1、化学基本理论化学基本理论化学能与热能化学能与热能1(2018北京北京)我国科研人员提出了由我国科研人员提出了由CO2和和CH4转化为高附加值产品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。的催化反应历程。该历程示意图如下。考点一反应热与焓变考点一反应热与焓变 真真 题题 感感 悟悟悟真题、明方向悟真题、明方向下列说法不正确的是下列说法不正确的是()A生成生成CH3COOH总反应的原子利用率为总反应的原子利用率为100%BCH4CH3COOH过程中，有过程中，有CH键发生断裂键发生断裂C放出能量并形成了放出能量并形成了CC键键D该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率该催化剂可
2、有效提高反应物的平衡转化率D解析解析化学反应的焓变等于反应物键能之和减去生成物键能之和，所以焓化学反应的焓变等于反应物键能之和减去生成物键能之和，所以焓变为变为(44132745)kJmol1(21 0752436)kJmol1120 kJmol1。120 kJmol1 3(2017天津，天津，7)0.1 mol Cl2与焦炭、与焦炭、TiO2完全反应，生成一种还原性气完全反应，生成一种还原性气体和一种易水解成体和一种易水解成TiO2xH2O的液态化合物，放热的液态化合物，放热4.28 kJ，该反应的热化学方，该反应的热化学方程式为程式为_。2Cl2(g)TiO2(s)2C(s)=TiCl4(
3、l)2CO(g)H85.6 kJmol1 4(2019江苏，江苏，11)氢气与氧气生成水的反应是氢能源应用的重要途径。氢气与氧气生成水的反应是氢能源应用的重要途径。下列有关说法正确的是下列有关说法正确的是()A一定温度下，反应一定温度下，反应2H2(g)O2(g)=2H2O(g)能自发进行，该反应的能自发进行，该反应的H0B氢氧燃料电池的负极反应为氢氧燃料电池的负极反应为O22H2O4e=4OHC常温常压下，氢氧燃料电池放电过程中消耗常温常压下，氢氧燃料电池放电过程中消耗11.2 L H2，转移电子的数目，转移电子的数目为为6.021023D反应反应2H2(g)O2(g)=2H2O(g)的的H
4、可通过下式估算：可通过下式估算：H反应中形反应中形成新共价键的键能之和反应中断裂旧共价键的键能之和成新共价键的键能之和反应中断裂旧共价键的键能之和A解析解析A项，该反应前后气体分子数减少，即熵减少，又反应能自发进项，该反应前后气体分子数减少，即熵减少，又反应能自发进行，说明该反应为放热反应，行，说明该反应为放热反应，H0，正确；，正确；B项，负极上应是项，负极上应是H2失去电子，错失去电子，错误；误；C项，项，11.2 L H2不是处于标准状况下，无法计算不是处于标准状况下，无法计算H2的物质的量，进而无法计的物质的量，进而无法计算转移的电子数，错误；算转移的电子数，错误；D项，反应的焓变等于
5、反应物断裂旧共价键的键能之和项，反应的焓变等于反应物断裂旧共价键的键能之和减去生成物形成新共价键的键能之和，错误。减去生成物形成新共价键的键能之和，错误。知能补漏知能补漏1反应热的理解和计算反应热的理解和计算(1)下图表示燃料燃烧反应的能量变化下图表示燃料燃烧反应的能量变化()(2)在在CO2中，中，Mg燃烧生成燃烧生成MgO和和C。该反应中化。该反应中化学能全部转化为热能学能全部转化为热能()(3)催化剂能改变反应的焓变催化剂能改变反应的焓变()(4)催化剂能降低反应的活化能催化剂能降低反应的活化能()核核 心心 突突 破破补知能、学方法补知能、学方法 2热化学方程式正误判断的六个易错点热化
6、学方程式正误判断的六个易错点3燃烧热和中和热应用中的注意事项燃烧热和中和热应用中的注意事项(1)燃烧热是指燃烧热是指101 kPa时，时，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时放出纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量，并不是的热量，并不是1 mol可燃物燃烧时放出的热量就是燃烧热。可燃物燃烧时放出的热量就是燃烧热。(2)中和热不是指中和热不是指1 mol酸和酸和1 mol碱中和时的热效应，而是指碱中和时的热效应，而是指“生成生成1 mol H2O(l)”的热效应，强酸和强碱在稀溶液中发生中和反应生成的热效应，强酸和强碱在稀溶液中发生中和反应生成1 mol H2O(l)，H57.3 k
7、Jmol1。弱酸和强碱，强酸和弱碱或弱酸和弱碱反应时，因电离吸。弱酸和强碱，强酸和弱碱或弱酸和弱碱反应时，因电离吸热，放出的热量减少，中和热数值偏小。若用浓硫酸热，放出的热量减少，中和热数值偏小。若用浓硫酸(或或NaOH固体固体)，因溶解放，因溶解放热使放出的热量增多，中和热数值偏大。热使放出的热量增多，中和热数值偏大。1下列有关图象的叙述不正确的是下列有关图象的叙述不正确的是()A 备备 考考 验验 证证练典题、重应用练典题、重应用解析解析根据燃烧热的概念，根据燃烧热的概念，H2的燃烧热为的燃烧热为1 mol H2(g)完全燃烧生成稳定氧完全燃烧生成稳定氧化物化物H2O(l)时所放出的热量，
8、由图时所放出的热量，由图可知可知H2O为气态，为气态，A项叙述错误。由图项叙述错误。由图可可知，曲线知，曲线b的活化能低于的活化能低于a的，的，b可能使用了催化剂，可能使用了催化剂，B项叙述正确。由于项叙述正确。由于N2与与H2合成合成NH3为可逆反应，故充分反应后达到平衡时放热小于为可逆反应，故充分反应后达到平衡时放热小于92.2 kJ，C项叙述正项叙述正确。由图确。由图可知，可知，HgO(s)分解为分解为Hg(l)和和O2(g)为吸热反应，热化学方程式书写正为吸热反应，热化学方程式书写正确，确，D项叙述正确。项叙述正确。2(2019河南普通高中联考河南普通高中联考)H2与与ICl的的反应分
9、反应分、两步进行，其能量曲线如图所两步进行，其能量曲线如图所示，下列有关说法错误的是示，下列有关说法错误的是()A反应反应、反应、反应均为放热反应均为放热反应B反应反应、反应、反应均为氧化还原反应均为氧化还原反应C反应反应比反应比反应的速率慢，与相应正的速率慢，与相应正反应的活化能无关反应的活化能无关D反应反应、反应、反应的焓变之和为的焓变之和为H218 kJmol1C解析解析根据图象可知，反应根据图象可知，反应和反应和反应中反应物总能量都大于生成物，则中反应物总能量都大于生成物，则反应反应、均为放热反应，均为放热反应，A正确；反应正确；反应、中都存在元素化合价变化，所以中都存在元素化合价变化
10、，所以反应反应、都是氧化还原反应，都是氧化还原反应，B正确；反应正确；反应比反应比反应的速率慢，说明反应的速率慢，说明反应中正反应的活化能较大，反应中正反应的活化能较大，反应中正反应的活化能较小，中正反应的活化能较小，C错误；反应错误；反应、反应、反应总的能量变化为总的能量变化为218 kJ，根据盖斯定律可知，反应，根据盖斯定律可知，反应、反应、反应的焓变之和为的焓变之和为H218 kJmol1，D正确。正确。C 解析解析形成化学键时放出能量，形成化学键时放出能量，A项错误；根据表格数据知，氯氯键的键项错误；根据表格数据知，氯氯键的键能小于氮氮三键键能，能小于氮氮三键键能，B项错误；反应热等于
11、断裂化学键的总键能与形成化学键项错误；反应热等于断裂化学键的总键能与形成化学键的总键能之差，的总键能之差，H(391419324329464324)kJmol1431 kJmol1，C项正确；反应物项正确；反应物N2H4中含极性键和非极性键，氯气中含非极性中含极性键和非极性键，氯气中含非极性键，产物氮气中含非极性键，氯化氢中含极性键，所以该反应中断裂和形成的键，产物氮气中含非极性键，氯化氢中含极性键，所以该反应中断裂和形成的化学键都有极性键和非极性键，化学键都有极性键和非极性键，D项错误。项错误。4下列关于热化学反应的描述中正确的是下列关于热化学反应的描述中正确的是()AHCl和和NaOH反应
12、的中和热反应的中和热H57.3 kJmol1，则，则H2SO4和和Ca(OH)2的反应热的反应热H2(57.3)kJmol1BCO(g)的燃烧热是的燃烧热是283.0 kJmol1，则，则2CO2(g)=2CO(g)O2(g)反应的反应的H2283.0 kJmol1C需要加热才能发生的反应一定是吸热反应需要加热才能发生的反应一定是吸热反应D甲烷的燃烧热就是甲烷的燃烧热就是1 mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量B考点二盖斯定律的应用考点二盖斯定律的应用 真真 题题 感感 悟悟悟真题、明方向悟真题、明方向1(2017北京北京26)TiCl4是由钛
13、精矿是由钛精矿(主要成分为主要成分为TiO2)制备钛制备钛(Ti)的重要中的重要中间产物，制备纯间产物，制备纯TiCl4的流程示意图如下：的流程示意图如下：资料：资料：TiCl4及所含杂质氯化物的性质及所含杂质氯化物的性质氯化过程：氯化过程：TiO2与与Cl2难以直接反应，加碳生成难以直接反应，加碳生成CO和和CO2可使反应得以进可使反应得以进行。行。已知：已知：TiO2(s)2Cl2(g)=TiCl4(g)O2(g)H1175.4 kJmol12C(s)O2(g)2CO(g)H2220.9 kJmol1沸 腾 炉 中 加 碳 氯 化 生 成沸 腾 炉 中 加 碳 氯 化 生 成 T i C
14、l4(g)和和 C O(g)的 热 化 学 方 程 式：的 热 化 学 方 程 式：_。解析解析本题考查制备纯本题考查制备纯TiCl4的工艺流程分析、盖斯定律、化学平衡移动的工艺流程分析、盖斯定律、化学平衡移动原理的应用、蒸馏原理等。根据盖斯定律，将已知的两个热化学方程式相加即原理的应用、蒸馏原理等。根据盖斯定律，将已知的两个热化学方程式相加即可得到所求热化学方程式。可得到所求热化学方程式。TiO2(s)2Cl2(g)2C(s)=TiCl4(g)2CO(g)H45.5kJmol1 53.1 247 知能补漏知能补漏1盖斯定律的应用盖斯定律的应用(1)理论依据：反应热只与反应体系的始态理论依据：
15、反应热只与反应体系的始态(各反应物各反应物)和终态和终态(各生成物各生成物)有有关，而与具体反应的途径无关。关，而与具体反应的途径无关。(2)计算模式：计算模式：核核 心心 突突 破破补知能、学方法补知能、学方法(3)主要应用：计算某些难以直接测量的化学反应的反应热。主要应用：计算某些难以直接测量的化学反应的反应热。(4)注意事项：应用盖斯定律进行简单计算，关键在于设计反应途径。注意事项：应用盖斯定律进行简单计算，关键在于设计反应途径。当反应式乘以或除以某数时，当反应式乘以或除以某数时，H也应乘以或除以某数。也应乘以或除以某数。进行热化学方程式加减运算以及比较反应热的大小时，进行热化学方程式加
16、减运算以及比较反应热的大小时，H都要带都要带“”“”“”号计算、比较，即把号计算、比较，即把H看作一个整体进行分析判断。看作一个整体进行分析判断。在设计的反应途径中常会遇到同一物质固、液、气三态的相互转化，状在设计的反应途径中常会遇到同一物质固、液、气三态的相互转化，状态由固态由固液液气变化时，会吸热；反之会放热。气变化时，会吸热；反之会放热。当设计的反应逆向进行时，其当设计的反应逆向进行时，其H与正反应的与正反应的H数值相等，符号相反。数值相等，符号相反。2反应热计算的四种方法反应热计算的四种方法(1)根据燃烧热数据，求算反应放出的热量。根据燃烧热数据，求算反应放出的热量。利用公式：利用公式
17、：Q燃烧热燃烧热n(可燃物的物质的量可燃物的物质的量)如已知如已知H2的燃烧热的燃烧热H285.8 kJmol1，若，若H2的物质的量为的物质的量为2 mol，则，则2 mol H2燃烧放出的热量为燃烧放出的热量为2 mol285.8 kJ mol1 571.6 kJ。(2)依据反应物与生成物的总能量计算。依据反应物与生成物的总能量计算。HE生成物生成物E反应物反应物。(3)根据键能数据根据键能数据(E)计算。计算。H反应物键能总和生成物键能总和反应物键能总和生成物键能总和(4)根据盖斯定律计算反应热。根据盖斯定律计算反应热。若一个热化学方程式可由另外几个热化学方程式相加减而得到，则该反应若一
18、个热化学方程式可由另外几个热化学方程式相加减而得到，则该反应的焓变也可通过这几个化学反应的焓变相加减而得到。的焓变也可通过这几个化学反应的焓变相加减而得到。1(新题预测新题预测)向向Na2CO3溶液中滴加盐酸，反应过程中能量变化如图所示。溶液中滴加盐酸，反应过程中能量变化如图所示。下列说法正确的是下列说法正确的是()B 备备 考考 验验 证证练典题、重应用练典题、重应用2(2019潍坊一模潍坊一模)一定条件下，用甲烷可以消除氮的氧化物一定条件下，用甲烷可以消除氮的氧化物(NOx)的污的污染。已知：染。已知：CH4(g)4NO2(g)=4NO(g)CO2(g)2H2O(g)H1574 kJmol
19、1CH4(g)4NO(g)=2N2(g)CO2(g)2H2O(g)H21 160 kJmol1下列选项不正确的是下列选项不正确的是()ACH4(g)2NO2(g)=N2(g)CO2(g)2H2O(g)H867 kJmol1BCH4(g)4NO2(g)=4NO(g)CO2(g)2H2O(l)H3H1C若用若用0.2 mol CH4还原还原NO2至至N2，则反应中放出的热量一定为，则反应中放出的热量一定为173.4 kJD若用标准状况下若用标准状况下2.24 L CH4还原还原NO2至至N2，整个过程中转移的电子为，整个过程中转移的电子为0.8 molC3(1)在高温下，一氧化碳可将二氧化硫还原为
20、单质硫。在高温下，一氧化碳可将二氧化硫还原为单质硫。已知：已知：C(s)O2(g)=CO2(g)H1393.5 kJmol1CO2(g)C(s)=2CO(g)H2172.5 kJmol1S(s)O2(g)=SO2(g)H3296.0 kJmol1请写出请写出CO与与SO2反应的热化学方程式：反应的热化学方程式：_。2CO(g)SO2(g)=S(s)2CO2(g)H270.0 kJmol1(2)硝酸厂常用催化还原方法处理尾气。硝酸厂常用催化还原方法处理尾气。CH4在催化条件下可以将在催化条件下可以将NO2还原还原为为N2。已知：已知：CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H889.
21、6 kJmol1N2(g)2O2(g)=2NO2(g)H67.7 kJmol1则则 C H4还 原还 原 N O2生 成 水 蒸 气 和 氮 气 的 热 化 学 方 程 式 是生 成 水 蒸 气 和 氮 气 的 热 化 学 方 程 式 是_。解析解析(1)根据盖斯定律，热化学方程式是由根据盖斯定律，热化学方程式是由得到。得到。(2)根据盖根据盖斯定律，热化学方程式是由斯定律，热化学方程式是由得到。得到。CH4(g)2NO2(g)=CO2(g)N2(g)2H2O(g)H957.3 kJmol1 4(2019河北石家庄二模河北石家庄二模)为了合理利用化学能，确保安全生产，化工设为了合理利用化学能，
22、确保安全生产，化工设计需要充分考虑化学反应的焓变，并采取相应措施。化学反应的焓变通常用实计需要充分考虑化学反应的焓变，并采取相应措施。化学反应的焓变通常用实验进行测定，也可进行理论推算。验进行测定，也可进行理论推算。(1)实验测得实验测得5 g甲醇在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出甲醇在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出1 1 3.5 k J 的 热 量，试 写 出 甲 醇 燃 烧 的 热 化 学 方 程 式：的 热 量，试 写 出 甲 醇 燃 烧 的 热 化 学 方 程 式：_。2CH3OH(l)3O2(g)=2CO2(g)4H2O(l)H1 452.8 kJmol1 93(3)依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的焓变进行依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的焓变进行推算。已知：推算。已知：C(s，石墨，石墨)O2(g)=CO2(g)H1393.5 kJmol12H2(g)O2(g)=2H2O(l)H2571.6 kJmol12C2H2(g)5O2(g)=4CO2(g)2H2O(l)H32 599 kJmol1根据盖斯定律，计算根据盖斯定律，计算298 K时由时由C(s，石墨，石墨)和和H2(g)生成生成1 mol C2H2(g)反应的反应的焓变：焓变：_。226.7 kJmol1
