（浙江专用）2020版高考化学二轮复习 专题八 第2课时 焓变、熵变及自发反应课件

第2课时焓变、熵变及自发反应命题调研(2016～2019四年大数据)2016～2019四年考向分布核心素养与考情预测核心素养：证据推理、变化守恒、宏观辨识与微观探析考情解码：本部分考点主要集中在焓变的含义、熵变的含义、自发反应的方向和条件等知识点上，主要以某一个或多个热化学方程式来考查焓变大小、熵变大小、自发反应、速率大小影响因素和平衡移动的形式出现，一般出现在加试题，题型不确定，有选择题，也有填空题，预测2020年选考中题型应该存在变化，但考查方式不太会改变。真题重现1.(2019·浙江4月选考节选)水是“生命之基质”，是“永远值得探究的物质”。关于反应H2(g)＋12O2(g)===H2O(l)，下列说法不正确的是()A.焓变ΔH0，熵变ΔS0B.可以把反应设计成原电池，实现能量的转化C.一定条件下，若观察不到水的生成，说明该条件下反应不能自发进行D.选用合适的催化剂，有可能使反应在常温常压下以较快的速率进行解析氢气在氧气中燃烧生成液态水的反应是一个放热且熵减的反应，A项正确；该反应是一个自发的氧化还原反应，可以将该反应设计成原电池，将化学能转化为电能，B项正确；是否能观察到有水生成除了与反应能否自发进行有关外，还与反应的速率有关，观察不到有水生成，不能说明该条件下反应不能自发进行，C项错误；使用合适的催化剂，有可能使氢气和氧气在常温常压下快速反应，D项正确，故选C。答案C2.(2018·浙江4月选考节选)乙酸乙酯一般通过乙酸和乙醇酯化合成：CH3COOH(l)＋C2H5OH(l)浓H2SO4△CH3COOC2H5(l)＋H2O(l)ΔH＝－2.7kJ·mol－1已知纯物质和相关恒沸混合物的常压沸点如下表：纯物质沸点/℃恒沸混合物(质量分数)沸点/℃乙醇78.3乙酸乙酯(0.92)＋水(0.08)70.4乙酸117.9乙酸乙酯(0.69)＋乙醇(0.31)71.8乙酸乙酯77.1乙酸乙酯(0.83)＋乙醇(0.08)＋水(0.09)70.2关于该反应，下列说法不合理的是(双选)()A.反应体系中硫酸有催化作用B.因为反应方程式前后物质的化学计量数之和相等，所以反应的ΔS等于零C.因为反应的ΔH接近于零，所以温度变化对平衡转化率的影响大D.因为反应前后都是液态物质，所以压强变化对化学平衡的影响可忽略不计解析根据反应方程式可知，硫酸做催化剂和吸水剂，A合理；不存在熵变为零的反应，B不合理；焓变接近于零，说明温度对于平衡移动的影响小，C不合理；因为前后均是液态物质，所以压强对于平衡影响可忽略，D合理；所以答案不合理的是BC。答案BC3.(2018·浙江11月选考节选)实际生产中，常用工艺条件：Fe作催化剂，控制温度773K、压强3.0×107Pa，原料气中N2和H2物质的量之比为1∶2.8。关于合成氨工艺的下列理解，正确的是________(填字母)。A.合成氨反应在不同温度下的ΔH和ΔS都小于零B.控制温度(773K)远高于室温，是为了保证尽可能高的平衡转化率和快的反应速率C.当温度、压强一定时，在原料气(N2和H2的比例不变)中添加少量惰性气体，有利于提高平衡转化率D.基于NH3有较强的分子间作用力可将其液化，不断将液氨移去，利于反应正向进行E.分离空气可得N2，通过天然气和水蒸气转化可得H2，原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒和安全事故发生解析A.反应放热，气体种类和物质的量减少，ΔH和ΔS都小于零，正确；控制温度远高于室温是为了保证催化剂的活性，提高反应速率，并非为了保证尽可能高的平衡转化率和快的反应速率，B错误；恒压条件充入少量惰性气体，相当于减压，平衡逆向移动，不利于提高平衡转化率，C错误；不断将氨气液化，生成物浓度降低，有利于平衡正向移动，D正确，当选；通过天然气和水蒸气转化制得的H2，由于含有CH4、CO等易燃易爆气体，容易出现安全隐患，此外CH4、CO可能会与催化剂反应，造成催化剂活性降低，所以必须经过净化处理，E正确。答案选ADE。答案ADE4.(2017·浙江4月选考，30节选)已知：2Al2O3(s)===4Al(g)＋3O2(g)ΔH1＝＋3351kJ·mol－12C(s)＋O2(g)===2CO(g)ΔH2＝－221kJ·mol－12Al(g)＋N2(g)===2AlN(s)ΔH3＝－318kJ·mol－1碳热还原Al2O3合成AlN的总热化学方程式是___________________________________________________________________________________________，该反应自发进行的条件_______________________________________________________________________________________________________________。解析2Al2O3(s)===4Al(g)＋3O2(g)ΔH1＝＋3351kJ·mol－1①2C(s)＋O2(g)===2CO(g)ΔH2＝－221kJ·mol－1②2Al(g)＋N2(g)===2AlN(s)ΔH3＝－318kJ·mol－1③(①＋3×②＋2×③)/2可得总反应。答案3C(s)＋Al2O3(s)＋N2(g)===2AlN(s)＋3CO(g)ΔH＝＋1026kJ·mol－1高温5.(1)[2015·浙江理综，28(1)]已知：乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：化学键C—HC—CC===CH—H键能/(kJ·mol－1)412348612436计算上述反应的ΔH＝________kJ·mol－1。(2)F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物，例如ClF3、BrF3等。已知反应Cl2(g)＋3F2(g)===2ClF3(g)ΔH＝－313kJ·mol－1，F—F键的键能为159kJ·mol－1，Cl—Cl键的键能为242kJ·mol－1，则ClF3中Cl—F键的平均键能为________kJ·mol－1。答案(1)124(2)172解析(1)设“”部分的化学键键能为akJ·mol－1，则ΔH＝(a＋348＋412×5)kJ·mol－1－(a＋612＋412×3＋436)kJ·mol－1＝124kJ·mol－1。(2)根据ΔH与键能的关系可得：242kJ·mol－1＋159kJ·mol－1×3－ECl－F×6＝－313kJ·mol－1，解得Cl－F键的平均键能为ECl－F＝172kJ·mol－1。考向一利用盖斯定律计算ΔH1.(1)用CaSO4代替O2与燃料CO反应，既可提高燃烧效率，又能得到高纯CO2，是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术，反应①为主反应，反应②和③为副反应。①1/4CaSO4(s)＋CO(g)1/4CaS(s)＋CO2(g)ΔH1＝－47.3kJ·mol－1②CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋CO2(g)＋SO2(g)ΔH2＝＋210.5kJ·mol－1③CO(g)1/2C(s)＋1/2CO2(g)ΔH3＝－86.2kJ·mol－1反应2CaSO4(s)＋7CO(g)CaS(s)＋CaO(s)＋6CO2(g)＋C(s)＋SO2(g)的ΔH＝________(用ΔH1、ΔH2和ΔH3表示)。(2)已知：25℃、101kPa时，Mn(s)＋O2(g)===MnO2(s)ΔH＝－520kJ/molS(s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH＝－297kJ/molMn(s)＋S(s)＋2O2(g)===MnSO4(s)ΔH＝－1065kJ/molSO2与MnO2反应生成无水MnSO4的热化学方程式是________________________________________________________________。(3)捕碳技术(主要指捕获CO2)在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已经被用作工业捕碳剂，它们与CO2可发生如下可逆反应：反应Ⅰ：2NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g)(NH4)2CO3(aq)ΔH1反应Ⅱ：NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g)NH4HCO3(aq)ΔH2反应Ⅲ：(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g)2NH4HCO3(aq)ΔH3ΔH3与ΔH1、ΔH2之间的关系是：ΔH3＝________。答案(1)4ΔH1＋ΔH2＋2ΔH3(2)MnO2(s)＋SO2(g)===MnSO4(s)ΔH＝－248kJ/mol(3)2ΔH2－ΔH1句解析(1)利用盖斯定律可以计算出所给反应的焓变，要学会利用所给方程式中化学计量数和反应物、中间产物的关系进行解答。根据盖斯定律，由①×4＋②＋③×2可得目标热化学方程式，故有ΔH＝4ΔH1＋ΔH2＋2ΔH3。(2)将给定的三个热化学方程式依次编为①②③，将三个方程式按照③－①－②处理后可得热化学方程式：MnO2(s)＋SO2(g)===MnSO4(s)ΔH＝－248kJ/mol。(3)根据盖斯定律，由反应Ⅱ×2减反应Ⅰ可得：(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g)2NH4HCO3(aq)，则有ΔH3＝2ΔH2－ΔH1。根据盖斯定律计算ΔH的步骤和方法(1)计算步骤备考策略(2)计算方法考向二利用键能计算ΔH2.甲醇是重要的化工原料，又可称为燃料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇，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：已知反应①中的相关的化学键键能数据如表：化学键H—HC—OCOH—OC—HE/(kJ·mol－1)4363431076465413由此计算ΔH1＝________kJ·mol－1，已知ΔH2＝－58kJ·mol－1，则ΔH3＝________kJ·mol－1。解析反应热等于断键吸收的能量与形成化学键所放出的能量的差值，则根据方程式CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)可知ΔH1＝1076kJ·mol－1＋2×436kJ·mol－1－3×413kJ·mol－1－343kJ·mol－1－465kJ·mol－1＝－99kJ·mol－1。根据盖斯定律可知②－①即可得到反应③，则ΔH3＝－58kJ·mol－1＋99kJ·mol－1＝＋41kJ·mol－1。答案－99＋41利用键能计算反应热1.ΔH与键能的关系ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能备考策略2.利用键能计算反应热，其关键是算清物质中化学键的数目物质CO2(C===O)CH4(C—H)P4(P—P)SiO2(Si—O)石墨金刚石S8(S—S)Si键数24641.5282常见物质中的化学键数目考向三影响熵变大小的因素3.(2019·嘉兴丽水3月模拟节选)工业上可利用CO2来制备清洁液体燃料甲醇，有关化学反应如下：反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1＝－49.6kJ·mol－1反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)H2O(g)＋CO(g)ΔH2＝＋41kJ·mol－1反应Ⅰ在________(填“低温”或“高温”)下可自发反应。解析对于反应CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1＝－49.6kJ·mol－1，ΔH＜0，ΔS＜0，则如反应能自发进行，应满足ΔH－TΔS＜0，低温下即可进行。答案低温熵变(ΔS)与体系中反应前后物质的量的变化值有关：1.对有气体参加的反应主要看反应前后气体物质的量的变化值即Δn(g)，Δn(g)正值越大，反应后熵增加越大；Δn(g)负值越大，反应后熵减越多。备考策略2.对没有气体参加的反应主要看各物质总的物质的量的变化值即Δn(总)，Δn(总)正值越大，熵增越大；Δn(总)负值绝对值越大，反应后熵减越多。考向四自发反应的判断依据4.(2017·浙江“七彩阳光”联合模拟，30节选)已知在298K和101kPa条件下，有如下反应：反