专题32 化学反应与能量变化 十年（2015-2024）高考化学真题分类汇编(解析版)

2013-2024年十年高考真题汇编PAGEPAGE1专题32化学反应与能量变化考点十年考情(2015-2024)命题趋势考点1文字叙述型2023•江苏卷、2017•天津卷、2021•全国乙卷、2021•广东选择性卷、2020•浙江1月卷、2019•江苏卷、(2018•江苏卷、2017•江苏卷、2016·全国II卷、2016·江苏卷本考点多以化学反应与能量的基本概念命题，考查化学反应中能量转化的形式和反应热的有关计算。对化学反应中的能量变化，复习备考应从两个角度进行，一是从总能量变化的角度，二是从化学键键能的角度。考点2能量变化图型2024·甘肃卷、2024·广东卷、2022•湖南选择性卷、2022·浙江省1月卷、2021•浙江6月卷、(2021•浙江1月卷、2020•浙江1月卷、2020•天津卷、2016·海南卷、2015·北京卷考点1文字叙述型能量变化1．(2023•江苏卷，6，3分)氢元素及其化合物在自然界广泛存在且具有重要应用。11H、21H、31H是氢元素的3种核素，基态H原子1s1的核外电子排布，使得H既可以形成H+又可以形成H-，还能形成H2O、H2O2、NH3、N2H4、CaH2等重要化合物；水煤气法、电解水、光催化分解水都能获得H2，如水煤气法制氢反应中，H2O(g)与足量C(s)反应生成1molH2(g)和1molCO(g)吸收131.3kJ的热量。H2在金属冶炼、新能源开发、碳中和等方面具有重要应用，如HCO3-在催化剂作用下与H2反应可得到HCOO-。我国科学家在氢气的制备和应用等方面都取得了重大成果。下列化学反应表示正确的是()A．水煤气法制氢：C(s)＋H2O(l)===CO(g)＋H2(g)ΔH＝-131.3kJ·mol−1B．HCO3-催化加氢生成HCOO-的反应：HCO3-+H2HCOO-+H2OC．电解水制氢的阳极反应：2H2O-2e-=H2↑+2OH--D．CaH2与水反应：CaH2+2H2O=Ca(OH)2+H2↑【答案】B【解析】A项，水煤气法制氢的反应为吸热反应，其热化学方程式为C(s)＋H2O(l)===CO(g)＋H2(g)ΔH＝+131.3kJ·mol−1，A错误；B项，由题意可知HCO3-在催化剂作用下与H2反应可得到HCOO-，根据原子守恒可得离子方程式为HCO3-+H2HCOO-+H2O，B正确；C项，电解水制氢的阳极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，C错误；D项，CaH2与水反应化学方程式为CaH2+2H2O=Ca(OH)2+2H2↑，CaH2+2H2O=Ca(OH)2+H2↑中H原子不守恒，D错误。故选B。2．(2023•江苏卷，7，3分)氢元素及其化合物在自然界广泛存在且具有重要应用。11H、21H、31H是氢元素的3种核素，基态H原子1s1的核外电子排布，使得H既可以形成H+又可以形成H-，还能形成H2O、H2O2、NH3、N2H4、CaH2等重要化合物；水煤气法、电解水、光催化分解水都能获得H2，如水煤气法制氢反应中，H2O(g)与足量C(s)反应生成1molH2(g)和1molCO(g)吸收131.3kJ的热量。H2在金属冶炼、新能源开发、碳中和等方面具有重要应用，如HCO3-在催化剂作用下与H2反应可得到HCOO-。我国科学家在氢气的制备和应用等方面都取得了重大成果。下列物质结构与性质或物质性质与用途具有对应关系的是()A．H2具有还原性，可作为氢氧燃料电池的燃料B．氨极易溶于水，液氨可用作制冷剂C．H2O分子之间形成氢键，H2O(g)的热稳定性比H2S(g)的高D．N2H4中的N原子与形成配位键，N2H4具有还原性【答案】A【解析】A项，H2具有还原性，可与氧气反应，作为氢氧燃料电池的燃料，A正确；B项，液氨可用作制冷剂主要原因是液氨汽化吸热，和氨极易溶于水无关，B错误；C项，H2O(g)的热稳定性比H2S(g)的高主要原因为氧氢键的键能高于硫氢键，和H2O分子之间形成氢键无关，C错误；D项，N2H4具有还原性在于N本身可以失电子，且N2H4中无配位键，D错误。故选A。3．(2017•天津卷，3)下列能量转化过程与氧化还原反应无关的是()A．硅太阳能电池工作时，光能转化成电能B．锂离子电池放电时，化学能转化成电能C．电解质溶液导电时，电能转化成化学能D．葡萄糖为人类生命活动提供能量时，化学能转化成热能【答案】A【解析】A项，硅太阳能电池主要是以半导体材料为基础，利用光电材料吸收光能后发生光电转换反应，与氧化还原反应无关；B项，锂离子电池工作时，涉及到氧化还原反应；C项，电解质溶液导电实质是电解的过程，与氧化还原反应有关；D项，葡萄糖供能时，涉及到生理氧化过程。故选A。4．(2021•全国乙卷，1)我国提出争取在2030年前实现碳达峰，2060年实现碳中和，这对于改善环境，实现绿色发展至关重要。碳中和是指CO2的排放总量和减少总量相当。下列措施中能促进碳中和最直接有效的是A．将重质油裂解为轻质油作为燃料B．大规模开采可燃冰作为新能源C．通过清洁煤技术减少煤燃烧污染D．研发催化剂将CO2还原为甲醇【答案】D【解析】A项，将重质油裂解为轻质油并不能减少二氧化碳的排放量，达不到碳中和的目的，故A不符合题意；B项，大规模开采可燃冰做为新能源，会增大二氧化碳的排放量，不符合碳中和的要求，故B不符合题意；C项，通过清洁煤技术减少煤燃烧污染，不能减少二氧化碳的排放量，达不到碳中和的目的，故C不符合题意；D项，研发催化剂将二氧化碳还原为甲醇，可以减少二氧化碳的排放量，达到碳中和的目的，故D符合题意；故选D。5．(2021•广东选择性卷，3)“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。下列有关说法正确的是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20Ne质量数为20D．月壤中的3He与地球上的3H互为同位素【答案】C【解析】A项，煤油来源于石油，属于不可再生能源，故A错误；B项，氢气的燃烧过程放出热量，将化学能变为热能，故B错误；C项，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项，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；故选C。6．(2020•浙江1月卷，10)下列说法不正确的是()A．天然气的主要成分甲烷是高效，较洁净的燃料B．石油的分馏、煤的气化和液化都是物理变化C．石油的裂化主要是为了得到更多的轻质油D．厨余垃圾中蕴藏着丰富的生物质能【答案】B【解析】A项，天然气的主要成分为甲烷，燃烧生成二氧化碳和水，是较清洁的燃料，故A正确；B项，煤的气化和液化均为化学变化，故B错误；C项，石油裂化使大分子转化为小分子，提高轻质燃料的产量，则石油裂化的主要目的是为了得到轻质油，故C正确；D项，厨余垃圾中蕴藏着以生物质为载体的能量，故D正确；故选B。7．(2019•江苏卷，11)氢气与氧气生成水的反应是氢能源应用的重要途径。下列有关说法正确的是()A．一定温度下，反应2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)能自发进行，该反应的ΔH<0B．氢氧燃料电池的负极反应为O2+2H2O+4e−=4OH−C．常温常压下，氢氧燃料电池放电过程中消耗11.2LH2，转移电子的数目为6.02×1023D．反应2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)的ΔH可通过下式估算：ΔH=反应中形成新共价键的键能之和−反应中断裂旧共价键的键能之和【答案】A【解析】A项，体系能量降低和混乱度增大都有促使反应自发进行的倾向，该反应属于混乱度减小的反应，能自发说明该反应为放热反应，即∆H<0，故A正确；B项，氢氧燃料电池，氢气作负极，失电子发生氧化反应，中性条件的电极反应式为：2H2-4e-=4H+，故B错误；C项，常温常压下，Vm≠22.L/mol，无法根据气体体积进行微粒数目的计算，故C错误；D项，反应中，应该如下估算：∆H=反应中断裂旧化学键的键能之和-反应中形成新共价键的键能之和，故D错误；故选A。8．(2018•江苏卷，10)下列说法正确的是()A．氢氧燃料电池放电时化学能全部转化为电能B．反应4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s)常温下可自发进行，该反应为吸热反应C．3molH2与1molN2混合反应生成NH3，转移电子的数目小于6×6.02×1023D．在酶催化淀粉水解反应中，温度越高淀粉水解速率越快【答案】C【解析】A项，氢氧燃料电池放电时化学能不能全部转化为电能，理论上能量转化率高达85%~90%，A项错误；B项，反应4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s)的ΔS＜0，该反应常温下可自发进行，该反应为放热反应，B项错误；C项，N2与H2的反应为可逆反应，3molH2与1molN2混合反应生成NH3，转移电子数小于6mol，转移电子数小于6×6.02×1023，C项正确；D项，酶是一类具有催化作用的蛋白质，酶的催化作用具有的特点是：条件温和、不需加热，具有高度的专一性、高效催化作用，温度越高酶会发生变性，催化活性降低，淀粉水解速率减慢，D项错误。9．(2017•江苏卷，8)通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。下列说法不正确的是()①C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH1=akJ·mol−1②CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH2=bkJ·mol−1③CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH3=ckJ·mol−1④2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH4=dkJ·mol−1A．反应①、②为反应③提供原料气B．反应③也是CO2资源化利用的方法之一C．反应CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(l)的ΔH=kJ·mol−1D．反应2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)的ΔH=(2b+2c+d)kJ·mol−1【答案】C【解析】A．反应①、②的生成物CO2和H2是反应③的反应物，A正确；B．反应③可将二氧化碳转化为甲醇，变废为宝，B正确；C．4个反应中，水全是气态，没有给出水由气态变为液态的焓变，所以C错误；D．把反应②③④三个反应按(②+③)2+④可得该反应及对应的焓变，D正确。故选C。10．(2016·全国II卷，7)下列有关燃料的说法错误的是()A．燃料燃烧产物CO2是温室气体之一B．化石燃料完全燃烧不会造成大气污染C．以液化石油气代替燃油可减少大气污染D．燃料不完全燃烧排放的CO是大气污染物之一【答案】B【解析】A项，温室气体包括CO2、CH4等气体，A项正确；B项，化石燃料完全燃烧产生大量CO2气体，大气中CO2含量过高会导致温室效应等环境问题，B项错误；C项，液化石油气等物质燃烧能生成水和二氧化碳，是一种比较清洁的能源，所以以液化石油气代替燃油可减少大气污染，C项正确；D项，CO是有毒气体，则燃料不完全燃烧排放的CO是大气污染物之一，D项正确；故选B。11．(2016·江苏卷，8)通过以下反应均可获取H2。下列有关说法正确的是()=1\*GB3①太阳光催化分解水制氢：2H2O(l)＝2H2(g)+O2(g)ΔH1=571.6kJ·mol–1=2\*GB3②焦炭与水反应制氢：C(s)+H2O(g)＝CO(g)+H2(g)ΔH2=131.3kJ·mol–1=3\*GB3③甲烷与水反应制氢：CH4(g)+H2O(g)＝CO(g)+3H2(g)ΔH3=206.1kJ·mol–1A．反应=1\*GB3①中电能转化为化学能B．反应=2\*GB3②为放热反应C．反应=3\*GB3③使用催化剂，ΔH3减小D．反应CH4(g)＝C(s)+2H2(g)的ΔH=74.8kJ·mol–1【答案】D【解析】A项，①中太阳能转化为化学能，错误；B项，②中ΔH2=131.3kJ·mol–1，反应为吸热反应，错误；C项，使用催化剂不能改变反应的始终态，不能改变化学反应的焓变，错误；D项，根据盖斯定律：③-②得反应CH4(g)＝C(s)+2H2(g)的ΔH=74.8kJ·mol–1，正确。故选D。考点2能量变化图型1．(2024·甘肃卷，10，3分)甲烷在某含Mo催化剂作用下部分反应的能量变化如图所示，下列说法错误的是()A．E2=1.41eV B．步骤2逆向反应的ΔH=+0.29eVC．步骤1的反应比步骤2快 D．该过程实现了甲烷的氧化【答案】C【解析】A项，由能量变化图可知，E2=0.70eV-(-0.71eV)=1.41eV，A项正确；B项，由能量变化图可知，步骤2逆向反应的ΔH=0.71eV-(-1.00eV)=+0.29eV，B项正确；C项，由能量变化图可知，步骤1的活化能E1=0.70eV，步骤2的活化能E3=-0.49eV-(-0.71eV)=0.22eV，步骤1的活化能大于步骤2的活化能，步骤1的反应比步骤2慢，C项错误；D项，该过程甲烷转化为甲醇，属于加氧氧化，该过程实现了甲烷的氧化，D项正确；故选C。2．(2024·广东卷，15，3分)对反应S(g)T(g)(I为中间产物)，相同条件下：①加入催化剂，反应达到平衡所需时间大幅缩短；②提高反应温度，增大，减小。基于以上事实，可能的反应历程示意图(——为无催化剂，为有催化剂)为()A．B．C． D．【答案】A【解析】提高反应温度，增大，说明反应S(g)T(g)的平衡逆向移动，即该反应为放热反应，减小，说明S生成中间产物I的反应平衡正向移动，属于吸热反应，由此可排除C、D选项，加入催化剂，反应达到平衡所需时间大幅缩短，即反应的决速步骤的活化能下降，使得反应速率大幅加快，活化能大的步骤为决速步骤，符合条件的反应历程示意图为A，故A正确，故选A。3．(2022•湖南选择性卷，12)反应物(S)转化为产物(P或P·Z)的能量与反应进程的关系如下图所示：下列有关四种不同反应进程的说法正确的是()A．进程Ⅰ是放热反应 B．平衡时P的产率：Ⅱ>ⅠC．生成P的速率：Ⅲ>Ⅱ D．进程Ⅳ中，Z没有催化作用【答案】AD【解析】A项，由图中信息可知，进程Ⅰ中S的总能量大于产物P的总能量，因此进程I是放热反应，A说法正确；B项，进程Ⅱ中使用了催化剂X，但是催化剂不能改变平衡产率，因此在两个进程中平衡时P的产率相同，B说法不正确；C项，进程Ⅲ中由S•Y转化为P•Y的活化能高于进程Ⅱ中由S•X转化为P•X的活化能，由于这两步反应分别是两个进程的决速步骤，因此生成P的速率为Ⅲ<Ⅱ，Ｃ说法不正确；D项，由图中信息可知，进程Ⅳ中S吸附到Z表面生成S•Z，然后S•Z转化为产物P•Z，由于P•Z没有转化为P＋Z，因此，Z没有表现出催化作用，D说法正确；故选AD。4．(2022·浙江省1月卷，18)相关有机物分别与氢气发生加成反应生成1mol环己烷()的能量变化如图所示：下列推理不正确的是()A．2ΔH1≈ΔH2，说明碳碳双键加氢放出的热量与分子内碳碳双键数目成正比B．ΔH2＜ΔH3，说明单双键交替的两个碳碳双键间存在相互作用，有利于物质稳定C．3ΔH1＜ΔH4，说明苯分子中不存在三个完全独立的碳碳双键D．ΔH3-ΔH1＜0，ΔH4-ΔH3＞0，说明苯分子具有特殊稳定性【答案】A【解析】A项，2ΔH1≈ΔH2，说明碳碳双键加氢放出的热量与分子内碳碳双键数目成正比，但是不能是存在相互作用的两个碳碳双键，故A错误；B项，ΔH2＜ΔH3，即单双键交替的物质能量低，更稳定，说明单双键交替的两个碳碳双键间存在相互作用，有利于物质稳定，故B正确；C项，3ΔH1＜ΔH4，说明苯分子中不存在三个完全独立的碳碳双键，故C正确；D项，ΔH3-ΔH1＜0，ΔH4-ΔH3＞0，说明苯分子具有特殊稳定性，故D正确；故选A。5．(2021•浙江6月卷，21)相同温度和压强下，关于反应的，下列判断正确的是()A．ΔH1ΔH2 B．ΔH3ΔH1ΔH2C．ΔH1ΔH2，ΔH3ΔH2 D．ΔH2ΔH3ΔH4【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项，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，ΔH1ΔH2，A不正确；B项，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ΔH3≠ΔH1ΔH2，B不正确；C项，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，ΔH1ΔH2，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ΔH1ΔH2；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(ΔH4)，根据盖斯定律可知，苯与氢气完全加成的反应热ΔH3ΔH4ΔH2，因此ΔH3ΔH2，C正确；D项，根据盖斯定律可知，苯与氢气完全加成的反应热ΔH3ΔH4ΔH2，因此ΔH2ΔH3ΔH4，D不正确。故选C。6．(2021•浙江1月卷，24)在298.15K、100kPa条件下，N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)ΔH=-92.4kJ·mol-1，N2(g)、H2(g)和NH3(g)的比热容分别为29.1、28.9和35.6J·K-1·mol-1。一定压强下，1mol反应中，反应物[N2(g)+3H2(g)]、生成物[2NH3(g)]的能量随温度T的变化示意图合理的是()A． B．C． D．【答案】B【解析】该反应为放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，根据题目中给出的反应物与生成物的比热容可知，升高温度反应物能量升高较快，反应结束后反应放出的热量也会增大，比较4个图像B符合题意，故选B。7．(2020•浙江1月卷，22)在一定温度下，某反应达到了化学平衡，其反应过程对应的能量变化如图。下列说法正确的是()A．Ea为逆反应活化能，E为正反应活化能B．该反应为放热反应，ΔH＝Ea’－EaC．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．温度升高，逆反应速率加快幅度大于正反应加快幅度，使平衡逆移【答案】D【解析】A项，由图可知，Ea为正反应活化能，E为逆反应活化能，故A错误；B项，由图可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，该反应为放热反应，反应热ΔH＝—(Ea’－Ea)，故B错误；C项，在相同温度下，分子的能量并不完全相同，有些分子的能量高于分子的平均能量，称为活化分子，则所有活化分子的平均能量高于所有分子的平均能量，故C错误；D项，该反应为放热反应，逆反应速率加快幅度大于正反应加快幅度，使平衡向吸热的逆反应方向移动，故D正确；故选D。8．(2020•天津卷，10)理论研究表明，在101kPa和298K下，HCN(g)HNC(g)异构化反