2019届高考化学总复习 第6章 化学反应与能量变化（课件+练习）（打包21套）新人教版.zip

1增分补课 7 电化学中的介质与交换膜在近几年高考中，涉及离子交换膜的应用及电解液介质对电极反应的影响的试题比较多，且常出常新，离子交换膜的功能在于选择性地通过某些离子和阻止某些离子来隔离某些物质，电解液介质主要对电极反应产物进行二次反应。增分点 1 电化学中的交换膜[知识查补]1．交换膜的功能使离子选择性定向迁移(目的是平衡整个溶液的离子浓度或电荷)。2．交换膜在中学电化学中的作用(1)防止副反应的发生，避免影响所制取产品的质量；防止引发不安全因素。(如在电解饱和食盐水中，利用阳离子交换膜，防止阳极产生的氯气进入阴极室与氢氧化钠反应，导致所制产品不纯；防止与阴极产生的氢气混合发生爆炸)。(2)用于物质的制备、分离、提纯等。3．离子交换膜的类型常见的离子交换膜为：阳离子交换膜、阴离子交换膜、特殊离子交换膜等。[增分题例]类型一 隔离某些离子或物质，防止发生反应【例 1】 目前电解法制烧碱通常采用离子交换膜法，阳(阴)离子交换膜不允许阴(阳)离子通过。则下列叙述中错误的是( )A．NaOH、H 2均在Ⅰ区产生B. 图中 a 为阴离子交换膜C．使用离子交换膜可以有效地隔离 NaOH 和 Cl2，阻止二者之间的反应D．电解时往Ⅲ区的溶液中滴加几滴甲基橙，溶液先变红后褪色解析 Ⅰ区是阴极室，H ＋ (H2O)放电生成氢气，同时促进水的电离，生成氢氧化钠，Ⅱ区Na＋ 通过 a 进入 I 区，故 a 应该是阳离子交换膜；Ⅲ区和电源的正极相连，为阳极，Cl － 放2电生成氯气，Ⅱ区 Cl－ 通过 b 进入Ⅲ区，故 b 应该是阴离子交换膜；氯气溶于水显酸性，同时次氯酸还具有漂白性，所以滴入甲基橙后溶液先变红后褪色。错误的是 B。答案 B【例 2】 已知：电流效率＝电路中通过的电子数与消耗负极失去电子总数之比。现有两个电池Ⅰ、Ⅱ，装置如图所示。下列说法正确的是( )A．Ⅰ和Ⅱ的电池反应不相同B．能量转化形式不同C．Ⅰ的电流效率低于Ⅱ的电流效率D．5 min 后，Ⅰ、Ⅱ中都只含 1 种溶质解析 Ⅰ、Ⅱ装置中电极材料相同，电解质溶液部分相同，电池反应，负极反应和正极反应式相同，A 项错误；Ⅰ和Ⅱ装置的能量转化形式都是化学能转化成电能，B 项错误；Ⅰ装置中铜与氯化铁直接接触，会在铜极表面发生反应，导致部分能量损失(或部分电子没有通过电路)，导致电流效率降低。而Ⅱ装置采用阴离子交换膜，铜与氯化铜接触，不会发生副反应，放电过程中交换膜左侧负极的电极反应式为 Cu－2e － ===Cu2＋ ，阳离子增多；右侧正极的电极反应式为 2Fe3＋ ＋2e － ===2Fe2＋ ，负电荷过剩。Cl － 从交换膜右侧向左侧迁移，电流效率高于Ⅰ装置，C 正确；放电一段时间后，Ⅰ装置中生成氯化铜和氯化亚铁，Ⅱ装置中交换膜左侧生成氯化铜，右侧生成了氯化亚铁，可能含氯化铁，D 项错误。答案 C【总结归纳】交换膜隔离两种电解质溶液，避免负极材料与能发生反应的电解质溶液直接接触，能提高电流效率。在这种装置中，交换膜起到盐桥作用，且优于盐桥(盐桥需要定时替换或再生)。通过限制离子迁移，使指定离子在溶液中定向移动形成闭合回路，完成氧化剂和还原剂在不接触条件下发生氧化还原反应。类型二 制备某些物质【例 3】 电解法制取 Na2FeO4的总反应为3Fe＋2H 2O＋2OH － FeO ＋3H 2↑，工作原理如图所示。已知：Na 2FeO4只在= = = = =通 电 2－4强碱性条件下稳定，易被 H2还原。下列叙述正确的是( )A．铁电极上发生还原反应，生成 FeO2－4B．通电一段时间后，阳极区 pH 下降C．通电后 Na＋ 向右移动，阴极区 Na＋ 浓度增大D．当电路中通过 1 mol 电子时，阴极区有 11.2 L H2生成解析 选项 A，根据电解总反应知，铁电极上发生氧化反应生成 FeO ；选项 B，电解时，2－4阳极的电极反应式为 Fe－6e － ＋8OH － ===FeO ＋4H 2O，阴极反应式为2－46H2O＋6e － ===3H2↑＋6OH － ，电解过程中阳极消耗 OH－ ，故阳极区 pH 下降；选项 C，为保障阳极区的强碱性条件，该电解池中离子交换膜只能是阴离子交换膜；选项 D，未提及标准状况，故错误。答案 B【例 4】 加碘食盐中含有碘酸钾(KIO 3)，现以电解法制备碘酸钾，实验装置如图所示。先将一定量的碘溶于过量氢氧化钾溶液，发生反应：3I 2＋6KOH= ==5KI＋KIO 3＋3H 2O，将该溶液加入阳极区，另将氢氧化钾溶液加入阴极区，开始电解。下列说法中正确的是( )A．电解过程中 OH－ 从 a 极区通过离子交换膜 c 进入 b 极区B．随着电解进行，KOH 溶液浓度会逐渐减小C．a 电极反应式：I － －6e － ＋6OH － === IO ＋3H 2O，a 极区的 KI 最终转变为 KIO3－ 3D．当阳极有 0.1 mol I－ 放电时，阴极生成 6.72 L H2解析 与外加电源正极相连的是电解池的阳极，即 a 电极是阳极，故 b 电极是阴极；题意知阳极区的物质有：KOH、KI、KIO 3、H 2O，阳极将发生失电子的氧化反应，失电子能力：4I－ ＞OH － ＞IO ，故发生反应 I－ －6e － ＋6OH － === IO ＋3H 2O，在阴极上 H＋ (H2O)放电，－ 3 － 36H2O＋6e － ===3H2↑＋6OH － ，电解总反应为：I － ＋3H 2O IO ＋3H 2↑，故电= = = = =电 解 － 3解时 KOH 浓度会增大；b 极区 OH－ 会通过 c 进入 a 极区，c 应为阴离子交换膜。正确的是C。答案 C增分点 2 电化学中的介质对电极反应的影响[知识查补]电化学中常见的五大介质(以 CH3OH 、O 2 燃料电池为例)介质一：K 2SO4中性溶液总反应式：2CH 3OH＋3O 2===2CO2＋4H 2O(－)负极：2CH 3OH－12e － ＋2H 2O===2CO2＋12H ＋(＋)正极：3O 2＋12e － ＋6H 2O===12OH－介质二：KOH 碱性介质总反应式：2CH 3OH ＋ 3O 2 ＋4OH － === 2CO ＋6H 2O2－3(－)负极：2CH 3OH－12e － ＋16OH － ===2CO ＋12H 2O2－3(＋)正极：3O 2＋12e － ＋6H 2O===12OH－介质三：H 2SO4溶液酸性 总反应式：2CH 3OH＋3O 2===2CO2＋4H 2O(－)负极：2CH 3OH－12e － ＋2H 2O===2CO2＋12H ＋(＋)正极：3O 2＋12e － ＋12H ＋ ===6H2O介质四：熔融盐介质，如熔融的 K2CO3总反应：2CH 3OH＋3O 2===2CO2 ＋4H 2O(－)负极：2CH 3OH－12e － ＋6CO ===8CO2＋4H 2O2－3(＋)正极：3O 2＋12e － ＋6CO 2===6CO2－3介质五：掺杂 Y2O3的 ZrO3固体电解质，在高温下能传导正极生成的 O2－ 总反应：2CH 3OH＋3O 2===2CO2 ＋4H 2O(－)负极：2CH 3OH－12e － ＋6O 2－ ===2CO2＋4H 2O(＋)正极：3O 2＋12e － ===6O2－5规律 首先要分析介质是否参与总反应，然后写出总反应方程式，O 2在不同介质中的转化关系(O 2得电子转化为 O2－ ，碱性(中性)溶液中转化为 OH－ ；酸性溶液中转化为 H2O，熔融碳酸盐中转化为 CO ；固体氧化物转化为 O2－ )，写出正极反应，利用相减法(总反应－正极反2－3应＝负极反应)，写出负极反应。[增分题例]类型一 区分介质“状态” ，判断离子流向【例 5】 某燃料电池以 Ca(HSO4)2固体为电解质传递 H＋ ，其基本结构如图所示，电池总反应可表示为 2H2＋O 2===2H2O。请回答：(1)H＋ 由________极通过固体酸电解质传递到另一极(填 a 或 b)。(2)b 极上发生的电极反应式是____________________________________。解析 a 极为负极，b 极为正极，电极反应式分别为负极：2H 2－4e － ===4H＋ ；正极：O 2＋4e － ＋4H ＋ ===2H2O，其中正极上的 H＋ 来自负极生成的 H＋ 。答案 (1)a (2)O 2＋4e － ＋4H ＋ ===2H2O类型二 判断介质成分，理清书写思路【例 6】 一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为 CH3CH2OH－4e － ＋H 2O===CH3COOH＋4H ＋ 。下列有关说法正确的是( )A．检测时，电解质溶液中的 H＋ 向负极移动 B．若有 0.4 mol 电子转移，则在标准状况下消耗 4.48 L 氧气C．电池反应的化学方程式为 CH3CH2OH＋O 2===CH3COOH＋H 2OD．正极上发生的反应为 O2＋4e － ＋2H 2O===4OH－解析 解答本题时审题是关键，反应是在酸性电解质溶液中进行的。在原电池中，阳离子要向正极移动，故 A 错；因电解质溶液是酸性的，不可能存在 OH－ ，故正极的反应式为O2＋4H ＋ ＋4e － ===2H2O，转移 4 mol 电子时消耗 1 mol O2，则转移 0.4 mol 电子时消耗(标准状况下)2.24 L O2，故 B、D 错；电池反应式即正负极反应式之和，将两极的反应式相加6可知 C 正确。答案 C【例 7】 用固体氧化物作为电解质的氢氧燃料电池电解 Na2SO4溶液，已知固体氧化物在高温下允许氧离子(O 2－ )在其间通过，其工作原理如图所示(c、d 均为惰性电极)。下列有关说法正确的是( )A．电路中电子流向为 a→d→c→bB．电极 b 为负极，电极反应式为 O2＋4e － ===2O2－C．电解后烧杯中溶液 pH 增大D．理论上 b 极消耗气体和 c 极生成气体质量相等解析 在溶液中没有电子的流动，只有离子的流动，A 项错误；通入 O2的一极(电极 b)为电池的正极，发生还原反应，B 项错误；惰性电极电解 Na2SO4溶液实质上是电解水，溶液的pH 不变，C 项错误；c 极生成 O2，根据得失电子守恒可知 D 项正确。答案 D在近几年高考中，涉及离子交换膜的应用及电解液介质对电极反应的影响的试题比较多，且常出常新，离子交换膜的功能在于选择性地通过某些离子和阻止某些离子来隔离某些物质，电解液介质主要对电极反应产物进行二次反应。[知 识查补 ]增分点 1 电 化学中的交 换 膜1.交换膜的功能使离子 选择 性定向迁移 (目的是平衡整个溶液的 _____________________)。2.交换膜在中学电化学中的作用(1)防止副反 应 的 发 生，避免影响所制取 产 品的 质 量；防止引 发 不安全因素。 (如在电 解 饱 和食 盐 水中，利用阳离子交 换 膜，防止阳极 产 生的 _________进 入阴极室与 氢 氧化 钠 反 应 ， 导 致所制 产 品不 纯 ；防止与阴极 产 生的 _________混合 发 生爆炸 )。(2)用于物 质 的制 备 、分离、提 纯 等。3.离子交换膜的类型常 见 的离子交 换 膜 为 ：阳离子交 换 膜、阴离子交 换 膜、特殊离子交 换 膜等。离子浓度或电荷氯气氢气[增分 题 例 ]类型一 隔离某些离子或物质，防止发生反应【例 1】 目前 电 解法制 烧 碱通常采用离子交 换 膜法，阳 (阴 )离子交 换 膜不允 许 阴 (阳 )离子通 过 。 则 下列叙述中 错误 的是 ( )A.NaOH、 H2均在 Ⅰ 区 产 生B. 图 中 a为 阴离子交 换 膜C.使用离子交 换 膜可以有效地隔离 NaOH和 Cl2，阻止二者之 间 的反 应D.电 解 时 往 Ⅲ 区的溶液中滴加几滴甲基橙，溶液先 变红 后褪色解析 Ⅰ 区是阴极室， H＋ (H2O)放电生成氢气，同时促进水的电离，生成氢氧化钠， Ⅱ 区 Na＋ 通过 a进入 I区，故 a应该是阳离子交换膜； Ⅲ 区和电源的正极相连，为阳极， Cl－ 放电生成氯气， Ⅱ 区 Cl－ 通过 b进入 Ⅲ 区，故 b应该是阴离子交换膜；氯气溶于水显酸性，同时次氯酸还具有漂白性，所以滴入甲基橙后溶液先变红后褪色。错误的是 B。答案 B【例 2】 已知： 电 流效率＝ 电 路中通 过 的 电 子数与消耗 负 极失去 电 子 总 数之比。 现有两个 电 池 Ⅰ 、 Ⅱ ，装置如 图 所示。下列 说 法正确的是 ( )A.Ⅰ 和 Ⅱ 的 电 池反 应 不相同 B.能量 转 化形式不同C.Ⅰ 的 电 流效率低于 Ⅱ 的 电 流效率 D.5 min后， Ⅰ 、 Ⅱ 中都只含 1种溶 质解析 Ⅰ 、 Ⅱ 装置中电极材料相同，电解质溶液部分相同，电池反应，负极反应和正极反应式相同， A项错误； Ⅰ 和 Ⅱ 装置的能量转化形式都是化学能转化成电能， B项错误； Ⅰ 装置中铜与氯化铁直接接触，会在铜极表面发生反应，导致部分能量损失 (或部分电子没有通过电路 )，导致电流效率降低。而 Ⅱ 装置采用阴离子交换膜，铜与氯化铜接触，不会发生副反应，放电过程中交换膜左侧负极的电极反应式为 Cu－2e－ ===Cu2＋ ，阳离子增多；右侧正极的电极反应式为 2Fe3＋ ＋ 2e－ ===2Fe2＋ ，负电荷过剩。 Cl－ 从交换膜右侧向左侧迁移，电流效率高于 Ⅰ 装置， C正确；放电一段时间后， Ⅰ 装置中生成氯化铜和氯化亚铁， Ⅱ 装置中交换膜左侧生成氯化铜，右侧生成了氯化亚铁，可能含氯化铁， D项错误。答案 C【总结归纳】交换膜隔离两种电解质溶液，避免负极材料与能发生反应的电解质溶液直接接触，能提高电流效率。在这种装置中，交换膜起到盐桥作用，且优于盐桥 (盐桥需要定时替换或再生 )。通过限制离子迁移，使指定离子在溶液中定向移动形成闭合回路，完成氧化剂和还原剂在不接触条件下发生氧化还原反应。答案 B答案 C[知 识查补 ]增分点 2 电 化学中的介 质对电 极反 应 的影响电 化学中常 见 的五大介 质 (以 CH3OH 、 O2 燃料 电 池 为 例 )介 质 一： K2SO4中性溶液总 反 应 式： 2CH3OH＋ 3O2===2CO2＋ 4H2O(－ )负 极： 2CH3OH－ 12e－ ＋ 2H2O===2CO2＋ 12H＋(＋ )正极： 3O2＋ 12e－ ＋ 6H2O===12OH－[增分 题 例 ]类型一 区分介质 “ 状态 ” ，判断离子流向【例 5】 某燃料 电 池以 Ca(HSO4)2固体 为电 解 质传递 H＋ ，其基本 结 构如 图 所示，电 池 总 反 应 可表示 为 2H2＋ O2===2H2O。请 回答：(1)H＋ 由 ________极通 过 固体酸 电 解 质传递 到另一极 (填 a或 b)。(2)b极上 发 生的 电 极反 应 式是 ____________________________________。解析 a极为负极， b极为正极，电极反应式分别为负极： 2H2－ 4e－ ===4H＋ ；正极： O2＋ 4e－ ＋ 4H＋ ===2H2O，其中正极上的 H＋ 来自负极生成的 H＋ 。答案 (1)a (2)O2＋ 4e－ ＋ 4H＋ ===2H2O类型二 判断介质成分，理清书写思路【例 6】 一种基于酸性燃料 电 池原理 设计 的酒精 检测仪 ， 负 极上的反 应为 CH3CH2OH－ 4e－ ＋ H2O===CH3COOH＋ 4H＋ 。下列有关 说 法正确的是 ( )A.检测时 ， 电 解 质 溶液中的 H＋ 向 负 极移 动 B.若有 0.4 mol电 子 转 移， 则 在 标 准状况下消耗 4.48 L氧气C.电 池反 应 的化学方程式 为 CH3CH2OH＋ O2===CH3COOH＋ H2OD.正极上 发 生的反 应为 O2＋ 4e－ ＋ 2H2O===4OH－解析 解答本题时审题是关键，反应是在酸性电解质溶液中进行的。在原电池中，阳离子要向正极移动，故 A错；因电解质溶液是酸性的，不可能存在 OH－ ，故正极的反应式为 O2＋ 4H＋ ＋ 4e－ ===2H2O，转移 4 mol电子时消耗 1 mol O2，则转移 0.4 mol电子时消耗 (标准状况下 )2.24 L O2，故 B、 D错；电池反应式即正负极反应式之和，将两极的反应式相加可知 C正确。答案 C【例 7】 用固体氧化物作 为电 解 质 的 氢 氧燃料 电 池 电 解 Na2SO4溶液，已知固体氧化物在高温下允 许 氧离子 (O2－ )在其 间 通 过 ，其工作原理如 图 所示 (c、 d均 为 惰性电 极 )。下列有关 说 法正确的是 ( )A.电 路中 电 子流向 为 a→ d→ c→ bB.电 极 b为负 极， 电 极反 应 式 为 O2＋ 4e－ ===2O2－C.电 解后 烧 杯中溶液 pH增大D.理 论 上 b极消耗气体和 c极生成气体 质 量相等解析 在溶液中没有电子的流动，只有离子的流动， A项错误；通入 O2的一极 (电极 b)为电池的正极，发生还原反应， B项错误；惰性电极电解 Na2SO4溶液实质上是电解水，溶液的 pH不变， C项错误； c极生成 O2，根据得失电子守恒可知 D项正确。答案 D1第 1 讲 化学能与热能【2019·备考】最新考纲：1.了解化学反应中能量转化的原因，能说出常见的能量转化形式。2.了解化学能与热能的相互转化。了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。3.了解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式。4.了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。了解化学在解决能源危机中的重要作用。5.了解焓变与反应热的含义。6.理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。考点一 焓变与反应热(频数：★★ 难度：★)1．化学反应中的能量变化(1)化学反应中的两大变化：物质变化和能量变化。(2)化学反应中的两大守恒：质量守恒和能量守恒。(3)化学反应中的能量转化形式：热能、光能、电能等。通常主要表现为热量的变化。2．焓变、反应热(1)焓( H)用于描述物质所具有能量的物理量。(2)焓变(Δ H)Δ H＝ H(生成物)－ H(反应物)。单位 kJ·mol－1 。(3)反应热指当化学反应在一定温度下进行时，反应所放出或吸收的热量，通常用符号 Q 表示，单位kJ·mol－1 。(4)焓变与反应热的关系对于等压条件下进行的化学反应，如果反应中物质的能量变化全部转化为热能，则有如下关系：Δ H＝ Qp。3．吸热反应和放热反应2(1)从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析。(2)从反应热的量化参数——键能的角度分析①有能量变化的过程不一定是放热反应或吸热反应，如水结成冰放热但不属于放热反应。②化学反应是放热还是吸热与反应发生的条件没有必然联系。如吸热反应 NH4Cl 与 Ba(OH)2·8H2O 在常温常压下即可进行。1．(RJ 必修 2·P374 改编)下列反应中生成物总能量高于反应物总能量的是( )A．碳酸钙受热分解 B．乙醇燃烧C．铝粉与氧化铁粉末反应 D．氧化钙溶于水答案 A2．根据 RJ 选修 4·P3图 1“化学反应体系中反应物、产物的能量和活化能的关系改变” 。已知反应 A＋B― →C(Δ H0)，②X― →C(Δ H0 可知，X 的能量比 A 和 B 的能量和大。由 X― →C Δ H0( )(2)S(s)＋O 2(g)===SO2(g) Δ H＝－ a kJ·mol－1表示 1 mol S 和氧气完全反应生成 1 mol SO2气体，放出热量为 a kJ( )(3)C(石墨，s)= ==C(金刚石，s) Δ H0，说明石墨比金刚石稳定( )(4)等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出的热量更多( )(5)已知： 500 ℃，30 MPa 下，N 2(g)＋3H 2(g) 2NH3(g) Δ H＝－92.4 kJ·mol－1 ，将 1.5 mol H2和过量的 N2在此条件下，充分反应，放出热量 46.2 kJ( )答案 (1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)×2．下列热化学方程式正确的是( )选项 已知条件 热化学方程式A H2的燃烧热为 a kJ·mol－1 H2＋Cl 2 2HCl = = = = =点 燃 Δ H＝－ a kJ·mol－1B1 mol SO2、0.5 mol O 2完全反应后，放出热量 98.3 kJ2SO2(g)＋O 2(g) 2SO3(g) Δ H＝－98.3 kJ·mol －1CH＋ (aq)＋OH － (aq)===H2O(l) Δ H＝－57.3 kJ·mol －1H2SO4(aq)＋Ba(OH) 2(aq)===BaSO4(s)＋2H 2O(l) Δ H＝－114.6 kJ·mol －1D 31 g 白磷比 31 g 红磷能量多 b kJP4(白磷，s)= ==4P(红磷，s) Δ H＝－4 b kJ·mol－1解析 选项 A 中符合已知条件的应是 H2和 O2反应，A 错；Δ H 应为－196.6 kJ·mol－1 ，B 错；选项 C 中由于生成 BaSO4沉淀，放出的热量大于 114.6 kJ，C 错。答案 D10【方法规律】判断热化学方程式的“5 审法”题组二 热化学方程式的书写角度 1 依据反应事实书写热化学方程式3．依据事实，写出下列反应的热化学方程式。(1)在一定条件下，将 1 mol N2和 3 mol H2充入一密闭容器中发生反应生成氨气，达到平衡时 N2的转化率为 25%，放出 Q kJ 的热量，写出 N2与 H2反应的热化学方程式____________________________________________________。(2)在 25 ℃、101 kPa 下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量 Q kJ，其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得 100 g CaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为_____________________________________________________。(3)已知 1 mol 单质 Na 在足量 O2中燃烧，恢复至室温，放出 255.5 kJ 热量，写出该反应的热化学方程式：_______________________________________________________________________________________________________。(4)NaBH4(s)与 H2O(l)反应生成 NaBO2(s)和氢气，在 25 ℃、101 kPa 下，已知每消耗 3.8 g NaBH4(s)放热 21.6 kJ，该反应的热化学方程式是____________________________________________________________。答案 (1)N 2(g)＋3H 2(g) 2NH3(g)Δ H＝－4 Q kJ·mol－1(2)C2H5OH(l)＋3O 2(g)===2CO2(g)＋3H 2O(l)Δ H＝－2 Q kJ·mol－1(3)2Na(s)＋O 2(g)===Na2O2(s)Δ H＝－511 kJ·mol －1(4)NaBH4(s)＋2H 2O(l)===NaBO2(s)＋4H 2(g)11Δ H＝－216 kJ·mol －1【方法规律】根据反应事实，书写热化学方程式的程序角度 2 依据相关信息书写热化学方程式4．(1)(2018·吉林六校联考)一定条件下，化学反应 2H2＋O 2===2H2O 的能量变化如图所示，则反应生成液态水的热化学方程式可表示为__________________。(2)用 O2将 HCl 转化为 Cl2，可提高效益，减少污染。传统上该转化通过如下图所示的催化循环实现。其中，反应①为 2HCl(g)＋CuO(s) H2O(g)＋CuCl 2(s) Δ H1反应②生成 1 mol Cl2的反应热为 Δ H2，则总反应的热化学方程式为______________________________________________________________(反应热用 Δ H1和 Δ H2表示)。答案 (1)2H 2(g)＋O 2(g)===2H2O(l)Δ H＝2( a－ b－ c)kJ·mol－1(2)2HCl(g)＋ O2(g) H2O(g)＋Cl 2(g)12Δ H＝Δ H1＋Δ H212考点三 燃烧热 中和热 能源(频数：★★ 难度：★)1．燃烧热(1)概念在 25 ℃、101 kPa 时，1 mol 纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。燃烧热的单位一般用 kJ·mol－1 表示。燃烧热的限定词有常温(25 ℃)、恒压(101 kPa 时)、可燃物的物质的量(1 mol)、完全燃烧、稳定的氧化物等，其中的“完全燃烧” ，是指物质中下列元素完全转变成对应的氧化物：C→CO 2(g)，H→H 2O(l)，S→SO 2(g)等。(2)表示的意义：例如 C 的燃烧热 Δ H 为－393.5 kJ·mol－1 ，表示在 25 ℃、101 kPa 时，1 mol C 完全燃烧放出 393.5 kJ 的热量。(3)书写热化学方程式：燃烧热是以 1 mol 纯物质完全燃烧所放出的热量来定义的，因此在书写它的热化学方程式时，应以燃烧 1 mol 物质为标准来配平其余物质的化学计量数。例如：C8H18(l)＋ O2(g)===8CO2(g)＋9H 2O(l)252Δ H＝－5 518 kJ·mol －1 ，即 C8H18的燃烧热 Δ H 为－5 518 kJ·mol －1 。(4)燃烧热的计算：可燃物完全燃烧放出的热量的计算方法为 Q 放 ＝ n(可燃物)×|Δ H|。式中：Q 放 为可燃物燃烧反应放出的热量； n 为可燃物的物质的量；Δ H 为可燃物的燃烧热。2．中和热(1)概念：在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成 1 mol 液态 H2O 时的反应热叫中和热。(2)注意几个限定词：①稀溶液；②产物是 1 mol 液态 H2O；③用离子方程式可表示为OH－ (aq)＋H ＋ (aq)===H2O(l) Δ H＝－57.3 kJ·mol －1(3)中和热的测定①装置。(请在横线上填写仪器名称)13②计算公式：Δ H＝－ kJ·mol－10.418（ t2－ t1）n（ H2O）t1—起始温度， t2—混合溶液的最高温度。③注意事项。a．泡沫塑料板和碎泡沫塑料(或纸条)的作用是保温隔热，减少实验过程中的热量损失。b．为保证酸完全中和，采取的措施是碱稍过量。中和热是强酸强碱的稀溶液生成 1 mol H2O 放出的热量为 57.3 kJ，弱酸弱碱电离时吸热，生成 1 mol H2O 时放出的热量小于 57.3 kJ。浓硫酸稀释时放热，生成 1 mol H2O 时放出的热量大于 57.3 kJ。3．能源1．教材基础知识判断(1)化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能( )(2)农村用沼气池产生的沼气作燃料属于生物质能的利用( )(3)随着科技的发展，氢气将成为主要能源之一( )(4)食用植物体内的淀粉、蛋白质等属于直接利用能源( )(5)粮食作物是制乙醇燃料的重要原料( )(6)开发利用各种新能源，减少对化石燃料的依赖，可以降低空气中 PM 2.5 的含量( )(7)低碳生活注重节能减排，尽量使用太阳能等代替化石燃料，减少温室气体的排放( )答案 (1)√ (2)√ (3)√ (4)× (5)√ (6)√ (7)√142．(RJ 选修 4·P7 表 1－1 改编)氢气的燃烧热为 285.5 kJ·mol－1 ，则电解水的热化学方程式为__________________________________________________________________________________________________________________。答案 2H 2O(l)===2H2(g)＋O 2(g) Δ H＝＋571.0 kJ/mol3．(溯源题)(2016·海南化学，6)油酸甘油酯(相对分子质量 884)在体内代谢时可发生如下反应：C 57H104O6(s)＋80O 2(g)===57CO2(g)＋52H 2O(l)已知燃烧 1 kg 该化合物释放出热量 3.8×104 kJ，油酸甘油酯的燃烧热为__________________。答案 3.4×10 4 kJ·mol－1探源：本考题源于 RJ 选修 4 P7“燃烧热” ，对有关燃烧热的概念和计算进行了考查。题组一 能源的开发与利用1．为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染，同时缓解能源危机，有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。下列说法正确的是( )A．H 2O 的分解反应是放热反应B．氢能源已被普遍使用C．2 mol 液态 H2O 具有的总能量低于 2 mol H2和 1 mol O2的能量D．氢气不易贮存和运输，无开发利用价值解析 2H 2O(l)===2H2(g)＋O 2(g)是吸热反应，说明 2 mol 液态 H 2O 的能量低于2 mol H2和 1 mol O2的能量。因由水制取 H2耗能多且 H2不易贮存和运输，所以氢能源利用并未普及，但发展前景广阔。答案 C2．(2018·台州期末)合理利用燃料，减小污染符合“绿色化学”理念，下列关于燃料的说法正确的是( )A． “可燃冰”是将水变为油的新型燃料B．通入大大过量的空气使燃料充分燃烧，从而达到充分利用热能的目的15C．燃料的化学能可以在不同的条件下转化为热能、电能被人类利用D．硫的燃烧热为 a kJ·mol－1 ，硫燃烧热的热化学方程式：S(s)＋ O2(g)===SO3(g) 32Δ H＝－ a kJ·mol－1解析 A 项， “可燃冰”外观像冰，其化学组成是 CH4·nH2O，水的化学式为 H2O，根据元素守恒知，水不能变为油，A 错误；B 项，氧气助燃，所以通入足量的空气能使燃料充分燃烧，但通入大大过量的空气会使热量被空气带走，不利于热量的充分利用，B 错误；C 项，物质的化学能可以转化为热能、光能、电能等能量形式，C 正确；D 项，根据燃烧热的定义，硫转化成气态的二氧化硫，D 错误。答案 C题组二 燃烧热、中和热概念理解及计算3．正误判断，正确的打“√” ，错误的打“×”(1)已知 H＋ (aq)＋OH － (aq)===H2O(l) Δ H＝－57.3 kJ·mol－1 ，则 H2SO4和 Ba(OH)2反应的反应热 Δ H＝2×(－57.3)kJ·mol －1 ( )(2)H2(g)的燃烧热是 285.8 kJ·mol－1 ，则 2H2O(g)===2H2(g)＋O 2(g) Δ H＝＋571.6 kJ·mol－1 ( )(3)燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的热化学方程式是 CH3OH(g)＋ O2(g)===CO2(g)12＋2H 2(g)Δ H＝－192.9 kJ·mol －1 ，则 CH3OH(g)的燃烧热为 192.9 kJ·mol－1 ( )(4)已知稀溶液中，H ＋ (aq)＋OH － (aq)===H2O(l) Δ H＝－57.3 kJ·mol－1 ，则稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成 1 mol 水时放出 57.3 kJ 的热量( )(5)葡萄糖的燃烧热是 2 800 kJ·mol－1 ，则 C6H12O6(s)＋3O 2(g)===3CO2(g)＋3H 2O(l) 12Δ H＝－1 400 kJ·mol －1 ( )(6)氢气的燃烧热为 285.5 kJ·mol－1 ，则电解水的热化学方程式为 2H2O(l)2H2(g)＋O 2(g) Δ H＝＋285.5 kJ·mol －1 ( )= = = = =电 解 答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)×4．一定条件下，充分燃烧一定量的丁烷(C 4H10)生成二氧化碳气体和液态水，放出热量为 Q kJ(Q0)，经测定完全吸收生成的二氧化碳需消耗 5 mol/L 的 KOH 溶液 100 mL，恰好生成正盐，则此条件下丁烷燃烧热的 Δ H 为( )16A．＋8 Q kJ/mol B．＋16 Q kJ/molC．－8 Q kJ/mol D．－16 Q kJ/mol解析 5 mol/L KOH 溶液 100 mL 含有 0.5 mol 的 KOH，生成正盐 K2CO3，吸收 CO2为 0.25 mol。而 1 mol 丁烷中有 4 mol 碳原子，所以会生成 4 mol CO2，现在生成 0.25 mol CO2，可知燃烧了 0.062 5 mol 丁烷。那么完全燃烧 1 mol 丁烷，会产生 16Q kJ 热量，燃烧热的Δ H 均小于零，故为－16 Q kJ/mol，选 D。答案 D【易错警示】(1)描述反应热时，无论是用“反应热” 、 “焓变”表示还是用 Δ H 表示，其后所跟数值都需要带“＋” 、 “－”符号。如：某反应的反应热(或焓变)为 Δ H＝－ Q kJ·mol－1 或Δ H＝＋ Q kJ·mol－1 。(2)由于中和反应和燃烧均是放热反应，表示中和热和燃烧热时可不带“－”号。如：某物质的燃烧热为 Q kJ·mol－1 也可表述为燃烧热 Δ H＝－ Q kJ·mol－1 。题组三 中和热的测定误差分析及数据处理5．某实验小组用 0.50 mol·L－1 NaOH 溶液和 0.50 mol·L－1 硫酸溶液进行反应热的测定，实验装置如图所示。(1)写出该反应的热化学方程式[生成 1 mol H2O(l)时的反应热为－ 57.3 kJ·mol－1 ]：______________________________________________________________。(2)取 50 mL NaOH 溶液和 30 mL 硫酸溶液进行实验，实验数据如表所示。①请填写表格中的空白：起始温度 t/℃温度次数 H2SO4 NaOH 平均值终止温度 t2/℃温度差平均值( t2－ t1)/℃1 26.2 26.0 26.1 30.12 27.0 27.4 27.2 33.3173 25.9 25.9 25.9 29.84 26.4 26.2 26.3 30.4②近似认为 0.50 mol·L－1 NaOH 溶液和 0.50 mol·L－1 硫酸溶液的密度都是 1.0 g·mL－1 ，中和后生成溶液的比热容 c＝4.18 J·(g·℃) －1 。则生成 1 mol H2O(l)时的反应热Δ H＝________(取小数点后一位)。③上述实验数值结果与－57.3 kJ·mol－1 有偏差，产生偏差的原因不可能是________(填字母)。a．实验装置保温、隔热效果差b．量取 NaOH 溶液的体积时仰视读数c．分多次把 NaOH 溶液倒入盛在硫酸的小烧杯中d．用温度计测定 NaOH 溶液起始温度后直接测定 H2SO4溶液的温度(3)若将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和 1 L 1 mol·L－1 的稀盐酸恰好完全反应，其反应热分别为 Δ H1、Δ H2、Δ H3，则 Δ H1、Δ H2、Δ H3的大小关系为________。解析 (2)①第 2 组数据偏差较大，应舍去，其他三组的平均值为 4.0 ℃。②Δ H＝－[(50＋30) mL×1.0 g·mL －1 ×4.0 ℃×4.18×10 －3 kJ·g－1 ·℃ －1 ÷0.025 mol]≈－53.5 kJ·mol－1 。③放出的热量小可能是散热、多次加入碱或起始温度读得较高等原因。(3)稀 NaOH 溶液和稀氢氧化钙溶液中溶质都完全电离，它们的中和热相同，稀氨水中的溶质是弱电解质，它与盐酸的反应中 NH3·H2O 的电离要吸收热量，故中和热要小一些(注意中和热与 Δ H 的关系)。答案 (1)H 2SO4(aq)＋2NaOH(aq)= ==Na2SO4(aq)＋2H 2O(l) Δ H＝－114.6 kJ·mol－1(2)①4.0 ②－53.5 kJ·mol －1 ③b(3)Δ H1＝Δ H20，Δ H2Δ H4C．Δ H1＝Δ H2＋2Δ H3－Δ H519D．2Δ H5＋Δ H1Δ H3 B．Δ H1Δ H3解题思路： 我的答案： 考查意图：在一定条件下，利用已知反应的反应热，根据盖斯定律，对未知反应的反应热进行定性地分析和定量地计算，是学习化学反应原理的重要内容，本题主要考查盖斯定律的理解与应用，题干叙述了 CuSO4·5H2O(s)的溶解过程，学生应借助所述信息，首先提炼出 CuSO4·5H2O(s)溶解分解为两个过程，再根据各个过程吸放热情况，对反应热关系作出判断。通过对过程的分析与理解，考查了学生吸收化学信息并与已有知识整合，从而解决化学问题的能力。本题抽样统计难度为 0.352，区分度为 0.261。解题思路：1 mol CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，为吸热反应，故 Δ H10，1 mol CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，为放热过程，故 Δ H20，根据盖斯定律得到关系式Δ H1＝Δ H2＋Δ H3，分析得到答案 Δ H10D．H 2(g)＋I 2(g) 2HI(g) Δ H0解析 红磷的能量低，更稳定，B 错；气态硫能量高，S(g)= ==S(s) Δ H” “N；(2)甲醇燃烧生成 CO2(g)和 H2(g)属于不完全燃烧，放出的热量少，故 a726.5；(3)有 1 mol Cl2参与反应时释放出 145.0 kJ 热量，2 mol 氯气反应放热 290.0 kJ，反应的热化学方程式为 2Cl2(g)＋2H 2O(g)＋C(s)= ==4HCl(g)＋CO 2(g) Δ H＝－290.0