(4)高三化学复习难点10

 高三化学复习难点10——化学反应的热效应

       能源危机和化石燃料污染环境是社会的现实问题，关注社会热点问题，加强理论联系实际，运用化学反应的能量变化分析解决新能源的开发和利用等，已成为高考命题的重要趋势与热点考点，必须强化训练到位。
       学生典型错误：一是热化学方程式的书写或正误判断时，不重视各物质的聚集状态而忘记写出或写错、不重视反应热大小与化学计量数成正比例关系而使△H值不对应或计算出错、不重视△H的符号或单位而忘记写出或写错等；比较反应热大小时，不注意△H的正负号、不注意物质的聚集状态、不注意可逆反应的反应热等。二是计算焓变时，不会应用盖斯定律由题设已知方程式进行适当加减变形得出目标方程式然后进行计算；计算焓变时未将焓变的正负号带入计算；用物质总能量计算焓变与用物质键能计算焓变常混淆或化学键数目分析失误等。
       训练主题一、热化学反应方程式的书写及正误判断
       1．(2015·安徽高考27节选)硼氢化钠(NaBH₄)在化工等领域具有重要的应用价值。NaBH₄(s)与水(l)反应生成NaBO₂(s)和氢气(g)，在25℃，101KPa下，已知每消耗3.8克NaBH₄(s)放热21.6kJ，该反应的热化学方程式是_____       __。
       2．(2015·上海高考8)已知H₂O₂在催化剂作用下分解速率加快，其能量随反应进程的变化如下图所示。下列说法正确的是(   )

      
       A．加入催化剂，减小了反应的热效应
       B．加入催化剂，可提高H₂O₂的平衡转化率
       C．H₂O₂分解的热化学方程式：H₂O₂→H₂O+1/2O₂    ΔH<0
       D．反应物的总能量高于生成物的总能量
       3．(2014·上海高考9)1，3﹣丁二烯和2﹣丁炔分别与氢气反应的热化学方程式如下：CH₂=CH﹣CH=CH₂(g)+2H₂(g)==CH₃CH₂CH₂CH₃(g)

ΔH₁=﹣236.6kJ·mol^-1
CH₃﹣C≡C﹣CH₃(g)+2H₂(g)==CH₃CH₂CH₂CH₃(g)   ΔH₂=﹣272.7kJ·mol^-1
       由此不能判断(   )
       A．1，3﹣丁二烯和2﹣丁炔稳定性的相对大小
       B．1，3﹣丁二烯和2﹣丁炔分子储存能量的相对高低
       C．1，3﹣丁二烯和2﹣丁炔相互转化的热效应
       D．一个碳碳叁键的键能与两个碳碳双键键能之和的大小
       4．(2013·上海高考9)将盛有NH₄HCO₃粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中。然后向小烧杯中加入盐酸，反应剧烈，醋酸逐渐凝固。由此可见(  )
       A．NH₄HCO₃和盐酸的反应是放热反应
       B．该反应中，热能转化为产物内部的能量
       C．反应物的总能量高于生成物的总能量
       D．反应的热化学方程式为：NH₄HCO₃+HCl==NH₄Cl+CO₂↑+H₂O ΔH>0
       5．(2014·海南高考4)标准状况下，气态分子断开1mol化学键的焓变称为键焓。已知H－H，H－O，和O==O键的键焓ΔH分别为436kJ·mol^-1，463kJ·mol^-1，495kJ·mol^-1，下列热化学方程式正确的是(   )
       A．H₂O(g)==H₂(g)+1/2O₂(g)   ΔH=﹣485kJ·mol^-1
       B．H₂O(g)==H₂(g)+1/2O₂(g)   ΔH=+ 485 kJ·mol^-1
       C．2H₂(g)+O₂(g)==2H₂O(g)    ΔH=+485kJ·mol^-1
       D．2H₂(g)+O₂(g)==2H₂O(g)    ΔH=﹣485kJ·mol^-1
       训练主题二、反应热大小比较及计算
       1．(2015·海南高考4)己知丙烷的燃烧热ΔH=﹣2215 kJ·mol^-1，若一定量的丙烷完全燃烧后生成1.8g水，则放出的热量约为(   )
       A．55 kJ     B．220kJ      C． 550kJ     D．1108kJ
       2．(2015·海南高考16节选)由N₂O和NO反应生成N₂和NO₂的能量变化如图所示，若生成1molN₂，其ΔH=                       kJ·mol^-1

           

      3.(2013·重庆高考12)已知：P₄(s)+6Cl₂(g)=4PCl₃(g)  ΔH=akJ·mol^-1、

P₄(s)+10Cl₂(g)==4PCl₅(g)   ΔH=bkJ·mol^-1，P₄具有正四面体结构，PCl₅中P－Cl键的键能为ckJ·mol^-1，PCl₃中P－Cl键的键能为1.2ckJ·mol^-1。下列叙述正确的是(  )
       A．P－P键的键能大于P－Cl键的键能
       B．可求Cl₂(g)+PCl₃(g)==PCl₅(s)的反应热ΔH
       C．Cl－Cl键的键能(b﹣a+5.6c)/4kJ·mol^-1
       D．P－P键的键能为(5a﹣3b+12c)/8kJ·mol^-1
       4．(2010·重庆高考12)已知H₂(g)+Br₂(l)==2HBr(g)，ΔH=﹣72kJ·mol^-1
，蒸发1molBr₂(l)需要吸收的能量为30kJ，其它相关数据如下表：
       
则表中a为 (   )
       A．404       B．260       C．230      D．200
       5．(2006·江苏高考8)下列各组热化学方程式中，化学反应的ΔH前者大于后者的是(   ) 
      ①C(s)+O₂(g)==CO₂(g)；ΔH₁   C(s)+1/2O₂(g)==CO(g)；ΔH₂
      ②S(s)+O₂(g)==SO₂(g)；ΔH₃   S(g)+O₂(g)==SO₂(g)；ΔH₄

 ③H₂(g)+1/2O₂(g)==H₂O(l)；ΔH₅    2H₂(g)+O₂(g)==2H₂O(l)；ΔH₆
      ④CaCO₃(s)==CaO(s)+CO₂(g)；ΔH₇  

  CaO(s)+H₂O(l)==Ca(OH)₂(s)；ΔH₈
       A．①    B．④    C．②③④    D．①②③
       训练主题三、盖斯定律的应用题
       1．(2015·江苏高考20节选))烟气(主要污染物SO₂、NOx)经O₃预处理后用CaSO₃水悬浮液吸收，可减少烟气中SO₂、NOx的含量。O₃氧化烟气中SO₂、NOx的主要反应的热化学方程式为：
       NO(g)+O₃(g)==NO₂(g)+O₂(g)   ΔH=﹣200.9kJ·mol^-1
       NO(g)+1/2O₂(g)==NO₂(g)         ΔH=﹣58.2kJ·mol^-1
       SO₂(g)+O₃(g)==SO₃(g)+O₂(g)   ΔH=﹣241.6kJ·mol^-1
       反应3NO(g)+O₃(g)==3NO₂(g)的ΔH=______kJ·mol^-1。
       2．(2013·江苏高考20节选)磷是地壳中含量较为丰富的非金属元素，主要以难溶于水的磷酸盐如Ca₃(PO₄)₂等形式存在。它的单质和化合物在工农业生产中有着重要的应用。白磷(P₄)可由Ca₃(PO₄)₂、焦炭和SiO₂在一定条件下反应获得。相关热化学方程式如下：
       2Ca₃(PO₄)₂(s)+10C(s)=6CaO(s)+P₄(s)+10CO(g)

    ΔH₁=+3359.26 kJ·mol^-1
        CaO(s)+SiO₂(s)=CaSiO₃(s)        ΔH₂=－89.61 kJ·mol^-1
 2Ca₃(PO₄)₂(s)+6SiO₂(s)+10C(s)=6CaSiO₃(s)+P₄(s)+10CO(g)       ΔH₃  则ΔH₃=             kJ·mol^-1。
       3．(2015·重庆高考6)黑火药是中国古代的四大发明之一，其爆炸的热化学方程式为：

  S(s)+2KNO₃(s)+3C(s)==K₂S(s)+N₂(g)+3CO₂(g)   ΔH=xkJ·mol^-1
       已知碳的燃烧热ΔH₁=akJ·mol^-1

  S(s)+2K(s)==K₂S(s)   ΔH₂=bkJ·mol^-1
      2K(s)+N₂(g)+3O₂(g)==2KNO₃(s)   ΔH₃=ckJ·mol^-1
       则x为(   )
       A．3a+b－c     B．c +3a－b   C．a+b－c     D．c+a－b
       4．(2014·广东高考31节选)用CaSO₄代替O₂与燃料CO反应，既可以提高燃烧效率，又能得到高纯CO₂，是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术，反应①为主反应，反应②和③为副反应。
①1/4CaSO₄(s)+CO(g) 1/4CaS(s)+CO₂(g)    ΔH₁=﹣47.3 kJ·mol^-1
②CaSO₄(s) +CO(g) CaO(s)+CO₂(g)+SO₂(g)  ΔH₂=+210.5kJ·mol^-1
③CO(g) 1/2C(s)+1/2CO₂(g)                  ΔH₃=﹣86.kJ·mol^-1
       (1)反应2CaSO₄(s)+7CO(g)  CaS(s)+CaO(s)+C(s)+6CO₂(g)+SO₂(g)的ΔH=                      (用ΔH₁、ΔH₂、ΔH₃表示)。
       5．(2013·全国Ⅱ卷12)在1200℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应
       H₂S(g)+3/2O₂(g)==SO₂(g)+H₂O(g)    ΔH₁

  2H₂S(g)+SO₂(g)==3/2S₂(g)+2H₂O(g)   ΔH₂
       H₂S(g)+1/2O₂(g)==S(g)+H₂O(g)      ΔH₃
       2S(g)==S₂(g)                      ΔH4
则ΔH4的正确表达式为(   )
       A．ΔH₄=2/3(ΔH₁+ΔH₂﹣3ΔH₃)   B．ΔH₄=2/3(3ΔH₃﹣ΔH₁﹣ΔH₂)
       C．ΔH₄=3/2(ΔH₁+ΔH₂+3ΔH₃)     D．ΔH₄=3/2(ΔH₁﹣ΔH₂﹣3ΔH₃)
       6．(2011·浙江高考12改编)下列说法不正确的是(   )
       A．已知冰的熔化热为6.0 kJ·mol^-1，冰中氢键键能为20 kJ·mol^-1，假设1 mol冰中有2mol氢键，且熔化热完全用于破坏冰的氢键，则最多只能破坏冰中15％的氢键
       B．500℃、30MPa下，将0.5molN₂和1.5molH₂置于密闭的容器中充分反应生成NH₃(g)，放热19.3kJ，其热化学方程式为：
N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)，ΔH=﹣38.6kJ·mol^-1

      C．实验测得环己烷(l)、环己烯(l)和苯(l)的标准燃烧热分别为3916

kJ·mol^-1、3747kJ·mol^-1和3265kJ·mol^-1，可以证明在苯分子中不存

在独立的碳碳双键
       D．已知：Fe₂O₃(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g)，ΔH=+489.0kJ·mol^-1
CO(g)+1/2O₂(g)==CO₂(g)，ΔH=﹣283.0kJ·mol^-1
C(石墨)+O₂(g)==CO₂(g)，ΔH=﹣393.5kJ·mol^-1
则4Fe(s)+3O₂(g)== 2Fe₂O₃(s)，ΔH=﹣1641.0kJ·mol^-1
       训练主题四、反应热与各知识块综合题
       1．(2015·全国Ⅱ卷27)甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，利用合成气(主要成分为CO、CO₂和H₂)在催化剂作用下合成甲醇，发生的主要反应如下：①CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g)   ΔH₁    

          ②CO₂(g)+3H₂(g) CH₃OH(g)+H₂O(g)     ΔH₂

          CO₂(g)+H₂(g)CO(g)+H₂O(g)    ΔH₃

        回答下列问题：﹣

  (1)已知反应①中相关的化学键键能数据如下：       

 

化学键	H－H	C－O	C  O	H－O	C－H
E/（kJ.mol-1）	436	343	1076	465	413

         由此计算ΔH₁=       kJ·mol^-1;

  已知ΔH₂=﹣58kJ·mol^-1，则ΔH₃=      kJ·mol^-1。
       (2)反应①的化学平衡常数K表达式为________；图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为__________(填曲线标记字母)，其判断理由是_________。
             

  (3)组成n(H₂)/n(CO+CO₂)=2.60时，体系中CO的平衡转化率(α)温度和压强的关系如图2所示。α(CO)值随温度升高而______(填“增大”或“缩小”)其原因是_____；图2中的压强由大到小为_____，其判断理由是_____。
       2．(2015·山东高考30)合金贮氢材料具有优异的吸收氢性能，在配合氢能的开发中起到重要作用。
       (1)一定温度下，某贮氢合金(M)的贮氢过程如图所示，纵轴为平衡时氢气的压强(p)，横轴表示固相中氢原子与金属原子的个数比(H/M)。
            

       在OA段，氢溶解于M中形成固溶体MHx，随着氢气压强的增大，H/M逐惭增大；在AB段，MHx与氢气发生氢化反应生成氢化物MHy，氢化反应方程式为：zMHx(s)+H₂(g)==zMHy(s)   ΔH₁ (Ⅰ)；在B点，氢化反应结束，进一步增大氢气压强，H/M几乎不变。反应(Ⅰ)中z=____            _(用含x和y的代数式表示)。温度为T₁时，2g某合金4min内吸收氢气240mL，吸氢速率v=_____mL·g^-1·min^-1。反应的焓变ΔH₁_____0(填“>”“<</span>”或“=”)。
       (2)η表示单位质量贮氢合金在氢化反应阶段的最大吸氢量占其总吸氢量的比例，则温度为T₁、T₂时，η(T₁)____η(T₂)(填“>”“<</span>”或“=”)。当反应(Ⅰ)处于图中a点时，保持温度不变，向恒容体系中通入少量氢气，达到平衡后反应(Ⅰ)可能处于图中的_____点(填“b”“c”或“d”)，该贮氢合金可通过______或_______的方式释放氢气。
       (3)贮氢合金ThNi₅可催化由CO、H₂合成CH₄的反应，温度为T时，该反应的热化学方程式为______                         ___。
已知温度为T时：CH₄(g)+2H₂O(g)==CO₂(g)+4H₂(g)  ΔH=+165kJ·mol^-1
CO(g)+H₂O(g)==CO₂(g)+H₂(g)   ΔH=－41 kJ·mol^-1
       3．(2015·浙江高考28)乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：

       

  (1)已知：化学键    C－H     C－C     C＝C     H－H
         键能/kJ·mol-1    412        348       612       436
计算上述反应的ΔH=________kJ·mol^-1。
       (2)维持体系总压强p恒定，在温度T时，物质的量为n、体积为V的乙苯蒸汽发生催化脱氢反应。已知乙苯的平衡转化率为α，则在该温度下反应的平衡常数K＝____________(用α等符号表示)。
       (3)工业上，通常在乙苯蒸汽中掺混水蒸气(原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为1︰9)，控制反应温度600℃，并保持体系总压为常压的条件下进行反应。在不同反应温度下，乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性(指除了H₂以外的产物中苯乙烯的物质的量分数)示意图如下：

        
       ①掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率，解释说明该事实___________。
       ②控制反应温度为600℃的理由是____________。
       (4)某研究机构用CO₂代替水蒸气开发了绿色化学合成工艺：乙苯－二氧化碳耦合催化脱氢制苯乙烯。保持常压和原料气比例不变，与掺水蒸汽工艺相比，在相同的生产效率下，可降低操作温度；该工艺中还能够发生反应：CO₂+H₂==CO+H₂O，CO₂+C==2CO。新工艺的特点有_________(编号)
       ①CO₂与H₂反应，使乙苯脱氢反应的化学平衡右移
       ②不用高温水蒸气，可降低能量消耗
       ③有利于减少积炭   

  ④有利用CO₂资源利用
       参考答案：
       主题一：

   1．NaBH₄(s)+2H₂O(l)==NaBO₂(s)+4H₂(g)  ΔH=－216.0kJ·mol^-1
        2．D    3．D     4．B    5．D
       主题二：1．A       2．﹣139       3．C       4．D       5．C
       主题三：1．﹣317.3        2．2821.6       3．A   

   4．ΔH=4ΔH₁+ΔH₂+2ΔH₃     5．A   6．B
        主题四：1．(1)﹣99    +41      (2) 
a   反应①是放热反应，K应该随温度的升高而变小，
       (3)减小     反应①是放热反应，平衡向左移动，使得体系的CO的量增大：反应③为吸热反应平衡向右移动，又使CO的量增大，总的使温度升高，CO的转化率降低。        P₃>P₂>P₁         原因相同温度下由于反应①为气体分子数减小的反应，加压有利于平衡右移动，提高CO的转化率，而反应③为气体分子数不变的反应，产生的CO不受压强的影响，故加压有利于CO的转化率升高。 
       2．(1)2/(y－x)    30     <    (2)>    c    加热     减压
CO(g)+3H₂(g)==CH₄(g)+H₂O(g)   ?H=－206kJ·mol^-1
       3．(1)+124kJ·mol^-1           (2) Kc=nα/[(1－α²)V]或Kp=α²p/(1－α²)

 (3)①加入水蒸气导致乙苯的分压降低，稀释作用相当于减压，平衡向气体分子数大的方向移动即正方向移动，乙苯的平衡转化率提高。
      ②600℃，乙苯的平衡转化率和苯乙烯的选择性均较高，温度过低，乙苯转化率降低，温度过高，苯乙烯选择性下降，高温可能使催化剂失活，耗能大。
      (4)①②③④