1、第一讲 化学能与热能考点一 化学反应中能量变化的有关概念及计算1.(2015 北京理综,9,6 分)最新报道: 科学家首次用 X 射线激光技术观察到 CO 与O 在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下:下列说法正确的是( )A.CO 和 O 生成 CO2 是吸热反应B.在该过程中,CO 断键形成 C 和 OC.CO 和 O 生成了具有极性共价键的 CO2D.状态状态表示 CO 与 O2 反应的过程答案 C8.(2015 课标,27,14 分) 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、CO 2 和 H2)在催化剂作用下合成甲醇,发生的主要反应如下 :CO(g
2、)+2H 2(g) CH3OH(g) H 1CO 2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) H 2CO 2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) H 3回答下列问题:(1)已知反应 中相关的化学键键能数据如下:化学键 HH CO C O HO CHE/(kJmol-1) 436 343 1 076 465 413由此计算 H1= kJmol -1;已知 H2=-58 kJmol-1,则 H3= kJmol -1。 (2)反应的化学平衡常数 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 。 图 1 图 2 (3)合
3、成气组成 n(H2)/n(CO+CO2)=2.60 时,体系中的 CO 平衡转化率()与温度和压强的关系如图 2 所示。(CO) 值随温度升高而 (填“增大”或“减小”),其原因是 ;图 2 中的压强由大到小为 ,其判断理由是 。 答案 (1)-99 +41(每空 2 分,共 4 分)(2)K=或 Kp=(1 分)a 反应为放热反应,平衡常数数值应随温度升高变小(每空 1 分,共 2 分)(3)减小 升高温度时 ,反应为放热反应,平衡向左移动,使得体系中 CO 的量增大;反应为吸热反应,平衡向右移动,又使产生 CO 的量增大;总结果,随温度升高,使 CO 的转化率降低(1分,2 分,共 3 分
4、)p3p2p1 相同温度下,由于反应为气体分子数减小的反应,加压有利于提升 CO 的转化率;而反应为气体分子数不变的反应,产生 CO 的量不受压强影响。故增大压强时,有利于 CO的转化率升高(每空 2 分,共 4 分)9.(2015 安徽理综,27,14 分)硼氢化钠(NaBH 4)在化工等领域具有重要的应用价值。某研究小组采用偏硼酸钠(NaBO 2)为主要原料制备 NaBH4,其流程如下:已知:NaBH 4 常温下能与水反应,可溶于异丙胺(沸点:33 )。(1)在第步反应加料之前,需要将反应器加热至 100 以上并通入氩气,该操作的目的是 。原料中的金属钠通常保存在 中,实验室取用少量金属钠
5、需要用到的实验用品有 、 、玻璃片和小刀等。 (2)请配平第 步反应的化学方程式:NaBO2+ SiO2+ Na+ H2 NaBH4+ Na2SiO3(3)第步分离采用的方法是 ;第步分出 NaBH4并回收溶剂,采用的方法是 。 (4)NaBH4(s)与 H2O(l)反应生成 NaBO2(s)和 H2(g)。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 (14 分)(1)除去反应器中的水蒸气和空气 煤油 镊子 滤纸(2)1NaBO2+2SiO2+4Na+2H2 1NaBH4+2Na2SiO3(3)过滤 蒸馏(4)
6、NaBH4(s)+2H2O(l) NaBO2(s)+4H2(g)H=-216.0 kJmol-1考点二 热化学方程式的正误判断 考点三 盖斯定律及其应用1.(2015 重庆理综,6,6 分) 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) H=x kJmol -1已知:碳的燃烧热 H1=a kJmol-1S(s)+2K(s) K2S(s) H 2=b kJmol-12K(s)+N2(g)+3O2(g) 2KNO3(s) H 3=c kJmol-1则 x 为( )A.3a+b-c B.c-3a-b C.a+
7、b-c D.c-a-b答案 A6.(2015 四川理综,11,16 分)为了保护环境,充分利用资源,某研究小组通过如下简化流程,将工业制硫酸的硫铁矿烧渣(铁主要以 Fe2O3 存在)转变成重要的化工原料 FeSO4(反应条件略)。活化硫铁矿还原 Fe3+的主要反应为:FeS 2+7Fe2(SO4)3+8H2O 15FeSO4+8H2SO4,不考虑其他反应。请回答下列问题:(1)第步 H2SO4 与 Fe2O3 反应的离子方程式是 。 (2)检验第步中 Fe3+是否完全还原,应选择 (填字母编号)。 A.KMnO 4 溶液 B.K3Fe(CN)6溶液 C.KSCN 溶液(3)第步加 FeCO3
8、调溶液 pH 到 5.8 左右,然后在第步通入空气使溶液 pH 降到 5.2,此时Fe2+不沉淀,滤液中铝、硅杂质被除尽。通入空气引起溶液 pH 降低的原因是 。 (4)FeSO4 可转化为 FeCO3,FeCO3 在空气中加热反应可制得铁系氧化物材料。已知 25 ,101 kPa 时:4Fe(s)+3O2(g) 2Fe2O3(s) H=-1 648 kJ/molC(s)+O2(g) CO2(g) H=-393 kJ/mol2Fe(s)+2C(s)+3O2(g) 2FeCO3(s)H=-1 480 kJ/molFeCO3 在空气中加热反应生成 Fe2O3 的热化学方程式是 。 (5)FeSO4
9、 在一定条件下可制得 FeS2(二硫化亚铁)纳米材料。该材料可用于制造高容量锂电池,电池放电时的总反应为 4Li+FeS2 Fe+2Li2S,正极反应式是 。 (6)假如烧渣中的铁全部视为 Fe2O3,其含量为 50%。将 a kg 质量分数为 b%的硫酸加入到 c kg 烧渣中浸取 ,铁的浸取率为 96%,其他杂质浸出消耗的硫酸以及调 pH 后溶液呈微酸性所残留的硫酸忽略不计。按上述流程,第步应加入 FeCO3 kg 。 答案 (16 分)(1)Fe 2O3+6H+ 2Fe3+3H2O(2)C(3)Fe2+被氧化为 Fe3+,Fe3+水解产生 H+(4)4FeCO3(s)+O2(g) 2Fe
10、2O3(s)+4CO2(g) H=-260 kJ/mol(5)FeS2+4Li+4e- Fe+2Li2S 或 FeS2+4e- Fe+2S2-(6)0.011 8ab-0.646c 或-题组一 化学反应中能量变化的有关概念及计算1.C A 项,若在海轮外壳上附着一些铜块,则 Fe、Cu 和海水构成原电池,海轮外壳腐蚀更快,A项错误;B 项,该反应是熵减的反应,S0,说明生成物 X 的能量应高于反应物 A、B 的能量之和,故 C 项错误,D 项正确。7. 答案 (1)4NH3+5O2 4NO+6H2O(2)p10,CuSO4(s) Cu2+(aq)+S(aq) H20,H2H1,B 项正确,C、
11、D 项错误;H 30,H2H2,A 项错误 。2.D 按顺序将题中两个热化学方程式编号为和 ,依据盖斯定律,-2 得:2H 2(g)+O2(g)2H2O(g) H=-(220+2a) kJmol-1,代入相关数据得:(2436+496)-4462=-(220+2a),解得a=+130,D 项正确。3.C 根据反 应的热效应可知:H 10、H3p3p2p1,而 C2H4(g)+H2O(g) C2H5OH(g)为气体分子数(总体积)减小的反应,压强越高,C2H4转化率越高,故压强大小关系是 p1p2p3p4。欲提高 C2H4的转化率,除增大压强和降低温度外,还可使 C2H5OH 蒸气液化而减少生成
12、物浓度或增加 的值,即增大 H2O(g)的浓度。5. 答案 (1)4H1+H2+2H3(2)a)放热反应 的 lgK 随温度升高而下降(或“吸热反应的 lgK 随温度升高而升高”)b)放出或吸收热量越大的反应,其 lgK 受温度影响越大(3)由题图查得反 应 在 900 时:lgK=2平衡常数 K=102=100设容器容积为 V L,反应达到平衡时 CO 的浓度减少 x molL-1CaSO4(s)+CO(g) CaS(s)+CO2(g)c 开始 (molL-1) x+8.010-5 0c 平衡 (molL-1) 8.010-5 xK=100x=1008.010-5=8.010-3CO 转化率=100%=99%(4)CO2(5)CaS+2O2 CaSO4 解析 (1)反 应 4+反应+反应 2 即得所求反应,故 H=4H1+H2+2H3。(2)仔细观察题给 三条曲线的走势及斜率,即可归纳出 lgKT 曲线变化的规律。(3)从图像中可得出 900 时反应的平衡常数 K=100,计算过程见答案。(5)CaS 再生为 CaSO4,反应的原子利用率为 100%,故反应方程式为 CaS+2O2 CaSO4。对二甲苯苯环上引入一个COOH,产物为 。
