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1、试题为word版 下载可打印编辑专题五化学反应中的能量变化挖命题【考情探究】考点内容解读5年考情预测热度考题示例难度关联考点化学反应中能量变化的有关概念及计算1.通过化学键的断裂和形成,能说明化学反应中能量变化的原因。2.通过化学能与热能的相互转化,认识常见的能量转化形式及其重要应用。2016天津理综,3、10(4)易热化学方程式的书写及正误判断能正确书写热化学方程式并根据盖斯定律进行有关计算。2018天津理综,10(2)2016天津理综,7(4)、10(2)2015天津理综,7(4)2014天津理综,7(4)中分析解读高考对本专题内容的考查主要集中在以下几个方面:一是能量的转化及其应用,主要
2、涉及能量变化的本质,物质能量高低与稳定性的关系,以图像的形式表示能量变化过程的分析;二是热化学方程式的书写,主要根据题给信息正确书写有限制条件的热化学方程式,通过化学键与能量的关系计算反应热等;三是盖斯定律的应用,主要是利用盖斯定律计算反应热的数值。本专题内容在高考题中出现的频率极高,难度多集中在盖斯定律的应用。考查学生的变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、科学态度与社会责任素养。【真题典例】破考点【考点集训】考点一化学反应中能量变化的有关概念及计算1.2017年中国成功开采可燃冰(主要成分为甲烷)。直接从自然界得到的能源为一次能源,下列不属于一次能源的是()A.石油B.氢能C.太阳能D.
3、煤答案B2.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H D.图示过程中的H2O均参与了反应过程答案D3.两种由正丁烷(C4H10)催化脱氢制1-丁烯(C4H8)的热化学方程式如下:C4H10(g) C4H8(g)+H2(g) H1=+123 kJmol-1C4H10(g)+1/2O2(g) C4H8(g)+H2O(g)
4、 H2=-119 kJmol-1下列说法中不正确的是()A.中有极性键断裂,同时有非极性键形成 B.中使用不同的催化剂,H1不变C.中反应物总能量低于生成物总能量 D.1 mol C4H10(g)完全燃烧释放的能量大于119 kJ答案C考点二热化学方程式的书写及正误判断1.煤的工业加工过程中,可利用CO和H2合成用途广泛的化工原料甲醇,能量变化如图所示。下列说法正确的是()A.该反应是吸热反应B.1 mol CH3OH(g)所具有的能量为90.1 kJmol-1C.CO(g)+2H2(g) CH3OH(l)H=-90.1 kJmol-1D.1 mol CO(g)和2 mol H2(g)断键所需
5、能量小于1 mol CH3OH(g)断键所需能量答案D2.铜冶金技术以火法冶炼为主。(1)火法炼铜的工艺流程如下:反应:2Cu2S(s)+3O2(g) 2Cu2O(s)+2SO2(g) H=-768.2 kJmol-1反应:2Cu2O(s)+Cu2S(s) 6Cu(s)+SO2(g) H=+116.0 kJmol-1在反应中,每生成1 mol SO2转移电子mol。反应Cu2S(s)+O2(g)2Cu(s)+SO2(g)的H=kJmol-1。理论上m1m2=。(2)炼铜的副产品SO2多用于制硫酸和石膏等化学产品。制硫酸中重要的一步反应是2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)H=-196 k
6、Jmol-1。下图表示将2.0 mol SO2和1.0 mol O2置于1 L密闭容器中,当其他条件一定时,SO2(g)的平衡转化率随X的变化关系,X(X1、X2)代表压强或温度。X代表的物理量是。A对应条件下平衡常数K=。下图表示的是生产石膏的简单流程,请用平衡移动原理解释向CaCO3悬浊液中通入SO2发生反应的原因。(3)工业硫酸中往往含有一定量的SO2,测定过程如下:取m g工业硫酸配成100 mL溶液,取出20.00 mL溶液,加入1 mL指示剂,用c molL-1 I2标准溶液滴定,消耗I2标准溶液V mL,工业硫酸中含有SO2的质量分数的计算式是。答案(1)6-217.421(2)
7、压强80CaCO3悬浊液中存在CaCO3(s) Ca2+(aq)+CO32-(aq),通入SO2时,CO32-与SO2反应,c(CO32-)减小,溶解平衡正向移动(3)8cV25m100%炼技法【方法集训】方法反应热大小的比较及计算1.2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)H=a kJmol-1,反应过程中的能量变化如图所示。下列说法中,不正确的是()A.aH2H3B.H1H2=H3 C.H1H2H3D.H1=H2H3答案C过专题【五年高考】考点一化学反应中能量变化的有关概念及计算A组自主命题天津卷题组1.(2016天津理综,3,6分)下列叙述正确的是()A.使用催化剂能够降低化学反应的反
8、应热(H)B.金属发生吸氧腐蚀时,被腐蚀的速率与氧气浓度无关C.原电池中发生的反应达平衡时,该电池仍有电流产生D.在同浓度的盐酸中,ZnS可溶而CuS不溶,说明CuS的溶解度比ZnS的小答案DB组统一命题、省(区、市)卷题组2.(2018北京理综,7,6分)我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程示意图如下。下列说法不正确的是()A.生成CH3COOH总反应的原子利用率为100% B.CH4CH3COOH过程中,有CH键发生断裂C.放出能量并形成了CC键 D.该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率答案D3.(2016江苏单科,8,2分)通过以下反应
9、均可获取H2。下列有关说法正确的是()太阳光催化分解水制氢:2H2O(l) 2H2(g)+O2(g)H1=571.6 kJmol-1焦炭与水反应制氢:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)H2=131.3 kJmol-1甲烷与水反应制氢:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)H3=206.1 kJmol-1A.反应中电能转化为化学能 B.反应为放热反应C.反应使用催化剂,H3减小 D.反应CH4(g) C(s)+2H2(g)的H=74.8 kJmol-1答案D4.(2015北京理综,9,6分)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。
10、反应过程的示意图如下: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CO2 D.状态状态表示CO与O2反应的过程答案C5.(2018江苏单科,10,2分)下列说法正确的是()A.氢氧燃料电池放电时化学能全部转化为电能B.反应4Fe(s)+3O2(g)2Fe2O3(s)常温下可自发进行,该反应为吸热反应C.3 mol H2与1 mol N2混合反应生成NH3,转移电子的数目小于66.021023D.在酶催化淀粉水解反应中,温度越高淀粉水解速率越快答案C6.(2016海南单科,11,4分)由反应物X转化为Y和Z的能量变化如
11、图所示。下列说法正确的是()A.由XY反应的H=E5-E2 B.由XZ反应的H0C.降低压强有利于提高Y的产率 D.升高温度有利于提高Z的产率答案BCC组教师专用题组7.(2014北京理综,26,14分)NH3经一系列反应可以得到HNO3和NH4NO3,如下图所示。(1)中,NH3和O2在催化剂作用下反应,其化学方程式是。(2)中,2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)。在其他条件相同时,分别测得NO的平衡转化率在不同压强(p1、p2)下随温度变化的曲线(如图)。比较p1、p2的大小关系:。随温度升高,该反应平衡常数变化的趋势是。(3)中,降低温度,将NO2(g)转化为N2O4(l),再制备
12、浓硝酸。已知:2NO2(g) N2O4(g)H12NO2(g) N2O4(l)H2下列能量变化示意图中,正确的是(选填字母)。N2O4与O2、H2O化合的化学方程式是。(4)中,电解NO制备NH4NO3,其工作原理如图所示。为使电解产物全部转化为NH4NO3,需补充物质A。A是,说明理由:。答案(1)4NH3+5O2 4NO+6H2O (2)p10C.加热0.1 molL-1 Na2CO3溶液,CO32-的水解程度和溶液的pH均增大D.对于乙酸与乙醇的酯化反应(Hp2p1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
13、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的书写及正误判断A组自主命题天津卷题组1.(2014天津理综,7,节选)(4)晶体硅(熔点1 410 )是良好的半导体材料。由粗硅制纯硅过程如下:Si(粗) SiCl4 SiCl4(纯) Si(纯)写出SiCl4的电子式:;在上述由SiCl4制纯硅的反应中,测得每生成1.12 kg纯硅需吸收a kJ热量,写出该反应的热化学方程式:。答案(4):ClSiClClCl:SiCl4(g)+2H2(g) Si(s)+4HCl(g)H=+0.025a kJmol-12.(2015天津理综,7,节选)随原子序数递增,八种短周期元
14、素(用字母x等表示)原子半径的相对大小、最高正价或最低负价的变化如下图所示。根据判断出的元素回答问题:(4)已知1 mol e的单质在足量d2中燃烧,恢复至室温,放出255.5 kJ热量,写出该反应的热化学方程式:。答案(4)2Na(s)+O2(g) Na2O2(s)H=-511 kJmol-13.(2018天津理综,10,14分)CO2是一种廉价的碳资源,其综合利用具有重要意义。回答下列问题:(1)CO2可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液pH=13,CO2主要转化为(写离子符号);若所得溶液c(HCO3-)c(CO32-)=21,溶液pH=。(室温下,H2CO3的K1=410-7;K2=51
15、0-11)(2)CO2与CH4经催化重整,制得合成气:CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)已知上述反应中相关的化学键键能数据如下:化学键CHCOHHC O(CO)键能/kJmol-14137454361 075则该反应的H=。分别在V L恒温密闭容器A(恒容)、B(恒压,容积可变)中,加入CH4和CO2各1 mol的混合气体。两容器中反应达平衡后放出或吸收的热量较多的是(填“A”或“B”)。按一定体积比加入CH4和CO2,在恒压下发生反应,温度对CO和H2产率的影响如图1所示。此反应优选温度为900 的原因是。图1 (3)O2辅助的Al-CO2电池工作原理如图2所示。该电池电
16、容量大,能有效利用CO2,电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。图2电池的负极反应式:。电池的正极反应式:6O2+6e- 6O2-6CO2+6O2- 3C2O42-+6O2反应过程中O2的作用是。该电池的总反应式:。答案(14分)(1)CO32-10(2)+120 kJmol-1B900 时,合成气产率已经较高,再升高温度产率增幅不大,但能耗升高,经济效益降低(3)Al-3e-Al3+(或2Al-6e-2Al3+)催化剂2Al+6CO2Al2(C2O4)3B组统一命题、省(区、市)卷题组4.(2014课标,13,6分)室温下,将1 mol的CuSO45H2O(s)溶于水会使溶液温度
17、降低,热效应为H1,将1 mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高,热效应为H2;CuSO45H2O受热分解的化学方程式为:CuSO45H2O(s) CuSO4(s)+5H2O(l),热效应为H3。则下列判断正确的是()A.H2H3B.H1H3答案B由题干信息可得:CuSO45H2O(s) Cu2+(aq)+SO42-(aq)+5H2O(l)H10,CuSO4(s) Cu2+(aq)+SO42-(aq)H20,H2H1,B项正确,C、D项错误;H30,H2H2,A项错误。5.(2014重庆理综,6,6分)已知:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)H=a kJmol-12C(s)
18、+O2(g) 2CO(g)H=-220 kJmol-1HH、O O和OH键的键能分别为436、496和462 kJmol-1,则a为()A.-332B.-118C.+350D.+130答案D按顺序将题中两个热化学方程式编号为和,依据盖斯定律,-2得:2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)H=-(220+2a)kJmol-1,代入相关数据得:(2436+496)-4462=-(220+2a),解得a=+130,D项正确。6.(2014江苏单科,10,2分)已知:C(s)+O2(g) CO2(g)H1CO2(g)+C(s) 2CO(g)H22CO(g)+O2(g) 2CO2(g)H34Fe(s)
19、+3O2(g) 2Fe2O3(s)H43CO(g)+Fe2O3(s) 3CO2(g)+2Fe(s)H5下列关于上述反应焓变的判断正确的是()A.H10,H30,H40 C.H1=H2+H3D.H3=H4+H5答案C7.(2017江苏单科,8,2分)通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。下列说法不正确的是()C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)H1=a kJmol-1CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)H2=b kJmol-1CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)H3=c kJmol-12CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g
20、)H4=d kJmol-1A.反应、为反应提供原料气B.反应也是CO2资源化利用的方法之一C.反应CH3OH(g) 12CH3OCH3(g)+12H2O(l)的H=d2 kJmol-1D.反应2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)的H=(2b+2c+d)kJmol-1答案C8.(2015重庆理综,6,6分)黑火药是中国古代的四大发明之一,其爆炸的热化学方程式为:S(s)+2KNO3(s)+3C(s) K2S(s)+N2(g)+3CO2(g)H=x kJmol-1已知:碳的燃烧热H1=a kJmol-1S(s)+2K(s) K2S(s)H2=b kJmol-12K(s)+
21、N2(g)+3O2(g) 2KNO3(s)H3=c kJmol-1则x为()A.3a+b-cB.c-3a-bC.a+b-cD.c-a-b答案A9.(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.0.10 molL-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低温度下由水或
22、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610 K时,将0.10 mol CO2与0.40 mol 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。H2S的平衡转化率1=%,反应平衡常数K=。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21,该反应的H0。(填“”“ BC组教师专用题组10.(2014课标,28,15分)乙醇是重要的有机化工原料,可由乙烯气相直接水合法或
23、间接水合法生产。回答下列问题:(1)间接水合法是指先将乙烯与浓硫酸反应生成硫酸氢乙酯(C2H5OSO3H),再水解生成乙醇。写出相应反应的化学方程式: 。(2)已知:甲醇脱水反应2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)H1=-23.9 kJmol-1甲醇制烯烃反应2CH3OH(g) C2H4(g)+2H2O(g) H2=-29.1 kJmol-1乙醇异构化反应C2H5OH(g) CH3OCH3(g) H3=+50.7 kJmol-1则乙烯气相直接水合反应C2H4(g)+H2O(g) C2H5OH(g)的H=kJmol-1。与间接水合法相比,气相直接水合法的优点是。(3)下图为气相
24、直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系(其中nH2OnC2H4=11)。列式计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数Kp=(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压物质的量分数)。图中压强(p1、p2、p3、p4)的大小顺序为,理由是 。气相直接水合法常采用的工艺条件为:磷酸/硅藻土为催化剂,反应温度290 、压强6.9 MPa,nH2OnC2H4=0.61。乙烯的转化率为5%,若要进一步提高乙烯转化率,除了可以适当改变反应温度和压强外,还可以采取的措施有、。答案(1)C2H4+H2SO4C2H5OSO3H、C2H5OSO3H+H2O C2H5OH+H2SO4(2)-45.5污染小、腐
25、蚀性小等(3)p(C2H5OH)p(C2H4)p(H2O)=20%np2n-20%n80%np2n-20%n2=201808027.85 MPa=0.07(MPa)-1p1p2p3c(HSO3-)=c(SO32-)c(OH-)=c(H+)3.(2018天津河北区一模,10,节选)(8分)丙烷在燃烧时能放出大量的热,它是液化石油气的主要成分,作为能源应用于人们的日常生产和生活中。已知:2C3H8(g)+7O2(g) 6CO(g)+8H2O(l) H1=-2 741.8 kJ/mol2CO(g)+O2(g) 2CO2(g)H2=-566 kJ/mol(1)反应C3H8(g)+5O2(g) 3CO2
26、(g)+4H2O(l)的H=。(3)依据(1)中的反应可以设计一种新型燃料电池,一极通入空气,另一极通入丙烷气体;燃料电池内部是熔融的掺杂着氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体,在其内部可以传导O2-。在电池内部O2-由极移向极;电池的负极反应式为。(4)用上述燃料电池和惰性电极电解足量Mg(NO3)2和NaCl 的混合溶液。电解开始后阴极的现象为。答案(1)-2 219.9 kJ/mol(3)正负C3H8+10O2- -20e- 3CO2+4H2O(4)有大量无色气体产生,并且有白色沉淀产生4.(2018天津部分区县一模,10,节选)(2分)用化学反应原理研究氮及其化合物意义重大。请回
27、答下列问题:(1)已知:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)H=-92.4 kJ/molN2(g)+O2(g) 2NO(g)H=+180.5 kJ/mol2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)H=-483.6 kJ/mol若有34 g氨气经催化氧化全部生成一氧化氮气体和水蒸气,放出的热量为。答案(1)452.5 kJ5.(2018天津红桥二模,10,节选)(2分)SO2的含量是衡量大气污染的一个重要指标,工业上常采用催化还原法或吸收法处理SO2。利用催化还原法处理SO2不仅可消除SO2污染,还可得到有经济价值的单质S。(1)在复合组分催化剂作用下,CH4可使SO2转化为S,同时生成CO2和H2O。已知CH4和S的燃烧热(H)分别为-890.3 kJ/mol和-297.2 kJ/mol,则CH4和SO2反应的热化学方程式为。答案(1)CH4(g)+2SO2(g) CO2(g)+2S(s)+2H2O(l)H=-295.9 kJ/mol6.(2018天津和平一模,10)(14