2024年高考化学一轮复习：专题10化学反应与能量
一、选择题
1．化学家借助太阳能产生的电能和热能，用空气和水作原料成功地合成了氨气。下列说法错误的是（ ）
A．该过程中电能转化为了化学能 B．该过程属于氮的固定
C．转化过程中能量守恒 D．断裂键会释放出能量
2．（2023高二下·乐清期末）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．对于进程Ⅰ、Ⅱ，生成等量的P所吸收的热量相同
B．对于进程Ⅱ、Ⅲ，催化效率
C．对于进程Ⅰ，升高温度，正、逆反应速率均增大，但正反应速率增加更明显
D．对于进程Ⅳ，Z没有催化作用
3．下列说法正确的是（ ）
A．图1所示装置能将化学能转化为电能
B．图2所示反应为吸热反应
C．锌锰干电池中，锌筒作正极
D．蓄电池充电时也发生了氧化还原反应
4．由甲醇制备二甲醚涉及如下反应：
①2CH3OH(g) C2H4(g)+2H2O(g) △H1；
2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) △H2。
下列说法正确的是（ ）
A．△H1＜△H2
B．反应②为吸热反应
C．C2H4(g)+H2O(g) CH3OCH3(g) △H=-5.2kJ mol-1
D．相同条件下，CH3OCH3(g)比C2H4(g)稳定
5．（2023高二下·重庆市期末）下列说法中正确的是（ ）
A．化学反应中的能量变化都表现为热量的变化
B．增加炼铁高炉的高度可以降低尾气中CO的含量
C．无论加入正催化剂还是加入负催化剂都能大大提高化学反应速率
D．把煤粉碎了再燃烧可以提高煤的燃烧效率
6．（2023高一下·蒙自期中）下列做法有利于提高空气质量的是（ ）
A．燃放烟花爆竹 B．利用风能发电
C．使用含硫煤供暖 D．使用大排量汽车
7．（2023高一下·吉林期末）下列反应属于氧化还原反应，且能量变化如图所示的是（ ）
A．甲烷的燃烧反应 B．碳与在高温下化合
C．柠檬酸溶解水垢 D．铝与氧化铁高温下反应
8．由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程示意图如下：
下列说法错误的是（ ）
A．生成CH3COOH总反应的原子利用率为100%
B．CH4 →CH3COOH过程中，有C-H键发生断裂
C．①→②放出能量并形成了C-C键
D．该催化剂能改变反应的焓变
二、多选题
9．（2023高一下·邗江期中）工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破。N2与H2反应合成氨为可逆反应，其热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH= 92.4kJ mol 1。氨气经氧化等步骤制得硝酸，利用石灰乳、尿素等可吸收硝酸工业的尾气(含NO、NO2)。下列有关工业合成氨的反应说法正确的是（ ）
A．该反应过程中N2表现出氧化性
B．恒温恒容密闭容器中充入1molH2和3 molN2充分反应后放出热量为92.4 kJ
C．断裂1molH-H键的同时断裂2 molN-H键，说明该反应达到平衡状态
D．达到平衡时，增大容器的体积，v(正)减小、v(逆)增加
10．（2023·烟台模拟）科研人员通过控制光沉积的方法构建复合材料光催化剂，以Fe2+和Fe3+渗透Nafion膜在酸性介质下构建了一个还原和氧化分离的人工光合体系，其反应机理如图。下列说法正确的是
A．a的价电子排布式：3d5
B．体系中能量转化形式：电能→化学能
C．体系中总反应的活化能：Ea正>Ea逆
D．理论上每消耗18g水生成46gHCOOH
11．一种新型中温全瓷铁-空气电池，其结构如图所示。下列有关该电池放电时的说法错误的是（ ）
A．a电极上发生氧化反应
B．负极的电极反应式为
C．铁表面发生的反应为
D．若标准状况下33.6L空气参与反应，电路中理论上有6mol电子转移
12．（2022高二上·河北月考）一种染料敏化太阳能电池如图，其成本便宜且对环境无污染。敏化染料()吸附在纳米空心球表面。光照时：(基态)(激发态)，，下列说法正确的是（ ）
A．该装置能将太阳能转化成电能
B．正极的电极反应式为
C．敏化染料还原过程为
D．该电池工作一段时间后需要补充电解质
13．（2023·济南模拟）研究表明，用作催化剂促进水分解时存在两种不同的路径，分解过程中的部分反应历程如图所示(物质中原子之间的距离单位为)。下列说法错误的是
A．水的分解反应为放热反应
B．反应历程中，钒原子的杂化方式发生改变
C．IM2中，距离为“2.174和“2.390”的原子之间作用力是氢键
D．适当升高温度，IM2→FS3的正反应速率增大的程度小于逆反应速率增大的程度
14．（2022高三上·益阳期末）是一种很有前途的纳米酶，具有疾病诊断和治疗的潜力。一种带氧空位的纳米酶催化某反应的机理和相对能量(能量单位：)的变化如图(a)、(b)所示。下列说法错误的是
A．该过程的总反应可表示为
B．过程iii和iv表示两个被还原
C．该催化循环过程中的化合价未发生改变
D．该过程的总反应速率由过程ii决定
三、非选择题
15．（2018高一下·哈尔滨期末）从能量的角度看，断开化学键要 ，形成化学键要 。化学反应是释放能量还是吸收能量取决于 ，当反应物的总能量高于生成物时，该反应为 反应；当反应物的总能量低于生成物时，该反应为 反应。
16．（2021高一下·海林月考）从能量的角度看，断开化学键要 能量，形成化学键要 能量。若某反应的反应物总能量大于生成物的总能量，那么，该反应是一个 (填“放热”或“吸热”)反应。
17．（2021·金华模拟）19世纪初，法国科学家杜龙和珀蒂测定比热时发现：金属的比热( )与其相对原子质量的乘积近似为常数25.08 。将40.0g惰性金属M加热到100℃，投入20.0g温度为36.7℃的水中，最终体系的温度为46.7℃。推算该金属的近似摩尔质量(水的比热为4.18 ，请写出计算过程，结果保留整数)。
18．（2022高二上·南阳月考）为了探究化学能与热能的转化，某实验小组设计了如下三套实验装置：
（1）上述3个装置中，不能证明“铜与浓硝酸反应是吸热反应还是放热反应”的是 。
（2）某同学选用装置Ⅰ进行实验(实验前U形管里液面左右相平)，在甲试管里加入适量氢氧化钡溶液与稀硫酸，U形管中可观察到的现象是 ，说明该反应属于 (填“吸热”或“放热”)反应。
（3）为探究固体M溶于水的热效应，选择装置Ⅱ进行实验(反应在甲中进行)。
①若M为钠，则实验过程中烧杯中可观察到的现象是 ；
②若观察到烧杯里产生气泡，则说明M溶于水 (填“一定是放热反应”“一定是吸热反应”或“可能是放热反应”)；
③若观察到烧杯里的玻璃管内形成一段水柱，则M可能是 。
19．（2022高二上·成都期中）不同的化学反应具有不同的反应热，人们可以通过多种方法获得反应热的数据，通常用实验进行测定，也可以进行理论推算。
（1）已知 ，如图所示是探究中和热的实验装置。
①装置中仪器A的作用是 ；
②本实验采用50mL 0.50盐酸、50mL 0.55氢氧化钠溶液反应，经三次实验测得反应前后的温差平均值为3.3℃，其密度近似地认为均为1，反应后溶液的比热容。则该实验中盐酸和氢氧化钠溶液反应中和热为 ；
③下列操作会导致中和热的测定数值偏大的是 (填标号)；
a.大烧杯上不盖塑料盖板
b.将强酸强碱换成弱酸弱碱
c.用50mL 0.50盐酸与1.1g NaOH固体进行反应
d.将环形玻璃搅拌棒改成环形铜质搅拌棒
e.使用浓硫酸与氢氧化钠溶液进行反应
④若将反应物改为50mL 0.50稀硫酸与50mL 0.55氢氧化钡溶液，测得反应热为，则 (填“>”或“＜”)，原因是 。
（2）下列化学反应能用图甲表示的反应有 (填标号)，能用图乙表示的反应有 (填标号)。(已知：键能为1mol气态分子解离成气态原子所吸收的能量)。
A．镁条与盐酸的反应 B．煤的气化
C．煅烧石灰石 D．铝热反应
20．（2023高一下·吉林期末）化学反应在发生物质变化的同时伴随着能量的变化，它是人类获取能量的重要途径，而许多能量的利用与化学反应中的能量变化密切相关。
回答下列问题：
（1）的反应过程如图所示：
该反应为 （填“放热”或“吸热”）反应，生成吸收或放出的热量为 。
（2）下列变化中属于吸热反应的是 （填标号）。
①液态水汽化 ②生石灰与水反应生成熟石灰 ③
④与固体混合
（3）某化学反应中，设反应物的总能量为，生成物的总能量为。若，则该反应可用图 （填“A”或“B”）表示。
（4）为了验证与的氧化性强弱，图中能达到实验目的的装置是 （填标号），其正极的电极反应式为 ；若构建该原电池时两个电极的质量相等，当导线中通过电子时，两个电极的质量差为 g。
（5）用于燃料电池后，其利用率更高，装置如图所示（A、B为多孔碳棒）。实验测得定向移向电极，则 （填“A”或“B”）电极入口处通，参与的电极反应为 。
21．工业合成氨的反应如下：N2 + 3H22NH3。某温度下，在容积恒定为2.0L的密闭容器中充入2.0molN2和2.0molH2，一段时间后反应达平衡状态，实验数据如下表所示：
t/s 0 50 150 250 350
n(NH3) 0 0.24 0.36 0.40 0.40
（1）0~50s内的平均反应速率 v(N2) = 。
（2）250s时，H2的转化率为 。
（3）已知N≡N的键能为946kJ/mol，H-H的键能为436kJ/mol，N-H的键能为391kJ/mol，则生成1molNH3过程中的热量变化 kJ。下图能正确表示该反应中能量变化的是 。
（4）为加快反应速率，可以采取的措施 。
a．降低温度 b．增大压强 c．恒容时充入He气
d．恒压时充入He气 e．及时分离NH3
（5）下列说法错误的是____。
A．使用催化剂是为了加快反应速率，提高生产效率
B．上述条件下，N2不可能100%转化为NH3
C．为了提高N2的转化率，应适当提高H2的浓度
D．250~350s生成物浓度保持不变，反应停止
22．（2023·乌鲁木齐模拟）减少CO2排放并实现CO2的有效转化已成为科研工作者的研究热点。根据以下几种常见的CO2转化方法，回答下列问题：
（1）I．研究表明，利用如图所示的原理，可以将CO2转化为炭黑。
该过程的能量转化形式为 ，在整个过程中， FeO 的作用是 。
（2）已知：①2Fe3O4(s)=6FeO(s)+O2(g) ΔH1=akJmol
②C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH2=bkJ/mol
则过程1的热化学方程式为 。
II．以氧化铟(In2O3)作催化剂，采用“CO2催化加氢制甲醇”方法将CO2资源化利用。反应历程如下：
i．催化剂活化： In2O3( 无活性) In2O3-x(有活性) ；
ii．CO2与H2在活化的催化剂表面同时发生如下反应：
反应①： CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH3主反应
反应②： CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH4副反应
（3）某温度下，在恒容密闭反应器中，下列能说明反应①达到平衡状态的是____ (填编号 )。
A．混合气体的密度不再变化
B．CH3OH的分压保持不变
C．v正(H2)：v逆(CH3OH)=3：1
D．CO2、H2、CH3OH和H2O的浓度之比为1：3：1：1
（4）增大CO2和H2混合气体的流速，可减少产物中H2O(g) 的积累，从而减少催化剂的失活，请用化学方程式表示催化剂失活的原因： 。
（5）ii中反应①、②的lnK(K代表化学平衡常数)随 ×103 (T代表温度)的变化如图所示。
a．升高温度，反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的化学平衡常数K (填“增大” “减小”或“不变”)。
b．恒温恒压密闭容器中，加入2molCO2和4molH2，只发生反应①和反应②，初始压强为P0。 在230℃以上，升高温度，CO2 的平衡转化率增大，但甲醇的产率降低，可能原因是 。在300℃发生反应，反应达到平衡时，CO2的转化率为50%，容器体积减小20%，则反应②用平衡分压表示的平衡常数Kp= ( 保留两位有效数字)。
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】氮的固定；化学反应中能量的转化
2．【答案】D
【知识点】化学反应中能量的转化；反应热和焓变；盖斯定律及其应用；化学反应速率的影响因素；化学平衡的影响因素
【解析】【解答】A：根据盖斯定律可知，对于进程Ⅰ、Ⅱ是S转化为P的不同路径，故生成等量的P所放出的热量相同，故A不符合题意；
B：观察图示，活化能高的步骤为决速步骤，进程Ⅱ第二步的活化能低于进程Ⅲ第二步的活化能，故催化效率X>Y，故B不符合题意；
C：对于进程Ⅰ，升高温度，正、逆反应速率均增大，反应后的能量比反应前低，为放热反应，升高温度反应向吸热反应进行，故逆反应速率增加更明显，故C不符合题意；
D：观察图示，反应前物质为S+Z，反应后物质转化为P Z，而不是P+Z，故Z不符合催化剂的特点，Z没有催化作用 ，故D符合题意；
故答案为：D
【分析】催化剂的特点：反应前后其质量和性质都不发生变化。
催化剂能降低反应的活化能。
3．【答案】D
【知识点】氧化还原反应；化学反应中能量的转化；吸热反应和放热反应；原电池工作原理及应用
4．【答案】A
【知识点】常见能量的转化及运用；吸热反应和放热反应；反应热和焓变
5．【答案】D
【知识点】常见能量的转化及运用
【解析】【解答】A. 化学反应中的能量变化还可以表现为光能、电能的变化等，A不符合题意；
B. 高炉产生CO和高度无关，B不符合题意；
C. 正催化剂加快反应的速率、负催化剂减弱反应速率，C不符合题意；
D. 把煤粉碎可提高与氧气的接触面积，提高煤的燃烧效率，D符合题意；
故答案为：D
【分析】A. 化学反应中的能量变化还可以表现为光能、电能的变化等；
B. 产生CO，和氧气少有关；
C. 正催化剂加快反应的速率、负催化剂减弱反应速率；
D. 粉碎可提高与氧气的接触面积。
6．【答案】B
【知识点】常见能量的转化及运用；含硫物质的性质及综合应用；含碳化合物的性质和应用
【解析】【解答】A．燃放烟花爆竹产生污染性气体，A不符合题意；
B．风能是清洁能源，有利于提高空气质量，B符合题意；
C．含硫煤燃烧生成大量的二氧化硫气体，C不符合题意；
D．使用大排量汽车产生汽车尾气，D不符合题意；
故答案为：B
【分析】A．燃放烟花爆竹污染空气；
B．风能是清洁能源；
C．含硫煤燃烧会污染空气；
D．汽车尾气会污染空气。
7．【答案】B
【知识点】氧化还原反应；化学反应中能量的转化；吸热反应和放热反应
【解析】【解答】A.甲烷燃烧为放热反应，A错误；
B.，属于氧化还原反应，也属于吸热反应，B正确；
C. 柠檬酸溶解水垢 ，属于酸和盐发生的复分解反应，没有化合价的变化。
D. 铝热反应为放热反应也属于氧化还原反应；
【分析】本题主要考察化学反应中氧化还原反应和吸放热反应的判断，由图分析可知E1-E2>0，为吸热反应，需要选出既属于氧化还原反应又属于吸热反应的选项。
A.甲烷燃烧为放热反应；
B.属于氧化还原反应，也属于吸热反应；
C.属于复分解反应；
D.，这个反应叫做铝热反应是放热反应，可以在高温条件下将氧化铁还原为单质铁。
吸放热反应的判断：
（1）根据反应物具有的总能量与生成物具有的总能量之前的关系判断：
反应物具有的总能量高于生成物具有的总能量，该反应为放热反应。
反应物具有的总能量低于生成物具有的总能量，该反应为吸热反应。
（2）常见的吸放热反应：
吸热反应：
a.大多数化合相对应的分解反应；
b.一些盐类的水解；
c.电解质的电离；
d.其他的一些反应：如KNO3的溶解等。
放热反应：
a.大多数化合反应；
b.中和反应，（典型的放热反应）；
c.活泼性强的金属或其氧化物与酸或水发生的氧化还原反应；
d.常见的燃烧反应；
e.强酸，碱固体的溶解放热。
8．【答案】D
【知识点】化学键；化学反应中能量的转化；反应热和焓变
9．【答案】A,C
【知识点】化学反应中能量的转化；化学平衡状态的判断
【解析】【解答】 A.反应过程中N2中N元素由0价变为-3价，表现出氧化性，故A正确；
B. 依据反应的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH= 92.4kJ mol 1 ，该反应为可逆反应，恒温恒容密闭容器中充入1molH2和3 molN2充分反应后放出热量小于92.4 kJ ，故B错误；
C.依据正逆反应速率相等时，反应达到平衡状态，断裂1molH-H键的同时断裂2molN-H键，说明该反应达到平衡状态，故C正确；
D. 达到平衡时，增大容器的体积，v(正)减小、v(逆)减小 ，故D错误；
故答案为：AC；
【分析】A.元素化合价降低，表现出氧化性；
B. 依据反应为可逆反应分析；
C.依据正逆反应速率相等时，反应达到平衡状态；
D. 依据影响化学平衡的因素分析；
10．【答案】C,D
【知识点】原子核外电子排布；化学反应中能量的转化；吸热反应和放热反应
【解析】【解答】A．由分析可知，a为亚铁离子，是铁原子失去2个电子后形成的，价电子排布式：3d6，A不符合题意；
B．由图可知，体系中能量转化形式：光能→化学能，B不符合题意；
C．体系中总反应为水和二氧化碳生成氧气和甲酸，反应为吸热反应，则活化能：Ea正>Ea逆，C符合题意；
D．二氧化碳转化为甲酸，碳元素化合价由+4变为-2，根据电子守恒可知， ，理论上每消耗18g水（1mol）生成46gHCOOH（1mol），D符合题意；
故答案为：CD。
【分析】 水在WO3处转化为氧气，失去电子，即b在Pt处转化为a，应得到电子，b为Fe3+，a为Fe2+，Pt/WO3上发生的反应为：H2O-4e-=O2+4H+，Cu2O-Pt上发生的反应为CO2+2e-+2H+=HCOOH。
11．【答案】A,D
【知识点】常见能量的转化及运用；电极反应和电池反应方程式；常见化学电源的种类及其工作原理
【解析】【解答】
A、根据新型中温全磁铁-空气电池的结构图可知，a极上空气中的氧气会在此得电子发生还原反应，为原电池的正极，同时铁与水反应生成氢气，氢气会在b极上失电子发生氧化反应，为原电池的负极，故A选项错误；
B、由题可知，O2在正极发生反应，电极方程式为：，H2在负极发生反应，电极方程式为：故B选项正确；
C、根据新型中温全磁铁-空气电池的结构图可知，铁表面H2O(g)参与反应生产H2，发生的反应为：
xH20(g)+Fe=FeOx+xH2，故C选项正确；
D、若标准状况下33.6L空气参与反应，则氧气的物质的量为，电路中转移的电子为1.2mol，故D选项错误；
故正确答案为：A、D
【分析】
能学会读取新型电池的工作原理，就能顺利解答新型电池类问题。
12．【答案】A,B
【知识点】常见能量的转化及运用；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．由光照时：(基态)(激发态)，可知，太阳能转化成电能，A项符合题意；
B．极，得到电子，为正极，电极反应为，B项符合题意；
C． 敏化染料还原过程为，C项不符合题意；
D． 与可互相转化，循环往复，不需要补充，D项不符合题意。
故答案为：AB。
【分析】A．依据图示分析，太阳能转化成电能；
B．反应中元素化合价升高，做负极，元素化合价降低，为正极；
C． 电荷不守恒；
D． 与可互相转化，循环过程。
13．【答案】A,C
【知识点】氢键的存在对物质性质的影响；化学反应中能量的转化；吸热反应和放热反应
【解析】【解答】A． 水的分解需要从外界获取能量，故其为吸热反应，A符合题意；
B．观察反应历程可以看出，反应历程中，由于分子构型发生改变，钒原子的杂化方式一定会改变，B不符合题意；
C．和“2.174”的原子钒原子和氧原子，它们之间不是氢键，C符合题意；
D． IM2→FS3是放热反应，升温之后平衡逆向移动，故IM2→FS3的正反应速率增大的程度小于逆反应速率增大的程度，D不符合题意；
故答案为：AC。
【分析】A． 水的分解需要从外界获取能量；
B．分子构型发生改变，杂化方式一定会改变；
C．氢键是电负性强的原子（如N、O、F等）和与另一个电负性强的原子共价结合的氢原子间形成的键；
D．根据影响化学平衡移动的因素分析。
14．【答案】B,C
【知识点】化学反应中能量的转化；活化能及其对化学反应速率的影响
【解析】【解答】A．由图可知，该过程的反应物为H2O2和TMB-H+，产物为TMB+和水，则总反应为，故A不符合题意；
B．过程ⅲ和ⅳ表示两个分子先后被氧化，故B符合题意；
C．反应过程中的成键情况有变化，因此化合价发生变化，故C符合题意；
D．活化能越大反应速率越慢，慢反应是整个反应的决速步骤，结合图(b)可知，过程ⅱ的能垒为，大于其他步骤的能垒，为该反应的决速步骤，故D不符合题意；
故答案为：BC。
【分析】A．依据图中反应物和产物的化学式，利用电子得失守恒、电荷守恒、原子守恒书写。
B．元素化合价降低，被还原； 元素化合价升高，被氧化；
C．依据成键情况判断化合价变化；
D．活化能越大反应速率越慢，慢反应是整个反应的决速步骤。
15．【答案】吸收能量；放出能量；反应物总能量和生成物总能量的相对大小；放热；吸热
【知识点】化学反应中能量的转化；常见能量的转化及运用
【解析】【解答】从能量的角度看，断开化学键要吸收能量，形成化学键要放出能量。化学反应是释放能量还是吸收能量取决于反应物总能量和生成物总能量的相对大小，当反应物的总能量高于生成物时，该反应为放热反应；当反应物的总能量低于生成物时，该反应为吸热反应。
【分析】一切反应都伴随着能量的变化，断开化学键要吸收能量，形成化学键要放出能量，是能量变化的主要原因，化学反应是释放能量还是吸收能量取决于反应物总能量和生成物总能量的相对大小。
16．【答案】吸收；释放；放热
【知识点】化学反应中能量的转化；吸热反应和放热反应
【解析】【解答】化学能与热能知识点中，从能量的角度分析，反应物断键要吸收能量；形成不稳定的“中间状态”，而后成键释放能量；根据能量守恒定律，若某反应的反应物总能量大于生成物的总能量，可得反应物总能量等于生成物总能量加上放出的热量，所以该反应是放热反应。
【分析】化学反应中，键的断裂需要吸收能量，键的形成需要释放能量，焓变=反应物的能量-生成物的能量，当反应物的能量大于生成物的能量时，反应是放热
17．【答案】64
【知识点】化学反应中能量的转化；摩尔质量
【解析】【解答】由能量守恒可知：
，代入相关数据：
解得： 。
根据杜龙-珀蒂定律：
，解得： 。
【分析】先根据能量守恒计算cm，再根据杜龙-珀蒂定律计算摩尔质量。
18．【答案】（1）Ⅲ
（2）左端液柱降低，右端液柱升高；放热
（3）产生气泡，反应完毕后，冷却至室温，烧杯里的导管内形成一段液柱；可能是放热反应；硝酸铵(或其他合理答案)
【知识点】化学反应中能量的转化；常见能量的转化及运用；吸热反应和放热反应
【解析】【解答】（1）装置Ⅰ可通过U形管中红墨水液面的变化判断铜与浓硝酸的反应是放热还是吸热；装置Ⅱ可通过烧杯中是否产生气泡判断铜与浓硝酸的反应放热还是吸热；装置Ⅲ只是一个铜与浓硝酸反应并将生成的气体用水吸收的装置，不能证明该反应是放热反应还是吸热反应，故答案为Ⅲ。
（2）氢氧化钡与硫酸的反应属于中和反应，中和反应都是放热反应，所以锥形瓶中气体受热膨胀，导致U形管左端液柱降低，右端液柱升高，故答案为左端液柱降低，右端液柱升高；放热。
（3）①若M为钠，钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，该反应为放热反应，放热的热量使大试管中温度升高，气体压强增大，所以右边烧杯中有气泡产生；反应结束，冷却后大试管中温度降低，压强减小，右边烧杯中的导管会形成一端液柱，故答案为产生气泡，反应完毕后，冷却至室温，烧杯里的导管内形成一段液柱。
②若观察到烧杯里产生气泡，说明M溶于水放出热量，由于放热反应一定属于化学变化，而有热量放出的反应不一定为化学变化，所以不一定属于放热反应，如浓硫酸溶于水会放出热量，但是不属于放热反应，故答案为可能是放热反应。
③若观察到烧杯里的玻璃管内形成一段水柱，说明M溶于水后导致大试管中温度降低，压强减小，证明M溶于水为吸热过程，溶于水能够吸收热量的物质有：硝酸铵等，故答案为硝酸铵。
【分析】（1）Ⅰ、Ⅱ中均可放热使密封的气体受热膨胀，Ⅲ中没有封闭的气体；
（2）酸碱中和反应为放热反应，反应放出热量使锥形瓶中温度升高，气体体积增大，据此判断U型管中液面的变化；
（3）①钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，该反应为放热反应；
②若观察到烧杯里产生气泡，说明M溶于水放出热量；
③若观察到烧杯里的玻璃管内形成一段水柱，说明M溶于水后导致大试管中温度降低，压强减小，证明M溶于水为吸热过程。
19．【答案】（1）搅拌，使酸碱充分反应、加快反应速率，减少热量散失；；ce；>；除了生成水放出热量，生成硫酸钡沉淀也放出热量
（2）BC；AD
【知识点】化学反应中能量的转化；中和热的测定
【解析】【解答】（1）①A为环形玻璃搅拌棒，作用是：搅拌，使酸碱充分反应、加快反应速率，减少热量散失；
②酸碱中和反应时，碱过量，故盐酸完全反应，物质的量为，；
③a．大烧杯上不盖塑料盖板，热量散失，中和热测定数值偏低，a不正确；
b．将强酸强碱换成弱酸弱碱，弱酸弱碱电离会吸热，中和热测定数值偏低，b不正确；
c．用50mL 0.50盐酸与1.1g NaOH固体进行反应，NaOH固体溶于水放热，测定的中和热数值偏高，c正确；
d．铜的导热性能好，将环形玻璃搅拌棒改成环形铜质搅拌棒，会损失一部分热量，测定的中和热数值偏小，d不正确；
e．使用浓硫酸与氢氧化钠溶液进行反应，浓硫酸稀释过程放热，测定的中和热数值偏高，e正确；
故答案为：ce；
④稀硫酸为二元强酸，氢氧化钡为二元强碱，反应生成水和硫酸钡沉淀，参与中和反应的氢离子和氢氧根的物质的量为0.05mol，比同浓度同体积的稀盐酸与氢氧化钠反应放出的热量多，由于均为负值，故>；原因为：除了生成水放出热量，生成硫酸钡沉淀也放出热量；
（2）图甲中反应物总键能大于生成物总键能，表示吸热反应，图乙中反应物总键能小于生成物总键能，表示放热反应。镁条与盐酸的反应为放热反应，煤的气化属于吸热反应，煅烧石灰石属于吸热反应，铝热反应为放热反应，故可用图甲表示的为BC，图乙表示的为AD。
【分析】（1）①根据装置的构造确定其用途；
②利用计算；
③a．热量散失；
b．弱酸弱碱电离会吸热；
c．NaOH固体溶于水放热；
d．铜的导热性能好，会损失一部分热量；
e．浓硫酸稀释过程放热；
④生成硫酸钡沉淀也放出热量；
（2）根据放热反应中反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量，吸热反应中反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量；放热反应：①可燃物的燃烧；②酸碱中和反应；③大多数化合反应；④金属跟酸的置换反应；⑤物质的缓慢氧化等。吸热反应：①大多数分解反应；②盐的水解和弱电解质的电离；③Ba(OH)2.8H2O与NH4Cl反应；④碳和水蒸气、C和CO2的反应等。
20．【答案】（1）放热；
（2）③④
（3）B
（4）②；；24
（5）A；
【知识点】化学反应中能量的转化；吸热反应和放热反应；原电池工作原理及应用；氧化还原反应的电子转移数目计算；有关反应热的计算
【解析】【解答】（1）化学键断裂需要的能量：436+243=679kJ/mol<化学键形成释放的能量：431+431=862kJ/mol，为放热反应，生成2molHCl需要放出的热量为862-679=183kJ/mol。故答案为：第1空、放热；第2空、；
（2） ①液态水汽化 是物理变化； ②生石灰与水反应生成熟石灰 ，会放出大量的热，是放热反应，故答案为： ③④ ；
（3）反应物的总能量小于生成物的总能量，为吸热反应，故答案为：B；
（4）①中两个电极均与电解质溶液发生反应，不能形成原电池。②中可以形成原电池，Fe做负极发生氧化反应，Cy做正极，发生还原反应： ；离子反应方程式：Fe+Cu2+=Fe2++Cu，导线中通过0.4mol电子，即转移0.4mol电子，生成Cu0.2mol，质量为0.2×64=12.8g，消耗Fe0.2mol，质量为0.2×56=11.2g，电极质量差为12.8+11.2=24g，故答案为：
第1空、②；第2空、；第3空、24；
（5）OH-离子为阴离子向负极移动，所以A为负极，发生氧化反应，化合价升高，失去电子。
通入CH4，电极反应为：
故答案为：
第1空、A；第2空、。
【分析】本题主要考查化学反应中的能量转化以及吸放热反应的判断。
化学键与能量变化的关系：
断裂化学键需要吸收能量E1，形成化学键需要释放能量E2。
放热反应：E1
放热反应：E反>E生；吸热反应：E反
a.大多数化合相对应的分解反应；
b.一些盐类的水解；
c.电解质的电离；
d.其他的一些反应：如KNO3的溶解等。
放热反应：
a.大多数化合反应；
b.中和反应，（典型的放热反应）；
c.活泼性强的金属或其氧化物与酸或水发生的氧化还原反应；
d.常见的燃烧反应；
e.强酸，碱固体的溶解放热。
原电池原理：利用氧化还原反应，将化学能转化为电能。
条件：a.活泼性不同的两个电极，活泼金属做负极；b.电解质溶液或熔融的电解质；c.闭合回路；d.自发的氧化还原反应。
负极：化合价升高，失去电子，发生氧化反应；
正极：化合价降低，得到电子，发生还原反应。
21．【答案】（1）0.0012mol L-1 s-1
（2）30%
（3）46；A
（4）B
（5）D
【知识点】键能、键长、键角及其应用；化学反应中能量的转化；化学反应速率；化学反应速率与化学平衡的综合应用
22．【答案】（1）太阳能转化为化学能；催化剂
（2）6FeO(s) + CO2(g) = 2Fe3O4(s)+C(s) ΔH=- (a+b) kJ/mol
（3）B；C
（4）In2O3- x +xH2OIn2O3 + xH2
（5）减小；升高温度，反应①平衡逆向移动，反应②平衡正向移动，230℃以上温度对反应②的影响程度更大；0.22
【知识点】常见能量的转化及运用；盖斯定律及其应用；化学平衡的影响因素；化学平衡状态的判断；化学平衡的计算
【解析】【解答】（1）由可知，反应中太阳能转化为化学能；在整个过程中， FeO被消耗后又被生成，作用为催化剂；
（2）已知：①2Fe3O4(s)=6FeO(s)+O2(g) ΔH1=akJ/mol
②C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH2=bkJ/mol
由盖斯定律可知，-①-②得反应：6FeO(s) + CO2(g) = 2Fe3O4(s)+C(s) ΔH=- (a+b) kJ/mol；
（3）A．混合气体的质量不变，容器体积不变，混合气体的密度也始终不变，密度是常量，常量保持不变，不能说明可逆反应达到了平衡状态，A不正确；
B．随着反应进行，的分压逐渐增大，CH3OH的分压保持不变，平衡不再移动，能说明可逆反应达到了平衡状态，B正确；
C．：=3：1，则 =，反应①达到平衡状态，C正确；
D．CO2、H2、CH3OH和H2O的浓度之比为1：3：1：1不能说明平衡不再移动，不能说明可逆反应达到了平衡状态，D不正确；
故答案为：BC。
（4）已知，催化剂活化： In2O2( 无活性) In2O3-x (有活性)；In2O3-x与水反应生成In2O3，减少产物中H2O(g)的积累，使化学反应逆向移动，从而减少In2O3的生成，达到减少催化剂失活的目的。
（5）a．反应①-反应②，得到反应，该反应的平衡常数，根据图像可知，降低温度(即增大)，增大，减小，则K增大，即升高温度，平衡逆向移动，平衡常数K减小。
b．分析温度和K的图像可知，反应ⅰ的正反应是放热反应，反应ⅱ的正反应是吸热反应；230℃以上，升高温度，反应①的平衡逆向移动，反应②的平衡正向移动，但温度对反应②的平衡影响更大，导致CO2 的平衡转化率增大，但甲醇的产率降低；
在恒温恒压密闭容器中，反应①正向进行会造成容器的容积减小，反应②不会造成容器的容积减小。设参加反应①的二氧化碳的物质的量为x，参加反应②的二氧化碳的物质的量为y，则反应达到平衡时，容器中气体的物质的量减小，则，解得；的转化率，解得；根据反应①和反应②各物质的化学计量数关系，可知平衡时容器中、、、CO、的物质的量分别为1mol、1.8mol、0.6mol、0.4mol、1mol，平衡时容器中气体总的物质的量为，则反应②用平衡分压表示的平衡常数。
【分析】（1）该过程将太阳能转化化学能；FeO是该过程的催化剂；
（2）根据盖斯定律，将-①-②得到目标方程式；
（3）可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，反应体系中各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不变；
（4）In2O3-x与水反应生成In2O3，减少产物中H2O(g)的积累，使化学反应逆向移动，从而减少In2O3的生成，达到减少催化剂失活的目的；
（5）a.升温该反应的平衡逆向移动；
b.升高温度，反应①平衡逆向移动，反应②平衡正向移动，230℃以上温度对反应②的影响程度更大；分别计算各物质的平衡分压，结合化学平衡常数的计算式计算。
2024年高考化学一轮复习：专题10化学反应与能量
一、选择题
1．化学家借助太阳能产生的电能和热能，用空气和水作原料成功地合成了氨气。下列说法错误的是（ ）
A．该过程中电能转化为了化学能 B．该过程属于氮的固定
C．转化过程中能量守恒 D．断裂键会释放出能量
【答案】D
【知识点】氮的固定；化学反应中能量的转化
2．（2023高二下·乐清期末）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．对于进程Ⅰ、Ⅱ，生成等量的P所吸收的热量相同
B．对于进程Ⅱ、Ⅲ，催化效率
C．对于进程Ⅰ，升高温度，正、逆反应速率均增大，但正反应速率增加更明显
D．对于进程Ⅳ，Z没有催化作用
【答案】D
【知识点】化学反应中能量的转化；反应热和焓变；盖斯定律及其应用；化学反应速率的影响因素；化学平衡的影响因素
【解析】【解答】A：根据盖斯定律可知，对于进程Ⅰ、Ⅱ是S转化为P的不同路径，故生成等量的P所放出的热量相同，故A不符合题意；
B：观察图示，活化能高的步骤为决速步骤，进程Ⅱ第二步的活化能低于进程Ⅲ第二步的活化能，故催化效率X>Y，故B不符合题意；
C：对于进程Ⅰ，升高温度，正、逆反应速率均增大，反应后的能量比反应前低，为放热反应，升高温度反应向吸热反应进行，故逆反应速率增加更明显，故C不符合题意；
D：观察图示，反应前物质为S+Z，反应后物质转化为P Z，而不是P+Z，故Z不符合催化剂的特点，Z没有催化作用 ，故D符合题意；
故答案为：D
【分析】催化剂的特点：反应前后其质量和性质都不发生变化。
催化剂能降低反应的活化能。
3．下列说法正确的是（ ）
A．图1所示装置能将化学能转化为电能
B．图2所示反应为吸热反应
C．锌锰干电池中，锌筒作正极
D．蓄电池充电时也发生了氧化还原反应
【答案】D
【知识点】氧化还原反应；化学反应中能量的转化；吸热反应和放热反应；原电池工作原理及应用
4．由甲醇制备二甲醚涉及如下反应：
①2CH3OH(g) C2H4(g)+2H2O(g) △H1；
2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) △H2。
下列说法正确的是（ ）
A．△H1＜△H2
B．反应②为吸热反应
C．C2H4(g)+H2O(g) CH3OCH3(g) △H=-5.2kJ mol-1
D．相同条件下，CH3OCH3(g)比C2H4(g)稳定
【答案】A
【知识点】常见能量的转化及运用；吸热反应和放热反应；反应热和焓变
5．（2023高二下·重庆市期末）下列说法中正确的是（ ）
A．化学反应中的能量变化都表现为热量的变化
B．增加炼铁高炉的高度可以降低尾气中CO的含量
C．无论加入正催化剂还是加入负催化剂都能大大提高化学反应速率
D．把煤粉碎了再燃烧可以提高煤的燃烧效率
【答案】D
【知识点】常见能量的转化及运用
【解析】【解答】A. 化学反应中的能量变化还可以表现为光能、电能的变化等，A不符合题意；
B. 高炉产生CO和高度无关，B不符合题意；
C. 正催化剂加快反应的速率、负催化剂减弱反应速率，C不符合题意；
D. 把煤粉碎可提高与氧气的接触面积，提高煤的燃烧效率，D符合题意；
故答案为：D
【分析】A. 化学反应中的能量变化还可以表现为光能、电能的变化等；
B. 产生CO，和氧气少有关；
C. 正催化剂加快反应的速率、负催化剂减弱反应速率；
D. 粉碎可提高与氧气的接触面积。
6．（2023高一下·蒙自期中）下列做法有利于提高空气质量的是（ ）
A．燃放烟花爆竹 B．利用风能发电
C．使用含硫煤供暖 D．使用大排量汽车
【答案】B
【知识点】常见能量的转化及运用；含硫物质的性质及综合应用；含碳化合物的性质和应用
【解析】【解答】A．燃放烟花爆竹产生污染性气体，A不符合题意；
B．风能是清洁能源，有利于提高空气质量，B符合题意；
C．含硫煤燃烧生成大量的二氧化硫气体，C不符合题意；
D．使用大排量汽车产生汽车尾气，D不符合题意；
故答案为：B
【分析】A．燃放烟花爆竹污染空气；
B．风能是清洁能源；
C．含硫煤燃烧会污染空气；
D．汽车尾气会污染空气。
7．（2023高一下·吉林期末）下列反应属于氧化还原反应，且能量变化如图所示的是（ ）
A．甲烷的燃烧反应 B．碳与在高温下化合
C．柠檬酸溶解水垢 D．铝与氧化铁高温下反应
【答案】B
【知识点】氧化还原反应；化学反应中能量的转化；吸热反应和放热反应
【解析】【解答】A.甲烷燃烧为放热反应，A错误；
B.，属于氧化还原反应，也属于吸热反应，B正确；
C. 柠檬酸溶解水垢 ，属于酸和盐发生的复分解反应，没有化合价的变化。
D. 铝热反应为放热反应也属于氧化还原反应；
【分析】本题主要考察化学反应中氧化还原反应和吸放热反应的判断，由图分析可知E1-E2>0，为吸热反应，需要选出既属于氧化还原反应又属于吸热反应的选项。
A.甲烷燃烧为放热反应；
B.属于氧化还原反应，也属于吸热反应；
C.属于复分解反应；
D.，这个反应叫做铝热反应是放热反应，可以在高温条件下将氧化铁还原为单质铁。
吸放热反应的判断：
（1）根据反应物具有的总能量与生成物具有的总能量之前的关系判断：
反应物具有的总能量高于生成物具有的总能量，该反应为放热反应。
反应物具有的总能量低于生成物具有的总能量，该反应为吸热反应。
（2）常见的吸放热反应：
吸热反应：
a.大多数化合相对应的分解反应；
b.一些盐类的水解；
c.电解质的电离；
d.其他的一些反应：如KNO3的溶解等。
放热反应：
a.大多数化合反应；
b.中和反应，（典型的放热反应）；
c.活泼性强的金属或其氧化物与酸或水发生的氧化还原反应；
d.常见的燃烧反应；
e.强酸，碱固体的溶解放热。
8．由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程示意图如下：
下列说法错误的是（ ）
A．生成CH3COOH总反应的原子利用率为100%
B．CH4 →CH3COOH过程中，有C-H键发生断裂
C．①→②放出能量并形成了C-C键
D．该催化剂能改变反应的焓变
【答案】D
【知识点】化学键；化学反应中能量的转化；反应热和焓变
二、多选题
9．（2023高一下·邗江期中）工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破。N2与H2反应合成氨为可逆反应，其热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH= 92.4kJ mol 1。氨气经氧化等步骤制得硝酸，利用石灰乳、尿素等可吸收硝酸工业的尾气(含NO、NO2)。下列有关工业合成氨的反应说法正确的是（ ）
A．该反应过程中N2表现出氧化性
B．恒温恒容密闭容器中充入1molH2和3 molN2充分反应后放出热量为92.4 kJ
C．断裂1molH-H键的同时断裂2 molN-H键，说明该反应达到平衡状态
D．达到平衡时，增大容器的体积，v(正)减小、v(逆)增加
【答案】A,C
【知识点】化学反应中能量的转化；化学平衡状态的判断
【解析】【解答】 A.反应过程中N2中N元素由0价变为-3价，表现出氧化性，故A正确；
B. 依据反应的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH= 92.4kJ mol 1 ，该反应为可逆反应，恒温恒容密闭容器中充入1molH2和3 molN2充分反应后放出热量小于92.4 kJ ，故B错误；
C.依据正逆反应速率相等时，反应达到平衡状态，断裂1molH-H键的同时断裂2molN-H键，说明该反应达到平衡状态，故C正确；
D. 达到平衡时，增大容器的体积，v(正)减小、v(逆)减小 ，故D错误；
故答案为：AC；
【分析】A.元素化合价降低，表现出氧化性；
B. 依据反应为可逆反应分析；
C.依据正逆反应速率相等时，反应达到平衡状态；
D. 依据影响化学平衡的因素分析；
10．（2023·烟台模拟）科研人员通过控制光沉积的方法构建复合材料光催化剂，以Fe2+和Fe3+渗透Nafion膜在酸性介质下构建了一个还原和氧化分离的人工光合体系，其反应机理如图。下列说法正确的是
A．a的价电子排布式：3d5
B．体系中能量转化形式：电能→化学能
C．体系中总反应的活化能：Ea正>Ea逆
D．理论上每消耗18g水生成46gHCOOH
【答案】C,D
【知识点】原子核外电子排布；化学反应中能量的转化；吸热反应和放热反应
【解析】【解答】A．由分析可知，a为亚铁离子，是铁原子失去2个电子后形成的，价电子排布式：3d6，A不符合题意；
B．由图可知，体系中能量转化形式：光能→化学能，B不符合题意；
C．体系中总反应为水和二氧化碳生成氧气和甲酸，反应为吸热反应，则活化能：Ea正>Ea逆，C符合题意；
D．二氧化碳转化为甲酸，碳元素化合价由+4变为-2，根据电子守恒可知， ，理论上每消耗18g水（1mol）生成46gHCOOH（1mol），D符合题意；
故答案为：CD。
【分析】 水在WO3处转化为氧气，失去电子，即b在Pt处转化为a，应得到电子，b为Fe3+，a为Fe2+，Pt/WO3上发生的反应为：H2O-4e-=O2+4H+，Cu2O-Pt上发生的反应为CO2+2e-+2H+=HCOOH。
11．一种新型中温全瓷铁-空气电池，其结构如图所示。下列有关该电池放电时的说法错误的是（ ）
A．a电极上发生氧化反应
B．负极的电极反应式为
C．铁表面发生的反应为
D．若标准状况下33.6L空气参与反应，电路中理论上有6mol电子转移
【答案】A,D
【知识点】常见能量的转化及运用；电极反应和电池反应方程式；常见化学电源的种类及其工作原理
【解析】【解答】
A、根据新型中温全磁铁-空气电池的结构图可知，a极上空气中的氧气会在此得电子发生还原反应，为原电池的正极，同时铁与水反应生成氢气，氢气会在b极上失电子发生氧化反应，为原电池的负极，故A选项错误；
B、由题可知，O2在正极发生反应，电极方程式为：，H2在负极发生反应，电极方程式为：故B选项正确；
C、根据新型中温全磁铁-空气电池的结构图可知，铁表面H2O(g)参与反应生产H2，发生的反应为：
xH20(g)+Fe=FeOx+xH2，故C选项正确；
D、若标准状况下33.6L空气参与反应，则氧气的物质的量为，电路中转移的电子为1.2mol，故D选项错误；
故正确答案为：A、D
【分析】
能学会读取新型电池的工作原理，就能顺利解答新型电池类问题。
12．（2022高二上·河北月考）一种染料敏化太阳能电池如图，其成本便宜且对环境无污染。敏化染料()吸附在纳米空心球表面。光照时：(基态)(激发态)，，下列说法正确的是（ ）
A．该装置能将太阳能转化成电能
B．正极的电极反应式为
C．敏化染料还原过程为
D．该电池工作一段时间后需要补充电解质
【答案】A,B
【知识点】常见能量的转化及运用；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．由光照时：(基态)(激发态)，可知，太阳能转化成电能，A项符合题意；
B．极，得到电子，为正极，电极反应为，B项符合题意；
C． 敏化染料还原过程为，C项不符合题意；
D． 与可互相转化，循环往复，不需要补充，D项不符合题意。
故答案为：AB。
【分析】A．依据图示分析，太阳能转化成电能；
B．反应中元素化合价升高，做负极，元素化合价降低，为正极；
C． 电荷不守恒；
D． 与可互相转化，循环过程。
13．（2023·济南模拟）研究表明，用作催化剂促进水分解时存在两种不同的路径，分解过程中的部分反应历程如图所示(物质中原子之间的距离单位为)。下列说法错误的是
A．水的分解反应为放热反应
B．反应历程中，钒原子的杂化方式发生改变
C．IM2中，距离为“2.174和“2.390”的原子之间作用力是氢键
D．适当升高温度，IM2→FS3的正反应速率增大的程度小于逆反应速率增大的程度
【答案】A,C
【知识点】氢键的存在对物质性质的影响；化学反应中能量的转化；吸热反应和放热反应
【解析】【解答】A． 水的分解需要从外界获取能量，故其为吸热反应，A符合题意；
B．观察反应历程可以看出，反应历程中，由于分子构型发生改变，钒原子的杂化方式一定会改变，B不符合题意；
C．和“2.174”的原子钒原子和氧原子，它们之间不是氢键，C符合题意；
D． IM2→FS3是放热反应，升温之后平衡逆向移动，故IM2→FS3的正反应速率增大的程度小于逆反应速率增大的程度，D不符合题意；
故答案为：AC。
【分析】A． 水的分解需要从外界获取能量；
B．分子构型发生改变，杂化方式一定会改变；
C．氢键是电负性强的原子（如N、O、F等）和与另一个电负性强的原子共价结合的氢原子间形成的键；
D．根据影响化学平衡移动的因素分析。
14．（2022高三上·益阳期末）是一种很有前途的纳米酶，具有疾病诊断和治疗的潜力。一种带氧空位的纳米酶催化某反应的机理和相对能量(能量单位：)的变化如图(a)、(b)所示。下列说法错误的是
A．该过程的总反应可表示为
B．过程iii和iv表示两个被还原
C．该催化循环过程中的化合价未发生改变
D．该过程的总反应速率由过程ii决定
【答案】B,C
【知识点】化学反应中能量的转化；活化能及其对化学反应速率的影响
【解析】【解答】A．由图可知，该过程的反应物为H2O2和TMB-H+，产物为TMB+和水，则总反应为，故A不符合题意；
B．过程ⅲ和ⅳ表示两个分子先后被氧化，故B符合题意；
C．反应过程中的成键情况有变化，因此化合价发生变化，故C符合题意；
D．活化能越大反应速率越慢，慢反应是整个反应的决速步骤，结合图(b)可知，过程ⅱ的能垒为，大于其他步骤的能垒，为该反应的决速步骤，故D不符合题意；
故答案为：BC。
【分析】A．依据图中反应物和产物的化学式，利用电子得失守恒、电荷守恒、原子守恒书写。
B．元素化合价降低，被还原； 元素化合价升高，被氧化；
C．依据成键情况判断化合价变化；
D．活化能越大反应速率越慢，慢反应是整个反应的决速步骤。
三、非选择题
15．（2018高一下·哈尔滨期末）从能量的角度看，断开化学键要 ，形成化学键要 。化学反应是释放能量还是吸收能量取决于 ，当反应物的总能量高于生成物时，该反应为 反应；当反应物的总能量低于生成物时，该反应为 反应。
【答案】吸收能量；放出能量；反应物总能量和生成物总能量的相对大小；放热；吸热
【知识点】化学反应中能量的转化；常见能量的转化及运用
【解析】【解答】从能量的角度看，断开化学键要吸收能量，形成化学键要放出能量。化学反应是释放能量还是吸收能量取决于反应物总能量和生成物总能量的相对大小，当反应物的总能量高于生成物时，该反应为放热反应；当反应物的总能量低于生成物时，该反应为吸热反应。
【分析】一切反应都伴随着能量的变化，断开化学键要吸收能量，形成化学键要放出能量，是能量变化的主要原因，化学反应是释放能量还是吸收能量取决于反应物总能量和生成物总能量的相对大小。
16．（2021高一下·海林月考）从能量的角度看，断开化学键要 能量，形成化学键要 能量。若某反应的反应物总能量大于生成物的总能量，那么，该反应是一个 (填“放热”或“吸热”)反应。
【答案】吸收；释放；放热
【知识点】化学反应中能量的转化；吸热反应和放热反应
【解析】【解答】化学能与热能知识点中，从能量的角度分析，反应物断键要吸收能量；形成不稳定的“中间状态”，而后成键释放能量；根据能量守恒定律，若某反应的反应物总能量大于生成物的总能量，可得反应物总能量等于生成物总能量加上放出的热量，所以该反应是放热反应。
【分析】化学反应中，键的断裂需要吸收能量，键的形成需要释放能量，焓变=反应物的能量-生成物的能量，当反应物的能量大于生成物的能量时，反应是放热
17．（2021·金华模拟）19世纪初，法国科学家杜龙和珀蒂测定比热时发现：金属的比热( )与其相对原子质量的乘积近似为常数25.08 。将40.0g惰性金属M加热到100℃，投入20.0g温度为36.7℃的水中，最终体系的温度为46.7℃。推算该金属的近似摩尔质量(水的比热为4.18 ，请写出计算过程，结果保留整数)。
【答案】64
【知识点】化学反应中能量的转化；摩尔质量
【解析】【解答】由能量守恒可知：
，代入相关数据：
解得： 。
根据杜龙-珀蒂定律：
，解得： 。
【分析】先根据能量守恒计算cm，再根据杜龙-珀蒂定律计算摩尔质量。
18．（2022高二上·南阳月考）为了探究化学能与热能的转化，某实验小组设计了如下三套实验装置：
（1）上述3个装置中，不能证明“铜与浓硝酸反应是吸热反应还是放热反应”的是 。
（2）某同学选用装置Ⅰ进行实验(实验前U形管里液面左右相平)，在甲试管里加入适量氢氧化钡溶液与稀硫酸，U形管中可观察到的现象是 ，说明该反应属于 (填“吸热”或“放热”)反应。
（3）为探究固体M溶于水的热效应，选择装置Ⅱ进行实验(反应在甲中进行)。
①若M为钠，则实验过程中烧杯中可观察到的现象是 ；
②若观察到烧杯里产生气泡，则说明M溶于水 (填“一定是放热反应”“一定是吸热反应”或“可能是放热反应”)；
③若观察到烧杯里的玻璃管内形成一段水柱，则M可能是 。
【答案】（1）Ⅲ
（2）左端液柱降低，右端液柱升高；放热
（3）产生气泡，反应完毕后，冷却至室温，烧杯里的导管内形成一段液柱；可能是放热反应；硝酸铵(或其他合理答案)
【知识点】化学反应中能量的转化；常见能量的转化及运用；吸热反应和放热反应
【解析】【解答】（1）装置Ⅰ可通过U形管中红墨水液面的变化判断铜与浓硝酸的反应是放热还是吸热；装置Ⅱ可通过烧杯中是否产生气泡判断铜与浓硝酸的反应放热还是吸热；装置Ⅲ只是一个铜与浓硝酸反应并将生成的气体用水吸收的装置，不能证明该反应是放热反应还是吸热反应，故答案为Ⅲ。
（2）氢氧化钡与硫酸的反应属于中和反应，中和反应都是放热反应，所以锥形瓶中气体受热膨胀，导致U形管左端液柱降低，右端液柱升高，故答案为左端液柱降低，右端液柱升高；放热。
（3）①若M为钠，钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，该反应为放热反应，放热的热量使大试管中温度升高，气体压强增大，所以右边烧杯中有气泡产生；反应结束，冷却后大试管中温度降低，压强减小，右边烧杯中的导管会形成一端液柱，故答案为产生气泡，反应完毕后，冷却至室温，烧杯里的导管内形成一段液柱。
②若观察到烧杯里产生气泡，说明M溶于水放出热量，由于放热反应一定属于化学变化，而有热量放出的反应不一定为化学变化，所以不一定属于放热反应，如浓硫酸溶于水会放出热量，但是不属于放热反应，故答案为可能是放热反应。
③若观察到烧杯里的玻璃管内形成一段水柱，说明M溶于水后导致大试管中温度降低，压强减小，证明M溶于水为吸热过程，溶于水能够吸收热量的物质有：硝酸铵等，故答案为硝酸铵。
【分析】（1）Ⅰ、Ⅱ中均可放热使密封的气体受热膨胀，Ⅲ中没有封闭的气体；
（2）酸碱中和反应为放热反应，反应放出热量使锥形瓶中温度升高，气体体积增大，据此判断U型管中液面的变化；
（3）①钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，该反应为放热反应；
②若观察到烧杯里产生气泡，说明M溶于水放出热量；
③若观察到烧杯里的玻璃管内形成一段水柱，说明M溶于水后导致大试管中温度降低，压强减小，证明M溶于水为吸热过程。
19．（2022高二上·成都期中）不同的化学反应具有不同的反应热，人们可以通过多种方法获得反应热的数据，通常用实验进行测定，也可以进行理论推算。
（1）已知 ，如图所示是探究中和热的实验装置。
①装置中仪器A的作用是 ；
②本实验采用50mL 0.50盐酸、50mL 0.55氢氧化钠溶液反应，经三次实验测得反应前后的温差平均值为3.3℃，其密度近似地认为均为1，反应后溶液的比热容。则该实验中盐酸和氢氧化钠溶液反应中和热为 ；
③下列操作会导致中和热的测定数值偏大的是 (填标号)；
a.大烧杯上不盖塑料盖板
b.将强酸强碱换成弱酸弱碱
c.用50mL 0.50盐酸与1.1g NaOH固体进行反应
d.将环形玻璃搅拌棒改成环形铜质搅拌棒
e.使用浓硫酸与氢氧化钠溶液进行反应
④若将反应物改为50mL 0.50稀硫酸与50mL 0.55氢氧化钡溶液，测得反应热为，则 (填“>”或“＜”)，原因是 。
（2）下列化学反应能用图甲表示的反应有 (填标号)，能用图乙表示的反应有 (填标号)。(已知：键能为1mol气态分子解离成气态原子所吸收的能量)。
A．镁条与盐酸的反应 B．煤的气化
C．煅烧石灰石 D．铝热反应
【答案】（1）搅拌，使酸碱充分反应、加快反应速率，减少热量散失；；ce；>；除了生成水放出热量，生成硫酸钡沉淀也放出热量
（2）BC；AD
【知识点】化学反应中能量的转化；中和热的测定
【解析】【解答】（1）①A为环形玻璃搅拌棒，作用是：搅拌，使酸碱充分反应、加快反应速率，减少热量散失；
②酸碱中和反应时，碱过量，故盐酸完全反应，物质的量为，；
③a．大烧杯上不盖塑料盖板，热量散失，中和热测定数值偏低，a不正确；
b．将强酸强碱换成弱酸弱碱，弱酸弱碱电离会吸热，中和热测定数值偏低，b不正确；
c．用50mL 0.50盐酸与1.1g NaOH固体进行反应，NaOH固体溶于水放热，测定的中和热数值偏高，c正确；
d．铜的导热性能好，将环形玻璃搅拌棒改成环形铜质搅拌棒，会损失一部分热量，测定的中和热数值偏小，d不正确；
e．使用浓硫酸与氢氧化钠溶液进行反应，浓硫酸稀释过程放热，测定的中和热数值偏高，e正确；
故答案为：ce；
④稀硫酸为二元强酸，氢氧化钡为二元强碱，反应生成水和硫酸钡沉淀，参与中和反应的氢离子和氢氧根的物质的量为0.05mol，比同浓度同体积的稀盐酸与氢氧化钠反应放出的热量多，由于均为负值，故>；原因为：除了生成水放出热量，生成硫酸钡沉淀也放出热量；
（2）图甲中反应物总键能大于生成物总键能，表示吸热反应，图乙中反应物总键能小于生成物总键能，表示放热反应。镁条与盐酸的反应为放热反应，煤的气化属于吸热反应，煅烧石灰石属于吸热反应，铝热反应为放热反应，故可用图甲表示的为BC，图乙表示的为AD。
【分析】（1）①根据装置的构造确定其用途；
②利用计算；
③a．热量散失；
b．弱酸弱碱电离会吸热；
c．NaOH固体溶于水放热；
d．铜的导热性能好，会损失一部分热量；
e．浓硫酸稀释过程放热；
④生成硫酸钡沉淀也放出热量；
（2）根据放热反应中反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量，吸热反应中反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量；放热反应：①可燃物的燃烧；②酸碱中和反应；③大多数化合反应；④金属跟酸的置换反应；⑤物质的缓慢氧化等。吸热反应：①大多数分解反应；②盐的水解和弱电解质的电离；③Ba(OH)2.8H2O与NH4Cl反应；④碳和水蒸气、C和CO2的反应等。
20．（2023高一下·吉林期末）化学反应在发生物质变化的同时伴随着能量的变化，它是人类获取能量的重要途径，而许多能量的利用与化学反应中的能量变化密切相关。
回答下列问题：
（1）的反应过程如图所示：
该反应为 （填“放热”或“吸热”）反应，生成吸收或放出的热量为 。
（2）下列变化中属于吸热反应的是 （填标号）。
①液态水汽化 ②生石灰与水反应生成熟石灰 ③
④与固体混合
（3）某化学反应中，设反应物的总能量为，生成物的总能量为。若，则该反应可用图 （填“A”或“B”）表示。
（4）为了验证与的氧化性强弱，图中能达到实验目的的装置是 （填标号），其正极的电极反应式为 ；若构建该原电池时两个电极的质量相等，当导线中通过电子时，两个电极的质量差为 g。
（5）用于燃料电池后，其利用率更高，装置如图所示（A、B为多孔碳棒）。实验测得定向移向电极，则 （填“A”或“B”）电极入口处通，参与的电极反应为 。
【答案】（1）放热；
（2）③④
（3）B
（4）②；；24
（5）A；
【知识点】化学反应中能量的转化；吸热反应和放热反应；原电池工作原理及应用；氧化还原反应的电子转移数目计算；有关反应热的计算
【解析】【解答】（1）化学键断裂需要的能量：436+243=679kJ/mol<化学键形成释放的能量：431+431=862kJ/mol，为放热反应，生成2molHCl需要放出的热量为862-679=183kJ/mol。故答案为：第1空、放热；第2空、；
（2） ①液态水汽化 是物理变化； ②生石灰与水反应生成熟石灰 ，会放出大量的热，是放热反应，故答案为： ③④ ；
（3）反应物的总能量小于生成物的总能量，为吸热反应，故答案为：B；
（4）①中两个电极均与电解质溶液发生反应，不能形成原电池。②中可以形成原电池，Fe做负极发生氧化反应，Cy做正极，发生还原反应： ；离子反应方程式：Fe+Cu2+=Fe2++Cu，导线中通过0.4mol电子，即转移0.4mol电子，生成Cu0.2mol，质量为0.2×64=12.8g，消耗Fe0.2mol，质量为0.2×56=11.2g，电极质量差为12.8+11.2=24g，故答案为：
第1空、②；第2空、；第3空、24；
（5）OH-离子为阴离子向负极移动，所以A为负极，发生氧化反应，化合价升高，失去电子。
通入CH4，电极反应为：
故答案为：
第1空、A；第2空、。
【分析】本题主要考查化学反应中的能量转化以及吸放热反应的判断。
化学键与能量变化的关系：
断裂化学键需要吸收能量E1，形成化学键需要释放能量E2。
放热反应：E1
放热反应：E反>E生；吸热反应：E反
a.大多数化合相对应的分解反应；
b.一些盐类的水解；
c.电解质的电离；
d.其他的一些反应：如KNO3的溶解等。
放热反应：
a.大多数化合反应；
b.中和反应，（典型的放热反应）；
c.活泼性强的金属或其氧化物与酸或水发生的氧化还原反应；
d.常见的燃烧反应；
e.强酸，碱固体的溶解放热。
原电池原理：利用氧化还原反应，将化学能转化为电能。
条件：a.活泼性不同的两个电极，活泼金属做负极；b.电解质溶液或熔融的电解质；c.闭合回路；d.自发的氧化还原反应。
负极：化合价升高，失去电子，发生氧化反应；
正极：化合价降低，得到电子，发生还原反应。
21．工业合成氨的反应如下：N2 + 3H22NH3。某温度下，在容积恒定为2.0L的密闭容器中充入2.0molN2和2.0molH2，一段时间后反应达平衡状态，实验数据如下表所示：
t/s 0 50 150 250 350
n(NH3) 0 0.24 0.36 0.40 0.40
（1）0~50s内的平均反应速率 v(N2) = 。
（2）250s时，H2的转化率为 。
（3）已知N≡N的键能为946kJ/mol，H-H的键能为436kJ/mol，N-H的键能为391kJ/mol，则生成1molNH3过程中的热量变化 kJ。下图能正确表示该反应中能量变化的是 。
（4）为加快反应速率，可以采取的措施 。
a．降低温度 b．增大压强 c．恒容时充入He气
d．恒压时充入He气 e．及时分离NH3
（5）下列说法错误的是____。
A．使用催化剂是为了加快反应速率，提高生产效率
B．上述条件下，N2不可能100%转化为NH3
C．为了提高N2的转化率，应适当提高H2的浓度
D．250~350s生成物浓度保持不变，反应停止
【答案】（1）0.0012mol L-1 s-1
（2）30%
（3）46；A
（4）B
（5）D
【知识点】键能、键长、键角及其应用；化学反应中能量的转化；化学反应速率；化学反应速率与化学平衡的综合应用
22．（2023·乌鲁木齐模拟）减少CO2排放并实现CO2的有效转化已成为科研工作者的研究热点。根据以下几种常见的CO2转化方法，回答下列问题：
（1）I．研究表明，利用如图所示的原理，可以将CO2转化为炭黑。
该过程的能量转化形式为 ，在整个过程中， FeO 的作用是 。
（2）已知：①2Fe3O4(s)=6FeO(s)+O2(g) ΔH1=akJmol
②C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH2=bkJ/mol
则过程1的热化学方程式为 。
II．以氧化铟(In2O3)作催化剂，采用“CO2催化加氢制甲醇”方法将CO2资源化利用。反应历程如下：
i．催化剂活化： In2O3( 无活性) In2O3-x(有活性) ；
ii．CO2与H2在活化的催化剂表面同时发生如下反应：
反应①： CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH3主反应
反应②： CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH4副反应
（3）某温度下，在恒容密闭反应器中，下列能说明反应①达到平衡状态的是____ (填编号 )。
A．混合气体的密度不再变化
B．CH3OH的分压保持不变
C．v正(H2)：v逆(CH3OH)=3：1
D．CO2、H2、CH3OH和H2O的浓度之比为1：3：1：1
（4）增大CO2和H2混合气体的流速，可减少产物中H2O(g) 的积累，从而减少催化剂的失活，请用化学方程式表示催化剂失活的原因： 。
（5）ii中反应①、②的lnK(K代表化学平衡常数)随 ×103 (T代表温度)的变化如图所示。
a．升高温度，反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的化学平衡常数K (填“增大” “减小”或“不变”)。
b．恒温恒压密闭容器中，加入2molCO2和4molH2，只发生反应①和反应②，初始压强为P0。 在230℃以上，升高温度，CO2 的平衡转化率增大，但甲醇的产率降低，可能原因是 。在300℃发生反应，反应达到平衡时，CO2的转化率为50%，容器体积减小20%，则反应②用平衡分压表示的平衡常数Kp= ( 保留两位有效数字)。
【答案】（1）太阳能转化为化学能；催化剂
（2）6FeO(s) + CO2(g) = 2Fe3O4(s)+C(s) ΔH=- (a+b) kJ/mol
（3）B；C
（4）In2O3- x +xH2OIn2O3 + xH2
（5）减小；升高温度，反应①平衡逆向移动，反应②平衡正向移动，230℃以上温度对反应②的影响程度更大；0.22
【知识点】常见能量的转化及运用；盖斯定律及其应用；化学平衡的影响因素；化学平衡状态的判断；化学平衡的计算
【解析】【解答】（1）由可知，反应中太阳能转化为化学能；在整个过程中， FeO被消耗后又被生成，作用为催化剂；
（2）已知：①2Fe3O4(s)=6FeO(s)+O2(g) ΔH1=akJ/mol
②C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH2=bkJ/mol
由盖斯定律可知，-①-②得反应：6FeO(s) + CO2(g) = 2Fe3O4(s)+C(s) ΔH=- (a+b) kJ/mol；
（3）A．混合气体的质量不变，容器体积不变，混合气体的密度也始终不变，密度是常量，常量保持不变，不能说明可逆反应达到了平衡状态，A不正确；
B．随着反应进行，的分压逐渐增大，CH3OH的分压保持不变，平衡不再移动，能说明可逆反应达到了平衡状态，B正确；
C．：=3：1，则 =，反应①达到平衡状态，C正确；
D．CO2、H2、CH3OH和H2O的浓度之比为1：3：1：1不能说明平衡不再移动，不能说明可逆反应达到了平衡状态，D不正确；
故答案为：BC。
（4）已知，催化剂活化： In2O2( 无活性) In2O3-x (有活性)；In2O3-x与水反应生成In2O3，减少产物中H2O(g)的积累，使化学反应逆向移动，从而减少In2O3的生成，达到减少催化剂失活的目的。
（5）a．反应①-反应②，得到反应，该反应的平衡常数，根据图像可知，降低温度(即增大)，增大，减小，则K增大，即升高温度，平衡逆向移动，平衡常数K减小。
b．分析温度和K的图像可知，反应ⅰ的正反应是放热反应，反应ⅱ的正反应是吸热反应；230℃以上，升高温度，反应①的平衡逆向移动，反应②的平衡正向移动，但温度对反应②的平衡影响更大，导致CO2 的平衡转化率增大，但甲醇的产率降低；
在恒温恒压密闭容器中，反应①正向进行会造成容器的容积减小，反应②不会造成容器的容积减小。设参加反应①的二氧化碳的物质的量为x，参加反应②的二氧化碳的物质的量为y，则反应达到平衡时，容器中气体的物质的量减小，则，解得；的转化率，解得；根据反应①和反应②各物质的化学计量数关系，可知平衡时容器中、、、CO、的物质的量分别为1mol、1.8mol、0.6mol、0.4mol、1mol，平衡时容器中气体总的物质的量为，则反应②用平衡分压表示的平衡常数。
【分析】（1）该过程将太阳能转化化学能；FeO是该过程的催化剂；
（2）根据盖斯定律，将-①-②得到目标方程式；
（3）可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，反应体系中各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不变；
（4）In2O3-x与水反应生成In2O3，减少产物中H2O(g)的积累，使化学反应逆向移动，从而减少In2O3的生成，达到减少催化剂失活的目的；
（5）a.升温该反应的平衡逆向移动；
b.升高温度，反应①平衡逆向移动，反应②平衡正向移动，230℃以上温度对反应②的影响程度更大；分别计算各物质的平衡分压，结合化学平衡常数的计算式计算。
