2019版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第六章 化學(xué)反應(yīng)與能量變化 第20講 化學(xué)能與熱能學(xué)案.doc

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第20講化學(xué)能與熱能考綱要求1.了解化學(xué)反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的原因及常見的能量轉(zhuǎn)化形式。2.了解化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化，了解吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)、反應(yīng)熱等概念。3.了解熱化學(xué)方程式的含義，能正確書寫熱化學(xué)方程式。4.了解焓變與反應(yīng)熱的含義。5.理解蓋斯定律，并能運(yùn)用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)焓變的計算。6.了解能源是人類生存和社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)，了解化學(xué)在解決能源危機(jī)中的重要作用?？键c(diǎn)一焓變、熱化學(xué)方程式1反應(yīng)熱(焓變)(1)定義：在恒壓條件下進(jìn)行的反應(yīng)的熱效應(yīng)。符號：H。單位：kJmol1或kJ/mol。(2)表示方法吸熱反應(yīng)：H0；放熱反應(yīng)：H”“”或“”，下同)H2。答案解析因?yàn)镃(g)=C(l)H30則H3H2H1，H2H1。(2)同一反應(yīng)，反應(yīng)物狀態(tài)不同時S(g)O2(g)=SO2(g)H10S(s)O2(g)=SO2(g)H20則H1_H2。答案解析H2H3H1，則H3H1H2，又H30，所以H1H2。(3)兩個有聯(lián)系的不同反應(yīng)相比C(s)O2(g)=CO2(g)H10C(s)O2(g)=CO(g)H20則H1_H2。答案解析根據(jù)常識可知，CO(g)O2(g)=CO2(g)H30，又因?yàn)镠2H3H1，所以H2H1。利用狀態(tài)，迅速比較反應(yīng)熱的大小若反應(yīng)為放熱反應(yīng)(1)當(dāng)反應(yīng)物狀態(tài)相同，生成物狀態(tài)不同時，生成固體放熱最多，生成氣體放熱最少。(2)當(dāng)反應(yīng)物狀態(tài)不同，生成物狀態(tài)相同時，固體反應(yīng)放熱最少，氣體反應(yīng)放熱最多。(3)在比較反應(yīng)熱(H)的大小時，應(yīng)帶符號比較。對于放熱反應(yīng)，放出的熱量越多，H反而越小。題組四能源的開發(fā)和利用5(2017天津高三模擬)未來新能源的特點(diǎn)是資源豐富，在使用時對環(huán)境無污染或污染很小，且可以再生。下列屬于未來新能源的是()天然氣煤核能石油太陽能生物質(zhì)能風(fēng)能氫能A BC D答案D解析新能源要符合污染小，可再生性強(qiáng)等特點(diǎn)，選D。6為消除目前燃料燃燒時產(chǎn)生的環(huán)境污染，同時緩解能源危機(jī)，有關(guān)專家提出了利用太陽能制取氫能的構(gòu)想。下列說法正確的是()AH2O的分解反應(yīng)是放熱反應(yīng)B氫能源已被普遍使用C2 mol 液態(tài)H2O具有的總能量低于2 mol H2和1 mol O2的能量D氫氣不易貯存和運(yùn)輸，無開發(fā)利用價值答案C解析2H2O(l)=2H2(g)O2(g)是吸熱反應(yīng)，說明2 mol 液態(tài)H2O的能量低于2 mol H2和1 mol O2的能量。因由水制取H2耗能多且H2不易貯存和運(yùn)輸，所以氫能源利用并未普及，但發(fā)展前景廣闊。考點(diǎn)三蓋斯定律及反應(yīng)熱的計算1蓋斯定律(1)內(nèi)容：對于一個化學(xué)反應(yīng)，無論是一步完成還是分幾步完成，其反應(yīng)熱是相同的。即：化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無關(guān)。(2)意義：間接計算某些反應(yīng)的反應(yīng)熱。(3)應(yīng)用轉(zhuǎn)化關(guān)系反應(yīng)熱間的關(guān)系aAB、ABH1aH2ABH1H2HH1H22.利用蓋斯定律計算反應(yīng)熱(1)運(yùn)用蓋斯定律的技巧“三調(diào)一加”一調(diào)：根據(jù)目標(biāo)熱化學(xué)方程式，調(diào)整已知熱化學(xué)方程式中反應(yīng)物和生成物的左右位置，改寫已知的熱化學(xué)方程式。二調(diào)：根據(jù)改寫的熱化學(xué)方程式調(diào)整相應(yīng)H的符號。三調(diào)：調(diào)整中間物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)。一加：將調(diào)整好的熱化學(xué)方程式及其H相加。(2)運(yùn)用蓋斯定律的三個注意事項(xiàng)熱化學(xué)方程式乘以某一個數(shù)時，反應(yīng)熱的數(shù)值必須也乘上該數(shù)。熱化學(xué)方程式相加減時，物質(zhì)之間相加減，反應(yīng)熱也必須相加減。將一個熱化學(xué)方程式顛倒時，H的“”“”隨之改變，但數(shù)值不變。1反應(yīng)熱比較選項(xiàng)判斷(1)一個反應(yīng)一步完成或幾步完成，兩者相比，經(jīng)過的步驟越多，放出的熱量越少()(2)H2(g)O2(g)=H2O(g)H1和2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H2中的H1H2()(4)C(石墨，s)=C(金剛石，s)H0，說明石墨比金剛石穩(wěn)定()答案(1)(2)(3)(4)解析(1)一個反應(yīng)的H大小只與反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，與途徑無關(guān)。2已知Al2O3(s)AlCl3(g)3C(s)=3AlCl(g)3CO(g)Ha kJmol1。判斷下列變化過程是否正確(1)3AlCl(g)3CO(g)=Al2O3(s)AlCl3(g)3C(s) Ha kJmol1()(2)AlCl(g)CO(g)=Al2O3(s)AlCl3(g)C(s)Ha kJmol1()(3)2Al2O3(s)2AlCl3(g)6C(s)=6AlCl(g)6CO(g) H2a kJmol1()答案(1)(2)(3)飲用水中的NO主要來自于NH。已知在微生物的作用下，NH經(jīng)過兩步反應(yīng)被氧化成NO。兩步反應(yīng)的能量變化示意圖如下：1 mol NH全部被氧化成NO的熱化學(xué)方程式為_。答案NH(aq)2O2(g)=NO(aq)2H(aq)H2O(l)H346 kJmol1題組一利用蓋斯定律比較H大小1已知：2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H13H2(g)Fe2O3(s)=2Fe(s)3H2O(g)H22Fe(s)O2(g)=Fe2O3(s)H32Al(s)O2(g)=Al2O3(s)H42Al(s)Fe2O3(g)=Al2O3(s)2Fe(s)H5下列關(guān)于上述反應(yīng)焓變的判斷正確的是()AH10BH50，H4H3CH1H2H3DH3H4H5答案B解析大多數(shù)化合反應(yīng)為放熱反應(yīng)，而放熱反應(yīng)的反應(yīng)熱(H)均為負(fù)值，故A錯誤；鋁熱反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故H50，而2Fe(s)O2(g)=Fe2O3(s)H3，2Al(s)O2(g)=Al2O3(s)H4，由可得：2Al(s)Fe2O3(s)=Al2O3(s)2Fe(s)H5H4H30，可得H40，H30，H20所以H1H3。方法二：方程式疊加法。CuSO45H2O(s)=Cu2(aq)SO(aq)5H2O(l) H10CuSO4(s)=Cu2(aq)SO(aq)H20CuSO45H2O(s)CuSO4(s)5H2O(l)H30：CuSO45H2O(s)=Cu2(aq)SO(aq)5H2O(l) H1H2H3由于H10，H20，H30，所以H1H3。題組二利用蓋斯定律計算反應(yīng)熱3在1 200 時，天然氣脫硫工藝中會發(fā)生下列反應(yīng)：H2S(g)O2(g)=SO2(g)H2O(g)H12H2S(g)SO2(g)=S2(g)2H2O(g)H2H2S(g)O2(g)=S(g)H2O(g)H32S(g)=S2(g)H4則H4的正確表達(dá)式為()AH4(H1H23H3)BH4(3H3H1H2)CH4(H1H23H3)DH4(H1H23H3)答案A解析給題中方程式依次編號為、，由3得：3S(g)=S2(g)(H1H23H3)，故2S(g)=S2(g)H4(H1H23H3)。4(2017長沙市第一中學(xué)高三測試)在25 、101 kPa時，C(s)、H2(g)、CH3COOH(l)的燃燒熱分別為393.5 kJmol1、285.8 kJmol1、870.3 kJmol1，則2C(s)2H2(g)O2(g)=CH3COOH(l)的反應(yīng)熱為()A488.3 kJmol1 B488.3 kJmol1C191 kJmol1 D191 kJmol1答案A解析由題知表示各物質(zhì)燃燒熱的熱化學(xué)方程式分別為C(s)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJmol1；H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.8 kJmol1；CH3COOH(l)2O2(g)=2CO2(g)2H2O(l) H870.3 kJmol1。則2C(s)2H2(g)O2(g)=CH3COOH(l)可由反應(yīng)22得出，則反應(yīng)熱為393.5 kJmol12(285.8 kJmol12)(870.3 kJmol1)488.3 kJmol1。題組三利用蓋斯定律書寫熱化學(xué)方程式5LiH可作飛船的燃料，已知下列反應(yīng)：2Li(s)H2(g)=2LiH(s)H182 kJmol12H2(g)O2(g)=2H2O(l) H572 kJmol14Li(s)O2(g)=2Li2O(s) H1 196 kJmol1試寫出LiH在O2中燃燒的熱化學(xué)方程式_。答案2LiH(s)O2(g)=Li2O(s)H2O(l) H702 kJmol1解析2LiH(s)=2Li(s)H2(g)H182 kJmol12Li(s)O2(g)=Li2O(s)H598 kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(l)H286 kJmol1上述三式相加得：2LiH(s)O2(g)=Li2O(s)H2O(l) H702 kJmol1。6FeSO4可轉(zhuǎn)化為FeCO3，F(xiàn)eCO3在空氣中加熱反應(yīng)可制得鐵系氧化物材料。已知25 、101 kPa時：4Fe(s)3O2(g)=2Fe2O3(s) H1 648 kJmol1C(s)O2(g)=CO2(g)H393 kJmol1 2Fe(s)2C(s)3O2(g)=2FeCO3(s) H1 480 kJmol1FeCO3在空氣中加熱反應(yīng)生成Fe2O3的熱化學(xué)方程式是_。答案4FeCO3(s)O2(g)=2Fe2O3(s)4CO2(g)H260 kJmol1解析將所給熱化學(xué)方程式標(biāo)號：4Fe(s)3O2(g)=2Fe2O3(s)H1 648 kJmol1C(s)O2(g)=CO2(g)H393 kJmol12Fe(s)2C(s)3O2(g)=2FeCO3(s) H1 480 kJmol1根據(jù)蓋斯定律：(2)4可得總方程式。1(2015北京理綜，9)最新報道：科學(xué)家首次用X射線激光技術(shù)觀察到CO與O在催化劑表面形成化學(xué)鍵的過程。反應(yīng)過程的示意圖如下：下列說法正確的是()ACO和O生成CO2是吸熱反應(yīng)B在該過程中，CO斷鍵形成C和OCCO和O生成了具有極性共價鍵的CO2D狀態(tài)狀態(tài)表示CO與O2反應(yīng)的過程答案C解析A項(xiàng)，由能量反應(yīng)過程圖像中狀態(tài)和狀態(tài)知，CO和O生成CO2是放熱反應(yīng)，錯誤；B項(xiàng)，由狀態(tài)知，在CO與O生成CO2的過程中CO沒有斷鍵形成C和O，錯誤；C項(xiàng)，由狀態(tài)及CO2的結(jié)構(gòu)式O=C=O知，CO2分子中存在碳氧極性共價鍵，正確；D項(xiàng)，由能量反應(yīng)過程圖像中狀態(tài)(CO和O)和狀態(tài)(CO2)分析，狀態(tài)狀態(tài)表示CO和O原子反應(yīng)生成CO2的過程，錯誤。2(2016海南，6)油酸甘油酯(相對分子質(zhì)量884)在體內(nèi)代謝時可發(fā)生如下反應(yīng)：C57H104O6(s)80O2(g)=57CO2(g)52H2O(l)已知燃燒1 kg該化合物釋放出熱量3.8104 kJ，油酸甘油酯的燃燒熱為()A3.8104 kJmol1 B3.8104 kJmol1C3.4104 kJmol1 D3.4104 kJmol1 答案C解析燃燒熱是指25 和101 kPa下1 mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物時所放出的熱量，則1 mol油酸甘油酯的燃燒熱為3.4104 kJmol1。3(2017江蘇，8)通過以下反應(yīng)可獲得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。下列說法不正確的是()C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g) H1a kJmol1CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g) H2b kJmol1CO2(g)3H2(g)=CH3OH(g)H2O(g) H3c kJmol12CH3OH(g)=CH3OCH3(g)H2O(g) H4d kJmol1A反應(yīng)、為反應(yīng)提供原料氣B反應(yīng)也是CO2資源化利用的方法之一C反應(yīng)CH3OH(g)=CH3OCH3(g)H2O(l)的H kJmol1D反應(yīng)2CO(g)4H2(g)=CH3OCH3(g)H2O(g)的H(2b2cd) kJmol1答案C解析A項(xiàng)，反應(yīng)、提供CO2和H2，正確；B項(xiàng)，反應(yīng)將CO2轉(zhuǎn)化為有機(jī)原料，是CO2的資源利用，正確；C項(xiàng)，反應(yīng)生成液態(tài)水，放出熱量大于，錯誤；D項(xiàng)，目標(biāo)反應(yīng)可由反應(yīng)22獲得，計算反應(yīng)熱為(2b2cd) kJmol1，正確。42017全國卷，28(2)下圖是通過熱化學(xué)循環(huán)在較低溫度下由水或硫化氫分解制備氫氣的反應(yīng)系統(tǒng)原理。通過計算，可知系統(tǒng)()和系統(tǒng)()制氫的熱化學(xué)方程式分別為_、_，制得等量H2所需能量較少的是_。答案H2O(l)=H2(g)O2(g)H286 kJmol1H2S(g)=H2(g)S(s)H20 kJmol1系統(tǒng)()解析隔離分析兩個系統(tǒng)，分別將每個系統(tǒng)中的三個方程式相加，即可得到所需答案。52016全國卷，27(4)已知下列反應(yīng)：SO2(g)2OH(aq)=SO(aq)H2O(l)H1ClO(aq)SO(aq)=SO(aq)Cl(aq)H2CaSO4(s)=Ca2(aq)SO(aq)H3則反應(yīng)SO2(g)Ca2(aq)ClO(aq)2OH(aq)=CaSO4(s)H2O(l)Cl(aq)的H_。答案H1H2H3解析將題中的3個反應(yīng)依次標(biāo)記為、，根據(jù)蓋斯定律，即得所求的反應(yīng)，HH1H2H3。62016全國卷，26(3)2O2(g)N2(g)=N2O4(l)H1N2(g)2H2(g)=N2H4(l)H2O2(g)2H2(g)=2H2O(g)H32N2H4(l)N2O4(l)=3N2(g)4H2O(g) H41 048.9 kJmol1上述反應(yīng)熱效應(yīng)之間的關(guān)系式為H4_，聯(lián)氨和N2O4可作為火箭推進(jìn)劑的主要原因?yàn)開。答案2H32H2H1反應(yīng)放出熱量大，產(chǎn)生大量的氣體解析對照目標(biāo)熱化學(xué)方程式中的反應(yīng)物和生成物在已知熱化學(xué)方程式中的位置和化學(xué)計量數(shù)，利用蓋斯定律，將熱化學(xué)方程式2，減去熱化學(xué)方程式2，再減去熱化學(xué)方程式，即可得出熱化學(xué)方程式，故H42H32H2H1；聯(lián)氨具有強(qiáng)還原性，N2O4具有強(qiáng)氧化性，兩者混合在一起易自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)放出熱量大，并產(chǎn)生大量的氣體，可為火箭提供很大的推進(jìn)力。1(2018信陽高三模擬)頁巖氣是從頁巖層中開采出來的天然氣，是一種重要的非常規(guī)天然氣資源。我國的頁巖氣儲量超過其他任何一個國家，可采儲量有1 275萬億立方英尺。這些儲量足夠中國使用300多年，有關(guān)頁巖氣的敘述錯誤的是()A頁巖氣屬于一種新能源B頁巖氣屬于一次能源C頁巖氣屬于清潔能源D頁巖氣屬于不可再生能源答案A解析頁巖氣屬于天然氣，是化石燃料，是不可再生能源。2(2017武漢市第二中學(xué)高三檢測)美國研究人員將CO和O附著在一種釘催化劑表面，用激光脈沖將其加熱到2 000 K，成功觀察到CO與O形成化學(xué)鍵生成CO2的全過程。下列說法不正確的是()ACO2屬于酸性氧化物BCO與O形成化學(xué)鍵的過程中放出能量C釘催化劑可以改變該反應(yīng)的焓變DCO與O形成化學(xué)鍵的過程中有電子轉(zhuǎn)移答案C解析二氧化碳能和堿反應(yīng)生成鹽和水，說明二氧化碳是酸性氧化物，A項(xiàng)正確；原子結(jié)合形成化學(xué)鍵時放出熱量，B項(xiàng)正確；催化劑只改變反應(yīng)速率，不改變反應(yīng)的焓變，C項(xiàng)錯誤；一氧化碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳時碳的化合價升高，所以一氧化碳和氧形成化學(xué)鍵的過程中有電子轉(zhuǎn)移，D項(xiàng)正確。3下列說法正確的是()A化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱不僅與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，還與反應(yīng)的途徑有關(guān)B能量的釋放或吸收是以發(fā)生變化的物質(zhì)為基礎(chǔ)的，且以物質(zhì)為主C根據(jù)蓋斯定律，熱化學(xué)方程式中的H直接相加即可得總反應(yīng)熱D即使運(yùn)用蓋斯定律也無法計算出碳不完全燃燒時的反應(yīng)熱答案B解析化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無關(guān)，A項(xiàng)錯誤；結(jié)合蓋斯定律的內(nèi)涵和應(yīng)用可知C項(xiàng)錯誤；運(yùn)用蓋斯定律可計算出碳不完全燃燒時的反應(yīng)熱，D項(xiàng)錯誤。4(2017吉安二模)下列有關(guān)熱化學(xué)方程式的敘述，正確的是()A1 mol甲烷燃燒生成氣態(tài)水和二氧化碳所放出的熱量是甲烷的燃燒熱B由N2O4(g)2NO2(g)H56.9 kJmol1，可知將1 mol N2O4(g)置于密閉容器中充分反應(yīng)后放出熱量為56.9 kJC由：H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1，可知：含1 mol CH3COOH的溶液與含1 mol NaOH的溶液混合，放出熱量為57.3 kJD已知101 kPa時，2C(s)O2(g)=2CO(g)H221 kJmol1，則1 mol碳完全燃燒放出的熱量大于110.5 kJ答案D解析A項(xiàng)，液態(tài)的水才是氫的穩(wěn)定氧化物，錯誤；B項(xiàng)，N2O4(g)2NO2(g)H56.9 kJmol1，這是一個可逆反應(yīng)不可能完全反應(yīng)，錯誤；C項(xiàng)，醋酸是弱電解質(zhì)，電離的過程要吸收熱量，因此1 mol CH3COOH的溶液與含1 mol NaOH的溶液混合，放出熱量要小于57.3 kJ，錯誤。5在25 、101 kPa下，1 mol白磷(化學(xué)式為P4)完全燃燒放出的熱量和4 mol紅磷(化學(xué)式為P)完全燃燒放出的熱量關(guān)系如圖所示：由此判斷，下列說法正確的是()A由紅磷轉(zhuǎn)化為白磷是吸熱反應(yīng)，等質(zhì)量時紅磷比白磷能量高，白磷比紅磷穩(wěn)定B由紅磷轉(zhuǎn)化為白磷是放熱反應(yīng)，等質(zhì)量時紅磷比白磷能量低，紅磷比白磷穩(wěn)定C由紅磷轉(zhuǎn)化為白磷是放熱反應(yīng)，等質(zhì)量時紅磷比白磷能量高，白磷比紅磷穩(wěn)定D由紅磷轉(zhuǎn)化為白磷是吸熱反應(yīng)，等質(zhì)量時紅磷比白磷能量低，紅磷比白磷穩(wěn)定答案D解析由圖像知：白磷比紅磷能量高，能量越高越不穩(wěn)定，故紅磷比白磷穩(wěn)定，紅磷轉(zhuǎn)化為白磷時需要吸收能量，屬于吸熱反應(yīng)。6下列各組熱化學(xué)方程式的H前者大于后者的是()C(s)O2(g)=CO2(g)H1C(s)O2(g)=CO(g)H2S(s)O2(g)=SO2(g)H3S(g)O2(g)=SO2(g)H4H2(g)O2(g)=H2O(l)H52H2(g)O2(g)=2H2O(l)H6CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)H7CaO(s)H2O(l)=Ca(OH)2(aq)H8A B C D答案C解析H有正、負(fù)之分，比較時要連同“”“”在內(nèi)一起比較，類似數(shù)學(xué)中的正、負(fù)大小的比較。中第一個熱化學(xué)方程式減去第二個熱化學(xué)方程式可得：CO(g)O2(g)=CO2(g)HH1H2，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即H1H20，所以H1H4；發(fā)生同樣的燃燒反應(yīng)，物質(zhì)的量越多，放出的熱量越多，故H5H6；碳酸鈣分解吸收熱量，H70，CaO與H2O反應(yīng)放出熱量，H8H8。7(2017河南中原名校聯(lián)盟模擬聯(lián)考)下列圖示與對應(yīng)的敘述相符的是()A圖甲中的H1H2B圖乙表示可逆反應(yīng)A(s)3B(g)2C(g)H0C圖丙表示充滿NO2氣體的試管，倒置于水槽中，向其中緩慢通入氧氣直至試管中全部充滿水，假設(shè)溶質(zhì)不擴(kuò)散，溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度與通入氧氣的體積關(guān)系D由圖丁可說明烯烴與H2加成反應(yīng)是放熱反應(yīng)，虛線表示在有催化劑的條件下進(jìn)行答案C解析H1、H2、H3均小于零，且H1H2H3，故A錯誤；平衡常數(shù)不會隨壓強(qiáng)的改變而改變，故B錯誤；試管中發(fā)生的總反應(yīng)為4NO2O22H2O=4HNO3，所以隨氧氣通入，溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度不變，故C正確；催化劑會降低反應(yīng)的活化能，故D錯誤。8(2017信陽、三門峽第一次聯(lián)考)一定條件下，在水溶液中1 mol Cl、ClO(x1,2,3,4)的能量(kJ)相對大小如圖所示，下列有關(guān)說法正確的是()Ae是ClOBbac反應(yīng)的活化能為60 kJmol1Ca