2025江苏版新教材化学高考第一轮基础练习--专题九　化学反应的热效应（含答案）

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2025江苏版新教材化学高考第一轮
专题九　化学反应的热效应
五年高考
考点过关练
考点1　化学反应中的能量变化
1.★★(2020江苏,8,2分)反应SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g)可用于纯硅的制备。下列有关该反应的说法正确的是(　　)
A.该反应ΔH>0、ΔS<0
B.该反应的平衡常数K=
C.高温下反应每生成1 mol Si需消耗2×22.4 L H2
D.用E表示键能,该反应ΔH=4E(Si—Cl)+2E(H—H)-4E(H—Cl)
答案　B　　
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'-Ea
C.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加快幅度,使平衡逆移
答案　D　　
3.★★(2022湖南,12,4分)(双选)反应物(S)转化为产物(P或P·Z)的能量与反应进程的关系如下图所示:
下列有关四种不同反应进程的说法正确的是　　　(　　)
A.进程Ⅰ是放热反应
B.平衡时P的产率:Ⅱ>Ⅰ
C.生成P的速率:Ⅲ>Ⅱ
D.进程Ⅳ中,Z没有催化作用
答案　AD　　
4.★★(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-E2
B.可计算Cl—Cl键能为2(E2-E3) kJ·mol-1
C.相同条件下,O3的平衡转化率:历程Ⅱ>历程Ⅰ
D.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·mol-1
答案　C　　
5.★★(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 mol·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　　　　mol·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。
序号 反应试剂 体系温度/℃
反应前 反应后
ⅰ 0.20 ol·L-1 CuSO4溶液100 mL 1.20 g Fe粉 a b
ⅱ 0.56 g Fe粉 a c
①温度:b　　　　c(填“>”“<”或“=”)。
②ΔH=　　　　　　　　(选择表中一组数据计算)。结果表明,该方法可行。
(4)乙同学也借鉴(2)的方法,测量反应A:Fe(s)+Fe2(SO4)3(aq) 3FeSO4(aq)的焓变。
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·mol-1[或-41.8(c-a) kJ·mol-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(或铝热反应焊接铁轨等,合理即可)
考点2　热化学方程式　盖斯定律
6.★★(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 mol C(石墨)和1 mol 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
答案　C　　
7.★★(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(　　)
A.a、c分别是HCl、NH3
B.d既可以是MgO,也可以是Mg(OH)Cl
C.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
答案　C　　
8.★★(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·mol-1)为(　　)
A.+533　　B.+686
C.+838　　D.+1 143
答案　C　　
9.★★(2022福建,13节选)异丙醇(C3H8O)可由生物质转化得到,催化异丙醇脱水制取高值化学品丙烯(C3H6)的工业化技术已引起人们的关注。其主要反应如下:
Ⅰ.C3H8O(g) C3H6(g)+H2O(g)
ΔH1=+52 kJ·mol-1
Ⅱ.2C3H6(g) C6H12(g)
ΔH2=-97 kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)已知2C3H8O(g)+9O2(g) 6CO2(g)+8H2O(g)　ΔH=-3 750 kJ·mol-1,则C3H6(g)燃烧生成CO2(g)和H2O(g)的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案　(1)2C3H6(g)+9O2(g) 6CO2(g)+6H2O(g)　ΔH=-3 854 kJ·mol-1
考法强化练
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表:
共价键 H—H H—O
键能/(kJ·mol-1) 436 463
热化学方程式 2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)　ΔH=-482 kJ·mol-1
则2O(g) O2(g)的ΔH为(　　)
A.428 kJ·mol-1
B.-428 kJ·mol-1
C.498 kJ·mol-1
D.-498 kJ·mol-1
答案　D　　
2.★★(2022浙江1月选考,18,2分)相关有机物分别与氢气发生加成反应生成1 mol环己烷()的能量变化如图所示:
下列推理不正确的是(　　)
A.2ΔH1≈ΔH2,说明碳碳双键加氢放出的热量与分子内碳碳双键数目成正比
B.ΔH2<ΔH3,说明单双键交替的两个碳碳双键间存在相互作用,有利于物质稳定
C.3ΔH1<ΔH4,说明苯分子中不存在三个完全独立的碳碳双键
D.ΔH3-ΔH1<0,ΔH4-ΔH3>0,说明苯分子具有特殊稳定性
答案　A　　
3.★★(2021浙江6月选考,21,2分)相同温度和压强下,关于反应的ΔH,下列判断正确的是(　　)
A.ΔH1>0,ΔH2>0
B.ΔH3=ΔH1+ΔH2
C.ΔH1>ΔH2,ΔH3>ΔH2
D.ΔH2=ΔH3+ΔH4
答案　C　　
4.★★(2019浙江4月选考,23,2分)MgCO3和CaCO3的能量关系如图所示(M=Ca、Mg):
M2+(g)+C(g) M2+(g)+O2-(g)+CO2(g)
MCO3(s)　　　　MO(s)+CO2(g)
已知:离子电荷相同时,半径越小,离子键越强。下列说法不正确的是(　　)
A.ΔH1(MgCO3)>ΔH1(CaCO3)>0
B.ΔH2(MgCO3)=ΔH2(CaCO3)>0
C.ΔH1(CaCO3)-ΔH1(MgCO3)=ΔH3(CaO)-ΔH3(MgO)
D.对于MgCO3和CaCO3,ΔH1+ΔH2>ΔH3
答案　C　　
5.★★(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表:
物质(g) O H HO HOO H2 O2 H2O2 H2O
能量/kJ·mol-1 249 218 39 10 0 0 -136 -242
可根据HO(g)+HO(g) H2O2(g)计算出H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol-1。下列说法不正确的是(　　)
A.H2的键能为436 kJ·mol-1
B.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:HOOD.H2O(g)+O(g) H2O2(g)　ΔH=-143 kJ·mol-1
答案　C　　
6.★★★(2021北京,14,3分)丙烷经催化脱氢可制丙烯:C3H8C3H6+H2。600 ℃,将一定浓度的CO2与固定浓度的C3H8通过含催化剂的恒容反应器,经相同时间,流出的C3H6、CO和H2浓度随初始CO2浓度的变化关系如图。
已知:①C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(l)　ΔH=-2 220 kJ·mol-1
②C3H6(g)+O2(g)3CO2(g)+3H2O(l)　ΔH=-2 058 kJ·mol-1
③H2(g)+O2(g)H2O(l)
ΔH=-286 kJ·mol-1
下列说法不正确的是(　　)
A.C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)　ΔH=+124 kJ·mol-1
B.c(H2)和c(C3H6)变化差异的原因:CO2+H2 CO+H2O
C.其他条件不变,投料比c(C3H8)/c(CO2)越大,C3H8转化率越大
D.若体系只有C3H6、CO、H2 和H2O生成,则初始物质浓度c0与流出物质浓度c之间一定存在:3c0(C3H8)+c0(CO2)=c(CO)+c(CO2)+3c(C3H8)+3c(C3H6)
答案　C　
考法2　反应历程图像分析
7.★★(2023江苏,10,3分)金属硫化物(MxSy)催化反应CH4(g)+2H2S(g) CS2(g)+4H2(g),既可以除去天然气中的H2S,又可以获得H2。下列说法正确的是(　　)
A.该反应的ΔS<0
B.该反应的平衡常数K=
C.题图所示的反应机理中,步骤Ⅰ可理解为H2S中带部分负电荷的S与催化剂中的M之间发生作用
D.该反应中每消耗1 mol H2S,转移电子的数目约为2×6.02×1023
答案　C　　
8.★★(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
答案　D　　
9.★★(2021湖南,14,4分)(双选)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HCOOHCO2↑+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
答案　CD　　
10.★★(2023浙江6月选考,14,3分)一定条件下,1-苯基丙炔()可与HCl发生催化加成,反应如下:
反应过程中该炔烃及反应产物的占比随时间的变化如图(已知:反应Ⅰ、Ⅲ为放热反应),下列说法不正确的是(　　)
A.反应焓变:反应Ⅰ>反应Ⅱ
B.反应活化能:反应Ⅰ<反应Ⅱ
C.增加HCl浓度可增加平衡时产物Ⅱ和产物Ⅰ的比例
D.选择相对较短的反应时间,及时分离可获得高产率的产物Ⅰ
答案　C　　
11.★★(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
答案　C　　
12.★★(2023北京,16节选)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ⅱ
b.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
答案　ab　
13.★★(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·mol-1和298.0 kJ·mol-1,H—H键能为436.0 kJ·mol-1。估算C40H20(g) C40H18(g)+H2(g)的ΔH=　　　　kJ·mol-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　
14.★★(2022江苏,17,16分)氢气是一种清洁能源,绿色环保制氢技术研究具有重要意义。
(1)“CuCl-H2O热电循环制氢”经过溶解、电解、热水解和热分解4个步骤,其过程如图所示。
①电解在质子交换膜电解池中进行。阳极区为酸性CuC溶液,阴极区为盐酸,电解过程中CuC转化为CuC。电解时阳极发生的主要电极反应为　　　　　　　　　　　　　(用电极反应式表示)。
②电解后,经热水解和热分解的物质可循环使用。在热水解和热分解过程中,发生化合价变化的元素有　　　　(填元素符号)。
(2)“Fe-HC-H2O热循环制氢和甲酸”的原理为在密闭容器中,铁粉与吸收CO2制得的NaHCO3溶液反应,生成H2、HCOONa和Fe3O4;Fe3O4再经生物柴油副产品转化为Fe。
①实验中发现,在300 ℃时,密闭容器中 NaHCO3溶液与铁粉反应,反应初期有FeCO3生成并放出H2,该反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。
②随着反应进行,FeCO3迅速转化为活性Fe3O4-x,活性Fe3O4-x是HC转化为HCOO-的催化剂,其可能反应机理如图1所示。根据元素电负性的变化规律,图1所示的反应步骤Ⅰ可描述为 　。
③在其他条件相同时,测得Fe的转化率、HCOO-的产率随c(HC)变化如图2所示。HCOO-的产率随c(HC)增加而增大的可能原因是 。
(3)从物质转化与资源综合利用角度分析,“Fe-HC-H2O热循环制氢和甲酸”的优点是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案　(1)①CuC-e-+2Cl- CuC　②Cu、O
(2)①2HC+Fe FeCO3+C+H2↑
②H的电负性大于Fe,小于O,在活性Fe3O4-x表面,H2断裂为H原子,一个吸附在催化剂的Fe2+上,略带负电,一个吸附在催化剂的O2-上,略带正电,前者与HC中略带正电的碳结合,后者与HC中略带负电的羟基氧结合生成H2O,HC转化为HCOO-　③HC浓度增大,Fe的转化率增大,前期生成的H2和活性Fe3O4-x均增多,催化剂表面积增大,可使更多的HC转化为HCOO-
(3)Fe可以循环利用,同时可将工业废气中的CO2综合利用,降低碳排放
三年模拟
考点强化练
考点1　化学反应中的能量变化
1.★★(2024届南京六校联合调研,10)750 ℃时,NH3和O2发生以下两个反应:
①4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)　ΔH1
②4NH3(g)+3O2(g) 2N2(g)+6H2O(g)　ΔH2
下列说法正确的是(　　)
A.反应①的平衡常数可表示为K1=　
B.反应②的ΔS<0
C.反应①中每生成2 mol NO,转移电子数约为6.02×1024
D.反应②的ΔH2=2E()+12E(H—O)-12E(N—H)-3E()(E表示键能)
答案　C　　
2.★★(2023连云港第一次调研,9)二氧化碳催化加氢的反应有利于减少温室气体排放,反应为2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g)。下列说法正确的是(　　)
A.上述反应平衡常数K=
B.上述反应的ΔH=4E()+6E(H—H)-4E(C—H)-8E(O—H)(E表示键能)
C.上述反应中每生成1 mol C2H4,转移电子的数目约为6×6.02×1023
D.实际应用中,氢碳比[]越大,越有利于提高CO2的平衡转化率
答案　D　
考点2　热化学方程式　盖斯定律
3.★★(2024届苏州期中,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(标准燃烧热为2 165 kJ·mol-1),其分子中一个硼与周围的四个氢形成正四面体,结构式为,具有还原性。乙硼烷易水解生成H3BO3与H2,H3BO3是一种一元弱酸,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+6HCl
B.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·mol-1
D.乙硼烷酸性条件下还原乙酸:3CH3COO-+B2H6+6H2O 2H3BO3+3CH3CH2OH+3OH-　
答案　A　　
4.★(2024届南京六校联合调研,17节选)苯乙烯是生产塑料和合成橡胶的重要有机原料,可由乙苯催化脱氢获得。
已知:①C6H5C2H5(g)+O2(g) 8CO2(g)+5H2O(g)　ΔH1=-4 386.9 kJ· mol-1
②(g)+10O2(g) 8CO2(g)+4H2O(g)　ΔH2=-4 263.1 kJ· mol-1
③H2(g)+O2(g) H2O(g)　ΔH3=-241.8 kJ· mol-1
反应C6H5C2H5(g)(g)+H2(g)的ΔH=　　　 kJ· mol-1。
答案　+118　
5.★(2024届南京学情调研,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,相关反应如下。
主反应:CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)　ΔH
副反应:Ⅰ.H2(g)+CO2(g) H2O(g)+CO(g)　ΔH1
Ⅱ.2CO(g) CO2(g)+C(s)　ΔH2
Ⅲ.CH4(g) C(s)+2H2(g)　ΔH3
Ⅳ.CO(g)+H2(g) C(s)+H2O(g)　ΔH4
其中,副反应Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ形成的积炭易导致催化剂活性降低。
主反应的ΔH=　　　　　　　　。
答案　ΔH3-ΔH2或ΔH1+ΔH3-ΔH4　
6.★(2024届扬州高邮开学考,17节选)利用废气中的H2S回收硫黄,生产工艺可分为两个阶段。涉及的热化学方程式:
①2H2S(g)+3O2(g) 2SO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-1 172 kJ·mol-1
②16H2S(g)+8SO2(g) 3S8(s)+16H2O(l)　ΔH=-225 kJ·mol-1
8H2S(g)+4O2(g) S8(s)+8H2O(l)的ΔH=　　　　　(保留2位小数)。
答案　-1637.67 kJ·mol-1　
7.★(2024届扬州期初调研,17节选)CO2在固体催化剂表面加氢合成甲烷过程中发生以下两个反应:
主反应:CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)　ΔH1=-156.9 kJ·mol-1
副反应:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH2=+41.1 kJ·mol-1
已知:2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)　ΔH3=-395.6 kJ·mol-1,
则CH4燃烧的热化学方程式CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=　。
答案　-634.3 kJ·mol-1　
8.★(1)(2023南通、泰州等八市第二次调研,17节选)家用煤气中可掺入微量具有难闻气味的乙硫醇。
已知:C2H5OH(g)+H2S(g) C2H5SH(g)+H2O(g)　ΔH1=-32 kJ·mol-1
C2H5OH(g)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(g)　ΔH2=-1 277 kJ·mol-1
2H2S(g)+3O2(g) 2SO2(g)+2H2O(g)　ΔH3=-1 036 kJ·mol-1
则反应2C2H5SH(g)+9O2(g) 4CO2(g)+6H2O(g)+2SO2(g)的ΔH=　。
(2)(2023南通、淮安等五市第一次调研,14节选)碳氯化—氧化法提取TiO2。将粉碎后的催化剂渣料与过量焦炭混合投入高温氯化炉充分反应,将生成的TiCl4与其他气体分离,并将其氧化得TiO2。该过程主要涉及以下反应:
反应Ⅰ　TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s) TiCl4(g)+2CO(g)　ΔH1
反应Ⅱ　TiCl4(g)+O2(g) TiO2(s)+2Cl2(g)　ΔH2=-172 kJ·mol-1
已知常压下TiCl4的沸点为136.4 ℃,C的燃烧热为393.5 kJ·mol-1,CO的燃烧热为283 kJ·mol-1。
反应Ⅰ的ΔH1=　　　　 kJ·mol-1。
答案　(1)-3 526 kJ·mol-1　(2)-49
考法综合练
考法1　反应热的计算方法与大小比较
1.★★(2023南京二模,13)为考查CO2和CH4共存对H2S制氢的影响,在0.1 MPa下,n(H2S)∶n(CH4)∶n(CO2)∶n(N2)=15∶15∶15∶55的混合气体反应达到平衡时,反应物的转化率、产物的物质的量分数随温度的变化分别如图1、图2所示,体系中的反应主要如下:
Ⅰ.CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)　ΔH=+260.4 kJ·mol-1
Ⅱ.H2(g)+CO2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH=+34.0 kJ·mol-1
Ⅲ.H2S(g)+CO2(g) COS(g)+H2O(g)　ΔH=+34.4 kJ·mol-1
　　
下列说法不正确的是(　　)
A.反应CH4(g)+H2O(g) 3H2(g)+CO(g)ΔH=+226.4 kJ·mol-1
B.图1中曲线①表示CO2转化率随温度的变化
C.温度为700 ℃时,反应Ⅰ是体系中的主要反应
D.反应Ⅲ的平衡常数:K(400 ℃)>K(700 ℃)
答案　D　　
2.★★(1)(2023苏锡常镇四市第一次调研,17节选)工业上利用甲醇和水蒸气可制备氢气。已知反应1:CH3OH(g) CO(g)+2H2(g)ΔH1=+90.6 kJ·mol-1　
反应2:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　ΔH2=-41.2 kJ·mol-1
则反应3:CH3OH(g)+H2O(g) CO2(g)+3H2(g)　ΔH3=　　　　 kJ·mol-1。
(2)(2023南京中华中学期末,15节选)CO2与CH4经催化重整,制得合成气。发生反应:CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g),已知上述反应中相关的化学键键能数据如下:
化学键 C—H H—H CO中的化学键
键能/kJ·mol-1 413 745 436 1 075
则该反应的ΔH=　　　　。
答案　(1)+49.4　(2)+120 kJ·mol-1
考法2　反应历程图像分析
3.★★(2023如皋第二次适应性考试,11)一种计算机模拟在催化剂表面上水煤气反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)的历程如图所示。吸附在催化剂表面上的物种用“*”表示。
下列说法正确的是(　　)
A.水煤气反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)的ΔH>0
B.决定总反应速率快慢的步骤是转化⑦
C.1 mol CO与1 mol H2O充分反应后转移电子的物质的量是2 mol
D.催化剂表面吸附1 mol CO会释放出0.21 eV的能量
答案　D　　
4.★★(2023常州教育学会学业水平监测,13)不对称催化羟醛缩合反应的循环机理如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.步骤①和②的有机产物可通过红外光谱鉴别
B.步骤③和④的反应均涉及手性碳原子的生成
C.步骤⑤的产物L-脯氨酸是该反应的催化剂
D.若用苯甲醛和作为原料,也可完成上述羟醛缩合反应
答案　D　　
5.★★(2023苏锡常镇四市第一次调研,17节选)在Pt-Pd合金表面上甲醇与水蒸气重整反应的机理如图所示(“*”表示此微粒吸附在催化剂表面,M为反应过程中的中间产物)。
根据元素电负性的变化规律,推导M的结构简式并描述步骤2的反应机理: 　。
答案　M的结构简式为,吸附在催化剂表面的H2O断裂为H和OH,H原子与甲醛分子中的氧原子结合,OH上的O与碳原子结合,生成,生成的(通过氧原子)吸附在催化剂表面
6.★★(2023南通、泰州等七市第三次调研,17节选)科学家研究了V2O5晶面上的NH3-SCR反应过程,该过程如图所示。V2O5与H2O形成能提供质子的酸性位,NH3吸附在酸性位上生成中间体X,NO与X反应生成不稳定的过渡态物质,随后分解生成N2和H2O。
①写出图中虚线框内X的结构:　　　　。
②烟气中的少量SO2会增大催化剂活性,但SO2量过多会大大降低催化剂的活性。其可能原因分别是 　。
答案　①
②SO2会增加催化剂表面的酸性位,增大催化剂活性;过量SO2与NH3存在竞争吸附;SO2能与NH3等反应生成亚硫酸盐或硫酸盐,覆盖在催化剂表面,降低催化剂活性　
7.★★(2023南京、盐城一模,17节选)CO2的资源化利用能有效减少CO2的排放,充分利用碳资源。
(1)1991年,Ashcroft提出了甲烷二氧化碳重整的技术理论:气体分子吸附至催化剂表面后发生反应。500 ℃时,反应原理如下。
主反应:CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)　ΔH=246.5 kJ·mol-1
副反应:Ⅰ　H2(g)+CO2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH=41.2 kJ·mol-1
Ⅱ　2CO(g) CO2(g)+C(s)　ΔH=-172.5 kJ·mol-1
Ⅲ　CH4(g) C(s)+2H2(g)　ΔH=75 kJ·mol-1
其中,副反应Ⅱ、Ⅲ形成的积炭易导致催化剂失去活性。
①在原料气中添加微量O2有利于保持催化剂的活性,其原因是 　。
②在催化剂中添加少量多孔CaO能提高CO2转化率并保持催化剂的活性,其原因是 　。
③主反应过程机理模型如图所示(*表示吸附在催化剂表面的活性物种)。根据反应机理,生成CO的过程可描述为 　。
答案　(1)①微量O2及时和副反应Ⅱ、Ⅲ产生的C反应,防止催化剂表面积炭
②少量多孔CaO(及其生成的CaCO3)有利于将CO2吸附至催化剂表面,促进主反应发生,提高CO2的转化率,高浓度的CO2有利于消除催化剂表面积炭,保持催化剂的活性
③吸附在催化剂表面的CO2解离成CO和O*(活性氧原子);吸附在催化剂表面的CH4解离成H2和C(活性亚甲基),O*和H2反应生成H2O,C和H2O反应生成H2和CO*,CO*从催化剂表面脱附成CO
专题九　化学反应的热效应
五年高考
考点过关练
考点1　化学反应中的能量变化
1.★★(2020江苏,8,2分)反应SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g)可用于纯硅的制备。下列有关该反应的说法正确的是(　　)
A.该反应ΔH>0、ΔS<0
B.该反应的平衡常数K=
C.高温下反应每生成1 mol Si需消耗2×22.4 L H2
D.用E表示键能,该反应ΔH=4E(Si—Cl)+2E(H—H)-4E(H—Cl)
答案　B　　
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'-Ea
C.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加快幅度,使平衡逆移
答案　D　　
3.★★(2022湖南,12,4分)(双选)反应物(S)转化为产物(P或P·Z)的能量与反应进程的关系如下图所示:
下列有关四种不同反应进程的说法正确的是　　　(　　)
A.进程Ⅰ是放热反应
B.平衡时P的产率:Ⅱ>Ⅰ
C.生成P的速率:Ⅲ>Ⅱ
D.进程Ⅳ中,Z没有催化作用
答案　AD　　
4.★★(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-E2
B.可计算Cl—Cl键能为2(E2-E3) kJ·mol-1
C.相同条件下,O3的平衡转化率:历程Ⅱ>历程Ⅰ
D.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·mol-1
答案　C　　
5.★★(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 mol·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　　　　mol·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。
序号 反应试剂 体系温度/℃
反应前 反应后
ⅰ 0.20 ol·L-1 CuSO4溶液100 mL 1.20 g Fe粉 a b
ⅱ 0.56 g Fe粉 a c
①温度:b　　　　c(填“>”“<”或“=”)。
②ΔH=　　　　　　　　(选择表中一组数据计算)。结果表明,该方法可行。
(4)乙同学也借鉴(2)的方法,测量反应A:Fe(s)+Fe2(SO4)3(aq) 3FeSO4(aq)的焓变。
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·mol-1[或-41.8(c-a) kJ·mol-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(或铝热反应焊接铁轨等,合理即可)
考点2　热化学方程式　盖斯定律
6.★★(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 mol C(石墨)和1 mol 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
答案　C　　
7.★★(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(　　)
A.a、c分别是HCl、NH3
B.d既可以是MgO,也可以是Mg(OH)Cl
C.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
答案　C　　
8.★★(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·mol-1)为(　　)
A.+533　　B.+686
C.+838　　D.+1 143
答案　C　　
9.★★(2022福建,13节选)异丙醇(C3H8O)可由生物质转化得到,催化异丙醇脱水制取高值化学品丙烯(C3H6)的工业化技术已引起人们的关注。其主要反应如下:
Ⅰ.C3H8O(g) C3H6(g)+H2O(g)
ΔH1=+52 kJ·mol-1
Ⅱ.2C3H6(g) C6H12(g)
ΔH2=-97 kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)已知2C3H8O(g)+9O2(g) 6CO2(g)+8H2O(g)　ΔH=-3 750 kJ·mol-1,则C3H6(g)燃烧生成CO2(g)和H2O(g)的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案　(1)2C3H6(g)+9O2(g) 6CO2(g)+6H2O(g)　ΔH=-3 854 kJ·mol-1
考法强化练
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表:
共价键 H—H H—O
键能/(kJ·mol-1) 436 463
热化学方程式 2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)　ΔH=-482 kJ·mol-1
则2O(g) O2(g)的ΔH为(　　)
A.428 kJ·mol-1
B.-428 kJ·mol-1
C.498 kJ·mol-1
D.-498 kJ·mol-1
答案　D　　
2.★★(2022浙江1月选考,18,2分)相关有机物分别与氢气发生加成反应生成1 mol环己烷()的能量变化如图所示:
下列推理不正确的是(　　)
A.2ΔH1≈ΔH2,说明碳碳双键加氢放出的热量与分子内碳碳双键数目成正比
B.ΔH2<ΔH3,说明单双键交替的两个碳碳双键间存在相互作用,有利于物质稳定
C.3ΔH1<ΔH4,说明苯分子中不存在三个完全独立的碳碳双键
D.ΔH3-ΔH1<0,ΔH4-ΔH3>0,说明苯分子具有特殊稳定性
答案　A　　
3.★★(2021浙江6月选考,21,2分)相同温度和压强下,关于反应的ΔH,下列判断正确的是(　　)
A.ΔH1>0,ΔH2>0
B.ΔH3=ΔH1+ΔH2
C.ΔH1>ΔH2,ΔH3>ΔH2
D.ΔH2=ΔH3+ΔH4
答案　C　　
4.★★(2019浙江4月选考,23,2分)MgCO3和CaCO3的能量关系如图所示(M=Ca、Mg):
M2+(g)+C(g) M2+(g)+O2-(g)+CO2(g)
MCO3(s)　　　　MO(s)+CO2(g)
已知:离子电荷相同时,半径越小,离子键越强。下列说法不正确的是(　　)
A.ΔH1(MgCO3)>ΔH1(CaCO3)>0
B.ΔH2(MgCO3)=ΔH2(CaCO3)>0
C.ΔH1(CaCO3)-ΔH1(MgCO3)=ΔH3(CaO)-ΔH3(MgO)
D.对于MgCO3和CaCO3,ΔH1+ΔH2>ΔH3
答案　C　　
5.★★(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表:
物质(g) O H HO HOO H2 O2 H2O2 H2O
能量/kJ·mol-1 249 218 39 10 0 0 -136 -242
可根据HO(g)+HO(g) H2O2(g)计算出H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol-1。下列说法不正确的是(　　)
A.H2的键能为436 kJ·mol-1
B.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:HOOD.H2O(g)+O(g) H2O2(g)　ΔH=-143 kJ·mol-1
答案　C　　
6.★★★(2021北京,14,3分)丙烷经催化脱氢可制丙烯:C3H8C3H6+H2。600 ℃,将一定浓度的CO2与固定浓度的C3H8通过含催化剂的恒容反应器,经相同时间,流出的C3H6、CO和H2浓度随初始CO2浓度的变化关系如图。
已知:①C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(l)　ΔH=-2 220 kJ·mol-1
②C3H6(g)+O2(g)3CO2(g)+3H2O(l)　ΔH=-2 058 kJ·mol-1
③H2(g)+O2(g)H2O(l)
ΔH=-286 kJ·mol-1
下列说法不正确的是(　　)
A.C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)　ΔH=+124 kJ·mol-1
B.c(H2)和c(C3H6)变化差异的原因:CO2+H2 CO+H2O
C.其他条件不变,投料比c(C3H8)/c(CO2)越大,C3H8转化率越大
D.若体系只有C3H6、CO、H2 和H2O生成,则初始物质浓度c0与流出物质浓度c之间一定存在:3c0(C3H8)+c0(CO2)=c(CO)+c(CO2)+3c(C3H8)+3c(C3H6)
答案　C　
考法2　反应历程图像分析
7.★★(2023江苏,10,3分)金属硫化物(MxSy)催化反应CH4(g)+2H2S(g) CS2(g)+4H2(g),既可以除去天然气中的H2S,又可以获得H2。下列说法正确的是(　　)
A.该反应的ΔS<0
B.该反应的平衡常数K=
C.题图所示的反应机理中,步骤Ⅰ可理解为H2S中带部分负电荷的S与催化剂中的M之间发生作用
D.该反应中每消耗1 mol H2S,转移电子的数目约为2×6.02×1023
答案　C　　
8.★★(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
答案　D　　
9.★★(2021湖南,14,4分)(双选)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HCOOHCO2↑+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
答案　CD　　
10.★★(2023浙江6月选考,14,3分)一定条件下,1-苯基丙炔()可与HCl发生催化加成,反应如下:
反应过程中该炔烃及反应产物的占比随时间的变化如图(已知:反应Ⅰ、Ⅲ为放热反应),下列说法不正确的是(　　)
A.反应焓变:反应Ⅰ>反应Ⅱ
B.反应活化能:反应Ⅰ<反应Ⅱ
C.增加HCl浓度可增加平衡时产物Ⅱ和产物Ⅰ的比例
D.选择相对较短的反应时间,及时分离可获得高产率的产物Ⅰ
答案　C　　
11.★★(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
答案　C　　
12.★★(2023北京,16节选)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ⅱ
b.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
答案　ab　
13.★★(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·mol-1和298.0 kJ·mol-1,H—H键能为436.0 kJ·mol-1。估算C40H20(g) C40H18(g)+H2(g)的ΔH=　　　　kJ·mol-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　
14.★★(2022江苏,17,16分)氢气是一种清洁能源,绿色环保制氢技术研究具有重要意义。
(1)“CuCl-H2O热电循环制氢”经过溶解、电解、热水解和热分解4个步骤,其过程如图所示。
①电解在质子交换膜电解池中进行。阳极区为酸性CuC溶液,阴极区为盐酸,电解过程中CuC转化为CuC。电解时阳极发生的主要电极反应为　　　　　　　　　　　　　(用电极反应式表示)。
②电解后,经热水解和热分解的物质可循环使用。在热水解和热分解过程中,发生化合价变化的元素有　　　　(填元素符号)。
(2)“Fe-HC-H2O热循环制氢和甲酸”的原理为在密闭容器中,铁粉与吸收CO2制得的NaHCO3溶液反应,生成H2、HCOONa和Fe3O4;Fe3O4再经生物柴油副产品转化为Fe。
①实验中发现,在300 ℃时,密闭容器中 NaHCO3溶液与铁粉反应,反应初期有FeCO3生成并放出H2,该反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。
②随着反应进行,FeCO3迅速转化为活性Fe3O4-x,活性Fe3O4-x是HC转化为HCOO-的催化剂,其可能反应机理如图1所示。根据元素电负性的变化规律,图1所示的反应步骤Ⅰ可描述为 　。
③在其他条件相同时,测得Fe的转化率、HCOO-的产率随c(HC)变化如图2所示。HCOO-的产率随c(HC)增加而增大的可能原因是 。
(3)从物质转化与资源综合利用角度分析,“Fe-HC-H2O热循环制氢和甲酸”的优点是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案　(1)①CuC-e-+2Cl- CuC　②Cu、O
(2)①2HC+Fe FeCO3+C+H2↑
②H的电负性大于Fe,小于O,在活性Fe3O4-x表面,H2断裂为H原子,一个吸附在催化剂的Fe2+上,略带负电,一个吸附在催化剂的O2-上,略带正电,前者与HC中略带正电的碳结合,后者与HC中略带负电的羟基氧结合生成H2O,HC转化为HCOO-　③HC浓度增大,Fe的转化率增大,前期生成的H2和活性Fe3O4-x均增多,催化剂表面积增大,可使更多的HC转化为HCOO-
(3)Fe可以循环利用,同时可将工业废气中的CO2综合利用,降低碳排放
三年模拟
考点强化练
考点1　化学反应中的能量变化
1.★★(2024届南京六校联合调研,10)750 ℃时,NH3和O2发生以下两个反应:
①4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)　ΔH1
②4NH3(g)+3O2(g) 2N2(g)+6H2O(g)　ΔH2
下列说法正确的是(　　)
A.反应①的平衡常数可表示为K1=　
B.反应②的ΔS<0
C.反应①中每生成2 mol NO,转移电子数约为6.02×1024
D.反应②的ΔH2=2E()+12E(H—O)-12E(N—H)-3E()(E表示键能)
答案　C　　
2.★★(2023连云港第一次调研,9)二氧化碳催化加氢的反应有利于减少温室气体排放,反应为2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g)。下列说法正确的是(　　)
A.上述反应平衡常数K=
B.上述反应的ΔH=4E()+6E(H—H)-4E(C—H)-8E(O—H)(E表示键能)
C.上述反应中每生成1 mol C2H4,转移电子的数目约为6×6.02×1023
D.实际应用中,氢碳比[]越大,越有利于提高CO2的平衡转化率
答案　D　
考点2　热化学方程式　盖斯定律
3.★★(2024届苏州期中,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(标准燃烧热为2 165 kJ·mol-1),其分子中一个硼与周围的四个氢形成正四面体,结构式为,具有还原性。乙硼烷易水解生成H3BO3与H2,H3BO3是一种一元弱酸,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+6HCl
B.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·mol-1
D.乙硼烷酸性条件下还原乙酸:3CH3COO-+B2H6+6H2O 2H3BO3+3CH3CH2OH+3OH-　
答案　A　　
4.★(2024届南京六校联合调研,17节选)苯乙烯是生产塑料和合成橡胶的重要有机原料,可由乙苯催化脱氢获得。
已知:①C6H5C2H5(g)+O2(g) 8CO2(g)+5H2O(g)　ΔH1=-4 386.9 kJ· mol-1
②(g)+10O2(g) 8CO2(g)+4H2O(g)　ΔH2=-4 263.1 kJ· mol-1
③H2(g)+O2(g) H2O(g)　ΔH3=-241.8 kJ· mol-1
反应C6H5C2H5(g)(g)+H2(g)的ΔH=　　　 kJ· mol-1。
答案　+118　
5.★(2024届南京学情调研,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,相关反应如下。
主反应:CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)　ΔH
副反应:Ⅰ.H2(g)+CO2(g) H2O(g)+CO(g)　ΔH1
Ⅱ.2CO(g) CO2(g)+C(s)　ΔH2
Ⅲ.CH4(g) C(s)+2H2(g)　ΔH3
Ⅳ.CO(g)+H2(g) C(s)+H2O(g)　ΔH4
其中,副反应Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ形成的积炭易导致催化剂活性降低。
主反应的ΔH=　　　　　　　　。
答案　ΔH3-ΔH2或ΔH1+ΔH3-ΔH4　
6.★(2024届扬州高邮开学考,17节选)利用废气中的H2S回收硫黄,生产工艺可分为两个阶段。涉及的热化学方程式:
①2H2S(g)+3O2(g) 2SO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-1 172 kJ·mol-1
②16H2S(g)+8SO2(g) 3S8(s)+16H2O(l)　ΔH=-225 kJ·mol-1
8H2S(g)+4O2(g) S8(s)+8H2O(l)的ΔH=　　　　　(保留2位小数)。
答案　-1637.67 kJ·mol-1　
7.★(2024届扬州期初调研,17节选)CO2在固体催化剂表面加氢合成甲烷过程中发生以下两个反应:
主反应:CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)　ΔH1=-156.9 kJ·mol-1
副反应:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH2=+41.1 kJ·mol-1
已知:2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)　ΔH3=-395.6 kJ·mol-1,
则CH4燃烧的热化学方程式CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=　。
答案　-634.3 kJ·mol-1　
8.★(1)(2023南通、泰州等八市第二次调研,17节选)家用煤气中可掺入微量具有难闻气味的乙硫醇。
已知:C2H5OH(g)+H2S(g) C2H5SH(g)+H2O(g)　ΔH1=-32 kJ·mol-1
C2H5OH(g)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(g)　ΔH2=-1 277 kJ·mol-1
2H2S(g)+3O2(g) 2SO2(g)+2H2O(g)　ΔH3=-1 036 kJ·mol-1
则反应2C2H5SH(g)+9O2(g) 4CO2(g)+6H2O(g)+2SO2(g)的ΔH=　。
(2)(2023南通、淮安等五市第一次调研,14节选)碳氯化—氧化法提取TiO2。将粉碎后的催化剂渣料与过量焦炭混合投入高温氯化炉充分反应,将生成的TiCl4与其他气体分离,并将其氧化得TiO2。该过程主要涉及以下反应:
反应Ⅰ　TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s) TiCl4(g)+2CO(g)　ΔH1
反应Ⅱ　TiCl4(g)+O2(g) TiO2(s)+2Cl2(g)　ΔH2=-172 kJ·mol-1
已知常压下TiCl4的沸点为136.4 ℃,C的燃烧热为393.5 kJ·mol-1,CO的燃烧热为283 kJ·mol-1。
反应Ⅰ的ΔH1=　　　　 kJ·mol-1。
答案　(1)-3 526 kJ·mol-1　(2)-49
考法综合练
考法1　反应热的计算方法与大小比较
1.★★(2023南京二模,13)为考查CO2和CH4共存对H2S制氢的影响,在0.1 MPa下,n(H2S)∶n(CH4)∶n(CO2)∶n(N2)=15∶15∶15∶55的混合气体反应达到平衡时,反应物的转化率、产物的物质的量分数随温度的变化分别如图1、图2所示,体系中的反应主要如下:
Ⅰ.CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)　ΔH=+260.4 kJ·mol-1
Ⅱ.H2(g)+CO2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH=+34.0 kJ·mol-1
Ⅲ.H2S(g)+CO2(g) COS(g)+H2O(g)　ΔH=+34.4 kJ·mol-1
　　
下列说法不正确的是(　　)
A.反应CH4(g)+H2O(g) 3H2(g)+CO(g)ΔH=+226.4 kJ·mol-1
B.图1中曲线①表示CO2转化率随温度的变化
C.温度为700 ℃时,反应Ⅰ是体系中的主要反应
D.反应Ⅲ的平衡常数:K(400 ℃)>K(700 ℃)
答案　D　　
2.★★(1)(2023苏锡常镇四市第一次调研,17节选)工业上利用甲醇和水蒸气可制备氢气。已知反应1:CH3OH(g) CO(g)+2H2(g)ΔH1=+90.6 kJ·mol-1　
反应2:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　ΔH2=-41.2 kJ·mol-1
则反应3:CH3OH(g)+H2O(g) CO2(g)+3H2(g)　ΔH3=　　　　 kJ·mol-1。
(2)(2023南京中华中学期末,15节选)CO2与CH4经催化重整,制得合成气。发生反应:CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g),已知上述反应中相关的化学键键能数据如下:
化学键 C—H H—H CO中的化学键
键能/kJ·mol-1 413 745 436 1 075
则该反应的ΔH=　　　　。
答案　(1)+49.4　(2)+120 kJ·mol-1
考法2　反应历程图像分析
3.★★(2023如皋第二次适应性考试,11)一种计算机模拟在催化剂表面上水煤气反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)的历程如图所示。吸附在催化剂表面上的物种用“*”表示。
下列说法正确的是(　　)
A.水煤气反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)的ΔH>0
B.决定总反应速率快慢的步骤是转化⑦
C.1 mol CO与1 mol H2O充分反应后转移电子的物质的量是2 mol
D.催化剂表面吸附1 mol CO会释放出0.21 eV的能量
答案　D　　
4.★★(2023常州教育学会学业水平监测,13)不对称催化羟醛缩合反应的循环机理如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.步骤①和②的有机产物可通过红外光谱鉴别
B.步骤③和④的反应均涉及手性碳原子的生成
C.步骤⑤的产物L-脯氨酸是该反应的催化剂
D.若用苯甲醛和作为原料,也可完成上述羟醛缩合反应
答案　D　　
5.★★(2023苏锡常镇四市第一次调研,17节选)在Pt-Pd合金表面上甲醇与水蒸气重整反应的机理如图所示(“*”表示此微粒吸附在催化剂表面,M为反应过程中的中间产物)。
根据元素电负性的变化规律,推导M的结构简式并描述步骤2的反应机理: 　。
答案　M的结构简式为,吸附在催化剂表面的H2O断裂为H和OH,H原子与甲醛分子中的氧原子结合,OH上的O与碳原子结合,生成,生成的(通过氧原子)吸附在催化剂表面
6.★★(2023南通、泰州等七市第三次调研,17节选)科学家研究了V2O5晶面上的NH3-SCR反应过程,该过程如图所示。V2O5与H2O形成能提供质子的酸性位,NH3吸附在酸性位上生成中间体X,NO与X反应生成不稳定的过渡态物质,随后分解生成N2和H2O。
①写出图中虚线框内X的结构:　　　　。
②烟气中的少量SO2会增大催化剂活性,但SO2量过多会大大降低催化剂的活性。其可能原因分别是 　。
答案　①
②SO2会增加催化剂表面的酸性位,增大催化剂活性;过量SO2与NH3存在竞争吸附;SO2能与NH3等反应生成亚硫酸盐或硫酸盐,覆盖在催化剂表面,降低催化剂活性　
7.★★(2023南京、盐城一模,17节选)CO2的资源化利用能有效减少CO2的排放,充分利用碳资源。
(1)1991年,Ashcroft提出了甲烷二氧化碳重整的技术理论:气体分子吸附至催化剂表面后发生反应。500 ℃时,反应原理如下。
主反应:CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)　ΔH=246.5 kJ·mol-1
副反应:Ⅰ　H2(g)+CO2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH=41.2 kJ·mol-1
Ⅱ　2CO(g) CO2(g)+C(s)　ΔH=-172.5 kJ·mol-1
Ⅲ　CH4(g) C(s)+2H2(g)　ΔH=75 kJ·mol-1
其中,副反应Ⅱ、Ⅲ形成的积炭易导致催化剂失去活性。
①在原料气中添加微量O2有利于保持催化剂的活性,其原因是 　。
②在催化剂中添加少量多孔CaO能提高CO2转化率并保持催化剂的活性,其原因是 　。
③主反应过程机理模型如图所示(*表示吸附在催化剂表面的活性物种)。根据反应机理,生成CO的过程可描述为 　。
答案　(1)①微量O2及时和副反应Ⅱ、Ⅲ产生的C反应,防止催化剂表面积炭
②少量多孔CaO(及其生成的CaCO3)有利于将CO2吸附至催化剂表面,促进主反应发生,提高CO2的转化率,高浓度的CO2有利于消除催化剂表面积炭,保持催化剂的活性
③吸附在催化剂表面的CO2解离成CO和O*(活性氧原子);吸附在催化剂表面的CH4解离成H2和C(活性亚甲基),O*和H2反应生成H2O,C和H2O反应生成H2和CO*,CO*从催化剂表面脱附成CO
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