2023届二轮复习 专题十三 化学能与热能 学案

专题十三化学能与热能课标要求考情分析核心素养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.了解焓变(△H)与反应热的含义；5.了解燃烧热、中和热的定义，中和反应反应热的测定；6.了解有关燃烧热、中和热的计算，燃烧热、中和热的热化学方程式的书写；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；8.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新高考3年考频100%变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知试题难度一般考查形式选择题、填空题高频考向:1.选择题：以化学反应与能量的基本概念立题,考查化学反应中能量转化的形式、反应热的有关计算及热化学方程式的书写；2.填空题：以盖斯定律的应用立题，以图像或者实际的化工生产为载体，常涉及平行反应、多步连锁反应、反应历程、快慢反应及活化能等考点，着重考查热化学方程式书写及反应热的计算。命题趋势：高考试卷中的必考题，试题突显化学基础性和命题创新性，体现育人功能和学科价值

。仍会以化工原理综合大题的某一设问为主，也不排除以选择题的形式对盖斯定律的应用及△H的大小比较进行考查。要对以图象、图表为背景考查能量变化、化学键键能、正逆反应的活化能关系及简单计算等多加关注，与反应历程图形结合考查的形式是近年的一种新发展和变化。另外试题可能更加关注能源问题，以期引导考生形成与环境和谐共处，合理利用自然资源的观念。解题思路：解答化学能与热能图像题的技巧总结：一、通览全图，理清坐标含义：能量变化过程图的横坐标一般表示反应的历程，横坐标的不同阶段表示一个完整反应的不同阶段。纵坐标表示能量的变化，不同阶段的最大能垒即该反应的活化能；二、细看变化，分析各段反应：仔细观察曲线(或直线)的变化趋势，分析每一阶段发生的反应是什么，各段反应是放热还是吸热，能量升高的为吸热，能量下降的为放热；三、综合分析，做出合理判断：综合整合各项信息，回扣题目要求，做出合理判断，如利用盖斯定律将各步反应相加，即得到完整反应；催化剂只改变反应的活化能，但不改变反应的反应热。真题溯源[2021.浙江卷]相同温度和压强下，关于反应的△H，下列判断正确的是（）

A.△H1＞0，△H2＞0B.△H3=△H1+△H2C.△H1＞△H2，△H3＞△H2D.△H2=△H3+△H4【答案】C【解析】A．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，△H＜0，故A错误；

B．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，故B错误；

C．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，1mol1，3-环己二烯含2mol碳碳双键，反应放热多，故△H1＞△H2；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（），根据盖斯定律可知，苯与氢气完全加成的反应热，因此，因此△H3＞△H2，故C正确；

D．根据盖斯定律可知，△H3=△H4+△H2，故D错误；故选：C。2.[2021.重庆卷]“天朗气清，惠风和畅”。研究表明，利用Ir+可催化消除大气污染物N2O和CO，简化中间反应进程后，相对能量变化如图所示。已知CO(g)的燃烧热ΔH＝-283kJ/mol，则2N2O(g)＝2N2(g)+O2(g)的反应热ΔH=（

）A.-152kJ/molB.-76kJ/molC.+76kJ/molD.+152kJ/mol【答案】A【解析】①CO(g)的燃烧热ΔH＝-283kJ/mol，CO(g)+12O2(g)=CO2(g)ΔH＝-283kJ/mol，根据图可知，②N2O(g)+CO(g)=N2(g)+CO2(g)ΔH＝-(330-123+229-77)kJ/mol=-359kJ/mol，由盖斯定律可知，②×2-①×2，得2N2O(g)＝2N2(g)+O2(g)的反应热ΔH=-359kJ/mol×2-（-283kJ/mol×2）=-152kJ/mol，故答案选A3.[2021.山东卷]18O标记的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中发生水解，部分反应历程可表示为：能量变化如图所示。已知为快速平衡，下列说法正确的是（）

A.反应Ⅱ、Ⅲ为决速步B.反应结束后，溶液中存在18OH-C.反应结束后，溶液中存在CH318OHD.反应Ⅰ与反应Ⅳ活化能的差值等于图示总反应的焓变【答案】B【解析】A.因

为快速平衡，一般来说，反应的活化能越高，反应速率越慢，由图可知，反应I和反应IV的活化能较高，因此反应的决速步为反应I、IV，，故A错误；

B.反应I为加成反应，而为快速平衡，反应II的成键和断键方式为或，后者能生成18OH-，因此反应结束后，溶液中存在18OH-，故B正确；

C.结合反应历程I、II、III、IV和可知，18O只存在于乙酸甲酯、乙酸、氢氧根离子、水分子中，不会在甲醇分子中存在，故C错误；

D.图示总反应的焓变=反应物的总焓-生成物的总焓=(I反应的活化能-II反应的活化能)-(III反应的活化能-IV反应的活化能)≠I反应的活化能-IV反应的活化能，故D错误。4.[2022.广东广州模考]N2O和CO是环境污染性气体，可在Pt2O+表面转化为无害气体，其反应为：N2O(g)+CO(g)=CO2(g)+N2(g)ΔH，有关化学反应的物质变化过程如图1所示，能量变化过程如图2所示，下列正确的是

（）A.由图1、图2可知ΔH=ΔH1+ΔH2=ΔE1-ΔE2

B.加入Pt2O+作为反应物，可使反应的焓变减小C.正反应的活化能大于逆反应的活化能

D.物质的量相等的N2O、CO的键能总和大于CO2、N2的键能总和【答案】A【解析】A．由1图可知，①N2O(g)+Pt2O+(s)=Pt2O2+(s)+N2(g)

△H1，

②Pt2O2+(s)+CO(g)=Pt2O+(s)+CO2(g)

△H2，结合盖斯定律计算①+②得到N2O（g）+CO（g）=CO2（g）+N2（g），则ΔH=ΔH1+ΔH2，焓变=正反应活化能-逆反应活化能，图2中ΔE1为正反应活化能，ΔE2为逆反应活化能，所以ΔH=ΔE1-ΔE2，A符合题意；

B.Pt2O+为反应的催化剂，故加入Pt2O+，可降低反应的活化能，不能使反应的焓变减小，B不符题意；

C.根据图象可知，△E1小于△E2，正反应的活化能小于逆反应的活化能，C不符题意；

D.该反应为放热反应，所以反应物的键能总和小于生成物的键能总和，D不符题意；答案选A。5.[2022.江苏南京模考]HCHO（g）与O2（g）在催化剂Ca2（PO4）3（OH）（简写为HAP）表面催化生成CO2（g）和H2O（g）的历程示意图如图。已知该反应在较高温度下不能自发进行。

下列说法不正确的是（）A.ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和B.羟基磷灰石（HAP）的作用是降低反应的活化能，加快反应速率C.HCHO与CO2分子中的中心原子的杂化轨道类型相同D.反应HCHO（g）+O2（g）CO2（g）+H2O（g）的ΔS＜0【答案】C【解析】A．任一反应的反应热都满足：ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和，故A正确；

B．由题意可知，羟基磷灰石（HAP）是甲醛催化氧化的催化剂，可以降低反应的活化能，加快反应速率，故B正确；

C．HCHO中C原子的σ键数为3，无孤电子对，杂化方式为sp2杂化，CO2分子中C原子的σ键数为2，无孤电子对，C原子的杂化方式为sp杂化，两者杂化方式不同，故C错误；

D．由图可知，反应HCHO（g）+O2（g）CO2（g）+H2O（g）的ΔH＜0，为放热反应，但在高温下不能自发进行，即高温下，ΔH-TΔS＞0，则ΔS＜＜0，故D正确6.[2022.安徽芜湖一模]肼是一种常见的还原剂，不同条件下分解产物不同，60～300℃时，在Cu等金属表面肼分解的机理如图所示。

已知200℃时：Ⅰ．3N2H4(g)＝N2(g)+4NH3(g)

ΔH1＝-32.9kJ·mol-1；Ⅱ．N2H4(g)+H2(g)＝2NH3(g)

ΔH2＝-41.8kJ·mol-1。下列说法不正确的是A.肼属于共价化合物B.图示过程①、②都是吸热反应C.反应Ⅰ中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2:1D.200℃时，肼分解的热化学方程式为N2H4(g)＝N2(g)+2H2(g)

ΔH＝+50.7kJ·mol-1【答案】B【解析】A．N2H4中只含有共价键，则N2H4属于共价化合物，A不符题意；

B．过程①是N2H4分解生成N2和NH3，已知热化学方程式Ⅰ中△H1为负值，所以图示过程①为放热反应，B符合题意；

C．3N2H4（g）═N2（g）+4NH3（g）反应中，4个N原子的化合价降低得电子，2个N原子的化合价升高失电子，所以氧化剂与还原剂的物质的量之比为2：1，C不符题意；

D．根据盖斯定律：（I）-2×（II）得N2H4（g）=N2（g）+2H2（g）△H=-32.9kJ•mol-1-2×（-41.8kJ•mol-1）=+50.7kJ•mol-1，D不符题意；答案选B。7.[2022.漳浦模考]有关热化学方程式的书写与对应表述均正确的是（）A.稀醋酸与0.1molL-1

NaOH溶液反应：H+（aq）+OH-（aq）=H2O（l）ΔH=-57.3kJmol-1B.密闭容器中，9.6g硫粉与11.2g铁粉混合加热生成17.6g疏化亚铁时，放出19.12kJ热量，则Fe（s）+S（s）=FeS（s）ΔH=-95.6kJmol-1C.氢气的燃烧热为285.8kJmol-1，则水电解的热化学方程式为2H2O（l）=2H2（g）+O2（g）ΔH=285.8kJmol-1D.已知2C（s）+O2（g）=2CO（g）ΔH=-221kJmol-1，则可知C的燃烧热为110.5kJmol-1【答案】B【解析】A．醋酸是弱电解质，不用H+表示，A不符题意；

B.17.6g硫化亚铁为0.2mol，放出热量为19.12kJ，故生成1molFeS时放出的热量为95.6kJ，B符合题意；

C.燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成指定产物时放出的热量，即1mo1氢气完全燃烧生成液态水时放出的热量为285.8kJ，则电解1molH2O时要吸收285.8kJ热量，故热化学方程式为2H2O（l）=2H2（g）+O2（g）ΔH=+(285.8×2)kJmol-1，C不符题意；

D.碳的燃烧热是1molC完全然烧生成CO2时放出的热量，D不符题意；答案选B。8.[2022.四川一模]如图所示是生产水煤气的反应C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g）的能量变化，由图可判断下列说法正确的是（

）A.容器内充入1molCO（g）、1molH2（g）后充分反应，放出（b-a）kJ的热量B.C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g）ΔH=-（b-a）kJ∙mol-1C.该反应过程中既有能量的吸收又有能量的释放D.加入催化剂可以减小（b-a）的值，从而提高反应的焓变【答案】C【解析】A.该反应是可逆反应，容器内充入1molCO（g）、1molH2（g）后充分反应，放出的热量小于（b-a）kJ，A不符题意；

B.化学反应中，ΔH=反应物总键能-生成物总键能，故该反应的热化学方程式为C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g）ΔH=（b-a）kJ∙mol-1，B不符题意；

C.该反应中，反应物中先发生化学键的断裂形成原子，该过程吸收能量；原子再结合为新的物质，该过程释放能量，C符合题意；

D.加入催化剂，只会降低反应的活化能，不会影响反应的焓变，D不符题意；答案选C。9.[2022.湖南联考]（1）以NH3、CO2为原料生产重要的高效氮肥——尿素[CO（NH2）2]，涉及反应的反应过程中能量变化示意图如图1所示：写出第一步反应的热化学方程式：

。已知两步反应中第二步反应是生产尿素的决速步骤，可判断Ea1

（填“>”“<”或“=”）Ea3。（2）我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了丙烷在六方氮化硼催化剂表面氧化脱氢制丙烯的反应历程，部分历程如图2所示，其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。该历程中决速步骤能垒（活化能）为

eV。该历程中最低能垒对应步骤的化学方程式为

。该历程之后可能发生反应的化学方程式为

。（3）已知I．C（s）+CO2（g）=2CO（g）

△H1=+172kJ•mol-1；II．CaSO4（s）+2C（s）=2CO2（g）+CaS（s）

△H2=+226kJ•mol-1。若某反应的平衡常数表达式为K=c4（CO），请结合反应I、II写出此反应的热化学方程式：

。又知该反应正反应的活化能Ea（正）=a

kJ•mol-1，则其逆反应的活化能Ea（逆）=

。【答案】（1）

;<;（2）1.73;（或）;;（3）

;【解析】（1）由第一步反应的