（课标I）2020版高考化学一轮复习 专题十一 化学能与热能课件

专题十一化学能与热能高考化学(课标专用)A组课标Ⅰ卷题组五年高考考点一化学反应中能量变化的有关概念及计算(2012课标,27,15分)光气(COCl2)在塑料、制革、制药等工业中有许多用途,工业上采用高温下CO与Cl2在活性炭催化下合成。(1)实验室中常用来制备氯气的化学方程式为;(2)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(ΔH)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;(3)实验室中可用氯仿(CHCl3)与双氧水直接反应制备光气,其反应的化学方程式为;(4)COCl2的分解反应为COCl2(g) Cl2(g)+CO(g)ΔH=+108kJ·mol-1。反应体系达到平衡后,各物质的浓度在不同条件下的变化状况如下图所示(第10min到14min的COCl2浓度变化曲线未示出):①计算反应在第8min时的平衡常数K=;②比较第2min反应温度T(2)与第8min反应温度T(8)的高低:T(2)T(8)(填“”“”或“=”);③若12min时反应于温度T(8)下重新达到平衡,则此时c(COCl2)=mol·L-1;④比较产物CO在2—3min、5—6min和12—13min时平均反应速率[平均反应速率分别以v(2—3)、v(5—6)、v(12—13)表示]的大小;⑤比较反应物COCl2在5—6min和15—16min时平均反应速率的大小:v(5—6)v(15—16)(填“”“”或“=”),原因是。答案(15分)(1)MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O(2)5.52×103kJ(3)CHCl3+H2O2 HCl+H2O+COCl2(4)①0.234mol·L-1②③0.031④v(5—6)v(2—3)=v(12—13)⑤在相同温度时,该反应的反应物浓度越高,反应速率越大解析(1)实验室常用MnO2与浓盐酸反应制备Cl2。(2)依题意有:CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-890.3kJ·mol-1①,CO(g)+ O2(g) CO2(g)ΔH=-283.0kJ·mol-1②,H2(g)+ O2(g) H2O(l)ΔH=-285.8kJ·mol-1③,①式-②式×2-③式×2得:CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)ΔH=+247.3kJ·mol-1,故生成1m3(标准状况)CO所需的热量为 × kJ=5.52×103kJ。(3)依据题给信息不难写出方程式为CHCl3+H2O2 COCl2+H2O+HCl。(4)①K= = =0.234mol·L-1。②观察图像知第4min时改变的条件是升高温度,平1212100022.4247.3222(CO)(Cl)(COCl)ccc1110.085molL0.11L0.04molLmol衡正向移动,第8min时达到新的平衡,故T(2)T(8)。③由K= 得:c(COCl2)= = =0.031mol·L-1。④根据平均反应速率的定义,因CO在2—3min、12—13min时的浓度变化量Δc=0,故v(2—3)=v(12—13)=0;5—6min时CO浓度增加,故v(5—6)v(2—3)=v(12—13)。⑤观察图中5—6min时与15—16min时曲线可知15—16min22(CO)(Cl)(COCl)ccc2(CO)(Cl)ccK1110.06molL0.12L0.234molLmol时COCl2浓度低,反应速率小,即v(5—6)v(15—16)。考点二热化学方程式的书写及盖斯定律1.(2017课标Ⅰ,28,14分)近期发现,H2S是继NO、CO之后的第三个生命体系气体信号分子,它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。回答下列问题:(1)下列事实中,不能比较氢硫酸与亚硫酸的酸性强弱的是(填标号)。A.氢硫酸不能与碳酸氢钠溶液反应,而亚硫酸可以B.氢硫酸的导电能力低于相同浓度的亚硫酸C.0.10mol·L-1的氢硫酸和亚硫酸的pH分别为4.5和2.1D.氢硫酸的还原性强于亚硫酸(2)下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。 通过计算,可知系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ)制氢的热化学方程式分别为、,制得等量H2所需能量较少的是。(3)H2S与CO2在高温下发生反应:H2S(g)+CO2(g) COS(g)+H2O(g)。在610K时,将0.10molCO2与0.40molH2S充入2.5L的空钢瓶中,反应平衡后水的物质的量分数为0.02。①H2S的平衡转化率α1=%,反应平衡常数K=。②在620K重复实验,平衡后水的物质的量分数为0.03,H2S的转化率α2α1,该反应的ΔH0。(填“”“”或“=”)③向反应器中再分别充入下列气体,能使H2S转化率增大的是(填标号)。A.H2SB.CO2C.COSD.N2答案(1)D(2)H2O(l) H2(g)+ O2(g)ΔH=286kJ·mol-1H2S(g) H2(g)+S(s)ΔH=20kJ·mol-1系统(Ⅱ)(3)①2.52.8×10-3②③B12解析(1)根据强酸制弱酸规律,可知酸性H2SO3H2CO3H2S,A项不符合题意;亚硫酸、氢硫酸都是二元弱酸,等浓度的亚硫酸的导电能力比氢硫酸的强,可以证明酸性:H2SO3H2S,B项不符合题意;亚硫酸的pH比等浓度的氢硫酸的小,可以证明酸性:H2SO3H2S,C项不符合题意;物质的还原性与其电离产生氢离子的浓度大小无关,因此不能证明二者的酸性强弱,D项符合题意。(2)①H2SO4(aq) SO2(g)+H2O(l)+ O2(g)ΔH1=327kJ·mol-1②SO2(g)+I2(s)+2H2O(l) 2HI(aq)+H2SO4(aq)ΔH2=-151kJ·mol-1③2HI(aq) H2(g)+I2(s)ΔH3=110kJ·mol-1④H2S(g)+H2SO4(aq) S(s)+SO2(g)+2H2O(l)ΔH4=61kJ·mol-1根据盖斯定律由①+②+③可得系统(Ⅰ)制氢的热化学方程式为H2O(l) H2(g)+ O2(g)ΔH=286kJ·mol-1;根据盖斯定律由②+③+④可得系统(Ⅱ)制氢的热化学方程式为H2S(g) H2(g)1212+S(s)ΔH=20kJ·mol-1。根据系统(Ⅰ)、系统(Ⅱ)的热化学方程式可知产生等量的氢气,后者吸收的热量比前者少。(3)①设平衡时反应的H2S的物质的量为xmol。H2S(g)+CO2(g) COS(g)+H2O(g)开始0.40mol0.10mol00反应xmolxmolxmolxmol平衡(0.40-x)mol(0.10-x)molxmolxmol = =0.02解得x=0.01,所以H2S的平衡转化率α1= ×100%=2.5%。在该条件下反应达到平衡时化学平衡常数K= = = ≈2.8×10-3。②温度由610K升高到620K,平衡时水的物质的量分数由0.02变为0.03,所以H2S的转化率增大,即α2α1;根据题意可知升高温度,化学平衡向正反应方向移动,所以该反应的正反应为吸热反应,即ΔH0。2(H)()nOn总(0.40)(0.10)xxxxx0.01mol0.40mol222(COS)(H)(H)(CO)ccOcSc222(COS)(H)(H)(CO)nnOnSn0.010.01(0.400.01)(0.100.01)③增大H2S的浓度,平衡正向移动,但加入量大于平衡移动时H2S的消耗量,所以H2S转化率减小,A项错误;增大CO2的浓度,平衡正向移动,H2S转化率增大,B项正确;COS是生成物,增大生成物的浓度,平衡逆向移动,H2S转化率减小,C项错误;N2是与反应体系无关的气体,充入N2,不能使化学平衡发生移动,所以对H2S转化率无影响,D项错误。易错警示第(3)③问易误认为增大H2S的物质的量平衡向正反应方向移动,就可以增大H2S的转化率。实际上加入H2S,平衡正向移动,可以提高CO2的转化率(因其总量未变),但是H2S的转化率会减小,因为平衡正向移动,生成物的浓度均增大,为使平衡常数保持不变,H2S的“余额”增大。2.(2014课标Ⅰ,28,15分)乙醇是重要的有机化工原料,可由乙烯气相直接水合法或间接水合法生产。回答下列问题:(1)间接水合法是指先将乙烯与浓硫酸反应生成硫酸氢乙酯(C2H5OSO3H),再水解生成乙醇。写出相应反应的化学方程式。(2)已知:甲醇脱水反应2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH1=-23.9kJ·mol-1甲醇制烯烃反应2CH3OH(g) C2H4(g)+2H2O(g)ΔH2=-29.1kJ·mol-1乙醇异构化反应C2H5OH(g) CH3OCH3(g)ΔH3=+50.7kJ·mol-1则乙烯气相直接水合反应C2H4(g)+H2O(g) C2H5OH(g)的ΔH=kJ·mol-1。与间接水合法相比,气相直接水合法的优点是。(3)下图为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系(其中 ∶ =1∶1)。2HOn24CHn ①列式计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数Kp=(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。②图中压强(p1、p2、p3、p4)的大小顺序为,理由是。③气相直接水合法常采用的工艺条件为:磷酸/硅藻土为催化剂,反应温度290℃、压强6.9MPa,∶ =0.6∶1。乙烯的转化率为5%,若要进一步提高乙烯转化率,除了可以适当改变反应温度和压强外,还可以采取的措施有、。2HOn24CHn答案(1)C2H4+H2SO4 C2H5OSO3H、C2H5OSO3H+H2O C2H5OH+H2SO4(2)-45.5污染小、腐蚀性小等(3)① = = =0.07(MPa)-1②p1p2p3p4反应分子数减少,相同温度下,压强升高乙烯转化率提高③将产物乙醇液化移去增加 ∶ 比25242(CH)(CH)(H)pOHppO220%220%80%220%npnnnpnn220180807.85MPa2HOn24CHn解析(2)将题给反应依次编号为①、②、③,①-②-③即得C2H4(g)+H2O(g) C2H5OH(g),故ΔH=ΔH1-ΔH2-ΔH3=-23.9kJ·mol-1-(-29.1kJ·mol-1)-(+50.7kJ·mol-1)=-45.5kJ·mol-1。与间接水合法相比,气相直接水合法没有使用浓硫酸,减轻了酸对设备的腐蚀,且无酸性废液产生,污染小。(3)②由题给曲线知,相同温度、不同压强下乙烯的转化率大小是p4p3p2p1,而C2H4(g)+H2O(g) C2H5OH(g)为气体分子数(气体总体积)减小的反应,压强越高,C2H4转化率越高,故压强大小关系是p1p2p3p4。③欲提高C2H4的转化率,除增大压强和降低温度外,还可使C2H5OH蒸气液化而减小生成物浓度或增加 ∶ 的值,即增大H2O(g)的浓度。2HOn24CHn思路分析(1)效仿乙酸乙酯的水解反应书写硫酸氢乙酯的水解反应。(2)利用盖斯定律构造目标热化学方程式并求焓变。(3)①利用三段法计算平衡分压,代入Kp的表达式计算即可;②根据压强对平衡移动的影响分析。B组课标Ⅱ、Ⅲ及其他省(区、市)卷题组考点一化学反应中能量变化的有关概念及计算1.(2015北京理综,9,6分)最新报道:科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下: 下列说法正确的是 ()A.CO和O生成CO2是吸热反应B.在该过程中,CO断键形成C和OC.CO和O生成了具有极性共价键的CO2D.状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程答案CA项,CO和O生成CO2是放热反应;B项,观察反