2025广东版新教材化学高考第一轮
专题九 化学反应的热效应
五年高考
考点过关练
考点1 化学反应中的能量变化
1.(2020天津,10,3分)理论研究表明,在101 kPa和298 K下,HCN(g)HNC(g)异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法错误的是( )
A.HCN比HNC稳定
B.该异构化反应的ΔH=+59.3 kJ·mol-1
C.正反应的活化能大于逆反应的活化能
D.使用催化剂,可以改变反应的反应热
2.(2021浙江1月选考,24,2分)在298.15 K、100 kPa条件下,N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1,N2(g)、H2(g)和NH3(g)的比热容分别为29.1、28.9和35.6 J·K-1·mol-1。一定压强下,1 mol反应中,反应物[N2(g)+3H2(g)]、生成物[2NH3(g)]的能量随温度T的变化示意图合理的是( )
3.(2022浙江1月选考,18,2分)相关有机物分别与氢气发生加成反应生成1 mol环己烷()的能量变化如图所示:
下列推理不正确的是( )
A.2ΔH1≈ΔH2,说明碳碳双键加氢放出的热量与分子内碳碳双键数目成正比
B.ΔH2<ΔH3,说明单双键交替的两个碳碳双键间存在相互作用,有利于物质稳定
C.3ΔH1<ΔH4,说明苯分子中不存在三个完全独立的碳碳双键
D.ΔH3-ΔH1<0,ΔH4-ΔH3>0,说明苯分子具有特殊稳定性
4.(2023北京,16节选)尿素[CO(NH2)2]合成的发展体现了化学科学与技术的不断进步。
(1)十九世纪初,用氰酸银(AgOCN)与NH4Cl在一定条件下反应制得CO(NH2)2,实现了由无机物到有机物的合成。该反应的化学方程式是 。
(2)二十世纪初,工业上以CO2和NH3为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步:
ⅰ.CO2和NH3生成NH2COONH4;
ⅱ.NH2COONH4分解生成尿素。
结合反应过程中能量变化示意图,下列说法正确的是 (填序号)。
a.活化能:反应ⅰ<反应ⅱ
b.ⅰ为放热反应,ⅱ为吸热反应
c.CO2(l)+2NH3(l) CO(NH2)2(l)+H2O(l) ΔH=E1-E4
5.(2022海南,16节选)某空间站的生命保障系统功能之一是实现氧循环。其中涉及反应:
CO2(g)+4H2(g) 2H2O(g)+CH4(g)
回答问题:
(1)已知:电解液态水制备1 mol O2(g),电解反应的ΔH=+572 kJ·mol-1。由此计算H2(g)的燃烧热(焓)ΔH= kJ·mol-1。
(2)已知:CO2(g)+4H2(g) 2H2O(g)+CH4(g)的平衡常数(K)与反应温度(t)之间的关系如图1所示。
图1
①若反应为基元反应,且反应的ΔH与活化能(Ea)的关系为|ΔH|>Ea。补充完成该反应过程的能量变化示意图(图2)。
图2
(2)①
考点2 热化学方程式 盖斯定律
6.(2022天津,13节选)金属钠及其化合物在人类生产生活中起着重要作用。回答下列问题:
(3)Na2O2的电子式为 。在25 ℃和101 kPa时,Na与O2反应生成1 mol Na2O2放热510.9 kJ,写出该反应的热化学方程式: 。
7.(2023浙江6月选考,19节选)水煤气变换反应是工业上的重要反应,可用于制氢。
水煤气变换反应:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.2 kJ·mol-1
该反应分两步完成:
3Fe2O3(s)+CO(g) 2Fe3O4(s)+CO2(g)
ΔH1=-47.2 kJ·mol-1
2Fe3O4(s)+H2O(g) 3Fe2O3(s)+H2(g)
ΔH2
请回答:
(1)ΔH2= kJ·mol-1。
8.(2022福建,13节选)异丙醇(C3H8O)可由生物质转化得到,催化异丙醇脱水制取高值化学品丙烯(C3H6)的工业化技术已引起人们的关注。其主要反应如下:
Ⅰ.C3H8O(g) C3H6(g)+H2O(g) ΔH1=+52 kJ·mol-1
Ⅱ.2C3H6(g) C6H12(g) ΔH2=-97 kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)已知2C3H8O(g)+9O2(g) 6CO2(g)+8H2O(g) ΔH=-3 750 kJ·mol-1,则C3H6(g)燃烧生成CO2(g)和H2O(g)的热化学方程式为 。
答案 (1)2C3H6(g)+9O2(g) 6CO2(g)+6H2O(g) ΔH=-3 854 kJ·mol-1
9.(2023全国乙,28节选)硫酸亚铁在工农业生产中有许多用途,如可用作农药防治小麦黑穗病,制造磁性氧化铁、铁催化剂等。回答下列问题:
(1)在N2气氛中,FeSO4·7H2O的脱水热分解过程如图所示:
根据上述实验结果,可知x= ,y= 。
(2)已知下列热化学方程式:
FeSO4·7H2O(s) FeSO4(s)+7H2O(g)
ΔH1=a kJ·mol-1
FeSO4·xH2O(s) FeSO4(s)+xH2O(g)
ΔH2=b kJ·mol-1
FeSO4·yH2O(s) FeSO4(s)+yH2O(g)
ΔH3=c kJ·mol-1
则FeSO4·7H2O(s)+FeSO4·yH2O(s) 2(FeSO4·xH2O)(s)的ΔH= kJ·mol-1。
10.(2021广东,19,14分)我国力争于2030年前做到碳达峰,2060年前实现碳中和。CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应:
(a)CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)
ΔH1
(b)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
ΔH2
(c)CH4(g)C(s)+2H2(g) ΔH3
(d)2CO(g)CO2(g)+C(s) ΔH4
(e)CO(g)+H2(g)H2O(g)+C(s) ΔH5
(1)根据盖斯定律,反应a的ΔH1= (写出一个代数式即可)。
(2)上述反应体系在一定条件下建立平衡后,下列说法正确的有 。
A.增大CO2与CH4的浓度,反应a、b、c的正反应速率都增加
B.移去部分C(s),反应c、d、e的平衡均向右移动
C.加入反应a的催化剂,可提高CH4的平衡转化率
D.降低反应温度,反应a~e的正、逆反应速率都减小
(3)一定条件下,CH4分解形成碳的反应历程如图1所示。该历程分 步进行,其中,第 步的正反应活化能最大。
(4)设为相对压力平衡常数,其表达式写法:在浓度平衡常数表达式中,用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压(单位为kPa)除以p0(p0=100 kPa)。反应a、c、e的ln(温度的倒数)的变化如图2所示。
①反应a、c、e中,属于吸热反应的有 (填字母)。
②反应c的相对压力平衡常数表达式为= 。
③在图2中A点对应温度下、原料组成为n(CO2)∶n(CH4)=1∶1、初始总压为100 kPa的恒容密闭容器中进行反应,体系达到平衡时H2的分压为40 kPa。计算CH4的平衡转化率,写出计算过程。
(5)CO2用途广泛,写出基于其物理性质的一种用途: 。
考法强化练
考法1 反应热的计算方法与大小比较
1.(2022浙江6月选考,18,2分)标准状态下,下列物质气态时的相对能量如下表:
物质(g) O H HO HOO H2 O2 H2O2 H2O
能量/ kJ·mol-1 249 218 39 10 0 0 -136 -242
可根据HO(g)+HO(g) H2O2(g)计算出H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol-1。下列说法不正确的是( )
A.H2的键能为436 kJ·mol-1
B.O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍
C.解离氧氧单键所需能量:HOO
2.(2022重庆,13,3分)“千畦细浪舞晴空”,氮肥保障了现代农业的丰收。为探究(NH4)2SO4的离子键强弱,设计如图所示的循环过程,可得ΔH4/(kJ·mol-1)为( )
A.+533 B.+686 C.+838 D.+1 143
3.(2020浙江7月选考,22,2分)关于下列ΔH的判断正确的是( )
C(aq)+H+(aq) HC(aq) ΔH1
C(aq)+H2O(l) HC(aq)+OH-(aq)
ΔH2
OH-(aq)+H+(aq) H2O(l) ΔH3
OH-(aq)+CH3COOH(aq) CH3COO-(aq)+H2O(l) ΔH4
A.ΔH1<0 ΔH2<0
B.ΔH1<ΔH2
C.ΔH3<0 ΔH4>0
D.ΔH3>ΔH4
4.(2023浙江6月选考,14,3分)一定条件下,1-苯基丙炔()可与HCl发生催化加成,反应如下:
反应过程中该炔烃及反应产物的占比随时间的变化如图(已知:反应Ⅰ、Ⅲ为放热反应),下列说法不正确的是( )
A.反应焓变:反应Ⅰ>反应Ⅱ
B.反应活化能:反应Ⅰ<反应Ⅱ
C.增加HCl浓度可增加平衡时产物Ⅱ和产物Ⅰ的比例
D.选择相对较短的反应时间,及时分离可获得高产率的产物Ⅰ
5.(2023全国甲,28节选)甲烷选择性氧化制备甲醇是一种原子利用率高的方法。回答下列问题:
(1)已知下列反应的热化学方程式:
①3O2(g) 2O3(g) K1 ΔH1=285 kJ·mol-1
②2CH4(g)+O2(g) 2CH3OH(l) K2 ΔH2=-329 kJ·mol-1
反应③CH4(g)+O3(g) CH3OH(l)+O2(g)的ΔH3= kJ·mol-1,平衡常数K3= (用K1、K2表示)。
(3)MO+分别与CH4、CD4反应,体系的能量随反应进程的变化如下图所示(两者历程相似,图中以CH4示例)。
(ⅰ)步骤Ⅰ和Ⅱ中涉及氢原子成键变化的是 (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
(ⅱ)直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时,反应速率会变慢,则MO+与CD4反应的能量变化应为图中曲线 (填“c”或“d”)。
(ⅲ)MO+与CH2D2反应,氘代甲醇的产量CH2DOD CHD2OH(填“>”“=”或“<”)。若MO+与CHD3反应,生成的氘代甲醇有 种。
6.(2023广东,17,14分)化学反应常伴随热效应。某些反应(如中和反应)的热量变化,其数值Q可通过量热装置测量反应前后体系温度变化,用公式Q=cρV总·ΔT计算获得。
(1)盐酸浓度的测定:移取20.00 mL待测液,加入指示剂,用0.500 0 mol·L-1 NaOH溶液滴定至终点,消耗NaOH溶液22.00 mL。
①上述滴定操作用到的仪器有 。
②该盐酸浓度为 mol·L-1。
(2)热量的测定:取上述NaOH溶液和盐酸各50 mL进行反应,测得反应前后体系的温度值(℃)分别为T0、T1,则该过程放出的热量为 J(c和ρ分别取4.18 J·g-1·℃-1和1.0 g·mL-1,忽略水以外各物质吸收的热量,下同)。
(3)借鉴(2)的方法,甲同学测量放热反应Fe(s)+CuSO4(aq) FeSO4(aq)+Cu(s)的焓变ΔH(忽略温度对焓变的影响,下同)。实验结果见下表。
序号 反应试剂 体系温度/℃
反应前 反应后
ⅰ 0.20 mol·L-1 CuSO4溶液100 mL 1.20 g Fe粉 a b
ⅱ 0.56 g Fe粉 a c
①温度:b c(填“>”“<”或“=”)。
②ΔH= (选择表中一组数据计算)。结果表明,该方法可行。
(4)乙同学也借鉴(2)的方法,测量反应A:Fe(s)+Fe2(SO4)3(aq) 3FeSO4(aq)的焓变。
查阅资料 配制Fe2(SO4)3溶液时需加入酸。加酸的目的是 。
提出猜想 Fe粉与Fe2(SO4)3溶液混合,在反应A进行的过程中,可能存在Fe粉和酸的反应。
验证猜想 用pH试纸测得Fe2(SO4)3溶液的pH不大于1;向少量Fe2(SO4)3溶液中加入Fe粉,溶液颜色变浅的同时有气泡冒出,说明存在反应A和 (用离子方程式表示)。
实验小结 猜想成立,不能直接测反应A的焓变。
教师指导 鉴于以上问题,特别是气体生成带来的干扰,需要设计出实验过程中无气体生成的实验方案。
优化设计 乙同学根据相关原理,重新设计了优化的实验方案,获得了反应A的焓变。该方案为
(5)化学能可转化为热能,写出其在生产或生活中的一种应用 。
考法2 反应历程图像分析
7.(2021山东,14,4分)18O标记的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中发生水解,部分反应历程可表示为:
+OH-+CH3O-
能量变化如图所示。已知为快速平衡,下列说法正确的是( )
A.反应Ⅱ、Ⅲ为决速步
B.反应结束后,溶液中存在18OH-
C.反应结束后,溶液中存在COH
D.反应Ⅰ与反应Ⅳ活化能的差值等于图示总反应的焓变
8.(2022辽宁,10,3分)利用有机分子模拟生物体内“醛缩酶”催化Diels-Alder反应取得重要进展,荣获2021年诺贝尔化学奖。某Diels-Alder反应催化机理如下。下列说法错误的是( )
A.总反应为加成反应
B.Ⅰ和Ⅴ互为同系物
C.Ⅵ是反应的催化剂
D.化合物X为H2O
9.(2023北京,13,3分)一种分解氯化铵实现产物分离的物质转化关系如下,其中b、d代表MgO或Mg(OH)Cl中的一种。下列说法正确的是( )
A.a、c分别是HCl、NH3
B.d既可以是MgO,也可以是Mg(OH)Cl
C.已知MgCl2为副产物,则通入水蒸气可减少MgCl2的产生
D.等压条件下,反应①、②的反应热之和,小于氯化铵直接分解的反应热
10.(2022山东,10,2分)在NO催化下,丙烷与氧气反应制备丙烯的部分反应机理如图所示。
下列说法错误的是( )
A.含N分子参与的反应一定有电子转移
B.由NO生成HONO的反应历程有2种
C.增大NO的量,C3H8的平衡转化率不变
D.当主要发生包含②的历程时,最终生成的水减少
11.(2020全国Ⅰ,10,6分)铑的配合物离子[Rh(CO)2I2]-可催化甲醇羰基化,反应过程如图所示。
下列叙述错误的是( )
A.CH3COI是反应中间体
B.甲醇羰基化反应为CH3OH+COCH3CO2H
C.反应过程中Rh的成键数目保持不变
D.存在反应CH3OH+HICH3I+H2O
12.(2023浙江1月选考,14,3分)标准状态下,气态反应物和生成物的相对能量与反应历程示意图如下[已知O2(g)和Cl2(g)的相对能量为0],下列说法不正确的是( )
A.E6-E3=E5-E2
B.可计算Cl—Cl键能为2(E2-E3) kJ·mol-1
C.相同条件下,O3的平衡转化率:历程Ⅱ>历程Ⅰ
D.历程Ⅰ、历程Ⅱ中速率最快的一步反应的热化学方程式为:ClO(g)+O(g) O2(g)+Cl(g) ΔH=(E5-E4) kJ·mol-1
13.(2023湖南,14,3分)N2H4是一种强还原性的高能物质,在航天、能源等领域有广泛应用。我国科学家合成的某Ru(Ⅱ)催化剂(用[L-Ru—NH3]+表示)能高效电催化氧化NH3合成N2H4,其反应机理如图所示。
下列说法错误的是( )
A.Ru(Ⅱ)被氧化至Ru(Ⅲ)后,配体NH3失去质子能力增强
B.M中Ru的化合价为+3
C.该过程有非极性键的形成
D.该过程的总反应式:4NH3-2e-N2H4+2N
14.(2023重庆,17,节选)银及其化合物在催化与电化学等领域中具有重要应用。
(1)在银催化下,乙烯与氧气反应生成环氧乙烷(EO)和乙醛(AA)。根据下图所示,回答下列问题:
①中间体OMC生成吸附态EO(ads)的活化能为 kJ/mol。
②由EO(g)生成AA(g)的热化学方程式为 。
15.(2019课标Ⅰ,28,14分)水煤气变换[CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)]是重要的化工过程,主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题:
(1)Shibata曾做过下列实验:①使纯H2缓慢地通过处于721 ℃下的过量氧化钴CoO(s),氧化钴部分被还原为金属钴Co(s),平衡后气体中H2的物质的量分数为0.025 0。②在同一温度下用CO还原CoO(s),平衡后气体中CO的物质的量分数为0.019 2。
根据上述实验结果判断,还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO H2(填“大于”或“小于”)。
(2)721 ℃时,在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和 H2O(g)混合,采用适当的催化剂进行反应,则平衡时体系中H2的物质的量分数为 (填标号)。
A.<0.25 B.0.25 C.0.25~0.50
D.0.50 E.>0.50
(3)我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程,如图所示,其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。
可知水煤气变换的ΔH 0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)E正= eV,写出该步骤的化学方程式 。
(4)Shoichi研究了467 ℃、489 ℃时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系(如下图所示),催化剂为氧化铁,实验初始时体系中的和pCO相等、相等。
计算曲线a的反应在30~90 min内的平均速率 (a)= kPa·min-1。467 ℃时和pCO随时间变化关系的曲线分别是 、 。489 ℃时和pCO随时间变化关系的曲线分别是 、 。
三年模拟
考点强化练
考点1 化学反应中的能量变化
1.(2023深圳二模,3)我国科技自立自强,近年来取得了重大进展。下列有关科技成果的说法不正确的是( )
A.“异域深海,宝藏无穷”——自主开采的可燃冰燃烧时,向环境释放热
B.“科技冬奥,温暖护航”——C60与发热服饰材料中的石墨烯互为同位素
C.“高产水稻,喜获丰收”——高产水稻的DNA具有双螺旋结构
D.“浩渺太空,无限征途”——月壤中磷酸盐矿物的晶体结构可用X射线衍射仪测定
2.(2024届广东六校第二次联考,14)反应物X转化为产物Y时的能量变化与反应进程的关系如图曲线①所示,使用催化剂M后能量变化与反应进程的关系如图曲线②所示。下列说法正确的是( )
A.稳定性:X>Y
B.使用催化剂降低了该反应的焓变
C.使用催化剂后,反应历程分3步进行
D.使用催化剂后,反应历程中的决速步为X+M X·M
3.(2024届清中、河中、北中、惠中、阳中、茂中6校第一次联考,14)叔丁基溴在乙醇中反应的能量变化如图所示。
反应1:(CH3)3CBr (CH3)2CCH2+HBr
反应2:C2H5OH+(CH3)3CBr (CH3)3C—OC2H5+HBr
下列说法错误的是( )
A.3种过渡态相比,①最不稳定
B.反应1和反应2的ΔH都小于0
C.第一个基元反应是决速步骤
D.C2H5OH是反应1和反应2共同的催化剂
考点2 热化学方程式 盖斯定律
4.(2023深圳二模,19节选)“O3氧化法”和“光催化氧化法”常用于烟气脱硫、脱硝,对环境保护意义重大。回答下列问题:
Ⅰ.O3氧化法
(1)用O3氧化烟气中的SO2时,体系中存在以下反应:
反应a:SO2(g)+O3(g) SO3(g)+O2(g) ΔH1
反应b:2O3(g) 3O2(g)
ΔH2=-286.6 kJ·mol-1
反应c:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)
ΔH3=-196.6 kJ·mol-1
根据盖斯定律,ΔH1= 。
5.(2023茂名二模,19节选)二氧化碳催化加氢直接合成二甲醚(DME)既可以实现碳减排又可以得到重要的有机原料,对于保证经济的高速发展和实现长期可持续发展战略均具有重要意义,其中涉及的反应:
(ⅰ)CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=a kJ·mol-1
(ⅱ)2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)
ΔH2=b kJ·mol-1
(ⅲ)CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)
ΔH3=c kJ·mol-1
(1)2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g)的ΔH4= kJ·mol-1(用含a、b或c的代数式表示)。
6.(2024届广东六校第一次联考,19节选)甲烷、甲醇(CH3OH)、甲醛(HCHO)等含有一个碳原子的物质称为“一碳”化合物,广泛应用于化工、医药、能源等方面,研究“一碳”化合物的化学称为“一碳”化学。
(1)已知:①CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH1=+41 kJ·mol-1
②CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH2=-90 kJ·mol-1
根据盖斯定律,反应CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)的ΔH= kJ·mol-1,反应能在 (填“高温”或“低温”)自发进行。
7.(2024届惠州一调,19节选)为了实现碳达峰和碳中和目标,二氧化碳的高效利用成为研究的热点。CH4和CO2催化重整既能缓解温室效应的影响,又能为能源的制备开辟新的渠道。该重整体系涉及以下反应:
a.CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)
ΔH
b.CH4(g)+3CO2(g) 4CO(g)+2H2O(g)
ΔH1
c.CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)
ΔH2
d.CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)
ΔH3
(1)根据盖斯定律,反应a的ΔH= 。(写出一个代数式即可)
考法综合练
考法1 反应热的计算方法与大小比较
1.(2024届广东四校第一次联考,16)丙烯与HBr发生加成反应的机理及反应体系中的能量变化如图所示,下列说法错误的是( )
A.反应2放出热量更多
B.相同条件下反应2的速率比反应1大
C.对于反应1和反应2,第Ⅰ步都是反应的决速步骤
D.曲线a表示的是反应2的能量变化
2.(2024届湛江一中开学考,12)反应2CO(g)+2NO(g) 2CO2(g)+N2(g) ΔH=-620.9 kJ·mol-1分三步进行,各步的相对能量变化如图Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ所示:
下列说法正确的是( )
A.三步分反应中决定总反应速率的是反应Ⅲ
B.过渡状态a、b、c的稳定性:b>c>a
C.Ⅰ、Ⅱ两步的总反应为CO(g)+2NO(g) CO2(g)+N2O(g) ΔH=-314.3 kJ·mol-1
D.反应Ⅲ的逆反应活化能为534.9 kJ·mol-1
3.(2024届广州天河10月调研,19节选)二氧化碳催化加氢制甲醇有利于减少温室气体排放。涉及的主要反应如下:
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
Ⅱ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2=+40.9 kJ·mol-1
Ⅲ.CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH3=-90.4 kJ·mol-1
(1)ΔH1= kJ·mol-1,该反应一般认为通过反应Ⅱ和反应Ⅲ两步来实现,若反应Ⅱ为慢反应,下列示意图中能体现上述反应能量变化的是 (填标号),判断的理由是 。
考法2 反应历程图像分析
4.(2023汕头一模,11)下图是用钌(Ru)基催化剂催化CO2(g)和H2(g)的反应示意图,当反应生成46 g液态HCOOH时放出31.2 kJ的热量。下列说法错误的是( )
A.反应历程中存在极性键、非极性键的断裂与形成
B.图示中物质Ⅰ为该反应的催化剂,物质Ⅱ、Ⅲ为中间产物
C.使用催化剂可以降低反应的活化能,但无法改变反应的焓变
D.由题意知:HCOOH(l) CO2(g)+H2(g) ΔH=+31.2 kJ·mol-1
5.(2023天津南开质检,10)丙烷的一溴代反应产物有两种:CH3CH2CH2Br和CH3CHBrCH3,部分反应过程的能量变化如图所示(Ea表示活化能)。
下列说法不正确的是( )
A.稳定性:·CH(CH3)2>·CH2CH2CH3
B.C3H8与Br2的反应涉及极性键和非极性键的断裂
C.CH3CH2CH3+Br· ·CH2CH2CH3+HBr ΔH>0
D.比较推测生成速率:·CH2CH2CH3>·CH(CH3)2
6.(2024届惠州一调,13)MnO2催化除去HCHO的机理如图所示,下列说法不正确的是 ( )
A.反应①~④均是氧化还原反应
B.反应②中碳氧双键未断裂
C.HCHO中碳原子采取sp2杂化
D.上述机理总反应为HCHO+O2 CO2+H2O
7.(2024届执信中学开学考,19节选)深入研究碳、氮元素的物质转化有着重要的实际意义,按要求回答下列问题:
(2)CO用于处理大气污染物N2O的反应为CO(g)+N2O(g) CO2(g)+N2(g)。在Zn+作用下该反应的具体过程如图1所示,反应过程中能量变化情况如图2所示。
总反应:CO(g)+N2O(g) CO2(g)+N2(g) ΔH= kJ·mol-1,该总反应的决速步是反应 (填“①”或“②”)。
8.(2023梅州质检二,19节选)除去废水中Cr(Ⅵ)的方法有多种。请按要求回答下列问题。
(3)微生物法
①用硫酸盐还原菌(SRB)处理含Cr(Ⅵ)废水时,Cr(Ⅵ)去除率随温度的变化如图所示。55 ℃时,Cr(Ⅵ)的去除率很低的原因是 。
②水体中,Fe合金在SRB存在条件下腐蚀的机理如图所示。Fe腐蚀后生成FeS的过程可描述为:Fe失去电子转化为Fe2+,H2O得到电子转化为H, 。
专题九 化学反应的热效应
五年高考
考点过关练
考点1 化学反应中的能量变化
1.(2020天津,10,3分)理论研究表明,在101 kPa和298 K下,HCN(g)HNC(g)异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法错误的是( )
A.HCN比HNC稳定
B.该异构化反应的ΔH=+59.3 kJ·mol-1
C.正反应的活化能大于逆反应的活化能
D.使用催化剂,可以改变反应的反应热
答案 D
2.(2021浙江1月选考,24,2分)在298.15 K、100 kPa条件下,N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1,N2(g)、H2(g)和NH3(g)的比热容分别为29.1、28.9和35.6 J·K-1·mol-1。一定压强下,1 mol反应中,反应物[N2(g)+3H2(g)]、生成物[2NH3(g)]的能量随温度T的变化示意图合理的是( )
答案 B
3.(2022浙江1月选考,18,2分)相关有机物分别与氢气发生加成反应生成1 mol环己烷()的能量变化如图所示:
下列推理不正确的是( )
A.2ΔH1≈ΔH2,说明碳碳双键加氢放出的热量与分子内碳碳双键数目成正比
B.ΔH2<ΔH3,说明单双键交替的两个碳碳双键间存在相互作用,有利于物质稳定
C.3ΔH1<ΔH4,说明苯分子中不存在三个完全独立的碳碳双键
D.ΔH3-ΔH1<0,ΔH4-ΔH3>0,说明苯分子具有特殊稳定性
答案 A
4.(2023北京,16节选)尿素[CO(NH2)2]合成的发展体现了化学科学与技术的不断进步。
(1)十九世纪初,用氰酸银(AgOCN)与NH4Cl在一定条件下反应制得CO(NH2)2,实现了由无机物到有机物的合成。该反应的化学方程式是 。
(2)二十世纪初,工业上以CO2和NH3为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步:
ⅰ.CO2和NH3生成NH2COONH4;
ⅱ.NH2COONH4分解生成尿素。
结合反应过程中能量变化示意图,下列说法正确的是 (填序号)。
a.活化能:反应ⅰ<反应ⅱ
b.ⅰ为放热反应,ⅱ为吸热反应
c.CO2(l)+2NH3(l) CO(NH2)2(l)+H2O(l) ΔH=E1-E4
答案 (1)AgOCN+NH4Cl CO(NH2)2+AgCl
(2)ab
5.(2022海南,16节选)某空间站的生命保障系统功能之一是实现氧循环。其中涉及反应:
CO2(g)+4H2(g) 2H2O(g)+CH4(g)
回答问题:
(1)已知:电解液态水制备1 mol O2(g),电解反应的ΔH=+572 kJ·mol-1。由此计算H2(g)的燃烧热(焓)ΔH= kJ·mol-1。
(2)已知:CO2(g)+4H2(g) 2H2O(g)+CH4(g)的平衡常数(K)与反应温度(t)之间的关系如图1所示。
图1
①若反应为基元反应,且反应的ΔH与活化能(Ea)的关系为|ΔH|>Ea。补充完成该反应过程的能量变化示意图(图2)。
图2
答案 (1)-286
(2)①
考点2 热化学方程式 盖斯定律
6.(2022天津,13节选)金属钠及其化合物在人类生产生活中起着重要作用。回答下列问题:
(3)Na2O2的电子式为 。在25 ℃和101 kPa时,Na与O2反应生成1 mol Na2O2放热510.9 kJ,写出该反应的热化学方程式: 。
答案 (3)Na+[····]2-Na+ 2Na(s)+O2(g) Na2O2(s) ΔH=-510.9 kJ·mol -1
7.(2023浙江6月选考,19节选)水煤气变换反应是工业上的重要反应,可用于制氢。
水煤气变换反应:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.2 kJ·mol-1
该反应分两步完成:
3Fe2O3(s)+CO(g) 2Fe3O4(s)+CO2(g)
ΔH1=-47.2 kJ·mol-1
2Fe3O4(s)+H2O(g) 3Fe2O3(s)+H2(g)
ΔH2
请回答:
(1)ΔH2= kJ·mol-1。
答案 (1)+6.0
8.(2022福建,13节选)异丙醇(C3H8O)可由生物质转化得到,催化异丙醇脱水制取高值化学品丙烯(C3H6)的工业化技术已引起人们的关注。其主要反应如下:
Ⅰ.C3H8O(g) C3H6(g)+H2O(g) ΔH1=+52 kJ·mol-1
Ⅱ.2C3H6(g) C6H12(g) ΔH2=-97 kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)已知2C3H8O(g)+9O2(g) 6CO2(g)+8H2O(g) ΔH=-3 750 kJ·mol-1,则C3H6(g)燃烧生成CO2(g)和H2O(g)的热化学方程式为 。
答案 (1)2C3H6(g)+9O2(g) 6CO2(g)+6H2O(g) ΔH=-3 854 kJ·mol-1
9.(2023全国乙,28节选)硫酸亚铁在工农业生产中有许多用途,如可用作农药防治小麦黑穗病,制造磁性氧化铁、铁催化剂等。回答下列问题:
(1)在N2气氛中,FeSO4·7H2O的脱水热分解过程如图所示:
根据上述实验结果,可知x= ,y= 。
(2)已知下列热化学方程式:
FeSO4·7H2O(s) FeSO4(s)+7H2O(g)
ΔH1=a kJ·mol-1
FeSO4·xH2O(s) FeSO4(s)+xH2O(g)
ΔH2=b kJ·mol-1
FeSO4·yH2O(s) FeSO4(s)+yH2O(g)
ΔH3=c kJ·mol-1
则FeSO4·7H2O(s)+FeSO4·yH2O(s) 2(FeSO4·xH2O)(s)的ΔH= kJ·mol-1。
答案 (1)4 1
(2)a+c-2b
10.(2021广东,19,14分)我国力争于2030年前做到碳达峰,2060年前实现碳中和。CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应:
(a)CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)
ΔH1
(b)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
ΔH2
(c)CH4(g)C(s)+2H2(g) ΔH3
(d)2CO(g)CO2(g)+C(s) ΔH4
(e)CO(g)+H2(g)H2O(g)+C(s) ΔH5
(1)根据盖斯定律,反应a的ΔH1= (写出一个代数式即可)。
(2)上述反应体系在一定条件下建立平衡后,下列说法正确的有 。
A.增大CO2与CH4的浓度,反应a、b、c的正反应速率都增加
B.移去部分C(s),反应c、d、e的平衡均向右移动
C.加入反应a的催化剂,可提高CH4的平衡转化率
D.降低反应温度,反应a~e的正、逆反应速率都减小
(3)一定条件下,CH4分解形成碳的反应历程如图1所示。该历程分 步进行,其中,第 步的正反应活化能最大。
(4)设为相对压力平衡常数,其表达式写法:在浓度平衡常数表达式中,用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压(单位为kPa)除以p0(p0=100 kPa)。反应a、c、e的ln(温度的倒数)的变化如图2所示。
①反应a、c、e中,属于吸热反应的有 (填字母)。
②反应c的相对压力平衡常数表达式为= 。
③在图2中A点对应温度下、原料组成为n(CO2)∶n(CH4)=1∶1、初始总压为100 kPa的恒容密闭容器中进行反应,体系达到平衡时H2的分压为40 kPa。计算CH4的平衡转化率,写出计算过程。
(5)CO2用途广泛,写出基于其物理性质的一种用途: 。
答案 (1)ΔH3-ΔH4(或ΔH2+ΔH3-ΔH5)
(2)AD (3)4 4 (4)①ac ②
③A点对应温度下反应c的ln=0,则平衡体系中×100%=68%
(5)作制冷剂(合理即可)
考法强化练
考法1 反应热的计算方法与大小比较
1.(2022浙江6月选考,18,2分)标准状态下,下列物质气态时的相对能量如下表:
物质(g) O H HO HOO H2 O2 H2O2 H2O
能量/ kJ·mol-1 249 218 39 10 0 0 -136 -242
可根据HO(g)+HO(g) H2O2(g)计算出H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol-1。下列说法不正确的是( )
A.H2的键能为436 kJ·mol-1
B.O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍
C.解离氧氧单键所需能量:HOO
答案 C
2.(2022重庆,13,3分)“千畦细浪舞晴空”,氮肥保障了现代农业的丰收。为探究(NH4)2SO4的离子键强弱,设计如图所示的循环过程,可得ΔH4/(kJ·mol-1)为( )
A.+533 B.+686 C.+838 D.+1 143
答案 C
3.(2020浙江7月选考,22,2分)关于下列ΔH的判断正确的是( )
C(aq)+H+(aq) HC(aq) ΔH1
C(aq)+H2O(l) HC(aq)+OH-(aq)
ΔH2
OH-(aq)+H+(aq) H2O(l) ΔH3
OH-(aq)+CH3COOH(aq) CH3COO-(aq)+H2O(l) ΔH4
A.ΔH1<0 ΔH2<0
B.ΔH1<ΔH2
C.ΔH3<0 ΔH4>0
D.ΔH3>ΔH4
答案 B
4.(2023浙江6月选考,14,3分)一定条件下,1-苯基丙炔()可与HCl发生催化加成,反应如下:
反应过程中该炔烃及反应产物的占比随时间的变化如图(已知:反应Ⅰ、Ⅲ为放热反应),下列说法不正确的是( )
A.反应焓变:反应Ⅰ>反应Ⅱ
B.反应活化能:反应Ⅰ<反应Ⅱ
C.增加HCl浓度可增加平衡时产物Ⅱ和产物Ⅰ的比例
D.选择相对较短的反应时间,及时分离可获得高产率的产物Ⅰ
答案 C
5.(2023全国甲,28节选)甲烷选择性氧化制备甲醇是一种原子利用率高的方法。回答下列问题:
(1)已知下列反应的热化学方程式:
①3O2(g) 2O3(g) K1 ΔH1=285 kJ·mol-1
②2CH4(g)+O2(g) 2CH3OH(l) K2 ΔH2=-329 kJ·mol-1
反应③CH4(g)+O3(g) CH3OH(l)+O2(g)的ΔH3= kJ·mol-1,平衡常数K3= (用K1、K2表示)。
(3)MO+分别与CH4、CD4反应,体系的能量随反应进程的变化如下图所示(两者历程相似,图中以CH4示例)。
(ⅰ)步骤Ⅰ和Ⅱ中涉及氢原子成键变化的是 (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
(ⅱ)直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时,反应速率会变慢,则MO+与CD4反应的能量变化应为图中曲线 (填“c”或“d”)。
(ⅲ)MO+与CH2D2反应,氘代甲醇的产量CH2DOD CHD2OH(填“>”“=”或“<”)。若MO+与CHD3反应,生成的氘代甲醇有 种。
答案 (1)-307
(3)(ⅰ)Ⅰ (ⅱ)c (ⅲ)< 2
6.(2023广东,17,14分)化学反应常伴随热效应。某些反应(如中和反应)的热量变化,其数值Q可通过量热装置测量反应前后体系温度变化,用公式Q=cρV总·ΔT计算获得。
(1)盐酸浓度的测定:移取20.00 mL待测液,加入指示剂,用0.500 0 mol·L-1 NaOH溶液滴定至终点,消耗NaOH溶液22.00 mL。
①上述滴定操作用到的仪器有 。
②该盐酸浓度为 mol·L-1。
(2)热量的测定:取上述NaOH溶液和盐酸各50 mL进行反应,测得反应前后体系的温度值(℃)分别为T0、T1,则该过程放出的热量为 J(c和ρ分别取4.18 J·g-1·℃-1和1.0 g·mL-1,忽略水以外各物质吸收的热量,下同)。
(3)借鉴(2)的方法,甲同学测量放热反应Fe(s)+CuSO4(aq) FeSO4(aq)+Cu(s)的焓变ΔH(忽略温度对焓变的影响,下同)。实验结果见下表。
序号 反应试剂 体系温度/℃
反应前 反应后
ⅰ 0.20 mol·L-1 CuSO4溶液100 mL 1.20 g Fe粉 a b
ⅱ 0.56 g Fe粉 a c
①温度:b c(填“>”“<”或“=”)。
②ΔH= (选择表中一组数据计算)。结果表明,该方法可行。
(4)乙同学也借鉴(2)的方法,测量反应A:Fe(s)+Fe2(SO4)3(aq) 3FeSO4(aq)的焓变。
查阅资料 配制Fe2(SO4)3溶液时需加入酸。加酸的目的是 。
提出猜想 Fe粉与Fe2(SO4)3溶液混合,在反应A进行的过程中,可能存在Fe粉和酸的反应。
验证猜想 用pH试纸测得Fe2(SO4)3溶液的pH不大于1;向少量Fe2(SO4)3溶液中加入Fe粉,溶液颜色变浅的同时有气泡冒出,说明存在反应A和 (用离子方程式表示)。
实验小结 猜想成立,不能直接测反应A的焓变。
教师指导 鉴于以上问题,特别是气体生成带来的干扰,需要设计出实验过程中无气体生成的实验方案。
优化设计 乙同学根据相关原理,重新设计了优化的实验方案,获得了反应A的焓变。该方案为
(5)化学能可转化为热能,写出其在生产或生活中的一种应用 。
答案 (1)①AD ②0.550 0
(2)418(T1-T0)
(3)①> ②-20.9(b-a)kJ·mol-1[或-41.8(c-a)kJ·mol-1]
(4)抑制Fe3+的水解 Fe+2H+ Fe2++H2↑ 将一定量的Cu粉加入一定浓度的Fe2(SO4)3溶液中反应,测量反应的热量变化,计算得到反应Cu(s)+Fe2(SO4)3(aq) CuSO4(aq)+2FeSO4(aq)的焓变ΔH1;根据(3)中实验计算得到反应Fe(s)+CuSO4(aq) FeSO4(aq)+Cu(s)的焓变ΔH2;根据盖斯定律计算得到反应Fe(s)+Fe2(SO4)3(aq) 3FeSO4(aq)的焓变为ΔH1+ΔH2
(5)燃料燃烧、铝热反应焊接铁轨等
考法2 反应历程图像分析
7.(2021山东,14,4分)18O标记的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中发生水解,部分反应历程可表示为:
+OH-+CH3O-
能量变化如图所示。已知为快速平衡,下列说法正确的是( )
A.反应Ⅱ、Ⅲ为决速步
B.反应结束后,溶液中存在18OH-
C.反应结束后,溶液中存在COH
D.反应Ⅰ与反应Ⅳ活化能的差值等于图示总反应的焓变
答案 B
8.(2022辽宁,10,3分)利用有机分子模拟生物体内“醛缩酶”催化Diels-Alder反应取得重要进展,荣获2021年诺贝尔化学奖。某Diels-Alder反应催化机理如下。下列说法错误的是( )
A.总反应为加成反应
B.Ⅰ和Ⅴ互为同系物
C.Ⅵ是反应的催化剂
D.化合物X为H2O
答案 B
9.(2023北京,13,3分)一种分解氯化铵实现产物分离的物质转化关系如下,其中b、d代表MgO或Mg(OH)Cl中的一种。下列说法正确的是( )
A.a、c分别是HCl、NH3
B.d既可以是MgO,也可以是Mg(OH)Cl
C.已知MgCl2为副产物,则通入水蒸气可减少MgCl2的产生
D.等压条件下,反应①、②的反应热之和,小于氯化铵直接分解的反应热
答案 C
10.(2022山东,10,2分)在NO催化下,丙烷与氧气反应制备丙烯的部分反应机理如图所示。
下列说法错误的是( )
A.含N分子参与的反应一定有电子转移
B.由NO生成HONO的反应历程有2种
C.增大NO的量,C3H8的平衡转化率不变
D.当主要发生包含②的历程时,最终生成的水减少
答案 D
11.(2020全国Ⅰ,10,6分)铑的配合物离子[Rh(CO)2I2]-可催化甲醇羰基化,反应过程如图所示。
下列叙述错误的是( )
A.CH3COI是反应中间体
B.甲醇羰基化反应为CH3OH+COCH3CO2H
C.反应过程中Rh的成键数目保持不变
D.存在反应CH3OH+HICH3I+H2O
答案 C
12.(2023浙江1月选考,14,3分)标准状态下,气态反应物和生成物的相对能量与反应历程示意图如下[已知O2(g)和Cl2(g)的相对能量为0],下列说法不正确的是( )
A.E6-E3=E5-E2
B.可计算Cl—Cl键能为2(E2-E3) kJ·mol-1
C.相同条件下,O3的平衡转化率:历程Ⅱ>历程Ⅰ
D.历程Ⅰ、历程Ⅱ中速率最快的一步反应的热化学方程式为:ClO(g)+O(g) O2(g)+Cl(g) ΔH=(E5-E4) kJ·mol-1
答案 C
13.(2023湖南,14,3分)N2H4是一种强还原性的高能物质,在航天、能源等领域有广泛应用。我国科学家合成的某Ru(Ⅱ)催化剂(用[L-Ru—NH3]+表示)能高效电催化氧化NH3合成N2H4,其反应机理如图所示。
下列说法错误的是( )
A.Ru(Ⅱ)被氧化至Ru(Ⅲ)后,配体NH3失去质子能力增强
B.M中Ru的化合价为+3
C.该过程有非极性键的形成
D.该过程的总反应式:4NH3-2e-N2H4+2N
答案 B
14.(2023重庆,17,节选)银及其化合物在催化与电化学等领域中具有重要应用。
(1)在银催化下,乙烯与氧气反应生成环氧乙烷(EO)和乙醛(AA)。根据下图所示,回答下列问题:
①中间体OMC生成吸附态EO(ads)的活化能为 kJ/mol。
②由EO(g)生成AA(g)的热化学方程式为 。
答案 (1)①83 ②EO(g) AA(g) ΔH=-102 kJ/mol
15.(2019课标Ⅰ,28,14分)水煤气变换[CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)]是重要的化工过程,主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题:
(1)Shibata曾做过下列实验:①使纯H2缓慢地通过处于721 ℃下的过量氧化钴CoO(s),氧化钴部分被还原为金属钴Co(s),平衡后气体中H2的物质的量分数为0.025 0。②在同一温度下用CO还原CoO(s),平衡后气体中CO的物质的量分数为0.019 2。
根据上述实验结果判断,还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO H2(填“大于”或“小于”)。
(2)721 ℃时,在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和 H2O(g)混合,采用适当的催化剂进行反应,则平衡时体系中H2的物质的量分数为 (填标号)。
A.<0.25 B.0.25 C.0.25~0.50
D.0.50 E.>0.50
(3)我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程,如图所示,其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。
可知水煤气变换的ΔH 0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)E正= eV,写出该步骤的化学方程式 。
(4)Shoichi研究了467 ℃、489 ℃时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系(如下图所示),催化剂为氧化铁,实验初始时体系中的和pCO相等、相等。
计算曲线a的反应在30~90 min内的平均速率 (a)= kPa·min-1。467 ℃时和pCO随时间变化关系的曲线分别是 、 。489 ℃时和pCO随时间变化关系的曲线分别是 、 。
答案 (1)大于 (2)C (3)小于 2.02 COOH*+H*+H2O* COOH*+2H*+OH*(或H2O* H*+OH*) (4)0.004 7 b c a d
三年模拟
考点强化练
考点1 化学反应中的能量变化
1.(2023深圳二模,3)我国科技自立自强,近年来取得了重大进展。下列有关科技成果的说法不正确的是( )
A.“异域深海,宝藏无穷”——自主开采的可燃冰燃烧时,向环境释放热
B.“科技冬奥,温暖护航”——C60与发热服饰材料中的石墨烯互为同位素
C.“高产水稻,喜获丰收”——高产水稻的DNA具有双螺旋结构
D.“浩渺太空,无限征途”——月壤中磷酸盐矿物的晶体结构可用X射线衍射仪测定
答案 B
2.(2024届广东六校第二次联考,14)反应物X转化为产物Y时的能量变化与反应进程的关系如图曲线①所示,使用催化剂M后能量变化与反应进程的关系如图曲线②所示。下列说法正确的是( )
A.稳定性:X>Y
B.使用催化剂降低了该反应的焓变
C.使用催化剂后,反应历程分3步进行
D.使用催化剂后,反应历程中的决速步为X+M X·M
答案 C
3.(2024届清中、河中、北中、惠中、阳中、茂中6校第一次联考,14)叔丁基溴在乙醇中反应的能量变化如图所示。
反应1:(CH3)3CBr (CH3)2CCH2+HBr
反应2:C2H5OH+(CH3)3CBr (CH3)3C—OC2H5+HBr
下列说法错误的是( )
A.3种过渡态相比,①最不稳定
B.反应1和反应2的ΔH都小于0
C.第一个基元反应是决速步骤
D.C2H5OH是反应1和反应2共同的催化剂
答案 D
考点2 热化学方程式 盖斯定律
4.(2023深圳二模,19节选)“O3氧化法”和“光催化氧化法”常用于烟气脱硫、脱硝,对环境保护意义重大。回答下列问题:
Ⅰ.O3氧化法
(1)用O3氧化烟气中的SO2时,体系中存在以下反应:
反应a:SO2(g)+O3(g) SO3(g)+O2(g) ΔH1
反应b:2O3(g) 3O2(g)
ΔH2=-286.6 kJ·mol-1
反应c:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)
ΔH3=-196.6 kJ·mol-1
根据盖斯定律,ΔH1= 。
答案 (1)-241.6 kJ·mol-1
5.(2023茂名二模,19节选)二氧化碳催化加氢直接合成二甲醚(DME)既可以实现碳减排又可以得到重要的有机原料,对于保证经济的高速发展和实现长期可持续发展战略均具有重要意义,其中涉及的反应:
(ⅰ)CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=a kJ·mol-1
(ⅱ)2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)
ΔH2=b kJ·mol-1
(ⅲ)CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)
ΔH3=c kJ·mol-1
(1)2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g)的ΔH4= kJ·mol-1(用含a、b或c的代数式表示)。
答案 (1)2a+b
6.(2024届广东六校第一次联考,19节选)甲烷、甲醇(CH3OH)、甲醛(HCHO)等含有一个碳原子的物质称为“一碳”化合物,广泛应用于化工、医药、能源等方面,研究“一碳”化合物的化学称为“一碳”化学。
(1)已知:①CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH1=+41 kJ·mol-1
②CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH2=-90 kJ·mol-1
根据盖斯定律,反应CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)的ΔH= kJ·mol-1,反应能在 (填“高温”或“低温”)自发进行。
答案 (1)-49 低温
7.(2024届惠州一调,19节选)为了实现碳达峰和碳中和目标,二氧化碳的高效利用成为研究的热点。CH4和CO2催化重整既能缓解温室效应的影响,又能为能源的制备开辟新的渠道。该重整体系涉及以下反应:
a.CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)
ΔH
b.CH4(g)+3CO2(g) 4CO(g)+2H2O(g)
ΔH1
c.CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)
ΔH2
d.CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)
ΔH3
(1)根据盖斯定律,反应a的ΔH= 。(写出一个代数式即可)
答案 (1)ΔH1+2ΔH2或ΔH3-ΔH2或
考法综合练
考法1 反应热的计算方法与大小比较
1.(2024届广东四校第一次联考,16)丙烯与HBr发生加成反应的机理及反应体系中的能量变化如图所示,下列说法错误的是( )
A.反应2放出热量更多
B.相同条件下反应2的速率比反应1大
C.对于反应1和反应2,第Ⅰ步都是反应的决速步骤
D.曲线a表示的是反应2的能量变化
答案 D
2.(2024届湛江一中开学考,12)反应2CO(g)+2NO(g) 2CO2(g)+N2(g) ΔH=-620.9 kJ·mol-1分三步进行,各步的相对能量变化如图Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ所示:
下列说法正确的是( )
A.三步分反应中决定总反应速率的是反应Ⅲ
B.过渡状态a、b、c的稳定性:b>c>a
C.Ⅰ、Ⅱ两步的总反应为CO(g)+2NO(g) CO2(g)+N2O(g) ΔH=-314.3 kJ·mol-1
D.反应Ⅲ的逆反应活化能为534.9 kJ·mol-1
答案 C
3.(2024届广州天河10月调研,19节选)二氧化碳催化加氢制甲醇有利于减少温室气体排放。涉及的主要反应如下:
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
Ⅱ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2=+40.9 kJ·mol-1
Ⅲ.CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH3=-90.4 kJ·mol-1
(1)ΔH1= kJ·mol-1,该反应一般认为通过反应Ⅱ和反应Ⅲ两步来实现,若反应Ⅱ为慢反应,下列示意图中能体现上述反应能量变化的是 (填标号),判断的理由是 。
答案 (1)-49.5 B 反应Ⅱ活化能比反应Ⅲ高,且总反应为放热反应
考法2 反应历程图像分析
4.(2023汕头一模,11)下图是用钌(Ru)基催化剂催化CO2(g)和H2(g)的反应示意图,当反应生成46 g液态HCOOH时放出31.2 kJ的热量。下列说法错误的是( )
A.反应历程中存在极性键、非极性键的断裂与形成
B.图示中物质Ⅰ为该反应的催化剂,物质Ⅱ、Ⅲ为中间产物
C.使用催化剂可以降低反应的活化能,但无法改变反应的焓变
D.由题意知:HCOOH(l) CO2(g)+H2(g) ΔH=+31.2 kJ·mol-1
答案 A
5.(2023天津南开质检,10)丙烷的一溴代反应产物有两种:CH3CH2CH2Br和CH3CHBrCH3,部分反应过程的能量变化如图所示(Ea表示活化能)。
下列说法不正确的是( )
A.稳定性:·CH(CH3)2>·CH2CH2CH3
B.C3H8与Br2的反应涉及极性键和非极性键的断裂
C.CH3CH2CH3+Br· ·CH2CH2CH3+HBr ΔH>0
D.比较推测生成速率:·CH2CH2CH3>·CH(CH3)2
答案 D
6.(2024届惠州一调,13)MnO2催化除去HCHO的机理如图所示,下列说法不正确的是 ( )
A.反应①~④均是氧化还原反应
B.反应②中碳氧双键未断裂
C.HCHO中碳原子采取sp2杂化
D.上述机理总反应为HCHO+O2 CO2+H2O
答案 A
7.(2024届执信中学开学考,19节选)深入研究碳、氮元素的物质转化有着重要的实际意义,按要求回答下列问题:
(2)CO用于处理大气污染物N2O的反应为CO(g)+N2O(g) CO2(g)+N2(g)。在Zn+作用下该反应的具体过程如图1所示,反应过程中能量变化情况如图2所示。
总反应:CO(g)+N2O(g) CO2(g)+N2(g) ΔH= kJ·mol-1,该总反应的决速步是反应 (填“①”或“②”)。
答案 (2)-361.22 ①
8.(2023梅州质检二,19节选)除去废水中Cr(Ⅵ)的方法有多种。请按要求回答下列问题。
(3)微生物法
①用硫酸盐还原菌(SRB)处理含Cr(Ⅵ)废水时,Cr(Ⅵ)去除率随温度的变化如图所示。55 ℃时,Cr(Ⅵ)的去除率很低的原因是 。
②水体中,Fe合金在SRB存在条件下腐蚀的机理如图所示。Fe腐蚀后生成FeS的过程可描述为:Fe失去电子转化为Fe2+,H2O得到电子转化为H, 。
答案 (3)①55 ℃时,蛋白质变性,硫酸盐还原菌几乎失去活性 ②S被H还原为S2-,S2-与Fe2+结合为FeS
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