2019版高考化學一輪復習 第六章 化學反應與能量變化 第20講 化學能與熱能學案.doc

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第20講化學能與熱能考綱要求1.了解化學反應中能量轉(zhuǎn)化的原因及常見的能量轉(zhuǎn)化形式。2.了解化學能與熱能的相互轉(zhuǎn)化，了解吸熱反應、放熱反應、反應熱等概念。3.了解熱化學方程式的含義，能正確書寫熱化學方程式。4.了解焓變與反應熱的含義。5.理解蓋斯定律，并能運用蓋斯定律進行有關(guān)反應焓變的計算。6.了解能源是人類生存和社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)，了解化學在解決能源危機中的重要作用?？键c一焓變、熱化學方程式1反應熱(焓變)(1)定義：在恒壓條件下進行的反應的熱效應。符號：H。單位：kJmol1或kJ/mol。(2)表示方法吸熱反應：H0；放熱反應：H”“”或“”，下同)H2。答案解析因為C(g)=C(l)H30則H3H2H1，H2H1。(2)同一反應，反應物狀態(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，又因為H2H3H1，所以H2H1。利用狀態(tài)，迅速比較反應熱的大小若反應為放熱反應(1)當反應物狀態(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)當反應物狀態(tài)不同，生成物狀態(tài)相同時，固體反應放熱最少，氣體反應放熱最多。(3)在比較反應熱(H)的大小時，應帶符號比較。對于放熱反應，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，可再生性強等特點，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，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的分解反應是放熱反應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，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不易貯存和運輸，所以氫能源利用并未普及，但發(fā)展前景廣闊?？键c三蓋斯定律及反應熱的計算1蓋斯定律(1)內(nèi)容：對于一個化學反應，無論是一步完成還是分幾步完成，其反應熱是相同的。即：化學反應的反應熱只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應的途徑無關(guān)。(2)意義：間接計算某些反應的反應熱。(3)應用轉(zhuǎn)化關(guān)系反應熱間的關(guān)系aAB、ABH1aH2ABH1H2HH1H22.利用蓋斯定律計算反應熱(1)運用蓋斯定律的技巧“三調(diào)一加”一調(diào)：根據(jù)目標熱化學方程式，調(diào)整已知熱化學方程式中反應物和生成物的左右位置，改寫已知的熱化學方程式。二調(diào)：根據(jù)改寫的熱化學方程式調(diào)整相應H的符號。三調(diào)：調(diào)整中間物質(zhì)的化學計量數(shù)。一加：將調(diào)整好的熱化學方程式及其H相加。(2)運用蓋斯定律的三個注意事項熱化學方程式乘以某一個數(shù)時，反應熱的數(shù)值必須也乘上該數(shù)。熱化學方程式相加減時，物質(zhì)之間相加減，反應熱也必須相加減。將一個熱化學方程式顛倒時，H的“”“”隨之改變，但數(shù)值不變。1反應熱比較選項判斷(1)一個反應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)一個反應的H大小只與反應的始態(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)過兩步反應被氧化成NO。兩步反應的能量變化示意圖如下：1 mol NH全部被氧化成NO的熱化學方程式為_。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)于上述反應焓變的判斷正確的是()AH10BH50，H4H3CH1H2H3DH3H4H5答案B解析大多數(shù)化合反應為放熱反應，而放熱反應的反應熱(H)均為負值，故A錯誤；鋁熱反應為放熱反應，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熱3在1 200 時，天然氣脫硫工藝中會發(fā)生下列反應：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22得出，則反應熱為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方程式5LiH可作飛船的燃料，已知下列反應：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在空氣中加熱反應生成Fe2O3的熱化學方程式是_。答案4FeCO3(s)O2(g)=2Fe2O3(s)4CO2(g)H260 kJmol1解析將所給熱化學方程式標號：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鍵的過程。反應過程的示意圖如下：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反應的過程答案C解析A項，由能量反應過程圖像中狀態(tài)和狀態(tài)知，CO和O生成CO2是放熱反應，錯誤；B項，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，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，由能量反應過程圖像中狀態(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：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、為反應提供原料氣B反應也是CO2資源化利用的方法之一C反應CH3OH(g)=CH3OCH3(g)H2O(l)的H kJmol1D反應2CO(g)4H2(g)=CH3OCH3(g)H2O(g)的H(2b2cd) kJmol1答案C解析A項，反應、提供CO2和H2，正確；B項，反應將CO2轉(zhuǎn)化為有機原料，是CO2的資源利用，正確；C項，反應生成液態(tài)水，放出熱量大于，錯誤；D項，目標反應可由反應22獲得，計算反應熱為(2b2cd) kJmol1，正確。42017全國卷，28(2)下圖是通過熱化學循環(huán)在較低溫度下由水或硫化氫分解制備氫氣的反應系統(tǒng)原理。通過計算，可知系統(tǒng)()和系統(tǒng)()制氫的熱化學方程式分別為_、_，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：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個反應依次標記為、，根據(jù)蓋斯定律，即得所求的反應，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上述反應熱效應之間的關(guān)系式為H4_，聯(lián)氨和N2O4可作為火箭推進劑的主要原因為_。答案2H32H2H1反應放出熱量大，產(chǎn)生大量的氣體解析對照目標熱化學方程式中的反應物和生成物在已知熱化學方程式中的位置和化學計量數(shù)，利用蓋斯定律，將熱化學方程式2，減去熱化學方程式2，再減去熱化學方程式，即可得出熱化學方程式，故H42H32H2H1；聯(lián)氨具有強還原性，N2O4具有強氧化性，兩者混合在一起易自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應，反應放出熱量大，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形成化學鍵的過程中放出能量C釘催化劑可以改變該反應的焓變DCO與O形成化學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生成鹽和水，說明二氧化碳是酸性氧化物，A項正確；原子結(jié)合形成化學鍵時放出熱量，B項正確；催化劑只改變反應速率，不改變反應的焓變，C項錯誤；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鍵的過程中有電子轉(zhuǎn)移，D項正確。3下列說法正確的是()A化學反應的反應熱不僅與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，還與反應的途徑有關(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，熱化學方程式中的H直接相加即可得總反應熱D即使運用蓋斯定律也無法計算出碳不完全燃燒時的反應熱答案B解析化學反應的反應熱與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應的途徑無關(guān)，A項錯誤；結(jié)合蓋斯定律的內(nèi)涵和應用可知C項錯誤；運用蓋斯定律可計算出碳不完全燃燒時的反應熱，D項錯誤。4(2017吉安二模)下列有關(guān)熱化學方程式的敘述，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，液態(tài)的水才是氫的穩(wěn)定氧化物，錯誤；B項，N2O4(g)2NO2(g)H56.9 kJmol1，這是一個可逆反應不可能完全反應，錯誤；C項，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(化學式為P4)完全燃燒放出的熱量和4 mol紅磷(化學式為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，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，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，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，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。6下列各組熱化學方程式的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、負之分，比較時要連同“”“”在內(nèi)一起比較，類似數(shù)學中的正、負大小的比較。中第一個熱化學方程式減去第二個熱化學方程式可得：CO(g)O2(g)=CO2(g)HH1H2，該反應為放熱反應，即H1H20，所以H1H4；發(fā)生同樣的燃燒反應，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)下列圖示與對應的敘述相符的是()A圖甲中的H1H2B圖乙表示可逆反應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加成反應是放熱反應，虛線表示在有催化劑的條件下進行答案C解析H1、H2、H3均小于零，且H1H2H3，故A錯誤；平衡常數(shù)不會隨壓強的改變而改變，故B錯誤；試管中發(fā)生的總反應為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反應的活化能為60 kJmol1Ca