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2023高三二轮复习化学（老高考）专题六 化学能与热能课件PPT
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这是一份2023高三二轮复习化学（老高考）专题六 化学能与热能课件PPT，共60页。PPT课件主要包含了已知ⅰ等内容，欢迎下载使用。
高考命题1 焓变与热化学方程式
要点❶ 从两种角度理解化学反应热
要点❷ “五步”法书写热化学方程式
（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元素组成相同，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）ΔH与反应的“可逆性”
（3）ΔH单位“kJ·ml－1”的含义，并不是指每摩尔反应物可以放热多少千焦，而是对整个反应而言，是指按照所给的化学方程式的化学计量数完成反应时，每摩尔反应所产生的热效应。
要点❸ 燃烧热与中和热的比较
1.[2022·重庆联盟联考]下列依据热化学方程式得出的结论正确的是（ ）
3.[2022·河北考前模拟]已知：在标准压强（100 kPa）、298 K，由最稳定的单质合成1 ml物质B的反应焓变，叫做物质B的标准摩尔生成焓，用ΔH（kJ·ml－1）表示。有关物质的ΔH有如图所示关系。下列有关判断正确的是（ ）
解析：物质含有的能量越低，物质的稳定性就越强。根据图示可知：在相同条件下，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－丁二烯更稳定，A正确。根据图示可知曲线a对应的活化能高于曲线b的活化能，B正确。由于1，2－丁二烯比1，3－丁二烯的能量高，故1，2－丁二烯转化成1，3－丁二烯时会放出热量，该反应是放热反应，C正确。加入催化剂，只能改变反应途径，降低反应的活化能，但不能改变反应物、生成物的能量，因此反应的反应热（ΔH）不变，D错误。
5.[2022·浙江1月选考]相关有机物分别与氢气发生加成反应生成1 ml环己烷（ ）的能量变化如图所示：
下列推理不正确的是（ ）
解析：2ΔH1≈ΔH2，说明碳碳双键加氢放出的热量与分子内碳碳双键数目成正比，但是不能是存在相互作用的两个碳碳双键，故A错误；ΔH2＜ΔH3，即单双键交替的物质能量低，更稳定，说明单双键交替的两个碳碳双键间存在相互作用，有利于物质稳定，故B正确；3ΔH1＜ΔH4，说明苯分子中不存在三个完全独立的碳碳双键，故C正确；ΔH3－ΔH1＜0，ΔH4－ΔH3＞0，说明苯分子具有特殊稳定性，故D正确。
6.（双选）[2022·湖南化学]反应物（S）转化为产物（P或P·Z）的能量与反应进程的关系如图所示：
下列有关四种不同反应进程的说法正确的是（ ）
解析：A.由图中信息可知，进程Ⅰ中反应物S的总能量大于产物P的总能量，因此进程Ⅰ是放热反应，A说法正确；B.进程Ⅱ中使用了催化剂X，但是催化剂不能改变平衡产率，因此在两个进程中平衡时P的产率相同，B说法不正确；C.进程Ⅲ中由S·Y转化为P·Y的活化能高于进程Ⅱ中由S·X转化为P·X的活化能，由于这两步反应分别是两个进程的决速步骤，因此生成P的速率为Ⅲ＜Ⅱ，C说法不正确；D.由图中信息可知，进程Ⅳ中S吸附到Z表面生成S·Z，然后S·Z转化为产物P·Z，由于P·Z没有转化为P＋Z，因此，Z没有表现出催化作用，D说法正确。
1.对能量图像的全面剖析
2.根据能量图像书写热化学方程式的一般思路
7.[2021·海南化学]碳及其化合物间的转化广泛存在于自然界及人类的生产和生活中。已知25 ℃，100 kPa时：
①1 ml葡萄糖[C6H12O6（s）]完全燃烧生成CO2（g）和H2O（l），放出2 804 kJ热量。
（1）25 ℃时，CO2（g）与H2O（l）经光合作用生成葡萄糖[C6H12O6（s）]和O2（g）的热化学方程式为 。
答案：（2）664.75
8.[2022·吉林联考]（1）实验测得16 g甲醇[CH3OH（l）]在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出363.25 kJ的热量，试写出甲醇燃烧热的热化学方程式： 。
请写出CO还原FeO的热化学方程式： 。
（3）火箭推进器中盛有强还原剂液态肼（N2H4）和强氧化剂液态过氧化氢。当把0.4 ml液态肼和0.8 ml H2O2混合反应，生成氮气和水蒸气，放出256.7 kJ的热量（相当于25 ℃、101 kPa下测得的热量）。反应的热化学方程式为 。
判断热化学方程式正误要做到“五审”
高考命题2 反应热计算
要点❶ 盖斯定律的理解
要点❷ 反应热计算的四种方法
（1）从宏观角度计算：ΔH＝H2（生成物的总能量）－H1（反应物的总能量）
（2）从微观角度计算：ΔH＝E1（反应物的键能总和）－2（生成物的键能总和）
（3）从活化能角度计算：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
要点❸ 反应热的大小比较
比较ΔH的大小时需考虑正负号，对放热反应，放热越多，ΔH越小；对吸热反应，吸热越多，ΔH越大。
（1）同一反应，生成物状态不同时
（2）同一反应，反应物状态不同时
（3）反应物为同素异形体，产物相同时
（4）两个有联系的不同反应相比较时
C（s） CO2（g）
C（s） CO（g） CO2（g）
因为ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，ΔH1＜0，ΔH2＜0，ΔH3＜0，所以ΔH1＜ΔH2。
题组❶ 盖斯定律的理解与应用
1.[2022·北京丰台区检测]依据图示关系，下列说法不正确的是（ ）
2.[2022·广东四校模拟]室温下，CuSO4·5H2O（s）、CuSO4（s）与其水溶液之间转化的焓变关系如图：
已知CuSO4·5H2O（s）溶于水，溶液温度降低；CuSO4（s）溶于水，溶液温度升高。
下列有关说法不正确的是（ ）
3.[2022·浙江6月选考]标准状态下，下列物质气态时的相对能量如下表：
4.（1）[2022·全国乙卷]油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢，需要回收处理并加以利用。回答下列问题：
①已知下列反应的热化学方程式：
ΔH1＝－1 036 kJ·ml－1
②较普遍采用的H2S处理方法是克劳斯工艺，即利用反应Ⅰ和Ⅱ生成单质硫。另一种方法是利用反应Ⅳ高温热分解H2S。相比克劳斯工艺，高温热分解方法的优点是 ，缺点是 。
答案：（1）①170 ②副产物氢气可作燃料 耗能高
（2）[2022·海南化学]某空间站的生命保障系统功能之一是实现氧循环，其中涉及反应：CO2（g）＋4H2（g） 2H2O（g）＋CH4（g）。
①已知：电解液态水制备1 ml O2（g），电解反应的ΔH＝＋572 kJ·ml－1。由此计算H2（g）的燃烧热（焓）ΔH＝ kJ·ml－1。
②已知：CO2（g）＋4H2（g） 2H2O（g）＋CH4（g）的平衡常数（K）与反应温度（t）之间的关系如图1所示。
答案：（2）①－286
解析：（2）①电解液态水制备1 ml O2（g），电解反应的ΔH＝＋572 kJ·ml－1，由此可以判断，2 ml H2（g）完全燃烧消耗1 ml O2（g），生成液态水的同时放出的热量为572 kJ，故1 ml H2（g）完全燃烧生成液态水放出的热量为286 kJ，因此，H2（g）的燃烧热（焓）ΔH＝－286 kJ·ml－1。
（3）[2021·辽宁化学]苯催化加氢制备环己烷是化工生产中的重要工艺，一定条件下，发生如下反应：
则ΔH1＝ （用ΔH3、ΔH4和ΔH5表示）。
（4）[2021·山东化学]2?甲氧基?2?甲基丁烷（TAME）常用作汽油原添加剂。在催化剂作用下，可通过甲醇与烯烃的液相反应制得，体系中同时存在如下反应：
反应Ⅰ： ＋CH3OH ΔH1
反应Ⅱ： ＋CH3OH ΔH2
反应Ⅲ： ΔH3
答案：（4）2?甲基?2?丁烯 D
（5）[2021·湖南化学]氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过下面两种方法由氨气得到氢气。
方法Ⅰ：氨热分解法制氢气
一定温度下，利用催化剂将NH3分解为N2和H2。回答下列问题：
答案：（5）＋90.8
（6）[2021·湖北化学]丙烯是一种重要的化工原料，可以在催化剂作用下，由丙烷直接脱氢或氧化脱氢制备。
已知键能：E（C—H）＝416 kJ·ml－1，E（H—H）＝436 kJ·ml－1，由此计算生成1 ml碳碳π键放出的能量为 kJ。
5.[2021·浙江6月选考]相同温度和压强下，关于反应的ΔH，下列判断正确的是（ ）
解析：一般的烯烃与氢气发生的加成反应为放热反应，但是由于苯环结构的特殊性决定了苯环结构的稳定性，苯与氢气发生加成反应生成1，3-环己二烯时，破坏了苯环结构的稳定性，因此该反应为吸热反应。环己烯、1，3-环己二烯分别与氢气发生的加成反应均为放热反应，因此ΔH1＜0，ΔH2＜0，A不正确。苯分子中没有碳碳双键，其中的碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊的共价键，因此，其与氢气完全加成的反应热不等于环己烯、1，3-环己二烯分别与氢气发生的加成反应的反应热之和，即ΔH3≠ΔH1＋ΔH2，B不正确。环己烯、1，3-环己二烯分别与氢气发生的加成反应均为放热反应，ΔH1＜0，ΔH2＜0，由于1 ml 1，3?环己二烯与氢气完全加成后消耗的氢气是等量环己烯的2倍，故其放出的热量更多，故ΔH1＞ΔH2；
苯与氢气发生加成反应生成1，3?环己二烯的反应为吸热反应（ΔH4＞0），根据盖斯定律可知，苯与氢气完全加成的反应热ΔH3＝ΔH4＋ΔH2，故ΔH3＞ΔH2，C正确。根据盖斯定律可知，苯与氢气完全加成的反应热ΔH3＝ΔH4＋ΔH2，故ΔH2＝ΔH3－ΔH4，D不正确。
6.[2022·山东、湖北部分重点冲刺]下列四组热化学方程式中ΔH1＞ΔH2的是（ ）
解析：碳完全燃烧比不完全燃烧放热多，即ΔH1＜ΔH2，①错误；化学方程式的系数加倍，焓变数值加倍，该反应是放热反应，即ΔH1＞ΔH2，②正确；碳酸钙分解吸热，氧化钙与水反应放热，即ΔH1＞ΔH2，③正确；弱电解质电离吸热，所以盐酸和强碱反应比盐酸和弱碱反应放热多，即ΔH1＜ΔH2，④错误。
高考命题3 反应历程、机理的分析应用
要点❶ 催化剂与活化能
（1）催化剂的催化机理：催化剂参与化学反应，生成能量更低的中间产物，降低了达到过渡态所需要的活化能，使反应易于发生，速率加快。这就是我们经常说的催化剂改变反应途径，降低反应的活化能。
（2）催化反应一般过程（简化的过程）
①反应物扩散到催化剂表面；
②反应物被吸附在催化剂表面；
③被吸附的反应物发生化学反应生成产物；
要点❷ 多步反应的活化能及与速率的关系
（1）多步反应的活化能：一个化学反应由几个基元反应完成，每一个基元反应都经历一个过渡态，及达到该过渡态所需要的活化能（如图E1、E2），而该复合反应的活化能只是由实验测算的表观值，没有实际物理意义。
（2）活化能和速率的关系：基元反应的活化能越大，反应物到达过渡态就越不容易，该基元反应的速率就越慢。一个化学反应的速率就取决于速率最慢的基元反应。
题组 反应历程和反应机理的考查
1.[2022·山东化学]在NO催化下，丙烷与氧气反应制备丙烯的部分反应机理如图所示。下列说法错误的是（ ）
2.[2022·浙江1月选考]某课题组设计一种固定CO2的方法。下列说法不正确的是（ ）
解析：通过题图可知，二氧化碳和 反应生成 ，没有其他物质生成，反应原料中的原子100%转化为产物，A正确；通过题图可知，X和I－在反应过程中是该反应的催化剂，B正确；在该循环过程的最后一步中形成五元环的时候反应类型为取代反应，C错误；通过分析该反应流程可知，通过该过程可以把三元环转化为五元环，故若原料用 ，则产物为 ，D正确。
3.[2021·湖南化学]铁的配合物离子（用[L—Fe—H]＋表示）催化某反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如图所示：
下列说法错误的是（ ）
5.[2021·全国甲卷]二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题：
二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为
该反应一般认为通过如下步骤来实现：
总反应的ΔH＝ kJ·ml－1；若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是 （填标号），判断的理由是 。
答案：－49 A ΔH1为正值，ΔH2和ΔH为负值，反应①的活化能大于反应②的
6.[2021·广东化学]我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应：
（1）根据盖斯定律，反应a的ΔH1＝ （写出一个代数式即可）。
答案：（1）ΔH2＋ΔH3－ΔH5或ΔH3－ΔH4
解析：（1）根据题目所给出的反应方程式关系可知，a＝b＋c－e＝c－d，根据盖斯定律则有ΔH1＝ΔH2＋ΔH3－ΔH5＝ΔH3－ΔH4。
（2）一定条件下，CH4分解形成碳的反应历程如图所示。该历程分 步进行，其中，第 步的正反应活化能最大。
解析（2）由题图可知，反应历程中能量变化出现了4个峰，即吸收了4次活化能，经历了4步反应；且从左往右看4次活化能吸收中，第4次对应的峰最高，即正反应方向第4步吸收的能量最多，对应的正反应活化能最大。
7.[2021·河北化学]当今，世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点。因此，研发二氧化碳利用技术，降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。
（1）大气中的二氧化碳主要来自于煤、石油及其他含碳化合物的燃烧。已知25 ℃时，相关物质的燃烧热数据如表：
则25 ℃时H2（g）和C（石墨，s）生成C6H6（l）的热化学方程式为 。
（2）我国科学家研究Li-CO2电池，取得了重大科研成果，回答下列问题：
①Li-CO2电池中，Li为单质锂片，则该电池中的CO2在 （填“正”或“负”）极发生电化学反应。研究表明，该电池反应产物为碳酸锂和单质碳，且CO2电还原后与锂离子结合形成碳酸锂按以下4个步骤进行，写出步骤Ⅲ的离子方程式。
Ⅲ.
②研究表明，在电解质水溶液中，CO2气体可被电化学还原。
Ⅰ.CO2在碱性介质中电还原为正丙醇（CH3CH2CH2OH）的电极反应方程式为 。
Ⅱ.在电解质水溶液中，三种不同催化剂（a、b、c）上CO2电还原为CO的反应进程中（H＋被还原为H2的反应可同时发生），相对能量变化如图。由此判断，CO2电还原为CO从易到难的顺序为 （用a、b、c字母排序）。
专题（六） 化学能与热能
1.[2022·蚌埠质检]下列说法不正确的是（ ）
解析：1 g氢气在氧气中完全燃烧生成0.5 ml气态水，放出的热量为120.9 kJ，气态水变为液态水，放出热量，则生成1 ml液态水，放出热量大于241.8 kJ，故A正确；氮气和氢气的反应为可逆反应，将0.5 ml N2和1.5 ml H2置于密闭的容器中充分反应生成NH3（g），放出的热量为19.3 kJ，如果完全反应，放出的热量大于19.3 kJ，反应热小于－38.6 kJ·ml－1，故B错误；若能自发进行，应满足ΔH－TΔS＜0，因ΔS＞0，常温下不能自发进行，则该反应的ΔH＞0，故C正确；浓硫酸溶于水放热，则将含0.5 ml H2SO4的浓溶液与含1 ml NaOH的溶液混合，放出的热量要大于57.3 kJ，故D正确。
下列说法不正确的是（ ）
解析：由题图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，则该反应是放热反应，ΔH＜0，故A错误； 由题图可知，第1步反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，反应物转化率增大，第2步反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，反应物转化率减小，故B错误； 选择优良的催化剂可降低第1步和第2步的活化能，故C正确； 第1步反应的活化能大，反应速率慢，整个反应由第1步决定，故D错误。
ΔH＝272.7 kJ·ml－1
根据上述数据，下列推理不正确的是（ ）
解析：反应速率受温度、浓度、压强、催化剂等影响，单纯从焓变无法比较反应Ⅰ和反应Ⅱ的反应速率的快慢，A正确；两者反应物相同，且均生成2分子氢气，反应焓变大于零为吸热反应，且反应Ⅱ焓变更大，则2－丁炔能量更高，焓变等于反应物总键能减去生成物总键能，故2－丁炔总键能更小，B正确；由盖斯定律，通过反应Ⅱ－Ⅰ，可计算1，3－丁二烯和2－丁炔相互转化的热效应，C正确；1，3－丁二烯和2－丁炔中所含碳碳单键的数目不同，故不可判断一个碳碳三键的键能与两个碳碳双键的键能之和的大小，D错误。
5.[2022·沈阳一模]常温常压下，1 ml CH3OH与O2发生反应时，生成CO或HCHO的能量变化图（反应物O2和生成物水略去），下列说法正确的是（ ）
解析：催化剂降低活化能，改变反应的历程，但不能改变反应的热效应，故A错误； 加入催化剂，能加快反应速率，单位时间内产量增大，则加入催化剂后，生成HCHO的速率变大，单位时间内生成HCHO量变多，故B正确； 甲醇的燃烧热是指1 ml甲醇完全燃烧生成CO2（g）和液态水放出的热量，故C错误； 热化学方程式应表明物质的聚集状态，该选项中未写出物质的聚集状态，故D错误。
6.[2022·宁波模拟]工业合成尿素以NH3和CO2作为原料，其能量转化关系如图。
7.[2022·渭南质检]如图分别代表溴甲烷和三级溴丁烷发生水解的反应历程。
解析：反应Ⅰ，反应物的总能量大于生成物的总能量，属于放热反应，ΔH＜0，A不符合题意；由题图可知，反应Ⅰ有一个过渡态，反应Ⅱ有两个过渡态，B不符合题意；反应Ⅰ中有C—Br键断裂，由CH3Br转化成CH3OH，反应Ⅱ也有C—Br键的断裂和C—O键的形成，由（CH3）3CBr转化成（CH3）3COH，C符合题意；反应Ⅱ卤代烃先自身转变为过渡态，然后氢氧根与过渡态的烃结合，氢氧化钠不直接与卤代烃一起转化到活化态，所以增加氢氧化钠的浓度不能使反应Ⅱ速率增大，D不符合题意。
已知CO与N2O在铁催化剂表面进行如下两步反应：
下列叙述错误的是（ ）
解析：由两步反应原理可知，第一步反应中Fe*被消耗，第二步反应中Fe*又生成，说明Fe*是反应的催化剂，而FeO*是反应的中间产物，故A正确；根据反应历程图，可知两步反应的生成物的总能量均低于对应反应物的总能量，则两步反应均为放热反应，ΔH均小于0，故B正确；根据反应历程图，第一步反应的活化能大于第二步反应的活化能，活化能越大，反应速率越慢，则总反应速率主要由第一步反应决定，故C错误；在没有催化剂条件下总反应的活化能是E2－E0，故D正确。
11.（1）[2022·昌吉质检]建盏的魅力斑纹是由釉面里面由内至外呈现的，三维立体，栩栩如生，主要因建阳水吉附近的南方红壤土中蕴含大量的铁，通过高温烧制控制进入的氧气量，把坯体铁析晶和釉水铁析晶呈现出来，这些表现在建盏的釉色当中，该过程会形成不同形态的铁（如Fe2O3、FeO、Fe3O4等）。以下是烧制过程中可能发生反应的热化学方程式：
写出CO气体还原Fe2O3固体得到Fe3O4固体和CO2气体的热化学方程式： 。
ΔH2＝＋163.2 kJ·ml－1
（3）[2022·四川模拟]H2O2氧化法脱除工业烟气中的SO2。
（4）减少CO2的排放、捕集并利用CO2是我国能源领域的一个重要战略方向。
在CO2加氢合成甲醇的体系中，同时存在以下反应：
在特定温度下，由稳定态单质生成1 ml化合物的焓变叫做该物质在此温度下的标准摩尔生成焓。下表为几种物质在298 K的标准生成焓，则反应ⅱ的ΔH2（298 K）＝ kJ·ml－1。
解析：（4）ΔH2＝生成物的标准生成焓总和－反应物的标准生成焓总和＝（－111－242＋394） kJ·ml－1＝＋41 kJ·ml－1。
答案：（5）254 kJ·ml－1
（6）[2022·邵阳联考]多种短周期非金属元素的气态氧化物常会造成一些环境污染问题，化学工作者设计出将工业废气中污染物再利用的方案，以消除这些不利影响。
以NH3、CO2为原料生产重要的高效氮肥——尿素[CO（NH2）2]，两步反应的能量变化示意如图所示：
答案：（6）Ea1－Ea2＋Ea3－Ea4 第二步
高考命题1 焓变与热化学方程式
要点❶ 从两种角度理解化学反应热
要点❷ “五步”法书写热化学方程式
（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元素组成相同，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）ΔH与反应的“可逆性”
（3）ΔH单位“kJ·ml－1”的含义，并不是指每摩尔反应物可以放热多少千焦，而是对整个反应而言，是指按照所给的化学方程式的化学计量数完成反应时，每摩尔反应所产生的热效应。
要点❸ 燃烧热与中和热的比较
1.[2022·重庆联盟联考]下列依据热化学方程式得出的结论正确的是（ ）
3.[2022·河北考前模拟]已知：在标准压强（100 kPa）、298 K，由最稳定的单质合成1 ml物质B的反应焓变，叫做物质B的标准摩尔生成焓，用ΔH（kJ·ml－1）表示。有关物质的ΔH有如图所示关系。下列有关判断正确的是（ ）
解析：物质含有的能量越低，物质的稳定性就越强。根据图示可知：在相同条件下，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－丁二烯更稳定，A正确。根据图示可知曲线a对应的活化能高于曲线b的活化能，B正确。由于1，2－丁二烯比1，3－丁二烯的能量高，故1，2－丁二烯转化成1，3－丁二烯时会放出热量，该反应是放热反应，C正确。加入催化剂，只能改变反应途径，降低反应的活化能，但不能改变反应物、生成物的能量，因此反应的反应热（ΔH）不变，D错误。
5.[2022·浙江1月选考]相关有机物分别与氢气发生加成反应生成1 ml环己烷（ ）的能量变化如图所示：
下列推理不正确的是（ ）
解析：2ΔH1≈ΔH2，说明碳碳双键加氢放出的热量与分子内碳碳双键数目成正比，但是不能是存在相互作用的两个碳碳双键，故A错误；ΔH2＜ΔH3，即单双键交替的物质能量低，更稳定，说明单双键交替的两个碳碳双键间存在相互作用，有利于物质稳定，故B正确；3ΔH1＜ΔH4，说明苯分子中不存在三个完全独立的碳碳双键，故C正确；ΔH3－ΔH1＜0，ΔH4－ΔH3＞0，说明苯分子具有特殊稳定性，故D正确。
6.（双选）[2022·湖南化学]反应物（S）转化为产物（P或P·Z）的能量与反应进程的关系如图所示：
下列有关四种不同反应进程的说法正确的是（ ）
解析：A.由图中信息可知，进程Ⅰ中反应物S的总能量大于产物P的总能量，因此进程Ⅰ是放热反应，A说法正确；B.进程Ⅱ中使用了催化剂X，但是催化剂不能改变平衡产率，因此在两个进程中平衡时P的产率相同，B说法不正确；C.进程Ⅲ中由S·Y转化为P·Y的活化能高于进程Ⅱ中由S·X转化为P·X的活化能，由于这两步反应分别是两个进程的决速步骤，因此生成P的速率为Ⅲ＜Ⅱ，C说法不正确；D.由图中信息可知，进程Ⅳ中S吸附到Z表面生成S·Z，然后S·Z转化为产物P·Z，由于P·Z没有转化为P＋Z，因此，Z没有表现出催化作用，D说法正确。
1.对能量图像的全面剖析
2.根据能量图像书写热化学方程式的一般思路
7.[2021·海南化学]碳及其化合物间的转化广泛存在于自然界及人类的生产和生活中。已知25 ℃，100 kPa时：
①1 ml葡萄糖[C6H12O6（s）]完全燃烧生成CO2（g）和H2O（l），放出2 804 kJ热量。
（1）25 ℃时，CO2（g）与H2O（l）经光合作用生成葡萄糖[C6H12O6（s）]和O2（g）的热化学方程式为 。
答案：（2）664.75
8.[2022·吉林联考]（1）实验测得16 g甲醇[CH3OH（l）]在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出363.25 kJ的热量，试写出甲醇燃烧热的热化学方程式： 。
请写出CO还原FeO的热化学方程式： 。
（3）火箭推进器中盛有强还原剂液态肼（N2H4）和强氧化剂液态过氧化氢。当把0.4 ml液态肼和0.8 ml H2O2混合反应，生成氮气和水蒸气，放出256.7 kJ的热量（相当于25 ℃、101 kPa下测得的热量）。反应的热化学方程式为 。
判断热化学方程式正误要做到“五审”
高考命题2 反应热计算
要点❶ 盖斯定律的理解
要点❷ 反应热计算的四种方法
（1）从宏观角度计算：ΔH＝H2（生成物的总能量）－H1（反应物的总能量）
（2）从微观角度计算：ΔH＝E1（反应物的键能总和）－2（生成物的键能总和）
（3）从活化能角度计算：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
要点❸ 反应热的大小比较
比较ΔH的大小时需考虑正负号，对放热反应，放热越多，ΔH越小；对吸热反应，吸热越多，ΔH越大。
（1）同一反应，生成物状态不同时
（2）同一反应，反应物状态不同时
（3）反应物为同素异形体，产物相同时
（4）两个有联系的不同反应相比较时
C（s） CO2（g）
C（s） CO（g） CO2（g）
因为ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，ΔH1＜0，ΔH2＜0，ΔH3＜0，所以ΔH1＜ΔH2。
题组❶ 盖斯定律的理解与应用
1.[2022·北京丰台区检测]依据图示关系，下列说法不正确的是（ ）
2.[2022·广东四校模拟]室温下，CuSO4·5H2O（s）、CuSO4（s）与其水溶液之间转化的焓变关系如图：
已知CuSO4·5H2O（s）溶于水，溶液温度降低；CuSO4（s）溶于水，溶液温度升高。
下列有关说法不正确的是（ ）
3.[2022·浙江6月选考]标准状态下，下列物质气态时的相对能量如下表：
4.（1）[2022·全国乙卷]油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢，需要回收处理并加以利用。回答下列问题：
①已知下列反应的热化学方程式：
ΔH1＝－1 036 kJ·ml－1
②较普遍采用的H2S处理方法是克劳斯工艺，即利用反应Ⅰ和Ⅱ生成单质硫。另一种方法是利用反应Ⅳ高温热分解H2S。相比克劳斯工艺，高温热分解方法的优点是 ，缺点是 。
答案：（1）①170 ②副产物氢气可作燃料 耗能高
（2）[2022·海南化学]某空间站的生命保障系统功能之一是实现氧循环，其中涉及反应：CO2（g）＋4H2（g） 2H2O（g）＋CH4（g）。
①已知：电解液态水制备1 ml O2（g），电解反应的ΔH＝＋572 kJ·ml－1。由此计算H2（g）的燃烧热（焓）ΔH＝ kJ·ml－1。
②已知：CO2（g）＋4H2（g） 2H2O（g）＋CH4（g）的平衡常数（K）与反应温度（t）之间的关系如图1所示。
答案：（2）①－286
解析：（2）①电解液态水制备1 ml O2（g），电解反应的ΔH＝＋572 kJ·ml－1，由此可以判断，2 ml H2（g）完全燃烧消耗1 ml O2（g），生成液态水的同时放出的热量为572 kJ，故1 ml H2（g）完全燃烧生成液态水放出的热量为286 kJ，因此，H2（g）的燃烧热（焓）ΔH＝－286 kJ·ml－1。
（3）[2021·辽宁化学]苯催化加氢制备环己烷是化工生产中的重要工艺，一定条件下，发生如下反应：
则ΔH1＝ （用ΔH3、ΔH4和ΔH5表示）。
（4）[2021·山东化学]2?甲氧基?2?甲基丁烷（TAME）常用作汽油原添加剂。在催化剂作用下，可通过甲醇与烯烃的液相反应制得，体系中同时存在如下反应：
反应Ⅰ： ＋CH3OH ΔH1
反应Ⅱ： ＋CH3OH ΔH2
反应Ⅲ： ΔH3
答案：（4）2?甲基?2?丁烯 D
（5）[2021·湖南化学]氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过下面两种方法由氨气得到氢气。
方法Ⅰ：氨热分解法制氢气
一定温度下，利用催化剂将NH3分解为N2和H2。回答下列问题：
答案：（5）＋90.8
（6）[2021·湖北化学]丙烯是一种重要的化工原料，可以在催化剂作用下，由丙烷直接脱氢或氧化脱氢制备。
已知键能：E（C—H）＝416 kJ·ml－1，E（H—H）＝436 kJ·ml－1，由此计算生成1 ml碳碳π键放出的能量为 kJ。
5.[2021·浙江6月选考]相同温度和压强下，关于反应的ΔH，下列判断正确的是（ ）
解析：一般的烯烃与氢气发生的加成反应为放热反应，但是由于苯环结构的特殊性决定了苯环结构的稳定性，苯与氢气发生加成反应生成1，3-环己二烯时，破坏了苯环结构的稳定性，因此该反应为吸热反应。环己烯、1，3-环己二烯分别与氢气发生的加成反应均为放热反应，因此ΔH1＜0，ΔH2＜0，A不正确。苯分子中没有碳碳双键，其中的碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊的共价键，因此，其与氢气完全加成的反应热不等于环己烯、1，3-环己二烯分别与氢气发生的加成反应的反应热之和，即ΔH3≠ΔH1＋ΔH2，B不正确。环己烯、1，3-环己二烯分别与氢气发生的加成反应均为放热反应，ΔH1＜0，ΔH2＜0，由于1 ml 1，3?环己二烯与氢气完全加成后消耗的氢气是等量环己烯的2倍，故其放出的热量更多，故ΔH1＞ΔH2；
苯与氢气发生加成反应生成1，3?环己二烯的反应为吸热反应（ΔH4＞0），根据盖斯定律可知，苯与氢气完全加成的反应热ΔH3＝ΔH4＋ΔH2，故ΔH3＞ΔH2，C正确。根据盖斯定律可知，苯与氢气完全加成的反应热ΔH3＝ΔH4＋ΔH2，故ΔH2＝ΔH3－ΔH4，D不正确。
6.[2022·山东、湖北部分重点冲刺]下列四组热化学方程式中ΔH1＞ΔH2的是（ ）
解析：碳完全燃烧比不完全燃烧放热多，即ΔH1＜ΔH2，①错误；化学方程式的系数加倍，焓变数值加倍，该反应是放热反应，即ΔH1＞ΔH2，②正确；碳酸钙分解吸热，氧化钙与水反应放热，即ΔH1＞ΔH2，③正确；弱电解质电离吸热，所以盐酸和强碱反应比盐酸和弱碱反应放热多，即ΔH1＜ΔH2，④错误。
高考命题3 反应历程、机理的分析应用
要点❶ 催化剂与活化能
（1）催化剂的催化机理：催化剂参与化学反应，生成能量更低的中间产物，降低了达到过渡态所需要的活化能，使反应易于发生，速率加快。这就是我们经常说的催化剂改变反应途径，降低反应的活化能。
（2）催化反应一般过程（简化的过程）
①反应物扩散到催化剂表面；
②反应物被吸附在催化剂表面；
③被吸附的反应物发生化学反应生成产物；
要点❷ 多步反应的活化能及与速率的关系
（1）多步反应的活化能：一个化学反应由几个基元反应完成，每一个基元反应都经历一个过渡态，及达到该过渡态所需要的活化能（如图E1、E2），而该复合反应的活化能只是由实验测算的表观值，没有实际物理意义。
（2）活化能和速率的关系：基元反应的活化能越大，反应物到达过渡态就越不容易，该基元反应的速率就越慢。一个化学反应的速率就取决于速率最慢的基元反应。
题组 反应历程和反应机理的考查
1.[2022·山东化学]在NO催化下，丙烷与氧气反应制备丙烯的部分反应机理如图所示。下列说法错误的是（ ）
2.[2022·浙江1月选考]某课题组设计一种固定CO2的方法。下列说法不正确的是（ ）
解析：通过题图可知，二氧化碳和 反应生成 ，没有其他物质生成，反应原料中的原子100%转化为产物，A正确；通过题图可知，X和I－在反应过程中是该反应的催化剂，B正确；在该循环过程的最后一步中形成五元环的时候反应类型为取代反应，C错误；通过分析该反应流程可知，通过该过程可以把三元环转化为五元环，故若原料用 ，则产物为 ，D正确。
3.[2021·湖南化学]铁的配合物离子（用[L—Fe—H]＋表示）催化某反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如图所示：
下列说法错误的是（ ）
5.[2021·全国甲卷]二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题：
二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为
该反应一般认为通过如下步骤来实现：
总反应的ΔH＝ kJ·ml－1；若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是 （填标号），判断的理由是 。
答案：－49 A ΔH1为正值，ΔH2和ΔH为负值，反应①的活化能大于反应②的
6.[2021·广东化学]我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应：
（1）根据盖斯定律，反应a的ΔH1＝ （写出一个代数式即可）。
答案：（1）ΔH2＋ΔH3－ΔH5或ΔH3－ΔH4
解析：（1）根据题目所给出的反应方程式关系可知，a＝b＋c－e＝c－d，根据盖斯定律则有ΔH1＝ΔH2＋ΔH3－ΔH5＝ΔH3－ΔH4。
（2）一定条件下，CH4分解形成碳的反应历程如图所示。该历程分 步进行，其中，第 步的正反应活化能最大。
解析（2）由题图可知，反应历程中能量变化出现了4个峰，即吸收了4次活化能，经历了4步反应；且从左往右看4次活化能吸收中，第4次对应的峰最高，即正反应方向第4步吸收的能量最多，对应的正反应活化能最大。
7.[2021·河北化学]当今，世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点。因此，研发二氧化碳利用技术，降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。
（1）大气中的二氧化碳主要来自于煤、石油及其他含碳化合物的燃烧。已知25 ℃时，相关物质的燃烧热数据如表：
则25 ℃时H2（g）和C（石墨，s）生成C6H6（l）的热化学方程式为 。
（2）我国科学家研究Li-CO2电池，取得了重大科研成果，回答下列问题：
①Li-CO2电池中，Li为单质锂片，则该电池中的CO2在 （填“正”或“负”）极发生电化学反应。研究表明，该电池反应产物为碳酸锂和单质碳，且CO2电还原后与锂离子结合形成碳酸锂按以下4个步骤进行，写出步骤Ⅲ的离子方程式。
Ⅲ.
②研究表明，在电解质水溶液中，CO2气体可被电化学还原。
Ⅰ.CO2在碱性介质中电还原为正丙醇（CH3CH2CH2OH）的电极反应方程式为 。
Ⅱ.在电解质水溶液中，三种不同催化剂（a、b、c）上CO2电还原为CO的反应进程中（H＋被还原为H2的反应可同时发生），相对能量变化如图。由此判断，CO2电还原为CO从易到难的顺序为 （用a、b、c字母排序）。
专题（六） 化学能与热能
1.[2022·蚌埠质检]下列说法不正确的是（ ）
解析：1 g氢气在氧气中完全燃烧生成0.5 ml气态水，放出的热量为120.9 kJ，气态水变为液态水，放出热量，则生成1 ml液态水，放出热量大于241.8 kJ，故A正确；氮气和氢气的反应为可逆反应，将0.5 ml N2和1.5 ml H2置于密闭的容器中充分反应生成NH3（g），放出的热量为19.3 kJ，如果完全反应，放出的热量大于19.3 kJ，反应热小于－38.6 kJ·ml－1，故B错误；若能自发进行，应满足ΔH－TΔS＜0，因ΔS＞0，常温下不能自发进行，则该反应的ΔH＞0，故C正确；浓硫酸溶于水放热，则将含0.5 ml H2SO4的浓溶液与含1 ml NaOH的溶液混合，放出的热量要大于57.3 kJ，故D正确。
下列说法不正确的是（ ）
解析：由题图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，则该反应是放热反应，ΔH＜0，故A错误； 由题图可知，第1步反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，反应物转化率增大，第2步反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，反应物转化率减小，故B错误； 选择优良的催化剂可降低第1步和第2步的活化能，故C正确； 第1步反应的活化能大，反应速率慢，整个反应由第1步决定，故D错误。
ΔH＝272.7 kJ·ml－1
根据上述数据，下列推理不正确的是（ ）
解析：反应速率受温度、浓度、压强、催化剂等影响，单纯从焓变无法比较反应Ⅰ和反应Ⅱ的反应速率的快慢，A正确；两者反应物相同，且均生成2分子氢气，反应焓变大于零为吸热反应，且反应Ⅱ焓变更大，则2－丁炔能量更高，焓变等于反应物总键能减去生成物总键能，故2－丁炔总键能更小，B正确；由盖斯定律，通过反应Ⅱ－Ⅰ，可计算1，3－丁二烯和2－丁炔相互转化的热效应，C正确；1，3－丁二烯和2－丁炔中所含碳碳单键的数目不同，故不可判断一个碳碳三键的键能与两个碳碳双键的键能之和的大小，D错误。
5.[2022·沈阳一模]常温常压下，1 ml CH3OH与O2发生反应时，生成CO或HCHO的能量变化图（反应物O2和生成物水略去），下列说法正确的是（ ）
解析：催化剂降低活化能，改变反应的历程，但不能改变反应的热效应，故A错误； 加入催化剂，能加快反应速率，单位时间内产量增大，则加入催化剂后，生成HCHO的速率变大，单位时间内生成HCHO量变多，故B正确； 甲醇的燃烧热是指1 ml甲醇完全燃烧生成CO2（g）和液态水放出的热量，故C错误； 热化学方程式应表明物质的聚集状态，该选项中未写出物质的聚集状态，故D错误。
6.[2022·宁波模拟]工业合成尿素以NH3和CO2作为原料，其能量转化关系如图。
7.[2022·渭南质检]如图分别代表溴甲烷和三级溴丁烷发生水解的反应历程。
解析：反应Ⅰ，反应物的总能量大于生成物的总能量，属于放热反应，ΔH＜0，A不符合题意；由题图可知，反应Ⅰ有一个过渡态，反应Ⅱ有两个过渡态，B不符合题意；反应Ⅰ中有C—Br键断裂，由CH3Br转化成CH3OH，反应Ⅱ也有C—Br键的断裂和C—O键的形成，由（CH3）3CBr转化成（CH3）3COH，C符合题意；反应Ⅱ卤代烃先自身转变为过渡态，然后氢氧根与过渡态的烃结合，氢氧化钠不直接与卤代烃一起转化到活化态，所以增加氢氧化钠的浓度不能使反应Ⅱ速率增大，D不符合题意。
已知CO与N2O在铁催化剂表面进行如下两步反应：
下列叙述错误的是（ ）
解析：由两步反应原理可知，第一步反应中Fe*被消耗，第二步反应中Fe*又生成，说明Fe*是反应的催化剂，而FeO*是反应的中间产物，故A正确；根据反应历程图，可知两步反应的生成物的总能量均低于对应反应物的总能量，则两步反应均为放热反应，ΔH均小于0，故B正确；根据反应历程图，第一步反应的活化能大于第二步反应的活化能，活化能越大，反应速率越慢，则总反应速率主要由第一步反应决定，故C错误；在没有催化剂条件下总反应的活化能是E2－E0，故D正确。
11.（1）[2022·昌吉质检]建盏的魅力斑纹是由釉面里面由内至外呈现的，三维立体，栩栩如生，主要因建阳水吉附近的南方红壤土中蕴含大量的铁，通过高温烧制控制进入的氧气量，把坯体铁析晶和釉水铁析晶呈现出来，这些表现在建盏的釉色当中，该过程会形成不同形态的铁（如Fe2O3、FeO、Fe3O4等）。以下是烧制过程中可能发生反应的热化学方程式：
写出CO气体还原Fe2O3固体得到Fe3O4固体和CO2气体的热化学方程式： 。
ΔH2＝＋163.2 kJ·ml－1
（3）[2022·四川模拟]H2O2氧化法脱除工业烟气中的SO2。
（4）减少CO2的排放、捕集并利用CO2是我国能源领域的一个重要战略方向。
在CO2加氢合成甲醇的体系中，同时存在以下反应：
在特定温度下，由稳定态单质生成1 ml化合物的焓变叫做该物质在此温度下的标准摩尔生成焓。下表为几种物质在298 K的标准生成焓，则反应ⅱ的ΔH2（298 K）＝ kJ·ml－1。
解析：（4）ΔH2＝生成物的标准生成焓总和－反应物的标准生成焓总和＝（－111－242＋394） kJ·ml－1＝＋41 kJ·ml－1。
答案：（5）254 kJ·ml－1
（6）[2022·邵阳联考]多种短周期非金属元素的气态氧化物常会造成一些环境污染问题，化学工作者设计出将工业废气中污染物再利用的方案，以消除这些不利影响。
以NH3、CO2为原料生产重要的高效氮肥——尿素[CO（NH2）2]，两步反应的能量变化示意如图所示：
答案：（6）Ea1－Ea2＋Ea3－Ea4 第二步
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