1、- 1 -专题 05 化学反应与热能和电能一、化学反应与热能考点 化学反应与热能1.焓是一个与内能有关的量，反应热指的是化学反应中吸收或放出的能量。焓变指的是恒压条件下的反应热。2.焓变用H 来表示，单位是 kJ/mol。H0，反应吸热；反之，反应放热。3.吸热反应和放热反应：类型比较 吸热反应 放热反应定义 吸收热量的化学反应 放出热量的化学反应形成原因 E(反应物) E(生成物)表示方法 H0 H0)强酸与强碱反应的中和热为 H57.3_kJmol 15.热化学方程式的书写例 1. 5 g 火箭燃料二甲基肼(CH 3NHNHCH3)完全燃烧，放出 50 kJ 热量，则二甲基肼的燃烧热 H
2、为( )A1 000 kJmol 1 B1 500 kJC2 000 kJmol 1 D2 000 kJ【答案】C例 2. (2015河南十校联考，4)如图表示白磷(P 4)分子结构。白磷在氧气不足时燃烧生成P4O6，P 4O6分子结构可以看成是白磷分子中磷磷键之间插入氧原子。已知：键能表示断裂 1 mol 化学键需要吸收的能量。几种共价键的键能如下表所示：化学键 PP PO P=O O=O键能/(kJmol 1 ) a b c d则 P4(s)3O 2(g)=P4O6(s)的反应热( H)为( )A(6 a3 d12 b4 c)kJmol1- 3 -B(4 a3 d8 d)kJmol1C(6
3、 a3 d12 b)kJmol1D(6 a3 d4 c12 b)kJmol1【答案】C例 3. (1)SiH4是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成 SiO2和液态 H2O。已知室温下 2 g SiH4自燃放出热量 89.2 kJ。SiH 4自燃的热化学方程式为_。(2)已知拆开 1 mol HH 键、1 mol NH 键、1 mol NN 键需要的能量分别是 436 kJ、391 kJ、946 kJ，则 N2与 H2反应生成 NH3的热化学方程式为_。(3)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 10
4、0 g CaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为_。(4)已知化学反应 A2(g)B 2(g)=2AB(g)的能量变化如图所示，请写出该反应的热化学方程式：_。(5)化学反应 N23H 2=2NH3的能量变化如图所示。(假设该反应反应完全)试写出 N2(g)和 H2(g)反应生成 NH3(l)的热化学方程式：_- 4 -_。(6)在一定条件下，S 8(s)和 O2(g)发生反应依次转化为 SO2(g)和 SO3(g)。反应过程和能量关系可用如图简单表示(图中的 H 表示生成 1 mol 产物的数据)。写出表示 S8燃烧热(1 mol 可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量)的热化学方程式_。
5、写出 SO3分解生成 SO2和 O2的热化学方程式：_。【答案】(1)SiH4(g)2O 2(g)=SiO2(s)2H 2O(l) H1 427.2 kJmol 1(2)N2(g)3H 2(g)=2NH3(g) H92 kJmol 1(3)C2H5OH(l)3O 2(g)=2CO2(g)3H 2O(l) H2 Q kJmol1(4)A2(g)B 2(g)=2AB(g) H( a b)kJmol1(5)N2(g)3H 2(g)=2NH3(l) H2( b c a) kJmol1(6) S 8(s)8O 2(g)=8SO2(g) H8 a kJmol1SO 3(g)=SO2(g) O2(g) H
6、b kJmol112【解析】(4)由图可知，生成物总能量高于反应物总能量，故该反应为吸热反应， H( a b)- 5 -kJmol1 。(5)根据假设反应完全进行的情况下，写出对应的化学方程式即可。(6)依据图像分析 1 mol O2和 mol S8反应生成二氧化硫放热 a kJ，依据燃烧热的概念是181 mol 可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量，根据概念先写出化学方程式，标注各物质聚集状态、反应热，热化学方程式为 S8(s)8O 2(g)=8SO2(g) H8 a kJmol1 。依据图像分析结合反应能量变化，写出化学方程式，标注各物质聚集状态和反应热，SO 3分解生成 SO2和 O2
7、的热化学方程式为 SO3(g)=SO2(g) O2(g) H b 12kJmol1 。1. 化学反应 A2B 2=2AB 的能量变化如下图所示，则下列说法中正确的是( )A该反应是吸热反应B断裂 1 mol AA 键和 1 mol BB 键时能放出 x kJ 的能量C断裂 2 mol AB 键时需要吸收 y kJ 的能量D2 mol AB 的总能量高于 1 mol A2和 1 mol B2的总能量【答案】C2.（2017贵州七校联考）根据如图所给信息，得出的结论正确的是( )- 6 -A48 g 碳完全燃烧放出的热量为 1 574 kJmol1B2C(s)O 2(g)=2CO(g) H221.
8、0 kJmol 1C2CO 2(g)=2CO(g)O 2(g) H283.0 kJmol 1DC(s)O 2(g)=CO2(s) H393.5 kJmol 1【答案】B3. 已知：2CH 4(g)3O 2(g)=2CO(g)4H 2O(g) H a kJmol12CO(g)O 2(g)=2CO2(g) H220 kJmol 1CH、O= =O、OH 和 CO 键的键能分别为 415 kJmol1 、496 kJmol 1 、462 kJmol 1和 847 kJmol1 ，则 a 为( )A780 B1 560C670 D1 000【答案】B【解析】将已知两个反应相加，消去反应中的 CO，得到
9、新反应：2CH 4(g)4O 2(g)=2CO2(g)4H 2O(g) H( a220)kJmol 1 ，结合键能可求出 a，即( a220)kJmol 1 8415 kJmol1 4496 kJmol 1 4847 kJmol 1 8462 kJmol 1 ，则 a1 560。故选 B 项。4. 下列说法不正确的是( )- 7 -A反应过程(1)的热化学方程式为 A2 (g)B 2(g)=C(g) H1 Q kJmol1B反应过程(2)的热化学方程式为 C(g)=A2(g)B 2(g) H2 Q1 kJmol1C Q 与 Q1的关系： QQ1D H2 H1【答案】C5. (1)2016全国新
10、课标卷联氨(N 2H4，又称肼，无色液体)是一种应用广泛的化工原料，可用作火箭燃料。回答下列问题：2O 2(g)N 2(g)=N2O4(l) H1N 2(g)2H 2(g)=N2H4(l) H2O 2(g)2H 2(g)=2H2O(g) H32N 2H4(l)N 2O4(l)=3N2(g)4H 2O(g) H41 048.9 kJmol 1上述反应热效应之间的关系式为 H4_，联氨和 N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为_。(2)2016全国新课标卷已知下列反应：SO2(g)2OH (aq)=SO (aq)H 2O(l) H123ClO (aq)SO (aq)=SO (aq)Cl (aq) H
11、223 24CaSO4(s)=Ca2 (aq)SO (aq) H324则反应 SO2(g)Ca 2 (aq)ClO (aq)2OH (aq)=CaSO4(s)H 2O(l)Cl (aq)的- 8 - H_。(3)2015江苏卷烟气(主要污染物 SO2、NO x)经 O3预处理后用 CaSO3水悬浮液吸收，可减少烟气中 SO2、NO x的含量。O 3氧化烟气中 SO2、NO x的主要反应的热化学方程式为：NO(g)O 3(g)=NO2(g)O 2(g) H200.9 kJmol 1NO(g) O2(g)=NO2(g) 12 H58.2 kJmol 1SO2(g)O 3(g)=SO3(g)O 2(
12、g) H241.6 kJmol 1则反应 3NO(g)O 3(g)=3NO2(g)的 H_kJmol 1 。(4)2015全国新课标卷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)2H 2(g)CH 3OH(g) H1CO 2(g)3H 2(g)CH 3OH(g)H 2O(g) H2CO 2(g)H 2(g)CO(g) H 2O(g) H3回答下列问题：已知反应中相关的化学键键能数据如下：化学键 HH CO CO HO CHE/(kJmol1 ) 436 343 1 076 465 413由此计算 H
13、1_ kJmol 1 ；已知 H258 kJmol 1 ，则 H3_ kJmol 1 。(5)2015全国新课标卷已知反应 2HI(g)=H2(g)I 2(g)的 H11 kJmol 1 ，1 mol H2(g)、1 mol I 2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收 436 kJ、151 kJ 的能量，则 1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为_kJ。(6)2014广东卷用 CaSO4代替 O2与燃料 CO 反应，既可提高燃烧效率，又能得到高纯CO2，是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术，反应为主反应，反应和为副反应。1/4CaSO 4(s)CO(g)1/4CaS(s) CO
14、 2(g) H147.3 kJmol 1CaSO 4(s)CO(g)CaO(s) CO 2(g)SO 2(g) H2210.5 kJmol 1CO(g) 1/2C(s)1/2CO 2(g) H386.2 kJmol 1反应 2CaSO4(s)7CO(g) CaS(s)CaO(s)6CO 2(g)C(s)SO 2(g)的 H_(用 H1、 H2和 H3表示)。(7)2014全国新课标卷已知：- 9 -甲醇脱水反应2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)H 2O(g) H123.9 kJmol 1甲醇制烯烃反应2CH3OH(g)=C2H4(g)2H 2O(g) H229.1 kJmol 1乙醇异构
15、化反应C2H5OH(g)=CH3OCH3(g) H350.7 kJmol 1则乙烯气相直接水合反应 C2H4(g)H 2O(g)=C2H5OH(g)的 H_kJmol 1 。【答案】(1)2 H32 H2 H1 反应放热量大、产生大量气体 (2) H1 H2 H3 (3)317.3 (4)99 41 (5)299 (6)4 H1 H22 H3 (7)45.5【解析】(4)根据键能与反应热的关系可知， H1反应物的键能之和生成物的键能之和(1 076 kJmol1 2436 kJmol 1 )(413 kJmol 1 3343 kJmol 1 465 kJmol1 )99 kJmol 1 。根据
16、质量守恒定律，由可得：CO 2(g)H 2(g)CO(g) H 2O(g)，结合盖斯定律可得： H3 H2 H1(58 kJmol 1 )(99 kJmol1 )41 kJmol 1 。(5)设 1 mol HI(g)分子中化学键断裂吸收的能量为 x，则 2x436 kJ151 kJ11 kJ， x299 kJ。(6)利用盖斯定律可以计算出所给反应的焓变，要学会利用所给方程式中化学计量数和反应物、中间产物的关系进行解答。根据盖斯定律，由42 可得目标热化学方- 10 -程式，故有 H4 H1 H22 H3。(7)将已知的三个热化学方程式依次编号为、，根据盖斯定律，用即得所求的热化学方程式，由此
17、可得到 H45.5 kJmol 1 。二、化学能与电能考点一 原电池1.原电池的驱动力是一个自发进行的氧化还原反应。2.原电池的负极发生氧化反应，正极发生还原反应，电子从负极流向正极，溶液中的阴离子移向负极，阳离子移向正极。3.原电池的扩展内容为化学电源，包括一次电池、二次电池和燃料电池。4.金属的电化学腐蚀是原电池原理，负极被腐蚀，正极被保护。考点二 电解池1.电解池的驱动力是外加电源。2.电解池是强有力的氧化还原手段，它可以变不可能为可能，变可能为更可能。3.电解原理的应用包括氯碱工业、电解精炼铜、电镀和电冶金。4.金属的防护方法包括：牺牲阳极的阴极保护法（原电池原理）和外加电流的阴极保护
18、法（电解池原理） 。1. 根据下图所示装置判断，下列说法正确的是( )A烧杯 a 中的溶液 pH 降低B烧杯 b 中发生氧化反应C烧杯 a 中发生的反应为 2H 2e =H2D烧杯 b 中发生的反应为 2Cl 2e =Cl2- 11 -【答案】B【解析】由题给原电池装置可知，电子经过导线，由 Zn 电极流向 Fe 电极，则 O2在 Fe 电极发生还原反应：O 22H 2O4e =4OH ，烧杯 a 中 c(OH )增大，溶液的 pH 升高；烧杯 b 中，Zn 发生氧化反应：Zn2e =Zn2 。2. 科学家设想以 N2和 H2为反应物，以溶有 A 的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又
19、能固氮的新型燃料电池，装置如图所示，下列说法不正确的是( )A.通入 N2的电极的电极反应式为：N 26e 8H =2NH 4B反应过程中溶液的 pH 会变大，故需要加入盐酸C该电池外电路电流从通入 H2的电极流向通入 N2的电极D通入 H2的电极为负极，A 为 NH4Cl【答案】C3. 如图为一种固体离子导体电池与湿润 KI 试纸 AB 连接，Ag 可以在 RbAg4I5晶体中迁移，空气中氧气透过聚四氟乙烯膜与 AlI3反应生成 I2，Ag 与 I2作用形成电池。下列说法中正确的是( )A试纸 A 端发生还原反应BAg 从银电极移向石墨，K 移向 A 端C试纸 B 端出现棕色D石墨电极上电极
20、反应式：I 22e =2I【答案】D【解析】银被氧化，则银为原电池负极，石墨为正极，A 为电解池阳极，B 为阴极，试纸 A端应发生氧化反应，A 错误；K 向 B 端移动，B 错误；因为 I 在试纸 A 端放电生成 I2，出现- 12 -棕色，C 错误。4. 下图、分别是甲、乙两组同学将反应“AsO 2I 2H AsO I 2H 2O”设34 33计成的原电池装置，其中 C1、C 2均为碳棒。甲组向图烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组向图的 B 烧杯中逐滴加入适量 40% NaOH 溶液。下列叙述正确的是( )A甲组操作时，电流表(A)指针发生偏转B甲组操作时，溶液颜色变浅C乙组操作时， C 2作正
21、极D乙组操作时，C 1上发生的电极反应为 I22e =2I【答案】D5. 某同学利用下图所示装置探究金属的腐蚀与防护条件。(已知 Fe2 遇 K3Fe(CN)6溶液呈蓝色)。下列说法不合理的是( )A区 Cu 电极上产生气泡，Fe 电极附近滴加 K3Fe(CN)6溶液后出现蓝色，Fe 被腐蚀B区 Cu 电极附近滴加酚酞后变成红色，Fe 电极附近滴加 K3Fe(CN)6溶液出现蓝色，Fe被腐蚀C区 Zn 电极的电极反应式为 Zn2e =Zn2 ，Fe 电极附近滴加 K3Fe(CN)6溶液未出现蓝色，Fe 被保护D区 Zn 电极的电极反应式为 2H2O2e =H22OH ，Fe 电极附近滴加 K3
22、Fe(CN)6溶液出现蓝色，Fe 被腐蚀【答案】A【解析】 区发生吸氧腐蚀，Cu 为正极，电极反应式为 O22H 2O4e =4OH ，Cu 电极- 13 -上不产生气泡，A 项错误；区 Cu 为阴极，电极反应式为 2H2O2e =H22OH ，Cu 电极附近溶液碱性增强，滴加酚酞后变成红色，Fe 为阳极，被腐蚀，电极反应式为Fe2e =Fe2 ，Fe 电极附近滴加 K3Fe(CN)6溶液出现蓝色，B 项正确；区 Zn 为负极，电极反应式为 Zn2e =Zn2 ，Fe 为正极，得到保护，C 项正确；区 Zn 为阴极，电极反应式为 2H2O2e =H22OH ，Fe 作阳极，被腐蚀，电极反应式为
23、 Fe2e =Fe2 ，Fe电极附近滴加 K3Fe(CN)6溶液出现蓝色，D 项正确。6. (2016金坛模拟)锌溴液流电池是一种新型电化学储能装置(如下图所示)，电解液为溴化锌水溶液，电解液在电解质储罐和电池间不断循环。下列说法正确的是( )A充电时电极 b 连接电源的正极B放电时正极的电极反应式为 Zn2e =Zn2C阳离子交换膜可阻止 Br2与 Zn 直接发生反应D充电时左侧电解质储罐中的离子总浓度增大【答案】C7.（2017新余模拟）以 H2、O 2、熔融盐 Na2CO3组成燃料电池，采用电解法制备 Fe(OH)2，装置如图所示，其中 P 端通入 CO2，通电一段时间后，右侧玻璃管中产
24、生大量的白色沉淀，且较长时间不变色。则下列说法中正确的是( )AX、Y 两端都必须用铁作电极B不可以用 NaOH 溶液作为电解液C阴极发生的反应是：2H 2O2e =H22OH - 14 -D白色沉淀只能在阳极上产生【答案】C【解析】X、Y 两端，阳极 Y 必须是铁电极，X 电极不需要一定用铁作电极，可以用石墨电极，故 A 错误；电解过程是阴极上氢离子放电得到的氢氧根离子与亚铁离子生成氢氧化亚铁，所以可以用 NaOH 溶液作为电解液，故 B 错误；阴极发生的反应是溶液中的氢离子得到电子生成氢气，溶液中发生的电极反应：2H 2O2e =H22OH ，故 C 正确；开始时白色沉淀只能在阳极上产生，
25、随电解过程分析，亚铁离子移向阴极也可以在阴极生成氢氧化亚铁沉淀，故 D 错误。8. (2015上海化学，24 节选)氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。完成下列填空：(1)写出电解饱和食盐水的离子方程式_。(2)离子交换膜的作用为：_、_。(3)精制饱和食盐水从图中_位置补充，氢氧化钠溶液从图中_位置流出。(选填“a” 、 “b”、 “c”或“d”)【答案】(1)2Cl 2H 2O Cl2H 22OH = = = = =通 电 (2)阻止 OH 进入阳极室，与 Cl2发生副反
26、应：2NaOHCl 2=NaClNaClOH 2O 阻止阳极产生的 Cl2和阴极产生的 H2混合发生爆炸 (3)a d【解析】- 15 -（3）随着电解的进行，溶质 NaCl 不断消耗，所以应该及时补充。精制饱和食盐水从与阳极连接的图中 a 位置补充，由于阴极 H+不断放电，附近的溶液显碱性，氢氧化钠溶液从图中 d位置流出；水不断消耗，所以从 b 口不断加入蒸馏水，从 c 位置流出的是稀的 NaCl 溶液。9.（2017烟台模拟）某兴趣小组的同学用下图所示装置研究有关电化学的问题(甲、乙、丙三池中溶质足量)，当闭合该装置的电键 K 时，观察到电流计的指针发生了偏转。请回答下列问题：(1)甲池为
27、_(填“原电池” “电解池”或“电镀池”)，A 电极的电极反应式为_。(2)丙池中 F 电极为_(填“正极” “负极” “阴极”或“阳极”)，该池的总反应方程式为_。(3)当乙池中 C 极质量减轻 10.8 g 时，甲池中 B 电极理论上消耗 O2的体积为_mL(标准状况)。(4)一段时间后，断开电键 K，下列物质能使丙池恢复到反应前浓度的是_(填选项字母)。ACu BCuOCCu(OH) 2 DCu 2(OH)2CO3- 16 -【答案】(1)原电池 CH 3OH8OH 6e =CO 6H 2O23(2)阴极 2CuSO 42H 2O 2H2SO42CuO 2= = = = =电 解 (3)560 (4)B【解析】(2)F 连接原电池负极，所以为阴极，阳极上氢氧根离子放电，阴极上铜离子放电，电池反应式为 2CuSO42H 2O 2H2SO42CuO 2。= = = = =电 解 (3)C 极上的电极反应为 Age =Ag ，B 电极上的电极反应为 O22H 2O4e =4OH ，当池中 C 极质量减轻 10.8 g 时，即转移电子是 0.1 mol，此时甲池中 B 电极理论上消耗 O2的物质的量是 0.025 mol，体积为 0.025 mol22.4 Lmol1 0.56 L560 mL。(4)溶液中减少了 Cu 和 O2，所以要让电解质复原，需要加入 CuO。
