1、专题六专题六 化学反应与能量化学反应与能量 第二部分第二部分 2021 内 容 索 引 01 02 03 考情分析考情分析 备考定向备考定向 高频考点高频考点 能力突破能力突破 热点专攻热点专攻( (六六) ) 考情分析考情分析 备考定向备考定向 备考要点说明 1.了解化学反应中能量转化的原因及常见的能量转化形式。了解能源是人类生 存和社会发展的重要基础。了解化学在解决能源危机中的重要作用。 2.了解化学能与热能的相互转化;了解吸热反应、放热反应等概念;了解焓变(H) 与反应热的含义。 3.了解热化学方程式的含义,能正确书写热化学方程式。理解盖斯定律,并能运 用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。
2、 4.理解原电池和电解池的构成、工作原理及应用,能书写电极反应和总反应方程 式。了解常见化学电源的种类及其工作原理。 5.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。 核心价值引领 能源对于国家可持续发展和战略安全至关重要,能源工业在很大程度上依 赖于化学过程,能源消费的90%以上依靠化学技术。控制低品位燃料燃烧 的化学反应,发展新的能源高效转化技术和洁净能源,不但涉及能源使用效 率,更与全球环境气候变化相关联。如何使我们既能保护环境又能使能源 的成本更合理是化学科学面临的重大课题,让我们从学习化学反应与能量 的关系、掌握原电池与电解池的发展和应用开始吧。 高频考点高频
3、考点 能力突破能力突破 考点一考点一 化学能与热能化学能与热能 【真题示例】【真题示例】 1.(2020天津化学)理论研究表明,在101 kPa和298 K下,HCN(g) HNC(g) 异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法错误的是( ) A.HCN比HNC稳定 B.该异构化反应的H=+59.3 kJ mol-1 C.正反应的活化能大于逆反应的活化能 D.使用催化剂,可以改变反应的反应热 答案 D 解析 根据图示,HCN的相对能量低于HNC的相对能量,故HCN较稳定,A项 正确;HCN(g) HNC(g)为吸热反应,H=+59.3 kJ mol-1,B项正确;根据 图示可知,正反应的活化
4、能明显大于逆反应的活化能,C项正确;使用催化剂, 可以改变反应的活化能,但不能改变反应热,D项错误。 2.(2020浙江7月选考)关于下列H的判断正确的是( ) CO3 2-(aq)+H+(aq) HCO3 - (aq) H1 CO3 2-(aq)+H 2O(l)HCO3 - (aq)+OH-(aq) H2 OH-(aq)+H+(aq)H2O(l) H3 OH-(aq)+CH3COOH(aq)CH3COO-(aq)+H2O(l) H4 A.H10 H20 B.H1H2 C.H30 D.H3H4 答案 B 解析 与H+的反应为放热反应,H10,则H1H2,A项错误,B项正确;OH-(aq)与H+
5、(aq)的反 应会放出热量,H30,CH3COOH是弱酸,与OH-(aq)发生中和反应,也是放热 反应,H40,但是H30、S0,错误;C项,高温下气体的 摩尔体积不一定为22.4 L mol-1,错误;D项,硅为原子晶体,1 mol晶体硅中含 有2 mol SiSi键,则H=4E(SiCl)+2E(HH)-2E(SiSi键)-4E(HCl),错 误。 4.(2019海南化学)根据图中的能量关系,可求得CH键的键能为( ) A.414 kJ mol-1 B.377 kJ mol-1 C.235 kJ mol-1 D.197 kJ mol-1 答案 A 解析 根据图示可知1 mol CH4分解变
6、为1 mol C(g)原子和4 mol H(g)原子共 吸收的能量是(75+717+864) kJ=1 656 kJ,则CH键的键能为1 656 kJ4 mol=414 kJ mol-1,故A正确。 5.(2019浙江4月选考)MgCO3和CaCO3的能量关系如图所示(M=Ca、Mg): 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 答案 C 解析 A项,镁离
7、子的半径小于钙离子的,因此碳酸镁中离子键强,断开离子键需要吸收 更多的能量,即H1(MgCO3)H1(CaCO3)0,所以正确,不符合题意;B项,H2表示的是 碳酸根离子生成氧离子和二氧化碳所吸收的能量,与镁离子和钙离子无关,因此 H2(MgCO3)=H2(CaCO3)0,所以正确,不符合题意;C项,由题给图示可 知,H1+H2=H+H3,由此可得 H1(CaCO3)+H2(CaCO3)=H(CaCO3)+H3(CaO),H1(MgCO3)+H2(MgCO3)=H(Mg CO3)+H3(MgO),将以上两式左左相减,右右相减,又因为H2(CaCO3)=H2(MgCO3),得 H1(CaCO3)
8、-H1 (MgCO3) =H(CaCO3)-H(MgCO3)+H3(CaO)-H3(MgO),所以错 误,符合题意;D项,由题给图示可知,H1+H2=H+H3,因H0,即H1+H2H3,所以 正确,不符合题意。 6.(2020高考题组合)(1)(2020山东化学节选)探究CH3OH合成反应化学平衡 的影响因素,有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉 及的主要反应如下: .CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) H1=-49.5 kJ mol-1 .CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) H2=-90.4 kJ mol-1 .CO2(g)+H2(
9、g) CO(g)+H2O(g) H3 则H3= kJ mol-1。 (2)(2020全国节选)硫酸是一种重要的基本化工产品。接触法制硫酸生产中的 关键工序是SO2的催化氧化:SO2(g)+ O2(g) SO3(g) H=-98 kJ mol-1。回答下列问题: 钒催化剂参与反应的能量变化如图所示,V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和 V2O4(s)的热化学方程式为 。 1 2 (3)(2020全国节选)天然气的主要成分为CH4,一般还含有C2H6等烃类,是重要 的燃料和化工原料。 乙烷在一定条件可发生如下反应:C2H6(g) C2H4(g)+H2(g) H1,相关物质的 燃烧
10、热数据如下表所示: 则H1= kJ mol-1。 物质 C2H6(g) C2H4(g) H2(g) 燃烧热H/(kJ mol-1) -1 560 -1 411 -286 答案 (1)+40.9 (2)2V2O5(s)+2SO2(g) = 2VOSO4(s)+V2O4(s) H=-351 kJ mol-1 (3)+137 解析 (1)根据盖斯定律可得-=,则 H3=+40.9 kJ mol-1。 (2)观察图示,可得出以下两个热化学方程式:V2O4(s)+2SO3(g)2VOSO4(s) H1=-399 kJ mol-1,V2O4(s)+SO3(g)V2O5(s)+SO2(g) H2=-24 k
11、J mol-1, 由-2 得 2V2O5(s)+2SO2(g)2VOSO4(s)+V2O4(s) H=-351 kJ mol-1。 (3)表示乙烷、乙烯、氢气燃烧热的热化学方程式分别为 a.C2H6(g)+7 2O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l) H=-1 560 kJ mol-1 b.C2H4(g)+3O2(g)2CO2(g)+2H2O(l) H=-1 411 kJ mol-1 c.H2(g)+1 2O2(g) H2O(l) H=-286 kJ mol-1 根据盖斯定律,由 a-(b+c)可得由乙烷转化为乙烯的热化学方程式为 C2H6(g) C2H4(g)+H2(g) H=+137
12、kJ mol-1。 7.(1)(2019 全国节选)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: 已知:(g)(g)+H2(g) H1=100.3 kJ mol-1 H2(g)+I2(g)2HI(g) H2=-11.0 kJ mol-1 对于反应:(g)+I2(g)(g)+2HI(g) H3= kJ mol-1。 (2)(2019 全国节选)Deacon 直接氧化法可按下列催化过程进行: CuCl2(s)CuCl(s)+1 2Cl2(g) H1=83 kJ mol -1 CuCl(s)+1 2O2(g) CuO(s)+1 2Cl2(g) H2=-20 kJ
13、 mol -1 CuO(s)+2HCl(g)CuCl2(s)+H2O(g) H3=-121 kJ mol-1 则 4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)的 H= kJ mol-1。 (3)(2018全国节选)采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术,在含 能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题: 已知:2N2O5(g)2N2O4(g)+O2(g) H1=-4.4 kJ mol-1 2NO2(g)N2O4(g) H2=-55.3 kJ mol-1 则反应 N2O5(g)2NO2(g)+1 2O2(g)的 H= kJ mol -1。 (4)(2018天津理综节选)CO
14、2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: 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”)。 化学键 CH C=O HH C O(CO) 键能/(kJ mol-1) 413 745 436 1 075 答案 (1)+89.3 (2)-116 (3)+53.1 (4)+120 kJ mol-1 B
15、解析 (1)根据盖斯定律,将反应和叠加可得反应,故 H3=H1+H2=100.3 kJ mol-1+(-11.0 kJ mol-1)=+89.3 kJ mol-1。 (2)由盖斯定律可知,将题给催化过程的三个反应直接相加可得:2HCl(g)+1 2O2(g) Cl2(g)+H2O(g) H=(83-20-121)kJ mol-1=-58 kJ mol-1,则 H=2H=-116 kJ mol-1 (3)由盖斯定律可知,第一个已知反应2-第二个已知反应可得反应:N2O5(g) 2NO2(g)+1 2O2(g),则该反应的 H=-4.4 kJ mol -12-(-55.3 kJ mol-1)=+5
16、3.1 kJ mol-1。 (4)H=4 413 kJ mol-1+2 745 kJ mol-1-2 1 075 kJ mol-1-2 436 kJ mol-1=+120 kJ mol-1;恒压时体积膨胀相当于减压,平衡右移吸热更多,故选 B。 8.(2019天津理综节选)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: 反应的H3= (用H1、H
17、2表示)。温度升高,反应的平衡常数 K (填 “增大”“减小”或“不变”)。 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 答案 .Si(s)+3HCl(g)SiHCl3(g)+H2(g) H=-225 kJ mol-1 .H2-H1 减小 解析 .首先书写反应的化学方程式:Si+3HClSiHCl3+H2,然后加上状 态和焓变得热化学方程式:Si(s)+3HCl(g)SiHCl3(g)+H2(g) H=-225
18、kJ mol-1;SiHCl3的电子式为 Cl Cl .根据盖斯定律,反应-反应=反应,则 H3=H2-H1;由于 H3=H2-H10) 总反应:CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g) H3=c kJ mol-1 下列有关说法中正确的是( ) A.反应是吸热反应 B.1 mol CH3OH(g)和1 mol H2O(g)的总能量高于1 mol CO2(g)和3 mol H2(g) 的总能量 C.c0 D.优良的催化剂可降低反应的活化能,并能减少H3,从而可节约能源 答案 AC 解析 根据图像可知反应是生成物能量高于反应物能量,因此为吸热反 应,故A正确;根据图像可知1 mol
19、 CH3OH(g)和1 mol H2O(g)的总能量低于1 mol CO2(g)和3 mol H2(g)的总能量,故B错误;1 mol CH3OH(g)和1 mol H2O(g)的总能量低于1 mol CO2(g)和3 mol H2(g)的总能量,总反应是吸热反 应,因此c0,故C正确;优良的催化剂能降低反应的活化能,但焓变不变,H3 只能由反应物和生成物总能量决定,故D错误。 考向2 燃烧热与中和热 4.(双选)(2020安徽皖江联盟高三联考改编)下列说法或表示法正确的是( ) A.CO(g)的燃烧热H=-283.0 kJ mol-1,则表示CO(g)的燃烧热的热化学方程式为 2CO(g)+
20、O2(g) = 2CO2(g) H=-283.0 kJ mol-1 B.含0.5 mol草酸的稀溶液和含1 mol氢氧化钠的稀溶液混合,放出热量小于57.3 kJ C.在稀溶液中:H+(aq)+OH-(aq) = H2O(l) H=-57.3 kJ mol-1,若将含0.5 mol H2SO4的浓硫酸与含1 mol NaOH的溶液混合,放出的热量等于57.3 kJ D.在101 kPa时,2 g H2完全燃烧生成液态水放出285.8 kJ热量,氢气燃烧的热化学 方程式表示为2H2(g)+O2(g) = 2H2O(l) H=-571.6 kJ mol-1 答案 BD 解析 燃烧热是 1 mol
21、可燃物完全燃烧时放出的能量,CO(g)的燃烧热 H=-283.0 kJ mol-1,则表示 CO(g)燃烧热的热化学方程式为 CO(g)+1 2O2(g) CO2(g) H=-283.0 kJ mol-1,故A错误;草酸是二元弱酸,电离过程吸热,含0.5 mol 草酸的稀溶液和含 1 mol 氢氧化钠的稀溶液混合,放出热量小于 57.3 kJ, 故 B 正确;在稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq)H2O(l) H=-57.3 kJ mol-1,由于浓 硫酸稀释放热,所以将含 0.5 mol H2SO4的浓硫酸与含 1 mol NaOH 的溶液混 合,放出的热量大于57.3 kJ,故C错误;2
22、 g H2的物质的量是 1 mol,完全燃烧生 成液态水放出285.8 kJ热量,则表示氢气燃烧的热化学方程式为 2H2(g)+O2(g) 2H2O(l) H=-571.6 kJ mol-1,故 D 正确。 5.(2020安徽安庆高三第一学期期末)(1)实验测得4 g甲醇在氧气中完全燃 烧,生成二氧化碳气体和液态水时释放出90.8 kJ的热量。试写出甲醇燃烧 热的热化学方程式: 。 (2)现已知N2(g)和H2(g)反应生成1 mol NH3(g) 过程中能量变化如图所示。根据下列键能 数据计算NH键键能为 kJ mol-1。 化学键 HH NN 键能/(kJ mol-1) 436 946 (
23、3)用如图所示装置进行中和热测定实验,请回答下列问题: 仪器A的名称为 。取50 mL HCl(0.1 mol L-1)溶液 与50 mL NaOH(0.1 mol L-1)溶液在小烧杯中进行中和反应, 通过实验并计算可得中和热H=-54.8 kJ mol-1,上述实验数 值与实际的中和热H=-57.3 kJ mol-1有偏差,产生此偏差的 原因可能是 (填字母序号)。 a.实验装置保温、隔热效果差 b.用温度计测定HCl溶液起始温度后直接测定NaOH溶液的温度 c.一次性把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中 若用50 mL 0.1 mol L-1 CH3COOH溶液代替HCl溶液进行上述实验
24、,测得反应前 后温度的变化值会 (填“偏大”“偏小”或“不受影响”)。 答案 (1)CH3OH(l)+3 2O2(g) CO2(g)+2H2O(l) H=-726.4 kJ mol-1 (2)391 (3)环形玻璃搅拌棒 ab 偏小 解析 (1)4 g CH3OH在氧气中燃烧生成 CO2和液态水放出 90.8 kJ 热量,则 1 mol CH3OH(32 g)在氧气中燃烧生成 CO2和液态水,应放出 726.4 kJ 热量,热 化学方程式为 CH3OH(l)+3 2O2(g) CO2(g)+2H2O(l) H=-726.4 kJ mol-1。 (2)由图可知,N2(g)和 H2(g)反应生成
25、NH3(g)的热化学方程式为1 2N2(g)+ 3 2H2(g) NH3(g) H=1 127 kJ mol-1-1 173 kJ mol-1=-46 kJ mol-1,设 NH键的键 能为 x,则1 2 946 kJ mol -1+3 2 436 kJ mol -1-3x=-46 kJ mol-1,x=391 kJ mol-1,即 NH键键能为 391 kJ mol-1。 (3)由装置图可知,仪器A为环形玻璃搅拌棒;计算可得中和热为54.8 kJ mol-1, 上述实验数值比57.3 kJ mol-1偏小。a项,实验装置保温、隔热效果差,会使 热量散失多,导致测得放出的热量偏小,故a有可能;
26、b项,用温度计测定HCl溶 液起始温度后直接测定NaOH溶液的温度,使测定的温差T偏小,计算的放 出的热量偏小,故b有可能;c项,一次性把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯 中,可减少热量散失,操作正确,误差小,故c不可能;CH3COOH是弱电解质,电 离时会吸热,从而使测得的反应前后温度的变化值会偏小。 6.(双选)(2020北京高三质量检测 改编)以太阳能为热源,热化学硫 碘循环分解水是一种高效、环保 的制氢方法,其流程图如下: 相关反应的热化学方程式如下: 反应:SO2(g)+I2(g)+2H2O(l) = 2HI(aq)+H2SO4(aq) H1=-213 kJ mol-1 反应:H2S
27、O4(aq) = SO2(g)+H2O(l)+ O2(g) H2=+327 kJ mol-1 反应:2HI(aq) = H2(g)+I2(g) H3=+172 kJ mol-1 考向3 热化学方程式的书写与正误判断 1 2 下列说法不正确的是( ) A.该过程实现了太阳能到化学能的转化 B.SO2和I2对总反应起到了催化剂的作用 C.总反应的热化学方程式为2H2O(l) = 2H2(g)+O2(g) H=+286 kJ mol-1 D.该过程降低了水分解制氢反应的活化能,使总反应的H减小 答案 CD 解析 通过流程图可知,反应和实现了太阳能到化学能的转化,故A正确; 根据流程总反应为 H2OH
28、2+1 2O2可知,SO2 和 I2起到催化剂的作用, 故 B 正确;反应+反应+反应,得到 H2O(l)H2(g)+1 2O2(g) H=(-213+327+172) kJ mol-1=+286 kJ mol-1,故 C 错误;H 只与反应的始态和 终态有关,该过程降低了水分解制氢的活化能,但 H 不变,故 D 错误。 7.(2020山东威海一模节选)碘及其化合物在生产、生活和科技等方面都有 着重要的应用。回答下列问题。 已知:2CO(g)+O2(g) = 2CO2(g) H=-1 200 kJ mol-1 5CO(g)+I2O5(s) = 5CO2(g)+I2(s) H=-2 017 kJ
29、 mol-1 I2(s) = I2(g) H=+36 kJ mol-1 则I2(g)与O2反应生成I2O5(s)的热化学方程式 为 。 答案 2I2(g)+5O2(g) = 2I2O5(s) H=-2 038 kJ mol-1 解析 I2(g)与O2反应生成I2O5(s)的方程式为2I2(g)+5O2(g) = 2I2O5(s),根据 盖斯定律可得,由5-2(+)可得目标反应方程式,则I2(g)和O2(g)反 应生成I2O5(s)的热化学方程式为2I2(g)+5O2(g) = 2I2O5(s) H=(-1 200 kJ mol-1)5-(-2 017 kJ mol-1+36 kJ mol-1)
30、2=-2 038 kJ mol-1。 8.按要求回答下列问题。 (1)已知拆开1 mol HH键、1 mol NH键、1 mol NN键分别需要的能 量是436 kJ、391 kJ、946 kJ,则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式 为 。 (2)已知碳的燃烧热H1=a kJ mol-1,S(s)+2K(s)K2S(s) H2=b kJ mol-1, 2K(s)+N2(g)+3O2(g) = 2KNO3(s) H3=c kJ mol-1,则 S(s)+2KNO3(s)+3C(s) = K2S(s)+N2(g)+3CO2(g) H= 。 (3)已知:C(s)+O2(g) = CO2(g) H
31、=-437.3 kJ mol-1,H2(g)+ O2(g) = H2O(g) H=-285.8 kJ mol-1,CO(g)+ O2(g) = CO2(g) H=-283.0 kJ mol-1,写出煤气化(碳和水蒸气反应生成一氧化碳和氢气)的热化学方程 式: 。 计算10 m3(标准状况)水煤气完全燃烧放出的热量为 kJ(结果保 留到小数点后一位)。 1 2 1 2 答案 (1)N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H=-92 kJ mol-1 (2)(3a+b-c) kJ mol-1 (3)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) H=+131.5 kJ mol-1 126 964.3
32、 解析 (1)在反应 N2+3H22NH3中,断裂 3 mol HH键和 1 mol NN键共 吸收的能量为 3 436 kJ+946 kJ=2 254 kJ,生成 2 mol NH3共形成 6 mol NH 键,放出的能量为 6 391 kJ=2 346 kJ,吸收的能量少,放出的能量多,该反应为 放热反应,放出的热量为 2 346 kJ-2 254 kJ=92 kJ,则 N2与 H2反应生成 NH3 的热化学方程式为 N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H=-92 kJ mol-1。 (2)碳的燃烧热 H1=a kJ mol-1,其热化学方程式为 C(s)+O2(g)CO2(g) H1
33、=a kJ mol-1,S(s)+2K(s)K2S(s) H2=b kJ mol-1 ,2K(s)+N2(g)+3O2(g)2KNO3(s) H3=c kJ mol-1,由 3 +-可得 S(s)+2KNO3(s)+3C(s)K2S(s)+N2(g)+3CO2(g) H=(3a+b-c) kJ mol-1。 (3)已知:C(s)+O2(g)CO2(g) H=-437.3 kJ mol-1,H2(g)+1 2O2(g) H2O(g) H=-285.8 kJ mol-1,CO(g)+1 2O2(g) CO2(g)H=-283.0 kJ mol-1。 根据盖斯定律计算,-得到固态碳与水蒸气反应生成一
34、氧化碳和氢气 的热化学方程式为 C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) H=+131.5 kJ mol-1。根 据反应可知,1 mol CO和 1 mol H2完全燃烧放出的热量为 285.8 kJ+283.0 kJ=568.8 kJ,所以 10 m3(标准状况)即 10 000 L 22.4 L mol-1 = 10 000 22.4 mol 的水煤 气完全燃烧放出的热量为10 000 22.4 568.8 kJ 1 2126 964.3 kJ。 误区警示 热化学方程式正误判断的易错点 考向4 反应热和反应进行的方向判断 9.(2020辽宁葫芦岛协作校二模)下列说法中正确的是( ) A
35、.氯酸钾分解是一个熵增的过程 B.H0、S0的反应一定可以自发进行 C.电解水产生氢气、氧气的反应具有自发性 D.可逆反应正向进行时,正反应具有自发性,H一定小于零 答案 A 解析 氯酸钾分解生成气体,混乱度增加,熵值增大,A正确;G0,S0,则低温时G可能大于0,反应非 自发,B错误;电解水产生氢气、氧气的反应的H0,S0,根据G=H- TS0,S0,则高温条件下正反应具 有自发性,D错误。 10.(双选)(2020湖北天门一中月考改编)下列说法中不正确的是( ) A.SiO2(s)+2C(s) = Si(s)+2CO(g)只能在高温下自发进行,则该反应的 H0 B.反应3C(s)+CaO(
36、s) = CaC2(s)+CO(g)在常温下不能自发进行,说明该反 应的H0 C.反应BaSO4(s)+4C(s) = BaS(s)+4CO(g)在室温下不能自发进行,说明该 反应的H0 D.常温下,反应2NO(g)+O2(g) = 2NO2(g)能够自发进行,则该反应的H0,若只能在高温下自发进行, 则表明反应吸热,即该反应的 H0,A 正确;反应 3C(s)+CaO(s) CaC2(s)+CO(g)的S0,在常温下不能自发进行,则表明反应吸热,即说明该反 应的 H0,B 不正确;反应 BaSO4(s)+4C(s)BaS(s)+4CO(g)的 S0,在室温 下不能自发进行,则表明反应吸热,即
37、说明该反应的 H0,C 不正确;常温下, 反应 2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的 S0,能够自发进行,则表明该反应放热,即 该反应的 H0,D 正确。 考向5 反应热的计算和焓变大小比较 11.(2020河北衡水中学高三七调)一定条件下,充分燃烧一定量的丁烷放出 热量161.9 kJ,经测定完全吸收生成的CO2需消耗5 mol L-1的KOH溶液100 mL,恰好生成正盐,则此条件下热化学方程式:C4H10(g)+ O2(g) = 4CO2(g)+5H2O(g)的H为( ) A.+2 590.4 kJ mol-1 B.-2 590.4 kJ mol-1 C.+1 295.2 kJ mo
38、l-1 D.-1 295.2 kJ mol-1 13 2 答案 B 解析 KOH 的物质的量为 n(KOH)=c V=0.1 L 5 mol L-1=0.5 mol,2KOH+CO2 K2CO3+H2O,根据钾离子守恒,故 n(K2CO3)=0.5 mol 1 2=0.25 mol,根据碳元 素守恒可知 n(CO2)=n(K2CO3)=0.25 mol,根据化学方程式 C4H10+13 2 O2 4CO2+5H2O 可知,丁烷的物质的量 n(C4H10)=0.25 mol 1 4 = 1 16 mol,即 1 16 mol 丁烷燃烧放出的热量为 161.9 kJ,故 1 mol 丁烷完全燃烧放
39、出的热量为 161.9 kJ 16=2 590.4 kJ,则此条件下反应的热化学方程式为 C4H10(g)+13 2 O2(g) 4CO2(g)+5H2O(g) H=-2 590.4 kJ mol-1。 12.(双选)(2020山东临沂质检)2 mol金属钠与1 mol氯气反应的能量关系如图所示,下列说法不 正确的是( ) A.H1=H2+H3+H4+H5+H6+H7 B.H4的数值的绝对值和ClCl共价键的键能 的数值相等 C.H70,在相同条件下,2Br(g)的H5H5 答案 CD 解析 由盖斯定律可得,H1=H2+H3+H4+H5+H6+H7,A正确;H4为 破坏1 mol ClCl共价
40、键所需的能量,与形成1 mol ClCl共价键的键能在 数值上相等,B正确;物质由气态转化为固态时放热,则H70,该过程没有分 子间作用力,C不正确;Cl(g)转化为Cl-(g)的过程获得电子而放热,则H5H5,D不正确。 13.(2020湖北武汉重点中学联考节选)氢气既是一种优质的能源,又是一种重要 化工原料,高纯氢的制备是目前的研究热点。甲烷水蒸气催化重整是制备高纯 氢的方法之一,甲烷和水蒸气反应的热化学方程式为CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g) H=+165.0 kJ mol-1。 已知反应器中存在如下反应过程: .CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g
41、) H1=+206.4 kJ mol-1 .CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) H2 化学键 HH OH CH C O 键能E/(kJ mol-1) 436 465 a 1 076 根据上述信息计算:a= ,H2= 。 答案 415.1 -41.4 kJ mol-1 解析 反应 CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) H1=4a kJ mol-1+2 465 kJ mol-1-(1 076 kJ mol-1+3 436 kJ mol-1)=+206.4 kJ mol-1,解得a=415.1;已知反 应 CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) H=+1
42、65.0 kJ mol-1,设该反应为反应 。 又已知.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) H1=+206.4 kJ mol-1,根据盖 斯定律可知反应=反应-反应,所以H2=H-H1=+165.0 kJ mol-1-206.4 kJ mol-1=-41.4 kJ mol-1。 14.(2020山东烟台一模)硫碘循环分解水是一种高效、环保的制氢方法,其 流程图如下: 已知: 反应:SO2(g)+I2(g)+2H2O(l) = 2HI(aq)+H2SO4(aq) H1=-213 kJ mol-1 反应:H2SO4(aq) = SO2(g)+H2O(l)+ O2(g) H2=+32
43、7 kJ mol-1 反应:2HI(aq) = H2(g)+I2(g) H3=+172 kJ mol-1 则反应2H2O(l) = 2H2(g)+O2(g) H= 。 1 2 答案 +572 kJ mol-1 解析 根据盖斯定律,反应(+)2可得到反应2H2O(l) = 2H2(g)+O2(g),则H=2(H1+H2+H3)=2(172+327-213)=+572 kJ mol-1。 考点二考点二 原电池原理及应用原电池原理及应用 【真题示例】【真题示例】 1.(2020全国)一种高性能的碱性硼化钒(VB2)-空气电池如图所示,其中在 VB2电极发生反应:VB2+16OH-11e- = +4H
44、2O。该电池工 作时,下列说法错误的是( ) A.负载通过0.04 mol电子时,有0.224 L(标准状况)O2参与反应 B.正极区溶液的pH降低、负极区溶液的pH升高 C.电池总反应为4VB2+11O2+20OH-+6H2O = D.电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳电极 VO4 3-+2B(OH) 4 - 8B(OH)4 +4VO4 3 答案 B 解析 本题考查了原电池装置的分析与判断。根据题中所给的 VB2电极上的 反应式可知,该原电池中 VB2电极为负极,复合碳电极为正极。正极反应式 为 O2+4e-+2H2O4OH-。根据电子守恒可知,当负极通过 0.04 m
45、ol 电子时, 正极参加反应的氧气为 0.01 mol,在标准状况下的体积为 0.224 L,A项正确; 根据正、负极的电极反应式可知,负极消耗 OH-,溶液的 pH降低,而正极生成 OH-,溶液的 pH升高,B项错误;根据电子守恒由负极反应式:VB2+16OH-11e- VO4 3-+2B(OH) 4 - +4H2O和正极反应式:O2+4e-+2H2O4OH-,可得该碱性 硼化钒空气电池的总反应为 4VB2+11O2+20OH-+6H2O 8B(OH)4 - +4VO4 3-,C项正确;电流方向与电子的流向相反,电流方向为:复合碳 电极负载VB2电极KOH溶液复合碳电极,D项正确。 2.(2
46、020全国)科学家近年发明了一种新型 Zn-CO2水介质电池。电池示意图如下,电极 为金属锌和选择性催化材料。放电时,温室 气体CO2被转化为储氢物质甲酸等,为解决 环境和能源问题提供了一种新途径。 下列说法错误的是( ) B.放电时,1 mol CO2转化为HCOOH,转移的电子数为2 mol D.充电时,正极溶液中OH-浓度升高 A.放电时,负极反应为 Zn-2e-+4OH-Zn(OH)4 2- C.充电时,电池总反应为 2Zn(OH)4 2- 2Zn+O2+4OH-+2H2O 答案 D 解析 依据题给文字及图示信息,可确定该装置为二次电池。当放电时(即原 电池),负极为Zn,电极反应式为
47、Zn+4OH-2e-Zn(OH)4 2-;正极发生还原反应, 电极反应式为 CO2+2H+2e-HCOOH,A、B 两项正确。当充电时(即电解 池),阳极反应式为 2H2O-4e-O2+4H+;阴极反应式为 Zn(OH)4 2-+2e- Zn+4OH-,总反应式为 2Zn(OH)4 2- 2Zn+O2+4OH-+2H2O,C 项正确,D 项错 误。 3.(2020天津化学)熔融钠-硫电池性能优良,是具有应用前景的储能电池。 右图中的电池反应为2Na+xS Na2Sx(x=53,难溶于熔融硫)。下列说法 错误的是( ) B.放电时正极反应为xS+2Na+2e- = Na2Sx C.Na和Na2Sx分别为电池的负极和正极 D.该电池是以Na-Al2O3为隔膜的二次电池 A.Na2S4的电子式为 Na+ S S S S 2-Na+ 答案 C 解析 根据化学键形成条件,Na+与S4 2-之间形成离子键,S 原子之间形成共价 键,所以Na2S4的电子式为Na+ S S S S 2-Na+,A项正确;该电池放电时,正极发 生还原反应,其电极反应为 xS+2Na+2e-Na2Sx,B 项正确;该电池的正极反
