专题02 化学反应与能量变化（考题猜想）（4大题型）-2024-2025学年高一化学下学期期中考点大串讲（沪科版2020）

专题02 化学反应与能量变化 题型一 系统的内能 题型二 反应热与焓变 题型三 焓变与吸、放热反应的关系 题型四 吸热放热与焓变示意图的关系 ◆题型一 系统的内能 解题要点 内能和物质的状态有关。状态确定，内能的值也就确定，其他条件相同时温度升高，内能增大；压强增大，内能增大；质量增大，内能增大；分子聚集状态越集中，内能增大（固态＜液态＜气态）。内能的具体数值无法测量。 【例1】下列反应中生成物总能量高于反应物总能量的是 A．钠与水反应 B．铁粉与硫粉共热 C．强酸强碱中和 D．氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应 【变式1-1】下列说法中，正确的是 A．无论什么状态，同种物质的内能总是相同的 B．燃烧热就是燃烧反应放出的热量 C．同一个化学反应进行的途径不同，反应的焓变是相同的 D．物质必须加热才能发生的反应一定是吸热反应 【变式1-2】某化学反应A→C分两步进行：①A→B，②B→C．反应过程中的能量变化曲线如图所示，下列说法错误的是 A．三种物质中B最不稳定 B．反应A→B的活化能为E1 C．反应B→C的ΔH=E4-E3 D．整个反应的ΔH=E1-E2+E3-E4 ◆题型二 反应热与焓变 解题要点 焓变产生的原因： （1）微观：化学键的断裂与形成 反应物→断键→吸收能量 > 生成物→成键→释放能量 吸收能量→吸热反应→焓变为正值 反应物→断键→吸收能量 < 生成物→成键→释放能量 释放能量→放热反应→焓变为负值 （2）宏观：反应物与生成物的总能量 反应物的总能量>生成物的总能量→放热反应→焓变为负值 反应物的总能量<生成物的总能量→吸热反应→焓变为正值 【例2】科学研究人员获得了极具理论研究意义的气态分子，其分子结构如图所示。已知断裂吸收热量，生成放出热量，根据以上信息和数据，判断下列说法正确的是 A．属于一种新型的化合物 B．分子中存在非极性键 C．分子中键角 D．转变成将吸收热量 【变式2-1】已知：  。部分键能数据如表所示。下列说法正确的是 化学键 键能 808 436 464 A．中的键能为 B．该反应为吸热反应，吸热反应必须加热才能进行 C．当完全反应时转移的电子数为 D．和充分度应生成和吸收的热量 【变式2-2】白磷、红磷是磷的两种同素异形体，它们的结构如下图所示。已知红磷的燃烧热；白磷转化为红磷时放出热量，则下列叙述正确的是 A．白磷转化为红磷没有化学键断裂 B．白磷比红磷的能量低 C．白磷的燃烧热 D．红磷转化为白磷的 【变式2-3】合成氨技术有多种反应历程。图1为铁触媒催化合成氨的历程，“ad”表示吸附在催化剂表面的物质；图2为电化学催化氮气还原合成氨的催化机理。 下列说法错误的是 A．两种反应历程中的化合价均有4种价态 B．两种反应历程中均涉及了键的断裂和键的形成 C．图1中过程④对应的能量变化为 D．电化学催化氮气还原合成氨中的催化剂为 ◆题型三 焓变（或反应热）与吸、放热反应的关系 解题要点 焓变产生的原因： （1）关系：放热反应：ΔH为“-”，即ΔH<0（放热→体系能量降低） 吸热反应：ΔH为“+”，即ΔH>0（吸热→体系能量升高） （2） 比较大小：比较ΔH大小时，要带上“+”、“-”号，即所有放热反应的焓变小于所有吸热反应的焓变 【例3】已知反应A+B→C(吸热)分两步进行；(①A+B→X(放热)；②X→C(吸热)。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是 A． B． C． D． 【变式3-1】下列有关化学反应的认识错误的是 A．一定有化学键的断裂与形成 B．一定有电子转移 C．一定有新物质生成 D．一定伴随着能量变化 【变式3-2】常温常压下，断裂（理想）气体分子化学键所吸收的能量或形成（理想）气体分子化学键所放出的能量称为键能，下表是一些键能数据 化学键 键能 化学键 键能 化学键 键能 414 489 565 436 391 158 根据键能数据计算以下反应的反应热：   。 ◆题型四 吸热放热与焓变示意图的关系 【例4】已知断开1 mol Cl2(g)中的化学键需要吸收242.7 kJ的能量。根据反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)的能量变化示意图，下列说法不正确的是 A．H2(g)和Cl2(g)反应形成2 mol HCl(g)释放184.4 kJ的能量 B．1 mol HCl(g)反应形成H2(g)和Cl2(g)吸收92.2 kJ的能量 C．断裂化学键所需的能量：1 mol HCl(l)大于断裂1 mol HCl(g) D．断开1 mol H2(g)中的化学键需要吸收436.4 kJ的能量 【变式4-1】下列说法不正确的是 A．图甲表示该反应 ，化学反应体系从环境中吸收热量 B．图乙可知物质聚集状态改变， 焓也改变 C．图丙表示反应 的能量变化示意图 D．图丁可判断 ，石墨比金刚石稳定 【变式4-2】如下图所示，下列有关化学反应能量变化的说法错误的是 A．铁与盐酸反应的能量变化可用图1表示 B．图1表示反应物的总键能小于生成物的总键能 C．图1、图2中化学反应的焓变 D．图2可以表示反应  的能量变化 【变式4-3】完成下列问题 (1)已知1mol石墨转化为1mol金刚石要吸收能量，则石墨比金刚石 (填“稳定”或“不稳定”)。 (2)工业合成氨中氢气的重要来源是水煤气，主要发生两个反应，它们的能量变化如图所示。 从宏观角度分析两个反应中反应物和生成物之间的能量关系 。 【变式4-4】已知，如图是燃烧的反应过程中能量变化示意图。    从能量变化角度，该反应属于的反应类型是 。 A．吸热反应     B．放热反应 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题02 化学反应与能量变化 题型一 系统的内能 题型二 反应热与焓变 题型三 焓变与吸、放热反应的关系 题型四 吸热放热与焓变示意图的关系 ◆题型一 系统的内能 解题要点 内能和物质的状态有关。状态确定，内能的值也就确定，其他条件相同时温度升高，内能增大；压强增大，内能增大；质量增大，内能增大；分子聚集状态越集中，内能增大（固态＜液态＜气态）。内能的具体数值无法测量。 【例1】下列反应中生成物总能量高于反应物总能量的是 A．钠与水反应 B．铁粉与硫粉共热 C．强酸强碱中和 D．氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应 【答案】D 【解析】A．钠与水反应放出热量，反应物的总能量高于生成物的总能量，A不符合题意； B．铁粉与硫粉共热时发生化合反应，放出热量，反应物的总能量高于生成物的总能量，B不符合题意； C．强酸强碱中和时放出热量，反应物的总能量高于生成物的总能量，C不符合题意； D．氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应属于吸热反应，生成物的总能量高于反应物的总能量，D符合题意； 故选D。 【变式1-1】下列说法中，正确的是 A．无论什么状态，同种物质的内能总是相同的 B．燃烧热就是燃烧反应放出的热量 C．同一个化学反应进行的途径不同，反应的焓变是相同的 D．物质必须加热才能发生的反应一定是吸热反应 【答案】C 【解析】A．同种物质在不同状态下的内能是不同的，一般来说，气态的内能高于液态和固态的内能，A错误； B．25℃、101kPa 时，1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量是燃烧热，B错误； C．由盖斯定律可知，化学反应的焓变只与反应体系的始态和终态有关，而与反应进行的具体途径无关，同一个化学反应进行的途径不同，反应的焓变是相同的，C正确； D．需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应，如Fe和Cl2反应生成FeCl3需要加热，但该反应为放热反应，D错误； 故选C。 【变式1-2】某化学反应A→C分两步进行：①A→B，②B→C．反应过程中的能量变化曲线如图所示，下列说法错误的是 A．三种物质中B最不稳定 B．反应A→B的活化能为E1 C．反应B→C的ΔH=E4-E3 D．整个反应的ΔH=E1-E2+E3-E4 【答案】C 【解析】A．由反应过程中的能量变化曲线图可知，A、B、C三种物质中，物质B的能量最高，物质含有的能量越高，物质的稳定性越弱，则三种物质中B最不稳定，A正确； B．反应物A的分子变成活化分子需吸收的能量为E1，所以反应A→B的活化能为E1，B正确； C．物质B的能量比物质C的能量高，则B→C的反应为放热反应，ΔH=E3-E4，C错误； D．整个反应的ΔH==E1-E2+E3-E4，D正确； 故答案为C。 ◆题型二 反应热与焓变 解题要点 焓变产生的原因： （1）微观：化学键的断裂与形成 反应物→断键→吸收能量 > 生成物→成键→释放能量 吸收能量→吸热反应→焓变为正值 反应物→断键→吸收能量 < 生成物→成键→释放能量 释放能量→放热反应→焓变为负值 （2）宏观：反应物与生成物的总能量 反应物的总能量>生成物的总能量→放热反应→焓变为负值 反应物的总能量<生成物的总能量→吸热反应→焓变为正值 【例2】科学研究人员获得了极具理论研究意义的气态分子，其分子结构如图所示。已知断裂吸收热量，生成放出热量，根据以上信息和数据，判断下列说法正确的是 A．属于一种新型的化合物 B．分子中存在非极性键 C．分子中键角 D．转变成将吸收热量 【答案】B 【解析 】A．是由N元素组成的，是一种单质，A错误； B．分子中存在氮氮键，属于非极性键，B正确； C．由图，N4分子中N-N键角为60°，C错误； D．由图，一个N4分子中含有6个N-N键，根据N4(g)=2N2(g)，所以1molN4转变成N2将放出890kJ热量，D错误； 故选B。 【变式2-1】已知：  。部分键能数据如表所示。下列说法正确的是 化学键 键能 808 436 464 A．中的键能为 B．该反应为吸热反应，吸热反应必须加热才能进行 C．当完全反应时转移的电子数为 D．和充分度应生成和吸收的热量 【答案】A 【解析 】A．设中的键能为反应物键能之和-生成物键能之和，解得，即中的键能为，A正确； B．焓变和反应条件无关，因此吸热反应不一定加热才能进行，B错误； C．由于未告知所处的状态，无法计算的物质的量，也就无法计算完全反应时转移的电子总数，C错误； D．该反应是可逆反应，物质的转化率不能达到100%，所以和充分反应生成和吸收的热量小于，D错误。 故选A。 【变式2-2】白磷、红磷是磷的两种同素异形体，它们的结构如下图所示。已知红磷的燃烧热；白磷转化为红磷时放出热量，则下列叙述正确的是 A．白磷转化为红磷没有化学键断裂 B．白磷比红磷的能量低 C．白磷的燃烧热 D．红磷转化为白磷的 【答案】D 【解析 】A．白磷转化为红磷是化学变化，存在化学键的断裂和形成，A错误； B．白磷转化为红磷时放出热量，红磷能量更低，B错误； C．红磷的燃烧反应①  ，反应②，根据盖斯定律反应①+反应②有  ，即白磷的燃烧热为，C错误； D．白磷转化为红磷时放出热量，故红磷转化为白磷吸热，，D正确； 答案选D。 【变式2-3】合成氨技术有多种反应历程。图1为铁触媒催化合成氨的历程，“ad”表示吸附在催化剂表面的物质；图2为电化学催化氮气还原合成氨的催化机理。 下列说法错误的是 A．两种反应历程中的化合价均有4种价态 B．两种反应历程中均涉及了键的断裂和键的形成 C．图1中过程④对应的能量变化为 D．电化学催化氮气还原合成氨中的催化剂为 【答案】BC 【解析 】A．两种历程中均是由氮气逐步被还原为氨气，故的化合价均有0价、-1价、-2价、-3价4种价态，A正确； B．电化学催化氮气还原合成氨中未涉及键的断裂，B错误； C．根据盖斯定律，，故C错误； D．历程中先进后出的为催化剂，D正确； 故选BC。 ◆题型三 焓变（或反应热）与吸、放热反应的关系 解题要点 焓变产生的原因： （1）关系：放热反应：ΔH为“-”，即ΔH<0（放热→体系能量降低） 吸热反应：ΔH为“+”，即ΔH>0（吸热→体系能量升高） （2） 比较大小：比较ΔH大小时，要带上“+”、“-”号，即所有放热反应的焓变小于所有吸热反应的焓变 【例3】已知反应A+B→C(吸热)分两步进行；(①A+B→X(放热)；②X→C(吸热)。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】已知反应①(A+B→X)为放热反应，则A+B的总能量高于X的总能量，B、D均错误；已知反应②(X→C)为吸热反应，则X的总能量低于C的总能量，A正确，C错误，故选A。 【变式3-1】下列有关化学反应的认识错误的是 A．一定有化学键的断裂与形成 B．一定有电子转移 C．一定有新物质生成 D．一定伴随着能量变化 【答案】B 【解析】A．化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成，所以化学反应中一定有化学键的断裂与形成，A正确； B．化学反应中不一定有电子转移，如酸碱中和反应，B错误； C．有新物质生成的反应为化学反应，所以化学反应中一定有新物质生成，C正确； D．断裂化学键吸热，形成化学键放热，化学反应中有化学键的断裂和形成，所以化学反应中一定伴随着能量变化，D正确； 故选B。 【变式3-2】常温常压下，断裂（理想）气体分子化学键所吸收的能量或形成（理想）气体分子化学键所放出的能量称为键能，下表是一些键能数据 化学键 键能 化学键 键能 化学键 键能 414 489 565 436 391 158 根据键能数据计算以下反应的反应热：   。 【答案】 【解析】1)化学反应的焓变=反应物总键能−生成物总键能，故 (414kJ/mol×4+158kJ/mol×4)−(489kJ/mol×4+565kJ/mol×4)=−1928kJ/mol。 ◆题型四 吸热放热与焓变示意图的关系 【例4】已知断开1 mol Cl2(g)中的化学键需要吸收242.7 kJ的能量。根据反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)的能量变化示意图，下列说法不正确的是 A．H2(g)和Cl2(g)反应形成2 mol HCl(g)释放184.4 kJ的能量 B．1 mol HCl(g)反应形成H2(g)和Cl2(g)吸收92.2 kJ的能量 C．断裂化学键所需的能量：1 mol HCl(l)大于断裂1 mol HCl(g) D．断开1 mol H2(g)中的化学键需要吸收436.4 kJ的能量 【答案】C 【解析 】A．由图可知H2(g)+Cl2(g)═2HCl(g) H=679.1kJ/mol-863.5kJ/mol═ -184.4kJ/mol，即H2(g)和Cl2(g)反应形成2 mol HCl(g)释放184.4 kJ的能量，A正确； B．由选项A可知H2(g)+Cl2(g)═2HCl(g)H=-184.4kJ/mol，则2HCl(g)=H2(g)+Cl2(g)△H═+184.4kJ/mol,即HCl(g)═H2(g)+Cl2(g)H=+92.2kJ•mol-1，即1 mol HCl(g)反应形成H2(g)和Cl2(g)吸收92.2 kJ的能量，B正确； C．相同的化学键键能不随着状态改变而改变，即断裂化学键所需的能量：1 mol HCl(l)等于断裂1 mol HCl(g)，C错误； D．由图象可知，断开 1 mol Cl2(g)和1molH2(g)中的化学键需要吸收 697.1kJ 的能量，结合题干已知断开1 mol Cl2(g)中的化学键需要吸收242.7 kJ的能量，所以断开 1 mol H2(g)中的化学键需要吸收(697.1-242.7)kJ=436.4kJ 的能量，D正确； 故答案为：C。 【变式4-1】下列说法不正确的是 A．图甲表示该反应 ，化学反应体系从环境中吸收热量 B．图乙可知物质聚集状态改变， 焓也改变 C．图丙表示反应 的能量变化示意图 D．图丁可判断 ，石墨比金刚石稳定 【答案】C 【解析 】A．由图甲可知：生成物的焓大于反应物的焓，正反应吸热，该反应ΔH＞0，化学反应体系从环境中吸收热量，故A正确； B．由图乙可知：水的状态不同焓不同，物质聚集状态改变，焓也改变，故B正确； C．断开化学键所吸收，形成化学键所释放的能量，图丙所示错误，故C错误； D．由图丁可知：该反应放热，焓变为负值，ΔH1>ΔH2；金刚石的能量大于石墨，石墨比金刚石稳定，故D正确； 故选：C。 【变式4-2】如下图所示，下列有关化学反应能量变化的说法错误的是 A．铁与盐酸反应的能量变化可用图1表示 B．图1表示反应物的总键能小于生成物的总键能 C．图1、图2中化学反应的焓变 D．图2可以表示反应  的能量变化 【答案】C 【解析 】A．铁与盐酸反应放出热量，反应物总能量大于生成物总能量，能量变化可用图1表示，A正确； B．图1中反应物总能量大于生成物总能量，反应为放热反应，，反应物的总键能小于生成物的总键能，B正确； C．反应的焓变反应物的总能量－生成物的总能量=正反应活化能－逆反应活化能，图1中，图2中，C错误； D．图2中反应物总能量小于生成物总能量，反应为吸热反应，可以表示 的能量变化，D正确； 故答案为：C。 【变式4-3】完成下列问题 (1)已知1mol石墨转化为1mol金刚石要吸收能量，则石墨比金刚石 (填“稳定”或“不稳定”)。 (2)工业合成氨中氢气的重要来源是水煤气，主要发生两个反应，它们的能量变化如图所示。 从宏观角度分析两个反应中反应物和生成物之间的能量关系 。 【答案】(1)稳定 (2)反应C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)中反应物的总能量低于生成物的总能量，反应CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)中反应物的总能量高于生成物的总能量 【解析】（1）已知1mol石墨转化为1mol金刚石要吸收能量，说明石墨的能量低，石墨更稳定。 （2）由图可知，图1的反应C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)中反应物的总能量低于生成物的总能量，图2的反应CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)中反应物的总能量高于生成物的总能量。 【变式4-4】已知，如图是燃烧的反应过程中能量变化示意图。    从能量变化角度，该反应属于的反应类型是 。 A．吸热反应     B．放热反应 【答案】B 【解析 】反应物中的能量大于生成物中的能量，因此这是一个放热反应，故选B。 学科网（北京）股份有限公司 $$