专题五 化学反应与能量

1/67专题五化学反应与能量[循图忆知—扩成面][易错判断—查漏点]1．放热反应不需要加热就能反应，吸热反应不加热就不能反应(×)2．物质发生化学变化都伴有能量的变化(√)3．浓H2SO4稀释是放热反应(×)4．pH计是一种采用原电池原理测量溶液pH的仪器。分别测定含已知pH的标准溶液和未知溶液的电池的电动势，可得出未知溶液的pH(√)5．电解高浓度RCOONa(羧酸钠)的NaOH溶液，在阳极RCOO－放电可得到R—R(烷烃)。RCOO－在阳极放电，发生氧化反应(√)6．高铁电池是一种新型可充电电池，其总反应为3Zn＋2K2FeO4＋8H2Oeq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。放电时，正极附近溶液的pH增大(√)7．某碱性蓄电池工作原理为Fe＋NiO2＋2H2Oeq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))Fe(OH)2＋Ni(OH)2。充电时，阳极反应式：Ni(OH)2－2e－=NiO2＋2H＋(×)微专题(一)化学反应与热能提能点(一)化学反应中热量变化与能源利用(一)化学反应热效应产生的原因1．从宏观角度分析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ΔH＝E1正反应活化能－E2逆反应活化能。(二)热化学方程式的书写1．书写步骤2．几点注意(1)对于同素异形体，除注明聚集状态外，还要注明名称。因为同素异形体虽然组成元素相同，但属于不同物质，其本身具有的能量不同，所以反应中的ΔH也不同。(2)物质本身具有的能量与物质的聚集状态有关。聚集状态不同，反应热ΔH的数值以及符号都可能不同。等量的同一物质，气态时能量最大，其次为液态，最小的为固态。(3)不论化学反应是否可逆，热化学方程式中的反应热ΔH表示反应进行到底(完全转化)时的能量变化。如2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－197kJ·mol－1是指2molSO2(g)和1molO2(g)完全转化为2molSO3(g)时放出197kJ的能量。(三)常见能源的利用[集训冲关]1．碳酸钠晶体(Na2CO3·10H2O)失水可得到Na2CO3·H2O(s)或Na2CO3(s)，两个化学反应的能量变化示意图如下：下列说法不正确的是()A．ΔH1＞0B．碳酸钠晶体(Na2CO3·10H2O)失水是化学变化C．向Na2CO3(s)中滴加几滴水，温度升高D．Na2CO3·H2O(s)失水生成Na2CO3(s)：ΔH＝ΔH1－ΔH2解析：选D1molNa2CO3·H2O(s)和9molH2O(g)的总能量大于1molNa2CO3·10H2O(s)的能量，故ΔH1＞0，故A正确；碳酸钠晶体(Na2CO3·10H2O)失水生成新物质，是化学变化，故B正确；1molNa2CO3·H2O(s)和9molH2O(g)的总能量大于1molNa2CO3·10H2O(s)，向Na2CO3(s)中滴加几滴水，放出能量，温度升高，故C正确；①Na2CO3·10H2O(s)=Na2CO3·H2O(s)＋9H2O(g)ΔH1；②Na2CO3·10H2O(s)=Na2CO3(s)＋10H2O(g)ΔH2，根据盖斯定律②－①得Na2CO3·H2O(s)=Na2CO3(s)＋H2O(g)ΔH＝ΔH2－ΔH1，故D错误。2．下列有关反应热和热化学方程式的描述不正确的是()A．已知：H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则稀氨水和稀H2SO4溶液完全反应生成1molH2O(l)时，放出热量少于57.3kJB．热化学方程式各物质前的化学计量数既可以是整数也可以是分数，既表示分子数也表示物质的量C．101kPa,20℃和25℃时，CH4的燃烧热不同D．键能数值为平均值，用键能求出的反应热是估算值解析：选B由于氨水是弱碱，属于弱电解质，其在水溶液中边反应边电离，电离是一个吸热过程，则稀氨水和稀H2SO4溶液完全反应生成1molH2O(l)时，放出热量少于57.3kJ，A正确；热化学方程式各物质前的化学计量数用于表示其物质的量，而不是其分子数，B错误；燃烧热与外界的压强和温度有关，相同质量的物质在不同温度下具有的总能量不同，故101kPa,20℃和25℃时，CH4的燃烧热不同，C正确；化学反应的微观本质为旧化学键的断裂和新化学键的形成过程，可以用反应物的总键能减去生成物的总键能来估算反应热，即键能数值为平均值，用键能求出的反应热是估算值，D正确。3．在298.15K、100kPa条件下，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1，N2(g)、H2(g)和NH3(g)的比热容分别为29.1、28.9和35.6J·K－1·mol－1。一定压强下，1mol反应中，反应物[N2(g)＋3H2(g)]、生成物[2NH3(g)]的能量随温度T的变化示意图合理的是()解析：选B由热化学方程式可知，反应为放热反应，故反应物的总能量大于生成物的总能量，由此排除C、D项；由比热容可知，升高相同温度时，反应物能量升高的大，生成物能量升高的小，故B符合题意。4．在25℃、1.01×105Pa下，将22gCO2通入到750mL1.0mol·L－1的NaOH溶液中充分反应，放出xkJ热量。在该条件下1molCO2通入到2L1.0mol·L－1的NaOH溶液中充分反应，放出ykJ热量，则CO2与NaOH反应生成NaHCO3的热化学方程式为()A．CO2(g)＋NaOH(aq)=NaHCO3(aq)ΔH＝－(2y－x)kJ·mol－1B．CO2(g)＋NaOH(aq)=NaHCO3(aq)ΔH＝－(4x－y)kJ·mol－1C．CO2(g)＋NaOH(aq)=NaHCO3(aq)ΔH＝－(2x－y)kJ·mol－1D．CO2(g)＋NaOH(aq)=NaHCO3(aq)ΔH＝－(8x－2y)kJ·mol－1解析：选B根据题意，22gCO2通入750mL1.0mol·L－1的NaOH溶液中充分反应，n(CO2)＝0.5mol，n(NaOH)＝1.0mol·L－1×0.75L＝0.75mol，该反应既生成碳酸钠又生成碳酸氢钠，化学方程式为2CO2＋3NaOH=NaHCO3＋Na2CO3＋H2O，由0.5molCO2反应放出热量为xkJ，则2molCO2反应放出热量为4xkJ，即热化学方程式为2CO2(g)＋3NaOH(aq)=NaHCO3(aq)＋Na2CO3(aq)＋H2O(l)ΔH＝－4xkJ·mol－1①，又1molCO2通入2L1.0mol·L－1NaOH溶液中充分反应放出ykJ的热量，则热化学方程式为2NaOH(aq)＋CO2(g)=Na2CO3(aq)＋H2O(l)ΔH＝－ykJ·mol－1②，由盖斯定律可知，①－②可得：NaOH(aq)＋CO2(g)=NaHCO3(aq)ΔH＝－(4x－y)kJ·mol－1。提能点(二)盖斯定律与反应热的计算与测量(一)盖斯定律1．定律内容一定条件下，一个反应不管是一步完成的，还是分几步完成的，反应的总热效应相同，即反应热的大小与反应途径无关，只与反应的始态和终态有关。2．常用关系式热化学方程式焓变之间的关系aA=BΔH1A=eq\f(1,a)BΔH2ΔH2＝eq\f(1,a)ΔH1或ΔH1＝aΔH2aA=BΔH1B=aAΔH2ΔH1＝－ΔH2ΔH＝ΔH1＋ΔH2(二)反应热计算的“四种”方法1．利用热化学方程式进行计算根据已知的热化学方程式和已知某反应的反应物或生成物的物质的量，可以计算该反应放出或吸收的热量。2．根据燃烧热数据进行计算计算公式：Q＝燃烧热×n(可燃物的物质的量)如已知H2的燃烧热为ΔH＝－285.8kJ·mol－1，完全燃烧2molH2放出的热量为2mol×285.8kJ·mol－1＝571.6kJ。3．根据旧键断裂和新键形成过程中的能量差进行计算如H2与Cl2燃烧生成HCl的反应为H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)，断裂旧键吸收的总能量为679kJ·mol－1，新键形成过程中释放的总能量为862kJ·mol－1，故该反应的反应热ΔH＝679kJ·mol－1－862kJ·mol－1＝－183kJ·mol－1。4．利用盖斯定律进行计算根据已知的热化学方程式，若其反应物是所求目标热化学方程式的反应物，调整化学计量数后作为基础化学方程式或与基础化学方程式各对应部分相加；若其反应物是所求目标热化学方程式的生成物，调整化学计量数后各对应部分与基础化学方程式相减，整理即可得到求解的热化学方程式和反应热。调整化学计量数既能与目标相符，又能消除无关物质。(三)反应热的测量1．中和反应反应热(简称中和热)：在稀溶液中，强酸与强碱发生中和反应生成1molH2O(l)时所释放出的热量。2．中和反应反应热的测量(1)装置如图所示。(2)实验记录盐酸温度t1℃NaOH溶液温度t2℃反应体系最高温度t3℃反应体系的温度变化Δt＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(t3－\f(t1＋t2,2)))℃反应后溶液的质量m＝(VHCl·ρHCl＋VNaOH·ρNaOH)g反应热计算(以生成0.025mol液态水计算)ΔH＝eq\f(c×m×Δt×10－3,0.025)kJ·mol－1(其中，比热容c＝4.18J·g－1·℃－1)[集训冲关]题点(一)盖斯定律的应用1．(2023·金华十校模拟)某小组为测定NaCl晶体中离子键断裂时所需要的能量(ΔH4)，设计了如图所示的转化关系，则ΔH4可表示为()A．ΔH1＋ΔH2－ΔH3－ΔH5＋ΔH6B．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3－ΔH5＋ΔH6C．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3－ΔH5－ΔH6D．ΔH3＋ΔH5－ΔH1－ΔH2－ΔH6解析：选A由图可知，氯化钠和溴化钠固体通过过程1、2、6得到的微粒和通过过程3、4、5得到的微粒都是Na＋(g)、Br－(aq)、Na＋(aq)、Cl－(aq)，故两部分的反应热相同，ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH6，即ΔH4＝ΔH1＋ΔH2－ΔH3－ΔH5＋ΔH6。2．由金属单质和氯气反应得到CaCl2和BaCl2的能量关系如图所示(M＝Ca、Ba)。下列说法不正确的是()A．ΔH1＋ΔH3<0B．ΔH4>ΔH5C．ΔH2(Ba)<ΔH2(Ca)D．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＝ΔH解析：选AΔH2和ΔH3分别代表M元素的第一电离能和第二电离能，均大于0，所以ΔH1＋ΔH3>0，A项错误；Cl2(g)断键形成两个气态氯原子，该过程吸热，所以ΔH4>0，气态氯原子得到一个电子可以形成稳定的8电子结构，该过程放热，所以ΔH5<0，因此ΔH4>ΔH5，B项正确；同主族元素从上到下第一电离能逐渐减小，所以第一电离能：Ba<Ca，即ΔH2(Ba)<ΔH2(Ca)，C项正确；由盖斯定律可知：ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＝ΔH，D项正确。3．NH4X(X为卤素原子)的能量关系如下图所示。下列说法正确的是()A．ΔH1＜ΔH5B．ΔH6＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5C．已知NH4Cl溶于水吸热，则ΔH6＞0D．相同条件下，NH4Cl的(ΔH2＋ΔH3＋ΔH5)比NH4Br的大解析：选D一般而言，分解反应为吸热反应，形成化学键需要放热，则ΔH1＞0，ΔH5＜0，即ΔH1＞ΔH5，故A错误；结合盖斯定律可知，途径6的逆过程为1、2、3、4、5的和，则－ΔH6＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5，故B错误；途径6为化学键的形成，则ΔH6＜0，故C错误；氯原子半径比溴原子小，氯气中的共价键比溴分子中的共价键强，氯气比溴的能量高，则相同条件下，NH4Cl的(ΔH2＋ΔH3＋ΔH5)比NH4Br的大，故D正确。题点(二)反应热的相关计算4．(2023·浙江1月选考)标准状态下，气态反应物和生成物的相对能量与反应历程示意图如下[已知O2(g)和Cl2(g)的相对能量为0]，下列说法不正确的是()A．E6－E3＝E5－E2B．可计算Cl—Cl键能为2(E2－E3)kJ·mol－1C．相同条件下，O3的平衡转化率：历程Ⅱ>历程ⅠD．历程Ⅰ、历程Ⅱ中速率最快的一步反应的热化学方程式为ClO(g)＋O(g)=O2(g)＋Cl(g)ΔH＝(E5－E4)kJ·mol－1解析：选C对比两个历程可知，历程Ⅱ中增加了催化剂，降低了反应的活化能，加快了反应速率。催化剂能降低活化能，但是不能改变反应的焓变，因此E6－E3＝E5－E2，A正确；已知Cl2(g)的相对能量为0，对比两个历程可知，Cl(g)的相对能量为(E2－E3)kJ·mol－1，则Cl—Cl的键能为2(E2－E3)kJ·mol－1，B正确；催化剂不能改变反应的平衡转化率，因此相同条件下，O3的平衡转化率：历程Ⅱ＝历程Ⅰ，C错误；活化能越低，反应速率越快，由图可知，历程Ⅱ中第二步反应的活化能最低，所以速率最快的一步反应的热化学方程式为ClO(g)＋O(g)=O2(g)＋Cl(g)ΔH＝(E5－E4)kJ·mol－1，D正确。5．标准状况下，下列物质气态时的相对能量如下表：物质(g)OHHOHOOH2O2H2O2H2O能量/(kJ·mol－1)249218391000－136－242可根据HO(g)＋HO(g)=H2O2(g)计算出H2O2中氧氧单键的键能为214kJ·mol－1。下列说法不正确的是()A．H2的键能为436kJ·mol－1B．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<H2O2D．H2O(g)＋O(g)=H2O2(g)ΔH＝－143kJ·mol－1解析：选C根据表格中的数据可知，H2的键能为218×2＝436kJ·mol－1，A正确；O2的键能为249×2＝498kJ·mol－1，而H2O2中氧氧单键的键能为214kJ·mol－1，则O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍，B正确；HOO=HO＋O，解离其中氧氧单键需要的能量为249＋39－10＝278kJ·mol－1，H2O2中氧氧单键的键能为214kJ·mol－1，C错误；H2O(g)＋O(g)=H2O2(g)的ΔH＝－136－249－(－242)＝－143kJ·mol－1，D正确。6．一定条件下，在水溶液中1molCl－、1molClOeq\o\al(－,x)(x＝1,2,3,4)的能量(kJ·mol－1)的相对大小如图所示。下列有关说法正确的是()A．e是ClOeq\o\al(－,3)B．a、b、c、d、e中c最稳定C．反应b→a＋d的热化学方程式为3ClO－(aq)=2Cl－(aq)＋ClOeq\o\al(－,3)(aq)ΔH＝－116kJ·mol－1D．一定温度下，Cl2与NaOH溶液反应生成的产物中有a、b、d，溶液中a、b、d的浓度之比可能为10∶1∶2解析：选Ce中Cl元素的化合价为＋7，则e是ClOeq\o\al(－,4)，选项A错误；a、b、c、d、e中a的能量最低，能量越低越稳定，所以a最稳定，选项B错误；反应b→a＋d的热化学方程式为3ClO－(aq)=2Cl－(aq)＋ClOeq\o\al(－,3)(aq)ΔH＝(2×0kJ·mol－1＋64kJ·mol－1)－3×60kJ·mol－1＝－116kJ·mol－1，选项C正确；Cl2与NaOH溶液反应生成的产物中有a(Cl－)、b(ClO－)、d(ClOeq\o\al(－,3))，根据氧化还原反应中得失电子守恒，可知n(Cl－)＝n(ClO－)＋5n(ClOeq\o\al(－,3))，如果溶液中a、b、d的浓度之比为10∶1∶2，则不能满足n(Cl－)＝n(ClO－)＋5n(ClOeq\o\al(－,3))，选项D错误。eq\a\vs4\al([专题验收评价])1．胶状液氢(主要成分是H2和CH4)有望用于未来的运载火箭和空间运输系统。实验测得：101kPa时，1molH2完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ热量；1molCH4完全燃烧生成液态水和CO2，放出890.3kJ的热量。下列热化学方程式的书写中正确的是()A．CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝＋890.3kJ·mol－1B．CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.3kJ·mol－1C．CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－890.3kJ·mol－1D．2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ解析：选BCH4燃烧为放热反应，ΔH<0，A项错误；1molCH4燃烧放出890.3kJ，反应放热且产生H2O(l)，B项正确，C项错误；ΔH单位错误应该为2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1，D项错误。2．将煤转化为水煤气是通过化学方法将煤转化为洁净燃料的方法之一，煤转化为水煤气的主要反应为C＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))CO＋H2。C(s)、H2(g)和CO(g)完全燃烧的热化学方程式分别如下：①C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ·mol－1；②H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH2＝－241.8kJ·mol－1；③CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH3＝－283.0kJ·mol－1，下列说法不正确的是()A．制取水煤气的热化学方程式为C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH＝＋131.3kJ·mol－1B．1molCO(g)和1molH2(g)完全燃烧放出的热量之和比1molC(s)完全燃烧放出的热量多C．煤炭燃烧时加少量水，可以使煤炭燃烧放出更多的热量D．将煤转化为水煤气再燃烧的整个过程中放出的热量，与直接燃烧等质量的煤放出的热量相同解析：选C根据盖斯定律，由①－②－③可得制取水煤气反应的ΔH＝ΔH1－ΔH2－ΔH3＝＋131.3kJ·mol－1，A正确；由所给数据可得1molCO(g)和1molH2(g)完全燃烧放出的热量之和为524.8kJ，而1molC(s)完全燃烧放出的热量为393.5kJ，B正确；化学反应的焓变只与反应体系的始态和终态有关，而与反应进行的途径无关，C错误，D正确。3．关于下列ΔH的判断正确的是()COeq\o\al(2－,3)(aq)＋H＋(aq)=HCOeq\o\al(－,3)(aq)ΔH1COeq\o\al(2－,3)(aq)＋H2O(l)HCOeq\o\al(－,3)(aq)＋OH－(aq)ΔH2OH－(aq)＋H＋(aq)=H2O(l)ΔH3OH－(aq)＋CH3COOH(aq)=CH3COO－(aq)＋H2O(l)ΔH4A．ΔH1<0ΔH2<0 B．ΔH1<ΔH2C．ΔH3<0ΔH4>0 D．ΔH3>ΔH4解析：选B形成化学键要放出热量，ΔH1＜0，第二个反应是盐类的水解反应，是吸热反应，ΔH2>0，A错误；ΔH1是负值，ΔH2是正值，ΔH1＜ΔH2，B正确；酸碱中和反应是放热反应，ΔH3＜0，ΔH4＜0，C错误；第四个反应(醋酸是弱酸，电离吸热)放出的热量小于第三个反应，但ΔH3和ΔH4都是负值，则ΔH3＜ΔH4，D错误。4．已知NaHCO3溶液与盐酸反应生成CO2吸热，Na2CO3溶液与盐酸反应生成CO2放热。关于下列ΔH的判断正确的是()COeq\o\al(2－,3)(aq)＋H＋(aq)=HCOeq\o\al(－,3)(aq)ΔH1HCOeq\o\al(－,3)(aq)＋H＋(aq)=H2CO3(aq)ΔH2H2CO3(aq)CO2(g)＋H2O(l)ΔH3CO2(g)＋H2O(l)＋COeq\o\al(2－,3)(aq)=2HCOeq\o\al(－,3)(aq)ΔH4A．ΔH1＜0，ΔH2>0 B．ΔH2＋ΔH3>0C．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3>0 D．ΔH1＜ΔH4解析：选B第一个反应与第二个反应均只存在化学键的形成，形成化学键会释放能量，所以ΔH1＜0，ΔH2＜0，A错误；将第二个反应和第三个反应相加可得：HCOeq\o\al(－,3)(aq)＋H＋(aq)=CO2(g)＋H2O(l)，该反应属于吸热反应，即ΔH2＋ΔH3>0，B正确；将前三个反应相加得到：COeq\o\al(2－,3)(aq)＋2H＋(aq)=CO2(g)＋H2O(l)，该反应属于放热反应，则ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＜0，C错误；已知：将第一个反应减去第四个反应，根据盖斯定律，整理可得：HCOeq\o\al(－,3)(aq)＋H＋(aq)=CO2(g)＋H2O(l)，该反应属于吸热反应，则ΔH1－ΔH4>0，所以ΔH1＞ΔH4，D错误。5．化学上，规定稳定单质的生成热为0；可用物质的生成热表示该物质的相对能量高低。氮的几种氧化物的相对能量如表所示(25℃，101kPa条件下)：物质及状态N2O(g)NO(g)NO2(g)N2O4(l)N2O5(g)相对能量/(kJ·mol－1)829033－2011下列推断不正确的是()A．在5种氮的氧化物中，NO(g)最活泼B．N2O4(l)2NO2(g)ΔH＝－86kJ·mol－1C．N2O5(g)=2NO2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)ΔH＝＋55kJ·mol－1D．1molN2O(g)分解成N2(g)和O2(g)需要放出82kJ能量解析：选B由题给表格中的数据可知，NO(g)的相对能量最高，化学性质最活泼，最不稳定，A正确；反应热等于生成物的总能量与反应物的总能量之差，该反应的ΔH＝66kJ·mol－1－(－20kJ·mol－1)＝＋86kJ·mol－1，B错误；该反应的ΔH＝66kJ·mol－1＋0－11kJ·mol－1＝＋55kJ·mol－1，C正确；N2O(g)=N2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)该反应的ΔH＝(0＋0－82)kJ·mol－1＝－82kJ·mol－1，D正确。6．(2023·台州期末)已知某些化学键键能如下，下列说法不正确的是()化学键H—HCl—ClBr—BrH—ClH—Br键能/(kJ·mol－1)436243194432aA.根据键能可估算反应H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)的ΔH＝－185kJ·mol－1B．根据原子半径可知键长：H—Cl<H—Br，进而推测a<432C．H2(g)与Br2(g)反应生成2molHBr(g)时，放出热量小于185kJD．常温下Cl2和Br2的状态不同，与Cl—Cl和Br—Br的键能有关解析：选D根据反应热＝反应物总键能－生成物总键能，则：H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)中有：ΔH＝＋436kJ·mol－1＋243kJ·mol－1－2×432kJ·mol－1＝－185kJ·mol－1，选项A正确；Cl原子半径小于Br原子，H—Cl的键长比H—Br的键长短，H—Cl的键能比H—Br的键能大，进而推测a<432，选项B正确；键能：Cl—Cl>Br—Br，反应生成HBr比生成HCl更难，放出的热量更低，故生成2molHBr(g)时，放出热量小于185kJ，选项C正确；Cl—Cl的键能大于Br—Br的键能，说明Cl2分子比Br2分子稳定，破坏的是共价键，而状态由分子间作用力决定，选项D不正确。7．(2023·温州市适应性测试)相同温度和压强下，关于反应的ΔH，下列判断正确的是()CoCl2·6H2O(s)=CoCl2·2H2O(s)＋4H2O(l)ΔH1CoCl2·2H2O(s)=CoCl2·H2O(s)＋H2O(l)ΔH2CoCl2·H2O(s)=CoCl2(s)＋H2O(l)ΔH3CoCl2·6H2O(s)=CoCl2(s)＋6H2O(l)ΔH4A．ΔH1＞0，ΔH2＜0 B．ΔH1＜ΔH2＋ΔH3C．ΔH4－ΔH1＝ΔH2＋ΔH3 D．ΔH2＜ΔH3解析：选C题给四个反应都是吸热反应，反应的ΔH都大于0，将题干4个反应依次编号为①、②、③、④，结合盖斯定律作答。①②都是吸热反应，故ΔH1＞0，ΔH2＞0，A错误；根据盖斯定律，将②＋③得CoCl2·2H2O(s)=CoCl2(s)＋2H2O(l)ΔH＝ΔH2＋ΔH3(标为⑤)，该反应为吸热反应，该反应失去2mol结晶水，反应①失去4mol结晶水，失去结晶水的物质的量是⑤的两倍，故反应①吸收的热量更多，则ΔH1＞ΔH2＋ΔH3，B错误；根据盖斯定律，由①＋②＋③＝④，则ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝ΔH4，即ΔH4－ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，C正确；反应②、③都失去1mol结晶水，由题意无法判断ΔH2、ΔH3的大小，D错误。8．以太阳能为热源，热化学硫碘循环分解水制氢流程如图。已知氢气燃烧热ΔH＝－286kJ·mol－1，ΔH3为()A．＋172kJ·mol－1 B．＋400kJ·mol－1C．＋29kJ·mol－1 D．＋254kJ·mol－1解析：选A①SO2(g)＋I2(g)＋2H2O(l)=H2SO4(aq)＋2HI(g)ΔH1＝－213kJ·mol－1，②H2SO4(aq)=H2O(l)＋eq\f(1,2)O2(g)＋SO2(g)ΔH2＝＋327kJ·mol－1，根据盖斯定律可知，由①＋②得：④I2(g)＋H2O(l)=2HI(g)＋eq\f(1,2)O2(g)ΔH4＝＋114kJ·mol－1；燃烧热是在101kPa时，1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量；氢气燃烧热ΔH＝－286kJ·mol－1，则⑤H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH5＝－286kJ·mol－1；根据盖斯定律可知，由－④－⑤得：③2HI(g)=I2(g)＋H2(g)ΔH3＝－(＋114kJ·mol－1)－(－286kJ·mol－1)＝＋172kJ·mol－1。9．物质、与的能量存在如图所示的相互关系。已知：人为规定H2(g)的能量为0kJ·mol－1。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①属于吸热反应C．由图可推知，发生消去反应①或②时，环戊烷断键吸收的能量高于环戊烯断键吸收的能量D．物质变化过程中所放出或吸收的热量的多少与路径无关解析：选C物质的能量越低越稳定，由图可知，能量最低，所以最稳定，A项正确；过程①，生成物的能量高于反应物，所以属于吸热反应，B项正确；由题图可知，当物质的量相同时，环戊烷吸收的能量高，但题干并没有明确环戊烷和环戊烯的物质的量，所以C项错误；物质变化过程中所放出或吸收的热量的多少与路径无关，只与始态与终态有关，所以D项正确。10．将CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，将CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，则下列能量转化关系的判断正确的是()A．ΔH2>ΔH3 B．ΔH1<ΔH3C．ΔH1＋ΔH3＝ΔH2 D．ΔH1＋ΔH2>ΔH3解析：选BCuSO4·5H2O(s)溶于水吸热，即ΔH1>0，CuSO4(s)溶于水放热，即ΔH2<0，根据盖斯定律，ΔH3>0。根据分析可知，ΔH2<0，ΔH3>0，则ΔH2<ΔH3，A错误；ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，因为ΔH2<0，故ΔH3>ΔH1，B正确，C错误；ΔH3>ΔH1，且ΔH2<0，则ΔH1＋ΔH2<ΔH3，D错误。11．HCl(g)溶于大量水的过程放热，循环关系如图所示，下列说法不正确的是()A．ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＞0B．ΔH5＜0，ΔH6＜0C．ΔH3－ΔH4＜0D．若将循环图中Cl元素改成Br元素，相应的ΔH2(Br)＞ΔH2(Cl)解析：选A结合转化过程，HCl(g)转化为H(g)、Cl(g)吸收能量，H(g)→H＋(g)吸收热量，Cl(g)→Cl－(g)放出热量，H＋(g)→H＋(aq)、Cl－(g)→Cl－(aq)放出热量，据此分析。由盖斯定律可知，ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＝ΔH1，HCl(g)=H＋(aq)＋Cl－(aq)是放热反应，ΔH1＜0，ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＜0，故A错误；H＋(g)→H＋(aq)是放热反应，ΔH5＜0；Cl－(g)→Cl－(aq)是放热反应，ΔH6＜0，故B正确；H(g)→H＋(g)吸收热量，ΔH3＞0；Cl(g)→Cl－(g)放出热量，ΔH4＜0，则ΔH3＞ΔH4，ΔH3－ΔH4＞0，故C正确；H－Cl的键能大于H－Br的键能,则ΔH2(Br)＜ΔH2(Cl)，故D正确。12．相关有机物分别与氢气发生加成反应生成1mol环己烷()的能量变化如图所示：下列说法不正确的是()A．图中给出的几种有机物中环己烷最稳定B．苯因为存在共轭π键，比环己二烯稳定C．环己二烯加氢制备环己烯需要吸收能量D．由苯制备环己烷放出的能量小于由环己二烯制备环己烷放出的能量解析：选C由图可知，物质具有的能量：环己二烯＞苯＞环己烯＞环己烷，物质具有的能量越低越稳定，则图中给出的几种有机物中环己烷最稳定，A正确；物质具有的能量：环己二烯＞苯，则苯比环己二烯稳定，其原因是苯存在共轭π键(即大π键)，发生反应时需要消耗大量能量，导致苯更稳定，B正确；由图可知，物质具有的能量：环己二烯＞环己烯，则己二烯加氢制备环己烯需要放出能量，C错误；由图可知，苯制备环己烷、环己二烯制备环己烷的反应均为放热反应，并且|ΔH2|＞|ΔH3|，即由苯制备环己烷放出的能量小于由环己二烯制备环己烷放出的能量，D正确。13．(1)已知：①CH3OH(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋3H2(g)ΔH＝＋49.0kJ·mol－1②CH3OH(g)＋eq\f(3,2)O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－192.9kJ·mol－1由上述方程式可知，CH3OH的燃烧热________(填“大于”“等于”或“小于”)192.9kJ·mol－1。已知水的气化热为44kJ·mol－1，则表示氢气燃烧热的热化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________(保留一位小数)。(2)以CO2与NH3为原料可合成化肥尿素[化学式为CO(NH2)2]。已知：①2NH3(g)＋CO2(g)=NH2CO2NH4(s)ΔH＝－159.5kJ·mol－1②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)＋H2O(g)ΔH＝＋116.5kJ·mol－1③H2O(l)=H2O(g)ΔH＝＋44.0kJ·mol－1CO2与NH3合成尿素和液态水的热化学方程式是________________________________________________________________________。(3)已知：①Fe(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=FeO(s)ΔH1＝－272.0kJ·mol－1②2Al(s)＋eq\f(3,2)O2(g)=Al2O3(s)ΔH2＝－1675.7kJ·mol－1Al和FeO发生铝热反应的热化学方程式是____________________________________________________________________________________________________________。某同学认为，铝热反应可用于工业炼铁，你的判断是______(填“能”或“不能”)，你的理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)CH3OH的燃烧热为1mol液态甲醇完全燃烧生成稳定的氧化物释放的热量，对比反应②，则燃烧热大于192.9kJ·mol－1；已知水的气化热为44kJ·mol－1，则③H2O(g)=H2O(l)ΔH＝－44kJ·mol－1，根据盖斯定律，eq\f(②－①,3)＋③可得H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH≈－124.6kJ·mol－1。(2)根据盖斯定律，①＋②－③可得2NH3(g)＋CO2(g)=CO(NH2)2(s)＋H2O(l)ΔH＝＋116.5－159.5－44.0＝－87.0kJ·mol－1。(3)根据盖斯定律，②－①×3可得2Al(s)＋3FeO(s)=Al2O3(s)＋3Fe(s)ΔH＝－859.7kJ·mol－1。答案：(1)大于H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH＝－124.6kJ·mol－1(2)2NH3(g)＋CO2(g)=CO(NH2)2(s)＋H2O(l)ΔH＝－87.0kJ·mol－1(3)3FeO(s)＋2Al(s)=Al2O3(s)＋3Fe(s)ΔH＝－859.7kJ·mol－1不能该反应的引发需消耗大量能量，成本较高14．按要求填空。(1)研究NOx、CO2的吸收利用，对促进低碳社会的构建和环境的保护具有重要意义。已知：C2H4(g)＋3O2(g)=2CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝akJ·mol－1N2(g)＋O2(g)=2NO(g)ΔH＝bkJ·mol－1H2O(l)=H2O(g)ΔH＝ckJ·mol－1则C2H4(g)＋6NO(g)=3N2(g)＋2CO2(g)＋2H2O(l)的反应热ΔH＝________。(2)合成氨工业是最基本的无机化工之一，氨是化肥工业和基本有机化工的主要原料。合成氨反应中有关化学键键能数据如表：化学键H—HN≡NN—HE/(kJ·mol－1)436946391已知合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的活化能Ea＝508kJ·mol－1，则氨分解反应：NH3(g)eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(3,2)H2(g)的活化能Ea＝____________________________。(3)NH3可用于烟气的脱硝，与烟气中的NO反应生成N2(g)和H2O(g)。已知NH3(g)的标准燃烧热为－382.8kJ·mol－1；N2(g)＋O2(g)=2NO(g)ΔH＝＋180.8kJ·mol－1；H2O(g)=H2O(l)ΔH＝－44kJ·mol－1则NH3(g)与NO(g)合成N2(g)和H2O(g)的热化学方程式为______________________。(4)已知反应器中存在如下反应：ⅰ.CH4(g)＋H2O(g)=CO(g)＋3H2(g)ΔH1ⅱ.CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)ΔH2ⅲ.CH4(g)=C(s)＋2H2(g)ΔH3……ⅲ为积炭反应，利用ΔH1和ΔH2计算ΔH3时，还需要利用__________反应的ΔH。解析：(1)把已知3个热化学方程式按顺序依次编号①②③，根据盖斯定律，由①－3×②－2×③得C2H4(g)＋6NO(g)=3N2(g)＋2CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝(a－3b－2c)kJ·mol－1。(2)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝反应物总键能－生成物总键能＝(946＋436×3)kJ·mol－1－(6×391)kJ·mol－1＝－92kJ·mol－1，正反应的活化能Ea＝508kJ·mol－1，则逆反应的活化能Ea＝(508＋92)kJ·mol－1＝600kJ·mol－1，即2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)的活化能Ea＝600kJ·mol－1，则NH3(g)eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(3,2)H2(g)的活化能Ea＝300kJ·mol－1。(3)4NH3(g)＋3O2(g)=2N2(g)＋6H2O(l)ΔH＝－1531.2kJ·mol－1①N2(g)＋O2(g)=2NO(g)ΔH＝＋180.8kJ·mol－1②H2O(g)=H2O(l)ΔH＝－44kJ·mol－1③根据盖斯定律，由①－3×②－6×③得：4NH3(g)＋6NO(g)=5N2(g)＋6H2O(g)ΔH＝－1809.6kJ·mol－1。(4)ⅰ－ⅱ可得CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)，设为反应ⅳ，用ⅳ－ⅲ可得C(s)＋CO2(g)=2CO(g)，因此，还需利用C(s)＋CO2(g)=2CO(g)反应的焓变。答案：(1)(a－3b－2c)kJ·mol－1(2)300kJ·mol－1(3)4NH3(g)＋6NO(g)=5N2(g)＋6H2O(g)ΔH＝－1809.6kJ·mol－1(4)C(s)＋CO2(g)=2CO(g)微专题(二)能量变化图像[题型研究课]1．(2020·天津等级考)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()A．HCN比HNC稳定B．该异构化反应的ΔH＝＋59.3kJ·mol－1C．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：选DHNC的能量比HCN的高，则稳定性较好的是HCN，A项正确；该异构化反应的ΔH＝＋59.3kJ·mol－1，为吸热反应，则正反应的活化能大于逆反应的活化能，B、C项正确；使用催化剂只能改变反应的历程，但是不影响反应的反应热，D项错误。2．(2020·浙江7月选考·节选)研究CO2氧化C2H6制C2H4对资源综合利用有重要意义。相关的主要化学反应有：Ⅰ.C2H6(g)C2H4(g)＋H2(g)ΔH1＝136kJ·mol－1Ⅱ.C2H6(g)＋CO2(g)C2H4(g)＋H2O(g)＋CO(g)ΔH2＝177kJ·mol－1Ⅲ.C2H6(g)＋2CO2(g)4CO(g)＋3H2(g)ΔH3Ⅳ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH4＝41kJ·mol－1已知：298K时，相关物质的相对能量如图。可根据相关物质的相对能量计算反应或变化的ΔH(ΔH随温度变化可忽略)。例如：H2O(g)=H2O(l)ΔH＝－286kJ·mol－1－(－242kJ·mol－1)＝－44kJ·mol－1。请回答：根据相关物质的相对能量计算ΔH3＝______kJ·mol－1。解析：由题给信息可知，ΔH3＝0＋4×(－110kJ·mol－1)－2×(－393kJ·mol－1)－(－84kJ·mol－1)＝430kJ·mol－1。答案：4303．(2023·北京等级考，节选)二十世纪初，工业上以CO2和NH3为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步：ⅰ.CO2和NH3生成NH2COONH4；ⅱ.NH2COONH4分解生成尿素。结合反应过程中能量变化示意图，下列说法正确的是________(填字母)。a．活化能：反应ⅰ<反应ⅱb．ⅰ为放热反应，ⅱ为吸热反应c．CO2(l)＋2NH3(l)=CO(NH2)2(l)＋H2O(l)ΔH＝E1－E4解析：反应ⅰ的活化能是E1，反应ⅱ的活化能是E3，E1<E3，a项正确；从图中反应物和生成物能量相对大小可看出反应ⅰ放热，反应ⅱ吸热，b项正确；总反应的ΔH＝E1－E2＋E3－E4，c项错误。答案：ab[洞悉考情]图像能形象地表示反应过程中的能量变化历程，深受高考命题人的喜爱。试题通过能量变化图像信息，将盖斯定律、电离和水解、活化能、化学反应速率等知识融合在一起进行考查，对考生的阅读、识图、分析归纳能力有较高要求。题型(一)常规能量变化图像[典例]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)，其反应过程能量变化如图所示，下列说法正确的是()A．1molA(g)的能量低于1molB(g)的能量B．B(g)C(g)＋D(g)ΔH＝(Ea4－Ea3)kJ·mol－1C．断裂1molA(g)化学键吸收的能量小于形成1molC(g)和3molD(g)化学键所放出的能量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]从图中可知，1molA(g)的能量低于1molB(g)和2molD(g)的总能量，不能比较1molA(g)的能量和1molB(g)的能量大小，A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－1，B错误；从图中可知，A转化为C和D为吸热反应，断裂1molA(g)化学键吸收的热量应大于形成1molC(g)和3molD(g)化学键所放出的热量，C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正确。[答案]D[易错点拨]分析能量变化图像的“四点注意”(1)反应热不能取决于部分反应物能量和部分生成物能量的相对大小。(2)注意活化能在图示中的意义。从反应物至最高点的能量数值表示正反应的活化能；从最高点至生成物的能量数值表示逆反应的活化能。(3)催化剂能加快反应速率的原理是降低了反应的活化能，由此可推知反应的活化能越低，反应速率越快，相对来说反应就越易进行。但催化剂只能影响正、逆反应的活化能，而不影响反应的ΔH。(4)计算反应热时，要切实注意图示中反应物和生成物的物质的量。[集训冲关]1．反应A(g)＋B(g)→C(g)－Q1(Q1>0)分两步进行：①A(g)＋B(g)→X(g)＋Q2(Q2>0)；②X(g)→C(g)－Q3(Q3>0)。能正确表示总反应过程中能量变化的是()解析：选AA(g)＋B(g)→C(g)－Q1(Q1＞0)说明A和B的总能量小于C的能量，A(g)＋B(g)→X(g)＋Q2(Q2＞0)说明A和B的总能量大于X的能量，X(g)→C(g)－Q3(Q3＞0)说明X的能量小于C的能量，因此能量的关系为C＞A＋B＞X。2．多相催化反应是在催化剂表面通过吸附、解吸过程进行的。我国学者发现T℃时(各物质均为气态)，CH3OH与水在铜催化剂上的反应机理和能量变化如图。下列说法不正确的是()A．反应CH3OH(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋3H2(g)ΔS>0B．选择合适的催化剂可降低反应Ⅰ和反应Ⅱ的活化能C．1molCH3OH(g)和1molH2O(g)的总能量大于1molCO2(g)和3H2(g)的总能量D．反应Ⅱ的热化学方程式表示为CO(g)＋H2O(g)=H2(g)＋CO2(g)ΔH<0解析：选C该反应中消耗2mol气体产生了4mol气体，气体量增加为熵增的反应ΔS>0，A正确；催化剂改变反应历程从而降低活化能，所以选择合适的催化剂可降低反应Ⅰ和反应Ⅱ的活化能，B正确；从能量图看1molCH3OH(g)和1molH2O(g)的总能量低于1molCO2(g)和3H2(g)的总能量，C错误；从催化机理看，CO(g)和H2O为该反应的中间产物。从能量图看CO(g)和H2O(g)的总能量高于H2(g)和CO2(g)，所以该反应为放热反应，ΔH<0，D正确。3.氮的氧化物转化是环境化学热点问题之一。研究发现，H2还原NO的反应2NO(g)＋2H2(g)=N2(g)＋2H2O(l)分两步进行：①2NO(g)＋H2(g)=N2(g)＋H2O2(l)；②H2O2(l)＋H2(g)=2H2O(l)，其能量变化如图所示(Ts代表过渡态)。下列叙述正确的是()A．②是放热反应，①是吸热反应B．H2O2是该反应的催化剂C．反应①的活化能大于反应②D．加入催化剂的目的是降低Ts2的能量解析：选CTs1与Ts2最终能量都低于起始能量，故两个过程均为放热反应，A错误；H2O2为第①步反应的产物，作为第②步反应的反应物参与反应，故H2O2不是催化剂，B错误；反应①为慢反应步骤，第一步反应需要更大的能量，第一步反应也比第二步反应慢得多，反应①的活化能大于反应②，C正确；因为反应①的活化能大，整体反应速率由反应①决定，加入催化剂的目的是降低Ts1的能量，D错误。4．乙烯与水通过加成反应可得乙醇。反应机理、能量变化与反应进程的关系如图所示。下列叙述正确的是()A．①、②、③三步均属于加成反应B．H＋为反应的催化剂C．①、②、③三步反应均为放热反应D．总反应是放热反应，不需要加热就能发生解析：选B不饱和碳原子与其他原子直接结合形成新的化合物为加成反应，反应①②为加成反应，故A项错误；反应前加入H＋，反应后又产生了H＋，所以H＋为反应的催化剂，B项正确；反应①中反应物能量低于生成物，该反应为吸热反应，②③反应的反应物能量均高于生成物的能量，这两个反应均为放热反应，C项错误；对于总反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，反应为放热反应，但反应的发生需要加热与否与放热吸热无关，D项错误。题型(二)能量变化中的能垒图像[典例]水煤气变换反应为CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)。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。下列说法正确的是()A．水煤气变换反应的ΔH＞0B．步骤③的化学方程式为CO·＋OH·=COOH·C．步骤⑤只有非极性键形成D．该历程中最大能垒(活化能)E正＝2.02eV[解析]由示意图可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，该反应为放热反应，ΔH＜0，故A错误；由示意图可知，步骤③为CO·、OH·、H2O(g)和H·反应生成COOH·、H2O·和H·，反应的化学方程式为CO·＋OH·＋H2O(g)=COOH·＋H2O·，故B错误；由示意图可知，步骤⑤有非极性H—H键形成，还有极性O—H键的断开和形成，故C错误；由示意图可知，步骤④的能垒最大，E正＝1.86eV－(－0.16eV)＝2.02eV，故D正确。[答案]D[思维建模]三步突破能量变化的能垒图[集训冲关]1．(2023·嘉兴二模)甲基叔丁基醚(MTBE)是一种高辛烷值汽油添加剂，可由甲醇和异丁烯(以IB表示)在催化剂作用下合成，其反应过程中各物质相对能量与反应历程的关系如图所示(其中N1表示甲醇和异丁烯同时被吸附，N2表示甲醇先被吸附，N3表示异丁烯先被吸附)，下列说法不正确的是()A．三种反应历程中，N1反应速率最快B．该条件下反应的热化学方程式为CH3OH(g)＋IB(g)MTBE(g)ΔH＝－4QkJ·mol－1C．甲醇比IB更易被催化剂吸附，所以若甲醇过多会占据催化剂表面从而减慢合成速率D．同温同压下，只要起始投料相同，相同时间三种途径MTBE的产率一定相同解析：选DN1、N2、N3三种反应历程的活化能分别为(6－2)QkJ·mol－1＝4QkJ·mol－1、(9－3)QkJ·mol－1＝6QkJ·mol－1、(10－4)QkJ·mol－1＝6QkJ·mol－1，则N1反应速率最快，A项正确；该反应的焓变ΔH为生成物的总能量减去反应物的总能量，则ΔH＝(1－5)QkJ·mol－1＝－4QkJ·mol－1，该条件下反应的热化学方程式为CH3OH(g)＋IB(g)MTBE(g)ΔH＝－4QkJ·mol－1，B项正确；甲醇比IB更易被催化剂吸附，若甲醇过多会占据催化剂表面从而使异丁烯无法与催化剂接触，导致反应速率减慢，C项正确；N1、N2、N3三种反应历程的活化能不全相等，则同温同压下，只有起始投料相同，相同时间三种途径MTBE的产率不全相同，D项错误。2．反应2CO(g)＋2NO(g)2CO2(g)＋N2(g)ΔH＝－620.9kJ·mol－1分三步进行，各步的相对能量变化如图Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ所示：下列说法不正确的是()A．三步分反应中决定总反应速率的是反应ⅠB．Ⅰ、Ⅱ两步的总反应为CO(g)＋2NO(g)=N2O(g)＋CO2(g)ΔH＝－513.5kJ·mol－1C．根据图像无法判断过渡状态a、b、c的稳定性相对高低D．反应Ⅲ逆反应的活化能EaⅢ(逆)＝554.9kJ·mol－1解析：选B活化能越大，反应速率越慢，根据图中信息反应Ⅰ活化能最大，因此三步分反应中决定总反应速率的是反应Ⅰ，故A正确；根据图中信息和盖斯定律得到Ⅰ、Ⅱ两步的总反应为CO(g)＋2NO(g)=N2O(g)＋CO2(g)ΔH＝－314.3kJ·mol－1，故B错误；由于CO(g)的能量不清楚，因此根据图像无法判断过渡状态a、b、c的稳定性相对高低，故C正确；根据总反应2CO(g)＋2NO(g)2CO2(g)＋N2(g)ΔH＝－620.9kJ·mol－1和CO(g)＋2NO(g)=N2O(g)＋CO2(g)ΔH＝－314.3kJ·mol－1，得到反应ⅢN2O(g)＋CO2(g)＋CO(g)=2CO2(g)＋N2(g)ΔH＝－306.6kJ·mol－1，逆反应的活化能EaⅢ(逆)＝(248.3＋306.6)kJ·mol－1＝554.9kJ·mol－1，故D正确。3．(2023·浙江稽阳联谊学校4月联考)一定条件下，2,3-二甲基-1,3-丁二烯与溴单质发生液相加成反应(1,2-加成和1,4-加成同时存在)，已知体系中两种产物可通过中间产物互相转化，反应历程及能量变化如图所示：下列说法正确的是()A.比稳定，因此任意条件下主产物均为B．由Ea2小于Ea3可知，升温有利于→C.D．由反应历程及能量变化图可知，该加成反应为放热反应解析：选C低温下的主产物为，高温下的主产物是，故A错误；温度升高对活化能大的反应影响更大，因此升温有利于得到，故B错误；根据图像可以得到ΔH＝(Ea1＋Ea3－Ea2－Ea4)kJ·mol－1，故C正确；由反应历程及能量变化图无法判断该加成反应为放热反应，故D错误。4．不同含金化合物催化乙烯加氢的反应历程如图所示：下列说法正确的是()A．从图中可得1molC2H4(g)具有的能量比1molC2H6(g)的能量高B．过渡态1比过渡态2物质的稳定性弱C．催化剂AuPFeq\o\al(＋,3)催化下，该反应的ΔH＝－233.7kJ·mol－1D．相比催化剂AuPFeq\o\al(＋,3)，AuF催化乙烯加氢的效果更好解析：选B根据图示可知，1molC2H4(g)和1molH2(g)具有的能量比1molC2H6(g)的能量高，A错误；过渡态1具有的能量比过渡态2高，则过渡态1比过渡态2物质的稳定性弱，B正确；该反应的ΔH＝－129.6kJ·mol－1，且焓变与催化剂无关，C错误；相比于AuF，AuPFeq\o\al(＋,3)对应的活化能小，则催化效果好，D错误。eq\a\vs4\al([专题验收评价])1．一定温度下，发生反应H2(g)＋I2(g)=2HI(g)，反应的能量变化如图所示，下列说法正确的是()A．在相同条件下，H2(g)与I2(g)的能量总和大于HI(g)的B．1molI2(g)与1molH2(g)反应生成2mol液态HI放出的热量小于13kJC．该反应的逆反应是放热反应D．破坏反应物中化学键所需的能量低于形成反应产物中化学键释放的能量解析：选D根据题图可知，反应物的总能量比生成物的总能量高13kJ，该反应为放热反应，在相同条件下，1molH2(g)与1molI2(g)的能量总和大于2molHI(g)的，故A错误；2HI(g)=2HI(l)，需要放出热量，1molH2(g)与1molI2(g)反应生成2mol液态HI放出的热量大于13kJ，故B错误；该反应是放热反应，逆反应为吸热反应，故C错误；该反应是放热反应说明断键吸收的能量小于成键放出的能量，故D正确。2．在恒容的密闭容器中充入一定量的A和B气体，发生反应①：2A(g)＋B(g)2C(g)ΔH，已知该反应由下列两个基元反应构成：Ⅰ.2A(g)M(g)ΔH1Ⅱ.M(g)＋B(g)2C(g)ΔH2反应过程中能量变化如图所示，下列说法不正确的是()A．ΔH＝ΔH1＋ΔH2B．反应Ⅱ为放热反应C．ΔH1＝E1－E2D．反应①的速率主要由反应Ⅰ决定解析：选D根据盖斯定律可知，ΔH＝ΔH1＋ΔH2，A正确；从图中可知，M(g)＋B(g)的总能量大于2C(g)，故反应Ⅱ为放热反应，B正确；反应Ⅰ为放热反应，ΔH1＝E1－E2，C正确；从图中可知，反应Ⅱ的活化能较大，则反应①的速率由反应Ⅱ决定，D错误。3．利用CH4可制备合成气(CO、H2)。制备合成气反应历程分两步：步骤Ⅰ：CH4(g)C(ads)＋2H2(g)；步骤Ⅱ：C(ads)＋CO2(g)2CO(g)。上述反应中C(ads)为吸附性活性炭，反应历程的能量变化如图。下列说法正确的是()A．制备合成气反应可在高温下自发进行B．决定制备合成气反应速率的是步骤ⅡC．步骤Ⅰ反应的焓变ΔH＝(E1＋E2)kJ·mol－1D．使用更高效的催化剂可以减小该反应的焓变解析：选A由图可知，制备合成气反应为吸热、熵增反应，故可在高温下自发进行，A正确；由图可知，步骤Ⅰ的活化能比步骤Ⅱ的大，步骤Ⅰ速率更慢，所以决定制备合成气反应速率的是步骤Ⅰ，B错误；由图可知，步骤Ⅰ反应的焓变ΔH应该为(E2－E1)kJ·mol－1，C错误；催化剂不能改变反应的焓变，D错误。4．某科学家利用计算机模拟技术，分别研究反应CH3OH＋SO3=CH3OSO3H在无水和有水条件下的反应历程，如图所示。下列说法错误的是()A．CH3OH与SO3的总能量高于CH3OSO3H的能量，因此该反应的ΔH＜0B．无水条件下逆反应的活化能为34.76eVC．水改变了该反应的ΔHD．反应过程中CH3OH中的C—H均未发生断裂解析：选C由题图可知，CH3OH与SO3的总能量高于CH3OSO3H的能量，则该反应为放热反应，ΔH＜0，A正确；逆反应的活化能即为产物与中间活化分子的能量差，无水条件下，E逆＝19.59eV－(－15.17eV)＝34.76eV，B正确；由有水条件下CH3OH与SO3的反应历程可知，反应前后H2O不变，则水为催化剂，催化剂只加快反应速率，不改变反应的ΔH，C错误；根据题图可知，CH3OH中的O—H断裂而形成了S—O—H中的O—H，而C—H未发生变化，D正确。5．如图分别代表溴甲烷和三级溴丁烷发生水解的反应历程。下列说法不正确的是()Ⅰ.CH3Br＋NaOH→CH3OH＋NaBrⅡ.(CH3)3CBr＋NaOH→(CH3)3COH＋NaBrA．反应Ⅰ的ΔH<0B．反应Ⅱ有两个过渡态C．增加氢氧化钠的浓度并不能使反应Ⅰ和Ⅱ速率都增大D．反应Ⅰ和Ⅱ都有C—Br的断裂和C—O的形成，且生成的两种醇均可被催化氧化产生C=O解析：选D由题图知，反应Ⅰ中反应物的总能量比生成物的总能量大，所以反应Ⅰ为放热反应，A正确；反应Ⅱ有两个过渡态，分别为，B正确；反应Ⅰ只有1个过渡态，增大反应物浓度，反应Ⅰ的速率加快，对于反应Ⅱ，第一步反应的活化能比第二步大，所以第一步反应为决速反应，而OH－只参与第二步反应，所以增加NaOH浓度，并不能改变反应Ⅱ的速率，C正确；(CH3)3COH的羟基碳原子上没有氢原子，不能发生催化氧化，D错误。6．(2023·湖、衢、丽4月教学质量检测)甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应的部分机理与能量变化如下：链引发：Cl2(g)→2Cl·(g)，ΔH1＝＋242.7kJ·mol－1链增长：部分反应进程与势能变化关系如图(所有物质状态为气态)……链终止：Cl·(g)＋CH3·(g)→CH3Cl(g)，ΔH2＝－371kJ·mol－1下列说法不正确的是()A．Cl2的键能为242.7kJ·mol－1B．链增长中反应速率较快的一步的热化学方程式为CH4(g)＋Cl·(g)→CH3(g)＋HCl(g)ΔH＝＋7.5kJ·mol－1C．链增长过程中可能产生·CH2Cl、·CHCl2、·CCl3D．链终止反应的过程中，还可能会生成少量的乙烷解析：选B根据Cl2(g)→2Cl·(g)，ΔH1＝＋242.7kJ·mol－1可知，Cl2的键能为242.7kJ·mol－1，A正确；反应速率较快的一步应该是活化能较低的一步，由图可知，反应速率较快的一步的热化学方程式为CH3·＋Cl2(g)→CH3Cl(g)＋Cl·，B错误；由图可知，链增长中碳上的氢原子可能失去，故链增长过程中可能产生·CH2Cl、·CHCl2、·CCl3，C正确；链终止反应的过程中，两个·CH3结合在一起可以形成乙烷，D正确。7．我国科学家合成了一种新型Au15/MoC材料，实现了低温催化水煤气变换。反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用“*”标注，TS指过渡态。下列有关说法不正确的是()A．温度一定时，加压无法提高平衡转化率B．分子从催化剂表面脱附的过程都是吸热的C．反应历程中活化能最大的一步为CO*＋2H2O*→CO*＋H2O*＋OH*＋H*D．该过程有极性键的断裂和生成解析：选B该反应为CO(g)＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(催化剂))CO2(g)＋H2(g)，该反应为等体积反应，温度一定时加压化学平衡不移动，平衡转化率不变，A正确；从图中可知并不是所有分子从催化剂表面脱附的过程都是吸热的，如COeq\o\al(*,2)＋H2O*＋2H*转化为CO2＋H2O*＋2H*的过程就是放热的，B错误；从图中可知，过渡态TS1的相对能量最大，此时的活化能最大，因此反应历程中活化能最大的一步为CO*＋2H2O*→CO*＋H2O*＋OH*＋H*，C正确；该过程中有H2O中O—H的断裂，同时也有CO2中C=O的生成，D正确。8．已知完全分解1molH2O2放出热量为98kJ，在含有少量I－的溶液中H2O2分解的机理为反应Ⅰ：H2O2(aq)＋I－(aq)IO－(aq)＋H2O(l)ΔH1反应Ⅱ：H2O2(aq)＋IO－(aq)O2(g)＋I－(aq)＋H2O(l)ΔH2在一定温度下，其反应过程能量变化如图所示，下列有关该反应的说法不正确的是()A．反应Ⅱ高温下能自发进行B．H2O2分解产生氧气的速率是由反应Ⅰ决定的C．I－、IO－都是催化剂D．ΔH1＋ΔH2＝－196kJ·mol－1解析：选C根据能量变化图可知，反应Ⅱ为吸热反应，即ΔH2>0，又因为该反应的ΔS>0，故反应Ⅱ高温下能自发进行，A正确；反应Ⅰ的活化能高，反应速率慢，故H2O2分解产生氧气的速率由反应Ⅰ决定，B正确；根据反应过程可知，I－是反应的催化剂，而IO－是中间产物，C错误；1molH2O2完全分解放出热量98kJ，反应Ⅰ、Ⅱ相加即得ΔH1＋ΔH2＝－196kJ·mol－1，D正确。9．1,3-丁二烯与HBr发生加成反应分两步：第一步H＋进攻1,3-丁二烯生成碳正离子()；第二步Br－进攻碳正离子完成1,2-加成或1,4-加成。反应进程中的能量变化如图所示。下列说法不正确的是()CH2=CHCH=CH2(g)＋HBr(g)→CH3—CHBr—CH=CH2(g)ΔH1CH2=CHCH=CH2(g)＋HBr(g)→CH3—CH=CH—CH2Br(g)ΔH2已知在0℃和40℃时，1,2-加成产物与1,4-加成产物的比例分别为70∶30和15∶85。A．ΔH1>ΔH2B．1,4-加成产物比1,2-加成产物稳定C．与0℃相比，40℃时反应速率快且1,3-丁二烯的平衡转化率增大D．无论哪种加成方式，第一步反应速率均小于第二步反应速率解析：选C根据盖斯定律，焓变只与反应的起点和终点有关，|ΔH1|<|ΔH2|，两个反应均为放热反应，ΔH1<0，ΔH2<0，所以ΔH1>ΔH2，A项说法正确；能量越低越稳定，由图知，1,4-加成产物的能量低，更稳定，B项说法正确；温度升高，反应速率加快，但是两个反应均为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，所以1,3-丁二烯的平衡转化率减小，C项说法错误；两个反应中，第一步的活化能都比第二步反应的活化能高，故第一步反应速率要比第二步慢，D项说法正确。10．甲醇与水蒸气催化重整是获取H2的重要方法，反应CH3OH(g)＋H2O(g)CO2(g)＋3H2(g)ΔH的能量变化如图1所示。830℃时，相同时间内向反应体系中投入一定量CaO做对比实验，结果如图2所示，下列说法正确的是()A．该反应的ΔH＝(a－b－c)kJ·mol－1B．选择适当催化剂降低ΔH3可显著提高催化重整反应速率C．CaO提高了催化重整反应速率D．CaO表面积越大，吸收CO2效果越好解析：选D根据图中信息和盖斯定律可知，该反应的ΔH＝(a－b＋c)kJ·mol－1，A项错误；由图1可知，第一步反应的活化能最大，因此该反应的反应速率主要由第一步反应决定，选择适当催化剂降低ΔH1可显著提高催化重整反应速率，故B项错误；该反应体系中CaO的作用是与CO2反应，使题中反应平衡正向移动，因此CaO不能提高催化重整反应速率，C项错误；根据图2可知，CaO表面积越大，H2百分含量越高，说明CaO吸收CO2效果越好，D项正确。微专题(三)化学能与电能提能点(一)原电池原理(一)原电池工作原理(以铜锌原电池为例)(二)原电池正、负极判断[注意]原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成活泼电极一定作负极的思维定势。(三)一次电池1．碱性锌锰干电池正极反应：MnO2＋H2O＋e－=MnO(OH)＋OH－；负极反应：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2；总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnO(OH)＋Zn(OH)2。2．锌银电池负极反应：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2；正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－；总反应：Zn＋Ag2O＋H2O=Zn(OH)2＋2Ag。(四)二次电池(以铅酸蓄电池为例)1．组成：铅酸蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是Pb，正极材料是PbO2。2．电池及电极反应电池总反应Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)eq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))2PbSO4(s)＋2H2O(l)电极反应(五)燃料电池氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分成酸性和碱性两种。酸性碱性负极反应式2H2－4e－=4H＋2H2＋4OH－－4e－=4H2O正极反应式O2＋4H＋＋4e－=2H2OO2＋2H2O＋4e－=4OH－电池总反应式2H2＋O2=2H2O[注意]①燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用。②书写燃料电池的电极反应式时，要注意溶液的酸碱性，溶液的酸碱性对电极反应和总反应都会产生影响。[集训冲关]1．(2023·浙江金华十校4月模拟)一种在300℃下工作的新型锂-二硫化亚铁热电池的截面结构如图所示，LLZTO导体管只允许Li＋通过。当用1.8V电压充电后，电池正极材料中S、Fe的原子个数比为1.02(不计Li2S，下同)；2.3V电压充电后，S、Fe的原子个数比为2.01。下列说法不正确的是()A．Al2O3绝缘体隔离正负极，使化学能有效的转化为电能B．电池工作时，负极发生反应：2Li＋S2－－2e－=Li2SC．电池正极材料的变化为FeS2FeSFeD．电池总反应可表示为2xLi＋FeS2eq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))xLi2S＋FeS2－x解析：选B为使化学能有效的转化为电能，需要用Al2O3绝缘体隔离正负极，故A正确；根据LLZTO导体管只允许Li＋通过，因此电池工作时，负极发生反应：Li－e－=Li＋，故B错误；根据用1.8V电压充电后，电池正极材料中S、Fe的原