2019届二轮复习化学能与热能学案（全国通用）(2)

2019届二轮复习化学能与热能学案（全国通用）(2)

化学能与热能 一、考纲要求 ‎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，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。‎ ‎4. 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。‎ 二、考题规律 随着社会的发展和人们生活水平的提高，能源的需求量越来越大，对周围环境产生的影响也越来越大。从能源问题切入，可引出许多学科知识，能培养和考查学生的综合能力。高考考查的主要内容有：（1）热化学方程式的书写及正误判断；（2）反应热的计算；（3）反应热与能源的综合考查及能量转化的综合考查。‎ 三、考向预测 这部分知识与生产生活密切相关。预计考查反应热的内容将不断拓宽，难度会有所提高，题型也会有新的变化。以能量变化图象为载体，考查燃烧热、反应热的计算是近几年命题的常见形式；书写热化学方程式以及盖斯定律的应用更是高考的热点。‎ 一．化学能与热能归纳总结：‎ 二、化学反应中能量的变化 ‎1. 焓变：在恒压条件下，进行反应的热效应。符号：ΔH，单位：kJ/mol。规定：放热反应ΔH 取“－”，吸热反应ΔH取“＋”。‎ ‎2. 放热反应与吸热反应 ‎（1）定义：当反应物总能量大于生成物总能量时，为放热反应 当反应物总能量小于生成物总能量时，为吸热反应。‎ 如下图所示为能量变化与反应过程的关系。‎ 当E1＞E2 时，吸热反应，ΔH>0；当E10，则金刚石比石墨稳定 C. 含20.0gNaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出28.7 kJ的热量，则表示该反应中和热的化学方程式为：NaOH（aq）＋HCl（aq）===NaCl（aq）＋H2O（l）ΔH＝－57.4kJ/mol D. 已知‎2C（s）＋2O2（g）===2CO2（g）；ΔH1，‎2C（s）＋O2（g）===2CO（g）；ΔH2，则ΔH1>ΔH2‎ ‎5. 已知：2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）；ΔH＝－571.6 kJ·mol－1‎ CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l） ΔH＝－890 kJ·mol－1‎ 现有H2与CH4的混合气体‎112 L（标准状况下），使其完全燃烧生成CO2和H2O（l），若实验测得反应放热3 695 kJ，则原混合气体中H2与CH4的物质的量之比是（ ）‎ A. 1∶1 B. 1∶‎3 C. 1∶4 D. 2∶3‎ ‎6. 已知‎25℃‎、101 kPa时，乙烯和乙炔（C2H2）燃烧的热化学方程式分别为C2H4（g）＋3O2（g）===2CO2（g）＋2H2O（l） ΔH＝－1 411 kJ·mol－1 ‎ ‎2C‎2H2（g）＋5O2（g）===4CO2（g）＋2H2O（l） ΔH＝－2 600 kJ·mol－1‎ 又知燃烧时火焰的温度乙炔高于乙烯。据此，下列说法不正确的是（ ）‎ A. 物质的燃烧热越大，火焰温度越高 B. 相同条件下等体积乙烯和乙炔完全燃烧时，乙炔放热较少 C. ‎25℃‎、101 kPa时，1 mol乙烯完全燃烧生成气态产物时，放出的热量少于1 411 kJ D. 乙炔的燃烧热为1 300 kJ·mol－1‎ ‎7. 下列关于热化学反应的描述中正确的是（ ）‎ A. HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则H2SO4和Ca（OH）2反应的中和热ΔH＝2×（－57.3）kJ·mol－1‎ B. CO（g）的燃烧热是283.0 kJ·mol－1，则2CO2（g）===2CO（g）＋O2（g）反应的 ΔH＝＋2×283.0 kJ·mol－1‎ C. 需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 D. 1 mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热 ‎8. 下列有关离子反应H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l） ΔH＝－57.3 kJ/mol的说法正确的是（ ）‎ A. 代表所有的酸碱中和反应 B. 反应物一定是强酸与强碱 C. 强酸与强碱的中和反应都可以这样表示 D. 代表稀的强酸与稀的强碱反应生成1 mol液态水时，放出热量57.3 kJ ‎9. 已知下列热化学方程式：Zn（s）＋O2（g）===ZnO（s）ΔH1 Hg（l）＋O2（g）===HgO（s）ΔH2，则Zn（s）＋HgO（s）===Hg（l）＋ZnO（s） ΔH3，ΔH3的值为（ ）‎ A. 2ΔH2－ΔH1 B. 2ΔH1－ΔH‎2 C. ΔH1－ΔH2 D. ΔH2－ΔH1‎ ‎10. 化学反应N2＋3H22NH3的能量变化如下图所示，该反应的热化学方程式是（ ）‎ A. N2（g）＋3H2（g）2NH3（l） ΔH＝2（a－b－c）kJ·mol－1‎ B. N2（g）＋3H2（g）2NH3（g） ΔH＝2（b－a）kJ·mol－1‎ C. N2（g）＋H2（g）NH3（l） ΔH＝（b＋c－a）kJ·mol－1‎ D. N2（g）＋H2（g）NH3（g） ΔH＝（a＋b）kJ·mol－1 ‎ ‎﹡11. 已知：2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g） ΔH＝－566 kJ/mol Na2O2（s）＋CO2（g）===Na2CO3（s）＋O2（g） ΔH＝－226 kJ/mol 根据以上热化学方程式判断，下列说法正确的是（ ）‎ A. CO的燃烧热为283 kJ B. 上图可表示由CO生成CO2的反应过程和能量关系 C. 2Na2O2（s）＋2CO2（s）===2Na2CO3（s）＋O2（g） ΔH>－452 kJ/mol D. CO（g）与Na2O2（s）反应放出509 kJ热量时，电子转移数为6.02×1023‎ ‎12. （兰州）下列有关热化学方程式的叙述正确的是（ ）‎ A. 已知2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l） ΔH＝－571.6 kJ/mol，则氢气的燃烧热为285.8 kJ/mol B. 已知C（石墨，s）===C（金刚石，s） ΔH＞0，则金刚石比石墨稳定 C. 含‎20.0 g NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出28.7 kJ的热量，则稀醋酸稀 NaOH溶液反应的热化学方程式为：NaOH（aq）＋CH3COOH（aq）===CH3‎ COONa（aq）＋H2O（l） ΔH＝－57.4 kJ/mol D. 已知‎2C（s）＋2O2（g）===2CO2（g） ΔH1，‎2C（s）＋O2（g）===2CO（g） ΔH2，则ΔH1＞ΔH2‎ 二、非选择题 ‎﹡13. 如果1个反应可以分几步进行，则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是相同的，这个规律称为盖斯定律。据此回答下列问题：‎ ‎（1）北京奥运会“祥云”火炬燃料是丙烷（C3H8），亚特兰大奥运会火炬燃料是丙烯（C3H6）。 丙烷脱氢可得丙烯。‎ 已知：C3H8（g）→CH4（g）＋HC≡CH（g）＋H2（g） ΔH1＝＋156.6 kJ·mol－1‎ CH3CH＝CH2（g）→CH4（g）＋HC≡CH（g） ΔH2＝＋32.4 kJ·mol－1‎ 则相同条件下，丙烷脱氢得丙烯的热化学方程式为 ____________________。‎ ‎（2）已知：Na2CO3·10H2O（s）===Na2CO3（s）＋10H2O（g） ‎ ΔH1＝＋532.36 kJ·mol－1‎ Na2CO3·10H2O（s）===Na2CO3·H2O（s）＋9H2O（g） ΔH2＝＋473.63 kJ·mol－1‎ 写出Na2CO3·H2O（s）脱水反应的热化学方程式 ‎___ 。‎ ‎14. 已知下列热化学方程式：‎ ‎（1）Fe2O3（s）＋3CO（g）===2Fe（s）＋3CO2（g） ΔH＝－25 kJ/mol ‎（2）3Fe2O3（s）＋CO（g）===2Fe3O4（s）＋CO2（g） ΔH＝－47 kJ/mol ‎（3）Fe3O4（s）＋CO（g）===3FeO（s）＋CO2（g） ΔH＝＋19 kJ/mol 写出FeO（s）被CO还原成Fe和CO2的热化学方程式 ‎_______________________________________________________________________。‎ ‎﹡15. 近年来，由CO2催化加氢合成甲醇的相关研究受到越来越多的关注. 该方法既可解决CO2废气的利用问题，又可开发生产甲醇的新途径，具有良好的应用前景. 已知‎4.4 g CO2气体与H2经催化加氢生成CH3OH气体和水蒸气时放出4.95 kJ的能量。‎ ‎（1）该反应的热化学方程式为：__________________________________________.‎ ‎（2）在‎270℃‎、8 MPa和适当催化剂的条件下，CO2的转化率达到22%，则‎4.48 m3‎（已折合为标准状况下）的CO2能合成CH3OH气体的物质的量是________，此过程中能放出热量________ kJ。‎ ‎（3）又已知H2O（g）===H2O（l） ΔH＝－44 kJ/mol，则‎22 g CO2气体与H2反应生成CH3OH气体和液态水时放出热量为________。‎ ‎（4）根据该反应特点，有利于甲醇合成的条件是________。‎ A. 高压高温 B. 低压高温 C. 高压低温 D. 低压低温 练习题答案 ‎1. C 解析：铝片与稀盐酸之间的置换反应、甲烷（CH4）在O2中的燃烧反应既是氧化还原反应，又是放热反应；灼热的炭与水蒸气发生的氧化还原反应是吸热反应；Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl之间发生的复分解反应是吸热反应。‎ ‎2. C 解析：化学变化的本质是旧化学键的断裂、新化学键的形成，化学变化中会产生新的物质并伴随能量变化，但物质状态不一定发生变化，如：N2（g）＋3H2（g） 2NH3（g）。‎ ‎﹡3. B 解析：本题考查热化学方程式的书写及有关的计算。因1 mol甲醇燃烧生成CO2和液态水，放出22.68 kJ·g－1×‎32 g＝725.8 kJ热量，所以2 mol甲醇燃烧生成CO2和液态水的ΔH＝－1451.6 kJ·mol－1。‎ ‎4. C解析：A中表示燃烧热时H2O应为液体；B中由热化学方程式知金刚石具有的能量高，金刚石不如石墨稳定；D中忽视了放热反应的ΔH为负值。‎ ‎5. B 解析：设H2和CH4的物质的量分别是x和y，则x＋y＝112/22.4，＋890y＝3 695，解得x＝1.25 mol，y＝3.75 mol，故原混合气体中H2与CH4物质的量之比是1∶3。‎ ‎6. A 解析：C2H4的燃烧热为1 411 kJ·mol－1，C2H2的燃烧热为1 300 kJ·mol－1，而乙炔燃烧的火焰温度高于乙烯，A项错误。‎ ‎7. B 解析：中和热是指强酸与强碱的稀溶液完全反应生成1 mol Ｈ2Ｏ所放出的热量，所以A错误；；Ｂ中ＣＯ燃烧是放热反应，则2ＣＯ2（g）+Ｏ2（g）为吸热反应，且生成2 mol CO，△H＝＋2×283.0 kJ·mol-1，B正确；需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如铝热反应、碳的燃烧等，C不正确；燃烧热是指1 mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量，D中甲烷燃烧生成气态水不属于稳定的氧化物，D错误。‎ ‎8. D 解析：有弱酸或弱碱参加的反应其离子方程式不能这样表示；强酸的酸式盐与强碱反应也可用这个离子方程式表示，但硫酸与Ba（OH）2的反应不能用该离子方程式表示，故A、B、C项错误，ΔH＝－57.3 kJ/mol是中和热。‎ ‎9. C 解析：用第一式减去第二式即得第三式。‎ ‎10. A 解析：mol N2（g）与mol H2（g）完全反应生成1 mol NH3（g）时放热：（b－a）kJ。生成1 mol NH3（l）时放热：（b＋c－a）kJ。‎ ‎﹡11. C 解析：A错，燃烧热的单位应是kJ/mol。B项，图中没有标注物质的物质的量。C项， 由CO2（s）===CO2（g） ΔH>0及盖斯定律可知C项正确。D项，当反应放出509 kJ热 量时，参加反应的CO为1 mol，电子转移数为2×6.02×1023。‎ ‎12. A 解析：石墨转化为金刚石是吸热反应，金刚石能量高，石墨比金刚石稳定，B不正确；醋酸反应过程中继续电离，电离吸收热量，C不正确；碳完全燃烧生成CO2比不完全燃烧生成CO放出的热量多，但是其反应热ΔH是负值，故ΔH1＜ΔH2，D不正确。‎ ‎﹡13. 解析：（1）由C3H8（g）―→CH4（g）＋HC≡CH（g）＋H2（g） ΔH1＝＋156.6 kJ·mol－1①‎ CH3CH===CH2（g）―→CH4（g）＋HC≡CH（g） ΔH＝＋32.4 kJ·mol－1②[‎ ‎①－②可以得到 ‎②C3H8（g）―→CH3CH===CH2（g）＋H2（g）；‎ ΔH＝ΔH1－ΔH2＝＋156.6 kJ·mol－1－32.4 kJ·mol－1＝＋124.2 kJ·mol－1‎ ‎（2）根据盖斯定律，将题中反应①－②得：‎ Na2CO3·H2O（s）===Na2CO3（s）＋H2O（g） ΔH＝＋58.73 kJ·mol－1‎ 答案：（1）C3H8（g）→CH3CH＝CH2（g）＋H2（g） ΔH＝＋124.2 kJ/mol ‎（2）Na2CO3·H2O（s）＝Na2CO3（s）＋H2O（g） ΔH＝＋58.73 kJ/mol ‎14. 解析：依据盖斯定律：化学反应不管是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的我们可从题目中所给的有关方程式分析：从方程式（3）与方程式（1）可以看出有我们需要的有关物质。但方程式（3）必须通过方程式（2）有关物质才能和方程式（1）结合在一起。将方程式（3）×2＋方程式（2）得：2Fe3O4（s）＋2CO（g）＋3Fe2O3（s）＋CO（g）===6FeO（s）＋2CO2（g）＋2Fe3O4（s）＋CO2（s）ΔH＝＋19 kJ/mol×2＋（－47 kJ/mol）。‎ 整理得（4）：‎ Fe2O3（s）＋CO（g）===2FeO（s）＋CO2（g） ΔH＝－3 kJ/mol 将（1）－（4）得：‎ ‎2CO（g）===2Fe（s）＋3CO2（g）－2FeO（s）－CO2（g） ΔH＝－25 kJ/mol－（－3 kJ/mol） ‎ 整理得：FeO（s）＋CO（g）===Fe（s）＋CO2（g） ΔH＝－11 kJ/mol 答案：FeO（s）＋CO（g）===Fe（s）＋CO2（g） ΔH＝－11 kJ/mol ‎﹡15. 解析：（1）‎4.4 g CO2气体完全合成CH3OH和水蒸气放热4.95 kJ，则1 mol CO2完全合成CH3OH和水蒸气放热49.5 kJ，热化学方程式为CO2（g）＋3H2（g）===CH3OH（g）＋H2O（g） ΔH＝－49.5 kJ/mol。‎ ‎（2）n（CH3OH）＝n（CO2）＝×22%＝44 mol，每生成1 mol CH3OH（g）放热49.5 kJ，则此过程中放热为：（44×49.5）kJ＝2178 KJ。‎ ‎（3）由H2O（g）===H2O（l） ΔH＝－44 kJ/mol以及（1）中的热化学方程式可知，1 mol CO2完全合成CH3OH并生成液态水时放热为44 kJ＋49.5 kJ＝93.5 kJ.则‎22 g CO2即0.5 mol CO2与H2反应时，放热为93.5 kJ÷2＝46.75 kJ。‎ ‎（4）该反应正反应放热，低温有利于CO2合成CH3OH，又因正反应为体积减小的反应，高压有利于CO2合成CH3OH。‎ 答案：（1）CO2（g）＋3H2（g）===CH3OH（g）＋H2O（g）‎ ΔH＝－49.5 kJ/mol ‎（2）44 mol 2178‎ ‎（3）46.75 kJ ‎ ‎（4）C