2013高考化學 必考題型早知道 專題五 化學能與熱能 新人教版

專題五化學能與熱能 12012·江蘇化學，4某反應的反應過程中能量變化如圖所示(圖中E1表示正反應的活化能，E2表示逆反應的活化能)。下列有關(guān)敘述正確的是()A該反應為放熱反應B催化劑能改變該反應的焓變C催化劑能降低該反應的活化能D逆反應的活化能大于正反應的活化能2. 2012·大綱全國理綜，9反應ABC(H<0)分兩步進行：ABX(H>0)，XC(H<0)。下列示意圖中，能正確表示總反應過程中能量變化的是()3. 2012·重慶理綜，12肼(H2NNH2)是一種高能燃料，有關(guān)化學反應的能量變化如圖所示。已知斷裂1 mol化學鍵所需的能量(kJ)：NN為942、OO為500、NN為154，則斷裂1 mol NH鍵所需的能量(kJ)是()A194 B. 391 C. 516 D. 6584. 2012·北京理綜，26用Cl2生產(chǎn)某些含氯有機物時會產(chǎn)生副產(chǎn)物HCl。利用反應A，可實現(xiàn)氯的循環(huán)利用。反應A：4HClO22Cl22H2O(1)已知：.反應A中，4 mol HCl被氧化，放出115.6 kJ的熱量。.H2O的電子式是_。反應A的熱化學方程式是_。斷開1 mol HO鍵與斷開1 mol HCl鍵所需能量相差約為_kJ，H2O中HO鍵比HCl中HCl鍵(填“強”或“弱”) _。(2)對于反應A，下圖是在4種投料比n(HCl)n(O2)，分別為11、21、41、61下，反應溫度對HCl平衡轉(zhuǎn)化率影響的曲線。曲線b對應的投料比是_。當曲線b、c、d對應的投料比達到相同的HCl平衡轉(zhuǎn)化率時，對應的反應溫度與投料比的關(guān)系是_。投料比為21、溫度為400 時，平衡混合氣中Cl2的物質(zhì)的量分數(shù)是_。52012·課標全國理綜，27光氣(COCl2)在塑料、制革、制藥等工業(yè)中有許多用途，工業(yè)上采用高溫下CO與Cl2在活性炭催化下合成。(1)實驗室中常用來制備氯氣的化學方程式為_ _。(2)工業(yè)上利用天然氣(主要成分為CH4)與CO2進行高溫重整制備CO，已知CH4、H2和CO的燃燒熱(H)分別為890.3 kJ·mol1、285.8 kJ·mol1和283.0 kJ·mol1，則生成1 m3(標準狀況)CO所需熱量為_；(3)實驗室中可用氯仿(CHCl3)與雙氧水直接反應制備光氣，其反應的化學方程式為_；(4)COCl2的分解反應為COCl2(g)=Cl2(g)CO(g)H108 kJ·mol1。反應體系達到平衡后，各物質(zhì)的濃度在不同條件下的變化狀況如下圖所示(第10 min到14 min的COCl2濃度變化曲線未示出)：計算反應在第8 min時的平衡常數(shù)K_；比較第2 min反應溫度T(2)與第8 min反應溫度T(8)的高低：T(2)_T(8)(填“<”“>”或“”)；若12 min時反應于溫度T(8)下重新達到平衡，則此時c(COCl2)_mol·L1；比較產(chǎn)物CO在23 min、56 min和1213 min時平均反應速率平均反應速率分別以v(23)、v(56)、v(1213)表示的大小_；比較反應物COCl2在56 min和1516 min時平均反應速率的大?。簐(56)_v(1516)(填“<”“>”或“”)，原因是_ _。62012·江蘇化學，20鋁是地殼中含量最高的金屬元素，其單質(zhì)及合金在生產(chǎn)生活中的應用日趨廣泛。(1)真空碳熱還原氯化法可實現(xiàn)由鋁土礦制備金屬鋁，其相關(guān)反應的熱化學方程式如下：Al2O3(s)AlCl3(g)3C(s)=3AlCl(g)3CO(g)Ha kJ·mol13AlCl(g)=2Al(l)AlCl3(g) Hb kJ·mol1 反應Al2O3(s)3C(s)=2Al(l)3CO(g)的H_kJ·mol1(用含a、b的代數(shù)式表示)。Al4C3是反應過程中的中間產(chǎn)物。Al4C3與鹽酸反應(產(chǎn)物之一是含氫量最高的烴)的化學方程式為_。(2)鎂鋁合金(Mg17Al12)是一種潛在的貯氫材料，可在氬氣保護下，將一定化學計量比的Mg、Al單質(zhì)在一定溫度下熔煉獲得。該合金在一定條件下完全吸氫的反應方程式為Mg17Al1217H2=17MgH212Al。得到的混合物Y(17MgH212Al)在一定條件下可釋放出氫氣。熔煉制備鎂鋁合金(Mg17Al12)時通入氬氣的目的是_ _。在6.0 mol·L1 HCl溶液中，混合物Y能完全釋放出H2。1 mol Mg17Al12完全吸氫后得到的混合物Y與上述鹽酸完全反應，釋放出H2的物質(zhì)的量為_。在0.5 mol·L1 NaOH和1.0 mol·L1 MgCl2溶液中，混合物Y均只能部分放出氫氣，反應后殘留固體物質(zhì)的X射線衍射譜圖如圖所示(X射線衍射可用于判斷某晶態(tài)物質(zhì)是否存在，不同晶態(tài)物質(zhì)出現(xiàn)衍射峰的衍射角不同)。在上述NaOH溶液中，混合物Y中產(chǎn)生氫氣的主要物質(zhì)是_(填化學式)。(3)鋁電池性能優(yōu)越，AlAg2O電池可用作水下動力電源，其原理如圖所示。該電池反應的化學方程式為_。7. 2012·浙江理綜，27甲烷自熱重整是先進的制氫方法，包含甲烷氧化和蒸汽重整。向反應系統(tǒng)同時通入甲烷、氧氣和水蒸氣，發(fā)生的主要化學反應有：化學方程式焓變H/kJ·mol1活化能Ea/kJ·mol1甲烷氧化CH4(g)2O2(g)= CO2(g)2H2O(g)802.6125.6CH4(g)O2(g)= CO2(g)2H2(g)322.0172.5蒸汽重整CH4(g)H2O(g) =CO(g)3H2(g)206.2240.1CH4(g)2H2O(g) =CO2(g)4H2(g)165.0243.9回答下列問題：(1)反應CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)的H_ kJ·mol1。(2)在初始階段，甲烷蒸汽重整的反應速率_甲烷氧化的反應速率(填“大于”“小于”或“等于”)。(3)對于氣相反應，用某組分(B)的平衡壓強(pB)代替物質(zhì)的量濃度(cB)也可表示平衡常數(shù)(記作Kp)，則反應CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)的Kp_；隨著溫度的升高，該平衡常數(shù)_(填“增大”“減小”或“不變”)。(4)從能量角度分析，甲烷自熱重整方法的先進之處在于_。(5)在某一給定進料比的情況下，溫度、壓強對H2和CO物質(zhì)的量分數(shù)的影響如下圖：若要達到H2物質(zhì)的量分數(shù)>65%、CO物質(zhì)的量分數(shù)<10%，以下條件中最合適的是_。A. 600 ，0.9 MPa B700 ，0.9 MPaC. 800 ，1.5 MPa D1000 ，1.5 MPa畫出600 ，0.1 MPa條件下，系統(tǒng)中H2物質(zhì)的量分數(shù)隨反應時間(從常溫進料開始計時)的變化趨勢示意圖：(6)如果進料中氧氣量過大，最終導致H2物質(zhì)的量分數(shù)降低，原因是_。8. 2012·天津理綜，10金屬鎢用途廣泛，主要用于制造硬質(zhì)或耐高溫的合金，以及燈泡的燈絲。高溫下，在密閉容器中用H2還原WO3可得到金屬鎢，其總反應為WO3(s)3H2(g)W(s)3H2O(g)。請回答下列問題：(1)上述反應的化學平衡常數(shù)表達式為_。(2)某溫度下反應達平衡時，H2與水蒸氣的體積比為23，則H2的平衡轉(zhuǎn)化率為_；隨溫度的升高，H2與水蒸氣的體積比減小，則該反應為_反應(填“吸熱”或“放熱”)。(3)上述總反應過程大致分為三個階段，各階段主要成分與溫度的關(guān)系如下表所示：溫度25 550 600 700 主要成分WO3W2O5 WO2 W 第一階段反應的化學方程式為_；580 時，固體物質(zhì)的主要成分為_；假設WO3完全轉(zhuǎn)化為W，則三個階段消耗H2物質(zhì)的量之比為_。(4)已知：溫度過高時，WO2(s)轉(zhuǎn)變?yōu)閃O2(g)：WO2(s)2H2(g)W(s)2H2O(g)H66.0 kJ·mol1WO2(g)2H2(g)W(s)2H2O(g) H137.9 kJ·mol1則WO2(s)WO2(g)的H_。(5)鎢絲燈管中的W在使用過程中緩慢揮發(fā)，使燈絲變細，加入I2可延長燈管的使用壽命，其工作原理為W(s)2I2(g)WI4(g)。下列說法正確的有_。a燈管內(nèi)的I2可循環(huán)使用bWI4在燈絲上分解，產(chǎn)生的W又沉積在燈絲上cWI4在燈管壁上分解，使燈管的壽命延長d溫度升高時，WI4的分解速率加快，W和I2的化合速率減慢專題五化學能與熱能 解析1C 圖中生成物總能量高于反應物總能量，反應為吸熱反應，A錯；使用催化劑可降低活化能而影響反應速率，但不會影響焓變，B錯，C正確；圖中E1為正反應活化能，E2為逆反應活化能，E1>E2，D錯誤。2. D ABX H>0，X具有的能量大于A、B能量總和，A、C錯誤，XC H<0，ABC H<0，C具有的能量小于X具有的能量，也小于A、B能量總和，D正確，B錯誤。3. B 由題中的圖像可以看出斷裂1 mol N2H4(g)和1 mol O2(g)中的化學鍵所要吸收的能量為：2752 kJ534 kJ2218 kJ設斷裂1 mol NH鍵所需要的能量為x則：154 kJ4x500 kJ(2752534) kJ解得x391 kJ。4答案：(1)HH4HCl(g)O2(g)2Cl2(g)2H2O(g)H115.6 kJ/mol32 強(2)41投料比越高，對應的反應溫度越低30.8%解析：(1)由題給條件可知，4 mol HCl被氧化，放出熱量為115.6 kJ，可知H115.6 kJ/mol；由H(生成物鍵能之和反應物鍵能之和)可得，E(HO)E(HCl)115.6(4982×243)/4 kJ/mol31.9 kJ/mol，鍵能越大，化學鍵越穩(wěn)定、越強，所以水中的HO鍵比氯化氫中HCl鍵強。(2)在其他條件不變時，O2的量越大，HCl的轉(zhuǎn)化率越大，由此可確定a為61，b為41，c為21，d為11；由圖可知，當HCl的轉(zhuǎn)化率相同時，溫度由低到高對應的投料比為41、21、11，由此可確定溫度與投料比的關(guān)系是：投料比越高達到相同轉(zhuǎn)化率所需的溫度越低；由圖可讀出投料比為21、溫度為400時，HCl的轉(zhuǎn)化率為80%，設投入的HCl為2 mol，O2為1 mol，由此可建立三段式：4HClO22Cl22H2On(起)/mol 2 1 0 0n/mol 1.6 0.4 0.8 0.8n(平)/mol 0.4 0.6 0.8 0.8所以平衡混合氣中Cl2的物質(zhì)的量分數(shù)×100%30.8%。5答案：(1)MnO24HCl(濃)MnCl2Cl22H2O(2)5.52×103 kJ(3)CHCl3H2O2=HClH2OCOCl2(4)0.234 mol·L1 < 0.031 v(56)>v(23)v(1213) > 在相同溫度時，該反應的反應物濃度越高，反應速率越大解析：(1)實驗室用濃鹽酸與MnO2混合加熱制Cl2。(2)首先依據(jù)燃燒熱概念寫出：CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H1890.3 kJ·mol1，H2(g)O2(g)=H2O(l)H2285.8 kJ·mol1，CO(g)O2(g)=CO2(g)H3283.0 kJ·mol1；再寫出CH4(g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g)，式式×2式×2即得CH4(g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g)，所以HH12H22H3(890.3285.8×2283.0×2) kJ·mol1247.3 kJ·mol1，生成1 m3 CO所需熱量為×247.3 kJ·mol1×5520 kJ。(3)由CHCl3生成COCl2，碳的化合價由2升高到4，升高2價，由H2O2生成H2O化合價降低2，所以上述物質(zhì)的計量數(shù)均為1，即CHCl3H2O2COCl2H2O，依據(jù)Cl守恒還應有HCl生成。(4)c(Cl2)0.11 mol·L1、c(CO)0.085 mol·L1、c(COCl2)0.04 mol·L1，代入K0.234 mol·L1；第4 min時，Cl2與CO的濃度均逐漸增大；再結(jié)合此反應正向為吸熱反應，所以第4 min時改變的條件一定是升高溫度，故T(2)<T(8)；用平衡常數(shù)進行求解，此溫度下K0.234 mol·L1可知c(COCl2)0.031 mol·L1；依據(jù)v(CO)可知v(23)v(1213)0；由圖像可知上面的兩個曲線是生成物濃度變化曲線、下面的曲線為COCl2濃度變化曲線，v(COCl2)，56 min時的c(COCl2)大于1516 min時的，所以v(56)>v(1516)；應從影響化學反應速率的因素入手分析，由圖像可知418分鐘溫度相同，只能從濃度角度分析。6. 答案：(1)ab Al4C312HCl=4AlCl33CH4(2)防止Mg、Al被空氣氧化 52 mol Al(3)2Al3Ag2O2NaOH=2NaAlO26AgH2O解析：(1)上述兩式相加即得Al2O3(s)3C(s)=2Al(l)3CO(g)，所以H(ab) kJ·mol1；反應物為Al4C3和HCl，生成物為AlCl3CH4，配平即可。 (2)Mg、Al化學性質(zhì)比較活潑，均能與O2反應；充入Ar，防止Mg、Al被氧化。 1 mol Mg17Al12完全吸氫后生成MgH2和Al，其中n(MgH2)17 mol，n(Al)12 mol，故有：MgH22HCl=2H2MgCl21 217 mol 34 mol2Al6HCl=3H22AlCl32 312 mol 18 mol共生成n(H2)(3418) mol52 mol在NaOH溶液中的衍射譜圖是圖中位于上方的曲線，由(a)NaOH曲線可知殘留固體中有MgH2、Al(OH)3，無Al、Mg(OH)2、Mg2(OH)3Cl·4H2O，所以Al參加反應，MgH2不參加反應。(3)負極電極反應式為2Al6e8OH=2AlO4H2O正極電極反應式為3Ag2O6e3H2O=6Ag6OH兩式相加即得電池反應：2Al3Ag2O2OH=2AlO6AgH2O，改寫為化學方程式2Al3Ag2O2NaOH=2NaAlO26AgH2O；此題也可直接分析參加反應的物質(zhì)為Al、Ag2O、NaOH，生成物為NaAlO2、Ag、H2O配平即可。7. 答案：(1)41.2 (2)小于(3) 增大 (4)系統(tǒng)內(nèi)強放熱的甲烷氧化反應為強吸熱的蒸汽重整反應提供了所需的能量(其他合理答案均可) (5)B (6)甲烷氧化程度過高，氫氣和氧氣反應(其他合理答案均可) 解析：(1)根據(jù)蓋斯定律：CH4(g)H2O(g)=CO(g)3H2(g) H206.2 kJ·mol1CH4(g)2H2O(g)=CO2(g)4H2(g) H165.0 kJ·mol1，得：CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)H165.0 kJ·mol1206.2 kJ·mol141.2 kJ·mol1(2)初始階段由于甲烷蒸汽重整的活化能大于甲烷氧化的活化能，故其反應速率小于甲烷氧化的反應速率。(3)由平衡常數(shù)的表達式遷移類推可以得出Ksp由于CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)是吸熱反應，升高溫度，平衡正向移動，平衡常數(shù)增大。(4)系統(tǒng)內(nèi)放熱的甲烷氧化反應為吸熱的蒸汽重整反應提供了所需的能量。(5)本題結(jié)合兩個圖像和題目要求，采用排除法即可得出正確答案為B。解決本題要明確起點、終點和變化趨勢，開始時，H2的物質(zhì)的量為0，然后隨著時間的推移，H2的物質(zhì)的量分數(shù)逐漸增大，查閱溫度壓強圖像可知H2的最終物質(zhì)的量分數(shù)為70%。氧氣量過大，H2會與O2發(fā)生反應。8答案：(1)K(2)60% 吸熱(3)2WO3H2W2O5H2OW2O5、WO2 114(4)203.9 kJ·mol1(5)ab解析：(1)根據(jù)可逆反應方程式可知該反應平衡常數(shù)表達式K。(2)當H2與H2O(g)體積比為23時，由元素守恒可計算H2的轉(zhuǎn)化率為×100%60%，隨溫度升高，V(H2)V(H2O)變小，即H2減少，H2O增多，平衡右移，該反應為吸熱反應。(3)第一階段反應方程式為2WO3H2W2O5H2O；580時，屬于第二階段反應，處于W2O5向WO2轉(zhuǎn)化階段，W2O5H22WO2H2O，固體為W2O5和WO2；第三階段發(fā)生反應WO22H2W2H2O，對比三階段反應可知，若WO3完全轉(zhuǎn)化為W，三個階段消耗H2之比為114。(4)應用蓋斯定律，兩式相減可得WO2(s)WO2(g) H203.9 kJ·mol1。(5)隨溫度變化燈管內(nèi)碘可在單質(zhì)與化合物間轉(zhuǎn)換，可循環(huán)使用。因為燈絲溫度高于燈管壁溫度，所以在燈絲上WI4 (g)分解生成的W可附著在燈絲上，而在燈管壁上發(fā)生W(s)2I2(g)=WI4(g)反應。