立足宏观辨识微观探析 构建能量变化解题模型(原卷版)

立足宏观辨识微观探析构建能量变化解题模型一、盖斯定律的运用化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关，这就是盖斯定律。盖斯定律的应用价值在于可以根据已准确测定的反应热来求知实验难测或根本无法测定的反应热，可以利用已知的反应热计算未知的反应热。解答该类题目不仅要清楚书写热化学方程式的要求和注意事项，理解盖斯定律的含义，还要合理设计反应途径，正确加减热化学方程式。例1(2024·山东卷，20节选)水煤气是H2的主要来源，研究CaO对C-H2O体系制H2的影响，涉及主要反应如下：C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)()ΔH1CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)()ΔH2CaO(s)＋CO2(g)=CaCO3(s)()ΔH3C(s)＋CaO(s)＋2H2O(g)CaCO3(s)＋2H2(g)的焓变ΔH=_______(用代数式表示)。【解题模型】【变式1】CO2的资源化利用能有效减少CO2排放缓解能源危机。用CO2、H2为原料合成甲醇(CH3OH)过程主要涉及以下反应：a)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H1b)CO2g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H2=+41.2kJ/molc)CO(g)+H2(g)CH3OH(g)△H3=-45.1kJ/mol根据盖斯定律，反应a的△H1=___________。二、能量变化历程中能垒图能垒指的是由于化学反应的成功发生对于反应物到达能量高的过渡态的过程的依赖性而产生的一个“阻碍”，只有一部分有足够能量的分子才能跨越能垒进行反应，每一个小的分步反应的从较低能量到过渡态所吸收的能量，可以理解成ΔH-t图中“爬坡”的阶段，这些阶段的吸收的能量都是能垒。活化能越高，能垒越高，反应速率越慢，反之亦然。例2(2024·安徽卷，10)某温度下，在密闭容器中充入一定量的X(g)，发生下列反应：X(g)Y(g)(ΔH1)，Y(g)Z(g)(ΔH2)，测得各气体浓度与反应时间的关系如图所示。下列反应进程示意图符合题意的是()A．B．C．D．【解题模型】【变式3】叔丁基溴在乙醇中反应的能量变化如图所示：反应1：(CH3)3CBr→(CH3)2C=CH2+HBr反应2：C2H5OH+(CH3)3CBr→(CH3)3COC2H5+HBr下列说法不正确的是()A．过渡态能量：①＞②＞③B．(CH3)3COC2H5可以逆向转化为(CH3)3CBr，但不会转化为(CH3)2C=CH2C．若将上述反应体系中的叔丁基溴改为叔丁基氯，则E4—E3的值增大D．向(CH3)3CBr的乙醇溶液中加入NaOH并适当升温，可以得到较多的(CH3)2C=CH2三、新型二次电池装置利用化学反应的可逆性，可以组建成一个新电池，即当一个化学反应转化为电能之后，还可以用电能使化学体系修复，然后再利用化学反应转化为电能，所以叫二次电池，又称为充电电池或蓄电池，二次电池已成为人类社会不可或缺的储能和供能设备。例3(2024·安徽卷，11)我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如下。该电池分别以Zn-TCPP(局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和Zn为电极，以ZnSO4和KI混合液为电解质溶液。下列说法错误的是()A．标注框内所示结构中存在共价键和配位键B．电池总反应为：I3-+ZnZn2++3I-C．充电时，阴极被还原的Zn2+主要来自Zn-TCPPD放电时，消耗0.65gZn，理论上转移0.02mol电子【解题模型】【变式3】我国科学家发明了一种以和MnO2为电极材料的新型电池，其内部结构如下图所示，其中①区、②区、③区电解质溶液的酸碱性不同。放电时，电极材料学转化为下列说法错误的是()A．放电时，电子从b电极经过导线传导到a电极B．放电时，a电极的电极反应式为MnO2+4H++2e⁻=Mn2++2H2OC．充电时，③区溶液碱性增强D．充电一段时间后，②区K2SO4浓度增大四、多池多室带膜电化学装置交换膜隔离两种电解质溶液，避免负极材料与能发生反应的电解质溶液直接接触，能提高电流效率。在这种装置中，交换膜起到盐桥作用，且优于盐桥(盐桥需要定时替换或再生)。这类试题均以“文字叙述+离子交换膜+电化学装置图”的方式呈现，考查的并不是离子交换膜的具体结构，而是以离子交换膜在化学电源、电解制备物质或电渗析等方面的实际应用为载体，考查电化学基础知识及基本的化学思想与方法。例4(2024·辽宁卷，12)“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合HCHO高效制H2的方法，装置如图所示。部分反应机理为：。下列说法错误的是()A．相同电量下H2理论产量是传统电解水的1.5倍B．阴极反应：2H2O+2e-=H2↑+2OH-C．电解时OH-通过阴离子交换膜向b极方向移动D．阳极反应：【解题模型】第一步：分清隔膜类型。即交换膜属于阳膜、阴膜或质子膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过隔膜。第二步：写出电极反应式，判断交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷平衡判断离子迁移方向。第三步：分析隔膜作用。在产品制备中，隔膜作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或避免产物因发生反应而造成危险。【变式4】某兴趣小组用铅酸蓄电池为电源，电解NaB(OH)4溶液制备H3BO3，电解的工作原理如图，下列叙述错误的是()A．铅酸蓄电池