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.题型突破1　热化学方程式书写与反应热计算
1.(1)(2024·山东卷)水煤气是H2的主要来源,研究CaO对C-H2O体系制H2的影响,涉及主要反应如下:
C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)(Ⅰ)　ΔH1>0
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)(Ⅱ)　
ΔH2<0
CaO(s)+CO2(g)CaCO3(s)(Ⅲ)　ΔH3<0
C(s)+CaO(s)+2H2O(g)CaCO3(s)+2H2(g)的焓变ΔH=　　　　(用代数式表示)。
(2)(2024·全国甲卷)甲烷转化为多碳化合物具有重要意义。一种将甲烷溴化再偶联为丙烯(C3H6)的研究所获得的部分数据如下。
已知如下热化学方程式:
CH4(g)+Br2(g)CH3Br(g)+HBr(g)　ΔH1=-29 kJ·mol-1
3CH3Br(g)C3H6(g)+3HBr(g)　ΔH2=+20 kJ·mol-1
计算反应3CH4(g)+3Br2(g)===C3H6(g)+6HBr(g)的ΔH=　　　　 kJ·mol-1。
(3)(2024·河北卷)氯气是一种重要的基础化工原料,广泛应用于含氯化工产品的生产。硫酰氯及1,4-二(氯甲基)苯等可通过氯化反应制备。
硫酰氯常用作氯化剂和氯磺化剂,工业上制备原理如下:
SO2(g)+Cl2(g)SO2Cl2(g)
ΔH=-67.59 kJ·mol-1
若正反应的活化能为E正 kJ·mol-1,则逆反应的活化能E逆=　　　　 kJ·mol-1(用含E正的代数式表示)。
(4)(2024·广东卷)反应a:N(aq)+N(aq)===N2(g)+2H2O(l)
已知:
则反应a的ΔH=　　　　　　　　　　　　　　　。
2.(2023·新课标卷)根据图示数据计算反应N2(g)+H2(g)NH3(g)的ΔH=　　　　 kJ·mol-1。
3.(2023·湖南卷)已知下列反应的热化学方程式:
①C6H5C2H5(g)+O2(g)===8CO2(g)+5H2O(g)
ΔH1=-4 386.9 kJ·mol-1
②C6H5CH==CH2(g)+10O2(g)===8CO2(g)+4H2O(g)　ΔH2=-4 263.1 kJ·mol-1
③H2(g)+O2(g)===H2O(g)
ΔH3=-241.8 kJ·mol-1
计算反应④C6H5C2H5(g)C6H5CH==CH2(g)+H2(g)的ΔH4=　　　　 kJ·mol-1。
4.(2023·北京卷)二十世纪初,工业上以CO2和NH3为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步:
ⅰ.CO2和NH3生成NH2COONH4;
ⅱ.NH2COONH4分解生成尿素。
结合反应过程中能量变化示意图,下列说法正确的是　　　　(填序号)。
a.活化能:反应ⅰ<反应ⅱ
b.ⅰ为放热反应,ⅱ为吸热反应
c.CO2(l)+2NH3(l)===CO(NH2)2(l)+H2O(l)　ΔH=E1-E4
1.热化学方程式书写易错点
(1)未标明反应物或生成物的状态。
(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。
(3)漏写ΔH的单位,或者将ΔH的单位写为kJ。
(4)反应热的数值与方程式的计量数不对应。
(5)对燃烧热的概念理解不到位,忽略其标准是1 mol可燃物。
(6)对中和反应反应热理解不准确。
①强酸与强碱稀溶液中和反应的反应热ΔH=-57.3 kJ·mol-1,若用弱酸代替强酸(或用弱碱代替强碱),因电离吸热,放出的热量减少。
②若用浓硫酸(或NaOH固体)作反应物,放出热量增多。
③若是稀硫酸和Ba(OH)2反应,生成1 mol H2O(l)时所释放的热量会比57.3 kJ多,原因是H+与OH-结合成1 mol H2O(l)的同时,Ba2+和S结合成BaSO4沉淀也会放热。
2.焓变(反应热)的计算
(1)根据(相对)能量计算:ΔH=H总(生成物)-H总(反应物);
(2)根据键能计算:ΔH=∑E(反应物键能)-∑E(生成物键能)。
提醒:利用键能进行反应热计算时,要弄清楚各种化学键的物质的量,既要考虑热化学方程式前的化学计量数,又要考虑物质中化学键的个数,再进行计算。要注意晶体中化学键的分摊原则:以1个原子为对象,所形成的键中同种元素成键要均摊,不同种元素成键不均摊。
(3)根据活化能计算
ΔH=E(正反应的活化能)-E(逆反应的活化能)。
(4)利用盖斯定律计算
ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。
3.盖斯定律在热化学方程式书写中的应用
将所给热化学方程式适当加减得到所求的热化学方程式,反应热也作相应的加减运算。流程如下:
1.(2024·山东威海质检)氨气中氢含量高,是一种优良的小分子储氢载体,且安全、易储运,可通过下面两种方法由氨气得到氢气。
方法Ⅰ.氨热分解法制氢气
相关化学键的键能数据
化学键 N≡N H—H N—H
键能E/(kJ·mol-1) 946 436.0 390.8
在一定温度下,利用催化剂将NH3分解为N2和H2。
反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)　ΔH=　　　　 kJ·mol-1。
2.(2024·江苏宿迁模拟)氢气是主要的工业原料,也是最重要的工业气体和特种气体,可用作合成氨、合成甲醇的原料。相关化学键的键能数据如表所示。
化学键 H—H C—O C—H H—O C==O N—H N≡N
E/(kJ·mol-1) 436 351 412 462 745 391 946
(1)H2可与CO2生成甲醇和水,其反应过程如下。
反应Ⅰ:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g);
反应Ⅱ:CH3OCH3(g)+H2O(g)2CH3OH(g)。
由表中化学键键能数据可知,反应Ⅰ的ΔH=　　　　 kJ·mol-1。
(2)已知N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=a kJ·mol-1,则由表中化学键键能数据可知a=　　　　。
3.(1)研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要意义。工业上利用废气中的CO2合成CH3OH,主要发生以下反应:
反应Ⅰ　CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1=-49.0 kJ·mol-1
反应Ⅱ　2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)　ΔH2
反应Ⅲ　CH3OCH3(g)+H2O(g)2CH3OH(g)　ΔH3=+23.4 kJ·mol-1
已知相关化学键的键能数据如表所示。
化学键 C==O C—O O—H
E/(kJ·mol-1) 745 326 465
氢气中的H—H的键能比甲醇中的C—H的键能　　　　(填“大”或“小”)。用盖斯定律计算反应Ⅱ的ΔH2=　　　　 kJ·mol-1。
(2)白磷与氧气可发生反应P4+5O2===P4O10,相关化学键的键能数据如表所示。根据图示分子结构及相关数据计算该反应的反应热ΔH=　　　　 kJ·mol-1。
化学键 E/(kJ·mol-1)
P—P 213
P—O 410
PO 585
氧气中的氧氧键 498
4.(2024·四川成都质检)利用CO2合成甲醇可减少CO2的排放,反应方程式为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH=-49 kJ·mol-1。请回答:
该反应一般认为通过如下步骤来实现:
①CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH1
②CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH2=-90 kJ·mol-1
ΔH1=　　　　 kJ·mol-1;若反应①为慢反应,请画出上述反应过程的能量变化示意图。
5.(2024·湖南长沙质检)卤族元素是最活泼的非金属元素,卤素的单质及其化合物的用途非常广泛。
Ⅰ.将稍过量的氙气和氟气导入硬质玻璃反应器中,以Ag2O、Ni2O3等为催化剂,光照2 h,可生成XeF2,再经数周,可制得XeF2晶体,XeF2与F2继续反应可生成XeF4和XeF6。已知:T1 K和T2 K下,各反应的平衡常数Kp的值及ΔH如表所示(T1反应 序号 化学方程式 Kp (T1 K) Kp (T2 K) ΔH/ (kJ·mol-1)
① Xe(g)+F2(g)XeF2(g) 8.8× 104 3.6× 102 a
② Xe(g)+2F2(g)XeF4(g) 1.07× 108 1.98× 103 b
③ Xe(g)+3F2(g)XeF6(g) 1.01× 108 36.0 c
回答下列问题:
Xe(g)与XeF4(g)反应生成XeF2(g),写出该反应的热化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　;
该反应的正反应的活化能　　　　(填“>”“<”或“=”)逆反应的活化能。
.题型突破1　热化学方程式书写与反应热计算
1.(1)(2024·山东卷)水煤气是H2的主要来源,研究CaO对C-H2O体系制H2的影响,涉及主要反应如下:
C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)(Ⅰ)　ΔH1>0
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)(Ⅱ)　
ΔH2<0
CaO(s)+CO2(g)CaCO3(s)(Ⅲ)　ΔH3<0
C(s)+CaO(s)+2H2O(g)CaCO3(s)+2H2(g)的焓变ΔH=　　　　(用代数式表示)。
(2)(2024·全国甲卷)甲烷转化为多碳化合物具有重要意义。一种将甲烷溴化再偶联为丙烯(C3H6)的研究所获得的部分数据如下。
已知如下热化学方程式:
CH4(g)+Br2(g)CH3Br(g)+HBr(g)　ΔH1=-29 kJ·mol-1
3CH3Br(g)C3H6(g)+3HBr(g)　ΔH2=+20 kJ·mol-1
计算反应3CH4(g)+3Br2(g)===C3H6(g)+6HBr(g)的ΔH=　　　　 kJ·mol-1。
(3)(2024·河北卷)氯气是一种重要的基础化工原料,广泛应用于含氯化工产品的生产。硫酰氯及1,4-二(氯甲基)苯等可通过氯化反应制备。
硫酰氯常用作氯化剂和氯磺化剂,工业上制备原理如下:
SO2(g)+Cl2(g)SO2Cl2(g)
ΔH=-67.59 kJ·mol-1
若正反应的活化能为E正 kJ·mol-1,则逆反应的活化能E逆=　　　　 kJ·mol-1(用含E正的代数式表示)。
(4)(2024·广东卷)反应a:N(aq)+N(aq)===N2(g)+2H2O(l)
已知:
则反应a的ΔH=　　　　　　　　　　　　　　　。
答案　(1)ΔH1+ΔH2+ΔH3
(2)-67
(3)E正+67.59
(4)ΔH1-ΔH2-ΔH3+ΔH4
解析　(1)已知三个反应:
Ⅰ .C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)
Ⅱ .CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
Ⅲ .CaO(s)+CO2(g)CaCO3(s)
设目标反应C(s)+CaO(s)+2H2O(g)CaCO3(s)+2H2(g)为Ⅳ,根据盖斯定律,Ⅳ=Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ,所以ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。
(2)根据盖斯定律,目标反应=第一个反应×3+第二个反应,则ΔH=3×ΔH1+ΔH2=3×(-29 kJ·mol-1)+20 kJ·mol-1=-67 kJ·mol-1。
(3)ΔH=正反应的活化能-逆反应的活化能。代入数据得:-67.59=E正-E逆,则E逆=(E正+67.59) kJ·mol-1。
(4)由已知可得:
Ⅰ.NaNO2(s)+NH4Cl(s)===N2(g)+NaCl(s)+2H2O(l)　ΔH1;
Ⅱ.NaNO2(s)===Na+(aq)+N(aq)　ΔH2;
Ⅲ.NH4Cl(s)===Cl-(aq)+N(aq)　ΔH3;
Ⅳ.NaCl(s)===Na+(aq)+Cl-(aq)　ΔH4;
由盖斯定律可知,目标方程式N(aq)+N(aq)===N2(g)+2H2O(l)可由方程式Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ+Ⅳ得到,故反应ΔH=ΔH1-ΔH2-ΔH3+ΔH4。
2.(2023·新课标卷)根据图示数据计算反应N2(g)+H2(g)NH3(g)的ΔH=　　　　 kJ·mol-1。
答案　-45
解析　在化学反应中,断开化学键要消耗能量,形成化学键要释放能量,反应的焓变等于反应物的键能总和与生成物的键能总和的差,因此,由图数据可知,反应N2(g)+H2(g)NH3(g)的ΔH=(473+654-436-397-339) kJ·mol-1=-45 kJ·mol-1。
3.(2023·湖南卷)已知下列反应的热化学方程式:
①C6H5C2H5(g)+O2(g)===8CO2(g)+5H2O(g)
ΔH1=-4 386.9 kJ·mol-1
②C6H5CH==CH2(g)+10O2(g)===8CO2(g)+4H2O(g)　ΔH2=-4 263.1 kJ·mol-1
③H2(g)+O2(g)===H2O(g)
ΔH3=-241.8 kJ·mol-1
计算反应④C6H5C2H5(g)C6H5CH==CH2(g)+H2(g)的ΔH4=　　　　 kJ·mol-1。
答案　+118
解析　根据盖斯定律,将①-②-③可得C6H5C2H5(g)C6H5CHCH2(g)+H2(g) 　ΔH4=-4 386.9 kJ·mol-1-(-4 263.1 kJ·mol-1)-(-241.8 kJ·mol-1)=+118 kJ·mol-1。
4.(2023·北京卷)二十世纪初,工业上以CO2和NH3为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步:
ⅰ.CO2和NH3生成NH2COONH4;
ⅱ.NH2COONH4分解生成尿素。
结合反应过程中能量变化示意图,下列说法正确的是　　　　(填序号)。
a.活化能:反应ⅰ<反应ⅱ
b.ⅰ为放热反应,ⅱ为吸热反应
c.CO2(l)+2NH3(l)===CO(NH2)2(l)+H2O(l)　ΔH=E1-E4
答案　ab
解析　反应ⅰ的活化能是E1,反应ⅱ的活化能是E3,E1命题立意:化学反应与能量往往以物质转化为情景,涉及反应热的计算、热化学方程式的计算、吸放热反应的判断等必备知识。考查学生的信息加工能力和迁移应用能力。是高考的必考内容,看似简单,实则不断创新,备考时要重点把握创新角度。
1.热化学方程式书写易错点
(1)未标明反应物或生成物的状态。
(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。
(3)漏写ΔH的单位,或者将ΔH的单位写为kJ。
(4)反应热的数值与方程式的计量数不对应。
(5)对燃烧热的概念理解不到位,忽略其标准是1 mol可燃物。
(6)对中和反应反应热理解不准确。
①强酸与强碱稀溶液中和反应的反应热ΔH=-57.3 kJ·mol-1,若用弱酸代替强酸(或用弱碱代替强碱),因电离吸热,放出的热量减少。
②若用浓硫酸(或NaOH固体)作反应物,放出热量增多。
③若是稀硫酸和Ba(OH)2反应,生成1 mol H2O(l)时所释放的热量会比57.3 kJ多,原因是H+与OH-结合成1 mol H2O(l)的同时,Ba2+和S结合成BaSO4沉淀也会放热。
2.焓变(反应热)的计算
(1)根据(相对)能量计算:ΔH=H总(生成物)-H总(反应物);
(2)根据键能计算:ΔH=∑E(反应物键能)-∑E(生成物键能)。
提醒:利用键能进行反应热计算时,要弄清楚各种化学键的物质的量,既要考虑热化学方程式前的化学计量数,又要考虑物质中化学键的个数,再进行计算。要注意晶体中化学键的分摊原则:以1个原子为对象,所形成的键中同种元素成键要均摊,不同种元素成键不均摊。
(3)根据活化能计算
ΔH=E(正反应的活化能)-E(逆反应的活化能)。
(4)利用盖斯定律计算
ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。
3.盖斯定律在热化学方程式书写中的应用
将所给热化学方程式适当加减得到所求的热化学方程式,反应热也作相应的加减运算。流程如下:
1.(2024·山东威海质检)氨气中氢含量高,是一种优良的小分子储氢载体,且安全、易储运,可通过下面两种方法由氨气得到氢气。
方法Ⅰ.氨热分解法制氢气
相关化学键的键能数据
化学键 N≡N H—H N—H
键能E/(kJ·mol-1) 946 436.0 390.8
在一定温度下,利用催化剂将NH3分解为N2和H2。
反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)　ΔH=　　　　 kJ·mol-1。
答案　+90.8
解析　根据反应热=反应物的总键能-生成物的总键能,2NH3(g)N2(g)+3H2(g)　ΔH=390.8 kJ·mol-1×3×2-(946 kJ·mol-1+436.0 kJ·mol-1×3)=+90.8 kJ·mol-1。
2.(2024·江苏宿迁模拟)氢气是主要的工业原料,也是最重要的工业气体和特种气体,可用作合成氨、合成甲醇的原料。相关化学键的键能数据如表所示。
化学键 H—H C—O C—H H—O C==O N—H N≡N
E/(kJ·mol-1) 436 351 412 462 745 391 946
(1)H2可与CO2生成甲醇和水,其反应过程如下。
反应Ⅰ:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g);
反应Ⅱ:CH3OCH3(g)+H2O(g)2CH3OH(g)。
由表中化学键键能数据可知,反应Ⅰ的ΔH=　　　　 kJ·mol-1。
(2)已知N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=a kJ·mol-1,则由表中化学键键能数据可知a=　　　　。
答案　(1)-350　(2)-92
解析　(1)ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和。反应Ⅰ的ΔH=4E(C==O)+6E(H—H)-6E(C—H)-2E(C—O)-6E(H—O)=4×745 kJ·mol-1+6×436 kJ·mol-1-6×412 kJ·mol-1-2×351 kJ·mol-1-6×462 kJ·mol-1=-350 kJ·mol-1。(2)根据ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和可知,N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的ΔH=E(N≡N)+3E(H—H)-6E(N—H)=946 kJ·mol-1+3×436 kJ·mol-1-6×391 kJ·mol-1=-92 kJ·mol-1,则a=-92。
3.(1)研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要意义。工业上利用废气中的CO2合成CH3OH,主要发生以下反应:
反应Ⅰ　CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1=-49.0 kJ·mol-1
反应Ⅱ　2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)　ΔH2
反应Ⅲ　CH3OCH3(g)+H2O(g)2CH3OH(g)　ΔH3=+23.4 kJ·mol-1
已知相关化学键的键能数据如表所示。
化学键 C==O C—O O—H
E/(kJ·mol-1) 745 326 465
氢气中的H—H的键能比甲醇中的C—H的键能　　　　(填“大”或“小”)。用盖斯定律计算反应Ⅱ的ΔH2=　　　　 kJ·mol-1。
(2)白磷与氧气可发生反应P4+5O2===P4O10,相关化学键的键能数据如表所示。根据图示分子结构及相关数据计算该反应的反应热ΔH=　　　　 kJ·mol-1。
化学键 E/(kJ·mol-1)
P—P 213
P—O 410
PO 585
氧气中的氧氧键 498
答案　(1)大　-121.4　(2)-3 492
解析　(1)ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能,根据反应Ⅰ可得,ΔH1=2E(CO)+3E(H—H)-[3E(C—H)+E(C—O)+3E(O—H)],代入题表数据可得E(H—H)-E(C—H)≈61 kJ·mol-1>0,故氢气中的H—H的键能比甲醇中的C—H的键能大。根据盖斯定律可知,反应Ⅱ=反应Ⅰ×2-反应Ⅲ,则ΔH2=2ΔH1-ΔH3=2×(-49.0 kJ·mol-1)-23.4 kJ·mol-1=-121.4 kJ·mol-1。(2)根据ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能及题给分子结构可得ΔH=6E(P—P)+5E(氧气中的氧氧键)-[12E(P—O)+4E(PO)]=6×213 kJ·mol-1+5×498 kJ·mol-1-(12×410 kJ·mol-1+4×585 kJ·mol-1)=-3 492 kJ·mol-1。
4.(2024·四川成都质检)利用CO2合成甲醇可减少CO2的排放,反应方程式为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH=-49 kJ·mol-1。请回答:
该反应一般认为通过如下步骤来实现:
①CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH1
②CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH2=-90 kJ·mol-1
ΔH1=　　　　 kJ·mol-1;若反应①为慢反应,请画出上述反应过程的能量变化示意图。
答案　+41　
解析　根据盖斯定律,反应①+反应②得反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH=-49 kJ·mol-1=ΔH1+ΔH2,则ΔH1=ΔH-ΔH2=-49 kJ·mol-1-(-90 kJ·mol-1)=+41 kJ·mol-1,反应①为慢反应,且为吸热反应,反应②为放热反应,总反应为放热反应,活化能越大,反应速率越慢,据此可画出反应过程的能量变化示意图。
5.(2024·湖南长沙质检)卤族元素是最活泼的非金属元素,卤素的单质及其化合物的用途非常广泛。
Ⅰ.将稍过量的氙气和氟气导入硬质玻璃反应器中,以Ag2O、Ni2O3等为催化剂,光照2 h,可生成XeF2,再经数周,可制得XeF2晶体,XeF2与F2继续反应可生成XeF4和XeF6。已知:T1 K和T2 K下,各反应的平衡常数Kp的值及ΔH如表所示(T1反应 序号 化学方程式 Kp (T1 K) Kp (T2 K) ΔH/ (kJ·mol-1)
① Xe(g)+F2(g)XeF2(g) 8.8× 104 3.6× 102 a
② Xe(g)+2F2(g)XeF4(g) 1.07× 108 1.98× 103 b
③ Xe(g)+3F2(g)XeF6(g) 1.01× 108 36.0 c
回答下列问题:
Xe(g)与XeF4(g)反应生成XeF2(g),写出该反应的热化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　;
该反应的正反应的活化能　　　　(填“>”“<”或“=”)逆反应的活化能。
答案　Xe(g)+XeF4(g)2XeF2(g)　ΔH=(2a-b) kJ·mol-1　<
解析　由反应①Xe(g)+F2(g)XeF2(g)　ΔH=a kJ·mol-1和反应②Xe(g)+2F2(g)XeF4(g)　ΔH=b kJ·mol-1可知,①×2-②得Xe(g)+XeF4(g)2XeF2(g)　ΔH=(2a-b) kJ·mol-1;根据T1 K和T2 K时反应①和反应②的平衡常数可计算出该反应的平衡常数Kp=,通过计算可知,T1 K和T2 K时该反应的平衡常数的大小关系为Kp(T1 K)>Kp(T2 K),说明升高温度,平衡常数减小,由此可知该反应为放热反应,故<。(共30张PPT)
第一篇　新高考题型突破
题型突破主观题　题型突破1　热化学方程式书写与反应热计算
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核心整合
模拟预测
板块Ⅳ　化学反应的热效应、速率与平衡
1.(1)(2024·山东卷)水煤气是H2的主要来源,研究CaO对C-H2O体系制H2的影响,涉及主要反应如下:
ΔH1+ΔH2+ΔH3
-67
解析　(2)根据盖斯定律,目标反应=第一个反应×3+第二个反应,则ΔH=3×ΔH1+ΔH2=3×(-29 kJ·mol-1)+20 kJ·mol-1=-67 kJ·mol-1。
E正+67.59
解析　(3)ΔH=正反应的活化能-逆反应的活化能。代入数据得:-67.59=E正-E逆,则E逆=(E正+67.59) kJ·mol-1。
(4)(2024·广东卷)反应a:N(aq)+N(aq)===N2(g)+2H2O(l)
已知:
则反应a的ΔH=　　　　　　　　　　　　　　　。
ΔH1-ΔH2-ΔH3+ΔH4
解析　(4)由已知可得:
Ⅰ.NaNO2(s)+NH4Cl(s)===N2(g)+NaCl(s)+2H2O(l)　ΔH1;
Ⅱ.NaNO2(s)===Na+(aq)+N(aq)　ΔH2;
Ⅲ.NH4Cl(s)===Cl-(aq)+N(aq)　ΔH3;
Ⅳ.NaCl(s)===Na+(aq)+Cl-(aq)　ΔH4;
由盖斯定律可知,目标方程式N(aq)+N(aq)===N2(g)+2H2O(l)可由方程式Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ+Ⅳ得到,故反应ΔH=ΔH1-ΔH2-ΔH3+ΔH4。
-45
3.(2023·湖南卷)已知下列反应的热化学方程式:
①C6H5C2H5(g)+O2(g)===8CO2(g)+5H2O(g)
ΔH1=-4 386.9 kJ·mol-1
②C6H5CH==CH2(g)+10O2(g)===8CO2(g)+4H2O(g)　ΔH2=-4 263.1 kJ·mol-1
③H2(g)+O2(g)===H2O(g)
ΔH3=-241.8 kJ·mol-1
计算反应④C6H5C2H5(g) C6H5CH==CH2(g)+H2(g)的ΔH4=　　　　 kJ·mol-1。
+118
4.(2023·北京卷)二十世纪初,工业上以CO2和NH3为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步:
ⅰ.CO2和NH3生成NH2COONH4;
ⅱ.NH2COONH4分解生成尿素。
结合反应过程中能量变化示意图,下列说法
正确的是　　　　(填序号)。
a.活化能:反应ⅰ<反应ⅱ
b.ⅰ为放热反应,ⅱ为吸热反应
c.CO2(l)+2NH3(l)===CO(NH2)2(l)+H2O(l)　ΔH=E1-E4
ab
解析　反应ⅰ的活化能是E1,反应ⅱ的活化能是E3,E1命题立意:化学反应与能量往往以物质转化为情景,涉及反应热的计算、热化学方程式的计算、吸放热反应的判断等必备知识。考查学生的信息加工能力和迁移应用能力。是高考的必考内容,看似简单,实则不断创新,备考时要重点把握创新角度。
1.热化学方程式书写易错点
(1)未标明反应物或生成物的状态。
(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。
(3)漏写ΔH的单位,或者将ΔH的单位写为kJ。
(4)反应热的数值与方程式的计量数不对应。
(5)对燃烧热的概念理解不到位,忽略其标准是1 mol可燃物。
(6)对中和反应反应热理解不准确。
①强酸与强碱稀溶液中和反应的反应热ΔH=-57.3 kJ·mol-1,若用弱酸代替强酸(或用弱碱代替强碱),因电离吸热,放出的热量减少。
②若用浓硫酸(或NaOH固体)作反应物,放出热量增多。
③若是稀硫酸和Ba(OH)2反应,生成1 mol H2O(l)时所释放的热量会比57.3 kJ多,原因是H+与OH-结合成1 mol H2O(l)的同时,Ba2+和S结合成BaSO4沉淀也会放热。
2.焓变(反应热)的计算
(1)根据(相对)能量计算:ΔH=________________________________;
(2)根据键能计算:ΔH=________________________________________。
提醒:利用键能进行反应热计算时,要弄清楚各种化学键的物质的量,既要考虑热化学方程式前的化学计量数,又要考虑物质中化学键的个数,再进行计算。要注意晶体中化学键的分摊原则:以1个原子为对象,所形成的键中同种元素成键要均摊,不同种元素成键不均摊。
H总(生成物)-H总(反应物)
∑E(反应物键能)-∑E(生成物键能)
(3)根据活化能计算
ΔH=____________________________________________。
(4)利用盖斯定律计算
ΔH=________________________。
E(正反应的活化能)-E(逆反应的活化能)
ΔH1+ΔH2+ΔH3
3.盖斯定律在热化学方程式书写中的应用
将所给热化学方程式适当加减得到所求的热化学方程式,反应热也作相应的加减运算。流程如下:
1.(2024·山东威海质检)氨气中氢含量高,是一种优良的小分子储氢载体,且安全、易储运,可通过下面两种方法由氨气得到氢气。
方法Ⅰ.氨热分解法制氢气
相关化学键的键能数据
化学键 N≡N H—H N—H
键能E/(kJ·mol-1) 946 436.0 390.8
+90.8
2.(2024·江苏宿迁模拟)氢气是主要的工业原料,也是最重要的工业气体和特种气体,可用作合成氨、合成甲醇的原料。相关化学键的键能数据如表所示。
化学键 H—H C—O C—H H—O C==O N—H N≡N
E/(kJ·mol-1) 436 351 412 462 745 391 946
-350
解析　(1)ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和。反应Ⅰ的ΔH=4E(C==O)+6E(H—H)-6E(C—H)-2E(C—O)-6E(H—O)=4×745 kJ·mol-1+6×436 kJ·mol-1-6×412 kJ·mol-1-2×351 kJ·mol-1-6×462 kJ·mol-1=-350 kJ·mol-1。
-92
3.(1)研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要意义。工业上利用废气中的CO2合成CH3OH,主要发生以下反应:
化学键 C==O C—O O—H
E/(kJ·mol-1) 745 326 465
氢气中的H—H的键能比甲醇中的C—H的键能　　　　(填“大”或“小”)。用盖斯定律计算反应Ⅱ的ΔH2=　　　　 kJ·mol-1。
大
-121.4
解析　(1)ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能,根据反应Ⅰ可得,ΔH1= 2E(C==O) +3E(H—H)-[3E(C—H)+E(C—O)+3E(O—H)],代入题表数据可得E(H—H)-E(C—H)≈61 kJ·mol-1>0,故氢气中的H—H的键能比甲醇中的C—H的键能大。根据盖斯定律可知,反应Ⅱ=反应Ⅰ×2-反应Ⅲ,则ΔH2=2ΔH1-ΔH3=2×(-49.0 kJ·mol-1)-23.4 kJ·mol-1=-121.4 kJ·mol-1。
(2)白磷与氧气可发生反应P4+5O2===P4O10,相关化学键的键能数据如表所示。根据图示分子结构及相关数据计算该反应的反应热ΔH=　　　　 kJ·mol-1。
化学键 E/(kJ·mol-1)
P—P 213
P—O 410
P==O 585
氧气中的氧氧键 498
-3 492
解析　(2)根据ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能及题给分子结构可得ΔH=6E(P—P)+5E(氧气中的氧氧键)-[12E(P—O)+4E(P==O)]=6×213 kJ·mol-1 +5×498 kJ·mol-1-(12×410 kJ·mol-1+4×585 kJ·mol-1)=-3 492 kJ·mol-1。
4.(2024·四川成都质检)利用CO2合成甲醇可减少CO2的排放,反应方程式为CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH=-49 kJ·mol-1。请回答:
+41
5.(2024·湖南长沙质检)卤族元素是最活泼的非金属元素,卤素的单质及其化合物的用途非常广泛。
Ⅰ.将稍过量的氙气和氟气导入硬质玻璃反应器中,以Ag2O、Ni2O3等为催化剂,光照2 h,可生成XeF2,再经数周,可制得XeF2晶体,XeF2与F2继续反应可生成XeF4和XeF6。已知:T1 K和T2 K下,各反应的平衡常数Kp的值及ΔH如表所示(T1反应序号 化学方程式 Kp(T1 K) Kp(T2 K) ΔH/(kJ·mol-1)
① Xe(g)+F2(g) XeF2(g) 8.8×104 3.6×102 a
② Xe(g)+2F2(g) XeF4(g) 1.07×108 1.98×103 b
③ Xe(g)+3F2(g) XeF6(g) 1.01×108 36.0 c
回答下列问题:
Xe(g)与XeF4(g)反应生成XeF2(g),写出该反应的热化学方程式:
　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　;
该反应的正反应的活化能　　　　(填“>”“<”或“=”)逆反应的活化能。
<

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