高考化学考试试题分类解析汇编化学反应中的能量变化.docx

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高考化学考试试题分类解析汇编化学反应中的能量变化

2012年高考化学试题分类解析汇编：

化学反应中的能量变化

1.［2012·江苏化学卷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

C解析：

本题属于化学反应与能量的考查范畴，虽然《2012年江苏考试说明》中没有提及“活化能”这一概念，但《选修四》课本第3页的绪言中就有这些内容，新课程标准中也有“活化能”这一概念。

看来高三复习一定注意要抓课本、抓基础，抓《考试说明》的同时，适当兼顾新课程标准，不能急功近利、顾此失彼。

2.［2012·安徽理综化学卷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：

下列有关说法正确的是

A．储氢、释氢过程均无能量变化

B．

、

均句有离子键和共介键

C．储氢过程中，

被氧化

D．释氢过程中，每消耗0.1mol

放出2.24L的

B【解析】本题以新的储氢方法为背景，综合考查化学反应与能量、化学键、氧化还原反应等知识，同时考查考生对接受、吸收、整合化学信息的能力。

化学反应过程中一定伴随着能量的变化，A项错误；NaHCO3、HCOONa均为离子化合物，含有离子键，在HCO－3、HCOO－中均含有共价键，B项正确；储氢过程中NaHCO3被还原，C项错误；D项没有说明气体所处的状态，错误。

3.［2012·浙江理综化学卷12］下列说法正确的是：

A．在100℃、101kPa条件下，液态水的气化热为40.69kJ·mol-1，则H2O（g）

H2O（l）的ΔH=40.69kJ·mol-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

C－C

C=C

C－H

H－H

键能/kJ·mol-1

348

610

413

436

则可以计算出反应

的ΔH为－384kJ·mol-1

D．常温下，在0.10mol·L-1的NH3·H2O溶液中加入少量NH4Cl晶体，能使NH3·H2O的电离度降低，溶液的pH减小

D解析：

A选项中，H2O（g）→H2O（l）是放出热量，则H2O（g）

H2O（l）的ΔH=－40.69kJ·mol-1。

A错；B选项中，难溶电解质MgCO3在溶液中的溶解平衡是建立在一定条件下的，溶度积是难溶解的固相与溶液中相应离子达到平衡时的离子浓度的乘积，只与温度有关。

在一定温度下，MgCO3达到溶解平衡状态时，是c（Mg2+）和c（CO32-）保持不变，不是相等，此时，Ksp（MgCO3）=c（Mg2+）×c（CO32-），25℃时Ksp=6.82×10-6，所以B错；C选项中，苯环上碳原子间的键是介于单键与双键之间的一种特殊的键，则反应

的焓变不能用C－C和C=C的键能来计算，C错；D选项，常温下，NH3·H2O溶液中存在着下列电离平衡：

NH3·H2O

NH4＋+OH―，加入少量NH4Cl晶体，由于同离子效应，使平衡向左（逆向）移动，抑制了NH3·H2O的电离，从而使NH3·H2O的电离度降低，溶液的pH减小，D正确。

4.［2012·重庆理综化学卷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、N-N为154，

则断裂1molN-H键所需的能量（KJ）是

A.194B.391C.516.D.658

C【考点】反应热的计算【详细解析】由图知N2H4（g）+O2（g）=N2（g）+2H20（g）△H=-534KJ/mol，可设断裂1molN-H键所需能量为xKJ，154KJ+4xKJ+500KJ-2752KJ=-534KJ可求得x=391，故选B。

5.［2012·全国大纲理综化学卷9］反应A+B→C（△H＜0）分两步进行①A+B→X（△H＞0）②X→C（△H＜0）下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是

D【解析】由反应A+B→C（△H＜0）分两步进行①A+B→X（△H＞0）②X→C（△H＜0）可以看出，A+B→C（△H＜0）是放热反应，A和B的能量之和C，由①A+B→X（△H＞0）可知这步反应是吸热反应，X→C（△H＜0）是放热反应，故X的能量大于A+B;A+B的能量大于C,X的能量大于C，答案：

D。

【考点】反应热的计算：

根据物质具有的能量进行计算：

△H=E（生成物的总能量）—E（反应物的总能量）

根据化学键数据（键能）进行计算：

△H=E（反应物化学键断裂吸收的总能量）—E（生成物化学键形成放出的总能量）

【点评】本题为图像题，主要考察了物质的能量分析应用，化学反应的能量变化、分析。

6.［2012·北京理综化学卷12］人工光合作用能够借助太阳能，用co,和H夕制备化学原料.下图是通过人工光合作用制备HCOOH的原理示意图，下列说法不正确的是

A.该过程是将太阳能转化为化学能的过程

B.催化剂a表面发生氧化反应，有O2产生

C.催化剂a附近酸性减弱，催化剂b附近酸性增强

D.催化剂b表面的反应是CO2+2H++2e一=HCOOH

解析：

由ＣＯ２和ＨＣＯＯＨ中碳元素的化合价变化可知，ＣＯ２应该在正极放电形成ＨＣＯＯＨ，由图示装置电子移动的方向可确定ｂ为正极，ａ为负极。

催化剂ａ表面：

２Ｈ２Ｏ—４ｅ＿＝４Ｈ＋＋Ｏ２↑。

答案：

Ｃ

7.［2012·海南化学卷13］（8分）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，回答下列问题：

（1）氮元素原子的L层电子数为；

（2）NH3与NaClO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N2H4反应生成N2和水蒸气。

已知：

①N2（g）+2O2（g）=N2H4

（1）△H1=-195kJ·mol-1

②

（1）+O2（g）=N2（g）+2H2O△H2=-534.2kJ·mol-1

写出肼和N2H4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

（1）+N2O4

（1）==3N2（g）+4H2O（g）△H=-1048.9kJ·mol-1

（4）2N2H4-4e-+4OH-==2N2+4H2O

【解析】

（1）N原子的原子结构示意图为：

，故其L层上有5个电子；

（2）NH3+NaClO——N2H4，根据元素守恒还应生成NaCl和H2O，观察法可配平方程式为2NH3+NaClO==N2H4+NaCl+H2O；

（3）肼与N2O4反应生成N2和水蒸气：

2N2H4+N2O4==3N2+4H2O，观察已知的两个热方程式可知，②×2-①得：

2N2H4

（1）+N2O4

（1）==3N2（g）+4H2O（g）△H=△H2×2-△H1==-1048.9kJ·mol-1

（4）“肼—空气燃料电池是一种碱性电池”中O2在正极反应，故负极是肼发生反应：

2N2H4-4e-+4OH-==2N2+4H2O。

8.［2012·浙江理综化学卷27］（15分）物质（t-BuNO）2在正庚烷溶剂中发生如下反应：

（t-BuNO）2

2（t-BuNO）。

（1）当（t-BuNO）2的起始浓度（c0）为0.50mol·L-1时，实验测得20℃时的平衡转化率（α）是65%。

列式计算20℃时上述反应的平衡常数K=。

（2）一定温度下，随着（t-BuNO）2的起始浓度增大，其平衡转化率（填“增大”、“不变”或“减小”）。

已知20℃时该反应在CCl4溶剂中的平衡常数为1.9，若将反应溶剂正庚烷改成CCl4，并保持（t-BuNO）2起始浓度相同，则它在CCl4溶剂中的平衡转化率（填“大于”、“等于”或“小于”）其在正庚烷溶剂中的平衡转化率。

（3）实验测得该反应的ΔH=50.5kJ·mol-1，活化能Ea=90.4kJ·mol-1。

下列能量关系图合理的是。

（4）该反应的ΔS0（填“＞”、“＜”或“＝”）。

在（填“较高”或“较低”）温度下有利于该反应自发进行。

（5）随着该反应的进行，溶液的颜色不断变化，分析溶液颜色与反应物（或生成物）浓度的关系（即比色分析），可以确定该化学反应的速率。

用于比色分析的仪器是。

A．pH计B．元素分析仪C．分光光度计D．原子吸收光谱仪

（6）通过比色分析得到30℃时（t-BuNO）2浓度随时间的变化关系如下图所示，请在同一图中绘出t-BuNO浓度随时间的变化曲线。

解析：

（1）物质t-BuNO）2是2-甲基2-亚硝基丙烷二聚体。

在正庚烷溶剂中会部分分解为

t-BuNO（2-甲基2-亚硝基丙烷），反应：

（t-BuNO）2

2（t-BuNO）。

对于这种物质没有学

过，用这样的形式来表示的反应也没有见到过，很陌生，这就给解题增加了理解上的难度。

其实这就是一个普通的分解反应，一个可逆反应，只要按常规的化学平衡三段式方法解题就

可求得20℃时平衡常数。

（t-BuNO）2

2（t-BuNO）

c00.50

c转-x-2x

c平0.5-x2x

已知20℃时（t-BuNO）2的平衡转化率α=解得X=0.325mol·L-1

由于分解反应的反应物和生成物各只有一种，因此也可以用下列方法来求平衡常数：

已知20℃时（t-BuNO）2的平衡转化率α=65%，则

（t-BuNO）2

2（t-BuNO）

平衡时：

C0（1-α）2c0α

平衡常数

（2）一定温度下，随着（t-BuNO）2的起始浓度增大，即增加反应物（t-BuNO）2的浓度，虽然平

衡向正反应方向移动，但由于（t-BuNO）2的起始浓度增大，其平衡转化率是减小的。

保持温度20℃不变，保持（t-BuNO）2起始浓度相同，平衡转化率越小，K值越小。

已知该反应在CCl4溶剂中的平衡常数为1.9，则（t-BuNO）2它在CCl4溶剂中的平衡转化率小于其在正庚烷溶剂中的平衡转化率。

（3）由实验测得该反应的ΔH=50.5kJ·mol-1，可知该反应是吸热反应，则反应物的总能量

低于生成物的总能量。

可排除能量关系图B和C，又依据活化能Ea=90.4kJ·mol-1，Ea－ΔH<50.5kJ·mol-1,能量关系图A中,Ea－ΔH.>50.5kJ·mol-1,Ea与ΔH的比例不对。

而能量关系图D是合理的。

（4）由于该反应是一个分解反应，所以是一个混乱度增加（熵增）的反应，ΔS＞0；而该反应又是一个吸热反应，ΔH＞0，所以该反应应在较高温度下有利于自发进行。

（5）现代化学分析中，常借助一些仪器来分析化学物质的组成，用元素分析仪确定物质中是否含有C、H、O、N、S、Cl、Br等元素；用红外光谱仪确定物质中是否存在某些有机原子团；用原子吸收光谱仪确定物质中含有哪些金属元素；用用于比色分析的分光光度计测定溶液颜色深浅，分析溶液颜色与反应物（或生成物）浓度的关系（即比色分析），从而可以确定该化学反应的速率；pH计是测定溶液pH的仪器。

（6）在图中绘出t-BuNO浓度随时间的变化曲线：

先从图中30℃时（t-BuNO）2浓度随时间的变

化关系曲线上，分别查得1min、3min、4.5min、8min等时刻时（t-BuNO）2的浓度，然后按

（t-BuNO）2

2（t-BuNO）

c00.050

c转-x-2x

c某时刻0.5-x2x

求出1min、3min、4.5min、8min等时（t-BuNO）的浓度，最在图上找出相应的点，连成平滑

曲线即可（见答案）。

答案：

（15分）

（1）

（2）减小小于

（3）D

（4）＞较高

（5）C

（6）

9.［2012·广东理综化学卷31］（16分）碘在科研与生活中有重要应用。

某兴趣小组用0.50mol·L-1KI、0.2％淀粉溶液、0.20mol·L-1K2S2O8、0.10mol·L-1Na2S2O3等试剂，探究反应条件对化学反应速率的影响。

已知：

向KI、Na2S2O3与淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液，当溶液中的__________耗尽后，溶液颜色将由无色变成为蓝色。

为确保能观察到蓝色，S2O32—与S2O82—初始的物质的量需满足的关系为：

n（S2O32—）：

n（S2O82—）_______。

Na2S2O3，<2

为探讨反应物浓度对化学反应速率的影响，设计的实验方案如下表：

表中Vx=__2__mL，理由是___________________。

保证反应物K2S2O8浓度改变，而其他的不变，才到达实验目的。

已知某条件下，浓度c（S2O82—）～反应时间t的变化曲线如图13，若保持其他条件不变，请在答题卡坐标图中，分别画出降低反应温度和加入催化剂时c（S2O82—）～t的变化曲线示意图（进行相应的标注）

碘也可用作心脏起搏器电源—锂碘电池的材料。

该电池反应为：

2Li（s）+I2（s）=2LiI（s）△H

已知：

4Li（s）+O2（g）=2Li2O（s）△H1

4LiI（s）+O2（g）=2I2（s）+2Li2O（s）△H2

则电池反应的△H=_______________；碘电极作为该电池的___________极。

（△H1-△H2）/2;负极

10.［2012·天津理综化学卷7］（14分）X、Y、Z、M、G五种元素分属三个短周期，且原子序数依次增大。

X、Z同主族，可形成离子化合物ZX；Y、M同主族，可形成MY2、MY3两种分子。

请回答下列问题：

⑴Y在元素周期表中的位置为________________。

⑵上述元素的最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是_______________（写化学式），非金属气态氢化物还原性最强的是__________________（写化学式）。

⑶Y、G的单质或两元素之间形成的化合物可作水消毒剂的有___________（写出其中两种物质的化学式）。

⑷X2M的燃烧热ΔH＝－akJ·mol－1，写出X2M燃烧反应的热化学方程式：

_____________________________________________________________________。

⑸ZX的电子式为___________；ZX与水反应放出气体的化学方程式为___________________________。

⑹熔融状态下，Z的单质和FeG2能组成可充电电池（装置示意图如下），反应原理为：

2Z+FeG2

Fe+2ZG

放电时，电池的正极反应式为__________________________：

充电时，______________（写物质名称）电极接电源的负极；

该电池的电解质为___________________。

该题考察物质结构元素周期律、热化学方程的书写、电化学等基本理论知识。

由已知条件首先推断X、Y、Z、M、G元素分别为H、O、Na、S、Cl。

Y第2周期VIA

最高价氧化物对应水化物酸性最强的是HClO4，非金属性越弱，气态氢化物还原性越强，气态氢化物还原性最强的是H2S

Y的单质O3、G的单质Cl2、二者形成的ClO2可作消毒剂

根据燃烧热的含义，写H2S燃烧的热化学方程式生成物应该生成SO2,

2H2S（g）+3O2（g）=2SO2（g）+2H2O（l）,△H=-2aKJ·mol-1

（5）

，

（6）2Na+FeCl2

Fe+NaCl,放电时正极发生还原反应，应该是Fe2+得电子，电极反应式为

。

充电时原电池的负极材料Na接电源的负极。

该电池的电解质为B-Al2O3

11.［2012·天津理综化学卷10］（14分）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：

⑴上述反应的化学平衡常数表达式为___________________________。

⑵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”）。

⑶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℃

主要成份

WO3W2O5WO2W

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____________________________________。

⑷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

W（s）+2H2O（g）；ΔH＝－137.9kJ·mol－1

则WO2（s）

WO2（g）的ΔH＝______________________。

⑸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

该题考查化学平衡常数表达式、化学平衡的移动原理、反应热的计算、转化率计算。

根据反应方程

，注意的是WO3和W都是固体，不写入平衡常数表达式。

所以

达平衡时H2与水蒸气的体积比2:

3，消耗的H2体积为3，所以H2的平衡转化率为3/（2+3）=60%。

温度升高，H2与水蒸气的体积比减小说明平衡向右移动，正反应吸热。

第一阶段的方程：

2WO3+H2=W2O5+H2O，第二阶段方程：

W2O5+H2=2WO2+H2O

第三阶段方程：

WO2+2H2=W+2H2O所以三个阶段消耗H2的物质量之比为1:

1:

4

利用盖斯定律可计算△H=+203.9KJ.mol-1.

根据可逆反应原理I2可以循环使用，WI4是在灯丝上分解，生成的W沉积在灯丝上，选a、b。

12.［2012·北京理综化学卷26］（12分）用

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:

已知:

Ⅰ反应A中，4molHCI被氧化，放出115.6kJ的热量。

Ⅱ

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，

中

H—O键比HCl中H—Cl键（填“强”或“若”）_______________。

（2）对于反应A，下图是4种投料比[n（HCl）：

，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HCI平衡转化率时，对应的反应温度与投

料比的关系是_________________.

⑧投料比为2:

1、温度为400℃时，平衡混合气中

的物质的量分数是_______________.

【答案】⑴①

（1分）②4HCl（g）+O2（g）

2Cl2（g）+2H2O（g）△H=—115.6kJ/mol（2分）

③32（2分）强（2分）

⑵①4:

1（1分）②投料比越高，对应的反应温度越低（2分）③30.8%（2分）

【解析】解析：

（１）由题给条件可知，4molHCl被氧化，放出热量为115.6KJ，可知∆H=—115.6KJ/mol；由∆H=—（生成物键能之和—反应物键能之和）可得，E（H—O）—E（H—Cl）=〔115.6+（498—（２×２４３））/4=31.9，键能越大化学键越稳定越强，所以水中的H—O键比氯化氢中H—Cl强。

（2）在其他条件不变时，O2的量越大，HCl的转化率越大，由此可确定a为6:

1，b为4:

1，c为2:

1，d为1:

1；由图可知，当HCl的转化率相同时，温度由低到高的顺序是bcd，由此可确定温度与投料比的关系是：

投料比越高温度越高；由图可读出投料比2:

1，温度400℃时，HCl的转化率为80%，由此可建立三段式：

n（起）2100

△n1.60.40.80.8

n（平）0.40.60.80.8

所以平衡混合气中Cl2的物质的量分数=0.8/（0.4+0.6+0.8+0.8）=0.308。

13.［2012·新课程理综化学卷27］（14分）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（△H）分别为—890.3KJ·mol-1、—285.8KJ·mol-1、—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）　△H=+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（12～13）（填“＜”、“＞”或“＝”），原因是。

【答案】：

（1）MnO2+4HCl（浓）

MnCl2+2H2O+Cl2↑；

（2）5