1、116 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【2018北京卷】我国科研人员提出了由CO 2和CH 4转化为高附加值产品CH 3COOH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CH 3COOH总反应的原子利用率为100%BCH 4CH 3COOH过程中，有CH键发生断裂C放出能量并形成了CC键D该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率2【2018新课标3卷、节选】（1）SiHCl 3在催化剂作用下发生反应：
2、2SiHCl 3(g)=SiH2Cl2(g)+SiCl4(g) H1=+48kJmol1；3SiH 2Cl2(g)=SiH4(g)+2SiHCl3(g) H2=30kJmol1；则反应4SiHCl 3(g)=SiH4(g)+3SiCl4(g)的 H=_kJmol1。3【2018新课标2卷、节选】CH 4-CO2的催化重整不仅可以得到合成气（CO和H 2）。还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题：（1）CH 4-CO2催化重整反应为：CH 4(g)+CO2(g) =2CO(g)+2H2(g)。已知：C(s) +2H 2 (g) CH4(g) H=-75kJmol-1C(s)+O2(g) =
3、CO2(g) H=-394kJmol-1 C(s) + O2(g) =CO(g) H=-111kJmol-112该催化重整反应的H=_kJmol -1。有利于提高CH 4平衡转化率的条件是_（填标号）。A高温低压 B低温高压 C高温高压 D低温低压2某温度下，在体积为2L的容器中加入2mol CH 4、1mol CO2以及催化剂进行重整反应。达到平衡时CO 2的转化率是50%，其平衡常数为_mol -2L-2。4【2018新课标1卷、节选】采用N 2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术，在含能材料、医药等工业中得到广泛应用，回答下列问题：（1）F. Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研
4、究了25时N 2O5(g)分解反应：其中NO 2二聚为N 2O4的反应可以迅速达到平衡，体系的总压强p随时间t的变化如下表所示（t=时，N 2O4(g)完全分解）：t/min 0 40 80 160 260 1300 1700 p/kPa 35.8 40.3 42.5. 45.9 49.2 61.2 62.3 63.1已知：2N 2O5(g) =2N2O5(g)+O2(g) H1=4.4kJmol12NO2(g) =N2O4(g) H2=55.3kJmol1则反应N 2O5(g)=2NO2(g)+1/2O2(g)的 H =_kJmol1。5【2018天津卷、节选】CO 2是一种廉价的碳资源，其
5、综合利用具有重要意义。回答下列问题：（1）CO 2与CH 4经催化重整，制得合成气：CH 4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)已知上述反应中相关的化学键键能数据如下：化学键 CH C=O HH C O(CO)键能/kJmol 1 413 745 436 1075则该反应的 H=_。分别在v L恒温密闭容器A）恒容）、B（恒压，容积可变）中，加入CH 4和CO 2各1mol的混合气体。两容器中反应达平衡后放出或吸收的热量较多的是_（填“A” 或“B ”）。1.【2018陕西部分学校摸底检测】已知HI在催化剂作用下分解速率会加快，其反应过程中的能量变化如3图所示。下列说法正确的是（
6、）A加入催化剂，减小了反应的活化能 B加入催化剂，可提高HI的平衡转化率C降低温度，HI的分解速率加快D反应物的总能量大于生成物的总能量2.【2018岳阳五校联考】一种新型燃料电池的原电池总反应2H 2(g)+O2(g) =2H+(aq)+2OH (aq) H，则该反应的 H为已知H 2(g)的燃烧热为285.8kJmol -1，中和热为57.3kJmol -1（ ）A+686.2 kJmol-1 B+457.0 kJmol-1 C-457.0 kJmol-1 D-686.2 kJmol-13.【2018抚州二模】在25、1.0110 5Pa下，将22g CO2通入750mL 1.0molL-
7、1的NaOH溶液中充分反应，放出 x kJ热量。在该条件下，将1mol CO2通入2L 1.0molL-1的NaOH溶液中，充分反应，放出 y kJ热量，则CO 2(g)+NaOH(aq)=NaHCO3(aq) H，则该反应的 H为（ ）A( x-2y) kJmol-1 B( y-4x) kJmol-1 C( y-2x) kJmol-1 D(2 y-8x) kJmol-14.【2018湖南长郡中学实验班选拔考试】如图是金属镁和卤素单质(X 2)反应的能量变化示意图。下列说法正确的是（ ）A卤素单质(X 2)与水反应均可生成两种酸B用电子式表示MgF 2的形成过程：C热稳定性：MgI 2MgBr
8、2MgCl2MgF2D由图可知此温度下MgI 2(s)与Cl 2(g)反应的热化学方程式为MgI 2(s)+Cl2(g)=MgCl2(s)+I2(g) H=-277 kJmol-15【2018沈阳质量监测(一)】25、101 kPa条件下，C(s)、H 2(g)、CH 3COOH(l)的燃烧热分别为393.5kJmol 1、285.8kJmol -1、870.3kJmol -1，则2C(s)+2H 2(g)+O2(g)=CH3COOH(l)的反应热为（ ）4A-488.3kJmol -1 B+488.3kJmol -1 C-191kJmol -1 D+191kJmol -16.【2018长春调
9、研】氧化亚铜是一种重要的工业原料。已知1g C(s)燃烧生成一氧化碳放出9.2kJ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-110.4kJmol 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292kJmol 1D足量炭粉与CuO反应生成Cu 2O的热化学方程式为C(s)+2CuO(s)= =Cu2O(s)+CO(g) H=+35.6kJmol17.【2018辽宁五校协作体联合模拟考试】用Cl 2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用反应：4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g) H=-115.6
10、kJmol-1，可实现氯的循环利用。已知：下列说法正确的是（ ）A升高温度能提高HCl的转化率B断裂H 2O(g)中1mol HO键比断裂HCl(g)中1mol HCl键所需的能量高C1mol Cl 2(g)转化为2mol Cl放出243kJ能量D加入催化剂，能使该反应的焓变减小8.【2018赣州调研】化学上，规定稳定单质的生成热为0；可用物质的生成热表示该物质的相对能量高低。氮的几种氧化物的相对能量如表所示(25，101kPa条件下)：物质及状态 N2O(g) NO(g) NO2(g) N2O4(l) N2O5(g)相对能量/(kJmol -1) 82 90 33 -20 11下列推断不正确
11、的是（ ）A在5种氮的氧化物中，NO(g)最活泼BN 2O4(l) 2NO2(g) H=-86kJmol-1CN 2O5(g)=2NO2(g)+1/2O2(g) H=+55kJmol-1D1mol N 2O(g)分解成N 2(g)和O 2(g)需要放出82kJ能量59.【2018成都毕业班摸底测试】CO 2减排、捕集和利用是人类可持续发展的重要战略之一。（1）煤气化时的主要反应方程式是 ；从能量角度，煤气化 (填“是”或“否”)有利于CO 2减排。（2）利用CO 2和H 2生成CH 3OH来捕集CO 2。已知CH 3OH(l)、H 2(g)的燃烧热分别为726.5kJmol -1、285.8k
12、Jmol -1，CO 2和H 2反应生成CH 3OH(l)和H 2O(l)的热化学方程式为 。（3）利用太阳能捕集CO 2的原理如图所示。 图中能量转换过程为 。b是 (填“正”或“负”)极，铜片上的电极反应式为 。10.【2018恩施一模】一定条件下，在CO 2与足量C反应所得平衡体系中加入H 2和适当催化剂，有下列反应发生：CO(g)+3H2(g) CH4(g)+H2O(g) H1=-206.2kJmol-1CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) H2=-41.2kJmol-1（1）二氧化碳与氢气反应转化为甲烷和水蒸气的热化学方程式是 。（2）已知298K时相关化学键的键能数据
13、如表所示。化学键 HH OH CH C OE/(kJmol-1) 436.0 462.8 413.4 1075.0根据键能计算 H1= ，它与上述实测值差异较大的原因可能是 。6一、考点透视1.【答案】D【解析】A项，根据图示CH 4与CO 2在催化剂存在时生成CH 3COOH，总反应为CH 4+CO2 CH3COOH，只有CH 3 催 化 剂 COOH一种生成物，原子利用率为100%，A项正确；B项，CH 4选择性活化变为过程中，有1个CH键发生断裂，B项正确；C项，根据图示，的总能量高于的总能量，放出能量，对比和，形成CC键，C项正确；D项，催化剂只影响化学反应速率，不影响化学平衡，不能提
14、高反应物的平衡转化率，D项错误；答案选D。2.【答案】（1）+114 【解析】（1）将第一个方程扩大三倍，再与第二个方程式相加就可以得到第三个反应的焓变，所以焓变为483+(30)=+114kJmol 13.【答案】（1）+247；A； 13【解析】（1）根据活化能对反应的影响分析；根据反应热结合温度对平衡状态的影响以及图像曲线变化趋势解答；根据反应速率方程式分析影响其因素结合图像解答。已知：C(s) +2H 2 (g) =CH4(g) H=-75kJmol-1C(s) +O2(g) =CO2(g) H=-394kJmol-1 C(s)+ O2(g) =CO(g) H=-111kJmol-11
15、2根据盖斯定律可知2-1即得到改催化从整反应CH 4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)的 H=+247molL1。正反应是体积增大的吸热反应，所以有利于提高CH 4平衡转化率的条件是高温低压，答案选某温度下，在体积为2L的容积中加入2mol CH 4、1mol CO2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时的转化率是百分之50，根据方程式可知 CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)起始浓度(molL 1) 1 0.5 0 0转化浓度(molL 1) 0.25 0.25 0.5 0.5平衡浓度(molL 1) 0.75 0.25 0.5 0.5答案与解析7所以其平衡常数为
16、 mol-2L-2134.【答案】（1）+53.1 【解析】（1）根据盖斯定律计算；已知：.2N 2O5(g) =2N2O4(g)+O2(g) H 14.4kJmol 1；.2NO 2(g) =N2O4(g) H 255.3kJmol 1；根据盖斯定律可知(2)即得到 N2O5(g) =2NO2(g)+1/2O2(g) H53.1kJmol 1。5.【答案】（1）+120kJmol 1 ；B 【解析】（1）化学反应的焓变应该等于反应物键能减去生成物的键能，所以焓变为(4413+2745)(21075+2436)= +120kJmol1。初始时容器A、B的压强相等，A容器恒容，随着反应的进行压强
17、逐渐增大（气体物质的量增加）；B容器恒压，压强不变；所以达平衡时压强一定是A中大，B中小，此反应压强减小平衡正向移动，所以B的反应平衡更靠右，反应的更多，吸热也更多。二、考点突破1.【答案】A【解析】催化剂能减小反应的活化能，A项正确；催化剂不改变化学平衡状态，故向反应体系中加入催化剂，HI的平衡转化率不变，B项错误；降低温度，反应速率减慢，故HI的分解速率减慢，C项错误；由题图可知，该反应是吸热反应，反应物的总能量低于生成物的总能量，D项错误。2.【答案】C【解析】根据已知条件可得：H +(aq)+OH-(aq)=H2O(l) H1=-57.3kJmol-1，2H 2(g)+O2(g)=2H
18、2O(l) H2=-571.6kJmol-1，根据盖斯定律，由-2可得：2H 2(g)+O2(g)=2H+(aq)+2OH-(aq) H=-457.0kJmol1。3.【答案】B【解析】根据题意，将22g CO2通入750mL 1.0molL-1NaOH溶液中，充分反应， n(CO2)= =0.5mol， n(NaOH)=1.0molL-22g44 gmol-1 10.75L=0.75mol，该反应既生成Na 2CO3又生成NaHCO 3，化学方程式为2CO 2+3NaOH=NaHCO3+Na2CO3+H2O，由0.5 mol CO2反应放出热量为 x kJ，可知2mol CO2发生相同的反应
19、放出的热量为4 x kJ，即热化学方程式为2CO 2(g)+3NaOH(aq)=NaHCO3(aq)+Na2CO3(aq)+H2O(l) H=-4x kJmol-1；又将1mol CO2通入2L 1.0molL-1 NaOH溶液中，充分反应，放出 y kJ的热量，则热化学方程式为2NaOH(aq)+ CO2(g)=Na2CO3(aq)+H2O(l) H=-y kJmol-81；根据盖斯定律，由-可得：NaOH(aq)+CO 2(g) =NaHCO3(aq) H=(y-4x) kJmol-1。4.【答案】D【解析】F 2与水反应生成氢氟酸和O 2，A项错误；MgF 2为离子化合物，其电子式为 -
20、Mg2+F -F ，B项错误；物质所具有的能量越低，其热稳定性越强，故热稳定性：MgF 2MgCl2MgBr2MgI2，C项错误；根据题图可写出热化学方程式：Mg(s)+I 2(g) =MgI2(s) H=-364 kJmol-1 和Mg(s)+Cl 2(g)=MgCl2(s) H=-641kJmol-1 ，根据盖斯定律，由-得MgI 2(s)+Cl2(g)=MgCl2(s)+I2(g) H=-277kJmol-1，D项正确。5.【答案】A【解析】由题意可知：C(s)+O 2(g) =CO2(g) H=-393.5 kJmol-1、H 2(g)+1/2O2(g) =H2O(l) H=-285.
21、8kJmol-1、CH 3COOH(l)+2O2(g) =2CO2(g)+2H2O(l) H=-870.3kJmol-1，根据盖斯定律，由2+2-得：2C(s)+2H 2(g)+O2(g)=CH3COOH(l) H=-488.3kJmol-1，本题选A。6.【答案】D【解析】燃烧热是指1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，而该题中C(s)燃烧的生成物为CO，故通过 H=-9.2kJg12gmol-1=-110.4kJmol1计算所得的结果不是碳C(s)的燃烧热， 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
22、的活化能为348 kJmol1，C项错误。根据题给信息可得热化学方程式： 2C(s)+O2(g)=2CO(g) H1=-220.8kJmol1；根据题图信息可得热化学方程式：2Cu 2O(s)+O2(g) =4CuO(s) H2=-292 kJmol1。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) H，根据盖斯定律，可得 (-)=，则 H= ( H1- H2)=+35.6kJmol1，D项正确。12 127.【答案】B【解析】该反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，HCl的转化率降低，A项错误；设断裂H 2O(g)中1mol HO键和断裂 HCl
23、(g)中 1mol HCl键所需的能量分别为 x kJ和 y kJ，则4 y+498-2243- 4x=-115.6，解得 x=y+31.9，B项正确；1mol Cl2(g)转化为2mol Cl吸收243 kJ 能量，C项错误；加入催化剂，对该反应的焓变无影响，D项错误。8.【答案】B【解析】A项，由题给表格中的数据可看出，NO(g)的相对能量最大，化学性质最活泼，最不稳定，推断正确；B项，反应热等于生成物总能量与反应物总能量之差，该反应的 H=66kJmol-1-(-20kJmol-91)=+86kJmol1，推断错误；C项，该反应的 H=66kJmol-1+0-11kJmol-1=+55k
24、Jmol-1，推断正确；D项，N 2O(g) =N2(g)+1/2O2(g) 该反应的 H=0+0-82kJmol-1=-82kJmol-1，推断正确。9.【答案】（1）C+H 2O(g) CO+H2 是 = = = = =高 温 （2）CO 2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l) H=-130.9kJmol-1 （3）太阳能 电能 化学能 正 2CO 2+12H+12e=C2H4+4H2O【解析】（1）煤气化时的主要反应是碳与水蒸气反应生成水煤气。煤气化有利于CO 2减排。（2）根据题中信息可写出热化学方程式：CH 3OH(l)+3/2O2(g) =CO2(g)+2H2O(l
25、) H=-726.5 kJmol-1 ，H 2(g)+1/2O2(g) =H2O(l) H=-285.8 kJmol-1 ，根据盖斯定律，由3-得CO 2(g)+3H2(g) =CH3OH(l)+H2O(l) H=-130.9 kJmol-1。（3）从题图可以看出，装置中能量转换过程为太阳能转化为电能，电能转化为化学能。由题图可知，H +向铜片移动，则铜片为阴极，铂片为阳极，a为负极，b为正极，CO 2在铜片上被还原为C 2H4，铜片上的电极反应式为2CO 2+12H+12e=C2H4+4H2O。10.【答案】（1）CO 2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) H=-165.0kJmol-1（2）-196.2kJmol -1 反应温度、压强不同(答案合理即可)【解析】（1）将题给热化学方程式依次编号为，根据盖斯定律，由-可得CO 2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) H=-165.0kJmol-1。（2） H1=E(反应物总键能)-E(生成物总键能)，根据各物质的结构和表中数据可知， H1=1075.0kJmol-1+3436.0kJmol-1-4413.4kJmol-1-2462.8kJmol-1=-196.2kJmol-1。反应温度、压强不同，因此计算值与实测值可能差异较大。
