专项15 化学反应的热效应 反应机理分析
1．（2022·浙江舟山·舟山中学校考模拟预测）利用含硫物质的热化学循环实现太阳能的转化与存储过程如图所示，下列说法错误的是
已知：①反应Ⅰ：
②反应Ⅲ：
A．反应Ⅰ中反应物的总能量小于生成物的总能量
B．反应Ⅱ的热化学方程式为
C．用S(g)替代反应Ⅲ中S(s)，反应焓变为，则
D．上述循环过程中至少涉及4种能量转化形式
2．（2023秋·北京朝阳·高三统考期末）已知某些化学键键能如下，下列说法不正确的是
化学键
键能/ 436 243 194 432 a
A．根据键能可估算反应的
B．根据原子半径可知键长：，进而推测
C．与反应生成时，放出热量小于
D．常温下和的状态不同，与和的键能有关
3．（2022·重庆·统考模拟预测）合成氨工作在国民经济中占有重要地位，对人类生存具有重大意义。合成氨反应的历程和能量变化如下图所示：
已知：① ，② ΔH，则反应②的ΔH为
A． B． C． D．
4．（2022秋·北京海淀·高三统考专题练习）2022年度诺贝尔化学奖授予发现“点击化学(通过小单元的拼接，来快速可靠地完成形形色色分子的化学合成)和生物正交化学”的三位科学家。点击化学的概念对化学合成领域有很大的贡献。点击化学的原理如图所示。下列说法错误的是
A．上述循环中是中间产物之一
B．上述循环中只断裂和形成极性键
C．该过程总反应的原子利用率为100％
D．铜改变了反应历程，但不改变总反应的焓变
4．（2022秋·河北·高三校联考专题练习）氮氧化物(NOx)是类特殊的污染物，它本身会对生态系统和人体健康造成危害。一种以佛石笼作为载体对氮氧化物进行催化还原的原理如图所示。下列叙述错误的是
A．反应①变化过程可表示为2Cu(NH3)+O2=[(NH3)2Cu-O-O-Cu(NH3)2]2+
B．反应④涉及极性共价键的断裂与生成
C．反应⑤中Cu(NH3)被氧化
D．图中总反应的化学方程式为4NO+4NH3+O2=4N2 +6H2O
6．（2023秋·天津河西·高三天津市新华中学校考期末）已知：A2(g)+B2(g)2AB(g) △H=-46.6kJ/mol，下列说法正确的是
A．该反应逆反应的活化能Ea一定大于46.6kJ/mol
B．1molA2与1molB2反应生成2molAB(l)时△H>-46.6kJ/mol
C．在密闭容器中，投入1molA2(g)与1molB2(g)进行反应，当反应不再进行时，放出热量为46.6kJ
D．在相同条件下，1molA2(g)与1molB2(g)的能量总和小于2molAB(g)的能量
7．（2023秋·河南三门峡·高三统考期末）已知在25℃、Pa下，1mol氮气和1mol氧气生成2mol一氧化氮的能量变化如下图所示，已知 。下列有关说法正确的是
A．分解为和时吸收热量
B．乙→丙的过程中若生成液态一氧化氮，释放的能量将大于1264kJ
C．
D．甲、乙、丙中物质所具有的总能量大小关系为乙>甲>丙
8．（2023秋·黑龙江齐齐哈尔·高三校联考期末）以CO和为原料合成甲醇是工业上的成熟方法，直接以为原料生产甲醇是目前的研究热点。我国科学家用人工合成淀粉时，第一步就是将转化为甲醇。
已知：①
(2)
(3)
下列说法正确的是
A．若温度不变，反应①中生成时，放出的热量小于45.25kJ
B．对于反应②③，选用高效催化剂，可分别降低反应的焓变
C．与合成甲醇的热化学方程式为
D．以和为原料合成甲醇，同时生成，该反应放出能量
9．（2023秋·宁夏银川·高三六盘山高级中学校考期末）环己烷有多种不同构象，其中椅式、半椅式、船式、扭船式较为典型。各构象的相对能量图(位能)如图所示。下列说法正确的是
A．相同条件下船式最稳定
B．扭船式结构转化成椅式结构释放能量
C．
D．的燃烧热小于
10．（2023秋·辽宁沈阳·高三东北育才学校校联考期末）点击化学(Click Chemistry)又译为“链接化学”、“速配接合组合式化学”，是由2022年诺贝尔化学奖获得者提出的一类反应。作为点击化学的经典反应，含钌()催化剂催化叠氮—炔环加成反应()机理如图。下列有关说法不正确的是
A．该反应过程有三种中间体 B．过程符合原子经济，原子利用率
C．反应过程中元素的价态发生变化 D．该反应过程仅涉及加成反应
11．（2023秋·山东德州·高三统考期末）过氧硫酸氢根( )参与烯烃的不对称环氧化反应机理如图。下列说法错误的是
A．反应过程中pH应控制在合理范围内
B．、均有较强的氧化性
C．该过程中无非极性共价键的断裂，有非极性共价键的形成
D．总反应可表示为：+OH- + ++ H2O
12．（2023春·重庆沙坪坝·高三重庆南开中学校考阶段练习）工业烟气中含有较高浓度的氮氧化物，需进行脱除处理才能排放到大气中。下图是一种利用在催化剂条件下脱除的原理示意图：
下列说法错误的是
A．步骤①中发生氧化反应
B．步骤②中包含有σ键和π键的断裂
C．若参与反应的和的物质的量相等，则该过程的总反应化学方程式为
D．当消耗a和b时，消耗的物质的量为
13．（2023·湖南·校联考模拟预测）超干重整的催化转化如图1所示，相关反应的能量变化如图2所示：
下列说法不正确的是
A．过程Ⅰ的热化学方程式为：
B．过程Ⅱ实现了含碳物质与含氢物质的分离
C．过程Ⅱ中为催化剂，降低了反应的
D．超干重整的总反应为：
14．（2022·浙江杭州·杭州高级中学校考模拟预测）我国科学家研究化合物M(s)催化CO2氢化机理。由化合物M(s)生成化合物N(s)过程的机理和相对能量曲线如图所示(已知1eV=1.6×10 19J)。TS1、TS2均为过渡态。下列说法错误的是
A．过渡态TS1比TS2更稳定
B．过程P→TS2为化合物M生成化合物N的决速步骤
C．化合物M催化CO2氢化反应过程中一定有Fe O键的断裂
D．该过程的热化学方程式为：M(s)+CO2(g)=N(s) ΔH= 11.63 kJ·mol 1
15．（2023春·山东·高三校联考开学考试）一种使用过氧铌(Nb)酸盐离子液体催化烯烃环氧化的方法，如图所示。下列说法错误的是
A．离子1直接催化烯烃环氧化
B．催化烯烃环氧化过程中铌元素的化合价没有改变
C．过氧铌酸盐离子液体中一定还存在某种阳离子
D．离子1和4都含有过氧键，具有很强的氧化性专项15 化学反应的热效应 反应机理分析
1．（2022·浙江舟山·舟山中学校考模拟预测）利用含硫物质的热化学循环实现太阳能的转化与存储过程如图所示，下列说法错误的是
已知：
①反应Ⅰ：
②反应Ⅲ：
A．反应Ⅰ中反应物的总能量小于生成物的总能量
B．反应Ⅱ的热化学方程式为
C．用S(g)替代反应Ⅲ中S(s)，反应焓变为，则
D．上述循环过程中至少涉及4种能量转化形式
【答案】C
【详解】A．反应Ⅰ为在热能作用下的分解反应，反应吸热，则反应物的总能量小于生成物的总能量，A正确；
B．由盖斯定律可知，反应-（Ⅰ+Ⅲ）得反应： ，B正确；
C．气态硫单质能量高于固态硫单质能量，故用S(g)替代反应Ⅲ中S(s)，反应放热更多，放热焓变为负值，则，C错误；
D．上述循环过程中涉及太阳能、热能、化学能、电能等至少4种能量转化形式，D正确；
故选C。
2．（2023秋·北京朝阳·高三统考期末）已知某些化学键键能如下，下列说法不正确的是
化学键
键能/ 436 243 194 432 a
A．根据键能可估算反应的
B．根据原子半径可知键长：，进而推测
C．与反应生成时，放出热量小于
D．常温下和的状态不同，与和的键能有关
【答案】D
【详解】A．根据反应热=反应物总键能-生成物总键能，则：H2(g)+Cl2(g)＝2HCl(g)中有：△H=+436 kJ/mol+243 kJ/mol-2×432kJ/mol =-185kJ/mol，选项A正确；
B．Cl原子半径小于Br原子，H—Cl键的键长比H—Br键长短， H—Cl键的键能比H—Br键大，进而推测，选项B正确；
C．键能>，反应生成HBr比生成HCl更难，放出的热量更低，故生成时，放出热量小于，选项C正确；
D．Cl-Cl键能大于Br-Br键能，说明Cl2分子比Br2分子稳定，破坏的是共价键，而状态由分子间作用力决定，选项D不正确；
答案选D。
3．（2022·重庆·统考模拟预测）合成氨工作在国民经济中占有重要地位，对人类生存具有重大意义。合成氨反应的历程和能量变化如下图所示：
已知：① ，② ΔH，则反应②的ΔH为
A． B． C． D．
【答案】A
【详解】由图可知，氨气分解生成氮气和氢气的反应为吸热反应，反应ΔH=+(500—308—100) kJ/mol=+92kJ/mol，故选A。
4．（2022秋·北京海淀·高三统考专题练习）2022年度诺贝尔化学奖授予发现“点击化学(通过小单元的拼接，来快速可靠地完成形形色色分子的化学合成)和生物正交化学”的三位科学家。点击化学的概念对化学合成领域有很大的贡献。点击化学的原理如图所示。下列说法错误的是
A．上述循环中是中间产物之一
B．上述循环中只断裂和形成极性键
C．该过程总反应的原子利用率为100％
D．铜改变了反应历程，但不改变总反应的焓变
【答案】B
【详解】A．观察循环图，开始参与反应，最终生成，是催化剂，在中间生成，最终消失，它是中间产物，A项正确；
B．图示转化中，断裂炔烃的碳碳三键中的1个键，断裂了中氮氮三键中的1个键，断裂了非极性键，B项错误；
C．该过程总反应的实质是加成反应，原子利用率为100％，C项正确；
D．铜是点击化学反应的催化剂，仅改变反应历程，D项正确；
故答案：B。
4．（2022秋·河北·高三校联考专题练习）氮氧化物(NOx)是类特殊的污染物，它本身会对生态系统和人体健康造成危害。一种以佛石笼作为载体对氮氧化物进行催化还原的原理如图所示。下列叙述错误的是
A．反应①变化过程可表示为2Cu(NH3)+O2=[(NH3)2Cu-O-O-Cu(NH3)2]2+
B．反应④涉及极性共价键的断裂与生成
C．反应⑤中Cu(NH3)被氧化
D．图中总反应的化学方程式为4NO+4NH3+O2=4N2 +6H2O
【答案】C
【详解】A．反应①的反应物为和O2，生成物为[(NH3)2Cu-O-O-Cu(NH3)2]2+，反应方程式为2+O2=[(NH3)2Cu-O-O-Cu(NH3)2]2+，故A正确；
B．反应④中有水生成、氨气消耗，故涉及极性共价键的断裂与生成，故B正确；
C．反应⑤中Cu(NH3)的铜元素化合价降低被还原，而部分氮元素化合价升高被氧化，故C错误；
D．图中总反应的化学方程式为4NO+4NH3+O2=4N2 +6H2O，故D正确；
故答案选C。
6．（2023秋·天津河西·高三天津市新华中学校考期末）已知：A2(g)+B2(g)2AB(g) △H=-46.6kJ/mol，下列说法正确的是
A．该反应逆反应的活化能Ea一定大于46.6kJ/mol
B．1molA2与1molB2反应生成2molAB(l)时△H>-46.6kJ/mol
C．在密闭容器中，投入1molA2(g)与1molB2(g)进行反应，当反应不再进行时，放出热量为46.6kJ
D．在相同条件下，1molA2(g)与1molB2(g)的能量总和小于2molAB(g)的能量
【答案】A
【详解】A．根据，，所以逆反应的活化能一定大于46.6kJ/mol，A正确；
B．物质从气态变成液态要放出能量，所以1molA2与1molB2反应生成2molAB(l)，放出的热量大于46.6kJ，因为为负值，所以，B错误；
C．该反应为可逆反应，1molA2(g)与1molB2(g)不能完全反应，放出的热量小于46.6kJ，C错误；
D．因为该反应为放热反应，所以反应物的总能量大于生成物的总能量，所以1molA2(g)与1molB2(g)的能量总和大于2molAB(g)的能量，D错误；
故选A。
7．（2023秋·河南三门峡·高三统考期末）已知在25℃、Pa下，1mol氮气和1mol氧气生成2mol一氧化氮的能量变化如下图所示，已知 。下列有关说法正确的是
A．分解为和时吸收热量
B．乙→丙的过程中若生成液态一氧化氮，释放的能量将大于1264kJ
C．
D．甲、乙、丙中物质所具有的总能量大小关系为乙>甲>丙
【答案】B
【详解】A．由热化学方程式可知：N2与O2反应产生NO是放热反应，NO(g)分解为N2(g)和O2(g)是该反应的逆反应，因此该反应是放热反应，A错误；
B．物质由气态变为液态会放出热量，由乙生成丙放出热量1264 kJ，则2 mol气态NO变为2 mol液态NO又会放出一部分热量，因此乙→丙的过程中若生成液态一氧化氮，释放的能量将大于1264 kJ，B正确；
C．反应热等于断裂反应物的化学键吸收的热量与形成生成物的化学键释放的能量差，则946 kJ/mol+a kJ/mol-1264 kJ/mol=+180 kJ/mol，解得a=498，故O2(g)=2O(g) △H=+498 kJ/mol，C错误；
D．反应是吸热反应，说明物质的能量：丙＞甲；由乙变为丙放出热量1264 kJ，说明乙的能量比丙高，故三种物质的能量高低顺序：乙＞丙＞甲，D错误；
故合理选项是B。
8．（2023秋·黑龙江齐齐哈尔·高三校联考期末）以CO和为原料合成甲醇是工业上的成熟方法，直接以为原料生产甲醇是目前的研究热点。我国科学家用人工合成淀粉时，第一步就是将转化为甲醇。
已知：①
(2)
(3)
下列说法正确的是
A．若温度不变，反应①中生成时，放出的热量小于45.25kJ
B．对于反应②③，选用高效催化剂，可分别降低反应的焓变
C．与合成甲醇的热化学方程式为
D．以和为原料合成甲醇，同时生成，该反应放出能量
【答案】C
【详解】A．能量高于，反应物的总能量相同，根据能量守恒定律，若温度不变，反应①中生成时，放出的热量大于45.25kJ，A错误；
B．催化剂不能改变反应的焓变，B错误；
C．根据盖斯定律①-②得反应④ ，C正确；
D．结合C项，根据盖斯定律得 ，则该反应需要吸收能量，D错误；
故答案为：C。
9．（2023秋·宁夏银川·高三六盘山高级中学校考期末）环己烷有多种不同构象，其中椅式、半椅式、船式、扭船式较为典型。各构象的相对能量图(位能)如图所示。下列说法正确的是
A．相同条件下船式最稳定
B．扭船式结构转化成椅式结构释放能量
C．
D．的燃烧热小于
【答案】B
【详解】A．能量越低，物质越稳定，相同条件下，椅式最稳定，A错误；
B．扭船式结构的能量高于椅式结构，扭船式结构转化成椅式结构释放能量，B正确；
C．图像可知，，C错误；
D．能量较低，燃烧放出的热量小，但是为负值，所以的燃烧热大于，D错误；
故选B。
10．（2023秋·辽宁沈阳·高三东北育才学校校联考期末）点击化学(Click Chemistry)又译为“链接化学”、“速配接合组合式化学”，是由2022年诺贝尔化学奖获得者提出的一类反应。作为点击化学的经典反应，含钌()催化剂催化叠氮—炔环加成反应()机理如图。下列有关说法不正确的是
A．该反应过程有三种中间体 B．过程符合原子经济，原子利用率
C．反应过程中元素的价态发生变化 D．该反应过程仅涉及加成反应
【答案】D
【详解】A．根据图示可知，该反应过程中有3种中间体，A 正确；
B．该反应实质为R-N-N≡N与≡—R’反应生成，该反应原子利用率为100%，B正确；
C．含Ru化合物为催化剂，反应过程中Ru元素连接的基团发生变化，Ru的价态发生了变化，C正确；
D．该反应过程中除了加成反应还有取代反应，D错误；
故答案选D。
11．（2023秋·山东德州·高三统考期末）过氧硫酸氢根( )参与烯烃的不对称环氧化反应机理如图。下列说法错误的是
A．反应过程中pH应控制在合理范围内
B．、均有较强的氧化性
C．该过程中无非极性共价键的断裂，有非极性共价键的形成
D．总反应可表示为：+OH- + ++ H2O
【答案】C
【详解】A．由机理图可知，中间过程中OH-参与反应，该反应受体系pH的影响，故A正确；
B．从参与的反应可知中含有过氧键， 中也含有过氧键，结构中含有过氧键，具有类似于双氧水的强氧化性，说明、 均有较强的氧化性，故B正确；
C．如图中间产物 和中均存在非极性键，整个过程中存在非极性键断裂，故C错误；
D．由图可知该反应的反应物有：、OH- 、 HSO，生成物为：、SO、H2O，总反应方程式为：+OH- + HSO+SO+H2O，故D正确；
故选C。
12．（2023春·重庆沙坪坝·高三重庆南开中学校考阶段练习）工业烟气中含有较高浓度的氮氧化物，需进行脱除处理才能排放到大气中。下图是一种利用在催化剂条件下脱除的原理示意图：
下列说法错误的是
A．步骤①中发生氧化反应
B．步骤②中包含有σ键和π键的断裂
C．若参与反应的和的物质的量相等，则该过程的总反应化学方程式为
D．当消耗a和b时，消耗的物质的量为
【答案】A
【详解】A．由图可知，步骤①中没有元素发生化合价变化，该反应为非氧化还原反应，故A错误；
B．由图可知，步骤②中存在氮氧双键、氮氢键的断裂，所以步骤②中包含有σ键和π键的断裂，故B正确；
C．由得失电子数目守恒可知，若参与反应的一氧化氮和氨气的物质的量相等，反应的总反应化学方程式为，故C正确；
D．设一氧化氮的物质的量为x，由得失电子数目守恒可得：3a=4b+2x，解得x=，故D正确；
故选A。
13．（2023·湖南·校联考模拟预测）超干重整的催化转化如图1所示，相关反应的能量变化如图2所示：
下列说法不正确的是
A．过程Ⅰ的热化学方程式为：
B．过程Ⅱ实现了含碳物质与含氢物质的分离
C．过程Ⅱ中为催化剂，降低了反应的
D．超干重整的总反应为：
【答案】C
【详解】A．Ⅰ、，Ⅱ、，根据盖斯定律，由Ⅰ2-Ⅱ得到，选项A正确；
B．过程Ⅱ的反应第一步是CO+CO2+H2+Fe3O4+CaO→H2O+Fe+CaCO3，第二步反应：Fe+CaCO3+稀有气体→稀有气体+Fe+CaCO3+CO，两步反应实现了含碳物质与含氢物质的分离，选项B正确；
C．过程Ⅱ中为催化剂，改变反应速率不能改变反应的，选项C不正确；
D．根据流程中物质的参与和生成情况，结合反应过程中有催化剂和中间产物，总反应可表示为，选项D正确；
答案选C。
14．（2022·浙江杭州·杭州高级中学校考模拟预测）我国科学家研究化合物M(s)催化CO2氢化机理。由化合物M(s)生成化合物N(s)过程的机理和相对能量曲线如图所示(已知1eV=1.6×10 19J)。TS1、TS2均为过渡态。下列说法错误的是
A．过渡态TS1比TS2更稳定
B．过程P→TS2为化合物M生成化合物N的决速步骤
C．化合物M催化CO2氢化反应过程中一定有Fe O键的断裂
D．该过程的热化学方程式为：M(s)+CO2(g)=N(s) ΔH= 11.63 kJ·mol 1
【答案】AD
【详解】A．由图可知，过渡态TS2比TS1能量高，则过渡态TS1更稳定，故A错误；
B．由图可知，过程P→TS2为两步反应中活化能较大的反应，为慢反应，即为化合物M生成化合物N的决速步骤，故B正确；
C．化合物M为催化剂，反应前后结构不会改变，比较M、N的结构可知，当N中Fe-O键的断裂，连接氢原子才能生成M，说明化合物M催化CO2氢化反应过程中一定有Fe-O键的断裂，故C正确；
D．图示为一个二氧化碳分子反应过程，能量变化为-11.63eV，所以当有1mol二氧化碳反应能量变化为-11.63eV×1.6×10-19J/eV×6.02×1023=1.12×106J=1120kJ，则该过程的热化学方程式为：M（s）+CO2（g）=N（s）ΔH=-1120kJ mol-1，故D错误；
15．（2023春·山东·高三校联考开学考试）一种使用过氧铌(Nb)酸盐离子液体催化烯烃环氧化的方法，如图所示。下列说法错误的是
A．离子1直接催化烯烃环氧化
B．催化烯烃环氧化过程中铌元素的化合价没有改变
C．过氧铌酸盐离子液体中一定还存在某种阳离子
D．离子1和4都含有过氧键，具有很强的氧化性
【答案】AD
【详解】A．由图可知，离子1和过氧化氢，甲醇反应生成离子2，随后再催化烯烃环氧化，A错误；
B．由图可知，在反应过程中，在反应过程中铌元素都是+6价，B正确；
C．由图可知，过氧铌酸根离子是阴离子，故该液体中一定还存在某种阳离子，C正确；
D．由图可知，离子1中没有过氧键，D错误；
故选AD。
