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（新高考）2021届高考二轮复习专题七 化学反应与能量变化 教师版
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这是一份（新高考）2021届高考二轮复习专题七 化学反应与能量变化 教师版，共21页。试卷主要包含了反应中能量的变化，热化学方程式的书写，燃烧热，盖斯定律的应用等内容，欢迎下载使用。
专题 七
××
化学反应与能量变化
命题趋势
能源问题已成为全球性的热点问题，这几年高考中该类试题的数目呈上升趋势，考查的内容不断拓展，难度有所提高，过去以考查热化学方程式的书写、燃烧热、中和热等概念及热量计算为主，近两年对化学键与能量的关系、盖斯定律进行了不同程度的考查。反应热是近几年高考的重点考查内容之一，考查的内容主要有：①热化学方程式的书写及正误判断；②比较反应热的大小；③有关反应热的简单计算(应用盖斯定律计算反应热)；④化学键键能与反应热、反应热与能源的综合考查。
Ⅰ．客观题
(1)结合图像考查对反应热、吸热反应、放热反应的理解。
(2)考查热化学方程式的正误判断以及ΔH的计算及比较。
Ⅱ．主观题
化学反应原理题中根据盖斯定律书写热化学方程式、计算反应热等。
考点清单
一、反应中能量的变化
1．基本概念：
⑴反应热：在化学反应过程中放出或吸收的热量。反应热用符号“ΔH”表示。单位“kJ/mol”。
⑵吸热反应和放热反应：
在化学反应过程中，通常用E反表示反应物所具有的总能量，E生表示生成物所具有的总能量。
①若E反>E生，为放热反应；当ΔH为“－”或ΔH<0。
②若E反0。
2．吸热反应和放热反应的判断方法
（1）根据反应类型判断：通常情况下燃烧反应、中和反应、金属和酸反应制氢气的反应为放热反应；电解质的电离、盐类水解、大多数的分解反应等为吸热反应。若正反应为吸热反应，则逆反应为放热反应。
（2）由物质的聚集状态判断：同种物质的聚集状态不同，其本身具有的能量也不相同。一般情况下：气态物质所具有的能量大于液态，液态具有的能量大于固态；物质处与稳定状态的能量小于不稳定状态的能量。如：硫蒸气在氧气中完全燃烧放出的能量大于固态硫完全燃烧放出的能量。石墨比金刚石稳定，所以由石墨转化为金刚石的反应为吸热反应。
（3）由盖斯定律判断：如一个反应可分步进行，则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热相同，通过化学反应的能量变化值来进行计算，若ΔH>0，则反应为吸热反应，反之则为放热反应。
二、热化学方程式的书写
热化学方程式书写或者判断的注意事项
⑴注意ΔH的符号和单位：ΔH的单位为kJ/mol。
⑵ΔH与测定的条件有关，书写时应注明条件。若条件为25℃，103kPa，则可不注明。
⑶注意物质的聚集状态：气体用“g”、液体用“l”、固体用“s”、溶液用“aq”。热化学方程式中不用“↑”或“↓”符号。
⑷热化学方程式中的计量数只表示物质的量，不表示分子个数，因此热化学方程式中的计量数可以是小数或分数。
⑸注意ΔH的数值与符号：如果化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。逆反应的反应热与正反应的反应热数值相等，但符号相反。
⑹对于同素异形体的物质，除了要注明聚集状态外，还要注明物质的名称。
三、燃烧热、中和热
1．燃烧热
（1）定义：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，叫做该物质的燃烧热。
（2）注意事项
①燃烧热是以1mol物质完全燃烧所放出的热量来定义的，因此在书写燃烧热的化学方程式时，一般以燃烧物前系数为1的标准来配平其余物质的化学计量数。
②燃烧产物必须是稳定的氧化物，例如C→CO2，H→H2O(l)等。
（3）化石燃料提供能量的弊端以及预防措施：
①弊端：化石燃料为不可再生能源、燃烧产物中含有SO2造成环境污染、CO2引起温室效应。
②预防措施：开发新能源、对燃料进行脱硫或固硫处理。
2．中和热
⑴定义：在稀溶液中，酸和碱发生中和反应而生成1mol H2O，这时的反应热叫做中和热。
⑵注意事项
中和反应的实质是H+和OH−反应生成H2O。若反应过程中有其他物质生成（如生成沉淀或弱电解质），则其反应热不等于中和热。
另注：
燃烧热
中和热
相同点
能量变化
放热反应
ΔH
ΔH＜0，单位：kJ/mol
不同点
反应物的量
1mol（O2的量不限）
可能是1mol，也可能是0.5mol
生成物的量
不限量
H2O是1mol
反应热的含义
1mol反应物完全燃烧时放出的热量；不同反应物，燃烧热不同
生成1mol H2O时放出的热量，不同反应物的中和热大致相同，均为57.3kJ/mol
四、盖斯定律的应用
1．理论依据：反应热只与反应始态(各反应物)和终态(各生成物)有关，而与具体反应的途径无关。
2．计算模式：
3．主要应用：计算某些难以直接测量的反应热。
4．注意事项：应用盖斯定律进行简单计算，关键在于设计反应途径。
(1)当反应式乘以或除以某数时，ΔH也应乘以或除以某数。
(2)热化学方程式加减运算以及比较反应热的大小时，ΔH都要带“＋”、“－”号进行计算、比较，即把ΔH看作一个整体进行分析判断。
(3)在设计的反应途径中常会遇到同一物质固、液、气三态的相互转化，状态由固→液→气变化时，会吸热；反之会放热。
(4)当设计的反应逆向进行时，其ΔH与正反应的ΔH数值相等，符号相反。
精题集训
（70分钟）
经典训练题
1．已知反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH，生成1mol CH3OH(g)的能量变化如图曲线Ⅰ所示。曲线Ⅱ表示使用催化剂的情况。下列判断不正确的是（ ）
A．ΔH=-91kJ·mol−1
B．该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量
C．按照曲线II历程进行反应，反应速率更快
D．CO(g)+2H2(g)CH3OH(l) ΔH1，则ΔH1＞ΔH
【答案】D
【解析】A．由图可知，ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和=419kJ·mol−1-510kJ·mol−1=-91kJ·mol−1，故A正确；B．由图可知，该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量，反应放出热量，故B正确；C．催化剂可降低反应的活化能，反应速率更快，故C正确；D．液态CH3OH具有的能量比气态CH3OH具有的能量低，则反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(l)放出的能量比生成气态CH3OH放出的能量更多，ΔH1、ΔH均为负值，则ΔH1＜ΔH，故D错误；故选D。
2．已知：H+(aq)+OH−(aq)=H2O(l) ΔH=-57.3kJ/mol。下列关于稀硫酸和稀NaOH溶液中和反应反应热的测定或表述正确的是（ ）
A．应用如图所示装置可完成本实验
B．将量筒中的NaOH溶液沿玻璃棒缓慢倒入量热计的内筒
C．取一次测量所得反应前后的温度差作为计算该反应热的依据
D． ΔH=-114.6kJ/mol
【答案】D
【解析】A．如图所示装置中缺少环形玻璃搅拌棒，可能会造成酸、碱溶液混合不均匀，不同部位的溶液温度不同，A不正确；B．量筒中的NaOH溶液沿玻璃棒缓慢倒入，易造成热量损失，应将溶液一次迅速倒入，B不正确；C．取一次测量前后的温度差计算反应热，易造成测定结果产生较大偏差，应进行三次实验，然后求其平均值，C不正确；D．H+(aq)+OH−(aq)=H2O(l) ΔH=-57.3kJ/mol可知，硫酸和氢氧化钠完全反应生成反应2mol水时ΔH=-114.6kJ/mol，D正确；故选D。
3．下列有关热化学方程式及其叙述正确的是（ ）
A．HF与NaOH溶液反应：H+(aq)+OH−(aq)=H2O(l) ΔH=-57.3kJ/mol
B．氢气的燃烧热为285.5kJ/mol，则水分解的热化学方程式为： ΔH=+571kJ/mol
C．已知 ΔH=-92.4kJ/mol，则在一定条件下将1mol N2和3mol H2置于一密闭容器中充分反应后最多可放出92.4kJ的热量
D．已知 ΔH=-221kJ/mol，则石墨的燃烧热为110.5kJ/mol
【答案】B
【解析】A．氟化氢是弱酸，电离过程吸收热量，则HF与NaOH溶液反应：H+(aq)+OH−(aq)=H2O(l) ΔH＞﹣57.3kJ/mol，故A错误；B．氢气的燃烧热为285.5kJ/mol，指1mol氢气完全燃烧生成液态水放出的热量是285.5KJ，则水分解的热化学方程式为： ΔH=+571kJ/mol，故B正确；C．1mol N2和3mol H2置于一密闭容器中充分反应后，该反应是可逆反应，消耗氮气的物质的量小于1mol，则最多可放出的热量小于92.4kJ，故C错误；D．已知 ΔH=-221kJ/mol，1mol石墨完全燃烧放出的热量是大于110.5KJ，则石墨的燃烧热大于110.5kJ/mol，故D错误。
4．（双选）用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用反应a可实现氯的循环利用：反应a：4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g) ∆H=-115.6kJ/mol
已知：i．
ii．H2O(g)=H2O(l) ΔH2=-44kJ·mol−1
下列说法不正确的是（ ）
A．反应a中反应物的总能量低于生成物的总能量
B．反应a中涉及极性键、非极性键的断裂和生成
C．4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(l) ΔH3=-159.6kJ·mol−1
D．断开1mol H-O键与断开1mol H-Cl键所需能量相差约为31.9kJ
【答案】AC
【解析】A．由反应a：4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g) ∆H=-115.6kJ/mol，该反应为放热反应，即反应物的总能量高于生成物的总能量，故A错误；B．由4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)可知，反应a中涉及极性键、非极性键的断裂和生成，故B正确；C．根据盖斯定律可知，4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(l) ΔH3=-203.6kJ·mol−1，故选C；D．设H-O的键能为E1，H-Cl的键能为E2，由题意有，则，故D不选。答案选AC。
5．工业上处理含CO、SO2烟道气的一种方法是将其在催化剂作用下转化为S和CO2。已知：2CO(g)+O2(g)=2
CO2(g) ΔH=-566kJ/mol；S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH=-296kJ/mol；则该条件下2CO(g)+SO2(g)=S(s)+2CO2(g)的ΔH等于（ ）
A．-270kJ/mol B．+26kJ/mol C．-582kJ/mol D．+270kJ/mol
【答案】A
【解析】已知：①2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-566kJ/mol；②S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH=-296kJ/mol，根据盖斯定律，将①-②，整理可得2CO(g)+SO2(g)=S(s)+2CO2(g) ΔH=-270kJ/mol，故合理选项是A。
高频易错题
1．2mol金属钠和1mol氯气反应的能量关系如图所示，下列说法不正确（ ）
A．ΔH1<0，ΔH6<0
B．若Br2(g)=2Br(g) ΔH4′，则ΔH4′<ΔH4
C．ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6+ΔH7
D．ΔH7<0，且该过程形成了分子间作用力
【答案】D
【解析】A．钠燃烧放热，气体物质的量减少，所以ΔH1<0，ΔH6<0，故A正确；B．Br-Br键的键能小于Cl-Cl，若Br2(g)=2Br(g) ΔH4′，则ΔH4′<ΔH4，故B正确；C．根据盖斯定律，ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6+ΔH7，故C正确；D．气态氯化钠的能量大于固体氯化钠，所以ΔH7<0，氯化钠是离子化合物，该过程形成了离子键，故D错误；选D。
2．研究表明N2O(g)与CO(g)在Ir+作用下发生反应的能量变化及反应历程如图所示，下列说法错误的是（ ）
A．未使用催化剂时，该反应的逆反应活化能为557.8kJ·mol−1
B．催化剂参与的两步反应均为放热反应
C．N2O、CO、Ir+夺取O的能力依次增大
D．总反应的热化学方程式为 N2O(g)+CO(g)=N2(g)+CO2(g) ΔH=-358.9kJ·mol−1
【答案】C
【解析】A．根据历程，反应物总能量大于生成物的总能量，即该反应为放热反应，逆反应的活化能358.9kJ·mol−1+198.9kJ·mol−1=557.8kJ·mol−1，故A说法正确；B．由图可知，在Ir+催化下，两步反应能量均降低，均为放热反应，故B说法正确；C．从N2O+Ir++CO到N2+IrO++CO，说明Ir+夺取O的能量强于N2O，从N2+IrO++CO到N2+CO2+Ir+，说明CO夺取O的能力强于IrO+，故C说法错误；D．ΔH只与始态和终态有关，与反应的途径无关，因此总反应的热化学方程式为N2O(g)+CO(g)=N2(g)+CO2(g) ΔH=-358.9kJ·mol−1，故D说法正确；答案为C。
3．N2与O2化合生成NO是自然界固氮的重要方式之一、下图显示了该反应中的能量变化。
下列说法不正确的是（ ）
A．N≡N键的键能大于O=O键的键能
B．完全断开1mol NO中的化学键需吸收1264kJ能量
C．该反应中产物所具有的总能量高于反应物所具有的总能量
D．生成NO反应的热化学方程式为：N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=+180kJ/mol
【答案】B
【解析】A．据图可知1mol N≡N键断裂吸收946kJ的能量，1mol O=O键断裂吸收498kJ能量，即N≡N键的键能大于O=O键的键能，故A正确；B．据图可知由2mol N原子和2mol O原子形成2mol NO时放出1264kJ能量，则完全断开2mol NO中的化学键才需吸收1264kJ能量，故B错误；C．焓变=断键吸收总能量-成键释放总能量=946kJ/mol+498kJ/mol-1264 kJ/mol=+180kJ/mol，焓变大于0则为吸热反应，所以该反应中产物所具有的总能量高于反应物所具有的总能量，故C正确；D．该反应焓变为ΔH=+180kJ/mol，结合图可知热化学方程式为N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=+180kJ/mol，故D正确；综上所述答案为B。
4．（双选）HBr被O2氧化依次由如下Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三步反应组成，其能量与反应进程的关系如图所示。
Ⅰ．HBr(g)+O2(g)=HOOBr(g)；
Ⅱ．HOOBr(g)+HBr(g)=2HOBr(g)；
Ⅲ．HOBr(g)+HBr(g)=H2O(g)+Br(g)。
下列说法正确的是（ ）
A．反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均为放热反应
B．反应Ⅰ的速率最慢
C．升高温度可提高反应物中活化分子百分数，使反应速率增大
D．在该过程中，只有HOOBr一种中间产物
【答案】BC
【解析】A．据图可知第Ⅰ步反应中反应物的能量低于生成物，为吸热反应，故A错误；B．据图可知反应Ⅰ的正反应活化能最大，所以反应Ⅰ的反应速率最慢，故B正确；C．升高温度可以提供能量，使非活化分子吸收能量变成活化分子，提高反应物中活化分子百分数，使反应速率增大，故C正确；D．该反应的反应物为HBr和O2，生成物为H2O和Br2，中间产物为HOOBr、HOBr共两种，故D错误；综上所述答案为BC。
5．煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx，会污染大气。采用NaClO、Ca(C1O)2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝，下列说法正确的是（ ）
①SO2(g)+2OH−(aq)=SO(aq)+H2O(l) ΔH1=a kJ/mol
②ClO−(aq)+SO(aq)=SO(aq)+Cl−(aq) ΔH2=b kJ/mol
③CaSO4(s)Ca2+(aq)+SO(aq) ΔH3=c kJ/mol
④SO2(g)+Ca2+(aq)+ClO−(aq)+2OH−(aq)=CaSO4(s)+H2O(l)+Cl−(aq) ΔH4=d kJ/mol
A．随着吸收反应的进行，吸收剂溶液的pH逐渐减小
B．反应①、②均为氧化还原反应
C．反应Ca(OH)2(aq)+H2SO4(aq)=CaSO4(s)+2H2O(1)的ΔH=-c kJ/mol
D．d=a+b+c
【答案】A
【解析】A．由反应①和④可知，随着吸收反应的进行，不断消耗OH−，因此导致吸收剂溶液的pH逐渐减小，A正确；B．反应①没有发生化合价的变化，不是氧化还原反应，B错误；C．反应Ca(OH)2(aq)+H2SO4(aq)
=CaSO4(s)+2H2O的离子方程式为：Ca2++SO+2OH−+2H+CaSO4↓+2H2O，该离子反应不是反应③的逆反应，因此ΔH-c kJ/mol，C错误；D．根据盖斯定律可知④=①+②-③，所以d=a+b-c，D错误；答案选A。
精准预测题
1．某科学家利用二氧化铈(CeO2)在太阳能作用下将H2O、CO2转变成H2、CO。其过程如下：
mCeO2(m-x)CeO2·xCe+xO2
(m-x)CeO2·xCe+xH2O+xCO2mCeO2+xH2+xCO
下列说法不正确的是（ ）
A．该过程中CeO2没有消耗
B．该过程实现了太阳能向化学能的转化
C．上图中ΔH1=-(ΔH2+ΔH3)
D．上图中ΔH1=ΔH2+ΔH3
【答案】D
【解析】A．将两个过程的反应加起来可得总反应为H2O+CO2→H2+CO+O2，反应中CeO2没有消耗，CeO2作催化剂，A正确；B．该过程中在太阳能作用下将H2O、CO2转变为H2、CO，所以把太阳能转变成化学能，B正确；C．由图中转化关系及盖斯定律可知：-ΔH1=ΔH2+ΔH3，即ΔH1=-(ΔH2+ΔH3)，C正确；D．根据盖斯定律可知ΔH1=-(ΔH2+ΔH3)，D错误；故选D。
2．氨是一种重要的化工原料，主要用于化肥工业，也广泛用于硝酸、纯碱、制药等工业；合成氨反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4kJ/mol。实验室用加热NH4Cl和Ca(OH)2固体混合物的方法制取少量氨气。下列有关合成氨反应的说法正确的是（ ）
A．反应的ΔS＞0
B．反应的ΔH=E(N-N)+3E(H-H)-6E(N-H)(E表示键能)
C．反应中每消耗1mol H2转移电子的数目约等于2×6.02×1023
D．反应在高温、高压和催化剂条件下进行可提高H2的平衡转化率
【答案】C
【解析】A．在合成氨反应中，生成物气体分子数小于反应物气体分子数，所以反应的ΔS＜0，A不正确；B．反应的ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和=E(N≡N)+3E(H-H)-6E(N-H)(E表示键能)，B不正确；C．由合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，可建立如下关系式：N2—3H2—6e−，则反应中每消耗1mol H2转移电子的数目约等于2mol×6.02×1023mol−1=2×6.02×1023，C正确；D．合成氨反应为放热的可逆反应，高温可加快反应速率，但会使平衡逆向移动，不能提高H2的平衡转化率，使用催化剂只能改变反应速率，但不能改变H2的平衡转化率，也就不能提高H2的平衡转化率，D不正确；故选C。
3．己知(g)+H2(g)→CH3CH2CH3(g) ΔH=-157kJ/mol。已知环丙烷(g)的燃烧热ΔH=-2092kJ/mol，丙烷(g)的燃烧热ΔH=-2220kJ/mol，1mol液态水蒸发为气态水的焓变为ΔH=+44kJ/mol。则2mol氢气完全燃烧生成气态水的ΔH(kJ/mol)为（ ）
A．-658 B．-482 C．-329 D．-285
【答案】B
【解析】己知反应①为(g)+H2(g)→CH3CH2CH3(g) ΔH1=-157kJ/mol。反应②：(g)+4.5O2(g)=3CO2(g)+3
H2O(l) ΔH2=-2092kJ/mol，反应③：CH3CH2CH3(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l) ΔH3=-2220kJ/mol，变化④H2O(l)=
H2O(g) ΔH4=+44kJ/mol，则按盖斯定律，反应①-反应②+反应③+变化④得到反应：H2(g)+0.5O2(g)=H2O(g)，ΔH=ΔH1-ΔH2+ΔH3+ΔH4=-241kJ/mol，则2mol氢气完全燃烧生成气态水的热化学方程式为：2H2(g)+O2(g)=2H2O
(g) ΔH=-482kJ/mol，B正确；答案选B。
4．在二氧化碳加氢制甲烷的反应体系中，主要发生反应的热化学方程式为
反应Ⅰ：CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g) ΔH=-164.7kJ/mol
反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH=41.2kJ/mol
反应Ⅲ：2CO(g)+2H2(g)=CO2(g)+CH4(g) ΔH=-247.1kJ/mol
向恒压、密闭容器中通入1mol CO2和4mol H2，平衡时CH4、CO、CO2的物质的量随温度的变化如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．反应Ⅰ的平衡常数可表示为K=
B．图中曲线B表示CO的物质的量随温度的变化
C．提高CO2转化为CH4的转化率，需要研发在低温区高效的催化剂
D．CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)的ΔH=-205.9kJ/mol
【答案】C
【解析】A．化学平衡常数是生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，反应Ⅰ的平衡常数为K=，故A错误；B．反应物CO2的量逐渐减小，故图中曲线A表示CO2的物质的量变化曲线，由反应Ⅱ和Ⅲ可知，温度升高反应Ⅱ正向移动，反应Ⅲ逆向移动，CO的物质的量增大，故曲线C为CO的物质的量变化曲线，则曲线B为CH4的物质的量变化曲线，故B错误；C．反应Ⅰ为放热反应，反应Ⅱ为吸热反应，降低温度有利于反应Ⅰ正向移动，反应Ⅱ逆向移动，即可提高CO2转化为CH4的转化率，所以需要研发在低温区高效的催化剂，故C正确；D．-(反应Ⅱ+反应Ⅲ)得到目标反应，则CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)的ΔH=-[41.2kJ/mol+(-247.1kJ/mol)]=205.9kJ/mol，故D错误；故答案为C。
5．（双选）科学家通过密度泛函理论研究甲醇与水蒸气催化重整制氢反应机理时，得到甲醇在Pd(Ⅲ)表面发生解离时四个路径与相对能量关系如图所示，其中附在Pd(Ⅲ)表面的物种用*标注。下列说法正确的是（ ）
A．Pd(Ⅲ)能改变反应历程，从而改变化学反应速率
B．该历程中反应速率最快的是路径①
C．该历程中能垒(反应活化能)最大的是路径②
D．由此历程可知：CH2O*+2H*=CHO*+3H* ΔH＜0
【答案】AD
【解析】A．Pd(Ⅲ)是该反应的催化剂，催化剂能改变反应的活化能，能改变反应历程，从而改变化学反应速率，故A正确；B．活化能为反应物的总能量与过渡态能量之差，反应需要的活化能越小，反应进行的越快，反应速率越快，根据图示，路径③的活化能最小，反应速率最快，故B错误；C．活化能为反应物的总能量与过渡态能量之差，由图可以看出，过渡态Ⅰ发生的反应活化能最大该历程中能垒(反应活化能)最大的是路径①，故C错误；D．根据图示，CH2O*和2H*总能量大于CHO*和3H*总能量，则该反应历程为放热反应，ΔH＜0，故D正确；答案选AD。
6．多相催化反应是在催化剂表面通过吸附、解吸过程进行的，我国学者研究发现T℃时，甲醇(CH3OH)与水在铜基催化剂上的反应机理如图所示：
下列说法中正确的是（ ）
A．反应Ⅰ的热化学方程式为 ΔH＞0
B．总反应为 ΔH＞0
C．从提高转化率的角度考虑，应选择高温高压的条件
D．优良的催化剂降低反应的活化能，并减小ΔH，提高了反应速率
【答案】B
【解析】A．据图可知反应Ⅰ的实质是CH3OH分解分解生成H2和CO，水没有参与，A错误；B．据图可知反应I中CH3OH分解分解生成H2和CO，反应Ⅱ中H2O和CO反应生成CO2和H2，且生成物的能量高于反应物，为吸热反应，所以总反应为，ΔH＞0，B正确；C．该反应为气体系数之和增大的反应，高压不利于平衡正向移动，C错误；D．催化剂可以降低反应活化能，但不能改变焓变，D错误；综上所述答案为B。
7．（双选）我国科研人员在银催化简单烷烃的区域选择性方面取得了重要突破，有效克服烷烃C—H键的惰性并实现其区域选择性活化。一种对烷烃C—H键的选择性插入反应进程如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种物质中，最稳定的是Ⅰ
B．总反应速率取决于由中间体1生成中间体2的一步
C．升高温度三个反应的速率均加快，有利于提高烷烃的转化率
D．催化剂对化学反应具有选择性，生成不同产物的同时改变了反应的焓变
【答案】AB
【解析】A．物质能量越低越稳定，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种物质中Ⅰ最稳定的是，A正确；B．化学反应的速率取决于历程中反应慢的过程，中间体1生成中间体2的反应为吸热反应且活化能最高，决定了总反应的速率，B正确；C．三个反应都为放热反应，升高温度，反应向逆反应方向移动，烷烃的转化率降低，C错误；D．催化剂具有选择性，只影响化学反应速率，但不改变反应的焓变，D错误；故选AB。
8．1，2-丙二醇（CH2OHCHOHCH3）单分子解离反应相对能量如图所示。解离路径包括碳碳键断裂解离和脱水过程。下列说法错误的是（ ）
A．中，断裂a处碳碳键比b处碳碳键所需能量低
B．1，2-丙二醇单分子解离脱水过程均为吸热反应
C．从能量的角度分析，TS1路径的速率比TS3、TS4路径快
D．产物丙酮比丙烯醇[和]更稳定
【答案】B
【解析】由图可知，断裂中的a处化学键需要83.7kJ的能量，断裂b处碳碳键所需能量为85.1kJ的能量，TS1路径吸收66.8kJ的能量，得到的和水的相对能量为14.3kJ，TS2路径吸收68.9kJ的能量，得到的丙酮和水的相对能量为-8.6kJ，TS3路径吸收70.4kJ的能量，得到的和水的相对能量为8.4kJ，TS4吸收71.8kJ的能量，得到的和水的相对能量为3.1kJ的能量。A．由图可知，断裂a处碳碳键所需能量为83.7kJ，断裂b处碳碳键所需能量为85.1kJ，故A不符合题意；B．由图可知，l，2-丙二醇单分子解离脱水生成丙酮为放热反应，故B符合题意；C．由图可知，TS1路径比TS3、TS4路径吸收的能量低，活化能低，所以TS1路径反应速率更快，故C不符合题意；D．由图可看出产物丙酮能量最低，丙酮比丙烯醇[和]更稳定，故D不符合题意；答案选B。
9．（双选）CH3CH2CH3的氯化、溴化反应势能图及产物选择性如下图，下列叙述错误的是（ ）
A．丙烷中仲氢比伯氢活性强
B．升高温度CH3CH2CH3与反应速率加快、与反应速率减慢
C．以CH3CH2CH3为原料合成2-丙醇时，溴化反应比氯化反应产率更高
D．HCl和HBr的键能差=ΔH1-ΔH3
【答案】BD
【解析】A．从图中可以看出，∙CH(CH3)2的产率比CH3CH2CH2∙的产率高，则表明丙烷中仲氢比伯氢活性强，A正确；B．升高温度，不管是吸热反应还是放热反应，反应速率都加快，B错误；C．从图中可以看出，以CH3CH2CH3为原料，溴化反应比氯化反应生成∙CH(CH3)2的产率要高很多，所以由CH3CH2CH3为原料合成2-丙醇时，溴化反应比氯化反应产率更高，C正确；D．依据盖斯定律可得：HCl+Br∙=HBr+Cl∙ ΔH=ΔH3-ΔH1，则HCl和HBr的键能差=ΔH3-ΔH1，D错误；故选BD。
10．请回答下列问题：
(Ⅰ)已知化学反应N2+3H2=2NH3的能量变化如图所示，
(1)1mol N和3mol H生成1mol NH3(g)是___________能量的过程(填“吸收”或“释放”)。
(2)N2(g)+H2(g)=NH3(g)；ΔH=___________。
(3)N2(g)和H2(g)生成NH3(1)的热化学方程式为___________。
(Ⅱ)盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义。有些反应的反应热虽然无法直接测得，但可通过间接的方法测定。现根据下列3个热化学反应方程式：
Fe2O3(s)+3CO(g)==2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=-24.8kJ/mol
3Fe2O3(s)+CO(g)==2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH=-47.2kJ/mol
Fe3O4(s)+CO(g)==3FeO(s)+CO2(g) ΔH=+640.5kJ/mol
写出CO气体还原FeO固体得到Fe固体和CO2气体的热化学反应方程式：___________。
【答案】(Ⅰ)（1）释放
（2） (a-b)kJ/mol
（3） N2(g)+3H2(g)=2NH3(1) ΔH=2(a-b-c)kJ·mol−1
(Ⅱ)FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+CO2(g) ΔH=-218kJ/mol
【解析】(Ⅰ)(1)由图可以看出，1mol N和3mol H的总能量大于1mol NH3(g)的能量，则生成NH3(g)的过程为释放能量的过程；(2)由图可以看出，mol N2(g)和H2(g)化学键完全断开生成1mol N和3mol H需要吸收akJ热量，而1mol N和3mol H形成1mol NH3(g)需要放出能量为b kJ，则N2(g)+H2(g)=NH3(g) ΔH=(a-b)kJ/mol；(3)由(2)可知N2(g)+H2(g)=NH3(g) ΔH=(a-b)kJ/mol，而1mol的NH3(g)转化为1mol的NH3(l)放出的热量为c kJ，所以有N2(g)+H2(g)=NH3(l) ΔH=(a-b-c)kJ/mol，即N2(g)和H2(g)生成NH3(1)的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)=2NH3(1)；ΔH=2(a-b-c)kJ·mol−1；(Ⅱ)FeO(s)与CO反应生成Fe(s)和CO2的化学方程式为FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+CO2(g)；且①Fe2O3(s)+3CO(g)==2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=-24.8kJ/mol，②3Fe2O3
(s)+CO(g)==2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH=-47.2kJ/mol，③Fe3O4(s)+CO(g)==3FeO(s)+CO2(g) ΔH=+640.5kJ/mol，根据盖斯定律，(①×3-②-③×2)÷6可得FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+CO2(g)则ΔH==-218kJ/mol，即CO气体还原FeO固体得到Fe固体和CO2气体的热化学反应方程式为FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+CO2(g) ΔH=-218kJ/mol。
【点评】应用盖斯定律进行简单计算的基本方法是参照新的热化学方程式(目标热化学方程式)，结合原热化学方程式(一般2～3个)进行合理“变形”，如热化学方程式颠倒、乘除以某一个数，然后将它们相加、减，得到目标热化学方程式，求出目标热化学方程式的ΔH与原热化学方程式之间ΔH的换算关系。
11．为了合理利用化学能，确保安全生产，化工设计需要充分考虑化学反应的反应热，并采取相应措施。化学反应的反应热通常用实验进行测定，也可进行理论推算。
(1)实验测得，5g液态甲醇在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5kJ的热量，试写出甲醇燃烧的热化学方程式_______。
(2)今有如下两个热化学方程式：则a_______b(选填“>”、“<”或“=”)
H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH1=a kJ/mol
H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH2=b kJ/mol
(3)由气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量叫键能。从化学键的角度分析，化学反应的过程就是反应物的化学键的破坏和生成物的化学键的形成过程。
化学键
H-H
N-H
N≡N
键能/kJ·mol−1
436
391
945
已知反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=a kJ/mol。试根据表中所列键能数据估算a的值：_______。
(4)依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的反应热进行推算。
已知：C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1=-393.5kJ·mol−1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH2=-571.6kJ·mol−1
2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) ΔH3=-2599kJ·mol−1
根据盖斯定律，计算298K时由C(s)和H2(g)生成1mol C2H2(g)反应的反应热ΔH=_______。
【答案】（1）2CH3OH(1)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(1) ΔH=-1452.8kJ/mol
（2） >
（3） -93
（4） +226.7kJ·mol−1
【解析】(1)5g液态甲醇在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5kJ的热量，则1mol甲醇(即32g甲醇)充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出=726.4kJ的热量，2mol甲醇充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出726.4kJ×2=1452.8kJ的热量，所以甲醇燃烧的热化学方程式为2CH3OH(1)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(1) ΔH=-1452.8kJ/mol。(2)气态水转化为液态水要放出热量，由于放热反应的反应热为负值，则a＞b；(3)ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能，N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=945kJ·mol−1+436kJ·mol−1×3-391kJ·mol−1×6=-93kJ·mol−1=a kJ·mol−1，因此a=-93；(4)已知：①C(s)+O2(g)=CO2
(g) ΔH1=-393.5kJ·mol−1，②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH2=-571.6kJ·mol−1，③2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) ΔH3=-2599kJ·mol−1，根据盖斯定律，[①×4+②-③]÷2得到反应的热化学方程式为：2C(s)+H2(g)=C2H2(g) ΔH=[-393.5kJ·mol−1×4-571.6kJ·mol−1-(-2599kJ·mol−1)]÷2=+226.7kJ·mol−1。
12．自热化学链重整制氢CLR(a)工艺的原理如图所示：
回答下列问题：
(1)25℃、101kPa时，1.0g Ni与足量O2反应生成NiO放出8.0kJ的热量，则在“空气反应器”中发生反应的热化学方程式为_______________。
(2)“燃料反应器”中发生的部分反应有：
(I)CO(g)+NiO(s)＝CO2(g)+Ni(s) ΔH1＝-47.0kJ∙mol−1
(II)CH4(g)+4NiO(s)＝CO2(g)+2H2O(g)+4Ni(s) ΔH2＝+137.7kJ∙mol−1
(III)CH4(g)+H2O(g)＝CO(g)+3H2(g) ΔH3＝+225.5kJ∙mol−1
则反应CH4(g)+NiO(s)＝CO(g)+2H2(g)+Ni(s)的ΔH＝______kJ∙mol−1。
(3)“水汽转换反应器”中发生的反应为CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)(平衡常数K＝0.75)，将天然气看作是纯净的CH4(假定向水汽转换反应器中补充的水的物质的量等于甲烷的物质的量)，若在t℃时进行转换，水汽转换反应器中某时刻CO、H2O、H2、CO2浓度之比为1∶x∶2∶1，此时υ(正)______υ(逆)(填“＞”“＝”或“＜”)，理由是__________。
(4)甲烷制氢传统工艺有水蒸气重整、部分氧化重整以及联合重整等，CLR(a)工艺重整是一种联合重整，涉及反应的热化学方程式如下：
水蒸气重整反应：CH4(g)+2H2O(g)＝CO2(g)+4H2(g) ΔH＝+192kJ∙mol−1
部分氧化重整反应：CH4(g)+O2(g)＝CO2(g)+2H2(g) ΔH＝-748kJ∙mol−1
采用水蒸气重整的优点是__________；若上述两个反应在保持自热条件下(假设无热量损失)，理论上1mol CH4至多可获得H2的物质的量为____________(结果保留1位小数)。
【答案】（1）Ni(s)+O2(g)=NiO(s) ΔH=-472kJ∙mol−1
（2） +211.9
（3） ＞ 根据碳、氢守恒得到，解得x=4，浓度商Q==0.5＜0.75
（4） 消耗相同量的甲烷产生的氢气多 3.6mol
【解析】(1)25℃、101kPa时，1.0g Ni与足量O2反应生成NiO放出8.0kJ的热量，则1mol Ni与足量O2反应生成NiO放出472kJ的热量，因此在“空气反应器”中发生反应的热化学方程式为Ni(s)+O2(g)=NiO(s) ΔH=-472kJ∙mol−1；(2)将第II个方程式加上第III个方程式2倍，再减去第I个方程式，再整体除以3，得到反应CH4(g)+NiO(s)＝CO(g)+2H2(g)+Ni(s)的ΔH＝+211.9kJ∙mol−1；故答案为：+211.9。(3)根据甲烷中n(H)∶n(C)
=4∶1，补充的水的物质的量等于甲烷的物质的量，根据碳、氢守恒得到，解得x=4，根据浓度商Q==0.5＜0.75，此时υ(正)＞υ(逆)；(4)根据两个方程式分析得到采用水蒸气重整的优点是消耗相同量的甲烷产生的氢气多；若上述两个反应在保持自热条件下，即放出的热量和吸收的热量相等，设第一个反应消耗x mol甲烷，放出192x kJ热量，第二个反应消耗y mol甲烷，吸收748y kJ的热量，消耗1mol甲烷，则得到x+y=1，192x=748y，解得x=0.8，y=0.2，因此理论上1mol CH4至多可获得H2的物质的量为0.8mol×4+0.2mol×2=3.6mol；故答案为：消耗相同量的甲烷产生的氢气多；3.6mol。
专题 七
××
化学反应与能量变化
命题趋势
能源问题已成为全球性的热点问题，这几年高考中该类试题的数目呈上升趋势，考查的内容不断拓展，难度有所提高，过去以考查热化学方程式的书写、燃烧热、中和热等概念及热量计算为主，近两年对化学键与能量的关系、盖斯定律进行了不同程度的考查。反应热是近几年高考的重点考查内容之一，考查的内容主要有：①热化学方程式的书写及正误判断；②比较反应热的大小；③有关反应热的简单计算(应用盖斯定律计算反应热)；④化学键键能与反应热、反应热与能源的综合考查。
Ⅰ．客观题
(1)结合图像考查对反应热、吸热反应、放热反应的理解。
(2)考查热化学方程式的正误判断以及ΔH的计算及比较。
Ⅱ．主观题
化学反应原理题中根据盖斯定律书写热化学方程式、计算反应热等。
考点清单
一、反应中能量的变化
1．基本概念：
⑴反应热：在化学反应过程中放出或吸收的热量。反应热用符号“ΔH”表示。单位“kJ/mol”。
⑵吸热反应和放热反应：
在化学反应过程中，通常用E反表示反应物所具有的总能量，E生表示生成物所具有的总能量。
①若E反>E生，为放热反应；当ΔH为“－”或ΔH<0。
②若E反
2．吸热反应和放热反应的判断方法
（1）根据反应类型判断：通常情况下燃烧反应、中和反应、金属和酸反应制氢气的反应为放热反应；电解质的电离、盐类水解、大多数的分解反应等为吸热反应。若正反应为吸热反应，则逆反应为放热反应。
（2）由物质的聚集状态判断：同种物质的聚集状态不同，其本身具有的能量也不相同。一般情况下：气态物质所具有的能量大于液态，液态具有的能量大于固态；物质处与稳定状态的能量小于不稳定状态的能量。如：硫蒸气在氧气中完全燃烧放出的能量大于固态硫完全燃烧放出的能量。石墨比金刚石稳定，所以由石墨转化为金刚石的反应为吸热反应。
（3）由盖斯定律判断：如一个反应可分步进行，则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热相同，通过化学反应的能量变化值来进行计算，若ΔH>0，则反应为吸热反应，反之则为放热反应。
二、热化学方程式的书写
热化学方程式书写或者判断的注意事项
⑴注意ΔH的符号和单位：ΔH的单位为kJ/mol。
⑵ΔH与测定的条件有关，书写时应注明条件。若条件为25℃，103kPa，则可不注明。
⑶注意物质的聚集状态：气体用“g”、液体用“l”、固体用“s”、溶液用“aq”。热化学方程式中不用“↑”或“↓”符号。
⑷热化学方程式中的计量数只表示物质的量，不表示分子个数，因此热化学方程式中的计量数可以是小数或分数。
⑸注意ΔH的数值与符号：如果化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。逆反应的反应热与正反应的反应热数值相等，但符号相反。
⑹对于同素异形体的物质，除了要注明聚集状态外，还要注明物质的名称。
三、燃烧热、中和热
1．燃烧热
（1）定义：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，叫做该物质的燃烧热。
（2）注意事项
①燃烧热是以1mol物质完全燃烧所放出的热量来定义的，因此在书写燃烧热的化学方程式时，一般以燃烧物前系数为1的标准来配平其余物质的化学计量数。
②燃烧产物必须是稳定的氧化物，例如C→CO2，H→H2O(l)等。
（3）化石燃料提供能量的弊端以及预防措施：
①弊端：化石燃料为不可再生能源、燃烧产物中含有SO2造成环境污染、CO2引起温室效应。
②预防措施：开发新能源、对燃料进行脱硫或固硫处理。
2．中和热
⑴定义：在稀溶液中，酸和碱发生中和反应而生成1mol H2O，这时的反应热叫做中和热。
⑵注意事项
中和反应的实质是H+和OH−反应生成H2O。若反应过程中有其他物质生成（如生成沉淀或弱电解质），则其反应热不等于中和热。
另注：
燃烧热
中和热
相同点
能量变化
放热反应
ΔH
ΔH＜0，单位：kJ/mol
不同点
反应物的量
1mol（O2的量不限）
可能是1mol，也可能是0.5mol
生成物的量
不限量
H2O是1mol
反应热的含义
1mol反应物完全燃烧时放出的热量；不同反应物，燃烧热不同
生成1mol H2O时放出的热量，不同反应物的中和热大致相同，均为57.3kJ/mol
四、盖斯定律的应用
1．理论依据：反应热只与反应始态(各反应物)和终态(各生成物)有关，而与具体反应的途径无关。
2．计算模式：
3．主要应用：计算某些难以直接测量的反应热。
4．注意事项：应用盖斯定律进行简单计算，关键在于设计反应途径。
(1)当反应式乘以或除以某数时，ΔH也应乘以或除以某数。
(2)热化学方程式加减运算以及比较反应热的大小时，ΔH都要带“＋”、“－”号进行计算、比较，即把ΔH看作一个整体进行分析判断。
(3)在设计的反应途径中常会遇到同一物质固、液、气三态的相互转化，状态由固→液→气变化时，会吸热；反之会放热。
(4)当设计的反应逆向进行时，其ΔH与正反应的ΔH数值相等，符号相反。
精题集训
（70分钟）
经典训练题
1．已知反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH，生成1mol CH3OH(g)的能量变化如图曲线Ⅰ所示。曲线Ⅱ表示使用催化剂的情况。下列判断不正确的是（ ）
A．ΔH=-91kJ·mol−1
B．该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量
C．按照曲线II历程进行反应，反应速率更快
D．CO(g)+2H2(g)CH3OH(l) ΔH1，则ΔH1＞ΔH
【答案】D
【解析】A．由图可知，ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和=419kJ·mol−1-510kJ·mol−1=-91kJ·mol−1，故A正确；B．由图可知，该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量，反应放出热量，故B正确；C．催化剂可降低反应的活化能，反应速率更快，故C正确；D．液态CH3OH具有的能量比气态CH3OH具有的能量低，则反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(l)放出的能量比生成气态CH3OH放出的能量更多，ΔH1、ΔH均为负值，则ΔH1＜ΔH，故D错误；故选D。
2．已知：H+(aq)+OH−(aq)=H2O(l) ΔH=-57.3kJ/mol。下列关于稀硫酸和稀NaOH溶液中和反应反应热的测定或表述正确的是（ ）
A．应用如图所示装置可完成本实验
B．将量筒中的NaOH溶液沿玻璃棒缓慢倒入量热计的内筒
C．取一次测量所得反应前后的温度差作为计算该反应热的依据
D． ΔH=-114.6kJ/mol
【答案】D
【解析】A．如图所示装置中缺少环形玻璃搅拌棒，可能会造成酸、碱溶液混合不均匀，不同部位的溶液温度不同，A不正确；B．量筒中的NaOH溶液沿玻璃棒缓慢倒入，易造成热量损失，应将溶液一次迅速倒入，B不正确；C．取一次测量前后的温度差计算反应热，易造成测定结果产生较大偏差，应进行三次实验，然后求其平均值，C不正确；D．H+(aq)+OH−(aq)=H2O(l) ΔH=-57.3kJ/mol可知，硫酸和氢氧化钠完全反应生成反应2mol水时ΔH=-114.6kJ/mol，D正确；故选D。
3．下列有关热化学方程式及其叙述正确的是（ ）
A．HF与NaOH溶液反应：H+(aq)+OH−(aq)=H2O(l) ΔH=-57.3kJ/mol
B．氢气的燃烧热为285.5kJ/mol，则水分解的热化学方程式为： ΔH=+571kJ/mol
C．已知 ΔH=-92.4kJ/mol，则在一定条件下将1mol N2和3mol H2置于一密闭容器中充分反应后最多可放出92.4kJ的热量
D．已知 ΔH=-221kJ/mol，则石墨的燃烧热为110.5kJ/mol
【答案】B
【解析】A．氟化氢是弱酸，电离过程吸收热量，则HF与NaOH溶液反应：H+(aq)+OH−(aq)=H2O(l) ΔH＞﹣57.3kJ/mol，故A错误；B．氢气的燃烧热为285.5kJ/mol，指1mol氢气完全燃烧生成液态水放出的热量是285.5KJ，则水分解的热化学方程式为： ΔH=+571kJ/mol，故B正确；C．1mol N2和3mol H2置于一密闭容器中充分反应后，该反应是可逆反应，消耗氮气的物质的量小于1mol，则最多可放出的热量小于92.4kJ，故C错误；D．已知 ΔH=-221kJ/mol，1mol石墨完全燃烧放出的热量是大于110.5KJ，则石墨的燃烧热大于110.5kJ/mol，故D错误。
4．（双选）用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用反应a可实现氯的循环利用：反应a：4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g) ∆H=-115.6kJ/mol
已知：i．
ii．H2O(g)=H2O(l) ΔH2=-44kJ·mol−1
下列说法不正确的是（ ）
A．反应a中反应物的总能量低于生成物的总能量
B．反应a中涉及极性键、非极性键的断裂和生成
C．4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(l) ΔH3=-159.6kJ·mol−1
D．断开1mol H-O键与断开1mol H-Cl键所需能量相差约为31.9kJ
【答案】AC
【解析】A．由反应a：4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g) ∆H=-115.6kJ/mol，该反应为放热反应，即反应物的总能量高于生成物的总能量，故A错误；B．由4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)可知，反应a中涉及极性键、非极性键的断裂和生成，故B正确；C．根据盖斯定律可知，4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(l) ΔH3=-203.6kJ·mol−1，故选C；D．设H-O的键能为E1，H-Cl的键能为E2，由题意有，则，故D不选。答案选AC。
5．工业上处理含CO、SO2烟道气的一种方法是将其在催化剂作用下转化为S和CO2。已知：2CO(g)+O2(g)=2
CO2(g) ΔH=-566kJ/mol；S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH=-296kJ/mol；则该条件下2CO(g)+SO2(g)=S(s)+2CO2(g)的ΔH等于（ ）
A．-270kJ/mol B．+26kJ/mol C．-582kJ/mol D．+270kJ/mol
【答案】A
【解析】已知：①2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-566kJ/mol；②S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH=-296kJ/mol，根据盖斯定律，将①-②，整理可得2CO(g)+SO2(g)=S(s)+2CO2(g) ΔH=-270kJ/mol，故合理选项是A。
高频易错题
1．2mol金属钠和1mol氯气反应的能量关系如图所示，下列说法不正确（ ）
A．ΔH1<0，ΔH6<0
B．若Br2(g)=2Br(g) ΔH4′，则ΔH4′<ΔH4
C．ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6+ΔH7
D．ΔH7<0，且该过程形成了分子间作用力
【答案】D
【解析】A．钠燃烧放热，气体物质的量减少，所以ΔH1<0，ΔH6<0，故A正确；B．Br-Br键的键能小于Cl-Cl，若Br2(g)=2Br(g) ΔH4′，则ΔH4′<ΔH4，故B正确；C．根据盖斯定律，ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6+ΔH7，故C正确；D．气态氯化钠的能量大于固体氯化钠，所以ΔH7<0，氯化钠是离子化合物，该过程形成了离子键，故D错误；选D。
2．研究表明N2O(g)与CO(g)在Ir+作用下发生反应的能量变化及反应历程如图所示，下列说法错误的是（ ）
A．未使用催化剂时，该反应的逆反应活化能为557.8kJ·mol−1
B．催化剂参与的两步反应均为放热反应
C．N2O、CO、Ir+夺取O的能力依次增大
D．总反应的热化学方程式为 N2O(g)+CO(g)=N2(g)+CO2(g) ΔH=-358.9kJ·mol−1
【答案】C
【解析】A．根据历程，反应物总能量大于生成物的总能量，即该反应为放热反应，逆反应的活化能358.9kJ·mol−1+198.9kJ·mol−1=557.8kJ·mol−1，故A说法正确；B．由图可知，在Ir+催化下，两步反应能量均降低，均为放热反应，故B说法正确；C．从N2O+Ir++CO到N2+IrO++CO，说明Ir+夺取O的能量强于N2O，从N2+IrO++CO到N2+CO2+Ir+，说明CO夺取O的能力强于IrO+，故C说法错误；D．ΔH只与始态和终态有关，与反应的途径无关，因此总反应的热化学方程式为N2O(g)+CO(g)=N2(g)+CO2(g) ΔH=-358.9kJ·mol−1，故D说法正确；答案为C。
3．N2与O2化合生成NO是自然界固氮的重要方式之一、下图显示了该反应中的能量变化。
下列说法不正确的是（ ）
A．N≡N键的键能大于O=O键的键能
B．完全断开1mol NO中的化学键需吸收1264kJ能量
C．该反应中产物所具有的总能量高于反应物所具有的总能量
D．生成NO反应的热化学方程式为：N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=+180kJ/mol
【答案】B
【解析】A．据图可知1mol N≡N键断裂吸收946kJ的能量，1mol O=O键断裂吸收498kJ能量，即N≡N键的键能大于O=O键的键能，故A正确；B．据图可知由2mol N原子和2mol O原子形成2mol NO时放出1264kJ能量，则完全断开2mol NO中的化学键才需吸收1264kJ能量，故B错误；C．焓变=断键吸收总能量-成键释放总能量=946kJ/mol+498kJ/mol-1264 kJ/mol=+180kJ/mol，焓变大于0则为吸热反应，所以该反应中产物所具有的总能量高于反应物所具有的总能量，故C正确；D．该反应焓变为ΔH=+180kJ/mol，结合图可知热化学方程式为N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=+180kJ/mol，故D正确；综上所述答案为B。
4．（双选）HBr被O2氧化依次由如下Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三步反应组成，其能量与反应进程的关系如图所示。
Ⅰ．HBr(g)+O2(g)=HOOBr(g)；
Ⅱ．HOOBr(g)+HBr(g)=2HOBr(g)；
Ⅲ．HOBr(g)+HBr(g)=H2O(g)+Br(g)。
下列说法正确的是（ ）
A．反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均为放热反应
B．反应Ⅰ的速率最慢
C．升高温度可提高反应物中活化分子百分数，使反应速率增大
D．在该过程中，只有HOOBr一种中间产物
【答案】BC
【解析】A．据图可知第Ⅰ步反应中反应物的能量低于生成物，为吸热反应，故A错误；B．据图可知反应Ⅰ的正反应活化能最大，所以反应Ⅰ的反应速率最慢，故B正确；C．升高温度可以提供能量，使非活化分子吸收能量变成活化分子，提高反应物中活化分子百分数，使反应速率增大，故C正确；D．该反应的反应物为HBr和O2，生成物为H2O和Br2，中间产物为HOOBr、HOBr共两种，故D错误；综上所述答案为BC。
5．煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx，会污染大气。采用NaClO、Ca(C1O)2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝，下列说法正确的是（ ）
①SO2(g)+2OH−(aq)=SO(aq)+H2O(l) ΔH1=a kJ/mol
②ClO−(aq)+SO(aq)=SO(aq)+Cl−(aq) ΔH2=b kJ/mol
③CaSO4(s)Ca2+(aq)+SO(aq) ΔH3=c kJ/mol
④SO2(g)+Ca2+(aq)+ClO−(aq)+2OH−(aq)=CaSO4(s)+H2O(l)+Cl−(aq) ΔH4=d kJ/mol
A．随着吸收反应的进行，吸收剂溶液的pH逐渐减小
B．反应①、②均为氧化还原反应
C．反应Ca(OH)2(aq)+H2SO4(aq)=CaSO4(s)+2H2O(1)的ΔH=-c kJ/mol
D．d=a+b+c
【答案】A
【解析】A．由反应①和④可知，随着吸收反应的进行，不断消耗OH−，因此导致吸收剂溶液的pH逐渐减小，A正确；B．反应①没有发生化合价的变化，不是氧化还原反应，B错误；C．反应Ca(OH)2(aq)+H2SO4(aq)
=CaSO4(s)+2H2O的离子方程式为：Ca2++SO+2OH−+2H+CaSO4↓+2H2O，该离子反应不是反应③的逆反应，因此ΔH-c kJ/mol，C错误；D．根据盖斯定律可知④=①+②-③，所以d=a+b-c，D错误；答案选A。
精准预测题
1．某科学家利用二氧化铈(CeO2)在太阳能作用下将H2O、CO2转变成H2、CO。其过程如下：
mCeO2(m-x)CeO2·xCe+xO2
(m-x)CeO2·xCe+xH2O+xCO2mCeO2+xH2+xCO
下列说法不正确的是（ ）
A．该过程中CeO2没有消耗
B．该过程实现了太阳能向化学能的转化
C．上图中ΔH1=-(ΔH2+ΔH3)
D．上图中ΔH1=ΔH2+ΔH3
【答案】D
【解析】A．将两个过程的反应加起来可得总反应为H2O+CO2→H2+CO+O2，反应中CeO2没有消耗，CeO2作催化剂，A正确；B．该过程中在太阳能作用下将H2O、CO2转变为H2、CO，所以把太阳能转变成化学能，B正确；C．由图中转化关系及盖斯定律可知：-ΔH1=ΔH2+ΔH3，即ΔH1=-(ΔH2+ΔH3)，C正确；D．根据盖斯定律可知ΔH1=-(ΔH2+ΔH3)，D错误；故选D。
2．氨是一种重要的化工原料，主要用于化肥工业，也广泛用于硝酸、纯碱、制药等工业；合成氨反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4kJ/mol。实验室用加热NH4Cl和Ca(OH)2固体混合物的方法制取少量氨气。下列有关合成氨反应的说法正确的是（ ）
A．反应的ΔS＞0
B．反应的ΔH=E(N-N)+3E(H-H)-6E(N-H)(E表示键能)
C．反应中每消耗1mol H2转移电子的数目约等于2×6.02×1023
D．反应在高温、高压和催化剂条件下进行可提高H2的平衡转化率
【答案】C
【解析】A．在合成氨反应中，生成物气体分子数小于反应物气体分子数，所以反应的ΔS＜0，A不正确；B．反应的ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和=E(N≡N)+3E(H-H)-6E(N-H)(E表示键能)，B不正确；C．由合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，可建立如下关系式：N2—3H2—6e−，则反应中每消耗1mol H2转移电子的数目约等于2mol×6.02×1023mol−1=2×6.02×1023，C正确；D．合成氨反应为放热的可逆反应，高温可加快反应速率，但会使平衡逆向移动，不能提高H2的平衡转化率，使用催化剂只能改变反应速率，但不能改变H2的平衡转化率，也就不能提高H2的平衡转化率，D不正确；故选C。
3．己知(g)+H2(g)→CH3CH2CH3(g) ΔH=-157kJ/mol。已知环丙烷(g)的燃烧热ΔH=-2092kJ/mol，丙烷(g)的燃烧热ΔH=-2220kJ/mol，1mol液态水蒸发为气态水的焓变为ΔH=+44kJ/mol。则2mol氢气完全燃烧生成气态水的ΔH(kJ/mol)为（ ）
A．-658 B．-482 C．-329 D．-285
【答案】B
【解析】己知反应①为(g)+H2(g)→CH3CH2CH3(g) ΔH1=-157kJ/mol。反应②：(g)+4.5O2(g)=3CO2(g)+3
H2O(l) ΔH2=-2092kJ/mol，反应③：CH3CH2CH3(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l) ΔH3=-2220kJ/mol，变化④H2O(l)=
H2O(g) ΔH4=+44kJ/mol，则按盖斯定律，反应①-反应②+反应③+变化④得到反应：H2(g)+0.5O2(g)=H2O(g)，ΔH=ΔH1-ΔH2+ΔH3+ΔH4=-241kJ/mol，则2mol氢气完全燃烧生成气态水的热化学方程式为：2H2(g)+O2(g)=2H2O
(g) ΔH=-482kJ/mol，B正确；答案选B。
4．在二氧化碳加氢制甲烷的反应体系中，主要发生反应的热化学方程式为
反应Ⅰ：CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g) ΔH=-164.7kJ/mol
反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH=41.2kJ/mol
反应Ⅲ：2CO(g)+2H2(g)=CO2(g)+CH4(g) ΔH=-247.1kJ/mol
向恒压、密闭容器中通入1mol CO2和4mol H2，平衡时CH4、CO、CO2的物质的量随温度的变化如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．反应Ⅰ的平衡常数可表示为K=
B．图中曲线B表示CO的物质的量随温度的变化
C．提高CO2转化为CH4的转化率，需要研发在低温区高效的催化剂
D．CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)的ΔH=-205.9kJ/mol
【答案】C
【解析】A．化学平衡常数是生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，反应Ⅰ的平衡常数为K=，故A错误；B．反应物CO2的量逐渐减小，故图中曲线A表示CO2的物质的量变化曲线，由反应Ⅱ和Ⅲ可知，温度升高反应Ⅱ正向移动，反应Ⅲ逆向移动，CO的物质的量增大，故曲线C为CO的物质的量变化曲线，则曲线B为CH4的物质的量变化曲线，故B错误；C．反应Ⅰ为放热反应，反应Ⅱ为吸热反应，降低温度有利于反应Ⅰ正向移动，反应Ⅱ逆向移动，即可提高CO2转化为CH4的转化率，所以需要研发在低温区高效的催化剂，故C正确；D．-(反应Ⅱ+反应Ⅲ)得到目标反应，则CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)的ΔH=-[41.2kJ/mol+(-247.1kJ/mol)]=205.9kJ/mol，故D错误；故答案为C。
5．（双选）科学家通过密度泛函理论研究甲醇与水蒸气催化重整制氢反应机理时，得到甲醇在Pd(Ⅲ)表面发生解离时四个路径与相对能量关系如图所示，其中附在Pd(Ⅲ)表面的物种用*标注。下列说法正确的是（ ）
A．Pd(Ⅲ)能改变反应历程，从而改变化学反应速率
B．该历程中反应速率最快的是路径①
C．该历程中能垒(反应活化能)最大的是路径②
D．由此历程可知：CH2O*+2H*=CHO*+3H* ΔH＜0
【答案】AD
【解析】A．Pd(Ⅲ)是该反应的催化剂，催化剂能改变反应的活化能，能改变反应历程，从而改变化学反应速率，故A正确；B．活化能为反应物的总能量与过渡态能量之差，反应需要的活化能越小，反应进行的越快，反应速率越快，根据图示，路径③的活化能最小，反应速率最快，故B错误；C．活化能为反应物的总能量与过渡态能量之差，由图可以看出，过渡态Ⅰ发生的反应活化能最大该历程中能垒(反应活化能)最大的是路径①，故C错误；D．根据图示，CH2O*和2H*总能量大于CHO*和3H*总能量，则该反应历程为放热反应，ΔH＜0，故D正确；答案选AD。
6．多相催化反应是在催化剂表面通过吸附、解吸过程进行的，我国学者研究发现T℃时，甲醇(CH3OH)与水在铜基催化剂上的反应机理如图所示：
下列说法中正确的是（ ）
A．反应Ⅰ的热化学方程式为 ΔH＞0
B．总反应为 ΔH＞0
C．从提高转化率的角度考虑，应选择高温高压的条件
D．优良的催化剂降低反应的活化能，并减小ΔH，提高了反应速率
【答案】B
【解析】A．据图可知反应Ⅰ的实质是CH3OH分解分解生成H2和CO，水没有参与，A错误；B．据图可知反应I中CH3OH分解分解生成H2和CO，反应Ⅱ中H2O和CO反应生成CO2和H2，且生成物的能量高于反应物，为吸热反应，所以总反应为，ΔH＞0，B正确；C．该反应为气体系数之和增大的反应，高压不利于平衡正向移动，C错误；D．催化剂可以降低反应活化能，但不能改变焓变，D错误；综上所述答案为B。
7．（双选）我国科研人员在银催化简单烷烃的区域选择性方面取得了重要突破，有效克服烷烃C—H键的惰性并实现其区域选择性活化。一种对烷烃C—H键的选择性插入反应进程如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种物质中，最稳定的是Ⅰ
B．总反应速率取决于由中间体1生成中间体2的一步
C．升高温度三个反应的速率均加快，有利于提高烷烃的转化率
D．催化剂对化学反应具有选择性，生成不同产物的同时改变了反应的焓变
【答案】AB
【解析】A．物质能量越低越稳定，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种物质中Ⅰ最稳定的是，A正确；B．化学反应的速率取决于历程中反应慢的过程，中间体1生成中间体2的反应为吸热反应且活化能最高，决定了总反应的速率，B正确；C．三个反应都为放热反应，升高温度，反应向逆反应方向移动，烷烃的转化率降低，C错误；D．催化剂具有选择性，只影响化学反应速率，但不改变反应的焓变，D错误；故选AB。
8．1，2-丙二醇（CH2OHCHOHCH3）单分子解离反应相对能量如图所示。解离路径包括碳碳键断裂解离和脱水过程。下列说法错误的是（ ）
A．中，断裂a处碳碳键比b处碳碳键所需能量低
B．1，2-丙二醇单分子解离脱水过程均为吸热反应
C．从能量的角度分析，TS1路径的速率比TS3、TS4路径快
D．产物丙酮比丙烯醇[和]更稳定
【答案】B
【解析】由图可知，断裂中的a处化学键需要83.7kJ的能量，断裂b处碳碳键所需能量为85.1kJ的能量，TS1路径吸收66.8kJ的能量，得到的和水的相对能量为14.3kJ，TS2路径吸收68.9kJ的能量，得到的丙酮和水的相对能量为-8.6kJ，TS3路径吸收70.4kJ的能量，得到的和水的相对能量为8.4kJ，TS4吸收71.8kJ的能量，得到的和水的相对能量为3.1kJ的能量。A．由图可知，断裂a处碳碳键所需能量为83.7kJ，断裂b处碳碳键所需能量为85.1kJ，故A不符合题意；B．由图可知，l，2-丙二醇单分子解离脱水生成丙酮为放热反应，故B符合题意；C．由图可知，TS1路径比TS3、TS4路径吸收的能量低，活化能低，所以TS1路径反应速率更快，故C不符合题意；D．由图可看出产物丙酮能量最低，丙酮比丙烯醇[和]更稳定，故D不符合题意；答案选B。
9．（双选）CH3CH2CH3的氯化、溴化反应势能图及产物选择性如下图，下列叙述错误的是（ ）
A．丙烷中仲氢比伯氢活性强
B．升高温度CH3CH2CH3与反应速率加快、与反应速率减慢
C．以CH3CH2CH3为原料合成2-丙醇时，溴化反应比氯化反应产率更高
D．HCl和HBr的键能差=ΔH1-ΔH3
【答案】BD
【解析】A．从图中可以看出，∙CH(CH3)2的产率比CH3CH2CH2∙的产率高，则表明丙烷中仲氢比伯氢活性强，A正确；B．升高温度，不管是吸热反应还是放热反应，反应速率都加快，B错误；C．从图中可以看出，以CH3CH2CH3为原料，溴化反应比氯化反应生成∙CH(CH3)2的产率要高很多，所以由CH3CH2CH3为原料合成2-丙醇时，溴化反应比氯化反应产率更高，C正确；D．依据盖斯定律可得：HCl+Br∙=HBr+Cl∙ ΔH=ΔH3-ΔH1，则HCl和HBr的键能差=ΔH3-ΔH1，D错误；故选BD。
10．请回答下列问题：
(Ⅰ)已知化学反应N2+3H2=2NH3的能量变化如图所示，
(1)1mol N和3mol H生成1mol NH3(g)是___________能量的过程(填“吸收”或“释放”)。
(2)N2(g)+H2(g)=NH3(g)；ΔH=___________。
(3)N2(g)和H2(g)生成NH3(1)的热化学方程式为___________。
(Ⅱ)盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义。有些反应的反应热虽然无法直接测得，但可通过间接的方法测定。现根据下列3个热化学反应方程式：
Fe2O3(s)+3CO(g)==2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=-24.8kJ/mol
3Fe2O3(s)+CO(g)==2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH=-47.2kJ/mol
Fe3O4(s)+CO(g)==3FeO(s)+CO2(g) ΔH=+640.5kJ/mol
写出CO气体还原FeO固体得到Fe固体和CO2气体的热化学反应方程式：___________。
【答案】(Ⅰ)（1）释放
（2） (a-b)kJ/mol
（3） N2(g)+3H2(g)=2NH3(1) ΔH=2(a-b-c)kJ·mol−1
(Ⅱ)FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+CO2(g) ΔH=-218kJ/mol
【解析】(Ⅰ)(1)由图可以看出，1mol N和3mol H的总能量大于1mol NH3(g)的能量，则生成NH3(g)的过程为释放能量的过程；(2)由图可以看出，mol N2(g)和H2(g)化学键完全断开生成1mol N和3mol H需要吸收akJ热量，而1mol N和3mol H形成1mol NH3(g)需要放出能量为b kJ，则N2(g)+H2(g)=NH3(g) ΔH=(a-b)kJ/mol；(3)由(2)可知N2(g)+H2(g)=NH3(g) ΔH=(a-b)kJ/mol，而1mol的NH3(g)转化为1mol的NH3(l)放出的热量为c kJ，所以有N2(g)+H2(g)=NH3(l) ΔH=(a-b-c)kJ/mol，即N2(g)和H2(g)生成NH3(1)的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)=2NH3(1)；ΔH=2(a-b-c)kJ·mol−1；(Ⅱ)FeO(s)与CO反应生成Fe(s)和CO2的化学方程式为FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+CO2(g)；且①Fe2O3(s)+3CO(g)==2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=-24.8kJ/mol，②3Fe2O3
(s)+CO(g)==2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH=-47.2kJ/mol，③Fe3O4(s)+CO(g)==3FeO(s)+CO2(g) ΔH=+640.5kJ/mol，根据盖斯定律，(①×3-②-③×2)÷6可得FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+CO2(g)则ΔH==-218kJ/mol，即CO气体还原FeO固体得到Fe固体和CO2气体的热化学反应方程式为FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+CO2(g) ΔH=-218kJ/mol。
【点评】应用盖斯定律进行简单计算的基本方法是参照新的热化学方程式(目标热化学方程式)，结合原热化学方程式(一般2～3个)进行合理“变形”，如热化学方程式颠倒、乘除以某一个数，然后将它们相加、减，得到目标热化学方程式，求出目标热化学方程式的ΔH与原热化学方程式之间ΔH的换算关系。
11．为了合理利用化学能，确保安全生产，化工设计需要充分考虑化学反应的反应热，并采取相应措施。化学反应的反应热通常用实验进行测定，也可进行理论推算。
(1)实验测得，5g液态甲醇在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5kJ的热量，试写出甲醇燃烧的热化学方程式_______。
(2)今有如下两个热化学方程式：则a_______b(选填“>”、“<”或“=”)
H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH1=a kJ/mol
H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH2=b kJ/mol
(3)由气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量叫键能。从化学键的角度分析，化学反应的过程就是反应物的化学键的破坏和生成物的化学键的形成过程。
化学键
H-H
N-H
N≡N
键能/kJ·mol−1
436
391
945
已知反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=a kJ/mol。试根据表中所列键能数据估算a的值：_______。
(4)依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的反应热进行推算。
已知：C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1=-393.5kJ·mol−1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH2=-571.6kJ·mol−1
2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) ΔH3=-2599kJ·mol−1
根据盖斯定律，计算298K时由C(s)和H2(g)生成1mol C2H2(g)反应的反应热ΔH=_______。
【答案】（1）2CH3OH(1)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(1) ΔH=-1452.8kJ/mol
（2） >
（3） -93
（4） +226.7kJ·mol−1
【解析】(1)5g液态甲醇在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5kJ的热量，则1mol甲醇(即32g甲醇)充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出=726.4kJ的热量，2mol甲醇充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出726.4kJ×2=1452.8kJ的热量，所以甲醇燃烧的热化学方程式为2CH3OH(1)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(1) ΔH=-1452.8kJ/mol。(2)气态水转化为液态水要放出热量，由于放热反应的反应热为负值，则a＞b；(3)ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能，N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=945kJ·mol−1+436kJ·mol−1×3-391kJ·mol−1×6=-93kJ·mol−1=a kJ·mol−1，因此a=-93；(4)已知：①C(s)+O2(g)=CO2
(g) ΔH1=-393.5kJ·mol−1，②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH2=-571.6kJ·mol−1，③2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) ΔH3=-2599kJ·mol−1，根据盖斯定律，[①×4+②-③]÷2得到反应的热化学方程式为：2C(s)+H2(g)=C2H2(g) ΔH=[-393.5kJ·mol−1×4-571.6kJ·mol−1-(-2599kJ·mol−1)]÷2=+226.7kJ·mol−1。
12．自热化学链重整制氢CLR(a)工艺的原理如图所示：
回答下列问题：
(1)25℃、101kPa时，1.0g Ni与足量O2反应生成NiO放出8.0kJ的热量，则在“空气反应器”中发生反应的热化学方程式为_______________。
(2)“燃料反应器”中发生的部分反应有：
(I)CO(g)+NiO(s)＝CO2(g)+Ni(s) ΔH1＝-47.0kJ∙mol−1
(II)CH4(g)+4NiO(s)＝CO2(g)+2H2O(g)+4Ni(s) ΔH2＝+137.7kJ∙mol−1
(III)CH4(g)+H2O(g)＝CO(g)+3H2(g) ΔH3＝+225.5kJ∙mol−1
则反应CH4(g)+NiO(s)＝CO(g)+2H2(g)+Ni(s)的ΔH＝______kJ∙mol−1。
(3)“水汽转换反应器”中发生的反应为CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)(平衡常数K＝0.75)，将天然气看作是纯净的CH4(假定向水汽转换反应器中补充的水的物质的量等于甲烷的物质的量)，若在t℃时进行转换，水汽转换反应器中某时刻CO、H2O、H2、CO2浓度之比为1∶x∶2∶1，此时υ(正)______υ(逆)(填“＞”“＝”或“＜”)，理由是__________。
(4)甲烷制氢传统工艺有水蒸气重整、部分氧化重整以及联合重整等，CLR(a)工艺重整是一种联合重整，涉及反应的热化学方程式如下：
水蒸气重整反应：CH4(g)+2H2O(g)＝CO2(g)+4H2(g) ΔH＝+192kJ∙mol−1
部分氧化重整反应：CH4(g)+O2(g)＝CO2(g)+2H2(g) ΔH＝-748kJ∙mol−1
采用水蒸气重整的优点是__________；若上述两个反应在保持自热条件下(假设无热量损失)，理论上1mol CH4至多可获得H2的物质的量为____________(结果保留1位小数)。
【答案】（1）Ni(s)+O2(g)=NiO(s) ΔH=-472kJ∙mol−1
（2） +211.9
（3） ＞ 根据碳、氢守恒得到，解得x=4，浓度商Q==0.5＜0.75
（4） 消耗相同量的甲烷产生的氢气多 3.6mol
【解析】(1)25℃、101kPa时，1.0g Ni与足量O2反应生成NiO放出8.0kJ的热量，则1mol Ni与足量O2反应生成NiO放出472kJ的热量，因此在“空气反应器”中发生反应的热化学方程式为Ni(s)+O2(g)=NiO(s) ΔH=-472kJ∙mol−1；(2)将第II个方程式加上第III个方程式2倍，再减去第I个方程式，再整体除以3，得到反应CH4(g)+NiO(s)＝CO(g)+2H2(g)+Ni(s)的ΔH＝+211.9kJ∙mol−1；故答案为：+211.9。(3)根据甲烷中n(H)∶n(C)
=4∶1，补充的水的物质的量等于甲烷的物质的量，根据碳、氢守恒得到，解得x=4，根据浓度商Q==0.5＜0.75，此时υ(正)＞υ(逆)；(4)根据两个方程式分析得到采用水蒸气重整的优点是消耗相同量的甲烷产生的氢气多；若上述两个反应在保持自热条件下，即放出的热量和吸收的热量相等，设第一个反应消耗x mol甲烷，放出192x kJ热量，第二个反应消耗y mol甲烷，吸收748y kJ的热量，消耗1mol甲烷，则得到x+y=1，192x=748y，解得x=0.8，y=0.2，因此理论上1mol CH4至多可获得H2的物质的量为0.8mol×4+0.2mol×2=3.6mol；故答案为：消耗相同量的甲烷产生的氢气多；3.6mol。
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