北京版高考化学总复习专题九化学反应中的能量变化（试题练）教学讲解

1、高中化学专项复习PAGE PAGE 18机会只留给有准备的人，加油哦！专题九化学反应中的能量变化探考情悟真题【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。2019北京理综,27(1)2017北京理综,26(1)2015北京理综,9中化学平衡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北京理综,27(1)2017北京理综,26(1)中化学平衡分析解读 高考对本部分知识的考查主要集中

2、在以下几个方面:一是能量的转化及其应用,主要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。本专题在高考题中的出现频率极高,难度多集中在盖斯定律的应用。考查考生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的学科核心素养。【真题探秘】破考点练考向【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.(2019北京海淀期中,6)过氧化氢分解反应过程中,能量变化如图所示:下列说法正确的

3、是()A.催化剂可以改变过氧化氢分解反应的焓变B.MnO2或FeCl3可以催化H2O2分解C.催化剂不能改变反应路径D.H2O2分解是吸热反应答案B2.NH3催化还原NO是重要的烟气脱硝技术,其反应过程与能量关系如图1;研究发现在以Fe2O3为主的催化剂上可能发生的反应过程如图2。图1图2下列说法正确的是()A.NH3催化还原NO为吸热反应B.过程中NH3断裂非极性键C.过程中NO为氧化剂,Fe2+为还原剂D.脱硝的总反应为4NH3(g)+4NO(g)+O2(g) 4N2(g)+6H2O(g)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)

4、 C4H8(g)+H2(g)H1=+123 kJmol-1C4H10(g)+1/2O2(g) C4H8(g)+H2O(g)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4.下列依据热化学方程式得出的结论正确的是()A. 已知2C(s)+2O2(g)2CO2(g)H=a,2C(s)+O2(g)2CO(g)H=b,则abB.已知NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H2O

5、(l)H=-57.3 kJmol-1,则含40.0 g NaOH的稀溶液与稀醋酸完全中和,放出的热量小于57.3 kJC.已知2H2(g)+O2(g)2H2O(g)H=-483.6 kJmol-1,则氢气的燃烧热为241.8 kJmol-1D.已知CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) H=+206.1 kJmol-1,反应过程中使用催化剂,H减小答案B5.(2019北京石景山期末,11)已知:2H2O(l) 2H2(g)+O2(g)H=+571.0 kJ/mol。以太阳能为热源分解Fe3O4,经热化学铁氧化合物循环分解水制H2的过程如下:过程:2Fe3O4(s) 6FeO(s)+

6、O2(g)H=+313.2 kJ/mol过程:下列说法不正确的是()A.过程中每消耗232 g Fe3O4转移2 mol电子B.过程 热化学方程式:3FeO(s)+H2O(l) H2(g)+Fe3O4(s)H=+128.9 kJ/molC.过程、中能量转化的形式依次是:太阳能化学能热能D.铁氧化合物循环分解水制H2具有成本低、产物易分离等优点答案C6.(2019北京昌平期末,16)天然气是一种清洁能源,用途广泛。(1)工业上可用焦炉煤气(主要成分为CO、CO2和H2)制备天然气。已知:CO(g)+3H2(g) CH4(g)+H2O(g)H1=-206 kJ/mol,CO(g)+H2O(g) H

7、2(g)+CO2(g)H2=-41 kJ/mol。CO2转化为CH4的热化学方程式是_。有利于提高混合气中CH4含量的措施是_。a.使用催化剂b.升高温度c.及时导出水蒸气(2)甲烷可制成燃料电池,其装置如下图所示:电极b是_极(填“正”或“负”)。电极a的电极反应式是_。答案(1)CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)H=-165 kJ/molc(2)正CH4-8e-+2H2O CO2+8H+炼技法提能力【方法集训】方法反应热大小的比较及计算1.氢气与氧气生成水的反应是氢能源应用的重要途径。下列有关说法正确的是()A.一定温度下,反应2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)

8、能自发进行,该反应的H0B.氢氧燃料电池的负极反应为O2+2H2O+4e- 4OH-C.常温常压下,氢氧燃料电池放电过程中消耗11.2 L H2,转移电子的数目为6.021023D.反应2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)的H可通过下式估算:H=反应中形成新共价键的键能之和-反应中断裂旧共价键的键能之和答案A2.2C(s)+O2(g)2CO(g)H=-221 kJmol-1;稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)H=-57.3 kJmol-1。下列结论正确的是()A.碳的燃烧热为H=-110.5 kJmol-1B.反应的H0,则GbD.500 、30 MPa 下,将 0.5 m

9、ol N2和 1.5 mol H2置于密闭的容器中充分反应生成 NH3(g),放热 19.3 kJ,其热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=-38.6 kJmol-1答案C【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组自主命题北京卷题组1.(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。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CO2D.状态状态表示CO与O2反应的过程答案C2.(2013北京理综,6,6分

10、)下列设备工作时,将化学能转化为热能的是()ABCD硅太阳能电池锂离子电池太阳能集热器燃气灶答案D3.(2019北京理综,27节选)氢能源是最具应用前景的能源之一,高纯氢的制备是目前的研究热点。(1)甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。反应器中初始反应的生成物为H2和CO2,其物质的量之比为41,甲烷和水蒸气反应的方程式是_。已知反应器中还存在如下反应:.CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)H1.CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)H2.CH4(g) C(s)+2H2(g)H3为积炭反应,利用H1和H2计算H3时,还需要利用_反应的H。反应物投料比采用n(H2

11、O)n(CH4)=41,大于初始反应的化学计量数之比,目的是_(选填字母序号)。a.促进CH4转化b.促进CO转化为CO2c.减少积炭生成用CaO可以去除CO2。H2体积分数和CaO消耗率随时间变化关系如下图所示。从t1时开始,H2体积分数显著降低,单位时间CaO消耗率_(填“升高”“降低”或“不变”)。此时CaO消耗率约为35%,但已失效,结合化学方程式解释原因:_。答案(1)CH4+2H2O 4H2+CO2C(s)+2H2O(g) CO2(g)+2H2(g)或C(s)+CO2(g)2CO(g)abc降低CaO+CO2 CaCO3,CaCO3覆盖在CaO表面,减少了CO2与CaO的接触面积4

12、.(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(3)反应:2H2SO4(l)

13、 2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g)H=+550 kJmol-1。它由两步反应组成:.H2SO4(l) SO3(g)+H2O(g)H=+177 kJmol-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(1)SO2+I2+2H2O H2SO4+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L1T2B.a点的反应速率小于c点的反应速率C.a点的正反应速率大于b点的逆反应速率D.b点时二聚

14、体的浓度为0.45 molL-1(4)环戊二烯可用于制备二茂铁Fe(C5H5)2,结构简式为,后者广泛应用于航天、化工等领域中。二茂铁的电化学制备原理如下图所示,其中电解液为溶解有溴化钠(电解质)和环戊二烯的DMF溶液(DMF为惰性有机溶剂)。该电解池的阳极为_,总反应为_。电解制备需要在无水条件下进行,原因为_。答案(1)89.3(2)40%3.56104BD(3)CD(4)Fe电极 水会阻碍中间物Na的生成;水会电解生成OH-,进一步与Fe2+反应生成Fe(OH)2考点二热化学方程式的书写及正误判断A组自主命题北京卷题组1.(2018北京理综,27节选)近年来,研究人员提出利用含硫物质热化

15、学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下:(1)反应:2H2SO4(l)2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g)H1=+551 kJmol-1反应:S(s)+O2(g)SO2(g)H3=-297 kJmol-1反应的热化学方程式:_。(2)对反应,在某一投料比时,两种压强下,H2SO4在平衡体系中物质的量分数随温度的变化关系如图所示。p2_p1(填“”或“反应是气体物质的量减小的反应,温度一定时,增大压强使反应正向进行,H2SO4的物质的量增大,体系总物质的量减小,H2SO4的物质的量分数增大B组统一命题、省(区、市)卷题组2.(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

16、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)+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A3.(2019天津理综,10,14分)多晶硅是制作光伏电池的关键材料。以下是由粗硅制备多晶硅的简易过程。回答下列问题:.硅粉与HCl在300 时反应生成1 mol SiHCl3气体和H2,放出225 kJ热量,该反应的热化学方程

17、式为_。SiHCl3的电子式为_。.将SiCl4氢化为SiHCl3有三种方法,对应的反应依次为:SiCl4(g)+H2(g) SiHCl3(g)+HCl(g)H103SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s) 4SiHCl3(g)H202SiCl4(g)+H2(g)+Si(s)+HCl(g) 3SiHCl3(g)H3(1)氢化过程中所需的高纯度H2可用惰性电极电解KOH溶液制备,写出产生H2的电极名称_(填“阳极”或“阴极”),该电极反应方程式为_。(2)已知体系自由能变G=H-TS,Gv逆b.v正:A点E点c.反应适宜温度:480520 (4)反应的H3=_(用H1,H2表示)。温度升高,反

18、应的平衡常数K_(填“增大”“减小”或“不变”)。(5)由粗硅制备多晶硅过程中循环使用的物质除SiCl4、SiHCl3和Si外,还有_(填分子式)。答案(14分).Si(s)+3HCl(g) SiHCl3(g)+H2(g)H=-225 kJmol-1.(1)阴极2H2O+2e- H2+2OH-或2H+2e- H2(2)1 000 H2”“BC组教师专用题组5.(2015山东理综,30,19分)合金贮氢材料具有优异的吸放氢性能,在配合氢能的开发中起着重要作用。(1)一定温度下,某贮氢合金(M)的贮氢过程如图所示,纵轴为平衡时氢气的压强(p),横轴表示固相中氢原子与金属原子的个数比(H/M)。在O

19、A段,氢溶解于M中形成固溶体MHx,随着氢气压强的增大,H/M逐渐增大;在AB段,MHx与氢气发生氢化反应生成氢化物MHy,氢化反应方程式为:zMHx(s)+H2(g) zMHy(s)H1();在B点,氢化反应结束,进一步增大氢气压强,H/M几乎不变。反应()中z=_(用含x和y的代数式表示)。温度为T1时,2 g某合金4 min内吸收氢气240 mL,吸氢速率v=_mLg-1min-1。反应()的焓变H1_0(填“”“=”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_

20、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)H=+165 kJmol-1CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)H=-41 kJmol-1答案(1)2y-x30c(3)CO(g)+3H2(g) CH4(g)+H2O(g)H=-206 kJmol-16.(2013北京理综,26,14分)NOx是汽车尾气中的主要污染物之一。(1)NOx能形成酸雨,写出NO2转化为HNO3的化学方程式:_。(2)汽车发动机工作时会引发N2和O2反应,其能量变化示意图

21、如下:写出该反应的热化学方程式:_。随温度升高,该反应化学平衡常数的变化趋势是_。(3)在汽车尾气系统中装置催化转化器,可有效降低NOx的排放。当尾气中空气不足时,NOx在催化转化器中被还原成N2排出。写出NO被CO还原的化学方程式:_。当尾气中空气过量时,催化转化器中的金属氧化物吸收NOx生成盐。其吸收能力顺序如下:12MgO20CaO38SrO56BaO。原因是_-,元素的金属性逐渐增强,金属氧化物对NOx的吸收能力逐渐增强。(4)通过NOx传感器可监测NOx的含量,其工作原理示意图如下:Pt电极上发生的是_反应(填“氧化”或“还原”)。写出NiO电极的电极反应式:_。答案(1)3NO2+

22、H2O 2HNO3+NO(2)N2(g)+O2(g) 2NO(g)H=+183 kJmol-1增大(3)2CO+2NO N2+2CO2根据Mg、Ca、Sr和Ba的质子数,得知它们均为A族元素。同一主族的元素,从上到下,原子半径逐渐增大(4)还原NO+O2-2e- NO27.(2012北京理综,26,13分)用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用反应A,可实现氯的循环利用。反应A:4HCl+O2 2Cl2+2H2O(1)已知:.反应A中,4 mol HCl被氧化,放出115.6 kJ的热量。.H2O的电子式是_。反应A的热化学方程式是_。断开1 mol HO键与断开1 mol HC

23、l键所需能量相差约为_kJ,H2O中HO键比HCl中HCl键(填“强”或“弱”)_。(2)对于反应A,下图是在4种投料比n(HCl)n(O2),分别为11、21、41、61下,反应温度对HCl平衡转化率影响的曲线。曲线b对应的投料比是_。当曲线b、c、d对应的投料比达到相同的HCl平衡转化率时,对应的反应温度与投料比的关系是_。投料比为21、温度为400 时,平衡混合气中Cl2的物质的量分数是_。答案(1)HO 4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g)H=-115.6 kJ/mol32强(2) 41投料比越高,对应的反应温度越低30.8%【三年模拟】时间:45分钟分值:100

24、分一、选择题(每题6分,共48分)1.(2020届北京海淀期中,9)利用固体表面催化工艺进行NO分解的过程如下图所示。下列说法不正确的是()A.NO属于共价化合物B.O2含有非极性共价键C.过程吸收能量,过程释放能量D.标准状况下,NO分解生成 11.2 L N2转移电子数为6.021023答案D2.(2019北京十一中期末,8)用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用反应:4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g)H=-115.6 kJmol-1,可实现氯的循环利用。已知:下列说法正确的是()A.升高温度能提高HCl的转化率B.断裂H2O(g)中1 mol HO键

25、比断裂HCl(g)中1 mol HCl键所需的能量高C.1 mol Cl2(g)转化为2 mol Cl放出243 kJ能量D.加入催化剂,能使该反应的焓变减小答案B3.(2019北京海淀二模,10)汽车尾气处理存在反应:NO2(g)+CO(g) NO(g)+CO2(g),该反应过程及能量变化如图所示:下列说法正确的是()A.升高温度,平衡正向移动B.该反应生成了具有非极性共价键的CO2C.使用催化剂可以有效提高反应物的平衡转化率D.反应物转化为活化配合物需要吸收能量答案D4.(2019北京朝阳期中,10)某科研团队研制出“TM-LiH(TM表示过渡金属)”双催化剂体系,显著提高了在温和条件下氮

26、气和氢气合成NH3的效率,原理示意图如下:下列分析不合理的是()A.状态,吸收能量并有键发生断裂 B.合成NH3总反应的原子利用率是100% C.“TM-LiH”能降低合成氨反应的H D.生成NH3:2LiNH+3H2 2LiH+2NH3答案C5.(2019北京朝阳期末,9)我国某科研团队以N2为原料合成了超高含能材料聚合氮以氮氮单键(NN)结合的具有网状结构的聚合体。有关化学键的键能数据如下:化学键键能/kJmol-1946419159下列分析不正确的是()A.氮原子的结构示意图:B.聚合氮转变为N2会释放能量C.高温有利于聚合氮的合成D.低压有利于聚合氮的合成答案D6.(2019北京海淀期

27、末,11)以太阳能为热源,热化学硫碘循环分解水是一种高效、环保的制氢方法,其流程图如下:相关反应的热化学方程式为:反应:SO2(g)+I2(g)+2H2O(l) 2HI(aq)+H2SO4(aq)H1=-213 kJmol-1反应:H2SO4(aq) SO2(g)+H2O(l)+12O2(g)H2=+327 kJmol-1反应:2HI(aq) H2(g)+I2(g)H3=+172 kJmol-1下列说法不正确的是()A.该过程实现了太阳能到化学能的转化B.SO2和I2对总反应起到了催化剂的作用C.总反应的热化学方程式为2H2O(l) 2H2(g)+O2(g)H=+286 kJmol-1D.该过

28、程降低了水分解制氢反应的活化能,但总反应的H不变答案C7.(2019北京通州期末,10)白磷和红磷与氧气反应过程中的能量变化如图(E表示能量)。下列说法中正确的是()A.红磷比白磷稳定B.白磷燃烧是吸热反应C.红磷转变为白磷是放热反应D.红磷燃烧的热化学方程式是4P(s)+5O2(g) P4O10(s)H=(E2-E3) kJmol-1答案A8.(2019北京丰台一模,10)CH4与Cl2生成CH3Cl的反应过程中,中间态物质的能量关系如下图所示(Ea表示活化能),下列说法不正确的是()A.已知Cl是由Cl2在光照条件下化学键断裂生成的,该过程可表示为ClClB.相同条件下,Ea越大反应速率越

29、慢C.图中H”“=”或“”)。(2)拆开1 mol气态物质中某种共价键需要吸收的能量叫键能,部分化学键键能如表。化学键HHNH键能/kJmol-1436a945已知反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)H=-93 kJmol-1,试根据表中所列键能数据计算a=_。(3)利用水煤气合成二甲醚(CH3OCH3)的三步反应如下:2H2(g)+CO(g) CH3OH(g)H12CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)H23H2(g)+3CO(g) CO2(g)+CH3OCH3(g)H3反应为制取二甲醚的第3步反应,利用H1和H2计算H3时,还需要利用_反应的H。(4)中科院大连化学物

30、理研究所的科研人员在新型纳米催化剂Na-Fe3O4和HMCM-22 的表面将CO2转化为烷烃,其过程如图。图中CO2转化为CO的反应为CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)H=+41 kJmol-1已知:2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g)H=-128 kJmol-1则图中CO转化为C2H4的热化学方程式是_。答案(1)c(CO32-)c(OH-b.吸收初期:2c(CO32-)+2c(HCO3-)+2c(H2c.吸收全过程:c(Na+)+c(H+)=2c(CO32-)+c(HCO后期析出固体的成分及析出固体的原因是_。当吸收剂失效时,请写出一种可使其再生的方

31、法(用化学方程式表示)：_。答案(1)CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)H=-36 kJmol-1.T2T1 ,相同条件下,温度越高反应速率越快,达到化学平衡的时间越短(CO变换反应是放热反应,温度升高时H2的体积分数减小).(2)acNaHCO3,NaHCO3的溶解度比Na2CO3的小,依据反应Na2CO3+CO2+H2O 2NaHCO3,水的质量减少,溶质质量增大2NaHCO3 Na2CO3+CO2+H2O11.(2019北京朝阳一模,26)(14分)脱除烟气中的氮氧化物(主要是指NO和NO2)可以净化空气、改善环境,是环境保护的主要课题。(1)以漂粉精溶液为吸收剂脱除烟气

32、中的NO,相关热化学方程式如下:.4NO(g)+3O2(g)+2H2O(l) 4HNO3(aq)H1=-423 kJmol-1.Ca(ClO)2(aq) CaCl2(aq)+O2(g)H2=-120 kJmol-1.3Ca(ClO)2(aq)+4NO(g)+2H2O(l) 4HNO3(aq)+3CaCl2(aq)H3H3=_kJmol-1。反应的平衡常数随温度升高的变化趋势是_。(2)HClO可有效脱除NO,但HClO不稳定,实际应用中常用其盐。Cl2和Ca(OH)2制取漂粉精的化学方程式是_。(3)次氯酸盐脱除NO的主要过程如下:a.NO+HClO NO2+HClb.NO+NO2+H2O 2HNO2c.HClO+HNO2 HNO3+HCl下列分析正确的是_。A.烟气中含有的少量O2能提高NO的脱除率B.NO2单独存在时不能被脱除C.脱除过程中,次氯酸盐溶液的pH下降(4)研究不同pH、不同温度下漂粉精溶液对NO脱除率的影响,结果如图1、图2。图1图2图1中,pH降低NO脱除率增大的原因:_。脱除过程中往往有Cl2产生,原因是_。(用