主题14:化学能与热能李仕才命题一焓变与反应热概念的理解及应用1.(2022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OC.CO和O生成了具有极性共价键的CO2D.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】C2.(2022年海南,11)(双选)由反应物X转化为Y和Z的能量变化如图所示。下列说法正确的是( )。A.由XY反应的ΔH=E5-E2B.由XZ反应的ΔH<07\nC.降低压强有利于提高Y的产率D.升高温度有利于提高Z的产率【解析】根据化学反应的实质,由XY反应的ΔH=E3-E2,A项错误;由图像可知,由X→Z反应的反应物的总能量高于生成物的总能量,该反应为放热反应,即由XZ反应的ΔH<0,B项正确;根据化学反应2X(g)3Y(g)可知,该反应是气体体积增大的可逆反应,降低压强,平衡正向移动,有利于提高Y的产率,C项正确;分析B项可知,由X→Z反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,Z的产率降低,D项错误。【答案】BC3.(2022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=+571.6kJ·mol-1②焦炭与水反应制氢:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)ΔH2=+131.3kJ·mol-1③甲烷与水反应制氢:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)ΔH3=+206.1kJ·mol-1A.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=+74.8kJ·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=+206.1kJ·mol-1-131.3kJ·mol-1=+74.8kJ·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.(2022年海南,4)标准状况下,气态分子断开1mol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436kJ·mol-1、463kJ·mol-1和495kJ·mol-1。下列热化学方程式正确的是( )。A.H2O(g)H2(g)+12O2(g)ΔH=-485kJ·mol-17\nB.H2O(g)H2(g)+12O2(g)ΔH=+485kJ·mol-1C.2H2(g)+O2(g)2H2O(g)ΔH=+485kJ·mol-1D.2H2(g)+O2(g)2H2O(g)ΔH=-485kJ·mol-1【解析】1mol气态水分解产生1mol氢气和12mol氧气的能量变化是2×463kJ-436kJ-12×495kJ=242.5kJ,因此热化学方程式为H2O(g)H2(g)+12O2(g) ΔH=+242.5kJ·mol-1,A、B两项均错误;2mol气态水分解产生2mol氢气和1mol氧气的反应热ΔH=+485kJ·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=-485kJ·mol-1,C项错误,D项正确。【答案】D2.(1)(2022年天津理综,7节选)0.1molCl2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4.28kJ,该反应的热化学方程式为 。 (2)(2022年天津理综,7节选)Si与Cl两元素的单质反应生成1molSi的最高价化合物,恢复至室温,放热687kJ,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)(2022年安徽理综,27节选)NaBH4(s)与H2O(l)反应生成NaBO2(s)和H2(g)。在25℃、101kPa下,已知每消耗3.8gNaBH4(s)放热21.6kJ,该反应的热化学方程式是 。 (4)(2022年天津理综,7节选)已知1mol钠单质在足量O2中燃烧,恢复至室温,放出255.5kJ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,0.1molCl2发生反应生成0.05mol易水解的液态化合物TiCl4,则生成1molTiCl4放出热量为4.28kJ0.05mol×1mol=85.6kJ。(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),3.8gNaBH4即0.1mol,反应放热21.6kJ,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=-255.5kJ·mol-1×2=-511kJ·mol-1。【答案】(1)2Cl2(g)+TiO2(s)+2C(s)TiCl4(l)+2CO(g) ΔH=-85.6kJ·mol-17\n(2)Si(s)+2Cl2(g)SiCl4(l) ΔH=-687kJ·mol-1(3)NaBH4(s)+2H2O(l)NaBO2(s)+4H2(g) ΔH=-216.0kJ·mol-1(4)2Na(s)+O2(g)Na2O2(s) ΔH=-511kJ·mol-1命题三盖斯定律与反应热的计算1.(2022年全国Ⅱ卷,13)室温下,将1mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低,热效应为ΔH1,将1mol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.ΔH1<ΔH3C.ΔH1+ΔH3=ΔH2D.ΔH1+ΔH2>ΔH3【解析】1molCuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低,为吸热过程,故ΔH1>0,1molCuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高,为放热过程,故ΔH2<0,1molCuSO4·5H2O(s)溶于水可以分为两个过程,先分解成1molCuSO4(s)和5mol水,然后1molCuSO4(s)再溶于水,CuSO4·5H2O的分解为吸热过程,即ΔH3>0,根据盖斯定律得到关系式ΔH1=ΔH2+ΔH3,分析得到答案:ΔH1<ΔH3。【答案】B2.(2022年江苏,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=akJ·mol-1②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH2=bkJ·mol-1③CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH3=ckJ·mol-1④2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH4=dkJ·mol-1A.反应①②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)12CH3OCH3(g)+12H2O(l)的ΔH=kJ·mol-1D.反应2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)的ΔH=(2b+2c+d)kJ·mol-17\n【解析】反应①和②的最终产物中含有H2和CO2,A项正确;CO2与H2反应生成能源物质CH3OH,B项正确;该反应生成的H2O为液态,液态水汽化需要吸热,则ΔH≠kJ·mol-1,C项错误;根据盖斯定律,反应②×2+③×2+④可得该热化学方程式,D项正确。【答案】C3.(1)(2022年全国Ⅰ卷,28节选)已知反应2HI(g)H2(g)+I2(g)的ΔH=+11kJ·mol-1,1molH2(g)、1molI2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436kJ、151kJ的能量,则1molHI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为 kJ。 (2)(2022年全国Ⅱ卷,27节选)甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇,发生的主要反应如下:①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH3已知反应①中相关的化学键键能数据如下:化学键H—HC—OC←OH—OC—HE/(kJ·mol-1)4363431076465413`由此计算ΔH1= kJ·mol-1;已知ΔH2=-58kJ·mol-1,则ΔH3= kJ·mol-1。 【解析】(1)设1molHI(g)分子中化学键断裂吸收的能量为x,则2x-436kJ-151kJ=+11kJ,x=299kJ。(2)根据反应热=断开旧键吸收的总能量-形成新键释放的总能量,ΔH1=(1076+436×2)kJ·mol-1-(413×3+343+465)kJ·mol-1=-99kJ·mol-1。②-③可得①式,故ΔH2-ΔH3=ΔH1,ΔH3=-58kJ·mol-1-(-99kJ·mol-1)=+41kJ·mol-1。【答案】(1)299(2)-99 +414.(1)(2022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)+12O2(g)C4H8(g)+H2O(g) ΔH2=-119kJ·mol-1③H2(g)+12O2(g)H2O(g) ΔH3=-242kJ·mol-1反应①的ΔH1为 kJ·mol-1。 7\n(2)(2022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=+175.4kJ·mol-12C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH2=-220.9kJ·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)(2022年海南,14节选)已知:①2NaOH(s)+CO2(g)Na2CO3(s)+H2O(g)ΔH1=-127.4kJ·mol-1②NaOH(s)+CO2(g)NaHCO3(s) ΔH1=-131.5kJ·mol-1反应2NaHCO3(s)Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)的ΔH= kJ·mol-1。 (4)(2022年全国Ⅱ卷,26节选)①2O2(g)+N2(g)N2O4(l) ΔH1②N2(g)+2H2(g)N2H4(l) ΔH2③O2(g)+2H2(g)2H2O(g) ΔH3④2N2H4(l)+N2O4(l)3N2(g)+4H2O(g) ΔH4=-1048.9kJ·mol-1上述反应热效应之间的关系式为ΔH4= 。 (5)(2022年全国Ⅲ卷,27节选)已知下列反应:SO2(g)+2OH-(aq)S(aq)+H2O(l) ΔH1ClO-(aq)+S(aq)S(aq)+Cl-(aq) ΔH2CaSO4(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)(2022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1molCl2(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)。 7\n【答案】(1)+123(2)TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(g)+2CO(g) ΔH=-45.5kJ·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命题角度重点考查有关反应热及焓变的概念,热化学方程式的书写以及利用盖斯定律、化学键进行焓变的计算等备考启示在备考中应注意以下三个方面的复习:化学反应中能量变化的概念;热化学方程式的书写规则及有限制条件的热化学方程式的书写;应用盖斯定律进行有关反应焓变的计算7
