第一部分 题型14　反应热及相关计算（含解析）2024高考化学二轮复习

题型14　反应热及相关计算
1．理论研究表明，在101 kPa和298 K下，HCN(g)HNC(g)异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法错误的是( )
A．一分子HCN中的总键能比一分子HNC中的总键能小
B．该异构化反应的ΔH＝＋59.3 kJ·mol－1
C．过渡态不稳定，故无法观测也无法分离
D．使用催化剂，可以改变活化分子百分数
2．(2023·黑龙江齐齐哈尔模拟)C和H2在生产、生活、科技中是非常重要的燃料。已知：
①2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221 kJ·mol－1
②H2O(g)
下列推断正确的是( )
A．C(s)的燃烧热为110.5 kJ·mol－1
B．H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝＋241 kJ·mol－1
C．C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋130.5 kJ·mol－1
D．由②可知该反应中，反应物化学键中储存的总能量比产物化学键中储存的总能量高
3．(2022·浙江1月选考)相关有机物分别与氢气发生加成反应生成1 mol环己烷( )的能量变化如图所示，下列推理不正确的是( )
A．2ΔH1≈ΔH2，说明碳碳双键加氢放出的热量与分子内碳碳双键数目成正比
B．ΔH2＜ΔH3，说明单双键交替的两个碳碳双键间存在相互作用，有利于物质稳定
C．3ΔH1＜ΔH4，说明苯分子中不存在三个完全独立的碳碳双键
D．ΔH3－ΔH1＜0，ΔH4－ΔH3＞0，说明苯分子具有特殊稳定性
4．(2023·湖南永州统考)C(s)与O2(g)生成CO2(g)的反应可以一步完成，也可以分两步完成，各步反应之间的关系如图所示。下列说法不正确的是( )
A．CO的燃烧热ΔH＝－283.0 kJ·mol－1
B．ΔH＝－110.5 kJ·mol－1
C．1 mol金刚石与石墨完全燃烧放出的热量均为393.5 kJ
D．根据上图推出C(s)＋CO2(g)===2CO(g)　ΔH＝＋172.5 kJ·mol－1
5．根据图中各物质间的能量循环图，下列说法错误的是( )
A．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH5＋ΔH6＋ΔH7＋ΔH8
B．ΔH3＞0，ΔH7＜0，ΔH8＜0
C．ΔH2＋ΔH3＞ΔH4＋ΔH8
D．将图中的“Cl”改为“Br”，则溴的ΔH3大于氯的ΔH3
6．(2023·辽宁鞍山质检)已知A转化为C和D分步进行：①A(g)B(g)＋2D(g)；②B(g)C(g)＋D(g)，其反应过程的能量变化如图所示。下列说法正确的是( )
A．1 mol A(g)的能量低于1 mol B(g)的能量
B．B(g)C(g)＋D(g)　ΔH＝(Ea4－Ea3) kJ/mol
C．断裂1 mol A(g)化学键吸收的热量小于形成1 mol C(g)和3 mol D(g)化学键所放出的热量
D．反应过程中，由于Ea3＜Ea1，反应②速率大于反应①，气体B很难大量积累
7．已知几种物质之间的能量关系如图所示，下列说法中不正确的是( )
A．使用合适的催化剂，不能减小反应的焓变
8．(2023·河北秦皇岛模拟)CH3CH===CH2与HCl可发生反应①和②：
①CH3CH===CH2＋HCl―→CH3CH2CH2Cl
②CH3CH===CH2＋HCl―→CH3CHClCH3
其能量与反应进程如图所示。下列说法不正确的是 ( )
A．①②的反应类型相同
B．反应②比①放出的热量多
C．CH3CH2CH2Cl与CH3CHClCH3互为同分异构体
D．第Ⅰ步是化学键断裂的过程，第Ⅱ步是化学键生成的过程
9．根据下列能量变化示意图，说法不正确的是( )
A．破坏相同质量的NO2(g)和N2O4(g)中的化学键，后者所需的能量较高
B．N2H4(l)＋NO2(g)===N2(g)＋2H2O(l)　ΔH，则ΔH＞ΔH4
C．2H2O(g)===2H2(g)＋O2 (g)　ΔH6<－ΔH5
D．ΔH5＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4
10．(2023·北京西城模拟)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：
已知Cl—Cl、C—Cl键能分别为243 kJ·mol－1、327 kJ·mol－1，下列说法不正确的是( )
A．1 mol CH4(g)的能量比1 mol CH2Cl2(g)的能量多197 kJ
B．CH4与Cl2的取代反应是放热反应
C.ΔH4≈ΔH3≈ΔH2≈ΔH1，说明CH4与Cl2的四步取代反应，难易程度相当
D．CH4(g)＋Cl·(g)―→CH3·(g)＋HCl(g)　ΔH＝－15 kJ·mol－1
题型14　反应热及相关计算
1．理论研究表明，在101 kPa和298 K下，HCN(g)HNC(g)异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法错误的是( A )
A．一分子HCN中的总键能比一分子HNC中的总键能小
B．该异构化反应的ΔH＝＋59.3 kJ·mol－1
C．过渡态不稳定，故无法观测也无法分离
D．使用催化剂，可以改变活化分子百分数
解析　根据图中信息得到HCN转化为HNC为吸热反应，1 mol HCN断键吸收的能量大于1 mol HNC成键放出的能量，故一分子HCN中的总键能比一分子HNC中的总键能大，故A错误。根据焓变等于生成物总能量减去反应物总能量可知，该反应的ΔH＝59.3 kJ·mol－1－0 kJ·mol－1＝＋59.3 kJ·mol－1，故B正确。过渡态是指反应物体系转变成产物体系过程中，经过的能量最高状态，过渡态键的状况是旧键未完全断裂，新键未完全形成，过渡态是不稳定的，不能分离出来也不能观测，故C正确。使用催化剂，可以降低反应的活化能，部分普通分子转化为活化分子，由此可见，使用催化剂可改变活化分子百分数，故D正确。
2．(2023·黑龙江齐齐哈尔模拟)C和H2在生产、生活、科技中是非常重要的燃料。已知：
①2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221 kJ·mol－1
②H2O(g)
下列推断正确的是( C )
A．C(s)的燃烧热为110.5 kJ·mol－1
B．H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝＋241 kJ·mol－1
C．C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋130.5 kJ·mol－1
D．由②可知该反应中，反应物化学键中储存的总能量比产物化学键中储存的总能量高
解析　C(s)的燃烧热是101 kPa下，1 mol C(s)完全燃烧生成CO2(g)时放出的热量，根据题中信息无法计算，A错误；由②可知反应：H2(g)＋O2(g)===H2O(g)的ΔH＝(＋436＋249－2×463) kJ·mol－1＝－241 kJ·mol－1，B错误；根据B项分析可知，H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－241 kJ·mol－1，目标方程式的反应热ΔH＝×(－221 kJ·mol－1)－(－241 kJ·mol－1)＝＋130.5 kJ·mol－1，C正确；由B项分析可知，该反应为放热反应，故反应物化学键中储存的总能量比产物化学键中储存的总能量低，D错误。
3．(2022·浙江1月选考)相关有机物分别与氢气发生加成反应生成1 mol环己烷( )的能量变化如图所示，下列推理不正确的是( A )
A．2ΔH1≈ΔH2，说明碳碳双键加氢放出的热量与分子内碳碳双键数目成正比
B．ΔH2＜ΔH3，说明单双键交替的两个碳碳双键间存在相互作用，有利于物质稳定
C．3ΔH1＜ΔH4，说明苯分子中不存在三个完全独立的碳碳双键
D．ΔH3－ΔH1＜0，ΔH4－ΔH3＞0，说明苯分子具有特殊稳定性
解析　2ΔH1<ΔH3，说明碳碳双键加氢放出的热量与分子内碳碳双键数目不一定成正比，故A错误；ΔH2＜ΔH3，即单双键交替的物质能量低，更稳定，说明单双键交替的两个碳碳双键间存在相互作用，有利于物质稳定，故B正确；3ΔH1＜ΔH4，说明苯分子中不存在三个完全独立的碳碳双键，故C正确；ΔH3－ΔH1＜0，ΔH4－ΔH3＞0，说明苯分子较单双键交替的结构稳定，具有特殊稳定性，故D正确。
4．(2023·湖南永州统考)C(s)与O2(g)生成CO2(g)的反应可以一步完成，也可以分两步完成，各步反应之间的关系如图所示。下列说法不正确的是( C )
A．CO的燃烧热ΔH＝－283.0 kJ·mol－1
B．ΔH＝－110.5 kJ·mol－1
C．1 mol金刚石与石墨完全燃烧放出的热量均为393.5 kJ
D．根据上图推出C(s)＋CO2(g)===2CO(g)　ΔH＝＋172.5 kJ·mol－1
解析　由题图可知，1 mol一氧化碳完全燃烧生成二氧化碳，反应的焓变为－283.0 kJ·mol－1，则一氧化碳的燃烧热ΔH＝－283.0 kJ·mol－1，故A正确；由盖斯定律可知，碳与氧气反应生成一氧化碳的焓变ΔH＝(－393.5 kJ·mol－1)－(－283.0 kJ·mol－1)＝－110.5 kJ·mol－1，故B正确；金刚石与石墨的能量不同，所以1 mol金刚石与石墨完全燃烧放出的热量不可能均为393.5 kJ，故C错误；由题图可知，碳与氧气反应生成二氧化碳的焓变ΔH＝－393.5 kJ·mol－1，由以上分析可知，碳与氧气反应生成一氧化碳的焓变ΔH＝－110.5 kJ·mol－1，碳与二氧化碳反应生成一氧化碳的焓变ΔH＝(－110.5 kJ·mol－1)×2－(－393.5 kJ·mol－1)＝＋172.5 kJ·mol－1，则碳与二氧化碳反应生成一氧化碳的热化学方程式为C(s)＋CO2(g)===2CO(g)　ΔH＝＋172.5 kJ·mol－1，故D正确。
5．根据图中各物质间的能量循环图，下列说法错误的是( D )
A．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH5＋ΔH6＋ΔH7＋ΔH8
B．ΔH3＞0，ΔH7＜0，ΔH8＜0
C．ΔH2＋ΔH3＞ΔH4＋ΔH8
D．将图中的“Cl”改为“Br”，则溴的ΔH3大于氯的ΔH3
解析　根据盖斯定律可知，ΔH1＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH8或ΔH1＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH5＋ΔH6＋ΔH7＋ΔH8，A正确；断裂共价键需要吸收能量，即ΔH3＞0，钠离子与氯离子结合形成氯化钠为放热过程，即ΔH7＜0，物质从气态到固态放热，即ΔH8＜0，B正确；因为ΔH2＞0，ΔH3＞0，ΔH4＜0，ΔH8＜0，所以ΔH2＋ΔH3＞ΔH4＋ΔH8，C正确；Cl2 (g)分子的键能大于Br2 (g)分子的键能，故溴的ΔH3小于氯的ΔH3，D错误。
6．(2023·辽宁鞍山质检)已知A转化为C和D分步进行：①A(g)B(g)＋2D(g)；②B(g)C(g)＋D(g)，其反应过程的能量变化如图所示。下列说法正确的是( D )
A．1 mol A(g)的能量低于1 mol B(g)的能量
B．B(g)C(g)＋D(g)　ΔH＝(Ea4－Ea3) kJ/mol
C．断裂1 mol A(g)化学键吸收的热量小于形成1 mol C(g)和3 mol D(g)化学键所放出的热量
D．反应过程中，由于Ea3＜Ea1，反应②速率大于反应①，气体B很难大量积累
解析　由题图可知，1 mol A(g)的能量低于1 mol B(g)和2 mol D(g)的总能量，不能比较1 mol A(g)的能量和1 mol B(g)的能量大小，A项错误；从图中反应前后能量变化可知，反应物总能量低于生成物总能量，B(g)C(g)＋D(g)为吸热反应，ΔH＞0，故ΔH＝(Ea3－Ea4) kJ/mol，B项错误；由题图可知，A转化为C和D为吸热反应，断裂1 mol A(g)化学键吸收的热量应大于形成1 mol C(g)和3 mol D(g)化学键所放出的热量，C项错误；从反应过程的图像中可知，Ea3＜Ea1，活化能越低，反应速率越快，故反应②速率大于反应①，气体B很难大量积累，D项正确。
7．已知几种物质之间的能量关系如图所示，下列说法中不正确的是( B )
A．使用合适的催化剂，不能减小反应的焓变
8．(2023·河北秦皇岛模拟)CH3CH===CH2与HCl可发生反应①和②：
①CH3CH===CH2＋HCl―→CH3CH2CH2Cl
②CH3CH===CH2＋HCl―→CH3CHClCH3
其能量与反应进程如图所示。下列说法不正确的是 ( D )
A．①②的反应类型相同
B．反应②比①放出的热量多
C．CH3CH2CH2Cl与CH3CHClCH3互为同分异构体
D．第Ⅰ步是化学键断裂的过程，第Ⅱ步是化学键生成的过程
解析　A项，反应①②均是加成反应，正确；B项，根据能量关系图可知，反应②生成物能量更低，故反应放热更多，正确；C项，两个反应的产物分子式相同，结构不同，二者互为同分异构体，正确；D项，第Ⅰ步是反应物反应生成中间产物，第Ⅱ步是中间产物再反应生成最终产物，两步中均有完整的断键吸热和成键放热的过程，错误。
9．根据下列能量变化示意图，说法不正确的是( B )
A．破坏相同质量的NO2(g)和N2O4(g)中的化学键，后者所需的能量较高
B．N2H4(l)＋NO2(g)===N2(g)＋2H2O(l)　ΔH，则ΔH＞ΔH4
C．2H2O(g)===2H2(g)＋O2 (g)　ΔH6<－ΔH5
D．ΔH5＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4
解析　A项，ΔH3<0，即1 mol NO2(g)转化为 mol N2O4(g)的反应为放热反应，所以破坏1 mol NO2(g)分子中的化学键所吸收的能量比形成 mol N2O4(g)分子中的化学键所放出的热量少，所以破坏相同质量的NO2(g)和N2O4(g)中的化学键，后者所需的能量较高，正确；B项，N2H4(l)＋NO2(g)===N2(g)＋2H2O(l)　ΔH，ΔH＝ΔH4＋ΔH3，因为ΔH3<0，故ΔH4>ΔH，错误；C项，ΔH5为生成2 mol液态水的反应热，则2 mol液态水分解吸收的热量为－ΔH5，而C项中是2 mol气态水分解，水由液态变为气态吸收热量，所以ΔH6<－ΔH5，正确；D项，由盖斯定律可知，ΔH5＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4，正确。
10．(2023·北京西城模拟)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：
已知Cl—Cl、C—Cl键能分别为243 kJ·mol－1、327 kJ·mol－1，下列说法不正确的是( A )
A．1 mol CH4(g)的能量比1 mol CH2Cl2(g)的能量多197 kJ
B．CH4与Cl2的取代反应是放热反应
C.ΔH4≈ΔH3≈ΔH2≈ΔH1，说明CH4与Cl2的四步取代反应，难易程度相当
D．CH4(g)＋Cl·(g)―→CH3·(g)＋HCl(g)　ΔH＝－15 kJ·mol－1
解析　由题图可知，甲烷和氯气反应生成CH2Cl2(g)的同时还会生成氯化氢，故不能说明1 mol CH4(g)的能量比1 mol CH2Cl2(g)的能量多197 kJ，A错误；由题图可知，焓变均为负值，则为放热反应，B正确；ΔH4≈ΔH3≈ΔH2≈ΔH1，说明CH4与Cl2的四步取代反应每取代1个氢原子的难易程度相当，C正确；CH4(g)＋Cl·(g)―→CH3·(g)＋HCl(g)反应中，断裂了1 mol C—H键，形成了1 mol H—Cl键，已知Cl—Cl、C—Cl键能分别为243 kJ·mol－1、327 kJ·mol－1，则CH4(g)＋Cl2(g)―→CH3Cl(g)＋HCl(g)的焓变为ΔH1＝4×E(C—H)＋E(Cl—Cl)－3×E(C—H)－E(C—Cl)－E(H—Cl)＝－99 kJ·mol－1，即E(C—H)＋243 kJ· mol－1－327 kJ·mol－1－E(H—Cl)＝－99 kJ·mol－1，E(C—H)－E(H—Cl)＝ΔH＝－15 kJ·mol－1，D正确。