DOC《主题14：化学能与热能》

主题14:化学能与热能 命题一 焓变与反应热概念的理解及应用 1.

(2015年北京理综,9)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 【解析】A项,由能量-反应过程图像中状态Ⅰ和状态Ⅲ可知,CO和O生成CO2是放热反应,错误;

B项,由状态Ⅱ可知,在CO与O生成CO2的过程中,CO没有断键形成C和O,错误;

C项,由状态Ⅲ及CO2的结构式OCO可知,CO2分子中存在碳氧极性共价键,正确;

D项,由能量-反应过程图像中状态Ⅰ(CO和O)和状态Ⅲ(CO2)分析,状态Ⅰ状态Ⅲ表示CO和O原子反应生成CO2的过程,错误. 【答案】C 2.(2018年北京理综,7)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,有键发生断裂 C.①→②放出能量并形成了键 D.该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率 【解析】根据图示CH4与CO2在催化剂存在时反应只有CH3COOH一种生成物,原子利用率为100%,A项正确;

CH4选择性活化变为①过程中,有1个键发生断裂,B项正确;

根据图示,①的总能量高于②的总能量,①→②放出能量,对比①和②,①→②形成键,C项正确;

催化剂只影响化学反应速率,不影响化学反应的限度,不能提高反应物的平衡转化率,D项错误. 【答案】D 3.(2016年江苏,8)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 【解析】反应①是光能转化为化学能,A项错误;

反应②的焓变为正值,属于吸热反应,B项错误;

催化剂只能降低反应的活化能,不会改变反应的焓变,C项错误;

根据盖斯定律,③-②可得反应CH4(g)C(s)+2H2(g),则焓变ΔH=+206.1 kJ・mol-1-131.3 kJ・mol-1=+74.8 kJ・mol-1,D项正确. 【答案】D 命题二 热化学方程式的书写与正误判断 1.(2014年海南,4)标准状况下,气态分子断开1 mol化学键的焓变称为键焓.已知H―H、H―O和OO键的键焓ΔH分别为436 kJ・mol-

1、463 kJ・mol-1和495 kJ・mol-1.下列热化学方程式正确的是( ). A.H2O(g)H2(g)+O2(g) ΔH=-485 kJ・mol-1 B.H2O(g)H2(g)+O2(g) ΔH=+485 kJ・mol-1 C.2H2(g)+O2 (g)2H2O(g) ΔH=+485 kJ・mol-1 D.2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=-485 kJ・mol-1 【解析】1 mol气态水分解产生1 mol氢气和 mol 氧气的能量变化是2*463 kJ-436 kJ-*495 kJ=242.5 kJ,因此热化学方程式为H2O(g)H2(g)+O2(g) ΔH=+242.5 kJ・mol-1,A、B两项均错误;

2 mol气态水分解产生2 mol氢气和1 mol氧气的反应热ΔH=+485 kJ・mol-1,物质分解吸收的热量与产物燃烧放出的热量数值相等,即热化学方程式为2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=-485 kJ・mol-1,C项错误,D项正确. 【答案】D 2.(1)(2017年天津理综,7节选)0.1 mol Cl2与焦炭、TiO2完全反应,生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2・xH2O的液态化合物,放热4.28 kJ,该反应的热化学方程式为 .? (2)(2016年天津理综,7节选)Si与Cl两元素的单质反应生成1 mol Si的最高价化合物,恢复至室温,放热687 kJ,已知该化合物的熔、沸点分别为-69 ℃和58 ℃.写出该反应的热化学方程式: (3)(2015年安徽理综,27节选)NaBH4(s)与H2O(l)反应生成NaBO2(s)和H2(g).在25 ℃、101 kPa下,已知每消耗3.8 g NaBH4(s)放热21.6 kJ,该反应的热化学方程式是 .? (4)(2015年天津理综,7节选)已知

1 mol 钠单质在足量O2中燃烧,恢复至室温,放出255.5 kJ热量,写出该反应的热化学方程式: 【解析】(1)从元素守恒的角度分析,还原性气体应为CO,即焦炭发生了氧化反应,则Cl2发生了还原反应,0.1 mol Cl2发生反应生成0.05 mol易水解的液态化合物TiCl4,则生成1 mol TiCl4放出热量为*1 mol=85.6 kJ. (2)单质Si和Cl2发生化合反应生成Si的最高价化合物即SiCl4,根据熔沸点可判断常温下SiCl4为液体. (3)首先写出化学方程式并配平,标出各物质的聚集状态,NaBH4(s)+2H2O(l)NaBO2(s)+4H2(g),3.8 g NaBH4 即0.1 mol,反应放热21.6 kJ,则根据化学方程式的化学计量数计算ΔH. (4)Na在O2中燃烧生成Na2O2,该热化学方程式为2Na(s)+O2(g)Na2O2(s) ΔH=-255.5 kJ・mol-1*2=-511 kJ・mol-1. 【答案】(1)2Cl2(g)+TiO2(s)+2C(s)TiCl4(l)+2CO(g) ΔH=-85.6 kJ・mol-1 (2)Si(s)+2Cl2(g)SiCl4(l) ΔH=-687 kJ・mol-1 (3)NaBH4(s)+2H2O(l)NaBO2(s)+4H2(g) ΔH=-216.0 kJ・mol-1 (4)2Na(s)+O2(g)Na2O2(s) ΔH=-511 kJ・mol-1 命题三 盖斯定律与反应热的计算 1.(2014年全国Ⅱ卷,13)室温下,将1 mol的CuSO4・5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低,热效应为ΔH1,将1 mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高,热效应为ΔH2;

CuSO4・5H2O受热分解的化学方程式为CuSO4・5H2O(s)CuSO4(s)+5H2O(l),热效应为ΔH3.则下列判断正确的是( ). A.ΔH2>ΔH3 B.ΔH1ΔH3 【解析】1 mol CuSO4・5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低,为吸热过程,故ΔH1>0,1 mol CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高,为放热过程,故ΔH20,根据盖斯定律得到关系式ΔH1=ΔH2+ΔH3,分析得到答案:ΔH10为吸热反应,加热或高温有利于正反应的进行,反应物的系数和小于生成物的系数和,所以减压或低压有利于正反应的进行. (4)反应Ⅱ为SO2催化歧化生成H2SO4和S,化学方程式为3SO2+2H2O2H2SO4+S↓.应用盖斯定律,反应Ⅰ+反应Ⅲ得,2H2SO4(l)+S(s)3SO2(g)+2H2O(g) ΔH=ΔH1+ΔH3=(+551 kJ・mol-1)+(-297 kJ・mol-1)=+254 kJ・mol-1,反应Ⅱ的热化学方程式为3SO2(g)+2H2O(g)2H2SO4(l)+S(s) ΔH=-254 kJ・mol-1 【答案】(1)+53.1 (2)+247 A (3)+114 (4)3SO2(g)+2H2O(g)2H2SO4(l)+S(s) ΔH=-254 kJ・mol-1 4.(1)(2017年全国Ⅱ卷,27节选)正丁烷(C4H10)脱氢制1-丁烯(C4H8)的热化学方程式如下: ①C4H10(g)C4H8(g)+H2(g) ΔH1 已知:②C4H10(g)+O2(g)C4H8(g)+H2O(g) ΔH2=-119 kJ・mol-1 ③H2(g)+O2(g)H2O(g) ΔH3=-242 kJ・mol-1 反应①的ΔH1为kJ・mol-1.? (2)(2017年北京理综,26节选)TiO2与Cl2难以直接反应,加碳生成CO和CO2可使反应得以进行. 已知:TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(g)+O2(g) ΔH1=+175.4 kJ・mol-1 2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH2=-220.9 kJ・mol-1 写出沸腾炉中钛精矿(主要成分为TiO2)加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式: (3)(2017年海南,14节选) 已知:①2NaOH(s)+CO2(g) Na2CO3(s)+H2O(g) ΔH1=-127.4 kJ・mol-1 ②NaOH(s)+CO2(g)NaHCO3(s) ΔH1=-131.5 kJ・mol-1 反应2NaHCO3(s)Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)的ΔH= kJ・mol-1.? (4)(2016年全国Ⅱ卷,26节选) ①2O2(g)+N2(g)N2O4(l) ΔH1 ②N2(g)+2H2(g)N2H4(l) ΔH2 ③O2(g)+2H2(g)2H2O(g) ΔH3 ④2N2H4(l)+N2O4(l)3N2(g)+4H2O(g) ΔH4=-1048.9 kJ・mol-1 上述反应热效应之间的关系式为ΔH4= .? (5)(2016年全国Ⅲ卷,27节选) 已知下列反应: SO2(g)+2OH-(aq)S(aq)+H2O(l) ΔH1 ClO-(aq)+S(aq)S(aq)+Cl-(aq) ΔH2 CaSO4(s)Ca2+(aq)+S(aq) ΔH3 则反应SO2(g)+Ca2+(aq)+ClO-(aq)+2OH-(aq)CaSO4(s)+H2O(l)+Cl-(aq)的ΔH= .? (6)(2015年广东理综,31节选)用O2将HCl转化为Cl2,可提高效益,减少污染.传统上该转化通过如图所示的催化循环实现. 其中,反应①为2HCl(g)+CuO(s)H2O(g)+CuCl2(s) ΔH1 ,反应②生成1 mol Cl2(g)的反应热为ΔH2,则总反应的热化学方程式为 (反应热用ΔH1和ΔH2表示).? 【答案】(1)+123 (2)TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(g)+2CO(g) ΔH=-45.5 kJ・mol-1 (3)+135.6 (4)2ΔH3-2ΔH2-ΔH1 (5)ΔH1+ΔH2-ΔH3 (6)4HCl(g)+O2(g)2H2O(g)+2Cl2(g) ΔH=2ΔH1+2ΔH2