2019届一轮复习人教版化学反应与能量变化学案

2019届一轮复习人教版化学反应与能量变化学案

第1节　化学反应与能量变化 考试说明 ‎1．了解化学反应中能量转化的原因，能说出常见的能量转化形式。‎ ‎2．了解化学能与热能的相互转化。了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。‎ ‎3．了解热化学方程式的含义。‎ ‎4．了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。了解化学在解决能源危机中的重要作用。‎ ‎5．了解焓变与反应热的含义。了解ΔH＝H(生成物)－H(反应物)表达式的含义。‎ 命题规律 能源是社会关注的热点之一，因此本节内容是高考的必考点，考查形式有：一是以图像、图表为背景考查能量变化、化学键键能、正逆反应的活化能的关系及简单计算；二是热化学方程式的书写及正误判断；三是结合生产、生活考查燃烧热、中和热和能源的开发利用，题型以选择题、填空题为主，难度不大。‎ 考点1　焓变与反应热 ‎1．化学反应的实质与特征 ‎(1)实质：反应物中化学键断裂和生成物中化学键形成。‎ ‎(2)特征：既有物质变化，又伴有能量变化；能量转化主要表现为热量的变化，也有光能和电能等。‎ ‎2．焓变和反应热 ‎(1)反应热：化学反应中吸收或放出的热量。‎ ‎(2)焓变：生成物与反应物的内能差，ΔH＝H(生成物)－H(反应物)。在恒压条件下化学反应的热效应，其符号为ΔH，单位是kJ·mol－1或kJ/mol。‎ ‎(3)产生原因 ‎　　　　‎ ‎3．吸热反应和放热反应 ‎(1)物质的物理变化过程中，也会有能量的变化，但不属于吸热反应或放热反应，在进行反应热的有关计算时，必须要考虑到物理变化时的热效应，如物质的三态变化。‎ ‎(2)化学反应的本质是旧化学键断裂和新化学键形成，任何化学反应都有热效应。‎ ‎(3)需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应，不需要加热就能进行的反应也不一定是放热反应。‎ ‎【基础辨析】‎ 判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。‎ ‎(1)物质发生化学变化都伴有能量的变化。(√)‎ ‎(2)伴有能量变化的物质变化都是化学变化。(×)‎ ‎(3)水变成水蒸气时吸收的能量就是该过程的反应热。(×)‎ ‎(4)化学变化中的能量变化都是化学能和热能间的相互转化。(×)‎ ‎(5)可逆反应的ΔH表示完全反应时的热量变化，与反应是否可逆无关。(√)‎ ‎(6)放热反应在任何条件下都可以发生，吸热反应不加热就不能发生。(×)　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ 题组一 焓变与反应热的概念 ‎1．伴随下列变化而发生的能量变化中，属于反应热的是(　　)‎ A．形成1 mol H—Cl键放出的能量 B．石墨转化成金刚石吸收的能量 C．Na变成Na＋吸收的能量 D．水蒸气变成液态水放出的能量 答案　B 解析　反应热是化学反应所放出或吸收的热量。‎ ‎2．用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用反应A，可实现氯的循环利用。‎ 反应A：4HCl＋O22Cl2＋2H2O 已知：①反应A中，4 mol HCl被氧化，放出115.6 kJ热量。‎ ‎②‎ 判断下列说法正确的是(　　)‎ A．反应A的ΔH>－115.6 kJ·mol－1‎ B．H2O中H—O键比HCl中H—Cl键弱 C．由②中的数据判断氯元素的非金属性比氧元素强 D．断开1 mol H—O键与断开1 mol H—Cl键所需能量相差 ‎31.9 kJ 答案　D 解析　反应A中，4 mol HCl被氧化，放出115.6 kJ能量，则反应A的ΔH＝－115.6 kJ·mol－1，A错误；反应A中ΔH＝∑E(反应物)－∑E(生成物)，则有4×E(H—Cl)＋498 kJ·mol－1－[2×243 kJ·mol－1＋4×E(H—O)]＝－115.6 kJ·mol－1，整理可得E(H—O)－E(H—Cl)＝31.9 kJ·mol－1，故断裂1 mol H—O键比断裂1 mol H—Cl键多吸收31.9 kJ能量，故H2O中H—O键比HCl中H—Cl键强，B错误；由断键所需的能量不能比较元素的非金属性强弱，由反应A可知，O2可将HCl氧化为Cl2，则O2的氧化性强于Cl2，故O元素的非金属性强于Cl元素，C错误；由B项分析可知，断开1 mol H—O键与断开1 mol H—Cl键所需能量相差31.9 kJ，D正确。‎ 题组二 反应过程中能量变化及图像分析 ‎3．反应A＋B===C(放热)分两步进行：①A＋B===X(吸热)；②X===C(放热)。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是(　　)‎ 答案　B 解析　反应A＋B===C为放热反应，则A、B具有的总能量高于C具有的总能量；A＋B===X为吸热反应，则A、B具有的总能量低于X具有的总能量；X===C为放热反应，则X具有的总能量高于C具有的总能量，综上所述，只有B项符合题意。‎ ‎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，下列说法中正确的是(　　)‎ 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　状态Ⅰ的总能量为反应物的总能量，状态Ⅲ的总能量为生成物的总能量，由题图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，则该反应为放热反应，A错误；从状态Ⅰ～Ⅲ的图示可知，反应中CO并未断键形成C和O，C、O原子之间始终存在化学键，B错误；由图示可知，CO与O在催化剂表面形成了CO2，CO2分子内存在C===O极性共价键，C正确；状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O反应生成CO2的过程，并不是CO与O2反应的过程，D错误。‎ 反应热与反应过程中的各物质的能量变化 E1：旧键断裂吸收的能量或称为活化能。‎ E2：新键形成放出的能量。‎ ΔH＝E1－E2，为此反应的焓变。‎ 催化剂的作用：降低E1、E2，但不影响ΔH，反应放热还是吸热取决于起点(反应物)和终点(生成物)能量的高低。‎ 考点2　热化学方程式 ‎1．概念 表示参加化学反应的物质的物质的量和反应热的关系的化学方程式。‎ ‎2．意义 不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。如H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－241.8 kJ·mol－1表示的意义为在‎25 ℃‎、101 kPa条件下，1 mol H2(g)和 mol O2(g)反应生成1_mol_H2O(g)时放出241.8 kJ的热量。‎ ‎3．书写 ‎(1)注明反应条件：绝大多数反应是在‎25 ℃‎、101 kPa下进行的，可不注明。‎ ‎(2)注明物质的聚集状态：常用s、l、g、aq分别表示固态、液态、‎ 气态、溶液。‎ ‎(3)注意符号单位：ΔH应包括“＋”或“－”、数值和单位(kJ·mol－1)。‎ ‎(4)注意对应关系：ΔH的数值大小与化学计量数相对应。‎ ‎(5)区别于普通化学方程式：一般不注“↑”“↓”以及“点燃”“加热”等反应条件。‎ ‎(1)对于同素异形体，除注明聚集状态外，还要注明名称。因为同素异形体虽然构成元素相同，但属于不同物质，其本身具有的能量不同，所以反应中的ΔH也不同。‎ ‎(2)热化学方程式中各物质化学式前的化学计量数仅表示该物质的物质的量，可以是整数，也可以是分数。且化学计量数必须与ΔH相对应，若化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。‎ ‎(3)正反应与逆反应的ΔH数值相等，符号相反。‎ ‎(4)不管化学反应是可逆反应还是不可逆反应，热化学方程式中的热效应都是指物质按化学方程式完全反应时的热效应。如2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)　ΔH＝－197 kJ·mol－1表示的意义为2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)完全转化成2 mol SO3(g)时放出197 kJ的热量。‎ ‎【基础辨析】‎ 判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。‎ ‎(1)C(石墨，s)===C(金刚石，s)　ΔH>0，说明石墨比金刚石稳定。(√)‎ ‎(2)已知：‎500 ℃‎、30 MPa下，N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)‎ ΔH＝－92.4 kJ·mol－1；将1.5 mol H2和过量的N2在此条件下充分反应，放出热量46.2 kJ。(×)‎ ‎(3)2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)的焓变ΔH>0。(√)‎ ‎(4)已知相同条件下2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)　ΔH1，反应2SO2(s)＋O2(g)??2SO3(g)　ΔH2，则ΔH1>ΔH2。(×)‎ ‎(5)H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH1和2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　Δ H2中的ΔH1＝ΔH2。(×)‎ ‎(6)H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH1和H2O(g)===H2(g)＋O2(g)　ΔH2中的ΔH1＝－ΔH2。(√)‎ ‎　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ 题组一 热化学方程式正误判断 ‎1．已知断裂1 mol H2(g)中的H—H键需要吸收436.4 kJ的能量，断裂1 mol O2(g)中的共价键需要吸收498 kJ的能量，生成H2O(g)中的1 mol H—O键能放出462.8 kJ的能量。下列说法正确的是(　　)‎ A．断裂1 mol H2O中的化学键需要吸收925.6 kJ的能量 B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)‎ ΔH＝－480.4 kJ·mol－1‎ C．2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)‎ ΔH＝471.6 kJ·mol－1‎ D．H2(g)＋O2(g)===H2O(l)‎ ΔH＝－240.2 kJ·mol－1‎ 答案　B 解析　断裂1 mol H—O键吸收的能量与形成1 mol H—O键放出的能量相等，1 mol H2O(g)中含有2 mol H—O键，断裂1 mol H2O(g)中的化学键需要吸收925.6 kJ的能量，但题目未标注H2O的状态，A错误。根据题给信息可知，反应2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)中断裂反应物中化学键吸收的热量为2×436.4 kJ＋498 kJ＝1370.8 kJ，形成生成物中化学键放出的热量为4×462.8 kJ＝1851.2 kJ，则该反应的ΔH＝－(1851.2－1370.8) kJ·mol－1＝－480.4 kJ·mol－1，B正确。题目未指明生成H2O(l)中1 mol H—O键放出的能量，无法计算C、D项中反应的ΔH，故C、D错误。‎ ‎2．下列热化学方程式或叙述正确的是(　　)‎ A．1 mol液态肼在足量氧气中完全燃烧生成水蒸气，放出642 kJ 的热量：‎ N2H4(l)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝＋642 kJ·mol－1‎ B．‎12 g石墨转化为CO时，放出110.5 kJ的热量：‎ ‎2C‎(石墨，s)＋O2(g)===2CO(g)ΔH＝－110.5 kJ·mol－1‎ C．已知：H2(g)＋O2(g)===H2O(l)‎ ΔH＝－286 kJ·mol－1，‎ 则：2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)的ΔH＝＋572 kJ·mol－1‎ D．已知N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，则在一定条件下向密闭容器中充入0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)充分反应放出46.2 kJ的热量 答案　C 解析　A项，放热反应，ΔH<0，错误；B项，‎12 g C的物质的量为1 mol,‎2C(石墨，s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221.0 kJ·mol－1，错误；C项，已知反应为放热反应，则其逆反应为吸热反应，ΔH为“＋”，ΔH与化学计量数成正比，正确；D项，反应是可逆反应，0.5 mol N2和1.5 mol H2不能完全反应，错误。‎ 题组二 热化学方程式的书写 ‎3．依据事实，写出下列反应的热化学方程式。‎ ‎(1)SiH4是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成SiO2和液态H2O。已知室温下‎2 g SiH4自燃放出热量89.2 kJ。SiH4自燃的热化学方程式为____________________。‎ ‎(2)已知拆开1 mol H—H键、1 mol N—H键、1 mol N≡N 键分别需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为____________________________________。‎ ‎(3)在‎25 ℃‎、101 kPa下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量Q kJ，其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得‎100 g CaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为___________________。‎ ‎(4)已知AX3的熔点和沸点分别为－‎93.6 ℃‎和‎76 ℃‎，AX5的熔点为‎167 ℃‎。室温时AX3与气体X2反应生成1 mol AX5，放出热量 ‎123.8 kJ。该反应的热化学方程式为________________________________。‎ 答案　(1)SiH4(g)＋2O2(g)===SiO2(s)＋2H2O(l)‎ ΔH＝－1427.2 kJ·mol－1‎ ‎(2)N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)‎ ΔH＝－92 kJ·mol－1‎ ‎(3)C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)‎ ΔH＝－2Q kJ·mol－1‎ ‎(4)AX3(l)＋X2(g)===AX5(s)‎ ΔH＝－123.8 kJ·mol－1‎ 解析　(1)‎2 g SiH4自燃放出热量89.2 kJ,1 mol SiH4自燃放出热量1427.2 kJ，故热化学方程式为SiH4(g)＋2O2(g)===SiO2(s)＋2H2O(l)　 ΔH＝－1427.2 kJ·mol－1。‎ ‎(2)N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)　 ΔH＝(946＋436×3－391×6) kJ·mol－1＝－92 kJ·mol－1。‎ ‎(3)根据C原子守恒有C2H5OH～2CO2～2CaCO3。生成‎100 g CaCO3沉淀，则乙醇为0.5 mol，据此可写出反应的热化学方程式。‎ ‎(4)由题目信息可知，常温时AX3为液体，AX5为固体，从而可写出该反应的热化学方程式为AX3(l)＋X2(g)===AX5(s)　ΔH＝－123.8 kJ·mol－1。‎ 热化学方程式的书写步骤 步骤1　写方程——写出配平的化学方程式；‎ 步骤2　标状态——用“s”“l”“g”“aq”标明物质的聚集状态；‎ 步骤3　标条件——标明反应物的温度和压强(101 kPa、‎25 ℃‎时可不标注)；‎ 步骤4　标ΔH——在方程式后写出ΔH，并根据信息注明ΔH的“＋”或“－”；‎ 步骤5　标数值——根据化学计量数计算写出ΔH 的数值及单位。ΔH的单位为kJ·mol－1。‎ 考点3　燃烧热与中和热　能源 ‎1．燃烧热 ‎(1)概念：在101 kPa时，1_mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。单位一般用kJ·mol－1(或kJ/mol)表示。‎ 注意：①压强——101_kPa。‎ ‎②量——可燃物的物质的量为1_mol。‎ ‎③完全燃烧。‎ ‎④产物——元素完全燃烧时对应的稳定氧化物：‎ C→CO2(g)，H→H2O(l)，S→SO2(g)等。‎ ‎(2)意义：例如，C的燃烧热是393.5 kJ·mol－1，表示在‎25 ℃‎，101 kPa条件下1_mol_C完全燃烧放出393.5_kJ的热量。‎ ‎(3)燃烧热热化学方程式的书写原则 燃烧热是以1 mol物质完全燃烧所放出的热量来定义的，因此在书写它的热化学方程式时，应以燃烧1 mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数。例如：C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)　ΔH＝－5518 kJ·mol－1，即C8H18的燃烧热为5518 kJ·mol－1。‎ ‎2．中和热 ‎(1)概念：在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1_mol_H2O时的反应热叫做中和热。‎ 注意：①溶液的浓度——稀溶液。‎ ‎②量——产物的物质的量为1_mol_H2O。‎ ‎③用离子方程式可表示为H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1。‎ ‎(2)中和热热化学方程式的书写原则 中和热是以稀的酸和碱溶液反应生成1 mol水时所放出的热量来定义的，因此在书写热化学方程式时，应以生成1 mol H2O 为标准来配平其余物质的化学计量数，如硫酸与氢氧化钠溶液反应，用热化学方程式可表示为H2SO4(aq)＋NaOH(aq)===Na2SO4(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1。‎ ‎(3)中和热的测定实验 ‎①装置如图 ‎②注意事项 a．碎泡沫塑料及泡沫塑料板的作用是保温隔热，防止热量散失。‎ b．为保证酸、碱完全中和，常使碱(或酸)稍稍过量。‎ c．实验中若使用弱酸或弱碱，会使测得数值偏小。‎ ‎(4)测定原理 ΔH＝－ ‎(其中：c＝4.18 J·g－1· ℃－1＝4.18×10－3 kJ·g－1· ℃－1；n为生成H2O的物质的量)‎ ‎3．能源 ‎(1)能源的分类 ‎(2)提高能源的使用效率 ‎①改善开采、运输、加工等各个环节。‎ ‎②科学控制燃烧反应，使燃料充分燃烧。一是保证燃烧时有适当过量的空气，如鼓入空气、增大O2浓度等。二是保证燃料与空气有足够大的接触面积，如将固体粉碎成粉末，使液体喷成雾状等。‎ ‎(1)中和反应的实质是H＋和OH－化合生成H2O。若反应过程中有其他物质生成(如生成不溶性物质、难电离物质等)，这部分反应热不在中和热之内。‎ ‎(2)用文字表述燃烧热和中和热时，不用带“－”，而用ΔH表示时，必须带“－”。如甲烷的燃烧热为890.3 kJ·mol－1或甲烷燃烧时ΔH＝－890.3 kJ·mol－1。‎ ‎(3)中和反应的对象为稀溶液，稀的强酸与稀的强碱溶液发生中和反应，生成易溶盐和水时，ΔH＝－57.3 kJ·mol－1。弱酸弱碱电离时吸热，生成1 mol H2O时放出的热量小于57.3 kJ。浓硫酸稀释时放热，故浓硫酸发生中和反应生成1 mol H2O时放出的热量大于57.3 kJ。‎ ‎【基础辨析】‎ 判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。‎ ‎(1)向汽油中添加甲醇后，该混合燃料的热值不变。(×)‎ ‎(2)1 mol H2燃烧放出的热量为H2的燃烧热。(×)‎ ‎(3)甲烷的燃烧热ΔH＝－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。(×)‎ ‎(4)已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则Ca(OH)2和HCl反应的反应热ΔH＝2×(－57.3) kJ·mol－1。(×)‎ ‎(5)开发利用各种新能源，减少对化石燃料的依赖，可以降低空气中PM2.5的含量。(√)‎ ‎(6)随着科技的发展，氢气将成为主要能源之一。(√)　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ 题组一 燃烧热、中和热的含义及正确表述 ‎1．‎25 ℃‎、101 kPa时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热ΔH＝－57.3 kJ/mol，石墨的燃烧热ΔH＝－393.5 kJ/mol，乙醇的燃烧热ΔH＝－1366.8 kJ/mol。下列热化学方程式书写正确的是(　　)‎ A．2H＋(aq)＋SO(aq)＋Ba2＋(aq)＋2OH－(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l)　‎ ΔH＝－57.3 kJ/mol B．KOH(aq)＋H2SO4(aq)===K2SO4(aq)＋H2O(l)‎ ΔH＝－57.3 kJ/mol C．C(石墨)＋O2(g)===CO(g)‎ ΔH＝－393.5 kJ/mol D．C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g)‎ ΔH＝－1366.8 kJ/mol 答案　B 解析　A项，生成1 mol水放出的热量是57.3 kJ，且生成BaSO4沉淀也要放热，错误；C项，石墨的燃烧热的热化学方程式中应生成CO2，不是CO，错误；D项，乙醇的燃烧热中生成的水为液态，错误。‎ 题组二 中和热测定误差分析和数据处理 ‎2．为了测量某酸碱反应生成1 mol 水时的反应热，如下数据在计算时至少需要的数据有(　　)‎ ‎　‎ ‎①酸的浓度　②碱体积　③比热容　④反应后溶液的质量　⑤生成水的物质的量　⑥反应前后温度变化　⑦操作所需的时间 A．①②③④ B．①③④⑤‎ C．③④⑤⑥ D．全部 答案　C 解析　测定中和热的原理为Q＝c·m·Δt，ΔH＝－，故需要的数据有比热容、反应后溶液的质量、反应前后温度变化、生成水的物质的量，C项正确。‎ ‎3．利用如图所示装置测定中和热的实验步骤如下：‎ ‎①用量筒量取30 mL 0.50 mol·L－1硫酸溶液倒入小烧杯中，测出硫酸溶液的温度；②用另一量筒取50 mL 0.50 mol·L－1 NaOH溶液，并用同一温度计测出其温度；③将NaOH溶液倒入小烧杯中，设法使之混合均匀，测得混合液最高温度。回答以下问题：‎ ‎(1)为什么所用H2SO4溶液要稍过量？‎ ‎___________________________________________________。‎ ‎(2)倒入NaOH溶液的正确操作是________(填序号)。‎ A．沿玻璃棒缓慢倒入 B．分三次少量倒入 C．一次迅速倒入 ‎(3)使硫酸溶液与NaOH溶液混合均匀的正确操作是________(填序号)。‎ A．用温度计小心搅拌 B．揭开硬纸片用玻璃棒搅拌 C．轻轻地振荡烧杯 D．用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动 ‎(4)写出该反应的热化学方程式[生成1 mol H2O(l)时的反应热为－57.3 kJ·mol－1]__________________________________________。‎ 答案　(1)确保NaOH被完全中和 ‎(2)C ‎(3)D ‎(4)H2SO4(aq)＋2NaOH(aq)===Na2SO4(aq)＋2H2O(l)ΔH＝－114.6 kJ·mol－1‎ 解析　(1)实验中用稍微过量的H2SO4以保证NaOH完全被中和。‎ ‎(2)为了减少热量损失，倒入NaOH溶液应一次迅速倒入，若分次或缓慢加入，会使热量散失。‎ ‎(3)温度计不能用于搅拌液体，搅拌过程中要防止热量散失。‎ ‎(4)书写时注意ΔH与化学计量数相对应。‎ 题组三 能源的开发与利用 ‎4．下列说法正确的是(　　)‎ A．煤、石油、沼气属于人类利用的主要化石燃料 B．煤干馏是复杂的物理变化，可得到焦炭、煤焦油和焦炉煤气 C．氢气是一种清洁能源 D．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 答案　C 解析　A项，沼气不属于化石燃料，错误；B项，煤干馏是化学变化，错误；C项，氢气是一种清洁能源，正确；D项，有的放热反应也需要加热，如木炭燃烧是一个放热反应，该反应需要点燃才能发生，错误。‎ ‎5‎ ‎．氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题：‎ ‎(1)与汽油相比，氢气作为燃料的优点是________________(至少答出两点)。‎ ‎(2)氢气可用于制备H2O2。已知：‎ H2(g)＋A(l)===B(l)　ΔH1‎ O2(g)＋B(l)===A(l)＋H2O2(l)　ΔH2‎ 其中A、B为有机物，两反应均为自发反应，则H2(g)＋O2(g)===H2O2(l)的ΔH____0(填“>”“<”或“＝”)。‎ ‎(3)利用太阳能直接分解水制氢，是最具吸引力的制氢途径，其能量转化形式为________。‎ 答案　(1)污染小、可再生、来源广、资源丰富、燃烧热值高(任写其中两个)‎ ‎(2)<‎ ‎(3)光能转化为化学能 解析　(1)氢气来源广且可再生，燃烧生成水，无污染，且单位质量的氢气燃烧放出的热量比汽油多。‎ ‎(2)题目中的两个反应都是熵减的反应，由于两个反应均能自发进行，所以两个反应都是放热反应，即ΔH1<0，ΔH2<0，根据盖斯定律，将题目中两个方程式叠加得：H2(g)＋O2(g)===H2O2(l)　ΔH＝ΔH1＋ΔH2<0。‎ ‎(3)太阳能分解水制氢，是光能转化为化学能的过程。‎ 解决能源问题的措施 ‎1．[高考集萃]判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。‎ ‎(1)[2016·浙江高考]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。(　　)‎ ‎(2)[2016·江苏高考]下图表示燃料燃烧反应的能量变化。(　　)‎ ‎(3)[2016·天津高考]使用催化剂能够降低化学反应的反应热(ΔH)。(　　)‎ ‎(4)[2015·江苏高考]相同条件下，等质量的碳按a、b两种途径完全转化，途径a比途径b放出更多热能 途径a：CCO＋H2CO2＋H2O 途径b：CCO2(　　)‎ ‎(5)[2015·上海高考]物质内部储存的能量无法决定化学反应的热效应。(　　)‎ 答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×‎ 解析　(1)储热材料具有在熔融或结晶时会吸收或释放较大能量的特点，正确；‎ ‎(2)燃烧反应一定是放热反应，而图表示的是吸热反应，错误；‎ ‎(3)催化剂能降低反应的活化能，但不改变ΔH，错误；‎ ‎(4)根据盖斯定律，两种途径放出的热能相等，错误；‎ ‎(5)化学反应的热效应取决于反应物与生成物内部储存能量的大小，错误。‎ ‎2．[2016·上海高考]‎ 一定条件下，某容器中各微粒在反应前后变化的示意图如下，其中和代表不同元素的原子。‎ 关于此反应说法错误的是(　　)‎ A．一定属于吸热反应 B．一定属于可逆反应 C．一定属于氧化还原反应 D．一定属于分解反应 答案　A 解析　将和两种不同元素分别用X、Y表示，根据示意图可写出反应的化学方程式：2X2Y2??2X2Y＋Y2，该反应属于分解反应，有单质生成的分解反应属于氧化还原反应，但无法判断是吸热反应还是放热反应，故A项错误，C、D两项正确。虽然“充分反应”但反应后仍有X2Y2未发生变化，所以该反应是可逆反应，B项正确。‎ ‎3．[2016·海南高考]油酸甘油酯(相对分子质量884)在体内代谢时可发生如下反应：‎ C57H104O6(s)＋80O2(g)===57CO2(g)＋52H2O(l)‎ 已知燃烧‎1 kg该化合物释放出热量3.8×104 kJ。油酸甘油酯的燃烧热ΔH为(　　)‎ A．3.8×104 kJ·mol－1 B．－3.8×104 kJ·mol－1‎ C．3.4×104 kJ·mol－1 D．－3.4×104 kJ·mol－1‎ 答案　D 解析　燃烧热指的是燃烧1 mol可燃物燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量。燃烧‎1 kg油酸甘油酯即≈1.13 mol，释放出的热量为3.8×104 kJ，则燃烧1 mol油酸甘油酯释放出的热量为×1 mol≈3.4×104 kJ，则得油酸甘油酯的燃烧热ΔH＝－3.4×104 kJ·mol－1。‎ ‎4．[2015·海南高考]已知丙烷的燃烧热ΔH＝－2215 kJ·mol－1‎ ‎，若一定量的丙烷完全燃烧后生成‎1.8 g水，则放出的热量约为(　　)‎ A．55 kJ B．220 kJ C．550 kJ D．1108 kJ 答案　A 解析　根据题中燃烧热数据可写出C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH＝－2215 kJ·mol－1，由热化学方程式可知，每生成4 mol H2O，反应放出2215 kJ的热量，则生成‎1.8 g(即0.1 mol) H2O，反应放出的热量为×0.1 mol≈55 kJ。‎ ‎5．[2015·上海高考]已知H2O2在催化剂作用下分解速率加快，其能量随反应进程的变化如图所示。下列说法正确的是(　　)‎ A．加入催化剂，减小了反应的热效应 B．加入催化剂，可提高H2O2的平衡转化率 C．H2O2分解的热化学方程式：H2O2―→H2O＋O2＋Q D．反应物的总能量高于生成物的总能量 答案　D 解析　A项，加入催化剂，对反应的热效应无影响，错误；B项，加入催化剂，只能改变反应速率，不能使平衡移动，故无法提高H2O2的平衡转化率，错误；C项，热化学方程式需标明物质的状态，错误；D项，由图像知，该反应的反应物的总能量高于生成物的总能量，正确。‎ ‎6．[2017·天津高考]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__________________。‎ 答案　2Cl2(g)＋TiO2(s)＋‎2C(s)===TiCl4(l)＋2CO(g)　ΔH＝－‎ ‎85.6 kJ·mol－1‎ 解析　根据反应物中元素的种类，可判断还原性气体为CO；另一种物质肯定含有Cl、Ti元素，由反应物中有TiO2、‎ 生成物的水解产物为TiO2·xH2O可知，Ti的化合价始终为＋4，即另一种生成物的分子式为TiCl4，由此写出该反应的化学方程式：2Cl2＋TiO2＋‎2C===2CO＋TiCl4,0.1 mol Cl2完全反应放热4.28 kJ，则2 mol氯气完全反应可放出85.6 kJ热量，该反应的热化学方程式为2Cl2(g)＋TiO2(s)＋‎2C(s)===TiCl4(l)＋2CO(g)　ΔH＝－85.6 kJ·mol－1。‎ ‎7．[2015·全国卷Ⅰ]已知反应2HI(g)===H2(g)＋I2(g)的ΔH＝＋11 kJ·mol－1,1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436 kJ、151 kJ的能量，则 1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为________kJ。‎ 答案　299‎ 解析　设1 mol HI(g)分子中化学键断裂需吸收能量x kJ，则2x－436－151＝11，解得x＝299。‎ ‎8．[2015·安徽高考]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______________________________。‎ 答案　NaBH4(s)＋2H2O(l)===NaBO2(s)＋4H2(g)　ΔH＝－216.0 kJ·mol－1‎ 解析　根据题中“每消耗‎3.8 g NaBH4(s)放热21.6 kJ”可得出此反应的热化学方程式为：NaBH4(s)＋2H2O(l)===NaBO2(s)＋4H2(g)　ΔH＝－216.0 kJ·mol－1。‎ ‎　　时间：45分钟　　　满分：100分　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ 一、选择题(每题7分，共70分)‎ ‎1．下列既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是(　　)‎ A．铝片与稀盐酸反应 B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应 C．灼热的炭与水蒸气的反应 D．甲烷(CH4)在O2中的燃烧反应 答案　C 解析　铝片与稀盐酸之间的置换反应、甲烷(CH4)在O2中的燃烧反应既是氧化还原反应，又是放热反应；灼热的炭与水蒸气发生的氧化还原反应是吸热反应；Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl之间发生的复分解反应是吸热反应。‎ ‎2．如图为1 mol SO2Cl2(g)和1 mol SCl2(g)反应生成SOCl2(g)的能量变化示意图，已知E1＝x kJ·mol－1、E2＝y kJ·mol－1，下列有关说法中正确的是(　　)‎ A．若在反应体系中加入催化剂，E1不变 B．若在反应体系中加入催化剂，ΔH减小 C．反应活化能等于y kJ·mol－1‎ D．1 mol SO2Cl2(g)和1 mol SCl2(g)反应生成SOCl2(g)的ΔH＝(x－y) kJ·mol－1‎ 答案　D 解析　观察图像，E1为反应的活化能，加入催化剂反应的活化能降低，但是ΔH不变；1 mol SO2Cl2(g)和1 mol SCl2(g)反应生成SOCl2(g)的反应热数值为反应物和生成物的能量差，即ΔH＝(x－y) kJ·mol－1，故选D。‎ ‎3．下列说法不正确的是(　　)‎ A．CO2、甲烷都属于温室气体 B．用甘蔗生产的燃料乙醇属可再生能源，利用乙醇燃料不会产生温室气体 C．太阳能、风能和生物质能属于新能源 D．太阳能电池可将太阳能直接转化为电能 答案　B 解析　乙醇作燃料产生CO2气体，会引起温室效应，B项错误。‎ ‎4．如图所示，在101 kPa时，ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1，ΔH2＝－395.4 kJ·mol－1，下列说法正确的是(　　)‎ A．断裂金刚石和石墨中的化学键要放出能量 B．石墨转变成金刚石需要吸收能量，是物理变化 C．石墨比金刚石稳定 D．1 mol金刚石与1 mol O2的总能量低于1 mol CO2的总能量 答案　C 解析　断裂化学键需要吸收能量，形成化学键则放出能量，A错误；石墨和金刚石是碳元素形成的两种不同单质，二者的结构不同，故石墨转变为金刚石是化学变化，B错误；由题图可知，等量的C(s，石墨)具有的能量低于C(s，金刚石)具有的能量，故石墨比金刚石稳定，C正确；1 mol金刚石与1 mol O2的总能量高于1 mol CO2的总能量，D错误。‎ ‎5．[2017·山东烟台期末]已知298 K、1×105 Pa条件下，‎2 g 氢气燃烧生成水蒸气放出242 kJ热量。下列热化学方程式书写正确的是(　　)‎ A．H2(g)＋O2(g)===H2O(g)‎ ΔH＝＋242 kJ B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)‎ ΔH＝＋484 kJ·mol－1‎ C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)‎ ΔH＝－484 kJ·mol－1‎ D．H2O(g)===H2(g)＋O2(g)‎ ΔH＝＋242 kJ·mol－1‎ 答案　D 解析　‎2 g氢气的物质的量为1 mol，完全燃烧生成水蒸气放出242 kJ热量，据此写出相应热化学方程式：H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－242 kJ·mol－1。ΔH的单位是kJ·mol－1，而不是kJ，A错误；H2(g)与O2(g) 生成H2O(g)的反应为放热反应，则ΔH<0，B错误；2 mol氢气燃烧生成水蒸气，放出484 kJ热量，生成液态水时ΔH未知，C错误；由H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－242 kJ·mol－1，可得H2O(g)===H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋242 kJ·mol－1，D正确。‎ ‎6．[2017·衡水模拟]某反应由两步反应A??B??C构成，它的反应能量曲线如图所示(E1、E2、E3、E4表示活化能)。下列有关叙述正确的是(　　)‎ A．两步反应均为吸热反应 B．三种化合物中C最稳定 C．加入催化剂会改变反应的焓变 D．整个反应中ΔH＝E1－E4‎ 答案　B 解析　A→B的反应为吸热反应，B→C的反应为放热反应，A错误；物质的能量越低，越稳定，B正确；加入催化剂，只改变反应的活化能，不改变焓变，C错误；整个反应中ΔH＝(E1＋E3)－(E2＋E4)，D错误。‎ ‎7．[2017·河南洛阳期中]在‎25 ℃‎、101 kPa下，0.2 mol C2H2完全燃烧生成CO2和H2O(l)时放出259.92 kJ热量，表示上述反应的热化学方程式正确的是(　　)‎ A．‎2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(g)‎ ΔH＝＋259.92 kJ·mol－1‎ B．‎2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l)‎ ΔH＝－259.92 kJ·mol－1‎ C．‎2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l)‎ ΔH＝＋2599.2 kJ·mol－1‎ D．‎2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l)‎ ΔH＝－2599.2 kJ·mol－1‎ 答案　D 解析　C2H2(g)与O2(g)的反应为放热反应，则有ΔH<0，A、C错误；0.2 mol C2H2完全燃烧生成CO2和H2O(l)时放出259.92 kJ热量，则2 mol C2H2完全燃烧放出 2599.2 kJ热量，则B错误，D正确。‎ ‎8．[2017·黑龙江哈尔滨期中]一些烷烃的燃烧热如下表：‎ 下列表达正确的是(　　)‎ A．乙烷燃烧的热化学方程式为‎2C2H6(g)＋7O2(g)===4CO2(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－1560.8 kJ·mol－1‎ B．稳定性：正丁烷>异丁烷 C．正戊烷的燃烧热大于3531.3 kJ·mol－1‎ D．相同质量的烷烃，碳的质量分数越大，燃烧放出的热量越多 答案　C 解析　表示乙烷燃烧的热化学方程式中，H2O应为液态，且该反应的ΔH＝－3121.6 kJ·mol－1，A错误；由表中燃烧热数据可知，1 mol正丁烷、异丁烷分别完全燃烧时，正丁烷放出的热量多，说明等量的两种物质，正丁烷具有的能量高于异丁烷，则异丁烷更稳定，B错误；2甲基丁烷的稳定性强于正戊烷，由于2甲基丁烷的燃烧热为3531.3 kJ·mol－1，故正戊烷的燃烧热大于3531.3 kJ·mol－1，C正确；由表中数据分析可知，相同质量的烷烃，碳的质量分数越大，燃烧放出的热量越少，D错误。‎ ‎9．已知H—H键键能(断裂时吸收或生成时释放的能量)为436 kJ·mol－1，N—H键键能为391 kJ·mol－1，根据热化学方程式：N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。则N≡N键的键能是(　　)‎ A．431 kJ·mol－1 B．945.6 kJ·mol－1‎ C．649 kJ·mol－1 D．896 kJ·mol－1‎ 答案　B 解析　ΔH＝E(N≡N键键能)＋3×E(H—H键键能)－6×E(N—H键键能)，则E(N≡N键键能)＝ΔH－3×E(H—H键键能)＋6×E(N—H键键能)＝－92.4 kJ·mol－1－3×436 kJ·mol－1＋6×391 kJ·mol－1＝945.6 kJ·mol－1。‎ ‎10．下列有关反应热的说法正确的是(　　)‎ A．在化学反应过程中，吸热反应需不断从外界获得能量，放热反应不需从外界获得能量 B．甲烷的燃烧热ΔH＝－890 kJ·mol－1，则甲烷燃烧的热化学方程式为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－890 kJ·mol－1‎ C．已知常温常压下：HCl(aq)＋NaOH(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则有：‎ H2SO4(aq)＋Ba(OH)2(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l)　ΔH＝－114.6 kJ·mol－1‎ D．已知：S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1＝－Q1 kJ·mol－1，S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2＝－Q2 kJ·mol－1，则Q1”“<”或“＝”)。‎ ‎(3)若将a mol CH4、CO和H2的混合气体完全燃烧，生成CO2气体和液态水时，则放出热量(Q)的取值范围是____________。‎ ‎(4)若将a mol CH4、CO和H2的混合气体完全燃烧，生成CO2气体和液态水，且CO2和水的物质的量相等时，则放出热量(Q)的取值范围是____________。‎ 答案　(1)H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－286 kJ·mol－1‎ ‎(2)<‎ ‎(3)‎283a kJ

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