6-化学能与热能复习及专题练习

6化学能与热能复习及专题练习2年考情回顾知识网络构建热点考点突破热点题源预测2年考情回顾设问方式①从宏观和微观的角度考查对反应热的理解[例](2018·天津卷，10)，(2017·天津卷，3)②热化学方程式书写及判断[例](2017·江苏卷，8)③能源问题、盖斯定律及反应热计算[例](2018·全国卷Ⅱ，28)，(2016·全国卷Ⅱ，26,27)知识网络构建热点考点突破考点一反应热宏观表现与微观变化•▼命题规律：•1．题型：选择题(主)、填空题(次)。•2．考向：常以具体的事实为背景设计题目，突出对概念的理解和应用，以图表为背景，考查化学反应中能量变化，以及键能的简单计算逐渐成为高考出题的新热点。•▼方法点拨：•1．从宏观、微观两个角度理解化学反应热：反应热图示微观宏观图像分析a表示断裂旧化学键吸收的热量；b表示新化学键生成放出的热量；c表示反应热a表示反应物的活化能；b表示活化分子形成生成物释放的能量；c表示反应热•2．燃烧热与中和热概念理解“三点注意”三点注意燃烧热(1)外界条件：25℃，101kPa(因此要注意常见可燃物该条件下状态)(2)可燃物的量：1mol(3)产物：稳定的氧化物；C→CO2(g)、H2→H2O(l)、P→P2O5(s)、S→SO2(g)、N→N2(g)；在其他气体中燃烧不属于燃烧热中和热(1)反应物应该为稀溶液：固体或浓溶液溶解放热(2)强酸强碱：弱酸弱碱电离吸热(3)生成物：1molH2O，且生成的盐如果难溶，则产生沉淀放热1．(1)下列说法中正确的是()甲乙A．(2016·海南卷)由反应物X转化为Y和Z的能量变化如图甲所示，X→Y反应的ΔH应该为：E3－E2B．(2016·江苏卷)甲烷与水反应制氢：CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)ΔH＝206.1kJ·mol－1，使用催化剂ΔH减小C．(2017·海南卷)某反应过程能量变化如图乙所示，有催化剂条件下，反应的活化能等于E1＋E2D．(2017·海南卷)同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH相同答案AD•(2)(2015·海南卷)由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示，若生成1molN2，其ΔH1＝________kJ·mol－1，－139(3)(2016·浙江卷)煤炭燃烧过程中会释放出大量的SO2，严重破坏生态环境。采用一定的脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形式固定，从而降低SO2的排放。但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应，降低脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下：CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)ΔH1＝218.4kJ·mol－1(反应Ⅰ)CaSO4(s)＋4CO(g)CaS(s)＋4CO2(g)ΔH2＝－175.6kJ·mol－1(反应Ⅱ)•假设某温度下，反应Ⅰ的速率(v1)大于反应Ⅱ的速率(v2)，则下列反应过程能量变化示意图正确的是________。CABCD•解析(1)由X→Y反应的ΔH＝E3－E2，选项A正确；催化剂改变反应历程，但是不改变反应物和生成物，所以反应物和生成物的总能量均保持不变，反应热不变，选项B错误；使用催化剂后，反应分两步，两步反应的活化能分别为E1和E2，但反应的活化能不等于E1＋E2，选项C错误；一旦化学方程式中反应物、生成物的量以及状态确定，外界条件均不能改变该反应的ΔH，选项D正确。(2)由图可知反应物的总能量比生成物的总能量高(348—209)＝139，所以为放热反应，ΔH＝－139kJ·mol－1。•(3)由于反应Ⅰ是吸热反应，故反应Ⅰ生成物所具有的能量高于反应物，选项A、D错误；反应Ⅰ的速率(v1)大于反应Ⅱ的速率(v2)，说明反应Ⅰ的活化分子百分数比较大、活化能低于反应Ⅱ，反应Ⅰ的中间产物所具有的能量低，选项B错误。•【变式考法】•(1)(2018·江淮十校联考)下列说法中正确的是________。•A．中和热的测定时：酸和碱溶液取用量越大，反应过程中产生的热量就越多，测得的中和热ΔH将越小•B．中和热测定实验中，所取用的酸和碱的量应该恰好完全反应，且要一次性迅速倒入•C．由乙醇燃烧的热化学方程式：2C2H6O(g)＋4O2(g)===4CO2(g)＋6H2O(l)ΔH＝－2akJ/mol，可知乙醇的燃烧热ΔH＝－akJ/molD．由于红磷比白磷稳定，所以红磷的燃烧热ΔH比白磷的燃烧热ΔH要大E．因为2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)ΔH＝－241.8kJ/mol，所以CO所具有的能量要比CO2高，由此可知CO2比CO更稳定F．为了将煤炭充分使用，最好使用更小的颗粒，而且要鼓入尽量多的过量空气H．所有化学反应的活化能均大于0I．生石灰和烧碱溶于水都属于放热反应答案D•(2)(2018·皖南八校二模)I－催化H2O2分解的原理分为两步，总反应可表示为：2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g)ΔH0•若第一步反应为H2O2(aq)＋I－(aq)===IO－(aq)＋H2O(l)•ΔH0慢反应•则第二步反应为_______________________________________ΔH0快反应H2O2(aq)＋IO－(aq)===I－(aq)＋H2O(l)＋O2(g)能正确的表示I－催化H2O2分解机理的示意图为________。ABCDA•(3)(2017·鄂东南联盟)人们常用催化剂来选择反应进行的方向。如图所示为一定条件下1molCH3OH与O2发生反应时，生成CO、CO2或HCHO的能量变化图[反应物O2(g)和生成物H2O(g)略去]。在有催化剂作用下，CH3OH与O2反应主要生成__________(填“CO”“CO2”或“HCHO”)。HCHO•解析(1)中和热是以生成1molH2O为标准，所以与酸和碱溶液取用量的多少无关，选项A错误；在中和热测定实验中，通常使酸和碱中的一方稍微过量，这样才能使另一方完全反应，以保证能到达预期的水的生成量，为了防止热量散失，应该迅速混合，选项B错误；燃烧热是在25℃，101kPa时测定，此时乙醇应该为液态，而热化学方程式中的乙醇为气态，选项C错误；红磷和白磷燃烧产物相同，也就是生成物能量相同，但是因为红磷比白磷稳定，所以红磷的能量低，反应放出的热量少，考虑到ΔH为负值，所以红磷的燃烧热ΔH比白磷的燃烧热ΔH要大，选项D正确；由热化学方程式2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)ΔH＝－241.8kJ/mol，得出的结论是：2molCO(g)和1molO2(g)的总能量比2molCO2(g)的能量高，选项E错误；燃料燃烧时，鼓入的空气应该是适当的过量，加入太多，过量的空气会带走热量而损失，选项F错误；离子之间的反应和原子之间的反应因为不需要断裂化学键，所以活化能几乎为0，H错误；氢氧化钠溶解是物理变化，该过程的ΔH不属于反应热，I错误；(2)可由总反应方程式减去第一步反应方程式即可得到第二步反应的方程式；由于第一步吸热、第二步放热，所以起始反应物的总能量低于中间产物的总能量，高于最终产物的总能量，选项B、D错误；由于第一步为慢反应、第二步为快反应，所以第一步反应的活化能高于第二步反应的活化能，选项A正确。(3)使用催化剂可以降低反应的活化能，活化能越低，普通分子越容易转化成活化分子，反应越容易，由图可知，用甲醇转化为甲醛需要活化能最低，因此CH3OH与O2反应主要生成HCHO。•2．(2018·洛阳三模)研究表明N2O与CO在Fe＋作用下发生反应的能量变化及反应历程如图所示，下列说法错误的是()•A．反应总过程ΔH0•B．Fe＋使反应的活化能减小•C．FeO＋也是该反应的催化剂•D．Fe＋＋N2O―→FeO＋＋N2、FeO＋＋CO―→Fe＋＋CO2两步反应均为放热反应•解析反应总过程为N2O＋CO===N2＋CO2，根据图示可知，反应物总能量高于生成物总能量，为放热反应，ΔH0，选项A正确；根据反应历程，Fe＋为催化剂，能够降低反应的活化能，选项B正确；FeO＋为中间产物，而不是催化剂，选项C错误；根据图示，Fe＋＋N2O―→FeO＋＋N2、FeO＋＋CO―→Fe＋＋CO2两反应中反应物总能量均高于生成物总能量，均为放热反应，选项D正确。答案C•3．(2018·扬州四模)当1,3－丁二烯和溴单质1∶1加成时，其反应机理及能量变化如下：•则：C4H6(g,1,3－丁二烯)＋Br2(l)===A(l)ΔH1；•C4H6(g,1,3－丁二烯)＋Br2(l)===B(l)ΔH2；•ΔH1________ΔH2(填“”“”或“＝”)生成A的反应速率________(填“”“”或“＝”)生成B的反应速率。•解析由图可知，两个反应的特点均为：反应物的总能量高于生成物的总能量，所以均为放热反应，ΔH为“－”值，又由图可知生成物B的能量低，放热多，ΔH更小；由图可知生成A的反应活化能低，所以反应速率快。反应热、活化能及催化剂的关系(1)反应热＝正反应活化能－逆反应的活化能；(2)不同的化学反应：正反应活化能越大，反应速率越慢；(3)使用催化剂后，正、逆反应活化能等幅度减小，所以反应热不变；(4)使用催化剂后只改变了反应途径，反应进程与能量曲线图中起点和落点不变，图像应该从一个抛物线变成多个连续抛物线；注意催化剂与中间产物的区别：催化剂——开始为反应物，后面反应的生成物；中间产物——开始反应的生成物，后面反应的反应物。•▼命题规律：•1．题型：填空题(主)、选择题(次)。•2．考向：Ⅱ卷中根据已知热化学方程式借助盖斯定律书写待求热化学方程式是近几年比较流行的考查形式，以选择题的形式考查热化学方程式的意义，根据题干信息判断正误在某些选项中出现。考点二热化学方程式的书写与判断•▼方法点拨：•1．热化学方程式书写注意“六要素”•2．“四看”法判断热化学方程式的正误1．(1)(2018·北京卷)近年来，研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下：反应Ⅰ：2H2SO4(l)===2SO2(g)＋2H2O(g)＋O2(g)ΔH1＝＋551kJ·mol－1反应Ⅲ：S(s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH3＝－297kJ·mol－1反应Ⅱ的热化学方程式：____________________________________________________。3SO2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(l)＋S(s)ΔH2＝－254kJ·mol－1•(2)(2017·全国卷Ⅰ)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_______________。H2O(l)===H2(g)＋12O2(g)ΔH＝＋286kJ/molH2S(g)===H2(g)＋S(s)ΔH＝＋20kJ/mol系统(Ⅱ)•(3)(2017·天津卷)0.1molCl2与焦炭、TiO2完全反应，生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2·xH2O的液态化合物，放热4.28kJ，该反应的热化学方程式为•____________________________________________________。•(4)(2016·天津卷)Si与Cl两元素的单质反应生成1molSiCl4，恢复至室温，放热687kJ，已知该SiCl4的熔、沸点分别为－69℃和58℃，写出该反应的热化学方程式：•__________________________________________________。2Cl2(g)＋TiO2(s)＋2C(s)===TiCl4(l)＋2CO(g)ΔH＝－85.6kJ·