专题四-化学反应与热能(解析版)(人教2019必修第二册).doc

专题四 化学反应与热能

一、选择题（25小题）
1．（2021·全国高一期末）下列反应属于吸热反应且是氧化还原反应的是
A．乙醇在氧气中燃烧的反应 B．氢氧化钠溶液与盐酸的中和反应
C．氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应 D．木炭与二氧化碳高温反应
【答案】D
【详解】
A．有机物的燃烧放出热量，是氧化还原反应，故A错误；
B．氢氧化钠溶液与盐酸的中和反应是放热反应，不是氧化还原反应，故B错误；
C．Ba(OH)2与NH4Cl反应属于吸热反应，但不是氧化还原反应，故C错误；
D．木炭与二氧化碳高温反应属于吸热反应，C的化合价变化，是氧化还原反应，故D正确；
故选：D。
2．（2021·浙江舟山市·高一期末）在298 K、1.01×105 Pa下，将22 g CO2通入750 mL 1 mol·L-1 NaOH 溶液中充分反应，测得反应放出x kJ的热量。已知在该条件下，1 mol CO2通入1 L 2 mol·L-1 NaOH溶液中充分反应放出y kJ的热量，则CO2与NaOH溶液反应生成NaHCO3的热化学方程式正确的是
A．CO2(g)＋NaOH(aq)=NaHCO3(aq)   ΔH=-(2y-x) kJ·mol-1
B．CO2(g)＋NaOH(aq)=NaHCO3(aq)   ΔH=-(2x-y) kJ·mol-1
C．CO2(g)＋NaOH(aq)=NaHCO3(aq)   ΔH=-(4x-y) kJ·mol-1
D．CO2(g)＋2NaOH(l)=2NaHCO3(l)   ΔH=-(8x-2y) kJ·mol-1
【答案】C
【详解】
在298 K、1.01×105 Pa下，22 g CO2通入750 mL 1 mol·L－1的NaOH溶液中充分反应，测得反应放出x kJ的热量，热化学方程式为：①2CO2(g)＋3NaOH(aq)=NaHCO3(aq)+ Na2CO3(aq)+H2O(l) ΔH＝－4x kJ·mol-1，1 mol CO2通入1 L 2 mol·L－1的NaOH 溶液中充分反应，放出y kJ的热量热化学方程式为：②CO2(g)＋2NaOH(aq)=Na2CO3(aq) ΔH＝-ykJ·mol-1，根据盖斯定律可知，①-②可得CO2与NaOH溶液反应生成NaHCO3的热化学方程式为CO2(g)＋NaOH(aq)=NaHCO3(aq)，ΔH＝－4x-(－y)kJ·mol-1=－(4x－y) kJ·mol-1，C项符合题意。答案选C。
3．（2021·浙江高一期末）已知气体A和B发生反应生成C，其分子结构模型如图所示，下列说法不正确的是

A．由图可知，该化学反应属于化合反应
B．该化学反应不属于氧化还原反应
C．由图可知，化学反应过程中，包含着反应物化学键的断裂和生成物化学键的形成
D．气体A、B、C可能分别为H2、Cl2和HCl
【答案】B
【详解】
A．根据图示可以将反应表示为A+B=2C，该反应属于化合反应，A项正确；
B．该反应为单质与单质生成化合物的反应，元素的化合价发生变化，属于氧化还原反应，B项错误；
C．由图可知，反应物A、B分子中的化学键断裂，形成新的化学键得到了化合物C，C项正确；
D．A、B为单质，通过化合反应得到了C，可能是H2与Cl2化合生成HCl，D项正确；
答案选B。
4．（2021·上海市向明中学高一期末）已知：4 g甲烷完全燃烧生成液态水时放出热量222.6 kJ，下列热化学方程式正确的是
A．CH4＋2O2＝CO2＋2H2＋890.4kJ
B．CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l)＋222.6kJ
C．CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l)＋890.4kJ
D．CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l)-890.4kJ
【答案】C
【详解】
1mol甲烷16g，根据4g甲烷完全燃烧生成液态水时放出热量222.6kJ，得到16g甲烷完全燃烧生成液态水时放出热量222.6kJ×4＝890.4kJ，因此热化学方程式为CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l)＋890.4kJ，故C正确。
综上所述，答案为C。
5．（2021·上海市向明中学高一期末）属于吸热反应的是
A．乙醇燃烧 B．碳酸钙分解
C．氢氧化钠溶液与盐酸反应 D．生石灰与水混合
【答案】B
【详解】
A．乙醇燃烧是燃烧反应，放出大量热，是放热反应，故A不符合题意；
B．碳酸钙分解是分解反应，是吸热反应，故B符合题意；
C．氢氧化钠溶液与盐酸反应是酸碱中和反应，是放热反应，故C不符合题意；
D．生石灰与水混合是化合反应，是放热反应，故D不符合题意。
综上所述，答案为B。
6．（2021·浙江绍兴市·高一期末）纳米级Fe3O4可用于以太阳能为热源分解水制H2，过程如图所示。下列说法中，不正确的是

A．过程I的反应：2Fe3O4=6FeO+O2↑
B．Fe3O4、FeO以太阳能为热源分解水制H2过程中的催化剂
C．过程I、Ⅱ的总反应：2H2O=2H2↑+O2↑
D．整个过程实现了太阳能向化学能的转化
【答案】B
【详解】
A．根据图示，过程I是在太阳能作用下四氧化三铁分解为氧化亚铁和氧气，反应方程式是：2Fe3O4=6FeO+O2↑，故A正确；
B．Fe3O4是以太阳能为热源分解水制H2过程中的催化剂，故B错误；
C．根据图示，整个过程是太阳能为热源分解水生成H2和氧气，总反应为2H2O=2H2↑+O2↑，故C正确；
D．根据图示，整个过程是太阳能为热源分解水生成H2和氧气，实现了太阳能向化学能的转化故D正确；
选B。
7．（2021·全国高一期末）化学反应A2＋B2=2AB的能量变化如图所示，则下列说法正确的是（ ）

A．该反应是吸热反应
B．断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键能放出x kJ的能量
C．断裂2 mol A—B键需要吸收y kJ的能量
D．2 mol AB的总能量高于1 mol A2和1 mol B2的总能量
【答案】C
【详解】
A.因反应物的能量高于生成物的能量时，反应是放热反应，A错误；
B.化学键的断裂需要吸收能量，而不是释放能量，B错误；
C.化学键的断裂吸收能量，由图可知断裂2 mol A-B键需要吸收y kJ能量，C正确；
D.由图可知，1 mol A2和1 mol B2的总能量高于2 mol AB的总能量，D错误；
答案选C。
8．（2021·全国高一期末）下列过程属吸热过程的是
A．镁与盐酸反应放出氢气
B．氢氧化钠与盐酸的反应
C．浓硫酸与蔗糖混合
D．Ba（OH）2·8H2O 与 NH4Cl 反应
【答案】D
【详解】
常见的放热反应有：所有燃烧或爆炸反应、酸碱中和反应、多数化合反应、活泼金属与水或酸生成H2的反应、物质的缓慢氧化、自发进行的氧化还原反应；常见的吸热反应有： 2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s)=BaCl2+2NH3↑+10H2O、C+H2O(g)=CO+H2、C(s)+CO2(g)=2CO、多数的分解反应、特殊吸热反应 （C+CO2=2CO）、电离反应、盐类水解。选项中A、B、C为放热反应，D为吸热反应，故选D。
9．（2021·许昌市第三高级中学高一期末）化学能可与热能、电能等相互转化。下列表述不正确的是

A．化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与形成
B．能量变化是化学反应的基本特征之一
C．图I所示的装置能将化学能转变为电能
D．图II所示的反应为放热反应
【答案】C
【详解】
A. 化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与形成，因为断裂旧键要吸收能量、形成新键要放出能量，A正确；
B. 能量变化是化学反应的基本特征之一，B正确；
C. 图I所示的装置不是原电池，故不能将化学能转变为电能，C不正确；
D. 图II所示的反应中，反应物的总能量高于生成物的总能量，故为放热反应，D正确；
本题选C。
10．（2021·菏泽思源学校高一期末）已知N2和H2合成氨的反应是放热反应，破坏1mol N≡N键消耗的能量为Q1kJ，破坏1mol H-H键消耗的能量为Q2kJ，形成1mol N-H键放出的能量为Q3kJ，下列关系式中正确的是（　　）
A．Q1+3Q2＞6Q3 B．Q1+3Q2＜6Q3 C．Q1+Q2＜Q3 D．Q1+Q2=Q3
【答案】B
【详解】
△H=反应物键能-生成物键能，该反应△H=Q1+3Q2-6Q3<0，即Q1+3Q2＜6Q3，故选B。
11．（2020·西藏拉萨市·拉萨那曲第二高级中学高一期末）反应A+B→C(ΔH＜0)分两步进行：①A+B→X(ΔH＞0)，②X→C(ΔH＜0)。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是
A． B．
C． D．
【答案】A
【分析】
放热反应中反应物的总能量大于生成物的总能量，吸热反应中反应物的总能量小于生成物的总能量。
【详解】
由A+B→C是放热反应可知，A+B的能量大于C，由①A+B→X(吸收能量)可知，这步反应是吸热反应，故A+B的能量小于X，由X→C(放出能量)可知，这步反应是放热反应，故X的能量大于C，综上所述，图像A符合题意；
故选A。
12．（2020·浙江金华市·高一期末）为解决日益加剧的温室效应等问题，科学家正在研究建立如图所示的二氧化碳新循环体系：

上述关系图能反映的化学观点或化学思想有
①化学变化中元素种类是守恒的；②燃烧时化学能可以转化为热能；③光能或电能可以转化为化学能；④无机物和有机物可以相互转化；⑤二氧化碳也是一种重要的资源。
A．①②③ B．①②④⑤ C．①④⑤ D．①②③④⑤
【答案】D
【详解】
①由图可知，混合气分离出二氧化碳，水分解为氢气，二氧化碳与氢气在一定条件下可以转化为甲醇或汽油等能源都遵循化学变化中元素种类守恒的原则，故正确；
②汽油、甲醇的燃烧能说明燃烧时化学能转化为热能和光能，故正确；
③水在光催化剂或电解条件下生成氢气和氧气，体现了光能或电能可以转化为化学能，故正确；
④无机物二氧化碳和氢气在复合催化剂的催化作用下可以转化为汽油或甲醇等有机物，有机物又燃烧生成二氧化碳和水等无机物，实现了无机物和有机物可以相互转化，故正确；
⑤由图可知，二氧化碳和氢气在一定条件下可以转化为汽油或甲醇等能源，所以二氧化碳也是一种重要的资源，故正确；
故选D。
13．（2020·上林县中学高一期末）下列反应中属吸热反应的是
A．镁与盐酸反应放出氢气 B．氢氧化钠与盐酸的反应
C．硫在空气或氧气中燃烧 D．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应
【答案】D
【详解】
A．金属和水或酸反应属于放热反应，故A不符题意；
B．酸碱中和反应属于放热反应，故B不符题意；
C．燃烧属于放热反应，故C不符题意；
D．氢氧化钡晶体和氯化铵反应生成氯化钡、氨气和水，同时吸收热量，故D符合题意；
答案为D。
14．（2020·内蒙古赤峰市·高一期末）已知反应：X+Y=M+N为吸热反应，对这个反应的下列说法中正确的是
A．X的能量一定低于M的，Y的能量一定低于N的能量
B．X和Y的总能量一定低于M和N的总能量
C．因为该反应为吸热反应，一定要加热反应才能进行
D．破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量
【答案】B
【详解】
A．X+Y=M+N为吸热反应，只能说明生成物总能量大于反应物总能量，但X的能量不一定低于M的，Y的能量不一定低于N的能量，A项错误；
B．X+Y=M+N为吸热反应，则X和Y的总能量一定低于M和N的总能量，B项正确；
C．反应是否需要加热与反应是放热反应或吸热反应没有关系，C项错误；
D．反应物的化学键断裂吸收的能量-生成物的化学键形成释放的能量，该反应为吸热反应，则，所以破坏反应物中的化学键所吸收的能量大于形成生成物中化学键所放出的能量，D项错误；
答案选B。
15．（2020·江苏省昆山中学高一期末）单斜硫和正交硫转化为二氧化硫的能量变化，如图所示，下列说法不正确的是

A．单斜硫和正交硫互为同素异形体
B．单斜硫比正交硫稳定
C．1mol SO2(g)分解成1 mol S(s，单斜)和1mol O2时会吸收热量
D．S(s，单斜)= S(s，正交) △H=-0.33 kJ/mol
【答案】B
【详解】
A．单斜硫和正交硫都是由硫元素构成的单质，互为同素异形体，故A正确；
B．根据图示，利用盖斯定律得：S(s，单斜) = S(s，正交)；△H= -0.33kJ·mol-1，可知单斜硫转化为正交硫时要放出热量，正交硫的能量要低，较稳定，故B错误；
C．根据图示可知，两种硫的燃烧反应均为放热反应，1mol SO2(g)分解成1 mol S(s，单斜)和1mol O2时会吸收热量，故C正确；
D．根据B项分析可知，S(s，单斜)= S(s，正交) △H=-0.33 kJ/mol，故D正确；
答案选B。
16．（2020·揭西县河婆中学高一期末）N2和H2在催化剂表面合成氨的微观历程及能量变化的示意图如下，用、、分别表示N2、H2、NH3，已知：N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) ，该反应属于放热反应。下列说法正确的是

A．催化剂仅起到吸附N2和H2的作用，对化学反应速率没有影响
B．②→③过程，是放热过程
C．③→④过程，N原子和H原子形成了含有非极性键的NH3
D．合成氨反应中，反应物断键吸收能量小于生成物形成新键释放的能量
【答案】D
【详解】
A． 由图知，通过催化剂的参与，N2和H2生成了NH3，催化剂通过改变反应条件而改变了反应速率， A错误；
B． ②→③过程，断裂为，H-H键断裂为两个H原子，均为吸热过程，B错误；
C．  ③→④过程， N原子和H原子通过共用电子对形成NH3，N-H是极性键，C错误；
D． 合成氨为放热反应，反应物断键吸收能量小于生成物形成新键释放的能量，D正确。
答案选D。
17．（2020·吉林高一期末）下列图示变化为吸热反应的是
A． B．
C． D．
【答案】A
【详解】
A．反应物总能量低于生成物总能量为吸热反应，故A正确；
B．反应物能量高于生成物能量为放热反应，故B错误；
C．浓硫酸稀释放热，是物理变化，故C错误；
D．稀盐酸与锌反应放出热量，为放热反应，故D错误；
故选A。
18．（2020·南昌市新建区第二中学高一期末）2SO2(g)十O2(g) 2SO3(g) △H = -198 kJ·mol-1，在V2O5存在时，该反应机理为：Ⅰ：V2O5+ SO2→2VO2 +SO3(快)  Ⅱ： 4VO2+O2→2V2O5(慢)，下列说法正确的是
A．该反应逆反应的活化能小于198kJ/mol
B．改变催化剂，可改变该反应的活化能
C．2molSO2和1molO2在一定条件下充分反应能放出198kJ的热量
D．VO2在反应中起催化剂的作用降低了反应活化能加快反应速率
【答案】B
【详解】
A．活化能是指分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量，该反应为放热反应，因此逆反应活化能大于198kJ/mol，故A错误；
B．改变催化剂，可以改变反应的活化能，但不影响反应的焓变，故B正确；
C．该反应为可逆反应，不能进行到底，因此2molSO2和1molO2在一定条件下充分反应放出的热量小于198kJ，故C错误；
D．根据反应机理可知，该反应的催化剂为V2O5，VO2为反应的中间产物，故D错误；
故选B
19．（2020·北京师范大学万宁附属中学高一期末）中国研究人员研制出一种新型复合光催化剂，利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水，其主要过程如图所示。

已知：几种物质中化学键的键能如表所示。
化学键
H2O中H-O键
O2中O=O 键
H2中H-H键
H2O2中O-O键
H2O2中O-H键
键能kJ/mol
463
496
436
138
463
若反应过程中分解了2 mol水，则下列说法不正确的是
A．总反应为2H2O2H2↑+O2↑ B．过程I吸收了926 kJ能量
C．过程II放出了574 kJ能量 D．过程Ⅲ属于放热反应
【答案】D
【详解
A．用太阳光在催化剂表面实现高效分解水，则总反应为2H2O2H2↑+O2↑，故A正确；
B．断裂化学键吸收能量，结合表中数据可知，过程Ⅰ吸收了463kJ×2=926kJ能量，故B正确；
C．形成化学键释放能量，则过程Ⅱ放出了436kJ+138kJ=574kJ能量，故C正确；
D．过程III 为1 mol 过氧化氢 生成1 mol 氧气和1 mol 氢气，吸收的能量大于放出的能量，该过程为吸热反应，，故D错误；故答案选D。
20．（2020·黑龙江大庆市·铁人中学高一期末）已知：（1）H2(g)+O2(g)═H2O(g) ΔH=akJ/mol
（2）2H2(g)+O2(g)═2H2O(g) ΔH=bkJ/mol
（3）H2(g)+O2(g)═H2O(l) ΔH=ckJ/mol
（4）2H2(g)+O2(g)═2H2O(l) ΔH=dkJ/mol
下列关系式中正确的是(　　)
A．a＜c＜0 B．b＞d＞0 C．2a=b＜0 D．2c=d＞0
【答案】C
【详解】
A．（1）式和（3）式中水的状态不同，（3）中生成的是液态水，放出的热量多，生成液态水的焓变数值小于生成气态水的焓变，所以c＜a＜0，故A错误；
B．（2）式和（4）式中水的状态不同，（4）中生成的是液态水，放出的热量多，生成液态水的焓变数值小于生成气态水的焓变，所以d＜b＜0，故B错误；
C．燃烧反应为放热反应，ΔH＜0，热化学方程式的焓变与化学计量数成正比，（2）式化学计量数为（1）式化学计量数的两倍，（2）式的焓变也是（1）的两倍，故b=2a＜0，故C正确；
D．燃烧反应为放热反应，ΔH＜0，热化学方程式的焓变与化学计量数成正比，（4）式化学计量数为（3）式化学计量数的两倍，（4）式焓变也是（3）的两倍，d=2c＜0，故D错误；
答案选C。
21．（2020·忻州市第二中学校高一期末）下列变化过程，属于放热反应的是：
①NaOH固体溶于水 ②炸药爆炸 ③食物因氧化而腐败 ④铝热反应 ⑤酸碱中和反应 ⑥煅烧石灰石制生石灰 ⑦盐酸溶液中插入打磨过的铝片
A．②③④⑤⑦ B．①②④⑤ C．②③④⑤ D．①②③⑥⑦
【答案】A
【详解】
①NaOH固体溶于水 ②炸药爆炸 ③食物因氧化而腐败 ④铝热反应 ⑤酸碱中和反应 ⑥煅烧石灰石制生石灰 ⑦盐酸溶液中插入打磨过的铝片
在上面的变化过程中，①NaOH固体溶于水，能放出热量，但不属于化学反应；②③④⑤⑦五个反应，都能放出热量；⑥煅烧石灰石制生石灰，需吸收热量，是吸热反应；
综合以上分析，②③④⑤⑦符合题意，故选A。
22．（2020·新疆阿勒泰地区·高一期末）下列反应属于放热反应的是
A．氢氧化钡晶体和氯化铵晶体的反应
B．能量变化如图所示的反应

C．化学键断裂吸收的热量比化学键生成放出的热量多的反应
D．燃烧反应和中和反应
【答案】D
【分析】
反应物总能量大于生成物总能量，或反应物断键吸收的能量小于生成物成键放出的热量，该反应为放热反应，据此进行分析。
【详解】
A项，氢氧化钡晶体和氯化铵晶体的反应属于吸热反应，故A不选；
B项，生成物的总能量比反应物的总能量大，为吸热反应，故B不选；
C项，化学键断裂吸收的热量比化学键生成放出的热量多的反应为吸热反应，故C不选；
D项，可燃物的燃烧以及酸碱中和反应都属于放热反应，故D可选；
故答案选D。
23．（2020·湖北武汉市·高一期末）甲烷与CO2可用于合成合成气(主要成分是一氧化碳和氢气)：CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)，1 g CH4(g)完全反应可释放15.46 kJ的热量，下图中能表示该反应过程的能量变化的是(　　)
A．
B．
C．
D．
【答案】D
【详解】
反应CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)中，1 g CH4完全反应释放15.46 kJ的热量，则1 mol CH4完全反应放出热量为247.36 kJ。答案选D。
24．（2020·湖北武汉市·高一期末）在化学反应中，只有极少数能量比平均能量高得多的反应物分子发生碰撞时才可能发生化学反应，这些分子称为活化分子，使普通分子变成活化分子所需提供的最低限度的能量叫活化能，其单位通常用kJ·mol－1表示。能量关系图如图所示

下列有关说法中，正确的是：
A．图中所示反应为吸热反应
B．该反应需要加热或获取其它形式的能量才能发生
C．该反应的焓变ΔH＝(E1－E2)KJ/mol
D．上图中虚线表示使用了催化剂，且反应物的活化能大于生成物的活化能
【答案】B
【详解】
A．由图示可知该反应生成物的能量低于反应物的能量，则该反应属于放热反应，故A不选；
B．由图示可知由反应物分子转化为活化分子需要吸收较多的能量，故该反应需要加热或获取其它形式的能量才能发生，故选B；
C．该反应的焓变ΔH＝-(E1－E2)KJ/mol，故C不选；

D．活化能降低则使用了催化剂正确，但由图示可知该反应的反应物的活化能小于生成物的活化能，故D不选。答案选B
25．（2020·湖北武汉市·高一期末）下列物质的变化过程中：①H2在Cl2中燃烧　②碳酸钙分解　③铝热反应　④酸碱中和反应　⑤缓慢氧化　⑥H2O分解　⑦NaOH固体溶于水　⑧铁和稀H2SO4反应　⑨Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl反应　⑩工业合成氨，说法正确的是：
A．属于放热反应的有：①③④⑤⑦⑧⑩
B．反应⑨在搅拌的过程中有刺激性气味的气体产生可以证明该反应是吸热反应
C．擦拭过机器的废旧棉纱在不通风的角落里自燃的现象可以证明缓慢氧化是放热反应
D．目前科学研究的前沿是寻找合适的催化剂，降低反应⑥的焓变，从而使水的分解更容易
【答案】C
【详解】
A．①H2在Cl2中燃烧是放热反应，②碳酸钙分解是吸热反应，③铝热反应是放热反应，④酸碱中和反应是放热反应，⑤缓慢氧化是放热反应，⑥H2O分解是吸热反应，⑦固体氢氧化钠溶于水不是化学变化，⑧铁和稀H2SO4反应是放热反应，⑨Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl反应是吸热反应，⑩工业合成氨是放热反应，因此属于放热的反应有①③④⑤⑧⑩，故A错误；
B．⑨Ba(OH)2•8H2O和NH4Cl  是铵盐和碱的反应，在搅拌的过程中有刺激性气味的气体产生只能证明发生了反应，但不能证明该反应是吸热反应还是放热反应，需要借助于温度计或其他与热量变化有关的现象判断，故B错误；
C．物质的缓慢氧化过程中会放出热量，棉纱厂要将堆积的棉纱经常翻动，目的是防止棉纱缓慢氧化引发自燃，故C正确；
D．催化剂可降低反应的活化能，不改变反应的始态和终态，因此加入合适的催化剂反应的焓变不变，故D错误；故选C。

二、填空题
26．（2021·全国高一期末）为了研究A＋B=C＋D反应的能量变化情况，某同学设计了如图所示装置。当向盛有A的试管中滴加试剂B时，看到U形管中甲处液面下降乙处液面上升。试回答下列问题：

（1）物质中的化学能通过___________转化成___________释放出来。
（2）A和B的总能量比C和D的总能量___________(填“高”或“低”)。
（3）该反应为___________(填“放热”或“吸热”)反应。
（4）反应物化学键断裂吸收的能量___________(填“高”或“低”)于生成物化学键形成放出的能量。
（5）写出一个符合题中条件的化学方程式：___________。
【答案】（1）化学反应 热能 （2）高 （3）放热 （4）低 （5）2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑(或2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑或NaOH＋HCl=NaCl＋H2O等合理答案均可)
【分析】
当向盛有A的试管中滴加试剂B时，看到U型管中甲处液面下降乙处液面上升，根据气体具有热胀冷缩的性质，可以判断反应的热量变化情况，根据反应物和生成物能量之间的关系与反应的吸放热之间的关系以及化学键断裂和生成过程的能量变化进。
【详解】
（1）该物质在燃烧，将其中的化学能通过化学反应转化成热能释放出来；
（2）由于A+B═C+D的反应为放热反应，所以A和B的总能量比C和D的总能量高；
（3）由于发生反应A+B═C+D，U型管中甲处液面下降乙处液面上升，根据气体具有热胀冷缩的性质可以判断该反应为放热反应；
（4）化学反应中旧键断裂吸收能量，新键生成放出能量，该反应为放热反应，则反应物化学键断裂吸收的能量低于生成物化学键形成放出的能量；
（5）该反应为放热反应，且不需要加热既能够发生，如2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑(或2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑或NaOH＋HCl=NaCl＋H2O)。

三、实验题
27．（2021·全国高一期末）为了探究化学反应的热效应，某兴趣小组进行了实验：
（1）将纯固体物质X分别装入有水的锥形瓶里(发生化学反应)，立即塞紧带U形管的塞子，发现U形管内红墨水的液面高度如图所示。

图1 图2
①若如图1所示，发生的反应(假设没有气体生成)是___________(填“放热”或“吸热”)反应，X可以是___________(填化学式，只填一种即可)。
②若如图2所示，发生的反应(假设没有气体生成)是___________(填“放热”或“吸热”)反应，以下选项中与其能量变化相同的是___________(填字母)。
A． CO还原CuO的反应 B． CaCO3的分解反应 C． Al和Fe2O3的反应
（2）如图3所示，把试管放入盛有25℃饱和澄清石灰水的烧杯中，试管中开始放几小块铝片，再滴入5mL NaOH溶液。试回答下列问题：

图3
实验中观察到的现象是：铝片逐渐溶解、有大量气泡产生、___________，产生上述现象的原因是___________。
【答案】（1）放热 Na2O或CaO(答案合理即可) 吸热 B
（2）饱和澄清石灰水变浑浊 铝和NaOH溶液反应生成H2的反应是放热反应，氢氧化钙的溶解度随温度的升高而降低
【详解】
（1）①由图1可知，装置中的压强大于外界大气压，若反应没有气体生成时，说明该反应为放热反应，反应时放出热量使装置中压强增大，加入的物质X可能是Na2O、CaO等，故答案为：Na2O或CaO；
②由图2可知，装置中压强小于外界大气压，若反应没有气体生成时，说明该反应为吸热反应，反应时吸收热量使装置中压强减小；CO还原CuO的反应为放热反应，CaCO3受热分解的反应为吸热反应，Al和Fe2O3高温条件下的反应为放热反应，则B符合题意，故答案为：吸热；B；
（2）把试管放入盛有25℃饱和澄清石灰水的烧杯中，向试管中放入几小块铝片，再滴入5mL NaOH溶液，铝和NaOH溶液反应生成H2的反应是放热反应，放出的热量使澄清石灰水的温度升高，氢氧化钙的溶解度随温度的升高而降低，杯中析出氢氧化钙使饱和澄清石灰水变浑浊，故答案为：饱和澄清石灰水变浑浊；铝和NaOH溶液反应生成H2的反应是放热反应，氢氧化钙的溶解度随温度的升高而降低。

四、原理综合题
28．（2020·浙江绍兴市·高一期末）化学是人类利用自然资源和应对环境问题的重要科学依据。请回答以下问题：
（1）含硫煤燃烧会产生大气污染物，为防治该污染，某工厂设计了新的治污方法，同时可得到化工产品，该工艺流程如图所示。

请写出该过程中涉及反应的离子方程式：_______。
（2）在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如下图所示：

①正(阳)极区发生的电极反应式为_______。
②电路中转移1 mol电子需消耗氧气_______L(在标准状况下)。
（3）开发和利用清洁、高效的新能源已成为人类共同关注的重大课题。
①已知标准状况下11.2 L甲烷完全燃烧生成液态水时放出445 kJ的热量，请写出甲烷燃烧的热化学方程式____
②煤制合成天然气是煤气化的一种重要方法。其工艺核心是合成过程中的甲烷化。涉及的主要反应有：
反应I CO+3H2⇌CH4+H2O
反应II CO2+4H2⇌CH4+2H2O
在300℃时，容积为2L的密闭容器中进行有关合成天然气实验，相关数据记录如下：

CO/mol
CO2/mol
H2/mol
CH4/mol
H2O/mol
0 min
4
3
20
0
0
5 min
2
2
a
3
4
则：a=_______；请用CO2表示反应在0～5 min 内的反应速率，v(CO2)=_______。
【答案】4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O、2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2+++4H+ 2HCl-2e-=Cl2↑+2H+ 5.6 CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890kJ/mol 10 0.1mol/(L•min)
【详解】
（1）由图可知，在反应过程中，FeSO4溶液和O2在H2SO4溶液中发生反应生成了Fe2(SO4)3，生成的Fe2(SO4)3和SO2在溶液中反应生成了H2SO4和FeSO4，两个反应均为离子反应，离子方程式为：4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O、2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2+++4H+
（2） ①在电解池中，阳离子移向阴极，则a为阴极，b为阳极，在阳极，HCl失去电子生成了Cl2和H+，电极反应式为：2HCl-2e-=Cl2↑+2H+。
②在阴极，Fe3++e-=Fe2+，转移1mol电子，生成1molFe2+，生成的Fe2+和氧气反应：4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O，1molFe2+消耗0.25molO2，则标准状况下O2的体积为0.25mol×22.4L/mol=5.6L。
（3）①标准状况下11.2 L甲烷的物质的量为0.5mol，0.5mol甲烷完全燃烧生成液态水时放出445 kJ的热量，则1 mol甲烷完全燃烧生成液态水时放出890 kJ的热量，甲烷燃烧的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890kJ/mol。
②根据表中数据：从开始到5min时，消耗的CO为2mol，根据反应I可知，消耗的氢气为6mol；从开始到5min时，消耗的CO2为1mol，根据反应II可知，消耗的氢气为4mol，则共消耗氢气10mol，则剩余的氢气为20mol-10mol=10mol，所以a=10。在0～5 min 内，消耗的CO2的物质的量为1mol，容器体积为2L，则消耗的CO2的浓度为0.5mol/L，所以用CO2表示的速率为v(CO2)==0.1 mol/(L•min)。
29．（2020·长沙市·湖南师大附中高一期末）（1）用CO2催化加氢可制取乙烯：。若该反应体系的能量随反应过程变化关系如图所示，则该反应的_______(用含a、b的式子表示)。已知：几种化学键的键能如下表所示，实验测得上述反应的，则表中的_______。

化学键
C=O
H-H
C=C
C-H
H-O
键能/()
803
436
x
414
464
（2）甲烷自热重整是先进的制氢方法，包含甲烷氧化和蒸汽重整两个过程。向反应系统中同时通入甲烷、氧气和水蒸气，发生的主要化学反应如下表，则在初始阶段，蒸汽重整的反应速率_______(填“大于”“小于”或“等于”)甲烷氧化的反应速率。
反应过程
化学方程式
焓变
△H/(kJ·mol-1)
活化能
Ea/(kJ·mol-1)
甲烷氧化
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)
-802.6
125.6
CH4(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2(g)
-322.0
172.5
蒸汽重整
CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)
+206.2
240.1
CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g)
+158.6
243.9
（3）CO2在Cu-ZnO催化下，可同时发生如下的反应Ⅰ、Ⅱ，其可作为解决温室效应及能源短缺问题的重要手段。
Ⅰ.CO2g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H=-57.8 kJ/mol
Ⅱ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H=+41.2 kJ/mol
某温度时，若反应Ⅰ的速率v1大于反应Ⅱ的速率v2，则下列反应过程的能量变化正确的是_______(填字母代号)。

【答案】（1）(a-b) kJ/mol 764 （2）小于 （3）D
【分析】
（1） 反应焓变△H=反应物总键能-生成物总键能，据此计算x的值；
（2）由表中数据可知，甲烷氧化的活化能低于蒸气重整的活化能，活化能越低，反应速率越快；
【详解】
（1）根据反应能量变化图，存在热化学方程式有：，该反应为放热反应，△H=(a-b)kJ/mol，
反应的△H=2×745+3×436-×x-2×414-4×463=-152，可得x=764，故答案为：a-b；764；
（2）由表中数据可知，甲烷氧化的活化能低于蒸气重整的活化能，活化能越低，反应速率越快，故初始阶段，甲烷蒸汽重整的反应速率小于甲烷氧化的反应速率，故答案为：小于；
（3）根据方程式知，I为放热反应，反应物总能量大于生成物总能量；II为吸热反应，反应物总能量小于生成物总能量；反应Ⅰ的速率(v1)大于反应Ⅱ的速率(v2)，则反应Ⅱ的活化能较大，则符合条件的图为D，故选D.
30．（2020·长沙市·湖南师大附中高一期末）工业上利用合成气(CO、CO2和H2)来生产甲醇，有关反应的化学方程式及其在不同温度下的化学平衡常数如下表所示。
化学反应
平衡常数
500℃
700℃
800℃
Ⅰ． 2H2(g)+CO(g)⇌CH3OH(g) ΔH1
K1
2．5
0．34
0．15
Ⅱ． H2(g)+CO2(g)⇌H2O(g)+CO(g) ΔH2
K2
1．0
1．70
2．52
Ⅲ． 3H2(g)+CO2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH3
K3

（1）若合成气为H2和CO2，仅按反应Ⅲ合成甲醇。请回答：
①由H2(g)和CO2(g)合成CH3OH(g)的ΔH3=_______。(用ΔH1、ΔH2表示)
②下列措施能使反应Ⅲ的平衡体系中时增大的是_______(字母代号)。
A．水蒸气从体系中分离出去
B．恒压时充入氮气
C．升高温度
D．恒容时再充入一定量H2
③500℃测得反应Ⅲ在10min时，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度分别为2mol/L、1.0mol/L、0.6mol/L、0.6mol/L，则此时v正_______(填“＞”“=”或“＜”)v逆。从开始到该时刻，用H2表示反应的平均速率为v(H2)=_______。
（2）若用合成气H2、CO和CO2生产