备战2023年高考化学【二轮·精准提升】重难点精讲精练
专题10 化学能与热能（热化学）
化学能与热能是高考必考内容之一，选择题中多以化学反应与能量的基本概念为载体，利用活化过程能量变化模拟图，考查反应过程中能量转化的形式及活化能的概念、催化剂的作用、能垒与速率的关系等问题；非选择题重点考查盖斯定律的应用、热化学方程式的书写和反应热的计算。另外试题可能会涉及能源问题，以引导学生形成与环境和谐共处、合理利用自然资源的观念。
【考点一】反应热、焓变
1．放热反应和吸热反应
(1)化学反应放热和吸热的原因
ΔH<0(“－”号)ΔH>0(“＋”号)
【注意】
①过程(包括物理过程、化学过程)与化学反应的区别，有能量变化的过程不一定是放热反应或吸热反应。如水结成冰放热，但不属于放热反应。
①化学反应是放热还是吸热与反应发生的条件没有必然联系。如吸热反应NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O在常温常压下即可进行。
(2)记忆常见的放热反应和吸热反应
2．反应焓变的计算
(1)计算方法
ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量
ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能
ΔH＝正反应活化能－逆反应活化能
(2)注意事项
①利用键能计算反应热的关键，是弄清物质中化学键的数目，清楚中学阶段常见单质、化合物中所含共价键的种类和数目。
①活化能与焓变的关系
a ．催化剂能降低反应的活化能，但不影响焓变的大小及平衡转化率。
b ．在无催化剂的情况，E 1为正反应的活化能，E 2为逆反应的活化能，ΔH ＝E 1－E 2，活化能大小影响反应速率。
c ．起点、终点能量高低判断反应的ΔH ，并且物质的能量越低，物质越稳定。 题组训练：
1．已知： (
)
()()()24222C H g 3O g 2CO g 2H O g +=+ 1akJ mol -∆=-⋅H
()()22H O 1H O g = 144kJ mol -∆=+⋅H
其他数据如下表：
下列说法正确的是
A ．乙烯的燃烧热为1akJ mol -⋅
B ．2777-a
x=
3
C ．()()()()24222C H g 3O g 2CO g 2H O 1+=+ ()1
a+44kJ mol H -∆=-⋅
D ．当生成4molO-H 键时，该反应放出热量一定为akJ
2．在一定条件下，CO 2和H 2有如下可自发进行的化学反应：2CO 2(g)+6H 2(g) C 2H 4(g)+4H 2O(g) ΔH 。
有研究表明，在铁系催化剂作用下该反应分两步进行： ①.CO 2(g)+H 2(g)CO(g)+H 2O(g) 慢反应 ①.2CO(g)+4H 2(g)
C 2H 4(g)+2H 2O(g) 快反应
下列能量-反应过程图中，表述正确的是
A ．
B ．
C ．
D ．
3．乙酸甲酯在NaOH 溶液中发生水解时物质和能量的变化如下图所示。下列说法正确的是
A ．总反应为吸热反应
B ．决定总反应速率快慢的是反应物→中间产物1的反应
C ．反应过程中碳原子的轨道杂化方式不发生变化
D ．如反应物使用 ，则产物中存在
4．已知24222C H C H H 、、三种气体燃烧的热化学方程式如下。下列有关说法正确的是
①1
24222C H (g)3O (g)=2CO (g)2H O(l)ΔH 1411.0kJ mol -++=-⋅
①1222225
C H (g)O (g)=2CO (g)H O(l)ΔH 1300kJ mol 2
-++=-⋅
①()1
222l 2H (g)O (g)=2H O ΔH 571.0kJ mol -+=-⋅
①1
2222H (g)O (g)=2H O(g)ΔH akJ mol -+=⋅
A ．a 571.0<-
B ．21g H O(l)气化为2H O(g)放出(571a)kJ +热量
C ．122224C H (g)H (g)=C H (g)ΔH 174.5kJ mol -+=-⋅
D ．乙炔燃烧的火焰温度比乙烯高，是因为其燃烧热的值比乙烯的大 5．航天员呼吸产生的2CO 通过反应()()
()()222CO g 2H g C s 2H O g ++ H ∆，再电解水可实现2O 的循
环利用。热力学中规定由最稳定单质生成1mol 某物质的焓变称为该物质的标准摩尔生成焓(f m ΔH θ
)，最稳定单质的标准生成焓规定为0。已知上述反应式中：()1
f m 2ΔCO 394kJ mol H θ
-=-⋅；
()1f m 2ΔH 0kJ mol H θ
-=⋅；()1f m
ΔC 0kJ mol H θ-=⋅；()1f m 2ΔH O 242kJ mol H θ-=-⋅。则H ∆的数值为 A ．190kJ mol --⋅ B ．1100kJ mol --⋅ C ．1120kJ mol --⋅ D ．1180kJ mol --⋅
6．科学家结合实验和计算机模拟结果，研究了在贵重金属催化剂表面上的气态体系中，一个CO 分子还原
NO 的能量变化与反应历程如图所示。下列说法不正确的是
A ．该反应的热化学方程式为：222CO(g)2NO(g)N (g)2CO (g)+=+ 1d a ΔH E E kJ mol -=-⋅
B ．决定整个反应速率快慢的步骤是①
C ．反应过程中断裂与形成的化学键都包含σ键和π键
D ．改变催化剂，反应的活化能发生改变
7．合成氨工业中氢气可由天然气和水反应制备，其主要反应为：
()()()()4222CH g 2H O g CO g 4H g ++。已知下列键能数据：
则该反应的反应热①H 为 A ．-162kJ/mol
B ．＋162kJ/mol
C ．＋965kJ/mol
D ．＋1470kJ/mol
8．晶格能(U)是气态离子形成1mol 离子晶体释放的能量。2Li O 是离子晶体，其晶格能的实验值可通过玻恩-哈伯热力学循环图计算得到。
已知：()()O g O g -−−
→ 13142kJ mol H -∆=-⋅， ()()2O g O g --−−→ 14845kJ mol H -∆=+⋅
下列说法不正确的是 A ．()1
2Li O 2908kJ mol U -=-⋅
B ．O—O 键键能为1498kJ mol -⋅
C ．1
2703kJ mol H -∆=⋅
D ．()1
1Li 1040kJ mol I -=⋅
【考点二】热化学方程式的书写及反应热的求算 (一)热化学方程式的书写 1．书写步骤
2．注意事项
(二)求反应热的几种方法
1．从宏观角度分析计算
ΔH＝H1(生成物的总能量)－H2(反应物的总能量)
2．从微观角度分析计算
ΔH＝E1(反应物的键能总和)－E2(生成物的键能总和)
3．从活化能角度分析计算
ΔH＝E1(正反应的活化能)－E2(逆反应的活化能)
4．根据盖斯定律计算
(1)计算步骤
(2)计算方法
【易错提醒】反应热计算中的注意事项
1．物理变化也会有热效应
在物理变化过程中，也会有能量变化，虽然不属于吸热反应或放热反应，但在进行相关反应热计算时，必须要考虑发生物理变化时的热效应，如物质的三态变化或物质的溶解过程中的能量变化等。
2．不可忽视化学键的物质的量
根据键能计算反应热时，要注意弄清各种化学键的物质的量，既要考虑热化学方程式中物质的化学计量数，又要考虑物质中各种化学键的个数，再进行计算。反应热(ΔH )等于反应物中的键能总和减去生成物中的键能总和，即ΔH ＝∑E 反－∑E 生(E 表示键能)。如反应3H 2(g)＋N 2(g)2NH 3(g) ΔH ＝3E (H—H)＋E (N≡N)
－6E (N—H)。
3．严格保证热化学方程式与ΔH 变化的一致性
(1)热化学方程式乘以某一个数时，反应热数值也必须乘上该数。
(2)热化学方程式相加减时，相同状态的同种物质之间可相加减，反应热也随之相加减。 (3)将一个热化学方程式颠倒时，ΔH 的“＋”“－”号必须随之改变。
(三)化学反应中反应热的大小比较 1．同一反应的比较
(1)反应物状态不同
例如：S(g)＋O 2(g)===SO 2(g) ΔH 1＜0
S(s)＋O 2(g)===SO 2(g) ΔH 2＜0
因为等量反应物S(g)比S(s)所具有的能量多，反应放出热量就多，所以ΔH 1＜ΔH 2。 (2)生成物状态不同
例如：H 2(g)＋1
2
O 2(g)===H 2O(g) ΔH 1＜0
H 2(g)＋1
2
O 2(g)===H 2O(l) ΔH 2＜0
因为等量产物H 2O(g)比H 2O(l)所具有的能量多，反应放出热量少，所以ΔH 1＞ΔH 2。 (注意：ΔH 为负，放热越多，ΔH 越小) (3)化学计量数不同
例如：H 2(g)＋1
2
O 2(g)===H 2O(l) ΔH 1＜0
2H 2(g)＋O 2(g)===2H 2O(l) ΔH 2＜0 有2ΔH 1＝ΔH 2且ΔH 1＞ΔH 2。 2．不同反应的比较
(1)根据反应物的本性比较
等物质的量的不同物质与同一种物质反应时，越活泼的物质反应放热越多。例如： H 2(g)＋Cl 2(g)===2HCl(g) ΔH 1 H 2(g)＋Br 2(g)===2HBr(g) ΔH 2 因Cl 2比Br 2活泼，故ΔH 1＜ΔH 2。 (2)根据反应程度不同比较
例如：C(s)＋O 2(g)===CO 2(g) ΔH 1＜0
C(s)＋1
2
O 2(g)===CO(g) ΔH 2＜0
反应间存在关系，各步转化都是放热反应，第一个反应程度大，放热多，故ΔH 1＜
ΔH 2。
【注意】比较ΔH 的大小时，要将其数值和前面的符号“＋”“－”看作一个整体进行比较，不能只比较数值的大小。 题组训练：
1．已知2SO 2(g)＋O 2(g)2SO 3(g) ΔH ＝－198 kJ·mol －
1，在V 2O 5存在时反应过程中的能量变化如图所示。
下列叙述正确的是
A ．ΔH ＝E 4－E 3＋E 2－E 1
B ．加入V 2O 5后反应经过两步完成，其中第一步决定反应速率
C ．加入V 2O 5，ΔH 不变，但反应速率改变
D ．向密闭容器中充入2 mol SO 2和1 mol O 2，发生上述反应达平衡时，反应放热198 kJ
2．(1)Deacon 发明的直接氧化法为：4HCl(g)＋O 2(g)===2Cl 2(g)＋2H 2O(g)。可按下列催化过程进行：
CuCl 2(s)===CuCl(s)＋1
2
Cl 2(g)
ΔH 1＝83 kJ·mol －
1
CuCl(s)＋1
2O2(g)===CuO(s)＋
1
2Cl2(g)ΔH2＝－20 kJ·mol
－1
CuO(s)＋2HCl(g)===CuCl2(s)＋H2O(g)ΔH3＝－121 kJ·mol－1
则4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。
(2)雾霾天气给人们的出行带来了极大的不便，因此研究NO2、SO2等大气污染物的处理具有重要意义。某温度下，已知：
①2SO2(g)＋O2(g)===2SO3(g) ΔH1＝－196.6 kJ·mol－1
①2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)ΔH2
①NO2(g)＋SO2(g)===SO3(g)＋NO(g) ΔH3＝－41.8 kJ·mol－1
则ΔH2＝________。
(3)烟气中通常含有高浓度SO2、氮氧化物及粉尘颗粒等有害物质，在排放前必须进行脱硫脱硝处理。利用甲烷可将氮氧化物还原为氮气除去。已知：
2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)ΔH＝a kJ·mol－1
CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝b kJ·mol－1
CH4(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝c kJ·mol－1
反应CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝________kJ·mol－1。
3．(1)由合成气(组成为H2、CO和少量CO2)直接制备二甲醚，其中的主要过程包括以下四个反应：
甲醇合成反应：
①.CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)ΔH1＝－90.1 kJ·mol－1
①.CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH2＝－49.0 kJ·mol－1
水煤气变换反应：①.CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)ΔH3＝－41.1 kJ·mol－1
二甲醚合成反应：①.2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH4＝－24.5 kJ·mol－1
则由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为_________________________。(2)已知：25 ①、101 kPa时，
Mn(s)＋O2(g)===MnO2(s)ΔH＝－520 kJ·mol－1
S(s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH＝－297 kJ·mol－1
Mn(s)＋S(s)＋2O2(g)===MnSO4(s) ΔH＝－1 065 kJ·mol－1
则SO2与MnO2反应生成无水MnSO4的热化学方程式是_________________________。
(3)硫及其化合物在现代生产和生活中发挥重要作用。可以通过热化学循环在较低温度下由硫化氢分解制备氢气。
SO2(g)＋I2(s)＋2H2O(l)===2HI(aq)＋H2SO4(aq)ΔH1＝－151.5 kJ·mol－1
2HI(aq)===H2(g)＋I2(s)ΔH2＝＋110 kJ·mol－1
H2S(g)＋H2SO4(aq)===S(s)＋SO2(g)＋2H2O(l)ΔH3＝＋65 kJ·mol－1
热化学硫碘循环硫化氢分解联产氢气、硫黄的热化学方程式为_______________________。
(4)习主席在《中央城镇化工作会议》发出号召：“让居民望得见山、看得见水”。消除大气和水体污染对建设美丽家乡，打造宜居环境具有重要意义。
以HCl为原料，用O2氧化制取Cl2可提高效益，减少污染。
反应为：4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－118.4 kJ·mol－1，通过控制合适条件，分两步循环进行，可使HCl转化率接近100%。原理如图所示：
过程①的反应为：2HCl(g)＋CuO(s)===CuCl2(s)＋H2O(g)ΔH＝－120.4 kJ·mol－1，过程①反应的热化学方程式为_____________________________________。
4．(2021·湖南五市十校联考)如图是发射卫星时用肼(N2H4)作燃料，用NO2作氧化剂(反应生成N2、水蒸气)和用F2作氧化剂(反应生成N2、HF)的反应原理。
通过计算，可知原理①和原理①氧化气态肼生成氮气的热化学方程式分别为________________________、
__________________________，消耗等量的N 2H 4(g)时释放能量较多的是原理________(填“①”或“①”)。 5．(2021·湖南师范大学附中月考)氮和碳的氧化物分别是造成大气污染、温室效应的主要物质。 请回答下列问题： (1)2NO(g)＋O 2(g)
2NO 2(g)的反应历程由两步基元反应组成，相关信息如下(E 为活化能)：
第一步：2NO(g)――→k 1
N 2O 2(g) E 1＝82 kJ·mol －
1；
N 2O 2(g)――→k 1′
2NO(g) E 1′＝205 kJ·mol －
1
第二步：N 2O 2(g)＋O 2(g)――→k 2
2NO 2(g) E 2＝82 kJ·mol －
1；
2NO 2(g)――→k 2′
N 2O 2(g)＋O 2(g) E 2′＝72 kJ·mol －
1
则2NO(g)＋O 2(g)
2NO 2(g) ΔH ＝________kJ·mol －
1。
(2)相关物质的燃烧热、化学键的键能如表所示：
①CO 2转化为CH 4的反应CO 2(g)＋4H 2(g)===CH 4(g)＋2H 2O(g)的ΔH ＝________kJ·mol －
1。 ①CH 4转化为合成气的反应CH 4(g)＋H 2O(l)===3H 2(g)＋CO(g)的ΔH ＝________kJ·mol －1。
【考点三】以能垒图像为情境载体考查反应过程中的能量变化
题组训练：
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．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
2．常温常压下，甲醇在催化剂的作用下可以合成2-甲基丙酸甲酯，计算机模拟单个甲醇分子
．．．．．．在催化剂表面的反应过程和能量变化示意图如图，下列说法错误的是
A ．总反应的热化学方程式为：
()()()()()233332CH =CHCH g CO g CH OH l =CH CHCOOCH l ++ -11H =-1.98eV mol ∆
B ．第一步反应决定了总反应的化学反应速率
C ．化合物8和化合物9互为同分异构体
D ．上述反应过程中()3HCo CO 未改变反应的H ∆，降低了反应的活化能
3．科技工作者运用DFT 计算研究在甲醇钯基催化剂表面上制氢的反应历程如图所示。其中吸附在钯催化剂表面上的物种用*标注。下列说法正确的是
A ．3CH OH 吸附在催化剂表面是一个吸热过程
B ．甲醇在不同催化剂表面上制氢的反应历程完全相同
C ．()
()()32CH OH g CO g 2H g +的1120.5kJ mol H -∆=⋅
D ．()***
2CO 4H CO 2H g +=+是该历程的决速步骤
4．C 2H 6在Ni 的活化下可放出CH 4，其反应历程如下图所示：
下列关于活化历程的说法正确的是 A ．该转化过程ΔH>0
B ．在此反应过程中Ni 的成键数目未发生变化
C ．该反应过程中，最大能垒(活化能)为204.32kJ·mol -1
D ．整个过程中，Ni 是该反应的催化剂
5．氨气是化肥工业和基础有机合成工业的重要原料。诺贝尔奖获得者埃特尔提出了合成氨反应吸附解离的机理，通过实验测得合成氨反应势能如图所示：
下列说法正确的是
A ．反应中既有非极性共价键的断裂，又有非极性共价键的生成
B ．在合成氨吸附解离的过程中，状态最稳定的是N(ad)+3H(ad)
C ．该反应的热化学方程式为-1
223N (g)+3H g)=2NH (g)Δ=46kJ l (mo H -⋅
D ．研发更加高效的催化剂，可进一步降低该反应的活化能，提高氮气的平衡转化率
6．碳酸二甲酯DMC()是一种低毒、性能优良的有机合成中间体，科学家提出了新的合成方案
(吸附在催化剂表面上的物种用*标注)，反应机理如图所示。
下列说法错误的是（双选） A ．HO·提高了反应的活化能
B ．过程CH 3OH*+HO·*=CH 3O·*+H 2O*是该反应的决速步骤
C ．过程中既有H-O 键的断裂，又有H-O 键的形成
7．铁的某种络合物离子(用[]L Fe H +
--表示)催化甲酸分解的反应机理及相对能量变化如图所示。下列说
法正确的是（双选）
A ．反应过程中铁元素价态没有改变
B ．反应过程中最大能垒1
86.1kJ mol E -=⋅正
C ．由到过程中形成了离子健
D ．总反应为：()
()()22HCOOH l CO g H g +催化剂
146.2kJ mol H -∆=-⋅
8．我国科学院化学研究所报道了化合物1催化CO 2氢化机理。由化合物1(固体)→化合物2(固体)过程的机理和相对能量曲线如图所示(已知1eV=1.6×10-22kJ)。下列说法正确的是（双选）
A ．化合物I 1-2是该过程的催化剂
B ．整个过程既有极性共价键的断裂和生成，也有非极性键的断裂和生成
C ．图中化合物1和CO 2的总能量大于化合物2的总能量
D ．过程①的热化学方程式为：I(s)+CO 2(g)=I 1-2(s) ①H=+125.2kJ•mol -1
9．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。
回答下列问题
(1)该反应为________反应(填“吸热”或“放热”)。 (2)该历程中最大能垒(活化能)E 正＝________eV 。
(3)写出反应历程中决定该化学反应速率的化学方程式：___________________________。 10．CH 3OH 是一种重要的化工试剂，以甲醇为原料能够制备众多的化工试剂。
回答下列问题：
(1)催化剂作用下，用甲醇制备合成气的反应为CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)ΔH＞0，欲提高甲醇的反应速率和反应转化率，工业上适宜采用的措施是________(填标号)。
a．高温高压b．低温高压
c．高温低压d．低温低压
(2)科研发现，在钯基催化剂作用下，甲醇制氢的反应历程如图所示(吸附在钯催化剂表面上的物种用*标注)。
该历程中，反应速率最慢的一步的化学方程式为________________________；
放热最多的一步的化学方程式为________________________________。
11．甲烷(CH42和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程(催化剂是Zn/ZSM-5)，共分为甲烷活化、二氧化碳进入和H转移(夺氢)三个阶段。该反应历程的示意图如图：
(1)在研究初期，科研人员提出先将CH4转化成CO和H2，再转化成CH3COOH。
已知：
①2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ①H1
①2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ①H2
①CH3COOH(g)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) ①H3
则混合气体CO和H2转化成CH3COOH(g)的热化学方程式为________________________。
(2)催化剂Zn/ZSM-5有以下四种形态：Z1(Zn2+/ZSM-5)、Z2([ZnOZn]2+/ZSM-5)、Z3(Zn2+，[ZnOZn]2+/ZSM-5)、Z4([bi－ZnOZn]2+Zn2+/ZSM-5)。
图甲、图乙分别表示反应CH4(g)+CO2(g)CH3COOH(g) ①H4在催化剂Zn/ZSM-5的Z1、Z2形态时的势
能变化：
由图甲、图乙可知①H4____0(填“>”“<”或“=”)；不同形态的Z1、Z2对①H4____(填“有”或“无”)影响。
(3)从CH4到过渡态I断裂的是____键(填“碳氢”“碳碳”“氧氢”或“碳氧”，下同)，最后一步“夺氢”过程中有____键形成。
2021年高考化学专题复习：化学能与热能的解答题 一、解答题 1．利用空气氧化NO ，成本低廉，很具有研究价值。回答下列问题： (1)NO 氧化反应机理可能涉及如下过程： Ⅰ．122NO(g)(NO)(g)ΔH=-bkJ mol -?(快反应) Ⅱ．2224(NO)(g)+O (g)N O (g)ΔH (慢反应) Ⅲ．-1242N O (g)2NO (g)ΔH=+ckJ mol ?(快反应) 上述反应_______(填序号)决定NO 的氧化反应速率； 已知222NO(g)O (g) 2NO (g)+1ΔH=-akJ mol -? 则反应2224(NO)(g)+O (g) N O (g)的ΔH=_______1kJ mol -?(用a 、b 、c 的代数式表示， a 、 b 、 c 均为正值)。 (2)已知反应Ⅰ：v 正=k 1·c 2(NO)，v 逆= k 2·c [(NO)2]，k 1、k 2为速率常数，仅受温度影响。下列叙述错误的是_______(填字母)。 A ．反应Ⅰ达到平衡状态，可推知12 k K=k B ．反应Ⅱ的活化能低于反应Ⅰ的活化能 C ．增大NO 的浓度，1k 增大；升高温度，2k 增大 (3)一定条件下，将NO(g)和2O (g)按物质的量之比2：1充入反应容器，发生反应：222NO(g)+O (g)2NO (g)。其他条件相同时，分别测得NO 的平衡转化率在不同压强 (P 1、P 2)下随温度变化的曲线如图所示。
①1p_______(填“＞”“＜”或“＝”)2p。 ②400℃、1p条件下，O2的平衡转化率为_______%。 ③700℃、p2条件下，该反应的平衡常数K p=_______(以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。 (4)恒容条件下，为提高NO转化为NO2的平衡转化率可采取的措施为_______(任写一种)。2．CO2是一种廉价的碳资源,把含有大量CO2的空气吹入K2CO3溶液中，再把CO2从溶液中提取出来，并使之与H2在催化剂作用下生成可再生能源甲醇，相关反应如下。回答下列问题。 反应I CO 2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1= -49.2 kJ/mol 反应II CO 2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2 已知：①CO和H2的燃烧热△H分别为-283.0 kJ/mol 和-285.8 kJ/mol ②H2O(g)=H2O(1) △H3=- 44.0 kJ/mol (1)反应II的△H=_____kJ/mol。 (2)将1.0 mol CO2和3.0 mol H2充入2 L恒容密闭容器中，使其仅按反应I进行，在不同催化剂作用下，相同时问内CO2的转化率随温度变化如图所示，下列说法正确的是________。
绝密★启用前 山东省东营市2020届高考化学第一轮复习过关检测《化学能与 热能》 本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试时间90分钟。 第Ⅰ卷 一、单选题(共10小题，每小题3.0分,共30分) 1.根据热化学方程式：S(s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH＝a kJ·mol－1(a＝－297.2)。分析下列说法，其中不正确的是() A． S(s)在O2(g)中燃烧的反应是放热反应 B． S(g)＋O2(g)===SO2(g)ΔH＝b kJ·mol－1，则a>b C． 1 mol SO2(g)所具有的能量低于1 mol S(s)与1 mol O2(g)所具有的能量之和 D． 16 g固体硫在空气中充分燃烧，可吸收148.6 kJ的热量 2.在人类生产、生活所需能量日益增多的今天，研究化学反应及其能量变化对合理利用常规能源和开发新能源具有十分重要的意义。下列说法中不正确的是() A．任何化学反应都伴随着能量的变化 B．化学反应中的能量变化都表现为热量的变化 C．反应物的总能量高于生成物的总能量，反应释放能量 D．若化学键形成时释放的能量小于旧化学键被破坏时需要吸收的能量，反应吸收能量 3.下列分别是利用不同能源发电的实例图形，其中不属于新能源开发利用的是( ) 4.干冰灭火器常用于扑救档案资料室发生的火灾，下列关于干冰灭火的说法不正确的是() A．干冰升华时吸热，降低可燃物的着火点 B． CO2覆盖在可燃物表面，隔绝空气 C． CO2不能支持燃烧 D．干冰升华后不污染档案资料 5.反应M+Z→Q（ΔH＜0）分两步进行：①M+Z→X（ΔH＞0），②X→Q（ΔH＜0）。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是（）
第二章化学反应与能量 第一节化学能与热能 重难点一化学反应中的能量变化 1．化学键断裂与形成角度 (1)若E1>E2，化学反应表现为吸热反应。 (2)若E1 1．吸热反应 (1)大多数的分解反应、分子分解成原子， 如NH 4Cl=====△ HCl ↑＋NH 3↑； (2)一些晶体的反应， 如Ba(OH)2·8H 2O ＋2NH 4Cl===BaCl 2＋2NH 3·H 2O ＋8H 2O ； (3)C ＋CO 2=====高温2CO ； (4)以C 、H 2、CO 为还原剂的氧化还原反应， 如C ＋2CuO=====高温2Cu ＋CO 2↑， C ＋H 2O=====高温CO ＋H 2。 2．放热反应 (1)一切燃烧反应； (2)活泼金属与酸或水的反应； (3)酸碱中和反应； (4)大多数化合反应(但有些化合反应是吸热反应，如N 2＋O 2=====高温或放电2NO 等)、原子合成分子； (5)物质的缓慢氧化。 特别提醒 一个化学反应是吸热还是放热，只与反应物总能量和生成物总能量的相对大小有关，而与反应开始前是否需要加热无关。吸热反应也可能不需加热，而放热反应也可能 需在高温条件下才能进行。 题型1 化学键与能量变化 例1 已知反应A 2＋B 2===2AB ，破坏1 mol A 2中的化学键消耗的能量为Q 1 kJ ，破坏1 mol B 2中的化学键消耗的能量为Q 2 kJ ，形成1 mol AB 中的化学键释放的能量为Q 3 kJ ，则下列说法正确的是( ) A ．若A 2和 B 2的总能量之和大于生成的AB 的总能量，则反应放热 B ．若A 2和B 2的总能量之和小于生成的AB 的总能量，则反应放热 C ．若该反应为放热反应，则Q 1＋Q 2 2020届人教高考化学一轮（化学能与热能）巩固练习题附答案 专题：化学能与热能 一、选择题 1、反应A＋B―→C(ΔH＜0)分两步进行：①A＋B―→X(ΔH＞0)，②X―→C(ΔH＜0)。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是() 【参考答案及解析】D[根据反应物和生成物能量的高低来分析、解决问题。化学反应都伴随能量变化，当反应物的总能量高于生成物的总能量时，该反应为放热反应；当反应物的总能量低于生成物的总能量时，该反应为吸热反应。反应①的ΔH>0，为吸热反应，故可排除A项和C项。反应②的ΔH<0，为放热反应，B项错误，故选D。] 2、下列关于化学键的说法正确的是()。 A.C、N、O、H四种元素形成的化合物一定既有离子键,又有共价键 B.不同元素的原子构成的分子不一定只含极性共价键 C.含极性键的共价化合物一定是电解质 D.HF的分子间作用力大于HCl,故HF比HCl更稳定 【解析】C、N、O、H四种元素形成的化合物不一定既含离子键,又含共价 键,如CO (NH 2)2(尿素)中只含共价键,A 项错误;由不同元素的原子构成的分子不一定只含极性共价键,如H 2O 2中含有O —O 非极性键,B 项正确;含极性键的共价化合物不一定是电解质,如CO 2、NH 3只含极性键,但均为非电解质,C 项错误;分子间作用力与分子稳定性无关,H —F 键的键能比H —Cl 键的键能大,故HF 比HCl 更稳定,D 项错误。 【答案】B 3、N 2(g )+3H 2(g ) 2NH 3(g )反应过程中的能量变化如图所示。下列说法中错误．． 的是( )。 A.该反应的活化能为E 1 B.该反应的ΔH =E 1-E 2 C.该反应为放热反应 D.图中表示温度T 1>T 2 【解析】活化能是指化学反应中,由反应物分子到达活化分子所需的最小能量,故A 项正确;依据图像分析可知,ΔH =E 1-E 2,故B 项正确;反应物的能量高于生成物的能量,该反应是放热反应,故C 项正确;图中虚线、实线表示的是有无催化剂时,反应过程中的能量变化,反应的活化能与温度无关,故D 项错误。 【答案】D 4、一定条件下,化学反应2H 2+O 2 2H 2O 的能量变化如图所示,则反应的热化学 方程式可表示为( )。 化学能与热能 【学习目标】 1、初步理解物质的化学变化、化学键变化和能量变化之间的关系，掌握物质的化学变化和能量变化的实质； 2、了解放热反应、吸热反应的含义，了解化学反应在提供热能方面的重要作用； 3、认识提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料的重要性，培养节约能源及保护环境意识。 【要点梳理】 要点一、化学键与化学反应中能量变化的关系 1、化学反应的实质 化学反应的过程就是反应物分子中的原子重新组合成生成物分子的过程，也就是反应物分子中化学键断裂和生成物分子中化学键形成的过程。 2、化学反应中能量变化的原因 (1)断开化学键吸收能量 例：1molH2中含有1molH—H键，常温常压下断开1molH—H键，需要吸收436kJ的热量。 (2)形成化学键放出能量 由2molH原子生成1molH2，有1molH—H键生成，生成过程中向外界释放436kJ的热量。 要点诠释：形成1molH—H键释放的能量与断开1molH—H键吸收的能量相等。 (3)化学键与化学反应中能量变化的关系 当E1＞E2，反应吸收热量；当E1＜E2，反应放出热量。 要点诠释：任何化学反应都要经历旧化学键断裂和新化学键形成的过程，因此，任何化学反应都伴随着能量的变化。在化学反应中，从反应物分子改变为生成物分子，各原子内部并没有多少变化，但原子间的结合方式发生了改变。在这个过程中，反应物分子中的化学键部分或全部遭到破坏，生成物分子中的新化学键形成了，在破坏旧化学键时，需要能量来克服原子间的相互作用，在形成新化学键时，由于原子间的相互作用而放出能量。因此说化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。 3、决定化学反应中能量变化的因素及反应能量变化的判定 化学反应在发生过程中是吸收能量还是放出能量，决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。如下图所示： 反应物的总能量＜生成物的总能量，反应吸收能量(图1)； 反应物的总能量＞生成物的总能量，反应放出能量(图2)。 要点二、化学能与热能的相互转化 1、两条基本的自然定律 2019年高考化学总复习考前强化训练： 10化学能与热能有关图像分析 1.(2018广西柳州联考)某反应的反应过程中的能量变化如图所示(图中E1表示正反应的活化能,E2表示逆反应的活化能),下列有关叙述中正确的是( ) A.该反应为放热反应 B.催化剂能改变该反应的焓变 C.催化剂能改变该反应的正反应的活化能而对逆反应的活化能无影响 D.如图可表示由KClO 3加热分解制O 2 反应过程中的能量变化 ,反应物总能量小于生成物的总能量,即此反应是吸热反应,故A项错误; 催化剂能降低活化能,对焓变无影响,故B项错误;加入催化剂正反应和逆反应的活化能 都降低,故C项错误;氯酸钾受热分解制O 2 是吸热反应,故D项正确。 2.(2018福建永春县第一中学高三联考)反应A+B C分两步进行:①A+B X,②X C,反应过程中能量变化如图所示,E1表示反应A+B X的活化能。下列有关叙述正确的是 ( ) A.E2表示反应X C的活化能 B.X是反应A+B C的催化剂 C.反应A+B C的ΔH<0 D.加入催化剂可改变反应A+B C的焓变 解析E2表示反应C X的活化能,A项错误;若X是反应A(g)+B(g)C(g)的催化剂,则X应该是反应①的反应物,是反应②的生成物,B项错误;图像分析可知反应物A+B能量高于生成物C的能量,反应A+B C是放热反应,ΔH<0,C项正确;焓变与反应物和生成物总能量有关,与反应变化过程无关,催化剂只改变反应速率,不改变反应的焓变,D 项错误。 3.(2018甘肃武威第十八中学高三期末)H 2 与ICl的反应分①、②两步进行,其能量曲线如图所示,下列有关说法正确的是( ) A.反应①、反应②ΔH均大于零 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.该反应的热化学方程式可表示为H 2(g)+2ICl(g)I 2 (g)+2HCl(g) ΔH=-218 kJ ,反应①和反应②中反应物总能量都大于生成物,则反应①、反应②均为放热反应,ΔH均小于零,A项错误;反应①中氢气参与反应,反应产物中都是化合物,则一定存在化合价变化,反应②中反应物都是化合物,生成物中有碘单质生成,则也一定存在化合价变化,所以反应①②均为氧化还原反应,B项正确;反应①比反应②的速率慢, 19 化学能与热能知识清单【知识网络】 【知识归纳】 一、放热反应和吸热反应 1．前提条件：必须是化学反应 （1）物质的溶解过程：主要发生物理变化 ①放热过程：浓硫酸、NaOH固体溶于水 ②吸热过程：NH4NO3固体溶于水 （2）状态变化：发生物理变化 ①放热过程：凝固、液化、凝华等 ②吸热过程：升华、汽化、熔化等 （3）化学键的变化 ①放热过程：化学键的形成过程，如2H→H2，Na++Cl－＝NaCl ②吸热过程：化学键的断裂过程，如H2→2H，NaCl＝Na++Cl－ 2．本质判据 （1）能量角度 ①放热反应：反应物的能量总和＞生成物的能量总和 ②吸热反应：反应物的能量总和＜生成物的能量总和 （2）键能角度 ①放热反应：反应物的键能总和＜生成物的键能总和 ②吸热反应：反应物的键能总和＞生成物的键能总和 3．条件判据 （1）需要持续加热才能进行的反应一般是吸热反应 （2）反应开始需要加热，停热后仍能继续进行，一般是放热反应 4．现象判据 （1）反应体系的温度变化 ①体系的温度升高：放热反应 ②体系的温度降低：吸热反应 （2）密闭体系的压强变化 ①体系的压强增大：放热反应 ②体系的压强减小：吸热反应 （3）液体的挥发程度 ①液体的挥发程度增大：放热反应 ②液体的挥发程度减小：吸热反应 （4）催化剂的红热程度 ①停热后催化剂继续红热：放热反应 ②停热后催化剂不再红热：吸热反应 5．经验判据 （1）放热反应 ①金属、金属氧化物与酸或水的反应 ②可燃物的燃烧反应及缓慢氧化 ③酸和碱的中和反应 ④铝热反应，如2Al+Fe2O32Fe+Al2O3 ⑤大多数的化合反应。如2NO2N2O4 （2）吸热反应 ①大多数的分解的反应（2H2O22H2O+O2↑除外） ②铵盐和碱反应，如Ba（OH）2•8H2O+2NH4Cl＝BaCl2+2NH3•H2O+8H2O ③盐的水解反应 ④两个特殊反应：C+CO22CO、C+H2O（g）CO+H2 ⑤碳酸氢钠与柠檬酸的反应 6．自发判据：△H－T△S＜0 （1）A（g）+B（l）＝C（l）自发进行，ΔH＜0 （2）2AB（g）C（g）+3D（g）高温自发，ΔH＜0 7．注意事项 （1）反应的热效应与反应条件无必然关系 ①在高温下才能进行的化学反应不一定是吸热反应 ②在常温下进行的化学反应不一定是放热反应 ③使用催化剂的反应不一定是吸热反应 （2）反应的热效应与反应是化合还是分解无必然关系 ①化合反应不一定是放热反应 ②分解反应不一定是吸热反应 8．反应的活化能 （1）正反应的活化能为：E1 （2）逆反应的活化能为：E2 （3）正反应的反应热为：△H＝（E1－E2）kJ·mol－1 （4）活化能和反应热效应的关系 ①放热反应：E a正＜E a逆 ②吸热反应：E a正＞E a逆 （5）催化剂能降低反应所需的活化能，但不影响反应热的大小 （6）活化能和反应速率的关系（相同温度） ①反应的活化能越大，反应速率越慢 ②若E a正＞E a逆，则v正＜v逆 二、三个重要概念 1．燃烧热（25℃、101kPa） （1）概念：1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物的反应热 （2）稳定氧化物：C→CO2（g）、H→H2O（l）、S→SO2（g）、P→P2O5（s）（3）单位：kJ/mol （4）表示：C的燃烧热为－393.5kJ/mol （5）表示燃烧热的热化学方程式：可燃物的化学计量数为1 2．热值（25℃、101kPa） （1）概念：1g可燃物完全燃烧生成稳定氧化物的反应热 第17讲化学能与热能 第一部分：高考真题感悟 1．（2021·广东·高考真题）“天问一号”着陆火星，“嫦娥五号”采回月壤。腾飞中国离不开化 学，长征系列运载火箭使用的燃料有液氢和煤油等化学品。下列有关说法正确的是 A．煤油是可再生能源 H燃烧过程中热能转化为化学能 B． 2 C．火星陨石中的20Ne质量数为20 D．月壤中的3He与地球上的3H互为同位素 2．（2021·海南·高考真题）元末陶宗仪《辍耕录》中记载：“杭人削松木为小片，其薄为纸， 熔硫磺涂木片顶端分许，名日发烛……，盖以发火及代灯烛用也。”下列有关说法错误 ．．的是A．将松木削薄为纸片状有助于发火和燃烧 B．“发烛”发火和燃烧利用了物质的可燃性 C．“发烛”发火和燃烧伴随不同形式的能量转化 D．硫磺是“发烛”发火和燃烧反应的催化剂 3．（2017·浙江·高考真题）根据能量变化示意图，下列热化学方程式正确的是 A．N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) ΔH=-(b-a)kJ·mol-1 B．N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) ΔH=-(a-b)kJ·mol-1 C．2NH3(l)=N2(g)+3H2(g) ΔH=2(a+b-c)kJ·mol-1 D．2NH3(l)=N2(g)+3H2(g) ΔH=2(b+c-a)kJ·mol-1 4．（2016·浙江·高考真题）已知：CH4(g)的燃烧热为-890.31kJ•mol-1，则下列热化学方程式正确的是 A．CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=+890.31kJ•mol-1 B．CH4(g)+2O2(g)=CO2+2H2O(g)△H=-890.31kJ•mol-1 C．CH4(g)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=-890.31kJ•mol-1 D．CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-890.31kJ•mol-1 5．（2021·海南·高考真题）2020年9月22日，中国向全世界宣布，努力争取2060年前实 2021届高三化学一轮复习化学反应原理专题化学能与热能考点模拟训练 第I 卷（选择题） 一、单选题 1．强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应为H +（aq ）+OH −（aq ）=H 2O （l ） ΔH=−57.3 kJ/mol 。稀醋酸、浓硫酸、稀硝酸分别与0.1 mol·L −1的NaOH 溶液恰好完全反应，放出的热量与消耗NaOH 溶液的体积之间的关系如图所示（CH 3COOH 电离要吸热）。则下列描述正确的是 A ．A 表示稀硝酸与NaOH 溶液的反应 B ．B 表示稀醋酸与NaOH 溶液的反应 C ．b=5.73 D ．C 表示浓硫酸与NaOH 溶液的反应 2．强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应为：H +（aq ） + OH ﹣（aq ） ═ H 2O （l ）△H=﹣57.3kJ•mol ﹣1。分别向 1L 0.5mol•L ﹣1 的 NaOH 溶液中加入①浓硫酸、②稀醋酸、③稀硝酸，恰好完全反应放出的热量分别为 Q 1、Q 2、Q 3，下列关系正确的是 A ．Q 1＞Q 3＞Q 2 B ．Q 1＜Q 2＜Q 3 C ．Q 1＞Q 2=Q 3 D ．Q 1=Q 2＜Q 3 3．工业上，冶炼铁的有关热化学方程式如下： ①1221C(s)O (g)CO (g)H akJ mol -+=∆=⋅； ②122CO (g)C(s)2CO(g) H bkJ mol -+=∆=⋅； ③12323Fe O (s)3CO(g)2Fe(s)3CO (g)H ckJ mol -+=+∆=⋅ ④123242Fe O (s)3C(s)4Fe(s)3CO (g) H dkJ mol -+=+∆=⋅ 上述热化学方程式中，a 、b 、c 、d 均不等于0．下列说法不正确的是( ) A ．b a > B ．d 3b 2c =+ C ．121a b C(s)O (g)CO(g)H kJ mol 22 -++=∆=⋅ D ．1221CO(g)O (g)CO (g)H akJ mol 2-+ =∆<⋅ 4．下列热化学方程式中，与反应描述对应且书写正确的是（ ） A ．已知： H + (aq) + OH -(aq) = H 2O(1) ΔH = -57.3 kJ/mol 。稀 Ba(OH)2 溶液与稀硫酸中和： 12H 2SO 4(aq) + 12Ba(OH)2(aq) = 12 BaSO 4(s) + H 2O (1) ΔH = -57.3 kJ/mol B ．在 25℃、 101 kPa 下， 1 g 辛烷燃烧生成二氧化碳和液态水时放出 48.4 kJ 热量：C 8H 18(l) + 252O 2(g) = 8CO 2(g) + 9H 2O(1) ΔH = -5517.6 kJ/mol C ．查表知葡萄糖固体颗粒的燃烧热为 2800 kJ/mol ，则葡萄糖固体燃烧可表示为： 12 C 6H 12O 6(s) + 3O 2(g) = 3CO 2(g) +3H 2O(g) ΔH = -1400 kJ/mol D ．6.4 g 硫粉与 12.8 g 铜粉混合高温下充分反应， 放热 19.12 kJ ：Cu(s) + S(s) = CuS(s) ΔH = -95.6 kJ/mol 5．下列反应属于吸热反应的是 A ．燃烧木炭取暖 B ．燃烧石灰石制生石灰 C ．酸与碱的中和反应 D ．生石灰与水作用制熟石灰 课时1 化学能与热能 一、选择题 1．下列说法中正确的是() A．热化学方程式中，如果没有注明温度和压强，则表示的反应热是在标准状况下测得的 B．升高温度或加入催化剂，可以改变化学反应的反应热 C．据能量守恒定律，反应物的总能量一定等于生成物的总能量 D．若生成与断裂1 mol H—O键对应放出和吸收的能量分别为a kJ、b kJ，则a＝b 答案 D 2．已知某化学反应A2(g)＋2B2(g)===2AB2(g)(AB2的分子结构为B—A—B)的能量变化如图所示，下列有关叙述中正确的是() A．该反应是放热反应 B．该反应的ΔH＝－(E1－E2) kJ· mol－1 C．该反应中反应物的键能总和大于生成物的键能总和 D．由2 mol A(g)和4 mol B(g)形成4 mol A—B键吸收E2 kJ能量 解析由图可知，该反应是吸热反应，A项错误；吸热反应的ΔH＞0，该反应的ΔH＝(E1－E2) kJ· mol－1，B项错误；C项正确；形成化学键需要放出能量，D项错误。 答案 C 3．(2017·烟台模拟)关于如图所示转化关系(X代表卤素)，说法不正确的是() A．2H(g)＋2X(g)===2HX(g)ΔH3＜0 B．生成HX的反应热与途径无关，所以ΔH1＝ΔH2＋ΔH3 C．Cl、Br、I的非金属性依次减弱，所以途径Ⅱ吸收的热量依次增多 D．生成HCl放出的热量比生成HBr的多，说明HCl比HBr稳定 解析C项，非金属性越弱，X2越不稳定，破坏化学键吸收的能量越少，C 项错误。 答案 C 4．(2017·杭州期末)根据如图所示的反应判断，下列说法中错误的是() A．CO2(g)和CaO(s)的总能量大于CaCO3(s)的总能量 B．该反应的焓变大于零 C．该反应中有离子键断裂也有共价键断裂，化学键断裂吸收能量，化学键生成放出能量 D．由该反应可推出凡是需要加热才能发生的反应均为吸热反应 解析碳酸钙受热分解的反应是吸热反应，焓变大于零，故CO2(g)和CaO(s)的总能量大于CaCO3(s)的总能量，A、B项说法正确；在CaCO3中，Ca2＋和CO2－3之间存在离子键，CO2－3中C与O之间存在共价键，故反应中有离子键断裂也有共价键断裂，旧化学键断裂需要吸收能量，新化学键形成放出能量， 高考化学专题 之 热化学 2.能源问题是人类社会面临的重大课题，甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，研究甲醇具有重要意义。 （1）用CO 合成甲醇的反应为：CO(g)+2H 2(g) CH 3OH(g)在容积为1L 。的密闭容器中分别充入1molCO 和2molH 2，实验测得甲醇的物质的量和温度、时间的关系曲线如图所示。则该正反应的△H_______0（填“＜”、“＞”或“=”），判断的理由是______。 （2）利用工业废气中的CO 2可制取甲醇，其反应为：CO 2+3H 2CH 3OH+H 2O 。 ①常温常压下已知下列反应的能量变化如下图所示： 由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式为_______。 【答案】（1）＜温度升高，平衡时甲醇的量减少，平衡逆向移动，则正反应放热（或温度升高，平衡常数减小，平衡逆向移动，则正反应放热）。（2）① CO 2(g)+3H 2(g)=CH 3OH(l)+H 2O(l) ΔH="-50KJ/mol." 【解析】 试题分析：（1）当反应达到平衡后，由于升高温度，n(CH 3OH)减小，平衡时CH 3OH 的含量降低，说明升高温度，化学平衡向逆反应方向移动。根据平衡移动原理，升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动。逆反应方向是吸热反应，所以正反应是放热反应。故△H ＜0.（2） ①由图一可知：CO 2(g)+H 2(g)=CO(g)+H 2O(l) △H="41KJ/mol," 由图二可知：CO(g)+2H 2(g) CH 3OH(g) △H= -91KJ/mol.将两式相加可得：CO 2(g) +3H 2(g)=CH 3OH(l)+H 2O(l) ΔH="-50KJ/mol." 9. 自上个世纪德国建立了第一套合成氨装置，合成氨工业为解决人类的温饱问题作出了极大贡献。回答下列问题: （1）已知:①1g H 2 完全燃烧生成H 2O(g)放出121kJ 的热量； ②N 2(g) +O 2(g)==2NO(g) △H =+180.5kJ·mol -1 ③4NH 3(g) +5O 2(g)==4NO(g) +6H 2O(g) △H =-906.2kJ·mol -1 工业合成氨的热化学方程式是_________________________________________。 专题十二化学能与热能 备考方向导航 考点1 化学反应中能量变化的有关概念 1.[2020天津,10,3分]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 2.[2018北京,7,6分]我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程示意图如图。 下列说法不正确的是( ) A.生成CH3COOH总反应的原子利用率为100% B.CH4→CH3COOH过程中,有C—H键发生断裂 C.①→②放出能量并形成了C—C键 D.该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率 3.[2018海南,12,4分][双选]炭黑是雾霾中的重要颗粒物,研究发现它可以活化氧分子,生成活化氧。活化过程的能量变化模拟计算结果如图所示。活化氧可以快速氧化二氧化硫。下列说法正确的是( ) A.每活化一个氧分子吸收0.29 eV的能量 B.水可使氧分子活化反应的活化能降低0.42 eV C.氧分子的活化是O—O的断裂与C—O键的生成过程 D.炭黑颗粒是大气中二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂 考点2 热化学方程式 4.[2021四川石室中学开学考试]H2O2(l)在有MnO2条件下和无MnO2条件下分解的能量变化如图所示。下列说法错误是( ) A.有MnO2条件下的变化曲线是b B.该反应能量变化类型与氢气燃烧反应的相同 C.加MnO2后,正反应速率增大,逆反应速率减小 D.该反应的热化学方程式为H2O2(l)H2O(l)+1 O2(g) ΔH=(E1-E2) kJ·mol-1 2 5.[2017全国卷Ⅰ,28(2),5分]下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。 通过计算,可知系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ)制氢的热化学方程式分别为、,制得等量H2所需能量较少的是。 考点3 盖斯定律的应用及反应热的计算和大小比较 6.[2020浙江7月选考,22,2分]关于下列ΔH的判断正确的是( ) C O32−(aq)+H+(aq)HC O3-(aq) ΔH1 C O32−(aq)+H2O(l)HC O3-(aq)+OH-(aq) ΔH2 OH-(aq)+H+(aq)H2O(l) ΔH3 OH-(aq)+CH3COOH(aq)CH3COO-(aq)+H2O(l) ΔH4 A.ΔH1<0 ΔH2<0 B.ΔH1<ΔH2 C.ΔH3<0 ΔH4>0 D.ΔH3>ΔH4 7.[2019浙江4月选考,23,2分]MgCO3和CaCO3的能量关系如图所示(M=Ca、Mg): 第六章化学反应与能量 第17讲化学能与热能（精讲） 【考情分析】 本讲内容在高考中的主要考点集中在以下几个方面：一是化学反应中能量变化有关概念的理解及计算，主要涉及能量变化的本质，以图象的形式表示能量变化过程的分析；二是热化学方程式的正误判断与书写，主要根据题给信息正确书写热化学方程式及正误判断；三是盖斯定律的应用，主要是利用盖斯定律计算反应热的数值。热化学方程式的正误判断主要以选择题形式考查；热化学方程式的书写及ΔH的计算往往结合盖斯定律在第Ⅱ卷以填空题形式考查，能量转化以图象形式出现在选择题中的可能性较大。 【核心素养分析】 1、变化观念与平衡思想：认识化学变化的本质是有新物质生成，并伴有能量的转化；能多角度、动态地分析热化学方程式，运用热化学反应原理解决实际问题。 2、证据推理与模型认知：通过分析、推理等方法认识研究反应热的本质，建立盖斯定律模型。 3、科学态度与社会责任：赞赏化学对社会发展的重大贡献，具有可持续发展意识和绿色化学观念，能对与化学有关的社会热点问题做出正确的价值判断。 【网络构建】 【知识梳理】 知能点一焓变、热化学方程式 1．化学反应的实质与特征 (1)实质：反应物中化学键断裂和生成物中化学键形成。 (2)特征：既有物质变化，又伴有能量变化；能量转化主要表现为热量的变化。 (3)化学反应中的能量转化形式 ①吸热反应：热能―→化学能。 ②放热反应：化学能―→热能。 ③光合作用：光能―→化学能。 ④燃烧反应：化学能―→热能，化学能―→光能。 ⑤原电池反应：化学能―→电能。 ⑥电解池反应：电能―→化学能。 2.焓变、反应热 (1)反应热：化学反应过程中吸收或放出的能量。 (2)焓变：在恒压条件下进行的反应的热效应，符号：ΔH，单位：kJ/mol或kJ·mol－1。 (3)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，则有关系：ΔH＝Qp。 2.放热反应和吸热反应的判断 (1)从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析，如图所示。 (2)从反应热的量化参数——键能的角度分析 (3)记忆常见的放热反应和吸热反应 A.放热反应：①可燃物的燃烧；②酸碱中和反应；③大多数化合反应；④金属跟酸的置换反应；⑤物质的缓慢氧化；⑥铝热反应等。 B.吸热反应：①大多数分解反应；②盐的水解；③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应；④碳和水蒸气、C和CO2的反应等。 3.理解反应历程与反应热的关系 22023届高考化学一轮复习过关训练：化学能与热能 一、选择题（本大题共15小题） 1．（2022·湖南湘西·高三期末）乙烯与水加成制备乙醇的反应过程如图所示，下列说法错误的是 A ．硫酸是该反应的催化剂 B ．该合成反应的速率由反应②决定 C ．()2223214CH CH (g)H O(l)CH CH OH(l)ΔH E E kJ /mol =+→=- D ．该反应的原子利用率为100% 2．（2022·浙江·高三专题练习）物质、 与 的能量存在如图所示的相互关系。下列有关说 法错误的是 A ．物质是图示三种物质中最稳定的 B ．过程②属于吸热反应 C ．由 转变为 所吸收的热量等于过程②与过程②所放出的热量 D ．物质变化过程中所放出或吸收的热量与路径无关 3．（2022·广西南宁·高三专题练习）顺−2−丁烯、反−2−丁烯分别与氢气加成制备丁烷的焓的变化如图所示。下列说法正确的是 A ．上述反应均为吸热反应 B ．顺−2−丁烯比反−2−丁烯稳定 C ．1mol 顺−2−丁烯转化为1mol 反−2−丁烯放热4.2kJ D ．发生加成反应时，顺−2−丁烯断键吸收的能量高于反−2−丁烯断键吸收的能量 4．（2022·浙江·高三期末）金属钠和氯气反应的能量关系如图所示，下列说法正确的是 A ．∆H 3＜0，∆H 5＞0 B ．在相同条件下，2K(g)→2K +(g)的3H '∆＜∆H 3 C ．∆H 1＜∆H 4+∆H 5+∆H 6+∆H 7 D ．∆H 7＜0，且该过程形成了分子间作用力 5．（2022·广东·潮州市潮安区宝山中学高三期末）已知断裂1molH 2(g)中的H—H 键需要吸收436kJ 的能量，断裂1molO 2(g)中的共价键需要吸收498kJ 的能量，生成H 2O(g)中的1molH—O 键能放出462.8kJ 的能量。下列说法正确的是 A ．断裂1molH 2O 中的化学键需要释放925.6kJ 的能量 B ．2H 2(g)+O 2(g)=2H 2O(g)，该反应放出能量481.2kJ C ．2H 2O(l)=2H 2(g)+O 2(g)，该反应放出能量471.6kJ D ．H 2(g)+1 2 O 2(g)=H 2O(l)，1mol 2O 参与反应放出能量240.6kJ 专题复习：化学能与热能 一 .化学反响的焓变 1．定义：化学反响过程中所开释或汲取的能量，都能够热量（或变换成相应的热量）来表示，称为焓变（ΔH），单位：kJ/mol或kJ?mol-1 在化学反响中，旧键的断裂需要汲取能量，而新键的形成则放出能量。总能量的变化取决于上述两个过程能量变化的相对大小。 任何一个化学反响中，反响物所拥有的总能量与生成物所拥有的总能量总不会相等的。在新物质产生的同时老是陪伴着能量的变化。 注意：反响热和键能的关系 比如： 1molH 2和 1molCl 2反响生成 2molHCl 的反响热的计算。 1moLH2分子断裂开 H —H 键需要汲取436kJ 的能量； 1molCl 2分子断裂开Cl —Cl 键需要汲取 243kJ 的能量，而2molHCl 分子形成2molH — Cl 键放出 431kJ ·mol -1×2mol=862kJ 的能量，所以，该反响H2（g）+Cl 2（ g） =2HCl （g）的反响热 △ H=== 生成物分子形成时开释的总能量—反响物分子断裂时所需要汲取的总能量 ===862kJ ·mol- -436 kJ mol·-1 -243 kJ mol·—1 ===183kJ ·mol-1 因为反响后放出的能量使反响自己的能量降低，故规定△ H=反响物的键能总和—生成物的键能总和 （2）反响焓变与反响条件的关系 焓是科学家们为了便于计算反响热而定义的一个物理量，它的数值与物质拥有的能量有关。关于必定量的纯净物质，在必定的状态（如温度、压强）下，焓有确立的数值。在相同的条件下，不一样的物质拥有的能量也不一样，焓的数值也就不一样；同一物质所处的环境条件 （温度、压强）不一样，以及物质的齐集状态不一样，焓的数值也不一样。焓的数值的大小与物质的量有关，在相同的条件下，当物质的物质 的量增添一倍时，焓的数值也增添一倍。所以，当一个化学放映在不一样的条件下进行，特别是物质的齐集状态不一样时，反响焓变是不一样 的。 2．放热反响和吸热反响 (1)放热反响：即有热量放出的化学反响，其反响物的总能量大于生成物的总能量。 (2)吸热反响：即汲取热量的化学反响，其反响物的总能量小于生成物的总能量。 3．化学反响中的能量变化表示图关于该“表示图”可理解为以下形式： 由能量守恒可得：反响物的总能量：生成物的总能量+热量 (放热反响 ) 反响物的总能量：生成物的总能量-热量 (吸热反响 ) 4．燃料充足焚烧的两个条件 能 能 量反响物生成物 量 △ H<0 △H>0 反响物 生成物 反响过程反响过程 (1)要有足够的空气(2)燃料与空气要有足够大的接触面。 二 .热化学方程式 1．热化学方程式与一般化学方程式的差别有三点不一样 （1）热化学方程式一定标有热量变化。（2）热化学方程式中一定注明反响物和生成物的状态，因为反响热除跟物质的量有关外，还 与反响物和生成物的齐集状态有关。（3）热化学方程式中各物质的系数只表示各物质对应的物质的量，所以，有时可用分数表示，但要注 意反响热也发生相应变化。 2．书写热化学方程式时明确以下问题： (1)反响放出或汲取的热量的多少与外界的温度和压强有关，需要注明，未特别注明的指101kPa 和 25℃时的数据。 (2)物质的齐集状态不一样，反响汲取和放出的热量不一样，所以要注明反响物和生成物的齐集状态。 化学高二（上） 2021人教版高中化学高二上 化学能与热能专题训练 一、选择题 1、CO和O在钉催化剂的表面有“线式”和“桥式”两种反应方式，其中“线式”反应在催化剂表面形成化学键的过程如图所示，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．状态Ⅰ→状态Ⅲ是放热过程 D．钉催化剂降低了该反应的焓变 2、以下反应可表示获得乙醇并用作汽车燃料的过程，下列有关说法正确的是（） ①6CO2(g)+6H2O(l)==C6H12O6(s)+6O2(g) △H1 ②C6H12O6(s)==2C2H5OH(l)+2CO2(g) △H2 ③C2H5OH(l)+3O2(g)== 2CO2(g)+ 3H2O(l)△H3 A.2△H3=-△H1-△H2 B.△H3、△H1、△H2均为△H＜0 C. 在不同油耗汽车中发生反应③，△H3会不同 D. 植物的光合作用通过反应①将热能转化为化学能 3、我国科学家已经成功地利用二氧化碳催化氢化获得甲酸，利用化合物1催化氢化二氧化碳的反应过程如图甲所示，其中化合物2与水反应变成化合物3，化合物3与HCOO-的反应历程如图乙所示，其中TS表示过渡态，Ⅰ表示中间体。下列说法正确的是( ) A.从平衡移动的角度看，升高温度可促进化合物2与水反应变成化合物3与HCOO- B.该历程中最大能垒(活化能)E正=16.87kcal/mol C.使用更高效的催化剂可以降低反应所需的活化能，最终提高二氧化碳的转化率 D.化合物1到化合物2的过程中存在碳氧键的断裂和碳氢键的形成 4、已知：①I2(g)＋H2(g)2HI(g)＋26.5kJ、②I2(s)＋H2(g)2HI(g)-9.5kJ，下列分析正确的是（） A. ①是放热反应，无需加热即可发生 B. ②需持续不断加热才能发生反应 C. I2(g)和I2(s)的能量关系如图所示 D. 1molI2(s)和1molH2(g)的能量之和比2molHI(g)能量高 5、与如图图像有关的叙述，正确的是（） A. H2O(g)的能量低于H2(g)和O2(g)的能量之和 高考化学小题必练 考查化学反应过程中化学键的断裂和形成过程中的能量变化，吸热反应和放热反应的判断，能量的转化和利用，热化学方程式的意义，热化学方程式的书写及正误判断；利用盖斯定律书写热化学方程式和进行反应热计算。 1．【2020年江苏卷】反应42SiCl (g)+2H (g)Si(s)+4HCl(g)高温可用于纯硅的制备。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()() 4242c (HCl)K c SiCl c H =⨯ C ．高温下反应每生成1mol Si 需消耗2×22.4L H 2 D ．用 E 表示键能，该反应ΔH=4E(Si —Cl)+2E(H —H)-4E(H —Cl) 【答案】B 【解析】SiCl 4、H 2、HCl 为气体，且反应前气体系数之和小于反应后气体系数之和，因此该反应为熵增，即ΔS >0，故A 错误；B ．根据化学平衡常数的定义，该反应的平衡常数 K=4242c (HCl)c(SiCl )c (H ) ⋅,故B 正确；C.题中说的是高温，不是标准状况下，因此不能直接用22.4L ·mol −1 计算，故C 错误；D ．ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和，即ΔH=4E(Si —Cl)+2E (H —H)-4E(H —Cl)-2E(Si —Si)，故D 错误；答案为B 。 【点睛】熵代表的是体系的混乱度，混乱度越大，熵越大。 2．【2020年天津卷】理论研究表明，在101kPa 和298K 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（ ） （新高考）小题必练9：化学能与热能2Q 3 解析 若反应物的总能量大于生成物的总能量，则反应放热，反之，反应吸热，A 项正确，B 项错误；若破坏反应物化学键消耗的能量小于形成生成物的化学键释放的能量，则反应放热，反之反应吸热，故D 项正确。 答案 AD 一个化学反应是吸收能量还是放出能量取决于E （生成物）-E （反应物）。其中E （生成物）：表示生成物具有的总能量；E （反应物）：表示反应物具有的总能量。当E （生成物） -E （反应物）>0时，差值为吸收的能量；当E （生成物）-E （反应物）<0时，差值为
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