四、化学反应中的能量变化
化学反应的能量变化计算
化学反应的能量变化计算能量变化是化学反应中非常重要的一个方面。
通过计算能量变化，我们可以了解化学反应是否放热或吸热，以及反应的强度和方向。
本文将介绍化学反应能量变化的计算方法。
一、内能变化（ΔU）的计算内能是指物质分子体系的总能量，其变化可以通过焓变（ΔH）和功（W）的差来计算：ΔU = ΔH - W其中焓变ΔH表示反应物与生成物之间的能量差，可以通过实验测定得到。
功W表示反应过程中做的对外界的功，可以通过压力-体积曲线下的面积计算。
二、焓变（ΔH）的计算焓变是指反应过程中系统（反应物与生成物所在的体系）吸收或放出的热量。
焓变的计算需要考虑反应的摩尔数，通常以化学方程式为基础进行计算。
1. 若各反应物和生成物的化学方程式系数前均为1，则焓变即为反应过程中吸收或放出的热量。
2. 若反应物和生成物的化学方程式系数不为1，需要将焓变按照摩尔数进行比例缩放。
例如，对于反应A + B → C，如果ΔH为-100 kJ，表示每摩尔A与B反应生成C时释放100 kJ的热量。
3. 对于反应中涉及到的多个化学方程式，可以根据热效应的性质进行计算。
例如，反应A → B的焓变为ΔH1，反应B → C的焓变为ΔH2，则反应A → C的焓变为ΔH1 + ΔH2。
三、热效应计算中的其他注意事项在进行能量变化计算时，还需注意以下几点：1. 焓变与反应物和生成物状态有关，应明确指定反应温度和压力条件。
2. 反应过程中的相变（如气体转化为液体或固体）也会影响能量变化，需要将其考虑在内。
3. 化学反应的能量变化通常以摩尔为单位进行计算，但也可以按质量比例进行计算。
四、热化学方程式的应用热化学方程式是一种用于描述化学反应能量变化的方法，常用于能量计算和热平衡问题。
其基本形式为：∑(反应物热效应) = ∑(生成物热效应)通过热化学方程式，我们可以推导出反应物或生成物的热效应，并进行能量变化的计算。
五、实例分析以甲烷燃烧反应为例，化学方程式为：CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g)根据实验数据，该反应焓变ΔH为-890 kJ/mol。
化学反应中的能量变化
2、微观角度 吸收的能量大 于放出的能量
吸热反应
放出的能量大 于吸收的能量
放热反应
H2 + Cl2 == 2HCl ∆H= +436kJ/mol +243kJ/mol － 2×431kJ/mol = -183kJ/mol
6、反应中产生能量变化的原因： 、反应中产生能量变化的原因： 宏观： 微观：断键、 宏观：能量守恒作用 微观：断键、成键作用 7、反应热的表示 若反应体系的能量增加（吸热反应） 若反应体系的能量增加（吸热反应） 则△H为“＋”值 ，即△H>0 若反应体系的能量减少（放热反应） 若反应体系的能量减少（放热反应） 则△H为“－” 值，即△H<0 8、反应热与键能的关系 、 反应物总键能—生成物总键能 微观） 生成物总键能（ ΔH = 反应物总键能 生成物总键能（微观）
表示“发生1mol 表示“发生1mol的 1mol的
H2(ｇ)+1/2O2(g)=H2O(g)
反应”时的热效应为－ 反应”时的热效应为－241.8kJ/mol
练习1 练习1：写出下列热化学方程式。
1molC(s)与1molH2O(g)反应生成 与 反应生成 1molCO(g)和1molH2(g),需要吸收 和 需要吸收 131.5 kJ 的热量，该反应的反应热 的热量， ／ 为△H＝ ＋131.5 kJ／mol ＝ 。
该反应是可逆反应， 该反应是可逆反应，在密闭容器中进行该反应 将达到平衡状态， 将达到平衡状态， 1 mol N2(g)和3 mol H2(g)不 和 不 能完全反应生成2 能完全反应生成 mol NH3(g)，因而放出的热量 ， 总小于92.38kJ 总小于
全国题) 例4.(04’全国题)已知 4.(04 全国题
化学反应中的能量变化
化学反应中的能量变化化学反应是物质发生变化的过程，它伴随着能量的变化。
在化学反应中，化学键的形成和断裂导致了能量的转化，反应物的化学键被破坏和重组，从而释放或吸收能量。
本文将探讨化学反应中的能量变化，并讨论其在生活和科学领域中的应用。
一、放热反应放热反应是指化学反应释放能量，使周围环境温度升高的过程。
这类反应通常是放热的，也称为放热反应。
常见的放热反应包括燃烧、腐蚀和酸碱中和反应。
例如，燃烧过程中，燃料和氧气反应产生热能，使物体变热。
这种能量释放对于维持生命和工业化生产至关重要。
二、吸热反应吸热反应是指化学反应吸收能量，使周围环境温度降低的过程。
这类反应通常是吸热的，也称为吸热反应。
常见的吸热反应包括融化、蒸发和化学反应中的吸热反应。
例如，冰融化时，吸收周围的热量来提供熔化过程所需的能量。
吸热反应也广泛应用于冷却系统和低温科学研究中。
三、能量变化与化学键的形成和断裂化学反应中的能量变化与化学键的形成和断裂密切相关。
在反应过程中，原有的化学键被破坏，新的化学键被形成。
这个过程需要能量来克服反应物之间的相互作用力，这被称为活化能。
活化能的大小决定了反应的速率。
当新的化学键形成时，能量被释放出来。
这被称为释放能。
释放能的大小取决于反应物的种类和反应条件。
如果释放能大于活化能，反应将会放热；如果释放能小于活化能，反应将会吸热。
四、能量变化的应用能量变化在生活和科学领域中有广泛的应用。
在工业生产中，理解反应的能量变化有助于合理利用能源，改善工艺和提高效率。
例如，通过控制放热反应的温度和时间，可以生产更高效的燃料。
在环境保护方面，了解吸热反应可以帮助我们更好地控制废气处理和温室气体减排。
通过设计能够吸收废气中有害物质的反应器，可以有效净化空气和水。
此外，能量变化的研究对于理解生物体的代谢过程以及药物的合成和分解也非常重要。
通过研究能量变化，科学家可以提高药物的疗效和减少副作用。
总结：在化学反应中，能量的变化是化学反应进行的关键。
化学反应中的能量变化与焓变知识点总结
化学反应中的能量变化与焓变知识点总结化学反应是物质发生变化的过程，不仅涉及到物质结构和性质的改变，还伴随着能量的转化。
本文将介绍化学反应中的能量变化与焓变的相关知识点。
一、能量变化的概念及表达方式能量变化指的是在化学反应中，反应物与生成物之间能量的差异。
通常用△E表示能量变化，△E为正表示反应吸热，即需要外界输入能量；△E为负表示反应放热，即系统释放能量。
二、焓变的概念及计算方法焓变描述的是化学反应过程中的能量变化，常用符号△H表示。
焓变可以通过多种方法计算，包括燃烧方法、反应热法和反应熵法等。
1. 燃烧方法：利用燃烧反应的焓变确定其他反应的焓变。
例如，将某物质燃烧得到水和二氧化碳的焓变已知，可以通过该焓变计算其他化学反应的焓变。
2. 反应热法：实验室中可以通过测量反应前后的温度变化来确定焓变。
根据热容的定义，可以使用公式△H = mc△T计算焓变，其中m 为溶液的质量，c为溶液的热容，△T为温度变化。
3. 反应熵法：根据热力学的第二定律，系统的总熵变△S等于系统的产热△Q除以温度的倒数，即△S = △Q/T。
通过测定反应的熵变，并代入公式△S = △H/T，可以求解焓变。
三、焓变与反应类型的关系化学反应可以分为吸热反应和放热反应。
焓变与反应类型的关系如下：1. 吸热反应：△H为正，表示反应需要吸收能量。
在吸热反应中，反应物的化学键被打破，需要耗费能量；同时，生成物的化学键形成，释放出热量。
吸热反应常见于蒸发、融化和化学吸收等过程。
2. 放热反应：△H为负，表示反应释放能量。
在放热反应中，反应物的化学键形成，释放出热量；同时，生成物的化学键被打破，吸收能量。
放热反应常见于燃烧、酸碱中和和氧化还原等反应中。
四、能量守恒定律与焓变计算的实际运用能量守恒定律是指在封闭系统中，能量的总量保持不变。
根据能量守恒定律，化学反应的焓变可以通过各组分的焓变进行计算。
利用焓变计算，可以评估反应的能量变化情况，为反应条件的选择和工艺的设计提供依据。
《化学反应与能量变化》知识点
《化学反应与能量变化》知识点化学反应是物质间相互作用的过程，这一过程可以使物质的成分和性质发生改变。
每一种化学反应都會涉及到能量变化，能量的产生和消耗，是影响化学反应过程的主要因素之一。
本文将深入探讨化学反应与能量变化的关系。
一、化学反应中的能量变化化学反应中会有所谓的反应热、放热和吸热等反应现象。
热量在化学反应中的作用非常重要，因为它决定着反应的方向和速率。
反应热是指在常压下，化学反应过程中释放或吸收的热量，一般用化学符号ΔH表示。
反应热可以是负数，表示反应释放热量；也可以是正数，表示反应吸收热量。
当化学反应放热时，ΔH是负数，称作放热反应或自发反应；当放热反应很强烈时，会产生爆炸、火花等现象。
反之，当化学反应吸热时，ΔH是正数，称作吸热反应或非自发反应。
吸热反应需要在一定的条件下才能进行，例如加热、分解、电解等。
二、化学反应的热化学计算化学反应的热化学计算是指利用热量平衡原则计算化学反应过程中的各种热量变化量。
在热化学计算中，常用的计算方法有热容法和焓变法。
热容法是指通过测量各个化学物质的热容和温度变化，推导出反应热的计算方法。
它的计算过程虽然简单，但它不太适合于反应系统发生状态变化的情况。
焓变法是热化学计算中的另外一种主要方法。
通过测定反应前后各种化学物质的标准热焓，用热力学第一定律计算合成或分解反应过程中的焓变，推导出反应热的计算方法。
它的计算过程需要一定的复杂化学物质的相关数据，可靠性比较高。
三、热力学法则和能量转化热力学法则是指在化学反应中，物质间能量的转化满足一些基本的规则。
其中比较知名的热力学法则包括热力学第一定律和第二定律。
热力学第一定律是能量守恒的规律，在化学反应中能量始终守恒，既不会减少，也不会增加。
因此，我们在计算反应热的过程中要确保能量的平衡性。
热力学第二定律是指物理过程从高能状态向低能状态不可逆的趋向。
在化学反应过程中，能量的转化同样也是不可逆的，化学反应只能进行到能量平衡的状态。
化学反应过程中的能量变化
化学反应过程中的能量变化化学反应是一种化学变化，它描述了化学物质之间的相互作用，以及这种相互作用在物质之间发生的转化。
化学反应过程中伴随着能量的变化。
了解化学反应中的能量变化对我们更深入地理解化学反应机理和研究化学反应的热力学性质有很大帮助。
1.化学反应的能量变化化学反应的能量变化包括放热反应和吸热反应两种情况。
放热反应是指在化学反应中，反应产生的热量超过被反应物体系吸收的热量，因而热量被放出来。
例如燃烧反应：C3H8 + 5O2 →3CO2 + 4H2O + 热量。
吸热反应则是指在化学反应中，反应产生的热量小于被反应物体系吸收的热量。
例如硬化水泥反应：CaO·SiO2 + CaO·Al2O3 +7H2O → 8( CaO·SiO2·H2O ) + 2CaO·Al2O3 + 9H2O - 热量。
2.化学反应的放热过程在放热过程中，化学反应被释放的热能以光和声能的形式释放出来。
这种放热反应常常导致高温和火灾的发生。
例如，爆炸反应常常需要高温高热能，燃烧反应也需要释放出高温的热能。
3.吸热过程的化学反应在吸热过程中，反应物体系吸收的热量通常以化学反应物的形式存储在反应物体系中，即吸放热反应（放热过程和吸热过程是热量作为化学反应的特征而产生的现象，并不是一定发生的）。
例如，消溶反应是一种常见的吸热反应，在反应体系液态部分中，溶液的浓度会发生变化，因此反应的热量也会发生变化。
4.物质间的化学反应热力学性质反应物体系中的化学反应热力学性质取决于反应所涉及的物种。
在进化的过程中，化学反应的热力学性质也会受到环境的影响从而发生变化。
例如，水电解的反应机理会因为反应物体系中所含的元素、温度，以及外界环境的影响而在一定程度上发生变化。
5.化学反应的热力学方程式化学反应也可以用热力学方程式来表示出来，这种公式通常用于描述化学反应中所含的能量，以及化学反应中能量的变化。
化学反应过程的能量变化
化学反应过程的能量变化一、概念解析1.能量变化：化学反应过程中，反应物和生成物之间能量的差异称为能量变化。
2.活化能：化学反应中，使反应物分子变成活化分子所需的最小能量称为活化能。
3.放热反应：化学反应中，生成物的总能量低于反应物的总能量，能量差以热能形式释放，称为放热反应。
4.吸热反应：化学反应中，生成物的总能量高于反应物的总能量，能量差以热能形式吸收，称为吸热反应。
二、能量变化的原因1.化学键的断裂与形成：化学反应中，反应物化学键的断裂和生成物化学键的形成过程中，能量的吸收和释放。
2.分子轨道的重排：化学反应过程中，反应物分子轨道的重排导致能量的变化。
3.原子核之间的相互作用：化学反应中，原子核之间的相互作用导致能量的变化。
三、能量变化的计算1.焓变：化学反应过程中，系统内能的变化，用焓（ΔH）表示。
2.熵变：化学反应过程中，系统混乱度的变化，用熵（ΔS）表示。
3.自由能变化：化学反应过程中，系统自由能的变化，用自由能（ΔG）表示。
四、能量变化与反应速率1.活化能与反应速率：活化能越低，反应速率越快。
2.催化剂：降低活化能，加快反应速率。
五、能量变化与化学平衡1.吉布斯自由能：化学反应达到平衡时，系统自由能的变化。
2.勒夏特列原理：化学反应平衡时，系统总能量的变化。
六、能量变化在生活和生产中的应用1.燃烧反应：放热反应，广泛应用于加热、照明、动力等领域。
2.电池：利用化学反应过程中的能量变化，实现电能的储存和转化。
3.化学热泵：利用化学反应过程中的能量变化，实现热能的转移和利用。
七、注意事项1.掌握能量变化的基本概念，理解化学反应过程中能量的转化。
2.注意能量变化与反应速率、化学平衡之间的关系。
3.联系实际应用，认识能量变化在生活和生产中的重要性。
习题及方法：1.习题：某放热反应的反应物总能量为E1，生成物总能量为E2，则该反应的焓变ΔH为多少？解题方法：根据放热反应的定义，反应物总能量高于生成物总能量，因此焓变ΔH为负值。
化学反应中的能量变化
化学反应中的能量变化化学反应是指物质之间发生的转化，其中伴随着能量的变化。
能量在化学反应中的转化包括放出或吸收热量（热变化）以及放出或吸收光线（光变化）。
在本文中，我们将深入探讨化学反应中的能量变化以及其原因。
一、热变化热变化是化学反应中最常见的能量变化形式之一。
化学反应放热时，被称为放热反应；而吸热反应指的是化学反应吸收热量。
这种热变化与反应物的能量以及化学键的形成和断裂有关。
当化学反应中分子间的键断裂时，需要消耗能量，称为吸热反应。
相应地，当新的化学键形成时，会释放能量。
这种放热反应可以通过实验测量反应物和生成物的温度变化来观察。
如果温度升高，说明反应是放热的；如果温度降低，说明反应是吸热的。
例如，燃烧反应是一种典型的放热反应。
当燃料与氧气反应时，产生的新化学键释放出大量能量，使周围温度升高。
而在吸热反应中，常见的例子是溶解盐类物质时所观察到的温度下降现象。
二、光变化光变化是化学反应中另一种常见的能量变化形式。
在一些化学反应中，能量的转化还伴随着光线的放出或吸收。
光变化可以是可见光、紫外线、红外线或其他电磁波的辐射。
光变化是由电子在化学反应过程中跃迁能级而引起的。
特定的能级差决定了光的能量。
光变化对于许多生物化学过程至关重要，如光合作用。
光合作用是植物利用光能将二氧化碳和水转化为有机物质和释放氧气的过程。
在这个过程中，光合色素吸收光能，驱动光化学反应，并将光能转化为化学能。
除了光合作用，其他一些化学反应也伴随着光变化，如发光反应和荧光反应。
这些反应通常涉及特定的物质或分子结构，在外加能量的激发下释放光线。
三、能量变化的应用化学反应中的能量变化有着广泛的应用。
首先，热变化在生活中有着重要的作用。
例如，火焰的产生和维持是燃烧反应的结果，而燃烧反应释放出的能量被用于供暖、烹饪等方面。
其次，光变化在化学和材料科学中也有着广泛应用。
例如，发光二极管（LED）利用半导体材料的光变化原理，在电流的激发下产生可见光。
化学反应中的能量变化
化学反应中的能量变化能量是指物体或系统所具有的做功或产生热的能力。
在化学反应中，能量的变化是一项非常重要的研究内容。
本文将探讨化学反应中的能量变化，并通过具体实例来说明。
一、热化学反应热化学反应是指在化学反应中伴随着能量的吸收或释放。
其中，吸热反应是指在反应过程中吸收热量，使周围温度下降；而放热反应是指在反应过程中释放热量，使周围温度上升。
例如，燃烧反应是一种常见的放热反应。
以甲烷燃烧为例，化学方程式如下：CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O + 热量在这个反应中，甲烷和氧气反应生成二氧化碳、水，并释放热量。
这个热量就是化学反应中的能量变化，它使周围温度上升。
二、焓变与能量变化在热化学反应中，我们常常用焓变（ΔH）来描述反应的能量变化。
焓变可以是正值，表示放热反应；也可以是负值，表示吸热反应。
焓变的计算可以通过实验测定，也可以通过热力学计算得到。
常见的焓变计算包括标准焓变、标准生成焓变和反应焓变等。
标准焓变是指在标准状态下，物质的焓变。
标准生成焓变是指物质在标准状态下生成的焓变。
而反应焓变是指化学反应过程中的焓变。
三、吸热反应与化学反应在化学反应中，吸热反应具有重要的应用价值。
它可以用于吸收环境中的热量，实现降温效果。
例如，自感应加热杯就是利用吸热反应原理制成的。
自感应加热杯内部放置有一种化学物质，在与空气接触时发生吸热反应，从而使加热杯的温度下降。
这使得喝茶或咖啡时，加热杯的温度不会过高，保证了人们的饮品口感。
四、反应热与能量变化反应热是指化学反应在常压下放出或吸收的能量。
反应热可以通过实验测定或者热力学计算得到。
反应热与焓变之间存在着密切的关系。
对于常压下的反应，反应热等于反应焓变。
反应热可以分为标准反应热和反应热的计算。
标准反应热是指在标准状态下的反应热。
标准反应热可以通过热力学计算得到。
反应热的计算也可以通过反应的化学方程式及其对应的焓变计算得到。
五、能量守恒定律在化学反应中，能量守恒定律是一个重要的基本原则。
化学反应中的能量变化分析
化学反应中的能量变化分析化学反应是物质发生变化的过程，而能量变化则是化学反应中一个重要的方面。
能量变化可以帮助我们理解反应的热力学性质，以及反应的速率和平衡状态。
本文将对化学反应中的能量变化进行分析，并探讨其在化学研究和应用中的重要性。
一、能量变化的定义和测量能量变化是指化学反应中反应物和生成物之间的能量差异。
根据能量守恒定律，能量既不能被创造也不能被消灭，只能在不同形式之间转化。
在化学反应中，能量可以以热量、光能、电能等形式释放或吸收。
测量能量变化的常用方法是通过热量变化来衡量。
热量变化可以通过测量反应前后系统的温度变化、测量反应过程中释放或吸收的热量，或者通过热化学方程式计算得出。
热量变化通常用焓变（ΔH）来表示，单位为焦耳（J）或千焦（kJ）。
二、能量变化与反应热力学性质的关系能量变化与反应的热力学性质密切相关。
根据能量变化的大小和正负，可以判断反应是放热反应还是吸热反应。
1. 放热反应：当反应物的能量高于生成物时，反应会释放出能量，称为放热反应。
放热反应的能量变化（ΔH）为负值，表示反应放出热量。
放热反应常见于燃烧反应和酸碱中和反应等。
2. 吸热反应：当反应物的能量低于生成物时，反应需要吸收能量才能进行，称为吸热反应。
吸热反应的能量变化（ΔH）为正值，表示反应吸收热量。
吸热反应常见于溶解反应和蒸发反应等。
能量变化还可以用来判断反应的热力学可行性。
根据热力学第一定律，能量守恒，即总能量不变。
当反应物的能量高于生成物时，反应是可行的；当反应物的能量低于生成物时，反应是不可行的。
三、能量变化与反应速率的关系能量变化还与反应速率密切相关。
反应速率是指单位时间内反应物消耗或生成物产生的量。
能量变化可以影响反应的活化能，从而影响反应的速率。
1. 放热反应：放热反应通常具有较低的活化能，因为反应物的能量高于生成物，反应更容易发生。
放热反应的速率通常较快。
2. 吸热反应：吸热反应通常具有较高的活化能，因为反应物的能量低于生成物，反应需要吸收能量才能进行。
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四、化学反应中的能量变化 1．(2013·高考新课标全国卷Ⅱ)在1 200 ℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应：
H2S(g)＋32O2(g)===SO2(g)＋H2O(g)ΔH1
2H2S(g)＋SO2(g)===32S2(g)＋2H2O(g)ΔH2 H2S(g)＋12O2(g)===S(g)＋H2O(g)ΔH3 2S(g)===S2(g)ΔH4 则ΔH4的正确表达式为( )
A．ΔH4＝23(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)
B．ΔH4＝23(3ΔH3－ΔH1－ΔH2) C．ΔH4＝32(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3) D．ΔH4＝32(ΔH1－ΔH2－3ΔH3) 解析：选A。根据盖斯定律找出各反应的反应热之间的关系。 将前三个热化学方程式分别标为①、②、③，根据盖斯定律，由23×①＋23×②－2×③可得：2S(g)===S2(g) ΔH4＝23(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)。
2．(2013·高考重庆卷)已知：P4(g)＋6Cl2(g)===4PCl3(g) ΔH＝a kJ·mol－1， P4(g)＋10Cl2(g)===4PCl5(g) ΔH＝b kJ·mol－1， P4具有正四面体结构，PCl5中P—Cl键的键能为c kJ·mol－1，PCl3中P—Cl键的键能为1.2c kJ·mol－1。 下列叙述正确的是( ) A．P—P键的键能大于P—Cl键的键能 B．可求Cl2(g)＋ PCl3(g)===PCl5(s)的反应热ΔH C．Cl—Cl键的键能为(b－a＋5.6c)/4 kJ·mol－1 D．P—P键的键能为(5a－3b＋12c)/8 kJ·mol－1 解析：选C。根据盖斯定律和焓变与键能的关系解答。A.根据Cl原子半径小于P原子半径，可判断P—P键键长大于P—Cl键键长，所以P—P键的键能小于P—Cl键的键能，故A错误。B.根据盖斯定律可得Cl2(g)＋PCl3(g)===PCl5(g) ΔH＝(b－a)/4 kJ·mol－1，但不知PCl5(g)转化为PCl5(s)时的热效应，故B错误。C.由B选项分析得出的热化学方程式可知：(b－a)/4＝x(Cl—Cl键的键能)＋3×1.2c－5c，x＝(b－a)/4＋1.4c，故C正确。D.由P4(g)＋
6Cl2(g)===4PCl3(g) ΔH＝a kJ·mol－1可知：a＝6y(P—P键的键能)＋6×b－a＋5.6c4－
12×1.2c，得：y＝2.5a＋6c－1.5b6，D错误。 3．(2013·高考福建卷)某科学家利用二氧化铈(CeO2)在太阳能作用下将H2O、CO2转变成H2、CO。其过程如下：
mCeO2――→太阳能①(m－x)CeO2·xCe＋xO2
(m－x)CeO2·xCe＋xH2O＋xCO2――→900 ℃②mCeO2＋xH2＋xCO 下列说法不正确的是( ) A．该过程中CeO2没有消耗 B．该过程实现了太阳能向化学能的转化 C．右图中ΔH1＝ΔH2＋ΔH3 D．以CO和O2构成的碱性燃料电池的负极反应式为CO＋4OH－－2e－===CO2－3＋2H2O 解析：选C。A.根据题干中已知的两个反应可以看出，CeO2在反应前后没有变化，CeO2
应是水和二氧化碳转化为氢气和一氧化碳的催化剂。B.在太阳能的作用下，水和二氧化碳转
化为氢气和一氧化碳，太阳能转化为化学能。C.根据盖斯定律可知－ΔH3＝ΔH1＋ΔH2。D.以一氧化碳和氧气构成的碱性燃料电池，负极应为一氧化碳失电子，在碱性条件下一氧化碳应变为碳酸根离子，结合选项中所给的电极反应式，再根据电荷守恒、得失电子守恒则可判断其正确。 4．(2013·高考新课标全国卷Ⅰ)二甲醚(CH3OCH3)是无色气体，可作为一种新型能源。由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制备二甲醚，其中的主要过程包括以下四个反应： 甲醇合成反应： (ⅰ)CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) ΔH1＝－90.1 kJ·mol－1
(ⅱ)CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH2＝－49.0 kJ·mol－1
水煤气变换反应： (ⅲ)CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH3＝－41.1 kJ·mol－1
二甲醚合成反应： (ⅳ)2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH4＝－24.5 kJ·mol－1
回答下列问题： (1)Al2O3是合成气直接制备二甲醚反应催化剂的主要成分之一。工业上从铝土矿制备较高纯度Al2O3的主要工艺流程是_________________________________________________ ______________________________________________(以化学方程式表示)。 (2)分析二甲醚合成反应(ⅳ)对于CO转化率的影响：___________________________ ________________________________________________________________________。 (3)由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为 _______________________________________________________________________。 根据化学反应原理，分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响： ________________________________________________________________________。 (4)有研究者在催化剂(含Cu-Zn-Al-O和Al2O3)、压强为5.0 MPa的条件下，由H2和CO直接制备二甲醚，结果如下图所示。其中CO转化率随温度升高而降低的原因是 ________________________________________________________________________。
(5)二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于甲醇直接燃料电池(5.93 kW·h·kg－1)。若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为________________，一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生________个电子的电量；该电池的理论输出电压为1.20 V，能量密度E＝________________(列式计算。能量密度＝电池输出电能/燃料质量，1 kW·h＝3.6×106 J)。 解析：从元素化合物，影响化学反应速率及平衡因素，盖斯定律，原电池原理以及与物理知识综合运用分析推理。 (1)工业上从铝土矿制备高纯度Al2O3的主要工艺流程是Al2O3(铝土矿)＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O、NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3[或Al2O3＋2NaOH
＋3H2O===2NaAl(OH)4、NaAl(OH)4＋CO2===Al(OH)3↓＋NaHCO3]、2Al(OH)3=====△Al2O3
＋3H2O。
(2)由二甲醚合成反应2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)，由于消耗甲醇，使反应CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)中产物减少，平衡右移，CO转化率增大；同时由于生成H2O(g)，使水煤气变换反应：CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)平衡右移，消耗部分CO。 (3)写出由H2和CO直接制备二甲醚的化学方程式： 4H2＋2CO===CH3OCH3＋H2O。 由(ⅰ)得：2CO(g)＋4H2(g)===2CH3OH(g) ΔH1＝(－90.1)×2 kJ·mol－1； 由(ⅳ)得：2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH4＝－24.5 kJ·mol－1； 以上两式相加得所求热化学方程式的ΔH＝(－90.1×2)kJ·mol－1＋(－24.5)kJ·mol－1＝－204.7 kJ ·mol－1。故热化学方程式为4H2(g)＋2CO(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH＝－204.7 kJ·mol－1。 直接制备二甲醚的反应为气体分子数减少的反应，压强升高，平衡右移，CO和H2的转化率都增大，CH3OCH3的产率增加。同时压强升高使CO和H2的浓度增加，反应速率也增大。 (4)H2和CO直接制备二甲醚的反应为放热反应，温度升高，平衡向左移动，CO转化率和CH3OCH3产率都降低。 (5)二甲醚直接燃料电池的总反应为CH3OCH3＋3O2===2CO2＋3H2O，负极反应式的书写步骤： 第一步先写反应物、生成物：CH3OCH32CO2； 第二步写明转移电子数：CH3OCH3－12e－2CO2； 第三步配平：3H2O＋CH3OCH3－12e－===2CO2＋12H＋。 1 mol二甲醚被氧化生成2 mol CO2，失去12NA个电子，故1个二甲醚分子转移12个电子。 据能量密度＝电池输出电能/燃料质量，若燃料质量为1 kg，则：
1.20 V×1 000 g46 g·mol－1×12×96 500 C·mol－1
1 kg÷(3.6×106 J·kW－1·h－1)≈8.39 kW·h·kg－1。 答案：(1)Al2O3(铝土矿)＋2NaOH＋3H2O===2NaAl(OH)4、NaAl(OH)4＋CO2===Al(OH)3↓＋NaHCO3、
2Al(OH)3=====△Al2O3＋3H2O (2)消耗甲醇，促进甲醇合成反应(ⅰ)平衡右移，CO转化率增大；生成的H2O(g)，通过水煤气变换反应(ⅲ)消耗部分CO (3)2CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH＝－204.7 kJ·mol－1 该反应分子数减小，压强升高使平衡右移，CO和H2转化率增大，CH3OCH3产率增加。压强升高使CO和H2浓度增加，反应速率增大 (4)反应放热，温度升高，平衡左移 (5)CH3OCH3＋3H2O===2CO2＋12H＋＋12e－ 12
1.20 V×1 000 g46 g·mol－1×12×96 500 C·mol－1
1 kg÷(3.6×106 J·kW－1·h－1)≈8.39 kW·h·kg－1 5．(2013·高考天津卷)某市对大气进行监测，发现该市首要污染物为可吸入颗粒物