第6章 第20讲 化学能与热能(Word练习)-【勤径学升】2026年高考化学一轮总复习课时检测训练（人教版2019）

课时检测训练20　化学能与热能 ➢ 对应学生用书P311 1．(2024·高考全国甲卷)人类对能源的利用经历了柴薪、煤炭和石油时期，现正向新能源方向高质量发展。下列有关能源的叙述错误的是(　　) A．木材与煤均含有碳元素 B．石油裂化可生产汽油 C．燃料电池将热能转化为电能 D．太阳能光解水可制氢 解析　A．木材的主要成分为纤维素，纤维素中含碳、氢、氧三种元素，煤是古代植物埋藏在地下经历了复杂的变化逐渐形成的固体，是有机物和无机物组成的复杂混合物，主要含碳元素，A正确；B.石油裂化是将相对分子质量较大、沸点较高的烃断裂为相对分子质量较小、沸点较低的烃的过程，汽油的相对分子质量较小，可以通过石油裂化的方式得到，B正确；C.燃料电池是将燃料的化学能变成电能的装置，不是将热能转化为电能，C错误；D.在催化剂作用下，利用太阳能光解水可以生成氢气和氧气，D正确。故选C。 答案　C 2．(2024·黑龙江省大庆第一中学高三上学期期中考试)下列说法错误的是(　　) A．需要加热才能发生的反应可能是吸热反应，也可能是放热反应 B．已知4P(红磷，s)===P4(白磷，s)　ΔH＞0，则红磷比白磷稳定 C．“冰，水为之，而寒于水”，说明相同质量的水和冰相比较，冰的能量低 D．盐酸与碳酸氢钠的反应属于放热反应 解析　A．吸热反应与放热反应与反应条件无关，如燃烧需要加热(放热反应)、碳酸钙分解需要加热(吸热反应)，A正确；B.能量越低越稳定，已知4P(红磷，s)===P4(白磷，s)　ΔH＞0，该反应为吸热反应，则白磷所具有的能量高于红磷，因此红磷比白磷稳定，B正确；C.相同质量的同种物质，固态的能量比液态的低，所以相同质量的水和冰相比较，水的能量高，C正确；D.盐酸与碳酸氢钠反应生成氯化钠、二氧化碳和水，该反应属于吸热反应，D错误。故选D。 答案　D 3.(2024·湖北高三校联考阶段练习)含S2O、Fe3＋、I－的溶液中反应机理如图所示。下列说法错误的是(　　) A.由图可知氧化性：Fe3＋>S2O B.反应过程中包含两个基元反应 C.该反应可表示为S2O(aq)＋2I－(aq)2SO(aq)＋I2(aq) D.若不加Fe3＋，正反应的活化能比逆反应的小 解析　A.氧化剂氧化性大于氧化产物，由图示第二步反应可知，氧化性：Fe3＋<S2O，A错误；B.由图示可知该过程包括S2O(aq)＋2I－(aq)＋2Fe3＋(aq)S2O(aq)＋I2(aq)＋2Fe2＋(aq)和S2O(aq)＋I2(aq)＋2Fe2＋(aq)2SO(aq)＋2Fe3＋(aq)＋I2(aq)两个基元反应，B正确；C.综合两个基元反应可以得出总反应：S2O(aq)＋2I－(aq)2SO(aq)＋I2(aq)，C正确；D.铁离子为催化剂，降低了反应的活化能，加快了反应速率，但是不改变反应焓变；由图可知，反应为放热反应，若不加Fe3＋，正反应的活化能仍比逆反应的小，D正确。故选A。 答案　A 4．(2024·呼和浩特质检)下列说法正确的是(　　) A．反应3C(s)＋CaO(s)===CaC2(s)＋CO(g)在常温下不能自发进行，说明该反应的ΔH<0 B．使用合适催化剂能改变反应历程，降低反应的焓变 C．常温常压下，断开1 mol H2中的化学键吸收436 kJ的能量，断开1 mol Cl2中的化学键吸收243 kJ的能量，形成2 mol HCl中的化学键释放862 kJ的能量，故H2和Cl2反应释放能量 D．一定条件下，石墨转化为金刚石要吸收能量，故金刚石比石墨稳定 解析　A．反应3C(s)＋CaO(s)===CaC2(s)＋CO(g)中ΔS＞0，因在常温下不能自发进行，则ΔG＝ΔH－TΔS＞0，那么ΔH必大于0，故A错误；B.使用合适的催化剂可以改变反应历程，但不改变反应的焓变，故B错误；C.反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝反应物总键能－生成物总键能＝(436＋243－862) kJ·mol－1＝－183 kJ·mol－1＜0，故H2和Cl2反应释放能量，故C正确；D.石墨转化为金刚石要吸收能量，说明石墨的能量低，所以石墨比金刚石稳定，故D错误。 答案　C 5．(2025·八省联考内蒙古卷)某离子液体的阴离子[CH(CN)2]－可以吸收CO2，其可能的两种反应路径如下图所示。下列说法错误的是(　　) A．两种路径的总反应相同 B．路径Ⅰ是主要的反应途径 C．该反应为放热反应 D．生成物中既含离子键又含共价键 解析　A．反应物相同，经过不同的反应路径，最终生成物相同，均为[C(CN)2COOH]－，总反应均为[CH(CN)2]－＋CO2===[C(CN)2COOH]－，A正确；B.路径Ⅱ活化能小，反应速率快，故路径Ⅱ是主要的反应途径，B错误；C.该反应的反应物总能量高于生成物总能量，则该反应为放热反应，C正确；D.生成物为[C(CN)2COOH]－，其内部含有共价键，离子液体中呈电中性，故离子液体中还含有阳离子，与[C(CN)2COOH]－之间存在离子键，D正确。故选B。 答案　B 6.已知NaHCO3溶液与盐酸反应生成CO2吸热，Na2CO3溶液与盐酸反应生成CO2放热。关于下列ΔH的判断正确的是 （　　） C（aq）＋H＋（aq）HC（aq）　ΔH1 HC（aq）＋H＋（aq）H2CO3（aq）　ΔH2 H2CO3（aq）H2O（l）＋CO2（g）　ΔH3 OH－（aq）＋H＋（aq）H2O（l）　ΔH4 A.ΔH1＜0　ΔH2＞0 　B.ΔH2＋ΔH3＞0 C.ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＞0 　D.ΔH2＜ΔH4 解析　由题意可知，碳酸氢钠溶液与盐酸反应生成二氧化碳的反应为吸热反应，ΔH'＞0，碳酸钠溶液与盐酸反应生成二氧化碳的反应为放热反应，ΔH″＜0，将已知反应依次编号为①②③④，由盖斯定律可知，②＋③可得HC（aq）＋H＋（aq）H2O（l）＋CO2（g）　ΔH'＝ΔH2＋ΔH3＞0，①＋②＋③可得C（aq）＋2H＋（aq）H2O（l）＋CO2（g）　ΔH″＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＜0，②—④可得碳酸氢根离子的水解反应HC（aq）＋H2O（l）H2CO3（aq）＋OH－（aq），盐类水解反应为吸热反应，则ΔH'''＝ΔH2—ΔH4＞0。A项，由分析可知，ΔH2＋ΔH3＞0，ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＜0，则ΔH1＜0；碳酸的分解反应为吸热反应，ΔH3＞0，由ΔH2＋ΔH3＞0可知，ΔH2可能大于0，也可能小于0，故A错误；B项，由分析可知，ΔH2＋ΔH3＞0，故B正确；C项，由分析可知，ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＜0，故C错误；D项，由分析可知，ΔH2—ΔH4＞0，则ΔH2＞ΔH4，故D错误。故选B。 答案　B 7．(2024·高考贵州卷)AgCN与CH3CH2Br可发生取代反应，反应过程中CN－的C原子和N原子均可进攻CH3CH2Br，分别生成腈(CH3CH2CN)和异腈(CH3CH2NC)两种产物。通过量子化学计算得到的反应历程及能量变化如图(TS为过渡态，Ⅰ、Ⅱ为后续物)。 由图示信息，下列说法错误的是(　　) A．从CH3CH2Br生成CH3CH2CN和CH3CH2NC的反应都是放热反应 B．过渡态TS1是由CN－的C原子进攻CH3CH2Br的α­C而形成的 C．Ⅰ中“N--Ag”之间的作用力比Ⅱ中“C--Ag”之间的作用力弱 D．生成CH3CH2CN放热更多，低温时CH3CH2CN是主要产物 解析　A．由反应历程及能量变化图可知，两种路径生成的产物的总能量均低于反应物，故从CH3CH2Br生成CH3CH2CN和CH3CH2NC的反应都是放热反应，A项正确；B.与Br原子相连的C原子为α-C，由反应历程及能量变化图可知，过渡态TS1是由CN－的C原子进攻CH3CH2Br的α-C而形成的，B项正确；C.由反应历程及能量变化图可知，后续物Ⅰ、Ⅱ转化为产物，分别断开的是“N­­Ag”和“C­­Ag”，且后者吸收更多的能量，故Ⅰ中“N­­Ag”之间的作用力比Ⅱ中“C­­Ag”之间的作用力弱，C项正确；D.由于生成CH3CH2CN所需要的活化能高，反应速率慢，故低温时更容易生成CH3CH2NC，为主要产物，D项错误。故选D。 答案　D 8.（2023·南昌模拟）（1）以NH3、CO2为原料生产重要的高效氮肥——尿素[CO（NH2）2]，涉及反应的反应过程中能量变化示意图如图1所示： （1）写出第一步反应的热化学方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  已知两步反应中第二步反应是生产尿素的决速步骤，可判断：Ea1　　　　（填“＞”“＜”或“＝”）Ea3。  （2）我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了丙烷在六方氮化硼催化剂表面氧化脱氢制丙烯的反应历程，部分历程如图2所示，其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。 图2 该历程中决速步骤能垒（活化能）为　　　　eV。该历程中最低能垒对应步骤的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　。该历程之后可能发生反应的化学方程式为　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  解析　（1）由第一步反应的能量变化示意图可知，第一步反应的热化学方程式为2NH3（g）＋ CO2（g）H2NCOONH4（s）　ΔH＝Ea1－Ea2；两步反应中第二步反应是生产尿素的决速步骤，说明第二步反应是慢反应，控制总反应速率，即第二步反应速率小于第一步反应速率，故第二步反应的活化能较第一步反应的活化能大，即Ea1＜Ea3。 （2）该反应历程中的决速步骤为慢反应，活化能越大，反应速率越小，根据题图2，活化能最大的为过渡态Ⅰ，能垒（活化能）为1.73eV；该历程中最低能垒对应步骤的化学方程式为H*＋H或C3＋H*＋H＋C3；该历程中的产物之一为过氧化氢，其不稳定易分解，故可能发生的反应为2H2O22H2O＋O2↑。 答案　（1）2NH3（g）＋CO2（g）H2NCOONH4（s）　ΔH＝Ea1－Ea2　＜ （2）1.73　H*＋H（或C3＋H*＋H＋C3）　2H2O22H2O＋O2↑ 9.如图中：E1＝134 kJ·mol－1，E2＝368 kJ·mol－1，根据要求回答问题： (1)如图是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图，若在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1的变化是________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，ΔH的变化是________。请写出NO2和CO反应的热化学方程式：_________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)已知在常温常压下:①2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－1 275.6 kJ·mol－1 ②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH＝－566.0 kJ·mol－1 ③H2O(g)===H2O(l)　ΔH＝－44.0 kJ·mol－1 请写出1 mol甲醇不完全燃烧生成1 mol一氧化碳和液态水的热化学方程式___________ ____________________________________________________________________________。 解析　(1)观察图像，E1为反应的活化能，加入催化剂降低反应的活化能，但是ΔH不变；1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2和NO的反应热ΔH＝E1－E2，因此该反应的热化学方程式为NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g)　ΔH＝－234 kJ·mol－1。 (2)根据盖斯定律，由(①－②＋③×4)÷2得CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l)　 ΔH＝－442.8 kJ·mol－1。 答案　(1)减小　不变　NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g)　ΔH＝－234 kJ·mol－1 (2)CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－442.8 kJ·mol－1 10．(2024·高考安徽卷)某温度下，在密闭容器中充入一定量的X(g)，发生下列反应：X(g)Y(g)(ΔH1<0)，Y(g)Z(g)(ΔH2<0)，测得各气体浓度与反应时间的关系如图所示。下列反应进程示意图符合题意的是(　　) 解析　A．X(g)Y(g)和Y(g)Z(g)的ΔH都小于0，而图像显示Y的能量高于X，即图像显示X(g)Y(g)为吸热反应，A项不符合题意； B．图像显示X(g)Y(g)和Y(g)Z(g)的ΔH都小于0，且X(g)Y(g)的活化能小于Y(g)Z(g)的活化能，B项符合题意；C.图像显示X(g)Y(g)和Y(g)Z(g)的ΔH都小于0，但图像上X(g)Y(g)的活化能大于Y(g)Z(g)的活化能，C项不符合题意；D.图像显示X(g)Y(g)和Y(g)Z(g)的ΔH都大于0，且X(g)Y(g)的活化能大于Y(g)Z(g)的活化能，D项不符合题意。故选B。 答案　B 11.已知：P4（g）＋6Cl2（g）4PCl3（g）　ΔH＝akJ·mol－1，P4（g）＋10Cl2（g）4PCl5（g）　ΔH＝b kJ·mol－1，P4具有正四面体结构，PCl5中P—Cl键的键能为c kJ·mol－1，PCl3中P—Cl键的键能为1.2c kJ·mol－1。 下列叙述错误的是 （　　） A.P—P键的键能小于P—Cl键的键能 B.可求Cl2（g）＋PCl3（g）PCl5（s）的反应热ΔH C.Cl—Cl键的键能为kJ·mol－1 D.P—P键的键能为 kJ·mol－1 解析　选项A，由于P—P键的键长大于P—Cl键的键长，键长越短键能越大，故P—P键的键能小于P—Cl键的键能，A正确；选项B，由于不知道PCl5（g）PCl5（s）的反应热ΔH，所以不能求得Cl2（g）＋PCl3（g）PCl5（s）的反应热ΔH，B错误；选项C，设Cl—Cl键的键能为x，将题中已知的两个反应按顺序依次编号为①、②，将②－①可得4Cl2（g）＋4PCl3（g）4PCl5（g）　ΔH＝（b－a） kJ·mol－1，由于化学反应中断键吸热、成键放热，可得4x＋4×3×1.2c kJ·mol－1－4×5×c kJ·mol－1＝（b－a）kJ·mol－1，解得x＝kJ·mol－1，C正确；D项，设P—P键的键能为y，将①×5－②×3可得：2P4（g）＋12PCl5（g）20PCl3（g）　ΔH＝（5a－3b）kJ·mol－1，根据盖斯定律，可得2×6y＋12×5×c kJ·mol－1－20×3×1.2c kJ·mol－1＝（5a－3b）kJ·mol－1，解得y＝kJ·mol－1，故D正确。故选B。 答案　B 12.(2023秋·湖北荆州高二沙市中学校考阶段练习)化学反应过程中释放或吸收的热量在生活、生产、科技及科研中应用广泛。 (1)生活中的冷敷袋是利用________(填“放热”或“吸热”)的化学变化或物理变化。 (2)图Ⅰ是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，正向反应的活化能为________，ΔH＝________。 (3)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是： ①CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋49.0 kJ·mol－1 ②CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g) ΔH＝－192.9 kJ·mol－1 又已知③H2O(g)===H2O(l)　ΔH＝－44 kJ·mol－1，则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为________________________________________________________________________。 (4)下表是部分化学键的键能数据： 化学键 P—P P—O O＝O P＝O 键能/(kJ·mol－1) a b c x 已知1 mol白磷(P4)完全燃烧放热为d kJ，白磷及其完全燃烧的产物结构如图Ⅱ所示，则表中x＝________kJ·mol－1(用含有a、b、c、d的代数式表示)。 (5)已知反应中A＋B===C＋D中A、B、C、D所含能量依次可表示为EA、EB、EC、ED，该反应ΔH＝________。 (6)已知：H2和C3H8的燃烧热分别为285.8 kJ·mol－1和2 219.9 kJ·mol－1，在25 ℃和101 kPa，H2和C3H8的混合气体5 mol完全燃烧生成CO2和液态水，放出6 264.2 kJ的热量。则混合气体中H2和C3H8的体积比是________。 解析　(1)冷敷袋是利用吸热，使周围温度降低；(2)正反应活化能为反应物到过渡态吸收的能量E1＝134 kJ·mol－1；焓变＝E1－E2＝134 kJ·mol－1 －368 kJ·mol－1＝－234 kJ·mol－1； (3)根据盖斯定律及燃烧热方程式要求，②×3－①×2＋③×2，则甲醇燃烧热的热化学方程式为CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－764.7 kJ·mol－1； (4)根据P4＋5O2===P4O10，1 mol白磷完全燃烧需要断裂6 mol P—P、5 mol O＝O、形成12 mol P—O、4 mol P＝O，所以12×b＋4×x－(6×a＋5×c)＝d，x＝； (5)ΔH＝生成物总能量－反应物总能量＝(EC＋ED)－(EA＋EB)； (6)假设混合气体中H2的物质的量为a mol，C3H8的物质的量为(5－a) mol， 则285.8a＋2 219.9(5－a)＝6 264.2，解得a＝2.5 mol，则温度压强相同下，H2和C3H8的物质的量为2.5 mol，体积比为1∶1。 答案　(1)吸热 (2)134 kJ·mol－1　－234 kJ·mol－1 (3)CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－764.7 kJ·mol－1 (4) (5)(EC＋ED)—(EA＋EB) (6)1∶1 学科网（北京）股份有限公司 $$