2022届高考化学二轮教学案-命题区间八化学能与热能

命题区间特训A组(10分钟)1．(2020·菏泽市上学期期中联考)在Zn/ZSM-5的催化作用下，甲烷与二氧化碳可以直接合成乙酸，其反应的化学方程式为CH4(g)＋CO2(g)eq\o(=,\s\up7(催化剂))CH3COOH(g)，反应过程与能量的变化关系如图所示。下列说法正确的是()A．该反应为吸热反应B．该反应为放热反应C．CH4和CO2的键能总和大于乙酸的键能总和D．使用Zn/ZSM-5降低了化学反应的焓变答案B解析由图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，则该反应为放热反应，故A错误，B正确；该反应为放热变反应，CH4和CO2的键能总和小于乙酸的键能总和，故C错误；使用Zn/ZSM-5，化学反应的焓变不变，故D错误。2．(2021·唐山市第十一中学高三模拟)通过以下反应均可获取H2。下列有关说法正确的是()①太阳光催化分解水制氢：2H2O(l)=2H2(g)＋O2(g)ΔH1＝＋571.6kJ·mol－1②焦炭与水反应制氢：C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH2＝＋131.3kJ·mol－1③甲烷与水反应制氢：CH4(g)＋H2O(g)=CO(g)＋3H2(g)ΔH3＝＋206.1kJ·mol－1A．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减小D．反应CH4(g)=C(s)＋2H2(g)的ΔH＝＋74.8kJ·mol－1答案D解析反应①中，太阳光催化分解水制氢，由光能转化为化学能，A不正确；反应②中，ΔH2＞0，为吸热反应，B不正确；反应③中，使用催化剂，对ΔH3不产生影响，C不正确；应用盖斯定律，将反应③－反应②得，反应CH4(g)=C(s)＋2H2(g)的ΔH＝＋74.8kJ·mol－1，D正确。3．(2021·海口市高三模拟)根据如图所示的能量关系，下列说法正确的是()A．反应中有极性键的断裂和生成B．2H(g)＋2F(g)=2HF(g)ΔH4＞0C．|ΔH2＋ΔH3|＝|ΔH4|D．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4答案D解析存在H—H键、F—F键的断裂，都为非极性键，故A错误；为共价键的形成过程，放出热量，则ΔH4＜0，故B错误；化学键的断裂和化学键的形成过程，总能量不同，为放热反应，则|ΔH2＋ΔH3|＜|ΔH4|，故C错误；由盖斯定律可知，反应一步完成与分步完成的热效应相同，则ΔH1＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4，故D正确。4．(2021·北京海淀区高三模拟)一定温度下，H2(g)与I2(g)反应生成HI(g)，反应的能量变化如下图所示。下列说法不正确的是()A．H2(g)＋I2(g)=2HI(g)ΔH＝－13kJ·mol－1B．反应物的总能量比生成物的总能量高C．H2(g)和I2(g)的总能量比HI(g)的能量高13kJD．断裂反应物中化学键吸收的总能量比形成生成物中化学键放出的总能量低答案C解析由图知反应是放热反应，ΔH＝生成物所具有的能量总和－反应物所具有的能量总和＝－13kJ·mol－1，故A正确；由纵坐标知，反应物的总能量比生成物的总能量高，故B正确；由图知，1molH2(g)和1molI2(g)的总能量比2molHI(g)的能量高13kJ，故C错误；由图知反应是放热反应，断裂反应物中化学键吸收的总能量比形成生成物中化学键放出的总能量低，故D正确。5．(2021·沈阳高三期末)甲烷与氧气反应过程中的能量变化如图所示。下列有关说法正确的是()A．1molCH4(g)的能量大于1molCO2(g)和2molH2O(g)的能量总和B．反应CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－800kJ·mol－1C．若破坏1molO2(g)中的化学键需吸收热量493kJ，则破坏1molC—H键需吸收热量415kJD．在反应CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)中放出热量400kJ，则有1molO—H键生成答案C解析若破坏1molO2(g)中的化学键需吸收热量493kJ，则破坏1molC—H键需吸收热量kJ时，应生成1molH2O(g)，则有2molO—H键生成，D不正确。6．(2021·成都高三质检)已知C2H4(g)和C2H5OH(l)的燃烧热(ΔH)分别是1411.0kJ·mol－1和1366.8kJ·mol－1，则由C2H4(g)和H2O(l)反应生成1molC2H5OH(l)的ΔH为()A．－44.2kJ·mol－1 B．＋44.2kJ·mol－1C．－330kJ·mol－1 D．＋330kJ·mol－1答案A解析由题干条件可知如下反应：C2H4(g)＋3O2(g)=2CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－1411.0kJ·mol－1①C2H5OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－1366.8kJ·mol－1②根据盖斯定律，①－②可得：C2H4(g)＋H2O(l)=C2H5OH(l)ΔH＝－44.2kJ·mol－1。7．(2020·辽宁省营口市第二高级中学高三模拟)下列热化学方程式中，正确的是()A．甲烷的燃烧热为890.3kJ·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＝－890.3kJ·mol－1B．500℃、30MPa下，将0.5molN2(g)和1.5molH2(g)置于密闭容器中充分反应生成NH3(g)放热19.3kJ，其热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－38.6kJ·mol－1C．HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热ΔH＝[2×(－57.3)]kJ·mol－1D．在101kPa时，2gH2完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ热量，氢气燃烧的热化学方程式表示为2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1答案D解析A项，甲烷的燃烧热为890.3kJ·mol－1，要生成液态水，甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.3kJ·mol－1，错误；B项，由于反应为可逆反应，则1molN2完全反应放热大于38.6kJ，其热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)eq\o(,\s\up7(500℃、30MPa))2NH3(g)ΔH＜－38.6kJ·mol－1，错误；C项，中和热是指在稀溶液中，强酸和强碱反应生成1mol水时放出的热量，其衡量标准是生成的水为1mol，故无论稀H2SO4和Ca(OH)2反应生成的水是几摩尔，其中和热恒为57.3kJ·mol－1，错误；D项，在101kPa时，2gH2的物质的量为1mol，完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ热量，氢气燃烧的热化学方程式表示为2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1，正确。8．(2020·北京市密云高三模拟)甲烷燃烧时的能量变化如图，有关说法正确的是()A．图1中反应为CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝＋890.3kJ·mol－1B．图2中反应为CH4(g)＋eq\f(3,2)O2(g)=CO(g)＋2H2O(g)ΔH＝－607.3kJ·mol－1C．由图可以推得CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH＝－283kJ·mol－1D．由图可以推知：等物质的量的CO2和CO，CO2具有的能量高答案C9．(2020·山东省实验中学第一次诊断考试)下列有关热化学方程式的叙述正确的是()－1B．已知C(石墨，s)=C(金刚石，s)ΔH＞0，则金刚石比石墨稳定C．含20.0gNaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出28.7kJ的热量，则表示该反应中和热的热化学方程式为NaOH(aq)＋HCl(aq)=NaCl(aq)＋H2O(l)ΔH＝－57.4kJ·mol－1D．已知C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1，C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH2，则ΔH1＞ΔH2答案C解析燃烧热指的是在25℃，101kPa时，1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，A中生成的H2O(g)不是稳定的氧化物，故241.8kJ·mol－1不是氢气的燃烧热，故A错误；由C(石墨，s)=C(金刚石，s)ΔH＞0，可知反应吸热，即石墨的能量低于金刚石，而能量越低物质越稳定，故石墨比金刚石稳定，故B错误；在稀溶液中，强酸和强碱发生中mol，与稀盐酸完全中和生成0.5mol水，此时放出热量28.7kJ，故当生成1mol水时放热57.4kJ，mol－1，故C正确；反应C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1①和反应C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH2②均为放热反应，ΔH均小于0，由于反应①是碳的完全燃烧，②是碳的不完全燃烧，故①放出的热量多于②，则ΔH1＜ΔH2，故D错误。10．(2021·聊城市高三质检)氯胺是由氯气遇到氨气反应生成的一类化合物，是常用的饮用水二级消毒剂，主要包括一氯胺、二氯胺和三氯胺(NH2Cl、NHCl2和NCl3)。已知部分化学键的键能和化学反应的能量变化如图所示。下列说法正确的是()化学键N—HN—ClH—Cl键能/(kJ·mol－1)391.3x431.8A.表中的x＝191.2B．反应过程中的ΔH2＝＋1405.6kJ·mol－1C．选用合适的催化剂，可降低反应过程中的ΔHD．NH3(g)＋2Cl2(g)=NHCl2(g)＋2HCl(g)ΔH＝－22.6kJ·mol－1答案A解析A项，该反应的化学方程式为NH3(g)＋Cl2(g)=NH2Cl(g)＋HCl(g)，设Cl—Cl键键能为ykJ·mol－1，则ΔH＝(391.3×3＋y－x－391.3×2－431.8)kJ·mol－1＝＋11.3kJ·mol－1，根据1，kJ·mol－1，错误；C项，催化剂能改变反应所需的活化能，即图中的ΔH1，无法改变反应最终的反应热ΔH，错误；D项，根据键能与反应热的关系可知Cl2每取代一个H的反应热ΔH＝＋11.3kJ·mol－1，所以NH3(g)＋2Cl2(g)=NHCl2(g)＋2HCl(g)ΔH＝＋22.6kJ·mol－1，错误。B组(10分钟)题组一焓变的计算1．(2021·成都市高三一模)生产生活中氨及铵盐有重要用途，而汽车尾气中含NO、NO2，则应降低其排放。－1；②4NH3(g)＋5O2(g)=4NO(g)＋6H2O(l)，正、逆反应活化能分别为ckJ·mol－1、dkJ·mol－1；则4NH3(g)＋6NO(g)=5N2(g)＋6H2O(l)的ΔH为。答案(5b＋c－5a－d)kJ·mol－1解析反应①N2(g)＋O2(g)=2NO(g)的正、逆反应活化能分别为akJ·mol－1、bkJ·mol－1，则①的ΔH1＝(a－b)kJ·mol－1，反应②4NH3(g)＋5O2(g)=4NO(g)＋6H2O(l)的正、逆反应活化能分别为ckJ·mol－1、dkJ·mol－1，则②的ΔH2＝(c－d)kJ·mol－1，化学方程式4NH3(g)＋6NO(g)=5N2(g)＋6H2O(l)可由②－5×①得到，根据盖斯定律，ΔH＝(c－d)kJ·mol－1－5×(a－b)kJ·mol－1＝(5b＋c－5a－d)kJ·mol－1。2．(2021·四川乐山市高三一模)氢气作为清洁能源有着广泛的应用前景，采用天然气制备氢气主要经历以下反应：(i)CH4(g)＋H2O(g)eq\o(,\s\up7(催化剂))CO(g)＋3H2(g)ΔH1(ii)CO(g)＋H2O(g)eq\o(,\s\up7(催化剂))CO2(g)＋H2(g)ΔH2根据图像计算ΔH1＝kJ·mol－1。答案＋204解析根据题意，焓变等于反应物断键吸收的热量减去生成物成键放出的热量，因此根据图像得到ΔH1＝2582kJ·mol－1－2378kJ·mol－1＝＋204kJ·mol－1。3．甲酸是基本有机化工原料之一，广泛用于农药、皮革、染料、医药和橡胶等工业。(1)已知热化学方程式：Ⅰ：HCOOH(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH1＝＋72.6kJ·mol－1；Ⅱ：2CO(g)＋O2(g)2CO2(g)ΔH2＝－566.0kJ·mol－1；Ⅲ：2H2(g)＋O2(g)2H2O(g)ΔH3＝－483.6kJ·mol－1；则反应Ⅳ：CO2(g)＋H2(g)HCOOH(g)的ΔH＝kJ·mol－1。(2)查阅资料知在过渡金属催化剂存在下，CO2(g)和H2(g)合成HCOOH(g)的反应分两步进行。第一步：CO2(g)＋H2(g)＋M(s)=M·HCOOH(s)；则第二步反应的化学方程式为。答案(1)－31.4(2)M·HCOOH(s)=HCOOH(g)＋M(s)解析(1)根据盖斯定律，由Ⅲ×eq\f(1,2)－Ⅰ－Ⅱ×eq\f(1,2)得反应Ⅳ：CO2(g)＋H2(g)HCOOH(g)ΔH＝(－483.6kJ·mol－1)×eq\f(1,2)－72.6kJ·mol－1－(－566.0kJ·mol－1)×eq\f(1,2)＝－31.4kJ·mol－1。(2)CO2(g)和H2(g)合成HCOOH(g)的总反应为CO2(g)＋H2(g)HCOOH(g)；第一步：CO2(g)＋H2(g)＋M(s)=M·HCOOH(s)；总反应减去第一步反应可得第二步反应的化学方程式为M·HCOOH(s)=HCOOH(g)＋M(s)。4．(1)利用二氧化碳制得的甲醇还可以制取甲胺，其反应原理为CH3OH(g)＋NH3(g)CH3NH2(g)＋H2O(g)ΔH。已知该反应中相关化学键的键能数据如下：共价键C—OH—ON—HC—N键能/(kJ·mol－1)351463393293则该反应的ΔH＝kJ·mol－1。(2)已知：①CO(g)＋NO2(g)CO2(g)＋NO(g)ΔH1＝－226kJ·mol－1②N2(g)＋2O2(g)2NO2(g)ΔH2＝＋68kJ·mol－1③N2(g)＋O2(g)2NO(g)ΔH3＝＋183kJ·mol－1则：2CO(g)＋2NO(g)2CO2(g)＋N2(g)ΔH＝kJ·mol－1。答案(1)－12(2)－750解析(2)由盖斯定律：①×2＋②－③×2可得：2CO(g)＋2NO(g)2CO2(g)＋N2(g)ΔH＝－750kJ·mol－1。5．(2021·广东高三零模)温室气体的利用是当前环境和能源领域的研究热点。CH4与CO2重整可以同时利用两种温室气体，其工艺过程中涉及如下反应：反应①CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)ΔH1反应②CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2＝＋41.2kJ·mol－1反应③CH4(g)＋eq\f(1,2)O2(g)CO(g)＋2H2(g)ΔH3＝－35.6kJ·mol－1已知：eq\f(1,2)O2(g)＋H2(g)=H2O(g)ΔH＝－241.8kJ·mol－1，则ΔH1＝kJ·mol－1。答案＋247.4解析记反应eq\f(1,2)O2(g)＋H2(g)=H2O(g)为反应④，由盖斯定律得：①＝②＋③－④，故ΔH1＝ΔH2＋ΔH3－ΔH＝(41.2－35.6＋241.8)kJ·mol－1＝＋247.4kJ·mol－1。题组二热化学方程式的书写6．(2021·石家庄高三一模)人类过多地使用化石燃料，造成了二氧化碳的大量排放，致使地球气温上升。二氧化碳是温室气体，也是一种重要的资源，如以CO2为基本原料可合成甲醇，回答下列问题：已知下列热化学方程式：①2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)ΔH1＝－122.6kJ·mol－1②CH3OCH3(g)＋H2O(g)2CH3OH(g)ΔH2＝＋23.4kJ·mol－1写出用CO2(g)与H2(g)反应合成CH3OH(g)的热化学方程式：。答案CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH＝－49.6kJ·mol－1解析根据盖斯定律，eq\f(1,2)×(①＋②)可得CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，则ΔH＝eq\f(1,2)×(－122.6kJ·mol－1＋23.4kJ·mol－1)＝－49.6kJ·mol－1。7．(2021·湖南长郡中学模拟)(1)“嫦娥”五号预计在海南文昌发射中心发射，火箭的第一、二级发动机中，所用的燃料为偏二甲肼和四氧化二氮，偏二甲肼可用肼来制备。用肼(N2H4)作燃料，四氧化二氮作氧化剂，二者反应生成氮气和气态水。已知：①N2(g)＋2O2(g)=N2O4(g)ΔH＝＋10.7kJ·mol－1②N2H4(g)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－543kJ·mol－1写出气态肼和N2O4反应的热化学方程式：。(2)已知拆开1molH—H键、1molN—H键、1molN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式是。答案(1)2N2H4(g)＋N2O4(g)=3N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－1096.7kJ·mol－1(2)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92kJ·mol－1解析(1)根据盖斯定律，由2×②－①得：2N2H4(g)＋N2O4(g)=3N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝2×(－543kJ·mol－1)－(＋10.7kJ·mol－1)＝－1096.7kJ·mol－1。(2)N2与H2反应生成NH3的热化学方程式可表示为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝E(N≡N)kJ·mol－1。8．(2021·长春实验中学模拟)根据已知信息，按要求写出指定反应的热化学方程式，LiH可作飞船的燃料，已知下列反应：①2Li(s)＋H2(g)=2LiH(s)ΔH＝－182kJ·mol－1②2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－572kJ·mol－1③4Li(s)＋O2(g)=2Li2O(s)ΔH＝－1196kJ·mol－1试写出LiH在O2中燃烧的热化学方程式：。答案2LiH(s)＋O2(g)=Li2O(s)＋H2O(l)ΔH＝－702kJ·mol－1解析根据盖斯定律，将eq\f(1,2)×②＋eq\f(1,2)×③－①得：2LiH(s)＋O2(g)=Li2O(s)＋H2O(l)ΔH＝－702kJ·mol－1。9．(2020·广东省茂名市