专题02 反应过程与能量变化图像分析（重难点讲义） 化学鲁科版2019选择性必修1

专题02 反应过程与能量变化图像分析 1.能辨识化学反应中的能量转化形式，正确理解反应热和焓变的概念。 2.能理解化学反应中能量变化的本质，正确认识和判断放热反应和吸热反应。 3.能正确分析化学反应过程的图像及其变化，以及理解图像每一段表示含义。 一、反应热与焓变 1．内能：体系内物质的各种能量的总和，受温度、压强和物质的聚集状态等影响。化学反应之所以会产生反应热，是因为化学反应前后体系的内能(符号为U)发生了变化。 2．焓、焓变 (1)焓：为了描述等压条件下的反应热，科学上引入了一个与内能有关的物理量，即焓，符号为H。 (2)焓变：在等压条件下进行的化学反应，其反应热等于反应的焓变，用符号ΔH表示，常用单位是kJ/mol或kJ·mol－1。 (3)焓变的意义 ①当反应体系放热时其焓减小，ΔH为负值，即ΔH＜0。 ②当反应体系吸热时其焓增大，ΔH为正值，即ΔH＞0。 (3)ΔH与吸热反应和放热反应 ①放热反应：体系向环境释放能量，反应体系的焓减小，ΔH为负值，即ΔH<0。 ②吸热反应：体系从环境中吸收能量，反应体系的焓增大，ΔH为正值，即ΔH>0。 二、基本图像分析 1.图像中的基本概念 a：断开反应物化学键所吸收的能量 b：形成生成物化学键所释放的能量 c：该反应的反应热（注意符号） a又被称为“能垒”ΔH= 断键总能量 ‒ 成键总能量 a：表示反应物的活化能（正反应的活化能） b：活化分子形成生成物所释放的能量（逆反应的活化能） c：该反应的反应热（注意符号） 选用合适的催化剂可降低a的数值,但不能改变c的数值 2.吸热反应和放热反应 （1）常见的吸热反应和放热反应 ①常见的吸热反应：大多数的分解反应，条件为“高温”、“加热”的大部分反应、碳和二氧化碳、碳和水的反应，铵盐和碱的反应（Ba(OH)2·8H2O与铵盐的反应）等。 ②常见的放热反应：酸碱中和反应、金属与酸(或水)的反应、所有的燃烧、铝热反应、缓慢氧化、绝大部分化合反应等。 （2）焓变与物质能量变化的关系 放热反应 吸热反应 关系 反应物具有的总能量大于反应产物具有的总能量 反应物具有的总能量小于反应产物具有的总能量 表示 方法 ΔH<0 ΔH>0 图示 实例 H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－183.0 kJ·mol－1 C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1　 3.活化能与反应速率的关系 基元反应的活化能越大，反应物到达过渡态就越不容易，该基元反应的速率就越慢。一个化学反应的速率就取决于速率最慢的基元反应。 注意：催化剂只能影响正、逆反应的活化能,而不影响反应的ΔH。 题组一　焓变和反应热概念的理解 【典例】1.焓是与物质内能有关的物理量。一定压强下，下列有关焓或焓变的说法错误的是（ ） A．物质状态发生变化时，物质的焓也发生变化 B．等量的硫单质的焓： C．吸热反应中产物的焓高于反应物的焓 D．化学键断裂时焓值一定增大，同时会伴随化学反应的发生 【变式】2．有关反应热、焓变的说法，错误的是 A．任何条件下的反应热均等于焓变 B．焓变是一个与内能变化量有关的物理量 C．吸热反应，，放热反应， D．反应热数值与反应物的量有关 题组二　焓变和反应热的图像 【典例】3.反应2C(s)＋O2(g)===2CO(g)的能量变化如图所示。下列说法正确的是(　　) A．12 g C(s)与一定量O2(g)反应生成14 g CO(g)，放出的热量为110.5 kJ B．2 mol C(s)与足量O2(g)反应生成CO2(g)，放出的热量大于221 kJ C．C(s)和O2(g)的总能量小于CO(g)的能量 D．该反应的反应热等于CO分子中化学键形成时所释放的总能量与O2分子中化学键断裂时所吸收的总能量的差 【变式】4.室温下，CuSO4·5H2O(s)、CuSO4(s)与其水溶液之间转化的焓变关系如图： 已知CuSO4·5H2O(s)溶于水，溶液温度降低；CuSO4(s)溶于水，溶液温度升高。下列有关说法正确的是 A．从硫酸铜溶液中析出CuSO4·5H2O(s)的反应焓变△H>0 B．1 mol CuSO4(s)的总能量大于1 mol Cu2＋(aq)与1 mol SO42－(aq)的总能量 C．△H2>△H1 D．△H1＝△H2＋△H3。 题组三　放热反应和吸热反应 【典例】5.下列反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是( ) A．铝片与稀盐酸反应 B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应 C．灼热的炭与二氧化碳反应 D．甲烷在氧气中的燃烧反应 【变式】6.下列反应属于放热反应的是 A．Al与盐酸反应 B．与反应 C．的分解 D．浓硫酸溶于水 题组四　放热反应和吸热反应的图像 【典例】7.反应A＋B―→C(ΔH＜0)分两步进行：①A＋B―→X(ΔH＞0)，②X―→C(ΔH＜0)。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是( ) 【变式】8.键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可用于估算化学反应的反应热(△H)，下面列举了一些化学键的键能数据，供计算使用 化学键 Si﹣O Si﹣Cl H﹣H H﹣Cl Si﹣Si Si﹣C 键能/kJ·mol﹣1 460 360 436 431 176 347 工业上的高纯硅可通过下列反应制取：SiCl4(g)+2H2(g) Si(s)+4HCl(g)，该反应生成1mol固态硅单质4mol气态氯化氢需要能量。 A．放出236 kJ B．放出412 kJ C．吸收236 kJ D．吸收412 kJ 题组五　反应热与化学键的关系图像 【典例】9.关于如图的说法不正确的是( ) A．1mol固态碘与1mol氢气化合生成2molHI气体时，需要吸收5kJ的能量 B．2molHI气体分解生成1mol碘蒸气与1mol氢气时需要吸收12kJ的能量 C．1mol固态碘变为1mol碘蒸气时需要吸收17 kJ的能量 D．碘蒸气与氢气生成HI气体的反应是吸热反应 【变式】10.尿素是目前使用量较大的一种化学氮肥。 以、为原料生产尿素的反应历程与能量变化示意图如下： (1)图中的两步反应属于放热反应的 。(用、、、表示，下同) 题组六　活化能以及其与速率的关系 【典例06】11.催化剂GaN可催化直接加氢制二甲醚。在界面上的部分反应历程如图，其反应为；下列说法正确的是 A．中σ键和π键数目之比为 B．反应过程中碳原子的杂化方式未发生改变 C．的 D．图中的反应历程中，决速步骤为 【变式】12.臭氧层中能发生反应：，该反应历程Ⅰ、Ⅱ如图所示，下列说法正确的是 A．催化反应①②均为放热反应 B．催化反应过程中，决定分解反应速率的是反应② C．是反应①对应的正反应的活化能，是反应②对应的逆反应的活化能 D．温度升高，总反应的正反应速率减小，逆反应速率增大，平衡常数减小 【巩固练】 1．下列关于内能和焓变的说法正确的是（ ） A．化学反应过程中内能的变化等于焓变 B．气态水和液态水所具有的内能一定不相同 C．一个化学反应都有且只有一个相对应的焓变 D．可逆反应的正反应和逆反应的焓变：ΔH正＝－ΔH逆 2．下列说法正确的是（ ） A．反应焓变是指1 mol物质参加反应时的能量变化 B．1 mol液态水与18 g冰的内能是相等的 C．在加热条件下发生的反应均为吸热反应 D．一个化学反应中，当反应物能量大于反应产物能量时，反应放热，ΔH为“－” 3．下列反应中反应产物总能量高于反应物总能量的是( ) A．碳酸钙受热分解 B．乙醇燃烧 C．Al与Fe2O3反应 D．CaO溶于水 4.（2024河北省邢台市第一中学期末）在NaHCO3粉末中滴加盐酸，其能量变化如图。下列说法错误的是 A．NaHCO3和盐酸的反应是复分解反应 B．该反应的离子方程式为 C．NaHCO3和盐酸的反应是吸热反应 D．浓硫酸与 NaHCO3溶液的反应可能是放热反应 5．下列应用涉及的主要化学反应中生成物的总能量大于反应物的是 A．由铝粉与三氧化钨冶炼钨 B．由石灰石制取生石灰 C．由和合成 D．酒精燃烧 6．物质变化与能量变化是化学反应的两大特征，下列有关化学反应中的能量变化说法不正确的是（ ） A．所有的化学反应都有能量变化，一个反应不是吸热就是放热 B．反应A＋B＝C的过程如图所示，可知该反应为放热反应 C．乙醇燃烧生成CO2（g）和H2O（l）是放热反应，说明乙醇断键吸收的能量比形成CO2（g）和H2O（l）放出的总能量少 D．吸热反应需要加热才能进行，放热反应都不需要加热 7．工业上，合成氨反应N2＋3H22NH3，在催化剂表面的微观历程及能量变化如图所示，下列说法错误的是(　　) A．①→②可表示N2、H2化学键的断裂，该过程吸收能量 B．①→②→③的过程中有非极性键的断裂和形成 C．合成氨反应属于氮的固定，是放热反应 D．合成氨过程中催化剂参与了反应 8．（2024山东省实验中学月考）硫与硫的氧化物在转化过程中的能量变化如下图所示： 下列说法正确的是 A．图中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ都属于放热反应 B．完全燃烧生成，放出的能量为 C．过程Ⅱ与过程Ⅲ、Ⅳ相比，后者可能使用了催化剂 D．相同条件下，的能量低于 9．根据下面的信息，判断下列叙述中正确的是（　　） A．氢气与氧气反应生成水的同时吸收能量 B．氢气与氧气反应生成水，该反应的反应物的总能量小于反应产物的总能量 C．1 mol H2（g）与0．5 mol O2（g）反应生成1 mol H2O（l），释放能量248 kJ D．2 mol H2 （g）与1 mol O2（g）反应生成2 mol H2O（g）放出能量496 kJ 10．2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)反应过程的能量变化如图所示。已知1molSO2(g)氧化为1molSO3(g)的ΔH1＝－99kJ·mol－1。 请回答下列问题： (1)该反应属于________反应(填“放热”或“吸热”)。 (2)图中C表示____________________________________________。 (3)从化学键的角度分析，F代表什么意义？________________________。 (4)图中ΔH＝________kJ·mol－1。 (5)若已知1molSO2(g)氧化为1molSO3(l)的ΔH2＝－QkJ·mol－1，则ΔH1________ΔH2(填“＞”“＜”或“＝”)。 【强化练】 11.下列关于内能和焓变的说法正确的是（ ） A．化学反应过程中内能的变化等于焓变 B．气态水和液态水所具有的内能一定不相同 C．同一反应利用键能计算的反应热可能不等于焓变 D．内能只与物质的种类、数量以及聚集状态有关 12.（24-25高二上·山西运城·期末）二氧化碳加氢制甲醇一般认为通过如下两步反应来实现： ①   ②   若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是 A． B． C． D． 13.下列图示与对应的叙述不相符的是 (　　) (a)　　(b) (c)　　(d) A.(a)图可表示锌和稀硫酸反应过程中的能量变化 B.通过(b)图可知石墨比金刚石稳定 C.由(c)图可知，2SO3(g)= 2SO2(g)+O2(g)　ΔH=(a-b) kJ·mol-1 D.(d)图是某反应A→C的能量变化曲线图(E表示能量)，反应中ΔH=E1+E3-E2-E4 14.标准状态下，分解时相关物质的相对能量与反应历程关系如图所示[已知和的相对能量为0]。下列说法正确的是 A．根据图像可知： B．断裂1molCl-Cl键时释放的能量为 C．O3的平衡转化率：历程Ⅰ>历程Ⅱ D．历程Ⅰ、Ⅱ中速率最慢步骤的热化学方程式为   15．下列实验现象或图像信息不能充分说明相应的化学反应是放热反应的是(　　) 选项 A B C D 反应装置 或图像　 实验现象 或信息　 温度计的水银柱上升 反应物总能量大于生成物总能量 反应开始后，针筒活塞向右移动 反应开始后，甲处液面低于乙处液面 16.反应  ，经过两步基元反应完成，第一步反应热为，第二步反应为：  ，反应过程的能量变化如图所示，下列有关说法错误的是 A．第一步反应为： B．反应热的关系为： C．总能量： D．因为第一步反应为吸热反应，第二步反应为放热反应，所以第一步反应速率大于第二步 17．已知H2(g)＋Br2(g)===2HBr(g)　ΔH＝－102 kJ·mol－1，1 mol HBr分子中的化学键断裂时需要吸收369 kJ的能量，1 mol Br2分子中的化学键断裂时需要吸收的能量为200 kJ，则1 mol H2分子中的化学键断裂时需要吸收的能量为(　　) A．436 kJ　　　　　 B．218 kJ C．169 kJ D．569 kJ 18．金属 Ni可活化C2H6生成CH4，其反应历程如图所示： 下列关于该活化历程的说法错误的是 A．Ni与C2H6生成CH4的反应是放热反应 B．加入适当的催化剂能降低该反应的活化能，加快反应速率 C．该过程决速步骤活化能为154.82kJ/ mol D．中间体2比中间体1和3更稳定 19．几种含氯离子的相对能量如表所示: 离子 相对能量/(kJ·mol-1) Cl-(aq) 0 ClO-(aq) 60 Cl(aq) 101 Cl(aq) 63 Cl(aq) 38 ①在上述五种离子中，最不稳定的离子是　　　　(填离子符号)。  ②反应3ClO-(aq)===Cl(aq)+2Cl-(aq)的ΔH=　　　　。  20．（1）已知单质硫在通常条件下以S8（斜方硫）的形式存在，而在蒸气状态时，含有S2、S4、S6及S8等多种同素异形体，其中S4、S6和S8具有相似的结构特点，其结构如图所示： 若已知硫氧键的键能为d kJ·mol－1，氧氧键的键能为e kJ·mol－1，S＋O2＝＝＝SO2的反应热为－a kJ·mol－1，则S8分子硫硫键的键能为 。 （2）下表是部分化学键的键能数据： 化学键 P—P P—O O＝＝＝O P＝＝＝O 键能/（kJ·mol－1） 198 360 498 x ①已知白磷的燃烧热为2 982 kJ·mol－1，白磷（P4）、P4O6、P4O10结构如图所示，则表中x＝ 。 ②0．5 mol白磷（P4）与O2完全反应生成固态P4O6，放出的热量为 kJ。 / 学科网（北京）股份有限公司 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C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1　 3.活化能与反应速率的关系 基元反应的活化能越大，反应物到达过渡态就越不容易，该基元反应的速率就越慢。一个化学反应的速率就取决于速率最慢的基元反应。 注意：催化剂只能影响正、逆反应的活化能,而不影响反应的ΔH。 题组一　焓变和反应热概念的理解 【典例】1.焓是与物质内能有关的物理量。一定压强下，下列有关焓或焓变的说法错误的是（ ） A．物质状态发生变化时，物质的焓也发生变化 B．等量的硫单质的焓： C．吸热反应中产物的焓高于反应物的焓 D．化学键断裂时焓值一定增大，同时会伴随化学反应的发生 【答案】D 【解析】焓为物质的总能量，与物质的状态有关，物质状态发生变化时，物质的焓也发生变化，故A正确；焓为物质的总能量，与物质的状态有关，等量的同种物质的能量按气、液、固的顺序依次减小，则等量的硫单质的焓：，故B正确；焓为物质的总能量，若反应物的总能量小于生成物的总能量时，该反应为吸热反应，则吸热反应中产物的焓高于反应物的焓，故C正确；化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成，化学键断裂时，物质的总能量增大，焓值一定增大，但没有化学键的形成，不会伴随化学反应的发生，故D错误；故选D。 【变式】2．有关反应热、焓变的说法，错误的是 A．任何条件下的反应热均等于焓变 B．焓变是一个与内能变化量有关的物理量 C．吸热反应，，放热反应， D．反应热数值与反应物的量有关 【答案】A 【解析】A．在恒压条件下，化学反应的焓变在数值上等于化学反应的反应热，故A错误； B．焓变是一个与内能变化量有关的物理量，决定了化学反应是吸热反应还是放热反应，故B正确； C．反应放热时，反应的焓变ΔH<0，反应吸热时，反应的焓变ΔH>0，故C正确； D．反应热数值的大小与反应物的聚集状态和量有关，故D正确； 故选A。 题组二　焓变和反应热的图像 【典例】3.反应2C(s)＋O2(g)===2CO(g)的能量变化如图所示。下列说法正确的是(　　) A．12 g C(s)与一定量O2(g)反应生成14 g CO(g)，放出的热量为110.5 kJ B．2 mol C(s)与足量O2(g)反应生成CO2(g)，放出的热量大于221 kJ C．C(s)和O2(g)的总能量小于CO(g)的能量 D．该反应的反应热等于CO分子中化学键形成时所释放的总能量与O2分子中化学键断裂时所吸收的总能量的差 【答案】B 【解析】本题考查化学反应中的能量变化。由图像知12 g C(s)燃烧生成28 g一氧化碳气体放出110.5 kJ的热量，A错误；2 mol C(s)燃烧生成CO(g)放出221 kJ的热量，则完全燃烧生成CO2(g)，放出的热量一定大于221 kJ，B正确；C(s)和O2(g)的总能量大于CO(g)的能量，C错误；该反应的反应热等于旧键断裂吸收的能量减去新键形成释放的能量，D错误。 【变式】4.室温下，CuSO4·5H2O(s)、CuSO4(s)与其水溶液之间转化的焓变关系如图： 已知CuSO4·5H2O(s)溶于水，溶液温度降低；CuSO4(s)溶于水，溶液温度升高。下列有关说法正确的是 A．从硫酸铜溶液中析出CuSO4·5H2O(s)的反应焓变△H>0 B．1 mol CuSO4(s)的总能量大于1 mol Cu2＋(aq)与1 mol SO42－(aq)的总能量 C．△H2>△H1 D．△H1＝△H2＋△H3。 【答案】B 【解析】A．图中△H2＞0，可知从硫酸铜溶液中析出CuSO4•5H2O(s)的反应焓变△H＜0，故A错误； B．图中△H3＜0，可知1mol CuSO4(s)的总能量大于1mol Cu2+(aq)与1mol SO42-(aq)的总能量，故B正确； C．△H2＞0，△H3＜0，△H1=△H2-△H3，则△H2＜△H1，故C错误； D．由盖斯定律可知△H1=△H2-△H3，故D错误； 故答案为B。 题组三　放热反应和吸热反应 【典例】5.下列反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是( ) A．铝片与稀盐酸反应 B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应 C．灼热的炭与二氧化碳反应 D．甲烷在氧气中的燃烧反应 【答案】C 【解析】Al与盐酸反应是放热反应，A项错误；B中反应是吸热反应，但不是氧化还原反应，B项错误；灼热的C和CO2反应是氧化还原反应，同时又是吸热反应，C项正确；甲烷的燃烧是放热反应，D项错误。 【变式】6.下列反应属于放热反应的是 A．Al与盐酸反应 B．与反应 C．的分解 D．浓硫酸溶于水 【答案】A 【解析】A．Al与盐酸反应是金属与酸的置换反应，属于放热反应，A符合题意； B．与的反应属于吸热反应，B不符合题意； C．难溶碳酸盐的受热分解属于吸热反应，则的分解需要吸热，属于吸热反应，C不符合题意； D．浓硫酸溶于水是物理过程，虽放热但非化学反应，D不符合题意； 故答案为：A。 题组四　放热反应和吸热反应的图像 【典例】7.反应A＋B―→C(ΔH＜0)分两步进行：①A＋B―→X(ΔH＞0)，②X―→C(ΔH＜0)。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是( ) 【答案】D 【解析】由A＋B―→X为吸热反应，可知X的能量高于A＋B的能量，可排除A项和C项；由总反应A＋B―→C为放热反应，可知C的能量小于A＋B的能量，B项错误、D项正确。 【变式】8.键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可用于估算化学反应的反应热(△H)，下面列举了一些化学键的键能数据，供计算使用 化学键 Si﹣O Si﹣Cl H﹣H H﹣Cl Si﹣Si Si﹣C 键能/kJ·mol﹣1 460 360 436 431 176 347 工业上的高纯硅可通过下列反应制取：SiCl4(g)+2H2(g) Si(s)+4HCl(g)，该反应生成1mol固态硅单质4mol气态氯化氢需要能量。 A．放出236 kJ B．放出412 kJ C．吸收236 kJ D．吸收412 kJ 【答案】C 【解析】如图所示1mol晶体Si中含有2molSi-Si键，即制取高纯硅的所吸收的热量为：，综上所述C符合题意，故选C。 答案选C 题组五　反应热与化学键的关系图像 【典例】9.关于如图的说法不正确的是( ) A．1mol固态碘与1mol氢气化合生成2molHI气体时，需要吸收5kJ的能量 B．2molHI气体分解生成1mol碘蒸气与1mol氢气时需要吸收12kJ的能量 C．1mol固态碘变为1mol碘蒸气时需要吸收17 kJ的能量 D．碘蒸气与氢气生成HI气体的反应是吸热反应 【答案】D 【解析】1molI2(g)＋1molH2(g)生成2molHI(g)放出12kJ能量，该反应为放热反应，D项错误。 【变式】10.尿素是目前使用量较大的一种化学氮肥。 以、为原料生产尿素的反应历程与能量变化示意图如下： (1)图中的两步反应属于放热反应的 。(用、、、表示，下同) 【答案】 【解析】图中的第一步反应属于放热反应，断键吸收的总能量−形成化学键放出的总能量=()； 题组六　活化能以及其与速率的关系 【典例06】11.催化剂GaN可催化直接加氢制二甲醚。在界面上的部分反应历程如图，其反应为；下列说法正确的是 A．中σ键和π键数目之比为 B．反应过程中碳原子的杂化方式未发生改变 C．的 D．图中的反应历程中，决速步骤为 【答案】D 【解析】A．存在碳氧双键、碳氧单键、碳氢单键，σ键和π键数目之比为，故A错误； B．CO2为sp杂化，为sp2杂化，所以反应过程中碳原子的杂化方式发生改变，故B错误； C．结合图像可知，的，故C错误； D．图中的反应历程中，的活化能最大，所以为决速步骤，故D正确； 答案选D。 【变式】12.臭氧层中能发生反应：，该反应历程Ⅰ、Ⅱ如图所示，下列说法正确的是 A．催化反应①②均为放热反应 B．催化反应过程中，决定分解反应速率的是反应② C．是反应①对应的正反应的活化能，是反应②对应的逆反应的活化能 D．温度升高，总反应的正反应速率减小，逆反应速率增大，平衡常数减小 【答案】C 【解析】A．由图可知，催化反应①为吸热反应，②为放热反应，故A错误； B．由图可知，反应①活化能大于反应②，则催化反应过程中，决定O3分解反应速率的是反应①，故B错误； C．正反应的活化能=过渡态能量-反应物能量，逆反应活化能=过渡态能量-生成物能量，则E1是反应①对应的正反应的活化能，(E2+E3)是反应②对应的逆反应的活化能，故C正确； D．温度升高，总反应的正反应速率、逆反应速率均增大，该反应为放热反应，平衡逆向移动，平衡常数减小，故D错误； 故选：C。 【巩固练】 1．下列关于内能和焓变的说法正确的是（ ） A．化学反应过程中内能的变化等于焓变 B．气态水和液态水所具有的内能一定不相同 C．一个化学反应都有且只有一个相对应的焓变 D．可逆反应的正反应和逆反应的焓变：ΔH正＝－ΔH逆 【答案】D 【解析】等压条件下，体系只做体积功时，化学反应的反应热等于反应的焓变，A项错误；等质量的气态水和液态水所具有的内能一定不相同，不限定水的质量则不能比较二者内能的大小，B项错误；同一化学反应，若反应的温度、压强不同或物质的聚集状态不同，则焓变不同，C项错误；可逆反应的正反应和逆反应的物质变化相反，所以能量变化相反，即焓变数值相等、符号相反，D项正确；故选D。 2．下列说法正确的是（ ） A．反应焓变是指1 mol物质参加反应时的能量变化 B．1 mol液态水与18 g冰的内能是相等的 C．在加热条件下发生的反应均为吸热反应 D．一个化学反应中，当反应物能量大于反应产物能量时，反应放热，ΔH为“－” 【答案】D 【解析】焓变是反应物和生成物焓的差值，不一定是1mol物质参加反应时的能量变化，A错误；等量的同一物质，液态时内能高于固态，B错误；有些放热反应也需要加热引发才能发生反应，加热条件下的反应不一定是吸热反应，C错误；焓变＝生成物总焓-反应物总焓，依据反应前后能量守恒，反应物能量高于生成物，反应放热，ΔH＜O，D正确；故选D。 3．下列反应中反应产物总能量高于反应物总能量的是( ) A．碳酸钙受热分解 B．乙醇燃烧 C．Al与Fe2O3反应 D．CaO溶于水 【答案】A 【解析】反应产物总能量高于反应物总能量的反应为吸热反应，B、C、D三项反应均为放热反应。 4.（2024河北省邢台市第一中学期末）在NaHCO3粉末中滴加盐酸，其能量变化如图。下列说法错误的是 A．NaHCO3和盐酸的反应是复分解反应 B．该反应的离子方程式为 C．NaHCO3和盐酸的反应是吸热反应 D．浓硫酸与 NaHCO3溶液的反应可能是放热反应 【答案】B 【解析】碳酸氢钠和盐酸的反应是两种化合物,反应后生成的是碳酸和氯化钠,也是两种新的化合物,所以是复分解反应，A项正确；该反应的离子方程式为 ，B项错误；NaHCO3和盐酸的反应生成氯化钠，二氧化碳和水，是吸热反应，C项正确；浓硫酸遇水会放热，浓硫酸与 NaHCO3溶液的反应可能是放热反应，D项正确。 5．下列应用涉及的主要化学反应中生成物的总能量大于反应物的是 A．由铝粉与三氧化钨冶炼钨 B．由石灰石制取生石灰 C．由和合成 D．酒精燃烧 【答案】B 【解析】铝粉和三氧化钨反应冶炼钨，为铝热反应，该过程放热，生成物的总能量小于反应物的，A项错误；石灰石分解制取生石灰，该反应为吸热反应，生成物的总能量大于反应物的，B项正确；合成氨工业中由制取，反应为放热反应，生成物的总能量小于反应物的，C项错误；酒精燃烧为放热反应，生成物的总能量小于反应物的总能量，D项错误。 6．物质变化与能量变化是化学反应的两大特征，下列有关化学反应中的能量变化说法不正确的是（ ） A．所有的化学反应都有能量变化，一个反应不是吸热就是放热 B．反应A＋B＝C的过程如图所示，可知该反应为放热反应 C．乙醇燃烧生成CO2（g）和H2O（l）是放热反应，说明乙醇断键吸收的能量比形成CO2（g）和H2O（l）放出的总能量少 D．吸热反应需要加热才能进行，放热反应都不需要加热 【答案】D 【解析】A．依据化学反应的实质分析，化学反应过程中一定有新物质生成，断裂化学键吸收能量，形成化学键放出能量，反应过程中一定伴随能量变化，反应不是吸热就是放热，故A正确； B．由图可知A＋B的总能量高于C，该反应为放热反应，故B正确； C．乙醇燃烧为放热反应，反应物断键所吸收的总能量低于生成物形成键所放出的总能量，故C正确； D．反应的吸放热与反应条件无关，吸热反应不一定需要加热，如氯化铵与氢氧化钡晶体常温下即可反应；放热反应有些也需要加热甚至高温，如铝热反应，故D错误； 故选：D。 7．工业上，合成氨反应N2＋3H22NH3，在催化剂表面的微观历程及能量变化如图所示，下列说法错误的是(　　) A．①→②可表示N2、H2化学键的断裂，该过程吸收能量 B．①→②→③的过程中有非极性键的断裂和形成 C．合成氨反应属于氮的固定，是放热反应 D．合成氨过程中催化剂参与了反应 【答案】B 【解析】A.由题图可得①→②表示N2、H2化学键的断裂，②的能量更高，该过程吸收能量，选项A正确；B.①→②→③的过程中有N2、H2非极性键的断裂，NH3极性键的形成，没有非极性键的形成，选项B错误；C.合成氨反应将游离态的氮转化为氮的化合物，属于氮的固定，且题图中反应物的总能量高于生成物的总能量，是放热反应，选项C正确；D.催化剂参与了化学反应，但反应前后化学性质和质量不变，选项D正确。 8．（2024山东省实验中学月考）硫与硫的氧化物在转化过程中的能量变化如下图所示： 下列说法正确的是 A．图中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ都属于放热反应 B．完全燃烧生成，放出的能量为 C．过程Ⅱ与过程Ⅲ、Ⅳ相比，后者可能使用了催化剂 D．相同条件下，的能量低于 【答案】C 【解析】反应物的总能量大于生成物的总能量的反应为放热反应，则图中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ中属于放热反应的是Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ，A项错误；ΔH=生成物的总能量−反应物的总能量，1molS(s)完全燃烧生成SO2(g)，放出的能量为kJ，B项错误；催化剂改变反应机理，降低反应的活化能，由于SO2经过程Ⅲ、Ⅳ转化成SO3，反应机理改变了，降低了反应的活化能，所以过程Ⅲ、Ⅳ使用了催化剂，C项正确；根据图示，相同条件下，2molSO3(g)的能量低于2molSO2(g)和1molO2(g)的总能量，但1molSO3(g)的能量不一定低于1molSO2(g)，D项错误。 9．根据下面的信息，判断下列叙述中正确的是（　　） A．氢气与氧气反应生成水的同时吸收能量 B．氢气与氧气反应生成水，该反应的反应物的总能量小于反应产物的总能量 C．1 mol H2（g）与0．5 mol O2（g）反应生成1 mol H2O（l），释放能量248 kJ D．2 mol H2 （g）与1 mol O2（g）反应生成2 mol H2O（g）放出能量496 kJ 【答案】D　 【解析】根据反应方程式：H2（g）＋O2（g）＝＝＝H2O（g）及题给信息知，断开1 mol H—H键和0．5 mol O＝＝＝O键吸收的能量为436 kJ＋246 kJ＝682 kJ，形成1 mol H2O（g）中化学键放出的能量为930 kJ，反应生成1 mol H2O（g）时放出能量为930 kJ－682 kJ＝248 kJ，生成2 mol H2O（g）时放出能量为2×248 kJ＝496 kJ，反应物总能量高于反应产物总能量，该反应为放热反应。 10．2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)反应过程的能量变化如图所示。已知1molSO2(g)氧化为1molSO3(g)的ΔH1＝－99kJ·mol－1。 请回答下列问题： (1)该反应属于________反应(填“放热”或“吸热”)。 (2)图中C表示____________________________________________。 (3)从化学键的角度分析，F代表什么意义？________________________。 (4)图中ΔH＝________kJ·mol－1。 (5)若已知1molSO2(g)氧化为1molSO3(l)的ΔH2＝－QkJ·mol－1，则ΔH1________ΔH2(填“＞”“＜”或“＝”)。 【答案】(1)放热 (2)反应产物的总能量 (3)形成新键释放的能量 (4)－198 (5)> 【解析】(1)由题目条件可知，1molSO2(g)氧化为1molSO3(g)的ΔH1＝－99kJ·mol－1＜0，该反应为放热反应。(2)图中C点为反应过程的最终时刻，即代表反应产物的总能量。(3)E代表断裂旧键时吸收的能量，则F代表形成新键时释放的能量。(4)图示代表2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)反应过程的能量变化，所以ΔH＝2×(－99)kJ·mol－1＝－198kJ·mol－1。(5)SO3(g)===SO3(l) ΔH＜0(放热过程)，所以ΔH1＞ΔH2。 【强化练】 11.下列关于内能和焓变的说法正确的是（ ） A．化学反应过程中内能的变化等于焓变 B．气态水和液态水所具有的内能一定不相同 C．同一反应利用键能计算的反应热可能不等于焓变 D．内能只与物质的种类、数量以及聚集状态有关 【答案】C 【解析】在恒压条件下的反应热在不做功的情况下才等于焓变，即在恒压条件下反应物的内能与生成物的内能差等于焓变，A错误；等质量的气态水和液态水所具有的内能一定不相同，但题干未说明水的质量是否相同，因此不能比较二者内能的大小，B错误；键能是断裂1mol理想气体分子AB中化学键变为气态中性A原子和B原子时所需吸收的能量，或由气态中性原子A、B合成1mol理想气体AB分子时所释放的能量；由于理想气体分子之间无作用力，实际分子之间存在作用力，且反应物、生成物的状态不一定是气态，因此利用键能计算的反应热可能不等于焓变，C正确；内能除了与物质的种类、数量以及聚集状态有关外，还与体系的温度、压强有关，D错误；故合理选项是C。 12.（24-25高二上·山西运城·期末）二氧化碳加氢制甲醇一般认为通过如下两步反应来实现： ①   ②   若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是 A． B． C． D． 【答案】B 【解析】反应①为吸热反应，反应②为放热反应，根据盖斯定律得总反应为 ，即总反应为放热反应，又因为反应①是慢反应，说明反应①活化能大，B项符合题意；故选B。 13.下列图示与对应的叙述不相符的是 (　　) (a)　　(b) (c)　　(d) A.(a)图可表示锌和稀硫酸反应过程中的能量变化 B.通过(b)图可知石墨比金刚石稳定 C.由(c)图可知，2SO3(g)= 2SO2(g)+O2(g)　ΔH=(a-b) kJ·mol-1 D.(d)图是某反应A→C的能量变化曲线图(E表示能量)，反应中ΔH=E1+E3-E2-E4 【答案】A　 【解析】(a)图中生成物总能量高于反应物总能量，该反应为吸热反应，而锌和稀硫酸反应为放热反应，A错误；(b)图中金刚石的能量大于石墨，能量越低物质越稳定，则通过(b)图可知石墨比金刚石稳定，B正确；由(c)图可知，反应为吸热反应，2SO3(g)=2SO2(g)+O2(g)　ΔH=(a-b) kJ·mol-1，C正确；(d)图是某反应A→C的能量变化曲线图，反应中ΔH=E1+E3-E2-E4，D正确。 14.标准状态下，分解时相关物质的相对能量与反应历程关系如图所示[已知和的相对能量为0]。下列说法正确的是 A．根据图像可知： B．断裂1molCl-Cl键时释放的能量为 C．O3的平衡转化率：历程Ⅰ>历程Ⅱ D．历程Ⅰ、Ⅱ中速率最慢步骤的热化学方程式为   【答案】A 【详解】A．由图可知，历程Ⅰ为反应物总能量高于生成物总能量的放热反应，反应的热化学方程式为  ；历程Ⅱ中第一步反应为  ，第二步反应为  ，总反应为  ，催化剂改变反应的历程，但不改变反应热，则总反应的，整理可得，A正确； B．由图可知，气态氯原子的相对能量为，由氯气的相对能量为0可知，形成键时释放的能量为，且断裂化学键吸收能量，B错误； C．气态氯原子是历程Ⅱ的催化剂，催化剂改变反应的历程，但不改变平衡的移动方向，所以历程Ⅰ和历程Ⅱ中臭氧的转化率相等，C错误； D．由图可知，历程Ⅱ中第二步反应的活化能小于第一步反应的活化能，反应的活化能越小，反应速率越快，则在该历程中速率最慢步骤的热化学方程式为  ，D错误； 答案选A。 15．下列实验现象或图像信息不能充分说明相应的化学反应是放热反应的是(　　) 选项 A B C D 反应装置 或图像　 实验现象 或信息　 温度计的水银柱上升 反应物总能量大于生成物总能量 反应开始后，针筒活塞向右移动 反应开始后，甲处液面低于乙处液面 【答案】C 【答案】盐酸和氢氧化钠发生中和反应，为放热反应，可观察到温度计的水银柱上升，故A不符合题意；从能量守恒的角度分析，反应物总能量大于生成物总能量，为放热反应，故B不符合题意；稀硫酸和锌反应生成氢气，能够推动针筒活塞向右移动，不能说明反应是否为放热反应，故C符合题意；温度升高，使得压强增大，反应开始后，甲处液面低于乙处液面，说明广口瓶内压强增大，即该反应为放热反应，故D不符合题意。 16.反应  ，经过两步基元反应完成，第一步反应热为，第二步反应为：  ，反应过程的能量变化如图所示，下列有关说法错误的是 A．第一步反应为： B．反应热的关系为： C．总能量： D．因为第一步反应为吸热反应，第二步反应为放热反应，所以第一步反应速率大于第二步 【答案】D 【详解】A．反应，经过两步基元反应完成，第二步反应为：，第一步反应＝总反应-第二步反应，则第一步反应：，故A正确； B．反应，经过两步基元反应完成，第一步反应+第二步反应＝总反应，由盖斯定律知，反应热的关系为：，故B正确； C．由能量-反应过程图可知，该反应为吸热反应，即反应物总能量低于生成物总能量，总能量：，故C正确； D．活化能小的反应速率大，活化能大的反应速率小，由图可知，第一步反应活化能更大，所以第一步反应速率小于第二步，故D错误； 故答案为：D。 17．已知H2(g)＋Br2(g)===2HBr(g)　ΔH＝－102 kJ·mol－1，1 mol HBr分子中的化学键断裂时需要吸收369 kJ的能量，1 mol Br2分子中的化学键断裂时需要吸收的能量为200 kJ，则1 mol H2分子中的化学键断裂时需要吸收的能量为(　　) A．436 kJ　　　　　 B．218 kJ C．169 kJ D．569 kJ 【答案】A 【解析】设1 mol H2分子中的化学键断裂时需要吸收的能量为x，则x＋200 kJ－2×369 kJ＝－102 kJ，解得x＝436 kJ，故选A。 18．金属 Ni可活化C2H6生成CH4，其反应历程如图所示： 下列关于该活化历程的说法错误的是 A．Ni与C2H6生成CH4的反应是放热反应 B．加入适当的催化剂能降低该反应的活化能，加快反应速率 C．该过程决速步骤活化能为154.82kJ/ mol D．中间体2比中间体1和3更稳定 【答案】C 【详解】A．由分析可知，，该反应放热，A正确； B．催化剂可改变反应途径，降低该反应的活化能，加快反应速率，B正确； C．该过程决速步骤为能垒最大的反应，即中间体2到过渡态2的变化，其活化能为，C错误； D．能量越低越稳定，相比于中间体1和3，中间体2能量更低，更稳定，D正确； 故选C。 19．几种含氯离子的相对能量如表所示: 离子 相对能量/(kJ·mol-1) Cl-(aq) 0 ClO-(aq) 60 Cl(aq) 101 Cl(aq) 63 Cl(aq) 38 ①在上述五种离子中，最不稳定的离子是　　　　(填离子符号)。  ②反应3ClO-(aq)===Cl(aq)+2Cl-(aq)的ΔH=　　　　。  【答案】①Cl 【解析】①物质具有的能量越高，其稳定性越弱，故最不稳定的离子是Cl。 ②ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量，则反应3ClO-(aq)===Cl(aq)+2Cl-(aq)的ΔH=63 kJ·mol-1-3×60 kJ·mol-1=-117 kJ·mol-1。 20．（1）已知单质硫在通常条件下以S8（斜方硫）的形式存在，而在蒸气状态时，含有S2、S4、S6及S8等多种同素异形体，其中S4、S6和S8具有相似的结构特点，其结构如图所示： 若已知硫氧键的键能为d kJ·mol－1，氧氧键的键能为e kJ·mol－1，S＋O2＝＝＝SO2的反应热为－a kJ·mol－1，则S8分子硫硫键的键能为 。 （2）下表是部分化学键的键能数据： 化学键 P—P P—O O＝＝＝O P＝＝＝O 键能/（kJ·mol－1） 198 360 498 x ①已知白磷的燃烧热为2 982 kJ·mol－1，白磷（P4）、P4O6、P4O10结构如图所示，则表中x＝ 。 ②0．5 mol白磷（P4）与O2完全反应生成固态P4O6，放出的热量为 kJ。 【答案】（1）（2d－a－e） kJ·mol－1　（2）①585　②819 【解析】（1）设S8分子中硫硫键的键能为x kJ·mol－1，则：－a kJ·mol－1＝×8×x kJ·mol－1＋e kJ·mol－1－2d kJ·mol－1，x＝（2d－a－e） kJ·mol－1。（2）①由题意可知P4（s）＋5O2（g）＝＝＝P4O10（s）　ΔH＝－2 982 kJ·mol－1。根据图示知，1 mol P4含有6 mol P－P键，1 mol P4O10含12 mol P－O键和4 mol P＝＝＝O键，根据键能与反应热关系，反应热等于反应物总键能与反应产物总键能之差，断裂1 mol共价键吸收的能量与生成1 mol该共价键放出的能量数值相等。有198 kJ·mol－1×6＋498 kJ·mol－1×5－360 kJ·mol－1×12－4x＝－2 982 kJ·mol－1，x＝585 kJ·mol－1。②P4＋3O2＝＝＝P4O6，1 mol P4O6含有12 mol P－O键，反应热ΔH＝198 kJ·mol－1×6＋498 kJ·mol－1×3－360 kJ·mol－1×12＝－1 638 kJ·mol－1，0．5 mol白磷（P4）与O2完全反应生成固态P4O6放出的热量为1 638 kJ·mol－1×0．5 mol＝819 kJ。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$