2021年新高考化学试题分项7 化学反应中的能量变化

专题07化学反应中的能量变化

1.（2021.广东高考真题）“天问一号”着陆火星，“嫦娥五号”采回月壤。腾飞中国离不开化学，长征系列运

载火箭使用的燃料有液氢和煤油等化学品。下列有关说法正确的是

A.煤油是可再生能源

B.H2燃烧过程中热能转化为化学能

C.火星陨石中的20Ne质量数为20

D.月壤中的3He与地球上的3H互为同位素

2.（2021.浙江高考真题）相同温度和压强下，关于反应的AH,下列判断正确的是

-XS,

L+AM|(g).--------*唧

-t-•1卜3lg>川网>•i1,，HA

A.AH,>0,AH2>0B.AH3=AH1+AH2

c.AH1>AH2,AH3>AH2D.AH2=AH3+AH4

3.（2021•浙江高考真题）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/(kJ-mol“)436463

热化学方程式

2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)\H=-482kJmor1

则2O(g)=O2(g)的&H为

A.428kJ-mol-1B.-428kJ-mol-1C.498kJ-mol-1D.-498kJ-mol-1

1.（2021•江苏南通市•高三其他模拟）反应2N2H4（l）+2NO2（g）=3N2（g）+4H2O（l）AH=-1135.7kJ-mol可为火

箭发射提供能量。下列有关该反应的说法正确的是

A.反应消耗32gN2H4⑴放出1135.7kJ的能量

B.反应物中所有化学键键能之和大于生成物中所有化学键键能之和

C.每生成18g水，反应中转移电子物质的量为4moi

D.常温下该反应可自发进行

【答案】D

【解析】

A.2N2H4(1)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(1)A//=-1135.7kJmol表示2moiN2H4(1)参与反应放热1135.7kJ,则反

应消耗32gN2H4(1),即ImolN2H4(1),应放出567.85kJ的能量，故A错误；

B.反应热△止反应物中所有化学键键能之和-生成物中所有化学键键能之和，该反应的△”<(),故反应物

中所有化学键键能之和小于生成物中所有化学键键能之和，故B错误；

C.反应2N2H4(l)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O⑴中，N2H4中N元素化合价从-2价升高到0价，NCh中N元素化

合价从+4价降低到0,则2molN2H4和2molNO2反应生成4mol水时转移8mol电子，则每生成18g水，即

Imol水时，反应中应转移电子物质的量为2mol,故C错误；

D.该反应是一个放热、烯增的反应，在任何温度下均可以自发进行，故D正确；

故选D。

2.(2021•浙江高三其他模拟)已知：SiCl4(g)+2H2(g)=Si(s)+4HCl(g)AH=+236kJ/molo相关共价键

的键能如下表：

共价键Si-ClH-ClSi-Si

键能/kJ-mol-1360431176

则H2(g)=2H(g)的AH为

A.436kJ-moP1B.-436kJ-moP1

C.304kJ-mol-1D.-304kJ-mol-1

【答案】A

【解析】

反应热化学方程式为：SiCl4(g)+2H2(g)=Si(s)+4HCI(g)△H=+236，反应烙变=反应物键

能总和-生成物键能总和，设H-H的键能为xkJ.moL，则4x360+2xx-2x176-4x43l=-236KJ/mol,解得

x=436kJmoP1,故A正确。

故选A。

3.(2021.浙江高三三模)十氢祭(G°H]8)是具有高储氢密度的氢能载体。其脱氢过程的反应为：

®C1OH18(1)；=-C10H12(l)+3H2(g)AH,

@C10H12(D-C10H8(l)+2H2(g)AH2

335℃下，进行高压液态十氢秦催化脱氢实验，一定时间内测得n（G°H12）显著低于n（G0H8）。判断

C10HI8——>CI（）HI2->C10H8的能量示意图正确的是

【分析】

两个反应都为分解反应，属于吸热反应，反应物的总能量低于生成物的总能量，AHI〉。，△H2>O,一定时

间内测得n（GoHQ显著低于MGoH。，说明反应①速率小于反应②，反应①的活化能大于反应②，据此

分析解答。

【解析】

A.图中AH2<0,故A不选；

B.图中AHI>0,△比>0,且反应①的活化能大于反应②，故B选；

C.图中为放热反应，故C不选；

D.图中反应①的活化能小于反应②，故D不选；

故选B。

4.（2021•重庆高三三模）硫是一种重要的非金属元素，正交硫（Orthogonalsulfur）是硫稳定存在的唯一形式,

单斜硫是硫的同素异形体之一。下列说法不正顾的是

已知：①S（正交，s）+O2（g）=SO2（g）AHi=-296.83kJ»mol-'

②S（单斜,s）+O2（g）=SO2（g）AH2=-297.16kJ・moH

③S（单斜，s）=S（正交，S）AH3

A.硫黄是一种黄色晶体，不溶于水

B.正交硫比单斜硫稳定

C.AH3--0.66kJ.mol1,

D.ImolS（单斜，s）和lmolO2（g）的总能量高于1molSO2（g）的能量

【答案】C

【解析】

A.硫（俗称硫磺）是一种黄色晶体，质脆，不溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳，A正确；

B.依据热化学方程式可知，正交硫燃烧放出的热量较少，说明正交硫能量低于单斜硫，所以正交硫稳定，

B正确；

C.根据盖斯定律①-②得到热化学方程式：S（s,单斜）=S（s,正交）AH3=-0.33kJ・molLC错误；

D.单斜硫与氧气反应生成二氧化硫的焰变小于零，为放热反应，所以ImolS（单斜，s）和Imol02（g）的总能

量高于ImolS02（g）的能量，D正确；

综上所述答案为C。

5.（2021・湖南衡阳市•高三二模）乙二醛（OHCCHO）与。2反应历程中所涉的反应物（OHCCHO、。2）、过渡态、

中间体及产物（OHCCOOH、HCOOH、HOOCCOOH）相对能量如图。下列说法错误的是

B.乙二醛氧化生成甲酸、乙醛酸或乙二酸的反应均为放热反应

C.乙二醛氧化历程中，若加入催化剂，能提高乙二醛的平衡转化率

D.乙二醛与氧气反应生成乙二酸的控速步骤为：反应物-TS1

【答案】C

【解析】

A.乙二醛氧化历程中，反应物02中的0=0非极性键及乙二醛中C-H极性键的断裂，A正确；

B.由图可知，乙二醛氧化生成甲酸、乙醛酸或乙二酸时，生成物的总能量都小于反应物的总能量，发生反

应放出热量，因此这些反应均为放热反应，B正确；

C.催化剂只能改变反应途径，降低反应的活化能，但不改变化学平衡状态，因此催化剂不能提高乙二醛的

平衡转化率，C错误；

D.乙二醛与氧气反应生成乙二酸的控速步骤为活化能最大的步骤，反应物-TS1的活化能最高，速率最慢,

所以乙二醛与氧气反应生成乙二酸的控速步骤为反应物-TSI,D正确；

故合理选项是C。

6.(2021.浙江高三其他模拟)下列有关热化学方程式的评价不合理的是

选

实验事实热化学方程式评价

项

160gs0/g)与足量水完全反应生SO3(g)+H2O(l)=H2SO4(aq)

A正确

成H2so4,放出热量260.6kJAH=-130.3kJ.mor'

2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)

B凡热值为143kJ-gT正确

AH=-572kJ.mor'

已知

H2so4(aq)+Ba(OH)2(aq)=

H+(aq)+OH(aq)=HO(l)

2不正确；因为同时还生成

CBaSO4(s)+2H2O(l)

AH=-57.3kJ.mol-'，将稀硫酸与稀了硫酸钢沉淀

AH=-114.6kJ.mol1

氢氧化钢溶液混合

C(s)+O(g)=CO(g)

已知25℃、lOlkPa下，120g石墨22不正确；明确的同素异形

D

完全燃烧放出热量3935.1kJAH=-393.51kJ.mol'体要注名称：C(s,石墨)

【答案】B

【解析】A.160gSO3的物质的量为go黑m=2m01,2moiSO,(g)与足量水完全反应生成H2so,，放出

热量260.6kJ,则lmolSC)3(g)与足量水完全反应生成H2so3，放出热量130.3kJ,故A合理；

B.氢气的热值是指1g氢气完全燃烧生成液态水时放出的热量，1g氢气完全燃烧生成液态水放出143kJ的

热量，可求得2moi氢气完全燃烧生成液态水放出的热量143kJx4=572kJ,题中生成的是气态水，故B不

合理；

C.因Ba2+和SO：-反应生成硫酸钢沉淀要放出热量，所以反应热小于-114.6k「moH,故C合理；

D.因碳有同素异形体，而同素异形体的能量是不同的，明确的同素异形体要注名称：C（s,石墨），故D合

理;

答案选B。

7.（2021•山东泰安市•高三其他模拟）环氧乙烷是口罩制作过程中的消毒剂。通过氧气与乙烯在石墨烯界面

反应可制得环氧乙烷，其原理为石墨烯活化氧分子生成活化氧，活化氧再与乙烯反应生成环氧乙烷。氧气

与乙烯在石墨烯界面反应的能量变化如图所示。下列说法错误的是

相对能量/eV

"8

s6

“4

s2

S0

2

0.

反应历程

A.石墨烯不能改变氧气与乙烯反应的焙变

B.反应历程的各步能量变化中的最小值为0.51eV

C.活化氧分子的过程中生成了C-O键

D.氧气与乙烯在石墨烯界面的反应属于加成反应

【答案】B

【解析】

A.石墨烯是该反应的催化剂，催化剂不影响反应物和生成物的总能量大小，不改变反应的焙变，故A正

确；

B.由能量变化图可知各步能量变化分别为:0.75eV,0.5leV,0.49eV,1.02eV,0.73eV,l.04eV,能量变化最小

为0.49eV,故B错误;

c.由图可知，活化氧分子过程中氧气中的双键断开与石墨烯中的碳原子形成C-0键，故c正确；

D.氧气与乙烯在石墨烯界面的反应中乙烯中的碳碳双键断裂连接氧原子，符合加成反应的特征，故D正

确；

故选:B；

8.（2021.广东高三其他模拟）用CO还原NO?时，温度低于227℃、高于227℃的反应路径分别如下图:

低于227七

慢）厂NO

NO

2.L-NQ3-|nctfe）［-NO2

CO-1L*CO2

高于227七

NO2-iffl（^）rO①。②OIV（快）厂NO

co-l'、c/I-CO2

①和②为化学键变化的中间状态

下列说法正确的是

A.当反应物和生成物的量相同时，两种路径的焰变相同

B.反应的活化能：IVII,ni<iv

C.由①、②的中间状态分别到其对应的最终状态均为吸收能量的过程

D.在两种路径下还原等量的NO2时，消耗CO的量相同

【答案】D

【解析】

A.焰变与物质的种类、数量、聚集状态有关，受体系的温度、压强等因素影响，虽然两种反应路径的反应

物和生成物的量相同，但体系温度不同，则焰变不同，A错误；

B.反应慢说明反应的活化能高，所需能量高，反应快说明反应的活化能低，所需能量低，B错误；

C.由①状态到其对应的最终状态为化学键断裂的过程（生成NO）,是吸收能量的过程，由②状态到其对应

的最终状态为化学键形成的过程（生成CO2）,是释放能量的过程，C错误；

D.无论哪种路径，N元素均由+4价降到+2价，C元素均由+2价升高至+4价，即还原等量的NO2时，消

耗CO的量一定相同，D正确。

故选D。

9.（2021•全国高三其他模拟）利用太阳光在特殊催化剂表面可以实现高效分解水，其主要过程如图所示。

亮另一#。3。-88—8.CO；嚣：

Ininw

已知：几种物质中化学键的键能如表所示。

化学键H—00=0H—H0—0

键能/kJ-moL463496436138

若反应过程中分解了1mol水，则下列说法错误的是

A.总反应AS>0

B.过程I吸收了463kJ能量

C.过程n放出了287kJ能量

D.过程III反应为2H2O2(l)=2H2O(g)+O2(g)

【答案】D

【解析】

A.总反应为2H2。⑴=2H2(g)+O2(g)AS>0.A项正确；

B.分解1mol水时，过程I断裂1molH—O键吸收了463kJ能量，B项正确；

C.分解1mol水时，过程II形成;molH-H,同时形成;molH2O2中O一O键，放出了Jx(436+138)=287

kJ能量，C项正确；

D.过程III反应为H2O26=H2(g)+O2(g),D项错误；

答案选D。

10.(2021•北京西城区•高三二模)碳酸钠晶体(Na2co3-10H2O)失水可得到Na2co3H2O⑸或Na2co3(s),两

下列说法正确的是

A.AHi<0

B.碳酸钠晶体(Na2cO3/0H2O)失水不是化学变化

C.Na2co3-H2O(s)失水生成Na2c03(s)：AH=AHI-AH2

D.向Na2co3(s)中滴加几滴水，温度升高

【答案】D

【解析】

A.从图1可看出反应物能量低，生成物能量高，是吸热反应，AHi>0,故A错误；

B.失水过程有新物质生成，是化学变化，故B错误；

C.由图1得①Na2cO3/0H2O(s)=Na2CO3・H2O(s)+9H2O(g)AHi,由图2得②

Na2CO3-10H20(s)=Na2C03(s)+10H20(g),②-①得

Na2c。3-H2O（s）=Na2CO3（s）+H2O（g）AH=AH2-AHI,故C错误；

D.碳酸钠溶于水是典型的放热反应，向Na2c03（s）中滴加几滴水，温度会升高，故D正确；

故答案为D

11.（2021•天津高三一模）CO与N2O在Fe+作用下发生反应的能量变化及反应历程如图所示，两步为①

N2O+Fe+=N2+FeO+（慢）、②FeO++CO=CO2+Fe+（快）。下列说法正确的是

A.分子构型：CO2为直线型，N2O为V形（已知N2O中每个原子都满足8电子稳定结构）

B.反应①的活化能比反应②大

C.反应中每转移Imol电子，生成N2体积为11.2L

D.两步反应均为放热反应，总反应的化学反应速率由反应②决定

【答案】B

【解析】

A.CO?与N2O均为三原子分子，22个电子，互为等电子体，所以均为直线型分子，故A错；

B.反应①N2O+Fe+=N2+FeO+（慢），反应②FeO++CO=CO2+Fe+（快），由图示可知，则反应①活化能较反应②

大，故B正确；

C.选项中未告诉是否处于标况下，若标况下，则根据CO+N2O=N2+CC>2可知，每转移Imol电子，生

成N2体积为11.2L,故C错；

D.总反应的化学反应速率由反应较慢一步所决定，即由反应①决定，故D错；

答案选B。

12.（2021•河南高三月考）硫酸甲酯（CH30so3H）是制造染料的甲基化试剂，在有H2O存在的条件下，CH.QH

和SO3的反应历程如图所示（分子间的作用力用"…''表示）。下列说法错误的是

>

之

知

卷

玄

一

共

-

20

CHQH和SO、反应历程

A.CH30H与SO3反应的AavO

B.a、b、c三种中间产物中，a最稳定

C.该反应最高能垒（活化能）为19.06eV

D.由d转化为f过程中，有硫氧键的断裂和生成

13.（2021•河北高三二模）已知键能:H—H键为akJ・mo『，Br—Br键为bkJ.mol」，H—Br键为mol«

一定温度下，反应Br（g）+H2（g）.HBr（g）+H（g）AH的反应历程与能量的关系如图所示。下列叙述

正确的是

A.该反应的正反应是放热反应

B.411=g-£：2，加入催化剂时，&、&及AH均减小

C.已知a>c,若反应H2（g）+BMg）.-2HBr（g）AHvO,则b>a

D.升高温度，正逆反应速率均加快，且正反应速率加快的程度较大

13

14.（2021♦安徽高三三模）铁触媒催化合成氨的反应可表示为$N（g）+-H（g）-NH3（g）,该反应历

2222

程如下图所示，其中吸附在催化剂表面的物质用“ad”表示。下列说法错误的是

(

k

m1V7

T

3±N

2

-X

H

-21

反应历程

A.氨气在催化剂表面的脱附是放热过程

B.该反应的AH=-46kJ/mol

C.历程中只涉及到共价健的断裂与形成

D.反应Nad+3Had=NHad+2Had在历程中速率最慢

15.（2021・广东高三二模）乙烯在酸催化下水合制乙醇的反应机理如下，能量与反应进程的关系如图所示。

下列叙述正确的是

H,0，

第①步’

第②步第③步

C.第①步反应的活化能比第②步反应的活化能大D.由图1可知，总反应不需要加热就能进行

16.（2021.湖南高三其他模拟）Ni可活化C2H6放出CH*其反应历程如下图所示:

下列关于活化历程的说法错误的是

A.活化能最大的步骤：中间体2一中间体3

B.只涉及极性键的断裂和生成

C.在此反应过程中Ni的成键数目发生变化

D.Ni(s)+C2H6(g)=NiCH2(s)+CH4(g)△"=-6.57kJ.mol"

17.(2021•福建漳州市•高三三模)乙焕在Pd表面选择加氢的反应机理如图，其中吸附在Pd表面上的物种

用*标注。下列叙述错误的是

C2H2(g)

E=—172kj«mol'

j，C2H：E=+66kJ*mol'1

£=+85kj»mol'

E=-26kJ,mo『］2H3