突破05 反应原理综合题（题型精练）-备战2021年高考化学之突破反应原理题

突破05  反应原理综合题（1）限时：30分钟一、能量-过程图像1.化学反应①A=B和②B=C的能量反应过程图如下所示。下列有关该反应的叙述错误的是A．反应①的ΔH1＞0B．反应②在升高温度时，平衡向正反应方向移动C．反应②的活化能小于反应①的活化能D．总反应③A=C的ΔH3＞0【答案】B【解析】由图可知A的能量低于B，所以反应①为吸热反应，A正确；B的能量高于C的能量，反应②为放热反应，升温，平衡应该逆向移动，故B错误；从图中可以看出反应②的活化能小于反应①的活化能，故C正确；A的能量小于C的能量，故总反应为吸热反应，D正确。2.已知化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)　ΔH＝＋100 kJ·mol－1的能量变化如图所示，判断下列叙述中正确的是  （    ）A．加入催化剂，该反应的反应热ΔH将减小B．每形成2 mol A—B键，将吸收b kJ能量C．每生成2分子AB吸收(a－b) kJ热量D．该反应正反应的活化能大于100 kJ·mol－1【答案】 D【解析】 催化剂不影响反应热，故A错误；形成化学键，应该释放能量，故B错误；由图可知，每生成2molAB吸收(a－b) kJ热量，而不是生成2分子AB，故C错误；ΔH＝正反应活化能-逆反应活化能=＋100 kJ·mol－1，可知正反应活化能大于100 kJ·mol－1，故D正确。3.最新报道：科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如图：下列说法正确的是A．CO和O生成CO2是吸热反应B．在该过程中，CO断键形成C和OC．CO和O生成了具有极性共价键的CO2D．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程【答案】  C【解析】 由图可知最初反应物（始态）能量高于最终生成物（终态），所以为放热反应，故A错误；图中可以知道CO并没有断键形成C和O，故B错误；CO和O生成CO2，含有极性共价键，故C正确；有题可知该图表示的是CO与O在催化剂表面形成化学键的过程，故D错误。4.结合实验与计算机模拟结果，研究单一DMF分子在铜催化剂表面的反应历程，如下图该历程中最大能垒（活化能）=______eV,该步骤的化学方程式为                   该反应变化的ΔH______0（填“<”、“>”或“=”），制备三甲胺的热化学方程             【答案】  1.19              <      【解析】 能垒（活化能）为正值，用“上坡”线计算分析，由图可知该历程最大能垒为：-1.02-（-2,21）=1.19eV，结合图像可以写出相应的化学方程式；总反应的反应热只要看“始态”和“终态”的能量大小就可以，由图可知最初反应物（始态）能量高于最终生成物（终态），所以为放热反应，书写热化学方程式要注意，题中给出的信息是“单一DMF分子的反应历程”，而热化学方程式前的系数表示物质的量，所以能量变化要乘以NA。5．（1）用CO2催化加氢可制取乙烯：CO2(g)＋3H2(g)C2H4(g)＋2H2O(g)。若该反应体系的能量随反应过程变化关系如图所示，则该反应的ΔH＝__________(用含a、b的式子表示)。已知：几种化学键的键能如下表所示，实验测得上述反应的ΔH＝－152 kJ·mol－1，则表中的x＝________。化学键C==OH—HC==CC—HH—O键能/ (kJ·mol－1)803436x414464（2）甲烷自热重整是先进的制氢方法，包含甲烷氧化和蒸汽重整两个过程。向反应系统中同时通入甲烷、氧气和水蒸气，发生的主要化学反应如下表，则在初始阶段，蒸汽重整的反应速率________(填“大于”“小于”或“等于”)甲烷氧化的反应速率。反应过程化学方程式焓变ΔH/(kJ·mol－1)活化能Ea/(kJ·mol－1)甲烷氧化CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)－802.6125.6CH4(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)－322.0172.5蒸汽重整CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)＋206.2240.1CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g)＋158.6243.9（3）CO2在Cu­ZnO催化下，可同时发生如下的反应Ⅰ、Ⅱ，其可作为解决温室效应及能源短缺问题的重要手段。Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)    ΔH1＝－57.8 kJ·mol－1Ⅱ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)    ΔH2＝＋41.2 kJ·mol－1某温度时，若反应Ⅰ的速率v1大于反应Ⅱ的速率v2，则下列反应过程的能量变化正确的是________(填字母)。【答案】　（1）－(b－a)kJ·mol－1　764　（2）小于　（3）D【解析】　（1）由图知1 mol CO2(g)和3 mol H2(g)具有的总能量大于 mol C2H4(g)和2 mol H2O(g)具有的总能量，该反应为放热反应，反应的ΔH＝生成物具有的总能量－反应物具有的总能量＝－(b－a)kJ·mol－1。ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和＝2E(C==O)＋3E(H—H)－[E(C==C)＋2E(C—H)＋4E(H—O)]＝2×803 kJ·mol－1＋3×436 kJ·mol－1－(×x kJ·mol－1＋2×414 kJ·mol－1＋4×464 kJ·mol－1)＝－152 kJ·mol－1，解得x＝764。（2）从表中活化能数据可以看出，在初始阶段，蒸汽重整反应活化能较大，而甲烷氧化的反应活化能均较小，所以甲烷氧化的反应速率快。（3）反应Ⅰ是放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，反应Ⅱ是吸热反应，反应物的总能量小于生成物的总能量，因为反应Ⅰ的速率大于反应Ⅱ，因此反应Ⅰ的活化能低于反应Ⅱ，D正确。二、盖斯定律的应用1.[2018·北京，27（1）]近年来，研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下：反应Ⅰ：2H2SO4(l)===2SO2(g)＋2H2O(g)＋O2(g)  ΔH1＝＋551 kJ·mol－1反应Ⅲ：S(s)＋O2(g)===SO2(g)   ΔH3＝－297 kJ·mol－1反应Ⅱ的热化学方程式：__________________________________。【答案】　3SO2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(l)＋S(s)　ΔH2＝－254 kJ·mol－1【解析】　由题图可知，反应Ⅱ的化学方程式为3SO2＋2H2O2H2SO4＋S↓。根据盖斯定律，反应Ⅱ＝－(反应Ⅰ＋反应Ⅲ)可得：3SO2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(l)＋S(s)　ΔH2＝－254 kJ·mol－1。2.[2018·江苏，20（1）]用水吸收NOx的相关热化学方程式如下：2NO2(g)＋H2O(l)===HNO3(aq)＋HNO2(aq)   ΔH＝－116.1 kJ·mol－13HNO2(aq)===HNO3(aq)＋2NO(g)＋H2O(l)   ΔH＝75.9 kJ·mol－1反应3NO2(g)＋H2O(l)===2HNO3(aq)＋NO(g)的ΔH＝_____  kJ·mol－1。【答案】　－136.2【解析】　将题给三个热化学方程式依次编号为①、②和③，根据盖斯定律可知，③＝(①×3＋②)/2，则ΔH＝(－116.1 kJ·mol－1×3＋75.9 kJ·mol－1)/2＝－136.2 kJ·mol－1。3.[2018·全国卷Ⅲ，28（2）]SiHCl3在催化剂作用下发生反应：2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)    ΔH1＝+48 kJ·mol－13SiH2Cl2(g)===SiH4(g)＋2SiHCl3(g)    ΔH2＝－30 kJ·mol－1则反应4SiHCl3(g)===SiH4(g)＋3SiCl4(g)的ΔH为________kJ·mol－1。【答案】　+114【解析】　将题给两个热化学方程式依次编号为①、②，根据盖斯定律，由①×3＋②可得：4SiHCl3(g)===SiH4(g)＋3SiCl4(g)，则有ΔH＝3ΔH1＋ΔH2＝3×48 kJ·mol－1＋(－30 kJ·mol－1)＝+114 kJ·mol－1。4.[2018·全国卷Ⅱ，27（1）节选]CH4—CO2催化重整反应为CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)。已知：C(s)＋2H2(g)===CH4(g)    ΔH＝－75 kJ·mol－1C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－394 kJ·mol－1C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝－111 kJ·mol－1该催化重整反应的ΔH＝________kJ·mol－1。【答案】　＋247【解析】　将题给三个反应依次编号为①、②、③：C(s)＋2H2(g)===CH4(g)　ΔH＝－75 kJ·mol－1①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－394 kJ·mol－1②C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝－111 kJ·mol－1③根据盖斯定律，由③×2－①－②可得：CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)   ΔH＝＋247 kJ·mol－1。5．已知：H2(g)、CH3OH(l)的燃烧热(ΔH)分别为－285.8 kJ·mol－1和－726.5 kJ·mol－1；CH3OH (l)===CH3OH (g)　ΔH＝＋35.2 kJ·mol－1；H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44 kJ·mol－1。则CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝________kJ·mol－1。【答案】　－51.7【解析】　H2燃烧的热化学方程式为①H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1CH3OH燃烧的热化学方程式为：②CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－726.5 kJ·mol－1③CH3OH(l)===CH3OH(g)　ΔH＝＋35.2 kJ·mol－1；④H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44 kJ·mol－1。将得①×3－②＋③＋④，得CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)的ΔH＝－51.7 kJ·mol－1。6．用NaOH溶液吸收热电企业产生的废气时，涉及如下转化，由下图关系可得：ΔH4＝________。【答案】　ΔH1＋ΔH2－ΔH3【解析】　根据盖斯定律分析，反应的能量变化取决于反应物和生成物，与过程无关，所以根据图分析，有ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4，可以计算ΔH4＝ΔH1＋ΔH2－ΔH3。