2018版高三化学一轮复习5年真题分类：专题08 化学反应中的能量变化 Word版含答案

2012年高考化学试题分类解析 专题08 化学反应中的能量变化

1.（2012上海，9）工业生产水煤气的反应为:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)-131.4 kJ

下列判断正确的是

A. 反应物能量总和大于生成物能量总和

B. CO(g)+H2(g) C(s)+H2O(l)+131.4 kJ

C. 水煤气反应中生成1 mol H2(g)吸收131.4 kJ热量

D. 水煤气反应中生成1体积CO(g)吸收131.4 kJ热量

【答案】C

【解析】本题考查反应热及热化学方程式,意在考查考生对热化学反应的理解能力及反应热的计算能力。该反应为吸热反应,故反应物的总能量小于生成物的总能量,选项A错误;选项B中的热化学方程式中的水的状态应为气态;选项D中生成1 mol CO(g)吸收的热量为131.4 kJ。

2.（2012江苏，4）某反应的反应过程中能量变化如图所示(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. 催化剂能改变该反应的焓变

C. 催化剂能降低该反应的活化能                    

D. 逆反应的活化能大于正反应的活化能

【答案】C

【解析】本题考查化学反应与能量变化的知识,意在考查考生从反应物和生成物的总能量角度判断反应放热和吸热的能力,以及通过图像判断催化剂对反应活化能影响的能力。A项,由图可以看出,反应物的总能量低于生成物的总能量,故该反应为吸热反应,A错;B项,催化剂不能改变反应的焓变,B错;C项,由图像可以看出,催化剂能降低该反应的活化能,正确;D项,由图像可以看出E1>E2,即逆反应的活化能小于正反应的活化能,D错。

3.（2012全国新课标卷，27）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（ΔH）分别为-890.3kJ·mol-1、-285.8kJ.mol-1和-283.0kJ.mol-1，则生成1m3（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）  ΔH=+108kJ·mol-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10min到14min的COCl2

浓度变化曲线未示出）：

①     计算反应在第8min时的平衡常数K=                   ；

②     比较第2min反应温度T（2）与第8min反应温度T（8）的高低：T（2）      T（8）

（填“<”、“>”或“=”），

③     若12min时反应于温度T（8）下重新达到平衡，则此时c（COCl2）=        mol·L-1；

④     比较产物CO在2~3min、5~6min和12~13min时平均反应速率平均反应速率分别以

v（2~3）、v（5~6）、v（12~13）表示]的大小                                    ；

⑤     比较反应物COCl2在5~6min和15~16min时平均反应速率的大小：v（5~6）      

v（15~16）（填“<”、“>”或“=”），原因是                                     。

【答案】  (1)MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O

(2)5.52×103 kJ

(3)CHCl3+H2O2HCl+H2O+COCl2

(4)①0.234 mol·L-1　②<　③0.031　④v(5~6)>v(2~3)=v(12~13)　⑤>　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】本题考查化学方程式、热化学方程式的书写和化学平衡图象的有关计算,意在考查考生对反应热、化学平衡等化学反应原理掌握的情况。

(1)实验室通常用二氧化锰与浓盐酸共热的方法制备氯气。

(2)根据题意得:

CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-890.3 kJ·mol-1　①

CO(g)+1/2O2(g) CO2(g)　ΔH=-283.0 kJ·mol-1　②

H2(g)+1/2O2(g) H2O(l)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1　③

由①-(②+③)×2得:

CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)　ΔH=+247.3 kJ·mol-1

据此可知生成标准状况下1 m3CO所需热量为×=5 520 kJ。

(3)首先明确H2O2的还原产物是H2O,然后根据化合价变化判断出CHCl3与H2O2的物质的量之比为1∶1,再根据原子个数守恒,用观察法即可判断出另一种产物是HCl。

(4)①第8 min时的平衡常数K===0.234。

②从三种物质的浓度变化趋势可知,从第4 min开始,平衡正向移动。由于该反应是吸热反应,所以改变的条件是升高温度。因此有:T(2)<T(8)。

③由于第12 min与第8 min温度相同,故其平衡常数相等,则有:=,解得c(COCl2)=0.031 mol·L-1。

④根据化学反应速率的定义,可知反应在2~3 min和12~13 min处于平衡状态,平均反应速率为0,故v(5~6)>v(2~3)=v(12~13)。

⑤在5~6 min和15~16 min时反应温度相同,但15~16 min时各组分的浓度都小,因此反应速率小。

4.（2012海南，13）氮元素的氢化物和氧化物在工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N2O4反应生成N2和水蒸气。

已知：① N2(g)+2O2(g)= N2O4 (1)           ΔH1= -19.5kJ·mol-1 

② N2H4 (1) + O2(g)= N2(g) + 2H2O(g)       ΔH2= -534.2kJ·mol-1

写出肼和N2O4 反应的热化学方程式                              ；

(4)肼—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+NaClON2H4+NaCl+H2O

(3)2N2H4(l)+N2O4(l)3N2(g)+4H2O(g)　ΔH=-1 048.9 kJ·mol-1

(4)N2H4+4OH--4e-4H2O+N2↑

【解析】本题主要考查氧化还原反应、盖斯定律和电化学等知识,意在考查考生接受、整合、处理信息的思维能力。(1)氮原子的结构示意图为，其中L层电子数为5。(2)该反应为氧化还原反应,根据反应中化合价升降总数相等,可写出该反应的化学方程式为2NH3+NaClON2H4+NaCl+H2O。(3)根据盖斯定律,由②×2-①即可得N2H4和N2O4反应的热化学方程式为2N2H4(l)+N2O4(l)3N2(g)+4H2O(g)　ΔH=-1 048.9 kJ/mol。(4)该燃料电池中N2H4在负极发生氧化反应,其电极反应式为N2H4+4OH--4e-4H2O+N2↑。

5.（2012北京，26）用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HC1。利用反应A，可实现氯的循环利用。

反应A: 4HCl+O2 2Cl2+2H2O

（1）已知:i. 反应A中，4mol HCI被氧化，放出115.6kJ的热量。

ii.  

① H2O的电子式是___________。

② 反应A的热化学方程式是________________________。

③ 断开1 mol H—O 键与断开 1 mol H—Cl 键所需能量相差约为__________kJ，H2O中H—O 键比HCl中H—Cl键（填“强”或“弱”）_______________。

（2）对于反应A，下图是4种投料比n（HCl）﹕n（O2），分别为1﹕1、2﹕1、4﹕1、

6﹕1]下，反应温度对HCl平衡转化率影响的曲线。

① 曲线b对应的投料比是______________。

②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_________________。

③ 投料比为2:1、温度为400℃时，平衡混合气中Cl2的物质的量分数是_______________。

【答案】 (1)①  ②4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g)　ΔH=-115.6 kJ/mol     ③32　强

(2)①4∶1   ②投料比越高,对应的反应温度越低    ③30.8%

【解析】本题考查化学反应能量变化、反应热与键能的关系和化学平衡原理应用,意在考查考生的识图能力和计算能力。(1)①水是共价化合物,其电子式为。②在400 ℃时,水为气态,热化学方程式为4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g)　ΔH=-115.6 kJ/mol。③设H—Cl键的键能为a, H—O键的键能为b。反应热等于反应物的键能总和减去产物的键能总和, 4a+498kJ/mol-2×243kJ/mol-4b=-115.6kJ/mol。4(a-b)=-127.6 kJ/mol, a-b≈-32 kJ/mol。H—O键的键能比H—Cl键的键能大,则H—O键比H—Cl键强。(2)①相同温度下,投料比越大, HCl的平衡转化率越小;则曲线a、b、c、d对应的投料比分别为6∶1、4∶1、2∶1、

1∶1。②相同投料比时,温度越低,氯化氢的平衡转化率越高;HCl的平衡转化率相同时,投料比越大,对应的反应温度越低。③氯化氢与氧气物质的量之比为2∶1, 400 ℃时,氯化氢的平衡转化率为80%。

4HCl(g)+O2(g) 2H2O(g)+2Cl2(g)

n(初始)/mol          2        1        　  0        0

n(转化)/mol          4a      a        　  2a      2a

n(平衡)/mol　(2-4a)      (1-a)  　   2a      2a

根据氯化氢的平衡转化率为80%,计算得:4a/2=0.8,a=0.4。平衡混合气体中氯气的体积分数为×100%=30.8%。

6.（2012山东，29）偏二甲肼与N2O4 是常用的火箭推进剂，二者发生如下化学反应：(CH3)2NNH2 (l)＋2N2O4 (l) 2CO2 (g)＋3N2(g)＋4H2O(g)     （Ⅰ）

（1）反应（Ⅰ）中氧化剂是_______。

（2）火箭残骸中常现红棕色气体，原因为：N2O4 (g)2NO2 (g)  （Ⅱ）

当温度升高时,气体颜色变深,则反应(Ⅱ)为　　　(填“吸热”或“放热”)反应。

（3）一定温度下，反应（Ⅱ）的焓变为ΔH。现将1 mol N2O4 充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是________.

若在相同温度下，上述反应改在体积为1L的恒容密闭容器中进行，平衡常数_____（填“增大”“不变”或“减小”），反应3s后NO2的物质的量为0.6mol，则0~3s内的平均反应速率

v（N2O4）＝________mol·L-1·s-1。

（4）NO2可用氨水吸收生成NH4NO3 。25℃时，将amol NH4NO3溶于水，溶液显酸性，原因是                         （用离子方程式表示）。向该溶液滴加bL氨水后溶液呈中性，则滴加氨水的过程中的水的电离平衡将______（填”正向”“不”或“逆向”）移动，所滴加氨水的浓度为     mol·L-1。（NH3·H2O的电离平衡常数取Kb＝2×10-5 mol·L-1）

【答案】(1)N2O4    (2)吸热      (3)a、d　不变　0.1

（4）NH4++H2ONH3·H2O+H+     逆向  

【解析】 本题考查氧化还原反应、化学平衡移动原理、水解平衡、电离平衡等知识,意在考查考生对化学基本概念和反应原理的理解和应用能力。(1)反应(Ⅰ)中N2O4中N由+4价变为0价,N2O4作氧化剂。(2)温度升高时,气体颜色变深,说明升温时平衡向正反应方向移动,则正反应为吸热反应。(3)该反应从正反应开始进行,气体分子数逐渐增多,而压强保持不变,则容器体积逐渐增大,气体密度逐渐减小,达平衡时保持不变,a对;该反应的ΔH始终保持不变,不能作为反应达到平衡状态的标志,b错;该反应从正反应开始进行,N2O4的量逐渐减小,恒压过程中容器体积增大,N2O4的浓度减小,v(正)逐渐减小,达平衡时保持不变,c错;N2O4的转化率逐渐增大,达平衡时保持不变,d对。平衡常数只与温度有关,温度保持不变,平衡常数不变。v(N2O4)=v(NO2)=×=0.1 mol·L-1·s-1。(4)NH4NO3溶液中由于N水解,溶液显酸性,滴加氨水后溶液由酸性变为中性,水的电离平衡向逆反应方向移动。Kb=,而c(OH-)=10-7 mol·L-1,则c(NH4+)=200c(NH3·H2O),故n(NH4+)= 200n(NH3·H2O),根据电荷守恒,n(NH4+)=n(NO3-),则溶液中n(NH4+)+n(NH3·H2O)=(a+) mol,根据物料守恒,滴加氨水的浓度为(a+-a)mol÷b L= mol·L-1。