2021新高考化学二轮总复习课件：专题六　化学反应与能量 181页

专题六　化学反应与能量 第二部分 内容索引 01 02 03 考情分 析 备考 定向 高频 考点 能力 突破 热点专攻 ( 六 ) 考情分 析 备考 定向 备考要点说明 1 . 了解化学反应中能量转化的原因及常见的能量转化形式。了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。了解化学在解决能源危机中的重要作用。 2 . 了解化学能与热能的相互转化 ; 了解吸热反应、放热反应等概念 ; 了解焓变 (Δ H ) 与反应热的含义。 3 . 了解热化学方程式的含义 , 能正确书写热化学方程式。理解盖斯定律 , 并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。 4 . 理解原电池和电解池的构成、工作原理及应用 , 能书写电极反应和总反应方程式。了解常见化学电源的种类及其工作原理。 5 . 了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。 核心价值引领 能源对于国家可持续发展和战略安全至关重要 , 能源工业在很大程度上依赖于化学过程 , 能源消费的 90% 以上依靠化学技术。控制低品位燃料燃烧的化学反应 , 发展新的能源高效转化技术和洁净能源 , 不但涉及能源使用效率 , 更与全球环境气候变化相关联。如何使我们既能保护环境又能使能源的成本更合理是化学科学面临的重大课题 , 让我们从学习化学反应与能量的关系、掌握原电池与电解池的发展和应用开始吧。 高频 考点 能力 突破 考点一 化学能与热能 【真题示例】 1 .(2020 天津化学 ) 理论研究表明 , 在 101 kPa 和 298 K 下 ,HCN(g ) HNC(g ) 异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法错误的是 ( 　　 ) A.HCN 比 HNC 稳定 B. 该异构化反应的 Δ H =+59.3 kJ·mol -1 C. 正反应的活化能大于逆反应的活化能 D. 使用催化剂 , 可以改变反应的反应热 答案 D 　 解析 根据图示 ,HCN 的相对能量低于 HNC 的相对能量 , 故 HCN 较稳定 ,A 项正确 ;HCN(g ) HNC(g ) 为吸热反应 ,Δ H =+59.3 kJ · mol -1 ,B 项正确 ; 根据图示可知 , 正反应的活化能明显大于逆反应的活化能 ,C 项正确 ; 使用催化剂 , 可以改变反应的活化能 , 但不能改变反应热 ,D 项错误。 2 .(2020 浙江 7 月选考 ) 关于下列 Δ H 的判断正确的是 ( 　　 ) A.Δ H 1 <0 　 Δ H 2 <0 B.Δ H 1 <Δ H 2 C.Δ H 3 <0 　 Δ H 4 >0 D.Δ H 3 >Δ H 4 答案 B 　 解析 与 H + 的反应为放热反应 ,Δ H 1 <0 , 与 H 2 O(l) 的反应为水解反应 , 反应吸热 ,Δ H 2 >0, 则 Δ H 1 <Δ H 2 ,A 项错误 ,B 项正确 ;OH - (aq) 与 H + (aq) 的反应会放出热量 ,Δ H 3 <0,CH 3 COOH 是弱酸 , 与 OH - (aq) 发生中和反应 , 也是放热反应 ,Δ H 4 <0, 但是 Δ H 3 <Δ H 4 ,C 、 D 项错误。 3 .(2020 江苏化学 ) 反应 SiCl 4 (g)+2H 2 (g ) Si(s )+4HCl(g) 可用于纯硅的制备。下列有关该反应的说法正确的是 ( 　　 ) A. 该反应 Δ H >0 、 Δ S <0 B. 该反应的 平衡常数 C. 高温下反应每生成 1 mol Si 需消耗 2×22.4 L H 2 D. 用 E 表示键能 , 该反应 Δ H =4 E (Si—Cl)+2 E (H—H)-4 E (H—Cl) 答案 B 　 解析 A 项 , 该反应是气体分子数增大的反应 ,Δ S >0, 错误 ;C 项 , 高温下气体的摩尔体积不一定为 22.4 L · mol -1 , 错误 ;D 项 , 硅为原子晶体 ,1 mol 晶体硅中含有 2 mol Si—Si 键 , 则 Δ H =4 E (Si—Cl)+2 E (H—H)-2 E (Si—Si 键 )-4 E (H—Cl), 错误。 4 .(2019 海南化学 ) 根据图中的能量关系 , 可求得 C—H 键的键能为 ( 　　 ) A.414 kJ·mol -1 B.377 kJ·mol -1 C.235 kJ·mol -1 D.197 kJ·mol -1 答案 A 　 解析 根据图示可知 1 mol CH 4 分解变为 1 mol C(g) 原子和 4 mol H(g) 原子共吸收的能量是 (75+717+864) kJ=1 656 kJ, 则 C—H 键的键能为 1 656 kJ ÷ 4 mol=414 kJ · mol -1 , 故 A 正确。 5 .(2019 浙江 4 月选考 )MgCO 3 和 CaCO 3 的能量关系如图所示 (M=Ca 、 Mg ): 已知 : 离子电荷相同时 , 半径越小 , 离子键越强。下列说法不正确的是 ( 　　 ) A.Δ H 1 (MgCO 3 )>Δ H 1 (CaCO 3 )>0 B.Δ H 2 (MgCO 3 )=Δ H 2 (CaCO 3 )>0 C.Δ H 1 (CaCO 3 )-Δ H 1 (MgCO 3 )=Δ H 3 (CaO)-Δ H 3 (MgO) D. 对于 MgCO 3 和 CaCO 3 ,Δ H 1 +Δ H 2 >Δ H 3 答案 C 　 解析 A 项 , 镁离子的半径小于钙离子的 , 因此碳酸镁中离子键强 , 断开离子键需要吸收更多的能量 , 即 Δ H 1 (MgCO 3 )>Δ H 1 (CaCO 3 )>0, 所以正确 , 不符合题意 ;B 项 ,Δ H 2 表示的是碳酸根离子生成氧离子和二氧化碳所吸收的能量 , 与镁离子和钙离子无关 , 因此 Δ H 2 (MgCO 3 )=Δ H 2 (CaCO 3 )>0, 所以正确 , 不符合题意 ;C 项 , 由题给图示可知 ,Δ H 1 +Δ H 2 =Δ H +Δ H 3 , 由此可得 Δ H 1 (CaCO 3 )+Δ H 2 (CaCO 3 )=Δ H (CaCO 3 )+Δ H 3 (CaO),Δ H 1 (MgCO 3 )+Δ H 2 (MgCO 3 )=Δ H (MgCO 3 )+Δ H 3 (MgO), 将以上两式左左相减 , 右右相减 , 又因为 Δ H 2 (CaCO 3 )=Δ H 2 (MgCO 3 ), 得 Δ H 1 (CaCO 3 )-Δ H 1 (MgCO 3 ) =[Δ H (CaCO 3 )-Δ H (MgCO 3 )]+[Δ H 3 (CaO)-Δ H 3 (MgO)], 所以错误 , 符合题意 ;D 项 , 由题给图示可知 ,Δ H 1 +Δ H 2 =Δ H +Δ H 3 , 因 Δ H >0, 即 Δ H 1 +Δ H 2 >Δ H 3 , 所以正确 , 不符合题意。 6 .(2020 高考题组合 )(1)(2020 山东化学节选 ) 探究 CH 3 OH 合成反应化学平衡的影响因素 , 有利于提高 CH 3 OH 的产率。以 CO 2 、 H 2 为原料合成 CH 3 OH 涉及的主要反应如下 : Ⅰ .CO 2 (g)+3H 2 (g ) CH 3 OH(g )+H 2 O(g) 　 Δ H 1 =-49.5 kJ·mol -1 Ⅱ .CO(g)+2H 2 (g ) CH 3 OH(g ) 　 Δ H 2 =-90.4 kJ·mol -1 Ⅲ .CO 2 (g)+H 2 (g ) CO(g )+H 2 O(g) 　 Δ H 3 则 Δ H 3 = 　　　　　 kJ·mol -1 。   (2)(2020 全国 Ⅰ 节选 ) 硫酸是一种重要的基本化工产品。接触法制硫酸生产中的关键工序是 SO 2 的催化氧化 :SO 2 (g )+ O 2 (g) SO 3 (g ) 　 Δ H =-98 kJ·mol -1 。回答下列问题 : 钒催化剂参与反应的能量变化如图所示 ,V 2 O 5 (s) 与 SO 2 (g) 反应生成 VOSO 4 (s) 和 V 2 O 4 (s) 的热化学方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　 。   (3)(2020 全国 Ⅱ 节选 ) 天然气的主要成分为 CH 4 , 一般还含有 C 2 H 6 等烃类 , 是重要的燃料和化工原料。 乙烷在一定条件可发生如下反应 :C 2 H 6 (g ) C 2 H 4 (g )+H 2 (g) 　 Δ H 1 , 相关物质的燃烧热数据如下表所示 : 则 Δ H 1 = 　　　　 kJ·mol -1 。   物质 C 2 H 6 (g) C 2 H 4 (g) H 2 (g) 燃烧热 Δ H /(kJ·mol -1 ) -1 560 -1 411 -286 答案 (1)+40.9 (2)2V 2 O 5 (s)+2SO 2 (g ) == = 2VOSO 4 (s )+V 2 O 4 (s) 　 Δ H =-351 kJ·mol -1 (3)+137 (3)(2018 全国 Ⅰ 节选 ) 采用 N 2 O 5 为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术 , 在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题 : (4)(2018 天津理综节选 )CO 2 是一种廉价的碳资源 , 其综合利用具有重要意义。回答下列问题 : CO 2 与 CH 4 经催化重整 , 制得合成气 : CH 4 (g)+CO 2 (g ) 2CO(g )+2H 2 (g) 已知上述反应中相关的化学键键能数据如下 : 则该反应的 Δ H = 　　　　　　 。分别在 V L 恒温密闭容器 A( 恒容 ) 、 B( 恒压 , 容积可变 ) 中 , 加入 CH 4 和 CO 2 各 1 mol 的混合气体。两容器中反应达平衡后放出或吸收的热量较多的是 　　　　 ( 填 “A” 或 “B”) 。   化学键 C—H C=O H—H C O(CO) 键能 /(kJ·mol -1 ) 413 745 436 1 075 答案 (1)+89.3 　 (2)-116 　 (3)+53.1 (4)+120 kJ·mol -1 　 B 8 .(2019 天津理综节选 ) 多晶硅是制作光伏电池的关键材料。以下是由粗硅制备多晶硅的简易过程。 回答下列问题 : Ⅰ . 硅粉与 HCl 在 300 ℃ 时反应生成 1 mol SiHCl 3 气体和 H 2 , 放出 225 kJ 热量 , 该反应的热化学方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。 SiHCl 3 的电子式为 　　　　　　　　 。   Ⅱ . 将 SiCl 4 氢化为 SiHCl 3 有三种方法 , 对应的反应依次为 : 反应 ③ 的 Δ H 3 = 　　　　 ( 用 Δ H 1 、 Δ H 2 表示 ) 。温度升高 , 反应 ③ 的平衡常数 K 　　　　 ( 填 “ 增大 ”“ 减小 ” 或 “ 不变 ”) 。   【 特别提醒 】 反应热 计算的常见失误点 (1) 根据已知的热化学方程式进行计算时 , 要清楚已知热化学方程式中各物质化学式前的化学计量数表示的物质的量与实际参与反应的物质的物质的量之间的比例关系 , 然后进行计算。 (2) 根据化学键断裂和形成过程中的能量变化计算反应热时 , 要注意断键和成键的总数 , 计算时必须是断键和成键时吸收和放出的总能量。 (3) 运用盖斯定律进行计算时 , 在调整方程式时 , 要注意 Δ H 的值也要随之调整。 【 必备知识 】 1 . 解答能量变化图像题需要注意的几点 (1) 反应热不能取决于部分反应物能量和部分生成物能量的相对大小 , 即部分反应物能量和部分生成物能量的相对大小不能决定反应是吸热还是放热。 (2) 注意活化能在图示 ( 如下图 ) 中的意义 。 ① 从反应物至最高点的能量变化 ( E 1 ) 表示正反应的活化能。 ② 从生成物至最高点的能量变化 ( E 2 ) 表示逆反应的活化能。 (3) 催化剂只能影响正、逆反应的活化能 , 而不影响反应的 Δ H 。 (4) 涉及反应热的有关计算时 , 要切实注意图示中反应物和生成物的物质的量。 2 . 书写热化学方程式时的注意事项 (1) 注明反应条件 : 反应热与测定条件 ( 温度、压强等 ) 有关 , 特定条件下要注明反应时的温度和压强。绝大多数反应是在 25 ℃ 、 101 kPa 下进行测定的 , 可不注明。 (2) 注明物质状态 : 常用 s 、 l 、 g 、 aq 分别表示固体、液体、气体、溶液。 (3) 注意符号单位 :Δ H 应包括 “+” 或 “-” 、数字和单位 ( kJ·mol -1 ) 。 (4) 注意守恒关系 : ① 原子守恒和得失电子守恒 ; ② 能量守恒 (Δ H 与化学计量数相对应 ) 。 (5) 区别于普通方程式 : 不需要标注 “↑”“↓”“ 点燃 ”“ 加热 ” 等。 (6) 注意热化学方程式的化学计量数。 (7) 对于具有同素异形体的物质 , 除了要注明聚集状态之外 , 还要注明物质的名称。 热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量 , 可以是整数 , 也可以是分数。且化学计量数必须与 Δ H 相对应 , 如果化学计量数加倍 , 则 Δ H 也要加倍。 3 . 燃烧热和中和热应用中的注意事项 (1) 燃烧热是指 101 kPa 时 ,1 mol 纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量 , 并不是 1 mol 可燃物燃烧时放出的热量就是燃烧热。 (2) 中和热不是指 1 mol 酸与 1 mol 碱中和时的热效应 , 而是指强酸和强碱在稀溶液中发生中和反应生成 1 mol H 2 O(l) 的热效应。弱酸与强碱 , 强酸与弱碱或弱酸与弱碱反应时 , 因电离吸热 , 放出的热量减少。若用浓硫酸 ( 或 NaOH 固体 ) 进行反应 , 因溶解时放热会使放出的热量增多。 4 . 盖斯定律的应用 (1) 理论依据 : 反应热只与反应体系的始态 ( 各反应物 ) 和终态 ( 各生成物 ) 有关 , 而与具体反应的途径无关。 (2) 计算模式 : (3) 主要应用 : 计算某些难以直接测量的化学反应的反应热。 (4) 注意事项 : 应用盖斯定律进行简单计算 , 关键在于设计反应途径。 ① 当反应式乘以或除以某数时 ,Δ H 也应乘以或除以某数。 ② 进行热化学方程式加减运算以及比较反应热的大小时 ,Δ H 都要带 “+”“-” 号计算、比较 , 即把 Δ H 看作一个整体进行分析判断。 ③ 在设计的反应途径中常会遇到同一物质固、液、气三态的相互转化 , 状态由固 → 液 → 气变化时 , 会吸热 ; 反之会放热。 ④ 当设计的反应逆向进行时 , 注意 Δ H 要进行相应的变化。 5 . 反应热计算的四种方法 (1) 根据燃烧热数据 , 计算反应放出的热量。 利用公式 : Q = 燃烧热 × n ( 可燃物的物质的量 ) 如已知 H 2 的燃烧热 Δ H =-285.8 kJ·mol -1 , 若 H 2 的物质的量为 2 mol, 则 2 mol H 2 燃烧放出的热量为 2 mol×285.8 kJ·mol -1 =571.6 kJ 。 (2) 依据反应物与生成物的总能量计算。 Δ H = E 生成物 - E 反应物 。 (3) 根据键能数据 ( E ) 计算。 Δ H = 反应物键能总和 - 生成物键能总和 (4) 根据盖斯定律计算反应热。 若一个热化学方程式可由另外几个热化学方程式相加减而得到 , 则该反应的反应热也可通过这几个化学反应的反应热相加减而得到。 【 应考训练 】 考 向 1 　 反应热图像分析 1 .( 双选 )(2020 湖北随州质检改编 ) 某反应过程能量变化如图所示 , 下列说法正确的是 ( 　　 ) A. 反应过程 b 有催化剂参与 B. 该反应为吸热反应 , 热效应等于 Δ H C. 改变催化剂 , 可改变该反应的活化能 D. 有催化剂的条件下 , 反应的活化能等于 E 1 + E 2 答案 AC 　 解析 催化剂能降低反应的活化能 , 故 b 中应使用了催化剂 , 故 A 正确 ; 反应物能量高于生成物 , 为放热反应 ,Δ H = 生成物能量 - 反应物能量 , 故 B 错误 ; 不同的催化剂催化作用有所不同 , 反应的活化能不同 , 故 C 正确 ; 催化剂不改变反应的始态和终态 , 焓变等于正逆反应的活化能之差 , 图中不能全部确定正、逆反应的活化能 , 故 D 错误。 2 .(2020 安徽安庆高三期末 ) 某反应 2A == = 3B 的反应能量变化曲线如图所示 , 下列有关叙述正确的是 ( 　　 ) A. 该反应为吸热反应 B.A 比 B 更稳定 C. 加入催化剂会改变反应的焓变 D. 整个反应的 Δ H = E 1 - E 2 答案 D 　 解析 由图像可知物质 A 、 B 的能量相对大小 ,A 比 B 的能量高 , 所以 A→B 释放能量 , 是放热反应 ,A 错误 ;B 的能量比 A 的低 , 故 B 更稳定 ,B 错误 ; 催化剂能改变反应途径和活化能大小 , 但不能改变焓变 ,C 错误 ; 由图像可知 , 整个反应的 Δ H = E 1 - E 2 ,D 正确 ; 故选 D 。 3 .( 双选 )(2020 广东广深珠三地第一次联考改编 ) 多相催化反应是在催化剂表面通过吸附、解吸过程进行的。我国学者发现 T ℃ 时 , 甲醇 (CH 3 OH) 在铜基催化剂上的反应机理如下 : 下列有关说法中正确的是 ( 　　 ) A. 反应 Ⅰ 是吸热反应 B.1 mol CH 3 OH(g) 和 1 mol H 2 O(g) 的总能量高于 1 mol CO 2 (g) 和 3 mol H 2 (g) 的总能量 C. c >0 D. 优良的催化剂可降低反应的活化能 , 并能减少 Δ H 3 , 从而可节约能源 答案 AC 　 解析 根据图像可知反应 Ⅰ 是生成物能量高于反应物能量 , 因此为吸热反应 , 故 A 正确 ; 根据图像可知 1 mol CH 3 OH(g) 和 1 mol H 2 O(g) 的总能量低于 1 mol CO 2 (g) 和 3 mol H 2 (g) 的总能量 , 故 B 错误 ;1 mol CH 3 OH(g) 和 1 mol H 2 O(g) 的总能量低于 1 mol CO 2 (g) 和 3 mol H 2 (g) 的总能量 , 总反应是吸热反应 , 因此 c >0, 故 C 正确 ; 优良的催化剂能降低反应的活化能 , 但焓变不变 ,Δ H 3 只能由反应物和生成物总能量决定 , 故 D 错误。 考向 2 　 燃烧热与中和热 4 .( 双选 )(2020 安徽皖江联盟高三联考改编 ) 下列说法或表示法正确的是 ( 　　 ) A.CO(g) 的燃烧热 Δ H =-283.0 kJ·mol -1 , 则表示 CO(g) 的燃烧热的热化学方程式为 2CO(g)+O 2 (g ) == = 2CO 2 (g ) 　 Δ H =-283.0 kJ·mol -1 B. 含 0.5 mol 草酸的稀溶液和含 1 mol 氢氧化钠的稀溶液混合 , 放出热量小于 57.3 kJ C. 在稀溶液中 :H + (aq)+OH - (aq ) == = H 2 O(l ) 　 Δ H =-57.3 kJ·mol -1 , 若将含 0.5 mol H 2 SO 4 的浓硫酸与含 1 mol NaOH 的溶液混合 , 放出的热量等于 57.3 kJ D. 在 101 kPa 时 ,2 g H 2 完全燃烧生成液态水放出 285.8 kJ 热量 , 氢气燃烧的热化学方程式表示为 2H 2 (g)+O 2 (g ) == = 2H 2 O(l ) 　 Δ H =-571.6 kJ·mol -1 答案 BD 　 5 .(2020 安徽安庆高三第一学期期末 )(1) 实验测得 4 g 甲醇在氧气中完全燃烧 , 生成二氧化碳气体和液态水时释放出 90.8 kJ 的热量。试写出甲醇燃烧热的热化学方程式 : 　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   (2) 现已知 N 2 (g) 和 H 2 (g) 反应生成 1 mol NH 3 (g ) 过程 中能量变化如图所示。根据下列 键能 数据 计算 N—H 键键能为 　　　 kJ·mol -1 。   化学键 H—H N ≡ N 键能 /(kJ·mol -1 ) 436 946 (3) 用如图所示装置进行中和热测定实验 , 请回答下列问题 : 仪器 A 的名称为 　　　　 。取 50 mL HCl(0.1 mol·L -1 ) 溶液与 50 mL NaOH(0.1 mol·L -1 ) 溶液在小烧杯中进行中和反应 , 通过实验并计算可得中和热 Δ H =-54.8 kJ·mol -1 , 上述实验数值与实际的中和热 Δ H =-57.3 kJ·mol -1 有偏差 , 产生此偏差的原因可能是 　　　　 ( 填字母序号 ) 。   a. 实验装置保温、隔热效果差 b. 用温度计测定 HCl 溶液起始温度后直接测定 NaOH 溶液的温度 c. 一次性把 NaOH 溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中 若用 50 mL 0.1 mol·L -1 CH 3 COOH 溶液代替 HCl 溶液进行上述实验 , 测得反应前后温度的变化值会 　　　　　 ( 填 “ 偏大 ”“ 偏小 ” 或 “ 不受影响 ”) 。   (3) 由装置图可知 , 仪器 A 为环形玻璃搅拌棒 ; 计算可得中和热为 54.8 kJ · mol -1 , 上述 实验数值比 57.3 kJ · mol -1 偏小。 a 项 , 实验装置保温、隔热效果差 , 会使热量散失多 , 导致测得放出的热量偏小 , 故 a 有可能 ;b 项 , 用温度计测定 HCl 溶液起始温度后直接测定 NaOH 溶液的温度 , 使测定的温差 Δ T 偏小 , 计算的放出的热量偏小 , 故 b 有可能 ;c 项 , 一次性把 NaOH 溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中 , 可减少热量散失 , 操作正确 , 误差小 , 故 c 不可能 ;CH 3 COOH 是弱电解质 , 电离时会吸热 , 从而使测得的反应前后温度的变化值会偏小。 6 .( 双选 )(2020 北京高三质量检测改编 ) 以太阳能为热源 , 热化学硫碘循环分解水是一种高效、环保的制氢方法 , 其流程图如下 : 相关反应的热化学方程式如下 : 反应 Ⅰ :SO 2 (g)+I 2 (g)+2H 2 O(l ) == = 2HI(aq )+H 2 SO 4 (aq) Δ H 1 =-213 kJ·mol -1 反应 Ⅱ :H 2 SO 4 (aq ) == = SO 2 (g )+H 2 O(l )+ O 2 (g ) 　 Δ H 2 =+327 kJ·mol -1 反应 Ⅲ :2HI(aq ) == = H 2 (g )+I 2 (g) 　 Δ H 3 =+172 kJ·mol -1 考向 3 　 热化学方程式的书写与正误 判断 下列说法不正确的是 ( 　　 ) A. 该过程实现了太阳能到化学能的转化 B.SO 2 和 I 2 对总反应起到了催化剂的作用 C. 总反应的热化学方程式为 2H 2 O(l ) == = 2H 2 (g )+O 2 (g) 　 Δ H =+286 kJ·mol -1 D. 该过程降低了水分解制氢反应的活化能 , 使总反应的 Δ H 减小 答案 CD 　 7 .(2020 山东威海一模节选 ) 碘及其化合物在生产、生活和科技等方面都有着重要的应用。回答下列问题。 已知 : ① 2CO(g)+O 2 (g ) == = 2CO 2 (g ) 　 Δ H =-1 200 kJ·mol -1 ② 5CO(g)+I 2 O 5 (s ) == = 5CO 2 (g )+I 2 (s) 　 Δ H =-2 017 kJ·mol -1 ③ I 2 (s ) == = I 2 (g ) 　 Δ H =+36 kJ·mol -1 则 I 2 (g) 与 O 2 反应生成 I 2 O 5 (s) 的热化学方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   答案 2I 2 (g)+5O 2 (g ) == = 2I 2 O 5 (s ) 　 Δ H =-2 038 kJ·mol -1 解析 I 2 (g) 与 O 2 反应生成 I 2 O 5 (s) 的方程式为 2I 2 (g)+5O 2 (g ) == = 2I 2 O 5 (s ), 根据盖斯定律可得 , 由 ① ×5-2×( ② + ③ ) 可得目标反应方程式 , 则 I 2 (g) 和 O 2 (g) 反应生成 I 2 O 5 (s) 的热化学方程式为 2I 2 (g)+5O 2 (g ) == = 2I 2 O 5 (s ) 　 Δ H =(-1 200 kJ · mol -1 )×5-(-2 017 kJ · mol -1 +36 kJ · mol -1 )×2=-2 038 kJ · mol -1 。 8 . 按要求回答下列问题。 (1) 已知拆开 1 mol H—H 键、 1 mol N—H 键、 1 mol N ≡ N 键分别需要的能量是 436 kJ 、 391 kJ 、 946 kJ, 则 N 2 与 H 2 反应生成 NH 3 的热化学方程式为 　　　　　　　　　　　　　 。   (2) 已知碳的燃烧热 Δ H 1 = a kJ·mol -1 ,S(s)+2K(s)K 2 S(s) 　 Δ H 2 = b kJ·mol -1 , 2K(s )+N 2 (g)+3O 2 (g ) == = 2KNO 3 (s ) 　 Δ H 3 = c kJ·mol -1 , 则 S(s)+2KNO 3 (s)+3C(s ) == = K 2 S(s )+N 2 (g)+3CO 2 (g) Δ H = 　　　　　　　　　　　　　 。   (3) 已知 :C(s)+O 2 (g ) == = CO 2 (g ) 　 Δ H =-437.3 kJ·mol -1 ,H 2 (g )+ O 2 (g) == = H 2 O(g ) 　 Δ H =-285.8 kJ·mol -1 ,CO(g )+ O 2 (g) == = CO 2 (g ) 　 Δ H =-283.0 kJ·mol -1 , 写出煤气化 ( 碳和水蒸气反应生成一氧化碳和氢气 ) 的热化学方程式 : 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。计算 10 m 3 ( 标准状况 ) 水煤气完全燃烧放出的热量为 　　　　　 kJ( 结果保留到小数点后一位 ) 。   误区 警示 热化学方程式 正误判断的易错 点 考向 4 　 反应热和反应进行的方向判断 9 .(2020 辽宁葫芦岛协作校二模 ) 下列说法中正确的是 ( 　　 ) A. 氯酸钾分解是一个熵增的过程 B.Δ H >0 、 Δ S >0 的反应一定可以自发进行 C. 电解水产生氢气、氧气的反应具有自发性 D. 可逆反应正向进行时 , 正反应具有自发性 ,Δ H 一定小于零 答案 A 　 解析 氯酸钾分解生成气体 , 混乱度增加 , 熵值增大 ,A 正确 ;Δ G <0 的反应自发进行 , 由 Δ G =Δ H - T Δ S 可知 , 若 Δ H >0,Δ S >0, 则低温时 Δ G 可能大于 0, 反应非自发 ,B 错误 ; 电解水产生氢气、氧气的反应的 Δ H >0,Δ S >0, 根据 Δ G =Δ H - T Δ S <0 时反应自发进行可知 , 只有在高温条件下该反应才具有自发性 ,C 错误 ; 可逆反应正向进行时 , 若正反应的 Δ H >0,Δ S >0, 则高温条件下正反应具有自发性 ,D 错误。 10 .( 双选 )(2020 湖北天门一中月考改编 ) 下列说法中不正确的是 ( 　　 ) A.SiO 2 (s)+2C(s ) == = Si(s )+2CO(g) 只能在高温下自发进行 , 则该反应的 Δ H >0 B. 反应 3C(s)+CaO(s ) == = CaC 2 (s )+CO(g) 在常温下不能自发进行 , 说明该反应的 Δ H <0 C. 反应 BaSO 4 (s)+4C(s ) == = BaS(s )+4CO(g) 在室温下不能自发进行 , 说明该反应的 Δ H <0 D. 常温下 , 反应 2NO(g)+O 2 (g ) == = 2NO 2 (g ) 能够自发进行 , 则该反应的 Δ H <0 答案 BC 　 考向 5 　 反应热的计算和焓变大小比较 11 .(2020 河北衡水中学高三七调 ) 一定条件下 , 充分燃烧一定量的丁烷放出热量 161.9 kJ, 经测定完全吸收生成的 CO 2 需消耗 5 mol·L -1 的 KOH 溶液 100 mL, 恰好生成正盐 , 则此条件下热化学方程式 :C 4 H 10 (g )+ O 2 (g) == = 4CO 2 (g )+5H 2 O(g) 的 Δ H 为 ( 　　 ) A.+2 590.4 kJ·mol -1 B.-2 590.4 kJ·mol -1 C.+1 295.2 kJ·mol -1 D.-1 295.2 kJ·mol -1 答案 B 　 12 .( 双选 )(2020 山东临沂质检 )2 mol 金属钠与 1 mol 氯气反应的能量关系如图所示 , 下列说法不正确的是 ( 　　 ) A.Δ H 1 =Δ H 2 +Δ H 3 +Δ H 4 +Δ H 5 +Δ H 6 +Δ H 7 B.Δ H 4 的数值的绝对值和 Cl—Cl 共价键的键能的数值相等 C.Δ H 7 <0, 且该过程形成了分子间作用力 D.Δ H 5 >0, 在相同条件下 ,2Br(g) 的 Δ H 5 '<Δ H 5 答案 CD 　 解析 由盖斯定律可得 ,Δ H 1 =Δ H 2 +Δ H 3 +Δ H 4 +Δ H 5 +Δ H 6 +Δ H 7 ,A 正确 ;Δ H 4 为破坏 1 mol Cl—Cl 共价键所需的能量 , 与形成 1 mol Cl—Cl 共价键的键能在数值上相等 ,B 正确 ; 物质由气态转化为固态时放热 , 则 Δ H 7 <0, 该过程没有分子间作用力 ,C 不正确 ;Cl(g) 转化为 Cl - (g) 的过程获得电子而放热 , 则 Δ H 5 <0, 在相同条件下 , 由于溴的非金属性比氯弱 , 得电子放出的能量比氯少 , 所以 2Br(g) 的 Δ H 5 '>Δ H 5 ,D 不正确。 13 .(2020 湖北武汉重点中学联考节选 ) 氢气既是一种优质的能源 , 又是一种重要化工原料 , 高纯氢的制备是目前的研究热点。甲烷水蒸气催化重整是制备高纯氢的方法之一 , 甲烷和水蒸气反应的热化学方程式为 CH 4 (g)+2H 2 O(g ) CO 2 (g )+4H 2 (g) 　 Δ H =+165.0 kJ·mol -1 。 已知反应器中存在如下反应过程 : Ⅰ .CH 4 (g)+H 2 O(g ) CO(g )+3H 2 (g) 　 Δ H 1 =+206.4 kJ·mol -1 Ⅱ .CO(g)+H 2 O(g ) CO 2 (g )+H 2 (g) 　 Δ H 2 化学键 H—H O—H C—H C O 键能 E /(kJ·mol -1 ) 436 465 a 1 076 根据上述信息计算 : a = 　　　　 ,Δ H 2 = 　　　　　 。   答案 415.1 　 -41.4 kJ·mol -1 14 .(2020 山东烟台一模 ) 硫碘循环分解水是一种高效、环保的制氢方法 , 其流程图如下 : 已知 : 反应 Ⅰ :SO 2 (g)+I 2 (g)+2H 2 O(l ) == = 2HI(aq )+H 2 SO 4 (aq) Δ H 1 =-213 kJ·mol -1 反应 Ⅱ :H 2 SO 4 (aq ) == = SO 2 (g )+H 2 O(l )+ O 2 (g ) 　 Δ H 2 =+327 kJ·mol -1 反应 Ⅲ :2HI(aq ) == = H 2 (g )+I 2 (g) 　 Δ H 3 =+172 kJ·mol -1 则反应 2H 2 O(l ) == = 2H 2 (g )+O 2 (g) 　 Δ H = 　　　　 。   答案 +572 kJ·mol -1 解析 根据盖斯定律 , 反应 ( Ⅰ + Ⅱ + Ⅲ )×2 可得到反应 2H 2 O(l ) == = 2H 2 (g )+O 2 (g), 则 Δ H =2(Δ H 1 +Δ H 2 +Δ H 3 )=2×(172+327-213)=+572 kJ · mol -1 。 考点二 原电池原理及应用 【真题示例】 1 .(2020 全国 Ⅲ ) 一种高性能的碱性硼化钒 (VB 2 )- 空气电池如图所示 , 其中在 VB 2 电极发生反应 :VB 2 +16OH - - 11e - == = + 4H 2 O 。该电池工作时 , 下列说法错误的是 ( 　　 ) A. 负载通过 0.04 mol 电子时 , 有 0.224 L( 标准状况 )O 2 参与反应 B. 正极区溶液的 pH 降低、负极区溶液的 pH 升高 C. 电池总反应为 4VB 2 +11O 2 +20OH - + 6H 2 O == = D. 电流由复合碳电极经负载、 VB 2 电极、 KOH 溶液回到复合碳电极 答案 B 　 2 .(2020 全国 Ⅰ ) 科学家近年发明了一种新型 Zn-CO 2 水介质电池。电池示意图如下 , 电极为金属锌和选择性催化材料。放电时 , 温室气体 CO 2 被转化为储氢物质甲酸等 , 为解决环境和能源问题提供了一种新途径。 下列说法错误的是 ( 　　 ) B . 放电时 ,1 mol CO 2 转化为 HCOOH, 转移的电子数为 2 mol D . 充电时 , 正极溶液中 OH - 浓度升高 答案 D 　 3 .(2020 天津化学 ) 熔融钠 - 硫电池性能优良 , 是具有应用前景的储能电池。右图中的电池反应为 2Na+ x S Na 2 S x ( x =5~3 , 难溶于熔融硫 ) 。下列说法错误的是 ( 　　 ) B . 放电时正极反应为 x S+2Na + + 2e - == = Na 2 S x C.Na 和 Na 2 S x 分别为电池的负极和正极 D. 该电池是以 Na- β -Al 2 O 3 为隔膜的二次电池 答案 C 　 4 .(2019 浙江 4 月选考 ) 化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用 。 下列说法不正确的是 ( 　　 ) A. 甲 :Zn 2+ 向 Cu 电极方向移动 ,Cu 电极附近溶液中 H + 浓度增加 B. 乙 : 正极的电极反应式 为 Ag 2 O+2e - + H 2 O == = 2Ag+2OH - C. 丙 : 锌筒作负极 , 发生氧化反应 , 锌筒会变薄 D. 丁 : 使用一段时间后 , 电解质溶液的酸性减弱 , 导电能力下降 答案 A 　 解析 A 项 ,Cu 作正极 ,H + 在正极得电子生成氢气 , 因此 Cu 电极附近溶液中 H + 浓度减小 , 所以错误 , 符合题意 ;B 项 ,Ag 2 O 得电子作正极 , 生成 Ag 和 OH - , 所以正确 , 不符合题意 ;C 项 , 锌筒作负极 , 失电子发生氧化反应生成 Zn 2+ , 因此锌被消耗而使锌筒变薄 , 所以正确 , 不符合题意 ;D 项 , 铅蓄电池总的电池反应为 Pb+PbO 2 +2H 2 SO 4 == = 2PbSO 4 +2H 2 O , 由此可知反应过程中消耗了硫酸 , 因此酸性减弱 , 溶液中的离子浓度减小 , 因此导电能力下降 , 所以正确 , 不符合题意。 5 .(2019 全国 Ⅰ ) 利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成 , 电池工作时 MV 2+ /MV + 在电极与酶之间传递电子 , 示意图如下所示。下列说法错误的是 ( 　　 ) A. 相比现有工业合成氨 , 该方法条件温和 , 同时还可提供电能 B. 阴极区 , 在氢化酶作用下发生反应 H 2 +2M == = V 2+ 2H + +2MV + C. 正极区 , 固氮酶为催化剂 ,N 2 发生还原反应生成 NH 3 D. 电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动 答案 B 　 解析 题给合成氨过程是在室温条件下进行的 , 因此比现有工业合成氨的条件温和 , 同时还能提供电能 ,A 项正确 ; 阴极区发生的是得电子的反应 , 而左池中发生的是失电子的反应 ,B 项错误 ; 右池为正极区 , 氮气发生还原反应生成氨气 ,C 项正确 ; 左池中产生的氢离子通过交换膜向右池移动 , 即由负极区移向正极区 ,D 项正确。 6 .(2019 全国 Ⅲ ) 为提升电池循环效率和稳定性 , 科学家近期利用三维多孔海绵状 Zn(3D-Zn) 可以高效沉积 ZnO 的特点 , 设计了采用强碱性电解质的 3D-Zn-NiOOH 二次电池 , 结构如下图所示。电池反应 为 Zn(s)+2NiOOH(s)+ H 2 O(l) ZnO(s )+2Ni(OH) 2 (s) 。下列说法错误的是 ( 　　 ) A. 三维多孔海绵状 Zn 具有较高的表面积 , 所沉积的 ZnO 分散度高 B. 充电时阳极反应为 Ni(OH) 2 (s)+OH - (aq)- e - == = NiOOH(s )+H 2 O(l) C. 放电时负极反应为 Zn(s)+2OH - (aq)- 2e - == = ZnO(s )+H 2 O(l) D. 放电过程中 OH - 通过隔膜从负极区移向正极区 答案 D 　 7 .(2019 天津理综 ) 我国科学家研制了一种新型的高比能量锌 - 碘溴液流电池 , 其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液 , 提高电池的容量。下列叙述不正确的是 ( 　　 ) A. 放电时 ,a 电极反应为 I 2 Br - + 2e - == = 2I - +Br - B. 放电时 , 溶液中离子的数目 增大 C. 充电时 ,b 电极每增重 0.65 g, 溶液中有 0.02 mol I - 被氧化 D. 充电时 ,a 电极接外电源负极 答案 D 　 8 .(2020 全国 Ⅰ 节选 ) 为验证不同化合价铁的氧化还原能力 , 利用下列电池装置进行实验。 回答下列问题 : (1) 电池装置中 , 盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应 , 并且电迁移率 ( u ∞ ) 应尽可能地相近。根据下表数据 , 盐桥中应选择 　　　　 作为电解质。   (2) 电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。可知 , 盐桥中的阳离子 进入 　　　　 电极溶液中。   (3) 电池反应一段时间后 , 测得铁电极溶液中 c (Fe 2+ ) 增加了 0.02 mol·L -1 。石墨电极上未见 Fe 析出。可知 , 石墨电极溶液中 c (Fe 2+ )= 　　　　 。   (4) 根据 (2) 、 (3) 实验结果 , 可知石墨电极的电极反应式为 　　　　　　　　　 , 铁电极的电极反应式为 　　　　　　　　　 。因此 , 验证了 Fe 2+ 氧化性小于 　　　　 , 还原性小于 　　　 。   (5) 实验前需要对铁电极表面活化。在 FeSO 4 溶液中加入几滴 Fe 2 (SO 4 ) 3 溶液 , 将铁电极浸泡一段时间 , 铁电极表面被刻蚀活化。检验活化反应完成的方法是 　　　　　　　　　　　　　　　　 。   答案 (1)KCl 　 (2) 石墨 (3)0.09 mol·L -1 (4)Fe 3+ + e - == = Fe 2 + 　 Fe-2e - == = Fe 2 + 　 Fe 3+ 　 Fe (5) 取少量溶液 , 滴入 KSCN 溶液 , 不出现血红色 解析 (1) 选择盐桥中电解质 , 必须满足题给信息要求 —— 盐桥中的阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应 , 并且电迁移率 ( μ ∞ ) 应尽可能地相近。故阳离子不能选择 Ca 2+ , 阴离子不能 选择 、 , 只有 KCl 最为合适。 (2) 因为电子由铁电极流向石墨电极 , 则铁电极为负极、石墨电极为正极。盐桥中阳离子向正极区移动 , 即进入石墨电极溶液中。 (3) 根据两个电极得失电子守恒 , 当铁电极溶液中 c (Fe 2+ ) 增加 0.02 mol · L -1 时 , 石墨电极发生反应 :Fe 3+ + e - == = Fe 2 + , 可计算出石墨电极溶液中 c (Fe 2+ ) 增加 0.04 mol · L -1 , 故此时石墨电极溶液中 c (Fe 2+ )=0.09 mol · L -1 。 (4) 依据上面分析 , 即可分别写出石墨电极、铁电极的电极反应式。由于负极 ( 铁电极 ) 是单质铁失电子 , 而不是 Fe 2+ 失电子 , 则还原性 Fe 2+