1、第二部分化学基本理论专题五化学能与热能【考情探究】课标解读考点反应热的有关概念及计算热化学方程式盖斯定律及其应用解读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、燃烧热、中和反应反应热等概念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1.了解热化学方程式的含义,能正确书写热化学方程式2.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以新能源的改进与研发为背景对热化学方程式的书写、盖斯定律的运用进行重点考查。随着能源问题的日益突出,高考对本专题的考查一直保持较高的热度备考指导熟练掌握运用盖斯定律计算反应热的方法,密切关注环境问题与
2、化学反应速率和化学平衡相关的新研究成果,并能从化学视角进行分析【真题探秘】基础篇固本夯基【基础集训】考点一反应热的有关概念及计算1.下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是()A.生成物总能量一定低于反应物总能量B.放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率C.应用盖斯定律,可计算某些难以直接测量的反应焓变D.同温同压下,H2(g)+Cl2(g) 2HCl(g)在光照和点燃条件下的H不同答案C2.已知:1 g C(s)燃烧生成一氧化碳放出9.2 kJ的热量。氧化亚铜与氧气反应的能量变化如图所示。下列叙述正确的是()A.碳C(s)的燃烧热H为-110.4 kJmol-1B.1 mol CuO分
3、解生成Cu2O放出73 kJ的热量C.反应2Cu2O(s)+O2(g) 4CuO(s)的活化能为292 kJmol-1D.足量炭粉与CuO反应生成Cu2O的热化学方程式为C(s)+2CuO(s) Cu2O(s)+CO(g)H=+35.6 kJmol-1答案D3.化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的。如图为N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化:下列说法正确的是()A.1 mol N2(g)和1 mol O2(g)反应放出的能量为180 kJB.1 mol N2(g)和1 mol O2(g)具有的总能量小于2 mol N
4、O(g)具有的总能量C.通常情况下,N2(g)和O2(g)混合能直接生成NO(g)D.NO是一种酸性氧化物,能与NaOH溶液反应生成盐和水答案B考点二热化学方程式盖斯定律及其应用4.已知NO和O2经反应和反应转化为NO2,其能量变化随反应进程的图示如下。2NO(g) N2O2(g)H1平衡常数K1N2O2(g)+O2(g) 2NO2(g)H2平衡常数K2下列说法不正确的是()A.H10,H2Q1Q3C.Q2Q3Q1D.Q2=Q3Q1答案C2.(2018日照期中,10)已知CaSO42H2O脱水过程的热化学方程式如下: CaSO42H2O(s) CaSO412H2O(s)+32H2O(g)H1=
5、+83.2 kJmol-1CaSO412H2O(s) CaSO4(s)+12H2O(g)H2又知:CaSO42H2O(s) CaSO4(s)+2H2O(l)H3=+26 kJmol-1H2O(g) H2O(l)H=-44 kJmol-1则H2为()A.+30.8 kJmol-1B.-30.8 kJmol-1C.+61.6 kJmol-1D.-61.6 kJmol-1答案A3.(1)(2018潍坊期中,18节选)铅及其化合物广泛用于蓄电池、机械制造、电缆防护等行业。用PbS熔炼铅的过程中会有如下反应发生:2PbS(s)+3O2(g) 2PbO(s)+2SO2(g)H=a kJmol-1PbS(s
6、)+2O2(g) PbSO4(s)H=b kJmol-1PbS(s)+2PbO(s) 3Pb(s)+SO2(g)H=c kJmol-1写出PbS与PbSO4反应生成Pb和SO2的热化学方程式:。(2)(2018青岛城阳期中,19节选)已知25 ,101 kPa时:4Fe(s)+3O2(g) 2Fe2O3(s)H=-1 648 kJmol-1C(s)+O2(g) CO2(g)H=-393 kJmol-14FeCO3(s)+O2(g) 2Fe2O3(s)+4CO2(g)H=-260 kJmol-1将铁粉与碳、氧气共同作用可以得到FeCO3,则该反应的热化学方程式为。答案(1)PbS(s)+PbSO
7、4(s) 2Pb(s)+2SO2(g)H=2(a+c)-3b3 kJmol-1(2)2Fe(s)+3O2(g)+2C(s) 2FeCO3(s)H=-1 480 kJmol-1应用篇知行合一【应用集训】1.(2019日照期末,10)相同条件下,CO与O2、I2与O2反应过程的能量变化如下图所示:对于反应:5CO(g)+I2O5(s) 5CO2(g)+I2(s),下列说法正确的是()A.该反应的H=(5E1-5E2) kJmol-1B.增大压强时,CO的平衡转化率增大C.升高温度时,CO的平衡转化率减小D.平衡后,分离出部分I2可使CO的平衡转化率增大答案C2.(2019临沂一模,11)Li/Li
8、2O体系的能量循环图如图所示。下列说法正确的是()A.H3H5D.Hl+H2+H3+H4+H5+H6=0答案C3.(2019青岛九中模块考试,19)请认真观察图像,回答问题。 图1 图2 图3(1)图1中反应是 反应(填“放热”或“吸热”),该反应的H=(用含E1、E2的代数式表示)。(2)已知热化学方程式:H2(g)+1/2O2(g)H2O(g)H=-241.8 kJmol-1,该反应的活化能为167.2 kJmol-1,则其逆反应的活化能为。(3)对于同一反应,与实线()相比,图1中虚线()活化能(填“升高”或“降低”)。改变以下哪些条件可以改变活化分子百分数,进而改变反应速率? A.加入
9、催化剂B.增大反应物浓度C.增大体系压强D.升高温度(4)如图2是1 mol NO2与1 mol CO恰好反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图。图3是某学生模仿图2画出的NO(g)+CO2(g)NO2(g)+CO(g)的能量变化示意图,则图3中E4=kJmol-1。(5)下图为氧族元素氢化物a、b、c、d的生成热数据示意图。试回答下列问题:同一主族元素非金属性越强,生成气态氢化物越容易,气态氢化物越稳定,该氢化物的能量越低,生成热H就越小。已知H2Te分解反应的S0。结合以上信息,请解释为什么Te和H2不能直接化合:。答案(1)放热(E2-E1)kJmol-1(2)409.0 kJmol
10、-1(3)降低AD(4)234(5)因为H2和Te化合的H0,S0,故反应不能自发进行4.(2019淄博、滨州一模,28)国家实施“青山绿水工程”,大力研究脱硝和脱硫技术。(1)H2在催化剂作用下可将NO还原为N2。下图是该反应生成1 mol水蒸气的能量变化示意图。写出该反应的热化学方程式:。(2)2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的反应历程如下:反应:2NO(g) N2O2(g)(快)H10v1正=k1正c2(NO),v1逆=k1逆c(N2O2);反应:N2O2(g)+O2(g) 2NO2(g)(慢)H2”“”或“=”)反应的活化能E。已知反应速率常数K随温度升高而增大,则升高温度后k
11、2正增大的倍数k2逆增大的倍数(填“大于”“小于”或“等于”)。答案(1)2H2(g)+2NO(g) N2(g)+2H2O(g)H=2(E1-E2) kJmol-1或H2(g)+NO(g) 1/2N2(g)+H2O(g)H=(E1-E2) kJmol-1(2)k1正k2正k1逆k2逆p2p1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)考点二热化学方程式盖斯定律及其应用5.(2019浙江4月选考,23,2分)MgCO3和CaCO3的能量关系如图所示(M=Ca
12、、Mg):M2+(g)+CO32-(g) M2+(g)+O2-(g)+CO2(g) H1 H3MCO3(s)MO(s)+CO2(g)已知:离子电荷相同时,半径越小,离子键越强。下列说法不正确的是()A.H1(MgCO3)H1(CaCO3)0B.H2(MgCO3)=H2(CaCO3)0C.H1(CaCO3)-H1(MgCO3)=H3(CaO)-H3(MgO)D.对于MgCO3和CaCO3,H1+H2H3答案C6.(2015重庆理综,6,6分)黑火药是中国古代的四大发明之一,其爆炸的热化学方程式为:S(s)+2KNO3(s)+3C(s) K2S(s)+N2(g)+3CO2(g)H=x kJmol-
13、1已知:碳的燃烧热H1=a kJmol-1S(s)+2K(s) K2S(s)H2=b kJmol-12K(s)+N2(g)+3O2(g) 2KNO3(s)H3=c kJmol-1则x为()A.3a+b-cB.c-3a-bC.a+b-cD.c-a-b答案A7.(2019天津理综,10,14分)多晶硅是制作光伏电池的关键材料。以下是由粗硅制备多晶硅的简易过程。 回答下列问题:.硅粉与HCl在300 时反应生成1 mol SiHCl3气体和H2,放出225 kJ热量,该反应的热化学方程式为。SiHCl3的电子式为 。.将SiCl4氢化为SiHCl3有三种方法,对应的反应依次为:SiCl4(g)+H2
14、(g) SiHCl3(g)+HCl(g)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: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
15、,还有(填分子式)。答案(14分).Si(s)+3HCl(g) SiHCl3(g)+H2(g)H=-225 kJmol-1 .(1)阴极2H2O+2e- H2+2OH-或2H+2e- H2(2)1 000 H2”“B教师专用题组考点一反应热的有关概念及计算1.(2013福建理综,11,6分)某科学家利用二氧化铈(CeO2)在太阳能作用下将H2O、CO2转变为H2、CO。其过程如下:mCeO2 (m-x)CeO2xCe+xO2(m-x)CeO2xCe+xH2O+xCO2 mCeO2+xH2+xCO下列说法不正确的是()A.该过程中CeO2没有消耗B.该过程实现了太阳能向化学能的转化C.右图中H1
16、=H2+H3D.以CO和O2构成的碱性燃料电池的负极反应式为CO+4OH-2e- CO32-+2H2O答案C2.(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
17、为(5a-3b+12c)/8 kJmol-1答案C考点二热化学方程式盖斯定律及其应用3.(2014课标,13,6分)室温下,将1 mol的CuSO45H2O(s)溶于水会使溶液温度降低,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.H2H3 B.H1H3答案B4.(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 k
18、Jmol-1HH、OO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D5.(2013课标,12,6分)在1 200 时,天然气脱硫工艺中会发生下列反应H2S(g)+32O2(g) SO2(g)+H2O(g)H12H2S(g)+SO2(g)32S2(g)+2H2O(g)H2H2S(g)+12O2(g) S(g)+H2O(g)H32S(g) S2(g)H4则H4的正确表达式为()A.H4=23(H1+H2-3H3)B.H4=23(3H3-H1-H2)C.H4=32(H1+H2-3H3)D.H4=32(H1-H2-3H3)答
19、案A6.(2014北京理综,26,14分)NH3经一系列反应可以得到HNO3和NH4NO3,如下图所示。(1) 中,NH3和O2在催化剂作用下反应,其化学方程式是。(2)中,2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)。在其他条件相同时,分别测得NO的平衡转化率在不同压强(p1、p2)下随温度变化的曲线(如图)。比较p1、p2的大小关系:。随温度升高,该反应平衡常数变化的趋势是。(3)中,降低温度,将NO2(g)转化为N2O4(l),再制备浓硝酸。已知:2NO2(g) N2O4(g)H12NO2(g) N2O4(l)H2下列能量变化示意图中,正确的是(选填字母)。N2O4与O2、H2O化合的化学方
20、程式是。(4)中,电解NO制备NH4NO3,其工作原理如图所示。为使电解产物全部转化为NH4NO3,需补充物质A。A是,说明理由: 。答案(1)4NH3+5O2 4NO+6H2O(2)p1p2减小(3)A2N2O4+O2+2H2O 4HNO3(4)NH3根据反应:8NO+7H2O 3NH4NO3+2HNO3,电解产生的HNO3多【三年模拟】时间:40分钟分值:70分一、选择题(每小题2分,共18分。每小题只有一个选项符合题意)1.(2020届省实验中学高三二诊,4)下列依据热化学方程式得出的结论正确的是()A.已知:正丁烷(g) 异丁烷(g)HH2答案C2.(2020届聊城高三月考,16)下列
21、伴随的能量变化中,属于反应热的是()A.形成1 mol HCl键放出的能量B.石墨转变成金刚石吸收的能量C.Na变成Na+吸收的能量D.水蒸气变成液态水放出的能量答案B3.(2019德州期末,11)已知2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)H=-198 kJ/mol,在V2O5存在时反应过程中的能量变化如图所示。下列叙述正确的是()A.H=E4-E3+E2-E1B.加入V2O5后反应经过两步完成,其中第一步决定反应速率C.加入V2O5,H不变,但反应速率改变D.向密闭容器中充入2 mol SO2和1 mol O2,发生上述反应达平衡时,反应放热198 kJ答案C4.(2019济南莱芜期末,
22、9)向足量H2SO4溶液中加入100 mL 0.4 molL-1Ba(OH)2溶液,放出的热量是5.12 kJ。如果向足量Ba(OH)2溶液中加入100 mL 0.4 molL-1HCl溶液时,放出的热量为2.2 kJ,则Na2SO4溶液与BaCl2溶液反应的热化学方程式为()A.Ba2+(aq)+SO42-(aq) BaSO4(s)H=-2.92 kJmol-1B.Ba2+(aq)+SO42-(aq) BaSO4(s)H=-0.72 kJmol-1C.Ba2+(aq)+SO42-(aq) BaSO4(s)H=-73 kJmol-1D.Ba2+(aq)+SO42-(aq) BaSO4(s)H=
23、-18 kJmol-1答案D5.(2020届济南天桥暑期测评,18)已知25 、101 kPa下,碳、氢气、乙烯和葡萄糖的燃烧热依次是-393.5 kJmol-1、-285.8 kJmol-1、-1 411.0 kJmol-1、-2 800 kJmol-1,则热化学方程式正确的是()A.C(s)+12O2(g) CO(g)H=-393.5 kJmol-1B.2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)H=571.6 kJmol-1C.C2H4(g)+3O2(g) 2CO2(g)+2H2O(g)H=-1 411.0 kJmol-1D.12C6H12O6(s)+3O2(g) 3CO2(g)+3H2O(
24、l)H=-1 400.0 kJmol-1答案D 6.(2018潍坊三县质检,12)已知:CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l)H=-Q12H2(g)+O2(g) 2H2O(g)H=-Q22H2(g)+O2(g) 2H2O(l) H=-Q3常温下取体积比为41的CH4和H2的混合气体11.2 L(标准状况),经完全燃烧后恢复至常温,放出的热量是()A.0.4Q1+0.05Q3B.0.4Q1+0.05Q2C.0.4Q1+0.1Q3D.0.4Q1+0.2Q2答案A7.(2019枣庄期末,17)下列图像分别表示有关反应的反应过程与能量变化的关系,据此判断下列说法中正确的是()A.石墨
25、转变为金刚石是吸热反应B.白磷比红磷稳定C.S(g)+O2(g) SO2(g),S(s)+O2(g) SO2(g),放出热量:0)2CO(g)+2NO(g) N2(g)+2CO2(g)H=-b kJmol-1(b0)若用CO还原NO2至N2,当消耗标准状况下3.36 L CO时,放出的热量为kJ(用含有a和b的代数式表示)。答案(1)8CO2(g)+25H2(g) C8H18(l)+16H2O(l)H=-(25a-b) kJmol-1(2)5CO(g)+I2O5(s) 5CO2(g)+I2(s)H=-1 377 kJmol-1(3)-746.5(4)0.3a+0.15b4或6a+3b8014.
26、(2019潍坊二模,27节选)(16分)CH4超干重整CO2技术可得到富含CO的化工原料。回答下列问题:(1)CH4超干重整CO2的催化转化如图1所示:图1图2已知相关反应的能量变化如图2所示:过程的热化学方程式为 。关于上述过程的说法不正确的是。(填序号)a.实现了含碳物质与含氢物质的分离b.可表示为CO2+H2 H2O(g)+COc.CO未参与反应d.Fe3O4、CaO为催化剂,降低了反应的H其他条件不变,在不同催化剂(、)作用下,反应CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)进行相同时间后,CH4的转化率随反应温度的变化如图3所示。a点所代表的状态(填“是”或“不是”)平衡状
27、态;b点CH4的转化率高于c点,原因是 。 图3答案(1)CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)H=+247.4 kJmol-1cd不是b和c都未达到平衡,b点温度高,反应速率快,相同时间内转化率高15.(2018山东枣庄一模,28)(16分)氮元素也与碳元素一样存在一系列氢化物,如NH3、N2H4、N3H5、N4H6等。请回答下列有关问题:(1)上述氮的系列氢化物的通式为。(2)已知2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) H=-483.6 kJmol-1,查阅文献资料,化学键键能如下表:化学键HHNHE/kJmol-1436946391氨分解反应NH3(g) 12N2(g)
28、+32H2(g)的活化能Ea1=300 kJmol-1,则合成氨反应12N2(g)+32H2(g) NH3(g)的活化能Ea2=。氨气完全燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式为 。如图是氨气燃料电池示意图。a电极的电极反应式为。(3)已知NH3H2O为一元弱碱。N2H4H2O为二元弱碱,在水溶液中的一级电离方程式为N2H4H2O+H2O N2H5H2O+OH-。则可溶性盐盐酸肼(N2H6Cl2)第一步水解的离子方程式为;溶液中离子浓度由大到小的排列顺序为。(4)通过计算判定(NH4)2SO3溶液的酸碱性(写出计算过程):。(已知:氨水的电离平衡常数Kb=1.810-5;H2SO3的电离平衡常数Ka1=1.310-2、Ka2=6.310-8)。答案(1)NnHn+2(2)254 kJmol-14NH3(g)+3O2(g) 2N2(g)+6H2O(g)H=-1 266.8 kJmol-12NH3+6OH-6e- N2+6H2O(3)N2H62+H2O N2H5H2O+H+c(Cl-)c(N2H62+)c(H+)c(N2H5H2O+)c(OH-)(4)SO32-的水解常数Kh1=KWKa2=110-146.310-8=106.310-7,NH4+的水解常数Kh2=KWKb=110-141.810-5=101.810-10,Kh1Kh2,故SO32-水解起主要作用,溶液呈碱性