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2023——2024 年解密高考化学大一轮复习精讲案
第六章 化学反应与能量变化
专题二十二 化学能与热能
第一板块 明确目标
课标要求
核心素养
1. 认识化学能可以与热能、电能等其他形式能量之间相互转化，能量
的转化遵循能量守恒定律。知道内能是体系内物质的各种能量的总和，
受温度、压强、物质的聚集状态的影响。
2. 认识化学能与热能的相互转化，恒温恒压条件下化学反应的反应热
可以用焓变表示，了解盖斯定律及其简单应用。
3. 能进行反应焓变的简单计算，能用热化学方程式表示反应中的能量
变化，能运用反应焓变合理选择和利用化学反应。
4. 能举例说明化学在解决能源危机中的重要作用，能分析能源的利用
对自然环境和社会发展的影响。能综合考虑化学变化中的物质变化和能
量变化来分析、解决实际问题，如煤炭的综合利用、新型电池的开发
等。
宏观辨识与微观探析
证据推理与模型认知
变化观念与平衡思想
科学精神与社会责任
第二板块 夯实基础
1
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考点一 反应热 焓变
1．反应热和焓变
(1)反应热：在等温条件下，化学反应体系向环境释放或从环境________的热量。
(2)焓变
①焓(H)：与内能有关的物理量。
②焓变(ΔH)：生成物的焓与反应物的焓之差。
③焓变与反应热的关系
等压条件下的反应热等于反应的焓变，常用____表示反应热，常用单位：______。
2．常见的吸热反应和放热反应
吸热反应(ΔH＞0)
放热反应(ΔH＜0)
Ba(OH)
①
2·8H2O 与NH4Cl 的反
应
②大多数的分解反应
③弱电解质的电离
④盐类水解
C
⑤
和H2O(g)、C 和CO2的反应
①中和反应
②燃烧反应
③金属与酸或氧气的反应
④铝热反应
⑤酸性氧化物或碱性氧化物与
水的反应
⑥大多数的化合反应
2
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3.吸热、放热的原因分析
(1)从能量图分析
物质能量变化与焓变的关系：ΔH＝E(生成物的总能量)－E(反应物的总能量)。
(2)从化学键变化分析
总结 利用键能计算焓变(ΔH)，通过ΔH 的正、负轻松判断化学反应是吸热还是放热。ΔH＝反应物键能之
和－生成物键能之和。
考点二 热化学方程式
1．热化学方程式的概念和意义
(1)概念：表明反应所释放或吸收的热量的化学方程式。
(2)意义：既表明了化学反应中的______变化，也表明了化学反应中的________变化。
如2H2(g) ＋O2(g)===2H2O(l) ΔH ＝－571.6 kJ·mol －1 表示在25 ℃、101 kPa 条件下，
________________________________________________________________________。
2．书写热化学方程式的注意事项
(1)热化学方程式中必须标明反应物和生成物的____________，固体(____)、液体(____)、气体(____)、水溶
液(____)，若为同素异形体，还要注明名称。
(2)热化学方程式要注明反应时的温度和压强。如不注明，即表示在25 ℃和101 kPa 下测定。
(3)热化学方程式中的化学计量数为____________。故化学计量数可以是________，也可以是________。当
化学计量数改变时，其ΔH 也____________的改变。
(4)要注明ΔH 的符号：“＋”代表________、“－”代表________，以及单位：________。
3．燃烧热
(1)燃烧热的概念及意义
(2)对完全燃烧的理解
元素
C
H
S
N
3
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指定产物
及状态
CO2(g)
H2O(l)
SO2(g)
N2(g)
考点三 中和反应反应热的测定
1．概念
在25 ℃和101 kPa 下，在稀溶液中，强酸和强碱发生中和反应生成____________时所放出的热量。
2．测定原理
ΔH＝－
c＝4.18 J·g－1·℃－1＝4.18×10－3 kJ·g－1·℃－1；n 为生成H2O 的物质的量。稀溶液的密度用
1 g·mL－1进行计算。
3．装置图
4．实验步骤
①绝热装置组装→②量取一定体积酸、碱稀溶液→③测反应前酸、碱液温度→④混合酸、碱液测反应时最
高温度→⑤重复2～3 次实验→⑥求平均温度差(t 终－t 始)→⑦计算中和反应反应热ΔH。
思考 (1)在中和反应反应热的测定实验中，使用弱酸或弱碱会使测得的中和反应反应热数值________(填
“偏高”“不变”或“偏低”)，其原因是________________________________
_______________________________________________________________________________。
(2)有两组实验：①50 mL 0.50 mol·L－1盐酸和50 mL 0.55 mol·L－1NaOH 溶液，②60 mL 0.50 mol·
L－1盐酸和50 mL 0.55 mol·L－1NaOH 溶液。实验①②反应放出的热量______(填“相等”或“不相等”，下
同)，测得的中和反应反应热_______________________________________，
原因是________________________________________________________________________
考点四 盖斯定律及其应用
1．内容
一个化学反应，不管是一步完成的还是分几步完成的，其反应热是相同的。即化学反应的反应热只与反应
体系的____________有关，而与____________无关。
2．意义
间接计算某些反应的反应热。
3．应用
转化关系
反应热间的关系
4
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aA――→B；A――→B
ΔH1＝____________
AB
ΔH1＝________
ΔH＝____________
考点五 反应热的计算
a.利用热化学方程式进行有关计算。
根据已知的热化学方程式和已知的反应物或生成物的物质的量或反应吸收或放出的热量,可以把反应焓变当
作“产物”,计算反应的反应热。
b.依据燃烧热数据,利用公式直接计算反应热。
反应热=燃烧热×n(可燃物的物质的量)
c.根据图示中能量变化来确定焓变
ΔH=H(生成物)-H(反应物)
如图Ⅰ:ΔH=H1-H2<0,该反应为放热反应;
如图Ⅱ:ΔH=H2-H1>0,该反应为吸热反应;焓变=a-b。
d.根据旧键断裂和新键形成过程中的能量差计算反应热。如反应物旧化学键断裂吸收能量E1,生成物新化学
键形成放出能量E2,则反应的ΔH=E1-E2。
e.依据盖斯定律进行计算
考点六 反应热大小的比较
1．根据反应物量的大小关系比较反应焓变的大小
H
①
2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH1
2H
②
2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH2
反应②中H2的量更多，因此放热更多，|ΔH1|<|ΔH2|，但ΔH1<0，ΔH2<0，故ΔH1____ΔH2。
2．根据反应进行的程度大小比较反应焓变的大小
C(s)
③
＋O2(g)===CO(g) ΔH3
C(s)
④
＋O2(g)===CO2(g) ΔH4
反应④中，C 完全燃烧，放热更____，|ΔH3|<|ΔH4|，但ΔH3<0，ΔH4<0，故ΔH3____ΔH4。
3．根据反应物或生成物的状态比较反应焓变的大小
S(g)
⑤
＋O2(g)===SO2(g) ΔH5
S(s)
⑥
＋O2(g)===SO2(g) ΔH6
5
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方法一：图像法，画出上述两反应能量随反应过程的变化曲线。
由图像可知：|ΔH5|>|ΔH6|，但ΔH5<0，ΔH6<0，故ΔH5____ΔH6。
方法二：通过盖斯定律构造新的热化学方程式。
由反应⑤－反应⑥可得S(g)===S(s) ΔH＝ΔH5－ΔH6<0，故ΔH5____ΔH6。
4．根据特殊反应的焓变情况比较反应焓变的大小
2Al(s)
⑦
＋O2(g)===Al2O3(s) ΔH7
2Fe(s)
⑧
＋O2(g)===Fe2O3(s) ΔH8
由反应⑦－反应⑧可得2Al(s)＋Fe2O3(s)===2Fe(s)＋Al2O3(s) ΔH＝ΔH7－ΔH8，已知铝热反应为________，
故ΔH<0，ΔH7<ΔH8。
考点七 不断创新演变的反应历程中的能量变化图像
(一)以本为“本”——理清教材经典图示
反应历程与活化能
催化剂对反应历程与活化能影响
人教版新教材
鲁科版新教材
苏教版
6
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(二)变形考查——源于教材高于教材
2015·北京高考·T9
2015·海南高考·T16
2016·海南高考·T11
(三)不断创新——真情境考查真应用
核心素养时代，高考命题由知识立意转向素养立意，高考讲究真情境考查真应用
2019·全国卷Ⅰ·T28
2018·海南高考·T12
2020·天津高考·T10
(四)解题流程——三步突破能量变化能垒图
7
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考点一 反应热 焓变
1、某反应过程能量变化如图所示，下列说法正确的是( )
A.反应过程
有催化剂参与
B.该反应的焓变
C.使用催化剂，能改变该反应的活化能
D.有催化剂条件下，反应的活化能等于
2、甲酸在一定条件下可分解生成CO 和
，在有、无催化剂条件下的能量与反应历程的关系如图所
示。下列说法正确的是( )
8
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反应历程途径1 反应历程途径2
A.途径1 的活化能为
1a
E
，其大小与
有关
B.途径1 使用了催化剂，途径2 没有使用催化剂，但
1
2
H
H
C.途径2 要经过三步才完成，而途径1 只要一步就完成，所以途径1 反应速率更快
D.途径2 中第二步反应的速率比第三步反应要慢
3、
和
反应的微观过程如图所示，下列有关说法正确的是( )
A.过程1 释放能量
B.过程2 吸收能量
C.该反应为吸热反应
D.该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量
4、自然界中臭氧形成反应
的能量变化如图所示。下列说法中错误的是( )
9
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A.
为放热反应
B.氧气比臭氧稳定
5、
和CO 是环境污染性气体，可在
表面转化为无害气体，其反应为
，有关化学反应的物质变化过程如图1 所示，能量变化过程如图2 所
示。下列说法正确的是( )
A.由图1、2 可知
1
2
2
1
Δ
Δ
Δ
Δ
Δ
H
H
H
E
E
B.反应中加入
可使反应的焓变减小
C.由图2 可知正反应的活化能小于逆反应的活化能
D.
2
1mol N O(g)
和1 mol CO（g）的总能量大于
和
2
1mol N (g)
的总能量
考点二 热化学方程式 燃烧热、能源
10
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1、有关热化学方程式如下：
①
②
③
④
下列关于反应焓变的判断正确的是( )
A.
的燃烧热为
B.
C.增加氧气的量可改变
的值
D.
2、下列热化学方程式的有关描述或结论正确的是( )
选项
热化学方程式
有关描述或结论
A
反应物的总能量比生成物的总能
量高
B
丙烷比乙烯稳定
C
含10.0 g NaOH 的稀溶液与足量稀
盐酸发生反应，放出的热量约为
14.3 kJ
D
①
；
②
3、下列反应中，一定不能自发进行的反应是( )
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A.
3
2
2KClO (s)
2KCl(s)
3O (g)
1
Δ
78.03 kJ mol
H
1
1
Δ
1110 J mol
K
S
B.CO(g)
C （石墨，s）
2
1 O (g)
2
1
Δ
110.5 kJ mol
H
1
1
Δ
89.36 J mol
K
S
C.
2
2
2
3
4Fe(OH) (s)
2H O(l)
O (g)
4Fe(OH) (s)
1
Δ
444.3 kJ mol
H
D.
4、肼是一种常见的还原剂，不同条件下分解产物不同，60~300 ℃时，肼在Cu 等金属表面分解的机理如图
所示。下列说法不正确的是( )
已知200 ℃时：Ⅰ.
；
Ⅱ.
。
A.肼属于共价化合物
B.图示过程①是放热反应，②是吸热反应
C.反应Ⅰ中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:2
D.200 ℃时，肼分解的热化学方程式为
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5、通过以下反应均可获取
。下列有关说法正确的是( )
①太阳光催化分解水制氢气：
②焦炭与水反应制氢气：
③甲烷与水反应制氢气：
A.反应①中电能转化为化学能
B.反应
的
C.反应③使用催化剂，
减小
D.
的燃烧热为
考点三 中和反应反应热的测定
1、将
的HCl 溶液和
未知浓度的NaOH 溶液混合均匀，测量并记录溶液的温度，
实验结果如图所示（实验中始终保持
）。下列叙述正确的是( )
A.实验时溶液初始温度为22 ℃
B.该实验表明化学能可以转化为热能
C.NaOH 溶液的浓度为
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D.该实验表明有水生成的反应都是放热反应
2、在测定中和反应的反应热的实验中，下列说法正确的是（已知弱酸电离时吸热）( )
A.使用搅拌器是为了加快反应速率，减小实验误差
B.为了准确测定反应混合溶液的温度，实验中温度计水银球应与内筒底部接触
C.用
溶液分别与
的盐酸、醋酸溶液反应，若所取的溶液体积相等，则测得
的中和反应的反应热数值相同
D.在测定中和反应的反应热的实验中，将NaOH 溶液缓慢加入装有盐酸的内筒
3、下列实验装置(部分夹持装置已略去)可以达到对应实验目的是( )
A
B
C
D
实验目的
测定锌与稀硫酸反应
速率
测定中和反应的反应热
比较AgCl 和
溶解度大小
探究铁的析氢腐
蚀
实验装置
4、在测定中和反应的反应热的实验中，下列说法正确的是( )
A.使用环形玻璃搅拌棒是为了加快反应速率，减小实验误差
B.为了准确测定反应混合溶液的温度，实验中温度计水银球应与小烧杯底部接触
C.用
溶液分别与
的盐酸、醋酸溶液反应，如所取的溶液体积相等，则测得
的中和反应反应热数值相同
D.在测定中和反应的反应热实验中需要使用的仪器有量筒、烧杯、酒精灯、温度计等
考点四 盖斯定律及其应用
1、已知：①
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②
③
则下列说法正确的是( )
A.
的燃烧热
B.
C.等质量的
和
完全燃烧生成
和液态水，
放出的热量多
D.
在足量氧气中完全燃烧生成气态水放出的热量大于571.6kJ
2、通过以下反应可获得新型能源二甲醚（
）。下列说法不正确的是( )
①
②
③
④
A.反应①②为反应③提供原料气
B.反应③也是
资源化利用的方法之一
C.反应
的
D.反应
的
3、下列说法正确的是( )
A.已知
，
，则
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B. 甲烷的燃烧热
，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为：
C.由反应
可知，醋酸溶液与
溶液恰好反
应生成
时，放出的热量小于
D.反应过程中使用催化剂可降低反应热从而提高反应速率
4、标准状态下，气态反应物和生成物的相对能量与反应历程示意图如下。已知：
2
O
（g）和
（g）的
相对能量为0。下列说法错误的是( )
A.历程Ⅰ总反应的△HK<历程Ⅱ总反应的H
B.可计算Cl-Cl 键能为
C.历程Ⅰ中控速步的方程式为：
3
2
O
Cl
O
ClO
D.历程Ⅱ中涉及的热化学方程式为：
1
5
4 kJ mol
H
E
E
5、通过以下反应可获得新型能源二甲醚（
）。下列说法不正确的是( )
①
1
2
2
1
C(s)
H O(g)
CO(g)
H (g)
Δ
kJ mol
H
a
②
③
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④
A.反应①、②为反应③提供原料气
B.反应③也是
资源化利用的方法之一
C.反应
的
D.反应
的
6、某硝酸厂处理尾气中NO 的方法是在催化剂存在下，用
将NO 还原为
，其热化学方程式为
，其能量变化过程如下（其中
均
为正值）：
下列说法正确的是( )
A.过程①、②、③、④都是放热过程
B.
C.
D.
考点五 反应热的计算
1、依据如图判断，下列说法正确的是( )
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A.氢气的燃烧热
B.
与
所具有的总能量比
所具有的总能量低
C.液态水分解的热化学方程式为：
D.
生成
时，断键吸收的能量小于成键放出的能量
2、
和
在催化剂表面合成氨的能量变化和微观历程示意图如下所示。下列说法错误的是( )
A.
→
②
③是吸热过程
B.
→
③
④存在极性键的形成
C.合成氨反应中，反应物旧键断裂吸收的能量小于生成物新键形成释放的能量
D.其他条件相同，使用催化剂可以减少合成氨反应放出的热量
3、如图为两种制备硫酸的途径（反应条件略）。下列说法不正确的是( )
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A.途径②增大
浓度可提高
的反应速率
B.含1mol
的浓溶液与足量NaOH 反应，放出的热量即为中和热
C.途径②中
和
均属于酸性氧化物
D.若
，则
为放热反应
4、在25 ℃、101 kPa 时，反应能量转化关系如图所示，下列说法不正确的是( )
已知：
；
；
A.
B.
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C.
D.
分解为C（s）和
是吸热反应
5、标准状态下，气态反应物和生成物的相对能量与反应历程示意图如下。已知：
（g）和
（g）的
相对能量为0。下列说法错误的是( )
A.历程Ⅰ总反应的△HK<历程Ⅱ总反应的
B.可计算Cl-Cl 键能为
C.历程Ⅰ中控速步的方程式为：
D.历程Ⅱ中涉及的热化学方程式为：
第三板块 真题演练
1.（2023·海南）各相关物质的燃烧热数据如下表。下列热化学方程式正确的是( )
物质
C2 H 6(g) C2 H 4(g)
H 2(g)
ΔH /(kJ ⋅mol
−1) −1559.8 −1411
−285.8
A. C2 H 4(g)+3O2(g)=2C O2(g)+2 H 2O(g) ΔH =−1411kJ ⋅mol
−1
B. C2 H 6(g)=C2 H 4(g)+ H 2(g) ΔH =−137 kJ ⋅mol
−1
C. H 2O(l)=O2(g)+ H 2(g) ΔH =+285.8kJ ⋅mol
−1
D. C2 H 6(g)+ 7
2 O2(g)=2C O2(g)+3 H 2O(l) ΔH =−1559.8kJ ⋅mol
−1
2.（2023·浙江）标准状态下，气态反应物和生成物的相对能量与反应历程示意图如下[已知O2(g)和
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C l2(g)的相对能量为0]，下列说法不正确的是( )
A. E6−E3= E5−E2
B. 可计算Cl−Cl键能为2( E2−E3)kJ ⋅mol
−1
C. 相同条件下，O3的平衡转化率：历程Ⅱ>历程Ⅰ
D. 历程Ⅰ、历程Ⅱ中速率最快的一步反应的热化学方程式为：
ClO( g)+O( g)=O2( g)+Cl( g) ΔH =( E5−E4)kJ ⋅mol
−1
3.（2022·浙江）标准状态下，下列物质气态时的相对能量如下表：
物质
能量
可根据
计算出
中氧氧单键的键能为
。下列说法不正确的是
( )
A.
的键能为
B.
的键能大于
中氧氧单键的键能的两倍
C. 解离氧氧单键所需能量：
D.
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4.（2022·湖南）反应物
转化为产物
或
的能量与反应进程的关系如图所示：
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
的产率：Ⅱ
Ⅰ
C. 生成
的速率：Ⅲ
Ⅱ
D. 进程Ⅳ中，
没有催化作用
5.（2022·湖北）煤的间接液化可先转化为一氧化碳和氢气，后在催化剂作用下合成甲醇，其中一氧化碳与
氢气的反应历程如图，吸附在催化剂表面上的物种用标注。
下列说法正确的是( )
A. 煤中含有苯和甲苯，可以通过分馏的方式将它们分离出来
B. 该反应历程中决速步骤的活化能为
C. 石油裂解和煤的干馏都是化学变化，而石油的分馏和煤的气化都是物理变化
D. 虚线框内发生的化学反应方程式可能为
6.（2019·海南）根据图中的能量关系，可求得
的键能为
22
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A.
B.
C.
D.
7.（2020·河北）关于下列
的判断正确的是
A.
B.
C.
D.
8.（2021·北京）丙烷经催化脱氢可制丙烯：
。
，将一定浓度的
与固定浓度
的
通过含催化剂的恒容反应器，经相同时间，流出的
、
和
浓度随初始
浓度的变化
关系如图。下列说法不正确的是( )
已知：
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A.
B.
和
变化差异的原因：
C. 其他条件不变，投料比
越大，
转化率越大
D. 若体系只有
、
、
和
生成，则初始物质浓度
与流出物质浓度之间一定存在：
9.（2020·北京）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.
石墨和
分别在足量
中燃烧，全部转化为
，前者放热多
C.
石墨
D. 化学反应的
，只与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关
10.（2020·天津）理论研究表明，在
和
下，
异构化反应过程的能量变化
如图所示。下列说法错误的是( )
24
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A.
比
稳定
B. 该异构化反应的
C. 正反应的活化能大于逆反应的活化能
D. 使用催化剂，可以改变反应的反应热
11.（2020·重庆）“天朗气清，惠风和畅”。研究表明，利用
可催化消除大气污染物
和
，简
化中间反应进程后，相对能量变化如图所示。
已知
的燃烧热
，则
的反应热
为：
( )
A.
B.
C.
D.
12.（2021·浙江）已知共价键的键能与热化学方程式信息如表，则
的
为( )
共价键
键能
热化学方程式
A.
B.
C.
D.
13.（2021·湖南）铁的配合物离子用
表示催化某反应的一种反应机理和相对能量的变化
情况如图所示：
25
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下列说法错误的是( )
A. 该过程的总反应为
B.
浓度过大或者过小，均导致反应速率降低
C. 该催化循环中
元素的化合价发生了变化
D. 该过程的总反应速率由Ⅱ
Ⅲ步骤决定
14.（2020·河北），
丁二烯与
发生加成反应分两步：第一步
进攻，
丁二烯生成碳正离
子
；第二步
进攻碳正离子完成，
加成或，
加成。反应进程中的能量变化
如图所示。已知在
和
时，，
加成产物与，
加成产物的比例分别为
：
和
：
。
下列说法正确的是( )
A.
，
加成产物比，
加成产物稳定
B. 与
相比，
时，
丁二烯的转化率增大
C. 从
升至
，，
加成正反应速率增大，，
加成正反应速率减小
D. 从
升至
，，
加成正反应速率的增大程度小于其逆反应速率的增大程度
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15.（2022·山东）利用
丁内酯
制备，
丁二醇
，反应过程中伴有生成四氢呋喃
和
丁醇
的副反应，涉及反应如图：
已知：
反应Ⅰ为快速平衡，可认为不受慢反应Ⅱ、Ⅲ的影响；
因反应Ⅰ在高压
氛围下进行，故H
压强近似等于总压。回答下列问题：
以
或
为初始原料，在
、
的高压
氛围下，分别在恒压容器
中进行反应。达平衡时，以
为原料，体系向环境放热
；以
为原料，体系从环境吸热
。
忽略副反应热效应，反应Ⅰ焓变
______
。
16.（2019·新课标卷Ⅲ节选）近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之
迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：
直接氧化法可按下列催化过程进行：
则
的
________
。
17.（2020·河北节选）硫酸是一种重要的基本化工产品，接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧
化：SO2(g)+
O2(g)
SO3(g) ΔH=−98 kJ·mol−1。回答下列问题：
（1）钒催化剂参与反应的能量变化如图(a)所示，V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方
程式为：_________________。
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18.（2020·山东节选）探究
合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高
的产率。以
、
为原料合成
涉及的主要反应如下：
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
回答下列问题：
______
。
19.（2022·全国甲卷）近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增
长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：
直接氧化法可按下列催化过程进行：
则
的
________
。
20.（2021·福建）化学链燃烧
是利用载氧体将空气中的氧传输至燃料的新技术，与传统燃烧方式相
比，避免了空气和燃料的直接接触，有利于高效捕集
。基于
载氧体的甲烷化学链燃烧技
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术示意图如图。
空气反应器与燃料反应器中发生的反应分别为：
反应
______
21.（2021·全国甲卷节选）二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题：
二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：
该反应一般认为通过如下步骤来实现：
总反应的
______
；若反应
为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是
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______ 填标号，判断的理由是 ______ 。
22.（2023·全国甲卷）甲烷选择性氧化制备甲醇是一种原子利用率高的方法。回答下列问题：
(1)已知下列反应的热化学方程式：
3
①O2(g)=2O3(g) K 1 Δ H 1=285kJ ⋅mol
−1
2
②C H 4(g)+O2(g)=2C H 3OH (l) K 2 Δ H 2=−329kJ ⋅mol
−1
反应③C H 4(g)+O3(g)=C H 3OH (l)+O2(g)的Δ H 3= _______kJ ⋅mol
−1，平衡常数K 3= _______(用
K 1、K 2表示)。
(2)电喷雾电离等方法得到的M
+( F e
+、C o
+、N i
+等)与O3反应可得M O
+。M O
+与C H 4反应能高选择
性地生成甲醇。分别在300 K和310 K下(其他反应条件相同)进行反应M O
++C H 4= M
++C H 3OH，结
果如下图所示。图中300 K的曲线是 _______(填“a”或“b”。300 K、60 s时M O
+的转化率为
_______(列出算式)。
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(3)M O
+分别与C H 4、C D4反应，体系的能量随反应进程的变化如下图所示(两者历程相似，图中以
C H 4示例)。
(ⅰ)步骤Ⅰ和Ⅱ中涉及氢原子成键变化的 是_______(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
(ⅱ)直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，则M O
+与C D4反应的能量变
化应为图中曲线 _______(填“c”或“d”)。
(ⅲ)M O
+与C H 2 D2反应，氘代甲醇的 产量C H 2 DOD _______CH D2OH (填“>”“<”或“=”)。
若M O
+与CH D3反应，生成的氘代甲醇有 _______种。
23.（2023·北京）尿素[CO( N H 2)2]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( AgOCN )与N H 4Cl在一定条件下反应制得CO( N H 2)2，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C O2和N H 3为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步：
i.C O2和N H 3生成N H 2COON H 4；
ii. N H 2COON H 4分解生成尿素。
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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 .C O2(1)+2 N H 3(1)=CO( N H 2)2(1)+ H 2O(1) ΔH = E1−E4
(3)近年研究发现，电催化C O2和含氮物质( N O3
−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KN O3溶液通C O2至饱和，在电极上反应生成CO( N H 2)2，电解原理如
图所示。
32
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①电极b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图。
已
知
：
溶
液
中
c( N H 4
+)不
能
直
接
用
NaOH溶
液
准
确
滴
定
。
①消化液中的含氮粒子是 ______ 。
②步骤iv中标准NaOH溶液的浓度和消耗的体积分别为c和V ，计算样品含氮量还需要的实验数据有
______ 。
第四板块 模拟提升
1.自由基是化学键断裂时产生的含未成对电子的中间体，活泼自由基与氧气的反应一直是科研人员的关注
点。HNO自由基与O2反应过程的能量变化如图所示，下列说法正确的是( )
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A. 反应物的键能总和大于生成物的键能总和
B. 产物P1与P2的分子式、氧元素的化合价均相同
C. 该历程中最大正反应的活化能E正=186.19kJ
D. 相同条件下，Z转化为产物的速率：v( P1)>V ( P2)
2.汽车受到猛烈碰撞时，安全气囊内的Na N 3固体迅速分解，产生氮气和金属钠，该过程中的能量变化如
下图所示。下列说法错误的是
A. Na N 3属于离子化合物
B. Na N 3的分解反应属于放热反应
C. E1表示2molNa N 3固体的能量
D. Na N 3作为安全气囊的气体发生剂，具有产气快、产气量大等优点
3.某实验小组要定量探究铁锈蚀的因素，设计如图所示实验装置，检查气密性，将5 g铁粉和2 g碳粉加入
三颈烧瓶，t1时刻，加入2mL饱和氯化钠溶液后，再将一只装有5mL稀盐酸的注射器插到烧瓶上，采集数
据。下列说法错误的是
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A. 铁发生锈蚀的反应是放热反应
B. t2∼t3温度降低是因为反应速率减慢了
C. BC段压强减小是因为铁和氧气直接反应生成了氧化铁
D. t3∼t 4压强变大是因为发生了铁的析氢腐蚀
4.下图是我国科研工作者研究MgO(s)与C H 4(g)作用最终生成Mg(s)与C H 3OH (g)的物质相对能量−
反应进程曲线。下列叙述错误的是
A. 中间体OMgC H 4(s)比MgOC H 4(s)更稳定
B. 该反应进程中的最大能垒(活化能)为350.6kJ·mol
−1
C. 生成HOMgC H 3(s)的过程中有极性键的断裂和形成
D. 总反应的热化学方程式为MgO(s)+C H 4(g)= Mg(s)+C H 3OH (g) ΔH =−146.1kJ·mol
−1
5.下图是计算机模拟的在催化剂表面上水煤气变化的反应历程。吸附在催化剂表面的物种用“∗”标注。
下列说法正确的是( )
A. ①表示CO和H 2O从催化剂表面脱离的过程
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B. ②和④中化学键变化相同，因此吸收的能量相同
C. 由图可知CO(g)+ H 2O(g)=C O2(g)+ H 2(g)为吸热反应
D. 本历程中的催化剂通过改变水煤气变化反应的焓变，来实现改变其反应速率
6.HCOOH在Pd催化剂表面脱氢的反应历程与能量的关系如下。下列说法错误的是
A. 在Pd催化剂表面HCOOH脱氢反应的Δ H <0
B. 在Pd催化剂表面离解O — H键比C — H键的活化能低
C. 在历程I ∼V 中，生成V 的反应速率最慢
D. 用DCOOH或HCOOD代替HCOOH，得到的产物都有HD和C O2
7.叔丁基溴在乙醇中反应的能量变化如图所示：
反应1：(C H 3)3CBr →(C H 3)2C =C H 2+ HBr
反应2：C2 H 5OH +(C H 3)3CBr →(C H 3)3COC2 H 5+ HBr
下列说法不正确的是
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A. 过渡态能量：①>②>③
B. (C H 3)3COC2 H 5可以逆向转化为(C H 3)3CBr，但不会转化为(C H 3)2C =C H 2
C. 若将上述反应体系中的叔丁基溴改为叔丁基氯，则E4 — E3的值增大
D. 向(C H 3)3CBr的乙醇溶液中加入NaOH并适当升温，可以得到较多的(C H 3)2C =C H 2
8.在处理汽车尾气的三元催化剂中，Rh的主要作用是消除N xO，Pd的主要作用是消除CO，R h2 P d2异核
团簇催化NO和CO的部分反应机理及其能量变化如图所示。
下列说法错误的是
A. 催化剂使总反应的反应热为零
B. CO的存在对N −O键的断裂有促进作用
C. 在NO和CO的整个反应中，N −O键的断裂是决速步骤
D. 催化反应方程式为2CO+2 NO
催化剂̲̲
2C O2+ N 2
9.已知复杂反应的速率由反应历程中活化能最大的一步基元反应决定。卤代烃的取代反应有以下两种反应
历程，其反应过程中的能量变化如图所示：
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下列说法中错误的是( )
A. 卤代烃的取代为放热反应
B. SN 1反应速率与c( Nu：❑
−)和c( R3CX )相关
C. SN 2反应速率与c( RX )和c( Nu：❑
−)相关
D. SN 1机理为两步反应，SN 2机理为一步反应
10.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X <Y
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
11.C O2的资源化利用有利于缓解温室效应并解决能源转化问题，一种以F e3(CO)12/ ZSM −5催化C O2
加氢( H 2)合成低碳烯烃的反应过程如图所示：下列说法错误的是( )
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A. 第ⅰ步反应过程中碳元素发生还原反应
B. 异构化反应过程中发生化学键的断裂和形成
C. 该反应总过程的原子利用率为100 %
D. F e3(CO)12/ ZSM −5不影响C O2加氢合成低碳烯烃的ΔH
12.理论研究表明，在101kPa和298 K下，HCN (g)⇌HNC(g)异构化反应过程的能量变化如图所示。
下列说法错误的是( )
A. HCN比HNC稳定
B. 该异构化反应的ΔH =+59.3kJ ⋅mol
−1
C. 断键过程放热
D. 使用催化剂可以改变反应的速率
13. 一定条件下C H 3CH =C H 2与HCl反应，有两种加成产物：①C H 3CHClC H 3和
②C H 3C H 2C H 2Cl，其反应历程如图所示。下列说法正确的是 ( )
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A. 稳定性：C H 3CHClC H 3<C H 3C H 2C H 2Cl
B. 得到加成产物①的反应为放热反应
C. 得到加成产物②反应的焓变等于E2−E1
D. 得到加成产物②的速率比①的速率快
14.汽车尾气中CO与NO转化的三段反应历程及各物质的相对能量如图所示，其中TS代表过渡态，IM表示
反应过程中的复杂中间产物，每段历程的反应物相对总能量定义为0。下列说法不正确的是 ( )
A. 反应①决定尾气转化的快慢
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B. 反应①为吸热反应，反应②、③为放热反应
C. 由图可判断过渡态的相对能量：TS1>TS3>TS 2
D. 采用对反应③选择性高的催化剂可以避免尾气中出现N 2O
15.铁及其化合物与生产、生活关系密切．
(1)写出铁红( F e2O3)的一种用途： ______ ．
(2)写出利用FeC l3溶液制备氢氧化铁胶体的离子方程式： ______ ；若向氢氧化铁胶体中滴加氢碘酸，
然后滴加2滴淀粉溶液，该过程中的现象为： ______ ．
(3)已知t ℃时，FeO(s)+CO(g)⇌Fe(s)+C O2(g)的平衡常数K =0.25．
①在该温度下，反应达到平衡时n(CO)：n(C O2)= ______ ．
②若该反应在常温常压测得的反应热为ΔH =+ 463kJ /mol，CO的燃烧热为ΔH =−545kJ /mol，则
2 FeO(s)⇌2 Fe(s)+O2(g)的ΔH = ______ ．
(4)0.1mol / L的N H 4 Fe(SO4)2溶液中各离子浓度的按从大到小可排序为： ______ ．
41
