2019年高考化学二轮专题复习 专题六 化学能与热能课件.ppt

专题六化学能与热能 第二单元 PART1 考纲展示 1 了解化学反应中能量转化的原因 能说出常见的能量转化形式 2 了解化学能与热能的相互转化 了解吸热反应 放热反应 反应热等概念 3 了解热化学方程式的含义 能正确书写热化学方程式 4 了解焓变 H 与反应热的含义 了解 H H 生成物 H 反应物 表达式的含义 5 理解盖斯定律 并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的简单计算 6 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 高频考点探究 1 从两种角度理解化学反应热 核心透析 考点一反应热热化学方程式 2 五环节 法书写热化学方程式 提醒 对于具有同素异形体的物质 除了要注明聚集状态之外 还要注明物质的名称 3 燃烧热和中和热应用中的注意事项 1 均为放热反应 H 0 单位为kJ mol 1 2 燃烧热概念理解的三要点 外界条件是25 101kPa 反应的可燃物是1mol 生成物是稳定的氧化物 包括状态 如碳元素生成的是CO2 而不是CO 氢元素生成的是液态水 而不是水蒸气 3 中和热概念理解三要点 反应物的酸 碱是强酸 强碱 溶液是稀溶液 不存在稀释过程的热效应 生成产物水是1mol 例1 1 2018 北京卷 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 该历程示意图如图6 1所示 典例探究 图6 1 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 CH4 CH3COOH过程中 有C H键发生断裂C 放出能量并形成了C C键D 该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率 2 2018 海南卷 炭黑是雾霾中的重要颗粒物 研究发现它可以活化氧分子 生成活化氧 活化过程的能量变化模拟计算结果如图6 2所示 活化氧可以快速氧化二氧化硫 下列说法正确的是 图6 2 A 每活化一个氧分子吸收0 29eV的能量B 水可使氧分子活化反应的活化能降低0 42eVC 氧分子的活化是O O键的断裂与C O键的生成过程D 炭黑颗粒是大气中二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂 3 2016 天津卷节选 硅和氯两元素的单质反应生成1molSi的最高价化合物 恢复至室温 放热687kJ 已知该化合物的熔 沸点分别为 69 和58 写出该反应的热化学方程式 答案 1 D 2 CD 3 Si s 2Cl2 g SiCl4 l H 687kJ mol 1 解析 1 观察图像 发生的反应是二氧化碳和甲烷生成醋酸 反应的原子利用率为100 A项正确 甲烷生成醋酸 观察分子结构可知有C H键断裂 B项正确 观察图像 物质的能量降低 故放出能量 且形成了C C键 C项正确 催化剂只能改变反应速率 不影响平衡的转化率 D项错误 2 根据图示 活化一个氧分子放出0 29eV的热量 A错误 图中0 73eV只是无水的过渡态 0 75eV才是无水的中间态 因此水可使氧分子活化反应的活化能降低0 18eV B错误 氧气中存在O O键 活化氧中存在C O键 C正确 由题给信息 活化氧可以快速氧化二氧化硫 结合氧化二氧化硫的总反应可知 D正确 3 单质Si和Cl2发生化合反应生成Si的最高价化合物即SiCl4 根据熔沸点可判断常温下SiCl4为液体 根据题意可写出热化学方程式为Si s 2Cl2 g SiCl4 l H 687kJ mol 1 2 甲烷自热重整是先进的制氢方法 包含甲烷氧化和蒸汽重整两个过程 向反应系统同时通入甲烷 氧气和水蒸气 发生的主要化学反应如下表 则在初始阶段 蒸汽重整的反应速率 填 大于 小于 或 等于 甲烷氧化的反应速率 3 CO2在Cu ZnO催化下 可同时发生如下的反应 其可作为解决温室效应及能源短缺问题的重要手段 答案 1 b a kJ mol 1764 2 小于 3 D 2 从表中活化能数据可以看出 在初始阶段 蒸汽重整反应活化能较大 而甲烷氧化的反应活化能均较小 所以甲烷氧化的反应速率快 3 反应 是放热反应 反应物的总能量大于生成物的总能量 反应 是吸热反应 反应物的总能量小于生成物的总能量 因为反应 的速率大于反应 因此反应 的活化能低于反应 D正确 特别提醒 特别提醒 催化剂能加快反应速率的原理是降低了反应的活化能 由此可推知反应的活化能越低 反应速率越快 相对来说反应就越易进行 核心透析 考点二盖斯定律的应用 典例探究 考查角度一反应热的计算 答案 1 53 1 2 136 2 变式 1 通过热循环进行能源综合利用的反应系统的原理如图6 5所示 图6 5 系统 制取氢气的热化学方程式为 两个系统制得等量的氢气所需能量较少的是 2 热化学碘硫循环脱硫涉及以下三个反应 bunsen反应 SO2 g I2 g 2H2O l 2HI g H2SO4 l H硫酸分解反应 2H2SO4 l 2SO2 g O2 g 2H2O l H 462kJ mol 1碘化氢分解反应 2HI g H2 g I2 g H 10kJ mol 1已知氢气的燃烧热为286kJ mol 1 则bunsen反应的 H kJ mol 1 解题策略 考查角度二反应热大小的比较 则该反应的 H 分别在vL恒温密闭容器A 恒容 B 恒压 容积可变 中 加入CH4和CO2各1mol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 2 室温下 CuSO4 s 和CuSO4 5H2O s 溶于水及CuSO4 5H2O受热分解的能量变化如图6 6所示 下列说法不正确的是 A 将CuSO4 5H2O s 溶于水会使溶液温度降低B 将CuSO4 s 溶于水会使溶液温度升高C H3 H2D H1 H2 H3 图6 6 答案 1 120kJ mol 1B 2 D 解析 1 根据焓变 反应物的键能总和 生成物的键能总和 可得 H 4 413kJ mol 1 2 745kJ mol 1 2 1075kJ mol 1 2 436kJ mol 1 120kJ mol 1 容器A恒容 随着反应进行 相对于容器B等于加压 平衡逆向移动 反应吸热较少 变式已知 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下列关于上述反应焓变的判断正确的是 A H1 0 H30 H4 0C H1 H2 H3D H3 H4 H5 归纳总结 比较反应热大小的方法比较反应热的大小时要注意 H有正负之分 比较时要连同 一起比较 类似数学中的正 负数大小的比较 若只比较放出或吸收热量的多少 则只比较数值的大小 不考虑正 负号 具体比较方法有如下几种 1 利用盖斯定律比较 2 同一反应的生成物状态不同时 如A g B g C g H1 A g B g C l H2 则 H1 H2 命题考向追踪 历年动态 命题考向追踪 答案 C 2 2016 江苏卷 通过以下反应均可获取H2 下列有关说法正确的是 太阳光催化分解水制氢 2H2O l 2H2 g O2 g H1 571 6kJ mol 1 焦炭与水反应制氢 C s H2O g CO g H2 g H2 131 3kJ mol 1 甲烷与水反应制氢 CH4 g H2O g CO g 3H2 g H3 206 1kJ mol 1A 反应 中电能转化为化学能B 反应 为放热反应C 反应 使用催化剂 H3减小D 反应CH4 g C s 2H2 g 的 H 74 8kJ mol 1 答案 D 2 2018 北京卷节选 近年来 研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储 过程如下 图6 7 答案 1 247 2 3SO2 g 2H2O g 2H2SO4 l S s H2 254kJ mol 1 3 135 6c CO2 c H2O 4 2 H3 2 H2 H1 5 124 解析 1 将题给三个已知热化学方程式依次编号为 由 2 可得CH4 g CO2 g 2CO g 2H2 g 根据盖斯定律 则该反应的 H 111kJ mol 1 2 75kJ mol 1 394kJ mol 1 247kJ mol 1 2 根据过程 反应 为SO2催化歧化生成H2SO4和S 反应为3SO2 2H2O 2H2SO4 S 根据盖斯定律 由反应 反应 得2H2SO4 l S s 3SO2 g 2H2O g H H1 H3 551kJ mol 1 297kJ mol 1 254kJ mol 1 反应 的热化学方程式为3SO2 g 2H2O g 2H2SO4 l S s H 254kJ mol 1 3 根据盖斯定律 NaHCO3 s 分解反应可由 2得到 故 H H1 2 H2 127 4kJ mol 1 131 5kJ mol 1 2 135 6kJ mol 1 固体不能写入平衡常数表达式 该反应的平衡常数表达式K c CO2 c H2O 4 观察可知 四个热化学方程式关系式为 2 2 由盖斯定律可知2 H3 2 H2 H1 H4 5 用反应物的总键能减去生成物的总键能等于反应的焓变 反应可看成是苯乙烷中乙基的两个碳氢键断裂 由碳碳单键变成碳碳双键 同时有H2生成 故有 H 412kJ mol 1 2 348kJ mol 1 612kJ mol 1 436kJ mol 1 124kJ mol 1 2019预测 图6 8 答案 D 解析 根据反应过程示意图 过程 为水分子中的化学键断裂的过程 为吸热过程 A错误 过程 中CO 氢氧原子团和氢原子形成了二氧化碳 水和氢气 H2中的化学键为非极性键 B错误 催化剂不能改变反应的 H C错误 根据反应过程示意图 过程 中水分子中的化学键断裂 过程 也是水分子中的化学键断裂的过程 过程 中形成了水分子 因此H2O均参与了反应过程 D正确 5 1 已知H2的燃烧热 H 285 8kJ moI 1 N2 g O2 g 2NO g H 180kJ moI 1 一定条件下 H2还原NO生成液态水和一种无毒物质的热化学方程式为 2 在100kPa和298 15K下 由稳定单质生成1mol化合物的焓变称为该物质在298 15K时的标准摩尔生成焓 已知NO标准摩尔生成焓 H 91 5kJ moI 1 CO的标准燃烧热 H 283kJ moI 1 由此写出NO和CO反应的热化学方程式 3 已知拆开1molH2 1molO2和液态水中1molO H键使之成为气态原子所需的能量分别为436kJ 496kJ和462kJ CH3OH g 的燃烧热为627kJ mol 1 则CO2 g 3H2 g CH3OH g H2O l H kJ mol 1 答案 1 2H2 g 2NO g N2 g 2H2O l H 751 6kJ mol 1 2 2CO g 2NO g N2 g 2CO2 g H 749kJ mol 1 3 93 教师备用习题 教师备用习题 答案 A 答案 B A 反应的 H 逆反应活化能 正反应活化能B 把1molCO g 和2molH2 g 充入密闭容器中充分反应 达到平衡时放出的热量为91kJC 从图中信息可知加入催化剂能改变反应历程和热效应D 相同条件下 CO g 和H2 g 反应生成1mol液态CH3OH放出的热量大于91kJ 2 某课题组实现了在常温常压下 以氮气和液态水为原料制备氨 同时有氧气生成 已知 在一定温度和压强下 由最稳定的单质生成1mol纯物质的热效应 称为该物质的生成热 H 常温常压下 相关物质的生成热如下表所示 上述合成氨反应的热化学方程式为 3 氮的氧化物是大气污染物 可以通过催化还原法处理 在汽车排气管上安装一个催化转化器 发生反应 解析 1 由图可知 反应为放热反应 H 正反应活化能 逆反应活化能 A错误 反应为可逆反应 不可能完全转化 故把1molCO g 和2molH2 g 充入密闭容器中充分反应 达到平衡时放出的热量小于91kJ B错误 从图中信息可知加入催化剂能改变反应历程但不能改变热效应 C错误 气态CH3OH转化为液态CH3OH时放热 故相同条件下 CO g 和H2 g 反应生成1mol液态CH3OH放出的热量大于91kJ D正确