專題05 化學(xué)反應(yīng)與熱能和電能一、化學(xué)反應(yīng)與熱能考點 化學(xué)反應(yīng)與熱能1.焓是一個與內(nèi)能有關(guān)的量，反應(yīng)熱指的是化學(xué)反應(yīng)中吸收或放出的能量。焓變指的是恒壓條件下的反應(yīng)熱。2.焓變用H來表示，單位是kJ/mol。H>0，反應(yīng)吸熱；反之，反應(yīng)放熱。3.吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)：類型比較吸熱反應(yīng)放熱反應(yīng)定義吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)放出熱量的化學(xué)反應(yīng)形成原因E(反應(yīng)物)<E(生成物)E(反應(yīng)物)>E(生成物)表示方法H>0H<0圖示反應(yīng)類型或?qū)嵗械乃夥磻?yīng)大多數(shù)的分解反應(yīng)Ba(OH)28H2O與NH4Cl的反應(yīng)CH2OCOH2所有的中和反應(yīng)所有的燃燒反應(yīng)大多數(shù)的化合反應(yīng)活潑金屬與水、較活潑金屬與酸的反應(yīng)鋁熱反應(yīng)4.燃燒熱和中和熱燃燒熱中和熱相同點能量變化放熱H及其單位H<0，單位均為kJmol1不同點反應(yīng)物的量1_mol不一定為1 mol生成物的量不確定生成水的量為1_mol反應(yīng)熱的含義101 kPa時，1_mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量在稀溶液里，酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1_mol水時所放出的熱量表示方法燃燒熱為Ha kJmol1(a>0)強(qiáng)酸與強(qiáng)堿反應(yīng)的中和熱為H57.3_kJmol15.熱化學(xué)方程式的書寫例1. 5 g火箭燃料二甲基肼(CH3NHNHCH3)完全燃燒，放出50 kJ熱量，則二甲基肼的燃燒熱H為()A1 000 kJmol1B1 500 kJC2 000 kJmol1D2 000 kJ【答案】C例2. (2015河南十校聯(lián)考，4)如圖表示白磷(P4)分子結(jié)構(gòu)。白磷在氧氣不足時燃燒生成P4O6，P4O6分子結(jié)構(gòu)可以看成是白磷分子中磷磷鍵之間插入氧原子。已知：鍵能表示斷裂1 mol化學(xué)鍵需要吸收的能量。幾種共價鍵的鍵能如下表所示：化學(xué)鍵PPPOP=OO=O鍵能/(kJmol1)abcd則P4(s)3O2(g)=P4O6(s)的反應(yīng)熱(H)為()A(6a3d12b4c)kJmol1B(4a3d8d)kJmol1C(6a3d12b)kJmol1D(6a3d4c12b)kJmol1【答案】C例3. (1)SiH4是一種無色氣體，遇到空氣能發(fā)生爆炸性自燃，生成SiO2和液態(tài)H2O。已知室溫下2 g SiH4自燃放出熱量89.2 kJ。SiH4自燃的熱化學(xué)方程式為_。(2)已知拆開1 mol HH鍵、1 mol NH鍵、1 mol NN鍵需要的能量分別是436 kJ、391 kJ、946 kJ，則N2與H2反應(yīng)生成NH3的熱化學(xué)方程式為_。(3)在25 、101 kPa下，一定質(zhì)量的無水乙醇完全燃燒時放出熱量Q kJ，其燃燒生成的CO2用過量飽和石灰水吸收可得100 g CaCO3沉淀，則乙醇燃燒的熱化學(xué)方程式為_。(4)已知化學(xué)反應(yīng)A2(g)B2(g)=2AB(g)的能量變化如圖所示，請寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：_。 (5)化學(xué)反應(yīng)N23H2=2NH3的能量變化如圖所示。(假設(shè)該反應(yīng)反應(yīng)完全)試寫出N2(g)和H2(g)反應(yīng)生成NH3(l)的熱化學(xué)方程式：_。(6)在一定條件下，S8(s)和O2(g)發(fā)生反應(yīng)依次轉(zhuǎn)化為SO2(g)和SO3(g)。反應(yīng)過程和能量關(guān)系可用如圖簡單表示(圖中的H表示生成1 mol產(chǎn)物的數(shù)據(jù))。寫出表示S8燃燒熱(1 mol 可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物放出的熱量)的熱化學(xué)方程式_。寫出SO3分解生成SO2和O2的熱化學(xué)方程式：_?！敬鸢浮?1)SiH4(g)2O2(g)=SiO2(s)2H2O(l)H1 427.2 kJmol1(2)N2(g)3H2(g)=2NH3(g)H92 kJmol1(3)C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H2Q kJmol1(4)A2(g)B2(g)=2AB(g)H(ab)kJmol1(5)N2(g)3H2(g)=2NH3(l) H2(bca) kJmol1(6) S8(s)8O2(g)=8SO2(g)H8a kJmol1SO3(g)=SO2(g)O2(g)Hb kJmol1【解析】(4)由圖可知，生成物總能量高于反應(yīng)物總能量，故該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，H(ab)kJmol1。(5)根據(jù)假設(shè)反應(yīng)完全進(jìn)行的情況下，寫出對應(yīng)的化學(xué)方程式即可。(6)依據(jù)圖像分析1 mol O2和 mol S8反應(yīng)生成二氧化硫放熱a kJ，依據(jù)燃燒熱的概念是1 mol 可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物放出的熱量，根據(jù)概念先寫出化學(xué)方程式，標(biāo)注各物質(zhì)聚集狀態(tài)、反應(yīng)熱，熱化學(xué)方程式為S8(s)8O2(g)=8SO2(g)H8a kJmol1。依據(jù)圖像分析結(jié)合反應(yīng)能量變化，寫出化學(xué)方程式，標(biāo)注各物質(zhì)聚集狀態(tài)和反應(yīng)熱，SO3分解生成SO2和O2的熱化學(xué)方程式為SO3(g)=SO2(g)O2(g)Hb kJmol1。1. 化學(xué)反應(yīng)A2B2=2AB的能量變化如下圖所示，則下列說法中正確的是()A該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)B斷裂1 mol AA鍵和1 mol BB鍵時能放出x kJ的能量C斷裂2 mol AB鍵時需要吸收y kJ的能量D2 mol AB的總能量高于1 mol A2和1 mol B2的總能量【答案】C2.（2017貴州七校聯(lián)考）根據(jù)如圖所給信息，得出的結(jié)論正確的是()A48 g碳完全燃燒放出的熱量為1 574 kJmol1B2C(s)O2(g)=2CO(g)H221.0 kJmol1C2CO2(g)=2CO(g)O2(g)H283.0 kJmol1DC(s)O2(g)=CO2(s)H393.5 kJmol1【答案】B3. 已知：2CH4(g)3O2(g)=2CO(g)4H2O(g)Ha kJmol12CO(g)O2(g)=2CO2(g)H220 kJmol1CH、O=O、OH和CO鍵的鍵能分別為415 kJmol1、496 kJmol1、462 kJmol1和847 kJmol1，則a為()A780B1 560C670D1 000【答案】B【解析】將已知兩個反應(yīng)相加，消去反應(yīng)中的CO，得到新反應(yīng)：2CH4(g)4O2(g)=2CO2(g)4H2O(g)H(a220)kJmol1，結(jié)合鍵能可求出a，即(a220)kJmol18415 kJmol14496 kJmol14847 kJmol18462 kJmol1，則a1 560。故選B項。4. 下列說法不正確的是()A反應(yīng)過程(1)的熱化學(xué)方程式為A2 (g)B2(g)=C(g) H1Q kJmol1B反應(yīng)過程(2)的熱化學(xué)方程式為C(g)=A2(g)B2(g) H2Q1 kJmol1CQ與Q1的關(guān)系：Q>Q1DH2>H1【答案】C5. (1)2016全國新課標(biāo)卷聯(lián)氨(N2H4，又稱肼，無色液體)是一種應(yīng)用廣泛的化工原料，可用作火箭燃料?；卮鹣铝袉栴}：2O2(g)N2(g)=N2O4(l)H1N2(g)2H2(g)=N2H4(l)H2O2(g)2H2(g)=2H2O(g)H32N2H4(l)N2O4(l)=3N2(g)4H2O(g)H41 048.9 kJmol1上述反應(yīng)熱效應(yīng)之間的關(guān)系式為H4_，聯(lián)氨和N2O4可作為火箭推進(jìn)劑的主要原因為_。(2)2016全國新課標(biāo)卷已知下列反應(yīng)：SO2(g)2OH(aq)=SO(aq)H2O(l)H1ClO(aq)SO(aq)=SO(aq)Cl(aq)H2CaSO4(s)=Ca2(aq)SO(aq)H3則反應(yīng)SO2(g)Ca2(aq)ClO(aq)2OH(aq)=CaSO4(s)H2O(l)Cl(aq)的H_。(3)2015江蘇卷煙氣(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)H200.9 kJmol1NO(g)O2(g)=NO2(g)H58.2 kJmol1SO2(g)O3(g)=SO3(g)O2(g)H241.6 kJmol1則反應(yīng)3NO(g)O3(g)=3NO2(g)的H_kJmol1。(4)2015全國新課標(biāo)卷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：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H1CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H2CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H3回答下列問題：已知反應(yīng)中相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下：化學(xué)鍵HHCOCOHOCHE/(kJmol1)4363431 076465413由此計算H1_ kJmol1；已知H258 kJmol1，則H3_ kJmol1。(5)2015全國新課標(biāo)卷已知反應(yīng)2HI(g)=H2(g)I2(g)的H11 kJmol1，1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化學(xué)鍵斷裂時分別需要吸收436 kJ、151 kJ的能量，則1 mol HI(g)分子中化學(xué)鍵斷裂時需吸收的能量為_kJ。(6)2014廣東卷用CaSO4代替O2與燃料CO反應(yīng)，既可提高燃燒效率，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)為主反應(yīng)，反應(yīng)和為副反應(yīng)。1/4CaSO4(s)CO(g)1/4CaS(s)CO2(g)H147.3 kJmol1CaSO4(s)CO(g)CaO(s)CO2(g)SO2(g)H2210.5 kJmol1CO(g)1/2C(s)1/2CO2(g)H386.2 kJmol1反應(yīng)2CaSO4(s)7CO(g)CaS(s)CaO(s)6CO2(g)C(s)SO2(g)的H_(用H1、H2和H3表示)。(7)2014全國新課標(biāo)卷已知：甲醇脫水反應(yīng)2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)H2O(g)H123.9 kJmol1甲醇制烯烴反應(yīng)2CH3OH(g)=C2H4(g)2H2O(g)H229.1 kJmol1乙醇異構(gòu)化反應(yīng)C2H5OH(g)=CH3OCH3(g)H350.7 kJmol1則乙烯氣相直接水合反應(yīng)C2H4(g)H2O(g)=C2H5OH(g)的H_kJmol1?！敬鸢浮?1)2H32H2H1反應(yīng)放熱量大、產(chǎn)生大量氣體(2)H1H2H3(3)317.3(4)99 41(5)299(6)4H1H22H3(7)45.5【解析】(4)根據(jù)鍵能與反應(yīng)熱的關(guān)系可知，H1反應(yīng)物的鍵能之和生成物的鍵能之和(1 076 kJmol12436 kJmol1)(413 kJmol13343 kJmol1465 kJmol1)99 kJmol1。根據(jù)質(zhì)量守恒定律，由可得：CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)，結(jié)合蓋斯定律可得：H3H2H1(58 kJmol1)(99 kJmol1)41 kJmol1。(5)設(shè)1 mol HI(g)分子中化學(xué)鍵斷裂吸收的能量為x，則2x436 kJ151 kJ11 kJ，x299 kJ。(6)利用蓋斯定律可以計算出所給反應(yīng)的焓變，要學(xué)會利用所給方程式中化學(xué)計量數(shù)和反應(yīng)物、中間產(chǎn)物的關(guān)系進(jìn)行解答。根據(jù)蓋斯定律，由42可得目標(biāo)熱化學(xué)方程式，故有H4H1H22H3。(7)將已知的三個熱化學(xué)方程式依次編號為、，根據(jù)蓋斯定律，用即得所求的熱化學(xué)方程式，由此可得到H45.5 kJmol1。二、化學(xué)能與電能考點一 原電池1.原電池的驅(qū)動力是一個自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。2.原電池的負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，電子從負(fù)極流向正極，溶液中的陰離子移向負(fù)極，陽離子移向正極。3.原電池的擴(kuò)展內(nèi)容為化學(xué)電源，包括一次電池、二次電池和燃料電池。4.金屬的電化學(xué)腐蝕是原電池原理，負(fù)極被腐蝕，正極被保護(hù)。考點二 電解池1.電解池的驅(qū)動力是外加電源。2.電解池是強(qiáng)有力的氧化還原手段，它可以變不可能為可能，變可能為更可能。3.電解原理的應(yīng)用包括氯堿工業(yè)、電解精煉銅、電鍍和電冶金。4.金屬的防護(hù)方法包括：犧牲陽極的陰極保護(hù)法（原電池原理）和外加電流的陰極保護(hù)法（電解池原理）。1. 根據(jù)下圖所示裝置判斷，下列說法正確的是()A燒杯a中的溶液pH降低B燒杯b中發(fā)生氧化反應(yīng)C燒杯a中發(fā)生的反應(yīng)為2H2e=H2D燒杯b中發(fā)生的反應(yīng)為2Cl2e=Cl2【答案】B【解析】由題給原電池裝置可知，電子經(jīng)過導(dǎo)線，由Zn電極流向Fe電極，則O2在Fe電極發(fā)生還原反應(yīng)：O22H2O4e=4OH，燒杯a中c(OH)增大，溶液的pH升高；燒杯b中，Zn發(fā)生氧化反應(yīng)：Zn2e=Zn2。2. 科學(xué)家設(shè)想以N2和H2為反應(yīng)物，以溶有A的稀鹽酸為電解質(zhì)溶液，可制造出既能提供電能，又能固氮的新型燃料電池，裝置如圖所示，下列說法不正確的是()A.通入N2的電極的電極反應(yīng)式為：N26e8H=2NHB反應(yīng)過程中溶液的pH會變大，故需要加入鹽酸C該電池外電路電流從通入H2的電極流向通入N2的電極D通入H2的電極為負(fù)極，A為NH4Cl【答案】C3. 如圖為一種固體離子導(dǎo)體電池與濕潤KI試紙AB連接，Ag可以在RbAg4I5晶體中遷移，空氣中氧氣透過聚四氟乙烯膜與AlI3反應(yīng)生成I2，Ag與I2作用形成電池。下列說法中正確的是()A試紙A端發(fā)生還原反應(yīng)BAg從銀電極移向石墨，K移向A端C試紙B端出現(xiàn)棕色D石墨電極上電極反應(yīng)式：I22e=2I【答案】D【解析】銀被氧化，則銀為原電池負(fù)極，石墨為正極，A為電解池陽極，B為陰極，試紙A端應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng)，A錯誤；K向B端移動，B錯誤；因為I在試紙A端放電生成I2，出現(xiàn)棕色，C錯誤。4. 下圖、分別是甲、乙兩組同學(xué)將反應(yīng)“AsO2I2HAsOI2H2O”設(shè)計成的原電池裝置，其中C1、C2均為碳棒。甲組向圖燒杯中逐滴加入適量濃鹽酸；乙組向圖的B燒杯中逐滴加入適量40% NaOH溶液。下列敘述正確的是()A甲組操作時，電流表(A)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)B甲組操作時，溶液顏色變淺C乙組操作時， C2作正極D乙組操作時，C1上發(fā)生的電極反應(yīng)為I22e=2I【答案】D5. 某同學(xué)利用下圖所示裝置探究金屬的腐蝕與防護(hù)條件。(已知Fe2遇K3Fe(CN)6溶液呈藍(lán)色)。下列說法不合理的是()A區(qū)Cu電極上產(chǎn)生氣泡，F(xiàn)e電極附近滴加K3Fe(CN)6溶液后出現(xiàn)藍(lán)色，F(xiàn)e被腐蝕B區(qū)Cu電極附近滴加酚酞后變成紅色，F(xiàn)e電極附近滴加K3Fe(CN)6溶液出現(xiàn)藍(lán)色，F(xiàn)e被腐蝕C區(qū)Zn電極的電極反應(yīng)式為Zn2e=Zn2，F(xiàn)e電極附近滴加K3Fe(CN)6溶液未出現(xiàn)藍(lán)色，F(xiàn)e被保護(hù)D區(qū)Zn電極的電極反應(yīng)式為2H2O2e=H22OH，F(xiàn)e電極附近滴加K3Fe(CN)6溶液出現(xiàn)藍(lán)色，F(xiàn)e被腐蝕【答案】A【解析】區(qū)發(fā)生吸氧腐蝕，Cu為正極，電極反應(yīng)式為O22H2O4e=4OH，Cu電極上不產(chǎn)生氣泡，A項錯誤；區(qū)Cu為陰極，電極反應(yīng)式為2H2O2e=H22OH，Cu電極附近溶液堿性增強(qiáng)，滴加酚酞后變成紅色，F(xiàn)e為陽極，被腐蝕，電極反應(yīng)式為Fe2e=Fe2，F(xiàn)e電極附近滴加K3Fe(CN)6溶液出現(xiàn)藍(lán)色，B項正確；區(qū)Zn為負(fù)極，電極反應(yīng)式為Zn2e=Zn2，F(xiàn)e為正極，得到保護(hù)，C項正確；區(qū)Zn為陰極，電極反應(yīng)式為2H2O2e=H22OH，F(xiàn)e作陽極，被腐蝕，電極反應(yīng)式為Fe2e=Fe2，F(xiàn)e電極附近滴加K3Fe(CN)6溶液出現(xiàn)藍(lán)色，D項正確。6. (2016金壇模擬)鋅溴液流電池是一種新型電化學(xué)儲能裝置(如下圖所示)，電解液為溴化鋅水溶液，電解液在電解質(zhì)儲罐和電池間不斷循環(huán)。下列說法正確的是()A充電時電極b連接電源的正極B放電時正極的電極反應(yīng)式為Zn2e=Zn2C陽離子交換膜可阻止Br2與Zn直接發(fā)生反應(yīng)D充電時左側(cè)電解質(zhì)儲罐中的離子總濃度增大【答案】C7.（2017新余模擬）以H2、O2、熔融鹽Na2CO3組成燃料電池，采用電解法制備Fe(OH)2，裝置如圖所示，其中P端通入CO2，通電一段時間后，右側(cè)玻璃管中產(chǎn)生大量的白色沉淀，且較長時間不變色。則下列說法中正確的是()AX、Y兩端都必須用鐵作電極B不可以用NaOH溶液作為電解液C陰極發(fā)生的反應(yīng)是：2H2O2e=H22OHD白色沉淀只能在陽極上產(chǎn)生【答案】C【解析】X、Y兩端，陽極Y必須是鐵電極，X電極不需要一定用鐵作電極，可以用石墨電極，故A錯誤；電解過程是陰極上氫離子放電得到的氫氧根離子與亞鐵離子生成氫氧化亞鐵，所以可以用NaOH溶液作為電解液，故B錯誤；陰極發(fā)生的反應(yīng)是溶液中的氫離子得到電子生成氫氣，溶液中發(fā)生的電極反應(yīng)：2H2O2e=H22OH，故C正確；開始時白色沉淀只能在陽極上產(chǎn)生，隨電解過程分析，亞鐵離子移向陰極也可以在陰極生成氫氧化亞鐵沉淀，故D錯誤。8. (2015上?；瘜W(xué)，24節(jié)選)氯堿工業(yè)以電解精制飽和食鹽水的方法制取氯氣、氫氣、燒堿和氯的含氧酸鹽等系列化工產(chǎn)品。下圖是離子交換膜法電解食鹽水的示意圖，圖中的離子交換膜只允許陽離子通過。完成下列填空：(1)寫出電解飽和食鹽水的離子方程式_。(2)離子交換膜的作用為：_、_。(3)精制飽和食鹽水從圖中_位置補(bǔ)充，氫氧化鈉溶液從圖中_位置流出。(選填“a”、“b”、“c”或“d”)【答案】(1)2Cl2H2OCl2H22OH(2)阻止OH進(jìn)入陽極室，與Cl2發(fā)生副反應(yīng)：2NaOHCl2=NaClNaClOH2O阻止陽極產(chǎn)生的Cl2和陰極產(chǎn)生的H2混合發(fā)生爆炸(3)ad【解析】（3）隨著電解的進(jìn)行，溶質(zhì)NaCl不斷消耗，所以應(yīng)該及時補(bǔ)充。精制飽和食鹽水從與陽極連接的圖中a位置補(bǔ)充，由于陰極H+不斷放電，附近的溶液顯堿性，氫氧化鈉溶液從圖中d位置流出；水不斷消耗，所以從b口不斷加入蒸餾水，從c位置流出的是稀的NaCl溶液。9.（2017煙臺模擬）某興趣小組的同學(xué)用下圖所示裝置研究有關(guān)電化學(xué)的問題(甲、乙、丙三池中溶質(zhì)足量)，當(dāng)閉合該裝置的電鍵K時，觀察到電流計的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。請回答下列問題：(1)甲池為_(填“原電池”“電解池”或“電鍍池”)，A電極的電極反應(yīng)式為_。(2)丙池中F電極為_(填“正極”“負(fù)極”“陰極”或“陽極”)，該池的總反應(yīng)方程式為_。(3)當(dāng)乙池中C極質(zhì)量減輕10.8 g時，甲池中B電極理論上消耗O2的體積為_mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。(4)一段時間后，斷開電鍵K，下列物質(zhì)能使丙池恢復(fù)到反應(yīng)前濃度的是_(填選項字母)。ACu BCuOCCu(OH)2 DCu2(OH)2CO3【答案】(1)原電池CH3OH8OH6e=CO6H2O(2)陰極2CuSO42H2O2H2SO42CuO2(3)560(4)B【解析】(2)F連接原電池負(fù)極，所以為陰極，陽極上氫氧根離子放電，陰極上銅離子放電，電池反應(yīng)式為2CuSO42H2O2H2SO42CuO2。(3)C極上的電極反應(yīng)為Age=Ag，B電極上的電極反應(yīng)為O22H2O4e=4OH，當(dāng)池中C極質(zhì)量減輕10.8 g時，即轉(zhuǎn)移電子是0.1 mol，此時甲池中B電極理論上消耗O2的物質(zhì)的量是0.025 mol，體積為0.025 mol22.4 Lmol10.56 L560 mL。(4)溶液中減少了Cu和O2，所以要讓電解質(zhì)復(fù)原，需要加入CuO。