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5 化学反应与化学能量
1．了解化学反应中能量转化的原因及常见的能量转化形式。
2．了解化学能与热能的相互转化及了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。
3．了解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。
4．了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。了解化学在解决能源危机中的重要作用。
5．了解焓变（?H）与反应热的含义。
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+
根据盖斯定律书写热化学方程式、计算反应热等。
一、反应中能量的变化
1．基本概念：
（1）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”。
（2）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
（1）注意ΔH的符号和单位：ΔH的单位为kJ/mol。
（2）ΔH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。
（3）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。
（4）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。
（5）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。
（6）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
（1）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。
（2）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。
1．通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。下列说法不正确的是（）
①C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH1=a kJ·mol?1
②CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) ΔH2=b kJ·mol?1
③CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(g)+H2O(g) ΔH3=c kJ·mol?1
④2CH3OH(g)===CH3OCH3 (g) + H2O(g) ΔH4= d kJ·mol?1
A．反应①、②为反应③提供原料气
B．反应③也是CO2资源化利用的方法之一
C．反应CH3OH(g)===1/2CH3OCH3(g)+1/2H2O(l)的ΔH=d/2kJ·mol?1
D．反应2CO(g)+4H2(g)===CH3OCH3(g)+H2O(g)的ΔH=(2b+2c+d)kJ·mol?1
【解题思路】反应①、②的生成物CO2和H2是反应③的反应物，A正确；反应③可将二氧化碳转化为甲醇，变废为宝，B正确；4个反应中，水全是气态，没有给出水由气态变为液态的焓变，C错误；把反应②③④三个反应按(②+③)2+④可得该反应及对应的焓变，D正确。
【答案】C
2．（2018北京卷）我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程，该历程示意图如下所示。
下列说法不正确的是（）
A．生成CH3COOH总反应的原子利用率为100%
B．CH4→CH3COOH过程中，有C—H键发生断裂
C．①→②放出能量并形成了C—C键
D．该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率
【解题思路】本题考查原子利用率、化学反应的实质、化学反应中的能量变化、催化剂对化学反应的影响，解题的关键是准确分析示意图中的信息得到由①→②是一个放热的过程。注意催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，催化剂不能改变ΔH、不能使化学平衡发生移动。
A项，根据图示CH4与CO2在催化剂存在时生成CH3COOH，总反应为CH4+CO2CH3COOH，只有CH3COOH一种生成物，原子利用率为100%，A项正确；B项，CH4选择性活化变为①过程中，有1个C-H键发生断裂，B项正确；C项，根据图示，①的总能量高于②的总能量，①→②放出能量，对比①和②，①→②形成C-C键，C项正确；D项，催化剂只影响化学反应速率，不影响化学平衡，不能提高反应物的平衡转化率，D项错误；答案选D。
【答案】D
3．（2018海南卷）过氧化氢(H2O2)是重要的化工产品，广泛应用于绿色化学合成．医疗消毒等领域。
回答下列问题：
（1）已知：H2(g)＋12O2(g)===H2O(l) ΔH＝－286 kJ·molˉ1
H2(g)＋O2(g)===H2O2(l) ΔH＝－188 kJ·molˉ1
过氧化氢分解反应2H2O2(l)＝2H2O(l)＋O2(g)的ΔH＝______kJ·mol?1。不同温度下过氧化氢分解反应的平衡常数K(313K)_____K(298K) (填大于、小于或等于)。
【解题思路】本题考查盖斯定律的应用，对于放热反应，升高温度，平衡向逆向移动，平衡常数减小。
（1）已知：①H2(g)＋12O2(g)===H2O(l) ΔH1＝－286kJ·mol?1；②H2(g)＋O2(g)===H2O2(l) ΔH2＝－188 kJ·mol?1，根据盖斯定律，①×2-②×2得：2H2O2(l)===2H2O(l)＋O2(g)的ΔH＝2ΔH1-2ΔH2=-196kJ·mol?1。该反应为放热反应，温度升高，化学平衡常数减小，所以K(313K)【答案】（1）－196小于
4．（2）下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______________、______________，制得等量H2所需能量较少的是_____________。
【解题思路】本题综合考查化学反应原理知识，侧重热化学方程式书写和化学平衡的考查，题目难度不大，由已知几个热化学反应方程式求未知热化学方程式，要注意运用盖斯定律。注意表示反应热时，“+”“－”不能遗漏。
根据盖斯定律，把系统(Ⅰ)的三个热化学方程式相加可得：H2O(l)===H2(g)+12O2(g) ΔH＝286kJ·mol?1；把系统(Ⅱ)的三个热化学方程式相加可得：H2S(g)===H2(g)+S(s) ΔH＝20kJ·mol?1；由上述两个热化学方程式可得，制得1mol H2，系统(Ⅰ)需要吸收286kJ能量，系统(Ⅱ) 需要吸收20kJ能量，所以制得等量H2所需能量较少的是系统(Ⅱ)。
【答案】H2O(l) ===H2(g)+12O2(g) ΔH=+286kJ·mol?1 H2S(g)===H2(g)+S(s) ΔH=+20kJ/mol 系统（II）
5．催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。研究表明，在Cu/ZnO催化剂存在下，CO2和H2可发生两个平衡反应，分别生成CH3OH和CO。反应的热化学方程式如下：
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=－53.7kJ·mol－1I
CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2II
某实验室控制CO2和H2初始投料比为1∶2.2，经过相同反应时间测得如下实验数据：
【备注】Cat.1：Cu/ZnO纳米棒；Cat.2：Cu/ZnO纳米片；甲醇选择性：转化的CO2中生成甲醛的百分比
已知：①CO和H2的标准燃烧热分别为－283.0kJ·mol?1和－285.8kJ·mol?1
②H2O(l)===H2O(g) ΔH3=44.0kJ·mol?1
请回答（不考虑温度对ΔH的影响）：
（1）反应I的平衡常数表达式K=___________；反应II的ΔH2=____________kJ·mol?1。
（2）在下图中分别画出I在无催化剂、有Cat.1和由Cat.2三种情况下“反应过程－能量”示意图。
【解题思路】（1）根据平衡常数的公司，生成物的浓度幂之积与反应物浓度的幂之积的比值，数学平衡常数为：。已知热化学方程式：a：CO(g)+1/2O2(g)===CO2(g) ΔH=－283.0 kJ·mol?1b：1/2O2(g)+H2(g)===H2O(l) ΔH=－285.8kJ·mol?1 c：H2O(l)===H2O(g) ΔH3=44.0kJ·mol?1根据盖斯定律分析，b－a+c即可得热化学方程式：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=－285.8+283.0+44=41.2kJ·mol?1；（4）从表中数据分析，在催化剂Cat.2的作用下，甲醇的选择性更大，说明催化剂Cat.2对反应Ⅰ的催化效果更好，催化剂能降低反应的活化能，说明使用催化剂Cat.2的反应过程中活化能更低，故图为：
【答案】（1） +41.2
（2）
1．(2018成都理综）用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出印刷电路板中的铜，其热化学方程式为Cu(s)＋H2O2(l)＋2H+(aq)===Cu2+(aq)＋2H2O(l) ΔH已知①Cu(s)＋2H+(aq)===Cu2+(aq)＋H2(g) ΔH1＝＋64kJ·mol－1②2H2O2(l)===2H2O(l)＋O2(g)ΔH2＝－196 kJ·mol－1③H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(l) ΔH3＝－286kJ·mol－1。下列说法不正确的是( )
A．反应①可通过铜作电极电解稀H2SO4的方法实现
B．反应②在任何条件下都能自发进行
C．若H2(g)+1/2O2(g)===H2O(g)　ΔH4，则ΔH4<ΔH3
D．ΔH＝－320kJ·mol－1
【解题思路】本题综合考查化学反应原理知识，侧重盖斯定律、化学反应进行方向的判断、电化学考查，题目难度不大，清晰电解池中离子的放电顺序、活性电极做电极材料时，电极本身发生氧化反应。同种物质不同状态下的能量高低不同。化学反应进行的方向应由ΔG=ΔH-TΔS来判断。
A．用铜作电极电解稀H2SO4时，两个电极的反应分别为：Cu-2e?===Cu2+、2H++2e?===H2↑，总反应为：Cu(s)＋2H＋(aq)Cu2＋(aq)＋H2(g)，故A说法正确；B．反应②的ΔH<0，ΔS>0，则在任何条件下均能自发进行，故B说法正确；C．因为H2O(g)所具有能量较H2O(l)高，则反应H2(g)＋12O2(g)===H2O(g)放出的热量较少，ΔH4>ΔH3，故C说法错误；D．由盖斯定律可得ΔH=ΔH1+12ΔH2+ΔH3=－320kJ·mol－1，故D说法正确；答案选C。
【答案】C
2．下列关于如图所示转化关系(X代表卤素)的说法错误的是（）
A．ΔH3<0 B．ΔH1=ΔH2+ΔH3
C．按Cl、Br、I的顺序，ΔH2依次增大 D．ΔH1越小，HX越稳定
【解题思路】原子形成化学键的过程中放热，则反应2H(g)+2X(g)===2HX(g)　ΔH3<0，A正确。根据盖斯定律可知，途径Ⅰ生成HX的反应热与途径无关，所以ΔH1=ΔH2+ΔH3，B正确。Cl、Br、I的原子半径依次增大，Cl2、Br2、I2断裂化学键需要能量减小，所以途径Ⅱ按Cl、Br、I的顺序，吸收的热量依次减小，即ΔH2依次减小，C错误。氢气和卤素单质形成HX的过程中ΔH1越小，说明放出的热量越多，则生成的HX具有能量越低，HX越稳定，D正确。
【答案】C　
3．碳是形成化合物种类最多的元素，其单质及化合物是人类生产生活的主要能源物质。请回答下列问题：
（1）有机物M经过太阳光光照可转化成N，转化过程如下：ΔH＝＋88.6kJ·mol－1，则M与N较稳定的是_________。
（2）已知CH3OH(l)的燃烧热为726.5kJ·mol?1，CH3OH(l)＋1/2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－a kJ·mol?1，则a________726.5(填“>”、“<”或“＝”)。
（3）使Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层，生成HCl和CO2，当有1 mol Cl2参与反应时放出145kJ热量，写出该反应的热化学方程式：_____________________________________________。
（4）火箭和导弹表面的薄层是耐高温物质。将石墨、铝粉和二氧化钛按一定比例混合在高温下煅烧，所得物质可作耐高温材料，4Al(s)＋3TiO2(s)＋3C(s)===2Al2O3(s)＋3TiC(s)　ΔH＝－1176 kJ·mol?1，则反应过程中，每转移1 mol电子放出的热量为 __________。
（5）已知拆开1mol H－H键、1mol N－H键、1mol N≡N键分别需要的能量是a kJ、b kJ、c kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为 _________________________________ 。
（6）通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。
①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH1＝a kJ·mol?1
②CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH2＝b kJ·mol?1
③CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH3＝c kJ·mol?1
④2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH4＝d kJ·mol?1
则反应2CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)的ΔH＝__________________________________。（用含a,b,c,d的式子表示）
【解题思路】本题考查反应热与焓变，把握反应的特点、反应中能量变化、盖斯定律应用为解答的关键。
（1）ΔH>0，为吸热反应，能量越低越稳定，则M与N相比较稳定的是M；（2）H2O(g)→H2O(l)过程中放热，则a<726.5；（3）根据热化学方程式的书写规则，此热化学方程式为：2Cl2(g)＋2H2O(g)＋C(s)===4HCl(g)＋CO2(g) ΔH＝－290kJ·mol?1；（4）由热化学方程式4Al(s)＋3TiO2(s)＋3C(s)===2Al2O3(s)＋3TiC(s)　ΔH＝－1176kJ·mol?1得，4mol铝反应放出1176kJ热量，反应中铝化合价由0升高到+3，失去12mol电子，所以每转移1mol电子放出的热量为1176kJ/12=98 kJ；（5）在反应N2+3H2?2NH3中，断裂3molH-H键，1mol N三N键共吸收的能量为：(3a+c)kJ，生成2mol NH3，共形成6mol N-H键，放出的能量为：6×bkJ，该反应吸收的热量为：(3a+c-6b) kJ；故答案为：N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　 ΔH＝(3a+c-6b) kJ·mol－1；（6）结合盖斯定律，找出反应2CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)可以由2×②+2×③+④得到，则ΔH＝(2b+2c+d)kJ·mol?1。
【答案】（1）M
（2）<
（3）2Cl2(g)＋2H2O(g)＋C(s)===4HCl(g)＋CO2(g) ΔH＝－290kJ·mol－1
（4）98kJ
（5）N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　 ΔH＝(3a+c-6b) kJ·mol?1
（6）(2b+2c+d)kJ·mol?1
4．按要求计算下列反应的ΔH。
(1)二氧化碳的捕集与利用是实现温室气体减排的重要途径之一。目前工业上用的捕碳剂NH3和(NH4)2CO3，它们与CO2发生如下可逆反应：2NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g)(NH4)2CO3(aq)ΔH1；NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g) NH4HCO3(aq)ΔH2；(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g)2NH4HCO3(aq)　ΔH3；则ΔH3＝__________
____(用含ΔH1、ΔH2的代数式表示)
(2)已知断裂1mol化学键所需的能量如下：
化学键
H—H
C=O
C=S
H—S
C≡O
E/(kJ·mol－1)
436
745
577
339
1072
H2还原COS发生的反应为H2(g)＋COS(g)===H2S(g)＋CO(g)，该反应的ΔH＝________kJ·mol－1(已知COS的电子式)。
（3）NH3作为一种重要化工原料，被大量应用于工业生产，与其有关性质反应的催化剂研究曾被列入国家863计划。催化剂常具有较强的选择性，即专一性。已知：
反应Ⅰ：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g) ΔH1＝－905.0kJ·molˉ1
反应Ⅱ：4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g) ΔH2
化学键
H—O
O=O
N≡N
N—H
键能/(kJ·mol－1)
463
496
942
391
ΔH2＝__________________。
（4）以甲醇为原料制备氢气的一种原理如下：
反应Ⅰ：CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)　ΔH1＝＋90 kJ·mol－1
反应Ⅱ：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH2＝－41 kJ·mol－1
已知：断裂1mol分子中的化学键需要吸收的能量如下表所示。
分子
CH3OH(g)
H2(g)
H2O(g)
CO2(g)
能量/(kJ·mol－1)
2 038
436
925
x
表中x＝________。
（5）利用CO2和CH4重整可制合成气(主要成分为CO、H2)，已知重整过程中部分反应的热化学方程式为
①CH4(g)===C(s)＋2H2(g) ΔH1＝＋75.0kJ·mol－1
②CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝＋41.0kJ·mol－1
③CO(g)＋H2(g)===C(s)＋H2O(g) ΔH3＝－131.0kJ·mol－1
反应CO2(g)＋CH4(g)===2CO(g)＋2H2(g)的ΔH＝__________kJ·mol－1。
【解题思路】物质发生化学反应时，旧键断裂，新键生成；旧键断裂时要吸收能量，形成化学键时要放出热量。因此反应热=反应物断键吸收的总能量-生成物成键放出的总能量，熟练从反应物和生成物的键能去求算反应热及盖斯定律的运用。
（1）①2NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g)(NH4)2CO3(aq)　ΔH1；②NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g)NH4HCO3(aq)　ΔH2，根据盖斯定律②×2－①可得：(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g)===2NH4HCO3(aq)　ΔH3＝2ΔH2－ΔH1。综上所述，本题答案是：2ΔH2－ΔH1。（2）根据反应热=反应物断键吸收的总能量-生成物成键放出的总能量，所以ΔH＝(436＋745＋577－2×339－1072)kJ·mol－1＝＋8 kJ·mol－1。综上所述，本题答案是：＋8。（3）4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)　ΔH2＝反应物的键能总和－生成物的键能总和＝(4×3×391＋3×496－2×942－6×2×463) kJ·mol－1＝－1260 kJ·mol－1。综上所述，本题答案是：－1260kJ·mol－1。（4）根据盖斯定律Ⅰ＋Ⅱ可得：CH3OH(g)＋H2O(g)CO2(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋49kJ·mol－1，因为ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和＝(2038＋925－x－436×3) kJ·mol－1＝49 kJ·mol－1，解得x＝1606，所以表中x＝1606。综上所述，本题答案是：1606。（5）根据盖斯定律①＋②－③可得反应：CO2(g)＋CH4(g)===2CO(g)＋2H2(g)ΔH＝ΔH1＋ΔH2－ΔH3＝75.0kJ·mol－1＋41.0kJ·mol－1－(－131.0kJ·mol－1)＝＋247.0kJ·mol－1。综上所述，本题答案是：＋247.0。
【答案】（1）2ΔH2－ΔH1
（2）＋8
（3）－1260 kJ·mol－1
（4）1606
（5）＋247.0
1．（2018辽宁联考）下图是金属镁和卤素单质(X2)反应的能量变化示意图。下列说法正确的是（）
A．由图可知此温度下MgBr2(s)与Cl2(g)反应的热化学方程式为：MgBr2(s)+Cl2(g)===MgCl2(s)+Br2(g) ΔH=+117kJ·mol?1
B．热稳定性：MgI2 >MgBr2 >MgCl2 >MgF2
C．工业上可由电解MgCl2溶液冶炼金属Mg，该过程需吸收热量
D．金属镁和卤素单质(X2)的反应能自发进行是因为ΔH均小于零
【解题思路】本题考查的是从反应物和生成物总能量之和的图象中得到Mg与卤素单质反应为放热反应为突破口，再结合物质的总能量越低越稳定的知识解答。注意电解熔融的MgCl2才能冶炼金属Mg。
A．由图可知此温度下MgBr2(s)与Cl2(g)反应是放热反应，热化学方程式为：MgBr2(s)+Cl2(g)===MgCl2(s)+Br2(g) ΔH=-117kJ·mol?1，故A错误；B．物质具有的能量越低越稳定，由图可知热稳定性：MgI2< MgBr2【答案】D
2．（2018新疆一模）选择性催化还原法(SCR)烟气脱硝技术是一种成熟的NOx控制处理方法，主要反应如下：
①4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) ΔH1=a kJ·mol?1
②4NH3(g)+2NO2(g)+O2(g)3N2(g)+6H2O(g) ΔH2=b kJ·mol?1
副反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH4=d kJ·mol?1
可以计算出反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的ΔH为（）
A．(4b-3a+d)/4 B．(4a-3b+d)/4 C．(3b-4a+d)/4 D．(3a-4b+d)/4
【解题思路】①4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) ΔH1=a kJ·mol?1，②4NH3(g)+2NO2(g)+O2
(g)3N2(g)+6H2O(g) ΔH2=b kJ·mol?1，③4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH4=d kJ·mol-1，根据盖斯定律可知：将①×-②+③×即得反应：2NO(g)+O2(g)===2NO2(g)ΔH=a×-b+d×=kJ/mol
，故选D。
【答案】D　
3．（2018江苏徐州模拟）联氨（N2H4）常温下为无色液体，可用作火箭燃料。下列说法不正确的是( )
①2O2(g)＋N2(g)===N2O4(l) ΔH1
②N2(g)＋2H2(g)===N2H4(l) ΔH2
③O2(g)＋2H2(g)===2H2O(g) ΔH3
④2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH4=﹣1048.9 kJ·mol?1
A．O2(g)＋2H2(g)===2H2O(l) ΔH5，ΔH5＞ΔH3
B．ΔH4=2ΔH3﹣2ΔH2﹣ΔH1
C．1 mol O2(g)和2 mol H2(g)具有的总能量高于2 mol H2O(g)
D．联氨和N2O4作火箭推进剂的原因之一是反应放出大量的热
【解题思路】本题主要从反应热与反应物的总能量和生成物的总能量之间的关系出发，落实盖斯定律的应用。难度不大。
A．O2(g)＋2H2(g)===2H2O(g) ΔH3；O2(g)＋2H2(g)===2H2O(l) ΔH5；两个反应均为放热反应，ΔH均为负值，放热越多ΔH越小，由于生成液态水放热更多，所以ΔH5<ΔH3，A错误；B．根据盖斯定律，③×2-②×2-①得，2 N2H4(l)＋N2O4(l)＝3N2(g)＋4H2O(g)，所以ΔH4﹦2ΔH3﹣2ΔH2﹣ΔH1，B正确；C．O2(g)＋2H2(g)===2H2O(g) ΔH3,该反应为放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，所以C正确；D．由ΔH4=﹣1048.9kJ·mol－1知，反应放出大量的热，所以可以用联氨和N2O4作火箭推进剂，D正确；因此，本题正确答案为A。
【答案】A
4．（1）甲烷自热重整是先进的制氢方法，包含甲烷氧化和蒸气重整。向反应系统同时通入甲烷、氧气和水蒸气，发生的主要化学反应有
项目
化学方程式
焓变ΔH/( kJ·mol－1)
甲烷氧化
CH4(g)+2O2(g) ===CO2(g)+2H2O(g)
ΔH1
CH4(g)+O2(g) ===CO2(g)+2H2(g)
－322.0
蒸气重整
CH4(g)+H2O(g) ===CO(g)+3H2(g)
+206.2
CH4(g)+2H2O(g) ===CO2(g)+4H2(g)
+165.0
①反应CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g)的ΔH=_________ kJ·mol－1。
②甲烷的燃烧热为ΔH2，则ΔH2__________(填“>”“=”或“<”)ΔH1。
（2）物质(t－BuNO)2在正庚烷溶剂中发生如下反应：(t－BuNO)22(t－BuNO)　ΔH。实验测得该反应的ΔH=+50.5kJ·mol－1，活化能Ea=90.4kJ·mol－1。下列能量关系图合理的是___________。
（3）工业上利用天然气(主要成分为CH4)与CO2进行高温重整制备CO，已知CH4、H2和CO的燃烧热(ΔH)分别为－890.3kJ·mol－1、－285.8kJ·mol－1和－283.0kJ·mol－1，则生成1m3(标准状况)CO所需的热量为______。
【解题思路】（1）①由蒸气重整的两个反应可知，利用第二个反应减去第一个反应则得出该反应的反应热为 ΔH=(165.0－206.2)kJ·mol－1=－41.2kJ·mol－1。②表示甲烷燃烧热的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)===
CO2(g)+ 2H2O(l)　ΔH2=－Q(Q>0)。生成液态水比生成气态水释放出的热量多，故Q<|ΔH1|。（2）由实验测得该反应的反应热ΔH=+50.5kJ·mol－1，可知该反应是吸热反应，则反应物的总能量低于生成物的总能量，可排除能量关系图B和C。又依据活化能Ea=90.4kJ·mol－1，Ea－ΔH<50.5kJ·mol－1，能量关系图A中，Ea－ΔH>
50.5 kJ·mol－1，Ea与ΔH的比例不对。而能量关系图D是合理的。（3）首先写出热化学方程式：CH4(g)+2O2
(g)===CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=－890.3 kJ·mol－1　①；CO(g)+O2(g)===CO2(g)　ΔH=－283.0 kJ·mol－1　②；H2
(g)+O2(g)===H2O(l)　ΔH=－285.8 kJ·mol－1　③；①－(②+③)×2得CH4(g)+CO2(g) ===2CO(g)+2H2(g) ΔH=+
247.3 kJ·mol－1，故标准状况下生成1 m3 CO所需热量为Q=×247.3 kJ·mol－1≈5.52×103 kJ。
【答案】（1）①－41.2　②<
（2）D
（3）5.52×103kJ
5．（1）一种煤炭脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形成固定下来，从而减少SO2的排放，但产生的CO又会与CaSO4发生化学反应，从而降低脱硫效率。相关的热化学方程式如下：
①CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)ΔH1＝＋210.5kJ·mol－1
②14CaSO4(s)＋CO(g)14CaS(s)＋CO2(g)　ΔH2＝－47.3kJ·mol－1
请回答下列问题：
反应CaO(s)＋3CO(g)＋SO2(g)CaS(s)＋3CO2(g) ΔH3＝________kJ·mol?1；平衡时增大压强，此反应________(填“正向”“逆向”或“不”)移动。
（2）有机物加氢反应中镍是常用的催化剂，但H2中一般含有微量CO会使催化剂镍中毒，在反应过程中消除CO的理想做法是投入少量SO2，为弄清该方法对催化剂的影响，查得资料如下：
则：①不用通入O2氧化的方法除去CO的原因是_______________________。
②SO2(g)＋2CO(g)===S(s)＋2CO2(g)　ΔH＝____________。
（3）汽车发动机工作时会引发N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH＝＋180 kJ·mol?1，其能量变化示意图如下：
则NO中氮氧键的键能为____________kJ·mol?1。
【解题思路】本题考查了化学反应热的计算，抓住看图写热化学方程式，ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和、盖斯定律来解答。
(1)由盖斯定律可知，4×②－①得到反应CaO(s)＋3CO(g)＋SO2(g)===CaS(s)＋3CO2(g)　ΔH3＝－ΔH1＋4ΔH2＝－399.7kJ·mol?1；该反应为气体分子数减小的反应，增大压强，平衡正向移动。综上所述，本题答案是：－399.7，正向。（2）①Ni能与O2反应使其失去催化作用；所以不用通入O2氧化的方法除去CO可以避免Ni失去催化作用；综上所述，本题答案是：避免O2与Ni反应再使其失去催化作用。②根据图Ⅰ可写热化学方程式：①CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－283.0kJ·mol?1，根据图Ⅱ可写热化学方程式：②S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2＝－296.0kJ·mol－1，根据盖斯定律，①×2－②可得SO2(g)＋2CO(g)===S(s)＋2CO2(g)　ΔH＝－270.0kJ·mol?1。综上所述，本题答案是：－270.0kJ·mol?1。（3）设NO中氮氧键的键能为x，ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和＝(946＋498)kJ·mol?1－2×x＝180kJ·mol?1，解得x＝632kJ·mol?1。综上所述，本题答案是：632。
【答案】（1）－399.7 正向避免O2与Ni反应再使其失去催化作用
－270.0kJ·mol?1
（3）632

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