（山东专用）2020届高考化学一轮复习 专题五 化学能与热能课件

专题五化学能与热能高考化学(山东专用)五年高考A组山东省卷、课标Ⅰ卷题组考点一化学反应中能量变化1.(2013山东理综,12,4分)对于反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)ΔH0,在其他条件不变的情况下 ()A.加入催化剂,改变了反应的途径,反应的ΔH也随之改变B.改变压强,平衡不发生移动,反应放出的热量不变C.升高温度,反应速率加快,反应放出的热量不变D.若在原电池中进行,反应放出的热量不变答案BΔH的大小取决于反应的始态和终态,与反应途径无关,A项错误;该反应是反应前后气体分子数不变的反应,改变压强,平衡不移动,反应放出的热量不变,B项正确;升高温度,平衡逆向移动,反应放出的热量减少,C项错误;若反应在原电池中进行,化学能会转化为电能,D项错误。考点二热化学方程式的书写与盖斯定律2.(2017课标Ⅰ,28,14分)近期发现,H2S是继NO、CO之后的第三个生命体系气体信号分子,它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。回答下列问题:(1)下列事实中,不能比较氢硫酸与亚硫酸的酸性强弱的是(填标号)。A.氢硫酸不能与碳酸氢钠溶液反应,而亚硫酸可以B.氢硫酸的导电能力低于相同浓度的亚硫酸C.0.10mol·L-1的氢硫酸和亚硫酸的pH分别为4.5和2.1D.氢硫酸的还原性强于亚硫酸(2)下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。 通过计算,可知系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ)制氢的热化学方程式分别为、,制得等量H2所需能量较少的是。(3)H2S与CO2在高温下发生反应:H2S(g)+CO2(g) COS(g)+H2O(g)。在610K时,将0.10molCO2与0.40molH2S充入2.5L的空钢瓶中,反应平衡后水的物质的量分数为0.02。①H2S的平衡转化率α1=%,反应平衡常数K=。②在620K重复实验,平衡后水的物质的量分数为0.03,H2S的转化率α2α1,该反应的ΔH0。(填“”“”或“=”)③向反应器中再分别充入下列气体,能使H2S转化率增大的是(填标号)。A.H2SB.CO2C.COSD.N2答案(1)D(2)H2O(l) H2(g)+ O2(g)ΔH=286kJ·mol-1H2S(g) H2(g)+S(s)ΔH=20kJ·mol-1系统(Ⅱ)(3)①2.52.8×10-3②③B12解析(1)根据强酸制弱酸规律,可知酸性:H2SO3H2CO3H2S,A项不符合题意;亚硫酸、氢硫酸都是二元弱酸,等浓度的亚硫酸的导电能力比氢硫酸的强,说明亚硫酸的电离程度大于氢硫酸,可以证明酸性:H2SO3H2S,B项不符合题意;等浓度的二元弱酸溶液,酸电离产生的c(H+)越大,溶液的pH越小,则对应酸的酸性越强,所以亚硫酸的pH比等浓度的氢硫酸的pH小,可以证明酸性:H2SO3H2S,C项不符合题意;物质的还原性与其电离产生氢离子的浓度大小无关,因此不能证明二者的酸性强弱,D项符合题意。(2)①H2SO4(aq) SO2(g)+H2O(l)+ O2(g)ΔH1=327kJ·mol-1②SO2(g)+I2(s)+2H2O(l) 2HI(aq)+H2SO4(aq)ΔH2=-151kJ·mol-1③2HI(aq) H2(g)+I2(s)ΔH3=110kJ·mol-1④H2S(g)+H2SO4(aq) S(s)+SO2(g)+2H2O(l)ΔH4=61kJ·mol-1根据盖斯定律由①+②+③可得系统(Ⅰ)的热化学方程式:H2O(l) H2(g)+ O2(g)ΔH=2861212kJ·mol-1;由②+③+④可得系统(Ⅱ)的热化学方程式:H2S(g) H2(g)+S(s)ΔH=20kJ·mol-1。根据系统(Ⅰ)、系统(Ⅱ)的热化学方程式可知产生等量的氢气,后者吸收的热量比前者少。(3)①设平衡时反应的H2S的物质的量为xmol。H2S(g)+CO2(g) COS(g)+H2O(g)开始0.40mol0.10mol00转化xmolxmolxmolxmol平衡(0.40-x)mol(0.10-x)molxmolxmol = =0.02解得x=0.01,所以H2S的平衡转化率α1= ×100%=2.5%。在610K时,该反应的化学平衡常数K= = = ≈2.8×10-3。②温度由610K升高到620K,平衡时水的物质的量分数由0.02变为0.03,所以H2S的转化率增大,即α2α1;根据题意可知升高温度,化学平衡向正反应方向移动,所以该反应的正反应为吸热反应,即ΔH0。2(H)()nOn总(0.40)(0.10)xxxxx0.01mol0.40mol222(COS)(H)(H)(CO)ccOcSc222(COS)(H)(H)(CO)nnOnSn0.010.01(0.400.01)(0.100.01)③增大H2S的浓度,平衡正向移动,但加入量远远大于平衡移动时H2S的消耗量,所以H2S转化率减小,A项错误;增大CO2的浓度,平衡正向移动,H2S转化率增大,B项正确;COS是生成物,增大生成物的浓度,平衡逆向移动,H2S转化率减小,C项错误;N2是与反应体系无关的气体,充入N2,不能使化学平衡发生移动,所以对H2S转化率无影响,D项错误。B组课标卷、其他自主命题省(区、市)卷题组考点一化学反应中能量变化1.(2019北京理综,7,6分)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) ()答案B本题考查了电解质的电离、电离方程式的书写、电解原理和化学键与能量的关系等知识。通过图示、化学方程式等形式考查学生接受、吸收、整合化学信息的能力;试题以图示形式呈现物质变化规律,体现了变化观念与平衡思想的学科核心素养及运用模型解释化学现象、揭示现象的本质和规律的学科思想,体现了学以致用的价值观念。B项中用惰性电极电解CuCl2溶液的化学方程式是CuCl2 Cu+Cl2↑。解题方法D项中反应热的计算方法是:ΔH=-(生成HCl所放出的能量-断裂H2、Cl2中的化学键所吸收的能量)=-(431kJ·mol-1×2-436kJ·mol-1-243kJ·mol-1)=-183kJ·mol-1。2.(2019江苏单科,11,4分)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ΔH0B.氢氧燃料电池的负极反应为O2+2H2O+4e- 4OH-C.常温常压下,氢氧燃料电池放电过程中消耗11.2LH2,转移电子的数目为6.02×1023D.反应2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)的ΔH可通过下式估算:ΔH=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本题涉及的考点有化学反应自发进行的判据、燃料电池电极反应式的书写、气体摩尔体积的应用、焓变的计算,考查学生运用化学反应原理的相关知识分析和解决化学问题的能力,通过氢能源应用的科学实践活动体现科学探究与创新意识的学科核心素养。A项,2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)的ΔS0,一定温度下该反应能自发进行,则ΔH-TΔS0,故ΔH0;B项,氢氧燃料电池的负极发生氧化反应:H2-2e- 2H+;C项,11.2LH2在常温常压下不是0.5mol,转移电子数目不为6.02×1023;D项,ΔH=反应中断裂旧共价键的键能之和-反应中形成新共价键的键能之和。易错警示ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量、ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和,注意二者的区别。3.(2016江苏单科,8,2分)通过以下反应均可获取H2。下列有关说法正确的是 ()①太阳光催化分解水制氢:2H2O(l) 2H2(g)+O2(g)ΔH1=571.6kJ·mol-1②焦炭与水反应制氢:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)ΔH2=131.3kJ·mol-1③甲烷与水反应制氢:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)ΔH3=206.1kJ·mol-1A.反应①中电能转化为化学能B.反应②为放热反应C.反应③使用催化剂,ΔH3减小D.反应CH4(g) C(s)+2H2(g)的ΔH=74.8kJ·mol-1答案DA项,反应①中太阳能转化为化学能,故错误;B项,反应②为吸热反应,故错误;C项,使用催化剂不能改变反应的反应热(ΔH),故错误;D项,根据盖斯定律,③-②可得CH4(g) C(s)+2H2(g)ΔH=74.8kJ·mol-1,故正确。4.(2015北京理综,9,6分)最新报道:科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下: 下列说法正确的是 ()A.CO和O生成CO2是吸热反应B.在该过程中,CO断键形成C和OC.CO和O生成了具有极性共价键的CO2D.状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程答案CA项,CO和O生成CO2是放热反应;B项,观察反应过程的示意图知,该过程中,CO中的化学键没有断裂形成C和O;C项,CO和O生成的CO2分子中含有极性共价键;D项,状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O反应的过程。5.(2015课标Ⅱ,27,14分)甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇,发生的主要反应如下:①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)ΔH1②CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)ΔH2③CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)ΔH3回答下列问题:(1)已知反应①中相关的化学键键能数据如下:由此计算ΔH1=kJ·mol-1;已知ΔH2=-58kJ·mol-1,则ΔH3=kJ·mol-1。(2)反应①的化学平衡常数K表达式为;图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为(填曲线标记字母),其判断理由是。  图1图2(3)合成气组成n(H2)/n(CO+CO2)=2.60时,体系中的CO平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图2所示。α(CO)值随温度升高而(填“增大”或“减小”),其原因是;图2中的压强由大到小为,其判断理由是。答案(1)-99+41(每空2分,共4分)(2)K= [或Kp= ](1分)a反应①为放热反应,平衡常数数值应随温度升高变小(每空1分,共2分)(3)减小升高温度时,反应①为放热反应,平衡向左移动,使得体系中CO的量增大;反应③为吸热反应,平衡向右移动,又使产生CO的量增大;总结果,随温度升高,使CO的转化率降低(1分,2分,共3分)p3p2p1相同温度下,由于反应①为气体分子数减小的反应,加压有利于提升CO的转化率;而反应③为气体分子数不变的反应,产生CO的量不受压强影响。故增大压强时,有利于CO的转化率升高(每空2分,共4分)322(CH)(CO)(H)cOHcc322(CH)(CO)(H)pOHpp解析(1)由反应热与键能的关系可得,ΔH1=1076kJ·mol-1+2×436kJ·mol-1-3×413kJ·mol-1-343kJ·mol-1-465kJ·mol-1=-99kJ·mol-1;依据盖斯定律知,反应③=②-①,则ΔH3=ΔH2-ΔH1=-58kJ·mol-1-(-99kJ·mol-1)=+41kJ·mol-1。(2)由化学平衡常数的定义知,K= ;ΔH10,即反应①是放热反应,升高温度,K值减小,故a曲线能正确反映平衡常数K随温度变化的关系。322(CH)(CO)(H)cOHcc思路分析(1)根据盖斯定律计算反应③的反应热;(2)化学平衡常数只受温度影响,根据温度对平衡移动的影响,判断温度对平衡常数的影响;(3)根据压强、温度对反应①、③的影响,分析CO的转化率变化的原因。知识拓展对于此种化学图像问题,可按以下的方法进行分析:①认清坐标系,理清纵、横坐标所代表的意义,并与化学反应原理挂钩。②紧扣反应特征,理清反应是吸热还是放热,体积是增大还是减小,有无固体、纯液体物质参加反应。③看清起点、拐点