2022届新高考化学人教版二轮复习学案-专题八　化学反应与能量.docx

宏观辨析与微观探析证据推理与模型认知以新材料、新科技为背景，以选择题、填空题形式考查反应机理、热化学方程式、盖斯定律考向一形形色色的图象反应机理1对能量图象的全面剖析2根据能量图象书写热化学方程式的一般思路1(2020·天津卷)理论研究表明，在101 kPa和298 K下，HCN(g)HNC(g)异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法错误的是(D)AHCN比HNC稳定B该异构化反应的H59.3 kJ·mol1C正反应的活化能大于逆反应的活化能D使用催化剂，可以改变反应的反应热解析：能量越低越稳定，由题图可知，HCN比HNC能量低，则HCN更稳定，A项正确；该反应的生成物总能量比反应物总能量高，为吸热反应，由题图可知，H59.3 kJ·mol1，B项正确；正反应的活化能为186.5 kJ·mol1，逆反应的活化能为186.5 kJ·mol159.3 kJ·mol1127.2 kJ·mol1，则正反应的活化能大于逆反应的活化能，C项正确；反应热只与反应的始态和终态有关，与是否使用催化剂无关，D项错误。2(2020·全国卷)铑的配合物离子Rh(CO)2I2可催化甲醇羰基化，反应过程如图所示。下列叙述错误的是(C)ACH3COI是反应中间体B甲醇羰基化反应为CH3OHCO=CH3CO2HC反应过程中Rh的成键数目保持不变D存在反应CH3OHHI=CH3IH2O解析：初始反应物中没有CH3COI，反应过程中生成的CH3COI与水反应生成目标产物CH3CO2H，说明CH3COI是反应中间体，A正确；根据题图可知，反应物是甲醇和CO，目标产物为CH3CO2H，故甲醇羰基化反应为CH3OHCO=CH3CO2H，B正确；循环过程中Rh的成键数目由Rh(CO)2I2中的4，依次变为6、5、6，最终又变为4，C错误；由反应过程图可知，甲醇发生的初始反应为CH3OHHI=CH3IH2O，D正确。3(2020·山东卷)(双选)1,3­丁二烯与HBr发生加成反应分两步：第一步H进攻1,3­丁二烯生成碳正离子()，第二步Br进攻碳正离子完成1,2­加成或1，4­加成。反应进程中的能量变化如图所示。已知在0 和40 时，1,2­加成产物与1,4­加成产物的比例分别为7030和1585。下列说法正确的是(AD)A1,4­加成产物比1,2­加成产物稳定B与0 相比，40 时1,3­丁二烯的转化率增大C从0 升至40 ，1,2­加成正反应速率增大，1,4­加成正反应速率减小D从0 升至40 ，1,2­加成正反应速率的增大程度小于其逆反应速率的增大程度解析：根据图示可知，1,4­加成产物的能量更低，物质能量越低越稳定，A项正确；该加成反应不管生成1,4­加成产物还是1,2­加成产物，均为放热反应，则升高温度，不利于1,3­丁二烯的转化，B项错误；升高温度，无论是1,2­加成的正反应速率还是1,4­加成的正反应速率都增大，C项错误；由题中信息可知，从0 升温到40 ，1,2­加成反应的平衡向逆反应方向移动，即逆反应速率的增大程度大于正反应速率的增大程度，D项正确，故选AD。4(2021·九师联盟联考)硫酸甲酯(CH3OSO3H)是制造染料的甲基化试剂，在有H2O存在的条件下，CH3OH和SO3的反应历程如图所示(分子间的作用力用“”表示)。下列说法错误的是(C)ACH3OH与SO3反应的H0Ba、b、c三种中间产物中，a最稳定C该反应最高能垒(活化能)为19.06 eVD由d转化为f过程中，有硫氧键的断裂和生成解析：根据图示可知：反应物的能量比生成物的高，为放热反应，反应的H0，A正确；物质含有的能量越低，该物质的稳定性就越强，根据图示可知a、b、c三种中间产物中，a物质的能量最低，则a的稳定性最强，B正确；根据图示可知，该反应最高能垒为3.66 eV(2.96 eV)6.62 eV，C错误；结合图示中的粒子间的结合方式可知，在转化过程中，甲醇、水、三氧化硫中的化合键均有断裂，故由d转化为f过程中，有硫氧键的断裂和生成，D正确，故选C。5(2021·河北联考)(双选)氢气可将CO2还原为甲烷：CO2(g)4H2(g)CH4(g)2H2O(g)，科学家研究在催化剂表面上CO2与H2反应的前三步历程如图所示，吸附在催化剂表面上的物种用“·”标注，Ts表示过渡态。下列说法中一定正确的是(AC)A起始到Ts1历程中发生了非极性共价键的断裂B该转化反应的速率取决于Ts2的能垒C前三步历程中最小能垒步骤的化学方程式为·CO·OH·H3H2(g)=·CO3H2(g)H2O(g)D物质吸附在催化剂表面，形成过渡态的过程会放出热量解析：由图分析可知，起始到Ts1历程中反应过程为CO2(g)4H2(g)=·HOCOH2(g)，则反应过程中断裂氢氢键和碳氧键，形成氧氢键，故发生了非极性共价键的断裂，A正确； Ts1的能垒最大，反应过程中的能垒越大，反应速率越慢，而整个反应的反应速率取决于最慢的一步反应，该转化反应的速率取决于Ts1的能垒，B错误；由图分析可知，前三步历程中最小能垒步骤为Ts3，故其化学方程式可表示为·CO·OH·H3H2(g)=·CO3H2(g)H2O(g)，C正确；物质吸附在催化剂表面，形成过渡态的过程需要吸收能量，D错误，故选AC。6(2021·郑州质检二)NiCeO2催化CO2、H2制取CH4的反应机理如下图所示(吸附在催化剂表面的物种用*标注)。下列有关说法错误的是(B)ACO是反应的副产物BCO2中碳的原子利用率是50%CNiCeO2降低反应活化能并加快反应速率DCO2、H2制取CH4的总反应为CO24H2CH42H2O解析：该反应为NiCeO2催化CO2、H2制取CH4，生成物中有CO，CO是反应的副产物，A正确；由于反应物和生成物的量未知，不能算出CO2中碳的原子利用率，B错误；NiCeO2是催化剂，能够降低反应活化能并加快反应速率，C正确；由图可知，CO2、H2在NiCeO2的催化作用下生成CH4和H2O，化学方程式为CO24H2CH42H2O，D正确，故选B。7(2021·秦皇岛二模)(双选)利用某分子筛作催化剂，NH3可脱除工厂废气中的NO、NO2，反应机理如图所示。下列说法错误的是(AD)A反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为12B整个历程的总反应为2NH3NO2NO2N23H2OCA表示N2和H2OD反应中存在极性键与非极性键的断裂和形成解析：过程的反应是2NHNO2=(NH4)2NO22，没有元素化合价变化，A错误；根据整个反应历程，氨气和一氧化氮、二氧化氮反应生成氮气和水，其方程式为2NH3NO2NO2N23H2O，B正确；根据原子守恒得出A包含的物质为N2和H2O，C正确；反应中存在极性键的断裂和形成，还存在非极性键的生成，没有非极性键的断裂，D错误，故选AD。考向二热化学反应方程式相关计算及书写1燃烧热和中和热应用中的注意事项(1)均为放热反应，H<0，单位为kJ·mol1。(2)燃烧热概念理解的三要点：外界条件是25 、101 kPa；反应的可燃物是1 mol；生成物是稳定的氧化物(包括状态)，如碳元素生成的是CO2，而不是CO，氢元素生成的是液态水，而不是水蒸气。(3)中和热概念理解三要点：反应物的酸、碱是强酸、强碱；溶液是稀溶液，不存在稀释过程的热效应；生成产物水是1 mol。2判断热化学方程式正误要做到“五审”3反应热的计算方法(1)根据反应物和生成物的总能量计算：HE(生成物)E(反应物)。(2)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：HE(反应物的化学键断裂吸收的能量)E(生成物的化学键形成释放的能量)。关键理解1 mol物质中所含化学键数目。如1 mol金刚石含2 mol CC1 mol石墨含1.5 mol CC1 mol SiO2含4 mol SiO1 mol P4含6 mol PP1 mol C2H4含1 mol C=C、4 mol CH1 mol C2H6含1 mol CC、6 mol CH1 mol CH3CH2OH含1 mol CC、5 mol CH、1 mol OH、1 mol CO(3)根据盖斯定律计算：化学反应的反应热只与反应的始态(各反应物)和终态(各生成物)有关，而与反应的途径无关。即如果一个反应是分步进行的，则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是相同的。盖斯定律应用于反应热计算的流程如图所示：1(2021·浙江1月选考)已知共价键的键能与热化学方程式信息如下表：共价键HHHO键能/(kJ·mol1)436463热化学方程式2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H482 kJ·mol1则2O(g)=O2(g)的H为(D)A428 kJ·mol1B428 kJ·mol1C498 kJ·mol1 D498 kJ·mol1解析：H反应物的键能总和生成物的键能总和，则482 kJ/mol2×436 kJ/mol(OO)4×463 kJ/mol，解得OO键的键能为498 kJ/mol,2个氧原子结合生成氧气的过程需要释放能量，因此2O(g)=O2(g)的H498 kJ/mol，故选D。2(2021·浙江6月选考)相同温度和压强下，关于反应的H，下列判断正确的是(C)AH1>0，H2>0 BH3H1H2CH1>H2，H3>H2 DH2H3H4解析：环己烯、1,3­环己二烯分别与氢气发生的加成反应均为放热反应，因此，H1<0，H2<0，A错误；苯分子中没有碳碳双键，其中的碳碳键是介于单键和双键之间的特殊的共价键，因此，其与氢气完全加成的反应热不等于环己烯、1,3­环己二烯分别与氢气发生的加成反应的反应热之和，即H3H1H2，B错误；环己烯、1,3­环己二烯分别与氢气发生的加成反应均为放热反应，H1<0，H2<0，由于1 mol 1,3­环己二烯与氢气完全加成后消耗的氢气是等量环己烯的2倍，故其放出的热量更多，其H1>H2；苯与氢气发生加成反应生成1,3­环己二烯的反应为吸热反应(H4>0)，根据盖斯定律可知，苯与氢气完全加成的反应热H3H4H2，因此H3>H2，C正确；根据盖斯定律可知，苯与氢气完全加成的反应热H3H4H2，因此H2H3H4，D错误。3(1)(2021·全国甲卷)二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题：二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为CO2(g)3H2(g)=CH3OH(g)H2O(g)该反应一般认为通过如下步骤来实现：CO2(g)H2(g)=CO(g)H2O(g)H141 kJ·mol1CO(g)2H2(g)=CH3OH(g)H290 kJ·mol1总反应的H49 kJ·mol1；若反应为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是A(填标号)，判断的理由是H1为正值，反应为吸热反应，反应的活化能大于反应的。(2)(2021·广东省学业水平选择性考试)我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应：(a)CH4(g)CO2(g)2CO(g)2H2(g)H1(b)CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H2(c)CH4(g)C(s)2H2(g)H3(d)2CO(g)CO2(g)C(s)H4(e)CO(g)H2(g)H2O(g)C(s)H5根据盖斯定律，反应a的H1H2H3H5或H3H4。(写出一个代数式即可)(3)(2021·湖南省学业水平选择性考试)氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过下面的方法由氨气得到氢气。氨热分解法制氢气相关化学键的键能数据：化学键NNHHNH键能E/(kJ·mol1)946436.0390.8一定温度下，利用催化剂将NH3分解为N2和H2。回答下列问题：反应2NH3(g)N2(g)3H2(g)H90.8 kJ·mol1。解析：(1)根据盖斯定律可知，可得二氧化碳加氢制甲醇的总反应为CO2(g)3H2(g)=CH3OH(g)H2O(g)H(41 kJ·mol1)(90 kJ·mol1)49 kJ·mol1；该反应总反应为放热反应，因此生成物总能量低于反应物总能量，反应为慢反应，因此反应的活化能高于反应，同时反应的反应物总能量低于生成物总能量，反应的反应物总能量高于生成物总能量，因此示意图中能体现反应能量变化的是A。(2)根据题目所给出的反应方程式关系可知，abcecd，根据盖斯定律则有H1H2H3H5H3H4。(3)根据反应热反应物的总键能生成物的总键能，得2NH3(g)N2(g)3H2(g)H390.8 kJ·mol1×3×2(946 kJ·mol1436.0 kJ·mol1×3)90.8 kJ·mol1。4(1)(2020·全国卷)钒催化剂参与反应的能量变化如下图所示，V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为2V2O5(s)2SO2(g)=2VOSO4(s)V2O4(s)H351 kJ·mol1。(2)(2019·全国卷)环戊二烯()是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题：已知：(g)=(g)H2(g)H1100.3 kJ·mol1H2(g)I2(g)=2HI(g)H211.0 kJ·mol1对于反应：(g)I2(g)=(g)2HI(g)H389.3 kJ·mol1。(3)(2019·全国卷)Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行：CuCl2(s)=CuCl(s)Cl2(g)H183 kJ·mol1CuCl(s)O2(g)=CuO(s)Cl2(g)H220 kJ·mol1CuO(s)2HCl(g)=CuCl2(s)H2O(g)H3121 kJ·mol1则4HCl(g)O2(g)=2Cl2(g)2H2O(g)的H116 kJ·mol1。解析：(1)由题中信息可知：V2O4(s)2SO3(g)2VOSO4(s)H1399 kJ·mol1; V2O4(s)SO3(g)V2O5(s)SO2(g)H224 kJ·mol1。根据盖斯定律，由×2得2V2O5(s)2SO2(g)=2VOSO4(s)V2O4(s)HH12H2(399 kJ·mol1)(24 kJ·mol1)×2351 kJ·mol1。(2)将题给三个热化学方程式依次编号为，根据盖斯定律，由反应反应得反应，则H3H1H2(100.311.0) kJ·mol189.3 kJ·mol1。(3)将已知热化学方程式依次编号为，根据盖斯定律，由()×2得4HCl(g)O2(g)=2Cl2(g)2H2O(g)H116 kJ·mol1。5(2021·河北名校联盟联考)用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出废旧印刷电路板上的铜。已知：Cu(s)2H(aq)=Cu2(aq)H2(g)H64.39 kJ·mol12H2O2(l)=2H2O(l)O2(g)H196.46 kJ·mol1H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.84 kJ·mol1在H2SO4溶液中，1 mol Cu(s)与H2O2(l)反应生成Cu2(aq)和H2O(l)的反应热H等于(A)A319.68 kJ·mol1 B417.91 kJ·mol1C448.46 kJ·mol1 D546.69 kJ·mol1解析：根据盖斯定律，将×，整理可得Cu(s)H2O2(l)2H(aq)=Cu2(aq)2H2O(l)H319.68 kJ·mol1，A正确。6(2021·沧州二模)反应(CH3)3CBrH2O(CH3)3COHHBrH<0分两步进行，反应如下：第一步(CH3)3CBr(CH3)3CBr(慢反应)H>0第二步(CH3)3CH2O(CH3)3COHH(快反应)该反应的能量与反应历程图象正确的是(C)解析：反应的活化能越大，反应越慢，由题意，第一步是慢反应，则两步反应中第一步的活化能较大，峰值较高，且第一步为吸热反应，则第一步的反应到终点时能量高于起点，则A、B选项错误；由于总反应是放热反应，则第二步必为放热反应，则终点的能量比起点的低，C正确。7(2021·秦皇岛二模)已知25 、101 kPa下，1 mol水蒸发为水蒸气需要吸热44.0 kJ，H(aq)OH(aq)=H2O(l)H157.3 kJ·mol12CH3OH(l)3O2(g)=4H2O(g)2CO2(g)H21 277.0 kJ·mol1下列有关说法错误的是(A)A若反应中CH3OH变为气态，则该反应的反应热H>H2BCH3OH(l)的燃烧热H726.5 kJ·mol1CCH3COOH(aq)NaOH(aq)=CH3COONa(aq)H2O(l)H>57.3 kJ·mol1D液态水变为水蒸气的过程中需要克服分子间作用力解析：液态转化为气态的过程吸热，燃烧焓变为负，若反应中CH3OH变为气态，则同样条件下燃烧，气态CH3OH放出的热量多，即反应热：H<H2，A错误；1 mol水蒸发为水蒸气需要吸热44.0 kJ，可得H2O(l)= H2O(g)H44 kJ·mol1，由盖斯定律，4×可得2CH3OH(l)3O2(g)=4H2O(l)2CO2(g)H21 453.0 kJ·mol1，则甲醇的燃烧H726.5 kJ·mol1，B正确；醋酸是弱电解质，电离吸热，故1 mol NaOH与1 mol醋酸反应时放热小于57.3 kJ，故CH3COOH(aq)NaOH(aq)=CH3COONa(aq)H2O(l)H>57.3 kJ·mol1，C正确；液态水变为水蒸气的过程中分子间距发生变化，需要克服分子间作用力，D正确，故选A。8(1)甲醇是一种绿色能源。工业上，H2和CO合成CH3OH的反应为2H2(g)CO(g)CH3OH(g)H已知几种键能数据如下表：化学键HHCOCOHOCHE/(kJ·mol1)4363431 076465413则2H2(g)CO(g)CH3OH(g)H99 kJ·mol1(2)探究影响合成尿素反应化学平衡的因素，有利于提高尿素的产率。以CO2、NH3为原料合成尿素的总反应为2NH3(g)CO2(g)CO(NH2)2(s)H2O(g)H86.98 kJ·mol1已知反应：NH2COONH4(s)CO(NH2)2(s)H2O(g)H72.49 kJ·mol1；反应：2NH3(g)CO2(g)NH2COONH4(s)H反应的H159.47 kJ·mol1。(3)在20 时，已知：N2(g)O2(g)2NO(g)，正、逆反应的活化能分别为m kJ·mol1、n kJ·mol1；4NH3(g)5O2(g)4NO(g)6H2O(l)，正、逆反应的活化能分别为p kJ·mol1、q kJ·mol1。则反应4NH3(g)6NO(g)5N2(g)6H2O(l)的H(pq5m5n)kJ/mol。解析：(1)反应热等于断裂化学键吸收的总能量与形成化学键放出的总能量之差，H(436×21 076413×3343465)99 kJ/mol。(2)根据盖斯定律，反应总反应反应，则反应的H86.9872.49159.47 kJ·mol1。(3)由反应热H正反应的活化能逆反应的活化能可知，反应的热化学方程式分别为N2(g)O2(g)2NO(g)H(mn) kJ/mol、4NH3(g)5O2(g)4NO(g)6H2O(l)H(pq) kJ/mol，由盖斯定律可知，5×可得反应4NH3(g)6NO(g)5N2(g)6H2O(l)，则HH25H1(pq5m5n)kJ/mol。