三年高考（2016-2022）高考化学试题分项版解析 专题08 化学反应中的能量变化（含解析）

三年高考（2016-2022）高考化学试题分项版解析 专题08 化学反应中的能量变化（含解析）1【2018北京卷】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%BCH4CH3COOH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】D【解析】考点定位：考查原子利用率、化学反应中能量的变化、催化剂对化学平衡的影响。【试题点评】思路点拨：本题应从历程入手，找出反应物和生成物，书写出总反应方程式，然后根据“原子经济”的概念，即反应物的原子全部转化为期望的最终产物，判断A选项的正误；根据CH4和CH3COOH的结构简式或结构式，找出反应过程断键的位置、生成键的位置，从而判断B选项正误；根据化学反应中能量的变化，以及历程，判断出到属于放热还是吸热，从而判断出C选项正误；根据催化剂只影响化学反应速率，对化学平衡移动无影响，判断出D选项的正误。 2【2018江苏卷】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C3 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】C【解析】考点定位：本题考查燃料电池中能量的转化、化学反应自发性的判断、可逆的氧化还原反应中转移电子数的计算、蛋白质的变性和酶的催化特点。【试题点评】易错提醒：（1）各种电池在放电时，化学能大部分转化为电能，还有一部分转化为热能；（2）了解常见的放热反应和常见的吸热反应，弄清化学反应中能量的转化，知道化学反应自发性的判据，并能根据熵判据和焓判据判断反应的自发性；（3）了解可逆反应的特点，反应物不能完全转化为生成物；（4）了解蛋白质的性质和酶催化的特点。3【2017江苏卷】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 kJmol1 CO(g) + H2O(g)CO2 (g) + H2 (g) H 2 = b kJmol1CO2 (g) + 3H2 (g)CH3OH(g) + H2O(g) H 3 = c kJmol12CH3OH(g)CH3OCH3 (g) + H2O(g) H 4 = d kJmol1 A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)CH3OCH3 (g) +H2O(l)的H =kJmol1 D反应 2CO(g) + 4H2 (g) CH3OCH3 (g) + H2O(g)的H = ( 2b + 2c + d ) kJmol1 【答案】C【名师点睛】本题以合成新能源二甲醚为背景，考查学生对简单化工流程的反应原理、能量的转化关系、化学反应焓变的概念、盖斯定律的运用等知识的掌握和理解程度，同时关注了节能减排、工业三废资源化处理、开发利用新能源等社会热点问题。4【2016海南卷】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3.8104kJ。油酸甘油酯的燃烧热H为A3.8104kJmol-1 B3.8104kJmol-1C3.4104kJmol-1 D3.4104kJmol-1【答案】D【解析】试题分析：燃烧热指的是燃烧1mol可燃物生成稳定的氧化物所放出的热量。燃烧1kg油酸甘油酯释放出热量3.8104kJ，则燃烧1mol油酸甘油酯释放出热量为3.4104kJ，则得油酸甘油酯的燃烧热H=3.4104kJmol-1考点：考查燃烧热及化学反应中的能量 【名师点睛】考纲明确要求：了解化学能与热能的相互转化。了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。根据考纲的这一要求将化学反应中的物质变化和能量变化综合起来考查将成为一种热门的题型，同时注意到由于能源日益匮乏，因此有关燃烧热、中和热、盖斯定律等问题必将成为今后命题的重点。新课程背景下的高考热化学方程式试题大多是一些思路型题型，题目变化较多，但思路变化却较少，主干知识依然是重点考查的内容。此类试题比较贴近当前的教学实际，虽然形式上有各种各样的变化，但只要学会了基础题型的解题思路和应对策略，缜密分析、逐层递解，再经过一些变化演绎，就可以准确解答相关题型。此外，通过此类题型的解题策略探究还有利于培养学生科学素养、创新精神和灵活运用所学知识综合解决实际问题的能力。5【2016海南卷】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由反应的H=E5E2B由反应的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】BC【解析】考点：考查化学反应中的能量变化，化学图象的分析与判断【名师点睛】对于化学图像问题，可按以下的方法进行分析： 认清坐标系，搞清纵、横坐标所代表的意义，并与化学反应原理挂钩。紧扣反应特征，搞清反应方向是吸热还是放热，体积增大还是减小，有无固体、纯液体物质参加反应。看清起点、拐点、终点，看清曲线的变化趋势等等。本题考查化学反应与能量变化，主要结合物质反应与能量变化图，考查学生对化学反应热的理解。对于AB两项判断反应是放热反应还是吸热反应，可以从三个角度判断：一是比较反应物和生成物的总能量相对大小，生成物总能量比反应物总能量高的反应是吸热反应；二是比较反应物和生成物的总键能；三是从常见的反应分类去判断。6【2016江苏卷】通过以下反应均可获取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=571.6kJmol1焦炭与水反应制氢：C（s）+ H2O(g) =CO（g）+ H2（g） H2=131.3kJmol1甲烷与水反应制氢：CH4（g）+ H2O(g) =CO（g）+3H2（g） H3=206.1kJmol1A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 kJmol1【答案】D【解析】【考点定位】本题主要是考查化学反应与能量转化的有关判断以及反应热计算等【名师点晴】应用盖斯定律进行反应热的简单计算的关键在于设计反应过程，同时还需要注意：参照新的热化学方程式(目标热化学方程式)，结合原热化学方程式(一般23个)进行合理“变形”，如热化学方程式颠倒、乘除以某一个数，然后将它们相加、减，得到目标热化学方程式，求出目标热化学方程式的H与原热化学方程式之间H的换算关系。当热化学方程式乘、除以某一个数时，H也应相应地乘、除以某一个数；方程式进行加减运算时，H也同样要进行加减运算，且要带“”“”符号，即把H看作一个整体进行运算。将一个热化学方程式颠倒书写时，H的符号也随之改变，但数值不变。在设计反应过程中，会遇到同一物质的三态(固、液、气)的相互转化，状态由固液气变化时，会吸热；反之会放热。答题时注意灵活应用。 7【2016上海卷】一定条件下，某容器中各微粒在反应前后变化的示意图如下，其中和代表不同元素的原子。关于此反应说法错误的是A一定属于吸热反应 B一定属于可逆反应C一定属于氧化还原反应 D一定属于分解反应【答案】A【解析】【考点定位】考查常见化学反应类型的判断。【名师点睛】化学试题的呈现方式形式多样，可采用文字、数据、图表、示意图等多种方式的融合，增加试题信息的广度，考查学生从不同呈现方式中提取有用信息、加工信息，并利用信息进行思考或推理的能力。这些信息蕴含着解决试题的重要思路、数据和方法，如物质性质、物质形态、反应条件、反应产物、结构特征以及变化趋势等。这就要求考生通过“现场独立自学”的方式，从中概括抽象出新的知识或发现数据之间的关系，同时与学过的知识相组合，形成较全面的网络化的知识体系，将这些知识体系进一步应用到新的知识情境中，从而解决问题。这种试题培养和考查了考生自主学习和独立思考的能力。本题利用分子模型示意图考查了四种基本反应类型与氧化还原反应、可逆反应、吸（放）热反应的区别与联系，注意示意图中隐藏的信息：反应前只有一种分子，反应后既有新生成的化合物分子，又有新生成的单质分子，还有未反应的反应物分子，结合各种反应类型的本质特征回答即可。8【2018新课标1卷】采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术，在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题（2）FDaniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25时N2O5(g)分解反应：其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示（t=时，N2O4(g)完全分解）：t/min0408016026013001700p/kPa35.840.342.5.45.949.261.262.363.1已知：2N2O5(g)2N2O5(g)+O2(g) H1=4.4 kJmol12NO2(g)N2O4(g) H 2=55.3 kJmol1则反应N2O5(g)2NO2(g)+O2(g)的H =_ kJmol1。【答案】（2）53.1【解析】精准分析：（2）已知：、2N2O5(g)2N2O4(g)+O2(g) H14.4kJ/mol、2NO2(g)N2O4(g) H255.3kJ/mol根据盖斯定律可知2即得到N2O5(g)2NO2(g)+1/2O2(g) H153.1kJ/mol；9【2018新课标2卷】CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气（CO和H2），还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题：（1）CH4-CO2催化重整反应为：CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)。已知：C(s)+2H2(g)=CH4(g) H=-75 kJmol1C(s)+O2(g)=CO2(g) H=-394 kJmol1C(s)+1/2O2(g)=CO(g) H=-111 kJmol1该催化重整反应的H=_ kJmol1。【答案】（1）247 【解析】根据盖斯定律可知2即得到该催化重整反应CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)的H=247 kJmol1。10【2018新课标3卷】三氯氢硅（SiHCl3）是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题：（2）SiHCl3在催化剂作用下发生反应：2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+ SiCl4(g) H1=48 kJmol13SiH2Cl2(g)SiH4(g)+2SiHCl3(g) H2=30 kJmol1则反应4SiHCl3(g)SiH4(g)+3SiCl4(g)的H=_kJmol1。【答案】（2）114【解析】精准分析：（2）将第一个方程式扩大3倍，再与第二个方程式相加就可以得到第三个反应的焓变，所以焓变为483+(30)=114kJmol-1。11【2018北京卷】近年来，研究人员提出利用含硫物质热化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 kJmol1反应：S(s)+O2(g)SO2(g) H3=297 kJmol1反应的热化学方程式：_。【答案】3SO2(g)+2H2O (g)2H2SO4 (l)+S(s) H2=254 kJmol1 【解析】12【2018天津卷】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：（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CHC=OHHCO(CO)键能/kJmol14137454361075则该反应的H=_。【答案】+120 kJmol-1 【解析】精准分析：（2）根据H=反应物键能总和生成物键能总和=(44132745210752436)kJmol1=120kJmol1；13【2018江苏卷】NOx（主要指NO和NO2）是大气主要污染物之一。有效去除大气中的NOx是环境保护的重要课题。（1）用水吸收NOx的相关热化学方程式如下：2NO2（g）+H2O（l）HNO3（aq）+HNO2（aq） H=116.1 kJmol13HNO2（aq）HNO3（aq）+2NO（g）+H2O（l） H=75.9 kJmol1反应3NO2（g）+H2O（l）2HNO3（aq）+NO（g）的H=_kJmol1。【答案】（1）136.2【解析】14【2017北京卷】TiCl4是由钛精矿（主要成分为TiO2）制备钛（Ti）的重要中间产物，制备纯TiCl4的流程示意图如下：资料：TiCl4及所含杂质氯化物的性质化合物SiCl4TiCl4AlCl3FeCl3MgCl2沸点/58136181（升华）3161412熔点/6925193304714在TiCl4中的溶解性互溶微溶难溶（1）氯化过程：TiO2与Cl2难以直接反应，加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。已知：TiO2(s)+2 Cl2(g)= TiCl4(g)+ O2(g) H1=+175.4 kJmol-12C(s)+O2(g)=2CO(g) H2=-220.9 kJmol-1 沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式：_。【答案】（1）TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g) H=-45.5 kJ/mol【解析】（1）生成TiCl4和CO的反应方程式为TiO22Cl22C=TiCl42CO，根据盖斯定律，两式相加，得到TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g) H=H1+H2=（-220.9 kJmol-1）+（+175.4 kJmol-1）=-45.5kJmol1。15【2017新课标1卷】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：（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。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_。【答案】（2）H2O(l)=H2(g)+O2(g) H=+286 kJ/molH2S(g)=H2(g)+S(s) H=+20 kJ/mol系统（II）+，整理可得系统（I）的热化学方程式H2O(l)=H2(g)+O2(g) H=+286 kJ/mol；+，整理可得系统（II）的热化学方程式H2S (g)=H2(g)+S(s) H=+20 kJ/mol。根据系统I、系统II的热化学方程式可知：每反应产生1mol氢气，后者吸收的热量比前者少，所以制取等量的H2所需能量较少的是系统II。16【2017新课标2卷】丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题：（1）正丁烷（C4H10）脱氢制1-丁烯（C4H8）的热化学方程式如下：C4H10(g)= C4H8(g)+H2(g) H1已知：C4H10(g)+O2(g)= C4H8(g)+H2O(g) H2=119 kJmol1H2(g)+ O2(g)= H2O(g) H3=242 kJmol1反应的H1为_kJmol1。【答案】（1）+123 【解析】（1）根据盖斯定律，用式式可得式，因此H1=H2H3=119 kJ/mol +242 kJ/mol =+123 kJ/mol。17【2017新课标3卷】砷（As）是第四周期A族元素，可以形成As2S3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物，有着广泛的用途。回答下列问题：（3）已知：As(s)+H2(g)+2O2(g)=H3AsO4(s) H1H2(g)+O2(g)=H2O(l) H22As(s)+O2(g) =As2O5(s) H3则反应As2O5(s) +3H2O(l)= 2H3AsO4(s)的H =_。【答案】（3）2H1-3H2-H3 18【2017天津卷】（3）0.1 mol Cl2与焦炭、TiO2完全反应，生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2xH2O的液态化合物，放热4.28 kJ，该反应的热化学方程式为_。【答案】（3）2Cl2(g)+ TiO2(s)+2C(s)TiCl4(l)+2CO(g) H=85.6 kJmol1【解析】（3）0.1 mol Cl2与焦炭、TiO2完全反应，生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2xH2O的液态化合物，放热4.28 kJ，配平方程式，可知2 mol Cl2反应放热85.6 kJmol1，由此可得该反应的热化学方程式为2Cl2(g)+ TiO2(s)+2C(s)=TiCl4(l)+2CO(g) H=85.6 kJmol1。19【2016新课标2卷】联氨（又称肼，N2H4，无色液体）是一种应用广泛的化工原料，可用作火箭燃料，回答下列问题：（3）2O2(g)+N2(g)=N2O4(l) H1N2(g)+2H2(g)=N2H4(l) H2O2(g)+2H2(g)=2H2O(g) H32 N2H4(l) + N2O4(l)= 3N2(g)+ 4H2O(g) H 4=-1048.9kJ/mol上述反应热效应之间的关系式为H4=_，联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为_。【答案】（3）2H3-2H2-H1反应放热量大、产生大量气体【解析】（3）根据盖斯定律，反应热效应之间的关系式为H4=2H3-2H2-H1。联胺有强还原性，N2O4有强氧化性，两者在一起易发生自发地氧化还原反应，反应放热量大、产生大量气体，所以联氨和N2O4可作为火箭推进剂。 20【2016新课标3卷】煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx，形成酸雨、污染大气，采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。回答下列问题：（4）如果采用NaClO、Ca（ClO）2替代NaClO2，也能得到较好的烟气脱硫效果。已知下列反应：SO2(g)+2OH (aq) =SO32 (aq)+H2O(l) H1ClO (aq)+SO32 (aq) =SO42 (aq)+Cl (aq) H2CaSO4(s) =Ca2+（aq）+SO42（aq）H3则反应SO2(g)+ Ca2+（aq）+ ClO (aq) +2OH (aq) = CaSO4(s) +H2O(l) +Cl (aq)的H=_。【答案】 （4）H1H2H3则根据盖斯定律可知abc即得到反应SO2(g)+ Ca2+（aq）+ ClO (aq) +2OH (aq) = CaSO4(s) +H2O(l) +Cl (aq)的H=H1H2H3。21【2016浙江卷】催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。研究表明，在Cu/ZnO催化剂存在下，CO2和H2可发生两个平行反应，分别生成CH3OH和CO。反应的热化学方程式如下：CO2（g）+3H2（g） CH3OH（g）+H2O（g）H1=-53.7kJmol-1ICO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g）H2II某实验室控制CO2和H2初始投料比为1:2.2，在相同压强下，经过相同反应时间测得如下实验数据：【备注】Cat.1:Cu/ZnO纳米棒；Cat.2:Cu/ZnO纳米片；甲醇选择性：转化的CO2中生成甲醇的百分比已知：CO和H2的标准燃烧热分别为-283.0kJmol-1和-285.8kJmol-1H2O（l）H2O（g）H3=44.0kJmol-1请回答（不考虑温度对H的影响）：（1）反应II的H2=_kJmol-1。【答案】（1） +41.2 22【2016四川卷】（5）工业上常用磷精矿Ca5(PO4)3F和硫酸反应制备磷酸。已知25，101kPa时：CaO(s)+H2SO4(l)=CaSO4(s)+H2O(l) H=-271kJ/mol5 CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g)= Ca5(PO4)3F (s)+5H2O(l) H=-937kJ/mol则Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是_。【答案】 （5）Ca5(PO4)3F (s)+ 5H2SO4(l)=5CaSO4(s) +H3PO4(l)+HF(g) H =-418kJ/mol 【解析】（5）已知25，101kPa时：CaO(s)+H2SO4(l)=CaSO4(s)+H2O(l) H =-271kJ/mol5 CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g)= Ca5(PO4)3F (s)+5H2O(l) H =-937kJ/mol根据盖斯定律：5-得Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是Ca5(PO4)3F (s)+ 5H2SO4(l)=5CaSO4(s) +H3PO4(l)+HF(g) H =-418kJ/mol。23【2016天津卷】下表为元素周期表的一部分。碳氮YX硫Z回答下列问题（4）X与Z两元素的单质反应生成1molX的最高价化合物，恢复至室温，放热687kJ，已知该化合物的熔、沸点分别为-69和58，写出该反应的热化学方程式： _。【答案】（4）Si(s)+2Cl2(g)=SiCl4(l)H=-687kJ/mol【解析】根据元素周期表的结构，可知X为Si元素，Y为O元素；Z为Cl元素；（4）根据书写热化学方程式的方法，该反应的热化学方程式为Si(s)+2Cl2(g)=SiCl4(l)H=-687kJ/mol，故答案为：Si(s)+2Cl2(g)=SiCl4(l)H=-687kJ/mol； 24【2016天津卷】氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题：（1）与汽油相比，氢气作为燃料的优点是_(至少答出两点)。（4）利用太阳能直接分解水制氢，是最具吸引力的制氢途径，其能量转化形式为_。【答案】（1）污染小；可再生；来源广；资源丰富；燃烧热值高（任写其中2个）；（4）光能转化为化学能