2013年高考化学二轮复习精品资料专题8 化学反应中的能量变化（教师版）

1 专题八专题八 化学反应中的能量变化化学反应中的能量变化 2013 2013 考纲解读考纲解读 1 能够根据反应物 生成物能量的变化判断放热反应和吸热反应 2 掌握正确书写热化学方程式的方法并进行简单计算 3 能够判断热化学方程式的正误及反应热的大小比较 4 了解新能源的开发及综合应用 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 化学键键能与反应热 反应热与能源的综合考查 由于能源问题已成为社会热点 从能源问题切入 从不同的角度设问 结合新能源的开发 把反应热与 能源结合起来进行考查 将是今后命题的方向 知识网络构建知识网络构建 重点知识整合重点知识整合 一 反应中能量的变化一 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 2 若 E反 0 2 吸热反应和放热反应的判断方法 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 根据实验现象判断 使反应体系温度升高的反应 为放热反应 反之为吸热反应 如 钠与水反应的现象 钠 熔 成一个小球 可以说明这一反应为放热反应 Fe 粉与硫的混合物 稍微受热后反应继续剧烈进行 且保持红热状态 说明这一反应为放热反应 在燃烧很旺的炉火中加入煤 炉火马上 暗 下来 说明 CO2与 C 反应为吸热反应 Ba OH 2与 NH4Cl 反应 烧杯与玻璃片粘在一起 说明该反应为吸热反应 由物质的聚集状态判断 同种物质的聚集状态不同 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 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 用仪器来测量 量热计 特别提醒 我们不能通过看一个反应是否需要加热来判断是吸热反应和放热反应 因为需加热的 反应不一定都是吸热反应 如物质的燃烧一般需要加热来引发反应的进行 但属于放热反应 只有哪些 需持续加热的反应才是吸热反应 而那些只是通过加热来引起反应 反应开始后则无须加热的反应 则 属放热反应 所以注意两点 若一个反应需持续加热才能进行 一旦停止加热 反应则停止 这样的反 应肯定是吸热反应 若一个反应虽然需进行加热来引起反应 但只要反应开始后 不需加热继续反应 则这样的反应属放热反应 常见的放热反应有 酸碱中和反应 活泼金属和酸反应 燃烧反应 常见的 吸热反应有 大多数分解反应 氯化铵与八水合氢氧化钡的反应 自主探究 已知某反应是放热反应 下列说法正确的是 A 该反应发生时 一定不需要加热 B 该反应中反应物的总能量小于生成物的总能量 C 该反应中反应物的总能量大于生成物的总能量 3 D 如果该反应开始后停止加热 反应一定不能继续进行 解析 放热反应中反应物总能量大于生成物总能量 放热反应不一定不需要加热 有些放热反应需 要加热来引发反应 但不需要持续加热 因为放出的热量可以维持反应的进行 答案 C 二 热化学方程式的书写二 热化学方程式的书写 1 定义 表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式 2 书写热化学方程式 先书写化学方程式 有 g 气体 l 液体 s 固体 标明反应物和生成物的聚集状态 反应热用 H 表示 标在化学方程式后面 中间用 隔开 吸收热量用 放出热量 用 H 与测定的条件有关 书写时应著名条件 若条件为 25 103kPa 则可不注明 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 表示热量的单位 kJ mol 表示的是对应方程式中的物质的量 所以热量的数值必须与 热化学方程式中的计量数相对应 热化学方程式中不注明反应发生的条件 生成物中不能用 或 符号 自主探究 沼气是一种能源 它的主要成分是 CH4 0 5 mol CH4完全燃烧生成 CO2和 H2O 时 放出 445 kJ 热量 则下列热化学方程式中正确的是 A 2CH4 g 4O2 g 2CO2 g 4H2O l H 890 kJ mol 1 B CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O l H 890 kJ mol 1 C CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O l H 890 kJ mol 1 D 1 2CH4 g O2 g 1 2CO2 g H2O l H 890 kJ mol 1 解析 0 5 mol CH4完全燃烧生成 CO2和 H2O 时 放出 445 kJ 热量 即 1 mol CH4完全燃烧生成 CO2 和 H2O 时 放出 890 kJ 热量 根据热化学方程式的有关规定 要注明聚集状态 要标出热效应 答案 C 三 三 燃烧热燃烧热 1 燃烧热 定义 在 101 kPa 时 1 mol 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 4 注意事项 燃烧热是以 1mol 物质完全燃烧所放出的热量来定义的 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 C CO2 H H2O l 等 燃料的充分燃烧 化石燃料主要包括 煤 石油 天然气以及它们的产品等 可燃物的燃烧条件是 温度达到着火点 与氧气充分接触 充分燃烧的必要条件是 氧气要充足 可燃物与氧气接触面要大 实施方案 故体燃料粉碎 或 液化 汽化 不充分燃烧的危害是产热少 浪费资源 污染环境 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 自主探究 25 101 kPa 下 碳 氢气 甲烷和葡萄糖的燃烧热依次是 393 5 kJ mol 285 8 kJ mol 890 3 kJ mol 2 800 kJ mol 则下列热化学方程式正确的是 A C s O2 g CO g H 393 5 kJ mol 2 1 B 2H2 g O2 g 2H2O g H 571 6 kJ mol C CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O g H 890 3 kJ mol D C6H12O6 s 3O2 g 3CO2 g 3H2O l H 1400 kJ mol 2 1 解析 A C 项生成物不是稳定的氧化物 C 项中 H2O 为气态 B 项中燃烧物不为 1mol 答案 D 四 中和热四 中和热 1 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 对于强酸强碱的稀溶液反应 其中和热基本上是相等的 都约为 57 3 kJ mol 5 对于强酸与弱碱或弱酸与强碱的反应 中和热一般低于 57 3 kJ mol 因为弱电解质的电离属于吸 热反应 2 中和热的测定 1 实验步骤 保温装置的准备 大烧杯底部垫泡沫塑料 或纸条 使放入的小烧杯口与大烧杯口相平 在大小烧 杯之间也同时填满碎泡沫塑料或纸条 大烧杯上用泡沫塑料板 或硬纸板 作盖板 在板中间开两个小孔 正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过 用量筒量取 50ml 0 50moL L 盐酸 倒入小烧杯中 并用温度计测量其温度 tHCl 另取一量筒量取 50ml 0 55mol L NaOH 溶液 用温度计测量 NaOH 溶液的温度 tNaOH 将量筒内的 NaOH 溶液全部倒入盛有 HCI 的小烧杯中 用玻璃搅棒轻轻搅动溶液 准确记录混合溶 液的最高温度 t2 计算 起始温度 t10C tHCl tNaOH 2 终止温度 t20C 温度差 t2 t1 0C 2 注意的几个问题 作为量热器的仪器装置 其保温隔热的效果一定要好 因此可以用保温杯来做 也可按课本中方 法做 一定要使小烧杯口与大烧杯口相平 这样可以减少热量的损失 盐酸和 NaOH 溶液浓度的配制须准确 且 NaOH 溶液的浓度须稍大于盐酸的浓度 为使测得的中和 热更准确 因此 HC1 和 NaOH 溶液的浓度宜小不宜大 如果浓度偏大 则溶液中阴 阳离子间的相互牵制 作用就大 表观电离度就会减小 这样酸碱中和时产生的热量势必要用去一部分来补未电离分子的离解 热 造成较大误差 宜用有 O 1 分刻度的温度计 且测量应尽可能读准 并估读到小数点后第二位 温度计的水银球 部分要完全浸没在溶液中 而且要稳定一段时间后再读数 以提高所测温度的精度 不宜用弱酸 弱碱代替强酸 强碱 来测中和热 否则会因中和过程中电离吸热 使测得的中和 热数值不准确 实验操作时动作要快 以尽量减少热量的散失 实验过程要至少重复两次 取测量所得数据的平均值作为计算依据 可以使中和热测定尽量准确 特别提醒 燃烧热中和热 6 自主探究 下列说法正确的是 A 中和热一定是强酸跟强碱反应放出的热量 B 1 mol 酸与 1 mol 碱完全反应放出的热量是中和热 C 在稀溶液中 酸与碱发生中和反应生成 1 mol H2O 时的反应热叫做中和热 D 表示中和热的离子方程式为 H aq OH aq H2O 1 H 57 3 kJ mol 1 解析 强酸与强碱的反应热不一定是中和热 若生成的水的物质的量不为 1mol 或酸为浓酸等 A 项错误 B 项如果为弱酸或弱碱则不成立 D 中反应属于放热反应 应该是负值 答案 C 高频考点突破高频考点突破 考点一考点一 反应热和焓变的分析与判断反应热和焓变的分析与判断 例 1 下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是 A 生成物总能量一定低于反应物总能量 能量变化放热反应 相同点 H H 0 单位 KJ mol 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 不同点 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 7 B 放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率 C 应用盖斯定律 可计算某些难以直接测量的反应焓变 D 同温同压下 H2 g Cl2 g 2HCl g 在光照和点燃条件下的 H不同 解析 本题考查化学反应中的能量变化 意在考查考生的分析推理能力和实际运用知识的能力 放热反应的特点是生成物总能量低于反应物总能量 吸热反应的特点是生成物总能量高于反应物总能量 A 选项错误 反应速率受反应物本身的性质 压强 温度 浓度 催化剂等因素影响 与反应放热或吸热 无直接关系 B 选项错误 盖斯定律表明 焓变与反应过程无关 只与反应始态和终态有关 C 选项正确 同一反应的 H不因反应条件的改变而改变 D 选项错误 答案 C 点评 反应热的应用 吸热反应和放热反应 1 一个化学反应是放热反应还是吸热反应是由反应物和生成物所具有的能量决定的 与反应条件 如点燃 加热 高温 光照等 和反应类型没有直接的因果关系 在点燃或高温下进行的反应也可能是 放热反应 常温下即能进行的反应也可能是吸热反应 2 吸热或放热是化学反应的本质属性 外界条件不可能将吸热反应改变为放热反应或将放热反应改 变为吸热反应 变式探究 已知氯气 溴蒸气分别跟氢气反应的热化学方程式如下 Q1 Q2均为正值 H2 g Cl2 g 2HCl g Q1 H2 g Br2 g 2HBr g Q2 有关上述反应的叙述正确的是 A Q1 Q2 B 生成物总能量均高于反应物总能量 C 生成 1 mol HCl 气体时放出Q1热量 D 1 mol HBr g 具有的能量大于 1 mol HBr l 具有的能量 解析 A 项 因为 Cl2比 Br2活泼 所以Q1 Q2 B 项 因为反应为放热反应 所以生成物总能量要 低于反应物总能量 C 项 生成 1 mol HCl 气体时放出热量Q1 D 项 因为 HBr g HBr l 要放出热量 1 2 所以 1 mol HBr g 具有的能量大于 1 mol HBr l 具有的能量 答案 AD 考点二 热化学方程式的正误判断和计算 已知 2CO g O2 g 2CO2 g H 566 kJ mol 1 8 Na2O2 s CO2 g Na2CO3 s O2 g H 226 kJ mol 1 1 2 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 下图可表示由 CO 生成 CO2的反应过程和能量关系 C 2Na2O2 s 2CO2 s 2Na2CO3 s O2 g H 452 kJ mol 1 D CO g 与 Na2O2 s 反应放出 509 kJ 热量时 电子转移数为 6 02 1023 答案 C 点评 1 热化学方程式中反应热的比较 1 比较反应热 H 的大小时 要注意带符号 或 进行 2 注意反应热 H 与化学方程式中的化学计量数成正比 2 可逆反应与反应热 不论化学反应是否可逆 热化学方程式中的反应热 H表示反应进行到底 完全转化 时的能量变化 如 2SO2 g O2 g 2SO3 g H 197 kJ mol 1是指 2 mol SO2 g 和 1 mol O2 g 完全转化为 2 mol SO3 g 时放出的能量 若在相同的温度和压强时 向某容器中加入 2 mol SO2 g 和 1 mol O2 g 反应 达到平衡时 放出的能量为Q 因反应不能完全转化生成 2 mol SO3 g 故Q 192 9 kJ mol 1 1 2 解析 A 项中 192 9 kJ mol 1是反应 的热效应 而不是 CH3OH 的燃烧热 A 错 B 项中根据反应 的 H 49 0 kJ mol 1可知该反应为吸热反应 生成物的总能量应该比反应物的总能量大 B 错 C 项中从反应 和 看 前者是吸热的 后者是放热的 C 错 根据反应 CH3OH 为气态时 H 192 9 kJ mol 1 而当 CH3OH 为液态时 H应大于 192 9 kJ mol 1 D 正确 答案 D 难点探究难点探究 难点一难点一 反应热及反应热大小比较反应热及反应热大小比较 1 反应热的本质 1 从微观的角度说 是旧化学键断裂吸收的热量与新化学键生成放出的热量的差值 在图 5 1 中 a表示断裂旧化学键吸收的热量 b表示新化学键生成放出的热量 c表示反应热 2 从宏观的角度说 是反应物自身的能量与生成物的能量差值 在图 5 1 中 13 a表示活化能 b表示活化分子结合成生成物所释放的能量 c表示反应热 2 比较反应热大小的方法 1 根据反应物和生成物的聚集状态比较 物质由固态变成液态 由液态变成气态 都必定吸收热量 而由液态变成固态 由气态变成液态 或由气态直接变成固态 则放出热量 因此在进行反应热计算或大小比较时 应特别注意各反应物或生 成物的状态 存在同素异形体的要注明其同素异形体的名称 2 根据热化学方程式中化学计量数比较 热化学方程式中的化学计量数不表示分子个数 而是表示各反应物和生成物的物质的量 可以是分 数 当化学计量数发生变化 如加倍或减半 时 反应热也要随之变化 互为可逆反应的热化学反应 其 反应热数值相等 符号相反 3 根据反应物和生成物的性质比较 对互为同素异形体的单质来说 由不稳定状态单质转化为稳定状态的单质要放出能量 因为能量越 低越稳定 对于同一主族的不同元素的单质来说 与同一物质反应时 生成物越稳定或反应越易进行 放出的热量越多 而有些物质 在溶于水时吸收热量或放出热量 在计算总反应热时 不要忽视这部分 热量 4 根据反应进行的程度比较 对于分几步进行的反应来说 反应进行得越彻底 其热效应越大 如果是放热反应 放出的热量越 多 如果是吸热反应 吸收的热量越多 如等量的碳燃烧生成一氧化碳放出的热量少于生成二氧化碳时 放出的热量 对于可逆反应来说 反应进行的程度越大 反应物的转化率越高 吸收或放出的热量也越 多 例 1 下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是 A 生成物能量一定低于反应物总能量 B 放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率 C 应用盖斯定律 可计算某些难以直接测量的反应焓变 D 同温同压下 H2 g Cl2 g 2HCl g 在光照和点燃条件的 H不同 答案 C 解析 生成物的总能量低于反应物的总能量的反应 是放热反应 若是吸热反应则相反 故 A 14 错 反应速率与反应是吸热还是放热没有必然的联系 故 B 错 C 是盖斯定律的重要应用 正确 根据 H 生成物的总焓 反应物的总焓可知 焓变与反应条件无关 故 D 错 变式探究 已知热化学方程式 2H2 g O2 g 2H2O g H1 483 6 kJ mol 则对于热化学方程式 2H2O l 2H2 g O2 g H2 下列说法正确的是 A 热化学方程式中化学计量数表示分子个数 B 该反应的 H2 483 6 kJ mol C H2 H1 答案 D 解析 热化学方程式中化学计量数只代表物质的量 不代表分子数 A 错误 据题意知 2H2O g 2H2 g O2 g H3 483 6 kJ mol H2O g H2O l 还要放热 所以 B 错误 因 2 mol H2O l 的 能量比 2 mol H2O g 的能量低 因此二者均分解生成 2 mol H2 g 和 1 mol O2 g 所吸收的热量 H2 H3 H1 故 D 项正确 难点二难点二 热化学方程式的书写及正误判断热化学方程式的书写及正误判断 1 热化学方程式是表示反应已完成的数量 由于 H与反应完成物质的量有关 所以方程式中化 学式前面的化学计量数必须与 H相对应 如果化学计量数加倍 则 H也要加倍 当反应向逆向进行 时 其反应热与正反应的反应热数值相等 符号相反 2 把握热化学方程式书写中的易错点 明确命题者在该知识点考查中的设错方式 有利于我们快 速 准确地判断热化学方程式的正误 故意漏写物质的聚集状态 忽视反应热 H的正负号 错写或漏写 H的单位 化学计量数与 H不相匹配 化学计量数加倍 而 H没有加倍等 特别提示 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 如 S s 单斜 O2 g SO2 g H1 297 16 kJ mol 1 15 S s 正交 O2 g SO2 g H2 296 83 kJ mol 1 S s 单斜 S s 正交 H3 0 33 kJ mol 1 例 2 下列热化学方程式或离子方程式中 正确的是 A 甲烷的标准燃烧热为 890 3 kJ mol 1 则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为 CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O g H 890 3 kJ mol 1 B 500 30 MPa 下 将 0 5 mol N2和 1 5 mol H2置于密闭的容器中充分反应生成 NH3 g 放热 19 3 kJ 其热化学方程式为 N2 g 3H2 g 2NH3 g H 38 6 kJ mol 1 C 氯化镁溶液与氨水反应 Mg2 2OH Mg OH 2 D 氧化铝溶于 NaOH 溶液 Al2O3 2OH 2AlO H2O 2 答案 D 解析 根据标准燃烧热的定义 1 mol 可燃物完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量 标准指 273 K 101 kPa A 项中水应该为液态 故 A 项错误 根据热化学方程式的含义 与 N2 g 3H2 g 2NH3 g 对应的热量是 1 mol 氮气完全反应时的热量 但此反应为可逆反应 故投入 0 5 mol 的氮气 最 终参加反应的氮气一定小于 0 5 mol 所以 H的值小于 38 6 kJ mol 1 B 项错误 一水合氨为弱电 解质 在离子方程式中应写成分子形式 C 项错误 只有 D 项正确 点评 本题考查的主要内容是化学用语 化学用语的教学是化学学科技术规范 强调准确性 强调正确理解与应用 特别重视热化学方程式的计量数与反应热的对应关系 重视离子方程式的拆与不 拆的问题 本题易忽视可逆反应不能进行彻底而错选 B 变式探究 下列依据热化学方程式得出的结论正确的是 A 已知 2H2 g O2 g 2H2O g H 483 6 kJ mol 1 则氢气的燃烧热为 241 8 kJ mol 1 B 已知 C 石墨 s C 金刚石 s H 0 则石墨比金刚石稳定 C 已知 NaOH aq HCl aq NaCl aq H2O l H 57 4 kJ mol 1 则 20 0 g NaOH 固体 与稀盐酸完全中和 放出 28 7 kJ 的热量 D 已知 2C s 2O2 g 2CO2 g H1 16 2C s O2 g 2CO g H2 则 H1 H2 答案 B 解析 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 A 项错误 C 项忽视 了 NaOH 固体溶于水时的热效应 D 项忽视了放热反应的 H为负值 比较大小时要带着负号 难点三难点三 盖斯定律及反应热的有关计算盖斯定律及反应热的有关计算 1 盖斯定律的图示 H1 H2 H3 H4 2 热化学方程式的叠加法求热化学方程式中的焓变 首先观察已知的热化学方程式与目标热化学方程式的差异 若目标热化学方程式中的某种反应物 在某个已知热化学方程式中作生成物 或目标方程式中的某种生成物在某个已知热化学方程式中作反应物 可把该热化学方程式的反应物和生成物颠倒 相应的 H改变符号 将每个已知热化学方程式两边同 乘以某个合适的数 使已知热化学方程式中某种反应物或生成物的化学计量数与目标热化学方程式中的 该反应物或生成物的化学计量数一致 热化学方程式中的 H也进行相应的换算 将已知热化学方程 式进行叠加 相应的热化学方程式中的 H也进行叠加 例 3 已知 2Zn s O2 g 2ZnO s H 701 0 kJ mol 1 2Hg l O2 g 2HgO s H 181 6 kJ mol 1 则反应 Zn s HgO s ZnO s Hg l 的 H为 A 519 4 kJ mol 1 B 259 7 kJ mol 1 C 259 7 kJ mol 1 D 519 4 kJ mol 1 答案 C 解析 利用题干中的第一个热化学方程式减去第二个热化学方程式得 2Zn s 2HgO s 2ZnO s 2Hg l H 519 4 kJ mol 1 然后再将各化学计量数缩小一半得 Zn s HgO s ZnO s Hg l H 259 7 kJ mol 1 故答案为 C 点评 应用盖斯定律进行简单计算时注意 1 反应式进行加减运算时 H也同样要进行加减 17 运算 且要带 符号 即把 H看作一个整体进行运算 2 通过盖斯定律计算比较反应热的 大小时 同样要把 H看作一个整体 3 在设计的反应过程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 例 4 科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇 并开发出直 接以甲醇为燃料的燃料电池 已知 H2 g CO g 和 CH3OH l 的燃烧热 H分别为 285 8 kJ mol 1 283 0 kJ mol 1和 726 5 kJ mol 1 请回答下列问题 1 用太阳能分解 10 mol 水消耗的能量是 kJ 2 甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为 3 在容积为 2 L 的密闭容器中 由 CO2和 H2合成甲醇 在其他条件不变的情况下 考察温度对反 应的影响 实验结果如图 5 3 所示 注 T1 T2均大于 300 下列说法正确的是 填序号 温度为T1时 从反应开始到平衡 生成甲醇的平均速率为v CH3OH mol L 1 min 1 nA tA 该反应在T1时的平衡常数比T2时的小 该反应为放热反应 处于 A 点的反应体系从T1变到T2 达到平衡时增大 n H2 n CH3OH 答案 1 2858 2 CH3OH l O2 g CO g 2H2O l H 443 5 kJ mol 1 3 4 1 2 5 CH3OH H2O CO2 6H 6e 18 O2 6H 6e 3H2O 96 6 3 2 解析 1 H2的燃烧热为 285 8 kJ mol 1 则分解 10 mol H2O 消耗能量为 285 8 kJ mol 1 10 mol 2858 kJ 2 CO g 和 CH3OH l 燃烧的热化学方程式分别为 CO g O2 g CO2 g H 283 0 kJ mol 1 1 2 CH3OH l O2 g CO2 g 2H2O l H 726 5 kJ mol 1 3 2 得 CH3OH l 不完全燃烧的热化学方程式 CH3OH l O2 g CO g 2H2O l H 443 5 kJ mol 1 3 温度为T1时 从反应到平衡 生成甲醇的平均速率为v CH3OH mol L 1 min 1 错 nA 2tA 由图象看出T1时反应达平衡生成甲醇的物质的量大于T2时 可知T1时反应限度大 平衡常数也大 错 温度为T2时反应先达到平衡 则T2 T1 但T2时反应达到平衡生成的甲醇的物质的量比T1小 说明升高 温度不利于甲醇生成 该反应为放热反应 正确 A 点的反应体系从T1变到T2 即升高温度 平衡向 逆反应方向移动 正确 4 CO2 3H2 CH3OH H2O n 1 2 2 则容器内平衡压强与起始压强之比为 1 1 mol 3 mol 2 mol 1 mol 3 mol 2 5 甲醇燃料电池中甲醇失电子发生氧化反应 负极电极方程式为 CH3OH H2O CO2 6H 6e 正极电极方程式为 O2 6H 6e 3H2O 该燃料电池的理论效率为 100 96 6 3 2 702 1 kJ 762 5 kJ 历届高考真题历届高考真题 2012 2012 高考高考 2012 2012 大纲版 大纲版 9 9 反应 A B C H 0 分两步进行 A B X H 0 X C H 0 下列示意图中 能正确表示总反应过程中能量变化的是 19 答案 D 解析 第 步反应为吸热反应 则 A 和 B 的总能量小于 X 的能量 第 步反应为放热反应 则 X 的能量大于 C 的能量 总反应为放热反应 则 A 和 B 的总能量大于 C 的能量 由此可判断 D 图符合题意 考点定位 化学反应中的能量变化 2012 2012 重庆 重庆 12 12 肼 22NNH H 是一种高能燃料 有关化学反应的能量变化如题 12 图所示 已知断裂 1mol 化学键所需的能量 kJ N N 为 942 O O 为 500 N N 为 154 则断裂 1molN H 键所需 的能量 KJ 是 A 194 B 391 C 516 D 658 答案 B 解析 由图知 N2H4 g O2 g N2 g 2H20 g H 534KJ mol 可设断裂 1molN H 键所需能量为 xKJ 154KJ 4xKJ 500KJ 2752KJ 534KJ 可求得 x 391 考点定位 本题考查反应热的计算 2012 2012 海南 海南 15 9 分 已知 A g B g C g D g 反应的平衡常数和温度的关系如下 温度 70090083010001200 20 平衡常数 1 71 11 00 60 4 回答下列问题 1 该反应的平衡常数表达式 K H 0 填 2 830 时 向一个 5 L 的密闭容器中充入 0 20mol 的 A 和 0 80mol 的 B 如反应初始 6s 内 A 的平 均反应速率 v A 0 003 mol L 1 s 1 则 6s 时 c A mol L 1 C 的物质的量为 mol 若反应经一段时间后 达到平衡时 A 的转化率为 如果这时向该密闭容器中再充入 1 mol 氩气 平衡时 A 的转化率为 3 判断该反应是否达到平衡的依据为 填正确选项前的字母 a 压强不随时间改变 b 气体的密度不随时间改变 c c A 不随时间改变 d 单位时间里生成 C 和 D 的物质的量相等 4 1200 时反应 C g D g A g B g 的平衡常数的值为 答案 1 2 0 022 0 09 80 80 3 c 4 2 5 解析 1 根据反应方程式 可知其平衡常数表达式为 由于平衡常随温度的升高 而降低 故 H 0 2 由于到 6s 时用 A 表示的反应速率已知 由v A 可求出此时间段内 c A 0 018mol L 故到 6s 时 A 0 022mol L c C 0 018mol L 反应容器容积为 5L 故此时 C 的物质的 量为 0 09mol 根据方程式 A g B g C g D g 设到平衡时 A 物质的浓度变化为 x 起始 0 04 0 16 0 0 变化 x x x x 平衡 0 04 x 0 16 x x x 根据平衡常数 可知 0 04 x 0 16 x x2 可求出 x 0 032 故 A 的转化率为 0 032 0 04 80 充入 1 mol 氩气时 A 的转化率不变 仍为 80 3 根据 反应特点 反应前后气体体积不变 故压强一直不随时间改变 排除 a 容器的容积一直不变 故气体的 密度不随时间改变 排除 b 单位时间里生成 C 和 D 的物质的量一直相等 排除 d 选 c 4 条件相同 时 逆反应的平衡常数等于原反应的倒数 故为 2 5 考点定位 此题综合考查化学反应速率和化学平衡知识 2012 2012 上海 上海 9 工业生产水煤气的反应为 C s H2O g CC g H2 g 131 4 kJ 下列判断正确的是 A 反应物能量总和大于生成物能最总和 21 B CO g H2 g C s H2O l 131 4 kJ C 水煤气反应中生成 1 mol H2 g 吸收 l31 4 kJ 热量 D 水煤气反应中生成 1 体积 CO g 吸收 131 4 kJ 热量 答案 C 解析 该反应为吸热反应 故反应物的总能量小于生成物的总能量 A 错误 B 项的热化学方程式 中的水的状态应为液态 D 项中 1 体积应是 1 mol 考点定位 本题考查热化学方程式的判断 2012 2012 江苏 江苏 4 某反应的反应过程中能量变化如图1 所示 图中E1 表示正反应的活化能 E2 表示 逆反应的活化能 下列有关叙述正确的是 A 该反应为放热反应 B 催化剂能改变该反应的焓变 C 催化剂能降低该反应的活化能 D 逆反应的活化能大于正反应的活化能 答案 C 解析 A 项 从图中看 反应物的总能量低于生成物的能量 故为吸热反应 错 B 项 焓变是指 反应物与生成物之间的能量差值 与反应过程无关 错 C 项 加入催化剂之后 E2变小 说明活化能减 小了 正确 D 项 正 逆反应的活化能大小不变 错 考点定位 焓变 活化能 2012 2012 江苏 江苏 10 下列有关说法正确的是 A CaCO3 s CaO s CO2 g 室温下不能自发进行 说明该反应的 H 0 B 镀铜铁制品镀层受损后 铁制品比受损前更容易生锈 C N2 g 3H2 g 2NH3 g H0 错 B 项 铁铜构成原电池 铁作负极 加快了铁的腐蚀 正确 C 项 该反应为放热反应 升 高温度 平衡逆向移动 H2的转化率减小 错 D 项 Kw c H c OH 升高温度 Kw增大 即c H 图 1 22 c OH 增大 说明升温促进了水的电离 故可说明水的电离为吸热反应 错 考点定位 化学反应原理的分析 2012 2012 全国新课标卷 全国新课标卷 27 15 分 光气 COCl2 在塑料 制革 制药等工业中有许多用途 工业 上采用高温下 CO 与 Cl2在活性炭催化下合成 1 实验室常用来制备氯气的化学方程式为 2 工业上利用天然气 主要成分为 CH4 与 CO2进行高温重整制备 CO 已知 CH4 H2 和 CO 的燃 烧热 H 分别为 890 3kJ mol 1 285 8kJ mol 1和 283 0kJ mol 1 则生成 1m3 标准状况 CO 所 需热量为 3 实验室中可用氯仿 CHCl3 与双氧水直接反应制备光气 其反应的化学方程式为 4 COCl2的分解反应为 COCl2 g Cl2 g CO g H 108kJ mol 1 反应体系达到平衡后 各物质的浓度在不同条件下的变 化状况如下图所示 第 10min 到 14min 的 COCl2浓度变化曲 线未示出 计算反应在第 8min 时的平衡常数 K 比较第 2min 反应温度 T 2 与第 8min 反应温度 T 8 的高低 T 2 T 8 填 或 若 12min 时反应于温度 T 8 下重新达到平衡 则此时 c COCl2 mol L 1 比较产物 CO 在 2 3min 5 6min 和 12 13min 时平均反应速率 平均反应速率分别以 v 2 3 v 5 6 v 12 13 的大小 比较反应物 COCl2在 5 6min 和 15 16min 时平均反应速率的大小 v 5 6 v 15 16 填 23 或 原因是 答案 1 MnO2 4HCl 浓 MnCl2 Cl2 2H2O 2 5 52 103 KJ 3 CHCl3 H2O2 COCl2 H2O HCl 4 0 234 mol L 1 0 031mol L 1 v 5 6 v 2 3 v 12 13 在相同温度时 该反应的反应物浓度越高 反应速率越大 解析 1 实验室中用二氧化锰与浓盐酸共热制取氯气 2 根据题目信息 写出 CH4 H2 CO 燃烧的热化学方程式分别为 CH4 g 2O2 g 2H2O l CO2 g H1 890 3kJ moL 1 H2 g 1 2O2 g H2O l H2 285 8kJ moL 1 CO g 1 2O2 g CO2 g H3 283 0kJ moL 1 工业用甲烷和二氧化碳反应制取 CO 的热化学方程式为 CH4 g CO2 g 2H2 g 2CO g H 由盖斯定律和方程式 可知 H H1 2 H2 2 H3 890 3 kJ moL 1 2 285 8 kJ moL 1 2 283 0 kJ moL 1 247 3 kJ moL 1 即生成 2mol CO 需要吸热 247 3 KJ 那么要得到 1 立方米的 CO 吸热为 1000 22 4 247 3 2 5 52 103 KJ 4 由图示可知 8min 时 COCl2 Cl2 CO 三种物质的浓度分别为 0 04mol L 1 0 11 mol L 1 0 085 mol L 1 所以此时其平衡常数为 0 11 mol L 1 0 085 mol L 1 0 04 mol L 1 0 23 4mol L 1 第 8min 时反应物的浓度比第 2min 时减小 生成物浓度增大 平衡向正反应方向移动 又因为正反应为 吸热反应 所以 T 2 T 8 根据图像变化可知 在 2min 时升温 在 10min 时 增加 COCl2的浓 度 在 12min 时 反应达到平衡 在相同温度时 该反应的反应物浓度越高 反应速率越大 v 5 6 v 15 16 考点定位 热化学方程式的书写 反应热的计算 化学反应速率 影响化学反应速率的因素 化 学平衡 化学图像 24 2012 2012 江苏 江苏 20 14 分 铝是地壳中含量最高的金属元素 其单质及合金在生产生活中的应用日 趋广泛 1 真空碳热还原 氯化法可实现由铝土矿制备金属铝 其相关反应的热化学方程式如下 Al2O3 s AlC13 g 3C s 3AlCl g 3CO g H a kJ mol 1 3AlCl g 2Al l AlC13 g H b kJ mol 1 反应Al2O3 s 3C s 2Al l 3CO g 的 H kJ mol 1 用含a b 的代数式表示 Al4C3是反应过程中的中间产物 Al4C3 与盐酸反应 产物之一是含氢量最高的烃 的化学方程式 为 2 镁铝合金 Mg17Al12 是一种潜在的贮氢材料 可在氩气保护下 将一定化学计量比的Mg Al 单质 在一定温度下熔炼获得 该合金在一定条件下完全吸氢的反应方程式为Mg17Al122 17H2 17MgH2 12Al 得 到的混合物Y 17MgH2 12Al 在一定条件下可释放出氢气 熔炼制备镁铝合金 Mg17Al12 时通入氩气的目的是 在6 0 mol L 1 HCl 溶液中 混合物Y 能完全释放出H2 1 mol Mg17 Al12 完全吸氢后得到的 混合物Y 与上述盐酸完全反应 释放出H2 的物质的量为 在0 5 mol L 1 NaOH 和1 0 mol L 1 MgCl2溶液中 图8 混合物Y 均只能部分放出氢气 反应后残留固体物质的X 射线衍射谱图如图8 所示 X 射线衍射可用 于判断某晶态物 质是否存在 不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同 在上述NaOH 溶液中 混合物Y 中产生氢气 的主要物质是 填化学式 3 铝电池性能优越 Al AgO 电池可用作水下动力电源 其原理如图9所示 该电池反应的化学方程式为 答案 20 14 分 1 a b Al4C3 12HCl 4AlCl3 3CH4 2 防止Mg Al 被空气氧化 52 mol Al 3 2Al 3AgO 2NaOH 2NaAlO2 3Ag H2O 图 8 图9 25 解析 1 根据盖斯定律 将题中所给两方程式相加得所求反应 对应的 H a b kJ mol 1 含氢量最高的烃为 CH4 根据碳原子守恒 3 个碳需要结合 12 个 H 原子形成 3 个 CH4 再由 铝原子守恒 4 个铝需要结合 12 个 Cl 形成 4 个 AlCl3 所以 Al4C3与 HCl 之间为 1 12 参加反应 2 镁 铝都是活泼的金属单质 容易被空气中的氧气氧化 通入氩气作保护气 以防止二者被氧化 1mol Mg17Al12完全吸氢 17mol 在盐酸中会全部释放出来 镁铝合金中的镁和铝都能与盐酸反应生成 H2 物质的量分别为 17mol 18mol 则生成氢气一共 52mol 镁与 NaOH 不反应 再根据衍射谱图可知 在 NaOH 溶液中产生氢气的主要物质是铝 3 铝做负极 失电子被氧化 在碱性溶液中生成 NaAlO2 氧化银做正极 得电子被还原为 Ag 电解质溶液为 NaOH 溶液 由此可写出总反应 考点定位 盖斯定律 铝及其化合物的性质以及电化学反应方程式 2012 2012 海南 海南 13 8 分 氮元素的氢化物和氧化物在工业生产和国防建设中都有广泛应用 回答下列问题 1 氮元素原子的 L 层电子数为 2 NH3与 NaClO 反应可得到肼 N2H4 该反应的化学方程式为 3 肼可作为火箭发动机的燃料 与氧化剂 N2O4反应生成 N2和水蒸气 已知 N2 g 2O2 g N2O4 1 H1 19 5kJ mol 1 N2H4 1 O2 g N2 g 2 H2O g H2 534 2kJ mol 1 写出肼和 N2O4 反应的热化学方程式 4 肼一空气燃料电池是一种碱性电池 该电池放电时 负极的反应式为 答案 1 5 2 2NH3 NaClO N2H4 NaCl H2O 3 2N2H4 l N2O4 l 3 N2 g 4H2O g H 1048 9kJ mol 4 N2H4 4OH 4e 4H2O N2 解析 1 氮原子的 L 层是第二层 该层上的电子数为 5 2 根据题目给出的 考点定位 此题以氮元素为载体 综合考查了电子层排布 化学方程式书写 盖斯定律的应用 原电池中电极反应式的书写等知识 26 2012 2012 北京 北京 26 12 分 用 Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物 HC1 利用反应 A 可实现 氯的循环利用 反应 A 4HCl O2 2Cl2 2H2O 1 已知 i 反应 A 中 4mol HCI 被氧化 放出 115 6kJ 的热量 ii H2O 的电子式是 反应 A 的热化学方程式是 断开 1 mol H O 键与断开 1 mol H Cl 键所需能量相差约为 kJ H2O 中 H O 键比 HCl 中 H Cl 键 填 强 或 弱 2 对于反应 A 下图是 4 种投料比 n HCl n O2 分别为 1 1 2 1 4 1 6 1 下 反 应温度对 HCl 平衡转化率影响的曲线 曲线 b 对应的投料比是 当曲线 b c d 对应的投料比达到相同的 HCl 平衡转化率时 对应的反应温度与投 料比的关系是 投料比为 2 1 温度为 400 时 平衡混合气中 Cl2的物质的量分数是 答案 1 4HCl g O2 g 2Cl2 g 2H2O g H 115 6 kJ mol 32 强 2 4 1 投料比越小时对应的温度越低 30 8 27 解析 1 根据水分子的结构 其电子式为 反应 A 的热化学方程式为 4HCl g O2 g 2Cl2 g 2H2O g H 115 6 kJ mol 由于反应中 需要断裂 4mol H Cl 键 断 开 1mol O O 键 形成 2mol Cl Cl 键 形成 4mol H O 键 根据图纸数据 断开 1mol O O 键 形成 2mol Cl Cl 键的能量差为 12kJ mol 反应的热效应为 115 6 kJ mol 故此断裂 4mol H Cl 键和形成 4mol H O 键的能量差为 127 6 kJ mol 故断开 1 mol H O 键与断开 1 mol H Cl 键所需能量相差约为 32kJ H2O 中 H O 键比 HCl 中 H Cl 键强 2 根据反应方程式 4HCl O2 2Cl2 2H2O 氧气的投料比越高 则 HCl 的转化率越高 故此曲线 b 对应的投料比为 4 1 由 于该反应正向放热 故温度越高 HCl 的转化率越低 故投料比越小时温度越高 当投料比为 2 1 温度 为 400 时 HCl 的转化率约为 80 此时为 4HCl O22Cl2 2H2O 开始 2 1 0 0 变化 1 6 0 4 0 8 0 8 平衡 0 4 0 6 0 8 0 8 故平衡混合气中氯气的物质的量分数为 0 8 2 6 30 8 考点定位 此题以反应 A 为载体 综合考查了化学键与化学反应中的能量变化 热化学方程式的 书写 化学反应速率和化学平衡知识 2012 2012 天津 天津 7 14 分 X Y Z M G 五种元素分属三个短周期 且原子序数依次增大 X Z 同主族 可形成离子化合物 ZX Y M 同主族 可形成 MY2 MY3两种分子 请回答下列问题 Y 在元素周期表中的位