第一章 化学反应的热效应 单元测试题 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第一章 化学反应的热效应 测试题 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1 一、单选题 1．“不用开水，不用火电，自热米饭真方便!”这是某品牌“自热米饭”的广告词。加热米饭的热量来自饭盒内贮存的某些特殊物质，当这些物质混合后就会发生剧烈的变化而释放出大量热量，则这些特殊物质最可能是（　　） A．浓硫酸和水 B．生石灰和水 C．硝酸铵和水 D．烧碱和水 2．下列反应既是氧化还原反应，又是吸热反应的是 A．碳酸钙高温分解 B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应 C．灼热的炭与CO2反应 D．甲烷在O2中的燃烧反应 3．某学生用如图所示装置进行化学反应X+2Y=2Z能量变化情况的研究。当往试管中滴加试剂Y时，看到U形管中液面甲处降、乙处升，关于该反应的下列叙述中正确的是（　　） ①该反应为放热反应 ②该反应为吸热反应 ③生成物的总能量比反应物的总能量更高 ④反应物的总能量比生成物的总能量更高 ⑤该反应过程可以看成是“贮存”于X、Y内部的部分能量转化为热能而释放出来 A．①③ B．①④ C．②③⑤ D．①④⑤ 4．合成氨工业中氢气可由天然气和水反应制备，其主要反应为：CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)。已知下列键能数据：则该反应中能量变化为（　　） 化学键 C-H H-O C=O H-H 键能/kJ·mol-1 414 464 803 436 A．162kJ B．766kJ C．965kJ D．1470kJ 5．如图是“即热饭盒”的结构示意图，撤去隔板，水与下层物质接触，一段时间后食物就变热了。以下物质中适合作下层物质的是（　　） A．食盐 B．生石灰 C．熟石灰 D．浓硫酸 6．下列反应中反应物断键吸收的总能量高于生成物形成新键释放的总能量的是 A．镁和盐酸反应 B．氢氧化钡晶体和氯化铵的反应 C．锌和硫酸铜溶液的反应 D．氢气和氯气生成氯化氢的反应 7．反应A+B→C分两步进行：①A+B→X (ΔH＜0)，②X→C(ΔH＞0)，E1表示反应①的活化能，E2表示反应②的活化能。下列图示正确的是（　　） A． B． C． D． 8．CO与气体均会造成环境污染，研究表明二者可在表面转化为无害气体，其反应进程及能量变化过程如图所示。下列说法正确的是（　　） A．使用催化剂可降低反应活化能，但不改变反应历程 B．有催化剂条件下，E1时的反应速率比E2快 C． D．为中间体、为催化剂 9．从如图所示的某气体反应的能量变化分析，以下判断错误的是（　　） A．这是一个放热反应 B．该反应开始时可能需要加热 C．生成物具有的总能量高于反应物具有的总能量 D．生成物从气态变成液态时会放出热量 10．多相催化反应是在催化剂表面通过吸附、解吸过程进行的。我国学者发现T℃时(各物质均为气态)，甲醇与水在铜基催化剂上的反应机理和能量图如图： 下列说法正确的是 A．反应II的热化学方程式为CO(g)+H2O(g)=H2(g)+CO2(g) ΔH<0 B．1molCH3OH(g)和1molH2O(g)的总能量大于1molCO2(g)和3molH2(g)的总能量 C．选择优良的催化剂降低反应I和II的活化能，能提高活化分子百分数，可以有效提高反应物的平衡转化率 D．CO(g)在反应中生成又消耗，CO(g)可认为是催化剂 11．标准摩尔生成焓()是指在25℃、101kPa时，最稳定的单质生成1mol化合物时的焓变，而最稳定单质的为0，可根据计算反应的(随温度变化可忽略不计)。298K时，相关物质的如图所示，下列各项中的热化学方程式表征错误的是（　　） A． B． C． D． 12．某反应由两步反应A→B→C构成，它的反应过程中能量变化曲线如图所示。下列说法正确的是（　　） A．两步反应均为吸热反应 B．加入催化剂会改变A→C反应的反应热 C．三种物质中C最稳定 D．A→B反应的反应热为E1−E2 13．已知热化学方程式N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) ΔH=-92kJ·mol-1。若断开1mol H-H键吸收的能量为436kJ，形成1mol H-N键释放的能量为391kJ，则断开1mol N≡N键须（　　） A．吸收946kJ能量 B．放出946kJ能量 C．放出618kJ能量 D．吸收618kJ能量 14．化学能可与热能、电能等相互转化。下列说法正确的是（　　） A．图Ⅰ所示的装置能将化学能转化为电能 B．中和反应中，反应物的总能量比生成物的总能量低 C．化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与形成 D．图Ⅱ所示的反应为吸热反应 15．下列各组热化学方程式中，化学反应的ΔH前者大于后者的是（　　） A．C(s)+O2(g)=CO2(g)；C(s)+O2(g)=CO(g) B．S(s)+O2(g)=SO2(g)；S(g)+O2(g)=SO2(g) C．2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)；H2(g)+O2(g)=H2O(l) D．2KOH(aq)+H2SO4(浓)=K2SO4(aq)+2H2O(l)；2KOH(aq)+H2SO4(aq)=K2SO4(aq)+2H2O(l) 16．关于化学反应中物质或能量的变化，下列说法正确的是（　　） A．加热条件下进行的化学反应一定是吸热反应 B．化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因 C．一定条件下进行的化学反应，只能将化学能转化为热能和光能 D．将固体与固体混合并搅拌，反应放出热量 17．已知：① ② ③ 则：的反应热为（　　） A． B． C． D． 18．研究发现，某反应分两步进行，反应过程中的能量变化情况如图所示。下列说法正确的是（　　） A．两步反应均为吸热反应 B．键能总和： C．三种物质中Z最稳定 D．X→Y的反应一定需要加热 19．2021年9月，中国科学院天津工业生物技术研究所在人工合成淀粉方面取得重大突破性进展，不依赖植物光合作用，以二氧化碳、氢气为原料，成功生产出淀粉。其部分历程如图所示，下列说法不正确的是 A．X、Y为同一种物质 B．CO2到淀粉属于还原过程 C．反应③是典型的放热反应 D．反应②的方程式为：2CH3OH+O2=2HCHO+2H2O 20．下列说法正确的是 A．放热反应在任何条件下都可以发生，吸热反应不加热就不能发生 B．任何化学反应中的能量变化都表现为热量变化 C．有化学键断裂一定发生化学反应 D．生成物的总焓大于反应物的总焓时，反应吸热，ΔH>0 二、综合题 21．氢能是一种极具发展潜力的清洁能源，催化重整是目前大规模制取氢气的重要方法。 （1） 催化重整： 反应I： 反应II： ①提高平衡转化率的条件是　 　。 a.增大压强 b.加入催化剂 c.增大水蒸气浓度 ②、催化重整生成、的热化学方程式是　 　。 ③已知时，反应的平衡常数。该温度下在密闭容器中，将与混合加热到反应发生，达到平衡时的浓度为　 　，的转化率为　 　。 （2）实验发现，其他条件不变，相同时间内，向催化重整体系中投入一定量的可以明显提高的百分含量。做对比实验，结果如下图所示： 投入时，百分含量增大的原因是：　 　。 （3）反应中催化剂活性会因积炭反应而降低，相关数据如下表： 反应 I II -173 ①研究发现，如果反应I不发生积炭过程，则反应II也不会发生积炭过程。因此，若保持催化剂的活性，可适当采取降温的方法，请结合表中数据解释原因　 　。 ②如果均发生了I、II的积炭反应，通入过量水蒸气能有效清除积炭，反应的化学方程式是　 　。 22．多晶硅是制作光伏电池的关键材料。以下是由粗硅制备多晶硅的简易过程。 回答下列问题： （1）硅粉与HCl在300℃时反应生成SiHCl3气体和H2，当有1gSi反应时放出8.4kJ热量，该反应的热化学方程式为　 　。 （2）将SiCl4氢化为SiHCl3有三种方法，对应的反应依次为： ①SiCl4(g)+H2(g)SiHCl3(g)+HCl(g) △H1＞0 ②3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s)4SiHCl3(g) △H2＜0 ③2SiCl4(g)+H2(g)+Si(s)+HCl(g)3SiHCl3(g) △H3 反应③的△H3　 　0(填“>”或“<”)。 （3）由粗硅制备多晶硅过程中循环使用的物质除SiCl4、SiHCl3、Si外，还有　 　(填化学式)。 （4）通常人们把拆开1mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能，利用键能可以衡量化学键的强弱，也可以计算化学反应的焓变。已知： 化学键 Si－O Si－Cl H－H H－Cl Si－Si Si－C 键能/kJ·mol-1 460 360 436 431 176 347 则SiO2与SiC中比较稳定的是　 　(填化学式)，工业上高纯硅可以通过下列反应制取：SiCl4(g)+2H2(g)=Si(s)+4HCl(g)，该反应的△H=　 　。(提示：1mol晶体Si中含有2molSi－Si键) 23．2022年2月4日至2022年2月20日，第24届冬奥会在中国北京、张家口两地举行。中国绿色碳汇基金会发起了“我们的冬奥碳汇林”众筹项目，在张家口市崇礼区种植小树。碳汇，是指通过植树造林、森林管理、植被恢复等措施，利用植物光合作用吸收大气中的二氧化碳6CO2(g)+6H2O(l)C6H12O6(s)+6O2(g)，并将其固定在植被和土壤中，从而减少温室气体在大气中浓度的过程、活动或机制。已知利用植物的光合作用每吸收1molCO2需要吸收的能量约为470kJ。请回答下列问题： （1）碳汇过程中能量的转化形式为　 　能转化为　 　能；有资料表明，某块林木通过光合作用大约吸收了1.88×107kJ能量，则吸收的CO2为　 　kg；葡萄糖完全燃烧生成液态水的热化学方程式为　 　。 （2）工业废气中的CO2可用碱液吸收。已知： ①CO2(g)+2NaOH(aq)=Na2CO3(aq)+H2O(l) △H=-akJ·mol-1； ②CO2(g)+NaOH(aq)=NaHCO3(aq) △H=-bkJ·mol-1。 则反应CO2(g)+H2O(l)+Na2CO3(aq)=2NaHCO3(aq)的△H=　 　kJ·mol-1(用含a、b的代数式表示)。 （3）利用工业废气中的CO2加氢合成乙醇(CH3CH2OH)，已知每转化0.5mol CO2生成CH3CH2OH(g)和水蒸气放出43.5kJ热量，请写出该反应的热化学方程式：　 　。 24．我国“十四五”规划提出要制定2030年前碳达峰行动方案，努力争取2060年前实现碳中和。为此，研发CO2转化利用技术成为重要科技目标。 （1）以CO2为原料加氢可以合成甲醇，将n(H2)/n(CO2)=3的混合气体充入体积为V L的密闭容器中，在催化剂存在的条件下进行以下两个反应： CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H1＜0 CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H2＞0 测得温度与转化率、产物选择性的关系如图所示。 CH3OH选择性= ①270℃以后CO2转化率随温度升高而增大的原因可能是　 　。 ②有利于提高CH3OH选择性的反应条件可以是　 　(填标号)。 A．降低温度 B．使用更合适的催化剂 C．增大压强 D．原料气中掺入适量的CO ③控制温度240℃，测得混合气体流速为a L· h-1(已换算为标准状况)，则CO2的反应速率　 　mol·L-1·min-1(写出计算式)。 （2）以CO2和NH3为原料合成尿素。在尿素合成塔中的主要反应可表示如下： i： 2NH3(g)+CO2(g) NH2CO2NH4(s) △H=- 1 59.5kJ·mol-1 ii： NH2CO2NH4(s) CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H= +72.5kJ·mol-1 iii： 2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H ④反应iii的△H= 　 　 kJ·mol-1。3个反应的△G(自由能变化)随温度的变化关系如图所示，图中对应于反应iii的线是　 　(填字母)。 ⑤一定条件下的恒容容器中，充入原料气3molNH3和1molCO2，平衡时CO2的转化率为0.5，则平衡时NH3和CO2的物质的量比为 　 　 ，已知反应ii的Kp=p，测得平衡时容器内总压为ap，则反应iii的平衡常数Kp=　 　。 25．回收利用CO2是目前解决长期载人航天舱内(如空间站)供氧问题的有效途径，其物质转化如图： （1）反应A为CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)，是回收利用CO2的关键步骤。 已知：2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH=-483.6kJ•mol-1 CH4(g)+2O2(g)=2H2O(g)+CO2(g) ΔH=-802.3kJ•mol-1 反应A的ΔH=　 　kJ•mol-1。 （2）将原料气按n(CO2)：n(H2)=1：4置于恒容密闭容器中发生反应A，在相同时间内测得H2O的物质的量分数与温度的变化曲线如图所示(虚线为平衡时的曲线)。 ①理论上，能提高CO2平衡转化率的措施有　 　(写出一条即可)。 ②空间站的反应器内，通常采用反应器前段加热，后段冷却的方法来提高CO2的转化效率，原因是　 　。 （3）下列关于空间站内物质和能量变化的说法中，错误的是　 　(填字母)。 a.反应B的能量变化是电能→化学能或光能→化学能 b.物质转化中O、H原子的利用率均为100% c.不用Na2O2作供氧剂的原因可能是Na2O2不易实现循环利用 （4）用CO2(g)+2H2(g)C(s)+2H2O(g)代替反应A，可实现氢、氧元素完全循环利用，缺点是使用一段时间后催化剂的催化效果会明显下降，其原因是　 　。 答案解析部分 1．【答案】B 【解析】【解答】A. 浓硫酸和水混合后放热，可加热米饭，但浓硫酸具有强烈的腐蚀性，易对人体造成伤害，不符合题意； B. 生石灰和水混合后放热，可加热米饭，且二者对人体不会造成伤害，可以使用，符合题意； C. 硝酸铵和水混合后吸热，不能加热米饭，不符合题意； D. 烧碱和水混合后放热，可以加热米饭，但烧碱具有强烈的腐蚀性，对人体不利，不符合题意。 故答案为：B。 【分析】加热米饭的热量来自饭盒内贮存的某些特殊物质，当这些物质混合后就会发生剧烈的变化而释放出大量热量，且不能为腐蚀性物质。 2．【答案】C 【解析】【解答】A．碳酸钙高温分解是吸热反应，但是非氧化还原反应，A不符合题意； B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应是吸热反应，但是非氧化还原反应，B不符合题意； C．灼热的炭与CO2反应是吸热反应，且是氧化还原反应，C符合题意； D．甲烷在O2中的燃烧反应是氧化还原反应，但是放热反应，D不符合题意； 故答案为：C。 【分析】常见放热反应：燃烧、爆炸、金属腐蚀、食物腐烂、金属的置换反应、大部分化合反应、中和反应； 常见吸热反应：一氧化碳、碳、氢气为还原剂的氧化还原反应，大部分分解反应，八水合氢氧化钡和氯化铵的反应。 3．【答案】D 4．【答案】A 【解析】【解答】根据反应热=反应物的键能总和-生成物的键能总和计算，反应热=414×4+464×4-803×2-436×4=162 kJ。 故答案为：A。 【分析】根据反应热=反应物的键能总和-生成物的键能总和计算。 5．【答案】B 【解析】【解答】撤去隔板，水与下层物质接触，一段时间后食物就变热了，说明有大量的热量释放出来，食盐溶于水热量变化不明显，生石灰溶于水生成氢氧化钙，放出大量的热量，熟石灰溶于水放热不如生石灰，浓硫酸是液体，且具有腐蚀性，因此适合作下层物质的是生石灰。 故答案为：B。 【分析】下层物质溶于水放出大量热量。 6．【答案】B 7．【答案】B 【解析】【解答】由①A+B→X (ΔH＜0)可知这步反应是放热反应，②X→C(ΔH＞0)是吸热反应，故X的能量小于A+B，X 的能量小于C，符合条件的只剩下选项BD；再根据E1表示反应①的活化能，E2表示反应②的活化能可知，符合条件的只有选项B。 故答案为：B。 【分析】吸热反应反应物的总能量小于生成物的总能量，放热反应反应物的总能量高于生成物的总能量。 8．【答案】C 【解析】【解答】A．使用催化剂有中间产物生产，改变反应历程，降低反应活化能，故A不符合题意； B．有催化剂条件下，大于，活化能越小反应速率越快，时速率慢于，故B不符合题意； C．由图可知和在表面转化为无害气体的反应进程为①，②，①+②得，故C符合题意； D．是反应的催化剂，为中间体，故D不符合题意； 故答案为：C。 【分析】A．催化剂有中间产物生产，改变反应历程； B．催化剂降低活化能，反应速率快； C．根据盖斯定律计算； D．根据中间体反应前和反应后均没有，只在过程中出现；催化剂反应前参与反应，反应后又生成； 9．【答案】C 【解析】【解答】A.由分析可知，该反应为放热反应，A不符合题意； B.某些放热反应，需要加热条件才可以发生，因此该反应开始时可能需要加热，B不符合题意； C.由反应能量图可知，反应物具有的总能量高于生成物所具有的总能量，C符合题意； D.生成物从气态变为液态时需要放出热量，D不符合题意； 故答案为：C 【分析】由反应能量变化图可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，因此该反应为放热反应。据此分析选项。 10．【答案】A 11．【答案】C 【解析】【解答】A．根据标准摩尔生成焓的定义结合图示可知，，A不符合题意； B．根据标准摩尔生成焓的定义结合图示可知，，此式减去选项A的式子可得：，即：，B不符合题意； C．根据盖斯定律可以用生成物的准摩尔生成焓减去反应物的准摩尔生成焓来计算反应的焓变：则的反应热=4×(-393)+6×(-242)-2×(-84)=-2856kJ/mol，C符合题意； D．根据标准摩尔生成焓的定义结合图示可知，符合题意，D不符合题意； 故答案为：C。 【分析】根据标准摩尔生成焓的定义结合图示分析；C项中根据盖斯定律可以用生成物的准摩尔生成焓减去反应物的准摩尔生成焓来计算反应的焓变。 12．【答案】C 【解析】【解答】A．根据图中信息得到第一步反应为吸热反应，第二步反应为放热反应，故A不符合题意； B．加入催化剂会改变A→C反应的活化能，但不能改变反应的反应热，故B不符合题意； C．三种物质中C物质的能量最低，根据“能量越低越稳定”，因此物质中C最稳定，故C符合题意； D．反应热ΔH=反应物的活化能减去生成物的活化能，因此A→B反应的反应热为(E1−E2) kJ∙mol−1，故D不符合题意。 故答案为：C。 【分析】A、根据物质能量的相对大小判断反应的热效应； B、催化剂可降低反应所需的活化能，不能改变反应热； C、物质所具有的的能量越低，越稳定； D、反应热等于反应物的活化能减去生成物的活化能； 13．【答案】A 【解析】【解答】焓变=断键吸收能量-成键释放能量，设断开1mol N≡N键吸收x kJ能量，则有x+3×436-2×3×391kJ=-92，解得x=945.6，即断开1mol N≡N键吸收945.6kJ能量； 故答案为A。 【分析】反应热的计算方法： 1.根据化学键键能计算：△H=反应物的总键能－生成物的总键能 2.根据反应物和生成物的能量计算：△H=生成物具有的总能量－反应物具有的总能量 14．【答案】C 【解析】【解答】A．没有构成闭合回路，不能将化学能转化为电能，A不符合题意； B．中和反应是放热反应，反应物总能量比生成物总能量高，B不符合题意； C．化学反应实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成，C符合题意； D．图Ⅱ所示反应物总能量大于生成物总能量，反应为放热反应，D不符合题意； 故答案为：C 【分析】A．没有构成闭合回路不形成原电池； B．中和反应是放热反应； C．化学反应实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成； D．反应物总能量大于生成物总能量是放热反应。 15．【答案】B 【解析】【解答】A．碳不完全燃烧放热少，焓变包含负号比较大小，所以化学反应的ΔH前者小于后者，A不符合题意； B．固体硫变为气态硫需要吸收热量；所以化学反应的ΔH前者大于后者，B符合题意； C．相同条件下量少的反应放热少，焓变包含负号比较大小，1mol氢气燃烧放热小于2mol氢气燃烧放热，所以化学反应的ΔH前者小于后者，C不符合题意； D．中和反应为放热反应，焓变是负值，放出的热量越多，焓变越小，浓硫酸放出的热量多，所以化学反应的ΔH前者小于后者，D不符合题意； 答案为：B。 【分析】相同条件下量少的反应放热少，结合盖斯定律判断。 16．【答案】B 【解析】【解答】A、燃烧为放热反应，不是吸热反应，A错误； B、化学键断裂吸收热量，成键放出热量，两者的相对大小是化学反应中能量变化的主要原因，B正确； C、化学反应可以将化学能转化为热能、光能、电能等，C错误； D、 将固体与 混合搅拌，反应吸热，D错误； 故答案为：B 【分析】A、吸热反应和放热反应和是否需要加热无关； B、反应物的总键能大于生成物的总键能，反应放热，反之反应吸热； C、原电池是将化学能转化为电能的装置； D、常见吸热反应：一氧化碳、碳、氢气为还原剂的氧化还原反应，大部分分解反应，八水合氢氧化钡和氯化铵的反应。 17．【答案】C 【解析】【解答】由盖斯定律，2×反应②+反应①-反应③可得反应，=2×(-393.5)+(-571.6)-(-870.3)= -488.3kJ/mol， 故答案为：C。 【分析】利用盖斯定律计算。 18．【答案】C 【解析】【解答】A、1molX具有的能量低于1molY具有的能量，因此X转化为Y的反应为吸热反应。1molY具有的能量高于1molZ具有的能量，因此Y转化为Z的反应为放热反应，A不符合题意。 B、X转化为Y的反应为吸热反应，则1molX的具有的化学键键能总和大于1molY具有的化学键键能总和。即键能总和：X＞Y，B不符合题意。 C、三种物质中Z具有的能量最小，物质所具有的能量越小，结构越稳定。因此三种物质中Z最稳定，C符合题意。 D、X→Y的反应为吸热反应，但反应不一定需要加热，D不符合题意。 故答案为：C 【分析】A、根据物质能量的相对大小判断反应的热效应。 B、根据化学键键能总和与反应的热效应分析。 C、物质所具有的能量越高，越不稳定。 D、反应的热效应与是否需要加热无关。 19．【答案】D 20．【答案】D 21．【答案】（1）c；CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g) ΔH = +169kJ/mol；0.4 mol/L；20% （2）CaO可以吸收CO2，使得反应II的平衡向正向移动，氢气的百分含量增大； （3）反应I是吸热反应，降低温度，平衡向着逆反应移动，不利于积炭反应的进行；C+H2OCO+H2 【解析】【解答】（1）①反应I：，该反应是气体体积系数增大的反应； a．增大压强平衡向着逆反应移动，CH4的平衡转化率下降，a项不正确； b．加入催化剂，平衡不移动，CH4的平衡转化率不变，b项不正确； c．增大水蒸气浓度，平衡向着正反应方向移动，CH4的平衡转化率增大，c项正确； 故答案是c。 ②、催化重整生成、的化学方程式是CH4+2H2O=CO2+4H2，该反应由反应I加上反应II得到，则其反应热大小等于ΔH1+ΔH2=+169Kj/mol，则该热化学方程式是CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g) ΔH = +169kJ/mol，故答案是CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g) ΔH = +169kJ/mol； ③设CO转化的物质的量的浓度是x mol/L，建立三段式如下： K=，解得x=1.6 可推知平衡时CO的浓度是0.4 mol/L，H2O的转化率是20%； 故答案是0.4 mol/L；20%； （2）反应II：，加入CaO可以吸收CO2，使得平衡向正向移动，氢气的百分含量增大，故答案是CaO可以吸收CO2，使得反应II的平衡向正向移动，氢气的百分含量增大； （3）①如果反应I不发生积炭过程，则反应II也不会发生积炭过程。反应I，是吸热反应，若适当降温，平衡向着消炭反应进行，正确；故答案是反应I是吸热反应，降低温度，平衡向着逆反应移动，不利于积炭反应的进行； ②如果均发生了I、II的积炭反应，通入过量水蒸气能有效清除积炭，反应的化学方程式是C+H2OCO+H2，故答案是C+H2OCO+H2； 【分析】（1）①根据影响化学平衡移动的因素分析； ②根据盖斯定律计算； ③利用“三段式”法计算； （2）根据影响化学平衡移动的因素分析； （3）①利用（2）分析； ②依据反应物的性质分析； 22．【答案】（1）Si(s)+3HCl(g)=SiHCl3(g)+H2(g) △H=-235.2kJ·mol-1 （2）< （3）H2、HCl （4）SiO2；+236kJ·mol-1 【解析】【解答】（1）当有1gSi反应时放出8.4kJ热量，则1molSi反应时，放出热量为235.2kJ，则该反应的热化学方程式为：Si(s)+3HCl(g)=SiHCl3(g)+H2(g) △H=-235.2kJ·mol-1； （2）根据盖斯定律，①SiCl4(g)+H2(g)SiHCl3(g)+HCl(g)|△H1＞0 ②3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s)4SiHCl3(g)|△H2＜0 将方程式②-①得③2SiCl4(g)+H2(g)+Si(s)+HCl(g)3SiHCl3(g)，则△H3=△H2-△H1<0； （3）在最后一步反应中H2还原SiHCl3，过程中若混入O2，除可能引起爆炸外，还可能使得生成的Si与O2反应导致产物不纯；如图所示，由粗硅制备多晶硅的过程中，循环使用的物质除SiCl4、SiHCl3、Si外， 还有HCl、H2； （4）由表格中的数据可知，Si－O键的键能较大，键能越大，越稳定，则则SiO2与SiC中比较稳定的是SiO2；根据反应热=反应物的键能和-产物的键能和，则。 【分析】反应中，石英砂中的SiO2和焦炭发生反应得到粗硅；反应中，粗硅和干燥的HCl反应生成含SiCl4、SiHCl3.、H2等的混合物；反应中，SiCl4经氢化后生成SiHCl3，反应中，SiHCl3和H2反应生成多晶硅和HCl，以此解题。 23．【答案】（1）太阳；化学；1760；C6H12O6(s)+6O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l) △H=-2820kJ·mol-1 （2）(a-2b) （3）2CO2(g)+6H2(g)=CH3CH2OH(g)+3H2O(g) △H=-174kJ·mol-1 【解析】【解答】（1）碳汇主要利用植物光合作用吸收大气中的二氧化碳，发生6CO2（g）+6H2O（l）═C6H12O6（s）+6O2（g），则能量的转化形式由太阳能转化为化学能；已知每吸收1molCO2需要吸收能量约为470kJ，则每1m3林木，大约能吸收能量为1.88×107kJ，大约可以吸收的CO2的物质的量为=4×104mol，则大约可以吸收的质量为4×104mol×44g/mol×10-6t/g=1.76t=1760kg；每吸收1molCO2需要吸收能量约为470kJ，则生成6molCO2放出的热量为470kJ×6=2820kJ，葡萄糖燃烧放热，其焓变为负，故葡萄糖燃烧的热化学方程式为C6H12O6（s）+6O2（g）=6CO2（g）+6H2O（l）△H=-2820kJ/mol。 （2）由I．CO2（g）+2NaOH（aq）═Na2CO3（aq）+H2O（l）△H=-a kJ•mol-1，II．CO2（g）+NaOH（aq）═NaHCO3（aq）△H=-b kJ•mol-1，结合盖斯定律可知，Ⅱ×2-Ⅰ得到CO2（g）+H2O（l）+Na2CO3（aq）═2NaHCO3（aq），其△H=（a-2b）kJ/mol。 （3）根据CO2和氢气反应生成CH3CH2OH(g)和水蒸气的化学方程式为2CO2(g)+6H2(g)=CH3CH2OH(g)+3H2O(g)，则对应的热化学方程式为2CO2(g)+6H2(g)=CH3CH2OH(g)+3H2O(g)△H=（43.5×）kJ/mol=-174kJ·mol-1。 【分析】（1）结合题干信息，可以知道为太阳能转化化学能； （2）盖斯定律的应用要注意，判断列出的热化学方程式的对应关系，左右两边相同的物质互相抵消则相加，在同一边相同的物质互相抵消则相减； （3）热化学方程式的书写要注意，化学计量数为物质的量，化学计量数变化，则焓变会发生相应的变化。 24．【答案】（1）反应未达平衡，温度升高，反应速率加快；生成CO的反应为主反应，该反应吸热，温度升高转化率增大；ABCD； （2）- 87.0；b；4：1； 【解析】【解答】（1）①270℃以后CO2转化率随温度升高而增大的原因可能是反应未达平衡，温度升高，反应速率加快；生成CO的反应为主反应，该反应吸热，温度升高转化率增大；答案为：反应未达平衡，温度升高，反应速率加快；生成CO的反应为主反应，该反应吸热，温度升高转化率增大。 ②A．降低温度，反应CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)正向移动，反应CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)逆向移动，有利于提高CH3OH的选择性，A项选； B．使用更合适的催化剂，对反应CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)的选择性更好，抑制CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)反应的发生，可提高CH3OH的选择性，B项选； C．增大压强，反应CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)正向移动，反应CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)不移动，有利于提高CH3OH的选择性，C项选； D．原料气中掺入适量的CO，反应CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)逆向移动，CO2、H2浓度增大，反应CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)正向移动，有利于提高CH3OH的选择性，D项选； 故答案为：ABCD。 ③将n(H2)/n(CO2)=3的混合气体充入体积为V L的密闭容器中，控制温度240℃，测得混合气体流速为a L· h-1，根据图象可知，240℃时CO2的转化率为10%，CO2的反应速率=；答案为：。 （2）④根据盖斯定律，iii=i+ii，则反应iii的∆H=-159.5kJ/mol+(+72.5kJ/mol)=-87.0kJ/mol；反应ii的∆H＞0、∆S＞0，根据∆G=∆H-T∆S，反应ii随温度的升高∆G减小，对应于反应ii的线是c，反应i的∆H＜0、∆S＜0，反应iii的∆H＜0、∆S＜0，反应i和反应iii随温度的升高∆G增大，反应iii相对于反应i有气态物质生成，则反应iii的∆S的绝对值比反应i的小，反应iii的∆S比反应i的大，对应于反应i的线是a，对应于反应iii的线是b；答案为：-87.0；b。 ⑤一定条件下的恒容容器中，充入原料气3molNH3和1molCO2，平衡时CO2的转化率为0.5，转化CO2物质的量为0.5mol，在反应i、iii中消耗的NH3、CO2物质的量之比为2：1，则转化NH3物质的量为1mol，平衡时NH3物质的量为3mol-1mol=2mol、CO2物质的量为1mol-0.5mol=0.5mol，平衡时NH3和CO2的物质的量比为2mol：0.5mol=4：1；已知反应ii的Kp=p，则平衡时H2O(g)的分压为p，测得平衡时容器内总压为ap，平衡时NH3和CO2的总压为ap-p=(a-1)p，平衡时NH3和CO2的物质的量比为4：1，在恒温恒容容器中气体的压强之比等于物质的量之比，则平衡时NH3、CO2的分压依次为、，则反应iii的平衡常数Kp== =；答案为：4：1；。 【分析】（1）①依据影响反应速率和化学平衡的因素分析； ②依据影响反应速率和化学平衡的因素和题目信息分析； ③根据图象，利用υ=Δc/Δt计算； （2）④根据盖斯定律；根据∆G=∆H-T∆S分析； ⑤利用“三段式”法计算。 25．【答案】（1）-164.9 （2）加压、降温、提高原料气中H2的比例；前段加热，有利于加快反应速率；后段冷却，有利于平衡正向移动，增大CO2的转化率 （3）b （4）生成物碳颗粒附着在催化剂表面影响了催化效果(或催化剂中毒) 【解析】【解答】（1）已知：①2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH=−483.6kJ⋅mol−1，②CH4(g)+2O2(g)=2H2O(g)+CO2(g) ΔH=−802.3kJ⋅mol−1，则反应①×2-②可得反应A，根据盖斯定律可得反应A的ΔH=(−483.6kJ⋅mol−1×2)−(-802.3kJ⋅mol−1)=−164.9kJ⋅mol−1； （2）①反应A为CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)，该反应为气体分子数减少的反应，可通过增大压强的方法使得平衡正向移动，从而提高CO2的平衡转化率；根据图像分析，升高温度，H2O的物质的量分数减小，说明升温该反应逆向进行，该反应为放热反应，因此采用降温的方法也可以使得平衡正向移动，从而提高CO2的平衡转化率；或合理提高原料气中H2的比例，使得反应更加充分，从而提高CO2的平衡转化率； ②若反应的温度过低，化学反应速率慢，不利于反应的进行，由①可知，该反应是放热反应，若温度过高，平衡逆向移动，导致CO2的平衡转化率将低，故为前段加热，有利于加快反应速率；后段冷却，有利于平衡正向移动，增大CO2的转化率； （3）a．反应B为H2O光解/电解得到O2和H2的过程，能量变化为电能/光能→化学能，a符合题意； b．物质转化过程中，有甲烷和氢气产生，因此H、O原子的的利用率没有达到100%，b不符合题意； c．Na2O2作供氧剂时，消耗之后无法再产生，不可循环利用，c符合题意； 故答案为：b。 （4）用 CO2(g)+2H2(g)C(s)+2H2O(g) 代替反应A，可实现氢、氧元素完全循环利用，缺点是使用一段时间后，生成物碳颗粒会附着在催化剂表面，影响催化剂效果，从而催化剂的催化效果会明显下降。 【分析】（1）根据盖斯定律计算； （2）①提高CO2的平衡转化率应使平衡正向移动； ②前段加热，有利于加快反应速率；后段冷却，有利于平衡正向移动，增大CO2的转化率； （3）a.该过程的能量变化为电能→化学能或光能→化学能； b.物质转化中有甲烷和氢气产生； c.过氧化钠消耗之后无法产生，无法循环利用； （4）用 CO2(g)+2H2(g)C(s)+2H2O(g) 代替反应A，生成物碳颗粒会附着在催化剂表面，影响催化剂效果。 学科网（北京）股份有限公司 $$