新高考化学二轮总复习专题突破 化学能与热能.docx
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新高考化学二轮总复习专题突破化学能与热能
专题突破化学能与热能
一、选择题(本题包括10小题,每题6分,共60分)
1.(2020山西阳泉高三期末改编)中国学者在水煤气变换[CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g) ΔH]中突破了低温下高转化率与高反应速率不能兼得的难题,该过程是基于双功能催化剂(能吸附不同粒子)催化实现的,反应过程示意图如下:
下列说法正确的是( )
A.过程Ⅰ和过程Ⅲ均为放热过程
B.图示过程中的H2O均参与了反应过程
C.过程Ⅲ生成了具有极性共价键的H2、CO2
D.使用催化剂降低了水煤气变换反应的ΔH
2.(2020河北沧州高三质量检测)已知反应X(g)+3Y(g)
2Z(g) ΔH,该反应的能量变化如下图所示。
下列说法正确的是( )
A.ΔH=E2-E1
B.更换高效催化剂,E3不变
C.恒压下充入一定量的氦气,n(Z)会减少
D.压缩容器,c(X)减小
3.(双选)(2020山东实验中学高三诊断改编)下列依据热化学方程式得出的结论正确的是( )
A.已知:
正丁烷(g)
异丁烷(g) ΔH<0,则异丁烷比正丁烷稳定
B.已知:
C2H4(g)+3O2(g)
2CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1478.8kJ·mol-1,则C2H4的燃烧热ΔH=-1478.8kJ·mol-1
C.已知:
H+(aq)+OH-(aq)
H2O(l) ΔH=-57.3kJ·mol-1,但稀Ba(OH)2(aq)和稀H2SO4(aq)完全反应生成1molH2O(l)时,放出的热量大于57.3kJ
D.已知:
S(g)+O2(g)
SO2(g) ΔH1;S(s)+O2(g)
SO2(g) ΔH2,则ΔH1>ΔH2
4.(双选)(2020福建漳州一模改编)下列关于化学反应与能量的说法正确的是( )
A.已知正丁烷的燃烧热ΔH=-2878kJ·mol-1,则表示正丁烷燃烧热的热化学方程式为2CH3CH2CH2CH3(g)+13O2(g)
8CO2(g)+10H2O(l) ΔH=-2878kJ·mol-1
B.已知在一定条件下,2molSO2与1molO2充分反应后,释放出98kJ的热量,则其热化学方程式为2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g) ΔH=-98kJ·mol-1
C.已知稀盐酸与稀NaOH溶液反应的中和热ΔH=-57.3kJ·mol-1,则表示稀硫酸与稀NaOH溶液反应的热化学方程式为
H2SO4(aq)+NaOH(aq)
Na2SO4(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3kJ·mol-1
D.已知CuSO4(s)+5H2O(l)
CuSO4·5H2O(s),该反应为熵减小的反应
5.(2020浙江教育绿色评价联盟高三适应性考试)碘单质与氢气在一定条件下反应的热化学方程式如下:
①I2(g)+H2(g)
2HI(g) ΔH=-9.48kJ·mol-1
②I2(s)+H2(g)
2HI(g) ΔH=+26.48kJ·mol-1
下列说法正确的是( )
A.该条件下,1molH2(g)和1molI2(g)充分反应,放出热量9.48kJ
B.该条件下,碘升华的能量变化为I2(s)
I2(g)
ΔH=+35.96kJ·mol-1
C.相同条件下,Cl2(g)+H2(g)
2HCl(g)的ΔH>-9.48kJ·mol-1
D.反应①是放热反应,所以反应①的活化能大于反应②的活化能
6.(双选)(2020河北廊坊高中联合体联考改编)工业合成氨反应在催化剂表面的反应历程及能量变化如图所示,下列说法正确的是( )
A.增大压强,①→②之间的能量差值不变
B.合成氨的正、逆反应的焓变相同
C.合成氨的过程是吸热反应
D.若使用催化剂,生成等量的NH3需要的时间更短
7.(双选)(2020山东威海质检)2SO2(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
B.500℃、101kPa下,将1molSO2(g)和0.5molO2(g)置于密闭容器中充分反应生成SO3(g)放热akJ,则该反应的热化学方程式为2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)
ΔH=-2akJ·mol-1
C.该反应中,反应物的总键能大于生成物的总键能
D.ΔH=E1-E2,使用催化剂可改变活化能,但不改变反应热
8.(2020河南驻马店高三期末)1mol常见金属M和卤素反应的焓变ΔH(单位:
kJ·mol-1)示意图如图,反应物和生成物均为常温时的稳定状态。
下列选项中不正确的是( )
A.MBr2与Cl2反应的ΔH<0
B.化合物的热稳定性顺序:
MI2>MBr2>MCl2>MF2
C.MBr2(s)+F2(g)
MF2(s)+Br2(l) ΔH=-600kJ·mol-1
D.由MCl2(s)制得M的反应是吸热反应
9.(2020辽宁辽阳高三期末)甲烷与氧气反应过程中的能量变化如图所示。
下列有关说法中正确的是( )
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-1
C.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415kJ
D.在反应CH4(g)+2O2(g)
CO2(g)+2H2O(g)中放出热量400kJ,则有1molO—H键生成
10.(2020四川阆中中学高三质检)已知H2(g)、C2H4(g)和C2H5OH(l)的燃烧热(ΔH)分别是-285.8kJ·mol-1、-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-1B.+44.2kJ·mol-1
C.-330kJ·mol-1D.+330kJ·mol-1
二、非选择题(本题包括3小题,共40分)
11.(2020河北沧州调研节选)(12分)甲醛(HCHO)俗称蚁醛,是一种重要的有机原料。
利用甲醇(CH3OH)可制备甲醛:
脱氢法:
CH3OH(g)
HCHO(g)+H2(g) ΔH1=+92.09kJ·mol-1
氧化法:
CH3OH(g)+
O2(g)
HCHO(g)+H2O(g)
ΔH2
(1)已知:
2H2(g)+O2(g)
2H2O(g) ΔH3=-483.64kJ·mol-1,则ΔH2= 。
(2)与脱氢法相比,氧化法在热力学上趋势较大,其原因为 。
(3)下图为甲醇制备甲醛反应的lgK(K为平衡常数)随温度(T)的变化曲线。
曲线 (填“a”或“b”)对应脱氢法,判断依据为 。
12.(2020山东济南调研节选)(14分)CH4超干重整CO2技术可得到富含CO的化工原料。
回答下列问题。
CH4超干重整CO2的催化转化如图所示:
(1)已知相关反应的能量变化如图所示:
过程Ⅰ的热化学方程式为 。
(2)关于上述过程Ⅱ的说法不正确的是 (填序号)。
a.实现了含碳物质与含氢物质的分离
b.可表示为CO2+H2
H2O(g)+CO
c.CO未参与反应
d.Fe3O4、CaO为催化剂,降低了反应的ΔH
(3)其他条件不变,在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下,反应CH4(g)+CO2(g)
2CO(g)+2H2(g)进行相同时间后,CH4的转化率随反应温度的变化如图所示。
a点所代表的状态 (填“是”或“不是”)平衡状态;b点CH4的转化率高于c点,原因是 。
13.(2020广东梅州质检节选)(14分)近年来,雾霾天气严重影响了人们的身体健康,环境问题越来越受到人们的重视。
处理大气中的污染物,打响“蓝天白云”保卫战是当前的重要课题。
请回答下列问题:
(1)汽车尾气中含有较多的NOx和CO,这些气体均会使人体中毒。
可以利用如下化学方法将其转化为无毒无害的物质。
已知:
N2(g)+O2(g)
2NO(g) ΔH=+180kJ·mol-1①
2CO(g)+O2(g)
2CO2(g) ΔH=-564kJ·mol-1②
请写出把汽车尾气转化为无毒无害的物质的热化学方程式:
。
(2)工业上可采用CH3OH
CO+2H2的方法来制取高纯度的CO和H2。
我国学者采用量子力学方法,通过计算机模拟,研究了在钯基催化剂表面上甲醇制氢的反应历程,其中吸附在钯催化剂表面上的物种用*标注。
甲醇(CH3OH)脱氢反应的第一步历程,有两种可能方式:
方式A:
CH3OH*
CH3O*+H*
Ea=+103.1kJ·mol-1
方式B:
CH3OH*
C
+OH*
Eb=+249.3kJ·mol-1
由活化能E值推测,甲醇裂解过程主要历经的方式应为 (填“A”或“B”)。
(3)如图为计算机模拟的各步反应的能量变化示意图。
该历程中,放热最多的步骤的化学方程式为 。
参考答案
1.B 解析根据反应过程示意图可知,过程Ⅰ中有化学键的断裂,所以为吸热过程,A错误;根据反应过程示意图,过程Ⅰ中水分子中的化学键断裂,过程Ⅱ也是水分子中的化学键断裂的过程,过程Ⅲ中又形成了水分子,因此H2O均参与了反应过程,B正确;过程Ⅲ中CO、氢氧原子团和氢原子形成了二氧化碳、水和氢气,H2中的化学键为非极性键,C错误;催化剂可改变反应途径,但不能改变反应的ΔH,D错误。
2.C 解析ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量=E1-E2,故A错误;更换高效催化剂,降低反应活化能,反应速率加快,该反应中(E3-E2)为活化能,E2为反应物的能量,E2不变,活化能降低,则E3减小,故B错误;恒压下充入一定量的氦气,容器体积增大,反应体系的分压减小,平衡向气体增多的方向移动,则n(Z)减少,故C正确;压缩容器体积,压强增大,平衡向右移动,n(X)减小,体积减小,各物质的浓度都增大,平衡移动只能减弱这种改变,而不能消除,故c(X)还是比原来大,故D错误。
3.AC 解析能量越低物质越稳定,根据热化学方程式可知正丁烷的能量高于异丁烷,因此异丁烷比正丁烷稳定,A项正确;1molC2H4完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时释放的热量是燃烧热,B项错误;强酸强碱的稀溶液反应生成可溶性盐和1mol水时放出的热量是中和热,稀Ba(OH)2(aq)和稀H2SO4(aq)完全反应生成了难溶性盐BaSO4,因此放出的热量大于57.3kJ,C项正确;对于反应S(g)+O2(g)
SO2(g) ΔH1,S(s)+O2(g)
SO2(g) ΔH2,由于固态变为气态要吸收热量,则ΔH1<ΔH2,D项错误。
4.CD 解析燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量,则表示正丁烷燃烧热的热化学方程式为CH3CH2CH2CH3(g)+
O2(g)
4CO2(g)+5H2O(l) ΔH=-2878kJ·mol-1,A错误;SO2与O2的反应为可逆反应,所以无法写出热化学方程式,B错误;在稀溶液中酸和碱发生中和反应生成1molH2O放出的热量是中和热,C正确;从液态H2O到固态CuSO4·5H2O,且物质的量减少,则该反应为熵减小的反应,D正确。
5.B 解析H2和I2生成HI的反应是可逆反应,该条件下,1molH2(g)和1molI2(g)充分反应,反应转化率达不到100%,因此放出热量小于9.48kJ,故A错误;由热化学方程式②-①得出,碘升华的能量变化为I2(s)
I2(g) ΔH=+35.96kJ·mol-1,故B正确;元素非金属性越强,与氢气反应放出的热量越多,因此与H2反应时,氯气比I2(g)反应放出的热量多,即Cl2(g)+H2(g)
2HCl(g)的ΔH<-9.48kJ·mol-1,故C错误;活化能与反应放热还是吸热无直接关系,故D错误。
6.AD 解析①→②之间的能量差值只与状态①②中物质的能量有关,增大压强,各物质的能量不变,则①→②之间的能量差值不变,A正确;根据图像,状态①中物质的能量高于状态③中物质的能量,则合成氨的正反应为放热反应,合成氨的逆反应为吸热反应,正逆反应焓变不相同,B错误;根据图像,状态①中物质的能量高于状态③中物质的能量,则合成氨为放热反应,C错误;使用催化剂能使化学反应速率加快,则生成等量的NH3需要的时间更短,D正确。
7.BC 解析由图可知,题给反应正反应为放热反应。
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,A正确;500℃、101kPa下,将1molSO2(g)和0.5molO2(g)置于密闭容器中充分反应放热akJ,由于该反应为可逆反应,得不到1molSO3(g),B不正确;题给反应正反应为放热反应,其ΔH<0,所以反应物的总键能小于生成物的总键能,C不正确;由图可知,ΔH=E1-E2,使用催化剂能改变反应的活化能,但不改变反应热,D正确。
8.B 解析根据题意可得,①M(s)+Cl2(g)
MCl2(s) ΔH=-641.3kJ·mol-1;②M(s)+Br2(l)
MBr2(s) ΔH=-524kJ·mol-1;①-②可得MBr2(s)+Cl2(g)
MCl2(s)+Br2(l) ΔH=-117.3kJ·mol-1,A正确;放出的能量越多,产物剩余的能量越低,根据能量越低的物质越稳定,所以化合物的热稳定性顺序为MI2 MF2(s) ΔH=-1124kJ·mol-1,②M(s)+Br2(l) MBr2(s) ΔH=-524kJ·mol-1,则③-②可得MBr2(s)+F2(g) MF2(s)+Br2(l) ΔH=-600kJ·mol-1,C正确;Cl2(g)和M(s)生成MCl2的反应为放热反应,则其逆反应为吸热反应,D正确。 9.C 解析从图中信息可得,1molCH4(g)+2molO2(g)断裂所有共价键,需要吸收2646kJ的热量;1molC(g)、4molH(g)及4molO(g)结合成1molCO2(g)和2molH2O(g)时能放出3446kJ的热量。 从图中看出,1molCH4(g)和2molO2的总能量大于1molCO2(g)和2molH2O(g)的能量总和,但1molCH4(g)的能量不一定大于1molCO2(g)和2molH2O(g)的能量总和,A不正确;根据图示信息可得反应CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-800kJ·mol-1,B不正确;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=415kJ,C正确;根据前面分析可知,在反应CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g)中放出热量400kJ时,应生成1molH2O,则有2molO—H键生成,D不正确。 10.A 解析由题干条件可知如下反应: H2(g)+ O2(g) H2O(l) ΔH=-285.8kJ·mol-1① C2H4(g)+3O2(g) 2CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-1411.0kJ·mol-1② C2H5OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1366.8kJ·mol-1③ 根据盖斯定律,②-③可得: C2H4(g)+H2O(l) C2H5OH(l) ΔH=-44.2kJ·mol-1。 答案选A。 11.答案 (1)-149.73kJ·mol-1 (2)脱氢法的反应为吸热反应,氧化法的反应为放热反应,放热反应在热力学上趋势较大 (3)b 脱氢法的反应为吸热反应,随着温度升高,平衡向右移动,平衡常数增大,故曲线b对应脱氢法 解析 (1)根据盖斯定律,-ΔH1×2+2ΔH2=ΔH3,则有ΔH2= =-149.73kJ·mol-1。 (2)脱氢法的反应为吸热反应,氧化法的反应为放热反应,放热反应在热力学上趋势较大。 (3)脱氢法的反应为吸热反应,随着温度升高,平衡向右移动,平衡常数增大,故曲线b对应脱氢法。 12.答案 (1)CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) ΔH=+247.4kJ·mol-1 (2)cd (3)不是 b和c都未达平衡,b点温度高,反应速率快,相同时间内转化率高 解析 (1)根据CH4超干重整CO2的催化转化图可知,过程Ⅰ的化学反应方程式为CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)。 由能量-反应进程曲线得热化学方程式: CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) ΔH=+206.2kJ·mol-1(ⅰ) CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) ΔH=-165kJ·mol-1(ⅱ) 根据盖斯定律,由(ⅰ)×2+(ⅱ)可得过程Ⅰ的热化学方程式: CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) ΔH=+247.4kJ·mol-1。 (2)根据图示可知,过程Ⅱ的总反应为H2+CO2 H2O+CO。 Fe3O4、CaO为总反应的催化剂,能降低反应的活化能,但不能改变反应的ΔH。 故ab正确,cd错误。 (3)通常情况下,催化剂能加快反应速率,从而缩短反应到达平衡的时间。 但催化剂不能使平衡发生移动,即不能改变平衡转化率。 若图中a点为化学平衡状态,则保持温度不变(800℃),将催化剂Ⅱ换成Ⅰ之后,CH4转化率不可能增大,故a点不是化学平衡状态。 进一步分析可知,图中b、c两点都未达到化学平衡,由于b、c两点只有温度不同,b点温度较高,反应速率快,则相同时间内CH4转化率高。 13.答案 (1)2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g) ΔH=-744kJ·mol-1 (2)A (3)CHO*+3H* CO*+4H* 解析 (1)汽车尾气中含有的NO和CO可转化为无毒的N2和CO2,化学方程式为2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g),该反应可由反应②-反应①得到,则ΔH=-564kJ·mol-1-(+180kJ·mol-1)=-744kJ·mol-1,所以热化学方程式为2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g) ΔH=-744kJ·mol-1。 (2)一般来说,活化能低化学反应速率快,在相同的时间内,可以得到更多的产物,因此甲醇裂解过程主要经历的方式应为A。 (3)反应热=生成物的能量-反应物的能量,放热最多,则生成物的能量与反应物的能量差值最大。 根据图示可知,过渡态Ⅳ两端的中间产物能量差值最大,放热最多,化学方程式为CHO*+3H* CO*+4H*。
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