备战2021 高考化学 考点29 化学反应的热效应（解析版）

备战2021 高考化学 考点29 化学反应的热效应（解析版）

考点 29 化学反应的热效应 1．化学反应中的能量变化 （1）化学反应中的两大变化：物质变化和能量变化。 （2）化学反应中的两大守恒：质量守恒和能量守恒。 （3）化学反应中的能量转化形式：热能、光能、电能等。通常主要表现为热量的变化。 ①吸热反应：热能―→化学能。 ②放热反应：化学能―→热能。 ③光合作用：光能―→化学能。 ④燃烧反应：化学能―→热能，化学能―→光能。 ⑤原电池反应：化学能―→电能。 ⑥电解池反应：电能―→化学能。 （4）化学反应的实质与特征 2．焓变、反应热 （1）焓(H) 用于描述物质所具有能量的物理量。 （2）焓变(ΔH) ΔH＝H(生成物)－H(反应物)。单位 kJ·mol－1 或 kJ/mol。 （3）反应热 指当化学反应在一定温度下进行时，反应所放出或吸收的热量，通常用符号 Q 表示，单位 kJ·mol－1。 （4）焓变与反应热的关系 对于恒温恒压条件下进行的化学反应，如果反应中物质的能量变化全部转化为热能，则有如下关系：ΔH ＝Qp。 （5）规定：放热反应的ΔH 为“−”，吸热反应的ΔH 为“+”。 注意：（1）任何化学反应都伴随着能量的变化，不存在不发生能量变化的化学反应。 （2）反应热的单位是 kJ/mol，热量的单位是 kJ，不能混淆。 （3）比较反应热大小时，应带“+”、“−”一起比较。 反应热的理解 1．从微观的角度说，反应热是旧化学键断裂吸收的热量与新化学键形成放出的热量的差值，图中 a 表 示旧化学键断裂吸收的热量；b 表示新化学键形成放出的热量；c 表示反应热。 2．从宏观的角度说，反应热是生成物的总能量与反应物的总能量的差值，图中 a 表示活化能，b 表示 活化分子结合成生成物所释放的能量，c 表示反应热。 3．吸热反应和放热反应 化学反应过程中释放或吸收的能量，都可以用热量(或换算成热量)来表述。通常把释放热量的化学反应 称为放热反应，把吸收热量的化学反应称为吸热反应。 类型比较 放热反应 吸热反应 定义 放出热量的化学反应 吸收热量的化学反应 形成原因 反应物具有的总能量大于生成物具有的 总能量 反应物具有的总能量小于生成物具 有的总能量 与化学键的关系 生成物分子成键时释放的总能量大于反 应物分子断键时吸收的总能量 生成物分子成键时释放的总能量小 于反应物分子断键时吸收的总能量 表示方法 ΔH＜0 ΔH＞0 联系 ΔH=ΔH(生成物)−ΔH(反应物)，键能越大，物质能量越低，越稳定；键能越小， 物质能量越高，越不稳定 常见反应类型 （1）所有的燃烧反应； （2）酸碱中和反应； （3）金属与酸或水的反应； （4）原电池反应； （5）少数分解反应(如 TNT 爆炸)； （6）大多数化合反应； （7）电石制乙炔的反应 （1）大多数分解反应； （2）少数化合反应，如 C 与 CO2、 C 与水蒸气的反应； （3）Ba(OH)2·8H2O 与 NH4Cl 的反 应； （4）盐的水解、弱电解质的电离 4．吸热反应与放热反应的判断 化学反应过程中释放或吸收的能量，都可以用热量（或换算成热量）来表述。通常把释放热量的化学 反应称为放热反应，把吸收热量的化学反应称为吸热反应。 （1）理论分析判断法 ΔH=生成物的总能量−反应物的总能量。当ΔH>0 时，反应吸热；当ΔH<0 时，反应放热。 ΔH=反应物的键能之和−生成物的键能之和。当生成物分子成键释放的总能量>反应物分子断键吸收的总 能量时，该反应表现为放热反应，即ΔH<0；当生成物分子成键释放的总能量<反应物分子断键吸收的总能量 时，该反应表现为吸热反应，即ΔH>0。 （2）规律判断法 常见的吸热反应：①大多数分解反应；②以 H2、CO、C 为还原剂的氧化还原反应，如 C+H2O(g) CO+H2； ③Ba(OH)2·8H2O 与 NH4Cl 晶体的反应。 常见的放热反应：①金属与水或酸的反应；②酸碱中和反应；③大多数化合反应；④燃烧反应；⑤铝 热反应；⑥营养物质在生物体内的氧化反应。 （3）图象判断法 当反应物的总能量高于生成物的总能量时，为放热反应；当反应物的总能量低于生成物的总能量时， 为吸热反应。 （4）反应条件判断法 反应开始需要加热，而停止加热后，反应亦可继续进行，则为放热反应；若反应需要持续不断地加热 才能进行，则可能为吸热反应也可能为放热反应。 （1）反应开始时需要加热的反应可能是吸热反应也可能是放热反应。有些吸热反应不但反应开始时需 要加热，反应发生过程中仍需不断加热才能使反应继续进行下去；有的放热反应在反应开始时也需要加热， 反应发生后会放出一定的热量，如果放出的热量可使反应维持下去，则反应过程中不需要再加热，否则也 必须不断加热才能使反应继续进行下去。 （2）常温下就能进行的反应不一定都是放热反应，如氢氧化钡和氯化铵的反应。 （3）任何化学反应都伴随着能量变化，但能量变化不一定都表现为热量变化，还可能以声、光、电等 形式表现出来。 （4）放出热量（或吸收热量）的物质变化过程不一定是放热反应（或吸热反应），如水蒸气冷凝为水 放热，干冰升华吸热，它们不是放热反应或吸热反应，而是物理变化过程。 5．反应热大小的比较 1．同一反应的比较 （1）反应物状态不同 S(g)+O2(g) SO2(g) ΔH1<0 S(s)+O2(g) SO2(g) ΔH2<0 因为等量反应物S(g)比S(s)所具有的能量多，反应放出的热量就多，ΔH1<ΔH2。 （2）生成物状态不同 H2(g)+ 1 2 O2(g) H2O(g) ΔH1<0 H2(g)+ 1 2 O2(g) H2O(l) ΔH2<0 因为等量产物H2O(g)比H2O(l)所具有的能量多，反应放出的热量少，所以ΔH1>ΔH2。（3）化学计量数不同 H2(g)+ 1 2 O2(g) H2O(l) ΔH1<0 2H2(g)+ O2(g) 2H2O(l) ΔH2<0 有2ΔH1=ΔH2且ΔH1>ΔH2。 2．不同反应的比较 （1）根据反应物的本性比较 等物质的量的不同物质与同一物质反应时，越活泼，放热越多。 H2(g)+Cl2(g) 2HCl(g) ΔH1<0 H2(g)+Br2(g) 2HBr(g) ΔH2<0 因Cl2比Br2活泼，故ΔH1<ΔH2。 （2）反应程度不同 C(g)+O2(g) CO2(g) ΔH1<0 C(g)+ 1 2 O2(g) CO(g) ΔH2<0 第一个反应程度大，放热多，因此ΔH1<ΔH2。 注意：比较反应热时，要将其数值和前面的符号“+”“−”看作一个整体进行比较，不能只比较数值的大小。 （1）若为放热反应，则有ΔH<0，反应放出的热量越多，ΔH 的值越小。 （2）若为吸热反应，则有ΔH>0，反应吸收的热量越多，ΔH 的值越大。 （3）对于不同的吸热、放热反应，吸热反应的ΔH 大于放热反应的ΔH。 考向一 反应过程与能量变化图象分析 典例 1 H2 与 ICl 的反应分①、②两步进行，其能量曲线如图所示，下列有关说法错误的是 A．反应①、反应②均为放热反应 B．反应①、反应②均为氧化还原反应 C．反应①比反应②的速率慢，与相应正反应的活化能无关 D．反应①、反应②的焓变之和为ΔH=－218kJ·mol-1 【答案】C 【解析】 A、反应物的总能量大于生成物的总能量，说明此反应是放热反应，根据图像，故说法正确；B、反应①中 H 的化合价由 0 价→＋1 价，部分 I 的化合价降低，属于氧化还原反应，反应②中，I 的化合价发生变化， 属于氧化还原反应，故说法正确；C、反应①比反应②慢，说明反应①中正反映的活化能较小，反应②中 正反应的活化能较大，故说法错误；D、根据盖斯定律，只与始态和终态有关，与反应的途径无关，因此 △H=－218kJ·mol－1，故说法正确。 1．反应 M+Z→Q(ΔH＞0)分两步进行：①M+Z→X(ΔH＜0)，②X→Q(ΔH＞0)。下列示意图中，能正确表示 总反应过程中能量变化的是（ ） A． B． C． D． 【答案】B 【分析】 根据物质具有的能量进行计算：△H=E（生成物的总能量）-E（反应物的总能量），当反应物的总能量大于 生成物的总能量时，反应放热，当反应物的总能量小于生成物的总能量时，反应吸热，以此解答该题。 【详解】 由反应 M+Z→Q（△H＞0）分两步进行 ①M+Z→X （△H＜0）②X→Q（△H＞0）可以看出： （1）M+Z→Q（△H＞0）是吸热反应，M 和 Z 的能量之和小于 Q， （2）由①M+Z→X（△H＜0）可知这步反应是放热反应，则 M 和 Z 的能量之和大于 X， （3）由②X→Q（△H＞0）是吸热反应，故 X 的能量小于 Q； 综上可知，X 的能量小于 M+Z；M+Z 的能量小于 Q，只有图象 B 符合。 答案选 B。 活化能与焓变的关系图解 （1）在无催化剂的情况下： E1 为正反应的活化能；E2 为逆反应的活化能；ΔH=E1−E2 为此反应的焓变。 （2）催化剂的作用：降低 E1、E2，但不影响ΔH，反应放热还是吸热取决于起点(反应物)和终点(生成 物)能量的高低。 考向二 利用键能计算反应热 典例 2 根据键能数据估算 CH4(g)＋4F2(g)===CF4(g)＋4HF(g)的反应热ΔH 为 化学键 C—H C—F H—F F—F 键能/(kJ·mol－1) 414 489 565 155 A．－485 kJ·mol－1 B．＋485 kJ·mol－1 C．＋1 940 kJ·mol－1 D．－1 940 kJ·mol－1 【答案】D 【解析】ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和＝414 kJ·mol－1×4＋155 kJ·mol－1×4－489 kJ·mol－ 1×4－565 kJ·mol－1×4＝－1 940 kJ·mol－1。 2．（1）乙苯催化脱氢制苯乙烯反应： 已知： 化学键 C—H C—C C=C H—H 键能/kJ·mol−1 412 348 612 436 计算上述反应的ΔH= kJ·mol−1。 （2）已知反应 2HI(g) H2(g)+I2(g) 的ΔH=+11 kJ·mol−1，1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化学键断裂时分 别需要吸收 436 kJ、151 kJ 的能量，则 1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为 kJ。 【答案】（1）124 （2）299 【解析】（1）在反应中苯环没有变化，结合ΔH=旧键断裂吸收的总能量−新键形成放出的总能量，则有 ΔH=(348+412×2)kJ·mol−1(612+436)kJ·mol−1=124 kJ·mol−1。 （2）设 1 mol HI( g)分子中化学键断裂吸收的能量为 x kJ，由反应热与键能的关系可知，2x=436+151+11， 解得 x=299，故 1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为 299 kJ。 利用键能计算反应热的方法 （1）熟记反应热ΔH 的计算公式 ΔH=E(反应物的总键能之和)−E(生成物的总键能之和) （2）注意特殊物质中键数的判断 物质(1 mol) P4 C(金刚石) Si SiO2 键数(NA) 6 2 2 4 1．十氢萘(C10H18)是具有高储氢密度的氢能载体，经历“C10H18→C10H12→C10H8”的脱氢过程释放氢气。 反应Ⅰ：C10H18(l) →C10H12(l)＋3H2(g)△H1 反应Ⅱ：C10H12(l) →C10H8(l)＋2H2(g)△H2 在一定温度下，其反应过程对应的能量变化如图。 下列说法不正确的是 A． △ H1＞ △ H2＞0 B．Ea1 为反应Ⅰ的活化能，Ea2 为反应Ⅱ的活化能 C．由图知，反应Ⅰ的活化分子百分率高于反应Ⅱ D．C10H18 脱氢过程中，不会有大量中间产物 C10H12 积聚 【答案】C 【详解】 A．根据图中信息可知反应Ⅰ、反应Ⅱ的反应物总能量低于生成物总能量，均为吸热反应，且前者热效应大， 故 △ H1＞△H2＞0，选项 A 正确； B．活化能是指分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量，Ea1 为反应Ⅰ的活化能，Ea2 为反应Ⅱ的活化能，选项 B 正确； C．由图知，Ea1 大于 Ea2 ，活化能越大活化分子的百分率越小，故反应Ⅰ的活化分子百分率低于反应Ⅱ， 选项 C 不正确； D．反应Ⅰ的活化能大于反应Ⅱ的活化能，反应Ⅱ的反应速率更快，故 C10H18 脱氢过程中，不会有大量中间 产物 C10H12 积聚，选项 D 正确； 答案选 C。 2．氮及其化合物的转化过程如图所示。下列分析合理的是 A．催化剂 a 表面发生了共价键的断裂和形成，但分子总数不变 B．在催化剂 b 表面形成新的共价键时，存在微粒间的电子转移 C．N2 与 H2 反应生成 NH3 的原子利用率不足 100% D．催化剂 a、b 能提高反应的平衡转化率 【答案】B 【分析】 A．催化剂 a 表面是氢气和氮气反应生成氨气； B．催化剂 b 表面是氨气催化氧化生成 NO 的反应； C．由流程可知氮气和氢气反应，生成物只有氨气，原子利用率为 100%； D．催化剂改变反应速率不改变化学平衡。 【详解】 A. 催化剂 a 表面是氢气和氮气反应生成氨气， 2 2 3N +3H 2NH 催化剂  催化剂 a 表面发生了共价键的断裂和极 性键的形成，分子总数减小，故 A 错误； B. 催化剂 b 表面是氨气催化氧化生成 NO 的反应，发生的是氧化还原反应，存在微粒间的电子转移，故 B 正确； C. N2 与 H2 反应生成 NH3，反应物参加反应过程中原子利用率为 100%，故 C 错误； D. 催化剂 a、b 改变反应速率，不改变化学平衡，不能提高反应的平衡转化率，故 D 错误； 故答案选：B。 3．下列图像分别表示有关反应的反应过程与能量变化的关系，据此判断下列说法中正确的是( ) A．石墨转变为金刚石是放热反应 B．白磷比红磷稳定 C．S(g)+O2(g)=SO2(g) ΔH1，S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH2 则ΔH1<ΔH2 D．CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH>0 【答案】C 【详解】 A.根据图象 1，金刚石能量高于石墨，石墨转变为金刚石是吸热反应，故 A 错误； B.根据图象 2，白磷能量高于红磷，能量越低越稳定，白磷比红磷稳定性差，故 B 错误； C.依据图象 3，固体硫变化为气态硫需要吸收能量，故ΔH1<ΔH2，故 C 正确； D.根据图象 4，反应物 CO（g）+H2O（g）的能量总和高于生成物 CO2（g）+H2（g）的能量总和，反应是 放热反应，即 CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH<0，故 D 错误； 答案选 C。 4．已知：P4(s)＋6Cl2(g)＝4PCl3(g) ΔH＝akJ·mol－1 P4(s)＋10Cl2(g)＝4PCl5(g) ΔH＝ bkJ·mol－1 P4 具有正四面体结构，PCl5 中 P－Cl 键的键能为 ckJ·mol－1,PCl3 中 P－Cl 键的键能为 1.2ckJ·mol－1 下列叙述正确的是( ) A．P－P 键的键能大于 P－Cl 键的键能 B．可求 Cl2(g)＋PCl3(g)＝PCl5(s)的反应热ΔH C．Cl－Cl 键的键能 5.6 4 b a c  kJ·mol－1 D．P－P 键的键能为 5 3 12 8 a b c  kJ·mol－1 【答案】C 【详解】 A、不同物质中 P-Cl 的键能不同，无法与 P-P 的键能比较，故 A 错误； B、PCl5 的状态为固态，与已知反应状态不同，无法求算，故 B 错误； C、②式减去①式，消去了 P4，可得 4Cl2(g)+4PCl3(g)=4PCl5(g) ∆H=(b-a)kJ•mol‾1，把键能带入∆H 的表达式 可得：4(Cl-Cl)+4×3×1.2kJ•mol‾1-4×5c kJ•mol‾1=(b-a)kJ•mol‾1，得出 E(Cl-Cl)=(b-a+5.6c)/4kJ•mol‾1，故 C 正确； D、①式×5 减去②式×3，消去了 Cl2，可得 2P4（g）+12PCl5(g)=20PCl3(g) ∆H=(5a-3b)kJ•mol‾1, 把键能代入 ∆H 的表达式可得：2×6(P-P)+12×5c kJ•mol‾1-20×3×1.2c=(5a-3b)kJ•mol‾1，得出 E(P-P)=（5a-3b+12c）/12 kJ•mol‾1，故 D 错误； 答案选 C。 5．某同学设计如下三个实验方案以探究某反应是放热反应还是吸热反应。 方案一：如图 1 所示，在小烧杯里放入适量除去氧化铝保护膜的铝片，然后向烧杯里加入 10 mL 2 mol/L 稀硫酸，用温度计测量温度变化，发现温度由 20 ℃逐渐升至 75 ℃，随后温度逐渐下降至 30 ℃，最终停 留在 20 ℃。 方案二：如图 2 所示，在烧杯底部用熔融的蜡烛粘一块小木片，往烧杯里加入 10 mL 2 mol/L 稀硫酸， 再向其中加入氢氧化钠溶液，片刻后提起烧杯，发现小木片脱落。 方案三：如图 3 所示，甲试管中发生某化学反应。实验前 U 形管两侧红墨水液面相平，在化学反应过程 中，通过 U 形管两侧红墨水液面高低判断某反应是吸热反应还是放热反应。 序号 甲试管中发生反应的物质 U 形管中两侧红墨水液面 ① 氧化钙与水 左低右高 ② 氢氧化钡晶体与氯化铵晶体(充分搅拌) ? ③ 铝片与烧碱溶液 左低右高 ④ 铜与浓硝酸 左低右高 根据上述实验回答下列相关问题： （ 1 ） 铝片 与 稀硫 酸 的反 应 是 ( 填“ 吸 热” 或 “ 放 热”)反 应， 写 出该 反 应的 离 子方 程 式： 。 （2）方案一中，温度升至最高后又下降的原因是 。 （3）方案二中，小木片脱落的原因是 ，由此得出的结论是 。 （4）方案三中，如果甲试管里发生的反应是放热反应，则 U 形管两侧红墨水液面：左边 (填“高 于”、“低于”或“等于”)右边。 （5）由方案三的现象得出结论：实验①③④发生的反应都是 (填“吸热”或“放热”)反应，如果 放置较长时间，可观察到 U 形管里的现象是 。 （6）方案三中实验②的 U 形管中的现象为 ，说明反应物的总能量 (填“大 于”、“小于”或“等于”)生成物的总能量。 【答案】（1）放热 2Al+6H+ 2Al3++3H2↑ （2）当化学反应完成后，随着热量的散失，烧杯里溶液的温度降低 （3）蜡烛熔化 氢氧化钠与稀硫酸的反应是放热反应 （4）低于 （5）放热 红墨水液面左右相平 （6）红墨水液面左高右低 小于 【解析】（1）根据温度计示数的变化可判断铝与稀硫酸的反应是放热反应，金属与非氧化性酸的反应实 质是金属与 H+反应。 （2）当化学反应完成后，随着热量的散失，烧杯里溶液的温度会降低。 （3）蜡烛受热熔化，小木片就会脱落，由此可推知氢氧化钠与稀硫酸发生的反应是放热反应。 （4）如果甲试管里发生的反应是放热反应，则 U 形管内左侧气体温度升高，气体压强增大，U 形管左 侧气体压强大于外界大气压，红墨水液面左低右高。 （5）根据实验①③④的现象可推知，氧化钙与水的反应、铝与氢氧化钠溶液的反应、铜与浓硝酸的反应 都是放热反应。 （6）氢氧化钡晶体与氯化铵晶体混合发生吸热反应，则 U 形管左侧气体压强小于外界大气压，红墨水 液面左高右低。对于吸热反应，反应物的总能量小于生成物的总能量。 1．（2020·天津高考真题）理论研究表明，在 101kPa 和 298K 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 A．HCN 比 HNC 稳定 B．该异构化反应的 -1ΔH=+59.3kJ mol C．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 【答案】D 【解析】A．根据图中信息得到 HCN 能量比 HNC 能量低，再根据能量越低越稳定，因此 HCN 比 HNC 稳 定，正确；B．根据焓变等于生成物总能量减去反应物总能量，因此该异构化反应的 1 159.3kJ mol 59.3kJ mol0H       ，正确；C．根据图中信息得出该反应是吸热反应，因此正 反应的活化能大于逆反应的活化能，正确；D．使用催化剂，不能改变反应的反应热，只改变反应路径， 反应热只与反应物和生成物的总能量有关，错误。综上所述，答案为 D。 2．[2019 海南]根据图中的能量关系，可求得 C H— 的键能为 A． 1414kJ mol B． 1377kJ mol C． 1235kJ mol D． 1197kJ mol 【答案】A 【 解 析 】 根 据 图 示 可 知 1molCH4 分 解 变 为 1molC(g) 原 子 和 4molH(g) 原 子 共 吸 收 的 能 量 是 (75+717+864)kJ=1656kJ 的能量，则 C-H 键的键能为 1656kJ÷4mol=414kJ/mol，故合理选项是 A。 3．[2018 海南]炭黑是雾霾中的重要颗粒物，研究发现它可以活化氧分子，生成活化氧。活化过程的能量变 化模拟计算结果如图所示。活化氧可以快速氧化 SO2。下列说法正确的是 A．每活化一个氧分子吸收 0.29eV 能量 B．水可使氧分子活化反应的活化能降低 0.42eV C．氧分子的活化是 O－O 的断裂与 C－O 键的生成过程 D．炭黑颗粒是大气中 SO2 转化为 SO3 的催化剂 【答案】CD 【解析】A．由图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，因此是放出能量，故 A 不符合题意； B．由图可知，水可使氧分子活化反应的活化能降低 0.18eV，故 B 不符合题意； C．由图可知，氧分子的活化是 O－O 的断裂与 C－O 键的生成过程，故 C 符合题意； D．活化氧可以快速氧化 SO2，而炭黑颗粒可以活化氧分子，因此炭黑颗粒可以看作大气中 SO2 转化为 SO3 的催化剂，故 D 符合题意；故答案为 CD。 4．[2018 江苏]下列说法正确的是 A．氢氧燃料电池放电时化学能全部转化为电能 B．反应 4Fe(s)+3O2(g) 2Fe2O3(s)常温下可自发进行，该反应为吸热反应 C．3 mol H2 与 1 mol N2 混合反应生成 NH3，转移电子的数目小于 6×6.02×1023 D．在酶催化淀粉水解反应中，温度越高淀粉水解速率越快 【答案】C 【解析】A 项，氢氧燃料电池放电时化学能不能全部转化为电能，理论上能量转化率高达 85%~90%，A 项错误；B 项，反应 4Fe(s)+3O2(g) 2Fe2O3(s)的ΔS<0，该反应常温下可自发进行，该反应为放热反应， B 项错误；C 项，N2 与 H2 的反应为可逆反应，3 mol H2 与 1 mol N2 混合反应生成 NH3，转移电子数小于 6 mol，转移电子数小于 6×6.02×1023，C 项正确；D 项，酶是一类具有催化作用的蛋白质，酶的催化作用 具有的特点是：条件温和、不需加热，具有高度的专一性、高效催化作用，温度越高酶会发生变性，催 化活性降低，淀粉水解速率减慢，D 项错误；答案选 C。 点睛：本题考查燃料电池中能量的转化、化学反应自发性的判断、可逆的氧化还原反应中转移电子数的 计算、蛋白质的变性和酶的催化特点。弄清化学反应中能量的转化、化学反应自发性的判据、可逆反应 的特点、蛋白质的性质和酶催化的特点是解题的关键。 5．[2018 北京]我国科研人员提出了由 CO2 和 CH4 转化为高附加值产品 CH3COOH 的催化反应历程。该历程 示意图如下。 下列说法不正确．．．的是 A．生成 CH3COOH 总反应的原子利用率为 100% B．CH4→CH3COOH 过程中，有 C―H 键发生断裂 C．①→②放出能量并形成了 C―C 键 D．该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率 【答案】D 【 解 析 】 A 项 ， 根 据 图 示 CH4 与 CO2 在 催 化 剂 存 在 时 生 成 CH3COOH ， 总 反 应 为 CH4+CO2 CH3COOH，只有 CH3COOH 一种生成物，原子利用率为 100%，A 项正确；B 项，CH4 选择性活化变为①过程中，有 1 个 C—H 键发生断裂，B 项正确；C 项，根据图示，①的总能量高于② 的总能量，①→②放出能量，对比①和②，①→②形成 C—C 键，C 项正确；D 项，催化剂只影响化学 反应速率，不影响化学平衡，不能提高反应物的平衡转化率，D 项错误；答案选 D。 点睛：本题考查原子利用率、化学反应的实质、化学反应中的能量变化、催化剂对化学反应的影响，解 题的关键是准确分析示意图中的信息。注意催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，催化剂不能改 变ΔH、不能使化学平衡发生移动。 6．[2016 海南]由反应物 X 转化为 Y 和 Z 的能量变化如图所示。下列说法正确的是 A．由 X Y 反应的ΔH=E5−E2 B．由 X Z 反应的ΔH<0 C．降低压强有利于提高 Y 的产率 D．升高温度有利于提高 Z 的产率 【答案】BC 【解析】A．根据化学反应的实质，由 X Y 反应的ΔH=E3−E2，A 项错误；B．由图象可知，反应物的 总能量高于生成物的总能量，该反应为放热反应，即由 X Z 反应的ΔH<0，B 项正确；C．根据化学反 应 2X(g) 3Y(g)，该反应是气体分子数增加的可逆反应，降低压强，平衡正向移动，有利于提高 Y 的产率，C 项正确；D．由 B 分析可知，该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，Z 的产率降低， D 项错误；答案选 BC。 【名师点睛】对于化学图象问题，可按以下的方法进行分析： ①认清坐标系，搞清纵、横坐标所代表的 意义，并与化学反应原理挂钩。②紧扣反应特征，搞清反应方向是吸热还是放热，体积增大还是减小， 有无固体、纯液体物质参加反应。③看清起点、拐点、终点，看清曲线的变化趋势等等。本题考查化学 反应与能量变化，主要结合物质反应与能量变化图，考查学生对化学反应热的理解。对于 AB 两项判断 反应是放热反应还是吸热反应，可以从三个角度判断：一是比较反应物和生成物的总能量相对大小，生 成物总能量比反应物总能量高的反应是吸热反应；二是比较反应物和生成物的总键能；三是从常见的反 应分类去判断。 7．[2016 上海]一定条件下，某容器中各微粒在反应前后变化的示意图如下，其中 和 代表不同元素的原子。 关于此反应说法错误的是 A．一定属于吸热反应 B．一定属于可逆反应 C．一定属于氧化还原反应 D．一定属于分解反应 【答案】A 【解析】根据图示可知该反应反应物是一种，生成物是两种。A．该物质属于分解反应，一般的分解反 应是吸热反应，但也有的分解反应如 2H2O2=2H2O+O2↑是放热反应，错误；B．根据图示可知有一部分反 应物未参加反应，该反应是可逆反应，正确；C．该反应中有元素化合价的变化，属于氧化还原反应， 正确；D．反应物是一种，生成物是两种，因此属于分解反应，正确。 【名师点睛】化学试题的呈现方式形式多样，可采用文字、数据、图表、示意图等多种方式的融合，增 加试题信息的广度，考查学生从不同呈现方式中提取有用信息、加工信息，并利用信息进行思考或推理 的能力。这些信息蕴含着解决试题的重要思路、数据和方法，如物质性质、物质形态、反应条件、反应 产物、结构特征以及变化趋势等。这就要求考生通过“现场独立自的方式，从中概括抽象出新的知识或发 现数据之间的关系，同时与学过的知识相组合，形成较全面的网络化的知识体系，将这些知识体系进一 步应用到新的知识情境中，从而解决问题。这种试题培养和考查了考生自主学习和独立思考的能力。本 题利用分子模型示意图考查了四种基本反应类型与氧化还原反应、可逆反应、吸（放）热反应的区别与 联系，注意示意图中隐藏的信息：反应前只有一种分子，反应后既有新生成的化合物分子，又有新生成 的单质分子，还有未反应的反应物分子，结合各种反应类型的本质特征回答即可。 8．[2015·北京]最新报道：科学家首次用 X 射线激光技术观察到 CO 与 O 在催化剂表面形成化学键的过程。 反应过程的示意图如下： 下列说法正确的是 A．CO 和 O 生成 CO2 是吸热反应 B．在该过程中，CO 断键形成 C 和 O C．CO 和 O 形成了具有极性共价键的 CO2 D．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示 CO 与 O2 反应的过程 【答案】C 【解析】A．状态Ⅰ总能量为反应物总能量，状态Ⅲ总能量为生成物总能量，由图示知反应物的总能量 大于生成物的总能量，故该反应为放热反应。B．从状态Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的图示可以看出，反应中 CO 并未断 裂成 C 和 O，C、O 原子间一直有化学键。C．由图示可以看出，CO 和 O2 生成了 CO2，CO2 分子中 C 与 O 形成极性共价键。D．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示 CO 与 O 反应生成 CO2 的过程，并不是 CO 与 O2 的反应 过程。 9．[2015 上海]已知 H2O2 在催化剂作用下分解速率加快，其能量随反应进程的变化如下图所示。下列说法正 确的是 A．加入催化剂，减小了反应的热效应 B．加入催化剂，可提高 H2O2 的平衡转化率 C．H2O2 分解的热化学方程式：H2O2 → H2O + O2 + Q D．反应物的总能量高于生成物的总能量 【答案】D 【解析】A．加入催化剂，减小了反应的活化能，使反应在较低的温度下发生，但是反应的热效应不变， 错误。B．加入催化剂，可提高 H2O2 的分解的反应速率，该反应不是可逆反应，而且催化剂不能是平衡 发生移动，因此不存在平衡转化率的提高与否，错误。C．在书写热化学方程式式，也要符合质量守恒 定律，而且要注明与反应的物质多少相对应的能量和物质的存在状态，错误。D．根据图示可知反应物 的总能量高于生成物的总能量，该反应是放热反应，正确。