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第26講　反應熱
[課程標準]　1.了解反應熱，焓變的概念，知道化學反應熱效應與反應的焓變之間的關系。2.知道常見的吸熱反應和放熱反應，能從多角度分析化學反應中能量變化的原因。3.了解熱化學方程式的含義，能正確書寫熱化學方程式。
考點一　反應熱、焓變
1．化學反應中的能量變化
(1)化學反應中的兩大變化：物質變化和能量變化。
(2)化學反應中的兩大守恒：質量守恒和能量守恒。
(3)化學反應中的能量轉化形式：熱能、光能、電能等。通常主要表現為熱量的變化。
2．焓變、反應熱
(1)焓(H)：用于描述物質所具有能量的物理量。
(2)焓變(ΔH)：ΔH＝H(生成物)－H(反應物)，單位kJ·mol－1。
(3)反應熱：指當化學反應在一定壓強下進行時，反應所放出或吸收的熱量，通常用符號Q表示，單位kJ·mol－1。
(4)焓變與反應熱的關系：對于恒壓條件下進行的化學反應，如果反應中物質的能量變化全部轉化為熱能，則有：ΔH＝Qp。
3．吸熱反應與放熱反應
(1)從能量高低角度理解
(2)從化學鍵角度理解
[正誤辨析]
(1)所有的燃燒反應都是放熱反應，所以不需要加熱就能進行(　　)
(2)反應物的總能量低于生成物的總能量時，一定不能發生反應(　　)
(3)一個反應的焓變因反應物的用量和反應條件的改變而發生改變(　　)
(4)可逆反應的ΔH表示完全反應時的熱量變化，與反應是否可逆無關(　　)
(5)碳在空氣中燃燒生成CO2，該反應中化學能全部轉化為熱能(　　)
(6)反應2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－Q kJ·mol－1(Q>0)，則將2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)置于一密閉容器中充分反應后放出Q kJ的熱量(　　)
(7)活化能越大，表明化學反應吸收的能量越大(　　)
(8)C和H2O(g)、C和CO2、N2和O2的反應均為吸熱反應(　　)
(9)Na2CO3溶于水，NaHCO3溶于水均放出熱量(　　)
答案：　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)× (6)×　(7)×　(8)×　(9)×
一、反應熱與能量變化關系圖
1．根據如圖所示的反應，回答下列問題：
(1)該反應是放熱反應還是吸熱反應？__________。
(2)反應的ΔH＝________。
(3)反應的活化能為__________。
(4)試在圖中用虛線表示在反應中使用催化劑后活化能的變化情況。
答案：　(1)放熱反應　(2)－b kJ·mol－1
(3)a kJ·mol－1
(4)
學生用書?第124頁
2.水煤氣變換[CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)]是重要的化工過程，主要用于合成氨、制氫以及合成氣加工等工業領域中。回答下列問題：我國學者結合實驗與計算機模擬結果，研究了在金催化劑表面上水煤氣變換的反應歷程，如圖所示，其中吸附在金催化劑表面上的物種用*標注。
可知水煤氣變換的ΔH________0(填“大于”“等于”或“小于”)。該歷程中最大能壘(活化能)E正＝________eV，寫出該步驟的化學方程式__________________________
________________________________________________________________________。
解析：　觀察起始態物質的相對能量與終態物質的相對能量知，終態物質相對能量低于始態物質相對能量，說明該反應是放熱反應，ΔH小于0。過渡態物質相對能量與起始態物質相對能量相差越大，活化能越大，由題圖知，最大活化能E正＝1.86 eV－(－0.16 eV)＝2.02 eV，該步起始物質為COOH*＋H*＋H2O*，產物為COOH*＋2H*＋OH*。
答案：　小于　2.02
COOH*＋H*＋H2O*===COOH*＋2H*＋OH*(或H2O*===H*＋OH*)
二、根據鍵能計算焓變
3．已知反應2HI(g) H2(g)＋I2(g)的ΔH＝＋11 kJ·mol－1，1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化學鍵斷裂時分別需要吸收436 kJ、151 kJ的能量，則1 mol HI(g)分子中化學鍵斷裂時需吸收的能量為________ kJ。
解析：　形成1 mol H2(g)和1 mol I2(g)共放出436 kJ＋151 kJ＝587 kJ能量，設斷裂2 mol HI(g)中化學鍵吸收2a kJ能量，則有2a－587＝11，得a＝299。[另解：ΔH＝2E(H－I)－E(H－H)－E(I－I)，2E(H－I)＝ΔH＋E(H－H)＋E(I－I)＝11 kJ·mol－1＋436 kJ·mol－1＋151 kJ·mol－1＝598 kJ·mol－1，則E(H－I)＝299 kJ·mol－1。]
答案：　299
4．通常把拆開1 mol某化學鍵所吸收的能量看成該化學鍵的鍵能。鍵能的大小可以衡量化學鍵的強弱，也可用于估算化學反應的反應熱(ΔH)，化學反應的ΔH等于反應中斷裂舊化學鍵的鍵能之和與反應中形成新化學鍵的鍵能之和的差。下面列舉了一些化學鍵的鍵能數據，供計算使用。
化學鍵 Si－O Si－Cl H－H H－Cl Si－Si Si－C
鍵能/(kJ·mol－1) 460 360 436 431 176 347
工業上的高純硅可通過下列反應制取：SiCl4(g)＋2H2(g)===Si(s)＋4HCl(g)，該反應的反應熱ΔH為________________。
解析：　SiCl4、H2和HCl分子中共價鍵的數目容易計算，而產物硅屬于共價晶體，可根據共價晶體的結構計算晶體硅中的共價鍵的數目。1 mol晶體硅中所含的Si－Si鍵為2 mol，即制取高純硅反應的反應熱ΔH＝4×360 kJ·mol－1＋2×436 kJ·mol－1－(2×176 kJ·mol－1＋4×431 kJ·mol－1)＝＋236 kJ·mol－1。
答案：　＋236 kJ·mol－1
5．乙苯催化脫氫制苯乙烯反應：
已知：
答案：+124
　　
考點二　熱化學方程式
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1．概念：表示參加反應物質的量和反應熱的關系的化學方程式。
2．意義：表明了化學反應中的物質變化和能量變化。
如2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1，表示在25 ℃、101 kPa條件下，2 mol H2(g)和1 mol O2(g)完全反應生成2 mol H2O(l)，放出571.6 kJ的熱量。
3．熱化學方程式的書寫
學生用書?第125頁
[正誤辨析]　
(1)對于SO2(g)＋O2(g)SO3(g)　ΔH＝－Q kJ·mol－1，增大壓強平衡右移，放出的熱量增大，ΔH減小(　　)
(2)熱化學方程式H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－241.8 kJ·mol－1表示的意義：25 ℃、101 kPa時，發生上述反應生成1 mol H2O(g)后放出241.8 kJ的熱量(　　)
(3)熱化學方程式前面的化學計量數既表示分子數也表示物質的量(　　)
(4)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－890.3 kJ(　　)
(5)同素異形體轉化的熱化學方程式除了標明狀態外，還要注明名稱(　　)
(6)因為O—H鍵的鍵能大于S—H鍵的鍵能，所以H2O的穩定性大于H2S(　　)
答案：　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√　(6)√
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一、依據反應事實書寫熱化學方程式
1．用H2還原SiCl4蒸氣可制取純度很高的硅，當反應中有1 mol電子轉移時吸收59 kJ熱量，則該反應的熱化學方程式為 。
解析：　在反應中硅元素的化合價從＋4價降低到0價，得到4個電子。當反應中有1 mol電子轉移時吸收59 kJ熱量，則消耗1 mol氯化硅吸收的熱量是59 kJ×4＝236 kJ，因此該反應的熱化學方程式為SiCl4(g)＋2H2(g)===Si(s)＋4HCl(g)　ΔH＝＋236 kJ/mol。
答案：　SiCl4(g)＋2H2(g)===Si(s)＋4HCl(g)　ΔH＝＋236 kJ/mol
2．在1 L密閉容器中，4 mol氨氣在一定條件下分解生成氮氣和氫氣。2 min時反應吸收熱量為46.1 kJ，此時氨氣的轉化率為25%。該反應的熱化學方程式為 ，
這段時間內v(H2)＝ 。
解析：　熱化學方程式2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋Q kJ·mol－1表示2 mol NH3完全分解需要吸收Q kJ的熱量，反應的氨氣的物質的量為Δn(NH3)＝4 mol×25%＝1 mol，則2 mol NH3完全分解需要吸收的熱量Q＝2×46.1 kJ＝92.2 kJ，即ΔH＝＋92.2 kJ·mol－1。v(NH3)＝＝＝0.5 mol·L－1·min－1，根據v(NH3)∶v(H2)＝2∶3，則v(H2)＝v(NH3)＝×0.5 mol·L－1·min－1＝0.75 mol·L－1·min－1。
答案：　2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋92.2 kJ·mol－1　0.75 mol·L－1·min－1
3．將36 g水蒸氣與足量單質碳充分反應，生成33.6 g CO和一定量的氫氣，同時吸收157.2 kJ熱量，寫出該反應的熱化學方程式：
。
解析：　n(H2O)＝＝2 mol，n(CO)＝＝1.2 mol，根據C(s)＋H2O(g)―→H2(g)＋CO(g)，若水蒸氣全部反應，則會生成2 mol CO，所以該反應為可逆反應。水蒸氣有剩余，應該根據生成的CO的量計算反應熱。因為生成1.2 mol CO，吸收157.2 kJ熱量，則生成1.0 mol CO，吸收的熱量為Q＝×157.2 kJ＝131 kJ，即該反應的熱化學方程式為C(s)＋H2O(g)H2(g)＋CO(g)　ΔH＝＋131 kJ·mol－1。
答案：　C(s)＋H2O(g)H2(g)＋CO(g)　ΔH＝＋131 kJ·mol－1
4．K2S2O8是偏氟乙烯(CH2===CF2)聚合的引發劑。偏氟乙烯由CH3—CClF2氣體脫去HCl制得，生成0.5 mol偏氟乙烯氣體要吸收54 kJ的熱，寫出反應的熱化學方程式
。
解析：　根據題意：偏氟乙烯由CH3—CClF2氣體脫去HCl制得，即CH3—CClF2(g)===CH2=CF2(g)＋HCl(g)，生成0.5 mol偏氟乙烯氣體要吸收54 kJ的熱，所以生成1 mol偏氟乙烯氣體要吸收108 kJ的熱，即ΔH＝＋108 kJ/mol，CH3—CClF2(g)===CH2ＦCF2(g)＋HCl(g)，ΔH＝＋108 kJ/mol。
答案：　CH3—CClF2(g)===CH2ＦCF2(g)＋HCl(g)　ΔH＝＋108 kJ/mol
5．最近科學家提出“綠色自由”構想：把空氣吹入碳酸鉀溶液，然后再把CO2從溶液中提取出來，經化學反應后使空氣中的CO2轉變為可再生燃料甲醇。若有2.2 kg CO2與足量H2恰好完全反應，生成氣態的水和甲醇，可放出2 473.5 kJ的熱量，試寫出合成塔中發生反應的熱化學方程式 。
解析：　2.2 kg CO2的物質的量是＝50 mol，50 mol二氧化碳參加反應放出2 473.5 kJ的熱量，則1 mol二氧化碳參加反應放出的能量是49.47 kJ，所以該反應熱化學反應方程式為：CO2(g)＋3H2(g)===H2O(g)＋CH3OH(g)　ΔH＝－49.47 kJ/mol。
答案：　CO2(g)＋3H2(g)===H2O(g)＋CH3OH(g)　ΔH＝－49.47 kJ/mol
二、依據能量圖像及轉化圖像書寫熱化學方程式
6．化學反應N2＋3H22NH3的能量變化如圖所示(假設該反應反應完全)。
試寫出N2(g)和H2(g)反應生成NH3(l)的熱化學方程式 。
答案：　N2(g)＋3H2(g)2NH3(l)　ΔH＝－2(c＋b－a) kJ·mol－1
7．為了有效降低能耗，過渡金屬催化還原氮氣合成氨被認為是具有巨大前景的一種合成氨方法。催化過程一般有吸附—解離—反應—脫附等過程，圖示為N2和H2在固體催化劑表面合成氨反應路徑的勢能面圖(部分數據略)，其中“*”表示被催化劑吸附。
氨氣的脫附是 (填“吸熱”或“放熱”)過程，合成氨的熱化學方程式為 。
解析：　由勢能面圖可知，氨氣從催化劑上脫離時勢能面在升高，為吸熱過程，由題圖可知，0.5 mol氮氣和1.5 mol氫氣轉變成1 mol氨氣的反應熱為21 kJ·mol－1－17 kJ·mol－1－50 kJ·mol－1＝－46 kJ·mol－1，則合成氨的熱化學方程式為N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92 kJ·mol－1。
答案：　吸熱　N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92 kJ·mol－1
8．釕及其化合物在合成工業上有廣泛用途，如圖是用釕(Ru)基催化劑催化合成甲酸的過程。每生成92 g液態HCOOH放出62.4 kJ的熱量。
根據圖示寫出該反應的熱化學方程式 。
解析：　根據整個流程可知，CO2和H2為反應物，產物為HCOOH，92 g HCOOH的物質的量為＝2 mol，所以生成1 mol液體HCOOH放出31.2 kJ能量，熱化學方程式為H2(g)＋CO2(g)===HCOOH(l)　ΔH＝－31.2 kJ·mol－1。
答案：　H2(g)＋CO2(g)===HCOOH(l)　ΔH＝－31.2 kJ·mol－1
學生用書?第126頁
真題演練　明確考向
1．(2022·浙江卷)標準狀態下，下列物質氣態時的相對能量如下表：
物質(g) O H HO HOO H2 O2 H2O2 H2O
能量/(kJ·mol－1) 249 218 39 10 0 0 －136 －242
可根據HO(g)＋HO(g)===H2O2(g)計算出H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214 kJ·mol－1。下列說法不正確的是(　　)
A．H2的鍵能為436 kJ·mol－1
B．O2的鍵能大于H2O2中氧氧單鍵的鍵能的兩倍
C．解離氧氧單鍵所需能量：HOO＜H2O2
D.H2O(g)＋O(g)===H2O2(g)　ΔH＝－143 kJ·mol－1
C　[A.根據表格中的數據可知，H2的鍵能為218 kJ·mol－1×2＝436 kJ·mol－1，A正確；B.由表格中的數據可知O2的鍵能為：249 kJ·mol－1×2＝498 kJ·mol－1，由題中信息可知H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214 kJ·mol－1，則O2的鍵能大于H2O2中氧氧單鍵的鍵能的兩倍，B正確；C.由表格中的數據可知HOO===HO＋O，解離其中氧氧單鍵需要的能量為249 kJ·mol－1＋39 kJ·mol－1－10 kJ·mol－1＝278 kJ·mol－1，H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214 kJ·mol－1，C錯誤；D.由表中的數據可知H2O(g)＋O(g)===H2O2(g)的ΔH＝－136 kJ·mol－1－249 kJ·mol－1－(－242) kJ·mol－1＝－143 kJ·mol－1，D正確。]
2．(2021·浙江1月選考，20)已知共價鍵的鍵能與熱化學方程式信息如下表：
共價鍵 H－H H－O
鍵能/( kJ·mol－1) 436 463
熱化學方程式 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH＝－482 kJ·mol－1
則2O(g)===O2(g)的ΔH為(　　)
A．428 kJ·mol－1　　　　 B．－428 kJ·mol－1
C．498 kJ·mol－1 D．－498 kJ·mol－1
D　[設O===O的鍵能為x，則(2×436 kJ·mol－1＋x)－2×2×463 kJ·mol－1＝－482 kJ·mol－1，x＝498 kJ·mol－1，所以2O(g)===O2(g)的ΔH＝－498 kJ·mol－1，D正確。]
3．(2021·山東高考真題)18O標記的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中發生水解，部分反應歷程可表示為：
能量變化如圖所示。已知
平衡，下列說法正確的是(　　)
A．反應Ⅱ、Ⅲ為決速步
B．反應結束后，溶液中存在18OH－
C．反應結束后，溶液中存在CHOH
D．反應Ⅰ與反應Ⅳ活化能的差值等于圖示總反應的焓變
B　[A.一般來說，反應的活化能越高，反應速率越慢，由圖可知，反應Ⅰ和反應Ⅳ的活化能較高，因此反應的決速步為反應Ⅰ、Ⅳ，故A錯誤；B.反應Ⅰ為加成反應，而H3CCO18－OHOCH3H3CCOH18O－OCH3為快速平衡，反應Ⅱ的成鍵和斷鍵方式為或，后者能生成18OH－，因此反應結束后，溶液中存在18OH－，故B正確；C.反應Ⅲ的成鍵和斷鍵方式為或，因此反應結束后溶液中不會存在CHOH，故C錯誤；D.該總反應對應反應物的總能量高于生成物總能量，總反應為放熱反應，因此H3CCO18OH和CH3O－的總能量與H3CCO18OCH3和OH－的總能量之差等于圖示總反應的焓變，故D錯誤。]
4．[2021·湖南卷，16(1)]氨氣中氫含量高，是一種優良的小分子儲氫載體，且安全、易儲運，可通過下面兩種方法由氨氣得到氫氣。
方法Ⅰ.氨熱分解法制氫氣
相關化學鍵的鍵能數據
化學鍵
鍵能E/( kJ·mol－1) 946 436.0 390.8
在一定溫度下，利用催化劑將NH3分解為N2和H2。反應2NH3(g) N2(g)＋3H2(g)　ΔH＝________ kJ·mol－1。
解析：　根據反應熱＝反應物的總鍵能－生成物的總鍵能，2NH3(g) N2(g)＋3H2(g)，ΔH＝390.8 kJ·mol－1×3×2－(946 kJ·mol－1＋436.0 kJ·mol－1×3)＝＋90.8 kJ·mol－1。
答案：　＋90.8
課時精練(二十六)　反應熱
(本欄目內容，在學生用書中以獨立形式分冊裝訂！)
1．(2022·上海模擬預測)下列能量屬于反應熱的是(　　)
A．1 mol HCl分解成H、Cl時吸收的能量
B．石墨轉化成金剛石時吸收的能量
C．Na變成Na＋時吸收的能量
D．冰變成水時吸收的能量
B　[化學反應中吸收或放出的能量為反應熱，物理變化中的能量變化不是反應熱。A.1 mol HCl分解成H、Cl時吸收的能量僅僅是化學鍵斷裂吸收的能量，不是反應熱，A不符合題意；B.石墨轉化成金剛石時吸收的能量是化學反應過程中吸收的熱量，屬于反應熱，B符合題意；C.Na變成Na＋時吸收的能量是鈉原子失去電子吸收的能量，不屬于反應熱，C不符合題意；D.冰變成水時吸收的能量是物理變化，不屬于反應熱，D不符合題意。]
2．(2022·上海二模)如圖裝置進行實驗，向小試管中加入稀鹽酸。觀察到U形管內兩邊紅墨水液面逐漸變為左低右高，與此現象有關的推論是(　　)
A．反應物總能量低于生成物
B．發生了析氫腐蝕，產生較多氣體
C．生成物中化學鍵形成會放出能量
D．錐形瓶內氣體分子間平均距離變大
D　[A.涉及反應為放熱過程，反應物總能量高于生成物，A錯誤；B.小試管與錐形瓶整個體系并不連通，即使產生氣體，也不會造成紅墨水液面變化，B錯誤；C.所有的生成物中化學鍵形成都會放出能量，但是最終能否影響實驗得看成鍵釋放的能量與斷鍵吸收能量的相對大小，從而確定反應放熱與否，C的說法沒錯，但是不符合題意；D.小試管內反應放熱，導致錐形瓶內溫度升高，瓶內氣體分子間平均距離變大，從而導致紅墨水液面左低右高，D正確。]
3．某反應使用催化劑后，其反應過程中能量變化如圖所示，下列說法錯誤的是(　　)
A．總反應為放熱反應
B．使用催化劑后，活化能不變
C．反應①是吸熱反應，反應②是放熱反應
D．ΔH＝ΔH2＋ΔH1
B　[由題圖可知，反應①是吸熱反應，反應②是放熱反應，總反應是放熱反應，且ΔH＝ΔH1＋ΔH2，A、C、D項正確；催化劑能降低反應的活化能，B項錯誤。]
4．(2022·上海閔行一模)溴乙烷與氫氧化鈉水溶液反應的能量變化如圖所示，下列說法正確的是(　　)
A.a為反應物儲藏的總能量
B．若可使用催化劑，則a、b都減小
C．該反應放熱，在常溫常壓下即可進行
D．該反應的熱化學方程式為：CH3CH2Br＋OH－===CH3CH2OH＋Br－　ΔH＝－(b－a) kJ·mol－1
B　[A.a為正反應的活化能，A錯誤；B.催化劑能降低反應的活化能，所以a、b都會減小，B正確；C.該反應放熱，該反應需要加熱進行，放熱與吸熱反應條件無關，C錯誤；D.熱化學方程式需要表明物質的聚集狀態，不同狀態時具有不同能量，D錯誤。]
5．(2022·湖南湘西三模)1，2 丁二烯(CH2=C=CHCH3)與1，3 丁二烯(CH2=CHCH=CH2)之間進行轉化時的能量變化如圖所示。下列說法錯誤的是(　　)
A．相同條件下，1，3 丁二烯比1，2 丁二烯穩定
B．曲線a對應的活化能高于曲線b
C．1，2 丁二烯轉化成1，3 丁二烯的反應是放熱反應
D．加入催化劑，反應的反應熱(ΔH)減小
D　[A.物質含有的能量越低，物質的穩定性就越強。根據圖示可知：在相同條件下，1，3 丁二烯比1，2 丁二烯的能量更低，故1，3 丁二烯比1，2 丁二烯更穩定，A正確；B.使用催化劑能夠降低反應的活化能，使反應在較低條件下發生，因而反應速率加快。根據圖示可知曲線a對應的活化能高于使用催化劑時曲線b的活化能，B正確；C.由于1，2 丁二烯比1，3 丁二烯的能量高，故1，2 丁二烯轉化成1，3 丁二烯時會放出熱量，該反應是放熱反應，C正確；D.加入催化劑，只能改變反應途徑，降低反應的活化能，但不能改變反應物、生成物的能量，因此反應的反應熱(ΔH)不變，D錯誤。]
6．(2022·上海奉賢二模)在25 ℃、1.01×105 Pa下，1 mol氫氣燃燒生成氣態水的能量變化如下圖所示，已知：2H2(g) ＋ O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－490 kJ/mol，下列有關說法正確的是(　　)
A．O—H鍵的鍵能為930 kJ·mol－1
B．a＝249
C.物質所具有的總能量大小關系為：甲>乙>丙
D．1 mol H2O(l)分解為2 mol H與1 mol O時吸收930 kJ熱量
B　[A.2 mol H原子和1 mol O形成2 mol O—H鍵，故H—O鍵的鍵能為＝465 kJ/mol ，A錯誤；B.該反應的反應熱等于反應物總鍵能減去生成物總鍵能，故ΔH＝(2×436＋2a－930×2)kJ/mol＝－490 kJ/mol，a＝249，B正確；C.斷鍵吸熱，成鍵放熱，甲到乙為斷鍵過程，乙到丙為成鍵過程，故乙的能量最高，C錯誤；D.1 mol H2O(g)分解為2 mol H與1 mol O時吸收930 kJ熱量，D錯誤。]
7．十氫萘是具有高儲氫密度的氫能載體，經歷“十氫萘(C10H18)→四氫萘(C10H12)→萘(C10H8)”的脫氫過程釋放氫氣。已知：
Ⅰ.C10H18(l)===C10H12(l)＋3H2(g)　ΔH1
Ⅱ.C10H12(l)===C10H8(l)＋2H2(g)　ΔH2
假設某溫度下，ΔH1＞ΔH2＞0。下列“C10H18(l)→C10H12(l)→C10H8(l)”的“能量—反應過程”示意圖正確的是(　　)
B　[某溫度下，ΔH1＞ΔH2＞0，說明該反應的正反應均為吸熱反應，即反應物的總能量小于生成物的總能量，A、C錯誤；由于ΔH1＞ΔH2，說明第一個反應吸收的熱量比第二個反應多，從B、D兩個圖像看出，D中ΔH2＞ΔH1，不符合題意，D錯誤，B正確。]
8．根據如下能量關系示意圖，判斷下列說法正確的是(　　)
A.1 mol C(s)與1 mol O2(g)的能量之和為393.5 kJ
B．反應2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)中，生成物的總能量大于反應物的總能量
C.由C(s)→CO(g)的熱化學方程式為2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝＋221.2 kJ·mol－1
D．熱值指一定條件下單位質量的物質完全燃燒所放出的熱量，則CO的熱值為10.1 kJ·g－1
D　[由題圖可知，1 mol C(s)與1 mol O2(g)的能量比1 mol CO2(g)的能量高393.5 kJ，A錯誤；反應2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)為放熱反應，生成物的總能量小于反應物的總能量，B錯誤；由題圖可知，1 mol C(s)與0.5 mol O2(g)反應生成1 mol CO(g)放出的熱量為393.5 kJ－282.9 kJ＝110.6 kJ，且物質的量與熱量成正比，焓變為負值，則熱化學方程式為2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221.2 kJ·mol－1，C錯誤；熱值指一定條件下單位質量的物質完全燃燒所放出的熱量，則CO的熱值為≈10.1 kJ·g－1，D正確。]
9．甲烷與氯氣發生取代反應分別生成1 mol相關有機物的能量變化如圖所示：
下列說法不正確的是(　　)
A．CH4與Cl2的取代反應是放熱反應
B.1 mol CH4的能量比1 mol CH3Cl的能量多99 kJ
C.ΔH4≈ΔH3≈ΔH2≈ΔH1，說明CH4與Cl2的四步取代反應難易程度相當
D．已知Cl—Cl的鍵能為243 kJ·mol－1，C—Cl的鍵能為327 kJ·mol－1，則CH4(g)＋Cl·(g)→CH3·(g)＋HCl(g)的ΔH<0
B　[A.由題干信息可知，CH4與Cl2的取代反應不管生成CH3Cl、CH2Cl2還是CHCl3或者CCl4均為ΔH＜0，則CH4與Cl2的取代反應是放熱反應，A正確；B.由題干信息可知，1 mol CH4和1 mol Cl2的能量之和比1 mol CH3Cl和1 mol HCl的能量之和多99 kJ，B錯誤；C.由題干圖中信息可知，－99≈×(－197)≈×(－301)≈×(－400)即ΔH4≈ΔH3≈ΔH2≈ΔH1，說明CH4與Cl2的四步取代反應難易程度相當，C正確；D.已知CH4(g)＋Cl·(g)→CH3·(g)＋HCl(g)過程中斷裂了1 mol C—H鍵，形成了1 mol的H—Cl鍵，已知Cl—Cl的鍵能為243 kJ·mol－1，C—Cl的鍵能為327 kJ·mol－1，且有：CH4(g)＋Cl2(g)→CH3Cl(g)＋HCl(g)　ΔH＝－99 kJ/mol，即4E(C－H)＋E(Cl－Cl)－3E(C－H)－E(C－Cl)－E(H－Cl)＝－99 kJ/mol，即E(C－H)＋E(Cl－Cl) －E(C－Cl)－E(H－Cl)＝－99 kJ/mol，則E(C－H)＋243 kJ/mol－327 kJ/mol－E(H－Cl)＝－99 kJ/mol，則E(C－H) －E(H－Cl)＝－15 kJ/mol，即CH4(g)＋Cl·(g)→CH3·(g)＋HCl(g)的ΔH＝－15 kJ/mol<0，D正確。]
10．(2022·陜西寶雞三模)我國科學家研究了不同含金化合物催化乙烯加氫[C2H4(g)＋H2(g)===C2H6(g) ΔH＝a kJ·mol－1]的反應歷程如圖所示，下列說法正確的是(　　)
A．1 mol C2H4(g)與1 mol H2(g)具有的能量之和小于1 mol C2H6(g)的能量
B．過渡態物質的穩定性：過渡態1>過渡態2
C．該反應的焓變：ΔH＝－129.6 kJ·mol－1
D．相應的活化能：催化劑AuF<催化劑AuPF
C　[A.由圖可知，該反應為反應物總能量高于生成物的總能量的放熱反應，故A錯誤；B.由圖可知，過渡態1的相對能量高于過渡態2，物質的能量越高，越不穩定，所以過渡態1的穩定性小于過渡態2，故B錯誤；C.由圖可知，反應的焓變ΔH＝－[0－(－129.6 kJ·mol－1)]＝－129.6 kJ·mol－1，故C正確；D.由圖可知，催化劑AuF、催化劑AuPF的活化能分別為109.34 kJ·mol－1、26.3 kJ·mol－1，則催化劑AuF的活化能大于催化劑AuPF，故D錯誤。]
11．(2022·福建廈門二模)利用化學鏈將高爐廢氣中CO2轉化為CO的示意圖如下。下列說法不正確的是(　　)
A．Fe3O4和CaO可循環利用
B．反應④為吸熱反應
C．該化學鏈的總反應是CO2＋H2CO＋H2O
D．該方法可降低分離CO和N2所需的能耗
B　[A.反應中，先將Fe3O4和CaO轉化為Fe和CaCO3，后將Fe和CaCO3轉化為Fe3O4和CaO，所以Fe3O4和CaO可循環利用，A正確；B.反應②是CaO發生化合反應生成CaCO3，該過程放出熱量，則反應①Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2是吸熱反應，所以反應④3Fe＋4CO2Fe3O4＋4CO為放熱反應，B不正確；C.該化學鏈中發生的反應為Fe3O4＋4H23Fe＋4H2O、Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2(相對于反應④是少量的)、3Fe＋4CO2Fe3O4＋4CO(反應④)，所以總反應是CO2＋H2CO＋H2O，C正確；D.反應①Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2，可將CO與N2分離，大大降低分離CO和N2所需的能耗，D正確。]
12．下圖是CO和O在釕催化劑的表面形成化學鍵的過程。 下列說法正確的是(　　)
A．CO2和CO都能與堿反應生成鹽和水
B．該過程中，CO先斷鍵成C和O
C．CO與O形成化學鍵的過程中放出能量
D．釕催化劑降低了該反應的焓變
C　[A.CO為不成鹽氧化物，不能與堿發生反應，A錯誤； B．根據過程圖示可知，該過程中，CO未斷鍵，B錯誤； C．形成化學鍵時會釋放能量，C正確；D.催化劑只是降低了反應的活化能，不會改變反應的焓變，D錯誤。]
13．根據鍵能計算反應熱
(1)已知NO2和N2O4的結構式分別是和。實驗測得N—N鍵鍵能為167 kJ·mol－1，NO2中氮氧雙鍵的平均鍵能為466 kJ·mol－1，N2O4中氮氧雙鍵的平均鍵能為438.5 kJ·mol－1。寫出NO2轉化為N2O4的熱化學方程式： ________________________。
(2)以下是部分共價鍵鍵能數據：
共價鍵 H—S S—S H—H
鍵能/(kJ·mol－1) 364 266 522 464
試根據這些數據計算下面這個反應的ΔH。
2H2S(g)＋SO2(g)===3S(g)＋2H2O(g)　ΔH＝________。
反應產物中的S實為S8，實際分子是一個8元環狀分子，分子結構如圖所示。
(3)CO2與CH4經催化重整，制得合成氣：CH4(g)＋CO2(g) 2CO(g)＋2H2(g)。已知上述反應中相關的化學鍵鍵能數據如下：
化學鍵 C—H C=O H—H C INCLUDEPICTURE "箭頭.TIF" INCLUDEPICTURE "D:\\2024《金版新學案》高三總復習 新教材 化學 人教版（雙選）B\\圖片\\箭頭.TIF" \* MERGEFORMATINET O(CO)
鍵能/(kJ·mol－1) 413 745 436 1 075
則該反應的ΔH＝____________。
(4)已知：2NH3(g)＋3Cl2(g)===N2(g)＋6HCl(g)　ΔH＝－456 kJ·mol－1
斷開1 mol H—N鍵與斷開1 mol H—Cl鍵所需能量相差約為________kJ，NH3中的H—N鍵比HCl中的H—Cl鍵________(填“強”或“弱”)。
(5)近幾年，大氣污染越來越嚴重，霧霾天氣對人們的生活、出行、身體健康產生許多不利的影響。汽車尾氣是主要的大氣污染源。降低汽車尾氣危害的方法之一是在排氣管上安裝催化轉化器，發生的反應為：2CO(g)＋2NO(g) 2CO2(g)＋N2(g)。已知：
則2CO(g)＋2NO(g) 2CO2(g)＋N2(g)，ΔH＝________kJ·mol－1(用含a、b、c、d的式子表示)。
解析：　(1)反應熱等于反應物的總鍵能減去生成物的總鍵能，則反應熱為：2×2×466 kJ/mol－(167 kJ/mol＋4×438.5 kJ/mol)＝－57 kJ/mol，反應的熱化學方程式為：2NO2(g) N2O4(g)　ΔH＝－57 kJ·mol－1。
(2)根據題圖8個S原子有8個S—S共價鍵，則一個S原子平均有一個S—S共價鍵。ΔH＝反應物鍵能總和－生成物鍵能總和＝4×364 kJ·mol－1＋2×522 kJ·mol－1－3×266 kJ·mol－1－4×464 kJ·mol－1＝－154 kJ·mol－1。
(3)反應CH4(g)＋CO2(g) 2CO(g)＋2H2(g)的ΔH＝[(413×4＋745×2)－(2×1 075＋2×436)] kJ·mol－1＝＋120 kJ·mol－1。
(4)化學反應的焓變＝反應物鍵能總和－生成物鍵能總和，6×E(H—N)＋3E(Cl－Cl)－[6E(H—Cl)＋E(N≡N)]＝－456 kJ·mol－1；得到6×E(H—N)＋3×243 kJ/mol－[6E(H—Cl)＋945 kJ/mol]＝－456 kJ·mol－1；得到6×E(H—N)－6×E(H—Cl)＝－456 kJ·mol－1－3×243 kJ/mol＋945 kJ/mol；E(H—N)－E(H—Cl)＝－40 kJ/mol，斷開1 mol H—N鍵與斷開1 mol H—Cl鍵所需能量相差約為40 kJ，NH3中的H—N鍵比HCl中的H—Cl鍵弱。(5)2CO(g)＋2NO(g) 2CO2(g)＋N2(g)，反應熱等于反應物的鍵能之和減去生成物的鍵能之和，故ΔH＝(2a＋2b－2c－d)kJ·mol－1。
答案：　(1)2NO2(g) N2O4(g)　ΔH＝－57 kJ·mol－1　(2)－154 kJ·mol－1　(3)＋120 kJ·mol－1
(4)40　弱　(5)(2a＋2b－2c－d)kJ·mol－1
14．(1)已知拆開1 mol H—H鍵、1 mol N—H鍵、1 mol N≡N鍵需要的能量分別是436 kJ、391 kJ、946 kJ，則N2與H2反應生成NH3的熱化學方程式為_____________________。
(2)已知化學反應A2(g)＋B2(g)===2AB(g)的能量變化如圖所示，回答下列問題：
①該反應的ΔH______0(填 “大于”“小于”或“等于”)；
②反應物的總鍵能為____________________________________________________；
③寫出該反應的熱化學方程式__________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：　(1)N2與H2反應生成NH3的化學方程式為N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)，該反應的ΔH＝反應物的鍵能總和－生成物的鍵能總和＝E(N≡N)＋3E(H—H)－6E(N—H)＝946 kJ/mol＋3×436 kJ/mol－6×391 kJ/mol＝－92 kJ/mol；N2與H2反應生成NH3的熱化學方程式為：N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH＝－92 kJ/mol。
(2)①1 mol A2(g)和1 mol B2(g)具有的總能量小于2 mol AB(g)具有的總能量，反應A2(g)＋B2(g)===2AB(g)為吸熱反應，ΔH大于0；
②根據圖像，反應物的總鍵能為a kJ/mol；
③根據圖像，該反應的ΔH＝＋(a－b) kJ/mol，該反應的熱化學方程式為：A2(g)＋B2(g)===2AB(g)　ΔH＝＋(a－b) kJ/mol。
答案：　(1)N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH＝－92 kJ·mol－1
(2)①大于　②a kJ·mol－1　③A2(g)＋B2(g)===2AB(g)　ΔH＝＋(a－b) kJ·mol－1
學生用書?第127頁

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