2020年领军高考化学真题透析专题6.1化学反应中的能量变化精讲深剖含解析20190823125442317.pdf
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1、 1 第 1 讲 化学反应中的能量变化 1.(2019 北京)下列示意图与化学用语表述内容不相符的是(水合离子用相应离子符号表示)A B C D NaCl溶于水 电解 CuCl2溶液 CH3COOH在水中电离 H2与 Cl2反应能量变化 NaCl Na+Cl CuCl2Cu2+2Cl CH3COOH垐?噲?CH3COO+H+H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)H=183kJmol 1 【答案】B【解析】A.NaCl为强电解质,NaCl溶于水,NaCl在水分子作用下,自发解离为 Na+和 Cl-,故电离方程式为 NaCl=Na+Cl-,故 A 不符合题意;B.电解氯化铜溶液,铜离子向阴极移动,
2、得电子,发生电极反应为:Cu2+2e-=Cu,氯离子向阳极移动,失电子,发生电极反应为:2Cl-+2e-=Cl2,所以电解总反应为:Cu2+2Cl-Cu+Cl2,故 B符合题意;C.CH3COOH为弱电解质,溶于水部分电离,因此电离方程式为CH3COOH CH3COO-+H+,故 C 不符合题意;D.由图可知,反应 H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)的反应热等于断裂反应物分子中的化学键吸收的总能量(436kJ/mol+243kJ/mol=679kJ/mol),与形成生成物分子中化学键放出的总 能 量(431kJ/mol2=862kJ/mol)之 差,即 放 热183kJ/mol,放 热
3、H 为 负 值,所 以H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)H=-183kJ/mol,故 D 不符合题意。2.(2019 全国卷)环戊二烯()是重要的有机化工原料,广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题:(1)已知:(g)=(g)+H2(g)H1=100.3 kJmol 1 H2(g)+I2(g)=2HI(g)H2=11.0 kJmol 1 2 对于反应:(g)+I2(g)=(g)+2HI(g)H3=_kJmol 1。【答案】(1).89.3 【解析】(1)根据盖斯定律-,可得反应的 H=89.3KJ/mol;答案:89.3。3.(2019 全国卷)近年来,随着聚酯工业的快速发展,氯气
4、的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此,将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题:(2)Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行:CuCl2(s)=CuCl(s)+12Cl2(g)H1=83 kJmol-1 CuCl(s)+12O2(g)=CuO(s)+12Cl2(g)H2=-20 kJmol-1 CuO(s)+2HCl(g)=CuCl2(s)+H2O(g)H3=-121 kJmol-1 则 4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)的 H=_ kJmol-1。【答案】116 【解析】(2)根据盖斯定律知,(反应I+反应II+反应III)2得 H=(H1
5、+H2+H3)2=-116kJmol-1。4.(2019 天津)氮、磷、砷As、锑 Sb、铋 Bi、镆Mc为元素周期表中原子序数依次增大的同族元素。回答下列问题:(1)砷在元素周期表中的位置_。288115Mc的中子数为_。已知:P(s,白磷)P(s,黑磷);P(s,白磷)P(s,红磷);由此推知,其中最稳定的磷单质是_。【答案】(1).第四周期第 VA 族 (2).173 (3).黑磷 【解析】(1)砷元素的原子序数为 33,与氮元素、磷元素均位于A 族,最外层有 5个电子,则砷在周期表中的位置为第四周期A 族;288115Mc 的质量数为 288,质子数为 115,由由中子数=质量数中子数
6、可知288115Mc 的中子数为 288115=173;将已知转化关系依次编号为,由盖斯定律可知,可得 P(s,红磷)=P(s,黑磷)H=H1H2=(39.3kJ/mol)(17.6 kJ/mol)=21.7 kJ/mol。由于放热反应中,反应物总能量大于生成物总能量,则白磷、红磷和黑磷三者能量的大小顺序为白磷红磷黑磷,3 能量越高越不稳定,则最稳定的是黑磷,故答案为:第四周期A 族;173;黑磷。5.(2019 江苏)氢气与氧气生成水的反应是氢能源应用的重要途径。下列有关说法正确的是 A.一定温度下,反应 2H2(g)+O2(g)2H2O(g)能自发进行,该反应的 H0 B.氢氧燃料电池的负
7、极反应为 O2+2H2O+4e4OH C.常温常压下,氢氧燃料电池放电过程中消耗 11.2 L H2,转移电子的数目为 6.021023 D.反应 2H2(g)+O2(g)2H2O(g)的 H可通过下式估算:H=反应中形成新共价键的键能之和-反应中断裂旧共价键的键能之和【答案】A【解析】A.体系能量降低和混乱度增大都有促使反应自发进行的倾向,该反应属于混乱度减小的反应,能自发说明该反应为放热反应,即H 放出能量;放热:吸收能量放出能量。2.化学反应中能量变化与反应物和生成物 总能量的关系 3 放热反应:放出热量的化学反应,(放热 吸热)H 0;吸热反应,吸收热量的化学反应(吸热 放热)H 0【
8、总结】常见的放热、吸热反应:常见的放热反应有 a 燃烧反应 b 酸碱中和反应 c 活泼金属与水或酸的反应 d 大多数化合反应 6 常见的吸热反应有:a 氢氧化钡晶体和氯化铵晶体混合发生反应 b CO2+C=2CO、C+H2O(g=CO+H2)c 大多数的分解反应 d 盐的水解反应 典例 1(江苏省南京师范大学附属中学 2019届高三 5 月模拟考试)下列图示与对应的叙述相符的是()A 图甲所示,表示强碱滴定强酸的滴定曲线 B 图乙所示,从能量角度考虑,金刚石比石墨稳定 C 图丙所示,表示反应 2SO2(g)O2(g)2SO3(g);H0 的平衡常数 K 与温度和压强的关系 D 图丁所示,图中的
9、阴影部分面积的含义是 (正)(逆)【答案】A【解析】A 强碱滴定强酸,溶液 pH 增大,pH=7附近存在 pH 的突变,图像符合,故 A 正确;B 从图上可知,石墨能量比金刚石低,石墨稳定,故 B 错误;C 平衡常数是温度的函数,温度不变,平衡常数不变,所以温度相同而压强不同时,两者的平衡常数相同,故 C 错误;D 横坐标为时间 t,纵坐标为反应速率 ,图中阴影部分的面积为转化物质的量浓度,故 D 错误。典例 2(福建省厦门市 2019届高中毕业班 5 月第二次质量检查)我国科学家以 MoS2为催化剂,在不同电解质溶液中实现常温电催化合成氨,其反应历程与相对能量模拟计算结果如图。下列说法错误的
10、是()A Li2SO4溶液利于 MoS2对 N2的活化 B 两种电解质溶液环境下从 N2NH3的焓变不同 7 C MoS2(Li2SO4溶液)将反应决速步(*N2*N2H)的能量降低 D N2的活化是 NN 键的断裂与 NH 键形成的过程【答案】B【解析】A.从图中可知在 Li2SO4溶液中 N2的相对能量较低,因此 Li2SO4溶液利于 MoS2对 N2的活化,A正确;B.反应物、生成物的能量不变,因此反应的焓变不变,与反应途径无关,B 错误;C.根据图示可知MoS2在 Li2SO4溶液中的能量比 Na2SO4溶液中的将反应决速步(*N2*N2H)的能量大大降低,C 正确;D.根据图示可知
11、N2的活化是 NN 键的断裂形成 N2H 的过程,即是 NN 键的断裂与 NH 键形成的过程,D 正确。【总结提升】焓变 反应热 在化学反应过程中,不仅有物质的变化,同时还伴有能量变化。1 焓和焓变 焓是与物质内能有关的物理量。单位:kJmol1,符号:H。焓变是在恒压条件下,反应的热效应。单位:kJmol1,符号:H。2 化学反应中能量变化的原因 化学反应的本质是反应物分子中旧化学键断裂和生成物生成时新化学键形成的过程。任何化学反应都有反应热,这是由于在化学反应过程中,当反应物分子间的化学键断裂时,需要克服原子间的相互作用,这需要吸收能量;当原子重新结合成生成物分子,即新化学键形成时,又要释
12、放能量。H反应物分子中总键能生成物分子中总键能。3 放热反应与吸热反应 当反应完成时,生成物释放的总能量与反应物吸收的总能量的相对大小,决定化学反应是吸热反应还是放热反应。(1)当 H为“”或 H0 时,为吸热反应,反应体系能量升高。4 反应热思维模型:(1)放热反应和吸热反应 放热反应 8 吸热反应(2)反应热的本质 以 H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H186 kJmol1为例 E1:E(HH)E(ClCl);E2:2E(HCl)HE1E2 考点一精练:1(天津市南开区 2019 届高三一模考试)下列各表述与示意图一致的是 A 25时,用 0.1molL-1盐酸滴定 20mL 0.1
13、molL-1NaOH溶液,溶液的 pH 随加入酸体积的变化 B 10mL 0.01molL-1 KMnO4酸性溶液与过量的 0.1molL-1 H2C2O4溶液混合时,n(Mn2-)随时间的变化 9 C 曲线表示反应 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H0 正、逆反应的平衡常数 K 随温度的变化 D a、b 曲线分别表示反应 CH2=CH2(g)+H2(g)CH3CH3(g)H0 使用和未使用催化剂时,反应过程中的能量变化【答案】C【解析】A.0.1molL-1NaOH溶液的 pH 为 13,用 0.1molL-1盐酸滴定恰好中和时 pH 为 7,因浓度相同,则体积相同,但酸碱中和在接近
14、终点时,pH 会发生突变,曲线的斜率会很大,A 项错误;B.发生氧化还原反应生成锰离子,则 n(Mn2+)随时间的变化而增大,且催化作用,一段时间内增加的更快,后来浓度变化成为影响速率的主要因素,反应物浓度减小,速率减慢,图像不符,B 项错误;C.因反应为放热反应,则升高温度,平衡逆向移动,平衡后升温 K正减小,而 K逆增大,且正逆反应的平衡常数互为倒数关系,C 项正确;D.图象中使用催化剂降低反应活化能,但反应 CH2=CH2(g)+H2(g)CH3CH3(g)H0,是放热反应,反应物能量高,图象中表示的吸热反应,D 项错误。2 (2019 届北京市通州区高三年级第三次模拟考试)CO2和 C
15、H4催化重整可制备合成气,对减缓燃料危机具有重要的意义,其反应历程示意图如下:10 下列说法不正确的是 A 合成气的主要成分为 CO 和 H2 B 既有碳氧键的断裂,又有碳氧键的形成 C 吸收能量 D Ni 在该反应中做催化剂【答案】C【解析】A 由图示可知 CO2和 CH4在 Ni 催化作用下,最终生成 CO 和 H2,故 A 正确;B 化学反应的过程中存在构成反应物的键的断裂和生成物中键的形成,由图示可知过程中既有碳氧键的断裂,又有碳氧键的形成,故 B 正确;C 的能量总和大于的能量总和,则的过程放出能量,故 C 错误;D 由图示可知 CO2和 CH4催化重整生成 CO 和 H2的过程中
16、Ni 的质量和化学性质没有发生变化,则 Ni 为催化剂,故D 正确。3(北京市海淀区 2019年高三 5 月期末练习二模)汽车尾气处理存在反应:NO2(g)+CO(g)NO(g)+CO2(g),该反应过程及能量变化如图所示:下列说法正确的是 11 A 升高温度,平衡正向移动 B 该反应生成了具有非极性共价键的 CO2 C 使用催化剂可以有效提高反应物的平衡转化率 D 反应物转化为活化络合物需要吸收能量【答案】D【解析】A.由图象可知,该反应是一个能量降低的反应,即放热反应,升高温度,平衡逆向移动,故A 错误;B.CO2分子中含有碳氧共价键为极性共价键,故 B 错误;C.催化剂能改变反应速率,对
17、化学平衡无影响,所以使用催化剂不能提高反应物的平衡转化率,故 C 错误;D.由图象可知,反应物的总能量小于活化络合物的总能量,所以由反应物转化为活化络合物需要吸收能量,故 D 正确。4 (2019年 4 月浙江省普通高校招生选考科目考试)MgCO3和 CaCO3的能量关系如图所示(MCa、Mg):M2+(g)CO32-(g)M2+(g)O2(g)CO2(g)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 H1(MgCO3)H1(CaCO3)0 B H2(MgCO3)H2(CaCO3)0 C H1(CaCO3)H1(MgCO3)H3(CaO)H3(MgO)D 对于 MgCO3
18、和 CaCO3,H1H2H3【答案】C【解析】根据盖斯定律,得 H=H1+H2+H3,又易知 Ca2+半径大于 Mg2+半径,所以 CaCO3的离子键强度弱于 MgCO3,CaO的离子键强度弱于 MgO。A.H1表示断裂 CO32-和 M2+的离子键所吸收的能量,离子键强度越大,吸收的能量越大,因而 H1(MgCO3)H1(CaCO3)0,A 项正确;B.H2表示断裂 CO32-中共价键形成 O2 和 CO2吸收的能量,与 M2+无关,因而 H2(MgCO3)H2(CaCO3)0,B 项正确;C.由上可知 H1(CaCO3)-H1(MgCO3)H3(MgO),H3(CaO)-H3(MgO)0,
19、C 项错误;D.由上分析可知 H1+H20,H30,故 H1 H2 H3,D 项正确。考点二 热化学方程式 一、热化学方程式 1 概念:能表示参加反应的物质变化和能量变化的关系的化学方程式叫做热化学方程式。2 表示意义 12(1)热化学方程式不仅表明了化学反应中的物质变化,也表明了化学反应中的能量变化。(2)热化学方程式中的化学计量数,表示实际参加反应的反应物的物质的量和实际生成的生成物的物质的量。(3)热化学方程式中的反应热与反应物、生成物的化学计量数相对应。3 书写热化学方程式的注意事项 C(固)+H2O(气)=CO(气)+H2(气)H=+131.3 kJ/mol(1)标集聚状态(固、液、
20、气)(2)右端标热量数值和符号:吸热用“”,放热用:“”。(3)系数单位是“摩”,而不是“个”;也不能表示物质的量之比。(4)系数可用分数,但热量值要相应变化。如:2H2(气)+O2(气)=2H2O(液)H=571.6 kJ/mol H2(气)+1/2 O2(气)=H2O(液)H=285.8 kJ/mol(5)不注明条件,即指 250C、1.01105Pa【拓展延伸】1.比较“反应热”或 H的大小时,必须带“”“”符号,比较“燃烧热”或“中和热”时,只需比较数值大小即可。2 参加反应的物质的量不同,则反应热的数值也会发生相应的变化,如 1 mol H2完全燃烧生成液态水时放出 285.8 kJ
21、的热量,2 mol H2完全燃烧生成液态水时则放出 571.6 kJ的热量。3 对于可逆反应,如 3H2(g)N2(g)2NH3(g)H92.4 kJ/mol,是指生成 2 mol NH3时放出 92.4 kJ的热量,而不是 3 mol H2和 1 mol N2混合,在一定条件下反应就可放出 92.4 kJ的热量,实际 3 mol H2和1 mol N2混合,在一定条件下反应放出的热量小于 92.4 kJ,因为该反应的反应物不能完全转化为生成物。4 同一反应中物质的聚集状态不同,反应热数值大小也不同。例如,S(g)O2(g)=SO2(g)H1Q1;S(s)O2(g)=SO2(g)H2Q2,可以
22、理解成固态硫变成气态硫后再发生变化,而由固态到气态是需要吸收能量的,所以Q1Q2、H1H2。故当同一反应中只由于聚集状态不同比较反应热的大小时,反应物为固态时放出的热量少,生成物为固态时放出的热量多。5.反应物的量相同,生成物的状态不同,反应热数值大小也不相同。如:例如:H2(气)+1/2 O2(气)=H2O(g)H=241.8kJ/mol H2(气)+1/2 O2(气)=H2O(l)H=285.8 kJ/mol 典例 1(2019 届新疆乌鲁木齐地区高三第二次诊断性测验)己知:Mn(s)O2(g)MnO2(s)Hl S(s)O2(g)SO2(g)H2 Mn(s)S(s)2O2(g)MnSO4
23、(s)H3 13 则下列表述正确的是 A H20 B H3H1 C Mn+SO2=MnO2+S H=H2-H1 D MnO2(s)+SO2(g)=MnSO4(s)H=H3-H2-H1【答案】D【解析】:A、硫的燃烧为放热反应,故H20,错误;B、根据盖斯定律:+=,H3=H1+H2,三个反应均为放热反应,放出的热量越多,H 越小,故H3H1,错误;C、热化学方程式中没有标注各物质的聚集状态,错误;D、根据盖斯定律:-得 MnO2(s)+SO2(g)=MnSO4(s)H=H3-H2-H1,正确。典例 2(山东省烟台市 2019 届高三上学期期末考试)“钙基固硫”是将煤中的硫元素以 CaSO4的形
24、式固定脱硫,而煤炭燃烧过程中产生的 CO 又会发生反应 I 和反应 II,导致脱硫效率降低。某温度下,反应 I 的速率(v1)大于反应 II 的速率(v2),则下列反应过程能量变化示意图正确的是 反应 I:CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+SO2(g)+CO2(g)H1=+218.4kJmol-1 反应 II:CaSO4(s)+4CO(g)CaS(s)+4CO2(g)H2=175.6kJmol-1 【答案】A【解析】反应为吸热反应,说明反应 I 生成物的能量比反应物的能量高,排除 B、C 选项;反应的速率(v1)大于反应的速率(v2),则说明反应 I 的活化能较小,反应的活化能较大,排
25、除 D 选项,选项 A正确。【拓展升华】热化学方程式是表示参加反应的物质的量与反应热关系的化学方程式。热化学方程式的书写除了遵循书写化学方程式的要求外,应侧重从以下几个方面予以考虑:1检查 H符号的正误 放热反应的 H为“”,吸热反应的 H为“”,单位是 kJ/mol,逆反应的 H与正反应的 H 14 数值相同,符号相反。2检查是否注明物质的聚集状态 必须注明每种反应物和生成物的聚集状态,同一个化学反应,物质的聚集状态不同,H数值不同。3检查 H的数值与化学计量数是否对应 H的大小与反应物的物质的量的多少有关,相同的反应,化学计量数不同时,H不同。4特殊反应热 书写表示燃烧热的热化学方程式时,
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