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

第20讲反应热及计命题分析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、化学键的变更、焓变正负的推断、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更，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．(2024·北京，13,3分)一种分解氯化铵实现产物分别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、NH3B．d既可以是MgO，也可以是Mg(OH)ClC．已知MgCl2为副产物，则通入水蒸气可削减MgCl2的产生D．等压条件下，反应①、②的反应热之和，小于氯化铵干脆分解的反应热[解析]视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，可以削减副产物MgCl2的产生，C项正确；氯化铵干脆分解的反应＝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干脆分解的反应热，D项错误。2．(2024·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步确定整个反应的快慢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确定，不由活化能确定，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．(2024·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)K1ΔH1＝285kJ·mol－1②2CH4(g)＋O2(g)=2CH3OH(l)K2ΔH2＝－329kJ·mol－1反应③CH4(g)＋O3(g)=CH3OH(l)＋O2(g)的ΔH3＝－307kJ·mol－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＋、Co＋、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300K和310K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300K的曲线是b(填“a”或“b”)。300K、60s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更如图所示(两者历程相像，图中以CH4示例)。(ⅰ)步骤Ⅰ和Ⅱ中涉及氢原子成键变更的是Ⅰ(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。(ⅱ)干脆参与化学键变更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反应的能量变更应为图中曲线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)依据盖斯定律可知，③＝eq\f(1,2)(②－①)，则ΔH3＝eq\f(1,2)(ΔH2－ΔH1)＝－307kJ·mol－1，平衡常数(2)依据M守恒可知c(MO＋)初始＝c(MO＋)＋c(M＋)，故eq\f(cMO＋,cMO＋＋cM＋)＝eq\f(cMO＋,cMO＋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(cMO＋,cMO＋＋cM＋)越小，－lgeq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(cMO＋,cMO＋＋cM＋)))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\co1(\f(cMO＋,cMO＋＋cM＋)))大于曲线b，故曲线a对应的温度更高，即曲线a对应310K，曲线b对应300K。300K、60s时，－lgeq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(cMO＋,cMO＋＋cM＋)))＝0.1，MO＋的转化率α(MO＋)＝eq\f(cM＋,cMO＋＋cM＋)＝1－eq\f(cMO＋,cMO＋＋cM＋)＝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更的是步骤Ⅰ。(ⅱ)由干脆参与化学键变更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反应的能量变更应为题图中曲线c。(ⅲ)由(ⅱ)问可知干脆参与化学键变更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须要形成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<CHD2OH。CHD3的空间结构是以C为中心原子的四面体形，3个D原子的化学环境相同，因此只有CHD2OD和CD3OH两种产物。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<E生成物，吸热反应，ΔH>0。2．热化学方程式书写与推断的留意事项：(1)留意标明物质的聚集状态。(2)留意ΔH的符号与单位。(3)留意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的物质的量必需是1mol，当用热化学方程式表示燃烧热时，可燃物的物质的量必需为1mol。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1mol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101kPa时，1mol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1mol化学键解离成气态原子所吸取的能量。7．运用活化能应留意“一式一历