专题27 化学反应与能量综合应用Word格式.docx

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煤、石油、天然气 

（2）煤作燃料的利弊问题 

　　①煤是重要的化工原料，把煤作燃料简单烧掉太可惜，应该综合利用。

　　②煤直接燃烧时产生S02等有毒气体和烟尘，对环境造成严重污染。

　　③煤作为固体燃料，燃烧反应速率小，热利用效率低，且运输不方便。

　　④可以通过清洁煤技术，如煤的液化和气化，以及实行烟气净化脱硫等，大大减少燃煤对环境造成的污染，提高煤燃烧的热利用率。

（3）新能源的开发 

　　①调整和优化能源结构，降低燃煤在能源结构中的比率，节约油气资源，加强科技投入，加快开发水电、核电和新能源等就显得尤为重要和迫切。

　　②最有希望的新能源是太阳能、燃料电池、风能和氢能等。

这些新能源的特点是资源丰富，且有些可以再生，为再生性能源，对环境没有污染或污染少。

【技能方法】 

定量实验题解题方法与技能之中和热的测定 

1、实验用品:

大烧杯（500mL）、小烧杯（100mL）、温度计、两个量筒（50mL）、泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板（中心有两个小孔）、环形玻璃搅拌棒。

2、测量方法与步骤：

　　①测量原理：

ΔH×

n＝－（m酸＋m碱）•c•（t终－t始） 

　　②操作步骤 

　　a．量取50mL0.50mol/L的盐酸，倒入小烧杯中，测定其温度，记作tHCl，然后将温度计上的酸用水冲洗干净（洗液不倒入小烧杯）。

　　b．用另一个量筒最取50mL0.55mol/LNaOH溶液，测定其温度，记作tNaOH，然后将温度计上的碱用水冲洗干净。

　　c．先将温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯中，然后把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯中（注意不要洒到外面），用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液并准确读取混合溶液的最高温度，记作t终。

　　d．重复上述实验两次，取测量所得数据的平均值作为计算数据。

　　e．根据实验数据计算：

t始＝ 

　　（若实验过程中保证盐酸与NaOH溶液温度相同，则无需用该公式计算） 

3、误差分析 

　　根据计算关系：

中和反应时放出的热量为（m酸＋m碱）•c•（t终－t始）。

其中溶液的比热容c是已知的。

对于给定的反应m酸和m碱也是定值，这样求算出的中和热是否接近57.3kJ/mol，取决于溶液的浓度、溶液的体积及温度的变化。

引起中和热有较大误差的因素有：

①溶液浓度不准；

②溶液取量不准；

③隔热较差；

④室温太低；

⑤温度未取到最高点等。

【基础达标】 

1．2009年哥本哈根气候大会，是被称作“人类拯救地球的最后一次机会”的联合国气候变化大会。

下列措施有利于节能减排、改善环境质量的是（　　） 

　①回收再利用废弃的塑料、金属、纸制品及玻璃等资源 

　②发展低碳经济、循环经济，开发推广太阳能、水能、风能等能源，减少煤、石油等化石燃料的使用　 

　③使用填埋法处理未经分类的生活垃圾　 

　④推广使用燃煤脱硫技术，防治SO2污染　 

　⑤研制开发新型燃料电池汽车，减少机动车尾气污染 

　　A．①②④⑤　　　B．①②⑤ 

　　C．①②③④　　　D．③④⑤ 

【答案】A 

【解析】 

　　未经分类的生活垃圾使用填埋法处理的措施不仅污染环境，还造成资源浪费，③不正确。

2．人类将在未来几十年内逐渐由“碳素燃料文明时代”过渡至“太阳能文明时代”（包括风能、生物质能、太阳能的转换），届时人们将适应“低碳经济”和“低碳生活”。

下列说法不正确的是（　　） 

　A．目前研究菠菜蛋白质“发电”不属于“太阳能文明” 

　B．发展太阳能经济有助于减缓温室效应 

　C．太阳能电池可将太阳能直接转化为电能 

　D．煤、石油和天然气都属于碳素燃料 

试题分析：

　　A、菠菜蛋白质中的生物质能本质上来源于太阳能，应属于太阳能文明，选A；

B、二氧化碳是导致温室效应的主要气体，开发太阳能可减少化石燃料的使用，太阳能使用不产生二氧化碳，所以可以助于减缓温室效应，不选B；

C、太阳能电池的光伏板是由非晶体硅制成的，它能将太阳能直接转化为电能，不选C；

D、碳素燃料是指含有碳的燃料，所以碳素燃料就是指化石燃料，煤、石天然气都属于化石燃料，所以都属于碳素燃料，不选D。

考点：

资源的综合利用，能源的种类。

3．下列关于热化学反应的描述中正确的是（　　） 

　A．CO（g）的燃烧热是283.0kJ/mol，则2CO2（g）＝2CO（g）＋O2（g）反应的ΔH＝+2×

283.0kJ/mol 

　B．HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3kJ/mol，则H2SO4和Ca（OH）2反应的中和热ΔH＝2×

（－57.3）kJ/mol 

　C．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 

　D．1mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热 

　　A、燃烧热是指1摩尔可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物，所以当方程式系数为2时，表示是2摩尔一氧化碳反应，反应热为2×

283.0kJ/mol，选A；

B、硫酸和氢氧化钙生成硫酸钙沉淀，生成1摩尔水时反应热不是－57.3kJ/mol，不选B；

C、需要加热的反应不一定是吸热反应，不选C；

D、1摩尔甲烷完全燃烧生成稳定的氧化物时的反应热为燃烧热，即生成液态水，不是生成气态水，不选D。

燃烧热，热化学方程式的意义。

4．关于中和热测定实验的下列说法不正确的是（　　） 

　A．烧杯间填满碎泡沫塑料是减少实验过程中的热量损失 

　B．使用环形玻璃棒既可以搅拌又避免损坏温度计 

　C．向盛装酸的烧杯中加碱时要小心缓慢 

　D．测定酸后的温度计要用蒸馏水清洗干燥后再测碱的温度 

【答案】C 

　　中和热的测定实验的关键是尽量减小热量的损失，所以向装酸的烧杯中加碱时要迅速。

5．下列热化学方程式中，正确的是（　　） 

　A．甲烷的燃烧热为890.3kJ•mol-1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为：

CH4（g）+2O2（g）＝CO2（g）+2H2O（g）　△H＝－890.3kJ/mol 

　B．500℃、30MPa下，将0.5molN2（g）和1.5molH2（g）置于密闭容器中充分反应生成NH3（g）放热19.3kJ，其热化学方程式为：

N2（g）+3H2（g）

2NH3（g）　△H＝－38.6kJ/mol 

　C．HCl和NaOH反应的中和热△H＝－57.3kJ/mol，则H2SO4和Ca（OH）2反应的中和热△H＝2×

（－57.3）kJ/mol 

　D．在101kPa时，2gH2完全燃烧生成液态水，放出285．8kJ热量，氢气燃烧的热化学方程式表示为2H2（g）+O2（g）＝2H2O（l）△H＝－571.6kJ/mol

【答案】D 

　　A.燃烧热是指1mol纯净物完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量，一般H→H2O（l），C→CO2，S→SO2，由热化学方程式的书写方法可知甲烷燃烧的热化学方程式可表示为：

CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=—890.3kJ•mol-1，故A错误；

B.N2+3H2

2NH3是可逆反应，0.5molN2和1.5molH2置于密闭容器中不能完全反应，若完全反应放出的热量大于19.3kJ，故B错误；

C.在稀溶液中，稀的酸跟碱发生中和反应而生成1mo水，这时的反应热叫做中和热，所以H2SO4和Ca（OH）2反应的中和热△H=—57.3kJ•mol-1，故C错误；

D.2gH2完全燃烧生成液态水，放出285.8lkJ热量，则4gH2完全燃烧生成液态水，放出571.6热量，所以氢气燃烧的热化学方程式表示为2H2（g）+O2（g）=2H2O

（1）△H=—571.6kJ•mol-1，故D正确。

考查了燃烧热、中和热、热化学方程式的有关判断 

【能力提升】 

1．已知：

　　①CH3OH（g）+3/2O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）　△H=－akJ•mol一1 

　　②CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）　　△H=－bkJ•mol一1 

　　③CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O

（1）　　△H=－ckJ•mol一1 

则下列叙述正确的是（　　） 

　A．由上述热化学方程式可知b＞c 

　B．甲烷的燃烧热为bkJ/mol 

　C．2CH3OH（g）=2CH4（g）+O2（g）　　△H=2（b一a）KJ∙mol一1 

　D．当甲醇和甲烷物质的量之比为1:

2时，其完全燃烧生成CO2和H2O

（1）时，放出的热量为QkJ，则该混合物中甲醇的物质的量为Q/（a+2b）mol 

　　A.同样的甲烷完全燃烧产生CO2和水，由于气态水含有的能量比液态水高，所以释放的能量产生液态水多，产生的热量越多，反应热就越小，所以c＞b，错误；

B．甲烷完全燃烧产生气体水时放出热量是bKJ，而产生液态水时放热是cKJ，所以甲烷的燃烧热为ckJ/mol，错误；

C.（①-②）×

2，整理可得：

2CH3OH（g）=2CH4（g）+O2（g）　△H=2（b一a）KJ/mol，正确；

D．根据②、③两式可得1mol的气态水变为液态水，放出热量是（c-b）/2KJ，当甲醇和甲烷物质的量之比为1:

2时，其完全燃烧生成CO2和H2O

（1）时，放出的热量为QkJ，则该混合物中甲醇的物质的量为Q/[a+2b+6（c-b）/2）]mol=Q/（a+3c-b）mol，错误。

考查盖斯定律的应用的知识。

2．已知反应①稀溶液中，H+（aq）+OH-（aq）=H2O

（1）　　△H=-57.3kJ/mol， 

　　②2C（s）+O2（g）=2CO（g）　　△H=-221kJ/mol 

下列结论正确的是（　　） 

　A．碳的燃烧热为110.5kJ/mol 

　B．2molC（s）+1molO2（g）的能量比2molCO（g）的能量高221kJ 

　C．0.5molH2SO4（浓）与1molNaOH溶液混合，产生57.3kJ热量 

　D．稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1mol水，放出57.3kJ热量 

【答案】B 

　　A、1mol碳燃烧生成CO时放出的热量不是碳的燃烧热，错误；

B、根据2C（s）+O2（g）=2CO（g）　△H=-221kJ/mol可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，2molC（s）+1molO2（g）的能量比2molCO（g）的能量高221kJ，正确；

C、浓硫酸溶于水放热，所以0.5molH2SO4（浓）与1molNaOH溶液混合，产生热量大于57.3kJ，错误；

D、醋酸是弱酸，电离吸收能量，所以醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1mol水放出的热量小于57.3kJ，错误，答案选B。

考查化学反应与能量的关系 

3．下列表述中正确的是 

　A．根据图1可知合成甲醇的热化学方程式为CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g）　ΔH1=（b-a）kJ•mol-1 

　B．1molNaOH分别和1molCH3COOH、1molHNO3反应,后者比前者ΔH小 

　C．图2表示2molH2（g）所具有的能量比2mol气态水所具有的能量多483.6kJ 

　D．汽油燃烧时将全部的化学能转化为热能 

　　根据图1可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，该反应为放热反应，则合成甲醇的热化学方程式为CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g）　ΔH1=（a-b）kJ•mol-1，A错误；

B.醋酸是弱酸，电离时吸收热量，所以1molNaOH分别和1molCH3COOH、1molHNO3反应恰好反应,醋酸的中和反应放热少，ΔH大，所以后者比前者ΔH小，B正确；

C.根据图2可知，2molH2（g）和1molO2（g）所具有的总能量比2mol气态水所具有的能量多483.6kJ，C错误；

D.化学反应的实质是化学键断裂和形成的过程，断裂化学键吸收能量，形成化学键放出能量，汽油燃烧是放热反应，所以汽油燃烧时将部分化学能转化为热能，D错误；

答案选B。

考查热化学方程式的正误判断，酸碱中和反应，化学反应中的能量变化等知识。

4．中和热测定实验中，用50mL0.50mol/L盐酸和50mL0.55mol/LNaOH进行实验，下列说法不正确的是（） 

　A．改用60mL0.50mol/L盐酸跟50mL0.55mol/LNaOH溶液进行反应，求出的中和热数值和原来相同 

　B．用50mL0.50mol/L盐酸和50mL0.55mol/LNaOH进行实验比用50mL0.50mol/L盐酸和50mL0.50mol/LNaOH测得的数值准确 

　C．酸碱混合时，量筒中NaOH溶液应缓缓倒入小烧杯中，不断用玻璃棒搅拌 

　D．装置中的大小烧杯之间填满碎泡沫塑料的作用是保温隔热、减少热量损失 

　　A、中和热是生成一摩尔水放出的热量，与反应物的量无关，正确；

B、在测定过程中让酸或者碱的量过量，反应更彻底，测定更准确，正确；

C、反应的速度应该快，防止热量扩散，错误；

D、实验过程应该采取措施，防止热量损失，正确。

5．25℃、101kPa下，碳、氢气、甲烷和葡萄糖的燃烧热依次是393.5kJ/mol、285.8kJ/mol、890.3kJ/mol、2800kJ/mol，则下列热化学方程式正确的是 

　B．2H2（g）+O2（g）＝2H2O（l）　　　　　　　　△H=+571．6kJ/mol 

　C．CH4（g）+2O2（g）＝CO2（g）+2H2O（g）　　　　△H=―890．3kJ/mol 

　D．C6H12O6（s）+6O2（g）＝6CO2（g）+6H2O（l）　　△H=―2800kJ/mol 

　　在25摄氏度,101kPa时,1mol可燃物完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热，A、C完全燃烧生成二氧化碳，故A错误；

B、放热反应△H＜0，故B错误；

C、生成稳定化合物，即水为液态，故C错误；

D、正确，此题选D。

考查热化学反应方程式的书写及判断相关知识 

【终极闯关】 

1．【2015广东理综化学】

（16分）用O2将HCl转化为Cl2，可提高效益，减少污染， 

（1）传统上该转化通过如右图所示的催化剂循环实现， 

　　其中，反应①为：

2HCl（g）+CuO（s）

H2O（g）+CuCl2（g）　△H1 

　　反应②生成1molCl2（g）的反应热为△H2，则总反应的热化学方程式为______,（反应热用△H1和△H2表示）。

（2）新型RuO2催化剂对上述HCl转化为Cl2的总反应具有更好的催化活性， 

　　①实验测得在一定压强下，总反应的HCl平衡转化率随温度变化的aHCl—T曲线如图12，则总反应的△H______0,（填“＞”、“﹦”或“＜”）；

A、B两点的平衡常数K（A）与K（B）中较大的是______。

　　②在上述实验中若压缩体积使压强增大，画出相应aHCl—T曲线的示意图，并简要说明理由：

___________。

　　③下列措施中有利于提高aHCl的有______。

　A、增大n（HCl）　　　　　B、增大n（O2） 

　C、使用更好的催化剂　　D、移去H2O 

（3）一定条件下测得反应过程中n（Cl2）的数据如下：

　　计算2.0～6.0min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率（以mol•min-1为单位，写出计算过程）。

（4）Cl2用途广泛，写出用Cl2制备漂白粉的化学方程式。

【答案】 

（1）2HCl（g）+1/2O2（g）

H2O（g）+Cl2（g）　△H=△H1+△H2 

（2）①＜；

K（A）；

②见右图增大压强，平衡右移，ɑHCl增大，相同温度下，HCl的平衡转化率比之前实验的大。

③B、D 

　　（3）解：

设2.0～6.0min时间内，HCl转化的物质的量为n，则 

　　解得:

n=7.2×

10-3mol，所以v（HCl）=7.2×

10-3mol/（6.0-2.0）min==1.8×

10-3mol/min 

　　（4）2Cl2+2Ca（OH）2==CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O 

　　根据图像信息，箭头指向的是生成物可写出反应②的热化学方程式：

CuCl2（g）+1/2O2（g）

CuO（s）+Cl2（g）　△H2，则①+②可得总反应；

（2）①根据图12可知随着温度的升高，aHCl减小，说明升高温度，平衡向逆向移动，则可知逆反应吸热反应，所以正反应是放热反应，故△H＜0，同时由于升高温度，平衡逆移，则生成物减少，温度是B点大于A点，所以平衡常数K（A）＞K（B）；

②同时由于该总反应是气体系数减小的反应，所以，压缩体积使压强增大，一定温度下，平衡应正向移动，ɑHCl应较题目实验状态下为大，所以可得曲线图:

；

③A、增大n（HCl），平衡正向移动，但是平衡移动使HCl减少的趋势小于增加HCl使增大的趋势，所以HCl的转化率减小，错；

B、增大n（O2），反应物的浓度增大，平衡向正向移动，HCl转化率增大，对；

C、使用更好的催化剂，不能使化学平衡发生移动，实验HCl的转化率不变，错；

D、移去H2O，及减小了生成物的浓度，平衡向正反应方向移动，HCl转化率增大。

对。

故答案是选项B、D。

　　（3）题目中给出的是n（Cl2）的数据，要求的是以HCl的物质的量变化表示的反应速率，所以根据方程式进行计算，注意是2.0～6.0min内的速率，单位是mol•min-1：

设2.0～6.0min内，HCl转化的物质的量为n，则：

　　（4）Cl2与石灰乳发生反应制取漂白粉，反应的化学方程式为：

2Cl2+2Ca（OH）2＝CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O。

本题主要考查了盖斯定律的应用、化学平衡移动、化学平衡常数的大小比较、化学图像的绘制以及化学反应速率的计算。

2．【2015新课标Ⅱ卷理综化学】

（14分）甲醇是重要的化工原料，又可称为燃料。

利用合成气（主要成分为CO、CO2和H2）在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主反应如下：

　　①CO（g）+2H2（g）

CH3OH（g）　　　　　　　△H1 

　　②CO2（g）+3H2（g）

CH3OH（g）+H2O（g）　　△H2 

　　③CO2（g）+H2（g）

CO（g）+H2O（g）　　　　　△H3 

回答下列问题：

（1）已知反应①中的相关的化学键键能数据如下：

　　由此计算△H1＝___kJ•mol-1，已知△H2＝-58kJ•mol-1，则△H3＝___kJ•mol-1。

（2）反应①的化学平衡常数K的表达式为______；

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_______。

（3）合成气的组成n（H2）/n（CO+CO2）＝2.60时，体系中的CO平衡转化率（α）与温度和压强的关系如图2所示。

α（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______。

（1）—99；

＋41 

（2）a；

反应①为放热反应，平衡常数应随温度升高变小；

　　（3）减小；

升高温度时，反应①为放热反应，平衡向向左移动，使得体系中CO的量增大；

反应③为吸热反应，平衡向右移动，又产生CO的量增大；

总结果，随温度升高，使CO的转化率降低；

P3＞P2＞P1；

相同温度下，由于反应①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③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 

（1）反应热等于断键吸收的能量与形成化学键所放出的能量的差值，则根据表中数据和反应的化学方程式CO（g）+2H2（g）

CH3OH（g）可知反应热△H1＝1076kJ/mol＋2×

436kJ/mol—3×

413kJ/mol—343kJ/mol—465kJ/mol＝—99kJ.mol-1。

根据盖斯定律可知②—①即可得到反应③，则△H3＝—58kJ/mol＋99kJ/mol＝＋41kJ.mol-1。

（2）化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，则反应①的化学平衡常数K的表达式为

由于正方应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，因此a正确。

　　（3）反应①为放热反应，升高温度时，平衡向左移动，使得体系中CO的量增大；

因此最终结果是随温度升高，使CO的转化率降低；

而反应③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，所以图2中的压强由大到小为P3＞P2＞P1。

本题主要是考查反应热计算、盖斯定律应用、平衡常数以及外界条件对平衡状态的影响等 

3．“神七”登天标志着我国的航天事业进入了新的篇章。

（1）火箭升空时，由于与大气层的剧烈摩擦，产生高温。

为了防止火箭温度过高，在火箭一面涂上一种特殊的涂料，该涂料的性质最可能的是______。

　A．在高温下不融化 

　B．在高温下可分解气化 

　C．在常温下就分解气化 

　D．该涂料不可能发生分解 

（2）