2018年高考化学江苏专版二轮专题复习三维讲义：九、反应原理重难（一）——化学反应与能量

九、反应原理重难(一)——化学反应与能量
高考题组(一)——江苏卷
1．(2017·江苏高考)通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。下列说法不正确的是(　　)
①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH1＝a kJ·mol－1
②CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH2＝b kJ·mol－1
③CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH3＝c kJ·mol－1
④2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH4＝d kJ·mol－1
A．反应①、②为反应③提供原料气
B．反应③也是CO2资源化利用的方法之一
C．反应CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(l)的ΔH＝ kJ·mol－1
D．反应2CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)的ΔH＝(2b＋2c＋d)kJ·mol－1
解析：选C　反应①的产物为CO和H2，反应②的产物为CO2和H2，反应③的原料为CO2和H2，A项正确；反应③将温室气体CO2转化为燃料CH3OH，B项正确；反应④中生成物H2O为气体，C项中生成物H2O为液体，故C项中反应的焓变不等于 kJ·mol－1，C项错误；依据盖斯定律，由②×2＋③×2＋④，可得所求反应的焓变，D项正确。
2．(2016·江苏高考)通过以下反应均可获取H2。下列有关说法正确的是(　　)
①太阳光催化分解水制氢：2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH1＝571.6 kJ·mol－1
②焦炭与水反应制氢：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH2＝131.3 kJ·mol－1
③甲烷与水反应制氢：CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH3＝206.1 kJ·mol－1
A．反应①中电能转化为化学能
B．反应②为放热反应
C．反应③使用催化剂，ΔH3减小
D．反应CH4(g)===C(s)＋2H2(g)的ΔH＝74.8 kJ·mol－1
解析：选D　反应①是太阳能转化为化学能，A不正确；反应②中ΔH2＞0，是吸热反应，B不正确；反应③使用催化剂不能改变反应的焓变，ΔH不变，C不正确；D项中，由盖斯定律，反应③－②可得CH4(g)===C(s)＋2H2(g)　ΔH＝74.8 kJ·mol－1，正确。
3．(2014·江苏高考)已知：C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1
CO2(g)＋C(s)===2CO(g)　ΔH2
2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH3
4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)　ΔH4
3CO(g)＋Fe2O3(s)===3CO2(g)＋2Fe(s)　ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断正确的是(　　)
A．ΔH1＞0，ΔH3＜0　　　 B．ΔH2＞0，ΔH4＞0
C．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3 D．ΔH3＝ΔH4＋ΔH5
解析：选C　C与O2生成CO2的反应是放热反应，ΔH1<0，CO2与C生成CO的反应是吸热反应，ΔH2>0，CO与O2生成CO2的反应是放热反应，ΔH3<0，铁与氧气的反应是放热反应，ΔH4<0，A、B项错误；前两个方程式相减得：2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH3＝ΔH1－ΔH2，即ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，C项正确；由4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)　ΔH4和6CO(g)＋2Fe2O3(s)===6CO2(g)＋4Fe(s)　2ΔH5相加，得2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH3＝(ΔH4＋2ΔH5)/3，D项错误。
4．(1)(2015·江苏高考·节选)烟气(主要污染物SO2、NOx)经O3预处理后用CaSO3水悬浮液吸收，可减少烟气中SO2、NOx的含量。O3氧化烟气中SO2、NOx的主要反应的热化学方程式为：
NO(g)＋O3(g)===NO2(g)＋O2(g)
ΔH＝－200.9 kJ·mol－1
NO(g)＋O2(g)===NO2(g)　ΔH＝－58.2 kJ·mol－1
SO2(g)＋O3(g)===SO3(g)＋O2(g)
ΔH＝－241.6 kJ·mol－1
反应3NO(g)＋O3(g)===3NO2(g)的ΔH＝__________kJ·mol－1。
(2)(2013·江苏高考·节选)磷是地壳中含量较为丰富的非金属元素，主要以难溶于水的磷酸盐如Ca3(PO4)2等形式存在。它的单质和化合物在工农业生产中有着重要的应用。
白磷(P4)可由Ca3(PO4)2、焦炭和SiO2在一定条件下反应获得。相关热化学方程式如下：
2Ca3(PO4)2(s)＋10C(s)===6CaO(s)＋P4(s)＋10CO(g)ΔH1＝＋3 359.26 kJ·mol－1
CaO(s)＋SiO2(s)===CaSiO3(s)ΔH2＝－89.61 kJ·mol－1
2Ca3(PO4)2(s)＋6SiO2(s)＋10C(s)===6CaSiO3(s)＋P4(s)＋10CO(g)　ΔH3
则ΔH3＝________kJ·mol－1。
解析：(1)先把题给的热化学方程式分别标注为①②③，再根据盖斯定律，由①＋2×②可得3NO(g)＋O3(g)===3NO3　ΔH＝－200.9 kJ·mol－1＋(－58.2 kJ·mol－1×2)＝－317.3 kJ·mol－1。
(2)先把题目中所给的热化学方程式分别标注为①②，再根据盖斯定律，由①＋6×②可得2Ca3(PO4)2(s)＋6SiO2(s)＋10C(s)===6CaSiO3(s)＋P4(s)＋10CO(g)　ΔH3＝ΔH1＋6ΔH2＝2 821.6 kJ·mol－1。
答案：(1)－317.3　(2)2 821.6
高考题组(二)——全国卷
1．(2017·全国卷Ⅲ·节选)已知：
As(s)＋H2(g)＋2O2(g)===H3AsO4(s)　ΔH1
H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH2
2As(s)＋O2(g)===As2O5(s)　ΔH3
则反应As2O5(s)＋3H2O(l)===2H3AsO4(s)的ΔH＝__________________。
解析：将已知热化学方程式依次编号为①②③，根据盖斯定律，由①×2－②×3－③可得：As2O5(s)＋3H2O(l)===2H3AsO4(s)　ΔH＝2ΔH1－3ΔH2－ΔH3。
答案：2ΔH1－3ΔH2－ΔH3
2．(2015·全国卷Ⅱ·节选)甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇。发生的主要反应如下：
①CO(g)＋2H2(g)??CH3OH(g)　ΔH1
②CO2(g)＋3H2(g)??CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH2
③CO2(g)＋H2(g)??CO(g)＋H2O(g)　ΔH3
已知反应①中相关的化学键键能数据如下：
化学键
H—H
C—O
H—O
C—H
E/(kJ·mol－1)
436
343
1 076
465
413
由此计算ΔH1＝______________kJ·mol－1；已知ΔH2＝－58 kJ·mol－1，则ΔH3＝________kJ·mol－1。
解析：根据键能与反应热的关系可知，ΔH1＝反应物的键能之和－生成物的键能之和＝(1 076 kJ·mol－1＋2×436 kJ·mol－1)－(413 kJ·mol－1×3＋343 kJ·mol－1＋465 kJ·mol－1)＝－99 kJ·mol－1。根据质量守恒定律，由②－①可得：CO2(g)＋H2(g)??CO(g)＋H2O(g)，结合盖斯定律可得：ΔH3＝ΔH2－ΔH1＝(－58 kJ·mol－1)－(－99 kJ·mol－1)＝＋41 kJ·mol－1。
答案：－99　＋41
[把脉高考]
考什么
(1)利用反应热与反应过程图象间的关系，考查变化过程中始态、过渡态、终态的意义。
(2)考查热化学方程式的书写与正误判断。
(3)利用盖斯定律、键能数据等考查反应热的比较和计算。
怎么考
既有选择题，又有非选择题，常以一个或一系列化学反应为背景材料，通过键能、反应热、能量变化图等条件，对化学反应与能量变化相关内容进行命制。
考法一　化学反应与能量的综合考查
1．(2017·南通全真模拟)如图为1 mol SO2Cl2(g)和1 mol SCl2(g)反应生成SOCl2(g)过程中的能量变化示意图，已知E1＝x kJ·mol－1、E2＝y kJ·mol－1，下列有关说法中正确的是(　　)
A．若在反应体系中加入催化剂，E1不变
B．若在反应体系中加入催化剂，ΔH减小
C．反应的活化能等于y kJ·mol－1
D．1 mol SO2Cl2(g)和1 mol SCl2(g)反应生成SOCl2(g)的ΔH＝(x－y)kJ·mol－1
解析：选D　催化剂能降低反应的活化能，所以E1变小，但催化剂不会改变化学反应的反应热，所以ΔH不变，反应热等于反应物的键能总和与生成物的键能总和之差，即ΔH＝E1－E2。A项，若在反应体系中加入催化剂，E1变小，错误；B项，催化剂不会改变化学反应的反应热，所以ΔH不变，错误；C项，由图可知，反应的活化能等于E1＝x kJ·mol－1，错误；D项，1 mol SO2Cl2(g)和1 mol SCl2(g)反应生成SOCl2(g)的ΔH＝E1－E2＝(x－y)kJ·mol－1，正确。
2．(2017·镇江一模)我国利用合成气直接制烯烃获重大突破，其原理是
反应①：C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH1
反应②：C(s)＋H2O(g)??CO(g)＋H2(g)　ΔH2
反应③：CO(g)＋2H2(g)??CH3OH(g)　ΔH3＝－90.1 kJ·mol－1
反应④：2CH3OH(g)??
CH3OCH3(g)＋H2O(g)
ΔH4(能量变化如图所示)
反应⑤：3CH3OH(g)??CH3CH===CH2(g)＋3H2O(g)　ΔH5＝－31.0 kJ·mol－1
下列说法正确的是(　　)
A．反应③使用催化剂，ΔH3减小
B．反应④中正反应的活化能大于逆反应的活化能
C．ΔH1－ΔH2<0
D．3CO(g)＋6H2(g)??CH3CH===CH2(g)＋3H2O(g)　ΔH＝－121.1 kJ·mol－1
解析：选C　催化剂只改变反应速率，不改变反应的ΔH，A错误；该反应为放热反应，正反应的活化能小于逆反应的活化能，B错误；反应①－反应②得到H2(g)＋O2(g)===H2O(g)，该反应为放热反应，ΔH<0，则ΔH1－ΔH2<0，C正确；③×3＋⑤得到目标热化学方程式，ΔH＝(－90.1×3－31.0) kJ·mol－1＝－301.3 kJ·mol－1，D错误。
3．(2017·无锡一模)由合成气制备二甲醚的主要原理如下：
①CO(g)＋2H2(g)??CH3OH(g)　ΔH1＝－90.7 kJ·mol－1
②2CH3OH(g)??CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH2＝－23.5 kJ·mol－1
③CO(g)＋H2O(g)??CO2(g)＋H2(g)　ΔH3＝－41.2 kJ·mol－1
下列有关说法正确的是(　　)
A．升高温度能加快反应②的化学反应速率，提高CH3OCH3产率
B．反应③使用催化剂，ΔH3减小
C．反应3H2(g)＋3CO(g)??CH3OCH3(g)＋CO2(g)的ΔH＝－246.1 kJ·mol－1
D．反应③对反应②无影响
解析：选C　反应②ΔH<0，正反应放热，升高温度平衡逆向移动，CH3OCH3产率减小，A错误；催化剂只影响反应速率，不改变反应热，B错误；反应3H2(g)＋3CO(g)??CH3OCH3(g)＋CO2(g)可以由①×2＋②＋③得到，ΔH＝(－90.7×2－23.5－41.2)kJ·mol－1＝－246.1 kJ·mol－1，C正确；反应③的进行使反应①的产物CH3OH减少，进而影响反应②，D错误。
4．(2017·苏北四市一模)通过以下反应均可获取CO。
①木炭不完全燃烧制CO：2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH1＝－221 kJ·mol－1
②木炭还原CO2制CO：C(s)＋CO2(g)===2CO(g)　ΔH2＝＋172.5 kJ·mol－1
③焦炭还原Fe2O3制CO：Fe2O3(s)＋3C(s)??2Fe(s)＋3CO(g)　ΔH3＝＋489.0 kJ·mol－1
下列有关说法正确的是(　　)
A．反应①中化学能全部转化为热能
B．反应②为吸热反应，在任何情况下都不能自发进行
C．反应③中使用催化剂或移走部分CO，均可提高Fe2O3的转化率
D．反应Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g)　ΔH＝－28.5 kJ·mol－1
解析：选D　木炭燃烧时，有一部分能量转化为光能，A错误；由于反应②ΔS>0、ΔH>0，故该反应在高温下可以自发进行，B错误；使用催化剂能加快反应速率，但对平衡的移动无影响，C错误；将反应按照③－②×3处理可得D项热化学方程式，D正确。

1．理解反应热的“两角度”
(1)从微观的角度说：
是旧化学键断裂吸收的热量与新化学键形成放出的热量的差值，如图所示：
a—旧化学键断裂吸收的热量；
b—新化学键形成放出的热量；
c—反应热。
(2)从宏观的角度说：
是反应物的能量与生成物的能量差值，在上图中：
a—活化能；
b—活化分子结合成生成物所释放的能量；
c—反应热。
2．书写热化学方程式的“4注意”
(1)注意ΔH的符号和单位
若为放热反应，ΔH为“－”；若为吸热反应，ΔH为“＋”。ΔH的单位为kJ·mol－1。
(2)注意热化学方程式中的化学计量数
热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量，并不表示物质的分子数或原子数，因此化学计量数可以是整数，也可以是分数。
(3)注意物质的聚集状态
反应物和生成物的聚集状态不同，反应热ΔH不同。因此，必须注明物质的聚集状态才能完整地体现出热化学方程式的意义。气体用“g”，液体用“l”，固体用“s”，溶液用“aq”。热化学方程式中不标“↑”和“↓”。
(4)注意ΔH的数值与符号
热化学方程式中的ΔH的值应是表示反应已完成的热量变化。由于ΔH与反应完成的物质的量有关，所以热化学方程式中化学式前面的化学计量数必须与ΔH相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。逆反应的反应热与正反应的反应热数值相等，但符号相反。
考法二　反应热的相关计算
5．(2017·南京、盐城、连云港二模)用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用如下反应，可实现氯的循环使用：
4HCl(g)＋O2(g)??2Cl2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－115.6 kJ·mol－1
下列说法正确的是(　　)
A．升高温度能提高该反应中HCl的转化率
B．加入催化剂，能使该反应的焓变减小
C．1 mol Cl2转化为2 mol Cl原子放出243 kJ热量
D．断裂H2O(g)中1 mol H—O键比断裂HCl(g)中1 mol H—Cl键所需能量高
解析：选D　升高温度，平衡逆向移动，HCl的转化率降低，A错误；加入催化剂对反应的焓变无影响，B错误；Cl2转变为Cl原子时吸收热量，C错误；设断裂1 mol H—O键、1 mol H—Cl键所需的能量为x mol、y mol，由热化学方程式可知，2×243＋2×2x－(4×y＋498)＝115.6，故x－y＝31.9，即x>y，D正确。
6．(1)已知：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890.3 kJ·mol－1；
N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH＝＋180 kJ·mol－1。
CH4可用于脱硝，其热化学方程式为
CH4(g)＋4NO(g)===CO2(g)＋2N2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝________kJ·mol－1。
(2)接触法制硫酸中采用V2O5作催化剂：
4FeS2(s)＋11O2(g)===2Fe2O3(s)＋8SO2(g)　ΔH＝－3 412 kJ·mol－1
2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－196.6 kJ·mol－1
SO3(g)＋H2O(l)===H2SO4(l)　ΔH＝－130.3 kJ·mol－1
以FeS2为原料，理论上生产2 mol H2SO4(l)所释放出的热量为________kJ。
(3)利用NH3的还原性可消除氮氧化物的污染，相关热化学方程式如下：
H2O(l)===H2O(g)　ΔH1＝＋44.0 kJ·mol－1
N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH2＝＋229.3 kJ·mol－1
4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH3＝－906.5 kJ·mol－1
4NH3(g)＋6NO(g)===5N2(g)＋6H2O(l)　ΔH4
则ΔH4＝________kJ·mol－1。
(4)某硝酸厂处理尾气中NO的方法是催化剂存在时用H2将NO还原为N2。已知：
则氮气和水蒸气反应生成氢气和一氧化氮的热化学方程式是________________________________________________________________________。
解析：(1)先把题目中已知的两个热化学方程式分别编号为①②，再根据盖斯定律①－2×②可得CH4(g)＋4NO(g)===CO2(g)＋2N2(g)＋2H2O(l)ΔH＝(－890.3－2×180) kJ·mol－1＝－1 250.3 kJ·mol－1。
(2)先把题目中热化学方程式分别标号为①②③，再根据盖斯定律①＋4×②＋8×③可得4FeS2(s)＋15O2(g)＋8H2O(g)===2Fe2O3(s)＋8H2SO4(l)　ΔH＝[(－3 412)＋4×(－196.6)＋8×(－130.3)] kJ·mol－1＝－5 240.8 kJ·mol－1，则生成2 mol H2SO4(l)需要放出的热量为＝1 310.2 kJ。
(3)先把题目中前三个热化学方程式分别标号为①②③，再根据盖斯定律③－5×②－6×①可得4NH3(g)＋6NO(g)===5N2(g)＋6H2O(l)　ΔH4＝ΔH3－5×ΔH2－6×ΔH1＝[(－906.5)－5×229.3－6×44.0] kJ·mol－1＝－2 317.0 kJ·mol－1。
(4)题中所给信息是指拆开化学键或形成化学键所吸收或释放的能量，则N2(g)＋2H2O(g)===2NO(g)＋2H2(g)反应中，拆开1 mol N≡N键吸收945 kJ热量，拆开4 mol O—H键吸收的热量为4×463 kJ，形成2 mol NO释放的热量为2×630 kJ，生成2 mol H2释放的热量为2×436 kJ，则吸热共为2 797 kJ，放热共为2 132 kJ，整个反应共吸收的热量＝2 797 kJ－2 132 kJ＝665 kJ，则热化学方程式为N2(g)＋2H2O(g)===2NO(g)＋2H2(g)　ΔH＝＋665 kJ·mol－1。
答案：(1)－1 250.3　(2)1 310.2　(3)－2 317.0
(4)N2(g)＋2H2O(g)===2NO(g)＋2H2(g)　ΔH＝＋665 kJ·mol－1

反应热计算的“3方法”
(1)根据两公式计算反应热
①ΔH＝E(生成物的总能量)－E(反应物的总能量)；
②ΔH＝E(反应物的键能之和)－E(生成物的键能之和)。
(2)根据热化学方程式计算反应热
焓变与反应物的物质的量成正比。
(3)根据盖斯定律计算反应热
若一个热化学方程式可由另外几个热化学方程式相加减而得到，则该反应的焓变可通过这几个化学反应焓变的加减而得到。
表示方法：，ΔH＝ΔH1＋ΔH2。
考法三　反应热大小比较
7．(2017·南京、盐城一模)已知：
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH1
H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH2
4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)　ΔH3
N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)　ΔH4
2NH3(g)＋3Cl2(g)===N2(g)＋6HCl(g)　ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断正确的是(　　)
A．ΔH1>0，ΔH2>0　　　 B．ΔH3>0，ΔH4>0
C．ΔH2＝ΔH4＋ΔH5 D．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2
解析：选D　H2在O2中的燃烧是放热反应，ΔH1<0，H2与Cl2的反应也是放热反应，ΔH2<0，A错误；N2与H2合成氨的反应是化合反应，反应放热，ΔH4<0，B错误；将五个反应分别编号为①、②、③、④、⑤，将反应④、⑤相加后得到的化学方程式中各物质的化学计量数都是反应②中各物质的化学计量数的三倍，故3ΔH2＝ΔH4＋ΔH5，C错误；将反应①－反应②×2可得反应③，D正确。
8．(2017·苏北四市联考)已知：
①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH1
②3H2(g)＋Fe2O3(s)===2Fe(s)＋3H2O(g)　ΔH2
③2Fe(s)＋O2(g)===Fe2O3(s)　ΔH3
④2Al(s)＋O2(g)===Al2O3(s)　ΔH4
⑤2Al(s)＋Fe2O3(s)===Al2O3(s)＋2Fe(s)　ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断正确的是(　　)
A．ΔH1<0，ΔH3>0 B．ΔH5<0，ΔH4<ΔH3
C．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3 D．ΔH3＝ΔH4＋ΔH5
解析：选B　根据已学知识，①式是燃烧反应，属于典型的放热反应，ΔH1<0；②式是需要持续加热的反应，属于典型的吸热反应，ΔH2>0；×①式－②式可得③式：2Fe(s)＋O2(g)===Fe2O3(s)　ΔH3＝ΔH1－ΔH2，由于ΔH1<0，ΔH2>0，所以ΔH3<0，A错误。ΔH1＝(ΔH2＋ΔH3)，C错误。⑤式是铝热反应，属于典型的放热反应，则ΔH5<0，③式＋⑤式可得④式：2Al(s)＋O2(g)===Al2O3(s)　ΔH4＝ΔH3＋ΔH5，由于ΔH3<0，ΔH5<0，则ΔH4<0，所以ΔH4<ΔH3(负值的绝对值大的反而小)，B正确。ΔH3＝ΔH4－ΔH5，D错误。

反应热大小的比较“4方法”
(1)利用盖斯定律比较
如比较ΔH1与ΔH2的大小的方法。因ΔH1<0，ΔH2<0，ΔH3<0(均为放热反应)，依据盖斯定律得ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，即|ΔH1|>|ΔH2|，所以ΔH1<ΔH2。
(2)同一反应的生成物状态不同时进行比较，
如A(g)＋B(g)===C(g)　ΔH1，
A(g)＋B(g)===C(l)　ΔH2, 则ΔH1>ΔH2。
(3)同一反应物状态不同时进行比较，
如A(s)＋B(g)===C(g)　ΔH1，
A(g)＋B(g)===C(g)　ΔH2，则ΔH1>ΔH2。
(4)两个有联系的反应进行比较，
如C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1①
C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH2　②
利用反应①(包括ΔH1)乘以某计量数减去反应②(包括ΔH2)乘以某计量数，即得出ΔH3＝ΔH1×某计量数－ΔH2×某计量数，根据ΔH3大于0或小于0进行比较。
1．(2017·江苏考前模拟)已知：
CH3CH2CH2CH3(g)＋O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(l)　ΔH＝－2 878 kJ·mol－1
(CH3)2CHCH3(g)＋O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(l)　ΔH＝－2 869 kJ·mol－1
下列说法正确的是(　　)
A．正丁烷分子储存的能量大于异丁烷分子
B．正丁烷的稳定性大于异丁烷
C．1 mol正丁烷转化为异丁烷需要吸收的热量为9 kJ
D．异丁烷分子中的碳氢键比正丁烷的多
解析：选A　由盖斯定律可得CH3CH2CH2CH3(g)===(CH3)2CHCH3(g)　ΔH＝－9 kJ·mol－1，因此正丁烷转化为异丁烷需要放出热量，则异丁烷分子储存的能量低，A正确，C错误；能量越低，物质越稳定，因此异丁烷更稳定，B错误；正丁烷、异丁烷分子中的碳氢键数目相同，D错误。
2．(2017·盐城三模)天然气经O2和H2O(g)重整制合成气，再由合成气制备甲醇的相关反应如下：
①主反应：CH4(g)＋O2(g)===CO(g)＋2H2(g)ΔH1
②副反应：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)ΔH2
③主反应：CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH3＝＋206.1 kJ·mol－1
④主反应：CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)　ΔH4＝－90.0 kJ·mol－1
⑤副反应：CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH5＝－49.0 kJ·mol－1
下列说法正确的是(　　)
A．ΔH1>ΔH2
B．设计反应①的主要目的是增大的比值
C．CO(g)＋H2O(g)??CO2(g)＋H2(g)的正反应为吸热反应
D．ΔH2－4ΔH1＝659.3 kJ·mol－1
解析：选A　反应①所得产物再进一步燃烧放热后才得到反应②的产物，故反应②放热更多，A正确；反应①所得气体正好是合成甲醇的主反应(反应④)所需气体的比例，B错误；将反应④－⑤可得C项反应的热化学方程式，ΔH＝－41 kJ·mol－1，正反应是放热反应，C错误；由给定的五个热化学方程式可知，按照②－①×4与④－⑤－③×3处理后得到相同的热化学方程式，故ΔH2－4ΔH1＝ΔH4－ΔH5－3ΔH3＝[－90.0－(－49.0)－(206.1×3)]kJ·mol－1＝－659.3 kJ·mol－1，D错误。
3．已知：
①H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH1＝a kJ·mol－1
②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH2＝b kJ·mol－1
③H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH3＝c kJ·mol－1
④2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH4＝d kJ·mol－1
下列关系式正确的是(　　)
A．2a＝b<0　　　　　　　　 B．aC．b>d>0 D．2c＝d>0
解析：选A　A项，②中各物质的物质的量是①中的2倍，所以ΔH2是ΔH1的2倍，又因为H2燃烧是放热反应，所以ΔH<0，正确；B项，将①－③可得：H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝a kJ·mol－1－c kJ·mol－1>0，因而a>c，错误；因为放热反应的ΔH<0，所以C、D项均错误。
4．已知298 K时下列反应的有关数据
C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH1＝－110.5 kJ·mol－1
C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2＝－393.5 kJ·mol－1
则C(s)＋CO2(g)===2CO(g)的ΔH为(　　)
A．＋283.5 kJ·mol－1 B．＋172.5 kJ·mol－1
C．－172.5 kJ·mol－1 D．－504 kJ·mol－1
解析：选B　把已知两个热化学方程式依次编号①、②，依据盖斯定律，由①×2－②可得：C(s)＋CO2(g)===2CO(g) ΔH＝(－110.5 kJ·mol－1)×2＋393.5 kJ·mol－1＝＋172.5 kJ·mol－1。
5．甲醇质子交换膜燃料电池中，将甲醇蒸气转化为氢气的反应原理有如下两种：
①CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g)
ΔH＝＋49.0 kJ·mol－1
②CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)
ΔH＝－192.9 kJ·mol－1
下列说法正确的是(　　)
A．CH3OH的燃烧热为192.9 kJ·mol－1
B．反应①中的能量变化如图所示
C．CH3OH转变成H2的过程一定要吸收能量
D．根据②推知反应：
CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)的ΔH＞－192.9 kJ·mol－1
解析：选D　燃烧热是指在25 ℃，101 kPa时，1 mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量，甲醇完全燃烧生成二氧化碳和液态水，A项错误；反应①为吸热反应，题图表示放热反应，B项错误；反应②甲醇转变成氢气为放热反应，C项错误；甲醇由液态变成气态要吸收热量，D项正确。
6．下列推论正确的是(　　)
A．S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1；S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2，则ΔH1>ΔH2
B．C(石墨，s)===C(金刚石，s)　ΔH＝＋1.9 kJ·mol－1，则由石墨制取金刚石的反应是吸热反应，金刚石比石墨稳定
C．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－57.4 kJ·mol－1，则含20 g NaOH的稀溶液与稀盐酸完全反应，放出的热量为28.7 kJ
D．101 kPa时，2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1，则氢气的燃烧热为285.8 kJ·mol－1
解析：选C　由于同种物质在气态时含有的能量比固态时高，所以前者放出的热量比后者高，因此ΔH1<ΔH2，A错误；物质含有的能量越低该物质的稳定性就越强，因此金刚石不如石墨稳定，B错误；由已知反应说明每1 mol NaOH发生酸碱中和反应会放出热量57.4 kJ，则含20 g NaOH(即0.5 mol)的稀溶液与稀盐酸完全反应，放出的热量为28.7 kJ，C正确；1 mol物质完全燃烧产生稳定的氧化物时放出的热量叫该物质的燃烧热，H2对应的稳定的氧化物是液态H2O，D错误。
7．(2017·南京、盐城一模)H2与ICl的反应分①、②两步进行，其能量曲线如图所示，下列有关说法错误的是(　　)
A．反应①、反应②均为放热反应
B．反应①、反应②均为氧化还原反应
C．反应①比反应②的速率慢，与相应正反应的活化能无关
D．反应①、反应②的焓变之和为ΔH＝－218 kJ·mol－1
解析：选C　根据图象可知，反应①和反应②中反应物总能量都大于生成物，则反应①、②均为放热反应，A正确；反应①、②中都存在元素化合价变化，所以反应①、②都是氧化还原反应，B正确；反应①比反应②的速率慢，说明反应①中正反应的活化能较大，反应②中正反应的活化能较小，C错误；反应①、反应②总的能量变化为218 kJ，根据盖斯定律可知，反应①、反应②的焓变之和为ΔH＝－218 kJ·mol－1，D正确。
8．在一定条件下能发生反应：H2(g)＋I2(g)??2HI(g)　ΔH＝－a kJ·mol－1

下列说法不正确的是(　　)
A．反应物的总能量高于生成物的总能量
B．断开1 mol H—H键和1 mol I—I键所需能量大于断开2 mol H—I键所需能量
C．断开2 mol H—I键所需能量约为(c＋b＋a)kJ
D．向密闭容器中加入2 mol H2和2 mol I2，充分反应后放出的热量小于2a kJ
解析：选B　该反应的ΔH＜0，为放热反应，故反应物的总能量高于生成物的总能量，A项正确；该反应为放热反应，则断开1 mol H—H键和1 mol I—I键所需的能量小于断开2 mol H—I键所需的能量，B项错误；ΔH＝E(H—H)＋E(I—I)－2E(H—I)＝－a kJ·mol－1，故断开2 mol H—I键所需的能量约为(c＋b＋a)kJ，C项正确；H2和I2的反应为可逆反应，2 mol H2和2 mol I2不可能完全反应生成4 mol HI，因此放出的热量小于2a kJ，D项正确。
9．(2017·连云港、宿迁、徐州三模)以下反应均可生成O2。下列有关说法正确的是(　　)
①二氧化碳分解生成氧气：2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)　ΔH1＝＋566 kJ·mol－1
②过氧化氢分解生成氧气：2H2O2(l)===2H2O(l)＋O2(g)　ΔH2＝－196.4 kJ·mol－1
③光照条件下，催化分解水蒸气生成氧气：
2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)ΔH3＝＋483.6 kJ·mol－1
A．反应①使用催化剂，能降低该反应的活化能
B．反应②为吸热反应
C．反应③是将化学能转化为光能
D．反应CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝－82.4 kJ·mol－1
解析：选A　催化剂能降低反应的活化能而加快反应速率，A正确；ΔH2<0，反应②为放热反应，B错误；反应③是将光能转变为化学能，C错误；将反应按照(③－①)÷2可得D项热化学方程式，ΔH＝－41.2 kJ·mol－1，D错误。
10．(2017·苏锡常镇四市调研)已知：
CO2(g)＋C(s)===2CO(g)　ΔH1
C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH2
CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH3
CuO(s)＋CO(g)===Cu(s)＋CO2(g)　ΔH4
2CuO(s)＋C(s)===2Cu(s)＋CO2(g)　ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断不正确的是(　　)
A．ΔH1>0 B．ΔH2>0
C．ΔH2<ΔH3 D．ΔH5＝2ΔH4＋ΔH1
解析：选C　根据焓变将已知热化学方程式依次编号为①②③④⑤。反应①是吸热反应，A正确；反应②是吸热反应，B正确；由②－③即得反应①，反应①为吸热反应，ΔH2－ΔH3＝ΔH1>0，即ΔH2>ΔH3，C错误；根据盖斯定律，D正确。
11．CO2是一种主要的温室气体，研究CO2的利用对促进低碳社会的建设具有重要的意义。
(1)金刚石和石墨的燃烧反应中的能量变化如图所示。
①在通常状况下，金刚石和石墨中，______(填“金刚石”或“石墨”)更稳定，石墨的燃烧热ΔH＝_______kJ·mol－1。
②石墨与CO2反应生成CO的热化学方程式：__________________________________
________________________________________________________________________。
(2)CO2为原料还可合成多种物质，工业上常以CO2(g)与H2(g)为原料合成乙醇
已知：H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44 kJ·mol－1
CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝－41.2 kJ·mol－1
2CO(g)＋4H2(g)===CH3CH2OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－256.1 kJ·mol－1
则：2CO2(g)＋6H2(g)===CH3CH2OH(g)＋3H2O(l)　ΔH＝________。
解析：(1)①由图知，金刚石的能量比石墨高，能量高的稳定性较弱，故石墨稳定；石墨的燃烧热为ΔH2＋ΔH3＝(－110.5 kJ·mol－1)＋(－283.0 kJ·mol－1)＝－393.5 kJ·mol－1。
②由图知：C(s，石墨)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝－110.5 kJ·mol－1　Ⅰ
CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－283.0 kJ·mol－1　Ⅱ
Ⅰ－Ⅱ得：C(s，石墨)＋CO2(g)===2CO(g)　ΔH ＝＋172.5 kJ·mol－1
(2)将题中的热化学方程式依次标号为①、②、③，
根据盖斯定律，由③－②×2－①×3可得热化学方程式：2CO2(g)＋6H2(g)===CH3CH2OH(g)＋3H2O(l)
ΔH＝－256.1 kJ·mol－1－(－41.2×2)kJ·mol－1－44 kJ·mol－1×3＝－305.7 kJ·mol－1
答案：(1)①石墨　－393.5
②C(s，石墨)＋CO2(g)===2CO(g)　ΔH＝＋172.5 kJ·mol－1
(2)－305.7 kJ·mol－1
12．已知E1＝134 kJ·mol－1、E2＝368 kJ·mol－1，请参考题中图表，按要求填空：
(1)图Ⅰ是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2(g)和NO(g)过程中的能量变化示意图，若在反应体系中加入催化剂，反应速率加快，E1的变化是______(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，ΔH的变化是________。
(2)捕碳技术(主要指捕获CO2)在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已经被用作工业捕碳剂，它们与CO2可发生如下可逆反应。
反应Ⅰ：2NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g)??(NH4)2CO3(aq)ΔH1
反应Ⅱ：NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g)??NH4HCO3(aq)ΔH2
反应Ⅲ：(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g)??2NH4HCO3(aq)　ΔH3
则ΔH3与ΔH1、ΔH2之间的关系是： ΔH3＝______。
(3)下表所示是部分化学键的键能参数：
化学键
P—P
P—O
O===O
P===O
键能/(kJ·mol－1)
a
b
c
x
已知白磷的燃烧热为d kJ·mol－1，白磷及其完全燃烧生成的产物的结构如图Ⅱ所示，表中x＝________kJ· mol－1(用含a、b、c、d的代数式表示)。
解析：(1)加入催化剂能降低反应的活化能，则E1和E2都减小，但E1－E2不变，即反应热不改变。(2)观察方程式，利用盖斯定律，Ⅱ×2－Ⅰ得式Ⅲ，故ΔH3＝2ΔH2－ΔH1。(3)白磷燃烧的化学方程式为P4＋5O2===P4O10,1 mol白磷完全燃烧需拆开6 mol P—P、5 mol O===O，形成12 mol P—O、4 mol P===O，故12×b kJ·mol－1＋4×x kJ·mol－1－(6×a kJ·mol－1＋5×c kJ ·mol－1)＝d kJ·mol－1，解得x＝(6a＋5c＋d－12b)。
答案：(1)减小　不变
(2)2ΔH2－ΔH1　(3)(d＋6a＋5c－12b)
13．(1)新的《环境空气质量标准》(GB 3095－2012)于2016年1月1日在我国全面实施。据此，环境空气质量指数(AQI)日报和实时报告包括了NO2、CO、O3、PM10、PM2.5等指标，为公众提供健康指引，引导当地居民合理安排出行和生活。
①汽车排出的尾气中含有CO和NO等气体，用化学方程式解释产生NO的原因________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②汽车排气管内安装的催化转化器，可使汽车尾气中的主要污染物转化为无毒的大气循环物质。已知：
N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH＝＋180.5 kJ·mol－1
2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221.0 kJ·mol－1
C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ·mol－1
则反应2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)的ΔH＝________ kJ·mol－1。
(2)直接排放氮氧化物会形成酸雨、雾霾，催化还原法和氧化吸收法是常用的处理方法。利用NH3和CH4等气体除去烟气中的氮氧化物。已知：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH1＝a kJ·mol－1；欲计算反应CH4(g)＋4NO(g)===CO2(g)＋2H2O(l)＋2N2(g)的焓变ΔH2则还需要查询某反应的焓变ΔH3，当反应中各物质的化学计量数之比为最简整数比时，ΔH3＝b kJ·mol－1，该反应的热化学方程式是____________________________，据此计算出ΔH2＝________ kJ·mol－1(用含a、b的式子表示)。
(3)合成氨用的氢气可以由甲烷为原料制得。有关化学反应的能量变化如图所示，则CH4(g)与H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为_________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)②按题干顺序给3个热化学方程式编号①、②、③，由盖斯定律③×2－①－②得2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)的ΔH＝[－393.5×2－180.5－(－221.0)]kJ·mol－1＝－746.5 kJ·mol－1。(2)根据盖斯定律将已知的两个热化学方程式相减可得热化学方程式为2N2(g)＋2O2(g)===4NO(g)　ΔH＝a kJ·mol－1－ΔH2＝2b kJ·mol－1，则ΔH2＝(a－2b)kJ·mol－1，同时将上面的方程式及ΔH都除以2可得热化学方程式。(3)由图象中的3个热化学方程式，根据盖斯定律，③－②×3－①得CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝[－846.3－(－241.8)×3－(－282.0)]kJ·mol－1＝＋161.1 kJ·mol－1。
答案：(1)①N2＋O22NO　②－746.5
(2)N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH3＝b kJ·mol－1
a－2b
(3)CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)
ΔH＝＋161.1 kJ·mol－1