新课标Ⅱ高考化学一轮复习专题五化学能与热能.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,专题五化学能与热能,高考化学,(课标,专用),考点一化学反应中能量变化的有关概念及计算,(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、CO,2,和H,2,)在催化剂作用下合成甲醇,发生的主要反应如下:,CO(g)+2H,2,(g),CH,3,OH(g),H,1,CO,2,(g)+3H,2,(g),CH,3,OH(g)+H,2,O(g),H,2,CO,2,(g)+H,2,(g),CO(g)+H,2,O(g),H,3,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,化学键,HH,CO,C,O,HO,CH,E,/(kJmol,-1,),436,343,1 076,465,413,由此计算,H,1,=,kJmol,-1,;已知,H,2,=-58 kJmol,-1,则,H,3,=,kJmol,-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,(H,2,)/,n,(CO+CO,2,)=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,K,p,=,(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),p,3,p,2,p,1,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,H,1,=1 076 kJmol,-1,+2,436 kJmol,-1,-3,413 kJmol,-1,-343,kJmol,-1,-465 kJmol,-1,=-99 kJmol,-1,;依据盖斯定律知,反应=-,则,H,3,=,H,2,-,H,1,=-58 kJmol,-1,-,(-99 kJmol,-1,)=+41 kJmol,-1,。,(2)由化学平衡常数的定义知,K,=,;,H,1,H,3,B.,H,1,H,3,答案B,由题干信息可得:CuSO,4,5H,2,O(s),Cu,2+,(aq)+S,(aq)+5H,2,O(l),H,1,0,Cu-,SO,4,(s),Cu,2+,(aq)+S,(aq),H,2,0,H,2,H,1,B项正确,C、D项错误;,H,3,0,H,2,H,2,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。,2.,(2018课标,27,14分)CH,4,-CO,2,催化重整不仅可以得到合成气(CO和H,2,),还对温室气体的减排,具有重要意义。回答下列问题:,(1)CH,4,-CO,2,催化重整反应为:CH,4,(g)+CO,2,(g),2CO(g)+2H,2,(g)。,已知:C(s)+2H,2,(g),CH,4,(g),H,=-75 kJmol,-1,C(s)+O,2,(g),CO,2,(g),H,=-394 kJmol,-1,C(s)+,O,2,(g),CO(g),H,=-111 kJmol,-1,该催化重整反应的,H,=,kJmol,-1,。有利于提高CH,4,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2 L的容器中加入2 mol CH,4,、1 mol CO,2,以及催化剂进行重整反应,达到平,衡时CO,2,的转化率是50%,其平衡常数为,mol,2,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:,积碳反应,CH,4,(g),C(s)+2H,2,(g),消碳反应,CO,2,(g)+C(s),2CO(g),H,/(kJmol,-1,),75,172,活化能/,(kJmol,-1,),催化剂X,33,91,催化剂Y,43,72,由上表判断,催化剂X,Y(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,(CH,4,),p,(CO,2,),-0.5,(,k,为速率常,数)。在,p,(CH,4,)一定时,不同,p,(CO,2,)下积碳量随时间的变化趋势如下图所示,则,p,a,(CO,2,)、,p,b,(CO,2,)、,p,c,(CO,2,)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,p,c,(CO,2,)、,p,b,(CO,2,)、,p,a,(CO,2,),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)+2H,2,(g),CH,4,(g),H,=-75 kJmol,-1,C(s)+O,2,(g),CO,2,(g),H,=-394 kJmol,-1,C(s)+,O,2,(g),CO(g),H,=-111 kJmol,-1,运用盖斯定律,2-可得CH,4,(g)+CO,2,(g),2CO(g)+2H,2,(g),H,=(-111,2)-(-75)-(-39,4)kJmol,-1,=247 kJmol,-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CH,4,的平衡转化率,A正确。列三段式:,CH,4,(g)+CO,2,(g),2CO(g)+2H,2,(g),始 2 mol 1 mol0 mol0 mol,转 0.5 mol0.5 mol 1 mol1 mol,平 1.5 mol0.5 mol 1 mol1 mol,K,=,=,=,mol,2,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abc,说明积碳速率abc,由,v,=,k,p,(CH,4,),p,(CO,2,),-0.5,可知,p,(CH,4,)一定时,积碳速率与,p,(CO,2,)成反比,故,p,a,(CO,2,),p,b,(CO,2,)”“,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H,2,SO,3,H,2,CO,3,H,2,S,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:H,2,SO,3,H,2,S,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:H,2,SO,3,H,2,S,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)H,2,SO,4,(aq),SO,2,(g)+H,2,O(l)+,O,2,(g),H,1,=327 kJmol,-1,SO,2,(g)+I,2,(s)+2H,2,O(l),2HI(aq)+H,2,SO,4,(aq),H,2,=-151 kJmol,-1,2HI(aq),H,2,(g)+I,2,(s),H,3,=110 kJmol,-1,H,2,S(g)+H,2,SO,4,(aq),S(s)+SO,2,(g)+2H,2,O(l),H,4,=61 kJmol,-1,根据盖斯定律由+可得系统()制氢的热化学方程式为H,2,O(l),H,2,(g)+,O,2,(g),H,=286 kJmol,-1,;根据盖斯定律由+可得系统()制氢的热化学方程式为H,2,S(g),H,2,(g),+S(s),H,=20 kJmol,-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H,2,S的物质的量为,x,mol。,H,2,S(g)+CO,2,(g),COS(g)+H,2,O(g),开始0.40 mol0.10 mol 0 0,反应,x,mol,x,mol,x,mol,x,mol,平衡(0.40-,x,)mol(0.10-,x,)mol,x,mol,x,mol,=,=0.02,解得,x,=0.01,所以H,2,S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610 K升高到620 K,平衡时水的物质的量分数由0.02变为0.03,所以H,2,S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H,2,S的浓度,平衡正向移动,但加入量大于平衡移动时H,2,S的消耗量,所以H,2,S转化率减小,A项错误;增大CO,2,的浓度,平衡正向移动,H,2,S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,H,2,S转化率减小,C项错误;N,2,是与反应体系无关的气体,充入N,2,不能使化,学平衡发生移动,所以对H,2,S转化率无影响,D项错误。,易错警示,第(3)小题第问易误认为增大H,2,S的物质的量平衡向正反应方向移动,就可以增,大H,2,S的转化率。实际上加入H,2,S,平衡正向移动,可以提高CO,2,的转化率(因其总量未变),但是,H,2,S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,H,2,S的,“余额”增大。,4.,(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(C,2,H,5,OSO,3,H),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2CH,3,OH(g),CH,3,OCH,3,(g)+H,2,O(g),H,1,=-23.9 kJmol,-1,甲醇制烯烃反应2CH,3,OH(g),C,2,H,4,(g)+2H,2,O(g),H,2,=-29.1 kJmol,-1,乙醇异构化反应C,2,H,5,OH(g),CH,3,OCH,3,(g),H,3,=+50.7 kJmol,-1,则乙烯气相直接水合反应C,2,H,4,(g)+H,2,O(g),C,2,H,5,OH(g)的,H,=,kJmol,-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,=11)。,列式计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数,K,p,=,(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(,p,1,、,p,2,、,p,3,、,p,4,)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6.9,MPa,=0.61。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)C,2,H,4,+H,2,SO,4,C,2,H,5,OSO,3,H、C,2,H,5,OSO,3,H+H,2,O,C,2,H,5,OH+H,2,SO,4,(2)-45.5污染小、腐蚀性小等,(3),=,=,=0.07(MPa),-1,p,1,p,2,p,3,p,3,p,2,p,1,而C,2,H,4,(g)+H,2,O(g),C,2,H,5,OH(g)为气体分子数(气体总体积)减小的反应,压强越高,C,2,H,4,转化率越高,故压强大小关系是,p,1,p,2,p,3,0,C.加热0.1 molL,-1,Na,2,CO,3,溶液,C,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C,A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,即,S,0,要在常温下自发进行,则,H,0,B项错误;加热会,促进C,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。,3.,(2014北京理综,26,14分)NH,3,经一系列反应可以得到HNO,3,和NH,4,NO,3,如下图所示。,(1)中,NH,3,和O,2,在催化剂作用下反应,其化学方程式是,。,(2)中,2NO(g)+O,2,(g),2NO,2,(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(,p,1,、,p,2,)下随温度变化的曲线(如图)。,比较,p,1,、,p,2,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NO,2,(g)转化为N,2,O,4,(l),再制备浓硝酸。,已知:2NO,2,(g),N,2,O,4,(g),H,1,2NO,2,(g),N,2,O,4,(l),H,2,下列能量变化示意图中,正确的是(选填字母),。,N,2,O,4,与O,2,、H,2,O化合的化学方程式是,。,(4)中,电解NO制备NH,4,NO,3,其工作原理如图所示。为使电解产物全部转化为NH,4,NO,3,需补,充物质A。A是,说明理由:,。,答案,(1)4NH,3,+5O,2,4NO+6H,2,O,(2),p,1,p,2,减小,(3)A2N,2,O,4,+O,2,+2H,2,O,4HNO,3,(4)NH,3,根据反应:8NO+7H,2,O,3NH,4,NO,3,+2HNO,3,电解产生的HNO,3,多,解析,(1)NH,3,催化氧化生成NO,所以化学方程式为:4NH,3,+5O,2,4NO+6H,2,O。,(2)采用“定一议二”的分析方法,在相同温度的条件下,p,1,时NO平衡转化率低,p,2,时NO平衡,转化率高,由反应特点知:,p,1,p,2,。,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,NO,2,转化成N,2,O,4,所以,H,1,0,H,2,0,再根据物质(N,2,O,4,)的状态可判断出NO,2,转化,成液态N,2,O,4,放热更多。故选A。,N,2,O,4,与O,2,、H,2,O发生化合反应,产物应为HNO,3,所以反应方程式为:2N,2,O,4,+O,2,+2H,2,O,4HNO,3,。,(4)由图示知,阴极反应为:NO+6H,+,+5e,-,N,+H,2,O,阳极反应为:NO+2H,2,O-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NH,4,NO,3,可补充NH,3,。,考点二热化学方程式的书写及盖斯定律,1.,(2014重庆理综,6,6分)已知:C(s)+H,2,O(g),CO(g)+H,2,(g),H,=,a,kJmol,-1,2C(s)+O,2,(g),2CO(g),H,=-220 kJmol,-1,HH、O,O和OH键的键能分别为436、496和462 kJmol,-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:2H,2,(g)+,O,2,(g),2H,2,O(g),H,=-(220+2,a,)kJmol,-1,代入相关数据得:(2,436+496)-4,462=-(220+2,a,),解,得,a,=+130,D项正确。,2.,(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)+2KNO,3,(s)+3C(s),K,2,S(s)+N,2,(g)+3CO,2,(g),H,=,x,kJmol,-1,已知:碳的燃烧热,H,1,=,a,kJmol,-1,S(s)+2K(s),K,2,S(s),H,2,=,b,kJmol,-1,2K(s)+N,2,(g)+3O,2,(g),2KNO,3,(s),H,3,=,c,kJmol,-1,则,x,为,(),A.3,a,+,b,-,c,B.,c,-3,a,-,b,C.,a,+,b,-,c,D.,c,-,a,-,b,答案A,本题已知的三个热化学方程式为:,C(s)+O,2,(g),CO,2,(g),H,1,=,a,kJmol,-1,S(s)+2K(s),K,2,S(s),H,2,=,b,kJmol,-1,2K(s)+N,2,(g)+3O,2,(g),2KNO,3,(s),H,3,=,c,kJmol,-1,由盖斯定律可推出,3,+-可得热化学方程式S(s)+2KNO,3,(s)+3C(s),K,2,S(s)+N,2,(g)+,3CO,2,(g),H,=,x,kJmol,-1,=(3,a,+,b,-,c,)kJmol,-1,因此A项正确。,3.,(2017江苏单科,8,2分)通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH,3,OCH,3,)。下列说法,的,是,(),C(s)+H,2,O(g),CO(g)+H,2,(g),H,1,=,a,kJmol,-1,CO(g)+H,2,O(g),CO,2,(g)+H,2,(g),H,2,=,b,kJmol,-1,CO,2,(g)+3H,2,(g),CH,3,OH(g)+H,2,O(g),H,3,=,c,kJmol,-1,2CH,3,OH(g),CH,3,OCH,3,(g)+H,2,O(g),H,4,=,d,kJmol,-1,A.反应、为反应提供原料气,B.反应也是CO,2,资源化利用的方法之一,C.反应CH,3,OH(g),CH,3,OCH,3,(g)+,H,2,O(l)的,H,=,kJmol,-1,D.反应2CO(g)+4H,2,(g),CH,3,OCH,3,(g)+H,2,O(g)的,H,=(2,b,+2,c,+,d,)kJmol,-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H,2,和CO,2,可,以作为反应的原料,故A正确;反应产生了甲醇,是CO,2,资源化利用的一种方法,故B正确;根,据反应知,CH,3,OH(g),CH,3,OCH,3,(g)+,H,2,O(g)的,H,=,kJmol,-1,但选项反应中水为液态,故,H,不等于,kJmol,-1,故C错误;根据盖斯定律,2+,2+可得2CO(g)+4H,2,(g),CH,3,OCH,3,(g)+H,2,O(g)的,H,=(2,b,+2,c,+,d,)kJmol,-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。,4.,(2015福建理综,24,15分)无水氯化铝在生产、生活中应用广泛。,(1)氯化铝在水中形成具有净水作用的氢氧化铝胶体,其反应的离子方程式为,。,(2)工业上用铝土矿(主要成分为Al,2,O,3,含有Fe,2,O,3,、SiO,2,等杂质)制取无水氯化铝的一种工艺流,程示意如下:,已知:,物质,SiCl,4,AlCl,3,FeCl,3,FeCl,2,沸点/,57.6,180(升华),300(升华),1 023,步骤中焙烧使固体水分挥发、气孔数目增多,其作用是,(只要求写出一种)。,步骤中若不通入氯气和氧气,则反应生成相对原子质量比硅大的单质是,。,已知:Al,2,O,3,(s)+3C(s),2Al(s)+3CO(g),H,1,=+1 344.1 kJmol,-1,2AlCl,3,(g),2Al(s)+3Cl,2,(g),H,2,=+1 169.2 kJmol,-1,由Al,2,O,3,、C和Cl,2,反应生成AlCl,3,的热化学方程式为,。,步骤的尾气经冷却至室温后,气体用足量的NaOH冷溶液吸收,生成的盐主要有3种,其化,学式分别为,。,结合流程及相关数据分析,步骤中加入铝粉的目的是,。,答案,(1)Al,3+,+3H,2,O,Al(OH),3,+3H,+,(2)防止后续步骤生成的AlCl,3,水解或增大反应物的接触面积,加快反应速率,铁或FeAl,2,O,3,(s)+3C(s)+3Cl,2,(g),2AlCl,3,(g)+3CO(g),H,=+174.9 kJmol,-1,NaCl、NaClO、Na,2,CO,3,除去FeCl,3,提高AlCl,3,纯度,解析,(2)通过焙烧使固体水分挥发,可以有效防止后续步骤生成的AlCl,3,水解;同时气孔数,目增多,使固体的表面积增大,反应物的接触面积增大,反应速率加快。步骤中若不通入Cl,2,和,O,2,则发生下列反应:Fe,2,O,3,+3C,2Fe+3CO,SiO,2,+2C,Si+2CO,显然生成的相对原,子质量比硅大的单质是铁。将题中的两个热化学方程式依次标记为a和b,根据盖斯定律,a-b,得Al,2,O,3,(s)+3C(s)+3Cl,2,(g),2AlCl,3,(g)+3CO(g),H,=+174.9 kJmol,-1,。分析可知,步骤中,得到的气态混合物主要含有反应生成的SiCl,4,、AlCl,3,、FeCl,3,、CO,2,以及过量的Cl,2,和O,2,冷却至,100 时所得尾气成分为SiCl,4,、CO,2,、Cl,2,、O,2,再冷却至室温后,气体中仅剩CO,2,、Cl,2,和O,2,三,种气体,用足量的NaOH冷溶液吸收该尾气时,发生反应:Cl,2,+2NaOH,NaCl+NaClO+H,2,O、,CO,2,+2NaOH,Na,2,CO,3,+H,2,O,生成的三种盐的化学式分别为NaCl、NaClO、Na,2,CO,3,。分,析流程和已知物质的沸点可知,粗品氯化铝中还含有FeCl,3,步骤中加入的铝粉可与FeCl,3,反,应生成Fe和AlCl,3,再通过升华将AlCl,3,提取出来,这样就除去了FeCl,3,杂质,提高了AlCl,3,的纯度。,5.,(2015北京理综,26,12分)氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。以太阳能为热源,热化学硫,碘循环分解水是一种高效、无污染的制氢方法。其反应过程如下图所示:,(1)反应的化学方程式是,。,(2)反应得到的产物用I,2,进行分离。该产物的溶液在过量I,2,的存在下会分成两层含低浓,度I,2,的H,2,SO,4,层和含高浓度I,2,的HI层。,根据上述事实,下列说法正确的是,(选填序号)。,a.两层溶液的密度存在差异,b.加I,2,前,H,2,SO,4,溶液和HI溶液不互溶,c.I,2,在HI溶液中比在H,2,SO,4,溶液中易溶,辨别两层溶液的方法是,。,经检测,H,2,SO,4,层中,c,(H,+,),c,(S,)=2.061。其比值大于2的原因是,。,(3)反应:2H,2,SO,4,(l),2SO,2,(g)+O,2,(g)+2H,2,O(g),H,=+550 kJmol,-1,。,它由两步反应组成:.H,2,SO,4,(l),SO,3,(g)+H,2,O(g),H,=+177 kJmol,-1,;.SO,3,(g)分解。,L,(,L,1,、,L,2,)、,X,可分别代表压强或温度。如图表示,L,一定时,中SO,3,(g)的平衡转化率随,X,的变化,关系。,X,代表的物理量是,。,判断,L,1,、,L,2,的大小关系,并简述理由:,。,答案,(12分)(1)SO,2,+I,2,+2H,2,O,H,2,SO,4,+2HI,(2)a、c,观察颜色,颜色深的是HI层,颜色浅的是H,2,SO,4,层,H,2,SO,4,层中含有少量HI,(3)压强,L,1,2。(3)根据盖斯定律可得,2SO,3,(g),2SO,2,(g)+O,2,(g)的,H,=+550 kJmol,-1,-2,(+177 kJmol,-1,)=+196 kJmol,-1,故升高温度,平,衡正向移动,SO,3,的平衡转化率增大;增大压强,平衡逆向移动,SO,3,的平衡转化率减小,故,X,代表,的物理量是压强,曲线,L,1,对应的温度比,L,2,低。,考点二热化学方程式的书写及盖斯定律,1.,(2014江苏单科,10,2分)已知:C(s)+O,2,(g),CO,2,(g),H,1,CO,2,(g)+C(s),2CO(g),H,2,2CO(g)+O,2,(g),2CO,2,(g),H,3,4Fe(s)+3O,2,(g),2Fe,2,O,3,(s),H,4,3CO(g)+Fe,2,O,3,(s),3CO,2,(g)+2Fe(s),H,5,下列关于上述反应焓变的判断正确的是,(),A.,H,1,0,H,3,0,H,4,0,C.,H,1,=,H,2,+,H,3,D.,H,3,=,H,4,+,H,5,考点一化学反应中能量变化的有关概念及计算,C组,教师专用题组,答案C,根据反应的热效应可知:,H,1,0、,H,3,0、,H,4,”“=”或“”“=”或“”)。当反应()处于图中a点时,保持温度不变,向,恒容体系中通入少量氢气,达平衡后反应()可能处于图中的,点(填“b”“c”或,“d”),该贮氢合金可通过,或,的方式释放氢气。,(3)贮氢合金ThNi,5,可催化由CO、H,2,合成CH,4,的反应。温度为,T,时,该反应的热化学方程式为,。,已知温度为,T,时:,CH,4,(g)+2H,2,O(g),CO,2,(g)+4H,2,(g),H,=+165 kJmol,-1,CO(g)+H,2,O(g),CO,2,(g)+H,2,(g),H,=-41 kJmol,-1,答案,(1),30c加热减压,(3)CO(g)+3H,2,(g),CH,4,(g)+H,2,O(g),H,=-206 kJmol,-1,解析,(1)由氢原子守恒可知,zx,+2=,zy,解得,z,=,;根据题意可知,吸氢速率,v,=,=30,mLg,-1,min,-1,;观察图像可知,升高温度,平衡时氢气的压强增大,即反应()的平衡逆向移动,故反,应()为放热反应,即,H,1,0。(2)观察图像可知,升高温度不利于氢化反应阶段吸收H,2,由于,T,1,(,T,2,);在AB段,MH,x,与H,2,发生反应(),图中a点时向恒温、恒容体系中通入少量H,2,H,2,被吸收,H/M增大,平衡后反应()可能处于c点;反应()是气体体积减小的放热反应,释放H,2,时使反应()逆向移动即可,故可通过加热或减压的方法实现。(3)已知:CH,4,(g)+2H,2,O(g),CO,2,(g)+4H,2,(g),H,=+165 kJmol,-1,、CO(g)+H,2,O(g),CO,2,(g)+H,2,(g),H,=-41 kJmol,-1,由盖斯定律可知,-即得所求热化学方程式:CO(g)+3H,2,(g),CH,4,(g)+H,2,O(g),H,=-206,kJmol,-1,。,3.,(2013课标,28,15分,0.324)二甲醚(CH,3,OCH,3,)是无色气体,可作为一种新型能源。由合成气,(组成为H,2,、CO和少量的CO,2,)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)+2H,2,(g),CH,3,OH(g),H,1,=-90.1 kJmol,-1,()CO,2,(g)+3H,2,(g),CH,3,OH(g)+H,2,O(g),H,2,=-49.0 kJmol,-1,水煤气变换反应:,()CO(g)+H,2,O(g),CO,2,(g)+H,2,(g),H,3,=-41.1 kJmol,-1,二甲醚合成反应:,()2CH,3,OH(g),CH,3,OCH,3,(g)+H,2,O(g),H,4,=-24.5 kJmol,-1,回答下列问题:,(1)Al,2,O,3,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,度Al,2,O,3,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H,2,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Al,2,O,3,)、压强为5.0 MPa的条件下,由H,2,和CO直接制备,二甲醚,结果如图所示。其中CO转化率随温度升高而降低的原因是,。,(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(5.93,kWhkg,-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1.20 V,能量密度,E,=,(列式计算。,能量密度=电池输出电能/燃料质量,1 kWh=3.6,10,6,J)。,答案,(1)Al,2,O,3,(铝土矿)+2NaOH+3H,2,O,2NaAl(OH),4,、NaAl(OH),4,+CO,2,Al(OH),3,+,NaHCO,3,、2Al(OH),3,Al,2,O,3,+3H,2,O,(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H,2,O,通过水煤气变换反,应()消耗部分CO,(3)2CO(g)+4H,2,(g),CH,3,OCH,3,(g)+H,2,O(g),H,=-204.7 kJmol,-1,该反应分子数减少,压强升高使平衡右移,CO和H,2,转化率增大,CH,3,OCH,3,产率增加。压强升高,使CO和H,2,浓度增加,反应速率增大,(4)反应放热,温度升高,平衡左移,(5)CH,3,OCH,3,+3H,2,O,2CO,2,+12H,+,+12e,-,12,(3.6,10,6,JkW,-1,h,-1,)=8.39 kWhkg,-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H,2,O通过反应()也会消耗部分CO。(3)()式,2+()式即得:2CO(g)+4H,2,(g),CH,3,OCH,3,(g)+H,2,O(g),H,=-204.7 kJmol,-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H,2,的转化率增大,CH,3,OCH,3,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CH,3,OCH,3,+3H,2,O-12e,-,2CO,2,+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。,考点一化学反应中能量变化的有关概念及计算,1.,(2018吉林辽源田家炳高中等五校期末联考,13)下列说法正确的是,(),A.甲烷的标准燃烧热为,H,=-890.3 kJmol,-1,则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH,4,(g)+2O,2,(g),CO,2,(g)+2H,2,O(g),H,=-890.3 kJmol,-1,B.从C(石墨),C(金刚石),H,=+1.9 kJmol,-1,可知石墨比金刚石更稳定,C.常温下,反应C(s)+CO,2,(g),2CO(g)不能自发进行,则该反应的,H,0,若不能自发进行,则,H,0,C不正确;H,2,SO,4,与Ba(OH),2,的反应,中S,与Ba,2+,结合会放热,D不正确。,2.,(2018辽宁五校期末联考,18)下列示意图表示正确的是,(),A.A图表示反应Fe,2,O,3,(s)+3CO(g),2Fe(s)+3CO,2,(g),H,=+26.7 kJmol,-1,的能量变化,B.B图表示碳的燃烧热,C.实验的环境温度为20,将物质的量浓度相等、体积分别为,V,1,、,V,2,的H,2,SO,4,、NaOH溶液混,合,测量混合液温度,结果如图C(已知:,V,1,+,V,2,=60 mL),D.已知稳定性:BAC,某反应由两步反应A,B,C构成,反应过程中的能量变化曲线如,图D(,E,1,、,E,3,表示两反应的活化能),答案D,A图中反应物的总能量比生成物的总能量高,表示放热反应,而题给反应为吸热反,应,A项错误;碳的燃烧热是指1 mol 碳完全燃烧生成CO,2,时的反应热,B项错误;H,2,SO,4,、NaOH溶,液的物质的量浓度相等,当二者体积比为12时,二者恰好完全反应,放出的热量最多,混合液,温度最高,此时H,2,SO,4,溶液为20 mL、NaOH溶液为40 mL,与图像不符,C项错误;稳定性:BAAC,故A,B为吸热反应,B,C为放热,反应,总反应A,C为放热反应,D项正确。,3.,(2018陕西黄陵中学期中,7)强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应为H,+,(aq)+OH,-,(aq),H,2,O(l),H,=-57.3 kJmol,-1,。分别向1 L 0.5 molL,-1,的Ba(OH),2,溶液中加入浓硫酸;稀,硝酸;稀醋酸,恰好完全反应的热效应分别为,H,1,、,H,2,、,H,3,。下列关系正确的是,(),A.,H,1,H,2,H,3,B.,H,1,H,2,=,H,3,C.,H,1,H,2,H,3,D.,H,1,=,H,2,H,3,答案C,浓硫酸稀释时会放热;醋酸是弱酸,电离时吸热,正确答案为C。,4.,(2016宁夏六盘山高级中学期末,7)下列叙述正确的是,(),A.石油、沼气、天然气、植物油都属于可再生能源,B.应用盖斯定律,可计算某些难以直接测量的反应的焓变,C.水蒸气变为液态水时放出的能量就是该变化的反应热,D.同温同压下,H,2,(g)+Cl,2,(g),2HCl(g)在光照和点燃条件下的,H,不同,答案B,A项,石油、天然气属于不可再生能源,故A错误;C项,水蒸气变为液态水不是化学反,应,故C错误;D项,H,与反应体系的始态和终态有关,与反应途径、反应条件无关,故D错误。,5.,(2017陕西西安八校联考,13)某反应由两步反应ABC构成,它的反应能量曲线如图所示,(,E,1,、,E,2,、,E,3,、,E,4,表示活化能)。下列有关叙述正确的是,(),A.两步反应均为吸热反应,B.加入催化剂会改变反应的焓变,C.三种化合物中C最稳定,D.AC反应中,H,=,E,1,-,E,2,答案C,由题图可知,AB为吸热反应,BC为放热反应,A项错误;催化剂不能改变反应的,焓变,B项错误;能量越低越稳定,C项正确;AC反应中,H,=,E,1,