2019届二轮复习化学能与热能课件（88张）（全国通用） 88页

第 6 讲　化学能与热能 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： 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 ℃ ， 101 kPa( 因此要注意常见可燃物该条件下状态 ) (2) 可燃物的量： 1 mol (3) 产物：稳定的氧化物； C → CO 2 (g) 、 H 2 → H 2 O(l) 、 P → P 2 O 5 (s) 、 S → SO 2 (g) 、 N → N 2 (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： 1 mol H 2 O ，且生成的盐如果难溶，则产生沉淀放热 答案 AD 　 (2) (2015 · 海南卷 ) 由 N 2 O 和 NO 反应生成 N 2 和 NO 2 的能量变化如图所示，若生成 1mol N 2 ，其 Δ H 1 ＝ ________kJ · mol － 1 ， － 139 假设某温度下，反应 Ⅰ 的速率 ( v 1 ) 大于反应 Ⅱ 的速率 ( v 2 ) ，则下列反应过程能量变化示意图正确的是 ________ 。 C 　 A 　　　　　 B 　　　　 　　 C 　　　　　 D 解析 　 (1) 由 X → Y 反应的 Δ H ＝ E 3 － E 2 ，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 E 1 和 E 2 ，但反应的活化能不等于 E 1 ＋ E 2 ，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 Δ H ，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， Δ H ＝－ 139 kJ · 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 ( v 1 ) 大于反应 Ⅱ 的速率 ( v 2 ) ，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 Δ H 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： 2C 2 H 6 O(g) ＋ 4O 2 (g)===4CO 2 (g) ＋ 6H 2 O(l) 　 Δ H ＝－ 2 a kJ /mol ，可知乙醇的燃烧热 Δ H ＝－ a kJ/ mol 答案 D 　 (2) (2018 · 皖南八校二模 ) I － 催化 H 2 O 2 分解的原理分为两步，总反应可表示为： 2H 2 O 2 (aq)===2H 2 O(l) ＋ O 2 (g) 　 Δ H <0 若第一步反应为 H 2 O 2 (aq) ＋ I － (aq)===IO － (aq) ＋ H 2 O(l) Δ H >0 　慢反应 则第二步反应为 _______________________________________ Δ H <0 　快反应 H 2 O 2 (aq) ＋ IO － (aq)===I － (aq) ＋ H 2 O(l) ＋ O 2 (g) A 　 (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 1 mol CH 3 OH 与 O 2 发生反应时，生成 CO 、 CO 2 或 HCHO 的能量变化图 [ 反应物 O 2 (g) 和生成物 H 2 O(g) 略去 ] 。在有催化剂作用下， CH 3 OH 与 O 2 反应主要生成 __________( 填“ CO”“CO 2 ” 或“ HCHO”) 。 HCHO 　 解析 　 (1) 中和热是以生成 1 mol H 2 O 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 ℃ ， 101 kPa 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 Δ H 为负值 ，所以红磷的燃烧热 Δ H 比白磷的燃烧热 Δ H 要大，选项 D 正确； 2 ． (2018 · 洛阳三模 ) 研究表明 N 2 O 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 Δ H <0 B ． Fe ＋ 使反应的活化能减小 C ． FeO ＋ 也是该反应的催化剂 D ． Fe ＋ ＋ N 2 O ―→ FeO ＋ ＋ N 2 、 FeO ＋ ＋ CO ―→ Fe ＋ ＋ CO 2 两步反应均为放热反应 解析 　 反应总过程为 N 2 O ＋ CO===N 2 ＋ CO 2 ，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， Δ H <0 ，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 ＋ ＋ N 2 O ―→ FeO ＋ ＋ N 2 、 FeO ＋ ＋ CO ―→ Fe ＋ ＋ CO 2 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： C 4 H 6 (g,1,3 －丁二烯 ) ＋ Br 2 (l)===A(l) 　 Δ H 1 ； C 4 H 6 (g,1,3 －丁二烯 ) ＋ Br 2 (l)===B(l) 　 Δ H 2 ； Δ H 1 ________Δ H 2 ( 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， Δ H 为 “ － ” 值，又由图可知生成物 B 的能量低，放热多， Δ H 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 3SO 2 (g) ＋ 2H 2 O(g)===2H 2 SO 4 (l) ＋ S(s) 　 Δ H 2 ＝－ 254 kJ·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。 H 2 S(g)===H 2 (g) ＋ S(s) 　 Δ H ＝＋ 20 kJ/mol 系统 (Ⅱ) (3) (2017 · 天津卷 ) 0.1 mol Cl 2 与焦炭、 TiO 2 完全反应，生成一种还原性气体和一种易水解成 TiO 2 · x H 2 O 的液态化合物，放热 4.28 kJ ，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 1mol SiCl 4 ，恢复至室温，放热 687 kJ ，已知该 SiCl 4 的熔、沸点分别为－ 69 ℃ 和 58 ℃ ，写出该反应的热化学方程式： __________________________________________________ 。 2Cl 2 (g) ＋ TiO 2 (s) ＋ 2C(s)===TiCl 4 (l) ＋ 2CO(g) 　 Δ H ＝－ 85.6 kJ · mol － 1 Si(s) ＋ 2Cl 2 (g)===SiCl4(l) 　 Δ H ＝－ 687 kJ/mol 突破点拨 (1) 陌生物质的聚集状态 ，一定要符合题中已知条件的要求。 (2) 运用盖斯定律可由已知热化学方程式推未知热化学方程式。 解析 　 (1) 根据过程，反应 Ⅱ 为 SO 2 催化歧化生成 H 2 SO 4 和 S ，反应为 3SO 2 ＋ 2H 2 O===2H 2 SO 4 ＋ S 。应用盖斯定律，反应 Ⅰ ＋反应 Ⅲ 得， 2H 2 SO 4 (l) ＋ S(s)===3SO 2 (g) ＋ 2H 2 O(g) 　 Δ H ＝ Δ H 1 ＋ Δ H 3 ＝ ( ＋ 551 kJ /mol) ＋ ( － 297 kJ/ mol) ＝＋ 254 kJ /mol ，反应 Ⅱ 的热化学方程式为 3SO 2 (g) ＋ 2H 2 O(g)===2H 2 SO 4 (l) ＋ S(s) 　 Δ H ＝－ 254 kJ/ mol 。 【变式考法】 (1) (2018 · 中原名校预测 ) 已知 1 L 1mol · L － 1 (NH 4 ) 2 CO 3 溶液与 2 L 1mol · L － 1 Ba(OH) 2 溶液加热充分反应，放出 100 kJ 的热量，写出该反应的热化学方程式 ______________________________________________________________________________________________________________ 。 (NH 4 ) 2 CO 3 (aq) ＋ Ba(OH) 2 (aq)===BaCO 3 (s) ＋ 2H 2 O(l) ＋ 2NH 3 (g) 　 Δ H ＝－ 100 kJ · mol － 1 (2) (2018 · 莆田二模 ) 甲醇 (CH 3 OH) 常温下为无色液体，是应用广泛的化工原料和前景乐观的燃料。已知： CO 、 H 2 、 CH 3 OH 的燃烧热 (Δ H ) 分别为－ 283.0 kJ · mol － 1 、－ 285.8 kJ · mol － 1 、－ 726.8 kJ · mol － 1 ，则 CO 和 H 2 反应生成 CH 3 OH 的热化学方程式是 ________________________________________________________ 。 CO(g) ＋ 2H 2 (g)===CH 3 OH(l) 　 Δ H ＝－ 127.8 kJ · mol － 1 放热 Δ H ＝－ 273 kJ/mol( 或反应物的总能量大于生成物的总能量 ) 2 ． (2018 · 临沂三模 ) 下列热化学方程式正确的是 ( 　　 ) 答案 D 　 3 ．写出下列反应的热化学方程式： (1)SiH 4 是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成 SiO 2 和液态 H 2 O 。已知室温下 2 g SiH 4 自燃放出热量 89.2 kJ 。 SiH 4 自燃的热化学方程式为 ______________________________________________________________________________________________________________ 。 SiH 4 (g) ＋ 2O 2 (g)===SiO 2 (s) ＋ 2H 2 O(l) 　 Δ H ＝－ 1 427.2 kJ · mol － 1 (2) (2018 · 厦门质检 ) 随原子序数递增，八种短周期元素 ( 用字母 x 等表示 ) 原子半径的相对大小、最高正价或最低负价的变化如下图所示。 根据判断出的元素回答问题： 已知 1 mol e 的单质在足量 d 2 中燃烧，恢复至室温，放出 255.5 kJ 热量，写出该反应的热化学方程式： ____________________________________________________ 。 2Na(s) ＋ O 2 (g)===Na 2 O 2 (s) 　 Δ H ＝－ 511 kJ · mol － 1 (3) (2018 · 宿州三模 ) 用 V 2 O 5 作催化剂，氨气将 NO 还原成 N 2 的一种反应历程如图所示 ① 写出总反应化学方程式 ____________________ 。 ② 测得该反应的平衡常数与温度的关系为： lg K ＝ 5.08 ＋ 217.5/T ，该反应 Δ H ________0( 填“ >”“ <” 或“＝” ) 。 < 热化学方程式书写易出现的错误 (1) 未标明反应物或生成物的状态而造成错误。 (2) 反应热的符号使用不正确，即吸热反应未标出 “ ＋ ” 号，放热反应未标出 “ － ” 号，从而导致错误。 (3) 漏写 Δ H 的单位，或者将 Δ H 的单位写为 kJ ，从而造成错误。 (4) 反应热的数值与方程式的化学计量数不对应而造成错误。 (5) 对燃烧热、中和热的概念理解不到位，忽略其标准是 1 mol 可燃物或生成 1 mol H 2 O(l) 而造成错误。 (6) 对于具有同素异形体以及同分异构体的物质，只注明聚集状态，未注明物质的名称。 ▼ 命题规律 ： 1 ． 题型： 选择题 ( 次 ) 、非选择题 ( 主 ) 。 2 ． 考向： 考查方式多为根据已知热化学方程式书写待求反应的热化学方程式或直接计算其反应热，难度不大，是近几年高考热点。 考点三　反应热的计算及大小比较　 ▼ 方法点拨： 1 ． 常见的反应热计算方法 (1) 根据反应物、生成物总能量、总键能计算反应热 Δ H ＝ E ( 生成物的总能量 ) － E ( 反应物的总能量 ) ； Δ H ＝ E ( 反应物的键能之和 ) － E ( 生成物的键能之和 ) 。 (2) 根据热化学方程式计算反应热 对于任意一个热化学方程式，焓变与反应物的物质的量成正比 ( Q ＝ n · |Δ H |) 。 (3) 根据盖斯定律计算反应热 若一个化学方程式可由另外几个化学方程式相加减得到，则该反应的焓变也通过这几个化学反应的焓变加减而得到。 2 ． 反应热大小的比较方法 (1) 同一可燃物，完全燃烧时放热大于不完全燃烧，所以 Δ H ( 不完全燃烧 ) ＞ Δ H ( 完全燃烧 ) ； (2) 同一反应物状态不同或同一生成物状态不同时：根据能量与状态的关系：气态＞液态＞固态，再结合 Δ H ＝ E ( 生成物的总能量 ) － E ( 反应物的总能量 ) 即可判断； (3) 两个有联系的反应相比较： ① 化学计量数为倍数关系，则 Δ H 亦为倍数关系 ( 注意 Δ H 正、负对大小比较的影响 ) ； ② 互为可逆反应，则 Δ H 互为相反数 ( 注意 Δ H 正、负对大小比较的影响 ) 。 1 ． (1) (2018 · 全国卷 Ⅱ ) CH 4 － CO 2 催化重整反应为： CH 4 (g) ＋ CO 2 (g)===2CO(g) ＋ 2H 2 (g) 。 已知： C(s) ＋ 2H 2 (g)===CH 4 (g) 　 Δ H ＝－ 75 kJ · mol － 1 C(s) ＋ O 2 (g)===CO 2 (g) 　 Δ H ＝－ 394 kJ · mol － 1 C(s) ＋ 1/2O 2 (g)===CO(g) 　 Δ H ＝－ 111 kJ · mol － 1 该催化重整反应的 Δ H ＝ ________kJ · mol － 1 。 ＋ 247 ＋ 120 kJ·mol － 1 － 99 ＋ 41 突破点拨 (1)Δ H ＝ ( 反应物的总键能－生成物的总键能 ) ； (2) 由已知热化学方程式求未知热化学反应的反应热，常用盖斯定律求解。 2Δ H 3 － 2Δ H 2 － Δ H 1 299 > ＋ 566 － 282.6 kJ/mol A 　 － 764.7 kJ·mol － 1 ＞ 已知 1 mol 白磷 (P 4 ) 完全燃烧放热为 d kJ ，白磷及其完全燃烧的产物结构如图所示，则上表中 x ＝ _______________________( 用含有 a 、 b 、 c 、 d 的代数式表示 ) 。 比较反应热大小的 3 项注意 (1) 反应中各物质的聚集状态。 (2)Δ H 有正负之分，比较时要连同 “ ＋ ”“ － ” 一起比较，类似数学中的正、负数大小的比较。 (3) 若只比较放出或吸收热量的多少，则只比较数值的大小，不考虑正、负号。 热点题源预测 盖斯定律与勒夏特列原理的综合应用 考向预测 盖斯定律是高考必考内容，大多以反应热的计算以及热化学方程式书写方式考查，但是由于能量变化也会影响化学平衡移动，所以将盖斯定律和勒夏特列原理有机结合是高考值得注意的趋势。这类题目能很好考查学生思维深度，同时也考查了考生 “ 变化观念与平衡思想 ” 的学科素养 思维导航 (1) 根据勒夏特列原理确定反应 ①② 的反应放吸热；再根据盖斯定律与反应 (1)(2)(3) 建立联系。 (2) 根据反应自发进行的条件判断 Δ H 1 和 Δ H 2 的特点，根据盖斯定律确定 Δ H 。 答案： (1)B 　 (2) ＜ 解析 　 反应 ① 、 ② 的生成物 CO 2 和 H 2 是反应 ③ 的反应物，选项 A 正确；反应 ③ 可将 CO 2 转化为 CH 3 OH ，变废为宝，选项 B 正确； 4 个反应中，水全是气态，没有给出水由气态变为液态的焓变，选项 C 错误；把反应 ②③④ 三个反应按 ( ② ＋ ③ ) × 2 ＋ ④ 可得该反应及对应的焓变，选项 D 正确。 答案 C