高三化學(xué)復(fù)習(xí)難點(diǎn)10——化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)

       能源危機(jī)和化石燃料污染環(huán)境是社會(huì)的現(xiàn)實(shí)問題，關(guān)注社會(huì)熱點(diǎn)問題，加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際，運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)的能量變化分析解決新能源的開發(fā)和利用等，已成為高考命題的重要趨勢與熱點(diǎn)考點(diǎn)，必須強(qiáng)化訓(xùn)練到位。
       學(xué)生典型錯(cuò)誤：一是熱化學(xué)方程式的書寫或正誤判斷時(shí)，不重視各物質(zhì)的聚集狀態(tài)而忘記寫出或?qū)戝e(cuò)、不重視反應(yīng)熱大小與化學(xué)計(jì)量數(shù)成正比例關(guān)系而使△H值不對應(yīng)或計(jì)算出錯(cuò)、不重視△H的符號或單位而忘記寫出或?qū)戝e(cuò)等；比較反應(yīng)熱大小時(shí)，不注意△H的正負(fù)號、不注意物質(zhì)的聚集狀態(tài)、不注意可逆反應(yīng)的反應(yīng)熱等。二是計(jì)算焓變時(shí)，不會(huì)應(yīng)用蓋斯定律由題設(shè)已知方程式進(jìn)行適當(dāng)加減變形得出目標(biāo)方程式然后進(jìn)行計(jì)算；計(jì)算焓變時(shí)未將焓變的正負(fù)號帶入計(jì)算；用物質(zhì)總能量計(jì)算焓變與用物質(zhì)鍵能計(jì)算焓變常混淆或化學(xué)鍵數(shù)目分析失誤等。
       訓(xùn)練主題一、熱化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫及正誤判斷
       1．(2015·安徽高考27節(jié)選)硼氫化鈉(NaBH₄)在化工等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。NaBH₄(s)與水(l)反應(yīng)生成NaBO₂(s)和氫氣(g)，在25℃，101KPa下，已知每消耗3.8克NaBH₄(s)放熱21.6kJ，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是_____       __。
       2．(2015·上海高考8)已知H₂O₂在催化劑作用下分解速率加快，其能量隨反應(yīng)進(jìn)程的變化如下圖所示。下列說法正確的是(   )

      
       A．加入催化劑，減小了反應(yīng)的熱效應(yīng)
       B．加入催化劑，可提高H₂O₂的平衡轉(zhuǎn)化率
       C．H₂O₂分解的熱化學(xué)方程式：H₂O₂→H₂O+1/2O₂    ΔH<0
       D．反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量
       3．(2014·上海高考9)1，3﹣丁二烯和2﹣丁炔分別與氫氣反應(yīng)的熱化學(xué)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
       由此不能判斷(   )
       A．1，3﹣丁二烯和2﹣丁炔穩(wěn)定性的相對大小
       B．1，3﹣丁二烯和2﹣丁炔分子儲(chǔ)存能量的相對高低
       C．1，3﹣丁二烯和2﹣丁炔相互轉(zhuǎn)化的熱效應(yīng)
       D．一個(gè)碳碳叁鍵的鍵能與兩個(gè)碳碳雙鍵鍵能之和的大小
       4．(2013·上海高考9)將盛有NH₄HCO₃粉末的小燒杯放入盛有少量醋酸的大燒杯中。然后向小燒杯中加入鹽酸，反應(yīng)劇烈，醋酸逐漸凝固。由此可見(  )
       A．NH₄HCO₃和鹽酸的反應(yīng)是放熱反應(yīng)
       B．該反應(yīng)中，熱能轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物內(nèi)部的能量
       C．反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量
       D．反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：NH₄HCO₃+HCl==NH₄Cl+CO₂↑+H₂O ΔH>0
       5．(2014·海南高考4)標(biāo)準(zhǔn)狀況下，氣態(tài)分子斷開1mol化學(xué)鍵的焓變稱為鍵焓。已知H－H，H－O，和O==O鍵的鍵焓ΔH分別為436kJ·mol^-1，463kJ·mol^-1，495kJ·mol^-1，下列熱化學(xué)方程式正確的是(   )
       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
       訓(xùn)練主題二、反應(yīng)熱大小比較及計(jì)算
       1．(2015·海南高考4)己知丙烷的燃燒熱ΔH=﹣2215 kJ·mol^-1，若一定量的丙烷完全燃燒后生成1.8g水，則放出的熱量約為(   )
       A．55 kJ     B．220kJ      C． 550kJ     D．1108kJ
       2．(2015·海南高考16節(jié)選)由N₂O和NO反應(yīng)生成N₂和NO₂的能量變化如圖所示，若生成1molN₂，其ΔH=                       kJ·mol^-1

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

P₄(s)+10Cl₂(g)==4PCl₅(g)   ΔH=bkJ·mol^-1，P₄具有正四面體結(jié)構(gòu)，PCl₅中P－Cl鍵的鍵能為ckJ·mol^-1，PCl₃中P－Cl鍵的鍵能為1.2ckJ·mol^-1。下列敘述正確的是(  )
       A．P－P鍵的鍵能大于P－Cl鍵的鍵能
       B．可求Cl₂(g)+PCl₃(g)==PCl₅(s)的反應(yīng)熱ΔH
       C．Cl－Cl鍵的鍵能(b﹣a+5.6c)/4kJ·mol^-1
       D．P－P鍵的鍵能為(5a﹣3b+12c)/8kJ·mol^-1
       4．(2010·重慶高考12)已知H₂(g)+Br₂(l)==2HBr(g)，ΔH=﹣72kJ·mol^-1
，蒸發(fā)1molBr₂(l)需要吸收的能量為30kJ，其它相關(guān)數(shù)據(jù)如下表：
       
則表中a為 (   )
       A．404       B．260       C．230      D．200
       5．(2006·江蘇高考8)下列各組熱化學(xué)方程式中，化學(xué)反應(yīng)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
       訓(xùn)練主題三、蓋斯定律的應(yīng)用題
       1．(2015·江蘇高考20節(jié)選))煙氣(主要污染物SO₂、NOx)經(jīng)O₃預(yù)處理后用CaSO₃水懸浮液吸收，可減少煙氣中SO₂、NOx的含量。O₃氧化煙氣中SO₂、NOx的主要反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：
       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
       反應(yīng)3NO(g)+O₃(g)==3NO₂(g)的ΔH=______kJ·mol^-1。
       2．(2013·江蘇高考20節(jié)選)磷是地殼中含量較為豐富的非金屬元素，主要以難溶于水的磷酸鹽如Ca₃(PO₄)₂等形式存在。它的單質(zhì)和化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著重要的應(yīng)用。白磷(P₄)可由Ca₃(PO₄)₂、焦炭和SiO₂在一定條件下反應(yīng)獲得。相關(guān)熱化學(xué)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  則ΔH₃=             kJ·mol^-1。
       3．(2015·重慶高考6)黑火藥是中國古代的四大發(fā)明之一，其爆炸的熱化學(xué)方程式為：

  S(s)+2KNO₃(s)+3C(s)==K₂S(s)+N₂(g)+3CO₂(g)   ΔH=xkJ·mol^-1
       已知碳的燃燒熱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
       則x為(   )
       A．3a+b－c     B．c +3a－b   C．a(chǎn)+b－c     D．c+a－b
       4．(2014·廣東高考31節(jié)選)用CaSO₄代替O₂與燃料CO反應(yīng)，既可以提高燃燒效率，又能得到高純CO₂，是一種高效、清潔、經(jīng)濟(jì)的新型燃燒技術(shù)，反應(yīng)①為主反應(yīng)，反應(yīng)②和③為副反應(yīng)。
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)反應(yīng)2CaSO₄(s)+7CO(g)  CaS(s)+CaO(s)+C(s)+6CO₂(g)+SO₂(g)的ΔH=                      (用ΔH₁、ΔH₂、ΔH₃表示)。
       5．(2013·全國Ⅱ卷12)在1200℃時(shí)，天然氣脫硫工藝中會(huì)發(fā)生下列反應(yīng)
       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
則ΔH4的正確表達(dá)式為(   )
       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改編)下列說法不正確的是(   )
       A．已知冰的熔化熱為6.0 kJ·mol^-1，冰中氫鍵鍵能為20 kJ·mol^-1，假設(shè)1 mol冰中有2mol氫鍵，且熔化熱完全用于破壞冰的氫鍵，則最多只能破壞冰中15％的氫鍵
       B．500℃、30MPa下，將0.5molN₂和1.5molH₂置于密閉的容器中充分反應(yīng)生成NH₃(g)，放熱19.3kJ，其熱化學(xué)方程式為：
N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)，ΔH=﹣38.6kJ·mol^-1

      C．實(shí)驗(yàn)測得環(huán)己烷(l)、環(huán)己烯(l)和苯(l)的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱分別為3916

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

在獨(dú)立的碳碳雙鍵
       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
則4Fe(s)+3O₂(g)== 2Fe₂O₃(s)，ΔH=﹣1641.0kJ·mol^-1
       訓(xùn)練主題四、反應(yīng)熱與各知識塊綜合題
       1．(2015·全國Ⅱ卷27)甲醇既是重要的化工原料，又可作為燃料，利用合成氣(主要成分為CO、CO₂和H₂)在催化劑作用下合成甲醇，發(fā)生的主要反應(yīng)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

        回答下列問題：﹣

  (1)已知反應(yīng)①中相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下：       

         由此計(jì)算ΔH₁=       kJ·mol^-1;

  已知ΔH₂=﹣58kJ·mol^-1，則ΔH₃=      kJ·mol^-1。
       (2)反應(yīng)①的化學(xué)平衡常數(shù)K表達(dá)式為________；圖1中能正確反映平衡常數(shù)K隨溫度變化關(guān)系的曲線為__________(填曲線標(biāo)記字母)，其判斷理由是_________。
             

  (3)組成n(H₂)/n(CO+CO₂)=2.60時(shí)，體系中CO的平衡轉(zhuǎn)化率(α)溫度和壓強(qiáng)的關(guān)系如圖2所示。α(CO)值隨溫度升高而______(填“增大”或“縮小”)其原因是_____；圖2中的壓強(qiáng)由大到小為_____，其判斷理由是_____。
       2．(2015·山東高考30)合金貯氫材料具有優(yōu)異的吸收氫性能，在配合氫能的開發(fā)中起到重要作用。
       (1)一定溫度下，某貯氫合金(M)的貯氫過程如圖所示，縱軸為平衡時(shí)氫氣的壓強(qiáng)(p)，橫軸表示固相中氫原子與金屬原子的個(gè)數(shù)比(H/M)。
            

       在OA段，氫溶解于M中形成固溶體MHx，隨著氫氣壓強(qiáng)的增大，H/M逐慚增大；在AB段，MHx與氫氣發(fā)生氫化反應(yīng)生成氫化物MHy，氫化反應(yīng)方程式為：zMHx(s)+H₂(g)==zMHy(s)   ΔH₁ (Ⅰ)；在B點(diǎn)，氫化反應(yīng)結(jié)束，進(jìn)一步增大氫氣壓強(qiáng)，H/M幾乎不變。反應(yīng)(Ⅰ)中z=____            _(用含x和y的代數(shù)式表示)。溫度為T₁時(shí)，2g某合金4min內(nèi)吸收氫氣240mL，吸氫速率v=_____mL·g^-1·min^-1。反應(yīng)的焓變?chǔ)₁_____0(填“>”“<</span>”或“=”)。
       (2)η表示單位質(zhì)量貯氫合金在氫化反應(yīng)階段的最大吸氫量占其總吸氫量的比例，則溫度為T₁、T₂時(shí)，η(T₁)____η(T₂)(填“>”“<</span>”或“=”)。當(dāng)反應(yīng)(Ⅰ)處于圖中a點(diǎn)時(shí)，保持溫度不變，向恒容體系中通入少量氫氣，達(dá)到平衡后反應(yīng)(Ⅰ)可能處于圖中的_____點(diǎn)(填“b”“c”或“d”)，該貯氫合金可通過______或_______的方式釋放氫氣。
       (3)貯氫合金ThNi₅可催化由CO、H₂合成CH₄的反應(yīng)，溫度為T時(shí)，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為______                         ___。
已知溫度為T時(shí)：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)乙苯催化脫氫制苯乙烯反應(yīng)：

  (1)已知：化學(xué)鍵    C－H     C－C     C＝C     H－H
         鍵能/kJ·mol-1    412        348       612       436
計(jì)算上述反應(yīng)的ΔH=________kJ·mol^-1。
       (2)維持體系總壓強(qiáng)p恒定，在溫度T時(shí)，物質(zhì)的量為n、體積為V的乙苯蒸汽發(fā)生催化脫氫反應(yīng)。已知乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率為α，則在該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝____________(用α等符號表示)。
       (3)工業(yè)上，通常在乙苯蒸汽中摻混水蒸氣(原料氣中乙苯和水蒸氣的物質(zhì)的量之比為1︰9)，控制反應(yīng)溫度600℃，并保持體系總壓為常壓的條件下進(jìn)行反應(yīng)。在不同反應(yīng)溫度下，乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率和某催化劑作用下苯乙烯的選擇性(指除了H₂以外的產(chǎn)物中苯乙烯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))示意圖如下：

        
       ①摻入水蒸氣能提高乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率，解釋說明該事實(shí)___________。
       ②控制反應(yīng)溫度為600℃的理由是____________。
       (4)某研究機(jī)構(gòu)用CO₂代替水蒸氣開發(fā)了綠色化學(xué)合成工藝：乙苯－二氧化碳耦合催化脫氫制苯乙烯。保持常壓和原料氣比例不變，與摻水蒸汽工藝相比，在相同的生產(chǎn)效率下，可降低操作溫度；該工藝中還能夠發(fā)生反應(yīng)：CO₂+H₂==CO+H₂O，CO₂+C==2CO。新工藝的特點(diǎn)有_________(編號)
       ①CO₂與H₂反應(yīng)，使乙苯脫氫反應(yīng)的化學(xué)平衡右移
       ②不用高溫水蒸氣，可降低能量消耗
       ③有利于減少積炭   

  ④有利用CO₂資源利用
       參考答案：
       主題一：

   1．NaBH₄(s)+2H₂O(l)==NaBO₂(s)+4H₂(g)  ΔH=－216.0kJ·mol^-1
        2．D    3．D     4．B    5．D
       主題二：1．A       2．﹣139       3．C       4．D       5．C
       主題三：1．﹣317.3        2．2821.6       3．A   

   4．ΔH=4ΔH₁+ΔH₂+2ΔH₃     5．A   6．B
        主題四：1．(1)﹣99    +41      (2) 
a   反應(yīng)①是放熱反應(yīng)，K應(yīng)該隨溫度的升高而變小，
       (3)減小     反應(yīng)①是放熱反應(yīng)，平衡向左移動(dòng)，使得體系的CO的量增大：反應(yīng)③為吸熱反應(yīng)平衡向右移動(dòng)，又使CO的量增大，總的使溫度升高，CO的轉(zhuǎn)化率降低。        P₃>P₂>P₁         原因相同溫度下由于反應(yīng)①為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，加壓有利于平衡右移動(dòng)，提高CO的轉(zhuǎn)化率，而反應(yīng)③為氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，產(chǎn)生的CO不受壓強(qiáng)的影響，故加壓有利于CO的轉(zhuǎn)化率升高。 
       2．(1)2/(y－x)    30     <    (2)>    c    加熱     減壓
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加入水蒸氣導(dǎo)致乙苯的分壓降低，稀釋作用相當(dāng)于減壓，平衡向氣體分子數(shù)大的方向移動(dòng)即正方向移動(dòng)，乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率提高。
      ②600℃，乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率和苯乙烯的選擇性均較高，溫度過低，乙苯轉(zhuǎn)化率降低，溫度過高，苯乙烯選擇性下降，高溫可能使催化劑失活，耗能大。
      (4)①②③④