（天津专用）2020版高考化学一轮复习 专题五 化学能与热能课件

专题五化学能与热能高考化学(天津市专用)A组自主命题·天津卷题组五年高考考点一化学反应中能量变化1.(2010天津理综,10,14分)二甲醚是一种重要的清洁燃料,也可替代氟利昂作制冷剂等,对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的气化产物(水煤气)合成二甲醚。请回答下列问题:(1)煤的气化的主要化学反应方程式为:。(2)煤的气化过程中产生的有害气体H2S用Na2CO3溶液吸收,生成两种酸式盐,该反应的化学方程式为:。(3)利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下:①2H2(g)+CO(g) CH3OH(g)ΔH=-90.8kJ/mol②2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH=-23.5kJ/mol③CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)ΔH=-41.3kJ/mol总反应3H2(g)+3CO(g) CH3OCH3(g)+CO2(g)的ΔH=;一定条件下的密闭容器中,该总反应达到平衡,要提高CO的转化率,可以采取的措施是(填字母代号)。a.高温高压b.加入催化剂c.减少CO2的浓度d.增加CO的浓度e.分离出二甲醚(4)已知反应②2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)某温度下的平衡常数为400。此温度下,在密闭容器中加入CH3OH,反应到某时刻测得各组分的浓度如下:物质CH3OHCH3OCH3H2O浓度/(mol·L-1)0.440.60.6①比较此时正、逆反应速率的大小:v正v逆(填“”“”或“=”)。②若加入CH3OH后,经10min反应达到平衡,此时c(CH3OH)=;该时间内反应速率v(CH3OH)=。答案(1)C+H2O CO+H2(2)H2S+Na2CO3 NaHS+NaHCO3(3)-246.4kJ/molc、e(4)①②0.04mol/L0.16mol/(L·min)解析(3)根据盖斯定律,①×2+②+③得总反应,总反应的ΔH=-90.8kJ/mol×2+(-23.5kJ/mol)+(-41.3kJ/mol)=-246.4kJ/mol。a项,该反应为放热反应,升高温度,平衡左移;b项,加催化剂平衡不移动;c项,减少生成物浓度,平衡右移;d项,增加CO浓度,平衡右移,但CO转化率减小;e项与c项原理相同。(4)①该时刻浓度商Qc= =1.86,Qc小于平衡常数K,平衡向右移动,v正v逆。②设从题干中这一时刻到平衡状态,CH3OCH3的物质的量浓度增加c。则:2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)某时刻:0.44mol/L0.6mol/L0.6mol/L继续反应:2ccc平衡状态:0.44mol/L-2c0.6mol/L+c0.6mol/L+c平衡状态时,K= =400,解得c=0.2mol/L,c(CH3OH)=0.44mol/L-2×0.2mol/L=0.04mol/L。反应前CH3OH的浓度为0.44mol/L+0.6mol/L×2=1.64mol/L,该时间内的反应速率v(CH3OH)=20.60.6(0.44)2(0.6mol/L)(0.6mol/L)(0.44mol/L2)ccc =0.16mol/(L·min)。1.64mol/L0.04mol/L10min考点二热化学方程式的书写与盖斯定律2.(2013天津理综,10,14分)某市对大气进行监测,发现该市首要污染物为可吸入颗粒物PM2.5(直径小于等于2.5μm的悬浮颗粒物),其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此,对PM2.5、SO2、NOx等进行研究具有重要意义。请回答下列问题:(1)将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。若测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表:离子K+Na+N S N Cl-浓度/mol·L-14×10-66×10-62×10-54×10-53×10-52×10-54H24O3O根据表中数据判断PM2.5的酸碱性为,试样的pH=。(2)为减少SO2的排放,常采取的措施有:①将煤转化为清洁气体燃料。已知:H2(g)+ O2(g) H2O(g)ΔH=-241.8kJ·mol-1C(s)+ O2(g) CO(g)ΔH=-110.5kJ·mol-1写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式:。②洗涤含SO2的烟气。以下物质可作洗涤剂的是。a.Ca(OH)2b.Na2CO3c.CaCl2d.NaHSO3(3)汽车尾气中NOx和CO的生成及转化①已知汽缸中生成NO的反应为:N2(g)+O2(g) 2NO(g)ΔH0若1mol空气含0.8molN2和0.2molO2,1300℃时在密闭容器内反应达到平衡,测得NO为8×10-4mol。计算该温度下的平衡常数K=。汽车启动后,汽缸温度越高,单位时间内NO排放量越大,原因是。1212②汽车燃油不完全燃烧时产生CO,有人设想按下列反应除去CO:2CO(g) 2C(s)+O2(g)已知该反应的ΔH0,简述该设想能否实现的依据:。③目前,在汽车尾气系统中装置催化转化器可减少CO和NO的污染,其化学反应方程式为。答案(共14分)(1)酸性4(2)①C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)ΔH=+131.3kJ·mol-1②a、b(3)①4×10-6温度升高,反应速率加快,平衡右移②该反应是焓增、熵减的反应,任何温度下均不自发进行③2CO+2NO 2CO2+N2解析(1)由表中数据可知试样为酸性,根据电荷守恒可以得到等式:c(K+)+c(N )+c(Na+)+c(H+)=2c(S )+c(N )+c(Cl-)+c(OH-)。由于试样为酸性,故c(OH-)可以忽略不计,则c(H+)=1×10-4mol·L-1,故pH=4。(3)①N2+O2 2NOn起(mol)0.80.20n转(mol)4×10-44×10-48×10-4n平(mol)(0.8-4×10-4)(0.2-4×10-4)8×10-4K= = ≈ =4×10-6。4H24O3O222()(N)(O)cNOcc4244810()0.84100.2410()()VVV42(810)0.80.23.(2018天津理综,10,14分)CO2是一种廉价的碳资源,其综合利用具有重要意义。回答下列问题:(1)CO2可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液pH=13,CO2主要转化为(写离子符号);若所得溶液c(HC )∶c(C )=2∶1,溶液pH=。(室温下,H2CO3的K1=4×10-7;K2=5×10-11)(2)CO2与CH4经催化重整,制得合成气:CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)①已知上述反应中相关的化学键键能数据如下:3O23O化学键C—HC OH—HC←O(CO)键能/kJ·mol-14137454361075则该反应的ΔH=。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按一定体积比加入CH4和CO2,在恒压下发生反应,温度对CO和H2产率的影响如图1所示。此反应优选温度为900℃的原因是。  图1图2(3)O2辅助的Al-CO2电池工作原理如图2所示。该电池电容量大,能有效利用CO2,电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。电池的负极反应式:。电池的正极反应式:6O2+6e- 6 6CO2+6  3C2 +6O2反应过程中O2的作用是。该电池的总反应式:。2O2O24O答案(14分)(1)C 10(2)①+120kJ·mol-1B②900℃时,合成气产率已经较高,再升高温度产率增幅不大,但能耗升高,经济效益降低(3)Al-3e- Al3+(或2Al-6e- 2Al3+)催化剂2Al+6CO2 Al2(C2O4)323O解析本题考查电离平衡常数的应用、反应热的计算、化学平衡的移动、电极反应式的书写。(1)NaOH溶液吸收CO2后所得溶液pH=13,CO2主要转化为C ;由H2CO3的二级电离平衡常数知,当溶液中c(HC )∶c(C )=2∶1时,K2= = =5×10-11,故c(H+)=1×10-10mol·L-1,则溶液pH=10。(2)①由已知键能数据知,反应的ΔH=4×413kJ·mol-1+2×745kJ·mol-1-(2×1075kJ·mol-1+2×436kJ·mol-1)=+120kJ·mol-1;已知正反应是气体分子数增大的吸热反应,A(恒容)与B(恒压,容积可变)相比,B中压强小于A,减压平衡正向移动,则B容器中反应达到平衡后吸收的热量较多。②观察图像知,900℃时,合成气产率已经较高,再升高温度产率增幅不大,但能耗升高,经济效益降低,故此反应优选温度为900℃。(3)观察原电池工作原理图知,铝电极作负极,多孔碳电极作正极,故负极反应式为Al-3e- Al3+;正极反应式为6O2+6e- 6 、6CO2+6  3C2 +6O2,由此可知反应过程中O2的作用是催化剂;电池总反应式为2Al+6CO2 Al2(C2O4)3。23O3O23O233(H)(CO)(HCO)ccc(H)2c2O2O24O易混易错恒容容器是指容积不变的容器,气体的量发生变化时压强发生改变;恒压容器是指压强不变的容器,气体的量发生变化时容器容积发生改变。B组统一命题、省(区、市)卷题组考点一化学反应中能量变化1.(2019北京理综,7,6分)下列示意图与化学用语表述内容不相符的是(水合离子用相应离子符号表示) ()ABCD NaCl溶于水 电解CuCl2溶液 CH3COOH在水中电离 H2与Cl2反应能量变化NaCl Na++Cl-CuCl2 Cu2++2Cl-CH3COOH CH3COO-+H+H2(g)+Cl2(g) 2HCl(g)ΔH=-183kJ·mol-1答案B本题考查了电解质的电离、电离方程式的书写、电解原理和化学键与能量的关系等知识。通过图示、化学方程式等形式考查学生接受、吸收、整合化学信息的能力;试题以图示形式呈现物质变化规律,体现了变化观念与平衡思想的学科核心素养及运用模型解释化学现象、揭示现象的本质和规律的学科思想,体现了学以致用的价值观念。B项中用惰性电极电解CuCl2溶液的化学方程式是CuCl2 Cu+Cl2↑。解题方法D项中反应热的计算方法是:ΔH=-(生成HCl所放出的能量-断裂H2、Cl2中的化学键所吸收的能量)=-(431kJ·mol-1×2-436kJ·mol-1-243kJ·mol-1)=-183kJ·mol-1。2.(2019江苏单科,11,4分)氢气与氧气生成水的反应是氢能源应用的重要途径。下列有关说法正确的是 ()A.一定温度下,反应2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)能自发进行,该反应的ΔH0B.氢氧燃料电池的负极反应为O2+2H2O+4e- 4OH-C.常温常压下,氢氧燃料电池放电过程中消耗11.2LH2,转移电子的数目为6.02×1023D.反应2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)的ΔH可通过下式估算:ΔH=反应中形成新共价键的键能之和-反应中断裂旧共价键的键能之和答案A本题涉及的考点有化学反应自发进行的判据、燃料电池电极反应式的书写、气体摩尔体积的应用、焓变的计算,考查学生运用化学反应原理的相关知识分析和解决化学问题的能力,通过氢能源应用的科学实践活动体现科学探究与创新意识的学科核心素养。A项,2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)的ΔS0,一定温度下该反应能自发进行,则ΔH-TΔS0,故ΔH0;B项,氢氧燃料电池的负极发生氧化反应:H2-2e- 2H+;C项,11.2LH2在常温常压下不是0.5mol,转移电子数目不为6.02×1023;D项,ΔH=反应中断裂旧共价键的键能之和-反应中形成新共价键的键能之和。易错警示ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量、ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和,注意二者的区别。3.(2016江苏单科,8,2分)通过以下反应均可获取H2。