核心素養(yǎng)測評（十九）化學能與熱能

一、選擇題：本題包括12個小題，每小題僅有1個選項符合題意。

1.（2021?上海虹口區(qū)二模）我國科研人員提出了由小分子X、Y轉化為高附加值產品M

的催化反應歷程。該歷程可用示意圖表示如圖，下列說法錯誤的是（）

體

系

能

量

A.①一②過程有熱量放出

B.X、Y、M分別為甲烷、二氧化碳和乙酸

C.反應過程中有C—H、C—C、O—H生成

D.由X、Y生成M的總反應原子利用率為100%

解析：C依據(jù)圖示反應歷程可知甲烷在催化劑作用下斷裂C-H生成中間產物①，

①f②過程中形成C—C,從②到CH3coOH有O—H生成。①②過程能量變低，有熱量

放出，故A止確；結合圖例和分子結構示意圖，X為CH4、Y為CCh、M為CH3coOH,

即X、Y、M分別為甲烷、二氧化碳和乙酸，故B正確；反應過程中沒有C—H生成，①一②

過程中形成C—C,從②到CH3coOH有O—H生成，故C錯誤；依據(jù)反應歷程可知甲烷與

二氧化碳反應生成乙酸的反應為化合反應，所有原子都轉移到目標產物，原子利用率為

100%,故D正確。

2.（2021?上海市松江一模）如圖是某反應的能量關系圖，下列敘述錯誤的是（）

A.反應物總能量高于生成物的總能量

B.曲線b是使用了催化劑的能量變化曲線

C.反應的熱化學方程式為4HCl(g)+02(g)sr2Cl2(g)4-2H2O(g)△"=-115.6

kJmol

D.若反應生成2moi液態(tài)水，放出的熱量低于115.6kJ

解析：D由圖看出反應物總能量高，生成物總能量低，反應物總能量高于生成物總能

量，故A正確；使用催化劑能降低反應所需活化能，則b為使用催化劑的圖像，a為未使用

催化劑的圖像，故B正確;反應物為4HCl(g)+O2(g),生成物為2c12(g)+2H?O(g),反應放

出熱量為115.6kJ,所以熱化學方程式為4HCl(g)+O2(g)魯12Cl2(g)4-2H2O(g)NH=

-115.6kJ-moP1,故C正確；若生成2moi液態(tài)水，液杰水比氣態(tài)水能量低，放熱會更多，

放出的熱量高于U5.6kJ,故D錯誤。

3.已知：①2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)

△〃=一483.6kJ-mol-1

②H2(g)+S(g)=H2s(g)

△H=-20.1kJ-moF1

下列判斷正確的是()

A.Imol氫氣完全燃燒生成液態(tài)水吸收熱量241.8kJ

B.1molH20(g)和1molH2s(g)的能量相差221.7kJ

C.由①②知，水的熱穩(wěn)定性強于硫化氫

D.若反應②中改用固態(tài)硫，則1molS(s)完全反應放出的熱最小于201kJ

解析：DA項，1mol氫氣完全燃燒生成氣態(tài)水放出熱量241.8kJ,錯誤；B項，Imol

Iiq(g)和ImolH2s(g)的能量無法比較，錯誤；C項，由①@不能得到水的熱穩(wěn)定性強于硫

化氫，錯誤。

4.下列熱化學方程式正確的是()

選項已知條件熱化學方程式

H2+C12=2HC1

A山的燃燒熱為〃kJ.mo「

A?/=—?kJ-mol1

1molS02.0.5molO2完全反應，放出2SO2(g)+O2(g)2so3(g)AH=—

R

熱量98.3kJ98.3kJ-mol-1

H'(aq)+OH(aq)=H2O(l)H2so4(aq)+Ba(OH)2(aq)=BaSO4(s)

C

11

△"=一57.3kJ-moP+2H2O(1)\H=-114.6kJ-moF

P“白磷，s)=4P(紅磷，s)\H=-4b

D31g白磷比31g紅磷能量多bkJ

kJmol1

解析：D符合已知條件的應是H2和02反應，且熱化學方程式中要注明各物質的聚集

狀態(tài)，A錯；A”應為一196.6B錯；由于生成BaSOs沉淀，放出的熱量大于114.6

kJ,C錯。

5.十氫蔡是具有高儲氫密度的氫能載體，經歷“十氫祭(GoHi8)-四氫蔡(GoH㈤f蔡

W

(CK)H8)的脫氫過程釋放氫氣。已知：

I.CioHi8(l)=CioHi2(l)+3H2(g)AH,

II.CioHi2(l)=CioH8(l)+2H2(g)AW2

假設某溫度下,A4>A〃2>0。下列“GoHEl)fGoH]2⑴fCIOH8⑴”的“能量一反應

過程”示意圖正確的是()

能依能冒

浦*)+51123

C,II(l)+3H(g)

C10H8(l)+5II2(g)0122

CEQ)

解析：B某溫度下，說明該反應的正反應均為吸熱反應，即反應物的

總能量小于生成物的總能量，A、C錯誤；由于說明第一個反應吸收的熱量比

笫二個反應多，從B、D兩個圖像看出，D中不符合題意，D錯誤，B正確。

6.已知：2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)

3H2(g)+Fe2O3(s)=2Fe(s)+3H2O(g)NHz

3

2Fe(s)+5O2(g)=Fe2O3(s)AH、

3

2Al(s)+尹2(g)=A12O3(s)NH、

2Al(s)+Fc2O3(s)=Al2O3(s)+2Fc(s)A/75

下列關于上述反應焙變的判斷正確的是()

A.AA7i<0,A/73X)

B.AH5V0,AH4V班

C.△，產八"十八小

D.=

解析：B燃燒反應都是放熱反應，故AHVO,A錯誤；將上述反應分別編號為

④⑤，反應⑤是鋁熱反應，顯然是放熱反應，A/75<0,反應④一反應③可得反應⑤,

3

即△“5=A“4一△“3<0,B正確，D錯誤；反應②+反應③可得反應3H2(g)+5

O2(g)=3H2O(g),故△M=|S42+A“3),C錯誤。

7.(2021?走慶適應性考試)已知Ag)+H2(g)―>CH；CH2CH3(g)A”=-157kJ-mcF'c

已知環(huán)丙烷(g)的燃燒熱bH=-2092kJ-moF1,丙烷(g)的燃燒熱△"=-2220kJmor'lmol

液態(tài)水蒸發(fā)為氣態(tài)水的嬉變AH=+44kJmoF'o則2mol氫氣完全燃燒生成氣態(tài)水的

△〃(kJmolr)為()

A.-658B.一482

C.-329D.-285

解析：B已知反應①為八(g)+Fh(g)—>CH3cH2cH3(g)AH1=-157kJ-moF1,

反應②：A(g)4-1o2(g)=3CO2(g)4-3H2O(l)

_1

AH2=-2092kJmol,

反應③：CH3cH2cH3(g)+5O2(g)—3CO2(g)4-4H2O(l)AA/3=-2220kJmol1,

1

反應④：H2O(l)=H2O(g)A/74=+44kJ-rnol-,則按蓋斯定律，反應①一反應②+反

應③+反應④得到反應：H2(g)+102(g)=H20(g)△從△”=AH—△〃2+A”3+=-241

-1

kJ-mol,則2mol氨氣完全燃燒生成氣態(tài)水的熱化學方程式為2H2(g)4-O2(g)=2H2O(g)

AW=-482kJ-mol-1,B正確。

8.氫鹵酸的能量關系如圖所示，下列說法正確的是()

HX(aq)——絲_-H*(aq)+X(aq：

△MAH6

H'(g)+X(g)

△〃3AH5

HX(g)—也——>H(g)-X(g)

A.已知HF氣體溶于水放熱，則HF的A”i<0

B.相同條件下，HCI的比HBr的小

C.相同條件下，HCI的A〃3+△4比HI的大

D.一定條件下，氣態(tài)原子生成1molH—X放出akJ能量，則該條件下△，2=+akJ-mol

解析：DA項，已知HF氣體溶于水放熱，則HF氣體溶于水的逆過程吸熱，即HF

的AM>0,錯誤；B項，由于HC1比HBr穩(wěn)定，所以相同條件下HC1的A”?比HBr的大，

錯誤；C項，代表H(g)一H，(aq)的焰變，與是HC1還是HI無關，錯誤；D項，

一定條件下，氣態(tài)原子生成1molH—X放出akJ能量，則斷開1molH—X形成氣態(tài)原子

吸收akJ的能量,即△”2=+akJ”no「,正確。

9.(2022?開封模擬)已知室溫下，將CuSOKHzOG)溶于水會使溶液溫度降低，將CuSOm)

溶于水會使溶液溫度升高，則下列能量轉化關系的判斷不正確的是()

A.AH(>0

B.

C.

D.=+

解析：CA項，CuSOQHzCKs)受熱分解生成CuSCMs),為吸熱反應，△”>(),正確;

B項，A/72>0,A//3VO,則正確；C項，AH3<(),AH|>(),則A〃3VA〃，錯

誤；D項，根據(jù)蓋斯定律可知：NH2=bH\+bH3,正確。

10.金屬插入CH4的C—H形成高氟化態(tài)過渡金屬化合物的反應頻繁出現(xiàn)在光分解作

用、金屬有機化學等領域，如圖是CH?與Zr形成過渡金屬化合物的過程。卜列說法不正確

T

c

w

i

)

V0、

A.整個反應快慢，由CH2—Zr…H2f狀態(tài)2反應決定

B.Zr+CH4—>CH—Zr-H?A”=+39.54kJmoL

C.在中間產物中CH.?—Zr…H狀態(tài)最穩(wěn)定

D.Zr+CH4—>CH3—Zr…Hi活化能為201.84kJmol?

解析：D整個反應的快慢取決于最慢的反應，反應的活化能越高，反應速率越慢，由

圖可知，由CHz-Zr…H2f狀態(tài)2的活化能最大，故整個反應的快慢就取決于該反應，A正

確；由圖可知，Zr+CH4的總能量為OkJ-mo「*而CH—Zr…氏的總能量為+39.54kJmol

故Zr+CH4—>CH—Zr-H3△”=+39.54klmoL,B正確；物質所具有的能量越低

越穩(wěn)定，由圖可知,在中間產物中CH3—Zr…H的能量為-114.47kJ-mo「為最低,故中間

產物中CH3—Zi?…H狀態(tài)最穩(wěn)定，C正確；由圖中可以讀出，Zr+CH4―>CH3—Zr-Hi?

化能為99.20D錯誤。

11.工業(yè)上常利用CO?和NH3合成尿素[CO(NH2)2],該可逆反應分兩步進行，整個過程

中的能量變化如圖所示。下列說法錯誤的是()

A.NH2coONH4為合成尿素反應的中間產物

B.反應I逆反應的活化能〉反應II正反應的活化能

C.反應H在熱力學上進行趨勢較小

D.2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2⑴+H2O⑴的焰變AH=ELE2

解析：D從圖像可知，合成尿素的過程中生成了NH2co0NH4,其為合成尿素反應的

中間產物，A正確；活化能是指化學反應中反應物分子到達活化分子所需的最小能量，由圖

像可知，反應【逆反應的活化能,反應II正反應的活化能，B正確；反應II為吸熱反應，在

熱力學上進行趨勢較小，C正確；2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2⑴+比0(1)為放熱反應，\H

=生成物的總能量一反應物的總能量<0,即A"=&一￡i,D錯誤。

12.(2021?湖南省招生適應性考試)活潑自由基與氧氣的反應一直是關注的熱點。HNO

自由基與02反應過程的能量變化如圖所示：

100

“zc過渡態(tài)I

(

-吸H過渡態(tài)IV

c1

-0K/■-18.92

u

.中間

n產物X

o

、-100-12.16過渡態(tài)n鶉\生成物P1

片

-153.58態(tài)川\dI-O-O-N-O）

卷」.-20059^....-202100

玄-200市間嗝\

至

產物Y產物Z

-300-201.34-205.11\

生成物P2（H-O：NCo）

-320.40

下列說法正確的是()

A.該反應為吸熱反應

B.生成物的穩(wěn)定性：P1>P2

C.該歷程中最大正反應的活化能E正=186.19kJ.mo「

D.相同條件下，由中間產物Z轉化為生成物的速率：r(Pl)<u(P2)

解析：C由圖示可知，反應物所具有的能量之和比生成物所具有的能量之和高，即該

反應為放熱反應，故A錯誤；生成物P2具有的能量比生成物P1所具有的能量低，所以生

成物P2比生成物P1更穩(wěn)定，故B錯誤；由圖示可知中間產物Z到過渡態(tài)IV所需活化能最

大,則上正=186.l9kJ-mo「l故C正確；由圖示可知，由Z到生成物P1所需的活化能低于

由Z到生成物P2所需的活化能，則由中間產物Z轉化力生成物的速率：WPl)>mP2),故D

錯誤。

二、非選擇題：本題包括3個小題。

13.(2022.四川都江堰?中學模擬)煤炭燃燒過程中會釋放出大量的SO2,嚴重破壞生態(tài)

環(huán)境。采用一定的脫硫技術可以把硫元素以CaSCh的形式固定，從而降低SO2的排放。但

是煤炭燃燒過程中產生的CO又會與CaSO4發(fā)生化學反應，降低了脫硫效率。相關反應的熱

化學方程式如下：

CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+SO2(g)+CO2(g)AM=+218.4kJ-moL(反應I)

CaSO4(s)+4CO(g)CaS(s)+4CO2(g)

△W2=-l75.6kJmo「(反應II)

請回答下列問題：

(1)反應I是放熱反應還是吸熱反應？，能否通過反應I判斷等物質的量的

CO、82具有能量的高低？。

(2)已知CO轉化成CO?的能量關系如圖所示。寫出該反應的熱化學方程式

_____________________________________________，則CO的燃燒熱bH=kJ-moP'o

能1

量2CO(g)+O2(g)

W=-566kJ-mor1

.....元5(g)

°反應過程

(3)依據(jù)反應I、II確定反應CaO⑸+3CO(g)+SO2(g)=CaS⑸+3co2(g)△〃—

kJ-moP'o

解析：(I)反應I的△,>(),故反應為吸熱反應；通過反應I只能判斷反應物總能量低

于生成物總能量，不能判斷某一反應物與某一生成物之間的能量的相對大小。

⑵由圖可知2co(g)+O2(g)=2CO2(g)A”=-566kJ-moF1,則CO的燃燒熱\H=^

X(-566kJmol-|)=-283kJ-moI-1.

(3)利用蓋斯定律將反應H減去反應I可得目標熱化學方程式，其△，=(-175.6—

218.4)kJmor'=一394kJ-moF1。

1

答案：⑴吸熱反應否(2)2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)AW=-566kJ-mol--283

(3)-394

1-1

14.如圖中：Ei=134kJ-moF,E2=368kJ-mol,根據(jù)要求回答問題:

⑴如圖是1molNCMg)和1molCO(g)反應生成CO?(g)和NO(g)過程中的能量變化示意

圖，若在反應體系中加入催化劑，反應速率增大，Ei的變化是(填“增大”“減小”

或“不變”，下同)，NH的變化是。請寫出NO?和CO反應生成CCh(g)和NO(g)

的熱化學方程式：，

(2)甲醇質子交換膜燃料電池中將甲醇蒸氣轉化為氫氣的兩種反應的熱化學方程式如

下：

?CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g)

△"=+49.0kJ-moF1

@CH30H(g)+|02(g)=C02(g)4-2H2(g)

AW=-192.9kJmor1

又知③H2O(g)=H2。⑴A"=-44kJ?moL,則甲醇蒸氣燃燒為液態(tài)水的熱化學方程

式為____________________________________________________________________________

⑶已知在常溫常壓下：①2cH30H⑴+3O2(g)=2CCh(g)+4H2O(g)AH=-1275.6

kJmor1

②2co(g)+O2(g)=2CO2(g)△〃=-566.0kJmol_1

③H2O(g)=H2O⑴△"=-44.0kJ-moI-1

請寫出1mol甲醇不完全燃燒生成1mol一氧化碳和液態(tài)水的熱化學方程式:

解析：(1)觀察圖像，0為反應的活化能，加入催化劑降低反應的活化能，但是不

變：1molNCh(g)和1molCO(g)反應生成COa和NO的反應熱數(shù)值即反應物和生成物的能量

差，因此該反應的熱化學萬程式為NO2(g)+CO(g)=CO2(g)+NO(g)A〃=-234kJ-moL。

(2)觀察熱化學方程式，利用蓋斯定律，將所給熱化學方程式作如下運算：②X3一①X2

+③X2,即可求出甲醇蒸氣燃燒的熱化學方程式。

(3)根據(jù)蓋斯定律，由(①一②+③X4)X^得CH3OH(1)+O2(g)=CO(g)+2H2O(1)

=—442.8kJmol

答案：⑴減小不變NO2(g)+CO(g)=CO2(g)+NO(g)A/7=-234kj-mol

3

(2)CH30H(g)+/2(g)=CO2(g)+2H20(1)

△”=一764.7kJmol_1

(3)CH3OH(1)+O2(g)=CO(g)+2H2O(1)

-442.8kJ-moP1

15.氫氣是一種清潔能源，氫氣的制取與儲存是氫能源利用領域的研究重點。

-1

I.已知：4HCl(g)+O2(g)。宵2Cb(g)+2H2O(g)A//=-115.6kJ-mol

QMUI.

-1

H2(g)+Cl2(g)=2HCI(g)AH=-184kJmol

43靠『「@?

駕T'G⑹

@@⑥+⑥

(1汨2與反應生成氣態(tài)水的熱化學方程式是

(2)斷開1molH—O所需能量為kJ。

II.己知:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)

△，=+206.2kJ-mol-,?

CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)

△”=+247.4kJ-moF1@

又知CH4的燃燒熱為890.3kJmoPL

(1)利用上述已知條件寫出甲烷完全燃燒的熱化學方程式：。

(2)以甲烷為原料制取氫氣是工業(yè)上常用的制氫方法，CH￡g)與H2O(g)反應生成CO2(g)

和H2(g)的熱化學方程式為