?專題九 化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)
基礎(chǔ)篇
考點(diǎn)一 化學(xué)反應(yīng)中能量變化的有關(guān)概念
1.(2023屆山西長治9月質(zhì)檢,14)化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,通常主要表現(xiàn)為熱量的變化。下列相關(guān)表述正確的是(  )
A.一定條件下,將0.5 mol H2和0.5 mol I2(g)置于密閉容器中充分反應(yīng)生成HI放熱a kJ,其熱化學(xué)方程式為H2(g)+I2(g) 2HI(g) ΔH=-2a kJ/mol
B.在101 kPa時(shí),2 g H2完全燃燒生成液態(tài)水,放出285.8 kJ熱量,表示氫氣燃燒熱的熱化學(xué)方程式為H2(g)+12O2(g) H2O(l) ΔH=-285.8 kJ/mol
C.S(g)+O2(g) SO2(g) ΔH1
S(s)+O2(g) SO2(g) ΔH2 ΔH1>ΔH2
D.HCl和NaOH反應(yīng)的中和反應(yīng)反應(yīng)熱ΔH=-57.3 kJ/mol,則0.5 mol H2SO4和足量Ba(OH)2溶液反應(yīng)的ΔH=-57.3 kJ/mol
答案 B 
2.(2022上海崇明二模,5)有關(guān)反應(yīng)的熱效應(yīng)說法正確的是(  )
A.常溫下自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)也可以是吸熱反應(yīng)
B.氧化還原反應(yīng)都屬于放熱反應(yīng)
C.有催化劑參與的反應(yīng)是放熱反應(yīng)
D.有化學(xué)鍵斷裂的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)
答案 A 
3.(2020天津,10,3分)理論研究表明,在101 kPa和298 K下,HCN(g)HNC(g)異構(gòu)化反應(yīng)過程的能量變化如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是(  )

A.HCN比HNC穩(wěn)定
B.該異構(gòu)化反應(yīng)的ΔH=+59.3 kJ·mol-1
C.正反應(yīng)的活化能大于逆反應(yīng)的活化能
D.使用催化劑,可以改變反應(yīng)的反應(yīng)熱
答案 D 
4.(2022上海徐匯二模,19改編)氫氣是一種清潔能源,下圖是H2和O2反應(yīng)生成H2O的能量變化示意圖,由圖可知下列說法中正確的是 (  )

A.2H2(g)+O2(g) 2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1
B.生成2 mol H2O(g)需要吸收483.6 kJ的能量
C.H2和O2具有的總能量比H2O所具有的總能量高
D.H2O(g)→H2O(l),斷鍵吸收的能量小于成鍵釋放的能量
答案 A 
5.(2023屆重慶一中10月月考,13)BaSO3和鹽酸反應(yīng):BaSO3(s)+2HCl(aq) SO2(g)+H2O(l)+BaCl2(aq) ΔH。該反應(yīng)的反應(yīng)歷程和部分物質(zhì)的相對能量如下圖所示。

①BaSO3(s) BaSO3(aq) ΔH1
②BaSO3(aq) Ba2+(aq)+SO32?(aq) ΔH2
③SO32?(aq)+H+(aq) HSO3?(aq) ΔH3
④HSO3?(aq)+H+(aq) H2SO3(aq) ΔH4
⑤H2SO3(aq) H2O(l)+SO2(aq) ΔH5
⑥SO2(g) SO2(aq) ΔH6
下列說法正確的是(  )
A.鹽酸與BaSO3反應(yīng)較與Na2SO3反應(yīng)慢,與c(SO32?)較小等因素有關(guān)
B.ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6
C.一定溫度下,BaSO3飽和溶液中,加入BaCl2固體,c(Ba2+)·c(SO32?)增大
D.SO32?(aq)+2H+(aq) H2O(l)+SO2(g) ΔH=(c-a) kJ·mol-1
答案 A 
6.(2022河南洛陽二模,11)我國科研人員提出了由小分子X、Y轉(zhuǎn)化為高附加值產(chǎn)品M的催化反應(yīng)歷程。該歷程可用示意圖表示如下。下列說法正確的是(  )

A.由X、Y生成M的總反應(yīng)原子利用率為100%
B.①→②過程屬于吸熱反應(yīng)
C.X、Y、M分別為甲烷、二氧化碳和乙醇
D.反應(yīng)過程中有C—H鍵、C—C鍵、O—H鍵形成
答案 A 
7.(2020浙江1月選考,22,2分)在一定溫度下,某反應(yīng)達(dá)到了化學(xué)平衡,其反應(yīng)過程對應(yīng)的能量變化如圖。下列說法正確的是(  )

A.Ea為逆反應(yīng)活化能,Ea'為正反應(yīng)活化能
B.該反應(yīng)為放熱反應(yīng),ΔH=Ea'-Ea
C.所有活化分子的平均能量高于或等于所有分子的平均能量
D.溫度升高,逆反應(yīng)速率加快幅度大于正反應(yīng)速率加快幅度,使平衡逆移
答案 D 
8.(2022天津南開期末,10)碘在不同狀態(tài)下(固態(tài)或氣態(tài))與氫氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下所示。
①H2(g)+I2(?) 2HI(g) ΔH=-9.48 kJ/mol
②H2(g)+I2(?) 2HI(g) ΔH=+26.48 kJ/mol
下列判斷正確的是(  )
A.HI(g)比HI(s)熱穩(wěn)定性更好
B.1 mol固態(tài)碘升華時(shí)將吸熱17 kJ
C.①中的I2為固態(tài),②中的I2為氣態(tài)
D.①的反應(yīng)物總能量比②的反應(yīng)物總能量高
答案 D 
9.(2022海南中部六市縣一模,11)(雙選)以CO和H2為原料合成甲醇是工業(yè)上的成熟方法,直接以CO2為原料生產(chǎn)甲醇是目前的研究熱點(diǎn)。我國科學(xué)家用CO2人工合成淀粉時(shí),第一步就需要CO2轉(zhuǎn)化為甲醇。
已知:①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH1=-90.5 kJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41.1 kJ·mol-1
③2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) 
ΔH3=-483.6 kJ·mol-1
下列說法正確的是(  )
A.若溫度不變,反應(yīng)①中生成1 mol CH3OH(l)時(shí),放出的熱量大于90.5 kJ
B.對于②反應(yīng),選用高效催化劑,可降低反應(yīng)的焓變
C.CO2與H2合成甲醇的熱化學(xué)方程式為CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.4 kJ·mol-1
D.以CO2和H2O為原料合成甲醇,同時(shí)生成O2,該反應(yīng)放出能量
答案 AC 
10.(2022河北秦皇島三模,12)在催化劑表面CO2與H2反應(yīng)的部分歷程如圖所示,吸附在催化劑表面的物種用“·”標(biāo)注,Ts表示過渡態(tài)。下列說法錯(cuò)誤的是(  )

A.物質(zhì)吸附在催化劑表面時(shí)通常比其形成的過渡狀態(tài)穩(wěn)定
B.②→③是圖中①至⑥的歷程中的決速步驟
C.③→④的過程中斷裂了非極性共價(jià)鍵
D.反應(yīng)·CO2+H2(g) ·CO+H2O(g)的ΔHΔH3         D.ΔH3>0,ΔH20,ΔH2>0    
B.ΔH3=ΔH1+ΔH2
C.ΔH1>ΔH2,ΔH3>ΔH2    
D.ΔH2=ΔH3+ΔH4
答案 C 

11.(2018天津理綜,10節(jié)選)CO2與CH4經(jīng)催化重整,制得合成氣:
CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)
已知上述反應(yīng)中相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下:
化學(xué)鍵
C—H
CO
H—H
C← O(CO)
鍵能/
kJ·mol-1
413
745
436
1 075
則該反應(yīng)的ΔH=        。?
答案 +120 kJ·mol-1
12.(2022黑龍江齊齊哈爾二模,28節(jié)選)含氯化合物的反應(yīng)在化學(xué)工業(yè)中具有重要的地位。回答下列問題:
(1)次氯酸鈉氧化法可以制備Na2FeO4。
已知:2H2(g)+O2(g) 2H2O(l) ΔH=a kJ·mol-1
NaCl(aq)+H2O(l) NaClO(aq)+H2(g) ΔH=b kJ·mol-1
4Na2FeO4(aq)+10H2O(l) 4Fe(OH)3(s)+3O2(g)+8NaOH(aq) ΔH=c kJ·mol-1
反應(yīng)2Fe(OH)3(s)+3NaClO(aq)+4NaOH(aq) 2Na2FeO4(aq)+3NaCl(aq)+5H2O(l)的ΔH=
      kJ·mol-1。?
答案 (1)-32a?3b?12c
13.(2018江蘇單科,20節(jié)選)NOx(主要指NO和NO2)是大氣主要污染物之一。有效去除大氣中的NOx是環(huán)境保護(hù)的重要課題。
(1)用水吸收NOx的相關(guān)熱化學(xué)方程式如下:
2NO2(g)+H2O(l) HNO3(aq)+HNO2(aq) ΔH=-116.1 kJ·mol-1
3HNO2(aq) HNO3(aq)+2NO(g)+H2O(l) ΔH=75.9 kJ·mol-1
反應(yīng)3NO2(g)+H2O(l) 2HNO3(aq)+NO(g)的ΔH=    kJ·mol-1。?
答案 -136.2
14.(2022福建龍巖三模,13節(jié)選)CO2-CH4催化重整是減緩溫室效應(yīng)、實(shí)現(xiàn)碳中和的重要方式,其主反應(yīng)為CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g) ΔH,反應(yīng)體系還涉及以下副反應(yīng):
ⅰ.CH4(g) C(s)+2H2(g) 
ΔH1=+75.0 kJ/mol
ⅱ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.0 kJ/mol
ⅲ.CO(g)+H2(g) C(s)+H2O(g) ΔH3=-131.0 kJ/mol
(1)主反應(yīng)的ΔH=      kJ/mol。?
(2)我國學(xué)者對催化重整的主反應(yīng)進(jìn)行理論研究,提出在Pt-Ni或Sn-Ni合金催化下,先發(fā)生甲烷逐級脫氫反應(yīng),其反應(yīng)歷程如圖所示(*表示吸附在催化劑表面)。

不同催化劑的甲烷脫氫反應(yīng)歷程與相對能量的關(guān)系
①該歷程中最大能壘E(正)=    eV。?
答案 (1)+247 (2)3.809 
15.(2021全國甲,28節(jié)選)二氧化碳催化加氫制甲醇,有利于減少溫室氣體二氧化碳?;卮鹣铝袉栴}:
二氧化碳加氫制甲醇的總反應(yīng)可表示為:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)
該反應(yīng)一般認(rèn)為通過如下步驟來實(shí)現(xiàn):
①CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH1=+41 kJ·mol-1
②CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH2=-90 kJ·mol-1
總反應(yīng)的ΔH=    kJ·mol-1;若反應(yīng)①為慢反應(yīng),下列示意圖中能體現(xiàn)上述反應(yīng)能量變化的是     (填標(biāo)號),判斷的理由是                  。?

答案 -49 A ΔH1為正值,ΔH2和ΔH為負(fù)值,反應(yīng)①活化能大于反應(yīng)②的
16.(2021山西運(yùn)城期中,20節(jié)選)利用合成氣(主要成分為CO、CO2和H2)在催化劑的作用下合成甲醇,發(fā)生的主要反應(yīng)如下:
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1
②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2
③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH3
回答下列問題:
(1)已知反應(yīng)①中相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下:
化學(xué)鍵
H—H
C—O

H—O
C—H
E/(kJ·mol-1)
436
343
1 076
465
413
由此計(jì)算ΔH1=    kJ·mol-1,已知ΔH2=-58 kJ·mol-1,則ΔH3=    kJ·mol-1。?
(2)科學(xué)家提出制備“合成氣”反應(yīng)歷程分兩步:
反應(yīng)①:CH4(g)C(ads)+2H2(g)(慢反應(yīng))
反應(yīng)②:C(ads)+CO2(g)2CO(g)(快反應(yīng))
上述反應(yīng)中C(ads)為吸附性活性炭,反應(yīng)歷程的能量變化如圖所示:

CH4與CO2制備合成氣的熱化學(xué)方程式為                 。?
答案 (1)-99 +41
(2)CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH=+(E3-E1)kJ·mol-1
17.(2021山東,20節(jié)選)2-甲氧基-2-甲基丁烷(TAME)常用作汽油添加劑。在催化劑作用下,可通過甲醇與烯烴的液相反應(yīng)制得,體系中同時(shí)存在如下反應(yīng):
反應(yīng)Ⅰ:+CH3OH ΔH1
反應(yīng)Ⅱ:+CH3OH ΔH2
反應(yīng)Ⅲ: ΔH3
回答下列問題:
(1)反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ以物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)表示的平衡常數(shù)Kx與溫度T變化關(guān)系如圖所示。據(jù)圖判斷,A和B中相對穩(wěn)定的是      (用系統(tǒng)命名法命名);ΔH1ΔH2的數(shù)值范圍是
    (填標(biāo)號)。?
A.1

答案 2-甲基-2-丁烯 D

應(yīng)用篇
應(yīng)用 反應(yīng)歷程與能量圖像分析
1.(2022河北保定一模,6)苯親電取代反應(yīng)中鹵代反應(yīng)的反應(yīng)進(jìn)程與能量變化曲線如圖所示,下列說法正確的是(  )

A.反應(yīng)分三步進(jìn)行,且各步均為吸熱反應(yīng)
B.決速步的能壘是ΔE2
C.總反應(yīng)的ΔH=ΔE1+ΔE2+ΔE3
D.升溫既能加快反應(yīng)速率,又能提高該鹵代反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率
答案 B 
2.(2023屆黑龍江哈爾濱學(xué)業(yè)監(jiān)測,13)順-2-丁烯、反-2-丁烯分別與氫氣加成制備丁烷的焓的變化如圖所示。下列說法正確的是(  )

A.上述反應(yīng)均為吸熱反應(yīng)
B.順-2-丁烯比反-2-丁烯穩(wěn)定
C.1 mol順-2-丁烯轉(zhuǎn)化為1 mol反-2-丁烯放熱4.2 kJ
D.發(fā)生加成反應(yīng)時(shí),順-2-丁烯斷鍵吸收的能量高于反-2-丁烯斷鍵吸收的能量
答案 C 
3.(2022海南中學(xué)第9次月考,12)苯的親電取代反應(yīng)分兩步進(jìn)行,可表示為。苯的親電取代反應(yīng)進(jìn)程和能量的關(guān)系如圖。下列說法錯(cuò)誤的是(  )

A.反應(yīng)過程中,環(huán)上碳原子的雜化類型發(fā)生了變化
B.反應(yīng)速率:Ⅰ反應(yīng)物
D.E1與E2的差值為總反應(yīng)的焓變
答案 D 
4.(2022北京東城二模,10)下圖是計(jì)算機(jī)模擬的在催化劑表面上水煤氣變化的反應(yīng)歷程。吸附在催化劑表面的物種用“*”標(biāo)注。

下列說法正確的是(  )
A.①表示CO和H2O從催化劑表面脫離的過程
B.②和④中化學(xué)鍵變化相同,因此吸收的能量相同
C.由圖可知CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)為吸熱反應(yīng)
D.本歷程中的催化劑通過改變水煤氣變化反應(yīng)的焓變,來實(shí)現(xiàn)改變其反應(yīng)速率
答案 B 
5.(2023屆河南豫西名校開學(xué)考,11)利用CO2與CH4制備合成氣(CO、H2),可能的反應(yīng)歷程如圖所示:

下列說法正確的是(  )
A.制備合成氣的反應(yīng)為CH4(g) C(ads)+2H2(g) ΔH=(E1-E3) kJ·mol-1
B.若E3+E20
B.由狀態(tài)①到狀態(tài)⑤所發(fā)生的反應(yīng)均為氧化還原反應(yīng)
C.由狀態(tài)③到狀態(tài)④的變化過程有極性鍵的斷裂和形成
D.總反應(yīng)的化學(xué)方程式為4NH3+2NO+2O2 3N2+6H2O
答案 C 
8.(2022福建寧德5月質(zhì)檢,8)我國科學(xué)家采用磷化硼(BP)納米顆粒成功地實(shí)現(xiàn)了高選擇性電還原CO2制CH3OH,CO2在陰極催化劑表面的變化及反應(yīng)歷程如圖所示:

下列說法正確的是(  )
A.制備CH3OH過程中得到相對較多的副產(chǎn)物是CH2O
B.在催化劑上生成CH3OH的電極反應(yīng)式為CO2+6H++6e- CH3OH+H2O
C.在催化劑上生成CH3OH的過程中有極性鍵和非極性鍵的斷裂和形成
D.*CO+*OH *CO+*H2O為放熱過程
答案 B 
9.(2022河北張家口三模,12)(雙選)硫酸甲酯(CH3OSO3H)是制造染料的甲基化試劑。我國科學(xué)家利用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù),分別研究反應(yīng)CH3OH+SO3 CH3OSO3H在無水和有水條件下的反應(yīng)歷程,如圖所示。下列說法正確的是(  )

A.CH3OH的能量高于CH3OSO3H的能量,因此該反應(yīng)的ΔHⅠ
C.生成P的速率:Ⅲ>Ⅱ D.進(jìn)程Ⅳ中,Z沒有催化作用
答案 AD 
11.(2022山東,10,2分)在NO催化下,丙烷與氧氣反應(yīng)制備丙烯的部分反應(yīng)機(jī)理如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是(  )

A.含N分子參與的反應(yīng)一定有電子轉(zhuǎn)移
B.由NO生成HONO的反應(yīng)歷程有2種
C.增大NO的量,C3H8的平衡轉(zhuǎn)化率不變
D.當(dāng)主要發(fā)生包含②的歷程時(shí),最終生成的水減少
答案 D 
12.(2021山東,14,4分)18O標(biāo)記的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中發(fā)生水解,部分反應(yīng)歷程可表示為:
+OH-
能量變化如圖所示。

已知為快速平衡,下列說法正確的是(  )
A.反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ為決速步
B.反應(yīng)結(jié)束后,溶液中存在18OH-
C.反應(yīng)結(jié)束后,溶液中存在CH318OH
D.反應(yīng)Ⅰ與反應(yīng)Ⅳ活化能的差值等于圖示總反應(yīng)的焓變
答案 B 
13.(2021湖南,14,4分)(雙選)鐵的配合物離子{用[L—Fe—H]+表示}催化某反應(yīng)的一種反應(yīng)機(jī)理和相對能量的變化情況如圖所示:

下列說法錯(cuò)誤的是(  )
A.該過程的總反應(yīng)為HCOOHCO2↑+H2↑
B.H+濃度過大或者過小,均導(dǎo)致反應(yīng)速率降低
C.該催化循環(huán)中Fe元素的化合價(jià)發(fā)生了變化
D.該過程的總反應(yīng)速率由Ⅱ→Ⅲ步驟決定
答案 CD 
14.(2022河北,16節(jié)選)(5)甲醇燃料電池中,吸附在催化劑表面的甲醇分子逐步脫氫得到CO,四步可能脫氫產(chǎn)物及其相對能量如圖,則最可行途徑為a→        (用b~j等代號表示)。?

答案 (5)b→e→h→j

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