（课标Ⅱ）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Ⅱ专用)考点一化学反应中能量变化的有关概念及计算五年高考A组课标Ⅱ卷区题组1.(2015课标Ⅱ,27,14分)甲醇既是重要的化工原料,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:①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)ΔH1②CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)ΔH2③CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)ΔH3回答下列问题:(1)已知反应①中相关的化学键键能数据如下:化学键H—HC—OC OH—OC—HE/(kJ·mol-1)4363431076465413由此计算ΔH1=kJ·mol-1;已知ΔH2=-58kJ·mol-1,则ΔH3=kJ·mol-1。(2)反应①的化学平衡常数K表达式为;图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为(填曲线标记字母),其判断理由是。  图1图2(3)合成气组成n(H2)/n(CO+CO2)=2.60时,体系中的CO平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图2所示。α(CO)值随温度升高而(填“增大”或“减小”),其原因是;图2中的压强由大到小为,其判断理由是。答案(1)-99+41(每空2分,共4分)(2)K= [或Kp= ](1分)a反应①为放热反应,平衡常数数值应随温度升高变小(每空1分,共2分)(3)减小升高温度时,反应①为放热反应,平衡向左移动,使得体系中CO的量增大;反应③为吸热反应,平衡向右移动,又使产生CO的量增大;总结果,随温度升高,使CO的转化率降低(1分,2分,共3分)p3p2p1相同温度下,由于反应①为气体分子数减小的反应,加压有利于提升CO的转化率;而反应③为气体分子数不变的反应,产生CO的量不受压强影响。故增大压强时,有利于CO的转化率升高(每空2分,共4分)322(CH)(CO)(H)cOHcc322(CH)(CO)(H)pOHpp解析(1)由反应热与键能的关系可得,ΔH1=1076kJ·mol-1+2×436kJ·mol-1-3×413kJ·mol-1-343kJ·mol-1-465kJ·mol-1=-99kJ·mol-1;依据盖斯定律知,反应③=②-①,则ΔH3=ΔH2-ΔH1=-58kJ·mol-1-(-99kJ·mol-1)=+41kJ·mol-1。(2)ΔH10,即反应①是放热反应,升高温度,K值减小,故a曲线能正确反映平衡常数K随温度变化的关系。审题技巧解答此类题时主要注意四点:①横、纵坐标的含义;②依据横、纵坐标分析曲线变化趋势以及它们的意义;③图中的起点、拐点、变点;④如果有多个变量在图中呈现,一般采用控制变量的方法,定一议二。解题关键ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量=反应物的总键能-生成物的总键能。考点二热化学方程式的书写及盖斯定律2.(2014课标Ⅱ,13,6分)室温下,将1mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低,热效应为ΔH1,将1mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高,热效应为ΔH2;CuSO4·5H2O受热分解的化学方程式为:CuSO4·5H2O(s) CuSO4(s)+5H2O(l),热效应为ΔH3。则下列判断正确的是 ()A.ΔH2ΔH3B.ΔH1ΔH3C.ΔH1+ΔH3=ΔH2D.ΔH1+ΔH2ΔH3答案B由题干信息可得:①CuSO4·5H2O(s) Cu2+(aq)+S (aq)+5H2O(l)ΔH10,②CuSO4(s) Cu2+(aq)+S (aq)ΔH20,③CuSO4·5H2O(s) CuSO4(s)+5H2O(l)ΔH3,根据盖斯定律可知,ΔH3=ΔH1-ΔH2,由于ΔH10,ΔH20,故ΔH3ΔH1,B项正确,C、D项错误;ΔH30,ΔH20,故ΔH3ΔH2,A项错误。24O24O解题关键依据题给信息正确写出各步转化的热化学方程式是解题的关键。易错警示容易认为前两种情况是物理过程,根据题目的已知条件写不出热化学方程式,无法根据盖斯定律求算判断。3.(2013课标Ⅱ,12,6分)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)ΔH12H2S(g)+SO2(g)  S2(g)+2H2O(g)ΔH2H2S(g)+ O2(g) S(g)+H2O(g)ΔH32S(g) S2(g)ΔH4则ΔH4的正确表达式为 ()A.ΔH4= (ΔH1+ΔH2-3ΔH3)B.ΔH4= (3ΔH3-ΔH1-ΔH2)C.ΔH4= (ΔH1+ΔH2-3ΔH3)D.ΔH4= (ΔH1-ΔH2-3ΔH3)3232122323答案A将前三个热化学方程式依次编号为①、②、③,根据盖斯定律,①× +②× -③×2得2S(g) S2(g)ΔH4= ΔH1+ ΔH2-2ΔH3,即A项正确。23232323思路分析根据盖斯定律导出ΔH4与ΔH1、ΔH2、ΔH3的关系,即可对各选项作出判断。知识拓展硫蒸气中存在S8、S6、S4、S2等多种分子,1000℃左右时,主要以S2形式存在。32324.(2018课标Ⅱ,27,14分)CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2),还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题:(1)CH4-CO2催化重整反应为:CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)。已知:C(s)+2H2(g) CH4(g)ΔH=-75kJ·mol-1C(s)+O2(g) CO2(g)ΔH=-394kJ·mol-1C(s)+ O2(g) CO(g)ΔH=-111kJ·mol-1该催化重整反应的ΔH=kJ·mol-1。有利于提高CH4平衡转化率的条件是(填标号)。A.高温低压B.低温高压C.高温高压D.低温低压某温度下,在体积为2L的容器中加入2molCH4、1molCO2以及催化剂进行重整反应,达到平衡时CO2的转化率是50%,其平衡常数为mol2·L-2。(2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低,同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表:12①由上表判断,催化剂XY(填“优于”或“劣于”),理由是。在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下,某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如下图所示。升高温度时,下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是(填标号)。 A.K积、K消均增加B.v积减小、v消增加C.K积减小、K消增加D.v消增加的倍数比v积增加的倍数大②在一定温度下,测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v=k·p(CH4)·[p(CO2)]-0.5(k为速率常数)。在p(CH4)一定时,不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如下图所示,则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为。 答案(1)247A (2)①劣于相对于催化剂X,催化剂Y积碳反应的活化能大,积碳反应的速率小;而消碳反应活化能相对小,消碳反应速率大AD②pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)13解析本题考查盖斯定律的应用,化学反应速率与化学平衡常数。(1)C(s)+2H2(g) CH4(g)ΔH=-75kJ·mol-1①C(s)+O2(g) CO2(g)ΔH=-394kJ·mol-1②C(s)+ O2(g) CO(g)ΔH=-111kJ·mol-1③运用盖斯定律,③×2-①-②可得CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)ΔH=[(-111×2)-(-75)-(-394)]kJ·mol-1=247kJ·mol-1。正反应为气体体积增大的吸热反应,故升温、减压有利于平衡正向移动,提高CH4的平衡转化率,A正确。列三段式:CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)始2mol1mol00转0.5mol0.5mol1mol1mol平1.5mol0.5mol1mol1molK= = = mol2·L-2。(2)①积碳反应与消碳反应均为吸热反应,升高温度时,K积、K消均增加;由图像可知600℃以后1222242(H)()(CH)(CO)ccCOcc12121111(L)(L)221.50.5(L)(L)22molmolmolmol13积碳量减小,说明升高温度,v消增加的倍数比v积增加的倍数大,故A、D正确。②由图像可知,时间相同时积碳量abc,说明积碳速率abc,由v=k·p(CH4)·[p(CO2)]-0.5可知,p(CH4)一定时,积碳速率与p(CO2)成反比,故pa(CO2)pb(CO2)pc(CO2)。易错警示(2)②解答时一定要注意速率方程中[p(CO2)]-0.5= 。0.521[(CO)]pB组课标Ⅰ、课标Ⅲ、自主命题·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.(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) ()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。考点二热化学方程式的书写及盖斯定律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.(2017江苏单科,8,2分)通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。下列说法 的是 ()①C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)ΔH1=akJ·mol-1②CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)ΔH2=bkJ·mol-1③CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)ΔH3=ckJ·mol-1④2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH4=dkJ·mol-1A.反应①、②为反应③提供原料气B.反应③也是CO2资源化利用的方法之一C.反应CH3OH(g)  CH3OCH3(g)+ H2O(l)的ΔH= kJ·mol-1D.反应2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)的ΔH=(2b+2c+d)kJ·mol-1不正确12122d答案C本题考查盖斯定律相关计算等知识。结合题给信