2022版高考化学选考山东专用一轮总复习集训：专题十化学能与热能 —模拟

这是一份2022版高考化学选考山东专用一轮总复习集训：专题十化学能与热能 —模拟，共40页。

专题十　化学能与热能

【5年高考】
考点一　反应热与焓变
1.(2021浙江1月选考,24,2分)在298.15K、100kPa条件下,N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-92.4kJ·mol-1,N2(g)、H2(g)和NH3(g)的比热容分别为29.1、28.9和35.6J·K-1·mol-1。一定压强下,1mol反应中,反应物[N2(g)+3H2(g)]、生成物[2NH3(g)]的能量随温度T的变化示意图合理的是 (　　)

答案　B
　　　　　　　　　　　　　　　　　　

2.(2020浙江7月选考,22,2分)关于下列ΔH的判断正确的是　　 (　　)
CO32-(aq)+H+(aq)HCO3-(aq)　ΔH1
CO32-(aq)+H2O(l)HCO3-(aq)+OH-(aq)　ΔH2
OH-(aq)+H+(aq)H2O(l)　ΔH3
OH-(aq)+CH3COOH(aq)CH3COO-(aq)+H2O(l)　ΔH4
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A.ΔH1ΔH1(CaCO3)>0
B.ΔH2(MgCO3)=ΔH2(CaCO3)>0
C.ΔH1(CaCO3)-ΔH1(MgCO3)=ΔH3(CaO)-ΔH3(MgO)
D.对于MgCO3和CaCO3,ΔH1+ΔH2>ΔH3
答案　C
8.(2017课标Ⅰ,28,14分)近期发现,H2S是继NO、CO之后的第三个生命体系气体信号分子,它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。回答下列问题:
(1)下列事实中,不能比较氢硫酸与亚硫酸的酸性强弱的是　　　　　(填标号)。 
A.氢硫酸不能与碳酸氢钠溶液反应,而亚硫酸可以
B.氢硫酸的导电能力低于相同浓度的亚硫酸
C.0.10mol·L-1的氢硫酸和亚硫酸的pH分别为4.5和2.1
D.氢硫酸的还原性强于亚硫酸
(2)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。

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　　　　　。 
(3)H2S与CO2在高温下发生反应:H2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g)。在610K时,将0.10molCO2与0.40molH2S充入2.5L的空钢瓶中,反应平衡后水的物质的量分数为0.02。
①H2S的平衡转化率α1=　　　　　%,反应平衡常数K=　　　　　。 
②在620K重复实验,平衡后水的物质的量分数为0.03,H2S的转化率α2　　　　　α1,该反应的ΔH　　　0。(填“>”“　>
③B
9.(2019天津理综,10,14分)多晶硅是制作光伏电池的关键材料。以下是由粗硅制备多晶硅的简易过程。

回答下列问题:
Ⅰ.硅粉与HCl在300℃时反应生成1molSiHCl3气体和H2,放出225kJ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)　ΔH2E点
c.反应适宜温度:480~520℃
(4)反应③的ΔH3=　　　　(用ΔH1,ΔH2表示)。温度升高,反应③的平衡常数K　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。 
(5)由粗硅制备多晶硅过程中循环使用的物质除SiCl4、SiHCl3和Si外,还有　　　　(填分子式)。 
答案　Ⅰ.Si(s)+3HCl(g)SiHCl3(g)+H2(g)　
ΔH=-225kJ·mol-1
··Cl······Si······Cl······H··Cl····
Ⅱ.(1)阴极　2H2O+2e-H2↑+2OH-或2H++2e-H2↑
(2)1000℃　ΔH20、ΔS0,A项不正确。Si是固体,故该反应的平衡常数K=c4(HCl)c(SiCl4)×c2(H2),B项正确;C项未指明是否为标准状况,气体摩尔体积不确定,故消耗氢气的体积无法计算,C项不正确;ΔH=反应物键能之和-生成物键能之和=4E(Si—Cl)+2E(H—H)-4E(H—Cl)-2E(Si—Si),D项不正确。
4.(2019海南单科,5,2分)根据图中的能量关系,可求得C—H键的键能为 (　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　

A.414kJ·mol-1　　B.377kJ·mol-1
C.235kJ·mol-1　　D.197kJ·mol-1
答案　A　从图中信息可知C(s)+2H2(g)CH4(g)　ΔH=-75kJ·mol-1。ΔH=旧键断裂吸收的总能量-新键形成放出的总能量,设C—H键键能为xkJ·mol-1,则(717+864)kJ·mol-1-4xkJ·mol-1=-75kJ·mol-1,解得x=414,A正确。
5.(2018海南单科,12,4分)(双选)炭黑是雾霾中的重要颗粒物,研究发现它可以活化氧分子,生成活化氧。活化过程的能量变化模拟计算结果如图所示。活化氧可以快速氧化二氧化硫。下列说法正确的是 (　　)

A.每活化一个氧分子吸收0.29eV的能量
B.水可使氧分子活化反应的活化能降低0.42eV
C.氧分子的活化是O—O的断裂与C—O键的生成过程
D.炭黑颗粒是大气中二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂
答案　CD　由图可知,每活化一个氧分子要放出0.29eV的能量,A不正确。活化能是指反应过程中的最大能垒,图中在无水情况下,活化能为0.75eV;有水情况下,活化能为0.57eV,两者之间的差值为0.18eV,B错误;从图中小球的变化来看,起始氧原子是相连的,最终氧原子是分开的,且氧原子与碳原子相连,即经历了O—O键的断裂和C—O键的生成过程,C正确;炭黑与氧气生成活化氧,活化氧与二氧化硫反应会转化为三氧化硫和炭黑,故炭黑颗粒是大气中二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂,D正确。
6.(2018北京理综,7,6分)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　催化剂只影响化学反应速率,不会使化学平衡发生移动,故不会提高反应物的平衡转化率,D不正确。
方法技巧　认真观察示意图,分清反应物、中间产物和生成物,该题就不难作答。
7.(2018浙江4月选考,21,2分)氢卤酸的能量关系如图所示:

下列说法正确的是 (　　)
A.已知HF气体溶于水放热,则HF的ΔH10,故A错误;HCl比HBr稳定,则HCl的ΔH2比HBr的大,故B错误;ΔH3是H(g)→H+(g)的热效应,ΔH4是H+(g)→H+(aq)的热效应,所以,HCl和HI的(ΔH3+ΔH4)相等,故C错误;由题图可知,H(g)+X(g)HX(g)　ΔH7=-ΔH2=-akJ·mol-1,则ΔH2=akJ·mol-1,故D正确。
8.(2018江苏单科,10,2分)下列说法正确的是 (　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A.氢氧燃料电池放电时化学能全部转化为电能
B.反应4Fe(s)+3O2(g)2Fe2O3(s)常温下可自发进行,该反应为吸热反应
C.3molH2与1molN2混合反应生成NH3,转移电子的数目小于6×6.02×1023
D.在酶催化淀粉水解反应中,温度越高淀粉水解速率越快
答案　C　氢氧燃料电池放电过程中,化学能除转化为电能外,还有热能的产生,A错误;4Fe(s)+3O2(g)2Fe2O3(s)是一个熵减反应,而该反应常温下能自发进行,则该反应必为放热反应,B错误;N2与H2合成NH3的反应为可逆反应,故3molH2与1molN2不能完全转化为NH3,转移电子的数目小于6×6.02×1023,C正确;酶的活性与温度有关,温度过高,使酶失去生理活性,D错误。
9.(2016海南单科,6,2分)油酸甘油酯(相对分子质量884)在体内代谢时可发生如下反应:
C57H104O6(s)+80O2(g)57CO2(g)+52H2O(l)
已知燃烧1kg该化合物释放出热量3.8×104kJ。油酸甘油酯的燃烧热ΔH为 (　　)
A.3.8×104kJ·mol-1　　B.-3.8×104kJ·mol-1
C.3.4×104kJ·mol-1　　D.-3.4×104kJ·mol-1
答案　D　燃烧1kg油酸甘油酯释放出热量3.8×104kJ,则1mol油酸甘油酯完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量为3.8×104kJ×8841000≈3.4×104kJ,所以ΔH=-3.4×104kJ·mol-1。
10.(2016海南单科,11,4分)由反应物X转化为Y和Z的能量变化如图所示。下列说法正确的是 (　　)

A.由X→Y反应的ΔH=E5-E2
B.由X→Z反应的ΔH0
C.ΔH1(CaCO3)-ΔH1(MgCO3)=ΔH3(CaO)-ΔH3(MgO)
D.对于MgCO3和CaCO3,ΔH1+ΔH2>ΔH3
答案　C　ΔH1为破坏MCO3中离子键所需吸收的能量,ΔH1>0,因Mg2+半径比Ca2+小,故MgCO3中离子键比CaCO3强,A正确;CO32-分解为CO2和O2-为吸热过程,ΔH2>0,因ΔH2(MgCO3)和ΔH2(CaCO3)均表示CO32-分解所吸收的热量,则ΔH2(MgCO3)=ΔH2(CaCO3),故B正确;根据题给能量关系及盖斯定律可知:ΔH1(CaCO3)+ΔH2(CaCO3)=ΔH(CaCO3)+ΔH3(CaO)…①,ΔH1(MgCO3)+ΔH2(MgCO3)=ΔH(MgCO3)+ΔH3(MgO)…②,①式-②式结合ΔH2(MgCO3)=ΔH2(CaCO3),得:ΔH1(CaCO3)-ΔH1(MgCO3)=ΔH3(CaO)-ΔH3(MgO)+ΔH(CaCO3)-ΔH(MgCO3),因ΔH(CaCO3)≠ΔH(MgCO3),故C错误;MCO3(s)分解为MO(s)和CO2(g)为吸热过程,ΔH>0,考虑到ΔH1+ΔH2=ΔH+ΔH3,故有ΔH1+ΔH2>ΔH3,故D正确。
疑难突破　解答本题的关键点有二,一是判断ΔH1、ΔH2、ΔH3及ΔH的正负,四个过程均为吸热过程,焓变均为为正值;二是根据盖斯定律找出ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH的相互关系:ΔH1+ΔH2=ΔH+ΔH3。
2.(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)。下列说法不正确···的是 (　　)
①C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　ΔH1=akJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH2=bkJ·mol-1
③CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH3=ckJ·mol-1
④2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)　ΔH4=dkJ·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)12CH3OCH3(g)+12H2O(l)的ΔH=d2kJ·mol-1
D.反应2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)的ΔH=(2b+2c+d)kJ·mol-1
答案　C　本题考查盖斯定律的应用等知识。结合题给信息可知反应①、②产生的H2和CO2可以作为反应③的原料,故A正确;反应③产生了甲醇,是CO2资源化利用的一种方法,故B正确;根据反应④可知CH3OH(g)12CH3OCH3(g)+12H2O(g)的ΔH=d2kJ·mol-1,但选项反应中水呈液态,故ΔH不等于d2kJ·mol-1,C错误;根据盖斯定律,②×2+③×2+④可得2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)的ΔH=(2b+2c+d)kJ·mol-1,故D正确。
3.(2016江苏单科,8,2分,★)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-1
②焦炭与水反应制氢:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　ΔH2=131.3kJ·mol-1
③甲烷与水反应制氢:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)　ΔH3=206.1kJ·mol-1
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减小
D.反应CH4(g)C(s)+2H2(g)的ΔH=74.8kJ·mol-1
答案　D　A项,反应①中太阳能转化为化学能,故错误;B项,反应②为吸热反应,故错误;C项,使用催化剂不能改变反应的反应热(ΔH),故错误;D项,根据盖斯定律,③-②可得CH4(g)C(s)+2H2(g)　ΔH=74.8kJ·mol-1,故正确。
知识拓展　放热反应的ΔH0。
技巧点拨　盖斯定律的运用:找出目标反应的物质在所给反应中是反应物还是生成物,然后可像数学运算一样采取加、减、乘、除的方法求解目标反应的ΔH。
评析　本题以热化学方程式为基础考查四个相关的问题,涉及能量转化形式识别、热效应判断、催化剂与ΔH的关系以及应用盖斯定律进行计算等,难度中等。
4.(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=xkJ·mol-1
已知:碳的燃烧热ΔH1=akJ·mol-1
S(s)+2K(s)K2S(s)　ΔH2=bkJ·mol-1
2K(s)+N2(g)+3O2(g)2KNO3(s)
ΔH3=ckJ·mol-1
则x为 (　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A.3a+b-c　　B.c-3a-b　　C.a+b-c　　D.c-a-b
答案　A　本题已知的三个热化学方程式为:
①C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH1=akJ·mol-1
②S(s)+2K(s)K2S(s)　ΔH2=bkJ·mol-1
③2K(s)+N2(g)+3O2(g)2KNO3(s)　ΔH3=ckJ·mol-1
由盖斯定律可推出,3×①+②-③可得热化学方程式S(s)+2KNO3(s)+3C(s)K2S(s)+N2(g)+3CO2(g)　ΔH=xkJ·mol-1=(3a+b-c)kJ·mol-1,A项正确。
5.(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,ΔH30,ΔH4>0
C.ΔH1=ΔH2+ΔH3　　D.ΔH3=ΔH4+ΔH5
答案　C　根据反应的热效应可知:ΔH10、ΔH3