2024年高考化学一轮复习：专题10化学反应与能量

试卷更新日期：2023-08-30 类型：一轮复习

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一、选择题

1. 化学家借助太阳能产生的电能和热能，用空气和水作原料成功地合成了氨气。下列说法错误的是（）

A、该过程中电能转化为了化学能 B、该过程属于氮的固定 C、转化过程中能量守恒 D、断裂 $N \equiv N$ 键会释放出能量

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2. 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

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3. 下列说法正确的是（）

A、图1所示装置能将化学能转化为电能 B、图2所示反应为吸热反应 C、锌锰干电池中，锌筒作正极 D、蓄电池充电时也发生了氧化还原反应

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4. 由甲醇制备二甲醚涉及如下反应：
①2CH₃OH(g) ⇌ C₂H₄(g)+2H₂O(g) △H₁；
2CH₃OH(g) ⇌ CH₃OCH₃(g)+H₂O(g) △H₂。
下列说法正确的是（）

A、△H₁＜△H₂ B、反应②为吸热反应 C、C₂H₄(g)+H₂O(g) ⇌ CH₃OCH₃(g) △H=-5.2kJ•mol^-1 D、相同条件下，CH₃OCH₃(g)比C₂H₄(g)稳定

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5. 下列说法中正确的是（）

A、化学反应中的能量变化都表现为热量的变化 B、增加炼铁高炉的高度可以降低尾气中CO的含量 C、无论加入正催化剂还是加入负催化剂都能大大提高化学反应速率 D、把煤粉碎了再燃烧可以提高煤的燃烧效率

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6. 下列做法有利于提高空气质量的是（）

A、燃放烟花爆竹 B、利用风能发电 C、使用含硫煤供暖 D、使用大排量汽车

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7. 下列反应属于氧化还原反应，且能量变化如图所示的是（）

A、甲烷的燃烧反应 B、碳与 $C O_{2}$ 在高温下化合 C、柠檬酸溶解水垢 D、铝与氧化铁高温下反应

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8. 由CO₂和CH₄转化为高附加值产品CH₃COOH的催化反应历程示意图如下：
下列说法错误的是（）

A、生成CH₃COOH总反应的原子利用率为100% B、CH₄ →CH₃COOH过程中，有C-H键发生断裂 C、①→②放出能量并形成了C-C键 D、该催化剂能改变反应的焓变

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二、多选题

9. 工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破。N₂与H₂反应合成氨为可逆反应，其热化学方程式为N₂(g)+3H₂(g) $⇌_{催化剂}^{高温、高压}$ 2NH₃(g)　ΔH=−92.4kJ∙mol⁻¹。氨气经氧化等步骤制得硝酸，利用石灰乳、尿素等可吸收硝酸工业的尾气(含NO、NO₂)。下列有关工业合成氨的反应说法正确的是（）

A、该反应过程中N₂表现出氧化性 B、恒温恒容密闭容器中充入1molH₂和3 molN₂充分反应后放出热量为92.4 kJ C、断裂1molH-H键的同时断裂2 molN-H键，说明该反应达到平衡状态 D、达到平衡时，增大容器的体积，v(正)减小、v(逆)增加

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10. 科研人员通过控制光沉积的方法构建复合材料光催化剂，以Fe²⁺和Fe³⁺渗透Nafion膜在酸性介质下构建了一个还原和氧化分离的人工光合体系，其反应机理如图。下列说法正确的是

A、a的价电子排布式：3d⁵ B、体系中能量转化形式：电能→化学能 C、体系中总反应的活化能：E_a_正>E_a_逆 D、理论上每消耗18g水生成46gHCOOH

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11. 一种新型中温全瓷铁-空气电池，其结构如图所示。下列有关该电池放电时的说法错误的是（）

A、a电极上发生氧化反应 B、负极的电极反应式为 $H_{2} - 2 e^{-} + O^{2 -} = H_{2} O$ C、铁表面发生的反应为 $x H_{2} O (g) + F e = F e O_{x} + x H_{2}$ D、若标准状况下33.6L空气参与反应，电路中理论上有6mol电子转移

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12. 一种染料敏化太阳能电池如图，其成本便宜且对环境无污染。敏化染料( $S$ )吸附在 $T i O_{2}$ 纳米空心球表面。光照时： $S$ (基态) $\overset{h v}{\to} S^{*}$ (激发态)， $S^{*} - e^{-} \overset{T i O_{2}}{\to} S^{+}$ ，下列说法正确的是（）

A、该装置能将太阳能转化成电能 B、正极的电极反应式为 $I_{3}^{-} + 2 e^{-} = 3 I^{-}$ C、敏化染料还原过程为 $S^{+} + 3 I^{-} = S + I_{3}^{-}$ D、该电池工作一段时间后需要补充电解质

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13. 研究表明，用 $V_{2} O_{5}$ 作催化剂促进水分解时存在两种不同的路径，分解过程中的部分反应历程如图所示(物质中原子之间的距离单位为 $\dot{7}$ )。下列说法错误的是

A、水的分解反应为放热反应 B、反应历程中，钒原子的杂化方式发生改变 C、IM2中，距离为“2.174 $\dot{7}$ 和“2.390 $\dot{7}$ ”的原子之间作用力是氢键 D、适当升高温度，IM2→FS3的正反应速率增大的程度小于逆反应速率增大的程度

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14. $C e O_{2}$ 是一种很有前途的纳米酶，具有疾病诊断和治疗的潜力。一种带氧空位的 $C e O_{2}$ 纳米酶催化某反应的机理和相对能量(能量单位： $e V$ )的变化如图(a)、(b)所示。下列说法错误的是

A、该过程的总反应可表示为 $H_{2} O_{2} + 2 T M B - H^{+} \begin{array}{l} \underline{\underline{催化剂}} \end{array} 2 T M B^{+} + 2 H_{2} O$ B、过程iii和iv表示两个 $T M B - H^{+}$ 被还原 C、该催化循环过程中 $C e$ 的化合价未发生改变 D、该过程的总反应速率由过程ii决定

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三、非选择题

15. 从能量的角度看，断开化学键要，形成化学键要。化学反应是释放能量还是吸收能量取决于，当反应物的总能量高于生成物时，该反应为反应；当反应物的总能量低于生成物时，该反应为反应。

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16. 从能量的角度看，断开化学键要能量，形成化学键要能量。若某反应的反应物总能量大于生成物的总能量，那么，该反应是一个(填“放热”或“吸热”)反应。

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17. 19世纪初，法国科学家杜龙和珀蒂测定比热时发现：金属的比热( $c_{m}$ )与其相对原子质量的乘积近似为常数25.08 $J \cdot g^{-1} \cdot ℃^{-1}$ 。将40.0g惰性金属M加热到100℃，投入20.0g温度为36.7℃的水中，最终体系的温度为46.7℃。推算该金属的近似摩尔质量(水的比热为4.18 $J \cdot g^{-1} \cdot ℃^{-1}$ ，请写出计算过程，结果保留整数)。

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18. 为了探究化学能与热能的转化，某实验小组设计了如下三套实验装置：

(1)、上述3个装置中，不能证明“铜与浓硝酸反应是吸热反应还是放热反应”的是。

(2)、某同学选用装置Ⅰ进行实验(实验前U形管里液面左右相平)，在甲试管里加入适量氢氧化钡溶液与稀硫酸，U形管中可观察到的现象是，说明该反应属于(填“吸热”或“放热”)反应。

(3)、为探究固体M溶于水的热效应，选择装置Ⅱ进行实验(反应在甲中进行)。
①若M为钠，则实验过程中烧杯中可观察到的现象是；
②若观察到烧杯里产生气泡，则说明M溶于水(填“一定是放热反应”“一定是吸热反应”或“可能是放热反应”)；
③若观察到烧杯里的玻璃管内形成一段水柱，则M可能是。

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19. 不同的化学反应具有不同的反应热，人们可以通过多种方法获得反应热的数据，通常用实验进行测定，也可以进行理论推算。

(1)、已知 $H^{+} (a q) + O H^{-} (a q) = H_{2} O (l)$      $Δ H = - 57.3 k J \cdot m o l^{- 1}$ ，如图所示是探究中和热的实验装置。
①装置中仪器A的作用是；
②本实验采用50mL 0.50 $m o l \cdot L^{- 1}$ 盐酸、50mL 0.55 $m o l \cdot L^{- 1}$ 氢氧化钠溶液反应，经三次实验测得反应前后的温差平均值为3.3℃，其密度近似地认为均为1 $g \cdot c m^{- 3}$ ，反应后溶液的比热容 $c = 4.18 J / (g \cdot ° C)$ 。则该实验中盐酸和氢氧化钠溶液反应中和热 $Δ H_{1}$ 为；
③下列操作会导致中和热的测定数值偏大的是(填标号)；
a.大烧杯上不盖塑料盖板
b.将强酸强碱换成弱酸弱碱
c.用50mL 0.50 $m o l \cdot L^{- 1}$ 盐酸与1.1g NaOH固体进行反应
d.将环形玻璃搅拌棒改成环形铜质搅拌棒
e.使用浓硫酸与氢氧化钠溶液进行反应
④若将反应物改为50mL 0.50 $m o l \cdot L^{- 1}$ 稀硫酸与50mL 0.55 $m o l \cdot L^{- 1}$ 氢氧化钡溶液，测得反应热为 $Δ H_{2}$ ，则 $Δ H_{1}$ $Δ H_{2}$ (填“>”或“＜”)，原因是。

(2)、下列化学反应能用图甲表示的反应有 (填标号)，能用图乙表示的反应有(填标号)。(已知：键能为1mol气态分子解离成气态原子所吸收的能量)。
A．镁条与盐酸的反应        B．煤的气化
C．煅烧石灰石            D．铝热反应

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20. 化学反应在发生物质变化的同时伴随着能量的变化，它是人类获取能量的重要途径，而许多能量的利用与化学反应中的能量变化密切相关。
回答下列问题：

(1)、 $H_{2} (g) + C l_{2} (g) = 2 H C l (g)$ 的反应过程如图所示：

该反应为（填“放热”或“吸热”）反应，生成 $2 m o l H C l (g)$ 吸收或放出的热量为。

(2)、下列变化中属于吸热反应的是（填标号）。
①液态水汽化 ②生石灰与水反应生成熟石灰 ③ $C O_{2} + C \begin{array}{l} \underline{\underline{高温}} \end{array} 2 C O$
④ $B a {(O H)}_{2} \cdot 8 H_{2} O$ 与固体 $N H_{4} C l$ 混合

(3)、某化学反应中，设反应物的总能量为 $E_{1}$ ，生成物的总能量为 $E_{2}$ 。若 $E_{1} < E_{2}$ ，则该反应可用图（填“A”或“B”）表示。

(4)、为了验证 $F e^{2 +}$ 与 $C u^{2 +}$ 的氧化性强弱，图中能达到实验目的的装置是（填标号），其正极的电极反应式为；若构建该原电池时两个电极的质量相等，当导线中通过 $0.4 m o l$ 电子时，两个电极的质量差为g。

(5)、 $C H_{4}$ 用于燃料电池后，其利用率更高，装置如图所示（A、B为多孔碳棒）。实验测得 $O H^{-}$ 定向移向 $A$ 电极，则（填“A”或“B”）电极入口处通 $C H_{4}$ ， $C H_{4}$ 参与的电极反应为。

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21. 工业合成氨的反应如下：N₂ + 3H₂2NH₃。某温度下，在容积恒定为2.0L的密闭容器中充入2.0molN₂和2.0molH₂ ，一段时间后反应达平衡状态，实验数据如下表所示：

t/s

0

50

150

250

350

n(NH₃)

0

0.24

0.36

0.40

0.40

(1)、0~50s内的平均反应速率 v(N₂) = 。

(2)、250s时，H₂的转化率为。

(3)、已知N≡N的键能为946kJ/mol，H-H的键能为436kJ/mol，N-H的键能为391kJ/mol，则生成1molNH₃过程中的热量变化 kJ。下图能正确表示该反应中能量变化的是。

(4)、为加快反应速率，可以采取的措施。
a．降低温度 b．增大压强 c．恒容时充入He气

d．恒压时充入He气 e．及时分离NH₃

(5)、下列说法错误的是____。

A、使用催化剂是为了加快反应速率，提高生产效率 B、上述条件下，N₂不可能100%转化为NH₃ C、为了提高N₂的转化率，应适当提高H₂的浓度 D、250~350s生成物浓度保持不变，反应停止

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22. 减少CO₂排放并实现CO₂的有效转化已成为科研工作者的研究热点。根据以下几种常见的CO₂转化方法，回答下列问题：

(1)、I．研究表明，利用如图所示的原理，可以将CO₂转化为炭黑。
该过程的能量转化形式为，在整个过程中， FeO 的作用是。

(2)、已知：①2Fe₃O₄(s)=6FeO(s)+O₂(g) ΔH₁=akJmol
②C(s)+O₂(g)=CO₂(g) ΔH₂=bkJ/mol
则过程1的热化学方程式为。
II．以氧化铟(In₂O₃)作催化剂，采用“CO₂催化加氢制甲醇”方法将CO₂资源化利用。反应历程如下：
i．催化剂活化： In₂O₃( 无活性) $⇌_{氧化}^{还原}$ In₂O_3-x(有活性) ；
ii．CO₂与H₂在活化的催化剂表面同时发生如下反应：
反应①： CO₂(g)+3H₂(g) $\overset{}{⇌}$ CH₃OH(g)+H₂O(g) ΔH₃主反应
反应②： CO₂(g)+H₂(g) $\overset{}{⇌}$ CO(g)+H₂O(g) ΔH₄副反应

(3)、某温度下，在恒容密闭反应器中，下列能说明反应①达到平衡状态的是____ (填编号 )。

A、混合气体的密度不再变化 B、CH₃OH的分压保持不变 C、v_正(H₂)：v_逆(CH₃OH)=3：1 D、CO₂、H₂、CH₃OH和H₂O的浓度之比为1：3：1：1

(4)、增大CO₂和H₂混合气体的流速，可减少产物中H₂O(g) 的积累，从而减少催化剂的失活，请用化学方程式表示催化剂失活的原因：。

(5)、ii中反应①、②的lnK(K代表化学平衡常数)随 $\frac{1}{T}$ ×10³ (T代表温度)的变化如图所示。
a．升高温度，反应CO(g)+2H₂(g) $\overset{}{⇌}$ CH₃OH(g)的化学平衡常数K (填“增大” “减小”或“不变”)。
b．恒温恒压密闭容器中，加入2molCO₂和4molH₂ ，只发生反应①和反应②，初始压强为P₀。在230℃以上，升高温度，CO₂的平衡转化率增大，但甲醇的产率降低，可能原因是。在300℃发生反应，反应达到平衡时，CO₂的转化率为50%，容器体积减小20%，则反应②用平衡分压表示的平衡常数K_p= ( 保留两位有效数字)。

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t/s	0	50	150	250	350
n(NH₃)	0	0.24	0.36	0.40	0.40