届高三化学二轮复习知识讲练化学能和热能 学案.docx

届高三化学二轮复习知识讲练化学能和热能 学案.docx

《届高三化学二轮复习知识讲练化学能和热能 学案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《届高三化学二轮复习知识讲练化学能和热能 学案.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

届高三化学二轮复习知识讲练化学能和热能学案

2020届高三化学二轮复习知识讲练

——化学能与热能

温故知新】

1．从两种角度理解化学反应热

反应热图示

图像分析

微观

宏观

a表示断裂旧化学键吸收的能量；

b表示生成新化学键放出的能量；

c表示反应热

a表示反应物的活化能；

b表示活化分子形成生成物释放的能量；

c表示反应热

ΔH的计算

ΔH＝H（生成物）－H（反应物）

ΔH＝∑E（反应物键能）－∑E（生成物键能）

2.“五步”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。

如：

①S（单斜，s）＋O2（g）===SO2（g）

ΔH1＝－297.16kJ·mol－1

②S（正交，s）＋O2（g）===SO2（g）

ΔH2＝－296.83kJ·mol－1

③S（单斜，s）===S（正交，s）

ΔH3＝－0.33kJ·mol－1

3．燃烧热和中和热应用中的注意事项

（1）均为放热反应，ΔH<0，单位为kJ·mol－1。

（2）燃烧热概念理解的三要点：

①外界条件是25℃、101kPa；②反应的可燃物是1mol；③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：

①反应物的酸、碱是强酸、强碱；②溶液是稀溶液，不存在稀释过程的热效应；③生成产物水是1mol。

真题汇总】

1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”

（1）

如图表示燃料燃烧反应的能量变化（×）

（2016·江苏，10A）

（2）在CO2中，Mg燃烧生成MgO和C。

该反应中化学能全部转化为热能（×）

（2015·江苏，4D）

（3）催化剂能改变反应的焓变（×）

（2012·江苏，4B）

（4）催化剂能降低反应的活化能（√）

（2012·江苏，4C）

（5）同温同压下，H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）在光照和点燃条件下的ΔH不同（×）

（6）500℃、30MPa下，将0.5molN2（g）和1.5molH2（g）置于密闭容器中充分反应生成NH3（g），放热19.3kJ，其热化学方程式为N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）　ΔH＝－38.6kJ·mol－1（×）

2．（2019·海南，5）根据下图中的能量关系，可求得C—H的键能为（　　）

A．414kJ·mol－1B．377kJ·mol－1

C．235kJ·mol－1D．197kJ·mol－1

答案　A

解析　C（s）===C（g）　ΔH1＝717kJ·mol－1

2H2（g）===4H（g）　ΔH2＝864kJ·mol－1

C（s）＋2H2（g）===CH4（g）　ΔH3＝－75kJ·mol－1

根据ΔH＝反应物总键能－生成物总键能

－75kJ·mol－1＝717kJ·mol－1＋864kJ·mol－1－4E（C—H），解得E（C—H）＝414kJ·mol－1。

3．（2016·海南，6）油酸甘油酯（相对分子质量884）在体内代谢时可发生如下反应：

C57H104O6（s）＋80O2（g）===57CO2（g）＋52H2O（l）

已知燃烧1kg该化合物释放出热量3.8×104kJ，油酸甘油酯的燃烧热ΔH为（　　）

A．3.8×104kJ·mol－1B．－3.8×104kJ·mol－1

C．3.4×104kJ·mol－1D．－3.4×104kJ·mol－1

答案　D

4．[2015·海南，16（3）]由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示，若生成1molN2，其ΔH＝________kJ·mol－1。

答案　－139

5．[2019·全国卷Ⅰ，28（3）]我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。

可知水煤气变换的ΔH________0（填“大于”“等于”或“小于”）。

该历程中最大能垒（活化能）E正＝________eV，写出该步骤的化学方程式____________________。

答案　小于　2.02　COOH*＋H*＋H2O*===COOH*＋2H*＋OH*（或H2O*===H*＋OH*）

解析　观察始态物质的相对能量与终态物质的相对能量知，终态物质相对能量低于始态物质相对能量，说明该反应是放热反应，ΔH小于0。

过渡态物质相对能量与始态物质相对能量相差越大，活化能越大，由题图知，最大活化能E正＝1.86eV－（－0.16eV）＝2.02eV，该步起始物质为COOH*＋H*＋H2O*，产物为COOH*＋2H*＋OH*。

6．

（1）[2015·浙江理综，28

（1）]乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：

＋H2（g）

已知：

化学键

C—H

C—C

C==C

H—H

键能/kJ·mol－1

412

348

612

436

计算上述反应的ΔH＝________kJ·mol－1。

答案　＋124

解析　设“

”部分的化学键键能为akJ·mol－1，则ΔH＝（a＋348＋412×5）kJ·

mol－1－（a＋612＋412×3＋436）kJ·mol－1＝＋124kJ·mol－1。

（2）[2015·全国卷Ⅰ，28（3）]已知反应2HI（g）===H2（g）＋I2（g）的ΔH＝＋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。

答案　299

解析　形成1molH2（g）和1molI2（g）共放出436kJ＋151kJ＝587kJ能量，设断裂2molHI（g）中化学键吸收2akJ能量，则有2a－587＝11，得a＝299。

[另解：

ΔH＝2E（H—I）－E（H—H）－E（I—I），2E（H—I）＝ΔH＋E（H—H）＋E（I—I）＝11kJ·mol－1＋436kJ·mol－1＋151kJ·mol－1＝598kJ·mol－1，则E（H—I）＝299kJ·mol－1。

]

利用键能计算反应热，要熟记公式：

ΔH＝反应物总键能－生成物总键能，其关键是弄清物质中化学键的数目。

在中学阶段要掌握常见单质、化合物中所含共价键的数目。

原子晶体：

1mol金刚石中含2molC—C键，1mol硅中含2molSi—Si键，1molSiO2晶体中含4molSi—O键；分子晶体：

1molP4中含有6molP—P键，1molP4O10（即五氧化二磷）中含有12molP—O键、4molP==O键，1molC2H6中含有6molC—H键和1molC—C键。

7．

（1）[2017·天津，7（3）]0.1molCl2与焦炭、TiO2完全反应，生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2·xH2O的液态化合物，放热4.28kJ，该反应的热化学方程式为

________________________________________________________________________。

（2）[2015·天津理综，7（4）]随原子序数递增，八种短周期元素（用字母x等表示）原子半径的相对大小、最高正价或最低负价的变化如下图所示。

根据判断出的元素回答问题：

已知1mole的单质在足量d2中燃烧，恢复至室温，放出255.5kJ热量，写出该反应的热化学方程式：

___________________________________________________________。

（3）[2014·天津理综，7（4）]晶体硅（熔点1410℃）是良好的半导体材料。

由粗硅制纯硅过程如下：

Si（粗）

SiCl4

SiCl4（纯）

Si（硅）

写出SiCl4的电子式：

________________；在上述由SiCl4制纯硅的反应中，测得每生成1.12kg纯硅需吸收akJ热量，写出该反应的热化学方程式：

_________________________。

（4）[2015·安徽理综，27（4）]NaBH4（s）与水（l）反应生成NaBO2（s）和氢气（g），在25℃、101kPa下，已知每消耗3.8gNaBH4（s）放热21.6kJ，该反应的热化学方程式是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）2Cl2（g）＋TiO2（s）＋2C（s）===TiCl4（l）＋2CO（g）

ΔH＝－85.6kJ·mol－1

（2）2Na（s）＋O2（g）===Na2O2（s）

ΔH＝－511kJ·mol－1

（3）

　SiCl4（g）＋2H2（g）

Si（s）＋4HCl（g）　ΔH＝＋0.025akJ·mol－1

（4）NaBH4（s）＋2H2O（l）===NaBO2（s）＋4H2（g）

ΔH＝－216kJ·mol－1

热化学方程式书写易出现的错误

（1）未标明反应物或生成物的状态而造成错误。

（2）反应热的符号使用不正确，即吸热反应未标出“＋”号，放热反应未标出“－”号，从而导致错误。

（3）漏写ΔH的单位，或者将ΔH的单位写为kJ，从而造成错误。

（4）反应热的数值与方程式的计量数不对应而造成错误。

（5）对燃烧热、中和热的概念理解不到位，忽略其标准是1mol可燃物或生成1molH2O（l）而造成错误。

夯基提能】

1．下列关于反应热和热化学反应的描述中正确的是（　　）

A．HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则H2SO4和Ca（OH）2反应的中和热ΔH＝2×（－57.3）kJ·mol－1

B．CO（g）的燃烧热ΔH＝－283.0kJ·mol－1，则2CO2（g）===2CO（g）＋O2（g）反应的ΔH＝＋2×283.0kJ·mol－1

C．氢气的燃烧热ΔH＝－285.5kJ·mol－1，则电解水的热化学方程式为2H2O（l）

2H2（g）＋O2（g）　ΔH＝＋285.5kJ·mol－1

D．1mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热

答案　B

解析　在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1mol液态H2O时的反应热叫做中和热，中和热是以生成1mol液态H2O为基准的，A项错误；CO（g）的燃烧热ΔH＝－283.0kJ·mol－1，则CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－283.0kJ·mol－1，则2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g）　ΔH＝

－2×283.0kJ·mol－1，逆向反应时反应热的数值相等，符号相反，B项正确；电解2mol水吸收的热量和2molH2完全燃烧生成液态水时放出的热量相等，ΔH应为＋571.0kJ·mol－1，C项错误；在101kPa时，1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物（水应为液态）时所放出的热量是该物质的燃烧热，D项错误。

2．已知：

2NO2（g）N2O4（g）　ΔH1

2NO2（g）N2O4（l）　ΔH2

下列能量变化示意图中，正确的是______（填字母）。

答案　A

解析　等质量的N2O4（g）具有的能量高于N2O4（l），因此等量的NO2（g）生成N2O4（l）放出的热量多，只有A项符合题意。

3．

（1）用CO2催化加氢可制取乙烯：

CO2（g）＋3H2（g）

C2H4（g）＋2H2O（g）。

若该反应体系的能量随反应过程变化关系如图所示，则该反应的ΔH＝__________（用含a、b的式子表示）。

已知：

几种化学键的键能如下表所示，实验测得上述反应的ΔH＝－152kJ·mol－1，则表中的x＝________。

化学键

C==O

H—H

C==C

C—H

H—O

键能/（kJ·mol－1）

803

436

x

414

464

（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。

向反应系统中同时通入甲烷、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。

反应过程

化学方程式

焓变

ΔH/（kJ·mol－1）

活化能

Ea/（kJ·mol－1）

甲烷氧化

CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g）

－802.6

125.6

CH4（g）＋O2（g）===CO2（g）＋2H2（g）

－322.0

172.5

蒸汽重整

CH4（g）＋H2O（g）===CO（g）＋3H2（g）

＋206.2

240.1

CH4（g）＋2H2O（g）===CO2（g）＋4H2（g）

＋158.6

243.9

（3）CO2在CuZnO催化下，可同时发生如下的反应Ⅰ、Ⅱ，其可作为解决温室效应及能源短缺问题的重要手段。

Ⅰ.CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）

ΔH1＝－57.8kJ·mol－1

Ⅱ.CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g）

ΔH2＝＋41.2kJ·mol－1

某温度时，若反应Ⅰ的速率v1大于反应Ⅱ的速率v2，则下列反应过程的能量变化正确的是________（填字母）。

答案　

（1）－（b－a）kJ·mol－1　764　

（2）小于　（3）D

解析　

（1）由图知1molCO2（g）和3molH2（g）具有的总能量大于

molC2H4（g）和2molH2O（g）具有的总能量，该反应为放热反应，反应的ΔH＝生成物具有的总能量－反应物具有的总能量＝－（b－a）kJ·mol－1。

ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和＝2E（C==O）＋3E（H—H）－[

E（C==C）＋2E（C—H）＋4E（H—O）]＝2×803kJ·mol－1＋3×436kJ·mol－1－（

×xkJ·mol－1＋2×414kJ·mol－1＋4×464kJ·mol－1）＝－152kJ·mol－1，解得x＝764。

（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Ⅰ是放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，反应Ⅱ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Ⅰ的速率大于反应Ⅱ，因此反应Ⅰ的活化能低于反应Ⅱ，D正确。

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。