高考化學(xué)二輪專題復(fù)習(xí)學(xué)案：專題六　化學(xué)能與熱能

1、PAGE 專題六化學(xué)能與熱能1(2020江蘇卷)反應(yīng)SiCl4(g)2H2(g)eq o(=,sup14(高溫)Si(s)4HCl(g)可用于純硅的制備。下列有關(guān)該反應(yīng)的說法正確的是()A該反應(yīng)H0、S0，錯誤；B項(xiàng)，根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的定義，該反應(yīng)的平衡常數(shù)Keq f(c4（HCl）,c（SiCl4）c2（H2）)，正確；C項(xiàng)，題中說的是高溫，不是標(biāo)準(zhǔn)狀況下，因此不能直接用22.4 Lmol1計(jì)算，錯誤；D項(xiàng)，H反應(yīng)物鍵能總和生成物鍵能總和，即H4E(SiCl)2E(HH)4E(HCl)2E(SiSi)，錯誤。答案：B2(2020天津卷)理論研究表明，在101 kPa和298 K下，HCN(g

2、)HNC(g)異構(gòu)化反應(yīng)過程的能量變化如圖所示。下列說法錯誤的是()AHCN比HNC穩(wěn)定B該異構(gòu)化反應(yīng)的H59.3 kJmol1C正反應(yīng)的活化能大于逆反應(yīng)的活化能D使用催化劑，可以改變反應(yīng)的反應(yīng)熱解析：A項(xiàng)，根據(jù)圖中信息得到HCN能量比HNC能量低，再根據(jù)能量越低越穩(wěn)定，因此HCN比HNC穩(wěn)定，正確；B項(xiàng)，根據(jù)焓變等于生成物總能量減去反應(yīng)物總能量，因此該異構(gòu)化反應(yīng)的H59.3 kJmol1059.3 kJmol1，正確；C項(xiàng)，根據(jù)圖中信息得出該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，因此正反應(yīng)的活化能大于逆反應(yīng)的活化能，正確；D項(xiàng)，使用催化劑，不能改變反應(yīng)的反應(yīng)熱，只改變反應(yīng)歷程，反應(yīng)熱只與反應(yīng)物和生成物的總能量有關(guān)

3、，錯誤。答案：D3(2020浙江卷)100 mL 0.200 molL1 CuSO4溶液與1.95 g鋅粉在量熱計(jì)中充分反應(yīng)。測得反應(yīng)前溫度為20.1 ，反應(yīng)后最高溫度為30.1 。已知：反應(yīng)前后，溶液的比熱容均近似為4.18 Jg11、溶液的密度均近似為1.00 gcm3，忽略溶液體積、質(zhì)量變化和金屬吸收的熱量。請計(jì)算：(1)反應(yīng)放出的熱量Q_J。(2)反應(yīng)Zn(s)CuSO4(aq)=ZnSO4(aq)Cu(s)的H_kJmol1(列式計(jì)算)。解析：(1)根據(jù)Qcmt，反應(yīng)放出的熱量Q4.18 Jg1 1100 mL1.00 gcm3(30.1 20.1 )4.18103 J。(2)n(C

4、uSO4)0.1 L0.200 molL10.02 mol，n(Zn)eq f(1.95 g,65 gmol1)0.03 mol，顯然Zn過量，即0.02 mol Zn和0.02 mol CuSO4反應(yīng)放出的熱量為4.18 kJ，故反應(yīng)Zn(s)CuSO4(aq)=ZnSO4(aq)Cu(s)的Heq f(4.18 kJ,0.02 mol)209 kJmol1。答案：(1)4.18103(2)eq f(4.18103/1 000,0.1000.200)209化學(xué)反應(yīng)與能量是化學(xué)反應(yīng)原理的重要組成部分，也是高考的必考內(nèi)容。一般重點(diǎn)考查通過能量變化圖、蓋斯定律、鍵能等創(chuàng)設(shè)情境，提供新信息，通過比較

5、分析、計(jì)算等方法來求解“H”值，從而書寫(或判斷)熱化學(xué)方程式。題型多以選擇題或填空題的形式呈現(xiàn)，以中等難度為主。由于能源問題已成為社會熱點(diǎn)，從能源問題切入，從不同的角度設(shè)問，結(jié)合新能源的開發(fā)，把反應(yīng)熱與能源結(jié)合起來進(jìn)行考查，將是今后命題的方向。該部分內(nèi)容的難點(diǎn)在于準(zhǔn)確的運(yùn)用蓋斯定律計(jì)算出反應(yīng)熱并正確書寫出熱化學(xué)方程式?？键c(diǎn)一反應(yīng)熱1反應(yīng)熱任何一個化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)物所具有的總能量與生成物所具有的總能量不相等，在新物質(zhì)產(chǎn)生的同時總是伴隨著能量的變化。從宏觀上分析，反應(yīng)熱的形成原因是反應(yīng)物具有的總能量與生成物具有的總能量的相對大小不同。即反應(yīng)熱(焓變)H生成物的總能量反應(yīng)物的總能量，物質(zhì)本身具有的

6、能量越高，其穩(wěn)定性越差。從微觀上分析，反應(yīng)熱形成的原因是斷鍵時吸收的熱量與成鍵時放出的熱量的相對大小不同，即反應(yīng)熱(焓變)H反應(yīng)物的鍵能總和生成物的鍵能總和，鍵能越大的物質(zhì)越穩(wěn)定。2燃燒熱和中和熱(1)燃燒熱和中和熱均為放熱反應(yīng)，H0，單位為kJmol1。(2)燃燒熱概念理解的三要點(diǎn)：外界條件是25 、101 kPa；反應(yīng)的可燃物是1 mol；生成物是穩(wěn)定的氧化物(包括狀態(tài))，如碳元素燃燒生成的是CO2，而不是CO，氫元素燃燒生成的是液態(tài)水，而不是水蒸氣。(3)中和熱概念理解三要點(diǎn)：反應(yīng)物是強(qiáng)酸、強(qiáng)堿；溶液是稀溶液，不存在稀釋過程的熱效應(yīng)；生成產(chǎn)物水是1 mol。2020新高考卷(山東卷)1，

7、3丁二烯與HBr發(fā)生加成反應(yīng)分兩步：第一步H進(jìn)攻1，3丁二烯生成碳正離子()；第二步Br進(jìn)攻碳正離子完成1，2加成或1，4加成。反應(yīng)進(jìn)程中的能量變化如下圖所示。已知在0 和40 時，1，2加成產(chǎn)物與1，4加成產(chǎn)物的比例分別為7030和1585。下列說法正確的是()A1，2加成產(chǎn)物比1，4加成產(chǎn)物穩(wěn)定B與0 相比，40 時1，3丁二烯的轉(zhuǎn)化率增大C從0 升至40 ，1，2加成正反應(yīng)速率增大，1，4加成正反應(yīng)速率減小D從0 升至40 ，1，2加成正反應(yīng)速率的增大程度小于其逆反應(yīng)速率的增大程度解析：A項(xiàng)，能量越低越穩(wěn)定，根據(jù)圖象可看出，1，4加成產(chǎn)物的能量比1，2加成產(chǎn)物的能量低，即1，4加成產(chǎn)物比

8、1，2加成產(chǎn)物穩(wěn)定，錯誤；B項(xiàng)，該加成反應(yīng)不管生成1，4加成產(chǎn)物還是1，2加成產(chǎn)物，均為放熱反應(yīng)，則升高溫度，不利于1，3丁二烯的轉(zhuǎn)化，即在40 時其轉(zhuǎn)化率會減小，錯誤；C項(xiàng)，從0 升至40 ，正化學(xué)反應(yīng)速率均增大，即1，4加成和1，2加成的正反應(yīng)速率均會增大，錯誤；D項(xiàng)，從0 升至40 ，對于1，2加成反應(yīng)來說，化學(xué)平衡向逆向移動，即1，2加成正反應(yīng)速率的增大程度小于其逆反應(yīng)速率的增大程度，正確。答案：D1利用鍵能計(jì)算反應(yīng)熱，要熟記公式：H反應(yīng)物總鍵能生成物總鍵能，其關(guān)鍵是弄清物質(zhì)中化學(xué)鍵的數(shù)目。在中學(xué)階段要掌握常見單質(zhì)、化合物中所含共價鍵的數(shù)目。原子晶體：1 mol金剛石中含2 mol C

9、C鍵，1 mol硅中含2 mol SiSi鍵，1 mol SiO2晶體中含4 mol SiO鍵；分子晶體：1 mol P4中含有6 mol PP鍵，1 mol P4O10(即五氧化二磷)中，含有12 mol PO鍵、4 mol P=O鍵，1 mol C2H6中含有6 mol CH鍵和1 mol CC鍵。2對于反應(yīng)熱和焓變的理解，應(yīng)抓住概念的本質(zhì)。一般情況下，我們研究的多為理想狀態(tài)，即反應(yīng)熱等同于焓變，根據(jù)常見題目設(shè)置，常見的易錯易誤點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：(1)誤認(rèn)為放熱反應(yīng)不需加熱，吸熱反應(yīng)必須加熱。(2)混淆能量(物質(zhì)的焓)與鍵能的關(guān)系，誤認(rèn)為鍵能越大，能量越高，其實(shí)是鍵能越大，物質(zhì)越穩(wěn)定，能量越低

10、。(3)誤認(rèn)為反應(yīng)條件不同時，H也不同，其實(shí)并非如此。如同溫同壓下，H2(g)和Cl2(g)的總能量與HCl(g)的總能量的差值不受光照和點(diǎn)燃條件的影響，故該反應(yīng)的H相同。(4)誤認(rèn)為可逆反應(yīng)的反應(yīng)熱與物質(zhì)轉(zhuǎn)化率有關(guān)，其實(shí)不是這樣。如2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H197 kJmol1，指2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)完全反應(yīng)生成2 mol SO3(g)時放出的熱量為197 kJ。(5)燃燒熱是指101 kPa時，1 mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時放出的熱量，并不是1 mol可燃物燃燒時放出的熱量就是燃燒熱。(6)中和熱不是指1 mol酸與1 mol堿中和時的

11、熱效應(yīng)，而是指“生成1 mol H2O(l)”的熱效應(yīng)?？键c(diǎn)二熱化學(xué)方程式和蓋斯定律1熱化學(xué)方程式書寫或判斷(1)注意H的符號和單位。若為放熱反應(yīng)，H為“”；若為吸熱反應(yīng)，H為“”。H的單位為kJmol1。(2)注意反應(yīng)熱的測定條件。書寫熱化學(xué)方程式時應(yīng)注明H的測定條件(溫度、壓強(qiáng))，但絕大多數(shù)的H是在25 、101 kPa下測定的，此時可不注明溫度和壓強(qiáng)。(3)注意熱化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)。熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)化學(xué)式前面的化學(xué)計(jì)量數(shù)僅表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量，并不表示物質(zhì)的分子數(shù)或原子數(shù)，因此化學(xué)計(jì)量數(shù)可以是整數(shù)，也可以是分?jǐn)?shù)。(4)注意物質(zhì)的聚集狀態(tài)。反應(yīng)物和生成物的聚集狀態(tài)不同，反應(yīng)熱H不

12、同。因此，必須注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)才能完整地體現(xiàn)出熱化學(xué)方程式的意義。氣體用“g”，液體用“l(fā)”，固體用“s”，溶液用“aq”。熱化學(xué)方程式中不用“”和“”。(5)注意H的數(shù)值與符號。熱化學(xué)方程式中的H的值應(yīng)是表示反應(yīng)已完成的熱量變化。由于H與反應(yīng)完成的物質(zhì)的量有關(guān)，所以熱化學(xué)方程式中化學(xué)式前面的化學(xué)計(jì)量數(shù)必須與H相對應(yīng)，如果化學(xué)計(jì)量數(shù)加倍，則H也要加倍。逆反應(yīng)的反應(yīng)熱與正反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值相等，但符號相反。(6)注意燃燒熱和中和熱。燃燒熱是指在101 kPa時，1 mol物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量，中和熱是指在稀溶液中，強(qiáng)酸跟強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1 mol液態(tài)H2O時的反應(yīng)熱。2

13、反應(yīng)熱的有關(guān)計(jì)算(1)根據(jù)熱化學(xué)方程式計(jì)算：反應(yīng)熱與反應(yīng)物各物質(zhì)的物質(zhì)的量成正比。(2)根據(jù)反應(yīng)物和生成物的總能量計(jì)算：HE(生成物)E(反應(yīng)物)。(3)依據(jù)反應(yīng)物化學(xué)鍵斷裂與生成物化學(xué)鍵形成過程中的能量變化計(jì)算：H反應(yīng)物的化學(xué)鍵斷裂吸收的能量生成物的化學(xué)鍵形成釋放的能量。(4)根據(jù)物質(zhì)燃燒放熱的數(shù)值計(jì)算：Q(放)n(可燃物)|H|。3反應(yīng)熱(H)的大小比較(1)同一反應(yīng)，生成物狀態(tài)不同時，例如A(g)B(g)=C(g)H10，A(g)B(g)=C(l)H20，因?yàn)镃(g)=C(l)H30，則H3H2H1，所以H2H1。(2)同一反應(yīng)，反應(yīng)物狀態(tài)不同時，例如S(g)O2(g)=SO2(g)H1

14、0S(s)O2(g)=SO2(g)H20，H2H3H1，則H3H1H2，又H30，所以H1H2。(3)兩個有聯(lián)系的不同反應(yīng)相比，例如C(s)O2(g)=CO2(g)H10，C(s)eq f(1,2)O2(g)=CO(g)H20，根據(jù)常識可知CO(g)eq f(1,2)O2(g)=CO2(g)H30，又因?yàn)镠2H3H1，所以H2H1。依據(jù)題意完成下列各小題。(1)已知下列反應(yīng)：SO2(g)2OH(aq)=SOeq oal(2,3)(aq)H2O(l)H1，ClO(aq)SOeq oal(2,3)(aq)=SOeq oal(2,4)(aq)Cl(aq)H2，CaSO4(s)=Ca2(aq)SOeq

15、 oal(2,4)(aq)H3，則反應(yīng)SO2(g)Ca2(aq)ClO(aq)2OH(aq)=CaSO4(s)H2O(l)Cl(aq)的H_。(2)甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池中將甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化為氫氣的兩種反應(yīng)原理是：CH3OH(g)H2O(g)=CO2(g)3H2(g)H49.0 kJmol1；CH3OH(g)eq f(1,2)O2(g)=CO2(g)2H2(g)H192.9 kJmol1，又知H2O(g)=H2O(l)H44 kJmol1。則甲醇燃燒生成液態(tài)水的熱化學(xué)方程式：_。(3)下表是部分化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)，已知1 mol白磷(P4)完全燃燒放熱為d kJ，白磷及其完全燃燒的產(chǎn)物結(jié)構(gòu)如圖所示，

16、則表中x_kJmol1(用含a、b、c、d的代數(shù)式表示)?；瘜W(xué)鍵PPPOO=OP=O鍵能/(kJmol1)abcx(4)2O2(g)N2(g)=N2O4(l)H1；N2(g)2H2(g)=N2H4(l)H2；O2(g)2H2(g)=2H2O(g)H3；2N2H4(l)N2O4(l)=3N2(g)4H2O(g)H41048.9 kJmol1。上述反應(yīng)熱效應(yīng)之間的關(guān)系式為H4_，聯(lián)氨和N2O4可作為火箭推進(jìn)劑的主要原因?yàn)開。解析：(1)將題中的3個反應(yīng)依次標(biāo)記為、，根據(jù)蓋斯定律，即得所求的反應(yīng)，HH1H2H3。(2)根據(jù)蓋斯定律，由322得：CH3OH(g)eq f(3,2)O2(g)=CO2(g

17、)2H2O(l)H3(192.9 kJmol1)249.0 kJmol1(44 kJmol1)2764.7 kJmol1。(3)反應(yīng)熱反應(yīng)物鍵能總和生成物鍵能總和，即6a5c(4x12b)d，可得xeq f(d6a5c12b,4)。(4)對照目標(biāo)熱化學(xué)方程式中的反應(yīng)物和生成物在已知熱化學(xué)方程式中的位置和化學(xué)計(jì)量數(shù)，利用蓋斯定律，由22即得，故H42H32H2H1；聯(lián)氨具有強(qiáng)還原性，N2O4具有強(qiáng)氧化性，兩者混合在一起易自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)放出熱量大，并產(chǎn)生大量的氣體，可為火箭提供很大的推進(jìn)力。答案：(1)H1H2H3(2)CH3OH(g)eq f(3,2)O2(g)=CO2(g)2H2

18、O(l)H764.7 kJmol1(3)eq f(d6a5c12b,4)(4)2H32H2H1反應(yīng)放出熱量大，產(chǎn)生大量的氣體1比較“反應(yīng)熱”或H的大小時，必須帶“”“”符號，比較“燃燒熱”或“中和熱”時，只需比較數(shù)值大小即可。2參加反應(yīng)的物質(zhì)的量不同，則反應(yīng)熱的數(shù)值也會發(fā)生相應(yīng)的變化，如1 mol H2完全燃燒生成液態(tài)水時放出285.8 kJ的熱量，2 mol H2完全燃燒生成液態(tài)水時則放出571.6 kJ的熱量。3對于可逆反應(yīng)，如3H2(g)N2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1，是指生成2 mol NH3時放出92.4 kJ的熱量，而不是3 mol H2和1 mol N2混合，在

19、一定條件下反應(yīng)就可放出92.4 kJ的熱量，實(shí)際3 mol H2和1 mol N2混合，在一定條件下反應(yīng)放出的熱量小于92.4 kJ，因?yàn)樵摲磻?yīng)的反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化為生成物。4同一反應(yīng)中物質(zhì)的聚集狀態(tài)不同，反應(yīng)熱數(shù)值大小也不同。例如，S(g)O2(g)=SO2(g)H1Q1；S(s)O2(g)=SO2(g)H2Q2，可以理解成固態(tài)硫變成氣態(tài)硫后再發(fā)生變化，而由固態(tài)到氣態(tài)是需要吸收能量的，所以Q1Q2、H1H2。故當(dāng)同一反應(yīng)中只由于聚集狀態(tài)不同比較反應(yīng)熱的大小時，反應(yīng)物為固態(tài)時放出的熱量少，生成物為固態(tài)時放出的熱量多。5反應(yīng)物的量相同，生成物的狀態(tài)不同，反應(yīng)熱數(shù)值大小也不相同。如：H2(g)eq

20、 f(1,2)O2(g)=H2O(g)H241.8 kJmol1H2(g)eq f(1,2)O2(g)=H2O(l)H285.8 kJmol16特殊反應(yīng)熱。書寫表示燃燒熱的熱化學(xué)方程式時，可燃物的化學(xué)計(jì)量數(shù)為1，產(chǎn)物應(yīng)為完全燃燒生成穩(wěn)定的化合物，如C燃燒生成CO2而不是CO、H2燃燒生成的是H2O(l)而不是H2O(g)。1(2020全國卷)銠的配合物離子Rh(CO)2I2可催化甲醇羰基化，反應(yīng)過程如圖所示。下列敘述錯誤的是()ACH3COI是反應(yīng)中間體B甲醇羰基化反應(yīng)為CH3OHCO=CH3CO2HC反應(yīng)過程中Rh的成鍵數(shù)目保持不變D存在反應(yīng)CH3OHHI=CH3IH2O解析：A項(xiàng)，通過分析

21、可知，CH3COI屬于甲醇羰基化反應(yīng)的反應(yīng)中間體，其可與水作用，生成最終產(chǎn)物CH3CO2H的同時，也可以生成使甲醇轉(zhuǎn)化為CH3I的HI，正確；B項(xiàng)，通過分析可知，甲醇羰基化反應(yīng)，反應(yīng)物為甲醇以及CO，產(chǎn)物為乙酸，方程式可寫成：CH3OHCOeq o(,sup14(Rh（CO2）I2)CH3CO2H，正確；C項(xiàng)，通過分析可知，銠配合物在整個反應(yīng)歷程中，成鍵數(shù)目，配體種類等均發(fā)生了變化，不正確；D項(xiàng)，通過分析可知，反應(yīng)中間體CH3COI與水作用生成的HI可以使甲醇轉(zhuǎn)化為CH3I，方程式可寫成：CH3OHHICH3IH2O，正確。答案：C2(1)(2019全國卷，節(jié)選)環(huán)戊二烯(eq avs4al(

22、)是重要的有機(jī)化工原料，廣泛用于農(nóng)藥、橡膠、塑料等生產(chǎn)。已知：eq avs4al()(g)=eq avs4al()(g)H2(g)H1100.3 kJmol1H2(g)I2(g)=2HI(g)H211.0 kJmol1對于反應(yīng)：eq avs4al()(g)I2(g)=eq avs4al()(g)2HI(g)H3_kJmol1。(2)(2019全國卷，節(jié)選)近年來，隨著聚酯工業(yè)的快速發(fā)展，氯氣的需求量和氯化氫的產(chǎn)出量也隨之迅速增長。因此，將氯化氫轉(zhuǎn)化為氯氣的技術(shù)成為科學(xué)研究的熱點(diǎn)。Deacon直接氧化法可按下列催化過程進(jìn)行：CuCl2(s)=CuCl(s)eq f(1,2)Cl2(g)H183 kJmol1CuCl(s)eq f(