高考化学一轮复习 专题五 化学能与热能课件.ppt

专题五化学能与热能 考点一化学反应中能量变化的有关概念及计算1 2015课标 27 14分 0 321 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 co g 2h2 g ch3oh g h1 co2 g 3h2 g ch3oh g h2o g h2 co2 g h2 g co g h2o g h3回答下列问题 1 已知反应 中相关的化学键键能数据如下 五年高考 a组统一命题 课标卷题组 由此计算 h1 kj mol 1 已知 h2 58kj mol 1 则 h3 kj mol 1 2 反应 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 与温度和压强的关系如图2所示 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 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 为放热反应 平衡向左移动 使得体系中co的量增大 反应 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 p3 p2 p1相同温度下 由于反应 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 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 解析 1 由反应热与键能的关系可得 h1 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 则 h3 h2 h1 58kj mol 1 99kj mol 1 41kj mol 1 2 由化学平衡常数的定义知 k h1 0 即反应 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 思路分析 1 根据盖斯定律计算反应 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 的影响 分析co的转化率变化的原因 知识拓展对于此题化学图像问题 可按以下的方法进行分析 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 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 看清起点 拐点 终点 看清曲线的变化趋势等 考点二热化学方程式的书写及盖斯定律2 2014课标 13 6分 0 352 室温下 将1mol的cuso4 5h2o s 溶于水会使溶液温度降低 热效应为 h1 将1mol的cuso4 s 溶于水会使溶液温度升高 热效应为 h2 cuso4 5h2o受热分解的化学方程式为 cuso4 5h2o s cuso4 s 5h2o l 热效应为 h3 则下列判断正确的是 a h2 h3b h1 h3 答案b由题干信息可得 cuso4 5h2o s cu2 aq so2 4 aq 5h2o l h1 0 cu so4 s cu2 aq so2 4 aq h20 h2 h1 b项正确 c d项错误 h3 0 h2 h2 a项错误 解题关键依据题给信息正确写出各步转化的热化学方程式是解题的关键 易错警示容易认为前两种情况是物理过程 根据题目的已知条件写不出热化学方程式 无法根据盖斯定律求算判断 3 2018课标 27 14分 ch4 co2催化重整不仅可以得到合成气 co和h2 还对温室气体的减排具有重要意义 回答下列问题 1 ch4 co2催化重整反应为 ch4 g co2 g 2co g 2h2 g 已知 c s 2h2 g ch4 g h 75kj mol 1c s o2 g co2 g h 394kj mol 1c s o2 g co g h 111kj mol 1该催化重整反应的 h kj mol 1 有利于提高ch4平衡转化率的条件是 填标号 a 高温低压b 低温高压c 高温高压d 低温低压某温度下 在体积为2l的容器中加入2molch4 1molco2以及催化剂进行重整反应 达到平衡时co2的转化率是50 其平衡常数为mol2 l 2 2 反应中催化剂活性会因积碳反应而降低 同时存在的消碳反应则使积碳量减少 相关数据如下表 由上表判断 催化剂xy 填 优于 或 劣于 理由是 在反应进料气组成 压强及反应时间相同的情况下 某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如下图所示 升高温度时 下列关于积碳反应 消碳反应的平衡常数 k 和速率 v 的叙述正确的是 填标号 a k积 k消均增加b v积减小 v消增加c k积减小 k消增加 d v消增加的倍数比v积增加的倍数大 在一定温度下 测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v k p ch4 p co2 0 5 k为速率常数 在p ch4 一定时 不同p co2 下积碳量随时间的变化趋势如下图所示 则pa co2 pb co2 pc co2 从大到小的顺序为 答案 1 247a 2 劣于相对于催化剂x 催化剂y积碳反应的活化能大 积碳反应的速率小 而消碳反应活化能相对小 消碳反应速率大ad pc co2 pb co2 pa co2 解析本题考查盖斯定律的应用 化学反应速率与化学平衡常数 1 c s 2h2 g ch4 g h 75kj mol 1 c s o2 g co2 g h 394kj mol 1 c s o2 g co g h 111kj mol 1 运用盖斯定律 2 可得ch4 g co2 g 2co g 2h2 g h 111 2 75 394 kj mol 1 247kj mol 1 正反应为气体体积增大的吸热反应 故升温 减压有利于平衡正向移动 提高ch4的平衡转化率 a正确 列三段式 ch4 g co2 g 2co g 2h2 g 始2mol1mol0mol0mol转0 5mol0 5mol1mol1mol平1 5mol0 5mol1mol1molk mol2 l 2 2 积碳反应与消碳反应均为吸热反应 升高温度时 k积 k消均增加 由图像可知600 以后 积碳量减小 说明升高温度 v消增加的倍数比v积增加的倍数大 故a d正确 由图像可知 时间相同时积碳量a b c 说明积碳速率a b c 由v k p ch4 p co2 0 5可知 p ch4 一定时 积碳速率与p co2 成反比 故pa co2 pb co2 pc co2 易错警示 2 解答时一定要注意速率方程中 p co2 0 5 4 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 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 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 h2s的平衡转化率 1 反应平衡常数k 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 2 1 该反应的 h0 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 h2sb co2c cosd n2 答案 1 d 2 h2o l h2 g o2 g h 286kj mol 1h2s g h2 g s s h 20kj mol 1系统 3 2 52 8 10 3 b 解析本题考查酸性强弱比较 盖斯定律的应用 转化率和化学平衡常数的计算 平衡移动原理等 1 根据强酸制弱酸原理 可知酸性h2so3 h2co3 h2s 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 可以证明酸性 h2so3 h2s b项不符合题意 亚硫酸的ph比等浓度的氢硫酸的小 可以证明酸性 h2so3 h2s 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 327kj mol 1 so2 g i2 s 2h2o l 2hi aq h2so4 aq h2 151kj mol 1 2hi aq h2 g i2 s h3 110kj mol 1 h2s g h2so4 aq s s so2 g 2h2o l h4 61kj mol 1根据盖斯定律由 可得系统 制氢的热化学方程式为h2o l h2 g o2 g h 286kj mol 1 根据盖斯定律由 可得系统 制氢的热化学方程式为h2s g h2 g s s h 20kj mol 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xmol h2s g co2 g cos g h2o g 开始0 40mol0 10mol00反应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 1 100 2 5 在该条件下反应达到平衡时化学平衡常数k 2 8 10 3 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 2 1 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 h 0 增大h2s的浓度 平衡正向移动 但加入量大于平衡移动时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 易错警示第 3 问易误认为增大h2s的物质的量平衡向正反应方向移动 就可以增大h2s的转化率 实际上加入h2s 平衡正向移动 可以提高co2的转化率 因其总量未变 但是h2s的转化率会减小 因为平衡正向移动 生成物的浓度均增大 为使平衡常数保持不变 h2s的 余额 增大 5 2014课标 28 15分 0 409 乙醇是重要的有机化工原料 可由乙烯气相直接水合法或间接水合法生产 回答下列问题 1 间接水合法是指先将乙烯与浓硫酸反应生成硫酸氢乙酯 c2h5oso3h 再水解生成乙醇 写出相应反应的化学方程式 2 已知 甲醇脱水反应2ch3oh g ch3och3 g h2o g h1 23 9kj mol 1甲醇制烯烃反应2ch3oh g c2h4 g 2h2o g h2 29 1kj mol 1乙醇异构化反应c2h5oh g ch3och3 g h3 50 7kj mol 1则乙烯气相直接水合反应c2h4 g h2o g c2h5oh g 的 h kj mol 1 与间接水合法相比 气相直接水合法的优点是 3 下图为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度 压强的关系 其中o h4 1 1 列式计算乙烯水合制乙醇反应在图中a点的平衡常数kp 用平衡分压代替平衡浓度计算 分压 总压 物质的量分数 图中压强 p1 p2 p3 p4 的大小顺序为 理由是 气相直接水合法常采用的工艺条件为 磷酸 硅藻土为催化剂 反应温度290 压强6 9mpa o h4 0 6 1 乙烯的转化率为5 若要进一步提高乙烯转化率 除了可以适当改变反应温度和压强外 还可以采取的措施有 答案 1 c2h4 h2so4c2h5oso3h c2h5oso3h h2oc2h5oh h2so4 2 45 5污染小 腐蚀性小等 3 0 07 mpa 1 p1 p2 p3 p4反应分子数减少 相同温度下 压强升高乙烯转化率提高 将产物乙醇液化移去增加o h4比 解析 2 将题给反应依次编号为 反应 减去反应 再减去反应 即得c2h4 g h2o g c2h5oh g 故 h h1 h2 h3 23 9kj mol 1 29 1kj mol 1 50 7kj mol 1 45 5kj mol 1 与间接水合法相比 气相直接水合法没有使用浓硫酸 减轻了酸对设备的腐蚀 且无酸性废液产生 污染小 3 由题给曲线知 相同温度 不同压强下乙烯的转化率大小是p4 p3 p2 p1 而c2h4 g h2o g c2h5oh g 为气体分子数 总体积 减小的反应 压强越高 c2h4转化率越高 故压强大小关系是p1 p2 p3 p4 欲提高c2h4的转化率 除增大压强和降低温度外 还可使c2h5oh蒸气液化而减少生成物浓度或增加o h4的比例 即增大h2o g 的浓度 思路分析 1 效仿乙酸乙酯的水解反应书写硫酸氢乙酯的水解反应 2 利用盖斯定律构造目标热化学方程式并求焓变 3 利用三段法计算平衡分压 代入kp的表达式计算即可 根据压强对平衡移动的影响分析 考点一化学反应中能量变化的有关概念及计算1 2018北京理综 7 6分 我国科研人员提出了由co2和ch4转化为高附加值产品ch3cooh的催化反应历程 该历程示意图如下 下列说法不正确的是 a 生成ch3cooh总反应的原子利用率为100 b ch4 ch3cooh过程中 有c h键发生断裂c 放出能量并形成了c c键 b组自主命题 省 区 市 卷题组 d 该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率 答案d本题考查能量变化 催化剂催化机理等知识 催化剂只影响化学反应速率 不会使化学平衡发生移动 故不会提高反应物的平衡转化率 d不正确 方法技巧认真观察示意图 分清反应物 中间产物和生成物 该题就不难作答 2 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 6kj mol 1 焦炭与水反应制氢 c s h2o g co g h2 g h2 131 3kj mol 1 甲烷与水反应制氢 ch4 g h2o g co g 3h2 g h3 206 1kj mol 1a 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 8kj mol 1 答案da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 可得ch4 g c s 2h2 g h 74 8kj mol 1 故正确 3 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 状态 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 图中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 4 2014江苏单科 11 4分 下列有关说法正确的是 a 若在海轮外壳上附着一些铜块 则可以减缓海轮外壳的腐蚀b 2no g 2co g n2 g 2co2 g 在常温下能自发进行 则该反应的 h 0c 加热0 1mol l 1na2co3溶液 co2 3的水解程度和溶液的ph均增大d 对于乙酸与乙醇的酯化反应 h 0 加入少量浓硫酸并加热 该反应的反应速率和平衡常数均增大 答案ca项 若在海轮外壳上附着一些铜块 则fe cu和海水构成原电池 海轮外壳腐蚀更快 a项错误 b项 该反应是熵减的反应 s 0 要在常温下自发进行 则 h 0 b项错误 加热会促进co2 3水解 c oh 增大 ph增大 c项正确 d项 酯化反应是放热反应 加热会加快反应速率 但平衡逆向移动 平衡常数减小 d项错误 5 2015安徽理综 27 14分 硼氢化钠 nabh4 在化工等领域具有重要的应用价值 某研究小组采用偏硼酸钠 nabo2 为主要原料制备nabh4 其流程如下 已知 nabh4常温下能与水反应 可溶于异丙胺 沸点 33 1 在第 步反应加料之前 需要将反应器加热至100 以上并通入氩气 该操作的目的是 原料中的金属钠通常保存在中 实验室取用少量金属钠需要用到的实验用品有 玻璃片和小刀等 2 请配平第 步反应的化学方程式 nabo2 sio2 na h2nabh4 na2sio3 3 第 步分离采用的方法是 第 步分出nabh4并回收溶剂 采用的方法是 4 nabh4 s 与h2o l 反应生成nabo2 s 和h2 g 在25 101kpa下 已知每消耗3 8gnabh4 s 放热21 6kj 该反应的热化学方程式是 答案 1 除去反应器中的水蒸气和空气煤油镊子滤纸 2 1nabo2 2sio2 4na 2h21nabh4 2na2sio3 3 过滤蒸馏 4 nabh4 s 2h2o l nabo2 s 4h2 g h 216 0kj mol 1 解析 1 考虑到原料中的na及h2会与空气中o2反应 产物nabh4会与水反应 故第 步反应加料之前应先将反应器加热至100 以上并通入氩气 以除去反应器中的空气和水蒸气 2 运用化合价升降法和观察法 不难配平所给反应的化学方程式 3 由题给信息可知 欲分离nabh4和异丙胺可加热蒸馏 馏分为异丙胺 留在蒸馏烧瓶中的是nabh4固体 4 依题意 反应nabh4 s 2h2o l nabo2 s 4h2 g 的 h 21 6kj 216 0kj mol 1 6 2014北京理综 26 14分 nh3经一系列反应可以得到hno3和nh4no3 如下图所示 1 中 nh3和o2在催化剂作用下反应 其化学方程式是 2 中 2no g o2 g 2no2 g 在其他条件相同时 分别测得no的平衡转化率在不同压强 p1 p2 下随温度变化的曲线 如图 比较p1 p2的大小关系 随温度升高 该反应平衡常数变化的趋势是 3 中 降低温度 将no2 g 转化为n2o4 l 再制备浓硝酸 已知 2no2 g n2o4 g h12no2 g n2o4 l h2下列能量变化示意图中 正确的是 选填字母 n2o4与o2 h2o化合的化学方程式是 4 中 电解no制备nh4no3 其工作原理如图所示 为使电解产物全部转化为nh4no3 需补充物质a a是 说明理由 答案 1 4nh3 5o24no 6h2o 2 p1 p2 减小 3 a 2n2o4 o2 2h2o4hno3 4 nh3根据反应 8no 7h2o3nh4no3 2hno3 电解产生的hno3多 解析 1 nh3催化氧化生成no 所以化学方程式为 4nh3 5o24no 6h2o 2 采用 定一议二 的分析方法 在相同温度的条件下 p1时no平衡转化率低 p2时no平衡转化率高 由反应特点知 p1 p2 在相同压强的条件下 no的平衡转化率随温度升高而下降 所以温度升高 平衡常数减小 3 降低温度 no2转化成n2o4 所以 h1 0 h2 0 再根据物质 n2o4 的状态可判断出no2转化成液态n2o4放热更多 故选a n2o4与o2 h2o发生化合反应 产物应为hno3 所以反应方程式为 2n2o4 o2 2h2o4hno3 4 由图示知 阴极反应为no 6h 5e n h2o 阳极反应为no 2h2o 3e n 4h 根据得失电子守恒可判断出 当转移的电子数目相同时 阳极产生的n的物质的量多于阴极产生的n的物质的量 为使电解产物全部转化为nh4no3 可补充nh3 考点二热化学方程式的书写及盖斯定律7 2017江苏单科 8 2分 通过以下反应可获得新型能源二甲醚 ch3och3 下列说法不正的是 c s h2o g co g h2 g h1 akj mol 1 co g h2o g co2 g h2 g h2 bkj mol 1 co2 g 3h2 g ch3oh g h2o g h3 ckj mol 1 2ch3oh g ch3och3 g h2o g h4 dkj mol 1a 反应 为反应 提供原料气b 反应 也是co2资源化利用的方法之一c 反应ch3oh g ch3och3 g h2o l 的 h kj mol 1d 反应2co g 4h2 g ch3och3 g h2o g 的 h 2b 2c d kj mol 1 答案c本题考查盖斯定律相关计算等知识 结合题给信息 反应 产生的h2和co2可以作为反应 的原料 故a正确 反应 产生了甲醇 是co2资源化利用的一种方法 故b正确 根据反应 知 ch3oh g ch3och3 g h2o g 的 h kj mol 1 但选项反应中水为液态 则 h不等于kj mol 1 故c错误 根据盖斯定律 2 2 可得2co g 4h2 g ch3och3 g h2o g 的 h 2b 2c d kj mol 1 故d正确 解题技巧本题考查盖斯定律的应用 可以从以下方面应对 1 掌握 h的比较 比较 h的相对大小时需考虑正 负号 放热越多 h越小 吸热越多 h越大 2 掌握盖斯定律在反应热大小比较中的应用 要关注以下三方面 1 同一反应 生成物的状态不同 h不同 2 同一反应 反应物的状态不同 h不同 3 对不同反应 当它们之间有关联时 h也有一定的关联 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 xkj mol 1已知 碳的燃烧热 h1 akj mol 1s s 2k s k2s s h2 bkj mol 12k s n2 g 3o2 g 2kno3 s h3 ckj mol 1则x为 a 3a b cb c 3a bc a b cd c a b 答案a本题已知的三个热化学方程式为 c s o2 g co2 g h1 akj mol 1 s s 2k s k2s s h2 bkj mol 1 2k s n2 g 3o2 g 2kno3 s h3 ckj mol 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 xkj mol 1 3a b c kj mol 1 因此a项正确 9 2014重庆理综 6 6分 已知 c s h2o g co g h2 g h akj mol 12c s o2 g 2co g h 220kj mol 1h h oo和o h键的键能分别为436 496和462kj mol 1 则a为 a 332b 118c 350d 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 kj mol 1 代入相关数据得 2 436 496 4 462 220 2a 解得a 130 d项正确 10 2014江苏单科 10 2分 已知 c s o2 g co2 g h1co2 g c s 2co g h22co g o2 g 2co2 g h34fe s 3o2 g 2fe2o3 s h43co g fe2o3 s 3co2 g 2fe s h5下列关于上述反应焓变的判断正确的是 a h1 0 h30 h4 0c h1 h2 h3d h3 h4 h5 答案c根据反应的热效应可知 h10 h3 0 h4 0 故a b不正确 根据盖斯定律可得 h1 h2 h3 h3 h4 h5 c项正确 d项错误 11 2015四川理综 11 16分 为了保护环境 充分利用资源 某研究小组通过如下简化流程 将工业制硫酸的硫铁矿烧渣 铁主要以fe2o3存在 转变成重要的化工原料feso4 反应条件略 活化硫铁矿还原fe3 的主要反应为 fes2 7fe2 so4 3 8h2o15feso4 8h2so4 不考虑其他反应 请回答下列问题 1 第 步h2so4与fe2o3反应的离子方程式是 2 检验第 步中fe3 是否完全还原 应选择 填字母编号 a kmno4溶液b k3 fe cn 6 溶液c kscn溶液 3 第 步加feco3调溶液ph到5 8左右 然后在第 步通入空气使溶液ph降到5 2 此时fe2 不沉淀 滤液中铝 硅杂质被除尽 通入空气引起溶液ph降低的原因是 4 feso4可转化为feco3 feco3在空气中加热反应可制得铁系氧化物材料 已知25 101kpa时 4fe s 3o2 g 2fe2o3 s h 1648kj molc s o2 g co2 g h 393kj mol2fe s 2c s 3o2 g 2feco3 s h 1480kj molfeco3在空气中加热反应生成fe2o3的热化学方程式是 5 feso4在一定条件下可制得fes2 二硫化亚铁 纳米材料 该材料可用于制造高容量锂电池 电池放电时的总反应为4li fes2fe 2li2s 正极反应式是 6 假如烧渣中的铁全部视为fe2o3 其含量为50 将akg质量分数为b 的硫酸加入到ckg烧渣中浸取 铁的浸取率为96 其他杂质浸出消耗的硫酸以及调ph后溶液呈微酸性所残留的硫 酸忽略不计 按上述流程 第 步应加入feco3kg 答案 1 fe2o3 6h 2fe3 3h2o 2 c 3 fe2 被氧化为fe3 fe3 水解产生h 4 4feco3 s o2 g 2fe2o3 s 4co2 g h 260kj mol 5 fes2 4li 4e fe 2li2s或fes2 4e fe 2s2 6 0 0118ab 0 646c或 解析 1 稀硫酸与fe2o3发生复分解反应 离子方程式为fe2o3 6h 2fe3 3h2o 2 检验fe3 是否完全还原 只需要检验溶液中是否有fe3 即可 常选择试剂kscn溶液 滴入kscn溶液后若无现象 证明fe3 已完全还原 若溶液变红 说明fe3 未完全还原 3 通入空气后 空气中的o2将溶液中的fe2 氧化为fe3 fe3 易发生水解产生h 使溶液的ph降低 4 由反应 4fe s 3o2 g 2fe2o3 s h 1648kj mol c s o2 g co2 g h 393kj mol 2fe s 2c s 3o2 g 2feco3 s h 1480kj mol 根据盖斯定律可知 4 2可得 4feco3 s o2 g 2fe2o3 s 4co2 g h 260kj mol 5 由电池放电时的总反应4li fes2fe 2li2s可知 li作负极 fes2在正极得到电子 正极反应式是fes2 4e fe 2s2 或fes2 4li 4e fe 2li2s 6 依据题意知 硫铁矿烧渣中加h2so4浸取后滤液中含有n fe3 mol 6cmol 浸取烧渣中fe2o3时消耗n h2so4 n fe3 6cmol 9cmol 浸取液中加入活化硫铁矿还原fe3 过程中生成n h2so4 n fe3 6cmol 3 43cmol 加入feco3调ph时 发生反应 feco3 h2so4feso4 h2o co2 故n feco3 n h2so4 mol 9cmol 3 43cmol 0 102ab 5 57c mol 即m feco3 0 102ab 5 57c mol 116 g mol 1 11 8ab 646c g 0 0118ab 0 646c kg 考点一化学反应中能量变化的有关概念及计算1 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 c组教师专用题组 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 2o2co2 2h2o 实现了化学能到热能的转化 d项正确 2 2013山东理综 12 4分 对于反应co g h2o g co2 g h2 g h 0 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 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 3 2013重庆理综 6 6分 已知 p4 g 6cl2 g 4pcl3 g h akj mol 1 p4 g 10cl2 g 4pcl5 g h bkj mol 1 p4具有正四面体结构 pcl5中p cl键的键能为ckj mol 1 pcl3中p cl键的键能为1 2ckj mol 1 下列叙述正确的是 a p p键的键能大于p cl键的键能b 可求cl2 g pcl3 g pcl5 s 的反应热 hc cl cl键的键能为 b a 5 6c 4kj mol 1d p p键的键能为 5a 3b 12c 8kj mol 1 答案cp原子半径大于cl原子半径 p p键键长大于p cl键 故p p键键能小于p cl键键能 a项错误 设p4 g 6cl2 g 4pcl3 g h akj mol 1 p4 g 10cl2 g 4pcl5 g h bkj mol 1 利用盖斯定律 可得cl2 g pcl3 g pcl5 g 的 h b项错误 cl2 g pcl3 g pcl5 g h b a kj mol 1 根据 h 反应物总键能 生成物总键能 设cl cl键键能为xkj mol 1 则 x 3 1 2c 5c b a x b a 5 6c c正确 5 3得2p4 g 12pcl5 g 20pcl3 g h 5a 3b kj mol 1 设p p键键能为ykj mol 1 则 12y 60c 72c 5a 3b y 5a 3b 12c d项错误 4 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 ceo2 xce xo2 m x ceo2 xce xh2o xco2mceo2 xh2 xco下列说法不正的是 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 h3d 以co和o2构成的碱性燃料电池的负极反应式为co 4oh 2e co2 3 2h2o 答案c由题给方程式加和可得总反应方程式 h2o co2h2 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 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 考点二热化学方程式的书写及盖斯定律5 2013课标 12 6分 0 73 在1200 时 天然气脱硫工艺中会发生下列反应h2s g o2 g so2 g h2o g h12h2s g so2 g s2 g 2h2o g h2h2s g o2 g s g h2o g h32s g s2 g h4则 h4的正确表达式为 a h4 h1 h2 3 h3 b h4 3 h3 h1 h2 c h4 h1 h2 3 h3 d h4 h1 h2 3 h3 答案a将前三个热化学方程式依次编号为 根据盖斯定律 2得2s g s2 g h4 h1 h2 2 h3 即a项正确 思路分析根据盖斯定律导出 h4与 h1 h2 h3的关系 即可对各选项作出判断 知识拓展硫蒸气中存在s8 s6 s4 s2等多种分子 1000 左右时 主要以s2形式存在 6 2013课标 28 15分 0 324 二甲醚 ch3och3 是无色气体 可作为一种新型能源 由合成气 组成为h2 co和少量的co2 直接制备二甲醚 其中的主要过程包括以下四个反应 甲醇合成反应 co g 2h2 g ch3oh g h1 90 1kj mol 1 co2 g 3h2 g ch3oh g h2o g h2 49 0kj mol 1水煤气变换反应 co g h2o g co2 g h2 g h3 41 1kj mol 1二甲醚合成反应 2ch3oh g ch3och3 g h2o g h4 24 5kj mol 1回答下列问题 度al2o3的主要工艺流程是 以化学方程式表示 2 分析二甲醚合成反应 对于co转化率的影响 3 由h2和co直接制备二甲醚 另一产物为水蒸气 的热化学方程式为 根据化学反应原理 分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响 4 有研究者在催化剂 含cu zn al o和al2o3 压强为5 0mpa的条件下 由h2和co直接制备二甲醚 结果如下图所示 其中co转化率随温度升高而降低的原因是 1 al2o3是合成气直接制备二甲醚反应催化剂的主要成分之一 工业上从铝土矿制备较高纯 5 二甲醚直接燃料电池具有启动快 效率高等优点 其能量密度高于甲醇直接燃料电池 5 93kw h kg 1 若电解质为酸性 二甲醚直接燃料电池的负极反应为 一个二甲醚分子经过电化学氧化 可以产生个电子的电量 该电池的理论输出电压为1 20v 能量密度e 列式计算 能量密度 电池输出电能 燃料质量 1kw h 3 6 106j 答案 1 al2o3 铝土矿 2naoh 3h2o2naal oh 4 naal oh 4 co2al oh 3 nahco3 2al oh 3al2o3 3h2o 2 消耗甲醇 促进甲醇合成反应 平衡右移 co转化率增大 生成的h2o 通过水煤气变换反应 消耗部分co 3 2co g 4h2 g ch3och3 g h2o g h 204 7kj mol 1该反应分子数减少 压强升高使平衡右移 co和h2转化率增大 ch3och3产率增加 压强升高使co和h2浓度增加 反应速率增大 4 反应放热 温度升高 平衡左移 5 ch3och3 3h2o 12e 2co2 12h 12 3 6 106j kw 1 h 1 8 39kw h kg 1 解析 2 反应 消耗甲醇 减小了甲醇的浓度 反应 平衡右移 co转化率增大 另外反应 生成的h2o通过反应 也会消耗部分co 3 式 2 式即得 2co g 4h2 g ch3och3 g h2o g h 204 7kj mol 1 增大压强对该反应的影响是 反应速率增大 平衡右移 co和h2的转化率增大 ch3och3的产率增加 4 升高温度co的转化率降低的原因是正反应放热 升高温度 平衡左移 5 碳元素由 2价升高到 4价 故一个二甲醚分子失去的电子数为2 4 2 12 燃料电池的负极反应为ch3och3 3h2o 12e 2co2 12h 根据题给能量密度的计算公式可列式计算出二甲醚直接燃料电池的能量密度 审题技巧 2 中分析二甲醚合成反应 对co转化率的影响时 要注意co参与了两个反应 都要考虑 3 中分析压强对反应的影响时 要从速率和平衡两个方面考虑 从题中各设问的叙述中要能分析出题干中所给的四个反应均应是可逆反应 知识拓展铝土矿 又称铝矾土或矾土 主要成分是al2o3 工业上从铝土矿提纯高纯度al2o3的流程是 用naoh溶液溶解铝土矿 然后过滤 在滤液中通入过量的co2 得到al oh 3 然后高温煅烧al oh 3 即可得到高纯度的al2o3 7 2013天津理综 10 14分 某市对大气进行监测 发现该市首要污染物为可吸入颗粒物pm2 5 直径小于等于2 5 m的悬浮颗粒物 其主要来源为燃煤 机动车尾气等 因此 对pm2 5 so2 nox等进行研究具有重要意义 请回答下列问题 1 将pm2 5样本用蒸馏水处理制成待测试样 若测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表 根据表中数据判断pm2 5的酸碱性为 试样的ph 2 为减少so2的排放 常采取的措施有 将煤转化为清洁气体燃料 已知 h2 g o2 g h2o g h 241 8kj mol 1c s o2 g co g h 110 5kj mol 1 写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式 洗涤含so2的烟气 以下物质可作洗涤剂的是 a ca oh 2b na2co3c cacl2d nahso3 3 汽车尾气中nox和co的生成及转化 已知汽缸中生成no的反应为 n2 g o2 g 2no g h 0若1mol空气含0 8moln2和0 2molo2 1300 时在密闭容器内反应达到平衡 测得no为8 10 4mol 计算该温度下的平衡常数k 汽车启动后 汽缸温度越高 单位时间内no排放量越大 原因是 汽车燃油不完全燃烧时产生co 有人设想按下列反应除去co 2co g 2c s o2 g 已知该反应的 h 0 简述该设想能否实现的依据 目前 在汽车尾气系统中装置催化转化器可减少co和no的污染 其化学反应方程式为 答案 共14分 1 酸性4 2 c s h2o g co g h2 g h 131 3kj mol 1 a b 3 4 10 6温度升高 反应速率加快 平衡右移 该反应是焓增 熵减的反应 任何温度下均不自发进行 2co 2no2co2 n2 解析 1 由表中数据可知试样为酸性 根据电荷守恒可以得到等式 c k c n c na c h 2c so2 4 c n c cl c oh 由于试样为酸性 故c oh 可以忽略不计 则c h 1 10 4mol l 1 故ph 4 3 n2 o22non起 mol 0 80 20n转 mol 4 10 44 10 48 10 4n平 mol 0 8 4 10 4 0 2 4 10 4 8 10 4k 4 10 6 8 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1molax5 放出热量123 8kj 该反应的热化学方程式为 2 反应ax3 g x2 g ax5 g 在容积为10l的密闭容器中进行 起始时ax3和x2均为0 2mol 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 8kj mol 1 2 1 7 10 4mol l 1 min 1 bca加入催化剂 反应速率加快 但平衡点没有改变温度升高 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 1 50 40 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 8kj mol 1 2 开始时n0 0 4mol 总压强为160kpa 平衡时总压强为120kpa 设平衡时的总物质的量为n 则 n 0 4mol 0 3mol ax3 g x2 g ax5 g 起始量 mol 0 20 20平衡量 mol 0 2 x0 2 xx 0 2 x 0 2 x x 0 3 x 0 1 v ax5 1 7 10 4mol l 1 min 1 ax3 g x2 g ax5 g 初始0 2mol0 2mol0变化xmolxmolxmol平衡 0 2 x mol 0 2 x molxmol 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 9 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 12mgo 20cao 38sro 56bao 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 h2o2hno3 no 2 n2 g o2 g 2no g h 183kj mol 1 增大 3 2co 2non2 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 945kj mol 1 o2 g 2o g h2 498kj mol 1 2n g 2o g 2no g h3 1260kj mol 1 根据盖斯定律可得 n2 g o2 g 2no g h h1 h2 h3 183kj mol 1 3 根据各元素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 10 2014广东理综 31 16分 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 为主反应 反应 和 为副反应 1 4caso4 s co g 1 4cas s co