專題09化學能與熱能

2021年化學高考題

一、單項選擇題

1.（2021?山東高考真題）⑶標記的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中發生水解，局部反響歷程可

表示為：

kI

+0H'H；CC---OCH,、.」|+CH：Q

H5C—C—OCHSIH3C—C—OH

OH

,80~180H

能量變化如下列圖。HC——1——OCH-——1HC——C——OCH、為快速平衡，以下

‘CL''I'

說法正確的選項是

A.反響II、m為決速步

B.反響結束后，溶液中存在"0萬

C.反響結束后，溶液中存在ClV'OH

D.反響I與反響IV活化能的差值等于圖示總反響的婚變

【答案】B

【解析】

A.一般來說，反響的活化能越高，反響速率越慢，由圖可知，反響I和反響IV的活化能較

高，因此反響的決速步為反響I、IV,故A錯誤；

18O-180H

B.反響I為加成反響，而——OCHj為快速平衡，反響

后者能生成“H,

因此反響結束后，溶液中存在“0H,故B正確;

C.反響HI的成鍵和斷鍵方式為H、C）因此反響

結束后溶液中不會存在C”曲，故C錯誤;

D.該總反響對應反響物的總能量高于生成物總能量，總反響為放熱反響，因此

l?0?8O

和CHQ的總能量與和0H的總能量之差等于圖示

H3C—C—OHH3c—C—OCH3

總反響的焰變，故D錯誤；

綜上所述，正確的選項是B項，故答案為B。

2.（2021?浙江）相同溫度和壓強下，關于反響的AH,以下判斷正確的選項是

A.AH1>0,AH>0B.

2AH3=AHI+AH2

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

【答案】c

【分析】

一般的烯烽與氫氣發生的加成反響為放熱反響，但是，由于苯環結構的特殊性決定了苯環結

構的穩定性，苯與氫氣發生加成反響生成1,3-環己二烯時，破壞了苯環結構的穩定性，因此

該反響為吸熱反響。

【解析】

A.環己烯、1,3-環己二烯分別與氫氣發生的加成反響均為放熱反響，因此，AH|V0,AH2Vo,

A不正確；

B.苯分子中沒有碳碳雙鍵，其中的碳碳鍵是介于單鍵和雙鍵之間的特殊的共價鍵，因此，其

與氫氣完全加成的反響熱不等于環己烯、1，3-環己二烯分別與氫氣發生的加成反響的反響熱

之和，即AH3HAH1+AH2,B不正確;

C.環己烯、1,3-環己二烯分別與氫氣發生的加成反響均為放反響，△、<（）,,由于

Imol1,3-環己二烯與氫氣完全加成后消耗的氫氣是等量環己烯的2倍，故其放出的熱量更

多，其AH】>AH2；苯與氫氣發生加成反響生成1,3-環己二烯的反響為吸熱反響（八1<4>0）,

根據蓋斯定律可知，苯與氫氣完全加成的反響熱AH3=AH4+AH2,因此AH3>AH,,C正確;

D.根據蓋斯定律可知，苯與氫氣完全加成的反響熱,因此八乩,

D不正確。

綜上所述，此題選C。

3.（2021?廣東高考真題）"天問一號”著陸火星，“嫦娥五號”采回月壤。騰飛中國離不

開化學，長征系列運載火箭使用的燃料有液氫和煤油等化學品。以下有關說法正確的選項是

A.煤油是可再生能源

B.H2燃燒過程中熱能轉化為化學能

C.火星隕石中的2°Ne質量數為20

D.月壤中的3He與地球上的3H互為同位素

【答案】C

【解析】

A.煤油來源于石油，屬于不可再生能源，故A錯誤；

B.氫氣的燃燒過程放出熱量，將化學能變為熱能，故B錯誤；

C.元素符號左上角數字為質量數，所以火星隕石中的20Ne質量數為20,故C正確；

D.同位素須為同種元素，3He和3H的質子數不同，不可能為同位素關系，故D錯誤；

應選C。

4.（2021?河北高考真題）以下操作標準且能到達實驗目的的是

A.圖甲測定醋酸濃度B.圖乙測定中和熱

C.圖丙稀釋濃硫酸D.圖丁萃取別離碘水中的碘

【答案】A

【解析】

A.氫氧化鈉溶液呈堿性，因此需裝于堿式滴定管，氫氧化鈉溶液與醋酸溶液恰好完全反響后

生成的醋酸鈉溶液呈堿性，因此滴定過程中選擇酚酸作指示劑，當溶液由無色變為淡紅色時,

到達滴定終點，故A選；

B.測定中和熱實驗中溫度計用于測定溶液溫度，因此不能與燒杯內壁接觸，并且大燒杯內空

隙需用硬紙板填充，防止熱量散失，故B不選；

C.容量瓶為定容儀器，不能用于稀釋操作，故C不選；

D.分液過程中長頸漏斗下方放液端的長斜面需緊貼燒杯內壁，防止液體留下時飛濺，故D不

選;

綜上所述，操作標準且能到達實驗目的的是A項，故答案為A。

5.（2021?浙江高考真題）共價鍵的鍵能與熱化學方程式信息如下表:

共價鍵H-HH-0

鍵能/（『moL）436463

1

熱化學方程式2H2(g)+02(g)=2H20(g)A層-482kJ?moE

那么2O(g)=Oz(g)的△〃為

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

【答案】D

【分析】

根據A盾反響物的鍵能總和-生成物的鍵能總和計算。

【解析】

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

鍵的鍵能為498kJ/mol,2個氧原子結合生成氧氣的過程需要釋放能量，因此20（g）=0z（g）的

△代-498kJ/mo1。

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

111

kJ*moK,N2(g)、Mg)和NlUg)的比熱容分別為29.1、28.9和35.6J?K?moF.一定壓

強下，1mol反響中，反響物［岫（g）+3Hz（g）］、生成物［2NH3（g）l的能量隨溫度T的變化示意

能最

B.

【答案】B

【解析】

該反響為放熱反響，反響物的總能量大于生成物的總能量，根據題目中給出的反響物與生成

物的比熱容可知，升高溫度反響物能量升高較快，反響結束后反響放出的熱量也會增大，比

較4個圖像B符合題意，故答案選B。

二、原理綜合題

7.（2021?湖南高考真題）氨氣中氫含量高，是一種優良的小分子儲氫載體，且平安、易儲

運，可通過下面兩種方法由氨氣得到氫氣。

方法I：氨熱分解法制氫氣

相關化學鍵的鍵能數據

化學鍵NsNH-HN-H

鍵能E/（kJ?mo「）946436.0390.8

一定溫度下，利用催化劑將N&分解為N?和H?。答復以下問題:

⑴反響2NH3（g）=N2（g）+3H2（g）AH=kJ.mol-1;

（2）該反響的AS=198.9J?mol」.Ki，在以下哪些溫度下反響能自發進行？（填標

號）

A.25℃B.125℃C.225℃D.325℃

（3）某興趣小組對該反響進行了實驗探究。在一定溫度和催化劑的條件下，將O.lmolNHj通

入3L的密閉容器中進行反響（此時容淵內總壓為200kPa）,各物質的分壓隨時間的變化曲線如

下列圖。

①假設保持容器體積不變，：時反響到達平衡，用H2的濃度變化表示0?4時間內的反響速

率V(H2)=mol-L-'-mini(用含乙的代數式表示)

②G時將容器體積迅速縮小至原來的一半并保持不變，圖中能正確表示壓縮后N2分壓變化趨

勢的曲線是(用圖中a、b、c、d表示)，理由是；

③在該溫度下，反響的標準平衡常數K?=。(：分壓=總壓X該組分物質的量分數，

\g/、力

PG.PH

00

科丁反則尸DW切一g5呂尸“皿切，八=7[PV，其中P&=lOOkPa,P、

G

㈣倒

"H、PD、PE為各組分的平衡分壓)。

方法n：氨電解法制氫氣

利用電解原理，將氨轉化為高純氫氣，其裝置如下列圖。

(4)電解過程中OH的移動方向為(填“從左往右”或"從右往左”)；

(5)陽極的電極反響式為。

KOH溶液KOH溶液

0.02

【答案】+90.8CD——b開始體積減半，N2分壓變為原來的2倍，隨后由于加壓

￡

平衡逆向移動，N2分壓比原來2倍要小0.48從右往左2NH「6e+60H=此+6比0

【解析】

(1)根據反響熱=反響物的總鍵能-生成物的總鍵能，2NH3(g)^N2(g)+3H2(g),

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

+90.8；

90.8xlO3J/mol

(2)假設反響自發進行，那么需?卅T?5〈()，T>——I。2“一■—v=456.5K,即溫度應

?S198.9J/(mol-K)

高于(456.5-273)℃=183.5℃,CD符合，故答案為：CD；

(3)①設3時到達平衡，轉化的NH：,的物質的量為2x,列出三段式：

根據同溫同壓下，混合氣體的物質的量等于體積之比，-01-=~——，解得

0.1+2%120+120+40

0.02x3mol0.020.02

x=0.02mol,=------=——mol'L故答案為：——；

3Lxt.At.

②七時將容器體積壓縮到原來的一半，開始N,分壓變為原來的2倍，隨后由于加壓平衡逆向

移動，風分壓比原來2倍要小，故b曲線符合，故答案為：b：開始體積減半，距分壓變為原

來的2倍，隨后由于加壓平衡逆向移動，N2分壓比原來2倍要小；

③由圖可知，平衡時，NHs、凡、比的分壓分別為120kPa、40kPa、120kPa,反響的標準平

衡常數長.=0'*"￡)-=0.48,故答案為：0.48；

(4)由圖可知，通NH,的一極氮元素化合價升高，發生氧化反響，為電解池的陽極，那么另一

電極為陰極，電解過程中0H移向陽極，那么從右往左移動，故答案為：從右往左；

⑸陽極陽失電子發生氧化反響生成必結合堿性條件，電極反響式為：2NH廠6e+60H=N2+6IL0,

故答案為：2NHj-6e+60H=用+6凡0。

2021年化學高考模擬題

一、單項選擇題

1.(2021?九龍坡區?重慶市育才中學高三三模)工業合成三氧化硫的反響為2s0z(g)+

Oz(g)$葉2S0(g)AH=-198kJ-mor,反響過程可用以下列圖模擬(一代表02分子，

T3

代表so2分子，\\\\\\\\代表催化劑)。以下說法不正確的選項是

A.過程n和過程m決定了整個反響進行的程度

B.過程n為吸熱過程，過程m為放熱過程

C.參加SOz和&各Imol,充分反響后放出的熱量小于99KJ

D.催化劑可降低反響的活化能，使AH減小

【答案】D

【解析】

A.過程I是吸附放熱過程，自發進行程度大，但過程n是共價鍵斷裂的過程，過程iv是生

成物解吸過程，需要消耗能量，它們的活化能相對較大，決定了全部反響進行的程度，A正確;

B.由圖可知，過程II化學鍵斷裂，為吸熱過程，過程III化學鍵形成，為放熱過程，B正確;

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

消耗S0?的物質的量小于Imol,放熱小于99kJ,C正確；

D.催化劑不能改變反響的始終態，不能改變反響物和生成物的內能，所以不能改變反響熱，

D錯誤；

應選：D.

2.（2021?重慶市第H^一中學校高三二模）文獻報道：在45℃、0.1MPa時，科學家以鐵粉

為催化劑，通過球磨法合成氨。局部反響歷程如下列圖（吸附在催化劑外表的物種用*標注），

以下說法正確的選項是

A.由此歷程可知：N*+3H*=NH*+2H*AH>0

B.鐵粉改變了合成氨的反響歷程和反響熱

C.圖示過程中有極性共價鍵的生成

D.用不同催化劑合成氨，反響歷程均與上圖相同

【答案】C

【解析】

A.AH與反響過程無關，取決于反響的起點和終點，由圖知，反響物的總能量比生成物的總

能量高，為放熱反響AH〈0,那么N*+3H*=NH*+2H*AH<0,A錯誤;

B.鐵粉做催化劑，只改變反響歷程，不改變始終態，即不能改變反響熱，B錯誤；

C.過程中有N-H極性共價鍵的生成，C正確；

D.不同的催化劑，改變反響的歷程不一樣，D錯誤；

應選:Co

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

+H2（g）=C2H6（g）△年amol-匚1的反響歷程如以下列圖所示：

以下說法正確的選項是

A.該反響為吸熱反響B.a=-129.6

C.催化乙烯加氫效果較好的催化劑是AuFD.兩種過渡態物質中較穩定的是過渡態1

【答案】B

【解析】

A.該反響生成物具有的能量低，為放熱反響，故A錯誤；

B.由反響物、生成物的總能量可知a=-129.6kJ/mol-0=-129.6kJ/mol,a=-129.6,故B正確;

C.由圖可知AuPF；對應的活化能小，那么催化效果好，故C錯誤；

D.過渡態1所處狀態能量高于狀態2,兩種過渡態物質中較穩定的是過渡態2,故D錯誤；

應選B。

4.（2021?全國高三零模）科學家結合實驗和計算機模擬結果，研究了在貴重金屬催化劑外

表上的氣態體系中，一個CO分子復原NO的能量變化與反響歷程如下列圖。以下說法錯誤

的選項是

A.該反響的熱化學方程式為

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

B.決定整個反響速率快慢的步驟是①

C.反響過程中斷裂與形成的化學鍵都包含b鍵和兀鍵

D.改變催化劑，不能使反響的焙變發生改變

【答案】A

【解析】

A.該過程表示一個CO分子復原NO的能量變化，熱化學方程式對應的能量變化應該是

2moicO分子被復原的能量，故A錯誤；

B.活化能大速率慢，是決速步驟，①的活化能大于②，決定整個反響速率快慢的步驟是①，

故B正確；

C.反響物CO分子既含有。鍵和兀鍵，生成物N?和CO?含有b鍵和兀健，所以反響過程中斷

裂與形成的化學鍵都包含b鍵和兀鍵，故C正確；

D.催化劑只能改變反響歷程，不能改變焰變，故D正確；

故答案為A。

5.(2021-陜西寶雞市?)2007年諾貝爾化學獎授予埃特爾以表彰其對于合成氨反響機理的

研究，氮氣和氫氣分子在催化劑外表的局部變化過程如下列圖，以下說法不正確的選項是

A.升高溫度不能提高一段時間內NH?的產率

B.圖①一②過程吸熱，圖②一③過程放熱

C.N?在反響過程中三鍵均發生斷裂

D.反響過程中存在-NH-、-MH2等中間產物

【答案】A

【解析】

A.升高溫度，化學反響速率加快，可以提高一段時間內NH3的產率，A錯誤；

B.圖①一②過程表示斷裂氮氣分子的化學鍵，斷鍵吸熱，圖②一③過程表示形成氮氫單鍵，

成鍵放熱，B正確；

C.由圖①一②可知，N2在反響過程中三鍵均發生斷裂，C正確;

D.圖③④說明反響過程中存在—NH-、-NH2等中間產物，D正確；

答案為：A。

6.（2021-安徽高三一模）馬里奧?莫利納等科學家通過研究揭示了大氣中臭氧層被破壞的

機理，如下列圖。以下說法錯誤是

A.CFCL是四面體結構

B.過程m中的0原子可能來自大氣中O’或的解離

C.整個過程中，CFCh是分解的催化劑

D.紫外線輻射提供破壞化學鍵的能量

【答案】C

【分析】

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

【解析】

A.CH,是正四面體結構，CFCL就相當于用F將一個H原子替代了，用3個C1將一個3個H

原子替代了，雖然鍵長、鍵角有變化，但是還是四面體結構，A正確；

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

過程HI中的0原子可能來自大氣中或的解離B正確；

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

們發現CFCL,作為反響物被消耗，CFCk襁催化劑，C錯誤；

D.由圖可知，紫外線輻射提供破壞了C-C1,斷鍵需要吸收能量，D正確；

應選D。

7.（2021?浙江高三其他模擬）反響A+B-C分兩步進行：反響①A+B-X,反響②XfC。反響

過程中能量變化如圖，以下說法正確的選項是

A.該反響為放熱反響，△年a-d

B.催化劑通過降低化學反響的婚變加快化學反響速率

C.升高溫度，a、b、c、d的數值均會發生改變

D.該反響速率的快慢主要由反響②決定

【答案】C

【解析】

A.根據圖示可知：反響物A和B的能量總和比生成物C的高，發生反響放出熱量，故該反響

為放熱反響，△年(a+c)-(d+b),A錯誤;

B.催化劑通過改變反響途徑，降低反響的活化能來加快化學反響速率，但該反響的焰變不變,

B錯誤；

C.升高溫度，物質的內能發生改變，故a、b、c、d的數值均會發生改變，C正確；

D.化學反響速率的快慢由反響速率慢的決定。反響的活化能越大，反響需消耗的能量就越高,

反響就越難發生。根據上述圖示可知反響①的活化能較大，故該反響速率的快慢主要由反響

①決定，D錯誤；

故合理選項是C。

8.(2021?廣西南寧市?南寧三中高三三模)為應對全球氣候問題，中國政府承諾“2030年

碳達峰"、"2060年碳中和"。科學家使用絡合物作催化劑，用多聚物來捕獲二氧化碳，反

響可能的過程如下列圖。以下表達錯誤的選項是

A.該反響假設得以推廣將有利于碳中和

B.反響過程中只有極性鍵的斷裂和形成

C.總反響方程式為CO2+3H2----?--->CH30H+H20

D.開發太陽能、風能等再生能源可降低CO?、CH,溫室氣體的碳排放

【答案】B

【解析】

A.碳中和指將通過植樹造林、節能減排等方式，抵消自身產生的CO,等溫室氣體，實現相對

碳的‘'零排放"，故A正確；

B.第二、四步有％參與反響，存在非極性鍵的斷裂，故B錯誤；

C.除去環上循環的物質和催化劑，總反響的反響物為CO2、瓦生成物為CHQH與HQ,故C正

確；

D.碳排放是指CO?、CH,等溫室氣體排放的簡稱，故D正確：

應選B。

9.(2021?長沙市明德中學高三三模)Ni可活化Cz4放出CH”其反響歷程如以下列圖所示：

以下關于活化歷程的說法錯誤的選項是

A.此反響的決速步驟：中間體2f中間體3

B.只涉及極性鍵的斷裂和生成

C.在此反響過程中Ni的成鍵數目發生變化

1

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

【答案】B

【解析】

A.中間體2-中間體3能量差值最大，該步反響的活化能最大，是化學反響的決定速率的步

驟，A正確；

B.反響過程涉及到C-C鍵斷裂和C-H鍵形成，涉及到非極性鍵的斷裂和極性鍵的形成，B錯

誤；

C.根據圖示可知：在此反響過程中Ni的成鍵數目在不斷發生變化，C正確；

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正確；

故合理選項是Bo

10.(2021?北京高三其他模擬)Deacon催化氧化法將HC1轉化為C1?的反響為：

1

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

研究發現CuCk(s)催化反響的過程如下：

1

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

2

1

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

22

反響iii：...

以下表述不正確的選項是

A.反響i中反響物的總能量小于生成物的總能量

B.反響ii中,ImolCuCl(s)反響時轉移2moie-

1

C.推斷反響iii應為CuO(s)+2HCl(g)<UC12(S)+H20(g)A鳥=-242kJ?mol-

D.由反響過程可知催化劑參與反響，通過改變反響路徑提高反響速率

【答案】C

【解析】

A.反響i為吸熱反響，那么反響物的總能量小于生成物的總能量，A正確；

B.反響ii中,銅從+1升高到+2、氯從T升高到0,那么ImolCuCl(s)反響時失去2moie「，

氧氣中氧從0降低到-2,那么,molO,得到2moie;B正確；

2

C.按蓋斯定律,反響4凱1?+04)=256)+21120G)人於-116叱111。廣減去2乂(反響i+反

響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不正確；

D.由反響過程可知催化劑參與反響后重新生成，但催化劑改變反響路徑、通過降低反響活化

能提高反響速率，D正確；

答案選C。

11.(2021?河南新鄉市?新鄉縣一中高三其他模擬)CH3-CHXH-COOCH3有兩種立體異構體

COOCH,COOCH3

J和J，由CH3CHO和Ph3P=CHCOOCH3反響制取這兩種異構體的歷程中能量變化

如圖

：在立體結構中，實線表示該鍵在紙平面上，實楔形線表示該鍵在紙前方，虛線表示該鍵在

紙前方。

以下說法正確的選項是

COOCHCOOCHj

A.,比J穩定

B.溫度升高，CH3CHO的轉化率減小

COOCHPhJ—O

’的過程中，速率最快的是由生成\_/C°℃H'的反響

C.生成J

CH,OOC'X=/

D.兩個反響歷程中，中間產物相同

【答案】C

【解析】

A.圖像中J")2能量高，J""’"穩定,人錯誤;

B.圖像該反響歷程中生成兩種物質都是吸熱反響，溫度升高，CHQI0的轉化率增大，B錯誤。

ph,p-ocoocn,

C.由卜人在成I的過程活化能最小，反響速率快，C正確;

CH,(XX^\"

+?

Ph,POCOOCH,

D.兩個反響歷程中，是生成J的中間產物,

CH.OOC''CH,OOC、

COOCH

:是生成\=/%的中間產物，兩個過程中間產物不同,

D錯誤；

應選C

12.（【一飛沖天】4.實驗中學一模）CO與NQ在Fe,作用下發生反響的能量變化及反響歷程如

下列圖，兩步為①NzO+Fe+=Nz+FeO+（慢）、②FeO*+CO=COz+Fe+（快）。以下說法正確的選項是

A.分子構型：CO2為直線型，及0為V形（風0中每個原子都滿足8電子穩定結構）

B.反響①的活化能比反響②大

C.反響中每轉移Imol電子，生成風體積為1L2L

D.兩步反響均為放熱反響，總反響的化學反響速率由反響②決定

【答案】B

【解析】

A.CO/與N/）均為三原子分子，22個電子，互為等電子體，所以均為直線型分子，故A錯；

B.反響①NS+FeFz+FeO'（慢），反響②FeO,+COCOz+FeX快），由圖示可知，那么反響①活化能

較反響②大，故B正確；

C.選項中未告訴是否處于標況下，假設標況下，那么根據CO+N2O=N2+CC>2可知，每轉

移Imol電子，生成風體積為11.2L,故C錯；

D.總反響的化學反響速率由反響較慢一步所決定，即由反響①決定，故D錯；

答案選B。

13.（2021?阜新市第二高級中學高三其他模擬）C0,是廉價的碳資源，將其甲烷化具有重要

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

發生上述反響，以下表達正確的選項是

A.反響物的總能量小于生成物的總能量

B.升高溫度可增大活化分子的百分數及有效碰撞頻率，因而溫度越高越利于獲得甲烷

C.恒溫、恒壓條件下，充入He,平衡向正反響方向移動

D.在絕熱密閉容器中進行時，容器中溫度不再改變，說明已到達平衡

【答案】D

【解析】

A.該反響是放熱反響，反響物的總能量大于生成物的總能量，故A錯誤；

B.該反響是放熱反響，升高溫度，化學平衡向逆反響方向移動，那么溫度越高越不利于獲得

甲烷，故B錯誤；

C.恒溫、恒壓條件下充入惰性氣體氨氣，容器的容積增大，相當于減小壓強，該反響為氣體

體積減小的反響，減小壓強，平衡向逆反響方向移動，故c錯誤；

D.該反響是放熱反響，在絕熱密閉容器中進行時，反響溫度會增大，那么當容器中溫度不再

改變時，說明正、逆反響速率相等，反響已到達平衡，故D正確；

應選D。

14.(2021?阜新市第二高級中學高三其他模擬)在含有Fe"、SQ；和L的混合溶液中，反響

SzO：(aq)+2r(aq)=2S0：(aq)+L(aq)的分部機理如下，反響進程中的能量變化如下列圖。

3t

步驟①：2Fe(aq)+2L(aq)=2Fe"(aq)+I2(aq)

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

以下關于該反響的說法錯誤的選項是

A.Fe"是該反響的催化劑

B.步驟②比步驟①速率快

C.該反響為放熱反響

D.假設不加Fe",那么正反響的活化能比逆反響的大

【答案】D

【分析】

3t2

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

23,

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

作催化劑，Fe"為中間產物，SzO：(aq)+2I(aq)+2Fe”(aq)的總能量高于

2FeRaq)+2S0：(aq)+k(aq)的總能量，反響放熱。

【解析】

A.根據反響的機理可知鐵離子參與了反響，但是在反響前后其物質的量不變，那么Fe"是該

反響的催化劑，故A正確；

B.由圖象可知步驟①的活化能大于步驟②的，活化能越大，反響速率越小，故步驟①反響速

率慢，故B正確；

C.反響物的總能量高于生成物的總能量，所以該反響為放熱反響，故C正確；

D.A/片正反響的活化能-逆反響的活化能，該反響為放熱反響，不管加不加催化劑，正反響

活化能都低于逆反響活化能，故D錯誤；

應選D。

15.（2021?長沙市明德中學高三三模）我國研究人員研發了一種新型納米催化劑，實現CO?

和%反響得到CH”局部微粒轉化過程如圖（吸附在催化劑外表上的物種用*標注）。以下說法

不正確的選項是

A.過程②吸收熱量

B.過程③涉及極性鍵的斷裂和形成

C.結合過程③，過程④的方程式為*C+2*0H+6H-C及+2比0

D.整個過程中制得ImolCH,轉移電子的物質的量為6moi

【答案】D

【解析】

A.由圖示知，過程②涉及*C0?中化學鍵的斷裂，需要吸收能量，A正確；

B.由圖示知，過程③涉及*CO中極性鍵斷裂和生成物*0H中極性鍵的形成，B正確；

C.由圖示知，過程③對應方程式為：*C0+*0+2H-*C+2*01I,過程④反響物為*C、*011、H,生

成物為CH,和也0,根據過程③知*C、*0H反響比例為1:2,故過程④方程式為：

*C+2*0H+6HfCH1+2H?0,C正確；

D.CO2轉化為CH”碳元素化合價由+4價降低為-4價，得關系式：C0fCH/8e,故1molCH,

生成轉移電子為8mol,D錯誤；

故答案選D。

16.（2021?天津高三一模）正戊烷異構化為異戊烷是油品升級的一項重要技術。在適宜催化

劑和一定壓強下，正戊烷的平衡轉化率（a）隨溫度變化如下列圖。

名稱熔點/℃沸點/℃燃燒熱AWkJ?mo『

正戊烷-13036-3506.1

異戊烷-159.427.8-3504.1

以下說法不正確的選項是

A.正戊烷異構化為異戊烷反響的△水0

B.28~36℃時，隨溫度升高，正戊烷的平衡轉化率增大，原因是異戊烷氣化離開體系，產物

濃度降低，平衡正向移動

C.尋找更好的催化劑可使正戊烷異構化為異戊烷的轉化率大大提升

D.150℃時，體系壓強從lOOkPa升高到500kPa,正戊烷的平衡轉化率根本不變

【答案】C

【解析】

A.根據正戊烷和異戊烷的燃燒熱，

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,根據蓋斯定

律①-②得正戊烷異構化為異戊烷反響

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

,故A正確；

B.根據表中沸點數值，在28?360c時，隨溫度升高，異戊烷氣化離開體系，產物濃度降低，

導致平衡正向移動，正戊烷的平衡轉化率增大，故B正確；

C.催化劑不影響平衡，不能提高平衡轉化率，故C錯誤；

D.150C時，正戊烷和異戊烷都是氣態，此時反響前后氣體體積不變，增大壓強，平衡不移

動，正戊烷的平衡轉化率不變，故D正確；

答案選C。

17.(2021?天津高三一模)如圖是CH,與C12生成CH3cl的局部反響過程中各物質物質的能量

變化關系圖(及表示活化能)，以下說法錯誤的選項是

A.增大Cl2的濃度，可提高反響速率，但不影響△H的大小

B.第一步反響的速率小于第二步反響

C.總反響為放熱反響

D.升高溫度，口、E*2均增大，反響速率加快

【答案】D

【解析】

A.Cl,是該反響的反響物，增大反響物的濃度，反響速率增大，但增大氯氣的濃度不影響"1

的大小，故A正確；

B.第一步反響所需活化能0大于第二步反響所需活化能”,第一步反響單位體積內活化分

子百分數低于第二步反響，故第二步反響速率更大，故B正確；

C.反響物總能量大于生成物總能量，為放熱反響，故C正確；

D.L、0分別為第一步反響、第二步反響所需活化能，升高溫度，反響所需活化能不變，即

心、E.不變，故D錯誤；

應選D。

二、原理綜合題

18.(2021?安徽高三一模)甲醇是目前人類認知最為平安、高效、清潔的替代燃料，可用如

下方法制備：碳的氧化物和氫氣合成法，其主要反響包括：

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)在恒溫的合成塔中發生上述反響，到達平衡時合成塔出口處總壓強為5.OMPa,各組分的體

積分數如表所示：

COCHOH其他

co2H23

10.0%5.0%50.0%2.5%32.5%

①反響HI的焙變△用=—?

②此溫度下反響I的平衡常數(=_(MPa)

(2)反響I是合成甲醇的主要反響，在二氧化碳存在時，單位體積催化劑上生成甲醇的速率如

圖：

①參加二氧化碳對甲醇反響速率的影響是—。

②在無二氧化碳的體系中參加適量氧氣也可以起到和二氧化碳相似的作用，原因是—.

(3)一氧化碳與氫氣的反響歷程如圖，其中吸附在催化劑外表上的物種用*標注。

①該反響歷程中控速步驟的能壘為一eV.

②寫出虛線框內發生的化學反響方程式

【答案】+41.8kJ/mol0.04先增大后減小氧氣能與一氧化碳反響生成二氧化碳

0.8H3C0*+-H2<H3OH*

【解析】

(1)①由蓋斯定律可知，反響II—反響I得反響HI,那么焙變△回=△4—△?=(-49.0

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

②由題給數據可知，一氧化碳、氫氣和甲醇的平衡分壓分別為10.0%X5.0MPa=0.5MPa、

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

p(CH3OH)________0.125MPa

Kr22=0.04(MPa)r,故答案為：0.04；

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

(2)①由圖可知，隨著二氧化碳百分含量的增加，單位體積催化劑上，甲醇反響速率先增大后

減小，故答案為：先增大后減小；

②假設在無二氧化碳的體系中參加適量氧氣，氧氣能與一氧化碳反響生成二氧化碳，從而起

到和二氧化碳相似的作用，故答案為：氧氣能與一氧化碳反響生成二氧化碳；

(3)①化學反響速率取決于化學反響速率最慢的一步，反響的能壘越大，反響速率越慢，由圖

可知，反響歷程中控速步驟的能壘為(一0.leV)一(―0.9eV)=0.8eV,故答案為：0.8；

②由圖可知，虛線框內發生的反響為H￡0*與乩反響生成CH;tOir,反響的化學反響方程式為IL,C0

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

22

19.(2021?四川成都市?成都七中〕近年來，隨著聚酯工業的快速開展，氯氣的需求量和氯

化氫的產出量也隨之迅速增長。因此，將氯化氫轉化為氯氣的技術成為科學研究的熱點。答

復以下問題：

(1)Deacon創造的直接氧化法為：4HCl(g)+O2(g)^^2Cl2(g)+2H2O(g)0以下列圖為剛

性容器中，進料濃度比c(HCl)：cQ)分別等于1：1、4：1、7：1時HC1平衡轉化率隨溫度

變化的關系：可知該反響在___________(高溫或低溫)條件下能自發進行。設HC1初始濃度為

c”根據進料濃度比c(HCl)：c(0z)=l：1的數據計算K(400℃)=(列出計算式)。

按化學計量比進料可以保持反響物高轉化率，同時降低產物別離的能耗。進料濃度比

c(HCl)：c(0?過低、過高的不利影響分別是。

(2)Deacon直接氧化法可按以下催化過程進行：

1

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

那么2HCl(g)+；C>2(g尸。2包)+凡0場)的AH=

(3)在一定溫度的條件下，進一步提高HC1的轉化率的方法是(寫出2種)

(4)在傳統的電解氯化氫回收氯氣技術的根底上，科學家最近采用碳基電極材料設計了一種新

的工藝方案，主要包括電化學過程和化學過程，如以下列圖所示：

負極區發生的反響有(寫反響方程式)。電路中轉移lmol電子，需消耗氧氣

L(標準狀況)。

［答案］高溫<°芋且)J°42%)..0,和Ck別離能耗較高、HC1轉化率較低

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

3+223

-58kJ?mol'增加反響體系壓強；及時別離出產物Fe+e=Fe\4Fe*+02+4H=4Fe'+2H20

5.6

【解析】

(1)根據圖知，進料濃度比c(HCl)：c(0,一定時，升高溫度HC1的轉化率降低，說明平衡逆

向移動，升高溫度平衡向吸熱方向移動，那么正反響為放熱反響，AH<0,反響為氣體分子數

減小的反響，AS<0,由AG=AH-TAS>0,那么高溫下自發進行；溫度一定時進料濃度比c(HCl)：

c(02)越大，HC1的轉化率越小，所以400℃進料濃度比c(HCl)：c(0j=l：1時，HC1的轉化率

為最上邊曲線，HC1轉化率為84%,列三段式：

+02(g)=202(g)

4HC1?+2H2O(g)

起始量/mol/Lcoco00

轉化量/mol/LO.84coO.21coO.42coO.42co

平衡量/mol/L0.16c0O.79coO.42coO.42co

“C2(C1,)C2(HO)(O.42C)-(O.42C)

400℃時化學平衡常數K=:二、)2----霍O——山O；進料濃度比c(HC1)：

44

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

C(0J過低0?和Cl,別離能耗較高、過高時HC1轉化率較低，所以投料濃度比過高或過低都不

好；

(2)根據蓋斯定律:AH=AH,+AH2+AH3=(83-20-121)kJ.mor^-SSkJ-mor'；

(3)提高HC1的轉化率，即要反響正向進行,4HCl(g)+0z(g)—2ck(g)+2H20(g),正向是氣體分

子數減少的反響，可以增大壓強，使反響正向；亦可別離出生成物，使反響正向；

(4)根據圖示，電解池左側發生反響Fe"+e-Fe。該反響為復原反響，屬于電解池的陰極，

負極通入氧氣后F/被Oz氧化而再生成Fe",該反響為4Fe，02+41「-4Fe"+2HzO；根據電子守

恒及4尸小+02+曲一4尸成'+2也0可知，電路中轉移Imol電子，消耗氧氣的物質的量為：

ImolX1/4=0.25moL標況下0.25mol氧氣的體積為：22.4L/molX0.25moi=5.6L。

20.(2021?河南新鄉市?新鄉縣一中高三其他模擬)在一定條件下，由C0?和為合成甲醇已

成為現實，該合成對解決能源問題具有重大意義。該過程中有兩個競爭反響，反響過程能量

關系如圖。

(1)請寫出CO(g)與H2(g)生成CH3OH(g)的熱化學方程式為.

3

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

C(CH3OH)C(H20),升高溫度k正增大的倍數k逆增大的倍數(填“<"、"或

"="),為了提高比的轉化率，可采取的措施有(填選項)。

A.加壓B.升溫C.加催化劑D.增加CO?的濃度

(3)在一容積可變的密閉容器中，充入ImolCOz與3molHz發生反響：C02(g)+

3H2(g)?=CH30H(g)+HzO(g),CO,在不同溫度下的平衡轉化率與總壓強的關系如以下列圖所

示，圖中M點時CH30H的物質的量分數為,該反響的壓強平衡常數為

(=atm"(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓X物質的量分數)

(4)由CO?和及合成甲醇有兩個競爭反響，為提高CH30H的選擇性，在原料氣中摻入一定量C0,

原因是o另外，可以通過控制雙組份催化劑(CuO-ZnO)中CuO的含量，可提高甲

醇產率，根據以下列圖判斷，催化劑選擇性最好的CuO的含量為o

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

5.33X10T參加一定濃度CO,使反響C02(g)+H2(g)^=^CO(g)+lLO(g)向逆向移動，提高生

產CH3OH的選擇性50%

【解析】

(1)根據圖像可知兩個競爭反響為：

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

根據蓋斯定律i-ii