裂HCl(g)中1mol H—Cl键所需的能量高

C．1mol Cl2(g)转化为2mol Cl放出243kJ能量

D．加入催化剂，能使该反应的焓变减小

8.【2018赣州调研】化学上，规定稳定单质的生成热为0；可用物质的生成热表示该物质的相对能量高低。氮的几种氧化物的相对能量如表所示(25℃，101kPa条件下)：

下列推断不正确的是（）

A．在5种氮的氧化物中，NO(g)最活泼

B．N2O4(l)2NO2(g)ΔH=-86kJ·mol-1

C．N2O5(g)===2NO2(g)+1/2O2(g)ΔH=+55kJ·mol-1

D．1mol N2O(g)分解成N2(g)和O2(g)需要放出82kJ能量

9.【2018成都毕业班摸底测试】CO2减排、捕集和利用是人类可持续发展的重要战略之一。

（1）煤气化时的主要反应方程式是；从能量角度，煤气化(填“是”或“否”)有利于CO

2

减排。

（2）利用CO

2和H

2

生成CH

3

OH来捕集CO2。已知CH3OH(l)、H2(g)的燃烧热分别为

726.5kJ·mol-1、285.8kJ·mol-1，CO2和H2反应生成CH3OH(l)和H2O(l)的热化学方程式为。

（3）利用太阳能捕集CO

2

的原理如图所示。

①图中能量转换过程为→→。

②b是(填“正”或“负”)极，铜片上的电极反应式为。

10.【2018恩施一模】一定条件下，在CO2与足量C反应所得平衡体系中加入H2和适当催化剂，有下列反应发生：

CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)ΔH1=-206.2kJ·mol-1

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH2=-41.2kJ·mol-1

（1）二氧化碳与氢气反应转化为甲烷和水蒸气的热化学方程式是。

（2）已知298K时相关化学键的键能数据如表所示。

C O

根据键能计算ΔH

= ，它与上述实测值差异较大的原因可能

1

是。

答案与解析

一、考点透视

1.【答案】D

【解析】A 项，根据图示CH 4与CO 2在催化剂存在时生成CH 3COOH ，总反应为CH 4+CO 2――→催化剂

CH 3COOH ，只有CH 3COOH 一种生成物，原子利用率为100%，A 项正确；B 项，CH 4选择性活化变为①过程中，有1个C －H 键发生断裂，B 项正确；C 项，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 项正确；D 项，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 项错误；答案选D 。

2.【答案】（1）+114

【解析】（1）将第一个方程扩大三倍，再与第二个方程式相加就可以得到第三个反应的焓变，所以焓变为48×

3+(?30)=+114kJ·mol ?1 3.【答案】（1）+247；A ；1

3

【解析】（1）①根据活化能对反应的影响分析；根据反应热结合温度对平衡状态的影响以及图像曲线变化趋势解答；②根据反应速率方程式分析影响其因素结合图像解答。

已知：C(s) +2H 2 (g) ===CH 4(g) △H =-75kJ·mol -1 C(s) +O 2(g) ===CO 2(g) △H =-394kJ·mol -1 C(s)+1

2

O 2(g) ===CO(g) △H =-111kJ·mol -1

根据盖斯定律可知③×2-②-1即得到改催化从整反应CH 4(g)+CO 2(g)===2CO(g)+2H 2(g)的△H =+247mol·L ?1

。正反应是体积增大的吸热反应，所以有利于提高CH 4平衡转化率的条件是高温低压，答案选某温度下，在体积为2L 的容积中加入2mol CH 4、1mol CO 2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时的转化率是百分之50，根据方程式可知 CH 4(g)+CO 2(g)===2CO(g)+2H 2(g)

起始浓度(mol·

L ?1) 1 0.5 0 0 转化浓度(mol·

L ?1) 0.25 0.25 0.5 0.5 平衡浓度(mol·

L ?1) 0.75 0.25 0.5 0.5 所以其平衡常数为1

3mol -2·L -2 4.【答案】（1）+53.1

【解析】（1）①根据盖斯定律计算；已知：ⅰ.2N 2O 5(g) ===2N 2O 4(g)+O 2(g) ΔH 1＝－4.4kJ·mol ?1；ⅱ.2NO 2(g) ===N 2O 4(g) ΔH 2＝－55.3kJ·mol ?1；根据盖斯定律可知(ⅰ÷2)－ⅱ

即得到N 2O 5(g) ===2NO 2(g)+1/2O 2(g) ΔH ＝＋53.1kJ·

mol ?1。 5.【答案】（1）①+120kJ·

mol ?1 ；B 【解析】（1）①化学反应的焓变应该等于反应物键能减去生成物的键能，所以焓变为(4×413+2×745)－(2×1075+2×436)= +120kJ·mol ?1。初始时容器A 、B 的压强相等，A 容器恒容，随着反应的进行压强逐渐增大（气体物质的量增加）；B 容器恒压，压强不变；所以达平衡时压强一定是A 中大，B 中小，此反应压强减小平衡正向移动，所以B 的反应平衡更靠右，反应的更多，吸热也更多。

二、考点突破 1.【答案】A

【解析】催化剂能减小反应的活化能，A 项正确；催化剂不改变化学平衡状态，故向反应体系中加入催化剂，HI 的平衡转化率不变，B 项错误；降低温度，反应速率减慢，故HI 的分解速率减慢，C 项错误；由题图可知，该反应是吸热反应，反应物的总能量低于生成物的总能量，D 项错误。

2.【答案】C

【解析】根据已知条件可得：H +(aq)+OH -(aq)===H 2O(l) ΔH 1=-57.3kJ·mol -1①，2H 2(g)+O 2(g)===2H 2O(l) ΔH 2=-571.6kJ·mol -1②，根据盖斯定律，由②-①×2可得：2H 2(g)+O 2(g)===2H +(aq)+2OH -(aq) ΔH =-457.0kJ·mol ?1。

3.【答案】B

【解析】根据题意，将22g CO 2通入750mL 1.0mol·L -1NaOH 溶液中，充分反应，n (CO 2)=22g

44 g·mol -1=0.5mol ，n (NaOH)=1.0mol·L -1×0.75L=0.75mol ，该反应既生成Na 2CO 3又生成NaHCO 3，化学方程式为2CO 2+3NaOH

===NaHCO 3+Na 2CO 3+H 2O ，由0.5 mol CO 2反应放出热量为x kJ ，可知2mol CO 2发生相同的反

应

放

出

的

热

量

为

4x

kJ

，

即

热

化

学

方

程

式

为

2CO 2(g)+3NaOH(aq)===NaHCO 3(aq)+Na 2CO 3(aq)+H 2O(l) ΔH=-4x kJ·mol -1①；又将1mol CO 2通入2L 1.0mol·L -1 NaOH 溶液中，充分反应，放出y kJ 的热量，则热化学方程式为2NaOH(aq)+ CO 2(g)===Na 2CO 3(aq)+H 2O(l) ΔH =-y kJ·mol -1②；根据盖斯定律，由①-②可得：NaOH(aq)+CO 2(g)

===NaHCO 3(aq) ΔH=(y-4x ) kJ·mol -1。

4.【答案】D

【解析】F 2与水反应生成氢氟酸和O 2，A

项错误；MgF 2为离子化合物，其电子式为[×

·F

··

··

×·

]-Mg 2+[×·F ····

×·]-，B 项错误；物质所具有的能量越低，其热稳定性越强，故热稳定性：

MgF 2>MgCl 2>MgBr 2>MgI 2，C 项错误；根据题图可写出热化学方程式：Mg(s)+I 2(g) ===MgI 2(s) ΔH =-364 kJ·mol -1 ①和Mg(s)+Cl 2(g)===MgCl 2(s) ΔH =-641kJ·mol -1 ②，根据盖斯定律，由②-①得MgI 2(s)+Cl 2(g)===MgCl 2(s)+I 2(g) ΔH =-277kJ·mol -1，D 项正确。

5.【答案】A

【解析】由题意可知：①C(s)+O 2(g) ===CO 2(g) ΔH =-393.5 kJ·mol -1、②H 2(g)+1/2O 2(g) ===H 2O(l)

ΔH =-285.8kJ·mol -1

、

③

CH 3COOH(l)+2O 2(g)

===2CO 2(g)+2H 2O(l)

ΔH =-870.3kJ·mol -1，根据盖斯定律，由①×2+②×2-③得：2C(s)+2H 2(g)+O 2(g)===CH 3COOH(l) ΔH =-488.3kJ·mol -1，本题选A 。

6.【答案】D

【解析】燃烧热是指1mol 纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，而该题中C(s)燃烧的生成物为CO ，故通过ΔH =-9.2kJ·g×12g·mol -1=-110.4kJ·mol ?1计算所得的结果不是碳[C(s)]的燃烧热，A 项错误。由题给图像可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应放热，B 项错误。由题给图像可知，氧化亚铜与氧气反应的活化能为348 kJ·mol ?1，C 项错误。根据题给信息可得热化学方程式：2C(s)+O 2(g)===2CO(g) ΔH 1=-220.8kJ·mol ?1①；根据题图信息可得热化学方程式：2Cu 2O(s)+O 2(g) ===4CuO(s) ΔH 2=-292 kJ·mol?1②。足量炭粉与氧化铜反应的热化学方程式为C(s)+2CuO(s) ===Cu 2O(s)+CO(g) ΔH ③，根据盖

斯定律，可得

×(①-②)=③，则ΔH =(ΔH 1-ΔH 2)=+35.6kJ·mol ?1，D 项正确。

7.【答案】B

【解析】该反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，HCl 的转化率降低，A 项错误；设断裂H 2O(g)中1mol H —O 键和断裂HCl(g)中1mol H —Cl 键所需的能量分别为x kJ 和y kJ ，则4y+498-2×243- 4x =-115.6，解得x=y +31.9，B 项正确；1mol Cl 2(g)转化为2mol Cl 吸收243 kJ 能量，C 项错误；加入催化剂，对该反应的焓变无影响，D 项错误。

8.【答案】B

【解析】A 项，由题给表格中的数据可看出，NO(g)的相对能量最大，化学性质最活泼，最不稳定，推断正确；B 项，反应热等于生成物总能量与反应物总能量之差，该反应的ΔH =66kJ·mol -1-(-20kJ·mol -1)=+86kJ·mol ?1，推断错误；C

项，该反应的

ΔH =66kJ·mol -1+0-11kJ·mol -1=+55kJ·mol -1，推断正确；D 项，N 2O(g) ===N 2(g)+1/2O 2(g) 该反应的ΔH =0+0-82kJ·mol -1=-82kJ·mol -1，推断正确。

9.【答案】（1）C+H 2O(g)=====高温

CO+H 2 是

（2）CO 2(g)+3H 2(g)===CH 3OH(l)+H 2O(l) ΔH =-130.9kJ·mol -1 （3）①太阳能 电能 化学能 ②正 2CO 2+12H ++12e ?===C 2H 4+4H 2O

【解析】（1）煤气化时的主要反应是碳与水蒸气反应生成水煤气。煤气化有利于CO 2

减排。（2）根据题中信息可写出热化学方程式：CH 3OH(l)+3/2O 2(g) ===CO 2(g)+2H 2O(l) ΔH =-726.5 kJ·mol -1 ①，H 2(g)+1/2O 2(g) ===H 2O(l) ΔH =-285.8 kJ·mol -1 ②，根据盖斯定律，由②×3-①得CO 2(g)+3H 2(g) ===CH 3OH(l)+H 2O(l) ΔH =-130.9 kJ·mol -1。（3）①从题图可以看出，装置中能量转换过程为太阳能转化为电能，电能转化为化学能。②由题图可知，H +向铜片移动，则铜片为阴极，铂片为阳极，a 为负极，b 为正极，CO 2在铜片上被还原为C 2H 4，铜片上的电极反应式为2CO 2+12H ++12e ?===C 2H 4+4H 2O 。

10.【答案】（1）CO 2(g)+4H 2(g)

CH 4(g)+2H 2O(g) ΔH =-165.0kJ·mol -1

（2）-196.2kJ·mol -1 反应温度、压强不同(答案合理即可)

【解析】（1）将题给热化学方程式依次编号为①②，根据盖斯定律，由①-②可得CO 2(g)+4H 2(g)

CH 4(g)+2H 2O(g) ΔH =-165.0kJ·mol -1。（2）ΔH 1=E (反应物总键能)-E (生

成物总键能)，根据各物质的结构和表中数据可知，ΔH 1=1075.0kJ·mol -1+3×436.0kJ·mol -1-4×413.4kJ·mol -1-2×462.8kJ·mol -1=-196.2kJ·mol -1。反应温度、压强不同，因此计算值与实测值可能差异较大。