专题7 化学反应的热效应 10年高考化学真题专题分类汇编

专题七化学反应的热效应考点1化学反应中的能量变化1.(2024江苏,5,3分)催化剂有选择性,如C2H4与O2反应用Ag催化生成(环氧乙烷)。下列说法正确的是()A.豆科植物固氮过程中,固氮酶能提高该反应的活化能B.C2H4与O2反应中,Ag催化能提高生成CH3CHO的选择性C.H2O2制O2反应中,MnO2能加快化学反应速率D.SO2与O2反应中,V2O5能减小该反应的焓变答案C2.(2024北京,13,3分)苯在浓HNO3和浓H2SO4作用下,反应过程中能量变化示意图如下。下列说法不正确的是()A.从中间体到产物,无论从产物稳定性还是反应速率的角度均有利于产物ⅡB.X为苯的加成产物,Y为苯的取代产物C.由苯得到M时,苯中的大π键没有变化D.对于生成Y的反应,浓H2SO4作催化剂答案C3.(2024贵州,14,3分)AgCN与CH3CH2Br可发生取代反应,反应过程中CN-的C原子和N原子均可进攻CH3CH2Br,分别生成腈(CH3CH2CN)和异腈(CH3CH2NC)两种产物。通过量子化学计算得到的反应历程及能量变化如图(TS为过渡态,Ⅰ、Ⅱ为后续物)。由图示信息,下列说法错误的是()A.从CH3CH2Br生成CH3CH2CN和CH3CH2NC的反应都是放热反应B.过渡态TS1是由CN-的C原子进攻CH3CH2Br的α-C而形成的C.Ⅰ中“N--Ag”之间的作用力比Ⅱ中“C--Ag”之间的作用力弱D.生成CH3CH2CN放热更多,低温时CH3CH2CN是主要产物答案D4.(2024广东,11,4分)按下图装置进行实验。搅拌一段时间后,滴加浓盐酸。不同反应阶段的预期现象及其相应推理均合理的是()A.烧瓶壁会变冷,说明存在ΔH<0的反应B.试纸会变蓝,说明有NH3生成,产氨过程熵增C.滴加浓盐酸后,有白烟产生,说明有NH4Cl升华D.实验过程中,气球会一直变大,说明体系压强增大答案B5.(2024广东,15,4分)对反应S(g)T(g)(I为中间产物),相同条件下:①加入催化剂,反应达到平衡所需时间大幅缩短;②提高反应温度,c平(S)/c平(T)增大,c平(S)/c平(I)减小。基于以上事实,可能的反应历程示意图(—为无催化剂,----为有催化剂)为()答案A6.(2024安徽,10,3分)某温度下,在密闭容器中充入一定量的X(g),发生下列反应:X(g)Y(g)(ΔH1<0),Y(g)Z(g)(ΔH2<0),测得各气体浓度与反应时间的关系如图所示。下列反应进程示意图符合题意的是()答案B7.(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-E2B.可计算Cl—Cl键能为2(E2-E3)kJ·mol-1C.相同条件下,O3的平衡转化率:历程Ⅱ>历程ⅠD.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C8.(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>ⅠC.生成P的速率:Ⅲ>ⅡD.进程Ⅳ中,Z没有催化作用答案AD9.(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.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A10.(2019海南单科,5,2分)根据图中的能量关系,可求得C—H键的键能为()A.414kJ·mol-1 B.377kJ·mol-1C.235kJ·mol-1 D.197kJ·mol-1答案A11.(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.CH4→CH3COOH过程中,有C—H键发生断裂C.①→②放出能量并形成了C—C键D.该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率答案D12.(2018浙江4月选考,21,2分)氢卤酸的能量关系如图所示:下列说法正确的是()A.已知HF气体溶于水放热,则HF的ΔH1<0B.相同条件下,HCl的ΔH2比HBr的小C.相同条件下,HCl的(ΔH3+ΔH4)比HI的大D.一定条件下,气态原子生成1molH—X键放出akJ能量,则该条件下ΔH2=akJ·mol-1答案D13.(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.3molH2与1molN2混合反应生成NH3,转移电子的数目小于6×6.02×1023D.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C14.(2016海南单科,6,2分)油酸甘油酯(相对分子质量884)在体内代谢时可发生如下反应:C57H104O6(s)+80O2(g)57CO2(g)+52H2O(l)已知燃烧1kg该化合物释放出热量3.8×104kJ。油酸甘油酯的燃烧热ΔH为()A.3.8×104kJ·mol-1 B.-3.8×104kJ·mol-1C.3.4×104kJ·mol-1 D.-3.4×104kJ·mol-1答案D15.(2016海南单科,11,4分)由反应物X转化为Y和Z的能量变化如图所示。下列说法正确的是()A.由X→Y反应的ΔH=E5-E2B.由X→Z反应的ΔH<0C.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BC16.(2015江苏单科,4,2分)在CO2中,Mg燃烧生成MgO和C。下列说法正确的是()A.元素C的单质只存在金刚石和石墨两种同素异形体B.Mg、MgO中镁元素微粒的半径:r(Mg2+)>r(Mg)C.在该反应条件下,Mg的还原性强于C的还原性D.该反应中化学能全部转化为热能答案C17.(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Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程答案C18.(2015海南单科,4,2分)已知丙烷的燃烧热ΔH=-2215kJ·mol-1。若一定量的丙烷完全燃烧后生成1.8g水,则放出的热量约为()A.55kJ B.220kJ C.550kJ D.1108kJ答案A19.(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:①3O2(g)2O3(g)K1ΔH1=285kJ·mol-1②2CH4(g)+O2(g)2CH3OH(l)K2ΔH2=-329kJ·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)。

(2)电喷雾电离等方法得到的M+(Fe+、Co+、Ni+等)与O3反应可得MO+。MO+与CH4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MO++CH4M++CH3OH,结果如下图所示。图中300K的曲线是(填“a”或“b”)。300K、60s时MO+的转化率为(列出算式)。

(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CH2DODCHD2OH(填“>”“=”或“<”)。若MO+与CHD3反应,生成的氘代甲醇有种。

答案(1)-307K(2)b1-10-0.1(3)(ⅰ)Ⅰ(ⅱ)c(ⅲ)<220.(2022浙江6月选考,27,4分)联合生产是化学综合利用资源的有效方法。煅烧石灰石反应:CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)ΔH=1.8×102kJ·mol-1,石灰石分解需要的能量由焦炭燃烧提供。将石灰石与焦炭按一定比例混合于石灰窑中,连续鼓入空气,使焦炭完全燃烧生成CO2,其热量有效利用率为50%。石灰窑中产生的富含CO2的窑气通入氨的氯化钠饱和溶液中,40%的CO2最终转化为纯碱。已知:焦炭的热值为30kJ·g-1(假设焦炭不含杂质)。请回答:(1)每完全分解100kg石灰石(含CaCO390%,杂质不参与反应),需要投料kg焦炭。

(2)每生产106kg纯碱,同时可获得kgCaO(列式计算)。

答案(1)10.8(2)70由(1)计算可知参与反应的CaCO3和焦炭的物质的量之比为1∶1,因此m(CaO)=106kg×56g·21.[2014北京理综,26(3)]NH3经一系列反应可以得到HNO3和NH4NO3,如下图所示。(3)Ⅲ中,降低温度,将NO2(g)转化为N2O4(l),再制备浓硝酸。①已知:2NO2(g)N2O4(g)ΔH12NO2(g)N2O4(l)ΔH2下列能量变化示意图中,正确的是(选填字母)。

②N2O4与O2、H2O化合的化学方程式是。

答案(3)①A②2N2O4+O2+2H2O4HNO3考点2热化学方程式的书写盖斯定律的应用1.(2022江苏,6,3分)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-1),是常见燃料;Si、Ge是重要的半导体材料,硅晶体表面SiO2能与氢氟酸(HF,弱酸)反应生成H2SiF6(H2SiF6在水中完全电离为H+和SiF62-);1885年德国化学家将硫化锗(GeS2)与H2共热制得了门捷列夫预言的类硅—锗。我国古代就掌握了青铜(铜—锡合金)的冶炼、加工技术,制造出许多精美的青铜器;Pb、PbO2是铅蓄电池的电极材料,不同铅化合物一般具有不同颜色,历史上曾广泛用作颜料。下列化学反应表示正确的是(A.SiO2与HF溶液反应:SiO2+6HF2H++SiF62-+2H2B.高温下H2还原GeS2:GeS2+H2Ge+2H2SC.铅蓄电池放电时的正极反应:Pb-2e-+SO42-PbSOD.甲烷的燃烧:CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)ΔH=890.3kJ·mol-1答案A2.(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)OHHOHOOH2O2H2O2H2O能量/kJ·mol-1249218391000-136-242可根据HO(g)+HO(g)H2O2(g)计算出H2O2中氧氧单键的键能为214kJ·mol-1。下列说法不正确的是()A.H2的键能为436kJ·mol-1B.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<H2O2D.H2O(g)+O(g)H2O2(g)ΔH=-143kJ·mol-1答案C3.(2016江苏单科,8,2分)通过以下反应均可获取H2。下列有关说法正确的是()①太阳光催化分解水制氢:2H2O(l)2H2(g)+O2(g)ΔH1=571.6kJ·mol-1②焦炭与水反应制氢:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)ΔH2=131.3kJ·mol-1③甲烷与水反应制氢:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)ΔH3=206.1kJ·mol-1A.反应①中电能转化为化学能B.反应②为放热反应C.反应③使用催化剂,ΔH3减小D.反应CH4(g)C(s)+2H2(g)的ΔH=74.8kJ·mol-1答案D4.(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)ΔH=xkJ·mol-1已知:碳的燃烧热ΔH1=akJ·mol-1S(s)+2K(s)K2S(s)ΔH2=bkJ·mol-12K(s)+N2(g)+3O2(g)2KNO3(s)ΔH3=ckJ·mol-1则x为()A.3a+b-c B.c-3a-b C.a+b-c D.c-a-b答案A5.(2014江苏单科,10,2分)已知:C(s)+O2(g)CO2(g)ΔH1CO2(g)+C(s)2CO(g)ΔH22CO(g)+O2(g)2CO2(g)ΔH34Fe(s)+3O2(g)2Fe2O3(s)ΔH43CO(g)+Fe2O3(s)3CO2(g)+2Fe(s)ΔH5下列关于上述反应焓变的判断正确的是()A.ΔH1>0,ΔH3<0 B.ΔH2>0,ΔH4>0C.ΔH1=ΔH2+ΔH3 D.ΔH3=ΔH4+ΔH5答案C6.(2014重庆理综,6,6分)已知:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)ΔH=akJ·mol-12C(s)+O2(g)2CO(g)ΔH=-220kJ·mol-1H—H、OO和O—H键的键能分别为436、496和462kJ·mol-1,则a为()A.-332 B.-118 C.+350 D.+130答案D7.(2020浙江7月选考,29,10分)研究CO2氧化C2H6制C2H4对资源综合利用有重要意义。相关的主要化学反应有:ⅠC2H6(g)C2H4(g)+H2(g)ΔH1=136kJ·mol-1ⅡC2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+H2O(g)+CO(g)ΔH2=177kJ·mol-1ⅢC2H6(g)+2CO2(g)4CO(g)+3H2(g)ΔH3ⅣCO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH4=41kJ·mol-1已知:298K时,相关物质的相对能量(如下图)。可根据相关物质的相对能量计算反应或变化的ΔH(ΔH随温度变化可忽略)。例如:H2O(g)H2O(l)ΔH=-286kJ·mol-1-(-242kJ·mol-1)=-44kJ·mol-1。请回答:(1)①根据相关物质的相对能量计算ΔH3=kJ·mol-1。

②下列描述正确的是。

A.升高温度反应Ⅰ的平衡常数增大B.加压有利于反应Ⅰ、Ⅱ的平衡正向移动C.反应Ⅲ有助于乙烷脱氢,有利于乙烯生成D.恒温恒压下通水蒸气,反应Ⅳ的平衡逆向移动③有研究表明,在催化剂存在下,反应Ⅱ分两步进行,过程如下:【C2H6(g)+CO2(g)】→【C2H4(g)+H2(g)+CO2(g)】→【C2H4(g)+CO(g)+H2O(g)】,且第二步速率较慢(反应活化能为210kJ·mol-1)。根据相关物质的相对能量,画出反应Ⅱ分两步进行的“能量-反应过程图”,起点从【C2H6(g)+CO2(g)】的能量-477kJ·mol-1开始(如下图)。(2)①CO2和C2H6按物质的量1∶1投料,在923K和保持总压恒定的条件下,研究催化剂X对“CO2氧化C2H6制C2H4”的影响,所得实验数据如下表:催化剂转化率C2H6/%转化率CO2/%产率C2H4/%催化剂X19.037.63.3结合具体反应分析,在催化剂X作用下,CO2氧化C2H6的主要产物是,判断依据是。

②采用选择性膜技术(可选择性地让某气体通过而离开体系)可提高C2H4的选择性(生成C2H4的物质的量与消耗C2H6的物质的量之比)。在773K,乙烷平衡转化率为9.1%,保持温度和其他实验条件不变,采用选择性膜技术,乙烷转化率可提高到11.0%。结合具体反应说明乙烷转化率增大的原因是。

答案(1)①430②AD③(2)①COC2H4的产率低,说明催化剂X有利于提高反应Ⅲ速率②选择性膜吸附C2H4,促进反应Ⅱ平衡正向移动8.(2015福建理综,24,15分)无水氯化铝在生产、生活中应用广泛。(1)氯化铝在水中形成具有净水作用的氢氧化铝胶体,其反应的离子方程式为。

(2)工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3,含有Fe2O3、SiO2等杂质)制取无水氯化铝的一种工艺流程示意如下:已知:物质SiCl4AlCl3FeCl3FeCl2沸点/℃57.6180(升华)300(升华)1023①步骤Ⅰ中焙烧使固体水分挥发、气孔数目增多,其作用是

(只要求写出一种)。

②步骤Ⅱ中若不通入氯气和氧气,则反应生成相对原子质量比硅大的单质是。

③已知:Al2O3(s)+3C(s)2Al(s)+3CO(g)ΔH1=+1344.1kJ·mol-12AlCl3(g)2Al(s)+3Cl2(g)ΔH2=+1169.2kJ·mol-1由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的热化学方程式为

。

④步骤Ⅲ的尾气经冷却至室温后,气体用足量的NaOH冷溶液吸收,生成的盐主要有3种,其化学式分别为。

⑤结合流程及相关数据分析,步骤Ⅴ中加入铝粉的目的是。

答案(1)Al3++3H2OAl(OH)3+3H+(2)①防止后续步骤生成的AlCl3水解或增大反应物的接触面积,加快反应速率②铁或Fe③Al2O3(s)+3C(s)+3Cl2(g)2AlCl3(g)+3CO(g)ΔH=+174.9kJ·mol-1④NaCl、NaClO、Na2CO3⑤除去FeCl3,提高AlCl3纯度9.(2015四川理综,11,16分)为了保护环境,充分利用资源,某研究小组通过如下简化流程,将工业制硫酸的硫铁矿烧渣(铁主要以Fe2O3存在)转变成重要的化工原料FeSO4(反应条件略)。活化硫铁矿还原Fe3+的主要反应为:FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O15Fe