1、专题七 化学反应与热能-2-高考命题热点 高考真题印证 命题角度素养立意 1.反应热及表示方法 2019 天津理综,7;2018 天津理综,10;2017 天津理综,3;2016 天津理综,7、10 热化学方程式的书写是近几年的主要题型,此外还涉及反应热与能源的综合考查,需要注意的是有关能源的试题将成为今后命题的热点。要求考生能运用已有知识和方法综合分析化学过程对环境可能带来的各种影响,权衡利弊,勇于承担责任,积极参与有关化学问题的社会决策 -3-高考命题热点 高考真题印证 命题角度素养立意 2.盖斯定律的应用 2018 天津理综,10 运用盖斯定律进行有关反应焓变的简单计算,是高考的必考题型
2、。在基本理论的大题中,必有一小题考查焓变计算或通过热化学方程式书写的形式考查盖斯定律。复习时要求掌握反应热的计算技巧,学会应用盖斯定律,能依据物质及其变化的信息建构模型,建立解决复杂化学问题的思维框架 反应热及表示方法 1.化学反应中的能量变化(1)E1表示正反应的活化能,即从反应物至最高点的能量数值;(2)E2表示逆反应的活化能,即最高点至生成物的能量数值;(3)H=E1-E2,即反应的焓变。2.热化学方程式正误判断的六个易错点 例1某反应过程能量变化如图所示,下列说法不正确的是()A.该反应反应物的总能量大于生成物的总能量 B.该反应为放热反应,热效应等于H C.改变催化剂,可改变该反应的
3、活化能 D.有催化剂条件下,反应的活化能等于E1+E2 D解析:催化剂使反应需要的能量降低,即活化能降低,反应速率会增大,所以b过程应该是加入了催化剂,但是催化剂并不能改变反应物能量和生成物的能量,所以反应热不改变。活化能是使反应物分子变为活化分子吸收的能量,即反应物能量与最高能量之差。催化剂存在时,活化能为E1。使用不同的催化剂,反应的活化能不同。-8-题后反思(1)分析反应热效应时,只需用图像的起点(反应物总能量)和终点(生成物总能量)来判断反应是放热还是吸热及反应热的大小。(2)加入催化剂,反应的活化能降低,图线应下降,但图像的起点和终点不变。-9-例2依据事实,写出下列反应的热化学方程
4、式。(1)在25、101 kPa下,1 g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68 kJ。则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为 。(2)若适量的N2与O2完全反应,每生成23 g NO2需要吸收16.95 kJ热量,相关的热化学方程式为 。(3)已知拆开 1 mol 键、1 mol 键、1 mol NN 键分别需要的能量是 436 kJ、391 kJ、946 kJ,则 N2 与 H2 反应生成 NH3的热化学方程式为 。(4)在25、101 kPa下,已知SiH4气体在氧气中完全燃烧后恢复至原状态,平均每转移1 mol电子放热190.0 kJ,该反应的热化学方程式是 。-10-答案:(1)CH3
5、OH(l)+32O2(g)CO2(g)+2H2O(l)H=-725.76 kJmol-1(2)N2(g)+2O2(g)2NO2(g)H=+67.8 kJmol-1(3)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=-92 kJmol-1(4)SiH4(g)+2O2(g)SiO2(s)+2H2O(l)H=-1 520 kJmol-1解析:(1)化学计量数表示参加反应的物质的物质的量,若给出的是物质的质量,必然先转化为 1 mol 该物质反应时放出或吸收的热量,根据计算,1 mol 甲醇燃烧放出的热量是 725.76 kJ,热化学方程式为CH3OH(l)+32O2(g)CO2(g)+2H2O(l)H=
6、-725.76 kJmol-1。(2)生成 1 mol NO2 需要吸收 33.9 kJ 的热量,则热化学方程式可写为N2(g)+2O2(g)2NO2(g)H=+67.8 kJmol-1。(3)反应热的计算方法有以下几种。根据热化学方程式中物质与 Q 之间的比例关系直接求算反应热。依据燃烧热数据直接求算反应热:Q=燃烧热n(可燃物的物质的量)。根据反应物和生成物的总能量计算:H=E(生成物)-E(反应物)。根据反应物和生成物的键能计算:H=反应物键能总和-生成物键能总和。如对于反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=946 kJmol-1+3436 kJmol-1-6391 kJmol
7、-1=-92 kJmol-1。(4)SiH4(g)+2O2(g)SiO2(s)+2H2O(l),该反应中转移 8 mol 电子,所以 H=-190.08 kJmol-1=-1 520 kJmol-1。-12-1.(2018北京理综)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()A.生成CH3COOH总反应的原子利用率为100%B.CH4CH3COOH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 D2.已知1 g氢气完全燃烧生成液态水时放出热量143 kJ,18 g水蒸气
8、变成液态水放出44 kJ的热量。其他相关数据如下表:化学键 OO HH HO(g)1 mol 化学键断裂时需要吸收的能量/kJ 496 436 x 则表中x为()A.920B.557 C.463D.188 C-14-3.下列说法正确的是()A.在化学反应过程中,发生物质变化的同时不一定发生能量变化 B.破坏生成物全部化学键所需要的能量大于破坏反应物全部化学键所需要的能量时,该反应为吸热反应 C.生成物的总焓大于反应物的总焓时,反应吸热,H0 D.H的大小与热化学方程式中的化学计量数无关 C4.(1)(2015天津理综节选)已知1 mol钠在足量O2中燃烧,恢复至室温,放出255.5 kJ热量,
9、写出该反应的热化学方程式:。(2)NaBH4(s)与H2O(l)反应生成NaBO2(s)和H2(g)。在25、101 kPa下,已知每消耗3.8 g NaBH4(s)放热21.6 kJ,该反应的热化学方程式为 。(3)化合物AX3与单质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,AX5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 。答案:(1)2Na(s)+O2(g)Na2O2(s)H=-511 kJmol-1(2)NaBH4(s)+2H2O(l)NaBO2(s)+4H2(g)H=
10、-216.0 kJmol-1(3)AX3(l)+X2(g)AX5(s)H=-123.8 kJmol-15.(2019江西师大附中期末)氨在工农业生产中应用广泛。在压强为30 MPa时,合成氨平衡混合气体中NH3的体积分数如下:温度/200 300 400 500 600 氨含量/%89.9 71.0 47.0 26.4 13.8 请回答下列问题:(1)根据图中所示,合成氨的热化学方程式是 。(2)取1 mol N2(g)和3 mol H2(g)放在一密闭容器中,在催化剂存在时进行反应,测得反应放出的热量 (填“大于”“小于”或“等于”)92.2 kJ,原因是 ;若加入催化剂,H (填“变大”“
11、变小”或“不变”)。(3)已知:分别破坏1 mol NN键、1 mol HH键需要吸收的能量为946 kJ、436 kJ,则破坏1 mol NH键需要吸收的能量为 kJ。答案:(1)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=-92.2 kJmol-1(2)小于 该反应是可逆反应,反应物无法全部转化为生成物 不变(3)391 盖斯定律的应用 1.根据盖斯定律解题的思维路径 2.运用盖斯定律求反应热 参照目标热化学方程式,设计合理的反应途径,对原热化学方程式进行恰当“变形”(反写、乘除某一个数),然后热化学方程式之间进行“加减”,从而得出新的热化学方程式。具体方法:(1)热化学方程式乘以某一个数时
12、,反应热也必须乘上该数;(2)热化学方程式“加减”时,同种物质之间可相“加减”,反应热也随之“加减”。-19-3.运用盖斯定律时的注意事项(1)将一个热化学方程式颠倒时,H的“+”“-”号也随之改变,但绝对值不变。(2)注意物质中共价键的数目:如1 mol H2、P4分别含有1 mol HH键、6 mol PP键,1 mol H2O中含有2 mol OH键,1 mol NH3中含有3 mol NH键,1 mol CH4中含有4 mol CH键。-20-例3发射卫星用N2H4气体为燃料,NO2气体为氧化剂,两者反应生成N2和水蒸气,已知:N2(g)+2O2(g)2NO2(g)H1=+67.7 k
13、Jmol-12H2(g)+O2(g)2H2O(g)H2=-484 kJmol-1N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)H3=-534 kJmol-1H2O(l)H2O(g)H4=+44.0 kJmol-1写出N2H4气体与NO2气体反应生成氮气和液态水的热化学方程式:。答案:2N2H4(g)+2NO2(g)3N2(g)+4H2O(l)H=-1 311.7 kJmol-1解析:根据盖斯定律,2-4 得 2N2H4(g)+2NO2(g)3N2(g)+4H2O(l),所以反应的 H=2(-534 kJmol-1)-67.7 kJmol-1-4(+44.0 kJmol-1)=-1 311
14、.7 kJmol-1。-21-1.根据如图所给信息,得出的结论正确的是()A.48 g 碳完全燃烧放出的热量为 1 574 kJmol-1B.2C(s)+O2(g)2CO(g)H=-221.0 kJmol-1C.2CO2(g)2CO(g)+O2(g)H=+283.0 kJmol-1D.C(s)+O2(g)CO2(s)H=-393.5 kJmol-1B-22-2.已知:C(s)+O2(g)CO2(g)H1CO2(g)+C(s)2CO(g)H22CO(g)+O2(g)2CO2(g)H34Fe(s)+3O2(g)2Fe2O3(s)H43CO(g)+Fe2O3(s)3CO2(g)+2Fe(s)H5下列
15、关于上述反应焓变的判断正确的是()A.H10,H30,H40C.H1=H2+H3 D.H3=H4+2H5C-23-3.已知:甲醇脱水反应 2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)H1=-23.9 kJmol-1甲醇制烯烃反应 2CH3OH(g)C2H4(g)+2H2O(g)H2=-29.1 kJmol-1乙醇异构化反应 C2H5OH(g)CH3OCH3(g)H3=+50.7 kJmol-1则乙烯气相直接水合反应 C2H4(g)+H2O(g)C2H5OH(g)的 H=kJmol-1。答案:-45.5 -24-4.(高考组合)(1)(2018 全国节选)已知:2N2O5(g)2N2O4
16、(g)+O2(g)H1=-4.4 kJmol-12NO2(g)N2O4(g)H2=-55.3 kJmol-1则反应 N2O5(g)2NO2(g)+12O2(g)的 H=kJmol-1。(2)(2018 江苏化学节选)NOx(主要指 NO 和 NO2)是大气主要污染物之一。有效去除大气中的 NOx 是环境保护的重要课题。用水吸收NOx 的相关热化学方程式如下:2NO2(g)+H2O(l)HNO3(aq)+HNO2(aq)H=-116.1 kJmol-13HNO2(aq)HNO3(aq)+2NO(g)+H2O(l)H=75.9 kJmol-1反应 3NO2(g)+H2O(l)2HNO3(aq)+N
17、O(g)的 H=kJmol-1。(3)(2018 天津理综节选)CO2 是一种廉价的碳资源,其综合利用具有重要意义。回答下列问题:CO2 与 CH4 经催化重整,制得合成气:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)已知上述反应中相关的化学键键能数据如下:化学键 CH CO HH CO(CO)键能/(kJmol-1)413 745 436 1 075 则该反应的 H=。分别在 V L 恒温密闭容器 A(恒容)与 B(恒压,容积可变)中,加入 CH4 和 CO2 各 1 mol 的混合气体。两容器中反应达平衡后放出或吸收的热量较多的是 (填“A”或“B”)。答案:(1)53.1(2)-136.2(3)+120 kJmol-1 B
