2019年高考化学二轮复习 十大热门专题突破 专题05 化学反应与热能和电能学案.doc

专题05 化学反应与热能和电能一、化学反应与热能考点 化学反应与热能1.焓是一个与内能有关的量，反应热指的是化学反应中吸收或放出的能量。焓变指的是恒压条件下的反应热。2.焓变用H来表示，单位是kJ/mol。H0，反应吸热；反之，反应放热。3.吸热反应和放热反应：类型比较吸热反应放热反应定义吸收热量的化学反应放出热量的化学反应形成原因E(反应物)E(生成物)表示方法H0H0图示反应类型或实例所有的水解反应大多数的分解反应Ba(OH)28H2O与NH4Cl的反应CH2OCOH2所有的中和反应所有的燃烧反应大多数的化合反应活泼金属与水、较活泼金属与酸的反应铝热反应4.燃烧热和中和热燃烧热中和热相同点能量变化放热H及其单位H0)强酸与强碱反应的中和热为H57.3_kJmol15.热化学方程式的书写例1. 5 g火箭燃料二甲基肼(CH3NHNHCH3)完全燃烧，放出50 kJ热量，则二甲基肼的燃烧热H为()A1 000 kJmol1B1 500 kJC2 000 kJmol1D2 000 kJ【答案】C例2. (2015河南十校联考，4)如图表示白磷(P4)分子结构。白磷在氧气不足时燃烧生成P4O6，P4O6分子结构可以看成是白磷分子中磷磷键之间插入氧原子。已知：键能表示断裂1 mol化学键需要吸收的能量。几种共价键的键能如下表所示：化学键PPPOP=OO=O键能/(kJmol1)abcd则P4(s)3O2(g)=P4O6(s)的反应热(H)为()A(6a3d12b4c)kJmol1B(4a3d8d)kJmol1C(6a3d12b)kJmol1D(6a3d4c12b)kJmol1【答案】C例3. (1)SiH4是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成SiO2和液态H2O。已知室温下2 g SiH4自燃放出热量89.2 kJ。SiH4自燃的热化学方程式为_。(2)已知拆开1 mol HH键、1 mol NH键、1 mol NN键需要的能量分别是436 kJ、391 kJ、946 kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为_。(3)在25 、101 kPa下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量Q kJ，其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100 g CaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为_。(4)已知化学反应A2(g)B2(g)=2AB(g)的能量变化如图所示，请写出该反应的热化学方程式：_。 (5)化学反应N23H2=2NH3的能量变化如图所示。(假设该反应反应完全)试写出N2(g)和H2(g)反应生成NH3(l)的热化学方程式：_。(6)在一定条件下，S8(s)和O2(g)发生反应依次转化为SO2(g)和SO3(g)。反应过程和能量关系可用如图简单表示(图中的H表示生成1 mol产物的数据)。写出表示S8燃烧热(1 mol 可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量)的热化学方程式_。写出SO3分解生成SO2和O2的热化学方程式：_。【答案】(1)SiH4(g)2O2(g)=SiO2(s)2H2O(l)H1 427.2 kJmol1(2)N2(g)3H2(g)=2NH3(g)H92 kJmol1(3)C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H2Q kJmol1(4)A2(g)B2(g)=2AB(g)H(ab)kJmol1(5)N2(g)3H2(g)=2NH3(l) H2(bca) kJmol1(6) S8(s)8O2(g)=8SO2(g)H8a kJmol1SO3(g)=SO2(g)O2(g)Hb kJmol1【解析】(4)由图可知，生成物总能量高于反应物总能量，故该反应为吸热反应，H(ab)kJmol1。(5)根据假设反应完全进行的情况下，写出对应的化学方程式即可。(6)依据图像分析1 mol O2和 mol S8反应生成二氧化硫放热a kJ，依据燃烧热的概念是1 mol 可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量，根据概念先写出化学方程式，标注各物质聚集状态、反应热，热化学方程式为S8(s)8O2(g)=8SO2(g)H8a kJmol1。依据图像分析结合反应能量变化，写出化学方程式，标注各物质聚集状态和反应热，SO3分解生成SO2和O2的热化学方程式为SO3(g)=SO2(g)O2(g)Hb kJmol1。1. 化学反应A2B2=2AB的能量变化如下图所示，则下列说法中正确的是()A该反应是吸热反应B断裂1 mol AA键和1 mol BB键时能放出x kJ的能量C断裂2 mol AB键时需要吸收y kJ的能量D2 mol AB的总能量高于1 mol A2和1 mol B2的总能量【答案】C2.（2017贵州七校联考）根据如图所给信息，得出的结论正确的是()A48 g碳完全燃烧放出的热量为1 574 kJmol1B2C(s)O2(g)=2CO(g)H221.0 kJmol1C2CO2(g)=2CO(g)O2(g)H283.0 kJmol1DC(s)O2(g)=CO2(s)H393.5 kJmol1【答案】B3. 已知：2CH4(g)3O2(g)=2CO(g)4H2O(g)Ha kJmol12CO(g)O2(g)=2CO2(g)H220 kJmol1CH、O=O、OH和CO键的键能分别为415 kJmol1、496 kJmol1、462 kJmol1和847 kJmol1，则a为()A780B1 560C670D1 000【答案】B【解析】将已知两个反应相加，消去反应中的CO，得到新反应：2CH4(g)4O2(g)=2CO2(g)4H2O(g)H(a220)kJmol1，结合键能可求出a，即(a220)kJmol18415 kJmol14496 kJmol14847 kJmol18462 kJmol1，则a1 560。故选B项。4. 下列说法不正确的是()A反应过程(1)的热化学方程式为A2 (g)B2(g)=C(g) H1Q kJmol1B反应过程(2)的热化学方程式为C(g)=A2(g)B2(g) H2Q1 kJmol1CQ与Q1的关系：QQ1DH2H1【答案】C5. (1)2016全国新课标卷联氨(N2H4，又称肼，无色液体)是一种应用广泛的化工原料，可用作火箭燃料。回答下列问题：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上述反应热效应之间的关系式为H4_，联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为_。(2)2016全国新课标卷已知下列反应：SO2(g)2OH(aq)=SO(aq)H2O(l)H1ClO(aq)SO(aq)=SO(aq)Cl(aq)H2CaSO4(s)=Ca2(aq)SO(aq)H3则反应SO2(g)Ca2(aq)ClO(aq)2OH(aq)=CaSO4(s)H2O(l)Cl(aq)的H_。(3)2015江苏卷烟气(主要污染物SO2、NOx)经O3预处理后用CaSO3水悬浮液吸收，可减少烟气中SO2、NOx的含量。O3氧化烟气中SO2、NOx的主要反应的热化学方程式为：NO(g)O3(g)=NO2(g)O2(g)H200.9 kJmol1NO(g)O2(g)=NO2(g)H58.2 kJmol1SO2(g)O3(g)=SO3(g)O2(g)H241.6 kJmol1则反应3NO(g)O3(g)=3NO2(g)的H_kJmol1。(4)2015全国新课标卷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：已知反应中相关的化学键键能数据如下：化学键HHCOCOHOCHE/(kJmol1)4363431 076465413由此计算H1_ kJmol1；已知H258 kJmol1，则H3_ kJmol1。(5)2015全国新课标卷已知反应2HI(g)=H2(g)I2(g)的H11 kJmol1，1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436 kJ、151 kJ的能量，则1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为_kJ。(6)2014广东卷用CaSO4代替O2与燃料CO反应，既可提高燃烧效率，又能得到高纯CO2，是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术，反应为主反应，反应和为副反应。1/4CaSO4(s)CO(g)1/4CaS(s)CO2(g)H147.3 kJmol1CaSO4(s)CO(g)CaO(s)CO2(g)SO2(g)H2210.5 kJmol1CO(g)1/2C(s)1/2CO2(g)H386.2 kJmol1反应2CaSO4(s)7CO(g)CaS(s)CaO(s)6CO2(g)C(s)SO2(g)的H_(用H1、H2和H3表示)。(7)2014全国新课标卷已知：甲醇脱水反应2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)H2O(g)H123.9 kJmol1甲醇制烯烃反应2CH3OH(g)=C2H4(g)2H2O(g)H229.1 kJmol1乙醇异构化反应C2H5OH(g)=CH3OCH3(g)H350.7 kJmol1则乙烯气相直接水合反应C2H4(g)H2O(g)=C2H5OH(g)的H_kJmol1。【答案】(1)2H32H2H1反应放热量大、产生大量气体(2)H1H2H3(3)317.3(4)99 41(5)299(6)4H1H22H3(7)45.5【解析】(4)根据键能与反应热的关系可知，H1反应物的键能之和生成物的键能之和(1 076 kJmol12436 kJmol1)(413 kJmol13343 kJmol1465 kJmol1)99 kJmol1。根据质量守恒定律，由可得：CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)，结合盖斯定律可得：H3H2H1(58 kJmol1)(99 kJmol1)41 kJmol1。(5)设1 mol HI(g)分子中化学键断裂吸收的能量为x，则2x436 kJ151 kJ11 kJ，x299 kJ。(6)利用盖斯定律可以计算出所给反应的焓变，要学会利用所给方程式中化学计量数和反应物、中间产物的关系进行解答。根据盖斯定律，由42可得目标热化学方程式，故有H4H1H22H3。(7)将已知的三个热化学方程式依次编号为、，根据盖斯定律，用即得所求的热化学方程式，由此可得到H45.5 kJmol1。二、化学能与电能考点一 原电池1.原电池的驱动力是一个自发进行的氧化还原反应。2.原电池的负极发生氧化反应，正极发生还原反应，电子从负极流向正极，溶液中的阴离子移向负极，阳离子移向正极。3.原电池的扩展内容为化学电源，包括一次电池、二次电池和燃料电池。4.金属的电化学腐蚀是原电池原理，负极被腐蚀，正极被保护。考点二 电解池1.电解池的驱动力是外加电源。2.电解池是强有力的氧化还原手段，它可以变不可能为可能，变可能为更可能。3.电解原理的应用包括氯碱工业、电解精炼铜、电镀和电冶金。4.金属的防护方法包括：牺牲阳极的阴极保护法（原电池原理）和外加电流的阴极保护法（电解池原理）。1. 根据下图所示装置判断，下列说法正确的是()A烧杯a中的溶液pH降低B烧杯b中发生氧化反应C烧杯a中发生的反应为2H2e=H2D烧杯b中发生的反应为2Cl2e=Cl2【答案】B【解析】由题给原电池装置可知，电子经过导线，由Zn电极流向Fe电极，则O2在Fe电极发生还原反应：O22H2O4e=4OH，烧杯a中c(OH)增大，溶液的pH升高；烧杯b中，Zn发生氧化反应：Zn2e=Zn2。2. 科学家设想以N2和H2为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如图所示，下列说法不正确的是()A.通入N2的电极的电极反应式为：N26e8H=2NHB反应过程中溶液的pH会变大，故需要加入盐酸C该电池外电路电流从通入H2的电极流向通入N2的电极D通入H2的电极为负极，A为NH4Cl【答案】C3. 如图为一种固体离子导体电池与湿润KI试纸AB连接，Ag可以在RbAg4I5晶体中迁移，空气中氧气透过聚四氟乙烯膜与AlI3反应生成I2，Ag与I2作用形成电池。下列说法中正确的是()A试纸A端发生还原反应BAg从银电极移向石墨，K移向A端C试纸B端出现棕色D石墨电极上电极反应式：I22e=2I【答案】D【解析】银被氧化，则银为原电池负极，石墨为正极，A为电解池阳极，B为阴极，试纸A端应发生氧化反应，A错误；K向B端移动，B错误；因为I在试纸A端放电生成I2，出现棕色，C错误。4. 下图、分别是甲、乙两组同学将反应“AsO2I2HAsOI2H2O”设计成的原电池装置，其中C1、C2均为碳棒。甲组向图烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组向图的B烧杯中逐滴加入适量40% NaOH溶液。下列叙述正确的是()A甲组操作时，电流表(A)指针发生偏转B甲组操作时，溶液颜色变浅C乙组操作时， C2作正极D乙组操作时，C1上发生的电极反应为I22e=2I【答案】D5. 某同学利用下图所示装置探究金属的腐蚀与防护条件。(已知Fe2遇K3Fe(CN)6溶液呈蓝色)。下列说法不合理的是()A区Cu电极上产生气泡，Fe电极附近滴加K3Fe(CN)6溶液后出现蓝色，Fe被腐蚀B区Cu电极附近滴加酚酞后变成红色，Fe电极附近滴加K3Fe(CN)6溶液出现蓝色，Fe被腐蚀C区Zn电极的电极反应式为Zn2e=Zn2，Fe电极附近滴加K3Fe(CN)6溶液未出现蓝色，Fe被保护D区Zn电极的电极反应式为2H2O2e=H22OH，Fe电极附近滴加K3Fe(CN)6溶液出现蓝色，Fe被腐蚀【答案】A【解析】区发生吸氧腐蚀，Cu为正极，电极反应式为O22H2O4e=4OH，Cu电极上不产生气泡，A项错误；区Cu为阴极，电极反应式为2H2O2e=H22OH，Cu电极附近溶液碱性增强，滴加酚酞后变成红色，Fe为阳极，被腐蚀，电极反应式为Fe2e=Fe2，Fe电极附近滴加K3Fe(CN)6溶液出现蓝色，B项正确；区Zn为负极，电极反应式为Zn2e=Zn2，Fe为正极，得到保护，C项正确；区Zn为阴极，电极反应式为2H2O2e=H22OH，Fe作阳极，被腐蚀，电极反应式为Fe2e=Fe2，Fe电极附近滴加K3Fe(CN)6溶液出现蓝色，D项正确。6. (2016金坛模拟)锌溴液流电池是一种新型电化学储能装置(如下图所示)，电解液为溴化锌水溶液，电解液在电解质储罐和电池间不断循环。下列说法正确的是()A充电时电极b连接电源的正极B放电时正极的电极反应式为Zn2e=Zn2C阳离子交换膜可阻止Br2与Zn直接发生反应D充电时左侧电解质储罐中的离子总浓度增大【答案】C7.（2017新余模拟）以H2、O2、熔融盐Na2CO3组成燃料电池，采用电解法制备Fe(OH)2，装置如图所示，其中P端通入CO2，通电一段时间后，右侧玻璃管中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色。则下列说法中正确的是()AX、Y两端都必须用铁作电极B不可以用NaOH溶液作为电解液C阴极发生的反应是：2H2O2e=H22OHD白色沉淀只能在阳极上产生【答案】C【解析】X、Y两端，阳极Y必须是铁电极，X电极不需要一定用铁作电极，可以用石墨电极，故A错误；电解过程是阴极上氢离子放电得到的氢氧根离子与亚铁离子生成氢氧化亚铁，所以可以用NaOH溶液作为电解液，故B错误；阴极发生的反应是溶液中的氢离子得到电子生成氢气，溶液中发生的电极反应：2H2O2e=H22OH，故C正确；开始时白色沉淀只能在阳极上产生，随电解过程分析，亚铁离子移向阴极也可以在阴极生成氢氧化亚铁沉淀，故D错误。8. (2015上海化学，24节选)氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。完成下列填空：(1)写出电解饱和食盐水的离子方程式_。(2)离子交换膜的作用为：_、_。(3)精制饱和食盐水从图中_位置补充，氢氧化钠溶液从图中_位置流出。(选填“a”、“b”、“c”或“d”)【答案】(1)2Cl2H2OCl2H22OH(2)阻止OH进入阳极室，与Cl2发生副反应：2NaOHCl2=NaClNaClOH2O阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸(3)ad【解析】（3）随着电解的进行，溶质NaCl不断消耗，所以应该及时补充。精制饱和食盐水从与阳极连接的图中a位置补充，由于阴极H+不断放电，附近的溶液显碱性，氢氧化钠溶液从图中d位置流出；水不断消耗，所以从b口不断加入蒸馏水，从c位置流出的是稀的NaCl溶液。9.（2017烟台模拟）某兴趣小组的同学用下图所示装置研究有关电化学的问题(甲、乙、丙三池中溶质足量)，当闭合该装置的电键K时，观察到电流计的指针发生了偏转。请回答下列问题：(1)甲池为_(填“原电池”“电解池”或“电镀池”)，A电极的电极反应式为_。(2)丙池中F电极为_(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，该池的总反应方程式为_。(3)当乙池中C极质量减轻10.8 g时，甲池中B电极理论上消耗O2的体积为_mL(标准状况)。(4)一段时间后，断开电键K，下列物质能使丙池恢复到反应前浓度的是_(填选项字母)。ACu BCuOCCu(OH)2 DCu2(OH)2CO3【答案】(1)原电池CH3OH8OH6e=CO6H2O(2)阴极2CuSO42H2O2H2SO42CuO2(3)560(4)B【解析】(2)F连接原电池负极，所以为阴极，阳极上氢氧根离子放电，阴极上铜离子放电，电池反应式为2CuSO42H2O2H2SO42CuO2。(3)C极上的电极反应为Age=Ag，B电极上的电极反应为O22H2O4e=4OH，当池中C极质量减轻10.8 g时，即转移电子是0.1 mol，此时甲池中B电极理论上消耗O2的物质的量是0.025 mol，体积为0.025 mol22.4 Lmol10.56 L560 mL。(4)溶液中减少了Cu和O2，所以要让电解质复原，需要加入CuO。