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文档简介
易错点18化学反应与能量
易错题[01]反应热
(1)任何化学反应一定伴有能量变化,原因是旧键断裂吸收的能量与新键形成释放的能量不相
等0
(2)需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应,不需要加热就能进行的反应也不一定是放热
反应。即反应放热或吸热与反应条件无关。
(3)有能量变化的过程不一定是放热反应或吸热反应,如水结成冰放热但不属于放热反应。
l
(4)熔变ΔH的数值都需要带“+”或符号。如某反应的AH=-QkJ∙mol'或ΔH=+QkJ∙moΓ0
易错题[02]反应机理
(1)反应机理是用来描述某反应物到反应产物所经由的全部基元反应,就是把一个复杂反
应分解成若干个基元反应,以图示的形式来描述某一化学变化所经由的全部反应,然后按照
一定规律组合起来,从而阐述复杂反应的内在联系,以及总反应与基元反应内在联系。
(2)反应机理详细描述了每一步转化的过程,包括过渡态的形成,键的断裂和生成,以及
各步的相对速率大小等。典型的是基元反应碰撞理论和基元反应过渡态理论。
(3)反应机理中包含的基元反应是单分子反应或双分子反应。完整的反应机理需要考虑到
反应物、催化剂、反应的立体化学、产物以及各物质的用量。
(4)认识化学反应机理,任何化合物的每一步反应都应该是在该条件下此类化合物的通用
反应。
(5)一般来说,反应的活化能越高,反应速率越慢,反应的决速步为慢反应。
易错题[03]热化学方程式书写
(1)热化学方程式中需注明各物质的聚集状态,在方程式后面注明能量变化,吸热反应AH>0,放
热反应AH<0°
(2)ΔH是一定温度和压强下的反应热,在25℃>101kPa下的ΔH可不注明温度和压强。
(3)热化学方程式中的化学计量数只表示物质的量,可以是整数也可以是分数,化学计量数改
变时,AH会相应地改变。
(4)正反应和逆反应AH的绝对值相等,符号相反。
易错题[04]利用盖斯定律书写热化学方程式
lɪɪj根据待求解的热化学方程式中的反应物和生成
罕Li物找出可用的已知热化学方程式
」根据待求解的热化学方程式调整可用热化学方
门程式的方向,同时调整A"的符号
调整一二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二
ɪU根据待求解的热化学方程式将调整好的热化学
:方程式进行化简或扩大相应的倍数
I⅛⅜H^⅜⅞⅜⅞⅛⅜⅞⅜⅜⅜
率HA々量也强斐士?”西逑楚㈣相隹沙包皿送竺冢
超至JT检查得出的热化学方程式是否正确
例1、AH2在超临界水中进行碳碳加成反应时存在两条不同的路径,其反应机理如图
O
所示。下列有关说法错误的是
7
P
U
4
・
n
h
初
野
荔
第
B.反应生成的活化能为54.0kJ∙mok,
O
生成,的反应为吸热反应
OII
D.选择适当的催化剂,有可能改变不同路径产物的产量
/0
NH
A【解析】根据反应机理图可知比的能量低,更稳
定,A错误;由图像可知,反应生成的活化能为54°kJ∙mor,B正确;由图可知,
eɑʃɪ
生成OH的反应为吸热反应,C正确;催化剂可以改变反应的路径,所以选择适当的催
化剂,有可能改变不同路径产物的产量,D正确。
2
例2、(1)已知下列反应:SO2(g)+2OH(aq)=SO3-(aq)+H2O(I)∖H↑,C10^(aq)+
SO32(aq)=Sθ42-(aq)÷Cl(aq)∆∕7a>CaSO4(s)=Ca2(aq)÷SO42(aq)∆ft,则反应SO2(g)
+Ca2+(aq)+ClCΓ(aq)+2θH-(aq)=CaSO4(s)+H2O(l)+CI-(aq)的NH=。
(2)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是:①CHQH(g)+
l
H2O(g)=CO2(g)+3H2(g)A"=+49.0kJ∙mol^(2)CH3OH(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2(g)Δ∕7
=-192.9kJ∙mol',又知③H2O(g)==H2O⑴A∕∕=-44kJ∙mol1则甲醉燃烧生成液态水的热
化学方程式:。
(3)下表是部分化学键的键能数据,已知Imol白磷(P4)完全燃烧放热为dkJ,白磷及其完全
燃烧的产物结构如图∏所示,则表中X=kJ∙mo「(用含有a、b、c、d的代数式表
示)。
化学键P-PP-O0=0P=O
键能/(kJ∙moL)abCX
3
【答案】(1)ΔW∣+∆⅛-ΔW3(2)CH3OH(g)+2θ2(g)=CO2(g)+2H2O(l)Δ//=-764,7kJ-mol
d÷6a÷5c-12b
l(3)4
【解析】(1)将题中的3个反应依次标记为①、②、③,根据盖斯定律,①+②一③即得
所求的反应,Δ∕∕=Δ∕∕∣+∆∕∕2-Δ∕∕3o(2)根据盖斯定律,由3x②一①x2+③x2得:CH3OH(g)
3
+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔW=3×(-192.9kJ∙moΓ')-2×49.0kJ∙moΓ'+(-44kJ∙ιnol
')×2=-764kJ∙mol∣0(3)反应热=反应物键能总和一生成物键能总和,即6α+5(―(4x+12b)
d+6a+5c-12b
=~d,可得X=4
例3、MgCO3和CaCO3的能量关系如图所示(M=Ca、Mg):
2242
M∙(g)+CθΓ(g)^M(g)+O-(g)+CO2(g)
∣∆H,[A“3
AM
MCO√s)———~~“MO(s)+CO2(g)
已知:离子电荷相同时,半径越小,离子键越强。下列说法不正确的是()
A.∆∕∕∣(MgCO3)>ΔHι(CaCO3)>0
B.Δ⅛(MgCO3)=AH2(CaCO3)>0
C.NH∖(CaCO3)一∆∕7ι(MgCO3)=Δ∕73(CaO)一Δ∕73(MgO)
D.对于MgCO3和CaCo3,ΔH1+∆H2>ΔH3
C【解析】根据盖斯定律,得△”=△4+A42+A%,又已知Ca2+半径大于Mg2+半径,所
以CaCO3的离子键强度弱于Mgeo3,CaO的离子键强度弱于Mg0。A项,AHl表示断裂
MCeh中的离子键形成M2,和CO1所吸收的能量,离子键强度越大,吸收的能量越大,因
2
而AHi(MgCO3)>A"ι(CaCo3)>0,正确;B项,A也表示断裂COW中共价键形成O和CO2
吸收的能量,与M2+无关,因而A〃2(MgCO3)=A42(CaCO3)>0,正确;C项,由上可知
AHI(CaCO3)—(MgCo3)<0,而△为表示形成MO离子键所放出的能量,∆ft为负值,CaO
的离子键强度弱于MgO,因而△/(CaO)>A”3(Mg0),ΔW3(CaO)-Δ⅛(MgO)>0,错误;D
项,由以上分析可知AH∣+zV⅛>O,Δ∕√3<0,故AHI+A42>A"3,正确。
易错题通关
1.(2022•江苏•高考真题)周期表中IvA族元素及其化合物应用广泛,甲烷具有较大的燃烧
热(890.3kJ∙mol'),是常见燃料;Si、Ge是重要的半导体材料,硅晶体表面SiO?能与氢氟
酸(HF,弱酸)反应生成HSFeEzSiR在水中完全电离为H+和Si琮•);1885年德国化学家将
硫化锚(GeSJ与H?共热制得了门捷列夫预言的类硅—楮;下列化学反应表示正确的是
+
A.Si。?与HF溶液反应:SiO2+6HF=2H+Si⅛+2H2O
B.高温下H2还原GeS?:GeS2+H2=Ge+2H2S
C.铅蓄电池放电时的正极反应:Pb-2e∙+SO:=PbSO4
1
D.甲烷的燃烧:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)ΔH=890.3kJ∙mol
2.(2022•浙江・高考真题)标准状态下,下列物质气态时的相对能量如下表:
物质(g)OHHOHOO也O2H2O2H2O
能量/kJ∙mol"2492183910OO-136-242
可根据HO(g)+HO(g)=H2O2(g)计算出H2O2中氧氧单键的键能为214kJ∙mol'。下列说法不正
做的是A.H?的键能为436kJ∙moH
B.0?的键能大于HzO?中氧氧单键的键能的两倍
C.解离氧氧单键所需能量:HOO<H2O2
1
D.H2O(g)+O(g)=H2O2(g)ΔH=-143kJ∙mol
3.(2022•浙江•高考真题)相关有机物分别与氢气发生加成反应生成Imol环己烷(厂])的
能量变化如图所示:
O
Q
-239Umol
OΔ∕∕4=-208Uinul
-229Unwl
LM∕∣∙-I2OUmd
下列推理不无碰的是
A.2ΔH,≈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.3ΔHI<ΔH4,说明苯分子中不存在三个完全独立的碳碳双键
D.ΔH3-ΔH∣<O,ΔH4-ΔH3>0,说明苯分子具有特殊稳定性
4.(2021•北京•高考真题)丙烷经催化脱氢可制丙烯:C3⅛i.C3H6+H2。60(ΓC,将一定浓度
的CO2与固定浓度的C3H8通过含催化剂的恒容反应器,经相同时间,流出的C3H6、CO
和H2浓度随初始Co2浓度的变化关系如图。
已知:
①C3H8(g)+5θ2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)∆H=-2220kJ∕mol
②C3H6(g)+9∕2θ2(g)=3CO2(g)+3H2O(l)∆H=-2058kJ∕mol
③H2(g)+l∕2θ2(g)=H2O⑴∆H=-286kJ∕mol
下列说法不正确的是
A.C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g)∆H=+124kJ∕mol
B.C(H2)和c(C3H6)变化差异的原因:CO2+H2CO+H2O
C.其他条件不变,投料比C(C汨8)/C(CO2)越大,C3K转化率越大
D.若体系只有C3H6、CO、H2和H2O生成,则初始物质浓度CO与流出物质浓度C之间一
定存在:3c0(C3H8)+C0(CO2)=c(CO)+c(CO2)+3c(C3H8)+3c(C3H6)
5.(2021•山东・高考真题)wo标记的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中发生水解,部分反应历
1*0
程可表示为:+OH∙5≡⅛=H3C—C—OCH3K盟
H5C—C——OCH3
OH
IS0一
叼
+CH3O-能量变化如图所示。已知H、C-COCH,
H3C—C—OH
OH
18OH
H.C——C——OCH§为快速平衡,下列说法正确的是
过渡态I
反独进程
A.反应H、In为决速步
B.反应结束后,溶液中存在叫0H
C.反应结束后,溶液中存在CHJOH
D.反应I与反应W活化能的差值等于图示总反应的焰变
6.(2021•浙江•高考真题)相同温度和压强下,关于反应的AH,下列判断正确的是
A.ΔH1>O,ΔH2>OB.ΔH3=ΔH1+ΔH2
c.ΔH1>ΔH2,ΔH3>ΔH2D.ΔH2=ΔH3+ΔH4
7.(2022•青海・海东市第一中学二模)叔丁基漠在乙醇中反应的能量变化如图所示。
反应1:(CH3)3CBr→(CH3)2C=CH2+HBr
反应2:C2H5OH+(CH3)3CBr→(CH3)3C-OC2H5+HBr
下列说法正确的是
A.3种过渡态相比①最稳定
B.反应1和反应2的△立都大于O
C.第一个基元反应是决速步骤
D.CzHQH是反应1和反应2共同的催化剂
8.(2022•湖北•天门市教育科学研究院模拟预测)“液态阳光''由中国科学院液态阳光研究组
命名,指的是利用太阳能、风能等可再生能源分解水制氢,再将空气中的CCh加氢制成
CH3OH等液体燃料。该过程零污染、零排放,并且可形成循环,是迄今为止人类制备CHQH
最清洁环保的方式之一,下列说法错误的是()
A.即使使用高效催化剂,改变反应历程,Co2和H2O合成ChOH和02也为吸热反应
B.SiCh的熔点比CO2的高,原因是SiCh的分子间作用力更大
C.Co2是直线形分子
D.甲醇的沸点介于水和甲硫醇(CH3SH)之间
9.(2022•河南洛阳•模拟预测)已知X转化为R和W分步进行:①X(g)-Y(g)+2W(g)
②Y(g)∙R(g)+W(g).上述反应过程中的能量变化如图所示。下列说法正确的是
B.lmolX(g)的能量低于ImolY(g)的能量
C.断裂ImOIX(g)中的化学键吸收的能量小于形成ImOIR(g)和3molW(g)中的化学键所放出
的能量
D.反应过程中,由于Ea2<Ea3,反应①的速率大于反应②的速率
10.(2022•江苏省木渎高级中学模拟预测)随着人们环保意识的增强,燃油汽车都已经装上
了尾气处理装置。汽车尾气在催化剂作用下可发生如下反应:
催化剂
2NO(g)+2CO(g)==2CO2(g)+N2(g),下列说法正确的是
A.该反应能自发进行,说明2molNθ(g)和2molCO(g)所含键能总和小于2molCO2(g)和
ɪmoɪM(g)所含键能总和
B.使用高效催化剂能降低反应的婚变
C.反应中每消耗ImOlNo转移电子的数目约等于4X6∙02X102'
D.升高温度一定能加快该反应的反应速率
11.(2022.上海崇明•二模)研究表明I-可以作为水溶液中S02歧化反应的催化剂,
3Sθ2(g)+2H2θ(l)→2H2Sθ4(aq)+S(s),该过程一般通过如下步骤来实现:
+
φSθ2(g)+41(aq)+4H(aq)→S(s)+2I2(g)+2H2θ(l)+Q∣(Q1<0)
②I2(g)+2H2O(l)+SO2(g)τSO4^(aq)+4H÷(aq)+2I-(aq)+Q2(Q2>0)
上述反应过程中能量变化不可能是下列示意图中的
12.(2022•湖南•邵阳市第一中学三模)最近科学家在发展非金属催化剂实现CCh电催化还
原制备甲爵(CH3θH)方向取得重要进展,反应历程如图所示,其中吸附在催化剂表面上的物
质用“*”标注。下列说法错误的是
反应历程
A.得到的副产物有CO和CH2θ(甲醛),其中相对较多的副产物为CO
B.生成副产物CHzO时;反应的活化能较小
C.制备甲醇的主反应速率主要由过程*CO+*OH-*CO+*H2O决定
D.电催化还原制备甲醇过程中,阳极的电势比阴极电势低
13.(2022.广东深圳.一模)丙烯是重要的有机合成原料。由丙烷制备丙烯是近年来研究的热
点,主要涉及如下反应。
l
反应i:2C3Hκ(g)+O2(g).∙2C3H6(g)+2H20(g)ΔH1=-235kJ-moΓ
l
反应ii:2C3H8(g)+7O2(g);6Cθ(g)+8H2θ(g)ΔH2=-2742kJ∙moΓ
回答下列问题:
(1)反应:2C3H6(g)+6O2(g)6CO(g)+6H2O(g)△力=。
(2)在刚性绝热容器中发生反应i,下列能说明已达到平衡状态的有(填标号)。
A.每断裂1mol0=0键,同时生成4molO-H键
B.容器内温度不再变化
C.混合气体的密度不再变化
D.n(C3H8>n(C3H6)
⑶在压强恒定为IoOkPa条件下,按起始投料”(C3H8):n(O2)=2:1,匀速通入装有催化剂
的反应器中发生反应i和反应ii,其中不同温度下丙烷和氧气的转化率如图。
①线(填'L“或"2")表示丙烷的转化率。
②温度高于T1K后曲线L2随温度升高而降低的原因为«
③当温度高于(填或"T2”)时,可判断反应ii不再发生,a点对应的温度下,
f)
丙烯的分压P(C3H6)=kPa(保留3位有效数字,下同),反应i的平衡常数K=
。(已知:分压P分=总压X该组分物质的量分数,对于反应
/∖κ/∖h
PG.PH_
dD(g)+eE(g),G(g)+hH(g),如=,其中PG、PH、PD、PE为反应平
g卜{少2
PD.PE
\p.&)IP总,
衡时各组分的分压)
(4)丙烷在碳纳米材料上脱氢的反应机理如图。
已知三步反应的活化能:反应1>反应IΠ>反应∏0则催化过程的决速反应为(填”反应
1”“反应H”或“反应III,,)o
14.(2022・广东广州•模拟预测)由CO?与H?制备甲醇是当今研究的热点之一,也是我国科
学家2021年发布的由CO?人工合成淀粉(节选途径见图)中的重要反应之一、已知:
H2(g)H2O(g)O2(g)H2O2(I)
CO2(g)CH3OH(g)HCHO(g)
过程I过程∏
反应①
反应②:CO2(g)+H2(g)Cθ(g)+H2θ(g)∆H=+40.9kJ-moΓ'
l
反应③:CH3OH(g)Cθ(g)+2H2(g)ΔH=+90.4kJ-moΓ
⑴反应①:CO2(g)+3H2(g)CHQH(g)+HQ(g)的ΔH=。
(2)反应①在有、无催化剂条件下的反应历程如下图所示,其中吸附在催化剂表面上的物种
用*标注,TS为过渡态。
1.8«
o.o∣
该反应历程中,催化剂使决速步骤的活化能降低eV。
(3)某研究小组采用上述催化剂,向密闭容器中通入3molH?和ImOlCO2,只发生反应①和
反应②,在不同条件下达到平衡,在T=300C下甲醇的物质的量分数φ(CH3OH)随压强P的
变化、在P=600kPa下φ(CHQH)随温度T的变化,如图所示。
I
O
200400600800IOOO
77。C或p/kPa
i.X点对应的温度和压强为℃、kPao
ii.M点C&OH的分压为kPa,此时容器中CO?为:mol,CO为:mol,反应
①的压强平衡常数KP=kPa<(压强平衡常数KP是以分压代替浓度表示的平衡
常数,分压=总压X物质的量分数)。
iii.图中M点的φ(CHQH)高于N点的原因是。
15.(2022•广东广州•模拟预测)氨的催化氧化反应是硝酸工业中的重要反应,某条件下NHj
与。2作用时可发生如下3个反应:
KM)_NO<8)90
HXXg)82
°-NXg)^^O3<1)°
ʃ*-41
l∣-
m«100-
-200-
=HQg)-*241
-----------------------∙286
-300-HXXD
1
I.4NH3(g)+5O2(g)4Nθ(g)+6H2θ(g)∆∕∕l=-922kJ∙mol^
l
II.4NH3(g)+4O2(g)2N2θ(g)+6H2θ(g)ΔH2=-1118kJ∙moΓ
∏I.4NH3(g)+3O2(g)∙2N2(g)+6H2θ(g)ΔH,
已知:298K时,相关物质的熠的数据如图1。
(1)根据相关物质的焰计算△&=kJ∙moΓl
⑵将一定比例的NH3、O?和N?的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管,N&的转
化率、生成N2的选择性与温度的关系如图2所示。
K
N
NH1的
的
伏
选
转
纤
化
率
率80
%力%
175200225250275川0
温度/C
图2
①除去工业尾气中的N&适宜的温度为
②随着温度的升高,$的选择性下降的原因可能为
(3)在一定温度下,氨气溶于水的过程及其平衡常数为:
NH3(g)=NH3(aq)K,=c(NH3)∕p
NH3(aq)+HQ⑴=NH'aq)+OH(aq)K2
其中P为NH3(g)的平衡压强,C(NH3)为N也在水溶液中的平衡浓度。设氨气在水中的溶
解度S=C(NH3)+C(NH;),则用p、%和K2表示S的代数式为
(4)为了探究大气中NH3对SO?和NO?反应的影响,图3和图4展示了无NH3与有NH3存在
时反应过程的相关优化构型,表1列出了相关构型的相对能量。
SO,÷2NO1
SOc2NOι+NH'--
构型SO2+2NO2构型A构型B构型C构型D
相对能量/kcal∙moIT0-7.33-11.7833.70-23.27
,z,
构型SO2+2NO,+NH,构型A构型B构型C构型D
相对能量∕kcal∙moΓ'0-10.18-15.1225.48-35.22
①无NH3存在时的决速步骤为。
②对比图3与图4,NH,的功能为。
(5)己知Mg、Al、。三种元素组成的晶体结构如图所示,其晶胞由4个A型小晶格和4个B
型小晶格构成,其中Af+和O”都在小晶格内部,Mg?+部分在小晶格内部,部分在小晶格
16.(2022•青海・海东市第一中学一模)氢能是一种绿色能源,甲醇可通过电催化和催化重整
制取氢气。回答下列问题:
(1)用金属-有机骨架纳米片作阳极,电催化甲醇溶液(碱性)高效生产比的装置如下:
向阳极区迁移的离子是;阳极的电极反应式为。
(2)甲醇水蒸气重整制氢在不同催化剂条件下机理不相同,在MoC表面机理如下:
请补充下列方程式:
CH3OH→CH3O+H,2CH3OτH2+CH3OCHO,
主要副反应:CH3OCHO→CO+CH3OHC⅛OCHO→CH4+CO2
(3)甲醇水蒸气重整反应:
LCH3OH(g)+H2O(g)≠CO2(g)+3H2(g)ΔH∣=+49.0kJ∙moH
1
U.CH3OH(g)≠CO(g)+2H2(g)ΔH2=+90.1kJ∙mol^
HI.CO(g)+H2O(g)≠CO2(g)+H2(g)AH3
①AH3=kJ∙moΓl1.
②反应II自发进行的条件是(填字母)。
A.高温B.低温C.任何温度
③若在恒温恒压密闭容器中充入2molCH4和4molH2O蒸气,起始时压强为p,加入适当
催化剂发生反应CH4(g)+2H2O(g)UCO2(g)+4H2(g)(不考虑其他反应),平衡时CH4转化率为
50%,达到平衡时,p(HA=;平衡常数KP=(以分压表示,分压=总压X物质的
量分数)。
17.(2022•陕西•西安高级中学一模)甲烷和二氧化碳都是温室气体。随着石油资源日益枯竭,
储量丰富的甲烷(天然气、页岩气、可燃冰的主要成分)及二氧化碳的高效利用已成为科学研
究的热点。回答下列问题:
(1)在催化剂作用下,将甲烷部分氧化制备合成气(Co和H2)的反应为CH4(g)+yθ2(g)
=CO(g)+2H2(g)<>
①已知:25℃,101kPa,由稳定单质生成InloI化合物的焰变称为该化合物的标准摩尔生成
焰。化学反应的反应热AH=生成物的标准摩尔生成焰总和-反应物的标准摩尔生成焰总和。
相关数据如下表:
物质
CH4O2COH2
标准摩尔生成焰∕kJ∙mol"-74.80-110.50
由此计算CH4(g)+gθ2(g)=CO(g)+2H2(g)的AH=kJ∙mol'o
②催化剂能显著提高上述反应的速率,但不能改变下列中的(填标号)。
a.反应的活化能b.活化分子百分数c.化学平衡常数d∙反应热(AH)
③TC,向VL密闭容器中充入1molCH4和0.5molO2,在催化作用下发生上述反应,达到
平衡时CO的物质的量为0.9mol,平衡常数K=(列出计算式即可,不必化简)。
④欲提高甲烷的平衡转化率,可采取的两条措施是。
(2)甲烷和二氧化碳催化重整制备合成气的反应为CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)ΔH>0.我
国学者通过计算机模拟对该反应进行理论研究,提出在Pt-Ni合金或Sn-Ni合金催化下,以
甲烷逐级脱氢开始产生的能量称为吸附能)。脱氢阶段的反应历程如下图所示(*表示吸附在
催化剂表面,吸附过程产生的能量称为吸附能)。
-
≡o
>∙
u
⅛
⅛
^
≡
不同催化制的甲烷脱氧反应历程,帆对能ht的关系
1
该历程中最大能垒(活化能)EiE=eV∙mol-;两种催化剂比较,脱氢反应阶段催化效果
更好的是合金。
18.(2022•山东青岛•二模)研究氮氧化物转化的机理,对环境保护具有重要意义。回答下列
问题:
(I)CO还原处理N?O的原理为N2O(g)+CO(g).N2(g)+CO,(g)ΔH=-361.3kJmoɪ'0
已知在Fe+催化作用下,该反应分两步进行:
+l
I.N2O(g)+Fe(g)-N,(g)+FeO∖g)ΔH=-126.8kJ∙moΓ;
II....
写出∏的热化学方程式o
⑵处理汽车尾气的原理为2CO(g)+2NO(g).∙M(g)+2CO2(g)ΔH<0o将体积比为1:1的
NO和Co混合气体以相同流速通过两种不同的催化剂I、∏,发生上述反应,相同时间内尾
气脱氮率(即NO转化率)如图1所示。
①A点(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡脱氮率,原因是。
②若B点时反应已达平衡,体系压强为200kPa,则该温度下KP=kPa、
(3)以铁为还原剂,Cu、Pd为催化剂去除水体中硝态氮的过程如图2所示。
NO
②为减少副产物NH:的产生可采取的措施是。
③下列关于Cu、Pd催化剂的说法正确的是(填标号)。
a.Cu、Pd可加快反应中电子的转移b.Cu、Pd吸附作用可促进活性H的产生
c.Cu、Pd直接参与该反应d.吸附NOZ的能力CU大于Pd
参考答案
I.A【详解】A.由题意可知,二氧化硅与氢氟酸溶液反应生成强酸H2SiR和水,反应的离
子方程式为SR+6HF=2H++S吟+2%0,故A正确;
B.硫化锚与氢气共热反应时,氢气与硫化错反应生成错和硫化氢,硫化氢高温下分解生成
H2
硫和氢气,则反应的总方程式为Ges2=Ge+2S,故B错误;
高温
C.铅蓄电池放电时,二氧化铅为正极,酸性条件下在硫酸根离子作用下二氧化铅得到电子
发生还原反应生成硫酸铅和水,电极反应式为正极反应PbC)2+2e+Sθj+4H+=PbSO4+2H2O,
故C错误;
D.由题意可知,Imol甲烷完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出热量为890.3kJ,反应的热
化学方程式为CH4(g)+2θ2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-890.3kJ∕mol,故D错误;
故选Ao
2.C【详解】A.根据表格中的数据可知,凡的键能为218x2=436kJ.mo「,A正确;
B.由表格中的数据可知O2的键能为:249x2=498kJ.morI,由题中信息可知H2。?中氧氧单
键的键能为214kJ∙mol∖则。2的键能大于中氧氧单键的键能的两倍,B正确;
C.由表格中的数据可知Hoo=HO+0,解离其中氧氧单键需要的能量为249+39-10=278
kJ∙mol'.应。2中氧氧单键的键能为214kJmo『,C错误;
l
D.由表中的数据可知H2O(g)+O(g)=H2O2(g)的ΔH=-136-249-(-242)=-143kJ∙moΓ,D正确;
故选c«
3.A【详解】A.虽然2AH∣≈AH2,但AFh必出,说明碳碳双键加氢放出的热量与分子内碳
碳双键数目、双键的位置有关,不能简单的说碳碳双键加氢放出的热量与分子内碳碳双键数
目成正比,A错误;
B.ΔH2<ΔH3,即单双键交替的物质能量低,更稳定,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,B正确;
C](1)ΔH∣,反应IV为:
C.由图示可知,反应I为:(1)+H(g)→+3H(g)→
O22
Cɔ⑴ΔH4,故反应I是ImOl碳碳双键加成,如果苯环上有三个完全独立的碳碳三键,
贝NAHi=AK,现3AH∣<AH4,说明苯分子中不存在三个完全独立的碳碳双键,C正确;
ɑɔ(l)ΔH∣,反应ΠI为:
D.由图示可知,反应I为:(1)+H(g)→(l)+2H(g)
022
Cɔ(l)ΔH3,反应IV为:
+3H(g)→(1)ΔH,ΔH-ΔH∣<OBp
2043
(I)+H(g)→(1)ΔH<O,ΔH4-ΔH3>OGfJ+H2(g)→(1)ΔH>O,则说明
2OO
能量越低越稳定,则说明苯分子具有特殊稳定性,D正
故答案为:A0
4.C【详解】A.根据盖斯定律结合题干信息①C3H8(g)+5θ2(g)=3Cθ2(g)+4H2θ⑴
△H=-2220kJ/mol②C3H6(g)+9∕2θ2(g)=3CO2(g)+3H2O⑴∆H=-2058kJ∕mol③
H2(g)+ɪ∕2θ2(g)=H2O(l)∆H=-286kJ∕mol可知,可由①-②-③得到目标反应
C3H8(g)=C3HMg)+H2(g),该反应的AH=AHHH2-AH3=+i24kJ∕mH,A正确:
B.仅按C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g)可知C3H6、H2的浓度随CCh浓度变化趋势应该是一致的,
但是氢气的变化不明显,反而是Co与CJH6的变化趋势是一致的,因此可以推断高温下能
够发生反应CO2+H2∙∙CO+H2θ,从而导致C3H6、H2的浓度随CCh浓度变化趋势出现这样
的差异,B正确;
C.投料比增大,相当于增大C3H8浓度,浓度增大,转化率减小,C错误;
D.根据质量守恒定律,抓住碳原子守恒即可得出,如果生成物只有C3H6、C0、H20、H2,
那么入口各气体的浓度CO和出口各气体的浓度符合
3co(C3⅛)+co(CO2)=3c(C3H6)+c(CO)+3c(C3H8)+c(CO2).D正确;
答案为:C。
5.B【详解】A.一般来说,反应的活化能越高,反应速率越慢,由图可知,反应I和反应
IV的活化能较高,因此反应的决速步为反应I、IV,故A错误;
ιs0-18OH
B.反应I为加成反应,而HC——C——OCH、与H∙C——C——OCH,为快速平衡,反
^'IH''I'
应II的成键和断键方式为后者能生成
18OH',因此反应结束后,溶液中存在∣80H,故B正确;
D.该总反应对应反应物的总能量高于生成物总能量,总反应为放热反应,因此
建018O
和CHQ-的总能量与Il和OH-的总能量之差等于
H3C—C—OHH3C—C—OCH5
图示总反应的焰变,故D错误;
综上所述,正确的是B项,故答案为B。
6.C【详解】一般的烯煌与氢气发生的加成反应为放热反应,但是,由于苯环结构的特殊
性决定了苯环结构的稳定性,苯与氢气发生加成反应生成1,3-环己二烯时,破坏了苯环结
构的稳定性,因此该反应为吸热反应。
A.环己烯、1,3-环己二烯分别与氢气发生的加成反应均为放热反应,因此,ΔHI<O,ΔH2<O,
A不正确:
B.苯分子中没有碳碳双键,其中的碳碳键是介于单键和双键之间的特殊的共价键,因此,
其与氢气完全加成的反应热不等于环己烯、1,3-环己二烯分别与氢气发生的加成反应的反
应热之和,BPΔH3≠ΔH1+ΔH2,B不正确;
C.环己烯、1,3-环己二烯分别与氢气发生的加成反应均为放反应,ΔH,<0,ΔH2<0,由于
Imol1,3-环己二烯与氢气完全加成后消耗的氢气是等量环己烯的2倍,故其放出的热量更
多,其AH∣>AH,:苯与氢气发生加成反应生成1,3-环己二烯的反应为吸热反应(AH4>O),
根据盖斯定律可知,苯与氢气完全加成的反应热AHs=AH4+△凡,因此AH3>AH2,C正
确;
D.根据盖斯定律可知,苯与氢气完全加成的反应热AHy=AH"+4凡,因此ΔH?,
D不正确。
综上所述,本题选C。
7.C【详解】A.过渡态能量:①>②>③,过渡态①能量最大,相对不稳定,A项错误;
B.根据能量变化可知,反应1和反应2都是放热反应,MKG,B项错误;
C.(CH)CBr转化为(CH3%C*Br-是第个基元反应,活化能最大,C项正确;
D.CzHQH是反应2的反应物,不是催化剂,D项错误;
故选C。
8.B【详解】A.改变反应历程不能改变反应的焙变,所以加入催化剂,Co2和HaO合成
CH3OH和Ch也为吸热反应,A选项正确;
B.SQ为共价晶体,Co2为分子晶体,两者晶体类型不同,SiCh的熔点比C02的高,B选
项错误;
C.Co2的结构式为C=O=C,为直线形分子,C选项正确;
D.甲醇分子之间和水分子之间都存在氢键,因此沸点高于不含分子间氢键的甲硫群,而水
和甲醇均能形成分子间氢键,但分子数目相等时含有的氢键数目水比甲醇多,因此甲醇的沸
点介于水和甲硫醇之间,D选项正确;
答案选B。
9.A【详解】A.R(g)+W(g)∙Y(g)△"=正反应的活化能-逆反应的活化能=E+Eg,A项
正确;
B.由图可知,ImoIX(g)的能量低于ImolY(g)和2molW(g)的能量总和,不能说明ImOlX(g)
的能量低于lmolY(g)的能量,B项错误;
C.由图可知,lmolX(g)的能量低于ImolR(g)和3molW(g)的总能量,说明该反应是吸热反
应,则断裂ImOIX(g)中的化学键吸收的能量大于形成ImOlR(g)和3molW(g)中的化学键所放
出的能量,C项错误:
D.活化能越小,反应速率越快,反应①的速率小于反应②的,D项错误;
故选:Ao
10.A【详解】A.该反应能自发进行的依据是AG=AH-TASVO,又AS<O,所以AH<O,
即该反应为放热反应,山AH=反应物的总键能-生成物的总键能<0,则2molNθ(g)和
2mo∣CO(g)所含键能总和小于2molC(¾(g)和ImolN?(g)所含键能总和,故A正确;
B.使用催化剂只能改变反应速率,不能改变反应的焰变,故B错误;
C.NO在反应中转化为N2,N元素化合价降低了2价,故每消耗ImOIN0,转移电子的数
目约等于2x6.02x1023,故C错误;
D.升高温度,若催化剂的活泼降低,该反应的反应速率不一定加快,故D错误;
故选:A»
+
11.C【详解】SO2(g)+4I-(aq)+4H(aq)→S(s)+2h(g)+2H2O(l)+Qι(Q∣<0),可知步骤①为吸热
+
反应;l2(g)+2H2O(l)+SO2(g)→SθΓ(aq)+4H(aq)+2Γ(aq)+Q2(Q2>0),步骤②为放热反应,所
以L(g)、2H2O(l)xSO2(g)的总能量小于SO:(aq)、4H+(aq)、21(aq)的总能量,不可能用
成副产物CH20时反应的活化能较大,反应进行较慢,生成的量相对较少:生成副产物CO
时反应的活化能较小,反应进行较快,生成的量相对较多,选项A正确;
B.由A的分析可知,生成副产物CH2O时,反应的活化能较大,选项B错误;
C.合成甲醇的主反应中,过程*CO+*OH一*CO+*H9的活化能最大,反应速率最慢,决定
整体反应速率,选项C正确;
D.电催化还原制备甲醇过程中,阳极的电势比阴极的高,选项D错误;
答案选BD。
13.(1)-2507kJ/mol
⑵B
(3)L2放热反应,温度升高平衡逆向移动T228.60.571
(4)反应I
l
【解析】(1)已知:反应i:2C3H8(g)+O2(g)∙2C3H6(g)+2H,θ(g)ΔH,=-235kJ-moΓ
,
反应ii:2C3H8(g)+7O2(g);6CO(g)+8H2θ(g)ΔH2=-2742kJ∙moΓ
根据盖斯定律,将反应ii-反应i,整理可得:
2C3H6(g)+6O2(g);6Cθ(g)÷6H,O(g)Δ⅛=-2507kJ/mol;
(2)A.在刚性绝热容器中发生反应i,反应时每断裂Imolo=O键,必然同时生成4mol
O—H键,表明反应正向进行,不能据此说明反应达到平衡,A错误;
B.该反应的正反应是放热反应,当容器内温度不再发生变化时,说明反应达到平衡,B正
确;
C.该反应的反应物与生成物均为气体,混合气体的质量不变,反应在恒容密闭容器中进行,
气体的体积不变,在混合气体密度始终不变,因此不能据此判断反应是否达到平衡状态,C
错误:
D.”(C3H8)="(C3H6)时反应可能处于平衡状态,也可能未处于平衡状态,因此不能据此判断
反应是否达到平衡状态,D错误;
故合理选项是B。
(3)①通过两反应方程式系数可知,丙烷转化率低于氧气,所以曲线L2表示丙烷的转化率;
②由于TlK后反应达到平衡,两个反应均为放热反应,温度升高,化学平衡逆向移动,导
致丙烷转化率降低;
③当温度达到T2时,02与丙烷的转化率相同,艮起始投料比”(C3H8):〃(。2)=2:1,可以判
断温度达到T2后反应ii不再发生,T2K时只发生反应L设C3H8的起始量为2,Ch的起始
量为I,在T3K下,根据图中数据可知:对于反应2C3Hκ(g)+O2(g).2C3H6(g)+2H2θ(g),
开始时n(C3H8)=2∏κ>l,"(Ch)=ImoL由于a点时C3H8的转化率为0.5,所以根据物质反应
转化关系可知平衡时ZI(CH8)=ImO1,〃(C)2)=0.5mol,n(C3H6)=n(H2O)=lmol,平衡时气体总
物质的量为〃(总)=1mol+0.5nιol+1m
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