2023届高考化学二轮总复习广西专版课件 第一部分 专题整合高频突破 专题一 基本概念和基本原理 第3讲 化学反应与能量

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1.(2022全国甲,节选)TiO2转化为TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1 000 ℃时反应的热化学方程式及平衡常数如下:(ⅰ)直接氯化TiO2(s)+2Cl2(g) ══ TiCl4(g)+O2(g)　ΔH1=+172 kJ·ml-1,Kp1=1.0×10-2(ⅱ)碳氯化TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s) ══ TiCl4(g)+2CO(g)　ΔH2=-51 kJ·ml-1, Kp2=1.2×1012 Pa(1)反应2C(s)+O2(g) ══ 2CO(g)的ΔH为　　　　　 kJ·ml-1,Kp=　　　　 Pa。 (2)碳氯化的反应趋势远大于直接氯化,其原因是  　。 
答案:(1)-223　1.2×1014(2)碳氯化反应的ΔH0,ΔG0,不属于自发进行的反应,故碳氯化的反应趋势大于直接氯化。
2.(2022全国乙,节选)油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢,需要回收处理并加以利用。回答下列问题。(1)已知下列反应的热化学方程式:①2H2S(g)+3O2(g) ══ 2SO2(g)+2H2O(g)　ΔH1=-1 036 kJ·ml-1②4H2S(g)+2SO2(g) ══ 3S2(g)+4H2O(g)　ΔH2=+94 kJ·ml-1③2H2(g)+O2(g) ══ 2H2O(g)　ΔH3=-484 kJ·ml-1计算H2S热分解反应④2H2S(g) ══ S2(g)+2H2(g)的ΔH4=　　 kJ·ml-1。 (2)较普遍采用的H2S处理方法是克劳斯工艺,即利用反应①和②生成单质硫。另一种方法是利用反应④高温热分解H2S。相比克劳斯工艺,高温热分解方法的优点是　　　　　　　　,缺点是　　　　　　　。 
答案:(1)+170(2)能获取可作燃料的氢气　消耗能源(2)分析优缺点时主要比较二者的反应物、生成物以及反应条件等,二者的反应物、生成物不完全相同,但反应④可生成氢气,因此优点为“能获取可作燃料的氢气”;二者的反应条件不同,反应④需要高温分解,因此缺点是消耗能源。
3.(2021全国甲,节选)二氧化碳催化加氢制甲醇,有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题。二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为CO2(g)+3H2(g) ══ CH3OH(g)+H2O(g),该反应一般认为通过步骤①②来实现。①CO2(g)+H2(g) ══ CO(g)+H2O(g)　ΔH1=+41 kJ·ml-1②CO(g)+2H2(g) ══ CH3OH(g)　ΔH2=-90 kJ·ml-1
总反应的ΔH=　　　 kJ·ml-1;若反应①为慢反应,下列示意图中能体现上述反应能量变化的是　　　(填字母),判断的理由是　 。 
答案:-49　A　ΔH1为正值,ΔH2和ΔH为负值,反应①的活化能大于反应②的活化能解题要领:根据盖斯定律,①+②得CO2(g)+3H2(g) ══ CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH=-49 kJ·ml-1。反应①为慢反应说明反应①的活化能比反应②的活化能大,且总反应的ΔHQ2>2Q1
解析:反应的焓变与物质的状态有关,热化学方程式必须标注物质的聚集状态,A项错误;催化剂能改变反应的路径,使反应所需的活化能降低,但不改变化学平衡,反应的热效应不变,故图像中的b曲线是加入催化剂时的能量变化曲线,B、C两项错误;在温度、容积一定的条件下,通入1 ml N2和3 ml H2反应后放出的热量为Q1 kJ,通入2 ml N2和6 ml H2,平衡正向移动,Q2>2Q1,2 ml N2与6 ml H2完全反应放出的热量为2×92 kJ=184 kJ,但反应为可逆反应,不可能进行到底,所以Q2Q2>2Q1,D项正确。
2.(2022广东高三二模)研究表明,MgO基催化剂广泛应用于CH4的转化过程,如图是我国科研工作者研究MgO与CH4作用最终生成Mg和CH3OH的物质相对能量-反应进程曲线。下列说法不正确的是(　　)。
A.反应中甲烷被氧化B.中间体OMgCH4比中间体MgOCH4更稳定C.该反应的速率控制步骤对应的活化能是29.5 kJ·ml-1D.MgOCH4转化为MgCH3OH的焓变为-145.1 kJ·ml-1
答案:C解析:分析可知,MgO与CH4作用的总反应为MgO+CH4→Mg+CH3OH,反应过程中C元素的化合价升高,甲烷作还原剂,被氧化,A项正确;由图可知,中间体OMgCH4的相对能量比中间体MgOCH4的更低,能量越低越稳定,因此中间体OMgCH4比中间体MgOCH4更稳定,B项正确;该反应的反应速率取决于活化能最大的步骤,由图可知,该反应中活化能最大的步骤是HOMgCH3 到过渡态2的步骤,该步骤的活化能为299.8 kJ·ml-1,C项错误;由图可知, MgOCH4转化为MgCH3OH的焓变为-149.4 kJ·ml-1-(-4.3 kJ·ml-1) =-145.1 kJ·ml-1,D项正确。
3.常温下,1 ml化学键分解成气态原子所需要的能量用E表示。结合表中信息判断下列说法不正确的是(　　)。 
A.432 kJ·ml-1>E(H—Br)>298 kJ·ml-1B.表中最稳定的共价键是H—FC.H2(g) ══ 2H(g)　ΔH=+436 kJ·ml-1D.H2(g)+F2(g) ══ 2HF(g)　ΔH=-25 kJ·ml-1
解析:依据溴原子半径大于氯原子小于碘原子,半径越大键能越小,所以结合图表中数据可知432 kJ·ml-1>E(H—Br)>298 kJ·ml-1,A项正确;键能越大形成的化学键越稳定,表中键能最大的是H—F,故最稳定的共价键是H—F,B项正确;H2变为氢原子吸收的热量等于H2断裂化学键需要的能量,H2(g) ══ 2H(g)ΔH=+436 kJ·ml-1,C项正确;依据键能计算,反应焓变=反应物键能总和-生成物键能总和,ΔH=+436 kJ·ml-1+157 kJ·ml-1-2×568 kJ·ml-1= -543 kJ·ml-1,H2(g)+F2(g) ══ 2HF(g)　ΔH=-543 kJ·ml-1,D项错误。
4.NO与CO在金属铑(Rh)的催化下发生反应2NO(g)+CO(g) N2O(g)+CO2(g)ΔH,该反应历程如下:反应Ⅰ:NO(g)+CO(g)+Rh(s) RhN(s)+CO2(g)　ΔH1=-33.44 kJ·ml-1;反应Ⅱ:RhN(s)+NO(g) Rh(s)+N2O(g) ΔH2=-319.35 kJ·ml-1。如图所示为该反应在无催化剂(a)和有催化剂(b)时反应过程的能量变化对比图:
下列有关判断正确的是(　　)。A.ΔH=-285.91 kJ·ml-1B.E1为反应2NO(g)+CO(g) N2O(g)+CO2(g)的活化能C.E2为使用催化剂后降低的活化能D.使用合适的催化剂可降低反应的活化能,增大反应速率
解析:根据盖斯定律,反应Ⅰ+反应Ⅱ可得反应2NO(g)+CO(g) N2O(g)+CO2(g)　ΔH=ΔH1+ΔH2=-352.79 kJ·ml-1,A项错误;E1为2NO(g)+CO(g) N2O(g)+CO2(g)不使用催化剂和使用催化剂的活化能之差,B项错误;E2为2NO(g)+CO(g) N2O(g)+CO2(g)的焓变,C项错误;使用合适的催化剂可降低反应的活化能,从而增大反应速率,D项正确。
5.(2022山西临汾高三考前适应性考试)研究NOx、SO2和CO等气体的相关反应对治理大气污染、建设生态文明具有重要意义。请回答下列问题。(1)已知:①NO2(g)+CO(g) CO2(g)+NO(g)　ΔH1=-233 kJ·ml-1;②N2(g)+O2(g) 2NO(g)　ΔH2=+179 kJ·ml-1;③2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) ΔH3=-111.9 kJ·ml-1。则2NO2(g)+4CO(g) 4CO2(g)+N2(g)　ΔH=　　　　　　　　　。 研究发现反应③分两步进行。第一步:2NO(g) N2O2(g)　ΔH