專題05化學(xué)反應(yīng)中的能量變化

【基礎(chǔ)鞏固】

1.（2022?山東省青島高三模擬）如圖偈表示活化能）是CM與CL生成CH3。的部分反應(yīng)過程中各物質(zhì)物

質(zhì)的能量變化關(guān)系圖，下列說法正確的是（）

A.CI?可由C12在高溫條件下生成，是CH4與。2反應(yīng)的催化劑

B.升高溫度，Eal、艮2均減小，反應(yīng)速率加快

C.增大C12的濃度，可提高反應(yīng)速率，但不影響AH的大小

D.第一步反應(yīng)的速率大于第二步反應(yīng)

【答案】C

【解析】C1?由C12在光照條件下生成，是CH4與C12反應(yīng)的“中間體”，而不是反應(yīng)的催化劑，A錯誤；Eal>

Ea2分別為第一步反應(yīng)、第二步反應(yīng)所需活化能，升高溫度，反應(yīng)所需活化能不變，即Eal、Ea2不變，B錯

誤；02是該反應(yīng)的反應(yīng)物，增大反應(yīng)物的濃度，反應(yīng)速率增大，而反應(yīng)的△”和反應(yīng)的途徑無關(guān)，只與反

應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，即增大氯氣的濃度不影響△，的大小，C正確；第一步反應(yīng)所需活化能Eal大于第二

步反應(yīng)所需活化能Eg第一步反應(yīng)單位體積內(nèi)活化分子百分?jǐn)?shù)低于第二步反應(yīng)，故第二步反應(yīng)速率更大，

D錯誤。答案選C。

2.（2022.浙江省杭州第二中學(xué)高三模擬）鹵化鉉（NH4X）的能量關(guān)系如圖所示，下列說法正確的是（）

B.B.相同條件下,NH4cl的A”2比NH-的小

C.相同條件下，NH4cl的A%比NIW的小

D.△〃I+A”2+A"3+A〃4+A”5=0

【答案】c

【解析】鹵化鉉的分解為吸熱反應(yīng)，△力對應(yīng)的為HX化學(xué)鍵斷裂過程，斷裂化學(xué)鍵吸收熱量，焙變也為正

值，則八從＞0、△也＞0,A錯誤；氯原子半徑小于碘原子，所以HQ的鍵能大于HI的鍵能，斷鍵吸收熱量

焰變大于0,所以相同條件下，NHQ的zV/2比NH”的大,B錯誤;△以為原子變?yōu)殡x子的過程,Cl(g)fCl(aq)

比I(g)rl(aq)放出的熱量多，所以相同條件下，NH4cl的AH3比NH4的小，C正確；途徑5與途徑1、2、

3、4之和的起點和終點相同，結(jié)合蓋斯定律可知△HI+A"2+A“3+AH4=A”5,故D錯誤；故選C。

3.(2022?四川省廣漢中學(xué)高三一模)1,3丁二烯與HBr發(fā)生加成反應(yīng)分兩步：第一步H+進攻1,3丁二烯

生成碳正離子(CH,CHCH,)；第二步Br進攻碳正離子完成1,2加成或1,4加成。反應(yīng)進程中的能量變

化如下圖所示。下列說法不正確的是

A.I,4加成產(chǎn)物比1,2加成產(chǎn)物更穩(wěn)定

B.I,3丁二烯與HBr發(fā)生加成反應(yīng)是放熱反應(yīng)

C.適當(dāng)升高反應(yīng)溫度，可能有利于1,4加成的進行

D.選擇合適的催化劑加入，可使1,2加成的烯變小于1,4加成

【答案】D

【解析】由圖象可知，I,4加成產(chǎn)物比I,2加成產(chǎn)物能量低，則1,4加成產(chǎn)物比1,2加成產(chǎn)物更穩(wěn)定，

故A正確；由圖象可知，I,3丁二烯與HBr的能量總和高于加成后生成物的能量總和，則I,3丁二烯與

HBr發(fā)生加成反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故B正確；由圖象可知，1,3丁二烯與HBr發(fā)生加成反應(yīng)是放熱反應(yīng)，適

當(dāng)升高反應(yīng)溫度，可以加快反應(yīng)速率，可能有利于1,4加成的丑行，但不利于提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，故C

正確；

選擇合適的催化劑加入，可以改變化學(xué)反應(yīng)速率，但不能使化學(xué)平衡發(fā)生移動，所以不會改變反應(yīng)物的轉(zhuǎn)

化率，更不會改變雄變，故D錯誤；故選D。

4.(2022?江蘇省南京高三零模)在二氧化碳加氫制甲烷的反應(yīng)體系中，主要發(fā)生反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為

反應(yīng)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

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

向恒壓、密閉容器中通入1molCO2和4molH2,平衡時CH’、CO、CO2的物質(zhì)的量隨溫度的變化如圖所示。

下列說法正確的是（）

l

-o

xw

°200400600X0010（H）

77c

B.圖中曲線B表示CO的物質(zhì)的量隨溫度的變化

C.提高CO2轉(zhuǎn)化為CH4的轉(zhuǎn)化率，需要研發(fā)在低溫區(qū)高效的催化劑

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）下列關(guān)于如圖所示轉(zhuǎn)化關(guān)系（X代表鹵素）的說法中正確的是（）

■A后

A.越小，HX就越穩(wěn)定

C.按照Cl、Br、I的順序，AH?依次增大

D.過程HI能量變化形式與高溫煨燒石灰石的能量變化形式相同

【答案】A

6.（2022?山東德州市高三二模）稀土鈾（Ce）元素主要存在于獨居石中，金屬鈾化學(xué)性質(zhì)十分活潑。近年來

發(fā)現(xiàn)用鐘（Ce）的氧化物可高效制取H2,制備原理如圖所示，已知0<5<2,下列說法不正確的是

煤

峻）400P

CCeO2―—CcO:-a

CeO2CeOu

*1050寬

^H2O

A.CeO2是水分解的催化劑

b.過程(二)中使用的催化劑為FeQ和CaCCh

(5)通過計算機模擬甲烷——水蒸氣重整實驗測得，在操作壓強為O.IMpa、水碳比n(H20)/n(CH。為1。溫

度為900℃,反應(yīng)達到平衡時，出的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.6。已知該反應(yīng)的速率方程v=kP(CH4)P(H2),式中k

為速率常數(shù)，P為氣體分壓，氣體分壓=總壓、氣體物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，則此時該反應(yīng)速率v=［用含k的式

子表示)；900℃時，該反應(yīng)的壓強平衡常數(shù)Kp二(用平衡分壓代替平衡濃度計算)。

【答案】(1)氧氣與碳發(fā)生燃燒反應(yīng)放熱，放出的熱被可逆反應(yīng)吸收利用，促進反應(yīng)正向移動

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,是吸熱反應(yīng)，而碳與氧氣反應(yīng)放出熱量，使反應(yīng)

C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g),向正反應(yīng)方向移動，提高碳的利用率；答案為負(fù)氣與碳發(fā)生燃燒反應(yīng)放熱，放

出的熱被可逆反應(yīng)C(s)+H2O(g)UCO(g)+H2(g)吸收利用，促進反應(yīng)正向移動。

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,根據(jù)蓋斯定律,用①②可得出：C(s)+CO2(g)=2CO(g)AH=+135kJ-mol1(41kJ?mol)=+176kJ?mol；

答案為C\s)+CO2(g)=2CO(g)△”=+176kJ?mol1；

(4)①由上述圖可知，過程(一)的產(chǎn)物CO、H2、和過最的CO2進入過程(二)中，與過程(二)中的

Fe3O4.CaO混合發(fā)生反應(yīng)，實現(xiàn)了含氫物種與含碳物種的分離，生成HzCXg)的反應(yīng)顯然是H：與Fe3C)4反

應(yīng)，則化學(xué)方程式為：Fe3O4+4H2^3Fc+4H2O；答案為FeaO4+4H2：3Fc+4H2O。

②a.過程(一)：CH4+CO2(g)^2H2(g)+2CO,碳、氫元素化合價發(fā)生變化，屬「氧化還原反應(yīng)，過程(二)：

4H2+Fe3O4^3Fe+4H2O,氫、鐵元素化合價發(fā)生變化，屬于氧化還原反應(yīng)，過程(一)和過程(二)中均含

有氧化還原反應(yīng)，故a正確；

b.過程(二)中CaCCh是CaO與CO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成的，不符合催化劑的概念，CaO才是催化劑，故b

錯誤；

2.(2022?四川成都市高三一模)生產(chǎn)生活中氨及鉉鹽有重要用途，而汽車尾氣中含NO、NO2則應(yīng)降低其排

放。

⑴在20℃時，已知：①Nz(g)+O2(g)=2NO(g),正、逆反應(yīng)活化能分別為akj/mol>bkj/mol；?4NH3(g)+5O2(g)

=4NO(g)+6H2O(l),正、逆反應(yīng)活化能分別為ckJ/mol、dkJ/mol：則4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2。⑴的A"

為。

(2)10.0L的密閉容器中，按物質(zhì)的量比1：3投入氮氣和氫氣，發(fā)生反應(yīng)N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)A”<0用傳

感器測得溫度為THT2時容器中n(N2)隨時間變化如表：

時間

物質(zhì)的量n(N2)05min10min15min20min

溫度

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

0.1mol0.07mol——xmol0.06mol

T2

①Tz時，0~5min內(nèi)NH3平均速率為v(NH3)=

②Ti時，該反應(yīng)平衡常數(shù)為(列出計算式)；

③x0.06(J真或"=”),原因是___________

(3)汽車排氣管裝有三元催化劑裝置，在催化劑表面通過發(fā)生吸附、解吸消除CO、NO等污染物。反應(yīng)機理

如下［Pt⑸表示催化劑，右上角帶“”表示吸附狀態(tài)］:

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)經(jīng)測定汽車尾氣中反應(yīng)物及生成物濃度隨溫度變化關(guān)系如圖-和圖二所示：

①圖一，溫度為330c時發(fā)生的主要反應(yīng)為(填“IV”、“V”或“VI")；反應(yīng)VI為反

②圖二，溫度從Ta升至Tb的過程中，反應(yīng)物濃度急劇減小的主要原因是

【解析】

(I)反應(yīng)①N2(g)+Ch(g)=2NO(g)的正、逆反應(yīng)活化能分別為akJ/mol、bkJ/mol,則①的A”i=(ab)kJ/mol,反應(yīng)

04NH(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O⑴的正、逆反應(yīng)活化能分別為ckJ/mol、dkJ/mol,則②的△也二(cd)kJ/mol,

方程式4NHKg)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O⑴可由②5x①得到，根據(jù)蓋斯定律，

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

②10.0L的密閉容器中，按物質(zhì)的量比I：3投入氮氣和氫氣，由表格數(shù)據(jù)可列出三段式

③5min時T溫度時N2剩余008mo1,而T2溫度時N2剩余0.07moL0.08>0.07,說明T?反應(yīng)速率快，溫度

越高，反應(yīng)速率越快，故T2>T”T2先達到平衡，15min時T1已經(jīng)達到平衡，所以15min時T?也己達到平

衡,故x=0.06；

(3)①由圖一可知，生成CO?的量最大，反應(yīng)機理中，只有反應(yīng)IV生成CO2,故主要進行的是反應(yīng)IV；反

應(yīng)VI生成NzO,由圖一可以看出，330℃以后，NzO的濃度隨溫度升高而下降，故該反應(yīng)為放熱反應(yīng)；

②該反應(yīng)需要催化劑，隨著溫度升高，催化劑活性增強，逐漸達到催化劑的最適溫度，催化劑可以降低反

應(yīng)的活化能，加快反應(yīng)速率，隨著反應(yīng)速率的加快，反應(yīng)物濃度快速減小

③壓強增大，吸附速率增大，但是對于氣體物質(zhì)，壓強越大，越不利于解吸，而吸附和解吸同時影響總反

應(yīng)速率，解吸速率由于壓強的增大減小的更多，所以反應(yīng)速率減小。

3.(2022?山東省滕州市高三期中)一種鋰電池的工作原理如圖所示，正極反應(yīng)被可以在正極區(qū)和氧化罐間循環(huán)

流通，氧化耀中加入的(NHO2S2O8可以將Fe?+氧化、自身被還原為SO。?。下列關(guān)于該電池的說法正確的是

A.電池放電時將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

B.放電時Li+由正極區(qū)移向負(fù)極區(qū)

22+2

D.氧化SO4罐中反應(yīng)的離子方程式為2Fe+S2（V=2Fe3++2SO4

【答案】D

【解析】A項，原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，放電時將化學(xué)能鐵化為電能，A錯誤；B項，放電

時原電池內(nèi)部陽離子向正極移動，B錯誤；C項，放電時的負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：

Lic=Li+,C錯誤；D項，氧化罐中加入的（NH6S20K可以將Fe2-氧化為Fe'+,自身被還原為SCV,反應(yīng)的

2+25+2

離子方程式為：2Fe+S20s=2Fe+2SO4,D正確；故選D。

4.（2022?山東省濰坊市高三聯(lián)考汝I圖所示為六氯代環(huán)己烷（又名“六六六”）的“穿梭”反應(yīng)，生成苯和鄰二氯代

物，實現(xiàn)苯的回收利用。下列說法正確的是（）

A.b極為電解池的陰極

B.理論上,制得Imol苯同時生成3moiRCHC1CH2cl

C.CH2cleH2CI經(jīng)“穿梭”反應(yīng)后生成乙快

D.利用“穿梭”反應(yīng)轉(zhuǎn)化等質(zhì)量的“六六六''和CH2CICH2CI時轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等

【答案】B

【解析】A項，b極上RCH=CH2與C1作用生成RCHQCH2。，失電子，為電解池的陽極，A錯誤；B項,

理論匕由六氯代環(huán)己烷（又名"六六六”）制得Imol苯時產(chǎn)生6m3Q,同時生成3moiRCHQCH2CLB正確；

C項，根據(jù)上述反應(yīng)情況可知，CH2cleH20經(jīng)“穿梭”反應(yīng)后生成乙烯，C錯誤；D項，利用“穿梭”反應(yīng)轉(zhuǎn)

化等質(zhì)量的‘‘六六六''（分子式為C6H606）和CH2cleH2cl（分子式為C2H4Q2）時，因C的價態(tài)變化不一樣，故

轉(zhuǎn)移電子數(shù)不相等，D錯誤；故送B。

5.（2022?河北邢臺市“五校聯(lián)盟”部分重:點中學(xué)高三聯(lián)考）科學(xué)家采用電滲析法提純?nèi)榍澹ǜ缓琋aCl的蛋白質(zhì)）,

有價值的蛋白質(zhì)的回收率達到98%,工作原理如圖所示。

:光伏電池:

-精蜃百施」

b

稀NaOH(aq)、原「稀鹽酸

料

室

濃NaOH(aq)-溶液R

乳清

膜1膜2

下列說法錯誤的是（）

A.溶液R中溶質(zhì)的主要成分為HCI

B.膜1為陽離子交換膜，膜2為陰離子交換膜

C.a極的電極反應(yīng)式為2H2O2e=2OH+H2T

D.每轉(zhuǎn)移Imol電子，理論上乳清質(zhì)量減少58.5g

【答案】C

【解析】光伏電池電滲析法提純?nèi)榍澹ǜ缓琋aCl的蛋白質(zhì)），左側(cè)a極附近稀NaOH溶液最終變成濃NaOH

溶液，說明溶液中水得電子生成氫氣和OH,Na+通過膜I遷移到a極區(qū)，所以a為陰極，膜I為陽離子交

換膜，同理，乳清中的氯離子通過膜2遷移到b極區(qū)，發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)。A項，氯離子發(fā)生失電子

的氧化反應(yīng)，同時乳清經(jīng)過膜2遷移到b極氯離子，最終輸出的溶液R仍為稀鹽酸，溶質(zhì)的主要成分為HC1,

A正確；B項，膜1為陽離子交換膜，膜2為陰離子交換膜，B正確；C項，a極為陰極，發(fā)生得電子的還

原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為2H2O+2e=2OH+H2f,C錯誤；D項，每轉(zhuǎn)移Imol電子，理論上遷移lmolNa+和

ImolCI,因此乳清質(zhì)量減少23g+35.5g=58.5g,D正確；故選C。

6.（2022?遼寧省沈陽市重點高中聯(lián)合體高三聯(lián)考）雙氧水（過氧化/的水溶液）在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中應(yīng)用廣

泛。

⑴雙氧水的強氧化性使其對大多數(shù)病菌和病毒具有消殺功能。月3%醫(yī)用雙氧水對不傳染病房噴灑消毒時,

地板上有氣泡冒出，該氣體是o

⑵火箭推進器中盛有強還原劑液態(tài)胱(N2H4)和強氧化劑液態(tài)過氧化氫。知0.4mol液態(tài)朋與足量的液態(tài)過氧

化氫反應(yīng)，生成氮氣和水蒸氣，并放出256.652kJ的熱量。該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為。

(3)雙氧水能將堿性廢水中的CN轉(zhuǎn)化成碳酸鹽和一種對環(huán)境無污染的氣體，CN的電子式為一,寫出該反應(yīng)

的離子方程式_________________________o

(4)如圖是工業(yè)上制備過氧化氫最常見的方法，寫出實際發(fā)生反應(yīng)的總方程式。

(5)如圖是一種用電解原理來制備H2O2,并用產(chǎn)生的H2O2處理廢氨水的裝置。

①Ir—Ru惰性電極吸附02生成H2O2,其電極反應(yīng)式是,

②處理廢氨水中溶質(zhì)(以NH3計)的質(zhì)量是34g,理論上電路中轉(zhuǎn)移電子數(shù)為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)過氧化氫容易分解生成水和氧氣，故該氣體是氧氣；(2)

反應(yīng)方程式為：N2H4+2H2O2=N2+4H2O,0.4mol液態(tài)脫放出256.652KJ的熱量，貝U1mol液態(tài)腫放出的熱量

為256.652KJ-0.4=641.38kJ,所以反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:N2H4⑴+2H2O2⑴=N2(g)+4H2(Xg)

△H=641.38kJ-mol,；(3)CN的電子式為［:C三N：］一；雙氧水能將堿性廢水中的CN轉(zhuǎn)化成碳酸鹽和?種對

2

環(huán)境無污染的氣體，該氣體是氧化產(chǎn)物氮氣，該反應(yīng)的離子方程式：5H2O2+CN+2OH=2CO3+N2+6H2O；(4)

工業(yè)上制備過氧化氫最常見的方法，由圖看出在催化劑作用下，氫氣與氯氣反應(yīng)生成過氧化氫，實際發(fā)生

反應(yīng)的總方程式H2+O2量鋁H2O2；(5)①Ii?-Ru惰性電極吸附02生成H2O2,氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，其

+

電極反應(yīng)式是O2+2e+2H=H2O2；②4NH3+3Ch=2N2+6H2O中，氨氣中的氮元素從3價變?yōu)榈獨庵械?。價，

4moi氨氣轉(zhuǎn)移12moi電子，處理NH.a的物質(zhì)的量為Imol,質(zhì)量為17g,轉(zhuǎn)移3moi電子，現(xiàn)處理廢氨水中

溶質(zhì)(以NH3計)的質(zhì)廉是34g,理論上電路中轉(zhuǎn)移電子數(shù)為6mol。

7.(2022?遼寧省葫蘆島市協(xié)作體高三第二次聯(lián)考)某化學(xué)興趣小組用50mL0.50mol-L'鹽酸與

50mL0.55mol?LNaOH溶液進行中和反應(yīng)的反應(yīng)熱測定實驗，實驗裝置如圖。試回答下列問題：

(1)實驗時玻璃攪拌器的使用方法是不能用銅絲攪拌器代替玻璃攪拌器的理由是一。

(2)某學(xué)生記錄的實驗數(shù)據(jù)如表所示。(已知：實驗中鹽酸和氫氧化鈉溶液的密度均為lg?cn?,中和反應(yīng)后溶

液的比熱容c=4.18J?g1?。)

起始溫度℃終止溫度T

T1/2/℃

實驗序號

鹽酸氫氧化鈉溶液混合溶液

120.020.223.3

220.220.423.4

320.420.623.8

依據(jù)該學(xué)生的實驗數(shù)據(jù)計算，該實驗測得反應(yīng)放出的熱量為

⑶卜.列操作會導(dǎo)致實驗結(jié)果出現(xiàn)偏差的是一(填標(biāo)號)。

a.用量筒量取鹽酸的體積時仰視讀數(shù)

b.把量筒中的氫氧化鈉溶液分多次倒入鹽酸中

c.將50mL0.55mol?U氫氧化鈉溶液取成了50