高考化学真题分类汇编专题五化学能与热能.docx

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高考化学真题分类汇编专题五化学能与热能

专题五　化学能与热能

1．[2012·江苏化学，4]某反应的反应过程中能量变化如图所示（图中E1表示正反应的活化能，E2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．催化剂能改变该反应的焓变

C．催化剂能降低该反应的活化能

D．逆反应的活化能大于正反应的活化能

2.[2012·大纲全国理综，9]反应A＋B→C（ΔH<0）分两步进行：

①A＋B→X（ΔH>0），②X→C（ΔH<0）。

下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是（　　）

3.[2012·重庆理综，12]肼（H2NNH2）是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如图所示。

已知断裂1mol化学键所需的能量（kJ）：

N≡N为942、O＝O为500、N－N为154，则断裂1molN－H键所需的能量（kJ）是（　　）

A．194　　　　　　　　B.391

C.516D.658

4.[2012·北京理综，26]用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。

利用反应A，可实现氯的循环利用。

反应A：

4HCl＋O2

2Cl2＋2H2O

（1）已知：

ⅰ.反应A中，4molHCl被氧化，放出115.6kJ的热量。

ⅱ.

①H2O的电子式是___________________________________。

②反应A的热化学方程式是____________________________。

③断开1molH－O键与断开1molH－Cl键所需能量相差约为________kJ，H2O中H－O键比HCl中H－Cl键（填“强”或“弱”）________。

（2）对于反应A，下图是在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。

①曲线b对应的投料比是________。

②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________。

③投料比为2∶1、温度为400℃时，平衡混合气中Cl2的物质的量分数是________。

5．[2012·课标全国理综，27]光气（COCl2）在塑料、制革、制药等工业中有许多用途，工业上采用高温下CO与Cl2在活性炭催化下合成。

（1）实验室中常用来制备氯气的化学方程式为______________________。

（2）工业上利用天然气（主要成分为CH4）与CO2进行高温重整制备CO，已知CH4、H2和CO的燃烧热（ΔH）分别为－890.3kJ·mol－1、－285.8kJ·mol－1和－283.0kJ·mol－1，则生成1m3（标准状况）CO所需热量为________；

（3）实验室中可用氯仿（CHCl3）与双氧水直接反应制备光气，其反应的化学方程式为______________________；

（4）COCl2的分解反应为COCl2（g）===Cl2（g）＋CO（g）ΔH＝＋108kJ·mol－1。

反应体系达到平衡后，各物质的浓度在不同条件下的变化状况如下图所示（第10min到14min的COCl2浓度变化曲线未示出）：

①计算反应在第8min时的平衡常数K＝________；

②比较第2min反应温度T

（2）与第8min反应温度T（8）的高低：

T

（2）________T（8）（填“<”“>”或“＝”）；

③若12min时反应于温度T（8）下重新达到平衡，则此时c（COCl2）＝________mol·L－1；

④比较产物CO在2～3min、5～6min和12～13min时平均反应速率[平均反应速率分别以v（2～3）、v（5～6）、v（12～13）表示]的大小________；

⑤比较反应物COCl2在5～6min和15～16min时平均反应速率的大小：

v（5～6）________v（15～16）（填“<”“>”或“＝”），原因是_________________________________________________________________。

6．[2012·江苏化学，20]铝是地壳中含量最高的金属元素，其单质及合金在生产生活中的应用日趋广泛。

（1）真空碳热还原－氯化法可实现由铝土矿制备金属铝，其相关反应的热化学方程式如下：

Al2O3（s）＋AlCl3（g）＋3C（s）===3AlCl（g）＋3CO（g）ΔH＝akJ·mol－1

3AlCl（g）===2Al（l）＋AlCl3（g）ΔH＝bkJ·mol－1

①反应Al2O3（s）＋3C（s）===2Al（l）＋3CO（g）的ΔH＝________kJ·mol－1（用含a、b的代数式表示）。

②Al4C3是反应过程中的中间产物。

Al4C3与盐酸反应（产物之一是含氢量最高的烃）的化学方程式为_______________________________

__________________________________________________________。

（2）镁铝合金（Mg17Al12）是一种潜在的贮氢材料，可在氩气保护下，将一定化学计量比的Mg、Al单质在一定温度下熔炼获得。

该合金在一定条件下完全吸氢的反应方程式为Mg17Al12＋17H2===17MgH2＋12Al。

得到的混合物Y（17MgH2＋12Al）在一定条件下可释放出氢气。

①熔炼制备镁铝合金（Mg17Al12）时通入氩气的目的是__________

__________________________________________________________。

②在6.0mol·L－1HCl溶液中，混合物Y能完全释放出H2。

1molMg17Al12完全吸氢后得到的混合物Y与上述盐酸完全反应，释放出H2的物质的量为________。

③在0.5mol·L－1NaOH和1.0mol·L－1MgCl2溶液中，混合物Y均只能部分放出氢气，反应后残留固体物质的X－射线衍射谱图如图所示（X－射线衍射可用于判断某晶态物质是否存在，不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同）。

在上述NaOH溶液中，混合物Y中产生氢气的主要物质是________（填化学式）。

（3）铝电池性能优越，Al－Ag2O电池可用作水下动力电源，其原理如图所示。

该电池反应的化学方程式为________。

7.[2012·浙江理综，27]甲烷自热重整是先进的制氢方法，包含甲烷氧化和蒸汽重整。

向反应系统同时通入甲烷、氧气和水蒸气，发生的主要化学反应有：

化学方程式

焓变ΔH/kJ·mol－1

活化能Ea/kJ·mol－1

甲烷氧化

CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g）

－802.6

125.6

CH4（g）＋O2（g）===CO2（g）＋2H2（g）

－322.0

172.5

蒸汽重整

CH4（g）＋H2O（g）===CO（g）＋3H2（g）

206.2

240.1

CH4（g）＋2H2O（g）===CO2（g）＋4H2（g）

165.0

243.9

回答下列问题：

（1）反应CO（g）＋H2O（g）===CO2（g）＋H2（g）的ΔH＝________kJ·mol－1。

（2）在初始阶段，甲烷蒸汽重整的反应速率________甲烷氧化的反应速率（填“大于”“小于”或“等于”）。

（3）对于气相反应，用某组分（B）的平衡压强（pB）代替物质的量浓度（cB）也可表示平衡常数（记作Kp），则反应CH4（g）＋H2O（g）CO（g）＋3H2（g）的Kp＝________；随着温度的升高，该平衡常数________（填“增大”“减小”或“不变”）。

（4）从能量角度分析，甲烷自热重整方法的先进之处在于________。

（5）在某一给定进料比的情况下，温度、压强对H2和CO物质的量分数的影响如下图：

①若要达到H2物质的量分数>65%、CO物质的量分数<10%，以下条件中最合适的是________。

A.600℃，0.9MPaB．700℃，0.9MPa

C.800℃，1.5MPaD．1000℃，1.5MPa

②画出600℃，0.1MPa条件下，系统中H2物质的量分数随反应时间（从常温进料开始计时）的变化趋势示意图：

（6）如果进料中氧气量过大，最终导致H2物质的量分数降低，原因是_______________________________________________________

__________________________________________________________。

8.[2012·天津理综，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，在密闭容器中用H2还原WO3可得到金属钨，其总反应为

WO3（s）＋3H2（g）W（s）＋3H2O（g）。

请回答下列问题：

（1）上述反应的化学平衡常数表达式为________。

（2）某温度下反应达平衡时，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”）。

（3）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　W2O5　WO2　W

第一阶段反应的化学方程式为____________________________；

580℃时，固体物质的主要成分为________；假设WO3完全转化为W，则三个阶段消耗H2物质的量之比为________。

（4）已知：

温度过高时，WO2（s）转变为WO2（g）：

WO2（s）＋2H2（g）W（s）＋2H2O（g）

ΔH＝＋66.0kJ·mol－1

WO2（g）＋2H2（g）W（s）＋2H2O（g）

ΔH＝－137.9kJ·mol－1

则WO2（s）WO2（g）的ΔH＝________。

（5）钨丝灯管中的W在使用过程中缓慢挥发，使灯丝变细，加入I2可延长灯管的使用寿命，其工作原理为W（s）＋2I2（g）

WI4（g）。

下列说法正确的有________。

a．灯管内的I2可循环使用

b．WI4在灯丝上分解，产生的W又沉积在灯丝上

c．WI4在灯管壁上分解，使灯管的寿命延长

d．温度升高时，WI4的分解速率加快，W和I2的化合速率减慢

专题五　化学能与热能

1．C图中生成物总能量高于反应物总能量，反应为吸热反应，A错；使用催化剂可降低活化能而影响反应速率，但不会影响焓变，B错，C正确；图中E1为正反应活化能，E2为逆反应活化能，E1>E2，D错误。

2.D①A＋B→XΔH>0，X具有的能量大于A、B能量总和，A、C错误，②X→CΔH<0，A＋B→CΔH<0，C具有的能量小于X具有的能量，也小于A、B能量总和，D正确，B错误。

3.B由题中的图像可以看出断裂1molN2H4（g）和1molO2（g）中的化学键所要吸收的能量为：

2752kJ－534kJ＝2218kJ

设断裂1molN－H键所需要的能量为x

则：

154kJ＋4x＋500kJ＝（2752－534）kJ

解得x＝391kJ。

4．答案：

（1）①H

H

②4HCl（g）＋O2（g）2Cl2（g）＋2H2O（g）

ΔH＝－115.6kJ/mol

③32强

（2）①4∶1

②投料比越