资源简介 中小学教育资源及组卷应用平台第15讲 化学能与热能（原卷版）1．了解化学反应中能量转化的原因及常见的能量转化形式。2．了解化学能与热能的相互转化，了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。3．了解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式。4．了解焓变与反应热的含义。5．理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。6．了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。了解化学在解决能源危机中的重要作用。考点一：化学反应中能量变化的基本概念1.化学反应中的能量变化①化学反应中的两大变化：物质变化和能量变化。②化学反应中的两大守恒：质量守恒和能量守恒。③化学反应中的能量转化形式：热能、光能、电能等。通常主要表现为热量的变化。④化学反应的实质与特征化学反应反应物中化学键断裂和生成物中化学键形成。既有物质的变化，还伴随着能量的变化；能量转化主要表现为热能的变化。2.反应热与焓变①焓：与物质内能有关的物理量，符号为H。②焓变：在等压条件下进行的化学反应的反应热。符号为ΔH，单位：kJ/mol或kJ·mol－1。③定义式：ΔH＝H生成物－H反应物【典例1】已知共价键的键能与热化学方程式信息如下表：共价键 H—H H—O键能/(kJ·mol－1) 436 463热化学方程式 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH＝－482 kJ·mol－1则2O(g)===O2(g)的ΔH为( )A．428 kJ·mol－1 B．－428 kJ·mol－1C．498 kJ·mol－1 D．－498 kJ·mol－13.放热反应与吸热反应类型 比较 放热反应 吸热反应定义 放出热量的反应 吸收热量的反应形成原因 反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量 反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量与化学键的关系 生成物分子成键时释放的总能量大于反应物分子断键时吸收的总能量 生成物分子成键时释放的总能量小于反应物分子断键时吸收的总能量表示方法 ΔH=生成物的总能量－反应物的总能量 ΔH=反应物的键能总和－生成物的键能总和ΔH＜0 ΔH＞0图示判断方法 ①大部分化合反应； ②酸碱中和反应； ③所有的燃烧反应； ④活泼金属与水或酸的反应 ①需要加热的分解反应； ②少数化合反应，如 CO2＋C2CO； ③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应4．活化能与催化剂(1)E1为反应活化能，E2为反应活化能，ΔH＝焓变。(2)催化剂能降低正、逆反应的活化能，能提高反应物活化分子百分含量，但不影响焓变的大小。【典例2】某反应使用催化剂后，其反应过程中能量变化如图所示，下列说法错误的是( )A．总反应为放热反应 B．使用催化剂后，活化能不变C．反应①是吸热反应，反应②是放热反应 D．ΔH＝ΔH1＋ΔH2【典例3】CH4与Cl2生成CH3Cl的反应历程中，中间态物质的能量关系如下图所示(Ea表示活化能)，下列说法不正确的是( )A．已知Cl·是由Cl2在光照条件下化学键断裂生成的，该过程可表示为B．相同条件下，Ea越大反应速率越慢C．图中ΔH<0，其大小与Ea1、Ea2无关D．CH4转化为CH3Cl的过程中，所有C—H键都发生了断裂5.燃烧热(1)概念：25 ℃、101 kPa 时，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的能量。(2)单位：_kJ·mol－1_。(3)意义：C 的燃烧热为 393.5 kJ·mol－1，表示在 25 ℃、101kPa 条件下，1 mol C完全燃烧生成CO2气体时放出393.5 kJ 热量。(4)元素燃烧生成的稳定氧化物：C→CO2(g)、H→H2O(l)、S→SO2(g)。【典例4】下列关于化学反应与能量的说法正确的是( )A．已知正丁烷的燃烧热为2878 kJ·mol－1，则表示正丁烷燃烧热的热化学方程式为2CH3CH2CH2CH3(g)＋13O2(g)===8CO2(g)＋10H2O(l) ΔH＝－2878 kJ·mol－1B．已知在一定条件下，2 mol SO2与1 mol O2充分反应后，释放出98 kJ的热量，则其热化学方程式为2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－98 kJ·mol－1C．已知稀盐酸与稀NaOH溶液反应的中和反应反应热为57.3 kJ·mol－1，则表示稀硫酸与稀NaOH溶液反应的热化学方程式为H2SO4(aq)＋NaOH(aq)===Na2SO4(aq)＋H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1D．已知CuSO4(s)＋5H2O(l)===CuSO4·5H2O(s)，该反应为熵增加的反应6.中和热(1)定义及表示方法(2)中和热的测定计算公式：ΔH＝kJ·mol－1t1——起始温度，t2——终止温度，n——生成水的物质的量，c——中和后生成的溶液的比热容，一般为4.18 J/(g·℃)。注意事项:a.碎泡沫塑料(或纸条)及泡沫塑料板的作用是隔热，防止热量散失。b.为保证酸、碱完全中和，常使碱稍稍过量。c. 实验中若使用弱酸或弱碱，会使测得的中和热数值偏小。【典例5】某实验小组用0.50 mol·L－1 NaOH溶液和0.50 mol·L－1硫酸溶液进行反应热的测定，实验装置如图所示。(1)装置中隔热层的作用是________________________________________________。(2)写出该反应的热化学方程式[生成1 mol H2O(l)时的反应热为－57.3 kJ·mol－1]：_________________________________________________________________。(3)取50 mL NaOH溶液和30 mL硫酸溶液进行实验，实验数据如表所示。①请填写表格中的空白：温度 次数 起始温度t1/℃ 温度差平均 值(t2－t1)/℃H2SO4 NaOH 平均值 终止温 度t2/℃1 26.2 26.0 26.1 30.12 27.0 27.4 27.2 33.33 25.9 25.9 25.9 29.84 26.4 26.2 26.3 30.4②近似认为0.50 mol·L－1 NaOH溶液和0.50 mol·L－1硫酸溶液的密度都是1.0 g·mL－1，中和后生成溶液的比热容c＝4.18 J·(g·℃)－1。则生成1 mol H2O(l)时的反应热ΔH＝_____________(取小数点后一位)。【典例6】已知反应：①101 kPa时，2C(s)＋O2(g)===2CO(g)ΔH＝－221 kJ·mol－1②稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－57.3 kJ·mol－1下列结论中不正确的是( )A．碳的燃烧热大于110.5 kJ·mol－1B．①的反应热为221 kJ·mol－1C．稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和反应反应热为57.3 kJ·mol－1D．含20.0 g NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出28.65 kJ的热量7.能源①能源分类②解决能源问题的措施：提高能源的利用效率；开发新能源。考点二、热化学方程式1.概念:表示参加反应的物质的物质的量和反应热的关系的化学方程式。2.意义:不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。例如：H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1，表示在25 ℃和1.01×105Pa下，1 mol氢气和0.5 mol氧气完全反应生成1 mol液态水时放出285.8 kJ的热量。3.书写步骤4.书写原则总结①热化学方程式不注明反应条件。②热化学方程式不标“↑”“↓”，但必须用s、l、g、aq等标出物质的聚集状态。③热化学方程式的化学计量数只表示物质的量，其ΔH必须与化学方程式及物质的聚集状态相对应。【典例1】铁系氧化物材料在光催化、电致变色、气敏传感器以及光电化学器件中有着广泛的应用和诱人的前景。实验室中可利用FeCO3和O2为原料制备少量铁红，每生成160 g固体铁红放出130 kJ热量，则下列有关该反应的热化学方程式书写正确的是( )A．2FeCO3(s)＋O2 (g)===Fe2O3(s)＋2CO2(g)ΔH＝－130 kJ·mol－1B．4FeCO3(s)＋O2 (g)===2Fe2O3(s)＋4CO2(g)ΔH＝＋260 kJ·mol－1C．4FeCO3(s)＋O2 (g)===2Fe2O3(s)＋4CO2(g)ΔH＝－260 kJ·mol－1D．4FeCO3(s)＋O2 (g)===2Fe2O3(s)＋4CO2(g)ΔH＝＋130 kJ·mol－1【典例2】依据事实，写出下列反应的热化学方程式。(1)SiH4是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成SiO2和液态H2O。已知室温下2 g SiH4自燃放出热量89.2 kJ。SiH4自燃的热化学方程式为______________________________。(2)在25 ℃、101 kPa下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量Q kJ，其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100 g CaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为_________________。(3)NaBH4(s)与水(l)反应生成NaBO2(s)和氢气(g)，在25 ℃、101 kPa下，已知每消耗3.8 g NaBH4(s)放热21.6 kJ，该反应的热化学方程式是______________________________________________。考点三：盖斯定律 反应热的计算1．盖斯定律(1)内容：对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应焓变都是一样的。即：化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。(2)本质：盖斯定律的本质是能量守恒定律。(3)图示ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5(4)盖斯定律中的定量关系热化学方程式 焓变之间的关系aA===B ΔH1 A===B ΔH2 ΔH2＝ΔH1或ΔH1＝aΔH2aA===B ΔH1 B===aA ΔH2 ΔH1＝－ΔH2小结①热化学方程式同乘以某一个数时，反应热数值也必须乘上该数。②热化学方程式相加减时，同种物质之间可相加减，反应热也随之相加减。③将一个热化学方程式左右颠倒时，ΔH的“＋”“－”号必须随之改变。2．反应热的计算类型a.利用热化学方程式进行有关计算。根据已知的热化学方程式和已知的反应物或生成物的物质的量或反应吸收或放出的热量,可以把反应焓变当作“产物”,计算反应的反应热。b.依据燃烧热数据,利用公式直接计算反应热。反应热=燃烧热×n(可燃物的物质的量)c.根据图示中能量变化来确定焓变ΔH=H(生成物)-H(反应物)如图Ⅰ:ΔH=H1-H2<0,该反应为放热反应;如图Ⅱ:ΔH=H2-H1>0,该反应为吸热反应;焓变=a-b。d.根据旧键断裂和新键形成过程中的能量差计算反应热。如反应物旧化学键断裂吸收能量E1,生成物新化学键形成放出能量E2,则反应的ΔH=E1-E2。总结盖斯定律应用三步流程【典例1】下列各组中两个反应的反应热，其中ΔH1>ΔH2的是( )A． B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH1 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2 S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1 S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2C． D．2SO2(g)＋O2(g)===2SO3(g) ΔH1 2SO3(g)===O2(g)＋2SO2(g) ΔH2 已知反应：C(s，金刚石)===C(s，石墨) ΔH<0， C(s，金刚石)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1 C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2【典例2】试比较下列各组ΔH的大小：(1)同一反应，生成物的聚集状态不同时A(g)＋B(g)===C(g) ΔH1＜0A(g)＋B(g)===C(l) ΔH2＜0则ΔH1________(填“>”“＜”或“＝”，下同)ΔH2。(2)同一反应，反应物的聚集状态不同时S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1＜0S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2＜0则ΔH1________ΔH2。(3)两个有联系的不同反应相比C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＜0C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH2＜0则ΔH1________ΔH2。考点四：不断创新演变的反应历程中的能量变化图像(一)以本为“本”——理清教材经典图示题在书外，理在书中。通过选编以下教材中的经典图示，让学生理清图示信息，打牢基本知能反应历程与活化能 催化剂对反应历程与活化能影响人教版新教材鲁科版新教材苏教版(二)变形考查——源于教材高于教材传统高考命题以知识立意为重，前几年的高考对此知识点的考查大多是教材的变形考查 2015·北京高考·T92015·海南高考·T162016·海南高考·T11(三)不断创新——真情境考查真应用核心素养时代，高考命题由知识立意转向素养立意，高考讲究真情境考查真应用2019·全国卷Ⅰ·T282018·海南高考·T122020·天津高考·T10(四)解题流程——三步突破能量变化能垒图【典例1】（2022·河南·高三阶段练习）水煤气变换反应在金催化剂表面上的历程如下图所示(吸附在金催化剂表面上的物种用*标注)。下列说法正确的是（ ）A．水煤气变换反应的B．CO(g)和被吸附在催化剂表面时吸收能量C．决速步骤的化学方程式为D．放热最多的步骤只有非极性键形成【典例2】（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0C．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【典例3】（2022·浙江省普陀中学高三开学考试）N2O和CO是环境污染性气体，可在Pt2O+表面转化为无害气体，有关化学反应的物质变化过程及能量变化过程分别如图甲、乙所示。下列说法不正确的是（ ）A．总反应为N2O(g)+CO(g)=CO2(g)+N2(g) ΔH=ΔH1+ΔH2B．该反应若使用更高效的催化剂，可使反应的焓变减小C．该反应正反应的活化能小于逆反应的活化能D．Pt2O+为反应的催化剂， 为中间产物一、选择题1．（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：物质(g) O H HO HOO能量/ 249 218 39 10 0 0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．2．（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1mol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3．（2021·海南·高考真题）2020年9月22日，中国向全世界宣布，努力争取2060年前实现碳中和。下列措施不利于大气中减少的是（ ）A．用氨水捕集废气中的，将其转化为氮肥B．大力推广使用风能、水能、氢能等清洁能源C．大力推广使用干冰实现人工增雨，缓解旱情D．通过植树造林，利用光合作用吸收大气中的4．（2021·海南·高考真题）元末陶宗仪《辍耕录》中记载：“杭人削松木为小片，其薄为纸，熔硫磺涂木片顶端分许，名日发烛……，盖以发火及代灯烛用也。”下列有关说法错误的是（ ）A．将松木削薄为纸片状有助于发火和燃烧B．“发烛”发火和燃烧利用了物质的可燃性C．“发烛”发火和燃烧伴随不同形式的能量转化D．硫磺是“发烛”发火和燃烧反应的催化剂5．（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/mol②C3H6(g)+9/2O2(g)=3CO2(g)+3H2O(l) △H=-2058kJ/mol③H2(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)6．（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CH318OHD．反应Ⅰ与反应Ⅳ活化能的差值等于图示总反应的焓变7．（2021·河北·高考真题）下列操作规范且能达到实验目的的是（ ）A．图甲测定醋酸浓度 B．图乙测定中和热C．图丙稀释浓硫酸 D．图丁萃取分离碘水中的碘8．（2022·湖南·高考真题）反应物(S)转化为产物(P或P·Z)的能量与反应进程的关系如下图所示：下列有关四种不同反应进程的说法正确的是（ ）A．进程Ⅰ是放热反应 B．平衡时P的产率：Ⅱ>ⅠC．生成P的速率：Ⅲ>Ⅱ D．进程Ⅳ中，Z没有催化作用三、填空题9．（2022·浙江·高考真题）联合生产是化学综合利用资源的有效方法。煅烧石灰石反应：，石灰石分解需要的能量由焦炭燃烧提供。将石灰石与焦炭按一定比例混合于石灰窑中，连续鼓入空气，使焦炭完全燃烧生成，其热量有效利用率为50%。石灰窑中产生的富含的窑气通入氨的氯化钠饱和溶液中，40%的最终转化为纯碱。已知：焦炭的热值为(假设焦炭不含杂质)。请回答：(1)每完全分解石灰石(含，杂质不参与反应)，需要投料_______kg焦炭。(2)每生产106kg纯碱，同时可获得_______(列式计算)。10．（2021·辽宁·高考真题）苯催化加氢制备环己烷是化工生产中的重要工艺，一定条件下，发生如下反应：Ⅰ.主反应：(g)+3H2(g) (g) H1<0Ⅱ.副反应：(g) (g) H2>0回答下列问题：(1)已知：Ⅲ.Ⅳ.2 (g)+15O2(g) 12CO2(g)+6H2O(l) H4Ⅴ.(g)+9O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l) H5则_______(用、和表示)。(2)有利于提高平衡体系中环己烷体积分数的措施有_______。A．适当升温 B．适当降温 C．适当加压 D．适当减压(3)反应Ⅰ在管式反应器中进行，实际投料往往在的基础上适当增大用量，其目的是______________________。(4)氢原子和苯分子吸附在催化剂表面活性中心时，才能发生反应，机理如图。当中混有微量或等杂质时，会导致反应Ⅰ的产率降低，推测其可能原因为________________________________。(5)催化剂载体中的酸性中心能催化苯及环己烷的裂解。已知酸性中心可结合孤电子对，下图中可作为酸性中心的原子的标号是_______(填“①”“②”或“③”)。(6)恒压反应器中，按照投料，发生Ⅰ、Ⅱ反应，总压为，平衡时苯的转化率为α，环己烷的分压为p，则反应1的_______(列出计算式即可，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。一、单选题1．（2022·浙江省普陀中学高三阶段练习）下列关于能量的叙述错误是（ ）A．如图可以表示NH4Cl固体和Ba(OH)2 8H2O反应的能量变化图B．化学反应过程中同时存在物质和能量的变化C．高温分解石灰石是吸热反应D．原电池是一种将化学能转化为电能的装置2．（2022·陕西·安康市教学研究室高三阶段练习）甲硫醇是一种重要的化工原料，硫化氢与甲醇合成甲硫醇的催化过程如下。下列说法错误的是（ ）A．上述过程中有极性键的断裂和形成B．使用催化剂能提高甲醇的平衡转化率C．步骤①、②中的变化均为吸热反应D．总反应方程式可以表示为3．（2022·湖南·雅礼中学高三阶段练习）的资源化利用有利于缓解温室效应并解决能源转化问题，一种以催化加氢()合成低碳烯烃的反应过程如下图所示：下列说法错误的是（ ）A．异构化反应过程中发生化学键的断裂和形成B．第ii步反应过程中每生成1mol转移个电子C．该反应总过程即加氢合成低碳烯烃的原子利用率为100%D．催化剂的使用不会影响加氢合成低碳烯烃的故选C。4．（2022·吉林·长春十一高模拟预测）Cu－Ce－Ox固溶体作为金属催化剂，能有效促进电化学还原，反应产生CH4和C2H4的中间体，*CO在催化剂表面的反应机理如图所示。下列说法正确的是（ ）A．制约CO2还原为C2H4反应速率的是*COH－COH→CH*－COHB．*CH3O→CH4+O*只有化学键的形成C．Cu－Ce－Ox固溶体催化剂对生成CH4有较高选择性D．由*CO生成*OH的反应为*CO+5H+-5e-=CH4+*OH5．（2022·河南·高三阶段练习）锻石又名石垩，明代李时珍给出了其制备方法：今人作窑烧之，一层柴或煤炭一层在下，上累青石，自下发火，层层自焚而散。下列有关说法错误的是（ ）A．现代人们称锻石为生石灰 B．青石的主要成分是C．“作窑”所用的青砖属于硅酸盐材料 D．上述制备方法中只涉及吸热反应6．（2022·上海市控江中学高三阶段练习）含有少量的溶液中，分解的机理是：i、；ii、。分解反应过程中能量变化如图所示，下列说法错误的是（ ）A．改变了分解的路径，②为含有的反应过程B．反应i和ii均为放热过程C．反应i的反应速率比反应ii慢D．不能改变总反应的能量变化7．（2022·湖南·高三阶段练习）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) △H＞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反应。脱氢阶段的反应历程如图所示(*表示吸附在催化剂表面，吸附过程产生的能量称为吸附能)。下列说法错误的是（ ）A．在Sn－Ni合金催化下，该历程中最大能垒(活化能)为3.809eV mol-1B．在Sn－Ni合金催化下，第二个反应阶段的化学方程式为CH3*+H*→CH2*+2H*C．在Pt－Ni合金催化下，甲烷脱氢反应分为3个基元反应阶段D．两种催化剂比较，脱氢反应阶段催化效果更好的是Pt－Ni合金8．（2022·湖北省仙桃中学高三阶段练习）催化丙烯制醛的反应机理如图所示。下列说法错误的是（ ）A．上述循环过程中，Co的配位数发生了变化B．上述循环过程中，有C-O键的形成，无C-O键的断裂C．丙烯醛基化总反应为D．可降低丙烯醛基化反应的活化能9．（2022·江苏省如东高级中学高三开学考试）NH3是重要的化工原料，可用于某些配合物的制备，如NiSO4溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4。工业上常采用氨氧化法制硝酸，其流程是将氨和空气混合后通入灼热的铂铑合金网，反应生成NO(g)，生成的一氧化氮与残余的氧气继续反应生成二氧化氮：2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) △H=-116.4kJ·mol-1。随后将二氧化氮通入水中制取硝酸。工业上一般用石灰乳吸收硝酸工业尾气(NO和NO2)，由于NO不能被碱吸收，一般控制NO和NO2约为1：1通入石灰乳，净化尾气的同时又可制得混凝土添加剂Ca(NO2)2。电解法脱硝一般先用稀硝酸吸收氮氧化合物生成亚硝酸，再用电解法生成硝酸。下列化学反应表示正确的是（ ）A．用氢氧化钠溶液吸收NO2的离子方程式：2NO2+OH-=H2O+NO+NO↑B．NO燃烧热的热化学力程式：2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) △H=-116.4kJ·mol-1C．NO和NO2约为1：1通入石灰乳的化学方程式：NO+NO2+Ca(OH)2=Ca(NO2)2+Ca(NO3)2+H2OD．电解法脱硝时阳极的电极反应式：HNO2+H2O-2e-=3H++NO10．（2022·江苏省如皋中学高三开学考试）通过以下反应均可获取H2。下列有关说法不正确的是（ ）①太阳光催化分解水制氢：2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) ΔH1=+571.6kJ mol–1②焦炭与水反应制氢：C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH2=+131.3kJ mol–1③甲烷与水反应制氢：CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH3=+206.1kJ mol–1A．H2的燃烧热为285.8kJ mol-1B．反应②中E(反应物键能总和)＞E(生成物键能总和)C．反应C(s)+2H2(g)=CH4(g)的ΔH=+74.8kJ mol–1D．2H2O(g)=2H2(g)+O2(g) ΔH＜+571.6kJ mol-1二、填空题11．（2022·全国·高三专题练习）某化学兴趣小组用50mL0.50mol L-1盐酸与50mL0.55mol L-1NaOH溶液进行中和反应的反应热测定实验，实验装置如图。试回答下列问题：(1)实验时玻璃搅拌器的使用方法是___；不能用铜丝搅拌器代替玻璃搅拌器的理由是__。(2)某学生记录的实验数据如表所示。(已知：实验中盐酸和氢氧化钠溶液的密度均为1g cm-3，中和反应后溶液的比热容c=4.18J g-1 ℃-1)实验序号 起始温度T1/℃ 终止温度T2/℃盐酸 氢氧化钠溶液 混合溶液1 20.0 20.2 23.32 20.2 20.4 23.43 20.4 20.6 23.8依据该学生的实验数据计算，该实验测得反应放出的热量为________J。(3)下列操作会导致实验结果出现偏差的是________(填标号)。a.用量筒量取盐酸的体积时仰视读数b.把量筒中的氢氧化钠溶液分多次倒入盐酸中c.将50mL0.55mol L-1氢氧化钠溶液取成了50mL0.55mol L-1氢氧化钾溶液d.做本实验的当天室温较高e.大烧杯的杯盖中间小孔太大(4)某同学为了省去清洗温度计的麻烦，建议实验时使用两支温度计分别测量酸和碱的温度，你是否同意该同学的观点，为什么？__________________________________________________________。(5)如果将NaOH溶液换成等量的NaOH固体，那么实验中测得中和反应的反应热(△H)__ ______(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。(6)如果用60mL0.50mol L-1盐酸与50mL0.55mol L-1NaOH溶液进行实验，与上述实验相比，二者所放出的热量________(填“相等”或“不相等”，下同)，所求的中和反应H+(aq)+OH-(aq)=H2O(1) △H的反应热(△H)__ ___________。12．（2022·浙江·高三阶段练习）我国明确提出2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”目标，“碳中和”对我国意味着：一是能源转型首当其冲：二是通过工艺改造、节能等措施减少二氧化碳的排放在能源的产生、转换、消费过程。I.减少二氧化碳排放的方法之一是将CO2催化还原，比如：反应1：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-53.7kJ mol-1反应2：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2都是目前处理CO2的重要方法。回答下列问题：(1)反应1在_____的条件下能自发发生，该反应的活化能Ea(正)_____Ea(逆)(填“大于”或“小于”)。(2)已知：①CO和H2的标准燃烧热分别为-283.0kJ mol-1和-285.8kJ mol-1②H2O(l)=H2O(g) △H3=44.0kJ mol-1，则△H2=_____kJ mol-1。(3)恒温恒容的密闭容器中，投入物质的量之比为1∶3的CO2和H2，发生反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-53.7kJ mol-1达到平衡，下列有关叙述正确的是_____。A．升高温度，逆反应速率增加，平衡常数减小B．再加入一定量的CO2和H2，CO2和H2的转化率不可能同时都增大C．加入合适的催化剂可以提高CO2的平衡转化率D．其他条件不变，改为恒温恒压，可以提高平衡时CH3OH的百分含量(4)一定条件下，在1L密闭容器中加入2molCO2和2molH2只发生反应2：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，如图是随着反应的进行，CO2的浓度随时间改变的变化图。若在t1时刻再加入1molCO2，t2时刻到达新的平衡。请你画出t1～t3内时刻CO2的物质的量浓度随时间改变的变化图___________________________________。(5)II.减少二氧化碳排放的方法之二是使用合适催化剂可由CO2和CH4可转化为CH3COOH，但反应中催化剂活性会因积碳反应CH4(g)=C(s)+2H2(g)而降低，同时存在的消碳反应CO2(s)+C(s)=2CO(g)则使积碳量减少。在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程：v=k p(CH4) [p(CO2)]-0.5 (k为速率常数)。在p(CH4)一定时，pa(CO2)＞pb(CO2)＞pc(CO2)，如图可以表示不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势的是__________(填序号)。A． B．C． D．(6)III.减少二氧化碳排放的方法之三是使用电化学方法转化CO2，研究证明：CO2也可在熔融碳酸钠中通过电解生成CO，收集CO进行其他有机类合成。则生成CO的反应发生在_______________极，该电极反应式是________________________。21世纪教育网 www.21cnjy.com精品试卷·第 2 页 （共 2 页）21世纪教育网(www.21cnjy.com)中小学教育资源及组卷应用平台第15讲 化学能与热能（解析版）1．了解化学反应中能量转化的原因及常见的能量转化形式。2．了解化学能与热能的相互转化，了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。3．了解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式。4．了解焓变与反应热的含义。5．理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。6．了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。了解化学在解决能源危机中的重要作用。考点一：化学反应中能量变化的基本概念1.化学反应中的能量变化①化学反应中的两大变化：物质变化和能量变化。②化学反应中的两大守恒：质量守恒和能量守恒。③化学反应中的能量转化形式：热能、光能、电能等。通常主要表现为热量的变化。④化学反应的实质与特征化学反应反应物中化学键断裂和生成物中化学键形成。既有物质的变化，还伴随着能量的变化；能量转化主要表现为热能的变化。2.反应热与焓变①焓：与物质内能有关的物理量，符号为H。②焓变：在等压条件下进行的化学反应的反应热。符号为ΔH，单位：kJ/mol或kJ·mol－1。③定义式：ΔH＝H生成物－H反应物【典例1】已知共价键的键能与热化学方程式信息如下表：共价键 H—H H—O键能/(kJ·mol－1) 436 463热化学方程式 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH＝－482 kJ·mol－1则2O(g)===O2(g)的ΔH为( )A．428 kJ·mol－1 B．－428 kJ·mol－1C．498 kJ·mol－1 D．－498 kJ·mol－1答案：D解析：2O(g)===O2(g)的过程形成O===O共价键，是放热过程，其ΔH等于负的O===O共价键的键能，A、C错误；对于热化学方程式2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－482 kJ·mol－1，根据键能与焓变的关系ΔH＝2E(H—H)＋E(O===O)－4E(O—H)，可计算得E(O===O)＝－482 kJ·mol－1＋4×463 kJ·mol－1－2×436 kJ·mol－1＝498 kJ·mol－1，B错误，D正确。3.放热反应与吸热反应类型 比较 放热反应 吸热反应定义 放出热量的反应 吸收热量的反应形成原因 反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量 反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量与化学键的关系 生成物分子成键时释放的总能量大于反应物分子断键时吸收的总能量 生成物分子成键时释放的总能量小于反应物分子断键时吸收的总能量表示方法 ΔH=生成物的总能量－反应物的总能量 ΔH=反应物的键能总和－生成物的键能总和ΔH＜0 ΔH＞0图示判断方法 ①大部分化合反应； ②酸碱中和反应； ③所有的燃烧反应； ④活泼金属与水或酸的反应 ①需要加热的分解反应； ②少数化合反应，如 CO2＋C2CO； ③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应4．活化能与催化剂(1)E1为反应活化能，E2为反应活化能，ΔH＝焓变。(2)催化剂能降低正、逆反应的活化能，能提高反应物活化分子百分含量，但不影响焓变的大小。【典例2】某反应使用催化剂后，其反应过程中能量变化如图所示，下列说法错误的是( )A．总反应为放热反应 B．使用催化剂后，活化能不变C．反应①是吸热反应，反应②是放热反应 D．ΔH＝ΔH1＋ΔH2答案：B解析：由题图可知，反应①是吸热反应，反应②是放热反应，总反应是放热反应，且ΔH＝ΔH1＋ΔH2，A、C、D项正确；催化剂能降低反应的活化能，B项错误。【典例3】CH4与Cl2生成CH3Cl的反应历程中，中间态物质的能量关系如下图所示(Ea表示活化能)，下列说法不正确的是( )A．已知Cl·是由Cl2在光照条件下化学键断裂生成的，该过程可表示为B．相同条件下，Ea越大反应速率越慢C．图中ΔH<0，其大小与Ea1、Ea2无关D．CH4转化为CH3Cl的过程中，所有C—H键都发生了断裂答案：D 解析：Cl·是由Cl2在光照条件下化学键断裂生成的，由分子转化为活性原子，该过程可表示为，选项A正确；相同条件下，Ea越大，活化分子百分数越少，反应速率越慢，选项B正确；图中反应物总能量大于生成物总能量，ΔH<0，其大小与Ea1、Ea2无关，选项C正确；CH4转化为CH3Cl的过程中，只有一个C—H键发生了断裂，选项D不正确。5.燃烧热(1)概念：25 ℃、101 kPa 时，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的能量。(2)单位：_kJ·mol－1_。(3)意义：C 的燃烧热为 393.5 kJ·mol－1，表示在 25 ℃、101kPa 条件下，1 mol C完全燃烧生成CO2气体时放出393.5 kJ 热量。(4)元素燃烧生成的稳定氧化物：C→CO2(g)、H→H2O(l)、S→SO2(g)。【典例4】下列关于化学反应与能量的说法正确的是( )A．已知正丁烷的燃烧热为2878 kJ·mol－1，则表示正丁烷燃烧热的热化学方程式为2CH3CH2CH2CH3(g)＋13O2(g)===8CO2(g)＋10H2O(l) ΔH＝－2878 kJ·mol－1B．已知在一定条件下，2 mol SO2与1 mol O2充分反应后，释放出98 kJ的热量，则其热化学方程式为2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－98 kJ·mol－1C．已知稀盐酸与稀NaOH溶液反应的中和反应反应热为57.3 kJ·mol－1，则表示稀硫酸与稀NaOH溶液反应的热化学方程式为H2SO4(aq)＋NaOH(aq)===Na2SO4(aq)＋H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1D．已知CuSO4(s)＋5H2O(l)===CuSO4·5H2O(s)，该反应为熵增加的反应答案：C解析：燃烧热是指1 mol可燃物完全燃烧生成指定产物放出的热量，则表示正丁烷燃烧热的热化学方程式为CH3CH2CH2CH3(g)＋O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(l) ΔH＝－2878 kJ·mol－1，A错误；不知道该条件下物质的状态，该反应是可逆反应，2 mol SO2与1 mol O2充分反应后，参加反应的反应物的量不知，所以不能写出热化学方程式，B错误；在稀溶液中酸和碱发生中和反应生成1 mol H2O放出的热量是中和反应反应热，C正确；从液态H2O到固态CuSO4·5H2O，且物质的量减少，该反应是熵减的反应，D错误。6.中和热(1)定义及表示方法(2)中和热的测定计算公式：ΔH＝kJ·mol－1t1——起始温度，t2——终止温度，n——生成水的物质的量，c——中和后生成的溶液的比热容，一般为4.18 J/(g·℃)。注意事项:a.碎泡沫塑料(或纸条)及泡沫塑料板的作用是隔热，防止热量散失。b.为保证酸、碱完全中和，常使碱稍稍过量。c. 实验中若使用弱酸或弱碱，会使测得的中和热数值偏小。【典例5】某实验小组用0.50 mol·L－1 NaOH溶液和0.50 mol·L－1硫酸溶液进行反应热的测定，实验装置如图所示。(1)装置中隔热层的作用是________________________________________________。(2)写出该反应的热化学方程式[生成1 mol H2O(l)时的反应热为－57.3 kJ·mol－1]：_________________________________________________________________。(3)取50 mL NaOH溶液和30 mL硫酸溶液进行实验，实验数据如表所示。①请填写表格中的空白：温度 次数 起始温度t1/℃ 温度差平均 值(t2－t1)/℃H2SO4 NaOH 平均值 终止温 度t2/℃1 26.2 26.0 26.1 30.12 27.0 27.4 27.2 33.33 25.9 25.9 25.9 29.84 26.4 26.2 26.3 30.4②近似认为0.50 mol·L－1 NaOH溶液和0.50 mol·L－1硫酸溶液的密度都是1.0 g·mL－1，中和后生成溶液的比热容c＝4.18 J·(g·℃)－1。则生成1 mol H2O(l)时的反应热ΔH＝_____________(取小数点后一位)。答案： (1)隔热保温 减少热量的散失(2)NaOH(aq)＋H2SO4(aq)===Na2SO4(aq)＋H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1(3)①4.0 ②－53.5 kJ·mol－1解析： (3)4次实验的温度差分别为4.0 ℃、6.1 ℃、3.9 ℃、4.1 ℃，其中6.1 ℃舍去，温度差平均值为4.0 ℃。ΔH＝－≈－53.5 kJ·mol－1。【典例6】已知反应：①101 kPa时，2C(s)＋O2(g)===2CO(g)ΔH＝－221 kJ·mol－1②稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－57.3 kJ·mol－1下列结论中不正确的是( )A．碳的燃烧热大于110.5 kJ·mol－1B．①的反应热为221 kJ·mol－1C．稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和反应反应热为57.3 kJ·mol－1D．含20.0 g NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出28.65 kJ的热量答案：B解析：反应①生成的是CO而不是CO2，因此碳的燃烧热大于110.5 kJ·mol－1，故A项正确；①的反应热为－221 kJ·mol－1，故B项错误；稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和反应反应热为57.3 kJ·mol－1，故C项正确；20 g NaOH的物质的量n(NaOH)＝0.5 mol，则Q＝0.5 mol×57.3 kJ·mol－1＝28.65 kJ，D项正确。7.能源①能源分类②解决能源问题的措施：提高能源的利用效率；开发新能源。考点二、热化学方程式1.概念:表示参加反应的物质的物质的量和反应热的关系的化学方程式。2.意义:不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。例如：H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1，表示在25 ℃和1.01×105Pa下，1 mol氢气和0.5 mol氧气完全反应生成1 mol液态水时放出285.8 kJ的热量。3.书写步骤4.书写原则总结①热化学方程式不注明反应条件。②热化学方程式不标“↑”“↓”，但必须用s、l、g、aq等标出物质的聚集状态。③热化学方程式的化学计量数只表示物质的量，其ΔH必须与化学方程式及物质的聚集状态相对应。【典例1】铁系氧化物材料在光催化、电致变色、气敏传感器以及光电化学器件中有着广泛的应用和诱人的前景。实验室中可利用FeCO3和O2为原料制备少量铁红，每生成160 g固体铁红放出130 kJ热量，则下列有关该反应的热化学方程式书写正确的是( )A．2FeCO3(s)＋O2 (g)===Fe2O3(s)＋2CO2(g)ΔH＝－130 kJ·mol－1B．4FeCO3(s)＋O2 (g)===2Fe2O3(s)＋4CO2(g)ΔH＝＋260 kJ·mol－1C．4FeCO3(s)＋O2 (g)===2Fe2O3(s)＋4CO2(g)ΔH＝－260 kJ·mol－1D．4FeCO3(s)＋O2 (g)===2Fe2O3(s)＋4CO2(g)ΔH＝＋130 kJ·mol－1答案：C解析：160 g铁红的物质的量为1 mol，每生成160 g固体铁红放出130 kJ热量，则生成2 mol Fe2O3放出260 kJ热量，所以热化学方程式为4FeCO3(s)＋O2(g)===2Fe2O3(s)＋4CO2(g) ΔH＝－260 kJ·mol－1，故C正确。【典例2】依据事实，写出下列反应的热化学方程式。(1)SiH4是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成SiO2和液态H2O。已知室温下2 g SiH4自燃放出热量89.2 kJ。SiH4自燃的热化学方程式为______________________________。(2)在25 ℃、101 kPa下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量Q kJ，其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100 g CaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为_________________。(3)NaBH4(s)与水(l)反应生成NaBO2(s)和氢气(g)，在25 ℃、101 kPa下，已知每消耗3.8 g NaBH4(s)放热21.6 kJ，该反应的热化学方程式是______________________________________________。答案：(1)SiH4(g)＋2O2(g)===SiO2(s)＋2H2O(l)ΔH＝－1 427.2 kJ·mol－1(2)C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－2Q kJ·mol－1(3)NaBH4(s)＋2H2O(l)===NaBO2(s)＋4H2(g)ΔH＝－216 kJ·mol－1考点三：盖斯定律 反应热的计算1．盖斯定律(1)内容：对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应焓变都是一样的。即：化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。(2)本质：盖斯定律的本质是能量守恒定律。(3)图示ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5(4)盖斯定律中的定量关系热化学方程式 焓变之间的关系aA===B ΔH1 A===B ΔH2 ΔH2＝ΔH1或ΔH1＝aΔH2aA===B ΔH1 B===aA ΔH2 ΔH1＝－ΔH2小结①热化学方程式同乘以某一个数时，反应热数值也必须乘上该数。②热化学方程式相加减时，同种物质之间可相加减，反应热也随之相加减。③将一个热化学方程式左右颠倒时，ΔH的“＋”“－”号必须随之改变。2．反应热的计算类型a.利用热化学方程式进行有关计算。根据已知的热化学方程式和已知的反应物或生成物的物质的量或反应吸收或放出的热量,可以把反应焓变当作“产物”,计算反应的反应热。b.依据燃烧热数据,利用公式直接计算反应热。反应热=燃烧热×n(可燃物的物质的量)c.根据图示中能量变化来确定焓变ΔH=H(生成物)-H(反应物)如图Ⅰ:ΔH=H1-H2<0,该反应为放热反应;如图Ⅱ:ΔH=H2-H1>0,该反应为吸热反应;焓变=a-b。d.根据旧键断裂和新键形成过程中的能量差计算反应热。如反应物旧化学键断裂吸收能量E1,生成物新化学键形成放出能量E2,则反应的ΔH=E1-E2。总结盖斯定律应用三步流程【典例1】下列各组中两个反应的反应热，其中ΔH1>ΔH2的是( )A． B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH1 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2 S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1 S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2C． D．2SO2(g)＋O2(g)===2SO3(g) ΔH1 2SO3(g)===O2(g)＋2SO2(g) ΔH2 已知反应：C(s，金刚石)===C(s，石墨) ΔH<0， C(s，金刚石)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1 C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2答案： A解析： A项，，由于H2O(l)===H2O(g) ΔH>0，则ΔH2＋ΔH＝ΔH1，ΔH1－ΔH2＝ΔH>0，故ΔH1>ΔH2，正确；B项，，由于S(s)===S(g) ΔH>0，则ΔH＋ΔH1＝ΔH2，ΔH2－ΔH1＝ΔH>0，故ΔH2>ΔH1，错误；C项，SO2被氧化成SO3是放热反应，ΔH1<0，SO3分解成SO2是吸热反应，ΔH2>0，故ΔH2>ΔH1，错误；D项，，根据盖斯定律ΔH1＝ΔH＋ΔH2，ΔH1－ΔH2＝ΔH<0，则ΔH1<ΔH2，错误。【典例2】试比较下列各组ΔH的大小：(1)同一反应，生成物的聚集状态不同时A(g)＋B(g)===C(g) ΔH1＜0A(g)＋B(g)===C(l) ΔH2＜0则ΔH1________(填“>”“＜”或“＝”，下同)ΔH2。(2)同一反应，反应物的聚集状态不同时S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1＜0S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2＜0则ΔH1________ΔH2。(3)两个有联系的不同反应相比C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＜0C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH2＜0则ΔH1________ΔH2。答案：(1)> (2)＜ (3)＜解析：(1)因为C(g)===C(l) ΔH3＜0则ΔH3＝ΔH2－ΔH1，ΔH1＞ΔH2。ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，则ΔH3＝ΔH1－ΔH2，又ΔH3＜0，所以ΔH1＜ΔH2。(3)根据常识可知，CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH3＜0，又因为ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，所以ΔH1＜ΔH2。考点四：不断创新演变的反应历程中的能量变化图像(一)以本为“本”——理清教材经典图示题在书外，理在书中。通过选编以下教材中的经典图示，让学生理清图示信息，打牢基本知能反应历程与活化能 催化剂对反应历程与活化能影响人教版新教材鲁科版新教材苏教版(二)变形考查——源于教材高于教材传统高考命题以知识立意为重，前几年的高考对此知识点的考查大多是教材的变形考查 2015·北京高考·T92015·海南高考·T162016·海南高考·T11(三)不断创新——真情境考查真应用核心素养时代，高考命题由知识立意转向素养立意，高考讲究真情境考查真应用2019·全国卷Ⅰ·T282018·海南高考·T122020·天津高考·T10(四)解题流程——三步突破能量变化能垒图【典例1】（2022·河南·高三阶段练习）水煤气变换反应在金催化剂表面上的历程如下图所示(吸附在金催化剂表面上的物种用*标注)。下列说法正确的是（ ）A．水煤气变换反应的B．CO(g)和被吸附在催化剂表面时吸收能量C．决速步骤的化学方程式为D．放热最多的步骤只有非极性键形成答案：C解析：A．由图可知，的相对能量为0，的相对能量为，产物能量低于反应物能量，为放热反应，反应的，A错误；B．CO(g)和被吸附在催化剂表面时，能量降低，即放出能量，B错误；C．反应历程中正反应活化能最大的步骤，其反应速率最慢，水煤气变换总反应的快，慢取决于该步骤的反应快慢，反应历程中，最大的正反应活化能为，故决速步骤的化学方程式为，C正确；D．放热最多的步骤中，放出能量为，该步骤中除有非极性键(H-H键)形成外，还有极性键(碳氧键、氢氧键)形成，D错误。故选C。【典例2】（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0C．第一个基元反应是决速步骤D．是反应1和反应2共同的催化剂答案：C解析：A．过渡态能量：①＞②＞③，过渡态①能量最大，相对不稳定，A项错误；B．根据能量变化可知，反应1和反应2都是放热反应， Ｈ＜0，B项错误；C．转化为是第一个基元反应，活化能最大，C项正确；D．是反应2的反应物，不是催化剂，D项错误；故选C。【典例3】（2022·浙江省普陀中学高三开学考试）N2O和CO是环境污染性气体，可在Pt2O+表面转化为无害气体，有关化学反应的物质变化过程及能量变化过程分别如图甲、乙所示。下列说法不正确的是（ ）A．总反应为N2O(g)+CO(g)=CO2(g)+N2(g) ΔH=ΔH1+ΔH2B．该反应若使用更高效的催化剂，可使反应的焓变减小C．该反应正反应的活化能小于逆反应的活化能D．Pt2O+为反应的催化剂， 为中间产物答案：B解析：A．由反应N O(g)+Pt2O+(s)=Pt2O(s)+N2(g) ΔH1，Pt2O (s)+CO(g)=Pt O+(s)+CO (g) ΔH2，根据盖斯定律可得：N2O(g)+CO(g)=CO2(g)+N2(g) ΔH=ΔH1+ΔH2，故A正确；B．催化剂能改变反应途径，但不能改变反应的焓变，故B错误；C．由图可知，正反应的活化能Ea=134kJ/mol，小于逆反应的活化能Eb=360 kJ/mol，故C正确；D．由题目信息及反应流程可知，Pt2O+为反应的催化剂， 为中间产物，故D正确；故答案选B。一、选择题1．（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：物质(g) O H HO HOO能量/ 249 218 39 10 0 0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解析：A．根据表格中的数据可知，的键能为218×2=436，A正确；B．由表格中的数据可知的键能为：249×2=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。2．（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1mol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答案：A解析：A．虽然2ΔH1≈ΔH2，但ΔH2≠ΔH3，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．ΔH2＜ΔH3，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) ΔH1，反应IV为：+3H2(g)→(l) ΔH4，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3ΔH1=ΔH4，现3ΔH1＜ΔH4，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) ΔH1，反应III为：(l)+2H2(g) →(l) ΔH3，反应IV为：+3H2(g)→(l) ΔH4，ΔH3-ΔH1＜0即(l)+H2(g) →(l) ΔH＜0，ΔH4-ΔH3＞0即+H2(g)→(l) ΔH＞0，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．（2021·海南·高考真题）2020年9月22日，中国向全世界宣布，努力争取2060年前实现碳中和。下列措施不利于大气中减少的是（ ）A．用氨水捕集废气中的，将其转化为氮肥B．大力推广使用风能、水能、氢能等清洁能源C．大力推广使用干冰实现人工增雨，缓解旱情D．通过植树造林，利用光合作用吸收大气中的答案：C解析：A．氨水能与酸性氧化物二氧化碳反应生成碳酸铵或碳酸氢铵，则用氨水捕集废气中的二氧化碳，将其转化为氮肥有利于大气中二氧化碳的减少，故A不符合题意；B．大力推广使用风能、水能、氢能等清洁能源可以减少化石能源的使用，从而减少二氧化碳气体的排放，有利于大气中二氧化碳的减少，故B不符合题意；C．大力推广使用干冰实现人工增雨，会增加大气中二氧化碳的量，不利于大气中二氧化碳的减少，故C符合题意；D．通过植树造林，利用光合作用吸收大气中的二氧化碳有利于大气中二氧化碳的减少，故D不符合题意；故选C。4．（2021·海南·高考真题）元末陶宗仪《辍耕录》中记载：“杭人削松木为小片，其薄为纸，熔硫磺涂木片顶端分许，名日发烛……，盖以发火及代灯烛用也。”下列有关说法错误的是（ ）A．将松木削薄为纸片状有助于发火和燃烧B．“发烛”发火和燃烧利用了物质的可燃性C．“发烛”发火和燃烧伴随不同形式的能量转化D．硫磺是“发烛”发火和燃烧反应的催化剂答案：D解析：A．将松木削薄为纸片状可以增大可燃物与氧气接触面积，有助于发火和燃烧，A正确；B．发烛具有可燃性，“发烛”发火和燃烧利用了物质的可燃性，B正确；C．“发烛”发火和燃烧伴随不同形式的能量转化，如化学能转化为光能、热能等，C正确；D．硫磺也燃烧，不是催化剂，D错误；选D。5．（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/mol②C3H6(g)+9/2O2(g)=3CO2(g)+3H2O(l) △H=-2058kJ/mol③H2(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解析：A．根据盖斯定律结合题干信息①C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l) △H=-2220kJ/mol②C3H6(g)+9/2O2(g)=3CO2(g)+3H2O(l) △H=-2058kJ/mol ③H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H=-286kJ/mol 可知，可由①-②-③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。6．（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CH318OHD．反应Ⅰ与反应Ⅳ活化能的差值等于图示总反应的焓变答案：B解析：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IV的活化能较高，因此反应的决速步为反应I、IV，故A错误；B．反应I为加成反应，而与为快速平衡，反应II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III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。7．（2021·河北·高考真题）下列操作规范且能达到实验目的的是（ ）A．图甲测定醋酸浓度 B．图乙测定中和热C．图丙稀释浓硫酸 D．图丁萃取分离碘水中的碘答案：A解析：A．氢氧化钠溶液呈碱性，因此需装于碱式滴定管，氢氧化钠溶液与醋酸溶液恰好完全反应后生成的醋酸钠溶液呈碱性，因此滴定过程中选择酚酞作指示剂，当溶液由无色变为淡红色时，达到滴定终点，故A选；B．测定中和热实验中温度计用于测定溶液温度，因此不能与烧杯内壁接触，并且大烧杯内空隙需用硬纸板填充，防止热量散失，故B不选；C．容量瓶为定容仪器，不能用于稀释操作，故C不选；D．分液过程中长颈漏斗下方放液端的长斜面需紧贴烧杯内壁，防止液体留下时飞溅，故D不选；综上所述，操作规范且能达到实验目的的是A项，故答案为A。8．（2022·湖南·高考真题）反应物(S)转化为产物(P或P·Z)的能量与反应进程的关系如下图所示：下列有关四种不同反应进程的说法正确的是（ ）A．进程Ⅰ是放热反应 B．平衡时P的产率：Ⅱ>ⅠC．生成P的速率：Ⅲ>Ⅱ D．进程Ⅳ中，Z没有催化作用答案：AD解析：A．由图中信息可知，进程Ⅰ中S的总能量大于产物P的总能量，因此进程I是放热反应，A说法正确；B．进程Ⅱ中使用了催化剂X，但是催化剂不能改变平衡产率，因此在两个进程中平衡时P的产率相同，B说法不正确；C．进程Ⅲ中由S Y转化为P Y的活化能高于进程Ⅱ中由S X转化为P X的活化能，由于这两步反应分别是两个进程的决速步骤，因此生成P的速率为Ⅲ<Ⅱ，Ｃ说法不正确；D．由图中信息可知，进程Ⅳ中S吸附到Z表面生成S Z，然后S Z转化为产物P Z，由于P Z没有转化为P＋Z，因此，Z没有表现出催化作用，D说法正确；综上所述，本题选AD。三、填空题9．（2022·浙江·高考真题）联合生产是化学综合利用资源的有效方法。煅烧石灰石反应：，石灰石分解需要的能量由焦炭燃烧提供。将石灰石与焦炭按一定比例混合于石灰窑中，连续鼓入空气，使焦炭完全燃烧生成，其热量有效利用率为50%。石灰窑中产生的富含的窑气通入氨的氯化钠饱和溶液中，40%的最终转化为纯碱。已知：焦炭的热值为(假设焦炭不含杂质)。请回答：(1)每完全分解石灰石(含，杂质不参与反应)，需要投料_______kg焦炭。(2)每生产106kg纯碱，同时可获得_______(列式计算)。答案：(1)10.8(2)70解析：（1）完全分解石灰石(含，杂质不参与反应)，需要吸收的热量是＝162000kJ，已知：焦炭的热值为(假设焦炭不含杂质)，其热量有效利用率为50%，所以需要投料焦炭的质量是＝10800g＝10.8kg。（2）根据（1）中计算可知消耗焦炭的物质的量是=900mol，参加反应的碳酸钙的物质的量是900mol，这说明参加反应的碳酸钙和焦炭的物质的量之比为1：1，所以根据原子守恒可知生成氧化钙的质量是＝70kg。10．（2021·辽宁·高考真题）苯催化加氢制备环己烷是化工生产中的重要工艺，一定条件下，发生如下反应：Ⅰ.主反应：(g)+3H2(g) (g) H1<0Ⅱ.副反应：(g) (g) H2>0回答下列问题：(1)已知：Ⅲ.Ⅳ.2 (g)+15O2(g) 12CO2(g)+6H2O(l) H4Ⅴ.(g)+9O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l) H5则_______(用、和表示)。(2)有利于提高平衡体系中环己烷体积分数的措施有_______。A．适当升温 B．适当降温 C．适当加压 D．适当减压(3)反应Ⅰ在管式反应器中进行，实际投料往往在的基础上适当增大用量，其目的是______________________。(4)氢原子和苯分子吸附在催化剂表面活性中心时，才能发生反应，机理如图。当中混有微量或等杂质时，会导致反应Ⅰ的产率降低，推测其可能原因为________________________________。(5)催化剂载体中的酸性中心能催化苯及环己烷的裂解。已知酸性中心可结合孤电子对，下图中可作为酸性中心的原子的标号是_______(填“①”“②”或“③”)。(6)恒压反应器中，按照投料，发生Ⅰ、Ⅱ反应，总压为，平衡时苯的转化率为α，环己烷的分压为p，则反应1的_______(列出计算式即可，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。答案：(1)(2)BC(3)提高苯的利用率(4)金属催化剂会与H2S或CO反应从而失去催化活性(5)②(6)解析：（1）根据盖斯定律结合已知反应：Ⅲ. Ⅳ.2 (g)+15O2(g) 12CO2(g)+6H2O(l) H4 Ⅴ. (g)+9O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l) H5Ⅰ.主反应：(g)+3H2(g) (g)可由，则；（2）根据Ⅰ.主反应：(g)+3H2(g) (g)是一个气体体积减小的方向的放热反应，故有利于提高平衡体系中环己烷体积分数即使平衡向正方向移动，根据勒夏特列原理，可采用适当降低温度和实当加压有利平衡正向移动，而升温和减压都将使平衡逆向移动，故答案为：BC；（3）反应Ⅰ在管式反应器中进行，实际投料往往在的基础上适当增大用量，增大H2的浓度将使平衡正向移动，从而提高苯的转化率即利用率，故适当增大H2用量的目的是提高苯的利用率；（4）氢原子和苯分子吸附在催化剂表面活性中心时，才能发生反应，机理如图。当中混有微量或等杂质时，会导致反应Ⅰ的产率降低，推测其可能原因为金属催化剂会与H2S或CO反应从而失去催化活性；（5）催化剂载体中的酸性中心能催化苯及环己烷的裂解。已知酸性中心可结合弧电子对，由图可知，①中原子无孤对电子也没有空轨道，②中原子无孤对电子但有空轨道可接收孤电子对，③中有孤对电子，无空轨道，故下图中可作为酸性中心的原子的标号是②；（6）恒压反应器中，按照投料，设投入的苯的物质的量为1mol，发生Ⅰ、Ⅱ反应总压为，平衡时苯的转化率为α，环己烷的分压为p，则：， 有反应后平衡体系中总的物质的量为：1-α+4-3α+α-x+x=5-3α，故平衡时，苯的分压为：，H2的分压为：，则反应1的=。一、单选题1．（2022·浙江省普陀中学高三阶段练习）下列关于能量的叙述错误是（ ）A．如图可以表示NH4Cl固体和Ba(OH)2 8H2O反应的能量变化图B．化学反应过程中同时存在物质和能量的变化C．高温分解石灰石是吸热反应D．原电池是一种将化学能转化为电能的装置答案：A解析：A．从图中可以看出，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应为放热反应，而NH4Cl固体和Ba(OH)2 8H2O的反应是吸热反应，故A错误；B．化学反应过程中同时存在物质和能量的变化，故B正确；C．大多数的分解反应是吸热反应，高温分解石灰石是吸热反应，故C正确；D．原电池是一种将自发的氧化还原反应的化学能转化为电能的装置，故D正确；故选A。2．（2022·陕西·安康市教学研究室高三阶段练习）甲硫醇是一种重要的化工原料，硫化氢与甲醇合成甲硫醇的催化过程如下。下列说法错误的是（ ）A．上述过程中有极性键的断裂和形成B．使用催化剂能提高甲醇的平衡转化率C．步骤①、②中的变化均为吸热反应D．总反应方程式可以表示为答案：B解析：A．反应过程中有极性键H S、C O键的断裂和C S键、O H键的形成，故A正确；B．催化剂只能提高反应速率，平衡不移动，因此不能提高乙醇的平衡转化率，故B错误：C．步骤①是极性键H S断裂，②是C O键的断裂，断键吸收热量，故C正确：D．根据图中信息得到总反应，故D正确。综上所述，答案为B。3．（2022·湖南·雅礼中学高三阶段练习）的资源化利用有利于缓解温室效应并解决能源转化问题，一种以催化加氢()合成低碳烯烃的反应过程如下图所示：下列说法错误的是（ ）A．异构化反应过程中发生化学键的断裂和形成B．第ii步反应过程中每生成1mol转移个电子C．该反应总过程即加氢合成低碳烯烃的原子利用率为100%D．催化剂的使用不会影响加氢合成低碳烯烃的答案：C解析：A．异构化反应过程中，(CH2)n转化为C3H6、C2H4、C4H8等，该过程中发生了化学键的断裂和形成，A正确；B．第ii步反应过程中CO转化为，碳原子化合价由+2转化为-2价，故每生成1mol转移个电子，B正确；C．根据质量守恒定律可知，该反应的总过程为CO2和H2反应生成低碳烯烃和水的过程，则该反应总过程的原子利用率小于100%，C错误；D．Fe3(CO)12/ZSM-5是催化剂，不影响CO2加氢合成低碳烯烃的ΔH，D正确；故选C。4．（2022·吉林·长春十一高模拟预测）Cu－Ce－Ox固溶体作为金属催化剂，能有效促进电化学还原，反应产生CH4和C2H4的中间体，*CO在催化剂表面的反应机理如图所示。下列说法正确的是（ ）A．制约CO2还原为C2H4反应速率的是*COH－COH→CH*－COHB．*CH3O→CH4+O*只有化学键的形成C．Cu－Ce－Ox固溶体催化剂对生成CH4有较高选择性D．由*CO生成*OH的反应为*CO+5H+-5e-=CH4+*OH答案：C解析：A． 能垒高的可以制约反应，由图知，制约CO2还原为C2H4反应速率的是CH*－COH→*C－COH，A错误；B． *CH3O→CH4+O*既有化学键的断裂、又有化学键的形成，B错误；C．由图知，生成甲烷的历程中、活化能小，因此更容易生成甲烷、即 Cu－Ce－Ox固溶体催化剂对生成CH4有较高选择性，C正确；D． 由*CO生成CH4与*OH的反应为化合价降低、得电子、是还原反应，D错误；答案选C。5．（2022·河南·高三阶段练习）锻石又名石垩，明代李时珍给出了其制备方法：今人作窑烧之，一层柴或煤炭一层在下，上累青石，自下发火，层层自焚而散。下列有关说法错误的是（ ）A．现代人们称锻石为生石灰 B．青石的主要成分是C．“作窑”所用的青砖属于硅酸盐材料 D．上述制备方法中只涉及吸热反应答案：D解析：A．碳酸钙高温分解为氧化钙和二氧化碳，现代人们称锻石为生石灰，故A正确；B．青石煅烧生成氧化钙，青石的主要成分是，故B正确；C．青砖用黏土烧制而成，属于硅酸盐材料，故C正确；D．碳燃烧是放热反应，故D错误；选D。6．（2022·上海市控江中学高三阶段练习）含有少量的溶液中，分解的机理是：i、；ii、。分解反应过程中能量变化如图所示，下列说法错误的是（ ）A．改变了分解的路径，②为含有的反应过程B．反应i和ii均为放热过程C．反应i的反应速率比反应ii慢D．不能改变总反应的能量变化答案：B解析：A．根据题意得H2O2分解的机理可知，I-为该反应的催化剂，I-改变了H2O2分解的路径，曲线②为含有I-的反应过程，故A正确；B．曲线②中，根据图中信息得到反应i是反应物质总能量低于生成物总能量，是吸热反应，故B错误；C．根据图中信息反应i的活化能大于反应ii的活化能，因此反应i的反应速率比反应ii慢，故C正确；D．催化剂能改变反应的活化能，但I-不能改变总反应的能量变化，故D正确；故选：B。7．（2022·湖南·高三阶段练习）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) △H＞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反应。脱氢阶段的反应历程如图所示(*表示吸附在催化剂表面，吸附过程产生的能量称为吸附能)。下列说法错误的是（ ）A．在Sn－Ni合金催化下，该历程中最大能垒(活化能)为3.809eV mol-1B．在Sn－Ni合金催化下，第二个反应阶段的化学方程式为CH3*+H*→CH2*+2H*C．在Pt－Ni合金催化下，甲烷脱氢反应分为3个基元反应阶段D．两种催化剂比较，脱氢反应阶段催化效果更好的是Pt－Ni合金答案：C解析：A．从图中可以看出，在Sn-Ni合金催化下，反应的活化能最大的为形成过渡态2的活化能，，选项A正确；B．从图中可以看出，在Sn-Ni合金催化下，第二个反应阶段的化学方程式为，选项B正确；C．从图中可以看出，在Pt-Ni合金催化下，甲烷脱氢反应分为4个基元反应阶段，选项C错误；D．选用催化剂Pt-Ni合金时，脱氢反应的活化能低，脱氢反应阶段催化效果更好，选项D正确；答案选C。8．（2022·湖北省仙桃中学高三阶段练习）催化丙烯制醛的反应机理如图所示。下列说法错误的是（ ）A．上述循环过程中，Co的配位数发生了变化B．上述循环过程中，有C-O键的形成，无C-O键的断裂C．丙烯醛基化总反应为D．可降低丙烯醛基化反应的活化能答案：B解析：A．由图可知，Co可以形成3个配位键，也可以形成4个配位键，A正确；B．由图可知，在第二步有C-O键的断裂，B错误；C．由题干反应历程图可知，总反应式为，C正确；D．由题千反应历程图可知，，参与反应过程，反应前后保持不变,是该反应的催化剂，可降低丙烯醛基化反应的活化能，D正确；故选B。9．（2022·江苏省如东高级中学高三开学考试）NH3是重要的化工原料，可用于某些配合物的制备，如NiSO4溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4。工业上常采用氨氧化法制硝酸，其流程是将氨和空气混合后通入灼热的铂铑合金网，反应生成NO(g)，生成的一氧化氮与残余的氧气继续反应生成二氧化氮：2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) △H=-116.4kJ·mol-1。随后将二氧化氮通入水中制取硝酸。工业上一般用石灰乳吸收硝酸工业尾气(NO和NO2)，由于NO不能被碱吸收，一般控制NO和NO2约为1：1通入石灰乳，净化尾气的同时又可制得混凝土添加剂Ca(NO2)2。电解法脱硝一般先用稀硝酸吸收氮氧化合物生成亚硝酸，再用电解法生成硝酸。下列化学反应表示正确的是（ ）A．用氢氧化钠溶液吸收NO2的离子方程式：2NO2+OH-=H2O+NO+NO↑B．NO燃烧热的热化学力程式：2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) △H=-116.4kJ·mol-1C．NO和NO2约为1：1通入石灰乳的化学方程式：NO+NO2+Ca(OH)2=Ca(NO2)2+Ca(NO3)2+H2OD．电解法脱硝时阳极的电极反应式：HNO2+H2O-2e-=3H++NO答案：D解析：A．用氢氧化钠溶液吸收NO2生成NaNO3和NaNO2，该反应的离子方程式为：2OH-+2NO2=++H2O，故A错误；B．燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物，已知2mol NO(g)反应放出116.4kJ能量，则NO的燃烧热的热化学力程式为：NO(g)+O2(g)=NO2(g) △H=-58.2kJ·mol-1，故B错误；C．根据氧化还原反应规律，NO和NO2约为1：1通入石灰乳生成Ca(NO2)2，反应的化学方程式为NO+NO2+Ca(OH)2=Ca(NO2)2+H2O，故C错误；D．电解法脱硝时，阳极失电子发生氧化反应，HNO2在阳极失电子，氧化生成，电极反应式为HNO2-2e-+H2O=3H++，故D正确；故选：D。10．（2022·江苏省如皋中学高三开学考试）通过以下反应均可获取H2。下列有关说法不正确的是（ ）①太阳光催化分解水制氢：2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) ΔH1=+571.6kJ mol–1②焦炭与水反应制氢：C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH2=+131.3kJ mol–1③甲烷与水反应制氢：CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH3=+206.1kJ mol–1A．H2的燃烧热为285.8kJ mol-1B．反应②中E(反应物键能总和)＞E(生成物键能总和)C．反应C(s)+2H2(g)=CH4(g)的ΔH=+74.8kJ mol–1D．2H2O(g)=2H2(g)+O2(g) ΔH＜+571.6kJ mol-1答案：C解析：A．由反应①，可得出H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH1=-285.8kJ mol–1，则H2的燃烧热为285.8kJ mol-1，A正确；B．反应②的ΔH2=+131.3kJ mol–1＞0，则E(反应物键能总和)＞E(生成物键能总和)，B正确；C．利用盖斯定律，将反应②-③得，反应C(s)+2H2(g)=CH4(g)的ΔH=(+131.3kJ mol–1)-(+206.1kJ mol–1)=-74.8kJ mol–1，C不正确；D．因为2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) ΔH1=+571.6kJ mol–1，而2H2O(g)= 2H2O(l) ΔH＜0，所以2H2O(g)=2H2(g)+O2(g) ΔH＜+571.6kJ mol-1，D正确；故选C。二、填空题11．（2022·全国·高三专题练习）某化学兴趣小组用50mL0.50mol L-1盐酸与50mL0.55mol L-1NaOH溶液进行中和反应的反应热测定实验，实验装置如图。试回答下列问题：(1)实验时玻璃搅拌器的使用方法是___；不能用铜丝搅拌器代替玻璃搅拌器的理由是__。(2)某学生记录的实验数据如表所示。(已知：实验中盐酸和氢氧化钠溶液的密度均为1g cm-3，中和反应后溶液的比热容c=4.18J g-1 ℃-1)实验序号 起始温度T1/℃ 终止温度T2/℃盐酸 氢氧化钠溶液 混合溶液1 20.0 20.2 23.32 20.2 20.4 23.43 20.4 20.6 23.8依据该学生的实验数据计算，该实验测得反应放出的热量为________J。(3)下列操作会导致实验结果出现偏差的是________(填标号)。a.用量筒量取盐酸的体积时仰视读数b.把量筒中的氢氧化钠溶液分多次倒入盐酸中c.将50mL0.55mol L-1氢氧化钠溶液取成了50mL0.55mol L-1氢氧化钾溶液d.做本实验的当天室温较高e.大烧杯的杯盖中间小孔太大(4)某同学为了省去清洗温度计的麻烦，建议实验时使用两支温度计分别测量酸和碱的温度，你是否同意该同学的观点，为什么？__________________________________________________________。(5)如果将NaOH溶液换成等量的NaOH固体，那么实验中测得中和反应的反应热(△H)__ ______(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。(6)如果用60mL0.50mol L-1盐酸与50mL0.55mol L-1NaOH溶液进行实验，与上述实验相比，二者所放出的热量________(填“相等”或“不相等”，下同)，所求的中和反应H+(aq)+OH-(aq)=H2O(1) △H的反应热(△H)__ ___________。答案：(1) 上下搅动 Cu是热的良导体，传热快，热量损失大(2)1337.6(3)abe(4)不同意，因为不同的温度计误差不同(5)偏小(6) 不相等 相等解析：(1)实验时为防止打断温度计，玻璃搅拌器的使用方法是上下搅动；Cu是热的良导体，传热快，热量损失大，所以不能用铜丝搅拌器代替玻璃搅拌器，故答案为：上下搅动；Cu是热的良导体，传热快，热量损失大；(2)三次温度差分别为：3.2℃、3.1℃、3.3℃，温度的平均值为3.2℃，溶液的总质量为100g，该实验测得反应放出的热量为Q=，故答案为：1337.6；(3)a．用量筒量取盐酸的体积时仰视读数，使盐酸的体积不准确，会导致实验结果出现偏差，故a选；b．把量筒中的氢氧化钠溶液分多次倒入盐酸中，会使热量散失，会导致实验结果出现偏差，故b选；c．将50mL0.55mol L-1氢氧化钠溶液取成了50mL0.55mol L-1氢氧化钾溶液，氢氧根的量不变，对实验结果没有影响，故c不选；d．做本实验的当天室温较高，但测量的是温度差，与室温无关，对实验结果没有影响，故d不选；e．大烧杯的杯盖中间小孔太大，会使热量散失，会导致实验结果出现偏差，故e选；故答案为：abe；(4)因为不同的温度计误差不同，所以不能使用两支温度计分别测量酸和喊的温度，故答案为：不同意，因为不同的温度计误差不同；(5)如果将NaOH溶液换成等量的NaOH固体，由于氢氧化钠固体溶解会放出热量，导致放热增多，使实验测得中和反应的反应热(△H)偏小，故答案为：偏小；(6)如果用60mL0.50mol L-1盐酸与50mL0.55mol L-1NaOH溶液进行实验，由于试剂的量不同，所放出的热量与上述实验不相等，但中和热是换算成生成1mol水时放出的热量，所求的中和反应的反应热(△H)与上述反应相等，故答案为：不相等；相等。12．（2022·浙江·高三阶段练习）我国明确提出2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”目标，“碳中和”对我国意味着：一是能源转型首当其冲：二是通过工艺改造、节能等措施减少二氧化碳的排放在能源的产生、转换、消费过程。I.减少二氧化碳排放的方法之一是将CO2催化还原，比如：反应1：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-53.7kJ mol-1反应2：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2都是目前处理CO2的重要方法。回答下列问题：(1)反应1在_____的条件下能自发发生，该反应的活化能Ea(正)_____Ea(逆)(填“大于”或“小于”)。(2)已知：①CO和H2的标准燃烧热分别为-283.0kJ mol-1和-285.8kJ mol-1②H2O(l)=H2O(g) △H3=44.0kJ mol-1，则△H2=_____kJ mol-1。(3)恒温恒容的密闭容器中，投入物质的量之比为1∶3的CO2和H2，发生反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-53.7kJ mol-1达到平衡，下列有关叙述正确的是_____。A．升高温度，逆反应速率增加，平衡常数减小B．再加入一定量的CO2和H2，CO2和H2的转化率不可能同时都增大C．加入合适的催化剂可以提高CO2的平衡转化率D．其他条件不变，改为恒温恒压，可以提高平衡时CH3OH的百分含量(4)一定条件下，在1L密闭容器中加入2molCO2和2molH2只发生反应2：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，如图是随着反应的进行，CO2的浓度随时间改变的变化图。若在t1时刻再加入1molCO2，t2时刻到达新的平衡。请你画出t1～t3内时刻CO2的物质的量浓度随时间改变的变化图___________________________________。(5)II.减少二氧化碳排放的方法之二是使用合适催化剂可由CO2和CH4可转化为CH3COOH，但反应中催化剂活性会因积碳反应CH4(g)=C(s)+2H2(g)而降低，同时存在的消碳反应CO2(s)+C(s)=2CO(g)则使积碳量减少。在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程：v=k p(CH4) [p(CO2)]-0.5 (k为速率常数)。在p(CH4)一定时，pa(CO2)＞pb(CO2)＞pc(CO2)，如图可以表示不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势的是__________(填序号)。A． B．C． D．(6)III.减少二氧化碳排放的方法之三是使用电化学方法转化CO2，研究证明：CO2也可在熔融碳酸钠中通过电解生成CO，收集CO进行其他有机类合成。则生成CO的反应发生在_______________极，该电极反应式是________________________。答案：(1) 低温 小于(2)+41.2(3)AD(4)(5)A(6) 阴 2CO2+2e-=CO+CO解析：有两个或以上的气体反应物参与平衡时，增加其中一个气体反应物浓度，另一个反应物的转化率一定增加，两个同时增加时，与反应是分子数增大还是分子数减小有关。(1)该反应为分子数减少的反应：，且为放热反应：，根据判据：时反应自发进行，可知该反应在低温下可自发进行；由，所以；(2) CO和H2的标准燃烧热分别为-283.0kJ mol-1和-285.8kJ mol-1，可得；；根据盖斯定律，==+41.2Kj/mol；(3)A．该反应为放热反应，升高温度，反应速率增加，平衡左移，平衡常数只与温度有关，即平衡常数减小，故A正确；B．再加入一定量的CO2和H2，体系内压强增大，两者可能都增加，故B错误；C．催化剂只能加快反应速率，对平衡移动不影响，故C错误；D．该反应为分子数减小的反应，恒温恒容下平衡时压强降低，改为恒温恒压相当于增大压强，平衡右移，可以提高甲醇的百分含量，故D正确；故选AD；(4)增大反应物的浓度平衡向右移动，反应速率加快，二氧化碳转化率降低，根据题意可得：；(5)根据速率方程：v=k p(CH4) [p(CO2)]-0.5 (k为速率常数)，当p(CH4)一定时，积碳速率与p(CO2)成反比，即二氧化碳压强越大，祭坛量越少，且为指数变化关系，所以在以下四幅图中，只有A满足，故选A；(6)从CO2参与反应生成CO，碳的化合价降低，得电子，所以生成CO的一极为阴极，电极反应式为：。21世纪教育网 www.21cnjy.com精品试卷·第 2 页 （共 2 页）21世纪教育网(www.21cnjy.com) 展开更多...... 收起↑ 资源列表 【备考2023】高考化学一轮第15讲 化学能与热能（原卷版）.docx 【备考2023】高考化学一轮第15讲 化学能与热能（解析版）.docx
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