2020届高考化学二轮复习化学能与热能学案 (1)

【名师预测】
通过对历年高考试题的分析和考纲的研究，本专题知识的主要考点集中在以下几个方面：一是能量的转化及其应用，主要涉及能量变化的本质，以图象的形式表示能量变化过程的分析；二是热化学方程式的书写，主要根据题给信息正确书写热化学方程式；三是盖斯定律的应用，主要是利用盖斯定律计算反应热的数值。热化学方程式的判断主要以选择题形式考查；热化学方程式的书写及ΔH的计算往往结合盖斯定律在第Ⅱ卷以填空题形式考查，能量转化以图象形式出现在选择题中的可能性较大。
【知识精讲】
一、体系构建
1．化学反应与能量

2．化学反应热的计算

二、焓变、热化学方程式
1.反应热(焓变)
(1)概念：在恒压条件下进行的反应的热效应。
符号：ΔH。
单位：kJ·mol－1或kJ/mol。
(2)表示方法
吸热反应：ΔH>0；放热反应：ΔHE反应物为吸热反应，E生成物0，△H3>0，△H4>0，所以△H6>△H5，C正确；D. 根据选项B分析可知△H1+△H2+△H3+△H4+△H5=△H6，所以△H1+△H2+△H3+△H4+△H5-△H6=0，D错误；故合理选项是C。
2．（2019·山东高三期末）已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，△H=-198kJ/mol，在 V2O5存在时反应过程中的能量变化如图所示。下列叙述正确的是

A．△H= E4- E3+E2-E1
B．加入V2O5后反应经过两步完成，其中第一步决定反应速率
C．加入V2O5，△H不变，但反应速率改变
D．向密闭容器中充入2molSO2和1molO2，发生上述反应达平衡时，反应放热198kJ
【答案】C
【解析】A.根据图示可知：反应的焓变为吸收能量与放出能量的差值，△H=E1-E2+E3-E4，A错误；B.多步反应的反应速率由慢反应决定，由图可知：加入V2O5后第二步反应发生需要的能量高，反应速率慢，所以反应速率由第二步反应决定，B错误；C.催化剂不能改变反应物、生成物的能量，所以△H不变，但催化剂能改变反应途径，所以使用催化剂后反应速率改变，C正确；D.该反应是可逆反应，反应物不能完全转化为生成物，所以向密闭容器中充入2molSO2和1molO2，发生上述反应达平衡时，反应放热小于198kJ，D错误；故合理选项是C。
3．（2019·山东泰安一中高三月考）工业上，在一定条件下利用乙烯和水蒸气反应制备乙醇。反应原CH2=CH2(g)+H2O(g)=CH3CH2OH(g )△H。已知几种共价键的键能如下：
化学键
C-H
C=C
H-O
C-C
C-O
键能/kJ·mol-1
413
615
463
348
351
下列说法错误的是
A．上述合成乙醇的反应原子利用率为100％
B．相同时间段内,用该反应中三种物质表示的该反应的化学反应速率相等
C．碳碳双键的键能大于碳碳单键键能，但碳碳单键更稳定
D．上述反应式中,△H=+34kJ·mol-1
【答案】D
【解析】A.乙烯水化制乙醇的反应是加成反应，反应物全部转化为生成物，原子利用率为100％，A正确；B.反应混合物中，各物质的化学计量数相同，所以相同时间段内，反应中用三种物质表示的反应速率相等，B正确；C.由题中数据可知，碳碳双键的键能小于碳碳单键键能的2倍，所以碳碳单键比碳碳双键更稳定，C正确；D.上述反应式中，△H=(615kJ·mol-1)+( 413 kJ·mol-1) +( 463 kJ·mol-1) -(348 kJ·mol-1)-( 413 kJ·mol-1)-(463 kJ·mol-1)-( 351 kJ·mol-1)=-34kJ·mol-1，D错误； 正确选项D。
4．（2019·山东高三期末）向足量H2SO4溶液中加入100mL 0.4mol•L﹣1Ba（OH）2溶液，放出的热量是5.12kJ．如果向足量Ba（OH）2溶液中加入100mL 0.4mol•L﹣1HCl溶液时，放出的热量为2.2kJ．则Na2SO4溶液与BaCl2溶液反应的热化学方程式为（　　）
A．Ba2+（aq）+SO42﹣（aq）=BaSO4（s）△H=﹣2.92kJ•mol﹣1
B．Ba2+（aq）+SO42﹣（aq）=BaSO4（s）△H=﹣0.72kJ•mol﹣1
C．Ba2+（aq）+SO42﹣（aq）=BaSO4（s）△H=﹣73kJ•mol﹣1
D．Ba2+（aq）+SO42﹣（aq）=BaSO4（s）△H=﹣18kJ•mol﹣1
【答案】D
【解析】两反应的热化学方程式为：（各离子均在溶液中）
2H＋＋2OH－＋Ba2＋＋SO42－=BaSO4↓＋2H2O △H=－128kJ·mol－1①
H＋＋OH－=H2O △H=－55kJ·mol－1 ②
①－2×②即可得答案。
5．（2019·云南省通海县第一中学高三开学考试）已知：①2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221.0 kJ·mol－1；
②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－483.6 kJ·mol－1。
则制备水煤气的反应C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)的ΔH为
A．＋262.6 kJ·mol－1 B．－131.3 kJ·mol－1
C．－352.3 kJ·mol－1 D．＋131.3 kJ·mol－1
【答案】D
【解析】①2C(s)+O2(g)═2CO(g)；△H=-221.0kJ/mol，②2H2(g)+O2(g)═2H2O；△H=-483.6kJ/mol，依据盖斯定律×①-×②得到 C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g)，△H=(-221.0+483.6)kJ/mol=+131.3kJ/mol，答案选D。
6．（2019·山东聊城一中高三月考）美国普度大学研究开发出一种利用铝镓合金制备氢气的新工艺(如图所示)。下列有关该工艺的说法错误的是( )

A．该过程中，能量的转化形式只有两种
B．铝镓合金可以循环使用
C．铝镓合金与水反应的化学方程式为：2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑
D．总反应式为2H2O2H2↑＋O2↑
【答案】A
【解析】A、该工艺中能量的转化形式有：太阳能转化为电能、电能转化为化学能、电能转化为热能，所以有三种形式的能量转化，故A错误；B、开始的反应物是铝镓合金，最终的生成物是铝镓合金，所以铝镓合金能循环使用，故B正确；C、铝镓合金与水的反应中生成物是氧化铝、氢气和镓，相当于镓未参加反应，所以实际上发生的反应是2Al+3H2O一定条件Al2O3+3H2↑，故C正确；D、该工艺中发生的反应有：2Al+3H2O一定条件Al2O3+3H2↑①，2Al2O3电解4Al+3O2↑②，将方程式①×12+②得方程式2H2O一定条件2H2↑+O2↑，故D正确，答案选A。
7．（2019·福建高考模拟）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（ ）

A．Li2SO4溶液利于MoS2对N2的活化
B．两种电解质溶液环境下从N2→NH3的焓变不同
C．MoS2(Li2SO4溶液)将反应决速步(*N2→*N2H)的能量降低
D．N2的活化是N≡N键的断裂与N—H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N≡N键的断裂形成N2H的过程，即是N≡N键的断裂与N—H键形成的过程，D正确；故合理选项是B。
8．（2019·云南省元江哈尼族彝族傣族自治县第一中学高三开学考试）下列说法正确的是（ ）
A．硫完全燃烧生成二氧化硫时，放出的热量为硫的燃烧热
B．在25℃、101kPa时，1 mol碳燃烧所放出的热量为碳的燃烧热
C．由2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566kJ·mol－1，可知CO的燃烧热为－283kJ·mol－1
D．乙炔的燃烧热为－1299.6kJ·mol－1，则2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(g)反应的ΔH＝－2599.2kJ·mol－1
【答案】C
【解析】A.1mol硫完全燃烧生成二氧化硫时，放出的热量为硫的燃烧热，故A错误；
B.1molC完全燃烧生成二氧化碳时放出的热量才是C的燃烧热，故B错误；C．燃烧热是1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物时放出热量；已知：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566kJ/mol，则一氧化碳的燃烧热为283kJ/mol，故C正确；
D．乙炔的标准燃烧热为1299.6 kJ•mol-1，则2CH2(g)+5O2(g)═4CO2(g)+2H2O(l)反应的△H=-2 599.2 kJ•mol-1，水应为液态，故D错误；答案为C。
9．（2019·浙江高三开学考试）下列说法正确的是（ ）
A．准确量取25.00mL的液体可选用移液管、量筒或滴定管等量具
B．实验过程中若皮肤不慎沾上少量酸液，应先用大量水冲洗，再用饱和碳酸氢钠溶液洗，最后再用水冲洗
C．用分液漏斗分液时要经过振荡、放气、静置后，从上口倒出上层液体，再打开旋塞，将下层液体从下口放出
D．在中和热测定实验中，盐酸和NaOH溶液的总质量mg，反应前后体系温度变化为t，反应液的比热容为，则生成1mol水放出的热量为
【答案】B
【解析】A. 滴定管的感量是0.01mL，量筒的感量是0.1mL，所以要量取25.00mL液体可选取移液管、滴定管，不可选用量筒，A项错误；B. 实验过程中若皮肤不慎沾上少量酸液，应先用大量水冲洗，再用饱和碳酸氢钠溶液洗，最后再用水冲洗，B项正确；
C. 分液时，上层液体从上口倒出，为防止产生杂质，下层液体从下口倒出，所以用分液漏斗分液时，先打开旋塞，待下层液体完全分出后，关闭旋塞，再从上口倒出上层液体，C项错误；D. 此实验中盐酸和NaOH反应生成水的物质的量不一定是1mol，因此无法计算生成1mol水所放出的热量，D项错误；答案选B。
10．（2019·安庆市第二中学高三开学考试）经过研究发现液态有机物是比较理想的储氢材料。如图表示1 mol（g）和3 mol H2(g)反应生成1 mol（g）过程中的能量变化示意图。下列有关说法错误的是

A．甲苯储氢反应属于加成反应
B．加入高效催化剂，可降低E1值
C． （g）+3H2（g）→（g），ΔH＝(E1－E2) kJ/mol
D．该反应的正反应活化能大于逆反应活化能
【答案】D
【解析】1 mol（g）和3 mol H2(g)反应生成1 mol（g）的化学方程式为+3H2→。
A. 甲苯储氢反应属于加成反应，A正确；B. 加入高效催化剂，可降低反应的活化能，即可降低E1值，B正确；C. 该反应放出的能量为E1－E2，故反应的热化学方程式为（g）+3H2（g）→（g），ΔH＝(E1－E2) kJ/mol，C正确；D. 该反应的正反应活化能为E1，逆反应活化能为E2，正反应的活化能小于逆反应的活化能，故D错误；故答案选D。
11．（2019·华东师范大学附属天山学校高三月考）已知溴跟氢气反应的热化学方程式如下（Q1、Q2、Q3均为正值）：H2(g)+Br2(g)→2HBr(l)+Q1,H2(g)+Br2(g)→2HBr(g)+Q2，H2(g)+Br2(l)→2HBr(g)+Q3，下列判断正确的是
A.Q1＞Q2＞Q3
B.Q1与Q3的大小无法判断
C.溴蒸气转化为液态溴需要放出（Q2-Q3）kJ的热量
D.1LH2和1LBr2蒸气反应生成2LHBr气体时放出Q2kJ热量
【答案】A
【解析】A. 气态的反应物生成液态的生成物时，放出的能量多于生成气态的生成物；都生成气态的生成物时，液态的反应物要比气态的反应物放出的能量少，因此，Q1＞Q2＞Q3，A正确；B. Q1＞Q3，B 不正确；C. 根据盖斯定律可知，1mol溴蒸气转化为1mol液态溴需要放出（Q2-Q3）kJ的热量，若不指明物质的量，则无法判断放出的热量是多少，C不正确；D. 由“H2(g)+Br2(g)→2HBr(g)+Q2”可知，1molH2和1molBr2蒸气反应生成2molHBr气体时放出Q2kJ热量，D不正确。综上所述，判断正确的是A。
13．（2019·邵东县第十中学高三月考）催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。研究表明，在Cu/ZnO催化剂存在下，CO2和H2可发生两个平衡反应，分别生成CH3OH和CO。反应的热化学方程式如下：
CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-53.7kJ·mol-1 I
CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2 II
已知：①CO和H2的标准燃烧热分别为-283.0kJ·mol-1和-285.8kJ·mol-1
②H2O（l）H2O（g）ΔH3=44.0kJ·mol-1
不考虑温度对ΔH的影响，则：
（1）反应I的平衡常数表达式K=_____________；反应II的ΔH2=________kJ·mol-1。
（2）近年来，研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下：

反应Ⅰ：2H2SO4(l)2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g) ΔH1=+551 kJ·mol－1
反应Ⅲ：S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH3=－297 kJ·mol－1
反应Ⅱ的热化学方程式：_____________________。
【答案】（1） +41.2 （2）3SO2(g)+2H2O (g)=2H2SO4 (l)+S(s) ΔH2=−254 kJ·mol−1
【解析】（1）反应I的平衡常数表达式K=，已知:CO和的标准燃烧热分别为-283.0kJ·mol-1和-285.8kJ·mol-1，H2O（l）H2O（g）ΔH3=44.0kJ·mol-1，
可以知道热化学方程式
a. ；
b. ；
c.；
由盖斯定律将b-a+c可得: ；
（2）根据盖斯定律：，，因此，反应Ⅱ的热化学方程式为。
14．（2019·四川龙泉中学高三开学考试）氨在工农业生产中应用广泛。
（1）根据图写出合成氨的热化学方程式是_____________________________________。

（2）将1 mol N2(g)和3 mol H2(g)放在一密闭容器中，在催化剂存在时进行反应，测得反应放出的热量________(填“大于”、“等于”或“小于”)92.2 kJ，原因是______________________________；若加入催化剂，ΔH________(填“变大”、“不变”或“变小”)。
（3）已知分别破坏1 mol NN键、1 mol H—H键时需要吸收的能量为946 kJ、436 kJ，则破坏1 mol NH键需要吸收的能量为________ kJ。
（4）N2H4可视为NH3分子中的H被—NH2取代的产物。发射卫星时以N2H4(g)为燃料、NO2为氧化剂，二者反应生成N2和H2O(g)。
已知：N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g) ΔH1＝＋67.7 kJ·mol－1
N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH2＝－534 kJ·mol－1
则1 mol N2H4与NO2完全反应的热化学方程式为_____________________________。
【答案】（1）N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H=-92.2kJ/mol
（2）小于；该反应是可逆反应，反应物无法全部转化为生成物；不变；（3）391
（4）N2H4（g）+NO2（g）＝3/2N2（g）+2H2O（g）△H="-567.85" kJ•mol-1
【解析】（1）由图可知，0.5molN2（g）与1.5molH2（g）完全反应生成1molNH3（g）的反应热为-46.1kJ/mol，所以合成氨的热化学反应方程式为：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H=-92.2kJ/mol；
（2）反应是可逆反应，反应物不能完全转化，3mol H2和1mol N2充分参与反应也不可能生成2molNH3，故放出的热量小于92KJ的热量，催化剂改变反应速率不改变化学平衡，反应焓变不变；
（3）已知：分别破坏1mol N≡N键、1mol H-H键需要吸收的能量为：946kJ、436kJ，设破坏1mol N-H键需要吸收的能量为x，N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H=-92.2kJ/mol，焓变=反应物总键能-生成物的总键能，946kJ/mol+3×436kJ/mol-6x=92.2KJ/mol，x=391KJ/mol，破坏1mol N-H键需要吸收的能量为：391kJ；
（4）：①N2（g）+O2（g）=2NO2（g）△H1=+67.7kJ/mol
②N2H4（g）+O2（g）=N2（g）+2H2O（g）△H2=-534kJ/mol
依据盖斯定律：②×2－①得到：2N2H4（g）+2NO2（g）=3N2（g）+4H2O（g）△H=-1135.7kJ/mol，1mol
N2H4与NO2完全反应的热化学方程式为：N2H4（g）+NO2（g）＝3/2N2（g）+2H2O（g）△H="-567.85" kJ•mol-1。