2025届高三高考化学三轮冲刺-化学反应的热效应专题练习

2025届高三高考化学三轮冲刺-化学反应的热效应专题练习 【基础练习】 1．硫酸是一种重要的基础化工原料，可用不同的方法制备。 (1)18~19世纪，利用和氮氧化物制硫酸，过程中的物质转化如图1所示。 ①工业上可用生产，为该工艺提供氮氧化物，反应的化学方程式是 。 ②制硫酸总反应的化学方程式是 。 ③中反应的与的物质的量之比是 。 (2)现代用接触法制硫酸，关键工序是的催化氧化：　 ①中硫氧键键能的平均值为中硫氧键键能的平均值为，则中氧氧键的键能为 。 ②其他条件不变，相同时间内的转化率随温度的变化如图2所示。温度大于，的转化率减小，可能的原因是 。 (3)人们设计了以工业废液为原料制备硫酸的方法。 电解废液制较浓硫酸，同时获得氨水，其原理示意图如图3所示。 注：X、Y分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜，电极均为惰性电极。 ①结合化学用语解释图3装置中生成较浓硫酸的原理： 。 ②有同学设计燃料电池，利用图3中产生的、较浓硫酸和较浓氨水联合处理废液，其原理示意图如图4所示。 ⅰ、较浓硫酸应注入 (填“C极区”或“D极区”)。 ⅱ、从物质和能量的角度说明联合生产的优点： 。 2．通过电化学、热化学方法转化为等高附加值化学品，符合绿色化学理念。 请回答： (1)电化学方法。将转化为，可采用如图1所示装置。电极上发生的电极反应式是 。 (2)热化学方法。相关热化学方程式如下： I：     II：     III：     ① 。 ②某温度下，反应III在恒容密闭容器中进行，和的投料浓度分别为、，平衡常数，则转化为的平衡转化率为 。 A．90.0%    B．50.0%    C．25.0%    D．10.0% ③可以用所含碳元素物质的量占碳元素总物质的量的百分比，表示、、三种物质的平衡组成。总压、投料，测得、、三种物质的平衡组成随温度升高的变化曲线如下图所示。请解释平衡组成变化的原因 。 ④保持容积不变，投料，容器中只发生反应III，反应(转化为的转化率)随温度变化如下图所示。请在下图中画出25∼300℃之间、反应随温度升高的变化曲线 。(不考虑催化剂失活) ⑤已知甲醇分子间氢键()键能为，冰中水分子间氢键()键能为，请从结构角度解释甲醇分子间氢键强于水分子间氢键的原因 。 3．甲醇水蒸气重整制氢技术具有操作方便，反应条件温和等优点，回答下列问题： (1)已知如下热化学方程式： Ⅰ．   Ⅱ．     计算反应Ⅲ．的 ，反应Ⅱ在850K时 （填“能”或“不能”）自发进行。 (2)以作催化剂时，甲醇与水蒸气重整制氢过程中只考虑反应Ⅰ和反应Ⅲ。向密闭容器中充入等物质的量的与，反应温度对平衡时的转化率，的选择性及CO的物质的量分数的影响结果如图所示。 已知： ①平衡时的转化率随温度升高而增大，原因是 。 ②520K时，的平衡转化率为 ，反应Ⅰ的平衡常数 （列出计算式，用摩尔分数代替平衡浓度计算，物质的摩尔分数：）。 (3)当温度升高时，反应的活化能越大，反应速率增加的倍数越大。据此对CO的物质的量分数在520K时出现拐点加以解释： 。 (4)研究人员认为，在Cu基催化剂上甲醇水蒸气重整反应可能经历了以下三个步骤，写出步骤b的化学方程式。 a．2；b． ；c．。 4．以为原料合成高附加值产品，可以减少碳排放。请回答。 I.用与催化制备合成气，可以发生如下多个反应。 主反应：   副反应：  kJ/mol   kJ/mol   kJ/mol (1) kJ/mol。 (2)某温度下将一定比例的和通入体积不变的密闭体系发生以上反应，一定能减少平衡时积碳的措施有_______。 A．升高温度 B．选择合适催化剂 C．加入 D．降低原料气中的比例 II.电催化还原制备CO和电解装置及操作为：涂有催化剂的碳纸和金属Pt为电极，一定浓度溶液为电解液，通入进行预饱和，再以恒定流量通入，维持反应时溶液中浓度饱和。 (3)以Cu为催化剂时，相关还原产物的相对含量如下表： 产物的相对含量 电压(V) HCOOH CO 1.2 48 0 52 1.3 38 2 60 1.4 33 5 62 Cu对产物 (填分子式)选择性高。 (4)以为催化剂、阴极生成和CO是竞争反应，控制电压可以调节二者的含量。 ①写出阴极发生的化学方程式： ， 。 ②在以上条件下增大电压，实验发现：1.2V-1.4V之间，与结合能力增强，CO的生成速率变快，此时的生成速率几乎不变；1.4V-1.5V之间与CuGa₂结合能力也增强、但CO的生成速率几乎不变。解释CO生成速率几乎不变的原因 ，画出产物中和CO的体积比随电压在1.2V-1.5V间的变化关系 。 5．硫酸是一种重要的化工原料，广泛应用于多个领域，被称为“化学工业之母”。 (1)硫酸热分解的反应如下： I.     II.     ①反应   。 ②工业上常对炼油厂酸渣(含硫酸、沥青质等)进行热分解，以回收硫酸，沥青质在较高温度下分解产生、、、等。恒压下，对一定量的酸渣进行热分解，平衡体系中、的气体体积分数随温度的变化如下图所示。由图可知：，理由是 。 (2)一种古老的生产硫酸的方法中用把氧化成，反应为：。时，向一恒容密闭容器中，加入等物质的量的和发生反应，达平衡时和的体积比为3：1，则的转化率为 ，该温度下，反应的平衡常数 ；若起始时，同时充入、、、各，此时反应向 (填“正反应”或“逆反应”)方向进行。 (3)我国科研工作者开发了一种如图所示用硫酸作电解液处理含氯苯废水的装置。 阳极区电极反应为：-2e-+2H2O=+Cl-+3H+，-26e-+10H2O=6CO2+26H+。 已知：电解效率。 电解一段时间后，阴极得到气体(标准状况)，。 ①阴极区溶液的pH保持不变，结合化学用语解释其原因 。 ②若阳极区，所有完全转化为CO2，则()= 。 【能力提升】 6．完成下列问题。 (1)氢能源是最具应用前景的能源之一，氢气燃烧时放出大量的热。氢气燃烧生成水蒸气过程涉及的键能如图所示： 化学键种类 H-H O=O O-H 键能 436 498 463.4 计算：   。 (2)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．   ii．   iii．   …… iii为积炭反应，利用和计算时，还需要利用 反应的。 ③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下图所示。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： 。 (3)下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。 系统(Ⅱ)制备氢气的热化学方程式为 ；制得等量H2所需能量较少的是 分解法(填化学式) 7．I．化学反应中伴随着能量变化，探究各种能量变化是一个永恒的主题。 a．与稀硫酸反应 b．溶液与盐酸反应 c．晶体与晶体反应 (1)上述化学反应中，能量变化能用如图表示的是 (填序号)，其能量变化的原因是：断开反应物的化学键吸收的总能量 (填“>”或“<”)形成生成物的化学键释放的总能量，该反应的化学方程式为 。 (2)中国研究人员研制出一种新型复合光催化剂，利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水，其主要过程如图所示。 已知：几种物质中化学键的键能如表所示。 化学键 中H-O键 中O=O键 H2中H-H键 中O-O键 中O-H键 键能/(kJ/mol) 463 496 436 138 463 若反应过程中分解了2mol水，则过程Ⅲ (填“放出或吸收”)了 kJ能量。 Ⅱ．天然气既是高效洁净的能源，又是重要的化工原料，在生产生活中用途广泛。 (3)甲烷燃料电池采用可传导的固体氧化物为电解质，其工作原理如图所示： ①外电路电流移动方向： (填“a极到b极”或“b极到a极”)。 ②a极电极反应式为 。 ③若燃料电池消耗的空气在标准状况下的体积是11.2L(假设空气中体积分数为20%)，则理论上消耗甲烷 mol。 8．二硫化碳是一种应用广泛的化工原料，其沸点较低且易液化。工业上用和天然气反应制备(，，同时生成可做理想能源的。 (1)已知：反应ⅰ. 反应ⅱ. 由和天然气制备的反应的热化学方程式为 。 (2)为论证制备反应在一定条件下能否自发进行，查阅数据计算出该反应的，结合(1)中所得结果，可判断反应在 (填“高温”“低温”或“任何温度”)下能正向自发进行。 (3)为研究实际生产中适宜的反应条件。研究者通过计算模拟和在2L固定容积反应器中的反应过程，获得随温度变化的反应达平衡时的数据如下图。 ①图中，在之间，的物质的量分数随温度升高而降低，从平衡角度分析其原因是 。 ②时，的平衡转化率为50%，此温度下平衡常数K的数值为 。 (4)是一种有毒的气体，为减少排放对环境的污染，应尽可能提高反应过程中的转化率，可采取的方法有 、 (答出两点即可)。 9．现代社会的一切活动都离不开能量，化学反应在发生物质变化的同时伴随能量的变化。回答下列问题： (1)已知断开1molH2(g)中的化学键需要吸收436.4kJ的能量。根据反应H2(g)+Cl2 (g)=2HCl(g)的能量变化示意图，下列说法不正确的是_____(填字母)。 A．断开1molCl2 (g)中的化学键需要吸收242.7kJ的能量 B．1molH2 (g)和1molCl2 (g)所具有的能量为679.1kJ C．由H(g)、Cl(g)原子形成1molHCl(g)，共放出431.75kJ的能量 D．1molH2 (g)和1molCl2 (g)反应生成2molHCl(g)，共释放184.4kJ的能量 (2)某实验小组为了探究化学能与热能的转化，设计了如图所示的三套实验装置： 能探究“铜与浓硝酸的反应是吸热反应还是放热反应”的装置是 (填装置序号)。 (3)电能是现代社会应用最广泛的能源之一，化学电源应用于现代社会的生产和生活。 ①下列反应通过原电池装置，可实现化学能直接转化为电能的是 (填序号)。 A．CaO+H2O=Ca(OH) 2    B．2H2+O2=2H2O C．2FeCl3+Cu=CuCl2+2FeCl2    D．KOH+HCl=KCl+H2O ②某氢氧燃料电池装置如图所示，a、b均为惰性电极。电池工作时，空气从 (填“A”或“B”)口通入，正极的电极反应式为 。当电池消耗氢气4g时，消耗的O2的体积为 L(标准状况下)。 10．碳中和作为一种新型环保形式可推动全社会绿色发展。下图为科学家正在研究建立的一种二氧化碳新循环体系。 (1)大气中存在温室气体CO2，写出CO2的电子式 。碳有多种单质，一定条件下，1mol石墨转化为金刚石吸收1.85kJ能量，则 (填“石墨”或“金刚石”)更稳定。碳与硅同族，制备纯硅的一种中间产物SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和H2，写出该反应的化学方程式： 。 (2)过氧化氢一定条件下可发生分解：2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g)，断裂1 mol H2O2(l)中的O-O和1 mol O2(g)中的O=O所需的能量依次为142 kJ、497.3 kJ，断裂H2O2(l)和H2O(l)中1 mol H-O键所需能量依次为367 kJ、467 kJ，则2 mol H2O2(l)反应生成2 mol H2O(l)和1 mol O2(g) (填“吸收”或“放出”)的能量为 kJ。 (3)某原电池装置如图所示。 ①铁作 (填“正极”或“负极”)，溶液中的H+向 (填“铁”或“铜”)电极方向移动，负极的电极反应式为 。 ②若反应过程中有0.2 mol 电子发生转移，则生成的氢气在标准状况下的体积为 L。 【拓展练习】 11．用制备有利于实现“双碳”目标。涉及的主要反应为： I． II． (1)已知时，部分物质的相对能量如下表所示(忽略随温度的变化)：则 。 物质 相对能量 0 52 (2)在一定条件下的密闭容器中发生上述反应，若要提高反应I中的平衡转化率并加快反应速率，可以采取的措施有_______(填标号)。 A．增大压强 B．增大浓度 C．降低温度 D．液化分离出水蒸气 (3)向某刚性容器中按投料比充入和，在不同催化剂下发生上述反应。一段时间后，测得的转化率、的选择性(含碳生成物中的百分含量)随温度的变化如图所示。 ①由图可知， 的催化效果好(填“M”或“N”)。 ②之间，乙烯的选择性随温度变化的原因是 。 (4)在一定条件下，向密闭容器中充入和，发生反应：。测得相同时间内，的转化率随温度的变化如图所示(虚线表示的平衡转化率随温度的变化)。 ①由图分析， (填“>”、“＜”或“=”)。 ②已知z点体系的压强为，时，用平衡分压代替平衡浓度，该反应的平衡常数 (已知：分压=总压×该组分物质的量分数)。 (5)利用电解法制取乙烯的装置如下图所示，则电极a为电解池的 极，a极反应式为 。 12．为了缓解温室效应与能源供应之间的冲突，CO2的资源化利用已成为研究的热点。   Ⅰ.【资源化一：利用CO2制水煤气】 在容积为L的恒容密闭容器中进行反应，方程式为  。当投料比时，CO2的平衡转化率与温度、初始压强的关系如图所示。 (1)在恒温恒容条件下，关于以上反应下列表述能说明反应已经达到化学平衡状态的是___________。(不定项) A． B．气体的平均相对分子质量不再变化 C．气体的密度不再变化 D．CH4和CO2的物质的量之比不再改变 (2)初始压强 (填“>”“<”或“=”，下同)；当温度为℃、初始压强为时，a点时的 。 (3)起始时向容器中加入mol CH4和mol CO2，在温度为℃时反应，此时初始压强为，该反应的平衡常数 ，温度和体积不变的情况下，继续加入mol CH4和mol CO2，再次达到平衡后，CO2的转化率 。(填“增大”“减小”或“不变”) Ⅱ.【资源化二：利用CO2制天然气】 二氧化碳加氢制甲烷过程中主要发生反应： 反应I：    反应II：   在密闭容器中，压强恒为Pa、时，CO2平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的CO2实际转化率随温度的变化如图所示。 (4)结合【资源化一】中信息，反应I的 ，该反应在 条件下能自发进行。 A．高温                B．低温                C．任意温度 (5)CO2平衡转化率后升高的主要原因是 。 (6)CO2制备甲烷过程中，CO2活化的可能途径有两种，如图所示。请从反应速率和反应方向两个角度分析说明CO*是CO2活化的优势中间体的原因是 。 13．科学家提出可在铜铝催化剂中用、加氢合成甲醇。发生的反应有： 反应Ⅰ．； 反应Ⅱ．； 反应Ⅲ．。 回答下列问题： (1) (用含、的代数式表示)， (用含、的代数式表示)。 (2)往某密闭容器中充入和，仅发生反应的平衡转化率与温度、气体的总压强的关系如图1所示。 ① (填“>”或“<”)0，判断的理由为 。 ②、、由大到小的顺序为 。 ③点时，该反应的平衡常数 (分压=物质的量分数总压，用含的代数式表示)。 (3)与反应生成和：，该反应2的与温度的关系如图2所示。点时， (填“>”“<”或“=”)，b、c、d三点对应的的平衡产率由大到小的顺序为 (用b、c、d表示)。 14．回答下列问题。 (1)把气体和气体混合于密闭容器中，使它们发生如下反应：；2min末生成。若测知的浓度变化表示的反应速率为。计算： ①内用的浓度变化表示的反应速率为 。 ②化学方程式中n的值是 。 (2)某温度时在容器中、、三种气态物质的物质的量()随时间(t)变化的曲线如图所示，由图中数据分析： ①该反应的化学方程式为 。 ②下列叙述能说明上述反应达到平衡状态的是 。 A．混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化 B．相同时间内消耗的的同时生成的 C．混合气体的总质量不随时间的变化而变化 D．容器内压强不再发生变化 (3)在一定温度下，将与放入的密闭容器中，在一定条件下反应，。10min时达到平衡状态。此时容器内压强比反应前减少，计算的转化率为 。 (4)甲烷和甲醇()既是重要的化工原料，又是未来重要的能源物质。通过和化合可制得甲醇。反应为，反应过程中能量变化如图所示。则和的总能量 (填“>”、“<”或“=”)1的能量。 15．2024年全国政府在节能减排方面采取了一系列重要政策和措施，以推动碳达峰和碳中和目标的实现。回答下列问题： (1)加氢合成甲醇是合理利用的有效途径。制备甲醇过程涉及反应如下： 反应①：   反应②：   反应③：   反应① 0，反应② 。 (2)在有催化剂，高温条件下某反应达到平衡，平衡常数，恒容时，温度升高，浓度减小。 ①该反应化学方程式为 ，该反应正反应为 反应。(填“吸热”或“放热”) ②升高温度，逆反应速率 (填“增大”或“减小”) (3)在一容积可变的密闭容器中充入10molCO和20mol，在催化剂存在时反应生成甲醇：，的平衡转化率随温度，压强的变化如图所示： ①当达到平衡状态A时，容器的体积为10L，计算A点的平衡常数 。 ②如果反应开始时仍充入10molCO和20mol，则在平衡状态B时容器的体积 L。 (4)科学家研发出一种新系统，通过“溶解”水中的二氧化碳，以触发电化学反应，有效减少碳的排放，其工作原理如图所示。 ①系统工作时b极区的电极反应式为 。 ②系统工作时b极区有少量固体析出，该固体可能是 。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《2025届高三高考化学三轮冲刺-化学反应的热效应专题练习》参考答案 1．(1) (2) 温度升高使催化剂失去活性，同时的催化氧化反应是放热反应，温度升高平衡逆向移动，反应的平衡转化率减小 (3) 极的电极反应：，增大，通过阴离子交换膜进入极区，增大，最终得到较浓硫酸 D极区 和制成燃料电池，提供电能，得到更高浓度的硫酸和氨水 2．(1) (2) -49.30 B 温度升高，反应I正向移动的程度大于反应II逆向移动的程度 水分子中的氧形成的氢键数目多于甲醇分子中的氧，导致水分子中氧上的电子云密度更小，故水分子间氢键的强度弱于甲醇分子间；甲醇分子中的甲基为推电子基，导致甲醇分子中氧上的电子云密度大于水分子中氧上的电子云密度，故水分子间氢键的强度弱于甲醇分子间 3．(1) 不能 (2) 反应Ⅰ，Ⅲ均为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动 (3)升温反应Ⅰ和反应Ⅲ平衡均正向移动；520K前，升温对反应Ⅲ影响程度更大，520K后，升温对反应Ⅰ影响程度更大 (4) 4．(1)kJ/mol (2)CD (3)和HCOOH (4) 溶解的已饱和，限制了与的结合速度 5．(1) +550 平衡时的体积分数远小于，说明大多数已分解，故 (2) 75% 9 正反应 (3) 电解过程中，阴极发生反应为：，阴极每减少，电路中转移，同时有通过质子交换膜从阳极区进入阴极区，故阴极区溶液的保持不变 6% 6．(1)-483.6 (2) CH4+2H2OCO2+4H2 C(s)＋2H2O(g)=CO2(g)＋2H2(g)或C(s)＋CO2(g)=2CO(g) 降低 CaO＋CO2=CaCO3，生成的CaCO3覆盖在CaO的表面，减少了CaO与CO2的接触面积，导致吸收效率降低，甚至失效 (3) H2S(g)=H2(g)+S(s) ΔH=+20kJ/mol H2S 7．(1) c > +2=BaCl2+2NH3↑+10H2O (2) 吸收 132 (3) b极到a极 0.05 8．(1) (2)高温 (3) 为吸热反应，随温度升高，平衡正向移动，物质的量减小，气体总物质的量增大，的物质的量分数减小 0.16 (4) 适当减压 适当升温、增大的投料比、及时移出(答出两点即可) 9．(1)B (2)Ⅰ和Ⅱ (3) BC B 22.4 10．(1) 石墨 SiHCl3+3H2O=H2SiO3+3HCl+H2↑ (2) 放出 613.3 (3) 负极 铜 Fe-2e-=Fe2+ 2.24 11．(1)-130 (2)AB (3) N 温度升高催化剂活性降低(或者升高温度更有利于反应Ⅱ进行) (4) ＞ (5) 阴 12．(1)B (2) < > (3) 4 减小 (4) -164.7 B (5)600℃左右以后升高温度，反应I平衡向左移动的程度小于反应II平衡向右移动的程度 (6)得到CO*中间体的反应活化能较低，反应速率较快，而且ΔH较小，反应容易自发进行 13．(1) ΔH2-ΔH1 (2) ＜ 压强不变时，该反应中的平衡转化率随着温度的升高而下降 (3) < b>c>d 14．(1) 0.0625 2 (2) A(g)+3B(g)2C(g) AD (3)60% (4)> 15．(1) < +41.19 (2) 吸热 增大 (3) 1 2 (4) 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$