1、专题6化学反应中的能量变化【考情探究】课标解读考点化学反应中的热效应及热化学方程式盖斯定律及反应热计算解读1.了解化学能与热能的相互转化,了解吸热反应、放热反应、反应热等的概念2.了解能源是人类生存和社会发展的重要基础,了解化学在解决能源危机中的重要作用3.了解热化学方程式的含义,能正确书写热化学方程式理解盖斯定律,并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算考情分析“反应热”是近几年课标卷的必考内容,常出现在非选择题的某个设问中,与化学反应速率、化学平衡及工艺流程相结合进行考查。考查形式基本稳定,分值一般占24分;从考查的内容来看,均与盖斯定律有关备考指导在备考中应注意以下三个方面的复习:化学反应
2、中能量变化的概念;热化学方程式的书写规则及有限制条件的热化学方程式的书写;应用盖斯定律进行有关反应焓变的计算【真题探秘】基础篇 固本夯基【基础集训】考点一化学反应中的热效应及热化学方程式1.(2020届湖南雅礼中学月考三,11)下列热化学方程式或说法正确的是()A.甲烷的燃烧热为890.3 kJmol-1,则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g)H=-890.3 kJmol-1B.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(
3、g) 2NH3(g)H=-38.6 kJmol-1C.同温同压下,反应H2+Cl2 2HCl在光照和点燃条件下分别发生反应,两者的反应热相同D.已知中和反应反应热为57.3 kJmol-1,则稀硫酸与氢氧化钡溶液反应的热化学方程式为2H+(aq)+SO42-(aq)+Ba2+(aq)+2OH-(aq) BaSO4(s)+2H2O(l)H=-57.3 kJmol-1答案C2.(2019河南焦作定位考试,12)下列说法正确的是()A.已知C(石墨,s) C(金刚石,s)H0,则金刚石比石墨稳定B.已知H+(aq)+OH-(aq) H2O(l)H=-57.3 kJmol-1,则稀硫酸溶液和稀Ba(O
4、H)2溶液反应的反应热H=-114.6 kJmol-1C.常温下,反应C(s)+CO2(g) 2CO(g)不能自发进行,则该反应的H0D.已知H2(g)+Cl2(g) 2HCl(g)H1=-a kJmol-1,H2(g)+Cl2(g) 2HCl(l)H2=-b kJmol-1,则ab答案D3.(2019四川成都摸底,14)下列说法正确的是()A.锂电池使用时,能量只存在由化学能到电能的转化B.已知P4(白磷,s) 4P(红磷,s)H=-18.4 kJmol-1,故白磷比红磷稳定C.H2在Cl2中燃烧:H2(g)+Cl2(g) 2HCl(g)H=-184.6 kJmol-1,则H2的燃烧热H=-
5、184.6 kJmol-1D.测定中和反应的反应热时,其他不变,用醋酸代替盐酸测得的反应热H偏大答案D4.(2018北京朝阳二模,9)中国学者在水煤气变换CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H中突破了低温下高转化率与高反应速率不能兼得的难题,该过程是基于双功能催化剂(能吸附不同粒子)催化实现的。反应过程示意图如下:下列说法正确的是()A.过程、过程均为放热过程B.过程生成了具有极性共价键的H2、CO2C.使用催化剂降低了水煤气变换反应的HD.图示过程中的H2O均参与了反应过程答案D考点二盖斯定律及反应热计算5.(2020届湖南长沙明德中学月考二,6)在一定条件下,1 mol C(石
6、墨,s)转化为1 mol C(金刚石,s),要吸收1.895 kJ的热能,下列说法错误的是()A.金刚石和石墨是C元素的两种同素异形体B.金刚石比石墨稳定C.石墨转化为金刚石是化学变化D.1 mol C(石墨,s)比1 mol C(金刚石,s)的总能量低答案B 6.(2020届湖南师大附中月考二,9)三油酸甘油酯(相对分子质量为884)在体内代谢时可发生反应C57H104O6(s)+80O2(g) 57CO2(g)+52H2O(l)。已知燃烧1 kg该化合物释放出热量3.8104 kJ,则三油酸甘油酯的燃烧热H约为()A.3.8104 kJmol-1B.-3.8104 kJmol-1C.3.4
7、104 kJmol-1D.-3.4104 kJmol-1答案D7.(2018河北衡水中学大联考,13)已知NO和O2转化为NO2的反应机理如下:2NO(g) N2O2(g)(快)H10平衡常数K1;N2O2(g)+O2(g) 2NO2(g)(慢)H2H3D.如图所示为甲醇燃料电池的工作原理示意图,负极的电极反应为CH3OH-6e-+6OH- CO2+5H2O答案B2.(2019湖南长郡中学月考四,8)物质A在一定条件下可发生一系列转化,由图判断下列关系错误的是()A.AF,H=-H6B.H1+H2+H3+H4+H5+H6=0C.CF,H=H1+H2+H6D.若AC为放热过程,则H3+H4+H5
8、+H6 0答案C3.(2019湖南雅礼中学月考三,13)根据如下所示能量变化示意图,判断下列说法不正确的是()A.相同质量的N2H4(g)和N2H4(l),前者具有的能量较高B.相同物质的量的NO2(g)和N2O4(g),后者含有的总键能较高C.H5=H1+H2+H3+H4D.N2H4(l)+NO2(g) 32N2(g)+2H2O(l)H,则HH4答案D4.(2019湖南四校摸底,17节选)氢能是发展中的新能源,它的利用包括氢气的制备、应用等环节。回答下列问题:(1)氢气的制备热化学硫碘循环分解水以太阳能为热源,是一种高效、无污染的制氢方法,其反应过程如图所示。反应包含两步反应:H2SO4(l
9、) SO3(g)+H2O(g)H=+177 kJmol-12SO3(g) 2SO2(g)+O2(g)H=+196 kJmol-1写出反应的热化学方程式:。(2)氢气的应用CO2加氢制备甲酸(HCOOH)可用于回收利用CO2。温度为T1时,将等物质的量的CO2和H2充入体积为1 L的密闭容器中发生反应:CO2(g)+H2(g)HCOOH(g)H,化学平衡常数K=1。实验测得:v正=k正c(CO2)c(H2),v逆=k逆c(HCOOH),k正、k逆为速率常数。当CO2的转化率为33.3%时,HCOOH的体积分数为。T1时,k逆=(用k正表示)。当升高温度至T2时,k逆=0.9k正,则H(填“”“应
10、用篇知行合一【应用集训】1.(2019河北衡水十三中质检,15)N2O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)+N2(g)H,有关化学反应的物质变化过程及能量变化过程如图所示。下列说法不正确的是()A.H=H1+H2B.H=-226 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Pt2O+和Pt2O2+答案D2.(2019陕西汉中十二校联考,27节选)碳酸亚铁(FeCO3)是菱铁矿的主要成分,将其隔绝空气加热到200 开始分解为FeO和CO2,若将其在空气中高温煅烧则生成Fe2O3。
11、(1)已知25 、101 kPa时:C(s)+O2(g) CO2(g)H=-393 kJmol-1铁及其化合物反应的焓变示意图如下:请写出FeCO3在空气中煅烧生成Fe2O3的热化学方程式:。(2)据报道,一定条件下Fe2O3可被甲烷还原为“纳米级”的金属铁。其热化学方程式为Fe2O3(s)+3CH4(g) 2Fe(s)+3CO(g)+6H2(g)H。反应在3 L的密闭容器中进行,2 min后达到平衡,测得Fe2O3在反应中质量减少4.8 g,则该段时间内用H2表示该反应的平均反应速率为molL-1min-1。将一定量的Fe2O3(s)和CH4(g)置于恒温恒容密闭容器中,在一定条件下反应,能
12、说明反应达到平衡状态的是(填字母)。A.CO和H2的物质的量之比为12B.混合气体的密度不再改变C.铁的物质的量不再改变D.v正(CO)=2v逆(H2)在容积为V L的、三个相同的密闭容器中加入足量“纳米级”的金属铁,然后分别充入a mol CO和2a mol H2,三个容器的反应温度分别为T1、T2、T3且恒定不变,在其他条件相同的情况下,实验测得反应均进行到t min时,CO的体积分数如图1所示,此时、三个容器中一定处于化学平衡状态的是;反应2Fe(s)+3CO(g)+6H2(g) Fe2O3(g)+3CH4(g)为反应(填“吸热”或“放热”)。答案D(1)4FeCO3(s)+O2(g)
13、2Fe2O3(s)+4CO2(g)H=-260 kJmol-1(2)0.03BC放热【五年高考】考点一化学反应中的热效应及热化学方程式1.(2018浙江4月选考,21,2分)氢卤酸的能量关系如图所示:下列说法正确的是()A.已知HF气体溶于水放热,则HF的H103SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s) 4SiHCl3(g)H202SiCl4(g)+H2(g)+Si(s)+HCl(g) 3SiHCl3(g)H3(1)氢化过程中所需的高纯度H2可用惰性电极电解KOH溶液制备,写出产生H2的电极名称(填“阳极”或“阴极”),该电极反应方程式为。(2)已知体系自由能变G=H-TS,Gv逆b.v正:
14、A点E点c.反应适宜温度:480520 (4)反应的H3=(用H1,H2表示)。温度升高,反应的平衡常数K(填“增大”“减小”或“不变”)。(5)由粗硅制备多晶硅过程中循环使用的物质除SiCl4、SiHCl3和Si外,还有(填分子式)。答案(14分).Si(s)+3HCl(g) SiHCl3(g)+H2(g)H=-225 kJmol-1ClSiClHCl.(1)阴极2H2O+2e- H2+2OH-或2H+2e- H2(2)1 000 H2H1导致反应的G小(3)a、c(4)H2-H1减小(5)HCl、H2考点二盖斯定律及反应热计算4.(2019江苏单科,11,4分)氢气与氧气生成水的反应是氢能
15、源应用的重要途径。下列有关说法正确的是()A.一定温度下,反应2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)能自发进行,该反应的H”“B8.(2015课标,27,14分)甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇,发生的主要反应如下:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)H1CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)H2CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)H3回答下列问题:(1)已知反应中相关的化学键键能数据如下:化学键HHCOCOHOCHE/(kJmol-1)4363431 076465413由此计算H1
16、=kJmol-1;已知H2=-58 kJmol-1,则H3=kJmol-1。(2)反应的化学平衡常数K表达式为;图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为(填曲线标记字母),其判断理由是。图1图2(3)合成气组成n(H2)/n(CO+CO2)=2.60时,体系中的CO平衡转化率()与温度和压强的关系如图2所示。(CO)值随温度升高而(填“增大”或“减小”),其原因是;图2中的压强由大到小为,其判断理由是。答案(1)-99+41(每空2分,共4分)(2)K=c(CH3OH)c(CO)c2(H2)或Kp=p(CH3OH)p(CO)p2(H2)(1分)a反应为放热反应,平衡常数数值应随温度升高
17、变小(每空1分,共2分)(3)减小升高温度时,反应为放热反应,平衡向左移动,使得体系中CO的量增大;反应为吸热反应,平衡向右移动,又使产生CO的量增大;总结果,随温度升高,使CO的转化率降低(1分,2分,共3分)p3p2p1相同温度下,由于反应为气体分子数减小的反应,加压有利于提升CO的转化率;而反应为气体分子数不变的反应,产生CO的量不受压强影响。故增大压强时,有利于CO的转化率升高(每空2分,共4分)教师专用题组考点一化学反应中的热效应及热化学方程式1.(2014江苏单科,11,4分)下列有关说法正确的是()A.若在海轮外壳上附着一些铜块,则可以减缓海轮外壳的腐蚀B.2NO(g)+2CO(
18、g) N2(g)+2CO2(g)在常温下能自发进行,则该反应的H0 C.加热0.1 molL-1 Na2CO3溶液,CO32-的水解程度和溶液的pH均增大D.对于乙酸与乙醇的酯化反应(H”“=”或“”“=”或“ ”)。当反应()处于图中a点时,保持温度不变,向恒容体系中通入少量氢气,达平衡后反应()可能处于图中的点(填“b”“c”或“d”),该贮氢合金可通过或的方式释放氢气。(3)贮氢合金ThNi5可催化由CO、H2合成CH4的反应。温度为T时,该反应的热化学方程式为。已知温度为T时:CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g)H=+165 kJmol-1CO(g)+H2O(g)
19、CO2(g)+H2(g)H=-41 kJmol-1答案(1)2y-x30c加热减压(3)CO(g)+3H2(g) CH4(g)+H2O(g)H=-206 kJmol-1考点二盖斯定律及反应热计算3.(2014重庆理综,6,6分)已知:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)H=a kJmol-12C(s)+O2(g) 2CO(g)H=-220 kJmol-1HH、O O和OH键的键能分别为436、496和462 kJmol-1,则a为() A.-332B.-118C.+350D.+130答案D4.(2014课标,13,6分)室温下,将1 mol的CuSO45H2O(s)溶于水会使溶液温度
20、降低,热效应为H1,将1 mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高,热效应为H2;CuSO45H2O受热分解的化学方程式为:CuSO45H2O(s) CuSO4(s)+5H2O(l),热效应为H3。则下列判断正确的是()A.H2H3B.H1H3答案B5.(2013重庆理综,6,6分)已知:P4(g)+6Cl2(g) 4PCl3(g)H=a kJmol-1,P4(g)+10Cl2(g) 4PCl5(g)H=b kJmol-1,P4具有正四面体结构,PCl5中PCl键的键能为c kJmol-1,PCl3中PCl键的键能为1.2c kJmol-1。下列叙述正确的是()A.PP键的键能大于PCl
21、键的键能B.可求Cl2(g)+PCl3(g) PCl5(s)的反应热HC.ClCl键的键能为(b-a+5.6c)/4 kJmol-1D.PP键的键能为(5a-3b+12c)/8 kJmol-1答案C【三年模拟】时间:40分钟分值:60分一、选择题(每小题5分,共25分)1.(2020届湖南师大附中月考三,5)S2Cl2和SCl2均为重要的化工原料,都满足8电子稳定结构。已知:S2(l)+Cl2(g) S2Cl2(g)H1=x kJ/molS2Cl2(g)+Cl2(g) 2SCl2(g)H2=y kJ/mol相关化学键的键能如下表所示:化学键SSSClClCl键能/kJ/molabc下列说法错误
22、的是()A.SCl2的结构式为ClSClB.S2Cl2的电子式为ClSSClC.y=2b-a-cD.在S2(l)+2Cl2(g) 2SCl2(g)的反应中,H=(x+y) kJ/mol答案C2.(2020届湖南长沙一中月考二,6)设NA为阿伏加德罗常数的值。已知反应:CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l)H1=a kJmol-1CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g)H2=b kJmol-1键能定义:在标准状况下,将1 mol气态分子AB(g)解离为气态原子A(g)、B(g)所需的能量。已知1 mol氧气的键能为x kJ。其他数据如下表所示:化学键C OCHO
23、H键能/(kJmol-1)798413463下列说法正确的是()A.x=(1 796+a)/2B.H2O(g) H2O(l)的SMgBr2MgCl2MgF2C.工业上可电解MgCl2溶液冶炼金属镁,该过程需吸收热量D.金属镁和卤素单质(X2)的反应能自发进行是因为H均小于零答案D5.(2018豫北、豫南二联,10)HBr被O2氧化依次由如下、三步反应组成,1 mol HBr被氧化为Br2放出12.67 kJ热量,其能量与反应过程曲线如图所示。()HBr(g)+O2(g) HOOBr(g)()HOOBr(g)+HBr(g) 2HOBr(g)()HOBr(g)+HBr(g) H2O(g)+Br2(
24、g)下列说法中正确的是()A.三步反应均为放热反应B.步骤()的反应速率最慢C.HOOBr比HBr和O2稳定D.热化学方程式为4HBr(g)+O2(g) 2H2O(g)+2Br2(g)H=-12.67 kJmol-1答案B二、非选择题(共35分)6.(2020届湖南师大附中摸底,18)(12分,每空3分)研究处理NO、SO2对环境保护有着重要的意义。请回答下列问题:(1)SO2的排放主要来自煤的燃烧,工业上常用氨水吸收法处理尾气中的SO2。已知吸收过程中相关反应的热化学方程式如下所示:SO2(g)+NH3H2O(aq) NH4HSO3(aq)H1=a kJmol-1NH3H2O(aq)+NH4
25、HSO3(aq) (NH4)2SO3(aq)+H2O(l)H2=b kJmol-12(NH4)2SO3(aq)+O2(g) 2(NH4)2SO4(aq)H=c kJmol-1则反应2SO2(g)+4NH3H2O(aq)+O2(g) 2(NH4)2SO4(aq)+2H2O(l)的H=。(2)NOx的排放主要来自汽车尾气,有人利用反应C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)H=-34.0 kJmol-1,用活性炭对NO进行吸附。在恒压密闭容器中加入足量的活性炭和一定量的NO气体,测得单位时间内NO的转化率(NO)随温度的变化如图所示:由图可知,1 050 K前,反应中单位时间内NO的转化率
26、随温度升高而增大,原因是;在1 100 K时,CO2的体积分数为。用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作Kp)。在1 050 K、1.1106 Pa时,该反应的化学平衡常数Kp=(已知气体分压=气体总压体积分数)。答案(1)(2a+2b+c) kJmol-1(2)1 050 K前,单位时间内反应未达到平衡状态,温度升高,反应速率加快,NO的转化率增大(或1 050 K及以后的更高温度,单位时间内反应已经达到平衡,随温度升高,平衡向逆反应方向移动,NO的转化率减小)20%47.(2020届湖南师大附中摸底,15节选)(3分)H2S在金属离子的鉴定分析、煤化工等领域都有重
27、要应用。请回答下列问题:.H2S是煤化工原料气脱硫过程的重要中间体。反应原理为.COS(g)+H2(g) H2S(g)+CO(g)H=+7 kJmol-1;.CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)H=-42 kJmol-1。(4)已知:断裂1 mol分子中的化学键所需吸收的能量如下表所示。分子COS(g)H2(g)CO(g)H2S(g)H2O(g)CO2(g)能量/(kJmol-1)1 319442x6789301 606表中x=。答案(4)1 0768. (2020届湖南师大附中月考二,19)(14分)研究反应过程的热量变化对于生产生活有重要意义。.甲醇是重要的化工原料。利用合成
28、气(主要成分为CO、CO2和H2)在一定条件下合成甲醇。请按要求回答下列问题:(1)反应CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)在使用和未使用催化剂时,反应过程和能量的对应关系如图所示。下列说法正确的是(填字母代号)。A.该可逆反应的正反应为吸热反应B.断裂反应物中的化学键所吸收的总能量小于形成生成物中的化学键所释放的总能量C.曲线b是使用了催化剂对应的曲线,且加入催化剂后,反应热变小(2)CO、CO2和H2在合成过程中发生的主要反应如下:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)H1=-99 kJmol-1CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)H2=-5
29、8 kJmol-1CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)H3则H3=。(3)直接甲醇燃料电池(简称DMFC)由于其结构简单、能量转化率高、对环境无污染,可作为常规能源的替代品而越来越受到关注。DMFC的工作原理如图所示:则通入a气体的电极是电池的(填“正”或“负”)极,其电极反应式为。.已知单质硫在通常条件下以S8(斜方硫)的形式存在,而在蒸气状态下,有S2、S4、S6及S8等多种同素异形体,其中S4、S6和S8具有相似的结构特点,其结构如图所示:(1)在一定温度下,测得硫蒸气的平均摩尔质量为80 gmol-1,则该蒸气中S2的体积分数不小于。(2)若已知硫氧键的键能为d kJmo
30、l-1,氧氧键的键能为e kJmol-1。S(s)+O2(g) SO2(g)H=-a kJmol-1,则S8中硫硫键的键能为。答案(每空2分).(1)B(2)+41 kJmol-1(3)负CH3OH-6e-+H2O CO2+6H+.(1)75%(3分)(2)(2d-a-e) kJmol-1(3分)9.(2020届湖南雅礼中学月考一,18节选)(6分)碳热还原法广泛用于合金及多种金属材料的制备。请回答下列问题:(1)真空碳热冶铝法包含很多反应,其中的三个反应如下:Al2O3(s)+3C(s) Al2OC(s)+2CO(g)H12Al2OC(s)+3C(s) Al4C3(s)+2CO(g)H22Al2O3(s)+9C(s) Al4C3(s)+6CO(g)H3H3=(用H1、H2表示)。Al4C3可与足量盐酸反应制备一种烃,反应的化学方程式为。答案(1)2H1+H2Al4C3+12HCl 4AlCl3+3CH4