专题06 化学反应的热效应 反应机理-：三年（2021-2023）高考化学真题分项汇编（全国通用）

专题六化学反应的热效应反应机理考点一化学反应中的能量变化1．（2022重庆卷）“千畦细浪舞晴空”，氮肥保障了现代农业的丰收。为探究(NH4)2SO4的离子键强弱，设计如图所示的循环过程，可得H4/(kJmol-1)为A．+533B．+686C．+838D．+1143【答案】C【详解】；；；；；；则+--+得，得到+838kJmol-1，所以ABD错误，C正确，故选C。2．（2022浙江卷）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：下列推理不正确的是A．2H1H2，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．H2H3，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．3H1H4，说明苯分子中不存在三个完全独立的碳碳双键D．H3-H10，H4-H30，说明苯分子具有特殊稳定性【答案】A【详解】A．虽然2H1H2，但H2H3，说明碳碳双键加氢放出的热量与分子内碳碳双键数目、双键的位置有关，不能简单的说碳碳双键加氢放出的热量与分子内碳碳双键数目成正比，A错误；B．H2H3，即单双键交替的物质能量低，更稳定，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，B正确；C．由图示可知，反应I为：(l)+H2(g)(l)H1，反应IV为：+3H2(g)(l)H4，故反应I是1mol碳碳双键加成，如果苯环上有三个完全独立的碳碳三键，则3H1=H4，现3H1H4，说明苯分子中不存在三个完全独立的碳碳双键，C正确；D．由图示可知，反应I为：(l)+H2(g)(l)H1，反应III为：(l)+2H2(g)(l)H3，反应IV为：+3H2(g)(l)H4，H3-H10即(l)+H2(g)(l)H0，H4-H30即+H2(g)(l)H0，则说明具有的总能量小于，能量越低越稳定，则说明苯分子具有特殊稳定性，D正确；故答案为：A。3．（2022浙江卷）标准状态下，下列物质气态时的相对能量如下表：物质(g)OHHOHOO能量/249218391000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．【答案】C【详解】A．根据表格中的数据可知，的键能为2182=436，A正确；B．由表格中的数据可知的键能为：2492=498，由题中信息可知中氧氧单键的键能为，则的键能大于中氧氧单键的键能的两倍，B正确；C．由表格中的数据可知HOO=HO+O，解离其中氧氧单键需要的能量为249+39-10=278，中氧氧单键的键能为，C错误；D．由表中的数据可知的，D正确；故选C。4．（2022天津卷）一定条件下，石墨转化为金刚石吸收能量。下列关于石墨和金刚石的说法正确的是A．金刚石比石墨稳定B．两物质的碳碳键的键角相同C．等质量的石墨和金刚石中，碳碳键数目之比为43D．可以用X射线衍射仪鉴别金刚石和石墨【答案】D【详解】A．石墨转化为金刚石吸收能量，则石墨能量低，根据能量越低越稳定，因此石墨比金刚石稳定，故A错误；B．金刚石是空间网状正四面体形，键角为10928，石墨是层内正六边形，键角为120，因此碳碳键的键角不相同，故B错误；C．金刚石是空间网状正四面体形，石墨是层内正六边形，层与层之间通过范德华力连接，1mol金刚石有2mol碳碳键，1mol石墨有1.5mol碳碳键，因此等质量的石墨和金刚石中，碳碳键数目之比为34，故C错误；D．金刚石和石墨是两种不同的晶体类型，因此可用X射线衍射仪鉴别，故D正确。综上所述，答案为D。5．（2021重庆卷）“天朗气清，惠风和畅。”研究表明，利用Ir+可催化消除大气污染物N2O和CO，简化中间反应进程后，相对能量变化如图所示。已知CO(g)的燃烧热H=-283kJmol-1，则2N2O(g)=2N2(g)+O2(g)的反应热H(kJmol-1)为A．-152B．-76C．+76D．+152【答案】A【详解】已知CO(g)的燃烧热H=-283kJmol-1，可得，由图可得N2O(g)+CO(g)=N2(g)+CO2(g)H=-330+123-229+77=-359kJ/mol，由盖斯定律，(反应-)2可得反应2N2O(g)=2N2(g)+O2(g)，反应热H=(-359+283)2=-152kJmol-1，故选：A。6．（2021北京卷）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：C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)H=-2220kJ/molC3H6(g)+9/2O2(g)=3CO2(g)+3H2O(l)H=-2058kJ/molH2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)H=-286kJ/mol下列说法不正确的是A．C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g)H=+124kJ/molB．c(H2)和c(C3H6)变化差异的原因：CO2+H2CO+H2OC．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)【答案】C【详解】A．根据盖斯定律结合题干信息C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)H=-2220kJ/molC3H6(g)+9/2O2(g)=3CO2(g)+3H2O(l)H=-2058kJ/molH2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)H=-286kJ/mol可知，可由--得到目标反应C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g)，该反应的H==+124kJ/mol，A正确；B．仅按C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g)可知C3H6、H2的浓度随CO2浓度变化趋势应该是一致的，但是氢气的变化不明显，反而是CO与C3H6的变化趋势是一致的，因此可以推断高温下能够发生反应CO2+H2CO+H2O，从而导致C3H6、H2的浓度随CO2浓度变化趋势出现这样的差异，B正确；C．投料比增大，相当于增大C3H8浓度，浓度增大，转化率减小，C错误；D．根据质量守恒定律，抓住碳原子守恒即可得出，如果生成物只有C3H6、CO、H2O、H2，那么入口各气体的浓度c0和出口各气体的浓度符合3c0(C3H8)+c0(CO2)=3c(C3H6)+c(CO)+3c(C3H8)+c(CO2)，D正确；答案为：C。7．（2021浙江卷）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．【答案】C【分析】一般的烯烃与氢气发生的加成反应为放热反应，但是，由于苯环结构的特殊性决定了苯环结构的稳定性，苯与氢气发生加成反应生成1，3-环己二烯时，破坏了苯环结构的稳定性，因此该反应为吸热反应。【详解】A．环己烯、1，3-环己二烯分别与氢气发生的加成反应均为放热反应，因此，，A不正确；B．苯分子中没有碳碳双键，其中的碳碳键是介于单键和双键之间的特殊的共价键，因此，其与氢气完全加成的反应热不等于环己烯、1，3-环己二烯分别与氢气发生的加成反应的反应热之和，即，B不正确；C．环己烯、1，3-环己二烯分别与氢气发生的加成反应均为放反应，，由于1mol1，3-环己二烯与氢气完全加成后消耗的氢气是等量环己烯的2倍，故其放出的热量更多，其；苯与氢气发生加成反应生成1，3-环己二烯的反应为吸热反应（），根据盖斯定律可知，苯与氢气完全加成的反应热，因此，C正确；D．根据盖斯定律可知，苯与氢气完全加成的反应热，因此，D不正确。综上所述，本题选C。8．（2021浙江卷）相同温度和压强下，关于物质熵的大小比较，合理的是A．B．C．D．【答案】B【详解】A．和物质的量相同，且均为气态，含有的原子总数多，的摩尔质量大，所以熵值，A错误；B．相同状态的相同物质，物质的量越大，熵值越大，所以熵值，B正确；C．等量的同物质，熵值关系为：，所以熵值，C错误；D．从金刚石和石墨的结构组成上来看，金刚石的微观结构更有序，熵值更低，所以熵值，D错误；答案为：B。9．（2021浙江卷）在298.15K、100kPa条件下，N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)H=-92.4kJmol-1，N2(g)、H2(g)和NH3(g)的比热容分别为29.1、28.9和35.6JK-1mol-1。一定压强下，1mol反应中，反应物[N2(g)+3H2(g)]、生成物[2NH3(g)]的能量随温度T的变化示意图合理的是A．B．C．D．【答案】B【详解】该反应为放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，根据题目中给出的反应物与生成物的比热容可知，升高温度反应物能量升高较快，反应结束后反应放出的热量也会增大，比较4个图象B符合题意，故答案选B。10．（2021浙江卷）已知共价键的键能与热化学方程式信息如下表：共价键H-HH-O键能/(kJmol-1)436463热化学方程式2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)H=-482kJmol-1则2O(g)=O2(g)的H为A．428kJmol-1B．-428kJmol-1C．498kJmol-1D．-498kJmol-1【答案】D【分析】根据H=反应物的键能总和-生成物的键能总和计算。【详解】反应的H=2(H-H)+(O-O)-4(H-O)；-482kJ/mol=2436kJ/mol+(O-O)-4463kJ/mol，解得O-O键的键能为498kJ/mol，2个氧原子结合生成氧气的过程需要释放能量，因此2O(g)=O2(g)的H=-498kJ/mol。考点二化学反应历程1．（2023全国卷）“肼合成酶”以其中的配合物为催化中心，可将与转化为肼()，其反应历程如下所示。下列说法错误的是A．、和均为极性分子B．反应涉及、键断裂和键生成C．催化中心的被氧化为，后又被还原为D．将替换为，反应可得【答案】D【详解】A．NH2OH，NH3，H2O的电荷分布都不均匀，不对称，为极性分子，A正确；B．由反应历程可知，有NH，NO键断裂，还有NH键的生成，B正确；C．由反应历程可知，反应过程中，Fe2+先失去电子发生氧化反应生成Fe3+，后面又得到电子生成Fe2+，C正确；D．由反应历程可知，反应过程中，生成的NH2NH2有两个氢来源于NH3，所以将NH2OH替换为ND2OD，不可能得到ND2ND2，得到ND2NH2和HDO，D错误；故选D。2．（2023浙江卷）标准状态下，气态反应物和生成物的相对能量与反应历程示意图如下[已知和的相对能量为0]，下列说法不正确的是A．B．可计算键能为C．相同条件下，的平衡转化率：历程>历程D．历程、历程中速率最快的一步反应的热化学方程式为：【答案】C【分析】对比两个历程可知，历程中增加了催化剂，降低了反应的活化能，加快了反应速率。【详解】A．催化剂能降低活化能，但是不能改变反应的焓变，因此，A正确；B．已知的相对能量为0，对比两个历程可知，的相对能量为，则键能为，B正确；C．催化剂不能改变反应的平衡转化率，因此相同条件下，的平衡转化率：历程=历程，C错误；D．活化能越低，反应速率越快，由图像可知，历程中第二步反应的活化能最低，所以速率最快的一步反应的热化学方程式为：，D正确；故答案为：C。3．（2021山东卷）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：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、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CH318OHD．反应与反应活化能的差值等于图示总反应的焓变【答案】B【详解】A．一般来说，反应的活化能越高，反应速率越慢，由图可知，反应I和反应的活化能较高，因此反应的决速步为反应I、，故A错误；B．反应I为加成反应，而与为快速平衡，反应的成键和断键方式为或，后者能生成18OH-，因此反应结束后，溶液中存在18OH-，故B正确；C．反应的成键和断键方式为或，因此反应结束后溶液中不会存在CH318H，故C错误；D．该总反应对应反应物的总能量高于生成物总能量，总反应为放热反应，因此和CH3O-的总能量与和OH-的总能量之差等于图示总反应的焓变，故D错误；综上所述，正确的是B项，故答案为B。考点三反应机理1．（2023湖南卷）是一种强还原性的高能物质，在航天、能源等领域有广泛应用。我国科学家合成的某()催化剂(用表示)能高效电催化氧化合成，其反应机理如图所示。下列说法错误的是A．()被氧化至()后，配体失去质子能力增强B．M中的化合价为C．该过程有非极性键的形成D．该过程的总反应式：【答案】B【详解】A．()被氧化至()后，中的带有更多的正电荷，其与N原子成键后，吸引电子的能力比()强，这种作用使得配体中的键极性变强且更易断裂，因此其失去质子（）的能力增强，A说法正确；B．()中的化合价为+2，当其变为()后，的化合价变为+3，()失去2个质子后，N原子产生了1个孤电子对，的化合价不变；M为，当变为M时，N原子的孤电子对拆为2个电子并转移给1个电子，其中的化合价变为，因此，B说法不正确；C．该过程M变为时，有键形成，是非极性键，C说法正确；D．从整个过程来看，4个失去了2个电子后生成了1个和2个，()是催化剂，因此，该过程的总反应式为，D说法正确；综上所述，本题选B。2．（2022山东卷）在NO催化下，丙烷与氧气反应制备丙烯的部分反应机理如图所示。下列说法错误的是A．含N分子参与的反应一定有电子转移B．由NO生成的反应历程有2种C．增大NO的量，的平衡转化率不变D．当主要发生包含的历程时，最终生成的水减少【答案】D【详解】A．根据反应机理的图示知，含N分子发生的反应有NO+OOH=NO2+OH、NO+NO2+H2O=2HONO、NO2+C3H7=C3H6+HONO、HONO=NO+OH，含N分子NO、NO2、HONO中N元素的化合价依次为+2价、+4价、+3价，上述反应中均有元素化合价的升降，都为氧化还原反应，一定有电子转移，A项正确；B．根据图示，由NO生成HONO的反应历程有2种，B项正确；C．NO是催化剂，增大NO的量，C3H8的平衡转化率不变，C项正确；D．无论反应历程如何，在NO催化下丙烷与O2反应制备丙烯的总反应都为2C3H8+O22C3H6+2H2O，当主要发生包含的历程时，最终生成的水不变，D项错误；答案选D。