2023版高三一轮总复习化学（苏教版）第四部分化学反应原理教学设计

本阶段的化学反应原理的内容较多，难度较大，命题点多。主要包括化学反应与能量、化学反应速率与平衡和水溶液中的离子反应与平衡。主要命题的方向有①反应热和盖斯定律的有关计算，②化学平衡常数的有关计算与应用，③水溶液中的图像分析，④新型化学电源的分析。本阶段涉及的试题题型有选择题也有非选择题，试题的难度大，区分度高，复习时要注意方法的总结和领悟。反应热和盖斯定律的有关计算【典例1】(双选)(2021·淄博模拟)我国学者研究反应C6H6(g)＋CH3OH(g)=C7H8(g)＋H2O(g)在固体酸催化剂HB表面进行的反应历程如图所示，其中吸附在HB表面的物种用*标注。下列说法正确的是()A．总反应的ΔH＝＋61.4kJ·mol－1B．反应①的ΔH小于反应④的ΔHC．反应历程中能量变化最大的步骤为反应⑤D．决速步骤的化学方程式为HB＋CH3OH*=CH3B＋H2O*BD[根据图示，总反应中反应物的总能量高于生成物的总能量，为放热反应，ΔH＝－61.4kJ·mol－1，A项错误；反应①的ΔH＝－109.9kJ·mol－1，反应④的ΔH＝－66.4kJ·mol－1－25.5kJ·mol－1＝－91.9kJ·mol－1，反应①的ΔH小于反应④的ΔH，B项正确；根据图示，反应历程中反应①中反应物和生成物能量相差最大，能量变化最大，C项错误；决定反应速率的步骤为活化能最大的反应，即反应②，化学方程式为HB＋CH3OH*=CH3B＋H2O*，D项正确。]【典例2】已知：①3CO(g)＋6H2(g)CH3OCH2CH3(g)＋2H2O(g)ΔH1＝akJ·mol－1②CH3OCH2CH3(g)＋CO(g)CH3COOCH2CH3(g)ΔH2＝bkJ·mol－1③CH3COOCH2CH3(g)＋2H2(g)2CH3CH2OH(g)ΔH3＝ckJ·mol－1则④2CO(g)＋4H2(g)CH3CH2OH(g)＋H2O(g)ΔH＝________kJ·mol－1(用含a、b、c的式子表示)。[解析]根据盖斯定律可知反应④＝eq\f(①＋②＋③,2)，则ΔH＝eq\f(ΔH1＋ΔH2＋ΔH3,2)＝eq\f(a＋b＋c,2)。[答案]eq\f(a＋b＋c,2)1．催化剂的催化原理能量图分析这两步反应可以看出，由于Ea1>Ea2，第1步反应是慢反应，是决定整个反应快慢的步骤，称为“决速步骤”，第1步反应越快，则整体反应速率就越快。因此对总反应来说，第1步反应的活化能Ea1就是在催化条件下总反应的活化能。2．盖斯定律的应用(1)实质ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5(2)应用盖斯定律进行简单计算的注意事项①设计合理的反应过程。②当反应方程式乘以或除以某数时，ΔH也应乘以或除以该数。③反应方程式进行加减运算时，ΔH也要进行加减运算，且计算过程中要带“＋”“－”。④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。⑤当设计的反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。1．(双选)(2021·济南模拟)环己烷(C6H12)有椅型、半椅型、船型、扭船型等多种结构，不同结构的势能不同，它们的相对势能如图所示。下列说法错误的是()A．上述四种结构中，半椅型结构最稳定B．C6H12(椅型，l)=C6H12(船型，l)ΔH＝＋28.9kJ·mol－1C．相同条件下，椅型转化成扭船型的速率比逆向转化的快D．加热有利于椅型转化成扭船型AC[题给四种结构中，椅型结构的能量最低，因此椅型结构最稳定，A项错误；根据图示可得C6H12(椅型，l)=C6H12(船型，l)ΔH＝＋28.9kJ·mol－1，B项正确；根据图示，椅型转化为扭船型的活化能比逆向转化的活化能大，因此椅型转化为扭船型的速率比逆向转化的速率慢，C项错误；椅型转化为扭船型为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，有利于椅型转化为扭船型，D项正确。]2．利用CO2制取甲醛的反应的热化学方程式为CO2(g)＋2H2(g)=CH2O(g)＋H2O(g)ΔH1＝－6kJ·mol－1。已知：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH2相关化学键的键能数据如表所示。化学键O=OH—HO—H键能/(kJ·mol－1)498436464(1)CH2O(g)＋O2(g)=CO2(g)＋H2O(g)ΔH＝________。(2)下列表示制取甲醛反应的能量变化示意图正确的是________(填字母)。abcd[解析](1)根据ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能可知，2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH2＝(2×436kJ·mol－1＋498kJ·mol－1)－(4×464kJ·mol－1)＝－486kJ·mol－1，由盖斯定律知ΔH＝ΔH2－ΔH1＝－486kJ·mol－1－(－6kJ·mol－1)＝－480kJ·mol－1。(2)制取甲醛反应是放热反应，反应物总能量大于生成物总能量；物质越稳定，其能量越小，所以液态产物的能量小于气态产物的，则a正确。[答案](1)－480kJ·mol－1(2)a化学平衡常数的有关计算【典例3】(2021·青岛模拟)用NH3可以消除NO污染：4NH3(g)＋6NO(g)5N2(g)＋6H2O(l)ΔH<0。(1)某条件下该反应速率v正＝k正·c4(NH3)·c6(NO)，v逆＝k逆·ca(N2)·cb(H2O)，该反应的平衡常数K＝eq\f(k正,k逆)，则a＝________，b＝________。(2)一定温度下，在体积为1L的恒容密闭容器中加入4molNH3和6molNO发生上述反应，测得NH3和N2的物质的量浓度随时间变化如图。a点的正反应速率______c点的逆反应速率(填“大于”“小于”或“等于”)；测得平衡时体系压强为p0，则该反应温度下Kp＝________。(用含p0的式子表示，只列式不用化简)[解析](1)由4NH3(g)＋6NO(g)5N2(g)＋6H2O(l)可知K＝eq\f(c5N2,c4NH3·c6NO)。某条件下该反应的反应速率v正＝k正·c4(NH3)·c6(NO)，v逆＝k逆·ca(N2)·cb(H2O)，平衡时，v正＝v逆，该反应的平衡常数K＝eq\f(k正,k逆)，代入解得a＝5、b＝0。(2)由于a点的反应物浓度大于c点，a点的正反应速率大于c点的正反应速率，而c点即将达到平衡状态，但此时v正>v逆，故a点的正反应速率>c点的逆反应速率。列三段式如下：4NH3(g)＋6NO(g)=5N2(g)＋6H2O(l)起始量/mol460变化量/mol232.5平衡量/mol232.5平衡时各物质的总物质的量是(2＋3＋2.5)mol＝7.5mol。故Kp＝eq\f(p5N2,p4NH3·p6NO)＝eq\f(\f(2.5,7.5)p05,\f(2,7.5)p04×\f(3,7.5)p06)。[答案](1)50(2)大于eq\f(\f(2.5,7.5)p05,\f(2,7.5)p04×\f(3,7.5)p06)“三段式”突破化学平衡的有关计算mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)起始/molab00变化/molmxnxpxqx平衡/mola－mxb－nxpxqx则有(1)平衡常数K＝eq\f(\f(px,V)p·\f(qx,V)q,\f(a－mx,V)m·\f(b－nx,V)n)。(2)平衡时A的物质的量浓度：c平(A)＝eq\f(a－mx,V)mol·L－1。(3)A的转化率：α(A)＝eq\f(mx,a)×100%，A、B的转化率之比为α(A)∶α(B)＝eq\f(mx,a)∶eq\f(nx,b)。3．(2021·枣庄模拟)在一定温度下，向2L恒容密闭容器中充入1molA，发生反应：2A(g)B(g)＋C(g)。反应过程中c(C)随时间变化的曲线如图所示。下列说法不正确的是()A．反应在0～50s的平均反应速率v(C)＝1.6×10－3mol·L－1·s－1B．该温度下，反应的平衡常数K＝0.025C．保持其他条件不变，升高温度，平衡时c(B)＝0.09mol·L－1，则该反应的ΔH<0D．反应达平衡后，再向容器中充入1molA，该温度下再达到平衡时，A的转化率不变B[反应在0～50s，C的平均反应速率v(C)＝eq\f(0.08mol·L－1,50s)＝1.6×10－3mol·L－1·s－1，A正确；A的初始浓度c(A)＝eq\f(1mol,2L)＝0.50mol·L－1，该温度下，反应达到平衡时，c(C)＝0.10mol·L－1，则c(B)＝0.10mol·L－1，c(A)＝0.50mol·L－1－0.10mol·L－1×2＝0.30mol·L－1，反应的平衡常数K＝eq\f(0.10×0.10,0.302)≈0.11，B错误；升高温度，平衡时c(B)＝0.09mol·L－1<0.10mol·L－1，则平衡逆向移动，该反应的ΔH<0，C正确；反应达平衡后，再向容器中充入1molA，相当于加压，平衡不发生移动，A的转化率不变，D正确。]4．(2021·山东名校联考)已知：CH3OH(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋3H2(g)ΔH＝＋49kJ·mol－1。为探究反应条件对反应平衡的影响，将CH3OH和H2O按物质的量之比为1∶1充入恒容密闭容器中进行实验，X、Y代表压强或温度。CH3OH(g)的平衡转化率随X、Y的变化关系如图所示。(1)X代表的物理量是________。(2)判断Y1______________Y2(填“>”或“<”)，理由是__________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)在X1、Y1条件下，设平衡时容器内的总压强为pkPa，该反应的平衡常数Kp＝________[对于气相反应，用某组分B的平衡分压p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数，记作Kp，其中p(B)＝p·x(B)，p为平衡总压强，x(B)为平衡系统中B的物质的量分数，列出计算式即可]。[解析](1)从图像看，在Y不变的情况下，随着X的增大，甲醇的平衡转化率逐渐增大。该反应的正反应是吸热反应且是气体分子数增大的反应，故X应为温度。(2)Y为压强，增大压强，平衡逆向移动，甲醇的平衡转化率减小，故Y1>Y2。(3)假设起始时，CH3OH和H2O的物质的量均为1mol，则列三段式有CH3OH、H2O、CO2、H2气体的物质的量分数分别为eq\f(1,8)、eq\f(1,8)、eq\f(3,16)、eq\f(9,16)，代入平衡常数表达式Kp＝eq\f(pCO2×p3H2,pCH3OH×pH2O)＝eq\f(\f(3,16)p×\f(9,16)p3,\f(p,8)×\f(p,8))。[答案](1)温度(2)>该反应的正反应为气体分子数增大的反应，当温度一定时，压强增大，平衡逆向移动，甲醇的平衡转化率减小(3)eq\f(\f(3,16)p×\f(9,16)p3,\f(p,8)×\f(p,8))水溶液中的图像分析【典例4】(双选)(2021·烟台模拟)常温下，将等浓度的NaOH溶液分别滴加到HA、HB两种弱酸溶液中，溶液的pH与粒子浓度比值的对数关系如图所示。下列说法正确的是()A．HA的电离常数Ka＝1×10－4B．c点水的电离程度小于d点C．b点向c点变化过程中，eq\f(cB－,cHB·cOH－)减小D．相同浓度的NaA、NaB混合溶液中：c(Na＋)>c(A－)>c(B－)>c(OH－)>c(H＋)AD[lgeq\f(cA－,cHA)＝0，即c(A－)＝c(HA)，Ka＝c(H＋)＝1×10－4，A正确；c点溶液呈中性，HB的电离和B－的水解相互抵消，水的电离“不受影响”，d点溶液呈酸性，HA的电离程度大于A－的水解程度，水的电离受到抑制，B错误；eq\f(cB－,cHB·cOH－)分子、分母同时乘以c(H＋)得出其值等于eq\f(KaHB,Kw)，温度不变，比值保持不变，C错误；HB的电离常数为1×10－5，即HA的酸性比HB强，则A－的水解能力比B－弱，NaA、NaB溶液均呈碱性，则相同浓度的NaA、NaB混合溶液中，离子浓度：c(Na＋)>c(A－)>c(B－)>c(OH－)>c(H＋)，D正确。]对数图像中的离子浓度关系将溶液中某一微粒的浓度[如c(A)]或某些微粒浓度的比值eq\f(cA,cB)取常用对数，即lgc(A)或lgeq\f(cA,cB)，得到离子浓度对数图像。1．破解对数图像的数据(1)运算法则：lgab＝lga＋lgb、lgeq\f(a,b)＝lga－lgb、lg1＝0。(2)运算突破点：如lgeq\f(cA,cB)＝0的点有c(A)＝c(B)；lgc(D)＝0的点有c(D)＝1mol·L－1。2．破解对数图像的步骤(1)识图像：观察横坐标、纵坐标的含义，看清每条曲线代表的离子种类以及曲线的变化趋势，计算电离常数时应利用两种离子浓度相等的点，如lgeq\f(cA,cB)＝0。(2)找联系：根据图像中的坐标含义和曲线的交点，分析所给电解质的电离平衡常数或pH与纵、横坐标之间的联系。(3)想原理：涉及电离平衡常数，写出平衡常数表达式，在识图像、想原理的基础上，将图像与原理结合起来思考。(4)用公式：运用对数计算公式分析。5．常温下，二元弱酸H2Y溶液中滴加KOH溶液，所得混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示，下列说法错误的是()A．曲线M表示pH与lgeq\f(cHY－,cH2Y)的变化关系B．Ka2(H2Y)＝10－4.3C．a点溶液中：c(H＋)－c(OH－)＝2c(Y2－)＋c(HY－)－c(K＋)D．交点c的溶液中：c(H2Y)＝c(Y2－)>c(HY－)>c(H＋)D[Ka1(H2Y)＝eq\f(cH＋·cHY－,cH2Y)，随着pH增大，c(H＋)减小，eq\f(cHY－,cH2Y)增大，故曲线M表示pH与lgeq\f(cHY－,cH2Y)的变化关系，A项正确；曲线N表示pH与lgeq\f(cHY－,cY2－)的变化关系，当pH＝3时，c(H＋)＝10－3mol·L－1，lgeq\f(cHY－,cY2－)＝1.3，eq\f(cY2－,cHY－)＝10－1.3，Ka2(H2Y)＝eq\f(cH＋·cY2－,cHY－)＝10－1.3×10－3＝10－4.3，B项正确；a点溶液中存在电荷守恒：c(H＋)＋c(K＋)＝2c(Y2－)＋c(HY－)＋c(OH－)，故c(H＋)－c(OH－)＝2c(Y2－)＋c(HY－)－c(K＋)，C项正确；交点c的溶液中：lgeq\f(cHY－,cH2Y)＝lgeq\f(cHY－,cY2－)＝1.5，则c(H2Y)＝c(Y2－)<c(HY－)，D项错误。]6．(双选)(2021·烟台模拟)室温下，向Na2CO3和NaHCO3的混合溶液中逐滴加入BaCl2溶液，溶液中－lgc(Ba2＋)与lgeq\f(cHCO\o\al(－,3),cCO\o\al(2－,3))的关系如图所示(已知：H2CO3的Ka1、Ka2分别为4.2×10－7、5.6×10－11；BaCO3的Ksp为5×10－9)。下列说法正确的是()A．a点对应溶液中水的电离程度小于bB．b点对应溶液的c(HCOeq\o\al(－,3))＝0.05mol·L－1C．a→b的过程中，溶液中eq\f(cCO\o\al(2－,3)·cH＋,cH2CO3)一直减小D．a点对应的溶液中一定存在：c(Na＋)＋2c(Ba2＋)<3c(HCOeq\o\al(－,3))＋c(Cl－)BC[根据图中信息，由a到b时，c(Ba2＋)逐渐增大，BaCO3的Ksp不变，所以c(COeq\o\al(2－,3))浓度逐渐减小，溶液的pH减小，水的电离程度逐渐减小，所以水的电离程度a>b，A错误；b点时，c(HCOeq\o\al(－,3))＝102c(COeq\o\al(2－,3))，c(COeq\o\al(2－,3))＝eq\f(Ksp,cBa2＋)＝eq\f(5×10－9,10－5)mol·L－1＝5×10－4mol·L－1，所以c(HCOeq\o\al(－,3))＝102c(COeq\o\al(2－,3))＝0.05mol·L－1，B正确；a→b的过程中，COeq\o\al(2－,3)浓度减小，c(H＋)增大，溶液中eq\f(cCO\o\al(2－,3)·cH＋,cH2CO3)＝eq\f(cCO\o\al(2－,3)·cHCO\o\al(－,3)·c2H＋,cH2CO3·cHCO\o\al(－,3)·cH＋)＝eq\f(Ka1·Ka2,cH＋)，Ka1、Ka2不变，c(H＋)增大，所以eq\f(cCO\o\al(2－,3)·cH＋,cH2CO3)一直减小，C正确；a点溶液中c(HCOeq\o\al(－,3))＝c(COeq\o\al(2－,3))，根据电荷守恒：c(Na＋)＋2c(Ba2＋)＋c(H＋)＝2c(COeq\o\al(2－,3))＋c(HCOeq\o\al(－,3))＋c(Cl－)＋c(OH－)，所以此时有：c(Na＋)＋2c(Ba2＋)＋c(H＋)＝3c(HCOeq\o\al(－,3))＋c(Cl－)＋c(OH－)，又因为溶液显碱性，则c(H＋)<c(OH－)，所以：c(Na＋)＋2c(Ba2＋)>3c(HCOeq\o\al(－,3))＋c(Cl－)，D错误。]新型化学电源的分析【典例5】(双选)新型光能电池的原理是光照在表面涂有钌(Ru)基配合物的纳米层TiO2上，这些涂层上的分子的电子受激发跃迁到激发态，失电子后，自身变为氧化态，而对电极(又称光阴极)起到催化还原Ieq\o\al(－,3)、再生I－的作用。下列关于该电池的叙述错误的是()A．该电池在光照射下，将化学能转化为电能B．用该电池电解饱和食盐水，与对电极相连的一极生成氢气C．电池总反应：Ieq\o\al(－,3)＋2Ru2＋=2Ru3＋＋3I－D．电池工作时，电解质溶液中I－和Ieq\o\al(－,3)的浓度减小BD[由图可知，该装置为原电池。在光照下，发生化学反应产生能量，最终转化为电能，A正确；由图可知，该装置工作时，对电极上Ieq\o\al(－,3)被还原为I－，则对电极为正极，用该电池电解饱和食盐水时，与之相连的电极为阳极，阳极上不会产生氢气，B错误；该电池负极反应式为Ru2＋－e－=Ru3＋，正极反应式为Ieq\o\al(－,3)＋2e－=3I－，总反应为Ru2＋和Ieq\o\al(－,3)发生氧化还原反应生成Ru3＋与I－，C正确；电池工作时，电解质溶液中I－和Ieq\o\al(－,3)发生循环转化，浓度不会减小，D错误。]1．原电池的工作原理2．分析新型化学电源的一般思路7．《Science》报道了一篇电化学合成卤代烃的研究，该研究以石墨为电极材料，HFIP­Et4NBF4为电解质，利用廉价的1,2­二溴乙烷()代替Br2实现了丙烯()的双溴化作用得到()，其工作原理如图所示。下列说法正确的是()A．a为电源的正极B．电解时，Br－向X极方向迁移C．Y极的电极反应式为＋2e－＋2Br－=D．该原理可应用于高毒性难降解物质“六六六”()的去除D[A项，由转化为CH2=CH2，可知得电子，故X极为电解池的阴极，连接电源的负极，错误；B项，电解池中阴离子向阳极方向迁移，Y极为阳极，错误；C项，Y极的电极反应式应为－2e－＋2Br－=，错误；D项，可经X极脱去氯原子，形成双键，脱去的卤原子以Cl－形式存在，与烯烃在Y极合成卤代烃，经过一段时间，中的Cl可全部脱去，实现了“六六六”的去除，正确。]8．固体氧化物质子交换膜H2S燃料电池，以废气中的H2S为燃料，实现了环境、能源和资源的综合效益。工作过程中H2S氧化分解为高纯度的单质硫(S2)和质子(H＋)，同时放出电子，质子通过电解质薄膜传递到正极，正极中的O2获得电子变成O2－并与质子反应生成H2O。下列关于该电池的说法中不正确的是()A．电池的总反应式：2H2S＋O2=S2＋2H2OB．电极b为负极，电极反应式：2H2S－4e－=S2＋4H＋C．电极a为正极，电极反应式：O2＋4e－＋2H2O=4OH－D．每34gH2S参与反应，有2molH＋进入正极区C[A项，由题中信息可知，电池的总反应式为2H2S＋O2=S2＋2H2O，正确；B项，电极b为负极，电极反应式为2H2S－4e－=S2＋4H＋，正确；C项，电极a为正极，电极反应式为O2＋4e－＋4H＋=2H2O，错误；D项，34gH2S的物质的量为1mol，根据电极反应式可知有2molH＋进入正极区，与O2－结合生成水，正确。]

第26讲化学反应的热效应(基础课)1．了解化学反应中能量转化的原因及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。5．了解焓变(ΔH)与反应热的含义。了解活化能的概念。6．了解有关标准燃烧热、中和热的计算，了解中和反应化学热的测定。7．理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。焓变热化学方程式1．化学反应的实质与特征2．反应热和焓变(1)反应热：在化学反应过程中，当反应物和生成物具有相同温度时，吸收或释放的热称为化学反应的热效应，也称反应热。(2)焓变：化学反应过程中吸收或释放的热即为反应的焓变，其符号为ΔH，单位是kJ/mol(或kJ·mol－1)。恒压条件下，反应中的能量变化全部转化为热能时，焓变(ΔH)等于反应热。3．吸热反应和放热反应(1)从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析，如图所示。(2)从反应热的量化参数——键能的角度分析放热反应可以看成反应物所具有的化学能转化为热能释放出来；吸热反应可以看成热能转化为化学能被生成物所“储存”。[识记]常见的放热反应与吸热反应放热反应：①可燃物的燃烧；②酸碱中和反应；③大多数化合反应；④金属跟水或酸的置换反应；⑤物质的缓慢氧化；⑥铝热反应。吸热反应：①大多数分解反应；②盐类的水解反应；③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应；④碳和水蒸气、C和CO2的反应。⑤NaHCO3与盐酸的反应。4．热化学方程式(1)定义：能够表示反应热的化学方程式，叫做热化学方程式。(2)意义：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。如2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1表示在25℃、101kPa条件下，2molH2和1molO2反应生成2mol液态水时，放出571.6kJ的热量。(3)书写步骤(4)注意事项①热化学方程式不标“↑”“↓”，但必须用s、l、g、aq等标出物质的聚集状态。而在书写同素异形体转化的热化学方程式时，由于不同单质可能用同一元素符号表示(如金刚石与石墨都用C表示)除了注明状态外，还要注明名称。②热化学方程式的化学计量数只表示物质的量，其ΔH必须与化学方程式及物质的聚集状态相对应。③ΔH表示完全反应时的热量变化，与反应条件及反应是否可逆无关。5．从活化能的角度认识焓变如图所示，反应A＋B→AB的活化能为Ea，加入催化剂K后，反应分两步进行：①A＋K→AK活化能为Ea1②AK＋B→AB＋K活化能为Ea2(1)加入催化剂K后，①、②两步反应的活化能Ea1、Ea2均小于原反应的Ea，反应速率加快。(2)Ea1>Ea2，故①步反应为慢反应，决定整个反应的速率，②步反应为快反应，总反应取决于①步反应，总反应在催化剂条件下的活化能为Ea1。(3)总反应的活化能为Ea。(1)活化能又称能垒或能阈或能障。(2)活化能与温度无关，与使用的催化剂有关。(3)催化剂不改变焓变(ΔH)。焓变与热化学方程式1．判一判(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)需加热进行的反应均为吸热反应，其焓变ΔH>0。 ()(2)任何化学反应都伴随着能量变化，有能量变化的过程均为化学变化。 ()(3)C(s，石墨)=C(s，金刚石)ΔH>0，金刚石比石墨稳定。 ()(4)吸热反应中，反应物化学键断裂吸收的总能量高于生成物形成化学键放出的总能量。 ()(5)同温同压下，反应H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同。 ()(6)H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH1，H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH2，则ΔH1＝ΔH2。 ()[答案](1)×(2)×(3)×(4)√(5)×(6)×2．碘在不同状态下(固态或气态)与氢气反应的热化学方程式如下所示：①H2(g)＋I2(？)2HI(g)ΔH＝－9.48kJ·mol－1②H2(g)＋I2(？)2HI(g)ΔH＝＋26.48kJ·mol－1下列判断正确的是()A．①中的I2为固态，②中的I2为气态B．②中的反应物总能量比①中的反应物总能量低C．①中的产物比②中的产物热稳定性更好D．1mol固态碘升华时将吸热17kJB[A项，反应①放热、反应②吸热原因是碘单质的状态不同，固态变为气态需要吸收能量，故①中的I2为气态，②中的I2为固态，错误；B项，生成物的能量相等，反应①放热，反应②吸热，故②的反应物总能量比①的反应物总能量低，正确；C项，产物的稳定性相同，错误；D项，1mol固态碘升华时将吸热26.48kJ＋9.48kJ＝35.96kJ，错误。]3．根据能量关系示意图，下列说法正确的是()A．1molC(s)与1molO2(g)的能量之和为393.5kJB．反应2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)中，生成物的总能量大于反应物的总能量C．由C(s)→CO(g)的热化学方程式为2C(s)＋O2(g)=2CO(g)ΔH＝－221.2kJ·mol－1D．热值指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出的热量，则CO热值ΔH＝－10.1kJ·mol－1[答案]C4．根据信息书写热化学方程式。(1)化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5。回答下列问题：已知AX3的熔点和沸点分别为－93.6℃和76℃，AX5的熔点为167℃。室温时AX3与气体X2反应生成1molAX5，放出热量123.8kJ。该反应的热化学方程式为_______________________________________________________________________________________________________________________________。(2)在一定条件下，将1molN2和3molH2充入一密闭容器中发生反应生成氨气，达到平衡时N2的转化率为25%，放出QkJ的热量，N2与H2反应的热化学方程式为__________________________________________________________________________________________________________________________。(3)化学反应的ΔH等于反应物的总键能与生成物的总键能之差。化学键Si—OSi—ClH—HH—ClSi—SiSi—C键能/(kJ·mol－1)460360436431176347工业上高纯硅可通过下列反应制取：SiCl4(g)＋2H2(g)eq\o(=,\s\up10(高温))Si(s)＋4HCl(g)ΔH＝______kJ·mol－1。[解析](2)1molN2完全反应放出的热量为eq\f(Q,1×25%)kJ＝4QkJ，故N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－4QkJ·mol－1。(3)ΔH＝4E(Si—Cl)＋2E(H—H)－2E(Si—Si)－4E(H—Cl)＝(4×360＋2×436－2×176－4×431)kJ·mol－1＝＋236kJ·mol－1。[答案](1)AX3(l)＋X2(g)=AX5(s)ΔH＝－123.8kJ·mol－1(2)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－4QkJ·mol－1(3)＋236ΔH的基本计算(1)ΔH＝H(生成物)－H(反应物)(2)ΔH＝反应物断键吸收的能量－生成物成键放出的能量(3)ΔH＝正反应活化能－逆反应活化能。注意：常见物质(1mol)中化学键数目物质CO2(CO)CH4(C—H)P4(P—P)SiO2(Si—O)石墨金刚石S8(S—S)Si化学键数目(NA)24641.5282涉及活化能的能量图示分析5．(2021·泰安模拟)工业上常利用CO2和NH3合成尿素[CO(NH2)2]，该可逆反应分两步进行，整个过程中的能量变化如图所示。下列说法错误的是()A．NH2COONH4为合成尿素反应的中间产物B．反应Ⅰ逆反应的活化能＞反应Ⅱ正反应的活化能C．反应Ⅱ在热力学上进行趋势很大D．2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(l)＋H2O(l)的焓变ΔH＝E2－E1C[A．从图像可知，合成尿素的过程中生成了NH2COONH4，其为合成尿素反应的中间产物，A正确；B．活化能是指化学反应中反应物分子到达活化分子所需的最小能量，由图像可知，反应Ⅰ逆反应的活化能＞反应Ⅱ正反应的活化能，B正确；C．反应Ⅱ为吸热反应，在热力学上进行趋势较小，C错误；D．2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(l)＋H2O(l)为放热反应，ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量<0，即ΔH＝E2－E1，D正确。]6．(2021·长沙模拟)在超临界水中进行碳碳加成反应时存在两条不同的路径，其反应机理如图所示。下列有关说法错误的是()A．比稳定B．反应生成的活化能为54.0kJ·mol－1C．生成的反应为吸热反应D．选择适当的催化剂，有可能改变不同路径产物的产量A[A．根据反应机理图可知比的能量低，更稳定，故A错误；B．由图像可知，反应生成的活化能为54.0kJ·mol－1，故B正确：C．由图可知，生成的反应为吸热反应，故C正确；D．催化剂可以改变反应的路径，所以选择适当的催化剂，有可能改变不同路径产物的产量，故D正确。]7．(2021·湖北八校一联)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所示。下列说法错误的是()A．Li2SO4溶液利于MoS2对N2的活化B．两种电解质溶液环境下，N2→NH3的焓变相同C．MoS2(Li2SO4溶液)将反应决速步(*N2→*N2H)的能量升高D．N2的活化是N≡N键的断裂与N—H键形成的过程C[由题图可知，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；反应物、生成物的能量不变，因此两种电解质溶液环境下，反应N2→NH3的焓变相同，B正确；MoS2(Li2SO4溶液)体系中*N2→*N2H吸收的能量比在MoS2(Na2SO4溶液)体系中的少，所以活化能降低，C错误；N2的活化是*N2转化为*N2H的过程，即N≡N键的断裂与N—H键形成的过程，D正确。]三步突破能量变化能垒图标准燃烧热与中和反应热能源1．标准燃烧热与中和热的比较标准燃烧热中和热相同点能量变化放热ΔH及其单位ΔH<0，单位均为kJ·mol－1不同点反应物的量1mol不一定为1mol生成物的量不确定生成物水为1mol反应热含义在101kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量在稀溶液里，酸与碱发生中和反应生成1mol水时所放出的热量表示方法标准燃烧热为ΔH＝－akJ·mol－1(a>0)在25℃和101kPa下，强酸与强碱在稀溶液中反应的中和热为57.3kJ·mol－1或ΔH＝－57.3kJ·mol－12．中和反应反应热的测定(1)实验装置(2)实验步骤①绝热装置组装→②量取一定体积酸、碱稀溶液→③测反应前酸、碱液温度→④混合酸、碱液测反应时最高温度→⑤重复2～3次实验→⑥求平均温度差(t终－t始)→⑦计算中和反应反应热ΔH。(3)数据处理ΔH＝－eq\f(m酸＋m碱·c·t终－t始,nH2O)c＝4.18J·g－1·℃－1＝4.18×10－3kJ·g－1·℃－1。(4)注意事项①为保证酸、碱完全中和，常采用碱稍稍过量(0.5mol·L－1HCl、0.55mol·L－1NaOH溶液等体积混合)。②实验时不能用铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒的理由是铜丝导热性好，比用环形玻璃搅拌棒误差大。(5)稀盐酸与稀NaOH溶液反应生成1molH2O(l)放出57.3kJ热量时的热化学方程式为HCl(aq)＋NaOH(aq)=NaCl(aq)＋H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1。但是弱酸弱碱电离时吸热，生成1molH2O(l)时放出的热量小于57.3kJ。若用浓硫酸发生中和反应生成1molH2O(l)时放出的热量大于57.3kJ。3．能源(1)分类(2)科学开发利用能源的措施①提高能源的利用率科学控制燃烧反应，使燃料充分燃烧：一是保证燃烧时有适当过量的空气，如鼓入空气、增大O2浓度等；二是保证燃料与空气的接触面，如将固体粉碎成粉末，使液体喷射成雾状等。②开发新的能源开发资源丰富、可以再生、对环境无污染的新能源等。标准燃烧热、中和反应热与能源1．判一判(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)已知H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH＝－akJ·mol－1，则H2的标准燃烧热为akJ·mol－1。 ()(2)已知稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1mol水时放出57.3kJ的热量。 ()(3)煤的液化或气化可以提高能源利用率，减少污染气体的排放。 ()(4)天然气、水能、风能、氢能、生物质能均属于可再生的新能源。 ()(5)天然气、风能属于一次能源，水煤气、电能属于二次能源。 ()[答案](1)×(2)×(3)√(4)×(5)√2．一些烷烃的标准燃烧热如下表：化合物标准燃烧热/(kJ·mol－1)化合物标准燃烧热/(kJ·mol－1)甲烷890.3正丁烷2878.0乙烷1560.8异丁烷2869.6丙烷2221.52­甲基丁烷3531.3下列说法正确的是()A．乙烷燃烧的热化学方程式为2C2H6(g)＋7O2(g)=4CO2(g)＋6H2O(g)ΔH＝－1560.8kJ·mol－1B．稳定性：正丁烷>异丁烷C．正戊烷的标准燃烧热大于3531.3kJ·mol－1D．相同质量的烷烃，碳的质量分数越大，燃烧放出的热量越多C[表示乙烷燃烧的热化学方程式中，H2O应为液态，且该反应的ΔH＝－3121.6kJ·mol－1，A错误；由表中标准燃烧热数据可知，1mol正丁烷、异丁烷分别完全燃烧时，正丁烷放出的热量多，说明等量的两种物质，正丁烷具有的能量高于异丁烷，则异丁烷更稳定，B错误；2­甲基丁烷的稳定性强于正戊烷，由于2­甲基丁烷的标准燃烧热为3531.3kJ·mol－1，故正戊烷的标准燃烧热大于3531.3kJ·mol－1，C正确；由表中数据分析可知，相同质量的烷烃，碳的质量分数越大，燃烧放出的热量越少，D错误。]3．已知：①H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)ΔH1＝－57.3kJ·mol－1，②2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH2＝－571.6kJ·mol－1，下列有关说法正确的是()A．向含0.1molNaOH的溶液中加入一定体积的0.1mol·L－1乙二酸，反应中的能量变化如图所示B．NH3·H2O(aq)＋H＋(aq)=NHeq\o\al(＋,4)(aq)＋H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1C．氢气的标准燃烧热为571.6kJ·mol－1D．若反应②中水为气态，则同样条件下的反应热：ΔH<ΔH2A[因乙二酸是弱酸，弱酸的电离平衡是一个吸热过程，故生成0.1molH2O(l)时放出的热量小于5.73kJ，A项正确；NH3·H2O为弱碱，反应中的ΔH>－57.3kJ·mol－1，B项错误；反应消耗1molH2(g)生成H2O(l)放出的热量为285.8kJ，故H2的标准燃烧热为285.8kJ·mol－1，C项错误；D项，水为气态时，放出的热量少，但ΔH大，即ΔH>ΔH2，D项错误。]中和反应反应热的测定4．某实验小组用0.55mol·L－1NaOH溶液和0.50mol·L－1H2SO4溶液进行反应热的测定，实验装置如图所示。(1)装置中碎泡沫塑料的作用是__________________________。(2)写出该反应的热化学方程式[生成1molH2O(l)时的反应热为－57.3kJ·mol－1]：______________________________________________________________________________________________________________________________。(3)取50mLNaOH溶液和30mLH2SO4溶液进行实验，实验数据如表所示。①请填写表格中的空白：温度次数起始温度t1/℃温度差平均值(t2－t1)/℃H2SO4NaOH平均值终止温度t2/℃126.226.026.130.1227.027.427.233.3325.925.925.929.8426.426.226.330.4②近似认为0.55mol·L－1NaOH溶液和0.50mol·L－1H2SO4溶液的密度都是1.0g·mL－1，中和后生成溶液的比热容c＝4.18J·(g·℃)－1。则生成1molH2O(l)时的反应热ΔH＝________(取小数点后一位)。③上述实验数值结果与－57.3kJ·mol－1有偏差，产生偏差的原因不可能是________(填字母)。a．实验装置保温、隔热效果差b．量取NaOH溶液的体积时仰视读数c．分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中d．用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度(4)现将一定足量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和1L1mol·L－1的稀盐酸恰好完全反应，其反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，则ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系为_________________。[解析](3)①第2组数据偏差较大，应舍去，其他三组的温度差平均值为4.0℃。②ΔH＝－[(50＋30)mL×1.0g·mL－1×4.0℃×4.18×10－3kJ·g－1·℃－1÷0.025mol]≈－53.5kJ·mol－1。③放出的热量少可能是散热、多次加入碱或起始温度读得较高等原因。(4)稀氢氧化钠溶液，稀氢氧化钙中溶质都完全电离，稀氨水中的溶质是弱电解质，它与盐酸的反应中NH3·H2O的电离要吸收热量，故中和热要小一些，ΔH3要大一些。[答案](1)隔热保温，减小热量的损失(2)H2SO4(aq)＋2NaOH(aq)=Na2SO4(aq)＋2H2O(l)ΔH＝－114.6kJ·mol－1(3)①4.0②－53.5kJ·mol－1③b(4)ΔH1＝ΔH2<ΔH3盖斯定律及其应用1．盖斯定律(1)内容一个化学反应，不论是一步完成，还是分几步完成，其总的热效应是完全相等的。即：化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应途径无关。(2)意义间接计算某些反应的反应热。(3)应用转化关系反应热间的关系aAeq\o(→,\s\up10(ΔH1))B、Aeq\o(→,\s\up10(ΔH2))eq\f(1,a)BΔH1＝aΔH2ΔH1＝－ΔH2ΔH＝ΔH1＋ΔH22．反应热大小的比较(1)看物质状态。物质的气、液、固三态转化时的能量变化如下：(2)看ΔH的符号。比较反应热大小时不要只比较ΔH数值的大小，还要考虑其符号。(3)看化学计量数。当反应物与生成物的状态相同时，化学计量数越大，放热反应的ΔH越小，吸热反应的ΔH越大。(4)看反应的程度。对于可逆反应，参加反应的物质的量和状态相同时，反应的程度越大，热量变化越大。(5)示例试比较下列各组ΔH的大小。①同一反应，生成物状态不同时A(g)＋B(g)=C(g)ΔH1<0A(g)＋B(g)=C(l)ΔH2<0则ΔH1>ΔH2(填“>”“<”或“＝”，下同)。②同一反应，反应物状态不同时S(g)＋O2(g)=SO2(g)ΔH1<0S(s)＋O2(g)=SO2(g)ΔH2<0则ΔH1<ΔH2。③两个有联系的不同反应相比C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1<0C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH2<0则ΔH1<ΔH2。盖斯定律的应用“三步”确定热化学方程式或ΔH1．(2021·河北选择性考试，T16，节选)大气中的二氧化碳主要来自煤、石油及其他含碳化合物的燃烧。已知25℃时，相关物质的燃烧热数据如下表：物质H2(g)C(石墨，s)C6H6(l)燃烧热ΔH/(kJ·mol－1)－285.8－393.5－3267.5则25℃时H2(g)和C(石墨，s)生成C6H6(l)的热化学方程式为__________________________________________________________。[解析]由题给燃烧热数据可得，①H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH1＝－285.8kJ·mol－1，②C(石墨，s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH2＝－393.5kJ·mol－1，③C6H6(l)＋eq\f(15,2)O2(g)=6CO2(g)＋3H2O(l)ΔH3＝－3267.5kJ·mol－1，根据盖斯定律，目标方程式可由3×①＋6×②－③得到，其ΔH＝(－285.8kJ·mol－1)×3＋(－393.5kJ·mol－1)×6－(－3267.5kJ·mol－1)＝＋49.1kJ·mol－1，故H2(g)与C(石墨，s)生成C6H6(l)的热化学方程式为3H2(g)＋6C(石墨，s)=C6H6(l)ΔH＝＋49.1kJ·mol－1。[答案]3H2(g)＋6C(石墨，s)=C6H6(l)ΔH＝＋49.1kJ·mol－12．(2019·北京等级考，T27节选)已知反应器中还存在如下反应：ⅰ．CH4(g)＋H2O(g)=CO(g)＋3H2(g)ΔH1ⅱ．CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)ΔH2ⅲ．CH4(g)=C(s)＋2H2(g)ΔH3……ⅲ为积炭反应，利用ΔH1和ΔH2计算ΔH3时，还需要利用______________________________________________反应的ΔH。[解析]根据盖斯定律，由ⅰ＋ⅱ－ⅲ或ⅰ－ⅱ－ⅲ可确定目标反应。[答案]C(s)＋2H2O(g)=CO2(g)＋2H2(g)或C(s)＋CO2(g)=2CO(g)反应热的比较3．联氨(N2H4)常温下为无色液体，可用作火箭燃料。下列说法不正确的是()①2O2(g)＋N2(g)=N2O4(l)ΔH1②N2(g)＋2H2(g)=N2H4(l)ΔH2③O2(g)＋2H2(g)=2H2O(g)ΔH3④2N2H4(l)＋N2O4(l)=3N2(g)＋4H2O(g)ΔH4＝－1048.9kJ·mol－1A．O2(g)＋2H2(g)=2H2O(l)ΔH5，ΔH5>ΔH3B．ΔH4＝2ΔH3－2ΔH2－ΔH1C．1molO2(g)和2molH2(g)具有的总能量高于2molH2O(g)D．联氨和N2O4作火箭推进剂的原因之一是反应放出大量的热A[O2(g)＋2H2(g)=2H2O(g)ΔH3；O2(g)＋2H2(g)=2H2O(l)ΔH5；两个反应均为放热反应，ΔH均为负值，放热越多，ΔH越小，由于生成液态水放热更多，所以ΔH5<ΔH3，A错误；根据盖斯定律，③×2－②×2－①得，2N2H4(l)＋N2O4(l)=3N2(g)＋4H2O(g)，所以ΔH4＝2ΔH3－2ΔH2－ΔH1，B正确；O2(g)＋2H2(g)=2H2O(g)ΔH3，该反应为放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，C正确；由ΔH4＝－1048.9kJ·mol－1知，反应放出大量的热，所以可以用联氨和N2O4作火箭推进剂，D正确。]4．(2021·浙江6月选考)相同温度和压强下，关于反应的ΔH，下列判断正确的是()A．ΔH1＞0，ΔH2＞0 B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2C．ΔH1＞ΔH2，ΔH3＞ΔH2 D．ΔH2＝ΔH3＋ΔH4C[一般的烯烃与氢气发生加成反应为放热反应，环己烯、1,3­环己二烯分别与氢气发生的加成反应均为放热反应，因此，ΔH1<0，ΔH2<0，A不正确；苯分子中没有碳碳双键，其中的碳碳键是介于单键和双键之间的特殊的共价键，因此，其与氢气完全加成的反应热不等于环己烯、1,3­环己二烯分别与氢气发生的加成反应的反应热之和，即ΔH3≠ΔH1＋ΔH2，B不正确；ΔH1<0，ΔH2<0，由于1mol1,3­环己二烯与氢气完全加成后消耗的氢气是等量环己烯的2倍，故其放出的热量更多，其ΔH1>ΔH2；苯与氢气发生加成反应生成1,3­环己二烯的反应为吸热反应(ΔH4>0)，根据盖斯定律可知，苯与氢气完全加成的反应热ΔH3＝ΔH4＋ΔH2，因此ΔH3>ΔH2，ΔH2＝ΔH3－ΔH4，C正确，D错误。]1．(双选)(2021·湖南选择性考试，T14)铁的配合物离子(用[L－Fe－H]＋表示)催化某反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如图所示：下列说法错误的是()A．该过程的总反应为HCOOHeq\o(=,\s\up10(催化剂))CO2↑＋H2↑B．H＋浓度过大或者过小，均导致反应速率降低C．该催化循环中Fe元素的化合价发生了变化D．该过程的总反应速率由Ⅱ→Ⅲ步骤决定CD[分析题给反应机理图，可知该过程的反应物为HCOOH，生成物为CO2和H2，则该过程的总反应为HCOOHeq\o(=,\s\up10(催化剂))CO2↑＋H2↑，A说法正确；H＋浓度过大，抑制HCOOH的电离，HCOO－浓度减小，会降低Ⅰ→Ⅱ步骤的反应速率，H＋浓度过小，会降低Ⅲ→Ⅳ步骤反应速率，故H＋浓度过大或者过小，均会导致反应速率降低，B说法正确；整个催化循环过程中Fe元素化合价均为＋3价，故该催化循环中Fe元素的化合价没有发生变化，C说法错误；由相对能量的变化情况图可以得出，该反应过程中的Ⅳ→Ⅰ步骤的活化能Ea＝86.1kJ·mol－1，为该反应进程中的最大活化能，故该过程的决速步骤为Ⅳ→Ⅰ步骤，D说法错误。]2．(1)(2021·全国乙卷，T15节选)Kistiakowsky曾研究了NOCl光化学分解反应，在一定频率(ν)光的照射下机理为：其中hν表示一个光子能量，NOCl*表示NOCl的激发态。可知，分解1mol的NOCl需要吸收_______mol光子。(2)(2021·湖南选择性考试，T16节选)氨热分解法制氢气相关化学键的键能数据如下：化学键N≡NH—HN—H键能E/(kJ·mol－1)946436.0390.8在一定温度下，利用催化剂将NH3分解为N2和H2。反应2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)ΔH＝________kJ·mol－1。(3)(2021·全国甲卷，T28节选)二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g)该反应一般认为通过如下步骤来实现：①CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)ΔH1＝＋41kJ·mol－1②CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g)ΔH2＝－90kJ·mol－1总反应的ΔH＝________kJ·mol－1；若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是________(填标号)，判断的理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________。ABCD[解析](1)反应总方程式为2NOCl＋hν→2NO＋Cl2，故分解1molNOCl需要0.5mol的光子。(2)ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和，根据热化学方程式以及表格中数据可得ΔH＝390.8kJ·mol－1×3×2－(946kJ·mol－1＋436.0kJ·mol－1×3)＝＋90.8kJ·mol－1。(3)由盖斯定律可知，反应①＋反应②得总反应方程式，则总反应的ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝＋41kJ·mol－1＋(－90kJ·mol－1)＝－49kJ·mol－1。该总反应是放热反应，生成物的总能量比反应物的总能量低，B、D错误；反应①为慢反应，是总反应的决速步骤，则反应①的活化能比反应②的大，A正确，C错误。[答案](1)0.5(2)＋90.8(3)－49AΔH1为正值，ΔH2和ΔH为负值，反应①活化能大于反应②的活化能3．(2020·浙江7月选考，T27)100mL0.200mol·L－1CuSO4溶液与1.95g锌粉在量热计中充分反应。测得反应前温度为20.1℃，反应后最高温度为30.1℃。已知：反应前后，溶液的比热容均近似为4.18J·g－1·℃－1、溶液的密度均近似为1.00g·cm－3，忽略溶液体积、质量变化和金属吸收的热量。请计算：(1)反应放出的热量Q＝________________J。(2)反应Zn(s)＋CuSO4(aq)=ZnSO4(aq)＋Cu(s)的ΔH＝____________________kJ·mol－1(列式计算)。[解析](1)根据Q＝cmΔt，反应放出的热量Q＝4.18J·g－1·℃－1×100mL×1.00g·cm－3×(30.1℃－20.1℃)＝4.18×103J。(2)n(CuSO4)＝0.1L×0.200mol·L－1＝0.02mol，n(Zn)＝eq\f(1.95g,65g·mol－1)＝0.03mol，显然Zn过量，即0.02molZn和0.02molCuSO4反应放出的热量为4.18kJ，故反应Zn(s)＋CuSO4(aq)=ZnSO4(aq)＋Cu(s)的ΔH＝－eq\f(4.18kJ,0.02mol)＝－209kJ·mol－1。[答案](1)4.18×103(2)－eq\f(4.18×103/1000,0.100×0.200)kJ·mol－1＝－209在钯基催化剂表面上，甲醇制氢的反应历程如图所示，其中吸附在钯催化剂表面上的物种用*标注。CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)的ΔH＝______kJ·mol－1；该历程中最大能垒(活化能)E正＝________kJ·mol－1，写出该步骤的化学方程式为_________________________________________________________________________________________________________________________________________。[解析]由图中信息可得甲醇的相对能量为0，生成物相对能量为97.9kJ·mol－1，根据ΔH＝生成物总能量－反应物总能量，则CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)的ΔH＝＋97.9kJ·mol－1；根据图像可以看出，CO*＋4H*=CO*＋2H2(g)[或4H*=2H2(g)]反应历程中活化能E正最大，E正＝113.9kJ·mol－1－(－65.7kJ·mol－1)＝179.6kJ·mol－1。[答案]＋97.9179.6CO*＋4H*=CO*＋2H2(g)[或4H*=2H2(g)]

第27讲原电池化学电源(基础课)1．了解原电池的含义及构成。2．理解原电池的工作原理及应用。3．了解常见化学电源的种类及工作原理。4．会写电极反应和电池反应式。原电池的工作原理及应用1．原电池的构成(1)概念和反应本质原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。(2)构成条件反应能发生自发进行的氧化还原反应(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)电极一般是活泼性不同的两电极(金属或石墨)闭合回路①电解质溶液②两电极直接或间接接触③两电极插入电解质溶液中2．原电池的工作原理如图是Cu­Zn原电池，请填空：(1)两装置的反应原理电极名称负极正极电极材料ZnCu电极反应Zn－2e－=Zn2＋Cu2＋＋2e－=Cu反应类型氧化反应还原反应盐桥中离子移向盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼胶，工作时K＋移向正极，Cl－移向负极(2)原电池中的三个方向①电子方向：从负极流出沿导线流入正极。②电流方向：从正极沿导线流向负极。③离子的迁移方向：电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移。盐桥溶液中阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移。(3)盐桥的作用①连接内电路，形成闭合回路。②平衡电荷，使原电池不断产生电流。3．原电池原理的应用(1)比较金属活动性强弱两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。(2)加快氧化还原反应的速率一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率_加快。例如，在Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。(3)设计制作化学电源两金属作电极时负极金属不一定比正极金属活泼，如Mg—NaOH(aq)—Al中Al为负极，Fe—浓HNO3—Cu中Cu为负极。原电池的构成与工作原理1．(2021·广州模拟)某小组为研究原电池原理，设计如图装置，下列叙述正确的是()A．若X为Fe，Y为Cu，铁为正极B．若X为Fe，Y为Cu，电子由铜片流向铁片C．若X为Fe，Y为C，碳棒上有红色固体析出D．若X为Cu，Y为Zn，锌片发生还原反应[答案]C2．某学习小组的同学查阅相关资料知氧化性：Cr2Oeq\o\al(2－,7)>Fe3＋，设计了盐桥式的原电池(如图所示)。盐桥中装有琼脂与饱和K2SO4溶液。下列叙述中正确的是()A．甲烧杯的溶液中发生还原反应B．乙烧杯中发生的电极反应为2Cr3＋＋7H2O－6e－=Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋14H＋C．外电路的电流方向是从b到aD．电池工作时，盐桥中的SOeq\o\al(2－,4)移向乙烧杯C[A项，甲烧杯的溶液中发生氧化反应：Fe2＋－e－=Fe3＋；B项，乙烧杯的溶液中发生还原反应，应为Cr2Oeq\o\al(2－,7)得到电子生成Cr3＋；C项，a极为负极，b极为正极，外电路中电流方向由b到a；D项，SOeq\o\al(2－,4)向负极移动，即移向甲烧杯。]原电池的工作原理简图注意：①若有盐桥，盐桥中的阴离子移向负极区，阳离子移向正极区。②若有交换膜，离子可选择性通过交换膜，如阳离子交换膜，阳离子可通过阳离子交换膜移向正极。原电池原理的应用3．M、N、P、E四种金属，已知：①M＋N2＋=N＋M2＋；②M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M表面有大量气泡逸出；③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中，电极反应为E2＋＋2e－=E，N－2e－=N2＋。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是()A．P>M>N>E B．E>N>M>PC．P>N>M>E D．E>P>M>NA[由①可知还原性：M>N，由②可知还原性：P>M，由③可知还原性：N>E，故可推知还原性：P>M>N>E，A正确。]4．(双选)将镉(Cd)浸在氯化钴(CoCl2)溶液中，发生反应的离子方程式为Co2＋(aq)＋Cd(s)=Co(s)＋Cd2＋(aq)，如将该反应设计为如图的原电池，则下列说法一定错误的是()甲乙A．Cd作正极，Co作负极B．原电池工作时，电子从负极沿导线流向正极C．根据阴阳相吸原理，盐桥中的阳离子向负极(甲池)移动D．甲池中盛放的是CdCl2溶液，乙池中盛放的是CoCl2溶液AC[将该反应设计为原电池时，Cd作负极，电极反应为Cd－2e－=Cd2＋；Co作正极，电极反应为Co2＋＋2e－=Co，盐桥中的阳离子向正极(乙池)移动。]5．有下列图像，请选择合适的图像填空：ABCD(1)将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸中，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是________。(2)将过量的两份锌粉a、b分别加入定量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是________。(3)将(1)中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液，其他条件不变，则图像是________。[答案](1)A(2)B(3)C6．设计原电池装置证明Fe3＋的氧化性比Cu2＋强。(1)写出能说明氧化性Fe3＋大于Cu2＋的离子方程式：_____________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)若要将上述反应设计成原电池，电极反应式分别是：①负极：_____________________________________________。②正极：_____________________________________________。(3)在框中画出装置图，指出电极材料和电解质溶液：①不含盐桥②含盐桥[答案](1)2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋(2)①Cu－2e－=Cu2＋②2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋3①不含盐桥②含盐桥原电池设计的一般思路(1)正、负极材料的选择：根据氧化还原关系找出正、负极材料，一般选择活泼性较强的金属作为负极；活泼性较弱的金属或可导电的非金属(如石墨等)作为正极。(2)电解质溶液的选择：电解质溶液一般要能够与负极发生相应反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生相应反应(如溶解于溶液中的空气)。但如果氧化反应和还原反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥)，则两个容器中的电解质溶液一般选择与电极材料相同的阳离子溶液。(3)画装置图：注明电极材料与电解质溶液。但应注意盐桥不能画成导线，要形成闭合回路。常见化学电源1．化学电源的优点和优劣判断标准(1)相对其他能源，电池的优点是能量转换效率较高，供电稳定可靠，形状、大小可根据需要设计，使用方便等。(2)判断电池优劣的标准是电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少(比能量)或者输出功率的大小(比功率)，以及电池可储存时间的长短。2．一次电池(1)碱性锌锰电池碱性锌锰电池的负极是Zn，正极是MnO2，电解质是KOH，其电极反应如下：负极：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2；正极：2MnO2＋2H2O＋2e－=2MnO(OH)＋2OH－；总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnO(OH)＋Zn(OH)2。(2)银锌电池银锌电池的负极是Zn，正极是Ag2O，电解质是KOH，其电极反应如下：负极：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2；正极：Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－；总反应：Zn＋Ag2O＋H2O=Zn(OH)2＋2Ag。(3)锂电池锂电池是用金属锂作负极，石墨作正极，电解质溶液由四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯(SOCl2)中组成。其电极反应如下：负极：8Li－8e－=8Li＋；正极：3SOCl2＋8e－=6Cl－＋SOeq\o\al(2－,3)＋2S；总反应：8Li＋3SOCl2=6LiCl＋Li2SO3＋2S。3．二次电池(1)铅酸蓄电池：总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O二次电池充电时的电极连接即正极接正极，负极接负极。(2)锂离子电池：放电总反应为LixCy＋Li1－xCoO2=LiCoO2＋Cy负极：LixCy－xe－=xLi＋＋Cy正极：Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－=LiCoO24．燃料电池燃料电池中的常见燃料有氢气、烃(CH4、C2H6)、烃的衍生物(甲醇、乙醇)、CO、金属(Al、Li等)，燃料在电池中的负极发生反应。以氢氧燃料电池为例介质酸性碱性负极反应式2H2－4e－=4H＋2H2＋4OH－－4e－=4H2O正极反应式O2＋4H＋＋4e－=2H2OO2＋2H2O＋4e－=4OH－电池总反应式2H2＋O2=2H2O(1)燃料电池的电极不参加电极反应，通入的燃料发生负极反应，O2发生正极反应。(2)书写电极反应式时，注意介质参与的反应。化学电源中电极反应式的书写化学电源中电极反应式书写的一般方法(1)明确两极的反应物；(2)明确直接产物：根据负极氧化、正极还原，明确两极的直接产物；(3)确定最终产物：根据介质环境和共存原则，找出参与的介质粒子，确定最终产物；(4)配平：根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。注意：①H＋在碱性环境中不存在；②O2－在水溶液中不存在，在酸性环境中结合H＋，生成H2O，在中性或碱性环境中结合H2O，生成OH－；③若已知总反应式时，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式。1．一种锂离子电池的反应式为LixC6＋Li1－xCoO2C6＋LiCoO2(x<1)。(1)充电时，阴极反应式为_______________________________，(2)放电时，正极反应式为________________________________。[答案](1)C6＋xe－＋xLi＋=LixC6(2)Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋=LiCoO22．以甲醇为燃料，写出下列介质中的电极反应式(1)eq\o(\a\al(酸性溶液,或含质,子交换膜))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\o(\a\al(正极：______________________，,负极：______________________；))))(2)碱性溶液eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\o(\a\al(正极：______________________，,负极：______________________；))))(3)eq\o(\a\al(固体氧化物,其中O2－可,以在固体介质,中自由移动))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\o(\a\al(正极：______________________,___________