1、北京曲一线图书策划有限公司 2024版5年高考3年模拟A版专题九化学反应的热效应1.下列说法正确的是()A.焓的大小受体系的温度、压强等因素的影响B.化学反应的反应热等于反应前后体系的焓的变化C.浓硫酸溶于水是放热反应D.放热反应的实质为形成新化学键释放的能量小于破坏旧化学键吸收的能量答案A焓的大小取决于物质的种类、数量、聚集状态并受温度、压强等因素的影响,A正确;在等压反应中,如果反应中物质的能量变化没有以电能、光能等其他形式的能量发生转化,则该反应的反应热等于反应前后体系的焓的变化,B错误;浓硫酸溶于水会放出热量,但是物理变化,不是化学反应,C错误;放热反应的实质为形成新化学键释放的能量大
2、于破坏旧化学键吸收的能量,D错误。2.某科研人员用下列流程实现了太阳能的转化与存储。反应:2H2SO4(l) 2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g)H1=+551 kJmol-1反应:3SO2(g)+2H2O(g) 2H2SO4(l)+S(s)H2=-254 kJmol-1则能表示S(s)的燃烧热的热化学方程式中的H为() A.-297 kJmol-1B.-605 kJmol-1C.+43 kJmol-1 D.-43 kJmol-1答案A根据盖斯定律,反应+反应得到SO2(g) O2(g)+S(s)H=+551 kJmol-1+(-254 kJmol-1)=+297 kJmol-1,则表示
3、S(s)的燃烧热的热化学方程式为S(s)+O2(g) SO2(g)H=-297 kJmol-1,故A符合题意。能力提升运用盖斯定律的技巧“三调一加”一调:根据目标热化学方程式,调整已知热化学方程式中反应物和生成物的左右位置,改写已知的热化学方程式。二调:根据改写的热化学方程式调整相应H的符号。三调:调整中间物质的化学计量数。一加:将调整好的热化学方程式及其H加起来。3.以TiO2为催化剂的光热化学循环分解CO2反应为温室气体减排提供了一个新途径,该反应的机理及各分子化学键完全断裂时的能量变化如图所示。 下列说法正确的是()A.过程中钛氧键断裂会释放能量B.该反应中,光能和热能转化为化学能C.使
4、用TiO2作催化剂可以降低反应的焓变,从而提高化学反应速率D.CO2分解反应的热化学方程式为2CO2(g) 2CO(g)+O2(g)H=+30 kJ/mol答案B化学键断裂需要吸收能量,过程中钛氧键断裂会吸收能量,A错误;根据图示,该反应以TiO2为催化剂、光和热存在的条件下分解CO2生成CO和O2,该反应中,光能和热能转化为化学能,B正确;催化剂通过降低反应的活化能提高化学反应速率,不能降低反应的焓变,C错误;H=反应物总键能-生成物总键能,CO2分解反应的热化学方程式为2CO2(g) 2CO(g)+O2(g)H=1 5982-(1 0722+496)kJ/mol=+556 kJ/mol,D
5、错误。4.联氨(N2H4)常温下为无色液体,可用作火箭燃料。下列说法不正确的是()2O2(g)+N2(g) N2O4(l)H1N2(g)+2H2(g) N2H4(l)H2O2(g)+2H2(g) 2H2O(g)H32N2H4(l)+N2O4(l) 3N2(g)+4H2O(g)H4=-1 048.9 kJmol-1A.H4=2H3-2H2-H1B.O2(g)+2H2(g) 2H2O(l)H5,H5H3C.1 mol O2(g)和2 mol H2(g)具有的总能量高于2 mol H2O(g)D.联氨和N2O4作为火箭推进剂的原因之一是反应放出大量的热且产物无污染答案B根据盖斯定律计算2-2-得到,
6、则H4=2H3-2H2-H1,A项正确;O2(g)+2H2(g) 2H2O(g)H3,O2(g)+2H2(g) 2H2O(l)H5,气态水变为液态水过程中放出热量,焓变为负值,则H5H3,B项错误;由于O2(g)+2H2(g) 2H2O(g)为放热反应,H30,反应物的总能量高于生成物的总能量,即1 mol O2(g)和2 mol H2(g)具有的总能量高于2 mol H2O(g),C项正确;根据2N2H4(l)+N2O4(l) 3N2(g)+4H2O(g)H4=-1 048.9 kJmol-1可知,反应放出大量热,生成的氮气和水蒸气对环境无污染,D项正确。5.“绿水青山就是金山银山”,研究消
7、除氮氧化物污染对建设美丽家乡,打造宜居环境有重要意义。已知:2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)H1=-114 kJmol-1C(s)+O2(g) CO2(g)H2=-393.5 kJmol-1N2(g)+O2(g) 2NO(g)H3=+181 kJmol-1若某反应的平衡常数表达式为K=c(N2)c2(CO2)c2(NO2),请写出此反应的热化学方程式:。答案2C(s)+2NO2(g) N2(g)+2CO2(g)H=-854 kJmol-1解析2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)H1=-114 kJmol-1C(s)+O2(g) CO2(g)H2=-393.5 kJmol-1N2(g
8、)+O2(g) 2NO(g)H3=+181 kJmol-1若某反应的平衡常数表达式为K=c(N2)c2(CO2)c2(NO2),则该反应为2C(s)+2NO2(g) N2(g)+2CO2(g),根据盖斯定律,将2-得目标化学方程式,则H=(-393.52+114-181)kJmol-1=-854 kJmol-1,此反应的热化学方程式为2C(s)+2NO2(g) N2(g)+2CO2(g)H=-854 kJmol-1。6.天然气的主要成分是甲烷,下列能表示甲烷燃烧热的热化学方程式是()A.CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g)H=-802.3 kJmol-1B.CH4(g)+2
9、O2(g) CO2(g)+2H2O(l)H=-890.3 kJmol-1C.12CH4(g)+O2(g) 12CO2(g)+H2O(l)H=-445.15 kJmol-1D.CH4(g)+32O2(g) CO(g)+2H2O(l)H=-607.3 kJmol-1答案B燃烧热是指1 mol可燃物完全燃烧生成指定产物所放出的热量,1 mol CH4完全燃烧生成CO2和液态水,所以表示甲烷燃烧热的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l)H=-890.3 kJmol-1,故选B。归纳总结判断热化学方程式正误的“五看”一看状态:看各物质的聚集状态是否正确;二看符号:看H的“
10、+”“-”是否正确;三看单位:看反应热的单位是否为kJ/mol或kJmol-1;四看数值:看反应热数值与化学计量数是否相对应;五看概念:看考查的是燃烧热还是中和反应的反应热的热化学方程式。7.二氧化硫的催化氧化是工业制硫酸的关键一步:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)H=-196.6 kJmol-1,反应过程中的能量变化如图所示。下列有关二氧化硫催化氧化反应的说法正确的是()A.图中A表示2 mol SO2(g)的能量,C表示2 mol SO3(g)的能量B.充入过量O2、增大压强或降低温度,都能提高SO2的平衡转化率C.使用催化剂能改变Ea的大小,从而改变该反应的反应热D.2SO3(
11、g) 2SO2(g)+O2(g)的活化能为196.6 kJmol-1答案B该反应是放热反应,题图中A表示反应物的总能量,即表示2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)的总能量,A错误;充入过量O2、增大压强或降低温度,均能使平衡正向移动,都能提高SO2的平衡转化率,B正确;使用催化剂可改变Ea的大小,但始态、终态不改变,反应热不变,C错误;H=正反应的活化能-逆反应的活化能=-196.6 kJmol-1,则逆反应的活化能不是196.6 kJmol-1,D错误。知识归纳计算H的两个公式:H=反应物总键能-生成物总键能,H=正反应的活化能-逆反应的活化能。8.我国提出了2030年前实现碳达
12、峰、2060年前实现碳中和的“双碳”目标。二氧化碳催化加氢合成CH3OH是一种实现“双碳”目标的有效方法,其主要反应的热化学方程式如下:反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)H=-49.0 kJmol-1反应:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)H=+41.0 kJmol-1下列说法正确的是()A.1个固态CO2晶胞(如图)中含14个CO2分子B.反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)H=+90.0 kJmol-1C.用E表示键能,反应的H=3E(CH)+E(CO)+3E(OH)-2E(C O)-3E(HH)D.CH3OH能与水互溶,主要原因是C
13、H3OH与H2O形成分子间氢键答案D利用均摊法计算,根据晶胞图可知,1个固态CO2晶胞中含有的CO2分子数为818+612=4,A错误;根据盖斯定律,反应-反应得CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)H=(-49.0)-(+41.0) kJmol-1=-90.0 kJmol-1,B错误;H=反应物键能总和-生成物键能总和=2E(C O)+3E(HH)-3E(CH)-E(CO)-3E(OH),C错误;CH3OH与水互溶,主要原因是CH3OH与H2O能形成分子间氢键,D正确。9.海带可用于提取碘,I-易被氧化为I2,如2Fe3+2I- 2Fe2+I2;I2与H2发生反应:H2(g)+I2(g)
14、 2HI(g)H10。下列有关反应H2(g)+I2(g) 2HI(g)的说法正确的是()A.2E(HI)-E(HH)-E(II)H1答案DH=反应物的总键能-生成物的总键能,则反应H2(g)+I2(g) 2HI(g)H1=E(HH)+E(II)-2E(HI)0,则H2H1,D正确。10.通过以下反应均可获取H2。下列有关说法不正确的是()太阳光催化分解水制氢:2H2O(l) 2H2(g)+O2(g)H1=+571.6 kJmol-1焦炭与水反应制氢:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)H2=+131.3 kJmol-1甲烷与水反应制氢:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(
15、g)H3=+206.1 kJmol-1A.H2的燃烧热为285.8 kJmol-1B.反应中E(反应物键能总和)E(生成物键能总和)C.反应C(s)+2H2(g) CH4(g)的H=+74.8 kJmol-1D.2H2O(g) 2H2(g)+O2(g)H0,则E(反应物键能总和)E(生成物键能总和),B正确;利用盖斯定律,将反应-得反应C(s)+2H2(g) CH4(g),H=(+131.3 kJmol-1)-(+206.1 kJmol-1)=-74.8 kJmol-1,C不正确;因为2H2O(l) 2H2(g)+O2(g)H1=+571.6 kJmol-1,而2H2O(g) 2H2O(l)H
16、0,所以2H2O(g) 2H2(g)+O2(g)H0B.步骤反应的H2=-90 kJmol-1C.CO2催化加氢制甲醇的总反应速率由步骤决定D.升高温度,各步骤的正、逆反应速率均增大答案C步骤反应能自发进行,即G=H-TS0,故S0,A正确;步骤反应的H=生成物的总能量-反应物的总能量=(-49 kJmol-1)-41 kJmol-1=-90 kJmol-1,B正确;步骤的活化能大于步骤,即步骤的反应速率较慢,是总反应的决速步骤,C错误;升高温度,各步骤的反应物和生成物的活化分子百分数均增大,各步骤的正、逆反应速率均增大,D正确。12.某种制备H2O2的反应机理如图。下列说法正确的是()A.反
17、应中有非极性键的断裂和形成B.该过程中Pd的化合价有0、+2和+4三种C.、均为氧化还原反应D.PdCl42-能降低反应的活化能答案DA项,反应中有非极性键(HH键)的断裂和极性键(HCl键)的形成,错误;B项,该过程中Pd的化合价有0和+2两种,错误;C项,不是氧化还原反应,错误;D项,PdCl42-作催化剂,能降低反应的活化能,正确。13.一定条件下,丙烯(CH2 CHCH3)和HBr发生的两个可逆反应的能量变化如图所示,已知第阶段中两个可逆反应最终均达到平衡状态。下列说法正确的是()A.稳定性:1-溴丙烷2-溴丙烷B.平衡后产物的质量:1-溴丙烷2-溴丙烷C.平衡后降低温度,2-溴丙烷的
18、产率降低D.第阶段的速率决定着生成1-溴丙烷反应的速率快慢答案BA项,由题图可知,1-溴丙烷具有的能量高于2-溴丙烷,能量越高,物质越不稳定,故稳定性:1-溴丙烷2-溴丙烷,错误;B项,由题图可知,生成1-溴丙烷的活化能大于生成2-溴丙烷的活化能,活化能越大,反应越难进行,故平衡后产物的质量:1-溴丙烷H2CO答案CA项,由题图可知,生成的三种产物中HCOOH的能量最大,故生成HCOOH吸收的能量最多,正确;B项,由题图可知,使用催化剂Sb改变了反应的路径,正确;C项,反应条件为酸性,不能生成OH-,错误;D项,活化能越小,反应越容易进行,生成HCOOH的活化能最小,生成CO的活化能最大,生成
19、H2的活化能居中,正确。18.硝酸盐污染已成为一个日益严重的环境问题。甲酸(HCOOH)在纳米级Pd表面分解为活性H2和CO2,再经下列历程实现NO3的催化还原,进而减少污染。已知Fe()、Fe()表示Fe3O4中二价铁和三价铁。下列说法错误的是()A.Fe3O4参与了该循环历程B.HCOOH分解时,碳氢键和氧氢键发生了断裂C.H2在反应历程中生成的H+起到调节体系pH的作用D.在整个历程中,1 mol H2可还原1 mol NO3答案DFe3O4参与了该循环历程,因为铁元素有价态的变化,A正确;HCOOH分解时,碳氢键和氧氢键发生了断裂,而后形成了碳氧双键和氢氢单键,B正确;NO3、NO2在
20、氧化Fe()的过程中需要消耗H+,pH降低,而H2还原Fe()过程中生成H+,故生成的H+起到调节体系pH的作用,C正确;1 mol H2失去2 mol电子生成2 mol H+,1 mol NO3转化为N2需要得到5 mol电子,D错误。19.已知:白磷、P4O6的分子结构如图所示。PP、OO、PO键的键能分别为200 kJmol-1、498 kJmol-1、351 kJmol-1。则反应P4(g)+3O2(g) P4O6(g)的H为()A.-1 518 kJmol-1B.+1 518 kJmol-1C.-1 918 kJmol-1D.+1 918 kJmol-1答案A由题图可知,1个白磷分子
21、中有6个PP键,1个P4O6分子中有12个PO键。根据H=反应物的总键能-生成物的总键能,得P4(g)+3O2(g) P4O6(g)H=(2006+4983-35112) kJmol-1=-1 518 kJmol-1,故选A。20.1 mol 常见金属M和卤素单质反应的焓变H(单位: kJmol-1)示意图如下,反应物和生成物均为常温时的稳定状态。下列说法错误的是()A.MBr2与Cl2反应的HMBr2MCl2MF2D.MF2(s)+Br2(l) MBr2(s)+F2(g)H=+600 kJmol-1答案C由题给示意图可写出热化学方程式:M(s)+Cl2(g) MCl2(s)H 1=-641.
22、3 kJmol-1,M(s)+Br2(l) MBr2(s)H 2=-524 kJmol-1,M(s)+F2(g) MF2(s)H3=-1 124 kJmol-1,由盖斯定律,-可得MBr2(s)+Cl2(g) MCl2(s)+Br2(l)H =H 1-H2=-117.3 kJmol-1,-可得MF2(s)+Br2(l) MBr2(s)+F2(g)H =H2-H3=+600 kJmol-1,故A、D正确;M(s)和Cl2(g)反应生成MCl2(s)的反应为放热反应,则MCl2(s)分解制得M(s)的反应是吸热反应,故B正确;能量越低物质越稳定,故题述化合物的热稳定性顺序为MF2MCl2MBr2M
23、I2,故C错误。21.MnO2催化除去HCHO的机理如图所示。下列说法正确的是()A.MnO2降低了反应的焓变B.反应中断裂碳氧双键C.反应均是氧化还原反应D.上述机理的总反应为HCHO+O2 CO2+H2O答案D由题干可知,MnO2作催化剂,催化剂能降低反应的活化能,但不改变反应的焓变,A错误;由题图可知,反应为OH+HCHO H2O+CHO,过程中碳氧双键没有断裂,B错误;反应为HCO3+H+ CO2+H2O,没有元素化合价发生变化,不是氧化还原反应,C错误;由题图可知,该反应的机理是在MnO2的催化作用下,O2和HCHO反应生成CO2和H2O,D正确。22.科学工作者结合实验与计算机模拟
24、结果,研究了在Pt/SiO2催化剂表面上CO2与H2的反应历程,前三步历程如图所示,其中吸附在Pt/SiO2催化剂表面上的物种用“”标注,Ts表示过渡态。下列有关叙述正确的是()A.前三步的总反应的H0B.HOCO转化为CO和OH为吸热过程C.催化剂通过参与化学反应,降低反应的活化能,提高反应物的转化率D.历程中活化能(能垒)最小的反应方程式为CO+OH+H+3H2(g) CO+3H2(g)+H2O(g)答案AD分析题图可知,前三步的总反应中反应物总能量大于生成物总能量,故前三步的总反应为放热反应,H0,A正确;由题图可知,HOCO转化为CO和OH为放热过程,B错误;催化剂只能改变反应速率,对
25、转化率无影响,C错误;由题图可知,最后一步反应的活化能最小,D正确。23.研究CH3I与氯自由基(用Cl*表示)的反应有助于保护臭氧层。已知CH3I与Cl*反应有4条可能的反应路径,如图所示。图中TS表示过渡态,IM表示中间体。下列说法中错误的是()A.相同条件下,路径的反应速率最慢B.路径属于放热反应C.路径是基元反应D.过渡态中最稳定的是TS1,产物最稳定的是路径的答案CD分析题图可知,相同条件下,路径的活化能最大,反应速率最慢,A正确;路径的生成物总能量小于反应物总能量,是放热反应,B正确;基元反应是指反应物经一步反应直接转化为产物的反应,路径中存在中间产物,C错误;过渡态中TS1的能量
26、最高,稳定性最差,D错误。24.科研工作者通过计算机模拟和数学计算,设计出三条在含PtO结构的化合物中插入CO的反应路径,其相对能量变化如图所示,下列说法正确的是()A.反应中,活化能最大的能垒为39.7 kJ/mol B.根据图像分析,该历程应按照路径进行C.在该反应中,CO是反应的催化剂D.该反应为吸热反应答案A分析题图可知,反应活化能最大的能垒为37.8 kJ/mol-(-1.9 kJ/mol )=39.7 kJ/mol,A正确;分析题图可知,路径的中间反应少,决速步的活化能最小,所以反应速率最快,故历程应按照路径进行,B错误;CO是该反应的反应物,C错误;题图中反应物的总能量高于生成物
27、的总能量,为放热反应,D错误。25.研究CO2加氢制CH4对资源综合利用有重要意义。相关的主要化学反应如下:.CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)H1T2,而投料比相同时,T1时H2O(g)的体积分数高于T2时的,说明升高温度,副反应c的平衡正向移动,即正反应是吸热反应,故副反应c的H30。26.当今中国积极推进绿色低碳发展,力争在2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。因此,研发CO2利用技术,降低空气中CO2含量成为研究热点。工业上常用CO2和H2为原料合成甲醇(CH3OH),过程中发生如下两个反应:反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g
28、)H1=-51 kJmol-1反应:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)H2=+41 kJmol-1一定条件下,一氧化碳加氢生成甲醇的热化学方程式为CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)H=kJmol-1。若反应的逆反应活化能Ea(逆)为120 kJmol-1,则该反应的Ea(正)活化能为kJmol-1。答案-92161解析根据盖斯定律,H=H1-H2=(-51 kJmol-1)-(+41 kJmol-1)=-92 kJmol-1。H=Ea(正)-Ea(逆),故Ea(正)=H2+Ea(逆)=161 kJmol-1。27.N2O是联合国气候变化框架公约所列六种温室气体之一。目前
29、,直接催化分解法是消除N2O的主要方法,该过程中发生的反应如下:.2N2O(g) 2N2(g)+O2(g)H1.2N2O(g) N2(g)+2NO(g)H2.4N2O(g) 3N2(g)+2NO2(g)H3回答下列问题:(1)根据盖斯定律,反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的H=(写出代数式即可)。(2)已知反应在任意温度下均能自发进行,则反应为(填“吸热”或“放热”)反应。(3)反应的势能曲线示意图如下(表示吸附作用,A表示催化剂,TS表示过渡态分子):过程中最大势能垒(活化能)为kcalmol-1。下列有关反应的说法不正确的是(填标号)。A.过程中有极性键断裂B.过程、中都有N2
30、生成C.该反应中只有两种物质能够吸附N2O分子D.中间体AO2可释放O2,也可吸附N2O分子答案(1)H3-H1-H2(2)放热(3)82.17C解析(1)根据盖斯定律,反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)可由反应-反应-反应得到,因此H=H3-H1-H2。(2)已知反应在任意温度下均能自发进行,且反应是气体分子数增大的反应,即熵增的反应,S0,根据G=H-TS,要使任意温度下均有G0,则应有H0,即反应为放热反应。(3)由题图可知过程中最大势能垒(活化能)为37.49 kcalmol-1-(-44.68 kcalmol-1)=82.17 kcalmol-1。由题图可知,过程中N2O转
31、化为N2,氮氧极性共价键断裂,A正确;由题图可知,过程、中都有N2生成,B正确;A、AO、AO2都能吸附N2O分子,C错误;由题图可知,AO2可释放O2,也可吸附N2O分子,D正确。28.乙烯的产量是衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志。羟基氮化硼可高效催化乙烷氧化脱氢制乙烯。主反应:2C2H6(g)+O2(g) 2C2H4(g)+2H2O(g)H1副反应:C2H4(g) C2H2(g)+H2(g)H2=+174.3 kJmol-1(1)C2H6的燃烧热H3=-1 560 kJmol-1,C2H4的燃烧热H4=-1 411 kJmol-1,H2O(g) H2O(l)H5=-44 kJmol-
32、1,则H1=。(2)主反应的部分反应历程如下图所示(图中IS表示起始态,TS表示过渡态,FS表示终态)。这一部分反应中慢反应的活化能E正=eV。答案(1)-210 kJmol-1(2)2.06解析(1)由题给信息可得C2H6(g)+72O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l)H3=-1 560 kJmol-1、C2H4(g)+3O2(g) 2CO2(g)+2H2O(l)H4=-1 411 kJmol-1、H2O(g) H2O(l)H5=-44 kJmol-1,由2-2-2即可得到2C2H6(g)+O2(g) 2C2H4(g)+2H2O(g)H1=(-1 560 kJmol-1)2-(-1 4
33、11 kJmol-1)2-(-44 kJmol-1)2=-210 kJmol-1。(3) 化学反应速率由慢反应决定,慢反应的活化能最大,由题图可知,这一部分反应中慢反应的活化能E正=2.06 eV-0 eV=2.06 eV。29.含氮化合物(NOx、NO3等)是主要的污染物之一,消除含氮化合物的污染备受关注。(3)某种含二价铜微粒Cu(NH3)22+的催化剂可用于汽车尾气脱氮。催化机理如图1,反应历程如图2。图1图2Cu的基态核外电子排布式为,基态Cu+比Cu2+稳定的原因是,从化学键的角度解释Cu(NH3)22+能结合NH3的原因:。该脱氮过程的总反应方程式为。该反应历程的决速步骤是。(填选项)a.状态状态