《（课标ⅲ）2020版高考化学一轮复习 专题十一 化学能与热能课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（课标ⅲ）2020版高考化学一轮复习 专题十一 化学能与热能课件（101页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题十一 化学能与热能,高考化学 (课标),A组 课标卷区题组,五年高考,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)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:,由此计算H1= kJmol-1;已知H2=-58 kJmol-1,则H3= kJmol
2、-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;
3、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) 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
4、kJmol-1)=+41 kJmol-1。 (2)由化学平衡常数的定义知,K= ;H10,即反应是放热反应,升高温度,K值减 小,故a曲线能正确反映平衡常数K随温度变化关系。,思路分析 (1)根据盖斯定律计算反应的反应热; (2)化学平衡常数只受温度影响,根据温度对平衡移动的影响,判断温度对平衡常数的影响; (3)根据压强、温度对反应、的影响,分析CO的转化率变化的原因。,知识拓展 对于此类化学图像问题,可按以下方法进行分析:认清坐标系,理清纵、横坐标所 代表的意义,并与化学反应原理挂钩。紧扣反应特征,理清反应方向是吸热还是放热,气体体 积是增大还是减小,有无固体、纯液体物质参加反应。看清起点
5、、拐点、终点,看清曲线的 变化趋势等。,考点二 热化学方程式的书写及盖斯定律,2.(2014课标,28,15分)乙醇是重要的有机化工原料,可由乙烯气相直接水合法或间接水合法 生产。回答下列问题: (1)间接水合法是指先将乙烯与浓硫酸反应生成硫酸氢乙酯(C2H5OSO3H),再水解生成乙醇。 写出相应反应的化学方程式 。 (2)已知: 甲醇脱水反应 2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) H1=-23.9 kJmol-1 甲醇制烯烃反应 2CH3OH(g) C2H4(g)+2H2O(g) H2=-29.1 kJmol-1 乙醇异构化反应 C2H5OH(g) CH3OCH3(g)
6、H3=+50.7 kJmol-1 则乙烯气相直接水合反应C2H4(g)+H2O(g) C2H5OH(g)的H= kJmol-1。与间接水 合法相比,气相直接水合法的优点是 。 (3)下图为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系(其中 =11)。,列式计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数Kp= (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压物质的量分数)。 图中压强(p1、p2、p3、p4)的大小顺序为 ,理由是 。 气相直接水合法常采用的工艺条件为:磷酸/硅藻土为催化剂,反应温度290 、压强6.9 MPa, =0.61。乙烯的转化率为5%,若要进一步提高乙烯转化率,除了可以适当改
7、变 反应温度和压强外,还可以采取的措施有 、 。,答案 (1)C2H4+H2SO4 C2H5OSO3H、C2H5OSO3H+H2O C2H5OH+H2SO4 (2)-45.5 污染小、腐蚀性小等 (3) = = =0.07(MPa)-1 p1p2p3p4 反应分子数减少,相同温度下,压强升高乙烯转化率提高 将产物乙醇液化移去 增加 比,解析 (2)将题给反应依次编号为、,反应减去反应再减去反应即得C2H4(g)+H 2O(g) C2H5OH(g),故H=H1-H2-H3=-23.9 kJmol-1-(-29.1 kJmol-1)-(+50.7 kJmol-1)=-45.5 kJmol-1。与间
8、接水合法相比,气相直接水合法没有使用浓硫酸,减轻了酸对设备的腐蚀,且无 酸性废液产生,污染小。(3)由题给曲线知,相同温度、不同压强下乙烯的转化率大小是p4p 3p2p1,而C2H4(g)+H2O(g) C2H5OH(g)为气体分子数(气体总体积)减小的反应,压强越高,C2 H4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蒸气液化而减小生成物浓度或增加 的值,即增大H2O(g)的浓 度。,思路分析 (1)效仿乙酸乙酯的水解反应书写硫酸氢乙酯的水解反应。 (2)利用盖斯定律构造目标热化学方程式并求焓变。 (3)利用“三段式”计
9、算平衡分压,代入Kp的表达式计算即可; 根据压强对平衡移动的影响分析。,3.(2013课标,28,15分)二甲醚(CH3OCH3)是无色气体,可作为一种新型能源。由合成气(组成 为H2、CO和少量的CO2)直接制备二甲醚,其中的主要过程包括以下四个反应: 甲醇合成反应: ()CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) H1=-90.1 kJmol-1 ()CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) H2=-49.0 kJmol-1 水煤气变换反应: ()CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) H3=-41.1 kJmol-1 二甲醚合成反应: ()2CH3OH(g)
10、 CH3OCH3(g)+H2O(g) H4=-24.5 kJmol-1 回答下列问题: (1)Al2O3是合成气直接制备二甲醚反应催化剂的主要成分之一。工业上从铝土矿制备较高纯,度Al2O3的主要工艺流程是 (以化学方程式表示)。 (2)分析二甲醚合成反应()对于CO转化率的影响 。 (3)由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为 。根据化学反应原理,分析增加压强对直接制备二甲醚反应 的影响 。 (4)有研究者在催化剂(含Cu-Zn-Al-O和Al2O3)、压强为5.0 MPa的条件下,由H2和CO直接制备 二甲醚,结果如图所示。其中CO转化率随温度升高而降低的原因是 。
11、,(5)二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点,其能量密度高于甲醇直接燃料电池 (5.93 kWhkg-1)。若电解质为酸性,二甲醚直接燃料电池的负极反应为 ,一个二甲醚分子经过电化学氧化,可以产生 个电子的电量;该电池的理论 输出电压为1.20 V,能量密度E= (列式计算。 能量密度=电池输出电能/燃料质量,1 kWh=3.6106 J)。,答案 (1)Al2O3(铝土矿)+2NaOH+3H2O 2NaAl(OH)4、NaAl(OH)4+CO2 Al(OH)3+ NaHCO3、2Al(OH)3 Al2O3+3H2O (2)消耗甲醇,促进甲醇合成反应()平衡右移,CO转化率增大;生成的H
12、2O,通过水煤气变换反 应()消耗部分CO (3)2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) H=-204.7 kJmol-1 该反应分子数减少,压强升高使平衡右移,CO和H2转化率增大,CH3OCH3产率增加。压强升高 使CO和H2浓度增加,反应速率增大 (4)反应放热,温度升高,平衡左移 (5)CH3OCH3+3H2O 2CO2+12H+12e- 12 (3.6106 JkW-1h-1)=8.39 kWhkg-1,解析 (2)反应()消耗甲醇,减小了甲醇的浓度,反应()平衡右移,CO转化率增大;另外反应 ()生成的H2O通过反应()也会消耗部分CO。(3)()式2+()
13、式即得:2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) H=-204.7 kJmol-1。增大压强对该反应的影响是:反应速率增大; 平衡右移,CO和H2的转化率增大,CH3OCH3的产率增加。(4)升高温度CO的转化率降低的原因 是正反应放热,升高温度,平衡左移。(5)碳元素由-2价升高到+4价,故一个二甲醚分子失去的电 子数为2(+4)-(-2)=12,燃料电池的负极反应为CH3OCH3+3H2O-12e- 2CO2+12H+。根据题 给能量密度的计算公式可列式计算出二甲醚直接燃料电池的能量密度。,思路分析 (1)工业上用铝土矿制备较高纯度Al2O3的方法是先用NaOH溶液溶
14、解铝土矿得到 NaAl(OH)4溶液,然后再向溶液中通入过量CO2得到Al(OH)3沉淀,最后灼烧Al(OH)3即可得到Al2 O3。(2)与CO转化有关的反应有反应()、反应(),分析反应()对反应()、反应()的影 响即可。(3)第一问根据盖斯定律即可写出结果。(4)根据反应的热效应可判断。(5)根据原电 池原理解答。,B组 课标、课标、自主命题省(区、市)卷题组,考点一 化学反应中能量变化的有关概念及计算,1.(2019北京理综,7,6分)下列示意图与化学用语表述内容不相符的是(水合离子用相应离子符 号表示) ( ),答案 B 本题考查了电解质的电离、电离方程式的书写、电解原理和化学键与
15、能量的关系 等知识。通过图示、化学方程式等形式考查学生接受、吸收、整合化学信息的能力;试题以 图示形式呈现物质变化规律,体现了变化观念与平衡思想的学科核心素养及运用模型解释化 学现象、揭示现象的本质和规律的学科思想,体现了学以致用的价值观念。 B项中用惰性电极电解CuCl2溶液的化学方程式是CuCl2 Cu+Cl2。,解题方法 D项中反应热的计算方法是: H=-(生成HCl所放出的能量-断裂H2、Cl2中的化学键所吸收的能量)=-(431 kJmol-12-436 kJ mol-1-243 kJmol-1)=-183 kJmol-1。,2.(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
