2019届二轮复习化学能与热能课件（67张）（全国通用） 67页

专题六　 化学能与热能 第二单元 高频考点探究 命题考向追踪 教师备用习题 · · · PART 1 考纲展示 1. 了解化学反应中能量转化的原因 , 能说出常见的能量转化形式。　 2. 了解化学能与热能的相互转化。了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。　 3. 了解热化学方程式的含义 , 能正确书写热化学方程式。　 4. 了解焓变 (Δ H ) 与反应热的含义。了解 Δ H = H ( 生成物 )- H ( 反应物 ) 表达式的含义。　 5. 理解盖斯定律 , 并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的简单计算。　 6. 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。 高频考点探究 1. 从两种角度理解化学反应热 【 核心透析 】 考点一　 反应热　热化学方程式 反应热 图示 图像 分析 微观 宏观 a 表示断裂旧化学键吸收的热量 ; b 表示生成新化学键放出的热量 ; 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 Δ H 的 计算 Δ H = H ( 生成物 )― H ( 反应物 ) Δ H =∑ E ( 反应物键能 )―∑ E ( 生成物键能 ) 2.“ 五环节 ” 法书写热化学方程式 [ 提醒 ] 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。 3. 燃烧热和中和热应用中的注意事项 (1) 均为放热反应 ,Δ H <0, 单位为 kJ·mol -1 。 (2) 燃烧热概念理解的三要点 : ① 外界条件是 25 ℃ 、 101 kPa; ② 反应的可燃物是 1 mol; ③ 生成物是稳定的氧化物 ( 包括状态 ), 如碳元素生成的是 CO 2 , 而不是 CO, 氢元素生成的是液态水 , 而不是水蒸气。 (3) 中和热概念理解三要点 : ① 反应物的酸、碱是强酸、强碱 ; ② 溶液是稀溶液 , 不存在稀释过程的热效应 ; ③ 生成产物水是 1 mol 。 例 1 (1) [ 2018· 北京卷 ] 我国科研人员提出了由 CO 2 和 CH 4 转化为高附加值产品 CH 3 COOH 的催化反应历程 , 该历程示意图如图 6-1 所示。 【 典例探究 】 图 6-1 下列说法不正确的是 ( 　　 ) A. 生成 CH 3 COOH 总反应的原子利用率为 100% B.CH 4 →CH 3 COOH 过程中 , 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 (2) [ 2018· 海南卷 ] 炭黑是雾霾中的重要颗粒物 , 研究发现它可以活化氧分子 , 生成活化氧 , 活化 过程的能量变化模拟计算结果如图 6-2 所示。 活化氧可以快速氧化二氧化硫。下列说法正确的是 ( 　　 ) 图 6-2 A. 每活化一个氧分子吸收 0.29 eV 的能量 B. 水可使氧分子活化反应的活化能降低 0.42 eV C. 氧分子的活化是 O—O 键的断裂与 C—O 键的生成过程 D. 炭黑颗粒是大气中二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂 (3) [ 2016· 天津卷节选 ] 硅和氯两元素的单质反应生成 1 mol Si 的最高价化合物 , 恢复至室温 , 放热 687 kJ, 已知该化合物的熔、沸点分别为 -69 ℃ 和 58 ℃ , 写出该反应的热化学方程式 : 　　　　　　　　　　　　　　　 。   [ 答案 ] (1)D 　 (2)CD (3)Si(s)+2Cl 2 (g)=SiCl 4 (l) 　 Δ H =-687 kJ · mol -1 [ 解析 ] (1) 观察图像 , 发生的反应是二氧化碳和甲烷生成醋酸 , 反应的原子利用率为 100%,A 项正确 ; 甲烷生成醋酸 , 观察分子结构可知有 C — H 键断裂 ,B 项正确 ; 观察图像 ① → ②, 物质的能量降低 , 故放出能量 , 且形成了 C — C 键 ,C 项正确 ; 催化剂只能改变反应速率 , 不影响平衡的转化率 ,D 项错误。 (2) 根据图示 , 活化一个氧分子放出 0.29 eV 的热量 ,A 错误 ; 图中 0.73 eV 只是无水的过渡态 ,0.75 eV 才是无水的中间态 , 因此水可使氧分子活化反应的活化能降低 0.18 eV,B 错误 ; 氧气中存在 O — O 键 , 活化氧中存在 C — O 键 ,C 正确 ; 由题给信息“活化氧可以快速氧化二氧化硫” , 结合氧化二氧化硫的总反应可知 ,D 正确。 (3) 单质 Si 和 Cl 2 发生化合反应生成 Si 的最高价化合物即 SiCl 4 , 根据熔沸点可判断常温下 SiCl 4 为液体 , 根据题意可写出热化学方程式为 Si(s)+2Cl 2 (g)=SiCl 4 (l) 　 Δ H =-687 kJ · mol -1 。 图 6-3 (2) 甲烷自热重整是先进的制氢方法 , 包含甲烷氧化和蒸汽重整两个过程。向反应系统同时通入甲烷、氧气和水蒸气 , 发生的主要化学反应如下表 , 则在初始阶段 , 蒸汽重整的反应速率 　　　　 ( 填 “ 大于 ”“ 小于 ” 或 “ 等于 ”) 甲烷氧化的反应速率。   化学键 C = O H—H C = C C—H H—O 键能 /(kJ·mol -1 ) 803 436 x 414 464 反应 过程 化学方程式 焓变 Δ H / (kJ·mol -1 ) 活化能 E a /(kJ·mol -1 ) 甲烷 氧化 CH 4 (g)+2O 2 (g)=CO 2 (g)+2H 2 O(g) -802.6 125.6 CH 4 (g)+O 2 (g)=CO 2 (g)+2H 2 (g) -322.0 172.5 蒸汽 重整 CH 4 (g)+H 2 O(g)=CO(g)+3H 2 (g) +206.2 240.1 CH 4 (g)+2H 2 O(g)=CO 2 (g)+4H 2 (g) +158.6 243.9 (3)CO 2 在 Cu-ZnO 催化下 , 可同时发生如下的反应 Ⅰ 、 Ⅱ , 其可作为解决温室效应及能源短缺问题的重要手段。 A 　　　　　 B 　　　　　　 C 　　　　　 D 图 6-4 [ 答案 ] (1)-( b-a )kJ · mol -1 　 764 (2) 小于 　 (3)D (2) 从表中活化能数据可以看出 , 在初始阶段 , 蒸汽重整反应活化能较大 , 而甲烷氧化的反应活化能均较小 , 所以甲烷氧化的反应速率快。 (3) 反应 Ⅰ 是放热反应 , 反应物的总能量大于生成物的总能量 , 反应 Ⅱ 是吸热反应 , 反应物的总能量小于生成物的总能量 , 因为反应 Ⅰ 的速率大于反应 Ⅱ, 因此反应 Ⅰ 的活化能低于反应 Ⅱ,D 正确。 特别提醒 【特别提醒】 催化剂能加快反应速率的原理是降低了反应的活化能 , 由此可推知反应的活化能越低 , 反应速率越快 , 相对来说反应就越易进行。 【 核心透析 】 考点二　 盖斯定律的应用 【 典例探究 】 考查角度一 反应热的计算 [ 答案 ] (1)53.1 　 (2)-136.2 变式 (1) 通过热循环进行能源综合利用的反应系统的原理如图 6-5 所示 : 图 6-5 系统 ( Ⅰ ) 制取氢气的热化学方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　 , 两个系统制得等量的氢气所需能量较少的是 　　　　　　 。   (2) 热化学碘硫循环脱硫涉及以下三个反应 : bunsen 反应 :SO 2 (g)+I 2 (g)+2H 2 O(l) =2HI(g)+H 2 SO 4 (l) 　 Δ H 硫酸分解反应 :2H 2 SO 4 (l) =2SO 2 (g)+O 2 (g)+2H 2 O(l) 　 Δ H =+462 kJ·mol -1 碘化氢分解反应 :2HI(g) =H 2 (g)+I 2 (g) Δ H =+10 kJ·mol -1 已知氢气的燃烧热为 286 kJ·mol -1 , 则 bunsen 反应的 Δ H = 　　　　 kJ·mol -1 。   解题策略 考查角度二 反应热大小的比较 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”) 。   (2) 室温下 ,CuSO 4 (s) 和 CuSO 4 ·5H 2 O(s) 溶于 水及 CuSO 4 ·5H 2 O 受热分解的能量变化如 图 6-6 所示 , 下列说法不正确的是 ( 　　 ) A. 将 CuSO 4 ·5H 2 O(s) 溶于水会使溶液温度降低 B. 将 CuSO 4 (s) 溶于水会使溶液温度升高 C.Δ H 3 >Δ H 2 D.Δ H 1 =Δ H 2 +Δ H 3 图 6-6 [ 答案 ] (1)+120 kJ · mol -1 　 B (2)D [ 解析 ] (1) 根据焓变 = 反应物的键能总和 - 生成物的键能总和 , 可得 Δ H =(4×413 kJ · mol -1 +2×745 kJ · mol -1 )-(2×1075 kJ · mol -1 +2×436 kJ · mol -1 )=+120 kJ · mol -1 ; 容器 A 恒容 , 随着反应进行 , 相对于容器 B 等于加压 , 平衡逆向移动 , 反应吸热较少。 变式 已知 : C(s)+O 2 (g)=CO 2 (g) 　 Δ H 1 CO 2 (g)+C(s)=2CO(g) 　 Δ H 2 2CO(g)+O 2 (g)=2CO 2 (g) 　 Δ H 3 4Fe(s)+3O 2 (g)=2Fe 2 O 3 (s) 　 Δ H 4 3CO(g)+Fe 2 O 3 (s)=3CO 2 (g)+2Fe(s) 　 Δ H 5 下列关于上述反应焓变的判断正确的是 ( 　　 ) A.Δ H 1 >0,Δ H 3 <0 B.Δ H 2 >0,Δ H 4 >0 C.Δ H 1 =Δ H 2 +Δ H 3 D.Δ H 3 =Δ H 4 +Δ H 5 归纳总结 比较反应热大小的方法 比较反应热的大小时要注意 :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 ; 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。具体比较方法有如下几种 : (1) 利用盖斯定律比较。 (2) 同一反应的生成物状态不同时 , 如 A(g)+B(g) =C(g) 　 Δ H 1 ,A(g)+B(g) C(l) 　 Δ H 2 , 则 Δ H 1 >Δ H 2 。 命题考向追踪 【 历年动态 】 命题考向追踪 [ 答案 ] C 2. [ 2016· 江苏卷 ] 通过以下反应均可获取 H 2 。下列有关说法正确的是 ( 　　 ) ① 太阳光催化分解水制氢 :2H 2 O(l)=2H 2 (g)+O 2 (g) 　 Δ H 1 =+571.6 kJ·mol -1 ② 焦炭与水反应制氢 :C(s)+H 2 O(g)=CO(g)+H 2 (g) 　 Δ H 2 =+131.3 kJ·mol -1 ③ 甲烷与水反应制氢 :CH 4 (g)+H 2 O(g)=CO(g)+3H 2 (g) 　 Δ H 3 =+206.1 kJ·mol -1 A. 反应 ① 中电能转化为化学能 B. 反应 ② 为放热反应 C. 反应 ③ 使用催化剂 ,Δ H 3 减小 D. 反应 CH 4 (g)=C(s)+2H 2 (g) 的 Δ H =+74.8 kJ·mol -1 [ 答案 ] D (2) [ 2018· 北京卷节选 ] 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 : 图 6-7 [ 答案 ] (1)247 (2)3SO 2 (g)+2H 2 O(g)=2H 2 SO 4 (l)+S(s) 　 Δ H 2 =-254 kJ · mol -1 (3)+135.6 　 c (CO 2 ) · c (H 2 O) (4)2Δ H 3 -2Δ H 2 -Δ H 1 (5)+124 [ 解析 ] (1) 将题给三个已知热化学方程式依次编号为 ①②③, 由 ③×2 ― ① ― ② 可得 CH 4 (g)+CO 2 (g) =2CO(g)+2H 2 (g); 根据盖斯定律 , 则该反应的 Δ H =( ― 111 kJ · mol -1 )×2 ― ( ― 75 kJ · mol -1 ) ― ( ― 394 kJ · mol -1 )=+247 kJ · mol -1 。 (2) 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 ↓。根据盖斯定律 , 由反应 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 -1 )+(-297 kJ · mol -1 )=+254 kJ · mol -1 , 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 -1 。 (3) 根据盖斯定律 ,NaHCO 3 (s) 分解反应可由 ①-②×2 得到 , 故 Δ H =Δ H 1 -2Δ H 2 =-127.4 kJ · mol -1 -(-131.5 kJ · mol -1 )×2=+135.6 kJ · mol -1 。固体不能写入平衡常数表达式 , 该反应的平衡常数表达式 K = c (CO 2 ) · c (H 2 O) 。 (4) 观察可知 , 四个热化学方程式关系式为 ③×2-②×2-①=④, 由盖斯定律可知 2Δ H 3 -2Δ H 2 -Δ H 1 =Δ H 4 。 (5) 用反应物的总键能减去生成物的总键能等于反应的焓变 , 反应可看成是苯乙烷中乙基的两个碳氢键断裂 , 由碳碳单键变成碳碳双键 , 同时有 H 2 生成 , 故有 Δ H =412 kJ · mol -1 ×2+348 kJ · mol -1 -612 kJ · mol -1 -436 kJ · mol -1 =+124 kJ · mol -1 。 【2019 预测 】 图 6-8 [ 答案 ] D [ 解析 ] 根据反应过程示意图 , 过程 Ⅰ 为水分子中的化学键断裂的过程 , 为吸热过程 ,A 错误 ; 过程 Ⅲ 中 CO 、氢氧原子团和氢原子形成了二氧化碳、水和氢气 ,H 2 中的化学键为非极性键 ,B 错误 ; 催化剂不能改变反应的 Δ H ,C 错误 ; 根据反应过程示意图 , 过程 Ⅰ 中水分子中的化学键断裂 , 过程 Ⅱ 也是水分子中的化学键断裂的过程 , 过程 Ⅲ 中形成了水分子 , 因此 H 2 O 均参与了反应过程 ,D 正确。 5.(1) 已知 H 2 的燃烧热 Δ H =-285.8 kJ·moI -1 ,N 2 (g)+O 2 (g)=2NO(g) 　 Δ H =+180 kJ·moI -1 。一定条件下 ,H 2 还原 NO 生成液态水和一种无毒物质的热化学方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   (2) 在 100 kPa 和 298.15 K 下 , 由稳定单质生成 1 mol 化合物的焓变称为该物质在 298.15 K 时的标准摩尔生成焓。已知 NO 标准摩尔生成焓 Δ H =+91.5 kJ·moI -1 ,CO 的标准燃烧热 Δ H =-283 kJ·moI -1 , 由此写出 NO 和 CO 反应的热化学方程式 : 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   (3) 已知拆开 1 mol H 2 、 1 mol O 2 和液态水中 1 mol O—H 键使之成为气态原子所需的能量分别为 436 kJ 、 496 kJ 和 462 kJ;CH 3 OH(g) 的燃烧热为 627 kJ·mol -1 。则 CO 2 (g)+3H 2 (g)=CH 3 OH(g)+H 2 O(l) 　 Δ H = 　　　　 kJ·mol -1 。 [ 答案 ] (1)2H 2 (g)+2NO(g)=N 2 (g)+2H 2 O(l) 　 Δ H =-751.6 kJ · mol -1 (2)2CO(g)+2NO(g)=N 2 (g)+2CO 2 (g) 　 Δ H =-749 kJ · mol -1 (3)-93 教师备用习题 教师备用习题 [ 答案 ] A [ 答案 ] B A. 反应的 Δ H = 逆反应活化能 - 正反应活化能 B. 把 1 mol CO(g) 和 2 mol H 2 (g) 充入密闭容器中 充分反应 , 达到平衡时放出的热量为 91 kJ C. 从图中信息可知加入催化剂能改变反应历程和热效应 D. 相同条件下 ,CO(g) 和 H 2 (g) 反应生成 1 mol 液态 CH 3 OH 放出的热量大于 91 kJ (2) 某课题组实现了在常温常压下 , 以氮气和液态水为原料制备氨 , 同时有氧气生成。已知 , 在一定温度和压强下 , 由最稳定的单质生成 1 mol 纯物质的热效应 , 称为该物质的生成热 (Δ H ) 。常温常压下 , 相关物质的生成热如下表所示 : 上述合成氨反应的热化学方程式为 　　　　　　　　　　　 。 (3) 氮的氧化物是大气污染物 , 可以通过催化还原法处理 , 在汽车排气管上安装一个催化转化器 , 发生反应 : 物质 NH 3 (g) H 2 O(l) Δ H /(kJ · mol -1 ) -46 -242 [ 解析 ] (1) 由图可知 , 反应为放热反应 ,Δ H = 正反应活化能 - 逆反应活化能 ,A 错误 ; 反应为可逆反应 , 不可能完全转化 , 故把 1 mol CO(g) 和 2 mol H 2 (g) 充入密闭容器中充分反应 , 达到平衡时放出的热量小于 91 kJ,B 错误 ; 从图中信息可知加入催化剂能改变反应历程但不能改变热效应 ,C 错误 ; 气态 CH 3 OH 转化为液态 CH 3 OH 时放热 , 故相同条件下 ,CO(g) 和 H 2 (g) 反应生成 1 mol 液态 CH 3 OH 放出的热量大于 91 kJ,D 正确。