高考解密06化学反应与能量变化（分层训练）-2023年高考化学二轮复习讲义分层训练（新高考专用）

高考解密06化学反应与能量变化A组A组基础练1．（2022·江苏泰州·模拟预测）恒压条件下，密闭容器中将CO2、H2按照体积比为1：3合成CH3OH，其中涉及的主要反应如下：Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)

△H1=49kJ·mollⅡ.CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)

△H2=41kJ·moll在不同催化剂作用下发生反应I和反应Ⅱ，在相同的时间段内CH3OH的选择性和产率随温度的变化如图已知：CH3OH的选择性=下列说法正确的是A．反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

△H=90kJ·mol1B．合成甲醇的适宜工业条件是290℃，催化剂选择CZ(Zr1)TC．230℃以上，升高温度CO2的转化率增大，但甲醇的产率降低，原因是230℃以上，升温对反应Ⅱ的影响更大D．保持恒压恒温下充入氦气，不影响CO2的转化率【答案】C【解析】A．根据盖斯定律由ⅠⅡ可得热化学方程式为：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，△H=△H1△H2=（49kJ·moll）41kJ·moll=90kJ·mol1，A错误；B．由图可知在相同温度下CZ(Zr1)T催化剂对甲醇的选择性更高，温度为230℃时甲醇的产率最高，B错误；C．230℃以上，升高温度，反应Ⅰ为放热反应，平衡逆向移动，甲醇的产率降低，反应Ⅱ为吸热反应，平衡正向移动，CO2的转化率增大，升温对反应Ⅱ的影响更大，C正确；D．恒压恒温下充入氦气，，反应体系的体积变大，相当于减压，对CO2的转化率有影响，D错误；故选C。2．（2022·上海闵行·一模）由和反应生成和的能量变化如图所示。下列说法正确的是A．反应消耗吸热B．反应物的总键能小于生成物的总键能C．加入催化剂，可以減少反应热，加快反应速率D．相同条件下，反应物、生成物和过渡态中的物质，过渡态中的物质最稳定【答案】B【解析】A．反应物总能量高于生成物总能量，属于放热反应，即反应消耗放热，A错误；B．属于放热反应，则反应物的总键能小于生成物的总键能，B正确；C．加入催化剂，可以改变活化能，加快反应速率，但不能改变少反应热，C错误；D．相同条件下，反应物、生成物和过渡态中的物质，过渡态的能量最高，过渡态最不稳定，D错误；答案选B。3．（2022·上海上海·一模）化学反应的能量变化如图所示，下列说法错误的是A．该反应在光照和点燃条件下的反应热效应是相同的B．气态氢原子的能量低于氢气的能量C．与形成时释放能量D．该反应的热化学反应方程式：【答案】B【解析】A．化学反应的热效应只与反应的始态和终态有关，而与反应的途径无关，该反应在光照和点燃条件下的反应热效应是相同的，A正确；B．氢气断键吸收能量得到气态氢原子，故气态氢原子的能量高于氢气的能量，B错误；C．根据图像可知与形成时释放能量，C正确；D．该反应放出(862679)kJ=183kJ热量，热化学反应方程式为，D正确；故选B。4．（2022·辽宁实验中学模拟预测）科技工作者运用DFT计算研究在甲醇钯基催化剂表面上制氢的反应历程如图所示。其中吸附在钯催化剂表面上的物种用*标注。下列说法正确的是A．吸附在催化剂表面是一个吸热过程B．甲醇在不同催化剂表面上制氢的反应历程完全相同C．的D．是该历程的决速步骤【答案】D【解析】A．由图可知，吸附在催化剂表面生成物的总能量低于反应物的总能量，为放热过程，故A错误；B．催化剂可以改变的路径，使用不同的催化剂，反应的历程不同，故B错误；C．CH3OH(g)⇌CO(g)+2H2(g)的△H=生成物相对能量反应物相对能量=(97.90)kJ•mol1=+97.9kJ•mol1，故C错误；D．由图可知，该历程中最大能垒(活化能)就是由65.7kJ•mol1上升到113.9kJ•mol1，E正=(113.9+65.7)=179.6kJ•mol1，活化能越大反应速率越慢，的反应速率最慢，是该历程的决速步骤，故D正确；故选D。5．（2022·全国·模拟预测）一定条件下，在水溶液中(x=0，1，2，3，4)的相对能量(kJ)大小如图所示。下列有关说法正确的是A．上述离子中最稳定的是CB．B→A+D反应的热化学方程式为

C．C→B+D的反应物的键能之和大于生成物的键能之和D．上述离子中结合能力最强的是E【答案】B【解析】由图可知A为Cl，B为ClO，C为，D为。A．物质具有的能量越低越稳定，由图可知，最稳定的是A，A错误；B．B→A+D反应的化学方程式为，反应热等于生成物的总能量减去反应物的总能量，故，B正确；C．由图可知，C→B+D的热化学方程式为，反应热等于生成物的总能量减去反应物的总能量，故，反应热还等于反应物键能之和减去生成物键能之和，该反应放热，故反应物的键能之和小于生成物的键能之和，C错误；D．酸越弱，酸根离子结合氢离子能力越强，同种元素的含氧酸，化合价越高，酸性越强，故酸性HClO3>HClO2>HClO，结合氢离子能力ClO最强，即结合氢离子能力最强的B，D错误；故选B。6．（2022·湖北·模拟预测）“萨巴蒂尔反应”原理为CO2+4H2=CH4+2H2OΔH，部分反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面的物质用“*”标注，Ts表示过渡态。下列说法正确的是A．ΔH=2.05eV·mol1B．该部分反应历程的决速步骤为*CO2+*H=*HOCOC．物质从吸附在催化剂表面到过渡态均放出能量D．过程中存在极性键与非极性键的断裂与形成【答案】B【解析】A．CO2(g)+H2(g)=*CO(g)+H2O(g)，ΔH=2.05eV·mol1，该过程为部分反应历程的能量变化，故A错误；B．慢反应决定总反应速率，该部分反应历程中*CO2+*H=*HOCO的活化能最大，反应速率最慢，所以决速步骤为*CO2+*H=*HOCO，故B正确；C．由图可知，物质从吸附在催化剂表面到过渡态需要吸收能量，故C错误；D．该部分历程中存在极性键的断裂和形成与非极性键的断裂，没有非极性键的形成，故D错误；选B。7．（2022·浙江·一模）在标准状况下由指定单质生成1mol化合物时的恒压反应热，叫做标准摩尔生成焓，用符号△fH表示。而离子的标准生成焓是指从指定单质生成1mol溶于足够大量水中(无限稀释)的离子时所产生的热效应，并规定以H+为基准并指定其标准生成焓为0。相关数据如表[(cr)表示晶体状态，△fH表示标准摩尔反应焓变]。物质HClNaHCO3NaClH2OCO2H+Na+ClHCO状态(g)(cr)(cr)(l)(g)(aq)(aq)(aq)(aq)△fH/kJ•mol192.3950.8411.2285.8393.50240.1167.2692下列说法不正确的是A．HCl(g)=H+(aq)+Cl(aq)

△fH=74.9kJ/molB．NaCl晶体溶于水并无限稀释的过程需吸收热量C．标准状况下将HCl气体通入NaHCO3溶液，反应吸热D．等量粉末状和块状NaHCO3晶体溶于水(无限稀释)时，块状晶体吸收热量更多【答案】C【解析】A．由题中标准摩尔生成焓的定义可得反应HCl(g)=H+(aq)+Cl(aq)的，A正确；B．由题可知反应的，，反应为吸热反应，B正确；C．由题可知反应的，可得，反应为放热反应，C错误；D．由题可知反应的，可得，反应为吸热反应，块状晶体与水的接触面积小，离子与水结合放出的能量小，吸收热量更多，D正确；故选C。8．（2023·广东·深圳市光明区高级中学模拟预测）已知：298K时，相关物质的相对能量如图所示。下列说法错误的是。A．CO燃烧的热化学方程式为2CO(g)+O2(g)2CO2(g)∆H=566kJ∙mol1B．H2的燃烧热为∆H=242kJ∙mol1C．C2H6比C2H4稳定D．CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)是放热反应【答案】B【解析】A．CO燃烧的热化学方程式为2CO(g)+O2(g)2CO2(g)

∆H=[(393×2)(110×2+0)]kJ∙mol1=566kJ∙mol1，A正确；B．H2的燃烧热为∆H=[(286)(0+×0)]kJ∙mol1=286kJ∙mol1，B错误；C．C2H6的能量为84kJ∙mol1，C2H4的能量为52kJ∙mol1，物质具有的能量越低，稳定性越强，则C2H6比C2H4稳定，C正确；D．CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

∆H=[(393+0)(110242)]kJ∙mol1=41kJ∙mol1，是放热反应，D正确；故选B。9．（2022·四川·成都七中模拟预测）(s)与CO(g)主要发生如下反应。①

②

反应的还原产物与温度密切相关。其他条件一定，(s)和CO(g)反应达平衡时，CO(g)的体积分数随温度的变化关系如图所示。下列说法不正确的是A．反应的焓变为B．根据图象推测，应当小于0C．反应温度越高，主要还原产物中铁元素的价态越低D．温度高于1040℃时，(s)和CO(g)发生的主要反应的化学平衡常数【答案】C【解析】反应的还原产物与温度密切相关。根据(s)和CO(g)反应达平衡时，CO(g)的体积分数随温度的变化关系，温度低于570℃时，随温度升高，CO(g)的体积分数增大，可知温度低于570℃时，主要发生反应；温度高于570℃时，随温度升高，CO(g)的体积分数减小，可知温度高于570℃时，主要发生反应。A．根据盖斯定律(②①)得的焓变为，故A正确；B．根据图象，温度低于570℃时，随温度升高，CO(g)的体积分数增大，可知小于0，故B正确；C．温度低于570℃时，主要还原产物为Fe，温度高于570℃时，主要还原产物为FeO，故C错误；D．温度高于1040℃时，(s)和CO(g)发生的主要反应为；温度高于1040℃时，CO(g)的体积分数小于20%，化学平衡常数，故D正确；选C。10．（2022·河北·霸州市第一中学模拟预测）低碳经济已成为人们一种新的生活理念，二氧化碳的捕捉和利用是能源领域的一个重要研究方向。回答下列问题：(1)用催化加氢可以制取乙烯：，该反应体系的能量随反应过程变化关系如图所示，则该反应的_______(用含a、b的式子表示)。相关化学键的键能如下表，实验测得上述反应的，则表中反应过程的_______。化学键C=OHHC=CCHHO键能()x436764414464(2)工业上用和反应合成二甲醚。已知：

则

_______。(3)用表示阿伏加德罗常数的值，在(g)完全燃烧生成和液态水的反应中，每有5个电子转移时，放出650kJ的热量。的热值为_______。(4)二氧化碳的捕集、利用是我国能源领域的一个重要战略方向。科学家提出由制取C的太阳能工艺如图。①工艺过程中的能量转化形式为_______。②已知“重整系统”发生的反应中，则(y＜8)的化学式为___，“热分解系统”中每转移2mol电子，需消耗__mol。【答案】(1)

803(2)(3)50KJ·g1(4)太阳能转化为化学能

1【解析】（1）根据反应热等于正反应活化能逆反应的活化能分析，该反应热为。根据反应热=反应物的键能总和生成物的键能总和计算，有，解x=803。（2）根据盖斯定律分析，①

，②

，有①×2②得

53.7×223.4=130.8。（3）表示阿伏加德罗常数的值，在(g)完全燃烧生成和液态水的反应中，每有5个电子转移时，说明有0.5mol乙炔反应，放出650kJ的热量，则1mol乙炔完全燃烧放出的热量为1300kJ，则的热值为。（4）①工艺过程中的能量转化形式为太阳能变化学能。②已知“重整系统”发生的反应中，根据反应中的质量守恒分析，则x:y=6:8,则(y＜8)的化学式为，反应方程式为,反应中转移4个电子，故“热分解系统”中每转移2mol电子，需消耗1mol。BB组提升练1．（2023·浙江省东阳中学模拟预测）乙烯是重要的工业原材料，中科院设计并完成了催化氧化制取的新路径，其主要反应为：反应Ⅰ：反应Ⅱ：一定条件下，向容积为的容器中通入和，若仅考虑上述反应，平衡转化率和平衡时的选择性随温度、压强的关系如图所示，代表不同压强下乙烷的平衡转化率。已知：下列说法正确的是A．压强B．压强为、温度为T时，反应达平衡时，混合气体中C．一定温度下，增大可提高的平衡转化率D．反应【答案】B【解析】根据图像可知，L1和L2是乙烷转化率随温度变化的等压线，结合两个方程式的气体分子数变化可推断L1和L2的压强大小；根据图像中温度为T时，L1等压线乙烷转化率为50%，其中乙烯的选择性为80%，列出两个选择性反应的三段式可进行相关计算。A．Ⅰ和Ⅱ反应前后气体分子数都增大，相同温度下，压强越大都有利于Ⅰ和Ⅱ反应的平衡逆移，乙烷的转化率减小，由图像可知，L2压强大乙烷转化率低，A错误；B．根据题意和分析，Ⅰ和Ⅱ反应的三段式为：，，平衡时混合气体中，B正确；C．一定温度下，增大，C2H6的平衡转化率下降，C错误；D．反应ΔH=2ΔH1ΔH2，D错误；答案选B。2．（2022·湖南长沙·模拟预测）笑气(）是工业废气，近年发现它有很强的温室效应，在催化剂下，CO还原是有效的去除方法，反应为，其反应历程如图。下列说法错误的是A．为催化剂B．无催化剂参与反应过程的能垒为188.3kJ/molC．根据图示，催化反应可分为两个半反应：、D．从Im4到Im5有极性键和非极性键的断裂和生成【答案】D【解析】虚线代表无催化剂参与反应过程，实线代表有催化剂参与反应过程，能垒即活化能，全程参与反应，起到催化剂的作用，根据图中结构判断键的改变情况。A．根据图示可知，在第一步反应作为反应物，最后一步反应作为生成物，且有参与过程活化能降低，A正确；B．虚线代表无催化剂参与反应过程，故最高能垒（活化能），为最高的点和起点的相对能量之差，B正确；C．由图示信息可以看出，催化的过程中会有氮气和中间产物的生成，且一氧化碳会与结合，产生二氧化碳和，C正确；D．从Im4到Im5结构变化可以看出，有铁氧之间的极性键断裂，有氧氧之间非极性键的生成，但是没有极性键的生成，和非极性键的断裂，D错误；故本题选D。3．（2022·浙江·绍兴市教育教学研究院一模）HCl(g)溶于大量水的过程放热，循环关系如图所示：下列说法不正确的是A．，B．若将循环图中Cl元素改成Br元素，相应的C．D．【答案】C【解析】结合转化过程，HCl（g）转化为H（g）、Cl（g）吸收能量，H（g）→H+（g）、Cl（g）→Cl（g）放出热量，H+（g）→H+（aq）、Cl（g）→Cl（aq）放出热量。A．总反应放热，根据转化过程氢离子、氯离子溶于水的过程放出热量，，，A正确；B．Cl的非金属性大于Br，放热反应焓变为负值，，B正确；C．根据转化过程=，C错误；D．H原子非金属性小于Cl原子，，故，D正确；故选C。4．（2022·浙江·湖州市教育科学研究中心一模）在298K和100kPa压力下，已知金刚石和石墨的熵、燃烧热和密度分别为：物质S/(J·K−1·mol−1)∆H/(kJ·mol−1)ρ/(kg·m−3)C(金刚石)2.4−395.403513C(石墨)5.7−393.512260此条件下，对于反应C(石墨)→C(金刚石)，下列说法正确的是A．该反应的∆H＜0，∆S＜0B．由公式∆G＝∆H−T∆S可知，该反应∆G＝985.29kJ·mol−1C．金刚石比石墨稳定D．超高压条件下，石墨有可能变为金刚石【答案】D【解析】A．根据燃烧热的定义可知：C(金刚石，s)+O2(g)=CO2(g)ΔH=395.40kJ·mol−1，C(石墨，s)+O2(g)=CO2(g)ΔH=393.51kJ·mol−1，反应C(石墨)→C(金刚石)的ΔH=(393.51kJ·mol−1)(395.40kJ·mol−1)=1.89kJ·mol−1＞0，ΔS=S(金刚石)S(石墨)=2.4J·K−1·mol−15.7J·K−1·mol−1=3.3J·K−1·mol−1＜0，A错误；B．由公式∆G=∆H−T∆S可知，该反应∆G=1.89kJ·mol−1298K(3.3J·K−1·mol−1)=2.8734kJ·mol−1，B错误；C．由A选项可知，反应C(石墨)→C(金刚石)是吸热反应，说明质量相同时，石墨的能量较低，则石墨比金刚石稳定，C错误；D．由于金刚石的密度比石墨大，故质量相同时，金刚石的体积小，则反应C(石墨)→C(金刚石)是体积减小的过程，由影响相变速率的因素可知，随着体积差的增大，增大压强，成核速率加快，有利于相变向密度大的多面体方向转变；故超高压条件下，石墨有可能变为金刚石，D正确；故选D。5．（2022·湖南郴州·一模）正丁烷除直接用作燃料外，还用作亚临界生物技术提取溶剂、制冷剂和有机合成原料。已知：反应1：反应2：反应3：回答下列问题：(1)设为物质的量分数平衡常数，对于反应，其表达式写法：，为各组分的物质的量分数。反应1、2、3以物质的量分数表示的平衡常数与温度的变化关系如图所示：①反应1，正反应的活化能_______逆反应的活化能(填“大于”、“等于”或“小于”)②稳定性A_______B(填“大于”或“小于”)：③的数值范围是_______(填标号)A．

B．

C．0~1

D．(2)为研究上述反应体系的平衡关系，向某反应容器中加入2mol正丁烷，控制一定温度，测得正丁烷的平衡转化率为。已知反应3的平衡常数，则平衡体系中A的物质的量为_______mol，反应2的平衡常数_______。同温同压下，再向该容器中充入一定量惰性气体He，反应2的化学平衡将_______(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)。平衡时，与A物质的量浓度之比_______。【答案】(1)小于

小于

D(2)0.4α

逆向移动

5:1【解析】（1）反应1、2、3以物质的量分数表示的平衡常数随温度的升高而降低，说明反应1、2、3为放热反应，故反应1的正反应的活化能小于逆反应的活化能。反应3中A向B的转化是放热反应，则A的能量高，B的能量低，A的稳定性小于B的稳定性。由盖斯定律可知，反应1反应2=反应3，则，，且反应1、2、3为放热反应即<0，<0，故，；（2），，已知反应3的平衡常数，则，x=0.4，平衡体系中A的物质的量为0.4mol，反应体系总的物质的量为2+2，反应2的平衡常数。同温同压下，再向该容器中充入一定量惰性气体He，容器会变大，反应体系分压减小，反应2的化学平衡将逆向移动。平衡时，与A物质的量浓度之比2：0.4=5:1。CC组真题练1．（2022·江苏·高考真题）周期表中ⅣA族元素及其化合物应用广泛，甲烷具有较大的燃烧热，是常见燃料；Si、Ge是重要的半导体材料，硅晶体表面能与氢氟酸(HF，弱酸)反应生成(在水中完全电离为和)；1885年德国化学家将硫化锗与共热制得了门捷列夫预言的类硅—锗；下列化学反应表示正确的是A．与HF溶液反应：B．高温下还原：C．铅蓄电池放电时的正极反应：D．甲烷的燃烧：【答案】A【解析】A．由题意可知，二氧化硅与氢氟酸溶液反应生成强酸和水，反应的离子方程式为，故A正确；B．硫化锗与氢气共热反应时，氢气与硫化锗反应生成锗和硫化氢，硫化氢高温下分解生成硫和氢气，则反应的总方程式为，故B错误；C．铅蓄电池放电时，二氧化铅为正极，酸性条件下在硫酸根离子作用下二氧化铅得到电子发生还原反应生成硫酸铅和水，电极反应式为正极反应，故C错误；D．由题意可知，1mol甲烷完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出热量为890.3kJ，反应的热化学方程式为，故D错误；故选A。2．（2021·重庆·高考真题）“天朗气清，惠风和畅。”研究表明，利用Ir+可催化消除大气污染物N2O和CO，简化中间反应进程后，相对能量变化如图所示。已知CO(g)的燃烧热∆H=283kJ·mol1，则2N2O(g)=2N2(g)+O2(g)的反应热∆H(kJ·mol1)为A．152 B．76 C．+76 D．+152【答案】A【解析】已知CO(g)的燃烧热∆H=283kJ·mol1，可得①，由图可得N2O(g)+CO(g)=N2(g)+CO2(g)∆H=330+123229+77=359kJ/mol②，由盖斯定律，(反应②①)×2可得反应2N2O(g)=2N2(g)+O2(g)，反应热∆H=(359+283)×2=152kJ·mol1，故选：A。3．（2021·浙江·高考真题）相同温度和压强下，关于反应的，下列判断正确的是A． B．C． D．【答案】C【解析】一般的烯烃与氢气发生的加成反应为放热反应，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应生成1，3环己二烯时，破坏了苯环结构的稳定性，因此该反应为吸热反应。A．环己烯、1，3环己二烯分别与氢气发生的加成反应均为放热反应，因此，，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应热不等于环己烯、1，3环己二烯分别与氢气发生的加成反应的反应热之和，即，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应均为放反应，，由于1mol1，3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；苯与氢气发生加成反应生成1，3环己二烯的反应为吸热反应（），根据盖斯定律可知，苯与氢气完全加成的反应热，因此，C正确；D．根据盖斯定律可知，苯与氢气完全加成的反应热，因此，D不正确。综上所述，本题选C。4．（2021·浙江·高考真题）