(新高考)2022届高考二轮精品专题七 化学反应与能量变化 学生版高中化学.docx
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1、能源问题已成为全球性的热点问题,这几年高考中该类试题的数目呈上升趋势,考查的内容不断拓展,难度有所提高,过去以考查热化学方程式的书写、燃烧热、中和热等概念及热量计算为主,近两年对化学键与能量的关系、盖斯定律进行了不同程度的考查。反应热是近几年高考的重点考查内容之一,考查的内容主要有:热化学方程式的书写及正误判断;比较反应热的大小;有关反应热的简单计算(应用盖斯定律计算反应热);化学键键能与反应热、反应热与能源的综合考查。客观题(1)结合图像考查对反应热、吸热反应、放热反应的理解。(2)考查热化学方程式的正误判断以及H的计算及比较。主观题化学反应原理题中根据盖斯定律书写热化学方程式、计算反应热等
2、。一、反应中能量的变化1基本概念:反应热:在化学反应过程中放出或吸收的热量。反应热用符号“H”表示。单位“kJ/mol”。吸热反应和放热反应:在化学反应过程中,通常用E反表示反应物所具有的总能量,E生表示生成物所具有的总能量。若E反>E生,为放热反应;当H为“”或H<0。若E反<E生,为吸热反应;当H为“+”或H>0。2吸热反应和放热反应的判断方法 (1)根据反应类型判断:通常情况下燃烧反应、中和反应、金属和酸反应制氢气的反应为放热反应;电解质的电离、盐类水解、大多数的分解反应等为吸热反应。若正反应为吸热反应,则逆反应为放热反应。(2)由物质的聚集状态判断:同种物质的聚
3、集状态不同,其本身具有的能量也不相同。一般情况下:气态物质所具有的能量大于液态,液态具有的能量大于固态;物质处与稳定状态的能量小于不稳定状态的能量。如:硫蒸气在氧气中完全燃烧放出的能量大于固态硫完全燃烧放出的能量。石墨比金刚石稳定,所以由石墨转化为金刚石的反应为吸热反应。(3)由盖斯定律判断:如一个反应可分步进行,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相同,通过化学反应的能量变化值来进行计算,若H>0,则反应为吸热反应,反之则为放热反应。二、热化学方程式的书写热化学方程式书写或者判断的注意事项注意H的符号和单位:H的单位为kJ/mol。H与测定的条件有关,书写时应注明条件。若
4、条件为25,103kPa,则可不注明。注意物质的聚集状态:气体用“g”、液体用“l”、固体用“s”、溶液用“aq”。热化学方程式中不用“”或“”符号。热化学方程式中的计量数只表示物质的量,不表示分子个数,因此热化学方程式中的计量数可以是小数或分数。注意H的数值与符号:如果化学计量数加倍,则H也要加倍。逆反应的反应热与正反应的反应热数值相等,但符号相反。对于同素异形体的物质,除了要注明聚集状态外,还要注明物质的名称。三、燃烧热、中和热1燃烧热 (1)定义:在101kPa时,1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热。(2)注意事项燃烧热是以1mol物质完全燃烧所放出的
5、热量来定义的,因此在书写燃烧热的化学方程式时,一般以燃烧物前系数为1的标准来配平其余物质的化学计量数。燃烧产物必须是稳定的氧化物,例如CCO2,HH2O(l)等。(3)化石燃料提供能量的弊端以及预防措施:弊端:化石燃料为不可再生能源、燃烧产物中含有SO2造成环境污染、CO2引起温室效应。预防措施:开发新能源、对燃料进行脱硫或固硫处理。2中和热 定义:在稀溶液中,酸和碱发生中和反应而生成1mol H2O,这时的反应热叫做中和热。注意事项中和反应的实质是H+和OH反应生成H2O。若反应过程中有其他物质生成(如生成沉淀或弱电解质),则其反应热不等于中和热。另注:燃烧热中和热相同点能量变化放热反应HH
6、0,单位:kJ/mol不同点反应物的量1mol(O2的量不限)可能是1mol,也可能是0.5mol生成物的量不限量H2O是1mol反应热的含义1mol反应物完全燃烧时放出的热量;不同反应物,燃烧热不同生成1mol H2O时放出的热量,不同反应物的中和热大致相同,均为57.3kJ/mol四、盖斯定律的应用1理论依据:反应热只与反应始态(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,H也应乘以或除以某数。(2)热化学方程式加减运算以及比较反应
7、热的大小时,H都要带“”、“”号进行计算、比较,即把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,其H与正反应的H数值相等,符号相反。 1已知反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) H,生成1mol CH3OH(g)的能量变化如图曲线所示。曲线表示使用催化剂的情况。下列判断不正确的是( )AH=-91kJ·mol1B该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量C按照曲线II历程进行反应,反应速率更快DCO(g)+2H2(g)CH3OH(l) H1,则H1H2已知:H
8、+(aq)+OH(aq)=H2O(l) H=-57.3kJ/mol。下列关于稀硫酸和稀NaOH溶液中和反应反应热的测定或表述正确的是( )A应用如图所示装置可完成本实验B将量筒中的NaOH溶液沿玻璃棒缓慢倒入量热计的内筒C取一次测量所得反应前后的温度差作为计算该反应热的依据D H=-114.6kJ/mol3下列有关热化学方程式及其叙述正确的是( )AHF与NaOH溶液反应:H+(aq)+OH(aq)=H2O(l) H=-57.3kJ/molB氢气的燃烧热为285.5kJ/mol,则水分解的热化学方程式为: H=+571kJ/molC已知 H=-92.4kJ/mol,则在一定条件下将1mol N
9、2和3mol H2置于一密闭容器中充分反应后最多可放出92.4kJ的热量D已知 H=-221kJ/mol,则石墨的燃烧热为110.5kJ/mol4(双选)用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用反应a可实现氯的循环利用:反应a:4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g) H=-115.6kJ/mol已知:i iiH2O(g)=H2O(l) H2=-44kJ·mol1下列说法不正确的是( )A反应a中反应物的总能量低于生成物的总能量B反应a中涉及极性键、非极性键的断裂和生成C4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(l) H3=-159.6kJ&
10、#183;mol1D断开1mol H-O键与断开1mol H-Cl键所需能量相差约为31.9kJ5工业上处理含CO、SO2烟道气的一种方法是将其在催化剂作用下转化为S和CO2。已知:2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) H=-566kJ/mol;S(s)+O2(g)=SO2(g) H=-296kJ/mol;则该条件下2CO(g)+SO2(g)=S(s)+2CO2(g)的H等于( )A-270kJ/mol B+26kJ/mol C-582kJ/mol D+270kJ/mol 12mol金属钠和1mol氯气反应的能量关系如图所示,下列说法不正确( )AH1<0,H6&
11、lt;0B若Br2(g)=2Br(g) H4,则H4<H4CH1=H2+H3+H4+H5+H6+H7DH7<0,且该过程形成了分子间作用力2研究表明N2O(g)与CO(g)在Ir+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未使用催化剂时,该反应的逆反应活化能为557.8kJ·mol1B催化剂参与的两步反应均为放热反应CN2O、CO、Ir+夺取O的能力依次增大D总反应的热化学方程式为 N2O(g)+CO(g)=N2(g)+CO2(g) H=-358.9kJ·mol13N2与O2化合生成NO是自然界固氮的重要方式之一、下图显示了该反应中的能
12、量变化。下列说法不正确的是( )ANN键的键能大于O=O键的键能B完全断开1mol NO中的化学键需吸收1264kJ能量C该反应中产物所具有的总能量高于反应物所具有的总能量D生成NO反应的热化学方程式为:N2(g)+O2(g)=2NO(g) H=+180kJ/mol4(双选)HBr被O2氧化依次由如下、三步反应组成,其能量与反应进程的关系如图所示。HBr(g)+O2(g)=HOOBr(g);HOOBr(g)+HBr(g)=2HOBr(g);HOBr(g)+HBr(g)=H2O(g)+Br(g)。下列说法正确的是( )A反应、均为放热反应B反应的速率最慢C升高温度可提高反应物中活化分子百分数,使
13、反应速率增大D在该过程中,只有HOOBr一种中间产物5煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx,会污染大气。采用NaClO、Ca(C1O)2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝,下列说法正确的是( )SO2(g)+2OH(aq)=SO(aq)+H2O(l)H1=a kJ/molClO(aq)+SO(aq)=SO(aq)+Cl(aq)H2=b kJ/molCaSO4(s)Ca2+(aq)+SO(aq)H3=c kJ/molSO2(g)+Ca2+(aq)+ClO(aq)+2OH(aq)=CaSO4(s)+H2O(l)+Cl(aq) H4=d kJ/molA随着吸收反应的进行,吸收剂溶液的pH逐渐减小
14、B反应、均为氧化还原反应C反应Ca(OH)2(aq)+H2SO4(aq)=CaSO4(s)+2H2O(1)的H=-c kJ/molDd=a+b+c1某科学家利用二氧化铈(CeO2)在太阳能作用下将H2O、CO2转变成H2、CO。其过程如下:mCeO2(m-x)CeO2·xCe+xO2(m-x)CeO2·xCe+xH2O+xCO2mCeO2+xH2+xCO下列说法不正确的是( )A该过程中CeO2没有消耗B该过程实现了太阳能向化学能的转化C上图中H1=-(H2+H3)D上图中H1=H2+H32氨是一种重要的化工原料,主要用于化肥工业,也广泛用于硝酸、纯碱、制药等工业;合成氨反
15、应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H=-92.4kJ/mol。实验室用加热NH4Cl和Ca(OH)2固体混合物的方法制取少量氨气。下列有关合成氨反应的说法正确的是( )A反应的S0B反应的H=E(N-N)+3E(H-H)-6E(N-H)(E表示键能)C反应中每消耗1mol H2转移电子的数目约等于2×6.02×1023D反应在高温、高压和催化剂条件下进行可提高H2的平衡转化率3己知(g)+H2(g)CH3CH2CH3(g) H=-157kJ/mol。已知环丙烷(g)的燃烧热H=-2092kJ/mol,丙烷(g)的燃烧热H=-2220kJ/mol,1mol液态水蒸发
16、为气态水的焓变为H=+44kJ/mol。则2mol氢气完全燃烧生成气态水的H(kJ/mol)为( )A-658 B-482 C-329 D-2854在二氧化碳加氢制甲烷的反应体系中,主要发生反应的热化学方程式为反应:CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g) H=-164.7kJ/mol反应:CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) H=41.2kJ/mol反应:2CO(g)+2H2(g)=CO2(g)+CH4(g) H=-247.1kJ/mol向恒压、密闭容器中通入1mol CO2和4mol H2,平衡时CH4、CO、CO2的物质的量随温度的变化如图所示。下列说法正确
17、的是( )A反应的平衡常数可表示为K=B图中曲线B表示CO的物质的量随温度的变化C提高CO2转化为CH4的转化率,需要研发在低温区高效的催化剂DCH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)的H=-205.9kJ/mol5(双选)科学家通过密度泛函理论研究甲醇与水蒸气催化重整制氢反应机理时,得到甲醇在Pd()表面发生解离时四个路径与相对能量关系如图所示,其中附在Pd()表面的物种用*标注。下列说法正确的是( )APd()能改变反应历程,从而改变化学反应速率B该历程中反应速率最快的是路径C该历程中能垒(反应活化能)最大的是路径D由此历程可知:CH2O*+2H*=CHO*+3H* H06多相
18、催化反应是在催化剂表面通过吸附、解吸过程进行的,我国学者研究发现T时,甲醇(CH3OH)与水在铜基催化剂上的反应机理如图所示:下列说法中正确的是( )A反应的热化学方程式为 H0B总反应为 H0C从提高转化率的角度考虑,应选择高温高压的条件D优良的催化剂降低反应的活化能,并减小H,提高了反应速率7(双选)我国科研人员在银催化简单烷烃的区域选择性方面取得了重要突破,有效克服烷烃CH键的惰性并实现其区域选择性活化。一种对烷烃CH键的选择性插入反应进程如图所示。下列说法正确的是( )A、三种物质中,最稳定的是B总反应速率取决于由中间体1生成中间体2的一步C升高温度三个反应的速率均加快,有利于提高烷烃
19、的转化率D催化剂对化学反应具有选择性,生成不同产物的同时改变了反应的焓变81,2-丙二醇(CH2OHCHOHCH3)单分子解离反应相对能量如图所示。解离路径包括碳碳键断裂解离和脱水过程。下列说法错误的是( )A中,断裂a处碳碳键比b处碳碳键所需能量低B1,2-丙二醇单分子解离脱水过程均为吸热反应C从能量的角度分析,TS1路径的速率比TS3、TS4路径快D产物丙酮比丙烯醇和更稳定9(双选)CH3CH2CH3的氯化、溴化反应势能图及产物选择性如下图,下列叙述错误的是( ) A丙烷中仲氢比伯氢活性强B升高温度CH3CH2CH3与反应速率加快、与反应速率减慢C以CH3CH2CH3为原料合成2-丙醇时,
20、溴化反应比氯化反应产率更高DHCl和HBr的键能差=H1-H310请回答下列问题:()已知化学反应N2+3H2=2NH3的能量变化如图所示,(1)1mol N和3mol H生成1mol NH3(g)是_能量的过程(填“吸收”或“释放”)。(2)N2(g)+H2(g)=NH3(g);H=_。(3)N2(g)和H2(g)生成NH3(1)的热化学方程式为_。()盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义。有些反应的反应热虽然无法直接测得,但可通过间接的方法测定。现根据下列3个热化学反应方程式:Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) H=-24.8kJ/mol3Fe2O3(s)+C
21、O(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g) H=-47.2kJ/molFe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g) H=+640.5kJ/mol写出CO气体还原FeO固体得到Fe固体和CO2气体的热化学反应方程式:_。11为了合理利用化学能,确保安全生产,化工设计需要充分考虑化学反应的反应热,并采取相应措施。化学反应的反应热通常用实验进行测定,也可进行理论推算。(1)实验测得,5g液态甲醇在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5kJ的热量,试写出甲醇燃烧的热化学方程式_。(2)今有如下两个热化学方程式:则a_b(选填“>”、“<”或“=”)H2(g)
22、+O2(g)=H2O(g) H1=a kJ/mol H2(g)+O2(g)=H2O(l) H2=b kJ/mol (3)由气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量叫键能。从化学键的角度分析,化学反应的过程就是反应物的化学键的破坏和生成物的化学键的形成过程。化学键H-HN-HNN键能/kJ·mol1436391945已知反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H=a kJ/mol。试根据表中所列键能数据估算a的值:_。(4)依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的反应热进行推算。已知:C(s)+O2(g)=CO2(g) H1=-393.5kJ·mol12
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