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第二十一讲 化学能与热能
【基础巩固】
1．(2022·济南高三月考)下列说法正确的是( )
A．焓的大小受体系的温度、压强等因素的影响
B．化学反应的反应热等于反应前后焓的变化
C．浓硫酸溶于水是放热反应
D．煤的液化有利于实现碳达峰、碳中和
2．“太阳能燃料”国际会议于2019年10月在我国武汉举行，旨在交流和探讨太阳能光催化分解水制氢、
太阳能光催化二氧化碳转化为燃料等问题。下列说法错误的是( )
A．太阳能燃料属于一次能源
B．直接电催化CO 制取燃料时，燃料是阴极产物
2
C．光催化分解水产生的H 是理想的绿色能源
2
D．研发和利用太阳能燃料，有利于经济的可持续发展
3．(2023·太原检测)分别向1 L 0.5 mol·L－1的Ba(OH) 溶液中加入①浓硫酸；②稀硫酸；③稀硝酸，恰好完
2
全反应时的热效应分别为ΔH、ΔH、ΔH，下列关系正确的是( )
1 2 3
A．ΔH＞ΔH＞ΔH B．ΔH<ΔH<ΔH
1 2 3 1 2 3
C．ΔH＞ΔH＝ΔH D．ΔH＝ΔH<ΔH
1 2 3 1 2 3
4.我国学者研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示(其中吸附在金催化剂表面上的物种
用标注)
下列说法不正确的是( )
A.催化剂能够改变反应历程
B.H O*转化为 H*和OH*时需要吸收能量
2
C.反应过程中，过渡态1比过渡态2更难达到
D.总反应方程式为CO(g)＋HO(g)===CO (g)＋H(g) ΔH＝－0.72N eV/mol
2 2 2 A
5.分别取40 mL 的0.50 mol·L－1盐酸与40 mL 0.55 mol·L－1氢氧化钠溶液进行中和反应反应热的测定实验。
下列说法错误的是( )A.稍过量的氢氧化钠是确保盐酸完全反应
B.仪器A的名称是环形玻璃搅拌棒
C.在实验过程中，把温度计上的酸用水冲洗干净后再测量NaOH溶液的温度
D.用硫酸和Ba(OH) 溶液代替盐酸和氢氧化钠溶液，结果也是正确的
2
6.(2022·湖北重点中学高三质检)设N 为阿伏加德罗常数的值。已知反应；
A
①C H(g)＋3O(g)===2CO (g)＋2HO(g) ΔH＝－a kJ·mol－1
2 4 2 2 2 1
②C H(g)＋3O(g)===2CO (g)＋2HO(l) ΔH＝－b kJ·mol－1
2 4 2 2 2 2
其他数据如下表：
化学键 C===O O===O C—H O—H C===C
键能/(kJ·mol－1) 798 x 413 463 610
下列说法正确的是( )
A.a<b，且C H 的燃烧热为a kJ·mol－1
2 4
B.上表中x＝
C.H O(l)===H O(g) ΔH＝－(b－a) kJ·mol－1
2 2
D.当有4N 个C—H键断裂时，该反应放出热量一定为a kJ
A
7.研究表明NO与CO在Fe＋作用下发生反应的能量变化及反应历程如图所示，下列说法错误的是( )
2
A.反应总过程ΔH<0
B.Fe＋使反应的活化能减小
C.FeO＋也是该反应的催化剂
D.Fe＋＋NO―→FeO＋＋N、FeO＋＋CO―→Fe＋＋CO 两步反应均为放热反应
2 2 2
8.(2022·包头一模)某种含二价铜微粒[CuⅡ(OH)(NH )]＋的催化剂可用于汽车尾气脱硝，催化机理如图 1，反
3
应过程中不同态物质体系所含的能量如图2。下列说法错误的是( )A.总反应焓变ΔH<0
B.状态③到状态④的变化过程中有O—H键的形成
C.反应过程中只发生了两次氧化还原反应
D.该脱硝过程的总反应方程式为4NH ＋4NO＋O===6H O＋4N
3 2 2 2
9．(2021·浙江1月选考，20)已知共价键的键能与热化学方程式信息如下表：
共价键 H—H H—O
键能/ (kJ·mol－1) 436 463
热化学方程式 2H(g)＋O(g)===2H O(g) ΔH＝－482 kJ·mol－1
2 2 2
则2O(g)===O (g)的ΔH为( )
2
A．428 kJ·mol－1 B．－428 kJ·mol－1
C．498 kJ·mol－1 D．－498 kJ·mol－1
10.燃料的热值是指单位质量某种燃料完全燃烧放出的热量，其常用单位为kJ·kg－1。已知下列物质的燃烧
热(25 ℃、101 kPa)：
燃料 H CO CH C H (辛烷)
2 4 8 18
燃烧热/ (kJ·mol－1) 285.8 283.0 890.3 5 518
据上表数据回答下列问题：
(1)试写出表示辛烷燃烧热的热化学方程式： 。
(2)CH 的热值约为 (保留3位有效数字)。
4
(3)上表所列燃料的热值最大的是 (填化学式)。
11.(2023·鹤岗第一中学测试)某实验小组用100 mL 0.50 mol·L－1NaOH溶液与60 mL 0.50 mol·L－1硫酸溶液
进行中和热的测定，装置如图所示。回答下列问题：
(1)若实验共需要480 mL NaOH溶液，实验室在配制该溶液时，则需要称量NaOH固体____________ g。(2)图中装置缺少的仪器是________________。
(3)硫酸稍过量的原因是________________。
(4)请填写表中的平均温度差：
实验序 起始温度t 1 /℃ 终止温 平均温度差(t 2
号 HCl NaOH 平均值 度t 2 /℃ －t 1 )/℃
1 26.2 26.0 26.1 30.1
2 27.0 27.4 27.2 33.3
——
3 25.9 25.9 25.9 29.8
4 26.4 26.2 26.3 30.4
(5)近似认为0.50 mol·L－1NaOH溶液与0.50 mol·L－1硫酸溶液的密度都是1 g·cm－3，中和后生成溶液的比热
容c＝4.18 J·g－1·℃－1，则上述实验测得的中和热ΔH＝________(结果保留至小数点后一位)。
(6)上述实验测得中和热的数值小于57.3 kJ·mol－1，产生偏差的原因可能是________(填字母)。
A.量取NaOH溶液时仰视读数
B.为了使反应充分，向酸溶液中分次加入碱溶液
C.实验装置保温隔热效果差
D.用铜丝代替玻璃搅拌棒搅拌
12.（高考题组编题）（1）(2023·全国乙卷)已知下列热化学方程式：
则 的
（2）(2023·全国甲卷)已知下列反应的热化学方程式：
①
②
反应③ 的 ，平衡常数 (用 表
示)。
（3）根据图1数据计算反应 的 。(4)已知下列反应的热化学方程式：
①
②
③
计算 热分解反应④ 的 。
(5) 较普遍采用的 处理方法是克劳斯工艺。即利用反应①和②生成单质硫。另一种方法是：利用反应④
高温热分解 。相比克劳斯工艺，高温热分解方法的优点是 ，缺点是 。
【拔高练习】
1．(2020·北京，12)依据图示关系，下列说法不正确的是( )
A．石墨燃烧是放热反应
B．1 mol C(石墨，s)和1 mol CO分别在足量O 中燃烧，全部转化为CO，前者放热多
2 2
C．C(石墨，s)＋CO(g)===2CO(g) ΔH＝ΔH－ΔH
2 1 2
D．化学反应的ΔH，只与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关
2．(2022·西安模拟)丙烷与溴原子能发生以下两种反应：
①CHCHCH(g)＋Br·(g)―→CHCHCH·(g)＋HBr(g)
3 2 3 3 2 2
②CH CHCH(g)＋Br·(g)―→CHCHCH (g)＋HBr(g)
3 2 3 3 3
反应过程的能量变化如图所示。下列说法不正确的是( )A．反应①与②均为吸热反应
B．反应②使用了催化剂
C．产物中CHCHCH·(g)的含量比CHCHCH (g)低
3 2 2 3 3
D．CHCHCH·(g)转变为CHCHCH (g)放出热量
3 2 2 3 3
3.(2023·广州模拟)多相催化反应是在催化剂表面通过吸附、解吸过程进行的。如图，我国学者发现T ℃时，
甲醇(CHOH)在铜基催化剂上的反应机理如下：
3
反应Ⅰ：CHOH(g)===CO(g)＋2H (g) ΔH＝a kJ·mol－1
3 2 1
反应Ⅱ：CO(g)＋HO(g)===CO (g)＋H (g) ΔH＝－b kJ·mol－1 (b>0)
2 2 2 2
总反应：CHOH(g)＋HO(g)===CO (g)＋3H(g) ΔH＝c kJ·mol－1
3 2 2 2 3
下列有关说法中正确的是( )
A.反应Ⅰ是放热反应
B.1 mol CH OH(g)和HO(g)的总能量大于1 mol CO (g)和3 mol H (g)的总能量
3 2 2 2
C.优良的催化剂降低了反应的活化能，并减少ΔH，节约了能源
3
D.c>0
4.(2022·泉州质监)N 转化为NO的过程如图所示。下列说法正确的是( )
2
A.催化剂a和b可增大反应的活化能(E)
a
B.在催化剂b作用下，氮元素发生了还原反应
C.催化剂a、b不会改变反应的焓变(ΔH)
D.催化剂b可提高NH 的平衡转化率
35．(2022·重庆育才中学模拟)甲烷分子结构具有高度对称性，且断开1 mol C—H需要吸收
440 kJ能量。无催化剂作用下，甲烷在温度达到1 200 ℃以上才可裂解。在催化剂及一定条件下，CH 可在
4
较低温度下发生裂解反应，甲烷在镍基催化剂上转化过程中的能量变化如图所示。下列说法正确的是(
)
A．催化剂使用一段时间后失活的原因可能是碳在催化剂表面沉积
B．步骤②③反应均为吸热反应
C．1 mol甲烷催化裂解成C和H 的ΔH＝＋1 760 kJ·mol－1
2
D．使用该催化剂，反应的焓变减小
6．(2021·浙江6月选考，21)相同温度和压强下，关于反应的ΔH，下列判断正确的是( )
(g)＋H(g)―→ (g) ΔH
2 1
(g)＋2H(g)―→ (g) ΔH
2 2
(g)＋3H(g)―→ (g) ΔH
2 3
(g)＋H(g)―→ (g) ΔH
2 4
A．ΔH>0，ΔH>0 B．ΔH＝ΔH＋ΔH C．ΔH>ΔH，ΔH>ΔH D．ΔH＝ΔH＋ΔH
1 2 3 1 2 1 2 3 2 2 3 4
7．Li/Li O体系的能量循环如图所示。下列说法正确的是( )
2
A．ΔH<0
3
B．ΔH＋ΔH＋ΔH＝ΔH
3 4 5 6
C．ΔH>ΔH
6 5
D．ΔH＋ΔH＋ΔH＋ΔH＋ΔH＋ΔH＝0
1 2 3 4 5 6
8．（2023·全国·统考高考真题）“肼合成酶”以其中的 配合物为催
化中心，可将 与 转化为肼( )，其反应历程如下所示。下列说法错误的是
A． 、 和 均为极性分子
B．反应涉及 、 键断裂和 键生成
C．催化中心的 被氧化为 ，后又被还原为
D．将 替换为 ，反应可得
9．（2023·浙江·统考高考真题）一定条件下， 苯基丙炔( )可与 发生催化加成，反应如
下：
反应过程中该炔烃及反应产物的占比随时间的变化如图(已知：反应I、Ⅲ为放热反应)，下列说法不正确的
是
A．反应焓变：反应I>反应Ⅱ
B．反应活化能：反应I<反应Ⅱ
C．增加 浓度可增加平衡时产物Ⅱ和产物I的比例
D．选择相对较短的反应时间，及时分离可获得高产率的产物Ⅰ
10．（2022·重庆·统考高考真题）“千畦细浪舞晴空”，氮肥保障了现代农业的丰收。为探究(NH )SO 的
4 2 4
离子键强弱，设计如图所示的循环过程，可得△H/(kJ•mol-1)为
4A．+838 B．+686 C．+533 D．+1143
11.(1)在催化剂作用下，用还原剂[如肼(N H)]选择性地与NO 反应生成N 和HO。
2 4 x 2 2
已知200 ℃时：i.3N H(g)===N (g)＋4NH (g) ΔH＝－32.9 kJ·mol－1；
2 4 2 3 1
ii.NH(g)＋H(g)===2NH(g) ΔH＝－41.8 kJ·mol－1。
2 4 2 3 2
①写出肼的电子式：______________。
②200 ℃时，肼分解成氮气和氢气的热化学方程式为_________________________。
(2)研究CO 的利用对促进低碳社会的构建具有重要意义。工业上利用废气中的CO 合成CHOH，主要有
2 2 3
以下反应：
反应Ⅰ：CO(g)＋3H(g)CH OH(g)＋HO(g) ΔH＝－49.0 kJ·mol－1
2 2 3 2 1
反应Ⅱ：2CO(g)＋6H(g)CH OCH (g)＋3HO(g) ΔH
2 2 3 3 2 2
反应Ⅲ：CHOCH (g)＋HO(g)2CHOH(g) ΔH＝＋23.4 kJ·mol－1
3 3 2 3 3
已知某些化学键的键能数据如下：
化学键 C==O C—O O—H
键能/ 750 343 465
氢气中的 H—H 比甲醇中的 C—H____(填“强”或“弱”)。用盖斯定律计算反应Ⅱ中的 ΔH ＝
2
________kJ·mol－1。
(3)基于Al O 载氮体的碳基化学链合成氨技术示意图如下。
2 3
总反应3C(s)＋N(g)＋3HO(l)===3CO(g)＋2NH (g) ΔH＝__________kJ·mol－1。
2 2 3
(4)[2021·全国乙卷，28(4)]Kistiakowsky曾研究了NOCl光化学分解反应，在一定频率(ν)光的照射下机理为：
NOCl＋hν―→NOCl*
NOCl＋NOCl*―→2NO＋Cl
2
其中 hν 表示一个光子能量，NOCl*表示 NOCl 的激发态。可知，分解 1 mol 的 NOCl 需要吸收_________________________________________________mol 的光子。
12．(1)已知CHOH(l)的燃烧热 ΔH＝－726.5 kJ·mol－1，CHOH(l)＋O(g)===CO (g)＋2H(g) ΔH＝－a
3 3 2 2 2
kJ·mol－1，则a (填“＞”“＜”或“＝”)726.5。
(2)将Cl 和HO(g)通过灼热的炭层，生成HCl和CO ，当有1 mol Cl 参与反应时释放出145.0 kJ热量，写
2 2 2 2
出该反应的热化学方程式： 。
(3)火箭和导弹表面的薄层是耐高温物质。将石墨、铝粉和二氧化钛按一定比例混合在高温下煅烧，所得物
质可作耐高温材料：4Al(s)＋3TiO(s)＋3C(s)===2AlO(s)＋3TiC(s) ΔH＝
2 2 3
－1 176.0 kJ·mol－1，则反应过程中，每转移1 mol电子放出的热量为 。
(4)CO 与H 在某催化剂的作用下反应如图所示：
2 2
化学键
键能/ (kJ·mol－1) 436 326 803 464 414
写出该反应的热化学方程式： 。
(5)CO 催化加氢制CHOH的一种反应历程如图所示(吸附在催化剂表面的物质用*标注，如CO表示CO 吸
2 3 2
附在催化剂表面)。
该反应历程中决速步反应的化学方程式为 。
13．（2023·北京·统考高考真题）尿素 合成的发展体现了化学科学与技术的不断进步。
(1)十九世纪初，用氰酸银 与 在一定条件下反应制得 ，实现了由无机物到有机
物的合成。该反应的化学方程式是 。
(2)二十世纪初，工业上以 和 为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步：
ⅰ． 和 生成 ；ⅱ． 分解生成尿素。
结合反应过程中能量变化示意图，下列说法正确的是 (填序号)。
a．活化能：反应ⅰ<反应ⅱ
b．ⅰ为放热反应，ⅱ为吸热反应
c．
(3)近年研究发现，电催化 和含氮物质( 等)在常温常压下合成尿素，有助于实现碳中和及解决含氮
废水污染问题。向一定浓度的 溶液通 至饱和，在电极上反应生成 ，电解原理如图所
示。
①电极 是电解池的 极。
②电解过程中生成尿素的电极反应式是 。
(4)尿素样品含氮量的测定方法如下。
已知：溶液中 不能直接用 溶液准确滴定。①消化液中的含氮粒子是 。
②步骤ⅳ中标准 溶液的浓度和消耗的体积分别为 和 ，计算样品含氮量还需要的实验数据有
。
