2025版高考化学一轮总复习真题演练第6章化学反应与能量第20讲反应热及计算

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近几年高考对化学反应热效应的考查，主要以图表、反应历程(或过程)、化学平衡常数或平衡转化率与温度等有关图像为载体，考查吸放热反应、化学键的变化、焓变正负的判断、热化学方程式的书写、燃烧热的应用等；出题类型是选择题和填空题。
近几年的高考对盖斯定律、反应热的计算以及比较，主要考查以盖斯定律为原理的反应热的计算，但从出题形式上有新变化，主要体现在反应热与化学平衡常数及转化率、反应历程及活化能等有机结合，试题难度有所增大。
真 题 演 练
1．(2023·北京，13,3分)一种分解氯化铵实现产物分离的物质转化关系如下，其中b、d代表MgO或Mg(OH)Cl中的一种。下列说法正确的是( C )
A．a、c分别是HCl、NH3
B．d既可以是MgO，也可以是Mg(OH)Cl
C．已知MgCl2为副产物，则通入水蒸气可减少MgCl2的产生
D．等压条件下，反应①、②的反应热之和，小于氯化铵直接分解的反应热
[解析] 观察物质转化关系图知，反应①为NH4Cl＋MgO===Mg(OH)Cl＋NH3↑，反应②为Mg(OH)Cl===MgO＋HCl↑，即a为NH3、b为Mg(OH)Cl、c为HCl、d为MgO，A、B项错误；通入水蒸气可以促进MgCl2水解为Mg(OH)Cl，可以减少副产物MgCl2的产生，C项正确；氯化铵直接分解的反应＝反应①＋反应②，依据盖斯定律知，反应①、②的反应热之和等于氯化铵直接分解的反应热，D项错误。
2．(2023·河北学业水平选择性考试(一)，6)反应的能量与反应历程的关系如下图所示。下列说法错误的是( C )
A．第1步决定整个反应的快慢
B．第2步为放热过程
C．该反应的焓变大小取决于第1、2、3步正、逆反应的活化能大小
D．该反应适宜在碱性条件下进行
[解析] 第1步反应的活化能最大，为决速步骤，A项正确；第2步反应中反应物的总能量高于生成物的总能量，为放热过程，B项正确；焓变由反应物和生成物总能量决定，不由活化能决定，C项错误；碱性条件下HBr参与反应被消耗，平衡正向移动，故题给反应适宜在碱性条件下进行，D项正确。
3．(2023·全国甲卷，28,15分)甲烷选择性氧化制备甲醇是一种原子利用率高的方法。回答下列问题：
(1)已知下列反应的热化学方程式：
①3O2(g)===2O3(g) K1 ΔH1＝285 kJ·ml－1
②2CH4(g)＋O2(g)===2CH3OH(l) K2 ΔH2＝－329 kJ·ml－1
反应③CH4(g)＋O3(g)===CH3OH(l)＋O2(g)的ΔH3＝ －307 kJ·ml－1，平衡常数K3＝ eq \r(\f(K2,K1)) (用K1、K2表示)。
(2)电喷雾电离等方法得到的M＋(Fe＋、C＋、Ni＋等)与O3反应可得MO＋。MO＋与CH4反应能高选择性地生成甲醇。分别在300 K和310 K下(其他反应条件相同)进行反应MO＋＋CH4===M＋＋CH3OH，结果如下图所示。图中300 K的曲线是 b (填“a”或“b”)。300 K、60 s时MO＋的转化率为 1－10－0.1 (列出算式)。
(3)MO＋分别与CH4、CD4反应，体系的能量随反应进程的变化如图所示(两者历程相似，图中以CH4示例)。
(ⅰ)步骤Ⅰ和Ⅱ中涉及氢原子成键变化的是 Ⅰ (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
(ⅱ)直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，则MO＋与CD4反应的能量变化应为图中曲线 c (填“c”或“d”)。
(ⅲ)MO＋与CH2D2反应，氘代甲醇的产量CH2DOD < CHD2OH(填“>”“＝”或“<”)。若MO＋与CHD3反应，生成的氘代甲醇有 2 种。
[解析] (1)根据盖斯定律可知，③＝eq \f(1,2)(②－①)，则ΔH3＝eq \f(1,2)(ΔH2－ΔH1)＝－307 kJ·ml－1，平衡常数
(2)根据M守恒可知c(MO＋)初始＝c(MO＋)＋c(M＋)，故eq \f(cMO＋,cMO＋＋cM＋)＝eq \f(cMO＋,cMO＋初始)，用来表示MO＋的剩余率(未反应的MO＋占初始MO＋的比例)。其他条件相同时，温度越高，反应速率越快，相同时间内消耗的MO＋越多，eq \f(cMO＋,cMO＋＋cM＋)越小，－lgeq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(cMO＋,cMO＋＋cM＋)))越大。由题图可知时间相同时曲线a对应的－lgeq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(cMO＋,cMO＋＋cM＋)))大于曲线b，故曲线a对应的温度更高，即曲线a对应310 K，曲线b对应300 K。300 K、60 s时，－lgeq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(cMO＋,cMO＋＋cM＋)))＝0.1，MO＋的转化率α(MO＋)＝eq \f(cM＋,cMO＋＋cM＋)＝1－eq \f(cMO＋,cMO＋＋cM＋)＝1－10－0.1。
(3)(ⅰ)由题图可知步骤Ⅰ中形成了H—O键、M—C键，步骤Ⅱ中形成了C—O键，故涉及氢原子成键变化的是步骤Ⅰ。(ⅱ)由直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，可知替换后活化能变大，则MO＋与CD4反应的能量变化应为题图中曲线c。(ⅲ)由(ⅱ)问可知直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，则产量更低。生成产物CH2DOD需要形成O—D键，相较于生成CHD2OH中的O—H键活化能更高，反应速率更慢，则氘代甲醇的产量CH2DOD本讲要点速记：
1．物质能量与反应吸、放热之间的两个关系：
(1)E反应物>E生成物，放热反应，ΔH<0。
(2)E反应物0。
2．热化学方程式书写与判断的注意事项：
(1)注意标明物质的聚集状态。
(2)注意ΔH的符号与单位。
(3)注意ΔH的数值与计量数是否对应。
(4)燃烧热、中和热等条件的限制。
3．了解燃烧热和中和热的两点联系
(1)对于中和热、燃烧热，由于它们的反应放热是确定的，所以描述中不带“－”，但其焓变小于零。
(2)当用热化学方程式表示中和热时，生成H2O的物质的量必须是1 ml，当用热化学方程式表示燃烧热时，可燃物的物质的量必须为1 ml。
4．盖斯定律的两个关键：
(1)化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关。
(2)利用盖斯定律可间接计算某些反应的反应热。
5．盖斯定律中的两个关系
(1)总反应方程式＝各步反应方程式之和
(2)总反应的焓变＝各步反应的焓变之和
6．热化学中能量呈现的主要形式
(1)焓：描述与物质内能有关的物理量。
(2)生成焓：生成焓是某温度下，标准状态的各种元素的最稳定单质生成标准状态1 ml某纯物质的热效应。
(3)焓变：等压条件下，反应热等于反应的焓变。
(4)燃烧热：在101 kPa时，1 ml纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量。
(5)活化能：活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差；常分为正反应活化能和逆反应活化能。
(6)键能：是指气态分子中1 ml化学键解离成气态原子所吸收的能量。
7．运用活化能应注意“一式一历程”
(1)“一式”：焓变＝正反应活化能－逆反应活化能；
(2)“一历程”：特别注意历程图像中是以1 ml为单位，还是以一个分子为单位来呈现的，若以1 ml为单位呈现时，用“一式”直接计算即可，但以一个分子为单位来呈现时，若焓变的单位为eV/ml或kJ·ml－1，则其数值应扩大NA倍(NA为阿伏加德罗常数的值)。