《精品》高考真题和模拟题分项汇编化学专题07 化学反应中的能量变化解析版.docx
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《精品》高考真题和模拟题分项汇编化学专题07化学反应中的能量变化解析版
专题 07化学反应中的能量变化
2019 年高考真题
1．[2019江苏]氢气与氧气生成水的反应是氢能源应用的重要途径。
下列有关说法正确的是
A．一定温度下，反应2H2（g）+O2（g）2H2O（g）能自发进行，该反应的ΔH<0
B．氢氧燃料电池的负极反应为O2+2H2O+4e−
4OH−
C．常温常压下，氢氧燃料电池放电过程中消耗11.2 L H2，转移电子的数目为6.02×1023
D．反应 2H2（g）+O2（g）2H2O（g）的 ΔH 可通过下式估算：
ΔH=反应中形成新共价键的键能之和−反应中断裂旧共价键的键能之和
【答案】A
【解析】A.体系能量降低和混乱度增大都有促使反应自发进行的倾向，该反应属于混乱度减小的
反应，能自发说明该反应为放热反应，即∆H<0，故 A 正确；
B.氢氧燃料电池，氢气作负极，失电子发生氧化反应，中性条件的电极反应式为：
2H2 −4e− =4H+，
故 B 错误；
C.常温常压下，Vm≠22.L/mol，无法根据气体体积进行微粒数目的计算，故 C 错误；
D.反应中，应该如下估算：
∆H=反应中断裂旧化学键的键能之和− 反应中形成新共价键的键能之
和，故 D 错误；
故选 A。
2．[2019 新课标Ⅱ节选]环戊二烯（
回答下列问题：
）是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。
（1）已知：
（g）
（g）+H2（g）
ΔH1=100.3 kJ·mol −1 ①
H2（g）+ I2（g）
2HI（g）
ΔH2=−11.0 kJ·mol −1 ②
对于反应：
（g）+ I2（g） （g）+2HI（g） ③ ΔH3=___________kJ·mol −1。
【答案】
（1）89.3
【解析】
（1）根据盖斯定律①− ②，可得反应③的 ΔH=89.3kJ/mol；
答案：
89.3；
1
3．[2019 新课标Ⅲ节选]近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增
长。
因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。
回答下列问题：
（2）Deacon 直接氧化法可按下列催化过程进行：
CuCl2（s）=CuCl（s）+
1
2
Cl2（g） ΔH1=83 kJ·mol− 1
CuCl（s）+
1 1
2 2
CuO（s）+2HCl（g）=CuCl2（s）+H2O（g）ΔH3=− 121 kJ·mol− 1
则 4HCl（g）+O2（g）=2Cl2（g）+2H2O（g）的 ΔH=_________ kJ·mol− 1。
【答案】
（2）
（0.42） 2 ⨯ （0.42） 2
（1- 0.84）4 ⨯ （1- 0.21）c
0
【解析】 2）根据盖斯定律知， 反应 I+反应 II+反应 III）×2 得 4HCl（g） + O2 （g） = 2Cl 2 （g） + 2H 2O（g）
（（
∆H=（∆H1+∆H2+∆H3）×2=− 116kJ·mol− 1。
4．[2019 北京节选]氢能源是最具应用前景的能源之一，高纯氢的制备是目前的研究热点。
（1）甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。
①反应器中初始反应的生成物为 H2 和 CO2，其物质的量之比为 4∶1，甲烷和水蒸气反应的方程式
是______________。
②已知反应器中还存在如下反应：
i.CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）ΔH1
ii.CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）ΔH2
iii.CH4（g）=C（s）+2H2（g）ΔH3
……
iii 为积炭反应，利用 ΔH1 和 ΔH2 计算 ΔH3 时，还需要利用__________反应的 ΔH。
【答案】
（1）① CH4 + 2H2O= 4H2 + CO2②C（s）+CO2（g）=2CO（g）
【解析】
（1）①由于生成物为 H2 和 CO2，其物质的量之比为 4：
1，反应物是甲烷和水蒸气，因而
反应方程式为 CH4 + 2H2O= 4H2 + CO2；
②ⅰ− ⅱ可得 CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）,设为ⅳ，用ⅳ− ⅲ可得 C（s）+CO2（g）=2CO（g），因为还
需利用 C（s）+CO2（g）=2CO（g）反应的焓变。
5．[2019 天津节选]多晶硅是制作光伏电池的关键材料。
以下是由粗硅制备多晶硅的简易过程。
2
回答下列问题：
Ⅰ．硅粉与 HCl 在 300℃时反应生成1mol SiHCl 气体和 H ，放出 225kJ 热量，该反应的热化学方程
32
式为________________________。
SiHCl 的电子式为__________________。
3
Ⅱ．将 SiCl 氢化为 SiHCl 有三种方法，对应的反应依次为：
43
（g ）+ H （g ）噲 ?
?
SiHCl （g ）+ HCl （g ） ∆H > 0
① SiCl
4
垐
2 3 1
（g ）+ Si （s ）噲 ?
?
4SiHCl （g ） ∆H < 0
② 3SiCl （g ）+ 2H
4
2
垐
3 2
（g ）+ Si （s ）+ HCl （g ）噲 ?
?
3SiHCl （g ） ∆H
③ 2SiCl （g ）+ H
4
2
垐
3
3
（4）反应③的 ∆H = ______（用 ∆H ，∆H 表示）。
温度升高，反应③的平衡常数 K ______（填“增大”、
312
“减小”或“不变”）。
【答案】Ⅰ． Si （s ）+ 3HCl （g ） 300℃ SiHCl （g ）+ H （g ）
32
∆H = -225kJ ⋅ mol-1
Ⅱ．（4） ∆H 2 - ∆H1
减小
【解析】
【分析】
I.书写热化学方程式时一定要标注出各物质的状态，要将热化学方程式中焓变的数值与化学计量数
对应。
本题的反应温度需要标注为条件；
II.（4）此问是盖斯定律的简单应用，对热化学方程式直接进行加减即可。
【详解】I.参加反应的物质是固态的 Si、气态的 HCl，生成的是气态的 SiHCl3 和氢气，反应条件是
300℃，配平后发现 SiHCl3 的化学计量数恰好是 1，由此可顺利写出该条件下的热化学方程式：
Si（s）+3HCl（g）SiHCl3（g）+H2（g） ∆H=− 225kJ·mol− 1；SiHCl3 中硅与 1 个 H、3 个 Cl 分别形
3
．．．
成共价单键，由此可写出其电子式为：
，注意别漏标 3 个氯原子的孤电子对；
II.（4）将反应①反向，并与反应②直接相加可得反应③，所以∆H3=∆H2− ∆H1，因∆H2<0、∆H1>0，所以∆H3
必小于 0，即反应③正反应为放热反应，而放热反应的化学平衡常数随着温度的升高而减小。
2019 届高考模拟试题
6．[2019· 北京市市昌平区高三二模]工业制氢气的一个重要反应是：
CO（g） +H2O（g）== CO2（g）+H2（g）。
已知在 25℃时：
①C（s）+ O2（g）CO（g）ΔH1＝−111kJ·mol− 1
②H2（g）+ O2（g）== H2O（g）ΔH2＝−242kJ·mol− 1
③C（s）+O2（g） == CO2（g）ΔH3＝−394kJ·mol− 1
下列说法不正确的是
A．25℃时，CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g） ΔH＝−41 kJ·mol−1
B．增大压强，反应①的平衡向逆反应方向移动，平衡常数 K 减小
C．反应①达到平衡时，每生成 1 mol CO 的同时生成 0.5 mol O2
D．反应②断开 2mol H2 和 1 mol O2 中的化学键所吸收的能量比形成 4 mol O−H 键所放出的能量少 484 kJ
【答案】B
【解析】A.根据盖斯定律③－②－①得 CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）ΔH＝−41kJ· mol−1，故 A 正确；
B.平衡常数只与温度有关，增大压强 K 不变，故 B 错误；
C. 反应①，每生成 1molCO 的同时生成 0.5molO2，说明正逆反应速率相等，达到平衡状态，故 C 正确；
D. 焓变=反应物的键能之和−生成物的键能之和，因此反应②断开 2molH2 和 1molO2 中的化学键所吸收的能
量比形成 4molO−H 键所放出的能量少 484kJ，故 D 正确；选 B。
7．[2019· 安徽省蚌埠市高三第一次质量监测]下列四幅图示所表示的信息与对应的叙述相符的是
A．图 1 表示 H2 与 O2 发生反应过程中的能量变化，则 H2 的燃烧热为 241.8kJ·mol−1
4
B．图 2 表示某吸热反应分别在有、无催化剂的情况下反应过程中的能量变化
C．图 3 表示一定条件下 H2 和 Cl2 生成 HCl 的反应热与途径无关，则
1
H2+
3
D．图 4 表示压强对可逆反应 2A（g）+2B（g）
3C（g）+D（s）的影响，乙的压强大
【答案】C
【解析】A.图 1 所示反应生成的水呈气态，燃烧热要求可燃物为 1mol，生成的水为液态，所以 A 项错误；
B.图 2 所示反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，所给反应为放热反应，B 项错误；
C.据盖斯定律，反应热与途径无关，只与反应的始态和终态有关，C 项正确；
D.注意物质 D 为固体，所以该反应是正向气体分子数减小的反应，压强改变时平衡要发生移动，A 的体积
分数最终一定不相等，D 项错误；
所以答案选择 C 项。
【点睛】
燃烧热的概念，强调可燃物是 1mol，强调必须生成在 25℃、101kPa 下最稳定的物质，如水为液态、如 C
元素要生成 CO2、S 元素要生成 SO2、N 要生成 N2 等。
8．[2019· 天津市部分区高三质量调查]汽车尾气无害化处理反应为 2NO（g）+2CO（g） N2（g）+2CO2（g） ΔH＜0。
下列说法正确的是
A．升高温度可使该反应的正反应速率增大，逆反应速率减小
B．增大压强，可以使 NO 和 CO 完全转为为无污染的 N2 和 CO2，而消除污染
C．该反应反应物总能量小于生成物总能量
D．使用高效催化剂可降低反应的活化能，增大活化分子百分数，反应速率增大
【答案】D
【解析】
【分析】
A. 升高温度可使该反应的正、逆反应速率均增大；
B. 增大压强，可以使 NO 和 CO 的可逆反应正向进行，无法完全生成 N2 和 CO2；
C. 反应为放热反应，则反应物总能量大于生成物总能量；
D. 使用高效催化剂可降低反应的活化能，增大活化分子百分数，增大有效碰撞的几率；
【详解】
A. 升高温度可使该反应的正、逆反应速率均增大，A 错误；
B. 增大压强，可以使 NO 和 CO 的可逆反应正向进行，无法完全生成 N2 和 CO2，B 错误；
C. 该反应为放热反应，则反应物总能量大于生成物总能量，C 错误；
5
D. 使用高效催化剂可降低反应的活化能，增大活化分子百分数，增大有效碰撞的几率，使反应速率增大，
D 正确；
答案为 D。
9．[2019· 上海市崇明区高三下学期等级考试二模]根据热化学方程式 N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）+92kJ，下列有
关图像和叙述中正确的是
A．
B．
C．向密闭容器中通入 1mol 氮气和 3mol 氢气发生反应放出 92kJ 的热量
D．形成 1mol 氮氮键和 3mol 氢氢键所放出的能量比拆开 6mol 氮氢键所吸收的能量多 92kJ
【答案】B
【解析】A、依据化学反应方程式：
N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）+92kJ，反应是放热反应，依据能量守恒，反应物
总能量大于生成物总能量，故 A 错误；
B、已知：
N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）+92kJ，反应是放热反应，依据能量守恒，反应物总能量大于生成物总能量，
1 mol N2（g）和 3 mol H2（g）的能量之和高于 2 mol NH3 （g）的能量，故 B 正确；
C、反应是可逆反应不能进行彻底，向密闭容器中通入 1mol 氮气和 3mol 氢气发生反应，放出的热量小于 92.4
kJ，故 C 错误；
D、已知：
N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）+92kJ，正反应是放热反应，则逆反应为吸热反应，即形成 1mol 氮氮键和
3mol 氢氢键所放出的能量比拆开 6mol 氮氢键所吸收的能量少 92kJ，故 D 错误。
故选 B。
【点睛】本题考查了热化学方程式的应用，反应能量变化的分析判断，理解焓变含义，可逆反应的分析是
解题关键。
10．[2019· 四川省攀枝花市高三下学期第三次统考]我国科学家使用双功能催化剂（能吸附不同粒子）催化水煤
6
气变换反应：
CO（g）＋H2O（g）＝CO2（g）＋H2（g） ΔH＜0，在低温下获得高转化率与高反应速率。
反应过
程示意图如下：
下列说法正确的是
A．图示显示：
起始时的 2 个 H2O 最终都参与了反应
B．过程Ⅰ、过程Ⅱ均为放热过程
C．过程Ⅲ只生成了极性共价键
D．使用催化剂降低了水煤气变换反应的 ΔH
【答案】A
【解析】A．根据反应过程示意图，过程Ⅰ中1 个水分子中的化学键断裂，过程Ⅱ另一个水分子中的化学键
断裂的过程，过程Ⅲ中形成了新的水分子，因此起始时的 2 个 H2O 最终都参与了反应，A 项正确；
B．根据反应过程示意图，过程Ⅰ、Ⅱ中水分子中的化学键断裂的过程，为吸热过程，B 项错误；
H
C．过程Ⅲ中 CO、氢氧原子团和氢原子形成了二氧化碳、水和氢气， 2 中的化学键为非极性键，C 项错误；
D．催化剂不能改变反应的
，D 项错误；答案选 A。
【点睛】
值得注意的是 D 选项，催化剂只能降低活化能，改变化学反应速率，不能改变反应的热效应。
11．[2019· 浙江省杭州市第二中学高三第二学期选考]肼（N2H4）在不同条件下分解产物不同，200℃时在 Cu
表面分解的机理如图。
已知 200℃时：
反应Ⅰ：
3N2H4（g）=N2（g）+4NH3（g） ΔH1=−32.9 kJ·mol−1；反应Ⅱ：
N2H4（g）+H2（g）2NH3（g）ΔH2=−41.8 kJ·mol−1
下列说法不正确的是
A．图所示过程①是放热反应
B．反应Ⅱ的能量过程示意图如图所示
C．断开 3 mol N2H4（g）的化学键吸收的能量大于形成 1 molN2（g）和 4 mol NH3（g）的化学键释放的能量
D．200℃时，肼分解生成氮气和氢气的热化学方程式为 N2H4（g）=N2（g）+2H2（g）ΔH=+50.7 kJ·mol−1
【答案】C
7
【解析】A.过程①是 N2H4 分解生成 N2 和 NH3，已知热化学方程式 I
H 为负值，所以图示过程①为放热
反应，故 A 正确；
B.反应Ⅱ是放热反应，能量过程示意图正确，故 B 正确；
C.放热反应中，反应物的化学键的键能之和小于生成物的化学键的键能之和，故C 错误；
D.根据盖斯定律：
（I）−2×（II）得 N2H4（g）=N2（g）+2H2（g
H=−32.9kJ·mol−1−2×（−41.8kJ·mol−1）
=+50.7kJ·mol−1，故 D 正确。
故选 C。
12．[2019· 北京市门头沟区高三 3 月一模]中国化学家研究的一种新型复合光催化剂[碳纳米点（CQDs）/氮化碳
（C3N4）纳米复合物]可以利用太阳光实现高效分解水，其原理如图所示。
下列说法正确的是
A．C3N4 中 C 的化合价为 −4
B．反应的两个阶段均为吸热过程
C．阶段Ⅱ中，H2O2 既是氧化剂，又是还原剂
D．通过该反应，实现了化学能向太阳能的转化
【答案】C
【解析】A. 依据化合物中化合价代数和为 0，因 C3N4 中 N 的化合价为−3 价，所以 C 的化合价为+4，A 项
错误；
B. 阶段 II 过氧化氢分解生成氧气和水的过程为放热反应，B 项错误；
C. 阶段Ⅱ中，H2O2 发生歧化反应，既是氧化剂，又是还原剂，C 项正确；
D. 利用太阳光实现高效分解水的反应，实现了太阳能向化学能的转化，D 项错误；
答案选 C。
13．[2019· 山西省运城市高三高考适应性测试] “低碳经济”备受关注，CO2 的排集、利用与封存成为科学家
研究的重要课题。
（1）将一定量的 CO2（g）和 CH4（g）通入一恒容密闭容器中发生反应
CO2（g）+CH4（g）2CO（g）+2H2（g）
8
①已知 CH4（g）+2O2（g）===CO2（g）+2H2O（g） H1=－802kJ· mol－1
CO（g）+1/2O2（g）===CO2（g）ΔH2=－283kJ·mol－1
CO（g）+H2O（g）===CO2（g）+H2（g）
3=－41kJ·mol－1
则反应 CO2（g）+CH4（g）2CO（g）+2H2（g）的△H=___________。
（2）为了探究反应 CO2（g）+CH4（g）2CO（g）+2H2（g）的反应速率和平衡。
起始时，向恒容密闭容器中通
入 CO2 与 CH4，使其物质的量浓度均为 1.0mol·L－1
①平衡时，根据相关数据绘制出两条反应速率与浓度关系曲线（如图）：
v 正（CO2）和 v 逆（CO），则与
v 正（CO2）相对应的是图中曲线___________（填“甲”或“乙”）；该反应达到平衡后，某一时刻降低温
度反应重新达到平衡，则此时曲线甲对应的平衡点可能为___________（填“D”“E”或“F”），判断的
理由______________________。
v
②又测得 CH4 的平衡转化率与温度及压强的关系如图，当压强为 P2 时，在 y 点：
（正）_______v（逆）
（选填“大于”、“小于”或“等于”）；压强 p1___________p2（选填“大于”、 “小于”或“等于”），原因是
___________；若 p2=6MPa，则 T℃时该反应的平衡常数 Kp=___________MPa2（用平衡分压代替平
衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）。
【答案】
（1）+248kJ/mol
（2）①乙E降温反应速率减小，又降温平衡逆向移动，CO 浓度减小，所以为 E 点
②大于小于温度一定时，加压平衡逆移，CH4 转化率减小，所以 p2 大16
【解析】
【分析】
（1）①利用盖斯定律解题；
（2）①根据平衡点确定，当达到平衡时正逆速率比等于化学计量数之比，根据图可知，反应平衡时图中对
应的点应为 A 和 F 点；降温后，反应速率减小，平衡逆向移动，甲烷的浓度会增大，据此判断；
②压强为 P2 时，在 y 点反应未达到平衡，在 x 点达到平衡，则反应正向移动，所以 v（正）大于 v（逆）；
该反应正反应为体积增大的方向，压强越大，CH4 的转化率越小，已知相同温度下，P1 条件下的转化率大
9
于 P2，则 P1 小于 P2；在 y 点对应温度下的甲烷的平衡转化率为 50%，列三行式计算 Kp。
【详解】
（1）①ⅠCH4（g）+2O2（g）===CO2（g）+2H2O（g） H1=－802kJ· mol－1
Ⅱ CO（g）+1/2O2（g）===CO2（g）ΔH2=－283kJ· mol－1
Ⅲ CO（g）+H2O（g）===CO2（g）+H2（g）
3=－41kJ· mol－1
利用盖斯定律：
Ⅰ−Ⅱ×4+Ⅲ×2，得 CO2（g）+CH4（g）
2CO（g）+2H2（g） △H=+248KJ/mol
答案：
+248KJ/mol
v
（2）①反应：
CO2（g）+CH4（g）2CO（g）+2H2（g）△H=+248KJ/mol 平衡时图中对应的点应为 A 和 F 点，
当达到平衡时正逆速率比等于化学计量数之比 v 正（CO2）：
逆（CO）=1:
2，确定 v 正（CO2）相对应的是图中曲线乙；
降温后，反应速率减小，平衡逆向移动，甲烷的浓度会增大，据此判断曲线甲对应的平衡点可能为E；
答案：
乙E降温反应速率减小，又降温平衡逆向移动，CO 浓度减小，所以为 E 点
②压强为 P2 时，在 y 点反应未达到平衡，在 x 点达到平衡，则反应正向移动，所以 v（正）大于 v（逆）；
该反应正反应为体积增大的方向，压强越大，CH4 的转化率越小，已知相同温度下，P1 条件下的转化率大
于 P2，则 P1 小于 P2；
在 p2 对应温度下的甲烷的平衡转化率为 50%，列三行式计算。
CO2（g）+CH4（g）2CO（g）+2H2（g）
起始（mol/L） 1.01.000
转化（mol/L） 0.50.511
平衡（mol/L） 0.50.511
n（平衡） =0.5+0.5+1+1=3mol
总
p2=6MPa：
各种气体平衡后对应压强：
CO2（g）与 CH4（g）的分压均为 6×0.5/3=1Mpa；CO 和 H2 的分压均
为：
6×1/3=2Mpa；
所以平衡常数 Kp==16；
答案：
大于小于温度一定时，加压平衡逆移，CH4 转化率减小，所以 p2 大16
【点睛】
本题考查化学平衡图象、影响化学平衡的因素、化学平衡常数，易错点第
（2）题第①小题的图像分析和第
②小题平衡常数的计算。
14．[2019· 山东省德州市高三下学期模拟]工业上用氢气合成氨气的原理为:
N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）
10
ΔH＜0
（1）用太阳能分解水制备 H2 是一项新技术，其过程如下
已知:
2H2O（g）=2H2（g）＋O2（g） ΔH＝＋483.6kJ· mol－１；2Fe3O4（s）=6FeO（s）＋O2（g） ΔH＝＋
313.8kJ·mol－１
①过程Ⅱ的热化学方程式是____________________________________.
②整个过程中，Fe3O4 的作用是________________________.
（2）在 2L 密闭容器中通入 3molH2 和１molN2，测得不同温度下，NH3 的产率随时间变化如图所示。
①下列有关说法正确的是________________。
A 由 b 点到 c 点混合气体密度逐渐增大
B 达到平衡时，2v 正（H2）＝3v 逆（NH3）
C 平衡时，通入氩气平衡正向移动
D 平衡常数，ka＜kb＝kc
②T1 温度时，0~15min 内 v（H2）＝___________ mol·L－１·min－１。
③已知:
瞬时速率表达式 v 正＝k 正 c3（H2）c（N2），v 逆＝k 逆 c2（NH3）（k 为速率常数，只与温度有关）.温度
由 T1 调到 T2，活化分子百分率
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