全国各地高考化学试题汇编考点6 化学反应与能量.docx
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全国各地高考化学试题汇编考点6化学反应与能量
考点6化学反应与能量
非选择题
1.（2018·天津高考·3）下列叙述正确的是（ ）
A.某温度下,一元弱酸HA的Ka越小,则NaA的Kh（水解常数）越小
B.铁管镀锌层局部破损后,铁管仍不易生锈
C.反应活化能越高,该反应越易进行
D.不能用红外光谱区分C2H5OH和CH3OCH3
【命题意图】本题考查弱电解质的电离、金属的防腐、活化能等知识,意在考查学生对化学基本理论的掌握程度。
【试题解析】选B。
一定温度下,一元弱酸HA的Ka越小,说明其酸性越弱,其NaA的水解程度越大,Kh越大,A错误;铁管镀锌层破损后,锌作原电池的负极,铁管不易生锈,B正确;反应的活化能越高,反应物需要的能量越大,该反应不易进行,C错误;CH3CH2OH、CH3OCH3所含的官能团的种类不同,可以用红外光谱区分,D错误。
【教材回扣】可以用红外光谱测定有机物含有何种化学键或官能团的信息,而用核磁共振氢谱测定有机物中含有氢原子的种类和数目。
2.（2018·全国卷Ⅰ·28）采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术,在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。
回答下列问题:
（1）1840年Devil用干燥的氯气通过干燥的硝酸银,得到N2O5。
该反应的氧化产物是一种气体,其分子式为 。
（2）F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25℃时N2O5（g）分解反应:
2N2O5（g）
4NO2（g）＋O2（g）
2N2O4（g）
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）ΔH1=-4.4kJ·mol-1
2NO2（g）
N2O4（g） ΔH2=-55.3kJ·mol-1
则反应N2O5（g）
2NO2（g）＋
O2（g）的ΔH= kJ·mol-1。
②研究表明,N2O5（g）分解的反应速率v=2×10-3×
（kPa·min-1）。
t=62min时,测得体系中
=2.9kPa,则此时的
= kPa,v= kPa·min-1。
③若提高反应温度至35℃,则N2O5（g）完全分解后体系压强p∞（35℃） 63.1kPa（填“大于”“等于”或“小于”）,原因是 。
④25℃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1位小数）。
（3）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NO2与NO3的碰撞仅部分有效
D.第三步反应活化能较高
【命题意图】本题主要考查化学反应原理,侧重于化学反应速率与化学平衡的有关分析与计算,题目难度较大。
试题设计新颖,陌生感强,计算量较大,对学生的要求较高。
【试题解析】
（1）干燥的氯气通过干燥的硝酸银,得到N2O5,在此过程中,氮元素的化合价没有变化,只有氯气和硝酸根中-2价的氧元素的化合价有变化,所以氯气将-2价的氧氧化成氧气,因此该反应的氧化产物为O2。
（2）①已知2N2O5（g）
2N2O4（g）＋O2（g）
ΔH1=-4.4kJ·mol-1、2NO2（g）
N2O4（g） ΔH2=-55.3kJ·mol-1,
根据盖斯定律可知反应N2O5（g）
2NO2（g）＋
O2（g）的
ΔH=
ΔH1-ΔH2=[
×（-4.4）-（-55.3）]kJ·mol-1=（-2.2＋55.3）kJ·mol-1=53.1kJ·mol-1。
②根据2N2O5（g）
4NO2（g）＋O2（g）反应,初始时只是加入了N2O5,同温同体积的情况下,压强之比等于物质的量之比,故可以将压强看成物质的量。
若生成的氧气的分压为2.9kPa,则反应掉的N2O5的分压为2×2.9kPa=5.8kPa,故在反应后N2O5的分压为35.8kPa–
5.8kPa=30.0kPa,则根据公式,v=2×10-3×30.0kPa·min-1=6.0×10-2kPa·min-1。
③升高温度,根据pV=nRT可知,在体积不变的情况下,温度越高,压强越大,而且二氧化氮转化成四氧化二氮的反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,气体的总物质的量增加,也会使体系的压强升高。
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=
=
kPa≈13.4kPa。
（3）第一步反应快,所以第一步的逆反应速率大于第二步的反应速率,A正确;根据第二步和第三步反应可知中间产物还有NO,B错误;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;第三步反应快,所以第三步反应的活化能较低,D错误。
答案:
（1）O2
（2）①53.1
②30.0 6.0×10-2
③大于 温度升高,体积不变,总压强升高;NO2二聚为放热反应,温度升高,平衡左移,体系物质的量增加,总压强升高
④13.4
（3）A、C
【题后反思】压强和平衡常数的计算是解题的难点,注意从阿伏加德罗定律的角度去理解压强与气体物质的量之间的关系,注意反应的方程式和表中数据的灵活应用。
也可以直接把压强看作是物质的量利用三段式计算。
3.（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）＋
O2（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X Y（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 。
【命题意图】本题以温室气体二氧化碳的减排为背景,考查学生对化学反应中的热效应、化学反应速率和化学平衡等知识的综合应用以及盖斯定律、化学平衡常数的计算。
【试题解析】
（1）将题目给出的热化学方程式依次编为序号①、②、③,则将③×2-①-②就得出催化重整的反应,因此催化重整反应的ΔH=-111kJ·mol-1×2＋394kJ·mol-1＋75kJ·mol-1=247kJ·mol-1。
由于此反应为吸热的气体体积增大的反应,因此可以采用升高温度、降低压强的方法提高平衡转化率。
CH4（g）和CO2（g）的起始浓度分别为1mol·L-1和0.5mol·L-1,CO2的转化率为50%,因此转化的CO2浓度为0.5mol·L-1×50%=
0.25mol·L-1。
因此有
CH4（g）＋CO2（g）
2CO（g）＋2H2（g）
起始浓度（mol·L-1）1 0.5 0 0
转化浓度（mol·L-1）0.25 0.25 0.5 0.5
平衡浓度（mol·L-1）0.75 0.25 0.5 0.5
因此反应的平衡常数为K=
=
=
（2）①由于催化剂的活性因积碳反应降低,因此应该使积碳反应尽可能减少或降低其速率,同时使消碳反应尽可能增多或加快其反应速率。
根据题目给出的表格可以得出积碳反应的活化能催化剂X＜催化剂Y,消碳反应的活化能催化剂X＞催化剂Y,因此催化剂X劣于催化剂Y。
积碳反应和消碳反应的ΔH大于0,因此升高温度二者的化学平衡常数均增加,反应的速率均加快。
②从图中可以看出相同时间时积碳量a＞b＞c,即生成速率a＞b＞c,根据速率方程可以得知速率与p（CO2）成反比,因此pc（CO2）＞pb（CO2）＞pa（CO2）。
答案:
（1）247 A
（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 A、D
②pc（CO2）＞pb（CO2）＞pa（CO2）
【易错警示】计算化学平衡常数用到的是各物质的平衡浓度,解答时注意将题目给出的物理量转化为物质的量浓度再进行计算。
4.（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为 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:
va vb（填“大于”“小于”或“等于”）。
反应速率v=v正-v逆=k正
-k逆
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处的
=
（保留1位小数）。
【试题解析】
（1）SiHCl3遇潮气时发烟生成（HSiO）2O,即SiHCl3遇H2O发生水解反应（无元素化合价改变）,故反应为2SiHCl3＋3H2O
（HSiO）2O＋6HCl
（2）结合两个反应2SiHCl3（g）
SiH2Cl2（g）＋SiCl4（g） ΔH1=48kJ·mol-1
3SiH2Cl2（g）
SiH4（g）＋2SiHCl3（g）
ΔH2=-30kJ·mol-1
可得反应4SiHCl3（g）
SiH4（g）＋3SiCl4（g）的ΔH=3ΔH1＋ΔH2=[3×48＋（-30）]kJ·mol-1=＋114kJ·mol-1
（3）①2SiHCl3（g）
SiH2Cl2（g）＋SiCl4（g）,该反应为吸热反应,343K时的平衡转化率比323K时要高,所以α=22%
2SiHCl3（g）
SiH2Cl2（g）＋SiCl4（g）
起始浓度 c 0 0
改变浓度0.22c 0.11c 0.11c
平衡浓度0.78c 0.11c 0.11c
平衡常数K343K=
≈0.02
②在343K下:
要提高SiHCl3转化率,可采取的措施是及时移去产物等;要缩短反应达到平衡的时间,可采取加压、增大反应物浓度、使用催化剂等加快化学反应速率的措施。
③应根据温度比较a、b处反应速率大小,a处温度为343K,b处温度为323K,温度越高反应速率越快,故va大于vb
2SiHCl3（g）
SiH2Cl2（g）＋SiCl4（g）
起始浓度 c 0 0
改变浓度0.22c 0.11c 0.11c
平衡浓度0.78c 0.11c 0.11c
当反应达到平衡时,v正=v逆,即k正
=k逆
=
=0.78,
=
=
=0.11
=
a处时结合图象可知:
=0.8,
=0.1,
=0.1
a处时,
=
=
≈1.3
答案:
（1）2SiHCl3＋3H2O
（HSiO）2O＋6HCl
（2）114
（3）①22 0.02
②及时移去产物 使用催化剂 增大反应物压强（合理即可）
③大于 1.3
【快速巧解】解图象题三步曲:
“一看”“二想”“三判断”
（1）“一看”——看图象
①看面:
弄清纵、横坐标的含义。
②看线:
弄清线的走向、变化趋势及线的陡与平。
③看点:
弄清曲线上点的含义,特别是一些特殊点,如起始点、曲线的交点、折点、最高点与最低点等。
④看量的变化:
弄清是浓度变化、温度变化还是转化率的变化。
⑤看要不要作辅助线:
如等温线、等压线等。
（2）“二想”——想规律
看完线后联想外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律。
（3）“三判断”
通过对比分析,做出正确判断。
5.（2018·北京高考·27）近年来,研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。
过程如下:
（1）反应Ⅰ:
2H2SO4（l）
2SO2（g）＋2H2O（g）＋O2（g） ΔH1=＋551kJ·mol-1
反应Ⅲ:
S（s）＋O2（g）
SO2（g） ΔH3=-297kJ·mol-1
反应Ⅱ的热化学方程式:
。
（2）对反应Ⅱ,在某一投料比时,两种压强下,H2SO4在平衡体系中物质的量分数随温度的变化关系如图所示。
p2 p1（填“＞”或“＜”）,得出该结论的理由是 。
（3）I-可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂,可能的催化过程如下。
将ii补充完整。
i.SO2＋4I-＋4H＋
S↓＋2I2＋2H2O
ii.I2＋2H2O＋
＋ ＋2I-
（4）探究i、ii反应速率与SO2歧化反应速率的关系,实验如下:
分别将18mLSO2饱和溶液加入到2mL下列试剂中,密闭放置观察现象。
（已知:
I2易溶解在KI溶液中）
序号
A
B
C
D
试剂
组成
0.4mol·L-1KI
amol·L-1KI
0.2mol·L-1H2SO4
0.2mol·L-1H2SO4
0.2mol·L-1KI
0.0002molI2
实验
现象
溶液变黄,一段时间后出现浑浊
溶液变黄,出现浑浊较A快
无明显现象
溶液由棕褐色很快褪色,变成黄色,出现浑浊较A快
①B是A的对比实验,则a= 。
②比较A、B、C,可得出的结论是 。
③实验表明,SO2的歧化反应速率D＞A。
结合i、ii反应速率解释原因:
。
【命题意图】本题考查了盖斯定律、反应速率和化学平衡的相关内容,意在考查学生应用化学反应原理等相关知识对实验数据和现象的分析与推理能力。
【试题解析】
（1）根据盖斯定律,反应Ⅰ和反应Ⅲ相加后的逆反应为反应Ⅱ的热化学方程式:
3SO2（g）＋2H2O（g）
2H2SO4（l）＋S（s） ΔH2=
-254kJ·mol-1。
（2）根据图示,在相同温度下,p2时硫酸的物质的量分数更大。
反应Ⅱ是气体分子数减小的反应,增大压强,平衡右移,硫酸的物质的量分数增大,故p2＞p1。
（3）反应ii中I2化合价降低,所以另一种反应物应为还原剂SO2,其化合价升高,生成物是S
根据电荷守恒原则,在酸性条件下用H＋调整电荷守恒,故I2＋2H2O＋SO2
S
＋4H＋＋2I-。
（4）①B是A的对比实验,c（I-）应相同,故a=0.4。
②A、B、C三组实验中,C为对照实验,证明在无I-存在时,H2SO4对SO2的歧化反应无影响;A、B对比证明c（I-）相同时,c（H＋）越大,反应i速率越快。
③I2易溶解在KI溶液中,将反应ii乘以2与反应i相加,得反应式3SO2＋2H2O
S↓＋2S
＋4H＋,可知随着反应的进行c（H＋）增大,根据②的结论,SO2的歧化反应速率D＞A。
答案:
（1）3SO2（g）＋2H2O（g）
2H2SO4（l）＋S（s） ΔH2=-254kJ·mol-1
（2）＞ 反应Ⅱ是气体分子数减小的反应,温度一定时,增大压强使反应正向移动,H2SO4的物质的量增大,体系总物质的量减小,H2SO4的物质的量分数增大
（3）SO2 S
4H＋
（4）①0.4
②I-是SO2歧化反应的催化剂,H＋单独存在时不具有催化作用,但H＋可以加快歧化反应速率
③反应ii比i快;D中由反应ii产生的H＋使反应i加快
6.（2018·天津高考·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（HC
）∶c（C
）=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1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2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-
6
、6CO2＋6
3C2
＋6O2,反应过程中O2的作用是 。
该电池的总反应式:
。
【命题意图】本题为化学反应原理综合题,主要考查水解平衡常数的应用、反应热的计算、化学反应速率和化学平衡、电极反应式的书写等相关知识,意在考查学生对水解平衡常数与电离平衡常数的转化、外界条件对化学平衡的影响、电化学等知识的掌握及应用能力。
【试题解析】
（1）CO2与足量NaOH溶液反应后溶液pH=13,CO2主要转化为C
;对于Na2CO3溶液,其水解常数
Kh=
=
=
得c（OH-）=
×
=1×10-4mol·L-1,c（H＋）=1×10-10mol·L-1,pH=10。
（2）①反应CH4（g）＋CO2（g）
2CO（g）＋2H2（g）的ΔH=[（413×4＋745×2）-（2×1075＋2×436）]kJ·mol-1=＋120kJ·mol-1。
A为容器恒容,B为恒压,容积可变,在B容器中随反应的进行容器的体积增大,相对容器A来说,相当于压强减小,平衡向正方向移动,容器B吸收的热量多。
②CH4和CO2在恒压下发生反应,优选温度为900℃的原因是,900℃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）负极是铝失电子,反应式为Al-3e-
Al3＋（或2Al-6e-
2Al3＋）;根据正极反应式:
6O2＋6e-
6
、6CO2＋6
3C2
＋6O2,反应前后O2的物质的量不变,其作用是催化剂;将正极、负极反应式合并得总反应式为2Al＋6CO2
Al2（C2O4）3。
答案:
（1）C
10
（2）①＋120kJ·mol-1 B
②900℃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
7.（2018·江苏高考·20）NOx（主要指NO和NO2）是大气主要污染物之一。
有效去除大气中的NOx是环境保护的重要课题。
（1）用水吸收NOx的相关热化学方程式如下:
2NO2（g）＋H2O（l）
HNO3（aq）＋HNO2（aq） ΔH=-116.1kJ·mol-1
3HNO2（aq）
HNO3（aq）＋2NO（g）＋H2O（l） ΔH=75.9kJ·mol-1
反应3NO2（g）＋H2O（l）
2HNO3（aq）＋NO（g）的ΔH= kJ·mol-1。
（2）用稀硝酸吸收NOx,得到HNO3和HNO2的混合溶液,电解该混合溶液可获得较浓的硝酸。
写出电解时阳极的电极反应式:
。
（3）用酸性（NH2）2CO水溶液吸收NOx,吸收过程中存在HNO2与（NH2）2CO生成N2和CO2的反应。
写出该反应的化学方程式:
。
（4）在有氧条件下,新型催化剂M能催化NH3与NOx反应生成N2。
①NH3与NO2生成N2的反应中
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