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专题五 化学能与热能１１ 专题五化学能与热能对应学生用书起始页码Ｐ３４考点一化学反应中能量变化低频考点 １.化学反应中能量变化的主要原因发生化学反应时旧化学键断裂所吸收的能量与新化学键形成所放出的能量不相同ꎬ其关系可用下图表示:Ｅ反Ｅ生或Ｅ１Ｅ２ꎬ反应吸收能量ꎻＥ反Ｅ生或Ｅ１Ｅ２ꎬ反应放出能量ꎮ２.从反应过程的能量变化图认识反应热图示意义ａ表示反应的活化能ꎻｂ表示活化分子形成生成物分子释放的能量ꎻｃ表示反应热ΔＨΔＨ＝ΣＥ(生成物)－ΣＥ(反应物)ΔＨ＝ΣＥ(反应物总键能)－ΣＥ(生成物总键能) ３.催化剂对活化能、焓变的影响催化剂能降低反应所需的活化能ꎬ但ΔＨ保持不变ꎮ如图所示:４.燃烧热和中和反应反应热(１)燃烧热:１０１ｋＰａ时ꎬ１ｍｏｌ纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量ꎮ(２)中和反应反应热:在稀溶液中ꎬ酸和碱发生中和反应生成１ｍｏｌ水时的反应热ꎮ(３)对中和反应反应热的理解①强酸和强碱的稀溶液发生反应ꎬ其中和反应反应热是相等的ꎬ都约是５７.３ｋＪｍｏｌ－１ꎮ②强酸和弱碱或弱酸和强碱的稀溶液反应ꎬ其中和热一般小于５７.３ｋＪｍｏｌ－１ꎬ因为弱电解质的电离是吸热的ꎮ③中和反应的实质是Ｈ＋和ＯＨ－化合成Ｈ２Ｏꎬ若反应过程中有其他物质生成(如生成不溶性物质、难电离的物质等)ꎬ这部分反应热不在中和反应反应热之内ꎮ(２０１８北京理综ꎬ７ꎬ６分)我国科研人员提出了由ＣＯ２和ＣＨ４转化为高附加值产品ＣＨ３ＣＯＯＨ的催化反应历程ꎮ该历程示意图如下ꎮ下列说法不正确的是( )Ａ.生成ＣＨ３ＣＯＯＨ总反应的原子利用率为１００％Ｂ.ＣＨ４→ＣＨ３ＣＯＯＨ过程中ꎬ有Ｃ—Ｈ键发生断裂Ｃ.①→②放出能量并形成了Ｃ—Ｃ键Ｄ.该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率本题涉及的考点有化学反应的历程以及化学反应过程中化学键的变化等ꎬ考查了考生接受、吸收、整合化学信息的能力ꎬ体现了“宏观辨识与微观探析”的学科核心素养ꎮ解析 催化剂只影响化学反应速率ꎬ不会使化学平衡发生移动ꎬ故不会提高反应物的平衡转化率ꎬＤ不正确ꎮ答案 Ｄ１.下列说法正确的是( )Ａ.吸热反应一定不能自发进行Ｂ.由Ｃ(ｓꎬ石墨)Ｃ(ｓꎬ金刚石) ΔＨ＝＋１.９ｋＪｍｏｌ－１ꎬ可知金刚石比石墨稳定Ｃ.Ｓ(ｓ)＋Ｏ２(ｇ)ＳＯ２(ｇ) ΔＨ１ꎬＳ(ｇ)＋Ｏ２(ｇ)ＳＯ２(ｇ) ΔＨ２ꎬ则ΔＨ１ΔＨ２Ｄ.已知Ｈ＋(ａｑ)＋ＯＨ－(ａｑ)Ｈ２Ｏ(ｌ) ΔＨ＝－５７.３ｋＪｍｏｌ－１ꎬ则０.５ｍｏｌＨ２ＳＯ４与０.５ｍｏｌＢａ(ＯＨ)２反应一定放出５７.３ｋＪ热量１.答案 Ｃ 吸热反应也可以自发进行ꎬ如Ｂａ(ＯＨ)２８Ｈ２Ｏ与ＮＨ４Ｃｌ常温下就能反应ꎬＡ项错误ꎻ从热化学方程式看ꎬ金刚石的能量比石墨高ꎬ故石墨比金刚石稳定ꎬＢ项错误ꎻ气态硫的能量比固体硫的高ꎬ同为１ｍｏｌ的硫ꎬ气态硫释放的热量多ꎬ焓变小ꎬＣ项正确ꎻ硫酸与氢氧化钡反应除生成水外ꎬ还生成ＢａＳＯ４沉淀ꎬＤ项错误ꎮ２.Ｎ２Ｏ和ＣＯ是环境污染性气体ꎬ可在催化条件下转化为无害气体ꎬ反应进程中的能量变化如图所示ꎮ下列说法正确的是( )１２ ５年高考３年模拟Ｂ版(教师用书)Ａ.加入催化剂使反应的ΔＨ变小Ｂ.该反应的热化学方程式为Ｎ２Ｏ(ｇ)＋ＣＯ(ｇ)ＣＯ２(ｇ)＋Ｎ２(ｇ) ΔＨ＝－２２６ｋＪｍｏｌ－１Ｃ.反应物的总键能大于生成物的总键能Ｄ.该反应正反应的活化能大于逆反应的活化能２.答案 Ｂ 对于特定化学反应ꎬ加入催化剂只是改变化学反应途径ꎬ不改变化学反应的反应热ꎬＡ项错误ꎻ该反应的热化学方程式为Ｎ２Ｏ(ｇ)＋ＣＯ(ｇ)ＣＯ２(ｇ)＋Ｎ２(ｇ) ΔＨ＝Ｅａ１－Ｅａ２＝(１３４－３６０)ｋＪｍｏｌ－１＝－２２６ｋＪｍｏｌ－１ꎬＢ项正确ꎻ该反应为放热反应ꎬ反应物的总键能小于生成物的总键能ꎬＣ项错误ꎻ该反应正反应的活化能为１３４ｋＪｍｏｌ－１ꎬ逆反应的活化能为３６０ｋＪｍｏｌ－１ꎬ即该反应逆反应的活化能大于正反应的活化能ꎬＤ项错误ꎮ考点二热化学方程式的书写与盖斯定律高频考点 １.“五步”书写热化学方程式一写方程式写出配平的化学方程式二标状态↓用ｓ、ｌ、ｇ、ａｑ标明物质的聚集状态三标条件↓标明反应的温度和压强(２５℃、１０１ｋＰａ时可不标注)四标ΔＨ↓在方程式后写出ΔＨ五算数值↓根据化学计量数计算ΔＨ的值２.盖斯定律(１)内容:不管化学反应是一步完成还是分几步完成ꎬ其反应热是相同的ꎬ即化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关ꎮ(２)实质:(３)利用盖斯定律计算反应热的两种方法ａ.虚拟途径法先根据题意虚拟转化过程ꎬ然后根据盖斯定律列式求解ꎬ即可求得待求反应的反应热ꎮ若反应物Ａ变为生成物Ｄꎬ可以有两个途径ꎬ如图所示:ＡΔＨ１ →ＢΔＨ２ →ＣΔＨ３ →Ｄ↑ΔＨ①由Ａ直接变成Ｄꎬ反应热为ΔＨꎻ②由Ａ经过Ｂ变成Ｃꎬ再由Ｃ变成Ｄꎬ各步的反应热分别为ΔＨ１、ΔＨ２、ΔＨ３ꎬ则ΔＨ＝ΔＨ１＋ΔＨ２＋ΔＨ３ꎮｂ.加和法将所给热化学方程式适当加减得到所求的热化学方程式ꎬ反应热也作相应的加减运算ꎮ已知:①２Ｈ２(ｇ)＋Ｏ２(ｇ)２Ｈ２Ｏ(ｇ) ΔＨ＝－４８３.６ｋＪｍｏｌ－１②Ｈ２Ｏ(ｇ)Ｈ２Ｏ(ｌ) ΔＨ＝－４４.０ｋＪｍｏｌ－１写出Ｈ２(ｇ)＋１２Ｏ２(ｇ)Ｈ２Ｏ(ｌ)的热化学方程式ꎬ根据盖斯定律ꎬ将①×１２＋②可得出Ｈ２(ｇ)＋１２Ｏ２(ｇ)Ｈ２Ｏ(ｌ) ΔＨ＝ΔＨ１×１２＋ΔＨ２＝(－４８３.６ｋＪｍｏｌ－１)×１２＋(－４４.０ｋＪｍｏｌ－１)＝－２８５.８ｋＪｍｏｌ－１ꎮ(２０１７江苏单科ꎬ８ꎬ２分)通过以下反应可获得新型能源二甲醚(ＣＨ３ＯＣＨ３)ꎮ下列说法不正确的是( )①Ｃ(ｓ)＋Ｈ２Ｏ(ｇ)ＣＯ(ｇ)＋Ｈ２(ｇ) ΔＨ１＝ａｋＪｍｏｌ－１②ＣＯ(ｇ)＋Ｈ２Ｏ(ｇ)ＣＯ２(ｇ)＋Ｈ２(ｇ) ΔＨ２＝ｂｋＪｍｏｌ－１③ＣＯ２(ｇ)＋３Ｈ２(ｇ)ＣＨ３ＯＨ(ｇ)＋Ｈ２Ｏ(ｇ) ΔＨ３＝ｃｋＪｍｏｌ－１④２ＣＨ３ＯＨ(ｇ)ＣＨ３ＯＣＨ３(ｇ)＋Ｈ２Ｏ(ｇ) ΔＨ４＝ｄｋＪｍｏｌ－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)１２ＣＨ３ＯＣＨ３(ｇ)＋１２Ｈ２Ｏ(ｌ)的ΔＨ＝ｄ２ｋＪｍｏｌ－１Ｄ.反应２ＣＯ(ｇ)＋４Ｈ２(ｇ)ＣＨ３ＯＣＨ３(ｇ)＋Ｈ２Ｏ(ｇ)的ΔＨ＝(２ｂ＋２ｃ＋ｄ)ｋＪｍｏｌ－１本题涉及的考点是利用盖斯定律计算反应热并书写热化学方程式ꎬ考查考生化学计算能力ꎬ体现了“变化观念与平衡思想”学科核心素养ꎮ解析 结合题给信息ꎬ反应①、②产生的Ｈ２和ＣＯ２可以作为反应③的原料ꎬ故Ａ正确ꎻ反应③产生了甲醇ꎬ是ＣＯ２资源化利用的一种方法ꎬ故Ｂ正确ꎻ根据反应④知ꎬＣＨ３ＯＨ(ｇ)１２ＣＨ３ＯＣＨ３(ｇ)＋１２Ｈ２Ｏ(ｇ)的ΔＨ＝ｄ２ｋＪｍｏｌ－１ꎬ但选项反应中水为液态ꎬ则ΔＨ不等于ｄ２ｋＪｍｏｌ－１ꎬ故Ｃ错误ꎻ根据盖斯定律ꎬ②×２＋③×２＋④可得２ＣＯ(ｇ)＋４Ｈ２(ｇ)ＣＨ３ＯＣＨ３(ｇ)＋Ｈ２Ｏ(ｇ)的ΔＨ＝(２ｂ＋２ｃ＋ｄ)ｋＪｍｏｌ－１ꎬ故Ｄ正确ꎮ答案 Ｃ１.已知ＮＯ和Ｏ２经反应①和反应②转化为ＮＯ２ꎬ其能量变化随反应进程的图示如下ꎮ①２ＮＯ(ｇ)Ｎ２Ｏ２(ｇ) ΔＨ１ 平衡常数Ｋ１②Ｎ２Ｏ２(ｇ)＋Ｏ２(ｇ)２ＮＯ２(ｇ) ΔＨ２ 平衡常数Ｋ２下列说法不正确的是( )Ａ.ΔＨ１０ꎬΔＨ２０Ｂ.２ＮＯ(ｇ)＋Ｏ２(ｇ)２ＮＯ２(ｇ)的平衡常数Ｋ＝Ｋ１/Ｋ２Ｃ.表示２ＮＯ(ｇ)＋Ｏ２(ｇ)２ＮＯ２(ｇ)的ΔＨ＝ΔＨ１＋ΔＨ２专题五 化学能与热能１３ Ｄ.反应②的速率大小决定２ＮＯ(ｇ)＋Ｏ２(ｇ)２ＮＯ２(ｇ)的反应速率１.答案 Ｂ 由图可知反应①和反应②的反应物能量均高于生成物能量ꎬ所以ΔＨ１０ꎬΔＨ２０ꎬＡ项正确ꎻ根据盖斯定律由反应①＋反应②得２ＮＯ(ｇ)＋Ｏ２(ｇ)２ＮＯ２(ｇ)的ΔＨ＝ΔＨ１＋ΔＨ２ꎬＫ＝Ｋ１Ｋ２ꎬＢ不正确ꎬＣ项正确ꎻ反应速率主要取决于慢反应的反应速率ꎬ反应②的活化能大于反应①的活化能ꎬ所以反应②的反应速率小于反应①ꎬ即反应②的速率大小决定２ＮＯ(ｇ)＋Ｏ２(ｇ)２ＮＯ２(ｇ)的反应速率ꎬＤ项正确ꎮ２.(１)２０１７年中科院某研究团队通过设计一种新型Ｎａ－Ｆｅ３Ｏ４/ＨＺＳＭ－５多功能复合催化剂ꎬ成功实现了ＣＯ２直接加氢制取辛烷值汽油ꎬ该研究成果被评价为“ＣＯ２催化转化领域的突破性进展”ꎮ已知:Ｈ２(ｇ)＋１２Ｏ２(ｇ)Ｈ２Ｏ(ｌ) ΔＨ１＝－ａｋＪｍｏｌ－１Ｃ８Ｈ１８(ｌ)＋２５/２Ｏ２(ｇ)８ＣＯ２(ｇ)＋９Ｈ２Ｏ(ｌ) ΔＨ２＝－ｂｋＪｍｏｌ－１试写出２５℃、１０１ｋＰａ条件下ꎬＣＯ２与Ｈ２反应生成汽油(以Ｃ８Ｈ１８表示)的热化学方程式 ꎮ(２)直接排放含ＳＯ２的烟气会形成酸雨ꎬ危害环境ꎮ工业上常采用催化还原法和碱吸收法处理ＳＯ２气体ꎮ１ｍｏｌＣＨ４完全燃烧生成气态水和１ｍｏｌＳ(ｇ)燃烧的能量变化如下图所示:在催化剂作用下ꎬＣＨ４可以还原ＳＯ２生成单质Ｓ(ｇ)、Ｈ２Ｏ(ｇ)和ＣＯ２ꎬ写出该反应的热化学方程式 ꎮ(３)合成氨在工业生产中具有重要意义ꎮ在合成氨工业中Ｉ２Ｏ５常用于定量测定ＣＯ的含量ꎮ己知２Ｉ２(ｓ)＋５Ｏ２(ｇ)２Ｉ２Ｏ５(ｓ) ΔＨ＝－７６ｋＪｍｏｌ－１ꎻ２ＣＯ(ｇ)＋Ｏ２(ｇ)２ＣＯ２(ｇ) ΔＨ＝－５６６ｋＪｍｏｌ－１ꎮ则该测定反应的热化学方程式为 ꎮ(４)化学反应原理研究物质转化过程中的规律并在生产生活中有广泛的应用ꎮ汽车排气管内的催化转化器可实现尾气无毒处理ꎮ已知:Ｎ２(ｇ)＋Ｏ２(ｇ)２ＮＯ(ｇ) ΔＨ＝＋１８０.５ｋＪｍｏｌ－１２Ｃ(ｓ)＋Ｏ２(ｇ)２ＣＯ(ｇ) ΔＨ＝－２２１.０ｋＪｍｏｌ－１ＣＯ２(ｇ)Ｃ(ｓ)＋Ｏ２(ｇ) ΔＨ＝＋３９３.５ｋＪｍｏｌ－１则反应２ＮＯ(ｇ)＋２ＣＯ(ｇ)Ｎ２(ｇ)＋２ＣＯ２(ｇ)的ΔＨ＝ ｋＪｍｏｌ－１ꎮ(５)氮及其化合物与人类生产、生活密切相关ꎮ氮氧化物是造成光化学烟雾和臭氧层损耗的主要气体ꎮ已知:ＣＯ(ｇ)＋ＮＯ２(ｇ)ＮＯ(ｇ)＋ＣＯ２(ｇ) ΔＨ＝－ａｋＪｍｏｌ－１(ａ０)２ＣＯ(ｇ)＋２ＮＯ(ｇ)Ｎ２(ｇ)＋２ＣＯ２(ｇ) ΔＨ＝－ｂｋＪｍｏｌ－１(ｂ０)若用ＣＯ还原ＮＯ２至Ｎ２ꎬ当消耗标准状况下３.３６ＬＣＯ时ꎬ放出的热量为 ｋＪ(用含有ａ和ｂ的代数式表示)ꎮ２.答案 (１)８ＣＯ２(ｇ)＋２５Ｈ２(ｇ)Ｃ８Ｈ１８(ｌ)＋１６Ｈ２Ｏ(ｌ) ΔＨ＝－(２５ａ－ｂ)ｋＪｍｏｌ－１(２)ＣＨ４(ｇ)＋２ＳＯ２(ｇ)２Ｓ(ｇ)＋ＣＯ２(ｇ)＋２Ｈ２Ｏ(ｇ)ΔＨ＝＋３５２ｋＪｍｏｌ－１(３)５ＣＯ(ｇ)＋Ｉ２Ｏ５(ｓ)５ＣＯ２(ｇ)＋Ｉ２(ｓ) ΔＨ＝－１３７７ｋＪｍｏｌ－１(４)－７４６.５ (５)０.３ａ＋０.１５ｂ４或６ａ＋３ｂ８０解析 (１)已知:①Ｈ２(ｇ)＋１２Ｏ２(ｇ)Ｈ２Ｏ(ｌ) ΔＨ１＝－ａｋＪｍｏｌ－１ꎬ②Ｃ８Ｈ１８(ｌ)＋２５/