2023届二轮复习 专题六 命题点1　化学能与热能 学案（浙江专用）

命题点1化学能与热能题型一反应热的测定与计算1.中和反应反应热的测定(1)实验原理。通过测量一定量酸、碱溶液反应前后温度的变化,计算反应放出的热量,由此确定反应热。(2)实验装置。(3)实验说明。①计算公式:ΔH=-c×m×Δm=VHCl·ρHCl+VNaOH·ρNaOH(单位为g),Δt为反应前后温度的变化(单位为℃),ΔH单位为kJ/mol。②大量实验测得,在25℃、101kPa下,强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应生成1molH2O(l)时,放出57.3kJ的热量。实验中若用弱酸(或弱碱)代替强酸(或强碱),因弱酸(或弱碱)电离出H+(或OH-)需要吸收热量,故生成1molH2O(l)测定的反应热的数值小于57.3;若用浓硫酸与强碱反应,因浓硫酸稀释会放热,故生成1molH2O(l)测定的反应热的数值大于57.3。③注意事项。a.所用装置尽可能保温、隔热;实验操作迅速,防止热量散失。b.在测量反应混合液的温度时要随时读取温度值,记录下最高温度值。c.不可将温度计当搅拌棒使用;玻璃搅拌器应上下移动。d.所用酸、碱溶液的浓度要小,为保证盐酸被完全中和,碱稍过量。2.反应热的计算方法(1)根据反应物和生成物的总能量计算:ΔH=∑E(生成物能量)-∑E(反应物能量)。(2)根据键能计算:ΔH=∑E(反应物键能)-∑E(生成物键能)。(3)根据燃烧热计算:ΔH=n(可燃物)×ΔH1(ΔH1为该可燃物的燃烧热)。(4)利用盖斯定律计算:根据已知的热化学方程式,调整化学计量数后作为基础化学方程式进行相应的加减,调整的化学计量数要确保既能与目标化学方程式相符,又能消除无关物质。一、真题示向1.(2023·浙江1月选考)标准状态下,气态反应物和生成物的相对能量与反应历程示意图如下[已知O2(g)和Cl2(g)的相对能量为0],下列说法不正确的是(C)A.E6-E3=E5-E2B.可计算Cl—Cl键能为2(E2-E3)kJ·mol-1C.相同条件下,O3的平衡转化率:历程Ⅱ>历程ⅠD.历程Ⅰ、历程Ⅱ中速率最快的一步反应的热化学方程式为:ClO(g)+O(g)O2(g)+Cl(g)ΔH=(E5-E4)kJ·mol-1解析:A.由图可知,E6-E3和E5-E2均代表O3(g)+O(g)2O2(g)的ΔH,正确;B.由图可知,E2-E3为Cl(g)的相对能量,由2Cl(g)Cl2(g),且Cl2(g)的相对能量为0可知,Cl—Cl的键能为2(E2-E3)kJ·mol-1,正确;C.历程Ⅱ中的Cl(g)为反应的催化剂,不能改变O3的平衡转化率,历程Ⅰ、历程ⅡO3的平衡转化率相等,错误;D.历程Ⅰ、历程Ⅱ中速率最快的一步反应为活化能最小的一步反应,该反应的热化学方程式为ClO(g)+O(g)O2(g)+Cl(g)ΔH=(E5-E4)kJ·mol-1,正确。2.(2021·浙江6月选考)相同温度和压强下,关于反应的ΔH,下列判断正确的是(C)(g)+H2(g)(g)ΔH1(g)+2H2(g)(g)ΔH2(g)+3H2(g)(g)ΔH3(g)+H2(g)(g)ΔH4A.ΔH1>0,ΔH2>0B.ΔH3=ΔH1+ΔH2C.ΔH1>ΔH2,ΔH3>ΔH2D.ΔH2=ΔH3+ΔH4解析:一般的烯烃与氢气发生的加成反应为放热反应,但是由于苯环结构的特殊性决定了苯环结构的稳定性,苯与氢气发生加成反应生成1,3-环己二烯时,由于苯比1,3-环己二烯稳定,因此该反应为吸热反应。环己烯、1,3-环己二烯分别与氢气发生的加成反应均为放热反应,因此,ΔH1<0,ΔH2<0,A不正确;苯分子中没有碳碳双键,其中的碳碳键是介于单键和双键之间的特殊的共价键,因此其与氢气完全加成的反应热不等于环己烯、1,3-环己二烯分别与氢气发生加成反应的反应热之和,即ΔH3≠ΔH1+ΔH2,B不正确;环己烯、1,3-环己二烯分别与氢气发生的加成反应均为放热反应,ΔH1<0,ΔH2<0,由于1mol1,3-环己二烯与氢气完全加成消耗的氢气是等物质的量环己烯的2倍,故其放出的热量更多,则ΔH1>ΔH2,苯与氢气发生加成反应生成1,3-环己二烯的反应为吸热反应(ΔH4>0),根据盖斯定律可知,苯与氢气完全加成的反应热ΔH3=ΔH4+ΔH2,因此ΔH3>ΔH2,C正确;根据盖斯定律可知,苯与氢气完全加成的反应热ΔH3=ΔH4+ΔH2,因此ΔH2=ΔH3-ΔH4,D不正确。3.(2022·浙江6月选考)标准状态下,下列物质气态时的相对能量如下表:物质(g)OHHOHOOH2O2H2O2H2O能量/(kJ/mol)249218391000-136-242可根据HO(g)+HO(g)H2O2(g)计算出H2O2中氧氧单键的键能为214kJ/mol。下列说法不正确的是(C)A.H2的键能为436kJ/molB.O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍C.解离氧氧单键所需能量:HOO<H2O2D.H2O(g)+O(g)H2O2(g)ΔH=-143kJ/mol解析:由气态时H、H2的相对能量可知,H2的键能为218kJ/mol×2=436kJ/mol,A项正确;由表格中数据可知O2的键能为249kJ/mol×2=498kJ/mol,而H2O2中氧氧单键的键能为214kJ/mol,214kJ/mol×2=428kJ/mol<498kJ/mol,B项正确;HOO中解离氧氧单键所需能量为249kJ/mol+39kJ/mol-10kJ/mol=278kJ/mol,H2O2中解离氧氧单键所需能量为214kJ/mol,C项错误;ΔH=-136kJ/mol+242kJ/mol-249kJ/mol=-143kJ/mol,D项正确。二、模拟冲关1.某同学设计如图所示实验,探究反应中的能量变化。下列判断正确的是(D)A.由实验可知,(a)(b)(c)所涉及的反应都是放热反应B.将实验(a)中的铝片更换为等质量的铝粉后释放出的热量有所增加C.实验(c)中将玻璃搅拌器改为铁质搅拌器对实验结果没有影响D.若用NaOH固体测定中和反应的反应热,则测定的反应热ΔH偏小2.(2022·台州教学质量评估测试)相同温度和压强下,有如下热化学方程式,下列叙述正确的是(A)N2(g)+4H2(g)+Cl2(g)2NH4Cl(s)ΔH1NH3(g)+H+(g)NH4+(g)ΔHH2(g)+Cl2(g)2H+(g)+2Cl-(g)ΔH3=+3066kJ/molN2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH4NH3(g)+HCl(g)NH4Cl(s)ΔH5<0A.ΔH1<ΔH4B.ΔH1<0,ΔH2>0C.H—Cl的键能为1533kJ/molD.ΔH1=2ΔH2+ΔH3+ΔH4+2ΔH53.回答下列问题。(1)氮及其化合物与人类生产、生活密切相关。氮氧化物是造成光化学烟雾和臭氧层损耗的主要气体。已知:CO(g)+NO2(g)NO(g)+CO2(g)ΔH=-akJ/mol(a>0)2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)ΔH=-bkJ/mol(b>0)若用CO还原NO2制N2,当消耗标准状况下3.36LCO时,放出的热量为kJ

(用含有a和b的代数式表示)。(2)已知某反应器中存在如下反应:ⅰ.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)ΔH1ⅱ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH2ⅲ.CH4(g)C(s)+2H2(g)ΔH3……ⅲ为积炭反应,利用ΔH1和ΔH2计算ΔH3时,还需要利用

反应的ΔH。(3)我国科学家成功开发Pd-Fe/Fe2O3催化剂在低温条件下高选择性合成高纯度的乙烯,化学原理如下:主反应:C2H2(g)+H2(g)C2H4(g)ΔH1;副反应:C2H2(g)+2H2(g)C2H6(g)ΔH2。已知:a.几种共价键的键能如下表所示。共价键H—CH—HCCC≡C键能/(kJ/mol)413.4436615812b.C2H2(g)、H2(g)、C2H6(g)的燃烧热ΔH分别为-1299.6kJ/mol、-285.8kJ/mol、-1559.8kJ/mol。则ΔH1=kJ/mol;乙烯加氢生成乙烷的热化学方程式是

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解析:(3)由主反应化学方程式及表中数据可知,ΔH1=(413.4×2+812+436-4×413.4-615)kJ/mol=-193.8kJ/mol;已知C2H2(g)、H2(g)、C2H6(g)的燃烧热ΔH分别为-1299.6kJ/mol、-285.8kJ/mol、-1559.8kJ/mol,则有③C2H2(g)+52O2(g)2CO2(g)+H2O(l)ΔH3=-1299.6kJ/mol④H2(g)+12O2(g)H2O(l)ΔH4=-285.8kJ/mol⑤C2H6(g)+72O2(g)2CO2(g)+3H2O(l)ΔH5=-1559.8kJ/mol根据盖斯定律,③+④×2-⑤得副反应C2H2(g)+2H2(g)C2H6(g)ΔH=-1299.6kJ/mol+2×(-285.8kJ/mol)-(-1559.8kJ/mol)=-311.4kJ/mol,副反应-主反应得C2H4(g)+H2(g)C2H6(g)ΔH=(-311.4kJ/mol)-(-193.8kJ/mol)=-117.6kJ/mol。答案:(1)((2)C(s)+2H2O(g)CO2(g)+2H2(g)[或C(s)+CO2(g)2CO(g)](3)-193.8C2H4(g)+H2(g)C2H6(g)ΔH=-117.6kJ/mol利用盖斯定律计算反应热的方法(1)虚拟途径法:先根据题意虚拟转化过程,然后根据盖斯定律列式求解,即可求得待求反应的反应热。如:ΔH=ΔH1+ΔH2。(2)加和法:将所给热化学方程式适当加减得到所求的热化学方程式,反应热也作相应的加减运算。解题步骤如下:题型二能量图像的分析与应用从两个图示理解反应热,如下表所示:反应热图示图像分析微观宏观a表示断裂旧化学键吸收的能量;b表示生成新化学键放出的能量;c表示反应热a表示反应的活化能;b表示活化分子变成生成物分子放出的能量;c表示反应热一、真题示向1.(2022·浙江1月选考)相关有机物分别与氢气发生加成反应生成1mol环己烷()的能量变化如图所示:下列推理不正确的是(A)A.2ΔH1≈ΔH2,说明碳碳双键加氢放出的热量与分子内碳碳双键数目成正比B.ΔH2<ΔH3,说明单双键交替的两个碳碳双键间存在相互作用,有利于物质稳定C.3ΔH1<ΔH4,说明苯分子中不存在三个完全独立的碳碳双键D.ΔH3-ΔH1<0,ΔH4-ΔH3>0,说明苯分子具有特殊稳定性解析:由题图可知,碳碳双键加氢放出的热量与双键是独立双键()还是共轭双键()有关,A错误;由ΔH2<ΔH3可知,的能量低于的,故单双键交替(共轭)的两个碳碳双键使体系能量更低,物质更稳定,B正确;3ΔH1<ΔH4,说明破坏苯环结构与破坏三个独立碳碳双键所需能量不同,故苯中不存在三个完全独立的碳碳双键,C正确;ΔH3-ΔH1<0,ΔH4-ΔH3>0,说明苯的能量低,结构稳定,D正确。2.(2021·山东卷)18O标记的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中发生水解,部分反应历程可表示为:+OH-+CH3O-,能量变化如图所示。已知为快速平衡,下列说法正确的是(B)A.反应Ⅱ、Ⅲ为决速步B.反应结束后,溶液中存在18OH-C.反应结束后,溶液中存在CH3D.反应Ⅰ与反应Ⅳ活化能的差值等于图示总反应的焓变解析:一般来说,反应的活化能越高,反应速率越慢,由图可知,反应Ⅰ和反应Ⅳ的活化能较高,因此反应的决速步为反应Ⅰ、Ⅳ,故A错误;反应Ⅰ为加成反应,而为快速平衡,反应Ⅱ的成键和断键方式为或,后者能生成18OH-,因此反应结束后,溶液中存在18OH-,故B正确;反应Ⅲ的成键和断键方式为或,因此反应结束后溶液中不会存在CH318OH,故C错误;该总反应对应反应物的总能量高于生成物的总能量,总反应为放热反应,因此和CH3O-的总能量与和OH-的总能量之差等于图示总反应的焓变,故D错误。3.(2021·天津卷,节选)合成氨反应常使用铁触媒提高反应速率。如图为有、无铁触媒时,反应的能量变化示意图。写出该反应的热化学方程式:

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从能量角度分析,铁触媒的作用是。

答案:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-(a-b)kJ·mol-1降低反应活化能二、模拟冲关1.(2022·宁波“十校”联考)环己烷(C6H12)有椅型、半椅型、船型、扭船型等多种结构,在一定温度和压强下不同结构的势能不同,它们的相对势能如图所示。下列说法不正确的是(B)A.上述四种结构中,半椅型结构最不稳定B.相同条件下,椅型转化成扭船型的速率比逆向转化的快C.C6H12(椅型)C6H12(船型)ΔH=+28.9kJ/molD.加热有利于椅型转化成扭船型解析:由图可知,椅型转化成扭船型的活化能大于扭船型转化成椅型的活化能,反应的活化能越高,反应速率越慢,则椅型转化成扭船型的速率比逆向转化的慢,B错误。2.(2022·浙江百校开学模拟检测)制备环氧丙醇的反应如下:①(l)+(l)(l)+2CH3OH(l)ΔH1<0②(l)(l)+CO2(g)ΔH2>0③(l)+(l)(l)+2CH3OH(l)+CO2(g)ΔH3<0已知上述反应的焓变会随温度变化发生改变,焓变与温度的关系如图所示,下列说法不正确的是(C)A.曲线a代表反应②的焓变B.ΔH2+ΔH1=ΔH3C.曲线b在600K对应的ΔH=+2.8kJ/molD.曲线c代表反应①的焓变解析:由题给热化学方程式