【高考真题解密】高考化学真题题源——专题08《化学反应与能量》母题解密（全国通用）

专题08  化学反应与能量

【母题来源】2022年浙江卷

【母题题文】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．2ΔH1≈ΔH2，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

B．ΔH2＜ΔH3，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

C．3ΔH1＜ΔH4，说明苯分子中不存在三个完全独立的碳碳双键

D．ΔH3-ΔH1＜0，ΔH4-ΔH3＞0，说明苯分子具有特殊稳定性

【答案】A

【试题解析】

A．2ΔH1≈ΔH2，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两个碳碳双键，A错误；

B．ΔH2＜ΔH3，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，有利于物质稳定，B正确；

C．由图示可知，反应I为：(l)+H2(g)→(l)   ΔH1   反应IV为：+3H2(g)→(l)   ΔH4 ，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3ΔH1=ΔH4，现3ΔH1＜ΔH4，说明苯分子中不存在三个完全独立的碳碳双键，C正确；

D．由图示可知，反应I为：(l)+H2(g)→(l)   ΔH1   反应III为：(l)+2H2(g) →(l)   ΔH3 反应IV为：+3H2(g)→(l)   ΔH4 ，ΔH3-ΔH1＜0即(l)+H2(g) →(l) ΔH＜0，ΔH4-ΔH3＞0即+H2(g)→(l)   ΔH＞0，则说明具有的总能量小于，能量越低越稳定，则说明苯分子具有特殊稳定性，D正确；

故答案为：A。

【母题来源】2022年全国乙卷

【母题题文】油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢，需要回收处理并加以利用。回答下列问题：

(1)已知下列反应的热化学方程式：

①       

②       

③       

计算热分解反应④的________。

(2)较普遍采用的处理方法是克劳斯工艺。即利用反应①和②生成单质硫。另一种方法是：利用反应④高温热分解。相比克劳斯工艺，高温热分解方法的优点是________，缺点是________。

【答案】(1)170

(2) 副产物氢气可作燃料     耗能高

【试题解析】

(1)已知：

①2H2S(g)+3O2(g)＝2SO2(g)+2H2O(g)   ΔH1＝－1036kJ/mol

②4H2S(g)+2SO2(g)＝3S2(g)+4H2O(g)   ΔH2＝94kJ/mol

③2H2(g)+O2(g)＝2H2O(g)   ΔH3＝－484kJ/mol

根据盖斯定律(①+②)×－③即得到2H2S(g)＝S2(g)+2H2(g)的ΔH4＝（－1036+94）kJ/mol×+484kJ/mol＝170 kJ/mol；

(2)根据盖斯定律(①+②)×可得2H2S(g)+O2(g)＝S2(g)+2H2O(g) ΔH＝(－1036+94)kJ/mol×=－314kJ/mol，因此，克劳斯工艺的总反应是放热反应；根据硫化氢分解的化学方程式可知，高温热分解方法在生成单质硫的同时还有氢气生成。因此，高温热分解方法的优点是：可以获得氢气作燃料；但由于高温分解H2S会消耗大量能量，所以其缺点是耗能高。

【命题意图】

以盖斯定律的应用立题，考查热化学方程式反应热的计算、能量变化与ΔH、活化能的图像问题。要求考生理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。

【命题方向】

化学反应中的能量变化属于逐渐强化的高考热点，涉及到焓变与化学键的关系，热化学方程式的书写和正误判断，反应热大小的比较和计算，燃烧热和中和热的理解与测定等。预计在2023年的高考中，反应热的考查内容将不断拓宽，对热化学方程式的书写及盖斯定律的应用要求会有所提高，另外试题可能更加关注能源问题、科技成果，运用化学基本理论或有机物的知识解决实际问题。

【得分要点】

一．热化学方程式的书写与判断。

(1)ΔH只能写在标有反应物和生成物状态的化学方程式的右边。若为放热反应，ΔH为“−”；若为吸热反应，ΔH为“+”。ΔH的单位一般为kJ/mol。

(2)反应热ΔH与测定条件(温度、压强等)有关。因此，书写热化学方程式时应注明ΔH的测定条件。绝大多数ΔH是在25 ℃、1.01×105 Pa下测定的，可不注明温度和压强。

(3)热化学方程式中各物质的系数仅表示该物质的物质的量，并不表示该物质的分子数或原子数。因此物质的系数可以是整数，也可以是分数。

(4)反应物和产物的聚集状态不同，反应热数值以及符号都可能不同。因此，必须注明物质的聚集状态(s、l、g、aq)才能完整地体现出热化学方程式的意义。热化学方程式中不用“↑”和“↓”，不用“”而用“”表示。

(5)热化学方程式是表示反应已完成的数量。由于ΔH与反应物的物质的量有关，所以热化学方程式中各物质的系数必须与ΔH相对应，如果系数加倍，则ΔH也要加倍。当反应向逆反应方向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。

二．反应热的有关计算。

(1)根据热化学方程式计算：反应热与反应物各物质的物质的量成正比。

(2)根据反应物和生成物的总能量计算：ΔH=E(生成物)−E(反应物)。

(3)依据反应物化学键断裂与生成物化学键形成过程中的能量变化计算：ΔH=反应物的化学键断裂吸收的能量−生成物的化学键形成释放的能量。

(4)根据盖斯定律的计算：应用盖斯定律进行简单计算时，关键在于设计反应过程，同时注意：

①参照新的热化学方程式(目标热化学方程式)，结合原热化学方程式(一般2～3个)进行合理“变形”，如热化学方程式颠倒、乘除以某一个数，然后将它们相加、减，得到目标热化学方程式，求出目标热化学方程式的ΔH与原热化学方程式之间ΔH的换算关系。

②当热化学方程式乘、除以某一个数时，ΔH也应相应地乘、除以某一个数；方程式进行加减运算时，ΔH也同样要进行加减运算，且要带“+”“−”符号，即把ΔH看作一个整体进行运算。

③将一个热化学方程式颠倒书写时，ΔH的符号也随之改变，但数值不变。

④在设计反应过程中，会遇到同一物质的三态(固、液、气)的相互转化，状态由固→液→气变化时，会吸热；反之会放热。

⑤根据物质燃烧放热的数值计算：Q(放) =n(可燃物)×|ΔH|。

三．反应热(ΔH)的大小比较。

对于放热反应来说，ΔH=−Q kJ/mol，虽然“−”仅表示放热的意思，但在比较大小时要将其看成真正意义上的“负号”，即放热越多，ΔH反而越小。如：

(1)同一反应，生成物状态不同时，例如A(g)+B(g)C(g)　ΔH1＜0，A(g)+B(g)

C(l)  ΔH2＜0，因为C(g)C(l)　ΔH3＜0，则ΔH3=ΔH2−ΔH1，所以ΔH2＜ΔH1。

(2)同一反应，反应物状态不同时，例如S(g)+O2(g)SO2(g)　ΔH1＜0　S(s)+O2(g)SO2(g)　 ΔH＜0，，ΔH2+ΔH3=ΔH1，则ΔH3=ΔH1−ΔH2，又ΔH3＜0，所以ΔH1＜ΔH2。

(3)两个有联系的不同反应相比，例如C(s)+O2(g)CO2(g)  ΔH1＜0，C(s)+O2(g)CO(g)  ΔH2＜0，根据常识可知CO(g)+O2(g) CO2(g)  ΔH3＜0又因为ΔH2+ΔH3=ΔH1，所以ΔH2＞ΔH1。

小结：比较反应热大小的四个注意要点：

(1)反应物和生成物的状态；物质的气、液、固三态的变化与反应热的关系：

。

(2)ΔH的符号：比较反应热的大小时，不要只比较ΔH数值的大小，还要考虑其符号。

(3)参加反应物质的量，当反应物和生成物的状态相同时，参加反应物质的量越多放热反应的ΔH越小，吸热反应的ΔH越大。

(4)反应的程度：参加反应物质的量和状态相同时，反应的程度越大，热量变化越大。

1．（2022·北京·101中学三模）下图是计算机模拟的在催化剂表面上水煤气变化的反应历程。吸附在催化剂表面的物种用“*”标注。

下列说法正确的是

A．①表示CO和从催化剂表面脱离的过程

B．②和④中化学键变化相同，因此吸收的能量相同

C．由图可知为吸热反应

D．相同条件下，反应速率④>②

【答案】B

【解析】A．由题干反应历程图信息可知，①表示CO和在催化剂表面吸附的过程，A错误；

B．由题干反应历程图信息可知，②和④中化学键变化相同均为H2O中的H-O键，因此吸收的能量相同，B正确；

C．由题干反应历程图信息可知，反应中反应物CO和H2O的总能量高于生成物CO2和H2的总能量，故为放热反应，C错误；

D．由题干反应历程图信息可知，过程②需要的活化能(1.59-(-0.32))=1.91eV低于反应④的活化能(1.86-(0.16))=2.02eV，相同条件下，活化能越大，反应速率越慢，故反应速率④＜②，D错误；

故答案为：B。

2．（2022·河南河南·二模）某反应可有效降低汽车尾气污染物的排放，其反应热∆H=-620.9kJ·mol-1。一定条件下该反应经历三个基元反应阶段，反应历程如图所示(TS表示过渡态)。下列说法正确的是

A．∆E=306.6kJ/mol 

B．三个基元反应中只有③是放热反应

C．该化学反应的速率主要由反应②决定 

D．该过程的总反应为2CO+2NO=N2+2CO2

【答案】D

【解析】A．图中ΔE=△E=248.3-【-620.9-（199.2）-（-513.5）】=554.9kJ⋅mol-1，故A错误；

B．由图可知，三个基元反应中，反应②和反应③的反应物总能量大于生成物的总能量，属于放热反应，故B错误；

C．正反应活化能最大的是反应③，活化能越大反应速率越慢，整个反应由最慢的一步决定，则该化学反应的速率主要由反应③决定，故C错误；

D．由始态和终态可知，该过程的总反应为2CO+2NO=N2+2CO2，故D正确；

故选：D。

3．（2022·安徽师范大学附属中学模拟预测）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.CH3Br+NaOH→CH3OH+NaBr

II.(CH3)3CBr+NaOH→(CH3)3COH+NaBr

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

【答案】C

【解析】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CH3Br转化成CH3OH，反应II也有C—Br键的断裂和C—O键的形成，由(CH3)3CBr转化成(CH3)3COH，C符合题意；

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。

4．（2021·安徽合肥·一模）我国科学家用N，二甲基甲酰胺[，简称]成功合成了三甲胺，研究单个分子在铜催化剂表面的反应历程如图所示。下列说法正确的是

A．铜催化剂可降低活化能，从而降低反应的焓变

B．反应历程中最大能垒(活化能)为

C．反应历程中既没有碳氮键的断裂也没有碳氮键的形成

D．制备三甲胺的热化学方程式为

【答案】C

【解析】A． 催化剂可以降低活化能，而反应的焓变与反应物质的始态和终态有关，加入催化剂反应的始态、终态相同，则焓变相同，选项A错误；

B．从图中可以看出，正向进行的三个反应中，其能垒分别为-1.23eV-(-2.16eV)=0.93eV，-1.55eV-(-1.77eV)=0.22eV，-1.02eV-(-2.21eV)=1.19eV，故最大能垒为1.19eV，选项B错误；

C．反应历程中没有C-N键断裂也没有C-N键生成，选项C正确；

D．制备三甲胺的热化学方程式为，选项D错误；

答案选C。

5．（2022·河北保定·一模）苯亲电取代反应中卤代反应的反应进程与能量变化曲线如图所示，下列说法正确的是

A．反应分三步进行，且各步均为吸热反应

B．决速步的能垒是

C．总反应的

D．升温既能加快反应速率，又能提高该卤代反应的平衡转化率

【答案】B

【解析】A．根据图中信息得出前两步是吸热反应，第三步是放热反应，故A错误；

B．第二步能垒最大，是整个反应的决速步，其能垒是，故B正确；

C．总反应的焓变是生成物总能量减去反应物总能量或反应物的活化能减去生成物活化能，因此，故C错误；

D．由于总反应是放热反应，故升温可以加快反应速率，平衡逆向移动，因此不能提高该卤代反应的平衡转化率，故D错误。

6．（2022·陕西宝鸡·三模）我国科学家研究了不同含金化合物催化乙烯加氢[C2H4(g)+H2(g)=C2H6(g) △H=akJ·mol-1]的反应历程如下图所示，下列说法正确的是

A．1molC2H4(g)与1molH2(g)具有的能量之和小于1molC2H6(g)的能量

B．过渡态物质的稳定性：过渡态1>过渡态2

C．该反应的焓变：ΔH=—129.6kJ·mol-1

D．相应的活化能：催化剂AuF<催化剂AuPF

【答案】C

【解析】A．由图可知，该反应为反应物总能量高于生成物的总能量的放热反应，故A错误；

B．由图可知，过渡态1的相对能量高于过渡态2，物质的能量越高，越不稳定，所以过渡态1的稳定性小于过渡态2，故B错误；

C．由图可知，反应的焓变ΔH=—[0—(—129.6kJ·mol-1)]=—129.6kJ·mol-1，故C正确；

D．由图可知，催化剂AuF、催化剂AuPF的活化能分别为109.34 kJ·mol-1、26.3 kJ·mol-1，则催化剂AuF的活化能大于催化剂AuPF，故D错误；

故选C。

7．（2022·福建福州·二模）苯与的催化反应历程如图所示。关于该反应历程，下列说法正确的是

A．苯与的催化反应为放热反应

B．该反应历程，苯与的催化反应可生成溴苯、邻二溴苯

C．苯与的催化反应决速步伴随着极性键的断裂与形成

D．从反应速率角度，苯与Br2，的催化反应主反应为取代反应，原因是该反应活化能更低

【答案】D

【解析】A．由图可知，苯与Br2的加成反应是吸热反应，取代反应是放热反应，故A错误；

B．该反应历程，苯与的催化反应可生成溴苯，但不能生成邻二溴苯，故B错误；

C．由于转化为的活化能最大，反应速率最慢，故是总反应的决速步骤，但步骤中不存在极性键的断裂，故C错误；

D．第三步中取代反应的活化能低，生成物本身所具有的能量低，更稳定，故苯与Br2的催化反应主反应为取代反应，故D正确；

故选D。

8．（2022·广东惠州·一模）N2O和CO是环境污染性气体，可在Pt2O＋表面转化为无害气体，有关化学反应的物质变化过程及能量变化过程分别如图甲、乙所示。下列说法不正确的是

A．总反应为N2O(g)＋CO(g)=CO2(g)＋N2(g)     ΔH=ΔH1＋ΔH2

B．为了实现转化，需不断向反应器中补充Pt2O＋和Pt2O

C．该反应正反应的活化能小于逆反应的活化能

D．总反应的ΔH=-226 kJ·mol-1

【答案】B

【解析】A．根据图甲，①

②

根据盖斯定律①+②得N2O(g)＋CO(g)=CO2(g)＋N2(g) ΔH=ΔH1＋ΔH2，故A正确；

B．总反应为N2O(g)＋CO(g)=CO2(g)＋N2(g)，不需向反应器中补充Pt2O＋和Pt2O，故B错误；

C．该反应正反应的活化能为134 kJ·mol-1，逆反应的活化能为360kJ·mol-1，故C正确；

D．根据图乙，总反应的ΔH=(134-360) kJ·mol-1=-226 kJ·mol-1，故D正确；

选B。

9．（2022·湖北·华中师大一附中模拟预测）乙炔(HC≡CH)能在Hg(II)催化下与水反应生成CH3CHO，反应历程如图所示。下列说法正确的是

A．由反应历程可知：H2O+HC≡CHCH3CHO ΔH＞0

B．催化剂Hg2+改变了合成乙醛的反应历程和反应热

C．在反应过程③中有非极性键的断裂和形成

D．本反应历程中，决定整个反应快慢的步骤为过程④

【答案】D

【解析】A．根据图示可知：反应物H2O和HC≡CH相对能量大于生成物CH3CHO的相对能量，因此H2O+HC≡CHCH3CHO 为放热反应，ΔH＜0，A错误；

B．催化剂Hg2+改变了合成乙醛的反应历程，降低了反应的活化能，但不能改变反应物与生成物的总能量，因此不能改变相应化学反应的反应热，B错误；

C．根据图示可知：在反应过程③中有非极性键的断裂和极性键的形成，C错误；

D．对于多步反应，总化学反应速率由慢反应决定。反应的活化能越大，发生反应需消耗的能量就越高，反应发生就越不容易进行，该反应的化学反应速率就越慢。根据图示可知：过程④的活化能最大，该步反应速率最慢，故本反应历程中，决定整个反应快慢的步骤为过程④，D正确；

故合理选项是D。

10．（2022·北京·北大附中三模）实现二氧化碳选择性、稳定性加氢合成甲醇是“甲醇经济”理念下的一个重要成果。由CO2和H2合成CH3OH的反应过程如下：

I.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H1=+40.9kJ·mol-1

II.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2=-90.4kJ·mol-1

回答下列问题：

(2)写出由CO2和H2合成CH3OH的热化学方程式为____。

【答案】(2)

【解析】(2)由盖斯定律可知，反应Ⅰ+反应Ⅱ可得二氧化碳和氢气合成甲醇的热化学方程式：，，故热化学方程式为：；

11．（2022·河南安阳·模拟预测）在碳中和背景下，氢能是新能源领域中与油气行业现有业务结合最紧密的一类，而制氢成本过高，仍是目前氢能产业发展的挑战之一、甲烷水蒸气重整制氢是目前工业制氢最为成熟的方法，涉及的主要反应如下：

反应I CH4(g) +H2O(g) CO(g) +3H2(g) ΔH1＞0

反应II CH4(g) +2H2O(g) CO2(g) +4H2(g) ΔH2＞0

反应III CO(g) +H2O(g) CO2(g) +H2(g) ΔH3

(1)已知部分化学键的键能数据如下表：

则ΔH3=___________，若反应III的正反应活化能Ea(正) =83 kJ· mol-1，则逆反应活化能Ea(逆)= ____kJ·mol-1。

【答案】(1)     -41kJ/mol     124

【解析】

(1)由ΔH=反应物总键能-生成物总键能，ΔH3=1075+2×463-(2×803+436)=-41kJ/mol；根据ΔH= Ea(正)- Ea(逆)，则Ea(逆)= Ea(正)- ΔH3=83-(-41)=124 kJ·mol-1；

12．（2022·安徽·合肥市第八中学模拟预测）甲醇是重要的化工原料，可以使用多种方法制备甲醇。

(1)利用CO和H2合成甲醇，已知在一定温度和压强下，发生如下反应：

①

②

③

则：CO(g)＋2H2(g)→CH3OH(g) ΔH=___________。

【答案】(1)     2a+b-c    

【解析】(1)①

②

③

利用盖斯定律：将①×2+②×-③×2得：CO(g)＋2H2(g)→CH3OH(g) ΔH=2a+b-c。