2019年高考化學大一輪復習 專題6 化學反應與能量變化試題.DOC

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2019年高考化學大一輪復習 專題6 化學反應與能量變化試題 明考綱要求 理主干脈絡 1.能說明化學反應中能量轉化的主要原因，知道化學變化中常見的能量轉化形式。 2.了解化學能與熱能的相互轉化及其應用。了解吸熱反應、放熱反應、反應熱(焓變)等概念。 3.能正確書寫熱化學方程式，能根據(jù)蓋斯定律進行有關反應熱的簡單計算。 4.了解提高燃料的燃燒效率、開發(fā)高能清潔燃料的重要性。認識化學在解決能源危機中的重要作用。 一、化學反應的焓變 1．反應熱 在化學反應過程中，當反應物和生成物具有相同溫度時所吸收或放出的熱量。 2．焓變 在恒溫、恒壓條件下，化學反應過程中吸收或釋放的熱量，符號為ΔH，單位：kJmol－1。 3．吸熱反應與放熱反應 (1)從能量高低角度理解 (2)從化學鍵角度理解 二、熱化學方程式 1．概念 能夠表示反應熱的化學方程式。 2．意義 表明了化學反應中的物質變化和能量變化及其關系。 如2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJmol－1：表示在25℃、101 kPa條件下，2_mol氣態(tài)H2和1_mol氣態(tài)O2反應生成2_mol液態(tài)H2O所放出的熱量為571.6_kJ。 三、反應熱的測量與計算 1．反應熱的測量 (1)中和反應反應熱(簡稱中和熱)： 酸與堿發(fā)生中和反應生成1 mol H2O(l)時所釋放出的熱量。 (2)中和反應反應熱的測量： ①裝置：(如圖，請在橫線上填寫儀器名稱) ②實驗記錄： 鹽酸溫度 t1/℃ NaOH溶液溫度 t2/℃ 反應體系最高溫度 t3/℃ 反應體系的溫度的變化 Δt＝/℃ 反應體系的熱容 C＝[(VHClρHCl＋VNaOHρNaOH)4.18]/J℃－1 反應熱計算 /kJ/mol 2．蓋斯定律 (1)內容：化學反應不管是一步完成還是分幾步完成，其反應熱是相同的。 如由A到B可以設計如下兩個途徑： 途徑一：A→B(ΔH) 途徑二：A→C→B(ΔH1＋ΔH2) 則焓變ΔH、ΔH1、ΔH2的關系可以表示為 ΔH＝ΔH1＋ΔH2。 (2)應用：間接計算某些反應的反應熱。 如已知在25 ℃、101 kPa時： ①C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－393.5 kJmol－1 ②2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221 kJmol－1 則CO(g)＋O2(g)===CO2(g)的ΔH為－283_kJ/mol。 四、標準燃燒熱、熱值和中和熱 五、能源的充分利用 1.判斷下列描述的正誤(正確的打“√”，錯誤的打“”)。 (1)伴隨著能量變化的物質變化都是化學變化。(　　) (2)同溫同壓下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和點燃條件下的ΔH不同。(　　) (3)在稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ/mol，若將含0.5 mol H2SO4的濃H2SO4與含1 mol NaOH的溶液混合，放出的熱量大于57.3 kJ。(　　) (4)已知相同條件下2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH1，反應2SO2(s)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH2，則ΔH1＞ΔH2。(　　) 解析：(1)　物質的三態(tài)變化屬于物理變化，也伴隨著能量變化。 (2)　反應條件不影響反應熱的大小，即光照和點燃條件下的ΔH相同。 (3)√　因濃H2SO4溶解時放熱，故放熱大于57.3 kJ。 (4)　反應①SO2為氣態(tài)，放出的熱量比反應②要多，所以ΔH1＜ΔH2。 2．需要加熱才能進行的反應一定是吸熱反應嗎？不需要加熱就能進行的反應一定是放熱反應嗎？ 答案：需要加熱的反應不一定是吸熱反應，如燃料的燃燒一般需要加熱或點燃才能進行；而不需要加熱進行的反應也不一定是放熱反應，如Ba(OH)2和NH4Cl反應在常溫下進行，屬于吸熱反應。 3．1 mol H2分子斷裂開H—H鍵需要吸收436 kJ的能量；1 mol Cl2分子斷裂開Cl—Cl鍵需要吸收243 kJ的能量，形成1 mol H—Cl鍵放出431 kJ的能量，則反應H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)放出的熱量為________。 解析：斷鍵所吸收的熱量為436 kJ＋243 kJ＝679 kJ，成鍵所放出的熱量為431 kJ2＝862 kJ，則共放出的熱量為862 kJ－679 kJ＝183 kJ。 答案：183 kJ 4．寫出下列反應的熱化學方程式。 (1)N2(g)和H2(g)反應生成1 mol NH3(g)，放出46.1 kJ的熱量。 ________________________________________________________________________ (2)0.5 mol C2H5OH(l)完全燃燒生成CO2(g)和水蒸氣，放出661.4 kg的熱量。 ________________________________________________________________________ (3)1 mol石墨與適量H2O(g)反應生成CO(g)和H2(g)，吸收131.3 kJ的熱量。 ________________________________________________________________________ (4)已知氫氣、一氧化碳燃燒熱分別為 ΔH＝－285.8 kJmol－1，ΔH＝－283.0 kJmol－1，試寫出表示這兩種物質燃燒熱的熱化學方程式： ①H2：_______________________________________________________________。 ②CO：_______________________________________________________________。 答案：(1)N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g) ΔH＝－92.2 kJmol－1 (2)C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g) ΔH＝－1 322.8 kJmol－1 (3)C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋131.3 kJmol－1 (4)①H2(g)＋O2(g)===H2O(l)ΔH＝－285.8 kJmol－1 ②CO(g)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－283.0 kJmol－1 5．用H2O2和H2SO4的混合溶液溶出印刷電路板金屬粉末中的銅。已知： ①Cu(s)＋2H＋(aq)===Cu2＋(aq)＋H2(g)； ΔH＝＋64.39 kJmol－1 ②2H2O2(l)===2H2O(l)＋O2(g)； ΔH＝－196.46 kJmol－1 ③H2(g)＋O2(g)===H2O(l)； ΔH＝－285.84 kJmol－1 在H2SO4溶液中Cu與H2O2反應生成Cu2＋和H2O的熱化學方程式為________________________________________________________________________。 解析：將第二個熱化學方程式乘以，然后將三個熱化學方程式相加，即得： Cu(s)＋2H＋(aq)＋H2O2(l)＋H2(g)＋O2(g)===Cu2＋(aq)＋H2(g)＋H2O(l)＋O2(g)＋H2O(l)　ΔH＝＋64.39 kJmol－1＋(－196.46 kJmol－1)＋(－285.84 kJmol－1) 即：Cu(s)＋H2O2(l)＋2H＋(aq)===Cu2＋(aq)＋2H2O(l)；ΔH＝－319.68 kJmol－1 答案：Cu(s)＋H2O2(l)＋2H＋(aq)===Cu2＋(aq)＋2H2O(l)；ΔH＝－319.68 kJmol－1 6.測定稀硫酸和稀氫氧化鈉中和熱的實驗裝置如右圖所示。 (1)寫出該反應的熱化學方程式(中和熱為57.3 kJmol－1)： __________________________________________________________ ___________________________________________________________ (2)取50 mL 0.50 molL－1 NaOH溶液和30 mL 0.50 molL－1硫酸溶液進行實驗，實驗數(shù)據(jù)如下表。 ①請?zhí)顚懴卤碇械目瞻祝? 溫度 實驗次數(shù) 起始溫度T1/℃ 終止溫度T2/℃ 溫度差平均值(T2－T1)/℃ H2SO4 NaOH 平均值 1 26.2 26.0 26.1 30.1 2 27.0 27.4 27.2 33.3 3 25.9 25.9 25.9 29.8 4 26.4 26.2 26.3 30.4 1,26.2,26.0,26.1,30.1 2,27.0,27.4,27.2,33.3 3,25.9,25.9,25.9,29.8 4,26.4,26.2,26.3,30.4②近似認為0.50 molL－1 NaOH溶液和0.50 molL－1硫酸溶液的密度都是1 gcm－3，中和后生成溶液的比熱容c＝4.18 J(g℃)－1。則中和熱ΔH＝________(取小數(shù)點后一位)。 解析：(1)寫熱化學方程式時除注意方程式配平外，還要注意物質的聚集狀態(tài)，ΔH的符號和單位。 (2)①實驗2的誤差太大要舍去 ②ΔH＝－ ＝ ＝－53 500 Jmol－1＝－53.5 kJmol－1。 答案：(1)H2SO4(aq)＋NaOH(aq)===Na2SO4(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJmol－1　(2)①4.0?、冢?3.5 kJmol－1 熱化學方程式的書寫和正誤判斷 1．書寫下列熱化學方程式。 (1)甲烷的燃燒熱為ΔH＝－890.3 kJ/mol，則甲烷燃燒的熱化學方程式為________________________________________________________________________。 (2)500 ℃、30 MPa下，將0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密閉容器中，生成0.5 mol NH3放熱19.3 kJ，其熱化學方程式為____________________________________________。 (3)含20.0 g的稀NaOH溶液與足量稀鹽酸反應，放出28.7 kJ的熱量。 ________________________________________________________________________。 答案：(1)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.3 kJ/mol (2)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－77.2 kJ/mol (3)NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)ΔH＝－57.4 kJ/mol 2．下列熱化學方程式書寫正確的是(ΔH的絕對值均正確)(　　) A．C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g)； ΔH＝－1 367.0 kJ/mol(燃燒熱) B．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)； ΔH＝＋57.3 kJ/mol(中和熱) C．S(s)＋O2(g)===SO2(g)；ΔH＝－296.8 kJ/mol(反應熱) D．2NO2===O2＋2NO；ΔH＝＋116.2 kJ/mol(反應熱) 解析：選C　燃燒熱要求可燃物的物質的量必須為1 mol，得到的氧化物必須是穩(wěn)定的氧化物，即H2O的狀態(tài)必須為液態(tài)，A項錯誤；中和反應是放熱反應，ΔH應小于0，B項錯誤；熱化學反應方程式要注明物質的聚集狀態(tài)，D項錯誤。 3．(xx木瀆中學模擬)化學反應N2＋3H2===2NH3的能量變化如圖所示，該反應的熱化學方程式是(　　) A．N2(g)＋3H2(g)===2NH3(l)；ΔH＝2(a－b－c)kJ/mol B．N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g) ；ΔH＝2(b－a)kJ/mol C.N2(g)＋H2(g)===NH3(l) ；ΔH＝(b＋c－a)kJ/mol D.N2(g)＋H2(g)===NH3(g) ；ΔH＝(a＋b)kJ/mol 解析：選A　生成1 mol氣態(tài)氨時放出(b－a)kJ熱量，生成1 mol液態(tài)氨時放出(b＋c－a)kJ熱量，故正確的熱化學方程式為：N2(g)＋3H2(g)===2NH3(l)；ΔH＝2(a－b－c)kJ/mol，或1/2N2(g)＋3/2H2(g)===NH3(l)；ΔH＝(a－b－c)kJ/mol；或N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g) ；ΔH＝2(a－b)kJ/mol或1/2N2(g)＋3/2H2(g)===NH3(g) ；ΔH＝(a－b)kJ/mol。A項正確。 4．(xx北京高考)NOx是汽車尾氣中的主要污染物之一。 (1)NOx能形成酸雨，寫出NO2轉化為HNO3的化學方程式：________________________。 (2)汽車發(fā)動機工作時會引發(fā)N2和O2反應，其能量變化示意圖如下： 2NO(g)2N(g)N2(g)2O(g)O2(g) ①寫出該反應的熱化學方程式：________________。 ②隨溫度升高，該反應化學平衡常數(shù)的變化趨勢是________________。 答案：(1)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO (2)①N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH＝＋183 kJ/mol ②增大 1．書寫熱化學方程式的“五步” 2．判斷熱化學方程式正誤的“五審” [特別提醒]　(1)對于同素異形體，除注明聚集狀態(tài)外，還要注明名稱。因為同素異形體雖然構成元素相同，但屬于不同物質，其本身具有的能量不同，所以反應中的ΔH也不同。 (2)物質本身具有的能量與物質的聚集狀態(tài)有關。聚集狀態(tài)不同，反應熱ΔH的數(shù)值以及符號都可能不同。等量的同一物質，氣態(tài)時能量最大，其次為液態(tài)，最小的為固態(tài)。 (3)不論化學反應是否可逆，熱化學方程式中的反應熱ΔH表示反應進行到底(完全轉化)時的能量變化。如：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－197 kJ/mol是指2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)完全轉化為2 mol SO3(g)時放出的能量。 反應熱的計算 5．(xx揚中高級中學模擬)已知：H2O(g)===H2O(l)　ΔH1＝－Q1 kJmol－1(Q1＞0) C2H5OH(g)===C2H5OH(l)ΔH2＝－Q2 kJmol－1(Q2＞0) C2H5OH(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g)ΔH3＝－Q3 kJmol－1(Q3＞0) 若使23 g液態(tài)乙醇完全燃燒，最后恢復到室溫，則放出的熱量為(　　) A．Q1＋Q2＋Q3　　　　　　 B．0.5(Q1＋Q2＋Q3 ) C．0.5Q1－1.5Q2＋0.5Q3 D．1.5Q1－0.5Q2＋0.5Q3 解析：選D　將第一個反應式計量數(shù)擴大3倍后加第三個反應式再與第二個反應式相減可得：C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)；ΔH3＝－(3Q1＋Q3－Q2)kJmol－1，由此知D正確。 6．(xx新課標卷Ⅱ)在1 200 ℃時，天然氣脫硫工藝中會發(fā)生下列反應 H2S(g)＋O2(g)===SO2(g)＋H2O(g)　ΔH1 2H2S(g)＋SO2(g)===S2(g)＋2H2O(g)　ΔH2 H2S(g)＋O2(g)===S(g)＋H2O(g)　ΔH3 2S(g)===S2(g)　ΔH4 則ΔH4的正確表達式為(　　) A．ΔH4＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3) B．ΔH4＝(3ΔH3－ΔH1－ΔH2) C．ΔH4＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3) D．ΔH4＝(ΔH1－ΔH2－3ΔH3) 解析：選A　根據(jù)蓋斯定律，由第一個反應＋第二個反應－第三個反應2可得第四個反應，則ΔH4＝ΔH1＋ΔH2－ΔH32＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)。 7．(xx海南高考)已知下列反應的熱化學方程式：(　　) 6C(s)＋5H2(g)＋3N2(g)＋9O2(g)===2C3H5(ONO2)3(l)　ΔH1 2H2(g)＋ O2(g)=== 2H2O(g)　ΔH2 C(s)＋ O2(g)===CO2(g)　ΔH3 則反應4C3H5(ONO2)3(l)===12CO2(g)＋10H2O(g) ＋ O2(g) ＋6N2(g)的ΔH為(　　) A．12ΔH3＋5ΔH2－2ΔH1 B．2ΔH1－5ΔH2－12ΔH3 C．12ΔH3－5ΔH2－2ΔH1 D．ΔH1－5ΔH2－12ΔH3 解析：選A　蓋斯定律的常規(guī)考查。分別給已知方程式編號，由蓋斯定律可知所給方程式由③12＋②5－①2得到，故ΔH＝12ΔH3＋5ΔH2－2ΔH1。 8．高考組合題 (1)(xx四川節(jié)選)焙燒明礬產(chǎn)生的SO2可用于制硫酸。已知25℃、101 kPa時： 2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH1＝－197 kJ/mol； H2O (g)===H2O(l)ΔH2＝－44 kJ/mol； 2SO2(g)＋O2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(l)ΔH3＝－545 kJ/mol。 則SO3 (g)與H2O(l)反應的熱化學方程式是___________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)(xx天津高考改編)金屬鎢用途廣泛，主要用于制造硬質或耐高溫的合金，以及燈泡的燈絲。 已知：溫度過高時，WO2(s)轉變?yōu)閃O2(g)； WO2(s)＋2H2(g)W(s)＋2H2O(g)① ΔH＝＋66.0 kJmol－1 WO2(g)＋2H2(g)W(s)＋2H2O(g)② ΔH＝－137.9 kJmol－1 則WO2(s)WO2(g)的ΔH＝________________。 (3)(xx海南高考節(jié)選)肼可作為火箭發(fā)動機的燃料，與氧化劑N2O4反應生成N2和水蒸氣。 已知：①N2(g)＋2O2(g)===N2O4 (l) ΔH1＝－19.5 kJmol－1 ②N2H4(l)＋O2(g)=== N2(g)＋2H2O(g) ΔH2＝－534.2 kJmol－1 寫出肼和N2O4 反應的熱化學方程式____________________________________。 解析：(1)給題中的三個熱化學方程式分別編號為①、②、③，根據(jù)蓋斯定律由(③—①)—②可得到目標熱化學方程式，即SO3(g)＋H2O(l)===H2SO4(l)　ΔH＝(ΔH3－H1)－ΔH2＝－130 kJ/mol (2)利用蓋斯定律：由①—②可以得到目標熱化學方程式，則ΔH＝ΔH1－ΔH2 ＝＋66.0 kJmol－1－(－137.9 kJmol－1) ＝＋203.9 kJmol－1。 (3)利用蓋斯定律，②2－①可以得到 2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g) 則ΔH＝ΔH22－ΔH1＝－1 048.9 kJmol－1。 答案：(1)SO3(g)＋H2O(l)＝H2SO4(l)　ΔH＝－130 kJ/mol (2)＋203.9 kJ/moL (3)2N2H4(l)＋N2O4(l)＝3N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－1048.9 kJ/mol 計算反應熱的四種方法 (1)利用熱化學方程式進行有關計算 根據(jù)已知的熱化學方程式和已知的反應物或生成物的物質的量或反應吸收或放出的熱量，可以把反應熱當作“產(chǎn)物”，計算反應放出或吸收的熱量。 (2)根據(jù)燃燒熱數(shù)據(jù)，計算反應放出的熱量 計算公式：Q＝燃燒熱n(可燃物的物質的量) 如已知H2的燃燒熱為ΔH＝－285.8 kJmol－1，燃燒2 mol H2放出的熱量為2 mol285.8 kJmol－1＝571.6 kJ。 (3)根據(jù)舊鍵斷裂和新鍵形成過程中的能量差進行計算 如H2與Cl2燃燒生成HCl的反應，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)，斷裂舊鍵吸收的總能量為679 kJmol－1，新鍵形成過程中釋放的總能量為862 kJmol－1，故該反應的反應熱ΔH＝679 kJmol－1－862 kJmol－1＝－183 kJmol－1。 (4)利用蓋斯定律求解 根據(jù)已知的熱化學方程式，若其反應物是所求目標熱化學方程式的反應物，調整計量數(shù)后作為基礎化學方程式或與基礎化學方程式各對應部分相加；若其反應物是所求目標熱化學方程式的生成物，調整計量數(shù)后各對應部分由基礎化學方程式相減，整理即可得到求解的熱化學方程式和反應熱。調整計量數(shù)既是與目標相符，又能消除無關物質。 常用以下兩種方法： ①熱化學方程式相加或相減，如由 a．C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1； b．C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH2； a．－b.可得CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝ΔH1－ΔH2 ②合理設計反應途徑如 順時針方向和逆時針方向變化反應熱代數(shù)和相等。 ΔH＝ΔH1＋ΔH2。 [特別提醒]　在進行有關反應熱的計算時注意： (1)根據(jù)已知的熱化學方程式進行計算時，要清楚已知熱化學方程式的化學計量數(shù)表示的物質的量與已知物質的量之間的比例關系，然后進行計算。 (2)根據(jù)化學鍵斷裂和形成過程中的能量變化計算反應熱時，需注意斷鍵和成鍵的總數(shù)，必須是斷鍵和成鍵時吸收或放出的總能量。 (3)運用蓋斯定律進行計算，在調整方程式時，要注意ΔH的正負和數(shù)值也要隨之調整。 中和熱的測定 魯科版采用簡易量熱計，是專門測量反應熱的儀器，比人教版采用大小燒杯及蓋板保溫效果好，測量更準確 為增強攪拌效果，蘇教版改用了電動攪拌器，且所有儀器均固定，減少了人工活動，易于觀察實驗數(shù)據(jù)。 (xx重慶高考)右面實驗裝置(固定裝置略去)和操作是否正確？ 答案：溫度計的位置應放在小燒杯內，而不是放在泡沫塑料中，錯誤。 在理清實驗原理的基礎上，高考題重在考查基本儀器的使用及規(guī)范操作。 1．中和熱的計算公式為ΔH＝ kJ/mol，最終誤差與(t終－t始)有關，請以50 mL 0.50 mol/L鹽酸與50 mL 0.55 moL/L NaOH溶液反應為例，分析下列誤差： 引起誤差的實驗操作 t終－t始 |ΔH| 保溫措施不好 攪拌不充分 所用酸、堿濃度過大 用同濃度的氨水代替NaOH溶液 用同濃度的醋酸代表鹽酸 用50 mL 0.50 mol/L NaOH溶液 提示：偏小　偏小　偏小　偏小　偏大　偏大　偏小 偏小　偏小　偏小　偏小　偏小 2．中和熱測定的數(shù)據(jù)處理：以NaOH和鹽酸反應為例，每次測量加入試劑量均相同。記錄如下表： 實驗次數(shù) 溫度差 1 20.0 ℃ 2 20.2 ℃ 3 18.5 ℃ 4 19.8 ℃ 則以上記錄有何不妥之處？平均溫度差應為多少？ 提示：缺少原始數(shù)據(jù)的記錄，即起始溫度、終止溫度；計算平均溫度時應刪去第3組數(shù)據(jù)，因為其誤差較大，故平均溫度差為20℃。 1．在化學反應中，為使某一反應物充分反應常采用另一反應物過量的方法。 (1)本實驗中采用NaOH溶液的濃度稍大于鹽酸的濃度，原因是鹽酸的濃度越大越易揮發(fā)，故不采用鹽酸過量的方法。 (2)工業(yè)合成氨時，常采用通入過量氮氣從而使H2盡可能轉化，原因是H2的原料成本高，而氮氣成本低。 (3)工業(yè)合成SO3，常采用通入過量空氣，以提高SO2的轉化率。 2．中和熱測定實驗中需注意的事項： (1)注意溫度相同。必須確保酸、堿兩種溶液的溫度相同。 (2)注意酸、堿的濃度大小。為使測得的中和熱更準確，所用鹽酸和NaOH溶液的濃度宜小不宜大。 (3)注意保溫。必須確保實驗過程中酸、堿中和反應放出的熱量不能擴散到測定儀器以外。 (4)注意溫度計的使用。實驗宜使用精確度為0.1℃的溫度計，且測量時應盡可能讀準。溫度計的水銀球要完全浸沒在溶液中，而且要穩(wěn)定一段時間后再讀數(shù)，以提高所測溫度的精度。 (5)注意兩個近似。一個是體系的比熱容近似等于水的比熱容，二是酸、堿溶液的密度近似等于水的密度。 以“PM2.5污染物的研究”為載體串聯(lián)反應熱知識 高考載體(xx天津高考T10改編) 　　某市對大氣進行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)該市首要污染物為可吸入顆粒物PM2.5(直徑小于等于2.5 μm的懸浮顆粒物)，其主要來源為燃煤、機動車尾氣等。因此，對PM2.5、SO2、NOx等進行研究具有重要意義。 　　為減少SO2的排放，常采取的措施是： 　　將煤轉化為清潔氣體燃料。涉及的化學反應為： 　?、貶2(g)＋O2(g)===H2O(g)ΔH＝－241.8 kJmol－1 　　②C(s)＋O2(g)===CO(g)ΔH＝－110.5 kJmol－1 [知識串聯(lián)設計] (1)反應①是放熱反應還是吸熱反應？試判斷2 mol H2和1 mol O2的總能量與2 mol H2O(g)總能量的相對大小。 (2)依據(jù)反應②確定24 g碳不完全燃燒生成CO(g)時放出的熱量是多少？ (3)反應①表示是H2的燃燒熱嗎？若1 mol H2O(l)完全轉化為H2O(g)需要吸收44 kJ的熱量，則H2的燃燒熱是多少？ (4)已知CO轉化成CO2的能量關系如右圖所示：寫出該反應的熱化學方程式________________________________。 依據(jù)反應②和右圖能量關系，能否確定碳的燃燒熱是多少？ (5)依據(jù)反應①、②寫出焦炭與水蒸氣反應的熱化學方程式_____________________。 (6)已知反應：C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH1 C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2 試比較ΔH1和ΔH2的大小。 答案：(1)放熱反應　2 mol H2和1 mol O2的總能量大于2 mol H2O(g)的能量 (2)221 kJ (3)不是，氫的燃燒熱為ΔH＝－285.8 kJ/mol (4)2CO(s)＋O2(g)===2CO2(s)ΔH＝－566 kJmol－1 C的燃燒熱為ΔH＝－393.5 kJmol－1 (5)C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)ΔH＝＋131.3 kJmol－1 (6)ΔH1>ΔH2 1．(xx阜寧中學模擬)下列與化學反應能量變化相關的敘述正確的是(　　) A．反應物的總能量一定高于生成物的總能量 B．鋁與氧化鐵反應既是氧化還原反應，又是吸熱反應 C．化學反應中發(fā)生能量變化的根本原因是化學鍵的斷裂與形成 D．同溫同壓下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和點燃條件下的ΔH不同 解析：選C　A項，吸熱反應中反應物的總能量低于生成物的的總能量，錯誤；B項，鋁與氧化鐵的反應為放熱反應，錯誤；D項，反應熱只與參與反應的物質的始態(tài)和終態(tài)有關，與條件無關，錯誤。 2．(xx黃橋中學模擬)據(jù)報道，科學家開發(fā)出了利用太陽能分解水的新型催化劑。下列有關水分解過程的能量變化示意圖正確的是(　　) 解析：選B　水的分解是吸熱反應，催化劑降低反應的活化能。故選B。 3.(xx錫山高級中學模擬)對于：2C4H10(g)＋13O2(g)===8CO2(g)＋10H2O(l)；ΔH＝－5 800 kJ/mol的敘述錯誤的是(　　) A．該反應的反應熱為ΔH＝－5 800 kJ/mol，是放熱反應 B．該反應的ΔH與各物質的狀態(tài)有關，與化學計量數(shù)也有關 C．該式的含義為：25 ℃、101 kPa下，2 mol C4H10氣體完全燃燒生成CO2和液態(tài)水時放出熱量5 800 kJ D．該反應為丁烷燃燒的熱化學方程式，由此可知丁烷的燃燒熱為5 800 kJ/mol 解析：選D　燃燒熱是指完全燃燒1 mol可燃物的時所放出的熱量，由此可知丁烷的燃燒熱為2 900 kJ/mol，因此，D錯誤。 4．(xx南師附中模擬)在298 K、100 kPa時，已知： 2H2O(g)===O2(g)＋2H2(g)；ΔH1 Cl2(g)＋H2(g)===2HCl(g)；ΔH2 2Cl2(g)＋2H2O(g)===4HCl(g)＋O2(g)；ΔH3 則ΔH3與ΔH1和ΔH2間的關系正確的是(　　) A．ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2　　　　 B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2 C．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2 D．ΔH3＝ΔH1－ΔH2 解析：選A　第三個方程式等于：方程式①＋2方程式②，由蓋斯定律知：ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2。 5．(xx建湖中學模擬)肼(H2NNH2)是一種高能燃料，有關化學反應的能量變化如圖所示，已知斷裂1 mol化學鍵所需的能量(kJ)：N≡N為942、O===O為500、N—N 為154，則斷裂1 mol N—H鍵所需的能量(kJ)是(　　) A．194 B．391 C．516 D．658 解析：選B　利用圖示可知肼和氧氣變成原子時斷鍵需要的能量為2 752 kJ－534 kJ＝2 218 kJ。肼和氧氣斷鍵變?yōu)樵訒r要斷裂1個N—N,4個N—H,1個O===O鍵，所以1154＋4(N—H鍵能)＋1500＝2 218，解得斷裂1 mol N—H鍵所需能量為391，單位kJ，選B。 6．(xx江都中學模擬)下列熱化學方程式及說法正確的是(　　) A．CH4(g)＋ 2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890 kJ B．丁烷的燃燒熱是2 878 kJ/mol，則： C4H10(g)＋13/2O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(g) ΔH＝－2 878 kJ/mol C．2 mol氫氣燃燒生成水蒸氣放出484 kJ熱量，則： H2O(g)===H2(g)＋1/2O2(g)；ΔH＝＋242 kJmol－1 D．CH3COOH(aq)＋KOH(aq)===CH3COOK(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－a kJmol－1，a就為中和熱的值 解析：選C　A項，ΔH的單位是kJ/mol，故錯；B項，生成的應是液態(tài)水，故錯；D項，在稀溶液中，強酸跟強堿發(fā)生中和反應生成1 mol水時的反應熱叫做中和熱，故錯。 7．(xx南菁中學模擬)下列說法正確的是(　　) A．已知：H2(g)＋O2(g)===H2O(l)；ΔH＝－285.8 kJmol－1 ，則H2的燃燒熱為－285.8 kJmol－1 B．已知：S(g)＋O2(g)===SO2(g)；ΔH1＝－Q1 ；S(s)＋O2(g)===SO2(g)；ΔH2＝－Q2，則Q1Q2；C項，濃硫酸遇水放熱；CH3COOH反應過程電離吸熱，則|ΔH1|>|ΔH2|；D項，利用蓋斯定律可知正確。 8．(xx蘇北四市模擬)反應CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)過程中的能量變化情況如下圖所示，曲線Ⅰ和曲線Ⅱ分別表示不使用催化劑和使用催化劑的兩種情況。下列判斷正確的是(　　) A．該反應的ΔH＝＋91 kJ/mol B．加入催化劑，正、逆反應的活化能數(shù)值均減小 C．加入催化劑，該反應的ΔH變小 D．如果該反應生成液態(tài)CH3OH，則ΔH變大 解析：選B　A項，反應物總能量大于生成物總能量，該反應放熱，錯誤；B項，加入催化劑，降低反應的活化能，正、逆反應的活化能數(shù)值均減小，正確；C項，加入催化劑，反應熱不變，錯誤；D項，如果該反應生成液態(tài)CH3OH，放出更多的熱量，因反應熱為負極，則ΔH減小，錯誤。 9．(xx泰州中學模擬)碳是形成化合物種類最多的元素，其單質及化合物是人類生產(chǎn)生活的主要能源物質。請回答下列問題： (1)有機物M經(jīng)過太陽光光照可轉化成N，轉化過程如下： 則M、N相比，較穩(wěn)定的是________________。 (2)已知CH3OH(l)的燃燒熱為238.6 kJmol－1，CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)　ΔH＝－a kJmol－1，則a________238.6(填“>”、“<”或“＝”)。 (3)使Cl2和H2O(g)通過灼熱的炭層，生成HCl和CO2，當有1 mol Cl2參與反應時釋放出145 kJ熱量，寫出該反應的熱化學方程式：__________________________________。 (4)火箭和導彈表面的薄層是耐高溫物質。將石墨、鋁粉和二氧化鈦按一定比例混合在高溫下煅燒，所得物質可作耐高溫材料，4Al(s)＋3TiO2(s)＋3C(s)===2Al2O3(s)＋3TiC(s)　ΔH＝－1 176 kJmol－1，則反應過程中，每轉移1 mol電子放出的熱量為________________。 解析：(1)M轉化為N是吸熱反應，所以N的能量高，不穩(wěn)定。 (2)甲醇燃燒生成CO2(g)和H2(g)屬于不完全燃燒，放出的熱量少，故a<238.6。 (4)所給反應中轉移12個電子，故每轉移1 mol電子放出的熱量為1 176 kJ12＝98 kJ。 答案：(1)M　(2)< (3)2Cl2(g)＋2H2O(g)＋C(s)===4HCl(g)＋CO2(g) ΔH＝－290 kJmol－1　(4)98 kJ 10．(xx淮陰中學模擬)用一定濃度的稀鹽酸與稀NaOH溶液在左下圖所示的裝置中進行中和反應，通過測定反應過程中所放出的熱量可計算中和熱。已知強酸與強堿的中和熱為57.3 kJ/mol，水的比熱容為4.2 J/(g℃)，有關熱量與比熱容的計算公式：Q＝mcΔt(Q為熱量，m為物質的質量，c為比熱容，Δt物質溫度的變化值) 回答下列問題： (1)從實驗裝置上看，圖中尚缺少的一種玻璃用品是：________________________ ________________________________________________________________________ (2)將V1 mL 1.0 mol/L HCl溶液和V2 mL未知濃度的NaOH溶液混合均勻后測量并記錄溶液溫度，實驗結果如圖所示(實驗中始終保持V1＋V2＝50 mL)。 下列敘述正確的是________。 A．做該實驗時環(huán)境溫度為22 ℃ B．該實驗表明化學能可以轉化為熱能 C．NaOH溶液的濃度約是1.00 mol/L D．該實驗表明有水生成的反應都是放熱反應 (3)V1＝30 mL時HCl和NaOH恰好反應，根據(jù)題中所給數(shù)據(jù)算出的溫度變化值約為________(保留整數(shù)，計算時可將稀溶液的密度及比熱容看成與水近似相同，且溶液混合時體積變化忽略不計)；而根據(jù)上圖的溫度變化可讀出溫度變化值約7 ℃；兩者相比所測結果偏低，造成如此現(xiàn)象的原因有：______________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)在測定中和熱時為了使溶液混合均勻，需要用環(huán)形玻璃攪拌棒。(2)只有酸和堿恰好反應時，放出的熱量才是最多的，溶液的溫度才能最高。所以根據(jù)圖像可知，當鹽酸的體積是30 mL時溶液溫度最高，說明二者恰好反應，此時氫氧化鈉的體積是20 mL，所以氫氧化鈉的濃度是＝1.5 mol/L，C不正確。由圖像可判斷，溫度為22 ℃時鹽酸的體積是5 mL，氫氧化鈉是45 mL，因此實驗時的環(huán)境溫度應該小于22 ℃，A不正確。該實驗不能說明有水生成的反應就是放熱反應，D不正確。答案選B。(3)V1＝30 mL時HCl和NaOH恰好反應，此時產(chǎn)生的水是0.03 mol，放出的熱量是57.3 kJ/mol0.03 mol＝1.719 kJ。所以根據(jù)Q＝mcΔt可知Δt＝＝＝8 ℃。測定結果偏低，說明裝置的保溫性能較差，有熱量損失。其次實驗中忽略了小燒杯、溫度計所吸收的熱量。再就是計算中假定溶液比熱容為4.2 J/(g℃)，密度為 1 g/cm3，實際上這是水的比熱容和密度，酸堿溶液的比熱容、密度略有不同。 答案：(1)環(huán)形玻璃棒 (2)B (3)8 ℃?、賰x器保溫性能差；②實驗中忽略了小燒杯、溫度計所吸收的熱量；③計算中假定溶液比熱容為4.2 J/(g℃)，密度為1 g/cm3，實際上這是水的比熱容和密度，酸堿溶液的比熱容、密度略有不同(其他合理答案均可) 11．(xx沭陽高級中學模擬)Ⅰ.金剛石和石墨均為碳的同素異形體，它們燃燒在氧氣不足時生成一氧化碳，充分燃燒時生成二氧化碳，反應中放出的熱量如圖所示： (1)等量金剛石和石墨完全燃燒________(填“金剛石”或“石墨”)放出熱量更多，寫出表示石墨燃燒熱的熱化學方程式_____________________________________________； (2)在通常狀況下，金剛石和石墨相比________(填“金剛石”或“石墨”)更穩(wěn)定，寫出石墨轉化為金剛石的熱化學方程式__________________________________________； (3)12 g石墨在一定量空氣中燃燒，生成氣體36 g，該過程放出的熱量________________。 Ⅱ.(1)家用液化氣中主要成分之一是丁烷。當1 g丁烷完全燃燒并生成CO2和液態(tài)水時，放出熱量50 kJ。試寫出丁烷燃燒反應的熱化學方程式__________________________； (2)已知含KOH 28.0 g稀溶液與足量稀硫酸反應，放出28.65 kJ的熱量，試寫出該反應中和熱的熱化學方程式________________________________________。 解析：Ⅰ.(1)根據(jù)圖像可知，金剛石的總能量高于石墨的總能量，所以等量金剛石和石墨完全燃燒金剛石放出熱量更多。根據(jù)圖像可知，1 mol石墨完全燃燒放出的熱量是110.5 kJ＋283.0 kJ＝393.5 kJ，所以表示石墨燃燒熱的熱化學方程式是C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ/mol。 (2)金剛石的總能量高于石墨的總能量，所以石墨比金剛石穩(wěn)定。根據(jù)圖像可知，1 mol金剛石轉化為石墨放出的能量是395.4 kJ－393.5 kJ＝1.9 kJ，石墨轉化為金剛石的熱化學方程式是C(石墨，s)＝C(金剛石，s) ΔH＝＋1.9 kJ/mol。 (3)設生成的CO和CO2的物質的量分別是x和y，則x＋y＝1 mol、28x＋44y＝36 g，解得x＝y(tǒng)＝0.5 mol，所以實際放出的熱量是(393.5 kJ/mol＋110.5 kJ/mol)0.5 mol＝252.0 kJ。 Ⅱ.(1)當1 g丁烷完全燃燒并生成CO2和液態(tài)水時，放出熱量50 kJ，則1 mol丁烷即58 g丁烷完全燃燒放出的熱量是50 kJ58＝2 900 kJ，所以反應的熱化學方程式是C4H10(g)＋13/2O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(l) 　ΔH＝－2 900 kJ/mol。 (2)中和熱是在一定條件下的稀溶液中，強酸和強堿反應生成1 mol水時所放出的熱量。28 g氫氧化鉀的物質的量是0.5 mol，則該反應的熱化學方程式是1/2H2SO4(aq)＋KOH(aq)===1/2K2SO4(aq)＋H2O(l) 　ΔH＝－57.3 kJ/mol。 答案：Ⅰ.(1)金剛石　C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ/mol (2)石墨　C(石墨，s)===C(金剛石，s) ΔH＝＋9.1 kJ/mol (3)252.0 kJ Ⅱ.(1)C4H10(g)＋13/2O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(l)　ΔH＝－2 900 kJ/mol (2)1/2H2SO4(aq)＋KOH(aq)===1/2K2SO4(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ/mol 12．(xx江浦高級中學模擬)已知化學反應A2(g)＋B2(g)===2AB(g)的能量變化如圖所示，判斷下列敘述中正確的是(　　) A．每生成2分子AB吸收b kJ熱量 B．該反應熱ΔH＝＋(a－b) kJ/mol C．加入催化劑，該化學反應的反應熱變大 D．斷裂1 mol A—A和1 mol B—B鍵，放出a kJ能量 解析：選B　根據(jù)圖像可知，反應物的總能量低于生成物的總能量，反應是吸熱反應，反應熱是ΔH＝＋(a－b)kJ/mol，選項B正確，A不正確；催化劑不能改變反應熱，C不正確；斷鍵吸熱，D不正確。 13．(xx如皋中學模擬)(1)氯元素的最高價氧化物為無色液體，0.25 mol 該物質與一定量水混合得到一種稀溶液，并放出Q kJ 的熱量。寫出該反應的熱化學方程式：______ 。 (2)已知：Fe2O3(s)＋3/2C(s)===3/2CO2(g)＋2Fe(s)　ΔH＝＋234.1 kJmol－1 C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJmol－1 則2Fe(s)＋3/2O2(g)===Fe2O3(s)的ΔH是________ kJmol－1。 (3)意大利羅馬大學的FulvioCacace等人獲得了極具理論研究意義的N4分子。N4分子結構如下圖所示。已知斷裂1 mol N—N吸收167 kJ熱量，生成1 mol N≡N放出942 kJ。根據(jù)以上信息和數(shù)據(jù)，寫出N4氣體轉變?yōu)镹2的熱化學方程式：________________________。 (4)下圖是丙烷(C3H8)、二甲醚(CH3OCH3)燃燒過程中能量變化圖，其中x為各自反應中對應的系數(shù)。根據(jù)該圖寫出二甲醚燃燒的熱化學方程式：________________________。 解析：(1)氯元素的最高價氧化物是Cl2O7,0.25 mol Cl2O7與一定量水混合得到HClO4溶液時，放出Q kJ的熱量，則1 mol Cl2O7與一定量水混合得到HClO4溶液時，放出4Q kJ的熱量，所以熱化學方程式為： Cl2O7(1)＋H2O(1)===2HClO4(aq)；ΔH＝－4Q kJmol－1。 (2)已知：(1)Fe2O2(s)＋3/2C(s)===3/2CO2(g)＋2Fe(s)　ΔH＝＋234.1 kJmol－1 C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJmol－1 由蓋斯定律(2)(3/2)－(1)，得：2Fe(s)＋3/2O2(g)===Fe2O3(s)　ΔH＝(－393.5 kJmol－1)(3/2)－234.1 kJmol－1＝－824.35 kJmol－1 即2Fe(s)＋3/2O2(g)===Fe2O3(s)ΔH＝－824.35 kJmol－1。 (3)1 mol N4氣體中含有6 mol N—N鍵，可生成2 mol N2，形成2 mol N≡N鍵，則1 mol N4氣體轉變?yōu)镹2化學鍵斷裂斷裂吸收的熱量為6167 kJ＝1 002 kJ，形成化學鍵放出的熱量為1 884 kJ，所以反應放熱，放出的熱量為1 884 kJ－1 002 kJ＝882 kJ，故N4氣體轉變?yōu)镹2的熱化學方程式是N4(g)===N2(g)　ΔH＝－882 kJ/mol。 (4)由圖象可知生成1 mol水時，二甲醚燃燒放出485 kJ的熱量，則生成3 mol水，放出的熱量為3485 kJ＝1 455 kJ，所以熱化學方程式為CH3OCH3(g)＋3O2(g)2CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH＝－1 455 kJmol－1。 答案：(1)Cl2O7(l)＋H2O(l)===2HClO4(aq) ΔH＝－4Q kJ/mol (2)－824.4 (3)N4(g)===N2(g)　ΔH＝－882 kJ/mol (4)CH3OCH3(g)＋3O2(g)―→2CO2(g)＋3H2O(l) ΔH＝－1 455 kJmol－1 第二單元原電池和化學電源 明考綱要求 理主干脈絡 1.理解原電池的工作原理，能寫出常見的簡單電極反應和電池反應方程式。 2.了解常見的化學電源，認識化學能與電能相互轉化的實際意義及其重要應用。 3.了解研制新型化學電源的重要性。 一、原電池的工作原理 1．概念：把化學能轉化為電能的裝置。 2．構成條件 (1)有兩個活動性不同的電極(常見為金屬或石墨)。 (2)具有電解質溶液。 (3)兩電極間形成閉合回路。 3．工作原理 如圖是兩種CuZn原電池示意圖，請?zhí)羁眨? (1)電極：負極為Zn，正極為Cu。 (2)電極反應；負極：Zn－2e－===Zn2＋，正極：Cu2＋＋2e－===Cu。 (3)電子移動方向和電流方向：電子從負極流出經(jīng)外電路流入正極；電流從正極流出經(jīng)外電路流入負極。 (4)離子的遷移方向：電解質溶液中，陰離子向負極遷移，陽離子向正極遷移。 (5)兩種裝置的比較：裝置Ⅰ中還原劑Zn與氧化劑Cu2＋直接接觸，易造成能量損耗；裝置Ⅱ能避免能量損耗；裝置Ⅱ中鹽橋的作用是提供陰陽離子定向移動的通路，導電。 二、化學電源 1．一次電池——堿性鋅錳干電池 負極材料：Zn 電極反應：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 正極材料：碳棒 電極反應：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－ 總反應：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2 2．二次電池(以鉛蓄電池為例) (1)放電時的反應： ①負極：Pb(s)＋SO(aq)－2e－===PbSO4(s) ②正極：PbO2(s)＋