2018届二轮复习化学能与热能学案（全国通用） 15页

‎1．(2017·天津理综，3)下列能量转化过程与氧化还原反应无关的是(　　)‎ A．硅太阳能电池工作时，光能转化成电能 B．锂离子电池放电时，化学能转化成电能 C．电解质溶液导电时，电能转化成化学能 D．葡萄糖为人类生命活动提供能量时，化学能转化成热能 答案　A 解析　A项，硅太阳能电池工作时，发生光电效应，使光能转化成电能，与氧化还原反应无关；B项，锂离子电池放电时，正极和负极分别发生还原反应和氧化反应，使化学能转化成电能；C项，电解质溶液导电时，阴极和阳极分别发生还原反应和氧化反应，使电能转化成化学能；D项，葡萄糖在酶的作用下发生氧化还原等一系列反应的同时为人类生命活动提供能量，使化学能转化成热能。‎ ‎2．(2017·江苏，8)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＝a kJ·mol－1‎ ‎②CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH2＝b kJ·mol－1‎ ‎③CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH3＝c kJ·mol－1‎ ‎④2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH4＝d kJ·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)===CH3OCH3(g)＋H2O(l)的ΔH＝ kJ·mol－1‎ D．反应2CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)的ΔH＝(2b＋2c＋d) kJ·mol－1‎ 答案　C 解析　A项，反应①、②提供CO2和H2，正确；B项，反应③将CO2转化为有机原料，是CO2的资源化利用，正确；C项，反应生成液态水，放出热量大于，错误；D项，目标反应可由反应②×2＋③×2＋④获得，计算反应热为(2b＋2c＋d) kJ·mol－1，正确。‎ 角度一　对反应热、焓变及活化能概念的理解 ‎1．化学反应中能量变化的主要原因 发生化学反应时旧化学键断裂所吸收的能量与新化学键形成所放出的能量不相同，其关系可用下图表示：‎ E反E2，反应吸收能量；E反>E生或E1Q2 B．Q1＝Q2‎ C．Q10，因此，Q1>Q2。‎ ‎4．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＝＋571.6 kJ·mol－1‎ ‎②焦炭与水反应制氢：C(s)＋ H2O(g)===CO(g)＋ H2(g) ΔH2＝＋131.3 kJ·mol－1‎ ‎③甲烷与水反应制氢：CH4(g)＋ H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH3＝＋206.1 kJ·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＝＋74.8 kJ·mol－1‎ 答案　D 解析　反应①中是光能转化为化学能，A错误；反应②中ΔH>0，为吸热反应，B错误；催化剂只降低反应的活化能，不影响反应的焓变，C错误；根据盖斯定律，目标反应可由反应③－②获得，ΔH＝＋206.1 kJ·mol－1－(＋131.3 kJ·mol－1)＝＋74.8 kJ·mol－1，D正确。‎ ‎[新题预测]‎ ‎5．(2017·安徽怀宁中学摸底)下列有关热化学方程式的书写及对应表述均正确的是(　　)‎ A．密闭容器中，9.6 g硫粉与11.2 g铁粉混合加热生成17.6 g硫化亚铁时，放出19.12 kJ热量，则Fe(s)＋S(s)===FeS(s)　ΔH＝－95.6 kJ·mol－1‎ B．稀醋酸与0.1 mol·L－1 NaOH溶液反应：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1‎ C．已知1 mol氢气完全燃烧生成液态水所放出的热量为285.5 kJ，则水分解的热化学方程式：2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋285.5 kJ·mol－1‎ D．已知2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221 kJ·mol－1，则可知C的燃烧热ΔH＝－110.5 kJ·mol－1‎ 答案　A 解析　9.6 g S的物质的量是＝0.3 mol，11.2 g Fe的物质的量是0.2 mol,17.6 g硫化亚铁的物质的量是＝0.2 mol，所以S过量，则1 mol Fe与S完全反应生成FeS放出的热量为×1 mol＝95.6 kJ，则Fe(s)＋S(s)===FeS(s)　ΔH＝－95.6 kJ·mol－1，A项正确；醋酸为弱酸，不能写为氢离子，醋酸电离时吸热，反应的焓变错误，B项错误；1 mol氢气完全燃烧放出285.5 kJ的热量，则生成1 mol氢气时需要吸收能量285.5 kJ，水、氢气的化学计量数应是1，氧气的化学计量数是，C项错误；1 mol C与氧气反应生成CO放出的热量不是碳的燃烧热，D项错误。‎ ‎6．(2017·浙江杭州高中第三次月考)最近意大利罗马大学的Fulvio Cacace等人获得了极具理论研究意义的N4分子，N4分子结构如图所示，已知断裂1 mol N—N键吸收167 kJ热量，生成1 mol N≡N键放出942 kJ热量。根据以上信息和数据，则1 mol N4(g)发生反应生成N2(g)的ΔH为(　　)‎ A．－882 kJ·mol－1 B．＋441 kJ·mol－1‎ C．＋882 kJ·mol－1 D．－441 kJ·mol－1‎ 答案　A 解析　由题意知，N≡N键的键能为942 kJ·mol－1，N—N键的键能为167 kJ·mol－1,1 mol N4(g)生成N2(g)反应为N4(g)===2N2(g)，反应热等于反应物的总键能减去生成物的总键能，所以反应热ΔH＝6×167 kJ·mol－1－2×942 kJ·mol－1＝－882 kJ·mol－1，A项正确。‎ ‎7．氧化亚铜是一种重要的工业原料。已知1 g C(s)燃烧生成一氧化碳放出9.2 kJ的热量，氧化亚铜与氧气反应的能量变化如图所示。‎ 下列有关判断正确的是(　　)‎ A．碳[C(s)]的燃烧热为－110.4 kJ·mol－1‎ B．氧化亚铜与氧气的反应为吸热反应 C．氧化亚铜与氧气反应的活化能为292 kJ·mol－1‎ D．足量炭粉与CuO反应生成Cu2O的热化学方程式为C(s)＋2CuO(s)===Cu2O(s)＋CO(g)　ΔH＝＋35.6 kJ·mol－1‎ 答案　D 解析　碳的稳定氧化物为CO2，A中的数据是生成CO的反应热，A项错误。由题给图像可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应放热，B项错误。由题给图像可知，氧化亚铜与氧气反应的活化能为348 kJ·mol－1，C项错误。根据题给信息可得热化学方程式2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH1＝－220.8 kJ·mol－1①；根据题图信息可得热化学方程式2Cu2O(s)＋O2(g)===4CuO(s)　ΔH2＝－292 kJ·mol－1②。足量炭粉与氧化铜反应的热化学方程式为C(s)＋2CuO(s)===Cu2O(s)＋CO(g)　ΔH　③，×(反应①－反应②)＝反应③，则ΔH＝(ΔH1－ΔH2)＝＋35.6 kJ·mol－1，D项正确。‎ 高考12题逐题特训 ‎1．下列叙述正确的是(　　)‎ A．使用催化剂能够降低化学反应的反应热(ΔH)‎ B．储热材料是一类重要的能量存储物质，单位质量的储热材料在发生熔融或结晶时会吸收或释放较大的热量 C．在CO2中，Mg燃烧生成MgO和C，该反应中化学能全部转化为热能 D．物质内部储存的能量不能决定化学反应的热效应 答案　B 解析　反应热与反应物和生成物本身的能量有关，与反应过程无关，因而使用催化剂不能改变反应热，A错；Mg在CO2中燃烧，发光放热，因而有一部分化学能转化为光能，C错；物质内部储存的能量决定了化学反应的热效应，D错。‎ ‎2．我国的《能源百科全书》说：“能源是可以直接或经转换提供给人类所需的光、热、动力等任一形式的、且可以互相转换的能量的源泉。”人类对于能源的利用大致可以为三个时代：柴草能源、化石能源、多能源时代。以下说法正确的是(　　)‎ A．原始社会人类学会利用火，他们以天然气取暖，吃熟食，从事生产活动 B．多年来我国广大农村生火做饭使用的都是化石燃料 C．多能源时代指的是新能源时代，包括核能、太阳能、氢能 D．化石燃料的燃烧没有污染 答案　C 解析　A项，天然气属于化石能源，原始社会不可能使用天然气，故A错误；B项，农村一般使用柴草做饭，不是用化石燃料，故B错误；D 项，化石燃料燃烧时产生的硫的氧化物和氮的氧化物均能对环境造成污染，故D错误。‎ ‎3．化学家借助太阳能产生的电能和热能，用空气和水作原料成功地合成了氨气。下列有关说法正确的是(　　)‎ A．该合成中所有的电能和热能全部转化为化学能 B．该合成氨过程不属于氮的固定 C．风能、水、太阳能均为可再生资源 D．断裂N2中的N≡N键会释放出能量 答案　C 解析　A项，该合成中的能量转化效率没有达到100%；B项，把游离态的氮转变为化合态的氮的过程都属于氮的固定；D项，断裂化学键要吸收能量。‎ ‎4．最新报道：科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下：‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．CO和O生成CO2是吸热反应 B．在该过程中，CO断键形成C和O C．CO和O生成了具有极性共价键的CO2‎ D．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程 答案　C 解析　根据上图可知，状态Ⅰ能量高于状态Ⅲ能量，反应为放热反应，A错误；根据示意图可知，CO在反应过程中没有断键形成C和O，B错误；CO2分子内含有极性共价键，C正确；状态Ⅰ→状态Ⅲ表示的是CO与O形成CO2的过程，D错误。‎ ‎5．反应A＋B―→C分两步进行：①A＋B―→X，②X―→C，反应过程中能量变化如图所示，E1表示反应A＋B―→X的活化能。下列有关叙述正确的是(　　)‎ A．E2表示反应X―→C的活化能 B．X是反应A＋B―→C的催化剂 C．反应A＋B―→C的ΔH＜0 D．加入催化剂可改变反应A＋B―→C的焓变 答案　C 解析　反应X―→C的活化能小于E2，A错误；由①②可知，X是反应A＋B―→C的中间产物，B错误；反应物A和B的总能量大于生成物C的总能量，所以反应A＋B―→C是放热反应，即ΔH＜0，C正确；加入催化剂可以加快反应速率，但反应物和生成物具有的总能量不变，则反应的焓变不改变，D错误。‎ ‎6．下列说法正确的是(　　)‎ A．甲烷的燃烧热ΔH为－890.3 kJ·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＝－890.3 kJ·mol－1‎ B．已知H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44 kJ·mol－1，则2 g H2(g)完全燃烧生成液态水比生成气态水多释放22 kJ的热量 C．常温下，反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH＜0‎ D．同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH相同 答案　D 解析　A项，应生成液态水，错误；B项，2 g氢气完全燃烧生成液态水比生成气态水多放出44 kJ的热量，错误；C项，该反应为气体体积增大的反应，根据ΔG＝ΔH－TΔS，且常温下反应不能自发进行，可得ΔH＞0，错误；D项，同温同压下，ΔH只与反应体系的始态和终态有关，与反应条件无关，正确。‎ ‎7．(2017·贵阳检测)甲醇质子交换膜燃料电池中，将甲醇蒸气转化为氢气的反应原理有如下两种：‎ ‎①CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g) ΔH＝＋49.0 kJ·mol－1‎ ‎②CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g) ΔH＝－192.9 kJ·mol－1‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．CH3OH的燃烧热为192.9 kJ·mol－1‎ B．反应①中的能量变化如图所示 C．CH3OH转变成H2的过程一定要吸收能量 D．根据②推知反应：CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)的ΔH＞－192.9 kJ·mol－1‎ 答案　D 解析　反应②中，CH3OH(g)与O2反应生成CO2和H2，并非生成稳定的氧化物，故CH3OH(g)的燃烧热不等于192.9 kJ·mol－1，A项错误；反应①为吸热反应，反应物具有的总能量低于生成物具有的总能量，而图中表示放热反应的能量变化，B项错误；CH3OH发生反应①转变为H2吸收热量，发生反应②转变为H2放出热量，C项错误；CH3OH(g)具有的能量高于CH3OH(l)，故等物质的量的CH3OH(g)发生反应②放出的热量比CH3OH(l)多，则有CH3OH(l)＋O2(g) ===CO2(g)＋2H2(g)　ΔH＞－192.9 kJ·mol－1，D项正确。‎ ‎8．(2017·四川德阳联考)H2和I2在一定条件下能发生反应：H2(g)＋I2(g)??2HI(g)　ΔH＝－a kJ·mol－1。‎ 已知：‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．H2、I2和HI分子中的化学键都是非极性共价键 B．断开2 mol HI分子中的化学键所需能量约为(c＋b＋a) kJ C．相同条件下，1 mol H2(g)和1 mol I2(g)的总能量小于2 mol HI(g)的总能量 D．向密闭容器中加入2 mol H2(g)和2 mol I2(g)，充分反应后放出的热量为2a kJ 答案　B 解析　A项，HI分子中的化学键是极性键；B项，由热化学方程式可知，反应放出a kJ的能量，其中断开1 mol I2和1 mol H2中的化学键共吸收(b＋c) kJ的能量，则形成2 mol HI分子中的化学键需放出(a＋b＋c) kJ的能量，那么断开2 mol HI分子中的化学键就需吸收(a＋b＋c) kJ的能量；C项，反应是放热反应，所以1 mol H2(g)和1 mol I2(g)的总能量高于2 mol HI(g)的总能量；D项，反应是可逆反应，放出的热量应小于2a kJ。‎ ‎9．已知：CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH＝＋206 kJ·mol－1‎ CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g) ΔH＝＋247 kJ·mol－1‎ C—H键的键能约为413 kJ·mol－1，O—H键的键能约为463 kJ·mol－1，H—H键的键能约为436 kJ·mol－1，则CO2中C==O键的键能约为(　　)‎ A．797.5 kJ·mol－1 B．900.5 kJ·mol－1‎ C．962.5 kJ·mol－1 D．1 595 kJ·mol－1‎ 答案　A 解析　本题考查盖斯定律的应用与反应热的计算。将题中两反应依次编号为①、②，根据盖斯定律，由①×2－②得CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g)　ΔH＝＋165 kJ·mol－1。设C==O键的键能为x kJ·mol－1，则413×4＋463×4－2x－436×4＝165，解得x＝797.5。‎