化学反应中的能量变化（专练）-2023年高考化学二考点复习

专题05化学反应中的能量变化

【基础巩固】

1.（2022•山东省青岛高三模拟）如图偈表示活化能）是CM与CL生成CH3。的部分反应过程中各物质物

质的能量变化关系图，下列说法正确的是（）

A.CI•可由C12在高温条件下生成，是CH4与。2反应的催化剂

B.升高温度，Eal、艮2均减小，反应速率加快

C.增大C12的浓度，可提高反应速率，但不影响AH的大小

D.第一步反应的速率大于第二步反应

【答案】C

【解析】C1•由C12在光照条件下生成，是CH4与C12反应的“中间体”，而不是反应的催化剂，A错误；Eal>

Ea2分别为第一步反应、第二步反应所需活化能，升高温度，反应所需活化能不变，即Eal、Ea2不变，B错

误；02是该反应的反应物，增大反应物的浓度，反应速率增大，而反应的△”和反应的途径无关，只与反

应的始态和终态有关，即增大氯气的浓度不影响△，的大小，C正确；第一步反应所需活化能Eal大于第二

步反应所需活化能Eg第一步反应单位体积内活化分子百分数低于第二步反应，故第二步反应速率更大，

D错误。答案选C。

2.（2022.浙江省杭州第二中学高三模拟）卤化铉（NH4X）的能量关系如图所示，下列说法正确的是（）

B.B.相同条件下,NH4cl的A”2比NH-的小

C.相同条件下，NH4cl的A%比NIW的小

D.△〃I+A”2+A"3+A〃4+A”5=0

【答案】c

【解析】卤化铉的分解为吸热反应，△力对应的为HX化学键断裂过程，断裂化学键吸收热量，焙变也为正

值，则八从＞0、△也＞0,A错误；氯原子半径小于碘原子，所以HQ的键能大于HI的键能，断键吸收热量

焰变大于0,所以相同条件下，NHQ的zV/2比NH”的大,B错误;△以为原子变为离子的过程,Cl(g)fCl(aq)

比I(g)rl(aq)放出的热量多，所以相同条件下，NH4cl的AH3比NH4的小，C正确；途径5与途径1、2、

3、4之和的起点和终点相同，结合盖斯定律可知△HI+A"2+A“3+AH4=A”5,故D错误；故选C。

3.(2022•四川省广汉中学高三一模)1,3丁二烯与HBr发生加成反应分两步：第一步H+进攻1,3丁二烯

生成碳正离子(CH,CHCH,)；第二步Br进攻碳正离子完成1,2加成或1,4加成。反应进程中的能量变

化如下图所示。下列说法不正确的是

A.I,4加成产物比1,2加成产物更稳定

B.I,3丁二烯与HBr发生加成反应是放热反应

C.适当升高反应温度，可能有利于1,4加成的进行

D.选择合适的催化剂加入，可使1,2加成的烯变小于1,4加成

【答案】D

【解析】由图象可知，I,4加成产物比I,2加成产物能量低，则1,4加成产物比1,2加成产物更稳定，

故A正确；由图象可知，I,3丁二烯与HBr的能量总和高于加成后生成物的能量总和，则I,3丁二烯与

HBr发生加成反应是放热反应，故B正确；由图象可知，1,3丁二烯与HBr发生加成反应是放热反应，适

当升高反应温度，可以加快反应速率，可能有利于1,4加成的丑行，但不利于提高反应物的转化率，故C

正确；

选择合适的催化剂加入，可以改变化学反应速率，但不能使化学平衡发生移动，所以不会改变反应物的转

化率，更不会改变雄变，故D错误；故选D。

4.(2022•江苏省南京高三零模)在二氧化碳加氢制甲烷的反应体系中，主要发生反应的热化学方程式为

反应I：CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)bH=164.7kj/mol

反MII：CO2（g）+H2（g）=CO（g）+H2O（g）△”=41.2kJ/mol

反应III：2CO（g）+2H2（g）=CO2（g）+CH4（g）AH=247.1kJ/mol

向恒压、密闭容器中通入1molCO2和4molH2,平衡时CH’、CO、CO2的物质的量随温度的变化如图所示。

下列说法正确的是（）

l

-o

xw

°200400600X0010（H）

77c

B.图中曲线B表示CO的物质的量随温度的变化

C.提高CO2转化为CH4的转化率，需要研发在低温区高效的催化剂

D.CHMg）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）的AH=205.9kJ/mol

【答案】C

5.（2022•浙江杭州市高三一模）下列关于如图所示转化关系（X代表卤素）的说法中正确的是（）

■A后

A.越小，HX就越稳定

C.按照Cl、Br、I的顺序，AH?依次增大

D.过程HI能量变化形式与高温煨烧石灰石的能量变化形式相同

【答案】A

6.（2022•山东德州市高三二模）稀土铀（Ce）元素主要存在于独居石中，金属铀化学性质十分活泼。近年来

发现用钟（Ce）的氧化物可高效制取H2,制备原理如图所示，已知0<5<2,下列说法不正确的是

煤

峻）400P

CCeO2―—CcO:-a

CeO2CeOu

*1050宽

^H2O

A.CeO2是水分解的催化剂

b.过程(二)中使用的催化剂为FeQ和CaCCh

(5)通过计算机模拟甲烷——水蒸气重整实验测得，在操作压强为O.IMpa、水碳比n(H20)/n(CH。为1。温

度为900℃,反应达到平衡时，出的物质的量分数为0.6。已知该反应的速率方程v=kP(CH4)P(H2),式中k

为速率常数，P为气体分压，气体分压=总压、气体物质的量分数，则此时该反应速率v=［用含k的式

子表示)；900℃时，该反应的压强平衡常数Kp二(用平衡分压代替平衡浓度计算)。

【答案】(1)氧气与碳发生燃烧反应放热，放出的热被可逆反应吸收利用，促进反应正向移动

Ak

(2)C(s)+CO2(g)=2CO(g)AH=+176kJ/mol(3)T(4)4H+FeO4-3Fe+4HOac(5)-

32326

4.32x102(MPa)2

【解析】

(1)C(s)+H2O(g)^CO(g)+H2(g)AH=+135kJ-moL,是吸热反应，而碳与氧气反应放出热量，使反应

C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g),向正反应方向移动，提高碳的利用率；答案为负气与碳发生燃烧反应放热，放

出的热被可逆反应C(s)+H2O(g)UCO(g)+H2(g)吸收利用，促进反应正向移动。

1

(2)由①:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)+135kJ•mol,②:CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)AW=41kJ-

1,1

mol,根据盖斯定律,用①②可得出：C(s)+CO2(g)=2CO(g)AH=+135kJ-mol1(41kJ•mol)=+176kJ•mol；

答案为C\s)+CO2(g)=2CO(g)△”=+176kJ•mol1；

(4)①由上述图可知，过程(一)的产物CO、H2、和过最的CO2进入过程(二)中，与过程(二)中的

Fe3O4.CaO混合发生反应，实现了含氢物种与含碳物种的分离，生成HzCXg)的反应显然是H：与Fe3C)4反

应，则化学方程式为：Fe3O4+4H2^3Fc+4H2O；答案为FeaO4+4H2：3Fc+4H2O。

②a.过程(一)：CH4+CO2(g)^2H2(g)+2CO,碳、氢元素化合价发生变化，属「氧化还原反应，过程(二)：

4H2+Fe3O4^3Fe+4H2O,氢、铁元素化合价发生变化，属于氧化还原反应，过程(一)和过程(二)中均含

有氧化还原反应，故a正确；

b.过程(二)中CaCCh是CaO与CO2发生化学反应生成的，不符合催化剂的概念，CaO才是催化剂，故b

错误；

2.(2022•四川成都市高三一模)生产生活中氨及铉盐有重要用途，而汽车尾气中含NO、NO2则应降低其排

放。

⑴在20℃时，已知：①Nz(g)+O2(g)=2NO(g),正、逆反应活化能分别为akj/mol>bkj/mol；®4NH3(g)+5O2(g)

=4NO(g)+6H2O(l),正、逆反应活化能分别为ckJ/mol、dkJ/mol：则4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2。⑴的A"

为。

(2)10.0L的密闭容器中，按物质的量比1：3投入氮气和氢气，发生反应N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)A”<0用传

感器测得温度为THT2时容器中n(N2)随时间变化如表：

时间

物质的量n(N2)05min10min15min20min

温度

Ti0.1mol0.08mol0.062mol0.05mol().05mol

0.1mol0.07mol——xmol0.06mol

T2

①Tz时，0~5min内NH3平均速率为v(NH3)=

②Ti时，该反应平衡常数为(列出计算式)；

③x0.06(J真或"=”),原因是___________

(3)汽车排气管装有三元催化剂装置，在催化剂表面通过发生吸附、解吸消除CO、NO等污染物。反应机理

如下［Pt⑸表示催化剂，右上角带“”表示吸附状态］:

I.NOIII.NO)=NO*II.CO+Pt(s)=CO*ni.NO*=N*+O*IV.CO*+0*=CO2+Pt(s)V.N*+N*=N2VLNOS)

VIN0*+N*=N2O+Pt(s)经测定汽车尾气中反应物及生成物浓度随温度变化关系如图-和图二所示：

①图一，温度为330c时发生的主要反应为(填“IV”、“V”或“VI")；反应VI为反

②图二，温度从Ta升至Tb的过程中，反应物浓度急剧减小的主要原因是

【解析】

(I)反应①N2(g)+Ch(g)=2NO(g)的正、逆反应活化能分别为akJ/mol、bkJ/mol,则①的A”i=(ab)kJ/mol,反应

04NH(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O⑴的正、逆反应活化能分别为ckJ/mol、dkJ/mol,则②的△也二(cd)kJ/mol,

方程式4NHKg)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O⑴可由②5x①得到，根据盖斯定律，

A//=(cd)kJ/mol5x(ab)kJ/mol=(5b+c5ad)kJ/mol；

②10.0L的密闭容器中，按物质的量比I：3投入氮气和氢气，由表格数据可列出三段式

③5min时T温度时N2剩余008mo1,而T2温度时N2剩余0.07moL0.08>0.07,说明T?反应速率快，温度

越高，反应速率越快，故T2>T”T2先达到平衡，15min时T1已经达到平衡，所以15min时T?也己达到平

衡,故x=0.06；

(3)①由图一可知，生成CO?的量最大，反应机理中，只有反应IV生成CO2,故主要进行的是反应IV；反

应VI生成NzO,由图一可以看出，330℃以后，NzO的浓度随温度升高而下降，故该反应为放热反应；

②该反应需要催化剂，随着温度升高，催化剂活性增强，逐渐达到催化剂的最适温度，催化剂可以降低反

应的活化能，加快反应速率，随着反应速率的加快，反应物浓度快速减小

③压强增大，吸附速率增大，但是对于气体物质，压强越大，越不利于解吸，而吸附和解吸同时影响总反

应速率，解吸速率由于压强的增大减小的更多，所以反应速率减小。

3.(2022•山东省滕州市高三期中)一种锂电池的工作原理如图所示，正极反应被可以在正极区和氧化罐间循环

流通，氧化耀中加入的(NHO2S2O8可以将Fe?+氧化、自身被还原为SO。?。下列关于该电池的说法正确的是

A.电池放电时将电能转化为化学能

B.放电时Li+由正极区移向负极区

22+2

D.氧化SO4罐中反应的离子方程式为2Fe+S2（V=2Fe3++2SO4

【答案】D

【解析】A项，原电池是将化学能转化为电能的装置，放电时将化学能铁化为电能，A错误；B项，放电

时原电池内部阳离子向正极移动，B错误；C项，放电时的负极失去电子发生氧化反应，电极反应式为：

Lic=Li+,C错误；D项，氧化罐中加入的（NH6S20K可以将Fe2-氧化为Fe'+,自身被还原为SCV,反应的

2+25+2

离子方程式为：2Fe+S20s=2Fe+2SO4,D正确；故选D。

4.（2022•山东省潍坊市高三联考汝I图所示为六氯代环己烷（又名“六六六”）的“穿梭”反应，生成苯和邻二氯代

物，实现苯的回收利用。下列说法正确的是（）

A.b极为电解池的阴极

B.理论上,制得Imol苯同时生成3moiRCHC1CH2cl

C.CH2cleH2CI经“穿梭”反应后生成乙快

D.利用“穿梭”反应转化等质量的“六六六''和CH2CICH2CI时转移电子数相等

【答案】B

【解析】A项，b极上RCH=CH2与C1作用生成RCHQCH2。，失电子，为电解池的阳极，A错误；B项,

理论匕由六氯代环己烷（又名"六六六”）制得Imol苯时产生6m3Q,同时生成3moiRCHQCH2CLB正确；

C项，根据上述反应情况可知，CH2cleH20经“穿梭”反应后生成乙烯，C错误；D项，利用“穿梭”反应转

化等质量的‘‘六六六''（分子式为C6H606）和CH2cleH2cl（分子式为C2H4Q2）时，因C的价态变化不一样，故

转移电子数不相等，D错误；故送B。

5.（2022•河北邢台市“五校联盟”部分重:点中学高三联考）科学家采用电渗析法提纯乳清（富含NaCl的蛋白质）,

有价值的蛋白质的回收率达到98%,工作原理如图所示。

:光伏电池:

-精蜃百施」

b

稀NaOH(aq)、原「稀盐酸

料

室

浓NaOH(aq)-溶液R

乳清

膜1膜2

下列说法错误的是（）

A.溶液R中溶质的主要成分为HCI

B.膜1为阳离子交换膜，膜2为阴离子交换膜

C.a极的电极反应式为2H2O2e=2OH+H2T

D.每转移Imol电子，理论上乳清质量减少58.5g

【答案】C

【解析】光伏电池电渗析法提纯乳清（富含NaCl的蛋白质），左侧a极附近稀NaOH溶液最终变成浓NaOH

溶液，说明溶液中水得电子生成氢气和OH,Na+通过膜I迁移到a极区，所以a为阴极，膜I为阳离子交

换膜，同理，乳清中的氯离子通过膜2迁移到b极区，发生失电子的氧化反应。A项，氯离子发生失电子

的氧化反应，同时乳清经过膜2迁移到b极氯离子，最终输出的溶液R仍为稀盐酸，溶质的主要成分为HC1,

A正确；B项，膜1为阳离子交换膜，膜2为阴离子交换膜，B正确；C项，a极为阴极，发生得电子的还

原反应，其电极反应式为2H2O+2e=2OH+H2f,C错误；D项，每转移Imol电子，理论上迁移lmolNa+和

ImolCI,因此乳清质量减少23g+35.5g=58.5g,D正确；故选C。

6.（2022•辽宁省沈阳市重点高中联合体高三联考）双氧水（过氧化/的水溶液）在工业生产和日常生活中应用广

泛。

⑴双氧水的强氧化性使其对大多数病菌和病毒具有消杀功能。月3%医用双氧水对不传染病房喷洒消毒时,

地板上有气泡冒出，该气体是o

⑵火箭推进器中盛有强还原剂液态胱(N2H4)和强氧化剂液态过氧化氢。知0.4mol液态朋与足量的液态过氧

化氢反应，生成氮气和水蒸气，并放出256.652kJ的热量。该反应的热化学方程式为。

(3)双氧水能将碱性废水中的CN转化成碳酸盐和一种对环境无污染的气体，CN的电子式为一,写出该反应

的离子方程式_________________________o

(4)如图是工业上制备过氧化氢最常见的方法，写出实际发生反应的总方程式。

(5)如图是一种用电解原理来制备H2O2,并用产生的H2O2处理废氨水的装置。

①Ir—Ru惰性电极吸附02生成H2O2,其电极反应式是,

②处理废氨水中溶质(以NH3计)的质量是34g,理论上电路中转移电子数为mol0

【答案】⑴O2

(2)N2H4。)+2H2。2。尸N2(g)+4H2O(g)△H=641.38kJ*mol,

2

(3)［：C::N：r5H2O2+CN+2OH=2CO3+N2+6H2O

+

(4)比+02量空H2O2(5)O2+2e+2H=H2O26

【解析】(1)过氧化氢容易分解生成水和氧气，故该气体是氧气；(2)

反应方程式为：N2H4+2H2O2=N2+4H2O,0.4mol液态脱放出256.652KJ的热量，贝U1mol液态肿放出的热量

为256.652KJ-0.4=641.38kJ,所以反应的热化学方程式为:N2H4⑴+2H2O2⑴=N2(g)+4H2(Xg)

△H=641.38kJ-mol,；(3)CN的电子式为［:C三N：］一；双氧水能将碱性废水中的CN转化成碳酸盐和•种对

2

环境无污染的气体，该气体是氧化产物氮气，该反应的离子方程式：5H2O2+CN+2OH=2CO3+N2+6H2O；(4)

工业上制备过氧化氢最常见的方法，由图看出在催化剂作用下，氢气与氯气反应生成过氧化氢，实际发生

反应的总方程式H2+O2量铝H2O2；(5)①Ii•-Ru惰性电极吸附02生成H2O2,氧气得电子发生还原反应，其

+

电极反应式是O2+2e+2H=H2O2；②4NH3+3Ch=2N2+6H2O中，氨气中的氮元素从3价变为氮气中的。价，

4moi氨气转移12moi电子，处理NH.a的物质的量为Imol,质量为17g,转移3moi电子，现处理废氨水中

溶质(以NH3计)的质廉是34g,理论上电路中转移电子数为6mol。

7.(2022•辽宁省葫芦岛市协作体高三第二次联考)某化学兴趣小组用50mL0.50mol-L'盐酸与

50mL0.55mol・LNaOH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一。

(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lg・cn?,中和反应后溶

液的比热容c=4.18J・g1•。)

起始温度℃终止温度T

T1/2/℃

实验序号

盐酸氢氧化钠溶液混合溶液

120.020.223.3

220.220.423.4

320.420.623.8

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

⑶卜.列操作会导致实验结果出现偏差的是一(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・U氢氧化钠溶液取成了50