2015版高考化学考点分类汇编(近3年真题+模拟)专题五 化学能与热能

1专题五化学能与热能高考试题考点一化学反应中能量变化的概念及计算1.(2013年北京理综,6,6分)下列设备工作时,将化学能转化为热能的是()ABCD硅太阳能电池锂离子电池太阳能集热器燃气灶解析:硅太阳能电池是将光能转化为电能,A错误;锂离子电池是化学电池,将化学能转化为电能,B错误;太阳能集热器将光能转化为热能,C错误;燃气灶工作时将化学能转化为热能,D正确。答案:D2.(2012年大纲全国理综,9,6分)反应A+BC(ΔH0)分两步进行:①A+BX(ΔH0),②XC(ΔH0)。下列示意图中,能正确表示总反应过程中能量变化的是()解析:该反应第①步ΔH0,为吸热反应,则说明A+B总能量小于X,第②步ΔH0,为放热反应,则说明X能量大于C。则正确的图像应为D。答案:D3.(2012年江苏化学,4,2分)某反应的反应过程中能量变化如图所示(图中E1表示正反应的活化能,E2表示逆反应的活化能)。下列有关叙述正确的是()A.该反应为放热反应B.催化剂能改变该反应的焓变C.催化剂能降低该反应的活化能D.逆反应的活化能大于正反应的活化能解析:该反应的反应物总能量低于生成物总能量,为吸热反应,A错误;有催化剂和无催化剂时,ΔH相同,说明催化剂不能改变该反应的焓变,B错误;无催化剂时,该反应的活化能为E1,2有催化剂时,活化能E2小于E1,说明催化剂能降低该反应的活化能,C正确;逆反应的活化能为E2,正反应的活化能为E1,E2E1,D错误。答案:C4.(2011年上海化学,3,2分)据报道,科学家开发出了利用太阳能分解水的新型催化剂。下列有关水分解过程的能量变化示意图正确的是()解析:水的分解为一吸热反应,即产物能量应高于反应物能量。另外,催化剂可降低反应所需的活化能。答案:B5.(2011年江苏化学,10,2分)下列图示与对应的叙述相符的是()A.图1表示某吸热反应分别在有、无催化剂的情况下反应过程中的能量变化B.图2表示0.1000mol·L-1NaOH溶液滴定20.00mL0.1000mol·L-1CH3COOH溶液所得到的滴定曲线C.图3表示KNO3的溶解度曲线,图中a点所示的溶液是80℃时KNO3的不饱和溶液D.图4表示某可逆反应生成物的量随反应时间变化的曲线,由图知t时反应物转化率最大解析:图1表示的为放热反应,A项错误;图2中,0.1000mol·L-1CH3COOH溶液的pH应大于1小于2,图中标注等于1,B项错误;图3中,80℃时KNO3饱和溶液中溶解的m(KNO3)ag,C项正确;图4中,t时反应未达平衡,则此时反应物转化率尚未达到最大,D项错误。答案:C6.(2011年上海化学,11,3分)根据碘与氢气反应的热化学方程式(i)I2(g)+H2(g)2HI(g)+9.48kJ3(ii)I2(s)+H2(g)2HI(g)-26.48kJ下列判断正确的是()A.254gI2(g)中通入2gH2(g),反应放热9.48kJB.1mol固态碘与1mol气态碘所含的能量相差17.00kJC.反应(i)的产物比反应(ii)的产物稳定D.反应(ii)的反应物总能量比反应(i)的反应物总能量低解析:氢气和碘蒸气反应是可逆反应,反应物不可能完全反应,A错误;(i)式减(ii)式可得1mol气态碘转化为1mol固态碘放出35.96kJ的热量,B错;反应(i)、(ii)产物相同,其稳定性相同,C错;等物质的量的物质固态时能量较低,气态时能量较高,D选项正确。答案:D7.(2010年山东理综,10,4分)下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是()A.生成物总能量一定低于反应物总能量B.放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率C.应用盖斯定律,可计算某些难以直接测量的反应焓变D.同温同压下,H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同解析:若反应放热,则生成物总能量低于反应物总能量;若反应吸热,则生成物总能量高于反应物总能量,故A错。反应速率与反应本身吸热或者放热没有必然的联系,B错。C是盖斯定律的重要应用,正确。ΔH与反应条件无关,只取决于反应物与生成物的总能量的相对大小。答案:C8.(2010年大纲全国理综Ⅱ,7,6分)下面均是正丁烷与氧气反应的热化学方程式(25℃,101kPa):①C4H10(g)+132O2(g)4CO2(g)+5H2O(l)ΔH=-2878kJ/mol②C4H10(g)+132O2(g)4CO2(g)+5H2O(g)ΔH=-2658kJ/mol③C4H10(g)+92O2(g)4CO(g)+5H2O(l)ΔH=-1746kJ/mol④C4H10(g)+92O2(g)4CO(g)+5H2O(g)ΔH=-1526kJ/mol由此判断,正丁烷的燃烧热是()A.-2878kJ/molB.-2658kJ/molC.-1746kJ/molD.-1526kJ/mol解析:本题考查对燃烧热概念的理解。燃烧热是指在常温常压条件下,1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物所释放出的热量。本题中正丁烷完全燃烧生成的稳定的氧化物应为液态水和CO2。答案:A考点二热化学方程式的书写及正误判断1.(2012年安徽理综,12,6分)氢氟酸是一种弱酸,可用来刻蚀玻璃。已知25℃时:①HF(aq)+OH-(aq)F-(aq)+H2O(l)ΔH=-67.7kJ·mol-1②H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)ΔH=-57.3kJ·mol-14在20mL0.1mol·L-1氢氟酸中加入VmL0.1mol·L-1NaOH溶液,下列有关说法正确的是()A.氢氟酸的电离方程式及热效应可表示为:HF(aq)F-(aq)+H+(aq)ΔH=+10.4kJ·mol-1B.当V=20时,溶液中:c(OH-)=c(HF)+c(H+)C.当V=20时,溶液中:c(F-)c(Na+)=0.1mol·L-1D.当V0时,溶液中一定存在:c(Na+)c(F-)c(OH-)c(H+)解析:根据盖斯定律,将①式减去②式可得:HF(aq)H+(aq)+F-(aq)ΔH=-10.4kJ·mol-1,故A项错误;当V=20时,两者恰好完全反应生成NaF,根据质子守恒:c(OH-)=c(HF)+c(H+),B项正确;C中溶液体积为40mL,因F-水解,故c(F-)c(Na+)=0.05mol·L-1,C项错误;当V0时,有四种情况:①V值很小,溶液呈酸性,有c(F-)c(H+)c(Na+)c(OH-)或c(F-)c(Na+)c(H+)c(OH-);②溶液呈中性:c(Na+)=c(F-)c(OH-)=c(H+);③纯NaF溶液:c(Na+)c(F-)c(OH-)c(H+);④NaOH明显过量,c(Na+)c(OH-)c(F-)c(H+),故D项错误。答案:B2.(2012年北京理综,26,13分)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(1)已知:i.反应A中,4molHCl被氧化,放出115.6kJ的热量。ii.①H2O的电子式是。②反应A的热化学方程式是。③断开1molH—O键与断开1molH—Cl键所需能量相差约为kJ,H2O中H—O键比HCl中H—Cl键(填“强”或“弱”)。(2)对于反应A,如图是4种投料比[n(HCl)∶n(O2),分别为1∶1、2∶1、4∶1、6∶1]下,反应温度对HCl平衡转化率影响的曲线。①曲线b对应的投料比是。②当曲线b、c、d对应的投料比达到相同的HCl平衡转化率时,对应的反应温度与投料比的关系是。③投料比为2∶1、温度为400℃时,平衡混合气中Cl2的物质的量分数是。解析:(1)①H2O分子是由共价键形成的极性分子,其电子式为。5②热化学方程式书写时要注意反应物和生成物的聚集状态,据计量系数确定ΔH,因反应条件为400℃,所以H2O为气态。4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)ΔH=-115.6kJ/mol。③化学反应的实质是旧键断裂、新键生成,反应过程中能量的变化取决于断旧键时吸收的能量和成新键时放出能量的多少,设H—Cl键键能为x,H—O键键能为y,4H—Cl+O—O2Cl—Cl+ΔH=-115.6kJ/mol4x+498kJ/mol=2×243kJ/mol+4×y-115.6kJ/mol则:y-x=4982243115.64kJ/mol=31.9kJ/mol,键能差约为32kJ/mol,因yx,所以H—O键键能比H—Cl键键能强。(2)①对于反应4HCl+O22Cl2+2H2O,HCl与O2的投料比越大,HCl的转化率越低,所以对应a、b、c、d曲线的投料比分别为6∶1、4∶1、2∶1、1∶1。②该反应为放热反应,温度越高HCl转化率越低,而投料比越大,转化率越小,所以,要达到相同的HCl平衡转化率,投料比越大对应的温度越高。③据图像所给信息投料比2∶1为曲线c,400℃时转化率为80%,4HCl+O22Cl2+2H2O(g)起始量:2mol1mol00转化量:2mol×80%0.4mol0.8mol0.8mol平衡量:0.4mol0.6mol0.8mol0.8mol则Cl2的物质的量分数为:0.8mol0.4+0.6+0.8+0.8mol×100%=30.8%。答案:(1)①②4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)ΔH=-115.6kJ/mol③32强(2)①4∶1②投料比越高,对应的反应温度越低③30.8%3.(2011年新课标全国理综,27,14分)科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇,并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热ΔH分别为-285.8kJ·mol-1、-283.0kJ·mol-1和-726.5kJ·mol-1。请回答下列问题:(1)用太阳能分解10mol水消耗的能量是kJ;(2)甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为;(3)在容积为2L的密闭容器中,由CO2和H2合成甲醇,在其他条件不变的情况下,考察温度对反应的影响,实验结果如图所示(注:T1、T2均大于300℃):下列说法正确的是(填序号)6①温度为T1时,从反应开始到平衡,生成甲醇的平均速率为v(CH3OH)=AAntmol·L-1·min-1②该反应在T1时的平衡常数比T2时的小③该反应为放热反应④处于A点的反应体系从T1变到T2,达到平衡时23HCHOHnn增大(4)在T1温度时,将1molCO2和3molH2充入一密闭恒容容器中,充分反应达到平衡后,若CO2的转化率为α,则容器内的压强与起始压强之比为;(5)在直接以甲醇为燃料的燃料电池中,电解质溶液为酸性,负极的反应式为、正极的反应式为。理想状态下,该燃料电池消耗1mol甲醇所能产生的最大电能为702.1kJ,则该燃料电池的理论效率为(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比)。解析:(1)由题意知H2(g)+12O2(g)H2O(l)ΔH=-285.8kJ·mol-1,所以分解10mol水消耗能量285.8kJ·mol-1×10mol=2858kJ。(2)由题意知:CO(g)+12O2(g)CO2(g)ΔH=-283.0kJ·mol-1①CH3OH(l)+32O2(g)CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-726.5kJ·mol-1②②-①得:CH3OH(l)+O2(g)CO(g)+2H2O(l)ΔH=-443.5kJ·mol-1(3)①v(CH3OH)=tc=AAnVt=AA2ntmol·L-1·min-1。②③由图知T2时曲线斜率大于T1时曲线斜率且先达平衡,故T2T1,升温甲醇的产量下降,所以该反应为放热反应,则T1时的平衡常数比T2时大。④T1到T2时平衡左移,23HCHOHnn增大。综上正确的是③④。(4)CO2(g)+3H2(g)