資源簡介

.題型突破1　熱化學(xué)方程式書寫與反應(yīng)熱計(jì)算
1.(1)(2024·山東卷)水煤氣是H2的主要來源,研究CaO對C-H2O體系制H2的影響,涉及主要反應(yīng)如下:
C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)(Ⅰ)　ΔH1>0
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)(Ⅱ)　
ΔH2<0
CaO(s)+CO2(g)CaCO3(s)(Ⅲ)　ΔH3<0
C(s)+CaO(s)+2H2O(g)CaCO3(s)+2H2(g)的焓變?chǔ)=　　　　(用代數(shù)式表示)。
(2)(2024·全國甲卷)甲烷轉(zhuǎn)化為多碳化合物具有重要意義。一種將甲烷溴化再偶聯(lián)為丙烯(C3H6)的研究所獲得的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下。
已知如下熱化學(xué)方程式:
CH4(g)+Br2(g)CH3Br(g)+HBr(g)　ΔH1=-29 kJ·mol-1
3CH3Br(g)C3H6(g)+3HBr(g)　ΔH2=+20 kJ·mol-1
計(jì)算反應(yīng)3CH4(g)+3Br2(g)===C3H6(g)+6HBr(g)的ΔH=　　　　 kJ·mol-1。
(3)(2024·河北卷)氯氣是一種重要的基礎(chǔ)化工原料,廣泛應(yīng)用于含氯化工產(chǎn)品的生產(chǎn)。硫酰氯及1,4-二(氯甲基)苯等可通過氯化反應(yīng)制備。
硫酰氯常用作氯化劑和氯磺化劑,工業(yè)上制備原理如下:
SO2(g)+Cl2(g)SO2Cl2(g)
ΔH=-67.59 kJ·mol-1
若正反應(yīng)的活化能為E正 kJ·mol-1,則逆反應(yīng)的活化能E逆=　　　　 kJ·mol-1(用含E正的代數(shù)式表示)。
(4)(2024·廣東卷)反應(yīng)a:N(aq)+N(aq)===N2(g)+2H2O(l)
已知:
則反應(yīng)a的ΔH=　　　　　　　　　　　　　　　。
2.(2023·新課標(biāo)卷)根據(jù)圖示數(shù)據(jù)計(jì)算反應(yīng)N2(g)+H2(g)NH3(g)的ΔH=　　　　 kJ·mol-1。
3.(2023·湖南卷)已知下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:
①C6H5C2H5(g)+O2(g)===8CO2(g)+5H2O(g)
ΔH1=-4 386.9 kJ·mol-1
②C6H5CH==CH2(g)+10O2(g)===8CO2(g)+4H2O(g)　ΔH2=-4 263.1 kJ·mol-1
③H2(g)+O2(g)===H2O(g)
ΔH3=-241.8 kJ·mol-1
計(jì)算反應(yīng)④C6H5C2H5(g)C6H5CH==CH2(g)+H2(g)的ΔH4=　　　　 kJ·mol-1。
4.(2023·北京卷)二十世紀(jì)初,工業(yè)上以CO2和NH3為原料在一定溫度和壓強(qiáng)下合成尿素。反應(yīng)分兩步:
ⅰ.CO2和NH3生成NH2COONH4;
ⅱ.NH2COONH4分解生成尿素。
結(jié)合反應(yīng)過程中能量變化示意圖,下列說法正確的是　　　　(填序號)。
a.活化能:反應(yīng)ⅰ<反應(yīng)ⅱ
b.ⅰ為放熱反應(yīng),ⅱ為吸熱反應(yīng)
c.CO2(l)+2NH3(l)===CO(NH2)2(l)+H2O(l)　ΔH=E1-E4
1.熱化學(xué)方程式書寫易錯(cuò)點(diǎn)
(1)未標(biāo)明反應(yīng)物或生成物的狀態(tài)。
(2)反應(yīng)熱的符號使用不正確,即吸熱反應(yīng)未標(biāo)出“+”號,放熱反應(yīng)未標(biāo)出“-”號。
(3)漏寫ΔH的單位,或者將ΔH的單位寫為kJ。
(4)反應(yīng)熱的數(shù)值與方程式的計(jì)量數(shù)不對應(yīng)。
(5)對燃燒熱的概念理解不到位,忽略其標(biāo)準(zhǔn)是1 mol可燃物。
(6)對中和反應(yīng)反應(yīng)熱理解不準(zhǔn)確。
①強(qiáng)酸與強(qiáng)堿稀溶液中和反應(yīng)的反應(yīng)熱ΔH=-57.3 kJ·mol-1,若用弱酸代替強(qiáng)酸(或用弱堿代替強(qiáng)堿),因電離吸熱,放出的熱量減少。
②若用濃硫酸(或NaOH固體)作反應(yīng)物,放出熱量增多。
③若是稀硫酸和Ba(OH)2反應(yīng),生成1 mol H2O(l)時(shí)所釋放的熱量會(huì)比57.3 kJ多,原因是H+與OH-結(jié)合成1 mol H2O(l)的同時(shí),Ba2+和S結(jié)合成BaSO4沉淀也會(huì)放熱。
2.焓變(反應(yīng)熱)的計(jì)算
(1)根據(jù)(相對)能量計(jì)算:ΔH=H總(生成物)-H總(反應(yīng)物);
(2)根據(jù)鍵能計(jì)算:ΔH=∑E(反應(yīng)物鍵能)-∑E(生成物鍵能)。
提醒:利用鍵能進(jìn)行反應(yīng)熱計(jì)算時(shí),要弄清楚各種化學(xué)鍵的物質(zhì)的量,既要考慮熱化學(xué)方程式前的化學(xué)計(jì)量數(shù),又要考慮物質(zhì)中化學(xué)鍵的個(gè)數(shù),再進(jìn)行計(jì)算。要注意晶體中化學(xué)鍵的分?jǐn)傇瓌t:以1個(gè)原子為對象,所形成的鍵中同種元素成鍵要均攤,不同種元素成鍵不均攤。
(3)根據(jù)活化能計(jì)算
ΔH=E(正反應(yīng)的活化能)-E(逆反應(yīng)的活化能)。
(4)利用蓋斯定律計(jì)算
ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。
3.蓋斯定律在熱化學(xué)方程式書寫中的應(yīng)用
將所給熱化學(xué)方程式適當(dāng)加減得到所求的熱化學(xué)方程式,反應(yīng)熱也作相應(yīng)的加減運(yùn)算。流程如下:
1.(2024·山東威海質(zhì)檢)氨氣中氫含量高,是一種優(yōu)良的小分子儲(chǔ)氫載體,且安全、易儲(chǔ)運(yùn),可通過下面兩種方法由氨氣得到氫氣。
方法Ⅰ.氨熱分解法制氫氣
相關(guān)化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)
化學(xué)鍵 N≡N H—H N—H
鍵能E/(kJ·mol-1) 946 436.0 390.8
在一定溫度下,利用催化劑將NH3分解為N2和H2。
反應(yīng)2NH3(g)N2(g)+3H2(g)　ΔH=　　　　 kJ·mol-1。
2.(2024·江蘇宿遷模擬)氫氣是主要的工業(yè)原料,也是最重要的工業(yè)氣體和特種氣體,可用作合成氨、合成甲醇的原料。相關(guān)化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如表所示。
化學(xué)鍵 H—H C—O C—H H—O C==O N—H N≡N
E/(kJ·mol-1) 436 351 412 462 745 391 946
(1)H2可與CO2生成甲醇和水,其反應(yīng)過程如下。
反應(yīng)Ⅰ:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g);
反應(yīng)Ⅱ:CH3OCH3(g)+H2O(g)2CH3OH(g)。
由表中化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)可知,反應(yīng)Ⅰ的ΔH=　　　　 kJ·mol-1。
(2)已知N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=a kJ·mol-1,則由表中化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)可知a=　　　　。
3.(1)研究CO2的利用對促進(jìn)低碳社會(huì)的構(gòu)建具有重要意義。工業(yè)上利用廢氣中的CO2合成CH3OH,主要發(fā)生以下反應(yīng):
反應(yīng)Ⅰ　CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1=-49.0 kJ·mol-1
反應(yīng)Ⅱ　2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)　ΔH2
反應(yīng)Ⅲ　CH3OCH3(g)+H2O(g)2CH3OH(g)　ΔH3=+23.4 kJ·mol-1
已知相關(guān)化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如表所示。
化學(xué)鍵 C==O C—O O—H
E/(kJ·mol-1) 745 326 465
氫氣中的H—H的鍵能比甲醇中的C—H的鍵能　　　　(填“大”或“小”)。用蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)Ⅱ的ΔH2=　　　　 kJ·mol-1。
(2)白磷與氧氣可發(fā)生反應(yīng)P4+5O2===P4O10,相關(guān)化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如表所示。根據(jù)圖示分子結(jié)構(gòu)及相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算該反應(yīng)的反應(yīng)熱ΔH=　　　　 kJ·mol-1。
化學(xué)鍵 E/(kJ·mol-1)
P—P 213
P—O 410
PO 585
氧氣中的氧氧鍵 498
4.(2024·四川成都質(zhì)檢)利用CO2合成甲醇可減少CO2的排放,反應(yīng)方程式為CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH=-49 kJ·mol-1。請回答:
該反應(yīng)一般認(rèn)為通過如下步驟來實(shí)現(xiàn):
①CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH1
②CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH2=-90 kJ·mol-1
ΔH1=　　　　 kJ·mol-1;若反應(yīng)①為慢反應(yīng),請畫出上述反應(yīng)過程的能量變化示意圖。
5.(2024·湖南長沙質(zhì)檢)鹵族元素是最活潑的非金屬元素,鹵素的單質(zhì)及其化合物的用途非常廣泛。
Ⅰ.將稍過量的氙氣和氟氣導(dǎo)入硬質(zhì)玻璃反應(yīng)器中,以Ag2O、Ni2O3等為催化劑,光照2 h,可生成XeF2,再經(jīng)數(shù)周,可制得XeF2晶體,XeF2與F2繼續(xù)反應(yīng)可生成XeF4和XeF6。已知:T1 K和T2 K下,各反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp的值及ΔH如表所示(T1反應(yīng) 序號 化學(xué)方程式 Kp (T1 K) Kp (T2 K) ΔH/ (kJ·mol-1)
① Xe(g)+F2(g)XeF2(g) 8.8× 104 3.6× 102 a
② Xe(g)+2F2(g)XeF4(g) 1.07× 108 1.98× 103 b
③ Xe(g)+3F2(g)XeF6(g) 1.01× 108 36.0 c
回答下列問題:
Xe(g)與XeF4(g)反應(yīng)生成XeF2(g),寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　;
該反應(yīng)的正反應(yīng)的活化能　　　　(填“>”“<”或“=”)逆反應(yīng)的活化能。
.題型突破1　熱化學(xué)方程式書寫與反應(yīng)熱計(jì)算
1.(1)(2024·山東卷)水煤氣是H2的主要來源,研究CaO對C-H2O體系制H2的影響,涉及主要反應(yīng)如下:
C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)(Ⅰ)　ΔH1>0
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)(Ⅱ)　
ΔH2<0
CaO(s)+CO2(g)CaCO3(s)(Ⅲ)　ΔH3<0
C(s)+CaO(s)+2H2O(g)CaCO3(s)+2H2(g)的焓變?chǔ)=　　　　(用代數(shù)式表示)。
(2)(2024·全國甲卷)甲烷轉(zhuǎn)化為多碳化合物具有重要意義。一種將甲烷溴化再偶聯(lián)為丙烯(C3H6)的研究所獲得的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下。
已知如下熱化學(xué)方程式:
CH4(g)+Br2(g)CH3Br(g)+HBr(g)　ΔH1=-29 kJ·mol-1
3CH3Br(g)C3H6(g)+3HBr(g)　ΔH2=+20 kJ·mol-1
計(jì)算反應(yīng)3CH4(g)+3Br2(g)===C3H6(g)+6HBr(g)的ΔH=　　　　 kJ·mol-1。
(3)(2024·河北卷)氯氣是一種重要的基礎(chǔ)化工原料,廣泛應(yīng)用于含氯化工產(chǎn)品的生產(chǎn)。硫酰氯及1,4-二(氯甲基)苯等可通過氯化反應(yīng)制備。
硫酰氯常用作氯化劑和氯磺化劑,工業(yè)上制備原理如下:
SO2(g)+Cl2(g)SO2Cl2(g)
ΔH=-67.59 kJ·mol-1
若正反應(yīng)的活化能為E正 kJ·mol-1,則逆反應(yīng)的活化能E逆=　　　　 kJ·mol-1(用含E正的代數(shù)式表示)。
(4)(2024·廣東卷)反應(yīng)a:N(aq)+N(aq)===N2(g)+2H2O(l)
已知:
則反應(yīng)a的ΔH=　　　　　　　　　　　　　　　。
答案　(1)ΔH1+ΔH2+ΔH3
(2)-67
(3)E正+67.59
(4)ΔH1-ΔH2-ΔH3+ΔH4
解析　(1)已知三個(gè)反應(yīng):
Ⅰ .C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)
Ⅱ .CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
Ⅲ .CaO(s)+CO2(g)CaCO3(s)
設(shè)目標(biāo)反應(yīng)C(s)+CaO(s)+2H2O(g)CaCO3(s)+2H2(g)為Ⅳ,根據(jù)蓋斯定律,Ⅳ=Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ,所以ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。
(2)根據(jù)蓋斯定律,目標(biāo)反應(yīng)=第一個(gè)反應(yīng)×3+第二個(gè)反應(yīng),則ΔH=3×ΔH1+ΔH2=3×(-29 kJ·mol-1)+20 kJ·mol-1=-67 kJ·mol-1。
(3)ΔH=正反應(yīng)的活化能-逆反應(yīng)的活化能。代入數(shù)據(jù)得:-67.59=E正-E逆,則E逆=(E正+67.59) kJ·mol-1。
(4)由已知可得:
Ⅰ.NaNO2(s)+NH4Cl(s)===N2(g)+NaCl(s)+2H2O(l)　ΔH1;
Ⅱ.NaNO2(s)===Na+(aq)+N(aq)　ΔH2;
Ⅲ.NH4Cl(s)===Cl-(aq)+N(aq)　ΔH3;
Ⅳ.NaCl(s)===Na+(aq)+Cl-(aq)　ΔH4;
由蓋斯定律可知,目標(biāo)方程式N(aq)+N(aq)===N2(g)+2H2O(l)可由方程式Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ+Ⅳ得到,故反應(yīng)ΔH=ΔH1-ΔH2-ΔH3+ΔH4。
2.(2023·新課標(biāo)卷)根據(jù)圖示數(shù)據(jù)計(jì)算反應(yīng)N2(g)+H2(g)NH3(g)的ΔH=　　　　 kJ·mol-1。
答案　-45
解析　在化學(xué)反應(yīng)中,斷開化學(xué)鍵要消耗能量,形成化學(xué)鍵要釋放能量,反應(yīng)的焓變等于反應(yīng)物的鍵能總和與生成物的鍵能總和的差,因此,由圖數(shù)據(jù)可知,反應(yīng)N2(g)+H2(g)NH3(g)的ΔH=(473+654-436-397-339) kJ·mol-1=-45 kJ·mol-1。
3.(2023·湖南卷)已知下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:
①C6H5C2H5(g)+O2(g)===8CO2(g)+5H2O(g)
ΔH1=-4 386.9 kJ·mol-1
②C6H5CH==CH2(g)+10O2(g)===8CO2(g)+4H2O(g)　ΔH2=-4 263.1 kJ·mol-1
③H2(g)+O2(g)===H2O(g)
ΔH3=-241.8 kJ·mol-1
計(jì)算反應(yīng)④C6H5C2H5(g)C6H5CH==CH2(g)+H2(g)的ΔH4=　　　　 kJ·mol-1。
答案　+118
解析　根據(jù)蓋斯定律,將①-②-③可得C6H5C2H5(g)C6H5CHCH2(g)+H2(g) 　ΔH4=-4 386.9 kJ·mol-1-(-4 263.1 kJ·mol-1)-(-241.8 kJ·mol-1)=+118 kJ·mol-1。
4.(2023·北京卷)二十世紀(jì)初,工業(yè)上以CO2和NH3為原料在一定溫度和壓強(qiáng)下合成尿素。反應(yīng)分兩步:
ⅰ.CO2和NH3生成NH2COONH4;
ⅱ.NH2COONH4分解生成尿素。
結(jié)合反應(yīng)過程中能量變化示意圖,下列說法正確的是　　　　(填序號)。
a.活化能:反應(yīng)ⅰ<反應(yīng)ⅱ
b.ⅰ為放熱反應(yīng),ⅱ為吸熱反應(yīng)
c.CO2(l)+2NH3(l)===CO(NH2)2(l)+H2O(l)　ΔH=E1-E4
答案　ab
解析　反應(yīng)ⅰ的活化能是E1,反應(yīng)ⅱ的活化能是E3,E1命題立意:化學(xué)反應(yīng)與能量往往以物質(zhì)轉(zhuǎn)化為情景,涉及反應(yīng)熱的計(jì)算、熱化學(xué)方程式的計(jì)算、吸放熱反應(yīng)的判斷等必備知識(shí)。考查學(xué)生的信息加工能力和遷移應(yīng)用能力。是高考的必考內(nèi)容,看似簡單,實(shí)則不斷創(chuàng)新,備考時(shí)要重點(diǎn)把握創(chuàng)新角度。
1.熱化學(xué)方程式書寫易錯(cuò)點(diǎn)
(1)未標(biāo)明反應(yīng)物或生成物的狀態(tài)。
(2)反應(yīng)熱的符號使用不正確,即吸熱反應(yīng)未標(biāo)出“+”號,放熱反應(yīng)未標(biāo)出“-”號。
(3)漏寫ΔH的單位,或者將ΔH的單位寫為kJ。
(4)反應(yīng)熱的數(shù)值與方程式的計(jì)量數(shù)不對應(yīng)。
(5)對燃燒熱的概念理解不到位,忽略其標(biāo)準(zhǔn)是1 mol可燃物。
(6)對中和反應(yīng)反應(yīng)熱理解不準(zhǔn)確。
①強(qiáng)酸與強(qiáng)堿稀溶液中和反應(yīng)的反應(yīng)熱ΔH=-57.3 kJ·mol-1,若用弱酸代替強(qiáng)酸(或用弱堿代替強(qiáng)堿),因電離吸熱,放出的熱量減少。
②若用濃硫酸(或NaOH固體)作反應(yīng)物,放出熱量增多。
③若是稀硫酸和Ba(OH)2反應(yīng),生成1 mol H2O(l)時(shí)所釋放的熱量會(huì)比57.3 kJ多,原因是H+與OH-結(jié)合成1 mol H2O(l)的同時(shí),Ba2+和S結(jié)合成BaSO4沉淀也會(huì)放熱。
2.焓變(反應(yīng)熱)的計(jì)算
(1)根據(jù)(相對)能量計(jì)算:ΔH=H總(生成物)-H總(反應(yīng)物);
(2)根據(jù)鍵能計(jì)算:ΔH=∑E(反應(yīng)物鍵能)-∑E(生成物鍵能)。
提醒:利用鍵能進(jìn)行反應(yīng)熱計(jì)算時(shí),要弄清楚各種化學(xué)鍵的物質(zhì)的量,既要考慮熱化學(xué)方程式前的化學(xué)計(jì)量數(shù),又要考慮物質(zhì)中化學(xué)鍵的個(gè)數(shù),再進(jìn)行計(jì)算。要注意晶體中化學(xué)鍵的分?jǐn)傇瓌t:以1個(gè)原子為對象,所形成的鍵中同種元素成鍵要均攤,不同種元素成鍵不均攤。
(3)根據(jù)活化能計(jì)算
ΔH=E(正反應(yīng)的活化能)-E(逆反應(yīng)的活化能)。
(4)利用蓋斯定律計(jì)算
ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。
3.蓋斯定律在熱化學(xué)方程式書寫中的應(yīng)用
將所給熱化學(xué)方程式適當(dāng)加減得到所求的熱化學(xué)方程式,反應(yīng)熱也作相應(yīng)的加減運(yùn)算。流程如下:
1.(2024·山東威海質(zhì)檢)氨氣中氫含量高,是一種優(yōu)良的小分子儲(chǔ)氫載體,且安全、易儲(chǔ)運(yùn),可通過下面兩種方法由氨氣得到氫氣。
方法Ⅰ.氨熱分解法制氫氣
相關(guān)化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)
化學(xué)鍵 N≡N H—H N—H
鍵能E/(kJ·mol-1) 946 436.0 390.8
在一定溫度下,利用催化劑將NH3分解為N2和H2。
反應(yīng)2NH3(g)N2(g)+3H2(g)　ΔH=　　　　 kJ·mol-1。
答案　+90.8
解析　根據(jù)反應(yīng)熱=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能,2NH3(g)N2(g)+3H2(g)　ΔH=390.8 kJ·mol-1×3×2-(946 kJ·mol-1+436.0 kJ·mol-1×3)=+90.8 kJ·mol-1。
2.(2024·江蘇宿遷模擬)氫氣是主要的工業(yè)原料,也是最重要的工業(yè)氣體和特種氣體,可用作合成氨、合成甲醇的原料。相關(guān)化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如表所示。
化學(xué)鍵 H—H C—O C—H H—O C==O N—H N≡N
E/(kJ·mol-1) 436 351 412 462 745 391 946
(1)H2可與CO2生成甲醇和水,其反應(yīng)過程如下。
反應(yīng)Ⅰ:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g);
反應(yīng)Ⅱ:CH3OCH3(g)+H2O(g)2CH3OH(g)。
由表中化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)可知,反應(yīng)Ⅰ的ΔH=　　　　 kJ·mol-1。
(2)已知N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=a kJ·mol-1,則由表中化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)可知a=　　　　。
答案　(1)-350　(2)-92
解析　(1)ΔH=反應(yīng)物的鍵能總和-生成物的鍵能總和。反應(yīng)Ⅰ的ΔH=4E(C==O)+6E(H—H)-6E(C—H)-2E(C—O)-6E(H—O)=4×745 kJ·mol-1+6×436 kJ·mol-1-6×412 kJ·mol-1-2×351 kJ·mol-1-6×462 kJ·mol-1=-350 kJ·mol-1。(2)根據(jù)ΔH=反應(yīng)物的鍵能總和-生成物的鍵能總和可知,N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的ΔH=E(N≡N)+3E(H—H)-6E(N—H)=946 kJ·mol-1+3×436 kJ·mol-1-6×391 kJ·mol-1=-92 kJ·mol-1,則a=-92。
3.(1)研究CO2的利用對促進(jìn)低碳社會(huì)的構(gòu)建具有重要意義。工業(yè)上利用廢氣中的CO2合成CH3OH,主要發(fā)生以下反應(yīng):
反應(yīng)Ⅰ　CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1=-49.0 kJ·mol-1
反應(yīng)Ⅱ　2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)　ΔH2
反應(yīng)Ⅲ　CH3OCH3(g)+H2O(g)2CH3OH(g)　ΔH3=+23.4 kJ·mol-1
已知相關(guān)化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如表所示。
化學(xué)鍵 C==O C—O O—H
E/(kJ·mol-1) 745 326 465
氫氣中的H—H的鍵能比甲醇中的C—H的鍵能　　　　(填“大”或“小”)。用蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)Ⅱ的ΔH2=　　　　 kJ·mol-1。
(2)白磷與氧氣可發(fā)生反應(yīng)P4+5O2===P4O10,相關(guān)化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如表所示。根據(jù)圖示分子結(jié)構(gòu)及相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算該反應(yīng)的反應(yīng)熱ΔH=　　　　 kJ·mol-1。
化學(xué)鍵 E/(kJ·mol-1)
P—P 213
P—O 410
PO 585
氧氣中的氧氧鍵 498
答案　(1)大　-121.4　(2)-3 492
解析　(1)ΔH=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能,根據(jù)反應(yīng)Ⅰ可得,ΔH1=2E(CO)+3E(H—H)-[3E(C—H)+E(C—O)+3E(O—H)],代入題表數(shù)據(jù)可得E(H—H)-E(C—H)≈61 kJ·mol-1>0,故氫氣中的H—H的鍵能比甲醇中的C—H的鍵能大。根據(jù)蓋斯定律可知,反應(yīng)Ⅱ=反應(yīng)Ⅰ×2-反應(yīng)Ⅲ,則ΔH2=2ΔH1-ΔH3=2×(-49.0 kJ·mol-1)-23.4 kJ·mol-1=-121.4 kJ·mol-1。(2)根據(jù)ΔH=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能及題給分子結(jié)構(gòu)可得ΔH=6E(P—P)+5E(氧氣中的氧氧鍵)-[12E(P—O)+4E(PO)]=6×213 kJ·mol-1+5×498 kJ·mol-1-(12×410 kJ·mol-1+4×585 kJ·mol-1)=-3 492 kJ·mol-1。
4.(2024·四川成都質(zhì)檢)利用CO2合成甲醇可減少CO2的排放,反應(yīng)方程式為CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH=-49 kJ·mol-1。請回答:
該反應(yīng)一般認(rèn)為通過如下步驟來實(shí)現(xiàn):
①CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH1
②CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH2=-90 kJ·mol-1
ΔH1=　　　　 kJ·mol-1;若反應(yīng)①為慢反應(yīng),請畫出上述反應(yīng)過程的能量變化示意圖。
答案　+41　
解析　根據(jù)蓋斯定律,反應(yīng)①+反應(yīng)②得反應(yīng)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH=-49 kJ·mol-1=ΔH1+ΔH2,則ΔH1=ΔH-ΔH2=-49 kJ·mol-1-(-90 kJ·mol-1)=+41 kJ·mol-1,反應(yīng)①為慢反應(yīng),且為吸熱反應(yīng),反應(yīng)②為放熱反應(yīng),總反應(yīng)為放熱反應(yīng),活化能越大,反應(yīng)速率越慢,據(jù)此可畫出反應(yīng)過程的能量變化示意圖。
5.(2024·湖南長沙質(zhì)檢)鹵族元素是最活潑的非金屬元素,鹵素的單質(zhì)及其化合物的用途非常廣泛。
Ⅰ.將稍過量的氙氣和氟氣導(dǎo)入硬質(zhì)玻璃反應(yīng)器中,以Ag2O、Ni2O3等為催化劑,光照2 h,可生成XeF2,再經(jīng)數(shù)周,可制得XeF2晶體,XeF2與F2繼續(xù)反應(yīng)可生成XeF4和XeF6。已知:T1 K和T2 K下,各反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp的值及ΔH如表所示(T1反應(yīng) 序號 化學(xué)方程式 Kp (T1 K) Kp (T2 K) ΔH/ (kJ·mol-1)
① Xe(g)+F2(g)XeF2(g) 8.8× 104 3.6× 102 a
② Xe(g)+2F2(g)XeF4(g) 1.07× 108 1.98× 103 b
③ Xe(g)+3F2(g)XeF6(g) 1.01× 108 36.0 c
回答下列問題:
Xe(g)與XeF4(g)反應(yīng)生成XeF2(g),寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　;
該反應(yīng)的正反應(yīng)的活化能　　　　(填“>”“<”或“=”)逆反應(yīng)的活化能。
答案　Xe(g)+XeF4(g)2XeF2(g)　ΔH=(2a-b) kJ·mol-1　<
解析　由反應(yīng)①Xe(g)+F2(g)XeF2(g)　ΔH=a kJ·mol-1和反應(yīng)②Xe(g)+2F2(g)XeF4(g)　ΔH=b kJ·mol-1可知,①×2-②得Xe(g)+XeF4(g)2XeF2(g)　ΔH=(2a-b) kJ·mol-1;根據(jù)T1 K和T2 K時(shí)反應(yīng)①和反應(yīng)②的平衡常數(shù)可計(jì)算出該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=,通過計(jì)算可知,T1 K和T2 K時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)的大小關(guān)系為Kp(T1 K)>Kp(T2 K),說明升高溫度,平衡常數(shù)減小,由此可知該反應(yīng)為放熱反應(yīng),故<。(共30張PPT)
第一篇　新高考題型突破
題型突破主觀題　題型突破1　熱化學(xué)方程式書寫與反應(yīng)熱計(jì)算
真題導(dǎo)航
核心整合
模擬預(yù)測
板塊Ⅳ　化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)、速率與平衡
1.(1)(2024·山東卷)水煤氣是H2的主要來源,研究CaO對C-H2O體系制H2的影響,涉及主要反應(yīng)如下:
ΔH1+ΔH2+ΔH3
-67
解析　(2)根據(jù)蓋斯定律,目標(biāo)反應(yīng)=第一個(gè)反應(yīng)×3+第二個(gè)反應(yīng),則ΔH=3×ΔH1+ΔH2=3×(-29 kJ·mol-1)+20 kJ·mol-1=-67 kJ·mol-1。
E正+67.59
解析　(3)ΔH=正反應(yīng)的活化能-逆反應(yīng)的活化能。代入數(shù)據(jù)得:-67.59=E正-E逆,則E逆=(E正+67.59) kJ·mol-1。
(4)(2024·廣東卷)反應(yīng)a:N(aq)+N(aq)===N2(g)+2H2O(l)
已知:
則反應(yīng)a的ΔH=　　　　　　　　　　　　　　　。
ΔH1-ΔH2-ΔH3+ΔH4
解析　(4)由已知可得:
Ⅰ.NaNO2(s)+NH4Cl(s)===N2(g)+NaCl(s)+2H2O(l)　ΔH1;
Ⅱ.NaNO2(s)===Na+(aq)+N(aq)　ΔH2;
Ⅲ.NH4Cl(s)===Cl-(aq)+N(aq)　ΔH3;
Ⅳ.NaCl(s)===Na+(aq)+Cl-(aq)　ΔH4;
由蓋斯定律可知,目標(biāo)方程式N(aq)+N(aq)===N2(g)+2H2O(l)可由方程式Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ+Ⅳ得到,故反應(yīng)ΔH=ΔH1-ΔH2-ΔH3+ΔH4。
-45
3.(2023·湖南卷)已知下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:
①C6H5C2H5(g)+O2(g)===8CO2(g)+5H2O(g)
ΔH1=-4 386.9 kJ·mol-1
②C6H5CH==CH2(g)+10O2(g)===8CO2(g)+4H2O(g)　ΔH2=-4 263.1 kJ·mol-1
③H2(g)+O2(g)===H2O(g)
ΔH3=-241.8 kJ·mol-1
計(jì)算反應(yīng)④C6H5C2H5(g) C6H5CH==CH2(g)+H2(g)的ΔH4=　　　　 kJ·mol-1。
+118
4.(2023·北京卷)二十世紀(jì)初,工業(yè)上以CO2和NH3為原料在一定溫度和壓強(qiáng)下合成尿素。反應(yīng)分兩步:
ⅰ.CO2和NH3生成NH2COONH4;
ⅱ.NH2COONH4分解生成尿素。
結(jié)合反應(yīng)過程中能量變化示意圖,下列說法
正確的是　　　　(填序號)。
a.活化能:反應(yīng)ⅰ<反應(yīng)ⅱ
b.ⅰ為放熱反應(yīng),ⅱ為吸熱反應(yīng)
c.CO2(l)+2NH3(l)===CO(NH2)2(l)+H2O(l)　ΔH=E1-E4
ab
解析　反應(yīng)ⅰ的活化能是E1,反應(yīng)ⅱ的活化能是E3,E1命題立意:化學(xué)反應(yīng)與能量往往以物質(zhì)轉(zhuǎn)化為情景,涉及反應(yīng)熱的計(jì)算、熱化學(xué)方程式的計(jì)算、吸放熱反應(yīng)的判斷等必備知識(shí)。考查學(xué)生的信息加工能力和遷移應(yīng)用能力。是高考的必考內(nèi)容,看似簡單,實(shí)則不斷創(chuàng)新,備考時(shí)要重點(diǎn)把握創(chuàng)新角度。
1.熱化學(xué)方程式書寫易錯(cuò)點(diǎn)
(1)未標(biāo)明反應(yīng)物或生成物的狀態(tài)。
(2)反應(yīng)熱的符號使用不正確,即吸熱反應(yīng)未標(biāo)出“+”號,放熱反應(yīng)未標(biāo)出“-”號。
(3)漏寫ΔH的單位,或者將ΔH的單位寫為kJ。
(4)反應(yīng)熱的數(shù)值與方程式的計(jì)量數(shù)不對應(yīng)。
(5)對燃燒熱的概念理解不到位,忽略其標(biāo)準(zhǔn)是1 mol可燃物。
(6)對中和反應(yīng)反應(yīng)熱理解不準(zhǔn)確。
①強(qiáng)酸與強(qiáng)堿稀溶液中和反應(yīng)的反應(yīng)熱ΔH=-57.3 kJ·mol-1,若用弱酸代替強(qiáng)酸(或用弱堿代替強(qiáng)堿),因電離吸熱,放出的熱量減少。
②若用濃硫酸(或NaOH固體)作反應(yīng)物,放出熱量增多。
③若是稀硫酸和Ba(OH)2反應(yīng),生成1 mol H2O(l)時(shí)所釋放的熱量會(huì)比57.3 kJ多,原因是H+與OH-結(jié)合成1 mol H2O(l)的同時(shí),Ba2+和S結(jié)合成BaSO4沉淀也會(huì)放熱。
2.焓變(反應(yīng)熱)的計(jì)算
(1)根據(jù)(相對)能量計(jì)算:ΔH=________________________________;
(2)根據(jù)鍵能計(jì)算:ΔH=________________________________________。
提醒:利用鍵能進(jìn)行反應(yīng)熱計(jì)算時(shí),要弄清楚各種化學(xué)鍵的物質(zhì)的量,既要考慮熱化學(xué)方程式前的化學(xué)計(jì)量數(shù),又要考慮物質(zhì)中化學(xué)鍵的個(gè)數(shù),再進(jìn)行計(jì)算。要注意晶體中化學(xué)鍵的分?jǐn)傇瓌t:以1個(gè)原子為對象,所形成的鍵中同種元素成鍵要均攤,不同種元素成鍵不均攤。
H總(生成物)-H總(反應(yīng)物)
∑E(反應(yīng)物鍵能)-∑E(生成物鍵能)
(3)根據(jù)活化能計(jì)算
ΔH=____________________________________________。
(4)利用蓋斯定律計(jì)算
ΔH=________________________。
E(正反應(yīng)的活化能)-E(逆反應(yīng)的活化能)
ΔH1+ΔH2+ΔH3
3.蓋斯定律在熱化學(xué)方程式書寫中的應(yīng)用
將所給熱化學(xué)方程式適當(dāng)加減得到所求的熱化學(xué)方程式,反應(yīng)熱也作相應(yīng)的加減運(yùn)算。流程如下:
1.(2024·山東威海質(zhì)檢)氨氣中氫含量高,是一種優(yōu)良的小分子儲(chǔ)氫載體,且安全、易儲(chǔ)運(yùn),可通過下面兩種方法由氨氣得到氫氣。
方法Ⅰ.氨熱分解法制氫氣
相關(guān)化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)
化學(xué)鍵 N≡N H—H N—H
鍵能E/(kJ·mol-1) 946 436.0 390.8
+90.8
2.(2024·江蘇宿遷模擬)氫氣是主要的工業(yè)原料,也是最重要的工業(yè)氣體和特種氣體,可用作合成氨、合成甲醇的原料。相關(guān)化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如表所示。
化學(xué)鍵 H—H C—O C—H H—O C==O N—H N≡N
E/(kJ·mol-1) 436 351 412 462 745 391 946
-350
解析　(1)ΔH=反應(yīng)物的鍵能總和-生成物的鍵能總和。反應(yīng)Ⅰ的ΔH=4E(C==O)+6E(H—H)-6E(C—H)-2E(C—O)-6E(H—O)=4×745 kJ·mol-1+6×436 kJ·mol-1-6×412 kJ·mol-1-2×351 kJ·mol-1-6×462 kJ·mol-1=-350 kJ·mol-1。
-92
3.(1)研究CO2的利用對促進(jìn)低碳社會(huì)的構(gòu)建具有重要意義。工業(yè)上利用廢氣中的CO2合成CH3OH,主要發(fā)生以下反應(yīng):
化學(xué)鍵 C==O C—O O—H
E/(kJ·mol-1) 745 326 465
氫氣中的H—H的鍵能比甲醇中的C—H的鍵能　　　　(填“大”或“小”)。用蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)Ⅱ的ΔH2=　　　　 kJ·mol-1。
大
-121.4
解析　(1)ΔH=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能,根據(jù)反應(yīng)Ⅰ可得,ΔH1= 2E(C==O) +3E(H—H)-[3E(C—H)+E(C—O)+3E(O—H)],代入題表數(shù)據(jù)可得E(H—H)-E(C—H)≈61 kJ·mol-1>0,故氫氣中的H—H的鍵能比甲醇中的C—H的鍵能大。根據(jù)蓋斯定律可知,反應(yīng)Ⅱ=反應(yīng)Ⅰ×2-反應(yīng)Ⅲ,則ΔH2=2ΔH1-ΔH3=2×(-49.0 kJ·mol-1)-23.4 kJ·mol-1=-121.4 kJ·mol-1。
(2)白磷與氧氣可發(fā)生反應(yīng)P4+5O2===P4O10,相關(guān)化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如表所示。根據(jù)圖示分子結(jié)構(gòu)及相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算該反應(yīng)的反應(yīng)熱ΔH=　　　　 kJ·mol-1。
化學(xué)鍵 E/(kJ·mol-1)
P—P 213
P—O 410
P==O 585
氧氣中的氧氧鍵 498
-3 492
解析　(2)根據(jù)ΔH=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能及題給分子結(jié)構(gòu)可得ΔH=6E(P—P)+5E(氧氣中的氧氧鍵)-[12E(P—O)+4E(P==O)]=6×213 kJ·mol-1 +5×498 kJ·mol-1-(12×410 kJ·mol-1+4×585 kJ·mol-1)=-3 492 kJ·mol-1。
4.(2024·四川成都質(zhì)檢)利用CO2合成甲醇可減少CO2的排放,反應(yīng)方程式為CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH=-49 kJ·mol-1。請回答:
+41
5.(2024·湖南長沙質(zhì)檢)鹵族元素是最活潑的非金屬元素,鹵素的單質(zhì)及其化合物的用途非常廣泛。
Ⅰ.將稍過量的氙氣和氟氣導(dǎo)入硬質(zhì)玻璃反應(yīng)器中,以Ag2O、Ni2O3等為催化劑,光照2 h,可生成XeF2,再經(jīng)數(shù)周,可制得XeF2晶體,XeF2與F2繼續(xù)反應(yīng)可生成XeF4和XeF6。已知:T1 K和T2 K下,各反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp的值及ΔH如表所示(T1反應(yīng)序號 化學(xué)方程式 Kp(T1 K) Kp(T2 K) ΔH/(kJ·mol-1)
① Xe(g)+F2(g) XeF2(g) 8.8×104 3.6×102 a
② Xe(g)+2F2(g) XeF4(g) 1.07×108 1.98×103 b
③ Xe(g)+3F2(g) XeF6(g) 1.01×108 36.0 c
回答下列問題:
Xe(g)與XeF4(g)反應(yīng)生成XeF2(g),寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:
　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　;
該反應(yīng)的正反應(yīng)的活化能　　　　(填“>”“<”或“=”)逆反應(yīng)的活化能。
<

展開更多......

收起↑