高考化学二轮复习第一篇专题通关攻略专题二基本理论4化学能与热能课件.ppt

第4讲化学能与热能 真题回访 1 2016 全国卷 T26节选 联氨 又称肼 N2H4 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 H1 N2 g 2H2 g N2H4 l H2 O2 g 2H2 g 2H2O g H3 2N2H4 l N2O4 l 3N2 g 4H2O g H4 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 解析 根据盖斯定律 反应热效应之间的关系应该是 H4 2 H3 2 H2 H1 联氨有强的还原性 N2O4有强氧化性 二者在一起发生自发的氧化还原反应 反应放热量大 产生大量的气体 所以联氨和N2O4可以作为火箭的推进剂 答案 2 H3 2 H2 H1反应放热量大 产生大量气体 2 2015 全国卷 T28节选 已知反应2HI g H2 g I2 g 的 H 11kJ mol 1 1molH2 g 1molI2 g 分子中化学键断裂时分别需要吸收436kJ 151kJ的能量 则1molHI g 分子中化学键断裂时需吸收的能量为 kJ 解析 根据焓变等于反应物键能减去生成物键能可知 2 EH I EH H EI I 11kJ mol 1 得EH I 299kJ mol 1 答案 299 3 2015 全国卷 T27节选 甲醇是重要的化工原料 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 H1 CO2 g 3H2 g CH3OH g H2O g H2 CO2 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 由此计算 H1 kJ mol 1 已知 H2 58kJ mol 1 则 H3 kJ mol 1 解析 反应热等于反应物键能减去生成物键能 根据反应 CO g 2H2 g CH3OH g 可知 H1 1076kJ mol 1 2 436kJ mol 1 3 413kJ mol 1 343kJ mol 1 465kJ mol 1 99kJ mol 1 再根据盖斯定律 则 H3 58kJ mol 1 99kJ mol 1 41kJ mol 1 答案 99 41 4 2014 全国卷 T13 室温下 将1mol的CuSO4 5H2O s 溶于水会使溶液温度降低 热效应为 H1 将1mol的CuSO4 s 溶于水会使溶液温度升高 热效应为 H2 CuSO4 5H2O受热分解的化学方程式为CuSO4 5H2O s CuSO4 s 5H2O l 热效应为 H3 则下列判断正确的是 A H2 H3B H1 H3 解析 选B 根据题意知 CuSO4 5H2O s 溶于水温度降低 反应为CuSO4 5H2O s Cu2 aq aq 5H2O l H1 0 CuSO4 s 溶于水温度升高 反应为CuSO4 s Cu2 aq aq H20 H20 所以A错误 由 H1 H3 H2可知B正确 C D错误 5 2013 全国卷 T12 在1200 时 天然气脱硫工艺中会发生下列反应H2S g O2 g SO2 g H2O g H12H2S g SO2 g S2 g 2H2O g H2H2S g O2 g S g H2O g H32S g S2 g H4 则 H4的正确表达式为 A H4 H1 H2 3 H3 B H4 3 H3 H1 H2 C H4 H1 H2 3 H3 D H4 H1 H2 3 H3 解析 选A 给题干中的前三个方程式依次标号为 然后进行计算 2 3 2即可得到要求的反应热 故选项A正确 命题特点 1 客观题 1 考查 理解 对反应热 吸热反应 放热反应的理解 2 考查 判断 热化学方程式的正误判断 3 考查 能源 以社会热点问题为背景考查能源问题 2 主观题 1 考查 定律 根据盖斯定律由已知热化学方程式书写未知热化学方程式 2 考查 计算 考查反应热计算 3 考查 应用 密切联系实际 结合新能源 元素化合物的知识 与化学平衡及电化学的知识综合考查 一般出现在解答题中的某一问中 真题备选 2012 全国卷 T27节选 工业上利用天然气 主要成分为CH4 与CO2进行高温重整制备CO 已知CH4 H2和CO的燃烧热 H 分别为 890 3kJ mol 1 285 8kJ mol 1和 283 0kJ mol 1 则生成1m3 标准状况 CO所需热量为 解析 根据CH4 H2和CO的燃烧热分别写出燃烧的热化学方程式 O2 g 2H2 g 2H2O l H 571 6kJ mol 1 CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O l H 890 3kJ mol 1 2CO g O2 g 2CO2 g H 566 0kJ mol 1 利用盖斯定律将 可得 CH4 g CO2 g 2CO g 2H2 g H 247 3kJ mol 1 也就是生成2molCO 需要吸热247 3kJ 那么要得到1立方米的CO 放热为 1000 22 4 247 3 2 5 52 103kJ 答案 5 52 103kJ 知识回顾 1 H的计算公式 1 H E 生成物的总能量 E 反应物的总能量 2 H E 反应物的键能总和 E 生成物的键能总和 2 物质具有的能量与稳定性和键能的关系 物质所含能量越低 物质越 键能 断裂其化学键所需能量越 而形成其化学键所释放的能量也越 反之亦然 稳定 越大 高 多 3 书写或判断热化学方程式时的6个关注点 1 注意 H的符号和单位 若为放热反应 H为 若为吸热反应 H为 H的单位为 2 注意焓变的测定条件 绝大多数 H是在 下测定的 此时可不注明温度和压强 或 0 或 0 kJ mol 1 25 101kPa 3 注意热化学方程式中的化学计量数 热化学方程式中的化学计量数仅表示该物质的 4 注意物质的聚集状态 气体用 液体用 固体用 溶液用 物质 的量 g l s aq 5 注意 H的数值与符号 由于 H与反应完成时各物质的量有关 如果化学计量数 则 H也要 互为逆反应的焓变数值 但符号 6 可逆反应的焓变 对于可逆反应的焓变 H 是指 时的焓变 加倍 加倍 相同 相反 完全反应 易错辨析 判断下列说法是否正确 正确的打 错误的打 1 2SO2 g O2 g 2SO3 g 和4SO2 g 2O2 g 4SO3 g 的 H相等 提示 H的数值与各物质前面的化学计量数成正比 故 H不相等 2 甲烷的标准燃烧热为890 3kJ mol 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 3kJ mol 1 提示 标准燃烧热指1mol物质完全燃烧 生成稳定氧化物时的反应热 C s CO2 g H g H2O l S s SO2 g 故H2O应为液态 3 已知 NaOH aq H2SO4 浓 Na2SO4 aq H2O l H1 akJ mol 1 NaOH aq CH3COOH aq CH3COONa aq H2O l H2 bkJ mol 1 则a b 提示 浓H2SO4溶于水放出大量热 而CH3COOH 弱酸 电离时需吸收热量 故a b 4 反应2SO2 g O2 g 2SO3 g H QkJ mol 1 Q 0 则将2molSO2 g 和1molO2 g 置于一密闭容器中充分反应后放出QkJ的热量 提示 上述反应是可逆反应 将2molSO2 g 和1molO2 g 置于一密闭容器中充分反应后 不能完全反应生成2molSO3 g 放出的热量小于QkJ 考点一焓变热化学方程式 典型例题 2016 张家口一模 下图是金属镁和卤素单质 X2 反应的能量变化示意图 下列说法正确的是 A 由MgCl2制取Mg是放热过程B 热稳定性 MgI2 MgBr2 MgCl2 MgF2C 金属镁和卤素单质 X2 的反应都是放热反应D 由图可知此温度下MgBr2 s 与Cl2 g 反应的热化学方程式为MgBr2 s Cl2 g MgCl2 s Br2 g H 117kJ mol 1 解题指南 解答本题时应注意以下2点 1 反应物的总能量比生成物的总能量越高 放热越多 2 能量越低越稳定 解析 选C 分析图象可知 MgCl2的能量低于Mg与Cl2的能量之和 依据能量守恒定律知由MgCl2制取Mg的反应为吸热反应 A项错误 物质的能量越低越稳定 化合物的稳定性顺序为MgI2 MgBr2 MgCl2 MgF2 B项错误 根据图象分析 金属镁和卤素单质 X2 的反应都是放热反应 C项正确 分析图象可知反应的焓变等于 117kJ mol 1 D项错误 母题变式 1 根据图象写出MgF2与Br2反应生成MgBr2和F2的热化学方程式 提示 MgF2 s Br2 g MgBr2 s F2 g H 600kJ mol 1 反应的焓变 生成物总焓 反应物总焓 MgF2 s 的能量低于MgBr2 s 的能量 依据图象数据分析计算可知反应的焓变等于600kJ mol 1 2 破坏MgI2 MgBr2 MgCl2 MgF2的化学键所需要的能量依次 提示 增多 从图象分析MgX2的能量按I Br Cl F依次减小 稳定性逐渐增强 则破坏MgX2的化学键所需要的能量依次增多 答题技法 五审 明辨热化学方程式正误 新题预测 1 一定条件 在水溶液中1molCl x 1 2 3 4 的能量 kJ 相对大小如图所示 下列有关说法中正确的是 A D是B BA C反应的活化能为60kJ mol 1C A B C D中C最稳定D BA C反应的热化学方程式 3ClO aq aq 2Cl aq H 117kJ mol 1 解析 选D 由题可知D中氯元素化合价为 7 D是 A项错误 由图可知 60kJ mol 1是B的相对能量 不是BA C反应的活化能 B项错误 A B C D中A的相对能量最低 最稳定 C项错误 A B C分别是Cl aq ClO aq aq 根据图中写出对应方程式为3ClO aq aq 2Cl aq 反应物的相对能量是3 60kJ mol 1 生成物的相对能量是0 63kJ mol 1 反应物的能量高于生成物的能量 所以该反应放出热量 H 117kJ mol 1 D正确 2 将0 3mol的气态高能燃料乙硼烷 B2H6 放在氧气中燃烧 生成固态B2O3和液态水 放出649 5kJ热量 该反应的热化学方程式为 已知 H2O g H2O l H 44kJ mol 1 则11 2L 标准状况 乙硼烷气体完全燃烧生成气态水时放出的热量是 kJ 解析 0 3mol气态高能燃料乙硼烷燃烧放出649 5kJ的热量 则 H 2165kJ mol 1 该反应的热化学方程式为B2H6 g 3O2 g B2O3 s 3H2O l H 2165kJ mol 1则11 2L 标准状况 乙硼烷气体完全燃烧生成1 5mol液态水时放出的热量是2165kJ mol 1 1082 5kJ 1 5mol液态水生成气态水时吸收66kJ 的热量 所以11 2L 标准状况 乙硼烷气体完全燃烧生成气态水时放出的热量是1016 5kJ 答案 B2H6 g 3O2 g B2O3 s 3H2O l H 2165kJ mol 11016 5 加固训练 1 对于反应CH2 CH2 H2CH3CH3 反应过程的能量变化如图所示 下列说法正确的是 A 此反应不属于氧化还原反应B 此反应的 H 0C 此反应中反应物的能量总和大于产物的能量总和D 其他条件不变 若此反应使用催化剂 则 H不变 解析 选D 氢元素由单质变为化合物 氢元素化合价发生了改变 因此该反应为氧化还原反应 A项错误 由图可知反应物总能量小于生成物总能量 反应吸热 H 0 B C项错误 使用催化剂 可降低反应的活化能 但不改变反应的 H D项正确 2 物质 t BuNO 2在正庚烷溶剂中发生如下反应 t BuNO 2 2 t BuNO H 实验测得该反应的 H 50 5kJ mol 1 活化能Ea 90 4kJ mol 1 下列能量关系图合理的是 解析 选D 由实验测得该反应的 H 50 5kJ mol 1 可知该反应是吸热反应 则反应物的总能量低于生成物的总能量 可排除能量关系图B和C 又依据活化能Ea 90 4kJ mol 1 Ea H50 5kJ mol 1 Ea与 H的比例不对 而能量关系图D是合理的 3 2015 海南高考 已知丙烷的燃烧热 H 2215kJ mol 1 若一定量的丙烷完全燃烧后生成1 8g水 则放出的热量约为 A 55kJB 220kJC 550kJD 1108kJ 解析 选A 丙烷的分子式是C3H8 1mol丙烷燃烧会产生4mol水 则丙烷完全燃烧产生1 8g水 消耗丙烷的物质的量是n C3H8 n H2O m H2O M 1 8g 18g mol 1 4 0 025mol 所以反应放出的热量是Q 2215kJ mol 1 0 025mol 55 375kJ 因此大约数值与选项A接近 4 已知25 101kPa时 1molH2与溴蒸气完全反应生成气态溴化氢放出QkJ能量 则下列热化学方程式书写正确的是 A H2 g Br2 g 2HBr g H 2QkJ mol 1B H2 g Br2 l 2HBr g H QkJ mol 1C H2 g Br2 g HBr g H kJ mol 1D HBr g H2 g Br2 g H kJ mol 1 解析 选D 根据1molH2与溴蒸气完全反应生成气态溴化氢放出QkJ能量 和 H的 号及 H和化学计量数的关系得D项正确 5 为探究NaHCO3 Na2CO3和盐酸 以下盐酸浓度均为1mol L 1 反应过程中的热效应 实验测得如下数据 由此得出的结论正确的是 A Na2CO3溶液与盐酸的反应是吸热反应B NaHCO3溶液与盐酸的反应是放热反应C 20 0 时 含3 2gNa2CO3的饱和溶液和35mL盐酸混合后的温度将低于25 1 D 20 0 时 含2 5gNaHCO3的饱和溶液和35mL盐酸混合后的温度将低于16 2 解析 选C 实验 说明Na2CO3溶液与盐酸的反应是放热反应 A错误 实验 说明NaHCO3溶液与盐酸的反应是吸热反应 B错误 由实验 可知 碳酸钠固体溶于水会放热 而C项缺少了这个放热的过程 因而放出的热量少于实验 则温度低于25 1 该项正确 同理 由实验 判断 D项错误 考点二盖斯定律及其应用 典型例题 1 盖斯定律的应用 2016 全国卷 节选 已知下列反应 SO2 g 2OH aq aq H2O l H1ClO aq aq aq Cl aq H2CaSO4 s Ca2 aq aq H3 则反应SO2 g Ca2 aq ClO aq 2OH aq CaSO4 s H2O l Cl aq 的 H 解析 根据盖斯定律可知 目标反应式 第一个反应式 第二个反应式 第三个反应式 则 H H1 H2 H3 答案 H1 H2 H3 2 盖斯定律的应用 2015 重庆高考 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 xkJ mol 1已知 碳的燃烧热 H1 akJ mol 1S s 2K s K2S s H2 bkJ mol 12K s N2 g 3O2 g 2KNO3 s H3 ckJ mol 1 则x为 A 3a b cB c 3a bC a b cD c a b 解题指南 计算反应焓变的流程如下 解析 选A 已知碳的燃烧热为 H1 akJ mol 1 则碳的燃烧热化学方程式为 C s O2 g CO2 g H1 akJ mol 1 S s 2K s K2S s H2 bkJ mol 1 2K s N2 g 3O2 g 2KNO3 s H3 ckJ mol 1 根据盖斯定律 可得 H 3 H1 H2 H3 即x 3a b c 母题变式 1 写出S s 与KNO3 s 反应的热化学方程式 提示 S s 2KNO3 s K2S s N2 g 3O2 g H b c kJ mol 1 将 既得所求的热化学方程式 2 写出KNO3 s 与C s 反应的热化学方程式 提示 2KNO3 s 3C s 2K s N2 g 3CO2 g H 3a c kJ mol 1 将 3 既得所求的热化学方程式 3 盖斯定律的应用 2015 福建高考节选 Al2O3 s 3C s 2Al s 3CO g H1 1344 1kJ mol 12AlCl3 g 2Al s 3Cl2 g H2 1169 2kJ mol 1由Al2O3 C和Cl2反应生成AlCl3的热化学方程式为 解析 根据盖斯定律 由第一个热化学方程式减去第二个热化学方程式 可得Al2O3 s 3C s 3Cl2 g 2AlCl3 g 3CO g H 1344 1kJ mol 1 1169 2kJ mol 1 174 9kJ mol 1 答案 Al2O3 s 3C s 3Cl2 g 2AlCl3 g 3CO g H 174 9kJ mol 1 答题技法 根据盖斯定律计算 H的步骤和方法 1 计算步骤 2 计算方法 新题预测 1 已知 HCN s 与NaOH aq 反应的 H 12 1kJ mol 1 HCN aq 与NaOH aq 反应的 H 55 6kJ mol 1 则HCN在水溶液中电离的 H等于 A 67 7kJ mol 1B 43 5kJ mol 1C 43 5kJ mol 1D 67 7kJ mol 1 解析 选C 根据盖斯定律 将HCN与NaOH的反应设计为以下两步 则 H1 H2 H3即 12 1kJ mol 1 H2 55 6kJ mol 1 H2 43 5kJ mol 1 2 已知 4NH3 g 5O2 g 4NO g 6H2O l H xkJ mol 1 蒸发1molH2O l 需要吸收的热量为44kJ 其他相关数据如下表 则表中z 用x a b d表示 的大小为 解析 选A 由题给条件可得6H2O l 6H2O g H 264kJ mol 1 根据盖斯定律 将此式与题干中热化学方程式同向相加得4NH3 g 5O2 g 4NO g 6H2O g H x 264 kJ mol 1 则有4a 5b 4z 6d x 264 解得z A项正确 加固训练 1 已知3 6g碳在6 4g氧气中燃烧至反应物耗尽 测得放出热量akJ 又知道12 0g碳完全燃烧 放出热量为bkJ 则热化学方程式C s O2 g CO g H 则 H等于 A a b kJ mol 1B a b kJ mol 1C 5a 0 5b kJ mol 1D 10a b kJ mol 1 解析 选C 根据题意得两个热化学方程式 3C s 2O2 g 2CO g CO2 g H 10akJ mol 1 C s O2 g CO2 g H bkJ mol 1 将 得C s O2 g CO g H 5a 0 5b kJ mol 1 2 肼 N2H4 是火箭发动机的燃料 它与N2O4反应时 N2O4为氧化剂 生成氮气和水蒸气 已知 N2 g 2O2 g N2O4 g H 8 7kJ mol 1 N2H4 g O2 g N2 g 2H2O g H 534 0kJ mol 1 下列表示肼跟N2O4反应的热化学方程式 正确的是 A 2N2H4 g N2O4 g 3N2 g 4H2O g H 542 7kJ mol 1B 2N2H4 g N2O4 g 3N2 g 4H2O g H 1059 3kJ mol 1C 2N2H4 g N2O4 g 3N2 g 4H2O g H 1076 7kJ mol 1 D N2H4 g N2O4 g N2 g 2H2O g H 1076 7kJ mol 1 解析 选C 将热化学方程式 2 就可以得到肼与N2O4反应的热化学方程式 则 H 534 0kJ mol 1 2 8 7kJ mol 1 1076 7kJ mol 1 C项正确 3 已知 NaHCO3在水溶液中水解的热化学方程式为NaHCO3 aq H2O l H2CO3 aq NaOH aq H akJ mol 1 稀盐酸和稀NaOH的中和热为bkJ mol 1 则等物质的量的NaHCO3 aq 与稀盐酸 aq 反应的 H等于 A a b kJ mol 1B a b kJ mol 1C a b kJ mol 1D a b kJ mol 1 解析 选B 根据中和热的定义 可以写出 H aq OH aq H2O l H bkJ mol 1 NaHCO3水解的离子方程式为 aq H2O l H2CO3 aq OH aq H akJ mol 1 由盖斯定律可知 所求反应可通过 得 aq H aq H2CO3 aq H a b kJ mol 1 B项正确