2021届高考化学二轮复习化学反应与能量变化学案

1、专题四化学反应与能量变化考试要求命题角度1 .体系与能量认识化学能可以与热能、电能等其他形式能量 之间相互转化,能量的转化遵循能量守恒定 律。2 .化学反应与热能认识化学能与热能的相互转化,恒温恒压条件 下化学反应的反应热可以用焰变表示，了解盖 斯定律及其简单应用。1 .能辨识化学反应中的能量转化形式,能解释 化学变化中能量变化的本质。2 .能进行反应焙变的简单计算,能用热化学方 程式表示反应中的能量变化,能运用反应焙变 合理选择和利用化学反应。考点一反应热与计算高考经典再研典例1 (2020天津，10, 3分)理论研究表明，在101 kPa和298 K下,HCN(g)=HNC(g)异构化反应

2、过程的能量变化如图所示。下列说法错误的是 (D)反应进程A. HCN比HNC稳定B.该异构化反应的层+59. 3 kJ mol-1C.正反应的活化能大于逆反应的活化能D.使用催化剂,可以改变反应的反应热思维导引本题考查化学反应过程中能量变化图像分析,主要涉及物质稳定性比较、烯变的 计算、活化能的判断、影响反应热的因素，解题关键是要理解化学反应与热量的基本概念和化 学键与反应热的关系。我国科技工作者运用DFT计算研究HCOOH在不同催化剂（Pd和Rh）表面分解产生H：的部分反应过程如图所示,其中吸附在催化剂表面的物种用*表示。下列说法错误的是0.80.40-0.4-0.8-1.2PdRhHCOO

3、H过滤态1弋匚产 HCOOH*HCOO*+H*过渡态2反应过程A. HCOOH吸附在催化剂表面是一个放热过程B. Pd、Rh作催化剂时HCOOH分解产生H：的反应热不同C.该反应过程中有C-H键的断裂,还有C=o键的形成D. HCOO*+H*= C0,+2H*是该过程的决速步骤看答案B A项,HCOOH吸附在催化剂表面是能量降低的过程，为放热过程，正确;B项，催化 剂能改变反应速率,但不改变热效应,Pd、Rh作催化剂时HCOOH分解产生H：的反应热相同,错 误;C项,HCOOH催化分解生成CO二和H：,反应过程中有C-H键的断裂,还有C=O键的形成,正 确;D项,HCOO"+H

4、9;到过渡态2活化能最大,反应速率由活化能最大的步骤决定，故HCOO+H - C0d2H*是该过程的决速步骤,正确。典例2 (2019海南,5, 2分)根据图中的能量关系,可求得C-H键的键能为(A)c(g) L 4H(g)IIA/=717 kJ mob1 ：； A%=864 kJ mol"C(s) -J, -J2H2(g)；A/3=-75kJ - mol 11CH®A. 414 kJ mol-1B. 377 kJ mo I'1C. 235 kJ mol-1D. 197 kJ mo I'1便愈思维导引 本题主要考查化学反应过程中能量变化图像分析，侧重考查识图

5、、析图能力，解 题关键是明确化学反应焙变与键能的关系。朋(旦NNHJ是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如图所示，已知断裂1 mol化学键所需的能量(kJ): N=N键为942、0=0键为500、N键为154,则断裂1 mol NH键所需的能量(kJ)是2N(g)+4H(g)420(g)能依假想中间 物质的 总能员反应物 的总的依生成物 的总能收% ；：A/2=-2 752 kJ - mol-«N2H4(8)*O2(g):；AZ/,-534 kJ mol '；5 J2HzO(g)A. 194 B. 391C. 516 D. 658彳答案B根据题图内容，可得下列热化学方程式:

6、ML(g)+O式g)N：(g)+2H：0(g)A A二一534 kJ mol-1 ；2N (g) +4H (g)+20 (g) = N：(g)+2H：0 (g) A 后-2 752 kJ - mol-1 ; 根据盖斯定律，-有抽乩5)+0式g)= 2N(g)+4H(g)+20(g) 的2 218 kJ-molt设断裂1 mol NH键所需的能量为x,旧键断裂吸收的能量：154 kJ+4廿500 kJ=2 218 kJ,解得产391 kJ。典例3 (1) (2019课标I, 28节选)我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示,其中吸附在金催化剂表面上

7、的物种用*标注。303T直 Ha8 .ox&x+o。 HO-IZ+HOOJ 过渡态20X+.H.H00CJ O=+H+HO+OJ 过渡态130=.0二+.0 oxe-akCJ2 1OTSSS可知水煤气变换的bH小于0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒 (活化能)E产2.02 eV,写出该步骤的化学方程式 C00H*+H*+Hg= C00H*+2%0H* (或H= H*+OH")。(2) (2019课标1【，27节选)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：O(g) O(g) +H;(g) A =100. 3 kJ mol-1

8、 H：(g)+I=(g)- 2HI (g) A =-11.0 kJ - mof1 对于反应:O(g)+L(g)O(g)+2HI(g)A A= 89. 3 kJ - mol-1o思维导引 本题主要考查化学反应历程中能量变化图像分析，侧重考查识图、析图能力，解 题关键是明确化学反应婚变与能量的关系、活化能的概念与判断。豌3水煤气变换反应为C0(g)+H9(g)-CO:(g)+H：(g)o我国学者结合实验与计算机模 拟结果,研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示,其中吸附在金催化剂表面 上的物种用*标注。下列说法正确的是 ()>?匡卷又立3OS+3H+3C3 .oxa)x+

9、74;o:> .H0JHH003 过渡态2OX.H.HOOC O=+H.HO+OJ 过渡态130=*0=+0:> Qcxe+akJuA.水煤气变换反应为吸热反应B.步骤的化学方程式为C0*+0H*+H2(g) C00H*+HOC.步骤只有非极性键H-H键形成D.该历程中最大能垒(活化能)5产2. 24 eV彳答案B A项，由示意图可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，该反应为放热反应， 错误;B项，由示意图可知，步骤为CO*、OH*和H9(g)反应生成COOH*和H：0反应的化学方程式 为COx+OH*+H：O(g)- COOHX+H：OX,正确;C项，由示意图可知，步骤除有HH

10、非极性键形成外， 还有碳氧极性键和氢氧极性键生成,错误;D项，由示意图可知，步骤的能垒最大,£产1.86 eV- (-0. 16 eV) =2. 02 eV,错误。实施核心整合模拟对点演习考向一 化学反应中能量的变化与图像分析1. (2020天津耀华中学一模)为减少温室气体的排放,科学家研究出以Ti0为催化剂的光热化学 循环分解CO,的反应,该反应机理及各分子化学键完全断裂时的能量变化如下图所示。co01 598 kj/mol1 072 kj/mol300)496kJ/mo1下列说法正确的是()A.该反应中，光能和热能转化为化学能B.该过程中没有电子的转移C.使用TiO,作催化剂可以

11、降低反应的焙变,从而提高化学反应速率D,分解CO,反应的热化学方程式为2C0： (g) 2C0(g)+0：(g) 住-30 kj/mol彳答案A由题图信息可知，该反应中，在光能和热能的作用下，二氧化碳发生了分解反应，光能 和热能转化为化学能,A正确；该过程中二氧化碳发生了分解反应:2C0,(g)= 2C0(g)+0式g),属 于氧化还原反应，故有电子转移,B不正确;催化剂不能改变反应的焰变，但是可以降低反应的活 化能，故使用TiO,作催化剂可以提高化学反应速率,C不正确;化学反应的婚变等于反应物的键 能总和与生成物的键能总和的差，后2X 1 598 kJ/mol-2Xl 072 kJ/mol-

12、496 kj/mol= +556 kj/mol,则分解 CO二反应的热化学方程式为 2C0Kg)- 2co(g)+O?(g)庐+556 kj/mol,D不正确。2. (2020湖南雅礼中学高三五模)2019年9月，我国科研人员研制出Ti-H-Fe双温区催化剂,其中Ti-H区域和Fe区域的温度差可超过100 °C。Ti-H-Fe双温区催化合成氨的反应历程如图所示,其中吸附在催化剂表面上的物质用*标注。下列说法错误的是()o-2>s明褪斐年反应历程A.在高温区发生,在低温区发生B.在高温区加快了反应速率，低温区提高了氨的产率C.该历程中能量变化最大的是2.46 eV,是氮分子中氮氮

13、三键的断裂过程D.使用Ti-H-Fe双温区催化合成氨,不会改变合成氨反应的反应热看答案C为催化剂吸附N2的过程，为形成过渡态的过程，为N,解离为N的过程，以上过 程都是吸热的，需要在高温下进行,而为氮原子的转移,为化学键的形成,为了增大氨气的平 衡产率,需要在低温下进行，故A正确;升高温度,反应速率加快,在高温区加快了反应速率，由于 合成氨的反应是放热反应，降低温度,平衡向合成氨的方向移动，则低温区提高了氨的产率，故B 正确；该历程中能量变化最大的是2. 46 eV,是经历过程的能量变化，由题图可知，过程只发 生了氮气分子被催化剂吸附,并没有变成氮原子,过程中氮氮三键没有断裂，故C错误;催化剂

14、 只影响化学反应速率，化学反应不会因加入催化剂而改变反应热，故D正确。3. （2020山东威海一模）已知丙烯与HC1发生加成反应有两种可能产物,如图1所示;其中丙烯加 IT的位能曲线图如图2所示。下列说法错误的是（）:CH,CHCHCHCH,I富+ ci-CH.CHXH,a CH,CHCH, 小过渡态（H）A.过渡态（I）比过渡态（II）稳定B.生成的过程活化能较低,反应速率较快C.中碳原子的杂化方式相同D.丙烯与HC1发生加成反应,主要生成卷答案C A项，据题图可知过渡态（I）比过渡态（II）能量低，所以过渡态（I）比过渡态（H）稳 定,正确;B项,一般活化能越小反应速率越快,据题图可知生成

15、的过程活化能较低,反应速率较 快,正确;C项,每个分子中均有一个碳原子为sd杂化,其他碳原子为sp3杂化,分子中 碳原子均为sd杂化,错误;D项,据题图可知生成的过程活化能较低,反应更容易进行,选择性 更强,所以主要产物为,正确。考向二 焙变的计算及大小比较4. （2020浙江十校联考）环戊二烯（O）是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产,根据能量循环图和表格中的键能,下列说法正确的是（）共价健健能/kJ - moK1HH436H-I299II151已知：Cl：(g)+2HI (g) - I：(g)+2HCl(g) A MOA. 丛C. O(g)转化为C(g)的过程中，有C-H键

16、的断裂和形成D.在相同条件下，生成2 mol HCl(g)的丛生答案D A项，由盖斯定律和题给能量循环图知，良=AA,错误;B项，由题给键能数据可 知，反应 HKgHlKg)- 2Hl (g)的良二436 kJ - moP+lbl kJ mol-1-2X299 kJ mol-ll k J-molYO,结合+区二A区可知«>及错误;C项，C(g)转化为C(g)的过程中，有 CH键的断裂和HH键的形成,错误;D项，反应Cl:(g)+2HI(g) I： (g)+2HCl (g) A於0,根 据盖斯定律，用二不丛，则良Y A区,正确。5. (2020海南线上诊断)已知25 、101 k

17、Pa时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应生成1 mol 水放出的热量为57. 3 kJ,则下列描述正确的是()A.酸碱中和反应的反应热为57. 3 kJB. NaOH(aq) +HC1 (aq)- NaCl (aq)+H：0(l) 盾+57. 3 kJ mol'1C. 1 mol强酸和1 mol强碱完全反应,放出的热量一定为57. 3 kJD,稀盐酸与稀氨水反应生成1 mol水,放出的热量小于57. 3 kJ生答案D中和反应的反应热的单位应该是kJ- mol",故A错误；中和反应为放热反应,反应的 ，小于。，故B错误；如果是1 mol二元强酸和1 mol二元强碱反应，则放出的热

18、量不为57. 3 kJ,故C错误;NH3H2是弱电解质，电离需要吸收热量,故稀氨水与稀盐酸反应生成1 mol水放 出的热量小于57. 3 kJ, D正确。6. (2020福建厦门联考)Li/Li,O体系的能量循环图如图所示。已知AH。,下列说法正确的是 ()A. A<0B. +及二良C. 耳良D. AA+A 良+AA+A4+A/+A 以=0 彳答案C由1的气态分子变为气态原子，需要断裂分子中的化学键，因此要吸收能 量，A A>0, A项错误;根据盖斯定律可知，+4良+44+4+小/二八以,8项错误,口项错误;根据能量循环图可知bH,>3 A氏>0, A瓜>0, A

19、4>0,结合上述分析知名区,C项正确。温度 平衡常数973 KA；1.47A：2.381 173 K2. 151.677 .下列三个化学反应的平衡常数(&、及、及)与温度的关系分别如下表所示:化学反应FelsHCOKglFeCKsHCCKg)卜 H,Fe (s)+H：O (g) -FeO (s) +H： (g)A 区C0 (g) +H：0 (g) -C02(g)+H:(g) A则下列说法正确的是()A. A "CO, 尺08 .反应的反应热满足关系：A丛- 二A AC.反应的平衡常数满足关系:1； KfKzD.要使反应在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动,可采取升温措

20、施士答案B反应温度升高,“增大，则反应吸热，A >0,反应温度升高,减小，则反应放热,A冰0,故A错误;根据盖斯定律可得,-二,则有丛- 二从故B正确;七上票,际 c(CO2)三萼，左二,；" .三号,则有4.左二扁故c错误;根据%*可知反应在973 K时的5比1 c(H2O) c(CO)c(H2O)173 K时的K大,温度升高,减小，则反应放热,所以要使反应在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动,可采取降温措施，故D错误。8. (2020山东荷泽联考)用煤制天然气时会发生多个反应，通过多种途径生成CH,。已知:C (s) +2区(g) - CH. (g)住一73 kJ mol

21、'12C0(g)= C(s)+CO：(g)庐一 171 kJ mol-1CO (g) +3H: (g) -CH, (g) +H：0 (g)年-203 kJ moPo写出CO (g)与H：0 (g)反应生成国(g)和CO：(g)的热化学方程式:o*答案 CO(g)+H:O(g)一 H:(g)+CO：(g)Ai-41 kJ-mol-1掰析 C(s)+2H:(g)- CH, (g)盾-73 kJ m。r；2co (g)- C(s)+C0：(g)层T71kJ - mor®C0(g)+3H：(g) CH.(g)+H：0(g)庐-203 kJ- mo 广；根据盖斯定律，由十-得 C0(g

22、)+H2(g)= H=(g)+CO2(g) A (-73 kJ morx) + (-171 kJ mol-1)-(-203 kJ moP) =-41 kJ moPo考点二热化学方程式书写、正误判断及含义高考经典再研1. (2014海南,4, 2分)标准状况下,气态分子断开1 mol化学键的烯变称为键烯。已知H-H键、H0 键和 0=0 键的键焰八4 分别为 436 kJ mol-1. 463 kJ* mol-1 ft 495 kJ molo 下列热 化学方程式正确的是 ()A. H：0 (g) - H：(g) +|0： (g) A 住一485 kJ mol-1B. H：0 (g) = H： (

23、g) +j0= (g) A 住+485 kJ mol-1C. 2H： (g) +02(g) = 2H:0 (g) A 年+485 kJ mof1D. 2H：(g)+0:(g) 2HQ (g) A 年一485 kJ mol'1士答案D水分解是吸热反应，a0,A项错误;H2(g)= H：(g)(g) 庐2X463kJ- morl-436 kJ- mor-|x495 kJ 11101.242. 5 kJ mol-1, B 项错误；氢气燃烧放热，卜 XO, C 项错误。2. (2015山东理综,30节选)贮氢合金ThNk可催化由CO、压合成CH的反应。温度为T时，该反应的热化学方程式为 o已知

24、温度为7时：CH, (g) +2H：0 (g)C0:(g)+4H=(g)A 盾+165 kJ mol-1CO(g)+H：O(g) CO：(g)+H=(g)年-41 kJ- mol'1答案 CO (g)+3H：(g)CH, (g) +H：0 (g) A 住一206 kJ - mol-1*解析 已知：CH, (g)+2H：0 (g) C02(g)+4H：(g) A 盾+165 kJ mod、CO (g)+H:O (g) =: CO：(g)+H：(g) 所-41 kJ-加广，由盖斯定律可知，-即得所求热化学方程式:CO(g)+3似g)CH, (g) +H=0(g) A 所-206 kJ mo

25、lo突破核心整合一、热化学方程式的书写与正误判断单位、意义物质聚集状态两个概念状态数值条件书写六要索热化学方程式判断四观察AV的符号、单位化学计地数与数值是否对应表达燃烧热和 中和热的垃二、根据盖斯定律书写热化学方程式的步骤根据待求写的热化学方程式中的反应物和 生成物找出可用的已知热化学方程式根据待求写的热化学方程式调核可用热化 调整 学方程式的方向，缩小或扩大相应的倍数，同时调整的数值与符号市口_ 将调整好的热化学方程式和相应进行加、竽-减、乘、除运算曲| 椅杳得出的热化学方程式是否正确模揪对点演习考向一 热化学方程式的正误判断1. (2020山东荷泽段考)下列热化学方程式表达正确的是(，的

26、绝对值均正确)A. C:H50H(l)+302(g)- 2C0z(g)+3H：0(g)年-1 367.0 kj/mol (燃烧热)B. NaOH(aq) +HC1 (aq)- NaCl (sq)+H：O(1)米+57. 3 kj/mol (中和反应反应热)C.S(s)+O=(g) - SO： (g) A 盾-269. 8 kj/mol (反应热)D. 2N0： 0：+2N0 A 层+116. 2 kj/mol (反应热)*答案C A项,燃烧热是1 mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量，水的状态必须为 液态,反应中生成的水为气体,不是稳定氧化物,错误;B项，中和热，应小于0,错误;C项,

27、硫燃 烧生成二氧化硫气体放热，热化学方程式的书写注明了物质的聚集状态、目的正负号、数值、 单位,正确;D项,热化学方程式要注明物质聚集状态,错误。2. (2020山东济南实验中学阶段测试)以TiO2为催化剂的光热化学循环分解CO。的反应为温室气 体减排提供了一个新途径,该反应的机理及各分子化学键完全断裂时的能量变化如下图所示。便返/例小二© Q») 107210/1 tQ Q下列说法正确的是()A.过程中钛氧键断裂会释放能量B.该反应中，光能和热能转化为化学能C.使用TiO,作催化剂可以降低反应的焙变,从而加快化学反应速率D. C0:分解反应的热化学方程式为2coe(g) 2C0(g) +0:(g) A跳+30 kj/mol彳答案B过程中钛氧键断裂会吸收能量，故A错误;根据图示可知，该反应中，光能和热能转 化为化学能，故B正确;催化剂通过降低反应的活化能加快化学反应速率,催化剂不能降