1、专题五 化学反应中的能量变化 高考化学(北京市专用)考点一 化学反应中能量变化的有关概念及计算 A组 自主命题北京卷题组 1.(2015北京理综,9,6分)最新报道:科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下:下列说法正确的是()A.CO和O生成CO2是吸热反应B.在该过程中,CO断键形成C和OC.CO和O生成了具有极性共价键的CO2五年高考 D.状态状态表示CO与O2反应的过程答案C A项,CO和O生成CO2是放热反应;B项,观察反应过程的示意图知,该过程中,CO中的化学键没有断裂形成C和O;C项,CO和O生成的CO2分子中含有极性共价键;D项
2、,状态状态表示CO与O反应的过程。审题技巧 认真观察题给示意图,注意其表示CO和O在催化剂表面形成化学键的过程。解题关键 明确从能量高的状态到能量低的状态,要释放能量,并能根据图示分析物质变化情况。2.(2013北京理综,6,6分)下列设备工作时,将化学能转化为热能的是()ABCD 硅太阳能电池锂离子电池太阳能集热器燃气灶答案D 硅太阳能电池是将太阳能转化为电能的装置,A项错误;锂离子电池是将化学能转化为电能的装置,B项错误;太阳能集热器是将太阳能转化为热能的装置,C项错误;燃气通过燃气灶发生燃烧反应,如CH4+2O2 CO2+2H2O,实现了化学能到热能的转化,D项正确。审题技巧 太阳能电池
3、是把太阳能转化为电能的装置;原电池是把化学能转化为电能的装置。解题关键 燃料燃烧时可把化学能转化为热能。3.(2015北京理综,26,12分)氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。以太阳能为热源,热化学硫碘循环分解水是一种高效、无污染的制氢方法。其反应过程如下图所示:(1)反应的化学方程式是 。(2)反应得到的产物用I2进行分离。该产物的溶液在过量I2的存在下会分成两层含低浓度I2的H2SO4层和含高浓度I2的HI层。根据上述事实,下列说法正确的是 (选填序号)。a.两层溶液的密度存在差异b.加I2前,H2SO4溶液和HI溶液不互溶c.I2在HI溶液中比在H2SO4溶液中易溶辨别两层溶液的方法是。
4、经检测,H2SO4层中c(H+)c(S)=2.061。其比值大于2的原因是。(3)反应:2H2SO4(l)2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g)H=+550 kJmol-1。它由两步反应组成:.H2SO4(l)SO3(g)+H2O(g)H=+177 kJmol-1;.SO3(g)分解。L(L1、L2)、X可分别代表压强或温度。如图表示L一定时,中SO3(g)的平衡转化率随X的变化关系。X代表的物理量是 。判断L1、L2的大小关系,并简述理由:。24O 答案(1)SO2+I2+2H2O H2SO4+2HI(2)a、c观察颜色,颜色深的是HI层,颜色浅的是H2SO4层H2SO4层中含有少量HI
5、(3)压强L12。(3)根据盖斯定律可得,2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)的H=+550 kJmol-1-2(+177 kJmol-1)=+196 kJmol-1,故升高温度,平衡正向移动,SO3的平衡转化率增大;增大压强,平衡逆向移动,SO3的平衡转化率减小,故X代表的物理量是压强,曲线L1对应的温度比L2低。24O 审题技巧(2)理解已知信息中的关键语句,溶液分两层说明密度有差异;两层溶液中I2的浓度不同说明I2在HI溶液和H2SO4溶液中的溶解度不同。思路分析(1)认真分析反应过程示意图,找出反应物和生成物,写出化学方程式;(2)仔细阅读已知信息,筛选有用信息,结合所学知识分析推
6、理;(3)观察图像,结合平衡移动原理做出判断。4.(2017天津理综,3,6分)下列能量转化过程与氧化还原反应无关的是()A.硅太阳能电池工作时,光能转化成电能B.锂离子电池放电时,化学能转化成电能C.电解质溶液导电时,电能转化成化学能D.葡萄糖为人类生命活动提供能量时,化学能转化成热能B组 统一命题、省(区、市)卷题组 答案A 本题考查氧化还原反应及能量转化形式。硅太阳能电池吸收光能后,把光能转化为电能,没有发生氧化还原反应。5.(2015海南单科,4,2分)已知丙烷的燃烧热H=-2 215 kJmol-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 kJ B.2
7、20 kJ C.550 kJ D.1 108 kJ答案A 由丙烷的燃烧热H=-2 215 kJmol-1,可写出其燃烧的热化学方程式:C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(l)H=-2 215 kJmol-1,丙烷完全燃烧产生1.8 g水放出的热量为(2 215 kJmol-14)0.1 mol55 kJ。6.(2013福建理综,11,6分)某科学家利用二氧化铈(CeO2)在太阳能作用下将H2O、CO2转变为H2、CO。其过程如下:mCeO2(m-x)CeO2xCe+xO2(m-x)CeO2xCe+xH2O+xCO2 mCeO2+xH2+xCO下列说法不正确的是()A.该过程中
8、CeO2没有消耗B.该过程实现了太阳能向化学能的转化C.上图中H1=H2+H3D.以CO和O2构成的碱性燃料电池的负极反应式为CO+4OH-2e-C+2H2O23O 答案C 由题给化学方程式加和可得总反应方程式:H2O+CO2 H2+CO+O2,则该过程是在CeO2作催化剂、太阳提供能量的情况下完成的,故A、B正确。C项,根据盖斯定律可知,应为H1=-H2-H3,错误。评析 本题考查化学反应中的能量变化,涉及热化学、电化学、盖斯定律等知识,难度中等偏上。7.(2013山东理综,12,4分)对于反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H0,在其他条件不变的情况下()A.加入催化剂,改
9、变了反应的途径,反应的H也随之改变B.改变压强,平衡不发生移动,反应放出的热量不变C.升高温度,反应速率加快,反应放出的热量不变D.若在原电池中进行,反应放出的热量不变答案BH的大小取决于反应的始态和终态,与反应途径无关,A项错误;升高温度,平衡逆向移动,反应放出的热量减少,C项错误;若反应在原电池中进行,化学能会转化为电能,D项错误。8.(2016江苏单科,8,2分)通过以下反应均可获取H2。下列有关说法正确的是()太阳光催化分解水制氢:2H2O(l)2H2(g)+O2(g)H1=571.6 kJmol-1焦炭与水反应制氢:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)H2=131.3 kJm
10、ol-1甲烷与水反应制氢:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)H3=206.1 kJmol-1A.反应中电能转化为化学能B.反应为放热反应C.反应使用催化剂,H3减小D.反应CH4(g)C(s)+2H2(g)的H=74.8 kJmol-1C组 教师专用题组 答案D A项,反应中太阳能转化为化学能,故错误;B项,反应为吸热反应,故错误;C项,使用催化剂不能改变反应的反应热(H),故错误;D项,根据盖斯定律,-可得CH4(g)C(s)+2H2(g)H=74.8 kJmol-1,故正确。9.(2016江苏单科,10,2分)下列图示与对应的叙述不相符合的是()A.图甲表示燃料燃烧反应的能
11、量变化B.图乙表示酶催化反应的反应速率随反应温度的变化C.图丙表示弱电解质在水中建立电离平衡的过程D.图丁表示强碱滴定强酸的滴定曲线答案A 燃料的燃烧反应均为放热反应,反应物的能量应高于生成物的能量,故A项叙述与图甲不相符。10.(2015江苏单科,3,2分)下列说法正确的是()A.分子式为 C2H6O的有机化合物性质相同B.相同条件下,等质量的碳按a、b两种途径完全转化,途径 a比途径b放出更多热能途径a:C CO+H2 CO2+H2O途径b:C CO2C.在氧化还原反应中,还原剂失去电子的总数等于氧化剂得到电子的总数D.通过化学变化可以直接将水转变为汽油答案CA项,分子式为C2H6O的有机
12、物有CH3CH2OH和CH3OCH3,二者属于不同类别的物质,化学性质不同;B项,一个化学反应不论是一步完成还是分几步完成,其热效应总是相同的;D项,水中有H、O两种元素,汽油中有C、H两种元素,根据原子守恒可知,不可能直接将水转变为汽油。考点二 热化学方程式的书写及正误判断 A组 自主命题北京卷题组 1.(2013北京理综,26,14分)NOx是汽车尾气中的主要污染物之一。(1)NOx能形成酸雨,写出NO2转化为HNO3的化学方程式:。(2)汽车发动机工作时会引发N2和O2反应,其能量变化示意图如下:写出该反应的热化学方程式:。随温度升高,该反应化学平衡常数的变化趋势是 。(3)在汽车尾气系
13、统中装置催化转化器,可有效降低NOx的排放。当尾气中空气不足时,NOx在催化转化器中被还原成N2排出。写出NO被CO还原的化学方程式:。当尾气中空气过量时,催化转化器中的金属氧化物吸收NOx生成盐。其吸收能力顺序如下:12MgO20CaO38SrOH3 B.H1H3答案B 由题干信息可得:CuSO45H2O(s)Cu2+(aq)+S(aq)+5H2O(l)H10,CuSO4(s)Cu2+(aq)+S(aq)H20,H2H1,B项正确,C、D项错误;H30,H2H2,A项错误。24O 24O 评析 在解答有关热化学方程式的题目时,一要注意热化学方程式的书写规范,二要注意比较H的大小时看正、负,三
14、要会运用盖斯定律。5.(2014重庆理综,6,6分)已知:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)H=a kJmol-12C(s)+O2(g)2CO(g)H=-220 kJmol-1HH、O O和OH键的键能分别为436、496和462 kJmol-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和,依据盖斯定律,-2得:2H2(g)+O2(g)2H2O(g)H=-(220+2a)kJmol-1,由键能与反应热的关系可得(2436+496)-4462=-(220+2a),解得a=+130,D项正确。评析 本题考查盖斯定律的应用及H
15、与键能的关系等知识,能力考查层级为应用,试题难度为中等。学生需熟练掌握相关知识,准确计算才能较快地得出正确答案。6.(2017课标,28,14分)近期发现,H2S是继NO、CO之后的第三个生命体系气体信号分子,它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。回答下列问题:(1)下列事实中,不能比较氢硫酸与亚硫酸的酸性强弱的是 (填标号)。A.氢硫酸不能与碳酸氢钠溶液反应,而亚硫酸可以B.氢硫酸的导电能力低于相同浓度的亚硫酸C.0.10 molL-1的氢硫酸和亚硫酸的pH分别为4.5和2.1D.氢硫酸的还原性强于亚硫酸(2)下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统
16、原理。通过计算,可知系统()和系统()制氢的热化学方程式分别为 、,制得等量H2所需能量较少的是 。(3)H2S与CO2在高温下发生反应:H2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g)。在610 K时,将0.10 mol CO2与0.40 mol H2S充入2.5 L的空钢瓶中,反应平衡后水的物质的量分数为0.02。H2S的平衡转化率1=%,反应平衡常数K=。在620 K重复实验,平衡后水的物质的量分数为0.03,H2S的转化率2 1,该反应的H 0。(填“”“B12解析 本题考查了盖斯定律、化学平衡的移动、化学平衡常数的计算及转化率的计算等。(1)酸性强弱与酸的还原性没有必然的联系,所
17、以D错误。(2)将系统()、()中的三个热化学方程式均直接相加即可得到所需答案。(3)反应前后气体体积不变,则平衡后水的物质的量为(0.10 mol+0.40 mol)0.02=0.01 mol,利用三段式:H2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g)起始 0.40 mol 0.10 mol 0 0转化 0.01 mol 0.01 mol 0.01 mol 0.01 mol平衡 0.39 mol 0.09 mol 0.01 mol 0.01 mol则H2S的平衡转化率1=100%=2.5%。平衡常数K=2.810-3。由610 K到620 K,水的物质的量分数增大,说明平衡正向移动,则
18、H2S的转化率增大,正反应吸热,H0。0.01mol0.40mol0.01mol0.01mol2.5 L2.5 L0.39mol0.09mol2.5 L2.5 LA项,再充入H2S,H2S转化率会减小,错误;B项,再充入CO2,平衡正向移动,H2S转化率增大,正确;C项,充入COS,平衡逆向移动,H2S转化率减小,错误;D项,充入N2,平衡不移动,H2S转化率不变,错误。审题方法 抓关键词第(2)题中,看似所给信息较乱,实际在题中明确给出了提示,关键词是系统()中“水分解制氢”,系统()中“硫化氢分解联产氢气、硫黄”。7.(2015山东理综,30,19分)合金贮氢材料具有优异的吸放氢性能,在配
19、合氢能的开发中起着重要作用。(1)一定温度下,某贮氢合金(M)的贮氢过程如图所示,纵轴为平衡时氢气的压强(p),横轴表示固相中氢原子与金属原子的个数比(H/M)。在OA段,氢溶解于M中形成固溶体MHx,随着氢气压强的增大,H/M逐渐增大;在AB段,MHx与氢气发生氢化反应生成氢化物MHy,氢化反应方程式为:zMHx(s)+H2(g)zMHy(s)H1();在B点,氢化反应结束,进一步增大氢气压强,H/M几乎不变。反应()中z=(用含x和y的代数式表示)。温度为T1时,2 g某合金4 min内吸收氢气240 mL,吸氢速率v=mLg-1min-1。反应()的焓变H1 0(填“”“=”或“”“=”
20、或“”)。当反应()处于图中a点时,保持温度不变,向恒容体系中通入少量氢气,达平衡后反应()可能处于图中的 点(填“b”“c”或“d”),该贮氢合金可通过 或 的方式释放氢气。(3)贮氢合金ThNi5可催化由CO、H2合成CH4的反应。温度为T时,该反应的热化学方程式为 。已知温度为T时:CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)H=+165 kJmol-1CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H=-41 kJmol-1答案(1)30 c 加热 减压(3)CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)H=-206 kJmol-12yx解析(1)由氢原子守恒可知,zx+
21、2=zy,解得z=;根据题意可知,吸氢速率v=30 mLg-1min-1;观察图像可知,升高温度,平衡时氢气的压强增大,即反应()的平衡逆向移动,故反应()为放热反应,即H10。(2)观察图像可知,升高温度不利于氢化反应阶段吸收H2,由于T1(T2);在AB段,MHx与H2发生反应(),图中a点时向恒温、恒容体系中通入少量H2,H2被吸收,H/M增大,平衡后反应()可能处于c点;反应()是气体体积减小的放热反应,释放H2时使反应()逆向进行即可,故可通过加热或减压的方法实现。(3)已知:CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)H=+165 kJmol-1、CO(g)+H2O(g)
22、CO2(g)+H2(g)H=-41 kJmol-1,由盖斯定律可知,-即得所求热化学方程式:CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)H=-206 kJmol-1。2yx240 mL2 g4min评析 本题题干阅读量大,主要考查学生对信息的提取、加工、整合、自学及应用能力。有用信息的获取是解答本题的关键。8.(2014江苏单科,10,2分)已知:C(s)+O2(g)CO2(g)H1CO2(g)+C(s)2CO(g)H22CO(g)+O2(g)2CO2(g)H34Fe(s)+3O2(g)2Fe2O3(s)H43CO(g)+Fe2O3(s)3CO2(g)+2Fe(s)H5下列关于上述反应焓
23、变的判断正确的是()A.H10,H30,H40C.H1=H2+H3 D.H3=H4+H5C组 教师专用题组 答案C 根据反应的热效应可知:H10、H30、H40若1 mol空气含0.8 mol N2和0.2 mol O2,1 300 时在密闭容器内反应达到平衡,测得NO为810-4mol。计算该温度下的平衡常数K=。汽车启动后,汽缸温度越高,单位时间内NO排放量越大,原因是。1212汽车燃油不完全燃烧时产生CO,有人设想按下列反应除去CO:2CO(g)2C(s)+O2(g)已知该反应的H0,简述该设想能否实现的依据:。目前,在汽车尾气系统中装置催化转化器可减少CO和NO的污染,其化学反应方程式
24、为 。答案(1)酸性 4(2)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)H=+131.3 kJmol-1 a、b(3)410-6 温度升高,反应速率加快,平衡右移该反应是焓增、熵减的反应,任何温度下均不自发进行2CO+2NO 2CO2+N2解析(1)根据电荷守恒规律,可以得到等式:c(K+)+c(N)+c(Na+)+c(H+)=2c(S)+c(N)+c(Cl-)+c(OH-)。由表中数据可知试样为酸性,故c(OH-)可以忽略不计,则c(H+)=110-4 molL-1,故pH=4。(3)N2 +O2 2NOn起(mol)0.8 0.2 0n转(mol)410-4 410-4 810-4n平(
25、mol)0.8-410-4 0.2-410-4 810-4K=410-6。4H24O 3O222()(N)(O)cNOcc42448 10()0.84 100.24 10()()VVV 42(8 10)0.8 0.214.(2013课标,28,15分)二甲醚(CH3OCH3)是无色气体,可作为一种新型能源。由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制备二甲醚,其中的主要过程包括以下四个反应:甲醇合成反应:()CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)H1=-90.1 kJmol-1()CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H2=-49.0 kJmol-1水煤气变换反应:()
26、CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H3=-41.1 kJmol-1二甲醚合成反应:()2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)H4=-24.5 kJmol-1回答下列问题:(1)Al2O3是合成气直接制备二甲醚反应催化剂的主要成分之一。工业上从铝土矿制备较高纯度Al2O3的主要工艺流程是 (以化学方程式表示)。(2)分析二甲醚合成反应()对于CO转化率的影响 。(3)由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为 。根据化学反应原理,分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响 。(4)有研究者在催化剂(含Cu-Zn-Al-O和Al2O3)、压强为5.0 M
27、Pa的条件下,由H2和CO直接制备二甲醚,结果如下图所示。其中CO转化率随温度升高而降低的原因是 。(5)二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点,其能量密度高于甲醇直接燃料电池(5.93 kWhkg-1)。若电解质为酸性,二甲醚直接燃料电池的负极反应为 ,一个二甲醚分子经过电化学氧化,可以产生 个电子的电量;该电池的理论输出电压为1.20 V,能量密度E=(列式计算。能量密度=电池输出电能/燃料质量,1 kWh=3.6106 J)。答案(1)Al2O3(铝土矿)+2NaOH+3H2O 2NaAl(OH)4、NaAl(OH)4+CO2 Al(OH)3+NaHCO3、2Al(OH)3 Al2O
28、3+3H2O(2)消耗甲醇,促进甲醇合成反应()平衡右移,CO转化率增大;生成的H2O,通过水煤气变换反应()消耗部分CO(3)2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)H=-204.7 kJmol-1该反应分子数减少,压强升高使平衡右移,CO和H2转化率增大,CH3OCH3产率增加。压强升高使CO和H2浓度增加,反应速率增大(4)反应放热,温度升高,平衡左移(5)CH3OCH3+3H2O 2CO2+12H+12e-12(3.6106 JkW-1h-1)=8.39 kWhkg-1111 000 g1.20 V12 96 500 l46 g mol1 kgC mo 解析(2)反
29、应()消耗甲醇,减小了甲醇的浓度,反应()平衡右移,CO转化率增大;另外,反应()生成的H2O通过反应()也会消耗部分CO。(3)()式2+()式即得:2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)H=-204.7 kJmol-1。增大压强对该反应的影响是:反应速率增大;平衡右移,CO和H2的转化率增大,CH3OCH3的产率增加。(4)升高温度CO的转化率降低的原因是正反应放热,升高温度,平衡左移。(5)碳元素由-2价升高到+4价,故一个二甲醚分子失去的电子数为2(+4)-(-2)=12,燃料电池的负极反应为CH3OCH3+3H2O-12e-2CO2+12H+。根据题给能量密度的
30、计算公式可列式计算出二甲醚直接燃料电池的能量密度。1.(2017北京房山一模,9)处理燃烧产生的烟道气CO和SO2,方法之一是在一定条件下将其催化转化为CO2和S。已知:2CO(g)+O2(g)2CO2(g)H=-566.0 kJ/molS(s)+O2(g)SO2(g)H=-296.0 kJ/mol下列说法中正确的是()A.转化有利于碳参与自然界的元素循环B.转化中S和O2属于不同的核素C.可用澄清的石灰水鉴别CO2与SO2D.转化的热化学方程式是:2CO(g)+SO2(g)S(s)+2CO2(g)H=+270 kJ/mol一、选择题(每题5分,共45分)三年模拟 A组 20152017年高考
31、模拟基础题组(时间：25分钟 分值：60分)答案A B项,核素是指具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子,转化中S和O2属于单质,不是核素;C项,CO2与SO2都能使澄清石灰水变浑浊,不能用澄清石灰水鉴别;D项,利用盖斯定律,由反应-反应可得,2CO(g)+SO2(g)S(s)+2CO2(g)H=-270 kJ/mol。2.(2017北京朝阳二模,11)NH3催化还原NO是重要的烟气脱硝技术,其反应过程与能量关系如左图;研究发现在以Fe2O3为主的催化剂上可能发生的反应过程如右图。下列说法正确的是()A.NH3催化还原NO为吸热反应B.过程中NH3断裂非极性键C.过程中NO为氧化剂,Fe2+
32、为还原剂D.脱硝的总反应为:4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)答案D A项,由左图可知,反应物总能量高于生成物总能量,故NH3催化还原NO的反应为放热反应;B项,过程中NH3断裂的是NH极性键;C项,过程中铁元素的化合价没有变,Fe2+不是还原剂;D项,分析反应的过程,可以得出总反应为:4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)。3.(2017北京朝阳期中,8)联氨(N2H4)是一种应用广泛的化工原料,可用作火箭燃料。已知:N2H4(l)+1/2N2O4(l)3/2N2(g)+2H2O(l)H=-546.45 kJ/molH2O(g)
33、H2O(l)H=-44.0 kJ/mol则2N2H4(l)+N2O4(l)3N2(g)+4H2O(g)的H是()A.-916.9 kJ/mol B.-458.45 kJ/molC.+916.9 kJ/mol D.+458.45 kJ/mol答案A 根据盖斯定律,由2-4可得目标方程式,则H=(-546.45 kJ/mol)2+44.0 kJ/mol4=-916.9 kJ/mol。4.(2017北京海淀期中,8)已知:2H2O2(l)2H2O(l)+O2(g)H=-98 kJmol-1。在含少量I-的溶液中,H2O2的分解过程为:.H2O2(l)+I-(aq)H2O(l)+IO-(aq)H1.H
34、2O2(l)+IO-(aq)H2O(l)+O2(g)+I-(aq)H2下列说法不正确的是()A.H1+H2=HB.I-是H2O2分解反应的催化剂C.欲分解2 mol H2O2(l),至少需要提供98 kJ的热量D.若生成1 mol O2,则反应转移电子的物质的量为2 mol答案C A项,由盖斯定律知,H1+H2=H;B项,I-是H2O2分解反应的催化剂;C项,分解2 molH2O2(l)放出98 kJ热量;D项,生成1 mol O2,反应转移电子的物质的量为2 mol。5.(2017北京丰台期末,8)工业上可以利用水煤气(H2、CO)合成二甲醚(CH3OCH3),同时生成CO2。2H2(g)+
35、CO(g)CH3OH(g)H=-91.8 kJ/mol2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)H=-23.5 kJ/molCO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H=-41.3 kJ/mol下列说法不正确的是()A.二甲醚与乙醇互为同分异构体B.CH3OCH3中只含有极性共价键C.CH3OH和乙醇均可发生消去反应D.水煤气合成二甲醚的热化学方程式为3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)H=-248.4 kJ/mol答案C A项,二甲醚与乙醇的分子式相同,但结构不相同,互为同分异构体;B项,CH3OCH3中只含有CH、CO极性共价键;C项,CH3OH不能
36、发生消去反应;D项,将已知热化学方程式依次编号为、,根据盖斯定律,由2+得:3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)H=-248.4 kJ/mol。6.(2016北京朝阳一模,7)N2(g)与H2(g)在铁催化剂表面经历如下过程生成NH3(g):下列说法正确的是()A.中破坏的均为极性键B.中NH2与H2生成NH3C.、均为放热过程D.N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H0答案C A项,中破坏的是非极性键;B项,中是 NH2和H 生成 NH3;C项,、均是放热过程;D项,由图可知反应物的总能量高于生成物的总能量,是放热反应,因此H0。7.(2016北京顺义一模,8)N2
37、和 H2在催化剂表面合成氨的微观历程及能量变化的示意图如下,用、分别表示N2、H2、NH3,下列说法正确的是()A.使用催化剂,合成氨反应放出的热量减少B.在该过程中,N2、H2断键形成N原子和H原子C.在该过程中,N原子和H原子形成了含有非极性键的NH3D.合成氨反应中,反应物断键吸收的能量大于生成物形成新键释放的能量答案B A项,催化剂只能降低反应的活化能,加快反应速率,不改变反应物与生成物具有的能量,所以放出的热量不变;C项,在该过程中,N原子和H原子形成了含有极性键的NH3;D项,由图示可知,反应物的能量高于生成物的能量,则反应为放热反应,故合成氨反应中,反应物断键吸收的能量小于生成物
38、形成新键释放的能量。8.(2016北京朝阳期中,10)CO和H2在ThNi5作用下可以合成CH4。已知温度为T时:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H=-41 kJmol-1CH4(g)+2H2O(g)4H2(g)+CO2(g)H=+165 kJmol-1下列说法不正确的是()A.催化剂不能改变该反应的HB.中反应物的键能总和小于生成物的键能总和C.中反应物的总能量高于生成物的总能量D.CO(g)与H2(g)合成CH4(g)的反应为放热反应答案C A项,催化剂只能降低反应的活化能,不能改变反应的H;B项,H=反应物的键能总和-生成物的键能总和,由于反应的Hc(C)c(OH-)c(
39、HC)23O 3Ob.吸收初期:2c(C)+2c(HC)+2c(H2CO3)=c(Na+)c.吸收全进程:c(Na+)+c(H+)=2c(C)+c(HC)+c(OH-)后期析出固体的成分及析出固体的原因是。当吸收剂失效时,请写出一种可使其再生的方法(用化学方程式表示):。23O 3O23O 3O答案(1)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H=-36 kJmol-1.T2T1;相同条件下,温度越高反应速率越快,达到化学平衡状态的时间越短.如图中虚线:(2)ac碳酸氢钠;碳酸氢钠的溶解度比碳酸钠的小,依据反应Na2CO3+CO2+H2O 2NaHCO3可知,水的质量减小,溶质质量增大
40、2NaHCO3 Na2CO3+CO2+H2O解析(1)根据能量变化示意图可知,热化学方程式为CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H=-36 kJmol-1;.相同条件下,温度越高,反应速率越快,达到化学平衡状态的时间越短,故温度:T2T1;.其他条件相同,T2温度下起始充入0.5a L半水煤气,最终平衡与起始充入a L半水煤气时等效,平衡时(H2)不变,但因浓度降低,所以反应速率下降,达到平衡的时间延长;(2)a项,吸收前,溶质为Na2CO3,c(Na+)最大,其次为c(C),由H2O H+OH-和C+H2O HC+OH-可知,c(OH-)比c(HC)略大,故c(Na+)c(C)c
41、(OH-)c(HC);b项,CO2被吸收后,溶液中钠元素和碳元素的物质的量之比不再为21;c项,吸收全进程中,溶液中均存在电荷守恒,即c(Na+)+c(H+)=2c(C)+c(HC)+c(OH-);相同温度下,NaHCO3溶解度小于Na2CO3,饱和Na2CO3溶液吸收CO2后,水的质量减小,溶质质量增大,故会有NaHCO3固体析出;吸收剂失效后转化为NaHCO3,NaHCO3受热易分解,故通过加热可实现吸收剂再生,即2NaHCO3 Na2CO3+CO2+H2O。23O 23O 3O3O23O 3O23O 3O1.(2016北京海淀期末,10)已知:2C(s)+O2(g)2CO(g)H=-22
42、0 kJmol-1;氢气燃烧的能量变化示意图:下列说法正确的是()A.1 mol C(s)完全燃烧放出110 kJ的热量B.H2(g)+1/2O2(g)H2O(g)H=-480 kJmol-1C.C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)H=+130 kJmol-1D.欲分解2 mol H2O(l),至少需要提供4462 kJ的热量一、选择题(每题5分,共15分)B组 20152017年高考模拟综合题组(时间：30分钟 分值：60分)答案C A项,C(s)完全燃烧的产物为二氧化碳气体,1 mol C(s)完全燃烧放出的热量大于110 kJ;B项,H2(g)+O2(g)H2O(g)H=(243
43、6+496-4462)kJmol-1=-240 kJmol-1;C项,2C(s)+O2(g)2CO(g)H=-220 kJmol-1,H2(g)+O2(g)H2O(g)H=-240 kJmol-1,将-得:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)H=+130 kJmol-1;D项,欲分解2 mol H2O(l),需要提供的热量应大于480 kJ。12121212审题技巧 旧化学键断裂吸收的能量-新化学键形成放出的能量=反应热(H)。知识拓展 化学变化中,旧化学键的断裂和新化学键的形成是同时存在的,缺少任何一个过程都不是化学变化。2.(2016北京大兴期末,10)常温下,1 mol化学键形成
44、(或断裂)的能量用E表示。根据表中信息判断,下列说法正确的是()A.H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)H=+247 kJmol-1B.H(g)+Cl(g)HCl(g)H=+432 kJmol-1C.1 mol H2(g)与1 mol Cl2(g)的总能量高于2 mol HCl(g)的总能量D.用电子式表示HCl的形成过程:共价键HHClClHClE(kJmol-1)436243432答案C A项,H=反应物的总键能-生成物的总键能,所以H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)的H=436 kJmol-1+243 kJmol-1-2432 kJmol-1=-185 kJmol-1;B项,形成化
45、学键释放热量,所以H(g)+Cl(g)HCl(g)的H=-432 kJmol-1;C项,H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)为放热反应,所以1 mol H2(g)与1 mol Cl2(g)的总能量高于2 mol HCl(g)的总能量;D项,HCl为共价化合物,用电子式表示HCl的形成过程为易错警示 HCl是共价化合物,用电子式表示其形成过程时不标电子转移方向;书写电子式时不标电荷,也不能用“”。知识拓展 计算反应热时需注意的问题(1)根据化学键键能计算反应热时,需注意断键和成键的总数;(2)运用盖斯定律进行计算,在调整方程式时,要注意H的正负和数值也要随之调整。3.(2015北京海淀适应性练
46、习,8)依据下图判断,下列说法正确的是()A.2 mol H2(g)与1 mol O2(g)所具有的总能量比2 mol H2O(g)所具有的总能量低B.氢气的燃烧热为H=-241.8 kJmol-1C.液态水分解的热化学方程式为:2H2O(l)2H2(g)+O2(g)H=+571.6 kJmol-1D.H2O(g)变成H2O(l)时,断键吸收的能量小于成键放出的能量答案C A项,观察题图知,2 mol H2(g)与1 mol O2(g)所具有的总能量比2 mol H2O(g)所具有的总能量高;B项,氢气的燃烧热是指1 mol氢气完全燃烧生成液态水时所放出的能量,氢气的燃烧热为H=-285.8
47、kJmol-1;C项,液态水分解的热化学方程式为2H2O(l)2H2(g)+O2(g)H=+571.6 kJmol-1;D项,H2O(g)变成H2O(l)是物理变化,不涉及化学键的断裂与形成。易错警示 物质的三态变化过程中没有新物质生成,属于物理变化,不存在化学键的断裂与形成。4.(2016北京西城期末,20)(15分)铜冶金技术以火法冶炼为主。(1)火法炼铜的工艺流程如下:反应:2Cu2S(s)+3O2(g)2Cu2O(s)+2SO2(g)H=-768.2 kJmol-1反应:2Cu2O(s)+Cu2S(s)6Cu(s)+SO2(g)H=+116.0 kJmol-1在反应中,每生成1 mol
48、 SO2转移电子 mol。反应Cu2S(s)+O2(g)2Cu(s)+SO2(g)的H=kJmol-1。理论上m1m2=。(2)炼铜的副产品SO2多用于制硫酸和石膏等化学产品。二、非选择题(共45分)制硫酸中重要的一步反应是2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H=-196 kJmol-1。下图表示将2.0 mol SO2和1.0 mol O2置于1 L密闭容器中,当其他条件一定时,SO2(g)的平衡转化率随X的变化关系,X(X1、X2)代表压强或温度。X代表的物理量是 。A对应条件下平衡常数K=。下图表示的是生产石膏的简单流程,请用平衡移动原理解释向CaCO3悬浊液中通入SO2发生反应的原
49、因 。(3)工业硫酸中往往含有一定量的SO2,测定过程如下:取m g工业硫酸配成100 mL溶液,取出20.00 mL溶液,加入1 mL指示剂,用c molL-1 I2标准溶液滴定,消耗I2标准溶液V mL,工业硫酸中含有SO2的质量分数的计算式是 。答案(1)6-217.4 21(2)压强 80CaCO3悬浊液中存在CaCO3(s)Ca2+(aq)+C(aq),通入SO2时,C 与SO2反应,c(C)减小,溶解平衡正向移动(3)100%23O 23O 23O 825cVm解析(1)反应中,硫元素由-2价升高到+4价,所以每生成1 mol SO2转移6 mol e-。根据盖斯定律,由(+)/3
50、可得Cu2S(s)+O2(g)2Cu(s)+SO2(g)H=kJmol-1=-217.4 kJmol-1。反应中2Cu2S2Cu2O,反应中2Cu2OCu2S,所以理论上m1m2=21。(2)SO2和O2的反应为气体体积减小的放热反应,升高温度,平衡逆向移动,SO2的平衡转化率减小;增大压强,平衡正向移动,SO2的平衡转化率增大,故X代表的物理量是压强。由平衡“三段式”可得:2SO2+O2 2SO3起始/mol 2.0 1.0 0转化/mol 1.6 0.8 1.6平衡/mol 0.4 0.2 1.6所以,K=80。(3)由反应方程式SO2+I2+2H2O H2SO4+2HI可知,m g工业硫
51、酸中含有SO2的质量为10-3cV64 g=g,所以质量分数计算式为 100%。768.2 116.03221.60.40.210020.00825cV825cVm审题技巧 解释向CaCO3悬浊液中通入SO2发生反应的原因时注意用平衡移动原理。思路分析 根据元素的化合价变化解答(1)中的,利用盖斯定律解答(1)中的;观察反应、中Cu2S和Cu2O的物质的量关系解答(1)中的;利用勒夏特列原理,结合图像解答(2);写出化学方程式,利用化学方程式中量的关系解答(3)。5.(2016北京海淀二模,26)(15分)从古至今,铁及其化合物在人类生产、生活中的作用发生了巨大变化。(1)古代中国四大发明之一
52、的司南是由天然磁石制成的,其主要成分是 (填字母序号)。a.Fe b.FeO c.Fe3O4 d.Fe2O3(2)现代利用铁的氧化物循环裂解水制氢气的过程如下图所示。整个过程与温度密切相关,当温度低于570 时,Fe3O4(s)和CO(g)反应得到的产物是Fe(s)和CO2(g),阻碍循环反应的进行。已知:Fe3O4(s)+CO(g)3FeO(s)+CO2(g)H1=+19.3 kJmol-13FeO(s)+H2O(g)Fe3O4(s)+H2(g)H2=-57.2 kJmol-1C(s)+CO2(g)2CO(g)H3=+172.4 kJmol-1铁的氧化物循环裂解水制氢气的总反应的热化学方程式
53、是 。下图表示其他条件一定时,Fe3O4(s)和CO(g)反应达平衡时CO(g)的体积百分含量随温度的变化关系。.反应Fe3O4(s)+4CO(g)3Fe(s)+4CO2(g)的H 0(填“”“”或“=”),理由是 。.随温度升高,反应Fe3O4(s)+CO(g)3FeO(s)+CO2(g)的平衡常数的变化趋势是 ;1 040 时,该反应的化学平衡常数的数值是 。(3)古老而神奇的蓝色染料普鲁士蓝的合成方法如下:复分解反应的离子方程式是 。如今基于普鲁士蓝合成原理可检测食品中的CN-,方案如下:若试纸变蓝,则证明食品中含有CN-,请解释检测时试纸中FeSO4的作用:。答案(1)c(2)C(s)
54、+H2O(g)H2(g)+CO(g)H=+134.5 kJmol-1.当其他条件一定时,温度升高,CO的体积百分含量增大,即平衡Fe3O4(s)+4CO(g)3Fe(s)+4CO2(g)逆向移动,故H0.增大 4(3)3Fe(CN)64-+4Fe3+Fe4Fe(CN)63碱性条件下,Fe2+与CN-结合生成Fe(CN)64-;Fe2+被空气中的O2氧化生成Fe3+;Fe(CN)64-与Fe3+反应生成普鲁士蓝使试纸显蓝色解析(1)具有磁性的物质为四氧化三铁(Fe3O4)。(2)根据循环反应转化图可知,总反应为C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g),其焓变H=H1+H2+H3=+134.5
55、 kJmol-1;.温度低于570 时,发生反应Fe3O4(s)+4CO(g)3Fe(s)+4CO2(g),当其他条件一定时,温度升高,CO的体积百分含量增大,说明平衡逆向移动,故H0;.该反应为吸热反应,故随着温度的升高平衡常数增大;反应后CO的体积百分含量为20%,则CO2的体积百分含量为80%,故该反应的平衡常数K=c(CO2)/c(CO)=4。思路分析(2)根据循环反应转化图写出总反应,并利用盖斯定律解答;观察图像利用勒夏特列原理和化学平衡常数与温度的关系解答。解题关键 认真阅读题目已知信息,结合图像和合成路线,提取有用信息是解答本题的关键。6.(2015北京海淀一模,27)(15分)
56、煤粉中的氮元素在使用过程中的转化关系如下图所示:(1)中NH3参与反应的化学方程式为 。(2)中加入的物质可以是 (填字母序号)。a.空气 b.CO c.KNO3 d.NH3(3)焦炭氮中有一种常见的含氮有机物吡啶(),其分子中相邻的C和N原子相比,N原子吸引电子能力更 (填“强”或“弱”),从原子结构角度解释原因:。(4)已知:N2(g)+O2(g)2NO(g)H=a kJmol-1 N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=b kJmol-1 2H2(g)+O2(g)2H2O(l)H=c kJmol-1反应后恢复至常温常压,中NH3参与反应的热化学方程式为 。(5)用间接电化学法除去NO的
57、过程如下图所示:已知电解池的阴极室中溶液的pH在47之间,写出阴极的电极反应式:。用离子方程式表示吸收池中除去NO的原理:。答案(1)4NH3+5O2 4NO+6H2O(2)bd(3)强 C和N在同一周期(或电子层数相同),N原子核电荷数更大,原子半径更小,原子核对外层电子的吸引力更强(4)4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(l)H=(3c-3a-2b)kJmol-1(5)2HS+2e-+2H+S2+2H2O2NO+2S2+2H2O N2+4HS 3O24O 24O 3O解析(1)在中,NH3与O2反应生成NO,反应的化学方程式为4NH3+5O2 4NO+6H2O。(2)在中,
58、NO转化为N2,氮元素的化合价降低,需要加入还原剂,故加入的物质可以是CO 或NH3。(4)在中,NH3与NO反应生成N2,依据盖斯定律可得中NH3参与反应的热化学方程式为4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(l)H=(3c-3a-2b)kJmol-1。(5)在电解池中,阴极得到电子发生还原反应,电极反应式为2HS+2e-+2H+S2+2H2O;在吸收池中,S2 转化为HS,NO转化为N2,故吸收池中除去NO的原理是2NO+2S2+2H2O N2+4HS。3O24O 24O 3O24O 3O审题技巧(3)解释氮原子吸引电子能力更强的原因时注意从原子结构角度解释。思路分析(5)注意
59、观察箭头的指向,在电解池中,阴极得到电子发生还原反应;吸收池中NO被S2 还原为无污染的N2。24O 1.(2017北京西城期末,6)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H=a kJmol-1,反应过程中的能量变化如图所示。下列说法中,不正确的是()A.a0B.过程可能使用了催化剂C.使用催化剂可以提高SO2的平衡转化率D.反应物断键吸收能量之和小于生成物成键释放能量之和C组 20152017年高考模拟创新题组 答案C A项,根据图像知,该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量,属于放热反应,则a0;B项,加入催化剂,能够降低反应的活化能,因此过程可能使用了催化剂;C项,使用催化剂,平衡不
60、移动,不能提高SO2的平衡转化率;D项,该反应为放热反应,则反应物断键吸收能量之和小于生成物成键释放能量之和。审题技巧 观察图像知,反应物的总能量高于生成物的总能量;过程的活化能高于过程,然后根据相关知识判断正误。易错警示 催化剂可以降低反应的活化能,加快化学反应速率,但不能改变化学平衡,不能改变反应物的平衡转化率。2.(2017北京丰台期末,6)常温常压时烯烃与氢气混合不反应,高温时反应很慢,但在适当的催化剂存在时可与氢气反应生成烷烃,一般认为加氢反应是在催化剂表面进行的。反应过程的示意图如下:下列说法中正确的是()A.乙烯和H2生成乙烷的反应是吸热反应B.加入催化剂,可减小反应的热效应C.催化剂能改变平衡转化率,不能改变化学平衡常数D.催化加氢过程中金属氢化物的氢原子和双键碳原子先结合,得到中间体答案D A项,根据图示得到:反应物的总能量高于生成物的总能量,所以该反应是放热反应;B项,催化剂不会引起反应热的变化;C项,催化剂只会加快反应速率,不能改变平衡转化率和化学平衡常数;根据烯烃催化加氢示意图可知D项正确。审题技巧 观察乙烯氢化反应能量示意图知,反应物总能量高于生成物总能量,为放热反应;明确催化剂的作用。易错警示 催化剂只能降低反应的活化能,不能改变反应物的平衡转化率;化学平衡常数只与温度有关。