高考化学真题和模拟题分类汇编专题09化学能与热能含解析

专题09化学能与热能

2021年化学高考题

一、单项选择题

1.（2021•山东高考真题）⑶标记的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中发生水解，局部反响历程可

表示为：

kI

+0H'H；CC---OCH,、.」|+CH：Q

H5C—C—OCHSIH3C—C—OH

OH

,80~180H

能量变化如下列图。HC——1——OCH-——1HC——C——OCH、为快速平衡，以下

‘CL''I'

说法正确的选项是

A.反响II、m为决速步

B.反响结束后，溶液中存在"0万

C.反响结束后，溶液中存在ClV'OH

D.反响I与反响IV活化能的差值等于图示总反响的婚变

【答案】B

【解析】

A.一般来说，反响的活化能越高，反响速率越慢，由图可知，反响I和反响IV的活化能较

高，因此反响的决速步为反响I、IV,故A错误；

18O-180H

B.反响I为加成反响，而——OCHj为快速平衡，反响

后者能生成“H,

因此反响结束后，溶液中存在“0H,故B正确;

C.反响HI的成键和断键方式为H、C）因此反响

结束后溶液中不会存在C”曲，故C错误;

D.该总反响对应反响物的总能量高于生成物总能量，总反响为放热反响，因此

l«0»8O

和CHQ的总能量与和0H的总能量之差等于图示

H3C—C—OHH3c—C—OCH3

总反响的焰变，故D错误；

综上所述，正确的选项是B项，故答案为B。

2.（2021•浙江）相同温度和压强下，关于反响的AH,以下判断正确的选项是

A.AH1>0,AH>0B.

2AH3=AHI+AH2

C.AH1>AH2,AH3>AH2D.AH2=AH3+AH4

【答案】c

【分析】

一般的烯烽与氢气发生的加成反响为放热反响，但是，由于苯环结构的特殊性决定了苯环结

构的稳定性，苯与氢气发生加成反响生成1,3-环己二烯时，破坏了苯环结构的稳定性，因此

该反响为吸热反响。

【解析】

A.环己烯、1,3-环己二烯分别与氢气发生的加成反响均为放热反响，因此，AH|V0,AH2Vo,

A不正确；

B.苯分子中没有碳碳双键，其中的碳碳键是介于单键和双键之间的特殊的共价键，因此，其

与氢气完全加成的反响热不等于环己烯、1，3-环己二烯分别与氢气发生的加成反响的反响热

之和，即AH3HAH1+AH2,B不正确;

C.环己烯、1,3-环己二烯分别与氢气发生的加成反响均为放反响，△、<（）,,由于

Imol1,3-环己二烯与氢气完全加成后消耗的氢气是等量环己烯的2倍，故其放出的热量更

多，其AH】>AH2；苯与氢气发生加成反响生成1,3-环己二烯的反响为吸热反响（八1<4>0）,

根据盖斯定律可知，苯与氢气完全加成的反响热AH3=AH4+AH2,因此AH3>AH,,C正确;

D.根据盖斯定律可知，苯与氢气完全加成的反响热,因此八乩,

D不正确。

综上所述，此题选C。

3.（2021♦广东高考真题）"天问一号”着陆火星，“嫦娥五号”采回月壤。腾飞中国离不

开化学，长征系列运载火箭使用的燃料有液氢和煤油等化学品。以下有关说法正确的选项是

A.煤油是可再生能源

B.H2燃烧过程中热能转化为化学能

C.火星陨石中的2°Ne质量数为20

D.月壤中的3He与地球上的3H互为同位素

【答案】C

【解析】

A.煤油来源于石油，属于不可再生能源，故A错误；

B.氢气的燃烧过程放出热量，将化学能变为热能，故B错误；

C.元素符号左上角数字为质量数，所以火星陨石中的20Ne质量数为20,故C正确；

D.同位素须为同种元素，3He和3H的质子数不同，不可能为同位素关系，故D错误；

应选C。

4.（2021•河北高考真题）以下操作标准且能到达实验目的的是

A.图甲测定醋酸浓度B.图乙测定中和热

C.图丙稀释浓硫酸D.图丁萃取别离碘水中的碘

【答案】A

【解析】

A.氢氧化钠溶液呈碱性，因此需装于碱式滴定管，氢氧化钠溶液与醋酸溶液恰好完全反响后

生成的醋酸钠溶液呈碱性，因此滴定过程中选择酚酸作指示剂，当溶液由无色变为淡红色时,

到达滴定终点，故A选；

B.测定中和热实验中温度计用于测定溶液温度，因此不能与烧杯内壁接触，并且大烧杯内空

隙需用硬纸板填充，防止热量散失，故B不选；

C.容量瓶为定容仪器，不能用于稀释操作，故C不选；

D.分液过程中长颈漏斗下方放液端的长斜面需紧贴烧杯内壁，防止液体留下时飞溅，故D不

选;

综上所述，操作标准且能到达实验目的的是A项，故答案为A。

5.（2021•浙江高考真题）共价键的键能与热化学方程式信息如下表:

共价键H-HH-0

键能/（『moL）436463

1

热化学方程式2H2(g)+02(g)=2H20(g)A层-482kJ•moE

那么2O(g)=Oz(g)的△〃为

A.428kJ•moF'B.-428kJ•mol-1C.498kJ•mol'1D.-498kJ•mol-1

【答案】D

【分析】

根据A盾反响物的键能总和-生成物的键能总和计算。

【解析】

反响的A/A2(IHI)+(0-0)-4(11-0)；-482kJ/mo1=2X436kJ/mol+(0-0)-4X463kJ/moL解得0-0

键的键能为498kJ/mol,2个氧原子结合生成氧气的过程需要释放能量，因此20（g）=0z（g）的

△代-498kJ/mo1。

6.(2021•浙江高考真题)在298.15K、100kPa条件下，N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)AH=-92.4

111

kJ*moK,N2(g)、Mg)和NlUg)的比热容分别为29.1、28.9和35.6J•K•moF.一定压

强下，1mol反响中，反响物［岫（g）+3Hz（g）］、生成物［2NH3（g）l的能量随温度T的变化示意

能最

B.

【答案】B

【解析】

该反响为放热反响，反响物的总能量大于生成物的总能量，根据题目中给出的反响物与生成

物的比热容可知，升高温度反响物能量升高较快，反响结束后反响放出的热量也会增大，比

较4个图像B符合题意，故答案选B。

二、原理综合题

7.（2021•湖南高考真题）氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且平安、易储

运，可通过下面两种方法由氨气得到氢气。

方法I：氨热分解法制氢气

相关化学键的键能数据

化学键NsNH-HN-H

键能E/（kJ・mo「）946436.0390.8

一定温度下，利用催化剂将N&分解为N?和H?。答复以下问题:

⑴反响2NH3（g）=N2（g）+3H2（g）AH=kJ.mol-1;

（2）该反响的AS=198.9J•mol」.Ki，在以下哪些温度下反响能自发进行？（填标

号）

A.25℃B.125℃C.225℃D.325℃

（3）某兴趣小组对该反响进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下，将O.lmolNHj通

入3L的密闭容器中进行反响（此时容渊内总压为200kPa）,各物质的分压随时间的变化曲线如

下列图。

①假设保持容器体积不变，：时反响到达平衡，用H2的浓度变化表示0〜4时间内的反响速

率V(H2)=mol-L-'-mini(用含乙的代数式表示)

②G时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变，图中能正确表示压缩后N2分压变化趋

势的曲线是(用图中a、b、c、d表示)，理由是；

③在该温度下，反响的标准平衡常数K®=。(：分压=总压X该组分物质的量分数，

\g/、力

PG.PH

00

科丁反则尸DW切一g5吕尸“皿切，八=7[PV，其中P&=lOOkPa,P、

G

㈣倒

"H、PD、PE为各组分的平衡分压)。

方法n：氨电解法制氢气

利用电解原理，将氨转化为高纯氢气，其装置如下列图。

(4)电解过程中OH的移动方向为(填“从左往右”或"从右往左”)；

(5)阳极的电极反响式为。

KOH溶液KOH溶液

0.02

【答案】+90.8CD——b开始体积减半，N2分压变为原来的2倍，随后由于加压

£

平衡逆向移动，N2分压比原来2倍要小0.48从右往左2NH「6e+60H=此+6比0

【解析】

(1)根据反响热=反响物的总键能-生成物的总键能，2NH3(g)^N2(g)+3H2(g),

❖//=390.8kJ-mo1'x3x2-(946kJ-mo1''+436.OkJ-moI_1x3)=+90.SkJ-mol1,故答案为：

+90.8；

90.8xlO3J/mol

(2)假设反响自发进行，那么需❷卅T♦5〈()，T>——I。2“一■—v=456.5K,即温度应

♦S198.9J/(mol-K)

高于(456.5-273)℃=183.5℃,CD符合，故答案为：CD；

(3)①设3时到达平衡，转化的NH：,的物质的量为2x,列出三段式：

根据同温同压下，混合气体的物质的量等于体积之比，-01-=~——，解得

0.1+2%120+120+40

0.02x3mol0.020.02

x=0.02mol,=------=——mol'L故答案为：——；

3Lxt.At.

②七时将容器体积压缩到原来的一半，开始N,分压变为原来的2倍，随后由于加压平衡逆向

移动，风分压比原来2倍要小，故b曲线符合，故答案为：b：开始体积减半，距分压变为原

来的2倍，随后由于加压平衡逆向移动，N2分压比原来2倍要小；

③由图可知，平衡时，NHs、凡、比的分压分别为120kPa、40kPa、120kPa,反响的标准平

衡常数长.=0'*"£)-=0.48,故答案为：0.48；

(4)由图可知，通NH,的一极氮元素化合价升高，发生氧化反响，为电解池的阳极，那么另一

电极为阴极，电解过程中0H移向阳极，那么从右往左移动，故答案为：从右往左；

⑸阳极阳失电子发生氧化反响生成必结合碱性条件，电极反响式为：2NH厂6e+60H=N2+6IL0,

故答案为：2NHj-6e+60H=用+6凡0。

2021年化学高考模拟题

一、单项选择题

1.(2021•九龙坡区•重庆市育才中学高三三模)工业合成三氧化硫的反响为2s0z(g)+

Oz(g)$叶2S0(g)AH=-198kJ-mor,反响过程可用以下列图模拟(一代表02分子，

T3

代表so2分子，\\\\\\\\代表催化剂)。以下说法不正确的选项是

A.过程n和过程m决定了整个反响进行的程度

B.过程n为吸热过程，过程m为放热过程

C.参加SOz和&各Imol,充分反响后放出的热量小于99KJ

D.催化剂可降低反响的活化能，使AH减小

【答案】D

【解析】

A.过程I是吸附放热过程，自发进行程度大，但过程n是共价键断裂的过程，过程iv是生

成物解吸过程，需要消耗能量，它们的活化能相对较大，决定了全部反响进行的程度，A正确;

B.由图可知，过程II化学键断裂，为吸热过程，过程III化学键形成，为放热过程，B正确;

C.反响2S0Kg)+()2(g)=2so3(g)△H=T98kJ/mol是可逆反响，所以ImolSO?和ImolO2反响时

消耗S0?的物质的量小于Imol,放热小于99kJ,C正确；

D.催化剂不能改变反响的始终态，不能改变反响物和生成物的内能，所以不能改变反响热，

D错误；

应选：D.

2.（2021•重庆市第H^一中学校高三二模）文献报道：在45℃、0.1MPa时，科学家以铁粉

为催化剂，通过球磨法合成氨。局部反响历程如下列图（吸附在催化剂外表的物种用*标注），

以下说法正确的选项是

A.由此历程可知：N*+3H*=NH*+2H*AH>0

B.铁粉改变了合成氨的反响历程和反响热

C.图示过程中有极性共价键的生成

D.用不同催化剂合成氨，反响历程均与上图相同

【答案】C

【解析】

A.AH与反响过程无关，取决于反响的起点和终点，由图知，反响物的总能量比生成物的总

能量高，为放热反响AH〈0,那么N*+3H*=NH*+2H*AH<0,A错误;

B.铁粉做催化剂，只改变反响历程，不改变始终态，即不能改变反响热，B错误；

C.过程中有N-H极性共价键的生成，C正确；

D.不同的催化剂，改变反响的历程不一样，D错误；

应选:Co

3.（2021•青海高三三模）上海交通大学仇毅翔等研究了不同含金化合物催化乙烯加氢［QH,（g）

+H2（g）=C2H6（g）△年amol-匚1的反响历程如以下列图所示：

以下说法正确的选项是

A.该反响为吸热反响B.a=-129.6

C.催化乙烯加氢效果较好的催化剂是AuFD.两种过渡态物质中较稳定的是过渡态1

【答案】B

【解析】

A.该反响生成物具有的能量低，为放热反响，故A错误；

B.由反响物、生成物的总能量可知a=-129.6kJ/mol-0=-129.6kJ/mol,a=-129.6,故B正确;

C.由图可知AuPF；对应的活化能小，那么催化效果好，故C错误；

D.过渡态1所处状态能量高于状态2,两种过渡态物质中较稳定的是过渡态2,故D错误；

应选B。

4.（2021•全国高三零模）科学家结合实验和计算机模拟结果，研究了在贵重金属催化剂外

表上的气态体系中，一个CO分子复原NO的能量变化与反响历程如下列图。以下说法错误

的选项是

A.该反响的热化学方程式为

2C0(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g)AH=Ed-EakJ-mol-'

B.决定整个反响速率快慢的步骤是①

C.反响过程中断裂与形成的化学键都包含b键和兀键

D.改变催化剂，不能使反响的焙变发生改变

【答案】A

【解析】

A.该过程表示一个CO分子复原NO的能量变化，热化学方程式对应的能量变化应该是

2moicO分子被复原的能量，故A错误；

B.活化能大速率慢，是决速步骤，①的活化能大于②，决定整个反响速率快慢的步骤是①，

故B正确；

C.反响物CO分子既含有。键和兀键，生成物N?和CO?含有b键和兀健，所以反响过程中断

裂与形成的化学键都包含b键和兀键，故C正确；

D.催化剂只能改变反响历程，不能改变焰变，故D正确；

故答案为A。

5.(2021-陕西宝鸡市•)2007年诺贝尔化学奖授予埃特尔以表彰其对于合成氨反响机理的

研究，氮气和氢气分子在催化剂外表的局部变化过程如下列图，以下说法不正确的选项是

A.升高温度不能提高一段时间内NH?的产率

B.图①一②过程吸热，图②一③过程放热

C.N?在反响过程中三键均发生断裂

D.反响过程中存在-NH-、-MH2等中间产物

【答案】A

【解析】

A.升高温度，化学反响速率加快，可以提高一段时间内NH3的产率，A错误；

B.图①一②过程表示断裂氮气分子的化学键，断键吸热，图②一③过程表示形成氮氢单键，

成键放热，B正确；

C.由图①一②可知，N2在反响过程中三键均发生断裂，C正确;

D.图③④说明反响过程中存在—NH-、-NH2等中间产物，D正确；

答案为：A。

6.（2021-安徽高三一模）马里奥•莫利纳等科学家通过研究揭示了大气中臭氧层被破坏的

机理，如下列图。以下说法错误是

A.CFCL是四面体结构

B.过程m中的0原子可能来自大气中O’或的解离

C.整个过程中，CFCh是分解的催化剂

D.紫外线辐射提供破坏化学键的能量

【答案】C

【分析】

过程I为：CFCI3^CI+CFCI2,过程n为:ci+o3^o2+cio,过程ni为：cio+o-o2+ci

【解析】

A.CH,是正四面体结构，CFCL就相当于用F将一个H原子替代了，用3个C1将一个3个H

原子替代了，虽然键长、键角有变化，但是还是四面体结构，A正确；

B.过程I为：CFCI3-*CI+CFCI2,过程n为:ci+o3fo#cio,过程m为：cio+o-o2+ci,故

过程HI中的0原子可能来自大气中或的解离B正确；

c.过程I为：CFCI3-CI+CFCI2,过程n为：ci+o：!-o2+cio,过程in为：cio+0-0*1,我

们发现CFCL,作为反响物被消耗，CFCk襁催化剂，C错误；

D.由图可知，紫外线辐射提供破坏了C-C1,断键需要吸收能量，D正确；

应选D。

7.（2021•浙江高三其他模拟）反响A+B-C分两步进行：反响①A+B-X,反响②XfC。反响

过程中能量变化如图，以下说法正确的选项是

A.该反响为放热反响，△年a-d

B.催化剂通过降低化学反响的婚变加快化学反响速率

C.升高温度，a、b、c、d的数值均会发生改变

D.该反响速率的快慢主要由反响②决定

【答案】C

【解析】

A.根据图示可知：反响物A和B的能量总和比生成物C的高，发生反响放出热量，故该反响

为放热反响，△年(a+c)-(d+b),A错误;

B.催化剂通过改变反响途径，降低反响的活化能来加快化学反响速率，但该反响的焰变不变,

B错误；

C.升高温度，物质的内能发生改变，故a、b、c、d的数值均会发生改变，C正确；

D.化学反响速率的快慢由反响速率慢的决定。反响的活化能越大，反响需消耗的能量就越高,

反响就越难发生。根据上述图示可知反响①的活化能较大，故该反响速率的快慢主要由反响

①决定，D错误；

故合理选项是C。

8.(2021•广西南宁市•南宁三中高三三模)为应对全球气候问题，中国政府承诺“2030年

碳达峰"、"2060年碳中和"。科学家使用络合物作催化剂，用多聚物来捕获二氧化碳，反

响可能的过程如下列图。以下表达错误的选项是

A.该反响假设得以推广将有利于碳中和

B.反响过程中只有极性键的断裂和形成

C.总反响方程式为CO2+3H2----™--->CH30H+H20

D.开发太阳能、风能等再生能源可降低CO?、CH,温室气体的碳排放

【答案】B

【解析】

A.碳中和指将通过植树造林、节能减排等方式，抵消自身产生的CO,等温室气体，实现相对

碳的‘'零排放"，故A正确；

B.第二、四步有％参与反响，存在非极性键的断裂，故B错误；

C.除去环上循环的物质和催化剂，总反响的反响物为CO2、瓦生成物为CHQH与HQ,故C正

确；

D.碳排放是指CO?、CH,等温室气体排放的简称，故D正确：

应选B。

9.(2021•长沙市明德中学高三三模)Ni可活化Cz4放出CH”其反响历程如以下列图所示：

以下关于活化历程的说法错误的选项是

A.此反响的决速步骤：中间体2f中间体3

B.只涉及极性键的断裂和生成

C.在此反响过程中Ni的成键数目发生变化

1

D.Ni(s)+C2H6(g)=NiCH2(s)+CH4(g)AJ^-6.57kJ•mol'

【答案】B

【解析】

A.中间体2-中间体3能量差值最大，该步反响的活化能最大，是化学反响的决定速率的步

骤，A正确；

B.反响过程涉及到C-C键断裂和C-H键形成，涉及到非极性键的断裂和极性键的形成，B错

误；

C.根据图示可知：在此反响过程中Ni的成键数目在不断发生变化，C正确；

D.Ni(s)+C2H6(g)=NiCH2(s)+CH.,(g)△/片E生成物-E反哨物=-6.57kj/mol-0kJ/mol=-6.57kj/mol,

D正确；

故合理选项是Bo

10.(2021•北京高三其他模拟)Deacon催化氧化法将HC1转化为C1?的反响为：

1

4HC1(g)+02(g)=2C12(g)+2H20(g)△层-116kJ•moU

研究发现CuCk(s)催化反响的过程如下：

1

反响i：CuCl2(s)=CuCl(s)+-Cl2(g)A〃=+83kJ•mol-

2

1

反响ii：CuCl(s)+-02(g)=Cu0(s)+-Cl2(g)△用=-20kJ•mol-

22

反响iii：...

以下表述不正确的选项是

A.反响i中反响物的总能量小于生成物的总能量

B.反响ii中,ImolCuCl(s)反响时转移2moie-

1

C.推断反响iii应为CuO(s)+2HCl(g)<UC12(S)+H20(g)A鸟=-242kJ•mol-

D.由反响过程可知催化剂参与反响，通过改变反响路径提高反响速率

【答案】C

【解析】

A.反响i为吸热反响，那么反响物的总能量小于生成物的总能量，A正确；

B.反响ii中,铜从+1升高到+2、氯从T升高到0,那么ImolCuCl(s)反响时失去2moie「，

氧气中氧从0降低到-2,那么,molO,得到2moie;B正确；

2

C.按盖斯定律,反响4凯1©+04)=256)+21120G)人於-116叱111。广减去2乂(反响i+反

响ii)可得：2CuO(s)+4HC1(g)=2CUC12(s)+2H,0(g)△用=-242kJ-mol那么CuO(s)+2HCl(g)=

1

CuCl2(s)+H20(g)A^=-121kJ-mol,C不正确；

D.由反响过程可知催化剂参与反响后重新生成，但催化剂改变反响路径、通过降低反响活化

能提高反响速率，D正确；

答案选C。

11.(2021•河南新乡市•新乡县一中高三其他模拟)CH3-CHXH-COOCH3有两种立体异构体

COOCH,COOCH3

J和J，由CH3CHO和Ph3P=CHCOOCH3反响制取这两种异构体的历程中能量变化

如图

：在立体结构中，实线表示该键在纸平面上，实楔形线表示该键在纸前方，虚线表示该键在

纸前方。

以下说法正确的选项是

COOCHCOOCHj

A.,比J稳定

B.温度升高，CH3CHO的转化率减小

COOCHPhJ—O

’的过程中，速率最快的是由生成\_/C°℃H'的反响

C.生成J

CH,OOC'X=/

D.两个反响历程中，中间产物相同

【答案】C

【解析】

A.图像中J")2能量高，J""’"稳定,人错误;

B.图像该反响历程中生成两种物质都是吸热反响，温度升高，CHQI0的转化率增大，B错误。

ph,p-ocoocn,

C.由卜人在成I的过程活化能最小，反响速率快，C正确;

CH,(XX^\"

+•

Ph,POCOOCH,

D.两个反响历程中，是生成J的中间产物,

CH.OOC''CH,OOC、

COOCH

:是生成\=/%的中间产物，两个过程中间产物不同,

D错误；

应选C

12.（【一飞冲天】4.实验中学一模）CO与NQ在Fe,作用下发生反响的能量变化及反响历程如

下列图，两步为①NzO+Fe+=Nz+FeO+（慢）、②FeO*+CO=COz+Fe+（快）。以下说法正确的选项是

A.分子构型：CO2为直线型，及0为V形（风0中每个原子都满足8电子稳定结构）

B.反响①的活化能比反响②大

C.反响中每转移Imol电子，生成风体积为1L2L

D.两步反响均为放热反响，总反响的化学反响速率由反响②决定

【答案】B

【解析】

A.CO/与N/）均为三原子分子，22个电子，互为等电子体，所以均为直线型分子，故A错；

B.反响①NS+FeFz+FeO'（慢），反响②FeO,+COCOz+FeX快），由图示可知，那么反响①活化能

较反响②大，故B正确；

C.选项中未告诉是否处于标况下，假设标况下，那么根据CO+N2O=N2+CC>2可知，每转

移Imol电子，生成风体积为11.2L,故C错；

D.总反响的化学反响速率由反响较慢一步所决定，即由反响①决定，故D错；

答案选B。

13.（2021•阜新市第二高级中学高三其他模拟）C0,是廉价的碳资源，将其甲烷化具有重要

意义。其原理是C02（g）+4H2（g）=CH4（g）+2H20（g）△水0.在某密闭容器中，充入ImolCOz和4moi比

发生上述反响，以下表达正确的选项是

A.反响物的总能量小于生成物的总能量

B.升高温度可增大活化分子的百分数及有效碰撞频率，因而温度越高越利于获得甲烷

C.恒温、恒压条件下，充入He,平衡向正反响方向移动

D.在绝热密闭容器中进行时，容器中温度不再改变，说明已到达平衡

【答案】D

【解析】

A.该反响是放热反响，反响物的总能量大于生成物的总能量，故A错误；

B.该反响是放热反响，升高温度，化学平衡向逆反响方向移动，那么温度越高越不利于获得

甲烷，故B错误；

C.恒温、恒压条件下充入惰性气体氨气，容器的容积增大，相当于减小压强，该反响为气体

体积减小的反响，减小压强，平衡向逆反响方向移动，故c错误；

D.该反响是放热反响，在绝热密闭容器中进行时，反响温度会增大，那么当容器中温度不再

改变时，说明正、逆反响速率相等，反响已到达平衡，故D正确；

应选D。

14.(2021•阜新市第二高级中学高三其他模拟)在含有Fe"、SQ；和L的混合溶液中，反响

SzO：(aq)+2r(aq)=2S0：(aq)+L(aq)的分部机理如下，反响进程中的能量变化如下列图。

3t

步骤①：2Fe(aq)+2L(aq)=2Fe"(aq)+I2(aq)

步骤②：S20j(aq)+2Fe"(aq)=2S0:(aq)+2Fe"(aq)

以下关于该反响的说法错误的选项是

A.Fe"是该反响的催化剂

B.步骤②比步骤①速率快

C.该反响为放热反响

D.假设不加Fe",那么正反响的活化能比逆反响的大

【答案】D

【分析】

3t2

步骤①：2Fe(aq)+21(aq)=2Fe*(aq)+I2(aq),步骤②：

23,

S20g-(aq)+2Fe+(aq)=2S04(aq)+2Fe»(aq),①+②得S,。，(aq)+21(aq)=2S0：(aq)+I2(aq),Fe

作催化剂，Fe"为中间产物，SzO：(aq)+2I(aq)+2Fe”(aq)的总能量高于

2FeRaq)+2S0：(aq)+k(aq)的总能量，反响放热。

【解析】

A.根据反响的机理可知铁离子参与了反响，但是在反响前后其物质的量不变，那么Fe"是该

反响的催化剂，故A正确；

B.由图象可知步骤①的活化能大于步骤②的，活化能越大，反响速率越小，故步骤①反响速

率慢，故B正确；

C.反响物的总能量高于生成物的总能量，所以该反响为放热反响，故C正确；

D.A/片正反响的活化能-逆反响的活化能，该反响为放热反响，不管加不加催化剂，正反响

活化能都低于逆反响活化能，故D错误；

应选D。

15.（2021•长沙市明德中学高三三模）我国研究人员研发了一种新型纳米催化剂，实现CO?

和%反响得到CH”局部微粒转化过程如图（吸附在催化剂外表上的物种用*标注）。以下说法

不正确的选项是

A.过程②吸收热量

B.过程③涉及极性键的断裂和形成

C.结合过程③，过程④的方程式为*C+2*0H+6H-C及+2比0

D.整个过程中制得ImolCH,转移电子的物质的量为6moi

【答案】D

【解析】

A.由图示知，过程②涉及*C0?中化学键的断裂，需要吸收能量，A正确；

B.由图示知，过程③涉及*CO中极性键断裂和生成物*0H中极性键的形成，B正确；

C.由图示知，过程③对应方程式为：*C0+*0+2H-*C+2*01I,过程④反响物为*C、*011、H,生

成物为CH,和也0,根据过程③知*C、*0H反响比例为1:2,故过程④方程式为：

*C+2*0H+6HfCH1+2H?0,C正确；

D.CO2转化为CH”碳元素化合价由+4价降低为-4价，得关系式：C0fCH/8e,故1molCH,

生成转移电子为8mol,D错误；

故答案选D。

16.（2021•天津高三一模）正戊烷异构化为异戊烷是油品升级的一项重要技术。在适宜催化

剂和一定压强下，正戊烷的平衡转化率（a）随温度变化如下列图。

名称熔点/℃沸点/℃燃烧热AWkJ・mo『

正戊烷-13036-3506.1

异戊烷-159.427.8-3504.1

以下说法不正确的选项是

A.正戊烷异构化为异戊烷反响的△水0

B.28~36℃时，随温度升高，正戊烷的平衡转化率增大，原因是异戊烷气化离开体系，产物

浓度降低，平衡正向移动

C.寻找更好的催化剂可使正戊烷异构化为异戊烷的转化率大大提升

D.150℃时，体系压强从lOOkPa升高到500kPa,正戊烷的平衡转化率根本不变

【答案】C

【解析】

A.根据正戊烷和异戊烷的燃烧热，

①CH3cH2cH2cH2cH3⑴+8O2(g)=5CO2(g)+6H2O(l)A//=-3506.1kJ/mol,

(CH3)2CHCH2CH3(1)+8O2(g)=5CO2(g)+6H,O(l)A//=-3504.1kJ/mol,根据盖斯定

律①-②得正戊烷异构化为异戊烷反响

CH3cH2cH2cH2cH3⑴=(CH3)2CHCH2CH3(l)A//=(-3506.1+3504.1)kJ/mol=-2.0kJ/mol

,故A正确；

B.根据表中沸点数值，在28〜360c时，随温度升高，异戊烷气化离开体系，产物浓度降低，

导致平衡正向移动，正戊烷的平衡转化率增大，故B正确；

C.催化剂不影响平衡，不能提高平衡转化率，故C错误；

D.150C时，正戊烷和异戊烷都是气态，此时反响前后气体体积不变，增大压强，平衡不移

动，正戊烷的平衡转化率不变，故D正确；

答案选C。

17.(2021•天津高三一模)如图是CH,与C12生成CH3cl的局部反响过程中各物质物质的能量

变化关系图(及表示活化能)，以下说法错误的选项是

A.增大Cl2的浓度，可提高反响速率，但不影响△H的大小

B.第一步反响的速率小于第二步反响

C.总反响为放热反响

D.升高温度，口、E*2均增大，反响速率加快

【答案】D

【解析】

A.Cl,是该反响的反响物，增大反响物的浓度，反响速率增大，但增大氯气的浓度不影响"1

的大小，故A正确；

B.第一步反响所需活化能0大于第二步反响所需活化能”,第一步反响单位体积内活化分

子百分数低于第二步反响，故第二步反响速率更大，故B正确；

C.反响物总能量大于生成物总能量，为放热反响，故C正确；

D.L、0分别为第一步反响、第二步反响所需活化能，升高温度，反响所需活化能不变，即

心、E.不变，故D错误；

应选D。

二、原理综合题

18.(2021•安徽高三一模)甲醇是目前人类认知最为平安、高效、清洁的替代燃料，可用如

下方法制备：碳的氧化物和氢气合成法，其主要反响包括：

I.C0(g)+2H2(g)UCH30H(g)△〃=—90.8kJ・molT

-1

D.C02(g)+3H2(g)UCH30H(g)+H20(g)49.0kJ«mol

m.C02(g)+H2(g)UC0(g)+Hz0(g)△及

(1)在恒温的合成塔中发生上述反响，到达平衡时合成塔出口处总压强为5.OMPa,各组分的体

积分数如表所示：

COCHOH其他

co2H23

10.0%5.0%50.0%2.5%32.5%

①反响HI的焙变△用=—»

②此温度下反响I的平衡常数(=_(MPa)

(2)反响I是合成甲醇的主要反响，在二氧化碳存在时，单位体积催化剂上生成甲醇的速率如

图：

①参加二氧化碳对甲醇反响速率的影响是—。

②在无二氧化碳的体系中参加适量氧气也可以起到和二氧化碳相似的作用，原因是—.

(3)一氧化碳与氢气的反响历程如图，其中吸附在催化剂外表上的物种用*标注。

①该反响历程中控速步骤的能垒为一eV.

②写出虚线框内发生的化学反响方程式

【答案】+41.8kJ/mol0.04先增大后减小氧气能与一氧化碳反响生成二氧化碳

0.8H3C0*+-H2<H3OH*

【解析】

(1)①由盖斯定律可知，反响II—反响I得反响HI,那么焙变△回=△4—△«=(-49.0

kj/mol)—(―90.8kJ/mol)=+41.8kJ/mol,故答案为：+41.8kJ/mol；

②由题给数据可知，一氧化碳、氢气和甲醇的平衡分压分别为10.0%X5.0MPa=0.5MPa、

50%X5.0MPa=2.5MPa、2.5%X5.0MPa=0.125MPa,那么反响I的平衡常数

p(CH3OH)________0.125MPa

Kr22=0.04(MPa)r,故答案为：0.04；

'p(C(?)p(H2)-0.5MPax(2.5MPa)

(2)①由图可知，随着二氧化碳百分含量的增加，单位体积催化剂上，甲醇反响速率先增大后

减小，故答案为：先增大后减小；

②假设在无二氧化碳的体系中参加适量氧气，氧气能与一氧化碳反响生成二氧化碳，从而起

到和二氧化碳相似的作用，故答案为：氧气能与一氧化碳反响生成二氧化碳；

(3)①化学反响速率取决于化学反响速率最慢的一步，反响的能垒越大，反响速率越慢，由图

可知，反响历程中控速步骤的能垒为(一0.leV)一(―0.9eV)=0.8eV,故答案为：0.8；

②由图可知，虚线框内发生的反响为H£0*与乩反响生成CH;tOir,反响的化学反响方程式为IL,C0

'+-H..=CH(OH\故答案为：I1.C0,+-1-12=€11,011*,.

22

19.(2021•四川成都市•成都七中〕近年来，随着聚酯工业的快速开展，氯气的需求量和氯

化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。答

复以下问题：

(1)Deacon创造的直接氧化法为：4HCl(g)+O2(g)^^2Cl2(g)+2H2O(g)0以下列图为刚

性容器中，进料浓度比c(HCl)：cQ)分别等于1：1、4：1、7：1时HC1平衡转化率随温度

变化的关系：可知该反响在___________(高温或低温)条件下能自发进行。设HC1初始浓度为

c”根据进料浓度比c(HCl)：c(0z)=l：1的数据计算K(400℃)=(列出计算式)。

按化学计量比进料可以保持反响物高转化率，同时降低产物别离的能耗。进料浓度比

c(HCl)：c(0»过低、过高的不利影响分别是。

(2)Deacon直接氧化法可按以下催化过程进行：

1

CuCl2(s)=CuCl(s)+~Cl2(g)Z\Hi=83kJ•mol'

那么2HCl(g)+；C>2(g尸。2包)+凡0场)的AH=

(3)在一定温度的条件下，进一步提高HC1的转化率的方法是(写出2种)

(4)在传统的电解氯化氢回收氯气技术的根底上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新

的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如以下列图所示：

负极区发生的反响有(写反响方程式)。电路中转移lmol电子，需消耗氧气

L(标准状况)。

［答案］高温<°芋且)J°42%)..0,和Ck别离能耗较高、HC1转化率较低

(O.16co).(O.79co)

3+223

-58kJ・mol'增加反响体系压强；及时别离出产物Fe+e=Fe\4Fe*+02+4H=4Fe'+2H20

5.6

【解析】

(1)根据图知，进料浓度比c(HCl)：c(0,一定时，升高温度HC1的转化率降低，说明平衡逆

向移动，升高温度平衡向吸热方向移动，那么正反响为放热反响，AH<0,反响为气体分子数

减小的反响，AS<0,由AG=AH-TAS>0,那么高温下自发进行；温度一定时进料浓度比c(HCl)：

c(02)越大，HC1的转化率越小，所以400℃进料浓度比c(HCl)：c(0j=l：1时，HC1的转化率

为最上边曲线，HC1转化率为84%,列三段式：

+02(g)=202(g)

4HC1®+2H2O(g)

起始量/mol/Lcoco00

转化量/mol/LO.84coO.21coO.42coO.42co

平衡量/mol/L0.16c0O.79coO.42coO.42co

“C2(C1,)C2(HO)(O.42C)-(O.42C)

400℃时化学平衡常数K=:二、)2----霍O——山O；进料浓度比c(HC1)：

44

C(HC1)C(O2)(0.16CO).(0.79C0)

C(0J过低0?和Cl,别离能耗较高、过高时HC1转化率较低，所以投料浓度比过高或过低都不

好；

(2)根据盖斯定律:AH=AH,+AH2+AH3=(83-20-121)kJ.mor^-SSkJ-mor'；

(3)提高HC1的转化率，即要反响正向进行,4HCl(g)+0z(g)—2ck(g)+2H20(g),正向是气体分

子数减少的反响，可以增大压强，使反响正向；亦可别离出生成物，使反响正向；

(4)根据图示，电解池左侧发生反响Fe"+e-Fe。该反响为复原反响，属于电解池的阴极，

负极通入氧气后F/被Oz氧化而再生成Fe",该反响为4Fe，02+41「-4Fe"+2HzO；根据电子守

恒及4尸小+02+曲一4尸成'+2也0可知，电路中转移Imol电子，消耗氧气的物质的量为：

ImolX1/4=0.25moL标况下0.25mol氧气的体积为：22.4L/molX0.25moi=5.6L。

20.(2021•河南新乡市•新乡县一中高三其他模拟)在一定条件下，由C0?和为合成甲醇已

成为现实，该合成对解决能源问题具有重大意义。该过程中有两个竞争反响，反响过程能量

关系如图。

(1)请写出CO(g)与H2(g)生成CH3OH(g)的热化学方程式为.

3

⑵对于C02(g)+3Hz(g)CH30H(g)+H20(g)反响，v6k正c(C02)c(H2),v逆=k迪

C(CH3OH)C(H20),升高温度k正增大的倍数k逆增大的倍数(填“<"、"或

"="),为了提高比的转化率，可采取的措施有(填选项)。

A.加压B.升温C.加催化剂D.增加CO?的浓度

(3)在一容积可变的密闭容器中，充入ImolCOz与3molHz发生反响：C02(g)+

3H2(g)〜=CH30H(g)+HzO(g),CO,在不同温度下的平衡转化率与总压强的关系如以下列图所

示，图中M点时CH30H的物质的量分数为,该反响的压强平衡常数为

(=atm"(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压X物质的量分数)

(4)由CO?和及合成甲醇有两个竞争反响，为提高CH30H的选择性，在原料气中掺入一定量C0,

原因是o另外，可以通过控制双组份催化剂(CuO-ZnO)中CuO的含量，可提高甲

醇产率，根据以下列图判断，催化剂选择性最好的CuO的含量为o

C0(g)+21L(g)^=±CH30H(g)AH=-90.56kJ-moC<AD16.7%

5.33X10T参加一定浓度CO,使反响C02(g)+H2(g)^=^CO(g)+lLO(g)向逆向移动，提高生

产CH3OH的选择性50%

【解析】

(1)根据图像可知两个竞争反响为：

i：C02(g)+3H2(g)CH30H(g)+比0(g)AJ^-53.66kJ/mol

ii：C02(g)+H2(g)CO(g)+H20(g)A^36.90kJ/mo1

-1

根据盖斯定律i-ii