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新高考化学复习专题九化学反应的热效应练习课件
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这是一份新高考化学复习专题九化学反应的热效应练习课件，共51页。
考点1 化学反应中的能量变化
1. (2020天津,10,3分)理论研究表明,在101 kPa和298 K下,HCN(g) HNC(g)异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法错误的是 ( )
A.HCN比HNC稳定B.该异构化反应的ΔH=+59.3 kJ·ml-1C.正反应的活化能大于逆反应的活化能D.使用催化剂,可以改变反应的反应热
2. (2020浙江1月选考,22,2分)在一定温度下,某反应达到了化学平衡,其反应过程对应的能量变化如图。下列说法正确的是 ( )
A.Ea为逆反应活化能,Ea'为正反应活化能B.该反应为放热反应,ΔH=Ea'-EaC.所有活化分子的平均能量高于或等于所有分子的平均能量D.温度升高,逆反应速率加快幅度大于正反应速率加快幅度,使平衡逆移
A.a、c分别是HCl、NH3B.d既可以是MgO,也可以是Mg(OH)ClC.已知MgCl2为副产物,则通入水蒸气可减少MgCl2的产生D.等压条件下,反应①、②的反应热之和,小于氯化铵直接分解的反应热
3. (2023北京,13,3分)一种分解氯化铵实现产物分离的物质转化关系如下,其中b、d代表MgO或Mg(OH)Cl中的一种。下列说法正确的是 ( )
考点2 热化学方程式 盖斯定律
4. (2023海南,7,2分)各相关物质的燃烧热数据如下表。下列热化学方程式正确的是 ( )
A.C2H4(g)+3O2(g) 2CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1 411 kJ·ml-1B.C2H6(g) C2H4(g)+H2(g) ΔH=-137 kJ·ml-1C.H2O(l) O2(g)+H2(g) ΔH=+285.8 kJ·ml-1D.C2H6(g)+ O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1 559.8 kJ·ml-1
5. (2020北京,12,3分)依据图示关系,下列说法不正确的是 ( )
A.石墨燃烧是放热反应B.1 ml C(石墨)和1 ml CO分别在足量O2中燃烧,全部转化为CO2,前者放热多C.C(石墨)+CO2(g) 2CO(g) ΔH=ΔH1-ΔH2
D.化学反应的ΔH,只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关
6. (2022重庆,13,3分)“千畦细浪舞晴空”,氮肥保障了现代农业的丰收。为探究(NH4)2SO4的离子键强弱,设计如图所示的循环过程,可得ΔH4/(kJ·ml-1)为 ( )
A.+533 B.+686 C.+838 D.+1 143
7. (2023广东,17,14分)化学反应常伴随热效应。某些反应(如中和反应)的热量变化,其数值Q可通过量热装置测量反应前后体系温度变化,用公式Q=cρV总·ΔT计算获得。(1)盐酸浓度的测定:移取20.00 mL待测液,加入指示剂,用0.500 0 ml·L-1 NaOH溶液滴 定至终点,消耗NaOH溶液22.00 mL。①上述滴定操作用到的仪器有 。
②该盐酸浓度为 ml·L-1。(2)热量的测定:取上述NaOH溶液和盐酸各50 mL进行反应,测得反应前后体系的温度 值(℃)分别为T0、T1,则该过程放出的热量为 J(c和ρ分别取4.18 J·g-1·℃-1和1.0 g ·mL-1,忽略水以外各物质吸收的热量,下同)。(3)借鉴(2)的方法,甲同学测量放热反应Fe(s)+CuSO4(aq) FeSO4(aq)+Cu(s)的焓变ΔH(忽略温度对焓变的影响,下同)。实验结果见下表。
查阅资料 配制Fe2(SO4)3溶液时需加入酸。加酸的目的是 。提出猜想 Fe粉与Fe2(SO4)3溶液混合,在反应A进行的过程中,可能存在Fe粉和酸的反应。验证猜想 用pH试纸测得Fe2(SO4)3溶液的pH不大于1;向少量Fe2(SO4)3溶液中加入Fe 粉,溶液颜色变浅的同时有气泡冒出,说明存在反应A和 (用离子方 程式表示)。实验小结 猜想成立,不能直接测反应A的焓变。教师指导 鉴于以上问题,特别是气体生成带来的干扰,需要设计出实验过程中无气 体生成的实验方案。
优化设计 乙同学根据相关原理,重新设计了优化的实验方案,获得了反应A的焓变。 该方案为 。(5)化学能可转化为热能,写出其在生产或生活中的一种应用 。
答案 (1)①AD ②0.550 0(2)418(T1-T0)(3)①> ②-20.9(b-a)kJ·ml-1[或-41.8(c-a)kJ·ml-1](4)抑制Fe3+的水解 Fe+2H+ Fe2++H2↑ 将一定量的Cu粉加入一定浓度的Fe2(SO4)3溶液中反应,测量反应的热量变化,计算得到反应Cu(s)+Fe2(SO4)3(aq) CuSO4(aq)+2FeSO4(aq)的焓变ΔH1;根据(3)中实验计算得到反应Fe(s)+CuSO4(aq) FeSO4(aq)+Cu(s)的焓变ΔH2;根据盖斯定律计算得到反应Fe(s)+Fe2(SO4)3(aq) 3FeSO4(aq)的焓变为ΔH1+ΔH2(5)燃料燃烧、铝热反应焊接铁轨等
考法1 反应热的计算方法与大小比较
1. (2021浙江1月选考,20,2分)已知共价键的键能与热化学方程式信息如下表:
则2O(g) O2(g)的ΔH为 ( )A.428 kJ·ml-1 B.-428 kJ·ml-1 C.498 kJ·ml-1 D.-498 kJ·ml-1
2. (2022浙江6月选考,18,2分)标准状态下,下列物质气态时的相对能量如下表:
可根据HO(g)+HO(g) H2O2(g)计算出H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·ml-1。下列说法不正确的是( )A.H2的键能为436 kJ·ml-1B.O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍C.解离氧氧单键所需能量:HOO
A.-152 B.-76 C.+76 D.+152
4. (2022河北,16,节选)氢能是极具发展潜力的清洁能源,以氢燃料为代表的燃料电池有良好的应用前景。(1)298 K时,1 g H2燃烧生成H2O(g)放热121 kJ,1 ml H2O(l)蒸发吸热44 kJ。表示H2燃烧 热的热化学方程式为 。
5. (2023北京,16,节选)(2)二十世纪初,工业上以CO2和NH3为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步:ⅰ.CO2和NH3生成NH2COONH4;ⅱ.NH2COONH4分解生成尿素。
结合反应过程中能量变化示意图,下列说法正确的是 (填序号)。a.活化能:反应ⅰ<反应ⅱb.ⅰ为放热反应,ⅱ为吸热反应c.CO2(l)+2NH3(l) CO(NH2)2(l)+H2O(l) ΔH=E1-E4
6. (2021湖南,16,节选)氨气中氢含量高,是一种优良的小分子储氢载体,且安全、易储运,可通过下面两种方法由氨气得到氢气。方法Ⅰ.氨热分解法制氢气相关化学键的键能数据
在一定温度下,利用催化剂将NH3分解为N2和H2。回答下列问题:(1)反应2NH3(g) N2(g)+3H2(g) ΔH= kJ·ml-1;
7. (2023全国甲,28,节选)甲烷选择性氧化制备甲醇是一种原子利用率高的方法。回答下列问题:(1)已知下列反应的热化学方程式:①3O2(g) 2O3(g) K1 ΔH1=+285 kJ·ml-1②2CH4(g)+O2(g) 2CH3OH(l) K2 ΔH2=-329 kJ·ml-1
反应③CH4(g)+O3(g) CH3OH(l)+O2(g)的ΔH3= kJ·ml-1,平衡常数K3= (用K1、K2表示)。
8. (2021山东,20,节选)2-甲氧基-2-甲基丁烷(TAME)常用作汽油添加剂。在催化剂作用下,可通过甲醇与烯烃的液相反应制得,体系中同时存在如下反应:
反应Ⅰ: +CH3OH ΔH1
反应Ⅱ: +CH3OH ΔH2
反应Ⅲ: ΔH3
回答下列问题:(1)反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ以物质的量分数表示的平衡常数Kx与温度T变化关系如图所示。 据图判断,A和B中相对稳定的是 (用系统命名法命名); 的数值范围是 (填标号)。A.<-1 B.-1~0 C.0~1 D.>1
答案 2-甲基-2-丁烯 D
考法2 反应历程图像分析
9. (2023广东,15,4分)催化剂Ⅰ和Ⅱ均能催化反应R(g) P(g)。反应历程(如图)中,M为中间产物。其他条件相同时,下列说法不正确的是 ( )
A.使用Ⅰ和Ⅱ,反应历程都分4步进行B.反应达平衡时,升高温度,R的浓度增大C.使用Ⅱ时,反应体系更快达到平衡D.使用Ⅰ时,反应过程中M所能达到的最高浓度更大
10. (2023浙江1月选考,14,3分)标准状态下,气态反应物和生成物的相对能量与反应历程示意图如下[已知O2(g)和Cl2(g)的相对能量为0],下列说法不正确的是 ( )
A.E6-E3=E5-E2B.可计算Cl—Cl键能为2(E2-E3) kJ·ml-1C.相同条件下,O3的平衡转化率:历程Ⅱ>历程ⅠD.历程Ⅰ、历程Ⅱ中速率最快的一步反应的热化学方程式为:ClO(g)+O(g) O2(g)+Cl(g) ΔH=(E5-E4) kJ·ml-1
11. (2022山东,10,2分)在NO催化下,丙烷与氧气反应制备丙烯的部分反应机理如图所示。下列说法错误的是 ( )
A.含N分子参与的反应一定有电子转移B.由NO生成HONO的反应历程有2种C.增大NO的量,C3H8的平衡转化率不变D.当主要发生包含②的历程时,最终生成的水减少
12. (2022辽宁,10,3分)利用有机分子模拟生物体内“醛缩酶”催化Diels-Alder反应取得重要进展,荣获2021年诺贝尔化学奖。某Diels-Alder反应催化机理如下。下列说 法错误的是 ( )
A.总反应为加成反应B.Ⅰ和Ⅴ互为同系物C.Ⅵ是反应的催化剂D.化合物X为H2O
13. (双选)(2021湖南,14,4分)铁的配合物离子{用[L—Fe—H]+表示}催化某反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如图所示:
下列说法错误的是 ( )A.该过程的总反应为HCOOH CO2↑+H2↑B.H+浓度过大或者过小,均导致反应速率降低C.该催化循环中Fe元素的化合价发生了变化D.该过程的总反应速率由Ⅱ→Ⅲ步骤决定
14. (2021山东,14,4分)18O标记的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中发生水解,部分反应历程可表示为: +OH- +CH3O-
能量变化如图所示。已知 为快速平衡,下列说法正确的是 ( )
A.反应Ⅱ、Ⅲ为决速步B.反应结束后,溶液中存在18OH-C.反应结束后,溶液中存在C OHD.反应Ⅰ与反应Ⅳ活化能的差值等于图示总反应的焓变
15. (2023重庆,17,节选)银及其化合物在催化与电化学等领域中具有重要应用。(1)在银催化下,乙烯与氧气反应生成环氧乙烷(EO)和乙醛(AA)。根据下图所示,回答 下列问题:
①中间体OMC生成吸附态EO(ads)的活化能为 kJ/ml。②由EO(g)生成AA(g)的热化学方程式为 。
答案 ①83 ②EO(g) AA(g) ΔH=-102 kJ/ml
16. (2023湖北,19,节选)纳米碗C40H10是一种奇特的碗状共轭体系。高温条件下,C40H10可以由C40H20分子经过连续5步氢抽提和闭环脱氢反应生成。C40H20(g) C40H18(g)+H2(g)的反应机理和能量变化如下:
回答下列问题:(1)已知C40Hx中的碳氢键和碳碳键的键能分别为431.0 kJ·ml-1和298.0 kJ·ml-1,H—H键 能为436.0 kJ·ml-1。估算C40H20(g) C40H18(g)+H2(g)的ΔH= kJ·ml-1。(2)图示历程包含 个基元反应,其中速率最慢的是第 个。
答案 (1)128 (2)3 3
1. (2024届吉林长春外国语期中,6,改编)在测定中和反应反应热的实验中,下列说法正确的是( )A.使用玻璃搅拌器是为了加快反应速率,减小实验误差B.为了准确测定反应混合溶液的温度,实验中温度计水银球应与内筒底部接触C.改用0.5 ml·L-1 Ba(OH)2溶液与0.5 ml·L-1 H2SO4溶液进行实验,测得生成1 ml水的 反应热更精确D.在测定中和反应反应热的实验中,需要使用的仪器有天平、量筒、量热计、滴定 管、温度计、玻璃搅拌器
2. (2024届广东惠州一调,13)可逆反应NO2(g)+CO(g) CO2(g)+NO(g)反应过程中的能量变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.1 ml NO2与1 ml CO混合经充分反应放热234 kJB.若反应开始时加入催化剂,则使E1、E2都变大C.正反应的活化能是134 kJ/mlD.该反应的反应热ΔH=E2-E1
3. (2024届湖北宜荆荆恩9月联考,13,改编)含S2 、Fe3+、I-的溶液中发生的反应的机理如图所示。下列说法错误的是 ( )
4. (2023福建莆田质检四,4)工业上在V2O5催化作用下生产SO3的反应为2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH=-198 kJ·ml-1。该反应分两步进行:①V2O5+SO2 2VO2+SO3(快);②4VO2+O2 2V2O5(慢)。下列说法正确的是 ( )A.该反应活化能为198 kJB.减小O2的浓度能降低SO3的生成速率C.V2O5的存在使有效碰撞次数增加,降低了该反应的焓变D.①的活化能一定大于②的活化能
5. (2024届北京高三入学定位考,11)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理如下。①CH3OH(g)+H2O(g) CO2(g)+3H2(g) ΔH=+49.0 kJ/ml②CH3OH(g)+1/2O2(g) CO2(g)+2H2(g) ΔH=-192.9 kJ/ml
根据上述反应,下列说法正确的是 ( )A.反应①中的能量变化如图所示
B.可推知2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) ΔH=-483.8 kJ/mlC.1 ml CH3OH充分燃烧放出的热量为192.9 kJD.CH3OH转变成H2的过程一定要吸收能量
6. (2024届江苏苏州期中,6)硼单质及其化合物有重要的应用。BCl3可与H2反应生成乙硼烷B2H6(燃烧热为2 165 kJ·ml-1)。B2H6分子中1个硼原子与周围的4个氢原子形 成正四面体,结构式为 ;B2H6具有还原性,易水解生成H3BO3与H2。H3BO3是一元弱酸,可作吸水剂。下列化学反应表示正确的是 ( )A.乙硼烷的制备:2BCl3+6H2 B2H6+6HClB.乙硼烷的水解:B2H6+6H2O 6H2↑+2H++2H2B C.乙硼烷的燃烧:B2H6(g)+3O2(g) B2O3(s)+3H2O(g) ΔH=-2 165 kJ·ml-1D.乙硼烷酸性条件下还原乙酸:3CH3COO-+B2H6+6H2O 2H3BO3+3CH3CH2OH+3OH -
7. (2024届河北保定期中,12)党的二十大报告中提出,“积极稳妥推进碳达峰碳中和”。我国科学家在淀粉人工合成方面取得重大突破,在国际上首次实现了二氧化碳 到淀粉的从头合成(部分流程如图),其中第(2)步反应为CH3OH(g)+O2(g) HCHO(g)+H2O2(l) ΔH
下列说法错误的是 ( )A.由图可得,H2O2是催化剂B.ΔH=-152.8 kJ·ml-1C.反应①在高温下可自发进行D.由反应②可得H2的燃烧热ΔH=-285.8 kJ·ml-1
8. (2024届山东济南期中,16,节选)含碳化合物的合成与转化具有重要的研究价值和现实意义。回答下列问题:Ⅰ.CO2与H2在某催化剂作用下的反应如图所示:
写出该反应的热化学方程式: 。Ⅱ.回收航天员呼吸产生的CO2可利用Bsch反应:CO2(g)+2H2(g) C(s)+2H2O(g) ΔH,再电解水可实现O2的循环利用。热力学中规定由最稳定单质生成1 ml某物质的焓 变称为该物质的标准生成焓(符号Δf ),最稳定单质的标准生成焓规定为0。已知上述反应中:Δf (CO2)=-394 kJ·ml-1;Δf [H2O(g)]=-242 kJ·ml-1,则ΔH= kJ·ml-1。
1. (2024届重庆南开中学期中,12)已知2 ml金属钾和1 ml氯气反应的能量循环如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.在相同条件下,2Na(g) 2Na+(g) ΔH3',则ΔH3'>ΔH3B.在相同条件下,2Br(g) 2Br-(g) ΔH5',则ΔH5'<ΔH5
C.ΔH7<0且该过程形成了分子间作用力D.ΔH4+ΔH5+ΔH6+ΔH7=ΔH1
2. (2023上海杨浦二模,18)相关有机物分别与氢气发生反应生成1 ml环己烷( )的能量变化如图所示:
下列叙述错误的是 ( )A. (g) (g)为吸热反应B. (g) (g)+H2(g) ΔH=+20.6 kJC.相同状况下,等质量的 和 完全燃烧, 放热少D.3d≠a,可推测苯分子中不存在三个完全独立的碳碳双键
3. (2024届江苏南京9月调研,17,节选)“碳达峰、碳中和”是我国社会发展重大战略之一。CH4与CO2经催化重整可制得CO和H2,相关反应为主反应:CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) ΔH
其中,副反应Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ形成的积碳易导致催化剂活性降低。(1)主反应的ΔH= 。
答案 ΔH3-ΔH2或ΔH1+ΔH3-ΔH4
4. (2023辽宁本溪一模,17,节选)工业上用CO和H2合成甲醇的反应如下:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH=a kJ·ml-1。
下表中数据是该反应中的相关物质的标准摩尔生成焓(Δf )和键能数据(标准摩尔生成焓是指在298.15 K、100 kPa,由稳定态单质生成1 ml化合物时的焓变)。
(1)由表中数据计算:x= (计算结果取整数)。
5. (2023海南琼海二模,16,节选)“节能减排”和“低碳经济”的一项重要课题是如何将CO2转化为可利用的资源。目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。
反应③CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH3
回答下列问题:(1)表示CO燃烧热的热化学方程式为 。(2)ΔH3= 。
6. (2023天津红桥二模,11)NO是大气污染物之一,常用H2还原。H2(g)与NO(g)的反应历程如图所示。下列说法错误的是 ( )
A.催化剂能降低反应的活化能,提高活化分子百分数B.反应②的活化能小于反应①的活化能C.反应①、②和总反应的ΔH都小于0D.催化剂能提高总反应中N2的平衡转化率
7. (2023辽宁葫芦岛二模,10)金属Ni可活化C2H6放出CH4,其活化反应历程如图所示:
下列关于活化反应历程的说法错误的是( )A.中间体1→中间体2的过程是放热过程B.加入催化剂可降低该反应的反应热,加快反应速率C.Ni(s)和C2H6(g)的总键能小于NiCH2(s)和CH4(g)的总键能D.中间体2→中间体3的过程是决定整个历程反应速率的关键步骤
8. (2024届河南安阳一调,11)在一定条件下,烯烃化合物与CO2和H2能发生氢羧化反应得到脂肪族羧酸化合物。光催化CO2、H2与苯乙烯发生氢羧化反应的历程如图所 示(—Ar代表芳香烃类基团)。下列说法正确的是( )
A.该转化中金属Rh的共价键数目不变B.若烯烃化合物为 ,则通过该反应历程可得到C.该历程符合绿色化学理念,原子利用率为100%D.光催化过程中光降低了F→E反应的活化能
考点1 化学反应中的能量变化
1. (2020天津,10,3分)理论研究表明,在101 kPa和298 K下,HCN(g) HNC(g)异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法错误的是 ( )
A.HCN比HNC稳定B.该异构化反应的ΔH=+59.3 kJ·ml-1C.正反应的活化能大于逆反应的活化能D.使用催化剂,可以改变反应的反应热
2. (2020浙江1月选考,22,2分)在一定温度下,某反应达到了化学平衡,其反应过程对应的能量变化如图。下列说法正确的是 ( )
A.Ea为逆反应活化能,Ea'为正反应活化能B.该反应为放热反应,ΔH=Ea'-EaC.所有活化分子的平均能量高于或等于所有分子的平均能量D.温度升高,逆反应速率加快幅度大于正反应速率加快幅度,使平衡逆移
A.a、c分别是HCl、NH3B.d既可以是MgO,也可以是Mg(OH)ClC.已知MgCl2为副产物,则通入水蒸气可减少MgCl2的产生D.等压条件下,反应①、②的反应热之和,小于氯化铵直接分解的反应热
3. (2023北京,13,3分)一种分解氯化铵实现产物分离的物质转化关系如下,其中b、d代表MgO或Mg(OH)Cl中的一种。下列说法正确的是 ( )
考点2 热化学方程式 盖斯定律
4. (2023海南,7,2分)各相关物质的燃烧热数据如下表。下列热化学方程式正确的是 ( )
A.C2H4(g)+3O2(g) 2CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1 411 kJ·ml-1B.C2H6(g) C2H4(g)+H2(g) ΔH=-137 kJ·ml-1C.H2O(l) O2(g)+H2(g) ΔH=+285.8 kJ·ml-1D.C2H6(g)+ O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1 559.8 kJ·ml-1
5. (2020北京,12,3分)依据图示关系,下列说法不正确的是 ( )
A.石墨燃烧是放热反应B.1 ml C(石墨)和1 ml CO分别在足量O2中燃烧,全部转化为CO2,前者放热多C.C(石墨)+CO2(g) 2CO(g) ΔH=ΔH1-ΔH2
D.化学反应的ΔH,只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关
6. (2022重庆,13,3分)“千畦细浪舞晴空”,氮肥保障了现代农业的丰收。为探究(NH4)2SO4的离子键强弱,设计如图所示的循环过程,可得ΔH4/(kJ·ml-1)为 ( )
A.+533 B.+686 C.+838 D.+1 143
7. (2023广东,17,14分)化学反应常伴随热效应。某些反应(如中和反应)的热量变化,其数值Q可通过量热装置测量反应前后体系温度变化,用公式Q=cρV总·ΔT计算获得。(1)盐酸浓度的测定:移取20.00 mL待测液,加入指示剂,用0.500 0 ml·L-1 NaOH溶液滴 定至终点,消耗NaOH溶液22.00 mL。①上述滴定操作用到的仪器有 。
②该盐酸浓度为 ml·L-1。(2)热量的测定:取上述NaOH溶液和盐酸各50 mL进行反应,测得反应前后体系的温度 值(℃)分别为T0、T1,则该过程放出的热量为 J(c和ρ分别取4.18 J·g-1·℃-1和1.0 g ·mL-1,忽略水以外各物质吸收的热量,下同)。(3)借鉴(2)的方法,甲同学测量放热反应Fe(s)+CuSO4(aq) FeSO4(aq)+Cu(s)的焓变ΔH(忽略温度对焓变的影响,下同)。实验结果见下表。
查阅资料 配制Fe2(SO4)3溶液时需加入酸。加酸的目的是 。提出猜想 Fe粉与Fe2(SO4)3溶液混合,在反应A进行的过程中,可能存在Fe粉和酸的反应。验证猜想 用pH试纸测得Fe2(SO4)3溶液的pH不大于1;向少量Fe2(SO4)3溶液中加入Fe 粉,溶液颜色变浅的同时有气泡冒出,说明存在反应A和 (用离子方 程式表示)。实验小结 猜想成立,不能直接测反应A的焓变。教师指导 鉴于以上问题,特别是气体生成带来的干扰,需要设计出实验过程中无气 体生成的实验方案。
优化设计 乙同学根据相关原理,重新设计了优化的实验方案,获得了反应A的焓变。 该方案为 。(5)化学能可转化为热能,写出其在生产或生活中的一种应用 。
答案 (1)①AD ②0.550 0(2)418(T1-T0)(3)①> ②-20.9(b-a)kJ·ml-1[或-41.8(c-a)kJ·ml-1](4)抑制Fe3+的水解 Fe+2H+ Fe2++H2↑ 将一定量的Cu粉加入一定浓度的Fe2(SO4)3溶液中反应,测量反应的热量变化,计算得到反应Cu(s)+Fe2(SO4)3(aq) CuSO4(aq)+2FeSO4(aq)的焓变ΔH1;根据(3)中实验计算得到反应Fe(s)+CuSO4(aq) FeSO4(aq)+Cu(s)的焓变ΔH2;根据盖斯定律计算得到反应Fe(s)+Fe2(SO4)3(aq) 3FeSO4(aq)的焓变为ΔH1+ΔH2(5)燃料燃烧、铝热反应焊接铁轨等
考法1 反应热的计算方法与大小比较
1. (2021浙江1月选考,20,2分)已知共价键的键能与热化学方程式信息如下表:
则2O(g) O2(g)的ΔH为 ( )A.428 kJ·ml-1 B.-428 kJ·ml-1 C.498 kJ·ml-1 D.-498 kJ·ml-1
2. (2022浙江6月选考,18,2分)标准状态下,下列物质气态时的相对能量如下表:
可根据HO(g)+HO(g) H2O2(g)计算出H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·ml-1。下列说法不正确的是( )A.H2的键能为436 kJ·ml-1B.O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍C.解离氧氧单键所需能量:HOO
A.-152 B.-76 C.+76 D.+152
4. (2022河北,16,节选)氢能是极具发展潜力的清洁能源,以氢燃料为代表的燃料电池有良好的应用前景。(1)298 K时,1 g H2燃烧生成H2O(g)放热121 kJ,1 ml H2O(l)蒸发吸热44 kJ。表示H2燃烧 热的热化学方程式为 。
5. (2023北京,16,节选)(2)二十世纪初,工业上以CO2和NH3为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步:ⅰ.CO2和NH3生成NH2COONH4;ⅱ.NH2COONH4分解生成尿素。
结合反应过程中能量变化示意图,下列说法正确的是 (填序号)。a.活化能:反应ⅰ<反应ⅱb.ⅰ为放热反应,ⅱ为吸热反应c.CO2(l)+2NH3(l) CO(NH2)2(l)+H2O(l) ΔH=E1-E4
6. (2021湖南,16,节选)氨气中氢含量高,是一种优良的小分子储氢载体,且安全、易储运,可通过下面两种方法由氨气得到氢气。方法Ⅰ.氨热分解法制氢气相关化学键的键能数据
在一定温度下,利用催化剂将NH3分解为N2和H2。回答下列问题:(1)反应2NH3(g) N2(g)+3H2(g) ΔH= kJ·ml-1;
7. (2023全国甲,28,节选)甲烷选择性氧化制备甲醇是一种原子利用率高的方法。回答下列问题:(1)已知下列反应的热化学方程式:①3O2(g) 2O3(g) K1 ΔH1=+285 kJ·ml-1②2CH4(g)+O2(g) 2CH3OH(l) K2 ΔH2=-329 kJ·ml-1
反应③CH4(g)+O3(g) CH3OH(l)+O2(g)的ΔH3= kJ·ml-1,平衡常数K3= (用K1、K2表示)。
8. (2021山东,20,节选)2-甲氧基-2-甲基丁烷(TAME)常用作汽油添加剂。在催化剂作用下,可通过甲醇与烯烃的液相反应制得,体系中同时存在如下反应:
反应Ⅰ: +CH3OH ΔH1
反应Ⅱ: +CH3OH ΔH2
反应Ⅲ: ΔH3
回答下列问题:(1)反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ以物质的量分数表示的平衡常数Kx与温度T变化关系如图所示。 据图判断,A和B中相对稳定的是 (用系统命名法命名); 的数值范围是 (填标号)。A.<-1 B.-1~0 C.0~1 D.>1
答案 2-甲基-2-丁烯 D
考法2 反应历程图像分析
9. (2023广东,15,4分)催化剂Ⅰ和Ⅱ均能催化反应R(g) P(g)。反应历程(如图)中,M为中间产物。其他条件相同时,下列说法不正确的是 ( )
A.使用Ⅰ和Ⅱ,反应历程都分4步进行B.反应达平衡时,升高温度,R的浓度增大C.使用Ⅱ时,反应体系更快达到平衡D.使用Ⅰ时,反应过程中M所能达到的最高浓度更大
10. (2023浙江1月选考,14,3分)标准状态下,气态反应物和生成物的相对能量与反应历程示意图如下[已知O2(g)和Cl2(g)的相对能量为0],下列说法不正确的是 ( )
A.E6-E3=E5-E2B.可计算Cl—Cl键能为2(E2-E3) kJ·ml-1C.相同条件下,O3的平衡转化率:历程Ⅱ>历程ⅠD.历程Ⅰ、历程Ⅱ中速率最快的一步反应的热化学方程式为:ClO(g)+O(g) O2(g)+Cl(g) ΔH=(E5-E4) kJ·ml-1
11. (2022山东,10,2分)在NO催化下,丙烷与氧气反应制备丙烯的部分反应机理如图所示。下列说法错误的是 ( )
A.含N分子参与的反应一定有电子转移B.由NO生成HONO的反应历程有2种C.增大NO的量,C3H8的平衡转化率不变D.当主要发生包含②的历程时,最终生成的水减少
12. (2022辽宁,10,3分)利用有机分子模拟生物体内“醛缩酶”催化Diels-Alder反应取得重要进展,荣获2021年诺贝尔化学奖。某Diels-Alder反应催化机理如下。下列说 法错误的是 ( )
A.总反应为加成反应B.Ⅰ和Ⅴ互为同系物C.Ⅵ是反应的催化剂D.化合物X为H2O
13. (双选)(2021湖南,14,4分)铁的配合物离子{用[L—Fe—H]+表示}催化某反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如图所示:
下列说法错误的是 ( )A.该过程的总反应为HCOOH CO2↑+H2↑B.H+浓度过大或者过小,均导致反应速率降低C.该催化循环中Fe元素的化合价发生了变化D.该过程的总反应速率由Ⅱ→Ⅲ步骤决定
14. (2021山东,14,4分)18O标记的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中发生水解,部分反应历程可表示为: +OH- +CH3O-
能量变化如图所示。已知 为快速平衡,下列说法正确的是 ( )
A.反应Ⅱ、Ⅲ为决速步B.反应结束后,溶液中存在18OH-C.反应结束后,溶液中存在C OHD.反应Ⅰ与反应Ⅳ活化能的差值等于图示总反应的焓变
15. (2023重庆,17,节选)银及其化合物在催化与电化学等领域中具有重要应用。(1)在银催化下,乙烯与氧气反应生成环氧乙烷(EO)和乙醛(AA)。根据下图所示,回答 下列问题:
①中间体OMC生成吸附态EO(ads)的活化能为 kJ/ml。②由EO(g)生成AA(g)的热化学方程式为 。
答案 ①83 ②EO(g) AA(g) ΔH=-102 kJ/ml
16. (2023湖北,19,节选)纳米碗C40H10是一种奇特的碗状共轭体系。高温条件下,C40H10可以由C40H20分子经过连续5步氢抽提和闭环脱氢反应生成。C40H20(g) C40H18(g)+H2(g)的反应机理和能量变化如下:
回答下列问题:(1)已知C40Hx中的碳氢键和碳碳键的键能分别为431.0 kJ·ml-1和298.0 kJ·ml-1,H—H键 能为436.0 kJ·ml-1。估算C40H20(g) C40H18(g)+H2(g)的ΔH= kJ·ml-1。(2)图示历程包含 个基元反应,其中速率最慢的是第 个。
答案 (1)128 (2)3 3
1. (2024届吉林长春外国语期中,6,改编)在测定中和反应反应热的实验中,下列说法正确的是( )A.使用玻璃搅拌器是为了加快反应速率,减小实验误差B.为了准确测定反应混合溶液的温度,实验中温度计水银球应与内筒底部接触C.改用0.5 ml·L-1 Ba(OH)2溶液与0.5 ml·L-1 H2SO4溶液进行实验,测得生成1 ml水的 反应热更精确D.在测定中和反应反应热的实验中,需要使用的仪器有天平、量筒、量热计、滴定 管、温度计、玻璃搅拌器
2. (2024届广东惠州一调,13)可逆反应NO2(g)+CO(g) CO2(g)+NO(g)反应过程中的能量变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.1 ml NO2与1 ml CO混合经充分反应放热234 kJB.若反应开始时加入催化剂,则使E1、E2都变大C.正反应的活化能是134 kJ/mlD.该反应的反应热ΔH=E2-E1
3. (2024届湖北宜荆荆恩9月联考,13,改编)含S2 、Fe3+、I-的溶液中发生的反应的机理如图所示。下列说法错误的是 ( )
4. (2023福建莆田质检四,4)工业上在V2O5催化作用下生产SO3的反应为2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH=-198 kJ·ml-1。该反应分两步进行:①V2O5+SO2 2VO2+SO3(快);②4VO2+O2 2V2O5(慢)。下列说法正确的是 ( )A.该反应活化能为198 kJB.减小O2的浓度能降低SO3的生成速率C.V2O5的存在使有效碰撞次数增加,降低了该反应的焓变D.①的活化能一定大于②的活化能
5. (2024届北京高三入学定位考,11)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理如下。①CH3OH(g)+H2O(g) CO2(g)+3H2(g) ΔH=+49.0 kJ/ml②CH3OH(g)+1/2O2(g) CO2(g)+2H2(g) ΔH=-192.9 kJ/ml
根据上述反应,下列说法正确的是 ( )A.反应①中的能量变化如图所示
B.可推知2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) ΔH=-483.8 kJ/mlC.1 ml CH3OH充分燃烧放出的热量为192.9 kJD.CH3OH转变成H2的过程一定要吸收能量
6. (2024届江苏苏州期中,6)硼单质及其化合物有重要的应用。BCl3可与H2反应生成乙硼烷B2H6(燃烧热为2 165 kJ·ml-1)。B2H6分子中1个硼原子与周围的4个氢原子形 成正四面体,结构式为 ;B2H6具有还原性,易水解生成H3BO3与H2。H3BO3是一元弱酸,可作吸水剂。下列化学反应表示正确的是 ( )A.乙硼烷的制备:2BCl3+6H2 B2H6+6HClB.乙硼烷的水解:B2H6+6H2O 6H2↑+2H++2H2B C.乙硼烷的燃烧:B2H6(g)+3O2(g) B2O3(s)+3H2O(g) ΔH=-2 165 kJ·ml-1D.乙硼烷酸性条件下还原乙酸:3CH3COO-+B2H6+6H2O 2H3BO3+3CH3CH2OH+3OH -
7. (2024届河北保定期中,12)党的二十大报告中提出,“积极稳妥推进碳达峰碳中和”。我国科学家在淀粉人工合成方面取得重大突破,在国际上首次实现了二氧化碳 到淀粉的从头合成(部分流程如图),其中第(2)步反应为CH3OH(g)+O2(g) HCHO(g)+H2O2(l) ΔH
下列说法错误的是 ( )A.由图可得,H2O2是催化剂B.ΔH=-152.8 kJ·ml-1C.反应①在高温下可自发进行D.由反应②可得H2的燃烧热ΔH=-285.8 kJ·ml-1
8. (2024届山东济南期中,16,节选)含碳化合物的合成与转化具有重要的研究价值和现实意义。回答下列问题:Ⅰ.CO2与H2在某催化剂作用下的反应如图所示:
写出该反应的热化学方程式: 。Ⅱ.回收航天员呼吸产生的CO2可利用Bsch反应:CO2(g)+2H2(g) C(s)+2H2O(g) ΔH,再电解水可实现O2的循环利用。热力学中规定由最稳定单质生成1 ml某物质的焓 变称为该物质的标准生成焓(符号Δf ),最稳定单质的标准生成焓规定为0。已知上述反应中:Δf (CO2)=-394 kJ·ml-1;Δf [H2O(g)]=-242 kJ·ml-1,则ΔH= kJ·ml-1。
1. (2024届重庆南开中学期中,12)已知2 ml金属钾和1 ml氯气反应的能量循环如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.在相同条件下,2Na(g) 2Na+(g) ΔH3',则ΔH3'>ΔH3B.在相同条件下,2Br(g) 2Br-(g) ΔH5',则ΔH5'<ΔH5
C.ΔH7<0且该过程形成了分子间作用力D.ΔH4+ΔH5+ΔH6+ΔH7=ΔH1
2. (2023上海杨浦二模,18)相关有机物分别与氢气发生反应生成1 ml环己烷( )的能量变化如图所示:
下列叙述错误的是 ( )A. (g) (g)为吸热反应B. (g) (g)+H2(g) ΔH=+20.6 kJC.相同状况下,等质量的 和 完全燃烧, 放热少D.3d≠a,可推测苯分子中不存在三个完全独立的碳碳双键
3. (2024届江苏南京9月调研,17,节选)“碳达峰、碳中和”是我国社会发展重大战略之一。CH4与CO2经催化重整可制得CO和H2,相关反应为主反应:CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) ΔH
其中,副反应Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ形成的积碳易导致催化剂活性降低。(1)主反应的ΔH= 。
答案 ΔH3-ΔH2或ΔH1+ΔH3-ΔH4
4. (2023辽宁本溪一模,17,节选)工业上用CO和H2合成甲醇的反应如下:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH=a kJ·ml-1。
下表中数据是该反应中的相关物质的标准摩尔生成焓(Δf )和键能数据(标准摩尔生成焓是指在298.15 K、100 kPa,由稳定态单质生成1 ml化合物时的焓变)。
(1)由表中数据计算:x= (计算结果取整数)。
5. (2023海南琼海二模,16,节选)“节能减排”和“低碳经济”的一项重要课题是如何将CO2转化为可利用的资源。目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。
反应③CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH3
回答下列问题:(1)表示CO燃烧热的热化学方程式为 。(2)ΔH3= 。
6. (2023天津红桥二模,11)NO是大气污染物之一,常用H2还原。H2(g)与NO(g)的反应历程如图所示。下列说法错误的是 ( )
A.催化剂能降低反应的活化能,提高活化分子百分数B.反应②的活化能小于反应①的活化能C.反应①、②和总反应的ΔH都小于0D.催化剂能提高总反应中N2的平衡转化率
7. (2023辽宁葫芦岛二模,10)金属Ni可活化C2H6放出CH4,其活化反应历程如图所示:
下列关于活化反应历程的说法错误的是( )A.中间体1→中间体2的过程是放热过程B.加入催化剂可降低该反应的反应热,加快反应速率C.Ni(s)和C2H6(g)的总键能小于NiCH2(s)和CH4(g)的总键能D.中间体2→中间体3的过程是决定整个历程反应速率的关键步骤
8. (2024届河南安阳一调,11)在一定条件下,烯烃化合物与CO2和H2能发生氢羧化反应得到脂肪族羧酸化合物。光催化CO2、H2与苯乙烯发生氢羧化反应的历程如图所 示(—Ar代表芳香烃类基团)。下列说法正确的是( )
A.该转化中金属Rh的共价键数目不变B.若烯烃化合物为 ,则通过该反应历程可得到C.该历程符合绿色化学理念,原子利用率为100%D.光催化过程中光降低了F→E反应的活化能
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