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第1页(共1页)26学年秋季期高二上人教版化学训练题——反应热一.选择题(共15小题)1.(2026•长沙校级开学)已知某化学反应A2(g)+2B2(g)=2AB2(g)(A2、B2、AB2的结构式分别为A=A、B﹣B、B﹣A﹣B),反应过程中的能量变化如图所示,下列有关叙述正确的是()A.该反应的进行一定需要加热或点燃 B.该反应若生成2molAB2(g),则放出热量(E1﹣E2)kJ C.该反应断开反应物中化学键吸收的总能量大于形成生成物中化学键释放的总能量 D.反应过程中,E1为正反应活化能,E2为逆反应活化能,ΔH=(E2﹣E1)kJ/mol2.(2026•模拟)下列图示与对应的叙述不相符的是()A.(a)图可表示盐酸与碳酸氢钠反应的能量变化 B.通过(b)图可知石墨比金刚石稳定 C.由(c)图可知,若在密闭容器中加入2molO2(g)和4molSO2(g)充分反应放出的热量为(a-b)2kJ,此时SO2的转化率为50%D.由(d)图可知,A与C的能量差为:E4﹣E1﹣E3+E23.(2026•邢台开学)化学反应中通常伴随着能量变化。下列叙述正确的是()A.1mol液态水汽化时需要吸收40.69kJ的热量,则H2O(g)=H2O(l)ΔH=+40.69kJ/mol B.1molSO2(g)和0.5molO2(g)反应生成SO3(g),放热akJ,其热化学方程式可表示为2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)ΔH=﹣2akJ/mol C.若31g白磷的能量比31g红磷多bkJ,则白磷转化为红磷的热化学方程式为P4(白磷,s)=4P(红磷,s)ΔH=4bkJ•mol﹣1 D.已知:C(金刚石,s)=C(石墨,s)ΔH=﹣1.9kJ/mol,则石墨比金刚石稳定4.(2026•南阳开学)已知反应:ΔH,实验证明|ΔH|很小,初始投料等量A和B,不同温度下A转化率随反应时间的变化如图所示:下列说法正确的是()A.ΔH>0 B.T2温度下,该反应的平衡常数K=49C.加入催化剂,可降低反应所需活化能,增大A的平衡转化率 D.|ΔH|很小,是由于反应中断裂的化学键与形成的化学键的种类和数目相同5.(2026•株洲校级开学)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160g固体铁红放出130kJ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=﹣130kJ/mol B.4FeCO3(s)+O2(g)=2Fe2O3(s)+4CO2(g)ΔH=+260kJ/mol C.4FeCO3(s)+O2(g)=2Fe2O3(s)+4CO2(g)ΔH=﹣260kJ/mol D.4FeCO3(s)+O2(g)=2Fe2O3(s)+4CO2(g)ΔH=+130kJ/mol6.(2026•佳木斯校级开学)下列依据热化学方程式得出的结论正确的是()选项热化学方程式结论AH2(g)+I2(g)⇌2HI(g)ΔH=﹣14.9kJ•mol﹣1向容器内加入1molH2(g)与1molI2(g),充分反应后放出热量14.9kJBOH﹣(aq)+H+(aq)=H2O(l)ΔH=﹣57.3kJ•mol﹣1溶质物质的量为0.5mol的Ba(OH)2稀溶液与足量稀H2SO4完全中和,放出的热量等于57.3kJCC(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH1=﹣akJ•mol﹣1;C(s)+12O2(g)=CO(g)ΔH2=﹣bkJ•molΔH1<ΔH2DP4(s,白磷)=4P(s,红磷)ΔH=﹣29.2kJ•mol﹣1P4(s,白磷)比P(s,红磷)稳定A.A B.B C.C D.D7.(2026•沧州开学)烯丙醇()催化转化生成丙醛的部分反应机理如图:下列说法错误的是()A.与互为同分异构体 B.Ⅱ→Ⅲ的过程中,存在σ键的断裂与形成 C.循环中Co(CO)4H能降低反应的活化能和焓变 D.总反应为8.(2026•长沙校级开学)CexCuy/ZSM﹣5是一种降解含氰废气的催化剂,其原理是Ce4+/Ce3+和Cu2+/Cu+氧化还原循环协同作用,反应路径如图(TS代表过渡态,*代表吸附态)。下列说法正确的是()A.CexCuy/ZSM﹣5能改变总反应焓变 B.碳氮键初始氢化所需要克服的能垒为﹣1.75eV C.TS﹣2所属的基元反应为决速步骤 D.物种①为CH3COHNH*9.(2026•黄冈校级模拟)已知反﹣2﹣丁烯转化为顺﹣2﹣丁烯反应如下,lnk=lnA-EaRT,lnk正和lnk逆A.反﹣2﹣丁烯与顺﹣2﹣丁烯互为构造异构 B.温度变化对k正的影响程度小于对k逆的影响程度 C.正反应的活化能大于逆反应的活化能 D.顺﹣2﹣丁烯比反﹣2﹣丁烯稳定10.(2026春•大庆校级期末)下列说法正确的是()A.已知C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH=akJ/mol,C(s)+12O2(g)=CO(g)ΔH=bkJ/mol,则B.已知:500℃、30MPa下,N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)ΔH=﹣92.4kJ/mol;将1.5molH2和过量的N2在此条件下充分反应,放出热量46.2kJ C.25℃、101kPa时,H+(aq)+OH﹣(aq)=H2O(l)ΔH=﹣57.3kJ•mol﹣1,则含1molH2SO4的稀硫酸与足量氢氧化钡溶液反应放出的热量为114.6kJ D.在测定中和反应反应热的实验中,只需要测定并记录2次温度11.(2026•重庆校级开学)下列关于反应热和热化学反应的描述正确的是()A.25℃、101kPa下,乙炔(C2H2)的燃烧热是1299.6kJ/mol,则C2H2(g)+52O2(g)=2CO2(g)+H2O(l)ΔH=﹣B.同温同压条件下,H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同 C.在一定条件下,将1molSO2和0.5molO2置于密闭容器中充分反应,放出热量79.2kJ,则反应的热化学方程式为2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)ΔH=﹣158.4kJ/mol D.已知含1molHF的稀溶液和含1molNaOH的稀溶液反应放出热量bkJ,则该反应的热化学方程式可表示为:H+(aq)+OH﹣(aq)=H2O(l)ΔH=﹣bkJ•mol﹣112.(2026•昭通开学)将非金属原子嵌入三嗪基石墨相氮化碳中,用于催化一氧化碳加氢生成甲醇的反应历程如图所示。其中吸附在催化剂表面上的物种用“*”标注,TS表示过渡态。下列说法正确的是()A.CO与H2吸附在催化剂表面生成CH3OH*的反应为放热反应 B.加入催化剂改变反应历程和ΔH,从而加快反应速率 C.整个反应历程中有非极性键的断裂和形成 D.反应决速步骤的活化能为1.07eV13.(2026•安新县开学)已知:乙炔在氧气中完全燃烧的热化学方程式为2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)ΔH1=﹣2599.2kJ•mol﹣1。下列说法错误的是()A.理论上,该反应可设计成原电池 B.该热化学方程式不能用来表示C2H2(g)的燃烧热 C.增大O2(g)浓度,有利于加快C2H2(g)燃烧的速率 D.对于反应2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(g)ΔH2,ΔH2<ΔH114.(2026•安新县开学)将NH3与废弃的太阳能面板Si材料进行球磨反应,制备高纯度H2,反应如下:反应Ⅰ:4NH3(g)+3Si(s)=6H2(g)+Si3N4(s)ΔH1K1;反应Ⅱ:2NH3(g)=N2(g)+3H2(g)ΔH2K2;反应Ⅲ:3Si(s)+2N2(g)=Si3N4(s)ΔH3K3。则ΔH3与K3分别为()A.ΔH1﹣2ΔH2;K1B.ΔH1﹣ΔH2;K1C.ΔH1-ΔD.ΔH12-Δ15.(2026春•枣强县校级期末)氢气燃烧生成水蒸气的能量变化如图所示。下列说法错误的是()A.该反应生成1mol水蒸气时放出245kJ的热量 B.水蒸气断开2mol氧氢键吸收930kJ能量 C.相同条件下,1mol氢原子的能量为E1,1mol氢分子的能量为E2,则2E1>E2 D.吸热反应都需要加热,放热反应都不需要加热二.解答题(共4小题)16.(2026•新疆模拟)燃油汽车发动机工作时会产生包括CO、NO等多种污染气体,如何处理这些气体,对保护大气环境意义重大。回答下列问题:(1)已知:NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g)Δ2O3(g)=3O2(g)Δ写出NO2分解产生NO和O2的热化学方程式:。(2)汽车尾气治理势在必行,NOx主要包含NO2和NO,有人提出用活性炭对NOx进行吸收。对于反应C(s)+2NO(g)⇌CO2(g)+N2(g)ΔH3=-34.0kJ⋅mol时间(min)物质浓度(mol/L)01020304050NO1.000.580.400.400.480.48N20.000.210.300.300.360.36①0~10min内,CO2的平均反应速率v(CO2)=,当降低反应温度时,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,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N2C.适当缩小容器的体积D.加入合适的催化剂(3)采用甲烷还原法可以有效去除NO2。一定温度下,在2.0L刚性密闭容器中充入1molCH4和2molNO2,发生反应CH4(g)+2NO2(g)=CO2(g)+N2(g)+2H2O(g)。测得反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的变化如表所示。反应时间(t)/min0246810p/(100kPa)4.805.445.765.926.006.00达到平衡时,CH4的转化率为。若起始时加入3molCH4和2molNO2,则在该温度下的压强平衡常数Kp=kPa(以分压表示的平衡常数为Kp分压=总压×物质的量分数)。(4)除以上技术外,还可用电解吸收法将工业尾气中的NOx转变为NO3-。向0.1mol•L﹣1NaCl溶液(起始pH调至10)中通入NO电解,电解生成的产物与NO去除NO时最佳电流强度为A,主要发生反应的离子方程式为,电流强度增大到一定数值后,电解NaCl溶液时NO去除率下降的原因是。17.(2026•长沙校级开学)CO2﹣CH4催化重整是减缓温室效应、实现“碳中和”的重要方式,是CO2利用的研究热点之一,该重整反应体系主要涉及以下反应:①CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g)ΔH1②CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)ΔH2③CH4(g)⇌C(s)+2H2(g)ΔH3④CO(g)+H2(g)⇌H2O(g)+C(s)ΔH4Ⅰ.我国学者对催化重整的反应①进行理论研究,提出在Pt﹣Fe或Sn﹣Fe合金催化下,先发生甲烷逐级脱氢反应,其反应历程如图所示(*表示吸附在催化剂表面)。(1)主反应的ΔH1=(用ΔH2、ΔH3、ΔH4表示)。(2)该历程中最大能垒E正=eV。(3)其他条件相同时,催化重整的主反应①在上述两种不同催化剂下反应相同时间,CO的产率随反应温度的变化如图所示,p是合金催化下CO的产率随温度的变化曲线,p、q曲线到达m点后重合,请解释原因:。(4)重整反应①生成的合成气(CO和H2)是重要的化工原料,以合成气为燃料,通入以熔融碳酸盐为电解质的燃料电池中,写出CO为负极反应物时的电极反应式:。(5)下列说法正确的是(填标号)。A.重整反应过程中,既有极性键的断裂,又有非极性键的形成B.恒温恒容下,向重整反应体系充入Ar,CO2的反应速率增大C.恒温恒压下,若此时仅发生反应②,当气体密度保持不变,说明反应②达到平衡状态D.合成气可通过费托合成转化为乙烯:2CO(g)+4H2(g)⇌C2H4(g)+2H2O(g)该反应氢原子经济性=50%(氢原子经济性=烯烃中氢原子的总质量参加反应的氢原子的总质量Ⅱ.设Kpr为相对压力平衡常数,其表达式写法:在浓度平衡常数表达式中,用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压(单位为kPa)除以p0(p0=100kPa)。反应①、③、④的lnKp(6)反应④的正、逆反应速率分别表示为v正=k正p(CO)p0×p(H2)p0;v逆=k逆p(H2O)p0。其中k正、k逆分别为正、逆反应速率常数,升高温度时,k正k逆(填“增大”“减小”或“不变”)。在图中A点对应温度下,原料组成n(CO2):n(CH4)=3:18.(2025•汉川市校级开学)肼(N2H4)是一种良好的火箭推进剂,其与适当的氧化剂(如过氧化氢、氧气等)配合,可组成比冲最高的可贮存液体推进剂。(1)液态肼和液态过氧化氢混合反应时,产生大量氮气和水蒸气,并放出大量热。若每生成1molN2,放出642kJ的热量,则该反应的热化学方程式为,消耗16g液态肼放出的热量为。(2)已知N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)ΔH=﹣544kJ•mol﹣1。各化学键的键能数据见下表:化学键N﹣NN﹣HO=OO﹣H键能/(kJ•mol﹣1)193391497463①氮氮三键的键能为。②若H2O(l)=H2O(g)ΔH=+44kJ•mol﹣1,则N2H4(g)的燃烧热ΔH=。③已知N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)ΔH=+67.7kJ•mol﹣1。N2H4(g)和NO2(g)反应生成氮气和水蒸气的热化学方程为。19.(2025•山东开学)已知在高温、高压、催化剂作用下,1mol石墨转化为金刚石吸收1.9kJ的热量。(1)该反应的ΔH(填“>”或“<”)0。(2)石墨和金刚石中,更稳定。(3)已知常温时红磷比白磷稳定,有下列反应:P4(白磷,s)+5O2(g)=2P2O5(s)ΔH=﹣akJ/mol;4P(红磷,s)+5O2(g)=2P2O5(s)ΔH=﹣bkJ/mol。若a、b均大于零,则a和b的关系为(填字母)。A.a<bB.a=bC.a>bD.无法确定(4)如图是1molNO2(g)和1molCO(g)反应生成1molCO2(g)和1molNO(g)过程的能量变化示意图。①请写出该反应的热化学方程式:。②若在该反应体系中加入催化剂,则对反应热(填“有”或“没有”)影响。(5)0.3mol气态高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧气中反应生成固态三氧化二硼和液态水时放出649.5kJ热量,其热化学方程式为。
答案一.选择题(共15小题)1.(2026•长沙校级开学)已知某化学反应A2(g)+2B2(g)=2AB2(g)(A2、B2、AB2的结构式分别为A=A、B﹣B、B﹣A﹣B),反应过程中的能量变化如图所示,下列有关叙述正确的是()A.该反应的进行一定需要加热或点燃 B.该反应若生成2molAB2(g),则放出热量(E1﹣E2)kJ C.该反应断开反应物中化学键吸收的总能量大于形成生成物中化学键释放的总能量 D.反应过程中,E1为正反应活化能,E2为逆反应活化能,ΔH=(E2﹣E1)kJ/mol【答案】C【分析】从能量变化图可以看出,反应物1molA2(g)和2molB2(g)的能量之和低于2molAB2(g)的能量,因此反应为吸热反应,热化学方程式为A2(g)+2B2(g)=2AB2(g)ΔH=(E1﹣E2)kJ/mol。【解答】解:A.吸热反应不一定需要加热或点燃才能发生,如Ba(OH)2•8H2O与NH4Cl的反应常温下即可进行,故A错误;B.根据分析可知该反应为吸热反应,生成2molAB2(g)应吸收(E1﹣E2)kJ热量,不是放出热量(E1﹣E2)kJ,故B错误;C.吸热反应的微观本质是断开反应物化学键吸收的总能量大于形成生成物化学键释放的总能量,该反应为吸热反应,故C正确;D.焓变等于正反应活化能减去逆反应活化能,反应过程中,E1为正反应活化能,E2为逆反应活化能,则ΔH=(E1﹣E2)kJ/mol,故D错误;故选:C。【点评】本题主要考查反应热和焓变等,注意完成此题,可以从题干中抽取有用的信息,结合已有的知识进行解题。2.(2026•模拟)下列图示与对应的叙述不相符的是()A.(a)图可表示盐酸与碳酸氢钠反应的能量变化 B.通过(b)图可知石墨比金刚石稳定 C.由(c)图可知,若在密闭容器中加入2molO2(g)和4molSO2(g)充分反应放出的热量为(a-b)2kJ,此时SO2的转化率为50%D.由(d)图可知,A与C的能量差为:E4﹣E1﹣E3+E2【答案】C【分析】A.盐酸与碳酸氢钠反应为吸热反应;B.物质具有的能量越低,稳定性越强;C.SO2(g)与O2(g)的反应为可逆反应,加入1molO2(g)和2molSO2(g)充分反应,生成的SO3(g)小于2mol;D.由(d)图可知,A与C的能量差为E4﹣(E3﹣E2)﹣E1=E4﹣E1﹣E3+E2。【解答】解:A.盐酸与碳酸氢钠反应吸热,生成物总能量高于反应物总能量,与图象相符,故A错误;B.由(b)图可知,金刚石+氧气的总能量高于石墨+氧气的总能量,生成物均为CO2,石墨的能量低于金刚石,能量越低,物质越稳定,所以,石墨比金刚石稳定,与图象相符,故B错误;C.由(c)图可得,反应2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)ΔH=b﹣akJ/mol,反应放热,若2molO2与4molSO2充分反应,SO2的转化率为50%,反应放出的热量为|2(b﹣a)×50%|=a﹣bkJ,与图象不相符,故C正确;D.由(d)图可知,A→BΔH1=E1﹣E2、B→CΔH2=E3﹣E4,由盖斯定律可得A→C的焓变ΔH=ΔH1+ΔH2=E1﹣E2+E3﹣E4,设A的能量为0,则C的能量为EC﹣EA=EC=ΔH,根据图示中能量相对大小可得A与C的能量差为EA﹣EC=0﹣ΔH=0﹣[(E1﹣E2)+(E3﹣E4)]=E4﹣E1﹣E3+E2,与图象相符,故D错误;故选:C。【点评】本题主要考查反应热和焓变等,题目难度不大,注意完成此题,可以从题干中抽取有用的信息,结合已有的知识进行解题。3.(2026•邢台开学)化学反应中通常伴随着能量变化。下列叙述正确的是()A.1mol液态水汽化时需要吸收40.69kJ的热量,则H2O(g)=H2O(l)ΔH=+40.69kJ/mol B.1molSO2(g)和0.5molO2(g)反应生成SO3(g),放热akJ,其热化学方程式可表示为2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)ΔH=﹣2akJ/mol C.若31g白磷的能量比31g红磷多bkJ,则白磷转化为红磷的热化学方程式为P4(白磷,s)=4P(红磷,s)ΔH=4bkJ•mol﹣1 D.已知:C(金刚石,s)=C(石墨,s)ΔH=﹣1.9kJ/mol,则石墨比金刚石稳定【答案】D【分析】A.液态水汽化吸热,其逆过程气态水液化放热,ΔH应为负值;B.SO2与O2生成SO3的反应为可逆反应,反应物无法完全转化;C.31g白磷为0.25molP4,其能量比31g红磷高bkJ;D.物质能量越低越稳定。【解答】解:A.液态水汽化吸热,其逆过程气态水液化放热,ΔH应为负值,即H2O(g)=H2O(l)ΔH=﹣40.69kJ•mol﹣1,故A错误;B.SO2与O2生成SO3的反应为可逆反应,反应物无法完全转化,1mol二氧化硫和0.5mol氧气反应放热akJ时,2mol二氧化硫完全反应放出的热量大于2akJ,故ΔH<﹣2akJ•mol﹣1,故B错误;C.31g白磷为0.25molP4,其能量比31g红磷高bkJ,则1molP4转化为红磷时放出4bkJ热量,热化学方程式的ΔH=﹣4bkJ•mol﹣1,故C错误;D.该反应ΔH<0为放热反应,说明等物质的量的金刚石能量高于石墨,石墨能量更低更稳定,故D正确;故选:D。【点评】本题主要考查反应热和焓变等,注意完成此题,可以从题干中抽取有用的信息,结合已有的知识进行解题。4.(2026•南阳开学)已知反应:ΔH,实验证明|ΔH|很小,初始投料等量A和B,不同温度下A转化率随反应时间的变化如图所示:下列说法正确的是()A.ΔH>0 B.T2温度下,该反应的平衡常数K=49C.加入催化剂,可降低反应所需活化能,增大A的平衡转化率 D.|ΔH|很小,是由于反应中断裂的化学键与形成的化学键的种类和数目相同【答案】D【分析】T1温度下反应更快先达到平衡(温度越高速率越快),所以T1>T2;平衡时T1下A转化率更低,升温A转化率下降,平衡逆向移动,正反应ΔH<0,反应:A+B⇌C+D,起始等量A、B。【解答】解:A.由“先拐先平温度高”可知T1>T2,温度升高时A的平衡转化率降低,说明平衡逆向移动,正反应为放热反应,ΔH<0,故A错误;B.设初始A、B的物质的量浓度均为1mol•L﹣1,T1温度下A平衡转化率为35%,则平衡时c(A)=c(B)=0.65mol•L﹣1,c(C)=c(D)=0.35mol•L﹣1,反应计量数之比为1:1:1:1,故T1温度时,K=c(C)⋅c(D)c(A)⋅c(B)=0.35×0.350.65×0.65=49169,T1>T2C.催化剂可降低反应活化能、加快反应速率,但不改变平衡状态,故C错误;D.|ΔH|很小是因为断裂1个C﹣C键和1个C﹣H键,形成1个C﹣C键和1个C﹣H键,断裂的化学键与形成的化学键的种类和数目相同,故D正确;故选:D。【点评】本题结合转化率﹣时间图像,考查化学反应速率、化学平衡移动、平衡常数计算、催化剂作用与反应焓变本质。5.(2026•株洲校级开学)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160g固体铁红放出130kJ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=﹣130kJ/mol B.4FeCO3(s)+O2(g)=2Fe2O3(s)+4CO2(g)ΔH=+260kJ/mol C.4FeCO3(s)+O2(g)=2Fe2O3(s)+4CO2(g)ΔH=﹣260kJ/mol D.4FeCO3(s)+O2(g)=2Fe2O3(s)+4CO2(g)ΔH=+130kJ/mol【答案】C【分析】160g铁红的物质的量为1mol,每生成160g固体铁红放出130kJ热量,生成2molFe2O3放出260kJ。【解答】解:结合分析可知,生成2molFe2O3放出260kJ,所以热化学方程式为4FeCO3(s)+O2(g)=2Fe2O3(s)+4CO2(g)ΔH=﹣260kJ/mol,故C正确。【点评】本题考查热化学方程式的正误判断,涵盖方程式配平、焓变符号判断、反应热与化学计量数的对应关系,侧重化学用语书写规范与基础反应热计算能力的考查。6.(2026•佳木斯校级开学)下列依据热化学方程式得出的结论正确的是()选项热化学方程式结论AH2(g)+I2(g)⇌2HI(g)ΔH=﹣14.9kJ•mol﹣1向容器内加入1molH2(g)与1molI2(g),充分反应后放出热量14.9kJBOH﹣(aq)+H+(aq)=H2O(l)ΔH=﹣57.3kJ•mol﹣1溶质物质的量为0.5mol的Ba(OH)2稀溶液与足量稀H2SO4完全中和,放出的热量等于57.3kJCC(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH1=﹣akJ•mol﹣1;C(s)+12O2(g)=CO(g)ΔH2=﹣bkJ•molΔH1<ΔH2DP4(s,白磷)=4P(s,红磷)ΔH=﹣29.2kJ•mol﹣1P4(s,白磷)比P(s,红磷)稳定A.A B.B C.C D.D【答案】C【分析】A.H2(g)与I2(g)生成HI(g)的反应为可逆反应,反应物不能完全转化;B.Ba(OH)2与稀H2SO4反应时,除H+与OH﹣中和生成水外,Ba2+与SO42-生成C.等量C(s)完全燃烧生成CO2(g)放出的热量多于不完全燃烧生成CO(g)放出的热量,放热反应ΔH为负值,放出热量越多ΔH数值越小;D.白磷转化为红磷的反应为放热反应,物质所具有的能量越低稳定性越强。【解答】解:A.对应热化学方程式为H2(g)+I2(g)⇌2HI(g)ΔH=﹣14.9kJ•mol﹣1,该反应为可逆反应,加入1molH2(g)与1molI2(g)时,反应物无法完全转化,反应放出热量小于14.9kJ,故A错误;B.对应中和热热化学方程式为OH﹣(aq)+H+(aq)=H2O(l)ΔH=﹣57.3kJ•mol﹣1,表示强酸强碱稀溶液中和生成1molH2O放出57.3kJ热量;0.5molBa(OH)2与足量稀H2SO4反应时,除生成1molH2O外,还会生成BaSO4沉淀,沉淀生成过程伴随额外热量释放,总放出热量大于57.3kJ,故B错误;C.对应热化学方程式为C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH1=-akJ⋅mol-1、C(s)+12O2(g)=CO(g)ΔH2=-bkJ⋅mol-1;等量CD.对应热化学方程式为P4(s,白磷)=4P(s,红磷)ΔH=﹣29.2kJ•mol﹣1,该反应为放热反应,说明等质量白磷具有的能量高于红磷,物质能量越低稳定性越强,因此红磷比白磷稳定,故D错误;故选:C。【点评】本题围绕热化学方程式的含义展开,考查可逆反应热效应、中和热概念、焓变大小比较及物质能量与稳定性的关系,侧重热化学基础概念的理解与辨析。7.(2026•沧州开学)烯丙醇()催化转化生成丙醛的部分反应机理如图:下列说法错误的是()A.与互为同分异构体 B.Ⅱ→Ⅲ的过程中,存在σ键的断裂与形成 C.循环中Co(CO)4H能降低反应的活化能和焓变 D.总反应为【答案】C【分析】A.具有相同分子式而结构不同的化合物互为同分异构体;B.Ⅱ→Ⅲ的过程中,存在Co﹣Hσ键的断裂,以及C﹣H、C﹣Coσ键的形成;C.焓变只由反应物和生成物的总能量差决定,催化剂不能改变焓变;D.结合反应机理,CO和Co(CO)4H参与反应后最终复原,总反应为烯丙醇在催化剂作用下生成丙醛。【解答】解:A.具有相同分子式而结构不同的化合物互为同分异构体,丙醛(CH3CH2CHO)与烯丙醇(CH2=CHCH2OH)分子式均为C3H6O,结构不同,互为同分异构体,故A正确;B.Ⅱ→Ⅲ的过程中,存在Co﹣Hσ键的断裂,以及C﹣H、C﹣Coσ键的形成,存在σ键的断裂与形成,故B正确;C.Co(CO)4H是该反应的催化剂,催化剂可降低反应活化能,但焓变只由反应物和生成物的总能量差决定,催化剂不能改变焓变,故C错误;D.CO和Co(CO)4H参与反应后最终复原,总反应为烯丙醇在催化剂作用下生成丙醛,与选项反应式一致,故D正确;故选:C。【点评】本题主要考查反应热和焓变等,注意完成此题,可以从题干中抽取有用的信息,结合已有的知识进行解题。8.(2026•长沙校级开学)CexCuy/ZSM﹣5是一种降解含氰废气的催化剂,其原理是Ce4+/Ce3+和Cu2+/Cu+氧化还原循环协同作用,反应路径如图(TS代表过渡态,*代表吸附态)。下列说法正确的是()A.CexCuy/ZSM﹣5能改变总反应焓变 B.碳氮键初始氢化所需要克服的能垒为﹣1.75eV C.TS﹣2所属的基元反应为决速步骤 D.物种①为CH3COHNH*【答案】D【分析】A.催化剂仅能降低反应活化能、加快反应速率,无法改变反应物和生成物的总能量差;B.能垒为过渡态与前一中间体的自由能差值,恒为正值;C.决速步骤为反应过程中能垒最大的基元反应;D.根据原子守恒分析。【解答】解:A.催化剂能降低反应活化能,加快反应速率,但无法改变反应物和生成物的总能量差,即不能改变总反应焓变,故A错误;B.能垒为过渡态与前一中间体的自由能差值,恒为正值,碳氮键初始氢化对应TS﹣1,能垒为﹣1.75eV﹣(﹣3.57eV)=1.82eV,故B错误;C.经计算TS﹣1、TS﹣2、TS﹣3对应的能垒分别为1.82eV、1.25eV、0.83eV,决速步骤为反应过程中能垒最大的基元反应,则TS﹣1所属的基元反应为决速步骤,故C错误;D.根据原子守恒,CH3CNH*与OH*反应生成物种①,后续产物为CH3CONH*+H*,可推知物种①为CH3COHNH*,故D正确;故选:D。【点评】本题主要考查化学反应的历程等,注意完成此题,可以从题干中抽取有用的信息,结合已有的知识进行解题。9.(2026•黄冈校级模拟)已知反﹣2﹣丁烯转化为顺﹣2﹣丁烯反应如下,lnk=lnA-EaRT,lnk正和lnk逆A.反﹣2﹣丁烯与顺﹣2﹣丁烯互为构造异构 B.温度变化对k正的影响程度小于对k逆的影响程度 C.正反应的活化能大于逆反应的活化能 D.顺﹣2﹣丁烯比反﹣2﹣丁烯稳定【答案】C【分析】A.反﹣2﹣丁烯与顺﹣2﹣丁烯互为顺反异构;B.图像斜率大的,受温度影响大;C.斜率大,活化能大;D.物质所具有的能量越低越稳定。【解答】解:A.反﹣2﹣丁烯与顺﹣2﹣丁烯互为顺反异构,不是构造异构,故A错误;B.由图可知,lnk正的斜率更大,受温度影响更大,温度变化对k正的影响程度大于对k逆的影响程度,故B错误;C.图中曲线的斜率代表活化能,正反应的斜率大,则正反应的活化能更大,故C正确;D.由图可知,正反应的活化能更大,则反应为吸热反应,生成物能量大于反应物能量,故反﹣2﹣丁烯稳定,故D错误;故选:C。【点评】本题考查物质的活化能和化学平衡,题目难度中等,侧重考查学生对题目信息的获取能力和分析能力。10.(2026春•大庆校级期末)下列说法正确的是()A.已知C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH=akJ/mol,C(s)+12O2(g)=CO(g)ΔH=bkJ/mol,则B.已知:500℃、30MPa下,N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)ΔH=﹣92.4kJ/mol;将1.5molH2和过量的N2在此条件下充分反应,放出热量46.2kJ C.25℃、101kPa时,H+(aq)+OH﹣(aq)=H2O(l)ΔH=﹣57.3kJ•mol﹣1,则含1molH2SO4的稀硫酸与足量氢氧化钡溶液反应放出的热量为114.6kJ D.在测定中和反应反应热的实验中,只需要测定并记录2次温度【答案】A【分析】A.碳完全燃烧生成二氧化碳放热比生成一氧化碳更多,放热越多,ΔH数值越小,据此分析;B.合成氨是可逆反应,氢气不能完全反应,因此实际放出热量小于理论计算值,据此分析;C.硫酸与氢氧化钡反应除中和放热,还有硫酸钡沉淀生成,沉淀会额外放出热量,据此分析;D.中和热测定实验,需要记录酸初始温度、碱初始温度、反应后最高温度,至少测量3次温度,据此分析。【解答】解:A.ΔH<0,放热越多ΔH越小,;碳完全燃烧生成CO2放出的热量比不完全燃烧生成CO多,故a<b,故A正确;B.合成氨反应为可逆反应,1.5molH2不能完全转化为NH3,故放出的热量小于46.2kJ,故B错误;C.含1molH2SO4的稀硫酸与足量氢氧化钡反应时,除了生成2molH2O放热,还会生成BaSO4沉淀,状态的变化会有能量的变化,故总放出热量大于114.6kJ,故C错误;D.测定中和反应反应热时,需要测定反应前酸的温度、碱的温度,以及反应后混合溶液的最高温度,至少需要记录3次温度,故D错误;故选:A。【点评】本题主要考查热化学基本概念;考查焓变大小比较、可逆反应的热效应、中和热辨析与中和热实验操作,区分理论焓变与实际反应的热量差异。11.(2026•重庆校级开学)下列关于反应热和热化学反应的描述正确的是()A.25℃、101kPa下,乙炔(C2H2)的燃烧热是1299.6kJ/mol,则C2H2(g)+52O2(g)=2CO2(g)+H2O(l)ΔH=﹣B.同温同压条件下,H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同 C.在一定条件下,将1molSO2和0.5molO2置于密闭容器中充分反应,放出热量79.2kJ,则反应的热化学方程式为2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)ΔH=﹣158.4kJ/mol D.已知含1molHF的稀溶液和含1molNaOH的稀溶液反应放出热量bkJ,则该反应的热化学方程式可表示为:H+(aq)+OH﹣(aq)=H2O(l)ΔH=﹣bkJ•mol﹣1【答案】A【分析】A.燃烧热的定义是:25℃、101kPa下,1mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量,乙炔的燃烧热是1299.6kJ/mol,表示1mol乙炔完全燃烧生成CO2和液态水时放出1299.6kJ热量;B.反应的ΔH仅由反应物和生成物的总能量差决定,与反应条件无关;C.2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)为可逆反应,1molSO2和0.5molO2无法完全反应;D.HF为弱酸,电离过程吸热,且书写离子方程式时HF不可拆分为H+。【解答】解:A.燃烧热的定义是:25℃、101kPa下,1mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量,乙炔的燃烧热是1299.6kJ/mol,表示1mol乙炔完全燃烧生成CO2和液态水时放出1299.6kJ热量,对应的热化学方程式ΔH=﹣1299.6kJ/mol,故A正确;B.反应的ΔH仅由反应物和生成物的总能量差决定,与反应条件无关,即使光照和点燃条件下该反应的ΔH仍不变,故B错误;C.2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)为可逆反应,1molSO2和0.5molO2无法完全反应,若2molSO2完全反应放出的热量大于158.4kJ,因此ΔH<﹣158.4kJ/mol,C错误;D.HF为弱酸,电离过程吸热,且书写离子方程式时HF不可拆分为H+,给出的热化学方程式书写错误,D错误;故选:A。【点评】本题考查反应中的能量变化,侧重考查学生焓变的掌握情况,试题难度中等。12.(2026•昭通开学)将非金属原子嵌入三嗪基石墨相氮化碳中,用于催化一氧化碳加氢生成甲醇的反应历程如图所示。其中吸附在催化剂表面上的物种用“*”标注,TS表示过渡态。下列说法正确的是()A.CO与H2吸附在催化剂表面生成CH3OH*的反应为放热反应 B.加入催化剂改变反应历程和ΔH,从而加快反应速率 C.整个反应历程中有非极性键的断裂和形成 D.反应决速步骤的活化能为1.07eV【答案】A【分析】该图为CO+H2催化加氢生成CH3OH*的能量‑反应历程图,横坐标是反应过程,纵坐标代表能量;TS代表过渡态,过渡态与前一中间体的能量差为活化能;反应物总能量0eV,最终产物CH3OH*能量﹣0.89eV,决速步为活化能最大的那一步,据以上分析解答。【解答】解:A.反应物CO*+H2*+H2的总能量为0eV,生成物CH3OH*的总能量为﹣0.89eV,反应物总能量大于生成物总能量,该反应为放热反应,故A正确;B.催化剂可以改变反应历程、降低活化能,加快反应速率;但催化剂不能改变反应的始态和终态,反应焓变ΔH不变,故B错误;C.反应历程中仅有H2中的非极性键断裂,生成物中均为极性键,无非极性键的形成,故C错误;D.反应决速步骤为活化能最大的步骤,计算得各步活化能分别为0.45eV、0.25eV、0.95eV、0.61eV,最大活化能为0.95eV,故D错误;故选:A。【点评】本题主要考查催化反应能量历程图像等相关知识,考查放热吸热判断、催化剂作用、化学键类型识别、活化能与决速步骤,重点掌握:决速步看最大活化能,活化能等于过渡态减去前一物质能量。13.(2026•安新县开学)已知:乙炔在氧气中完全燃烧的热化学方程式为2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)ΔH1=﹣2599.2kJ•mol﹣1。下列说法错误的是()A.理论上,该反应可设计成原电池 B.该热化学方程式不能用来表示C2H2(g)的燃烧热 C.增大O2(g)浓度,有利于加快C2H2(g)燃烧的速率 D.对于反应2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(g)ΔH2,ΔH2<ΔH1【答案】D【分析】A.该反应为自发进行的放热的氧化还原反应;B.燃烧热指1mol可燃物完全燃烧生成指定产物时放出的热量;C.增大反应物O2(g)浓度,单位体积内活化分子总数增多,有效碰撞频率升高;D.等量气态水的能量高于液态水,反应生成气态水时放出的热量更少。【解答】解:A.该反应为自发进行的放热的氧化还原反应,理论上可设计成原电池,故A正确;B.该热化学方程式中C2H2物质的量为2mol,不能用来表示C2H2(g)的燃烧热,故B正确;C.增大反应物O2(g)浓度,单位体积内活化分子总数增多,有效碰撞频率升高,有利于加快C2H2(g)的燃烧速率,故C正确;D.等量气态水的能量高于液态水,反应生成气态水时放出的热量更少,放热反应的焓变为负值,放出热量越少焓变越大,故ΔH2>ΔH1,故D错误;故选:D。【点评】本题主要考查反应热和焓变等,注意完成此题,可以从题干中抽取有用的信息,结合已有的知识进行解题。14.(2026•安新县开学)将NH3与废弃的太阳能面板Si材料进行球磨反应,制备高纯度H2,反应如下:反应Ⅰ:4NH3(g)+3Si(s)=6H2(g)+Si3N4(s)ΔH1K1;反应Ⅱ:2NH3(g)=N2(g)+3H2(g)ΔH2K2;反应Ⅲ:3Si(s)+2N2(g)=Si3N4(s)ΔH3K3。则ΔH3与K3分别为()A.ΔH1﹣2ΔH2;K1B.ΔH1﹣ΔH2;K1C.ΔH1-ΔD.ΔH12-Δ【答案】A【分析】根据盖斯定律,反应Ⅲ=反应Ⅰ﹣2×反应Ⅱ,进行分析。【解答】解:反应Ⅰ:4NH3(g)+3Si(s)=6H2(g)+Si3N4(s);反应Ⅱ:2NH3(g)=N2(g)+3H2(g);反应Ⅲ:3Si(s)+2N2(g)=Si3N4(s),根据盖斯定律,反应Ⅲ=反应Ⅰ﹣2×反应Ⅱ,故ΔH3=ΔH1﹣2ΔH2;平衡常数运算规则为:反应扩大n倍时平衡常数变为原平衡常数的n次方,反应相减时平衡常数为两反应平衡常数相除,因此K3=K1K故选:A。【点评】本题主要考查反应热和焓变等,注意完成此题,可以从题干中抽取有用的信息,结合已有的知识进行解题。15.(2026春•枣强县校级期末)氢气燃烧生成水蒸气的能量变化如图所示。下列说法错误的是()A.该反应生成1mol水蒸气时放出245kJ的热量 B.水蒸气断开2mol氧氢键吸收930kJ能量 C.相同条件下,1mol氢原子的能量为E1,1mol氢分子的能量为E2,则2E1>E2 D.吸热反应都需要加热,放热反应都不需要加热【答案】D【分析】A.反应焓变等于反应物键能总和与生成物键能总和的差值,可根据题给键能数据判断生成1mol水蒸气的热量变化;B.1molH2O中含有2molO﹣H键,共价键断裂吸收能量,形成共价键释放能量;C.断裂H﹣H键需要吸收能量,可据此比较2mol氢原子与1mol氢分子的能量大小;D.反应的吸放热属性与反应发生是否需要加热无必然联系。【解答】解:A.反应焓变满足关系ΔH=E反应物总键能﹣E生成物总键能;反应物断键吸收的总能量为436kJ+249kJ=685kJ,生成物成键释放总能量为930kJ,则ΔH=685kJ•mol﹣1﹣930kJ•mol﹣1=﹣245kJ•mol﹣1,生成1mol水蒸气时放出245kJ热量,故A正确;B.1molH2O中含有2molO﹣H键,形成1molH2O的共价键释放930kJ能量,相同条件下断裂等量同种化学键吸收的能量与成键释放能量相等,因此水蒸气断开2mol氧氢键吸收930kJ能量,故B正确;C.断裂1molH﹣H键生成2mol氢原子需要吸收能量,说明2mol氢原子的总能量高于1mol氢分子的总能量,即2E1>E2,故C正确;D.反应的吸放热由反应物和生成物总能量的相对大小决定,与反应是否需要加热无必然联系;氢氧化钡晶体与氯化铵的反应为吸热反应,常温下即可发生,碳的燃烧为放热反应,需要加热引发,故D错误;故选:D。【点评】本题以氢气燃烧生成水蒸气的能量变化为载体,考查键能与反应焓变的关系、化学反应能量变化的本质及反应条件与吸放热的辨析,侧重基础化学概念的理解,难度较低,易错点为误认为放热反应不需要加热、吸热反应一定需要加热。二.解答题(共4小题)16.(2026•新疆模拟)燃油汽车发动机工作时会产生包括CO、NO等多种污染气体,如何处理这些气体,对保护大气环境意义重大。回答下列问题:(1)已知:NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g)Δ2O3(g)=3O2(g)Δ写出NO2分解产生NO和O2的热化学方程式:2NO2(g)=O2(g)+2NO(g)ΔH=+115.2kJ•mol﹣1。(2)汽车尾气治理势在必行,NOx主要包含NO2和NO,有人提出用活性炭对NOx进行吸收。对于反应C(s)+2NO(g)⇌CO2(g)+N2(g)ΔH3=-34.0kJ⋅mol时间(min)物质浓度(mol/L)01020304050NO1.000.580.400.400.480.48N20.000.210.300.300.360.36①0~10min内,CO2的平均反应速率v(CO2)=0.021mol•L﹣1•min﹣1,当降低反应温度时,该反应的平衡常数K增大(选填“增大”“减小”或“不变”)。②30min后,只改变某一条件,根据上表中的数据判断改变的条件可能是C(填字母)。a.加入一定量的活性炭B.通入一定量的N2C.适当缩小容器的体积D.加入合适的催化剂(3)采用甲烷还原法可以有效去除NO2。一定温度下,在2.0L刚性密闭容器中充入1molCH4和2molNO2,发生反应CH4(g)+2NO2(g)=CO2(g)+N2(g)+2H2O(g)。测得反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的变化如表所示。反应时间(t)/min0246810p/(100kPa)4.805.445.765.926.006.00达到平衡时,CH4的转化率为75%。若起始时加入3molCH4和2molNO2,则在该温度下的压强平衡常数Kp=3240kPa(以分压表示的平衡常数为Kp分压=总压×物质的量分数)。(4)除以上技术外,还可用电解吸收法将工业尾气中的NOx转变为NO3-。向0.1mol•L﹣1NaCl溶液(起始pH调至10)中通入NO电解,电解生成的产物与NO去除NO时最佳电流强度为4A,主要发生反应的离子方程式为3ClO-+2NO+2OH-=2NO3-+3Cl【答案】(1)2NO2(g)=O2(g)+2NO(g)ΔH=+115.2kJ•mol﹣1;(2)①0.021mol•L﹣1•min﹣1;增大;②C;(3)75%;3240;(4)4;3ClO﹣+2NO+2OH﹣=2NO3-+3Cl﹣+H2【分析】(1)NO2分解产生NO和O2的方程式为2NO2(g)=O2(g)+2NO(g);已知:①NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g)ΔH1=-200.9kJ⋅mol-1;②2O3(g)=3O2(g)ΔH2=-286.6kJ⋅mol-1;根据盖斯定律,由②﹣①×2得热化学方程式为:2NO2(g(2)①0~10min内,NO的平均反应速率为1.00-0.5810mol/(L•min)=0.042mol/(L•min),二氧化碳的速率为0.021mol/(L•min②30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡,新平衡时NO和N2的浓度均大于原平衡浓度;(3)一定温度下,体积固定的容器中,压强比等于气体物质的量之比,设平衡时气体总物质的量为ymol,则4.81+2=6y,解得y=3.75;设平衡时CHCH可得1﹣x+2﹣2x+x+x+2x=3.75,解得x=0.75,平衡时CH4的转化率为0.75mol1mol×100%=Kp=(4)由图可知,电流强度为4A时,氯化钠溶液电解得到的次氯酸根离子浓度最大,一氧化氮的去除率最高,则去除一氧化氮主要发生的反应为碱性条件下一氧化氮与溶液中的次氯酸根离子反应生成硝酸根离子、氯离子和水,反应的离子方程式为3ClO﹣+2NO+2OH﹣=2NO3-+3Cl﹣+H2O【解答】解:(1)NO2分解产生NO和O2的方程式为2NO2(g)=O2(g)+2NO(g);已知:①NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g)ΔH1=-200.9kJ⋅mol-1;②2O3(g)=3O2(g)ΔH2=-286.6kJ⋅mol-1;根据盖斯定律,由②﹣①×2得热化学方程式为:2NO2(g)=O2(g)+2NO故答案为:2NO2(g)=O2(g)+2NO(g)ΔH=+115.2kJ•mol﹣1;(2)①0~10min内,NO的平均反应速率为1.00-0.5810mol/(L•min)=0.042mol/(L•min),二氧化碳的速率为0.021mol/(L•min);该反应为放热反应,降低温度,平衡正向移动,平衡常数K故答案为:0.021mol•L﹣1•min﹣1;增大;②30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡,新平衡时NO和N2的浓度均大于原平衡浓度;A.加入一定量的活性炭,碳是固体对反应速率和化学平衡均无影响,A错误;B.通入一定量的N2,可增大N2浓度,平衡逆向移动,NO与N2浓度不再按比例,B错误;C.该反应是气体分子数不变的反应,缩小容器体积,各组分浓度同等倍数增加,平衡不移动,符合数据变化,C正确;D.加入合适催化剂,催化剂只改变化学反应速率,不改变化学平衡,D错误;故答案为:C;(3)一定温度下,体积固定的容器中,压强比等于气体物质的量之比,设平衡时气体总物质的量为ymol,则4.81+2=6y,解得y=3.75;设平衡时CHCH可得1﹣x+2﹣2x+x+x+2x=3.75,解得x=0.75,平衡时CH4的转化率为0.75mol1mol×100%=Kp=p(CO2)×p(N2)×p故答案为:75%;3240;(4)由图可知,电流强度为4A时,氯化钠溶液电解得到的次氯酸根离子浓度最大,一氧化氮的去除率最高,则去除一氧化氮主要发生的反应为碱性条件下一氧化氮与溶液中的次氯酸根离子反应生成硝酸根离子、氯离子和水,反应的离子方程式为3ClO﹣+2NO+2OH﹣=2NO3-+3Cl﹣+H2O故答案为:4;3ClO﹣+2NO+2OH﹣=2NO3-+3Cl﹣+H【点评】本题考查化学平衡,侧重考查学生基础知识的掌握情况,试题难度中等。17.(2026•长沙校级开学)CO2﹣CH4催化重整是减缓温室效应、实现“碳中和”的重要方式,是CO2利用的研究热点之一,该重整反应体系主要涉及以下反应:①CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g)ΔH1②CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)ΔH2③CH4(g)⇌C(s)+2H2(g)ΔH3④CO(g)+H2(g)⇌H2O(g)+C(s)ΔH4Ⅰ.我国学者对催化重整的反应①进行理论研究,提出在Pt﹣Fe或Sn﹣Fe合金催化下,先发生甲烷逐级脱氢反应,其反应历程如图所示(*表示吸附在催化剂表面)。(1)主反应的ΔH1=ΔΗ1=ΔΗ2+ΔΗ3﹣ΔΗ4(用ΔH2、ΔH3、ΔH4表示)。(2)该历程中最大能垒E正=3.80eV。(3)其他条件相同时,催化重整的主反应①在上述两种不同催化剂下反应相同时间,CO的产率随反应温度的变化如图所示,p是Pt﹣Fe合金催化下CO的产率随温度的变化曲线,p、q曲线到达m点后重合,请解释原因:m点后,反应达到平衡,使用催化剂平衡不移动,不影响CO的产率,故曲线重合。(4)重整反应①生成的合成气(CO和H2)是重要的化工原料,以合成气为燃料,通入以熔融碳酸盐为电解质的燃料电池中,写出CO为负极反应物时的电极反应式:CO﹣2e﹣+CO32-=(5)下列说法正确的是AD(填标号)。A.重整反应过程中,既有极性键的断裂,又有非极性键的形成B.恒温恒容下,向重整反应体系充入Ar,CO2的反应速率增大C.恒温恒压下,若此时仅发生反应②,当气体密度保持不变,说明反应②达到平衡状态D.合成气可通过费托合成转化为乙烯:2CO(g)+4H2(g)⇌C2H4(g)+2H2O(g)该反应氢原子经济性=50%(氢原子经济性=烯烃中氢原子的总质量参加反应的氢原子的总质量Ⅱ.设Kpr为相对压力平衡常数,其表达式写法:在浓度平衡常数表达式中,用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压(单位为kPa)除以p0(p0=100kPa)。反应①、③、④的lnKp(6)反应④的正、逆反应速率分别表示为v正=k正p(CO)p0×p(H2)p0;v逆=k逆p(H2O)p0。其中k正、k逆分别为正、逆反应速率常数,升高温度时,k正k逆减小(填“增大”“减小”或“不变”)。在图中A点对应温度下,原料组成n(CO2):n(CH4)=3:2【答案】(1)ΔΗ1=ΔΗ2+ΔΗ3﹣ΔΗ4;(2)3.80;(3)Pt﹣Fe;m点后,反应达到平衡,使用催化剂平衡不移动,不影响CO的产率,故曲线重合;(4)CO﹣2e﹣+CO32-(5)AD;(6)减小;77.5%。【分析】(1)根据盖斯定律,对已知反应进行组合,反应②+反应③﹣反应④之后即可得到主反应①;(2)能垒是过渡态与前一个反应中间体的能量差值,选取Sn﹣Fe催化路径从图中可以看出,反应历程中最大的能垒发生在CH3*(3)从图中可以看出,p曲线在较低温度下CO的产率较高,说明p曲线对应的催化剂(Pt﹣Fe)在较低温度下反应速率更快,能垒更低;m点后,两条曲线重合,说明反应已经达到平衡状态;(4)CO在负极上失电子,电解质为熔融碳酸盐;(5)A.重整反应中,CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g)中CH4的C﹣H、CO2的C=O都是极性键,反应过程中均发生断裂;B.恒温恒容充入惰性气体Ar,并未改变各反应物和生成物的浓度;C.恒温恒压下对于反应②CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g),反应前后气体总质量m不变,为定值;反应前后气体分子数不发生变化,则容器的体积V不变;则ρ=mV不变,即密度D.对于每摩尔的反应2CO(g)+4H2(g)⇌C2H4(g)+2H2O(g),参加反应的H原子共8mol,质量为8g;烯烃C2H4中的H原子共4mol,质量是4g;(6)反应达到平衡时有v正=v逆,则有k正p(CO)p0×p(H2)p0=k逆p(H2O)p0;整理可得k正k逆=p(H2O)p【解答】解:(1)根据盖斯定律,对已知反应进行组合,反应②+反应③﹣反应④之后即可得到主反应①,因此ΔΗ1=ΔΗ2+ΔΗ3﹣ΔΗ4,故答案为:ΔΗ1=ΔΗ2+ΔΗ3﹣ΔΗ4;(2)能垒是过渡态与前一个反应中间体的能量差值,选取Sn﹣Fe催化路径从图中可以看出,反应历程中最大的能垒发生在CH3*+H*转化为CH2*+2故答案为:3.80;(3)从图中可以看出,p曲线在较低温度下CO的产率较高,说明p曲线对应的催化剂(Pt﹣Fe)在较低温度下反应速率更快,能垒更低;m点后,两条曲线重合,说明反应已经达到平衡状态,催化剂不再影响平衡位置,故答案为:Pt﹣Fe;m点后,反应达到平衡,使用催化剂平衡不移动,不影响CO的产率,故曲线重合;(4)CO在负极上失电子,电解质为熔融碳酸盐,则电极反应式为CO﹣2e﹣+CO32-故答案为:CO﹣2e﹣+CO32-(5)A.重整反应中,CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g)中CH4的C﹣H、CO2的C=O都是极性键,反应过程中均发生断裂;且生成H2时存在非极性键H﹣H的形成;A正确;B.恒温恒容充入惰性气体Ar,并未改变各反应物和生成物的浓度,因此CO2的反应速率不发生变化;B错误;C.恒温恒压下对于反应②CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g),反应前后气体总质量m不变,为定值;反应前后气体分子数不发生变化,则容器的体积V不变;则ρ=mV不变,即密度ρ为定值,不能判断反应是否达到平衡;D.对于每摩尔的反应2CO(g)+4H2(g)⇌C2H4(g)+2H2O(g),参加反应的H原子共8mol,质量为8g;烯烃C2H4中的H原子共4mol,质量是4g;则氢原子的经济性=4g8g×100%=50%故答案为:AD;(6)反应达到平衡时有v正=v逆,则有k正p(CO)p0×p(H2)p0=k逆p(H2O)p0;整理可得k正k逆=p(H2O)p0p(CO)p0×p(H2)p0,该表达式恰好为反应④的相对压力平衡常数;从图像中反应④的曲线可知,Kpr随1T增大(温度降低)而增大,说明反应④为放热反应,升高温度平衡逆移,Kpr减小,因此k正k逆减小;A点对应温度下反应③的lnKpr=0,因此反应故答案为:减小;77.5%。【点评】本题考查化学平衡,侧重考查学生基础知识的掌握情况,试题难度中等。18.(2025•汉川市校级开学)肼(N2H4)是一种良好的火箭推进剂,其与适当的氧化剂(如过氧化氢、氧气等)配合,可组成比冲最高的可贮存液体推进剂。(1)液态肼和液态过氧化氢混合反应时,产生大量氮气和水蒸气,并放出大量热。若每生成1molN2,放出642kJ的热量,则该反应的热化学方程式为N2H4(l)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(g)ΔH=﹣642kJ•mol﹣1,消耗16g液态肼放出的热量为321kJ。(2)已知N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)ΔH=﹣544kJ•mol﹣1。各化学键的键能数据见下表:化学键N﹣NN﹣HO=OO﹣H键能/(kJ•mol﹣1)193391497463①氮氮三键的键能为946kJ•mol﹣1。②若H2O(l)=H2O(g)ΔH=+44kJ•mol﹣1,则N2H4(g)的燃烧热ΔH=﹣632kJ•mol﹣1。③已知N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)ΔH=+67.7kJ•mol﹣1。N2H4(g)和NO2(g)反应生成氮气和水蒸气的热化学方程为N2H4(g)+NO2(g)=32N2(g)+2H2O(g)ΔH=﹣577.85kJ•mol﹣1【答案】(1)①N2H4(l)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(g)ΔH=﹣642kJ•mol﹣1;②321kJ;(2)①946kJ•mol﹣1;②﹣632kJ•mol﹣1;③N2H4(g)+NO2(g
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