2022届高考化学人教版二轮专题复习训练-热练(四)化学反应与能量变化

热练(四)化学反应与能量变化1．可用Li2CO3与SiO2反应制取吸附剂Li4SiO4。已知：①2Li2O(s)＋SiO2(s)=Li4SiO4(s)ΔH1＝akJ·mol－1②Li2CO3(s)＋SiO2(s)=Li2SiO3(s)＋CO2(g)ΔH2＝bkJ·mol－1③Li2SiO3(s)=Li2O(s)＋SiO2(s)ΔH3＝ckJ·mol－1则2Li2CO3(s)＋SiO2(s)=Li4SiO4(s)＋2CO2(g)ΔH＝________kJ·mol－1(用含a、b、c的式子表示)。答案(a＋2b＋2c)解析根据盖斯定律知，①＋2×②＋2×③得：2Li2CO3(s)＋SiO2(s)=Li4SiO4(s)＋2CO2(g)ΔH＝(a＋2b＋2c)kJ·mol－1。2．已知：①C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH1＝－111.8kJ·mol－1；②C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH2＝＋130kJ·mol－1；③CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g)ΔH3＝－90.1kJ·mol－1；④2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH4＝－134kJ·mol－1。则CH3OCH3(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=2CO(g)＋3H2(g)ΔH＝________kJ·mol－1；该反应能够自发进行所采用的有利条件是________(填“高温”“低温”或“任意温度”)。答案＋72.4高温解析根据盖斯定律知，①－②－2×③－④得CH3OCH3(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=2CO(g)＋3H2(g)ΔH；ΔH－TΔS＜0的反应可自发进行，该反应为吸热、熵增的反应，高温下可自发进行。3．含氮化合物在生活、生产、研究领域至关重要。回答下列问题：已知：Ⅰ.2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH1＝－483.6kJ·mol－1Ⅱ.N2(g)＋O2(g)2NO(g)ΔH2＝＋180.5kJ·mol－1Ⅲ.2H2(g)＋2NO(g)N2(g)＋2H2O(g)反应Ⅲ的正反应活化能为EakJ·mol－1，则逆反应活化能为________kJ·mol－1(用含Ea的式子表示)。答案Ea＋664.1解析根据盖斯定律可得反应Ⅲ的ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－664.1kJ·mol－1，而ΔH＝正反应活化能－逆反应活化能＝－664.1kJ·mol－1，所以逆反应活化能＝(Ea＋664.1)kJ·mol－1。4．甲醇催化脱水制二甲醚日益受到关注，反应化学方程式为2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH＜0，某催化反应的机理如下：历程ⅰ：CH3OH(g)→CH3OH◎历程ⅱ：CH3OH◎＋CH3OH◎→CH3OCH3◎＋H2O◎历程ⅲ：……历程ⅳ：H2O◎→H2O(g)上述历程中，“◎”代表分子吸附在催化剂表面上。历程ⅲ：________________________________________________________________________。答案CH3OCH3◎→CH3OCH3(g)5．炭黑是雾霾中的重要颗粒物，研究发现它可以活化氧分子，生成活化氧。活化过程的能量变化模拟计算结果如图所示。每活化1个氧分子放出的能量为________eV，水可以使氧分子活化反应的活化能降低________eV。答案0.290.18解析由图可知，该过程的最终结果是活化氧分子生成活化氧，则活化1个氧分子放出的能量为0.29eV；没有加水时活化能为0.75eV，加入水后活化能为0.57eV，则水可以使氧分子活化反应的活化能降低0.75eV－0.57eV＝0.18eV。6．甲酸被认为是理想的氢能载体，我国科技工作者运用DFT计算研究单分子HCOOH在催化剂表面分解产生H2的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。回答下列问题：(1)该历程中决定正反应速率步骤的能垒(活化能)E正＝________eV，该步骤的反应方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)该历程甲酸分解制氢气的热化学方程式为_________________________________________________________________________________________________________。答案(1)0.98HCOOH*=HCOO*＋H*(2)HCOOH(g)=CO2(g)＋H2(g)ΔH＝－0.15NAeV·mol－1解析(1)反应所需能垒(活化能)越大，反应速率越慢，而决定该历程反应速率的是反应速率最慢的一步，即决速反应是能垒最高的一步，该历程中三步的能垒分别为[0.77－(－0.21)]eV＝0.98eV、(0.89－0.11)eV＝0.78eV、[0.46－(－0.08)]eV＝0.54eV，所以该历程中决速步骤的能垒为0.98eV，该步骤的反应方程式为HCOOH*=HCOO*＋H*。(2)结合反应历程可知，1个HCOOH(g)分解得到1个CO2(g)和1个H2(g)释放0.15eV能量，所以热化学方程式为HCOOH(g)=CO2(g)＋H2(g)ΔH＝－0.15NAeV·mol－1。7．甲醇也可以通过微生物电催化反应合成，装置如图所示。石墨电极上的电极反应式为________________，当体系的温度升高到一定程度，电极反应的速率反而迅速下降，主要原因是___________________________________________________。答案CO2＋6e－＋6H＋=CH3OH＋H2O微生物活性下降，反应速率降低8．我国科学家设计了一种电解装置如图所示，能将二氧化碳和H2O转化成合成气CO和H2，同时获得甘油醛。则催化电极a为________极，催化电极b产生CO的电极反应式为________________________________________________________________________。答案阳2CO2＋2e－=COeq\o\al(2－,3)＋CO9．二甲醚燃料电池常采用磺酸类质子溶剂，其工作原理如图所示，则负极的电极反应式为____________________________________________________________________________，若消耗标准状况下5.6LO2，则理论上左右两室溶液质量变化的差为________g。答案CH3OCH3＋3H2O－12e－=2CO2＋12H＋13．5解析标准状况下5.6LO2即为0.25mol，转移电子为1.0mol，根据N极反应：O2＋4H＋＋4e－=2H2O，可以得出右极室质量增加了9.0g；根据M极反应：CH3OCH3＋3H2O－12e－=2CO2＋12H＋，转移1.0mol电子时，左极室消耗水0.25mol，质量减少了4.5g，则左右两室溶液质量变化差为9.0g＋4.5g＝13.5g。10．利用铜基配合物1,10－phenanthroline－Cu催化剂电催化CO2还原制备碳基燃料(包括CO、烷烃和酸等)是减少CO2在大气中累计和实现可再生能源有效利用的关键手段之一，其装置原理如图所示。(1)电池工作过程中，图中Pt电极附近溶液的pH______(填“增大”“减小”或“不变”)。(2)阴极的电极反应式为_________________________________________________。(3)每转移2mol电子，阳极室、阴极室溶液质量变化量的差值|Δm阴|－|Δm阳|＝________g。答案(1)减小(2)CO2＋2e－＋2H＋=HCOOH(3)28解析据图可知Pt电极上H2O转化为O2，O元素被氧化，所以Pt电极应为阳极，a为电源正极，b为电源负极，石墨烯电极为阴极，CO2得电子被还原成HCOOH。(1)Pt电极上H2O失电子转化为O2，电极反应式为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，所以电极附近溶液的pH减小。(2)石墨2＋2e－＋2H＋=HCOOH。(3)每