二輪專題專題十三化學(xué)能與熱能講義

專題十三化學(xué)能與熱能課標(biāo)要求考情分析核心素養(yǎng)1.了解化學(xué)反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的原因及常見的能量轉(zhuǎn)化形式；2.了解化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化。了解吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)、反應(yīng)熱等概念；3.了解熱化學(xué)方程式的含義,能正確書寫熱化學(xué)方程式；4.了解焓變(△H)與反應(yīng)熱的含義；5.了解燃燒熱、中和熱的定義，中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定；6.了解有關(guān)燃燒熱、中和熱的計(jì)算，燃燒熱、中和熱的熱化學(xué)方程式的書寫；7.理解蓋斯定律,并能運(yùn)用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)焓變的計(jì)算；8.了解能源是人類生存和社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。了解化學(xué)在解決能源危機(jī)中的重要作用新高考3年考頻100%變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認(rèn)知試題難度一般考查形式選擇題、填空題高頻考向:1.選擇題：以化學(xué)反應(yīng)與能量的基本概念立題,考查化學(xué)反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的形式、反應(yīng)熱的有關(guān)計(jì)算及熱化學(xué)方程式的書寫；2.填空題：以蓋斯定律的應(yīng)用立題，以圖像或者實(shí)際的化工生產(chǎn)為載體，常涉及平行反應(yīng)、多步連鎖反應(yīng)、反應(yīng)歷程、快慢反應(yīng)及活化能等考點(diǎn)，著重考查熱化學(xué)方程式書寫及反應(yīng)熱的計(jì)算。命題趨勢：高考試卷中的必考題，試題突顯化學(xué)基礎(chǔ)性和命題創(chuàng)新性，體現(xiàn)育人功能和學(xué)科價(jià)值

。仍會(huì)以化工原理綜合大題的某一設(shè)問為主，也不排除以選擇題的形式對蓋斯定律的應(yīng)用及△H的大小比較進(jìn)行考查。要對以圖象、圖表為背景考查能量變化、化學(xué)鍵鍵能、正逆反應(yīng)的活化能關(guān)系及簡單計(jì)算等多加關(guān)注，與反應(yīng)歷程圖形結(jié)合考查的形式是近年的一種新發(fā)展和變化。另外試題可能更加關(guān)注能源問題，以期引導(dǎo)考生形成與環(huán)境和諧共處，合理利用自然資源的觀念。解題思路：解答化學(xué)能與熱能圖像題的技巧總結(jié)：一、通覽全圖，理清坐標(biāo)含義：能量變化過程圖的橫坐標(biāo)一般表示反應(yīng)的歷程，橫坐標(biāo)的不同階段表示一個(gè)完整反應(yīng)的不同階段。縱坐標(biāo)表示能量的變化，不同階段的最大能壘即該反應(yīng)的活化能；二、細(xì)看變化，分析各段反應(yīng)：仔細(xì)觀察曲線(或直線)的變化趨勢，分析每一階段發(fā)生的反應(yīng)是什么，各段反應(yīng)是放熱還是吸熱，能量升高的為吸熱，能量下降的為放熱；三、綜合分析，做出合理判斷：綜合整合各項(xiàng)信息，回扣題目要求，做出合理判斷，如利用蓋斯定律將各步反應(yīng)相加，即得到完整反應(yīng)；催化劑只改變反應(yīng)的活化能，但不改變反應(yīng)的反應(yīng)熱。真題溯源[2021.浙江卷]相同溫度和壓強(qiáng)下，關(guān)于反應(yīng)的△H，下列判斷正確的是（）

A.△H1＞0，△H2＞0B.△H3=△H1+△H2C.△H1＞△H2，△H3＞△H2D.△H2=△H3+△H4【答案】C【解析】A．環(huán)己烯、1，3環(huán)己二烯分別與氫氣發(fā)生的加成反應(yīng)均為放熱反應(yīng)，△H＜0，故A錯(cuò)誤；

B．苯分子中沒有碳碳雙鍵，其中的碳碳鍵是介于單鍵和雙鍵之間的特殊共價(jià)鍵，因此，其與氫氣完全加成的反應(yīng)熱不等于環(huán)己烯、1，3環(huán)己二烯分別與氫氣發(fā)生的加成反應(yīng)的反應(yīng)熱之和，即，故B錯(cuò)誤；

C．環(huán)己烯、1，3環(huán)己二烯分別與氫氣發(fā)生的加成反應(yīng)均為放熱反應(yīng)，1mol1，3環(huán)己二烯含2mol碳碳雙鍵，反應(yīng)放熱多，故△H1＞△H2；苯與氫氣發(fā)生加成反應(yīng)生成1，3環(huán)己二烯的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)（），根據(jù)蓋斯定律可知，苯與氫氣完全加成的反應(yīng)熱，因此，因此△H3＞△H2，故C正確；

D．根據(jù)蓋斯定律可知，△H3=△H4+△H2，故D錯(cuò)誤；故選：C。2.[2021.重慶卷]“天朗氣清，惠風(fēng)和暢”。研究表明，利用Ir+可催化消除大氣污染物N2O和CO，簡化中間反應(yīng)進(jìn)程后，相對能量變化如圖所示。已知CO(g)的燃燒熱ΔH＝283kJ/mol，則2N2O(g)＝2N2(g)+O2(g)的反應(yīng)熱ΔH=（

）A.152kJ/molB.76kJ/molC.+76kJ/molD.+152kJ/mol【答案】A【解析】①CO(g)的燃燒熱ΔH＝283kJ/mol，CO(g)+12O2(g)=CO2(g)ΔH＝283kJ/mol，根據(jù)圖可知，②N2O(g)+CO(g)=N2(g)+CO2(g)ΔH＝(330123+22977)kJ/mol=359kJ/mol，由蓋斯定律可知，②×2①×2，得2N2O(g)＝2N2(g)+O2(g)的反應(yīng)熱ΔH=359kJ/mol×2（283kJ/mol×2）=152kJ/mol，故答案選A3.[2021.山東卷]18O標(biāo)記的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中發(fā)生水解，部分反應(yīng)歷程可表示為：能量變化如圖所示。已知為快速平衡，下列說法正確的是（）

A.反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ為決速步B.反應(yīng)結(jié)束后，溶液中存在18OHC.反應(yīng)結(jié)束后，溶液中存在CH318OHD.反應(yīng)Ⅰ與反應(yīng)Ⅳ活化能的差值等于圖示總反應(yīng)的焓變【答案】B【解析】A.因

為快速平衡，一般來說，反應(yīng)的活化能越高，反應(yīng)速率越慢，由圖可知，反應(yīng)I和反應(yīng)IV的活化能較高，因此反應(yīng)的決速步為反應(yīng)I、IV，，故A錯(cuò)誤；

B.反應(yīng)I為加成反應(yīng)，而為快速平衡，反應(yīng)II的成鍵和斷鍵方式為或，后者能生成18OH，因此反應(yīng)結(jié)束后，溶液中存在18OH，故B正確；

C.結(jié)合反應(yīng)歷程I、II、III、IV和可知，18O只存在于乙酸甲酯、乙酸、氫氧根離子、水分子中，不會(huì)在甲醇分子中存在，故C錯(cuò)誤；

D.圖示總反應(yīng)的焓變=反應(yīng)物的總焓生成物的總焓=(I反應(yīng)的活化能II反應(yīng)的活化能)(III反應(yīng)的活化能IV反應(yīng)的活化能)≠I反應(yīng)的活化能IV反應(yīng)的活化能，故D錯(cuò)誤。4.[2022.廣東廣州?？糫N2O和CO是環(huán)境污染性氣體，可在Pt2O+表面轉(zhuǎn)化為無害氣體，其反應(yīng)為：N2O(g)+CO(g)=CO2(g)+N2(g)ΔH，有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)變化過程如圖1所示，能量變化過程如圖2所示，下列正確的是

（）A.由圖1、圖2可知ΔH=ΔH1+ΔH2=ΔE1ΔE2

B.加入Pt2O+作為反應(yīng)物，可使反應(yīng)的焓變減小C.正反應(yīng)的活化能大于逆反應(yīng)的活化能

D.物質(zhì)的量相等的N2O、CO的鍵能總和大于CO2、N2的鍵能總和【答案】A【解析】A．由1圖可知，①N2O(g)+Pt2O+(s)=Pt2O2+(s)+N2(g)

△H1，

②Pt2O2+(s)+CO(g)=Pt2O+(s)+CO2(g)

△H2，結(jié)合蓋斯定律計(jì)算①+②得到N2O（g）+CO（g）=CO2（g）+N2（g），則ΔH=ΔH1+ΔH2，焓變=正反應(yīng)活化能逆反應(yīng)活化能，圖2中ΔE1為正反應(yīng)活化能，ΔE2為逆反應(yīng)活化能，所以ΔH=ΔE1ΔE2，A符合題意；

B.Pt2O+為反應(yīng)的催化劑，故加入Pt2O+，可降低反應(yīng)的活化能，不能使反應(yīng)的焓變減小，B不符題意；

C.根據(jù)圖象可知，△E1小于△E2，正反應(yīng)的活化能小于逆反應(yīng)的活化能，C不符題意；

D.該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以反應(yīng)物的鍵能總和小于生成物的鍵能總和，D不符題意；答案選A。5.[2022.江蘇南京?？糫HCHO（g）與O2（g）在催化劑Ca2（PO4）3（OH）（簡寫為HAP）表面催化生成CO2（g）和H2O（g）的歷程示意圖如圖。已知該反應(yīng)在較高溫度下不能自發(fā)進(jìn)行。

下列說法不正確的是（）A.ΔH=反應(yīng)物的鍵能總和生成物的鍵能總和B.羥基磷灰石（HAP）的作用是降低反應(yīng)的活化能，加快反應(yīng)速率與CO2分子中的中心原子的雜化軌道類型相同D.反應(yīng)HCHO（g）+O2（g）CO2（g）+H2O（g）的ΔS＜0【答案】C【解析】A．任一反應(yīng)的反應(yīng)熱都滿足：ΔH=反應(yīng)物的鍵能總和生成物的鍵能總和，故A正確；

B．由題意可知，羥基磷灰石（HAP）是甲醛催化氧化的催化劑，可以降低反應(yīng)的活化能，加快反應(yīng)速率，故B正確；

C．HCHO中C原子的σ鍵數(shù)為3，無孤電子對，雜化方式為sp2雜化，CO2分子中C原子的σ鍵數(shù)為2，無孤電子對，C原子的雜化方式為sp雜化，兩者雜化方式不同，故C錯(cuò)誤；

D．由圖可知，反應(yīng)HCHO（g）+O2（g）CO2（g）+H2O（g）的ΔH＜0，為放熱反應(yīng)，但在高溫下不能自發(fā)進(jìn)行，即高溫下，ΔHTΔS＞0，則ΔS＜＜0，故D正確6.[2022.安徽蕪湖一模]肼是一種常見的還原劑，不同條件下分解產(chǎn)物不同，60～300℃時(shí)，在Cu等金屬表面肼分解的機(jī)理如圖所示。

已知200℃時(shí)：Ⅰ．3N2H4(g)＝N2(g)+4NH3(g)

ΔH1＝32.9kJ·mol1；Ⅱ．N2H4(g)+H2(g)＝2NH3(g)

ΔH2＝41.8kJ·mol1。下列說法不正確的是A.肼屬于共價(jià)化合物B.圖示過程①、②都是吸熱反應(yīng)C.反應(yīng)Ⅰ中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為2:1℃時(shí)，肼分解的熱化學(xué)方程式為N2H4(g)＝N2(g)+2H2(g)

ΔH＝+50.7kJ·mol1【答案】B【解析】A．N2H4中只含有共價(jià)鍵，則N2H4屬于共價(jià)化合物，A不符題意；

B．過程①是N2H4分解生成N2和NH3，已知熱化學(xué)方程式Ⅰ中△H1為負(fù)值，所以圖示過程①為放熱反應(yīng)，B符合題意；

C．3N2H4（g）═N2（g）+4NH3（g）反應(yīng)中，4個(gè)N原子的化合價(jià)降低得電子，2個(gè)N原子的化合價(jià)升高失電子，所以氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為2：1，C不符題意；

D．根據(jù)蓋斯定律：（I）2×（II）得N2H4（g）=N2（g）+2H2（g）△H=32.9kJ?mol12×（41.8kJ?mol1）=+50.7kJ?mol1，D不符題意；答案選B。7.[2022.漳浦模考]有關(guān)熱化學(xué)方程式的書寫與對應(yīng)表述均正確的是（）A.稀醋酸與0.1molL1

NaOH溶液反應(yīng)：H+（aq）+OH（aq）=H2O（l）mol1B.密閉容器中，硫粉與鐵粉混合加熱生成疏化亞鐵時(shí)，放出熱量，則Fe（s）+S（s）=FeS（s）ΔH=95.6kJmol1C.氫氣的燃燒熱為285.8kJmol1，則水電解的熱化學(xué)方程式為2H2O（l）=2H2（g）+O2（g）ΔH=285.8kJmol1D.已知2C（s）+O2（g）=2CO（g）ΔH=221kJmol1，則可知C的燃燒熱為110.5kJmol1【答案】B【解析】A．醋酸是弱電解質(zhì)，不用H+表示，A不符題意；

B.17.6g硫化亞鐵為0.2mol，放出熱量為19.12kJ，故生成1molFeS時(shí)放出的熱量為95.6kJ，B符合題意；

C.燃燒熱是指1mol可燃物完全燃燒生成指定產(chǎn)物時(shí)放出的熱量，即1mo1氫氣完全燃燒生成液態(tài)水時(shí)放出的熱量為285.8kJ，則電解1molH2O時(shí)要吸收285.8kJ熱量，故熱化學(xué)方程式為2H2O（l）=2H2（g）+O2（g）ΔH=+(×2)kJmol1，C不符題意；

D.碳的燃燒熱是1molC完全然燒生成CO2時(shí)放出的熱量，D不符題意；答案選B。8.[2022.四川一模]如圖所示是生產(chǎn)水煤氣的反應(yīng)C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g）的能量變化，由圖可判斷下列說法正確的是（

）A.容器內(nèi)充入1molCO（g）、1molH2（g）后充分反應(yīng)，放出（ba）kJ的熱量（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g）ΔH=（ba）kJ?mol1C.該反應(yīng)過程中既有能量的吸收又有能量的釋放D.加入催化劑可以減?。╞a）的值，從而提高反應(yīng)的焓變【答案】C【解析】A.該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，容器內(nèi)充入1molCO（g）、1molH2（g）后充分反應(yīng)，放出的熱量小于（ba）kJ，A不符題意；

B.化學(xué)反應(yīng)中，ΔH=反應(yīng)物總鍵能生成物總鍵能，故該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g）ΔH=（ba）kJ?mol1，B不符題意；

C.該反應(yīng)中，反應(yīng)物中先發(fā)生化學(xué)鍵的斷裂形成原子，該過程吸收能量；原子再結(jié)合為新的物質(zhì)，該過程釋放能量，C符合題意；

D.加入催化劑，只會(huì)降低反應(yīng)的活化能，不會(huì)影響反應(yīng)的焓變，D不符題意；答案選C。9.[2022.湖南聯(lián)考]（1）以NH3、CO2為原料生產(chǎn)重要的高效氮肥——尿素[CO（NH2）2]，涉及反應(yīng)的反應(yīng)過程中能量變化示意圖如圖1所示：寫出第一步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：

。已知兩步反應(yīng)中第二步反應(yīng)是生產(chǎn)尿素的決速步驟，可判斷Ea1

（填“>”“<”或“=”）Ea3。（2）我國學(xué)者結(jié)合實(shí)驗(yàn)與計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果，研究了丙烷在六方氮化硼催化劑表面氧化脫氫制丙烯的反應(yīng)歷程，部分歷程如圖2所示，其中吸附在催化劑表面的物種用*標(biāo)注。該歷程中決速步驟能壘（活化能）為

eV。該歷程中最低能壘對應(yīng)步驟的化學(xué)方程式為

。該歷程之后可能發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

。（3）已知I．C（s）+CO2（g）=2CO（g）

△H1=+172kJ?mol1；II．CaSO4（s）+2C（s）=2CO2（g）+CaS（s）

△H2=+226kJ?mol1。若某反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=c4（CO），請結(jié)合反應(yīng)I、II寫出此反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：

。又知該反應(yīng)正反應(yīng)的活化能Ea（正）=a

kJ?mol1，則其逆反應(yīng)的活化能Ea（逆）=

。【答案】（1）

;<;（2）1.73;（或）;;（3）

;【解析】（1）由第一步反應(yīng)