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专题7 化学能与热能1【2019届浙江省“超级全能生”高考选考科目9月联考】根据能量变化示意图，下列说法不正确的是() A 相同质量的和，前者具有的能量较高B 相同物质的量的和，后者含有的总键能较高C D ；则【答案】D【点睛】本题考查化学反应中的能量变化，键能与反应热的关系及盖斯定律的应用，题目难度较小，应用盖斯定律计算反应热是解题关键。2【2019届湖南湖北八市十二校高三第一次调研联考】下列说法不正确的是（ ）A 已知冰的熔化热为6.0 kJ mol-1，冰中氢键键能为20 kJ mol-1，假设1 mol 冰中有2 mol氢键，且熔化热完全用于破坏冰的氢键，则最多只能破坏冰中15 %的氢键B 已知一定温度下，醋酸溶液的物质的量浓度为c，电离度为a, 电离常数。若加水稀释，则CH3COOH CH3C00-+H+向右移动，a增大， Ka不变C 甲烷的标准燃烧热为-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（l） H=-890.3 kJ mol-1D 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)H=-38.6kJ/mol【答案】D【点睛】燃烧热是指在101KP时，1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量，化合物中C转化为CO2，H转化为液态水，故在书写物质燃烧热的热化学反应方程式时，要注意以1mol可燃物为标准，生成物水为液态。3【2019届浙江省嘉兴市高三上学期9月份考试】几种物质的能量关系如下图所示。下列说法正确的是A C(s)+O2(g)=CO2(g) H =965.1 kJmol-1B 2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) H =-221.2 kJmol-1C 由图可知，甲烷的燃烧热为779.7 kJmol-1D 通常由元素最稳定的单质生成生成1mol纯化合物时的反应热称为该化合物的标准生成焓，由图可知，CH4(g)的标准生成焓为+74.8 kJmol-1【答案】B4某反应使用催化剂后,其反应过程中能量变化如图所示。下列说法错误的是( )A 该反应的总反应为放热反应B 使用催化剂，不可以改变反应进行的方向C 反应是吸热反应，反应是放热反应D H2H1+H【答案】D【解析】A.因为反应物的总能量比生成物总能量高,故总反应为放热反应,A正确；B.加入催化剂，改变反应的活化能，不能改变反应进行的方向，B正确；C.据图可知，因为中反物的总能量比生成物总能量低,故反应为吸热反应,中反应物的总能量比生成物总能量高,故反应为放热反应,C正确；D.由图所示，反应为吸热反应, 反应为放热反应,根据盖斯定律可知：反应+反应,A+B=E+F H=H2+H1 ，D错误；综上所述，本题选D。5【2019届江西省红色七校高三第一次联考】下列说法不正确的是（ ）A 已知冰的熔化热为6.0 kJ mol-1，冰中氢键键能为20 kJ mol-1，假设1 mol 冰中有2 mol氢键，且熔化热完全用于破坏冰的氢键，则最多只能破坏冰中15 %的氢键B 已知一定温度下，醋酸溶液的物质的量浓度为c，电离度为a, 电离常数。若加水稀释，则CH3COOHCH3C00-+H+向右移动，a增大， Ka不变C 甲烷的标准燃烧热为-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（l） H=-890.3 kJ mol-1D 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)H=-38.6kJ/mol【答案】DB项，可知在醋酸中加水稀释，其电离平衡正向移动，电离度应增大，而电离平衡常数Ka只与温度有关，温度不变，Ka不变，故B项正确；C项，甲烷的标准燃烧热是1 mol甲烷完全燃烧生成稳定氧化物所放出的能量，可知热化学方程式正确，故C项正确；D项，该反应是可逆反应，无法进行到底，可知该反应的反应热不等于-38.6kJ/mol，故D项错误。综上所述，本题正确答案为D。6参照反应Br+H2 HBr+H的能量对应反应历程的示意图，下列叙述中正确的是A 该反应的反应热H=E2E1B 正反应为吸热反应C 吸热反应一定要加热后才能发生D 升高温度可增大正反应速率，降低逆反应速率【答案】B【解析】A、反应热等于反应物的总活化能减去生成物的总活化能，即H= E1E2，故A错误；B从图示分析出反应物的能量低于生成物, Br+H2 HBr+H是个吸热过程,故B正确; C、氢氧化钡晶体和氯化铵反应不需要任何条件,反应吸热,故C错误；D、升高温度时正逆反应速率都要增大,故D错误；综上所述，本题正确答案为B。7【2019届福建省莆田市第二十四中学高三上学期第一次调研考试】I二甲醚(DME)水蒸气重整制氢是一种有效解决氢源的方案，其包含的化学反应有：(1)已知某些化学键的键能数据如下表所示：请据此书写二甲醚(DME)水蒸气重整制氢的总反应的热化学方程式：_。 (2)对于反应，一定温度下，在一个 2L 的恒压密闭容器中充人 0.1 mol CH3OCH3(g)和 0.2 mol H2O(g)发生该反应，经过 10 min 反应达到平衡，此时CH3OCH3 ( g)与 CH30H(g)的分压之比为 3:4，则用 CH3OH(g)表示的平均反应速率为_用分压计算表示该反应的平衡常数 Kp= _保留两位小数）。（提示：某气体分压=总压(3)将中间产物 CH3OH 氧化可制得 HCOOH。常温下，已知 HCOOH 的电离常数 Ka=1.810，则物质的量浓度相同的 HCOOH 与 HCOONa 的混合溶液中，各粒子浓度 (不含 H2O)由大到小的顺序是_。(4)已知反应：HCOOH（过量）+K2C2O4 =KHC2O4+HCOOK; KHC2O4+CH3COOK =K2C2O4+CH3COOH。H2C204 的一、二级电 离常数分别记为 K1、K2，HCOOH、 CH3COOH 的电离常数分别记为 K3、K4，则 K1、K2、K3、K4 从大到小的排列顺序为_。 图是一种正在投入生产的大型蓄电系统。左右两侧为电解质储罐，中央为电池，电解质通过泵不断 在储罐和电池间循环；电池中的左右两侧为电极，中间为离子选择性膜；放电前，被膜隔开的电解质为 Na2S2 和 NaBr3，放电后，分别变为 Na2S4 和NaBr。(1)写出电池放电时，负极的电极反应式：_。 (2)电池中离子选择性膜宜采用_（填“阳”或“阴”）离子交换膜。 (3)已知可溶性硫化物在溶液中能与硫单质反应，生成可溶性的多硫化物 Na2Sx。若通过加入 FeCl3 与 Na2S， 溶液作用获得单质 S，其离子方程式为_。【答案】（1）CH3OCH3(g)+3H2O(g)=2CO2(g)+6H2(g)H3=+289.98KJ/mol （2）0.004mol.L-1.min-1（3）0.17。（4）c(HCOO-)c(Na+)c(HCOOH)c(H+)c(OH-)（5）K1K3K2K4（6）2S22-2e-= S42-（7） 阳（8）2Fe3+Sx2-=2 Fe2+xS (2)已知CH3OCH3(g)+H2O(g)2CH3OH(g),一定温度下在一2L密闭容器中充入0.1mol CH3OCH3(g)和0.2mol H2O(g)发生该反应,根据化学平衡三段式列式,设反应甲醚物质的量为x; CH3OCH3(g)+ H2O(g)2CH3O(g),起始量(mol) 0.1 0.2 0变化量(mol) x x 2x平衡量 (mol) (0.1-x) 0.2-x 2x经过10min达到平衡, 此时CH3OCH3 ( g)与 CH30H(g)的分压之比为 3:4,(0.1-x)/2x=3/4,所以x=0.04mol。则CH3OH(g)表示的平均反应速率为V=20.04mol/2L10min=0.004mol.L-1.min-1；用分压计算表示该反应的平衡常数 Kp=（20.04mol/2L）2/=0.17因此，本题正确答案是:0.004mol.L-1.min-1 0.17。(3)因为HCOOH的Ka=1.810-4，所以甲酸为弱酸，HCOONa 为可溶性的强电解质，所以HCOOH和HCOONa的混合溶液中离子浓度由大到小的是c(HCOO-)c(Na+)c(HCOOH)c(H+)c(OH-)。(4)由反应：HCOOH（过量）+K2C2O4=KHC2O4+HCOOK，知道酸性由强到弱的顺序为H2C2O4HCOOH HC2O4- ，由KHC2O4+CH3COOK =K2C2O4+CH3COOH可知，酸性HC2O4- CH3COOH 。因为H2C204 的一、二级电离常数分别记为 K1、K2，HCOOH、 CH3COOH 的电离常数分别记为 K3、K4，则 K1、K2、K3、K4 从大到小的排列顺序为K1K3K2K4。答案为：K1K3K2K4。II（1）电池放电时为原电池，Na2S2放电失电子做负极，则负极的电极反应式为2S22-2e-= S42- 。答案：2S22-2e-= S42- 。(2) 因为负极的电极反应式为2S22-2e-= S42- ，反应中阴离子数目减少，而正极的阴离子增多，根据溶液呈电中性的原理，电池中离子选择性膜宜采用阳离子交换膜。答案：阳。(3)已知可溶性硫化物在溶液中能与硫单质反应，生成可溶性的多硫化物 Na2Sx。若通过加入 FeCl3 与 Na2S， 溶液作用获得单质 S，根据电子守恒其离子方程式为2 Fe3+Sx2-=2 Fe2+xS。8【2019届齐鲁名校教科研协作体湖北、山东部分重点中学高三第一次联考】碳族元素包括碳、硅、锗（Ge）、锡（Sn）、铅等，它们的单质及化合物广泛应用于我们生活的各个领域。锗和锡以前曾被用于半导体材料，铅被用来制造蓄电池。碳族元素在化合物中只有铅以低价形式存在时较稳定，其它元素在化合物中都是以高价形式存在比较稳定，回答下列问题：I（1）高岭土的成分中含Al2(Si2O5)(OH)4，请改写成氧化物的形式_.（2）实验室用单质锡粉制取少量二氯化锡溶液，制取和保存的方法是(用文字叙述)_（3）铅有多种氧化物，写出四氧化三铅与浓盐酸反应的离子方程式_ .二氧化铅在空气中强热会得到一系列铅的其它氧化物。若把239g二氧化铅强热，当质量变为231g时，写出反应的化学方程式_.IICH4CO2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：CH4CO2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 kJmol1 C(s)+O2(g)=CO2(g) H=394 kJmol1 2C(s)+O2 (g)=2CO(g) H=222kJmol1 （1）有利于提高CH4平衡转化率的条件是_（填标号）。A高温低压 B低温高压 C高温高压 D低温低压（2）若该反应在容积不变的绝热容器中进行，能够判断该反应已达到平衡的是_（填标号）。Ac(CO2)/c(H2)不再发生变化 B气体的密度不再发生变化 C气体的平均摩尔质量不再发生变化 D每有8molC-H键生成的同时有4molH-H键的断裂 E容器的温度不再发生变化（3）T时，在体积为10 L的容器中加入10 mol CH4、5 mol CO2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO2的转化率是50%，此温度下，该反应的化学平衡常数K=_。【答案】Al2O32SiO22H2O用过量的锡粉与盐酸反应，保存时过量的锡粉留在溶液中 Pb3O48H+2Cl=3Pb2+Cl2+4H2O 4PbO22Pb2O3+O2 AACE 1/3（3）四氧化三铅中含有+4价的铅，具有氧化性，四氧化三铅与浓盐酸反应生成氯化铅、氯气和水，离子方程式：Pb3O48H+2Cl=3Pb2+Cl2+4H2O；二氧化铅的摩尔质量为239，所以若把239g二氧化铅（即为1mol）强热，当质量变为231g时，固体质量减小8g，反应应该是生成氧气，氧气的量为8/32=0.25mol，即1molPbO2加热反应，生成氧气0.25mol，若生成氧气1mol，消耗4 molPbO2，根据原子守恒可知该反应的化学方程式：4PbO22Pb2O3+O2 ；正确答案：Pb3O48H+2Cl=3Pb2+Cl2+4H2O ;4PbO22Pb2O3+O2 。 II（1）根据盖斯定律，重整反应为：-，所以H=-222+394+75=247 kJmol1，所以该反应为吸热反应，提高甲烷的转化率的方法是高温低压，使平衡正向移动，A项正确；正确选项A。（2）A. CO2为反应物，H2为生成物，当c(CO2)/c(H2)不再发生变化时，反应达到平衡状态，A正确；B反应前后气体的总质量不变，容器的体积不变，所以根据=m/V可知，反应进行到任何时候，气体的密度都不再发生变化，不能判定反应是否达到平衡状态，B错误； C反应前后气体的总质量不变，反应后气体的总量增大，根据M=m/n可知，当气体的平均摩尔质量不再发生变化，反应达到平衡状态，C正确；D每有8molC-H键生成，属于v(逆)，有4molH-H键的断裂，属于v(逆)，速率同向，不能判定反应是否达到平衡状态，D错误；E若该反应在容积不变的绝热容器中进行，当容器的温度不再发生变化，各物质的浓度也不再发生变化，反应达到平衡状态，E正确；正确选项ACE。（3）已知c(CH4)= 10/10=1mol/L， c(CO2)=5/10=0.5 mol/L；根据以下步骤计算：CH4(g)+ CO2(g)2CO(g)+2H2(g)起始浓度 1 0.5 0 0变化浓度 0.25 0.550% 0.5 0.5平衡浓度 0.75 0.25 0.5 0.5此温度下，该反应的化学平衡常数K=c2(CO) c2(H2)/ c(CH4) c(CO2)=（0.520.52）/ （0.750.25）=1/3；正确答案：1/3。9【2019届江西省红色七校高三第一次联考】C、N、S的氧化物常会造成一些环境问题，科研工作者正在研究用各种化学方法来消除这些物质对环境的影响。（1）目前工业上有一种方法是用CO和H2在230，催化剂条件下转化生成甲醇蒸汽和水蒸气。图一表示恒压容器中0.5molCO2和1.5molH2转化率达80时的能量变化示意图。写出该反应的热化学方程式_。（2）“亚硫酸盐法”吸收烟气中的SO2。室温条件下，将烟气通入（NH4)2SO3溶液中，测得溶液pH与含硫组分物质的量分数的变化关系如图二所示。请写出a点时n(HSO3-)：n(H2SO3)=_，b点时溶液pH=7，则n(NH4+)：n(HSO3-)=_。（3）催化氧化法去除NO，一定条件下，用NH3消除NO污染，其反应原理为4NH3+6NO5N2+ 6H2O。不同温度条件下，n(NH3):n(NO)的物质的量之比分别为4：l、3：l、1：3时，得到NO脱除率曲线如图三所示： 请写出N2的电子式_。 曲线c对应NH3与NO的物质的量之比是_。 曲线a中NO的起始浓度为610-4mg/m3，从A点到B点经过0.8s，该时间段内NO的脱除速率为_mg/(m3s)。（4）间接电化学法可除NO。其原理如图四所示，写出电解池阴极的电极反应式（阴极室溶液呈酸性,加入HSO3，出来S2O42）:_。【答案】CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) H=-49kJ/mol 1:1 3:1 1：3 1.510-4 2HSO3-+2e-+2H+=S2O42-+2H2O【解析】（1）根据图一，恒压容器中0.5molCO2和1.5molH2转化率达80时的能量变化，23kJ-3.4kJ=19.6kJ，H=2=-49 kJ/mol ，该反应的热化学方程式：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) H=-49kJ/mol，因此，本题正确答案是：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) H=-49kJ/mol；（3） N2的电子式：；n(NH3):n(NO)的物质的量之比分别为4：l、3：l、1：3时，NO的含量越来越大，去除率越来越低，曲线c对应NH3与NO的物质的量之比是1：3，其NO的去除率最低；曲线a中NO的起始浓度为610-4mg/m3，从A点到B点经过0.8s，该时间段内NO的脱除速率为=1.510-4mg/(m3s)。因此，本题正确答案是：；1：3 ；1.510-4；（4）电解池阴极发生还原反应，硫元素化合价降低，由于阴极室溶液呈酸性，所以电极反应式为： 2HSO3-+2e-+2H+=S2O42-+2H2O。因此，本题正确答案是：2HSO3-+2e-+2H+=S2O42-+2H2O。【点睛】本题考查较为综合，涉及氧化还原反应，热化学方程式、反应速率、电化学等知识，对图像的正确分析和理解是解题的关键，注意把握图象中各条曲线的含义以及溶液中电荷守恒的应用。10【2019届福建省莆田第九中学高三上学期第一次调研考试】氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。回答下列问题:(1)直接热分解法制氢某温度下2H2O(g) 2H2(g) +O2(g)，该反应的平衡常数表达式为 K= _。(2)乙醇水蒸气重整制氢反应过程和反应的平衡常数(K)随温度(T)的变化曲线如图 1 所示。某温度下，图 1 所示反应每生成1mol H2(g)，热量变化是 62 kJ，则该反应的热化学方程式为_(3)水煤气法制氢CO(g)+ H2O(g) CO2(g) +H2(g) H”“ ”或“=”)。经分析，A、E、G 三点对应的反应温度都相同 (均为 T)，其原因是 A、E、G 三点对应的 _相同。当 T时，若向一容积可变的密闭容器中同时充入 3.0 mol CO、1.0 mol H2O(g)、1.0 molCO2 和xmol H2，使上述反应开始时向正反应方向进行，则x应满足的条件是_。(4)光电化学分解制氢反应原理如图3，钛酸锶光电极的电极反应式为 4OH-4e-=O2+2H2O，则铂电极的电极反应式为 _。(5)Mg，Cu 是一种储氢合金350时，Mg、Cu 与 H2 反应，生成 MgCu2 和仅含一种金属元素的氢化物(其中氢的质量分数约为 7.7%)。该反应的化学方程式为_。【答案】 CH3CH2OH(g)+H2O(g) 4H2(g)+2CO(g) H=+248kJ/mol 0.006molL-lmin-1 化学平衡常数(或 K)0x3(或 x3 ) 2H2O+2e-=H2+2OH-(或2H+ +2e-=H2) 2Mg2Cu + 3H2=MgCu2 + 3MgH2（3）G点时，原料进气比为1.5：1，加入0.1molH2O（g），则加入n（CO）=0.15mol，平衡转化率为40%，所以v(CO)=0.006mol/（Lmin），故答案为：0.006mol/（Lmin）；反应为放热反应，降低温度有利于反应正向进行，B点的起始投料比低于E点的起始投料比，但B点和E点的平衡转化率相等，增大其中一种反应物的量，自身转化率降低，因为通过降温升高转化率，所以B点和E点的温度关系为TBTE，故答案为：；温度不变，化学平衡常数值不变，化学平衡常数值只与温度有关，所以A、E、G三点的K值相等，故答案为：K；E点原料进气比为1：1，加入amolH2O（g）和amolCO（g），平衡转化率为50%，所以化学平衡常数为K=1，T时，若向一容积可变的密闭容器中同时充入3.0molCO、1.0molH2O（g）、1.0molCO2和xmolH2，为使上述反应开始时向正反应方向进行，则需满足Qc=K=1，所以0x3，故答案为：0x3；（4）根据原电池装置分析，电子由钛酸锶电极流出，钛酸锶电极作为原电池负极，则铂电极为原电池正极，H2O转化为H2和OH-，所以电极反应式为：2H2O+2e-=H2+2OH-，故答案为：2H2O+2e-=H2+2OH-；（5）Mg、Cu与H2反应，生成MgCu2和仅含一种金属元素的氢化物（其中氢的质量分数约为7.7%），则该金属氢化物应为MgH2，则反应的化学方程式为：2Mg2Cu+3H2=MgCu2+3MgH2，故答案为：2Mg2Cu+3H2=MgCu2+3MgH2。11当前环境问题是一个全球重视的问题，引起环境问题的气体常见的有温室气体CO2、污染性气体NOx、SOx等。如果对这些气体加以利用就可以成为重要的能源，既解决了对环境的污染，又解决了部分能源危机问题。（1）二氧化碳是地球温室效应的罪魁祸首，目前人们处理二氧化碳的方法之一是使其与氢气反应合成甲醇，甲醇是汽车燃料电池的重要燃料。CO2与H2反应制备CH3OH和H2O的化学方程式为_。（2）在高温下一氧化碳可将二氧化硫还原为单质硫。已知：C(s)O2(g)=CO2(g)H1393.5 kJmol1CO2(g)C(s)=2CO(g)H2172.5 kJmol1S(s)O2(g)=SO2(g)H3296.0 kJmol1请写出CO与SO2反应的热化学方程式_（3）硝酸厂常用催化还原方法处理尾气。CH4在催化条件下可以将NO2还原为N2。已知：CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H889.6 kJmol1N2(g)2O2(g)=2NO2(g)H67.7 kJmol1则CH4还原NO2生成水蒸气和氮气的热化学方程式是_【答案】CO23H2=CH3OHH2O 2CO(g)SO2(g)=S(s)2CO2(g) H270 kJmol1 CH4(g)2NO2(g)=N2(g)2H2O(g)CO2(g) H957.3 kJmol1根据盖斯定律可知-可得CO与SO2反应的热化学方程式为2CO(g)SO2(g)S(s)2CO2(g) H270 kJmol1；（3）已知： CH4(g)2O2(g)CO2(g)2H2O(g)H889.6 kJmol1 N2(g)2O2(g)2NO2(g)H67.7 kJmol1则根据盖斯定律可知-可得CH4还原NO2生成水蒸气和氮气的热化学方程式是CH4(g)2NO2(g)N2(g)2H2O(g)CO2(g)H957.3 kJmol1。【点睛】本题综合考查根据盖斯定律书写热化学方程式，为高频考点，侧重于学生的分析、计算能力的考查，注意掌握利用盖斯定律书写热化学方程式的一般步骤：首先确定待求的热化学方程式；其次找出待求的热化学方程式中各物质出现在已知热化学方程式的什么位置；最后根据未知热化学方程式中各物质的系数和位置的需要对已知热化学方程式进行处理，或调整系数，或调整反应方向；将新得到的热化学方程式及对应的反应热进行叠加，即可求出待求反应的反应热。
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