2025届高考化学一轮总复习课时跟踪练33化学能与热能

这是一份2025届高考化学一轮总复习课时跟踪练33化学能与热能，共7页。

1.(2024·韶关统考)我国首创光伏发电－固态储氢技术，解决了“绿电”与“绿氢”灵活转换的难题。下列说法不正确的是( )
A．该技术直接将光能转换成化学能储存起来
B．规模化使用氢能有助于实现“碳达峰”
C．“绿电”电解水制氢成本比煤炭等化石燃料制氢成本低
D．固态储氢技术使新能源汽车电池加氢更加便捷
解析：选A。A．光伏发电将光能转化为电能，利用光伏发电产生的电能电解水将电能转化为化学能，而不是将光能直接转化为化学能储存起来，A错误；B．规模化使用氢能可以有效减少化石能源的使用，有助于实现“碳达峰”，B正确；C．“绿电”电解水制氢的能源利用率高，故用“绿电”电解水制氢的成本比煤炭等化石燃料制氢成本低，C正确；D．气态氢难以储存且体积大，故固态储氢技术使新能源汽车电池加氢更加便捷，D正确。
2.已知：S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－297.23 kJ/ml。下列说法正确的是( )
A．S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－Q kJ/ml，Q的值等于297.23
B．S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－Q kJ/ml，Q的值小于297.23
C．1 ml SO2(g)的能量大于1 ml S(s)和1 ml O2(g)的能量总和
D．1 ml SO2(g)的能量小于1 ml S(s)和1 ml O2(g)的能量总和
解析：选D。因物质由固态转变成气态要吸收热量，所以 S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－Q kJ/ml中Q的值大于 297.23，故A、B错误；放热反应中反应物的总能量大于生成物的总能量，所以1 ml SO2(g)的能量小于1 ml S(s)和1 ml O2(g)的能量总和，故C错误，D正确。
3.(2024·广东六校联考)叔丁基溴在乙醇中反应的能量变化如下图所示。
反应1：(CH3)3CBr―→(CH3)2C===CH2＋HBr；
反应2：C2H5OH＋(CH3)3CBr―→(CH3)3COC2H5＋HBr。
下列说法错误的是( )
A．3种过渡态相比，①最不稳定
B．反应1和反应2的ΔH都小于0
C．第一个基元反应是决速步骤
D．C2H5OH是反应1和反应2共同的催化剂
解析：选D。A．由题图可知，过渡态能量：①>②>③，过渡态①最不稳定，故A正确；B．根据能量变化可知，反应1和反应2都是放热反应，ΔH<0，故B正确；C．(CH3)3CBr转化为(CH3)3C＋Br－的活化能最大，故第一个基元反应是决速步骤，故C正确；D．C2H5OH是反应2的反应物，不是催化剂，故D错误。
4.中和反应反应热测定实验中用50 mL 0.50 ml/L盐酸和50 mL 0.55 ml/L NaOH溶液进行实验，下列说法不正确的是( )
A．酸碱混合时，量筒中NaOH溶液应缓缓倒入简易量热计中，不断用玻璃棒搅拌
B．简易量热计隔热层的作用是保温隔热，减少热量损失
C．实验中用过量NaOH，目的是确保酸完全反应
D．改用25 mL 0.50 ml/L盐酸和25 mL 0.55 ml/L NaOH溶液进行反应，求出的中和反应反应热ΔH和原来相同
解析：选A。A．在中和反应反应热的测定过程中，酸碱混合时要迅速，并且不能用玻璃棒搅拌，防止热量的散失，A选项说法错误；B．中和反应反应热测定实验成败的关键是做好保温工作，实验中，隔热层的作用是保温隔热，减少热量损失，B选项说法正确；C．实验中用过量NaOH，目的是确保酸完全反应，C选项说法正确；D．中和反应反应热是在稀溶液中，强酸和强碱反应生成1 ml水时放出的热量，与酸碱的用量无关，D选项说法正确。
5.在一定条件下，气态HCN(a)与HNC(b)两种分子的互变反应过程能量变化如下图所示。下列说法正确的是( )
A．HNC比HCN更稳定
B．HCN转化为HNC的反应一定需要加热
C．HNC(g)⇌HCN(g) ΔH＝－59.3 kJ·ml－1
D．加入催化剂，可以减小反应的热效应
解析：选C。A项，物质的能量越低越稳定，根据题图可知，HNC比HCN的能量高，HCN比HNC更稳定，故A错误；B项，HCN转化为HNC是吸热反应，吸热反应的发生不一定需要加热，故B错误；C项，根据题图可知，HNC(g)⇌HCN(g) ΔH＝127.2 kJ·ml－1－186.5 kJ·ml－1＝－59.3 kJ·ml－1，故C正确；D项，加入催化剂，能降低反应的活化能，但不改变反应的热效应，故D错误。
6．(2024·汕头阶段测试)已知：298 K时，相关物质的相对能量如右图所示。下列说法错误的是( )
A．CO燃烧的热化学方程式为2CO(g)＋O2(g)⇌2CO2(g) ΔH＝－566 kJ·ml－1
B．H2的燃烧热ΔH＝－242 kJ·ml－1
C．C2H6比C2H4稳定
D．CO(g)＋H2O(g)⇌CO2(g)＋H2(g)是放热反应
解析：选B。A．CO燃烧的热化学方程式为2CO(g)＋O2(g)⇌2CO2(g) ΔH＝[(－393×2)－(－110×2＋0)] kJ·ml－1＝－566 kJ·ml－1，A正确；B．表示H2燃烧热的热化学方程式为H2(g)＋ eq \f(1,2) O2(g)===H2O(l) ΔH＝[(－286)－(0＋ eq \f(1,2) ×0)] kJ·ml－1＝－286 kJ·ml－1，B错误；C．C2H6 的相对能量为－84 kJ·ml－1，C2H4的相对能量为52 kJ·ml－1，物质具有的能量越低，稳定性越强，因此C2H6比C2H4稳定，C正确；D．CO(g)＋H2O(g)⇌CO2(g)＋H2(g) ΔH＝[(－393＋0)－(－110－242)] kJ·ml－1＝－41 kJ·ml－1，是放热反应，D正确。
7.氯及其化合物在生产、生活中应用广泛。
(1)几种含氯离子的相对能量如下表所示：
①在上述五种离子中，最不稳定的离子是________(填离子符号)。
②反应3ClO－(aq)===ClO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) (aq)＋2Cl－(aq)的ΔH＝____________kJ·ml－1。
③写出由ClO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 反应生成ClO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) 和Cl－的热化学方程式：____________________。
(2)以HCl为原料，用O2氧化制取Cl2，可提高效益，减少污染，反应如下：4HCl(g)＋O2(g) eq \(,\s\up7(CuO/CuCl2)) 2Cl2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－115.4 kJ·ml－1。上述反应在同一反应器中，通过控制合适条件，分两步循环进行，可使HCl转化率接近100%。其基本原理如图所示。已知过程Ⅰ的反应为2HCl(g)＋CuO(s)===CuCl2(s)＋H2O(g) ΔH1＝－120.4 kJ·ml－1。
①过程Ⅱ反应的热化学方程式为_____________________________________。
②过程Ⅰ流出的气体通过稀NaOH溶液(含少量酚酞)进行检测，氯化初期主要为不含HCl的气体，判断氯化结束时溶液的现象为_________________________。
解析：(1)①物质具有的能量越高，其稳定性越弱，故最不稳定的离子是ClO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) 。②ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量，故反应3ClO－(aq)===ClO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) (aq)＋2Cl－(aq)的ΔH＝63 kJ·ml－1＋2×0－3×60 kJ·ml－1＝－117 kJ·ml－1。③由ClO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 反应生成ClO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) 和Cl－的热化学方程式为4ClO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) (aq)===3ClO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) (aq)＋Cl－(aq) ΔH＝3×38 kJ·ml－1＋0－4×63 kJ·ml－1＝－138 kJ·ml－1。
(2)①由题图可知，过程Ⅱ(氧化)发生的反应为2CuCl2(s)＋O2(g)===2CuO(s)＋2Cl2(g)，将题给O2氧化HCl的热化学方程式编号为ⅰ，将过程Ⅰ反应的热化学方程式编号为ⅱ，根据盖斯定律，由ⅰ－ⅱ×2可得2CuCl2(s)＋O2(g)===2CuO(s)＋2Cl2(g) ΔH＝(－115.4 kJ·ml－1)－(－120.4 kJ·ml－1)×2＝＋125.4 kJ·ml－1。
答案：(1)①ClO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) ②－117
③4ClO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) (aq)===3ClO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) (aq)＋Cl－(aq) ΔH＝－138 kJ·ml－1
(2)①2CuCl2(s)＋O2(g)===2CuO(s)＋2Cl2(g) ΔH＝＋125.4 kJ·ml－1 ②溶液由红色变为无色(或溶液红色变浅)
[素养提升]
8.(2024·广东四校联考)2022年10月5日，诺贝尔化学奖授予了在“铜催化”领域贡献突出的卡罗琳等人。利用铜催化剂可实现甲醇(CH3OH)的催化制氢，反应机理如下图所示，下列说法正确的是( )
A．该反应的ΔH<0
B．CO属于反应过程中的中间产物
C．反应过程中有非极性键的断裂与形成
D．反应Ⅱ的正反应活化能为(a＋b) kJ·ml－1
解析：选B。A．根据题图可知，反应物的总能量低于生成物的总能量，该反应为吸热反应，ΔH>0，A项错误；B．反应Ⅰ生成CO，反应Ⅱ消耗CO，所以CO属于反应过程中的中间产物，B项正确；C．反应Ⅰ断开了C—H、H—O，形成了H—H，反应Ⅱ断开了O—H，形成了C—O、H—H，所以反应过程中有非极性键的形成，但没有非极性键的断裂，C项错误；D．根据题图可知，反应Ⅱ的正反应活化能为a kJ·ml－1，D项错误。
9.(2024·清远校考)环戊二烯()广泛应用于农药、橡胶、塑料等工业合成，是一种重要的有机化工原料。其相关键能和能量循环图如下，下列说法不正确的是( )
A．若在相同条件下，反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH4，则 ΔH4<ΔH2
B．表中三种物质，H—H的键能最大，故相同条件下，H2最稳定
C．ΔH3－ΔH1＝ΔH2＝＋11 kJ·ml－1
D．ΔH3＜ΔH1
解析：选C。Cl2比I2更活泼，说明 Cl2(g)具有的能量大于I2(g) 具有的能量，所以 Cl2(g)和H2(g)反应生成HCl(g)放出的能量大于I2(g)与H2(g)反应生成HI(g)放出的能量，即ΔH4<ΔH2，A项正确；键能越大越稳定，H—H的键能最大，故相同条件下，H2 最稳定，B项正确；根据盖斯定律，ΔH3＝ΔH1＋ΔH2，故ΔH3－ΔH1＝ΔH2＝436 kJ·ml－1＋151 kJ·ml－1－2×299 kJ·ml－1＝－11 kJ·ml－1＜0，故ΔH3＜ΔH1，C项错误，D项正确。
10.已知反应(a，b均大于0)：
①C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(g) ΔH1＝－a kJ·ml－1；
②C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l) ΔH2＝－b kJ·ml－1。
其他数据如下表：
下列说法正确的是( )
A．aB．上表中x＝ eq \f(2 782－a,3)
C．H2O(l)===H2O(g) ΔH＝(－b－a) kJ·ml－1
D．当有4NA个C—H断裂时，该反应放出的热量一定为a kJ(NA表示阿伏加德罗常数的值)
解析：选B。A项，表示燃烧热的热化学方程式中产物水应为液态，即C2H4的燃烧热ΔH为－b kJ·ml－1，A项错误；B项，根据键能计算反应热，ΔH1＝(413×4＋610＋3x)－(798×4＋463×4)＝－a，解得x＝ eq \f(2 782－a,3) ，B项正确；C项，根据盖斯定律，由(①－②)× eq \f(1,2) 可得H2O(l)===H2O(g) ΔH＝ eq \f(1,2) (b－a) kJ·ml－1，C项错误；D项，当有4NA个C—H断裂，即1 ml C2H4参与反应时，若生成H2O(g)，则放出a kJ热量，若生成H2O(l)，则放出b kJ热量，D项错误。
11.(2024·潮州高三月考)低碳经济已成为人们一种新的生活理念，二氧化碳的捕捉和利用是能源领域的一个重要研究方向。请回答下列问题：
(1)用CO2催化加氢可以制取乙烯：CO2(g)＋3H2(g)⇌ eq \f(1,2) C2H4(g)＋2H2O(g)，该反应体系的能量随反应过程的变化关系如图所示，该反应的ΔH＝__________(用含a、b的式子表示)。相关化学键的键能如下表，实验测得上述反应的ΔH＝－152 kJ·ml－1，则表中的x＝__________。
(2)工业上用CO2和H2反应合成二甲醚。
已知：CO2(g)＋3H2(g)⇌CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝－53.7 kJ·ml－1
CH3OCH3(g)＋H2O(g)===2CH3OH(g) ΔH2＝＋23.4 kJ·ml－1
则2CO2(g)＋6H2(g)⇌CH3OCH3(g)＋3H2O(g) ΔH3＝__________kJ·ml－1。
(3)用NA表示阿伏加德罗常数的值，在C2H2(g)完全燃烧生成CO2和液态水的反应中，每有5NA个电子转移时，放出650 kJ的热量。C2H2的热值为__________kJ·g－1。
(4)二氧化碳的捕集、利用是我国能源领域的一个重要战略方向。科学家提出由CO2制取C的太阳能工艺如图。
①该工艺过程中的能量转化形式为_______________________________。
②已知“重整系统”发生的反应中 eq \f(n(FeO),n(CO2)) ＝6，则FexOy(y＜8)的化学式为_________，“热分解系统”中每转移2 ml电子，需消耗__________ml FexOy。
解析：(1)根据ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量可知，该反应的ΔH＝－(b－a) kJ·ml－1。根据ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和可知，2x＋3×436－ eq \f(1,2) ×(764＋414×4)－4×464＝－152 ，解得x＝803。
(2)①CO2(g)＋3H2(g)⇌CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝－53.7 kJ·ml－1，②CH3OCH3(g)＋H2O(g)===2CH3OH(g) ΔH2＝＋23.4 kJ·ml－1，根据盖斯定律，由①×2－②得2CO2(g)＋6H2(g)⇌CH3OCH3(g)＋3H2O(g) ΔH3＝(－53.7 kJ·ml－1)×2－(＋23.4 kJ·ml－1)＝－130.8 kJ·ml－1。
(3)在C2H2(g)完全燃烧生成CO2和液态水的反应中，每有5NA个电子转移时，说明有0.5 ml乙炔反应，放出650 kJ的热量，故1 ml乙炔完全燃烧放出的热量为1 300 kJ，C2H2的热值为 eq \f(1 300 kJ,26 g) ＝50 kJ·g－1。
(4)①由题图可知，该工艺过程中的能量转化形式为太阳能转化为化学能。②已知“重整系统”发生的反应中 eq \f(n(FeO),n(CO2)) ＝6，根据反应中的元素守恒可知，x∶y＝6∶8＝3∶4，故FexOy(y＜8)的化学式为Fe3O4，“热分解系统”中Fe3O4分解为FeO和O2，每转移2 ml电子，需消耗1 ml Fe3O4。
答案：(1)－(b－a) kJ·ml－1 803 (2)－130.8
(3)50 (4)①太阳能转化为化学能 ②Fe3O4 1离子
Cl－(aq)
ClO－(aq)
ClO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) (aq)
ClO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) (aq)
ClO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) (aq)
相对能量/
(kJ·ml－1)
0
60
101
63
38
共价键
键能/(kJ·ml－1)
H—H
436
H—I
299
I—I
151
化学键
C===O
O===O
C—H
O—H
C===C
键能/(kJ·ml－1)
798
x
413
463
610
化学键
C===O
H—H
C===C
C—H
H—O
键能/(kJ·ml－1)
x
436
764
414
464