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第一章 化学反应与能量

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br />
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[考情分析]

“化学反应与能量”是化学反应原理的重要内

容,也是高考考查的重点和热点,在选择题和非选择题中都有 所涉及,能够很好地考查学生分析解决问题的能力,但难度不 大,常见的命题角度有: 1.借助反应过程中的能量变化图像,考查反应的活化能、

反应热、键能、物质所具有的能量、物质的稳定性等基本概念
以及它们之间的相互联系。

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2.燃烧热和中和热的有关判断及其热化学方程式的书写。 3.根据反应物和生成物的键能、燃烧热、中和热以及利用 盖斯定律进行有关反应热的计算,并结合物质的状态比较反应 热的大小。

4 .根据已知热化学方程式利用盖斯定律书写热化学方程
式。

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[高考冲浪] 1. (2014· 重庆化学 6)已知: C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH=a kJ· mol-1 2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH=-220 kJ· mol
-1

H-H、O==O 和 O-H 键的键能分别为 436、496 和 462 kJ· mol-1,则 a 为( A.-332 C.+350 ) B.-118 D.+130
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解析:①C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH=a kJ· mol-1 ②2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH=-220 kJ· mol
-1

根 据盖斯 定律 ①×2 - ② 得 ΔH=+(2a+220) kJ· mol
-1

2H2O(g)===2H2(g) + O2(g)

根据 HH、O O 和 OH 键的键能数据,得 4×462 kJ· mol-1 -2×436 kJ· mol-1-496 kJ· mol-1=(2a+220)kJ· mol-1,解得 a =130,A、B、C 错误;D 正确。
答案:D
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2.(2014· 江苏化学· 10)已知:C(s)+O2(g)===CO2(g) CO2(g)+C(s)===2CO(g) 2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) 4Fe(s)+3O2(g)===2Fe2O3(s) ΔH2 ΔH3 ΔH4 Δ H5

ΔH1

3CO(g)+Fe2O3(s)===3CO2(g)+2Fe(s)

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下列关于上述反应焓变的判断正确的是( A.ΔH1>0,ΔH3<0 B.ΔH2>0,ΔH4>0 C.ΔH1=ΔH2+ΔH3 D.ΔH3=ΔH4+ΔH5

)

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解析:设题中反应由上到下分别为①、②、③、④、⑤, 反应①为碳的燃烧,是放热反应,ΔH1<0,反应②为吸热反应, ΔH2>0,反应③为 CO 的燃烧,是放热反应,ΔH3<0,反应④ 为铁的氧化反应(化合反应),是放热反应,ΔH4<0,A、B 错误; C 项,由于反应①=反应②+反应③,所以 ΔH1=ΔH2+ΔH3, 正确; D 项,反应 ③= (反应④+反应 ⑤×2)/3 ,所以 ΔH3= ΔH4+ΔH5×2 ,错误。 3
答案:C
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3 . (2014· 高考新课标全国卷 Ⅱ· 13) 室温下,将 1 mol 的 CuSO4· 5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低,热效应为 ΔH1,将 1 mol 的 CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高,热效应为 ΔH2; △ CuSO4· 5H2O 受热分解的化学方程式为 CuSO4· 5H2O(s)===== CuSO4(s)+5H2O(l), 热效应为 ΔH3。 则下列判断正确的是( A.ΔH2>ΔH3 C.ΔH1+ΔH3=ΔH2 B.ΔH1<ΔH3 D.ΔH1+ΔH2>ΔH3 )

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解析:1 mol CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低,为
吸热反应,故ΔH1>0,1 mol CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高, 为放热反应,故ΔH2<0,1 mol CuSO4·5H2O(s)溶于水可以分为两 个 过 程 , 先 分 解 成 1 mol CuSO4(s) 和 5 mol 水 , 然 后 1 mol CuSO4(s) 再 溶 于 水 , CuSO4·5H2O 的 分 解 为 吸 热 反 应 , 即 ΔH3>0 ,根据盖斯定律得到关系式 ΔH1 = ΔH2 + ΔH3 ,分析得到 答案:ΔH1<ΔH3。 答案:B
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4 . (2014· 北 京 理 综 ) 已 知 : 2NO2(g)? ? N2O4(g) 2NO2(g)? ? N2O4(l) ΔH2

ΔH1

下列能量变化示意图中,正确的是(选填字母)________。

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解析:由于 2NO2? ? N2O4 为化合反应,是放热反应,又根 据 N2O4(g)具有的能量大于 N2O4(l),故 A 项符合题意。
答案:A

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5.(2014· 福建理综)一定条件下,在水溶液中 1 mol Cl 、 ClOx (x=1,2,3,4)的能量(kJ)相对大小如下图所示。




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(1)D 是________(填离子符号)。 (2)B→A+C 反应的热化学方程式为____________(用离子 符号表示)。

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解析:(1)根据 D 对应的化合价为+7 价, 可知 D 为 ClO- 4。 (2)根据 A、B、C 对应的化合价,可知:A 为 Cl-,B 为 ClO-, C 为 ClO3 , B→A+C 反应的热化学方程式为 3ClO (aq)===2Cl
- - -

(aq) + ClO 3 (aq)




ΔH = - (3×60 - 2×0 - 1×63) = - 117


kJ· mol 1。

答案:(1)ClO4


(2)3ClO (aq)===ClO 3 (aq) + 2Cl (aq) kJ· mol-1





ΔH = - 117

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6. (2014· 全国新课标卷Ⅰ)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: 已知: 甲醇脱水反应 2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH1=-23.9 kJ· mol 甲醇制烯烃反应 2CH3OH(g)===C2H4 (g)+2H2O(g) ΔH2=-29.1 kJ· mol
-1 -1

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乙醇异构化反应 C2H5OH(g)===CH3OCH3(g) ΔH3=+50.7 kJ· mol
-1

则乙烯气相直接水合反应 C2H4 (g)+H2O(g)===C2H5OH(g) 的 ΔH=________kJ· mol-1。

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解析:2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH1=-23.9 kJ· mol-1 2CH3OH(g)===C2H4 (g)+2H2O(g) ΔH2=-29.1 kJ· mol
-1





C2H5OH(g)===CH3OCH3(g) ΔH3=+50.7 kJ· mol-1 根据盖斯定律,由①-②-③得: C2H4(g)+H2O(g)===C2H5OH(g) ΔH=-45.5 kJ· mol-1
答案:-45.5
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7 . (2014· 四川高考 ) 已知: 25℃、 101 kPa 时, Mn(s) + O2(g)===MnO2(s) ΔH=-520 kJ· mol S(s)+O2(g)===SO2(g)
-1 -1

ΔH=-297 kJ· mol

Mn(s)+S(s)+2O2(g)===MnSO4(s) ΔH=-1 065 kJ· mol-1。 SO2 与 MnO2 反应生成无水 MnSO4 的热化学方程式是 _________________________________________________。

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解析:将题中三个热化学方程式由上到下依次编号为①、 ② 、③ ; 根据盖斯定律可知,③-①-②得 MnO2(s)+SO2(g)===MnSO4(s) ΔH=-1 065 kJ· mol-1+520 kJ· mol-1+297 kJ· mol-1 =-248 kJ· mol-1

答案:MnO2(s)+SO2(g)===MnSO4(s) ΔH=-248 kJ· mol
-1

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8.(新课标全国高考节选 )工业上利用天然气 (主要成分为 CH4)与 CO2 进行高温重整制备 CO, 已知 CH4、 H2 和 CO 的燃 烧热(ΔH)分别为-890.3 kJ· mol 1、-285.8 kJ· mol
- -1

和-283.0

kJ· mol-1,则生成 1 m3(标准状况)CO 所需热量为________。

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解析:根据题意知:CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ/mol(1) 2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-2×285.8 kJ/mol(2) 2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH=-2×283.0 kJ/mol(3)

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(1)-(2)-(3)得 CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g) =+247.3 kJ/mol

ΔH

即生成 2 mol CO 需要吸收 247.3 kJ 的热量,则得到 1 立 1 000 方米 CO 需吸收: ×247.3/2 kJ 的热量。 22.4
答案:5.52×103 kJ

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9.(2012· 北京高考节选)用 Cl2 生产某些含氯有机物时会产 生副产物 HCl。利用反应 A,可实现氯的循环利用。 CuO/CuCl2 反应 A:4HCl+O2 ? ? ? ? ? ? 2Cl2+2H2O 400℃ 已知:(1)反应 A 中,4 mol HCl 被氧化,放出 115.6 kJ 的 热量。

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(2)

①H2O 的电子式是________。 ②反应 A 的热化学方程式是__________________。 ③断裂 1 mol H—O 键与断裂 1 mol H—Cl 键所需能量相 差约为 ________kJ , H2O 中 H—O 键比 HCl 中 H—Cl 键 ________(填“强”或“弱”)。
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解析:①H2O 为共价化合物,其电子式为

;②根据

4 mol HCl 被氧化放出 115.6 kJ 的热量,又结合反应条件为 400℃ ? ? ? ? ,故其热化学方程式为:4HCl(g)+O2(g)400℃,2Cl2(g)+ 2H2O(g) ΔH=-115.6 kJ/mol; ③根据②的热化学反应方程式 和 O2、Cl2 的键能可知,断裂 4 mol H—Cl 键与 1 mol O—O 键 需吸收的能量比生成 2 mol Cl—Cl 键和 4 mol O—H 键放出的 能量少 115.6 kJ, 故 4 mol O—H 键的键能比 4 mol Cl—H 键的 键能大:
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115.6 kJ+498 kJ-2×243 kJ=127.6 kJ,故断裂 1 mol H—O 键与断裂 1 mol H—Cl 键所需能量相差约为 127.6 kJ÷ 4≈32 kJ;根据 O—H 键键能大于 H—Cl 键键能可知,O—H 键比 H—Cl 键强。

答案:①

400℃ ②4HCl(g) + O2(g) ? ? ? ?,2Cl2(g) +

2H2O(g) ΔH=-115.6 kJ/mol ③32 强

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