2021高考化学专题讲解 专题五　化学反应中的能量变化（试题部分）

这是一份2021高考化学专题讲解 专题五　化学反应中的能量变化（试题部分），共24页。
【考情探究】
【真题探秘】
【基础集训】
考点一 反应热的有关概念
1.炭黑是雾霾中的重要颗粒物,研究发现它可以活化氧分子,生成活化氧,活化过程的能量变化模拟计算结果如图所示,活化氧可以快速氧化二氧化硫。下列说法错误的是( )
A.氧分子的活化包括O—O键的断裂与C—O键的生成
B.每活化一个氧分子放出0.29 eV的能量
C.水可使氧分子活化反应的活化能降低0.42 eV
D.炭黑颗粒是大气中二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂
答案 C
2.下列说法正确的是( )
A.锂电池使用时,能量只存在由化学能到电能的转化
B.已知P4(白磷,s)4P(红磷,s) ΔH=-18.4 kJ·ml-1,故白磷比红磷稳定
C.H2在Cl2中燃烧:H2(g)+Cl2(g)2HCl(g) ΔH=-184.6 kJ·ml-1,则H2的燃烧热ΔH=-184.6 kJ·ml-1
D.测定中和反应的反应热时,其他不变,用醋酸代替盐酸测得的反应热ΔH偏大
答案 D
3.研究表明CO与N2O在Fe+作用下发生反应的能量变化及反应历程如图所示,两步反应分别为①N2O+Fe+ N2+FeO+ (慢)、②FeO++CO CO2+Fe+ (快)。下列说法正确的是( )
A.反应①是氧化还原反应,反应②是非氧化还原反应
B.两步反应均为放热反应,总反应的化学反应速率由反应②决定
C.Fe+使反应的活化能减小,FeO+是中间产物
D.若转移1 ml电子,则消耗11.2 L N2O
答案 C
4.中国学者在水煤气变换[CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH]中突破了低温下高转化率与高反应速率不能兼得的难题,该过程是基于双功能催化剂(能吸附不同粒子)催化实现的。反应过程示意图如下:
下列说法正确的是( )
A.过程Ⅰ、过程Ⅲ均为放热过程
B.过程Ⅲ生成了具有极性共价键的H2、CO2
C.使用催化剂降低了水煤气变换反应的ΔH
D.图示过程中的H2O均参与了反应过程
答案 D
5.2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)反应过程中的能量变化如图所示(图中E1表示无催化剂时正反应的活化能,E2表示无催化剂时逆反应的活化能)。下列有关叙述不正确的是( )
A.该反应的逆反应为吸热反应,升高温度可提高活化分子的百分数
B.500 ℃、101 kPa下,将1 ml SO2(g)和0.5 ml O2(g)置于密闭容器中充分反应生成SO3(g)放热a kJ,其热化学方程式为2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH=-2a kJ·ml-1
C.该反应中,反应物的总键能小于生成物的总键能
D.ΔH=E1-E2,使用催化剂改变活化能,但不改变反应热
答案 B
考点二 热化学方程式 盖斯定律及其应用
6.N2O和CO是环境污染性气体,可在Pt2O+表面转化为无害气体,其反应原理为N2O(g)+CO(g) CO2(g)+N2(g) ΔH,有关化学反应的物质变化过程及能量变化过程如图所示。下列说法不正确的是( )
A.ΔH=ΔH1+ΔH2
B.ΔH=-226 kJ/ml
C.该反应正反应的活化能小于逆反应的活化能
D.为了实现转化需不断向反应器中补充Pt2O+和Pt2O2+
答案 D
7.一定条件下,在水溶液中1 ml ClOx-(x=0,1,2,3,4)的能量(kJ)相对大小如图所示。下列有关说法错误的是( )
A.上述离子中结合H能力最强的是E
B.上述离子中最稳定的是A
C.C B+D反应的热化学方程式为2ClO2-(aq) ClO3-(aq)+ClO-(aq) ΔH=-76 kJ·ml-1
D.B A+D的反应物的键能之和小于生成物的键能之和
答案 A
8.HBr被O2氧化依次由如下Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三步反应组成,1 ml HBr被氧化为Br2放出12.67 kJ热量,其能量与反应过程曲线如图所示。
(Ⅰ)HBr(g)+O2(g) HOOBr(g)
(Ⅱ)HOOBr(g)+HBr(g) 2HOBr(g)
(Ⅲ)HOBr(g)+HBr(g) H2O(g)+Br2(g)
下列说法中正确的是( )
A.三步反应均为放热反应
B.步骤(Ⅰ)的反应速率最慢
C.HOOBr比HBr和O2稳定
D.热化学方程式为4HBr(g)+O2(g) 2H2O(g)+2Br2(g) ΔH=-12.67 kJ·ml-1
答案 B
9.我国利用合成气直接制烯烃获重大突破,其原理是:
反应①:C(s)+12O2(g) CO(g) ΔH1
反应②:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) ΔH2
反应③:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH3=-90.1 kJ·ml-1
反应④:2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2(g) ΔH4,能量变化如下图所示
反应⑤:3CH3OH(g) CH3CH CH2(g)+3H2O(g) ΔH5=-31.0 kJ·ml-1
下列说法正确的是( )
A.反应③使用催化剂,ΔH3减小
B.反应④中正反应的活化能大于逆反应的活化能
C.ΔH1-ΔH20,则金刚石比石墨稳定
C.含20.0 g NaOH的稀NaOH溶液与稀盐酸完全中和,放出28.7 kJ的热量,则稀醋酸和稀NaOH溶液反应的热化学方程式为NaOH(aq)+CH3COOH(aq)CH3COONa(aq)+H2O(l) ΔH=-57.4 kJ/ml
D.2C(s)+2O2(g)2CO2(g) ΔH1,2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH2,则ΔH1>ΔH2
答案 A
2.(2019福建漳州一检,12)在含Fe3+的S2O82-和I-的混合溶液中,反应S2O82-(aq)+2I-(aq) 2SO42-(aq)+I2(aq)的分解机理及反应进程中的能量变化如下:
步骤①:2Fe3+(aq)+2I-(aq) I2(aq)+2Fe2+(aq)
步骤②:2Fe2+(aq)+S2O82-(aq) 2Fe3+(aq)+2SO42-(aq)
下列有关该反应的说法正确的是( )
A.化学反应速率与Fe3+浓度的大小有关
B.该反应为吸热反应
C.Fe2+是该反应的催化剂
D.若不加Fe3+,则正反应的活化能比逆反应的大
答案 A
3.(2019上海金山一模,19)下图分别表示白磷、红磷燃烧时的能量变化,下列说法中正确的是( )
A.白磷比红磷稳定
B.白磷燃烧产物比红磷燃烧产物稳定
C.1 ml白磷转变为红磷放出2 244.7 kJ的热量
D.红磷燃烧的热化学方程式:4P(s)+5O2(g) P4O10(s) ΔH=-2 954 kJ·ml-1
答案 D
4.(2018福建百所重点校联考,19节选)乙烯可用作合成纤维、合成橡胶、塑料的原料。回答下列问题:
(1)实验室用乙醇和五氧化二磷制取乙烯的过程如下:
P2O5+3H2O 2H3PO4;
H3PO4+C2H5OH C2H5OPO(OH)2(磷酸单乙酯)+H2O;
170~200 ℃时,C2H5OPO(OH)2会分解生成乙烯和磷酸。
C2H5OPO(OH)2分解反应的化学方程式为 。
(3)用CrO3作催化剂,CO2重整C2H6制乙烯的反应过程如下:
C2H6(g) C2H4(g)+H2(g) ΔH1;
3H2(g)+2CrO3(s) 3H2O(g)+Cr2O3(s) ΔH2;
Cr2O3(s)+3CO2(g) 3CO(g)+2CrO3(s) ΔH3。
①反应C2H6(g)+CO2(g) C2H4(g)+CO(g)+H2O(g)的ΔH= (用含ΔH1、ΔH2、ΔH3的代数式表示)。
②已知部分化学键的键能数据如下表所示,则ΔH1= kJ·ml-1。
答案 (1)C2H5OPO(OH)2 CH2CH2↑+H3PO4
(3)①(3ΔH1+ΔH2+ΔH3)/3 ②+123
【应用集训】
1.(2018浙江4月选考,21)氢卤酸的能量关系如图所示:
下列说法正确的是( )
A.已知HF气体溶于水放热,则HF的ΔH10。
结合以上信息,请解释为什么Te和H2不能直接化合: 。
答案 (1)放热 (E2-E1) kJ·ml-1
(2)409.0 kJ·ml-1
(3)降低 AD
(4)234
(5)因为ΔH>0,ΔS0,故反应不能自发进行
3.(2019山东淄博、滨州一模,28节选)国家实施“青山绿水工程”,大力研究脱硝和脱硫技术。
(1)H2在催化剂作用下可将NO还原为N2。如图是该反应生成1 ml水蒸气的能量变化示意图。写出该反应的热化学方程式: 。
(2)2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的反应历程如下:
反应Ⅰ:2NO(g) N2O2(g)(快) ΔH1p1 相同温度下,由于反应①为气体分子数减小的反应,加压有利于提升CO的转化率;而反应③为气体分子数不变的反应,产生CO的量不受压强影响。故增大压强时,有利于CO的转化率升高(每空2分,共4分)
考点二 热化学方程式 盖斯定律及其应用
2.(2018课标Ⅱ,27,14分)CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2),还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题:
(1)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·ml-1
C(s)+O2(g) CO2(g) ΔH=-394 kJ·ml-1
C(s)+12O2(g) CO(g) ΔH=-111 kJ·ml-1
该催化重整反应的ΔH= kJ·ml-1。有利于提高CH4平衡转化率的条件是 (填标号)。
A.高温低压B.低温高压 C.高温高压D.低温低压
某温度下,在体积为2 L的容器中加入2 ml CH4、1 ml CO2以及催化剂进行重整反应,达到平衡时CO2的转化率是50%,其平衡常数为 ml2·L-2。
(2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低,同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表:
①由上表判断,催化剂X Y(填“优于”或“劣于”),理由是 。在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下,某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如下图所示。升高温度时,下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是 (填标号)。
A.K积、K消均增加
B.v积减小、v消增加
C.K积减小、K消增加
D.v消增加的倍数比v积增加的倍数大
②在一定温度下,测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v=k·p(CH4)·[p(CO2)]-0.5(k为速率常数)。在p(CH4)一定时,不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如下图所示,则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为 。
答案 (1)247 A 13
(2)①劣于 相对于催化剂X,催化剂Y积碳反应的活化能大,积碳反应的速率小;而消碳反应活化能相对小,消碳反应速率大 AD
②pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)
3.(2017课标Ⅰ,28,14分)近期发现,H2S是继NO、CO之后的第三个生命体系气体信号分子,它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。回答下列问题:
(1)下列事实中,不能比较氢硫酸与亚硫酸的酸性强弱的是 (填标号)。
A.氢硫酸不能与碳酸氢钠溶液反应,而亚硫酸可以
B.氢硫酸的导电能力低于相同浓度的亚硫酸
ml·L-1的氢硫酸和亚硫酸的pH分别为4.5和2.1
D.氢硫酸的还原性强于亚硫酸
(2)下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。
通过计算,可知系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ)制氢的热化学方程式分别为 、
,制得等量H2所需能量较少的是 。
(3)H2S与CO2在高温下发生反应:H2S(g)+CO2(g) COS(g)+H2O(g)。在610 K时,将0.10 ml CO2与0.40 ml H2S充入2.5 L的空钢瓶中,反应平衡后水的物质的量分数为0.02。
①H2S的平衡转化率α1= %,反应平衡常数K= 。
②在620 K重复实验,平衡后水的物质的量分数为0.03,H2S的转化率α2 α1,该反应的ΔH 0。(填“>”“ > ③B
4.(2015北京理综,26,12分)氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。以太阳能为热源,热化学硫碘循环分解水是一种高效、无污染的制氢方法。其反应过程如下图所示:
(1)反应Ⅰ的化学方程式是 。
(2)反应Ⅰ得到的产物用I2进行分离。该产物的溶液在过量I2的存在下会分成两层——含低浓度I2的H2SO4层和含高浓度I2的HI层。
①根据上述事实,下列说法正确的是 (选填序号)。
a.两层溶液的密度存在差异
b.加I2前,H2SO4溶液和HI溶液不互溶
c.I2在HI溶液中比在H2SO4溶液中易溶
②辨别两层溶液的方法是 。
③经检测,H2SO4层中c(H+)∶c(SO42-)=2.06∶1。其比值大于2的原因是 。
(3)反应Ⅱ:2H2SO4(l) 2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g) ΔH=+550 kJ·ml-1。
它由两步反应组成:ⅰ.H2SO4(l) SO3(g)+H2O(g) ΔH=+177 kJ·ml-1;ⅱ.SO3(g)分解。
L(L1、L2)、X可分别代表压强或温度。如图表示L一定时,ⅱ中SO3(g)的平衡转化率随X的变化关系。
①X代表的物理量是 。
②判断L1、L2的大小关系,并简述理由: 。
答案 (12分)(1)SO2+I2+2H2O H2SO4+2HI
(2)①a、c
②观察颜色,颜色深的是HI层,颜色浅的是H2SO4层
③H2SO4层中含有少量HI
(3)①压强
②L1”“=”或“< ”)。
(2)η表示单位质量贮氢合金在氢化反应阶段的最大吸氢量占其总吸氢量的比例,则温度为T1、T2时,η(T1) η(T2)(填“>”“=”或“< ”)。当反应(Ⅰ)处于图中a点时,保持温度不变,向恒容体系中通入少量氢气,达平衡后反应( Ⅰ )可能处于图中的 点(填“b”“c”或“d”),该贮氢合金可通过 或 的方式释放氢气。
(3)贮氢合金ThNi5可催化由CO、H2合成CH4的反应。温度为T时,该反应的热化学方程式为 。
已知温度为T时:
CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g) ΔH=+165 kJ·ml-1
CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH=-41 kJ·ml-1
答案 (1)2y-x 30 < (2)> c 加热 减压
(3)CO(g)+3H2(g) CH4(g)+H2O(g)
ΔH=-206 kJ·ml-1
【三年模拟】
时间:50分钟 分值:100分
一、选择题(每题6分,共36分,每小题只有一个选项正确)
1.(2019辽宁六校协作体期初联考,9)下图是金属镁和卤素单质(X2)反应的能量变化示意图。下列说法正确的是( )
A.由图可知此温度下MgBr2(s)与Cl2(g)反应的热化学方程式为MgBr2(s)+Cl2(g)MgCl2(s)+Br2(g) ΔH=+117 kJ·ml-1
B.热稳定性:MgI2>MgBr2>MgCl2>MgF2
C.工业上可电解MgCl2溶液冶炼金属镁,该过程需吸收热量
D.金属镁和卤素单质(X2)的反应能自发进行是因为ΔH均小于零
答案 D
2.(2019黑龙江顶级名校一调,12)如图所示,下列说法中不正确的是( )
A.反应过程(1)的热化学方程式为A2(g)+B2(g)C(g) ΔH1=-Q1 kJ·ml-1
B.反应过程(2)的热化学方程式为C(g)A2(g)+B2(g) ΔH2=+Q2 kJ·ml-1
C.Q1与Q2的关系:Q1>Q2
D.ΔH2>ΔH1
答案 C
3.(2019江西吉安联考,5)物质A在一定条件下可发生一系列转化,由图判断下列关系错误的是( )
A.A→F,ΔH=-ΔH6
B.ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6=0
C.C→F,ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH6
D.若A→C为放热过程,则ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6 >0
答案 C
4.(2018河北邢台期末,12)H2S的分解反应是一个可逆反应,其能量与反应过程的关系如图所示,下列有关说法中正确的是( )
A.正反应的活化能大于逆反应的活化能
B.若减小体系的压强,则该反应的焓变将增大
C.升高温度,化学反应速率加快,H2S的平衡转化率减小
D.向密闭容器中充入1 ml H2S充分反应,吸收84.9 kJ的热量
答案 A
5.(2018黑龙江哈师大附中期中,15)已知:NH3·H2O(aq)与H2SO4(aq)反应生成1 ml正盐的ΔH=-24.2 kJ·ml-1;强酸、强碱稀溶液发生中和反应的反应热ΔH=-57.3 kJ·ml-1,则NH3·H2O在水溶液中电离的ΔH等于( )
A.+45.2 kJ·ml-1B.-45.2 kJ·ml-1 C.+69.4 kJ·ml-1D.-69.4 kJ·ml-1
答案 A
6.(2018河北衡水中学大联考,13)已知NO和O2转化为NO2的反应机理如下:
①2NO(g) N2O2(g)(快) ΔH1”“(2分)
(3)①0.008 ml·L-1·min-1(2分)
②20%(2分)
③D(2分)
④L2(2分) (1,17×100%)(2分)
课
标
解
读
内容
反应热的有关概念
热化学方程式 盖斯定律及其应用
解读
1.了解化学能与热能的相互转化。了解吸热反应、放热反应、反应热等概念
2.了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。了解化学在解决能源危机中的重要作用
1.了解热化学方程式的含义,能正确书写热化学方程式
2.理解盖斯定律,并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算
考情分析
“反应热”已成为近几年的必考内容,一般不单独命题,而是作为非选择题的某个设问,常与化学反应速率、化学平衡及工艺流程相结合;从考查内容上看,均与盖斯定律有关,试题整体难度虽然较大,但涉及本专题的内容都比较容易。随着能源问题的日益突出,对本专题内容的考查仍将维持较高的热度
备考策略
考查点主要是运用盖斯定律进行ΔH的计算和热化学方程式的书写,而且考查频率较高。利用键能进行ΔH的计算及化学反应中能量变化的有关概念考查频率较低
化学键
C—C
CC
C—H
H—H
键能/kJ·ml-1
348
615
413
436
化学键
H—H
C—O
CO
H—O
C—H
E/(kJ·ml-1)
436
343
1 076
465
413
积碳反应
CH4(g) C(s)+2H2(g)
消碳反应
CO2(g)+C(s)2CO(g)
ΔH/(kJ·ml-1)
75
172
活化能/
(kJ·ml-1)
催化剂X
33
91
催化剂Y
43
72
共价键
C—H
H—H
键能/kJ·ml-1
413.4
436
812
CO2(g)
H2(g)
CH3OH(g)
CO(g)
H2O(g)
起始/ml
5.0
7.0
0
0
0
平衡/ml
n1
n2
时间/min浓度/(ml/L)
0
10
20
30
40
50
NO
1.0
0.58
0.40
0.40
0.48
0.48
N2
0
0.21
0.30
0.30
0.36
0.36
CO2
0
0.21
0.30
0.30
0.36
0.36