北京市2019版高考化学 专题五 化学反应中的能量变化课件.ppt

专题五化学反应中的能量变化 高考化学 北京市专用 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CO2 五年高考 D 状态 状态 表示CO与O2反应的过程 答案CA项 CO和O生成CO2是放热反应 B项 观察反应过程的示意图知 该过程中 CO中的化学键没有断裂形成C和O C项 CO和O生成的CO2分子中含有极性共价键 D项 状态 状态 表示CO与O反应的过程 审题技巧认真观察题给示意图 注意其表示CO和O在催化剂表面形成化学键的过程 解题关键明确从能量高的状态到能量低的状态 要释放能量 并能根据图示分析物质变化情况 2 2013北京理综 6 6分 下列设备工作时 将化学能转化为热能的是 答案D硅太阳能电池是将太阳能转化为电能的装置 A项错误 锂离子电池是将化学能转化为电能的装置 B项错误 太阳能集热器是将太阳能转化为热能的装置 C项错误 燃气通过燃气灶发生燃烧反应 如CH4 2O2CO2 2H2O 实现了化学能到热能的转化 D项正确 审题技巧太阳能电池是把太阳能转化为电能的装置 原电池是把化学能转化为电能的装置 解题关键燃料燃烧时可把化学能转化为热能 3 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 S 2 06 1 其比值大于2的原因是 3 反应 2H2SO4 l 2SO2 g O2 g 2H2O g H 550kJ mol 1 它由两步反应组成 H2SO4 l SO3 g H2O g H 177kJ mol 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 2H2OH2SO4 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 L1 L2 SO3 g 分解的热化学方程式 2SO3 g 2SO2 g O2 g H 196kJ mol 1 当压强一定时 温度升高 平衡转化率增大 解析 1 仔细观察题图可知 反应 的化学方程式为SO2 I2 2H2OH2SO4 2HI 2 溶液分为两层 说明溶液的密度肯定存在差异 a正确 加I2前 H2SO4溶液和HI溶液互溶 b错误 依题意 I2在HI层中的浓度比在H2SO4层中的高 说明I2在HI溶液中比在H2SO4溶液中易溶 c正确 I2在HI溶液中的浓度大于在H2SO4溶液中的浓度 故溶液颜色前者较深 可用观察溶液颜色深浅的方法辨别两层溶液 H2SO4层含有少量HI 故c H c S 2 3 根据盖斯定律可得 2SO3 g 2SO2 g O2 g 的 H 550kJ mol 1 2 177kJ mol 1 196kJ mol 1 故升高温度 平衡正向移动 SO3的平衡转化率增大 增大压强 平衡逆向移动 SO3的平衡转化率减小 故X代表的物理量是压强 曲线L1对应的温度比L2低 审题技巧 2 理解已知信息中的关键语句 溶液分两层说明密度有差异 两层溶液中I2的浓度不同说明I2在HI溶液和H2SO4溶液中的溶解度不同 思路分析 1 认真分析反应过程示意图 找出反应物和生成物 写出化学方程式 2 仔细阅读已知信息 筛选有用信息 结合所学知识分析推理 3 观察图像 结合平衡移动原理作出判断 4 2017天津理综 3 6分 下列能量转化过程与氧化还原反应无关的是 A 硅太阳能电池工作时 光能转化成电能B 锂离子电池放电时 化学能转化成电能C 电解质溶液导电时 电能转化成化学能D 葡萄糖为人类生命活动提供能量时 化学能转化成热能 B组统一命题 省 区 市 卷题组 答案A硅太阳能电池工作时 把光能转化为电能 没有发生氧化还原反应 5 2015海南单科 4 2分 已知丙烷的燃烧热 H 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 55kJB 220kJC 550kJD 1108kJ 答案A由丙烷的燃烧热 H 2215kJ mol 1 可写出其燃烧的热化学方程式 C3H8 g 5O2 g 3CO2 g 4H2O l H 2215kJ mol 1 丙烷完全燃烧产生1 8g水放出的热量为 2215kJ mol 1 4 0 1mol 55kJ 6 2018天津理综 10节选 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 则该反应的 H 分别在VL恒温密闭容器A 恒容 B 恒压 容积可变 中 加入CH4和CO2各1mol的混合气体 两容器中反应达平衡后放出或吸收的热量较多的是 填 A 或 B 按一定体积比加入CH4和CO2 在恒压下发生反应 温度对CO和H2产率的影响如图所示 此反应优选温度为900 的原因是 答案 2 120kJ mol 1B 900 时 合成气产率已经较高 再升高温度产率增幅不大 但能耗升高 经济效益降低 解析 2 由已知键能数据知 反应的 H 4 413kJ mol 1 2 745kJ mol 1 2 1075kJ mol 1 2 436kJ mol 1 120kJ mol 1 已知正反应是气体分子数增大的吸热反应 A 恒容 与B 恒压 容积可变 相比 B中压强小于A 减压平衡正向移动 则B容器中反应达到平衡后吸收的热量较多 观察图像知 900 时 合成气产率已经较高 再升高温度产率增幅不大 但能耗升高 经济效益降低 故此反应优选温度为900 易混易错恒容容器是指容积不变的容器 气体的量发生变化时压强发生改变 恒压容器是指压强不变的容器 气体的量发生变化时容器容积发生改变 7 2018课标 28节选 三氯氢硅 SiHCl3 是制备硅烷 多晶硅的重要原料 回答下列问题 1 SiHCl3在常温常压下为易挥发的无色透明液体 遇潮气时发烟生成 HSiO 2O等 写出该反应的化学方程式 2 SiHCl3在催化剂作用下发生反应 2SiHCl3 g SiH2Cl2 g SiCl4 g H1 48kJ mol 13SiH2Cl2 g SiH4 g 2SiHCl3 g H2 30kJ mol 1则反应4SiHCl3 g SiH4 g 3SiCl4 g 的 H为kJ mol 1 答案 1 2SiHCl3 3H2O HSiO 2O 6HCl 2 114 解析 1 依据题意知 SiHCl3遇潮气时发烟的化学方程式为2SiHCl3 3H2O HSiO 2O 6HCl 2 由盖斯定律可知 H 3 H1 H2 3 48kJ mol 1 30kJ mol 1 114kJ mol 1 8 2013福建理综 11 6分 某科学家利用二氧化铈 CeO2 在太阳能作用下将H2O CO2转变为H2 CO 其过程如下 mCeO2 m x CeO2 xCe xO2 m x CeO2 xCe xH2O xCO2mCeO2 xH2 xCO下列说法不正确的是 C组教师专用题组 A 该过程中CeO2没有消耗B 该过程实现了太阳能向化学能的转化C 下图中 H1 H2 H3D 以CO和O2构成的碱性燃料电池的负极反应式为CO 4OH 2e C 2H2O 答案C由题给化学方程式加和可得总反应方程式 H2O CO2H2 CO O2 则该过程是在CeO2作催化剂 太阳提供能量的情况下完成的 故A B正确 C项 根据盖斯定律可知 应为 H1 H2 H3 错误 评析本题考查化学反应中的能量变化 涉及热化学 电化学 盖斯定律等知识 难度中等偏上 9 2013山东理综 12 4分 对于反应CO g H2O g CO2 g H2 g H 0 在其他条件不变的情况下 A 加入催化剂 改变了反应的途径 反应的 H也随之改变B 改变压强 平衡不发生移动 反应放出的热量不变C 升高温度 反应速率加快 反应放出的热量不变D 若在原电池中进行 反应放出的热量不变 答案B H的大小取决于反应的始态和终态 与反应途径无关 A项错误 升高温度 平衡逆向移动 反应放出的热量减少 C项错误 若反应在原电池中进行 化学能会转化为电能 D项错误 10 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 太阳光催化分解水制氢 2H2O l 2H2 g O2 g H1 571 6kJ mol 1 焦炭与水反应制氢 C s H2O g CO g H2 g H2 131 3kJ mol 1 甲烷与水反应制氢 CH4 g H2O g CO g 3H2 g H3 206 1kJ mol 1A 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 8kJ mol 1 答案DA项 反应 中太阳能转化为化学能 故错误 B项 反应 为吸热反应 故错误 C项 使用催化剂不能改变反应的反应热 H 故错误 D项 根据盖斯定律 可得CH4 g C s 2H2 g H 74 8kJ mol 1 故正确 11 2016江苏单科 10 2分 下列图示与对应的叙述不相符合的是 A 图甲表示燃料燃烧反应的能量变化B 图乙表示酶催化反应的反应速率随反应温度的变化C 图丙表示弱电解质在水中建立电离平衡的过程D 图丁表示强碱滴定强酸的滴定曲线 答案A燃料的燃烧反应均为放热反应 反应物的能量应高于生成物的能量 故A项叙述与图甲不相符 12 2015江苏单科 3 2分 下列说法正确的是 A 分子式为C2H6O的有机化合物性质相同B 相同条件下 等质量的碳按a b两种途径完全转化 途径a比途径b放出更多热能途径a CCO H2CO2 H2O途径b CCO2C 在氧化还原反应中 还原剂失去电子的总数等于氧化剂得到电子的总数D 通过化学变化可以直接将水转变为汽油 答案CA项 分子式为C2H6O的有机物有CH3CH2OH和CH3OCH3 二者属于不同类别的物质 化学性质不同 B项 一个化学反应不论是一步完成还是分几步完成 其热效应总是相同的 D项 水中有H O两种元素 汽油中有C H两种元素 根据原子守恒可知 不可能直接将水转变为汽油 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 551kJ mol 1反应 S s O2 g SO2 g H3 297kJ mol 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 p2p1 填 或 得出该结论的理由是 答案 1 3SO2 g 2H2O g 2H2SO4 l S s H2 254kJ mol 1 2 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 解析 1 反应 为3SO2 g 2H2O g 2H2SO4 l S s 根据盖斯定律 由 反应 反应 即得反应 的逆反应 所以反应 的 H 551 297 kJ mol 1 254kJ mol 1 2 反应 是气体物质的量减小的反应 加压时平衡正向移动 H2SO4的物质的量分数会升高 所以p2 p1 2 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 12MgO 20CaO 38SrO 56BaO 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 H2O2HNO3 NO 2 N2 g O2 g 2NO g H 183kJ mol 1 增大 3 2CO 2NON2 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 NO2 解析 2 由题干信息可知 N2 g 2N g H1 945kJ mol 1 O2 g 2O g H2 498kJ mol 1 2N g 2O g 2NO g H3 1260kJ mol 1 根据盖斯定律可得 N2 g O2 g 2NO g H H1 H2 H3 183kJ mol 1 3 根据各元素原子的质子数结合每一周期容纳的元素种数可推出Mg Ca Sr Ba都为 A族元素 它们分别位于三 四 五 六周期 同一主族元素 从上到下 原子半径依次增大 金属性逐渐增强 4 由题图提供的信息可知Pt电极上O2得电子 发生还原反应 O2 4e 2O2 在NiO电极上NO被氧化成NO2 NO O2 2e NO2 解题关键 2 要求考生从化学反应实质的角度认识化学反应过程中的能量变化 并进行相关计算 解答本题需要明确什么是键能 键能与化学反应的焓变有何关系 评分细则 2 书写热化学方程式时 要注明每种物质的聚集状态 H应注明 或 带上单位 kJ mol 1 热量数值和方程式中化学计量数相对应 3 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 O22Cl2 2H2O 1 已知 反应A中 4molHCl被氧化 放出115 6kJ的热量 H2O的电子式是 反应A的热化学方程式是 断开1molH O键与断开1molH Cl键所需能量相差约为kJ H2O中H O键比HCl中H Cl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1 1 2 1 4 1 6 1 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2 1 温度为400 时 平衡混合气中Cl2的物质的量分数是 答案 1 4HCl g O2 g 2Cl2 g 2H2O g H 115 6kJ mol 32强 2 4 1 投料比越高 对应的反应温度越低 30 8 解析 1 设H O键的键能为x H Cl键的键能为y 则有 115 6kJ mol 2 243kJ mol 4x 4y 498kJ mol 化简得x y 31 9kJ mol 即断开1molH O键与断开1molH Cl键所需能量相差约为32kJ H2O中H O键比HCl中H Cl键强 2 相同条件下 O2的浓度越大 HCl的平衡转化率越高 故曲线a d分别对应n HCl n O2 为6 1 1 1的情况 曲线b对应的投料比是4 1 在图上做一平行于温度轴的直线与曲线b c d相交 可以看出 当不同投料比下HCl的平衡转化率相同时 曲线b对应的温度最低 曲线d对应的温度最高 则可得出结论 投料比越高 对应的反应温度越低 此时HCl的平衡转化率为80 设反应开始时n HCl 2amol n O2 amol 4HCl g O2 g 2Cl2 g 2H2O g 起始2amolamol00转化1 6amol0 4amol0 8amol0 8amol平衡0 4amol0 6amol0 8amol0 8amol则平衡混合气中Cl2的物质的量分数是 100 30 8 B组统一命题 省 区 市 卷题组 4 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 H xkJ mol 1已知 碳的燃烧热 H1 akJ mol 1S s 2K s K2S s H2 bkJ mol 12K s N2 g 3O2 g 2KNO3 s H3 ckJ mol 1则x为 A 3a b cB c 3a bC a b cD c a b 答案A本题已知的三个热化学方程式为 C s O2 g CO2 g H1 akJ mol 1 S s 2K s K2S s H2 bkJ mol 1 2K s N2 g 3O2 g 2KNO3 s H3 ckJ mol 1由盖斯定律可推出 3 可得热化学方程式S s 2KNO3 s 3C s K2S s N2 g 3CO2 g H xkJ mol 1 3a b c kJ mol 1 因此A项正确 5 2014课标 13 6分 室温下 将1mol的CuSO4 5H2O s 溶于水会使溶液温度降低 热效应为 H1 将1mol的CuSO4 s 溶于水会使溶液温度升高 热效应为 H2 CuSO4 5H2O受热分解的化学方程式为 CuSO4 5H2O s CuSO4 s 5H2O l 热效应为 H3 则下列判断正确的是 A H2 H3B H1 H3 答案B由题干信息可得 CuSO4 5H2O s Cu2 aq S aq 5H2O l H1 0 Cu SO4 s Cu2 aq S aq H20 H2 H1 B项正确 C D项错误 H3 0 H2 H2 A项错误 评析在解答有关热化学方程式的题目时 一要注意热化学方程式的书写规范 二要注意比较 H的大小时看正 负 三要会运用盖斯定律 6 2014重庆理综 6 6分 已知 C s H2O g CO g H2 g H akJ mol 12C s O2 g 2CO g H 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 332B 118C 350D 130 答案D按顺序将题中两个热化学方程式编号为 和 依据盖斯定律 2得 2H2 g O2 g 2H2O g H 220 2a kJ mol 1 由键能与反应热的关系可得 2 436 496 4 462 220 2a 解得a 130 D项正确 评析本题考查盖斯定律的应用及 H与键能的关系等知识 能力考查层级为应用 试题难度为中等 学生需熟练掌握相关知识 准确计算才能较快地得出正确答案 7 2017课标 28 14分 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 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 1的氢硫酸和亚硫酸的pH分别为4 5和2 1D 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 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 3 H2S与CO2在高温下发生反应 H2S g CO2 g COS g H2O g 在610K时 将0 10molCO2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 H2S的平衡转化率 1 反应平衡常数K 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 2 1 该反应的 H0 填 或 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 2 H2O l H2 g O2 g H 286kJ mol 1H2S g H2 g S s H 20kJ mol 1系统 3 2 52 8 10 3 B 解析 1 根据强酸制弱酸规律 可知酸性H2SO3 H2CO3 H2S A项不符合题意 亚硫酸 氢硫酸都是二元弱酸 等浓度的亚硫酸的导电能力比氢硫酸的强 说明亚硫酸的电离程度大于氢硫酸 可以证明酸性 H2SO3 H2S B项不符合题意 等浓度的二元弱酸溶液 酸电离产生的c H 越大 溶液的pH越小 则对应酸的酸性越强 所以亚硫酸的pH比等浓度的氢硫酸的pH小 可以证明酸性 H2SO3 H2S C项不符合题意 物质的还原性与其电离产生氢离子的浓度大小无关 因此不能证明二者的酸性强弱 D项符合题意 2 H2SO4 aq SO2 g H2O l O2 g H1 327kJ mol 1 SO2 g I2 s 2H2O l 2HI aq H2SO4 aq H2 151kJ mol 1 2HI aq H2 g I2 s H3 110kJ mol 1 H2S g H2SO4 aq S s SO2 g 2H2O l H4 61kJ mol 1根据盖斯定律由 可得系统 的热化学方程式 H2O l H2 g O2 g H 286 kJ mol 1 由 可得系统 的热化学方程式 H2S g H2 g S s H 20kJ mol 1 根据系统 系统 的热化学方程式可知产生等量的氢气 后者吸收的热量比前者少 3 设平衡时反应的H2S的物质的量为xmol H2S g CO2 g COS g H2O g 开始0 40mol0 10mol00转化xmolxmolxmolxmol平衡 0 40 x mol 0 10 x molxmolxmol 0 02解得x 0 01 所以H2S的平衡转化率 1 100 2 5 在610K时 该反应的化学平衡常数K 2 8 10 3 温度由610K升高到620K 平衡时水的物质的量分数由0 02变为0 03 所以H2S的转化率增大 即 2 1 根据题意可知升高温度 化学平衡向正反应方向移动 所以该反应的正反应为吸热反应 即 H 0 增大H2S的浓度 平衡正向移动 但加入量远远大于平衡移动时H2S的消耗量 所以H2S转化率减小 A项错误 增大CO2的浓度 平衡正向移动 H2S转化率增大 B项正确 COS是生成物 增大生成物的浓度 平衡逆向移动 H2S转化率减小 C项错误 N2是与反应体系无关的气体 充入N2 不能使化学平衡发生移动 所以对H2S转化率无影响 D项错误 8 2014江苏单科 10 2分 已知 C s O2 g CO2 g H1CO2 g C s 2CO g H22CO g O2 g 2CO2 g H34Fe s 3O2 g 2Fe2O3 s H43CO g Fe2O3 s 3CO2 g 2Fe s H5下列关于上述反应焓变的判断正确的是 A H1 0 H30 H4 0C H1 H2 H3D H3 H4 H5 C组教师专用题组 答案C根据反应的热效应可知 H10 H3 0 H4 0 故A B不正确 根据盖斯定律可得 H1 H2 H3 H3 H4 H5 C项正确 D项错误 9 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OA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 2g某合金4min内吸收氢气240mL 吸氢速率v mL g 1 min 1 反应 的焓变 H10 填 或 2 表示单位质量贮氢合金在氢化反应阶段的最大吸氢量占其总吸氢量的比例 则温度为T1 T2时 T1 T2 填 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 165kJ mol 1CO g H2O g CO2 g H2 g H 41kJ mol 1 答案 1 30c加热减压 3 CO g 3H2 g CH4 g H2O g H 206kJ mol 1 解析 1 由氢原子守恒可知 zx 2 zy 解得z 根据题意可知 吸氢速率v 30mL g 1 min 1 观察图像可知 升高温度 平衡时氢气的压强增大 即反应 的平衡逆向移动 故反应 为放热反应 即 H1 T2 在AB段 MHx与H2发生反应 图中a点时向恒温 恒容体系中通入少量H2 H2被吸收 H M增大 平衡后反应 可能处于c点 反应 是气体体积减小的放热反应 释放H2时使反应 逆向进行即可 故可通过加热或减压的方法实现 3 已知 CH4 g 2H2O g CO2 g 4H2 g H 165kJ mol 1 CO g H2O g CO2 g H2 g H 41kJ mol 1 由盖斯定律可知 即得所求热化学方程式 CO g 3H2 g CH4 g H2O g H 206kJ mol 1 评析本题题干阅读量大 主要考查学生对信息的提取 加工 整合 自学及应用能力 有用信息的获取是解答本题的关键 10 2014大纲全国 28 15分 化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5 回答下列问题 1 已知AX3的熔点和沸点分别为 93 6 和76 AX5的熔点为167 室温时AX3与气体X2反应生成1molAX5 放出热量123 8kJ 该反应的热化学方程式为 2 反应AX3 g X2 g AX5 g 在容积为10L的密闭容器中进行 起始时AX3和X2均为0 2mol 反应在不同条件下进行 反应体系总压强随时间的变化如图所示 列式计算实验a从反应开始至达到平衡时的反应速率v AX5 图中3组实验从反应开始至达到平衡时的反应速率v AX5 由大到小的次序为 填实验序号 与实验a相比 其他两组改变的实验条件及判断依据是 b c 用p0表示开始时总压强 p表示平衡时总压强 表示AX3的平衡转化率 则 的表达式为 实验a和c的平衡转化率 a为 c为 答案 1 AX3 l X2 g AX5 s H 123 8kJ mol 1 2分 2 1 7 10 4mol L 1 min 1 3分 bca 2分 加入催化剂 反应速率加快 但平衡点没有改变 2分 温度升高 反应速率加快 但平衡点向逆反应方向移动 或反应容器的容积和起始物质的量未改变 但起始总压强增大 2分 2 1 2分 50 1分 40 1分 解析 1 由题意知 室温时 AX3是液体 AX5是固体 所以热化学方程式为AX3 l X2 g AX5 s H 123 8kJ mol 1 2 开始时n0 0 4mol 总压强为160kPa 平衡时总压强为120kPa 设平衡时的总物质的量为n 则 n 0 4mol 0 3mol AX3 g X2 g AX5 g 起始量 mol 0 20 20平衡量 mol 0 2 x0 2 xx 0 2 x 0 2 x x 0 3 x 0 1 v AX5 1 7 10 4mol L 1 min 1 AX3 g X2 g AX5 g 初始0 2mol0 2mol0变化xmolxmolxmol平衡 0 2 x mol 0 2 x molxmol 解得x 所以 2 1 把实验a c起始与平衡时对应的压强代入上式 解得 实验a的转化率 a 2 1 50 实验c的转化率 c 2 1 40 评析本题以化学平衡为载体 考查了热化学方程式的书写 化学反应速率 化学平衡 转化率的计算等 综合性较强 难度适中 考点一化学反应中能量变化的有关概念及计算1 2018北京石景山一模 6 2017年3月 中国成功开采可燃冰 主要成分为甲烷 直接从自然界得到的能源为一次能源 下列不属于一次能源的是 A 石油B 氢能C 太阳能D 煤 A组2016 2018年高考模拟 基础题组 三年模拟 答案B直接从自然界得到的能源为一次能源 所以石油 煤 太阳能均属于一次能源 氢能是由一次能源转化而来的 属于二次能源 2 2018北京朝阳二模 9 中国学者在水煤气变换 CO g H2O g CO2 g H2 g H 中突破了低温下高转化率与高反应速率不能兼得的难题 该过程是基于双功能催化剂 能吸附不同粒子 催化实现的 反应过程示意图如下 下列说法正确的是 A 过程 过程 均为放热过程B 过程 生成了具有极性共价键的H2 CO2C 使用催化剂降低了水煤气变换反应的 HD 图示过程中的H2O均参与了反应过程 答案DA项 过程 发生了化学键的断裂 是吸热过程 B项 过程 生成的H2只含有非极性共价键 C项 使用催化剂可以降低化学反应的活化能 不能改变反应的 H D项 分析反应过程示意图知 图示过程中的H2O均参与了反应过程 3 2018北京朝阳期中 10 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 C4H8 g H2 g H1 123kJ mol 1 C4H10 g 1 2O2 g C4H8 g H2O g H2 119kJ mol 1下列说法中不正确的是 A 中有极性键断裂 同时有非极性键生成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 1molC4H10 g 完全燃烧释放的能量大于119kJ 答案CA项 中有极性键 C H键 断裂 同时有非极性键 H H键 生成 B项 催化剂能够降低反应的活化能 但不能改变反应热 故 中使用不同的催化剂 H1不变 C项 反应 是放热反应 说明反应物的总能量高于生成物的总能量 D项 1molC4H10 g 完全燃烧生成CO2 g 和H2O l 释放的能量大于119kJ 4 2017北京海淀期中 8 已知 2H2O2 l 2H2O l O2 g H 98kJ mol 1 在含少量I 的溶液中 H2O2的分解过程为 H2O2 l I aq H2O l IO aq H1 H2O2 l IO aq H2O l O2 g I aq H2下列说法不正确的是 A H1 H2 HB I 是H2O2分解反应的催化剂C 欲分解2molH2O2 l 至少需要提供98kJ的热量D 若生成1molO2 则反应 转移电子的物质的量为2mol 答案CA项 由盖斯定律知 H1 H2 H B项 I 是H2O2分解反应的催化剂 C项 分解2molH2O2 l 放出98kJ热量 D项 生成1molO2 反应 转移电子的物质的量为2mol 5 2017北京房山一模 9 处理燃烧产生的烟道气CO和SO2 方法之一是在一定条件下将其催化转化为CO2和S 已知 2CO g O2 g 2CO2 g H 566 0kJ mol S s O2 g SO2 g H 296 0kJ mol下列说法中正确的是 A 转化 有利于碳参与自然界的元素循环B 转化 中S和O2属于不同的核素C 可用澄清的石灰水鉴别CO2与SO2D 转化的热化学方程式是 2CO g SO2 g S s 2CO2 g H 270kJ mol 答案AB项 核素是指具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子 转化 中S和O2属于单质 不是核素 C项 CO2与SO2都能使澄清石灰水变浑浊 不能用澄清石灰水鉴别 D项 利用盖斯定律 由反应 反应 可得 2CO g SO2 g S s 2CO2 g H 270kJ mol 6 2016北京顺义一模 8 N2和H2在催化剂表面合成氨的微观历程及能量变化的示意图如下 用 分别表示N2 H2 NH3 下列说法正确的是 A 使用催化剂 合成氨反应放出的热量减少B 在该过程中 N2 H2断键形成N原子和H原子C 在该过程中 N原子和H原子形成了含有非极性键的NH3 D 合成氨反应中 反应物断键吸收的能量大于生成物形成新键释放的能量 答案BA项 催化剂只能降低反应的活化能 加快反应速率 不改变反应物与生成物具有的能量 所以放出的热量不变 C项 在该过程中 N原子和H原子形成了含有极性键的NH3 D项 由图示可知 反应物的能量高于生成物的能量 则反应为放热反应 故合成氨反应中 反应物断键吸收的能量小于生成物形成新键释放的能量 考点二热化学方程式的书写及正误判断1 2017北京朝阳二模 11 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左图 研究发现在以Fe2O3为主的催化剂上可能发生的反应过程如右图 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DA项 由左图可知 反应物总能量高于生成物总能量 故NH3催化还原NO的反应为放热反应 B项 过程 中NH3断裂的是N H极性键 C项 过程 中铁元素的化合价没有变 Fe2 不是还原剂 D项 分析反应的过程 可以得出总反应为4NH3 g 4NO g O2 g 4N2 g 6H2O g 2 2016北京海淀期末 10 已知 2C s O2 g 2CO g H 220kJ mol 1 氢气燃烧的能量变化示意图 下列说法正确的是 A 1molC s 完全燃烧放出110kJ的热量B H2 g 1 2O2 g H2O g H 480kJ mol 1C C s H2O g CO g H2 g H 130kJ mol 1D 欲分解2molH2O l 至少需要提供4 462kJ的热量 答案CA项 C s 完全燃烧的产物为二氧化碳气体 1molC s 完全燃烧放出的热量大于110kJ B项 H2 g O2 g H2O g H 2 436 496 4 462 kJ mol 1 240kJ mol 1 C项 2C s O2 g 2CO g H 220kJ mol 1 H2 g O2 g H2O g H 240kJ mol 1 将 得 C s H2O g CO g H2 g H 130kJ mol 1 D项 欲分解2molH2O l 需要提供的热量应大于480kJ 3 2017北京东城一模 26 半水煤气是工业合成氨的原料气 其主要成分为H2 CO CO2 N2和H2O g 半水煤气经过下列步骤转化为合成氨的原料 H2 CO CO2 N2 H2O g H2 N2 CO2H2 N2 1 步骤 CO变换反应的能量变化如下图所示 CO变换反应的热化学方程式是 一定条件下 向体积固定的密闭容器中充入aL半水煤气 发生CO变换反应 测得不同温度 T1 T2 下氢气的体积分数 H2 与时间的关系如下图所示 T1 T2的大小关系及判断理由是 请在上图中画出其他条件相同时 起始充入0 5aL半水煤气 T2温度下氢气的体积分数 H2 随时间的变化曲线 2 步骤 用饱和Na2CO3溶液作吸收剂脱除CO2时 初期无明显现象 后期有固体析出 溶液中离子浓度关系正确的是 选填字母 a 吸收前 c Na c C c OH c HC b 吸收初期 2c C 2c HC 2c H2CO3 c Na c 吸收全进程 c Na c H 2c C c HC c OH 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法 用化学方程式表示 答案 1 CO g H2O g CO2 g H2 g H 36kJ mol 1 T2 T1 相同条件下 温度越高反应速率越快 达到化学平衡状态的时间越短 如图中虚线 2 ac 碳酸氢钠 碳酸氢钠的溶解度比碳酸钠的小 依据反应Na2CO3 CO2 H2O2NaHCO3可知 水的质量减小 溶质质量增大 2NaHCO3Na2CO3 CO2 H2O 解析 1 根据能量变化示意图可知 热化学方程式为CO g H2O g CO2 g H2 g H 36kJ mol 1 相同条件下 温度越高 反应速率越快 达到化学平衡状态的时间越短 故温度 T2 T1 其他条件相同 T2温度下起始充入0 5aL半水煤气 最终平衡与起始充入aL半水煤气时等效 平衡时 H2 不变 但因浓度降低 所以反应速率下降 达到平衡的时间延长 2 a项 吸收前 溶质为Na2CO3 c Na 最大 其次为c C 由H2OH OH 和C H2OHC OH 可知 c OH 比c HC 略大 故c Na c C c OH c HC b项 CO2被吸收后 溶液中钠元素和碳元素的物质的量之比不再为2 1 c项 吸收全进程中 溶液中均存在电荷守恒 即c Na c H 2c C c HC c OH 相同温度下 NaHCO3溶解度小于Na2CO3 饱和Na2CO3溶液吸收CO2后 水的质量减小 溶质质量增大 故会有NaHCO3固体析出 吸收剂失效后转化为NaHCO3 NaHCO3受热易分解 故通过加热可实现吸收剂再生 即2NaHCO3Na2CO3 CO2 H2O 一 选择题 每题5分 共10分 B组2016 2018年高考模拟 综合题组时间 20分钟分值 35分 1 2017北京西城期末 6 2SO2 g O2 g 2SO3 g H akJ mol 1 反应过程中的能量变化如图所示 下列说法中 不正确的是 A a 0B 过程 可能使用了催化剂C 使用催化剂可以提高SO2的平衡转化率D 反应物断键吸收能量之和小于生成物成键释放能量之和 答案CA项 根据图像知 该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量 属于放热反应 则a 0 B项 加入催化剂 能够降低反应的活化能 但不改变反应的焓变 因此过程 可能使用了催化剂 C项 使用催化剂 平衡不移动 不能提高SO2的平衡转化率 D项 该反应为放热反应 则反应物断键吸收能量之和小于生成物成键释放能量之和 审题技巧观察图像知 反应物的总能量高于生成物的总能量 过程 的活化能高于过程 然后根据相关知识判断正误 易错警示催化剂可以降低反应的活化能 加快化学反应速率 但不能改变化学平衡 不能改变反应物的平衡转化率 2 2017北京丰台期末 6 常温常压时烯烃与氢气混合不反应 高温时反应很慢 但在适当的催化剂存在时可与氢气反应生成烷烃 一般认为加氢反应是在催化剂表面进行的 反应过程的示意图如下 下列说法中正确的是 A 乙烯和H2生成乙烷的反应是吸热反应B 加入催化剂 可减小反应的热效应C 催化剂能改变平衡转化率 不能改变化学平衡常数D 催化加氢过程中金属氢化物的氢原子和双键碳原子先结合 得到中间体 答案DA项 根据图示可知 反应物的总能量高于生成物的总能量 所以该反应是放热反应 B项 催化剂不会引起反应热的变化 C项 催化剂只会加快反应速率 不能改变平衡转化率和化学平衡常数 根据烯烃催化加氢示意图可知D项正确 审题技巧观察乙烯氢化反应能量示意图知 反应物总能量高于生成物总能量 为放热反应 明确催化剂的作用 易错警示催化剂只能降低反应的活化能 不能改变反应物的平衡转化率 化学平衡常数只与温度有关 3 2018北京海淀期中 18 11分 丙烯是重要的有机化工原料 主要用于生产聚丙烯 丙烯腈 环氧丙烷等 1 以丁烯和乙烯为原料反应生成丙烯的方法被称为 烯烃歧化法 主要反应为 C4H8 g C2H4 g 2C3H6 g 已知相关燃烧热数据 C2H4 g 3O2 g 2CO2 g 2H2O l H1 1411kJ mol 1C3H6 g 9 2O2 g 3CO2 g 3H2O l H2 2049kJ mol 1C4H8 g 6O2 g 4CO2 g 4H2O l H3 2539kJ mol 1 乙烯的电子式为 相同质量的C2H4 g C3H6 g 和C4H8 g 充分燃烧 放出的热量由多到少的顺序依次为 填写化学式 二 非选择题 共25分 烯烃歧化法 的主要反应的热化学方程式为 2 丁烯裂解法 是另一种重要的丙烯生产法 但生产过程中会有生成乙烯的副反应发生 反应如下 主反应 3C4H84C3H6副反应 C4H82C2H4测得上述两反应的平衡体系中 各组分的质量分数 随温度 T 和压强 p 变化的趋势分别如图1和图2所示 图1 图2 平衡体系中的丙烯和乙烯的质量比是工业生产丙烯时选择反应条件的重要指标之一 从产物的纯度考虑 该数值越高越好 从图1和图2中表现的趋势来看 下列反应条件最适宜的是 填字母序号 A 300 0 1MPaB 700 0 1MPa C 300 0 5MPaD 700 0 5MPa 有研究者结合图1数据并综合考虑各种因素 认为450 的反应温度比300 或700 更合适 从反应原理角度分析其理由可能是 图2中 随压强增大平衡体系中丙烯的百分含量呈上升趋势 从平衡角度解释其原因是 答案 11分 除特殊标注外 每空2分 1 1分 C2H4 C3H6 C4H8 C4H8 g C2H4 g 2C3H6 g H 148kJ mol 1 2 C 450 比300 的反应速率快 比700 的副反应程度小 丁烯转化成丙烯的转化率高 该温度下催化剂的选择性最高 该温度是催化剂的活性温度 答对任意两点给2分 压强增大 生成乙烯的副反应的平衡逆向移动 丁烯浓度增大 导致主反应的平衡正向移动 丙烯含量增大 解析 1 乙烯分子中含有碳碳双键 电子式为 观察已知的燃烧热数据知 相同质量的C2H4 g C3H6 g 和C4H8 g 充分燃烧 放出的热量由多到少的顺序依次为C2H4 C3H6 C4H8 依据盖斯定律可得 烯烃歧化法 的主要反应的热化学方程式为C4H8 g C2H4 g 2C3H6 g H 148kJ mol 1 2 观察已知图像 分析可知 在300 0 5MPa时 平衡体系中的丙烯和乙烯的质量比最高 是生产丙烯的适宜条件 压强增大 生成乙烯的副反应的平衡逆向移动 丁烯浓度增大 导致主反应的平衡正向移动 丙烯含量增大 故随压强增大平衡体系中丙烯的百分含量呈上升趋势 审题技巧认真观察图像中曲线变化的趋势 结合化学反应原理综合分析 答题规范解答化学反应原理类题目要注意叙述方式 分析条件变化 判断移动方向 得出移动结果 条件变化 只考虑 一个条件 变化 其他条件不变 判断移动方向 正向 或逆向 移动 得出移动结果 某些物理量发生了什么变化或造成了什么影响 要特别注意语言规范 条件改变引起 平衡 发生移动 要避免 反应向正 或逆 方向移动 的错误说法 4 2016北京西城期末 20 14分 铜冶金技术以火法冶炼为主 1 火法炼铜的工艺流程如下 反应 2Cu2S s 3O2 g 2Cu2O s 2SO2 g H 768 2kJ mol 1反应 2Cu2O s Cu2S s 6Cu s SO2 g H 116 0kJ mol 1 在反应 中 每生成1molSO2转移电子mol 反应Cu2S s O2 g 2Cu s SO2 g 的 H kJ mol 1 理论上m1 m2 2 炼铜的副产品SO2多用于制硫酸和石膏等化学产品 制硫酸中重要的一步反应是2SO2 g O2 g 2SO3 g H 196kJ mol 1 下图表示将2 0molSO2和1 0molO2置于1L密闭容器中 当其他条件一定时 SO2 g 的平衡转化率 随X的变化关系 X X1 X2 代表压强或温度 X代表的物理量是 A对应条件下平衡常数K 下图表示的是生产石膏的简单流程 请用平衡移动原理解释向CaCO3悬浊液中通入SO2发生反应的原因 3 工业硫酸中往往含有一定量的SO2 测定过程如下 取mg工业硫酸配成100mL溶液 取出20 00mL溶液 加入1mL指示剂 用cmol L 1I2标准溶液滴定 消耗I2标准溶液VmL 工业硫酸中含有SO2的质量分数的计算式是 答案 1 6 217 4 2 1 2 压强80 CaCO3悬浊液中存在CaCO3 s Ca2 aq C aq 通入SO2时 C与SO2反应 c C 减小 溶解平衡正向移动 3 100 解析 1 反应 中 硫元素由 2价升高到 4价 所以每生成1molSO2转移6mole 根据盖斯定律 由 3可得Cu2S s O2 g 2Cu s SO2 g H kJ mol 1 217 4kJ mol 1 反应 中2Cu2S 2Cu2O 反应 中2Cu2O Cu2S 所以理论上m1 m2 2 1 2 SO2和O2的反应为气体体积减小的放热反应 升高温度 平衡逆向移动 SO2的平衡转化率减小 增大压强 平衡正向移动 SO2的平衡转化率增大 故X代表的物理量是压强 由平衡 三段式 可得 2SO2 O22SO3起始 mol2 01 00转化 mol1 60 81 6平衡 mol0 40 21 6所以 K 80 3 由化学方程式SO2 I2 2H2OH2SO4 2HI可知 mg工业硫酸中含有SO2的质量为10 3c V 64 g g 所以质量分数计算式为 100 审题技巧解释向CaCO3悬浊液中通入SO2发生反应的原因时注意用平衡移动原理