2019年高考化学:化学反应与能量变化专题复习 下载本文

根据盖斯定律可知③×2-②-①即得到该催化重整反应CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)的ΔH=+247 kJ·mol?1。

9.【2018北京卷】近年来,研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下:

(1)反应Ⅰ:2H2SO4(l)反应Ⅲ:S(s)+O2(g)

2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g) ΔH1=+551 kJ·mol-1 SO2(g) ΔH3=-297 kJ·mol-1

反应Ⅱ的热化学方程式:________________。 【答案】(2)H2O(l)=H2(g)+

1O2(g) ΔH=+286 kJ/mol 2

H2S(g)=H2(g)+S(s) ΔH=+20 kJ/mol

【解析】(2)①H2SO4(aq)=SO2(g)+H2O(l)+

系统(II)

1O2(g) △H1=+327 kJ/mol 2②SO2(g)+I2(s)+ 2H2O(l)=2HI(aq)+ H2SO4(aq) △H2=-151 kJ/mol ③2HI(aq)= H2 (g)+ I2(s) △H3=+110 kJ/mol ④H2S(g)+ H2SO4(aq)=S(s)+SO2(g)+ 2H2O(l) △H4=+61 kJ/mol ①+②+③,整理可得系统(I)的热化学方程式H2O(l)=H2(g)+

1O2(g) △H=+286 kJ/mol; 2②+③+④,整理可得系统(II)的热化学方程式H2S (g)=H2(g)+S(s) △H=+20 kJ/mol。

根据系统I、系统II的热化学方程式可知:每反应产生1mol氢气,后者吸收的热量比前者少,所以制取等量的H2所需能量较少的是系统II。

【考点深度剖析】

一、从宏观、微观角度认识反应热

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1.微观角度。从微观的角度说,是旧化学键断裂吸收的热量与新化学键形成放出的热量的差值,如下图所示:

a表示旧化学键断裂吸收的热量; b表示新化学键形成放出的热量; c表示反应热。

2.宏观角度。从宏观的角度说,是反应物自身的能量与生成物能量的差值,在上图中: a表示活化能;

b表示活化分子结合成生成物所释放的能量; c表示反应热。

反应热:ΔH=E1-E2或ΔH=E4-E3,即ΔH等于反应物的键能总和减去生成物的键能总和,或生成物具有的总能量减去反应物具有的总能量。 二、热化学方程式。 1.热化学方程式的书写。

步骤1 写方程

写出配平的化学方程式; 步骤2 标状态

用s、l、g、aq标明物质的聚集状态; 步骤3 标条件

标明反应物的温度和压强(101 kPa、25 ℃时可不标注);

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步骤4 标ΔH

在方程式后写出ΔH,并根据信息注明ΔH的“+”或“-”; 步骤5 标数值

根据化学计量数计算写出ΔH的数值。 2.热化学方程式书写的正误判断

步骤1 审“+”“-”

放热反应一定为“-”,吸热反应一定为“+”。 步骤2 审单位

单位一定为“kJ·mol-1”,易漏写或错写成“mol”。 步骤3 审状态

物质的状态必须正确,特别是溶液中的反应易写错。 步骤4 审数值的对应性

反应热的数值必须与方程式的化学计量数相对应,即化学计量数与ΔH成正比。当反应逆向时,其反应热与正反应的反应热数值相等,符号相反。 步骤5 审是否符合概念

如注意燃烧热和中和热的概念以及与此相关的热化学方程式。 3.两个注意

(1)注意同素异形体转化的名称问题

对于具有同素异形体的物质,除了要注明聚集状态之外,还要注明物质的名称。 如①S(单斜,s)+O2(g)===SO2(g) ΔH1=-297.16 kJ·mol-1 ②S(正交,s)+O2(g)===SO2(g) ΔH2=-296.83 kJ·mol-1 ③S(单斜,s)===S(正交,s) ΔH3=-0.33 kJ·mol-1

(2)注意可逆反应中的反应热及热量变化问题

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由于反应热是指反应完全时的热效应,所以对于可逆反应,其热量要小于反应完全时的热量。 三、根据盖斯定律求焓变。

【应试技巧点拨】

1.认识、理解反应热、燃烧热与中和热,可以用对比法深化对这三个概念的理解,明确它们的区别和联系,避免认识错误。

(1)化学反应吸收或放出的热量称为反应热,符号为ΔH,单位常用kJ·mol-1,它只与化学反应的计量系数、物质的聚集状态有关,而与反应条件无关。中学阶段研究的反应热主要是燃烧热和中和热。

(2)燃烧热:在101 kPa时,1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量。单位:kJ·mol-1。需注意:①燃烧热是以1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量来定义的,因此在书写燃烧热的热化学方程式时,一般以燃烧1 mol 物质为标准来配平其余物质的化学计量数;②燃烧产物必须是稳定的氧化物,如C→CO2、H2→H2O(l)等。

(3)中和热:在稀溶液中,强酸跟强碱发生中和反应生成1 mol液态H2O时的反应热。需注意:①稀溶液是指物质溶于大量水中;②中和热不包括离子在水溶液中的生成热、物质的溶解热、电解质电离时的热效应;③中和反应的实质是H+和OH-化合生成H2O,即H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1。 2.热化学方程式书写或判断易出现的错误 (1)未标明反应物或生成物的状态而造成错误。

(2)反应热的符号使用不正确,即吸热反应未标出“+”号,放热反应未标出“-”号,从而导致错误。

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(3)漏写ΔH的单位,或者将ΔH的单位写为kJ,从而造成错误。 (4)反应热的数值与方程式的计量数不对应而造成错误。

(5)对燃烧热、中和热的概念理解不到位,忽略其标准是1 mol 可燃物或生成1 mol H2O(l)而造成错误。 3.反应热大小比较 (1)利用盖斯定律比较。

(2)同一反应的生成物状态不同时,如A(g)+B(g)===C(g) ΔH1,A(g)+B(g)===C(l) ΔH2,则ΔH1>ΔH2。 (3)同一反应物状态不同时,如A(s)+B(g)===C(g) ΔH1,A(g)+B(g)===C(g) ΔH2,则ΔH1>ΔH2。 (4)两个有联系的反应相比较时,如C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1①,C(s)+1/2O2(g)===CO(g) ΔH2②。 比较方法:利用反应①(包括ΔH1)乘以某计量数减去反应②(包括ΔH2)乘以某计量数,即得出ΔH3=ΔH1×某计量数-ΔH2×某计量数,根据ΔH3大于0或小于0进行比较。

总之,比较反应热的大小时要注意:①反应中各物质的聚集状态;②ΔH有正负之分,比较时要连同“+”、“-”一起比较,类似数学中的正、负数大小的比较;③若只比较放出或吸收热量的多少,则只比较数值的大小,不考虑正、负号。

【名题精选练兵篇】

1. 【重庆南开中学2019届高三3月考试】下列对于太阳能、生物质能和氢能利用的说法不正确的是 ( )

A.将植物的秸秆、杂草和人畜粪便等加入沼气发酵池中,在富氧条件下,经过缓慢、复杂的氧化反应

最终生成沼气,从而有效利用生物质能

B.芒硝晶体(Na2SO4?10H2O)白天在阳光下曝晒后失水、溶解吸热,晚上重新结晶放热,实现了太阳

能转化为化学能继而转化为热能

C.在工农业生产、日常生活中需要大量应用氢能源,但需要解决氢气的廉价制备、氢气的储存和运输

等问题

D.垃圾处理厂把大量生活垃圾中的生物质能转化为热能、电能,减轻了垃圾给城市造成的压力,改善

了城市环境

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