专题12 化学反应中的热效应-【创新大课堂系列】高三化学全国名校名卷168优化重组卷

定的全充满结构，不易失去电子，所以亚铜离子比 铜离子稳定；氧化亚铜和硫化亚铜都是离子晶体， 氧离子的离子半径小于硫离子，氧化亚铜的晶格能 大于硫化亚铜，则氧化亚铜的熔点高于硫化亚铜； (2)六水合铜离子中铜离子为中心离子，水分子为 配位体，配位数为6，由配位键的数目可知，铜离子 的杂化方式可能为spd杂化，配离子的空间构型 为八面体形；(3)[Cu(en)2NH3](BF4)2中氮原子、 碳原子和硼原子的价层电子对数都为4，VSEPR 模型都为四面体，则VSEPR模型为四面体的非金 属原子共有(2×2+2×2+1十2)=11个；非金属 元素的非金属性越强，元素的电负性越强，元素非 金属性的强弱顺序为F、N、C,则电负性的大小顺 序为F、N、C;(4)由晶胞结构可知，铟原子形成的 四面体空隙有8个，形成的八面体空隙也有8个， 则四面体室隙的占有车为38×100%=50%：品 胞中位于顶点、面上和体内的铜原子个数为8X8 十4×号+1=4，位于面上和被上的翻原子个数为 十4×号=4，位于体内的确原子个数为8，则 6×2 铜、铟、碲的原子个数为4：4：8=1：1：2，晶体 的化学式为CuInTe.2;由位于顶，点A点和体心B点 原子的分数坐标分别为00,0).（份，22）可 知，晶胞边长为1，则位于体对角线号处，面对角线 子处的C点原子的分数坐标分别为（层，子，号）： 由晶胞中CD形成的直角三角形的边长为号pm、 c pm可知，C、D间距离d= 2 pm)(4 pm) √+后m 答案：(1)NCu+的3d轨道全充满达到稳定状态 CuO(2)八面体形C(3)11F、N、C (4)50%CuInTe2 降》后 7.解析：(1)Li为3号元素，在周期表中的位置为第二 周期IA族；铁是26号元素，基态Fe2+的价电子排 布式为3d;(2)因为CN与Fe2+的配位能力更强， K,[Fe(CN)6]溶液中Fe2+的浓度低，所以未观察 到溶液呈现明显的橙色；(3)①黑磷区中P根据图 1中形成的共价键，P元素有三个0和一个孤对电 子，价层电子对数为4，采用sp3杂化；②根据图1 中键长的不同判断黑磷区P一P键的键能不完全相 同，故错误；黑磷与石墨类似，也具有层状结构， 根据石墨是混合型晶体知，黑磷也属于混合型晶 -21 体，故b正确；复合材料单层中，P原子与C原子之 间的作用力属于共价键，故C错误；由石墨与黑磷 制备该复合材料有新的化学键形成，新物质生成， 故属于化学变化，故d正确；故答案为ac;(4)N原 子半径小能够形成较强的p一pπ键，P原子的半径 较大原子间形成的。键较长，p一p轨道肩并肩重 叠程度较小或几乎不能重叠，难以形成p一pπ键； (5)①根据均摊法，1i计的个数为：日×8+}×4十 分×4=4，故1FeP0,的单元数有4个，孩晶胞体 积为a2b×(10-7cm)3=a2b×101cm3,则磷酸亚 铁锂晶体的摩尔体积V。=N/mol×aX101 4 cm=abN4X10cm/mol:②由题图可知，小白 球表示锂原子，由题图()知，每个晶胞中的锂原子 数为日×8+子×4+号×4=4，故一个晶胞中有4 个LiFePO,单元；由题图(b)知，Li,-,FePO,结构 中，一个晶胞含有日×8+}×3十2×3=只个银 原子，此时锂原子、铁原子的个数比为13：16=(1 -):1,2=-0.1875:设1i:Fex(P0,e中= 价铁离子的个数为a,三价铁离子的个数为b,由2a +3b+13=48,a十b=16,得到a:b=13：3,即n (Fe2+):n(Fe3+)=13:3。 答案：(1)第二周期IA族3d° (2)CN与Fe+的配位能力更强，K[Fe(CN)。]溶 液中Fe2+的浓度低 (3)①sp3②ac (4)N原子半径小能够形成较强的p一pπ键，P原 子的半径较大原子间形成的。键较长，p一p轨道 肩并肩重叠程度较小或几乎不能重叠，难以形成 p一pπ键 (5)04bN4X1021 4 ②0.187513：3 专题12化学反应中的热效应 1.B2.D3.C4.A5.C6.B7.D8.B 9.D10.C11.A12.D13.B 14.解析：(1)根据反应热等于正反应活化能一逆反应 的活化能分析，该反应热为一(b-a)kJ·mo11。 根据反应热=反应物的键能总和一生成物的键能 总和计算，有2x十3X436- 2(764+414×4)-4 ×464=-152,解x=803kJ·mol1。(2)根据 盖斯定律分析，①CO2(g)十3H(g)=一CHOH(g) +H2O(g)△H1=-53.7kJ·mol, CH3 OCH3(g)+H2 O(g)=2 CH,OH(g) △H2=十23.4kJ·mol1,有①X2-②得2C02(g)+ 6H2 (g)=CH OCH3(g)+3H2 O(g)AH3= -53.7×2-23.4=-130.8kJ·mol-1。(3)NA 表示阿伏加德罗常数的值，在C2H2(g)完全燃烧 生成CO2和液态水的反应中，每有5NA个电子转 移时，说明有0.5mol乙炔反应，放出650kJ的热 量，则1mol乙炔完全燃烧放出的热量为1300 kJ,则CH,的热值为10=50kJ/g。(4)①工 26 艺过程中的能量转化形式为太阳能转化为学能。 ②已知“重整系统”发生的反应中n(Fe0)=6,根 n(C0,) 据反应中的质量守恒分析，则x：y=6：8,则 Fe,O,(y<8)的化学式为FeO,反应方程式为 2FeO,+C=6FeO十CO2,反应中转移4个电子， 故“热分解系统”中每转移2mol电子，需消耗 Fe,O,1 mol. 答案：(1)-(b-a)kJ·mol1803 (2)-130.8(3)50kJ·g1(4)①太阳能转化 为化学能②FeO41 15.解析：(1)根据反应历程图像，可以解析出此反应 为吸热反应，焓变为△H1=(1.35ev-0ev)= 1.35ev=130kJ/mol,故答案为130kJ/mol;根据 反应历程图像，有活性苯乙烯自由基产生，两分子 苯乙烯自由基可以结合反应生成 (CH2) 故 答案 为 (CH2) ;(2)根据△G=△H一T△S <0为自发反应，此反应的△H>0,△S>0,要保 证反应自发进行，温度必须保持高温，所以a线是 △G变化曲线，所以在低温下，不能自发进行，故答 案为：不能；反应为吸热反应，温度升高平衡正向 移动，K。增大所以，K。为b线，故答案为b; (3)C6H一C2H5(g)==C6H一CHCH2(g)+H2(g) 开始量1mol 0 0 反应量0.75mol0.75mol 0.75 mol 剩余量0.25mol0.75mol 0.75mol, 同时，还有3.25mol的水未参加反应，一直存在 于体系中，需要把水蒸气物质的量考虑带入计算， 故剩余气体总的物质的量为5mol,K。= 0.75×100kPa×0.75×100kPa 5 5 =45kPa,故答 0.25×100kPa 5 案为45kPa;(4)根据两个反应的△H1>△H2> 0,反应Ⅱ的焓变小于反应I的焓变，其所需要的 热量低于反应I,所以节能；二氧化碳能消耗反应 -21 I产生的氢气，使反应I平衡正向移动，所以乙苯 转化率升高，故选A和B;(5)根据苯环上的烃基 被氧化的反应规律，苯乙烯的侧链在酸性高锰酸 钾的作用下，只生成了与苯环直接相连的羧基，即 苯甲酸。乙烯基上的末端碳原子被氧化为二氧化 碳，因此，乙苯被高锰酸钾氧化后的主要产物是苯 甲酸和二氧化碳；故答案为：苯甲酸、二氧化碳。 答案：(1)①130 (2)①不能②b (3)45kPa (4)AB (5)苯甲酸二氧化碳 16.解析：(1)CH,和CO2都只含有极性共价键，该反 应过程中断裂的化学键属于极性共价键，故选B。 (2)该反应是气体体积增大的熵增反应，△S>0, 该反应的△H>0,△H-T△S<0时，反应能自发 进行，则该反应在高温下能自发进行。(3)CO2是 共价化合物，电子式为O:C:O,CO2分子中 心原子价层电子对数为2十号(4-2×2)=2，碳 原子的杂化方式为sp杂化，CO2中含有2个碳氧 双键，有2个元键，1 mol CO2中含有2molπ键。 (4)CH(g)+CO2(g)-2CO(g)+2H2(g) △H=反应物的总键能一生成物的总键能=4X 413kJ/mol+2×745kJ/mol-2×436kJ/mol- 2E(CO)=+247.4kJ·mol1,解得C0中的键 能为1011.3kJ/mol,断裂1 mol CO分子中的共 价键需要吸收1011.3kJ能量。 答案：(1)B (2)>高温 (3)O::C::O sp 2 (4)1011.3 专题13原电池化学电源 1.C2.D3.D4.B5.C6.B7.D8.C 9.C10.B11.C12.B13.D14.B 15.解析：(1)若阴极CO2的还原产物为CHOH,则 生成CHOH的电极反应式为CO2十6e+5H2O CHOH+6OH;(2)电极I为阳极，阳极区 产生CO,的过程可描述为：阳极区发生电极反应 2H2O-4e一4H+十O2个，阴极区产生的 CO透过阴离子交换膜进入阳极，发生反应： CO号+2H+-CO2个+H2O,产生CO2(“阳极 区发生电极反应2H2O-4e一4H++O2个”，专题12 化学) 一、选择题 1.(2025·重庆二模)卤化铵(NH4X)的能量关 系如图所示，下列说法正确的是 △H NHX(s) →NH(g+HX(g) A NH3(g)+H(g)+X(g) △H6 △H NH3(g)+H*(g)+X-(g) △Ha NHaq+X(ag)←△B NHj(g)+H*(aq)+X-(aq) A.△H1>0,△H2<0 B.相同条件下，NH4CI的△H2比NH4I的大 夜 C.相同条件下，NH4CI的△H;比NH4I的小 D.△H1+△H2+△H3+△H4+△H+△H6=0 2.(2025·湖南阶段练习)NH3催化还原NO是 重要的烟气脱硝技术，其反应过程与能量关系 如图甲所示。有氧条件下，Fe3+催化NH3还 原NO的反应历程如图乙所示。下列说法正 确的是 ) 个能量/kJmo) 羹 NHs -Fe3+ ① H0 5N2(g)+ b ③ 4NH3(g)+ 6H20(g) Fe2++NH2+H+ 02 6NO(g) 反应过程 N2+H20 Fe2++H 甲 A.图甲所示热化学方程式为4NH(g)+6NO(g) 5N2(g)+6H2O(g)△H=-(a-b) kJ·mol-1 B.图甲反应中既有极性共价键的断裂和形成， 又有非极性共价键的断裂和形成 C.图乙所示反应③中氧化剂与还原剂物质的 量之比为4：1 D.图乙中总反应为4NH3(g)+4NO(g)+O2 (g)==4N2(g)+6H2O(g) 总 3.(2025·重庆二模)计算机模拟单个乙炔(HC 高 =CH)分子在Hg2+催化作用下生成 CH3CHO的反应历程及相对能量变化如图所 示（已知1eV=1.6×1019J;NA=6.02× 1023/mol). 反应中的热效应 个相对能量oV 1.2 0.75 0.6 0.00 ④，CH=CHOH-Hg H- CG-H Hg -0H CH,CHO(g) +Hg2 -1.8 g2-0H 反应历程 下列说法错误的是 ) A.该反应历程中决速步骤能垒为0.9eV B.历程①中有。键生成，历程③中有π键断裂 C.历程⑤中，体系能量下降，是因为断开C Hg2+键放出能量 D.该反应的热化学方程式为HC=CH(g)十 H2O(g)CH3CHO(g)AH=-67. 424 kJ/mol 4.(2025·江苏启东中学高三模拟)“世上无难 事，九天可揽月”，我国的航空航天事业取得了 举世瞩目的成就。碳酰肼类化合物[Mn(L)3] (CO4)2是种优良的含能材料，可作为火箭推 进剂的组分，其相关反应的能量变化如图所 示，已知△H2=-299kJ/mol,则△H1(kJ/ mol)为 ) 2CIO(g)+Mn(L)P)[MnQL)KCIO)() 2△H2 △H=-1018kJ/mo △H,=+87kJ/mol 2ClOz(aq)+[Mn(L)3P*(aq) A.-1703 B.-1389 C.-1344 D.-1160 5.(2025·吉林长春高三模拟)已知：某些化学键 的键能数据如表所示（注：键能为1mol气态 分子完全解离成气态原子所吸收的能量。) 化学键 H-HCI-CIH-CI S=S H-S 键能/(kJ/mol) 436 243 431 255 339 下列说法正确的是 A.同温同压下，反应H2(g)十C2(g) 2HCI(g)在光照和点燃条件下的△H不同 B.2H2(g)十S2(g)一2H2S(g)该反应过程中 反应物断键吸收的能量大于生成物成键放 出的能量 C.2H2(g)+S2(s)=2H2S(g) △H> -229 kJ/mol D.1molH2S(g)分解吸收的热量比1mol HCI(g)分解吸收的热量多，所以H2S(g)比 HCl(g)稳定 6.(2024·安徽卷)某温度下，在密闭容器中充入 一定量X(g),发生下列反应：X(g)=Y(g) (△H1<0),Y(g)=Z(g)(△H2<0),测得各气 体浓度与反应时间的关系如图所示。下列反 应进程示意图符合题意的是 09 反应时间→ 能量 过渡态2 能量 过渡态2 过渡态1 过渡态1 X⌒y x\￥ Z 反应进程 反应进程 B 能量过渡态1 能量 过渡态1过渡态2 过渡态2 2 反应进程 反应进程 D 7.(2025·山东济南二模)我国科学家研究化合 物M(s)催化CO2氢化机理。由化合物M(s) 生成化合物N(s)过程的机理和相对能量曲线 如图所示（已知1eV=1.6×10-19J)。TS1、 TS2均为过渡态。下列说法错误的是( PtBu C02 TS1 TS2 ①②1 2 相对能量/eV TS2(11.28) TS1(6.05) P2.08) M+C02(0.0 N(-iT.63). 0 反应过程 A.过渡态TS1比TS2更稳定 B.过程P→TS2为化合物M生成化合物N的 决速步骤 C.化合物M催化CO2氢化反应过程中一定 有Fe一O键的断裂 D.该过程的热化学方程式为：M(s)十CO2(g) -N(s)△H=-11.63kJ·mol1 46 8.中国科学院化学研究所报道了化合物1催化 CO2氢化机理。其机理中化合物1（催化剂， 固态)→化合物2（中间产物，固态）的过程和 其相对能量曲线如下图所示。下列说法错误 的是 ) 2,11.28 H PiBa,CO. T816.0的 e-co T321-a 02 1+c0,0002.0s 化合物1与C0,反应生成化合物2 和性发品 A.化合物1与CO2反应生成化合物2的过程 中有两个过渡态TS11-2、TS21-2,说明这 一过程包含两个基元反应 B.化合物I1-2是该过程的催化剂 C.该过程的决速步为过程② D.过程①的热化学方程式为1(s)十CO2(g) -l1-2(s)△H=+2.08kcal·mol-1 9.CH3CH2CH3的氯化、溴化反应势能图及产物 选择性如下图，下列叙述错误的是 a中aM +CH(CH+HBE (979%) △L 6c65%之 CH,CH,CH,+Br- 反应过程 反应过程 A.丙烷中仲氢（一CH2一）比伯氢（一CH3)活 性强 B.升高温度CH3CH2CH3与C1·反应速率加 快、与Br·反应速率也加快 C.以CH3CH2CH3为原料合成2-丙醇时，溴 化反应比氯化反应产率更高 D.HCI和HBr的键能差=△H1一△H? 10.肼(N2H4)在不同条件下分解产物不同， 200℃时在Cu表面分解的机理如图1。 已知200℃时：反应I:3N2H4(g)一N2(g) +4NH3(g)△H1=-32.9kJ·mol-1 反应Ⅱ：N2H4(g)+H2(g)—2NH3(g) △H2=-41.8kJ·mol-1 能量 N2H N2 NH, N2 H2 N2H.(g)+H2(g) 2NH(g) M过程o流过程。流 0 反应过程 图1 图2 下列说法不正确的是 A.200℃时，肼分解生成氮气和氢气的热化 学方程式为N2H4(g)一N2(g)+2H2 (g)△H=+50.7kJ·mol-1 B.反应Ⅱ的能量过程示意图如图2所示 C.断开3molN2H4(g)中的化学键吸收的能 量大于形成1molN2(g)和4 mol NH3(g) 中的化学键释放的能量 D.图1所示过程①是放热反应 11.(2025·湖南师范大学附属中学模拟)相关有 机物分别与氢气发生加成反应生成1mol环 己烷( )的能量变化如图所示： 能量针 △H,=-239kJ/mol △H=-208kJ/mol △H=-120kJ/mol AHj=-229 kJ/mo 下列推理不正确的是 ( A.2△H1≈△H2,说明碳碳双键加氢放出的 热量与分子内碳碳双键数目成正比 B.△H2<△H3,说明单双键交替的两个碳碳 双键间存在相互作用，有利于物质稳定 C.3△H1<△H4,说明苯分子中不存在三个 完全独立的碳碳双键 D.△H3-△H1<0,△H4-△H3>0,说明苯 分子具有特殊稳定性 12.(2025·河北二模)光照条件下乙苯与氯气反 应生成两种一氯取代物，反应过程中的能量 变化如图所示[选择性= n(取代物) n(参与反应的乙苯) ×100%幻，下列说法正确的是 能量 》-CH,CH2+i+2C 反应② CHCHH+2CI 反应① 〉-CH,CH+Cl2 取代物1+HCl 取代物2+HCl 反应进程 A.稳定性 CH,dH,<K》 一CHCH B.生成相同物质的量的取代物2比取代物1 吸收的热量更多 C.反应①达到平衡状态后，升高温度，正、逆 反应速率均增大，但正反应速率增大更 明显 D.一定条件下，选择合适的催化剂可以提高 取代物1的选择性 13.(2025·山东青岛二模)金属氧化物可催化 CO2加氢制备CO或甲醇，部分反应历程如 图。下列说法正确的是 Ts2-1110.8 TS表示过渡态 *表示吸附态 00.0 路径Ⅱ 2 Ts13.6T2-235.6」 TS2-362.6 Coco C0-6.8 路径7912-7521=37664454 -100.0 H,C00* HCOO*+H* -87.2 H,COOH* -124.4 Ts1-5-16.451-6-180.8 -200.0 .OH* -180.9 300.0 CH,0*-260.1 反应历程 A.“路径I”中碳原子的杂化方式未发生 变化 B.“路径I”反应H2COOH*→CH2O*十 OH*的Ea=86.7kJ·mol-1 C.CO2和H2生成CO和CH3OH的反应均 为放热反应 D.催化剂可同时改变反应历程与焓变 二、非选择题 14.(2025·湖南益阳高三统考期末)低碳经济已 成为人们一种新的生活理念，二氧化碳的捕 捉和利用是能源领域的一个重要研究方向。 回答下列问题： 能量/kJ·mo) C02(g+3H2(g) C,H,(g+2H,(g) 反应过程 (1)用CO2催化加氢可以制取乙烯：CO2(g) +3H,(g)一号CH,(g)+2H,0(g,该反 应体系的能量随反应过程变化关系如图所 示，则该反应的△H= (用含a、b的 式子表示)。相关化学键的键能如下表，实验 测得上述反应的△H=-152kJ·mol1,则 表中反应过程的x= 化学键 C=0 H-H C=C C-H H-O 键能(kJ·mol-1) 436 764 414 464 (2)工业上用CO2和H2反应合成二甲醚。 已知： CO2(g)+3H2 (g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-53.7kJ·mol-1 CH3 OCHs(g)+H2O(g)-2CH3 OH(g) △H2=+23.4kJ·mol-1 2CO2(g)+6H2 (g)CH3 OCH3 (g)+ 3H2O(g)△H3= kJ·mol-1。 (3)用NA表示阿伏加德罗常数的值，在 C2H2(g)完全燃烧生成CO2和液态水的反应 中，每有5NA个电子转移时，放出650kJ的 热量。C2H2的热值为 (4)二氧化碳的捕集、利用是我国能源领域的 一个重要战略方向。科学家提出由CO2制取 C的太阳能工艺如图。 太阳能 热分解系统 0 >2300K Fe,O. FeO 700K C重整系统C02 ①工艺过程中的能量转化形式为 ②已知“重整系统”发生的反应中n(FcO) n(CO2) 6,则FeO(y<8)的化学式为 ,“热分解系统”中每转移2mol电子，需 消耗FezO, mol. 15.(2025·湖北黄冈二模)苯乙烯作为一种重要 的基础有机化工原料，广泛用于合成塑料和 橡胶。工业常采用乙苯脱氢的方法制备苯乙 烯，其原理如下： 反应I:C6H一C2H(g)=C6H5一CH CH2(g)+H2(g)△H1 (1)近期有科技工作者结合实验与计算机模 拟结果，研究了乙苯在催化剂表面脱氢制苯 乙烯的反应，其历程如下图所示（吸附在催化 剂表面的物种用*标注)： 27 C.H.-CH-CH,(g)+H(g) 1 过渡态2 0.40 156 C.H.-CH.CH,(g 0.21 -1 -1.09 C.H,-CH.CH 0叫vcHa -0.73 1.49 eV C.H,-CHCH,+2H* 反应历程 ①△H1= kJ/mol(计算结果保留整 数)。 ②依据上述反应历程，推测乙苯脱氢反应产 生的副产物可能是 (填结构简式)。 (2)在100kPa下，乙苯直接脱氢反应的△G 和K。随温度的变化如图所示。 48 2.0 10 1.8 1.6 0 1.4 12 -10 1.0 0.8 0.6 4/013 -20 0.4 .2 -30 900 10001100 1200 1308 T/K ①直接脱氢反应在常温下 (填“能” 或“不能”)自发。 ②K。随温度的变化曲线为 (填“a” 或“b”)。 (3)在某温度、100kPa下，向反应器中充入 1mol气态乙苯和3.25molH2O(g)发生反 应I,其平衡转化率为75%，则乙苯脱氢反 应的压强平衡常数K,= (计算时忽 略副反应)。 (4)工业上还可以利用CO2氧化乙苯制乙 烯，其原理为：反应Ⅱ：C6H一C2H(g)十 CO2(g)=C6H5-CH-CH2(g)+CO(g) 十H2O(g)△H2,在相同反应条件下，工业 上可采用CO2替代水蒸气进行乙苯脱氢反 应，已知△H1>△H2>0;则CO2代替水蒸气 参与反应的优点有 A.降低反应的能耗B.乙苯转化率更高 C.提高了反应速率D.提高了产物选择性 (5)苯乙烯被酸性高锰酸钾溶液充分氧化后 的产物是 和 (填名称)。 16.(2025·上海崇明二糢)利用CH4超干重整 CO2技术，可以得到富含CO和H2的化工原 料气，对碳达峰和碳中和有重要意义，反应如 下：CH4(g)+CO2(g)==2CO(g)+2H2(g) △H=+247.4kJ·mol-1 (1)反应过程中断裂的化学键属于 A.离子键 B.极性共价键 C.非极性共价键 D.氢键 (2)该反应的嫡变△S 0(填“>” “=”或“<”)，需要在 条件下进行 (填“低温”或“高温”)。 (3)CO2的电子式为 ;CO2分子中碳 原子的杂化方式为 杂化，1 mol CO2 中含有 mol元键。 (4)已知部分化学键的键能如下： 共价键 C-H H-H C=0 键能(kJ/mol) 413 436 745 由此计算断裂1 mol CO分子中的共价键需 要吸收 kJ能量。