2009-2013年高考化学试题分类解析汇编:化学反应中的能量变化解析.pdf
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1、 2009-2013 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+4OH2e=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)+9O
2、2(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 A12H3+5H2-2H1 B2H1-5H2-12H3 C12H3-5H2-2H1 DH1-5H2-12H3 答案A 解析:盖斯定律常规考查。1252 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)Ha kJmo
3、l1 P4(g)+10Cl2(g)4PCl5(g)Hb kJmol1 P4具有正四面体结构,PCl5中 PCl 键的键能为 c kJmol1,PCl3中 PCl 键的键能为1.2c kJmol1。下列叙述正确的是 APP 键的键能大于 PCl 键的键能 B可求 Cl2(g)+PCl3(g)4PCl5(g)的反应热H CClCl 键的键能为(ba+5.6c)/4 kJmol1 DPP 键的键能为(5a3b+12c)/8 kJmol1 答案:C【解析】原子半径 PCl,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
4、个热化学方程式可求出 Cl2(g)+PCl3(g)PCl5(g)H(b-a)/4KJmol-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)/4kJmol-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)/445cb,解得 E(P-P)(2.5a-1.5b+6c)/6
5、 kJmol-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+HClNH4Cl+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
6、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)12CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)H0,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,
7、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)+32O2(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.H432(H1H23H3)B.H432(3H3H1H2)C.H432(H1H23H3)D.H432(H1H23H3)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
8、程式 23方程式 2)32;即选择H4的正确表达式为H432(H1H23H3),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:CO(g)+2H2(g)CH3
9、OH(g)H1=-90.1 kJmol-1 CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H2=-49.0 kJmol-1 水煤气变换反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H3=-41.1 kJmol-1 二甲醚合成反应:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)H4=-24.5 kJmol-1 Al2O3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)。分析二甲醚合成反应对于CO转化率的影响 。由H2和CO直 接 制 备 二 甲 醚(另 一 产 物 为 水 蒸 气)的 热 化 学 方
10、 程 式为 。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_。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(5.93kWhkg-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,1kWh=3.6105J)答案:(1)Al2O3(铝土矿)+2NaOH
11、+3H2O2NaAl(OH)4;NaAlO2+CO2+2H2ONaHCO3+Al(OH)3;2Al(OH)3 Al2O33H2O(2)消耗甲醇,促进甲醇合成反应平衡向右移,CO 转化率增大;生成的 H2O,通过水煤气变换反应消耗部分 CO。(3)2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)H=-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)CH3OCH312e3H2O2CO212H;12 1116kghk39.8hk10
12、6.3kg1mol/9650012/g46g100020.1)(WWJCmolV。(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2即得到反应 2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g),所以该反应的放热H90.1 kJ/mol224.5 kJ/mol204.7kJ/mol。(4)该反应分子数减小,压强升高使平衡
13、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 CH3OCH312e3H2O2CO212H;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 1116kghk39.8hk106.3kg1mol/9650012/g46g100020.1)(WWJCmolV。(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
14、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:写出该反应的热化学方程式:_ 。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。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:_ 。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 38SrO56BaO。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。(4)通过 NOx传感器
15、可监测 NOx的含量,其工作原理示意图如下:Pt 电极上发生的是 反应(填“氧化”或“还原”)。写出 NiO 电极的电极反应式:。【答案】(1)3NO2+2H2O=2HNO3+NO;(2)N2(g)+O2(g)=2NO(g)H=+183KJ/mol;增大;(3)2NO+2CO 催化剂 N2+2CO2 由 Mg、Ca、Sr、Ba 的质子数,得知它们均为第A 族。同一主族的元素,从上到下,原子半径逐渐增大;(4)还原;NO+O2-2e-NO2;【解析】(1)NO2与 H2O 反应生成 HNO3与 NO;(2)H=945kJ/mol+498kJ/mol-2630KJ/mol=+183KJ/mol;该
16、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)NO 被 CO 还原 N2,CO 被氧化为 CO2;由 Mg、Ca、Sr、Ba 的质子数可知,它们均处于第A 族,同一主族自上而下,原子半径增大,金属性增强;(4)由工作原理示意图可知,O2在 Pt 电极发生还原反应生成 O2-;在 O2-参加反应下,NO 在 NiO 电极发生氧化反应生成 NO2。2012 年高考化学试题 1(2012 江苏10)下列有关说法正确的是 ACaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)室温下不能自发进行,说明该反应的H0 B镀铜铁制品镀层受损后,铁制品比受损前更容易生锈 CN2(g)3H2(g
17、)2NH3(g)H0,其他条件不变时升高温度,反应速率(H2)和氢气的平衡转化率均增大 D水的离子积常数 Kw 随着温度的升高而增大,说明水的电离是放热反应 答案:B 2(2012 安徽7)科学家最近研究出一种环保、安全的储氢方法,其原理可表示为:NaHCO3+H2HCOONa+H2O 下列有关说法正确的是 A储氢、释氢过程均无能量变化 BNaHCO3、HCOONa 均含有离子键和共价键 C储氢过程中,NaHCO3被氧化 D释氢过程中,每消耗 0.1molH2O 放出 2.24L 的 H2 答案:B 3(2012 江苏4)某反应的反应过程中能量变化如右图所示(图中 E1表示正反应的活化能,E2
18、表示逆反应的活化能)。下列有关叙述正确的是 A该反应为放热反应 B催化剂能改变反应的焓变 C催化剂能降低反应的活化能 D逆反应的活化能大于正反应的活化能 答案:C 4(2012 浙江12)下列说法正确的是:A 在 100、101 kPa 条件下,液态水的气化热为 40.69 kJmol-1,则 H2O(g)H2O(l)的 H=40.69 kJmol-1 B已知 MgCO3的 Ksp=6.82 10-6,则所有含有固体 MgCO3的溶液中,都有 c(Mg2+)=c(CO32-),且 c(Mg2+)c(CO32-)=6.82 10-6 C已知:共价键 CC C=C CH HH 键能/kJmol-1
19、 348 610 413 436 则可以计算出反应CH3(g)+3H2CH3(g)(g)的 H 为384 kJmol-1 D常温下,在 0.10 molL-1的 NH3H2O 溶液中加入少量 NH4Cl 晶体,能使 NH3H2O的电离度降低,溶液的 pH 减小 答案:D 储氢 释氢 12肼(H2NNH2)是一种高能燃料,有关化学反应的能量变化如题 12 所示,已知断裂 1mol化学键所需的能量(kJ):N=N 为 942、O=O 为 500、NN 为 154,则断裂 1molNH 键所需的能量(KJ)是 A194 B391 C516 D658 答案:B 5(2012 安徽12)氢氟酸是一种弱酸
20、,可用来刻蚀玻璃。已知 25时 HF(aq)+OH(aq)F(aq)+H2O(l)H67.7KJmol1 H+(aq)+OH(aq)H2O(l)H57.3KJmol1 在 20mL0.1molL1氢氟酸中加入 VmL0.1molL1NaOH 溶液,下列有关说法正确的是 A氢氟酸的电离方程式及热效应可表示为:HF(aq)H+(aq)+F(aq)H+10.4KJmol1 B当 V20 时,溶液中:c(OH)c(HF)+c(H+)C当 V20 时,溶液中:c(F)c(Na+)0.1molL1 D当 V0 时,溶液中一定存在:c(Na+)c(F)c(OH)c(H+)答案:B 6(2012 大纲9)反应
21、 A+BC(H0),XC(H0)。下列示意图中,能正确表示总反应过程中能量变化的是 A B C D 答案:D H2=2752KJ/mol H3 H1=534KJ/mol 2N(g)+4H(g)+2O(g)N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)生成物的总能量 反应物的总能量 假想中间物质的总能量 能量 反应过程 能 量 反应过程 能 量 反应过程 能 量 反应过程 能 量 X C X X X C C C A+B A+B A+B A+B 7(2012 北京26)用 Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物 HC1。利用反应 A,可实现氯的循环利用。反应 A:4HClO22Cl22H2O
22、(1)已知:反应 A 中,4mol HCI 被氧化,放出 115.6kJ 的热量。H2O 的电子式是_.反应 A 的热化学方程式是_。断开 1 mol HO 键与断开 1 mol HCl 键所需能量相差约为_KJ,H2O 中HO 键比 HCl 中 HCl 键(填“强”或“若”)_。(2)对于反应 A,下图是 4 种投料比n(HCl):n(O2),分别为 1:1、2:1、4:1、6:1、下,反应温度对 HCl 平衡转化率影响的曲线。曲线 b 对应的投料比是_.当曲线 b,c,d 对应的投料比达到相同的 HCl 平衡转化率时,对应的反应温度与投 料比的关系是_.投料比为2:1、温度为400时,平衡
23、混合气中Cl2的物质的量分数是_.答案:(1)4HClO22Cl22H2O H=115.6kJmol1;32;强(2)4:1;投料比越小时对应的温度越低;30.8%8(2012 海南13)氮元素的氢化物和氧化物在工业生产和国防建设中都有广泛应用。回答下60 70 80 90 100 360 380 400 420 440 460 反应温度/HCl的平衡转化率/%a b c d 400 CuO/CuCl2 O O Cl Cl O O Cl Cl 243KJ/mol 键断裂 498KJ/mol 键断裂 400 CuO/CuCl2 列问题:(1)氮元素原子的 L 层电子数为 ;(2)NH3与 NaC
24、lO 反应可得到肼(N2H4),该反应的化学方程式为 ;(3)肼可作为火箭发动机的燃料,与氧化剂 N2O4反应生成 N2和水蒸气。已知:N2(g)+2O2(g)=N2O4(l)H1=-19.5kJmol1 N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)H2=-534.2 kJmol1 写出肼和 N2O4反应的热化学方程式 ;(4)肼一空气燃料电池是一种碱性电池,该电池放电时,负极的反应式为 。答案:(1)5 (2)2NH3+NaClO=N2H4+NaCl+H2O (3)2N2H4(l)+N2O4(l)=3N2(g)+4H2O(g)H=1048.9kJmol1 (4)N2H4+4OH 4
25、e=4H2O+N2 9(2012 天津10)金属钨用途广泛,主要用于制造硬质或耐高温的合金,以及灯泡的灯丝。高 温 下 密 闭 容 器 中 用 H2还 原 WO3可 得 到 金 属 钨,其 总 反 应 为:WO3-(s)+3H2(g)高温W(s)+3H2O(g)请回答下列问题:上述反应的化学平衡常数表达式为 。某温度下反应达到平衡时,H2与水蒸气的体积比为 2:3,则 H2的平衡转化率为 ;随着温度的升高,H2与水蒸气的体积比减小,则该反应为 反应(填“吸热”或“放热”)。上述总反应过程大致分为三个阶段,各阶段主要成分与温度的关系如下表所示:温度 25 550 600 700 主要成分 WO3
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- 2009 2013 年高 化学试题 分类 解析 汇编 化学反应 中的 能量 变化
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