2024届高考化学一轮复习教案 30 第六章 第26讲 反应热

第26讲　反应热
[课程标准]　1.了解反应热，焓变的概念，知道化学反应热效应与反应的焓变之间的关系。2.知道常见的吸热反应和放热反应，能从多角度分析化学反应中能量变化的原因。3.了解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式。
考点一　反应热、焓变
1．化学反应中的能量变化
(1)化学反应中的两大变化：物质变化和能量变化。
(2)化学反应中的两大守恒：质量守恒和能量守恒。
(3)化学反应中的能量转化形式：热能、光能、电能等。通常主要表现为热量的变化。
2．焓变、反应热
(1)焓(H)：用于描述物质所具有能量的物理量。
(2)焓变(ΔH)：ΔH＝H(生成物)－H(反应物)，单位kJ·mol－1。
(3)反应热：指当化学反应在一定压强下进行时，反应所放出或吸收的热量，通常用符号Q表示，单位kJ·mol－1。
(4)焓变与反应热的关系：对于恒压条件下进行的化学反应，如果反应中物质的能量变化全部转化为热能，则有：ΔH＝Qp。
3．吸热反应与放热反应
(1)从能量高低角度理解
(2)从化学键角度理解
[正误辨析]
(1)所有的燃烧反应都是放热反应，所以不需要加热就能进行(　　)
(2)反应物的总能量低于生成物的总能量时，一定不能发生反应(　　)
(3)一个反应的焓变因反应物的用量和反应条件的改变而发生改变(　　)
(4)可逆反应的ΔH表示完全反应时的热量变化，与反应是否可逆无关(　　)
(5)碳在空气中燃烧生成CO2，该反应中化学能全部转化为热能(　　)
(6)反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－Q kJ·mol－1(Q>0)，则将2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)置于一密闭容器中充分反应后放出Q kJ的热量(　　)
(7)活化能越大，表明化学反应吸收的能量越大(　　)
(8)C和H2O(g)、C和CO2、N2和O2的反应均为吸热反应(　　)
(9)Na2CO3溶于水，NaHCO3溶于水均放出热量(　　)
答案：　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)× (6)×　(7)×　(8)×　(9)×
一、反应热与能量变化关系图
1．根据如图所示的反应，回答下列问题：
(1)该反应是放热反应还是吸热反应？__________。
(2)反应的ΔH＝________。
(3)反应的活化能为__________。
(4)试在图中用虚线表示在反应中使用催化剂后活化能的变化情况。
答案：　(1)放热反应　(2)－b kJ·mol－1
(3)a kJ·mol－1
(4)
学生用书?第124页
2.水煤气变换[CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)]是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题：我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。
可知水煤气变换的ΔH________0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)E正＝________eV，写出该步骤的化学方程式__________________________
________________________________________________________________________。
解析：　观察起始态物质的相对能量与终态物质的相对能量知，终态物质相对能量低于始态物质相对能量，说明该反应是放热反应，ΔH小于0。过渡态物质相对能量与起始态物质相对能量相差越大，活化能越大，由题图知，最大活化能E正＝1.86 eV－(－0.16 eV)＝2.02 eV，该步起始物质为COOH*＋H*＋H2O*，产物为COOH*＋2H*＋OH*。
答案：　小于　2.02
COOH*＋H*＋H2O*===COOH*＋2H*＋OH*(或H2O*===H*＋OH*)
二、根据键能计算焓变
3．已知反应2HI(g) H2(g)＋I2(g)的ΔH＝＋11 kJ·mol－1，1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436 kJ、151 kJ的能量，则1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为________ kJ。
解析：　形成1 mol H2(g)和1 mol I2(g)共放出436 kJ＋151 kJ＝587 kJ能量，设断裂2 mol HI(g)中化学键吸收2a kJ能量，则有2a－587＝11，得a＝299。[另解：ΔH＝2E(H－I)－E(H－H)－E(I－I)，2E(H－I)＝ΔH＋E(H－H)＋E(I－I)＝11 kJ·mol－1＋436 kJ·mol－1＋151 kJ·mol－1＝598 kJ·mol－1，则E(H－I)＝299 kJ·mol－1。]
答案：　299
4．通常把拆开1 mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。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)，化学反应的ΔH等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。下面列举了一些化学键的键能数据，供计算使用。
化学键 Si－O Si－Cl H－H H－Cl Si－Si Si－C
键能/(kJ·mol－1) 460 360 436 431 176 347
工业上的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________________。
解析：　SiCl4、H2和HCl分子中共价键的数目容易计算，而产物硅属于共价晶体，可根据共价晶体的结构计算晶体硅中的共价键的数目。1 mol晶体硅中所含的Si－Si键为2 mol，即制取高纯硅反应的反应热ΔH＝4×360 kJ·mol－1＋2×436 kJ·mol－1－(2×176 kJ·mol－1＋4×431 kJ·mol－1)＝＋236 kJ·mol－1。
答案：　＋236 kJ·mol－1
5．乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：
已知：
答案：+124
　　
考点二　热化学方程式
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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，表示在25 ℃、101 kPa条件下，2 mol H2(g)和1 mol O2(g)完全反应生成2 mol H2O(l)，放出571.6 kJ的热量。
3．热化学方程式的书写
学生用书?第125页
[正误辨析]　
(1)对于SO2(g)＋O2(g)SO3(g)　ΔH＝－Q kJ·mol－1，增大压强平衡右移，放出的热量增大，ΔH减小(　　)
(2)热化学方程式H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－241.8 kJ·mol－1表示的意义：25 ℃、101 kPa时，发生上述反应生成1 mol H2O(g)后放出241.8 kJ的热量(　　)
(3)热化学方程式前面的化学计量数既表示分子数也表示物质的量(　　)
(4)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－890.3 kJ(　　)
(5)同素异形体转化的热化学方程式除了标明状态外，还要注明名称(　　)
(6)因为O—H键的键能大于S—H键的键能，所以H2O的稳定性大于H2S(　　)
答案：　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√　(6)√
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一、依据反应事实书写热化学方程式
1．用H2还原SiCl4蒸气可制取纯度很高的硅，当反应中有1 mol电子转移时吸收59 kJ热量，则该反应的热化学方程式为 。
解析：　在反应中硅元素的化合价从＋4价降低到0价，得到4个电子。当反应中有1 mol电子转移时吸收59 kJ热量，则消耗1 mol氯化硅吸收的热量是59 kJ×4＝236 kJ，因此该反应的热化学方程式为SiCl4(g)＋2H2(g)===Si(s)＋4HCl(g)　ΔH＝＋236 kJ/mol。
答案：　SiCl4(g)＋2H2(g)===Si(s)＋4HCl(g)　ΔH＝＋236 kJ/mol
2．在1 L密闭容器中，4 mol氨气在一定条件下分解生成氮气和氢气。2 min时反应吸收热量为46.1 kJ，此时氨气的转化率为25%。该反应的热化学方程式为 ，
这段时间内v(H2)＝ 。
解析：　热化学方程式2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋Q kJ·mol－1表示2 mol NH3完全分解需要吸收Q kJ的热量，反应的氨气的物质的量为Δn(NH3)＝4 mol×25%＝1 mol，则2 mol NH3完全分解需要吸收的热量Q＝2×46.1 kJ＝92.2 kJ，即ΔH＝＋92.2 kJ·mol－1。v(NH3)＝＝＝0.5 mol·L－1·min－1，根据v(NH3)∶v(H2)＝2∶3，则v(H2)＝v(NH3)＝×0.5 mol·L－1·min－1＝0.75 mol·L－1·min－1。
答案：　2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋92.2 kJ·mol－1　0.75 mol·L－1·min－1
3．将36 g水蒸气与足量单质碳充分反应，生成33.6 g CO和一定量的氢气，同时吸收157.2 kJ热量，写出该反应的热化学方程式：
。
解析：　n(H2O)＝＝2 mol，n(CO)＝＝1.2 mol，根据C(s)＋H2O(g)―→H2(g)＋CO(g)，若水蒸气全部反应，则会生成2 mol CO，所以该反应为可逆反应。水蒸气有剩余，应该根据生成的CO的量计算反应热。因为生成1.2 mol CO，吸收157.2 kJ热量，则生成1.0 mol CO，吸收的热量为Q＝×157.2 kJ＝131 kJ，即该反应的热化学方程式为C(s)＋H2O(g)H2(g)＋CO(g)　ΔH＝＋131 kJ·mol－1。
答案：　C(s)＋H2O(g)H2(g)＋CO(g)　ΔH＝＋131 kJ·mol－1
4．K2S2O8是偏氟乙烯(CH2===CF2)聚合的引发剂。偏氟乙烯由CH3—CClF2气体脱去HCl制得，生成0.5 mol偏氟乙烯气体要吸收54 kJ的热，写出反应的热化学方程式
。
解析：　根据题意：偏氟乙烯由CH3—CClF2气体脱去HCl制得，即CH3—CClF2(g)===CH2=CF2(g)＋HCl(g)，生成0.5 mol偏氟乙烯气体要吸收54 kJ的热，所以生成1 mol偏氟乙烯气体要吸收108 kJ的热，即ΔH＝＋108 kJ/mol，CH3—CClF2(g)===CH2ＦCF2(g)＋HCl(g)，ΔH＝＋108 kJ/mol。
答案：　CH3—CClF2(g)===CH2ＦCF2(g)＋HCl(g)　ΔH＝＋108 kJ/mol
5．最近科学家提出“绿色自由”构想：把空气吹入碳酸钾溶液，然后再把CO2从溶液中提取出来，经化学反应后使空气中的CO2转变为可再生燃料甲醇。若有2.2 kg CO2与足量H2恰好完全反应，生成气态的水和甲醇，可放出2 473.5 kJ的热量，试写出合成塔中发生反应的热化学方程式 。
解析：　2.2 kg CO2的物质的量是＝50 mol，50 mol二氧化碳参加反应放出2 473.5 kJ的热量，则1 mol二氧化碳参加反应放出的能量是49.47 kJ，所以该反应热化学反应方程式为：CO2(g)＋3H2(g)===H2O(g)＋CH3OH(g)　ΔH＝－49.47 kJ/mol。
答案：　CO2(g)＋3H2(g)===H2O(g)＋CH3OH(g)　ΔH＝－49.47 kJ/mol
二、依据能量图像及转化图像书写热化学方程式
6．化学反应N2＋3H22NH3的能量变化如图所示(假设该反应反应完全)。
试写出N2(g)和H2(g)反应生成NH3(l)的热化学方程式 。
答案：　N2(g)＋3H2(g)2NH3(l)　ΔH＝－2(c＋b－a) kJ·mol－1
7．为了有效降低能耗，过渡金属催化还原氮气合成氨被认为是具有巨大前景的一种合成氨方法。催化过程一般有吸附—解离—反应—脱附等过程，图示为N2和H2在固体催化剂表面合成氨反应路径的势能面图(部分数据略)，其中“*”表示被催化剂吸附。
氨气的脱附是 (填“吸热”或“放热”)过程，合成氨的热化学方程式为 。
解析：　由势能面图可知，氨气从催化剂上脱离时势能面在升高，为吸热过程，由题图可知，0.5 mol氮气和1.5 mol氢气转变成1 mol氨气的反应热为21 kJ·mol－1－17 kJ·mol－1－50 kJ·mol－1＝－46 kJ·mol－1，则合成氨的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92 kJ·mol－1。
答案：　吸热　N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92 kJ·mol－1
8．钌及其化合物在合成工业上有广泛用途，如图是用钌(Ru)基催化剂催化合成甲酸的过程。每生成92 g液态HCOOH放出62.4 kJ的热量。
根据图示写出该反应的热化学方程式 。
解析：　根据整个流程可知，CO2和H2为反应物，产物为HCOOH，92 g HCOOH的物质的量为＝2 mol，所以生成1 mol液体HCOOH放出31.2 kJ能量，热化学方程式为H2(g)＋CO2(g)===HCOOH(l)　ΔH＝－31.2 kJ·mol－1。
答案：　H2(g)＋CO2(g)===HCOOH(l)　ΔH＝－31.2 kJ·mol－1
学生用书?第126页
真题演练　明确考向
1．(2022·浙江卷)标准状态下，下列物质气态时的相对能量如下表：
物质(g) O H HO HOO H2 O2 H2O2 H2O
能量/(kJ·mol－1) 249 218 39 10 0 0 －136 －242
可根据HO(g)＋HO(g)===H2O2(g)计算出H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol－1。下列说法不正确的是(　　)
A．H2的键能为436 kJ·mol－1
B．O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍
C．解离氧氧单键所需能量：HOO＜H2O2
D.H2O(g)＋O(g)===H2O2(g)　ΔH＝－143 kJ·mol－1
C　[A.根据表格中的数据可知，H2的键能为218 kJ·mol－1×2＝436 kJ·mol－1，A正确；B.由表格中的数据可知O2的键能为：249 kJ·mol－1×2＝498 kJ·mol－1，由题中信息可知H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol－1，则O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍，B正确；C.由表格中的数据可知HOO===HO＋O，解离其中氧氧单键需要的能量为249 kJ·mol－1＋39 kJ·mol－1－10 kJ·mol－1＝278 kJ·mol－1，H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol－1，C错误；D.由表中的数据可知H2O(g)＋O(g)===H2O2(g)的ΔH＝－136 kJ·mol－1－249 kJ·mol－1－(－242) kJ·mol－1＝－143 kJ·mol－1，D正确。]
2．(2021·浙江1月选考，20)已知共价键的键能与热化学方程式信息如下表：
共价键 H－H H－O
键能/( kJ·mol－1) 436 463
热化学方程式 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH＝－482 kJ·mol－1
则2O(g)===O2(g)的ΔH为(　　)
A．428 kJ·mol－1　　　　 B．－428 kJ·mol－1
C．498 kJ·mol－1 D．－498 kJ·mol－1
D　[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。]
3．(2021·山东高考真题)18O标记的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中发生水解，部分反应历程可表示为：
能量变化如图所示。已知
平衡，下列说法正确的是(　　)
A．反应Ⅱ、Ⅲ为决速步
B．反应结束后，溶液中存在18OH－
C．反应结束后，溶液中存在CHOH
D．反应Ⅰ与反应Ⅳ活化能的差值等于图示总反应的焓变
B　[A.一般来说，反应的活化能越高，反应速率越慢，由图可知，反应Ⅰ和反应Ⅳ的活化能较高，因此反应的决速步为反应Ⅰ、Ⅳ，故A错误；B.反应Ⅰ为加成反应，而H3CCO18－OHOCH3H3CCOH18O－OCH3为快速平衡，反应Ⅱ的成键和断键方式为或，后者能生成18OH－，因此反应结束后，溶液中存在18OH－，故B正确；C.反应Ⅲ的成键和断键方式为或，因此反应结束后溶液中不会存在CHOH，故C错误；D.该总反应对应反应物的总能量高于生成物总能量，总反应为放热反应，因此H3CCO18OH和CH3O－的总能量与H3CCO18OCH3和OH－的总能量之差等于图示总反应的焓变，故D错误。]
4．[2021·湖南卷，16(1)]氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过下面两种方法由氨气得到氢气。
方法Ⅰ.氨热分解法制氢气
相关化学键的键能数据
化学键
键能E/( kJ·mol－1) 946 436.0 390.8
在一定温度下，利用催化剂将NH3分解为N2和H2。反应2NH3(g) N2(g)＋3H2(g)　ΔH＝________ kJ·mol－1。
解析：　根据反应热＝反应物的总键能－生成物的总键能，2NH3(g) N2(g)＋3H2(g)，ΔH＝390.8 kJ·mol－1×3×2－(946 kJ·mol－1＋436.0 kJ·mol－1×3)＝＋90.8 kJ·mol－1。
答案：　＋90.8
课时精练(二十六)　反应热
(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)
1．(2022·上海模拟预测)下列能量属于反应热的是(　　)
A．1 mol HCl分解成H、Cl时吸收的能量
B．石墨转化成金刚石时吸收的能量
C．Na变成Na＋时吸收的能量
D．冰变成水时吸收的能量
B　[化学反应中吸收或放出的能量为反应热，物理变化中的能量变化不是反应热。A.1 mol HCl分解成H、Cl时吸收的能量仅仅是化学键断裂吸收的能量，不是反应热，A不符合题意；B.石墨转化成金刚石时吸收的能量是化学反应过程中吸收的热量，属于反应热，B符合题意；C.Na变成Na＋时吸收的能量是钠原子失去电子吸收的能量，不属于反应热，C不符合题意；D.冰变成水时吸收的能量是物理变化，不属于反应热，D不符合题意。]
2．(2022·上海二模)如图装置进行实验，向小试管中加入稀盐酸。观察到U形管内两边红墨水液面逐渐变为左低右高，与此现象有关的推论是(　　)
A．反应物总能量低于生成物
B．发生了析氢腐蚀，产生较多气体
C．生成物中化学键形成会放出能量
D．锥形瓶内气体分子间平均距离变大
D　[A.涉及反应为放热过程，反应物总能量高于生成物，A错误；B.小试管与锥形瓶整个体系并不连通，即使产生气体，也不会造成红墨水液面变化，B错误；C.所有的生成物中化学键形成都会放出能量，但是最终能否影响实验得看成键释放的能量与断键吸收能量的相对大小，从而确定反应放热与否，C的说法没错，但是不符合题意；D.小试管内反应放热，导致锥形瓶内温度升高，瓶内气体分子间平均距离变大，从而导致红墨水液面左低右高，D正确。]
3．某反应使用催化剂后，其反应过程中能量变化如图所示，下列说法错误的是(　　)
A．总反应为放热反应
B．使用催化剂后，活化能不变
C．反应①是吸热反应，反应②是放热反应
D．ΔH＝ΔH2＋ΔH1
B　[由题图可知，反应①是吸热反应，反应②是放热反应，总反应是放热反应，且ΔH＝ΔH1＋ΔH2，A、C、D项正确；催化剂能降低反应的活化能，B项错误。]
4．(2022·上海闵行一模)溴乙烷与氢氧化钠水溶液反应的能量变化如图所示，下列说法正确的是(　　)
A.a为反应物储藏的总能量
B．若可使用催化剂，则a、b都减小
C．该反应放热，在常温常压下即可进行
D．该反应的热化学方程式为：CH3CH2Br＋OH－===CH3CH2OH＋Br－　ΔH＝－(b－a) kJ·mol－1
B　[A.a为正反应的活化能，A错误；B.催化剂能降低反应的活化能，所以a、b都会减小，B正确；C.该反应放热，该反应需要加热进行，放热与吸热反应条件无关，C错误；D.热化学方程式需要表明物质的聚集状态，不同状态时具有不同能量，D错误。]
5．(2022·湖南湘西三模)1，2 丁二烯(CH2=C=CHCH3)与1，3 丁二烯(CH2=CHCH=CH2)之间进行转化时的能量变化如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．相同条件下，1，3 丁二烯比1，2 丁二烯稳定
B．曲线a对应的活化能高于曲线b
C．1，2 丁二烯转化成1，3 丁二烯的反应是放热反应
D．加入催化剂，反应的反应热(ΔH)减小
D　[A.物质含有的能量越低，物质的稳定性就越强。根据图示可知：在相同条件下，1，3 丁二烯比1，2 丁二烯的能量更低，故1，3 丁二烯比1，2 丁二烯更稳定，A正确；B.使用催化剂能够降低反应的活化能，使反应在较低条件下发生，因而反应速率加快。根据图示可知曲线a对应的活化能高于使用催化剂时曲线b的活化能，B正确；C.由于1，2 丁二烯比1，3 丁二烯的能量高，故1，2 丁二烯转化成1，3 丁二烯时会放出热量，该反应是放热反应，C正确；D.加入催化剂，只能改变反应途径，降低反应的活化能，但不能改变反应物、生成物的能量，因此反应的反应热(ΔH)不变，D错误。]
6．(2022·上海奉贤二模)在25 ℃、1.01×105 Pa下，1 mol氢气燃烧生成气态水的能量变化如下图所示，已知：2H2(g) ＋ O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－490 kJ/mol，下列有关说法正确的是(　　)
A．O—H键的键能为930 kJ·mol－1
B．a＝249
C.物质所具有的总能量大小关系为：甲>乙>丙
D．1 mol H2O(l)分解为2 mol H与1 mol O时吸收930 kJ热量
B　[A.2 mol H原子和1 mol O形成2 mol O—H键，故H—O键的键能为＝465 kJ/mol ，A错误；B.该反应的反应热等于反应物总键能减去生成物总键能，故ΔH＝(2×436＋2a－930×2)kJ/mol＝－490 kJ/mol，a＝249，B正确；C.断键吸热，成键放热，甲到乙为断键过程，乙到丙为成键过程，故乙的能量最高，C错误；D.1 mol H2O(g)分解为2 mol H与1 mol O时吸收930 kJ热量，D错误。]
7．十氢萘是具有高储氢密度的氢能载体，经历“十氢萘(C10H18)→四氢萘(C10H12)→萘(C10H8)”的脱氢过程释放氢气。已知：
Ⅰ.C10H18(l)===C10H12(l)＋3H2(g)　ΔH1
Ⅱ.C10H12(l)===C10H8(l)＋2H2(g)　ΔH2
假设某温度下，ΔH1＞ΔH2＞0。下列“C10H18(l)→C10H12(l)→C10H8(l)”的“能量—反应过程”示意图正确的是(　　)
B　[某温度下，ΔH1＞ΔH2＞0，说明该反应的正反应均为吸热反应，即反应物的总能量小于生成物的总能量，A、C错误；由于ΔH1＞ΔH2，说明第一个反应吸收的热量比第二个反应多，从B、D两个图像看出，D中ΔH2＞ΔH1，不符合题意，D错误，B正确。]
8．根据如下能量关系示意图，判断下列说法正确的是(　　)
A.1 mol C(s)与1 mol O2(g)的能量之和为393.5 kJ
B．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(s)→CO(g)的热化学方程式为2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝＋221.2 kJ·mol－1
D．热值指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出的热量，则CO的热值为10.1 kJ·g－1
D　[由题图可知，1 mol C(s)与1 mol O2(g)的能量比1 mol CO2(g)的能量高393.5 kJ，A错误；反应2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)为放热反应，生成物的总能量小于反应物的总能量，B错误；由题图可知，1 mol C(s)与0.5 mol O2(g)反应生成1 mol CO(g)放出的热量为393.5 kJ－282.9 kJ＝110.6 kJ，且物质的量与热量成正比，焓变为负值，则热化学方程式为2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221.2 kJ·mol－1，C错误；热值指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出的热量，则CO的热值为≈10.1 kJ·g－1，D正确。]
9．甲烷与氯气发生取代反应分别生成1 mol相关有机物的能量变化如图所示：
下列说法不正确的是(　　)
A．CH4与Cl2的取代反应是放热反应
B.1 mol CH4的能量比1 mol CH3Cl的能量多99 kJ
C.ΔH4≈ΔH3≈ΔH2≈ΔH1，说明CH4与Cl2的四步取代反应难易程度相当
D．已知Cl—Cl的键能为243 kJ·mol－1，C—Cl的键能为327 kJ·mol－1，则CH4(g)＋Cl·(g)→CH3·(g)＋HCl(g)的ΔH<0
B　[A.由题干信息可知，CH4与Cl2的取代反应不管生成CH3Cl、CH2Cl2还是CHCl3或者CCl4均为ΔH＜0，则CH4与Cl2的取代反应是放热反应，A正确；B.由题干信息可知，1 mol CH4和1 mol Cl2的能量之和比1 mol CH3Cl和1 mol HCl的能量之和多99 kJ，B错误；C.由题干图中信息可知，－99≈×(－197)≈×(－301)≈×(－400)即ΔH4≈ΔH3≈ΔH2≈ΔH1，说明CH4与Cl2的四步取代反应难易程度相当，C正确；D.已知CH4(g)＋Cl·(g)→CH3·(g)＋HCl(g)过程中断裂了1 mol C—H键，形成了1 mol的H—Cl键，已知Cl—Cl的键能为243 kJ·mol－1，C—Cl的键能为327 kJ·mol－1，且有：CH4(g)＋Cl2(g)→CH3Cl(g)＋HCl(g)　ΔH＝－99 kJ/mol，即4E(C－H)＋E(Cl－Cl)－3E(C－H)－E(C－Cl)－E(H－Cl)＝－99 kJ/mol，即E(C－H)＋E(Cl－Cl) －E(C－Cl)－E(H－Cl)＝－99 kJ/mol，则E(C－H)＋243 kJ/mol－327 kJ/mol－E(H－Cl)＝－99 kJ/mol，则E(C－H) －E(H－Cl)＝－15 kJ/mol，即CH4(g)＋Cl·(g)→CH3·(g)＋HCl(g)的ΔH＝－15 kJ/mol<0，D正确。]
10．(2022·陕西宝鸡三模)我国科学家研究了不同含金化合物催化乙烯加氢[C2H4(g)＋H2(g)===C2H6(g) ΔH＝a kJ·mol－1]的反应历程如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．1 mol C2H4(g)与1 mol H2(g)具有的能量之和小于1 mol C2H6(g)的能量
B．过渡态物质的稳定性：过渡态1>过渡态2
C．该反应的焓变：ΔH＝－129.6 kJ·mol－1
D．相应的活化能：催化剂AuF<催化剂AuPF
C　[A.由图可知，该反应为反应物总能量高于生成物的总能量的放热反应，故A错误；B.由图可知，过渡态1的相对能量高于过渡态2，物质的能量越高，越不稳定，所以过渡态1的稳定性小于过渡态2，故B错误；C.由图可知，反应的焓变ΔH＝－[0－(－129.6 kJ·mol－1)]＝－129.6 kJ·mol－1，故C正确；D.由图可知，催化剂AuF、催化剂AuPF的活化能分别为109.34 kJ·mol－1、26.3 kJ·mol－1，则催化剂AuF的活化能大于催化剂AuPF，故D错误。]
11．(2022·福建厦门二模)利用化学链将高炉废气中CO2转化为CO的示意图如下。下列说法不正确的是(　　)
A．Fe3O4和CaO可循环利用
B．反应④为吸热反应
C．该化学链的总反应是CO2＋H2CO＋H2O
D．该方法可降低分离CO和N2所需的能耗
B　[A.反应中，先将Fe3O4和CaO转化为Fe和CaCO3，后将Fe和CaCO3转化为Fe3O4和CaO，所以Fe3O4和CaO可循环利用，A正确；B.反应②是CaO发生化合反应生成CaCO3，该过程放出热量，则反应①Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2是吸热反应，所以反应④3Fe＋4CO2Fe3O4＋4CO为放热反应，B不正确；C.该化学链中发生的反应为Fe3O4＋4H23Fe＋4H2O、Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2(相对于反应④是少量的)、3Fe＋4CO2Fe3O4＋4CO(反应④)，所以总反应是CO2＋H2CO＋H2O，C正确；D.反应①Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2，可将CO与N2分离，大大降低分离CO和N2所需的能耗，D正确。]
12．下图是CO和O在钌催化剂的表面形成化学键的过程。 下列说法正确的是(　　)
A．CO2和CO都能与碱反应生成盐和水
B．该过程中，CO先断键成C和O
C．CO与O形成化学键的过程中放出能量
D．钌催化剂降低了该反应的焓变
C　[A.CO为不成盐氧化物，不能与碱发生反应，A错误； B．根据过程图示可知，该过程中，CO未断键，B错误； C．形成化学键时会释放能量，C正确；D.催化剂只是降低了反应的活化能，不会改变反应的焓变，D错误。]
13．根据键能计算反应热
(1)已知NO2和N2O4的结构式分别是和。实验测得N—N键键能为167 kJ·mol－1，NO2中氮氧双键的平均键能为466 kJ·mol－1，N2O4中氮氧双键的平均键能为438.5 kJ·mol－1。写出NO2转化为N2O4的热化学方程式： ________________________。
(2)以下是部分共价键键能数据：
共价键 H—S S—S H—H
键能/(kJ·mol－1) 364 266 522 464
试根据这些数据计算下面这个反应的ΔH。
2H2S(g)＋SO2(g)===3S(g)＋2H2O(g)　ΔH＝________。
反应产物中的S实为S8，实际分子是一个8元环状分子，分子结构如图所示。
(3)CO2与CH4经催化重整，制得合成气：CH4(g)＋CO2(g) 2CO(g)＋2H2(g)。已知上述反应中相关的化学键键能数据如下：
化学键 C—H C=O H—H C INCLUDEPICTURE "箭头.TIF" INCLUDEPICTURE "D:\\2024《金版新学案》高三总复习 新教材 化学 人教版（双选）B\\图片\\箭头.TIF" \* MERGEFORMATINET O(CO)
键能/(kJ·mol－1) 413 745 436 1 075
则该反应的ΔH＝____________。
(4)已知：2NH3(g)＋3Cl2(g)===N2(g)＋6HCl(g)　ΔH＝－456 kJ·mol－1
断开1 mol H—N键与断开1 mol H—Cl键所需能量相差约为________kJ，NH3中的H—N键比HCl中的H—Cl键________(填“强”或“弱”)。
(5)近几年，大气污染越来越严重，雾霾天气对人们的生活、出行、身体健康产生许多不利的影响。汽车尾气是主要的大气污染源。降低汽车尾气危害的方法之一是在排气管上安装催化转化器，发生的反应为：2CO(g)＋2NO(g) 2CO2(g)＋N2(g)。已知：
则2CO(g)＋2NO(g) 2CO2(g)＋N2(g)，ΔH＝________kJ·mol－1(用含a、b、c、d的式子表示)。
解析：　(1)反应热等于反应物的总键能减去生成物的总键能，则反应热为：2×2×466 kJ/mol－(167 kJ/mol＋4×438.5 kJ/mol)＝－57 kJ/mol，反应的热化学方程式为：2NO2(g) N2O4(g)　ΔH＝－57 kJ·mol－1。
(2)根据题图8个S原子有8个S—S共价键，则一个S原子平均有一个S—S共价键。ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和＝4×364 kJ·mol－1＋2×522 kJ·mol－1－3×266 kJ·mol－1－4×464 kJ·mol－1＝－154 kJ·mol－1。
(3)反应CH4(g)＋CO2(g) 2CO(g)＋2H2(g)的ΔH＝[(413×4＋745×2)－(2×1 075＋2×436)] kJ·mol－1＝＋120 kJ·mol－1。
(4)化学反应的焓变＝反应物键能总和－生成物键能总和，6×E(H—N)＋3E(Cl－Cl)－[6E(H—Cl)＋E(N≡N)]＝－456 kJ·mol－1；得到6×E(H—N)＋3×243 kJ/mol－[6E(H—Cl)＋945 kJ/mol]＝－456 kJ·mol－1；得到6×E(H—N)－6×E(H—Cl)＝－456 kJ·mol－1－3×243 kJ/mol＋945 kJ/mol；E(H—N)－E(H—Cl)＝－40 kJ/mol，断开1 mol H—N键与断开1 mol H—Cl键所需能量相差约为40 kJ，NH3中的H—N键比HCl中的H—Cl键弱。(5)2CO(g)＋2NO(g) 2CO2(g)＋N2(g)，反应热等于反应物的键能之和减去生成物的键能之和，故ΔH＝(2a＋2b－2c－d)kJ·mol－1。
答案：　(1)2NO2(g) N2O4(g)　ΔH＝－57 kJ·mol－1　(2)－154 kJ·mol－1　(3)＋120 kJ·mol－1
(4)40　弱　(5)(2a＋2b－2c－d)kJ·mol－1
14．(1)已知拆开1 mol H—H键、1 mol N—H键、1 mol N≡N键需要的能量分别是436 kJ、391 kJ、946 kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为_____________________。
(2)已知化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)的能量变化如图所示，回答下列问题：
①该反应的ΔH______0(填 “大于”“小于”或“等于”)；
②反应物的总键能为____________________________________________________；
③写出该反应的热化学方程式__________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：　(1)N2与H2反应生成NH3的化学方程式为N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)，该反应的ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和＝E(N≡N)＋3E(H—H)－6E(N—H)＝946 kJ/mol＋3×436 kJ/mol－6×391 kJ/mol＝－92 kJ/mol；N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为：N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH＝－92 kJ/mol。
(2)①1 mol A2(g)和1 mol B2(g)具有的总能量小于2 mol AB(g)具有的总能量，反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)为吸热反应，ΔH大于0；
②根据图像，反应物的总键能为a kJ/mol；
③根据图像，该反应的ΔH＝＋(a－b) kJ/mol，该反应的热化学方程式为：A2(g)＋B2(g)===2AB(g)　ΔH＝＋(a－b) kJ/mol。
答案：　(1)N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH＝－92 kJ·mol－1
(2)①大于　②a kJ·mol－1　③A2(g)＋B2(g)===2AB(g)　ΔH＝＋(a－b) kJ·mol－1
学生用书?第127页