2025届高考化学二轮专题复习与测试第一部分专题七化学反应与能量变化考点一反应热

专题七化学反应与能量变更1．(2024·广东卷)用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(下图)，可实现大电流催化电解KNO3溶液制氨。工作时，H2O在双极膜界面处被催化解离成H＋和OH－，有利于电解反应顺当进行。下列说法不正确的是()A．电解总反应：KNO3＋3H2O=NH3·H2O＋2O2↑＋KOHB．每生成1molNH3·H2O，双极膜处有9mol的H2O解离C．电解过程中，阳极室中KOH的物质的量不因反应而变更D．相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率解析：由信息“大电流催化电解KNO3溶液制氨”可知，在电极a处KNO3放电生成NH3，发生还原反应，故电极a为阴极，电极方程式为NOeq\o\al(－,3)＋8e－＋9H＋=NH3·H2O＋2H2O，电极b为阳极，电极方程式为4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，“卯榫”结构的双极膜中的H＋移向电极a，OH－移向电极b。由分析中阴、阳极电极方程式可知，电解总反应为KNO3＋3H2O=NH3·H2O＋2O2↑＋KOH，故A项正确；每生成1molNH3·H2O，阴极得8mole－，同时双极膜处有8molH＋进入阴极室，即有8mol的H2O解离，故B项错误；电解过程中，阳极室每消耗4molOH－，同时有4molOH－通过双极膜进入阳极室，KOH的物质的量不因反应而变更，故C项正确；相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构具有更大的膜面积，有利于H2O被催化解离成H＋和OH－，可提高氨生成速率，故D项正确。故选B。答案：B2．(2024·新课标卷)一种以V2O5和Zn为电极、Zn(CF3SO3)2水溶液为电解质的电池，其示意图如下所示。放电时，Zn2＋可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O。下列说法错误的是()A．放电时V2O5为正极B．放电时Zn2＋由负极向正极迁移C．充电总反应：xZn＋V2O5＋nH2O=ZnxV2O5·nH2OD．充电阳极反应：ZnxV2O5·nH2O－2xe－=xZn2＋＋V2O5＋nH2O解析：由题中信息可知，该电池放电时Zn为负极、V2O5为正极，电池的总反应为xZn＋V2O5＋nH2O=ZnxV2O5·nH2O。由题信息可知，放电时，Zn2＋可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O，V2O5发生了还原反应，则放电时V2O5为正极，A项正确；Zn为负极，放电时Zn失去电子变为Zn2＋，阳离子向正极迁移，则放电时Zn2＋由负极向正极迁移，B项正确；电池在放电时的总反应为xZn＋V2O5＋nH2O=ZnxV2O5·nH2O，则其在充电时的总反应为ZnxV2O5·nH2O=xZn＋V2O5＋nH2O，C项不正确；充电阳极上ZnxV2O5·nH2O被氧化为V2O5，则阳极的电极反应为ZnxV2O5·nH2O－2xe－=xZn2＋＋V2O5＋nH2O，D项正确。故选C。答案：C3．(2024·全国甲卷)用可再生能源电还原CO2时，采纳高浓度的K＋抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是()A．析氢反应发生在IrOxTi电极上B．Cl－从Cu电极迁移到IrOxTi电极C．阴极发生的反应有2CO2＋12H＋＋12e－=C2H4＋4H2OD．每转移1mol电子，阳极生成11.2L气体(标准状况)解析：由题图可知，该装置为电解池，与直流电源正极相连的IrOxTi电极为电解池的阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O－4e—=O2↑＋4H＋，铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式为2CO2＋12H＋＋12e－=C2H4＋4H2O、2CO2＋12H＋＋12e－=C2H5OH＋3H2O，电解池工作时，氢离子通过质子交换膜由阳极室进入阴极室。据此分析解答。析氢反应为还原反应，应在阴极发生，即在铜电极上发生，故A项错误；离子交换膜为质子交换膜，只允许氢离子通过，Cl－不能通过，故B项错误；由分析可知，铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式有2CO2＋12H＋＋12e－=C2H4＋4H2O，故C项正确；水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，每转移1mol电子，生成0.25molO2，在标准状况下体积为5.6L，故D项错误。故选C。答案：C4．(2024·全国乙卷)室温钠－硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠—硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极，表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时，在硫电极发生反应：eq\f(1,2)S8＋e－→eq\f(1,2)Seq\o\al(2－,8)，eq\f(1,2)Seq\o\al(2－,8)＋e－→Seq\o\al(2－,4)，2Na＋＋eq\f(x,4)Seq\o\al(2－,4)＋2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1－\f(x,4)))e－→Na2Sx。下列叙述错误的是()A．充电时Na＋从钠电极向硫电极迁移B．放电时外电路电子流淌的方向是a→bC．放电时正极反应为：2Na＋＋eq\f(x,8)S8＋2e－→Na2SxD．炭化纤维素纸的作用是增加硫电极导电性能解析：由题意可知放电时硫电极得电子，硫电极为原电池正极，钠电极为原电池负极。充电时为电解池装置，阳离子移向阴极，即钠电极，故充电时，Na＋由硫电极迁移至钠电极，A项错误；放电时Na在a电极失去电子，失去的电子经外电路流向b电极，硫黄粉在b电极上得电子与a电极释放出的Na＋结合得到Na2Sx，电子在外电路的流向为a→b，B项正确；由题给的一系列方程式相加可以得到放电时正极的反应式为2Na＋＋eq\f(x,8)S8＋2e－→Na2Sx，C项正确；炭化纤维素纸中含有大量的炭，炭具有良好的导电性，可以增加硫电极的导电性能，D项正确。故选A。答案：A(1)热化学方程式的书写及其正误推断。(2)反应热的计算及大小比较。(3)电极反应式的书写。(4)离子、电子的移动方向。(5)金属的腐蚀与防护。1．下列说法或表示方法正确的是()A．在101kPa时，2gH2完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ热量，则氢气燃烧的热化学方程式为2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－1B．等量的白磷蒸气和白磷固体分别完全燃烧，后者放出热量多C．依据中和热ΔH＝－57.3kJ·mol－1，可知将含0.5molH2SO4的溶液与含1molNaOH的溶液混合，放出的热量肯定等于57.3kJD．由C(s，石墨)=C(s，金刚石)ΔH＝＋1.9kJ·mol－1可知，石墨比金刚石稳定解析：热化学反应方程式中反应热的数值要与系数一样，则2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1，A项错误；等量气态白磷的总能量高于固态白磷的，所以气态白磷燃烧放出的热量多，B项错误；中和热是在常温常压下，稀溶液中H＋和OH—反应生成1mol水时所放出的热量。题中没有指明H2SO4是浓溶液还是稀溶液，所以C项不肯定正确；选项D中反应是吸热反应，因此石墨的能量低于金刚石的能量，依据能量越低越稳定原理，石墨比金刚石稳定，D项正确。故选D。答案：D2．(2024·广东卷)火星大气中含有大量CO2，一种有CO2参与反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。该电池以金属钠为负极，碳纳米管为正极，放电时()A．负极上发生还原反应B．CO2在正极上得电子C．阳离子由正极移向负极D．将电能转化为化学能解析：依据题干信息可知，放电时总反应为4Na＋3CO2=2Na2CO3＋C。放电时负极上Na发生氧化反应失去电子生成Na＋，A项错误；放电时正极为CO2得到电子生成C，B项正确；放电时阳离子移向还原电极，即阳离子由负极移向正极，C项错误；放电时装置为原电池，能量转化关系为化学能转化为电能和化学能等，D项错误。故选B。答案：B3．在氯碱工业中，离子交换膜法电解饱和食盐水示意图如下，下列说法不正确的是()A．电极A为阳极，发生氧化反应生成氯气B．离子交换膜为阳离子交换膜C．饱和NaCl从a处进，NaOH溶液从d处出D．OH－迁移的数量等于导线上通过电子的数量解析：氯碱工业中的总反应为2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑；电解池中阳极失电子发生氧化反应，氯碱工业中Cl2为氧化产物，所以电极A为阳极，电极B为阴极，据此分析解答。电极A为阳极，发生氧化反应生成氯气，故A项正确；阳极发生的电极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑，阴极发生的电极反应式为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－；为了防止生成的氯气与氢氧化钠发生反应，氢氧化钠要从d口流出，所以要防止OH－流向阳极(即电极A)，该离子交换膜为阳离子交换膜，故B正确；依据B选项的分析可知饱和NaCl从a处进，NaOH溶液从d处出，故C项正确；因为有离子交换膜的存在，OH－不发生迁移，故D项错误。故选D。答案：D4．镍镉电池是二次电池，其工作原理示意图如下(L为小灯泡，K1、K2为开关，a、b为直流电源的两极)。下列说法不正确的是()A．断开K2、合上K1，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能B．断开K1、合上K2，电极A为阴极，发生还原反应C．电极B发生氧化反应过程中，溶液中KOH浓度不变D．镍镉二次电池的总反应式：Cd＋2NiOOH＋2H2Oeq\o(,\s\up7(充电),\s\do5(放电))Cd(OH)2＋2Ni(OH)2解析：依据题图所示，电极A充电时为阴极，则放电时电极A为负极，负极上Cd失电子发生氧化反应生成Cd(OH)2，负极反应式为Cd－2e－＋2OH－=Cd(OH)2，电极B充电时为阳极，则放电时电极B为正极，正极上NiOOH得电子发生还原反应生成Ni(OH)2，正极反应式为2NiOOH＋2e－＋2H2O=2Ni(OH)2＋2OH－，放电时总反应为Cd＋2NiOOH＋2H2O=Cd(OH)2＋2Ni(OH)2。据此分析解答。断开K2、合上K1，为放电过程，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能，A项正确；断开K1、合上K2，为充电过程，电极A与直流电源的负极相连，电极A为阴极，发生还原反应，电极反应式为Cd(OH)2＋2e－=Cd＋2OH－，B项正确；电极B发生氧化反应的电极反应式为2Ni(OH)2－2e－＋2OH－=2NiOOH＋2H2O，则电极A发生还原反应的电极反应式为Cd(OH)2＋2e－=Cd＋2OH－，此时为充电过程，总反应为Cd(OH)2＋2Ni(OH)2Cd＋2NiOOH＋2H2O，溶液中KOH浓度减小，C项错误；依据分析，放电时总反应为Cd＋2NiOOH＋2H2O=Cd(OH)2＋2Ni(OH)2，则镍镉二次电池总反应式为Cd＋2NiOOH＋2H2Oeq\o(,\s\up7(充电),\s\do5(放电))Cd(OH)2＋2Ni(OH)2，D项正确。故选C。答案：C5．(2024·湖南卷节选)氨中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且平安、易储运，可通过下面方法由氨得到氢气。方法：氨热分解法制氢气相关化学键的键能数据化学键N≡NH—HN—H键能E/(kJ·mol－1)946436.0390.8在肯定温度下，利用催化剂将NH3分解为N2和H2。回答下列问题：反应2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)ΔH＝__________kJ·mol－1。解析：依据反应热＝反应物的总键能－生成物的总键能可得，2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)ΔH＝390.8kJ·mol－1×3×2－(946kJ·mol－1＋436.0kJ·mol－1×3)＝＋90.8kJ·mol－1。答案：＋90.86．甲醇燃料电池可使甲醇作燃料时的能量转化更高效，某种甲醇燃料电池的工作原理如图所示，其电极反应如下：2CH3OH＋2H2O－12e－=12H＋＋2CO2，3O2＋12H＋＋12e－=6H2O。(1)电极A的名称是________(填“正极”或“负极”)；甲醇从________(填“b”或“c”)处通入。(2)甲醇燃料电池供电时的总反应方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)当该装置消耗64g甲醇时，转移电子的数目为______________________；若这部分电子全部用于电解水，理论上可产生标准状况下氢气________L。解析：(1)由题中原电池的工作原理图可知，电子由电极B流向电极A，则电极A作正极，电极B为负极；c处通入CH3OH，发生氧化反应。(2)甲醇燃料电池是甲醇和氧气发生氧化还原反应，故总反应方程式为2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O。(3)甲醇的电极反应式为2CH3OH＋2H2O－12e－=12H＋＋2CO2，当该装置消耗64g甲醇即物质的量n＝eq\f(m,M)＝eq\f(64g,32g·mol－1)＝2mol时，转移电子12mol，转移电子的数目为12NA或7.224×1024；电解水时，1molH2对应2mol电子，则转移12mol电子时，产生氢气6mol，标准状况下氢气的体积为V＝nVm＝6×22.4＝134.4L。答案：(1)正极c(2)2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O(3)12NA(或7.224×1024)134.4考点一反应热1．反应热(1)反应热的计算：①ΔH＝生成物总能量－反应物总能量。②ΔH＝反应物键能之和－生成物键能之和。③应用盖斯定律计算反应热。(2)反应热的单位：kJ·mol－1。(3)放热反应和吸热反应：ΔH>0，反应吸热；ΔH<0，反应放热。2．燃烧热反应条件：25℃、101kPa；可燃物的物质的量：1mol；反应程度：完全燃烧，生成稳定的氧化物。3．中和热反应本质：H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)；溶液浓度：稀溶液，稀释过程中不会产生热效应；生成物的物质的量：1molH2O(l)。1．热化学反应方程式的书写2．反应热的计算——盖斯定律(1)盖斯定律。由上图可得：ΔH＝ΔH1＋ΔH2。(2)叠加法。(2024·浙江卷)相关有机物分别与氢气发生加成反应生成1mol环己烷()的能量变更如图所示。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，说明苯分子具有特别稳定性解析：也含有两个碳碳双键，而2ΔH1<ΔH3，说明碳碳双键加氢放出的热量与分子内碳碳双键数目不肯定成正比，故A项错误；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项正确；3ΔH1＜ΔH4，说明苯分子中不存在三个完全独立的碳碳双键，故C项正确；ΔH3－ΔH1＜0，ΔH4－ΔH3＞0，说明苯分子具有特别稳定性，故D项正确。故选A。答案：A反应热的计算方法(1)ΔH＝H(生成物)－H(反应物)。(2)ΔH＝∑E(反应物键能)－∑E(生成物键能)。(3)热化学反应方程式书写中简单出现的错误：①未标明反应物或生成物的状态。②反应热的符号运用不正确，即吸热反应未标出“＋”号，放热反应未标出“－”号。③漏写ΔH的单位，或者将ΔH的单位写为kJ。④反应热的数值与方程式的计量数不对应。⑤对燃烧热、中和热的概念理解不到位，忽视其标准是1mol可燃物或生成1molH2O(l)。1．(2024·浙江卷)标准状态下，下列物质气态时的相对能量如下表：物质/gOHHOHOO能量/(kJ·mol－1)2492183910物质/gH2O2H2O2H2O能量/(kJ·mol－1)00－136－242可依据HO(g)＋HO(g)=H2O2(g)计算出H2O2中氧氧单键的键能为214kJ·mol－1。下列说法不正确的是()A．H2的键能为436kJ·mol－1B．O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍C．解离氧氧单键所需能量：HOO<H2O2D．H2O(g)＋O(g)=H2O2(g)ΔH＝－143kJ·mol－1解析：依据表格中的数据可知，H2的键能为218×2＝436(kJ·mol－1)，A项正确；由表格中的数据可知O2的键能为249×2＝498(kJ·mol－1)，由题中信息可知H2O2中氧氧单键的键能为214kJ·mol－1，则O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍，B项正确；由HOO=HO＋O可知，解离HOO中氧氧单键须要的能量为249＋39－10＝278(kJ·mol－1)，H2O2中氧氧单键的键能为214kJ·mol－1，C项错误；由表中的数据可知H2O(g)＋O(g)=H2O2(g)的ΔH＝－136－249－(－242)＝－143kJ·mol－1，D项正确。故选C。答案：C2．某反应分两步进行，其能量变更如图所示。下列说法正确的是()A．反应①的活化能E1＝－177kJ·mol－1B．该反应过程中，反应速率由反应②确定C．总反应的热化学方程式为C2H6(g)＋CO2(g)C2H4(g)＋CO(g)＋H2O(g)ΔH＝＋346kJ·mol－1D．增大C2H6(g)的浓度，可以增大活化分子百分数，增大化学反应速率解析：由题图可知，活化能E1＝－300kJ·mol－1－(－477kJ·mol－1)＝＋177kJ·mol－1，A项错误；慢反应限制总反应速率，反应②的活化能E2＝＋210kJ·mol－1>E1，故反应速率由反应②确定，B项正确；总反应的ΔH＝－300kJ·mol－1－(－477kJ·mol－1)＝＋177kJ·mol－1，热化学方程式为C2H6(g)＋CO2(g)C2H4(g)＋CO(g)＋H2O(g)ΔH＝＋177kJ·mol－1，C项错误；增大反应物浓度，可增大活化分子的数目，但活化能不变，活化分子百分数不变，增大浓度可增大反应速率，D项错误。故选B。答案：B3．(2024·浙江卷)相同温度和压强下，关于反应的ΔH，下列推断正确的是()(g)＋H2(g)→(g)ΔH1(g)＋2H2(g)→(g)ΔH2(g)＋3H2(g)→(g)ΔH3(g)＋H2(g)→(g)ΔH4A．ΔH1>0，ΔH2>0B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2C．ΔH1>ΔH2，ΔH3>ΔH2D．ΔH2＝ΔH3＋ΔH4解析：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，ΔH1<0，ΔH2<0，A项不正确；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别的共价键，因此，苯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≠ΔH1＋ΔH2，B项不正确；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，ΔH1<0，ΔH2<0，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，ΔH1>ΔH2。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>0)，依据盖斯定律可知，苯与氢气完全加成的反应热ΔH3＝ΔH4＋ΔH2，因此ΔH3>ΔH2，C项正确；依据盖斯定律可知，苯与氢气完全加成的反应热ΔH3＝ΔH4＋ΔH2，因此ΔH2＝ΔH3－ΔH4，D项不正确。故选C。答案：C4．(2024·永州统考)C(s)与O2(g)生成CO2(g)的反应可以一步完成，也可以分两步完成，各步反应之间的关系如图所示，下列说法不正确的是()A．CO的燃烧热的ΔH＝－283.0kJ·mol－1B．ΔH＝－110.5kJ·mol－1C．1mol金刚石与石墨完全燃烧放出的热量均为393.5kJD．依据上图推出C(s)＋CO2(g)=2CO(g)ΔH＝＋172.5kJ·mol－1解析：由题图可知，1mol一氧化碳完全燃烧生成二氧化碳反应的焓变为－283.0kJ·mol－1，则一氧化碳的燃烧热为ΔH＝－283.0kJ·mol－1，故A项正确；由盖斯定律可知，碳与氧气反应生成一氧化碳的焓变ΔH＝(－393.5kJ·mol－1)－(－283.0kJ·mol－1)＝－110.5kJ·mol－1，故B项正确；金刚石与石墨的能量不同，所以1mol金刚石与石墨完全燃烧放出的热量不行能均为393.5kJ，故C项错误；由题图可知，碳与氧气生成二氧化碳的反应的焓变为ΔH2＝－393.5kJ·mol－1，由选项B的分析可知，碳与氧气反应生成一氧化碳的焓变ΔH＝－110.5kJ·mol－1，碳与二氧化碳反应生成一氧化碳的反应焓变为ΔH＝(－110.5kJ·mol－1)×2－(－393.5kJ·mol－1)＝＋172.5kJ·mol－1，则碳与二氧化碳反应生成一氧化碳的热化学方程式为C(g)＋CO2(g)=2CO(g)ΔH＝＋172.5kJ·mol－1，故D项正确。故选C。答案：C5．(2024·丽水、湖州、衢州三地市高三质检)在298K和100kPa压力下，已知金刚石和石墨的熵、燃烧热和密度分别如下表。此条件下，对于反应C(石墨)=C(金刚石)，下列说法正确的是()物质S/(J·K－1·mol－1)ΔH/(kJ·mol－1)ρ/(kg·m－3)C(金刚石)2.4－395.403513C(石墨)5.7－393.512260A．该反应的ΔH＜0，ΔS＜0B．由公式ΔG＝ΔH－TΔS可知，该反应ΔG＝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解析：依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