上海市2023年高考化学模拟题汇编-07化学反应的热效应

上海市2023年高考化学模拟题汇编-07化学反应的热效应

一、单选题

1．（2023·上海杨浦·统考二模）相关有机物分别与氢气发生反应生成1mol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)

C．相同状况下，等质量的和完全燃烧，放热少

D．，可推测苯分子中不存在三个完全独立的碳碳双键

2．（2023·上海普陀·统考二模）在生产、生活、科技中，氢能已获得越来越多的关注，是非常重要的能源。已知：

下列推断正确的是

A．H2O(l)吸收能量后，分子中氢氧键断裂而生成H2O(g)

B．2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g) =－484 kJ

C．若2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)＋Q1；2H2(g)＋O2(l)=2H2O(g)＋Q2；则Q1＞Q2

D．将2 mol H2O(g)分解成H2(g)和O2(g)，吸收4×463 kJ的热量

3．（2023·上海崇明·统考一模）反应A(g)+B(g)→C(g)-Q1(Q1>0)分两步进行：①A(g)+B(g)→X(g)+Q2(Q2>0)；②X(g)→C(g)-Q3(Q3>0)。下列图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是

A． B． C． D．

4．（2023·上海嘉定·统考一模）反应A(g)+B(g)C(g)+D(g)+Q发生过程中能量变化如图。下列说法正确的是

A．反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1减小，E2增大

B．反应体系中加入催化剂，反应速率增大，Q增大

C．Q＜0，反应达到平衡时，升高温度，A的转化率减少

D．Q＞0，反应达到平衡时，增大压强，A的转化率不变

5．（2023·上海·一模）2-丁烯有顺()、反()两种异构体。T℃，异构体转化的能量关系如图所示， 下列说法正确的是

A．顺-2-丁烯转化为反-2-丁烯的过程属于物理变化

B．顺-2-丁烯稳定性大于反-2-丁烯

C．发生加成反应时，顺−2−丁烯断键吸收的能量低于反−2−丁烯断键吸收的能量

D．T℃，1mol顺−2−丁烯完全转化成反−2−丁烯放出热量(c-b)kJ

6．（2023·上海徐汇·统考一模）丙烷与溴原子能发生以下两种反应：

① CH3CH2CH3(g) + Br·(g) → CH3CH2CH2·(g) + HBr(g)

② CH3CH2CH3(g) + Br·(g) → CH3CH·CH3 (g) + HBr(g)

反应过程的能量变化如图所示。下列说法正确的是

A．反应①是放热反应

B．反应②使用了催化剂

C．产物中 CH3CH2CH2·(g)含量比 CH3CH·CH3(g)低

D．CH3CH2CH2·(g)转变为 CH3CH·CH3(g)时需要吸热

二、填空题

7．（2023·上海宝山·统考一模）Ⅰ.氢气是重要的工业原料，煤的气化是一种重要的制氢途径。反应过程如下：

①

②

(1)的结构式为___________，C、H、O三种元素的原子半径由小到大的顺序为___________。

(2)反应①的平衡常数表达式___________。

Ⅱ.在一定温度下，向体积固定的密闭容器中加入足量和。反应平衡时，的转化率为50%，CO的物质的量为0.lmol。

(3)下列说法正确的是______

a．将炭块粉碎，可加快反应速率

b．混合气体的密度保持不变时，说明反应体系已达到平衡

c．平衡时的体积分数可能大于

(4)若平衡时向容器中充入惰性气体，容器内压强___________(选填“增大”“减小”或“不变”)，反应①的___________(选填“增大”“减小”或“不变”)，平衡___________ (选填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)。

(5)达到平衡时，整个体系___________(选填“吸收”或“放出”)热量___________kJ。

三、原理综合题

8．（2023·上海普陀·统考二模）2021年我国制氢量位居世界第一。工业上，以煤炭为原料，通入一定比例的空气或水蒸气，经过系列反应可以得到满足不同需求的原料气。

I．一定条件下，将C和O2置于密闭容器，发生如下反应：

反应1：C(s)＋O2(g)CO2(g)＋394kJ

反应2：2CO(g)＋O2(g)2CO2(g)＋566kJ

反应3：2C(s)＋O2(g)2CO(g)＋Q kJ

(1)根据信息可知，反应3是_______(填“吸热”或“放热”)反应；在一定压强下，随着温度的升高，若反应2所受影响最大，则该密闭容器中将 __ (填“增大”、“减小”、“不变”或“无法判断”)。

II．T ℃，在2L的密闭容器中加入足量的C(s)和1molH2O(g)，发生如下反应：

反应4：C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)－131.4kJ，

反应5：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)＋41.1kJ

(2)5min后反应达到平衡时，H2O(g)的转化率为50%，CO的物质的量为0.1mol。0~5min内，v(H2)=______________；此时c(CO2) =___________

(3)下列关于此反应体系的说法正确的是_______；

A．平衡时向容器中充入惰性气体，反应4的平衡逆向移动

B．混合气体的密度保持不变时，说明反应体系已达到平衡

C．随着温度的升高，反应5的正逆反应速率、平衡常数都增大

D．将炭块粉碎，可缩短建立平衡的时间

(4)为了提高反应5的速率，下列措施中合适的是________。

A．适当升高反应体系的温度 B．提高反应体系压强，压强越大越好

C．选择合适的催化剂 D．通入一定量的氮气

(5)工业生产水煤气时，考虑到反应热效应，通常交替通入合适量的空气和水蒸气与焦炭反应，通入空气的理由是_________。

9．（2023·上海嘉定·统考一模）某研究小组将2molNH3、3molNO和一定量的O2充入2L密闭容器中，在Ag2O催化剂表面发生4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(l)+Q，NO的转化率随温度变化的情况如图1所示：

(1)平衡常数表达式为K=______；在5min内，温度从420K升高到580K，此时段内NO的平均反应速率v(NO)=______。

(2)已知，298K时，相关物质的相对能量如图2所示，反应的Q=______。

(3)在有氧条件下，温度580K之后NO生成N2的转化率降低的原因可能是______。

(4)用NaClO氧化也可除去氨氮(溶液中以NH3或形式存在)，已知：NH3+NaClO→N2+H2O+NaCl(未配平)，NH3与NaClO反应时，氧化剂与还原剂物质的量之比为______。

(5)请简述氨氮溶液中含有的检验方法：______。

10．（2023·上海·一模）Ⅰ.下图为工业合成氨的流程图：

(1)图中采取的措施可提高原料转化率的是_______(填序号)。

(2)下图是未用催化剂N2(g)和H2(g)反应生成1mol NH3(g)过程中能量的变化示意图，请在图中绘制同条件下加入铁触媒后相应的能量变化曲线：_______，并写出该条件下1 mol NH3(g)分解对应的热化学方程式：_______。

Ⅱ.某兴趣小组为研究“不同条件”对化学平衡的影响情况，进行了如下实验：(反应起始的温度和体积均相同)：

(3)则：_______、_______(填“>”、“=”或“<”)

(4)如图表示500℃、60.0MPa条件下，平衡时NH3的体积分数与原料气投料比的关系。若投料比为4时，氨气的体积分数为40%，NH3的体积分数可能为图中的_______点，平衡时N2的体积分数为_______。溢出的NH3可用稀硫酸吸收，若恰好生成NH4HSO4，该溶液中各离子的浓度由大到小的顺序是_______。

参考答案：

1．B

【详解】A．由图可知，(g)的能量小于(g)，则(g)(g)的反应为吸热反应，故A正确；

B．由图可知，(g)转化为 (g)和氢气的反应为放热反应，反应的热化学方程式为(g) (g)，故B错误；

C．由图可知，(g)的能量小于(g)，则相同状况下，等质量的和完全燃烧，放热少，故C正确；

D．(g)转化为(g)放出热量不是(g) 转化为(g)放出热量的3倍说明苯分子中不存在三个完全独立的碳碳双键，故D正确；

故选B。

2．C

【详解】A．H2O(l)吸收能量后变为H2O(g)是物理变化，分子中氢氧键不断裂，A错误；

B．由题干转化历程图可知，2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g) =2×436kJ/mol+496kJ/mol-4×463kJ/mol=－484kJ/mol，B错误；

C．由于O2(l)变为O2(g)的过程需要吸收热量，故若2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)＋Q1；2H2(g)＋O2(l)=2H2O(g)＋Q2，前者放出的热量大于后者即 Q1＞Q2，C正确；

D．由B项分析可知，将2 mol H2O(g)分解成H2(g)和O2(g)，吸收484 kJ的热量，D错误；

故答案为：C。

3．A

【详解】A(g)+B(g)→C(g)-Q1(Q1＞0)说明A和B的总能量小于C的总能量，A(g)+B(g)→X(g)+Q2(Q2＞0)说明A和B的总能量大于X的能量，X(g)→C(g)-Q3(Q3＞0)说明X的能量小于C的能量，因此能量的关系为C＞A+B＞X，故选A。

4．C

【分析】根据图中反应物总能量与生成物总能量相对大小可知该反应为放热反应。

【详解】A．使用催化剂可以改变化学反应速率，如催化剂能使反应速率增大，即可降低反应的活化能，均减小，A错误；

B．根据盖斯定律，催化剂可以改变反应历程，但不改变反应的热效应，故Q不变，B错误；

C．由图知反应放热，，升高温度，平衡向逆方向移动，A的转化率减小，C正确；

D．反应后气体体积不变，改变压强，平衡不移动，但反应放热，，D错误；

故选C。

5．C

【详解】A．由题干信息可知，顺-2-丁烯与反-2-丁烯互为同分异构体，故顺-2-丁烯转化为反-2-丁烯的过程中有新的物质生成，故属于化学变化，A错误；

B．由题干能量转化图可知，顺-2-丁烯具有的总能量大于反-2-丁烯，能量越高越不稳定，故顺-2-丁烯稳定性小于反-2-丁烯，B错误；

C．顺−2−丁烯和反−2−丁烯加成后均得到相同的产物，即终态的能量相同，而顺-2-丁烯具有的总能量大于反-2-丁烯，即发生加成反应时，顺-2-丁烯放出的能量大于反-2-丁烯，形成过程中放出的总能量相同，故顺−2−丁烯断键吸收的能量低于反−2−丁烯断键吸收的能量，C正确；

D．由题干能量转化图可知，T℃，1mol顺−2−丁烯完全转化成反−2−丁烯放出热量(a-b)kJ，D错误；

故答案为：C。

6．C

【详解】A．由反应过程的能量变化图可知，反应①和②生成物的能量都高于反应物的能量，属于吸热反应，故A错误；

B．无法判断反应②是否使用了催化剂，故B错误；

C．反应①的活化能比反应②活化能高，因此反应②更容易进行，反应②产物CH3CH·CH3(g)含量高，故C正确；

D．由反应过程的能量变化图可知，CH3CH·CH3(g)能量低，CH3CH2CH2·(g)能量高，CH3CH2CH2·(g)转变为 CH3CH·CH3(g)时需要放热，故D错误；

故答案为C。

7．(1)         

(2)

(3)ab

(4)     增大     不变     不移动

(5)     吸收     31.22

【详解】（1）分子中含有2个碳氧双键，结构式为；电子层数越多半径越大，电子层数相同时，质子数越多半径越小，C、H、O三种元素的原子半径由小到大的顺序为。

（2）平衡常数是反应达到平衡状态时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值，反应①的平衡常数表达式；

（3）a．将炭块粉碎，增大接触面积，可加快反应速率，故a正确；

b．有固体参与反应，气体总质量是变量，容器条件不变，密度是变量，混合气体的密度保持不变时，说明反应体系已达到平衡，故b正确；

c．若水完全反应生成一氧化碳和氢气，则氢气的体积分数为50%，若水完全转化为二氧化碳和氢气，氢气的体积分数为，所以平衡时的体积分数不可能大于，故c错误；

选ab；

（4）若平衡时向容器中充入惰性气体，气体总物质的量增多，容器内压强增大，反应物、生成物浓度都不变，反应①的不变，平衡不移动。

（5）达到平衡时，的转化率为50%，CO的物质的量为0.lmol，根据氧元素守恒反应生成CO2的物质的量为0.2mol，则反应②消耗0.2mol、反应①消耗0.3mol，反应②放出能量41kJ/mol×0.2mol=8.2 kJ，反应①吸收能量131.4kJ/mol×0.3mol=39.42kJ，整个体系吸收热量39.42-8.2=31.22kJ。

8．(1)     放热     增大

(2)         

(3)BD

(4)AC

(5)水蒸气与煤炭反应吸热，氧气与煤炭反应放热，交替通入空气和水蒸气有利于维持体系热量平衡，保持较高温度，有利于加快化学反应速率

【详解】（1）根据盖斯定律可知，反应3=2×反应1-反应2，则其反应热=2×(＋394kJ)-( ＋566kJ)=222 kJ，故该反应为放热反应；由已知可知反应1、反应2都为放热反应，故温度升高时两者逆向移动，若反应2所受影响最大，则一氧化碳浓度增大，二氧化碳浓度减小，故减小；

（2）反应平衡时，H2O(g)的转化率为50%，则水的变化量为0.5mol，水的平衡量也是0.5mol，由于CO的物质的量为0.1mol，则根据O原子守恒可知CO2的物质的量为0.2mol，则其浓度为由H原子守恒可知，平衡时H2的物质的量为0.5mol，则氢气的速率。

（3）A．该容器为恒容容器，冲入惰性气体，平衡不移动，A错误；

B．反应体系内有固体参与，故反应过程中，密度是变量，则密度不变的时候可以证明反应达到平衡，B正确；

C．反应5为放热反应，则升高温度，平衡移动，平衡常数减小，C错误；

D．粉碎炭块可以增大其和水的接触面积，加快反应速率，缩短达到平衡所需要的时间，D正确；

故选BD；

（4）A．升高温度可以加快反应速率，A正确；

B．适当提高压强是可以的，但是压强多大，会提高成本，B错误；

C．选择合适的催化剂可以加快反应速率，C正确；

D．反应在恒容容器中进行，通入氮气，不能改变反应速率，D错误；

故选AC；

（5）氧气与煤炭反应放热，交替通入空气和水蒸气有利于维持体系热量平衡，保持较高温度，有利于加快化学反应速率，故答案为：水蒸气与煤炭反应吸热，氧气与煤炭反应放热，交替通入空气和水蒸气有利于维持体系热量平衡，保持较高温度，有利于加快化学反应速率。

9．(1)          0.171 mol·L-1·min-1

(2)+2072.04 kJ∙mol-1

(3)反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，一氧化氮的转化率降低

(4)3:2

(5)先取一定量溶液放入试管，加热浓缩，再加入浓NaOH溶液，加热，在试管口用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体，试纸变蓝，从而证明溶液中含有

【详解】（1）反应4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(l)，平衡常数表达式为K=；在5min内，温度从420K升高到580K，此时段内NO的平均反应速率v(NO)==0.171 mol·L-1·min-1。答案为：；0.171 mol·L-1·min-1；

（2）298K时，4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(l)+Q，Q=4×(-46.11kJ∙mol-1)+6×(90.25kJ∙mol-1)-5×(0kJ∙mol-1)-6×(-285.83kJ∙mol-1)=+2072.04 kJ∙mol-1。答案为：+2072.04 kJ∙mol-1；

（3）该反应为放热反应，温度升高，将抑制反应的正向进行，则在有氧条件下，温度580K之后NO生成N2的转化率降低的原因可能是：反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，一氧化氮的转化率降低。答案为：反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，一氧化氮的转化率降低；

（4）由反应NH3+NaClO→N2+H2O+NaCl(未配平)，可建立如下关系式：3NaClO——2NH3与反应时，氧化剂与还原剂物质的量之比为3:2。答案为：3:2；

（5）检验氨氮溶液中含有时，可先加热浓缩，再加入浓NaOH溶液，加热，用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体，具体检验方法为：先取一定量溶液放入试管，加热浓缩，再加入浓NaOH溶液，加热，在试管口用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体，试纸变蓝，从而证明溶液中含有。答案为：先取一定量溶液放入试管，加热浓缩，再加入浓NaOH溶液，加热，在试管口用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体，试纸变蓝，从而证明溶液中含有。

【点睛】书写平衡常数表达式时，需注意各物质的状态。

10．(1)②⑤

(2)          NH3(g)N2(g)+H2(g) =+46kJ/mol

(3)     ＞     ＜

(4)     P     8%     c(H+)＞c()＞c()＞c(OH-)

【详解】（1）工业合成氨的化学方程式为N2+3H22NH3，反应是可逆反应，反应前后气体体积减小，反应是放热反应；依据合成氨的流程图，其中为提高原料转化率而采取的措施为：增大压强，平衡向体积减小的方向进行，提高反应物的转化率；液化分离出氨气，促进平衡正向进行，提高反应物的转化率；氮气和氢气的循环使用，也可提高原料的转化率，故答案为：②⑤；

（2）由题干图示信息可知，反应方程式：N2(g)+H2(g)NH3(g) =254kJ/mol-300kJ/mol=-46kJ/mol，催化剂只能改变反应的途径降低反应所需要的活化能，不能改变反应的始态和终态，即不改变反应热，故在同条件下加入铁触媒后相应的能量变化曲线图为：，则该条件下1 mol NH3(g)分解对应的热化学方程式为：NH3(g)N2(g)+H2(g) =+46kJ/mol，故答案为：，NH3(g)N2(g)+H2(g) =+46kJ/mol；

（3）由(2)分析可知，合成氨反应为正反应是一个气体体积减小的放热反应，容器①②中加入的N2和H2分别相同，但容器①恒温恒容、②绝热恒容则随着反应的进行，容器②的温度高于容器①，升高温度上述平衡逆向移动，故＞，容器①③中加入的N2和H2分别相同，但容器①恒温恒容、③恒温恒压，则随着反应的进行，容器③的压强大于容器①，增大压强上述平衡正向移动，故＜，故答案为：＞；＜；

（4）图2表示500℃、60.0MPa条件下，平衡时NH3的体积分数与原料气投料比的关系，如果投料比为3时，达到平衡状态时，氮气和氢气的转化率相等，此时氨气的体积分数最大，若投料比为4时，氮气的转化率升高、氢气的转化率降低，NH3的体积分数减小；设投入的n（N2）=xmol，n（H2）=4xmol，设消耗的氮气为zmol，由三段式分析可知：，平衡时混合气体总物质的量=（x-z+4x-3z+2z）mol=（5x-2z）mol，氨气的体积分数等于其物质的量分数=×100%=40%，解得z=，此时N2的体积分数为：==8%，故若投料比为4时，氨气的体积分数为40%，NH3的体积分数可能为图中的P点，平衡时N2的体积分数为8%，若恰好生成NH4HSO4，根据NH4HSO4=+H++，+H2ONH3H2O+H+可知，该溶液中各离子的浓度由大到小的顺序是c(H+)＞c()＞c()＞c(OH-)，故答案为：P；8%；c(H+)＞c()＞c()＞c(OH-)。