2023版 创新设计 高考总复习 化学 苏教版专题6　化学反应与能量变化

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第一单元 化学反应中的 热效应
专题6 化学反应与能量变化
夯·必备知识
提·关键能力
目录
CONTENTS
成·学科素养
练·高考真题
热点强化练
1.焓与焓变
一、焓变　热化学方程式
kJ·mol-1
2.反应热
(1)概念：化学反应过程中吸收或放出的能量。(2)与焓变的关系：恒压反应热等于焓变。(3)表示方法吸热反应ΔH____0；放热反应ΔH____0。
＞
＜
3.放热反应和吸热反应
(1)放热反应和吸热反应的判断①从反应物和生成物的总能量的角度分析：
放热
吸热
②从键能的角度分析：
吸收
放出
吸热
放热
(2)常见的放热反应和吸热反应
4.热化学方程式
(1)概念：表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。(2)意义：表明了化学反应中的物质变化和能量变化。如2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1表示：________________________________________________________________。
2 mol 氢气和1 mol 氧气反应生成2 mol 液态水时放出571.6 kJ的热量
(3)热化学方程式的书写要求及步骤
【判一判】 判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)反应热就是焓变 (　　)(2)浓H2SO4稀释是放热反应(　　)(3)放热反应中，表明反应物的总能量高于生成物的总能量(　　)(4)吸热反应中，反应物化学键断裂吸收的总能量高于生成物形成化学键放出的总能量(　　)(5)同温同压下，反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同(　　)(6)热化学方程式中物质的计量数表示，分子数或原子或离子数(　　)
答案 (1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)× (6)×
1.燃烧热(又称标准燃烧热)
二、反应热的测量与能源的充分利用
1 mol
CO2
C(s)+O2(g)===
CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol－1
负
2.热值
1 g物质完全燃烧放出的热量叫做该物质的热值
3.中和热
(1)中和热
H+(aq)+OH- (aq)
===H2O (l) ΔH=-57.3 kJ·mol－1
1 mol H2O(l)
kJ·mol－1
小
(2)中和热的测量①实验装置
环形玻璃搅拌棒
温度计
3.能源
(1)能源的分类
(2)解决能源问题的措施①提高能源的利用效率，科学控制燃烧反应，使燃料充分燃烧。②开发新能源。
【判一判】 判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
答案 (1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×
1.盖斯定律
三、反应热的计算
一个化学反应，不论是一步完成，还是分几步完成，其总热效应是完全________。即：化学反应的反应热只与反应体系的______和______有关，而与反应的途径无关。
相同的
始态
终态
2.不同热化学方程式中焓变之间的关系
3.盖斯定律的应用
(1)应用盖斯定律计算反应热。利用盖斯定律加和法计算焓变的流程：
(2)应用盖斯定律比较反应热的大小。
【判一判】 判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
答案 (1)√　(2)×　(3)√　(4)√　(5)√
考点二　燃烧热、中和热和能源
考点一　化学反应过程热效应的分析
考点三　盖斯定律 反应热的计算与比较
考点一　化学反应过程热效应的分析
【典例1】 已知几种物质之间的能量关系如图所示， 下列说法中正确的是(　　)
B
反应过程能量分析的注意事项❶焓变与反应发生的条件、反应是否彻底无关。❷催化剂能降低反应的活化能，但不影响焓变的大小。❸在化学反应中，反应物各原子之间的化学键不一定完全断裂。❹有能量变化的过程不一定是放热反应或吸热反应。如水结成冰放热，但不属于放热反应。
题组一　反应热的判断和简单计算1.N4分子结构为正四面体形(如图所示)。已知：断裂N4(g)中 1 mol N—N键吸收193 kJ能量，形成N2(g)中1 mol N≡N 放出941 kJ能量。下列说法正确的是(　　)
A.形成1 mol N4(g)中的化学键放出193 kJ的能量B.N4(g)比N2(g)更稳定C.1 mol N2(g)完全转化为N4(g)，体系的能量增加362 kJD.N4(g)===2N2(g)　ΔH＝＋724 kJ·mol－1
C
解析　从结构图中可看出，一个N4分子中含有6个N—N键，形成1 mol N4(g)中的化学键放出6×193 kJ 的能量，A项错误；从结构图中可看出，一个N4分子中含有6个N—N键，根据N4(g)===2N2(g)可知ΔH＝6×193 kJ·mol－1－2×941 kJ·mol－1＝－724 kJ·mol－1，这说明 N2(g)的总能量小于N4(g)，因此N2(g)比N4(g)更稳定，B项错误；根据B选项中分析可知1 mol N2(g)完全转化为 N4(g)，体系的能量增加 362 kJ，C项正确；由B项分析可知，D项错误。
题组二　化学反应过程中能量变化图像分析2.(2021·河南南阳高三上学期期中)如下图所示，ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1，ΔH2＝－395.4 kJ·mol－1，下列说法或表示式正确的是(　　)
A.C(s，石墨)===C(s，金刚石)　ΔH＝＋1.9 kJ·mol－1B.石墨和金刚石的转化是物理变化C.金刚石的稳定性强于石墨D.1 mol 石墨的总键能比1 mol 金刚石的总键能小1.9 kJ
A
解析　由图得：①C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ·mol－1②C(s，金刚石)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－395.4 kJ·mol－1，利用盖斯定律将①－②可得：C(s，石墨)===C(s，金刚石)　ΔH＝＋1.9 kJ·mol－1因C(s，石墨)===C(s，金刚石)ΔH＝＋1.9 kJ·mol－1，A正确；石墨转化为金刚石是发生的化学反应，属于化学变化，B错误；金刚石能量大于石墨的总能量，物质的能量越大越不稳定，则石墨比金刚石稳定，C错误；依据热化学方程式 C(s，石墨)===C(s，金刚石)ΔH＝＋1.9 kJ·mol－1，1 mol 石墨的总键能比1 mol 金刚石的总键能大1.9 kJ，D错误。
3.(2021·江西赣州高三上学期期末)已知化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)　ΔH＝＋100 kJ·mol－1的能量变化如图所示，判断下列叙述中正确的是(　　)
A.该反应正反应的活化能大于100 kJ·mol－1B.每形成2 mol A—B键，将吸收b kJ能量C.加入催化剂，该反应的反应热ΔH将减小D.每生成2分子AB吸收(a－b) kJ热量
A
解析　该反应为生成物的总能量高于反应物的总能量，为吸热反应，图中a表示正反应活化能，b表示逆反应活化能，显然正反应活化能a＝100＋b，则a>100，A正确；每形成2 mol A—B键放出b kJ能量，B错误；催化剂能降低反应所需的活化能，从而加快反应速率，不能改变反应热，C错误；热化学方程式中化学计量系数表示物质的量，则每生成2 mol AB吸收(a－b) kJ热量，不是生成2分子AB，D错误。
题组三　热化学方程式的书写与判断4.实验测得：101 kPa时，1 mol H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ的热量；1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2，放出890.3 kJ的热量。下列热化学方程式的书写正确的是(　　)
①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝＋890.3 kJ·mol－1②CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ③CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－890.3 kJ·mol－1④2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
B
A.仅有②④ B.仅有④ C.仅有②③④ D.全部符合要求
解析　①ΔH＝－890.3 kJ·mol－1，②焓变的单位不正确，③水的状态不正确。
5.写出下列反应的热化学方程式：
(1)图甲表示的是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式： ______________________________________________________________。
NO2(g)＋CO(g)===NO(g)＋CO2(g)　ΔH＝－234 kJ·mol－1
(2)图乙表示氧族元素中的氧、硫、硒、碲在生成1 mol 气态氢化物时的焓变数据，根据焓变数据可确定a、b、c、d分别代表哪种元素，试写出硒化氢在热力学标准态下，发生分解反应的热化学方程式： ______________________________________________________________。
H2Se(g)===Se(s)＋H2(g)　ΔH＝－81 kJ·mol－1
解析　(1)根据图甲可知，此反应是放热反应，热化学方程式为NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g)　ΔH＝(134－368) kJ·mol－1＝－234 kJ·mol－1。(2)同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱，其气态氢化物的稳定性降低、能量增大，则可确定a、b、c、d分别代表碲、硒、硫、氧元素。b代表硒元素，生成1 mol H2Se(g)的ΔH＝＋81 kJ·mol－1，则分解反应的热化学方程式为H2Se(g)===Se(s)＋H2(g)　ΔH＝－81 kJ·mol－1。
判断热化学方程式正误的“五审”
考点二　燃烧热、中和热和能源
【典例2】 (2021·陕西咸阳一模)已知通过乙醇制取氢气通常有如下两条途径：
A
题组一　燃烧热的判断和计算1.(2021·山东济南模拟)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如下：
D
2.1840年，俄国化学家盖斯(Hess)指出：“一个化学反应，不论是一步完成，还是分几步完成，其总的热效应是完全相同的。”这就是著名的“盖斯定律”。现已知在101 kPa下CH4(g)、H2(g)、C(s)的燃烧热分别为890.83 kJ/mol、285.83 kJ/mol和393.51 kJ/mol，则反应C(s)＋2H2(g)===CH4(g)的反应热ΔH＝　　　　。
答案　－74.34 kJ/mol
利用燃烧热(ΔH)计算反应热的方法：ΔH＝反应物燃烧热(ΔH)之和－生成物燃烧热(ΔH)之和。
题组二　中和热的测量3.利用如图所示装置测定中和热的实验步骤如下：
①用量筒量取50 mL 0.50 mol ·L－1盐酸倒入小烧杯中，测出盐酸温度；②用另一量筒量取50 mL 0.55 mol ·L－1 NaOH溶液，并用同一温度计测出其温度；③将NaOH溶液倒入小烧杯中，设法使之混合均匀，测得混合液最高温度。
回答下列问题：(1)为什么所用NaOH溶液要稍过量？______________________________________________________________。(2)倒入NaOH溶液的正确操作是　　　　(填字母)。A.沿玻璃棒缓慢倒入 B.分三次倒入 C.一次迅速倒入(3)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是　　　　(填字母)。A.用温度计小心搅拌B.揭开硬纸片用玻璃棒搅拌C.轻轻地振荡烧杯D.用套在温度计上的玻璃搅拌器轻轻地搅动
确保盐酸被完全中和
C
D
(4)现将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和1 L 1 mol ·L－1的稀盐酸恰好完全反应，其反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，则ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系为______________________________________。
ΔH1＝ΔH2＜ΔH3
(5)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1 g·cm－3，又知中和反应后生成溶液的比热容c＝4.18 J·g－1·℃－1。为了计算中和热，某学生实验记录数据如下：
依据该学生的实验数据计算，该实验测得的中和热ΔH＝　　　　　　　　(结果保留一位小数)。
－51.8 kJ·mol－1
(6)　　　　(填“能”或“不能”)用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸，理由是___________________________________________________________________。
不能
H2SO4与Ba(OH)2反应生成BaSO4沉淀，沉淀的生成热会影响反应的中和热
题组三　能源4.能源可分为一次能源和二次能源，直接从自然界取得的能源称为一次能源，一次能源经过加工、转换得到的能源称为二次能源。下列能源中属于一次能源的是(　　)
A.氢能 B.电能 C.核能 D.水煤气
C
解析　氢能是通过加工、转换得到的，为二次能源，A项错误；电能是二次能源，B项错误；核能又叫原子能，它可分为核聚变能和核裂变能两类，核燃料如氘、氚，它们均可直接从自然界取得，属于一次能源，C项正确；水煤气是通过煤和水蒸气的反应制取的，是一氧化碳和氢气的混合气体，是二次能源，D项错误。
考点三　盖斯定律　反应热的计算与比较
【典例3】 (2021·河南驻马店高三上学期期末)101 kPa、25 ℃时，部分物质转化的能量变化如图所示，下列说法正确的是(　　)
A.H2的燃烧热(ΔH)为－572 kJ·mol－1B.4E(H—O)－2E(H—H)－E(O===O)＝ －572 kJ·mol－1C.燃烧热：ΔH(C)＜ΔH(CH4)D.C(s)＋2H2(g)===CH4(g)　ΔH＝ －75 kJ·mol－1
D
解析　H2的燃烧热(ΔH)为(－572 kJ·mol－1)÷2＝－286 kJ·mol－1，A错误；焓变等于反应物中总键能与产物中总键能之差，B错误；物质的量相同时，甲烷完全燃烧放出的热量更多，又燃烧热为负值，C错误；根据盖斯定律， C(s)＋2H2(g)===CH4(g)，ΔH ＝(－572－394＋891) kJ·mol－1＝－75 kJ·mol－1，D正确。
焓变的计算方法❶根据物质具有的能量计算ΔH＝生成物总能量－反应物总能量
❷根据化学键的键能计算①公式ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和
②常见物质中所含共价键的数目
❸根据活化能计算ΔH＝正反应活化能－逆反应活化能(4)利用盖斯定律计算
题组一　根据能量变化图计算反应的焓变1.(2021·河北邯郸一模)一定条件下，Al可以将Fe置换出来，其转化的能量变化如下：
则在1 538 ℃时，反应Fe(s)===Fe(l)的ΔH为(　　)A.＋851.1 kJ·mol－1 B.＋91.0 kJ·mol－1C.＋27.6 kJ·mol－1  D.＋13.8 kJ·mol－1
D
题组二　根据键能计算反应的焓变2.键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可用于估算化学反应的反应热(ΔH)。工业上高纯硅可通过下列反应制取：SiCl4(g)＋2H2(g)===Si(s)＋4HCl(g)，该反应的反应热ΔH为(　　)
C
解析　ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和＝(4×360＋2×436－2×176－4×431) kJ/mol＝＋236 kJ/mol。
题组三　根据盖斯定律计算反应的焓变3.在1 200 ℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应：
A
题组四　反应热的比较4.(2021·河南南阳模拟)下列各组热化学方程式中，化学反应的ΔH前者小于后者的有(　　)
B
解析　①碳单质不完全燃烧生成一氧化碳，完全燃烧生成二氧化碳，完全燃烧放出热量更多，所以ΔH前者小于后者，故正确；②固体硫转化为气态硫的过程为吸热过程，气态硫燃烧放出的热量多，则ΔH前者大于后者，故错误；③液态水转化为气态水的过程为吸热过程，生成液态水放出的热量多，则ΔH前者小于后者，故正确；④CaCO3固体受热分解的反应为吸热反应，氧化钙与水反应生成氢氧化钙固体的反应为放热反应，则ΔH前者大于后者，故错误；⑤浓H2SO4溶于水的过程为放热过程，CH3COOH是弱酸，在溶液中的电离为吸热过程，所以前者放出的热量多，则ΔH前者小于后者，故正确；⑥四氧化二氮转化为二氧化氮的反应为吸热反应，ΔH11>0，二氧化氮生成四氧化二氮的反应为放热反应，ΔH12<0，所以ΔH前者大于后者，故错误；①③⑤正确，故选B。
❸看化学计量数。当反应物与生成物的状态相同时，化学计量数越大，放热反应的ΔH越小，吸热反应的ΔH越大。❹看反应的程度。对于可逆反应，参加反应的物质的量和状态相同时，反应的程度越大，热量变化越大。❺看ΔH1－ΔH2的大小。利用盖斯定律将方程式相减。
1.(2021·浙江1月选考)已知共价键的键能与热化学方程式信息如下表：
D
则2O(g)===O2(g)的ΔH为(　　)A.428 kJ·mol－1 B.－428 kJ·mol－1C.498 kJ·mol－1 D.－498 kJ·mol－1
解析　设O===O的键能为x，则(2×436 kJ·mol－1＋x)－2×2×463 kJ·mol－1＝－482 kJ·mol－1，x＝498 kJ·mol－1，所以2O(g)===O2(g)的ΔH＝－498 kJ·mol－1，D正确。
A.ΔH1＞0，ΔH2＞0 B.ΔH3＝ΔH1＋ΔH2C.ΔH1＞ΔH2，ΔH3＞ΔH2 D.ΔH2＝ΔH3＋ΔH4
C
2.(2021·浙江6月选考)相同温度和压强下，关于反应的ΔH，下列判断正确的是(　　)
解析　一般的烯烃与氢气发生的加成反应为放热反应，但是，由于苯环结构的特殊性决定了苯环结构的稳定性，苯与氢气发生加成反应生成1，3­环己二烯时，破坏了苯环结构的稳定性，因此该反应为吸热反应。A.环己烯、1，3­环己二烯分别与氢气发生的加成反应均为放热反应，因此，ΔH1＜0，ΔH2＜0，A不正确；B.苯分子中没有碳碳双键，其中的碳碳键是介于单键和双键之间的特殊的共价键，因此，其与氢气完全加成的反应热不等于环己烯、1，3­环己二烯分别与氢气发生的加成反应的反应热之和，即ΔH3≠ΔH1＋ΔH2，B不正确；C.环己烯、1，3­环己二烯分别与氢气发生的加成反应均为放热反应，ΔH1＜0，ΔH2＜0，由于1 mol 1，3­环己二烯与氢气完全加成后消耗的氢气是等量环己烯所需氢气的2倍，故其放出的热量更多，其ΔH1＞ΔH2；苯与氢气发生加成反应生成1，3­环己二烯的反应为吸热反应(ΔH4＞0)，根据盖斯定律可知，苯与氢气完全加成的反应热ΔH3＝ΔH4＋ΔH2，因此ΔH3＞ΔH2，C正确；D.根据盖斯定律可知，苯与氢气完全加成的反应热ΔH3＝ΔH4＋ΔH2，因此ΔH2＝ΔH3－ΔH4，D不正确。
A.HCN比HNC稳定B.该异构化反应的ΔH＝＋59.3 kJ·mol－1C.正反应的活化能大于逆反应的活化能D.使用催化剂，可以改变反应的反应热
D
解析　HNC的能量比HCN高，则稳定性较好的是HCN，A项正确；该异构化反应的ΔH＝＋59.3 kJ·mol－1，为吸热反应，则正反应的活化能大于逆反应的活化能，B、C项正确；使用催化剂只能改变反应的历程，但是不影响反应的反应热，D项错误。
甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。①反应器中初始反应的生成物为H2和CO2，其物质的量之比为4∶1，甲烷和水蒸气反应的方程式是_______________________________________________。
4.(2019·北京卷)氢能源是最具应用前景的能源之一，高纯氢的制备是目前的研究热点。
C(s)＋2H2O(g)===CO2(g)＋2H2(g)或C(s)＋CO2(g)===2CO(g)
解析　①根据CH4与H2O反应生成H2、CO2的物质的量之比为4∶1，结合原子守恒可得反应的化学方程式为CH4＋2H2O(g)===4H2＋CO2。②根据盖斯定律，由ⅰ＋ⅱ－ⅲ或ⅰ－ⅱ－ⅲ可得C(s)＋2H2O(g)===CO2(g)＋2H2(g)或C(s)＋CO2(g)===2CO(g)。
1.化学与人类生活、社会可持续发展密切相关，下列说法正确的是(　　)
B
A.直接燃烧煤和将煤进行深加工后再燃烧的效率相同B.天然气、水能属于一次能源，水煤气、电能属于二次能源C.人们可以把放热反应释放的能量转化为其他可利用的能量，而吸热反应没有利用价值D.地热能、风能、天然气和氢能都属于新能源

解析　A项，将煤进行深加工后，脱硫处理、气化处理能很好地减少污染气体，提高燃烧效率，燃烧的效果好，错误；C项，有时需要通过吸热反应吸收热量降低环境温度，有利用价值，如“摇摇冰”的上市就是利用了吸热反应原理，错误；D项，地热能、风能和氢能都属于新能源，天然气是化石燃料，不属于新能源，错误。
2.某反应过程中体系的能量变化如图所示，下列说法错误的是(　　)
D
A.反应过程可表示为A＋BC反应物―→[A…B…C]过渡态 ―→AB＋C生成物B.E1为反应物的总能量与过渡态的能量差，称为正反应的活化能
C.正反应的热效应ΔH＝E1－E2＜0，所以正反应为放热反应D.此图中逆反应的热效应ΔH＝E1－E2＜0，所以逆反应为放热反应
解析　由图可知，正反应放热，ΔH为负值；逆反应吸热，ΔH为正值，D错误。
3.已知反应：
D
①101 kPa时，2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221 kJ·mol－1②稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
下列结论中正确的是(　　)A.碳的燃烧热等于110.5 kJ·mol－1B.①的反应热为221 kJ·mol－1C.稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为114.6 kJ·mol－1D.含20.0 g NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出28.65 kJ的热量
解析　反应①没有生成稳定氧化物，因此碳的燃烧热大于110.5 kJ·mol－1，故A项错误；①的反应热为－221 kJ·mol－1，故B项错误；稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为57.3 kJ·mol－1，故C项错误；20 g NaOH的物质的量n(NaOH)＝0.5 mol，则Q＝0.5 mol ×57.3 kJ·mol－1＝28.65 kJ，D项正确。
4.(2021·湖南汨罗高三检测)已知：
D
①CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH1②CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH2下列推断正确的是(　　)A.若CO的燃烧热为ΔH3，则H2的燃烧热为ΔH3－ΔH1B.反应CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)的ΔH＝ΔH1－ΔH2C.若反应②的反应物总能量低于生成物总能量，则ΔH2<0D.若等物质的量的CO和H2完全燃烧生成气态产物时后者放热更多，则ΔH1＞0
5.根据能量关系示意图，下列说法正确的是(　　)
C
A.1 mol C(s)与1 mol O2(g)的能量之和为393.5 kJB.反应2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)中，生成物的总能量大于反应物的总能量
C.由C→CO的热化学方程式为：2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221.2 kJ·mol－1D.热值指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出热量，CO热值ΔH＝ －10.1 kJ·mol－1
6.(2021·浙江高三二模)SF6分子中只存在S—F键。已知：1 mol S(s)转化为气态硫原子吸收能量280 kJ，断裂1 mol S—F键需吸收330 kJ能量。S(s)＋3F2(g)===SF6(s)　ΔH＝－1 220 kJ·mol－1，则断裂1 mol F—F键需要的能量为(　　)
B
A.80 kJ·mol－1 B.160 kJ·mol－1C.240 kJ·mol－1 D.320 kJ·mol－1
解析　反应热ΔH＝反应物总键能－生成物总键能，设断裂1 mol F—F键需吸收的能量为x，热化学方程式为S(s)＋3F2(g)===SF6(g)　ΔH＝－1 220 kJ/mol，则反应热ΔH＝280 kJ/mol＋3×x kJ/mol －6×330 kJ/mol ＝－1 220 kJ/mol，x＝160 kJ/mol，即断裂1 mol F—F键需吸收的能量为160 kJ。
B
A.－658 B.－482 C.－329 D.－285
解析　已知△(g)＋H2(g)===CH3CH2CH3(g) ΔH＝－157 kJ/mol ①，△(g)＋O2(g)===3CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH＝－2 092 kJ/mol②，CH3CH2CH3(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH＝－2 220 kJ/mol③，H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44 kJ/mol④，2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)可由2×(①－②＋③＋④)获得，计算得ΔH＝－482 kJ/mol。
8.(2021·河北适应性考试)已知25 ℃、101 kPa下，1 mol水蒸发为水蒸气需要吸热44.01 kJ
D
C
A.过程Ⅰ和过程Ⅳ决定了整个反应进行的程度B.过程Ⅱ为放热反应，过程Ⅲ为吸热反应C.1 mol SO2和1 mol O2反应，放出的热量小于99 kJD.催化剂可降低整个反应的活化能，因此使ΔH减小
解析　过程Ⅰ是吸附放热过程，自发进行程度大，但过程Ⅱ是共价键断裂的过程，过程Ⅳ是生成物解吸过程，需要消耗能量，它们的活化能相对较大，决定了全部反应进行的程度，A错误；由图可知，过程Ⅱ化学键断裂，为吸热过程，过程Ⅲ化学键形成，为放热过程，B错误；反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－198 kJ/mol 是可逆反应，所以1 mol SO2和1 mol O2反应时消耗SO2的物质的量小于1 mol，放热小于99 kJ，C正确；催化剂不能改变反应的始终态，不能改变反应物和生成物的内能，所以不能改变反应热，D错误。
10.已知室温下，将CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，将CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，则下列能量转化关系的判断不正确的是(　　)
C
A.ΔH1＞0 B.ΔH2＞ΔH3C.ΔH3＞ΔH1 D.ΔH2＝ΔH1＋ΔH3
解析　A项，CuSO4·5H2O(s)受热分解生成CuSO4(s)，为吸热反应，ΔH1＞0，正确；B项，ΔH2＞0，ΔH3＜0，则ΔH2＞ΔH3，正确；C项，ΔH3＜0，ΔH1＞0，则ΔH3＜ΔH1，错误；D项，根据盖斯定律可知：ΔH2＝ΔH1＋ΔH3，正确。
11.金刚石和石墨均为碳的同素异形体，它们燃烧时，若氧气不足生成一氧化碳，若充分燃烧生成二氧化碳，反应中放出的热量如图所示。
(1)等质量的金刚石和石墨完全燃烧，　　　　(填“金刚石”或“石墨”)放出的热量更多，写出表示石墨燃烧热的热化学方程式：______________________________________________________ 。
金刚石
C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH＝－393.5 kJ·mol－1
(2)在通常状况下，　　　　　　　　(填“金刚石”或“石墨”)更稳定，写出石墨转化为金刚石的热化学方程式：______________________________________________________________________ 。(3)12 g石墨在一定量空气中燃烧，生成气体36 g，该过程中放出的热量为__________________。
石墨
C(石墨，s)===C(金刚石，s)
ΔH＝＋1.9 kJ·mol－1
252.0 kJ
解析　(1)根据图像，1 mol 金刚石和石墨均完全燃烧生成二氧化碳，前者反应的ΔH＝－395.4 kJ·mol－1，后者反应的ΔH＝ΔH2＋ΔH3＝－393.5 kJ·mol－1，显然，金刚石放出的热量更多。根据燃烧热的概念，表示石墨燃烧热的热化学方程式中，生成物必须是二氧化碳。(2)根据图示可知 1 mol 石墨的总能量比1 mol 金刚石的总能量低1.9 kJ。据此可写出反应的热化学方程式。(3)石墨的质量是12 g，根据C、O元素守恒可求出CO、CO2的物质的量均为0.5 mol。则反应放出的热量为0.5 mol ×110.5 kJ·mol－1＋0.5 mol ×393.5 kJ·mol－1＝252.0 kJ。
12.地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。
(1)上图是N2(g)和H2(g)反应生成1 mol NH3(g)过程中能量变化示意图，请写出N2和H2反应的热化学方程式：____________________________________________。
(2)用NH3催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。例如：4NH3(g)＋3O2(g)===2N2(g)＋6H2O(g) ΔH1＝－a kJ·mol－1　①N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH2＝－b kJ·mol－1　②若1 mol NH3还原NO至N2，则该反应过程中的反应热ΔH3＝　　　　 kJ·mol－1(用含a、b的式子表示)。
(3)已知下列各组热化学方程式①Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH1＝－25 kJ·mol－1②3Fe2O3(s)＋CO(g)===2Fe3O4(s)＋CO2(g) ΔH2＝－47 kJ·mol－1③Fe3O4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO2(g) ΔH3＝＋640 kJ·mol－1请写出FeO(s)被CO(g)还原成Fe(s)和CO2(g)的热化学方程式：______________________________________________________________。
FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO2(g)　ΔH＝－218 kJ·mol－1
13.(2021·湖南汨罗高三检测)如图是金属镁和卤素单质(X2)反应的能量变化示意图。下列说法正确的是(　　)
D
A.热稳定性：MgF2C.工业上可由电解MgCl2溶液冶炼金属Mg，该过程需要吸收热量D.由图可知：MgBr2(s)＋Cl2(g)===MgCl2(s)＋Br2(l)　ΔH<－117 kJ/mol
解析　A.物质的能量越低，其稳定性越强，根据图示可知，物质的稳定性MgF2＞MgCl2＞MgBr2＞MgI2，A错误；B.未指明气体所处的状态，因此不能计算反应放出的热量，B错误；C.由于MgCl2(s)的能量比Mg(s)、Cl2(g)低，所以工业上可由电解熔融MgCl2冶炼金属Mg，该过程需要吸收热量，C错误；D.根据图示可知①MgCl2(s)===Mg(s)＋Cl2(g)　ΔH＝＋641 kJ/mol，②MgBr2(s)===Mg(s)＋Br2(g)　ΔH＝＋524 kJ/mol，②－①，整理可得MgBr2(s)＋Cl2(g)===MgCl2(s)＋Br2(g)　ΔH＝－117 kJ/mol，物质由气态变为液态，会放出热量，所以MgBr2(s)＋Cl2(g)===MgCl2(s)＋Br2(l)　ΔH<－117 kJ/mol，D正确。
14.氢卤酸的能量关系如图所示，下列说法正确的是(　　)
D
A.已知HF气体溶于水放热，则HF的ΔH1＜0B.相同条件下，HCl的ΔH2比HBr的小C.相同条件下，HCl的ΔH3＋ΔH4比HI的大D.一定条件下，气态原子生成1 mol H—X键放出 a kJ能量，则该条件下ΔH2＝＋a kJ·mol－1
解析　ΔH1代表的是HX气体从溶液中逸出的过程，因为HF气体溶于水放热，则HF气体溶于水的逆过程吸热，即HF的ΔH1＞0，故A项错误；由于HCl比HBr稳定，断键吸热，所以相同条件下HCl的ΔH2比HBr的大，故B项错误；ΔH3＋ΔH4代表H(g)→H＋(aq)的焓变，与HX的种类无关，故C项错误；一定条件下，气态原子生成1 mol H—X键放出a kJ能量，则断开1 mol H—X键形成气态原子吸收a kJ的能量，即ΔH2＝＋a kJ·mol－1，故D项正确。
15.联氨可用作火箭燃料，回答下列问题：
(1)在发射“神舟”七号的火箭推进器中装有肼(N2H4)和过氧化氢，当两者混合时即产生气体，并放出大量的热。已知：N2H4(l)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－641.6 kJ·mol－1；H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44.0 kJ·mol－1若用6.4 g液态肼与足量过氧化氢反应生成氮气和液态水，则整个过程中放出的热量为　　　　。
163.52 kJ
解析　(1)6.4 g液态肼的物质的量为0.2 mol，由盖斯定律可知，液态肼与过氧化氢反应生成氮气和液态水的热化学方程式：N2H4(l)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－(641.6＋4×44) kJ·mol－1＝－817.6 kJ·mol－1，故0.2 mol 液态肼放出的热量为0.2 mol ×817.6 kJ·mol－1＝163.52 kJ。
(2)“嫦娥二号”卫星使用液态四氧化二氮和液态偏二甲肼(C2H8N2)作推进剂。N2O4与偏二甲肼反应产物只有CO2(g)、H2O(g)、N2(g)，并放出大量热，已知10.0 g液态偏二甲肼与液态四氧化二氮完全燃烧可放出425 kJ热量，该反应的热化学方程式为____________________________________________________________________________________________。
C2H8N2(l)＋2N2O4(l)===2CO2(g)＋4H2O(g)＋3N2(g)　ΔH＝－2 550.0 kJ·mol－1
N2H4(l)＋2F2(g)===N2(g)＋4HF(g) ΔH＝－1 126.0 kJ·mol－1
热点强化练9　催化剂、活化能与化学反应历程
1.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二氧化硫。下列说法正确的是(　　)
C
A.每活化一个氧分子吸收0.29 eV的能量B.水可使氧分子活化反应的活化能降低0.42 eVC.氧分子的活化是O—O键的断裂与C—O键的生成过程D.炭黑颗粒不是大气中二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂
解析　根据能量变化图分析，最终结果为活化氧，体系能量降低，则每活化一个氧分子放出0.29 eV的能量，故A项错误；根据能量图分析，没有水加入的反应活化能为E＝0.75 eV，有水加入的反应的活化能为E＝0.57 eV，所以水可使氧分子活化反应的活化能降低0.75 eV－0.57 eV＝0.18 eV，故B项错误；根据图像分析，氧分子活化过程中O—O键断裂，生成C—O键，所以氧分子的活化是O—O键的断裂与C—O键的生成过程，故C项正确；活化氧可以快速氧化SO2，而炭黑颗粒可以活化氧分子产生活化氧，所以炭黑颗粒是大气中SO2转化为SO3的催化剂，故D项错误。
2.研究表明N2O与CO在Fe＋作用下发生反应的能量变化及反应历程如图所示，下列说法错误的是(　　)
A.反应总过程ΔH<0B.Fe＋使反应的活化能减小C.FeO＋也是该反应的催化剂D.Fe＋＋N2O―→FeO＋＋N2、FeO＋＋CO―→Fe＋＋CO2两步反应均为放热反应
C
解析　A项，反应总过程为N2O＋CO===N2＋CO2，根据图示可知，反应物总能量高于生成物总能量，为放热反应，ΔH<0，正确；B项，根据反应历程，Fe＋为催化剂，能够降低反应的活化能，正确；C项，FeO＋为中间产物，而不是催化剂，错误；D项，根据图示，Fe＋＋N2O―→FeO＋＋N2、FeO＋＋CO―→Fe＋＋CO2两反应中反应物总能量均高于生成物总能量，均为放热反应，正确。
3.(2021·广东广州模拟)多相催化反应是在催化剂表面通过吸附、解吸过程进行的。如图，我国学者发现T ℃时，甲醇(CH3OH)在铜基催化剂上的反应机理如下：
反应Ⅰ：CH3OH(g)===CO(g)＋2H2 (g)　ΔH1＝a kJ·mol－1反应Ⅱ：CO(g)＋H2O(g)===CO2 (g)＋H2 (g)　ΔH2＝－b kJ·mol－1　(b>0)总反应：CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2 (g)＋3H2(g)　ΔH3＝c kJ·mol－1
下列有关说法中正确的是(　　)A.反应Ⅰ是放热反应B.1 mol CH3OH(g)和H2O(g)的总能量大于1 mol CO2(g)和3 mol H2(g)的总能量C.c>0D.优良的催化剂降低了反应的活化能，并减少ΔH3，节约了能源
C
解析　根据图像可知反应Ⅰ生成物能量大于反应物能量，因此为吸热反应，故A错误；根据图像可知1 mol CH3OH(g)和1 mol H2O(g)的总能量小于1 mol CO2(g)和3 mol H2(g)的总能量，故B错误；1 mol CH3OH(g)和1 mol H2O(g)的总能量小于1 mol CO2(g)和3 mol H2(g)的总能量，是吸热反应，因此c>0，故C正确；优良的催化剂降低了反应的活化能，焓变不变，焓变只能由反应物和生成物总能量决定，故D错误。
4.(2021·湖南适应性考试)活泼自由基与氧气的反应一直是关注的热点。HNO自由基与O2反应过程的能量变化如图所示：
下列说法正确的是(　　)A.该反应为吸热反应B.产物的稳定性：P1>P2C.该历程中最大正反应的活化能E正＝ 186.19 kJ·mol－1D.相同条件下，由中间产物Z转化为产 物的速率：v(P1)C
解析　由图示可知，反应物所具有的能量之和比生成物所具有的能量之和高，即该反应为放热反应，故A错；产物P2所具有的能量比产物P1所具有的能量低118.4 kJ，所以产物P2比产物P1要稳定，故B错；由图示可知中间产物Z到过渡态Ⅳ所需的活化能最大，则E正＝186.19 kJ·mol－1，故选C；由图示可知，由中间产物Z到产物P1所需的活化能低于由Z到产物P2所需的活化能，则由中间产物Z转化为产物的速率：v(P1)＞v(P2)，故D错。
5.(2021·内蒙古包头一模)某种含二价铜微粒[CuⅡ(OH)(NH3)]＋的催化剂可用于汽车尾气脱硝，催化机理如图1，反应过程中不同态物质体系所含的能量如图2。
下列说法错误的是(　　)
A.总反应焓变ΔH<0B.状态③到状态④的变化过程中有O—H键的形成C.反应过程中只发生了两次氧化还原反应D.该脱硝过程的总反应方程式为4NH3＋4NO＋O2===6H2O＋4N2
C
6.(2022·福建泉州质监)N2转化为NO的过程如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.催化剂a和b可增大反应的活化能(Ea)B.在催化剂b作用下，氮元素发生了还原反应C.催化剂a、b不会改变反应的焓变(ΔH)D.催化剂b可提高NH3的平衡转化率
C
解析　由题图知，催化剂a、b能降低反应的活化能，加快化学反应速率，A项错误；在催化剂b作用下，NH3转化为NO，氮元素由－3价升高为＋2价，发生氧化反应，B项错误；化学反应的焓变与反应物和生成物的总能量有关，催化剂只降低反应的活化能，不能改变反应的焓变，C项正确；催化剂不影响化学平衡移动，不能提高NH3的平衡转化率，D项错误。
7.我国科学家实现了在铜催化剂条件下将DMF[(CH3)2NCHO]转化为三甲胺[N(CH3)3]。计算机模拟单个DMF分子在铜催化剂表面的反应历程如图所示，
下列说法正确的是(　　)
A.该历程中最小能垒的化学方程式为 (CH3)2NCH2OH*===(CH3)2NCH2＋OH*B.该历程中最大能垒(活化能)为2.16 eVC.该反应的热化学方程式为(CH3)2NCHO(g)＋2H2(g)===N(CH3)3(g)＋H2O(g)　 ΔH＝－1.02 eV·mol－1D.增大压强或升高温度均能加快反应速率，并增大DMF平衡转化率
A
解析　从图中可以看出，在正向进行的三个吸热反应中，其能垒分别为：[－1.23－(－2.16)]eV＝0.93 eV、[－1.55－(－1.77)]eV＝0.22 eV、[－1.02－(－2.21)]eV＝1.19 eV。从以上分析知，该历程中最小能垒为0.22 eV，是由(CH3)2NCH2OH*转化为(CH3)2NCH2的反应，化学方程式为 (CH3)2NCH2OH*===(CH3)2NCH2＋OH*，A正确；该历程中最大能垒(活化能)为1.19 eV，B不正确；该反应的总反应是由(CH3)2NCHO(g)转化为N(CH3)3(g)，但1.02 eV为单个(CH3)2NCHO(g)反应时放出的热量，所以热化学方程式为(CH3)2NCHO(g)＋2H2(g)===N(CH3)3(g)＋H2O(g)　ΔH＝－1.02NA eV·mol－1，C不正确；增大压强或升高温度均能加快反应速率，但升高温度平衡逆向移动，不能增大DMF平衡转化率，D不正确。
8.我国科研团队制备了基于稀土单原子催化剂(SAC)用于常温常压下的电化学催化还原氮气的反应。反应历程与能量关系如图所示(*表示稀土单原子催化剂)。下列说法错误的是(　　)
D
A.Sc1/NC比Y1/NC更有利于吸附N2B.该单原子催化电化学还原N2的反应ΔH＜0C.使用Sc1/NC单原子催化剂时，历程中最大能垒的反应为*N2＋H―→*NNHD.使用Sc1/NC和Y1/NC催化电化学还原N2的反应ΔH的值不相等
解析　A.由图可知，使用Sc1/NC的反应活化能小于使用Y1/NC的反应活化能，说明Sc1/NC比Y1/NC更有利于吸附N2，故A正确；B.由图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，则该单原子催化电化学还原N2的反应为放热反应，ΔH＜0，故B正确；C.由图可知，使用Sc1/NC单原子催化剂时，*N2与H结合生成*NNH的活化能最大，则历程中最大能垒的反应为*N2＋H―→*NNH，故C正确；D.催化剂只能改变反应的途径，但是不能改变ΔH的数值与符号，则使用Sc1/NC和Y1/NC催化电化学还原N2的反应ΔH的值相等，故D错误。
Thanks！
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