專項18-利用鍵能計算反應熱(新高考專用)(原卷版)

第三篇化學反應與能量專項18利用鍵能計算反應熱鍵能是指在101kPa、298K條件下，1mol氣態(tài)AB分子生成氣態(tài)A原子和B原子的過程中所吸收的能量，稱為AB間共價鍵的鍵能。鍵能是衡量共價鍵穩(wěn)定性的一個重要參數。鍵能越大，即形成共價鍵時放出的熱量越多，共價鍵越穩(wěn)定。例如：①N2分子的化學性質很穩(wěn)定，是因為N≡N的鍵能很大(946kJ·mol-1)；②H-F、H-Cl、H-Br、H-I鍵的鍵能依次為567kJ·mol-1、431kJ·mol-1、366kJ·mol-1、298kJ·mol-1，鍵能逐漸減小，HF、HCl、HBr、HI分子的穩(wěn)定性逐漸減弱。③CH2=CH2中C=C鍵的鍵能(615kJ·mol-1)小于C2H6中C-C鍵的鍵能(348kJ·mol-1)的兩倍，CH≡CH中C≡C鍵的鍵能(812kJ·mol-1)小于C-C鍵的鍵能的3倍，也小于C-C鍵、C=C鍵的鍵能之和，表明乙烯、乙炔分子中的π鍵不如σ鍵牢固，比較容易斷裂。化學反應中發(fā)生舊化學鍵斷裂和新化學鍵形成，如果舊化學鍵斷裂所吸收的總能量大于新化學鍵形成所放出的總能量，則該化學反應為吸熱反應；反之，該化學反應為放熱反應。即：能量變化(ΔH)=反應物的鍵能總和-生成物鍵能總和；若ΔH>0，則該反應為吸熱反應；若ΔH<0，則該反應為放熱反應。1．(2022·北京卷)由鍵能數據大小，不能解釋下列事實的是()化學鍵鍵能/kJ·mol-1411318799358452346222A．穩(wěn)定性：CH4＞SiH4 B．鍵長：C=O＜C-OC．熔點：CO2＜SiO2 D．硬度：金剛石＞晶體硅【答案】C【解析】A項，鍵能越大越穩(wěn)定，C-H鍵能大于Si-H，所以穩(wěn)定性：CH4＞SiH4，故不選A；B項，鍵能越大，鍵長越短，C=O鍵能大于C-O，所以鍵長：C=O＜C-O，故不選B；C項，CO2是分子晶體，熔點由分子間作用力決定，SiO2是共價晶體，所以熔點CO2＜SiO2，不能用鍵能解釋熔點CO2＜SiO2，故選C；D項，金剛石、晶體硅都是共價晶體，共價晶體中鍵能越大，晶體的硬度越大，C-C的鍵能大于Si-Si，所以硬度：金剛石>晶體硅，故不選D；故選C。2．(2022·浙江省6月選考)標準狀態(tài)下，下列物質氣態(tài)時的相對能量如下表：物質(g)OHHOHOOH2O2H2O2H2O能量/kJ·mol-l249218391000可根據HO(g)+HO(g)=H2O2(g)計算出H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214kJ·mol-l。下列說法不正確的是()A．H2的鍵能為436kJ·mol-lB．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：HOOH2O2D．H2O(g)+O(g)=H2O2(g)ΔH＝-143kJ·mol?1【答案】C【解析】A項，根據表格中的數據可知，H2的鍵能為218×2=436kJ·mol-l，A正確；B項，由表格中的數據可知O2的鍵能為：249×2=498kJ·mol-l，由題中信息可知H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214kJ·mol-l，則O2的鍵能大于H2O2中氧氧單鍵的鍵能的兩倍，B正確；C項，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+39-10=278kJ·mol-l，H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214kJ·mol-l，C錯誤；D項，由表中的數據可知H2O(g)+O(g)=H2O2(g)的，D正確；故選C。3．(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·mol-1)436463熱化學方程式2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)ΔH=-482kJ·mol-1則2O(g)=O2(g)的ΔH為()A．428kJ·mol-1B．-428kJ·mol-1C．498kJ·mol-1 D．-498kJ·mol-1【答案】D【解析】反應的ΔH=2(H-H)+(O-O)-4(H-O)；-482kJ/mol=2×436kJ/mol+(O-O)-4×463kJ/mol，解得O-O鍵的鍵能為498kJ/mol，2個氧原子結合生成氧氣的過程需要釋放能量，因此2O(g)=O2(g)的ΔH=-498kJ/mol。4．(2018?天津卷節(jié)選)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—HH—HC←O(CO)鍵能/(kJ·mol-1)4137454361075則該反應的ΔH=。

分別在vL恒溫密閉容器A(恒容)、B(恒壓，容積可變)中，加入CH4和CO2各1mol的混合氣體。兩容器中反應達平衡后放出或吸收的熱量較多的是(填“A”或“B”)。

【答案】+120kJ·mol-1B【解析】根據ΔH=反應物總鍵能-生成物總鍵能，該反應的ΔH=(413×4+745×2)kJ·mol-1-(1075×2+436×2)kJ·mol-1=+120kJ·mol-1。該反應為氣體分子數增大的吸熱反應，恒容時達到的平衡相當于恒壓條件下達到平衡后增大壓強，加壓平衡向逆反應方向移動，故恒容時反應達平衡后吸收的熱量比恒壓時反應達平衡后吸收的熱量少。利用鍵能計算反應熱的方法(1)熟記反應熱ΔH的計算公式：ΔH=E(反應物的總鍵能之和)-E(生成物的總鍵能之和)(2)注意特殊物質中鍵數的判斷利用鍵能計算反應熱的關鍵，就是要算清物質中化學鍵的數目，清楚中學階段常見單質、化合物中所含共價鍵的種類和數目。物質(化學鍵)CO2(C=O)CH4(C—H)P4(P—P)SiO2(Si—O)石墨(C—C)金剛石(C—C)S8(S—S)Si(Si—Si)每個微粒所含化學鍵數目24641.52821．(2022·陜西省子洲中學質檢)生產液晶顯示器的過程中使用的化學清洗劑NF3是一種溫室氣體，在大氣中壽命可達740年之久。鍵能是指破壞(或生成)1mol化學鍵所需要吸收(或放出)的能量。結合表中信息，下列說法正確的是()化學鍵N≡NF-FN-F鍵能(kJ/mol)941.7154.8283.0A．過程N2(g)→2N(g)放出能量B．反應N2(g)+3F2(g)=2NF3(g)是吸熱反應C．穩(wěn)定性：F－F鍵<N－F鍵D．NF3吸收能量后，肯定發(fā)生化學反應2．(2022·重慶巴蜀中學高三階段模擬)合成氨反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-90.8kJ·mol-1

ΔS=-198.9J·mol-1·K-1。相關化學鍵鍵能數據化學鍵N≡NH-HN-H鍵能E/(kJ·mol-1)946.0436.0x下列分析錯誤的是()A．x=390.8B．該反應在常溫下可自發(fā)進行C．工業(yè)上采用400~500℃的高溫反應條件，在提高反應速率的同時，也提高了原料氣的平衡轉化率D．工業(yè)上使用鐵觸媒作反應催化劑，可提高氨氣的日產量3．已知：①SiCl4(g)+2H2(g)Si(g)+4HCl(g) ΔH1；②Si(g)+O2(g)SiO2(g) ΔH2

。根據相關物質結構和下表中提供的數據計算ΔH1、ΔH2分別為()化學鍵Si-H-HSi-Si鍵能(kJ·mol-1)360436176化學鍵H-O=OSi-O鍵能(kJ·mol-1)431498460A．+236kJ·mol-1、-990kJ·mol-1 B．-116kJ·mol-1、-990kJ·mol-1C．-116kJ·mol-1、-70kJ·mol-1 D．+236kJ·mol-1、-70kJ·mol-14．部分化學鍵的鍵能如下表所示：化學鍵C-HC=ON-HC-NH-O鍵能(kJ/mol)abcde甲醛的結構式為，甲醛制備烏洛托品(C6H12N4)的反應如圖所示，該反應的△H為()+4NH3(g)A． B．C． D．5.肼(H2N-NH2)燃燒涉及的共價鍵的鍵能與熱化學方程式信息見下表：共價鍵N-HN-NO=OO-H鍵能/(kJ·mol-1)391161498463熱化學方程式N2H4(g)＋O2(g)→N2(g)＋2H2O(g)＋570kJ則2N(g)→N2(g)＋Q，Q為()A.1882kJ B.941kJ C.483kJ D.241.5kJ6．(2022·吉林省長春吉大附中實驗學校高三模擬)已知：某些化學鍵的鍵能數據如表所示(注：鍵能為氣態(tài)分子完全解離成氣態(tài)原子所吸收的能量。)化學鍵鍵能/(kJ/mol

)436243431255339下列說法正確的是()A．同溫同壓下，反應H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)在光照和點燃條件下的不同B．2H2(g)+S2(g)2H2S(g)

該反應過程中反應物斷鍵吸收的能量大于生成物成鍵放出的能量C．2H2(g)+S2()2H2S(g)ΔH＞-229kJ/mol

D．1molH2S(g)分解吸收的熱量比1molHCl(g)分解吸收的熱量多，所以H2S(g)比HCl(g)穩(wěn)定7．(2022·浙江省杭州市高三選考模擬)標準狀態(tài)下，下列物質氣態(tài)時的相對能量如下表：物質(g)OHHOHOOH2O2H2O2H2O能量/kJ·mol-1249218391000可根據H2O(g)+O(g)=H2O2(g)計算出H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214kJ·mol-1。下列說法不正確的是()A．H2的鍵能為436kJ·mol-1B．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＜H2O2D．H2O(g)+O(g)=H2O2(g)?H=-143kJ·mol-18．CH3OH(l)＋O2(g)=CO(g)＋2H2O(g)ΔH=-393kJ·mol-1，該反應相關化學鍵鍵能數據如下表：化學鍵O=OC-OC≡OH-OC-H鍵能/(kJ·mol-1)4963431076X413則___________。9．已知：N2H4(g)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g)ΔH=-544kJ·mol-1，鍵能數據如下表：化學鍵N—NN—HO=OO—H鍵能/(kJ·mol-1)193391497463則氮氮三鍵的鍵能為___________。若H2O(l)=H2O(g)ΔH=＋44kJ·mol-1，則N2H4(g)的燃燒熱為___________。10．已知，在25℃和下，部分化學鍵的鍵能數據如表所示。化學鍵鍵能/(kJ·mol-1)436391a498414803462193在25℃和下，工業(yè)合成氨的反應中每生成1molNH3(g)就會放出熱量，在該條件下，向某容器中加入2molN2(g)、6molH2(g)及合適的催化劑，充分反應后測得其放出的熱量小于，原因可能是_______，表中的a=_______。11．肼(N2H4)是火箭的高能燃料，燃燒時發(fā)生反應：N2H4(g)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g)，已知某些化學鍵的鍵能如表：化學鍵O-HN-NN-HO=O鍵能/kJ·mol-1467160391498945則1molN2H4(g)在氧氣中完全燃燒生成N2(g)和H2O(g)的過程中_______(填“吸收”或“放出”)的能量為_______kJ。12．鍵能也可以用于估算化學反應的反應熱(ΔH)。下表是部分化學鍵的鍵能數據：化學鍵P-PP-OO=OP=O鍵能/(kJ/mol)172335498X已知白磷的標準燃燒熱為-2378kJ/mol，白磷的結構為正四面體，白磷完全燃燒的產物結構如圖所示，則上表中X=_______。13．在碳中和背景下，氫能是新能源領域中與油氣行業(yè)現(xiàn)有業(yè)務結合最緊密的一類，而制氫成本過高，仍是目前氫能產業(yè)發(fā)展的挑戰(zhàn)之一，甲烷水蒸氣重整制氫是目前工業(yè)制氫最為成熟的方法，涉及的主要反應如下：反應ⅠCH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)

ΔH1>0反應ⅡCH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)

ΔH2>0反應ⅢCO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

ΔH3已知部分化學鍵的鍵能數據如下表：化學鍵O-HH-HC=OC≡O(CO)鍵能/(kJ·mol-1)4634368031075則ΔH3=_______，若反應Ⅲ的正反應活化能Ea(正)=83kJ·mol-1，則逆反應活化能Ea(逆)=_______kJ·mol-