2013年高考化学试题分类解析汇编：化学反应中的能量变化

2013年高考化学试题分类解析汇编：化学反应中的能量变化
（2013福建卷）11.某科学家利用二氧化铈（CeO2）在太阳能作用下将H2O、CO2转变成H2、CO。其过程如下：
下列说法不正确的是（　　）
A．该过程中CeO2没有消耗
B．该过程实现了太阳能向化学能的转化
C．右图中△H1=△H2+△H3
D．以CO和O2构成的碱性燃料电池的负极反应式为CO+4OH——2e—=CO32—+2H2O
【答案】C
【解析】利用盖斯定律可知△H1+△H2+△H3=0，正确的应该是△H1=－（△H2+△H3），这里是考察盖斯定律。
（2013海南卷）5．已知下列反应的热化学方程式：
6C(s)+5H2(g)+3N2(g)+9O2(g)=2C3H5(ONO2)3(l) △H1
2 H2(g)+ O2(g)= 2H2O(g) △H2
C(s)+ O2(g)=CO2(g) △H3
则反应4C3H5(ONO2)3(l)= 12CO2(g)+10H2O(g) + O2(g) +6N2(g)的△H为
A．12△H3+5△H2-2△H1 B．2△H1-5△H2-12△H3
C．12△H3-5△H2 -2△H1 D．△H1-5△H2-12△H3
[答案]A
[解析]：盖斯定律常规考查。③×12＋②×5－①×2即可得到4C3H5(ONO2)3(l)= 12CO2(g)+10H2O(g) + O2(g) +6N2(g)的△H，答案选A。
[2013高考?重庆卷?6]已知：P4(g)+6Cl2(g)＝4PCl3(g) △H＝a kJ?mol—1
P4(g)+10Cl2(g)＝4PCl5(g) △H＝b kJ?mol—1
P4具有正四面体结构，PCl5中P－Cl键的键能为c kJ?mol—1，PCl3中P－Cl键的键能为1.2c kJ?mol—1。
下列叙述正确的是
A．P－P键的键能大于P－Cl键的键能
B．可求Cl2(g)+ PCl3(g)＝4PCl5(g)的反应热△H
C．Cl－Cl键的键能为(b－a+5.6c)/4 kJ?mol—1
D．P－P键的键能为(5a－3b+12c)/8 kJ?mol—1
答案：C
【解析】原子半径P＞Cl,因此P-P键键长大于P-Cl键键长，则P-P键键能小于P-Cl键键能，A项错误；利用“盖斯定律”，结合题中给出两个热化学方程式可求出Cl2(g)+PCl3(g)＝PCl5(g)△H＝（b-a）/4KJ·mol-1，但不知PCl5(g)＝PCl5(s)的△H，因此无法求出Cl2(g)+PCl3(g)＝PCl5(s)的△H，B项错误；利用Cl2(g)+PCl3(g)＝PCl5(g)△H＝（b-a）/4KJ·mol-1可得E(Cl-Cl)+3×1.2c-5c＝（b-a）/4，因此可得E(Cl-Cl)＝(b-a+5.6c)/4kJ·mol-1，C项正确；由P4是正四面体可知P4中含有6个P-P键，由题意得6E(P-P)+10×(b-a+5.6c)/4－4×5c＝b，解得E(P-P)＝（2.5a-1.5b+6c）/6 kJ·mol-1，D项错误。
（2013上海卷）9.将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中。然后向小烧杯中加入盐酸，反应剧烈，醋酸逐渐凝固。由此可见
A. NH4HCO3和盐酸的反应是放热反应
B.该反应中，热能转化为产物内部的能量
C.反应物的总能量高于生成物的总能量
D.反应的热化学方程式为：NH4HCO3+HCl→NH4Cl+CO2↑+H2O-Q
答案：B
【解析】醋酸逐渐凝固说明反应吸收热量导致醋酸溶液温度降低，即NH4HCO3与HCl的反应为吸热反应，A项错误；因反应为吸热反应，即吸热的热量转化为产物内部的能量，故B项正确；因反应为吸热反应，则反应后生成物的总能量高于反应物的总能量，C项错误；书写热化学方程式时，应注明物质的状态, D项错误。
（2013山东卷）12．CO（g）+H2O（g） H2（g）+CO2（g）△H﹤0，在其他条件不变的情况下
A．加入催化剂，改变了反应的途径，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
解析：催化剂虽然改变了反应途径，但是△H只取决于反应物、生成物的状态，△H不变，A错；这是一个反应前后气体物质的量不变的反应，改变压强，平衡不发生移动，反应放出的热量也不变，B正确；该反应是放热反应，升高温度，平衡左移，反应放出的热量减小，C错；若在原电池中进行，反应不放出热量，而是转换为电能，D错。
答案：B
（2013新课标卷2）12.在1200℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应
H2S（g）+ O2(g)=SO2(g)+H2O(g) △H1
2H2S(g)+SO2(g)=S2(g)+2H2O(g) △H2
H2S(g)+O2(g)=S(g)+H2O(g) △H3
2S(g) =S2(g) △H4
则△H4的正确表达式为
A.△H4＝（△H1＋△H2－3△H3） B.△H4＝（3△H3－△H1－△H2）
C.△H4＝（△H1＋△H2＋3△H3） D.△H4＝（△H1－△H2－3△H3）
解析：考察盖斯定律。根据S守恒原理，要得到方程式4，可以用（方程式1+方程式2—3×方程式2）×；即选择△H4的正确表达式为△H4＝（△H1＋△H2－3△H3），即选项A正确。
答案：A
（2013北京卷）6.下列设备工作时，将化学能转化为热能的是
【答案】D
【解析】
A、硅太阳能电池是将太阳能直接转化为电能，故错误；
B、锂离子电池将化学能直接转化为电能，故错误；
C、太阳能集热器是将太阳能转变为热能，故错误；
D、燃料燃烧将化学能直接转化为热能，故正确。
（2013全国新课标卷1）28.二甲醚（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CO2）直接制备二甲醚，其中主要过程包括以下四个反应：
甲醇合成反应：
①CO(g）+ 2H2(g)＝CH3OH(g)????????????△H1=-90.1 kJ·mol-1
②CO2(g)+ 3H2(g)＝CH3OH(g)+H2O(g)??????? ??△H2=-49.0 kJ·mol-1
水煤气变换反应：
③CO(g) + H2O (g)＝CO2(g)+H2(g)??????????△H3=-41.1 kJ·mol-1
二甲醚合成反应：
④2CH3OH(g)＝CH3OCH3(g)+H2O(g)?????????? △H4=-24.5 kJ·mol-1
⑴Al2O3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） 。
⑵分析二甲醚合成反应④对于CO转化率的影响?????????????? ?????????。
⑶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?????????????? 。
⑷有研究者在催化剂（含Cu-Zn-Al-O和Al2O3），压强为5.0MPa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____________。
⑸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烧燃料电池（5.93kW·h·kg-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；该电池理论输出电压1.20V，能量密度E=_____（列式计算，能量密度=电池输出电能/燃料质量，1kW·h=3.6×105J ）
答案：（1）Al2O3（铝土矿）+2NaOH+3H2O＝2NaAl(OH)4；NaAlO2+CO2+2H2O＝NaHCO3+Al(OH)3↓； 2Al(OH)3Al2O3＋3H2O
(2)消耗甲醇，促进甲醇合成反应①平衡向右移，CO转化率增大；生成的H2O，通过水煤气变换反应③消耗部分CO。
（3）2CO(g)+4H2(g)＝CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-204.7kJ/mol；该反应分子数减小，压强升高使平衡右移，CO和H2的转化率增大，CH3OCH3产率增加。压强升高使CO和H2的浓度增加，反应速率增大。
（4）反应放热，温度升高，平衡左移
（5）CH3OCH3－12e－＋3H2O＝2CO2＋12H＋；12
。
（1）工业上从铝土矿中提纯高纯度氧化铝的流程是：用氢氧化钠溶液溶解铝土矿，然后过滤，在滤液中通入过量的CO2，得到氢氧化铝，然后高温煅烧氢氧化铝，即可得到高纯度的氧化铝。
（2）合成二甲醚消耗甲醇，对于CO参与的反应相当于减小生成物的浓度，有利于平衡向右移动，使CO的转化率提高。
（3）根据盖斯定律可知，将①×2＋④即得到反应2CO(g)+4H2(g)＝CH3OCH3(g)+H2O(g)，所以该反应的放热△H＝－90.1 kJ/mol×2－24.5 kJ/mol＝－204.7kJ/mol。
（4）该反应分子数减小，压强升高使平衡右移，CO和H2的转化率增大，CH3OCH3产率增加。压强升高使CO和H2的浓度增加，反应速率增大。
（5）原电池中负极失去电子，所以负极电极反应式是CH3OCH3－12e－＋3H2O＝2CO2＋12H＋；二甲醚中碳原子的化合价是－2价，反应后变为＋4价，失去6个电子，所以一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生12个电子的电量；由于能量密度＝电池输出电能/燃料质量，所以该电池的能量密度＝
。
（2013北京卷）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02反应，其能量变化示意图如下:
①写出该反应的热化学方程式: _ 。
②随温度升高，该反应化学平衡常数的变化趋势是_ 。
（3）在汽车尾气系统中装置催化转化器，可有效降低NOX的排放。
①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：_ 。
② 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：12MgO <2oCaO <38SrO<56BaO。原因是 ，元素的金属性逐渐增强，金属氧化物对NOX的吸收能力逐渐增强。
通过NOx传感器可监测NOx的含量，其工作原理示意图如下:
①Pt电极上发生的是 反应(填“氧化”或“还原”)。
②写出NiO电极的电极反应式: 。
【答案】（1）3NO2+2H2O=2HNO3+NO；
（2）①N2(g)+O2（g）=2NO(g) △H=+183KJ/mol； ②增大；
（3）①2NO+2CON2+2CO2
②由Mg、Ca、Sr、Ba的质子数，得知它们均为第ⅡA族。同一主族的元素，从上到下，原子半径逐渐增大；
（4）①还原； ②NO+O2--2e-＝NO2；
【解析】（1）NO2与H2O反应生成HNO3与NO；
（2）①△H=945kJ/mol+498kJ/mol-2×630KJ/mol=+183KJ/mol；
②该反应正反应是吸热反应，升高温度，平衡向正反应移动，化学平衡常数增大；
（3）①NO被CO还原N2，CO被氧化为CO2；
②由Mg、Ca、Sr、Ba的质子数可知，它们均处于第ⅡA族，同一主族自上而下，原子半径增大，金属性增强；
（4）①由工作原理示意图可知，O2在Pt电极发生还原反应生成O2-；
②在O2-参加反应下，NO在NiO电极发生氧化反应生成NO2。