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北京曲一线图书策划有限公司 2024版《5年高考3年模拟》A版 专题九　化学反应的热效应 1.下列说法正确的是(　　) A.焓的大小受体系的温度、压强等因素的影响 B.化学反应的反应热等于反应前后体系的焓的变化 C.浓硫酸溶于水是放热反应 D.放热反应的实质为形成新化学键释放的能量小于破坏旧化学键吸收的能量 答案　A　焓的大小取决于物质的种类、数量、聚集状态并受温度、压强等因素的影响,A正确;在等压反应中,如果反应中物质的能量变化没有以电能、光能等其他形式的能量发生转化,则该反应的反应热等于反应前后体系的焓的变化,B错误;浓硫酸溶于水会放出热量,但是物理变化,不是化学反应,C错误;放热反应的实质为形成新化学键释放的能量大于破坏旧化学键吸收的能量,D错误。 2.某科研人员用下列流程实现了太阳能的转化与存储。 反应Ⅰ:2H2SO4(l) 2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g)　ΔH1=+551 kJ·mol-1 反应Ⅱ:3SO2(g)+2H2O(g) 2H2SO4(l)+S(s)　ΔH2=-254 kJ·mol-1 则能表示S(s)的燃烧热的热化学方程式中的ΔH为(　　) 　　　　　 　　　　　 　　　　　 A.-297 kJ·mol-1　　　B.-605 kJ·mol-1 C.+43 kJ·mol-1　 　　D.-43 kJ·mol-1 答案　A　根据盖斯定律,反应Ⅰ+反应Ⅱ得到SO2(g) O2(g)+S(s)　ΔH=+551 kJ·mol-1+(-254 kJ·mol-1)=+297 kJ·mol-1,则表示S(s)的燃烧热的热化学方程式为S(s)+O2(g) SO2(g)　ΔH=-297 kJ·mol-1,故A符合题意。 能力提升　运用盖斯定律的技巧——“三调一加” 一调:根据目标热化学方程式,调整已知热化学方程式中反应物和生成物的左右位置,改写已知的热化学方程式。 二调:根据改写的热化学方程式调整相应ΔH的符号。 三调:调整中间物质的化学计量数。 一加:将调整好的热化学方程式及其ΔH加起来。 3.以TiO2为催化剂的光热化学循环分解CO2反应为温室气体减排提供了一个新途径,该反应的机理及各分子化学键完全断裂时的能量变化如图所示。 下列说法正确的是(　　) A.过程①中钛氧键断裂会释放能量 B.该反应中,光能和热能转化为化学能 C.使用TiO2作催化剂可以降低反应的焓变,从而提高化学反应速率 D.CO2分解反应的热化学方程式为2CO2(g) 2CO(g)+O2(g)　ΔH=+30 kJ/mol 答案　B　化学键断裂需要吸收能量,过程①中钛氧键断裂会吸收能量,A错误;根据图示,该反应以TiO2为催化剂、光和热存在的条件下分解CO2生成CO和O2,该反应中,光能和热能转化为化学能,B正确;催化剂通过降低反应的活化能提高化学反应速率,不能降低反应的焓变,C错误;ΔH=反应物总键能-生成物总键能,CO2分解反应的热化学方程式为2CO2(g) 2CO(g)+O2(g)　ΔH=[1 598×2-(1 072×2+496)]kJ/mol=+556 kJ/mol,D错误。 4.联氨(N2H4)常温下为无色液体,可用作火箭燃料。下列说法不正确的是(　　) ①2O2(g)+N2(g) N2O4(l)　ΔH1 ②N2(g)+2H2(g) N2H4(l)　ΔH2 ③O2(g)+2H2(g) 2H2O(g)　ΔH3 ④2N2H4(l)+N2O4(l) 3N2(g)+4H2O(g)　ΔH4=-1 048.9 kJ·mol-1 A.ΔH4=2ΔH3-2ΔH2-ΔH1 B.O2(g)+2H2(g) 2H2O(l)　ΔH5,ΔH5>ΔH3 C.1 mol O2(g)和2 mol H2(g)具有的总能量高于2 mol H2O(g) D.联氨和N2O4作为火箭推进剂的原因之一是反应放出大量的热且产物无污染 答案　B　根据盖斯定律计算2×③-2×②-①得到④,则ΔH4=2ΔH3-2ΔH2-ΔH1,A项正确;O2(g)+2H2(g) 2H2O(g)　ΔH3,O2(g)+2H2(g) 2H2O(l)　ΔH5,气态水变为液态水过程中放出热量,焓变为负值,则ΔH5<ΔH3,B项错误;由于O2(g)+2H2(g) 2H2O(g)为放热反应,ΔH3<0,反应物的总能量高于生成物的总能量,即1 mol O2(g)和2 mol H2(g)具有的总能量高于2 mol H2O(g),C项正确;根据2N2H4(l)+N2O4(l) 3N2(g)+4H2O(g)　ΔH4=-1 048.9 kJ·mol-1可知,反应放出大量热,生成的氮气和水蒸气对环境无污染,D项正确。 5.“绿水青山就是金山银山”,研究消除氮氧化物污染对建设美丽家乡,打造宜居环境有重要意义。 已知:2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)　ΔH1=-114 kJ·mol-1 C(s)+O2(g) CO2(g)　ΔH2=-393.5 kJ·mol-1 N2(g)+O2(g) 2NO(g)　ΔH3=+181 kJ·mol-1 若某反应的平衡常数表达式为K=c(N2)·c2(CO2)c2(NO2),请写出此反应的热化学方程式:　。  答案　2C(s)+2NO2(g) N2(g)+2CO2(g)　ΔH=-854 kJ·mol-1 解析2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)　ΔH1=-114 kJ·mol-1　① C(s)+O2(g) CO2(g)　ΔH2=-393.5 kJ·mol-1　② N2(g)+O2(g) 2NO(g)　ΔH3=+181 kJ·mol-1　③ 若某反应的平衡常数表达式为K=c(N2)·c2(CO2)c2(NO2),则该反应为2C(s)+2NO2(g) N2(g)+2CO2(g),根据盖斯定律,将②×2-①-③得目标化学方程式,则ΔH=(-393.5×2+114-181)kJ·mol-1=-854 kJ·mol-1,此反应的热化学方程式为2C(s)+2NO2(g) N2(g)+2CO2(g)　ΔH=-854 kJ·mol-1。 6.天然气的主要成分是甲烷,下列能表示甲烷燃烧热的热化学方程式是(　　) A.CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=-802.3 kJ·mol-1 B.CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-890.3 kJ·mol-1 C.12CH4(g)+O2(g) 12CO2(g)+H2O(l)　ΔH=-445.15 kJ·mol-1 D.CH4(g)+32O2(g) CO(g)+2H2O(l)　ΔH=-607.3 kJ·mol-1 答案　B　燃烧热是指1 mol可燃物完全燃烧生成指定产物所放出的热量,1 mol CH4完全燃烧生成CO2和液态水,所以表示甲烷燃烧热的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-890.3 kJ·mol-1,故选B。 归纳总结　判断热化学方程式正误的“五看” 一看状态:看各物质的聚集状态是否正确; 二看符号:看ΔH的“+”“-”是否正确; 三看单位:看反应热的单位是否为kJ/mol或kJ·mol-1; 四看数值:看反应热数值与化学计量数是否相对应; 五看概念:看考查的是燃烧热还是中和反应的反应热的热化学方程式。 7.二氧化硫的催化氧化是工业制硫酸的关键一步:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)　ΔH=-196.6 kJ·mol-1,反应过程中的能量变化如图所示。下列有关二氧化硫催化氧化反应的说法正确的是(　　)　　　　　 A.图中A表示2 mol SO2(g)的能量,C表示2 mol SO3(g)的能量 B.充入过量O2、增大压强或降低温度,都能提高SO2的平衡转化率 C.使用催化剂能改变Ea的大小,从而改变该反应的反应热 D.2SO3(g) 2SO2(g)+O2(g)的活化能为196.6 kJ·mol-1 答案　B　该反应是放热反应,题图中A表示反应物的总能量,即表示2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)的总能量,A错误;充入过量O2、增大压强或降低温度,均能使平衡正向移动,都能提高SO2的平衡转化率,B正确;使用催化剂可改变Ea的大小,但始态、终态不改变,反应热不变,C错误;ΔH=正反应的活化能-逆反应的活化能=-196.6 kJ·mol-1,则逆反应的活化能不是196.6 kJ·mol-1,D错误。 知识归纳　计算ΔH的两个公式:ΔH=反应物总键能-生成物总键能,ΔH=正反应的活化能-逆反应的活化能。 8.我国提出了2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的“双碳”目标。二氧化碳催化加氢合成CH3OH是一种实现“双碳”目标的有效方法,其主要反应的热化学方程式如下: 反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH=-49.0 kJ·mol-1 反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH=+41.0 kJ·mol-1 下列说法正确的是(　　) A.1个固态CO2晶胞(如图)中含14个CO2分子 B.反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)　ΔH=+90.0 kJ·mol-1 C.用E表示键能,反应Ⅰ的ΔH=3E(C—H)+E(C—O)+3E(O—H)-2E(C O)-3E(H—H) D.CH3OH能与水互溶,主要原因是CH3OH与H2O形成分子间氢键 答案　D　利用均摊法计算,根据晶胞图可知,1个固态CO2晶胞中含有的CO2分子数为8×18+6×12=4,A错误;根据盖斯定律,反应Ⅰ-反应Ⅱ得CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)　ΔH=[(-49.0)-(+41.0)] kJ·mol-1=-90.0 kJ·mol-1,B错误;ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和=2E(C O)+3E(H—H)-3E(C—H)-E(C—O)-3E(O—H),C错误;CH3OH与水互溶,主要原因是CH3OH与H2O能形成分子间氢键,D正确。 9.海带可用于提取碘,I-易被氧化为I2,如2Fe3++2I- 2Fe2++I2;I2与H2发生反应:H2(g)+I2(g) 2HI(g)　ΔH1<0。下列有关反应H2(g)+I2(g) 2HI(g)的说法正确的是(　　) A.2E(H—I)-E(H—H)-E(I—I)<0(E表示键能) B.体系中c(H2)∶c(I2)∶c(HI)=1∶1∶2,说明该反应达到平衡状态 C.增大压强,正、逆反应速率均不变,化学平衡不移动 D.反应H2(g)+I2(s) 2HI(g)的ΔH2>ΔH1 答案　D　ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能,则反应H2(g)+I2(g) 2HI(g)　ΔH1=E(H—H)+E(I—I)-2E(H—I)<0,A错误;未知起始反应物的量,则c(H2)∶c(I2)∶c(HI)=1∶1∶2不能说明该反应达到平衡状态,B错误;增大压强,正、逆反应速率均增大,由于反应前后气体分子数相等,则化学平衡不移动,C错误;物质从固态转化为气态吸收热量,由盖斯定律可得,I2(s) I2(g)　ΔH=ΔH2-ΔH1>0,则ΔH2>ΔH1,D正确。 10.通过以下反应均可获取H2。下列有关说法不正确的是(　　) ①太阳光催化分解水制氢:2H2O(l) 2H2(g)+O2(g)　ΔH1=+571.6 kJ·mol-1 ②焦炭与水反应制氢:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)　ΔH2=+131.3 kJ·mol-1 ③甲烷与水反应制氢:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　ΔH3=+206.1 kJ·mol-1 A.H2的燃烧热为285.8 kJ·mol-1 B.反应②中E(反应物键能总和)>E(生成物键能总和) C.反应C(s)+2H2(g) CH4(g)的ΔH=+74.8 kJ·mol-1 D.2H2O(g) 2H2(g)+O2(g)　ΔH<+571.6 kJ·mol-1 答案　C　由反应①可得:H2(g)+1/2O2(g) H2O(l)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1,则H2的燃烧热为285.8 kJ·mol-1,A正确;反应②中ΔH2=E(反应物键能总和)-E(生成物键能总和)=+131.3 kJ·mol-1>0,则E(反应物键能总和)>E(生成物键能总和),B正确;利用盖斯定律,将反应②-③得反应C(s)+2H2(g) CH4(g),ΔH=(+131.3 kJ·mol-1)-(+206.1 kJ·mol-1)=-74.8 kJ·mol-1,C不正确;因为2H2O(l) 2H2(g)+O2(g)　ΔH1=+571.6 kJ·mol-1,而2H2O(g) 2H2O(l)　ΔH<0,所以2H2O(g) 2H2(g)+O2(g)　ΔH<+571.6 kJ·mol-1,D正确。 11.CO2催化加氢制甲醇有利于减少CO2的排放,实现“碳达峰”,其反应可表示为CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH=-49 kJ·mol-1。CO2催化加氢制甲醇的反应通过如下步骤来实现: ①CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH1=41 kJ·mol-1 ②CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)　ΔH2 反应过程中各物质的相对能量变化情况如图所示。下列说法不正确的是(　　) A.步骤①反应的ΔS>0 B.步骤②反应的ΔH2=-90 kJ·mol-1 C.CO2催化加氢制甲醇的总反应速率由步骤②决定 D.升高温度,各步骤的正、逆反应速率均增大 答案　C　步骤①反应能自发进行,即ΔG=ΔH-TΔS<0,又ΔH1>0,故ΔS>0,A正确;步骤②反应的ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量=(-49 kJ·mol-1)-41 kJ·mol-1=-90 kJ·mol-1,B正确;步骤①的活化能大于步骤②,即步骤①的反应速率较慢,是总反应的决速步骤,C错误;升高温度,各步骤的反应物和生成物的活化分子百分数均增大,各步骤的正、逆反应速率均增大,D正确。 12.某种制备H2O2的反应机理如图。下列说法正确的是(　　) A.反应①中有非极性键的断裂和形成 B.该过程中Pd的化合价有0、+2和+4三种 C.①、②、③均为氧化还原反应 D.[PdCl4]2-能降低反应的活化能 答案　D　A项,反应①中有非极性键(H—H键)的断裂和极性键(H—Cl键)的形成,错误;B项,该过程中Pd的化合价有0和+2两种,错误;C项,③不是氧化还原反应,错误;D项,[PdCl4]2-作催化剂,能降低反应的活化能,正确。 13.一定条件下,丙烯(CH2 CHCH3)和HBr发生的两个可逆反应的能量变化如图所示,已知第Ⅱ阶段中两个可逆反应最终均达到平衡状态。下列说法正确的是(　　) A.稳定性:1-溴丙烷>2-溴丙烷 B.平衡后产物的质量:1-溴丙烷<2-溴丙烷 C.平衡后降低温度,2-溴丙烷的产率降低 D.第Ⅱ阶段的速率决定着生成1-溴丙烷反应的速率快慢 答案　B　A项,由题图可知,1-溴丙烷具有的能量高于2-溴丙烷,能量越高,物质越不稳定,故稳定性:1-溴丙烷<2-溴丙烷,错误;B项,由题图可知,生成1-溴丙烷的活化能大于生成2-溴丙烷的活化能,活化能越大,反应越难进行,故平衡后产物的质量:1-溴丙烷<2-溴丙烷,正确;C项,由题图可知,生成2-溴丙烷的反应是放热反应,则平衡后降低温度,平衡正向移动,2-溴丙烷的产率升高,错误;D项,由题图可知,生成1-溴丙烷的第Ⅰ阶段的活化能高于第Ⅱ阶段,活化能越大,反应速率越慢,慢反应决定总反应速率,所以第Ⅰ阶段的速率决定着生成1-溴丙烷反应的速率快慢,错误。 14.研究表明:MgO基催化剂广泛应用于CH4的转化过程,如图是我国科研工作者研究MgO与CH4作用最终生成Mg与CH3OH的物质相对能量—反应进程曲线。下列说法不正确的是(　　) A.反应中甲烷被氧化 B.中间体OMgCH4比MgOCH4更稳定 C.该反应的速率控制步骤对应的活化能是29.5 kJ/mol D.MgOCH4转化为MgCH3OH的焓变为-145.1 kJ/mol 答案　C　A项,由题图可知,总反应为MgO+CH4 Mg+CH3OH,MgO中Mg元素化合价降低被还原,作氧化剂;CH4中C元素化合价升高被氧化,作还原剂,正确。B项,由题图可知,中间体OMgCH4的能量比MgOCH4的低,能量越低,物质越稳定,所以中间体OMgCH4比MgOCH4更稳定,正确。C项,活化能越大,反应速率越慢,慢反应决定总反应速率,由题图可知,该反应过程中活化能最大的步骤是HOMgCH3到过渡态2,故该反应的速率控制步骤对应的活化能为(-21.3 kJ/mol)-(-321.1 kJ/mol)=299.8 kJ/mol,错误。D项,由题图可知,MgOCH4转化为MgCH3OH的焓变为(-149.4 kJ/mol)-(-4.3 kJ/mol)=-145.1 kJ/mol,正确。 15.N2O和CO是环境污染性气体,可在Pt2O+表面转化为无害气体,有关化学反应的物质变化过程及能量变化过程分别如图甲、乙所示。下列说法不正确的是　(　　) 甲 乙 A.总反应为N2O(g)+CO(g) CO2(g)+N2(g)　ΔH=ΔH1+ΔH2 B.为了实现转化,需不断向反应器中补充Pt2O+和Pt2O2+ C.该反应正反应的活化能小于逆反应的活化能 D.总反应的ΔH=-226 kJ·mol-1 答案　B　A项,根据题意和图甲可知,N2O和CO转化为N2和CO2,再结合盖斯定律写出总反应的热化学方程式为N2O(g)+CO(g) CO2(g)+N2(g)　ΔH=ΔH1+ΔH2,正确;B项,根据题意和图甲可知Pt2O+为催化剂,Pt2O2+为中间产物,均可以循环使用,不需要补充,错误;C项,根据图乙可知,该反应正反应的活化能(Ea)小于逆反应的活化能(Eb),正确;D项,根据图乙可计算出总反应的ΔH=134 kJ·mol-1-360 kJ·mol-1=-226 kJ·mol-1,正确。 16.NH3催化还原NO是重要的烟气脱硝技术,其反应过程与能量关系如图1所示;有氧条件下,Fe3+催化NH3还原NO的反应历程如图2所示。下列说法正确的是(　　) 图1 图2 A.图1所示热化学方程式为4NH3(g)+6NO(g) 5N2(g)+6H2O(g)　ΔH=(b-a)kJ·mol-1 B.图2所示催化脱硝过程中既有极性共价键的断裂和形成,也有非极性共价键的断裂和形成 C.图2所示反应①中氧化剂与还原剂物质的量之比为2∶1 D.脱硝过程中使用催化剂的目的是改变反应的焓变 答案　B　ΔH=正反应活化能-逆反应活化能=(a-b)kJ·mol-1,A错误;题图2反应历程中断裂N—H键、键、键,形成键、H—O键,非极性共价键为键、键,B正确;反应①的化学方程式为NH3+Fe3+ Fe2++NH2+H+,还原剂为NH3,氧化剂为Fe3+,则氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶1,C错误;催化剂不能改变反应的焓变,D错误。 17.二维锑片(Sb)是一种新型的CO2电化学还原催化剂。酸性条件下人工固碳装置中CO2气体在Sb表面发生三种催化竞争反应,其反应历程如图所示(*表示吸附态中间体)。下列说法不正确的是(　　) A.生成HCOOH吸收的能量最多 B.使用Sb改变了反应的路径 C.Sb电极表面生成CO的反应为*CO2+2e-+H2O CO+2OH- D.Sb对三种催化竞争反应的选择效果为HCOOH>H2>CO 答案　C　A项,由题图可知,生成的三种产物中HCOOH的能量最大,故生成HCOOH吸收的能量最多,正确;B项,由题图可知,使用催化剂Sb改变了反应的路径,正确;C项,反应条件为酸性,不能生成OH-,错误;D项,活化能越小,反应越容易进行,生成HCOOH的活化能最小,生成CO的活化能最大,生成H2的活化能居中,正确。 18.硝酸盐污染已成为一个日益严重的环境问题。甲酸(HCOOH)在纳米级Pd表面分解为活性H2和CO2,再经下列历程实现NO3−的催化还原,进而减少污染。已知Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)表示Fe3O4中二价铁和三价铁。下列说法错误的是(　　) A.Fe3O4参与了该循环历程 B.HCOOH分解时,碳氢键和氧氢键发生了断裂 C.H2在反应历程中生成的H+起到调节体系pH的作用 D.在整个历程中,1 mol H2可还原1 mol NO3− 答案　D　Fe3O4参与了该循环历程,因为铁元素有价态的变化,A正确;HCOOH分解时,碳氢键和氧氢键发生了断裂,而后形成了碳氧双键和氢氢单键,B正确;NO3−、NO2−在氧化Fe(Ⅱ)的过程中需要消耗H+,pH降低,而H2还原Fe(Ⅲ)过程中生成H+,故生成的H+起到调节体系pH的作用,C正确;1 mol H2失去2 mol电子生成2 mol H+,1 mol NO3−转化为N2需要得到5 mol电子,D错误。 19.已知:白磷、P4O6的分子结构如图所示。P—P、OO、P—O键的键能分别为200 kJ·mol-1、498 kJ·mol-1、351 kJ·mol-1。 则反应P4(g)+3O2(g) P4O6(g)的ΔH为　　(　　) A.-1 518 kJ·mol-1 B.+1 518 kJ·mol-1 C.-1 918 kJ·mol-1 D.+1 918 kJ·mol-1 答案　A　由题图可知,1个白磷分子中有6个P—P键,1个P4O6分子中有12个P—O键。根据ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能,得P4(g)+3O2(g) P4O6(g)　ΔH=(200×6+498×3-351×12) kJ·mol-1=-1 518 kJ·mol-1,故选A。 20.1 mol 常见金属M和卤素单质反应的焓变ΔH(单位: kJ·mol-1)示意图如下,反应物和生成物均为常温时的稳定状态。下列说法错误的是(　　) A.MBr2与Cl2反应的ΔH<0 B.由MCl2(s)分解制得M(s)的反应是吸热反应 C.化合物的热稳定性顺序:MI2>MBr2>MCl2>MF2 D.MF2(s)+Br2(l) MBr2(s)+F2(g)　ΔH=+600 kJ·mol-1 答案　C　由题给示意图可写出热化学方程式:①M(s)+Cl2(g) MCl2(s)　ΔH 1=-641.3 kJ·mol-1,②M(s)+Br2(l) MBr2(s)　ΔH 2=-524 kJ·mol-1,③M(s)+F2(g) MF2(s)　ΔH3=-1 124 kJ·mol-1,由盖斯定律,①-②可得MBr2(s)+Cl2(g) MCl2(s)+Br2(l)　ΔH =ΔH 1-ΔH2=-117.3 kJ·mol-1,②-③可得MF2(s)+Br2(l) MBr2(s)+F2(g)　ΔH =ΔH2-ΔH3=+600 kJ·mol-1,故A、D正确;M(s)和Cl2(g)反应生成MCl2(s)的反应为放热反应,则MCl2(s)分解制得M(s)的反应是吸热反应,故B正确;能量越低物质越稳定,故题述化合物的热稳定性顺序为MF2>MCl2>MBr2>MI2,故C错误。 21.MnO2催化除去HCHO的机理如图所示。下列说法正确的是(　　) A.MnO2降低了反应的焓变 B.反应②中断裂碳氧双键 C.反应①~④均是氧化还原反应 D.上述机理的总反应为HCHO+O2 CO2+H2O 答案　D　由题干可知,MnO2作催化剂,催化剂能降低反应的活化能,但不改变反应的焓变,A错误;由题图可知,反应②为·OH+HCHO H2O+·CHO,过程中碳氧双键没有断裂,B错误;反应④为HCO3−+H+ CO2↑+H2O,没有元素化合价发生变化,不是氧化还原反应,C错误;由题图可知,该反应的机理是在MnO2的催化作用下,O2和HCHO反应生成CO2和H2O,D正确。 22.科学工作者结合实验与计算机模拟结果,研究了在Pt/SiO2催化剂表面上CO2与H2的反应历程,前三步历程如图所示,其中吸附在Pt/SiO2催化剂表面上的物种用“·”标注,Ts表示过渡态。 下列有关叙述正确的是(　　) A.前三步的总反应的ΔH<0 B.·HOCO转化为·CO和·OH为吸热过程 C.催化剂通过参与化学反应,降低反应的活化能,提高反应物的转化率 D.历程中活化能(能垒)最小的反应方程式为·CO+·OH+·H+3H2(g) ·CO+3H2(g)+H2O(g) 答案　AD　分析题图可知,前三步的总反应中反应物总能量大于生成物总能量,故前三步的总反应为放热反应,ΔH<0,A正确;由题图可知,·HOCO转化为·CO和·OH为放热过程,B错误;催化剂只能改变反应速率,对转化率无影响,C错误;由题图可知,最后一步反应的活化能最小,D正确。 23.研究CH3I与氯自由基(用Cl*表示)的反应有助于保护臭氧层。已知CH3I与Cl*反应有4条可能的反应路径,如图所示。图中TS表示过渡态,IM表示中间体。下列说法中错误的是(　　) A.相同条件下,路径①的反应速率最慢 B.路径④属于放热反应 C.路径②是基元反应 D.过渡态中最稳定的是TS1,产物最稳定的是路径④的 答案　CD　分析题图可知,相同条件下,路径①的活化能最大,反应速率最慢,A正确;路径④的生成物总能量小于反应物总能量,是放热反应,B正确;基元反应是指反应物经一步反应直接转化为产物的反应,路径②中存在中间产物,C错误;过渡态中TS1的能量最高,稳定性最差,D错误。 24.科研工作者通过计算机模拟和数学计算,设计出三条在含[Pt—O]结构的化合物中插入CO的反应路径,其相对能量变化如图所示,下列说法正确的是(　　) A.反应Ⅱ中,活化能最大的能垒为39.7 kJ/mol B.根据图像分析,该历程应按照路径Ⅲ进行 C.在该反应中,CO是反应的催化剂 D.该反应为吸热反应 答案　A　分析题图可知,反应Ⅱ活化能最大的能垒为37.8 kJ/mol-(-1.9 kJ/mol )=39.7 kJ/mol,A正确;分析题图可知,路径Ⅰ的中间反应少,决速步的活化能最小,所以反应速率最快,故历程应按照路径Ⅰ进行,B错误;CO是该反应的反应物,C错误;题图中反应物的总能量高于生成物的总能量,为放热反应,D错误。 25.研究CO2加氢制CH4对资源综合利用有重要意义。相关的主要化学反应如下: Ⅰ.CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)　ΔH1<0 Ⅱ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH2 Ⅲ.2CO(g)+2H2(g) CO2(g)+CH4(g)　ΔH3=-247.1 kJ·mol-1 回答下列问题: 在一定温度和压强条件下,由最稳定单质生成1 mol某物质的焓变叫做该物质的标准摩尔生成焓(ΔfHmө,如表为298 K时几种物质的标准摩尔生成焓。则反应Ⅱ的焓变ΔH2=　　kJ·mol-1。  物质 H2(g) O2(g) CO(g) CO2(g) H2O(g) ΔfHmө (kJ·mol-1) 0 0 -110.5 -393.5 -241.8 答案　+41.2 解析根据题干中所给标准摩尔生成焓的定义,可得:H2(g)+12O2(g) H2O(g)　ΔH4=-241.8 kJ·mol-1;C(s)+O2(g) CO2(g)　ΔH5=-393.5 kJ·mol-1;C(s)+12O2(g) CO(g)　ΔH6=-110.5 kJ·mol-1;根据盖斯定律,反应Ⅱ的焓变ΔH2=ΔH4-ΔH5+ΔH6=(-241.8+393.5-110.5)kJ·mol-1=+41.2 kJ·mol-1。 8.以CH4、CO2为原料制备合成气(CO、H2),发生的反应如下: 主反应a:CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)　ΔH1=+373.9 kJ·mol-1 副反应b:CH4(g) C(s)+2H2(g)　ΔH2=+74.8 kJ·mol-1 副反应c:CO2(g)+H2(g) H2O(g)+CO(g)　ΔH3 已知:主反应选择性指发生主反应所消耗的CH4在全部所消耗的CH4中占有的比例。 回答下列问题: (1)CH4和H2的燃烧热分别为763.7 kJ·mol-1、285.8 kJ·mol-1,则CO的燃烧热为　　　　kJ·mol-1。  (2)在同一固相催化剂和5×105 Pa下,研究不同温度,投料比n(CH4)/n(CO2)对CH4平衡转化率及H2O(g)体积分数的影响,数据如图所示。 副反应c的ΔH3　　　　0(填“大于”“等于”或“小于”)。  答案　(1)283　(2)大于 解析(1)根据CH4和H2的燃烧热分别为763.7 kJ·mol-1、285.8 kJ·mol-1,可得: 反应Ⅰ:CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-763.7 kJ·mol-1, 反应 Ⅱ :H2(g)+12O2(g) H2O(l)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1, 根据盖斯定律,反应Ⅰ-主反应a-2×反应Ⅱ得:2CO(g)+O2(g) 2CO2(g)　ΔH=(-763.7 kJ·mol-1)-373.9 kJ·mol-1-2×(-285.8 kJ·mol-1)=-566 kJ·mol-1,则CO的燃烧热为283 kJ·mol-1。 (2) 主反应a和副反应b均为吸热反应,即升高温度平衡正向移动,甲烷的平衡转化率增大,根据图示甲烷的平衡转化率与温度的关系可知,T1>T2,而投料比相同时,T1时H2O(g)的体积分数高于T2时的,说明升高温度,副反应c的平衡正向移动,即正反应是吸热反应,故副反应c的ΔH3>0。 26.当今中国积极推进绿色低碳发展,力争在2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。因此,研发CO2利用技术,降低空气中CO2含量成为研究热点。工业上常用CO2和H2为原料合成甲醇(CH3OH),过程中发生如下两个反应: 反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1=-51 kJ·mol-1　 反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH2=+41 kJ·mol-1 ①一定条件下,一氧化碳加氢生成甲醇的热化学方程式为CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)　ΔH=　　　　kJ·mol-1。  ②若反应Ⅱ的逆反应活化能Ea(逆)为120 kJ·mol-1,则该反应的Ea(正)活化能为　　　　kJ·mol-1。  答案　①-92　②161 解析　①根据盖斯定律,ΔH=ΔH1-ΔH2=(-51 kJ·mol-1)-(+41 kJ·mol-1)=-92 kJ·mol-1。 ②ΔH=Ea(正)-Ea(逆),故Ea(正)=ΔH2+Ea(逆)=161 kJ·mol-1。 27.N2O是《联合国气候变化框架公约》所列六种温室气体之一。目前,直接催化分解法是消除N2O的主要方法,该过程中发生的反应如下: ⅰ.2N2O(g) 2N2(g)+O2(g)　ΔH1 ⅱ.2N2O(g) N2(g)+2NO(g)　ΔH2 ⅲ.4N2O(g) 3N2(g)+2NO2(g)　ΔH3 回答下列问题: (1)根据盖斯定律,反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的ΔH=　　　　　　(写出代数式即可)。  (2)已知反应ⅰ在任意温度下均能自发进行,则反应ⅰ为　　　(填“吸热”或“放热”)反应。  (3)反应ⅰ的势能曲线示意图如下(…表示吸附作用,A表示催化剂,TS表示过渡态分子): ①过程Ⅲ中最大势能垒(活化能)为　　　　　kcal·mol-1。  ②下列有关反应ⅰ的说法不正确的是　　(填标号)。  A.过程Ⅰ中有极性键断裂 B.过程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中都有N2生成 C.该反应中只有两种物质能够吸附N2O分子 D.中间体A—O2可释放O2,也可吸附N2O分子 答案　(1)ΔH3-ΔH1-ΔH2　(2)放热 (3)①82.17　②C 解析　(1)根据盖斯定律,反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)可由反应ⅲ-反应ⅰ-反应ⅱ得到,因此ΔH=ΔH3-ΔH1-ΔH2。 (2)已知反应ⅰ在任意温度下均能自发进行,且反应ⅰ是气体分子数增大的反应,即熵增的反应,ΔS>0,根据ΔG=ΔH-TΔS,要使任意温度下均有ΔG<0,则应有ΔH<0,即反应ⅰ为放热反应。 (3)①由题图可知过程Ⅲ中最大势能垒(活化能)为37.49 kcal·mol-1-(-44.68 kcal·mol-1)=82.17 kcal·mol-1。②由题图可知,过程Ⅰ中N2O转化为N2,氮氧极性共价键断裂,A正确;由题图可知,过程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中都有N2生成,B正确;A、A—O、A—O2都能吸附N2O分子,C错误;由题图可知,A—O2可释放O2,也可吸附N2O分子,D正确。 28.乙烯的产量是衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志。羟基氮化硼可高效催化乙烷氧化脱氢制乙烯。 主反应:2C2H6(g)+O2(g) 2C2H4(g)+2H2O(g)　ΔH1 副反应:C2H4(g) C2H2(g)+H2(g)　ΔH2=+174.3 kJ·mol-1 (1)C2H6的燃烧热ΔH3=-1 560 kJ·mol-1,C2H4的燃烧热ΔH4=-1 411 kJ·mol-1,H2O(g) H2O(l)　ΔH5=-44 kJ·mol-1,则ΔH1=　　　　　　　。  (2)主反应的部分反应历程如下图所示(图中IS表示起始态,TS表示过渡态,FS表示终态)。这一部分反应中慢反应的活化能E正=　　eV。  答案　(1)-210 kJ·mol-1　(2)2.06 解析　(1)由题给信息可得①C2H6(g)+72O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l)　ΔH3=-1 560 kJ·mol-1、②C2H4(g)+3O2(g) 2CO2(g)+2H2O(l)　ΔH4=-1 411 kJ·mol-1、③H2O(g) H2O(l)　ΔH5=-44 kJ·mol-1,由①×2-②×2-③×2即可得到2C2H6(g)+O2(g) 2C2H4(g)+2H2O(g)　ΔH1=(-1 560 kJ·mol-1)×2-(-1 411 kJ·mol-1)×2-(-44 kJ·mol-1)×2=-210 kJ·mol-1。 (3) 化学反应速率由慢反应决定,慢反应的活化能最大,由题图可知,这一部分反应中慢反应的活化能E正=2.06 eV-0 eV=2.06 eV。 29.含氮化合物(NOx、NO3−等)是主要的污染物之一,消除含氮化合物的污染备受关注。 (3)某种含二价铜微粒[CuⅡ(NH3)2]2+的催化剂可用于汽车尾气脱氮。催化机理如图1,反应历程如图2。 图1 图2 ①Cu的基态核外电子排布式为　　　　　　,基态Cu+比Cu2+稳定的原因是　　　　　　　　　　　　　　,从化学键的角度解释[CuⅡ(NH3)2]2+能结合NH3的原因:　　　　　　　　　　　　　　　　。  ②该脱氮过程的总反应方程式为　　　　　　　　　　　　　　。该反应历程的决速步骤是　　　。(填选项)  a.状态①→状态②