高考化学二轮复习第1部分专题素能提升练专题4化学能与热能电能的相互转化教案新人教版.docx

1、高考化学二轮复习第1部分专题素能提升练专题4化学能与热能电能的相互转化教案新人教版化学能与热能、电能的相互转化1了解化学反应中能量转化的原因及常见的能量转化形式。2.了解化学能与热能的相互转化，了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。3.了解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式。4.了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。了解化学在解决能源危机中的重要作用。5.了解焓变(H)与反应热的含义。6.理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。7.理解原电池和电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。8.了解常见化学电源的种类及其工作原理。9.了解金属发生电化学腐蚀的

2、原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。1(1)(2019全国卷，节选)已知： (g)= (g)H2(g)H1100.3 kJmol1 H2(g)I2(g)=2HI(g)H211.0 kJmol1 对于反应： (g)I2(g)= (g)2HI(g) H3_ kJmol1。(2)(2019全国卷，节选)Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行：CuCl2(s)=CuCl(s)Cl2(g) H183 kJmol1CuCl(s)O2(g)=CuO(s)Cl2(g) H220 kJmol1CuO(s)2HCl(g)=CuCl2(s)H2O(g) H3121 kJmol1则4HCl(g)O2(g)

3、=2Cl2(g)2H2O(g)的H_kJmol1。(3)(2019全国卷，节选)我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。可知水煤气变换的H_0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)E正_eV，写出该步骤的化学方程式_。解析(1)根据盖斯定律，反应可得反应，则H3H1H2100.3 kJmol1(11.0 kJmol1)89.3 kJmol1。(2)由盖斯定律可得，4HCl(g)O2(g)=2Cl2(g)2H2O(g)H2H32H22H1(121 kJmol)2(20 kJmol12)(

4、83 kJmol12)116 kJmol1。(3)根据图像，初始时反应物的总能量为0，反应后生成物的总能量为0.72 eV，则H0.72 eV，即H小于0。由图像可看出，反应的最大能垒在过渡态2，则此能垒E正1.86 eV(0.16 eV)2.02 eV。由过渡态2初始反应物COOH*H*H2O*和结束时生成物COOH*2H*OH*，可得反应的化学方程式为COOH*H*H2O*=COOH*2H*OH*，也可以写为H2O*=H*OH*。答案(1)89.3(2)116(3)小于2.02COOH*H*H2O*=COOH*2H*OH*(或H2O*=H*OH*)2(1)(2018全国卷，节选)已知：2N

5、2O5(g)=2N2O4(g)O2(g)H14.4 kJmol12NO2(g)=N2O4(g)H255.3 kJmol1则反应N2O5(g)=2NO2(g)O2(g)的H_ kJmol1。(2)(2017全国卷，节选)下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。通过计算，可知系统()和系统()制氢的热化学方程式分别为_、_，制得等量H2所需能量较少的是_。(3)(2015全国卷，节选)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)H1CO2(g)3H

6、2(g) CH3OH(g)H2O(g)H2CO2(g)H2(g) CO(g)H2O(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HHCOCOHOCHE/(kJmol1)4363431 076465413由此计算H1_kJmol1；已知H258 kJmol1，则H3_kJmol1。解析(2)令题干中的四个热化学方程式分别为H2SO4(aq)=SO2(g)H2O(l)O2(g)H1327 kJmol1SO2(g)I2(s)2H2O(l)=2HI(aq)H2SO4(aq)H2151 kJmol12HI(aq)=H2(g)I2(s)H3110 kJmol1H2S(g)H2SO4(a

7、q)=S(s)SO2(g)2H2O(l)H461 kJmol1根据盖斯定律，将可得，系统()中的热化学方程式。同理，将可得，系统()中的热化学方程式。(3)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 kJmol12436 kJmol1)(413 kJmol13343 kJmol1465 kJmol1)99 kJmol1。根据盖斯定律，由可得：CO2(g)H2(g) CO(g)H2O(g)，结合盖斯定律可得：H3H2H1(58 kJmol1)(99 kJmol1)41 kJmol1。答案(1)53.1(2)H2O(l)=H2(g)O2(g)H286 kJmol1

8、H2S(g)=H2(g)S(s)H20 kJmol1系统()(3)99413(2019全国卷)为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3DZn)可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3DZnNiOOH二次电池，结构如图所示。电池反应为Zn(s)2NiOOH(s)H2O(l) ZnO(s)2Ni(OH)2(s)。下列说法错误的是()A三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高B充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)OH(aq)e=NiOOH(s)H2O(l)C放电时负极反应为Zn(s)2OH(aq)2e=ZnO(s)H2O(l)D放电过程中OH通过

9、隔膜从负极区移向正极区DA项，三维多孔海绵状Zn为多孔结构，具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高，正确；B项，二次电池充电时作为电解池使用，阳极发生氧化反应，元素化合价升高，原子失去电子，阳极反应为Ni(OH)2(s)OH(aq)e=NiOOH(s)H2O(l)，正确；C项，二次电池放电时作为原电池使用，负极发生氧化反应，元素化合价升高，原子失去电子，由电池总反应可知负极反应为Zn(s)2OH(aq)2e=ZnO(s)H2O(l)，正确；D项，二次电池放电时作为原电池使用，阴离子从正极区向负极区移动，错误。4(2018全国卷)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的NaCO2二次电池。将Na

10、ClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为3CO24Na2Na2CO3C。下列说法错误的是 ()A放电时，ClO向负极移动B充电时释放CO2，放电时吸收CO2C放电时，正极反应为3CO24e=2COCD充电时，正极反应为Nae=NaD充电时阳极发生氧化反应，即C被氧化生成CO2，D项错误。5(2017全国卷)支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是()A通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零B通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩C高硅铸铁的作用是作为损耗阳

11、极材料和传递电流D通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整CC项，高硅铸铁为惰性辅助阳极，其主要作用是传递电流，而不是作为损耗阳极。6(1)(2019全国卷，节选)环戊二烯可用于制备二茂铁Fe(C5H5)2，结构简式为，后者广泛应用于航天、化工等领域中。二茂铁的电化学制备原理如下图所示，其中电解液为溶解有溴化钠(电解质)和环戊二烯的DMF溶液(DMF为惰性有机溶剂)。该电解池的阳极为_，总反应为_。电解制备需要在无水条件下进行，原因为_。(2)(2019全国卷，节选)在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如下图

12、所示：负极区发生的反应有_(写反应方程式)。电路中转移1 mol电子，需消耗氧气_L(标准状况)。解析(1)由电解原理示意图可知，电解后铁变为2价，由此可判断铁做电解池的阳极，阳极的电极反应式为Fe2e=Fe2，阴极的电极反应式为22e=2H2，由此可得总方程式为H2。电解时如果有水，水会与钠反应，阻碍的生成，而且电解时会产生OH，OH会与Fe2反应生成Fe(OH)2沉淀。(2)由题图知，左端的电极反应为Fe3e=Fe2，应为阴极，接电源负极，右端的电极反应为2HCl2e=Cl22H，应为阳极，接电源正极，负极产生的Fe2进一步被O2氧化生成Fe3，则4Fe2O24H=4Fe32H2O；由此可

13、知，每消耗1 mol O2，需转移4 mol电子，则转移1 mol电子时，应消耗 mol O2，标准状况下， mol O2的体积为 mol22.4 Lmol15.6 L。答案(1)Fe电极H2Fe2C5H6=Fe(C5H5)2H2水会阻碍中间物的生成；水会电解生成OH，进一步与Fe2反应生成Fe(OH)2(2)Fe3e=Fe2，4Fe2O24H=4Fe32H2O5.67(2018全国卷，节选)利用“KClO3氧化法”制备KIO3工艺流程如下图所示：KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。(1)写出电解时阴极的电极反应式_。(2)电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为_，其迁移方向是_。(

14、3)与“电解法”相比，“KClO3氧化法”的主要不足之处有_(写出一点)。解析(1)电解法制备KIO3时，H2O在阴极得到电子，发生还原反应：2H2O2e=2OHH2。(2)电解池中阳离子向阴极移动，即由电极a向电极b迁移，阳离子交换膜只允许阳离子通过，故主要是K通过阳离子交换膜。(3)根据工艺流程分析，KClO3氧化法生成的Cl2有毒，且在调pH时加入KOH的量不易控制，另外，生成的KIO3中杂质较多。答案(1)2H2O2e=2OHH2(2)K由a到b(3)产生Cl2，易污染环境等上述真题的题型有选择题和大题中的填空题。命题角度主要涉及： 1 化学能与热能：反应热 H 计算，利用盖斯定律进行

15、计算，如T1、T2。(2)原电池：原电池原理：两极判断、离子移动方向，电极反应书写判断，新型二次电池的原理分析：充、放电时两极反应的书写判断，如T3、T4。(3)电解池：电解原理：两极判断，离子移向，电极反应书写判断，电解原理应用：物质制备，如T6、T7。(4)电化学、外加电流阴极的保护原理，如T5。预测2020年高考在盖斯定律的有关应用计算和电化学原理实际应用及间接电化学原理分析等角度加强命题。特别是电化学原理及应用要注意领悟。反应热与盖斯定律的有关计算(对应学生用书第22页)1理解化学反应热效应的两种角度(1)从微观的角度说，反应热是旧化学键断裂吸收的能量与新化学键形成放出的能量的差值，即

16、ab。如图所示：a表示旧化学键断裂吸收的能量；b表示新化学键形成放出的能量；c表示反应热。(2)从宏观的角度说，反应热是生成物的能量与反应物自身能量的差值，即E2E1。2盖斯定律中的三种定量关系转化类型反应热间的关系aAB、ABH1aH2H1H2HH1H23“五步”分析法突破盖斯定律的计算(1)示例(2017全国卷，节选)已知：As(s)H2(g)2O2(g)=H3AsO4(s)H1H2(g)O2(g)=H2O(l)H22As(s)O2(g)=As2O5(s)H3则反应As2O5(s)3H2O(l)=2H3AsO4(s)的H_。解答思路答案2H13H2H3(2)思维模板化学反应能量图像分析与H

17、的基本计算1叔丁基氯与碱溶液经两步反应得到叔丁基醇，反应(CH3)3CClOH(CH3)3COHCl的能量与反应过程如图所示：下列说法正确的是 ()A该反应为吸热反应B(CH3)3C比(CH3)3CCl稳定C第一步反应一定比第二步反应快D增大碱的浓度和升高温度均可加快反应速率DA项，由图像可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，该反应为放热反应，错误；B项，由图像可知，(CH3)3C、Cl的能量总和比(CH3)3CCl高，能量越高越不稳定，错误；C项，第一步反应的活化能大，反应肯定慢，错误2北京时间2018年8月18日晚第十八届亚洲运动会在印度尼西亚正式开幕，本次亚运会火炬的燃料是丙烷，亚运圣

18、火将体育精神代代相传。已知25 ，101 kPa下：化学键CHCCO=OC=OHO键能/ (kJmol1)415331498745465(丙烷燃烧过程中不考虑其他能量转化)。下列说法正确的是 ()A火炬中丙烷完全燃烧的热化学方程式为C3H85O2=3CO24H2OH1 718 kJmol1BC3H8(g)5O2(g)=3CO2(g)4H2O(g)HH3 BH1H3B设计路径为且H1H2H3。6(2019衡水金卷，节选)(1)已知：.2NO(g)O2(g) 2NO2(g)H1113 kJmol1；.NO(g)O3(g) NO2(g)O2(g)H2199 kJmol1；.N2O4(g) 2NO2(

19、g)H355.3 kJmol1；.4NO2(g)O2(g) 2N2O5(g)H457 kJmol1。则反应6NO2(g)O3(g) 3N2O5(g)H_ kJmol1。(2)已知：N2(g)O2(g)=2NO(g)H180.5 kJmol1C(s)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJmol12C(s)O2(g)=2CO(g)H221 kJmol1若某反应的平衡常数表达式为K，请写出此反应的热化学方程式：_。解析(1)根据盖斯定律(32)得：6NO2(g)O3(g) 3N2O5(g)H(57 kJmol1)3(199 kJmol1)2(113 kJmol1)288 kJmol1。(2)根据

20、平衡常数表达式可写出目标反应，然后根据盖斯定律可知H180.5(221)2(393.5) kJmol1746.5 kJmol1。答案(1)228(2)2NO(g)2CO(g) N2(g)2CO2(g)H746.5 kJmol17(1)(2019长沙、长郡中学模拟)已知：H2(g)、CH3OH(l)的燃烧热(H)分别为285.8 kJmol1和726.5 kJmol1；CH3OH(l)=CH3OH(g)H35.2 kJmol1；H2O(l)=H2O(g)H44 kJmol1。则CO2(g)3H2(g) CH3OH(g)H2O(g)H_ kJmol1。(2)(2019济宁一模)尿素CO(NH2)2是一种非常重要的高效氮肥，工业上以NH3、CO2为原料生产尿素，该反应实际为两步反应：第一步：2NH3(g)CO2(g) H2NCOONH4(s)H272 kJ