2023届新高考化学一轮复习化学反应中的能量变化提能力

化学反应中的能量变化————————————综合测评·提能力————————————一、选择题1.未来新能源的特点是资源丰富，在使用时对环境无污染或污染很小，且可以再生。下列符合未来新能源标准的是（）①天然气②煤③核能④石油⑤太阳能⑥生物质能⑦风能⑧氢能A.①②③④B．⑤⑥⑦⑧C.③⑤⑥⑦⑧D．③④⑤⑥⑦⑧2.已知2H2（g）＋CO（g）=CH3OH（g）为放热反应，对该反应的下列说法正确的是（）A.因该反应为放热反应，故不加热就可发生B.相同条件下，2molH2（g）的能量或1molCO（g）的能量一定高于1molCH3OH（g）的能量C.相同条件下，反应物2molH2（g）和1molCO（g）的总能量一定高于生成物1molCH3OH（g）的总能量D.达到平衡时，CO的浓度与CH3OH的浓度一定相等3.“钙基固硫”是将煤中的硫元素以CaSO4的形式固定脱硫，而煤炭燃烧过程中产生的CO又会发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，导致脱硫效率降低。某温度下，反应Ⅰ的速率（v1）大于反应Ⅱ的速率（v2），则下列反应过程能量变化示意图正确的是（）反应Ⅰ：CaSO4（s）＋CO（g）⇌CaO（s）＋SO2（g）＋CO2（g）ΔH1＝218.4kJ·mol－1反应Ⅱ：CaSO4（s）＋4CO（g）⇌CaS（s）＋4CO2（g）ΔH2＝－175.6kJ·mol－14.通过以下反应均可获取H2。下列有关说法正确的是（）①太阳光催化分解水制氢：2H2O（l）=2H2（g）＋O2（g）ΔH1＝＋571.6kJ·mol－1②焦炭与水反应制氢：C（s）＋H2O（g）=CO（g）＋H2（g）ΔH2＝＋131.3kJ·mol－1③甲烷与水反应制氢：CH4（g）＋H2O（g）=CO（g）＋3H2（g）ΔH3＝＋206.1kJ·mol－1A.反应①中电能转化为化学能B.反应②为放热反应C.反应③使用催化剂，ΔH3减小D.反应CH4（g）=C（s）＋2H2（g）的ΔH＝＋74.8kJ·mol－15.已知：1gC（s）燃烧生成一氧化碳放出9.2kJ的热量；氧化亚铜与氧气反应的能量变化如图所示。下列叙述正确的是（）A.碳[C（s）]的燃烧热ΔH为－110.4kJ·mol－1B.1molCuO分解生成Cu2O放出73kJ的热量C.反应2Cu2O（s）＋O2（g）=4CuO（s）的活化能为292kJ·mol－1D.足量炭粉与CuO反应生成Cu2O的热化学方程式为C（s）＋2CuO（s）=Cu2O（s）＋CO（g）ΔH＝＋35.6kJ·mol－16.已知在25℃时：①HF（aq）＋OH－（aq）=F－（aq）＋H2O（l）ΔH1＝－67.7kJ·mol－1②H＋（aq）＋OH－（aq）=H2O（l）ΔH2＝－57.3kJ·mol－1③Ba2＋（aq）＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))（aq）=BaSO4（s）ΔH3<0下列说法正确的是（）A.HF的电离方程式及热效应：HF（aq）=H＋（aq）＋F－（aq）ΔH>0B.在氢氧化钠溶液与盐酸的反应中，盐酸量一定，氢氧化钠溶液量越多，中和热越大C.ΔH2＝－57.3kJ·mol－1是强酸和强碱在稀溶液中反应生成1molH2O和可溶盐的中和热D.稀硫酸与稀氢氧化钡溶液反应的热化学方程式为H2SO4（aq）＋Ba（OH）2（aq）=BaSO4（s）＋2H2O（l）ΔH＝－114.6kJ·mol－17.中国学者在水煤气变换[CO（g）＋H2O（g）⇌CO2（g）＋H2（g）ΔH]中突破了低温下高转化率与高反应速率不能兼得的难题，该过程是基于双功能催化剂（能吸附不同粒子）催化实现的。反应过程示意图如下：下列说法正确的是（）A.过程Ⅰ、过程Ⅲ均为放热过程B.过程Ⅲ生成了具有极性共价键的H2、CO2C.使用催化剂降低了水煤气变换反应的ΔHD.图示过程中的H2O均参与了反应过程8.[2021·吉林通化重点高中四检]甲醇羰基化反应制备乙酸的转化关系如图所示。下列说法错误的是（）A.总反应方程式为CH3OH＋CO=CH3COOHB.HI、HCo（CO4）是该转化过程中的催化剂C.物质间转化过程中需要不断补充水D.若总反应放出热量，则断裂化学键吸收总能量小于形成化学键放出总能量二、非选择题9.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。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）ΔH1Ⅱ.CO（g）＋H2O（g）=CO2（g）＋H2（g）ΔH2Ⅲ.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。（3）反应物投料比采用n（H2O）∶n（CH4）＝4∶1，大于初始反应的化学计量数之比，目的是（填序号）。a.促进CH4转化b.促进CO转化为CO2c.减少积炭生成（4）用CaO可以去除CO2。H2体积分数和CaO消耗率随时间变化关系如图所示。从t1时开始，H2体积分数显著降低，单位时间CaO消耗率（填“升高”“降低”或“不变”）。此时CaO消耗率约为35%，但已失效，结合化学方程式解释原因：。10.将CO2应用于生产清洁燃料甲醇，既能缓解温室效应的影响，又能为能源的制备开辟新的渠道，其合成反应为CO2（g）＋3H2（g）⇌CH3OH（g）＋H2O（g）。回答下列问题：（1）如图为CO2平衡转化率和温度、压强的关系，其中压强分别为3.0MPa、4.0MPa和5.0MPa。据图可知，该反应为反应（填“放热”或“吸热”）。设CO2的初始浓度为c0mol·L－1，根据5.0MPa时的数据计算该反应的平衡常数K（240K）＝（列出计算式即可）。若在4.0MPa时减小投料比，则CO2的平衡转化率曲线可能位于Ⅱ线的（填“上方”或“下方”）。（2）利用二氧化碳制得的甲醇还可以制取甲胺，其反应原理为CH3OH（g）＋NH3（g）⇌CH3NH2（g）＋H2O（g）ΔH。已知该反应中相关化学键的键能数据如下：共价键C—OH—ON—HC—N键能/kJ·mol－1351463393293则该反应的ΔH＝kJ·mol－1。（3）已知：①CO（g）＋NO2（g）⇌CO2（g）＋NO（g）ΔH1＝－226kJ·mol－1②N2（g）＋2O2（g）⇌2NO2（g）ΔH2＝＋68kJ·mol－1③N2（g）＋O2（g）⇌2NO（g）ΔH3＝＋183kJ·mol－1则：2CO（g）＋2NO（g）⇌2CO2（g）＋N2（g）ΔH＝kJ·mol－1。（4）一定温度下，下列措施一定能加快反应CO2（g）＋3H2（g）⇌CH3OH（g）＋H2O（g）的速率的是（填选项字母）。A.及时移去甲醇B．改进催化剂C.提高反应物浓度D．增大容器压强（5）甲烷重整可选氧化物NiO－Al2O3作为催化剂，工业上常用Ni（NO3）2、Al（NO3）3混合液加入氨水调节pH＝12（常温），然后将浊液高压恒温放置及煅烧等操作制备该催化剂。加入氨水调节pH＝12时，c（Ni2＋）为。[已知：Ksp[Ni（OH）2]＝5×10－16]11.CO2加氢可转化为高附加值的CO、CH4、CH3OH等C1产物。该过程可缓解CO2带来的环境压力，同时可变废为宝，带来巨大的经济效益。CO2加氢过程，主要发生的三个竞争反应为：反应ⅰ：CO2（g）＋3H2（g）⇌CH3OH（g）＋H2O（g）ΔH＝－49.01kJ·mol－1反应ⅱ：CO2（g）＋4H2（g）⇌CH4（g）＋2H2O（g）ΔH＝－165.0kJ·mol－1反应ⅲ：CO2（g）＋H2（g）⇌CO（g）＋H2O（g）ΔH＝＋41.17kJ·mol－1回答下列问题：（1）由CO、H2合成甲醇的热化学方程式为________________________________________________________________________。（2）反应ⅲ为逆水煤气变换反应，简称RWGS。以金属催化剂为例，该反应历程的微观示意和相对能量（eV）变化图如图所示（为催化剂，●为C原子，为O原子，o为H原子）历程Ⅰ：历程Ⅱ：历程Ⅲ：①历程Ⅰ方框内反应的方程式为COeq\o\al(\s\up1(*),\s\do1(2))＋*=CO*＋O*（*为催化剂活性位点）。根据图示，其反应热ΔH0（填“＞”或“<”）。②反应历程Ⅱ方框内的方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。③反应历程中（填“历程Ⅰ”“历程Ⅱ”或“历程Ⅲ”）是RWGS的控速步骤。（3）我国科学家研究了不同反应温度对含碳产物组成的影响。在反应器中按eq\f(n（H2）,n（CO2）)＝3∶1通入H2和CO2，分别在0.1MPa和1MPa下进行反应。实验中温度对平衡组成C1（CO2、CO、CH4）中的CO和CH4的影响如图所示（该反应条件下甲醇产量极低，因此忽略“反应ⅰ”）：①1MPa时，表示CH4和CO平衡组成随温度变化关系的曲线分别是、。M点平衡组成含量高于N点的原因是。②当CH4和CO平衡组成为40%时，该温度下反应ⅲ的平衡常数Kp为。综合测评提能力1．B天然气、煤、石油都是化石能源，不可再生，因此不属于未来新能源，①②④不符合；核能使用不当的话对环境有污染，且不可再生，故核能不属于未来新能源，③不符合；太阳能、生物质能、风能资源丰富，在使用时对环境无污染或污染很小，属于未来新能源，⑤⑥⑦符合；氢能可以再生，燃烧产物是水，氢气的原料为水，属于未来新能源，⑧符合，因此符合未来新能源标准的是⑤⑥⑦⑧，B项正确。2．CA项，放热反应与反应条件无关，可能需要加热才发生，错误；物质的能量与状态有关，由放热反应可知，相同条件下，2molH2（g）的能量与1molCO（g）的能量和一定高于1molCH3OH（g）的能量，B错误、C正确；D项，平衡时，各物质的浓度不变，浓度是否相等与起始量、转化率有关，错误。3．A反应Ⅰ为吸热反应，说明反应Ⅰ生成物的总能量比反应物的总能量高，排除B、C选项；反应Ⅰ的速率（v1）大于反应Ⅱ的速率（v2），则说明反应Ⅰ的活化能较小，反应Ⅱ的活化能较大，排除D选项，选项A正确。4．D反应①中是光能转化为化学能，A错误；反应②中ΔH>0，为吸热反应，B错误；催化剂只降低反应的活化能，不影响反应的焓变，C错误；根据盖斯定律，目标反应可由反应③－②获得，ΔH＝206.1kJ·mol－1－131.3kJ·mol－1＝＋74.8kJ·mol－1，D正确。5．D1gC（s）燃烧生成CO放出9.2kJ的热量，则1molC（s）燃烧生成CO（g）放出的热量为9.2kJ×12＝110.4kJ，根据燃烧热的概念可知，碳[C（s）]的燃烧热ΔH不等于－110.4kJ·mol－1，A错误。由图可得①2Cu2O（s）＋O2（g）=4CuO（s）ΔH＝－292kJ·mol－1，故1molCuO分解生成Cu2O吸收73kJ热量，B错误。由B项分析可知反应2Cu2O（s）＋O2（g）=4CuO（s）的反应热为－292kJ·mol－1，无法判断活化能的值，C错误。C（s）燃烧生成CO（g）的热化学方程式为②2C（s）＋O2（g）=2CO（g）ΔH＝－220.8kJ·mol－1，根据盖斯定律，由②×eq\f(1,2)－①×eq\f(1,2)可得C（s）＋2CuO（s）=Cu2O（s）＋CO（g）的ΔH＝（－220.8kJ·mol－1）×eq\f(1,2)－（－292kJ·mol－1）×eq\f(1,2)＝＋35.6kJ·mol－1，D正确。6．C根据盖斯定律，由①－②可得HF（aq）=H＋（aq）＋F－（aq），则有ΔH＝（－67.7kJ·mol－1）－（－57.3kJ·mol－1）＝－10.4kJ·mol－1<0，A错误。中和热是指在稀溶液中，强酸与强碱发生中和反应生成1molH2O时放出的热量，与NaOH、HCl的量无关，B错误。ΔH2＝－57.3kJ·mol－1是强酸和强碱在稀溶液中反应生成可溶性盐和1molH2O的中和热，C正确。根据盖斯定律，由②×2＋③可得H2SO4（aq）＋Ba（OH）2（aq）=BaSO4（s）＋2H2O（l），则有ΔH＝2ΔH2＋ΔH3＝－114.6kJ·mol－1＋ΔH3，D错误。7．DA项，过程Ⅰ发生了化学键的断裂，是吸热过程；B项，过程Ⅲ生成的H2中只含有非极性共价键；C项，使用催化剂可以降低化学反应的活化能，不能改变反应的ΔH；D项，分析反应过程示意图知，图示过程中的H2O均参与了反应过程。8．C由转化关系图可知整个反应过程中消耗的是CH3OH和CO，生成的是CH3COOH，总反应方程式为CH3OH＋CO=CH3COOH，A正确。转化过程中CH3OH＋HI=CH3I＋H2O，HCo（CO）4＋CH3I=CH3Co（CO）4＋HI，HI为催化剂；HCo（CO）4＋CH3I=CH3Co（CO）4＋HI……CH3COCo（CO）4＋H2O=CH3COOH＋HCo（CO）4，HCo（CO）4为催化剂，B正确。整个转化过程中消耗H2O的量与生成H2O的量相等，不需要不断补充水，C不正确。断裂化学键吸收的总能量小于形成化学键放出的总能量时反应为放热反应，D正确。9．答案：（1）CH4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(催化剂))4H2＋CO2（2）C（s）＋2H2O（g）=CO2（g）＋2H2（g）或C（s）＋CO2（g）=2CO（g）（3）abc（4）降低CaO＋CO2=CaCO3，CaCO3覆盖在CaO表面，减少了CO2与CaO的接触面积解析：（1）甲烷与水蒸气反应，初始反应的生成物为H2和CO2，其物质的量之比为4∶1，结合得失电子守恒和原子守恒写出化学方程式：CH4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5())4H2＋CO2。（2）分析反应ⅰ、ⅱ、ⅲ中涉及的物质，根据盖斯定律，由ⅰ＋ⅱ－ⅲ可得：C（s）＋2H2O（g）=CO2（g）＋2H2（g）ΔH，则ΔH3可由ΔH1＋ΔH2－ΔH得到，也可由ⅰ－ⅱ－ⅲ得：C（s）＋CO2（g）=2CO（g）ΔH，则ΔH3可由ΔH1－ΔH2－ΔH得到。（3）反应物投料比采用n（H2O）∶n（CH4）＝4∶1，大于初始反应的化学计量数之比，使H2O（g）过量，促使反应ⅰ和ⅱ正向进行，促进CH4和CO的转化，同时使体系中H2增多，减小反应ⅲ正向进行程度，从而减少积炭生成，a、b、c正确。（4）由图可知，从t1时开始，CaO消耗率的变化曲线斜率减小，说明单位时间内CaO消耗率降低。此时CaO消耗率约为35%，但已失效，因为反应CaO＋CO2=CaCO3生成的CaCO3覆盖在CaO表面，减少了CaO与CO2的接触面积，阻碍CaO与CO2反应。10．答案：（1）放热eq\f(0.8c0×0.8c0,0.2c0×（0.6c0）3)上方（2）－12（3）－750（4）BC（5）5×10－12mol·L－1解析：（1）根据图像，随着温度的升高，CO2的转化率降低，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，根据勒夏特列原理，推出该反应的正反应是放热反应：反应为气体体积减小的反应，作等温线，增大压强，平衡向正反应方向移动，CO2的转化率增大，Ⅰ为5.0MPa下进行的曲线，240K时CO2的转化率为0.8，则可列三段式为CO2（g）＋3H2（g）⇌CH3OH（g）＋H2O（g）eq\a\vs4\al\co1(起始态（mol·L－1）)c03c000eq\a\vs4\al\co1(转化态（mol·L－1）)0.8c02.4c00.8c00.8c0eq\a\vs4\al\co1(平衡态（mol·L－1）)0.2c00.6c00.8c00.8c0根据化学平衡常数的表达式K＝eq\f(0.8c0×0.8c0,0.2c0×（0.6c0）3)；根据上述分析，Ⅱ曲线代表4.0MPa下进行的曲线，减小投料比，相当于增大H2的量，CO2的量不变，平衡向正反应方向进行，CO2的转化率增大，即CO2的平衡转化曲线可能位于Ⅱ曲线的上方；（2）反应热等于反应物总键能减去生成物总键能，故ΔH＝351kJ·mol－1＋463kJ·mol－1＋393kJ·mol－1×3－293kJ·mol－1－393kJ·mol－1×2－463kJ·mol－1×2＝－12kJ·mol－1；（3）由盖斯定律：①×2＋②－③×2可得：2CO（g）＋2NO（g）⇌2CO2（g）＋N2（g）ΔH＝－750kJ·mol－1，故答案为：－750；（4）及时移去甲醇，则生成物的浓度减小，反应速率减慢，故A错误；改进催化剂能加快反应速率，故B正确；提高反应物浓度，反应物浓度增大，则反应速率加快，故C正确；若缩小体积而使容器压强增大，则反应速率加快，若通入惰性气体使容器压强增大，则反应速率不变，故D错误；综上所述，答案为：BC；（5）pH＝12，c（OH－）＝0.01mol·L－1，Ksp[Ni（OH）2]＝5×10－16，c（Ni2＋）＝eq\f(5×10－16,（10－2）2)mol/L＝5×10－12mol/L。11．答案：（1）CO（g）＋2H2（g）⇌CH3OH（g）ΔH＝－90.18kJ·mol－1（2）①<②O*＋H*=OH*③历程Ⅲ（3）①ad相同温度下，增大压强反应Ⅱ向正方向移动，c（H2O）增大，使得反应Ⅲ向逆反应方向移动，使得CO平衡组分降低②2.4解析：（1）反应