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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
【答案】 A
【解析】 等压条件下，化学反应的反应热等于反应的焓变，B 错误；浓硫酸溶于水是物理变化，C 错误；
煤的液化能提高煤的能量利用率，但CO2气体的排放量不变，D 错误。
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CO2制取燃料时，燃料是阴极产物
C．光催化分解水产生的H2是理想的绿色能源
D．研发和利用太阳能燃料，有利于经济的可持续发展
【答案】 A
【解析】 太阳能燃料属于二次能源，故A 错误；直接电催化CO2制取燃料时，C 元素化合价降低，在阴
极反应，故B 正确；光催化分解水产生H2，H2燃烧放出的热量多，产物为H2O，无污染，故C 正确；太阳
能燃料可重复利用，避免对环境造成污染，故D 正确。
3．(2023·太原检测)分别向1 L 0.5 mol·L－1的Ba(OH)2溶液中加入①浓硫酸；②稀硫酸；③稀硝酸，恰好完
全反应时的热效应分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，下列关系正确的是( )
A．ΔH1＞ΔH2＞ΔH3
B．ΔH1<ΔH2<ΔH3
C．ΔH1＞ΔH2＝ΔH3
D．ΔH1＝ΔH2<ΔH3
【答案】 B
【解析】 混合时浓硫酸在被稀释的过程中放热；浓、稀硫酸在与Ba(OH)2反应时还会形成BaSO4沉淀，
Ba2＋、SO 之间形成化学键的过程中也会放出热量。因放热反应的ΔH 取负值，故ΔH1<ΔH2<ΔH3。
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)
1
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下列说法不正确的是( )
A.催化剂能够改变反应历程
B.H2O*转化为 H*和OH*时需要吸收能量
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)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－0.72NA eV/mol
【答案】 C
【解析】 A.由反应历程图可知，在过渡态中，催化剂能够改变反应过程中的相对能量，改变的是反应的
历程，但是最终反应物和生成物不会改变，故A 正确；B.根据反应历程图可知，CO*＋H2O(g)＋H2O*的能
垒为－0.32 eV；CO*＋H2O(g)＋ H*＋OH*的能垒为1.25 eV，所以H2O*转化为 H*和OH*时需要吸收能量，
故B 正确；C.由反应历程图可知，反应过程中生成过渡态1 比过渡态2 的能垒小，所以过渡态1 反应更容
易，故C 错误；D.根据反应历程图可知，整个反应历程中1 mol CO(g)和2 mol H2O(g)生成1 mol CO2(g)和1
mol H2O(g)和1 mol H2(g)时，放出0.72 NA eV 的能量，而ΔH 为每1 mol 反应对应的能量变化，所以该反
应的总反应方程式为CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－0.72NA eV/mol，故D 正确。
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)2溶液代替盐酸和氢氧化钠溶液，结果也是正确的
【答案】 D
2
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【解析】 测定中和热时，为了使盐酸完全反应，需要让NaOH 稍过量，A 项正确；仪器A 是环形玻璃搅
拌棒，B 项正确；温度计上残留的酸溶液需要清洗干净，否则会和NaOH 溶液反应，使测得NaOH 溶液的
温度偏高，C 项正确；用硫酸和Ba(OH)2 溶液代替盐酸和氢氧化钠溶液，除了发生中和反应，还生成了
BaSO4沉淀(生成沉淀的过程放热)，因此会影响中和热的测定，D 项错误。
6.(2022·湖北重点中学高三质检)设NA为阿伏加德罗常数的值。已知反应；
C
①
2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(g) ΔH1＝－a kJ·mol－1
C
②
2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l) ΔH2＝－b kJ·mol－1
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C2H4的燃烧热为a kJ·mol－1
B.上表中x＝
C.H2O(l)===H2O(g) ΔH＝－(b－a) kJ·mol－1
D.当有4NA个C—H 键断裂时，该反应放出热量一定为a kJ
【答案】 B
【解析】 A 项，燃烧热所生成的产物一定是稳定的，水为液态，A 项错误；B 项，根据反应热键能计算，
ΔH1＝(413×4＋610＋3x)－(798×4＋463×4)＝－a，则有x＝，B 项正确；C 项，根据盖斯定律，(①－②)×得，
H2O(l)===H2O(g) ΔH＝(b－a) kJ·mol－1，C 项错误；D 项，当有4NA个C—H 键断裂时，1 mol C2H4反应，
若生成H2O(g)放出a kJ 热量，若生成H2O(l)放出b kJ 热量，D 项错误
7.研究表明N2O 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( )
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＋＋N2O―→FeO＋＋N2、FeO＋＋CO―→Fe＋＋CO2两步反应均为放热反应
【答案】 C
【解析】 A 项，反应总过程为N2O＋CO===N2＋CO2，根据图示可知，反应物总能量高于生成物总能量，
3
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为放热反应，ΔH<0，正确；B 项，根据反应历程，Fe＋为催化剂，能够降低反应的活化能，正确；C 项，
FeO＋为中间产物，而不是催化剂，错误；D 项，根据图示，Fe＋＋N2O―→FeO＋＋N2、FeO＋＋CO―→Fe＋
＋CO2两反应中反应物总能量均高于生成物总能量，均为放热反应，正确。
8.(2022·包头一模)某种含二价铜微粒[CuⅡ(OH)(NH3)]＋的催化剂可用于汽车尾气脱硝，催化机理如图1，反
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4NH3＋4NO＋O2===6H2O＋4N2
【答案】 C
【解析】 根据图2 可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，为放热反应，则总反应焓变ΔH＜0，A
项正确；状态③到状态④的变化过程为[CuI(H2NNO)(NH3)2]＋→[CuI(NH3)2]＋＋N2＋H2O，有O—H 键的形成，
B 项正确；由图1 可知，状态②到状态③、状态④到状态⑤，Cu 元素的化合价发生改变，而状态③到状态
④、状态⑤到状态①，N 元素的化合价发生改变，则不只发生了两次氧化还原反应，C 项错误；根据图
1，加入2NH3、2NO、O2，生成2N2、3H2O，该脱硝过程的总反应方程式为4NH3＋4NO＋O2===6H2O＋
4N2，D 项正确。
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
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－482 kJ·mol－1
则2O(g)===O2(g)的ΔH 为( )
A．428 kJ·mol－1
B．－428 kJ·mol－1
C．498 kJ·mol－1
D．－498 kJ·mol－1
【答案】 D
【解析】 设O==O 的键能为x，则(2×436 kJ·mol－1＋x)－2×2×463 kJ·mol－1＝－482 kJ·mol－1，x＝498
4
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kJ·mol－1，所以2O(g)===O2(g)的ΔH＝－498 kJ·mol－1，D 正确。
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
H2
CO
CH4
C8H18(辛烷)
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)CH4的热值约为 (保留3 位有效数字)。
(3)上表所列燃料的热值最大的是 (填化学式)。
【答案】 (1)C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l) ΔH＝－5 518 kJ·mol－1 (2) 5.56×104 kJ·kg－1 (3)H2
【解析】 (2)由于CH4的燃烧热为890.3 kJ·mol－1，则其热值约为×103 g·kg－1≈5.56×
104 kJ·kg－1。
(3)H2、CO、C8H18的热值分别为×103 g·kg－1≈1.43×105 kJ·kg－1、×103 g·
kg－1≈1.01×104 kJ·kg－1、×103 g·kg－1≈4.84×104 kJ·kg－1，所以热值最大的是氢气。
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
号
起始温度t1/℃
终止温
度t2/℃
平均温度差(t2
－t1)/℃
HCl
NaOH
平均值
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
5
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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
【答案】 (1)10.0 (2)环形玻璃搅拌棒 (3)使NaOH 充分反应，减小反应误差 (4)4.0
(5)－53.5 kJ/mol (6)BCD
【解析】 (1)因为没有480 mL 容量瓶，实际配制的是500 mL(0.5 L)溶液，即m(NaOH)＝ 0.50 mol·L－
1×0.5 L×40 g/mol＝10.0 g。(2)为减少热量损失，需缩短反应时间，需要搅拌，用玻璃搅拌棒进行搅拌。(3)
为确保NaOH 完全反应，减少误差，硫酸需要过量。(4)四组数据计算的温差分别为4.0 ℃、6.1 ℃(误差较
大舍弃)、3.9 ℃、4.1 ℃，所以平均温度差为4.0 ℃。(5)在该中和实验中，生成水的物质的量为0.05 mol，
放出的热量＝c·m·Δt＝4.18 J·g－1·℃－1×(100＋60)g×4.0 ℃＝2 675.2 J＝2.675 2 kJ，则生成1 mol 水放出的热
量为＝53.5 kJ·mol－1，则ΔH＝－53.5 kJ·mol－1。(6)A.量取NaOH 溶液时仰视读数，量取的氢氧化钠溶液体
积偏大，反应放出的热量多，测得的中和热数值偏大，A 错误；B.向酸溶液中分次加入碱溶液，会造成热
量散失较多，测得中和热数值偏小，B 正确；C.装置保温隔热效果差，会造成热量散失较多，测得中和热
数值偏小，C 正确；D.使用铜丝代替玻璃搅拌棒搅拌，会造成热量散失较多，测得中和热数值偏小，D 正
确。
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
。
6
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(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 。
【答案】（1）(a+c-2b) （2）-307
或
（3）-45 (4)170
（5）副产物氢气可作燃料 耗能高
【解析】（1）①
②
③
根据盖斯定律可知，①+
-
③②2 可得
，则
(a+c-2b)
。（2）根据盖斯定律可
知，反应③=
(反应②-
)
①，所以对应
7
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；根据平衡常数表达式与热化学方程式之
间的关系可知，对应化学平衡常数
或
，故答案为：
；
或
；（3）在化学反
应中，断开化学键要消耗能量，形成化学键要释放能量，反应的焓变等于反应物的键能总和与生成物的键
能总和的差，因此，由图1 数据可知，反应
的
。（4）已知：①2H2S(g)+3O2(g)＝2SO2(g)
+2H2O(g) ΔH1＝－1036kJ/mol
4H
②
2S(g)+2SO2(g)＝3S2(g)+4H2O(g) ΔH2＝94kJ/mol
2H
③
2(g)+O2(g)＝2H2O(g)
ΔH3＝－484kJ/mol 根据盖斯定律(
+
)×
①②
－③即得到2H2S(g)＝S2(g)+2H2(g)的ΔH4＝（－1036+94）kJ/
mol×
+484kJ/mol＝170 kJ/mol；（5）根据盖斯定律(
+
)×
①②
可得2H2S(g)+O2(g)＝S2(g)+2H2O(g) ΔH＝(－
1036+94)kJ/mol×
=－314kJ/mol，因此，克劳斯工艺的总反应是放热反应；根据硫化氢分解的化学方程式
可知，高温热分解方法在生成单质硫的同时还有氢气生成。因此，高温热分解方法的优点是：可以获得氢
气作燃料；但由于高温分解H2S 会消耗大量能量，所以其缺点是耗能高；
【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O2中燃烧，全部转化为CO2，前者放热多
C．C(石墨，s)＋CO2(g)===2CO(g) ΔH＝ΔH1－ΔH2
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
【答案】 C
【解析】 由题图知，石墨燃烧的ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1，为放热反应，A 项正确；根据图示，1 mol 石墨
完全燃烧转化为CO2，放出393.5 kJ 热量，1 mol CO 完全燃烧转化为CO2，放出283.0 kJ 热量，故石墨放
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热多，B 项正确；由题图知，C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1、CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2，根据盖
斯定律，由第一个反应－第二个反应×2，可得C(石墨，s)＋CO2(g)===2CO(g) ΔH＝ΔH1－2ΔH2，C 项错
误；根据盖斯定律，化学反应的ΔH 取决于反应物和生成物的总能量的相对大小，D 项正确。
2．(2022·西安模拟)丙烷与溴原子能发生以下两种反应：
CH
①
3CH2CH3(g)＋Br·(g)―→CH3CH2CH2·(g)＋HBr(g)
CH
②
3CH2CH3(g)＋Br·(g)―→CH3CHCH3(g)＋HBr(g)
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CH3CH2CH2·(g)的含量比CH3CHCH3(g)低
D．CH3CH2CH2·(g)转变为CH3CHCH3(g)放出热量
【答案】 B
【解析】 催化剂能改变反应途径，降低反应的活化能，加快化学反应速率。反应②的活化能低，反应速
率快，但反应①与②同时发生，不能确定反应②是否使用催化剂，B 说法错误。
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(CH3OH)在铜基催化剂上的反应机理如下：
反应Ⅰ：CH3OH(g)===CO(g)＋2H2 (g) ΔH1＝a kJ·mol－1
反应Ⅱ：CO(g)＋H2O(g)===CO2 (g)＋H2 (g) ΔH2＝－b kJ·mol－1 (b>0)
总反应：CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2 (g)＋3H2(g) ΔH3＝c kJ·mol－1
下列有关说法中正确的是( )
A.反应Ⅰ是放热反应
B.1 mol CH3OH(g)和H2O(g)的总能量大于1 mol CO2(g)和3 mol H2(g)的总能量
C.优良的催化剂降低了反应的活化能，并减少ΔH3，节约了能源
D.c>0
【答案】 D
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【解析】 根据图像可知反应Ⅰ生成物能量大于反应物能量，因此为吸热反应，故A 错误；根据图像可知
1 mol CH3OH(g)和1 mol H2O(g)的总能量小于1 mol CO2(g)和3 mol H2(g)的总能量，故B 错误；
优良的催化剂降低了反应的活化能，焓变不变，焓变只能由反应物和生成物总能量决定，故C 错误;1 mol
CH3OH(g)和1 mol H2O(g)的总能量小于1 mol CO2(g)和3 mol H2(g)的总能量，是吸热反应，因此
c>0，故D 正确。
4.(2022·泉州质监)N2转化为NO 的过程如图所示。下列说法正确的是( )
A.催化剂a 和b 可增大反应的活化能(Ea)
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NH3的平衡转化率
【答案】 C
【解析】 由题图知，催化剂a、b 能降低反应的活化能，加快化学反应速率，A 项错误；在催化剂b 作用
下，NH3转化为NO，氮元素由－3 价升高为＋2 价，发生氧化反应，B 项错误；化学反应的焓变与反应物
和生成物的总能量有关，催化剂只降低反应的活化能，不能改变反应的焓变，C 项正确；催化剂不影响化
学平衡移动，不能提高NH3的平衡转化率，D 项错误。
5．(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，CH4可在
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H2的ΔH＝＋1 760 kJ·mol－1
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D．使用该催化剂，反应的焓变减小
【答案】 A
【解析】 由题中图示可知，C 可吸附在催化剂的表面，则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，A 正确；由题中图示可知，步骤②③反应物总能量都大于生成物总能量，B 错误；CH4
存在4 个C—H，断开4 mol C—H 需要吸收的能量为440 kJ×4＝1 760 kJ，但不是甲烷催化裂解成C 和H2
需要吸收的能量，C 错误；加入催化剂，反应的路径改变，但反应的焓变不变，D 错误。
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)＋H2(g)―→
(g) ΔH1
(g)＋2H2(g)―→
(g) ΔH2
(g)＋3H2(g)―→
(g) ΔH3
(g)＋H2(g)―→
(g) ΔH4
A．ΔH1>0，ΔH2>0
B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2
C．ΔH1>ΔH2，ΔH3>ΔH2
D．ΔH2＝ΔH3＋ΔH4
【答案】 C
【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
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殊的共价键，因此，其与氢气
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 不正确；由于1 mol 1,3-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，则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)，根据盖斯定
律可知，苯与氢气完全加成的反应热：ΔH3＝ΔH4＋ΔH2，因此ΔH3>ΔH2，ΔH2＝ΔH3－ΔH4，C 正确、D 不
正确。
7．Li/Li2O 体系的能量循环如图所示。下列说法正确的是( )
A．ΔH3<0
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B．ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＝ΔH6
C．ΔH6>ΔH5
D．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＝0
【答案】 C
【解析】 O2的气态分子变为气态原子，需要断裂分子中的化学键，因此要吸收能量，ΔH3>0，A 项错误；
物质含有的能量只与物质的始态与终态有关，与反应途径无关，根据物质转化关系可知，ΔH1＋ΔH2＋ΔH3
＋ΔH4＋ΔH5＝ΔH6，B、D 两项错误。
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
【答案】 D
【解析】 A．NH2OH，NH3，H2O 的电荷分布都不均匀，不对称，为极性分子，A 正确；B．由反应历
程可知，有N－H，N－O 键断裂，还有N－H 键的生成，B 正确；C．由反应历程可知，反应过程中，
Fe2+先失去电子发生氧化反应生成Fe3+，后面又得到电子生成Fe2+，C 正确；D．由反应历程可知，反应过
程中，生成的NH2NH2有两个氢来源于NH3，所以将NH2OH 替换为ND2OD，不可能得到ND2ND2，得到
ND2NH2和HDO，D 错误；故选D。
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：
12
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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
【答案】 C
【详解】 A．反应I、Ⅲ为放热反应，相同物质的量的反应物，反应I 放出的热量小于反应Ⅱ放出的热量，
反应放出的热量越多，其焓变越小，因此反应焓变：反应I>反应Ⅱ，故A 正确；B．短时间里反应I 得到
的产物比反应Ⅱ得到的产物多，说明反应I 的速率比反应Ⅱ的速率快，速率越快，其活化能越小，则反应
活化能：反应I<反应Ⅱ，故B 正确；C．增加
浓度，平衡正向移动，但平衡时产物Ⅱ和产物I 的比例
可能降低，故C 错误；D．根据图中信息，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，
故D 正确。综上所述，答案为C。
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(NH4)2SO4的
离子键强弱，设计如图所示的循环过程，可得△H4/(kJ•mol-1)为
A．+838
B．+686
C．+533
D．+1143
【答案】 A
【解析】①
；②
；③
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；④
；⑤
；⑥
；则⑤+
-
-
①⑥
+
②③得④，得到
+838 kJ•mol-1
，所以B、C、D 错误， C 正确，故选A。
11.(1)在催化剂作用下，用还原剂[如肼(N2H4)]选择性地与NOx反应生成N2和H2O。
已知200 ℃时：i.3N2H4(g)===N2(g)＋4NH3(g) ΔH1＝－32.9 kJ·mol－1；
ii.N2H4(g)＋H2(g)===2NH3(g) ΔH2＝－41.8 kJ·mol－1。
①写出肼的电子式：______________。
200 ℃
②
时，肼分解成氮气和氢气的热化学方程式为_________________________。
(2)研究CO2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CO2合成CH3OH，主要有
以下反应：
反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝－49.0 kJ·mol－1
反应Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g) ΔH2
反应Ⅲ：CH3OCH3(g)＋H2O(g)2CH3OH(g) ΔH3＝＋23.4 kJ·mol－1
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ΔH2 ＝
________kJ·mol－1。
(3)基于Al2O3载氮体的碳基化学链合成氨技术示意图如下。
总反应3C(s)＋N2(g)＋3H2O(l)===3CO(g)＋2NH3(g) ΔH＝__________kJ·mol－1。
(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＋Cl2
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。
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【答案】 (1)①
②N2H4(g)===N2(g)＋2H2(g) ΔH＝＋50.7 kJ·mol－1
(2)强 －121.4
(3)＋434.0 (4)0.5
【解析】 (1)②根据盖斯定律i－2×ii 得肼分解成氮气和氢气的热化学方程式：N2H4(g)===N2(g)＋2H2(g)
ΔH＝－32.9 kJ·mol－1－(－41.8 kJ·mol－1)×2＝＋50.7 kJ·mol－1。
(2)ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能，根据反应Ⅰ，ΔH1＝2EC＝O＋3EH—H－(3EC—H＋EC－O＋3EO—H)，
代入题表数据可得EH—H－EC—H＝63 kJ·mol－1>0，故氢气中的H—H 比甲醇中的C—H 强。根据盖斯定律可
知，反应Ⅱ＝反应Ⅰ×2－反应Ⅲ，故ΔH2＝2ΔH1－ΔH3＝
－121.4 kJ·mol－1。
(3)将反应ⅰ和反应ⅱ相加，即可得到总反应3C(s)＋N2(g)＋3H2O(l)===3CO(g)＋2NH3(g) ΔH＝＋708.1
kJ·mol－1＋(－274.1 kJ·mol－1)＝＋434.0 kJ·mol－1
(4)Ⅰ.NOCl＋hν―→NOCl*
Ⅱ.NOCl＋NOCl*―→2NO＋Cl2
Ⅰ＋Ⅱ得总反应为2NOCl＋hν―→2NO＋Cl2，因此分解2 mol NOCl 需要吸收1 mol 光子能量，则分解1
mol 的NOCl 需要吸收0.5 mol 的光子。
12．(1)已知CH3OH(l)的燃烧热ΔH＝－726.5 kJ·mol－1，CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g) ΔH＝－a
kJ·mol－1，则a (填“＞”“＜”或“＝”)726.5。
(2)将Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层，生成HCl 和CO2，当有1 mol Cl2参与反应时释放出145.0 kJ 热量，写
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)＋3TiO2(s)＋3C(s)===2Al2O3(s)＋3TiC(s) ΔH＝
－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)CO2与H2在某催化剂的作用下反应如图所示：
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)CO2催化加氢制CH3OH 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CO2吸
附在催化剂表面)。
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该反应历程中决速步反应的化学方程式为 。
【答案】 (1)＜ (2)2Cl2(g)＋2H2O(g)＋C(s)===4HCl(g)＋CO2(g) ΔH＝－290.0 kJ·mol －1 (3)98.0 kJ
(4)CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－46 kJ·mol－1
(5)CO2(g)＋2H*＋2H2(g)===COOH*＋H*＋2H2(g)[或CO2(g)＋2H*===COOH*＋H*或CO2(g)＋H*===COOH*]
【解析】 (1)所述反应未完全燃烧，生成的氢气燃烧还要放出热量，则a＜726.5。
(2) 当有1 mol Cl2 参与反应时释放出145.0 kJ 热量，该反应的热化学方程式：2Cl2(g) ＋2H2O(g) ＋
C(s)===4HCl(g)＋CO2(g) ΔH＝－145.0 kJ·mol－1×2＝－290.0 kJ·mol－1。
(3)4Al(s)＋3TiO2(s)＋3C(s)===2Al2O3(s)＋3TiC(s) ΔH＝－1 176.0 kJ·mol－1，每转移12 mol 电子放出的热量
为1 176.0 kJ，则反应过程中，每转移1 mol 电子放出的热量为 kJ＝ 98.0 kJ。
(4)由反应图示可知图形与化学键对应关系为
H—H
C—O
C==O
O—H
C—H
ΔH＝反应物总键能－生成物总键能＝2×803 kJ·mol－1＋3×436 kJ·mol－1－3×414 kJ·mol－1－326 kJ·mol－1－
3×464 kJ·mol－1＝－46 kJ·mol－1。
(5)据图可知CO2(g)＋2H*＋2H2(g)===COOH*＋H*＋2H2(g)活化能最大，是决速步骤。
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。
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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．
(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。
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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
。
【答案】(1)
(2)ab
(3) 阳
(4)
样品的质量、步骤Ⅲ所加入
溶液的体积和浓度
【解析】（1）根据原子守恒分析，二者反应生成尿素和氯化银，化学方程式是
。答案为
；（2）a．反应ⅰ的活
化能是
，反应ⅱ活化能是
，
，a 项正确；b．从图中反应物和生成物能量的相对大小可看出反应
ⅰ放热，反应ⅱ吸热，b 项正确；c．总反应的：
，c 项错误；故选ab。（3）①电极b 上
发生
失电子生成
的氧化反应，是电解池的阳极。②a 极硝酸根离子得电子转化为尿素，再结合酸性
环境可分析出电极反应式为
。答案为阳极；
；（4）①尿素消化分解生成
和
，由于反应中存在
浓
，则消化液中含氮粒子为
。②除了已知数据外，还需要的是样品的质量、步骤ⅲ所加入
溶液的体积和浓度。答案为
；样品的质量、步骤Ⅲ所加入H2SO4溶液的体积和浓度。
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