2024年高考化學第一輪單元練習題：第一單元 化學反應的熱效應

^3化學反應與能量變化

第一單元化學反應的熱效應

【課標要求】1.認識化學能可以與熱能、電能等其他形式能量之間相互轉化，

能量的轉化遵循能量守恒定律。知道內(nèi)能是體系內(nèi)物質(zhì)的各種能量的總和，受溫

度、壓強、物質(zhì)的聚集狀杰的影響。

2.能辨識化學反應中的能量轉化形式，能解釋化學反應中能量變化的本質(zhì)。

3.能進行反應皆變的簡單計算，能用熱化學方程式表示反應中的能量變化，能運

用反應焰變合理選擇和利用化學反應。

夯二燈備^^

一、焙變熱化學方程式

1.化學反應的實質(zhì)與特征

化

實因|反應物中化學鍵斷裂和生成物中化學鍵形成

學

反

應皿|既有物質(zhì)變化，又伴有能量變化:能量轉化主要表現(xiàn)為熱量的變化

2.焰與焰變

焰與內(nèi)能有關的物理量.用符號“H”表示

概念

生成物與反應物的蛤值差

符號

焰變用AH表示

單位

常用kJ-moL或JmoL表示

3.反應熱

（1）概念：在化學反應過程中，當反應物和生成物具有相同溫度時，吸收或釋放

的熱稱為化學反應的熱效應，也稱反應熱。

（2）反應熱和焰變的關系：在恒壓的條件下，化學反應過程中吸收或釋放的熱即

為反應的焰變。

4.活化能與催化劑

漢比XI桂

（1）Ei為亞反應活化能，及為逆反應活化能，△”=Ei—及。

（2）催化劑能降低正、逆反應的活化能，能提高反應物活化分子百分含量，但不

影響焰變的大小。

5.放熱反應和吸熱反應

（1）放熱反應和吸熱反應的判斷

①從反應物和生成物的總能量相對大小的角度分析，如圖所示。

［能量［能量生成物

|反應砥一版出，'「蕨收一一廠

性回熱量y

^H?>；|AH>0J

卜一生成物.?

反應過瘟反應過程

放熱反應吸熱反應

②從反應熱的量化參數(shù)——鍵能的角度分析

鍵能越大，物質(zhì)穩(wěn)定性越強，不易斷裂

（2）常見的放熱反應

①可燃物的燃燒；②酸堿中和反應；③大多數(shù)化合反應；④金屬跟酸的置換反應;

⑤物質(zhì)的緩慢氧化等。

（3）常見的吸熱反應

①大多數(shù)分解反應；②鹽類的水解反應；

③Ba（OH）2?8H2O與NH4cl反應；④焦炭和水蒸氣、焦炭和CO2的反應等。

6.熱化學方程式

(1)概念：能夠表示反應熱的化學方程式叫做熱化學方程式。

(2)意義：表明了化學反應中的物質(zhì)變化和能量變化。

(3)熱化學方程式的書寫要求及步驟

【診斷1】判斷下列敘述的正誤(正確的劃“，錯誤的劃"X”)o

(1)任何反應都有能量變化，吸熱反應一定需要加熱(義)

(2)同溫同壓下，反應H2(g)+Ch(g)=2HC1(g)在光照和點燃條件下的

△H不同(X)

(3)活化能越大，表明反應斷裂的化學鍵需要克服的能量越高(J)

(4)1molH2完全燃燒生成H2O(1)時放出243kJ的熱量，則反應的熱化學方

程式為2H2(g)+O2(g)=2H2O(1)A//=-243kJ/mol(X)

二、標準燃燒熱、中和熱

1.標準燃燒熱和熱值

(1)標準燃燒熱

在101kPa下,1mol物質(zhì)完全燃燒的反應熱,叫做該物質(zhì)的標準燃燒

定義熱。這里完全燃燒是指可燃物中碳變?yōu)镃02(g),氫變?yōu)镠20⑴,

硫變?yōu)镾02(g),氮變?yōu)镹2(g)等

單位kJ/mol或kJrnol1

C的標準燃燒熱為△”=-393.5kJ-mo「，表示在25°C、101kPa條件

意義

下，1molC(s)完全燃燒生成CO2(g)放出393.5kJ的熱量

表示標準燃燒熱的熱化學方程式：如CH4的標準燃燒熱為890.3kJmol

1

表示，則表示CH4標準燃燒熱的熱化學方程式為CH4(g)+2O2(g)=CO2

(g)+2H2O⑴△"=-890.3kJ.mo「

(2)熱值

1g物質(zhì)完全燃燒的反應熱，叫做該物質(zhì)的熱值。

2.中和熱

數(shù)值為57.3kJ-moF1

(1)中和熱的概念及表示方法

口gj在稀溶液中，酸和堿發(fā)生中和反應生

概念卡成1mol凡0⑴時的反應熱

單位HkJ.mo】-1或kJ/mol

中

和；強酸和強堿反應的中和熱基本上相等,

熱表示V熱化學方程式可表示為H+(aq)+OH-(aq)

1

：^H2O(1)AH=-57.3kJmor

、，二由弱酸(弱堿)參與反應生成1mol液態(tài)

注意M水放出的熱量比.57.3kJ少

(2)中和熱的測量

①實驗裝置

溫度計J環(huán)形玻璃

攪拌棒

十?杯蓋

L外殼

②實驗步驟

a.絕熱裝置組裝一b.量取一定體積酸、堿稀溶液一c.測反應前酸、堿液溫度一d.混

合酸、堿液測反應時最高溫度一e.重復2?3次實驗~*f.求平均溫度差。終一f始)

-g.計算中和熱AH。

③數(shù)據(jù)處理

(加峻+“城)(加一以)

△H=

n(H2O)

c=4.18JgF℃r=4.18Xl(T3kj.gTJC-i。

I提醒

①為保證酸、堿完全中和，常采用堿稍稍過量(0.5mol-L~'HCL0.55molL_1NaOH

溶液等體積混合的方法)。

②實驗時不能用銅絲攪拌棒代替環(huán)形玻璃攪拌棒的理由是銅絲導熱性好，比用環(huán)

形玻璃攪拌棒誤差大。

【診斷2】判斷下列敘述的正誤(正確的劃“J”，錯誤的劃"X”)-

1

(1)已知H2(g)+義。2(g)=H20(g)△"=-241.85kJmor,故H2的

標準燃燒熱八”為一241.85。皿0「(><)

(2)用稀醋酸和稀NaOH溶液測定中和熱，所測中和熱AH〉一57.3kJ-mol-1

(V)

(3)表示乙醇標準燃燒熱的熱化學方程式為：C2H50H(1)+302(g)=2CO2

1

(g)+3H2O(g)AW=-1367.0kJ-mol(X)

三、蓋斯定律與反應熱的比較

1.蓋斯定律

(1)內(nèi)容：一個化學反應，不論是一步完成，還是分幾步完成，其總的熱效應是

完全相箜的，即化學反應的反應熱只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關,而與反應的

途徑無關。

(2)意義：可間接計算某些難以直接測定的反應的反應熱。

(3)應用

①計算反應熱。如

a.C(s)+O2(g)=CO2(g)AHi

b.C(s)+gc)2(g)=CO(g)AH2

由a-b可得：CO(g)+1o2(g)=C02(g)A//=A//I-AH2O

②判斷反應熱之間的關系

反應焰變焙變之間的關系

aA=BA/7I

△”|=必“2

A——'BA//2

a

〃A=B

△Hi=—\Hi

B=〃ANH2

A-B

AH=AHI+A//2

|提醒?

?熱化學方程式乘(或除)以某一個數(shù)值時，反應熱的數(shù)值也乘(或除)以該數(shù)

值。

?熱化學方程式相加減時，物質(zhì)之間相加減，反應熱也作相應加減。

?將一個熱化學方程式顛倒時，△”的"+”“一”隨之改變，但數(shù)值不變。

2.反應熱大小的判斷

有以下三個反應

①H2(g)+；。2(g)=H20(1)

△H\=—akJ-mol1

②H2(g)+^O2(g)=H20(g)

△“2=~bkJmol1

③2H2(g)+O2(g)=2H2O(1)

A//3=—ckJ-mol1

(1)由物質(zhì)的狀態(tài)判斷

物質(zhì)的氣、液、固三態(tài)變化時的能量變化如下：

如上述反應中：a>bo

(2)由的符號判斷

比較反應熱大小時不能只比較數(shù)值，還要考慮其符號。

如上述反應中

(3)由化學計量數(shù)判斷

當反應物、生成物的狀態(tài)相同時，化學計量數(shù)越大，放熱反應的△”越小，吸熱

反應的△目越大。

如上述反應中：c=2a,AHI>A//3O

(4)由反應進行的程度判斷

對于可逆反應，參加反應的物質(zhì)的物質(zhì)的量和狀態(tài)相同時，反應進行的程度越大，

熱量變化越大。

【診斷3】判斷下列敘述的正誤(正確的劃“，錯誤的劃"X")。

(1)一個反應一步完成或分幾步完成，二者相比，經(jīng)過的步驟越多，放出的熱量

越多(X)

(2)已知：C(s)+O2(g)=C02(g)AHi；C(s)+H20(g)=H2(g)

+C0(g)AH2；

H2(g)+1o2(g)=H20(g)AH3；CO(g)+1o2(g)=C02(g)AH4；

則A/7I=AW2+A//3+AH4(V)

(3)已知S(g)+O2(g)=S02(g)AHi<0,S(s)+O2(g)=S02(g)

△“2<o,則AH1<AW2(J)

(4)已知甲烷的標準燃燒熱為890kJ-molL則標準狀況下11.2L甲烷完全燃燒

生成C02和水蒸氣時，放出的熱量為445kJ(義)

提二關鍵能力

考點一熱化學方程式的書寫與能■變化圖

題組一熱化學方程式的書寫

1.依據(jù)事實，寫出下列反應的熱化學方程式。

(1)在25℃、101kPa下，0.3mol的氣態(tài)高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧氣中燃

燒，生成固態(tài)三氧化二硼和液態(tài)水，放出649.5kJ熱量，其熱化學方程式為

(2)NaBH4(s)與H2O(1)反應生成NaBCh(s)和氫氣，在25°C、101kPa

下，已知每消耗3.8gNaBH4(s)放熱21.6kJ,該反應的熱化學方程式為

答案(1)B2H6(g)+302(g)=B2O3(s)+3H2O⑴AH=-2165kJmol

1

(2)NaBH4(s)+2H2O(1)=NaBO2(s)+4H2(g)AH=-216kJmol

2.(1)甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池中將甲醇蒸氣轉化為氫氣的兩種反應的熱化學方

程式如下：

①CH3OH(g)+H2O(g)=C02(g)+3H2(g)

△”=+49.0kJmor1

②CH30H(g)+1o2(g)=CO2(g)+2H2(g)

192.9kJmor1

又知③H2O(g)=H2O(1)△H=-44kJ?mo「，則甲醇蒸氣燃燒生成液態(tài)水

的熱化學方程式為__________________________________________________

（2）在微生物的作用下，NH：經(jīng)過兩步反應被氧化成NOIo兩步反應的能量變

化示意圖如下圖所示：

能,NH；(aq)+90式g)

NO2(aq)+2H*(aq)+H,O(l)

反應過程反應過程

（第一步反應）（第二步反應）

第二步反應是（填“放熱”或“吸熱”）反應。

1molNHI全部被氧化成NO3（叫）的熱化學方程式為

答案⑴CH30H(g)+|。2(g)=CO2(g)+2H2O⑴A/7=-764.7kJ-mol

-1

(2)放熱NH4(叫)+202(g)=NOJ(叫)+H2O(1)+2H+(叫)

=-346kJ-mol1

I易錯提醒，

書寫熱化學方程式時的注意事項

(符號卜放熱反應AH為吸熱反應AH為“+”

(U單位一定為“kj?moL,易錯寫成“kJ”

或漏寫

(心太」物質(zhì)的狀態(tài)必須正確，特別是溶液中的

J-j反應易寫錯

’:反應熱的數(shù)值必須與熱化學方程式中的

數(shù)值U化學計量數(shù)相對應,即化學計量數(shù)與AH

,對應性廣成正比;當反應逆向進行時,其反應熱

j與正反應的反應熱數(shù)值相等，符號相反

題組二化學反應中的能量變化圖像

3.某反應使用催化劑后，其反應過程中能量變化如圖。下列說法不正確的是()

A.反應②為放熱反應

B.AH=AH2-A/7I

C.反應①舊鍵斷裂吸收的能量大于新鍵形成釋放的能量

D.使用催化劑后，活化能降低

答案B

解析△//=一(—A//2—AHi),B不正確。

4.叔丁基氯與堿溶液經(jīng)兩步反應得到叔丁基醇，反應(CH3)3CC1+OH-(CH3)

3coH+C「的能量變化與反應過程的關系如下圖所示。下列說法正確的是()

A.該反應為吸熱反應

B.(CH3)3C+比(CH3)3CCI穩(wěn)定

C.第一步反應一定比第二步反應快

D.增大堿的濃度和升高溫度均可加快反應速率

答案D

解析由圖像可知，反應物的總能量大于生成物的總能量。該反應為放熱反應，

A項錯誤；由圖像可知，（CH3）3C+、C「的能量之和比（CH3）3CC1的高，B項

錯誤；該反應第一步活化能大于第二步活化能，故第一步反應比第二步反應慢，

C項錯誤；增大堿的濃度和升高溫度均可加快反應速率，D項正確。

|規(guī)律方法，

活化能與反應熱的關系

由反應物A轉化為生成物C,需經(jīng)過兩步反應，其反應歷程與能量變化如下圖所

示：

其中，E3>E2,即第二步?jīng)Q定化學反應速率。

使用催化劑可降低反應的活化能，反應速率加快，但△“不變?！鳌?（自一及十

E3）—&。

考點二反應熱的計算與比較

（一）利用鍵能計算

【典例1】氨氣中氫含量高，是一種優(yōu)良的小分子儲氫載體，且安全、易儲運,

可通過下面方法——氨熱分解法制氫氣。

相關化學鍵的鍵能數(shù)據(jù)

化學鍵N=NH—HN—H

鍵能￡7(kJ-rnol-1)946436.0390.8

在一定溫度下，利用催化劑將NH3分解為N2和H2?；卮鹣铝袉栴}：

反應2NH3（g）N2（g）+3H2（g）△"=kJmoF'o

答案+90.8kJ-moL

解析由△"=反應物總鍵能一生成物總鍵能可知，該反應的卜11=2乂（390.8

kJmor1X3)-[(946kJ-mo「i)+(436.0kJ-mol'XS)]=90.8kJ-molL

|規(guī)律方法，

利用鍵能計算反應熱的方法

?計算公式

△"=反應物的總鍵能一生成物的總鍵能。

?計算關鍵

利用鍵能計算反應熱的關鍵，就是要算清物質(zhì)中化學鍵的數(shù)目，清楚中學階段常

見單質(zhì)、化合物中所含共價鍵的種類和數(shù)目。

?7-*里

物質(zhì)CO2CH4P4SiO2金剛石S8Si

(化學(C=(C-(P-(Si-(C-(C—(S-(Si-

鍵)0)H)P)O)C)C)S)Si)

每個微

粒所含24641.5282

鍵數(shù)

【對點訓練1]能源短缺是全球面臨的問題，用CO2來生產(chǎn)燃料甲醇的反應原

理為CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)o已知某些化學鍵的鍵能

數(shù)據(jù)如下表所示。則該反應的AH為()

化學鍵C—HH—HC—0c=oH—O

鍵能/(kJ-mol」)413.4436.0351.0745.0462.8

A.-46.2kJ-mol

B.+46.2kJmor'

C.-181.6kJ-mol-1

D.+181.6kJ-mol-1

答案C

解析△"=反應物總鍵能一生成物總鍵能=2X745.0+3X436.0—3X413.4—

351.0-462.8-2X462.8(kJmoF1)=-181.6kJ-molL

(二)利用蓋斯定律計算

【典例2】已知：反應I:2N2O5(g)=2N2O4(g)+O2(g)△"]=—4.4

kJ-mor1

反應n：2NO2(g)=N2O4(g)

△“2=—55.3kJ-mol1II

則反應N2O5(g)=2NO2(g)+#)2(g)的△"=kJ-mol^o

答案+53.1

解析目標熱化學方程式為N2O5(g)=2NO2(g)+/2(g)故

△“2=3義(-4.4)-(-55.3)=4-53.1kJ-moP'o

【解題模板】

⑥著日株嘉化至方ii式幣斜很目"下已函獻事方ii式共痂可逵彝雨㈣

啦為參JM?r.以此?息物在H埠熱化學及魔方&式中的位置及計ftflt■定巳如熱

**化學方卷式的計■數(shù)、AH的必叟*

I第一步-.............,'1".......................■,,,,■'p

②若日修皓化學加仗中某■質(zhì)稔，個巳6tMMt多方?式中出現(xiàn),*計#?定I

△H不*0作為I

M?ft務已地焦化學方超式中的計*效1整為號日保內(nèi)化學力程式中相網(wǎng)]

I已知」化學方卷式外某個宜基幾個柳田q目保修化學后UK中的典*■?在裨一

定《|向7

|由（冏-11金＜?*.★讖?）?直橫相加，反之.mat________________________________________________________________

-|經(jīng)過上述三個步■處■后仍焦出現(xiàn)子目除方事式無關的再■過■用刷余的巳|

處M無關

|如方復戌.消除無關的?＞《__________________________________________________

?建算一{WQ交代人?求出特定目標方柱式的反度由或按星目要求書"目標熱化學方吭一

【對點訓練2】（2020.山東卷）以CO2、H2為原料合成CH3OH涉及的主要反

應如下:

I.CO2(g)+3H2(g)CH30H(g)+H2O(g)

AHi=-49.5kJmor1

II.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

△"2=—90.4kJ-mol-1

III.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)AH3

△H3=kJ-mol1o

答案+40.9

解析分析三個熱化學方程式，可應用蓋斯定律計算，△”3=4用一A"2=-49.5

kJmol(—90.4kJ-mol1)=+40.9kJmol'()

（三）依據(jù)圖示計算△”

第+C（C為常數(shù)）。

【典例3】（20214月湖南適應性測試）已知：RlnKp=

根據(jù)上表實驗數(shù)據(jù)得到下圖，則該反應的反應熱△"=kJ.moP'o

答案+144.2kJ-mol1

解析將圖像上的點代入RlnKp=-]，+C得：69.50=-A"X3.19X1（T3+C和

53.64=-A/7X3.30X103+C,聯(lián)立求解得，△“七十144.2kJ-mo「。

【對點訓練3]由N2。和NO反應生成N2和NO2的能量變化如圖所示。

,.o

-(NNON過渡態(tài)

，c

E

±

i?

N2O(g)+

NO(g)

反應過程

該反應的△”=o

答案一139kJ-mo「

解析由圖示可知△”=（209-348）kJmol^-139kJmoF'o

（四）反應熱大小的比較

【典例4】（2020.浙江7月選考）關于下列△”的判斷正確的是（）

CO?（叫）+H'（叫）=HCO3（叫）bH\

COF（叫）+H2O（1）HCO?（叫）+OH-（叫）

+

OH（aq）+H（叫）=H2O（1）

OH（aq）+CH3COOH（aq）-CH3coeT（aq）+H2O（1）△出

A.A//i<0△〃2<0

B.A/7I<A/72

C.A”3<0AH4>O

D.A”3>A”4

答案B

解析形成化學鍵要放出熱量，AHKO,第二個反應是鹽類的水解反應，是吸熱

反應，A"?〉。，A項錯誤；AHi是負值，A“2是正值，△&<△",B項正確；酸

堿中和反應是放熱反應，△出<0,△"4<0,C項錯誤；第四個反應(醋酸是弱酸，

電離吸熱)放出的熱量小于第三個反應，但A"3和都是負值，則△”3<A〃4,

D項錯誤。

|規(guī)律方法>----------

比較反應熱大小的方法

方法一：利用蓋斯定律進行比較

2

如：①2H(g)+02(g)=2H2O(g)A/7i

②2H2(g)+O2(g)=2H2O(1)Nh

由①一②可得2H2O⑴=2H2O(g)AH=A/7I-A/72>0,則

方法二：利用能量變化圖進行比較

|E2H2(g)+0z(g)

f「

2HQ(g)平AH2

2H2O(1)I

反應歷.

由圖像可以看出放出或吸收熱量的多少，若是放熱反應，放出的熱量越多，

越小；若是吸熱反應，吸收的熱量越多，△〃越大，故△“1>公"2。

【對點訓練4](2021.浙江6月選考)相同溫度和壓強下，關于反應的

下列判斷正確的是()

A.A/7i>0,A?2>0

B.A/73=A//1+AH2

C.A//I>AH2,AH3>A/72

D.A”2=A“3+

答案C

解析一般的烯煌與氫氣發(fā)生的加成反應為放熱反應，但是，由于苯環(huán)結構的特

殊性決定了苯環(huán)結構的穩(wěn)定性，苯與氫氣發(fā)生加成反應生成1,3—環(huán)己二烯時,

破壞了苯環(huán)結構的穩(wěn)定性，因此該反應為吸熱反應。A.環(huán)己烯、1,3—環(huán)己二烯

分別與氫氣發(fā)生的加成反應均為放熱反應，因此，△FVO,A不正確；

B.苯分子中沒有碳碳雙鍵，其中的碳碳鍵是介于單鍵和雙鍵之間的特殊的共價鍵,

因此，其與氫氣完全加成的反應熱不等于環(huán)己烯、1,3—環(huán)己二烯分別與氫氣發(fā)

生的加成反應的反應熱之和，即+AH2,B不正確；C.環(huán)己烯、1,3—

環(huán)己二烯分別與氫氣發(fā)生的加成反應均為放熱反應，AHVO,AH2<0,由于1mol

1,3一環(huán)己二烯與氫氣完全加成后消耗的氫氣是等量環(huán)己烯所需氫氣的2倍，故

其放出的熱量更多，其苯與氫氣發(fā)生加成反應生成1,3—環(huán)己二烯

的反應為吸熱反應（A%>。），根據(jù)蓋斯定律可知，笨與氫氣完全加成的反應熱

△“3=A”4+AH2,因此△"3>A”2,C正確；D.根據(jù)蓋斯定律可知，苯與氫氣完

全加成的反應熱△“3=A”4+A"2,因此△“2=A”3—D不正確。

微專題17化學反應歷程中的能壘圖像

【解題模板】

理清坐標含義

全附

能量變化能壘圖的橫坐標?般表示反應

;的歷程，橫坐標的不同階段表示一個完

V；整反應的不同階段縱坐標表示能最的

變化

細看

分析各段反應

仔細觀察曲線(或宜線)的變化趨勢,分

析每一階段發(fā)生的反應是什么，各段反

應是放熱還是吸熱，能量升高的為吸

V熱.能量卜.降的為放熱；不同階段的最

大能壘即該反應的活化能

寫出合理答案

綜合整合各項信息，回扣題目要求，做

出合理判斷如利用蓋斯定律將各步反

應相加，即得到完整反應；催化劑只改

變反應的活化能，但不改變反應的反應

熱，也不會改變反應的轉化率

【典例】水煤氣變換［CO(g)+H2O(g)=C02(g)+H2(g)］是重要的化

工過程。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。

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態(tài)

X態(tài)1+

HH@+

+1+2Z

QH++x&

H+H.+F

OH(H

+HO+

OOOOA

。

+。BO

『

。)

OoO

O。O

可知水煤氣變換的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

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

【解題流程】

第一步：通覽全圖，理清坐標含義

此圖為水煤氣變換的反應歷程中能量變化，橫坐標表示CO(g)與H20(g)反

應在金催化劑表面的反應歷程;而縱坐標表示反應歷程中的不同階段的能量變化,

從總體來看，反應CO(g)+H2O(g)=CO2(g)4-H2(g)的過程中相對能

量由。到一0.72eV,△”<(),為放熱過程。

第二步：細看變化，分析各段反應

分段細分析，反應歷程中過渡態(tài)I的能壘(活化能)E正為1.59eV-(-0.32eV)

=1.91eV,結合圖給信息可得此過程中的化學方程式為CO*+H2O*+H2O(g)

=CO*+OH*+H*+H2O(g),而過渡態(tài)n的能壘(活化能)E正為1.86eV-(-

0.16eV)=2.02eV,結合圖給信息可得此過程中的化學方程式為COOH*+H*+

H2O*=COOH*+2H*+OH*o

第三步：綜合分析，寫出合理答案

由第一步分析△〃<(),由第二步分析過渡態(tài)I和過渡態(tài)n的能壘E正比較得出，反

應歷程中最大能壘E正為過渡態(tài)II,EIE=2.02eV,化學方程式為COOH*+H*+

H2O*=COOH*+2H*+OH*。

答案小于2.02COOH*+H*+H2O*-COOH*+2H*+OH*(或H2O*=H*+

OH*)

【專題精練】

化學研究中，可結合實驗與計算機模擬結果，探究物質(zhì)反應的歷程?；卮鹣铝懈?/p>

題：

(1)最近我國科學家實現(xiàn)了使用銅催化劑將N,N—二甲基甲酰胺［(CH3)2NCHO,

簡稱DMF］轉化為三甲胺。單個DMF分子在銅催化劑表面的反應歷程如圖1所示,

其中吸附在催化劑表面的物種用*標注。

(CH)NCHO(g)+2H(g)

0322

N(CH)(g)+HO(g)

5(CH3)2NCHOH+3H332

0\-1.23(CH3).NCH：+OH-+2H--12^

\/-,二355:

5,巴”、.上丫一：2.2/

0,-JCH也NCH20H+2H、一’

5(CH3)2NCHO+4HN(CH3)J+OH*+H*

反應歷程

圖1

①該反應歷程中的最大能壘(活化能)=eV,該步驟的化學方程式為

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

②該反應的(填或“=")0,制備三甲胺的化學方程式為

(2)分別研究TiO2>ZnO催化劑表面上光催化甲烷氧化反應的反應歷程，結果

如圖2所示，其中吸附在催化劑表面上的物種用*標注。

2

0

-2

-4丁4：56

-6*CH;lOOH\?6;^CH.OH

-8，CH箭訴\*嶼。

-10'HCHO-902

反應歷程

圖2

催化劑催化效果較好的是,甲醛從催化劑表面脫附過程的AE

(填,或“=”)0。

答案(1)①1.19N(CH3)』+OH*+H*-N(CH3)3(g)+H2O(g)②<

(CH3)2NCHO(g)+2H2(g)=N(CH3)3(g)+H2O(g)(2)ZnO>

解析(1)①由題圖1可知反應N(CH3)3+OH*+H*=N(CH3)3(g)+H2O

(g)的活化能最大，活化能=—1.02eV—(-2.21eV)=1.19eV?②根據(jù)蓋斯

定律，反應熱只與反應的始態(tài)和終態(tài)有關，與反應過程無關，反應物總能量高于

生成物總能量，該反應為放熱反應，△“<(),化學方程式為(CH3)2NCHO(g)

+2H2(g)=N(CH3)3(g)+H2O(g)o

(2)由題圖2分析可知，催化劑ZnO將反應的活化能降低更多，所以ZnO的催

化效果較好，甲醛從催化劑表面脫附過程的△E=-9.02eV-(-9.04eV)=0.02

eV>0o

I名師點撥，-----------

?反應歷程中的最大能壘是指正反應過程中最大相對能量的差值，可以用估算的

方法進行確定。

?能壘越大，反應速率越小，即多步反應中能壘最大的反應為決速反應。

?用不同催化劑催化化學反應，催化劑使能壘降低幅度越大,說明催化效果越好。

?相同反應物同時發(fā)生多個競爭反應，其中能壘越小的反應，反應速率越大，產(chǎn)

物占比越高。

練二高考真題

1.(2021.浙江1月選考)已知共價鍵的鍵能與熱化學方程式信息如下表:

共價鍵H—HH—O

鍵能/(kJ-mo「)436463

熱化學方程式2H2(g)+O2(g)=2H2。(g)-482kJ-moP1

則20(g)=02(g)的△”為()

A.+428kJ-mor'

B.-428kJ-mor'

C.+498kJ-mor'

D.-498kJmor'

答案D

解析設0=0的鍵能為九，則(2X436kJ-mor'+x)-2X2X463kJmor'=

_,1

-482kJmol,x=498kJmol,所以20(g)=02(g)的A”=-498kJ.mol

-l,D正確。

2.(2020.北京卷)依據(jù)圖示關系，下列說法不正確的是()

-393.5kJmor1

A.石墨燃燒是放熱反應

B.lmolC(石墨)和1molCO分別在足量02中燃燒，全部轉化為CCh,前者放

熱多

C.C(石墨)+C02(g)=2C0(g)AH=AH1-AH2

D.化學反應的只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關，與反應途徑無關

答案C

解析所有的燃燒都是放熱反應，根據(jù)圖示，C(石墨)+02(g)==C02(g)

AHi=-393.5kJmor',AHi<0,則石墨燃燒是放熱反應，故A正確；根據(jù)圖示，

-

C(石墨)+02(g)==C02(g)A//i=-393.5kJ-mol',CO(g)+1o2(g)

=C02(g)A/72=-283.0kJmor1,根據(jù)反應可知都是放熱反應，ImolC(石

墨)和1molCO分別在足量02中燃燒，全部轉化為CO2,1molC(石墨)放熱

多，故B正確；根據(jù)B項分析，①C(石墨)+02(g)=C02(g)A/7i=-

11

393.5kJmol,②CO（g）+1o2（g）=CO2（g）A//2=-283.0kJ-mol,根

據(jù)蓋斯定律①一②X2可得：C（石墨）+CO2（g）=2CO（g）AH=AHI-2AH2,

故C錯誤;根據(jù)蓋斯定律可知，化學反應的焰變只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關，

與反應途徑無關，故D正確。

3.（2021.遼寧卷）苯催化加氫制備環(huán)己烷是化工生產(chǎn)中的重要工藝，一定條件下,

發(fā)生如下反應:

I.主反應:AHi<0

II.副反應:

回答下列問題:

(1)已知：HL2H2(g)+O2(g)=2H2O(1)

IV.2(g)+1502(g)12CO2(g)+6H2O(1)A/74

(g)+902(g)=6CO2(g)+6H2O(1)△“5

則△"]=(用A“3、和AH5表示)。

答案⑴|A/73+|AH4-AH5

解析（1）根據(jù)蓋斯定律結合已知反應：III.2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）

M2(g)+1502(g)12CO2(g)+6H2O(1)A/74

(g)+902(g)=6CO2(g)+6H2O(1)△“5

O31

I.主反應:（g）可由和+那一V,則AWi

=^△“3+融”4—A"5O

4.（2021.河北卷）當今，世界多國相繼規(guī)劃了碳達峰、碳中和的時間節(jié)點，因此,

研發(fā)二氧化碳利用技術、降低空氣中二氧化碳含量成為研究熱點。

大氣中的二氧化碳主要來自煤、石油及其他含碳化合物的燃燒。已知25°C時，相

關物質(zhì)的標準燃燒熱數(shù)據(jù)如下表：

物質(zhì)H2(g)C(石墨，s)C6H6(1)

標準燃燒熱

-285.8-393.5-3267.5

NH(kJ-mol1)

則25C時H2(g)和C(石墨，s)生成C6H6(1)的熱化學方程式

為o

答案6C(石墨，s)+3H2(g)=C6H6(1)AH=+49.1kJ-moF1

解析由題給標準燃燒熱數(shù)據(jù)可得，①H2(g)+拓2(g)=H2O(1)△&=

1

-285.8kJ-moF,②C(石墨，s)+O2(g)=CO2(g)AH2=-393.5kJmol

t,③C6H6(1)+yO2(g)=6CO2(g)+3H2O(1)A/73=-3267.5kJmol

t,根據(jù)蓋斯定律，目標方程式可由3X①+6X②一③得到，其△”=(-285.8

kJ-moL1)X3+(—393.5kJmol1)X6一(—3267.5kJmol1)=+49.1kJmol

故H2(g)與C(石墨，s)生成C6H6(1)的熱化學方程式為6C(石墨，s)

+3H2(g)=C6H6(1)AH=+49.1kJ-moP'o

5.(2021.全國甲卷)二氧化碳催化加氫制甲醇，有利于減少溫室氣體二氧化碳。

回答下列問題：

二氧化碳加氫制甲醇的總反應可表示為：

CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)

該反應一般認為通過如下步驟來實現(xiàn)：

①CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)

△Hi=+41kJmol1

②CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)

△“2=-90kJmo「

總反應的△"=kJ-moF1；若反應①為慢反應，下列示意圖中能體現(xiàn)上

述反應能量變化的是(填標號)，判斷的理由是

嘟

搜

H

HO+2

CO+

+2H>

H,O

用CO+

3H，

CO+

Q