專題六化學反應與能量

明?課程標準

MINGKECHENGBIAOZHUN對應學生用書學案P53

1.認識化學能可以與熱能、電能等其他形式能量之間相互轉化，能量的轉化遵循能量

守恒定律。知道內能是體系內物質的各種能量的總和，受溫度、壓強、物質的聚集妝態的影

響。

2.認識化學能與熱能的相互轉化，恒溫恒壓條件下化學反應的反應熱可以用蛤變表示，

了解蓋斯定律及其簡單應用。

3.認識化學能與電能相互轉化的實際意義及其重要應用。了解原電池及常見化學電源

的工作原理。了解電解池的工作原理，認識電解在實現物質轉化和儲存能量中的具體應用。

了解金屬發生電化學腐蝕的本質，知道金屬腐蝕的危害，了解防止金屬腐蝕的措施。

品?圖考真題

PINGAOKAOZHENTI對應學生用書學案P53

真題細研

I.(2022?全國甲卷)一種水性電解液Zn-MnCh離子選擇雙隔膜電池如圖所示(KOH溶液

中，Zr?+以Zn(OH)廠存在)。電池放電時，下列敘述錯誤的是(A)

MnO?電極離子選擇隔膜Zn電極

JL/\X

［忠):怖7ks6：落/；

inm

A.ii區的K+通過隔膜向in區遷移

B.I區的SOF通過隔膜向II區遷移

_b2+

C.MnCh電極反應：MnO2+2e+4H=Mn4-2H2O

-2

D.電池總反應：Zn+4OH+MnO2+4H=Zn(OH)i-+Mn*+2H2O

【解析】根據圖示的電池結構和題目所給信息可知，HI區Zn為電池的負極，電極反

應為Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)i~,I區MnO2為電池的正極，電極反應為MnO2+2e~+4H

+==MM'+2H2O;也池在工作過程中，由于兩個離子選擇隔膜沒有指明的陽離子隔膜還是

陰離子隔膜，故兩個離子隔膜均可以通過陰、陽離子，因此可以得到I區消耗H+,生成

Mn2+,II區的K+向I區移動或I區的SOT向II區移動.IH區消耗OH',生成Zn(OH)F.

n區的sol向ni區移動或ni區的K+向n區移動。根據分析，U區的K+只能向I區移動，

A錯誤：根據分析，【區妁SO干向II區移動，B正確；MnO2電極的電極反應式為M1102+

-+2+

2e4-4H=Mn+2H2O,C正確；電池的總反應為Zn+4OH—+MnO2+4H+=Zn(OH)r

+M/++2H2O,D正確。

2.(2022?全國乙卷)口一02電池比能量高，在汽車、航天等領域具有良好的應用前景。

近年來科學家研究了一種光照充電Li—Ch電池(如圖所示)。光照時，光催化電極產生電子(e

)和空穴面),驅動陰極反應(Li/+e=Li)和陽極反應(Li2O2+2h+=2L「+O2)對電池進行

充電。下列敘述錯誤的是［C)

A.充電時，電池的總反應Li2O2=2Li+O2

B.充電效率與光照產生的電子和空穴量有關

C.放電時，Li+從正極穿過離子交換膜向負極遷移

D.放電時，正極發生反應。2+23+2屋=口2。2

【解析】光照時，光催化電極產生電子和空穴，駢動陰極反應和陽極反應對電池進行

充電，結合陰極反應和陽極反應，充電時電池的總反應為Li2O2=2Li+O2,A正確：充電

時，光照光傕化電極產生電子和空穴，陰極反應與電子有關，陽極反應與空穴有關，故充電

效率與光照產生的電子和空穴量有關，B正確；放電時，金屬Li電極為負極，光催化電極

為正極，Li卡從負極穿過離子交換膜向正極遷移，C錯誤：放電時總反應為2Li+O2==LiQ2,

+-

正極反應為O24-2Li4-2e=Li2O2,D正確。

3.(2021.全國甲卷)乙醛酸是一種重要的化工中間體，可用如下圖所示的電化學裝置合

成。圖中的雙極膜中間層中的HzO解離為H+和0H,并在直流電場作用下分別向兩極遷移。

下列說法正確的是(D)

-----------------電源-------------------1

0000

IIII

鉛HO—C—C—HH-C-C—HBr,

電/（乙酹酸）

極

\00

IIII

HO—C—C—0HHO-1!—/!—H

（乙二酸）（乙醍酸）

飽和乙二酸溶液雙極膜乙二修+KBr酸溶液

A.KBr在上述電化學合成過程中只起電解質的作用

B.陽極上的反應式為HO—C—C—OH+2FT+

00

IIII

2e~^=HO—C—C—H+H2O

C.制得2mol乙醛酸，理論上外電路中遷移了1mol

電子

D.雙極膜中間層中的H'在外電場作用下向鉛電極方向遷移

【解析】KBr在上述也化學合成過程中除作電解質外，同時還是電解過程中陽極的反

應物，生成的Bn為乙二醛制備乙醛酸的中間產物,A錯誤；陽極上為失去電子生成Bm

Bn將乙二酷氧化為乙酪酸，B錯誤；電解過程中陰陽極均生成乙醛酸，1mol乙二酸生成1

mol乙醛酸轉移電子為2mol,Imol乙二醛生成1mol乙醛酸轉移電子為2mol,根據轉移

電子守恒可知每生成1mol乙醛酸轉移電子為1mol,因此制得2mol乙醛酸時，理論上外

電路中遷移了2moi電子，C錯誤：雙極膜中間層的H+在外電場作用下移向陰極,即H+移

向鉛電極，D正確。

4.（2021?全國乙卷）沿海電廠采用海水為冷卻水，但在排水管中生物的附著和滋生會阻

礙冷卻水排放并降低冷卻效率，為解決這一問題，通常在管道口設置一對惰性電極（如圖所

示），通入一定的電流。

陽極

海水

、陰極

下列敘述錯誤的是（D）

A.陽極發生將海水中的0一氧化生成CL的反應

B.管道中可以生成氧化滅殺附著生物的NaClO

C.陰極生成的H2應及時通風稀釋安全地排入大氣

D.陽極表面形成的Mg（0H）2等積垢需要定期清理

【解析】海水中除了水，還含有大量的Na*、Cl\Mg2+等，根據題干信息可知，裝

置的原理是利用惰性電極電解海水，陽極區溶液中的C「會優先失電子生成Ck,陰極區FLO

優先得電子生成H2和OH,結合海水成分及電解產物分析解答。陽極區海水中的C「會優

先失去電子生成Cb,發生氧化反應，A正確；設置的裝置為電解池原理，根據分析知，陽

極區生成的CL與陰極區生成的OH在管道中會發生反應生成NaCI、NaQO和H2O,其中

NaClO具有強氧化性，可氧化滅殺附著的生物，B正確；因為H?是易燃性氣體，所以陽極

區生成的Hz需及時通風稀釋，安全地排入大氣，以排除安全隱患，C正確；陰極的電極反

應式為2H2O+2e--H2f+2OH,會使海水中的Mg2+沉淀積垢，所以陰極表面會形成

Mg(0H)2等積垢需定期清理，D錯誤。

5.(2020?全國卷I,12)科學家近年發明/一種新型Zn—CCh水介質電池。電池示意圖

如圖，電極為金屬鋅和選擇性催化材料，放電時，溫室氣體CO2被轉化為儲氫物質甲酸等，

為解決環境和能源問題提供了一種新途徑。

下列說法錯誤的是(D)

A.放電時，負極反應為Zn—2b+4OH-=Zn(OH)r

B.放電時，ImolCOz轉化為HCOOH,轉移的電子數為2moi

C.充電時，電池總反應為2Zn(OH)/一2Zn+O21+4OH+2H2O

D.充電時，正極溶液中OFF濃度升高

【解析】放電時，負極上Zn發生氧化反應，電極反應式為Zn-2e-+40H一

=Zn(OH)r,故A正確；放電時，CCh轉化為HCOOH,C元素化合價降低2,則ImolCO2

轉化為HCOOH時，轉移2moi電子，故B正確；充電時，陽極上叢0轉化為O2,陰極上

Zn(OH)/轉化為Zn,電池總反應為2Zn(OH)r=2Zn+O2t+4OH-+2H2O,故C正確；

充電,時，正極即為陽極，電極反應式為2H2O-4e-==4H++O2f,溶液中H+濃度增大，溶

液中c(H+)YOH—)=Kw,溫度不變時，心，不變，因此溶液中OH一濃度降低，故D錯誤。

6.(2020?全國卷H,12)電致變色器件可智能調控太陽光透過率，從而實現節能。下圖

是某電致變色器件的示意圖。當通電時，Ag.注入到無色WCh薄膜中，生成Ag’WCh，器件

呈現藍色，對于該變化過程，下列敘述錯誤的是(C)

A.Ag為陽極

B.Ag十由銀電極向變色層遷移

C.W元素的化合價升高

D.總反應為WO3+xAg=AgvWO3

【解析】通電時，Ag電極有Ag卡生成，故Ag電極為陽極，故A項正確；通電時電

致變色層變藍色，說明有Ag*從Ag電極經固體電解質進入電,致變色層，故B項正確；該過

程中，W由WOa的+6價降低到Ag、WO3中的+(6一％)價，故C項錯誤；該電解池中陽極

即Ag電極上發生的電極反應為xAg—xe-=xAg+,而另一極陰極上發生的電極反應為WO3

+xAg+xe-=AgvWO3,故發生的總反應式為.rAg+W03^=AgvWO3,故D項正確。

7.(2020.全國卷IH,12)一種高性能的堿性硼化鋼(VB?)一空氣電池如下圖所示，其中在

VB?電極發生反應：丫82+1601<—11鼠=丫01+28(0田4'+41420。該電池工作時，下列

說法錯誤的是(B)

負我

KOH溶液高子選擇性膜

A.負載通過電子時，有(標準狀況)02參與反應

B.正極區溶液的pH降低、負極區溶液的pH升高

C.電池總反應為4VB2+IlO24-20OH-+6H2O=8B(OH)7+4VOF

D.電流由復合碳電極經負載、VB2電極、KOH溶液回到復合碳電極

【解析】根據圖示的電池結構，左側VB2發生失電子的反應生成VO廠和B(OH)],

反應的電極方程式如題干所示，右側空氣中的氧氣發生好電子的反應生成OH,反應的電

-

極方程式為02+4e+2H2O=4OH",電池的總反應方程式為4VB2+11O2+20OH"+

6H2O=8B(OH)7+4V0f0當負極通過0.04mol電子時，正極也通過0.04mol電子，根據

正極的電極方程式，通過0.04mol電子消耗0.()1mol氧氣，在標況下為0.224L,A正確：

反應過程中正極生成大量的OFT使正極區pH升高，負極消耗OK使負極區OH.濃度減小

pH降低，B錯誤；根據分析，電池的總反應為4VB2+IIO2+2OOH-+6H2O=8B(OH)I+

4vor,C正確：電池中，電子由VB2電極經負載流向復合碳電極，電流流向與電子流向相

反，則電流流向為復合碳也極-*負載fVB?電極一KOH溶液一復合碳電極，D正確。

8.(2022?全國乙卷節選)油氣開采、石油化工、煤化工等行業廢氣普遍含有的硫化氫，

需要回收處理并加以利用“回答下列問題：

(1)已知下列反應的熱化學方程式：

①2H2s(g)+3O2(g)=2SCh(g)+2H2O(g)

△Hi=-1036kJmo「

②4H2s(g)+2SO2(g)=3S2(g)+4H2O(g)NH?=94kJ?mo「

③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)A，3=-484kJmol_1

計算H2s熱分解反應④2H2s(g)=S2(g)+2H2(g)的AA=170kJmol」。

(2)較普遍采用的H2s處埋方法是克勞斯工藝。即利用反應①和②生成單質硫。另?種

方法是：利用反應④高溫熱分解H2S。相比克勞斯工藝，高溫熱分解方法的優點是副產物氫

氣可作燃料，缺點是耗能高。

【解析】⑴已知：①2H2s(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2(Xg)AH|=-1036kJ-troF1

-1

@4H2S(g)+2SO2(g)=3S2(g)4-4H2O(g)AH2=94kJ-mol

③2H2(g)+C)2(g)=2H2O(g)△”_?=-484kJ-nioF1

根據蓋斯定律(①+②)X；一③即得到2H2s(g)=Sz(g)+2H2(g)的A〃4=(—l036+

J

94)kJmor'x|4-484kJ/mol=170kJ-mol-1；

(2)根據蓋斯定律(①+②)xg可得2142s(g)+O2(g)=S2(g)+2H?O(g)△〃=(一1036+

94)kJmollx1=-314kJmol因此，克勞斯工藝的總反應是放熱反應；根據硫化氫分解

的化學方程式可知，高溫熱分解方法在生成單質硫的同時還有氯氣生成。因此，高溫熱分解

方法的優點是：可以獲得氫氣作燃料：但由于高溫分解H2s會消耗大量能量，所以其缺點

是耗能高O

9.(2021?全國甲卷節選)二氧化碳催化加氫制甲醇，有利于減少溫室氣體二氧化碳。二

氧化碳加氫制甲醇的總反應可表示為：

CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)

該反應一般認為通過如下步驟來實現：

,

?CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)△”產+41kJmor

_1

@CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)A“2=-90kJmol

總反應的A/7=-49kJmol1；若反應①為慢反應，下列示意圖中能體現上述反應能

量變化的是A(填標號),判斷的理由是△刊為正值，A%和為負值，反應①的活化能

大于反應②的。

體

體

系

系

能

的

址3:

Jco+i^2a

CO2-3HJCHJOH+HJO

反應進程

體

體

系

系

能

M能n

COJ43H：CH,0?+H,0

反應進程反應進程

CD

【解析】二氧化質加復制甲薛的總反應可表示為CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+

H2O(g),該反應一般認為通過如下步躲來實現：①CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)A//i

=+41kJmoF1,②CO(g)+2H2(g)=CH30H(g)AH=-90kJ-moF1,根據蓋斯定律可知，

①+②可得二氧化碳加氫制甲醇的總反應為CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)NH=

(+41kJmoL)+(—90kJmo「)=-49kJmoL;該反應總反應為放熱反應，因此生成物總

能量低于反應物總能量，反應①為慢反應，反應①的活化能高于反應②，同時反應①的反應

物總能量低于生成物總能量，反應②的反應物總能量高亍生成物總能量，故示意圖中能體現

反應能量變化的是A項。

1().(2020.全國卷I,28節選)硫酸是一種重要的基本化工產品，接觸法制硫酸生產中

的關鍵工序是SO2的催化氧化：SO2(g)+|o2(g)型鯉瑞O3(g)A^=-98kJmoI回答下

列問題：

機催化劑參與反應的能量變化如圖所示，V2O5G)與S02(g)反應生成VOSO4(s)和VQm)

的熱化學方程式為2V2O次)+2SO2(g)2VOSO&(S)+V2OMS)A〃=-351kJmoL°

能VO()SO,(g)

a248+

AA72=-24kJ?mol"

VO(s)SO(g)

+取?25+2

A〃產-399-mol'1

2VOSO4(S)

反應過程

1

【解析】由題中信息可知：①SO2(g)+1o2(g)SO3(g)AH=-98kJ-moF

②V2O4G)+SO3(g)V2O5(s)+SO2(g)

1

AW2=-24kJmor

③V2O4⑸+2so3(g)2VOSO4(S)

A”]=-399kJ-mol-1

根據蓋斯定律可知，③一②X2得2V2O5(s)+2SO?(g)2VOSO4(S)+V2O4(S),則A"

=AHL2A”2=(-399kJmol_,)-(-24kJ?mo「)X2=-351kJ-moF1,所以該反應的熱化

學方程式為2V2O5(s)+2SCh(g)2VOSO4(S)+V2O4(S)AH=-351kJ-moFL

11.(2020.全國卷II,28節選)CH』和CO2都是比較穩定的分子，科學家利用電化學裝

置實現兩種分子的耦合轉化，其原理如下圖所示：

(1)陰極上的反應式為CCh+2e=CO+O2。

⑵若生成的乙烯和乙烷的體積比為2：1,則消耗的CH4和CO2體積比為6：5.

【解析】（1）由圖可知，C02在陰極得電子發生還原反應，電極反應為CO2+2e-=CO

+。2一；Q）令生成乙飾和乙烷分別為2體積和1體積，根據阿伏加德羅定律，同溫同壓下，

氣體體積比等于物質的量之比，再根據得失電子守恒，得到發生的總反應為6cH4+

5CO2=2C2H4+C2H6+5H2O+5CO,即消耗CH4^CO2的體積比為6：5。

考情預判

化學能與熱能是高考必考知識點，且考查形式固定，主要以填空題型考查，預測未來高

考中仍會以非選擇題的形式與化學平衡相結合考查熱化學方程式的書寫、蓋斯定律的應用、

反應熱的計算，偶爾在選擇題型中考查反應熱的大小比較。

高考每年都會結合圖形考查原電池原理或電解池原理在工業生產中的應用。建議在備考

過程中加強對新型燃料電池、新型可充電電池的關注。

近幾年全國卷高考化學試題中均涉及電化學知識，并且試題的背景較為新穎，對考生分

析問題的能力提出了較高要求。預測在2023年的高考命題中，在題型上仍以傳統題型為主，

以某一個非水溶液電池為背景考查以原電池為主的電化學知識。依托于某一新型可充電電池

示意圖，考查原電池的工作原理及其電極反應式的書寫，電極材料以及電極反應的判斷，溶

液pH的變化是高考命題的熱點?？季V中對原電池的要求達到了“理解”的級別，因此，通

過一個新型電池裝置考查原甩池的知識以及金屬的腐蝕和綠色能源的開發，即突出了使考生

了解新科技的發展，又達到了選拔優秀生的目的。

悟核心要點

WUHEXINYAODIAN對應學生用書學案P56

考點一化學能與熱能

核心知識整合

1.從兩種角度理解化學反應熱

反應能物f的it《f.舞髀徒量

反應熱總的狀h\總能m

生成物的反應物的

圖示總能n『一總能發

放熱反應過點一一反應過程,

A//<0AH>0

微觀宏觀

圖像。表示斷裂舊化學犍吸收的能〃表示反應物的活化能；

分析量；b表示活化分子形成生成物釋放的

人表示生成新化學鍵放出的能能量；

量；c表示反應熱

C表示反應熱

△”的△〃=〃(生成物)一〃(反應物)

計算△〃=￡E(反應物鍵能)一EE(生成物健能)

2.熱化學方程式書寫注意事項

(1)注意△”的單位：△”的單位為kJ-moL。

⑵注意測定條件：絕大多數的反應熱△，是在25℃、lOlkPa下測定的，此時可不注明

溫度和壓強。

(3)注意熱化學方程式中的化學計量數：熱化學方程式的化學計量數可以是整數，也可

以是分數。

(4)注意物質的聚集狀態：氣體用“g”，液體用“1”，固體用“s”，溶液用“aq”。熱化學方

程式中不用“t”和“I”。

(5)注意A”的數值與符號：如果化學計量數加倍，則△”也要加倍。逆反應的反應熱與

正反應的反應熱數值相等，但符號相反。

(6)對于具有同素異形體的物質，除了要注明聚集狀態外，還要注明物質的名稱。

如：①S(單斜，s)4-O2(g)=SO2(g)

△H=-297.16kJmo「

②S（正交，s）+O2（g）=SO2（g）

A，2=-296.83kJmoL

③S（單斜，s）=S（正交，s）△”3=-0.33kJ-mol-

關鍵能力?突破

-C考向I化學反應中的能量變化圖像分析

??典例1(2021?重慶模擬)甲烷燃燒時的能量變化如圖，有關說法正確的是(D)

反應過程

圖1

A.圖1中反應為CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△”=+

3

B.圖2中反應為CH4（g）+^O2（g）=CO（g）+2H2O（g）NH=-

C.由圖可以推知CO?和CO相比，CO更穩定

D.由圖可以推得C0（g）+5O2（g）=CO2（g）AH=-283kJ/mol

【解析】根據圖1中信息得到該反應是放熱反應，即有CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+

2H2O（1）A〃=-890.3kJ；mol,故A錯誤：根據圖2中信息得到H2O⑴，因此反應：CH4（g）

3

+2°2（g）=CO（g）+2H2O（1）△/7=-607.3kj/mol,故B錯誤；CO?和CO相比，無法知道

CO2和CO誰的能量高低，因此無法分析誰更穩定，故C錯誤；根據第一個熱化學方程式減

去第二個熱化學方程式推得：CO（g）+|o2（g）=CO2（g）AH=-283kJ/mol,故D正確。

方法技巧

解答能量變化圖像題的“4關鍵”

（1）反應熱不能取決于部分反應物能量和部分生成物能量的相對大小，即部分反應物能

量和部分生成物能量的相對大小不能決定反應是吸熱還是放熱。

（2）注意活化能在圖示（如圖）中的意義。

從反應物至最高點的能量數值表示正反應的活化能.印巴；從最高點至生成物的能量

數值表不逆反應的活化能，即出。

（3）催化劑只能影響正、逆反應的活化能，而不影響反應的△”<>

（4）設計反應熱的有關計算時，要切實注意圖示中反應物和生成物的物質的量。

〔遷移應用〕

1.（2022?保定模擬）苯親電取代反應中鹵代反應的反應進程與能量變化曲線如圖所示,

下列說法正確的是（B：|

反應講程

A.反應分三步進行，且各步均為吸熱反應

B.決速步的活化能是

C.總反應的△”=AEI+A&+AE3

D.升溫既能加快反應速率，又能提高該鹵代反應的平衡轉化率

【解析】根據圖中信息得出前兩步是吸熱反應，第三步是放熱反應，故A錯誤；第

二步活化能最大，是整個反應的決速步臊，其活化能是A&,故B正確；總反應的始變是生

成物總能量減去反應物總能量或反應物的活化能減去生成物活化能，因此bH,bE\+XE?+

△￡,故C錯誤；由于總反應是放熱反應，故升溫可以加快反應速率，平衡逆向移動，因此

不能提高該鹵代反應的平衡轉化率，故D錯誤。

-C考向2反應歷程、催化機理的分析應用

0

典例2(2022?濰坊模擬)碳酸二甲酯DMC(00)是一種低毒、性能優良的

有機合成中間體，科學家提出了新的合成方案(吸附在催化劑表面上的物種用*標注)，反應

機理如圖所示。

ISO

,洋=過渡態DICHQCOOCH-H/HHO?

S1201A1.“旋：II6.I11X6

密型：L、r-

iso

2CH.OH，，過渡'、."25，'；:

,HO-，，態I'號匕~''.4I.9：

至w

CO.:ec?八,…，…CHjOCOOCH^+H.O^HO??

￡0

-40

2CH,OH?“IO…CO：?CHQCOO?WH,OH“Hq?

反?濟科

下列說法錯誤的是(D)

A.HO?降低了反應的活化能

B.過程CH30H*+HO*=CH30*+H20*是該反應的決速步驟

C.過程中既有H—0鍵的斷裂，又有H—0鍵的形成

D.吸附和脫附過程中共吸收的能量

【解析】HO?在反應前參與反應，反應后又生成，作催化劑，降低了反應的活化能，

提高化學反應速率，A正確；決速步驟一般伴有的是能量的落差大，活化能大的步驟即決速

步驟，由圖示可知生成過渡態I時的所需的活化能最大，所以CH30H*+HO：=CH30*+

H2O*是該反應的決速步驟，B正確；過程中甲碑反應時有H—0鍵的斷裂，生成水時有H—0

鍵的形成，C正確；吸附和脫附過程中共吸收的能量為終態減去始態的能量，始態相對能量

為0eV,終態相對能量為XIO?eV,則吸附和脫附過程中共吸收的能量為X10“eV,D錯誤。

挽型構比

解答化學反應歷程試題的思維模型

(1)第一步準確轉化

解決新信息圖像題，一定要理解圖像信息所表示的機理及過程，對所求問題向已有知識

進行恰當的轉化。

(2)第二步方法的進取

對新信息題可以采用一般到特殊的特例法，在理解題目信息的本質的基礎上，從邏輯推

理的角度進行解答。

⑶第三步仔細審讀題目

嚴格按新信息的指代機理，解答問題時要避免課本知識或者已有知識對新信息問題的干

擾。

〔遷移應用〕

2.(2022?鄭州模擬)某反應可有效降低汽車尾氣污染物的排放，其反應熱△〃=-

620.9kJmor,o一定條件下該反應經歷三個基元反應階段，反應歷程如圖所示(TS表示過渡

態)。下列說法正確的是(D)

A相時旋尸)

TSI廠1

300.0

200.0

199.2.

100.0

1).0

-100.0產.VO

-200.0

oo

?300.0

TOO.。反應②

-SOO.O

-60C.0

A.AE=

B.三個基元反應中只有③是放熱反應

C.該化學反應的速棗主要由反應②決定

D.該過程的總反應為2cO+2NO=N2+2CO2

【解析】圖中△￡=-[-----(-)1=554.9kJ-mol-1,故A錯誤；由圖可知，三個基

元反應中，反應②和反應③的反應物總能量大于生成物的總能量，屬于放熱反應，故B錯

誤；正反應活化能最大的是反應③，活化能越大反應速率越慢，整個反應由最慢的一步決定，

則該化學反應的速率主要由反應③決定，故C錯誤；由始態和終態可知，該過程的總反應

為2cO+2NO=N2+2CCh,故D正確。

-C考向3反應熱的計算及熱化學方程式的書寫

??I典例3(2021?南京模擬)隨著化石能源的減少，新能源的開發利用日益迫切。

(l)Bunsen熱化學循環制氫工藝由下列三個反應組成：

SO2(g)+I2(g)+2H2O(g)=2HI(g)+H2SO4(1)AM=akJmo「

2H2SO4⑴=2H：jO(g)+2SO2(g)+O2(g)AW2=/?kJ-mol1

2HI(g)=H2(g)+h(g)△%=ckJmo]1

則：2H2O(g)=2H2(g)+C)2(g)△〃=2a+4+2ckJmolL

(2)硅光電池作為電源已廣泛應用于人造衛星、燈塔和無人氣象站等，工業制備純硅的

反應為2H2(g)+SiCL(g)=Si(s)+4HCl(g)△”=+24Q4kJ-mo「。若將生成的HC1通入

lOOmLlmolL-1的NaOH溶液中恰好完全反應，則在此制備純硅反應過程中的熱效應是土

kJo

⑶據粗略統計，我國沒有經過處理便排放的焦爐煤氣已超過250億立方米，這不僅是

能源的浪費，也對環境造成極大污染。為解決這一問題，我國在2004年起已利用焦爐煤氣

制取甲醇及二甲醛。已知CO中的C與O之間為三健連接，且合成甲醇的主要反應原理為

CO(g)+2H2(g)=CH3OHig)△從表中所列為常見化學鍵的鍵能數據：

化學鍵C—CC—HH—HC—OgoH—O

鍵能/kJ?mol13484144361032464

則該反應的\H=-kJmoF'o

(4)以CO?。和H2?為原料合成甲醉，反應的能量變化如圖1所示。

補全上圖：圖中A處應填入1molCO?(g)+3molH?(g)。

(5)恒溫恒容條件下，硫可以發生如下轉化，其反應過程和能量關系如圖2所示。

反應過程

圖2

己知：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)A”=-196.6kJmoL。

①寫出能表示硫的燃燒熱的熱化學方程式：S(s)+O2(g)=SO2(g)AH=-297kLmol

②A“2=-kJmol，

1

【解析】⑴反應①：SO2(g)+I2(g)+2H2O(g)=2HI(g)+H2SO4(1)△/7)=?kJ-moF,

-1

反應②：2H2SOMl)=2H2O(g)+2SO2(g)+O2(g)A//2=^kj-mol,反應③：2Hl(g)=H2(g)

+I2(g)A“3=ckJ?moL則：按蓋斯定律由①X2+②+③義2得到2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)

A//=(2a+b+2c)kJmo「；

(2)HC1通入100mL1mol-L-1的NaOH溶液中恰好完全反應，則HCI的物質的量為0.1

mol,按熱化學方程式：2H2(g)+Si04(g)=Si(s)+4HCl(g)AH=+240.4kJ-moF1:在此制

備純硅反應過程中生成0.1molHCI熱效應是+24°/尸二』*o.]mol=+6.01kJ：

(3)蛤變=反應物總鍵能之和一生成物總鍵能之和，依據圖表提供的化學徒的鍵能CO(g)

_1-1

+2H2(g)=CH3OH(g)A/7=l032kJmol+2X436kJmo「一(3X414kJ-mol+326.8

kJmol-'+464kJ-mol-,)=-128.8kJ-mol-1;

(4)以CO2(g)和Hz(g)為原料合成甲醇，反應方程式為CO2(g)+3H2(g)CH30H(g)+

比0。由反應的能量變化圖知，熱化學方程式為CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

AH=-50kJ-mor1,則圖中A處應填入1molCOz(g)+3molH：(g):

(5)①燃燒熱是指1mol可燃物完全燃燒生成穩定的氧化物放出的熱量，所以，硫的物質

的量為Imol。由圖可知1molS(s)完全燃燒放出的熱量為297kJ,所以，硫的燃燒熱的熱化

1

學方程式S(s)+O2(g)=SO2(g)△”=一297kJmor：

②由圖可知，參加反應的〃(SC>2)=1mol—0.2moi=0.8mol,根據熱化學方程式：

2SO2(g)+O2(g)2SOj(g)AH=-196.6kJ-moF'c

A〃2=XNH=X(-196.6kJmo「)=-78.64kJmoF'o

方弦技巧

熱化學方程式書寫與正誤判斷易出現的5種常見錯誤

(1)“+”“”漏寫或使用不正確。如放熱反應未標“一”。

(2)單位與熱量Q單位混淆。AH的單位為“kJmo「(或kJ/mol)”，易錯寫成“kJ、

(3)物質的狀態標注不正確。s、1、g和aq分別表示固態、液態、氣態和水溶液。

(4)A”的數值不正確c即的數值必須與方程式中的化學計量數相對應。

(5)對概念的理解不正確。如燃燒熱是指1mol可燃物，且生成CCh(g)、氏0⑴、SO2(g)

等：中和熱是指1molH*和1molOH一生成1mol%0(1)。

〔遷移應用〕

3.(2021?昆明一中高三質檢節選)甲酸是基本有機化工原料之一，廣泛用于農藥、皮革、

染料、醫藥和橡膠等工業，

(1)已知熱化學方程式：

I：HCOOH(g)CO(g)+H2O(g)

AM=+72.6kJmo「；

II：2CO(g)+O2(g)2cO2?

,

AA/2=-566.0kJmor；

in：2H2(g)+O2(g)2H20(g)

△”3=-483.6kJmo「

則反應IV：CO2(g)+H2(g)HCOOH(g)的NH=-kJmol!

(2)查閱資料知在過渡金屬催化劑存在下，CO2(g)和h(g)合成HCOOH(g)的反應分兩步

進行：第一步：CO2(g)+H2(g)+M(s)=MHCOOH(s)；則第二步反應的方程式為

MHCOOH(s)=HCOOH(g)+M(s)。

-1

【解析】(1)已知【：HCOOH(g)CO(g)+H2O(g)A/7)=4-72.6kJ-mol；II：2C0(g)

1

+O2(g)2c02(g)AH2=-566.0kJmor：III:2H2(g)+O2(g)2H2O(g)A/73=-

-1111

483.6kJ-mol:根據蓋斯定律，由01義義一一X；得反應IV：CO2(g)+H2(g)=HCOOH(g)

△"=(-483.6kJmoi-,)X^-72.6kJmol-1-(-566.0kJmol-,)x1=-31.4kJ-moF1;

(2)CO2(g)和H2(g)合成HCOOH(g)的總反應為CO2(g)+H2(g)=HCOOH(g)；第一步：CO2(g)

+H2(g)+M(s)=MHCOOH(s);總反應減去第一步反應可得第二步反應的方程式為

MHCOOH(s)=HCOOH(g)J-M(s)?

考點二化學能與電能

核心知識?整合

1.原電池,電解池的工作原理

外電一電子

1—*沿著恃載傳遞-------1

.1?1.1.

原電池軟化士負班正4丫;還加

反應.t,反應

向1__內電路_____________1向

電簫班

電解池與由actii:毀相在與也融依極和連

(陽極為惰gw-i|mj鯉產*反應

|PI?/fmwr

性電極)1"'”1-—液1----1林川

2.正、負極和陰、陽極的判斷方法

較不沽it614-

1拘E力曲?成牙電力金E

T火化反應

2電/反亞一還好戊泣-nm

原電池J41TMIH*電f海人卜瞳T電子就出

屯械墻重或有不看常第

氣體戶工等I-I

?AfttlH-RIMfttli4

電解池

3.新型化學電源中電極反應式的書寫

(1)書寫步驟

|列物7I負極反應式:符合“還原劑-“e?輒化產物”的形式

I寫茶猛正極反應式:符合“舸化制+”c?還原產物”的形式

檢音是否符合匣子守恒.電荷守帆；若是酸性介質：

多余的“0”加“H?”轉化為HQ.不能出現（）"；

若是減性介質:多余的"O"加"H,（r轉化為O