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2025年高考二轮专题10化学反应与能量
【考向分析】
化学反应与能量是化学反应原理的重要组成部分，也是高考的必考内容。一般重点考查通过能量变化图、盖斯定律、键能等创设情景，提供新信息，通过比较分析、计算等方法来求解“△H”值，从而判断或书写热化学方程式。题型多以选择题或填空题的形式呈现，以中等难度为主。由于能源问题已成为社会热点，从能源问题切入，从不同的角度设问，结合新能源的开发，把反应热与能源结合起来进行考查，将是今后命题的方向。
【思维导图】
【考点解读】
考点1反应热与焓变
1.反应热与焓变
任何一个化学反应中，反应物所具有的总能量与生成物所具有的总能量总不会相等的。在新物质产生的同时总是伴随着能量的变化。从宏观上分析，反应热的形成原因是反应物具有的总能量与生成物具有的总能量的相对大小不同。即反应热(焓变)ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量。物质本身具有的能量越高，其稳定性越差。（E1表示正反应的活化能，E2表示逆反应的活化能，ΔH＝E1－E2）
从微观上分析，反应热形成的原因是断键时吸收的热量与成键时放出的热量的相对大小不同。即反应热(焓变)ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和。键能越大的物质越稳定。
吸热反应的ΔH>0，放热反应的ΔH<0，比较反应热的大小时，不能忽视反应热所带“＋”“－”号。反应热所带“＋”“－”号均具有数学意义要参与大小比较，所以吸热反应的ΔH都大于放热反应的ΔH。反应是否需要加热，只是引发反应的条件，与反应是放热还是吸热并无直接关系。许多放热反应也需要加热引发反应，也有部分吸热反应不需加热，在常温时就可以进行。化学反应的反应热与催化剂无关，但与热化学方程式的化学计量数相对应，即与热化学方程式的书写形式有关。
2．燃烧热和中和热
(1)燃烧热和中和热均为放热反应，ΔH＜0，单位为kJ·mol－1。
(2)燃烧热概念理解的三要点：外界条件是25 ℃、101 kPa；反应的可燃物是1 mol；生成物是稳定的氧化物(包括状态)，如碳元素生成的是CO2，而不是CO，氢元素生成的是液态水，而不是水蒸气。
(3)中和热概念理解三要点：反应物的酸碱是强酸、强碱；溶液是稀溶液，不存在稀释过程的热效应；生成产物水是1 mol。
【典例精讲】
例题1、已知：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH，不同条件下反应过程能量变化如图所示。下列说法中不正确的是( )
A．反应的ΔH＜0
B．过程b使用了催化剂
C．使用催化剂可以提高SO2的平衡转化率
D．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，为反应的活化能
A．从图分析，反应物的总能量大于生成物的总能量，该反应为放热反应，ΔH＜0，A正确；
B．b的活化能比a低，说明使用了催化剂，B正确；
C．催化剂不能使平衡发生移动，不能提高二氧化硫的转化率，C错误；
D．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就是反应的活化能，D正确。
答案：C。
【变式练习】
1. 某反应使用催化剂后，其反应过程中能量变化如图。
下列说法错误的是(　　)
A．总反应为放热反应 B．使用催化剂后，活化能不变
C．反应①是吸热反应，反应②是放热反应 D．ΔH＝ΔH1＋ΔH2
【解析】由题图可知，反应①是吸热反应，反应②是放热反应，总反应是放热反应，且ΔH＝ΔH1＋ΔH2，A、C、D项正确；使用催化剂能降低反应所需的活化能，B项错误。答案：B
考点2热化学方程式和盖斯定律
1.热化学方程式书写或判断
(1)注意ΔH的符号和单位。若为放热反应，ΔH为“－”；若为吸热反应，ΔH为“＋”。ΔH的单位为kJ·mol－1。
(2)注意反应热的测定条件。书写热化学方程式时应注明ΔH的测定条件(温度、压强)，但绝大多数的ΔH是在25 ℃、101 kPa下测定的，此时可不注明温度和压强。
(3)注意热化学方程式中的化学计量数。热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量，并不表示物质的分子数或原子数，因此化学计量数可以是整数，也可以是分数。
(4)注意物质的聚集状态。反应物和生成物的聚集状态不同，反应热ΔH不同。因此，必须注明物质的聚集状态才能完整地体现出热化学方程式的意义。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“↑”和“↓”。
(5)注意ΔH的数值与符号。热化学方程式中的ΔH的值应是表示反应已完成的热量变化。由于ΔH与反应完成的物质的量有关，所以热化学方程式中化学式前面的化学计量数必须与ΔH相对应，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。
(6)注意燃烧热和中和热。燃烧热是指在101 kPa时，1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，中和热是指在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1 mol液态H2O时的反应热。
2.反应热的有关计算
(1)根据热化学方程式计算：反应热与反应物各物质的物质的量成正比。
(2)根据反应物和生成物的总能量计算：ΔH=E生成物 E反应物。
(3)依据反应物化学键断裂与生成物化学键形成过程中的能量变化计算：ΔH＝反应物的化学键断裂吸收的能量 生成物的化学键形成释放的能量。
(4)根据盖斯定律的计算：应用盖斯定律进行简单计算时，关键在于设计反应过程，同时注意：①参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。②当热化学方程式乘、除以某一个数时，ΔH也应相应地乘、除以某一个数；方程式进行加减运算时，ΔH也同样要进行加减运算，且要带“＋”“ ”符号，即把ΔH看作一个整体进行运算。③将一个热化学方程式颠倒书写时，ΔH的符号也随之改变，但数值不变。④在设计反应过程中，会遇到同一物质的三态(固、液、气)的相互转化，状态由固→液→气变化时，会吸热；反之会放热。⑤根据物质燃烧放热的数值计算：Q(放) =n(可燃物)×|ΔH|。
【典例精讲】
例题2、（1）硫酸是一种重要的基本化工产品，接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化：SO2(g)+O2(g)SO3(g) ΔH= 98 kJ·mol 1。钒催化剂参与反应的能量变化如图所示，V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为：_________。
（2）环戊二烯（）是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。已知：(g)= (g)+H2(g)ΔH1=100.3 kJ·mol 1 ①H2(g)+ I2(g)=2HI(g)ΔH2=﹣11.0 kJ·mol 1 ②对于反应：(g)+ I2(g)=(g)+2HI(g) ③ΔH3=___kJ·mol 1。
（3）近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行：
CuCl2(s)=CuCl(s)+Cl2(g) ΔH1=83 kJ·mol-1
CuCl(s)+O2(g)=CuO(s)+Cl2(g) ΔH2=-20 kJ·mol-1
CuO(s)+2HCl(g)=CuCl2(s)+H2O(g) ΔH3=-121 kJ·mol-1
则4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)的ΔH=_________ kJ·mol-1。
（4）（2019天津卷）氮、磷、砷、锑、铋、镆为元素周期表中原子序数依次增大的同族元素。砷在元素周期表中的位置______。的中子数为______。已知：（，白磷）＝（，黑磷） ；（，白磷）＝（，红磷） ，由此推知，其中最稳定的磷单质是______。
【答案】（1）2V2O5(s)+ 2SO2(g) 2VOSO4(s)+ V2O4(s) H= -351 kJ mol-1
(2).89.3 （3）﹣116 (4) 第四周期第VA族；173；黑磷
【解析】(1)由题中信息可知：
①SO2(g)+O2(g) SO3(g) H= -98kJ mol-1
②V2O4(s)+ SO3(g) V2O5(s)+ SO2(g) H2= -24kJ mol-1
③V2O4(s)+ 2SO3(g) 2VOSO4(s) H1= -399kJ mol-1
根据盖斯定律可知，③-②2得2V2O5(s)+ 2SO2(g) 2VOSO4(s)+ V2O4(s)，则 H= H1-2 H2=( -399kJ mol-1)-( -24kJ mol-1)2= -351kJ mol-1，所以该反应的热化学方程式为：2V2O5(s)+ 2SO2(g) 2VOSO4(s)+ V2O4(s) H= -351 kJ mol-1。
（2）根据盖斯定律①-②，可得反应③的ΔH=89.3KJ/mol；（3）根据盖斯定律知，（反应I+反应II+反应III）×2得 H=（ H1+ H2+ H3）×2=-116kJ mol-1；（4）砷元素的原子序数为33，与氮元素、磷元素均位于ⅤA族，最外层有5个电子，则砷在周期表中的位置为第四周期ⅤA族；288115Mc的质量数为288，质子数为115，由由中子数=质量数—中子数可知288115Mc的中子数为288—115=173；将已知转化关系依次编号为①②，由盖斯定律可知，①—②可得P（s，红磷）= P（s，黑磷）△H=△H1—△H2=（—39.3kJ/mol）—（—17.6 kJ/mol）=—21.7 kJ/mol。由于放热反应中，反应物总能量大于生成物总能量，则白磷、红磷和黑磷三者能量的大小顺序为白磷＞红磷＞黑磷，能量越高越不稳定，则最稳定的是黑磷。
【变式练习】
2. 依据题意完成下列各小题。
(1) 已知下列反应：SO2(g)＋2OH－(aq)===SO(aq)＋H2O(l)　ΔH1，ClO－(aq)＋SO(aq)===SO(aq)＋Cl－(aq)　ΔH2，CaSO4(s)===Ca2＋(aq)＋SO(aq)　ΔH3，则反应SO2(g)＋Ca2＋(aq)＋ClO－(aq)＋2OH－(aq)===CaSO4(s)＋H2O(l)＋Cl－(aq)的ΔH＝ 。
(2)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是：①CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g)ΔH＝＋49.0 kJ·mol－1②CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)ΔH＝－192.9 kJ·mol－1，又知③H2O(g)===H2O(l)　ΔH＝－44 kJ·mol－1则甲醇燃烧生成液态水的热化学方程式： __________________。
(3)下表是部分化学键的键能数据，已知1 mol白磷(P4)完全燃烧放热为d kJ，白磷及其完全燃烧的产物结构如图Ⅱ所示，则表中x＝________ kJ·mol－1(用含有a、b、c、d的代数式表示)。
化学键 P—P P—O O===O P===O
键能/(kJ·mol－1) a b c x
（4）①2O2(g)＋N2(g)===N2O4(l)　ΔH1②N2(g)＋2H2(g)===N2H4(l)　ΔH2③O2(g)＋
2H2(g)===2H2O(g)　ΔH3④2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)ΔH4＝－1 048.9 kJ·mol－1
上述反应热效应之间的关系式为ΔH4＝ ，
联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为 。
（5）甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇，发生的主要反应如下：①CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)　ΔH1②CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH2③CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　ΔH3，已知反应①中相关的化学键键能数据如下：
化学键 H—H C—O C≡O H—O C—H
E/(kJ·mol－1) 436 343 1 076 465 413
由此计算ΔH1＝ kJ·mol－1；已知ΔH2＝－58 kJ·mol－1，则ΔH3＝ kJ·mol－1。
（6）已知反应2HI(g)===H2(g)＋I2(g)的ΔH＝＋11 kJ·mol－1,1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436 kJ、151 kJ的能量，则1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为 kJ。
【答案】（1）ΔH1＋ΔH2－ΔH3 (2)CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－764.7 kJ·mol－1(3)（4）2ΔH3－2ΔH2－ΔH1　反应放出热量大，产生大量的气体（5）－99　＋41（6）299
【解析】（1）将题中的3个反应依次标记为①、②、③，根据盖斯定律，①＋②－③即得所求的反应，ΔH＝ΔH1＋ΔH2－ΔH3。(2)根据盖斯定律，由3×②－①×2＋③×2得：CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝3×(－192.9 kJ·mol－1)－2×49.0 kJ·mol－1＋(－44 kJ·mol－1)×2＝－764 kJ·mol－1。(3)反应热＝反应物键能总和－生成物键能总和，即6a＋5c－(4x＋12b)＝－d，可得x＝。（4）对照目标热化学方程式中的反应物和生成物在已知热化学方程式中的位置和化学计量数，利用盖斯定律，将热化学方程式③×2，减去热化学方程式②×2，再减去热化学方程式①，即可得出热化学方程式④，故ΔH4＝2ΔH3－2ΔH2－ΔH1；联氨具有强还原性，N2O4具有强氧化性，两者混合在一起易自发地发生氧化还原反应，反应放出热量大，并产生大量的气体，可为火箭提供很大的推进力。（5）根据键能与反应热的关系可知，ΔH1＝反应物的键能之和－生成物的键能之和＝(1 076 kJ·mol－1＋2×436 kJ·mol－1)－(413 kJ·mol－1×3＋343 kJ·mol－1＋465 kJ·mol－1)＝－99 kJ·mol－1。根据质量守恒定律：由②－①可得：CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)，结合盖斯定律可得：ΔH3＝ΔH2－ΔH1＝(－58 kJ·mol－1)－(－99 kJ·mol－1)＝＋41 kJ·mol－1。（6）形成1 mol H2(g)和1 mol I2(g)共放出436 kJ＋151 kJ＝587 kJ能量，设断裂2 mol HI(g)中化学键吸收2a kJ能量，则有：2a kJ－587 kJ＝11 kJ，得a＝299。
【真题演练】
1．（2024·广东·高考真题）对反应(I为中间产物)，相同条件下：①加入催化剂，反应达到平衡所需时间大幅缩短；②提高反应温度，增大，减小
。基于以上事实，可能的反应历程示意图(——为无催化剂，------为有催化剂)为
A． B．C． D．
2．（2024·安徽·高考真题）某温度下，在密闭容器中充入一定量的，发生下列反应：，，测得各气体浓度与反应时间的关系如图所示。下列反应进程示意图符合题意的是
A． B．C． D．
3．（2024·浙江·高考真题）下列实验装置使用不正确的是
A．图①装置用于二氧化锰和浓盐酸反应制氯气
B．图②装置用于标准酸溶液滴定未知碱溶液
C．图③装置用于测定中和反应的反应热
D．图④装置用于制备乙酸乙酯
4．（2024·重庆·高考真题）二氧化碳甲烷重整是资源化利用的重要研究方向，涉及的主要热化学方程式有：
①
②
③
已知键能为，键能为，键能为，则中的碳氧键键能(单位：)为
A． B． C． D．
5．（2025·浙江·高考真题）下列说法正确的是
A．常温常压下和混合无明显现象，则反应在该条件下不自发
B．，升高温度，平衡逆移，则反应的平衡常数减小
C．，则正反应的活化能大于逆反应的活化能
D．，则
6．（2024·海南·高考真题）已知时，，的临界温度(能够液化的最高温度)为，下列说法错误的是
A．氢气燃烧热
B．题述条件下和，在燃料电池中完全反应，电功+放热量
C．氢能利用的关键技术在于安全储存与运输
D．不同电极材料电解水所需电压不同，产生消耗的电功相同
7．（2024·贵州·高考真题）AgCN与可发生取代反应，反应过程中的C原子和N原子均可进攻，分别生成腈和异腈两种产物。通过量子化学计算得到的反应历程及能量变化如图(TS为过渡态，Ⅰ、Ⅱ为后续物)。
由图示信息，下列说法错误的是
A．从生成和的反应都是放热反应
B．过渡态TS1是由的C原子进攻的而形成的
C．Ⅰ中“”之间的作用力比Ⅱ中“”之间的作用力弱
D．生成放热更多，低温时是主要产物
8．（2024·北京·高考真题）苯在浓和浓作用下，反应过程中能量变化示意图如下。下列说法不正确的是
A．从中间体到产物，无论从产物稳定性还是反应速率的角度均有利于产物Ⅱ
B．X为苯的加成产物，Y为苯的取代产物
C．由苯得到M时，苯中的大键没有变化
D．对于生成Y的反应，浓作催化剂
【模拟演练】
1．（2024·江苏扬州·模拟预测）将铁粉和硫粉充分混合后加热，待反应一发生即停止加热，反应仍可持续进行，直至反应完全生成新物质硫化亚铁。下列说法正确的是
A．断裂硫单质中的化学键会放出能量
B．该反应是放热反应
C．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
D．生成物硫化亚铁的总能量高于反应物铁粉和硫粉的总能量
2．（2024·四川·一模）下列反应的能量变化与图中所示不相符的是
A．过氧化钠与水反应
B．氢气在氯气中燃烧
C．晶体与晶体混合搅拌
D．高级脂肪酸发生氧化反应生成二氧化碳和水
3．（2024·广东清远·一模）已知在含少量的溶液中，分解的反应历程如图所示。下列说法不正确的是
A．的分解速率与浓度有关 B．的分解为放热反应
C．历程2的活化能比历程1的小 D．也是该反应的催化剂
4．（2024·全国·模拟预测）CO的利用是当下研究的热门方向。下图为常温、常压下各物质转化关系及其反应热示意图(表示热化学方程式中各物质间化学计量数为最简整数比时的反应热)，已知CH4的燃烧热为a，则反应的反应热为
A． B．
C． D．
5．（2025·云南昆明·一模）根据伯恩哈勃循环图，部分反应的如下表所示，K的第一电离能是
数值 +89 +121.5 -349 -717 -436.5
A． B．
C． D．
6．（2025·重庆·一模）甲醇的用途非常广泛。科学家通过合成甲醇的反应为： 。
已知：

若合成甲醇的反应中正反应的活化能为，逆反应的活化能为，则一定等于
A． B．
C． D．
7．（2025·重庆·一模）碳(C)与氧气反应的焓变如图所示，已知键能为akJ/mol，键能为bkJ/mol，则中碳氧键键能(单位：kJ/mol)为
A． B． C． D．
8．（2024·陕西·一模）甲烷和二氧化氮的反应在大气污染和温室效应控制中起着重要作用。向某恒温恒容密闭容器中按一定比例投入和，在的催化作用下发生反应，反应过程及能量变化如图所示。下列说法正确的是
A．由图可知，该反应的，基元反应ⅰ和反应ⅱ，都是
B．该反应的总方程式为：
C．其他条件不变，仅将恒温密闭容器改为绝热密闭容器，和的转化率减小
D．该反应过程中，既有非极性键的断裂和生成，又有极性键的断裂和生成
9．（2025·广西·一模）有机物I生成酰胺的反应历程如图所示：
已知：R、R'代表烷基。下列说法正确的是
A．是该反应的催化剂，能降低反应的
B．物质Ⅲ→物质Ⅳ过程中有配位键的形成
C．从图中历程可知，物质Ⅴ比物质Ⅵ稳定
D．发生上述反应生成的主要产物是
10．（2024·浙江·一模）的结构如图所示，下列关于的推测不合理的是
A．P原子与O原子的杂化类型不同
B．与水反应生成
C．的反应放热
D．等物质的量的与反应生成
11．（2024·河南·三模）研究人员提出利用含硫物质的热化学循环实现太阳能的转化与存储，其原理如图所示。
已知：①液态完全分解生成三种气体时吸收热量；②固态硫完全燃烧放出热量为。下列叙述错误的是
A．上述循环至少涉及四种能量转化方式
B．反应Ⅰ：
C．反应Ⅲ：
D．反应Ⅱ：
12．（2024·河南·三模）已知 ，该反应的反应历程与能量变化如图所示。下列叙述错误的是
A．催化剂将总反应活化能降低
B．催化剂作用下，总反应分两个基元反应，只改变路径而不改变焓变
C．升高温度，总反应的反应速率增大，平衡转化率降低
D．总反应的热化学方程式为
13．（2024·广东·一模）25℃，固体酸分子筛催化乙醇脱水，乙醇的分子间脱水和分子内脱水过程与相对能量变化如图所示：下列说法不正确的是
A．在该反应条件下，产物2比产物1稳定
B．乙醇通过氢键吸附于固体酸分子筛表面
C．生成产物1的决速步活化能为46.0kcal/mol
D．反应达到平衡时，升高温度可提高产物2产率
14．（2025·广东深圳·一模）单乙醇胺（MEA）捕获的反应为，在催化剂I和II的作用下，该反应均需经历“吸附-反应-脱附”过程，能量变化如图（*表示吸附态）所示。下列说法不正确的是
A．使用催化剂II更有利于捕获
B．除吸附与脱附外，两种反应历程均分2步进行
C．使用催化剂I比使用催化剂II放出的热量更多
D．反应达平衡后，升高温度有利于的释放
15．（2024·陕西·模拟预测）1，3-丁二烯与HBr加成的能量—反应进程如图所示。已知0℃、短时间t min内，a mol的1，3-丁二烯与HBr完全反应得到3-溴-1-丁烯和1-溴-2-丁烯的物质的量之比为7：3。下列说法正确的是
A．1-溴-2-丁烯分子中σ键和π键的个数比为5：1
B．1，3-丁二烯与HBr反应生成3-溴-1-丁烯的反应热为
C．与烯烃结合的第一步为决速步骤，进攻时活化能小的方向得到3-溴-1-丁烯
D．t min内生成1-溴-2-丁烯的平均速率为
16．（2024·广东·三模）氨气是重要的化工原料，其制备与热力学研究在化工生产中十分重要。
(1)实验室用熟石灰和氯化铵为原料制备氨气，其化学方程式为 。
(2)从制备到干燥、收集并处理尾气所需装置的接口连接顺序是 。
(3)某兴趣小组欲探究反应I：的焓变。
查阅资料：反应焓变可通过量热计对反应前后温度的变化测定，利用热量变化数值的原理，经换算得到反应的焓变，溶液中的反应可以近似认为、。
反应热的测定：取25.0℃下的氨水与盐酸各，在量热计中混合搅拌，三次重复实验测得温度最高点的平均值为33.8℃。
①根据测定数据计算反应I的 。
②参考上述流程用氢氧化钠与盐酸进行实验，测得反应II：的焓变与有一定差异，其原因是 (从平衡移动角度作答)。
(4)甲同学欲借鉴(3)的方法测得反应III：的焓变，但发现气态反应过程中、变化大，难以测得准确数值。乙同学则提出在(3)所测数据的基础上，再测得3个过程的焓变即可。实验方案和结果如下：
实验序号 待测过程 焓变
a
b
c
①补全b的待测过程 。
②计算反应III的 (列式表示)。
(5)丙同学查阅资料发现，气态反应可通过测定不同温度下的平衡常数，利用以下原理换算得到焓变：
式中A为常数(已知)，、表示在或温度下反应的压强平衡常数。
丙同学根据该原理设计了相关方案，测得了反应III的焓变，该方案是 (要求：方案中须写明待测的物理量，可选用仪器、药品：气压计、恒温反应器、温度计、)。
17．（2024·四川成都·三模）化学反应常伴随热效应。某些反应(如中和反应)的热量变化，其数值Q可通过量热装置测量反应前后体系温度的变化，用公式计算获得。(注：实验所用酸、碱、盐溶液的密度和比热容与水相同，忽略水以外各物质吸收的热量，忽略实验装置的比热容，c和分别取4.18和1.0，下同)请回答下列问题：
(1)NaOH溶液浓度的测定：移取20.00mL待测液，加入指示剂，用0.5000的盐酸溶液滴定至终点，消耗盐酸溶液22.00mL。在测定过程中，滴定操作的顺序为检查是否漏水→蒸馏水洗涤→ (用序号表示)→滴定→达到滴定终点，停止滴定，记录读数。
a．轻轻转动滴定管的活塞，使滴定管尖嘴部分充满溶液，无气泡
b．调整管中液面至“0”或“0”刻度以下，记录读数
c．将洗涤液从滴定管下部放入预置的烧杯中
d．装入标准溶液至“0”刻度以上2～3mL，固定好滴定管
e．从滴定管上口加入3mL所要盛装的溶液，倾斜着转动滴定管
(2)热量的测定：取上述NaOH溶液和盐酸各50mL进行反应。
①实验室现有纸条、硬纸板(中心有两个小孔)、量筒、100mL烧杯，为了完成该实验，还需要图中的实验仪器是 (填序号)。
②测得反应前后体系的温度值(℃)分别为、，则该过程放出的热量为 J(用含、的式子表示)。
(3)借鉴(2)的方法，甲同学测量放热反应：的焓变(忽略温度对焓变的影响，下同)。实验结果见下表：
序号 反应试剂 体系温度/℃
反应前 反应后
ⅰ 0.2溶液100mL 0.56g铁粉 a b
ⅱ 1.12g铁粉 a c
ⅲ 1.68g铁粉 a d
温度：b、c、d的大小关系为 。结果表明，该方法可行。
(4)乙同学也借鉴(2)的方法，测量反应A：的焓变△H。
查阅资料：配制溶液时需加入酸。
提出猜想：Fe粉与溶液混合，在反应A进行的过程中，可能存在反应B： (填化学方程式)。
验证猜想：用pH试纸测得溶液的pH不大于1；向少量溶液中加入Fe粉，观察到的现象为 ，说明同时存在反应A和B。
实验小结：猜想成立，不能直接测得反应A的焓变。
教师指导：结合甲同学的测定结果及盖斯定律可以计算无法直接测定的反应热。
优化设计：根据相关原理，丙同学还需要测定反应 (填化学方程式)的焓变，通过计算可得反应A的焓变 (用含和的式子表示)。
18．（2025·黑龙江齐齐哈尔·一模）利用可再生能源和绿色氢气将转化为甲醇，可以减少碳排放同时将固定为有价值的化学品，是国家能源条件与环境现状的共同选择。所涉及的反应如下：
反应1：
反应2：
反应3：
回答下列问题：
(1) 。
(2)上述反应中，反应1的速率决定了总反应速率。下图用于表示该过程的能量与反应进程的关系（部分已画出）。请选择图（a）或图（b），在虚线线框中将其补充完整 。
(3)有人提出“也适宜于工业合成甲醇”，判断这种说法是否正确并说明原因 （假设反应的焓变和熵变不随温度的改变而变化）。
(4)在传统的热反应中，恒压（压强分别为3MPa、5MPa）下，按投料，在密闭容器中发生反应1和反应3，改变反应温度，的平衡转化率以及生成（或CO）选择性（S）的变化如图所示。已知：（或）选择性。
①随着温度升高，a、b两条曲线接近重合的原因是 。
②下列有关反应体系的说法中正确的是 。
A．当的分压不再改变时，体系达到平衡状态
B．曲线表示的选择性
C．使用催化剂可以降低活化能，提高合成效率
D．体系达到平衡后，压缩体积，则反应3平衡正向移动，反应1平衡不移动
③点对应的反应1的平衡常数 （以分压计算，分压=总压×物质的量分数）（保留两位有效数字）。
④分子筛膜反应器可提高反应3的平衡转化率、且实现选择性，原理如图所示。分子筛膜反应器可提高转化率的原因是 。
参考答案
【真题演练】
1．A
【详解】提高反应温度，增大，说明反应的平衡逆向移动，即该反应为放热反应，减小，说明S生成中间产物I的反应平衡正向移动，属于吸热反应，由此可排除C、D选项，加入催化剂，反应达到平衡所需时间大幅缩短，即反应的决速步骤的活化能下降，使得反应速率大幅加快，活化能大的步骤为决速步骤，符合条件的反应历程示意图为A，故A正确。
2．B
【分析】由图可知，反应初期随着时间的推移X的浓度逐渐减小、Y和Z的浓度逐渐增大，后来随着时间的推移X和Y的浓度逐渐减小、Z的浓度继续逐渐增大，说明X(g)Y(g)的反应速率大于Y(g)Z(g)的反应速率，则反应X(g)Y(g)的活化能小于反应Y(g)Z(g)的活化能。
【详解】A．X(g)Y(g)和Y(g)Z(g)的 H都小于0，而图像显示Y的能量高于X，即图像显示X(g)Y(g)为吸热反应，A项不符合题意；
B．图像显示X(g)Y(g)和Y(g)Z(g)的 H都小于0，且X(g)Y(g)的活化能小于Y(g)Z(g)的活化能，B项符合题意；
C．图像显示X(g)Y(g)和Y(g)Z(g)的 H都小于0，但图像上X(g)Y(g)的活化能大于Y(g)Z(g)的活化能，C项不符合题意；
D．图像显示X(g)Y(g)和Y(g)Z(g)的 H都大于0，且X(g)Y(g)的活化能大于Y(g)Z(g)的活化能，D项不符合题意。
3．A
【详解】A．图①装置没有加热装置，不适用于二氧化锰和浓盐酸反应制氯气，A错误；
B．利用酸式滴定管中装有的标准酸溶液滴定未知碱溶液，装置和操作正确，B正确；
C．图③装置用于测定中和反应的反应热，温度计测温度、玻璃搅拌器起搅拌作用，装置密封、隔热保温效果好，C正确；
D．图④装置用于制备乙酸乙酯，导管末端不伸入液面下，利用饱和碳酸钠收集乙酸乙酯，D正确。
4．B
【详解】根据盖斯定律反应①+②-③可得反应：，该反应，根据反应物键能和-生成物键能和可得：4c+2b-3a-中的碳氧键键能=，中的碳氧键键能=()，故B正确。
5．B
【详解】A．根据复合判据ΔG=ΔH-TΔS，该反应ΔH＜0、ΔS＜0，温度较低时ΔG＜0，故低温能自发进行，A错误；
B．该反应为放热反应，升高温度，平衡逆移，平衡常数减小，B正确；
C．该反应为放热反应，则，则正反应的活化能小于逆反应的活化能，C错误；
D．，根据盖斯定律，反应①－反应②得到目标反应Na(s)+Cl2(g)=Na+(g)+Cl (g)，则ΔH=，由于不能明确相对大小，则ΔH不能确定，D错误。
6．D
【详解】A．氢气燃烧热为1mol氢气完全燃烧生成液态水放出的热量，则由热化学方程式可知，氢气燃烧热，故A正确；
B．由题意可知，氢氧燃料电池中化学能转化为热能和电能，由能量守恒定律可知，和，在燃料电池中完全反应，电功+放热量，故B正确；
C．氢气是易燃易爆的气体，难于安全储存与运输，所以氢能利用的关键技术在于安全储存与运输，故C正确；
D．不同电极材料电解水所需电压不同，说明所需的电流不同，所以产生2g氢气所需时间不同，消耗的电功不同，故D错误。
7．D
【详解】A．由反应历程及能量变化图可知，两种路径生成的产物的总能量均低于反应物，故从生成和的反应都是放热反应，A项正确；
B．与Br原子相连的C原子为，由反应历程及能量变化图可知，过渡态TS1是由CN-的C原子进攻的，形成碳碳键，B项正确；
C．由反应历程及能量变化图可知，后续物Ⅰ、Ⅱ转化为产物，分别断开的是和，且后者吸收更多的能量，故Ⅰ中“”之间的作用力比Ⅱ中“”之间的作用力弱，C项正确；
D．由于生成所需要的活化能高，反应速率慢，故低温时更容易生成，为主要产物，D项错误。
8．C
【详解】A．生成产物Ⅱ的反应的活化能更低，反应速率更快，且产物Ⅱ的能量更低即产物Ⅱ更稳定，以上2个角度均有利于产物Ⅱ，故A正确；
B．根据前后结构对照，X为苯的加成产物，Y为苯的取代产物，故B正确；
C．M的六元环中与相连的C为杂化，苯中大键发生改变，故C错误；
D．苯的硝化反应中浓作催化剂，故D正确。
【模拟演练】
1．B
【详解】A．断裂硫单质中的化学键会吸收能量，A错误；
B．根据反应一发生即停止加热，反应仍可持续进行，则该反应是放热反应，B正确；
C．反应物总能量大于生成物总能量的反应为放热反应，有些放热反应需要加热、例如碳与氧气的反应是放热反应，该反应需要加热，C错误；
D．结合选项C可知生成物硫化亚铁的总能量低于反应物铁粉和硫粉的总能量，D错误。
2．C
【详解】A. 过氧化钠与水反应为放热反应，生成物总能量小于反应物总能量，故不选A；
B. 氢气在氯气中燃烧为放热反应，生成物总能量小于反应物总能量，故不选B；
C. 晶体与晶体混合搅拌为吸热反应，生成物总能量大于反应物总能量，故选C；
D. 高级脂肪酸发生氧化反应生成二氧化碳和水为放热反应，生成物总能量小于反应物总能量，故不选D。
3．D
【详解】A．根据图像可知，参与反应，最后又生成，因此是催化剂，且历程1的活化能高，是决速步骤，因此浓度会影响的分解速率，A正确；
B．反应物的总能量大于生成物的总能量，因此的分解为放热反应，B正确；
C．历程1的活化能>历程2的活化能，C正确；
D．是该反应的中间产物，D错误。
4．A
【详解】由题图和题目信息可得以下热化学方程式， ， ， ， ，根据盖斯定律，结合目标热化学方程式–可知，总反应的反应热为。
5．B
【详解】根据盖斯定律：++++=，解得=，
故选B。
6．B
【详解】反应I ，反应Ⅱ ，根据盖斯定律，反应可以由反应Ⅰ×3-反应Ⅱ得到，则ΔH1=3ΔH2-ΔH3=(3a-b)kJ·mol-1，ΔH1=E正-E逆=(3a-b)kJ·mol-1，则。
7．B
【详解】由图可知，反应的焓变为，反应的焓变等于反应物键能总和减去生成物键能总和，设中碳氧键键能为x kJ/mol，则，x=。
8．C
【详解】A．由能量图可知，该反应为放热反应，，基元反应ⅰ吸热，反应ⅱ放热，故、，A错误；
B．该反应反应物是和，生成物是CO2、N2和H2O，总方程式为：，B错误；
C．该反应是放热反应，将恒温密闭容器改为绝热密闭容器，体系温度升高，平衡逆向移动，故和的转化率减小，C正确；
D．该反应中存在C-H极性键的断裂；存在H-O极性键的形成，存在非极性键的形成，没有非极性键的断裂，D错误。
9．B
【详解】A．由图可知，氢离子是反应的催化剂，能降低反应的活化能，加快反应速率，但是不能改变焓变，故A错误；
B．物质III中碳正离子上有空轨道，O原子提供孤电子对形成配位键，故物质III→物质IV有配位键的形成，故B正确；
C．由结构简式可知，分子中羟基直接连在不饱和碳原子上，结构不稳定，会转化为结构稳定的，所以物质VI比V稳定，故C错误；
D．由图可知，发生上述反应生成的主要产物是或，不能转化为，故D错误。
10．A
【详解】A．P原子的价电子对数为，O原子的价电子对数为，故P原子与O原子的杂化类型相同，均为杂化，A错误；
B．中P的化合价为+3价，与水反应后化合价不变生成，B正确；
C．磷燃烧生成的反应是放热反应，推测的反应放热，C正确；
D．与等物质的量的反应时，B提供空轨道，P提供孤对电子，形成配位键，生成，D正确。
11．D
【详解】A．上述循环过程至少涉及四种能量转化方式：太阳能→热能→化学能→热能→电能，A项正确；
B．结合已知条件可知，完全分解为二氧化硫、氧气和水蒸气，吸收热量，热化学方程式表示为： ，B项正确；
C．相当于，已知固态硫完全燃烧放出热量为，则完全燃烧放出热量，热化学方程式为： ，C项正确；
D．根据盖斯定律，-(反应Ⅰ+反应Ⅲ)=反应Ⅱ，，D项错误。
12．C
【详解】A．未加催化剂时的活化能为，加入催化剂后活化能为，活化能相差，故A正确；
B．加入催化剂后总反应分两步进行，路径改变，反应物和生成物能量不变，焓变不改变，故B正确；
C．总反应是吸热反应，升高温度，乙醛的平衡转化率增大，故C错误；
D．焓变=产物总能量-反应物总能量，，故D正确。
13．D
【详解】A．从图中可知，产物2的能量比产物1低，根据能量越低越稳定的原则，产物2比产物1稳定，A正确；
B．从图中可知，乙醇中的O原子与固体酸分子筛中的H原子形成分子间氢键，因此乙醇通过氢键吸附于固体酸分子筛表面，B正确；
C．生成产物1的决速步骤为活化能最高的一步，从图中可知生成产物1时活化能最高为36.7+9.3=46kcal/mol，C正确；
D．生成产物2的反应为放热反应，升高温度化学平衡逆向移动，产物2产率降低，D错误。
14．C
【详解】A．由图可知，使用催化剂II时反应所需的活化能更少，反应速率更快，则使用催化剂II更有利于捕获，A正确；
B．由图可知，在催化剂I和II的作用下，除吸附与脱附外，两种反应历程均分2步进行，B正确；
C．催化剂不改变反应的焓变，则使用催化剂I和使用催化剂II放出的热量相等，C错误；
D．由图可知，该反应中反应物的总能量高于生成物，为放热反应，反应达平衡后，升高温度，平衡逆向移动，有利于的释放，D正确。
15．B
【详解】A．1-溴-2-丁烯分子结构简式为CH2BrCH=CHCH3，单键含1个σ键，双键含1个σ键和1个π键，因此1-溴-2-丁烯分子中σ键和π键的个数比为11：1，A错误；
B．该反应为放热反应，为正，为负，则由反应进程如图，1，3-丁二烯与HBr反应生成3-溴-1-丁烯的反应热为，B正确；
C．根据图示可知，第一步反应的活化能大于第二步反应的活化能，第一步反应的反应物为1，3-丁二烯与HBr，故与烯烃结合的第一步为决速步，而不是， C错误；
D．tmin内生成的1-溴-2-丁烯为，对应的平均速率为，D错误。
16．(1)
(2)adchg(dcj)
(3) -52.8 电离吸热，中和过程中电离平衡正向移动，导致
(4)
(5)向恒温反应器中加入一定量的固体，在恒定温度下反应至压强不再改变，记录此时气压计的压强数据；在恒定温度下重复上述步骤测得压强为
【分析】由实验装置图可知，为氯化铵与氢氧化钙固体共热反应制备氨气的装置，中盛有的碱石灰用于干燥氨气，为向下排空气法收集氨气的装置，中盛有的浓硫酸用于吸收氨气或中盛有的碱石灰用于吸收水蒸气、盛有的水用于吸收氨气，则从制备到干燥、收集氨气并处理尾气所需装置的接口连接顺序为adchg(dcj)。
（1）实验室用熟石灰和氯化铵为原料制备氨气的反应为氯化铵与氢氧化钙固体共热反应生成氯化钙、氨气和水，反应的化学方程式为；
（2）由分析可知，从制备到干燥、收集氨气并处理尾气所需装置的接口连接顺序为adchg(dcj)；
（3）①由方程式可知，25.0℃下1.6mol/L氨水与1.40mol/L盐酸各50.0mL发生反应I时，盐酸不足量，反应生成水的物质的量为1.40mol/L×0.05mol=0.07mol，则反应放出的热量Q=cρV总ΔT=4.2×10—3kJ/(g·℃)×1.0g/mL×100mL×(33.8—25)℃=3.696kJ，反应的ΔH1=—=—52.8kJ/mo；
②反应I与反应II的焓变存在差异是因为一水合氨是弱碱，在溶液中的电离过程为吸热过程，与盐酸发生中和反应的过程中，一水合氨的电离平衡正向移动，使得反应放出的热量小于反应II，焓变大于反应II；
（4）①由方程式可知，实验b的待测过程为；
②由盖斯定律可知，反应I+a+b—c得到反应III，则反应ΔH3=；
（5）由题给信息可知，测得了反应III焓变的实验方案为向恒温反应器中加入一定量的固体，在恒定温度下反应至压强不再改变，记录此时气压计的压强数据；在恒定温度下重复上述步骤测得压强为。
17．(1)ecdab
(2)ABF
(3)b＜c=d
(4) 液颜色变浅的同时有气泡产生(或溶液由棕黄色变为浅绿色的同时有气泡产生)
【分析】盐酸标准溶液滴定NaOH溶液的主要实验步骤为检漏、洗涤、润洗、注液、调液、读数、滴定、滴定终点；反应中热量的变化用公式Q=cρV总 △T计算。
（1）根据盐酸标准溶液滴定NaOH溶液的主要实验步骤知，在测定过程中，滴定操作的顺序为检查是否漏水→蒸馏水洗涤→从滴定管上口加入3mL所要盛装的溶液，倾斜着转动滴定管→将洗涤液从滴定管下部放入预置的烧杯中→装入标准溶液至“0”刻度以上2～3mL，固定好滴定管→轻轻转动滴定管的活塞，使滴定管尖嘴部分充满溶液，无气泡→调整管中液面至“0”或“0”刻度以下，记录读数，故排列顺序为ecdab。
（2）①简易量热计中，除了需要纸条、硬纸板(中心有两个小孔)、量筒、100mL烧杯，还需要温度计测量温度、玻璃搅拌器用于搅拌、500mL烧杯（与100mL烧杯之间填充纸条，保温），即需要ABF。
②由Q=cρV总 △T可得该过程中放出的热量Q=4.18J g-1 ℃-1×1.0g/mL×(50mL+50mL)×(T1-T0)=418(T1-T0)J。
（3）100mL 0.2mol/LCuSO4溶液中CuSO4物质的量为0.02mol，0.56g铁粉、1.12g铁粉、1.68g铁粉的物质的量分别为0.01mol、0.02mol、0.03mol，实验ⅰ中有0.01molCuSO4发生反应，实验ⅱ和ⅲ中都有0.02molCuSO4发生反应，实验ⅱ和ⅲ放出的热量一样多，且比实验ⅰ多，则b＜c=d。
（4）Fe3+易水解，为抑制Fe3+水解，在配制Fe2(SO4)3溶液时需加入硫酸，说明溶液中还存在Fe与硫酸的反应，反应的化学方程式为Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑；用pH试纸测得Fe2(SO4)3溶液的pH不大于1说明溶液呈强酸性，向少量Fe2(SO4)3溶液中加入Fe粉，溶液由棕黄色变为浅绿色的同时有气泡即氢气产生，证明同时存在反应A和B；丙同学根据相关原理，重新设计优化的实验方案的重点为如何防止Fe与酸反应产生影响，可以借助盖斯定律，设计分步反应来实现Fe2(SO4)3溶液与Fe的反应，故可将一定量的Cu粉加入一定浓度的Fe2(SO4)3溶液中反应，测量反应热，计算得到反应Cu+Fe2(SO4)3=CuSO4+2FeSO4的焓变，根据(3)中实验计算得到反应Fe+CuSO4=FeSO4+Cu的焓变，根据盖斯定律计算得到反应A的焓变为。
18．(1)-49.4kJ/mol
(2)
(3)不正确，这个反应且，，在任何温度下都不能自发进行
(4)温度升高到一定程度时，整个过程以反应1为主 AC 0.0096 分子筛膜反应器可以及时分离反应3生成的，同时也带走热量，降低温度，促进反应3正向进行，提高转化率
【详解】（1）反应1+反应2得反应3，故。
（2）根据应选图1中的(a)，再根据反应1是决速反应所以所绘图像的活化能要小于反应1的活化能，另外，所以图像终点低于最左侧起点，图像为；
（3）该反应的逆过程是甲醇气态燃烧为放热反应，所以该反应为吸热反应，又因故，在任何温度下都不能自发进行；
（4）①反应3是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，减小，反应1是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，增大，随着温度升高，a、b两条曲线先减小再增大接近重合的原因是：温度升高到一定程度时，整个过程以反应1为主；
②A．反应体系中的分压是变量，当其不变时达到平衡状态，A正确；
B．随温度升高反应3逆向移动，的量减少选择性降低，B错误；
C．使用催化剂降低活化能，提高反应速率，提高合成效率，C正确；
D．根据反应3系数分析，压缩体积，反应3正向移动，随着反应3正向移动会引起体系中和减少同时增多，这就打破了反应1的平衡，使其也发生移动，故D错误；
故选AC；
③若起始时二氧化碳和氢气的物质的量分别为1mol、3mol，P点时甲醇的选择性（S）、CO选择性（S）均为50%，二氧化碳的平衡转化率(α)=20%，体系压强为3MPa，平衡时：n(CO2)=1mol×(1-20%)=0.8mol，设n(H2)=x mol，n(CH3OH)= n(CO)=y mol，n(H2O)=z mol，根据C、H、O原子守恒可知，0.8+2y=1，,2x+4y+2z=6，0.8×2+2y+z=2，解得x=2.6mol，y=0.1mol，z=0.2mol，体系中气体的总物质的量n=2.6mol +0.1mol+0.1mol +0.2mol +0.8mol=3.8 mol，p(CO2)=；同理可知：p(H2) =，p(CO) =，p(H2O) =，反应2的平衡常数Kp==0.0096；
④由图可知，该分子筛膜反应器具有双重功能，只催化反应3，且能分离出反应3生成物水蒸气，同时也带走热量，降低温度，促进反应3正向进行，提高转化率。
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