文档文本内容
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专题01 化学反应的热效应
目录
一、
考情探究
2
1.高考真题考点分布..................................................................................................................................................2
2.命题规律及备考策略..............................................................................................................................................2
二、培优讲练........................................................................................................................................3
考点01 焓变 热化学方程式..................................................................................................................................3
考向01 考查化学反应中能量变化图形探析.....................................................................................................5
考向02 考查焓变或反应热的理解及应用.........................................................................................................6
考向03 考查热化学反应方程式的书写与判断.................................................................................................7
考点02 燃烧热 中和反应反应热和能源..................................................................................................................9
考向01 考查燃烧热和中和反应反应热概念的理解.......................................................................................12
考向02 考查中和反应的反应热测定................................................................................................................13
考向03 考查能源的开发与利用........................................................................................................................14
考点03 盖斯定律 反应热计算................................................................................................................................16
考向01 考查盖斯定律的应用............................................................................................................................18
考向02 考查利用键能求反应热........................................................................................................................19
考向03 考查反应热大小比较............................................................................................................................20
考向04 考查反应热的相关计算........................................................................................................................20
好题冲关..............................................................................................................................................25
基础过关...............................................................................................................................................................25
题型01 化学反应中能量变化的原因................................................................................................................25
题型02 能量的相互转化....................................................................................................................................29
题型03 反应热的内能变化与焓变....................................................................................................................33
题型04 热化学反应方程式的书写与判断.......................................................................................................37
题型05 中和热的测定和误差分析....................................................................................................................41
题型06 中和热的计算........................................................................................................................................47
题型07 燃烧热....................................................................................................................................................51
题型08 盖斯定律................................................................................................................................................56
题型09 反应焓变的计算....................................................................................................................................61
能力提升...................................................................................................................................................................66
真题感知...................................................................................................................................................................75
1
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1.高考真题考点分布
考点内容
考点分布
化学反应中能量变
化的原因
2025 湖南卷,2025 北京卷,2024 北京卷,2023 北京卷,2023 全国甲卷,2023 浙
江卷
能量的相互转化
2025 海南卷,2025 浙江卷,2025 江西卷,2025 四川卷,2025 湖北卷,2025 广东
卷,2025 河北卷,2025 北京卷,2025 河南卷,2025 浙江卷,2024 海南卷,2024
贵州卷,2024 广东卷,2023 海南卷,2023 广东卷,2023 辽宁卷,2023 北京卷,
2023 湖北卷
反应热的内能变化
与焓变
2025 福建卷,2025 广西卷,2025 海南卷,2025 河北卷,2024 重庆卷,2024 安徽
卷,2024 天津卷,2023 浙江卷,2023 湖北卷,2023 河北卷
热化学反应方程式
的书写与判断
2023 浙江卷,2023 重庆卷
中和热的测定和误
差分析
2025 湖北卷,2024 海南卷,2024 浙江卷,2023 广东卷
燃烧热
2024 海南卷,2023 海南卷
盖斯定律
2025 福建卷,2025 海南卷,2025 江西卷,2025 浙江卷,2025 四川卷,2025 全国
甲卷,2025 湖南卷,2025 重庆卷,2025 湖北卷,2025 广东卷,2025 北京卷,
2025 云南卷,2025 陕晋青宁卷,2025 甘肃卷,2025 山东卷,2025 安徽卷,2025
上海卷,2024 广西卷,2024 江西卷,2024 重庆卷,2024 贵州卷,2024 湖南卷,
2024 浙江卷,2024 甘肃卷,2024 山东卷,2024 全国甲卷,2024 安徽卷,2024 吉
林卷,2024 上海卷,2023 福建卷,2023 浙江卷,2023 江苏卷,2023 山东卷,
2023 湖南卷,2023 全国甲卷,2023 全国乙卷
反应焓变的计算
2025 浙江卷,2025 重庆卷
2.命题规律及备考策略
【命题规律】
从考查题型和内容上看,高考命题主要以非选择题的形式呈现,考查内容主要有以下三个方面:(1)反
应热的概念及计算;(2)热化学方程式的书写与正误判断;(3)盖斯定律及其应用。
【备考策略】
1、认识化学能可以与热能等其他形式能量之间相互转化,能量的转化遵循能量守恒定律。知道内能是体
系内物质的各种能量的总和,受温度、压强、物质的聚集状态的影响。
2、认识化学能与热能的相互转化,恒温恒压条件下化学反应的反应热可以用焓变表示。
3、了解热化学方程式的含义,能正确书写热化学方程式。
2
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4、理解盖斯定律,并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。
【命题预测】
预计近年高考仍侧重结合能量变化图像、化学反应历程和燃烧热等,考查反应中的能量变化、反应热的比
较及盖斯定律的计算。
考点01 焓变 热化学方程式
1、反应热:化学反应过程中吸收或放出的能量。
2、焓变:恒压条件下的反应热,称之为焓变,符号为ΔH,单位为
kJ·mol
- 1 。
3、焓变与反应热的关系:对于恒压条件下进行的化学反应,如果反应中物质的能量变化全部转化为热
能,则有关系:ΔH=Qp。
【易错提醒】
1、焓是与内能有关的相对抽象的一种物理量,焓变的值只与反应体系的始末状态有关,而与过程无关。
2、物质的焓越小,具有的能量越低,稳定性越强。
4、吸热反应和放热反应
放热反应
吸热反应
概念
释放热量的化学反应
吸收热量的化学反应
形成
原因
反应物的内能
>
(填“>”或“<”,
下同)生成物的内能
反应物的内能
<
生成物的内能
与化学键
的关系
生成物成键时释放的总能量
>
反应物断
键时吸收的总能量
生成物成键时释放的总能量
<
反应物断
键时吸收的总能量
图示
图示
E1为正反应的活化能,E2为逆反应的活化能;
①放热反应(ΔH<0):E1<E2
②吸热反应(ΔH>0):E1>E2
常见反应
(1)所有的燃烧反应;
(2)酸碱中和反应;
(1)大多数分解反应;
(2)大多数以H2、CO、C 为还原剂的氧化
3
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(3)金属与酸或水的反应;
(4)原电池反应;
(5)大多数化合反应;
(6)用电石制乙炔的反应;
(7)铝热反应
还原反应;
(3)Ba(OH)2·8H2O 与NH4Cl 的反应;
(4)盐的水解;
(5)碳酸氢钠与盐酸的反应
【易错提醒】
1、过程(包括物理过程、化学过程)与化学反应的区别,有能量变化的过程不一定是放热反应或吸热反应,
如水结成冰放热,但不属于放热反应。
2、化学反应是放热还是吸热与反应发生的条件(如是否加热)没有必然的联系,如Ba(OH)2·8H2O 晶体与
NH4Cl 晶体在常温常压下即可发生反应,该反应是吸热反应。
5、热化学方程式
(1)概念:表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。
(2)意义:不仅表明了化学反应中的物质变化,也表明了化学反应中的能量变化。
例如:H2(g)+O2(g)===H2O(l)ΔH=-285.8 kJ·mol-1,表示在25 ℃和1.01×105 Pa 下,1 mol H2(g)和 mol O2(g)反
应生成1 mol
液态水时放出
285.8 kJ
的热量
。
(3)书写要求
①注明反应的温度和压强(25 ℃、101 kPa 下进行的反应可不注明)。
②注明反应物和生成物的状态:固态
(s)
、液态
(l)
、水溶液
(aq)
、气态
(g)
。
③热化学方程式中各物质的化学计量数只表示物质的物质的量,而不表示分子个数(或原子个数),故化
学 计量数可以是整数,也可以是分数。
④热化学方程式中不用“↑”和“↓”。
⑤由于ΔH 与反应物的物质的量有关,所以热化学方程式中物质的化学计量数必须与ΔH 相对应,如果
化学计量数加倍,则ΔH 也要加倍。当反应向逆反应方向进行时,其反应热与正反应的反应热数值相
等,符号相反。
⑥同素异形体转化的热化学方程式除了注明状态外,还要注明名称。
【易错提醒】
1、热化学方程式乘以某一个数时,反应热的数值也必须乘以该数。
2、热化学方程式相加减时,物质之间相加减,反应热也必须相加减。
3、将一个热化学方程式颠倒时,ΔH 的“+”“-”也随之改变,但数值不变。
4、由于反应热是指反应完全反应时的热效应,所以对于可逆反应的热量要小于完全反应时的热量。
(4)热化学方程式与化学(离子)方程式的3 个不同点
①热化学方程式不注明反应条件;
②热化学方程式不标“↑”“↓”,但必须用s、l、g、aq 等标出物质的聚集状态。
③热化学方程式的化学计量数只表示物质的量,其ΔH 必须与化学方程式及物质的聚集状态相对应。
请判断下列说法的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
4
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1、放热反应中,生成物的总能量高于反应物的总能量。( )
2、物质的物理变化过程中,也会有能量变化,但不属于吸热反应和放热反应。( )
3、放热反应不需要加热就能发生,吸热反应不加热就不能发生。( )
【答案】1.× 2.√ 3.×
考向01 考查化学反应中能量变化图形探析
【例1】(2025·湖北武汉·模拟预测)我国科学家发现:①Rh 催化单分子甲酸分解制
的过程如图1 所示;
②以
与辛胺
为原料实现了甲酸和辛腈
(
)高选择性合
成,工作原理如图2 所示。下列说法错误的是(
表示阿伏伽德罗常数的值)
A.甲酸制
时决定反应速率的步骤为:
B.甲酸制
的热化学方程式为:
C.
电极上发生还原反应
D.每转移2 mol 电子,理论上
电极上有125 g 辛腈生成
【答案】D
【详解】A.决定反应速率的步骤为活化能最大的步骤。由图1 可知,HCOOH*转化为HCOO*+H*的过渡态
1 能量(0.78 eV)与中间体HCOOH*(-0.21 eV)的能量差最大,活化能为0.78 - (-0.21)=0.99 eV,为各步中
最大,故该步为决速步,A 正确;
B.由图1,反应物HCOOH(g)相对能量为0 eV,产物CO2(g)+H2(g)相对能量为-0.16 eV,1 mol 反应的能量变
化为-0.16 eV×NA,热化学方程式正确,B 正确;
C.In/In2O3-x电极上CO2转化为HCOO-,C 元素化合价从+4 降低到+2,发生还原反应,C 正确;
D.辛胺[CH3(CH2)7NH2]转化为辛腈[CH3(CH2)6CN]时,-CH2NH2变为-CN,失去4 个H(每个H 失1e-),生成1
mol 辛腈转移4 mol 电子。则转移2 mol 电子时生成0.5 mol 辛腈,质量为0.5 mol×125 g/mol=62.5 g,D
错误;
故答案选D。
【思维建模】
三步突破能量变化能垒图
5
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通览全图,理清坐标含
义
能量变化能垒图的横坐标一般表示反应的历程,横坐标的不同阶段表示
一个完整反应的不同阶段。纵坐标表示能量的变化,不同阶段的最大能垒即
该反应的活化能
细看变化,分析各段反
应
仔细观察曲线的变化趋势,分析每一阶段发生的反应是什么,各段反应
是放热还是吸热,能量升高的为吸热,能量降低的为放热
综合分析,作出合理判
断
综合整合各项信息,紧扣题目要求,作出合理判断。如利用盖斯定律将
各步反应相加,即得到完整反应;催化剂只改变反应的活化能,不改变反应
的反应热,也不会改变反应物的转化率
考向02 考查焓变或反应热的理解及应用
【例2】(2025·湖南·二模)过渡金属氧化物离子(以
表示)在烃类的选择性氧化等方面应用广泛。
与
反应的过程如下图所示。下列说法错误的是
A.反应速率:步骤Ⅰ<步骤Ⅱ
B.涉及氢原子成键变化的是步骤Ⅰ
C.若
与
反应,生成的氘代甲醇有3 种
D.
【答案】C
【详解】A.反应速率取决于活化能,活化能越大速率越慢;步骤Ⅰ的活化能为E1(反应物到过渡态1 的
能量差),步骤Ⅱ的活化能为E3(中间产物到过渡态2 的能量差),由图可知E1>E3,故步骤Ⅰ速率<步骤
Ⅱ,A 正确;
B.步骤Ⅰ中CH4的C-H 键断裂,H 转移到MO+的O 上形成O-H 键,涉及氢原子成键变化;步骤Ⅱ仅形成C-
O 键,H 成键无变化,B 正确;
C.CH2D2中C 连接2 个H 和2 个D,反应时断裂1 个C-H 或C-D 键:断H 形成HO-CHD2(CHD2OH),断D 形
成DO-CH2D(CH2DOD),共2 种氘代甲醇,C 错误;
D.ΔH=产物总能量-反应物总能量;反应物能量为E 始,产物能量=E 始+E1-E2+E3-E4,故ΔH=E1+E3-E2-E4,D 正
确;
答案选C。
【思维建模】
反应过程能量分析
6
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考向03 考查热化学反应方程式的书写与判断
【例3】(2025·陕西西安·二模)常温下
为液体,具有很高燃烧热(622.1kJ/mol),可作火箭燃料。以硫
酸为电解质,通过催化电解可将
转化为
;碱性条件下,
氧化
也可制备
。下列化
学反应表示正确的是
A.肼在氧气中燃烧:
B.液氨与钠反应:
C.
氧化
制备
:
D.电解法制备
的阴极反应:
【答案】B
【详解】A.燃烧热是指生成稳定氧化物,水的状态是液态,肼的燃烧热为622.1 kJ mol
⋅
,所以
kJ mol
⋅
,A 错误;
B.钠与液氨反应生成氨基钠和氢气,方程式正确,B 正确;
C.反应电荷不守恒,正确配平应为
,C 错误;
D.阴极发生得到电子的还原反应,正确反应为
,D 错误;
故选B。
【思维建模】
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ΔH 的“+”“-”是否正确;
三看单位―→看反应热的单位是否为kJ/mol;
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―→看燃烧热、中和热的热化学方程式。
【对点1】(2025·甘肃白银·二模)苯在浓硝酸和浓硫酸作用下,会得到两种产物,反应过程中能量变化示
意图如下。下列说法正确的是
7
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A.步骤Ⅰ的反应速率比步骤Ⅱ快
B.由苯得到产物Ⅰ和产物Ⅱ的反应都是放热反应
C.生成产物Ⅱ的总反应热
D.对比进程图,苯生成产物Ⅰ的反应速率更慢,但产物Ⅰ更不稳定
【答案】C
【详解】A.反应速率取决于活化能,活化能越低速率越快。步骤Ⅰ的活化能大于步骤Ⅱ,故步骤Ⅰ速率
更慢,故A 错误;
B.产物Ⅰ的能量低于反应物的能量,生成产物Ⅰ为放热反应,产物Ⅱ的能量高于反应物的能量,生成产
物Ⅱ为吸热反应,故B 错误;
C.反应物生成中间体的ΔH= E1-E2,中间体生成产物Ⅱ的ΔH= E3-E4,根据盖斯定律,生成产物Ⅱ的总反应
热ΔH=E1-E2-E4+E3,故C 正确;
D.生成产物Ⅰ的活化能更小,速率更快,产物Ⅰ能量低于产物Ⅱ,能量越低越稳定,产物Ⅰ更稳定,故
D 错误;
选C。
【对点2】(2025·重庆·三模)碳化硅(
)被广泛用于制造高温高压半导体。气相反应法制备
发生的反
应为:
。已知
晶体中具有与金刚石类似的空间结构,
与C 交替相连。根据以下键能数据,
的值为
键
键能(
)
328
360
436
431
347
A.-340
B.+340
C.+354
D.-354
【答案】A
【详解】反应热=反应物的键能之和-生成物的键能之和,则
,
;
故选A。
8
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【对点3】(2025·内蒙古赤峰·三模)下列方程式与事实相符的是
A.足量铜和浓硝酸反应后加入稀硫酸:
B.
制备
:
C.高锰酸钾溶液滴定草酸:
D.
生成
的热化学方程式:
【答案】B
【详解】A.铜与浓硝酸反应生成NO2,但加入稀硫酸后H⁺和
形成稀硝酸环境,此时应生成NO 而非
NO₂,离子方程式
,A 错误;
B.
水解制备
:
,B 正确;
C.高锰酸钾在酸性条件下滴定草酸时,草酸应以H2C2O4形式参与反应,离子方程式
,C 错误;
D.NO2转化为N2O4是放热反应,ΔH 应为负值,热化学方程式:
,
D 错误;
故选B。
考点02 燃烧热 中和反应反应热和能源
1、燃烧热
反应热类型
燃烧热
能量变化
放热;ΔH<0
标准
1 mol
纯物质
反应热的含义
101 kPa 时,1 mol 纯物质
完全
燃烧生成
指定产物
时放出的热量;不同的可燃
物,其燃烧热一般不同
表示方法
燃烧热为a kJ·mol-1,其对应反应的ΔH=-a kJ·mol-1
【易错提醒】
1、有关燃烧热的判断,一看是否以1 mol 可燃物为标准,二看是否生成指定产物。
2、由于它们的反应放热是确定的,所以描述燃烧热不带“-”,但焓变为负值。
3、当用热化学方程式表示中和反应反应热时,生成H2O(l)的物质的量必须是1 mol;当用热化学方程式表
示燃烧热时,可燃物的物质的量必须为1 mol。
4、物质完全燃烧生成的指定产物示例:H
H2O(l),C
CO2(g),S
SO2(g),N
N2(g)。
2、中和反应反应热的测定
(1)实验装置
9
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【易错提醒】
1、中和热不包括离子在水溶液中的生成热、物质的溶解热、电解质电离时的热效应。
2、酸碱溶液应当用稀溶液(0.1~0.5 mol·L-1)。若溶液浓度过大,溶液中阴、阳离子间的相互牵制作用
就大,电离程度达不到100%,这样使酸碱中和时产生的热量会消耗一部分补偿电离时所需的热量,造成较
大误差。
3、使用两只量筒分别量取酸和碱。
4、使用同一支温度计,分别先后测量酸、碱及混合液的最高温度,测完一种溶液后,必须用水冲洗干净
并用滤纸擦干。
5、取多次实验t1、t2的平均值代入公式计算,而不是结果的平均值,计算时应注意单位的统一、
6、中和反应中生成1 mol 水放出的热量与酸碱的用量无关。
(2)测定原理
ΔH=-
【易错提醒】
公式中的物理量:c=4.18 J·g-1·℃-1=4.18×10-3 kJ·g-1·℃-1;n 为生成H2O 的物质的量。稀溶液
的密度用1 g·mL-1进行计算。
(3)实验步骤
①绝热装置组装―→②量取一定体积酸、碱稀溶液―→③测反应前酸碱液温度―→④混合酸碱液测反应时
最高温度―→⑤重复2~3 次实验―→⑥求平均温度差(t 终-t 始)―→⑦计算中和热ΔH。
(4)误差分析
若实验时有热量损失,所测中和热偏小,ΔH 偏大。
(5)注意事项
①泡沫塑料板和碎泡沫塑料(或纸条)的作用是保温。
②为保证酸完全中和,采取的措施是若采用的酸、碱浓度相等,可采用碱体积稍过量。
③中和热是强酸强碱的稀溶液生成1 mol H2O 放出的热量,为57.3 kJ,弱酸弱碱电离时吸热,生成1 mol
H2O 时放出的热量小于
57.3 kJ
。若用浓硫酸发生中和反应生成1 mol H2O 时放出的热量大于
57.3 kJ
。
④中和热测定实验时用环形玻璃搅拌棒搅拌溶液的方法是上下搅动,不能用金属丝搅拌棒代替玻璃搅拌
棒的理由是金属传热快,热量损失大。
⑤计算时应注意单位的统一,且要注意数据的取舍,无效数据要舍去。
3、能源及利用
(1)能源分类
10
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(2)解决能源问题的措施
①提高能源的利用效率:a.改善开采、运输、加工等各个环节;b.科学控制燃烧反应,使燃料充分燃
烧,燃料的选择原则:
。
②开发新能源:开发资源丰富、可以再生、没有污染或污染很小的新能源。
(3)化学反应中能源的转化
①吸热反应:热能―→化学能。
②放热反应:化学能―→热能。
③燃烧反应:化学能―→光能,化学能―→热能。
④原电池:化学能―→电能。
⑤电解池:电能―→化学能。
⑥光合作用:光能―→化学能。
请判断下列说法的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
1、在测定中和反应反应热的实验中,应把NaOH 溶液分多次倒入。( )
2、水蒸气变为液态水时放出的能量就是该变化的反应热( )
3、同温同压下,反应H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH 不同( )
【答案】1.× 2.× 3.×
考向01 考查燃烧热和中和反应反应热概念的理解
【例1】(2025·全国·调研)下列关于热化学反应的描述中正确的是
A.已知
,
,则
B.已知C(金刚石,s)=C(石墨,s) ΔH=-1.9 kJ·mol—1,则石墨更稳定
C.已知在一定条件下,
;则
和过量的
在此条件下充分反应,放出热量
D.已知H+(aq)+OH-(aq)=H2O(1)
H=-57.3kJ/mol,则H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq)=BaSO4(s)+2H2O(1)
H=-114.6kJ/mol
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【答案】B
【详解】A.2C(s)+2O2(g)=2CO2(g)为2molC 完全燃烧生成CO2,2C(s)+O2(g)=2CO(g)为2molC 不完全燃烧生成
CO,完全燃烧放出的热量更多,因此ΔH1
Δ
﹤H2,A 错误;
B.物质含有的能量越低,物质的稳定性就越强。金刚石转化为石墨放出能量,说明等物质的量的金刚石
的能量比石墨高,即石墨比金刚石更稳定,B 正确;
C.合成氨反应是可逆反应,N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ∆H=-92.4kJ/mol,将1.5molH2和过量的N2在此条件下充
分反应,不能生成1molNH3,故放出热量小于46.2 kJ,C 错误;
D.生成BaSO4沉淀时伴随额外热效应,H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq)=BaSO4(s)+2H2O(1)的ΔH 不等于单纯两倍的中
和热,D 错误;
故选B。
【思维建模】
燃烧热和中和热的比较
燃烧热
中和热
相同
点
能量变化
放热
ΔH 及其单位
ΔH<0,单位均为kJ·mol-1
不同
点
反应物的量
1 mol
不一定为1 mol
生成物的量
不确定
生成水的量为1 mol
反应热的含义
101 kPa 时,1 mol 纯物质完全燃
烧生成指定产物时所放出的热量
在稀溶液里,强酸与强碱发生
中和反应生成1 mol 水时所放出
的热量
表示方法
燃烧热ΔH=-a kJ·mol-1(a>
0)
中和热ΔH=-57.3 kJ·mol-1
考向02 考查中和反应的反应热测定
【例2】(2025·陕西西安·模拟预测)下列根据实验操作进行的实验结果分析正确的是
选项
实验目的
实验操作
实验结果分析
A
室温下测量NaCl 溶
液的pH 值
用洁净的玻璃棒蘸取待测液滴在湿润的
pH 试纸上,待显色后与标准比色卡对比
所测溶液pH 偏大
B
中和反应热的测定
测量完盐酸的初始温度后的温度计未经洗
涤直接测量NaOH 溶液的起始温度
所测中和反应热(
)偏
大
C
洗涤定量分离的
沉淀
用等体积
硫酸代替蒸馏水洗涤
沉淀
所得沉淀质量与用蒸馏水
洗相比偏小
D
以酚酞作指示剂,
用NaOH 标准液滴定
停止滴定时,溶液为深红色,且半分钟内
不变色
所测HCl 溶液浓度偏小
12
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未知浓度的HCl 溶液
A.A
B.B
C.C
D.D
【答案】B
【详解】A.NaCl 溶液呈中性,用湿润的pH 试纸检验其pH 值仍然为中性,所测溶液pH 不变,A 错误;
B.未洗涤温度计会导致起始的平均温度高,最后测得的温度差小,测得反应放出的热量偏小,
为负值,
结果偏大,B 正确;
C.硫酸洗涤BaSO4 由于同离子效应会减低沉淀的溶解损耗,所得沉淀质量比蒸馏水洗涤大,C 错误;
D.滴定终点现象是溶液由无色变为浅红色,并保持半分钟不褪色,若溶液显深红色说明滴加NaOH 标液
体积过大,所测HCl 浓度偏大,D 错误;
答案选B。
【思维建模】
50 mL 0.50 mol·L-1盐酸与50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH 溶液反应的误差分析:
引起误差的实验操作
t 终-t 始
|ΔH|
保温措施不好
偏小
偏小
搅拌不充分
偏小
偏小
所用酸、碱浓度过大
偏大
偏大
用同浓度的氨水代替NaOH 溶液
偏小
偏小
用同浓度的醋酸代替盐酸
偏小
偏小
用50 mL 0.50 mol·L-1 NaOH 溶液
偏小
偏小
考向03 考查能源的开发与利用
【例3】(2025·甘肃白银·模拟预测)我国新能源产业蓬勃发展。下列说法不正确的是
A.新能源汽车中使用的芯片的主要材料是高纯硅
B.甲烷燃料电池具有发电效率高、环境污染小等优点
C.锂离子电池充电时,锂离子从阴极移向阳极
D.太阳能电池是一种将光能转化为电能的装置
【答案】C
【详解】A.芯片的主要材料是高纯硅,A 正确;
B.甲烷燃烧产物为二氧化碳和水,且反应放出大量的热,甲烷燃料电池效率高、污染小,B 正确;
C.锂离子电池充电时,锂离子应从阳极(正极)移向阴极(负极),选项描述方向相反,C 错误;
D.太阳能电池工作时,将光能转化为电能,D 正确;
故选C。
【对点1】(2025·吉林·模拟预测)下列关于能量的说法或表示方法正确的是
A.催化剂能有效降低反应的活化能,但不影响反应热
B.已知2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-565.2kJ·mol-1,则CO 的燃烧热为565.2 kJ·mol-1
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C.H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ΔH=-57.3kJ·mol-1,则相同条件下含0.5 mol H2SO4的浓硫酸与含1 mol NaOH
的氢氧化钠溶液混合后放出57.3 kJ 的热量
D.某吸热反应在一定温度时能自发进行,因此该反应是熵减反应
【答案】A
【详解】A.催化剂能有效降低反应的活化能,加快反应速率,但不影响反应热,故A 正确;
B.一氧化碳的燃烧热为1mol 一氧化碳完全燃烧生成二氧化碳放出的热量,由热化学方程式可知,一氧化
碳的燃烧热为282.6 kJ·mol-1,故B 错误;
C.浓硫酸稀释的过程是放热过程,所以相同条件下含0.5 mol 硫酸的浓硫酸与含1 mol 氢氧化钠的氢氧化
钠溶液混合后放出的热量大于57.3 kJ,故C 错误;
D.熵减的吸热反应在任何温度下反应的ΔH-TΔS 恒大于0,不能自发进行,该反应应该是熵增反应,故D
错误;
故选A。
【对点2】(2025·全国·调研)50 mL 0.50 mol·L−1盐酸与50 mL 0.55 mol·L−1 NaOH 溶液在如图所示的装置中
进行中和反应,通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。回答下列问题:
(1)从实验装置上看,图中尚缺少的一种玻璃用品是
。
(2)烧杯间填满碎纸条的作用是 。
(3)大烧杯上如不盖硬纸板,求得的中和热数值 (填”偏大”“偏小”或”无影响”)。
(4)实验中改用60 mL 0.50 mol·L−1盐酸跟50 mL 0.55 mol·L−1 NaOH 溶液进行反应,与上述实验相比,所放
出的热量 (填”相等”或”不相等”),所求中和热 (填”相等”或”不相等”),简述
理由: 。
(5)用相同浓度和体积的氨水代替NaOH 溶液进行上述实验,测得的中和热的数值会 (填”偏
大”“偏小”或”无影响”,下同);用50 mL 0.50 mol·L−1 NaOH 溶液进行上述实验,测得的中和热的数值
会 。
【答案】环形玻璃搅拌棒 减少实验过程中的热量损失 偏小 不相等 相等 因为中
和热是指酸跟碱发生中和反应生成1 mol H2O(l)所放出的热量,与酸碱的用量无关 偏小 偏小
【详解】(1)本实验成败的关键是准确测量反应后的温度。因此所用装置必须保温、绝热且可使体系温
度尽快达到一致,故缺少的仪器应为环形玻璃搅拌棒。
(2)碎纸条的作用为减少实验过程中的热量损失。
(3)不盖硬纸板会损失部分热量,故所测结果偏小。
(4)由中和热的概念可知,中和热是以生成1 mol 水为标准的,与过量部分的酸碱无关,所以放出的热量
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不相等,但中和热相等。
(5)由于弱酸、弱碱的中和反应放出热量的同时,还有弱酸、弱碱的电离吸热,所以用氨水代替NaOH,
测得的中和热数值偏小;用50 mL 0.50 mol·L−1 NaOH 溶液进行上述实验会导致反应不充分,测得的反应热
会偏小。
【对点3】(2025·吉林·模拟预测)智能机器人是一种集成了多种技术的先进设备。下列说法错误的是
A.储存机器人算法的硬件芯片:从沙子到芯片存在化学键的断裂与形成
B.制造机器人的材料:铝合金、铁合金均为金属材料
C.机器人的制造过程:制造过程不涉及化学变化
D.人形智能机器人运行过程中的能量转化:电能主要转化为机械能
【答案】C
【详解】A.沙子(SiO2)转化为芯片(Si)需经过化学反应,涉及化学键的断裂与形成,A 正确;
B.铝合金和铁合金均属于金属材料,B 正确;
C.机器人制造过程包含焊接、表面处理等化学变化,C 错误;
D.机器人运行时电能主要转化为机械能,D 正确;
答案选C。
考点03 盖斯定律 反应热计算
1、盖斯定律
(1)定律内容:不管化学反应是一步完成还是分几步完成,其反应热相同,即化学反应的反应热只与反应
体系的始态和终态有关,而与反应的途径无关。
(2)常用关系式
热化学方程式
焓变之间的关系
aA===B ΔH1
A===B ΔH2
ΔH2=ΔH1或ΔH1=aΔH2
aA===B ΔH1
B===aA ΔH2
ΔH1=-ΔH2
ΔH=ΔH1+ΔH2
【易错提醒】
利用盖斯定律计算反应热的两种方法
1、虚拟途径法:先根据题意虚拟转化过程,然后根据盖斯定律列式求解,即可求得待求反应的反应热。
2、加和法:将所给热化学方程式适当加减得到所求的热化学方程式,反应热也作相应的加减运算。 流程
如下:
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2、反应热大小的比较
(1)吸热反应的ΔH 比放热反应的ΔH 大(前者大于0,后者小于0)
(2)等量的可燃物完全燃烧所放出的热量比不完全燃烧所放出的热量多
例:C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1<0 C(s)+O2(g)===CO(g) ΔH2<0;ΔH1为完全燃烧放出的热量多,又
ΔH1和ΔH2均为负值,所以ΔH1<ΔH2
(3)产物相同时,A(g)燃烧放出的热量比等量的A(s)燃烧放出的热量多
例:S(g)+O2(g)===SO2(g) ΔH1<0
S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH2<0 则ΔH1<ΔH2
(4)反应物相同时,生成C(l)所放出的热量比生成等量的C(g)放出的热量多
例:A(g)+B(g)===C(l) ΔH1<0
A(g)+B(g)===C(g) ΔH2<0 则ΔH1<ΔH2
(5)对于可逆反应,因反应不能进行完全,实际反应过程中放出或吸收的热量要小于理论值
例:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-197 kJ·mol-1,向密闭容器中通入2 mol SO2和1 mol O2反应达平衡
后,放出的热量小于197 kJ
(6)对于同一反应,化学计量数大的,对应放出(吸收)的热量多
例:2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH1<0
H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH2<0 则ΔH1<ΔH2
(7)生成等量的水时,强酸和强碱的稀溶液反应比弱酸和强碱或强酸和弱碱或弱酸和弱碱的稀溶液反应放
出的热量多
(8)离子电荷相同时,半径越小,断裂离子键时吸收的能量越多
(9)若比较的是ΔH 的大小,则看的是ΔH 的整体数值,包括正负号进行比较 ;若题中所说的是放出(吸收)
的热量大小比较,则比较的是ΔH 的绝对值大小
3、反应热的计算
(1)利用热化学方程式进行有关计算
根据已知的热化学方程式和已知的反应物或生成物的物质的量或反应吸收或放出的热量,可以把反应热当
作“产物”,计算反应放出或吸收的热量。
(2)根据燃烧热数据,计算反应放出的热量
计算公式:Q=燃烧热
× n ( 可燃物的物质的量
)
(3)根据旧键断裂和新键形成过程中的能量差计算焓变
若反应物旧化学键断裂吸收能量E1,生成物新化学键形成放出能量E2,则反应的ΔH=E1-
E 2。
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(4)利用键能计算反应热的方法
①熟记反应热ΔH 的计算公式:ΔH=E ( 反应物的总键能之和
) -
E ( 生成物的总键能之和
)
②注意特殊物质中键数的判断
物质(1 mol)
P4
C(金刚石)
石墨
Si
SiO2
CO2
CH4
化学键
P—P
C—C
C—C
Si—Si
Si—O
C==O
C—H
键数(mol)
6
2
1.5
2
4
2
4
(5)利用盖斯定律计算
请判断下列说法的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
1、依据盖斯定律,反应焓变的大小与反应的途径有关,无论是一步完成还是分几步完成,其总的热效应
完全相同。( )
2、若
,
,则反应热的
关系:
。( )
3、
,则相同条件下,
气体的总能量小于
氢气和
氟气的能量之和。( )
【答案】1.× 2.× 3.√
考向01 考查盖斯定律的应用
【例1】(2025·浙江·一模)相同温度和压强下,已知下列反应均能自发进行,下列判断正确的是
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A.
,
B.
C.
D.
【答案】C
【详解】A.石墨完全燃烧生成CO2为放热反应,ΔH1<0;
能自发进行,
根据自发反应的判断依据ΔG=ΔH−TΔS<0,该反应ΔS<0(气体物质的量减少),所以ΔH3<0,A 错误;
B.ΔH1是C(石墨)→CO2的焓变,ΔH2是CO→CO2的焓变,因C(石墨)→CO2释放热量更多,ΔH1<ΔH2,B 错误;
C.根据盖斯定律,ΔH3=ΔH4+ΔH2−ΔH1,因ΔH1<ΔH2,ΔH2−ΔH1>0,故ΔH3>ΔH4,C 正确;
D.根据盖斯定律,ΔH3=ΔH4+ΔH2−ΔH1,ΔH1−ΔH2−ΔH3+ΔH4=2(ΔH1−ΔH2)≠0,D 错误;
故选C。
【思维建模】
利用盖斯定律求反应热的三步流程
找出
根据待求解的热化学方程式中的反应物和生成物找出可用的已知热化学方程式
调整
①根据待求解的热化学方程式调整可用热化学方程式的方向,同时调整ΔH 的符
号。
②根据待求解的热化学方程式将调整好的热化学方程式进行缩小或扩大相应的倍
数,同时调整ΔH 的值
加和求ΔH
将调整好的热化学方程式和ΔH 分别进行加和。确定目标反应的焓变ΔH
考向02 考查利用键能求反应热
【例2】(2025·重庆·三模)以
为原料合成
的相关反应为:①
;②
。部分键能数据如下表所示,则
共价键的键能是
共价键
键能/
803
414
326
464
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【详解】根据盖斯定律:反应①+②得CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=-46 kJ/mol,设 H—
H 键能为x kJ/mol,根据键能计算反应热的公式:ΔH=反应物总键能-生成物总键能,反应物总键能:CO2中
含2 个C=O 键:2×803kJ/mol=1606 kJ/mol,3 个H2分子:3×xkJ/mol,合计:(1606+3x)kJ/mol,生成物总
键能:CH3OH 中含3 个C—H 键、1 个C-O 键、1 个O-H 键:
3×414kJ/mol+326kJ/mol+464kJ/mol=2032kJ/mol,H2O 中含2 个O-H 键:2×464kJ/mol=928kJ/mol,合计:
2032+928=2960kJ/mol,根据ΔH=反应物总键能-生成物总键能:即-46kJ/mol=(1606+3x)kJ/mol-2960kJ/
mol,解得:x=436kJ/mol,
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故选:C。
【思维建模】
利用键能求反应热
1、计算公式:ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和。
2、常见物质中的化学键数目
物质
CO2(C=O)
CH4(C—H)
P4(P—P)
SiO2(Si—O)
键数
2
4
6
4
物质
石墨(单层)
金刚石
S8(S—S)
Si
键数
1.5
2
8
2
考向03 考查反应热大小比较
【例3】(2025·重庆·三模)下列关于化学反应与能量变化的说法正确的是
A.常见的放热反应有甲烷的燃烧反应、盐酸与碳酸氢钠的反应以及灼热的炭与二氧化碳的反应等
B.已知C(金刚石,s)=C(石墨,s)
,则金刚石的燃烧热
小于石墨的燃烧热
C.
,则
的稀硫酸与稀氨水完全反应,放
出的热量大于57.3kJ
D.中和反应反应热的测量实验中,为避免搅拌器和酸发生反应,应选择铜丝搅拌器
【答案】B
【详解】A.甲烷燃烧是放热反应,盐酸与碳酸氢钠反应是吸热反应,灼热的炭与二氧化碳反应是吸热反
应,A 错误;
B.金刚石转化为石墨为放热反应,说明等质量时,金刚石能量更高。燃烧时,等质量的金刚石释放的热
量更多,则ΔH1<ΔH2,B 正确;
C.稀硫酸与稀氨水反应时,氨水为弱碱,电离需吸热,实际放出的热量小于57.3kJ,C 错误;
D.中和反应实验通常使用玻璃搅拌器,避免金属导热干扰或潜在反应,铜虽常温下不与稀酸反应,但其
导热性较好,故实验操作中不采用铜丝,D 错误;
故选B。
【思维建模】
比较反应热大小的原则
1、比较ΔH 的大小时,必须把反应热的“+”“-”与反应热的数值看作一个整体进行比较;比较反应放
出或吸收的热量时只比较数值的大小;比较“标准燃烧热”“中和热”时,只需比较数值的大小。
2、反应物的状态、化学计量数不同,则ΔH 不同。
3、ΔH 是带符号进行比较的,所有吸热反应的ΔH 均比放热反应的ΔH 大;放热反应的ΔH<0,放热越
多,ΔH 越小,但|ΔH|越大。
4、同一物质,状态不同,反应热亦不同。
。
5、对于可逆反应,因反应不能进行到底,实际反应过程中放出或吸收的能量要小于热化学方程式中反应
热的数值。
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考向04 考查反应热的相关计算
【例4】(2025·四川巴中·三模)
的排放来自汽车尾气,研究利用反应
,用活性炭可对其进行吸附。已知在密闭容器中加
入足量的
和一定量的
气体,保持恒压测得NO 的转化率随温度的变化如图所示,下列有关说法不正
确的是
A.若能测得反应产生
,则反应放出的热量为
B.达到平衡后减小活性炭的用量,平衡逆向移动
C.在
之间,化学反应速率:
D.使用合适的催化剂,可加快反应,反应的
不变
【答案】B
【详解】A.
物质的量为
,反应产生
放热
,产生
放热
,
物质的量为
,反应放出热量为
,A 正确;
B.活性炭是固体,固体的量的改变不影响平衡移动,B 错误;
C.在
之间,
转化率在减小,说明反应逆向进行,所以
,C 正确;
D.催化剂可加快反应速率,但不改变反应的
,D 正确;
故选B。
【思维建模】
计算反应热模型构建
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【对点1】(2025·浙江·一模)
的资源化利用有利于实现“碳中和”。
催化加氢制
的反应
体系中,发生的主要反应如下:
反应1:
反应2:
恒压下,将
的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管,测得出口处
的转化
率及
和
的选择性
随温度的变化如图所示。
下列说法不正确的是
A.曲线③表示CO 的选择性
B.
时出口处
的物质的量大于
时
C.反应1 正反应活化能小于逆反应活化能
D.
【答案】A
【详解】A.甲醇的选择性和CO 的选择性相加等于100%,现已知曲线①为甲醇的选择性,则曲线②为CO
的选择性,曲线③为CO2的转化率,A 不正确;
B.生成CO 的物质的量=转化的CO2总量×CO 选择性,根据图示可知,随着温度增大,CO2转化率和CO 选
择性均增大,则生成的CO 随温度的升高而增大,故
时出口处
的物质的量大于
时,B 正确;
C.反应1 ΔH1=-49.5 kJ/mol(放热),ΔH=正反应活化能-逆反应活化能<0,故正反应活化能小于逆反应活
化能,C 正确;
D.反应1-反应2 得目标反应,ΔH=ΔH1-ΔH2=-49.5-41.2=-90.7 kJ/mol,D 正确;
综上所述,答案为A。
【对点2】(2025·重庆·三模)
;
键能为
,
键能为
,下列叙述错误的是
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A.
的燃烧热
B.可求
的
C.
键能为
D.可求N-H 键和O-H 键的键能差
【答案】A
【详解】A.燃烧热应为1mol NH3完全燃烧生成指定产物的ΔH。对于
,完全燃烧的产物应为
和
,对应第一个反应:
,生成的是
,无法计算
的燃烧热,A 错误;
B.反应 1:
,反应 2:
,目标反应:
,根据盖
斯定律,目标反应
得到,则
,B 正确;
C.设
,
,
,已知
,
。对反应 1:
,对反
应 2:
,方
程 (2) 减 (1):
,简化得:
,即
,所以
,C 正确;
D.由方程 (1) 和 (2) 及选项 C 结果,可得
的表达式:由方程 (1):
,
代入
:
,所以
,因此,N-H 键和 O-H 键的键能差可求,D 正确;
故选A。
【对点3】(2025·浙江·高考真题)下列反应均能自发进行,相关判断不正确的是
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A.
B.
C.
D.
【答案】C
【详解】A.酸碱中和反应为放热反应,
难溶于水而氢氧化钠易溶于水,已知反应①
,
②
,则反应①放出的热量小于反应②,即
,故
,A 正确;
B.已知反应②
,
③
,
利用盖斯定律将反应③-反应②得到
,该反应为放热反应,则该反应的
,即
,B 正确;
C.已知反应⑤
(化合反应)为放热反应,即
,利用盖斯定律,将反应④-
反应③得到反应⑤,即
,
,C 错误;
D.已知反应③
为放热反应,
,结合C 项解析知:
,则
,D 正确;
故选C。
【对点4】(2025·浙江·二模)下列说法正确的是
A.反应
使用
的目的是为了增大
的平衡转化率
B.反应ⅰ:
;反应ⅱ:
。若
正反应的活化能为
,则逆反应的活化能为
C.如图,某温度下发生
,平衡状态由A 变到B 时,平衡常数
增大
D.
,其它条件相同时,降低温度,正反应速率减慢的程度大于
逆反应速率减慢的程度
【答案】B
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【详解】A.催化剂
的作用是降低反应活化能,加快反应速率,但不影响化学平衡,因此不能增大
的平衡转化率,A 错误;
B.目标反应可由反应ⅰ+反应ⅱ得到:
。根据
正反应活化能-逆反应活化能,设逆反应活化能为
,则
,解得
,B 正确;
C.平衡常数
仅与温度有关,题目中“某温度下”表明温度不变,故
不变,C 错误;
D.该反应为放热反应(
),降低温度平衡正向移动,说明正反应速率减慢程度小于逆反应速率减
慢程度(
),D 错误;
故答案选B。
题型01 化学反应中能量变化的原因
1.(2025·河北秦皇岛·二模)中国传统文化对人类文明发展有巨大贡献。下列说法错误的是
A.“以磁石磨针锋,则能指南”(《杂志一》)中磁石的主要成分为FeO
B.《本草纲目拾遗》中对“强水”的记载有“性最猛烈……能蚀五金,其水至强……惟玻璃可盛”,
说明“强水”有强氧化性
C.“煮豆燃豆其,豆在釜中泣”中能量变化主要是化学能转化为热能
D.“嫘祖栽桑蚕吐丝,抽丝织作绣神奇”中的“丝”不耐酸碱
【答案】A
【详解】A.磁石的主要成分是四氧化三铁Fe3O4,而不是氧化亚铁FeO,FeO 不具有磁性,A 错误;
B.根据题意可知:“强水”能腐蚀金属且,可以用玻璃容器盛放,这符合浓硝酸或王水的强氧化性及与
玻璃的稳定性,B 正确;
C.燃烧豆萁是物质发生的化学反应,反应过程中会释放热能,此时能量转化为化学能转化为热能,C 正确;
D.蚕丝主要成分为蛋白质,蛋白质遇酸、碱易发生水解反应,因此“丝”不耐酸、碱,D 正确;
故合理选项是A。
2.(2025·河北·模拟预测)在催化剂M 和N 表面发生
甲烷化反应的历程如图所示。已知*代表催化剂,
代表
吸附在催化剂表面,下列说法错误的是
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A.
吸附在催化剂表面时放出热量
B.
比
*COOH 稳定
C.使用催化剂N 时,
*CO→*CHO 是反应的决速步骤
D.反应过程中,存在极性键的断裂和生成
【答案】B
【详解】A.根据图中信息,CO2吸附在催化剂表面后能量降低,故放出热量,A 正确;
B.根据图中信息,在催化剂N 作用下,
比
*COOH 能量高,
更活泼,B 错误;
C.使用催化剂N 时,
*CO→*CHO 的活化能最大,反应速率最慢,是反应的决速步骤,C 正确;
D.反应过程中
断裂C=O 键,生成
时有C-H 键生成,因此存在极性键的断裂和生成,D 正确;
故选B。
3.(2025·广西柳州·三模)工业制备高纯硅的主要过程及“精炼硅”反应历程中的能量变化如下图所示。
表示阿伏加德罗常数的值。下列有关说法正确的是
A.步骤①,消耗1molC 时,理论上转移的电子数为
B.步骤②,消耗28gSi 时,理论上生成的气体为44.8L
C.历程Ⅱ,
转化为
,理论上吸收的热量为
25
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D.历程Ⅲ,当反应吸收的热量为238kJ 时,理论上生成物含有
键
【答案】D
【详解】A.步骤①为SiO2与C 高温反应生成Si 和CO,反应的化学方程式为
,C 元素
化合价从0 升高到+2,1mol C 参与反应转移2mol 电子,转移电子数为
,A 错误;
B.未说明气体所处状况(如标准状况),无法计算气体体积,B 错误;
C.历程Ⅱ中SiHCl3(g)转化为SiHCl3(l)为液化过程,气态能量高于液态,该过程放出热量,C 错误;
D.历程Ⅲ为SiHCl3(l)+H2(g)=Si(s)+3HCl(g),吸收238kJ 热量时生成1mol Si;Si 晶体中每个Si 原子形成4 个Si-
Si 键,每个键被2 个Si 原子共用,1mol Si 含2mol Si-Si 键,D 正确;
故选D。
4.(2025·广西·三模)研究人员使用压缩的
或空气作为雾化气体,将水微滴喷射到磁性氧化铁和Nafion
涂覆的石墨网上,发生常温反应制氨。其反应历程中微粒转化关系如图甲,单个分子的相对能量变化关系
如图乙,图中*表示催化剂表面的吸附位。下列说法错误的是
A.物质稳定性:I<II
B.*
过程中有
键和
键断裂
C.生成
的总反应放出的能量为0.6eV
D.I 转化过程中可能发生副反应:
【答案】C
【详解】A.物质的能量越低越稳定,图乙中I 的相对能量为0.50 eV,II 的相对能量为-0.85 eV,I 能量高于
II,则稳定性I<II,A 正确;
B.*N2H→*NHNH 过程N2中π 键断裂,H3O+中σ 键断裂,B 正确;
C.图乙表示的是单个分子的相对能量变化关系,且H3O+能量未知, C 错误;
D.I 为*NHNH2,转化过程中可能发生副反应:*NHNH2 + H3O+ + e⁻ = *N2H4+ H2O 中,N、H、O 原子守恒,电
荷守恒(左边+1-1=0,右边中性),符合反应规律,D 正确;
故选C。
5.(2025·云南文山·模拟预测)利用分子筛负载锰基催化剂可实现
还原
生成
和
,该过程
的反应机理如下图所示,下列说法错误的是
26
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A.IM2→IM3 为该反应的决速步骤
B.IM3→IM4 过程中
参与反应
C.将
替换为
,反应可得
D.
比
稳定
【答案】C
【详解】A.决速步骤为反应历程中活化能最高的步骤,即过渡态(TS)能量最高的步骤。IM2→IM3 对应
的过渡态(TS1)能量变化最大,其活化能最大,则为决速步骤,A 正确;
B.由图中得,IM3→IM4 的过程NO 参与了反应,构建了新的中间体,B 正确;
C.H2O 中的O 来自反应物NOx,催化剂Z2-[MnO]2+中的O 不参与产物H2O 的形成;将MnO 替换为Mn18O 后,
18O 仍留在催化剂中,产物H2O 不含
18O,C 错误;
D.中间体能量越低越稳定,由图得Z2-[MnOH-NHNOH]2+(IM5)的能量低于Z2-[MnOH-NH2NO]2+(IM4),
则前者更稳定,D 正确;
答案选C。
6.(2025·安徽合肥·模拟预测)一定条件下,1-苯基丙炔(Ph-C≡C-CH3)与HCl 发生的催化加成反应如下:
反应过程中该炔烃及反应产物的占比随时间的变化如图所示(已知:反应Ⅰ、Ⅲ为放热反应)。下列叙述正
确的是
A.热稳定性:产物Ⅰ>产物Ⅱ
B.反应活化能:反应Ⅰ>反应Ⅱ
27
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C.增加HCl 浓度可增加平衡时产物Ⅱ和产物Ⅰ的浓度比值
D.选择相对较短的反应时间,及时分离可获得高产率的产物Ⅰ
【答案】D
【详解】A.反应Ⅲ为放热反应(产物Ⅰ→产物Ⅱ),放热反应中生成物能量更低,故产物Ⅱ能量低于产
物Ⅰ,热稳定性:产物Ⅱ>产物Ⅰ,A 错误;
B.短时间里反应I 得到的产物比反应Ⅱ得到的产物多,说明反应I 的速率比反应Ⅱ的速率快,速率越快,
其活化能越小,则反应活化能:反应I<反应Ⅱ,B 错误;
C.由图可以看出产物I 和产物Ⅱ存在可逆反应,则产物Ⅱ和产物I 的比值即该可逆反应的平衡常数K,由
于平衡常数只与温度有关,所以增加HCl 浓度平衡时产物Ⅱ和产物I 的比例不变,C 错误;
D.根据图中信息,选择相对较短的反应时间,及时分离产物Ⅰ,可获得高产率的产物Ⅰ,D 正确;
故选D。
题型02 能量的相互转化
1.(2025·湖南长沙·三模)化学与生活、科技、社会发展息息相关。下列说法正确的是
A.C919 民航客机机身材料中的复合纤维属于天然有机高分子
B.家庭装修中用的水性漆以水作稀释剂,相比油性漆更有利于人类健康
C.高效率钙钛矿太阳能电池,其能量转化形式:化学能→电能
D.打造北斗卫星系统——
与星载铷钟所用
的物理性质相同
【答案】B
【详解】A.复合纤维是人工合成的高分子材料,而天然有机高分子包括棉、丝等,故A 错误;
B.水性漆以水为溶剂,减少了有机挥发物的危害,更环保健康,B 正确;
C.太阳能电池通过光能直接转化为电能,不涉及化学能转化,C 错误;
D.同位素的化学性质相似,但物理性质(如质量、密度)不同,D 错误;
综上,答案是B。
2.(2025·安徽·三模)二氧化碳电化学还原制备二甲基碳酸酯是当前实现碳中和的重要途径之一,某课题
组提出了一种高效的合成方案:在温和条件下,利用二氧化碳和甲醇,耦合阳极阴极氧化还原半反应,在
Pd/C 催化剂和溴化钠的添加下,成功制备碳酸二甲酯。如图所示,下列说法不正确的是
28
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A.电源若采用硅太阳能电池,硅太阳能电池能将太阳能直接转化为电能
B.Au 电极若无
参与反应,可能产生副产物
C.该合成总反应式为:
D.该电解池使用离子交换膜,合成效果会更好
【答案】D
【详解】A.硅太阳能电池的工作原理是将太阳能直接转化为电能,A 正确;
B.Au 电极为阴极,若无CO2参与还原反应,可能发生电极反应2CH3OH+2e-→2CH3O-+H2↑,产生副产物
H2,B 正确;
C.根据图示,该合成总反应式为:
,C 正确;
D.电解池若使用离子交换膜,会阻碍阴阳极产物在溶液中与Pd/C 催化剂接触,导致后续合成碳酸二甲酯
的效率降低,因此离子交换膜在此体系中反而不利于反应进行,D 错误;
故选D。
3.(2025·湖北武汉·三模)化学与生活、科技、社会发展息息相关。下列说法错误的是
A.光伏发电的能量转化形式为太阳能→电能
B.量子通信材料螺旋碳纳米管属于新型无机非金属材料
C.“神舟飞船”返回舱外层材料的酚醛树脂有固定熔点
D.中国自主研发的首个5G 微基站射频芯片的主要材料是硅
【答案】C
【详解】A.光伏发电通过太阳能电池将光能转化为电能,描述正确,A 正确;
B.螺旋碳纳米管由碳元素组成,属于碳材料,归类为新型无机非金属材料,B 正确;
C.酚醛树脂为热固性高分子材料,呈体型网状结构,无固定熔点,加热时直接分解,C 错误;
D.5G 射频芯片的核心材料是硅(半导体),硅是芯片制造的主要原料,D 正确;
故选C。
4.(2025·山东·模拟预测)科学家研究发现,含钌(Ru)有机物M[
,Ph 为苯基]作催化剂时
具有极高的选择性。在一定条件下,催化剂M 在某有机反应中的催化机理如图所示。
29
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下列说法错误的是
A.Ⅰ~Ⅵ所表示的物质,均为M 参与该反应的中间产物
B.反应①和反应⑧为可逆反应
C.反应机理中的反应①和反应④均为放热反应
D.总的化学方程式为
【答案】C
【详解】A.Ⅰ~Ⅵ所表示的物质,既是某个反应的生成物,又是另一个反应的反应物,最终Ⅰ又和
生成了M,故Ⅰ~Ⅵ所表示的物质均为M 参与该反应的中间产物,A 正确;
B.反应①和反应⑧在相同条件下进行,互为可逆反应,B 正确;
C.反应①为断键过程,断键时吸收能量,属于吸热反应,反应④为成键过程,成键时释放能量,为放热
反应,C 错误;
D.由机理图可知,
、CO 和
三种物质在反应过程中“只进不出”,属于反应物,而
在反应过程中“只出不进”,属于生成物,M 为催化剂,总反应的化学方程式正确,D 正
确;
故选C。
5.(2025·辽宁丹东·二模)工业上以
、
为原料合成
的反应分为如下两步:
ⅰ.
;
ⅱ.
实验测定
的平衡转化率(
)、
的选择性(S)随温度、压强的变化关系如图[选择性
]。
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下列说法正确的是
A.压强:
B.反应ⅱ的活化能:
C.压强
、200℃时,以反应ⅱ为主
D.平衡后,压缩容器体积,反应ⅰ平衡正向移动,反应ⅱ平衡不移动
【答案】B
【详解】A.反应ⅰ为气体分子数减少的反应,反应ⅱ为气体分子数不变的反应,其他条件不变时,增大
压强,反应ⅰ平衡正向移动,
浓度增大,使反应ⅱ平衡逆向移动,导致
的选择性(S)增大,
则结合图示可知,压强:p1>p2,A 错误;
B.
的选择性与CO 的选择性之和为100%,由图可知,同一压强下,升高温度,
的选择性
减小,即CO 的选择性增大,说明反应ⅰ平衡逆向移动,反应ⅱ平衡正向移动,则反应ⅰ为放热反应,反
应ⅱ为吸热反应,即反应ⅱ的
,所以反应ⅱ的活化能:
,B 正确;
C.由图可知,压强
、200 ℃时,CH3OH 的选择性(S)很高,说明转化的
中大部分生成了CH3OH,则以
反应ⅰ为主,C 错误;
D.平衡后,压缩容器体积,相当于增大压强,反应ⅰ平衡正向移动,
浓度增大,使反应ⅱ平衡逆
向移动,D 错误;
故选B。
6.(2025·陕西安康·模拟预测)下列实验能达到实验目的且符合实验要求的是
A.装置验证氧化性:
B.灼烧海带
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Cl2>Br2>I2
C.装置注射器活塞自动
右移,说明Na 与H2O 反
应放热
D.制备Fe(OH)3胶体
A.A
B.B
C.C
D.D
【答案】B
【详解】A.装置中Cl2先与NaBr 反应生成Br2,但过量Cl2会直接氧化淀粉-KI 中的I-,无法确定是Br2还是
Cl2氧化I-,不能验证Br2>I2,A 错误;
B.灼烧海带需用坩埚,装置中坩埚、三脚架、酒精灯等仪器符合灼烧固体要求,能达到灼烧目的,B 正确;
C.Na 与H2O 反应生成H2气体,气体增多也会使注射器活塞右移,无法排除气体生成的干扰,不能说明反
应放热,C 错误;
D.制备Fe(OH)3胶体应向沸水中滴加饱和FeCl3溶液,向NaOH 溶液中滴加会生成沉淀,D 错误;
故选B。
题型03 反应热的内能变化与焓变
1.(2025·内蒙古赤峰·二模)我国科学家已经成功催化氢化
获得甲酸,利用化合物1 催化氢化
的
反应过程如图甲所示,其中化合物2 与水反应生成化合物3 与
的反应历程如图乙所示(TS 表示过渡
态,I 表示中间体)。下列说法正确的是
A.化合物1 参与了化学反应,改变了总反应的反应热
B.升高温度,有利于提高化合物2 的转化率
C.图乙表示的反应历程中,决速步为第一步
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D.化合物4 到化合物1 的反应为氧化还原反应
【答案】D
【详解】A.化合物1 参与了化学反应,作催化剂,总反应的反应热只与反应物与生成物能量差值有关,A
错误;
B.化合物2 和水生成化合物3 与甲酸根离子的反应是放热反应,升高温度,平衡逆向反应,降低化合物2
的转化率,B 错误;
C.图乙表示的反应历程中,第二步能量壁垒最大,决速步为第二步,C 错误;
D.化合物4 到化合物1 的反应中氢气中的氢元素化合价升高,为氧化还原反应,D 正确;
故选D。
2.(2025·山东烟台·二模)某过渡金属氧化物离子(以
表示)在烃类的选择性氧化等方面应用广泛。
与
反应的过程如下图所示。
下列说法正确的是
A.反应过程中有极性键和氢键的断裂和生成
B.
相对于
能量更低,更稳定
C.
D.若
与
反应,生成的含氘乙醇有3 种
【答案】D
【详解】A.同种元素原子间形成的共价键为非极性键,不同种元素原子间形成的共价键为极性键。根据
转化关系可知反应过程中涉及了极性键的断裂和形成,而没有氢键的断裂与形成,A 错误;
B.
+M+(g)相对于
+MO+(g)能量更低,无法比较
和
的稳定性,B 错误;
C.一个反应的
H=正反应的活化能-逆反应的活化能;根据反应历程,则反应
的焓变
H=E1-E2+E3-E4,C 错误;
D.根据反应原理,若
与
反应,生成的含氘乙醇,
、
、
有3 种,D 正确;
故选D。
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3.(2025·北京丰台·一模)乙酸甲酯在足量NaOH 溶液中发生水解反应,部分反应历程可表示为:
,能量变化如图所示。
已知:
为快速平衡。
下列说法不正确的是
A.反应IV 是
的决速步
B.反应结束后,溶液中存在
C.反应过程中涉及
键的断裂和形成
D.反应I 与反应IV 活化能的差值等于水解反应的焓变
【答案】D
【详解】A.反应的活化能越高,反应速率越慢,由图可知,反应Ⅰ、IV 的活化能较高,因此反应的决速
步骤为反应Ⅰ、IV,A 正确;
B.反应I 为加成反应,而
与
为快速平衡,反应II 的成键和断键方
式为
或
,后者能生成
18OH-,因此反应结束后,溶液中存在
18OH-,B
正确;
C.反应过程中涉及π 键(C=O 键)的断裂和形成,C 正确;
D.该总反应对应反应物的总能量高于生成物总能量,总反应为放热反应,因此
和CH3O-
的总能量与
和OH-的总能量之差等于图示总反应的焓变,并非水解焓变(水解生成羧酸
盐、醇),D 错误; 故选D。
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4.(2025·湖南益阳·一模)我国科学家在催化加氢制甲醇研究方面取得进展,反应为
△H。该反应的能量变化如图所示,下列说法正确的是
A.该反应为吸热反应,△H>0
B.加入催化剂,△H 减小
C.该反应中有极性键和非极性键的断裂
D.在密闭容器中加入1mol
和3mol
,充分反应后放出445kJ 的热量
【答案】C
【详解】A.从能量变化图可知,反应物总能量高于生成物总能量,该反应为放热反应,△H < 0,A 错误。
B.催化剂只能改变反应的活化能,不能改变反应的焓变△H,B 错误。
C.反应中CO2、CH3OH、H2O 含极性键,H2含非极性键,故反应中有极性键和非极性键的断裂,C 正确。
D.由图可知,1 molCO2 (g)和3 mol H2 (g)完全反应生成1 mol CH3OH (g)和1 molH2O (g)时,放出的热量为
896 kJ – 451 kJ = 445 kJ。但该反应是可逆反应,在密闭容器中加入1 molCO2 和3 mol H2,反应不能完全进
行,所以充分反应后放出的热量小于445 kJ,D 错误;故选C。
5.(2025·四川绵阳·三模)甲醇(CH3OH)在催化剂表面分解的反应涉及多个过渡态(TS1~TS5)和中间体,反
应历程如图所示,其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。下列描述正确的是
A.在催化剂表面解离的五个路径中,制约反应速率的是①
B.整个过程只包含C-H 键的断裂和H-H 键的形成
C.该历程中路径②的能垒(反应活化能)为12 kJ/mol
D.由图可知,甲醇分解为CO 和H2的△H>0
【答案】D
【详解】A.对于多步基元反应,制约总反应速率的是活化能最大的步骤。路径①的活化能为:103.1
kJ·mol-1-0 kJ·mol-1=103.1 kJ·mol-1;路径②活化能为:157.2 kJ·mol-1-50.5 kJ·mol-1=106.7 kJ·mol-1,可见活化能:
路径②>①,故路径②为决速步,A 错误;
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B.在甲醇分解过程中,中间体CH3O*+H*的形成涉及CH3OH 中O-H 键的断裂,并不是只包含C-H 键断裂,
B 错误;
C.路径②的活化能为过渡态TS2 能量(157.2 kJ·mol-1)减去反应物中间体CH3O*+H*能量(50.5 kJ·mol-1),即
157.2-50.5=106.7 kJ·mol-1,不是12 kJ·mol-1,C 错误;
D.甲醇分解的反应物为CH3OH*的相对能量0,产物CO*+2H2(g)的相对能量65.7 kJ·mol-1,可见:产物能量
高于反应物,ΔH=产物总能量-反应物总能量=65.7 kJ·mol-1>0,因此该反应为吸热反应,反应热△H>0,D
正确;故选D。
6.(2025·山东青岛·二模)金属氧化物可催化
加氢制备
或甲醇,部分反应历程如图。下列说法正
确的是
A.“路径I”中碳原子的杂化方式未发生变化
B.“路径I”反应
的
C.
和
生成
和
的反应均为放热反应
D.催化剂可同时改变反应历程与焓变
【答案】B
【详解】A.“路径I”中CO2的碳原子的杂化方式为sp,CH3OH 的碳原子的杂化方式为sp3,A 错误;
B.读图可知,“路径I”反应H2COOH*→CH2O*+OH*的Ea=-45.4-(132.1)=86.7kJ/mol,B 正确;
C.根据图示,图中初始为CO2*和OH*,只有部分反应历程,并没有给出CO2和H2的相对能量,无法判断
反应是放热反应还是吸热反应,C 错误;
D.催化剂只改变反应历程,不改变反应始态和终态,即不改变反应的焓变,D 错误;
故选B。
题型04 热化学反应方程式的书写与判断
1.(2025·河南许昌·二模)标准状态下,
与
反应生成
和
的反应历程如图所示。下列说法正确的是
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A.
B.其他条件不变,往反应体系中加入适量
可有效提高反应速率
C.其他条件不变,适当升高温度可提高加成产物中
的比例
D.历程Ⅰ第一步反应的热化学方程式为
【答案】C
【详解】A.
为反应物总能量,
、
分别为历程Ⅰ、Ⅱ产物的能量,因
,故
,
A 错误;
B.反应为烯烃与
的亲电加成,决速步为
进攻双键形成碳正离子,
是后续结合步骤的反应物,
并非决速步参与者,加入
对反应速率无显著影响,B 错误;
C.历程Ⅱ(生成
)的过渡态能量高于历程Ⅰ,活化能更大,根据阿伦尼乌斯方程,升高温
度时活化能大的反应速率增加更显著,故1-氯丙烷比例提高,C 正确;
D.历程Ⅰ第一步反应的热化学方程式为
,选项中
属于
历程Ⅰ第二步反应,D 错误;
故答案选C。
2.(2025·宁夏银川·一模)甲醇(
)与CO 催化制备乙酸(
)的反应历程及每分子甲醇转化为
乙酸的能量变,化关系如图。下列说法正确的是
A.ⅲ为该历程的决速步骤
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B.该过程不涉及非极性键的形成
C.该反应中,
为催化剂,HI 为中间产物
D.总反应的热化学方程式为
【答案】A
【详解】A.过渡态物质的总能量与反应物总能量的差值为活化能,活化能越小反应越快,活化能越大反
应越慢,决定总反应速率的是慢反应;故反应ⅲ为该历程的决速步骤,A 正确;
B.该过程涉及碳碳键(非极性键)的形成,B 错误;
C.HI 在反应中先参与反应(步骤i),最终又生成(步骤iii),属于催化剂;H2O 是反应i 的产物、步骤iii
的反应物,为中间产物,C 错误;
D.由图可知,每分子甲醇的转化涉及能量为3.05eV,D 错误;
故选A。
3.(2025·山东潍坊·三模)甲醇与CO 催化制备乙酸的反应历程及能量变化关系如下图。下列说法正确的
是
A.
、HI 为该反应的中间产物
B.该反应有三个基元反应,反应ⅲ是决速步
C.该过程涉及极性键和非极性键的断裂和形成
D.总反应的热化学方程式为
【答案】B
【详解】A.HI 在反应中先参与反应(步骤i),最终又生成(步骤iii),属于催化剂;
是反应i 的产
物、步骤iii 的反应物,为中间产物,但HI 并非中间产物,A 错误;
B.能量图中有三个过渡态(TS1、TS2、TS3),对应三个基元反应(i、ii、iii)。决速步由活化能最大的基
元反应决定,反应i 活化能=0.72 eV - 0 eV=0.72 eV,反应ii 活化能=-0.68 eV - (-1.38 eV)=0.70 eV,反应iii 活化
能=0.91 eV - (-1.01 eV)=1.92 eV,反应iii 活化能最大,为决速步,B 正确;
C.反应中断裂的键(如C-O、H-I、C≡O 等)均为极性键,形成的键有极性键(如O-H)和非极性键(C-
C),但无非极性键的断裂,C 错误;
D.热化学方程式中ΔH 的单位应为kJ/mol,eV 是能量单位,且未标注物质状态的能量对应关系,D 错误;
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故答案选B。
4.(2025·江苏·二模)ⅤA 族元素单质及其化合物应用广泛。氨是重要的化工原料,肼(N2H4)是高能燃料,
其标准燃烧热为624kJ/mol。常温下,可用氨水与NaClO 溶液制备N2H4。由Ca3(PO4)2、SiO2和碳粉在电弧炉
中高温灼烧可生成白磷(P4)和CO。砷烷(AsH3,砷元素的化合价为-3 价,熔点为-116.3
)
℃,可由Na3AsO3在
碱性溶液中电解制得。下列化学反应方程式不正确的是
A.电解Na3AsO3碱性溶液制砷烷的阴极反应:
B.氨水与NaClO 溶液制N2H4的反应:
C.肼的燃烧:
D.由Ca3(PO4)2制白磷的反应:
【答案】C
【详解】A.电解池阴极发生还原反应,电解Na3AsO3碱性溶液制砷烷时As 从+3 价降至-3 价,发生还原反
应,阴极反应式为
,A 正确;
B.NH3被ClO-氧化为N2H4,ClO⁻被还原为Cl⁻,氨水与NaClO 溶液制N2H4的反应离子方程式为:
,B 正确;
C.肼的标准燃烧热为624kJ/mol,燃烧为放热反应,ΔH 应为负值,肼的燃烧:
,C 错误;
D.由题意可知Ca3(PO4)2、SiO2和碳粉在电弧炉中高温灼烧可生成白磷(P4)和CO,反应的化学方程式为
,D 正确;
答案选C。
5.(2025·海南省直辖县级单位·模拟预测)已知
催化反应
,
历程如下图所示。下列有关该反应的说法正确的是
A.催化剂主要降低步骤②的活化能
B.反应历程中存在非极性键的断裂和形成
C.催化历程中,仅氧元素的化合价未发生变化
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D.步骤②的热化学方程式为:
【答案】B
【详解】A.由历程图可知,步骤①的活化能最大,为决速步,故催化剂主要降低步骤①的活化能,A 错误;
B.反应历程中,由
键断裂和
键的形成,故存在非极性键的断裂和形成,B 正确;
C.由于
中存在一个过氧键,S 的化合价为+6 价,催化历程仅硫元素的化合价未发生变化,C 错误;
D.由图知,步骤②为放热反应,故热化学方程为:
,D 错误 ;
故选B。
6.(2025·安徽·模拟预测)在
作用下,可将
转化为
,转化历程如下(
为固体)所示:
下列说法中错误的是
A.转化中有极性键的断裂和形成
B.转化过程中
的成键数目未变化
C.总反应的热化学方程式
D.转化过程中的一段时间内,可存在中间体2 的浓度大于另外两种中间体的浓度
【答案】B
【详解】A.由图可知,乙烷转化为甲烷过程中存在极性键的断裂和形成,故A 正确;
B.由图可知,中间体和过渡态中镍原子的成键数目分别为2、3、4,说明转化过程中镍原子的成键数目发
生变化,故B 错误;
C.由图可知,总反应为
,反应的ΔH= (—6.57kJ/mol) —0=—6.57kJ/mol,
则反应的热化学方程式
,故C 正确;
D.由图可知,中间体2→中间体3 能量差值最大,该步反应的活化能最大,是该反应的决定速率的步骤,
故转化过程中的一段时间内,可存在中间体2 的浓度大于另外两种中间体的浓度,故D 正确;
故选B。
题型05 中和热的测定和误差分析
40
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1.(2025·黑龙江哈尔滨·模拟预测)下列有关反应热的叙述错误的是
A.装置a 中的反应进行时,温度计示数上升速率先慢后快
B.装置b 和装置c 中的反应
均大于0
C.装置d 用于进行中和反应的反应热测定,将
溶液与
盐酸
混合时应迅速操作,否则所得
偏大
D.测定中和反应反应热时,用
溶液分别与
的盐酸、醋酸溶液反应,若
所取的溶液体积相等,则测得的反应热数值相同
【答案】D
【详解】A.装置a 中铝片与盐酸反应为放热反应。初始阶段,温度较低,反应速率慢,放出热量少,温
度计示数上升慢;随着反应进行,放出的热量使温度升高,反应速率加快,放出的热量增多,温度计示数
上升速率加快,故上升速率先慢后快,故A 项正确;
B.装置b 中
与
的反应为典型的吸热反应(
);装置c 中
与盐酸的
反应也为吸热反应(
),即两者
均大于0,故B 项正确;
C.装置d 测定中和热时,若操作缓慢,热量散失导致测量的温度升高值
偏小。根据
,
偏小使Q 偏小,
(负值)的绝对值减小,即
偏大,故C 项正确;
D.盐酸为强酸,完全电离,醋酸为弱酸,中和时醋酸电离需吸热,导致醋酸与
反应放出的热量少
于盐酸与
反应放出的热量,因此,测得的反应热数值不同,故D 项错误;
故答案为D。
2.(2025·安徽黄山·一模)化学是一门以实验为基础的学科,下列实验装置或操作能达到实验目的的是
A.制取并收集
B.制备少量氨气
41
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C.中和反应反应热的测定
D.快速干燥容量
瓶
A.A
B.B
C.C
D.D
【答案】B
【详解】A.Cu 与浓硫酸反应需要加热才能生成SO2,A 错误;
B.浓氨水与CaO 反应可以快速制氨气,B 正确;
C.中和反应反应热的测定,需要用玻璃搅拌器,铜搅拌器会散热,不能用铜搅拌器,C 错误;
D.容量瓶不需要干燥,也不能加热,D 错误;
故答案选B。
3.(2025·甘肃白银·三模)实验,是化学离不开的主题。下列说法正确的是
A.图1 装置可以用于
和NaOH 中和反应反应热的测定
B.图2 装置可制备
固体
C.图3 装置可用于制取并验证乙炔的性质
D.图4 装置可通过半透膜内液体遇碘水未变蓝,证明淀粉完全水解
【答案】D
【详解】A.中和热测定需环形玻璃搅拌棒使反应充分进行,图1 装置未体现搅拌装置,无法准确测定反
应热,A 错误;
B.CuCl2溶液蒸发时,Cu2+水解生成Cu(OH)2和HCl,HCl 挥发促进水解,最终得到CuO 而非CuCl2固体,需
在HCl 气氛中蒸发,B 错误;
C.电石与水反应生成的乙炔中含H2S、PH3等杂质,杂质能使KMnO4(H⁺)溶液和Br2/CCl4褪色,干扰乙炔检
验,需先除杂,C 错误;
D.淀粉为胶体不能透过半透膜,若完全水解,半透膜内无淀粉,遇碘水不变蓝;若未完全水解,内液含
淀粉遇碘变蓝,该操作可证明淀粉完全水解,D 正确;
故选D。
42
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4.(2025·天津河西·三模)下列实验操作和仪器使用正确的是
A.碱式滴定管排气泡
B.蒸馏时的接收装置
C.铁钉上均匀镀锌
D.测中和反应的反应热
A.A
B.B
C.C
D.D
【答案】A
【详解】A.如图所示为碱式滴定管,碱式滴定管中排气泡的方法:将胶管弯曲使玻璃尖嘴斜向上,用两
指捏住胶管,轻轻挤压玻璃珠,使溶液从尖嘴流出,从而使溶液充满尖嘴,排出气泡,A 正确;
B.尾接管接入的锥形瓶不能为密闭体系,B 错误;
C.铁钉上均匀镀锌,则镀层金属为阳极、镀件为阴极,且使用含有镀层金属离子的电解液,不应该使用
稀硫酸,C 错误;
D.为了准确测定中和反应反应热,需要使用环形玻璃搅拌器,使溶液混合均匀,从而加快反应速度,确
保测量结果的准确性,铁导热性强,不能使用铁丝搅拌,D 错误;
故选A。
5.(2025·辽宁·模拟预测)化学反应都会伴随能量变化,化学能可以与热能、电能、光能等各种形式的能
量之间相互转化。回答下列问题:
(1)下列反应中,生成物总能量高于反应物总能量的是_______(填字母)。
A.锌与稀硫酸
B.食物的腐烂
C.碳酸钙分解
D.红热的木炭与水蒸气
(2)利用如图所示装置测定中和反应反应热的实验步骤如下:
Ⅰ.用量筒量取
盐酸倒入内筒中,测出盐酸温度;
43
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Ⅱ.用另一量筒量取
溶液,并用同一温度计测出其温度;
Ⅲ.将NaOH 溶液倒入内筒中,使之与盐酸混合均匀,测得混合液最高温度。
①NaOH 溶液稍过量的原因是 。
②倒入NaOH 溶液的正确操作是 (填字母)。
A.沿玻璃棒缓慢倒入 B.分三次少量倒入 C.一次迅速倒入
③假设盐酸和NaOH 溶液的密度都是
,中和反应后生成溶液的比热容
。为了计算中
和反应的反应热,某学生实验记录如表数据。则生成1mol 水的反应热
(保留三位有效
数字)。
实验
序号
起始温度
终止温度
盐酸
氢氧化钠溶液
混合溶液
1
20.0
20.1
23.2
2
20.2
20.4
23.4
3
20.5
20.6
23.6
(3)以
为原料合成
依然是“碳达峰”环境下的科研热点,相关反应如下:
ⅰ.
;
ⅱ.
;
ⅲ.
。
①
。
②部分键能的数据如下表所示,则
。
共价键
H-H
C-H
C-O
O-H
键能
436
803
414
x
464
(4)
和
是两种比较稳定的温室气体,科学家利用原电池装置,实现了两种分子的耦合转化,装置如
图所示。
44
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①催化电极2 是原电池的 (填“正”或“负”)极。
②催化电极1 的电极反应式为 。
【答案】(1)CD (2)使盐酸充分反应 C -51.8
(3) -48.6 328.6 (4)正 2CH4-4e-+2O2-=C2H4+2H2O
【详解】(1)生成物总能量高于反应物总能量的反应是吸热反应,锌与稀硫酸反应放热,A 项错误;
食物腐烂是缓慢氧化,为放热反应,B 项错误;
碳酸钙分解为吸热反应,C 项正确;
红热的木炭与水蒸气反应为吸热反应,D 项正确;
故答案为:CD;
(2)①溶液稍过量的目的是使盐酸充分反应,测得的数据更准确。
②倒入氢氧化钠溶液时,必须一次迅速倒入,目的是减少热量的散失,不能分几次倒入氢氧化钠溶液,否
则会导致热量散失,影响测定结果。
③根据表格数据分析可知,实验1 反应前后温度变化量为23.2-
,实验2 反应前后温度
变化量为23.4-
,实验3 反应前后温度变化量为23.6-
,温度差平均值
为
,50ml0.50mol·L-1盐酸与50ml0.55 mol·L-1溶液进行中和反应生成水的物质的量为
0.05L×0.50 mol·L-1=0.025mol,溶液的质量为100g,温度的变化值为△t=3.1
,则生成0.025mol 水放出的热
量为Q=cm
t=100g×4.18J·g
△
-1·°C-1×3.1°C=1295.8J=1.2958kJ,即,所以实验测得的生成1mol 水的反应热△H=
-1。
(3)①根据盖斯定律,△H1=
H
△
2+
H
△
3=+41.6-90.2=-48.6kJ·mol-1;
②反应热=反应物的总键能-生成物的总键能,即-48.6=803×2+436×3-414×3-x-464×3,计算得x=325.6。
(4)①催化电极2 发生CO2转化为CO 的还原反应,因此催化电极2 作正极。
②催化电极1 为负极,负极发生氧化反应,其电极反应式为2CH4-4e-+2O2-=C2H4+2H2O。
6.(2025·广东·调研)分别取40mL 的0.50mol/L 盐酸与40mL 0.55mol/L 氢氧化钠溶液进行中和反应。通过
测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。回答下列问题。
(1)理论上稀强酸、稀强碱反应生成1mol 水时放出57.3kJ 的热量,写出表示稀硫酸和稀氢氧化钠溶液反应
的中和热的热化学方程式 ;
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(2)如图所示,仪器A 的名称是 ;烧杯间填满泡沫塑料的作用: ;在实验过程中,如
果不把温度计上的酸用水冲洗干净直接测量NaOH 溶液的温度,则测得的△H (填“偏大”、
“偏小”或“无影响”);
(3)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1g/cm3,又知中和后生成溶液的比热容c=4.18J/(g·℃)。为了计
算中和热,某学生实验记录数据如下:
实验序号
起始温度t1℃
终止温度t2℃
盐酸
氢氧化钠
混合溶液
1
20.0
20.1
23.2
2
20.2
20.4
23.4
3
20.5
20.6
23.6
依据该学生的实验数据计算,该实验测得的中和热△H= ;(结果保留一位小数)
(4) (填“能”或“不能”)用Ba(OH)2和硫酸代替盐酸和氢氧化钠溶液,理由是
。
【答案】(1)NaOH(aq)+
H2SO4(aq)═
Na2SO4(aq)+H2O(l)
H=-57.3kJ/mol
△
(2) 环形玻璃搅拌棒 保温、防止热量损失 偏大 (3)-51.8 kJ/mol
(4) 不能 H2SO4与Ba(OH)2反应生成的BaSO4沉淀的生成热会影响反应的反应热
【详解】(1)稀强酸、稀强碱反应生成1mol 水时放出57.3kJ 的热量,稀硫酸和氢氧化钠稀溶液分别是强
酸、强碱,则反应的热化学方程式为:NaOH(aq)+
H2SO4(aq)═
Na2SO4(aq)+H2O(l)△H=-57.3kJ/mol。
(2)仪器A 是环形玻璃搅拌棒;在实验中应该尽可能的减少热量的损失,所以烧杯间填满泡沫塑料的作
用是保温、防止热量损失;测量HCl 溶液的温度计用水洗净再测氢氧化钠,酸和碱之间因为中和反应而导
致的热量损失,求得的中和热数值将会减小,但反应热△H>-57.3KJ/mol;故结果偏大。
(3)第1 次实验盐酸和NaOH 溶液起始平均温度为20.05℃,反应后温度为23.2℃,反应前后温度差为
3.15℃;第2 次实验盐酸和NaOH 溶液起始平均温度为20.3℃,反应后温度为23.4℃,反应前后温度差为:
3.1℃;第3 次实验盐酸和NaOH 溶液起始平均温度为20.55℃,反应后温度为23.6℃,反应前后温度差为:
3.05℃;温差平均3.1℃;
40mL 的0.50mol/L 盐酸与40mL0.55mol/L 氢氧化钠的质量和为m=80mL×1g/cm3=80g,c=4.18J/(g·
)
℃,代入
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公式Q=cm△T 得生成0.02mol 的水放出热量Q=4.18J/(g·
)×80g×3.10
=1.036kJ
℃
℃
,即生成0.02mol 的水放出
热量为1.036kJ,所以生成1mol 的水放出热量为:1.036kJ×1mol÷0.02mol=-51.8kJ/mol,即该实验测得的中
和热△H=-51.8kJ/mol;
(4)硫酸与Ba(OH)2溶液反应除了生成水外,还生成了BaSO4沉淀,该反应中的生成热会影响反应的反应
热,所以不能用Ba(OH)2溶液和硫酸代替NaOH 溶液和盐酸测中和热。
题型06 中和热的计算
1.(2025·湖南张家界·模拟预测)设[aX+bY]为a 个X 微粒和b 个Y 微粒组成的一个微粒集合体,NA为阿伏
加德罗常数的值。下列说法正确的是
A.
的标准燃烧热为
,则每1 mol[
]生成
mol CO(g)与1 mol
(l)放热445.15 kJ
B.对于
,每生成1 mol
转移电子数为2NA
C.因
可发生反应
,则1 mol
溶于足量的蒸馏水时能电离出的
数为
2NA
D.1 mol
与NaOH 溶液完全反应,溶液中存在
【答案】B
【详解】A.CH4(g)的标准燃烧热是指1molCH4(g)完全燃烧生成CO2气体和液态水时放出的热量,而不是生
成CO,A 错误;
B.
中S 原子化合价为+4 价,
中S 原子为+6 价,每生成1mol
转移电子数为2NA,B 正确;
C.H2S 属于弱酸,在溶液中不能完全电离,1molH2S 溶于足量的蒸馏水时电离出的H+数小于2NA,C 错误;
D.Cl2与NaOH 溶液反应生成NaCl 和NaClO,ClO-在溶液中能部分水解生成HClO,1molCl2中存在2molCl,
根据Cl 原子守恒,n(Cl-)+n(ClO-)+n(HClO)=2mol,D 错误;
故答案选B。
2.(2025·江西·调研)利用如图装置测定
的
。每次用
盐酸
和
溶液进行反应,重复实验多次,测得反应前后温度差的平均值为
。已知
反应后溶液的比热容
,盐酸与NaOH 溶液的密度近似为
,且忽略由反应引起的
体积变化。下列说法正确的是
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A.仪器a 为金属搅拌器
B.实验过程中,若盐酸和NaOH 溶液少量多次混合,则测得的
会偏小
C.该实验测得的
D.将NaOH 溶液与盐酸混合后,立即测混合液的温度,该温度为反应前的初始温度
【答案】C
【详解】A.金属搅拌器会导致较多热量散失,仪器a 为玻璃搅拌器,A 错误;
B.实验过程中,若盐酸和NaOH 溶液少量多次混合会导致热量散失较多,测得的热量减小,
带负号,
则
会偏大,B 错误;
C.生成
放出
热量,则生成
放出
热量,因此该实验测得的
,C 正确;
D.分别测量NaOH 溶液和盐酸的初始温度,二者的平均值作为反应前的初始温度,D 错误;
故选C。
3.(2025·辽宁·调研)已知:25℃和
下,强酸和强碱的稀溶液发生中和反应生成
时,
放出
的热量。某实验小组的同学利用下图装置,测定稀氢氧化钠溶液与稀硫酸发生中和反应的反应
热。下列说法错误的是
A.反应的热化学方程式为
B.仪器A 的名称为玻璃搅拌器
C.一次完整的中和反应的反应热测定实验,至少需要测量三次温度
D.分多次把
溶液倒入内筒的稀硫酸中,所测得的中和反应的反应热
偏大
【答案】C
【详解】A.根据已知可知,反应的热化学方程式为
,A 项正确;
B.由图可知,仪器A 的名称是玻璃搅拌器,B 项正确;
C.中和反应的反应热测定实验中,每得到一组数据,需要测量反应前酸、碱初始温度,反应过程中的最
高温度,至少需要测量3 次;一次完整的实验要至少再重复两次,所以一次完整的中和反应的反应热测定
实验,至少需要测量9 次温度,C 项错误;
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D.分多次把
溶液倒入内筒中,造成热量损失,测定的热量数值偏小,由于中和反应为放热反应,
为负值,放出的热量越少,
越大,D 项正确;
故选C。
4.(2025·上海静安·调研)用50mL0.5mol·L-1盐酸和50mL0.55mol·L NaOH 溶液反应,实验中测得起始温度
为20.1℃,终止温度为23.4℃,盐酸和NaOH 溶液的密度都近似认为是1g·cm-3,反应后溶液的比热容为
4.18J·g-1·C-1,则中和反应生成1mol 水时放热约为
A.1.38kJ
B.50.2kJ
C.55.2kJ
D.57.3kJ
【答案】C
【详解】用50mL0.5mol·L-1盐酸和50mL0.55mol·L~NaOH 溶液反应,生成水的物质的量为0.05L×0.50mol/
L=0.025mol,溶液的质量为100mL×1g/cm3=100g,温度变化的值为△T=23.4
-20.1
=3.3
℃
℃
℃,则生成
0.025mol 水放出的热量为:Q=m•c•
T=100g×4.18J/(g•
)×3.3
=1379.4J
△
℃
℃
,即1.3794KJ,则中和反应生成
1mol 水时放热约为
kJ。
答案选C。
5.(2025·海南·调研)
盐酸与
溶液进行中和反应,通过测定反应
过程中所放出的热量可计算中和热。已知上述反应温度变化为t℃,水的比热容为c J•g-1•K-1,中和热为
∆Hn,下列说法正确的是
A.可以用金属搅拌棒代替玻璃搅拌棒
B.碎泡沫塑料起到保温隔热的作用
C.计算得该反应的中和热∆Hn=+100ct J•mol-1
D.用氨水代替NaOH 溶液测得中和热
,则∆Hn=
【答案】B
【详解】A.金属搅拌棒导热性好,会导致反应放出的热量散失,使测得的热量不准确,不能用金属搅拌
棒代替玻璃搅拌棒,A 错误;
B.碎泡沫塑料能减少反应体系与外界的热量交换,起到保温隔热的作用,B 正确;
C.中和反应是放热反应,ΔH 为负值,该反应中生成水的物质的量为0.05L×0.50mol/L=0.025mol,溶液质量
约为100g,根据Q=cmΔt,反应放出热量Q=100ctJ,中和热ΔH=
J/mol=−4000ctJ/mol,C 错误;
D.一水合氨是弱碱,电离过程吸热,用氨水代替NaOH 溶液,反应放出的热量减少,ΔH 是负值,则
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,D 错误;
故选B。
6.(2025·河北邯郸·调研)能源是人类社会发展的重要基础,甲醇
作为一种清洁的液体燃料和化
工原料,在能源领域具有广泛应用。回答下列问题:
(1)下列能源中属于可再生能源的是 (填序号,可多选)。
①煤 ②太阳能 ③风能 ④甲醇 ⑤氢气 ⑥天然气
(2)甲醇
可通过
与
催化合成,其作为能源的主要优势是 (答两点)。
(3)实验室用50mL
盐酸与50mL
NaOH 溶液反应测定反应热,实验数据如下:
实验次数
起始温度
(
)
℃
终止温度
(
)
℃
温度差
(
)
℃
1
25.0
28.3
3.3
2
25.1
28.5
3.4
3
25.0
28.2
3.2
已知:溶液密度
,比热容
·℃-1,忽略溶液体积变化。
①计算该中和反应反应热
(保留一位小数)。
②写出该中和反应的热化学方程式: 。
③已知弱酸电离出
需要吸收热量。若用相同浓度的
溶液代替盐酸进行实验,测得的中和反应
反应热
会 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(4)已知下列反应的焓变(25℃,101kPa):
C(s,石墨)
①计算合成甲醇的反应:C(s,石墨)
的焓变
。
②工业上常用CO 与
合成甲醇:
,结合
,计算
的标准燃烧热
为
。
【答案】(1)②③④⑤
(2)可通过CO2与H2催化合成,能实现碳循环,减少温室气体排放;是液体燃料,储存和运输方便;燃烧产
物为CO2和H2O,清洁无污染(任意两条即可)
(3)-55.2 HCl(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=-55.2kJ/mol 偏大
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(4) -238.6 -280.8
【详解】(1)可再生能源是指在自然界中可以不断再生并且能利用的能源;①煤、⑥天然气属于化石燃
料,是不可再生能源;②太阳能、③风能是可再生能源;④甲醇可通过可再生资源合成(如CO2与H2催化
合成),⑤氢气可通过可再生能源制得(如电解水),因此④⑤也属于可再生能源,综上所述,属于可再
生资源的是②③④⑤。
(2)甲醇作为能源的主要优势:可通过CO2与H2催化合成,能实现碳循环,减少温室气体排放;是液体
燃料,储存和运输方便;燃烧产物为CO2和H2O,清洁无污染(任意两条即可)。
(3)Δt=
=3.3℃,m=(50ml+50ml)×1g/ml=100g,Q=cmΔt= 4.18J g
⋅
−1·℃-1×100g×3.3
=1.3794kJ
℃
,
反应的物质的量:n(HCl)=0.05L ×0.50mol L
⋅−1=0.025mol,中和热ΔH=-
=-
=-55.2kJ/mol;中和反应
热化学方程式为HCl(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=-55.2kJ/mol;CH3COOH 是弱酸,电离吸热,导致反
应放出的热量减少,由于ΔH 为负值,放出热量越少,ΔH 偏大。
(4)反应①CH3OH(l)+
O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH1=−726.5kJ mol
⋅
−1;反应②C(s,石墨)+O2(g)=CO2(g)
ΔH2=−393.5kJ mol
⋅
−1;反应③H2(g)+
O2(g)=H2O(l) ΔH3=−285.8kJ mol
⋅
−1;根据盖斯定律可知,目标反应C(s,
石墨)+2H2(g)+
O2(g)=CH3OH(l)可由②+2×③-①得到,则ΔH4=ΔH2+2×ΔH3-
ΔH1=(−393.5kJ mol
⋅
−1)+2×(−285.8kJ mol
⋅
−1)-( −726.5kJ mol
⋅
−1)=-238.6 kJ mol
⋅
−1;反应⑤CO(g)
+2H2(g)=CH3OH(g)ΔH5=−90.7kJ mol
⋅
−1;反应⑥ CH3OH(l)=CH3OH(g) ΔH6=+35.2kJ mol
⋅
−1;根据盖斯定律可知,
CO(g)+
O2(g)=CO2(g)可由⑤-⑥+①-2×③得到,则ΔH=ΔH5-ΔH6+ΔH1-2×ΔH3=(−90.7kJ mol
⋅
−1)-( +35.2kJ mol
⋅
−1)+
( −726.5kJ mol
⋅
−1)-2(−285.8kJ mol
⋅
−1)=-280.8 kJ mol
⋅
−1。
题型07 燃烧热
1.(2025·辽宁鞍山·二模)下列关系错误的是
A.燃烧热:C2H5OH<HOCH2CH2OH
B.pKa:CH2ClCOOH<CH2ClCH2CH2COOH
C.COCl2与SOCl2键角:
D.化学键中离子键成分的百分数:MgO<Na2O
【答案】A
【详解】A.燃烧热是1mol 物质完全燃烧生成稳定物质释放的热量,乙醇(C2H5OH)的燃烧热约为-1367
kJ/mol,乙二醇(HOCH2CH2OH)约为-1184 kJ/mol,乙醇的燃烧热绝对值更大,说明其释放的热量更多,因此
燃烧热更高,因此燃烧热:C2H5OH>HOCH2CH2OH,A 错误;
B.氯乙酸(CH2ClCOOH)和2-氯丁酸(CH2ClCH2CH2COOH)中,氯原子的电负性较高,会吸引电子,使羧基中的
氢更容易电离,氯乙酸的氯原子与羧基更接近,电子吸引作用更强,酸性更强,因此pKa值:CH2ClCOOH<
CH2ClCH2CH2COOH,B 正确;
51
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C.COCl2和SOCl2中,COCl2的中心原子C 为sp2杂化,SOCl2的中心原子S 为sp3杂化,sp2杂化形成的键角大
于sp3杂化,因此∠Cl-S-Cl<∠Cl-C-Cl,C 正确;
D.已知Na 的电负性比Mg 的小,则Na 与O 的电负性差值比Mg 与O 的电负性差值更大,故Na2O 的离子
键成分更高,此外,Mg2+极化能力更强,进一步降低MgO 的离子性,因此MgO 中的离子键成分百分数应
小于Na2O,D 正确;
故答案为:A。
2.(2025·宁夏银川·模拟预测)化学与生活、生产和科技密切相关。下列说法错误的是
A.利用
32P、
35S 等放射性同位素释放的射线育种
B.疫情期间常用过氧乙酸进行消毒灭菌,其分子中极性键与非极性键的比值为3:1
C.冬奥会国际速滑馆“冰丝带”使用二氧化碳跨临界直冷技术制冰,该过程属于物理变化
D.神舟十三号载人飞船火箭推进剂是以N2O4作燃料,提供动力
【答案】D
【详解】A.利用
32P、
35S 等放射性同位素释放的射线,可进行诱变育种,A 正确;
B.过氧乙酸的结构简式为CH3COOOH,其分子中含6 个极性键、2 个非极性键,比值为3:1,B 正确;
C.使用二氧化碳跨临界直冷技术,将液态水直接制成冰,发生的只是物质状态的改变,该过程属于物理
变化,C 正确;
D.神舟十三号载人飞船火箭推进剂是以偏二甲肼作燃料,N2O4作助燃剂,D 错误;
故选D。
3.(2025·湖南·三模)下列化学用语表述正确的是
A.次氯酸的结构式为
B.铬元素的价电子排布式为
C.8 个质子、8 个中子的核素为
D.表示CO 燃烧热的热化学方程式为
【答案】D
【详解】A.次氯酸的结构式为H-O-Cl,A 错误;
B.铬元素的价电子排布式应为3d54s1,B 错误;
C.8 个质子和8 个中子的核素质量数为16,正确符号为
,C 错误;
D.CO 燃烧生成CO2(g),方程式符合燃烧热定义(1mol 物质完全燃烧,ΔH=-283.0kJ/mol),D 正确;
故选D。
4.(2025·宁夏·模拟预测)下列化学反应对应的离子方程式正确的是
A.铅酸电池的正极在充电时的电极反应式:
B.向酸性
溶液中通入
:
C.H2S 的燃烧热为
,则H2S 燃烧的热化学方程式为:
52
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D.
溶液与足量的 NaHS 溶液反应:
【答案】D
【详解】A.铅酸电池的正极在充电时发生氧化反应,电极反应式:
,A 错误;
B.向酸性
溶液中通入
,
被还原为锰离子,
被氧化为硫酸根:
,B 错误;
C.H2S 的燃烧热是1molH2S 燃烧生成二氧化硫和液态水放出的能量,H2S 的燃烧热为
,则H2S
燃烧的热化学方程式为:
,C 错误;
D.
溶液与足量的 NaHS 溶液反应生成硫化铜沉淀和硫化氢气体:
,D
正确;
故选D。
5.(2025·陕西汉中·二模)下列化学反应表示正确的是
A.H2S 燃烧的热化学方程式:H2S(g)+2O2(g)=SO2(g)+H2O(g) ∆H =-562.2 kJ·mol-1
B.用H2S 气体沉淀溶液中Pb2+的离子方程式:Pb2++S2-=PbS↓
C.电解强碱性Na2TeO3溶液的阴极反应:TeO
+4e-+3H2O=Te+6OH-
D.SO2Cl2遇水强烈水解生成两种酸:SO2Cl2+2H2O=H2SO3+2HCl
【答案】C
【详解】A.H2S 的燃烧热为562.2 kJ·mol-1,H2S 燃烧的热化学方程式:2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(l) ∆H
=-562.2×2 kJ·mol-1=-1124.4 kJ·mol-1,A 错误;
B.H2S 是弱酸,在离子方程式中不能拆,用H2S 气体沉淀溶液中Pb2+的离子方程式:Pb2++H2S=PbS↓+2H+,
B 错误;
C.电解强碱性Na2TeO3溶液的阴极上
得到电子生成Te,根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程
式为:
+4e-+3H2O=Te+6OH-,C 正确;
D.SO2Cl2中S 为+6 价,遇水强烈水解生成HCl 和H2SO4,化学方程式为:SO2Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl,D 错误;
故选C。
6.(2025·甘肃·二模)2024 年巴黎奥运会火炬燃料是生物丙烷
,来自可再生原料,用途广泛,是
一种较为清洁的能源,有助于减少碳排放。丙烷是一种重要的化工原料,工业上常用丙烷来制备乙烯、丙
烯等产品。请回答下列问题:
Ⅰ.直接脱氢法制丙烯的反应为:
。在25℃和
条件下,几种物质
的燃烧热如下表所示:
物质
53
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燃烧热
-2219.9
-2049
-285.8
(1)
。
(2)该反应正向自发进行的条件为 (填“高温”“低温”或“任何温度”)。
(3)某温度下,在某刚性密闭容器中充入一定量的
,发生上述反应。平衡时容器中总压为
,丙烷
的转化率为
,则该反应的平衡常数
为 (要求带单位;用分压计算的平衡常数为
,分压
总压物质的量分数)。
Ⅱ.氧化脱氢法制丙烯:在固体催化剂作用下氧化丙烷生成丙烯,化学反应为:
(4)中国科学技术大学研究了在硼基催化剂上丙烷氧化脱氢制丙烯的反应机理,部分反应历程(其中吸附在催
化剂表面的物质用*表示)如下图所示:
则反应物分子在催化剂上的吸附是 (填“吸热”或“放热”)过程。上述反应历程中决速步骤的
反应方程式为: 。
(5)氧化裂解法制丙烯的反应产物中除
外,还有
、
和C 等,产生的固体会附着在催化剂表面,
降低催化剂活性。下图1 为温度对丙烷氧化裂解反应性能的影响,图2 为投料比
对丙烷氧化裂
解反应性能的影响。
54
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已知:
的选择性
;
产率
转化率
选择性。
①图1 中
的转化率随着温度升高而增大的原因为 。
②图2 中
的值较低时,
的选择性较低的原因可能是 。
【答案】(1)+114.9 (2)高温 (3)
(4)放热
或
(5)温度升高,反应速率加快,转化率升高 氧气过量,丙烷发生深度氧化产生其它副产物
【详解】(1)根据燃烧热定义写出热化学方程式:
①,
②,
③
由盖斯定律,①-②-③可得
,
。
(2)该反应
,反应后气体物质的量增大,
。根据
,当
时反应自发进行,要使
,因为
,
,则需T 较大,即高温条件下反应正向自
发进行。
(3)设起始时
的物质的量为n,列出三段式:
平衡时总物质的量为
。
的分压
,
和
的分压
,平衡常数
。
(4)从反应历程图看,反应物分子吸附在催化剂表面后能量降低,所以反应物分子在催化剂上的吸附是
放热过程。决速步骤是反应历程中活化能最大的步骤,由图可知活化能最大的步骤对应的反应为
。
(5)①温度升高,分子获得能量,活化分子百分数增大,有效碰撞几率增加,反应速率加快,在相同时
间内丙烷反应的量增多,所以丙烷的转化率随着温度升高而增大。
55
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②
较低时,也就是氧气相对丙烷过量较多时,丙烷不仅发生生成丙烯的反应,还会更多地发
生深度氧化反应,生成
、
和
等,使得丙烯的选择性降低。
题型08 盖斯定律
1.(2025·江苏南通·模拟预测)NH3快速消除烟气中的
的反应原理为
。反应装置示意图如图所示。下列关于该反
应的说法不正确的是
A.该反应
B.选择高效催化剂可降低反应的焓变
C.选择高效催化剂可提高
的转化率
D.每消耗1molNH3,转移电子的数目约为
【答案】B
【详解】A.根据反应方程式可知,反应物气体系数之和小于生成物气体系数之和,即该反应ΔS>0,故A
说法正确;
B.使用催化剂,可以降低活化能,但不能降低反应焓变,故B 说法错误;
C.选择高效催化剂,可以提高反应速率,即可以提高单位时间内NOx的转化率,故C 说法正确;
D.根据反应方程式可知,NH3中N 元素化合价由-3 价升高为0 价,NO2、NO 中N 元素化合价降低,因此消
耗1molNH3,转移电子物质的量为1mol×3=3mol,即转移电子数目是3×6.02×1023,故D 说法正确;
故答案为B。
2.(2025·江苏盐城·模拟预测)
及
以
为催化剂,在密闭容器中,一段
时间内不同温度
转化率如图所示。发生反应为
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
下列说法不正确的是
56
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A.
B.
,
的实际转化率迅速上升的可能原因是催化剂的活性增强
C.
,
的物质的量逐渐减少
D.
时增大压强,
的选择性增大
【答案】C
【详解】A.
可由反应Ⅱ减去反应Ⅰ得到,则
,A 正确;
B.
,
的实际转化率随温度升高而迅速上升,可能是催化剂的活性增强,加快了反应速率,
B 正确;
C.反应Ⅰ、Ⅱ中消耗的CO2与H2物质的量之比分别为1 4∶、1 1∶,200~350℃,CO2的实际转化率明显增大、
CH4的选择性减小不明显,H2物质的量减少,350~400℃,CO2的实际转化率变化不明显,但CH4的选择性
明显减小、CO 的选择性明显增大,H2物质的量增大,C 错误;
D.反应Ⅰ是气体分子数减小的反应,反应Ⅱ反应前后气体分子数不变,
时反应处于平衡状态,增
大压强,反应Ⅰ平衡正向移动、同时引起反应Ⅱ逆向移动,则
的选择性增大,D 正确;
故选C。
3.(2025·江苏·二模)
、
、
是氧元素的3 种核素,其中
常用作示踪原子;
在放电的条件
下得到
,
得到电子生成
吸收
的热量;钾的含氧化合物
和
(氧元
素化合价0 和-2)常用于潜水时的供氧剂。常温下,
在潮湿的空气中缓慢氧化为
;葡萄酒中添加
适量的
可以起到防腐和抗氧化等作用;浓硫酸与苯反应生成苯磺酸(
);
可以
用于橡胶工业的硫化。下列化学反应表示正确的是
A.
得到电子生成
:
B.
与水的反应:
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C.S 在潮湿的空气中氧化为
的反应:
D.乙酸乙酯的制备:
【答案】B
【详解】A.1molO(g)得到电子生成1mol
(g)吸收752kJ 热量,
应为
,而不是
,A 错误;
B.
与水反应生成
和
,离子方程式
书写正确,B 正确;
C.S 在潮湿空气中被氧气氧化为
,正确反应为
,C 错误;
D.乙酸乙酯制备中,酸脱羟基醇脱氢,
应在乙酸乙酯中,正确反应为
,D 错误;
故答案是B。
4.(2025·浙江绍兴·二模)下列说法正确的是
A.已知NaOH 固体溶于水是一个自发过程,其ΔH<0,可推测该过程ΔS>0
B.2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g),压缩容器体积,平衡正移,则反应的平衡常数减小
C.已知HF(aq)+OH-(aq)=F-(aq)+H2O(l) ΔH=-67.7kJ/mol,可推测温度越高,HF(aq)中HF 的电离程度越大
D.已知HX(g)=H(g)+X(g) ΔH>0,HX(aq)=H+(aq)+X+(aq) ΔH<0,则H(g)+X(g)=H+(aq)+X−(aq) ΔH<0
【答案】D
【详解】A.NaOH 固体溶于水放热、ΔH<0,NaOH 固体溶于水是一个自发过程,不能由此推测该过程
ΔS>0,因为固体转化成离子过程熵增、但离子水合过程熵减,A 错误;
B.化学平衡常数只与温度有关,压缩体积,使压强增大不影响化学平衡常数,B 错误;
C.①HF(aq)+OH-(aq)=F-(aq)+H2O(l)ΔH=-67.7kJ·mol-1,②H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)ΔH=-57.3kJ·mol-1,将①-②
得HF(aq)⇌F-(aq)+H+(aq)△H=(-67.7)kJ/mol-(-57.3)kJ/mol=-10.4kJ/mol,则HF 电离是放热反应,
升高温度平衡向吸热反应方向移动,即向逆反应方向越大,所以HF 电离程度减小,C 错误;
D.已知①HX(g)=H(g)+X(g)ΔH>0,②HX(aq)=H+(aq)+X+(aq)ΔH<0,将②-①-得则H(g)+X(g)=H+(aq)+X−
(aq)ΔH<0,D 正确;
故选D。
5.(2025·北京丰台·一模)非遗“打铁花”是通过向空中击打熔化的铁水(主要成分是Fe 和少量C)产生
“铁花”。其转化关系如下,其中
代表Fe 或
中的一种。下列说法正确的是
A.a 是
是C
B.d 既可以是Fe,也可以是
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C.等压条件下,①②的反应热之和,大于等物质的量的C 直接被
氧化为
的反应热
D.反应①中,每生成0.1molb 时,转移电子的数目为
【答案】D
【详解】A.a 为C、f 为
,A 项错误;
B.d 为
、b 为Fe,若d 是Fe,不符合反应①转化,B 项错误;
C.反应①+反应②可以得
,根据盖斯定律,①②的反应热之和,等于等物质的量的C 直接被
氧化为
的反应热,C 项错误;
D.反应①为
,生成4molFe,转移电子12mol,则每生成0.1molFe 时,转移电子
的数目为
,D 项正确;
答案选D。
6.(2025·云南楚雄·模拟预测)氮的氧化物和碳的氧化物在化工生产中应用广泛。回答下列问题:
(1)CO 和
分别与氧气反应的热化学方程式如下。
①
②
已知某反应的平衡常数表达式为
,写出此反应的热化学方程式: 。
(2)反应
的速率方程为
(k 为只受温
度影响的速率常数),则既能加快反应速率,又能增大NO 产量的措施是 。
(3)中国科学院大学以Bi 为电极材料,利用化学催化还原
制备HCOOH.用计算机模拟
在电极材料
表面发生还原反应的历程如图所示(*表示微粒与Bi 的接触位点):
依据反应历程图中的数据,你认为电化学催化还原
生成HCOOH 的选择性 (填“高于”或
“低于”)生成CO 的选择性,原因是 。
(4)一定温度下的恒容密闭容器中,反应
的部分实验数据如表所示:
反应时
0
10
20
30
40
50
60
70
80
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间/min
/(
)
0.10
0.09
0.08
0.07
0.06
0.05
a
0.03
0.02
①根据表格中的数据推测
。
②0.1
完全分解所需时间为 。
(5)一种利用一氧化碳脱硝的方法涉及如下反应:
ⅰ.
;
ⅱ.
;
ⅲ.
;
①一定温度下,向10 L 恒容密闭容器中充入0.1 mol CO 和0.1 mol
,10 min 末达到平衡。实验测得反
应前容器内气体压强为100 kPa,平衡时容器内气体压强为95 kPa,CO、NO 的分压均为5 kPa,
分压
为15 kPa.则0 10 min
∼
内平均反应速率
。
②反应ⅱ的平衡常数
(
是用分压表示的平衡常数,保留一位有效数字)。
【答案】(1)
(2)增大二氧化氮的浓度
(3)高于 生成CO 的中间体(
)的活化能高于生成HCOOH 的中间体(
)的活化能
(4)0.04 100 min 或6000 s (5) 0.0003 0.9
【详解】(1)已知某反应的平衡常数表达式为
,可以写出此反应的化学方程式为:
,根据盖斯定律,由
①-②得此反应
,故热化学方程式为
;
(2)该反应为放热反应,且该反应为气体计量系数不变的反应,结合速率方程可知,既能加快反应的速
率,又能增大NO 产量的措施是增大二氧化氮的浓度;
(3)由题图可知,电化学催化还原
制备CO 的中间体(
)活化能高,电化学催化还原
制备
HCOOH 的中间体(
)活化能低,活化能越低,反应速率越快,选择性越好;
(4)①由题表格可知,反应每10 min 分解
,故根据题表中的数据推测
;
60
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②根据表中数据分析,反应每10 min 分解
,
完全分解所需时间为
100 min;
(5)根据题给信息可知,平衡时气体总物质的量
,平衡时
,
,
,
则反应ⅲ消耗的CO 为
,则反应ⅲ消耗的
为0.09 mol,反应ⅲ生成的NO
为0.09 mol,设反应ⅱ生成的
为
,则
,
,反应ⅱ消耗的
物质的量为0.01 mol,反应ⅱ消耗的NO 物质的量为0.02 mol,设反应ⅰ消耗的NO 的物质的量为
,则
,
,反应ⅰ生成的
和
的物质的量为0.03 mol,平衡时
氧气的物质的量
。
①
。
②反应ⅱ的平衡常数
。
题型09 反应焓变的计算
1.(2025·陕西西安·二模)在一定条件下可用含
催化剂将甲烷氧化成甲醇,其部分反应的能量变化过
程如图所示,下列说法错误的是
A.反应热
:步骤1<步骤2
B.该过程中有极性键和非极性键的断裂与形成
C.逆反应的活化能:步骤1>步骤2
D.化学反应速率:步骤1<步骤2
【答案】B
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【详解】A.反应热
等于产物相对能量减去反应物相对能量。步骤1:反应物能量0.00 eV,产物HO-
Mo-OCH₃(s)能量-0.71 eV,
=-0.71 eV;步骤2:反应物HO-Mo-OCH₃(s)能量-0.71 eV,产物能量-1.00 eV,
=-0.29 eV,
<
,A 正确;
B.非极性键为同种原子间共价键(如O=O、H-H 等)。该过程中,反应物CH4含C-H(极性键)、
O=Mo=O 含Mo=O(极性键),断裂的均为极性键;产物CH3OH 含C-H、C-O、O-H(均极性键),形成的
也均为极性键,没有非极性键的断裂与形成,B 错误;
C.逆反应活化能=过渡态能量-该步骤产物能量。步骤1:过渡态1 能量0.70 eV,产物能量-0.71 eV,逆反
应活化能=0.70-(-0.71)=1.41 eV;步骤2:过渡态2 能量(-0.49 eV),产物能量-1.00 eV,逆反应活化能
=-0.49-(-1.00)=0.51 eV。步骤1 逆反应活化能>步骤2,C 正确;
D.反应速率由活化能决定,活化能越大速率越慢。步骤1 正反应活化能=0.70-0.00=0.70 eV,步骤2 正反应
活化能=-0.49-(-0.71)=0.22 eV。步骤1 活化能更大,速率更慢,即步骤1<步骤2,D 正确;
故选B。
2.(2025·湖北·调研)已知1,3-丁二烯与HBr 加成的能量—反应进程图如图所示(图中ΔH1、ΔH2、ΔH3表
示各步正向反应的焓变)。下列说法错误的是
A.反应时间越长,1,3-丁二烯与HBr 反应得到1-溴-2-丁烯的比例越大
B.0℃、短时间tmin 内,amol·L-1的1,3-丁二烯与HBr 完全反应得到两种产物的比例为7:3(设反应前
后体积不变),则生成3-溴-1-丁烯的平均速率为
C.H+与烯烃结合的一步为决速步骤,Br-进攻时活化能小的方向得到3-溴-1-丁烯
D.1,3-丁二烯与HBr 反应,生成3-溴-1-丁烯的反应热为
,生成1-溴-2-丁烯的反应热为
【答案】D
【详解】A.根据图示可知,1-溴-2-丁烯的能量低,更稳定,因此反应时间越长,得到1-溴-2 丁烯的比例
越大,A 正确;
B.根据图示可知,生成3-溴-1-丁烯的第二步反应的活化能低,因此短时间内,生成3-溴-1-丁烯的比例大,
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故生成1-溴-2-丁烯的平均速率为
,B 正确;
C.根据图示可知,第一步反应的活化能大于第二步反应的活化能,故第一步即 H+与烯烃结合的一步为决
速步,第二步反应中生成3-溴-1-丁烯的活化能小,即 Br-进攻时活化能小的反应得到3-溴-1-丁烯,C 正确;
D.根据盖斯定律,生成3-溴-1-丁烯的反应热为
,生成1-溴-2-丁烯的反应热为
,D 错
误;
故选:D。
3.(2025·河北·模拟预测)设
为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A.常温常压下,1.5g 重甲基
中含有的中子数为
B.标准状况下,22.4L 乙烯和环丙烷的混合气体中,共用电子对数为
C.4.6gNa 与含0.1molHF 的稀氢氟酸溶液完全反应,转移电子数为
D.合成氨反应
,当放出46.2kJ 的热量时,生成
的分
子数为
【答案】D
【详解】A.重甲基
的摩尔质量为
,每个
中含有9 个中子,
中含有中子的
数目为
,A 项错误;
B.标准状况下,22.4L 乙烯中共用电子对数目为
环丙烷中共用电子对数目为
,故22.4L 乙
烯和环丙烷的混合气体中,共用电子对数目为
,B 项错误;
C.4.6gNa 为0.2mol,与含0.1molHF 的稀氢氟酸溶液完全反应,Na 过量,与HF 反应后还会继续与溶液中
的水反应,最终Na 完全反应,转移电子数目为
,C 项错误;
D.合成氨反应
,代表生成2mol 氨气放出92.4kJ 的能量,
则放出46.2kJ 的热量时,生成
的分子数目为
,D 项正确。
故选D。
4.(2025·黑龙江大庆·模拟预测)过渡金属氧化物离子(以
表示)在烃类的选择性氧化等方面应用广泛。
与
反应的过程如下图所示。下列说法不正确的是
63
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A.反应速率:步骤Ⅰ
步骤Ⅱ
B.步骤I 和II 中涉及氢原子成键变化的是I
C.若
与
反应,生成的氘代甲醇有3 种
D.
【答案】C
【详解】A.步骤Ⅰ的活化能大于步骤Ⅱ,反应速率步骤Ⅰ更小,A 正确;
B.由图可知,步骤I 中形成了O-H 键,步骤II 中不涉及氢原子成键变化,B 正确;
C.根据反应机理可知,若MO+与CH2D2反应,生成的氘代甲醇有CH2DOD 或CHD2OH,共2 种,故C 错误;
D.由图可知,总反应的ΔH=E1+E3-E2-E4,故方程式:CH4(g)+MO+(g)=CH3OH(g)+M+(g)ΔH=E1+E3-E2-E4正确,故
D 正确;
故选:C。
5.(2025·浙江·模拟预测)纳米碗
是一种奇特的碗状共轭体系。高温条件下,
可以由分子
经过连续5 步氢抽提和闭环脱氢反应生成。其中第一步反应
的反应机
理和能量变化如下。下列说法错误的是
64
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A.该反应共有3 个基元反应,其中决速步反应为第三步
B.
纳米碗中五元环结构的数目为5
C.反应过程中生成了具有手性异构的中间产物
D.生成
的五步反应,每步反应的焓变近似相等
【答案】B
【详解】A.由反应历程可知,包含3 个基元反应,分别为
,
,
,其中第三个反应的活化能最大,反应速率最
慢,故决速步反应为第三步,A 项正确;
B.由反应机理图知,
中有一个五元环,每脱两个氢形成一个五元环,则
→
过程中形
成5 个五元环,故
中有6 个五元环,B 项错误;
C.
结构中含手性碳原子(已用*标注):
,故反应过程中生成了具有手性异构的中
间产物,C 项正确;
D.生成
的五步反应,每步反应都是断开C-H 键、形成碳碳键及生成氢气,断键、成键情况类似,故
焓变近似相等,D 项正确;
故答案选B。
65
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6.(2025·全国·调研)卤化铵(
)的能量关系如图所示,下列说法正确的是
A.
,
B.相同条件下,
的
比
的大
C.相同条件下,
的
比
的小
D.
【答案】B
【详解】A.卤化铵的分解为吸热反应,则
,
对应的为
化学键断裂过程,断裂化学键吸收热
量,则
,A 错误;
B.
的键能大于
,故
的
大于
的
,B 正确;
C.
为
与
反应,与
无关,C 错误;
D.途径6 与途径1、2、3、4、5 之和的起点和终点相同,结合盖斯定律可知
,D 错误;
故选B。
1.(2025·湖南长沙·三模)一定条件下,2,
二甲基
,
丁二烯与溴单质发生液相加成反应分两步
进行,第一步生成中间体M,第二步生成产物Z 或W,表示如下。
反应进程及能量变化如图所示。
66
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下列说法错误的是
A.生成Z 的反应为放热反应
B.低温条件下,开始发生反应的短时间内Z 为主要产物
C.达到平衡时,Z 的含量小于W
D.达到平衡后,恒温条件下加入液溴,
减小
【答案】D
【详解】A.生成Z 的反应是中间体M 转化为产物Z,由能量图可知,M 的能量高于Z 的能量,故该反应为
放热反应,A 正确;
B.低温条件下反应受动力学控制,活化能越低反应速率越快,由能量图可知,M 生成Z 的活化能是
小
于生成W 的活化能
,则短时间内Z 的生成速率更快,为主要产物,B 正确;
C.达到平衡时反应受热力学控制,能量越低的产物越稳定、含量越高。由能量图可知,产物W 的能量低
于Z,故平衡时W 的含量更高,Z 的含量小于W,C 正确;
D.恒温下,Z 和W 的浓度比取决于二者生成反应的平衡常数比值(
),而平衡常数仅与温度
有关,与反应物浓度无关,加入液溴虽使平衡正向移动,但
不变,D 错误。
故选D。
2.(2025·陕西渭南·二模)马来酸(P)在医药、农药、食品等方面有广泛的应用。一定条件下,其与氢气加
成的反应过程如图甲,反应过程中各物质的物质的量分数与反应时间的关系如图乙。下列说法错误的是
67
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A.物质P 和N 互为顺反异构体
B.焓变:
C.活化能:反应①>反应②
D.物质Q 可以与乙二醇发生缩聚反应
【答案】B
【详解】A.由题图甲可知,物质P 和N 分子式相同,均含有碳碳双键,且P 中羧基在碳碳双键的同一侧,
N 中羧基在碳碳双键的不同侧,二者互为顺反异构体,A 正确;
B.从图中可知,反应②=反应①+反应③,根据盖斯定律,焓变:
,B 错误;
C.据图乙可知,相同时间内,生成Q 的物质的量分数大于N,说明反应速率:反应①小于反应②,活化
能:反应①>反应②,C 正确;
D.Q 中含有两个羧基,乙二醇中含有2 个羟基,物质Q 可以与乙二醇发生缩聚反应,D 正确;
故选B。
3.(2025·甘肃庆阳·模拟预测)CO2加氢制CH4的一种催化机理如图。
下列有关说法正确的是
A.反应过程中的催化剂有La2O3、La2O2CO3和Ni
B.CO2先与La2O3结合生成La2O2CO3,后又从La2O2CO3中释放,该过程也是一个可逆反应
C.在Ni 催化作用下,H2断键产生H*的过程为吸热过程
D.该机理中,CO2加氢制CH4的过程需要La2O3与Ni 分步进行
【答案】C
【详解】A.根据示意图可判断反应过程中的催化剂为La2O3与Ni,而La2O2CO3为中间产物,A 项错误;
B.CO2与La2O3结合生成La2O2CO3,再以
的形式从La2O2CO3中释放,CO2与
不属于同一种物质,因
68
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此该过程不是可逆反应,B 项错误;
C.断键为吸热过程,C 项正确;
D.根据示意图可判断该过程中,La2O3催化CO2,Ni 催化H2,两者互不干扰,不需要分步进行,D 项错误;
故选C。
4.(2025·陕西·二模)我国研究人员研究了在催化剂X 的作用下
加氢形成乙醇的反应机理,反
应过程中物质相对能量与反应进程关系如图(加“*”物质为吸附态)。下列说法正确的是
A.
的脱附过程为放热过程
B.
的过程中存在非极性键的断裂和形成
C.
为决速步骤
D.若用
代替
反应,则产物为
【答案】D
【详解】A.根据反应进程图,
的脱附过程
为吸热过程,A 错误;
B.在
的过程中不存在非极性键的断裂和形成,B 错误;
C.在多步进程的化学转化中,能垒最大的步骤,活化能越大,为决步骤,根据反应进程图,
的能垒最大,为决步骤,C 错误;
D.若用
代替
反应,根据反应进程图,羧基中的H 在第一步基元反应脱去,而甲基
69
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上H 始终未变化,故产物为为
,D 正确;
故答案为:D。
5.(2025·甘肃金昌·二模)在标准状况下,气态反应物、生成物及活化分子[A(B)表示“A+B→产物”的活
化分子]的相对能量如表所示:
物质
NO(g)
NO2(g)
SO2(g)
SO3(g)
相对能量/
(kJ·mol-1)
91.3
33.2
-296.8
-395.7
物质
O2(g)
O3(g)
NO(O3)
SO2(O3)
相对能量/
(kJ·mol-1)
0
142.7
237.2
-96.1
下列说法错误的是。
A.NO2(g)+SO2(g)=NO(g)+SO3(g) ΔH=-40.8 kJ·mol-1
B.反应3O2(g)=2O3(g)能自发进行
C.相同条件下,SO2(g)+O3(g)
SO
⇌
3(g)+O2(g)的反应速率比NO(g)+O3(g)
NO
⇌
2(g)+O2(g)的小
D.1 mol NO2(g)的总键能大于1 mol NO(g)的总键能
【答案】B
【详解】A.NO2(g)+SO2(g)=NO(g)+SO3(g) ΔH=生成物总能量-反应物总能量=91.3 kJ·mol-1+(-395.7 kJ·mol-1)-
[33.2 kJ·mol-1+(-296.8 kJ·mol-1)]=-40.8 kJ·mol-1,A 正确;
B.3O2(g)=2O3(g) ΔH=生成物总能量-反应物总能量=+285.4 kJ·mol-1>0,且ΔS<0,则任何温度下ΔH-
TΔS>0,即反应3O2(g)=2O3(g)不能自发进行,B 错误;
C.反应SO2(g)+O3(g)
SO3(g)+O2(g)的活化能=活化分子的平均能量-总反应物的平均能量=-96.1 kJ·mol-1-
(-296.8 kJ·mol-1+142.7 kJ·mol-1)=58 kJ·mol-1,反应NO(g)+O3(g)
NO2(g)+O2(g)的活化能为237.2 kJ·mol-1-(91.3
kJ·mol-1+142.7 kJ·mol-1)=3.2 kJ·mol-1<58 kJ·mol-1,反应的活化能越高,反应速率越小,则相同条件下,SO2(g)
+O3(g)
SO3(g)+O2(g)的反应速率比NO(g)+O3(g)
NO2(g)+O2(g)的反应速率小,C 正确;
D.反应2NO(g)+O2(g)
2NO2(g) ΔH=生成物总能量-反应物总能量=2×33.2 kJ·mol-1-2×91.3 kJ·mol-1-0
kJ·mol-1=-116.2 kJ·mol-1,为放热反应,ΔH=反应物总键能-生成物总键能,则该反应的反应物总键能小于生
成物总键能,即1 mol NO(g)和0.5 mol O2(g)的总键能小于1 mol NO2(g)的总键能,所以1 mol NO2(g)的总键能
大于1 mol NO(g)的总键能,D 正确;
故答案为:C。
6.(2025·四川雅安·二模)碳酸二甲酯
是一种低毒、性能优良的有机合成中间体,
科学家提出了新的合成方案(吸附在催化剂表面上的物种用*标注),反应机理如图所示。(能垒:反应物与过
渡态之间的能量差)
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下列说法正确的是
A.第2 步的基元反应方程式为:
B.使用催化剂可以提高反应速率和反应热
C.反应进程中决速步骤的能垒为
D.升高温度,合成碳酸二甲酯反应速率增加,平衡向逆反应方向移动
【答案】A
【详解】A.根据图中反应历程可知,第2 步基元反应为:
,A 正确;
B.使用催化剂可以提高反应速率,但是反应热不会变化,B 错误;
C.反应进程中经过渡态的反应能垒最大,是决速步骤,其能垒为:
,C 错误;
D.由图可以看出,产物总能量高于反应物总能量,即
,所
以升高温度,合成碳酸二甲酯反应速率增加,平衡向正反应方向移动,D 错误;
故选A。
7.(2025·浙江·一模)苯乙烯是生产塑料和合成橡胶的重要有机原料,可由乙苯催化脱氢获得。
Ⅰ.直接催化脱氢:
(1)已知:反应①
反应②
反应③
则直接催化脱氢反应
kJ/mol。
(2)在高温条件下,直接脱氢法中乙苯可能会裂解产生积炭覆盖在催化剂表面,使催化剂“中毒”,因此在
原料气中通入水蒸气的目的是 。
(3)在某温度、100kPa 下,向密闭容器中通入1mol 气态乙苯发生直接脱氢反应,达到平衡时,混合气体中
乙苯和氢气的分压相等,该反应的平衡常数Kp= kPa(分压
总压物质的量分数)。
Ⅱ.CO2氧化乙苯脱氢:
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(4)在某催化剂下,其反应历程如图:
下列说法正确的是___________(填标号)。
A.由状态Ⅰ到状态Ⅱ形成了极性共价键
B.
和
两种粒子中的碳原子均达到8 电子稳定结构
C.使用催化剂能降低反应的活化能,提高活化分子百分数,从而提高乙苯的平衡转化率
D.催化剂表面的酸性需要控制在
之间,原因是pH 过低,催化剂表面正电荷聚集,妨碍
与CO2结合;pH 过高,CO2易形成
。
(5)研究表明金属次卟啉二甲酯能够顺利地选择性催化氧化苯乙烯生成苯甲醛。
①苯甲醛中键角:
(填“大于”“小于”或“等于”)
②以该反应原理设计成酸性燃料电池,则电池负极的电极反应式为 。
【答案】(1)
(2)水蒸气与催化剂表面积碳反应,防止催化剂“中毒”
(3)
(或33.3) (4)AD
(5)大于
【详解】(1)根据盖斯定律,反应①—②—③可得
。
(2)水蒸气与催化剂表面积碳反应,防止催化剂“中毒”。
(3)设转化的
物质的量为
,列三段式:
达到平衡时,混合气体中乙苯和氢气的分压相等,可知,
,解得
,总物质的量为
,
72
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。
(4)A.由状态Ⅰ到状态Ⅱ形成了
极性共价键,A 正确;
B.
中苯环上的碳和带正电荷的碳未达到8 电子稳定结构,B 错误;
C.使用催化剂,能降低反应的活化能,提高活化分子百分数,从而提高反应速率,但不影响平衡移动,
不能影响反应物转化率,C 错误;
D.反应过程中需要将催化剂表面的酸性控制在
之间,原因是
过低时,催化剂表面正电荷
聚集,妨碍
与
结合,
过高时,
易形成
,
过低过高均不利于反应的进行,使得乙苯
的转化率降低,D 正确;
故选AD;
(5)①醛基的
双键具有高电子云密度,对相邻的
产生强斥力,这种斥力将
“推开”,苯环
的共轭效应使
的电子云密度介于单键和双键之间,削弱了
对
的斥力,同时
双键的强斥
力将
推向苯环一侧,所以苯甲醛中键角
大于
;
②以该反应原理设计成酸性燃料电池,总反应式为
,
可知正极的电极反应式为
,所以负极的电极反应式为
。
8.(2025·重庆江津·模拟预测)甲醇是一种用途广泛的燃料,可利用
催化加氢制取甲醇,某催化体系
中涉及如下反应:
主反应:
副反应:
(1)在一定温度下,由稳定态单质生成
化合物的焓变叫做该物质在此温度下的标准摩尔生成焓。下表为
几种物质在
的标准摩尔生成焓:
物质
标准摩尔生成焓/
0
则
。该反应在 (填“高温”“低温”或“任意温度”)下能自发进行。
(2)副反应的速率方程为
,
,
、
为速率常数,受温度影响。
73
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①改变温度时,
、
变化值较大的是 。
②恒温时,在体积均为
的两个密闭容器中充入
和
,若只发生副反应。
容器编号
起始物质的量/mol
平衡时物质的量/mol
I
1
2
0
0
II
4
5
0
0
容器Ⅱ中
的转化率为
时的
与容器中平衡时
之比为 。
(3)在某体系中充入
和
同时发生主反应和副反应,总压分别为
、
和
下,反应达平
衡时,
物质的量
随温度变化如图所示,则图中压强由小到大的顺序为 。判断的依据是
。
(4)主反应也可采用电化学方法实现,反应装置如图所示。
①阴极的电极反应式为 。
②
,
下,相同时间内,若进口Ⅰ处
,出口Ⅰ处气体体积为进口Ⅰ处的
倍,则进口Ⅱ消耗气体的物质的量为 (用
,
表示)(不考虑其他副反应)。
【答案】(1)
低温 (2)
(3)
增大压强时主反应平衡正向移动,反应物浓度降低,副反应平衡逆向移动,
值降低
74
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(4)
【详解】(1)由标准摩尔生成焓的定义可知,反应△H=生成物的标准摩尔生成焓之和-反应物的标准摩尔
生成焓之和,可得
。
,当
时属于
自发反应,因为
,
,故反应低温自发。
(2)①
,因为副反应为吸热反应,故升温
增大,故增大值
,降温
减小,故减小值
。
②根据题意,容器的反应,列出三段式:
平衡时
和
的浓度均为
;恒温条件下容器的
。
容器
中
的转化率为
时,根据数据列出三段式:
平衡时
浓度为
,
为
,
,
,因为恒温时
,故比值为
。
(3)因为主反应的
,副反应的
,相同压强下,升高温度,主反应的平衡逆向
移动,副反应正向移动,导致
含量增大;在相同温度下,增大压强,主反应平衡正移,导致二氧化碳
和氢气的量降低,副反应此时平衡逆向移动,导致
含量降低,压强越大,主反应正移趋势越大,导致
副反应逆移趋势也增大,所以压强大小为
。
(4)①阴极得到电子,碳元素化合价降低,故阴极的电极反应式为:
。
②因
,则
并未完全转化为
和
,还有
剩余。转化的
的量为
,转
移电子为
,进口Ⅱ消耗的
为
。
1.(2025·广西·高考真题)某种氨基喹啉衍生物
合成反应的可能历程如图,
表示活化能
。
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下列说法错误的是
A.
是反应的催化剂
B.步骤①发生了
键断裂
C.反应速率:历程
历程I
D.反应热:历程
历程I
【答案】D
【详解】A.由图可知,
在反应历程中先被消耗,后又生成,是反应的催化剂,A 正确;
B.由图可知,步骤①中
转化为
,发生了
键断裂,B 正确;
C.由图可知,历程I 中活化能最大为112.8kJ/mol(决速步),历程II 中活化能最大为91.5kJ/mol(决速步),活
化能越大,反应速率越慢,则反应速率:历程
历程I,C 正确;
D.由图可知,历程
和历程I 起始反应物和最终生成物相同,反应热相等,D 错误;
故选D。
2.(2025·天津·高考真题)下图是简易量热计装置示意图,下列反应的反应热不适宜用该装置测定的是
A.BaO 和足量的水
B.Al 和足量的NaOH 溶液
C.ZnO 和足量的稀硫酸
D.KOH 溶液和足量的稀盐酸
【答案】B
【详解】A.BaO 与水反应生成Ba(OH)2,为放热反应,无气体生成,反应在溶液中进行,热量损失少,适
宜用简易量热计测定,A 不符合题意;
B.Al 与NaOH 溶液反应生成H2气体,气体逸出时会带走部分热量,导致热量测量不准确,不适宜用简易
量热计测定,B 符合题意;
C.ZnO 与稀硫酸反应生成ZnSO4和水,为放热反应,无气体生成,反应在溶液中进行,热量损失少,适宜
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用简易量热计测定,C 不符合题意;
D.KOH 与稀盐酸的中和反应,为放热反应,无气体生成,反应在溶液中进行,热量损失少,适宜用简易
量热计测定,D 不符合题意;
故选B。
3.(2025·海南·高考真题)等温等压下,
。此反应放出的热
用于火力发电,能量转化效率为
。下列说法错误的是
A.该反应
B.产物为
时,反应放出的热量减少
C.该反应在燃料电池模式下进行,反应焓变为
,
D.该反应在燃料电池模式下做电功,转化效率为
,
【答案】C
【详解】A.反应中气体物质的量减少(3 mol→1 mol),且生成液态水,系统混乱度降低,ΔS<0,A 正确;
B.生成H2O(g)时,相比H2O(l)少释放了液化潜热,故放出的热量减少,B 正确;
C.焓变(ΔH)是状态函数,与反应途径无关。燃料电池中反应的焓变ΔH'与原反应ΔH 相等,C 错误;
D.燃料电池直接将化学能转化为电能,能量损失小于火力发电(需经热能→机械能→电能),故η'>η,D
正确;
答案选C。
4.(2025·江西·高考真题)由下列实验事实得出的结论正确的是
实验事实
结论
A
和空气的混合气体通过热的
,
持续红热
该反应
B
向
溶液中滴入硝酸酸化的
溶液,生成白色沉淀
是离子化合物
C
向
与水反应后的溶液中滴入酚酞溶液,先变红后褪色
有漂白性
D
向
溶液中通入
,无明显现象,再通入
生成白色沉淀
A.A
B.B
C.C
D.D
【答案】A
【详解】A.NH3和空气的混合气体通过热的Cr2O3,Cr2O3持续红热,说明反应放热,ΔH<0,A 正确;
B.向NCCl 溶液中加入硝酸酸化的AgNO3生成AgCl 白色沉淀,说明溶液含Cl-,但Cl-可能来自NCCl 水解,
而非其直接电离,无法证明NCCl 是离子化合物,B 错误;
C.Na2O 与水反应生成NaOH,溶液呈强碱性使酚酞变红,酚酞的变色范围为8-10,褪色可能是Na2O 和水
反应生成的溶液碱性过大,而非Na2O 本身具有漂白性,C 错误;
77
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D.向
溶液中通入
,无沉淀产生,再通NH3生成CaCO3沉淀,是因为通NH3后营造了碱性环境,
使CaCO3能够存在,该现象不能证明
,D 错误;
故选A。
5.(2024·天津·高考真题)白磷(
)在高温下可分解为
,即
。已知
中
的键能为
,
中
的键能为
。下列说法错误的是
A.
晶体为分子晶体
B.
分子中含有
键和
键
C.
与
互为同素异形体
D.根据键能估算上述反应的
【答案】D
【详解】A.白磷由白磷分子构成,则P4晶体为分子晶体,A 正确;
B.P 中含有
键,三键中含有1 个
键和2 个
键,B 正确;
C.
与
是磷元素的两种单质,二者互为同素异形体,C 正确;
D.反应
的ΔH=反应物总键能-生成物总键能= 209kJ/mol× 6 - 523kJ/mol ×2 = +208kJ/mol,D 错
误;
故选D。
6.(2025·全国卷·高考真题)乙酸乙酯是一种应用广泛的有机化学品,可由乙酸和乙醇通过酯化反应制备。
回答下列问题:
(1)乙酸、乙醇和乙酸乙酯的燃烧热分别为
、
和
,则酯化反应
的
。
(2)酯化反应中的3 种有机物的沸点从高到低的顺序为 原因是 。
(3)在常压和
时,初始组成
、
作催化剂的条件下进行反应,
得到乙醇浓度随反应时间的变化如下图所示。
78
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平衡时乙酸的转化率
,平衡常数
(保留2 位有效数字)。已知酯化反应的速率方程
为
,其中
,则
(保留2 位有效数字)。
(4)研究发现,难以通过改变反应温度或压强来提高乙酸乙酯平衡产率,原因是 。若要提高乙酸乙
酯的产率,可以采用的方法是 (举1 例)。
【答案】(1)
(2)
乙酸乙酯分子间不存在氢键,乙酸分子间的氢键比乙
醇的更强
(3) 30 3.9
(4)
很小,温度对平衡影响小,液相反应,压强对平衡影响小 及时移出产物
【详解】(1)乙酸、乙醇和乙酸乙酯的燃烧热分别为
、
和
,
①
②
③
根据盖斯定律①+②-③得
。
(2)乙酸、乙醇都能形成分子间氢键,乙酸乙酯分子间不存在氢键,乙酸分子间的氢键比乙醇的更强,
所以沸点从高到低的顺序为
。
(3)初始组成
。乙醇的初始浓度3.3mol/L、乙酸的初始浓度为9.9mol/L,
平衡时乙醇的浓度减小3.3-0.33=2.97mol/L,则乙酸的浓度降低2.97mol/L,乙酸的转化率
;平衡时乙醇的浓度为0.33mol/L、乙酸的浓度为9.9-2.97=6.93mol/L、乙酸乙酯的
浓度为2.97mol/L、水的浓度为2.97mol/L,则平衡常数
;
79
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。
(4)液相反应,压强对平衡影响小,
很小,温度对平衡影响小,所以难以通过改变反应温度或压强
来提高乙酸乙酯平衡产率。及时移出产物,平衡正向移动,可以提高乙酸乙酯的产率。
7.(2025·海南·高考真题)石硫合剂是作物抗病抑菌的无机农药。生产上以硫磺、石灰和水为原料,经加
热熬煮得棕红混悬液体。制备反应式:
Ⅰ.
回答问题:
(1)在熬煮制备反应中,硫元素的化合价部分降低,部分升高,说明单质S 发生了 反应。将该反应置
于高压釜中,可大大缩短熬煮时间,原因是温度升高,反应速率 。
(2)已知:Ⅱ.
Ⅲ.
所以
(写表达式)。
(3)在熬煮石硫合剂时加入两亲性的季铵盐氯化十六烷基三甲铵,使得S 在水中及
在S 中有有效浓度分
别增大,导致单位时间内分子有效碰撞次数 。
(4)某批次实验表明,硫粉浓度c 随时间t 的变化满足关系:
(k 为表观速率常数),如图所示。该
实验条件下
。
(5)判断将浓度均为
的
、
等体积混合,构成K、P、Ca、S 四元肥料混合液后,是
否析出S 及
沉淀,造成叶面施肥喷头堵塞,并说明理由 。已知:25℃下,
,
,
,
(
)。
分子不稳定,生成即分解为
和
。
【答案】(1)氧化还原 增大 (2)
(3)增多 (4)0.0025
(5)不会析出S 沉淀,会析出
沉淀
【详解】(1)反应中S(0 价)转化为CaS2(S 为-1 价)和CaS2O3(S 为+2 价),S 元素的化合价部分升高,
部分降低,说明单质S 发生了歧化(氧化还原)反应;将该反应置于高压釜中,反应的温度升高,反应速
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率增大,反应时间缩短。
(2)由盖斯定律得:反应I=反应II+3×反应III,则焓变:
。
(3)反应物有效浓度增大,使得单位时间内分子有效碰撞次数增多。
(4)由表达式知,k 为-lnc 随t 变化曲线的斜率,所以
。
(5)浓度均为2mol/L 的
、
等体积混合后浓度均为1mol/L,即
,1mol/L 的KH2PO4电离出的H+和
的浓度约为
,由于c(Ca2+)×c(
)=1×10-3.6>Ksp(CaHPO4)=10-6.66,以此会产生CaHPO4
沉淀;而生成S 沉淀需要首先生成
分子,而1mol/L 的KH2PO4电离出的H+和1mol/L 的
电离产
生的
不足以生成
,不会产生S 沉淀。
8.(2025·重庆·高考真题)肼(
)与氧化剂剧烈反应,释放大量的热量,可作火箭燃料。已知下列
反应:
①
②
③
则反应
的
为
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【详解】A.选项A 的表达式为
,但根据推导结果,ΔH 应为
,与A 不符,A 错误;
B.推导过程中,通过组合反应①、③及反转的反应②×3,得到总ΔH 为
,再除以4 得
,与选项B 一致,B 正确;
C.选项C 未除以4,直接取
,不符合目标反应的系数比例,C 错误;
D.选项D 的表达式为
,符号和系数均与推导结果不符,D 错误;
故选B。
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