高2022届高2019级高二化学选修4学案第一章本章知识体系构建与核心素养提升

本章知识体系构建与核心素养提升
研究热化学反应，不仅要从宏观上认识新物质的生成和能量的变化，还要从微观上分析其变化的本质，并能形成能量可以相互转化的变化观念和能量守恒的思想。

通过建立相关的思维模型，能正确书写热化学方程式，理解盖斯定律及其应用。

认识到能源与日常生活、工农业生产及科学技术有着千丝万缕的联系，形成科学合理利用化学反应中能量变化的意识和能源节约的意识。

由此可见，通过本章内容的学习，可促进“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学态度与社会责任”等化学核心素养的发展。

例1N 2(g)与H2(g)在铁催化剂表面经历如图过程生成NH3(g)，下列说法正确的是()
A.Ⅰ中1 129 kJ为该反应过程的活化能
B.N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝2×(324＋389＋460－1 129)kJ·mol－1
C.Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均为放热过程
D.N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＞0
【参考答案】:C
【试题解析】: Ⅰ中1 129 kJ为该反应正反应的活化能，逆反应的活化能为(324＋389＋460)kJ，该反应过程的活化能为1 129 kJ－(324＋389＋460)kJ，故A错误；由图可知N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g)ΔH＝－88 kJ·mol－1，故B错误；Ⅰ为共价键的断裂，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为共价键的形成，图像中Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ三个过程均是能量降低的变化，所以是放热过程，故C正确；由图可知最终反应物的能量高于生成物的能量，是放热反应，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＜0，故D 错误。

例2已知H 2(g)＋Br2(l)＝2HBr (g)ΔH＝－72 kJ·mol－1，蒸发1 mol Br2(l)需要吸收的能量为30 kJ，其他相关数据如下表：
物质H2(g) Br2(g) HBr (g)
1 mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJ 436 a369
则表中a为________。

【参考答案】:200
【试题解析】: 已知Br2(l)＝Br2(g)ΔH＝＋30 kJ·mol－1，H2(g)＋Br2(l)＝2HBr(g)ΔH＝－72 kJ·mol －1，则H2(g)＋Br2(g)＝2HBr (g)ΔH＝－102 kJ·mol－1，436＋a－2×369＝－102，求解a＝200。

例3[2019·全国卷Ⅰ，28(3)]水煤气变换[CO(g)＋H 2O(g)＝CO2(g)＋H2(g)]是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。

回答下列问题：
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ΔH________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____________________。

【参考答案】:小于 2.02COOH*＋H*＋H2O*＝COOH*＋2H*＋OH*(或H2O*＝H*＋OH*) 【试题解析】: 观察起始态物质的相对能量与终态物质的相对能量知，终态物质相对能量低于始态物质相对能量，说明该反应是放热反应，ΔH小于0。

过渡态物质相对能量与起始态物
质相对能量相差越大，活化能越大，由题图知，最大活化能E正＝1.86 eV－(－0.16 eV)＝2.02 eV，该步起始物质为COOH*＋H*＋H2O*，产物为COOH*＋2H*＋OH*。

例4在微生物作用的条件下，NH＋4经过两步反应被氧化成NO－3。

两步反应的能量变化如图所示。

(1)第一步反应是________(填“放热”或“吸热”)反应。

(2)1 mol NH＋4(aq)全部氧化成NO－3(aq)的热化学方程式是_______________________。

【参考答案】:(1)放热(2)NH＋4(aq)＋2O2(g)＝NO－3(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l)ΔH＝－346 kJ·mol －1
【试题解析】: (1)第一步反应中，根据图像可知反应物的总能量大于生成物的总能量，为放热反应。

(2)第一步反应＋第二步反应可得：NH＋4(aq)＋2O2(g)＝NO－3(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l)ΔH＝－346 kJ·mol－1。

例5研究NO 2、SO2 、CO等大气污染气体的处理方法具有重要的意义。

已知：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－196.6 kJ·mol－1
2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)ΔH＝－113.0 kJ·mol－1
则反应NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。

【参考答案】:－41.8
【试题解析】: 根据盖斯定律2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－196.6 kJ·mol－1，减去2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)ΔH＝－113.0 kJ·mol－1，再除以2，即可得到NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)ΔH＝－41.8 kJ·mol－1。

例6[2019·全国卷Ⅱ，27(1)] 环戊二烯()是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。

回答下列问题：
已知(g)＝(g)＋H2(g)ΔH1＝100.3 kJ·mol－1①
H2(g)＋I2(g)＝2HI(g)ΔH2＝－11.0 kJ·mol－1②
对于反应：(g)＋I2(g)＝(g)＋2HI(g)③
ΔH3＝________kJ·mol－1。

【参考答案】:89.3
【试题解析】: 根据盖斯定律，由反应①＋反应②得反应③，则ΔH3＝ΔH1＋ΔH2＝(100.3－11.0)kJ·mol－1＝89.3 kJ·mol－1。