专题02 反应过程与能量变化图像分析（重难点讲义）化学鲁科版选择性必修1

本讲义聚焦高中化学“反应过程与能量变化图像分析”核心知识点，系统梳理从焓变概念（内能、焓变正负判断）到吸热放热反应图像识别，再到活化能与催化剂影响，最终结合键能进行定量计算的知识脉络，搭建完整学习支架。 该资料以考情为导向，结合高考高频考点设计典例与对练题型，通过图像分析培养学生科学思维（证据推理、模型认知），融入燃料燃烧等生活化情境提升科学探究与实践能力。课中辅助教师高效授课，课后助力学生巩固知识、查漏补缺。

专题02 反应过程与能量变化图像分析 重难目标 1.掌握吸热、放热反应能量图像的识别方法，能根据反应物、生成物总能量高低判断反应焓变正负，区分吸热、放热反应。 2.理解焓变与化学键键能的定量关系，能结合能量图像利用断键吸热、成键放热数据计算反应ΔH。 3.看懂活化能、催化剂相关能量历程图，明确正、逆反应活化能差值等于焓变，掌握催化剂对反应能量图像的改变规律。 4.结合图像辨析常见吸热、放热典型反应，理清加热条件与反应吸放热无必然联系，能根据图像信息完成定量判断与计算。 考情分析 在近几年高考试卷中，反应能量变化图像是化学反应热效应板块核心考点，考查占比约 40%~55%，高频以选择题形式命题，少量结合盖斯定律出填空计算，命题具备以下特点： 情境生活化：多以燃料燃烧、工业制气、物质制备实验为背景给出能量变化图像。 设问条件化：常给出 “反应物总能量、生成物总能量”“断键、成键能量数值”“有无催化剂” 等限定信息进行判断计算。 陷阱隐蔽化：易混淆活化能与焓变概念、误判催化剂对 ΔH 的影响、忽略物质聚集状态对焓值的干扰，电荷 / 能量守恒易疏漏校验。 一、反应热与焓变 1.内能 （1）概念：体系内物质所含各种微观粒子的能量总和符号：U。 （2）决定内能大小的因素：物质的种类、数量及聚集状态，还与体系的温度、压强有关。 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。 题型01 反应热与内能变化、反应焓变的关系 【典例1】（25-26高二上·湖北荆州·阶段检测）下列说法错误的是 A．101kPa时，1molN2H4完全燃烧生成液态水和二氧化氮气体放出的热量是肼的燃烧热 B．等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，前者放出的热量多 C．在等温条件下，化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量是反应热 D．焓是与内能有关的物理量，等压条件下进行的化学反应其反应热等于焓变 【答案】A 【解析】A．燃烧热要求生成指定产物，肼燃烧热的指定产物应为液态水和N2，故A错误； B．硫蒸气能量高于硫固体，等质量的硫蒸气燃烧释放更多热量，故B正确； C．等温条件下反应热即体系与环境交换的热量，故C正确； D．在等压条件下进行的化学反应其反应热等于焓变，故D正确； 故选A。 【对练1】（23-24高二下·上海·期中）下列关于内能和内能变化的叙述正确的是 A．内能变化就是反应热 B．内能只与物质的种类、数量以及聚集状态有关 C．系统的内能可以通过实验测得 D．内能是体系内物质所含的能量总和 【答案】D 【解析】A．只有体系恒容且不做非体积功时，内能变化才等于反应热，若存在做功情况二者不相等，A错误； B．内能大小除与物质的种类、数量、聚集状态有关外，还与温度、压强等因素有关，B错误； C．系统内能的绝对值无法通过实验测得，仅能测定内能的变化量，C错误； D．内能是体系内所有分子无规则运动的动能和分子势能的总和，即体系内物质所含的能量总和，D正确； 故选D。 【对练2】 下列关于反应热和焓变的理解正确的是 A．化学反应的焓变都等于反应热 B．焓变单位是，是指1 mol物质参加反应时的能量变化 C．化学反应的反应热都可以通过实验直接测量 D．当反应体系放热(吸热)时，其焓减小(增大)，() 【答案】D 【解析】A．只有恒压条件下的反应热才等于焓变，并非所有化学反应的焓变都等于反应热，A错误； B．焓变单位指的是每摩尔按给定反应方程式进行的完整反应对应的能量变化，不是1mol物质参加反应的能量变化，B错误； C．很多反应的反应热无法通过实验直接测量，例如碳不完全燃烧生成一氧化碳的反应热需要通过盖斯定律计算得到，并非所有反应热都能直接测量，C错误； D．，放热反应中体系放出能量，生成物总焓小于反应物总焓，焓减小，；吸热反应中体系吸收能量，生成物总焓大于反应物总焓，焓增大，，D正确； 故选D。 题型02 放热反应和吸热反应的图像 【典例1】（23-24高二下·黑龙江大庆·开学考试）利用含碳化合物合成燃料是解决能源危机的重要方法，已知CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)反应过程中的能量变化情况如图所示，曲线Ⅰ和曲线Ⅱ分别表示不使用催化剂和使用催化剂的两种情况。下列判断正确的是 A．该反应的ΔH=＋91kJ·mol-1 B．加入催化剂，该反应的ΔH变小 C．反应物的总能量大于生成物的总能量 D．如果该反应生成液态CH3OH，则ΔH增大 【答案】C 【解析】A．根据图示，该反应反应物的总能量大于生成物的总能量，是放热反应，，故A项错误； B．加入催化剂只能降低反应所需的活化能，而对反应热无影响，故B项错误； C．根据图示，该反应反应物的总能量大于生成物的总能量，故C项正确； D．生成液态CH3OH时释放出的热量更多，ΔH更小，故D项错误。 故选C。 【对练1】（23-24高二上·河南濮阳·阶段检测）下列判断或分析错误的是 A．图1表示的反应可能是铝热反应 B．加入固体，反应的平衡不移动 C．向氨水中不断加水稀释，的值逐渐减小 D．已知：，，则相关物质的能量可用图2表示 【答案】C 【解析】A．铝热反应为放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，A正确； B．的反应本质为，加入固体，平衡不移动，B正确； C．氨水中，，加水稀释促进一水合氨的电离，导致增大，而减小，所以的值增大，C错误； D．已知：①，②，由于③H2O(l)=H2O(g) ，则反应②放出的热量＞2×反应①，反应放出的热量＜反应②，相关物质的能量可用图2表示，D正确； 故选C。 【对练2】 （25-26高二上·湖北孝感·阶段检测）下列选项正确的是 A．图①可表示    的能量变化 B．若：    则结合图像②可推知 C．实验的环境温度为20℃，将物质的量浓度相等、体积分别为V1、V2的、NaOH溶液混合，测得混合液的最高温度如图③所示（已知V1+V2=60 mL） D．已知稳定性：B＜A＜C，某反应由两步构成：A→B→C，反应过程中的能量变化曲线如图④所示 【答案】D 【解析】A．图中反应物总能量高于生成物总能量，为放热反应，反应Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=+26.7kJ·mol-1为吸热反应，与图示不符，A错误； B．图②表示2C(s)+O2(g)=2CO(g)的ΔH（放热，ΔH<0），C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH1（放热，ΔH1<0）。碳完全燃烧放热更多，因焓变为负，故ΔH>2ΔH1，B错误； C．H2SO4与NaOH反应，恰好中和时H+与OH-物质的量相等，即2V1=V2（V1为H2SO4体积，V2为NaOH体积），结合V1+V2=60mL，得V2=40mL（NaOH体积）时放热最多、温度最高。图③中最高温度点对应NaOH体积为20mL，未达恰好中和，C错误； D．物质稳定性越高能量越低，稳定性B<A<C，则能量B>A>C。图④中能量顺序为B>A>C（A→B能量升高，B→C能量降低至C<A），与稳定性顺序一致，D正确； 故选D。 题型03 反应热与化学键的关系图像 【典例1】（2025·重庆·一模）碳(C)与氧气反应的焓变如图所示，已知键能为akJ/mol，键能为bkJ/mol，则中碳氧键键能(单位：kJ/mol)为 A． B． C． D． 【答案】B 【解析】由图可知，反应的焓变为，反应的焓变等于反应物键能总和减去生成物键能总和，设中碳氧键键能为x kJ/mol，则，x=； 故选B。 【对练1】已知：在标准压强(100 kPa)、298 K，由最稳定的单质合成1 mol物质B的反应焓变，叫做物质B的标准摩尔生成焓，用表示。有关物质的有如图所示关系。下列有关判断正确的是 A．H2O(l)的 B．NH3比N2H4稳定 C．2 mol NO(g)的键能大于N2(g)与O2(g)的键能之和 D．N2H4(l)标准燃烧热为 【答案】B 【解析】A．由图可知，气态水的标准摩尔生成焓为。气态水液化为液态水的过程会放出热量，因此生成1 mol液态水的反应放热更多，即液态水的标准摩尔生成焓，A错误； B．物质的能量越低越稳定，由图可知的生成焓为，的生成焓为，所以比更稳定，B正确； C．的反应焓变，焓变=反应物总键能-生成物总键能，说明与的键能之和大于2 mol NO(g)的键能，C错误； D．根据标准摩尔生成焓可写出燃烧的反应：，计算得该反应焓变。但标准燃烧热的定义要求生成的指定产物为稳定氧化物，此处水的稳定状态是液态而非气态，因此的标准燃烧热大于，D错误； 故选B。 【对练2】 （25-26高二上·安徽合肥·阶段检测）标准状态下，1mol纯物质的相对能量及解离为气态原子时所消耗的能量如下表所示： 物质 O2(g) N2(g) NO(g) C(s，石墨) CH4(g) CO2(g) 相对能量/ kJ·mol−1 0 0 x 0 -75 -393.5 解离总耗能/kJ 498 946 632 717 1656 y 下列说法错误的是 A．逐级断开CH4(g)中的每摩尔C—H所消耗的能量均为414kJ B．x =90 C．解离每摩尔C(s，石墨)中的碳碳键平均耗能为478 kJ D．根据4NO(g)＋CH4(g) CO2(g)＋2N2(g)+2H2O(g)的ΔH可计算出H—O键能 【答案】A 【解析】A．解离总耗能1656 kJ是4 mol C—H键的平均解离能，逐级断开时每一步C—H键所处化学环境不同，消耗能量不相等，A错误； B．反应的=生成物总能量−反应物总能量=，也等于反应物总键能−生成物总键能=，解得，B正确； C．石墨中每个C原子形成3个C—C键，每个键由2个C原子共用，1 mol石墨含1.5 mol C—C键，解离1 mol石墨为气态C原子耗能717 kJ，故每摩尔C—C键平均耗能为，C正确； D．先通过反应的可计算出的解离总耗能，再根据给定反应的=反应物总键能 − 生成物总键能，其余键能均为已知量，可计算出H—O键能，D正确； 故选A。 1．（25-26高二上·四川德阳·期中）下列有关热化学方程式的叙述中，正确的是 A．在一定条件下，将0.5 mol和1.5 mol置于密闭容器中充分反应生成放热19.3 kJ，则其热化学方程式为：   B．25℃和101 kPa时，  ，可知的燃烧热 C．根据C(石墨，s)=C(金刚石，s)  ，可知金刚石比石墨稳定 D．由  和  ，可知 【答案】B 【解析】A．氮气和氢气生成氨气反应为可逆反应无法完全进行，实际放热19.3 kJ小于完全反应的理论值，热化学方程式的ΔH应基于完全反应，而题目中ΔH的数值错误，A错误； B．燃烧热是在101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量；根据2 mol H2燃烧生成液态水放热571.6 kJ，可知氢气的燃烧热为-285.8 kJ·mol⁻¹，B正确； C．ΔH>0说明石墨转化为金刚石吸热，石墨能量更低更稳定，C错误； D．生成CO2比生成CO放热更多，ΔH1更负，因此ΔH1<ΔH2，D错误； 故选B。 2．（25-26高二上·海南海口·期中）下列有关反应热说法正确的是 A．、下，  ，将和过量的在此条件下充分反应，放出热量46.2kJ B．已知  ，  ，则 C．已知：  ，则甲烷的燃烧热为 D．在稀溶液中：  ，若将含的醋酸溶液与含1 mol NaOH的溶液混合，放出的热量等于57.3 kJ 【答案】B 【解析】A．该反应为可逆反应，1.5mol H2最多生成1.0mol NH3，理论放热为，实际放热小于46.2kJ，A错误； B．放热反应焓变为负值，生成CO2的ΔH1比生成CO的ΔH2更负（因CO燃烧为CO2会额外放热），故ΔH1 < ΔH2，B正确； C．燃烧热是在101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量；甲烷的燃烧热反应中应生成液态水，而题中生成气态水，ΔH绝对值应更大，C错误； D．醋酸为弱酸，电离吸热，的醋酸溶液与含1 mol NaOH的溶液混合反应实际放热小于57.3kJ，D错误； 故选B。 3．（24-25高二上·安徽黄山·期中）利用下列反应可减少排放，是实现“双碳”目标的途径之一。    我国学者发现时，在铜催化剂上二氧化碳加氢的反应机理如下，其中反应Ⅰ为慢反应。 Ⅰ.   Ⅱ.   下列反应进程示意图（各物质均为气态）符合题意的是 A． B． C． D． 【答案】B 【解析】由题可知，反应Ⅰ是吸热反应，反应Ⅱ是放热反应，根据盖斯定律知，总反应，是放热反应，又已知反应Ⅰ为慢反应，即所需活化能较大。 故选B。 4．（25-26高二上·山西吕梁·阶段检测）“光气”(，结构式为)，是一种重要的化工原料，其制备反应的热化学方程式为  。已知断裂1 mol化学键时需吸收的能量如表(CO的结构视为C≡O)，则该反应的为 化学键 C=O C≡O Cl-Cl C-Cl 能量/ 799 1076 243 330 A．-32 B．+32 C．-140 D．+140 【答案】C 【解析】根据键能计算：=反应物总键能-生成物总键能。反应物断裂1 mol C≡O（1076 kJ/mol）和1 mol Cl-Cl（243 kJ/mol），总吸收能量=1076+243=1319 kJ/mol；生成物形成1 mol C=O（799 kJ/mol）和2 mol C-Cl（330 kJ/mol），总释放能量=799+2×330=1459 kJ/mol；=(1319-1459) kJ·mol-1=-140 kJ·mol-1。 故选C。 5．（25-26高二上·北京平谷·阶段检测）N2与O2化合生成NO是自然界固氮的重要方式之一、下图显示了该反应中的能量变化。 下列说法不正确的是 A．N≡N键的键能大于O=O键的键能 B．完全断开1 mol NO中的化学键需吸收1264 kJ能量 C．该反应中产物所具有的总能量高于反应物所具有的总能量 D．生成NO反应的热化学方程式为：N2(g) + O2(g) = 2NO(g)  ΔH = +180 kJ/mol 【答案】B 【解析】A．由图可知，N≡N键键能大于O=O键，A正确； B．2 mol NO的总键能为1264  kJ，则NO键能为632  kJ/mol，B错误； C．由键能数据计算可知，生成 2 mol NO时为吸热180  kJ，则产物具有的总能量高于反应物所具有的总能量，C正确； D．反应吸收能量为1444  kJ，放出能量为1264  kJ，故反应吸热180  kJ，D正确； 故选B。 6．（25-26高二上·上海·期中）2025年海南大学科研团队设计纳米钯作催化剂，在70℃温和条件下实现了甲烷高效转化为甲醇：。由几种化学键的键能E(kJ·mol-1)计算该反应的(kJ·mol-1) 化学键 E/kJ·mol-1 a b c d A． B． C． D． 【答案】A 【解析】ΔH = 断裂的键能总和 - 形成的键能总和，CH4含4个C-H键，H2O含2个O-H键，则总断裂键能为4b+2c，CH3OH含3个C-H键、1个C-O键、1个O-H键，H2含1个H-H键，则总形成键能为3b+d+c+a，因此 ΔH = (4b+2c) - (3b+d+c+a) = b+c-a-d。 故选A。 7．（25-26高二上·北京·期中）已知1mol X2(g)中的化学键断裂时需要吸收745 kJ的能量，1mol Y2(g)中的化学键断裂时需要吸收367 kJ的能量，1mol XY(g)中的化学键形成时释放513 kJ的能量，X2(g)与Y2(g)反应生成XY (g)的热化学方程式为 A．X 2(g) + Y2(g) = 2 XY (g)  ΔH = -86 kJ•mol-1 B．X 2(g) + Y2(g) = 2 XY (g)  ΔH = -599 kJ•mol-1 C．X 2(g) + Y2(g) = 2 XY (g)  ΔH = +599 kJ•mol-1 D．X 2(g) + Y2(g) = 2 XY (g)  ΔH = +86 kJ•mol-1 【答案】D 【解析】反应物的总键能减去生成物的总键能，根据题意该反应化学方程式为，则，因此热化学方程式为； 故选D。 8．（25-26高二上·湖南·期中）化学反应中常常伴随着能量的变化。某气体反应的能量变化如图所示，下列叙述正确的是 A．该反应一定需要加热 B．该反应的反应物一定比生成物稳定 C． D．该反应断开所有反应物化学键所吸收的能量大于形成所有生成物化学键所释放的能量 【答案】D 【解析】A．根据题图可以看出反应物的总能量小于生成物的总能量，则该反应是吸热反应，但是不一定需要加热才能发生，A项错误； B．正反应吸热，反应物的总能量小于生成物的总能量，但可能某种反应物的能量大于某种生成物的能量，所以反应物不一定比生成物稳定，B项错误； C．该反应吸热，则，C项错误； D．正反应吸热，反应物的总键能小于生成物的总键能，即该反应断开所有反应物化学键所吸收的能量大于形成所有生成物化学键所释放的能量，D项正确； 故选D。 9．（24-25高二上·广西玉林·期中）已知：  。下列与化学反应能量变化相关的描述正确的是 A．中学阶段，反应热等于反应的焓变，用符号“”表示 B．有热量变化时一定发生了化学反应 C．石墨的燃烧热与金刚石的燃烧热，二者数值相同 D．常温下与在水溶液中反应，放出热量 【答案】A 【解析】A．在等压条件下进行的化学反应(严格地说，对反应体系做功还有限定，中学阶段，一般不考虑)，其反应热等于反应的焓变，用符号表示，故A正确； B．有热量变化时不一定发生化学反应，如NaOH固体溶解过程放出热量，属于物理变化，故B错误； C．石墨、金刚石为不同结构的碳单质，两者能量不同，则燃烧热不同，故C错误； D．H2SO4与Ba(OH)2反应会生成BaSO4沉淀和水，生成沉淀要放热，所以稀溶液中1molH2SO4与1molBa(OH)2反应放热大于114.6kJ，故D错误； 故选A。 10．（25-26高二上·贵州·阶段检测）下列说法正确的是 A．加入适宜的催化剂，可以改变化学反应的反应热 B．根据能量守恒定律，反应物的总能量一定等于生成物的总能量 C．完全燃烧时，生成1 mol产生的热量与生成1 mol产生的热量相等 D．一个化学反应是吸热反应还是放热反应，由生成物与反应物的焓值差决定 【答案】D 【解析】A．催化剂只改变反应速率，不改变反应热（），因为由始态和终态决定，错误； B．能量守恒指总能量不变，但反应物与生成物的总能量可能不同，多余能量以热等形式释放或吸收，错误； C．生成比释放更多热量，因液态水焓更低，错误； D．=生成物焓-反应物焓，若>0为吸热，<0为放热，正确； 故选D。 11．（25-26高二上·云南曲靖·期中）下列关于反应热的说法正确的是 A．反应热是指化学反应过程中吸收或放出的热量 B．所有燃烧反应的反应热都是正值 C．反应热与反应途径有关 D．反应热就是焓变 【答案】A 【解析】A．反应热的定义为化学反应过程中吸收或放出的热量，该表述符合定义，A正确； B．燃烧反应均为放热反应，放热反应的反应热为负值，并非正值，B错误； C．根据盖斯定律，反应热仅与反应的始态和终态有关，与反应途径无关，C错误； D．只有恒压条件下且不做非体积功时，反应热才等于焓变，二者并非完全等同，D错误； 故答案选A。 12．（25-26高二上·广东汕头·期中）如下图所示，H1=-393.5kJ•mol-1；H2=-395.4kJ•mol-1，下列正确的是 A．相同条件下，金刚石比石墨稳定 B．石墨和金刚石的相互转化是物理变化 C．C(s，石墨)=C(s，金刚石)H=+1.9kJ•mol-1 D．石墨和金刚石充分燃烧的产物均为CO 【答案】C 【解析】A．能量越低越稳定，C(s，石墨)比C(s，金刚石)能量低，所以石墨的稳定性强于金刚石，A错误； B．石墨和金刚石是不同物质，生成新物质的反应是化学变化，B错误； C．根据盖斯定律，由题干热化学方程式① C(s，石墨) + O2(g) = CO2(g)   ΔH1=−393.5 kJ⋅mol−1和 ② C(s，金刚石) + O2(g) = CO2(g)   ΔH2=−395.4kJ⋅mol−1 ，用反应① - 反应②可得 C(s，石墨) = C(s，金刚石)  ，C正确； D．石墨和金刚石在氧气中充分燃烧的产物均为二氧化碳()，而不是一氧化碳()，D错误； 故选C。 13．（25-26高二上·北京海淀·期末）依据已有知识与图示，下列说法不正确的是 A．冰熔化为水时， B．冰熔化为水的过程中，部分氢键被破坏 C．相同条件下，水蒸气具有的能量高于液态水具有的能量 D．由盖斯定律可知： 【答案】D 【解析】A．冰熔化为水是吸热过程，，A不符合题意； B．冰的晶体结构主要靠氢键维持，冰熔化为水的过程中，部分氢键被破坏，水分子间的排列方式改变，B不符合题意； C．水变为水蒸气需要吸收热量，因此相同条件下，1 g水蒸气具有的能量高于1 g液态水具有的能量，C不符合题意； D．根据盖斯定律，总过程为冰直接变为水蒸气，应为，D符合题意； 故选D。 14．（23-24高一下·河北邯郸·期末）化学反应中伴随能量变化，研究化学反应中的能量变化，可以帮助我们深刻地认识化学反应，更好地为生产和生活服务，请根据所学知识回答下面问题： （1）化学反应中断裂化学键需要能量___________(填“吸收”或“释放”，下同)，形成化学键需要___________能量。 （2）①火药爆炸；②晶体与晶体的反应；③碳酸钙分解；④碳和二氧化碳反应；⑤双氧水加；⑥干冰升华；⑦氢氧化钠溶解。属于吸热反应的是___________(填序号，下同)，属于放热过程的是___________。 （3）反应(放热)分两步进行①(吸热)；②(放热)。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是___________(填字母)。 A． B． C． D． （4）下列反应通过原电池装置，可实现化学能直接转化为电能的是___________(填序号)。 A． B． C． D． （5）SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在键。已知：1mol 转化为吸收能量m kJ，断裂1mol ，键需要吸收的能量分别为a kJ、b kJ。则的反应热为___________(带单位)。 （6）实验测得：25℃，101kPa时，1mol 完全燃烧生成液态水和气体，放出890.3kJ的热量。写出该反应的热化学方程式：___________。 【答案】（1）吸收 释放 （2）②③④ ①⑤⑦ （3）D （4）AC （5）(m+3a-6b)kJ/mol （6）CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) =−890.3kJ·mol−1 【解析】（1）化学反应中断裂化学键需要吸收能量，形成化学键需要释放能量。 （2）①火药爆炸是放热反应；②晶体与晶体的反应是吸热反应；③碳酸钙分解是吸热反应；④碳和二氧化碳反应生成一氧化碳是吸热反应；；⑤双氧水加是放热反应；⑥干冰升华是物理变化，属于吸热过程，不属于吸热反应；⑦氢氧化钠溶解是物理变化，属于放热过程，不属于放热反应。 属于吸热反应的是②③④，属于放热过程的是①⑤⑦。 （3）(放热)，即A+B总能量高于C；分两步进行①(吸热)，A+B的总能量低于X；②(放热)，X的能量高于C。因此选项D符合题意；故答案为D。 （4）通过原电池装置，可实现化学能直接转化为电能的反应是放热的氧化还原反应；AC是放热的氧化还原反应，可以设计为原电池；BD是非氧化还原反应，不能设计成原电池；故符合题意的选项是AC。 （5）反应热=反应物总键能-生成物总键能，所以对于反应热=mkJ/mol+3×akJ/mol-6×bkJ/mol=(m+3a-6b)kJ/mol。 （6）25℃，101kPa时，1mol 完全燃烧生成液态水和气体，放出890.3kJ的热量，则该反应的热化学方程式：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) =−890.3kJ·mol−1。 15．（25-26高二上·青海海南·阶段检测）化学反应伴随着能量变化，根据所学知识，回答下列问题： （1）已知：       则反应   ___________kJ/mol。 （2）已知：键能是指断开(或生成)1mol化学键所需要吸收(或放出)的能量，部分键能数据如上表所示。则    ___________。 化学键 N≡N F—F N—F 键能/() 941.7 154.8 283.0 （3）卤化镁高温分解的相对能量变化如图所示。 写出该温度下(s)分解的热化学方程式：___________。 （4）依据事实，写出下列反应的热化学方程式。 ①完全燃烧生成氮气和气态水时，放出akJ热量___________。 ②1 g碳与适量水蒸气反应生成CO和，吸收b kJ热量___________。 ③下图是和1 molCO反应生成和NO过程中能量变化的示意图，请写出和CO反应的热化学方程式：___________。 【答案】（1）＋53.1 （2）-291.9 （3） （4） 【解析】（1）反应I：，反应II：，根据盖斯定律，反应为，则。 （2）焓变等于反应物键能之和减去生成物键能之和，则。 （3）如图可知，0.5mol(s)分解生成0.5 mol Mg和0.5 mol F2(g)的焓变为+562 kJ/mol，则1mol MgF2(s)分解焓变为+1124 kJ/mol，热化学方程式为。 （4）①完全燃烧放出a kJ热量，则完全燃烧放出4a kJ热量，热化学方程式为； ②1 g碳与适量水蒸气反应生成CO和，吸收b kJ热量，则1 mol碳反应吸收12b kJ热量，热化学方程式为； ③如图所示，和1 molCO反应生成和NO放出能量，热化学方程式为。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题02 反应过程与能量变化图像分析 重难目标 1.掌握吸热、放热反应能量图像的识别方法，能根据反应物、生成物总能量高低判断反应焓变正负，区分吸热、放热反应。 2.理解焓变与化学键键能的定量关系，能结合能量图像利用断键吸热、成键放热数据计算反应ΔH。 3.看懂活化能、催化剂相关能量历程图，明确正、逆反应活化能差值等于焓变，掌握催化剂对反应能量图像的改变规律。 4.结合图像辨析常见吸热、放热典型反应，理清加热条件与反应吸放热无必然联系，能根据图像信息完成定量判断与计算。 考情分析 在近几年高考试卷中，反应能量变化图像是化学反应热效应板块核心考点，考查占比约 40%~55%，高频以选择题形式命题，少量结合盖斯定律出填空计算，命题具备以下特点： 情境生活化：多以燃料燃烧、工业制气、物质制备实验为背景给出能量变化图像。 设问条件化：常给出 “反应物总能量、生成物总能量”“断键、成键能量数值”“有无催化剂” 等限定信息进行判断计算。 陷阱隐蔽化：易混淆活化能与焓变概念、误判催化剂对 ΔH 的影响、忽略物质聚集状态对焓值的干扰，电荷 / 能量守恒易疏漏校验。 一、反应热与焓变 1.内能 （1）概念：体系内物质所含各种微观粒子的能量总和符号：U。 （2）决定内能大小的因素：物质的种类、数量及聚集状态，还与体系的温度、压强有关。 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。 题型01 反应热与内能变化、反应焓变的关系 【典例1】（25-26高二上·湖北荆州·阶段检测）下列说法错误的是 A．101kPa时，1molN2H4完全燃烧生成液态水和二氧化氮气体放出的热量是肼的燃烧热 B．等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，前者放出的热量多 C．在等温条件下，化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量是反应热 D．焓是与内能有关的物理量，等压条件下进行的化学反应其反应热等于焓变 【对练1】（23-24高二下·上海·期中）下列关于内能和内能变化的叙述正确的是 A．内能变化就是反应热 B．内能只与物质的种类、数量以及聚集状态有关 C．系统的内能可以通过实验测得 D．内能是体系内物质所含的能量总和 【对练2】 下列关于反应热和焓变的理解正确的是 A．化学反应的焓变都等于反应热 B．焓变单位是，是指1 mol物质参加反应时的能量变化 C．化学反应的反应热都可以通过实验直接测量 D．当反应体系放热(吸热)时，其焓减小(增大)，() 题型02 放热反应和吸热反应的图像 【典例1】（23-24高二下·黑龙江大庆·开学考试）利用含碳化合物合成燃料是解决能源危机的重要方法，已知CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)反应过程中的能量变化情况如图所示，曲线Ⅰ和曲线Ⅱ分别表示不使用催化剂和使用催化剂的两种情况。下列判断正确的是 A．该反应的ΔH=＋91kJ·mol-1 B．加入催化剂，该反应的ΔH变小 C．反应物的总能量大于生成物的总能量 D．如果该反应生成液态CH3OH，则ΔH增大 【对练1】（23-24高二上·河南濮阳·阶段检测）下列判断或分析错误的是 A．图1表示的反应可能是铝热反应 B．加入固体，反应的平衡不移动 C．向氨水中不断加水稀释，的值逐渐减小 D．已知：，，则相关物质的能量可用图2表示 【对练2】 （25-26高二上·湖北孝感·阶段检测）下列选项正确的是 A．图①可表示    的能量变化 B．若：    则结合图像②可推知 C．实验的环境温度为20℃，将物质的量浓度相等、体积分别为V1、V2的、NaOH溶液混合，测得混合液的最高温度如图③所示（已知V1+V2=60 mL） D．已知稳定性：B＜A＜C，某反应由两步构成：A→B→C，反应过程中的能量变化曲线如图④所示 题型03 反应热与化学键的关系图像 【典例1】（2025·重庆·一模）碳(C)与氧气反应的焓变如图所示，已知键能为akJ/mol，键能为bkJ/mol，则中碳氧键键能(单位：kJ/mol)为 A． B． C． D． 【对练1】已知：在标准压强(100 kPa)、298 K，由最稳定的单质合成1 mol物质B的反应焓变，叫做物质B的标准摩尔生成焓，用表示。有关物质的有如图所示关系。下列有关判断正确的是 A．H2O(l)的 B．NH3比N2H4稳定 C．2 mol NO(g)的键能大于N2(g)与O2(g)的键能之和 D．N2H4(l)标准燃烧热为 【对练2】 （25-26高二上·安徽合肥·阶段检测）标准状态下，1mol纯物质的相对能量及解离为气态原子时所消耗的能量如下表所示： 物质 O2(g) N2(g) NO(g) C(s，石墨) CH4(g) CO2(g) 相对能量/ kJ·mol−1 0 0 x 0 -75 -393.5 解离总耗能/kJ 498 946 632 717 1656 y 下列说法错误的是 A．逐级断开CH4(g)中的每摩尔C—H所消耗的能量均为414kJ B．x =90 C．解离每摩尔C(s，石墨)中的碳碳键平均耗能为478 kJ D．根据4NO(g)＋CH4(g) CO2(g)＋2N2(g)+2H2O(g)的ΔH可计算出H—O键能 1．（25-26高二上·四川德阳·期中）下列有关热化学方程式的叙述中，正确的是 A．在一定条件下，将0.5 mol和1.5 mol置于密闭容器中充分反应生成放热19.3 kJ，则其热化学方程式为：   B．25℃和101 kPa时，  ，可知的燃烧热 C．根据C(石墨，s)=C(金刚石，s)  ，可知金刚石比石墨稳定 D．由  和  ，可知 2．（25-26高二上·海南海口·期中）下列有关反应热说法正确的是 A．、下，  ，将和过量的在此条件下充分反应，放出热量46.2kJ B．已知  ，  ，则 C．已知：  ，则甲烷的燃烧热为 D．在稀溶液中：  ，若将含的醋酸溶液与含1 mol NaOH的溶液混合，放出的热量等于57.3 kJ 3．（24-25高二上·安徽黄山·期中）利用下列反应可减少排放，是实现“双碳”目标的途径之一。    我国学者发现时，在铜催化剂上二氧化碳加氢的反应机理如下，其中反应Ⅰ为慢反应。 Ⅰ.   Ⅱ.   下列反应进程示意图（各物质均为气态）符合题意的是 A． B． C． D． 4．（25-26高二上·山西吕梁·阶段检测）“光气”(，结构式为)，是一种重要的化工原料，其制备反应的热化学方程式为  。已知断裂1 mol化学键时需吸收的能量如表(CO的结构视为C≡O)，则该反应的为 化学键 C=O C≡O Cl-Cl C-Cl 能量/ 799 1076 243 330 A．-32 B．+32 C．-140 D．+140 5．（25-26高二上·北京平谷·阶段检测）N2与O2化合生成NO是自然界固氮的重要方式之一、下图显示了该反应中的能量变化。 下列说法不正确的是 A．N≡N键的键能大于O=O键的键能 B．完全断开1 mol NO中的化学键需吸收1264 kJ能量 C．该反应中产物所具有的总能量高于反应物所具有的总能量 D．生成NO反应的热化学方程式为：N2(g) + O2(g) = 2NO(g)  ΔH = +180 kJ/mol 6．（25-26高二上·上海·期中）2025年海南大学科研团队设计纳米钯作催化剂，在70℃温和条件下实现了甲烷高效转化为甲醇：。由几种化学键的键能E(kJ·mol-1)计算该反应的(kJ·mol-1) 化学键 E/kJ·mol-1 a b c d A． B． C． D． 7．（25-26高二上·北京·期中）已知1mol X2(g)中的化学键断裂时需要吸收745 kJ的能量，1mol Y2(g)中的化学键断裂时需要吸收367 kJ的能量，1mol XY(g)中的化学键形成时释放513 kJ的能量，X2(g)与Y2(g)反应生成XY (g)的热化学方程式为 A．X 2(g) + Y2(g) = 2 XY (g)  ΔH = -86 kJ•mol-1 B．X 2(g) + Y2(g) = 2 XY (g)  ΔH = -599 kJ•mol-1 C．X 2(g) + Y2(g) = 2 XY (g)  ΔH = +599 kJ•mol-1 D．X 2(g) + Y2(g) = 2 XY (g)  ΔH = +86 kJ•mol-1 8．（25-26高二上·湖南·期中）化学反应中常常伴随着能量的变化。某气体反应的能量变化如图所示，下列叙述正确的是 A．该反应一定需要加热 B．该反应的反应物一定比生成物稳定 C． D．该反应断开所有反应物化学键所吸收的能量大于形成所有生成物化学键所释放的能量 9．（24-25高二上·广西玉林·期中）已知：  。下列与化学反应能量变化相关的描述正确的是 A．中学阶段，反应热等于反应的焓变，用符号“”表示 B．有热量变化时一定发生了化学反应 C．石墨的燃烧热与金刚石的燃烧热，二者数值相同 D．常温下与在水溶液中反应，放出热量 10．（25-26高二上·贵州·阶段检测）下列说法正确的是 A．加入适宜的催化剂，可以改变化学反应的反应热 B．根据能量守恒定律，反应物的总能量一定等于生成物的总能量 C．完全燃烧时，生成1 mol产生的热量与生成1 mol产生的热量相等 D．一个化学反应是吸热反应还是放热反应，由生成物与反应物的焓值差决定 11．（25-26高二上·云南曲靖·期中）下列关于反应热的说法正确的是 A．反应热是指化学反应过程中吸收或放出的热量 B．所有燃烧反应的反应热都是正值 C．反应热与反应途径有关 D．反应热就是焓变 12．（25-26高二上·广东汕头·期中）如下图所示，H1=-393.5kJ•mol-1；H2=-395.4kJ•mol-1，下列正确的是 A．相同条件下，金刚石比石墨稳定 B．石墨和金刚石的相互转化是物理变化 C．C(s，石墨)=C(s，金刚石)H=+1.9kJ•mol-1 D．石墨和金刚石充分燃烧的产物均为CO 13．（25-26高二上·北京海淀·期末）依据已有知识与图示，下列说法不正确的是 A．冰熔化为水时， B．冰熔化为水的过程中，部分氢键被破坏 C．相同条件下，水蒸气具有的能量高于液态水具有的能量 D．由盖斯定律可知： 14．（23-24高一下·河北邯郸·期末）化学反应中伴随能量变化，研究化学反应中的能量变化，可以帮助我们深刻地认识化学反应，更好地为生产和生活服务，请根据所学知识回答下面问题： （1）化学反应中断裂化学键需要能量___________(填“吸收”或“释放”，下同)，形成化学键需要___________能量。 （2）①火药爆炸；②晶体与晶体的反应；③碳酸钙分解；④碳和二氧化碳反应；⑤双氧水加；⑥干冰升华；⑦氢氧化钠溶解。属于吸热反应的是___________(填序号，下同)，属于放热过程的是___________。 （3）反应(放热)分两步进行①(吸热)；②(放热)。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是___________(填字母)。 A． B． C． D． （4）下列反应通过原电池装置，可实现化学能直接转化为电能的是___________(填序号)。 A． B． C． D． （5）SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在键。已知：1mol 转化为吸收能量m kJ，断裂1mol ，键需要吸收的能量分别为a kJ、b kJ。则的反应热为___________(带单位)。 （6）实验测得：25℃，101kPa时，1mol 完全燃烧生成液态水和气体，放出890.3kJ的热量。写出该反应的热化学方程式：___________。 15．（25-26高二上·青海海南·阶段检测）化学反应伴随着能量变化，根据所学知识，回答下列问题： （1）已知：       则反应   ___________kJ/mol。 （2）已知：键能是指断开(或生成)1mol化学键所需要吸收(或放出)的能量，部分键能数据如上表所示。则    ___________。 化学键 N≡N F—F N—F 键能/() 941.7 154.8 283.0 （3）卤化镁高温分解的相对能量变化如图所示。 写出该温度下(s)分解的热化学方程式：___________。 （4）依据事实，写出下列反应的热化学方程式。 ①完全燃烧生成氮气和气态水时，放出akJ热量___________。 ②1 g碳与适量水蒸气反应生成CO和，吸收b kJ热量___________。 ③下图是和1 molCO反应生成和NO过程中能量变化的示意图，请写出和CO反应的热化学方程式：___________。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $