2021高考化学一轮复习 专题五 化学反应中的能量变化精练（含解析）.docx

1、专题五化学反应中的能量变化【考情探究】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

2、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H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H的计算及化学反应中能量变化的有关概念考查频率较低【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OO键的断裂与CO键的生成B.每活化一个氧分子放出0.29eV的能量C.水可使氧分子活化反应的活化能降低0.42eVD.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C2.下列说法正确的是()A.锂电池

3、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)H=-18.4kJmol-1,故白磷比红磷稳定C.H2在Cl2中燃烧:H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)H=-184.6kJmol-1,则H2的燃烧热H=-184.6kJmol-1D.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H偏大答案D3.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N2O+Fe+N2+FeO+(慢)、FeO+COCO2+Fe+(快)。下列说法正确的是()A.反应是氧化还原反应,反应是非氧化还原反应B.两步反应均为放热反应,总反应的化学

4、反应速率由反应决定C.Fe+使反应的活化能减小,FeO+是中间产物D.若转移1mol电子,则消耗11.2LN2O答案C4.中国学者在水煤气变换CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H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、过程均为放热过程B.过程生成了具有极性共价键的H2、CO2C.使用催化剂降低了水煤气变换反应的HD.图示过程中的H2O均参与了反应过程答案D5.2SO2(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,E

5、2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、101kPa下,将1molSO2(g)和0.5molO2(g)置于密闭容器中充分反应生成SO3(g)放热akJ,其热化学方程式为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H=-2akJmol-1C.该反应中,反应物的总键能小于生成物的总键能D.H=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)H,有

6、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.H=H1+H2B.H=-226kJ/molC.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D7.一定条件下,在水溶液中1molClOx-(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EB.上述离子中最稳定的是AC.CB+D反应的热化学方程式为2ClO2-(aq)ClO3-(aq)+ClO-(aq)H=-76kJmol-1D.BA+D的反应物的键能之和小于生成物的键能之和答案A8.HBr被O2氧化依

7、次由如下、三步反应组成,1molHBr被氧化为Br2放出12.67kJ热量,其能量与反应过程曲线如图所示。()HBr(g)+O2(g)HOOBr(g)()HOOBr(g)+HBr(g)2HOBr(g)()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()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)H=-12.67kJmol-1答案B9.我国利用合成气直接制烯烃获重大突破,其原理是:反应:C(s)+12O2(g)CO(g)H1反应:C(s)+H2O(g)CO(

8、g)+H2(g)H2反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)H3=-90.1kJmol-1反应:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2(g)H4,能量变化如下图所示反应:3CH3OH(g)CH3CHCH2(g)+3H2O(g)H5=-31.0kJmol-1下列说法正确的是()A.反应使用催化剂,H3减小B.反应中正反应的活化能大于逆反应的活化能C.H1-H20,则金刚石比石墨稳定C.含20.0gNaOH的稀NaOH溶液与稀盐酸完全中和,放出28.7kJ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)H

9、=-57.4kJ/molD.2C(s)+2O2(g)2CO2(g)H1,2C(s)+O2(g)2CO(g)H2,则H1H2答案A2.(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:2Fe3+(aq)+2I-(aq)I2(aq)+2Fe2+(aq)步骤: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

10、.若不加Fe3+,则正反应的活化能比逆反应的大答案A3.(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.1mol白磷转变为红磷放出2244.7kJ的热量D.红磷燃烧的热化学方程式:4P(s)+5O2(g)P4O10(s)H=-2954kJmol-1答案D4.(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+3H2O2H3PO4;H3PO4+C2H5OHC2H5OPO(OH)2(磷酸单乙酯)+

11、H2O;170200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)H1;3H2(g)+2CrO3(s)3H2O(g)+Cr2O3(s)H2;Cr2O3(s)+3CO2(g)3CO(g)+2CrO3(s)H3。反应C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+CO(g)+H2O(g)的H=(用含H1、H2、H3的代数式表示)。已知部分化学键的键能数据如下表所示,则H1=kJmol-1。化学键CCCCCHHH键能/kJmol-134861541

12、3436答案(1)C2H5OPO(OH)2CH2CH2+H3PO4(3)(3H1+H2+H3)/3+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H10。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)kJmol-1(2)409.0kJmol-1(3)降低AD(4)234(5)因为H0,S0,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1mol水蒸气

13、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:2NO(g)N2O2(g)(快)H10v1正=k1正c2(NO)、v1逆=k1逆c(N2O2);反应:N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)(慢)H2”“”或“=”)。已知反应速率常数K随温度升高而增大,则升高温度后k2正增大的倍数k2逆增大的倍数(填“大于”“小于”或“等于”)。答案(1)2H2(g)+2NO(g)N2(g)+2H2O(g)H=2(E1-E2)kJmol-1或H2(g)+NO(g)1/2N2(g)+H2O(g)H=(E1-E2)kJmol-1(2)k1正k2正k1

14、逆k2逆p2p1相同温度下,由于反应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,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)H=-75kJmol-1C(s)+O2(g)CO2(g)H=-394kJmol-1C(s)+12O2

15、(g)CO(g)H=-111kJmol-1该催化重整反应的H=kJmol-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2L的容器中加入2molCH4、1molCO2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mol2L-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:积碳反应CH4(g)C(s)+2H2(g)消碳反应CO2(g)+C(s)2CO(g)H/(kJmol-1)75172活化能/(kJmol-1)催化剂X3391催化剂Y4372由上表判断,

16、催化剂XY(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=kp(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)247A13(

17、2)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ADpc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)3.(2017课标,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C.0.10molL-1的氢硫酸和亚硫酸的pH分别为4.5和2.1D.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

18、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()和系统()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610K时,将0.10molCO2与0.40molH2S充入2.5L的空钢瓶中,反应平衡后水的物质的量分数为0.02。H2S的平衡转化率1=%,反应平衡常数K=。在620K重复实验,平衡后水的物质的量分数为0.03,H2S的转化率21,该反应的H0。(填“”“B4.(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

19、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)反应的化学方程式是。(2)反应得到的产物用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。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溶液中易溶辨别两层溶液的方法是。经检测,H2SO4层中c(H+)c(SO42-)=2.061。其比值大于2的原因是。(3)反应:2H2SO4(l)2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g)H=+550kJmol-1。它由两步反应组成:.H2SO4

20、(l)SO3(g)+H2O(g)H=+177kJmol-1;.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,中SO3(g)的平衡转化率随X的变化关系。X代表的物理量是。判断L1、L2的大小关系,并简述理由:。答案(12分)(1)SO2+I2+2H2OH2SO4+2HI(2)a、c观察颜色,颜色深的是HI层,颜色浅的是H2SO4层H2SO4层中含有少量HI(3)压强L1”“=”或“”“=”或“ ”)。当反应()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()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)

21、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)H=+165kJmol-1CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H=-41kJmol-1答案(1)2y-x30c加热减压(3)CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)H=-206kJmol-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

22、下MgBr2(s)与Cl2(g)反应的热化学方程式为MgBr2(s)+Cl2(g)MgCl2(s)+Br2(g)H=+117kJmol-1B.热稳定性:MgI2MgBr2MgCl2MgF2C.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H均小于零答案D2.(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)H1=-Q1kJmol-1B.反应过程(2)的热化学方程式为C(g)A2(g)+B2(g)H2=+Q2kJmol-1C.Q1与Q2的关系:Q1Q2D.

23、H2H1答案C3.(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.AF,H=-H6B.H1+H2+H3+H4+H5+H6=0C.CF,H=H1+H2+H6D.若AC为放热过程,则H3+H4+H5+H60答案C4.(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1molH2S充分反应,吸收84.9kJ的热量答案A5.(2018黑

24、龙江哈师大附中期中,15)已知:NH3H2O(aq)与H2SO4(aq)反应生成1mol正盐的H=-24.2kJmol-1;强酸、强碱稀溶液发生中和反应的反应热H=-57.3kJmol-1,则NH3H2O在水溶液中电离的H等于()A.+45.2kJmol-1B.-45.2kJmol-1C.+69.4kJmol-1D.-69.4kJmol-1答案A6.(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:2NO(g)N2O2(g)(快)H10平衡常数K1;N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)(慢)H2”或“”“”或“=”)。M点对应温度下,该反应的平衡常数Kp=kPa

25、-1(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压物质的量分数)。答案(1)a-3b2+360.4(2)2CHCl3+6Ag(3)2.410-311.(2018湖北八市联考,28)(14分)减少氮的氧化物和碳的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容之一。合理应用和处理碳、氮及其化合物,在生产、生活中有重要意义。(1)对温室气体二氧化碳的研究一直是科技界关注的重点。在催化剂存在下用H2还原CO2是解决温室效应的重要手段之一,相关反应如下:已知H2和CH4的燃烧热H分别为-285.5kJ/mol和-890.0kJ/mol;H2O(l)H2O(g)H=+44.0kJ/mol。试写出H2还原CO2生成CH

26、4和H2O(g)的热化学方程式:。(2)CO2在Cu-ZnO催化下,可同时发生反应、,两反应可作为解决温室效应及能源短缺的重要手段。.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H1=-57.8kJ/mol.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)H2=+41.2kJ/mol某温度时,若反应的速率v1大于反应的速率v2,则下列反应过程的能量变化正确的是(填字母)。对于有气体参加的反应,表示平衡常数Kp时,用气体组分(B)的平衡分压p(B)代替该气体物质的量浓度c(B)。已知:气体各组分的分压等于总压乘以该组分的体积分数。在Cu-ZnO存在的条件下,保持温度为T,在容积不变的

27、密闭容器中,充入一定量的CO2及H2,起始及达平衡时容器内各气体物质的量如下表:CO2(g)H2(g)CH3OH(g)CO(g)H2O(g)起始/mol5.07.0000平衡/moln1n2起始总压为p0kPa,达平衡时总压为pkPa。若反应、均达平衡时,p0=1.2p,则表中n1=;若此时n2=3,则反应的平衡常数Kp=(无需带单位,用含总压p的式子表示)。(3)汽车尾气是雾霾形成的原因之一。研究氮氧化物的处理方法可有效减少雾霾的形成,可采用氧化还原法脱硝:4NO(g)+4NH3(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)H0。在T时,反应进行到不同时刻测得各物质的物质的量浓度如下:时间/

28、min浓度/(mol/L)01020304050NO1.00.580.400.400.480.48N200.210.300.300.360.36CO200.210.300.300.360.3630min后,只改变某一条件,根据上表的数据判断改变的条件可能是。A.通入一定量的CO2B.加入合适的催化剂C.适当缩小容器的体积D.通入一定量的NOE.加入一定量的活性炭F.适当升高温度答案(1)CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)H=-164.0kJ/mol(2分,状态没有标注或部分标注,扣1分,没有书写“-”得0分,方程式配平错误不得分)(2)D(2分)1.0(2分)754p2(2

29、分)(3)温度400,氨氮物质的量之比为1(2分,“温度”和“氨氮物质的量之比”每点1分)在400时催化剂的活性最好,催化效率高,同时温度较高,反应速率快(2分,答对1点给1分)(4)CD(2分,答对1个给1分,错答0分)12.(2018河北张家口期末,17)(16分)TiO2和TiCl4均为重要的工业原料。已知:.TiCl4(g)+O2(g)TiO2(s)+2Cl2(g)H1=-175.4kJmol-1.2C(s)+O2(g)2CO(g)H2=-220.9kJmol-1请回答下列问题:(1)TiCl4(g)与CO(g)反应生成TiO2(s)、C(s)和氯气的热化学方程式为。升高温度,对该反应的影响为。(2)若反应的逆反应活化能表示为E,则E220.9kJmol-1(填“”“(2分)(3)0.008molL-1min-1(2分)20%(2分)D(2分)L2(2分)(1,17100%)(2分)