河南2023年高考化学模拟题汇编-05化学反应的热效应

这是一份河南2023年高考化学模拟题汇编-05化学反应的热效应，共30页。试卷主要包含了单选题，填空题，原理综合题等内容，欢迎下载使用。
河南2023年高考化学模拟题汇编-05化学反应的热效应

一、单选题
1．（2023·河南·统考模拟预测）化学与生产、生活、科技和环境等密切相关。下列有关说法错误的是
A．油脂长时间放置后会产生不愉快的气味的原因之一是被氧气氧化了
B．可利用大理石粉与水混合得到的浆状物对燃煤产生的废气进行脱硫处理
C．“天宫课堂”中过饱和乙酸钠溶液析晶放热与形成新的化学键有关
D．“汽车尾气处理”有助于改善城市空气质量，有利于实现碳达峰、碳中和
2．（2023·河南·统考三模）哈伯在实验室首次合成了氨，化学家格哈德·埃特尔在哈伯研究所证实了N2与H2在固体催化剂表面合成氨的反应过程。示意图如下：

下列说法正确的是
A．图①可看出N2、H2分子中均为单键
B．图③到图④的过程向外释放能量
C．升高温度一定提高一段时间内NH3的产率
D．工业合成氨过程中为提高产率压强越大越好
3．（2023·河南安阳·安阳一中校考模拟预测）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图：

下列说法正确的是
A．在该过程中，CO断键形成C和O
B．状态I→状态III表示CO与的反应过程
C．CO和O生成是吸热反应
D．CO和O生成了具有极性共价键的
4．（2023·河南安阳·安阳一中校考模拟预测）某化学反应的能量变化如下图所示。下列有关叙述正确的是

A．该反应的焓变ΔH＝E2－E1
B．a、b分别对应有催化剂和无催化剂的能量变化
C．催化剂能改变反应的焓变
D．催化剂能降低反应的活化能

二、填空题
5．（2023·河南开封·统考二模）我国科学家成功用二氧化碳人工合成淀粉，其中第一步是利用二氧化碳催化加氢制甲醇。
(1)在标准状态下，由最稳定的单质生成单位物质的量的某纯物质的焓变称为该物质的标准摩尔生成焓()。几种物质的标准摩尔生成焓如下：
物质
CO2(g)
H2O(g)
CH3OH(g)
/ kJ·mol-1
-393.5
- 241. 8
- 205. 0

①由表中数据推测，H2O(l)的_____________ (填“>”“”或“0，在密闭容器中通入物质的量均为0.1 mol的CH4和CO2，在一定条件下使CO2(g)和CH4(g)发生上述反应，CH4的平衡转化率与温度及压强(单位：Pa)的关系如图所示。

①结合图示，在1100℃下y点时v正___________v逆(填“>”“
(2)     乙     2a    
(3)          Na2SO3投加量高于5 g·L-1时，单位体积内反应iii消耗S单质的质量超过了反应i和反应ii生成S单质的质量之和

【详解】（1）由盖斯定律可知，反应可得硫化氢热分解反应，则反应ΔH=；由反应的活化能Ea(正)大于Ea(逆)可知该反应为吸热反应，反应焓变ΔH>0，故答案为：；>；
（2）①由方程式可知，反应i中硫化氢与氧气反应生成二氧化硫，反应ii中二氧化硫与硫化氢反应生成S2，则硫化氢的分布分数减小、二氧化硫的分布分数先增大后减小、S2的分布分数增大，故选乙；
②设t1时，反应i生成二氧化硫为2amol、反应ii消耗二氧化硫为2bmol，由题意可建立如下三段式：


由硫化氢转化率为α可得：=α，由图可知，二氧化硫和S2分布分数相等，则3—1.5a—b=b，解联立方程可得a=3—2α、b=1.5α—1.5，则水的物质的量为(3—2α)mol×2+(1.5α—1.5) mol×4=2αmol，硫化氢的分压变化量为()Pa，平均反应速率为 kPa· s-1，故答案为：2α；；
（3）①由图可知，T℃、pH为5反应达到平衡时，硫代硫酸根离子浓度为0.015mol/L、亚硫酸根离子浓度为0.009 mol/L，则反应iii的平衡常数K==，故答案为：；
②结合三个反应分析，当Na2SO3投加量高于5 g·L-1时，单位体积内S的质量减小说明Na2SO3投加量高于5 g·L-1时，单位体积内反应iii消耗S单质的质量超过了反应i和反应ii生成S单质的质量之和，故答案为：Na2SO3投加量高于5 g·L-1时，单位体积内反应iii消耗S单质的质量超过了反应i和反应ii生成S单质的质量之和。
9．(1)-1268
(2)     16.1     1727
(3)     高温     X     氨的体积分数一定时，空气越少，丙烷燃烧越不充分，生成的CO越多     温度相同时，反应II的平衡常数远大于反应I的平衡常数，被消除的NO比新生成的NO多     降低CO2和CO的排放量

【详解】（1）由题意知③: N2(g) +3H2(g)=2NH3(g) △H3=(-462) kJ•mol-1，
④2H2(g) + O2(g)=2H2O(l) △H4=( 2422) kJ•mol-1，
根据盖斯定律，由③2-④3得反应4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g)    ΔH1=2△H3-3△H4=+1268 kJ•mol-1，答案为1268；
（2）NH3的体积分数为20%，n(NH3)=10mol20%=2mol，生成N21mol，生成H2O为3mol,放出1268kJ=634kJ，n(C3H8)=(10-2)mol=8mol，生成H2O为32mol,生成CO2为24mol,放热为16352kJ，n(H2O)=32mol+3mol=35mol，总的气体物质的量为35mol+1mol+24mol=60mol，假设空气中O2的体积分数为20%，反应前空气的总物质的量为=207.5mol，氧气207.5mol=41.5mol，氮气等166mol=166mol，反应前总气体的物质的量为207.5mol+10mol=217.5mol，反应后气体的总物质的量为60mol+166mol=226mol，反应后气体总压为100kPa=103.9kPa，H2O的物质的量分数x(H2O)=，=103.9kPa=16.1kPa；
若10mol混合燃料中氨的体积分数为20%，放热共为634kJ +16352kJ =16986kJ；若10mol混合燃料中氨的体积分数为10%，n(NH3)=10mol10%=1mol，放热1268kJ=317kJ，n(C3H8)=(10-1)mol=9mol，放热为2044kJ9=18396kJ，共放热317kJ+18396kJ=18713kJ，同样条件下燃烧后释放的热量将增加18713kJ -16986kJ =1727kJ；
（3）①反应III的ΔH5>0，ΔS>0，若能自发进行，则ΔG=ΔH5-TΔS0，故Y为CO的变化曲线；曲线Z表示的是二氧化碳，反应1是放热反应，反应2是吸热反应，此温度范围内，升高温度，反应1平衡左移使二氧化碳增多的程度大于反应2平衡右移使CO2减少的程度，所以二氧化碳的量增大。
③根据三段式，设反应1的转化量为amol，反应2的转化量为bmol，则

由图知平衡时的物质的量是nCO2=1mol=5-a-b，nCO=0.2mol=b，则a=3.8mol，则nH2=4.6mol，nH2O=7.8mol，则总物质的量为17.4mol，设总压为p，则各气体的分压为：
pCO2=，pH2=，pH2O=，pCO=，
则平衡常数Kp=
（3）铂电极上CO2和氢气得到电子生成甲酸，其电极反应为CO2+2H++2e-=HCOOH，当电路中转移1mole⁻时，电解率只有80%，则实际所用的电子只有0.8mol。
根据电极方程式，生成的甲酸的质量为46g/mol×0.4=18.4g，即阴极室溶液的质量增加18.4g
12．(1)     -49.3     L1表示温度对该反应中H2平衡转化率的影响，在L2线上是加入反应物发生该反应，由于a点温度较低，反应速率较慢，H2转化率较低，a→b的过程中随着温度的升高，反应速率加快，反应消耗H2的物质的量逐渐增加，H2的转化率逐渐增大，当反应进行到b点时刚好达到平衡状态，两条线合并，此后就是温度对化学平衡移动的影响。     1.1     D
(2)7CO2+6e-+5H2O=CH3OH+6
(3)     反应消耗C2H6，使主反应的化学平衡逆向移动，单位时间内反应产生乙烯量减少，     81.0%

【详解】（1）①由相应物质的标准摩尔生产热可得反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH= (-201 kJ/mol)+(-241.8 kJ/mol)-(-393.5 kJ/mol)-3×0 kJ/mol=-49.3 kJ/mol；
②根据①计算可知CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.3 kJ/mol，该反应的正反应是放热反应，L1表示该反应的H2的平衡转化率与温度的关系，温度升高，H2的平衡转化率降低。在一定条件下向容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，发生该反应，由于a点温度较低，反应速率较慢，a→b的过程中随着温度的升高，反应速率加快，反应消耗H2的物质的量逐渐增加，H2的转化率逐渐增大，b点时反应刚好达到平衡状态，此后是温度对化学平衡移动的影响。升高温度，化学平衡向吸热的逆反应方向移动，导致反应物H2的平衡转化率降低；
对于反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) 在开始时n(CO2)=1 mol，n(H2)=3 mol，在T2温度下反应达到平衡时H2的平衡转化率是80%，△n(H2)=2.4 mol，则根据物质反应转化关系可知平衡时，n(CO2)=0.2 mol，n(H2)=0.6 mol，n(CH3OH)=n(H2O)=0.8 mol，反应开始时气体总物质的量为1 mol+3 mol=4 mol，平衡时气体总物质的量n(总)=0.2 mol+0.6 mol+0.8 mol+0.8 mol=2.4 mol。在恒温恒容时气体的压强比等于气体的物质的量的比，则平衡时气体总压强p(总)=，则压强平衡常数Kp==1.1；
③反应在达到平衡时，v正=v逆，k正c(CO2)·c3(H2)=k逆c(CH3OH)• c(H2O)，化学平衡常数K=。该反应为放热反应，升高温度，化学平衡向吸热逆反应方向进行，导致化学平衡常数K减小，即越小，lgk逆越大；越大，lgk正越小，即点A表示c点的lgk逆，点D表示a点的lgk正；
（2）由题意可知：通入二氧化碳的电极为电解池的阴极，在水分子作用下，二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成甲醇和碳酸氢根离子，电极反应式为7CO2+6e-+5H2O=CH3OH+6；
（3）①若发生副反应C2H6(g)3H2(g)+2C(s)，则使C2H6(g)的浓度降低，合成乙烯的化学平衡逆向移动，单位时间内反应产生乙烯量减少，从而导致催化效率降低；
②在a L密闭容器中充入2.1 mol C2H6和2.2 mol CO2，发生反应CO2(g)+C2H6(g)CO(g)+H2O(g)+C2H4(g) ΔH=+177 kJ•mol-1，2CO2(g)+C2H6(g)4CO(g)+3H2(g)。反应达到平衡时，容器内C2H4为1.4 mol，CO2为0. 2 mol，根据n(C2H4)=1.4 mol，结合主反应中物质反应转化关系可知：消耗CO2、C2H6(g)的物质的量是n(CO2)=n(C2H6)=1.4 mol，平衡时剩余CO2的物质的量是0.2 mol，则反应副反应2CO2(g)+C2H6(g)4CO(g)+3H2(g)消耗CO2的物质的量是n(CO2)=2.2 mol-0.2 mol-1.4 mol=0.6 mol，则副反应消耗乙烷的物质的量是n(C2H6)=0.6 mol×=0.3 mol，故C2H6的平衡总转化率为。
13．(1)     ΔH1+ΔH2+ΔH3     AC
(2)     1     压强太小，不利于平衡向正反应方向移动     c     b     CH3CHO
(3)     p1>p2>p3     m    

【详解】（1）由盖斯定律可知，反应i+ii+iii可得反应3CO(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+CH3OH(g)+H2O(g)，则反应ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3；
A．该反应是气体体积减小的反应，反应中气体压强减小，则混合气体总压强不随时间变化时，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故正确；
B．若一氧化碳完全反应，由方程式可知，反应后氢气、甲醇、乙醇、水蒸气的物质的量都为1mol，甲醇的体积分数可能为25%，该反应为可逆反应，可逆反应不可能完全反应，所以反应达到平衡时，甲醇体积分数不可能为25%，故错误；
C．反应达到平衡后，再充入少量一氧化碳，平衡向正反应方向移动，但一氧化碳的平衡转化率减小，故错误；
D．反应达到平衡后，再加入高效催化剂，化学反应速率加快，但化学平衡不移动，乙醇产率保持不变，故正确；
故选AD，故答案为：ΔH1+ΔH2+ΔH3；AD；
（2）由表格数据可知，实验1催化剂的选择性高于实验2、4，原料的转化率高于实验3，所以述实验中，催化效能最好的为实验1；与实验1相比，实验3的反应温度与1相近，压强小于实验1，说明实验3的压强太小，不利于平衡向正反应方向移动，导致醋酸酯平衡转化率较低；活化能越小，反应速率越快，慢反应控制总反应速率，所以在b和c的步骤中，活化能较小的是快反应c、控制总反应速率的步骤是慢反应b；由反应CH3CO*+H·→CH3CHO可知，醋酸酯加氢制乙醇时，副产物除了甲醇外，还有乙醛，故答案为：1；压强太小，不利于平衡向正反应方向移动；c；b；CH3CHO；
（3）由方程式可知，反应iv、vi均为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，甲醇的物质的量减小、一氧化碳的物质的量增大，反应v为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，一氧化碳的物质的量增大，所以升高温度，甲醇在含碳产物中物质的量分数减小，则曲线m表示甲醇在含碳产物中物质的量分数；反应iv、vi均为体积减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，甲醇的物质的量增大，一氧化碳的物质的量减小，反应v是气体体积不变的反应，增大压强，平衡不移动，一氧化碳的物质的量不变，所以增大压强，甲醇在含碳产物中物质的量分数增大，则压强的大小顺序为p1>p2>p3；设起始二氧化碳和氢气的物质的量为1mol和3mol，容器的体积为VL，反应iv、vi生成甲醇的物质的量分别为amol、bmol，反应v生成一氧化碳的物质的量为cmol，由图可知，在T1℃下，压强为p3时，甲醇和一氧化碳在含碳产物中物质的量分数相等、二氧化碳的转化率为α，由题意可建立如下三段式：



由二氧化碳的转化率为α可得：a+b+c=α，由甲醇和一氧化碳在含碳产物中物质的量分数相等可得c—b=a+b=，解得a=c=、b=0，则平衡时二氧化碳、氢气、一氧化碳、水蒸气的物质的量分别为(1—α)mol、(1—2α)mol、mol、αmol，反应v的浓度平衡常数Kc==，故答案为：p1>p2>p3；m；。
14．(1)
(2)     bc     625
(3)甲醇中含有氧元素，不利用氧的充分利用
(4)     cd     双功能的分子筛膜催化反应器模式下，只发生第一个反应，双功能的分子筛膜能及时分离出水蒸气，平衡右移，二氧化碳产率增大。

【详解】（1）①  
②  
③  
则与反应生成和的方程式为：④，根据盖斯定律可知，得，该反应的，其热化学方程式为： ；
（2）①a.加入催化剂只能改变反应速率，平衡不移动，不能改变转化率，a错误；                   
b.该反应为放热反应，降低反应温度平衡正向移动，可以提高平衡转化率，b正确；
c.移除，则水蒸气的浓度减小，平衡正向移动，转化率增大，c正确；             
d.恒温恒压下通入惰性气体，容器体积增大，平衡逆向移动，转化率减小，d错误；
故选bc；
②根据提给信息可得三段式如下，，则平衡常数；
（3）甲醇中含有氧元素，不利用氧的充分利用，不利用氧循环；
（4）①a.的浓度不变，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，a正确；               
b.该反应前后气体的计量系数不同，且反应都是气体，则混合气体的平均相对分子质量是一个变量，当其不变的时候可以正面反应达到平衡，b正确；
c.容器的体积不变，且反应物和产物都是气体，总质量不变，则混合气密度不是变量，其不变的时候，不能证明反应达到平衡，c错误；                    
d.水中和甲醇中都含有O—H，则断裂3mol H—H键的同时断裂2mol O—H键不能证明正逆反应速率相等，不能证明反应达到平衡，d错误；
故选cd；
②由表中数据可知双功能的分子筛膜催化反应器模式下，只发生第一个反应，双功能的分子筛膜能及时分离出水蒸气，平衡右移，二氧化碳产率增大，故答案为：双功能的分子筛膜催化反应器模式下，只发生第一个反应，双功能的分子筛膜能及时分离出水蒸气，平衡右移，二氧化碳产率增大。