2020年高考化学难点专练1 反应热的相关计算(解析版)

【命题规律】

难点1 反应热的相关计算

本专题的考查点主要是运用盖斯定律进行△H的计算，而且考查频率较高；利用键能进行△H的计算及化学反应中能量变化的有关概念考察频率较低。本考点往往结合化学平衡移动综合考察：利用已知热化学方程式结合盖斯定律推出新的热化学方程式，然后结合新的热化学方程式进行平衡状态的相关设问。题型以填空题为主，选择题较少，难度中等。考查的核心素养以证据推理与模型认知为主。 【备考建议】

2020年高考备考的重点仍以盖斯定律的应用、△H的相关计算及△H的大小比较为主。 【限时检测】（建议用时：30分钟）

1.（2019·江苏卷）氢气与氧气生成水的反应是氢能源应用的重要途径。下列有关说法正确的是 A. 一定温度下，反应2H2(g)+O2(g)

2H2O(g)能自发进行，该反应的ΔH<0

4OH−

B. 氢氧燃料电池的负极反应为O2+2H2O+4e−

C. 常温常压下，氢氧燃料电池放电过程中消耗11.2 L H2，转移电子的数目为6.02×1023 D. 反应2H2(g)+O2(g) 断裂旧共价键的键能之和 【答案】A

【详解】A.体系能量降低和混乱度增大都有促使反应自发进行的倾向，该反应属于混乱度减小的反应，能自发说明该反应为放热反应，即∆H<0，故A正确；

B.氢氧燃料电池，氢气作负极，失电子发生氧化反应，中性条件的电极反应式为：2H2 − 4e− =4H+，故B错误；

C.常温常压下，Vm≠22.L/mol，无法根据气体体积进行微粒数目的计算，故C错误；

D.反应中，应该如下估算：∆H=反应中断裂旧化学键的键能之和−反应中形成新共价键的键能之和，故D错误。

2.（2018·河北省衡水中学高考模拟）由H、C、N、O、S等元素形成多种化合物在生产生活中有着重要应用。

I.化工生产中用甲烷和水蒸气反应得到以CO和H2为主的混合气体，这种混合气体可用于生产甲醇，回答下列问题:

（1）对甲烷而言，有如下两个主要反应:

①CH4(g) +1/2O2(g) =CO(g) +2H2(g) △H1=−36kJ·mol−1

2H2O(g)的ΔH可通过下式估算：∆H=反应中形成新共价键的键能之和—反应中

2CH4(g) +H2O(g) =CO(g) +3H2(g) △H2=+216kJ·mol−1

H2，若不考虑热量耗散，物料转化率均为100%，最终炉中出来的气体只有CO、为维持热平衡，年生产lmolCO,转移电子的数目为______________________。

（2）甲醇催化脱氢可制得重要的化工产品一甲醛，制备过程中能量的转化关系如图所示。

①写出上述反应的热化学方程式________________________________。 ②反应热大小比较:过程I________过程II (填“大 于”、“小于”或“等于”)。

II.（3）汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放，这使NOx的有效消除成为环保领城的重要课题。某研究性小组在实验室以Ag−ZSM−5为催化剂，删得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图所示。若不使 用CO，温度超过775K，发现NO的分解率降低。其可能的原因为_____________________________________，在n(NO)/n(CO)=1的条件下，为更好的除去NOx物质，应控制的最佳温度在_______K左右。

（4）车辆排放的氮氧化物、煤燃烧产生的二氧化硫是导致雾霾天气的“罪魁祸首”。活性炭可处理大气污染物NO。在5L密闭容器中加入NO和活性炭(假设无杂质)，一定条件下生成气体E和F。当温度分别在T1℃ 和T2℃时，测得各物质平衡时物质的量(n/mol) 如下表: 物质

活性炭

温度℃

NO

E

F

初始 T1 T2

3.000 2.960 2.975

0.10 0.020 0.050

0 0.040 0.025

0 0.040 0.025

①写出NO与活性炭反应的化学方程式_________________________________________； ②若T1”、“<”或“=”) ；

③上述反应T1℃时达到化学平衡后再通入0.1mol NO气体，则达到新化学平衡时NO的转化率为______。 (1). 6NA (2). CH3OH(g)=HCHO(g)+H2(g) ΔH=+(E2−E1)kJ/mol (3). 等于 (4). NO分解反【答案】

应是放热反应，升高温度不利于反应进行(只写升高温度不利于反应进行也得满分，其他合理说法也得分) (5). 870(接近即可给分) (6). C(s)+2NO(g)

CO2(g)+N2(g) (7). < (8). 80%

6+②相加可得7CH4(g)+3O2(g)+H2O(g)=7 CO(g)+15H2(g) △H=0，反应中生成【解析】为维持热平衡，①×

7molCO转移电子总数42mol，所以产生lmolCO转移的电子数为6NA；正确答案：6NA。

（2）①根据图示所示，ΔH=生成物总能量−反应物总能量=(E2−E1)kJ/mol，反应的热化学方程式为：CH3OH(g)=HCHO(g)+H2(g) ΔH=+(E2−E1)kJ/mol；正确答案：CH3OH(g)=HCHO(g)+ H2(g) ΔH=+(E2−E1)kJ/mol。

②ΔH为E2和E1的差值，根据图示可知 E2−E1的差值没有发生变化，所以过程I和过程II反应热相等；正确答案：相等。

（3）从图像变化可以看出，当不使用CO时，温度超过775K，发现NO的分解率降低，说明NO分解反应是放热反应，升高温度，平衡左移，不利于反应向右进行；正确答案：NO分解反应是放热反应，升高温度不利于反应进行(只写升高温度不利于反应进行也得满分，其他合理说法也得分)。在n(NO)/n(CO)=1的条件下，为更好的除去NOx物质，要求NO转化率越大越好，根据图像分析，应控制的最佳温度在870K左右；正确答案：870（接近即可给分)。

①根据表中信息：∆n(C)=0.04 mol，∆n(NO)=0.08 mol, ∆n(E)= ∆n(F) =0.04 mol；（4）反应物的变化量分别为：即各物质的系数之比为1:2:1:1，根据原子守恒规律可知反应的方程式为：C(s)+2NO(g)正确答案：C(s)+2NO(g)

CO2(g)+N2(g)。

CO2(g)+N2(g)；

②温度为T1℃，∆n(NO)=0.08 mol,，∆n(NO)=0.05 mol,，∆n(NO)温度为T2℃，若T1C(s) + 2NO(g)

CO2(g)+ N2(g)

起始量 3 0.1 0 0

变化量 0.04 0.08 0.04 0.04 平衡量 2.96 0.02 0.04 0.04

反应的平衡常数为K=c(N2) c(CO2)/ c2(NO)=(0.04/5)2/(0.02/5)2=4；上述反应T1℃时达到化学平衡后再通入0.1mol NO气体，设反应生成CO2为xmol, 则：

C(s) + 2NO(g)

CO2(g) + N2(g)

起始量 2.96 0.12 0.04 0.04

变化量 2x x x 平衡量 0.12−2x 0.04+ x 0.04+ x

由于温度不变，平衡常数保持不变；[（0.04+ x）/5]2/[(0.12−2x)/5]2=4,解之x=0.04mol 0.04）/0.1×100%=80%；正确答案：80%。 则达到新化学平衡时NO的转化率为（2×

3.（2019·东北育才学校科学高中部高考模拟，节选）二氧化硫是危害最为严重的大气污染物之一,它主要来自化石燃料的燃烧,研究CO催化还原SO2的适宜条件,在燃煤电厂的烟气脱硫中具有重要价值。 Ⅰ.从热力学角度研究反应 (1) C(s)+O2(g)CO2(g)+C(s)S(s)+O2(g)

CO2(g) ΔH1=−393.5 kJ·mol−1 2CO(g) ΔH2=+172.5 kJ·mol−1 SO2(g) ΔH3=−296.0 kJ·mol−1

写出CO 还原SO2的热化学方程式:_________________。 (2)关于CO还原SO2的反应,下列说法正确的是______。 A.在恒温恒容条件下,若反应体系压强不变,则反应已达到平衡状态 B.平衡状态时,2v正(CO)=v逆(SO2)

C.其他条件不变,增大SO2的浓度,CO的平衡转化率增大

D.在恒温恒压的容器中,向达到平衡状态的体系中充入N2,SO2的平衡转化率不变

Ⅱ．NOx的排放主要来自于汽车尾气，包含NO2和NO，有人提出用活性炭对NOx进行吸附，发生反应如下：

反应a：C(s)+2NO(g)反应b：2C(s)+2NO2(g)

N2(g)+CO2(g) ΔH=−34.0kJ/mol N2(g)+2CO2(g) ΔH=−64.2kJ/mol

(3)对于反应a，在T1℃时，借助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如下：

时间(min) L) 浓度(mol·NO N2 1.00 0 0.58 0.21 0.40 0.30 0.40 0.30 0.48 0.36 0.48 0.36 −10 10 20 30 40 50 ①0~10min内，NO的平均反应速率v(NO)=___________，当升高反应温度，该反应的平衡常数K___________(选填“增大”、“减小”或“不变”)。

②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡；根据上表中的数据判断改变的条件可能是___________(填字母)。

A．加入一定量的活性炭 B．通入一定量的NO C．适当缩小容器的体积 D．加入合适的催化剂 【答案】(1). 2CO(g)+SO2(g)(4). 减小 (5). BC

CO与SO2的反应方程式为2CO＋SO2=2CO2＋S，① C(s)+O2(g)= CO2(g)，②CO2(g)+C(s) =2CO(g)，【详解】（1）③S(s)+O2(g)= SO2(g)，因此有①−②−③得出2CO(g)＋SO2(g)=2CO2(g)＋S(s) △H=−270.0kJ·mol−1； （2）A、根据反应方程式，硫为固体，其余为气体，反应前后气体分子数之和不相等，因此当压强不再改变，说明反应达到平衡，故A正确；

B、不同物质的速率表示达到平衡，要求反应的方向一正一逆，且反应速率之比等于系数之比，即v正(CO)=2v逆(SO2)，故B错误；

C、其他条件不变，增大SO2的浓度，增加反应物的浓度，平衡向正反应反应移动，CO的转化率增大，故C正确；

D、恒温恒压下，通入非反应气体，容器的体积增大，物质的量浓度降低，平衡向逆反应方向进行，SO2的转化率的降低，故D错误；答案为AC；

10min=0.042mol/(L·min)；反应a和b都是放热（3）①根据反应速率数学表达式，v(NO)=(1.00−0.58)mol/L÷

反应，升高温度，平衡向逆反应方向进行，化学平衡常数只受温度的影响，即升高温度，平衡常数K减小；②A、活性炭为固体，加入活性炭，不影响化学平衡，故A不符合题意；

B、通入一定量的NO，NO浓度增大，平衡向正反应方向移动，N2浓度增大，故B符合题意； C、适当缩小容器的体积，所有气体的浓度均增大，故C符合题意； D、加入合适的催化剂，不影响化学平衡，故D不符合题意。

2CO2(g)+S(s) ΔH=−270.0 kJ·mol−1 (2). AC (3). 0.042mol/(L·min)

4.高考题、名校高考模拟题精选

（1）（2019·北京卷，节选）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) ΔH1 ii.CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH2 iii.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∶n=4∶1，（H2O）（CH4）大于初始反应的化学计量数之比，目的是________________（选填字母序号）。

a. 促进CH4转化 b.促进CO转化为CO2 c.减少积炭生成

(2)H2、CH3OH(g)的燃烧热分别为−283.0 kJ·mol−1、（2019·福建省莆田一中、四中高考模拟，节选）已知CO、−285.8 kJ·mol−1、−764.5 kJ·mol−1。则反应Ⅰ：CO(g)＋2H2(g)

CH3OH(g) ΔH＝________；。

(3)（2019·东北三省三校（辽宁实验中学、东北师大附中、哈师大附中）高考联考模拟）利用某些催化剂，成功实现将空气中的碳氧化合物和氮氧化合物转化为无毒的大气循环物质。 已知：①②NO(g)+CO(g)③2NO(g)+O2(g)反应、

、

N2(g)+CO2(g)2NO2(g)

的

，则该反应的K=________(用

________、

、

表示)。

；某温度下，反应①②③的平衡常数分別カ

【答案】 (1). ① CH4 + 2H2O= 4H2 + CO2 ②. C(s)+CO2(g)=2CO(g) ③. abc mol−1 （2）−90.1 kJ·（3）−234.0 ； K2

【详解】（1）①由于生成物为H2和CO2，其物质的量之比为4：1，反应物是甲烷和水蒸气，因而反应方程式为CH4 + 2H2O= 4H2 + CO2；

②ⅰ−ⅱ可得CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g),设为ⅳ，用ⅳ−ⅲ可得C(s)+CO2(g)=2CO(g)，因为还需利用C(s)+CO2(g)=2CO(g)反应的焓变；

③初始反应n(H2O):n(CH4)=2：1，说明加入的水蒸气过量，又反应器中反应都存在一定可逆性，根据反应ⅰ知水蒸气浓度越大，甲烷的转化率越高，a正确；根据反应ⅱ知水蒸气浓度越大，CO的转化率越高，b正确；ⅰ和ⅱ产生氢气，使得氢气浓度变大，抑制反应ⅲ，积炭生成量减少，c正确；

H（mol−1、−285.8 kJ·mol−1和−764.5 kJ·mol−1，（2）由CO（g）、和CH3OH（g）的燃烧热△H分别为−283.0 kJ·2g）则

①CO（g）+ O2（g）=CO2（g）△H=−283.0 kJ·mol−1

②CH3OH（g）+O2（g）=CO2（g）+2 H2O（l）△H=−764.5 kJ·mol−1 ③H2（g）+O2（g）=H2O（l）△H=−285.8 kJ·mol−1

由盖斯定律可知用①+③×2−②得反应CO（g）+2H2（g）=CH3OH（l），

mol−1）×2−（−764.5 kJ·mol−1）=−90.1 kJ·mol−1； 该反应的反应热△H=−283.0 kJ·mol−1+（−285.8 kJ·（3）根据盖斯定律，由②+①×−③×得反应

+

×−

的

、

×=−234.0kJ·mol−1；根据以上反应可知，某温度下，反应①②③的平衡常数分別为

、

，则该反应的K=K2。