2019高考化学二轮复习第1部分第6讲化学能与热能学案.docx

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1、1第 6 讲 化学能与热能知考点 明方向 满怀信心正能量 从宏观和微观的角度考查对反应热的理解例(2018天津卷，10)，(2017天津卷，3)热化学方程式书写及判断 例(2017江苏卷，8)设问方式能源问题、盖斯定律及反应热计算例(2018全国卷，28)，(2016全国卷，26,27)知识点 网络线 引领复习曙光现 释疑难 研热点 建模思维站高端 考点一 反应热宏观表现与微观变化 命题规律：1题型：选择题(主)、填空题(次)。2考向：常以具体的事实为背景设计题目，突出对概念的理解和应用，以图表为背景，考查化学反应中能量变化，以及键能的简单计算逐渐成为高考出题的新热点。方法点拨：1从宏观、微观

2、两个角度理解化学反应热：反应热图示微观 宏观图像分析a 表示断裂旧化学键吸收的热量；b 表示新化学键生成放出的热量；a 表示反应物的活化能；b 表示活化分子形成生成物释放的能量；c 表示反应热2c 表示反应热2燃烧热与中和热概念理解“三点注意”三点注意燃烧热(1)外界条件：25 ，101 kPa(因此要注意常见可燃物该条件下状态)(2)可燃物的量：1 mol(3)产物：稳定的氧化物；CCO 2(g)、H 2H 2O(l)、PP 2O5(s)、SSO 2(g)、NN 2(g)；在其他气体中燃烧不属于燃烧热中和热(1)反应物应该为稀溶液：固体或浓溶液溶解放热(2)强酸强碱：弱酸弱碱电离吸热(3)生

3、成物：1 mol H 2O，且生成的盐如果难溶，则产生沉淀放热1(1)下列说法中正确的是( AD )甲 乙A(2016海南卷)由反应物 X 转化为 Y 和 Z 的能量变化如图甲所示，XY 反应的 H 应该为： E3 E2B(2016江苏卷)甲烷与水反应制氢：CH 4(g)H 2O(g)=CO(g)3H 2(g) H206.1 kJmol 1 ，使用催化剂 H 减小C(2017海南卷)某反应过程能量变化如图乙所示，有催化剂条件下，反应的活化能等于 E1 E2D(2017海南卷)同温同压下，H 2(g)Cl 2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的 H相同(2)(2015海南卷)由 N2O 和

4、 NO 反应生成 N2和 NO2的能量变化如图所示，若生成 1mol N2，其 H1_139_kJmol 1 ，(3)(2016浙江卷)煤炭燃烧过程中会释放出大量的 SO2，严重破坏生态环境。采用一定的脱硫技术可以把硫元素以 CaSO4的形式固定，从而降低 SO2的排放。但是煤炭燃烧过程中产生的 CO 又会与 CaSO4发生化学反应，降低脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下：3CaSO4(s)CO(g) CaO(s)SO 2(g)CO 2(g) H1218.4 kJmol 1 (反应)CaSO4(s)4CO(g) CaS(s)4CO 2(g) H2175.6 kJmol 1 (反应)假设某温度

5、下，反应的速率( v1)大于反应的速率( v2)，则下列反应过程能量变化示意图正确的是_C_。A B C D解析 (1)由 XY 反应的 H E3 E2，选项 A 正确；催化剂改变反应历程，但是不改变反应物和生成物，所以反应物和生成物的总能量均保持不变，反应热不变，选项 B 错误；使用催化剂后，反应分两步，两步反应的活化能分别为 E1和 E2，但反应的活化能不等于E1 E2，选项 C 错误；一旦化学方程式中反应物、生成物的量以及状态确定，外界条件均不能改变该反应的 H，选项 D 正确。(2)由图可知反应物的总能量比生成物的总能量高(348209)139，所以为放热反应， H139 kJmol

6、1 。 (3)由于反应是吸热反应，故反应生成物所具有的能量高于反应物，选项 A、D 错误；反应的速率( v1)大于反应的速率( v2)，说明反应的活化分子百分数比较大、活化能低于反应，反应的中间产物所具有的能量低，选项 B 错误。【变式考法】(1)(2018江淮十校联考)下列说法中正确的是_D_。A中和热的测定时：酸和碱溶液取用量越大，反应过程中产生的热量就越多，测得的中和热 H 将越小B中和热测定实验中，所取用的酸和碱的量应该恰好完全反应，且要一次性迅速倒入C由乙醇燃烧的热化学方程式：2C 2H6O(g)4O 2(g)=4CO2(g)6H 2O(l) H2 a kJ/mol，可知乙醇的燃烧热

7、 H a kJ/molD由于红磷比白磷稳定，所以红磷的燃烧热 H 比白磷的燃烧热 H 要大E因为 2CO(g)O 2(g)=2CO2(g) H241.8 kJ/mol，所以 CO 所具有的能量要比 CO2高，由此可知 CO2比 CO 更稳定F为了将煤炭充分使用，最好使用更小的颗粒，而且要鼓入尽量多的过量空气H所有化学反应的活化能均大于 0I生石灰和烧碱溶于水都属于放热反应(2)(2018皖南八校二模)I 催化 H2O2分解的原理分为两步，总反应可表示为：2H2O2(aq)=2H2O(l)O 2(g) H0 慢反应则第二步反应为_H 2O2(aq)IO (aq)=I (aq)H 2O(l)O 2

8、(g)_ H_ H2(填“” “ _(填“” “ ” “ _(填“” “Q2 B Q1 Q2C Q10，因此， Q1Q2。3(2018百校联盟三模)参考下列图表和有关要求回答问题：(1)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是：CH 3OH(g)H 2O(g)=CO2(g)3H 2(g) H49.0 kJmol 1CH 3OH(g) O2(g)=CO2(g)2H 2(g) 12 H192.9 kJmol 1又知：H 2O(g)=H2O(l) H44 kJmol 1则 CH3OH(g) O2(g)=CO2(g)2H 2O(l) H1_764.7_kJmol 1 _。甲醇的燃3

9、2烧热 H2_ H1(填“” “ H1；(2)反应热反应物键能总和生成物键能总和，即6a5 c(4 x12 b) d，解得 x (d6a5c12b)。1414比较反应热大小的 3 项注意(1)反应中各物质的聚集状态。(2) H 有正负之分，比较时要连同“” “”一起比较，类似数学中的正、负数大小的比较。(3)若只比较放出或吸收热量的多少，则只比较数值的大小，不考虑正、负号。享资源 练类题 弯道超越显功力 盖斯定律与勒夏特列原理的综合应用考向预测盖斯定律是高考必考内容，大多以反应热的计算以及热化学方程式书写方式考查，但是由于能量变化也会影响化学平衡移动，所以将盖斯定律和勒夏特列原理有机结合是高考

10、值得注意的趋势。这类题目能很好考查学生思维深度，同时也考查了考生“变化观念与平衡思想”的学科素养解题关键(1)盖斯定律的几种常用关系热化学方程式 焓变之间的关系aA(g)=B(g) H1A(g)= B(g) H21a H2 H1或1a H1 a H2aA(g)=B(g) H1B(g)=aA(g) H2 H1 H2 H H1 H2(2)温度与勒夏特列原理关系：升温平衡向吸热反应方向移动；降温平衡向放热反应方向移动失分防范(1)巧用盖斯定律方法技巧(2)根据温度对平衡的影响判断反应的放吸热(3)根据反应能否自发进行判断反应的放吸热【预测】(1)已知平衡：C 2H4(g)C2H2(g)H 2(g)，

11、2CH 4(g)C2H4(g)152H 2(g)当升高温度时，和平衡皆向右移动。(1)C(s)2H 2(g)CH4(g) H1(2)2C(s)H 2(g)C2H2(g) H2(3)2C(s)2H 2(g)C2H4(g) H3下列有关(1)、(2)和(3)中的 H1、 H2、 H3大小顺序排列正确的是( )A H1 H2 H3 B H2 H32 H1C H2 H1 H3 D H3 H22 H1(2) 氢气可用于制备 H2O2。已知：H2(g)A(l)= =B(l) H1O2(g)B(l)= =A(l)H 2O2(l) H2其中 A、B 为有机物，两反应均为自发反应，则 H2(g) O2(g)=H

12、2O2(l)的 H_0(填“” 、 “液态时的能量固态时的能量，氢气的燃烧为放热反应，所以当反应物全为液态，生成物为气态时，反应放出的热量最少，即焓变的绝对值最小，选项 A 正确。2(2018北京卷)我国科研人员提出了由 CO2和 CH4转化为高附加值产品 CH3COOH 的催化反应历程。该历程示意图如下。下列说法不正确的是( D )A生成 CH3COOH 总反应的原子利用率为 100%BCH 4CH 3COOH 过程中，有 CH 键发生断裂C放出能量并形成了 CC 键D该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率解析 根据图示 CH4与 CO2在催化剂存在时生成 CH3COOH，总反应为CH4CO

13、2 CH3COOH，只有 CH3COOH 一种生成物，原子利用率为 100%，选项 A 正确； 催 化 剂 CH4选择性活化变为过程中，有 1 个 CH 键发生断裂，选项 B 正确；根据图示，的总能量高于的总能量，放出能量，对比和，形成 CC 键，选项 C 正确；催化剂只影响化学反应速率，不影响化学平衡，不能提高反应物的平衡转化率，选项 D 错17误。3(2018江苏百校联盟)H 2与 ICl 的反应分、两步进行，其能量曲线如下图所示，下列有关说法错误的是( C )A反应、反应均为放热反应B反应、反应均为氧化还原反应C反应比反应的速率慢，与相应正反应的活化能无关D反应、反应的焓变之和为 H21

14、8 kJmol 1解析 根据图像可知，反应和反应中反应物总能量都大于生成物，则反应、均为放热反应，选项 A 正确；反应、中都存在元素化合价变化，所以反应、都是氧化还原反应，选项 B 正确；反应比反应的速率慢，是因为反应中正反应的活化能较大，反应中正反应的活化能较小，选项 C 错误；反应、反应总的能量变化为 218 kJ，根据盖斯定律可知，反应、反应的焓变之和为 H218 kJmol1 ，选项 D 正确。4(2018丰台期末)N 2O 和 CO 是环境污染性气体，可在 Pt2O 表面转化为无害气体，其反应原理为 N2O(g)CO(g) CO2(g)N 2(g) H，有关化学反应的物质变化过程及能

15、量如下。下列说法不正确的是( D )A H H1 H2B H226 kJ/molC该反应正反应的活化能小于逆反应的活化能D为了实现转化需不断向反应器中补充 Pt 2O 和 Pt 2O 2解析 N 2OPt 2O =Pt2O N 2 H1，Pt 2O CO= =Pt2O CO 2 H2，结合盖斯 2 2定律计算得到 N2O(g)CO(g)= =CO2(g)N 2(g) H H1 H2，选项 A 正确；图示分析可知，反应物能量高于生成物，反应为放热反应，反应焓变 H生成物总焓反应物总焓134 kJmol1 360 kJmol1 226 kJmol1 ，选项 B 正确；正反应活化18能 E1134

16、kJmol1 小于逆反应活化能 E2360 kJmol1 ，选项 C 正确；N 2OPt 2O =Pt2O N 2 H1，Pt 2O CO= =Pt2O CO 2 H2，反应过程中 Pt2O 和 2 2Pt2O 参与反应后又互相生成不需要补充，选项 D 错误。 25(2018邢台模拟)近年来发现用铈(Ce)的氧化物可高效制取 H2，制备原理如图所示，已知 02，下列说法不正确的是( B )A太阳能最终转变为化学能B TMgBr2MgCl2MgF2C工业上可由电解 MgCl2溶液冶炼金属 Mg，该过程需吸收热量D由图可知此温度下 MgBr2(s)与 Cl2(g)反应的热化学方程式为：MgBr 2

17、(s)Cl 2(g)=MgCl2(s)Br 2(g) H 117 kJmol1解析 金属镁和卤素单质 X2(g)反应生成 MgX2(s)， S0，反应自发进行， H T S0，必须 H0，选项 A 正确；能量越低越稳定。比较图中物质能量大小可知热稳定顺序为：MgI 2MgBr2MgCl2MgF2，选项 B 错误；已知由 Mg 制取 MgCl2是放热过程，电解熔融的氯化镁制取镁是吸热过程，而电解氯化镁溶液得不到金属镁，选项 C 错误；已知Mg(s)Cl 2(s)MgCl 2(s) H641 kJmol1 ，Mg(s)Br 2(s)MgBr 2(s) H524 kJmol1 ，得 MgBr2(s)

18、Cl 2(g)=MgCl2(s)Br 2(g) H117 kJmol1 ，选项 D 错误。11(2018江苏四市联考)在一定条件下，S 8(s)和 O2(g)发生反应依次转化为 SO2(g)和 SO3(g)。反应过程和能量关系可用如图简单表示(图中的 H 表示生成 1 mol 含硫产物的数据)。21(1)由图得出的结论正确的是_A_AS 8(s)的燃烧热 H8 a kJmol1B2SO 3(g)2SO2(g)O 2(g) H2 b kJmol1CS 8(s)8O 2(g)=8SO2(g) H a kJmol1D由 1 mol S8(s)生成 SO3的反应热 H( a b) kJmol1(2)写

19、出表示 S8燃烧热的热化学方程式：_S 8(s)8O 2(g)=8SO2(g) H8 a kJ/mol1 。(3)写出 SO3分解生成 SO2和 O2的热化学方程式：_SO 3(g)=SO2(g) O2(g) 12 H bkJ/mol；_。解析 (1)根据燃烧热的概念和图像数据可求出 S8(s)的燃烧热为 H8 a kJ/mol，选项 A 正确；三氧化硫分解生成二氧化硫和氧气的反应为吸热反应，用“”表示，选项B 错误；反应热应为 H8 a kJ/mol，选项 C 错误；反应热应为 H8( a b) kJ/mol，选项 D 错误。(2)S 8(s)和 O2(g)发生反应转化为 SO2(g)时放热

20、为燃烧热，由图可知生成 1 mol SO2(g)放出热量为 a kJ，则燃烧热的 S8(s)8O 2(g)=8SO2(g) H8 a kJ/mol，(3)依据图像分析结合反应能量变化，写出化学方程式，标注物质聚集状态和反应热，SO 3分解生成 SO2和 O2的热化学方程式为：SO 3(g)=SO2(g) O2(g) H b 12kJ/mol。12依据信息书写热化学方程式(1)(2018湖北八校联考)在 25 、101 kPa 下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量 Q kJ，其燃烧生成的 CO2用过量饱和石灰水吸收可得 100 g CaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为_C 2H5OH(

21、l)3O 2(g)=2CO2(g)3H 2O(l) H2 Q kJ mol1 _。(2)(广东卷经典)用 O2将 HCl 转化为 Cl2，可提高效益，减少污染。传统上该转化通过如下图所示的催化循环实现。其中，反应为 2HCl(g)CuO(s) H2O(g)CuCl 2(s) H1反应生成 1 mol Cl2的反应热为 H2，则总反应的热化学方程式为_2HCl(g)22 O2(g)H2O(g)Cl 2(g) H H1 H2_(反应热用 H1和 H2表示)。12(3)(2018长沙三模)已知 25 ，101 kPa 时：4Fe(s)3O 2(g)=2Fe2O3(s) H1 648 kJ/molC(

22、s)O 2(g)=CO2(g) H393 kJ/mol2Fe(s)2C(s)3O 2(g)=2FeCO3(s) H1 480 kJ/molFeCO3在空气中加热反应生成 Fe2O3的热化学方程式是_4FeCO 3(s)O 2(g) =2Fe2O3(s)4CO 2(g) H260 kJ/mol_。(4)(2018江淮十校联考)化合物 AX3和单质 X2在一定条件下反应可生成化合物 AX5。已知 AX3的熔点和沸点分别为93.6 和 76 ，AX 5的熔点为 167 。室温时 AX3与气体 X2反应生成 1 mol AX5，放出热量 123.8 kJ。该反应的热化学方程式为_AX 3(l)X 2(

23、g)=AX5(s) H123.8 kJmol 1 _。解析 (1)因生成的 CO2用过量饱和石灰水完全吸收，可得 100 克 CaCO3沉淀，CaCO 3的物质的量是 1 mol，由碳元素守恒可知，二氧化碳的物质的量也为 1 mol，即生成 1 mol 二氧化碳放出的热量为 Q，而完全燃烧 1mol 无水乙醇时生成 2 mol 二氧化碳，则放出的热量为 Q22 Q，热化学方程式为：C 2H5OH(l)3O 2(g)2CO 2(g)3H 2O(l) H2 Q kJ/mol，(2)总反应为，据此可写出热化学方程式；(3)发生反应：4FeCO3O 2=2Fe2O34CO 2，根据盖斯定律，由已知热化

24、学方程式依序编号、， 2得目标热化学方程式。(4)据题意，先写出反应方程式并标12出各物质的状态 AX3(l)X 2(g)=AX5(s)，然后确定其反应热 H123.8 kJmol1 ，综上便可写出完整的热化学方程式。13(1)(2018芜湖三模)根据化学反应的热效应仅与反应物的最初状态及生成物的最终状态有关，而与中间步骤无关，结合下列反应方程式回答问题。已知：NH 3(g)HCl(g)= =NH4Cl(s) H176 kJmol 1NH 3(g)H 2O(l)=NH3H2O(aq) H35.1 kJmol 1HCl(g)= =HCl(aq) H72.3 kJmol 1NH 3H2O(aq)H

25、Cl(aq)= =NH4Cl(aq)H 2O(l)； H52.3 kJmol 1则 NH4 Cl(s)NH4Cl(aq)的 H 为_16.3_kJmol 1 。(2)(2016年浙江卷)催化还原 CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。研究表明，在 Cu/ZnO 催化剂存在下，CO 2和 H2可发生两个平衡反应，分别生成 CH3OH 和 CO。反应的热化学方程式如下：CO2(g)3H 2(g)CH3OH(g)H 2O(g) H153.7kJmol 1 CO2(g)H 2(g)CO(g)H 2O(g) H2 某实验室控制 CO2和 H2初始投料比为 12.2，经过相同反应时间测得如下实验数

26、据：23T(K) 催化剂 CO2转化率(%) 甲醇选择性(%)543 Cat.1 12.3 42.3543 Cat.2 10.9 72.7553 Cat.1 15.3 39.1553 Cat.2 12.0 71.6【备注】Cat.1Cu/ZnO 纳米棒；Cat.2Cu/ZnO 纳米片；甲醇选择性：转化的 CO2中生成甲醇的百分比已知：CO 和 H2的标准燃烧热分别为283.0 kJmol 1 和285.8 kJmol 1H 2O(l)=H2O(g) H344.0 kJmol 1请回答(不考虑温度对 H 的影响)：反应的 H2_+41.2_kJmol 1 。在图中分别画出在无催化剂、有 Cat.

27、1 和有 Cat.2 三种情况下生成甲醇的“反应过程能量”示意图。见解析解析 (1)根据盖斯定律 NH4Cl(s)=NH4Cl(aq) 的 H 可以由得出；(2)由题意有热化学方程式a：CO(g) O2(g)=CO2(g) H283.0 kJmol 112b：H 2(g) O2(g)H 2O(l) H285.8 kJmol1 c：H 2O(l)=H2O(g) 12 H344.0 kJmol 1根据盖斯定律分析，bac 即可得热化学方程式为：CO 2(g)H 2(g)CO(g)H 2O(g) H2285.8 kJmol 1 283.0 kJmol 1 44 kJmol 1 41.2 kJmol 1 。从表中数据分析，在催化剂 Cat.2 的作用下，甲醇的选择性更大，说明催化剂Cat.2 对反应的催化效果更好，催化剂能降低反应的活化能，说明使用催化剂 Cat.2 的反应过程中活化能更低，故图为：24