2025高考冲刺 预测 化学一 热点9 反应热与反应历程（含解析）

热点9反应热与反应历程考向1反应热盖斯定律【真题研磨】典例(1)(2024·安徽选择考)某温度下,在密闭容器中充入一定量的X(g),发生下列反应:X(g)Y(g)(ΔH1<0),Y(g)Z(g)(ΔH2<0),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(B)(2)(2024·广东选择考节选)酸催化下NaNO2与NH4Cl混合溶液的反应(反应a),可用于石油开采中油路解堵。反应a:NO2-(aq)+NH4+(aq)===N已知:则反应a的ΔH=ΔH1-ΔH2-ΔH3+ΔH4。

【审答思维】(1)图表分析第1题(2)题干划线部分关键信息解读关键信息信息解读ΔH1<0说明X(g)Y(g)为放热反应,反应物的能量高于生成物的能量ΔH2<0说明Y(g)Z(g)为放热反应,反应物的能量高于生成物的能量【失分警示】(1)第(1)题的失分点是反应初始阶段,第二个反应的速率小于第一个反应,是由于第二个反应的活化能高于第一个反应。若该信息不明确,本题将会作出错误的选择;(2)第(2)题的失分点是不能灵活使用盖斯定律计算反应热。【考场技法】1.反应热的计算方法(1)ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量(2)ΔH=断键吸收能量-成键放出能量=正反应活化能-逆反应活化能(3)ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能2.利用盖斯定律计算反应热的思维模型(1)根据待求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;(2)根据目标热化学方程式调整可用热化学方程式的化学计量数,确定ΔH的符号和数值;(3)将调整好的热化学方程式和ΔH进行运算,最终确定目标热化学方程式的ΔH。【多维演练】1.★★(键能型求算反应热)肼(H2N—NH2)是一种高能燃料,共价键的键能与热化学方程式信息如表:共价键N—HN—NO=OO—H键能/(kJ·mol-1)391161498463热化学方程式N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g)ΔH=-570kJ·mol-1则2N(g)===N2(g)的ΔH为(B)A.+1882kJ·mol-1B.-941kJ·mol-1C.-483kJ·mol-1 D.-1882kJ·mol-12.★★(叠加型求算反应热)环氧乙烷()可用作生产一次性口罩的灭菌剂,工业上常用乙烯氧化法生产环氧乙烷,其原理是2CH2CH2(g)+O2(g)2(g)ΔH。已知下列两个反应,则ΔH为(B)①CH2CH2(g)+3O2(g)2CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=-1323kJ·mol-1②(g)+52O2(g)2CO2(g)+2H2O(g) ΔH2=-1218kJ·mol-1A.+210kJ·mol-1 B.-210kJ·mol-1C.-175kJ·mol-1 D.-105kJ·mol-13.★★★(能量与反应历程变化图求算反应热)标准状况下,气态反应物和生成物的相对能量与反应历程示意图如图所示(已知O2和Cl2的相对能量为0),下列说法错误的是(D)A.E6-E3=E5-E2B.可计算Cl—Cl键能为2(E5—E6)kJ·mol-1C.相同条件下,O3的平衡转化率:历程Ⅱ=历程ⅠD.历程Ⅰ、历程Ⅱ中速率最快的一步反应的热化学方程式为ClO(g)+O(g)===O2(g)+Cl(g)ΔH=(E4-E5)kJ∙mol-1考向2反应历程的微观分析【真题研磨】典例(2024·北京等级考)苯在浓HNO3和浓H2SO4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(C)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ⅡB.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π键没有变化D.对于生成Y的反应,浓H2SO4作催化剂【审答思维】题干划线部分关键信息解读关键信息信息解读产物稳定性产物的能量越低,越稳定

反应速率活化能越小,反应速率越快

催化剂催化剂在反应前存在,反应过程中消耗掉,反应后又生成等量的该物质【失分警示】本题的易错点为C项,若环上原子形成大π键,则参与形成大π键的原子均为sp2杂化,由于M中与—NO2相连的C原子,形成4个共价键,因此该原子为sp3杂化,M中的大π键发生改变。【考场技法】1.反应历程概念和规律(1)催化剂先参与反应消耗后生成,即“先进后出”;中间产物先生成后参与反应消耗,即“先出后进”;(2)活化能越大,该步骤反应速率越慢,反应速率最慢的一步称为决速步。2.催化剂改变反应历程示意图(1)E1和E2分别是非催化反应正、逆反应活化能,E'1和E'2分别是催化反应正、逆反应活化能。(2)催化剂可改变反应历程,降低正、逆反应活化能,但不影响反应热。【多维演练】1.★★★(能量变化历程图)碳酸二甲酯DMC(CH3OCOOCH3)是一种低毒、性能优良的有机合成中间体,科学家提出了新的合成方案(吸附在催化剂表面上的物种用*标注),反应机理如图所示。下列说法错误的是(C)A.第2步的基元反应方程式为CH3O·*+CO2*CH3OCOO·B.反应进程中最大能垒为1.257×104eVC.升高温度,可以对于第1步反应的正反应速率增加,对于第3步反应的正反应速率减小D.适当提高温度,可以增加碳酸二甲酯的产率2.★★★(物质变化历程图)H2在石墨烯负载型Pd单原子催化剂(Pd/SVG)上还原NO生成N2和NH3的路径机理及活化能(kJ·mol-1)如图所示。下列说法错误的是(C)A.H2还原NO生成N2的决速步为反应⑥B.Pd/SVG上H2还原NO,更容易生成NH3C.根据如图数据可计算NO+5H===NH3+H2O的ΔHD.由图可知,相同催化剂条件下反应可能存在多种反应历程1.★★(键能型求算反应热)已知在25℃、1.01×105Pa下,1molH2O生成H2(g)和O2(g)的能量变化如图所示,下列说法正确的是(B)A.甲为气态水,乙为液态水B.甲、乙、丙、丁物质中所具有的总能量大小关系为丙>丁>乙>甲C.热化学方程式为2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)ΔH=-490kJ·mol-1D.形成1molH2O中的化学键需吸收930kJ的能量2.(叠加型求算反应热)为了节能减排,提高资源的利用率,可以用CO和CO2与H2反应合成乙醇。已知:①2CO(g)+4H2(g)===CH3CH2OH(l)+H2O(g) ΔH1=-296.6kJ·mol-1②CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41.2kJ·mol-1③1mol液态水变为气态水的焓变为ΔH=+44kJ·mol-1则由2molCO2(g)和6molH2(g)反应生成1molCH3CH2OH(l)和3molH2O(l)的ΔH(kJ·mol-1)为(A)A.-346.2B.-390.2C.-434.2 D.-692.43.★★★(历程型求算反应热)我国科学家研究化合物M(s)催化CO2氢化生成甲酸的机理,其中由化合物M(s)生成化合物N(s)过程的机理和相对能量曲线如图所示(已知:1eV=1.6×10-19J)。TS1、TS2均为过渡态。下列说法正确的是(C)A.过渡态TS1比化合物P更稳定B.过程M→P为化合物M生成化合物N的决速步骤C.化合物M催化CO2氢化生成甲酸的反应过程中一定有Fe—O键的生成和断裂D.由M(s)生成N(s)的热化学方程式:M(s)+CO2(g)===N(s)ΔH=-0.51kJ·mol-14.★★(能量变化历程图)在298K、101kPa下,合成氨反应的能量变化图如图所示(图中“吸”表示在催化剂表面的吸附)。下列说法中正确的是(A)A.图中决速步骤的反应方程式为12N2吸+32B.该历程中最大能垒(活化能)E=295kJ·mol-1C.合成氨工业中采用循环操作,主要目的是增大化学反应速率D.该反应为放热反应,所以反应中温度越低越好5.★★(反应历程图)2022年度诺贝尔化学奖授予发现“点击化学(通过小单元的拼接来快速可靠地完成形形色色分子的化学合成)和生物正交化学”的三位科学家。点击化学的概念对化学合成领域有很大的贡献。点击化学的原理如图所示。下列说法错误的是(B)A.上述循环中H+是中间产物之一B.上述循环中只断裂和形成极性键C.该过程总反应的原子利用率为100%D.铜改变了反应历程,但不改变总反应的焓变6.★★★(物质变化历程图)氮肥保障了现代农业的丰收。根据如图的循环过程,有关硫酸铵和氯化铵的说法正确的是(A)A.ΔH5=+3kJ·mol-1B.硫酸铵晶体中只含离子键不含共价键C.氯化铵晶体溶于水的过程:ΔS<0D.可以通过NH4Cl的受热分解实验测得ΔH1=+698kJ·mol-1的数据7.★★★(综合型历程图)当1,3-丁二烯和溴单质1∶1加成时,其反应机理及能量变化如图所示,不同反应条件下,经过相同时间测得生成物组成如表。下列分析错误的是(B)编号反应条件反应时间产物中A的物质的量分数产物中B的物质的量分数1-15℃tmin62%38%225℃tmin12%88%A.产物A、B互为同分异构体,由中间体生成A、B的反应存在互相竞争B.相同条件下由活性中间体C生成产物A的速率更慢C.聚合物的单体是1,3-丁二烯D.实验1在tmin,若升高温度至25℃,部分产物A会经活性中间体C转化成产物B热点9反应热与反应历程考向1【典例】【解析】(1)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。X(g)Y(g)和Y(g)Z(g)ΔH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;图像显示X(g)Y(g)和Y(g)Z(g)的ΔH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;图像显示X(g)Y(g)和Y(g)Z(g)的ΔH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;图像显示X(g)Y(g)和Y(g)Z(g)的ΔH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。(2)由已知可得:Ⅰ.NaNO2(s)+NH4Cl(s)===N2(g)+NaCl(s)+2H2O(l)ΔH1Ⅱ.NaNO2(s)===Na+(aq)+NO2-(aq)ΔⅢ.NH4Cl(s)===Cl-(aq)+NH4+(aq)ΔⅣ.NaCl(s)===Na+(aq)+Cl-(aq)ΔH4由盖斯定律可知,目标反应NO2-(aq)+NH4+(aq)===N2(g)+2H2O(l)可由Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ+Ⅳ得到,故反应a的ΔH=ΔH1-ΔH2-ΔH3答案:(1)B(2)ΔH1-ΔH2-ΔH3+ΔH41.B设N≡N的键能为x,由N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g)ΔH=-570kJ·mol-1及表中键能可知,4×391kJ·mol-1+161kJ·mol-1+498kJ·mol-1-x-4×463kJ·mol-1=-570kJ·mol-1,解得x=941kJ·mol-1,成键释放能量,则2N(g)===N2(g)的ΔH=-941kJ·mol-1。2.B由盖斯定律可知,反应①×2-②×2得到反应:2CH2=CH2(g)+O2(g)2(g),则其焓变为(-1323kJ·mol-1)×2-(-1218kJ·mol-1)×2=-210kJ·mol-1。3.D由图可知,历程Ⅰ是O3和氧原子结合生成O2,该过程放热,ΔH=(E6-E3)kJ·mol-1;历程Ⅱ有两个过程,过程一是臭氧、氧原子和氯原子作用生成氧气、氧原子和ClO,ΔH=(E4-E2)kJ·mol-1,过程二是氧气、氧原子和ClO作用生成2O2和Cl,ΔH=(E5-E4)kJ·mol-1,两个过程都放热;历程Ⅱ反应前后都有Cl,所以Cl相当于催化剂。结合图像分析,历程Ⅱ相当于历程Ⅰ在催化剂Cl(g)参与的条件下进行的反应,催化剂可以降低反应的活化能,但是不能改变反应的焓变,因此ΔH=(E6-E3)kJ·mol-1=(E5-E2)kJ·mol-1,A正确;已知O2和Cl2的相对能量为0(即E6=0),破坏1molCl2(g)中的Cl—Cl键形成2molCl,吸收的能量为2(E5-E6)kJ,所以Cl—Cl键能为2(E5-E6)kJ·mol-1,B正确;由以上分析可知,历程Ⅰ和历程Ⅱ的区别就是有Cl作催化剂,催化剂不能改变反应物的平衡转化率,因此相同条件下,O3的平衡转化率:历程Ⅱ=历程Ⅰ,C正确;活化能越低,反应速率越快,由图像可知,历程Ⅱ中第二步反应的活化能最低,所以速率最快的一步反应的热化学方程式为ClO(g)+O(g)===O2(g)+Cl(g)ΔH=(E5-E4)kJ·mol-1,D错误。考向2【典例】【审答思维】低小C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;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;M的六元环中与—NO2相连的C为sp3杂化,苯中大π键发生改变,故C错误;苯的硝化反应中浓H2SO4作催化剂,故D正确。1.CA.第2步的基元反应方程式为CH3O·*+CO2*→CH3OCOO·*,A正确;B.最大能垒为第1步基元反应:CH3OH*+HO·*→CH3O·*+H2O*,其差值为1.257×104eV,B正确;C.升高温度,反应速率均增加,C错误;D.总反应为2CH3CH3OCOOCH3+H2OΔH>0,为吸热反应,因此适当提高温度,可以增加碳酸二甲酯的产率,D正确。2.C活化能最大的为决速步,则H2还原NO生成N2的决速步为反应⑥,故A正确;由图知,Pd/SVG上H2还原NO,经过①到⑤即可生成氨气,而决速步反应⑥的活化能最大、发生最困难,则更容易生成NH3、不容易生成N2,故B正确;ΔH=正反应活化能-逆反应活化能,根据图中数据可计算NO+5H===NH3+H2O的正反应活化能,逆反应活化能未知,无法计算该反应的ΔH,故C错误;由图可知,相同催化剂条件下反应可能存在多种反应历程,可能得到不同产物,故D正确。1.B乙聚集状态变为甲聚集状态放热,水蒸气变为液态水为液化放热,所以甲为液态水,乙为气态水,故A错误;甲为液态水,乙为气态水,气态水比液态水的能量高,所具有的总能量大小关系为乙>甲,乙到丙断开化学键吸收能量930kJ,则丙所具有的能量比乙高930kJ,丙到丁形成化学键放出能量436kJ+249kJ=685kJ,则丙所具有的能量比丁高685kJ,则甲、乙、丙、丁物质所具有的总能量大小关系为丙>丁>乙>甲,故B正确;由图可得,H2O(g)===H2(g)+12O2(g)ΔH685)kJ·mol-1=+245kJ·mol-1,则热化学方程式为2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)ΔH=-490kJ·mol-1,故C错误;形成1molH2O中的化学键需放出930kJ的能量,故D错误。2.A①2CO(g)+4H2(g)===CH3CH2OH(l)+H2O(g)ΔH1=-296.6kJ·mol-1②CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g)ΔH2=-41.2kJ·mol-1③H2O(l)===H2O(g)ΔH=+44kJ·mol-1,根据盖斯定律,①-②×2-③×3可得:2CO2(g)+6H2(g)===CH3CH2OH(l)+3H2O(l)ΔH=(-296.6kJ·mol-1)-(-41.2kJ·mol-1)×2-(+44kJ·mol-1)×3=-346.2kJ·mol-1。3.CA.由图可知,过渡态TS1比P能量高,则P更稳定,选项A错误;B.由图可知,过程P→TS2为两步反应中活化能较大的反应,为慢反应,即为化合物M生成化合物N的决速步骤,选项B错误;C.化合物M为催化剂,反应前后结构不会改变,比较M、N的结构可知,当Fe—O键的断裂重新连接氢原子生成M,所以一定有Fe—O键的生成和断裂,选项C正确;D.图示为一个二氧化碳分子反应过程,能量变化为-11.63eV,所以当有1mol二氧化碳反应能量变化为-11.63eV×1.6×10-19J·eV-1×6.02×1023≈-1.12×106J=-1120kJ,则该过程的热化学方程式为M(s)+CO2(g)===N(s)ΔH=-1120kJ·mol-1,选项D错误。4.A决速步骤为活化能最大的步骤,由图可知,历程中最大能垒(活化能)的步骤为12N2吸+32H2吸===N吸+3H吸,故A正确;由图可知,历程中最大能垒(活化能)的步骤为12N2吸+32H2吸===N吸+3H吸,该步骤的活化能为(45+17)kJ·mol-1=62kJ·mol-1,故B错误;合成氨工业中采用循环操作,可以提高氮气和氢气的利用率,故C错误;温度越低,反应速率越慢,催化剂的活性也与温度有关,所以反应中不是温度越低越好5.B观察循环图,