專題七化學反應的熱效應考點1化學反應中的能量變化1.(2024江蘇,5,3分)催化劑有選擇性,如C2H4與O2反應用Ag催化生成(環氧乙烷)。下列說法正確的是()A.豆科植物固氮過程中,固氮酶能提高該反應的活化能B.C2H4與O2反應中,Ag催化能提高生成CH3CHO的選擇性C.H2O2制O2反應中,MnO2能加快化學反應速率D.SO2與O2反應中,V2O5能減小該反應的焓變答案C2.(2024北京,13,3分)苯在濃HNO3和濃H2SO4作用下,反應過程中能量變化示意圖如下。下列說法不正確的是()A.從中間體到產物,無論從產物穩定性還是反應速率的角度均有利于產物ⅡB.X為苯的加成產物,Y為苯的取代產物C.由苯得到M時,苯中的大π鍵沒有變化D.對于生成Y的反應,濃H2SO4作催化劑答案C3.(2024貴州,14,3分)AgCN與CH3CH2Br可發生取代反應,反應過程中CN-的C原子和N原子均可進攻CH3CH2Br,分別生成腈(CH3CH2CN)和異腈(CH3CH2NC)兩種產物。通過量子化學計算得到的反應歷程及能量變化如圖(TS為過渡態,Ⅰ、Ⅱ為后續物)。由圖示信息,下列說法錯誤的是()A.從CH3CH2Br生成CH3CH2CN和CH3CH2NC的反應都是放熱反應B.過渡態TS1是由CN-的C原子進攻CH3CH2Br的α-C而形成的C.Ⅰ中“N--Ag”之間的作用力比Ⅱ中“C--Ag”之間的作用力弱D.生成CH3CH2CN放熱更多,低溫時CH3CH2CN是主要產物答案D4.(2024廣東,11,4分)按下圖裝置進行實驗。攪拌一段時間后,滴加濃鹽酸。不同反應階段的預期現象及其相應推理均合理的是()A.燒瓶壁會變冷,說明存在ΔH<0的反應B.試紙會變藍,說明有NH3生成,產氨過程熵增C.滴加濃鹽酸后,有白煙產生,說明有NH4Cl升華D.實驗過程中,氣球會一直變大,說明體系壓強增大答案B5.(2024廣東,15,4分)對反應S(g)T(g)(I為中間產物),相同條件下:①加入催化劑,反應達到平衡所需時間大幅縮短;②提高反應溫度,c平(S)/c平(T)增大,c平(S)/c平(I)減小。基于以上事實,可能的反應歷程示意圖(—為無催化劑,----為有催化劑)為()答案A6.(2024安徽,10,3分)某溫度下,在密閉容器中充入一定量的X(g),發生下列反應:X(g)Y(g)(ΔH1<0),Y(g)Z(g)(ΔH2<0),測得各氣體濃度與反應時間的關系如圖所示。下列反應進程示意圖符合題意的是()答案B7.(2023浙江1月選考,14,3分)標準狀態下,氣態反應物和生成物的相對能量與反應歷程示意圖如下[已知O2(g)和Cl2(g)的相對能量為0],下列說法不正確的是()A.E6-E3=E5-E2B.可計算Cl—Cl鍵能為2(E2-E3)kJ·mol-1C.相同條件下,O3的平衡轉化率:歷程Ⅱ>歷程ⅠD.歷程Ⅰ、歷程Ⅱ中速率最快的一步反應的熱化學方程式為:ClO(g)+O(g)O2(g)+Cl(g)ΔH=(E5-E4)kJ·mol-1答案C8.(2022湖南,12,4分)(雙選)反應物(S)轉化為產物(P或P·Z)的能量與反應進程的關系如下圖所示:下列有關四種不同反應進程的說法正確的是()A.進程Ⅰ是放熱反應B.平衡時P的產率:Ⅱ>ⅠC.生成P的速率:Ⅲ>ⅡD.進程Ⅳ中,Z沒有催化作用答案AD9.(2022浙江1月選考,18,2分)相關有機物分別與氫氣發生加成反應生成1mol環己烷()的能量變化如圖所示:下列推理不正確的是()A.2ΔH1≈ΔH2,說明碳碳雙鍵加氫放出的熱量與分子內碳碳雙鍵數目成正比B.ΔH2<ΔH3,說明單雙鍵交替的兩個碳碳雙鍵間存在相互作用,有利于物質穩定C.3ΔH1<ΔH4,說明苯分子中不存在三個完全獨立的碳碳雙鍵D.ΔH3-ΔH1<0,ΔH4-ΔH3>0,說明苯分子具有特殊穩定性答案A10.(2019海南單科,5,2分)根據圖中的能量關系,可求得C—H鍵的鍵能為()A.414kJ·mol-1 B.377kJ·mol-1C.235kJ·mol-1 D.197kJ·mol-1答案A11.(2018北京理綜,7,6分)我國科研人員提出了由CO2和CH4轉化為高附加值產品CH3COOH的催化反應歷程。該歷程示意圖如下。下列說法不正確的是()A.生成CH3COOH總反應的原子利用率為100%B.CH4→CH3COOH過程中,有C—H鍵發生斷裂C.①→②放出能量并形成了C—C鍵D.該催化劑可有效提高反應物的平衡轉化率答案D12.(2018浙江4月選考,21,2分)氫鹵酸的能量關系如圖所示:下列說法正確的是()A.已知HF氣體溶于水放熱,則HF的ΔH1<0B.相同條件下,HCl的ΔH2比HBr的小C.相同條件下,HCl的(ΔH3+ΔH4)比HI的大D.一定條件下,氣態原子生成1molH—X鍵放出akJ能量,則該條件下ΔH2=akJ·mol-1答案D13.(2018江蘇單科,10,2分)下列說法正確的是()A.氫氧燃料電池放電時化學能全部轉化為電能B.反應4Fe(s)+3O2(g)2Fe2O3(s)常溫下可自發進行,該反應為吸熱反應C.3molH2與1molN2混合反應生成NH3,轉移電子的數目小于6×6.02×1023D.在酶催化淀粉水解反應中,溫度越高淀粉水解速率越快答案C14.(2016海南單科,6,2分)油酸甘油酯(相對分子質量884)在體內代謝時可發生如下反應:C57H104O6(s)+80O2(g)57CO2(g)+52H2O(l)已知燃燒1kg該化合物釋放出熱量3.8×104kJ。油酸甘油酯的燃燒熱ΔH為()A.3.8×104kJ·mol-1 B.-3.8×104kJ·mol-1C.3.4×104kJ·mol-1 D.-3.4×104kJ·mol-1答案D15.(2016海南單科,11,4分)由反應物X轉化為Y和Z的能量變化如圖所示。下列說法正確的是()A.由X→Y反應的ΔH=E5-E2B.由X→Z反應的ΔH<0C.降低壓強有利于提高Y的產率D.升高溫度有利于提高Z的產率答案BC16.(2015江蘇單科,4,2分)在CO2中,Mg燃燒生成MgO和C。下列說法正確的是()A.元素C的單質只存在金剛石和石墨兩種同素異形體B.Mg、MgO中鎂元素微粒的半徑:r(Mg2+)>r(Mg)C.在該反應條件下,Mg的還原性強于C的還原性D.該反應中化學能全部轉化為熱能答案C17.(2015北京理綜,9,6分)最新報道:科學家首次用X射線激光技術觀察到CO與O在催化劑表面形成化學鍵的過程。反應過程的示意圖如下:下列說法正確的是()A.CO和O生成CO2是吸熱反應B.在該過程中,CO斷鍵形成C和OC.CO和O生成了具有極性共價鍵的CO2D.狀態Ⅰ→狀態Ⅲ表示CO與O2反應的過程答案C18.(2015海南單科,4,2分)已知丙烷的燃燒熱ΔH=-2215kJ·mol-1。若一定量的丙烷完全燃燒后生成1.8g水,則放出的熱量約為()A.55kJ B.220kJ C.550kJ D.1108kJ答案A19.(2023全國甲,28,15分)甲烷選擇性氧化制備甲醇是一種原子利用率高的方法。回答下列問題:(1)已知下列反應的熱化學方程式:①3O2(g)2O3(g)K1ΔH1=285kJ·mol-1②2CH4(g)+O2(g)2CH3OH(l)K2ΔH2=-329kJ·mol-1反應③CH4(g)+O3(g)CH3OH(l)+O2(g)的ΔH3=kJ·mol-1,平衡常數K3=(用K1、K2表示)。

(2)電噴霧電離等方法得到的M+(Fe+、Co+、Ni+等)與O3反應可得MO+。MO+與CH4反應能高選擇性地生成甲醇。分別在300K和310K下(其他反應條件相同)進行反應MO++CH4M++CH3OH,結果如下圖所示。圖中300K的曲線是(填“a”或“b”)。300K、60s時MO+的轉化率為(列出算式)。

(3)MO+分別與CH4、CD4反應,體系的能量隨反應進程的變化如下圖所示(兩者歷程相似,圖中以CH4示例)。(ⅰ)步驟Ⅰ和Ⅱ中涉及氫原子成鍵變化的是(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。

(ⅱ)直接參與化學鍵變化的元素被替換為更重的同位素時,反應速率會變慢,則MO+與CD4反應的能量變化應為圖中曲線(填“c”或“d”)。

(ⅲ)MO+與CH2D2反應,氘代甲醇的產量CH2DODCHD2OH(填“>”“=”或“<”)。若MO+與CHD3反應,生成的氘代甲醇有種。

答案(1)-307K(2)b1-10-0.1(3)(ⅰ)Ⅰ(ⅱ)c(ⅲ)<220.(2022浙江6月選考,27,4分)聯合生產是化學綜合利用資源的有效方法。煅燒石灰石反應:CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)ΔH=1.8×102kJ·mol-1,石灰石分解需要的能量由焦炭燃燒提供。將石灰石與焦炭按一定比例混合于石灰窯中,連續鼓入空氣,使焦炭完全燃燒生成CO2,其熱量有效利用率為50%。石灰窯中產生的富含CO2的窯氣通入氨的氯化鈉飽和溶液中,40%的CO2最終轉化為純堿。已知:焦炭的熱值為30kJ·g-1(假設焦炭不含雜質)。請回答:(1)每完全分解100kg石灰石(含CaCO390%,雜質不參與反應),需要投料kg焦炭。

(2)每生產106kg純堿,同時可獲得kgCaO(列式計算)。

答案(1)10.8(2)70由(1)計算可知參與反應的CaCO3和焦炭的物質的量之比為1∶1,因此m(CaO)=106kg×56g·21.[2014北京理綜,26(3)]NH3經一系列反應可以得到HNO3和NH4NO3,如下圖所示。(3)Ⅲ中,降低溫度,將NO2(g)轉化為N2O4(l),再制備濃硝酸。①已知:2NO2(g)N2O4(g)ΔH12NO2(g)N2O4(l)ΔH2下列能量變化示意圖中,正確的是(選填字母)。

②N2O4與O2、H2O化合的化學方程式是。

答案(3)①A②2N2O4+O2+2H2O4HNO3考點2熱化學方程式的書寫蓋斯定律的應用1.(2022江蘇,6,3分)周期表中ⅣA族元素及其化合物應用廣泛。甲烷具有較大的燃燒熱(890.3kJ·mol-1),是常見燃料;Si、Ge是重要的半導體材料,硅晶體表面SiO2能與氫氟酸(HF,弱酸)反應生成H2SiF6(H2SiF6在水中完全電離為H+和SiF62-);1885年德國化學家將硫化鍺(GeS2)與H2共熱制得了門捷列夫預言的類硅—鍺。我國古代就掌握了青銅(銅—錫合金)的冶煉、加工技術,制造出許多精美的青銅器;Pb、PbO2是鉛蓄電池的電極材料,不同鉛化合物一般具有不同顏色,歷史上曾廣泛用作顏料。下列化學反應表示正確的是(A.SiO2與HF溶液反應:SiO2+6HF2H++SiF62-+2H2B.高溫下H2還原GeS2:GeS2+H2Ge+2H2SC.鉛蓄電池放電時的正極反應:Pb-2e-+SO42-PbSOD.甲烷的燃燒:CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)ΔH=890.3kJ·mol-1答案A2.(2022浙江6月選考,18,2分)標準狀態下,下列物質氣態時的相對能量如下表:物質(g)OHHOHOOH2O2H2O2H2O能量/kJ·mol-1249218391000-136-242可根據HO(g)+HO(g)H2O2(g)計算出H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214kJ·mol-1。下列說法不正確的是()A.H2的鍵能為436kJ·mol-1B.O2的鍵能大于H2O2中氧氧單鍵的鍵能的兩倍C.解離氧氧單鍵所需能量:HOO<H2O2D.H2O(g)+O(g)H2O2(g)ΔH=-143kJ·mol-1答案C3.(2016江蘇單科,8,2分)通過以下反應均可獲取H2。下列有關說法正確的是()①太陽光催化分解水制氫:2H2O(l)2H2(g)+O2(g)ΔH1=571.6kJ·mol-1②焦炭與水反應制氫:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)ΔH2=131.3kJ·mol-1③甲烷與水反應制氫:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)ΔH3=206.1kJ·mol-1A.反應①中電能轉化為化學能B.反應②為放熱反應C.反應③使用催化劑,ΔH3減小D.反應CH4(g)C(s)+2H2(g)的ΔH=74.8kJ·mol-1答案D4.(2015重慶理綜,6,6分)黑火藥是中國古代的四大發明之一,其爆炸的熱化學方程式為:S(s)+2KNO3(s)+3C(s)K2S(s)+N2(g)+3CO2(g)ΔH=xkJ·mol-1已知:碳的燃燒熱ΔH1=akJ·mol-1S(s)+2K(s)K2S(s)ΔH2=bkJ·mol-12K(s)+N2(g)+3O2(g)2KNO3(s)ΔH3=ckJ·mol-1則x為()A.3a+b-c B.c-3a-b C.a+b-c D.c-a-b答案A5.(2014江蘇單科,10,2分)已知:C(s)+O2(g)CO2(g)ΔH1CO2(g)+C(s)2CO(g)ΔH22CO(g)+O2(g)2CO2(g)ΔH34Fe(s)+3O2(g)2Fe2O3(s)ΔH43CO(g)+Fe2O3(s)3CO2(g)+2Fe(s)ΔH5下列關于上述反應焓變的判斷正確的是()A.ΔH1>0,ΔH3<0 B.ΔH2>0,ΔH4>0C.ΔH1=ΔH2+ΔH3 D.ΔH3=ΔH4+ΔH5答案C6.(2014重慶理綜,6,6分)已知:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)ΔH=akJ·mol-12C(s)+O2(g)2CO(g)ΔH=-220kJ·mol-1H—H、OO和O—H鍵的鍵能分別為436、496和462kJ·mol-1,則a為()A.-332 B.-118 C.+350 D.+130答案D7.(2020浙江7月選考,29,10分)研究CO2氧化C2H6制C2H4對資源綜合利用有重要意義。相關的主要化學反應有:ⅠC2H6(g)C2H4(g)+H2(g)ΔH1=136kJ·mol-1ⅡC2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+H2O(g)+CO(g)ΔH2=177kJ·mol-1ⅢC2H6(g)+2CO2(g)4CO(g)+3H2(g)ΔH3ⅣCO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH4=41kJ·mol-1已知:298K時,相關物質的相對能量(如下圖)?？筛鶕嚓P物質的相對能量計算反應或變化的ΔH(ΔH隨溫度變化可忽略)。例如:H2O(g)H2O(l)ΔH=-286kJ·mol-1-(-242kJ·mol-1)=-44kJ·mol-1。請回答:(1)①根據相關物質的相對能量計算ΔH3=kJ·mol-1。

②下列描述正確的是。

A.升高溫度反應Ⅰ的平衡常數增大B.加壓有利于反應Ⅰ、Ⅱ的平衡正向移動C.反應Ⅲ有助于乙烷脫氫,有利于乙烯生成D.恒溫恒壓下通水蒸氣,反應Ⅳ的平衡逆向移動③有研究表明,在催化劑存在下,反應Ⅱ分兩步進行,過程如下:【C2H6(g)+CO2(g)】→【C2H4(g)+H2(g)+CO2(g)】→【C2H4(g)+CO(g)+H2O(g)】,且第二步速率較慢(反應活化能為210kJ·mol-1)。根據相關物質的相對能量,畫出反應Ⅱ分兩步進行的“能量-反應過程圖”,起點從【C2H6(g)+CO2(g)】的能量-477kJ·mol-1開始(如下圖)。(2)①CO2和C2H6按物質的量1∶1投料,在923K和保持總壓恒定的條件下,研究催化劑X對“CO2氧化C2H6制C2H4”的影響,所得實驗數據如下表:催化劑轉化率C2H6/%轉化率CO2/%產率C2H4/%催化劑X19.037.63.3結合具體反應分析,在催化劑X作用下,CO2氧化C2H6的主要產物是,判斷依據是。

②采用選擇性膜技術(可選擇性地讓某氣體通過而離開體系)可提高C2H4的選擇性(生成C2H4的物質的量與消耗C2H6的物質的量之比)。在773K,乙烷平衡轉化率為9.1%,保持溫度和其他實驗條件不變,采用選擇性膜技術,乙烷轉化率可提高到11.0%。結合具體反應說明乙烷轉化率增大的原因是。

答案(1)①430②AD③(2)①COC2H4的產率低,說明催化劑X有利于提高反應Ⅲ速率②選擇性膜吸附C2H4,促進反應Ⅱ平衡正向移動8.(2015福建理綜,24,15分)無水氯化鋁在生產、生活中應用廣泛。(1)氯化鋁在水中形成具有凈水作用的氫氧化鋁膠體,其反應的離子方程式為。

(2)工業上用鋁土礦(主要成分為Al2O3,含有Fe2O3、SiO2等雜質)制取無水氯化鋁的一種工藝流程示意如下:已知:物質SiCl4AlCl3FeCl3FeCl2沸點/℃57.6180(升華)300(升華)1023①步驟Ⅰ中焙燒使固體水分揮發、氣孔數目增多,其作用是

(只要求寫出一種)。

②步驟Ⅱ中若不通入氯氣和氧氣,則反應生成相對原子質量比硅大的單質是。

③已知:Al2O3(s)+3C(s)2Al(s)+3CO(g)ΔH1=+1344.1kJ·mol-12AlCl3(g)2Al(s)+3Cl2(g)ΔH2=+1169.2kJ·mol-1由Al2O3、C和Cl2反應生成AlCl3的熱化學方程式為

。

④步驟Ⅲ的尾氣經冷卻至室溫后,氣體用足量的NaOH冷溶液吸收,生成的鹽主要有3種,其化學式分別為。

⑤結合流程及相關數據分析,步驟Ⅴ中加入鋁粉的目的是。

答案(1)Al3++3H2OAl(OH)3+3H+(2)①防止后續步驟生成的AlCl3水解或增大反應物的接觸面積,加快反應速率②鐵或Fe③Al2O3(s)+3C(s)+3Cl2(g)2AlCl3(g)+3CO(g)ΔH=+174.9kJ·mol-1④NaCl、NaClO、Na2CO3⑤除去FeCl3,提高AlCl3純度9.(2015四川理綜,11,16分)為了保護環境,充分利用資源,某研究小組通過如下簡化流程,將工業制硫酸的硫鐵礦燒渣(鐵主要以Fe2O3存在)轉變成重要的化工原料FeSO4(反應條件略)。活化硫鐵礦還原Fe3+的主要反應為:FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O15Fe