資源簡介

第一章　化學反應的熱效應
綜合拔高練
高考真題練　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
考點1　結合斷、成鍵情況分析反應的焓變及物質的穩定性
1.(2021浙江1月選考,20)已知共價鍵的鍵能與熱化學方程式信息如下表:
共價鍵 H—H H—O
鍵能/(kJ·mol-1) 436 463
熱化學方程式 2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)　ΔH=-482 kJ·mol-1
則2O(g) O2(g)的ΔH為 (　　)
A.428 kJ·mol-1　　　　B.-428 kJ·mol-1　　　
C.498 kJ·mol-1　　　　D.-498 kJ·mol-1
2.(2022浙江6月選考,18)標準狀態下,下列物質氣態時的相對能量如下表:
物質(g) O H HO HOO H2 O2 H2O2 H2O
能量/kJ· mol-1 249 218 39 10 0 0 -136 -242
可根據HO(g)+HO(g) H2O2(g)計算出H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214 kJ·mol-1。下列說法不正確的是 (　　)
A.H2的鍵能為436 kJ·mol-1
B.O2的鍵能大于H2O2中氧氧單鍵的鍵能的兩倍
C.解離氧氧單鍵所需能量:HOOD.H2O(g)+O(g) H2O2(g)　ΔH=-143 kJ·mol-1
3.(2022浙江1月選考,18)相關有機物分別與氫氣發生加成反應生成1 mol環己烷()的能量變化如圖所示:
下列推理不正確的是 (　　)
A.2ΔH1≈ΔH2,說明碳碳雙鍵加氫放出的熱量與分子內碳碳雙鍵數目成正比
B.ΔH2<ΔH3,說明單雙鍵交替的兩個碳碳雙鍵間存在相互作用,有利于物質穩定
C.3ΔH1<ΔH4,說明苯分子中不存在三個完全獨立的碳碳雙鍵
D.ΔH3-ΔH1<0,ΔH4-ΔH3>0,說明苯分子具有特殊穩定性
考點2　利用蓋斯定律計算ΔH或書寫熱化學方程式
4.(2023海南,7)各相關物質的燃燒熱數據如下表。下列熱化學方程式正確的是 (　　)
物質 C2H6(g) C2H4(g) H2(g)
ΔH/(kJ·mol-1) -1 559.8 -1 411 -285.8
A.C2H4(g)+3O2(g) 2CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=-1 411 kJ·mol-1
B.C2H6(g) C2H4(g)+H2(g)　ΔH=-137 kJ·mol-1
C.H2O(l) O2(g)+H2(g)　ΔH=+285.8 kJ·mol-1
D.C2H6(g)+O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l)　ΔH=-1 559.8 kJ·mol-1
5.(2022全國乙,28節選)油氣開采、石油化工、煤化工等行業廢氣普遍含有的硫化氫,需要回收處理并加以利用。回答下列問題:
(1)已知下列反應的熱化學方程式:
①2H2S(g)+3O2(g) 2SO2(g)+2H2O(g)　ΔH1=-1 036 kJ·mol-1
②4H2S(g)+2SO2(g) 3S2(g)+4H2O(g)　ΔH2=94 kJ·mol-1
③2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)　ΔH3=-484 kJ·mol-1
計算H2S熱分解反應④2H2S(g) S2(g)+2H2(g)的ΔH4=　　　　kJ·mol-1。
(2)較普遍采用的H2S處理方法是克勞斯工藝,即利用反應①和②生成單質硫。另一種方法是利用反應④高溫熱分解H2S。相比克勞斯工藝,高溫熱分解方法的優點是　　　　　　　 　　　　　　　,缺點是　　　　　　。
6.(2022廣東,19節選)鉻及其化合物在催化、金屬防腐等方面具有重要應用。Cr2O3催化丙烷脫氫過程中,部分反應歷程如圖,X(g)→Y(g)過程的焓變為　　　　 　　　(列式表示)。
7.(2020課標Ⅰ,28節選)硫酸是一種重要的基本化工產品。接觸法制硫酸生產中的關鍵工序是SO2的催化氧化:SO2(g)+O2(g) SO3(g)　ΔH=-98 kJ·mol-1。
釩催化劑參與反應的能量變化如圖所示,V2O5(s)與SO2(g)反應生成VOSO4(s)和V2O4(s)的熱化學方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
8.(高考組編)(1)(2023全國乙,28改編)已知下列熱化學方程式:
FeSO4·7H2O(s) FeSO4(s)+7H2O(g)　ΔH1=a kJ·mol-1
FeSO4·4H2O(s) FeSO4(s)+4H2O(g)　ΔH2=b kJ·mol-1
FeSO4·H2O(s) FeSO4(s)+H2O(g)　ΔH3=c kJ·mol-1
則FeSO4·7H2O(s)+FeSO4·H2O(s) 2(FeSO4·4H2O)(s)的ΔH=　　　kJ·mol-1。
(2)(2023湖北,19節選)已知C40Hx中的碳氫鍵和碳碳鍵的鍵能分別為431.0 kJ·mol-1和298.0 kJ·mol-1,H—H鍵能為436.0 kJ·mol-1。估算C40H20(g) C40H18(g)+H2(g)的ΔH=　　　　kJ·mol-1。
(3)(2023湖南,16節選)聚苯乙烯是一類重要的高分子材料,可通過苯乙烯聚合制得。已知下列反應的熱化學方程式:
①C6H5C2H5(g)+O2(g) 8CO2(g)+5H2O(g)　ΔH1=-4 386.9 kJ·mol-1
②C6H5CH CH2(g)+10O2(g) 8CO2(g)+4H2O(g)　ΔH2=-4 263.1 kJ·mol-1
③H2(g)+O2(g) H2O(g)　ΔH3=-241.8 kJ·mol-1
計算反應④C6H5C2H5(g) C6H5CH CH2(g)+H2(g)的ΔH4=　　　　kJ·mol-1。
(4)(2022湖北,19節選)已知:
①CaO(s)+H2O(l) Ca(OH)2(s)　ΔH1=-65.17 kJ·mol-1
②Ca(OH)2(s) Ca2+(aq)+2OH-(aq)　ΔH2=-16.73 kJ·mol-1
③Al(s)+OH-(aq)+3H2O(l)[Al(OH)4]-(aq)+H2(g)　ΔH3=-415.0 kJ·mol-1
則CaO(s)+2Al(s)+7H2O(l) Ca2+(aq)+2[Al(OH)4]-(aq)+3H2(g)的ΔH4=　　　kJ·mol-1。
(5)(2021廣東,19節選)我國力爭于2030年前做到碳達峰,2060年前實現碳中和。CH4與CO2重整是CO2利用的研究熱點之一。該重整反應體系主要涉及以下反應:
a)CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)　ΔH1
b)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH2
c)CH4(g)C(s)+2H2(g)　ΔH3
d)2CO(g)CO2(g)+C(s)　ΔH4
e)CO(g)+H2(g)H2O(g)+C(s)　ΔH5
根據蓋斯定律,反應a的ΔH1=　　　　(寫出一個代數式即可)。
高考模擬練
應用實踐
1.“中國芯”的主要原料是單晶硅,“精煉硅”反應過程中理論上的能量變化如圖所示。
下列有關描述正確的是 (　　)
A.過程Ⅰ、Ⅲ是吸熱反應
B.過程Ⅱ的熱化學方程式為SiHCl3(g) SiHCl3(l)ΔH=+28 kJ·mol-1
C.過程Ⅲ的熱化學方程式為SiHCl3(l)+H2(g) Si(s)+3HCl(g)　ΔH=+238 kJ·mol-1
D.實際工業生產中,粗硅變為精硅的過程中能量不損耗
2.已知反應CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)　ΔH>0,下列說法正確的是 (　　)
A.過程Ⅲ中,沒有化學鍵斷裂
B.H2在Ni催化作用下產生·H為吸熱過程
C.反應中La2O2CO3釋放出CO2
D.總反應中,反應物的鍵能之和小于生成物的鍵能之和
3.下列熱化學方程式正確的是 (　　)
A.甲烷的燃燒熱ΔH=-890.3 kJ·mol-1,則甲烷燃燒的熱化學方程式可表示為CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=-890.3 kJ·mol-1
B.500 ℃、30 MPa下,將0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)置于密閉容器中充分反應生成NH3(g),放熱19.3 kJ,其熱化學方程式為N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH=-38.6 kJ·mol-1
C.已知H+(aq)+OH-(aq) H2O(l)　ΔH=-57.3 kJ·mol-1,則含1 mol H2SO4的稀H2SO4和含1 mol Ca(OH)2的稀溶液反應的ΔH=2×(-57.3) kJ·mol-1
D.已知C(s)+O2(g) CO2(g)　ΔH=a kJ·mol-1,C(s)+O2(g) CO(g)　ΔH=b kJ·mol-1,則a4.已知:在標準大氣壓(101 kPa)、298 K下,由最穩定的單質合成1 mol物質B的反應焓變,叫作物質B的標準摩爾生成焓,用Δf有如圖所示關系。H2(g)、N2(g)、O2(g)的標準摩爾生成焓為0。下列有關判斷不正確的是 (　　)
A.2 mol NO(g)的能量大于1 mol N2(g)與1 mol O2(g)的能量之和
B.合成氨反應的熱化學方程式為N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH=-91.8 kJ·mol-1
C.NH3催化氧化的熱化學方程式為4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)　ΔH=+902 kJ·mol-1
D.H2O(l)的Δf<-241.8 kJ·mol-1
5.(1)工業上以CO2和NH3為原料合成尿素,在合成塔中存在如下轉化:
液相中,合成尿素的熱化學方程式為2NH3(l)+CO2(l) H2O(l)+NH2CONH2(l)　ΔH=　　　　kJ·mol-1。
(2)已知反應:
①CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　ΔH=+206 kJ·mol-1
②C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)　ΔH=+131 kJ·mol-1
③CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)　ΔH=-124 kJ·mol-1
a.工業制炭黑的方法之一是將甲烷隔絕空氣加熱到1 300 ℃進行裂解。該反應的熱化學方程式為　　　　　　　　　　　　　　　。
b.已知反應①中相關的化學鍵鍵能數據如表:
化學鍵 C—H O—H H—H
鍵能/(kJ·mol-1) 413 463 436
可知CO中鍵的鍵能為　 　kJ·mol-1。
遷移創新
6.一定溫度下,CH3CH2CH3(g)的氯化、溴化反應能量圖及一段時間后產物的選擇性如圖(圖中所涉及的物質的狀態均為氣態),下列敘述正確的是 (　　)
圖1
圖2
A.CH3CH2CH3(g)的氯化、溴化反應的ΔH均小于0
B.選擇性:CH3CH2CH2·(g)>(CH3)2CH·(g)
C.ΔH1+ΔH4=ΔH2+ΔH3
D.HCl(g)+Br·(g) HBr(g)+Cl·(g)　ΔH=ΔH1-ΔH3
答案與分層梯度式解析
高考真題練
1.D 2.C 3.A 4.D
1.D　設O O鍵的鍵能為x,根據ΔH=反應物的鍵能總和-生成物的鍵能總和可知,-482 kJ·mol-1=2×436 kJ·mol-1+x-4×463 kJ·mol-1,解得x=498 kJ·mol-1,同一反應中斷裂、形成等量的相同化學鍵,吸收、放出的能量相同,兩個氧原子結合生成氧氣的ΔH=-498 kJ·mol-1。
高考風向　在高考中反應熱屬于常考點,主要考查反應熱的計算、反應熱大小的比較等。
知識點 方法 高考中試題分布舉例
反應熱 的計算 根據反應事實或熱化學方程式計算 2022海南T16(1),2022湖南T16(1),2022山東T20(1)等
利用鍵能計算 2022浙江6月選考T18,2021湖南T16(1)等
根據能量圖像計算 2020浙江7月選考T29(1),2022廣東T19(1)等
根據蓋斯定律計算 2022全國乙T28(1),2021全國甲T28(1),2022湖北T19(1)等
利用比熱容計算 2020浙江7月選考T27等
2.C　H(g)+H(g) H2(g)的ΔH=(0-218×2)kJ·mol-1=-436 kJ·mol-1,即H2的鍵能為436 kJ·mol-1,A正確;O(g)+O(g)O2(g)的ΔH=(0-249×2)kJ·mol-1=-498 kJ·mol-1,即O2的鍵能為498 kJ·mol-1,H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214 kJ·mol-1,故O2的鍵能大于H2O2中氧氧單鍵的鍵能的兩倍,B正確;HO(g)+O(g) HOO(g)的ΔH=(10-39-249)kJ·mol-1=-278 kJ·mol-1,即HOO中氧氧單鍵的鍵能為278 kJ·mol-1,H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214 kJ·mol-1,故解離氧氧單鍵所需能量:HOO>H2O2,C錯誤;H2O(g)+O(g) H2O2(g)的ΔH=[-136-(-242+249)]kJ·mol-1=-143 kJ·mol-1,D正確。
解題技法　解本題需明確兩點:①根據題目信息得出鍵能的計算方法;②找出反應物和產物,準確判斷斷鍵、成鍵情況。
3.A　A項,中也含有2個碳碳雙鍵,而2ΔH1<ΔH3,說明碳碳雙鍵加氫放出的熱量與碳碳雙鍵數目不一定成正比,錯誤;B項,與加氫分別生成時,ΔH2<ΔH3,說明穩定性較強,對比二者結構知,單雙鍵交替的兩個碳碳雙鍵之間存在有利于物質穩定的相互作用,正確;C項,若是獨立的碳碳雙鍵,則可能存在3倍關系,正確;D項,→→,能量先升高后又略降低,說明苯分子具有特殊穩定性,正確。
4.D　在101 kPa時,1 mol純物質完全燃燒生成指定產物時所放出的熱量稱為該物質的燃燒熱。表示燃燒熱的熱化學方程式中,可燃物中的碳元素變為CO2(g),氫元素變為H2O(l),A錯誤;由C2H6(g)的燃燒熱為-1 559.8 kJ·mol-1,C2H4(g)的燃燒熱為-1 411 kJ·mol-1、H2(g)的燃燒熱為-285.8 kJ·mol-1,分別可得到①C2H6(g)+O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l)　ΔH=-1 559.8 kJ·mol-1,②C2H4(g)+3O2(g) 2CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-1 411 kJ·mol-1,③O2(g)+H2(g) H2O(l)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1,根據蓋斯定律,①-②-③得C2H6(g) C2H4(g)+H2(g)　ΔH=+137 kJ·mol-1,B錯誤、D正確;氫氣的燃燒熱為285.8 kJ·mol-1,則H2O(l) O2(g)+H2(g)　ΔH=+285.8 kJ·mol-1,C錯誤。
5.答案　(1)170　(2)同時回收H2　高溫耗能
解析　(1)基于蓋斯定律計算反應熱:
(2)不同生產工藝的評價,一般從原料的來源、利用率;產物的純凈程度、是否有污染、是否可重復利用;能耗等方面考慮。
6.答案　(E1-E2)+ΔH+(E3-E4)
解析　由圖像中反應物X(g)和生成物Y(g)所具有能量的相對大小可知X(g) Y(g)為吸熱反應。首先根據圖像確定每一步反應的焓變,然后根據蓋斯定律計算總反應的焓變。
7.答案　2V2O5(s)+2SO2(g) 2VOSO4(s)+V2O4(s)　ΔH=-351 kJ·mol-1
解析　首先依據圖像寫出相關的熱化學方程式:①V2O4(s)+SO3(g) V2O5(s)+SO2(g)　ΔH2=-24 kJ·mol-1,②V2O4(s)+2SO3(g) 2VOSO4(s)　ΔH1=-399 kJ·mol-1;然后根據蓋斯定律推導待求反應的熱化學方程式:由②-①×2得2V2O5(s)+2SO2(g) 2VOSO4(s)+V2O4(s)　ΔH=-351 kJ·mol-1。
8.答案　(1)(a+c-2b)　(2)128　(3)+118
(4)-911.9　(5)ΔH2+ΔH3-ΔH5(或ΔH3-ΔH4)
解析　(1)將題給三個熱化學方程式依次編號為①、②、③,根據蓋斯定律可知,①+③-②×2可得FeSO4·7H2O(s)+FeSO4·H2O(s) 2(FeSO4·4H2O)(s),則ΔH=(a+c-2b) kJ·mol-1。
(2)C40H20中斷裂了2個碳氫鍵,C40H18形成了1個碳碳鍵,所以C40H20(g) C40H18(g)+H2(g)的ΔH=(431.0×2-298.0-436.0) kJ·mol-1=+128 kJ·mol-1。
(3)根據蓋斯定律,將①-②-③可得C6H5C2H5(g) C6H5CH CH2(g)+H2(g)　ΔH4=-4 386.9 kJ·mol-1-(-4 263.1 kJ·mol-1)-(-241.8 kJ·mol-1)=+118 kJ·mol-1。
(4)根據蓋斯定律知,①+②+2×③可得反應CaO(s)+2Al(s)+7H2O(l) Ca2+(aq)+2[Al(OH)4]-(aq)+3H2(g),則ΔH4=ΔH1+ΔH2+2ΔH3=(-65.17 kJ·mol-1)+(-16.73 kJ·mol-1)+2 (-415.0 kJ·mol-1)=-911.9 kJ·mol-1。
(5)根據題目所給出的化學方程式可知,反應b+c-e或c-d均可得到反應a,根據蓋斯定律則有ΔH1=ΔH2+ΔH3-ΔH5=ΔH3-ΔH4。
高考模擬練
1.C 2.B 3.D 4.C 6.C
1.C
2.B　由題圖可知,過程Ⅲ為·C與·H反應生成CH4和H2O,反應中存在化學鍵的斷裂和形成,A錯誤;氫氣在Ni催化作用下產生·H為化學鍵斷裂的吸熱過程,B正確;過程Ⅱ為La2O2CO3轉化為·C和La2O3,C錯誤;總反應CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)　ΔH>0,該反應為吸熱反應,則反應物的鍵能之和大于生成物的鍵能之和,D錯誤。
素養解讀　本題以CO2與氫氣反應制CH4的一種催化機理考查學生的信息處理能力和知識應用能力,培養學生宏觀辨識與微觀探析、科學態度與社會責任的化學學科核心素養。
3.D　甲烷的燃燒熱ΔH=-890.3 kJ·mol-1,則甲烷燃燒的熱化學方程式可表示為CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-890.3 kJ·mol-1,A項錯誤;合成氨反應為可逆反應,1 mol N2(g)與3 mol H2(g)完全反應生成NH3(g)放出的熱量大于38.6 kJ,熱化學方程式為N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH<-38.6 kJ·mol-1,B項錯誤;H2SO4和Ca(OH)2反應有CaSO4沉淀生成,則H2SO4(aq)+Ca(OH)2(aq) CaSO4(s)+2H2O(l)　ΔH<2×(-57.3) kJ·mol-1,C項錯誤;C(s)+O2(g) CO2(g)　ΔH=a kJ·mol-1,C(s)+O2(g) CO(g)　ΔH=b kJ·mol-1,等量的C完全燃燒比不完全燃燒放出的熱量多,且燃燒反應的焓變為負值,所以a4.C　由題圖可知NO(g)的Δf=+91.3 kJ·mol-1,可寫出熱化學方程式N2(g)+O2(g) 2NO(g)　ΔH=+182.6 kJ·mol-1,則2 mol NO(g)的能量大于1 mol N2(g)與1 mol O2(g)的總能量,A正確;由題圖可知NH3(g)的Δf=-45.9 kJ·mol-1,可寫出熱化學方程式N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH=-91.8 kJ·mol-1,B正確;由題圖可寫出①N2(g)+O2(g) NO(g)　ΔH=+91.3 kJ·mol-1、②H2(g)+O2(g) H2O(g)　ΔH=-241.8 kJ·mol-1、③N2(g)+H2(g) NH3(g)　ΔH=-45.9 kJ·mol-1,根據蓋斯定律,①×4+②×6-③×4得4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)　ΔH=(91.3×4-6×241.8+4×45.9)kJ·mol-1=-902 kJ·mol-1,C錯誤;因為等質量的H2O(l)的能量小于H2O(g),即H2(g)和O2(g)反應生成1 mol H2O(l)時放出的熱量更多,故H2O(l)的Δf<-241.8 kJ·mol-1,D正確。
5.答案　(1)-93.7　(2)a.CH4(g) C(s)+2H2(g)　ΔH=+75 kJ·mol-1　b.1 064
解析　(1)2NH3(l)+CO2(l) H2O(l)+NH2CONH2(l)　ΔH=ΔH1+ΔH2=(-109.2+15.5) kJ·mol-1=-93.7 kJ·mol-1。
(2)a.根據蓋斯定律,①-②得:CH4(g) C(s)+2H2(g)　ΔH=(+206 kJ·mol-1)-(+131 kJ·mol-1)=+75 kJ·mol-1。
b.設CO中鍵的鍵能為x kJ·mol-1,反應CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)的ΔH=(4×413+2×463-x-3×436) kJ·mol-1=+206 kJ·mol-1,解得x=1 064。
6.C　由題圖可知CH3CH2CH3(g)溴化的ΔH>0,CH3CH2CH3(g)氯化的ΔH<0,A錯誤;由題圖可看出選擇性CH3CH2CH2·(g)<(CH3)2CH·(g),B錯誤;根據題圖可知①CH3CH2CH3(g)+Cl·(g) CH3CH2CH2·(g)+HCl(g)　ΔH1,②CH3CH2CH3(g)+Cl·(g) (CH3)2CH·(g)+HCl(g)　ΔH2,根據蓋斯定律,①-②得(CH3)2CH·(g) CH3CH2CH2·(g)　ΔH=ΔH1-ΔH2;③CH3CH2CH3(g)+Br·(g) CH3CH2CH2·(g)+HBr(g)　ΔH3,④CH3CH2CH3(g)+Br·(g) (CH3)2CH·(g)+HBr(g)　ΔH4,根據蓋斯定律,③-④得(CH3)2CH·(g) CH3CH2CH2·(g)　ΔH'=ΔH3-ΔH4,所以ΔH1+ΔH4=ΔH2+ΔH3,C正確;根據蓋斯定律,③-①得到HCl(g)+Br·(g) HBr(g)+Cl·(g)　ΔH=ΔH3-ΔH1,D錯誤。
素養解讀　本題以CH3CH2CH3的氯化、溴化反應能量圖為情境,考查物質能量與物質選擇性的關系、蓋斯定律的理解與應用等知識,培養學生從陌生情境中提取關鍵信息的能力及知識的遷移應用能力。
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