2024湖南化学高考复习九 化学反应的热效应 (一)

专题九化学反应的热效应

五年高考

A组本地区高考题

考点1化学反应中的能量变化

1.（2022湖南，12,4分）（双选）反应物（S）转化为产物（P或P•Z）的能量与反应进程的关系如下

图所示：

下列有关四种不同反应进程的说法正确的是（）

A.进程I是放热反应

B.平衡时P的产率：II〉I

c.生成P的速率：ni>n

D.进程IV中,Z没有催化作用

答案AD

2.（2021湖南，14,4分）（双选）铁的配合物离子｛用［L—Fe—H］，表示｝催化某反应的一种反应机

理和相对能量的变化情况如图所示：

转、过渡态1班过渡态2

"

I

-22.6

+、

、

H-3n1.nr、2

O++-4N2.-46

OH」

(o+1

U)?+

HoH~

+rOd':0

>>。

oH(++

J,

r(0=

)H0+

H3,

H0

(

亘

_

反应进程

下列说法错误的是（）

催化剂

A.该过程的总反应为HC00HC02t+H,t

B.H，浓度过大或者过小,均导致反应速率降低

C.该催化循环中Fe元素的化合价发生了变化

D.该过程的总反应速率由IIfill步骤决定

答案CD

考点2热化学方程式的书写盖斯定律及其应用

(2017课标I,28,14分)近期发现,H.S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.0.10mol•L'的氢硫酸和亚硫酸的pH分别为4.5和2.1

D.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硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。

：区花承施康/乐永w涵应素丽n'：

；H,SO<(a<|)^=SO2(g)+II2O(l)+-i-O!(g)

；A〃I=327kJ•mol1■

：SO2(g)+l2(s)+2H,O(l)==2HI(aq)+H2so[(aq)

AH2=-151kJ-mol-*：

产110kJ•mol-1；

H,S(g)+H,SO4(aq)=S(s)+SO,(g)+2H,O(l)

A〃q=61kJ,mor1

一热化学硫碘循环硫化氢分解联亡氧气硫黄系统(11〃

通过计算,可知系统(I)和系统(II)制氢的热化学方程式分别

为、，制得等量此所需能量

较少的是。

(3)H2s与CO2在高温下发生反应:HzS(g)+C()2(g)iCOS(g)+Hq(g)。在610K时，将0.10mol

CO?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。

①ILS的平衡转化率a产%,反应平衡常数K=0

②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a2a„该反应的

△H0o(填“>”“心或“=”)

③向反应器中再分别充入下列气体,能使H2S转化率增大的是(填标号)。

A.H2sB.CO2C.COSD.N2

答案(1)D

11

(2)H20(l)—H2(g)+|02(g)△H=286kJ-moKH2s(g)—H2(g)+S(s)△H=20kJ-mol

系统(II)

(3)①2.52.8X103②>>③B

B组其他地区高考题

考点1化学反应中的能量变化

1.(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(g)和Cl2(g)的相对能量为0],下列说法不走理的是()

A.E6-E3=E5-E2

1

B.可计算Cl—Cl键能为2(E-E3)kJ-mol

C.相同条件下,0：,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:CIO(g)+O(g)—02(g)+Cl(g)

1

AH=(E5-E,)kJ•mol-

答案C

2.(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

0HHOH00。2比。2H20

(g)

能量/

kJ-249218391000-136-242

mol-1

可根据HO(g)+HO(g)—HO(g)计算出中氧氧单键的键能为214kj・mol'0下列说法

不思砸的是()

A.4的键能为436kJ-mol1

B.0?的键能大于H202中氧氧单键的键能的两倍

C.解离氧氧单键所需能量:HOOCmOz

D.H,0(g)+0(g)-H2O2(g)AH=-143kJ•mol'

答案C

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1mol环己烷

)的能量变化如图所示:

下列推理不正确的是()

A.2AH,^AH2,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.AHKA乩,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.3AH,<AH„说明苯分子中不存在三个完全独立的碳碳双键

D.△山-△达〈(^△乩-△也>0,说明苯分子具有特殊稳定性

答案A

4.(2021浙江1月选考,24,2分)在298.15K、100kPa条件下,Nz(g)+3Hz(g)—2NH3(g)

AH=-92.4kJ•molN2(g),Hz(g)和NIL(g)的比热容分别为29.1、28.9和35.6J•K'•mol

lo一定压强下，1mol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()

D

答案B

5.(2023全国甲，28,15分)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：

①3(Ug)—20；(g)K.AH,=285kJ•mol1

1

②2cHMg)+O2(g)—2CH:,0H(l)K2△H2=-329kJ•mol

1

反应③CH』(g)+0:i(g)—CH30H⑴+0?(g)的Akkl•mol,平衡常数K3=(用

&表示)。

(2)电喷雾电离等方法得到的MXFe*、Co\Ni*等)与O3反应可得MO*。M0,与CH,反应能高选择

性地生成甲醇。分别在300K和310K下(其他反应条件相同)进行反应M(y+CH,一M+CH30H,

结果如下图所示。图中300K的曲线是(填“a”或"b”)。300K、60s时M0'的转

化率为(列出算式)。

0.7

(

・JB

+(±

no.

rIC

JB

0.2

0.1

9()120时间

⑶MO,分别与CH,、CD,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

CH,示例)。

反应进程

(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M0.与CD,反应

的能量变化应为图中曲线(填“c”或"d”)。

(iii)M(r与CHD反应,笊代甲醇的产量CHDODCHDQH(填“〉”"=”或)。若M0+

与CHD：,反应,生成的笊代甲醇有种。

答案⑴-307层(2)b1-10"」(3)(i)I(ii)c(iii)<2

考点2热化学方程式的书写盖斯定律及其应用

1.(2021北京，14,3分)丙烷经催化脱氢可制丙烯:C3H一C3He+H”600℃,将一定浓度的CO?

与固定浓度的C：凡通过含催化剂的恒容反应器,经相同时间,流出的CM、CO和乩浓度随初始

C0?浓度的变化关系如图。

已知:①CN(g)+502(g)L3C()2(g)+4H20⑴AH=-2220kJ•mol1

1

②C3H6(g)+|02(g)=3c02(g)+3H2O(1)AH=-2058kJ•mol

③似或+为㈤一HQ⑴

△H=-286kJ•mol1

下列说法不正确的是()

A.C凡(g)~C3H6(g)+H2(g)

AH=+124kJ•mol'

B.c(H2)和C(C3H6)变化差异的原因:CCVH?—CO+H?。

C.其他条件不变,投料比c(C3HR)/C(C02)越大,C3Hs转化率越大

D.若体系只有C3H,；、CO、乩和H20生成，则初始物质浓度c°与流出物质浓度c之间一定存

在:3c0(C3H8)+Co(CO2)=c(CO)+c(C02)+3c(C3Hs)+3c(C此)

答案C

2.(2022河北，16,14分)氢能是极具发展潜力的清洁能源，以氢燃料为代表的燃料电池有良好

的应用前景。

(1)298K时，1g乩燃烧生成HQ(g)放热121kJ,1mol上0(1)蒸发吸热44kJ。表示乩燃烧

热的热化学方程式为。

(2)工业上常用甲烷水蒸气重整制备氢气，体系中发生如下反应：

ICH,(g)+H2(g)=CO(g)+3H2(g)

IICO(g)+也0(g)=C02(g)+H2(g)

①下列操作中，能提高CHXg)平衡转化率的是(填标号)。

A.增加CH4(g)用量

B.恒温恒压下通入惰性气体

C.移除CO(g)

D.加入催化剂

②恒温恒压条件下,1molCH恒)和1molH?O(g)反应达平衡时,CH4(g)的转化率为a,CO2(g)

的物质的量为bmol,则反应I的平衡常数K产［写出含有a、b的计算式;对

于反应mA(g)+nB(g)=pC(g)+qD(g),x为物质的量分数］。其他条件不

变,HcCKg)起始量增加到5mol,达平衡时a=0.90,b=0.65,平衡体系中H2(g)的物质的量分数

为(结果保留两位有效数字)。

⑶氢氧燃料电池中氢气在(填“正”或“负”)极发生反应。

(4)在允许02自由迁移的固体电解质燃料电池中,&乩位放电的电极反应式

为o

(5)甲醇燃料电池中，吸附在催化剂表面的甲醇分子逐步脱氢得到C0,四步可能脱氢产物及其

相对能量如图,则最可行途径为a-(用b~j等代号表示)。

cn,o

E&JTOH*

H(TH。叫，吆

(—CH'OH),,(—CHO)r，

01234

CH&H脱氢个数

答案⑴玲⑷+羽㈤一40⑴△H=-286kJ•mol1

3

(2)®BC②一6")(3a+b)._0.43

(l-a)(l-a-b)(2+2a)2

⑶负

2

(4)(6n+2)e+(3n+l)0~—nC02+(n+l)H,0

⑸b—e—h—j

3.(2019课标III,28,15分)近年来，随着聚酯工业的快速发展,氯气的需求量和氯化氢的产出量

也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：

⑴Deacon发明的直接氧化法为:4HCl(g)+02(g)—2Cl2(g)+2H20(g)o下图为刚性容器中，进

料浓度比c(HCl)：cQ)分别等于1：1、4：1、7：1时HC1平衡转化率随温度变化的关系:

100_一I一一,一一

可知反应平衡常数K(300℃)K(400℃)(填“大于”或“小于”)。设HC1初始浓度

为c。,根据进料浓度比c(HCl)：c(02)=l：1的数据计算K(400℃)=(列出计

算式)。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率，同时降低产物分离的能耗。进料浓度比

c(HCl)：c(Oj过低、过高的不利影响分别是。

(2)Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行：

CuCl2(s)===CuCl(s)+id2(g)

AH,=83kJ・mol1

CuCl(s)+|02(g)—CuO(s)+|d2(g)

1

AH2=-20kJ•mol

CuO(s)+2HCl(g)=—=CuCl2(s)+H2O(g)

△H3=-121kJ,mol'

贝U4HCl(g)+02(g)—2cb(g)+2H2O(g)的AH=kJ-mol'o

(3)在一定温度的条件下，进一步提高HC1的转化率的方法

是。(写出2种)

(4)在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新

的工艺方案,主要包括电化学过程和化学过程,如下图所示：

电源

负极区发生的反应有(写反应方程式)。电路

中转移1mol电子,需消耗氧气L(标准状况)。

22

（0.42）X（0.42）

答案(1)大于4

（1-0.84）X（l-0.21）C0

O2和Ck分离能耗较高、HC1转化率较低

（2）-116

(3)增加反应体系压强、及时除去产物

3+==2+3

(4)Fe+e'^Fe”,4Fe+024H14Fe+2H205.6

三年模拟

A组基础题组

考点1化学反应中的能量变化

1.(2022湖南师大附中联考,14)一氧化碳与氢气的反应历程如图,其中吸附在催化剂表面上的

物种用*标注。

臀3

一3H

+

(*

9XoO

呈

：

「S

>3|B〔T

：--O.Z

3一

」3H

E-OL.

=…

笔O

0=*

z/X

」

x.+)川-0.5H

3统0=

毋+

0­0.9*x

u05<-1,0

3

=r4:

反应历程

下列说法不正确的是()

A.一氧化碳与氢气反应生成甲醇是放热反应

B.该反应历程中控速步骤的能垒为0.7eV

C.虚线框内发生反应的化学方程式为H：,CO*+并一CHQH*

D.使用更高效的催化剂可以提高甲醇的生产效率

答案B

2.(2022湖南新高考联盟一模，12)某种含二价铜的催化剂[Cu"(0H)(Na)]*可用于汽车尾气脱

硝。催化机理如图1所示，反应过程中不同态物质体系所具有的能量如图2所示。下列说法正

确的是()

[Cu/OHXNHjr

上，耳。尸①2NH,

，、(始态)

11

K：U(NOJ(NHJJ扁'2)[Cu"(OH)(、HJJ(中间态②)

卜NO'、'・、(中间态③)

/H,O'y中间态④)

'%l,

•^[Cii(H2XNO)(NHl)2j

[QJ(NH工fT(终态)

图1反应历程■图2

A.该脱硝过程总反应的焙变AH>0

B.由状态①到状态⑤所发生的反应均为氧化还原反应

催化剂

C.总反应的化学方程式为4NH3(g)+2N0(g)+202(g)—3即(g)+6H20(g)

D.状态③到状态④的变化过程中有0—H键的形成

答案D

考点2热化学方程式的书写盖斯定律及其应用

1.(2023湖南十八校一模,6)利用CHi可制备合成气(CO、Hj。制备合成气反应历程分两步。

步骤I:CH4(g)-C(ads)+2H2(g)o

步骤II:C(ads)+CO2(g)-2C0(g)o

上述反应中C(ads)为吸附性活性炭,反应历程的能量变化如图。下列说法正确的是()

步骤I步骤11反应历程

A.制备合成气反应可在高温下自发进行

B.决定制备合成气反应速率的是步骤II

-1

C.步骤I反应的焰变AH=（E1+E2）kJ*mol

D.使用更高效的催化剂可以减小该反应的焙变

答案A

2.（2023湖南十八校二模，12）C0与N20在Fe*作用下发生反应的能量变化及反应历程如图所

示，两步基元反应为①NzO+Fe=M+FeO*（慢）兄,②FeO*+CO=W+Fe*（快）K2O下列说法

正确的是（）

N,0+CO

Fe*+N,(>-Fe(r+N,FeO'+CO-Fe+CO,反应历程

A.总反应速率主要取决于反应②的快慢

B.升高温度，平衡常数&、K,均增大

CM与CO,均为直线形分子

D.Fe，降低了CO与岫0反应的AH

答案C

3.（2023湖南名校联盟3月联考,9）过渡金属元素离子催化乙烯氧化成乙醛的反应机理如图所

示。下列说法正确的是（）

1/20,,2H

P<l—(,：H

IM—

H(I；H

A.Pd?.和Cu'能够降低反应的活化能

B.该反应历程中氢离子物质的量一直减小

C.Pd的化合价在反应历程中未发生变化

催化剂

D.该历程的总反应为2cH2rH2+O22CH:iCH0

答案D

4.（2023常德一模，13）我国学者研究了汽车尾气的主要有害成分NO和CO之间的反应历程。

反应历程中每一阶段内各驻点的能量均为相对于此阶段内反应物能量的能量之差,TS代表过

渡态,反应过程中的复杂中间产物直接用IM表示（反应历程如图）。下列说法正确的是（）

相对能黄/kJ•mol'

30()

200298.4^-2°足/

10()

0一曲箱一

1021.6»o022.2

-100N=N+CO＞：O+N.(»+(：O

*;

-200

-30()

-400:CO’+NQ-初.6

-50()

-600

反应历程

A.由图可知该反应通过2步基元反应完成

B.加入适当的催化剂可提高产率

C.该反应为放热反应

D.该过程的总反应方程式为2N0+C0-2C02+N2

答案C

B组综合题组

1.（2023郴州三测，10）甲烷可在信/电市氧化物的催化下与过氧化氢反应,转化为甲醇和甲基过

氧化氢（CLOOH）,实现了天然气的高效利用，其原理如图所示。下列说法错误的是（）

CH&OH

A.反应③有极性键的断裂与形成

B.反应⑤中，Ce的化合价升高

C.铭/钝氧化物改变了CH」和HQ?的反应历程，降低了反应的活化能

,8

D.若用出18。2作反应物,一段时间后只有CH30H.CH3OOH中含有0

答案D

2.（2023湖南3月联考，14）一定条件下,丙烯与HC1反应生成CH3cHe1（：压和CH：!CH2CH2C1的反应

历程如图所示。下列说法正确的是（）

,CHQCH,'+HC1CH’CHfHfl

反应历程

A.丙烯与HC1的反应是吸热反应

B.合成CH3cHe1CH：,的反应中,第II步为反应的决速步

C.其他条件不变,适当升高温度可以提高加成产物中CH3cH2cH2cl的比例

D.CH2rH—CH3（g）+HCl（g）=CH3cH2cH2cl（g）的焰变等于第一步与第二步正反应活化能的差

值

答案C

3.（2023湖南师大附中一模,8）西湖大学科研团队正在研究“聚酮合成酶（由链霉菌产生）”在

有空气存在下“组装”物质的机理。物质A的“组装”过程如图所示，下列有关说法错误的是

（）

注：KS、AT等代表不同的酶

A.温度会影响“组装线”的“组装”效率

B“组装”过程中可能有CO?和H20生成

C.将四种“聚酮合成酶”交换顺序,也可以组装出该物质

D.上述流程如能大规模应用，可实现化工生产的“绿色化”

答案C

4.（2023雅礼中学月考八，12）配合物［C02（CO）J催化烯烧氢甲酰化反应的催化反应历程如图所

示。

下列有关叙述错误的是（）

A.整个催化反应历程中Co的成键数发生了变化

B.生成A的过程中有极性键、非极性键的断裂和形成

C.中间体物质D的结构简式为

D.该催化反应总反应式为_/+C0+H2型型*

答案B

5.（2022邵阳一模，12）