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考点5 依据能量变化图像计算反应热
一、能量图像的分析与应用
化学反应过程中的能量变化示意图反映了反应物、中间状态和生成物的相对能量或能量差，断裂化学键或形成化学键的能量关系。依据示意图可计算ΔH和键能，也可以得出热化学方程式后再进行相关的反应热的计算。
二、依据能量变化图像计算
ΔH的类型和方法，来自于热化学方程式E反应物+E反键=E生成物+E生键
类型1 呈现总能量、活化能信息的图象
如图I所示，△H的计算有2个角度
角度1：△H=生成物的总能量-反应物的总能量=(E -E )kJ/mol
角度2：△H=正反应的活化能-逆反应的活化能= (b-a-b+c) kJ/mol
该反应的△H=c-a kJ/mol <0
类型2 呈现键能信息的图象
△H=反应物的键能总和-生成物的键能总和。如图所示，反应
△H= a-b-c kJ/mol
1molN+3molH
△H1=a kJ/mol
△H2=b kJ/mol
△H3=c kJ/mol
类型3 呈现物质的相对能量信息的图象
已知各种反应物和生成物的相对能量，则用生成物的(相对)总能量减去反应物的(相对)总能量可得出反应的△H
1．多相催化反应是在催化剂表面通过吸附、解吸过程进行的。如图所示，我国学者发现在T ℃时，甲醇(CH3OH)在铜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>0
D．优良的催化剂降低了反应的活化能，并减小了ΔH3，节约了能源
答案 C
解析 根据图像可知总反应生成物的总能量大于反应物的总能量，因此为吸热反应，故ΔH3>0，根据盖斯定律，ΔH1＝ΔH3－ΔH2>0，则反应Ⅰ为吸热反应，故A、B错误，C正确；优良的催化剂降低了反应的活化能，但焓变不变，焓变只能由反应物和生成物的总能量决定，故D错误。
2．[2021·全国甲卷，28(1)]二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题：
二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：
CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)
该反应一般认为通过如下步骤来实现：
①CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH1＝＋41 kJ·mol－1
②CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) ΔH2＝－90 kJ·mol－1
总反应的ΔH＝ kJ·mol－1；若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是 (填标号)，判断的理由是
。
答案 －49 A ΔH1为正值，ΔH2和ΔH为负值，反应①的活化能大于反应②的活化能
解析 根据盖斯定律可知，①＋②可得二氧化碳加氢制甲醇的总反应为CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝(＋41 kJ·mol－1)＋(－90 kJ·mol－1)＝－49 kJ·mol－1；总反应为放热反应，因此生成物总能量低于反应物总能量，反应①为慢反应，因此反应①的活化能高于反应②的活化能，同时反应①的反应物总能量低于生成物总能量，反应②的反应物总能量高于生成物总能量，因此示意图中能体现反应能量变化的是A项。
3.(2020·浙江7月选考）已知298 K时，相关物质2个角的相对能量如图所示。
请根据相关物质的相对能量计算反应C H6(g)+2CO (g)=4CO(g)+3H (g)的焓变△H
答案：+430 kJ/mol
解析：C H6、CO 、CO和H 的相对能量依次为-84 kJ/mol、-393 kJ/mol、-110 kJ/mol和0，依据△H=生成物的总能量一反应物的总能量可得△H=4×(-110kJ/mol)+0-(-84kJ/mol)-2×(-393 kJ/mol)=+430 kJ/mol。
4.(2021·山东步大附中月考）(双选)如图所示的是金属镁和卤素单质(X )反应的能量变化示意图。下列说法中正确的是（ ）
A．由MgCl2制取Mg是放热过程
B．热稳定性：MgI2＞MgBr2＞MgCl2＞MgF2
C．常温下氧化性：F2＜Cl2＜Br2＜I2
D．由图可知此温度下MgBr2(s)与Cl2(g)反应的热化学方程式为：
MgBr2(s)＋Cl2(g)=MgCl2(s)＋Br2(g)，ΔH＝－117kJ·mol－1
答案：C
解析: A.依据图象分析判断，Mg与Cl2的能量高于MgCl2，依据能量守恒判断，所以MgCl2制取Mg是吸热反应，A错误；B.物质的能量越低越稳定，由图象数据分析，化合物的热稳定性顺序为：MgI221世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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考点5 依据能量变化图像计算反应热
一、能量图像的分析与应用
化学反应过程中的能量变化示意图反映了反应物、中间状态和生成物的相对能量或能量差，断裂化学键或形成化学键的能量关系。依据示意图可计算ΔH和键能，也可以得出热化学方程式后再进行相关的反应热的计算。
二、依据能量变化图像计算
ΔH的类型和方法，来自于热化学方程式E反应物+E反键=E生成物+E生键
类型1 呈现总能量、活化能信息的图象
如图I所示，△H的计算有2个角度
角度1：△H=生成物的总能量-反应物的总能量=(E -E )kJ/mol
角度2：△H=正反应的活化能-逆反应的活化能= (b-a-b+c) kJ/mol
该反应的△H=c-a kJ/mol <0
类型2 呈现键能信息的图象
△H=反应物的键能总和-生成物的键能总和。如图所示，反应
△H= a-b-c kJ/mol
1molN+3molH
△H1=a kJ/mol
△H2=b kJ/mol
△H3=c kJ/mol
类型3 呈现物质的相对能量信息的图象
已知各种反应物和生成物的相对能量，则用生成物的(相对)总能量减去反应物的(相对)总能量可得出反应的△H
1．多相催化反应是在催化剂表面通过吸附、解吸过程进行的。如图所示，我国学者发现在T ℃时，甲醇(CH3OH)在铜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>0
D．优良的催化剂降低了反应的活化能，并减小了ΔH3，节约了能源
2．[2021·全国甲卷，28(1)]二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题：
二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：
CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)
该反应一般认为通过如下步骤来实现：
①CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH1＝＋41 kJ·mol－1
②CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) ΔH2＝－90 kJ·mol－1
总反应的ΔH＝ kJ·mol－1；若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是 (填标号)，判断的理由是 。
3.(2020·浙江7月选考）已知298 K时，相关物质2个角的相对能量如图所示。
请根据相关物质的相对能量计算反应C H6(g)+2CO (g)=4CO(g)+3H (g)的焓变△H
4.(2021·山东步大附中月考）(双选)如图所示的是金属镁和卤素单质(X )反应的能量变化示意图。下列说法中正确的是（ ）
A．由MgCl2制取Mg是放热过程
B．热稳定性：MgI2＞MgBr2＞MgCl2＞MgF2
C．常温下氧化性：F2＜Cl2＜Br2＜I2
D．由图可知此温度下MgBr2(s)与Cl2(g)反应的热化学方程式为：
MgBr2(s)＋Cl2(g)=MgCl2(s)＋Br2(g)，ΔH＝－117kJ·mol－1
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