《2019版高考化学一轮复习 专题五 化学能与热能课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019版高考化学一轮复习 专题五 化学能与热能课件（99页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题五 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课标,27,14分,0.321)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、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇,发生的主要反应如下: CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) H1 CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) H2 CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) H3 回答下列问题: (1)已知反应中相关的化学键键能数据如下:,五年高考,A组 统一命题课标卷题组,由此计算H1= kJmol-1;已知H2=-58 kJmol-1,则H3= kJmol-1
2、。 (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
3、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) 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),解析 (1)由反应热与键能的关系可得,H1=1 076 kJmol-1+2436 kJmol-1-3413 kJmol-1-343 kJmol-1-465 kJmol-1=-99 kJmol-1;依据盖斯定律知,反应=-,则H3=H2-H1=-58 kJmol-1 -(-99 kJm
4、ol-1)=+41 kJmol-1。 (2)由化学平衡常数的定义知,K= ;H1H3 B.H1H3,答案 B 由题干信息可得:CuSO45H2O(s) Cu2+(aq)+SO2-4(aq)+5H2O(l) H10,Cu- SO4(s) Cu2+(aq)+SO2-4(aq) H20,H2H1,B项正确,C、D项错误;H30,H2H2,A项错误。,解题关键 依据题给信息正确写出各步转化的热化学方程式是解题的关键。,易错警示 容易认为前两种情况是物理过程,根据题目的已知条件写不出热化学方程式,无法 根据盖斯定律求算判断。,3.(2018课标,27,14分)CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气(C
5、O和H2),还对温室气体的减排 具有重要意义。回答下列问题: (1)CH4-CO2催化重整反应为:CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)。 已知:C(s)+2H2(g) CH4(g) H=-75 kJmol-1 C(s)+O2(g) CO2(g) H=-394 kJmol-1 C(s)+ O2(g) CO(g) H=-111 kJmol-1 该催化重整反应的H= kJmol-1。有利于提高CH4平衡转化率的条件是 (填 标号)。 A.高温低压 B.低温高压 C.高温高压 D.低温低压 某温度下,在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行重整反
6、应,达到平 衡时CO2的转化率是50%,其平衡常数为 mol2L-2。 (2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低,同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据 如下表:,由上表判断,催化剂X Y(填“优于”或“劣于”),理由是 。在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下,某催化剂表面的积碳量随温 度的变化关系如下图所示。升高温度时,下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率 (v)的叙述正确的是 (填标号)。,A.K积、K消均增加 B.v积减小、v消增加 C.K积减小、K消增加,D.v消增加的倍数比v积增加的倍数大,在一定温度下,测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v=kp(CH4)p
7、(CO2)-0.5(k为速率常 数)。在p(CH4)一定时,不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如下图所示,则pa(CO2)、pb(CO 2)、pc(CO2)从大到小的顺序为 。,答案 (1)247 A (2)劣于 相对于催化剂X,催化剂Y积碳反应的活化能大,积碳反应的速率小;而消碳反应活 化能相对小,消碳反应速率大 AD pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2),解析 本题考查盖斯定律的应用,化学反应速率与化学平衡常数。 (1)C(s)+2H2(g) CH4(g) H=-75 kJmol-1 C(s)+O2(g) CO2(g) H=-394 kJmol-1 C(s)+ O2(g)
8、CO(g) H=-111 kJmol-1 运用盖斯定律,2-可得CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) H=(-1112)-(-75)-(-39 4) kJmol-1=247 kJmol-1。正反应为气体体积增大的吸热反应,故升温、减压有利于平衡正向 移动,提高CH4的平衡转化率,A正确。列三段式:CH4(g) + CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) 始 2 mol 1 mol 0 mol 0 mol 转 0.5 mol 0.5 mol 1 mol 1 mol 平 1.5 mol 0.5 mol 1 mol 1 mol K= = = mol2L-2。 (2)积碳反应与消碳
9、反应均为吸热反应,升高温度时,K积、K消均增加;由图像可知600 以后,积碳量减小,说明升高温度,v消增加的倍数比v积增加的倍数大,故A、D正确。 由图像可知,时间相同时积碳量abc,说明积碳速率abc,由v=kp(CH4)p(CO2)-0.5可知,p (CH4)一定时,积碳速率与p(CO2)成反比,故pa(CO2)pb(CO2)”“ B,解析 本题考查酸性强弱比较、盖斯定律的应用、转化率和化学平衡常数的计算、平衡移 动原理等。 (1)根据强酸制弱酸原理,可知酸性H2SO3H2CO3H2S,A项不符合题意;亚硫酸、氢硫酸都是二 元弱酸,等浓度的亚硫酸的导电能力比氢硫酸的强,可以证明酸性:H2S
10、O3H2S,B项不符合题意; 亚硫酸的pH比等浓度的氢硫酸的小,可以证明酸性:H2SO3H2S,C项不符合题意;物质的还原性 与其电离产生氢离子的浓度大小无关,因此不能证明二者的酸性强弱,D项符合题意。 (2)H2SO4(aq) SO2(g)+H2O(l)+ O2(g) H1=327 kJmol-1 SO2(g)+I2(s)+2H2O(l) 2HI(aq)+ H2SO4(aq) H2=-151 kJmol-1 2HI(aq) H2 (g)+ I2(s) H3=110 kJmol-1 H2S(g)+ H2SO4(aq) S(s)+SO2(g)+ 2H2O(l) H4=61 kJmol-1 根据盖
11、斯定律由+可得系统()制氢的热化学方程式为H2O(l) H2(g)+ O2(g) H,=286 kJmol-1;根据盖斯定律由+可得系统()制氢的热化学方程式为H2S(g) H2(g) +S(s) H=20 kJmol-1。 根据系统()、系统()的热化学方程式可知产生等量的氢气,后者吸收的热量比前者少。 (3)设平衡时反应的H2S的物质的量为x mol。H2S(g) + CO2(g) COS(g) + H2O(g) 开始 0.40 mol 0.10 mol 0 0 反应 x mol x mol x mol x mol 平衡 (0.40-x)mol (0.10-x)mol x mol x mol= =0.02 解得x=0.01,所以H2S的平衡转化率1= 100%=2.5%。在该条件下反应达到平衡时化学 平衡常数K= = = 2.810-3。 温度由610 K升高到620 K,平衡时水的物质的量分数由0.02变为0.03,所以H2S的转化率增大, 即21;根据题意可知升高温度,化学平衡向正反应方向移动,所以该反应的正反应为吸热反,
