高考化学二轮复习易错题易错点18 化学反应与能量（解析版）

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易错题【01】反应热
(1)任何化学反应一定伴有能量变化,原因是旧键断裂吸收的能量与新键形成释放的能量不相等。
(2)需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应,不需要加热就能进行的反应也不一定是放热反应。即反应放热或吸热与反应条件无关。
(3)有能量变化的过程不一定是放热反应或吸热反应,如水结成冰放热但不属于放热反应。
(4)焓变ΔH的数值都需要带“+”或“-”符号。如某反应的ΔH=-Q kJ·ml-1或ΔH=+Q kJ·ml-1。
易错题【02】反应机理
（1）反应机理是用来描述某反应物到反应产物所经由的全部基元反应，就是把一个复杂反应分解成若干个基元反应，以图示的形式来描述某一化学变化所经由的全部反应，然后按照一定规律组合起来，从而阐述复杂反应的内在联系，以及总反应与基元反应内在联系。
（2）反应机理详细描述了每一步转化的过程，包括过渡态的形成，键的断裂和生成，以及各步的相对速率大小等。典型的是基元反应碰撞理论和基元反应过渡态理论。
（3）反应机理中包含的基元反应是单分子反应或双分子反应。完整的反应机理需要考虑到反应物、催化剂、反应的立体化学、产物以及各物质的用量。
（4）认识化学反应机理，任何化合物的每一步反应都应该是在该条件下此类化合物的通用反应。
（5）一般来说，反应的活化能越高，反应速率越慢，反应的决速步为慢反应。
易错题【03】热化学方程式书写
(1)热化学方程式中需注明各物质的聚集状态,在方程式后面注明能量变化,吸热反应ΔH>0,放热反应ΔH<0。
(2)ΔH是一定温度和压强下的反应热,在25 ℃、101 kPa下的ΔH可不注明温度和压强。
(3)热化学方程式中的化学计量数只表示物质的量,可以是整数也可以是分数,化学计量数改变时,ΔH会相应地改变。
(4)正反应和逆反应ΔH的绝对值相等,符号相反。
易错题【04】利用盖斯定律书写热化学方程式
典例分析
例1、在超临界水中进行碳碳加成反应时存在两条不同的路径，其反应机理如图所示。下列有关说法错误的是
A. 比稳定
B. 反应生成的活化能为54.0kJ•ml-1
C. 生成的反应为吸热反应
D. 选择适当的催化剂，有可能改变不同路径产物的产量
A【解析】根据反应机理图可知比的能量低，更稳定，A错误；由图像可知，反应生成的活化能为，B正确；由图可知，生成的反应为吸热反应，C正确；催化剂可以改变反应的路径，所以选择适当的催化剂，有可能改变不同路径产物的产量，D正确。
例2、(1) 已知下列反应：SO2(g)＋2OH－(aq)===SO32— (aq)＋H2O(l) ΔH1，ClO－(aq)＋SO32—(aq)== SO42—(aq)＋Cl－(aq) ΔH2，CaSO4(s)===Ca2＋(aq)＋SO42—(aq) ΔH3，则反应SO2(g)＋Ca2＋(aq)＋ClO－(aq)＋2OH－(aq)===CaSO4(s)＋H2O(l)＋Cl－(aq)的ΔH＝ 。
(2)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是：①CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g)ΔH＝＋49.0 kJ·ml－1②CH3OH(g)＋EQ \* jc0 \* hps21 \(\s\up 9(1),2)O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)ΔH＝－192.9 kJ·ml－1，又知③H2O(g)===H2O(l) ΔH＝－44 kJ·ml－1则甲醇燃烧生成液态水的热化学方程式： __________________。
(3)下表是部分化学键的键能数据，已知1 ml白磷(P4)完全燃烧放热为d kJ，白磷及其完全燃烧的产物结构如图Ⅱ所示，则表中x＝________ kJ·ml－1(用含有a、b、c、d的代数式表示)。
【答案】（1）ΔH1＋ΔH2－ΔH3 (2)CH3OH(g)＋EQ \* jc0 \* hps21 \(\s\up 9(3),2)O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－764.7 kJ·ml－1(3)EQ \* jc0 \* hps21 \(\s\up 9(d＋6a＋5c－12b),4)
【解析】（1）将题中的3个反应依次标记为①、②、③，根据盖斯定律，①＋②－③即得所求的反应，ΔH＝ΔH1＋ΔH2－ΔH3。(2)根据盖斯定律，由3×②－①×2＋③×2得：CH3OH(g)＋EQ \* jc0 \* hps21 \(\s\up 9(3),2)O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝3×(－192.9 kJ·ml－1)－2×49.0 kJ·ml－1＋(－44 kJ·ml－1)×2＝－764 kJ·ml－1。(3)反应热＝反应物键能总和－生成物键能总和，即6a＋5c－(4x＋12b)＝－d，可得x＝EQ \* jc0 \* hps21 \(\s\up 9(d＋6a＋5c－12b),4)。
例3、MgCO3和CaCO3的能量关系如图所示(M＝Ca、Mg)：
已知：离子电荷相同时，半径越小，离子键越强。下列说法不正确的是( )
A．ΔH1(MgCO3)＞ΔH1(CaCO3)＞0
B．ΔH2(MgCO3)＝ΔH2(CaCO3)＞0
C．ΔH1(CaCO3)－ΔH1(MgCO3)＝ΔH3(CaO)－ΔH3(MgO)
D．对于MgCO3和CaCO3，ΔH1＋ΔH2＞ΔH3
C【解析】根据盖斯定律，得ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3，又已知Ca2＋半径大于Mg2＋半径，所以CaCO3的离子键强度弱于MgCO3，CaO的离子键强度弱于MgO。A项，ΔH1表示断裂MCO3中的离子键形成M2＋和COeq \\al(2－,3)所吸收的能量，离子键强度越大，吸收的能量越大，因而ΔH1(MgCO3)＞ΔH1(CaCO3)＞0，正确；B项，ΔH2表示断裂COeq \\al(2－,3)中共价键形成O2－和CO2吸收的能量，与M2＋无关，因而ΔH2(MgCO3)＝ΔH2(CaCO3)＞0，正确；C项，由上可知ΔH1(CaCO3)－ΔH1(MgCO3)<0，而ΔH3表示形成MO离子键所放出的能量，ΔH3为负值，CaO的离子键强度弱于MgO，因而ΔH3(CaO)>ΔH3(MgO)，ΔH3(CaO)－ΔH3(MgO)>0，错误；D项，由以上分析可知ΔH1＋ΔH2>0，ΔH3<0，故ΔH1＋ΔH2＞ΔH3，正确。
1．（2022·江苏·高考真题）周期表中ⅣA族元素及其化合物应用广泛，甲烷具有较大的燃烧热，是常见燃料；Si、Ge是重要的半导体材料，硅晶体表面能与氢氟酸(HF，弱酸)反应生成(在水中完全电离为和)；1885年德国化学家将硫化锗与共热制得了门捷列夫预言的类硅—锗；下列化学反应表示正确的是
A．与HF溶液反应：
B．高温下还原：
C．铅蓄电池放电时的正极反应：
D．甲烷的燃烧：
2．（2022·浙江·高考真题）标准状态下，下列物质气态时的相对能量如下表：
可根据计算出中氧氧单键的键能为。下列说法不正确的是A．的键能为
B．的键能大于中氧氧单键的键能的两倍
C．解离氧氧单键所需能量：
D．
3．（2022·浙江·高考真题）相关有机物分别与氢气发生加成反应生成1ml环己烷()的能量变化如图所示：
下列推理不正确的是
A．2ΔH1≈ΔH2，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．ΔH2＜ΔH3，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．3ΔH1＜ΔH4，说明苯分子中不存在三个完全独立的碳碳双键
D．ΔH3-ΔH1＜0，ΔH4-ΔH3＞0，说明苯分子具有特殊稳定性
4．（2021·北京·高考真题）丙烷经催化脱氢可制丙烯:C3H8C3H6+H2。600℃，将一定浓度的 CO2与固定浓度的C3H8通过含催化剂的恒容反应器，经相同时间，流出的 C3H6、CO和H2浓度随初始 CO2浓度的变化关系如图。
已知：
①C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l) △H=-2220kJ/ml
②C3H6(g)+9/2O2(g)=3CO2(g)+3H2O(l) △H=-2058kJ/ml
③H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H=-286kJ/ml
下列说法不正确的是
A．C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g) △H=+124kJ/ml
B．c(H2)和c(C3H6)变化差异的原因：CO2+H2CO+H2O
C．其他条件不变，投料比c(C3H8)/c(CO2)越大，C3H8转化率越大
D．若体系只有C3H6、CO、H2和H2O生成，则初始物质浓度c0与流出物质浓度c之间一定存在：3c0(C3H8)+c0(CO2)=c(CO)+c(CO2)+3c(C3H8)+3c(C3H6)
5．（2021·山东·高考真题）18O标记的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中发生水解，部分反应历程可表示为：+OH-+CH3O-能量变化如图所示。已知为快速平衡，下列说法正确的是
A．反应Ⅱ、Ⅲ为决速步
B．反应结束后，溶液中存在18OH-
C．反应结束后，溶液中存在CH318OH
D．反应Ⅰ与反应Ⅳ活化能的差值等于图示总反应的焓变
6．（2021·浙江·高考真题）相同温度和压强下，关于反应的，下列判断正确的是
A．B．
C．D．
7．（2022·青海·海东市第一中学二模）叔丁基溴在乙醇中反应的能量变化如图所示。
反应1：
反应2：
下列说法正确的是
A．3种过渡态相比①最稳定
B．反应1和反应2的∆Ｈ都大于0
C．第一个基元反应是决速步骤
D．是反应1和反应2共同的催化剂
8．（2022·湖北·天门市教育科学研究院模拟预测）“液态阳光”由中国科学院液态阳光研究组命名，指的是利用太阳能、风能等可再生能源分解水制氢，再将空气中的CO2加氢制成CH3OH等液体燃料。该过程零污染、零排放，并且可形成循环，是迄今为止人类制备CH3OH最清洁环保的方式之一，下列说法错误的是（ ）
A．即使使用高效催化剂，改变反应历程，CO2和H2O合成CH3OH和O2也为吸热反应
B．SiO2的熔点比CO2的高，原因是SiO2的分子间作用力更大
C．CO2是直线形分子
D．甲醇的沸点介于水和甲硫醇( CH3SH)之间
9．（2022·河南洛阳·模拟预测）已知X转化为R和W分步进行：①X(g)Y(g)+2W(g)②Y(g)R(g)+W(g)。上述反应过程中的能量变化如图所示。下列说法正确的是
A．R(g)+W(g)Y(g) △H=Ea4-Ea3
B．1mlX(g)的能量低于1mlY(g)的能量
C．断裂1mlX(g)中的化学键吸收的能量小于形成1mlR(g)和3mlW(g)中的化学键所放出的能量
D．反应过程中，由于Ea210．（2022·江苏省木渎高级中学模拟预测）随着人们环保意识的增强，燃油汽车都已经装上了尾气处理装置。汽车尾气在催化剂作用下可发生如下反应：，下列说法正确的是
A．该反应能自发进行，说明和所含键能总和小于和所含键能总和
B．使用高效催化剂能降低反应的焓变
C．反应中每消耗1ml NO转移电子的数目约等于
D．升高温度一定能加快该反应的反应速率
11．（2022·上海崇明·二模）研究表明I-可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂，3SO2(g)+2H2O(l)→2H2SO4(aq)+S(s)，该过程一般通过如下步骤来实现：
①SO2(g)+4I-(aq)+4H+(aq)→S(s)+2I2(g)+2H2O(l)+Q1(Q1<0)
②I2(g)+2H2O(l)+SO2(g)→SO(aq)+4H+(aq)+2I-(aq)+Q2(Q2>0)
上述反应过程中能量变化不可能是下列示意图中的
A．B．
C．D．
12．（2022·湖南·邵阳市第一中学三模）最近科学家在发展非金属催化剂实现CO2电催化还原制备甲醇(CH3OH)方向取得重要进展，反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物质用“*”标注。下列说法错误的是
A．得到的副产物有CO和CH2O(甲醛)，其中相对较多的副产物为CO
B．生成副产物CH2O时，反应的活化能较小
C．制备甲醇的主反应速率主要由过程*CO+*OH→*CO+*H2O决定
D．电催化还原制备甲醇过程中，阳极的电势比阴极电势低
13．（2022·广东深圳·一模）丙烯是重要的有机合成原料。由丙烷制备丙烯是近年来研究的热点，主要涉及如下反应。
反应i：
反应ii：
回答下列问题：
(1)反应： △H3=___________。
(2)在刚性绝热容器中发生反应i，下列能说明已达到平衡状态的有___________(填标号)。
A．每断裂1 ml O=O键，同时生成4 mlO-H键
B．容器内温度不再变化
C．混合气体的密度不再变化
D．n(C3H8)=n(C3H6)
(3)在压强恒定为100 kPa条件下，按起始投料n(C3H8)：n(O2)=2：1，匀速通入装有催化剂的反应器中发生反应i和反应ii，其中不同温度下丙烷和氧气的转化率如图。
①线___________(填“L1”或“L2”)表示丙烷的转化率。
②温度高于T1K后曲线L2随温度升高而降低的原因为___________。
③当温度高于___________(填“T1”或“T2”)时，可判断反应ii不再发生，a点对应的温度下，丙烯的分压p(C3H6)=___________kPa(保留3位有效数字，下同)，反应i的平衡常数___________。(已知：分压p分=总压×该组分物质的量分数，对于反应，，其中、、、为反应平衡时各组分的分压)
(4)丙烷在碳纳米材料上脱氢的反应机理如图。
已知三步反应的活化能：反应I＞反应III＞反应II。则催化过程的决速反应为____(填“反应I”“反应II”或“反应III”)。
14．（2022·广东广州·模拟预测）由与制备甲醇是当今研究的热点之一，也是我国科学家2021年发布的由人工合成淀粉(节选途径见图)中的重要反应之一、已知：
反应②：
反应③：
(1)反应①：的___________。
(2)反应①在有、无催化剂条件下的反应历程如下图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注，TS为过渡态。
该反应历程中，催化剂使决速步骤的活化能降低___________。
(3)某研究小组采用上述催化剂，向密闭容器中通入和，只发生反应①和反应②，在不同条件下达到平衡，在下甲醇的物质的量分数随压强的变化、在下随温度的变化，如图所示。
i．点对应的温度和压强为___________℃、___________。
ii．点的分压为___________，此时容器中为，为，反应①的压强平衡常数___________(压强平衡常数是以分压代替浓度表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。
iii．图中点的高于点的原因是___________。
15．（2022·广东广州·模拟预测）氨的催化氧化反应是硝酸工业中的重要反应，某条件下与作用时可发生如下3个反应：
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
已知：298K时，相关物质的焓的数据如图1。
(1)根据相关物质的焓计算_______
(2)将一定比例的、和的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管，的转化率、生成的选择性与温度的关系如图2所示。
①除去工业尾气中的适宜的温度为_______。
②随着温度的升高，的选择性下降的原因可能为_______。
(3)在一定温度下，氨气溶于水的过程及其平衡常数为：


其中p为的平衡压强，为在水溶液中的平衡浓度。设氨气在水中的溶解度，则用p、和表示S的代数式为_______。
(4)为了探究大气中对和反应的影响，图3和图4展示了无与有存在时反应过程的相关优化构型，表1列出了相关构型的相对能量。
①无存在时的决速步骤为_______。
②对比图3与图4，的功能为_______。
(5)已知Mg、A1、O三种元素组成的晶体结构如图所示，其晶胞由4个A型小晶格和4个B型小晶格构成，其中和都在小晶格内部，部分在小晶格内部，部分在小晶格顶点。
该物质的化学式为_______，的配位数为_______，两个之间最近的距离是_______pm。
16．（2022·青海·海东市第一中学一模）氢能是一种绿色能源，甲醇可通过电催化和催化重整制取氢气。回答下列问题：
(1)用金属-有机骨架纳米片作阳极，电催化甲醇溶液(碱性)高效生产H2的装置如下：
向阳极区迁移的离子是_______；阳极的电极反应式为_______。
(2)甲醇水蒸气重整制氢在不同催化剂条件下机理不相同，在MC表面机理如下：
请补充下列方程式：
CH3OH→CH3O+H，2CH3O→H2+CH3OCHO，_______，_______。
主要副反应：CH3OCHO→CO+CH3OH CH3OCHO→CH4+CO2
(3)甲醇水蒸气重整反应：
I.CH3OH(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+3H2(g) ΔH1=+49.0 kJ·ml-1
II.CH3OH(g)⇌CO(g)+2H2(g) ΔH2=+90.1 kJ·ml-1
III.CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) ΔH3
①ΔH3=_______kJ·ml-1。
②反应II自发进行的条件是_______(填字母)。
A．高温 B．低温 C．任何温度
③若在恒温恒压密闭容器中充入2 ml CH4和4 ml H2O蒸气，起始时压强为p，加入适当催化剂发生反应CH4(g)+2H2O(g)⇌CO2(g)+4H2(g)(不考虑其他反应)，平衡时CH4转化率为50%，达到平衡时，p(H2)=_______；平衡常数Kp=_______(以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。
17．（2022·陕西·西安高级中学一模）甲烷和二氧化碳都是温室气体。随着石油资源日益枯竭，储量丰富的甲烷(天然气、页岩气、可燃冰的主要成分)及二氧化碳的高效利用已成为科学研究的热点。回答下列问题：
(1)在催化剂作用下，将甲烷部分氧化制备合成气(CO和H2)的反应为CH4(g)+O2(g) =CO(g)+2H2(g)。
①已知：25℃，101 kPa，由稳定单质生成1ml化合物的焓变称为该化合物的标准摩尔生成焓。化学反应的反应热ΔH=生成物的标准摩尔生成焓总和-反应物的标准摩尔生成焓总和。相关数据如下表：
由此计算CH4(g)+O2(g) =CO(g)+2H2(g)的∆H=_______kJ·ml-1。
②催化剂能显著提高上述反应的速率，但不能改变下列中的_______(填标号)。
a.反应的活化能 b.活化分子百分数 c.化学平衡常数 d.反应热(ΔH)
③T℃，向VL密闭容器中充入1 ml CH4和0.5 ml O2，在催化作用下发生上述反应，达到平衡时CO的物质的量为0.9 ml，平衡常数K=_______(列出计算式即可，不必化简)。
④欲提高甲烷的平衡转化率，可采取的两条措施是_______。
(2)甲烷和二氧化碳催化重整制备合成气的反应为CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) ΔH>0。我国学者通过计算机模拟对该反应进行理论研究，提出在Pt-Ni合金或Sn-Ni合金催化下，以甲烷逐级脱氢开始产生的能量称为吸附能)。脱氢阶段的反应历程如下图所示(*表示吸附在催化剂表面，吸附过程产生的能量称为吸附能)。
该历程中最大能垒(活化能)E正=_______eV·ml-1；两种催化剂比较，脱氢反应阶段催化效果更好的是_______合金。
18．（2022·山东青岛·二模）研究氮氧化物转化的机理，对环境保护具有重要意义。回答下列问题：
(1)还原处理N2O的原理为 。
已知在Fe+催化作用下，该反应分两步进行：
I. ；
Ⅱ. ……。
写出Ⅱ的热化学方程式_______。
(2)处理汽车尾气的原理为 。将体积比为的NO和混合气体以相同流速通过两种不同的催化剂I、Ⅱ，发生上述反应，相同时间内尾气脱氮率(即NO转化率)如图1所示。
①A点_______(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡脱氮率，原因是_______。
②若B点时反应已达平衡，体系压强为，则该温度下_______。
(3)以铁为还原剂，Cu、Pd为催化剂去除水体中硝态氮的过程如图2所示。
①总反应的离子方程式为_______。
②为减少副产物的产生可采取的措施是_______。
③下列关于Cu、Pd催化剂的说法正确的是_______(填标号)。
a.Cu、Pd可加快反应中电子的转移 b.Cu、Pd吸附作用可促进活性H的产生
c.Cu、Pd直接参与该反应 d.吸附的能力Cu大于Pd
化学键
P—P
P—O
O=O
P=O
键能/(kJ·ml－1)
a
b
c
x
物质(g)
O
H
HO
HOO
能量/
249
218
39
10
0
0
构型
构型A
构型B
构型C
构型D
相对能量/
0
-7.33
-11.78
33.70
-23.27
构型
构型A′
构型B′
构型C′
构型D′
相对能量/
0
-10.18
-15.12
25.48
-35.22
物质
CH4
O2
CO
H2
标准摩尔生成焓/kJ∙ml-1
-74.8
0
-110.5
0