高考化学真题分类汇编 化学反应与能量.docx
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高考化学真题分类汇编化学反应与能量
2018年高考化学真题分类汇编
专题6化学反应与能量（选修4）
Ⅰ—化学反应与能量变化
1.[2018全国卷Ⅱ-27]CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气（CO和H2），还对温室气体的减排具有重要意义。
回答下列问题：
（1）CH4-CO2催化重整反应为：
CH4（g）+CO2（g）
2CO（g）+2H2（g）。
已知：
C（s）+2H2（g）=CH4（g）ΔH=-75kJ·mol−1
C（s）+O2（g）=CO2（g）ΔH=-394kJ·mol−1
C（s）+1/2O2（g）=CO（g）ΔH=-111kJ·mol−1
该催化重整反应的ΔH=kJ·mol−1。
有利于提高CH4平衡转化率的条件是____（填标号）。
A．高温低压B．低温高压C．高温高压D．低温低压
某温度下，在体积为2L的容器中加入2molCH4、1molCO2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO2的转化率是50%，其平衡常数为_______mol2·L−2。
（2）反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。
相关数据如下表：
积碳反应：
CH4（g）=C（s）+2H2（g）
消碳反应：
CO2（g）+C（s）=2CO（g）
ΔH/（kJ·mol−1）
75
172
活化能/
（kJ·mol−1）
催化剂X
33
91
催化剂Y
43
72
①由上表判断，催化剂XY（填“优于”或“劣于”），理由是:
。
在反应进料气
组成、压强及反应时间相同的情况下，某催化剂表面的积碳量随温
度的变化关系如图所示。
升高温度时，下列关于积碳反应、消碳反
应的平衡常数（K）和速率（v）的叙述正确的是________填标号）。
A．K积、K消均增加
B．v积减小，v消增加
C．K积减小，K消增加
D．v消增加的倍数比v积增加的倍数大
②在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为
v=k·p（CH4）·[p（CO2）]-0.5（k为速率常数）。
在p（CH4）一定时，
不同p（CO2）下积碳量随时间的变化趋势如图所示，则pa（CO2）
、pb（CO2）、pc（CO2）从大到小的顺序为________________。
【答案】
（1）①247；A；1/3
（2）①劣于；相对于催化剂X，催化剂Y积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小，而消碳反应活化能相对小，消碳反应速率大AD②pc（CO2）、pb（CO2）、pa（CO2）
【解析】
（1）①C（s）+2H2（g）=CH4（g）ΔH=-75kJ·mol−1②C（s）+O2（g）=CO2（g）ΔH=-394kJ·mol−1
③C（s）+1/2O2（g）=CO（g）ΔH=-111kJ·mol−1；根据盖斯定律计算：
③×2－①－②，得：
CH4（g）+CO2（g）=
2CO（g）+2H2（g）ΔH=+247kJ·mol−1。
因正反应为吸热反应，且正反应方向为气体体积增加的反应，升高温度或减少压强有利于提高CH4平衡转化率，A正确。
CH4（g）+CO2（g）
2CO（g）+2H2（g）
始（mol/L）:
10.500
变（mol/L）:
0.250.250.250.25
平（mol/L）:
0.750.250.250.25
K=0.25×0.25/[0.75×0.25]=1/3
（2）①根据表中数据可知相对于催化剂X，催化剂Y积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小；而消碳反应活化能相对小，消碳反应速率大，所以催化剂X劣于Y。
A．正反应均是吸热反应，升高温度平衡向正反应方向进行，因此K积、K消均增加，A正确；B．升高温度反应速率均增大，B错误；C．根据A中分析可知选项C错误；D．积碳量达到最大值以后再升高温度积碳量降低，这说明v消增加的倍数比v积增加的倍数大，D正确。
答案选AD。
②根据反应速率方程式:
v=k·p（CH4）·[p（CO2）]-0.5可知，在p（CH4）一定时，生成速率随p（CO2）的升高而降低，所以根据图像可知pa（CO2）、pb（CO2）、pc（CO2）从大到小的顺序为pc（CO2）、pb（CO2）、pa（CO2）。
【考点】盖斯定律；化学平衡的影响因素；利用转化率求化学平衡常数；温度对反应平衡常数的影响；化学图像的分析与判断；[化学平衡图像分析的答题技巧，看图像时：
①一看面：
纵坐标与横坐标的意义；②二看线：
线的走向和变化趋势；③三看点：
起点，拐点，终点，然后根据图象中呈现的关系、题给信息和所学知识相结合，做出符合题目要求的解答]。
Ⅱ—反应热的计算（盖期定律）与重要的反应热
2.[2018浙江卷-21]氢卤酸的能量关系如图所示下列说法正确的是
A.已知HF气体溶于水放热，则HF的△H1<0
B.相同条件下，HCl的△H2比HBr的小
C.相同条件下，HCl的△H3+△H4比HI的大
D.一定条件下，气态原子生成1molH-X键放出akJ能量，则该条件下△H2=akJ/mol
【答案】D
【解析】HF的△H1是指液态HF变为气态HF过程中的能量变化，是一个吸热过程，△H1﹥0，A错误；HCl、HBr的△H2是指断裂H-Cl、H-Br所吸收的能量，而H-Cl的键能比H-Br的键能大，B错误；（△H3+△H4）是指H（g）变为H+（aq）的能量变化，HCl的（△H3+△H4）与HI的一样大；气态原子生成1molH-X键放出akJ能量，该条件下的△H2为1molH-X键断裂吸收的akJ能量，△H2=akJ/mol，D正确。
【考点】反应热
3.[2018全国卷Ⅰ-28]（15分）采用N2O5为硝化剂是一种新型绿色硝化技术，在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。
回答下列问题：
⑴1840年Devil用干燥的氯气通过通过干燥的硝酸银，得到N2O5，该反应的氧化产物是一种气体，其分子式为.
⑵F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了250C时N2O5（g）分解反应:
其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。
体系的总压强P随时间t的变化如下表所示（t=∞时，N2O5（g）完全分解）：
t/min
0
40
80
160
260
1300
1700
∞
p/kPa
35.8
40.3
42.5
45.9
49.2
61.2
62.3
63.1
①已知：
2N2O5（g）=2N2O4（g）+O2（g）△H=-4.4KJ/mol
2NO2（g）=N2O4（g）△H=-55.3KJ/mol
则N2O5（g）=2NO2（g）+0.5O2（g）的△H=KJ/mol
②研究表明，N2O5（g）分解的速率v=2×10-3×PN2O5（kPa/min）。
t=62min时，测得体系PO2=2.9kPa,则此时PN2O5=kPa，v=kPa/min）
③若提高反应温度至350C，则N2O5（g）完全分解后体系压强P∞（350C）大于63.1kPa（填“大于”“等于”或“小于”），原因是：
。
④250C时，N2O4（g）
2NO2（g）反应的平衡常数Kp=kPa（Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留一位小数）。
⑶对于反应2N2O5（g）→4NO2（g）+O2（g），R.A.Ogg提出如下反应历程：
第一步N2O5
NO2+NO3快速平衡
第二步NO2+NO3→NO+NO2+O2慢反应
第三步：
NO+NO3→2NO2快反应
其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。
下列表述正确的是（填标号）。
A.v（第一步反应的逆反应）＞v（第二步反应）B.反应的中间产物只有NO3
C.第二步中的NO2与NO3的碰撞只部分有效D.第三步反应的活化能高
【答案】
（1）O2
（2）①53.1②30.0；6.0×10－2③大于；温度提高，体积不变，总压强提高；NO2二聚为放热反应，温度提高，平衡左移，体系物质的量增加，总压强提高。
④13.4（3）AC
【解析】
（1）氯气在反应中得到电子作氧化剂，硝酸银中Ag元素、N元素都是最高价，不会被氧化，故只有-2价的氧元素化合价会升高，氧化产物是O2；
（2）①已知：
ⅰ.2N2O5（g）＝2N2O4（g）+O2（g）△H1＝－4.4kJ/mol
ⅱ.2NO2（g）＝N2O4（g）△H2＝－55.3kJ/mol
根据盖斯定律可知ⅰ÷2－ⅱ即得到N2O5（g）＝2NO2（g）+1/2O2（g）△H1＝＋53.1kJ/mol；
②根据方程式：
N2O5（g）=2NO2（g）+0.5O2（g）可知，生成的氧气与消耗的五氧化二氮的物质的量之比是1:
2，又依阿伏加德罗定律知，同温同体积时，气体压强之比等于物质的量之比，所以消耗五氧化二氮减少的压强是是氧气压强的二倍，即：
2.9kPa×2＝5.8kPa，则此时五氧化二氮的压强是35.8kPa－5.8kPa＝30.0kPa，因此此时反应速率v＝2.0×10－3×30＝6.0×10－2（kPa·min－1）；
也可依：
N2O5（g）=2NO2（g）+0.5O2
始（kPa）35.800
变（kPa）5.85.82.9
62min（kPa）302.9
解得，PN2O5=30kPa，v＝2.0×10－3×30＝6.0×10－2（kPa·min－1）
③由于温度升高，容器容积不变，总压强提高，且二氧化氮二聚为放热反应，温度提高，平衡左移，体系物质的量增加，总压强提高，所以若提高反应温度至35℃，则N2O5（g）完全分解后体系压强p∞（35℃）大于63.1kPa。
④根据表中数据可知五氧化二氮完全分解时的压强是63.1kPa，根据方程式可知完全分解时最初生成的二氧化氮的压强是35.8kPa×2＝71.6kPa，氧气是35.8kPa÷2＝17.9kPa，总压强应该是71.6kPa+17.9kPa＝89.5kPa，平衡后压强减少了89.5kPa－63.1kPa＝26.4kPa，所以根据方程式2NO2（g）
N2O4（g）可知平衡时四氧化二氮对应的压强是26.4kPa，二氧化氮对应的压强是71.6kPa－26.4kPa×2＝18.8kPa，则反应的平衡常数Kp=18.82/26.4（kPa）。
也可依：
N2O5（g）=2NO2（g）+0.5O2
始（kPa）35.800
变（kPa）35.817.917.9
∞（kPa）071.617.9
又：
N2O4（g）
2NO2（g）
始（kPa）071.6
变（kPa）x2x
∞（kPa）x71.6-2x
t=∞时，N2O5（g）完全分解，气体总压强为63.1，即:
P（N2O4）+P（NO2）+P（O2）=x+（71.6-2x）+17.9=63.1，x=26.4，71.6-2x=71.6-2×26.4=18.8，Kp=c2（NO2）/c（N2O4）=18.82/26.4=13.4kPa
（3）A、第一步反应快，所以第一步的逆反应速率大于第二步的逆反应速率，A正确；
B、根据第二步和第三步可知中间产物除有NO3外还有NO，B错误；
C、根据第二步反应生成物中有NO2可知NO2与NO3的碰撞仅部分有效，C正确；
D、第三步反应快，所以第三步反应的活化能较低，D错误。
答案选AC。
【考点】元素化合价与元素性质的关系；盖斯定律的运用；化学平衡的影响因素；平衡常数；阿伏加德罗定律等。
本题主要是考查化学反应原理，侧重于化学反应速率与化学平衡的有关分析与计算。
但本题需用分压代替浓度进行平衡常数的相关计算，导到题目陌生感强、难度增大。
压强和平衡常数的计算是解答的难点，注意从阿伏加德罗定律的角度去理解变化的压强与气体物质的量之间的关系，注意结合反应的方程式和表中数据的灵活应用。
也可以利用变化的压强之比等于计量数之比，运用化学平衡利用三段式计算。
4.[2018天津卷-10]CO2是一种廉价的碳资源，其综合利用具有重要意义。
回答下列问题：
（1）CO2可以被NaOH溶液捕获。
若所得溶液pH=13，CO2主要转化为______（写离子符号）；若所得溶液c（HCO3−）∶c（CO32−）=2∶1，溶液pH=___________。
（室温下，H2CO3的K1=4×10−7；K2=5×10−11）
（2）CO2与CH4经催化重整，制得合成气：
CH4（g）+CO2（g）
2CO（g）+2H2（g）
①已知上述反应中相关的化学键键能数据如下：
化学键
C—H
C=O
H—H
C
O（CO）
键能/kJ·mol−1
413
745
436
1075
则该反应的ΔH=。
分别在VL恒温密闭容器A（恒容）、B（恒压，容积可变）中，加入CH4和CO2各1mol的混合气体。
两容器中反应达平衡后放出或吸收的热量较多的是_______（填“A”或“B”）。
②按一定体积比加入CH4和CO2，在恒压下发生反应，温度对CO和H2产率的影响如图3所示。
此反应优选温度为900℃的原因是
。
（3）O2辅助的Al～CO2电池工作原理如图4所示。
该电池电容量大，能有效利用CO2，电池反应产物Al2（C2O4）3是重要的化工原料。
电池的负极反应式：
。
电池的正极反应式：
6O2+6e−=6O2−
6CO2+6O2−=3C2O42−
反应过程中O2的作用是。
该电池的总反应式：
。
【答案】
（1）CO32-、10
（2）①+120kJ·mol-1、B②900℃时，合成气产率已经较高，再升高温度产率增幅不大，但能耗升高，经济效益降低。
（3）Al–3e–=Al3+（或2Al–6e–=2Al3+）、催化剂、2Al+6CO2=Al2（C2O4）3【解析】
（1）CO2可以被NaOH溶液捕获。
若所得溶液pH=13，因为得到溶液的碱性较强，所以CO2主要转化为碳酸根离子（CO32-）。
若所得溶液c（HCO3−）∶c（CO32−）=2∶1，，则根据第二步电离平衡常数K2=c（H+）·c（CO32–）/c（HCO3–）=c（H+）/2=5×10−11，所以氢离子浓度为1×10-10mol/L，pH=10。
（2）①化学反应的焓变应该等于反应物键能减去生成物的键能，所以焓变为（4×413+2×745）－（2×1075+2×436）=+120kJ·mol-1。
初始时容器A、B的压强相等，A容器恒容，随着反应的进行压强逐渐增大（气体物质的量增加）；B容器恒压，压强不变；所以达平衡时压强一定是A中大，B中小，此反应压强减小平衡正向移动，所以B的反应平衡更靠右，反应的更多，吸热也更多。
②根据图3得到，900℃时反应产率已经比较高，温度再升高，反应产率的增大并不明显，而生产中的能耗和成本明显增大，经济效益会下降，所以选择900℃为反应最佳温度。
（3）明显电池的负极为Al，所以反应一定是Al失电子，该电解质为氯化铝离子液体，所以Al失电子应转化为Al3+，方程式为：
Al–3e–=Al3+（或2Al–6e–=2Al3+）。
根据电池的正极反应，氧气再第一步被消耗，又在第二步生成，所以氧气为正极反应的催化剂。
将方程式加和得到，总反应为：
2Al+6CO2=Al2（C2O4）3。
【考点】盐（碳酸钠）的水解；电离平衡常数在化学计算中的应用；根椐键能求反应热；压强对化学平衡的影响；温度对化学平衡的影响理论与实际相结合；电化学知识；催化剂的概念。
5.[2018全国卷Ⅱ-27]CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气（CO和H2），还对温室气体的减排具有重要意义。
回答下列问题：
（1）CH4-CO2催化重整反应为：
CH4（g）+CO2（g）
2CO（g）+2H2（g）。
已知：
C（s）+2H2（g）=CH4（g）ΔH=-75kJ·mol−1
C（s）+O2（g）=CO2（g）ΔH=-394kJ·mol−1
C（s）+1/2O2（g）=CO（g）ΔH=-111kJ·mol−1
该催化重整反应的ΔH=kJ·mol−1。
有利于提高CH4平衡转化率的条件是____（填标号）。
A．高温低压B．低温高压C．高温高压D．低温低压
某温度下，在体积为2L的容器中加入2molCH4、1molCO2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO2的转化率是50%，其平衡常数为_______mol2·L−2。
（2）反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。
相关数据如下表：
积碳反应：
CH4（g）=C（s）+2H2（g）
消碳反应：
CO2（g）+C（s）=2CO（g）
ΔH/（kJ·mol−1）
75
172
活化能/
（kJ·mol−1）
催化剂X
33
91
催化剂Y
43
72
①由上表判断，催化剂XY（填“优于”或“劣于”），理由是:
。
在反应进料气
组成、压强及反应时间相同的情况下，某催化剂表面的积碳量随温
度的变化关系如图所示。
升高温度时，下列关于积碳反应、消碳反
应的平衡常数（K）和速率（v）的叙述正确的是________填标号）。
A．K积、K消均增加
B．v积减小，v消增加
C．K积减小，K消增加
D．v消增加的倍数比v积增加的倍数大
②在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为
v=k·p（CH4）·[p（CO2）]-0.5（k为速率常数）。
在p（CH4）一定时，
不同p（CO2）下积碳量随时间的变化趋势如图所示，则pa（CO2）
、pb（CO2）、pc（CO2）从大到小的顺序为________________。
【答案】
（1）①247；A；1/3
（2）①劣于；相对于催化剂X，催化剂Y积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小，而消碳反应活化能相对小，消碳反应速率大AD②pc（CO2）、pb（CO2）、pa（CO2）
【解析】
（1）①C（s）+2H2（g）=CH4（g）ΔH=-75kJ·mol−1②C（s）+O2（g）=CO2（g）ΔH=-394kJ·mol−1
③C（s）+1/2O2（g）=CO（g）ΔH=-111kJ·mol−1；根据盖斯定律计算：
③×2－①－②，得：
CH4（g）+CO2（g）=
2CO（g）+2H2（g）ΔH=+247kJ·mol−1。
因正反应为吸热反应，且正反应方向为气体体积增加的反应，升高温度或减少压强有利于提高CH4平衡转化率，A正确。
CH4（g）+CO2（g）
2CO（g）+2H2（g）
始（mol/L）:
10.500
变（mol/L）:
0.250.250.250.25
平（mol/L）:
0.750.250.250.25
K=0.25×0.25/[0.75×0.25]=1/3
（2）①根据表中数据可知相对于催化剂X，催化剂Y积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小；而消碳反应活化能相对小，消碳反应速率大，所以催化剂X劣于Y。
A．正反应均是吸热反应，升高温度平衡向正反应方向进行，因此K积、K消均增加，A正确；B．升高温度反应速率均增大，B错误；C．根据A中分析可知选项C错误；D．积碳量达到最大值以后再升高温度积碳量降低，这说明v消增加的倍数比v积增加的倍数大，D正确。
答案选AD。
②根据反应速率方程式:
v=k·p（CH4）·[p（CO2）]-0.5可知，在p（CH4）一定时，生成速率随p（CO2）的升高而降低，所以根据图像可知pa（CO2）、pb（CO2）、pc（CO2）从大到小的顺序为pc（CO2）、pb（CO2）、pa（CO2）。
【考点】盖斯定律；化学平衡的影响因素；利用转化率求化学平衡常数；温度对反应平衡常数的影响；化学图像的分析与判断；[化学平衡图像分析的答题技巧，看图像时：
①一看面：
纵坐标与横坐标的意义；②二看线：
线的走向和变化趋势；③三看点：
起点，拐点，终点，然后根据图象中呈现的关系、题给信息和所学知识相结合，做出符合题目要求的解答]。
6.[2018全国卷Ⅲ-28]三氯氢硅（SiHCl3）是制备硅烷、多晶硅的重要原料。
回答下列问题：
（1）SiHCl3在常温常压下为易挥发的无色透明液体，遇潮气时发烟生成（HSiO）2O等，写出该反应的化学方程式。
（2）SiHCl3在催化剂作用下发生反应：
2SiHCl3（g）=SiH2Cl2（g）+SiCl4（g）ΔH1=48kJ·mol−1
3SiH2Cl2（g）=SiH4（g）+2SiHCl3（g）ΔH2=−30kJ·mol−1
则反应4SiHCl3（g）=SiH4（g）+3SiCl4（g）的ΔH=__________kJ·mol−1。
（3）对于反应2SiHCl3（g）=SiH2Cl2（g）+SiCl4（g），采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323K和343K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。
①343K时反应的平衡转化率α=%。
平衡常数K343K=（保留2位小数）。
②在343K下：
要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是；要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有____________、___________。
③比较a、b处反应速率大小：
υa________υb（填“大于”“小于”或“等于”）。
反应速率υ=υ正−υ逆=k正x2（SiHCl3）−k逆x（SiH2Cl2）x（SiCl4），k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数，计算a处v正/v逆=__________（保留1位小数）。
【答案】
（1）2SiHCl3+3H2O=（HSiO）2O+6HCl
（2）114（3）①220.02②及时移去产物，改进催化剂,提高反应物压强（浓度）③大于，1.3。
【解析】
（1）SiHCl3遇潮气（H2O）时发烟生成（HSiO）2O，即反应物为SiHCl3和H2O，有一种生成物为（HSiO）2O，依原子守恒就可写出方程式：
2SiHCl3+3H2O=（HSiO）2O+6HCl。
（2）①2SiHCl3（g）=SiH2Cl2（g）+SiCl4（g）ΔH1=48kJ·mol−1
②3SiH2Cl2（g）=SiH4（g）+2SiHCl3（g）ΔH2=−30kJ·mol−1
则反应4SiHCl3（g）=SiH4（g）+3SiCl4（g）可由反应：
①×3+②得出，故ΔH=（48×3-30）kJ·mol−1。
（3）①温度越高时反应越快，达到平衡用得时间就越少，所以曲线a代表343K的反应。
由图知，温度为343K时达到平衡以后，反应物SiHCl3（g）的转化率为22%。
解：
设初始加入的反应物SiHCl3（g）的浓度为1mol/L，则有：
2SiHCl3
SiH2Cl2+SiCl4
起始：
100
反应：
0.220.110.11（转化率为22%）
平衡：
0.780.110.11
所以平衡常数K=0.112÷0.782=0.02。
②温度不变，提高三氯氢硅转化率的方法可以是将产物从体系分离（两边物质的量相等，压强不影响平衡）。
缩短达到平衡的时间，就是加快反应速率，所以可以采取的措施是增大压强（增大反应物浓度）、加入更高效的催化剂（改进
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