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考向 19 化学反应的热效应
【2022·浙江卷1月】相关有机物分别与氢气发生加成反应生成1mol环己烷( )的能量变化如图所示：
下列推理不正确的是
A．2ΔH≈ΔH，说明碳碳双键加氢放出的热量与分子内碳碳双键数目成正比
1 2
B．ΔH＜ΔH，说明单双键交替的两个碳碳双键间存在相互作用，有利于物质稳定
2 3
C．3ΔH＜ΔH，说明苯分子中不存在三个完全独立的碳碳双键
1 4
D．ΔH-ΔH ＜0，ΔH-ΔH ＞0，说明苯分子具有特殊稳定性
3 1 4 3
【答案】A
【详解】
A．2ΔH≈ΔH，说明碳碳双键加氢放出的热量与分子内碳碳双键数目成正比，但是不能是存在相互作用的
1 2
两个碳碳双键，A错误；
B．ΔH＜ΔH，即单双键交替的物质能量低，更稳定，说明单双键交替的两个碳碳双键间存在相互作用，
2 3
有利于物质稳定，B正确；
C．由图示可知，反应I为： (l)+H (g)→ (l) ΔH 反应IV为： +3H (g)→
2 1 2
(l) ΔH ，故反应I是1mol碳碳双键加成，如果苯环上有三个完全独立的碳碳三键，则3ΔH=ΔH ，现
4 1 4
3ΔH＜ΔH，说明苯分子中不存在三个完全独立的碳碳双键，C正确；
1 4D．由图示可知，反应I为： (l)+H (g)→ (l) ΔH 反应III为： (l)+2H (g) →
2 1 2
(l) ΔH 反应IV为： +3H (g)→ (l) ΔH ，ΔH-ΔH ＜0即 (l)+H (g) → (l) ΔH＜
3 2 4 3 1 2
0，ΔH-ΔH ＞0即 +H (g)→ (l) ΔH＞0，则说明 具有的总能量小于 ，能量越
4 3 2
低越稳定，则说明苯分子具有特殊稳定性，D正确；
故答案为：A。
考点一 反应热 焓变
1．反应热和焓变
(1)反应热：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。
(2)焓变
①焓(H)：焓是与内能有关的物理量。
②焓变(ΔH)：生成物的焓与反应物的焓之差。③焓变与反应热的关系
等压条件下的反应热等于反应的焓变，常用 Δ H 表示反应热，常用单位： kJ·mol － 1 。
2．吸热反应、放热反应
(1)放热反应：释放热量的化学反应。反应物的总能量大于生成物的总能量。反应体系的能量降低，故ΔH
＜0，即ΔH为负值。
(2)吸热反应：吸收热量的化学反应。反应物的总能量小于生成物的总能量。反应体系的能量升高，故ΔH
＞0，即ΔH为正值。
(3)常见的吸热反应和放热反应
吸热反应(ΔH＞0) 放热反应(ΔH＜0)
①中和反应
①Ba(OH) ·8H O与NH Cl的反应
2 2 4
②燃烧反应
②大多数的分解反应
③金属与酸或氧气的反应
③弱电解质的电离
④铝热反应
④盐类水解
⑤酸性氧化物或碱性氧化物与水的反应
⑤C和HO(g)、C和CO 的反应
2 2
⑥大多数的化合反应
3.反应热产生的原因
考点二 热化学方程式
1．热化学方程式既表示化学反应的物质变化，也表示化学反应的能量变化。
如2H(g)＋O(g)===2H O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1表示在25 ℃、101 kPa条件下，2 mol H (g) 与 1 mol
2 2 2 2
O (g) 反应生成 2 mol 液态水时放出的热量为 571.6 kJ 。
2
2．热化学方程式中必须标明反应物和生成物的状态，固体(s)、液体(l)、气体(g)、水溶液(aq)，若为同素异
形体，还要注明名称。
3．热化学方程式要注明反应时的温度和压强。如不注明，即表示在25 ℃和101 kPa下测定。
4．热化学方程式中的化学计量数为物质的量。故化学计量数可以是整数，也可以是分数。当化学计量数
改变时，其ΔH也同等倍数的改变。
5．要注明ΔH的符号：“＋”代表吸热，“－”代表放热以及单位： kJ·mol － 1 。1．合成氨原料中的H 可用甲烷在高温条件下与水蒸气反应制得。部分1 mol物质完全燃烧生成常温
2
下稳定氧化物的ΔH数据如下表：
物质 ΔH/(kJ·mol－1)
H(g) －285.8
2
CO(g) －283.0
CH(g) －890.3
4
已知1 mol H O(g)转化生成1 mol H O(l)时放出热量44.0 kJ。下列CH 和水蒸气在高温下反应得到H
2 2 4 2
和CO的热化学方程式正确的是( )
A．CH(g)＋HO(g)===CO(g)＋3H(g) ΔH＝＋206.1 kJ·mol－1
4 2 2 1
B．CH(g)＋HO(g)===CO(g)＋3H(g) ΔH＝－206.1 kJ·mol－1
4 2 2 2
C．CH(g)＋HO(g)===CO(g)＋3H(g) ΔH＝＋365.5 kJ·mol－1
4 2 2 3
D．CH(g)＋HO(g)===CO(g)＋3H(g) ΔH＝－365.5 kJ·mol－1
4 2 2 4
2．NH 催化还原NO是重要的烟气脱硝技术，其反应过程与能量关系如图1；研究发现在以Fe O 为
3 2 3
主的催化剂上可能发生的反应过程如图2。下列说法正确的是( )
A．NH 催化还原NO为吸热反应
3
B．过程Ⅰ中NH 断裂非极性键
3
C．过程Ⅱ中NO为氧化剂，Fe2＋为还原剂
D．脱硝的总反应为4NH (g)＋4NO(g)＋O(g)4N(g)＋6HO(g)
3 2 2 2
3．通过以下反应均可获取H。下列有关说法正确的是( )
2
①太阳光催化分解水制氢：2HO(l)===2H (g)＋O(g) ΔH＝571.6 kJ·mol－1
2 2 2 1②焦炭与水反应制氢：C(s)＋HO(g)===CO(g)＋H(g)
2 2
ΔH＝131.3 kJ·mol－1
2
③甲烷与水反应制氢：CH(g)＋HO(g)===CO(g)＋3H(g) ΔH＝206.1 kJ·mol－1
4 2 2 3
A．反应①中电能转化为化学能
B．反应②为放热反应
C．反应③使用催化剂，ΔH 减小
3
D．反应CH(g)===C(s)＋2H(g)的ΔH＝74.8 kJ·mol－1
4 2
4．以TiO 为催化剂的光热化学循环分解CO 反应为温室气体减排提供了一个新途径，该反应的机理
2 2
及各分子化学键完全断裂时的能量变化如下图所示：
下列说法正确的是( )
A．过程①中钛氧键断裂会释放能量
B．该反应中，光能和热能转化为化学能
C．使用TiO 作催化剂可以降低反应的焓变，从而提高化学反应速率
2
D．CO 分解反应的热化学方程式为2CO(g)===2CO(g)＋O(g) ΔH＝＋30 kJ·mol－1
2 2 2
5．化学反应放出或吸收的能量称为反应热。反应热(ΔH)又因化学反应的分类给予不同的名称。如我
们学过的燃烧热(ΔH)，又如由稳定单质化合生成1 mol纯物质的热效应称为生成热(ΔH)，断裂化学键时，
c f
所吸收的能量称为键能(ΔH)。下面两个图中的数据分别表示水与二氧化碳各1 mol 分解时能量变化的示意
b
图，图中的各数据均以kJ为单位，下列说法正确的是( )A．HO(g)的生成热：ΔH＝243 kJ·mol－1
2 f
B．CO(g)的燃烧热：ΔH＝－570 kJ·mol－1
c
C．O—H键的键能：ΔH＝436 kJ·mol－1
b
D．CO(g)＋HO(g)===CO (g)＋H(g)
2 2 2
ΔH＝－42 kJ·mol－1
1．（陕西省宝鸡市渭滨区2022届高考模拟）铁的配合物离子(用 表示)催化某反应的一种反应机
理和相对能量的变化情况如图所示：
下列说法正确的是
A．该过程的总反应为 且为放热反应
B．增大 浓度一定加快反应速率
C．反应Ⅲ→Ⅳ的活化能为20.0KJ/molD．该过程的总反应速率由Ⅱ→Ⅲ步骤决定
2．（江苏省南通市如皋市2021-2022学年高三下学期 4月适应性）为节约资源，许多重要的化工产品可以
进行联合生产。如氯碱工业、金属钛的冶炼工业、甲醇的合成工业可以进行联合生产。联合生产时的物质
转化如下图所示：
部分反应的热化学方程式为：
下列关于联合生产的有关说法正确的是
A．电解饱和食盐水时，阳极附近溶液 升高
B．反应 在任何条件下均不能自发进行
C．还原反应时，每生成 ，反应共转移 电子
D．通过电解 溶液可以实现镁的再生
3．（辽宁省辽阳市2022届高三一模）氨是农业上“氮的固定”的必需原料，随着世界人口的增长，氨的
需求量在不断增大。科研人员新发现以磷盐作质子(H+)传导体，以四氢呋喃(无色易挥发的液体)为电解剂，
利用电化学法将氮气还原成氨的原理如图所示。下列说法错误的是A．M电极为阳极，电极反应式为H-2e-=2H+
2
B．(Ⅰ)→(Ⅱ)的变化中，磷原子的成键数目不发生变化
C．图示中最后一步反应为3Li+N+3H+=3Li++2NH
2 3
D．该方法制备氨气所需的温度低于传统工业合成氨的温度
4．（陕西省渭南市 2022届高三下学期第二次模拟考试）如图分别代表溴甲烷和三级溴丁烷发生水解的反
应历程。下列说法不正确的是
I.CH Br+NaOH→CH OH+NaBr
3 3
II.(CH )CBr+NaOH→(CH )COH+NaBr
3 3 3 3
A．反应I的 H＜0
B．反应I有一△个过渡态，反应II有两个过渡态
C．反应I中C—Br键未断裂，反应II有C—Br键的断裂和C—O键的形成
D．增加NaOH的浓度，反应I速率增大，反应II速率不变
5．（上海市卢湾高级中学2022届高三下学期在线评估综合练习）二氧化碳甲烷化对缓解能源危机意义重
大，二氧化碳在催化剂的作用下与氢气作用制备甲烷的反应机理如下图所示。下列说法错误的是A．Ni和 是该反应的催化剂
B． 的过程为放热过程
C．催化剂不能改变该反应的总体热效应
D．该反应的总反应方程式为
1．（2022·浙江卷6月）标准状态下，下列物质气态时的相对能量如下表：
物质(g) O H HO HOO
能量/ 249 218 39 10 0 0
可根据 计算出 中氧氧单键的键能为 。下列说法不正确的是A．
的键能为
B． 的键能大于 中氧氧单键的键能的两倍
C．解离氧氧单键所需能量：
D．
2．（2022年湖北省高考）硫代碳酸钠能用于处理废水中的重金属离子，可通过如下反应制备：
，下列说法正确的是A． 不能被氧化 B． 溶液显碱性
C．该制备反应是熵减过程 D． 的热稳定性比 的高
3. (2019·全国Ⅰ卷节选)水煤气变换[CO(g)+H O(g) CO(g)+H(g)]是重要的化工过程,主要用于合成氨、
2 2 2
制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题:
我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程,如图所示,其中吸附
在金催化剂表面上的物种用·标注。
可知水煤气变换的ΔH 0(填“大于”“等于”或“小于”),该历程中最大能垒(活化能)E =
正
eV,写出该步骤的化学方程式____________。
4. (2020全国Ⅰ卷节选)硫酸是一种重要的基本化工产品,接触法制硫酸生产中的关键工序是SO 的催化氧化:
2
SO (g)+ O(g) SO (g)
2 2 3
ΔH=-98 kJ·mol-1。回答下列问题:
钒催化剂参与反应的能量变化如图所示,V O(s)与SO (g)反应生成VOSO(s)和VO(s)的热化学方程式为:
2 5 2 4 2 4
_______________。5. (2019全国卷Ⅲ，28)近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增
长。Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行：
Ⅰ.CuCl (s)===CuCl(s)＋Cl(g) ΔH＝83 kJ·mol－1
2 2 1
Ⅱ.CuCl(s)＋O(g)===CuO(s)＋Cl(g)
2 2
ΔH＝－20 kJ·mol－1
2
Ⅲ.CuO(s)＋2HCl(g)===CuCl (s)＋HO(g)
2 2
ΔH＝－121 kJ·mol－1
3
则4HCl(g)＋O(g)===2Cl(g)＋2HO(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。
2 2 2
1．【答案】A
【解析】根据已知信息可以写出下列热化学方程式：
①H(g)＋O(g)===H O(l)
2 2 2
ΔH＝－285.8 kJ·mol－1
1
②CO(g)＋O(g)===CO (g)
2 2
ΔH＝－283.0 kJ·mol－1
2
③CH(g)＋2O(g)===CO (g)＋2HO(l)
4 2 2 2
ΔH＝－890.3 kJ·mol－1
3④HO(g)===H O(l) ΔH＝－44.0 kJ·mol－1
2 2 4
根据盖斯定律，由③＋④－②－①×3可得CH(g)＋HO(g)===CO(g)＋3H(g) ΔH＝ΔH＋ΔH－ΔH－
4 2 2 3 4 2
ΔH×3＝－890.3 kJ·mol－1－44.0 kJ·mol－1＋283.0 kJ·mol－1＋285.8 kJ·mol－1×3＝＋206.1 kJ·mol－1。
1
2．【答案】D
【解析】根据图1可知，反应物总能量高于生成物总能量，该反应为放热反应，A项错误；NH 中化
3
学键为极性键，过程Ⅰ中NH 断裂极性键，B项错误；过程Ⅱ中，NO→N，氮元素的化合价由＋2→0，得
3 2
电子作氧化剂，Fe2＋在反应前后没有发生变化，作催化剂，C项错误；由图2可知，反应物为NH 、NO、
3
O，生成物为N 和HO，则脱硝的总反应为4NH (g)＋4NO(g)＋O(g)4N(g)＋6HO(g)，D项正确。
2 2 2 3 2 2 2
3．【答案】D
【解析】反应①中是光能转化为化学能，A错误；反应②中ΔH＞0，为吸热反应，B错误；催化剂只
降低反应的活化能，不影响反应的焓变，C错误；根据盖斯定律，目标反应可由反应③－②获得，ΔH＝
206.1 kJ·mol－1－131.3 kJ·mol－1＝74.8 kJ·mol－1，D正确。
4．【答案】B
【解析】化学键断裂需要吸收能量，过程①中钛氧键断裂会吸收能量，A错误；根据图示，该反应中，
光能和热能转化为化学能，B正确；催化剂通过降低反应的活化能提高化学反应速率，催化剂不能降低反
应的焓变，C错误；反应物总键能－生成物总键能＝焓变，CO 分解反应的热化学方程式为
2
2CO(g)===2CO(g)＋O(g) ΔH＝1 598×2－1 072×2－496＝＋556 (kJ·mol－1)，D错误。
2 2
5．【答案】D
【解析】表示HO(g)的生成热的热化学方程式为H(g)＋O(g)===H O(g) ΔH＝－243 kJ·mol－1，A错
2 2 2 2 f
误。表示CO(g)的燃烧热的热化学方程式为CO(g)＋O(g)===CO (g) ΔH＝－285 kJ·mol－1，B错误。由图
2 2 c
1知O—H键的键能ΔH＝×(243＋436＋247)kJ·mol－1＝463 kJ·mol－1，C错误。由图1得H(g)＋
b 2
O(g)===H O(g) ΔH＝－243 kJ·mol－1 ①，由图2得CO(g)＋O(g)===CO (g) ΔH＝－285 kJ·mol－1 ②，
2 2 2 2
根据盖斯定律，②－①得CO(g)＋HO(g)===CO (g)＋H(g) ΔH＝－42 kJ·mol－1，D正确。
2 2 2
1．【答案】A
【详解】A．由反应机理可知，HCOOH电离出氢离子后，HCOO-与催化剂Ⅰ结合生成Ⅱ，Ⅱ生成二氧化碳与Ⅲ，
Ⅲ然后又结合氢离子转化为Ⅳ，Ⅳ生成氢气与催化剂Ⅰ，所以化学方程式为HCOOH CO↑+H ↑，故
2 2
A正确；
B．若氢离子浓度过低，则反应Ⅲ→Ⅳ的反应物浓度降低，反应速率减慢，若氢离子浓度过高，则会抑制
甲酸的电离，使甲酸根浓度降低，反应Ⅰ→Ⅱ速率减慢，所以氢离子浓度过高或过低，均导致反应速率减
慢，故B错误；
C．由反应进程图可知，反应Ⅲ→Ⅳ的 20.0KJ/mol，故C错误；
D．活化能越高，反应越慢。由反应进程可知，反应Ⅳ→Ⅰ能垒最大，反应速率最慢，对该过程的总反应
起决定作用，故D错误；
故选A。
2．【答案】B
【详解】
A．电解饱和食盐水时，阳极反应为：2Cl- -2e-=Cl↑，阴极反应为：2HO+2e-=2OH-+H ↑，故阴极附近溶液
2 2 2
升高，阳极附近溶液pH基本不变，A错误；
B．由题干可知，反应I： ，反应II：
，则II-I可得反应
，则根据盖斯定律可知 =+141kJ/mol，即该反应正反应
， ，故该反应在任何条件下均不能自发进行，B正确；
C．还原反应时，即2Mg+TiCl =2MgCl +Ti，每生成 即为 =1mol，则反应共转移4mol电子，
4 2
C错误；
D．通过电解 溶液反应方程式为：MgCl +2H O Mg(OH) +Cl↑+H ↑，故不可实现镁的再生，D错
2 2 2 2 2
误；故答案为：B。
3．【答案】C
【详解】
A．据图可知，M电极上氢气被还原为氢离子，为阳极，电极反应式为H-2e-=2H+，A正确；
2
B．据图可知(Ⅰ)→(Ⅱ)的变化中，磷原子都是形成4个共价键，B正确；
C．最后一步反应中，Li+先被还原为Li单质，然后将N 还原为NH ，同时又生成Li+，所以Li+为催化剂，
2 3
反应方程式为N+3H+ 2NH ，C错误；
2 3
D．该装置为电解装置，利用电能转化为化学能，即合成氨所需的能量大部分是由电能转化，则所需的热
能较少，所需的温度较低，D正确；
综上所述答案为C。
4．【答案】C
【详解】
A．Ⅰ反应物的总能量大于生成物的总能量，属于放热反应△H＜0，A不符合题意；
B．由图可知，反应I有一个过渡态，反应II有两个过渡态，B不符合题意；
C．反应I中有C—Br键断裂，由CHBr转化成CHOH，反应II也有C—Br键的断裂和C—O键的形成，
3 3
由(CH)CBr转化成(CH)COH，C符合题意；
3 3 3 3
D．反应Ⅱ卤代烃先自身转变为过渡态，然后氢氧根与过渡态的烃结合，氢氧化钠不直接与卤代烃一起转
化到活化态，所以增加氢氧化钠的浓度不能使Ⅱ速率增大，D不符合题意；
故选C。
5．【答案】B
【详解】
A．由图可知该循环中Ni和 是该反应的催化剂，故A正确；
B． 为断键的过程，该过程为吸热过程，故B错误；
C．催化剂可以降低反应的活化能，但不能改变该反应的总体热效应，故C正确；
D．根据图中信息得到该反应的总反应方程式为 ，故D正确。
综上所述，答案为B。1．【答案】C
【解析】A．根据表格中的数据可知， 的键能为218×2=436 ，A正确；
B．由表格中的数据可知 的键能为：249×2=498 ，由题中信息可知 中氧氧单键的键能为
，则 的键能大于 中氧氧单键的键能的两倍，B正确；
C．由表格中的数据可知HOO=HO+O，解离其中氧氧单键需要的能量为249+39-10=278 ， 中
氧氧单键的键能为 ，C错误；
D．由表中的数据可知 的 ，D正确；
故选C
2．【答案】B
【详解】
A． 中硫元素为-2价，还原性比较强，能被氧化，故A错误；
B． 类比 溶液，O与S同主族，可知 溶液显碱性，故B正确；
C． 由反应方程式可知，固体与液体反应制备了硫化氢气体，故该制备反应是熵增过程，故C错误；
D． S的原子半径比O大，故C=S键长比C=O键长长，键能小，故 的热稳定性比 的低，故D错
误；
故选B。
3. 【答案】小于 2.02
COOH·+H·+H O· COOH·+2H·+OH·(或HO· H·+OH·)
2 2
【解析】根据水煤气变换[CO(g)+H O(g) CO(g)+H(g)]并结合水煤气变换的反应历程相对能量可
2 2 2
知,CO(g)+H O(g)的能量高于CO(g)+H(g)的能量,故水煤气变换的ΔH小于0;活化能即反应物状态达到活化
2 2 2
状态所需能量,根据变换历程的相对能量可知,最大差值为:其最大能垒(活化能)E =1.86 eV-(-0.16) eV=2.02 eV;该步骤的反应物COOH·+H·+H O·
正 2
COOH·+2H·+OH·;因反应前后COOH·和1个H·未发生改变,也可以表述成HO· H·+OH·。
2
4. 【答案】2VO(s)+2SO (g) 2VOSO(s)+VO(s)
2 5 2 4 2 4
ΔH=-351 kJ·mol-1
【解析】由题中信息可知:
①SO (g)+ O(g) SO (g)
2 2 3
ΔH=-98 kJ·mol-1
②VO(s)+ SO(g) VO(s)+SO (g)
2 4 3 2 5 2
ΔH=-24 kJ·mol-1
2
③VO(s)+ 2SO(g) 2VOSO(s) ΔH=-399 kJ·mol-1;根据盖斯定律可知,③-②×2得
2 4 3 4 1
2VO(s)+ 2SO(g) 2VOSO(s)+VO(s),则ΔH=ΔH-2ΔH=(-399 kJ·mol-1)-(-24 kJ·mol-1)×2=-351 kJ·mol-1,所
2 5 2 4 2 4 1 2
以该反应的热化学方程式为2VO(s)+ 2SO(g) 2VOSO(s)+ V O(s) ΔH=-351 kJ·mol-1。
2 5 2 4 2 4
5. 【答案】－116
【解析】根据盖斯定律知，(反应Ⅰ＋反应Ⅱ＋反应Ⅲ)×2得4HCl(g)＋O(g)===2Cl(g)＋2HO(g)，ΔH＝
2 2 2
(ΔH＋ΔH＋ΔH)×2＝－116 kJ·mol－1。
1 2 3
