内容正文:
大题突破(一) 反应原理综合题
【题型特点与分析】 化学反应原理综合题以真实情境为载体、多模块知识整合为核心、图像与计算为突破点,全面考查学生的化学学科素养和问题解决能力。试题常以碳中和(如CO2转化为甲醇)、新能源开发(如氢燃料电池)、资源循环利用(如盐湖提锂)等热点为情境,将热化学、电化学、反应速率与平衡、电解质溶液等模块知识交叉命题,解答时需灵活调用守恒思想(电荷守恒、电子守恒)、动态平衡观(勒夏特列原理)等核心工具。通过系统掌握题型特点、核心考点与解题策略,结合真题训练与思维建模,可有效提升化学反应原理综合题的解题能力,在高考中实现高分突破。
【热点题空·逐项突破】
热点题空1 反应热的计算 ►对应学生用书P71
核心知识
1.计算反应热的方法
(1)根据物质能量的变化计算
①ΔH=E(生成物的总能量)-E(反应物的总能量)
②从活化能角度分析计算
ΔH=Ea(正反应的活化能)-Ea(逆反应的活化能)
(2)根据键能数据计算
ΔH=E(反应物的键能总和)-E(生成物的键能总和)
(3)根据盖斯定律计算
①思维模型
②反应热计算技巧
同边加号异边负,焓的变化跟系数。
2.热化学方程式书写注意事项
(1)注意ΔH符号及单位:逆反应的反应热与正反应的反应热数值相等,但符号相反。
(2)注意热化学方程式中的化学计量数,如果化学计量数加倍,则ΔH也要加倍。
(3)注意物质的聚集状态:气体用“g”,液体用“l”,固体用“s”,溶液用“aq”。对于具有同素异形体的物质,除了要注明聚集状态外,还要注明物质的名称。
(4)热化学方程式中可不写反应条件,不用“↑”和“↓”。
真题精研
1.(2025·黑吉辽蒙高考节选)乙二醇是一种重要化工原料,以合成气 (CO、H2)为原料合成乙二醇具有重要意义。2CO(g)+3H2(g)HOCH2CH2OH(g)。
已知CO(g)、H2(g)、HOCH2CH2OH(g)的燃烧热(ΔH)分别为-a kJ·mol-1、-b kJ·mol-1、-c kJ·mol-1,则上述合成反应的ΔH=________kJ·mol-1(用a、b和c表示)。
解析:燃烧热是指在101 kPa时,1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物所放出的热量,则根据已知条件可以写出热化学方程式:①CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH1=-a kJ·mol-1、②H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH2=-b kJ·mol-1、③HOCH2CH2OH(g)+O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l) ΔH3=-c kJ·mol-1,根据盖斯定律,题给反应=2×反应①+3×反应②-反应③,故合成反应的ΔH=(-2a-3b+c) kJ·mol-1。
答案:-2a-3b+c(或c-2a-3b)
2.(2025·陕晋青宁高考节选)MgCO3/MgO循环在CO2捕获及转化等方面具有重要应用。科研人员设计了利用MgCO3与H2反应生成CH4的路线,主要反应如下:
Ⅰ.MgCO3(s)===MgO(s)+CO2(g) ΔH1=+101 kJ·mol-1
Ⅱ.CO2(g)+4H2(g)===CH4(g)+2H2O(g) ΔH2=-166 kJ·mol-1
Ⅲ.CO2(g)+H2(g)===H2O(g)+CO(g) ΔH3=+41 kJ·mol-1
回答下列问题:
计算MgCO3(s)+4H2(g)===MgO(s)+2H2O(g)+CH4(g) ΔH4=____________kJ·mol-1。
答案:-65
模拟预测
1.(1)CO2与H2在某催化剂的作用下反应如图所示:
化学键
键能/
(kJ·mol-1)
436
326
803
464
414
写出该反应的热化学方程式:________________________________________
__________________________________________________________________。
(2)CO2催化加氢制CH3OH的一种反应历程如图所示(吸附在催化剂表面的物质用*标注,如CO表示CO2吸附在催化剂表面)。
该反应历程中决速步反应的化学方程式为_____________________________
_____________________________________________________________________________________________________________________________。
答案:(1)CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-46 kJ·mol-1
(2)CO2(g)+2H*+2H2(g)===COOH*+H*+2H2(g)[或CO2(g)+2H*===COOH*+H*或CO2(g)+H*===COOH*]
2.(2025·广西柳州模拟节选)将二氧化碳资源化是实现“碳中和”目标的重要手段。回答下列问题:
利用CH4和重整技术可获得合成气(主要成分为CO和H2),反应如下:
Ⅰ:CH4(g)+CO2(g)⥫⥬2CO(g)+2H2(g) ΔH1=+247 kJ·mol-1
Ⅱ:CO2(g)+H2(g)⥫⥬CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41 kJ·mol-1
反应CH4(g)+3CO2(g)⥫⥬4CO(g)+2H2O(g)的ΔH=________ kJ·mol-1,该反应活化能Ea(正)________Ea(逆)(填“>”“<”或“=”)。
解析:根据盖斯定律,反应Ⅰ+2×反应Ⅱ可得反应CH4(g)+3CO2(g)⥫⥬4CO(g)+2H2O(g)的ΔH=(247+2×41)kJ·mol-1=+329 kJ·mol-1,由ΔH=Ea(正)-Ea(逆)>0,则Ea(正)>Ea(逆)。
答案:+329 >
[课下巩固检测练(二十五)] 反应热的计算
(非选择题每题10分)
1.燃料的热值是指单位质量某种燃料完全燃烧放出的热量,其常用单位为kJ·kg-1。已知下列物质的燃烧热(25 ℃、101 kPa):
燃料
H2
CO
CH4
C8H18(辛烷)
燃烧热/
(kJ·mol-1)
285.8
283.0
890.3
5 518
据上表数据回答下列问题:
(1)试写出表示辛烷燃烧热的热化学方程式:__________________________
________________________________________________________________。
(2)CH4的热值约为____________(保留3位有效数字)。
(3)上表所列燃料的热值最大的是________(填化学式)。
答案:(1)C8H18(l)+O2(g)===8CO2(g)+9H2O(l) ΔH=-5 518 kJ·mol-1
(2)5.56×104 kJ·kg-1 (3)H2
2.目前HaberBosch法是工业合成氨的主要方式,其生产条件需要高温高压。为了有效降低能耗,过渡金属催化还原氮气合成氨被认为是具有巨大前景的替代方法。催化过程一般有吸附—解离—反应—脱附等过程,图示为N2和H2在固体催化剂表面合成氨反应路径的势能面图(部分数据略),其中“*”表示被催化剂吸附。
氨气的脱附是________(填“吸热”或“放热”)过程,合成氨的热化学方程式为__________________________________________________________________。
答案:吸热 N2(g)+3H2(g)===2NH3(g) ΔH=-92 kJ·mol-1
3.钌及其化合物在合成工业上有广泛用途,下图是用钌(Ru)基催化剂催化合成甲酸的过程。每生成92 g液态HCOOH放出62.4 kJ的热量。
根据图示写出该反应的热化学方程式:________________________________
_____________________________________________________________________。
解析:根据整个流程图可知,CO2(g)和H2(g)为反应物,生成物为HCOOH(l),92 g HCOOH的物质的量为=2 mol,所以生成1 mol HCOOH(l)放出31.2 kJ热量,热化学方程式为H2(g)+CO2(g)===HCOOH(l) ΔH=-31.2 kJ·mol-1。
答案:H2(g)+CO2(g)===HCOOH(l)
ΔH=-31.2 kJ·mol-1
4.(2024·安徽高考节选)乙烯是一种用途广泛的有机化工原料,由乙烷制乙烯的研究备受关注。回答下列问题:
【乙烷制乙烯】
C2H6氧化脱氢反应:
2C2H6(g)+O2(g)===2C2H4(g)+2H2O(g) ΔH1=-209.8 kJ·mol-1
C2H6(g)+CO2(g)===C2H4(g)+H2O(g)+CO(g)ΔH2=+178.1 kJ·mol-1
计算:2CO(g)+O2(g)===2CO2(g)ΔH3=________kJ·mol-1。
解析:ΔH3=ΔH1-2ΔH2=-566 kJ·mol-1。
答案:-566
5.(2024·甘肃高考节选)由SiCl4制备SiHCl3:SiCl4(g)+H2(g)===SiHCl3(g)+HCl(g) ΔH1=+74.22 kJ·mol-1(298 K)
已知SiHCl3(g)+H2(g)===Si(s)+3HCl(g) ΔH2=+219.29 kJ·mol-1(298 K)
298 K时,由SiCl4(g)+2H2(g)===Si(s)+4HCl(g)制备56 g硅______(填“吸”或“放”)热______ kJ。升高温度有利于制备硅的原因是___________________
__________________________________________________________。
解析:SiCl4(g)+2H2(g)===Si(s)+4HCl(g) ΔH=ΔH1+ΔH2=+74.22 kJ·mol-1+(+219.29 kJ·mol-1)=+293.51 kJ·mol-1,则制备56 g Si,即2 mol Si,需要吸收热量为293.51 kJ·mol-1×2=587.02 kJ·mol-1;该反应为吸热反应,升高温度,反应正向移动,有利于制备硅。
答案:吸 587.02 该反应为吸热反应,升高温度,反应正向移动
6.(2024·山东高考节选) 水煤气是H2的主要来源,研究CaO对CH2O体系制H2的影响,涉及主要反应如下:
C(s)+H2O(g)⥫⥬CO(g)+H2(g)(Ⅰ) ΔH1>0
CO(g)+H2O(g)⥫⥬CO2(g)+H2(g)(Ⅱ) ΔH2<0
CaO(s)+CO2(g)⥫⥬CaCO3(s)(Ⅲ) ΔH3<0
C(s)+CaO(s)+2H2O(g)⥫⥬CaCO3(s)+2H2(g)的焓变ΔH=________(用代数式表示)。
答案:ΔH1+ΔH2+ΔH3
7.(2024·湖南高考节选)丙烯腈(CH2===CHCN)是一种重要的化工原料。工业上以N2为载气,用TiO2作催化剂生产CH2===CHCN的流程如下:
已知:①进料混合气进入两釜的流量恒定,两釜中反应温度恒定;
②反应釜Ⅰ中发生的反应:
ⅰ:HOCH2CH2COOC2H5(g)―→CH2===CHCOOC2H5(g)+H2O(g) ΔH1
③反应釜Ⅱ中发生的反应:
ⅱ:CH2===CHCOOC2H5(g)+NH3(g)―→CH2===CHCONH2(g)+C2H5OH(g) ΔH2
ⅲ:CH2===CHCONH2(g)―→CH2===CHCN(g)+H2O(g) ΔH3
④在此生产条件下,酯类物质可能发生水解。
总反应HOCH2CH2COOC2H5(g)+NH3(g)―→CH2===CHCN(g)+C2H5OH(g)+2H2O(g) ΔH=________(用含ΔH1、ΔH2、和ΔH3的代数式表示)。答案:ΔH1+ΔH2+ΔH3
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