2025版高考化學(xué)一輪總復(fù)習(xí)真題演練第6章化學(xué)反應(yīng)與能量第20講反應(yīng)熱及計算

第20講反應(yīng)熱及計命題分析近幾年高考對化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)的考查，主要以圖表、反應(yīng)歷程(或過程)、化學(xué)平衡常數(shù)或平衡轉(zhuǎn)化率與溫度等有關(guān)圖像為載體，考查吸放熱反應(yīng)、化學(xué)鍵的變更、焓變正負(fù)的推斷、熱化學(xué)方程式的書寫、燃燒熱的應(yīng)用等；出題類型是選擇題和填空題。近幾年的高考對蓋斯定律、反應(yīng)熱的計算以及比較，主要考查以蓋斯定律為原理的反應(yīng)熱的計算，但從出題形式上有新變更，主要體現(xiàn)在反應(yīng)熱與化學(xué)平衡常數(shù)及轉(zhuǎn)化率、反應(yīng)歷程及活化能等有機結(jié)合，試題難度有所增大。真題演練1．(2024·北京，13,3分)一種分解氯化銨實現(xiàn)產(chǎn)物分別的物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系如下，其中b、d代表MgO或Mg(OH)Cl中的一種。下列說法正確的是(C)A．a(chǎn)、c分別是HCl、NH3B．d既可以是MgO，也可以是Mg(OH)ClC．已知MgCl2為副產(chǎn)物，則通入水蒸氣可削減MgCl2的產(chǎn)生D．等壓條件下，反應(yīng)①、②的反應(yīng)熱之和，小于氯化銨干脆分解的反應(yīng)熱[解析]視察物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系圖知，反應(yīng)①為NH4Cl＋MgO=Mg(OH)Cl＋NH3↑，反應(yīng)②為Mg(OH)Cl=MgO＋HCl↑，即a為NH3、b為Mg(OH)Cl、c為HCl、d為MgO，A、B項錯誤；通入水蒸氣可以促進MgCl2水解為Mg(OH)Cl，可以削減副產(chǎn)物MgCl2的產(chǎn)生，C項正確；氯化銨干脆分解的反應(yīng)＝反應(yīng)①＋反應(yīng)②，依據(jù)蓋斯定律知，反應(yīng)①、②的反應(yīng)熱之和等于氯化銨干脆分解的反應(yīng)熱，D項錯誤。2．(2024·河北學(xué)業(yè)水平選擇性考試(一)，6)反應(yīng)的能量與反應(yīng)歷程的關(guān)系如下圖所示。下列說法錯誤的是(C)A．第1步確定整個反應(yīng)的快慢B．第2步為放熱過程C．該反應(yīng)的焓變大小取決于第1、2、3步正、逆反應(yīng)的活化能大小D．該反應(yīng)適宜在堿性條件下進行[解析]第1步反應(yīng)的活化能最大，為決速步驟，A項正確；第2步反應(yīng)中反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，為放熱過程，B項正確；焓變由反應(yīng)物和生成物總能量確定，不由活化能確定，C項錯誤；堿性條件下HBr參與反應(yīng)被消耗，平衡正向移動，故題給反應(yīng)適宜在堿性條件下進行，D項正確。3．(2024·全國甲卷，28,15分)甲烷選擇性氧化制備甲醇是一種原子利用率高的方法?；卮鹣铝袉栴}：(1)已知下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：①3O2(g)=2O3(g)K1ΔH1＝285kJ·mol－1②2CH4(g)＋O2(g)=2CH3OH(l)K2ΔH2＝－329kJ·mol－1反應(yīng)③CH4(g)＋O3(g)=CH3OH(l)＋O2(g)的ΔH3＝－307kJ·mol－1，平衡常數(shù)K3＝eq\r(\f(K2,K1))(用K1、K2表示)。(2)電噴霧電離等方法得到的M＋(Fe＋、Co＋、Ni＋等)與O3反應(yīng)可得MO＋。MO＋與CH4反應(yīng)能高選擇性地生成甲醇。分別在300K和310K下(其他反應(yīng)條件相同)進行反應(yīng)MO＋＋CH4=M＋＋CH3OH，結(jié)果如下圖所示。圖中300K的曲線是b(填“a”或“b”)。300K、60s時MO＋的轉(zhuǎn)化率為1－10－0.1(列出算式)。(3)MO＋分別與CH4、CD4反應(yīng)，體系的能量隨反應(yīng)進程的變更如圖所示(兩者歷程相像，圖中以CH4示例)。(ⅰ)步驟Ⅰ和Ⅱ中涉及氫原子成鍵變更的是Ⅰ(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。(ⅱ)干脆參與化學(xué)鍵變更的元素被替換為更重的同位素時，反應(yīng)速率會變慢，則MO＋與CD4反應(yīng)的能量變更應(yīng)為圖中曲線c(填“c”或“d”)。(ⅲ)MO＋與CH2D2反應(yīng)，氘代甲醇的產(chǎn)量CH2DOD<CHD2OH(填“>”“＝”或“<”)。若MO＋與CHD3反應(yīng)，生成的氘代甲醇有2種。[解析](1)依據(jù)蓋斯定律可知，③＝eq\f(1,2)(②－①)，則ΔH3＝eq\f(1,2)(ΔH2－ΔH1)＝－307kJ·mol－1，平衡常數(shù)(2)依據(jù)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)，用來表示MO＋的剩余率(未反應(yīng)的MO＋占初始MO＋的比例)。其他條件相同時，溫度越高，反應(yīng)速率越快，相同時間內(nèi)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。由題圖可知時間相同時曲線a對應(yīng)的－lgeq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(cMO＋,cMO＋＋cM＋)))大于曲線b，故曲線a對應(yīng)的溫度更高，即曲線a對應(yīng)310K，曲線b對應(yīng)300K。300K、60s時，－lgeq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(cMO＋,cMO＋＋cM＋)))＝0.1，MO＋的轉(zhuǎn)化率α(MO＋)＝eq\f(cM＋,cMO＋＋cM＋)＝1－eq\f(cMO＋,cMO＋＋cM＋)＝1－10－0.1。(3)(ⅰ)由題圖可知步驟Ⅰ中形成了H—O鍵、M—C鍵，步驟Ⅱ中形成了C—O鍵，故涉及氫原子成鍵變更的是步驟Ⅰ。(ⅱ)由干脆參與化學(xué)鍵變更的元素被替換為更重的同位素時，反應(yīng)速率會變慢，可知替換后活化能變大，則MO＋與CD4反應(yīng)的能量變更應(yīng)為題圖中曲線c。(ⅲ)由(ⅱ)問可知干脆參與化學(xué)鍵變更的元素被替換為更重的同位素時，反應(yīng)速率會變慢，則產(chǎn)量更低。生成產(chǎn)物CH2DOD須要形成O—D鍵，相較于生成CHD2OH中的O—H鍵活化能更高，反應(yīng)速率更慢，則氘代甲醇的產(chǎn)量CH2DOD<CHD2OH。CHD3的空間結(jié)構(gòu)是以C為中心原子的四面體形，3個D原子的化學(xué)環(huán)境相同，因此只有CHD2OD和CD3OH兩種產(chǎn)物。本講要點速記：1．物質(zhì)能量與反應(yīng)吸、放熱之間的兩個關(guān)系：(1)E反應(yīng)物>E生成物，放熱反應(yīng)，ΔH<0。(2)E反應(yīng)物<E生成物，吸熱反應(yīng)，ΔH>0。2．熱化學(xué)方程式書寫與推斷的留意事項：(1)留意標(biāo)明物質(zhì)的聚集狀態(tài)。(2)留意ΔH的符號與單位。(3)留意ΔH的數(shù)值與計量數(shù)是否對應(yīng)。(4)燃燒熱、中和熱等條件的限制。3．了解燃燒熱和中和熱的兩點聯(lián)系(1)對于中和熱、燃燒熱，由于它們的反應(yīng)放熱是確定的，所以描述中不帶“－”，但其焓變小于零。(2)當(dāng)用熱化學(xué)方程式表示中和熱時，生成H2O的物質(zhì)的量必需是1mol，當(dāng)用熱化學(xué)方程式表示燃燒熱時，可燃物的物質(zhì)的量必需為1mol。4．蓋斯定律的兩個關(guān)鍵：(1)化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，與反應(yīng)途徑無關(guān)。(2)利用蓋斯定律可間接計算某些反應(yīng)的反應(yīng)熱。5．蓋斯定律中的兩個關(guān)系(1)總反應(yīng)方程式＝各步反應(yīng)方程式之和(2)總反應(yīng)的焓變＝各步反應(yīng)的焓變之和6．熱化學(xué)中能量呈現(xiàn)的主要形式(1)焓：描述與物質(zhì)內(nèi)能有關(guān)的物理量。(2)生成焓：生成焓是某溫度下，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的各種元素的最穩(wěn)定單質(zhì)生成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)1mol某純物質(zhì)的熱效應(yīng)。(3)焓變：等壓條件下，反應(yīng)熱等于反應(yīng)的焓變。(4)燃燒熱：在101kPa時，1mol純物質(zhì)完全燃燒生成指定產(chǎn)物時所放出的熱量。(5)活化能：活化分子具有的平均能量與反應(yīng)物分子具有的平均能量之差；常分為正反應(yīng)活化能和逆反應(yīng)活化能。(6)鍵能：是指氣態(tài)分子中1mol化學(xué)鍵解離成氣態(tài)原子所吸取的能量。7．運用活化能應(yīng)留意“一式一歷