（北京专用）2020届高考化学一轮复习专题十二化学反应中的能量变化课件.pptx

专题十二 化学反应中的能量变化,高考化学 (北京专用),五年高考,A组 自主命题北京卷题组,考点一 化学反应中能量变化的有关概念及计算,1.(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O C.CO和O生成了具有极性共价键的CO2 D.状态状态表示CO与O2反应的过程,答案 C A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,状态状态 表示CO与O反应的过程。,审题技巧 认真观察题给示意图,注意其表示CO和O在催化剂表面形成化学键的过程。,解题关键 明确从能量高的状态到能量低的状态,要释放能量,并能根据图示分析物质变化 情况。,2.(2013北京理综,6,6分)下列设备工作时,将化学能转化为热能的是 ( ),答案 D 硅太阳能电池是将太阳能转化为电能的装置,A项错误;锂离子电池是将化学能转 化为电能的装置,B项错误;太阳能集热器是将太阳能转化为热能的装置,C项错误;燃气通过燃 气灶发生燃烧反应,如CH4+2O2 CO2+2H2O,实现了化学能到热能的转化,D项正确。,审题技巧 太阳能电池是把太阳能转化为电能的装置;原电池是把化学能转化为电能的装置。,解题关键 燃料燃烧时可把化学能转化为热能。,3.(2019北京理综,27节选)氢能源是最具应用前景的能源之一,高纯氢的制备是目前的研究热 点。 (1)甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。 反应器中初始反应的生成物为H2和CO2,其物质的量之比为41,甲烷和水蒸气反应的方程 式是 。 已知反应器中还存在如下反应: .CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) H1 .CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) H2 .CH4(g) C(s)+2H2(g) H3 为积炭反应,利用H1和H2计算H3时,还需要利用 反应的H。 反应物投料比采用n(H2O)n(CH4)=41,大于初始反应的化学计量数之比,目的是 (选填字母序号)。,a.促进CH4转化 b.促进CO转化为CO2 c.减少积炭生成 用CaO可以去除CO2。H2体积分数和CaO消耗率随时间变化关系如下图所示。 从t1时开始,H2体积分数显著降低,单位时间CaO消耗率 (填“升高”“降低”或“不 变”)。此时CaO消耗率约为35%,但已失效,结合化学方程式解释原因:,。,答案 (1)CH4+2H2O 4H2+CO2 C(s)+2H2O(g) CO2(g)+2H2(g)或C(s)+CO2(g) 2CO(g) abc 降低 CaO+CO2 CaCO3,CaCO3覆盖在CaO表面,减少了CO2与CaO的接触面积,解析 本题考查的内容是化学反应原理中的化学反应与能量变化、化学平衡的移动等。试 题的综合性强、信息量大,侧重考查了学生接受、吸收、整合化学信息的能力和分析问题、 解决问题的能力,体现了变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知的学科核心素养及培养 学生关注社会发展、科技进步的意识和创新思维、创新意识的价值观念。 (1)反应中有固体碳生成,而、中都没有碳参与反应,所以必须有一个有碳参与的反应 的H才能计算H3。,4.(2015北京理综,26,12分)氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。以太阳能为热源,热化学硫 碘循环分解水是一种高效、无污染的制氢方法。其反应过程如下图所示: (1)反应的化学方程式是 。 (2)反应得到的产物用I2进行分离。该产物的溶液在过量I2的存在下会分成两层含低浓 度I2的H2SO4层和含高浓度I2的HI层。 根据上述事实,下列说法正确的是 (选填序号)。 a.两层溶液的密度存在差异 b.加I2前,H2SO4溶液和HI溶液不互溶 c.I2在HI溶液中比在H2SO4溶液中易溶 辨别两层溶液的方法是 。,经检测,H2SO4层中c(H+)c(S )=2.061。其比值大于2的原因是 。 (3)反应:2H2SO4(l) 2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g) H=+550 kJmol-1。 它由两步反应组成:.H2SO4(l) SO3(g)+H2O(g) H=+177 kJmol-1;.SO3(g)分解。 L(L1、L2)、X可分别代表压强或温度。如图表示L一定时,中SO3(g)的平衡转化率随X的变化 关系。 X代表的物理量是 。 判断L1、L2的大小关系,并简述理由: 。,答案 (1)SO2+I2+2H2O H2SO4+2HI (2)a、c 观察颜色,颜色深的是HI层,颜色浅的是H2SO4层 H2SO4层中含有少量HI (3)压强 L1L2;SO3(g)分解的热化学方程式:2SO3(g) 2SO2(g)+O2(g) H=+196 kJmol-1,当压强一 定时,温度升高,平衡转化率增大,解析 (1)仔细观察题图可知,反应的化学方程式为SO2+I2+2H2O H2SO4+2HI。(2)溶液 分为两层,说明溶液的密度肯定存在差异,a正确;加I2前,H2SO4溶液和HI溶液互溶,b错误;依题 意,I2在HI层中的浓度比在H2SO4层中的高,说明I2在HI溶液中比在H2SO4溶液中易溶,c正确。 I2在HI溶液中的浓度大于在H2SO4溶液中的浓度,故溶液颜色前者较深,可用观察溶液颜色深 浅的方法辨别两层溶液。H2SO4层含有少量HI,故c(H+)c(S )2。(3)根据盖斯定律可得, 2SO3(g) 2SO2(g)+O2(g)的H=+550 kJmol-1-2(+177 kJmol-1)=+196 kJmol-1,故升高温度,平 衡正向移动,SO3的平衡转化率增大;增大压强,平衡逆向移动,SO3的平衡转化率减小,故X代表 的物理量是压强,L1L2。,审题技巧 (2)理解已知信息中的关键语句,溶液分两层说明密度有差异;两层溶液中I2的浓度 不同说明I2在HI溶液和H2SO4溶液中的溶解度不同。,思路分析 (1)认真分析反应过程示意图,找出反应物和生成物,写出化学方程式; (2)仔细阅读已知信息,筛选有用信息,结合所学知识分析推理; (3)观察图像,结合平衡移动原理作出判断。,5.(2018北京理综,27节选)近年来,研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化 与存储。过程如下: (1)反应:2H2SO4(l) 2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g) H1=+551 kJmol-1 反应:S(s)+O2(g) SO2(g) H3=-297 kJmol-1 反应的热化学方程式: 。 (2)对反应,在某一投料比时,两种压强下,H2SO4在平衡体系中物质的量分数随温度的变化关 系如图所示。p2 p1(填“”或“”),得出该结论的理由是 。,考点二 热化学方程式的书写及正误判断,答案 (1)3SO2(g)+2H2O(g) 2H2SO4(l)+S(s) H2=-254 kJmol-1 (2) 反应是气体物质的量减小的反应,温度一定时,增大压强使反应正向进行,H2SO4的物 质的量增大,体系总物质的量减小,H2SO4的物质的量分数增大,解析 (1)反应为3SO2(g)+2H2O(g) 2H2SO4(l)+S(s),根据盖斯定律,由(反应+反应)即 得反应的逆反应,所以反应的H=-(551-297) kJmol-1=-254 kJmol-1。 (2)反应是气体物质的量减小的反应,加压时平衡正向移动,H2SO4的物质的量分数会升高,所 以p2p1。,6.(2013北京理综,26,14分)NOx是汽车尾气中的主要污染物之一。 (1)NOx能形成酸雨,写出NO2转化为HNO3的化学方程式: 。 (2)汽车发动机工作时会引发N2和O2反应,其能量变化示意图如下: 写出该反应的热化学方程式: 。 随温度升高,该反应化学平衡常数的变化趋势是 。 (3)在汽车尾气系统中装置催化转化器,可有效降低NOx的排放。 当尾气中空气不足时,NOx在催化转化器中被还原成N2排出。写出NO被CO还原的化学方程 式: 。 当尾气中空气过量时,催化转化器中的金属氧化物吸收NOx生成盐。其吸收能力顺序如下: 12MgO20CaO38SrO56BaO。原因是 ,元素的金属性逐渐增强,金属氧化物对NOx的 吸收能力逐渐增强。,(4)通过NOx传感器可监测NOx的含量,其工作原理示意图如下: Pt电极上发生的是 反应(填“氧化”或“还原”)。 写出NiO电极的电极反应式: 。,答案 (1)3NO2+H2O 2HNO3+NO (2)N2(g)+O2(g) 2NO(g) H=+183 kJmol-1 增大 (3)2CO+2NO N2+2CO2 根据Mg、Ca、Sr和Ba的质子数,得知它们均为A族元素。同一主族的元素,从上到下,原 子半径逐渐增大 (4)还原 NO+O2-2e- NO2,解析 (2)由题干信息可知:N2(g) 2N(g) H1=+945 kJmol-1,O2(g) 2O(g) H2=+49 8 kJmol-1,2N(g)+2O(g) 2NO(g) H3=-1 260 kJmol-1。根据盖斯定律可得:N2(g)+O2(g) 2NO(g) H=H1+H2+H3=+183 kJmol-1。 (3)根据题给Mg、Ca、Sr、Ba的质子数,结合每一周期容纳的元素种数可推出Mg、Ca、 Sr、Ba都为A族元素,它们分别位于第三、四、五、六周期,同一主族元素,从上到下,原子半 径依次增大,金属性逐渐增强。 (4)由题图提供的信息可知Pt电极上O2得电子,发生还原反应:O2+4e- 2O2-。在NiO电极 上NO被氧化成NO2:NO+O2-2e- NO2。,解题关键 (2)要求考生从化学反应实质的角度认识化学反应过程中的能量变化,并进行相关 计算。解答本题需要明确什么是键能,键能与化学反应的焓变有何关系。,7.(2012北京理综,26,13分)用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用反应A,可实现 氯的循环利用。 反应A:4HCl+O2 2Cl2+2H2O (1)已知:.反应A中,4 mol HCl被氧化,放出115.6 kJ的热量。 . H2O的电子式是 。 反应A的热化学方程式是 。 断开1 mol HO键与断开1 mol HCl键所需能量相差约为 kJ,H2O中HO键比HCl 中HCl键(填“强”或“弱”) 。,(2)对于反应A,下图是在4种投料比n(HCl)n(O2),分别为11、21、41、61下,反应温 度对HCl平衡转化率影响的曲线。 曲线b对应的投料比是 。 当曲线b、c、d对应的投料比达到相同的HCl平衡转化率时,对应的反应温度与投料比的关 系是 。 投料比为21、温度为400 时,平衡混合气中Cl2的物质的量分数是 。,答案 (1)H H 4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g) H=-115.6 kJ/mol 32 强 (2) 41 投料比越高,对应的反应温度越低 30.8%,解析 (1)设HO键的键能为x,HCl键的键能为y,则有-115.6 kJ/mol=-2243 kJ/mol-4x+4y +498 kJ/mol,化简得x-y=31.9 kJ/mol,即断开1 mol HO键与断开1 mol HCl键所需能量相差 约为32 kJ,H2O中HO键比HCl中HCl键强。 (2)相同条件下,O2的浓度越大,HCl的平衡转化率越高,故曲线a、d分别对应n(HCl)n(O2)为 61、11的情况,曲线b对应的投料比是41。 在图上做一平行于反应温度轴的直线与曲线b、c、d相交,可以看出,当不同投料比下HCl的 平衡转化率相同时,曲线b对应的温度最低,曲线d对应的温度最高。则可得出结论:投料比越 高,对应的反应温度越低。 投粒比为21、温度为400 时HCl的平衡转化率为80%。设反应开始时n(HCl)=2a mol,n (O2)=a mol。 4HCl(g) + O2(g) 2Cl2(g) + 2H2O(g) 起始 2a mol a mol 0 0 转化 1.6a mol 0.4a mol 0.8a mol 0.8a mol 平衡 0.4a mol 0.6a mol 0.8a mol 0.8a mol,则平衡混合气中Cl2的物质的量分数是 100%30.8%。,1.(2019浙江4月选考,23,2分)MgCO3和CaCO3的能量关系如图所示(M=Ca、Mg): M2+(g)+C (g) M2+(g)+O2-(g)+CO2(g) H1 H3 MCO3(s) MO(s)+CO2(g) 已知:离子电荷相同时,半径越小,离子键越强。下列说法不正确的是 ( ) A.H1(MgCO3)H1(CaCO3)0 B.H2(MgCO3)=H2(CaCO3)0 C.H1(CaCO3)-H1(MgCO3)=H3(CaO)-H3(MgO) D.对于MgCO3和CaCO3,H1+H2H3,考点一 化学反应中能量变化的有关概念及计算,B组 统一命题、省（区、市）卷题组,答案 C H1为破坏MCO3中离子键所需吸收的能量,H10,因Mg2+半径比Ca2+小,故MgCO3 中离子键比CaCO3强,A正确;C 分解为CO2和O2-为吸热过程,H20,因MgCO3和CaCO3中H2 均表示C 的分解所吸收热量,则H2(MgCO3)=H2(CaCO3),B正确;根据题给能量关系及盖斯 定律可知:H1(CaCO3)+H2(CaCO3)=H(CaCO3)+H3(CaO),H1(MgCO3)+H2(MgCO3)= H(MgCO3)+H3(MgO),式-式结合考虑H2(MgCO3)=H2(CaCO3)得:H1(CaCO3)-H1 (MgCO3)=H3(CaO)-H3(MgO)+H(CaCO3)-H(MgCO3),因H(CaCO3)H(MgCO3),故C错 误;MCO3(s)分解为MO(s)和CO2(g)为吸热过程,H0,考虑到H1+H2=H+H3,故有H1+H2 H3,D正确。,疑难突破 解答本题的关键点有二,一是判断H1、H2、H3及H的正负,均为吸热过程,焓 变为正值;二是根据盖斯定律寻找出H1、H2、H3、H的相互关系:H1+H2=H+H3。,2.(2017天津理综,3,6分)下列能量转化过程与氧化还原反应无关的是 ( ) A.硅太阳能电池工作时,光能转化成电能 B.锂离子电池放电时,化学能转化成电能 C.电解质溶液导电时,电能转化成化学能 D.葡萄糖为人类生命活动提供能量时,化学能转化成热能,答案 A 硅太阳能电池工作时,把光能转化为电能,没有发生氧化还原反应。,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 ( ) 太阳光催化分解水制氢:2H2O(l) 2H2(g)+O2(g) H1=571.6 kJmol-1 焦炭与水反应制氢:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) H2=131.3 kJmol-1 甲烷与水反应制氢:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) H3=206.1 kJmol-1 A.反应中电能转化为化学能 B.反应为放热反应 C.反应使用催化剂,H3减小 D.反应CH4(g) C(s)+2H2(g)的H=74.8 kJmol-1,答案 D A项,反应中太阳能转化为化学能,故错误;B项,反应为吸热反应,故错误;C项,使 用催化剂不能改变反应的反应热(H),故错误;D项,根据盖斯定律,反应-反应可得CH4(g) C(s)+2H2(g) H=74.8 kJmol-1,故正确。,4.(2016江苏单科,10,2分)下列图示与对应的叙述不相符合的是 ( ),A.图甲表示燃料燃烧反应的能量变化 B.图乙表示酶催化反应的反应速率随反应温度的变化 C.图丙表示弱电解质在水中建立电离平衡的过程 D.图丁表示强碱滴定强酸的滴定曲线,答案 A 燃料的燃烧反应均为放热反应,反应物的能量应高于生成物的能量,故A项叙述与 图甲不相符。,5.(2015江苏单科,3,2分)下列说法正确的是 ( ) A.分子式为 C2H6O的有机化合物性质相同 B.相同条件下,等质量的碳按a、b两种途径完全转化,途径 a比途径b放出更多热能 途径a:C CO+H2 CO2+H2O 途径b:C CO2 C.在氧化还原反应中,还原剂失去电子的总数等于氧化剂得到电子的总数 D.通过化学变化可以直接将水转变为汽油,答案 C A项,分子式为C2H6O的有机物有CH3CH2OH和CH3OCH3,二者化学性质不同;B项,一 个化学反应不论是一步完成还是分几步完成,其热效应总是相同的;D项,汽油中含有C元素,而 水中不含C元素,根据原子守恒可知,不可能直接将水转变为汽油。,6.(2019课标,27,15分)环戊二烯( )是重要的有机化工原料,广泛用于农药、橡胶、塑料等 生产。回答下列问题: (1)已知: (g) (g)+H2(g) H1=100.3 kJmol-1 H2(g)+I2(g) 2HI(g) H2=-11.0 kJmol-1 对于反应: (g)+I2(g) (g)+2HI(g) H3= kJmol-1。 (2)某温度下,等物质的量的碘和环戊烯( )在刚性容器内发生反应,起始总压为105 Pa,平衡 时总压增加了20%,环戊烯的转化率为 ,该反应的平衡常数Kp= Pa。达到平衡 后,欲增加环戊烯的平衡转化率,可采取的措施有 (填标号)。 A.通入惰性气体 B.提高温度 C.增加环戊烯浓度 D.增加碘浓度 (3)环戊二烯容易发生聚合生成二聚体,该反应为可逆反应。不同温度下,溶液中环戊二烯浓度 与反应时间的关系如图所示,下列说法正确的是 (填标号)。,A.T1T2 B.a点的反应速率小于c点的反应速率 C.a点的正反应速率大于b点的逆反应速率 D.b点时二聚体的浓度为0.45 molL-1 (4)环戊二烯可用于制备二茂铁Fe(C5H5)2,结构简式为 ,后者广泛应用于航天、化工等领域,中。二茂铁的电化学制备原理如下图所示,其中电解液为溶解有溴化钠(电解质)和环戊二烯 的DMF溶液(DMF为惰性有机溶剂)。 该电解池的阳极为 ,总反应为 。电解制备需要在无 水条件下进行,原因为 。,答案 (1)89.3 (2)40% 3.56104 BD (3)CD (4)Fe电极 水会 阻碍中间物Na的生成;水会电解生成OH-,进一步与Fe2+反应生成Fe(OH)2,解析 本题涉及的考点有利用盖斯定律计算H、化学平衡的相关计算、化学平衡移动的影 响因素、化学反应速率的影响因素、电解池阴阳极的判断和总反应式的书写。考查了学生 将实际问题分解,运用相关知识分析和解决化学问题的能力。 (1)根据盖斯定律可得,H3=H1+H2=100.3 kJmol-1-11.0 kJmol-1=89.3 kJmol-1。 (2)平衡时总压增加了20%,即气体总物质的量增加了20%。设碘和环戊烯的初始投料均为x mol,平衡时环戊烯的转化量为x mol,则平衡时体系中气体总物质的量增加了x mol,x mol= 2x20%=0.4x,环戊烯的转化率= 100%= 100%=40%;起始总压为105 Pa,平衡总压为1.2 105 Pa,可得出平衡时I2、 、 、HI的分压依次为3104 Pa、3104 Pa、2104 Pa、4104 Pa,Kp= Pa3.56104 Pa。A项,通入惰性气体增加了体系总压强,但本质上未改 变相关气体的分压,气体浓度不变,平衡不移动,环戊烯平衡转化率不变,故错误;B项,该反应是 吸热反应,提高温度平衡正向移动,环戊烯平衡转化率增加,故正确;C项,增加环戊烯浓度可以 使平衡正向移动,但环戊烯平衡转化率降低,故错误;D项,增加碘浓度可以使环戊烯的平衡转化 率增加,故正确。,(3)A项,观察不同温度下曲线的变化趋势,不难发现T2时反应更快,则T2T1,故错误;B项,a点对应 温度低于c点对应温度,但a点环戊二烯浓度大于c点环戊二烯的浓度,故v(a)与v(c)大小无法确 定,故错误;C项,v(a,正)v(a,逆),v(b,正)v(b,逆),又v(a,正)v(b,正),则v(a,正)必然大于v(b,逆),故正 确;D项,由图像可知b点环戊二烯的浓度为0.6 molL-1,环戊二烯转化的浓度=1.5 molL-1-0.6 mol L-1=0.9 molL-1,则生成的二聚体的浓度=0.9 molL-1 =0.45 molL-1,故正确。 (4)根据反应历程可知,铁电极溶解生成了Fe2+,故应让Fe电极作电解池的阳极;由反应历程可知, 反应物为Fe与环戊二烯,生成物为二茂铁和H2,再根据原子守恒写出总反应式;根据反应历程中 有Na生成,水会与Na反应,从而中止反应,且电解过程中水会在阴极生成OH-,进一步与Fe2+反应 生成Fe(OH)2。,规律总结 可逆反应中,增加一种反应物的浓度,可以提高另一种反应物的平衡转化率,而自身 的平衡转化率降低。,7.(2018天津理综,10节选)CO2是一种廉价的碳资源,其综合利用具有重要意义。回答下列问 题: (2)CO2与CH4经催化重整,制得合成气: CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) 已知上述反应中相关的化学键键能数据如下:,则该反应的H= 。分别在V L恒温密闭容器A(恒容)、B(恒压,容积可变)中, 加入CH4和CO2各1 mol的混合气体。两容器中反应达平衡后放出或吸收的热量较多的是 (填“A”或“B”)。 按一定体积比加入CH4和CO2,在恒压下发生反应,温度对CO和H2产率的影响如图所示。此 反应优选温度为900 的原因是 。,答案 (2)+120 kJmol-1 B 900 时,合成气产率已经较高,再升高温度产率增幅不大,但能耗升高,经济效益降低,解析 (2)由已知键能数据知,反应的H=4413 kJmol-1+2745 kJmol-1-(21 075 kJmol-1+2 436 kJmol-1)=+120 kJmol-1;已知正反应是气体分子数增大的吸热反应,反应开始后,B中压强小 于A,减压平衡正向移动,则B容器中反应达到平衡后吸收的热量较多。观察图像知,900 时,合成气产率已经较高,再升高温度产率增幅不大,但能耗升高,经济效益降低,故此反应优选 温度为900 。,易混易错 恒容容器是指容积不变的容器,气体的量发生变化时压强发生改变;恒压容器是指 压强不变的容器,气体的量发生变化时容器容积发生改变。,8.(2015重庆理综,6,6分)黑火药是中国古代的四大发明之一,其爆炸的热化学方程式为: S(s)+2KNO3(s)+3C(s) K2S(s)+N2(g)+3CO2(g) H=x kJmol-1 已知:碳的燃烧热H1=a kJmol-1 S(s)+2K(s) K2S(s) H2=b kJmol-1 2K(s)+N2(g)+3O2(g) 2KNO3(s) H3=c kJmol-1 则x为 ( ) A.3a+b-c B.c-3a-b C.a+b-c D.c-a-b,考点二 热化学方程式的书写及正误判断,答案 A 本题已知的三个热化学方程式为: C(s)+O2(g) CO2(g) H1=a kJmol-1 S(s)+2K(s) K2S(s) H2=b kJmol-1 2K(s)+N2(g)+3O2(g) 2KNO3(s) H3=c kJmol-1 由盖斯定律可推出,3+-可得热化学方程式S(s)+2KNO3(s)+3C(s) K2S(s)+N2(g)+ 3CO2(g) H=x kJmol-1=(3a+b-c) kJmol-1,因此A项正确。,9.(2019天津理综,10,14分)多晶硅是制作光伏电池的关键材料。以下是由粗硅制备多晶硅的 简易过程。 回答下列问题: .硅粉与HCl在300 时反应生成1 mol SiHCl3气体和H2,放出225 kJ热量,该反应的热化学方 程式为 。SiHCl3的电子式为 。 .将SiCl4氢化为SiHCl3有三种方法,对应的反应依次为: SiCl4(g)+H2(g) SiHCl3(g)+HCl(g) H10 3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s) 4SiHCl3(g) H20,2SiCl4(g)+H2(g)+Si(s)+HCl(g) 3SiHCl3(g) H3 (1)氢化过程中所需的高纯度H2可用惰性电极电解KOH溶液制备,写出产生H2的电极名称 (填“阳极”或“阴极”),该电极反应方程式为 。 (2)已知体系自由能变G=H-TS,Gv逆,b.v正:A点E点 c.反应适宜温度:480520 (4)反应的H3= (用H1,H2表示)。温度升高,反应的平衡常数K (填“增 大”“减小”或“不变”)。 (5)由粗硅制备多晶硅过程中循环使用的物质除SiCl4、SiHCl3和Si外,还有 (填分子 式)。,答案 (14分).Si(s)+3HCl(g) SiHCl3(g)+H2(g) H=-225 kJmol-1 .(1)阴极 2H2O+2e- H2+2OH-或2H+2e- H2 (2)1 000 H2H1导致反应的G小 (3)a、c (4)H2-H1 减小 (5)HCl、H2,解析 本题涉及的知识点有热化学方程式的书写、电子式的书写、电解原理、反应自发 性、化学平衡等;通过阅读题目提取信息,考查了接受、吸收、整合化学信息的能力;通过分析 题图、推理等认识研究对象的本质特征,体现了证据推理与模型认知的学科核心素养,以及创 新思维和创新意识的价值观念。 .放热焓变为负值,书写热化学方程式时应标明物质状态。 .(1)电解KOH溶液,H2为还原产物,则产生H2的电极为阴极,电极反应式为2H2O+2e- H2+ 2OH-。 (2)G0、 S1=0,而反应的H2v逆,a项正确;E点温度比A点高,正反应速率:A点E点,b项错误;C到D温度区间SiCl4的转化率 较高,对应温度为480520 ,c项正确。,(4)由盖斯定律,反应=反应-反应,故H3=H2-H10。升高温度,反应逆向移动,该反 应的平衡常数减小。 (5)从流程图看,除SiCl4、SiHCl3和Si外,H2、HCl既是某反应的产物,又是其他反应的反应物,故 H2、HCl也可以循环使用。,关联知识 自由能变G与化学反应的自发性 G=H-TS 对于H0的反应,G一定小于0,反应在任何温度下,都能自发进行; 对于H0、S0的反应,在高温下能自发进行; 对于H0、S0的反应,在任何温度下都不能自发进行。,10.(2017课标,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.0.10 molL-1的氢硫酸和亚硫酸的pH分别为4.5和2.1 D.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()和系统()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610 K时,将0.10 mol CO2与0.40 mol H2S充入2.5 L的空钢瓶中,反应平衡后水的物质的量分数为0.02。 H2S的平衡转化率1= %,反应平衡常数K= 。 在620 K重复实验,平衡后水的物质的量分数为0.03,H2S的转化率2 1,该反应的H 0。(填“”“”或“=”) 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.H2S B.CO2 C.COS D.N2,答案 (1)D (2)H2O(l) H2(g)+ O2(g) H=286 kJmol-1 H2S(g) H2(g)+S(s) H=20 kJmol-1 系 统() (3)2.5 2.810-3 B,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)H2SO4(aq) SO2(g)+H2O(l)+ O2(g) H1=327 kJmol-1 SO2(g)+I2(s)+2H2O(l) 2HI(aq)+ H2SO4(aq) H2=-151 kJmol-1 2HI(aq) H2 (g)+ I2(s) H3=110 kJmol-1 H2S(g)+H2SO4(aq) S(s)+SO2(g)+2H2O(l) H4=61 kJmol-1 根据盖斯定律由+可得系统()的热化学方程式:H2O(l) H2(g)+ O2(g) H=286 kJmol-1;由+可得系统()的热化学方程式:H 2 S(g) H 2(g)+S(s) H=20 kJmol-1。 根据系统()、系统()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)设平衡时反应的H2S的物质的量为x mol。 H2S(g) + CO2(g) COS(g)+H2O(g) 开始 0.40 mol 0.10 mol 0 0 转化 x mol x mol x mol x mol 平衡 (0.40-x) mol (0.10-x) mol x mol x mol = =0.02 解得x=0.01,所以H2S的平衡转化率1= 100%=2.5%。在610 K时,该反应的化学平衡常 数K= = = 2.810-3。 温度由610 K升高到620 K,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21;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H0。,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。,1.(2013山东理综,12,4分)对于反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) H0,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H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,考点一 化学反应中能量变化的有关概念及计算,C组 教师专用题组,答案 B H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;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。,2.(2013福建理综,11,6分)某科学家利用二氧化铈(CeO2)在太阳能作用下将H2O、CO2转变为H2、 CO。其过程如下: mCeO2 (m-x)CeO2xCe+xO2 (m-x)CeO2xCe+xH2O+xCO2 mCeO2+xH2+xCO 下列说法不正确的是 ( ),A.该过程中CeO2没有消耗 B.该过程实现了太阳能向化学能的转化 C.右图中H1=H2+H3 D.以CO和O2构成的碱性燃料电池的负极反应式为CO+4OH-2e- C +2H2O,答案 C 由题给化学方程式加和可得总反应方程式:H2O+CO2 H2+CO+O2,则该过程是 在CeO2作催化剂、太阳提供能量的情况下完成的,故A、B正确。C项,根据盖斯定律可知,应 为H1=-H2-H3,错误。,评析 本题考查化学反应中的能量变化,涉及热化学、电化学、盖斯定律等知识,难度中等 偏上。,3.(2014课标,13,6分)室温下,将1 mol的CuSO45H2O(s)溶于水会使溶液温度降低,热效应为 H1,将1 mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高,热效应为H2;CuSO45H2O受热分解的化学 方程式为:CuSO45H2O(s) CuSO4(s)+5H2O(l),热效应为H3。则下列判断正确的是 ( ) A.H2H3 B.H1H3,考点二 热化学方程式的书写及正误判断,答案 B 由题干信息可得:CuSO45H2O(s) Cu2+(aq)+S (aq)+5H2O(l) H10, CuSO4(s) Cu2+(aq)+S (aq) H20,H2H1,B项正确,C、D项错误;H30, H2H2,A项错误。,评析 在解答有关热化学方程式的题目时,一要注意热化学方程式的书写规范,二要注意比 较H的大小时看正、负,三要会运用盖斯定律。,4.(2014重庆理综,6,6分)已知: C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) H=a kJmol-1 2C(s)+O2(g) 2CO(g) H=-220 kJmol-1 HH、O O和OH键的键能分别为436、496和462 kJmol-1,则a为 ( ) A.-332 B.-118 C.+350 D.+130,答案 D 按顺序将题中两个热化学方程式编号为和,依据盖斯定律,-2得:2H2(g)+ O2(g) 2H2O(g) H=-(220+2a) kJmol-1,由键能与反应热的关系可得(2436+496)-4462= -(220+2a),解得a=+130,D项正确。,评析 本题考查盖斯定律的应用及H与键能的关系等知识,能力考查层级为应用,试题难 度为中等。学生需熟练掌握相关知识,准确计算才能较快地得出正确答案。,5.(2015山东理综,30,19分)合金贮氢材料具有优异的吸放氢性能,在配合氢能的开发中起着重 要作用。 (1)一定温度下,某贮氢合金(M)的贮氢过程如图所示,纵轴为平衡时氢气的压强(p),横轴表示固 相中氢原子与金属原子的个数比(H/M)。 在OA段,氢溶解于M中形成固溶体MHx,随着氢气压强的增大,H/M逐渐增大;在AB段,MHx与氢 气发生氢化反应生成氢化物MHy,氢化反应方程式为:zMHx(s)+H2(g) zMHy(s) H1();在 B点,氢化反应结束,进一步增大氢气压强,H/M几乎不变。反应()中z= (用含x和y的 代数式表示)。温度为T1时,2 g某合金4 min内吸收氢气240 mL,吸氢速率v= mLg-1min-1。反应()的焓变H1 0(填“”“=”或“ ”)。,(2)表示单位质量贮氢合金在氢化反应阶段的最大吸氢量占其总吸氢量的比例,则温度为T1、 T2时,(T1) (T2)(填“”“=”或“ ”)。当反应()处于图中a点时,保持温度不变,向恒 容体系中通入少量氢气,达平衡后反应( )可能处于图中的 点(填“b”“c”或 “d”),该贮氢合金可通过 或 的方式释放氢气。 (3)贮氢合金ThNi5可催化由CO、H2合成CH4的反应。温度为T时,该反应的热化学方程式为 。 已知温度为T时: CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g) H=+165 kJmol-1 CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) H=-41 kJmol-1,答案 (1) 30 c 加热 减压 (3)CO(g)+3H2(g) CH4(g)+H2O(g) H=-206 kJmol-1,解析 (1)由氢原子守恒可知,zx+2=zy,解得z= ;根据题意可知,吸氢速率v= =30 mL g-1min-1;观察题图可知,升高温度,平衡时氢气的压强增大,即反应()的平衡逆向移动,故反 应()为放热反应,即H1(T2);在AB段,MHx与H2发生反应(),图中a点时向恒温、恒容体系中通入少量H2, H2被吸收,H/M增大,平衡后反应()可能处于c点;反应()是气体体积减小的放热反应,释放H2 时使反应()逆向进行即可,故可通过加热或减压的方法实现。(3)已知:CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g) H=+165 kJmol-1、CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) H=-41 kJmol-1, 由盖斯定律可知,-即得所求热化学方程式:CO(g)+3H2(g) CH4(g)+H2O(g) H=-206 kJmol-1。,评析 本题题干阅读量大,主要考查学生对信息的提取、加工、整合、自学及应用能力。 有用信息的获取是解答本题的关键。,6.(2014大纲全国,28,15分)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: (1)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1 mol AX5,放出热量123.8 kJ。该反应的热化学方程式为 。 (2)反应AX3(g)+X2(g) AX5(g)在容积为10 L的密闭容器中进行。起始时AX3和X2均为0.2 mol。反应在不同条件下进行,反应体系总压强随时间的变化如图所示。,列式计算实验a从反应开始至达到平衡时的反应速率v(AX5)= 。 图中3组实验从反应开始至达到平衡时的反应速率v(AX5)由大到小的次序为 (填 实验序号);与实验a相比,其他两组改变的实验条件及判断依据是:b 、c 。 用p0表示开始时总压强,p表示平衡时总压强,表示AX3的平衡转化率,则的表达式为 ;实验a和c的平衡转化率:a为 、c为 。,答案 (1)AX3(l)+X2(g) AX5(s) H=-123.8 kJmol-1(2分) (2) =1.710-4 molL-1min-1(3分) bca(2分) 加入催化剂。反应速率加快,但平衡点没有改变(2分) 温度升高。反应速率加 快,但平衡点向逆反应方向移动(或反应容器的容积和起始物质的量未改变,但起始总压强增 大)(2分) =2(1- )(2分) 50%(1分) 40%(1分),解析 (1)由题意知,室温时,AX3是液体,AX5是固体,所以热化学方程式为AX3(l)+X2(g) AX5(s) H=-123.8 kJmol-1。 (2)开始时n0=0.4 mol,总压强为160 kPa,平衡时总压强为120 kPa,设平衡时的总物质的量为n, 则 = ,n=0.4 mol =0.3 mol。 AX3(g) + X2(g) AX5(g) 起始量/mol: 0.2 0.2 0 平衡量/mol: 0.2-x 0.2-x x (0.2-x)+(0.2-x)+x=0.3,x=0.1, v(AX5)= =1.710-4 molL-1min-1。 AX3(g) + X2(g) AX5(g) 初始 0.2 mol 0.2 mol 0 变化 x mol x mol x mol 平衡 (0.2-x)mol (0.2-x)mol x mol,= = ,解得x= 所以= =2(1- ); 把实验a、c起始与平衡时对应的压强代入上式,解得: 实验a的转化率a=2(1- )=50%, 实验c的转化率c=2(1- )=40%。,评析 本题以化学平衡为载体,考查了热化学方程式的书写、化学反应速率、化学平衡、 转化率的计算等。综合性较强,难度适中。,考点一 化学反应中能量变化的有关概念及计算,三年模拟,A组 20172019年高考模拟考点基础题组,1.(2019北京朝阳期末,9)我国某科研团队以N2为原料合成了超高含能材料聚合氮以氮氮 单键(NN)结合的具有网状结构的聚合体。有关化学键的键能数据如下:,下列分析不正确的是 ( ) A.氮原子的结构示意图: B.聚合氮转变为N2会释放能量 C.高温有利于聚合氮的合成 D.低压有利于聚合氮的合成,答案 D A项,N为第二周期第A族元素,原子核外有两个电子层,一共7个电子,则其结构示 意