专题五 化学反应中的能量变化
【p16】
【p16】
一、命题趋势
对本部分内容的考查仍将以热化学方程式的书写、物质能量高低与稳定性的关系、反应热的计算、化学键与能量的关系、盖斯定律等为主。题型有选择题、填空题。
二、备考建议
备考中应注意以下三个方面的复习：化学反应中能量变化的有关概念；热化学方程式的书写规则及有限制条件的热化学方程式的书写；应用盖斯定律进行有关反应的ΔH的计算。
1.对化学反应中能量变化的有关概念的复习应从总能量变化的角度和化学键键能的角度进行。
2.对热化学方程式的复习，一要抓住热化学方程式的书写规则，二要注意题目定量条件的设置。
3.对盖斯定律有关问题的复习，要理解盖斯定律的本质。
探究一 反应热
一、知识归纳
1.化学变化的本质
旧化学键的断裂和新化学键的形成是同时进行的，缺少任一个过程都不是化学变化。
2.物质中共价键个数的计算
计算物质中共价键的个数时要结合物质的结构，如1
mol晶体硅中含2
mol
Si—Si键，1
mol
SiO2中含4
mol
Si—O键，1
mol
P4中含有__6__mol
P—P键，1
mol
P4O10(即五氧化二磷)中含有__12__mol
P—O键、__4__mol
P===O键，等等。
3.吸热反应和放热反应的判断方法
(1)根据反应类型判断：通常情况下燃烧反应、中和反应、金属和酸反应制取氢气的反应为放热反应；电解质的电离、盐类水解、大多数的分解反应等为吸热反应。若正反应为吸热反应，则逆反应为放热反应。
(2)根据实验现象判断：使反应体系温度升高的反应为放热反应。反之为吸热反应。
(3)由物质的聚集状态判断：同种物质的聚集状态不同，其本身具有的能量也不相同。一般情况下，气态物质所具有的能量大于液态，液态具有的能量大于固态；物质处于稳定状态的能量小于不稳定状态的能量。如：硫蒸气在氧气中完全燃烧放出的能量大于等量的固态硫完全燃烧放出的能量。石墨比金刚石稳定，所以由石墨转化为金刚石的反应为吸热反应。
(4)由盖斯定律判断：如一个反应可分步进行，则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热相同，通过化学反应的能量变化值来进行计算，若ΔH
>
0，则反应为__吸热__反应，反之则为放热反应。
(5)用仪器来测量：量热计。
【注意】 不能通过看一个反应是否需要加热来判断其是吸热反应还是放热反应，因为需要加热的反应不一定都是吸热反应，如物质的燃烧一般需要加热来引发反应的进行，但属于放热反应，只有那些需要持续加热的反应才是吸热反应，而那些只是通过加热来引起反应，反应开始后则无需加热的反应，则属于放热反应。所以注意两点：若一个反应需要持续加热才能进行，一旦停止加热，反应也停止，这样的反应肯定是吸热反应；若一个反应虽然需要进行加热来引起反应，但只要反应开始后，不需要加热就可以继续反应，则这样的反应属于放热反应。
二、典题导法
例1
一定温度下，向10
mL
0.40
mol/L
H2O2溶液中加入少量FeCl3溶液(忽略整个过程中溶液体积的变化)，不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况下)如表所示：
t/min
0
2
4
6
V(O2)/mL
0
9.9
17.5
22.4
查阅资料显示反应分两步进行：
①2Fe3＋＋H2O2===2Fe2＋＋2H＋＋O2↑；
②H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2H2O＋2Fe3＋。
反应过程中能量变化如图所示，下列说法正确的是( )
A.Fe2＋的作用是增大过氧化氢的分解速率
B.反应①②均是放热反应
C.反应2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g)是吸热反应
D.0～6
min内的平均反应速率v(H2O2)＝3.33×10－2
mol/(L·min)
【解析】反应中Fe3＋为催化剂，Fe2＋为中间产物，故A错误；由图象可知反应①反应物总能量小于生成物总能量，则为吸热反应，故B错误；反应物总能量大于生成物总能量，反应2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g)是放热反应，故C错误；0～6
min内生成氧气的体积为22.4
mL，物质的量为0.001
mol，则由方程式可知消耗H2O2的物质的量为0.002
mol，而起始时H2O2的物质的量为0.004
mol，则Δc(H2O2)＝0.20
mol/L，v(H2O2)＝＝3.33×10－2
mol/(L·min)，故D正确。
【答案】D
探究二 热化学方程式的书写及正误判断
一、知识归纳
1.“五步”书写热化学方程式
—写出配平的化学方程式
↓
—用__s、l、g、aq__标明物质的聚集状态
↓
—标明反应的温度和压强(101
kPa、25
℃时可不标注)
↓
—在方程式后写出ΔH，并根据信息注明ΔH的“__＋__”或“__－__”
↓
—根据化学计量数计算写出ΔH的值
2.五个角度判断热化学方程式的正误
—放热反应ΔH一定为“－”，吸热反应ΔH一定为“＋”
↓
—单位一定为“kJ·mol－1”，易错写成“kJ”或漏写
↓
—物质的状态必须正确，特别是溶液中的反应易写错
↓
—反应热的数值必须与方程式中的化学计量数相对应，即ΔH与化学计量数成正比。当反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号__相反__
↓
—如燃烧热、中和热的热化学方程式
二、典题导法
例2
下列叙述或热化学方程式书写正确的是( )
A.H2(g)＋F2(g)===2HF(g) ΔH＝－270
kJ·
mol－1，则相同条件下，2
mol
HF气体的能量大于1
mol氢气和1
mol氟气的能量之和
B.2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－483.6
kJ·
mol－1，则氢气的燃烧热大于241.8
kJ·
mol－1
C.含20.0
g
NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出28.7
kJ的热量，则表示该中和反应的热化学方程式为NaOH＋HCl===NaCl＋H2O ΔH＝－57.4
kJ·
mol－1
D.500
℃、30
MPa时，发生反应N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g) ΔH＝－38.6
kJ·
mol－1，在此条件下将1.5
mol
H2和过量N2充分反应，放出热量19.3
kJ
【解析】焓变为负，为放热反应，则相同条件下，2
mol
HF气体的能量小于1
mol氢气和1
mol氟气的能量之和，故A错误；1
mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量叫做该物质的燃烧热，燃烧热中水为液态，且气态水的能量比液态水的能量高，由2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－483.6
kJ·
mol－1，可知氢气的燃烧热大于241.8
kJ·
mol－1，故B正确；强酸、强碱发生中和反应生成1
mol液态水时放出的热量为中和热，n(NaOH)＝＝0.5
mol，放出28.7
kJ的热量，则表示该中和反应的热化学方程式为NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l) ΔH＝－57.4
kJ·
mol－1，故C错误；合成氨为可逆反应，热化学方程式中ΔH为完全转化时的能量变化，则将1.5
mol
H2和过量N2充分反应，放出热量小于19.3
kJ，故D错误。
【答案】B
【方法小结】 反应热、中和热和燃烧热对比
将反应热、中和热以及燃烧热进行对比，有利于加深对概念的正确理解。
反应热
中和热
燃烧热
含义
化学反应过程中放出或吸收的热量
在稀溶液中，强酸和强碱发生中和反应而生成1
mol
H2O(l)时所放出的热量
在25
℃、101
kPa时，1
mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量
反应
特点
任何反应
中和反应
燃烧反应
物质
状态
物质的状态要确定
稀溶液
生成物在常温下为稳定态
方程
式配
平标
准
任意物质的量
以生成1
mol
H2O(l)为标准
以燃烧1
mol
可燃物为标准
ΔH
符号
负值或正值
负值
负值
说明
不能根据反应条件来判断是放热反应还是吸热反应
不包括溶解热或其他物质的生成热
注意对稳定氧化物的理解，不仅包括具体物质还包括聚集状态
探究三 反应热的计算方法指导
典题导法
例3
(1)根据下列热化学方程式：
①C(s)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH＝－393.5
kJ·
mol－1
②H2(g)＋O2(g)===H2O(l)
ΔH＝－285.8
kJ·
mol－1
③CH3COOH(l)＋2O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－870.3
kJ·
mol－1
可以计算出2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)的反应热为______________________。
(2)已知在101
kPa时，CO的燃烧热为283
kJ·
mol－1。相同条件下，若2
mol
CH4完全燃烧生成液态水，所放出的热量为1
mol
CO完全燃烧放出热量的6.30倍，则CH4完全燃烧的热化学方程式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)在25
℃、101
kPa时，1.00
g
C6H6(l)燃烧生成CO2(g)和H2O(l)，放出41.8
kJ的热量，C6H6的燃烧热ΔH＝__________
kJ·
mol－1，该反应的热化学方程式为____________________________________________。
【解析】(1)根据盖斯定律将方程式2×①＋2×②－③得：2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)，则ΔH＝2ΔH1＋2ΔH2－ΔH3＝2×(－393.5
kJ/mol)＋2×(－285.8
kJ/mol)－(－870.3
kJ/mol)＝－488.3
kJ/mol。
(2)2
mol
CH4完全燃烧生成液态水，所放出的热量为1
mol
CO完全燃烧放出热量的6.30倍，则1
mol
CH4完全燃烧放出的热量为＝891.45
kJ，则CH4完全燃烧的热化学方程式为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－891.45
kJ/mol。
(3)25
℃、101
kPa时，1.00
g
C6H6(l)燃烧生成CO2(g)和H2O(l)，放出41.8
kJ的热量，可知1
mol
C6H6(l)燃烧生成CO2(g)和H2O(l)放出的热量为41.8
kJ×78＝3
260.4
kJ，则该反应的热化学方程式为C6H6(l)＋O2(g)===6CO2(g)＋3H2O(l) ΔH＝－3
260.4
kJ·
mol－1。
【答案】(1)－488.3
kJ/mol
(2)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－891.45
kJ/mol
(3)3
260.4 C6H6(l)＋O2(g)===6CO2(g)＋3H2O(l) ΔH＝－3
260.4
kJ·
mol－1
【方法小结】 方程式加合法计算反应热
根据可直接测定反应热的化学反应间接计算难以直接测定的化学反应的反应热，需要应用盖斯定律来分析问题。解题时，常用已知反应热的热化学方程式相互加合(加、减等数学计算)，得到未知反应热的热化学方程式，则相应的反应热做相同的加合即为所求的反应热。
例4已知下列热化学方程式：
①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－890.31
kJ/mol
②2C2H6(g)＋7O2(g)===4CO2(g)＋6H2O(l)
ΔH＝－3
119.6
kJ/mol
③C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－1
411.0
kJ/mol
④2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－2
599.2
kJ/mol
⑤C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)
ΔH＝－2
219.9
kJ/mol
现有由2
mol上述五种烃中的两种组成的气体混合物，经充分燃烧后放出3
037
kJ热量，则下列组合中不可能的是( )
A.C2H4和C2H6
B.C2H2和C3H8
C.C2H6和C3H8
D.C2H6和CH4
【解析】2
mol
C2H4完全燃烧放出2
822.0
kJ，而2
mol
C2H6完全燃烧放出3
119.6
kJ，而2
822.0
kJ＜3
037
kJ＜3
119.6
kJ，所以A是有可能的，故A不选；2
mol
C2H2完全燃烧放出2
599.2
kJ，而2
mol
C3H8完全燃烧放出4
439.8
kJ，而2
599.2
kJ＜3
037
kJ＜4
439.8
kJ，所以B是有可能的，故B不选；2
mol
C2H6完全燃烧放出3
119.6
kJ，而2
mol
C3H8完全燃烧放出4
439.8
kJ，如果全部是C2H6(最小极限)，都最少能产生3
119.6
kJ，热量都大于3
037
kJ，所以C不可能，故C选；2
mol
C2H6完全燃烧放出3
119.6
kJ，而2
mol
CH4完全燃烧放出890.31×2＝1
780.62
kJ，而1
780.62
kJ＜3
037
kJ＜3
119.6
kJ，所以D是有可能的，故D不选。
【答案】C
【方法小结】 平均值法
平均值法特别适用于缺少数据而不能直接求解的计算。当两种或两种以上物质混合时，不论以任何比例混合，总存在一个平均值，解题时只要抓住平均值，就能避繁就简，迅速解题。平均值法有：平均相对分子质量法、平均分子式法、平均体积法、平均原子法和平均反应热法等。平均反应热法是利用两种混合物中每摩尔物质在反应中的反应热的平均值推断混合物组成的解题方法，常用于有两种物质的反应热的计算。
例5
化学反应可视为旧化学键断裂和新化学键形成的过程。化学键的键能是两个原子间形成1
mol化学键时释放的能量或断开1
mol化学键所吸收的能量。
现提供以下化学键的键能(
kJ·
mol－1)：
P—P
P—O
O===O
P===O
198
360
498
585
则P4(白磷)＋5O2P4O10是__________(填“放热”或“吸热”)反应，ΔH＝__________
kJ/mol。(提示：白磷是正四面体形的分子，如图，当与氧气形成P4O10时，每两个磷原子之间插入一个氧原子，此外，每个磷原子又以双键结合一个氧原子)
【解析】1
mol
P4(白磷)含有6
mol
P—P键，5
mol
O2含有5
mol
O===O键，1
mol
P4O10有12
mol
P—O键和4
mol
P===O键，ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和＝(6×198＋5×498)
kJ/mol－(12×360＋4×585)
kJ/mol＝－2
982
kJ/mol。
【答案】放热 －2
982
【方法小结】 键能计算反应热
(1)计算公式ΔH＝反应物的总键能一生成物的总键能。
(2)计算关键
利用键能计算反应热的关键，就是要算清物质中化学键的数目，清楚中学常见单质、化合物中所含共价键的种类和数目。
物质
(化学键)
CO2
(C＝O)
CH4
(C－H)
P4
(P－P)
SiO2
(Si－O)
石墨
(C－C)
金刚石
(C－C)
S8
(S－S)
Si
(Si－Si)
每个微粒
所含键数
2
4
6
4
1.5
2
8
2
【p19】
(2020·江苏卷)反应SiCl4(g)＋2H2(g)Si(s)＋4HCl(g)可用于纯硅的制备。下列有关该反应的说法正确的是( )
A.该反应ΔH＞0、ΔS＜0
B.该反应的平衡常数K＝
C.高温下反应每生成1
mol
Si需消耗2×22.4
L
H2
D.用E表示键能，该反应ΔH＝4E(Si—Cl)＋2E(H—H)－4E(H—Cl)
【解析】该反应为气体体积增大的反应，则ΔS＞0，故A错误；K为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，则反应的平衡常数K＝，Si为纯固体，不能出现在K的表达式中，故B正确；状况未知，Vm未知，不能由物质的量计算氢气的体积，故C错误；焓变等于断裂化学键吸收的能量减去成键释放的能量，则该反应ΔH＝4E(Si—Cl)＋2E(H—H)－4E(H—Cl)－2E(Si—Si)，故D错误。
【答案】B【p96】
A组（选择题为单选）
1.根据如图所示能量循环图，下列说法正确的是( )
A.ΔH1＞0；ΔH2＜0
B.ΔH3＞0；ΔH4＜0
C.ΔH5＞0；ΔH＜0
D.ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4－ΔH5
【解析】固态转化为气态吸热，转化为气态金属离子吸热，则ΔH2＞0，故A错误；断裂化学键吸收能量，非金属原子的气态转化为离子放热，则ΔH3＞0、ΔH4＜0，故B正确；气态离子转化为固态放热，则ΔH5＜0，故C错误；由盖斯定律可知，反应一步完成与分步完成的热效应相同，则ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5，故D错误。
【答案】B
2.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.HCN比HNC稳定
B.该异构化反应的ΔH＝＋59.3
kJ·
mol－1
C.正反应的活化能大于逆反应的活化能
D.使用催化剂可以改变反应的反应热
【解析】HCN相对能量为0.0
kJ·mol－1，HNC的相对能量为59.3
kJ·
mol－1，能量越低越稳定，所以HCN比HNC稳定，故A正确；反应热为生成物总能量减去反应物总能量，且ΔH＞0带“＋”，ΔH＜0带“－”，ΔH＝(59.3－0.0)
kJ·mol－1＝＋59.3
kJ·
mol－1，故B正确；正反应的活化能为186.5
kJ·
mol－1，逆反应的活化能为(186.5－59.3)
kJ·
mol－1，故C正确；催化剂可加快反应速率，降低反应所需活化能，与反应热无关，故D错误。
【答案】D
3.乙烯在酸催化下水合制乙醇的反应机理及能量与反应进程的关系如图所示。下列叙述正确的是( )
CHHCHHCHHHC＋HHCHHHCHHO＋HHCHHHCHHOH
A.①②③三步均属于加成反应
B.总反应速率由第①步反应决定
C.第①步反应的中间体比第②步反应的中间体稳定
D.总反应不需要加热就能发生
【解析】只有反应①存在碳碳双键生成碳碳单键，则只有反应①为加成反应，故A错误；第①步活化能较大，则反应速率较小，总反应的快慢取决于慢反应，则总反应速率由第①步反应决定，故B正确；第①步反应的中间体比第②步反应的中间体能量高，能量越高越不稳定，则第②步反应的中间体较稳定，故C错误；该反应为放热反应，反应条件与反应热无关，故D错误。
【答案】B
4.氨和二氧化碳合成尿素的合成反应分两步进行：
第一步：2NH3(l)＋CO2(g)??NH2COONH4(l) ΔH1＝－100.5
kJ·
mol－1
第二步：NH2COONH4(l)??CO(NH2)2(s)＋H2O(l) ΔH2＝＋27.6
kJ·
mol－1
下列说法不正确的是( )
A.第一步反应随着温度的升高，平衡常数增大
B.1
mol
H2O和1
mol
NH3中含有的质子数相等
C.通入过量的CO2可提高NH3的转化率
D.合成尿素的总的热化学方程式为：2NH3(l)＋CO2(g)??CO(NH2)2(s)＋H2O(l) ΔH＝－72.9
kJ·
mol－1
【解析】第一步反应的ΔH1＜0，根据勒夏特列原理，温度升高，化学平衡向吸热的方向移动，即逆向移动，平衡常数减小，故A错误；1个H2O和1个NH3都含有10个质子，1
mol
H2O和1
mol
NH3中含有的质子数相等，都是10NA，故B正确；通入过量的CO2，即增大反应物的浓度，平衡正向移动，可提高NH3的转化率，故C正确；由第一步＋第二步得到合成尿素的总的热化学方程式为2NH3(l)＋CO2(g)??CO(NH2)2(s)＋H2O(l) ΔH＝－72.9
kJ·
mol－1，故D正确。
【答案】A
5.335
℃时，在恒容密闭反应器中1.00
mol
C10H18(l)催化脱氢的反应过程如下：
反应1：C10H18(l)??C10H12(l)＋3H2(g) ΔH1
反应2：C10H12(l)??C10H8(l)＋2H2(g) ΔH2
测得C10H12和C10H8的产率x1和x2(以物质的量分数计)随时间的变化关系及反应过程中能量的变化如下图所示。下列说法错误的是( )
A.使用催化剂能改变反应历程
B.更换催化剂后ΔH1、ΔH2也会随之改变
C.8
h时，反应1、2都未处于平衡状态
D.x1显著低于x2，是由于反应2的活化能比反应1的小，反应1生成的C10H12很快转变成C10H8
【解析】使用催化剂可改变反应历程，故A正确；催化剂不会对反应的ΔH产生影响，故B错误；8
h后，C10H8的产率x2还在增大，说明反应2未达平衡状态，c(H2)还在改变，反应1也未处于平衡状态，故C正确；由图象可以看出反应2的活化能低于反应1的活化能，故反应1生成的C10H12快速转化为C10H8，从而使x1显著低于x2，故D正确。
【答案】B
6.下列说法正确的是( )
A.化学反应的发生都需要在一定条件下
B.灼热的碳与二氧化碳的反应是放热反应
C.由C(石墨)===C(金刚石) ΔH＝＋1.9
kJ/mol可知，金刚石比石墨稳定
D.等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，前者放出的热量多
【解析】有的化学反应的发生需要一定条件，有的接触就能反应，如：氮气和氧气在放电的条件下才化合成NO，而NO和O2常温下化合为NO2，故A错误；二氧化碳和碳反应生成一氧化碳属于吸热反应，故B错误；石墨转化为金刚石是吸热的，所以石墨具有的能量小于金刚石的能量，石墨比金刚石稳定，故C错误；气态S比固态S的能量高，燃烧为放热反应，则等物质的量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，前者放出的热量多，故D正确。
【答案】D
7.图1是NO2(g)＋CO(g)??CO2(g)＋NO(g)反应过程中能量变化的示意图。一定条件下，在固定容积的密闭容器中该反应达到平衡状态。当改变其中一个条件X，Y随X的变化关系曲线如图2所示。下列有关说法正确的是( )
A.一定条件下，向密闭容器中充入1
mol
NO2(g)与1
mol
CO(g)反应放出234
kJ热量
B.若X表示CO的起始浓度，则Y表示的可能是NO2的转化率
C.若X表示反应时间，则Y表示的可能是混合气体的密度
D.若X表示温度，则Y表示的可能是CO2的物质的量浓度
【解析】反应的焓变ΔH＝E1－E2＝134
kJ/mol－368
kJ/mol＝－234
kJ/mol，又1
mol
NO2(g)与1
mol
CO(g)不可能完全反应到底，所以放出小于234
kJ热量，故A错误；两种反应物的化学平衡，增加一种物质的量，会提高另一种物质的转化率，故B错误；气体形成的平衡体系中气体质量不变，反应前后体积不变，所以密度不变，故C错误；该反应是放热反应，升温，化学平衡逆向进行，二氧化碳浓度减小，故D正确。
【答案】D
8.回答下列问题：
(1)已知两种同素异形体A、B的燃烧热的热化学方程式为：
A(s)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH＝－393.51
kJ/mol
B(s)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH＝－395.41
kJ/mol
则两种同素异形体中较稳定的是(填“A”或“B”)________。
(2)工业上用H2和Cl2反应制HCl，各键能数据为：H—H：436
kJ/mol，Cl—Cl：243
kJ/mol，H—Cl：431
kJ/mol。该反应的热化学方程式是________________________________________________。
(3)合成气(CO和H2为主的混合气体)不但是重要的燃料也是重要的化工原料，制备合成气的方法有多种，用甲烷制备合成气的反应为：
①2CH4(g)＋O2(g)===2CO(g)＋4H2(g)
ΔH1＝－72
kJ·
mol－1；
②CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)
ΔH2＝＋216
kJ·
mol－1。
氢气与氧气反应生成水蒸气的热化学方程式为________________________________________。
现有1
mol由H2O(g)与O2组成的混合气，且O2的体积分数为x，将此混合气与足量CH4充分反应。若x＝0.2时，反应①放出的能量为________________________________________________________________________
kJ。
若x＝__________时，反应①与②放出(或吸收)的总能量为0。
【解析】(1)由①A(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.51
kJ/mol；②B(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－395.41
kJ/mol，根据盖斯定律①－②得：A(s)===B(s) ΔH＞0，所以B的能量高，能量越高越不稳定，A稳定。
(2)反应方程式为：H2＋Cl2===2HCl，生成2
mol
HCl，需吸收能量：436
kJ＋243
kJ＝679
kJ，放出能量：2×431
kJ＝862
kJ，放出的能量大于吸收的能量，则该反应放热，焓变为负号，且放出的热量为：862
kJ－679
kJ＝183
kJ，所以ΔH＝－183
kJ/mol，所以反应的热化学方程式是H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－183
kJ/mol。
(3)依据盖斯定律×①－②得到氢气与氧气反应生成水蒸气的热化学方程式为：H2(g)＋O2(g)===H2O(g)
ΔH＝－252
kJ·
mol－1。若x＝0.2，有0.8
mol
H2O(g)和0.2
mol
O2(g)，0.2
mol氧气反应放热0.2
mol×72
kJ/mol＝14.4
kJ；反应①与②放出(或吸收)的总能量为0时，设水蒸气物质的量为a
mol，则氧气物质的量为(1－a)
mol，有216
kJ/mol×a
mol＝72
kJ/mol×(1－a)
mol，解得：a＝0.25
mol，所以x＝＝0.75。
【答案】(1)A
(2)H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－183
kJ·mol－1
(3)H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝－252
kJ·
mol－1 14.4 0.75
B组（选择题有1～2个选项符合题意）
9.CH4?CO2催化重整可以得到合成气(CO和H2)，有利于减小温室效应，其主要反应为CH4(g)＋CO2(g)??2CO(g)＋2H2(g) ΔH＝＋247
kJ·
mol－1，同时存在以下反应：
积碳反应：CH4(g)??C(s)＋2H2(g)
ΔH＝＋75
kJ·
mol－1
消碳反应：CO2(g)＋C(s)??2CO(g)
ΔH＝＋172
kJ·
mol－1
积碳会影响催化剂的活性，一定时间内积碳量和反应温度的关系如图。下列说法正确的是( )
A.高压利于提高CH4的平衡转化率并减少积碳
B.增大CO2与CH4的物质的量之比有助于减少积碳
C.温度高于600
℃，积碳反应的化学反应速率减慢，消碳反应的化学反应速率加快，积碳量减少
D.升高温度，积碳反应和消碳反应的化学平衡常数K增大
【解析】CH4(g)＋CO2(g)??2CO(g)＋2H2(g)为气体体积增大的反应，增大压强平衡逆向移动，CH4的平衡转化率减小，故A错误；增大CO2与CH4的物质的量之比，可增大CH4的转化率，从而减少积碳反应，使消碳反应正向进行，有助于减少积碳，故B正确；温度高于600
℃时，积碳反应和消碳反应的速率都增大，由于消碳反应速率增大的更大，所以积碳量减少，故C错误；积碳反应和消碳反应的ΔH都大于0，说明两个反应都是吸热反应，升高温度后平衡正向移动，平衡常数K都增大，故D正确。
【答案】BD
10.肼(N2H4)在不同条件下分解产物不同，200
℃时在Cu表面分解的机理如图1所示。已知200
℃时：
反应Ⅰ：3N2H4(g)===N2(g)＋4NH3(g)
ΔH1＝－32.9
kJ/mol
反应Ⅱ：N2H4(g)＋H2(g)===2NH3(g)
ΔH2＝－41.8
kJ/mol
下列说法不正确的是( )
A.图1所示过程①是吸热反应，②是放热反应
B.反应Ⅱ的能量过程示意图如图2所示
C.断开3
mol
N2H4(g)中的化学键吸收的能量小于形成1
mol
N2(g)和4
mol
NH3(g)中的化学键释放的能量
D.200
℃时，肼分解生成氮气和氢气的热化学方程式为：N2H4(g)===N2(g)＋2H2(g) ΔH＝－50.7
kJ/mol
【解析】由题意得，图1所示过程①是放热反应，根据盖斯定律：Ⅰ－2×Ⅱ得N2H4(g)===N2(g)＋2H2(g) ΔH＝－32.9
kJ/mol－2×(－41.8
kJ/mol)＝＋50.7
kJ/mol，说明过程②为吸热反应，故A、D错误；由题意得，反应Ⅱ为放热反应，反应物总能量高于生成物总能量，故B正确；反应Ⅰ为放热反应，断开3
mol
N2H4(g)中的化学键吸收的能量小于形成1
mol
N2(g)和4
mol
NH3(g)中的化学键释放的能量，故C正确。
【答案】AD
11.中科院兰州化学物理研究所用Fe3(CO)12/ZSM?5催化CO2加氢合成低碳烯烃反应，所得产物含CH4、C3H6、C4H8等副产物，反应过程如图所示，下列说法正确的是( )
A.第ⅰ步反应为CO2＋H2===CO＋H2O
B.第ⅰ步反应的活化能高于第ⅱ步
C.Fe3(CO)12/ZSM?5使CO2加氢合成低碳烯烃的ΔH减小
D.添加不同催化剂后，反应的平衡常数各不相同
【解析】第一步反应为CO2＋H2===CO＋H2O，故A正确；活化能越高反应越慢，第ⅰ步反应慢、第ⅱ步反应快，第ⅰ步反应的活化能高于第ⅱ步，故B正确；所用Fe3(CO)12/ZSM?5催化剂，可以降低反应的活化能，但是不能改变ΔH，故C错误；平衡常数只受温度影响，添加不同催化剂后，反应的平衡常数不变，故D错误。
【答案】AB
12.雾霾天气肆虐给人类健康带来了严重影响。燃煤和汽车尾气是造成空气污染的原因之一。
(1)汽车尾气净化的主要原理为：2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g) ΔH＜0
①反应的速率?时间图象如图1甲所示。若其他条件不变，仅在反应前加入合适的催化剂，其速率?时间图象如图1乙所示。以下说法正确的是__________(填字母代号)。
A.a1＞a2
B.b1＜b2
C.t1＞t2
D.图1乙中阴影部分面积更大
E.图1甲中阴影部分面积更大
②若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，如图2示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是__________(填字母代号)。
(2)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。
已知：CH4(g)＋2NO2(g)??N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－867.0
kJ/mol
2NO2(g)??N2O4(g) ΔH＝－56.9
kJ/mol H2O(g)===H2O(l) ΔH＝－44.0
kJ/mol
写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2和H2O(l)的热化学方程式：________________________________________________________________________。
(3)CH4和H2O(g)在催化剂表面发生反应CH4(g)＋H2O(g)??CO(g)＋3H2(g)，该反应在不同温度下的化学平衡常数如表：
温度/
℃
800
1
000
1
200
1
400
平衡常数
0.45
1.92
276.5
1
771.5
①该反应是__________(填“吸热”或“放热”)反应。
②T
℃时，向1
L密闭容器中投入1
mol
CH4和1
mol
H2O(g)，平衡时c(CH4)＝0.5
mol/L，该温度下反应CH4(g)＋H2O(g)??CO(g)＋3H2(g)的平衡常数K＝__________。
【解析】(1)①乙图使用催化剂，正逆反应速率均加快，反应时间缩短，所以a1＜a2，b1＜b2，t1＞t2，故A错误，B、C正确；阴影面积为反应物浓度的变化，因为催化剂不影响平衡移动，所以两图中阴影部分面积相等，故D、E均错误。②反应达到平衡状态时，各物质的反应速率不再变化，故A不符合题意；反应是放热反应，该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，相当于升高温度，平衡向左移动，平衡常数减小，当温度不变时，化学平衡常数不变，故B符合题意；CO2和CO的物质的量相等时，反应没有达到平衡状态，故C不符合题意；反应达到平衡状态时，各物质的质量分数不再发生变化，故D符合题意。
(2)已知：Ⅰ.CH4(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH1＝－867.0
kJ/mol
Ⅱ.2NO2(g)??N2O4(g) ΔH2＝－56.9
kJ/mol
Ⅲ.H2O(g)===H2O(l) ΔH＝－44.0
kJ/mol
根据盖斯定律，Ⅰ－Ⅱ＋2×Ⅲ有：CH4(g)＋N2O4(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(l)，ΔH＝－867.0
kJ/mol－(－56.9
kJ/mol)＋2×(－44.0
kJ/mol)＝－898.1
kJ/mol。
(3)①升高温度化学平衡常数增大，说明平衡正向移动，升高温度平衡向吸热方向移动，则该反应的正反应是吸热反应。②开始时c(CH4)＝c(H2O)＝＝1
mol/L，
可逆反应三段式：CH4(g)＋H2O(g)??CO(g)＋3H2(g)
起始(mol/L) 1 1 0 0
变化(mol/L)
0.5
0.5
0.5
1.5
平衡(mol/L)
0.5
0.5
0.5
1.5
化学平衡常数K＝＝＝6.75。
【答案】(1)①BC ②BD
(2)CH4(g)＋N2O4(g)===N2(g)＋2H2O(l)＋CO2(g) ΔH＝－898.1
kJ/mol
(3)①吸热 ②6.75(共77张PPT)
专题五 化学反应中的能量变化
6
12
4
吸热
s、l、g、aq
＋
－
相反
知识网络
吸热反应、放热反应
反应热、焓变
燃烧热、中和热
实验测定
吸热反应和放热反应
反应物与生成物键能差异
书写方法及注意事项
化学反应与能量
热化学方程式
反应物与生成物能量差异
含义
反应热的计算
盖斯定律
专题探究>●。·。
真题赏析>●。。。
限时训练>●。。
H
HR
O
H
O
第①步
第②步
HH
H
H-CCO
第③步
0.4
8,0.374
0.2
(8,0.027)xC10H12)
O246810121416
时间/h
量
C10H2(l)+5H2(g
H12(1)+3H2(g)
反应过程
能量↑=134kJ·moll
NO28)+co(g)
E,=368kJ·mol
CO2(8)+no(g)
反应过程
慢
快
低聚反应
RWG
FTS
异构化反应
CO
CO
CO
(CH
(CH
第步
第步
ZSM-5
Fe3(CO)
新
O
n
O
A
