（新）2022届高三化学小题必练9 化学能与热能 教师版.doc

小题必练9：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.【2020江苏卷】反应可用于纯硅的制备。下列有关该反应的说法正确的是（ ）A该反应H>0、S0B该反应的平衡常数C高温下反应每生成1mol Si需消耗2×22.4L H2D用E表示键能，该反应H=4E(SiCl)+2E(HH)-4E(HCl)【答案】B【解析】SiCl4、H2、HCl为气体，且反应前气体系数之和小于反应后气体系数之和，因此该反应为熵增，即S>0，故A错误；B根据化学平衡常数的定义，该反应的平衡常数K=，故B正确；C.题中说的是高温，不是标准状况下，因此不能直接用22.4L·mol1计算，故C错误；DH=反应物键能总和生成物键能总和，即H=4E(SiCl)+2E(HH)-4E(HCl)-2E(SiSi)，故D错误；答案为B。【点睛】常见的焓变的计算可以通过反应物的键能总和-生成物的键能总和。2.【2020天津卷】理论研究表明，在101kPa和298K下，HCN(g)HNC(g)异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法错误的是（ ）AHCN比HNC稳定 B该异构化反应的H=+59.3kJ/molC正反应的活化能大于逆反应的活化能 D使用催化剂，可以改变反应的反应热【答案】D【解析】A根据图中信息得到HCN能量比HNC能量低，再根据能量越低越稳定，因此HCN比HNC稳定，故A正确；B根据焓变等于生成物总能量减去反应物总能量，因此该异构化反应的，故B正确；C根据图中信息得出该反应是吸热反应，因此正反应的活化能大于逆反应的活化能，故C正确；D使用催化剂，不能改变反应的反应热，只改变反应路径，反应热只与反应物和生成物的总能量有关，故D错误。综上所述，答案为D。【点睛】比较物质的稳定性时可以根据能量高低，能量越低的物质越稳定。催化剂改变的是活化能的大小，不能改变反应热。3【2019年全国2卷】MgCO3和CaCO3的能量关系如图所示(M=Ca、Mg)：M2+(g)+CO(g)M2+(g)+O2(g)+CO2(g)已知：离子电荷相同时，半径越小，离子键越强。下列说法不正确的是（ ）AH1(MgCO3)H1(CaCO3)0BH2(MgCO3)=H2(CaCO3)0CH1(CaCO3)-H1(MgCO3)=H3(CaO)-H3(MgO)D对于MgCO3和CaCO3，H1+H2H3【答案】C【解析】根据盖斯定律，得H=H1+H2+H3，又易知Ca2+半径大于Mg2+半径，所以CaCO3的离子键强度弱于MgCO3，CaO的离子键强度弱于MgO。AH1表示断裂CO和M2+的离子键所吸收的能量，离子键强度越大，吸收的能量越大，因而H1(MgCO3)H1(CaCO3)0，A项正确；BH2表示断裂CO中共价键形成O2和CO2吸收的能量，与M2+无关，因而H2(MgCO3)=H2(CaCO3)0，B项正确；C.由上可知H1(CaCO3)-H1(MgCO3)<0，而H3表示形成MO离子键所放出的能量，H3为负值，CaO的离子键强度弱于MgO，因而H3(CaO)>H3(MgO)，H3(CaO)-H3(MgO)>0，C项错误；D由上分析可知H1+H2>0，H3<0，故H1+H2H3，D项正确。故答案选C。【点拨】注意Ca2+半径大于Mg2+半径，所以CaCO3的离子键强度弱于MgCO3，CaO的离子键强度弱于MgO。4.【2020浙江7月选考】在一定温度下，某反应达到了化学平衡，其反应过程对应的能量变化如图。下列说法正确的是（ ）AEa为逆反应活化能，E为正反应活化能B该反应为放热反应，H=EaEaC所有活化分子的平均能量高于或等于所有分子的平均能量D温度升高，逆反应速率加快幅度大于正反应加快幅度，使平衡逆移【答案】D【解析】由图可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，该反应为放热反应。A项、由图可知，Ea为正反应活化能，E为逆反应活化能，故A错误；B项、由图可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，该反应为放热反应，反应热H=-（EaEa），故B错误；C项、在相同温度下，分子的能量并不完全相同，有些分子的能量高于分子的平均能量，称为活化分子，则所有活化分子的平均能量高于所有分子的平均能量，故C错误；D项、该反应为放热反应，逆反应速率加快幅度大于正反应加快幅度，使平衡向吸热的逆反应方向移动，故D正确。【点睛】活化分子发生有效碰撞，要求能量高、碰撞方向正确，发生有效碰撞的分子是活化分子，活化能是活化分子的平均能量与所有分子的平均能量之差是解答关键。5.【2020浙江选考】关于下列H的判断正确的是（ ）CO(aq)+H+(aq)=HCO(aq) H1CO(aq)+H2O(l)HCO(aq)+OH(aq) H2OH(aq)+H+(aq)=H2O(l) H3 H4A BC D【答案】B【解析】碳酸氢根的电离属于吸热过程，则CO(aq)+H+(aq)=HCO(aq)为放热反应，所以H1<0；CO(aq)+H2O(l)HCO(aq)+OH(aq)为碳酸根的水解离子方程式，CO的水解反应为吸热反应，所以H2>0；OH(aq)+H+(aq)=H2O(l)表示强酸和强碱的中和反应，为放热反应，所以H3<0；醋酸与强碱的中和反应为放热反应，所以H4<0；但由于醋酸是弱酸，电离过程中会吸收部分热量，所以醋酸与强碱反应过程放出的热量小于强酸和强碱反应放出的热量，则H4>H3；综上所述，只有H1<H2正确，故答案为B。【点睛】强酸和强碱的稀溶液发生反应，生成1mol水时放出的热成为中和热，弱酸的电离过程吸热，所以弱酸和强碱发生反应放出的热量小于强酸和强碱反应放出的热量。1煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx，会污染大气。采用NaClO、Ca(ClO)2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行税硫、脱硝，下列说法正确的是（ ）SO2(g)+2OH(aq)=SO(aq)+H2O(l)H1=a KJ/molClO(aq)+SO(aq)=SO(aq)+Cl(aq)H2=b KJ/molCaSO4(s)Ca2+(aq)+SO(aq)H3=c KJ/molSO2(g)+Ca2+(aq)+ClO(aq)+2OH(aq)=CaSO4(s)+H2O(l)+Cl(aq) H4=d KJ/molA随着吸收反应的进行，吸收剂溶液的pH逐渐减小B反应、均为氧化还原反应C反应Ca(OH)2(aq)+H2SO4(aq)=CaSO4(s)+2H2O(1)的H=-c kJ/molDd=a+b+c【答案】A【解析】A由反应和可知，随着吸收反应的进行，不断消耗OH，因此导致吸收剂溶液的pH逐渐减小，A正确；B反应没有发生化合价的变化，不是氧化还原反应，B错误；C反应Ca(OH)2(aq)+H2SO4(aq)=CaSO4(s)+2H2O的离子方程式为：Ca2+SO+2OH+2H+CaSO4+2H2O，该离子反应不是反应的逆反应，因此H-c kJ/mol，C错误；D根据盖斯定律可知=+-，所以d=a+b-c，D错误；答案选A.【点睛】反应热的计算还可以通过几个方程式的先乘以一定系数，再进行相加减得。2已知下列几种含碳化合物间的转化及能量变化关系如图所示。下列说法正确的是（ ）AC(s)+2H2(g)=CH4(g) H=+74.8 kJ·mol1B1mol C(s)完全燃烧可以释放779.7kJ能量CCO的燃烧热：H=-110.6kJ·mol1DCO(g)具有的能量大于CO2(g)【答案】C【解析】A由图中可知反应：C(s)+2H2(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) H=-965.1kJ/mol CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) H=-890.3kJ/mol，根据盖斯定律可知2C(s)+2H2(g)=CH4(g)由-，故H=(-965.1kJ/mol)-(-890.3kJ/mol)=-74.8kJ·mol1，A错误；B由图中数据无法求出，1mol C(s)完全燃烧可以释放779.7kJ能量，B错误；C由图中可知反应：C(s)+2H2(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) H=-965.1kJ/mol，C(s)+2H2(g)+2O2(g)=CO(g)+O2(g)+2H2O(l) H=-854.5kJ/mol，故-得：CO(g)+O2(g)=CO2(g) H=(-965.1kJ/mol)-(-854.5kJ/mol)=-110.6kJ·mol1，故CO的燃烧热：H=-110.6kJ·mol1，C正确；D根据CO(g)+O2(g)= CO2(g) H=-110.6 kJ·mol1可知该反应为放热反应，故1mol CO(g)和0.5mol O2具有的总能量大于1mol CO2(g)具有的总能量，D错误；故答案为：C。【点睛】盖斯定律的计算反应热，计算时注意反应系数与H成比例的改变。3HBr被O2氧化依次由如下、三步反应组成：HBr(g)+O2(g)=HOOBr(g)HOOBr(g)+HBr(g)=2HOBr(g)HOBr(g)+HBr(g)=H2O(g)+Br2(g)1mol HBr(g)被氧化为Br2(g)放出12.67kJ热量，其能量与反应进程的关系如图所示：下列说法正确的是（ ）A反应、均为放热反应B的反应速率最慢CHOOBr比HBr和O2稳定D热化学方程式为：4HBr(g)+O2(g)=2H2O(g)+2Br2(g) H=-12.67kJ·mol1【答案】B【解析】A选项，第一步反应是反应物总能量低于生成物的总能量，所为吸热反应，故A错误；B选项，第一步反应需要的活化能最大，即反应I的反应速率最慢，故B正确；C选项，HOOBr的总能量比HBr和O2的总能量高，能量越高，物质越不稳定，故C错误；D选项，根据题意，1mol HBr(g)被氧化为Br2(g)放出12.67kJ热量，则热化学方程式为4HBr(g)+O2(g)=2H2O(g)+2Br2(g) H=-50.68kJ·mol1，故D错误。【点睛】活化能越大，反应速率越慢；反应物总能量低于生成物总能量，为吸热反应，反之则为放热反应。42SO2(g)+O2(g)2SO3(g)反应过程中的能量变化如图所示（图中E1表示无催化剂时正反应的活化能，E2表示无催化剂时逆反应的活化能）。下列有关叙述不正确的是（ ）A该反应的逆反应为吸热反应，升高温度可提高活化分子的百分数BH=E1-E2，使用催化剂改变活化能，但不改变反应热C该反应中，反应物的总键能小于生成物的总键能D500、101kPa下，将1mol SO2(g)和0.5mol O2(g)置于密闭容器中充分反应生成SO3(g)放热a kJ，其热化学方程式为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) H=-2a kJ·moll【答案】D【解析】A由图可知，反应物总能量大于生成物总能量，为放热反应，则该反应的逆反应为吸热反应，且升高温度，提供了能量，提高了活化分子的百分数，故A正确；B催化剂不改变反应的反应热，能够降低反应的活化能，由图可知H=E1-E2，故B正确；C该反应为放热反应，焓变等于断裂化学键吸收的能量减去形成化学键释放的能量，则该反应中反应物的总键能小于生成物的总键能，故C正确；D该反应为可逆反应，但热化学方程式中为完全转化时的能量变化，则1mol SO2(g)和0.5mol O2(g)置于密闭容器中充分反应生成SO3(g)放热a kJ，其热化学方程式为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) H-2a kJ·moll，故D错误。【点睛】本题的易错点为D，要注意可逆反应不能完全反应，1mol SO2(g)和0.5mol O2(g)置于密闭容器中充分反应生成SO3(g)放热a kJ，则完全反应放出的热量大于a kJ。5已知H2O2在催化剂作用下分解速率加快，其能量随反应进程的变化如图所示，下列说法正确的是（ ）A该反应的反应物总能量高于生成物总能量B该反应的热化学方程式：2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g) H0C双氧水催化分解不需要加热，由此推测，催化剂存在下的分解都不需要加热D加入催化剂，减小了反应的热效应【答案】A【解析】A图象分析反应是放热反应，所以反应物的总能量高于生成物的总能量，故A正确；B图象分析判断反应是放热反应，热化学方程式要注明状态，所以H2O2分解的热化学方程式：H2O2(l)=H2O(l)+1/2O2(g) H<0，故B错误；C催化剂只改变反应速率不改变反应的热效应，有的反应使用催化剂后反应仍需要加热，如氯酸钾和二氧化锰混合加热制氧气，故C错误；D催化剂只通过改变活化能来改变反应速率，不改变反应的热效应；故D错误。6下列各组热化学方程式中，化学反应的H前者大于后者的是（ ）C(s)+O2(g)=CO2(g)；C(s)+O2(g)=CO(g)S(s)+O2(g)=SO2(g)；S(g)+O2(g)=SO2(g)H2(g)+O2(g)=H2O(l)；2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)2KOH(aq)+H2SO4(aq)=K2SO4(aq)+2H2O(l)；2KOH(aq)+H2SO4(浓)=K2SO4(aq)+2H2O(l)NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)；NaOH(aq)+HF(aq)=NaF(aq)+H2O(l)A B C D【答案】C【解析】两个反应都是放热反应，H均小于0，前者是完全反应，放出热量多，因此前者H小于后者，故不符合题意；这两个反应都是放热反应，即H<0，固体转化成气体需要吸收热量，则前者放出的热量少，即H前者大于后者，故符合题意；都是放热反应，H<0，消耗的氢气越多，放出的热量越多，H前者大于后者，故符合题意；都是放热反应，H<0，浓硫酸稀释放出热量，H前者大于后者，故符合题意；HF为弱酸，电离是吸热过程，H前者小于后者，故不符合题意。【点睛】比较H的大小，吸热反应的大于放热反应，如果是吸热反应，只比较数值就行，如果是放热反应，H的绝对值越大，H就越小，据此分析。7已知H2(g)、C2H4(g)和C2H5OH(1)的燃烧热分别是-285.8kJ·mol1-1411.0kJ·mol1和-1366.8kJ·mol1，则由C2H4(g)和H2O(l)反应生成C2H5OH(l)的H为（ ）A-44.2kJ·mol1 B+44.2kJ·mol1 C-330kJ·mol1 D+330kJ·mol1【答案】A【解析】由题干条件可知如下反应：H2(g)+O2(g)=H2O(l) H=-285.8kJ·mol1 C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l)；H=-1411.0kJ·mol1 C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)；H=-1366.8kJ·mol1 根据盖斯定律则-可得：C2H4(g)+H2O(l)=C2H5OH(l)；H=-44.2kJ·mol1。答案选A。【点睛】根据题意先分别写出相关的反应热方程式，然后再熟练的使用盖斯定律。8我国科学家以MoS2为催化剂，在不同电解质溶液中实现常温电催化合成氨，其反应历程与相对能量模拟计算结果如图。下列说法错误的是（ ）ALi2SO4溶液利于MoS2对N2的活化B两种电解质溶液环境下从N2NH3的焓变不同CMoS2(Li2SO4溶液)将反应决速步(*N2*N2H)的能量降低DN2的活化是NN键的断裂与NH键形成的过程【答案】B【解析】A从图中可知在Li2SO4溶液中N2的相对能量较低，因此Li2SO4溶液利于MoS2对N2的活化，A正确；B反应物、生成物的能量不变，因此反应的焓变不变，与反应途径无关，B错误；C根据图示可知MoS2在Li2SO4溶液中的能量比Na2SO4溶液中的将反应决速步(*N2*N2H)的能量大大降低，C正确；D根据图示可知N2的活化是NN键的断裂形成N2H的过程，即是NN键的断裂与NH键形成的过程，D正确。【点睛】反应的焓变与途径无关，只有反应物和生成物的状态有关。9工业制氢气的一个重要反应是：CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)。已知在25时：C(s)+O2(g)CO(g) H1=111kJ·mol 1H2(g)+O2(g)=H2O(g) H2=242kJ·mol 1C(s)+O2(g)=CO2(g) H3=394kJ·mol 1下列说法不正确的是（ ）A25时，CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) H=41kJ·mol1B增大压强，反应的平衡向逆反应方向移动，平衡常数K减小C反应达到平衡时，每生成1mol CO的同时生成0.5mol O2D反应断开2mol H2和1mol O2中的化学键所吸收的能量比形成4mol OH键所放出的能量少484kJ【答案】B【解析】A根据盖斯定律-得CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) H=41kJ·mol1，故A正确；B平衡常数只与温度有关，增大压强K不变，故B错误；C反应，每生成1mol CO的同时生成0.5mol O2，说明正逆反应速率相等，达到平衡状态，故C正确；D焓变=反应物的键能之和-生成物的键能之和，因此反应断开2mol H2和1mol O2中的化学键所吸收的能量比形成4mol O-H键所放出的能量少484kJ，故D正确；选B。【点睛】记住化学平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变。10灰锡（以粉末状存在）和白锡是锡的两种同素异形体。已知：Sn（s，白）+2HCl(aq)=SnCl2(aq)+H2(g) H1Sn（s，灰）+2HCl(aq)=SnCl2(aq)+H2(g) H2Sn（s，灰）Sn（s，白） H3=+2.1kJ·mol1下列说法正确的是（ ）AH1>H2B锡在常温下以白锡状态存在C灰锡转为白锡的反应是放热反应D锡制器皿长期处在低于13.2的环境中，会自行毁坏【答案】D【解析】A根据：Sn（s，灰） Sn（s，白） H3=+2.1kJ·mol1，则-=，所以H2-H1=H30，所以H1H2，故A错误；B根据：Sn（s，灰） Sn（s，白） H3=+2.1kJ·mol1，则锡在常温下以灰锡状态存在，故B错误；C根据：Sn（s，灰） Sn（s，白） H3=+2.1kJ·mol1，焓变大于0，所以灰锡转为白锡的反应是吸热反应，故C错误；D根据：Sn（s，灰）Sn（s，白） H3=+2.1kJ·mol1，当温度低于13.2的环境时，会自行毁坏，故D正确。11100mL 0.200mol/L CuSO4溶液与1.95g锌粉在量热计中充分反应。测得反应前温度为20.1，反应后最高温度为30.1。已知：反应前后，溶液的比热容均近似为、溶液的密度均近似为，忽略溶液体积、质量变化和金属吸收的热量。请计算：(1)反应放出的热量_J。(2)反应的_(列式计算)。【答案】（1） （2） 【解析】(1)100mL 0.200mol/L CuSO4溶液与1.95g锌粉发生反应的化学方程式为：CuSO4+Zn=ZnSO4+Cu，忽略溶液体积、质量变化可知，溶液的质量m=1.00g/cm3×100mL(cm3)=100g，忽略金属吸收的热量可知，反应放出的热量Q=cm=×100g×(30.1-20.1)=4.18×103J，故答案为：4.18×103；(2)上述反应中硫酸铜的物质的量n(CuSO4)= 0.200mol/L×0.100L=0.020mol，锌粉的物质的量n(Zn)=0.030mol，由此可知，锌粉过量。根据题干与第(1)问可知，转化0.020mol硫酸铜所放出的热量为4.18×103J，又因为该反应中焓变H代表反应1mol硫酸铜参加反应放出的热量，单位为kJ/mol，则可列出计算式为：，故答案为：（答案符合要求且合理即可）。【点睛】该题的难点是第(2)问，要求学生对反应焓变有充分的理解，抓住锌粉过量这个条件是解题的突破口，题目计算量虽不大，但要求学生有较好的思维与辨析能力。12按要求回答下列问题(1)已知在常温常压下：2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) H=-1275.6kJ·mol1H2O(l)=H2O(g) H=+44.0kJ·mol1写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式_。(2)已知：CH3OH(g)+O2(g)CO2(g)+2H2(g) H1=-192.9kJ·mol1H2(g)+O2(g)H2O(g) H2=-120.9kJ·mol1 则甲醇与水蒸气催化重整反应的焓变H3_。(3)苯乙烯是重要的基础有机原料。工业中用乙苯(C6H5CH2CH3)为原料，采用催化脱氢的方法制取苯乙烯(C6H5CH=CH2)的反应方程式为：C6H5CH2CH3(g)C6H5CH=CH2(g)+H2(g) H1已知：3C2H2(g)C6H6(g) H2；C6H6(g)+C2H4(g)C6H5CH2CH3(g) H3则反应3C2H2(g)+C2H4(g)C6H5CH2CH3(g) +H2(g)的H=_。(4)氨的合成是最重要的化工生产之一。工业上合成氨用的H2有多种制取的方法：用焦炭跟水反应：；用天然气跟水蒸气反应：已知有关反应的能量变化如图所示，则方法中反应的H=_。【答案】（1）CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) =-725.8kJ·mol1 （2） -72.0kJ·mol1 （3） 1+2+3 （4） (a+3b-c)kJ·mol1 【解析】(1)2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) =-1275.6kJ·mol1；H2O(l)=H2O(g)=+44.0kJ·mol1，根据盖斯定律，×-×2得CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)=-725.8kJ·mol1；答案：CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) =-725.8kJ·mol1；(2)根据盖斯定律和已知方程式，可得甲醇和水蒸气催化重整的方程式=-，所以焓变3=1-2=-192.9kJ/mol+120.9kJ/mol=-72.0kJ/mol；答案：-72.0kJ·mol1；(3)根据盖斯定律，将已知三个热化学方程式相加即得所求方程式，所求热效应也等于三式的热效应相加，所以=1+2+3；答案：1+2+3；(4)由图知CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) =-a kJ/mol；H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g） =-b kJ/mol；CH4(g)+2O2(g)=2H2O(g)+CO2(g) =-c kJ/mol；根据盖斯定律得方法中反应的=-×3=-c-(-a)-(-b)×3=（a+3b-c）kJ/mol；答案：(a+3b-c)kJ·mol1