北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
专题十 化学反应的热效应
考点一 化学反应中能量变化的有关概念
1.(2019海南单科,5,2分)根据图中的能量关系,可求得C—H键的键能为( )
A.414 kJ·mol-1 B.377 kJ·mol-1
C.235 kJ·mol-1 D.197 kJ·mol-1
答案 A 从图中信息可知C(s)+2H (g) CH (g) ΔH=-75 kJ·mol-1。ΔH=旧键断裂吸收的总能量-新键
2 4
形成放出的总能量,设C—H键键能为x kJ·mol-1,则(717+864)kJ·mol-1-4x kJ·mol-1=-75 kJ·mol-1,解得x=414,A
正确。
2.(2018北京理综,7,6分)我国科研人员提出了由CO 和CH 转化为高附加值产品CH COOH的催化反应历
2 4 3
程。该历程示意图如下。
下列说法不正确的是( )
A.生成CH COOH总反应的原子利用率为100%
3
B.CH →CH COOH过程中,有C—H键发生断裂
4 3
C.①→②放出能量并形成了C—C键
D.该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率
答案 D 催化剂只影响化学反应速率,不会使化学平衡发生移动,故不会提高反应物的平衡转化率,D不正
确。
方法技巧 认真观察示意图,分清反应物、中间产物和生成物,该题就不难作答。
3.(2018浙江4月选考,21,2分)氢卤酸的能量关系如图所示:
下列说法正确的是( )
A.已知HF气体溶于水放热,则HF的ΔH <0
1
B.相同条件下,HCl的ΔH 比HBr的小
2
C.相同条件下,HCl的(ΔH +ΔH )比HI的大
3 4
D.一定条件下,气态原子生成1 mol H—X键放出a kJ能量,则该条件下ΔH =a kJ·mol-1
2北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
答案 D HF气体溶于水放热,则由HF(aq)→HF(g)需要吸收热量,因此ΔH >0,故A错误;HCl比HBr稳定,
1
则HCl的ΔH 比HBr的大,故B错误;ΔH 是H(g)→H+(g)的热效应,ΔH 是H+(g)→H+(aq)的热效应,所以,HCl
2 3 4
和HI的(ΔH +ΔH )相等,故C错误;由题图可知,H(g)+X(g) HX(g) ΔH =-ΔH =-a kJ·mol-1,则ΔH =
3 4 7 2 2
a kJ·mol-1,故D正确。
4.(2018江苏单科,10,2分)下列说法正确的是( )
A.氢氧燃料电池放电时化学能全部转化为电能
B.反应4Fe(s)+3O (g) 2Fe O (s)常温下可自发进行,该反应为吸热反应
2 2 3
C.3 mol H 与1 mol N 混合反应生成NH ,转移电子的数目小于6×6.02×1023
2 2 3
D.在酶催化淀粉水解反应中,温度越高淀粉水解速率越快
答案 C 氢氧燃料电池放电过程中,化学能除转化为电能外,还有热能的产生,A错误;4Fe(s)+3O (g)
2
2Fe O (s)是一个熵减反应,而该反应常温下能自发进行,则该反应必为放热反应,B错误;N 与H 合成NH 的
2 3 2 2 3
反应为可逆反应,故3 mol H 与1 mol N 不能完全转化为NH ,转移电子的数目小于6×6.02×1023,C正确;酶的
2 2 3
活性与温度有关,温度过高,使酶失去生理活性,D错误。
5.(2016海南单科,6,2分)油酸甘油酯(相对分子质量884)在体内代谢时可发生如下反应:
C H O (s)+80O (g) 57CO (g)+52H O(l)
57 104 6 2 2 2
已知燃烧1 kg该化合物释放出热量3.8×104 kJ。油酸甘油酯的燃烧热ΔH为( )
A.3.8×104 kJ·mol-1 B.-3.8×104 kJ·mol-1
C.3.4×104 kJ·mol-1 D.-3.4×104 kJ·mol-1
答案 D 燃烧1 kg油酸甘油酯释放出热量3.8×104 kJ,则1 mol油酸甘油酯完全燃烧生成稳定的氧化物所
884
放出的热量为3.8×104 kJ× ≈3.4×104 kJ,所以ΔH=-3.4×104 kJ·mol-1。
1 000
6.(2016海南单科,11,4分)由反应物X转化为Y和Z的能量变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.由X→Y反应的ΔH=E -E
5 2
B.由X→Z反应的ΔH<0
C.降低压强有利于提高Y的产率
D.升高温度有利于提高Z的产率
答案 BC A项,根据化学反应的实质可知2X(g) 3Y(g) ΔH=E -E ,故A错误;B项,由图像可知,X→Z
3 2
的反应中反应物的总能量高于生成物的总能量,该反应为放热反应,即反应的ΔH<0,故B正确;C项,根据化
学反应2X(g) 3Y(g),可知正反应是气体分子数增加的反应,降低压强,平衡正向移动,有利于提高Y的产
率,故C正确;D项,X→Z的反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,Z的产率降低,故D错误。
7.(2015江苏单科,4,2分)在CO 中,Mg燃烧生成MgO和C。下列说法正确的是( )
2
A.元素C的单质只存在金刚石和石墨两种同素异形体
B.Mg、MgO中镁元素微粒的半径:r(Mg2+)>r(Mg)
C.在该反应条件下,Mg的还原性强于C的还原性
D.该反应中化学能全部转化为热能北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
答案 C A项,C的单质还有C 、C 等多种同素异形体;B项,Mg2+、Mg质子数相同,而电子数不同,电子
60 70
数越多,半径越大,故r(Mg2+)<r(Mg);D项,该反应的化学能还可转化为光能等其他能量。
8.(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CO 是吸热反应
2
B.在该过程中,CO断键形成C和O
C.CO和O生成了具有极性共价键的CO
2
D.状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O 反应的过程
2
答案 C A项,CO和O生成CO 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
2
有断裂形成C和O;C项,CO和O生成的CO 分子中含有极性共价键;D项,状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O反
2
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。
9.(2015海南单科,4,2分)已知丙烷的燃烧热ΔH=-2 215 kJ·mol-1。若一定量的丙烷完全燃烧后生成1.8 g水,
则放出的热量约为( )
A.55 kJB.220 kJ C.550 kJ D.1 108 kJ
答案 A 由丙烷的燃烧热ΔH=-2 215 kJ·mol-1,可写出其燃烧的热化学方程式:C H (g)+5O (g) 3CO (g)
3 8 2 2
+4H O(l) ΔH=-2 215 kJ·mol-1,丙烷完全燃烧产生1.8 g水放出的热量为(2 215 kJ·mol-1÷4)×
2
0.1 mol≈55 kJ。
10.[2014北京理综,26(3)]NH 经一系列反应可以得到HNO 和NH NO ,如下图所示。
3 3 4 3
(3)Ⅲ中,降低温度,将NO (g)转化为N O (l),再制备浓硝酸。
2 2 4
①已知:2NO (g) N O (g) ΔH
2 2 4 1
2NO (g) N O (l) ΔH
2 2 4 2
下列能量变化示意图中,正确的是(选填字母) 。
②N O 与O 、H O化合的化学方程式是 。
2 4 2 2
答案 (3)①A ②2N O +O +2H O 4HNO
2 4 2 2 3
解析 (3)①降低温度,NO 转化成N O ,所以ΔH <0,ΔH <0,再根据物质(N O )的状态可判断出NO 转化成液
2 2 4 1 2 2 4 2
态N O 放热更多。故选A。
2 4
②N O 与O 、H O发生化合反应,产物应为HNO ,所以反应的化学方程式为:2N O +O +2H O 4HNO 。
2 4 2 2 3 2 4 2 2 3
考点二 热化学方程式的书写 盖斯定律北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
1.(2016江苏单科,8,2分)通过以下反应均可获取H 。下列有关说法正确的是( )
2
①太阳光催化分解水制氢:2H O(l) 2H (g)+O (g) ΔH =571.6 kJ·mol-1
2 2 2 1
②焦炭与水反应制氢:C(s)+H O(g) CO(g)+H (g) ΔH =131.3 kJ·mol-1
2 2 2
③甲烷与水反应制氢:CH (g)+H O(g) CO(g)+3H (g) ΔH =206.1 kJ·mol-1
4 2 2 3
A.反应①中电能转化为化学能
B.反应②为放热反应
C.反应③使用催化剂,ΔH 减小
3
D.反应CH (g) C(s)+2H (g)的ΔH=74.8 kJ·mol-1
4 2
答案 D A项,反应①中太阳能转化为化学能,故错误;B项,反应②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(ΔH),故错误;D项,根据盖斯定律,③-②可得CH (g) C(s)+2H (g) ΔH=74.8 kJ·
4 2
mol-1,故正确。
2.(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)+2KNO (s)+3C(s) K S(s)+N (g)+3CO (g) ΔH=x kJ·mol-1
3 2 2 2
已知:碳的燃烧热ΔH =a kJ·mol-1
1
S(s)+2K(s) K S(s) ΔH =b kJ·mol-1
2 2
2K(s)+N (g)+3O (g) 2KNO (s) ΔH =c kJ·mol-1
2 2 3 3
则x为( )
A.3a+b-c B.c-3a-b C.a+b-c D.c-a-b
答案 A 本题已知的三个热化学方程式为:
①C(s)+O (g) CO (g) ΔH =a kJ·mol-1
2 2 1
②S(s)+2K(s) K S(s) ΔH =b kJ·mol-1
2 2
③2K(s)+N (g)+3O (g) 2KNO (s) ΔH =c kJ·mol-1
2 2 3 3
由盖斯定律可推出,3×①+②-③可得热化学方程式S(s)+2KNO (s)+3C(s) K S(s)+N (g)+3CO (g) ΔH=
3 2 2 2
x kJ·mol-1=(3a+b-c) kJ·mol-1,A项正确。
3.(2014江苏单科,10,2分)已知:C(s)+O (g) CO (g) ΔH
2 2 1
CO (g)+C(s) 2CO(g) ΔH
2 2
2CO(g)+O (g) 2CO (g) ΔH
2 2 3
4Fe(s)+3O (g) 2Fe O (s) ΔH
2 2 3 4
3CO(g)+Fe O (s) 3CO (g)+2Fe(s) ΔH
2 3 2 5
下列关于上述反应焓变的判断正确的是( )
A.ΔH >0,ΔH <0 B.ΔH >0,ΔH >0
1 3 2 4
C.ΔH =ΔH +ΔH D.ΔH =ΔH +ΔH
1 2 3 3 4 5
答案 C 根据反应的热效应可知:ΔH <0、ΔH >0、ΔH <0、ΔH <0,故A、B不正确;根据盖斯定律可得
1 2 3 4
1 2
ΔH =ΔH +ΔH ,ΔH = ΔH + ΔH ,C项正确,D项错误。
1 2 3 3 4 5
3 3
4.(2014重庆理综,6,6分)已知:
C(s)+H O(g) CO(g)+H (g) ΔH=a kJ·mol-1
2 2
2C(s)+O (g) 2CO(g) ΔH=-220 kJ·mol-1
2
H—H、O O和O—H键的键能分别为436、496和462 kJ·mol-1,则a为( )
A.-332 B.-118 C.+350 D.+130
答案 D 按顺序将题中两个热化学方程式编号为①和②,依据盖斯定律,②-①×2得:2H (g)+O (g)
2 2
2H O(g) ΔH=-(220+2a) kJ·mol-1,代入相关数据得:(2×436+496)-4×462=-(220+2a),解得a=+130,D项正确。
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5.(2011重庆,13,6分)SF 是一种优良的绝缘气体,分子结构中只存在S—F键。已知:1 mol S(s)转化为气态硫
6
原子吸收能量280 kJ,断裂1 mol F—F、S—F键需吸收的能量分别为160 kJ、330 kJ。则S(s)+3F (g)
2
SF (g)的反应热ΔH为( )
6
A.-1 780 kJ/molB.-1 220 kJ/mol C.-450 kJ/mol D.+430 kJ/mol
答案 B ΔH=-(生成物成键释放的总能量-反应物断键吸收的总能量)=-(6×330-3×160-1×280) kJ/mol=
-1 220 kJ/mol。
6.(2020浙江7月选考,29,10分)研究CO 氧化C H 制C H 对资源综合利用有重要意义。
2 2 6 2 4
相关的主要化学反应有:
Ⅰ C H (g) C H (g)+H (g) ΔH =136 kJ·mol-1
2 6 2 4 2 1
Ⅱ C H (g)+CO (g) C H (g)+H O(g)+CO(g) ΔH =177 kJ·mol-1
2 6 2 2 4 2 2
Ⅲ C H (g)+2CO (g) 4CO(g)+3H (g) ΔH
2 6 2 2 3
Ⅳ CO (g)+H (g) CO(g)+H O(g) ΔH =41 kJ·mol-1
2 2 2 4
已知:298 K时,相关物质的相对能量(如下图)。
可根据相关物质的相对能量计算反应或变化的ΔH(ΔH随温度变化可忽略)。
例如:H O(g) H O(l) ΔH=-286 kJ·mol-1-(-242 kJ·mol-1)=-44 kJ·mol-1。
2 2
请回答:
(1)①根据相关物质的相对能量计算ΔH = kJ·mol-1。
3
②下列描述正确的是 。
A.升高温度反应Ⅰ的平衡常数增大
B.加压有利于反应Ⅰ、Ⅱ的平衡正向移动
C.反应Ⅲ有助于乙烷脱氢,有利于乙烯生成
D.恒温恒压下通水蒸气,反应Ⅳ的平衡逆向移动
③有研究表明,在催化剂存在下,反应Ⅱ分两步进行,过程如下:【C H (g)+CO (g)】→【C H (g)+H (g)
2 6 2 2 4 2
+CO (g)】→【C H (g)+CO(g)+H O(g)】,且第二步速率较慢(反应活化能为210 kJ·mol-1)。根据相关物质的
2 2 4 2
相对能量,画出反应Ⅱ分两步进行的“能量-反应过程图”,起点从【C H (g)+CO (g)】的能量-477 kJ·mol-1开
2 6 2
始(如下图)。北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
(2)①CO 和C H 按物质的量1∶1投料,在923 K和保持总压恒定的条件下,研究催化剂X对“CO 氧化C H
2 2 6 2 2 6
制C H ”的影响,所得实验数据如下表:
2 4
催化剂 转化率CH/% 转化率CO/% 产率CH/%
2 6 2 2 4
催化剂X 19.0 37.6 3.3
结合具体反应分析,在催化剂X作用下,CO 氧化C H 的主要产物是 ,判断依据是
2 2 6
。
②采用选择性膜技术(可选择性地让某气体通过而离开体系)可提高C H 的选择性(生成C H 的物质的量与
2 4 2 4
消耗C H 的物质的量之比)。在773 K,乙烷平衡转化率为9.1%,保持温度和其他实验条件不变,采用选择性
2 6
膜技术,乙烷转化率可提高到11.0%。结合具体反应说明乙烷转化率增大的原因是
。
答案 (1)①430 ②AD
③
(2)①CO C H 的产率低,说明催化剂X有利于提高反应Ⅲ速率
2 4
②选择性膜吸附C H ,促进反应Ⅱ平衡正向移动
2 4
解析 (1)①ΔH =生成物总能量-反应物总能量=(-110 kJ·mol-1×4+0 kJ·mol-1×3)-[-84 kJ·mol-1+(-393
3
kJ·mol-1×2)]=430 kJ·mol-1。
②A项,反应Ⅰ为吸热反应,升高温度,平衡正向移动,平衡常数增大,正确;B项,反应Ⅰ、Ⅱ的正反应均为气体
分子数增大的反应,加压平衡逆向移动,不正确;C项,反应Ⅲ生成CO和H ,可抑制反应Ⅰ、Ⅱ的发生,不利于
2
乙烯的生成,不正确;D项,恒温恒压下通入水蒸气,容器体积变大,反应物浓度减小,平衡逆向移动,正确。③第
一步反应中C H (g) C H (g)+H (g),第二步反应中H (g)+CO (g) CO(g)+H O(g),由反应Ⅰ、Ⅳ可知两
2 6 2 4 2 2 2 2
步反应均为吸热反应,生成物总能量高于反应物总能量。反应Ⅰ的ΔH =136 kJ·mol-1,故第一步反应的生成
1
物总能量为-341 kJ·mol-1,且活化能小于210 kJ·mol-1(因第二步速率较慢,故第一步反应的活化能小于第二步
的);第二步反应的活化能为210 kJ·mol-1,再结合反应Ⅳ的ΔH =41 kJ·mol-1,可知生成物总能量为-300 kJ·
4
mol-1。北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
(2)①CO 转化率较高,C H 的产率较低,说明反应Ⅲ的反应速率较快,相同时间内,CO产量较高,则催化剂X
2 2 4
有利于提高反应Ⅲ的速率。②采用选择性膜技术,使C H 离开反应体系,相当于减小生成物的浓度,可使反
2 4
应Ⅱ平衡正向移动,提高C H 的转化率。
2 6
易错警示 作图时一定要注意两步反应能量变化的起点和终点以及两步反应活化能的大小。
7.(2015福建理综,24,15分)无水氯化铝在生产、生活中应用广泛。
(1)氯化铝在水中形成具有净水作用的氢氧化铝胶体,其反应的离子方程式为 。
(2)工业上用铝土矿(主要成分为Al O ,含有Fe O 、SiO 等杂质)制取无水氯化铝的一种工艺流程示意如下:
2 3 2 3 2
已知:
物质 SiCl 4 AlCl 3 FeCl 3 FeCl 2
沸点/℃ 57.6 180(升华) 300(升华) 1 023
①步骤Ⅰ中焙烧使固体水分挥发、气孔数目增多,其作用是 (只要求写出一种)。
②步骤Ⅱ中若不通入氯气和氧气,则反应生成相对原子质量比硅大的单质是 。
③已知:Al O (s)+3C(s) 2Al(s)+3CO(g) ΔH =+1 344.1 kJ·mol-1
2 3 1
2AlCl (g) 2Al(s)+3Cl (g) ΔH =+1 169.2 kJ·mol-1
3 2 2
由Al O 、C和Cl 反应生成AlCl 的热化学方程式为 。
2 3 2 3
④步骤Ⅲ的尾气经冷却至室温后,气体用足量的NaOH冷溶液吸收,生成的盐主要有3种,其化学式分别为
。
⑤结合流程及相关数据分析,步骤Ⅴ中加入铝粉的目的是 。
答案 (1)Al3++3H O Al(OH) +3H+
2 3
(2)①防止后续步骤生成的AlCl 水解或增大反应物的接触面积,加快反应速率
3
②铁或Fe ③Al O (s)+3C(s)+3Cl (g) 2AlCl (g)+3CO(g) ΔH=+174.9 kJ·mol-1
2 3 2 3
④NaCl、NaClO、Na CO ⑤除去FeCl ,提高AlCl 纯度
2 3 3 3
解析 (2)①通过焙烧使固体水分挥发,可以有效防止后续步骤生成的AlCl 水解;同时气孔数目增多,使固体
3
的表面积增大,反应物的接触面积增大,反应速率加快。②步骤Ⅱ中若不通入Cl 和O ,则发生下列反
2 2
应:Fe O +3C 2Fe+3CO↑,SiO +2C Si+2CO↑,显然生成的相对原子质量比硅大的单质是铁。③将题
2 3 2
中的两个热化学方程式依次标记为a和b,根据盖斯定律,a-b得Al O (s)+3C(s)+3Cl (g) 2AlCl (g)
2 3 2 3
+3CO(g) ΔH=+174.9 kJ·mol-1。④分析可知,步骤Ⅱ中得到的气态混合物主要含有反应生成的SiCl 、
4
AlCl 、FeCl 、CO 以及过量的Cl 和O ,冷却至100 ℃时所得尾气成分为SiCl 、CO 、Cl 、O ,再冷却至室
3 3 2 2 2 4 2 2 2
温后,气体中仅剩CO 、Cl 和O 三种气体,用足量的NaOH冷溶液吸收该尾气时,发生反应:Cl +2NaOH
2 2 2 2
NaCl+NaClO+H O、CO +2NaOH Na CO +H O,生成的三种盐的化学式分别为NaCl、NaClO、
2 2 2 3 2
Na CO 。⑤分析流程和已知物质的沸点可知,粗品氯化铝中还含有FeCl ,步骤Ⅴ中加入的铝粉可与FeCl 反
2 3 3 3
应生成Fe和AlCl ,再通过升华将AlCl 提取出来,这样就除去了FeCl 杂质,提高了AlCl 的纯度。
3 3 3 3
8.(2015四川理综,11,16分)为了保护环境,充分利用资源,某研究小组通过如下简化流程,将工业制硫酸的硫
铁矿烧渣(铁主要以Fe O 存在)转变成重要的化工原料FeSO (反应条件略)。
2 3 4
稀H2SO4 活化硫铁矿 FeCO3 空气
硫铁矿烧渣 滤液 滤液 滤液 FeSO4晶体
