1、【考点8】化学反应中的能量变化1.某反应的反应过程中能量变化如右图所示(图中E1表示正反应的活化能，E2表示逆反应的活化能)。下列有关叙述正确的是A.该反应为放热反应B.催化剂能改变反应的焓变 C.催化剂能降低反应的活化能D.逆反应的活化能大于正反应的活化能C 解析：本题属于化学反应与能量的考查范畴，虽然2012年江苏考试说明中没有提及“活化能”这一概念，但选修四课本第3页的绪言中就有这些内容，新课程标准中也有“活化能”这一概念。看来高三复习一定注意要抓课本、抓基础，抓考试说明的同时，适当兼顾新课程标准，不能急功近利、顾此失彼。2.科学家最近研究出一种环保，安全的储氢方法，其原理可表示为：下列
2、有关说法正确的是A储氢、释氢过程均无能量变化 B、均句有离子键和共价键C 储氢过程中，被氧化D释氢过程中，每消耗0.1mol 放出2.24L的B 【解析】本题以新的储氢方法为背景，综合考查化学反应与能量、化学键、氧化还原反应等知识，同时考查考生对接受、吸收、整合化学信息的能力。化学反应过程中一定伴随着能量的变化，A项错误；NaHCO3、HCOONa均为离子化合物，含有离子键，在HCO3、HCOO 中均含有共价键，B项正确；储氢过程中NaHCO3被还原，C项错误；D项没有说明气体所处的状态，错误。3. 下列说法正确的是：A在100 、101 kPa条件下，液态水的气化热为40.69 kJmol-
3、1，则H2O(g)H2O(l) 的H = 40.69 kJmol-1B已知MgCO3的Ksp = 6.82 10-6，则所有含有固体MgCO3的溶液中，都有c(Mg2+) = c(CO32-)，且c(Mg2+) c(CO32-) = 6.82 10-6C已知：共价键CCC=CCHHH键能/ kJmol-1348610413436则可以计算出反应的H为384 kJmol-1D常温下，在0.10 molL-1的NH3H2O溶液中加入少量NH4Cl晶体，能使NH3H2O的电离度降低，溶液的pH减小D 解析：A 选项中，H2O(g)H2O(l)是放出热量，则H2O(g)H2O(l) 的H=40.69
4、kJmol-1。A错；B选项中，难溶电解质MgCO3在溶液中的溶解平衡是建立在一定条件下的，溶度积是难溶解的固相与溶液中相应离子达到平衡时的离子浓度的乘积，只与温度有关。在一定温度下，MgCO3达到溶解平衡状态时，是c(Mg2+)和c(CO32-)保持不变，不是相等，此时，Ksp( MgCO3)=c(Mg2+)c(CO32-)，25时Ksp = 6.82 10-6，所以B错； C选项中，苯环上碳原子间的键是介于单键与双键之间的一种特殊的键，则反应的焓变不能用CC 和C=C 的键能来计算，C错；D选项，常温下，NH3H2O溶液中存在着下列电离平衡：NH3H2ONH4+OH，加入少量NH4Cl晶体
5、，由于同离子效应，使平衡向左（逆向）移动，抑制了NH3H2O的电离，从而使NH3H2O的电离度降低，溶液的pH减小，D正确。4.肼(H2NNH2)是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如题12所示，已知断裂1mol化学键所需的能量（kJ）：NN为942、O=O为500、N-N为154，则断裂1molN-H键所需的能量（KJ）是A.194 B.391 C.516. D.658 C 【考点】反应热的计算【详细解析】由图知N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H20(g) H=-534KJ/mol，可设断裂1molN-H键所需能量为xKJ，154KJ+4xKJ+500KJ-2752KJ=-534
6、KJ 可求得x=391，故选B。5.反应 A+B C（H 0）分两步进行 A+BX （H 0） XC（H 0）下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是D 【解析】由反应 A+B C（H 0）分两步进行 A+BX （H 0） XC（H 0）可以看出，A+B C（H 0）是放热反应，A和B 的能量之和C，由 A+BX （H 0）可知这步反应是吸热反应，XC（H 0）是放热反应，故X的能量大于A+B;A+B的能量大于C,X 的能量大于C，答案：D。【考点】反应热的计算：根据物质具有的能量进行计算：H=E（生成物的总能量） E（反应物的总能量）根据化学键数据(键能)进行计算：H=E（反应物化学
7、键断裂吸收的总能量） E（生成物化学键形成放出的总能量）【点评】本题为图像题，主要考察了物质的能量分析应用，化学反应的能量变化、分析。6.人工光合作用能够借助太阳能，用co,和H夕制备化学原料.下图是通过人工光合作用制备HCOOH的原理示意图，下列说法不正确的是 A.该过程是将太阳能转化为化学能的过程B.催化剂a表面发生氧化反应，有O2产生C.催化剂a附近酸性减弱，催化剂b附近酸性增强D.催化剂b表面的反应是CO2 +2H+2e一=HCOOH解析：由和中碳元素的化合价变化可知，应该在正极放电形成，由图示装置电子移动的方向可确定为正极，为负极。催化剂表面：。答案：7. 氮元素的氢化物和氧化物在工
8、业生产和国防建设中都有广泛应用，回答下列问题： (1)氮元素原子的L层电子数为 ； (2)NH3与NaClO反应可得到肼(N2H4)，该反应的化学方程式为 ； (3)肼可作为火箭发动机的燃料，与氧化剂N2H4反应生成N2和水蒸气。 已知：N2(g)+2O2(g)= N2H4 (1) H1= -195kJmol-1 (1) + O2(g)= N2(g) + 2 H2O H2= -534.2kJmol-1写出肼和N2H4 反应的热化学方程式 ； (4)肼一空气燃料电池是一种碱性电池，该电池放电时，负极的反应式为 。【答案】(1)5(2)2NH3+NaClO=N2H4+NaCl+H2O(3)2N2H
9、4 (1)+N2O4(1)=3N2(g)+4H2O(g) H= -1048.9kJmol-1(4)2N2H4 -4e-+4 OH-=2N2+4H2O【解析】 (1)N原子的原子结构示意图为：，故其L层上有5个电子；(2)NH3+NaClON2H4，根据元素守恒还应生成NaCl和H2O，观察法可配平方程式为 2NH3+NaClO=N2H4+NaCl+H2O；(3)肼与N2O4反应生成N2和水蒸气：2N2H4 +N2O4=3N2+4H2O，观察已知的两个热方程式可知，2-得：2N2H4 (1)+N2O4(1)=3N2(g)+4H2O(g) H=H22-H1= -1048.9kJmol-1(4)“肼
10、空气燃料电池是一种碱性电池”中O2在正极反应，故负极是肼发生反应：2N2H4 -4e-+4 OH-=2N2+4H2O。8. (15分)物质(t-BuNO)2在正庚烷溶剂中发生如下反应：(t-BuNO)2 2(t-BuNO) 。（1）当(t-BuNO)2的起始浓度（c0）为0.50 molL-1时，实验测得20时的平衡转化率（）是65 %。列式计算20时上述反应的平衡常数K = 。（2）一定温度下，随着(t-BuNO)2的起始浓度增大，其平衡转化率 （填“增大”、“不变”或“减小”）。已知20时该反应在CCl4溶剂中的平衡常数为1.9，若将反应溶剂正庚烷改成CCl4，并保持(t-BuNO)2起始
11、浓度相同，则它在CCl4溶剂中的平衡转化率 （填“大于”、“等于”或“小于”）其在正庚烷溶剂中的平衡转化率。（3）实验测得该反应的H = 50.5 kJmol-1，活化能Ea = 90.4 kJmol-1。下列能量关系图合理的是 。 （4）该反应的S 0（填“”、“”或“”）。在 （填“较高”或“较低”）温度下有利于该反应自发进行。（5）随着该反应的进行，溶液的颜色不断变化，分析溶液颜色与反应物（或生成物）浓度的关系（即比色分析），可以确定该化学反应的速率。用于比色分析的仪器 是 。 ApH计B元素分析仪 C分光光度计 D原子吸收光谱仪（6）通过比色分析得到30时(t-BuNO)2浓度随时间的
12、变化关系如下图所示，请在同一图中绘出t-BuNO浓度随时间的变化曲线。解析：（1）物质t-BuNO)2是2-甲基2-亚硝基丙烷二聚体。在正庚烷溶剂中会部分分解为t-BuNO（2-甲基2-亚硝基丙烷），反应：(t-BuNO)2 2(t-BuNO) 。对于这种物质没有学过，用这样的形式来表示的反应也没有见到过，很陌生，这就给解题增加了理解上的难度。其实这就是一个普通的分解反应，一个可逆反应，只要按常规的化学平衡三段式方法解题就可求得20时平衡常数。 (t-BuNO)2 2(t-BuNO) c0 0.5 0 c转 -x -2x c平 0.5-x 2x 已知20时(t-BuNO)2的平衡转化率 解得
13、X = 0.325 molL-1由于分解反应的反应物和生成物各只有一种，因此也可以用下列方法来求平衡常数：已知20时(t-BuNO)2的平衡转化率=65 % ， 则 (t-BuNO)2 2(t-BuNO) 平衡时： C0(1-) 2c0平衡常数（2）一定温度下，随着(t-BuNO)2的起始浓度增大，即增加反应物(t-BuNO)2的浓度，虽然平衡向正反应方向移动，但由于 (t-BuNO)2的起始浓度增大，其平衡转化率是减小的。保持温度20不变，保持(t-BuNO)2起始浓度相同，平衡转化率越小，K值越小。已知该反应在CCl4溶剂中的平衡常数为1.9，则(t-BuNO)2它在CCl4溶剂中的平衡转
14、化率小于其在正庚烷溶剂中的平衡转化率。（3）由实验测得该反应的H = 50.5 kJmol-1，可知该反应是吸热反应，则反应物的总能量低于生成物的总能量。可排除能量关系图B和C，又依据活化能Ea = 90.4 kJmol-1，EaH50.5 kJmol-1,Ea与H的比例不对。而能量关系图D是合理的。（4）由于该反应是一个分解反应，所以是一个混乱度增加（熵增）的反应，S 0；而该反应又是一个吸热反应，H0，所以该反应应在较高温度下有利于自发进行。（5）现代化学分析中，常借助一些仪器来分析化学物质的组成，用元素分析仪确定物质中是否含有C、H、O、N、S、Cl、Br等元素；用红外光谱仪确定物质中是
15、否存在某些有机原子团；用原子吸收光谱仪确定物质中含有哪些金属元素；用用于比色分析的分光光度计测定溶液颜色深浅，分析溶液颜色与反应物（或生成物）浓度的关系（即比色分析），从而可以确定该化学反应的速率；pH计是测定溶液pH的仪器。（6）在图中绘出t-BuNO浓度随时间的变化曲线：先从图中30时(t-BuNO)2浓度随时间的变化关系曲线上，分别查得1min、3 min、4.5 min、8 min等时刻时(t-BuNO)2的浓度，然后按(t-BuNO)2 2(t-BuNO) c0 0.05 0 c转 -x -2x c某时刻 0.5-x 2x求出1min、3 min、4.5 min、8 min等时(t-
16、BuNO)的浓度，最在图上找出相应的点，连成平滑曲线即可（见答案）。答案：(15分)（1）（2）减小 小于（3）D（4） 较高（5）C（6）9.碘在科研与生活中有重要应用。某兴趣小组用0.50molL-1KI、0.2淀粉溶液、0.20molL-1K2S2O8、0.10molL-1Na2S2O3等试剂，探究反应条件对化学反应速率的影响。已知：S2O82-+2I-=2SO42-+I2(慢) I2+2S2O32-=2I-+S4O62-(快)(1)向KI、Na2S2O3与淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液，当溶液中的_耗尽后，溶液颜色将由无色变成为蓝色。为确保能观察到蓝色，S2O32-与S2
17、O82-初始的物质的量需满足的关系为：n(S2O32-):n(S2O82-)_。(2)为探讨反应物浓度对化学反应速率的影响，设计的实验方案如下表：（2）为探究反应物浓度对化学反应速率的影响，设计的实验方案如下表：实验序号体积V/mlK2S2O8溶液水KI溶液Na2S2O3溶液淀粉溶液10000404020901040402080Vx404020表中Vx = ml，理由是 。 (3)已知某条件下，浓度n(S2O82-)反应时间t的变化曲线如图13，若保持其他条件不变，请在答题卡坐标图中，分别画出降低反应温度和加入催化剂时n(S2O82-)t的变化曲线示意图（进行相应地标注）(4)碘也可用作心脏起
18、搏器电源锂碘电池的材料。该电池反应为：2Li（s）+I2（s）=2LiI H已知：4Li（s）+O2（g）=2Li2O（s） H14Li（s）+O2（g）=2I2（s）+2Li2O（s） H2则电池反应的H=_；碘电极作为该电池的_极。31.（16分）（1）S2O32-（2）2（3）2 保证三组实验体积相等都为10 mL，这样才能探究反应物浓度对化学反应速率的影响。（4）（5）0.5(H1H2） 正命题立意：影响化学反应速率的因素、原电池、化学反应中的能量变化等解题思路：（1）为确保能观察到蓝色，I2必须有剩余，第二个反应最后不能发生，S2O32-耗尽；（2）由方程式计量数关系到和两个反应完全
19、反应n(S2O32-):n(S2O82-)为2,这是时I2无剩余，所以要小于2。（4）催化剂加快反应速率，所以浓度下降快，降低温度反应速率减慢浓度下降慢。（5）由盖期定律4Li(s)+O2(g)=2Li2O(s)式减去4LiI(s)+O2 (g)=2I2(s)+2Li2O(s)式，结合计量数很容易得出，I2发生还原反应所以为正极。10. X、Y、Z、M、G五种元素分属三个短周期，且原子序数依次增大。X、Z同主族，可形成离子化合物ZX；Y、M同主族，可形成MY2、MY3两种分子。请回答下列问题： Y在元素周期表中的位置为_。 上述元素的最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是_（写化学式），非金属气
20、态氢化物还原性最强的是_（写化学式）。 Y、G的单质或两元素之间形成的化合物可作水消毒剂的有_（写出其中两种物质的化学式）。 X2M的燃烧热H a kJmol1 ，写出X2M燃烧反应的热化学方程式：_。 ZX的电子式为_；ZX与水反应放出气体的化学方程式为_。 熔融状态下，Z的单质和FeG2能组成可充电电池（装置示意图如下），反应原理为：2Z + FeG2 Fe + 2ZG 放电时，电池的正极反应式为_：充电时，_（写物质名称）电极接电源的负极；该电池的电解质为_。该题考察物质结构元素周期律、热化学方程的书写、电化学等基本理论知识。由已知条件首先推断X、Y、Z、M、G元素分别为H、O、Na、S
21、、Cl。Y第2周期VIA最高价氧化物对应水化物酸性最强的是HClO4，非金属性越弱，气态氢化物还原性越强，气态氢化物还原性最强的是H2SY的单质O3、G的单质Cl2、二者形成的ClO2可作消毒剂根据燃烧热的含义，写H2S燃烧的热化学方程式生成物应该生成SO2,2H2S(g)+3O2(g)=2 SO2(g)+2H2O(l), H=-2aKJmol-1（5），（6）2Na+FeCl2Fe+NaCl,放电时正极发生还原反应，应该是Fe2+得电子，电极反应式为。充电时原电池的负极材料Na接电源的负极。该电池的电解质为B-Al2O311.金属钨用途广泛，主要用于制造硬质或耐高温的合金，以及灯泡的灯丝。高
22、温下，在密闭容器中用H2还原WO3可得到金属钨，其总反应为：WO3 (s) + 3H2 (g) W (s) + 3H2O (g) 请回答下列问题： 上述反应的化学平衡常数表达式为_。 某温度下反应达平衡时，H2与水蒸气的体积比为2:3，则H2的平衡转化率为_；随温度的升高，H2与水蒸气的体积比减小，则该反应为_反应（填“吸热”或“放热”）。 上述总反应过程大致分为三个阶段，各阶段主要成分与温度的关系如下表所示：温度25 550 600 700主要成份WO3 W2O5 WO2 W第一阶段反应的化学方程式为_；580时，固体物质的主要成分为_；假设WO3完全转化为W，则三个阶段消耗H2物质的量之比
23、为_。 已知：温度过高时，WO2 (s)转变为WO2 (g)；WO2 (s) + 2H2 (g) W (s) + 2H2O (g)；H +66.0 kJmol1 WO2 (g) + 2H2 W (s) + 2H2O (g)；H 137.9 kJmol1 则WO2 (s) WO2 (g) 的H _。 钨丝灯管中的W在使用过程中缓慢挥发，使灯丝变细，加入I2可延长灯管的使用寿命，其工作原理为：W (s) +2I2 (g) WI4 (g)。下列说法正确的有_。a灯管内的I2可循环使用bWI4在灯丝上分解，产生的W又沉积在灯丝上cWI4在灯管壁上分解，使灯管的寿命延长 d温度升高时，WI4的分解速率加
24、快，W和I2的化合速率减慢10答案：（1）K=（2）60% 吸热（3）2WO3+H2=W2O5+H2O WO2 1:1:4（4）+203.9kJmol-1（5）ab命题立意： 考查化学平衡原理及相关计算、盖斯定律解题思路：（1）根据反应方程WO3 (s) + 3H2 (g) W (s) + 3H2O (g)，注意的是WO3和W都是固体，不写入平衡常数表达式。所以K=（2）达平衡时H2与水蒸气的体积比2:3，消耗的H2体积为3，所以H2的平衡转化率为3/(2+3)=60%。温度升高，H2与水蒸气的体积比减小说明平衡向右移动，正反应吸热。（3）第一阶段是在25 550 间发生，反应物是WO3，生成
25、物是W2O5，所以第一阶段的方程：2WO3+H2=W2O5+H2O，第二阶段是550 600 反应物是W2O5，生成物是WO2，所以第二阶段方程：W2O5+H2=2WO2+H2O；第三阶段是600 700 ，反应物是WO2，生成物是W，第三阶段方程：WO2+2H2=W+2H2O所以三个阶段消耗H2的物质量之比为1:1:4；（4）盖斯定律的基本应用，由物质的变化决定能量变化，反应的能量变化表示为：H=H1H2 =+66.0 kJ/mol -（137.9 kJ/mol）=+203.9kJmol-1。（5）根据可逆反应原理I2可以循环使用，WI4是在灯丝上分解，生成的W沉积在灯丝上，选a、b。12.
26、 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：4HClO2CuO/CuCl24002Cl22H2O 已知：反应A中，4 mol HCl被氧化，放出115.6 kJ的热量。OOOO498 kJ/mol键断裂ClClClCl243 kJ/mol键断裂H2O的电子式是_。反应A的热化学方程式是_。断开1 mol HO键与断开1 mol HCl 键所需能量相差约为_KJ，H2O中HO键比HCl中HCl键（填“强”或“弱”）_。对于反应A，下图是在4种投料比n(HCl)n(O2)，分别为11、21、41、61下，反应温度对HCl平衡转化率影响的曲线。曲线b对应
27、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21、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；32.65；强；（2）4：1投料比与温度呈反比；8/21【考点】热化学方程式的书写、化学平衡移动及简单计算。【解析】（1）在写热化学方程式时要注意反应式中各物质的物质的量，各物质的状态，H的正负，单位以及反应的热效应，该热化学方程式正确的写法是：4HCl（g）+O2（g）=2Cl2（g）+2H2O（g）H=115.6kJ/
28、mol；从键能的变化角度来看：设HCl的键能为x，HO的键能为y，则可得4x+498（4y+2243）=-115.6，解得：xy=-32.65，即断开1 mol HO 键与断开 1 mol HCl 键所需能量相差约为32.65，从解题结果看HO键能大于HCl键能；（2）由题中相同温度时的转化率可得，加入越多的O2，可使HCl的转化率提高，所以从上到下是投料比依次增大的过程，所以b线即为4：1的投料不同温度下的HCl的转化率；由图中的虚线可知在1：1和2：1投料比时，较低温度下的1：1投料跟较高温度下的2：1投料HCl的转化率相等；由投料比为2:1、温度为400时，平衡时HCl的转化率达到80%
29、，高起始时为2molHCl，由反应掉的HCl为1.6mol，则消耗的O2为0.4mol，生成的Cl2为0.8mol，生成的H2O为0.8mol，所以可得平衡混合气体中Cl2的物质的量分数是0.8mol/（0.4+(0.5-0.4)+ 0.8mol+0.8mol）=8/2113.光气(COCl2)在塑料、制革、制药等工业中有许多用途，工业上采用高温下CO与Cl2在活性炭催化下合成。(1)实验室中常用来制备氯气的化学方程式为 。(2)工业上利用天然气(主要成分为CH4)与CO2进行高温重整制备CO，已知CH4、H2和CO的燃烧热(H)分别为 890.3 KJmol-1、285.8 KJmol-1、
30、283.0 KJmol-1，则生成1 m3(标准状况)CO所需热量为 ；(3)实验室中可用氯仿(CHCl3)与双氧水直接反应制备光气，其反应的化学方程式为 。(4)COCl2的分解反应为COCl2(g) = Cl2(g) + CO(g) H = + 108 KJmol-1。反应体系达到平衡后，各物质的浓度在不同条件下的变化状况如下图所示(第10 min到14 min的COCl2浓度变化曲线未示出)：计算反应在第8 min 时的平衡常数K = ；比较第2 min 反应温度T(2)与第8 min反应温度T(8)的高低：T(2) T(8)(填“”、“”或“”)；若12 min 时反应于温度T(8)下
31、重新达到平衡，则此时c(COCl2) = moll-1；比较产物CO在23 min、56 min和1213 min时平均反应速率平均反应速率分别以v(23)、v(56)、v(1213)表示的大小；比较反应物COCl2在56 min和1516 min时平均反应速率的大小v(56) v(1213) (填“”、“”或“”)，原因是 。【答案】：(1) MnO2 + 4HCl(浓) MnCl2 + 2H2O + Cl2；(2)5.52103 KJ；(3)CHCl3 + H2O2 = HCl + H2O + COCl2(4)K = 0.234 molL-1； 0.031v(23) v(56) v(121
32、3)， 在相同温度时，该反应的反应物浓度越高，反应速率越大。【解析】：此题中挡题。但拿满分较难，这主要体现在计算麻烦上，第2问其实出题人完全直接说CH4、H2和CO的燃烧热分别为 890.3 KJmol-1、285.8 KJmol-1、283.0 KJmol-1，这样很多同学在计算反应热的时候更容易出错。因为反应为CH4 + CO2 = 2CO + 2H2 H = 反应物的燃烧热 - 产物的燃烧热 = + 247.3 KJ/mol，也就是生成2mol CO，需要吸热247.3 KJ，那么要得到1立方米的CO，放热为(1000/22.4)247.3/2=5.52103 KJ。第3问要根据电负性分析碳元素化合价的变化，CHCl3碳为+2价，COCl2中碳为+4价，即可写出方程式。第4问，根据K计算公式即可求出；同时计算T(2)时的K值很明显小于T(8)时的K值，说明是升高温度平衡正向移动的原因；题目说了是不同条件下的平衡状态，那么后面温度就不会改变。根据K值可计算C(COCl2)；因为5-6分钟，CO浓度在改变所以平均反应速率大于其它的，因为处于平衡状态，根据V的计算公式，2-3、12-13的平均反应速率为0；因为5-6分钟时浓度改变大于12-13。本题第四问中、的答案有待商榷，为什么都要保留到小数点后三位，从题目中能看出来吗？
