高考真题解析化学分项版8化学反应中的能量变化.docx
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高考真题解析化学分项版8化学反应中的能量变化
1.(上海据报道,科学家开发出了利用太阳能分解水的新型催化剂。
下列有关水分解
过程的能量变化示意图正确的是
解析:
分解水属于吸热反应,催化剂可以降低活化能。
答案:
B
2.(重庆一定条件下,下列反应中水蒸气含量随反应时间的变化趋势符合题图10
的是
A.CO2(g+2NH3(gCO(NH22(s+H2O(g;△H<0
B.CO2(g+H2(gCO(g+H2O(g;△H>0[来源:
学&科&网Z&X&X&K]
C.CH3CH2OH(gCH2=CH2(g+H2O(g;△H>0
D.2C6H5CH2CH3(g+O2(g2C6H5CH=CH2(g+2H2O(g;△H<0
【答案】A
【解析】左边图像是温度与时间的图像,在拐点之前可以判断斜率较大的T2对应的反应速率快,因此温度较高,即T2>T1,拐点之后,T2温度下达到平衡时,水蒸气的含量较少,因此确定升高温度,平衡逆向移动,即此反应正向为放热反应,排除B、C。
右边图像为压强与时间的图像,拐点前可判断P1>P2,拐点后可判断增大压强平衡正向移动,确定此反应生成物的气体的物质的量之和小于反应物气体的物质的量之和,排除D。
3.(重庆SF6是一种优良的绝缘气体,分子结构中只存在S-F键。
已知:
1molS(s转
化为气态硫原子吸收能量280kJ,断裂1molF-F、S-F键需吸收的能量分别为160kJ、330kJ。
则S(s+3F2(g=SF6(g的反应热△H为
A.-1780kJ/molB.-1220kJ/mol
C.-450kJ/molD.+430kJ/mol
【答案】B
【解析】根据题意可判断1molSF6中含有6molS—F键,1molF2中含有1molF—F键,因此ΔH=280kJ/mol+160kJ/mol×3-330kJ/mol×6=-1220kJ//mol。
4.(浙江下列说法不正确
...的是
A.已知冰的熔化热为6.0kJ/mol,冰中氢键键能为20kJ/mol,假设1mol冰中有2mol氢键,且熔化热完全用于破坏冰的氢键,则最多只能破坏冰中15%的氢键[来源:
学科网]
B.已知一定温度下,醋酸溶液的物质的量浓度为c,电离度为α,
2((1a
cK
c
αα=
-。
若加入少量醋酸钠固体,则CH3COOHCH3COO-+H+向左移动,α减小,Ka变小C.实验测得环己烷(l、环己烯(l和苯(l的标准燃烧热分别为-3916kJ/mol、-3747kJ/mol和-3265kJ/mol,可以证明在苯分子中不存在独立的碳碳双键
D.已知:
Fe2O3(s+3C(石墨2Fe(s+3CO(g,△H=+489.0kJ/mol。
CO(g+1
2
O2(gCO2(g,△H=-283.0kJ/mol。
C(石墨+O2(gCO2(g,△H=-393.5kJ/mol。
则4Fe(s+3O2(g2Fe2O3(s,△H=-1641.0kJ/mol
【答案】B
【解析】本题为大综合题,主要考察了物质的键能分析应用,化学反应能量变化的盖斯定律的应用,以及弱电解质溶液的电离平衡分析。
A.正确,熔化热只相当于0.3mol氢键。
B.错误。
Ka只与温度有关,与浓度无关。
C.正确。
环己烯(l与环己烷(l相比,形成一个双键,能量降低169kJ/mol,苯(l与环己烷(l相比,能量降低691kJ/mol,远大于169×3,说明苯环有特殊稳定结构。
D.正确。
热方程式①=(③-②×3-④÷2,△H也成立。
5.
(江苏下列图示与对应的叙述相符的是
A.图5表示某吸热反应分别在有、无催化剂的情况下反应过程中的能量变化
B.图6表示0.1000mol·L-1NaOH溶液滴定20.00mL0.1000mol·L-1CH3COOH溶液所得到的滴定曲线
C.图7表示KNO3的溶解度曲线,图中a点所示的溶液是80℃时KNO3的不饱和溶液
D.图8表示某可逆反应生成物的量随反应时间变化的曲线,由图知t时反应物转化率最
大
6.(江苏下列说法正确的是
A.一定温度下,反应MgCl2(1=Mg(1+Cl2(g的△H>0△S>0
B.水解反应NH4++H2ONH3·H2O+H+达到平衡后,升高温度平衡逆向移动
C.铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生还原反应
D.对于反应2H2O2=2H2O+O2↑,加入MnO2或升高温度都能加快O2的生成速率
【参考答案】AD
【分析】本题是化学反应与热效应、电化学等的简单综合题,着力考查学生对熵变、焓变,水解反应、原电池电解池、化学反应速率的影响因素等方面的能力。
A.分解反应是吸热反应,熵变、焓变都大于零,内容来源于选修四化学方向的判断。
B.水解反应是吸热反应,温度越高越水解,有利于向水解方向移动。
C.铅蓄电池放电时的负极失电子,发生氧化反应。
D.升高温度和加入正催化剂一般都能加快反应速率。
[来源:
学科网ZXXK]
7.(北京25℃、101kPa下:
①2Na(s+1/2O2(g=Na2O(s△H1=-414KJ/mol②2Na(s+O2(g=Na2O2(s△H2=-511KJ/mol
下列说法正确的是
A.①和②产物的阴阳离子个数比不相等
B.①和②生成等物质的量的产物,转移电子数不同
C.常温下Na与足量O2反应生成Na2O,随温度升高生成Na2O的速率逐渐加快
D.25℃、101kPa下,Na2O2(s+2Na(s=2Na2O(s△H=-317kJ/mol
解析:
Na2O是由Na+和O2-构成的,二者的个数比是2:
1。
Na2O2是由Na+和O22-构成的,二者的个数比也是2:
1,选项A不正确;由化合价变化可知生成1molNa2O转移2mol电子,而生成1molNa2O2也转移2mol电子,因此选项B不正确;常温下Na与O2反应生成Na2O,在加热时生成Na2O2,所以当温度升高到一定程度时就不在生成Na2O,所以选项C也不正确;由盖斯定律知①×2-②即得到反应
Na2O2(s+2Na(s=2Na2O(s△H=-317kJ/mol,因此选项D正确。
答案:
D
8、(广东(15分利用光能和光催化剂,可将CO2和H2O(g转化为CH4和O2。
紫外光
照射时,在不同催化剂(I,II,III作用下,CH4产量随光照时间的变化如图13
所示。
(1在0-30小时内,CH4的平均生成速率vI、vII和vIII从大到小的顺序为;
反应开始后的12小时内,在第种催化剂的作用下,收集的CH4最多。
(2将所得CH4与H2O(g通入聚焦太阳能反应器,发生反应:
CH4(g+H2O(gCO(g+3H2(g,该反应的△H=+206kJ•mol-1
①在答题卡的坐标图中,画出反应过程中体系的能量变化图(进行必要的标注
②将等物质的量的CH4和H2O(g充入1L恒容密闭容器,某温度下反应达到平衡,平衡常数K=27,此时测得CO的物质的量为0.10mol,求CH4的平衡转化率(计算结果保留两位有效数字
(3已知:
CH4(g+2O2(g===CO2(g+2H2O(g△H=-802kJ•mol-1
写出由CO2生成CO的化学方程式
解析:
此题综合考查化学反应速率、化学平衡和热化学知识。
(1分析图13,可知在0-30小时内,CH4的平均生成速率是:
vIII>vII>vI,在反应开始后的12小时内,在第II种催化剂作用下,收集的CH4最多;(2①见答案;②根据反应方程式:
CH4(g+H2O(gCO(g+3H2(g,假设起始时CH4和H2O的物质的量均为x,
CH4(g+H2O(gCO(g+3H2(g
开始值:
xx00
变化值:
0.10.10.10.3
平衡值:
x-0.1x-0.10.10.3,根据平衡常数K=27,可列式得:
0.1×(0.33/(x-0.12=27,解之得x=0.11mol,可知CH
4
的平衡转化率=(0.1/0.11×100%=91%;(3根据反应:
CH4(g+H2O(gCO(g+3H2(g△H=+206kJ•mol-1①;CH4(g+2O2(g===CO2(g+2H2O(g△H=-802kJ•mol-1②;将反应①-反应②得:
CO2(g+3H2O(g===CO(g+3H2(g+2O2(g△H=+1008kJ•mol-1。
答案:
(1vIII>vII>vI,II;(2①;②91%;(3CO2(g
+3H2O(g===CO(g+3H2(g+2O2(g△H=+1008kJ•mol-1。
9.(北京(12分
在温度t1和t2下,X2(g和H2反应生成HX的平衡常数如下表:
(1已知t2>t1,HX的生成反应是反应(填“吸热”或“放热”。
(2HX的电子式是。
(3共价键的极性随共用电子对偏移程度的增大而增强,HX共价键的极性由强到弱的顺序是。
(4X2都能与H2反应生成HX,用原子结构解释原因:
。
(5K的变化体现出X2化学性质的递变性,用原子结构解释原因:
__________,原子半径逐渐增大,得电子能力逐渐减弱。
(6仅依据K的变化,可以推断出:
随着卤素原子核电荷数的增加,_______(选填字母
a.在相同条件下,平衡时X2的转化率逐渐降低
b.X2与H2反应的剧烈程度逐渐减弱
c.HX的还原性逐渐
d.HX的稳定性逐渐减弱
解析:
(1由表中数据可知,温度越高平衡常数越小,这说明升高温度平衡向逆反应方
向移动,所以HX的生成反应是发热反应;
(2HX属于共价化合物,H-X之间形成的化学键是极性共价键,因此
HX的电子式是
;
(3F、Cl、Br、I属于ⅦA,同主族元素自上而下随着核电荷数的增大,原子核外电子层数逐渐增多,导致原子半径逐渐增大,因此原子核对最外层电子的吸引力逐渐减弱,从而导致非金属性逐渐减弱,即这四种元素得到电子的能力逐渐减弱,所以H-F键的极性最强,H-I的极性最弱,因此HX共价键的极性由强到弱的顺序是HF、HCl、HBr、HI;
(4卤素原子的最外层电子数均为7个,在反应中均易得到一个电子而达到8电子的稳定结构。
而H原子最外层只有一个电子,在反应中也想得到一个电子而得到2电子的稳定结构,因此卤素单质与氢气化合时易通过一对共用电子对形成化合物HX;
(5同(3
(6K值越大,说明反应的正向程度越大,即转化率越高,a正确;反应的正向程度越小,说明生成物越不稳定,越易分解,因此选项d正确;而选项c、d与K的大小无直接联系。
[来源:
学科网]
答案:
(1放热
(2
(3HF、HCl、HBr、HI;
(4卤素原子的最外层电子数均为7个
(5同一主族元素从上到下原子核外电子层数依次增多
(6a、d
10.(安徽(14分
W、X、Y、Z是四种常见的短周期元素,其原子半径随原子序数变化如下图所示。
已知W的一种核素的质量数为18,中子数为10;X和Ne原子的核外电子数相差1;Y的单质是一种常见的半导体材料;Z的电负性在同周期主族元素中最大。
(1X位于元素周期表中第周期第族;W的基态原子核外有个未成对电子。
(2X的单质子和Y的单质相比,熔点较高的是(写化学式;Z的气态氢化物和溴化氢相比,较稳定的是(写化学式。
(3Y与Z形成的化合物和足量水反应,生成一种弱酸和一种强酸,该反应的化学方程式是。
(4在25ºC、101kPa下,已知Y的气态化物在氧气中完全燃烧后恢复至原状态,平均每转移1mol电子放热190.0kJ,该反应的热化学方程式是。
解析:
因为W的一种核素的质量数为18,中子数为10,说明W的质子数为8,即为氧元素;Y的单质是一种常见的半导体材料,而在短周期元素中只有元素硅符合,即Y是Si;所以由图像中原子半径的大小顺序可知X、Y、Z应该属于第三周期元素,在第三周期主族元素中电负性最大的Cl元素,所以Z是Cl;又因为X和Ne原子的核外电子数相差1,且X位于第三周期,所以X是Na
。
11.(福建(14分
四氧化钛(TiCl4是制取航天航空工业材料——钛合金的重要原料。
由钛铁矿(主要成为是FeTiO3制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意如下:
回答下列问题
(1往①中缴入铁屑至浸出液显紫色,此时溶液仍呈强酸性。
该过程中有如下反应发生:
。
[来源:
学.科.网Z.X.X.K]
(2在②→③工艺过程中需要控制条件以形成TiO2﹒nH2O溶胶,该溶胶的分散质颗粒直径大大小在范围。
(3若把③中制得的固体TiO2﹒nH2O用酸清洗除去其中的Fe(OH3杂质,还可以制得钛白粉。
已知25°C
时,该温度下反应
的平
衡常数K=。
(4已知
写出④中TiO2和焦炭、氧气反应生成也太TiCl4和CO气体的热化学方程式:
(5上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。
依据绿色化学理念,该工艺流程中存在的不足之处是(只要求写出一项。
(6依据右表信息,要精制含少量SiCl4杂质的TiCl4的,可采用
方法。
【解析】(1使溶液中的Fe3+
还原为Fe2+
;生成Ti3+
保护Fe2+
不被氧化。
[来源:
Zxxk.Com](2胶体的分散质微粒的直径大小介于1nm到100nm之间即1×10-9
m到1×10-7
m。
(3根据氢氧化铁的平衡常数表达式:
ksp[Fe(OH3]=[Fe3+].[OH-]3、而该反应的K的表达式为K=[Fe3+]/[H+]3,又由于水的离子积为KW=1×10-,14,从而推得K=ksp[Fe(OH3]/[KW]3,即K=2.79×10-,39/[1×10-,14]3=2.79×103(mol.l--2。
(4根据盖斯定律将第一个反应和第二个反应相加即得该热化学反应方程式:
TiO2+2C+2Cl2===TiCl4+2CO△H=-81kj.mol-1.
(5该工艺流程中产生一些氯气等废气,另外还有一些废渣、废液等,给环境造成污染。
(6根据表中的数据可知二者的沸点差距较大,因此可以通过分馏的方法把TiCl4除去。
【答案】
(1使溶液中的三价铁离子还原为二价铁离子;生成Ti3+保护Fe2+不被氧化。
(21×10-9m到1×10-7m
(32.79×103[来源:
Z§xx§k.Com]
(4TiO2+2C+2Cl2==TiCl4+2CO△H=-81kJ.mol-1.[来源:
Zxxk.Com]
(5产生三废
(6蒸馏(分馏也正确
12.(江苏(14分氢气是一种清洁能源,氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。
已知:
CH4(g+H2O(g=CO(g+3H2(g△H=206.2kJ·mol-1
CH4(g+CO2(g=2CO(g+2H2(g△H=247.4kJ·mol-1
2H2S(g=2H2(g+S2(g△H=169.8kJ·mol-1
(1以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。
CH4(g与H2O(g反应生成CO2(g和H2(g的热化学方程式为。
(2H2S热分解制氢时,常向反应器中通入一定比例空气,使部分H2S燃烧,其目的是。
燃烧生成的SO2与H2S进一步反应,生成物在常温下均非气体,写出该反应的化学方程式:
。
(3H2O的热分解也可得到H2,高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系如
图11所示。
图中A、B表示的物质依次是
。
(4电解尿素[CO(NH22]的碱性溶液制氢的装置示意图见图12(电解池中隔膜仅阻止气体通过,阴、阳极均为惰性电极。
电解时,阳极的电极反应式为。
(5Mg2Cu是一种储氢合金。
350℃时,Mg2Cu与H2反应,生成MgCu2和仅含一种金属元素的氢化物(其中氢的质量分数为0.077。
Mg2Cu与H2反应的化学方程式为。
【答案】(1CH4(g+2H2O(g=CO2(g+4H2(g△H=165.0kJ·mol-1
(2为H2S热分解反应提供热量
2H2S+SO2=2H2O+3S(或4H2S+2SO2=4H2O+3S2
(3H、O(或氢原子、氧原子
(4CO(NH22+8OH--6e-=CO32-+N2↑+6H2O
(52Mg2Cu+3H2MgCu2+3MgH2
【解析】本题以新能源为背景涉及元素化合物性质、热化学方程式和电极反应方程式的书写、读图读表的综合题,是以化学知识具体运用的典型试题。
13.(全国新课标科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇,并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。
已知H2(g、CO(g和CH3OH(l的燃烧热△H分别为-285.8kJ·mol-1、-283.0kJ·mol-1和-726.5kJ·mol-1。
请回答下列问题:
(1用太阳能分解10mol水消耗的能量是_____________kJ;
(2甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为_____________;
(3在溶积为2L的密闭容器中,由CO2和H2合成甲醇,在其他条件不变得情况下,考察温度对反应的影响,实验结果如下图所示(注:
T1、T2均大于300℃
;
下列说法正确的是________(填序号
①温度为T1时,从反应开始到平衡,生成甲醇的平均速率为:
v(CH3OH=AA
nlmol·L-1·min-1②该反应在T1时的平衡常数比T2时的小
③该反应为放热反应
④处于A点的反应体系从T1变到T2,达到平衡时23((
nHnCHOH增大(4在T1温度时,将1molCO2和3molH2充入一密闭恒容器中,充分反应达到平衡后,若CO2转化率为a,则容器内的压强与起始压强之比为______;
(5在直接以甲醇为燃料电池中,电解质溶液为酸性,负极的反应式为________、正极的反应式为________。
理想状态下,该燃料电池消耗1mol甲醇所能产生的最大电能为702.1kJ,则该燃料电池的理论效率为________(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比
解析:
(1氢气的燃烧热是-285.8kJ·mol-1,即每生成1mol的水就放出285.8kJ的能量,反之分解1mol的水就要消耗285.8kJ的能量,所以用太阳能分解10mol水消耗的能量是2858kJ;
(2由CO(g和CH3OH(l燃烧热的热化学方程式
①CO(g+1/2O2(g=CO2(g△H=-283.0kJ·mol-1;
②CH3OH(l+3/2O2(g=CO2(g+2H2O(l△H=-726.5kJ·mol-1;
可知②-①得到CH3OH(l+O2(g=CO(g+2H2O(l△H=-443.5kJ·mol-1;
(3CO2和H2合成甲醇的化学方程式为CO2(g+3H2(gCH3OH(g+H2O(g。
由图像可知B曲线先得到平衡,因此温度T2>T1,温度高平衡时甲醇的物质的量反而低,说明正反应是放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,不利于甲醇的生成,平衡常数减小,即②错③正确;温度为T1时,从反应开始到平衡,生成甲醇的物质的量为Anmol,此时甲醇的浓度为12-∙LmolnA,所以生成甲醇的平均速率为:
v(CH3OH=A
AIn2mol·L-1·min-1,因此①不正确;因为温度T2>T1,所以A点的反应体系从T1变到T2时,平衡会向逆反应方向移动,
即降低生成物浓度而增大反应物浓度,所以④正确。
。
(5在甲醇燃料电池中,甲醇失去电子,氧气得到电子,所以负极的电极反应式是CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+,正极的电极反应式是3/2O2+6e-+6H+=3H2O;甲醇的燃烧热是-726.5kJ·mol-1,所以该燃料电池的理论效率为%6.96%1005
.7261.702=⨯。
答案:
(12858;(2CH3OH(l+O2(g=CO(g+2H2O(l△H=-443.5kJ·mol-1;
(3③④;(41-a/2;
(5CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+、3/2O2+6e-+6H+=3H2O、96.6%
14.(山东(14分研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。
(1NO2可用水吸收,相应的化学反应方程式为。
利用反应6NO2+38NH催化剂加热7N5+12H2O也可处理NO2。
当转移1.2mol电子时,消耗的NO2在标准状况下是L。
(2已知:
2SO2(g+O2(g
2SO3(gΔH=-196.6KJ·mol-12NO(g+O2(g2NO2(gΔH=-113.0K·mol-1
则反应NO2(g+
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