2023届高考化学——化学能与热能专项练习(解析版) WORD版含解析.docx
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- 2023届高考化学化学能与热能专项练习解析版 WORD版含解析 2023 高考 化学 化学能 热能 专项 练习 解析 WORD
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1、化学能与热能1.通过以下反应均可获取H2。下列有关说法正确的是( )太阳光催化分解水制氢:2H2O(l) =2H2(g)+ O2(g) H1=571.6kJmol1焦炭与水反应制氢:C(s)+ H2O(g) =CO(g)+ H2(g) H2=131.3kJmol1甲烷与水反应制氢:CH4(g)+ H2O(g) =CO(g)+3H2(g) H3=206.1kJmol1A反应中电能转化为化学能B反应为放热反应C反应使用催化剂,H3减小D反应CH4(g)=C(s)+2H2(g)的H=74.8 kJmol1【答案】D【解析】A反应中,太阳光催化分解水制氢,由光能转化为化学能,A不正确;B反应中,H20
2、,为吸热反应,B不正确;C 反应中,使用催化剂,对H3不产生影响,C不正确;D应用盖斯定律,将反应-反应得,反应CH4(g)=C(s)2H2(g)的H74.8 kJmol1,D正确;故选D。2.一定条件下,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】根据图示可知该反应反应物是一种,生成物是两种。A该物质属于分解反应,一般的分解反应是吸热反应,但也有的分解反应如2H2O2=2H2O+O2是放热反应,错误;B根据图示可知有一部分反应物未参加反应,该反
3、应是可逆反应,正确;C该反应中有元素化合价的变化,属于氧化还原反应,正确;D反应物是一种,生成物是两种,因此属于分解反应,正确。3.水煤气变换CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)是重要的化工过程,主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题:(3)我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程,如图所示,其中吸附在金催化剂表面上的物种用标注。可知水煤气变换的H_0(填“大于”“等于”或“小于”),该历程中最大能垒(活化能)E正=_eV,写出该步骤的化学方程式_。【答案】(3)小于 2.02 COOH+H+H2O=COOH+2H+OH或
4、H2O=H+OH 【解析】(3)根据水煤气变换CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)并结合水煤气变换的反应历程相对能量可知,CO(g)+H2O(g)的能量(-0.32eV)高于CO2(g)+H2(g)的能量(-0.83eV),故水煤气变换的H小于0;活化能即反应物状态达到活化状态所需能量,根据变换历程的相对能量可知,最大差值为:其最大能垒(活化能)E正=1.86-(-0.16)eV=2.02eV;该步骤的反应物为COOH+H+H2O=COOH+2H+OH;因反应前后COOH和1个H未发生改变,也可以表述成H2O=H+OH。2【2019新课标卷】环戊二烯()是重要的有机化工原料,广泛
5、用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题:(1)已知:(g)= (g)+H2(g) H1=100.3 kJmol 1 H2(g)+ I2(g)=2HI(g) H2=11.0 kJmol 1 对于反应:(g)+ I2(g)=(g)+2HI(g) H3=_kJmol 1。【答案】(1)89.3【解析】(1)根据盖斯定律可得:反应=+,可得反应的H3= H1 +H2 =89.3KJ/mol;4.近年来,随着聚酯工业的快速发展,氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此,将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题:(2)Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行:CuCl2(s)=
6、CuCl(s)+Cl2(g) H1=83 kJmol-1CuCl(s)+O2(g)=CuO(s)+Cl2(g) H2=-20 kJmol-1CuO(s)+2HCl(g)=CuCl2(s)+H2O(g) H3=-121 kJmol-1则4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)的H=_ kJmol-1。【答案】(2)116 【解析】(2)根据盖斯定律知,(反应I+反应II+反应III)2得4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g) H=(H1+H2+H3)2=-116kJmol-15.氢能源是最具应用前景的能源之一,高纯氢的制备是目前的研究热点。(1)甲烷水蒸气催
7、化重整是制高纯氢的方法之一。反应器中初始反应的生成物为H2和CO2,其物质的量之比为41,甲烷和水蒸气反应的方程式是_。已知反应器中还存在如下反应:i.CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) H1ii.CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) H2iii.CH4(g)=C(s)+2H2(g) H3 iii为积炭反应,利用H1和H2计算H3时,还需要利用_反应的H。【答案】(1) CH4 + 2H2O= 4H2 + CO2 C(s)+CO2(g)=2CO(g) 【解析】(1)由于生成物为H2和CO2,其物质的量之比为4:1,反应物是甲烷和水蒸气,因而反应方程式为CH4 +
8、 2H2O= 4H2 + CO2;-可得CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g),设为,用-可得C(s)+CO2(g)=2CO(g),因为还需利用C(s)+CO2(g)=2CO(g)反应的焓变。6.多晶硅是制作光伏电池的关键材料。回答下列问题:硅粉与HCl在300时反应生成1molSiHCl3气体和H2,放出225kJ热量,该反应的热化学方程式为_。将SiCl4氢化为SiHCl3有三种方法,对应的反应依次为:SiCl4 (g)+ H2(g) SiHCl3 (g)+ HCl (g) H103SiCl4(g)+2H2(g)+ Si(s) 4SiHCl3 (g) H202SiCl4(g
9、)+H2(g)+ Si(s) + HCl (g) 3SiHCl3 (g) H3(4)反应的H3=_(用H1,H2表示)。【答案】 Si(s)+3HCl(g) SiHCl3(g)+H2(g) (4)H2-H1 【解析】I.参加反应的物质是固态的Si、气态的HCl,生成的是气态的SiHCl3和氢气,反应条件是300,配平后发现SiHCl3的化学计量数恰好是1mol,由此可顺利写出该条件下的热化学方程式:Si(s)+3HCl(g) SiHCl3(g)+H2(g) H=-225kJmol-1 II.(4)将反应反向,并与反应直接相加可得反应,所以H3=H2-H1,因H20,所以H3必小于0,即反应正反
10、应为放热反应。7.采用N2O5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。回答下列问题已知:2N2O5(g)2N2O5(g)+O2(g) H1=4.4 kJmol12NO2(g)N2O4(g) H 2=55.3 kJmol1则反应N2O5(g)2NO2(g)+O2(g)的H =_ kJmol1。【答案】(2)53.1【解析】(2)已知:、2N2O5(g)2N2O4(g)+O2(g) H14.4kJ/mol、2NO2(g)N2O4(g) H255.3kJ/mol根据盖斯定律可知2即得到N2O5(g)2NO2(g)+1/2O2(g) H153.1kJ/mol8.CH4-
11、CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2),还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题:(1)CH4-CO2催化重整反应为:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)。已知:C(s)+2H2(g)=CH4(g) H=-75 kJmol1C(s)+O2(g)=CO2(g) H=-394 kJmol1C(s)+1/2O2(g)=CO(g) H=-111 kJmol1该催化重整反应的H=_ kJmol1。【答案】(1)247 【解析】根据盖斯定律可知2即得到该催化重整反应CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)的H=247 kJmol1。9.三氯氢硅(SiHCl3)是
12、制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题:(2)SiHCl3在催化剂作用下发生反应:2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+ SiCl4(g) H1=48 kJmol13SiH2Cl2(g)SiH4(g)+2SiHCl3(g) H2=30 kJmol1则反应4SiHCl3(g)SiH4(g)+3SiCl4(g)的H=_kJmol1。【答案】(2)114【解析】(2)将第一个方程式扩大3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-1。10.近年来,研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下: (1)反应:2H2SO4
13、(l)=2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g) H1=+551 kJmol1反应:S(s)+O2(g)=SO2(g) H3=297 kJmol1反应的热化学方程式:_。【答案】(1)3SO2(g)+2H2O (g)=2H2SO4 (l)+S(s) H2=254 kJmol1 【解析】(1)根据过程,反应II为SO2催化歧化生成H2SO4和S,反应为3SO2+2H2O=2H2SO4+S。应用盖斯定律,反应I+反应III得,2H2SO4(l)+S(s)=3SO2(g)+2H2O(g)H=H1+H3=(+551kJ/mol)+(-297kJ/mol)=+254kJ/mol,反应II的热化学方程式
14、为3SO2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)+S(s)H=-254kJ/mol。11.CO2是一种廉价的碳资源,其综合利用具有重要意义。回答下列问题:(2)CO2与CH4经催化重整,制得合成气:CH4(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CHC=OHHCO(CO)键能/kJmol14137454361075则该反应的H=_。【答案】(2)+120 kJmol-1 【解析】(2)根据H=反应物键能总和生成物键能总和=(44132745210752436)kJmol1=120kJmol1;12.NOx(主要指NO和NO2)是大气
15、主要污染物之一。有效去除大气中的NOx是环境保护的重要课题。(1)用水吸收NOx的相关热化学方程式如下:2NO2(g)+H2O(l)=HNO3(aq)+HNO2(aq) H=116.1 kJmol13HNO2(aq)=HNO3(aq)+2NO(g)+H2O(l) H=75.9 kJmol1反应3NO2(g)+H2O(l)=2HNO3(aq)+NO(g)的H=_kJmol1。【答案】(1)136.2【解析】(1)将两个热化学方程式编号,2NO2(g)+H2O(l)=HNO3(aq)+HNO2(aq) H=116.1 kJmol1(式)3HNO2(aq)=HNO3(aq)+2NO(g)+H2O(l
16、) H=75.9 kJmol1(式)应用盖斯定律,将(式3+式)2得,反应3NO2(g)+H2O(l)=2HNO3(aq)+NO(g)H=(116.1 kJmol1)3+75.9 kJmol1 2=-136.2kJmol1。13.近期发现,H2S是继NO、CO之后的第三个生命体系气体信号分子,它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。回答下列问题:(2)下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。 通过计算,可知系统()和系统()制氢的热化学方程式分别为_、_,制得等量H2所需能量较少的是_。【答案】(2)H2O(l)=H2(g)+O2(g) H=+28
17、6 kJ/molH2S(g)=H2(g)+S(s) H=+20 kJ/mol系统(II)【解析】(2)H2SO4(aq)=SO2(g)+H2O(l)+O2(g) H1=327kJ/molSO2(g)+I2(s)+ 2H2O(l)=2HI(aq)+ H2SO4(aq) H2=151kJ/mol2HI(aq)= H2 (g)+ I2(s) H3=110kJ/molH2S(g)+ H2SO4(aq)=S(s)+SO2(g)+ 2H2O(l) H4=61kJ/mol+,整理可得系统(I)的热化学方程式H2O(l)=H2(g)+O2(g) H=+286kJ/mol;+,整理可得系统(II)的热化学方程式
18、H2S (g)+ =H2(g)+S(s) H=+20kJ/mol。根据系统I、系统II的热化学方程式可知:每反应产生1mol氢气,后者吸收的热量比前者少,所以制取等量的H2所需能量较少的是系统II。14.丁烯是一种重要的化工原料,可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题:(1)正丁烷(C4H10)脱氢制1-丁烯(C4H8)的热化学方程式如下:C4H10(g)= C4H8(g)+H2(g) H1已知:C4H10(g)+ O2(g)= C4H8(g)+H2O(g) H2=119 kJmol1H2(g)+ O2(g)= H2O(g) H3=242 kJmol1反应的H1为_kJmol1。【答案】(1)+1
19、23 【解析】 (1)根据盖斯定律,用式式可得式,因此H1=H2H3=119 kJ/mol +242 kJ/mol =+123 kJ/mol。15.砷(As)是第四周期A族元素,可以形成As2S3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物,有着广泛的用途。回答下列问题:(3)已知:As(s)+3/2H2(g)+2O2(g)=H3AsO4(s) H1H2(g)+ O2(g)=H2O(l) H22As(s)+5/2O2(g) =As2O5(s) H3则反应As2O5(s) +3H2O(l)= 2H3AsO4(s)的H =_。【答案】(3)2H1-3H2-H3 【解析】(3)根据盖斯定律,热化
20、学反应为As2O5(s) +3H2O(l)= 2H3AsO4(s),待求解反应可以由反应2-反应3-反应,则H=2H1-3H2-H。16.TiCl4是由钛精矿(主要成分为TiO2)制备钛(Ti)的重要中间产物,制备纯TiCl4的流程示意图如下: (1)氯化过程: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)+2 Cl2(g)= TiCl4(g)+ O2(g) H1=+175.4 kJmol-12C(s)+O2(g)=2CO(g) H2=-220.9 kJmol-1 沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式:_。【答案】(1)TiO
21、2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g) H=-45.5 kJ/mol【解析】(1)生成TiCl4和CO的反应方程式为TiO22Cl22C=TiCl42CO,根据盖斯定律,两式相加,得到TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g) H=H1+H2=(-220.9 kJmol-1)+(+175.4 kJmol-1)=-45.5kJmol1。17.(3)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TiO2xH2O的液态化合物,放热4.28 kJ,该反应的热化学方程式为_。【答案】(3)2Cl2(g)+ T
22、iO2(s)+2C(s)TiCl4(l)+2CO(g) H=85.6 kJmol1【解析】(3)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TiO2xH2O的液态化合物,放热4.28 kJ,配平方程式,可知2 mol Cl2反应放热85.6 kJmol1,由此可得该反应的热化学方程式为2Cl2(g)+ TiO2(s)+2C(s)=TiCl4(l)+2CO(g) H=85.6 kJmol1。18.联氨(又称肼,N2H4,无色液体)是一种应用广泛的化工原料,可用作火箭燃料,回答下列问题:(3)2O2(g)+N2(g)=N2O4(l) H1N2(g)+2H2(g)
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