1、第第1 1讲化学反应与能量变化讲化学反应与能量变化第六章第六章2023内容索引强基础强基础 增分策略增分策略增素能增素能 精准突破精准突破强基础强基础 增分策略增分策略一、焓变热化学方程式1.焓变反应热H H kJmol-1 Jmol-1 2.吸热反应与放热反应 放热(吸热)过程包含放热(吸热)反应 类型放热反应吸热反应化学反应中的能量变化与计算类型放热反应吸热反应化学反应中的能量变化与计算a表示断裂旧化学键的能量,也可以表示反应的。 b表示生成新化学键的能量,也可以表示活化分子变成生成物分子所的能量。 c表示反应的。 H=(a-b) kJmol-1= kJmol-1H=(a-b) kJmol
2、-1= kJmol-1H=H()-H(),单位:kJmol-1H=键能总和-键能总和,单位:kJmol-1吸收 活化能放出放出反应热-c +c 生成物反应物反应物生成物类型 放热反应吸热反应常见反应可燃物的燃烧酸碱中和反应金属与酸的置换反应物质的缓慢氧化铝热反应大多数化合反应弱电解质的电离盐类的水解反应Ba(OH)28H2O与NH4Cl的反应C和H2O(g)、C和CO2的反应大多数分解反应3.热化学方程式(1)定义:表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。(2)意义:表明了化学反应中的 变化和 变化。 如2H2(g)+O2(g) =2H2O(l)H=-571.6 kJmol-1表示:_
3、。 物质 能量 2 mol氢气和1 mol氧气反应生成2 mol液态水时放出571.6 kJ的热量(3)热化学方程式的书写要求及步骤 旁栏边角选修4P4阅读教材“思考与交流”,完成下表,认识热化学方程式与普通化学方程式的区别。区别普通化学方程式热化学方程式化学计量数是,既表示微粒,又表示该物质的 可以是整数也可以是,只表示物质的 状态不要求注明必须在分子式后 H正负号及单位无必须注明整数 个数物质的量分数物质的量注明区别普通化学方程式热化学方程式意义表明了化学反应中的 变化 不仅表明了化学反应中的物质变化,也表明了化学反应中的 变化 遵循规律 原子守恒守恒和守恒 物质 能量原子 能量易错辨析判
4、断正误:正确的画“”,错误的画“”。(1)物质发生化学变化都伴有能量的变化。()(2)放热反应不需要加热就能反应,吸热反应不加热就不能反应。()(3)NH4NO3固体溶于水时吸热,属于吸热反应。()(4)热化学方程式仅能表示化学反应中的能量变化。()(5)热化学方程式H2(g)+ O2(g) =H2O(g)H=-241.8 kJmol-1表示的意义:发生上述反应生成1 mol H2O(g)时放出241.8 kJ的热量。()(6)H2(g)+ O2(g) =H2O(l)H1和2H2(g)+O2(g) =2H2O(l)H2中的H1=H2。() 应用提升焓变及热化学方程式易错点提醒(1)焓变与反应发
5、生的条件、反应进行是否彻底无关。(2)催化剂能降低反应所需的活化能,但不影响焓变的大小。(3)物质具有的能量越低,稳定性越强。(4)同素异形体转化的热化学方程式除注明状态外,还要注明名称。二、燃烧热、中和热和能源1.燃烧热和中和热的比较比较燃烧热中和热定义101 kPa时,纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量 在稀溶液里,酸与碱发生中和反应生成时所放出的热量 相同点能量变化放热H及其单位H0,单位均为kJmol-11 mol 1 mol水 0)强酸与强碱反应的中和热H= 1 mol 1 mol -57.3 kJmol-1 2.中和热的测定(1)实验装置 温度计 (2)测定原理 c=4.
6、18 Jg-1-1=4.1810-3 kJg-1-1;n为生成H2O的物质的量。(3)实验步骤 (4)注意事项泡沫塑料板和碎泡沫塑料(或纸条)的作用是保温。为保证酸完全中和,采取的措施是若所用的酸、碱浓度相等,可使碱体积稍过量。3.能源(1)能源的分类(2)解决能源问题的措施提高能源的利用效率:a.改善开采、运输、加工等各个环节;b.科学控制燃烧反应,使燃料充分燃烧。开发新能源:开发资源丰富、可以再生、没有污染或污染很小的新能源。易错辨析判断正误:正确的画“”,错误的画“”。 (1)S(s)+ O2(g) =SO3(g)H=-315 kJmol-1(燃烧热)(H的数值正确)。()(2)葡萄糖的
7、燃烧热是2 800 kJmol-1,则 C6H12O6(s)+3O2(g) =3CO2(g)+3H2O(l)H=-1 400 kJmol-1。()(3)已知H+(aq)+OH-(aq) =H2O(l)H=-57.3 kJmol-1,则H2SO4和Ba(OH)2反应的反应热H=2(-57.3) kJmol-1。()(4)煤、石油、天然气均为化石能源,是可再生能源。()(5)开发利用各种新能源,减少对化石燃料的依赖,可以降低空气中PM2.5的含量。() 应用提升判断燃烧热、中和热正误的注意事项(1)有关燃烧热的判断,一看是否以1 mol可燃物为标准,二看是否生成稳定化合物。(2)有关中和热的判断,
8、一看是否以生成1 mol H2O为标准,二看酸碱的强弱和浓度,应充分考虑弱酸、弱碱电离吸热,浓的酸、碱稀释放热等因素。(3)由于中和反应和燃烧反应都是放热反应,描述中和热和燃烧热时可不带“-”号。三、盖斯定律反应热的计算1.盖斯定律(1)内容:一个化学反应不管是一步完成还是分几步完成,其反应热是的,即化学反应的反应热只与反应体系的和有关,而与反应的途径无关。 盖斯定律关注的是“始终态”的能量变化,所以催化剂的使用,不会改变反应的焓变(2)意义:可间接计算某些难以直接测定的反应的反应热。 相同 始态终态(3)应用计算反应热。如a.C(s)+O2(g) =CO2(g)H1b.C(s)+ O2(g)
9、 =CO(g)H2由a-b可得:CO(g)+ O2(g) =CO2(g)H=。 H1-H2 判断反应热之间的关系 aH2 -H2 H1+H2 2.反应热大小的判断有以下三个反应:H2(g)+ O2(g) =H2O(l)H1=-a kJmol-1H2(g)+ O2(g) =H2O(g)H2=-b kJmol-12H2(g)+O2(g) =2H2O(l)H3=-c kJmol-1(1)由物质的状态判断物质的气、液、固三态变化时的能量变化如下:如上述反应中:ab。 (2)由H的符号判断比较反应热大小时不能只比较H数值,还要考虑其符号。如上述反应中H1H2。 增素能增素能 精准突破精准突破考点一考点二
10、考点三考点一考点一焓变热化学方程式焓变热化学方程式能力概述能力概述考点一考点二考点三命题解读命题解读新教材变化新教材对体系与环境的介绍变为正文,且对反应热从状态和过程两个方面进行了全面的介绍,注重了图示作用的引入考情透析高频考点能量变化图像分析,特别是有关反应机理的能量变化图像分析是高考命题的热点。预测考向新的一年高考对化学反应的热效应的考查会将反应机理与能量图结合在一起,对细节性分析的考查将更为细化考点一考点二考点三考向考向1.1.反应热与能量变化的关系反应热与能量变化的关系考点一考点二考点三考点一考点二考点三考题点睛 考点一考点二考点三针对训练1.下列有关说法正确的是()A.铝热反应属于吸
11、热反应B.若某反应的反应物的总能量大于生成物的总能量,则该反应为吸热反应C.H2H+H的变化需要吸收能量D.凡经加热而发生的化学反应都是吸热反应考点一考点二考点三答案 C解析 铝热反应属于放热反应,A项错误;反应物的总能量大于生成物的总能量,则该反应为放热反应,B项错误;断裂化学键需要吸收能量,C项正确;一个反应是吸热反应还是放热反应取决于反应物总能量和生成物总能量的相对大小,与反应的条件无关,有些放热反应也需要加热,如燃烧反应,D项错误。考点一考点二考点三2.根据如图所示能量关系示意图,下列说法正确的是() A.1 mol C(s)与1 mol O2(g)的能量之和为393.5 kJB.反应
12、2CO(g)+O2(g) =2CO2(g)中,生成物的总能量大于反应物的总能量C.由C(s)CO(g)的热化学方程式为2C(s)+O2(g) =2CO(g)H=-221.2 kJmol-1D.热值指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出的热量,则CO热值H=-10.1 kJmol-1考点一考点二考点三答案 C 解析 A项,由题图可知1 mol C(s)与1 mol O2(g)的能量和比1 mol CO2(g)的能量高393.5 kJ,错误;B项,2CO(g)+O2(g) =2CO2(g)为放热反应,生成物的总能量小于反应物的总能量,错误;C项,由题图可知1 mol C(s)与 mol O2(g
13、)生成1 mol CO(g)放出的热量为393.5 kJ-282.9 kJ=110.6 kJ,且物质的量与焓变的绝对值成正比,焓变为负,则热化学方程式为2C(s)+O2(g) =2CO(g)H=-221.2 kJmol-1,正确;D项,热值指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出的热量,则CO的热值为 10.1 kJg-1,错误。考点一考点二考点三归纳总结有关反应热的注意事项(1)任何化学反应一定伴有能量变化,原因是旧键断裂吸收的能量与新键形成释放的能量不相等。(2)需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应,不需要加热就能进行的反应也不一定是放热反应。即反应放热或吸热与反应条件无关。(3)有能量
14、变化的过程不一定是放热反应或吸热反应,如水结成冰放热但不属于放热反应。(4)焓变H的数值都需要带“+”或“-”符号。如某反应的H=-Q kJmol-1或H=+Q kJmol-1。考点一考点二考点三考向考向2.2.化学反应中能量变化的图像分析化学反应中能量变化的图像分析典例突破环氧乙烷是口罩制作过程中的消毒剂。通过氧气与乙烯在石墨烯界面反应可制得环氧乙烷,其原理为石墨烯活化氧分子生成活化氧,活化氧再与乙烯反应生成环氧乙烷。氧气与乙烯在石墨烯界面反应的能量变化如图所示。下列说法错误的是()考点一考点二考点三A.石墨烯不能改变氧气与乙烯反应的焓变B.反应历程的各步能量变化中的最小值为0.51 eVC
15、.活化氧分子的过程中生成了COD.氧气与乙烯在石墨烯界面的反应属于加成反应考点一考点二考点三答案 B解析 石墨烯是该反应的催化剂,催化剂不影响反应物和生成物的总能量大小,不改变反应的焓变,A正确;由能量变化图可知各步能量变化分别为:0.75 eV,0.51 eV,0.49 eV,1.02 eV,0.73 eV,1.04 eV,能量变化最小为0.49 eV,B错误;由图可知,活化氧分子过程中氧气中的双键断开与石墨烯中的碳原子形成CO,C正确;氧气与乙烯在石墨烯界面的反应中乙烯中的碳碳双键断裂连接氧原子,符合加成反应的特征,D正确。考点一考点二考点三针对训练1.(2021广深珠三校第一次联考)多相
16、催化反应是在催化剂表面通过吸附、解吸过程进行的。如图,我国学者发现T 时,甲醇(CH3OH)在铜基催化剂上的反应机理如下:反应:CH3OH(g) =CO(g)+2H2(g)H1=a kJmol-1反应:CO(g)+H2O(g) =CO2(g)+H2(g)H2=-b kJmol-1(b0)总反应:CH3OH(g)+H2O(g) =CO2(g)+3H2(g)H3=c kJmol-1考点一考点二考点三下列有关说法正确的是()A.反应是放热反应B.1 mol CH3OH(g)和H2O(g)的总能量大于1 mol CO2(g)和3 mol H2(g)的总能量C.c0D.优良的催化剂降低了反应的活化能,并
17、减少H3,节约了能源考点一考点二考点三答案 C解析 根据图像可知反应生成物的能量大于反应物的能量,因此为吸热反应,故A错误;根据图像可知1 mol CH3OH(g)和H2O(g)的总能量小于1 mol CO2(g)和3 mol H2(g)的总能量,故B错误;总反应是吸热反应,因此c0,故C正确;优良的催化剂降低了反应的活化能,焓变不变,焓变只能由反应物和生成物的总能量决定,故D错误。考点一考点二考点三2.(2021天津一模)CO与N2O在Fe+作用下发生反应的能量变化及反应历程如图所示,两步反应为N2O+Fe+=N2+FeO+(慢)、FeO+CO=CO2+Fe+(快)。下列说法正确的是() 考
18、点一考点二考点三A.分子构型:CO2为直线形,N2O为V形(已知N2O中每个原子都满足8电子稳定结构)B.反应的活化能比反应大C.反应中每转移1 mol电子,生成N2体积为11.2 LD.两步反应均为放热反应,总反应的化学反应速率由反应决定考点一考点二考点三答案 B解析 CO2与N2O均为三原子分子,22个电子,互为等电子体,所以均为直线形分子,A错误;反应为慢反应,反应为快反应,结合图示可知,反应活化能比反应大,B正确;选项中未说明是否处于标准状况下,在标准状况下,根据CO+N2O=N2+CO2可知,每转移1 mol电子,生成N2体积为11.2 L,C错误;总反应的化学反应速率由反应较慢的一
19、步决定,即由反应决定,D错误。考点一考点二考点三归纳总结正确理解活化能与反应热的关系考点一考点二考点三(1)E1为正反应的活化能,E2为逆反应的活化能,H=E1-E2。(2)催化剂能降低反应所需活化能,但不影响焓变的大小。(3)从活化能的角度分析,正反应的活化能大于逆反应的活化能时,反应吸热,反之,反应放热;从焓变的角度分析,H0,反应吸热,H0,反应放热。考点一考点二考点三考向考向3.3.热化学方程式的正误判断与书写热化学方程式的正误判断与书写典例突破铁系氧化物材料在光催化、电致变色、气敏传感器以及光电化学器件中有着广泛的应用和诱人的前景。实验室中可利用FeCO3和O2为原料制备少量铁红,每
20、生成160 g固体铁红放出130 kJ热量,则下列有关该反应的热化学方程式书写正确的是()A.4FeCO3(s)+O2(g) =2Fe2O3(s)+4CO2(g) H=-130 kJmol-1B.4FeCO3(s)+O2(g) =2Fe2O3(s)+4CO2(g)H=+260 kJmol-1C.4FeCO3(s)+O2(g) =2Fe2O3(s)+4CO2(g)H=-260 kJmol-1D.4FeCO3(s)+O2(g) =2Fe2O3(s)+4CO2(g)H=+130 kJmol-1 考点一考点二考点三答案 C解析 160 g铁红的物质的量为1 mol,每生成160 g固体铁红放出130
21、kJ热量,则生成2 mol Fe2O3放出260 kJ的热量,所以热化学方程式为4FeCO3(s)+O2(g) =2Fe2O3(s)+4CO2(g)H=-260 kJmol-1,C正确。考点一考点二考点三针对训练1.写出下列反应的热化学方程式。(1)0.1 mol Cl2与焦炭、TiO2完全反应,生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2xH2O的液态化合物,放热4.28 kJ,该反应的热化学方程式为。 (2)Si与Cl两元素的单质反应生成1 mol Si的最高价化合物,恢复至室温,放热687 kJ,已知该化合物的熔、沸点分别为-69 和58 。写出该反应的热化学方程式: 。 考点一考点二考点三
22、(3)化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5。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 。 考点一考点二考点三答案 (1)2Cl2(g)+TiO2(s)+2C(s) =TiCl4(l)+2CO(g)H=-85.6 kJmol-1(2)Si(s)+2Cl2(g) =SiCl4(l)H=-687 kJmol-1(3)AX3(l)+X2(g) =AX5(s)H=-123.8 kJmol-1考点一考点二考点三解析 (1)该还原性气体为CO,易水解生成Ti
23、O2xH2O的液态化合物为TiCl4,反应的热化学方程式为2Cl2(g)+TiO2(s)+2C(s) =TiCl4(l)+2CO(g)H=- 2=-85.6 kJmol-1。(2)Si与Cl2反应生成SiCl4,因其熔、沸点分别为-69 和58 ,故室温下,SiCl4的状态为液态。反应的热化学方程式为Si(s)+2Cl2(g) =SiCl4(l)H=-687 kJmol-1。(3)由AX3和AX5的熔、沸点可知室温下AX3为液态,AX5为固态,反应的热化学方程式为AX3(l)+X2(g) =AX5(s)H=-123.8 kJmol-1。考点一考点二考点三2.(1)已知1 L 1 molL-1
24、(NH4)2CO3溶液与2 L 1 molL-1 Ba(OH)2溶液加热充分反应,放出100 kJ的热量,写出该反应的热化学方程式:。 (2)在一定条件下,S8(s)和O2(g)发生反应依次转化为SO2(g)和SO3(g)。反应过程和能量关系可用如图简单表示(图中的H表示生成1 mol产物的数据)。写出表示S8燃烧热的热化学方程式:。 写出SO3分解生成SO2和O2的热化学方程式:。 考点一考点二考点三答案 (1)(NH4)2CO3(aq)+Ba(OH)2(aq) =BaCO3(s)+2H2O(l)+2NH3(g)H=-100 kJmol-1(2)S8(s)+8O2(g) =8SO2(g)H=
25、-8a kJmol-1SO3(g) =SO2(g)+ O2(g)H=+b kJmol-1考点一考点二考点三解析 (1)根据(NH4)2CO3与Ba(OH)2的用量可知Ba(OH)2过量,所以应该由(NH4)2CO3的物质的量进行反应热的计算,另外注意各物质的状态的确定:气体为g,沉淀为s,溶液为l,溶于水的物质为aq。(2)1 mol S8(s)和O2(g)发生反应转化为SO2(g)时放出的热为燃烧热,由图可知生成1 mol SO2(g)放出热量为a kJ,则表示燃烧热的热化学方程式为S8(s)+8O2(g) =8SO2(g)H=-8a kJmol-1,依据图像结合反应能量变化分析,写出化学方
26、程式,标注物质聚集状态和反应热,SO3分解生成SO2和O2的热化学方程式为SO3(g) =SO2(g)+ O2(g)H=+b kJmol-1。考点一考点二考点三归纳总结“五审”突破热化学方程式的正误判断 考点一考点二考点三考点二考点二燃烧热中和热燃烧热中和热能力概述能力概述考点一考点二考点三命题解读命题解读新教材变化新教材引入了简易量热计测量反应热考情透析高频考点有关体现燃烧热的热化学方程式的正误判断、中和热的实验操作与误差分析仍是高考命题的热点。预测考向新的一年高考可能会结合盖斯定律应用考查燃烧热或中和热的数值计算或书写相关的热化学方程式考点一考点二考点三典例突破已知反应:101 kPa时,
27、2C(s)+O2(g) =2CO(g)H=-221 kJmol-1;稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq) =H2O(l)H=-57.3 kJmol-1。下列结论正确的是()A.碳的燃烧热大于110.5 kJmol-1B.的反应热为221 kJmol-1C.稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热H=-257.3 kJmol-1D.稀醋酸和稀NaOH溶液反应生成1 mol H2O,放出57.3 kJ的热量考点一考点二考点三答案 A 解析 由于2C(s)+O2(g) =2CO(g)生成的CO不是稳定的氧化物,因此 =110.5 kJmol-1不是碳的燃烧热,由于CO转化为CO2放出热量,故碳的燃烧热大
28、于110.5 kJmol-1,A正确;反应热的表示包含三部分:“符号”“数值”和“单位”,而B项中没有表示出符号,B错误;强酸、强碱的稀溶液发生中和反应生成1 mol H2O的中和热H=-57.3 kJmol-1,C错误;由于稀醋酸是弱电解质,电离时吸收热量,故稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol H2O时放出的热量小于57.3 kJ,D错误。考点一考点二考点三针对训练1.下列热化学方程式正确的是()A.CH4的燃烧热为890 kJmol-1:CH4(g)+2O2(g) =CO2(g)+2H2O(g)H=-890 kJmol-1B.中和热H=-57.3 kJmol-1:CH3COOH(aq
29、)+NaOH(aq) =H2O(l)+CH3COONa(aq)H=-57.3 kJmol-1C.一定条件下,0.5 mol N2与1.5 mol H2充分反应后放出35.5 kJ的热量:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)H=-71 kJmol-1D.96 g O2的能量比96 g O3的能量低b kJ:3O2(g) 2O3(g)H=+b kJmol-1考点一考点二考点三答案 D 解析 表示燃烧热时,生成的水必须为液态,A错误;强酸强碱的稀溶液反应只生成1 mol液态水时放出的热量叫中和热,醋酸为弱酸,B错误;可逆反应不能完全反应,0.5 mol N2与1.5 mol H2充分反应后放出3
30、5.5 kJ的热量,则1 mol N2与3 mol H2充分反应后放出的热量不一定加倍,C错误;反应热数值与化学计量数成正比关系,反应物总能量比生成物低则为吸热反应,3O2(g) 2O3(g)H=+b kJmol-1,D正确。考点一考点二考点三2.在如图所示的量热计中,将100 mL 0.50 molL-1 CH3COOH溶液与100 mL 0.55 molL-1 NaOH溶液混合,温度从25.0 升高到27.7 。下列说法错误的是()A.若量热计的保温瓶绝热效果不好,则所测H偏大B.搅拌器一般选用导热性差的玻璃搅拌器C.若选用同浓度同体积的盐酸,则溶液温度将升高至不超过27.7 D.所加Na
31、OH溶液过量,目的是保证CH3COOH溶液完全被中和保温杯式量热计 考点一考点二考点三答案 C解析 若量热计的保温瓶绝热效果不好,则会损失一部分热量,则所测放出的热量偏少,因为H为负值,则所测H偏大,A正确;搅拌选用导热性差的玻璃搅拌器,B正确;若选用盐酸,则放出的热量将更多,所以温度将升高至超过27.7 ,C错误;酸和碱反应测中和热时,为了保证一方完全反应,往往需要另一方试剂稍稍过量,减少实验误差,所以加NaOH溶液过量的目的是保证CH3COOH溶液完全被中和,D正确。考点一考点二考点三归纳总结中和热的测定实验中的注意事项(1)实验所用的酸和碱溶液应当用稀溶液,否则会造成较大误差。(2)量取
32、酸和碱时,应当分别使用不同的量筒量取。(3)使用同一温度计分别先后测量酸、碱及混合液的最高温度,测完一种溶液后必须用水冲洗干净并用滤纸擦干再测另一种溶液的温度。(4)取多次实验起始温度(t1)、终止温度(t2)的平均值代入公式计算,计算时应注意单位的统一。考点一考点二考点三考点三考点三盖斯定律与反应热的计算盖斯定律与反应热的计算能力概述能力概述考点一考点二考点三命题解读命题解读新教材变化本部分新教材基本未变,仍然是以盖斯定律为主,同时涉及反应热的相关计算考情透析高频考点给出几个相关反应运用盖斯定律求算某一反应的反应热仍是高考命题的热点。预测考向新的一年高考可能在传统命题方式的基础上会增加结合反
33、应历程和能量图示的考查方式考点一考点二考点三考向考向1.1.利用盖斯定律计算反应热或书写热化学方程式利用盖斯定律计算反应热或书写热化学方程式典例突破已知25 、101 kPa下,1 mol水蒸发为水蒸气需要吸热44.01 kJ。2H2O(l) =2H2(g)+O2(g)H=+571.66 kJmol-1C(s)+H2O(g) =CO(g)+H2(g)H=+131.29 kJmol-1则反应C(s)+ O2(g) =CO(g)的反应热为()A.H=-396.36 kJmol-1B.H=-198.55 kJmol-1C.H=-154.54 kJmol-1D.H=-110.53 kJmol-1考点一
34、考点二考点三答案 D 解析 已知25 、101 kPa下,1 mol水蒸发为水蒸气需要吸热44.01 kJ,则H2O(l) =H2O(g)H=+44.01 kJmol-12H2O(l) =2H2(g)+O2(g)H=+571.66 kJmol-1C(s)+H2O(g) =CO(g)+H2(g)H=+131.29 kJmol-1考点一考点二考点三针对训练1.(2021重庆选择性考试适应性测试)已知(g)+H2(g) =CH3CH2CH3(g)H=-157 kJmol-1。环丙烷(g)的燃烧热H=-2 092 kJmol-1,丙烷(g)的燃烧热H=-2 220 kJmol-1,1 mol液态水蒸发
35、为气态水的焓变为H=+44 kJmol-1。则2 mol氢气完全燃烧生成气态水的H( kJmol-1)为()A.-658 B.-482C.-329 D.-285考点一考点二考点三答案 B解析 已知反应(g)+H2(g) =CH3CH2CH3(g)H1=-157 kJmol-1,反应(g)+4.5O2(g) =3CO2(g)+3H2O(l)H2=-2 092 kJmol-1,反应CH3CH2CH3(g)+5O2(g) =3CO2(g)+4H2O(l)H3=-2 220 kJmol-1,变化H2O(l) =H2O(g)H4=+44 kJmol-1,根据盖斯定律,反应-反应+反应+变化得到反应:H2
36、(g)+0.5O2(g) =H2O(g)H,H=H1-H2+H3+H4=-241 kJmol-1,则2 mol氢气完全燃烧生成气态水的热化学方程式为2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)H=-482 kJmol-1,B正确。考点一考点二考点三2.(1)(2021山东卷节选)2-甲氧基-2-甲基丁烷(TAME)常用作汽油原添加剂。在催化剂作用下,可通过甲醇与烯烃的液相反应制得,体系中同时存在如下反应:A.1考点一考点二考点三(2)(2021河北卷节选)当今,世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点。因此,研发二氧化碳利用技术,降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。大气中的二氧化碳主要来自于煤、
37、石油及其他含碳化合物的燃烧。已知25 时,相关物质的燃烧热数据如表:物质H2(g)C(石墨,s)C6H6(l)-285.8-393.5-3 267.5则25 时H2(g)和C(石墨,s)生成C6H6(l)的热化学方程式为。 考点一考点二考点三(3)(2021广东卷节选)我国力争于2030年前做到碳达峰,2060年前实现碳中和。CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应:根据盖斯定律,反应a的H1=(写出一个代数式即可)。 考点一考点二考点三答案 (1)D(2)6C(石墨,s)+3H2(g) =C6H6(l)H=+49.1 kJmol-1(3)H2+H3-H5或
38、H3-H4解析 (1)由盖斯定律可知,-=,则H1-H2=H30,因此H10,H20B.H3=H1+H2C.H1H2,H3H2D.H2=H3+H4考点一考点二考点三答案 C 解析 根据盖斯定律反应存在如下关系: 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,破坏了苯环结构的稳定性,因此该反应为吸热反应。考点一考点二考点三环己烯、1,3-环己二烯分别与氢气发生的加成反应均为放热反应,则H10,H20,A错误;苯分子中没有碳碳双键,其中的碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊的共价键,其与氢气完全加成的反应
39、热不等于环己烯、1,3-环己二烯分别与氢气发生的加成反应的反应热之和,即H3H1+H2,B错误;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,H10,H2H2,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(H40),根据盖斯定律可知,苯与氢气完全加成的反应热H3=H4+H2,因此H2=H3-H4、H3H2,C正确、D错误。考点一考点二考点三针对训练1.(2020浙江7月选考)关于下列H的判断正确的是()OH-(aq)+H+(aq) =H2O(l)H3OH-(aq)+CH3COOH(aq) =CH3COO-(aq)+H2O(l)H4A.H10H20B.H1H2C.H3
40、0D.H3H4考点一考点二考点三答案 B 表示强酸和强碱的中和反应,为放热反应,所以H30;醋酸与强碱的中和反应为放热反应,所以H4H3;综上所述,只有H1H1(CaCO3)0B.H2(MgCO3)=H2(CaCO3)0C.H1(CaCO3)-H1(MgCO3)=H3(CaO)-H3(MgO)D.对于MgCO3和CaCO3,H1+H2H3考点一考点二考点三答案 C 解析 根据盖斯定律,得H=H1+H2+H3,又已知Ca2+半径大于Mg2+半径,所以CaCO3的离子键强度弱于MgCO3,CaO的离子键强度弱于MgO。A项,H1表示断裂MCO3中的离子键形成M2+和 所吸收的能量,离子键强度越大,
41、吸收的能量越大,因而H1(MgCO3)H1(CaCO3)0,正确;B项,H2表示断裂 中共价键形成O2-和CO2吸收的能量,与M2+无关,因而H2(MgCO3)=H2(CaCO3)0,正确;C项,由以上分析可知H1(CaCO3)-H1(MgCO3)H3(MgO),H3(CaO)-H3(MgO)0,错误;D项,由以上分析可知H1+H20,H3H3,正确。考点一考点二考点三归纳总结比较反应热的常用方法方法一:利用盖斯定律进行比较。如2H2(g)+O2(g) =2H2O(g)H12H2(g)+O2(g) =2H2O(l)H2由-可得2H2O(l) =2H2O(g)H=H1-H20,则H1H2。考点一
42、考点二考点三方法二:利用能量变化图进行比较。 由图像可以看出放出或吸收热量的多少,若是放热反应,放出的热量越多,H越小;若是吸热反应,吸收的热量越多,H越大,故H1H2。第第2 2讲原电池化学电源讲原电池化学电源第六章第六章2023内容索引强基础强基础 增分策略增分策略增素能增素能 精准突破精准突破强基础强基础 增分策略增分策略一、原电池的工作原理1.原电池定义及本质原电池是把能转化为能的装置。其反应本质是的反应。 化学 电自发进行氧化还原2.原电池的构成条件 两个电极、一池电解液、闭合回路 电极两极为导体,且存在活动性差异(燃料电池除外)溶液两极插入溶液中 回路形成闭合回路或两极直接接触电解
43、质 3.原电池的工作原理(以铜锌原电池为例) 电极名称 负极正极电极材料 _电极反应 Zn-2e-=Zn2+Cu2+2e-=Cu电极质量变化_反应类型 反应 反应 电子流向 由沿导线流向 盐桥中离子移向盐桥中装有含饱和KCl溶液的琼胶,K+移向极,Cl-移向极 锌片 铜片减小增大氧化还原Zn Cu 正负盐桥作用a.连接内电路形成闭合回路b.维持两电极电势差(中和电荷),使电池能持续提供电流装置差异比较原电池:温度升高,化学能转化为电能和热能,两极反应在同一溶液中,部分Zn与Cu2+直接反应,使电池效率降低原电池:温度几乎不变,化学能几乎只转化为,两极反应在不同溶液中,Zn与Cu2+隔离,电池效
44、率提高,电流稳定 电能 4.带电粒子移动方向及闭合回路的形成 阴 阳5.原电池的应用(1)设计制作化学电源负 正电极材料(2)比较金属的活动性强弱:原电池中,负极一般是活动性的金属,正极一般是活动性的金属(或非金属)。 (3)加快化学反应速率:氧化还原反应形成原电池时,反应速率加快。(4)用于金属的防护:将需要保护的金属制品作原电池的而受到保护。 氧化反应和还原反应分别在两个电极进行 较强较弱正极易错辨析判断正误:正确的画“”,错误的画“”。(1)理论上,任何自发的氧化还原反应都可设计成原电池。()(2)在原电池中,发生氧化反应的一极一定是负极。()(3)在锌铜原电池中,因为有电子通过电解质溶
45、液形成闭合回路,所以有电流产生。()(4)两种活泼性不同的金属组成原电池的两极,活泼金属一定为负极。()(5)原电池工作时,溶液中的阳离子向负极移动,盐桥中的阳离子向正极移动。() (6)某原电池反应为Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag,装置中的盐桥内可以是含KCl饱和溶液的琼脂。()(7)因为铁的活泼性强于铜,所以将铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中组成原电池,必是铁为负极、铜为正极。() 应用提升金属活泼性与电池正、负极判断(1)“活泼”是指相对活泼而不是绝对活泼。(2)在大部分原电池反应中,金属活动性较强的作负极,另一电极作正极。但在某些特殊条件下例外,如:冷的浓硝酸作电解质溶液,
46、金属铁或铝与金属铜作电极时,铁或铝在冷的浓硝酸中钝化,金属活动性弱的铜与浓硝酸发生反应,作负极。NaOH溶液作电解质溶液,金属镁与金属铝作电极时,因铝能与NaOH溶液反应,作负极,而金属活动性强的镁只能作正极。二、化学电源1.一次电池名称结构原理碱性锌锰电池负极材料: 电极反应: 正极材料: 电极反应: 总反应: Zn Zn+2OH-2e-=Zn(OH)2 MnO2 2MnO2+2H2O+2e-=2MnO(OH)+2OH- Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2 名称结构原理锌银电池负极材料: 电极反应: 正极材料: 电极反应: 总反应: Zn Zn+2OH-2e-=Zn
47、(OH)2 Ag2O Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH- Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag 2.二次电池 两个电极均参与电极反应;“放电”原电池原理,“充电”电解原理 铅蓄电池是一种常见的二次电池,总反应为 Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O 3.燃料电池 燃料为负极反应物;将化学能直接转化为电能 (1)氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池,可分为酸性和碱性两种。 类型酸性碱性负极反应_正极反应_电池总反应 _特点燃料电池的电极本身不参与反应,燃料和氧化剂连续地由外部供给并在电极上进行反应2H2-4e-=4H+ 2H2+4OH-4e-=4H2O O2+4H
48、+4e-=2H2O O2+2H2O+4e-=4OH- 2H2+O2=2H2O (2)以CO为燃料气,请分别写出电解质符合下列条件的正、负极的电极反应和总反应。 电解质类型电极反应或总反应酸性介质正极_负极_总反应_碱性介质正极_负极_总反应_O2+4e-+4H+=2H2O2CO-4e-+2H2O=2CO2+4H+2CO+O2=2CO2 O2+4e-+2H2O=4OH- 电解质类型电极反应或总反应固体氧化物(其中O2-可以在固体介质中自由移动)正极_负极_总反应 _熔融碳酸盐( )正极_负极_总反应 _O2+4e-=2O2-2CO-4e-+2O2-=2CO22CO+O2=2CO2 2CO+O2=
49、2CO2 (3)铝空气海水电池。负极材料为铝片,正极材料为铂片,电解质溶液为海水。负极反应:。 正极反应:。 总反应:。 4Al-12e-=4Al3+3O2+12e-+6H2O=12OH-4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3易错辨析判断正误:正确的画“”,错误的画“”。(1)碱性锌锰电池是一次电池,其中MnO2是催化剂,可使锌锰电池的比能量高、可储存时间长。()(2)手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池。()(3)铅蓄电池放电时,正极与负极质量均增加。()(4)若使反应Fe+2Fe3+=3Fe2+以原电池方式进行,可用锌、铁为电极材料。()(5)燃料电池工作时燃料在电池中燃烧,然后热能转
50、化为电能。() (6)固体电解质(高温下能传导O2-)甲醇燃料电池负极反应为2CH3OH-12e-+6O2-=2CO2+4H2O。()(7)碱性氢氧燃料电池中负极反应为2H2-4e-=4H+。()(8)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下,甲烷燃料电池正极电极反应为O2+4e-+2CO2=2 。()应用提升因为物质得失电子后在不同介质中的存在形式不同,所以电极反应式的书写必须考虑介质环境。碱性介质中,不可能释放CO2气体,也不可能有H+的参与或生成,而酸性介质中不可能有OH-的参与或生成。 增素能增素能 精准突破精准突破考点一考点二考点三考点一考点一原电池原理及其应用原电池原理及其应用能力概述
