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专题07 化学反应中的能量变化

1．[2019江苏]氢气与氧气生成水的反应是氢能源应用的重要途径。下列有关说法正确的是

A．一定温度下，反应2H2(g)+O2(g)

2H2O(g)能自发进行，该反应的ΔH<0

4OH?

B．氢氧燃料电池的负极反应为O2+2H2O+4e?

C．常温常压下，氢氧燃料电池放电过程中消耗11.2 L H2，转移电子的数目为6.02×1023 D．反应2H2(g)+O2(g)

2H2O(g)的ΔH可通过下式估算：

ΔH=反应中形成新共价键的键能之和?反应中断裂旧共价键的键能之和

【答案】A

【解析】A.体系能量降低和混乱度增大都有促使反应自发进行的倾向，该反应属于混乱度减小的反应，能自发说明该反应为放热反应，即?H<0，故A正确；

B.氢氧燃料电池，2H2 ? 4e? =4H+，氢气作负极，失电子发生氧化反应，中性条件的电极反应式为：故B错误；

C.常温常压下，Vm≠22.L/mol，无法根据气体体积进行微粒数目的计算，故C错误；

D.反应中，应该如下估算：?H=反应中断裂旧化学键的键能之和? 反应中形成新共价键的键能之和，故D错误； 故选A。

2．[2018海南]炭黑是雾霾中的重要颗粒物，研究发现它可以活化氧分子，生成活化氧。活化过程的能量变化模拟计算结果如图所示。活化氧可以快速氧化SO2。下列说法正确的是

A．每活化一个氧分子吸收0.29eV能量 B．水可使氧分子活化反应的活化能降低0.42eV C．氧分子的活化是O－O的断裂与C－O键的生成过程 D．炭黑颗粒是大气中SO2转化为SO3的催化剂 【答案】CD

【解析】A. 由图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，因此是放出能量，故A不符合题意； B. 由图可知，水可使氧分子活化反应的活化能降低0.18eV，故B不符合题意； C. 由图可知，氧分子的活化是O－O的断裂与C－O键的生成过程，故C符合题意；

D. 活化氧可以快速氧化SO2，而炭黑颗粒可以活化氧分子，因此炭黑颗粒可以看作大气中SO2转化为SO3的催化剂，故D符合题意； 故答案为CD。

3．[2018江苏]下列说法正确的是

A．氢氧燃料电池放电时化学能全部转化为电能 B．反应4Fe(s)+3O2(g)

2Fe2O3(s)常温下可自发进行，该反应为吸热反应

C．3 mol H2与1 mol N2混合反应生成NH3，转移电子的数目小于6×6.02×1023 D．在酶催化淀粉水解反应中，温度越高淀粉水解速率越快 【答案】C

【解析】A项，氢氧燃料电池放电时化学能不能全部转化为电能，理论上能量转化率高达85%~90%，A项错误；B项，反应4Fe(s)+3O2(g)

2Fe2O3(s)的ΔS

0，该反应常温下可自发进行，该反应为放热反应，B

项错误；C项，N2与H2的反应为可逆反应，3 mol H2与1 mol N2混合反应生成NH3，转移电子数小于6 mol，转移电子数小于6

6.02

1023，C项正确；D项，酶是一类具有催化作用的蛋白质，酶的催化作用具有的

特点是：条件温和、不需加热，具有高度的专一性、高效催化作用，温度越高酶会发生变性，催化活性降低，淀粉水解速率减慢，D项错误；答案选C。

点睛：本题考查燃料电池中能量的转化、化学反应自发性的判断、可逆的氧化还原反应中转移电子数的计算、蛋白质的变性和酶的催化特点。弄清化学反应中能量的转化、化学反应自发性的判据、可逆反应的特点、蛋白质的性质和酶催化的特点是解题的关键。

4．[2018北京]我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程

示意图如下。

下列说法不正确的是 ．．．

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．该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率 【答案】D

【解析】A项，根据图示CH4与CO2在催化剂存在时生成CH3COOH，总反应为CH4+CO2

CH3COOH，

只有CH3COOH一种生成物，原子利用率为100%，A项正确；B项，CH4选择性活化变为①过程中，有1个C—H键发生断裂，B项正确；C项，根据图示，①的总能量高于②的总能量，①→②放出能量，对比①和②，①→②形成C—C键，C项正确；D项，催化剂只影响化学反应速率，不影响化学平衡，不能提高反应物的平衡转化率，D项错误；答案选D。

点睛：本题考查原子利用率、化学反应的实质、化学反应中的能量变化、催化剂对化学反应的影响，解题的关键是准确分析示意图中的信息。注意催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，催化剂不能改变ΔH、不能使化学平衡发生移动。

5．[2017江苏]通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。下列说法不正确的是

①C(s) + H2O(g)②CO(g) + H2O(g)③CO2 (g) + 3H2 (g)④2CH3OH(g)

CO(g) + H2 (g)

ΔH1 = a kJ·mol?1

ΔH 2 = b kJ·mol?1

ΔH 3 = c kJ·mol?1 ΔH 4 = d kJ·mol?1

CO2 (g) + H2 (g)

CH3OH(g) + H2O(g) CH3OCH3 (g) + H2O(g)

A．反应①、②为反应③提供原料气 B．反应③也是CO2资源化利用的方法之一 C．反应CH3OH(g)

11dCH3OCH3 (g) +H2O(l)的ΔH =kJ·mol?1 222CH3OCH3 (g) + H2O(g)的ΔH = ( 2b + 2c + d ) kJ·mol?1

D．反应 2CO(g) + 4H2 (g)【答案】C

【解析】A．反应①、②的生成物CO2和H2是反应③的反应物，A正确；B．反应③可将二氧化碳转化为甲醇，变废为宝，B正确；C．4个反应中，水全是气态，没有给出水由气态变为液态的焓变，所以C错误；D．把反应②③④三个反应按(②+③)

2+④可得该反应及对应的焓变，D正确。

【名师点睛】本题以合成新能源二甲醚为背景，考查学生对简单化工流程的反应原理、能量的转化关系、