山东省2023年高考化学模拟题汇编-09化学反应的热效应

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山东省2023年高考化学模拟题汇编-09化学反应的热效应

一、单选题
1．（2023·山东潍坊·统考模拟预测）下列实验装置或操作正确的是

A．用图1装置测定中和反应的反应热
B．用图2装置测定化学反应速率
C．用图3装置分离乙醚和苯
D．用图4装置振荡萃取、静置分层后，打开分液漏斗上方的玻璃塞再进行分液
2．（2023·山东日照·统考一模）CO2电催化还原制备CH3OH的反应历程如图所示(部分物质未画出)。
主反应：    
副反应：        

下列说法正确的是
A．催化剂可同时降低主、副反应的活化能，从而降低、
B．*与结合形成*
C．反应过程中有极性键和非极性键的断裂与生成
D．反应为决速步
3．（2023·山东济宁·统考一模）利用下列装置进行实验，能达到实验目的的是

A．图Ⅰ装置可制备固体
B．图Ⅱ装置可测定中和反应的反应热
C．图Ⅲ装置可实现铁上镀铜，a极为铜，电解质溶液可以是溶液
D．图Ⅳ装置可检验1-溴丁烷和氢氧化钠乙醇溶液反应的产物
4．（2023·山东菏泽·校考一模）活泼自由基与氧气反应一直是研究人员关注的焦点。理论研究表明，HNO自由基与O2反应历程的能量变化如图所示。下列说法错误的是

A．产物P2比P1稳定
B．该反应为放热反应
C．相同条件下，由中间产物Z转化为不同产物的速率：v(P1)”、“”“”“”“v(P2)，C项错误；
D．由图得，中间产物Z到过渡态Ⅳ所需要的活化能最大，则该历程中最大正反应活化能E正=(-18.92kJ/mol)-(-205.11kJ/mol)=186.19kJ/mol，D项正确；
故答案为C。
5．BD
【详解】A．由图可知，使用催化剂时的活化能小于使用催化剂时的活化能，则催化效果：催化剂高于催化剂，故A正确；
B．由图可知，催化时，1分子比1分子能量低，则生成1mol放热为，故，故B错误；
C．过氧化氢分解生成水和氧气，由图可知，使用催化剂时吸附产物MS3能量更高，更容易脱附，故C正确；
D．催化剂改变反应速率，但是不会改变反应的热效应，不管使用哪种催化剂，的分解热效应是相同的，故D错误；
故选BD。
6．CD
【详解】A．测定中和反应的反应热需要测量反应前后温度的变化，但是应该使用量热计，不是在锥形瓶内，不可以达到实验目的，故A不符合题意；
B．反应中还需要控制温度、大理石颗粒度等变量，不可以达到实验目的，故B不符合题意；
C．用pH计测量室温下0.1 mol·L⁻¹氨水的pH，可以通过pH计算出氨水电离出的氢氧根离子浓度，从而测定温下的电离程度，故C符合题意；
D．乙醇含羟基，乙醛含有醛基，乙醛能和新制氢氧化铜悬浊液在加热条件下反应产生砖红色沉淀，能鉴别，故D符合题意；
故选CD。
7．(1)     -246kJ•mol-1     减小
(2)     1.35     CH3*+H*=CH4*
(3)     c＞b＞a     温度越高，浓度越大，则速率越大，由于转化率c＞b＞a，故甲烷的浓度c＞b＞a，且对应温度c＞b＞a，综上所述，v(CH4)逆由大到小顺序为c＞b＞a     0.16     16.7     33.4
(4)DE

【详解】（1）由盖斯定律可知，由反应“②—①”可得目标方程式，，反应③中碳元素转化为碳单质，反应④中碳单质转化为甲烷和二氧化碳，故反应③、④的存在会导致甲烷的产率减小。
（2）该反应历程中最大的能垒为，该步骤反应的化学方程式为。
（3）①反应速率与温度和浓度等有关，温度越高，浓度越大，则速率越大，c点甲烷的浓度大、温度高，故v(CH4)逆最大，其次为b点，最小的为a点的v(CH4)逆；初始总压为3MPa，其中氢气的分压为2MPa，T2温度下H2的转化率为80%，故10min时；根据题意可知T2时为平衡态，设反应后的压强为P总，可得：，恒容条件下，气体的压强比等于气体的物质的量之比，则，解得，
平衡时各组分的物质的量分数分别为、、、，则平衡分压为0.6Mpa、0.4Mpa、0.4Mpa、0.8Mpa，。
②由，故。
（4）A.中Fe为+3价，A错误；
B. 由图可知在制氢过程中、为催化剂，为中间产物，ZnFe2O4不能降低了H2O分解的活化能，B错误；
C. 、为催化剂，理论上不需要补充、，C错误；
D.反应3通入氩气作为保护气是因为氩气的化学性质稳定，D正确；
E. 由图所示贮氢过程可表示为3H2+2Mg2Cu=3MgH2+MgCu2，E正确；
答案选DE。
8．(1)不是
(2)     25a     16
(3)     30℃     A
(4)     ＜     4.8＜n＜6     ＞

【详解】（1）反应Ⅲ=反应Ⅰ-反应Ⅱ，ΔH3=ΔH1-ΔH2=[-100.3-(-109.4)]kJ·mol-1=＋9.1kJ·mol-1，△H3大于零，熵变小于零，自由能大于零，非自发，答案为：不是；
（2）设平衡时容器中的环戊二烯和环戊烷的物质的量为xmol，则反应中消耗的环戊二烯的物质的量为(a-x)mol，因为环戊烯的选择性为80%，所以环戊烯的物质的量为，根据碳原子守恒可得，解得，所以H2的转化率为；平衡时容器内环戊二烯和环戊烷的物质的量均为，环戊烯的物质的量为，则环戊二烯、环戊烷、环戍烯的物质的量分数分别为、、，则；故答案为：25a；16；
（3）根据图象可知，该体系温度为30℃左右时，环戊烯的选择性和环戊二烯的转化率都很高，因此最佳温度为30℃；
A．催化剂的活性在一定温度范围内最大，高于或低于这个温度范围，催化剂的活性降低，导致选择性降低，A正确；
B．催化剂对化学平衡移动无影响， B错误；
C．使用催化剂，降低反应活化能，催化剂的活性降低，活化能应增大，C错误；
故选A
故答案为：30；A；
（4）①根据图象可知，相同时间段内，环戊二烯表示的反应速率大于双环戊二烯表示的反应速率，因此T1>T2，温度高，反应速率快，达到平衡时所用的时间短，即m＜2；在T2温度下，达到平衡，消耗双环戊二烯的物质的量为(3-0.6)mol=2.4mol，此时生成环戊二烯的物质的量为2.4×2mol=4.8mol，因为T1>T2，该反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，则n>4.8mol，假设双环戊二烯全部反应，则生成环戊二烯的物质的量为6mol，但该反应为可逆反应，不能进行到底，因此n＜6mol，综上所述，得出n的范围为4.8＜n＜6；故答案为＜，4.8＜n＜6；
②由①的分析可知，T2温度下，达到平衡时，生成环戊二烯的物质的量为4.8mol，容器内气体的总物质的量为0.6mol+4.8mol=5.4mol，相同条件下，压强之比等于气体物质的量的之比，则平衡时，容器内的气体压强为起始时容器内压强的1.8倍，该反应为气体体积增大的反应，由于1.8>1.5，当容器内气体的压强为起始时的1.5倍时，反应正向进行，即v(正)>v(逆)；故答案为：>。
9．(1)          0.01
(2)B
(3)         
(4)     升高温度     反应III为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，副产物增多，丙烯的选择性降低

【详解】（1）已知：
反应I：  
反应II：  
由盖斯定律可知，I+II得：，反应的焓变等于反应物的键能和减去生成物的键能和，由图表数据可知，；
分析表中数据：要合成得到更多的丙烯，应控制甲醇的最佳分压为0.01MPa，此时丙烯的选择性最高，而副产物乙烯的选择性最低；
（2）温度为500K时，在密闭反应器中加入2mol ，若只发生反应Ⅰ，由于反应为可逆反应不可能进行完全，则体系中的物质的量分数小于；已知：，温度为500K时，，；假设某一时刻，甲醇、甲醚、水的物质的量相等，此时体系中的物质的量分数为，则，反应正向移动，故平衡是体系中的物质的量分数大于；故选B；
（3）在恒容密闭容器中通入甲醇，初始压强为，反应达到平衡时压强为；“两步法”中，反应I为气体分子数不变的反应，反应II为气体分子数增加1的反应，则总压强的变化是由反应II引起的，根据化学方程式II体现的关系可知，平衡混合体系中，丙烯的分液为，体积分数为；若平衡时甲醇的转化率为60%，则反应甲醇0.6、平衡是甲醇0.4；平衡时丙烯；则反应II生成水2、消耗甲醚，反应I消耗甲醇[0.6-]=(0.8-0.5)、生成甲醚(0.8-0.5)、水(0.8-0.5)，故平衡时甲醚为(0.8-0.5)-=(1.8-1.5)、水为2+(0.8-0.5)=(1.5-1.2)，故反应II(OTP)的平衡常数；
（4）要提高丙烯的选择性，可采取的措施是适当升高温度；当温度高于285℃后，丙烯的选择性降低，其原因是反应III为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，副产物增多，丙烯的选择性降低。
10．(1)
(2)     >     含量先增大后减少
(3)     。
（3）①活化能越小，反应速率越快，则反应I与反应II的活化能：    
(3)          >
(4)     B> A>C>D    

【详解】（1）第I步反应为甲烷和反应生成、、一氧化碳和氢气，若生成1molH2，吸收QkJ热量，第I步的热化学方程式为；
（2）由图可知，第Ⅱ步的反应为，反应I+反应Ⅱ得：，则反应的，则1000℃时，该反应的平衡常数(kPa)2；由图可知，斜率更大受温度影响更大且随温度升高而变大，故也随温度升高而变大，升高温度平衡正向移动，则反应为吸热反应，焓变大于零；
（3）压强为100kPa时，将n(H2O):n(CH4)=3的混合气体投入温度为T℃的恒温恒容的密闭容器中，则水、甲烷初始压强分别为25kPa、75kPa；副反应为气体分子数不变的反应，不会改变压强，重整反应为气体分子数增加2的反应，达平衡时容器内的压强为140kPa，则反应甲烷压强为(140kPa-100kPa)÷2=20 kPa；


则H2O的平衡转化率为；由三段式可知，此时重整反应的，重整反应为吸热反应，K值变大，则温度升高，故温度T大于1000。
（4）已知降低温度时，增大，则说明正反应速率增大，反应正向进行，为放热反应；增加一氧化碳的投料会降低一氧化碳的转化率、降低温度平衡正向移动会提高一氧化碳的转化率，故温度A大于C大于D；投料比相同，B点转化率更低，则温度B大于A；故A、B、C、D四点中温度由高到低的顺序是B> A>C>D；
在C点所示投料比下，若一氧化碳和水的投料浓度均为1mol/L，一氧化碳的平衡转化率为50%：

此时=，，；
当CO转化率达到40%时：

。
19．(1)-90kJ/mol
(2)C
(3)     BC     230°C以上，温度升高，反应I的平衡向逆反应方向移动，反应II的平衡向正反应方向移动，但温度对反应II的平衡影响更大
(4)     30%    
(5)     CO2+2e- +2H+ =HCOOH     3.6

【详解】（1）；
（2）A．增大压强，反应II平衡不移动，反应I平衡正向移动导致二氧化碳浓度增大，从而使反应II平衡正向移动，一氧化碳浓度增大，A错误；
B．降低温度，反应II的正、逆反应速率均减小，B错误；
C．增大甲醇浓度，使反应I逆向移动，二氧化碳浓度增大，反应II正向移动，C正确；
D．恒温恒容下通入氦气，对于反应I来说各物质浓均不变，平衡不移动，D错误；
故选C。
（3）由图可知在相同温度下CZ(Zr-I)T催化剂对甲醇的选择性更高，温度为230oC时甲醇的产率最高，故合成甲醇的适宜条件选BC；
在230°C以上，升高温度，反应I为放热反应，平衡逆向移动，甲醇的产率降低；反应II为吸热反应，平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大；升高温度对反应II的影响更大，导致CO2的平衡转化率增大，甲醇的产率降低；
（4）设反应I中二氧化碳转化了xmol，反应II中二氧化碳转化了ymol，可列出三段式：

反应达平衡时，CO2的转化率为50%，即x+y=1，气体体积减小10%，即平衡时气体的物质的量比原来少了10%，即，解得x=0.3，y=0.7，在达到平衡时， CH3OH的选择性：； 平衡时反应II中各物质的物质的量为：
，
设容器的体积为VL，平衡常数。
（5）该装置为电解池，Pt为阳极，Cu为阴极。铜电极上为二氧化碳得电子被还原，制备甲酸的电极反应式为：；铜电极上只生成5.6gCO时，电极反应为，即CO2变成CO，溶液增加质量为氧原子质量。生成5.6gCO时，增加氧原子质量为：，该电解池装置用了阳离子交换膜，同时会有氢离子迁移到铜极区，增加的氢离子质量为：，共增重3.6g。