高考化学二轮复习高频考点提分精准突破专题04 反应热与热化学方程式书写（2份打包，解析版+原卷版，可预览）

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04 反应热与热化学方程式书写提分精准突破
1.反应热和化学科学素养
反应中的热效应（反应热）核心素养体现在“从证据推理与模型认知,科学精神与社会责任的维度构建学生的科学本质观”。核心素养生成——引导学生认识化学变化伴有能量的转化，能多角度、动态地分析化学反应，培养学生的科学精神,发展学生的化学学科核心素养。预测在2020年高考中，仍会以与生产生活实际联系紧密的创新题材为载体，考查学生盖斯定律的运用——通过图表和能量（能垒）图像等信息获取解题数据，完成热化学反应方程式的书写、计算等高频考点、重要知识点。
本专题包括五个高频微考点：
☆依据反应历程（过渡态、能垒）图考查学生化学核心素养
☆依据提给信息（事实）书写热化学反应方程式
☆依据燃烧热、键能书写热化学反应方程式
☆依据盖斯定律书写热化学反应方程式
☆依据盖斯定律确定反应热的关系（或计算反应热）
2.反应热相关的两大高频考点精准突破
☆反应历程（过渡态、“能垒”）图分析
⑴过渡态、“能垒”图的简单模型

图1：N2O(g)和NO(g)反应生成N2(g)和NO2(g)的能量变化图
⑵过渡态“能垒”图多维模型

图2：炭黑活化氧分子生成活化氧过程的能量变化模拟图
解答过渡态、“能垒”图像题要把握以下四个关键点：
1.反应热仅取决于反应物总能量和生成物总能量的相对大小（如上图2每活化一个氧分子放出0.29 eV的能量）；
2.注意活化能在图示中的意义①从反应物的能量至最高点（过渡态）的能量数值表示正反应的活化能（能垒）。②从最高点（过渡态）的能量至生成物的能量数值表示逆反应的活化能（能垒）；
3.催化剂只能影响正、逆反应的活化能（改变能垒），而不影响反应的△H。
4.涉及反应热的有关计算时，要切实注意图示中反应物和生成物的物质的量以及聚集状态。
☆盖斯定律的两大应用
⑴反应热的计算（依据能量——反应进程图计算、依据化学键键能数据计算）
⑵书写热化学反应方程式（依据能量——反应进程图书写、依据化学键键能数据书写和多个反应“叠加”书写）
利用盖斯定律解题四步骤：

【例析】已知250C时下列反应的热效应：
①CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) △H1=-870.3KJ
②C(s)+O2(g)=CO2(g) △H2=-393.3KJ
③H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H3=-285.8KJ
求④2C(s)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(l) △H4=？
根据总方程式④变换其它三个方程式的方向和倍数。具体方法如下：
第一步：看总方程式④中第一个反应物C，因为只出现在②中，所以可用。且在②中C也是反应物，所以不需要变换方向。再看总方程式④中第一个反应物C，前面的系数是2，而在②中C前面的系数是1，所以也需要变换倍数，②式要变为两倍。
第二步：看总方程式④中第二个反应物H2，因为只出现在③中，所以可用。且在③中H2也是反应物，所以不需要变换方向。再看总方程式④中第二个反应物H2，前面的系数是2，而在③中H2前面的系数是1，所以也需要变换倍数，③式也要变为两倍。
第三步：看总方程式④中第三个反应物O2，因为它出现在①②③中，所以不用。
第四步：看总方程式④中的生成物CH3COOH，因为只出现在①中，所以可用。而在①中CH3COOH是反应物，所以需要变换方向。再看总方程式④中CH3COOH，前面的系数是1，而在①中CH3COOH前面的系数也是1，所以不需要变换倍数。
至此④方程式的组合方式已经确定，就是④=②×2+③×2—①，所以△H4=2△H2 + 2△H3 —△H1。这样就可以很轻松的计算了。
【典例导引】
☆依据反应历程（过渡态、能垒）图考查学生化学核心素养
【典例1】[2020·北京新高考测试题]最近，中国科学院大连化物所CO2催化转化为CO的研究获得新成果。下图是使用不同催化剂(NiPc和CoPd时转化过程中的能量变化，下列说法不合理的是

A.转化过程中有极性键形成
B.CO2经氧化反应得到·COOH
C.吸附在NiPc或CoPc表面带有相同基团的物种其能量不同
D.该研究成果将有利于缓解温室效应并解决能源转化问题
【答案】B
【解析】A.由图示明显可以知道，转化过程中有极性键的形成，故A正确；B. CO2经还原反应得到.COOH，故B错误；C. 带有相同基团的物种吸附在NiPc或CoPc表面，因其不同的催化剂，“能垒”不同，则吸附在NiPc或CoPc表面带有相同基团的物种其能量不同，故C正确；D.因该研究能快速CO2催化转化为CO，降低大气中的CO2浓度，故D正确。
☆依据提给信息（事实）书写热化学反应方程式
【典例2】⑴[2018·北京卷Ⅰ，27(1)]近年来，研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下：

反应Ⅰ：2H2SO4(l)===2SO2(g)＋2H2O(g)＋O2(g) ΔH1＝＋551kJ·mol－1
反应Ⅲ：S(s)＋O2(g)===SO2(g)　 ΔH3＝－297kJ·mol－1
反应Ⅱ的热化学方程式：__________________________________________________________。
⑵[2019·天津理综，10]硅粉与HCl在300 ℃时反应生成1 mol SiHCl3气体和H2，放出225 kJ热量，该反应的热化学方程式为_______________________________________。
【答案】⑴3SO2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(l)＋S(s)　ΔH2＝－254kJ·mol－1
⑵Si(s)＋3HCl(g)SiHCl3(g)＋H2(g)　ΔH＝－225 kJ·mol－1
【解析】　⑴由题图可知，反应Ⅱ的化学方程式为3SO2＋2H2O2H2SO4＋S↓。根据盖斯定律，反应Ⅱ＝－(反应Ⅰ＋反应Ⅲ)可得：3SO2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(l)＋S(s)　ΔH2＝－254 kJ·mol－1。
⑵该反应的热化学方程式为：Si(s)＋3HCl(g)SiHCl3(g)＋H2(g)　ΔH＝－225 kJ·mol－1。
☆依据燃烧热、键能书写热化学反应方程式
【典例3】[2020·厦门市高三4月模拟]中科院大连化学物理研究所的一项最新成果实现了甲烷高效生产乙烯，甲烷在催化作用下脱氢，在气相中经自由基偶联反应生成乙烯，如图所示。

物质
燃烧热/(kJ·mol－1)
氢气
285.8
甲烷
890.3
乙烯
1 411.0
已知相关物质的燃烧热如上表，写出甲烷制备乙烯的热化学方程式________________________。
【答案】　(1)2CH4(g)==C2H4(g)＋2H2(g)　ΔH＝＋202.0 kJ·mol－1
[或CH4(g)==C2H4(g)＋H2(g)　ΔH＝＋101.0 kJ·mol－1]
【解析】　(1)根据H2、CH4和C2H4的燃烧热数据可写出热化学方程式：①H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1，②CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890.3 kJ·mol－1，③C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－1 411.0 kJ·mol－1，根据盖斯定律，由②×2－③－①×2得2CH4(g)==C2H4(g)＋2H2(g)　ΔH＝＋202.0 kJ·mol－1。
☆依据盖斯定律书写热化学反应方程式
【典例4】[2017·全国卷Ⅰ，28(2)]如图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。

通过计算，可知系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ)制氢的热化学方程式分别为
______________________________________、__________________________________________。
【答案】H2O(l)===H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋286 kJ·mol－1；
H2S(g)===H2(g)＋S(s)　 ΔH＝＋20 kJ·mol－1⑴
【解析】根据盖斯定律，将系统(Ⅰ)中的三个热化学方程式相加可得H2O(l)===H2(g)＋O2(g)　ΔH＝[＋327＋(－151)＋110] kJ·mol－1＝＋286 kJ·mol－1。将系统(Ⅱ)中的三个热化学方程式相加可得H2S(g)===H2(g)＋S(s)　ΔH＝[(－151)＋110＋61] kJ·mol－1＝＋20 kJ·mol－1。
☆依据盖斯定律确定反应热的关系（或计算反应热）
【典例5】[2019·长沙市长郡中学第五次调研考试] 根据各物质间的能量循环图，下列说法正确的是

A.ΔH4＞0 B.ΔH1＋ΔH5＝0
C.ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＝ΔH6 D.ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＝0
【答案】D
【解析】　A.水蒸气变为液态水为放热过程，故ΔH40，ΔH3ΔH3，D正确。
5．[2019·安徽省A10联盟高三下学期开年考试理综，28] 已知NH3、NO、NO2都是有毒气体，必须经过严格处理，否则会污染空气。请回答下列问题：
已知如下热化学方程式：
①N2(g)＋O2 (g)===2NO(g)　ΔH1＝＋a kJ/mol；
②4NH3(g)＋3O2(g)===2N2(g)＋6H2O(g)　ΔH2＝b kJ/mol
③2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g) ΔH3＝c kJ/mol；
则4NH3(g)＋7O2(g)===4NO2(g)＋6H2O(g)　ΔH＝________kJ/mol。
【答案】b＋2a＋2c
【解析】根据盖斯定律分析，①N2(g)＋O2 (g)===2NO(g)　ΔH1＝＋a kJ/mol；②4NH3(g)＋3O2(g)===2N2(g)＋6H2O(g)　ΔH2＝b kJ/mol；③2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)　ΔH3＝c kJ/mol；将方程式进行②＋①×2＋③×2计算，得热化学方程式为4NH3(g)＋7O2(g)===4NO2(g)＋6H2O(g)　ΔH＝(b＋2a＋2c) kJ/mol；
6．[2018·课标全国Ⅱ，27(1)] CH4－CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2)，还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题：
已知：CH4－CO2催化重整反应为：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)。
已知：C(s)＋2H2(g)===CH4(g)　ΔH＝－75 kJ·mol－1
C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－394 kJ·mol－1
C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝－111 kJ·mol－1
该催化重整反应的ΔH＝________kJ·mol－1。有利于提高CH4平衡转化率的条件是________(填标号)。
A．高温低压 B．低温高压
C．高温高压 D．低温低压
【答案】　(1)247 　A
【解析】(1)将已知中3个反应依次记为①、②、③，根据盖斯定律③×2－①－②得该催化重整反应的ΔH＝[(－111)×2＋75＋394]kJ·mol－1＝＋247 kJ·mol－1。由于该反应为吸热且气体体积增大的反应，要提高CH4的平衡转化率，需在高温低压下进行。
7.[2019·隆化县存瑞中学上学期期中]NF3是一种温室气体，其存储能量的能力是CO2的12 000～20 000倍，在大气中的寿命可长达740年，如表所示是几种化学键的键能：
化学键
N≡N
F—F
N—F
键能/kJ·mol－1
946
154.8
283.0
下列说法中正确的是(　　)
A.过程N2(g)―→2N(g)放出能量
B.过程N(g)＋3F(g)―→NF3(g)放出能量
C.反应N2(g)＋3F2(g)===2NF3(g)的ΔH＞0
D.NF3吸收能量后如果没有化学键的断裂与生成，仍可能发生化学反应
【答案】B
【解析】A.N2(g)→2N(g)为化学键的断裂过程，应吸收能量，故A错误；B.N(g)＋3F(g)→NF3(g)为形成化学键的过程，放出能量，故B正确；C.反应N2(g)＋3F2(g)→2NF3(g)　ΔH＝(946＋3×154.8－283.0×6)kJ·mol－1＝－287.6kJ·mol－1，ΔH＜0，为放热反应，故C错误；D.NF3吸收能量后如果没有化学键的断裂与生成，无化学变化的发生，故D错误。
8．[2019·湖南岳阳一模，9] 研究表明CO与N2O在Fe＋作用下发生反应的能量变化及反应历程如图所示，两步反应分别为①N2O＋Fe＋===N2＋FeO＋(慢)、②FeO＋＋CO===CO2＋Fe＋(快)。下列说法正确的是(　　)

A．反应①是氧化还原反应，反应②是非氧化还原反应
B．两步反应均为放热反应，总反应的化学反应速率由反应②决定
C．Fe＋使反应的活化能减小，FeO＋是中间产物
D．若转移1 mol电子，则消耗11.2 L N2O
【答案】C
【解析】A.反应①、②均有元素化合价的升降，因此都是氧化还原反应，A错误；B.由题图可知，反应①、②都是放热反应，总反应的化学反应速率由速率慢的反应①决定，B错误；C.Fe＋作催化剂，使反应的活化能减小，FeO＋是反应过程中产生的物质，因此是中间产物，C正确；D.由于没有指明外界条件，所以不能确定气体的体积，D错误。
9．[2019·北京石景山高三模拟] 已知：2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋571.0 kJ/mol。以太阳能为热源分解Fe3O4，经热化学铁氧化合物循环分解水制H2的过程如下：

过程Ⅰ：2Fe3O4(s)===6FeO(s)＋O2(g) ΔH＝＋313.2 kJ/mol
过程Ⅱ：……
下列说法不正确的是(　　)
A．过程Ⅰ中每消耗232 g Fe3O4转移2 mol电子
B．过程Ⅱ热化学方程式为：3FeO(s)＋H2O(l)===H2(g)＋Fe3O4(s)　ΔH＝＋128.9 kJ/mol
C．过程Ⅰ、Ⅱ中能量转化的形式依次是：太阳能→化学能→热能
D．铁氧化合物循环制H2具有成本低、产物易分离等优点
【答案】C
【解析】A.过程Ⅰ中每消耗232 g Fe3O4反应生成0.5 mol O2，反应转移0.5 mol×4电子，A正确；B.由盖斯定律可知，(总反应×1/2－过程Ⅰ反应×1/2)得过程Ⅱ反应，3FeO(s)＋H2O(l)===H2(g)＋Fe3O4(s)　则ΔH＝[＋571.0 kJ/mol×1/2－(＋313.2 kJ/mol)×1/2]＝＋128.9 kJ/mol，B正确；C.过程Ⅰ和过程Ⅱ都是吸热反应，过程Ⅰ是将光能转化为热能，热能转化为化学能，过程Ⅱ中能量转化的形式是热能转化为化学能，C错误；D.铁氧化合物循环制H2以太阳能为热源分解Fe3O4，以水和Fe3O4为原料，具有成本低的特点，氢气和氧气分步生成，具有产物易分离的优点，D正确。
10. [2020·山东泰州高三4月模拟]已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH1
3H2(g)＋Fe2O3(s)===2Fe(s)＋3H2O(g)　ΔH2
2Fe(s)＋O2(g)===Fe2O3(s)　ΔH3
2Al(s)＋O2(g)===Al2O3(s)　ΔH4
2Al(s)＋Fe2O3(s)===Al2O3(s)＋2Fe(s)　ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断正确的是(　　)
A.ΔH1