高考熱化學常見題型掃描及命題預測.doc

/ 版權所有 轉(zhuǎn)載必究高考熱化學常見題型掃描及命題預測山東省沂南縣第二中學臥龍分校（276300）薄曉軍 夏英傳熱化學知識是高中教材新增加的內(nèi)容，近幾年高考命題比較注重該知識點的考查，主要涉及熱化學方程式的書寫、反應熱的比較、反應熱的計算、蓋斯定律的應用等，題型以選擇題為主，并逐步演變?yōu)镮I卷中熱化學知識與簡答、實驗、計算等相結合的綜合題型，增加試題的難度和區(qū)分度。本文結合近幾年高考試題，將熱化學常見題型分類解析如下：（一）熱化學常見題型掃描題型一：熱化學方程式書寫的正誤判斷例1（2006年重慶理綜卷，10）25、101kPa下，碳、氫氣、甲烷和葡萄糖的燃燒熱依次是393.5kJ/mol、285.8kJ/mol、890.3kJ/mol、2800kJ/mol，則下列熱化學方程式正確的是（ ）AC(s) + 1/2O2 (g) = CO(g) ；H =393.5kJ/molB2H2(g)+ O2 (g) = 2H2O(g)；H = + 571.6kJ/molCCH4(g) + 2O2 (g) = CO2(g) + 2H2O(g)；H = 890.3kJ/molD1/2 C6H12O6(s) + 3O2 (g) =3CO2(g) + 3H2O(l)；H =1400kJ/mol解析：燃燒熱是指在25（298K）、101kPa條件下，1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定化合物時所放出的熱量。H2(g)的燃燒為放熱反應，H 應為正值，則B選項錯誤；碳元素完全燃燒的產(chǎn)物為CO2(g)、氫元素完全燃燒的產(chǎn)物為H2O(l)，可排除A、C選項。答案：D能力拓展：解答熱化學方程式書寫的正誤判斷問題，關鍵是明確其書寫規(guī)則：注明反應熱的測定條件：反應熱H與測定條件（溫度、壓強等）有關，不注明時是指25（298K）、101kPa；注明反應物和生成物的聚集狀態(tài)，如氣體（g）、液體（l）、固體（s）、水溶液（a.q）；同素異形體要注明其名稱，如金剛石、石墨；紅磷、白磷等；注明反應熱：用H表示反應熱，“+”表示吸熱反應，“”表示放熱反應；反應熱的單位一律用“kJ/mol”來表示；熱化學方程式應配平，反應物與生成物之間一律用“=”，而不用“”；不用注明氣體“”與沉淀“”符號；熱化學方程式中的化學計量數(shù)不再表示具體的分子（或原子）個數(shù)，而是表示物質(zhì)的量，可以是整數(shù)或分數(shù)，但要注意H的大小與反應物量的關系的對應；題型二：反應熱的大小比較例2(2006年江蘇卷，8)下列各組熱化學方程式中，化學反應的H前者大于后者的是（ ）C(s)+O2(g)=CO2(g)；H1 C(s)+1/2O2(g)=CO (g)；H2S(s)+ O2(g)=SO2(g)；H3 S(g)+ O2(g)=SO2(g)；H4 H2(g)+1/2O2=H2O(l)；H5 2H2(g)+ O2=2H2O(l)；H6 CaCO3=CaO + CO2；H7 CaO + CO2=CaCO3；H8A B C D解析：1molC(s)完全燃燒生成CO2比生成CO釋放的熱量多，因H均為負值，則H1H2 ；S(g)變成S(s)要放出熱量，故相同物質(zhì)的量的S(g)比S(s)完全燃燒釋放的熱量多，則H3H4；分析中的熱化學方程式可知：H62H5，由于H2的燃燒為放熱反應，H均為負值，則H5H6 ；碳酸鈣的分解為吸熱反應，H70，則CaO和CO2生成CaCO3的反應為放熱反應，H80，因此有H7H8答案：C。能力拓展：比較反應熱的大小，要注意以下幾點：比較反應熱時，把數(shù)值和前面的符號“”、“”看作一個整體進行比較：若反應熱為“”，則反應放熱越多，反應熱就越?。蝗舴磻獰釣椤?”，則反應吸熱越多，反應熱就越大；同一反應、同種物質(zhì)的聚集狀態(tài)相同時，反應熱與化學計量數(shù)成正比；同一反應、同種物質(zhì)的化學計量數(shù)相同、物質(zhì)的聚集狀態(tài)不同時，一般地，生成物的狀態(tài)轉(zhuǎn)化：固體液體氣體都要吸收熱量，因此，放熱量要減少。題型三：根據(jù)鍵能計算反應熱例3（2005年江蘇卷，21）通常人們把拆開1mol 某化學鍵所吸收的能量看成該化學鍵的鍵能。鍵能的大小可以衡量化學鍵的強弱，也可用于估算化學反應的反應熱（H），化學反應的H等于反應中斷裂舊化學鍵的鍵能之和與反應中形成新化學鍵的鍵能之和的差?；瘜W鍵SiOSiClHHHClSiSiSiC鍵能/ KJmol1460360436431176347 請回答下列問題：工業(yè)上高純硅可通過下列反應制?。篠iCl4 (g) + 2H2(g) Si(s) + 4HCl(g) 該反應的反應熱H = _ kJ/mol。解析：晶體硅為原子晶體，每個硅原子與4個硅原子結合形成4個SiSi鍵，但每個SiSi鍵被2個硅原子所共用，所以每個硅原子形成的SiSi鍵是2個，而不是1個或4個，即1mol硅晶體含有2molSiSi鍵。SiCl4、H2、HCl都是原子晶體，1molSiCl4、H2、HCl分別含有4molSiCl鍵、1molHH鍵、1molHCl鍵，因此工業(yè)制取高純硅的反應熱為H4360kJ/mol + 2436kJ/mol4431kJ/mol2176kJ/mol+236kJ/mol能力拓展：從化學鍵的角度分析化學反應，可認為化學反應為舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的形成的過程?；瘜W反應的反應熱來源于反應過程中斷裂舊化學鍵吸收能量與形成新化學鍵放出能量的差值。根據(jù)化學鍵的鍵能大小可粗略計算化學反應的反應熱：化學反應的反應熱：H生成物的鍵能總和反應物的鍵能總和題型四：根據(jù)燃燒熱計算反應熱例4（2005年江蘇卷，4）氫氣（H2）、一氧化碳（CO）、辛烷（C8H18）、甲烷（CH4）的熱化學方程式分別為：H2 (g) + 1/2O2(g) = H2O (l)； H = 285.8 kJ/molCO(g) + 1/2O2(g) = CO2(g)； H = 283 kJ/molC8H18 (l) + 25/2O2(g) = 8CO2(g) + 9H2O (l)； H = 5518 kJ/molCH4 (g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O (l)； H = 890.3 kJ/mol 相同質(zhì)量的H2、CO、C8H18、CH4完全燃燒時，放出熱量最少的是（ ） AH2 (g) BCO(g) CC8H18 (l) DCH4 (g)解析：從題給熱化學方程式可知：H2、CO、C8H18、CH4的燃燒熱分別為285.8 kJ/mol、283 kJ/mol、5518 kJ/mol和890.3kJ/mol。假設各物質(zhì)的質(zhì)量均為1g，則它們完全燃燒放出的熱量分別為：H2： C8H18：CH4： 顯然，相同質(zhì)量的H2、CO、C8H18、CH4完全燃燒時，放出熱量的關系為H2C8H18CH4CO。答案：B能力拓展：燃燒熱是指在25（298K）、101kPa條件下，1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定化合物所放出的熱量。若已知可燃物的物質(zhì)的量（或質(zhì)量），可借助燃燒熱計算反應熱：化學反應的反應熱：Hn(可燃物) 燃燒熱解答這類問題的關鍵是根據(jù)熱化學方程式或題給其它信息，確定燃燒熱。題型五：根據(jù)蓋斯定律計算反應熱例5（2004年全國理綜卷I，13）已知在25、101 kPa下，石墨、金剛石燃燒的熱化學方程式分別為：據(jù)此判斷，下列說法正確的是（ ）A. 由石墨制備金剛石是吸熱反應，等質(zhì)量時，石墨的能量比金剛石的低B. 由石墨制備金剛石是吸熱反應，等質(zhì)量時，石墨的能量比金剛石的高C. 由石墨制備金剛石是放熱反應，等質(zhì)量時，石墨的能量比金剛石的低D. 由石墨制備金剛石是放熱反應，等質(zhì)量時，石墨的能量比金剛石的高解析：根據(jù)蓋斯定律，將方程式減去方程式，可得下列熱化學方程式：說明由石墨制備金剛石的反應為吸熱反應，吸收的熱量以化學能的形式貯存在金剛石中，也就是說等質(zhì)量的金剛石具有的能量比石墨高。答案：A。能力拓展：蓋斯定律是指，化學反應不管是一步完成還是分幾步完成，其反應熱是相同的?？梢岳斫鉃椋簾峄瘜W方程式具有疊加性，H同樣可以，但必須連同“”、“”在內(nèi)相加減。題型六：考查中和熱、燃燒熱、反應熱的概念例6（2006年天津卷，13）已知反應：101kPa時，2C(s)+O2(g)=2CO(g)；H = 221 kJ/mol稀溶液中，H+（aq）+OH(aq) = H2O(l)；H = 57.3 kJ/mol下列結論正確的是（ ）A碳的燃燒熱大于110.5kJ/molB的反應熱為221kJ/molC稀硫酸與稀NaOH溶液反應的中和熱為57.3kJ/molD稀醋酸與稀NaOH溶液反應生成1mol水，放出57.3kJ熱量解析：1molC不完全燃燒生成CO(g)時，放出110.5kJ的熱量，若完全燃燒生成CO2(g)，則放出的熱量大于110.5kJ，所以碳的燃燒熱大于110.5kJ/mol。反應熱包括為反應過程中吸收或釋放出的能量，故的反應熱為221kJ/mol。中和熱為稀溶液中酸和堿發(fā)生反應生成1mol水時，放出的熱量，則稀硫酸與稀NaOH溶液反應的中和熱為57.3kJ/mol。稀醋酸與稀NaOH溶液反應生成1mol水的過程中，CH3COOH電離出H+需要吸收能量，故放出的熱量要小于57.3kJ。答案：A能力拓展：（1）反應熱是指物質(zhì)在發(fā)生反應的過程中吸收或釋放出的熱量，應標明H的正負。（2）燃燒熱是指在25（298K）、101kPa條件下，1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定化合物所放出的熱量。C元素的燃燒產(chǎn)物為CO2(g)、H元素的燃燒產(chǎn)物為H2O(l)、S元素的燃燒產(chǎn)物為SO2(g)、P元素的燃燒產(chǎn)物為P2O5(s)。（3）中和熱是指在稀溶液中，酸和堿發(fā)生中和反應，生成1molH2O時放出的熱量。實驗測得：濃硫酸與強堿稀溶液發(fā)生反應時，中和熱的值大于57.3kJ/mol；醋酸等弱酸和強堿稀溶液、稀氨水與強酸稀溶液反應時，中和熱的值小于57.3kJ/mol，其原因為濃硫酸溶于水時還放出一些熱量，而醋酸、氨水等弱電解質(zhì)，在發(fā)生中和反應時，先發(fā)生電離，生成H+和OH，這個過程需要吸收能量。題型七：熱化學與氧化還原反應知識的綜合例7（2005年天津理綜卷，29）磷在氧氣中燃燒，可能生成兩種固態(tài)氧化物。3.1g的單質(zhì)磷（P）在3.2g的氧氣中燃燒，至反應物耗盡，并放出X kJ熱量。通過計算確定反應產(chǎn)物的組成（用化學式表示）是_，其相應的質(zhì)量（g）為_。已知單質(zhì)磷的燃燒熱為Y kJ/mol，則1mol P與O2反應生成固態(tài)P2O3 的反應熱H = _。寫出1mol P與O2反應生成固態(tài)P2O3 的熱化學反應方程式：_。解析：利用極值法推斷磷的燃燒產(chǎn)物：n(P)3.1g/(31gmol1)0.1mol，n(O2)3.2g/(32 gmol1)0.1mol，則n(P)：n(O)0.1mol：0.2mol1：2。由于磷有+3價和+5價，對應的氧化物有P2O3和P2O5。若只生成P2O3，則n(P)：n(O)1：1.51：2；若只生成P2O5，則n(P)：n(O)1：2.51：2，根據(jù)數(shù)學平均值原理，該反應產(chǎn)物為P2O3和P2O5的混合物。而n(P)：n(O)1：2，則有n(P2O3)n(P2O5)0.025mol，故m(P2O3)0.025mol110g/mol2.75g；m(P2O5)0.025mol142g/mol3.55g。磷的燃燒熱為Y kJ/mol是指在25（298K）、101kPa條件下，1molP完全燃燒生成0.5mol P2O5(s)時放出Y kJ的熱量，則0.05molP與氧氣反應生成P2O5(s)時放出的熱量為0.05YkJ，0.05molP與氧氣反應生成P2O3(s)時放出的熱量為（X0.05Y）kJ，因此，1molP與O2反應生成固態(tài)P2O3 的反應熱H =(20XY)kJ/mol。1mol P與O2反應生成固態(tài)P2O3 的熱化學反應方程式為P(s)+3/4O2(g)=1/2 P2O3(s) H =(20XY)kJ/mol答案：P2O3和P2O5 m(P2O3)2.75g m(P2O5)3.55g (20XY) kJ/mol P(s) + 3/4O2(g) = 1/2 P2O3(s)；H = (20XY) kJ/mol能力拓展：可燃物發(fā)生的燃燒反應均為氧化還原反應，近幾年的高考命題常常將蓋斯定律、反應熱、氧化還原反應和化學計算有機融合，加強了學科內(nèi)知識的綜合性，提高了試題的區(qū)分度。在解答這類問題時，要抓住氧化還原反應的特點、燃燒熱的概念及蓋斯定律的實質(zhì)，借助得失電子守恒列式求解。題型八：熱化學與實驗操作的綜合例8（2005年廣東卷，22）鈦（Ti）被稱為繼鐵、鋁之后的第三金屬，鈦白（TiO2）是目前最好的白色顏料。制備TiO2和Ti的原料是鈦鐵礦，我國的鈦鐵礦礦儲量居世界首位。含有Fe2O3的鈦鐵礦（主要成分為FeTiO3）制取TiO2的流程如下： Ti的原子序數(shù)為22，Ti位于元素周期表中第_周期，第_族。 步驟加鐵的目的是_；步驟冷卻的目的是_。 上述制備TiO2的過程中，可以利用的副產(chǎn)物是_；考慮成本和廢物綜合利用因素，廢液中應加入_處理。 由金紅石(TiO2)制取單質(zhì)Ti，涉及到的步驟為： 已知： C(s) + O2(g) = CO2(g)； H = 393.5 kJ/mol 2CO(g) + O2(g) = 2CO2(g)； H = 566 kJ/mol TiO2(s) + 2Cl2(g) = TiCl4(s) + O2(g)； H = +141 kJ/mol則TiO2(s) + 2Cl2(g) + 2C(s)= TiCl4(s) + 2CO(g) 的H = _。反應TiCl4 + 2Mg = 2MgCl2 + Ti 在Ar氣氛中進行的理由是_。解析：本題以TiO2的制取為知識載體，考查學生的實驗基本操作能力、綜合分析能力、計算能力及知識遷移應用能力等。（1）Ti的原子序數(shù)為22，根據(jù)元素周期表的結構，我們較熟悉的Ca的原子序數(shù)為20，Ca位于周期表的第4周期、IIA族，則Ti應位于第4周期、IVB族。（2）分析框圖轉(zhuǎn)化關系可知，F(xiàn)e最終要轉(zhuǎn)化為副產(chǎn)品綠礬，故應將Fe3+轉(zhuǎn)變?yōu)镕e2+。降低溫度，減小綠礬的溶解度，以利于綠礬結晶析出。（3）水浸后廢液中主要成分為硫酸，應考慮將硫酸變廢為寶，可利用硫酸制石膏（CaSO42H2O）、Na2SO4等化學試劑，故應加入廉價的生石灰、碳酸鈣、廢NaOH溶液等。（4）根據(jù)蓋斯定律，化學反應的反應熱只與初態(tài)和終態(tài)有關，與反應的路徑無關。由2可得：2C(s)+O2(g)=2CO(g)；H =(393.5 kJ/mol)2(566 kJ/mol)221 kJ/mol由+可得：TiO2(s) + 2Cl2(g) + 2C(s)= TiCl4(s) + 2CO(g)；H = +141 kJ/mol+（221 kJ/mol）80 kJ/mol。TiCl4 與Mg在高溫下反應，因為Ti、Mg均很活潑，極易與空氣中的O2、N2、H2O(g)、CO2等反應，故要在氣體Ar的保護下進行反應。答案：（1）4；IVB （2）將Fe3+轉(zhuǎn)變?yōu)镕e2+；減小綠礬的溶解度，以利于綠礬結晶析出 （3）綠礬；生石灰（或碳酸鈣、廢堿液等）（4）80 kJ/mol；防止高溫條件下，Ti、Mg與空氣中的O2、N2、H2O(g)、CO2等反應能力拓展：熱化學與和實驗基本操作相結合命題是高考化學命題的創(chuàng)新，貼近生活