2019-2020年高考化学专题冲刺专题15化学能与热能含解析.doc

2019-2020年高考化学专题冲刺专题15化学能与热能含解析一、选择题1下列依据热化学方程式得出的结论正确的是 （ ）A. 已知C(石墨，s)C(金刚石，s) H0，则金刚石比石墨稳定B. 已知C(s)O2(g)CO2(g) H1 C(s)1/2O2(g)CO(g) H2；则H2H1C. 已知2H2(g)O2(g)2H2O(g) H483.6 kJ/mol，则氢气的燃烧热为241.8 kJ/molD. 放热过程(H<0)或熵增加(S> 0)的过程一定是自发的【答案】B【题型】选择题【难度】容易2已知通常情况下，1molC（石墨）完全燃烧生成CO2气体时放热393.5KJ，1molCO气体完全燃烧生成CO2气体时放热283.0KJ。下列说法正确的是（ ）A. 石墨燃烧生成CO气体的热化学方程式为：2C(石墨)+O2(g)=2CO(g) H=-110.5kJ/molB. C (石墨)不完全燃烧，生成CO2和CO两种气体时，可放热283.0kJC. C(石墨)和CO2(g)反应生成CO(g)的反应是吸热反应D. 若金刚石的燃烧生成CO2气体放出的热量大于石墨，则石墨变成金刚石的变化是放热反应【答案】C【解析】A、石墨、一氧化碳的燃烧热分别是393.5kJmol-1和283.0KJmol-1，石墨燃烧的热化学方程式为（1）C（s，石墨）+O2（g）CO2（g）H1=-393.5kJ/mol；一氧化碳燃烧的热化学方程式为（2）CO（g）+1/2O2（g）CO2（g）H2=-283.0kJ/mol；根据盖斯定律，（1）-（2）得C（石墨）+1/2O2（g）=CO（g）H=-110.5kJmol-1，即2C（石墨）+O2（g）=2CO（g）H=-221kJmol-1，A错误；B、1mol石墨不完全燃烧生成CO2和CO，无法计算生成CO2和CO各自物质的量，无法计算具体反应热，B错误；C、石墨燃烧的热化学方程式为（1）C（s，石墨）+O2（g）CO2（g）H1=-393.5kJ/mol；一氧化碳燃烧的热化学方程式为（2）CO（g）+1/2O2（g）CO2（g）H2=-283.0kJ/mol；根据盖斯定律，（1）-（2）2得C（s，石墨）+CO2（g）=2CO（g）H=+172.5kJmol-1，反应是吸热反应，C正确；D、金刚石的燃烧放热大于石墨的燃烧放热，根据能量守恒，可知金刚石的能量比石墨能量高，所以石墨转变为金刚石需要吸热，D错误；答案选C。【题型】选择题【难度】容易3反应A（g）+2B（g）=C（g）的反应过程中能量变化如下图所示。下列相关说法正确的是 ( )A. 正反应活化能大于逆反应活化能B. 曲线b表示使用催化剂后的能量变化C. 由图可知该反应的焓变H=+91kJ/molD. 反应中将气体A换为固体反应，其他条件不变，反应放出热量大于91kJ【答案】B【题型】选择题【难度】一般4已知常温常压下，NN 键的键能是 946 kJ/mol、N-H 键的键能是391 kJ/mol、H-H 键的键能是 436 kJ/mol现有甲、乙两个容积相同的定容密闭容器，在常温下： 向密闭容器甲中通入1mol N2 和3mol H2，达到平衡时放出热量 Q1kJ 向密闭容器乙中通入0.5mol N2 和 1.5mol H2，达到平衡时放出热量 Q2 kJ则下列关系式正确的是（ ）A. 92Ql2Q2 B. 92=Q12Q2 C. Q1=2Q2=92 D. Q1=2Q292【答案】A【解析】在反应N2+3H22NH3中，断裂3mol H-H键，1mol N三N键共吸收的能量为：3436kJ+946kJ=2254kJ，生成2mol NH3，共形成6mol N-H键，放出的能量为：6391kJ=2346kJ，吸收的能量少，放出的能量多，该反应为放热反应，生成2molNH3放出的热量为：2346kJ-2254kJ=92kJ，所以生成1molNH3放出的热量为46KJ，即N2（g）+3H2（g）2NH3（g），H=-92kJkJ/mol，向密闭容器甲中通入1mol N2和3mol H2，达到平衡时，氢气和氮气不能完全转化；达到平衡时放出热量Q1kJ小于92KJ；假定0.5mol N2和1.5mol H2完全反应，达到平衡时放出的热量为：92kJ =46kJ，由于合成氨是可逆反应，故反应物不能完全反应，所以放出的热量Q2小于46kJ，反应可以建成恒压下与反应的等效平衡，此时放出的热量反应是反应的一半，然后反应进行扩大容器，减小压强，平衡逆向移动，放出的热量减少，所以Q12Q2，综上所述可知：92Ql2Q2，故选A。点睛：本题不仅考查了反应热的概念，还同时考查了可逆反应，等效平衡等概念，综合性较强，考生只有在准确理解上述概念的基础上，才能准确作答。化学反应中，化学键断裂吸收能量，形成新化学键放出能量，根据方程式计算分别吸收和放出的能量，以此计算反应热，热化学方程式的系数和焓变成正比，可逆反应不能进行完全。【题型】选择题【难度】一般5一定条件下用甲烷可以消除氮氧化物(NOx)的污染。已知：CH4(g)4NO2(g)=4NO(g)CO2(g)2H2O(g) H1574 kJmol1CH4(g)4NO(g)=2N2(g)CO2(g)2H2O(g) H21160 kJmol1下列叙述正确的是（）A. CH4(g)2NO2(g)=N2(g)CO2(g)2H2O(g) H867 kJmol1B. CH4(g)4NO2(g)=4NO(g)CO2(g)2H2O(l)的反应热为H3， 则反应中放出H3>H1C. 若 0.2 mol CH4还原 NO2至 N2， 则反应中放出的热量一定为173.4 kJD. 若用标准状况下 2.24 L CH4 还原 NO2 至 N2，整个过程中转移电子 1.6mol【答案】A【题型】选择题【难度】一般6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 ( )A. A B. B C. C D. D【答案】B【题型】选择题【难度】一般7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. 状态状态表示CO与O2反应的过程【答案】C【解析】A、根据能量反应过程的图像知，状态I的能量高于状态III的能量，故该过程是放热反应，A错误；B、根据状态I、II、III可以看出整个过程中CO中的C和O形成的化学键没有断裂，B错误；C、由图III可知，生成物是CO2，具有极性共价键，C正确；D、状态状态表示CO与O反应的过程，D错误。答案选C。【题型】选择题【难度】一般8从化学键的角度分析，化学反应的过程就是反应物的化学键的断裂和生成物的化学键的形成过程。已知键能数据如下表：化学键NNNHHH键能(kJ/mol)942391b反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)；H=-93kJmol-1。试根据表中所列键能数据计算b数值：A. 551 B. 437 C. 558 D. 160【答案】B【题型】选择题【难度】一般9由反应物 X 分别转化为 Y 和 Z 的能量变化如图所示。下列说法正确的是( )A由 XZ 反应的 H0B反应A+BC的H = E1-E2CE2表示反应CX的活化能DX是反应A+BC的中间产物【答案】B【解析】A、AB的总能量小于X的总能量，此反应是吸热反应，即H0，故说法正确；B、AB总能量大于C，此反应是放热反应，H=(E1E2)kJmol1，故说法错误；C、CX，E2表示活化能，故说法正确；D、根据图像，X是中间产物，故说法正确。【题型】选择题【难度】一般14化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的。如图为N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化，下列说法中正确的是( )A1 mol N2(g)和1 mol O2(g)反应放出的能量为180 kJBNO是一种酸性氧化物，能与NaOH溶液反应生成盐和水C在1 L的容器中发生反应，10 min内 N2 减少了1 mol，因此10 min内的平均反应速率为v(NO)=0.1 mol/(Lmin)D1 mol N2(g)和1 mol O2(g)具有的总能量小于2 mol NO(g)具有的总能量【答案】D【题型】选择题【难度】一般15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=74.8kJmol1【答案】D【题型】选择题【难度】一般二、非选择题16火力发电厂释放出的大量NONOx、SO2、CO2会对环境造成污染。对燃煤废气进行脱硝、脱硫和脱碳等处理，可实现节能减排、废物利用等目的。(1)脱硝：利用甲烷催化还原NOx；CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) H1=-574kJmol-1CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) H2=-1160kJmol-1甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为_。（2）脱硫：某种脱硫工艺将废气处理后可获得硫酸铵和硝酸铵，物质的量浓度相等的硫酸铵溶液和硝酸铵溶液，前者的c(NH4+)与后者的c(NH4)的关系是_。A大于2倍 B等于2倍 C介于2倍与2倍之间 D小于1倍25时pH均为4的硝酸铵溶液和稀硝酸中由水电离出的氢离子浓度分别为c1、c2 ，则c1与c2的比值等于_。(2)脱碳：废气中的CO2转化为甲醇（CH3OH）可用于制作甲醇燃料电池（结构如图），质子交换膜左右两侧的溶液均为1L2molL-1H2SO4溶液电极c上发生的电极反应式为_，当电池中有1mole-发生转移时左右两侧溶液的质量之差为_g （假设反应物a、b耗尽，忽略气体的溶解）。【答案】CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) H=-867kJ/molA106CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+12g【解析】试题分析：（1）根据盖斯定律计算；（2）铵根浓度越大水解程度越小；【题型】填空题【难度】一般17氮氧化物是造成雾霾天气的主要原因之一。消除氮氧化物有多种方法。（1）可利用甲烷催化还原氮氧化物。已知：CH4(g)4NO2(g)4NO(g)CO2(g)2H2O(g) H574kJ/molCH4(g)4NO(g)2N2(g)CO2(g)2H2O(g) H1160kJ/mol则CH4(g)将NO2(g)还原为N2(g)的热化学方程式是 。（2）NH3催化还原氮氧化物（SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。发生的化学反应是：2NH3(g)NO(g)NO2(g)2N2(g)3H2O(g)H0。为提高氮氧化物的转化率可采取的措施是（一条即可） 。（3）汽车尾气净化的主要原理为：2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)。H0该反应平衡常数表达式 若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是 （填代号）。（4）利用ClO2氧化氮氧化物反应过程如下：反应的化学方程式是2NO+ClO2+H2O=NO2+HNO3+2HCl，反应的化学方程式是。若有11.2LN2生成（标准状况），共消耗ClO2 g。（5）工业废气中含有的NO2还可用电解法消除。用NO2为原料可制新型绿色硝化剂N2O5。制备方法之一是先将NO2转化为N2O4然后采用电解法制备N2O5，装置如下图所示。Pt甲为的电极反应式是 。【答案】（1）CH4(g)2NO2(g)N2(g)CO2(g)2H2O(g)H867kJ/mol（2）增大NH3浓度（或降低压强、降低温度）（3）bd（4）2NO2+4Na2SO3N2+4Na2SO4，67.5（5）N2O4+2HNO32e2N2O5+2H+【题型】填空题【难度】一般18环境问题已经成为世界上越来越重要的议题，其中大气污染主要有硫的氧化物和氮的氧化物，工业生产是其原因之一，同时工业上通常也用下列方法来治理污染。（1）烟气中含有SO2等大量有害的物质，烟气除硫的方法有多种，其中石灰石法烟气除硫工艺的主要反应如下：CaCO3（s）= CO2（g）+CaO（s） H=+178.2kJ/molSO2（g）+CaO（s）=CaSO3（s） H=402kJ/mol.2CaSO3（s）+O2（g）+4H2O（l）=2CaSO42H2O（s） H=234.2kJ/mol试写出由石灰石、二氧化硫、氧气和水反应生成生石膏的热化学方程式 （2）用NH3还原NOx生成N2和H2O。现有NO、NO2的混合气体3 L，可用同温同压下3.5 L的NH3恰好使其完全转化为N2，则原混合气体中NO和NO2的物质的量之比为 。（3）氨催化氧化是硝酸工业的基础，反应原理为：4NH3（g）+5O2（g）4NO（g）+6H2O（g）实际生产中，还会发生此反应：4NH3+3O2N2+6H2O，在1L的密闭容器中加入l mol NH3和1.5mol O2的反应过程中，有关温度与各物质的量关系如图1所示：已知400时，混合气体中NH3、N2、NO的物质的量比为5：6：3，则图象中x= 。NH3生成N2的反应属于 （填“吸热反应”或“放热反应”），温度高于840后，各物质的物质的量发生如图所示变化的原因可能是 。（4）电化学降解治理水中硝酸盐污染。在酸性条件下，电化学降解NO的原理如图2所示，阴极反应式为 。假设降解前两极溶液质量相等，当电路中有2mol电子通过时，此时两极溶液质量的差值为 g。【答案】（1）2CaCO3（s）+O2（g）+2SO2（g）+4H2O（l）2CaSO4.2H2O（s）+2CO2（g） H=681.8kJ/mol ；（2）1：3；（3）0.3；放热反应；氨气高温分解生成氮气和氢气，使氨气氧化生成NO的平衡向左移动或氨气高温分解生成氮气和氢气或NO高温分解生成氮气和氧气或氨气和NO反应生成氮气和水等使NO快速减少N2增加；（4）NO12 H+10eN26H2O；14.4。【题型】填空题【难度】一般19研究NOx、CO等大气污染物的测量及处理具有重要意义。（1）在汽车尾气系统中装置催化转化器，可有效降低NOx的排放。NOx在催化转化器中被CO还原成N2排除。写出NO被CO还原的化学方程式：_。（2）选择性催化还原技术(SCR)是目前最成熟的烟气脱硝技术，即在金属催化剂作用下，用还原剂(如NH3)选择性地与NOx反应生成N2和H2O。已知：4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)H=-905.5kJmol-1N2(g)+O2(g)2NO(g)H=+180kJmol-1完成该方法中主要反应的热化学方程式4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)H=_。该方法应控制反应温度在315400之间，反应温度过低会影响反应速率，但温度也不宜过高，原因是_。氨氮比n(NH3)n(NO)会直接影响该方法的脱硝率。350时，只改变氨气的投放量，反应物x的转化率与氨氮比的关系如右图所示，则X是_ (填化学式)。当n(NH3)n(NO)1.0时，烟气中NO浓度反而增大，主要原因是_ 。（3）通过NOx传感器可监测NOx的含量，其工作原理示意图如下：Pt电极上发生的是_反应（填“氧化”或“还原”）。写出NiO电极的电极反应式：_。【答案】（1）NO+CON2+CO2（2）-1265.5kJ/mol温度过低，反应速率小，温度过高，使脱硝的主要反应的平衡向逆方向移动，脱硝率降低；NH3 过量氨气与氧气反应生成NO（3）还原反应 NOO22e=NO2【题型】填空题【难度】一般20研究大气中含硫化合物和含碳化合物的转化对环境保护具有重要意义。(1)SO2的大量排放会引起严重的环境问题是 ，潮湿条件下，写出大气中SO2转化为HSO3-的方程式 ；(2)土壤中的微生物可将大气中H2S经两步反应氧化成SO42-，两步反应的能量变化示意图如下：1mol H2S(g)全部氧化成SO42-(aq)的热化学方程式为 ；(3)SO2是工业制硫酸的原料之一，一定温度下，向容积为2L的密闭容器中充入一定量的SO2和O2，发生反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，过程中测定的部分数据见下表：时间/minn(SO2)/moln(O2)/mol00.100.0540.040.0260.0280.01反应在0-4min内的平均速率为v(SO2)= ；此温度下该反应的化学平衡常数K= ；8min时，维持温度不变，向反应容器中再通入0.02mol SO2(g)和0.01mol O2(g)，重新达到平衡时混合气体中SO2的百分含量将 (填“减小”、“增大”或“不变”)。(4)科学家用氮化镓材料与铜组装如下图的人工光合系统，利用该装置成功地实现了以CO2和H2O合成CH4的反应。写出铜电极表面的电极反应式 ，为提高该人工光合系统的工作效率，可向装置中加入少量 (填“盐酸”或“硫酸”)。【答案】(1)酸雨 SO2+H2OHSO3-+H+(2)H2S(g)+2O2(g)=SO42-(aq)+2H+(aq) H=-806.39KJ/mol(3)7.510-3mol/(Lmin) 200 减小(4)CO2+8H+8e-=CH4+2H2O 硫酸【题型】填空题【难度】一般