北京版高考化学总复习专题九化学反应中的能量变化（试题练）教学讲解

高中化学专项复习 专题九　化学反应中的能量变化 探考情　悟真题 【考情探究】 考点 内容解读 5年考情 预测热度 考题示例 难度 关联考点 化学反应中能量变化的有关概念及计算 1.通过化学键的断裂和形成,能说明化学反应中能量变化的原因。 2.通过化学能与热能的相互转化,认识常见的能量转化形式及其重要应用。 2019北京理综,27(1) 2017北京理综,26(1) 2015北京理综,9 中 化学平衡 ★★★ 热化学方程式的书写及正误判断 能正确书写热化学方程式并根据盖斯定律进行有关计算。 2018北京理综,27(1) 2017北京理综,26(1) 中 化学平衡 ★★★ 分析解读　　 高考对本部分知识的考查主要集中在以下几个方面:一是能量的转化及其应用,主要涉及能量变化的本质,物质能量高低与稳定性的关系,以图像的形式表示能量变化过程的分析;二是热化学方程式的书写,主要根据题给信息正确书写有限制条件的热化学方程式,通过化学键与能量的关系计算反应热等;三是盖斯定律的应用,主要是利用盖斯定律计算反应热的数值。本专题在高考题中的出现频率极高,难度多集中在盖斯定律的应用。考查考生变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、科学态度与社会责任的学科核心素养。 【真题探秘】 破考点　练考向 【考点集训】 考点一　化学反应中能量变化的有关概念及计算 1.(2019北京海淀期中,6)过氧化氢分解反应过程中,能量变化如图所示: 下列说法正确的是(　　) A.催化剂可以改变过氧化氢分解反应的焓变 B.MnO2或FeCl3可以催化H2O2分解 C.催化剂不能改变反应路径 D.H2O2分解是吸热反应 答案　B 2.NH3催化还原NO是重要的烟气脱硝技术,其反应过程与能量关系如图1;研究发现在以Fe2O3为主的催化剂上可能发生的反应过程如图2。 图1　　　　　　　　　　　图2 下列说法正确的是(　　) A.NH3催化还原NO为吸热反应 B.过程Ⅰ中NH3断裂非极性键 C.过程Ⅱ中NO为氧化剂,Fe2+为还原剂 D.脱硝的总反应为4NH3(g)+4NO(g)+O2(g) 4N2(g)+6H2O(g) 答案　D 3.两种由正丁烷(C4H10)催化脱氢制1-丁烯(C4H8)的热化学方程式如下: ①C4H10(g) C4H8(g)+H2(g) ΔH1=+123 kJ·mol-1 ②C4H10(g)+1/2O2(g) C4H8(g)+H2O(g) ΔH2=-119 kJ·mol-1 下列说法中不正确的是(　　) A.①中有极性键断裂,同时有非极性键形成 B.①中使用不同的催化剂,ΔH1不变 C.②中反应物总能量低于生成物总能量 D.1 mol C4H10(g)完全燃烧释放的能量大于119 kJ 答案　C 考点二　热化学方程式的书写及正误判断 4.下列依据热化学方程式得出的结论正确的是(　　) A. 已知2C(s)+2O2(g)2CO2(g)　ΔH=a,2C(s)+O2(g)2CO(g)　ΔH=b,则a>b B.已知NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H2O(l)　ΔH=-57.3 kJ·mol-1,则含40.0 g NaOH的稀溶液与稀醋酸完全中和,放出的热量小于57.3 kJ C.已知2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　ΔH=-483.6 kJ·mol-1,则氢气的燃烧热为241.8 kJ·mol-1 D.已知CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH=+206.1 kJ·mol-1,反应过程中使用催化剂,ΔH减小 答案　B 5.(2019北京石景山期末,11)已知:2H2O(l) 2H2(g)+O2(g)　ΔH=+571.0 kJ/mol。以太阳能为热源分解Fe3O4,经热化学铁氧化合物循环分解水制H2的过程如下: 过程Ⅰ:2Fe3O4(s) 6FeO(s)+O2(g)　ΔH=+313.2 kJ/mol 过程Ⅱ:…… 下列说法不正确的是(　　) A.过程Ⅰ中每消耗232 g Fe3O4转移2 mol电子 B.过程 Ⅱ 热化学方程式:3FeO(s)+H2O(l) H2(g)+Fe3O4(s)　ΔH=+128.9 kJ/mol C.过程Ⅰ、Ⅱ中能量转化的形式依次是:太阳能→化学能→热能 D.铁氧化合物循环分解水制H2具有成本低、产物易分离等优点 答案　C 6.(2019北京昌平期末,16)天然气是一种清洁能源,用途广泛。 (1)工业上可用焦炉煤气(主要成分为CO、CO2和H2)制备天然气。已知:CO(g)+3H2(g) CH4(g)+H2O(g)　ΔH1=-206 kJ/mol,CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g)　ΔH2=-41 kJ/mol。 ①CO2转化为CH4的热化学方程式是___________________________________。 ②有利于提高混合气中CH4含量的措施是______________。 a.使用催化剂　　b.升高温度　　c.及时导出水蒸气 (2)甲烷可制成燃料电池,其装置如下图所示: ①电极b是______极(填“正”或“负”)。 ②电极a的电极反应式是______________________。 答案　(1)①CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)　ΔH=-165 kJ/mol　②c (2)①正　②CH4-8e-+2H2O CO2+8H+ 炼技法　提能力 【方法集训】 方法　反应热大小的比较及计算 1.氢气与氧气生成水的反应是氢能源应用的重要途径。下列有关说法正确的是(　　) A.一定温度下,反应2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)能自发进行,该反应的ΔH<0 B.氢氧燃料电池的负极反应为O2+2H2O+4e- 4OH- C.常温常压下,氢氧燃料电池放电过程中消耗11.2 L H2,转移电子的数目为6.02×1023 D.反应2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)的ΔH可通过下式估算:ΔH=反应中形成新共价键的键能之和-反应中断裂旧共价键的键能之和 答案　A 2.①2C(s)+O2(g)2CO(g)　ΔH=-221 kJ·mol-1;②稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)　ΔH=-57.3 kJ·mol-1。下列结论正确的是(　　) A.碳的燃烧热为ΔH=-110.5 kJ·mol-1 B.反应①的ΔH<0,ΔS>0,则ΔG<0,在任意温度下反应均可自发进行 C.反应①中反应物的总键能大于生成物的总键能 D.稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol水,放出的热量大于57.3 kJ 答案　B 3.下列说法正确的是(　　) A.乙醇的燃烧热ΔH=-a kJ·mol-1,则乙醇燃烧的热化学方程式可表示为C2H5OH(g)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(g)　ΔH=-a kJ·mol-1 B.稀硫酸与稀 NaOH 溶液反应的中和热为-57.3 kJ·mol-1 C.S(g)+O2(g)SO2(g)　ΔH=-a kJ·mol-1,S(s)+O2(g)SO2(g)　ΔH=-b kJ·mol-1,则a>b D.500 ℃、30 MPa 下,将 0.5 mol N2和 1.5 mol H2置于密闭的容器中充分反应生成 NH3(g),放热 19.3 kJ,其热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-38.6 kJ·mol-1 答案　C 【五年高考】 考点一　化学反应中能量变化的有关概念及计算 A组　自主命题·北京卷题组 1.(2015北京理综,9,6分)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 答案　C 2.(2013北京理综,6,6分)下列设备工作时,将化学能转化为热能的是(　　) A B C D 硅太阳能电池 锂离子电池 太阳能集热器 燃气灶 答案　D 3.(2019北京理综,27节选)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)甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。 ①反应器中初始反应的生成物为H2和CO2,其物质的量之比为4∶1,甲烷和水蒸气反应的方程式是_______________________________________。 ②已知反应器中还存在如下反应: ⅰ.CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　ΔH1 ⅱ.CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　ΔH2 ⅲ.CH4(g) C(s)+2H2(g)　ΔH3 …… ⅲ为积炭反应,利用ΔH1和ΔH2计算ΔH3时,还需要利用__________________________________反应的ΔH。 ③反应物投料比采用n(H2O)∶n(CH4)=4∶1,大于初始反应的化学计量数之比,目的是____________(选填字母序号)。 a.促进CH4转化 b.促进CO转化为CO2 c.减少积炭生成 ④用CaO可以去除CO2。H2体积分数和CaO消耗率随时间变化关系如下图所示。 从t1时开始,H2体积分数显著降低,单位时间CaO消耗率___________(填“升高”“降低”或“不变”)。此时CaO消耗率约为35%,但已失效,结合化学方程式解释原因:_______________________________________。 答案　(1)①CH4+2H2O 4H2+CO2 ②C(s)+2H2O(g) CO2(g)+2H2(g)或C(s)+CO2(g)2CO(g) ③abc ④降低　CaO+CO2 CaCO3,CaCO3覆盖在CaO表面,减少了CO2与CaO的接触面积 4.(2015北京理综,26,12分)氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。以太阳能为热源,热化学硫碘循环分解水是一种高效、无污染的制氢方法。其反应过程如下图所示: (1)反应Ⅰ的化学方程式是____________________________。 (2)反应Ⅰ得到的产物用I2进行分离。该产物的溶液在过量I2的存在下会分成两层——含低浓度I2的H2SO4层和含高浓度I2的HI层。 ①根据上述事实,下列说法正确的是________(选填序号)。 a.两层溶液的密度存在差异 b.加I2前,H2SO4溶液和HI溶液不互溶 c.I2在HI溶液中比在H2SO4溶液中易溶 ②辨别两层溶液的方法是__________________________。 ③经检测,H2SO4层中c(H+)∶c(SO42-)=2.06∶1。其比值大于2的原因是__________________________。 (3)反应Ⅱ:2H2SO4(l) 2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g) ΔH=+550 kJ·mol-1。 它由两步反应组成:ⅰ.H2SO4(l) SO3(g)+H2O(g)　ΔH=+177 kJ·mol-1;ⅱ.SO3(g)分解。 L(L1、L2)、X可分别代表压强或温度。如图表示L一定时,ⅱ中SO3(g)的平衡转化率随X的变化关系。 ①X代表的物理量是_______________________。 ②判断L1、L2的大小关系,并简述理由:___________________________________________________。 答案　(1)SO2+I2+2H2O H2SO4+2HI (2)①a、c