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專項15 化學反應的熱效應 反應機理分析
1．（2022·浙江舟山·舟山中學校考模擬預測）利用含硫物質的熱化學循環實現太陽能的轉化與存儲過程如圖所示，下列說法錯誤的是
已知：①反應Ⅰ：
②反應Ⅲ：
A．反應Ⅰ中反應物的總能量小于生成物的總能量
B．反應Ⅱ的熱化學方程式為
C．用S(g)替代反應Ⅲ中S(s)，反應焓變為，則
D．上述循環過程中至少涉及4種能量轉化形式
2．（2023秋·北京朝陽·高三統考期末）已知某些化學鍵鍵能如下，下列說法不正確的是
化學鍵
鍵能/ 436 243 194 432 a
A．根據鍵能可估算反應的
B．根據原子半徑可知鍵長：，進而推測
C．與反應生成時，放出熱量小于
D．常溫下和的狀態不同，與和的鍵能有關
3．（2022·重慶·統考模擬預測）合成氨工作在國民經濟中占有重要地位，對人類生存具有重大意義。合成氨反應的歷程和能量變化如下圖所示：
已知：① ，② ΔH，則反應②的ΔH為
A． B． C． D．
4．（2022秋·北京海淀·高三統考專題練習）2022年度諾貝爾化學獎授予發現“點擊化學(通過小單元的拼接，來快速可靠地完成形形色色分子的化學合成)和生物正交化學”的三位科學家。點擊化學的概念對化學合成領域有很大的貢獻。點擊化學的原理如圖所示。下列說法錯誤的是
A．上述循環中是中間產物之一
B．上述循環中只斷裂和形成極性鍵
C．該過程總反應的原子利用率為100％
D．銅改變了反應歷程，但不改變總反應的焓變
4．（2022秋·河北·高三校聯考專題練習）氮氧化物(NOx)是類特殊的污染物，它本身會對生態系統和人體健康造成危害。一種以佛石籠作為載體對氮氧化物進行催化還原的原理如圖所示。下列敘述錯誤的是
A．反應①變化過程可表示為2Cu(NH3)+O2=[(NH3)2Cu-O-O-Cu(NH3)2]2+
B．反應④涉及極性共價鍵的斷裂與生成
C．反應⑤中Cu(NH3)被氧化
D．圖中總反應的化學方程式為4NO+4NH3+O2=4N2 +6H2O
6．（2023秋·天津河西·高三天津市新華中學校考期末）已知：A2(g)+B2(g)2AB(g) △H=-46.6kJ/mol，下列說法正確的是
A．該反應逆反應的活化能Ea一定大于46.6kJ/mol
B．1molA2與1molB2反應生成2molAB(l)時△H>-46.6kJ/mol
C．在密閉容器中，投入1molA2(g)與1molB2(g)進行反應，當反應不再進行時，放出熱量為46.6kJ
D．在相同條件下，1molA2(g)與1molB2(g)的能量總和小于2molAB(g)的能量
7．（2023秋·河南三門峽·高三統考期末）已知在25℃、Pa下，1mol氮氣和1mol氧氣生成2mol一氧化氮的能量變化如下圖所示，已知 。下列有關說法正確的是
A．分解為和時吸收熱量
B．乙→丙的過程中若生成液態一氧化氮，釋放的能量將大于1264kJ
C．
D．甲、乙、丙中物質所具有的總能量大小關系為乙>甲>丙
8．（2023秋·黑龍江齊齊哈爾·高三校聯考期末）以CO和為原料合成甲醇是工業上的成熟方法，直接以為原料生產甲醇是目前的研究熱點。我國科學家用人工合成淀粉時，第一步就是將轉化為甲醇。
已知：①
(2)
(3)
下列說法正確的是
A．若溫度不變，反應①中生成時，放出的熱量小于45.25kJ
B．對于反應②③，選用高效催化劑，可分別降低反應的焓變
C．與合成甲醇的熱化學方程式為
D．以和為原料合成甲醇，同時生成，該反應放出能量
9．（2023秋·寧夏銀川·高三六盤山高級中學校考期末）環己烷有多種不同構象，其中椅式、半椅式、船式、扭船式較為典型。各構象的相對能量圖(位能)如圖所示。下列說法正確的是
A．相同條件下船式最穩定
B．扭船式結構轉化成椅式結構釋放能量
C．
D．的燃燒熱小于
10．（2023秋·遼寧沈陽·高三東北育才學校校聯考期末）點擊化學(Click Chemistry)又譯為“鏈接化學”、“速配接合組合式化學”，是由2022年諾貝爾化學獎獲得者提出的一類反應。作為點擊化學的經典反應，含釕()催化劑催化疊氮—炔環加成反應()機理如圖。下列有關說法不正確的是
A．該反應過程有三種中間體 B．過程符合原子經濟，原子利用率
C．反應過程中元素的價態發生變化 D．該反應過程僅涉及加成反應
11．（2023秋·山東德州·高三統考期末）過氧硫酸氫根( )參與烯烴的不對稱環氧化反應機理如圖。下列說法錯誤的是
A．反應過程中pH應控制在合理范圍內
B．、均有較強的氧化性
C．該過程中無非極性共價鍵的斷裂，有非極性共價鍵的形成
D．總反應可表示為：+OH- + ++ H2O
12．（2023春·重慶沙坪壩·高三重慶南開中學校考階段練習）工業煙氣中含有較高濃度的氮氧化物，需進行脫除處理才能排放到大氣中。下圖是一種利用在催化劑條件下脫除的原理示意圖：
下列說法錯誤的是
A．步驟①中發生氧化反應
B．步驟②中包含有σ鍵和π鍵的斷裂
C．若參與反應的和的物質的量相等，則該過程的總反應化學方程式為
D．當消耗a和b時，消耗的物質的量為
13．（2023·湖南·校聯考模擬預測）超干重整的催化轉化如圖1所示，相關反應的能量變化如圖2所示：
下列說法不正確的是
A．過程Ⅰ的熱化學方程式為：
B．過程Ⅱ實現了含碳物質與含氫物質的分離
C．過程Ⅱ中為催化劑，降低了反應的
D．超干重整的總反應為：
14．（2022·浙江杭州·杭州高級中學校考模擬預測）我國科學家研究化合物M(s)催化CO2氫化機理。由化合物M(s)生成化合物N(s)過程的機理和相對能量曲線如圖所示(已知1eV=1.6×10 19J)。TS1、TS2均為過渡態。下列說法錯誤的是
A．過渡態TS1比TS2更穩定
B．過程P→TS2為化合物M生成化合物N的決速步驟
C．化合物M催化CO2氫化反應過程中一定有Fe O鍵的斷裂
D．該過程的熱化學方程式為：M(s)+CO2(g)=N(s) ΔH= 11.63 kJ·mol 1
15．（2023春·山東·高三校聯考開學考試）一種使用過氧鈮(Nb)酸鹽離子液體催化烯烴環氧化的方法，如圖所示。下列說法錯誤的是
A．離子1直接催化烯烴環氧化
B．催化烯烴環氧化過程中鈮元素的化合價沒有改變
C．過氧鈮酸鹽離子液體中一定還存在某種陽離子
D．離子1和4都含有過氧鍵，具有很強的氧化性專項15 化學反應的熱效應 反應機理分析
1．（2022·浙江舟山·舟山中學校考模擬預測）利用含硫物質的熱化學循環實現太陽能的轉化與存儲過程如圖所示，下列說法錯誤的是
已知：
①反應Ⅰ：
②反應Ⅲ：
A．反應Ⅰ中反應物的總能量小于生成物的總能量
B．反應Ⅱ的熱化學方程式為
C．用S(g)替代反應Ⅲ中S(s)，反應焓變為，則
D．上述循環過程中至少涉及4種能量轉化形式
【答案】C
【詳解】A．反應Ⅰ為在熱能作用下的分解反應，反應吸熱，則反應物的總能量小于生成物的總能量，A正確；
B．由蓋斯定律可知，反應-（Ⅰ+Ⅲ）得反應： ，B正確；
C．氣態硫單質能量高于固態硫單質能量，故用S(g)替代反應Ⅲ中S(s)，反應放熱更多，放熱焓變為負值，則，C錯誤；
D．上述循環過程中涉及太陽能、熱能、化學能、電能等至少4種能量轉化形式，D正確；
故選C。
2．（2023秋·北京朝陽·高三統考期末）已知某些化學鍵鍵能如下，下列說法不正確的是
化學鍵
鍵能/ 436 243 194 432 a
A．根據鍵能可估算反應的
B．根據原子半徑可知鍵長：，進而推測
C．與反應生成時，放出熱量小于
D．常溫下和的狀態不同，與和的鍵能有關
【答案】D
【詳解】A．根據反應熱=反應物總鍵能-生成物總鍵能，則：H2(g)+Cl2(g)＝2HCl(g)中有：△H=+436 kJ/mol+243 kJ/mol-2×432kJ/mol =-185kJ/mol，選項A正確；
B．Cl原子半徑小于Br原子，H—Cl鍵的鍵長比H—Br鍵長短， H—Cl鍵的鍵能比H—Br鍵大，進而推測，選項B正確；
C．鍵能>，反應生成HBr比生成HCl更難，放出的熱量更低，故生成時，放出熱量小于，選項C正確；
D．Cl-Cl鍵能大于Br-Br鍵能，說明Cl2分子比Br2分子穩定，破壞的是共價鍵，而狀態由分子間作用力決定，選項D不正確；
答案選D。
3．（2022·重慶·統考模擬預測）合成氨工作在國民經濟中占有重要地位，對人類生存具有重大意義。合成氨反應的歷程和能量變化如下圖所示：
已知：① ，② ΔH，則反應②的ΔH為
A． B． C． D．
【答案】A
【詳解】由圖可知，氨氣分解生成氮氣和氫氣的反應為吸熱反應，反應ΔH=+(500—308—100) kJ/mol=+92kJ/mol，故選A。
4．（2022秋·北京海淀·高三統考專題練習）2022年度諾貝爾化學獎授予發現“點擊化學(通過小單元的拼接，來快速可靠地完成形形色色分子的化學合成)和生物正交化學”的三位科學家。點擊化學的概念對化學合成領域有很大的貢獻。點擊化學的原理如圖所示。下列說法錯誤的是
A．上述循環中是中間產物之一
B．上述循環中只斷裂和形成極性鍵
C．該過程總反應的原子利用率為100％
D．銅改變了反應歷程，但不改變總反應的焓變
【答案】B
【詳解】A．觀察循環圖，開始參與反應，最終生成，是催化劑，在中間生成，最終消失，它是中間產物，A項正確；
B．圖示轉化中，斷裂炔烴的碳碳三鍵中的1個鍵，斷裂了中氮氮三鍵中的1個鍵，斷裂了非極性鍵，B項錯誤；
C．該過程總反應的實質是加成反應，原子利用率為100％，C項正確；
D．銅是點擊化學反應的催化劑，僅改變反應歷程，D項正確；
故答案：B。
4．（2022秋·河北·高三校聯考專題練習）氮氧化物(NOx)是類特殊的污染物，它本身會對生態系統和人體健康造成危害。一種以佛石籠作為載體對氮氧化物進行催化還原的原理如圖所示。下列敘述錯誤的是
A．反應①變化過程可表示為2Cu(NH3)+O2=[(NH3)2Cu-O-O-Cu(NH3)2]2+
B．反應④涉及極性共價鍵的斷裂與生成
C．反應⑤中Cu(NH3)被氧化
D．圖中總反應的化學方程式為4NO+4NH3+O2=4N2 +6H2O
【答案】C
【詳解】A．反應①的反應物為和O2，生成物為[(NH3)2Cu-O-O-Cu(NH3)2]2+，反應方程式為2+O2=[(NH3)2Cu-O-O-Cu(NH3)2]2+，故A正確；
B．反應④中有水生成、氨氣消耗，故涉及極性共價鍵的斷裂與生成，故B正確；
C．反應⑤中Cu(NH3)的銅元素化合價降低被還原，而部分氮元素化合價升高被氧化，故C錯誤；
D．圖中總反應的化學方程式為4NO+4NH3+O2=4N2 +6H2O，故D正確；
故答案選C。
6．（2023秋·天津河西·高三天津市新華中學校考期末）已知：A2(g)+B2(g)2AB(g) △H=-46.6kJ/mol，下列說法正確的是
A．該反應逆反應的活化能Ea一定大于46.6kJ/mol
B．1molA2與1molB2反應生成2molAB(l)時△H>-46.6kJ/mol
C．在密閉容器中，投入1molA2(g)與1molB2(g)進行反應，當反應不再進行時，放出熱量為46.6kJ
D．在相同條件下，1molA2(g)與1molB2(g)的能量總和小于2molAB(g)的能量
【答案】A
【詳解】A．根據，，所以逆反應的活化能一定大于46.6kJ/mol，A正確；
B．物質從氣態變成液態要放出能量，所以1molA2與1molB2反應生成2molAB(l)，放出的熱量大于46.6kJ，因為為負值，所以，B錯誤；
C．該反應為可逆反應，1molA2(g)與1molB2(g)不能完全反應，放出的熱量小于46.6kJ，C錯誤；
D．因為該反應為放熱反應，所以反應物的總能量大于生成物的總能量，所以1molA2(g)與1molB2(g)的能量總和大于2molAB(g)的能量，D錯誤；
故選A。
7．（2023秋·河南三門峽·高三統考期末）已知在25℃、Pa下，1mol氮氣和1mol氧氣生成2mol一氧化氮的能量變化如下圖所示，已知 。下列有關說法正確的是
A．分解為和時吸收熱量
B．乙→丙的過程中若生成液態一氧化氮，釋放的能量將大于1264kJ
C．
D．甲、乙、丙中物質所具有的總能量大小關系為乙>甲>丙
【答案】B
【詳解】A．由熱化學方程式可知：N2與O2反應產生NO是放熱反應，NO(g)分解為N2(g)和O2(g)是該反應的逆反應，因此該反應是放熱反應，A錯誤；
B．物質由氣態變為液態會放出熱量，由乙生成丙放出熱量1264 kJ，則2 mol氣態NO變為2 mol液態NO又會放出一部分熱量，因此乙→丙的過程中若生成液態一氧化氮，釋放的能量將大于1264 kJ，B正確；
C．反應熱等于斷裂反應物的化學鍵吸收的熱量與形成生成物的化學鍵釋放的能量差，則946 kJ/mol+a kJ/mol-1264 kJ/mol=+180 kJ/mol，解得a=498，故O2(g)=2O(g) △H=+498 kJ/mol，C錯誤；
D．反應是吸熱反應，說明物質的能量：丙＞甲；由乙變為丙放出熱量1264 kJ，說明乙的能量比丙高，故三種物質的能量高低順序：乙＞丙＞甲，D錯誤；
故合理選項是B。
8．（2023秋·黑龍江齊齊哈爾·高三校聯考期末）以CO和為原料合成甲醇是工業上的成熟方法，直接以為原料生產甲醇是目前的研究熱點。我國科學家用人工合成淀粉時，第一步就是將轉化為甲醇。
已知：①
(2)
(3)
下列說法正確的是
A．若溫度不變，反應①中生成時，放出的熱量小于45.25kJ
B．對于反應②③，選用高效催化劑，可分別降低反應的焓變
C．與合成甲醇的熱化學方程式為
D．以和為原料合成甲醇，同時生成，該反應放出能量
【答案】C
【詳解】A．能量高于，反應物的總能量相同，根據能量守恒定律，若溫度不變，反應①中生成時，放出的熱量大于45.25kJ，A錯誤；
B．催化劑不能改變反應的焓變，B錯誤；
C．根據蓋斯定律①-②得反應④ ，C正確；
D．結合C項，根據蓋斯定律得 ，則該反應需要吸收能量，D錯誤；
故答案為：C。
9．（2023秋·寧夏銀川·高三六盤山高級中學校考期末）環己烷有多種不同構象，其中椅式、半椅式、船式、扭船式較為典型。各構象的相對能量圖(位能)如圖所示。下列說法正確的是
A．相同條件下船式最穩定
B．扭船式結構轉化成椅式結構釋放能量
C．
D．的燃燒熱小于
【答案】B
【詳解】A．能量越低，物質越穩定，相同條件下，椅式最穩定，A錯誤；
B．扭船式結構的能量高于椅式結構，扭船式結構轉化成椅式結構釋放能量，B正確；
C．圖像可知，，C錯誤；
D．能量較低，燃燒放出的熱量小，但是為負值，所以的燃燒熱大于，D錯誤；
故選B。
10．（2023秋·遼寧沈陽·高三東北育才學校校聯考期末）點擊化學(Click Chemistry)又譯為“鏈接化學”、“速配接合組合式化學”，是由2022年諾貝爾化學獎獲得者提出的一類反應。作為點擊化學的經典反應，含釕()催化劑催化疊氮—炔環加成反應()機理如圖。下列有關說法不正確的是
A．該反應過程有三種中間體 B．過程符合原子經濟，原子利用率
C．反應過程中元素的價態發生變化 D．該反應過程僅涉及加成反應
【答案】D
【詳解】A．根據圖示可知，該反應過程中有3種中間體，A 正確；
B．該反應實質為R-N-N≡N與≡—R’反應生成，該反應原子利用率為100%，B正確；
C．含Ru化合物為催化劑，反應過程中Ru元素連接的基團發生變化，Ru的價態發生了變化，C正確；
D．該反應過程中除了加成反應還有取代反應，D錯誤；
故答案選D。
11．（2023秋·山東德州·高三統考期末）過氧硫酸氫根( )參與烯烴的不對稱環氧化反應機理如圖。下列說法錯誤的是
A．反應過程中pH應控制在合理范圍內
B．、均有較強的氧化性
C．該過程中無非極性共價鍵的斷裂，有非極性共價鍵的形成
D．總反應可表示為：+OH- + ++ H2O
【答案】C
【詳解】A．由機理圖可知，中間過程中OH-參與反應，該反應受體系pH的影響，故A正確；
B．從參與的反應可知中含有過氧鍵， 中也含有過氧鍵，結構中含有過氧鍵，具有類似于雙氧水的強氧化性，說明、 均有較強的氧化性，故B正確；
C．如圖中間產物 和中均存在非極性鍵，整個過程中存在非極性鍵斷裂，故C錯誤；
D．由圖可知該反應的反應物有：、OH- 、 HSO，生成物為：、SO、H2O，總反應方程式為：+OH- + HSO+SO+H2O，故D正確；
故選C。
12．（2023春·重慶沙坪壩·高三重慶南開中學校考階段練習）工業煙氣中含有較高濃度的氮氧化物，需進行脫除處理才能排放到大氣中。下圖是一種利用在催化劑條件下脫除的原理示意圖：
下列說法錯誤的是
A．步驟①中發生氧化反應
B．步驟②中包含有σ鍵和π鍵的斷裂
C．若參與反應的和的物質的量相等，則該過程的總反應化學方程式為
D．當消耗a和b時，消耗的物質的量為
【答案】A
【詳解】A．由圖可知，步驟①中沒有元素發生化合價變化，該反應為非氧化還原反應，故A錯誤；
B．由圖可知，步驟②中存在氮氧雙鍵、氮氫鍵的斷裂，所以步驟②中包含有σ鍵和π鍵的斷裂，故B正確；
C．由得失電子數目守恒可知，若參與反應的一氧化氮和氨氣的物質的量相等，反應的總反應化學方程式為，故C正確；
D．設一氧化氮的物質的量為x，由得失電子數目守恒可得：3a=4b+2x，解得x=，故D正確；
故選A。
13．（2023·湖南·校聯考模擬預測）超干重整的催化轉化如圖1所示，相關反應的能量變化如圖2所示：
下列說法不正確的是
A．過程Ⅰ的熱化學方程式為：
B．過程Ⅱ實現了含碳物質與含氫物質的分離
C．過程Ⅱ中為催化劑，降低了反應的
D．超干重整的總反應為：
【答案】C
【詳解】A．Ⅰ、，Ⅱ、，根據蓋斯定律，由Ⅰ2-Ⅱ得到，選項A正確；
B．過程Ⅱ的反應第一步是CO+CO2+H2+Fe3O4+CaO→H2O+Fe+CaCO3，第二步反應：Fe+CaCO3+稀有氣體→稀有氣體+Fe+CaCO3+CO，兩步反應實現了含碳物質與含氫物質的分離，選項B正確；
C．過程Ⅱ中為催化劑，改變反應速率不能改變反應的，選項C不正確；
D．根據流程中物質的參與和生成情況，結合反應過程中有催化劑和中間產物，總反應可表示為，選項D正確；
答案選C。
14．（2022·浙江杭州·杭州高級中學校考模擬預測）我國科學家研究化合物M(s)催化CO2氫化機理。由化合物M(s)生成化合物N(s)過程的機理和相對能量曲線如圖所示(已知1eV=1.6×10 19J)。TS1、TS2均為過渡態。下列說法錯誤的是
A．過渡態TS1比TS2更穩定
B．過程P→TS2為化合物M生成化合物N的決速步驟
C．化合物M催化CO2氫化反應過程中一定有Fe O鍵的斷裂
D．該過程的熱化學方程式為：M(s)+CO2(g)=N(s) ΔH= 11.63 kJ·mol 1
【答案】AD
【詳解】A．由圖可知，過渡態TS2比TS1能量高，則過渡態TS1更穩定，故A錯誤；
B．由圖可知，過程P→TS2為兩步反應中活化能較大的反應，為慢反應，即為化合物M生成化合物N的決速步驟，故B正確；
C．化合物M為催化劑，反應前后結構不會改變，比較M、N的結構可知，當N中Fe-O鍵的斷裂，連接氫原子才能生成M，說明化合物M催化CO2氫化反應過程中一定有Fe-O鍵的斷裂，故C正確；
D．圖示為一個二氧化碳分子反應過程，能量變化為-11.63eV，所以當有1mol二氧化碳反應能量變化為-11.63eV×1.6×10-19J/eV×6.02×1023=1.12×106J=1120kJ，則該過程的熱化學方程式為：M（s）+CO2（g）=N（s）ΔH=-1120kJ mol-1，故D錯誤；
15．（2023春·山東·高三校聯考開學考試）一種使用過氧鈮(Nb)酸鹽離子液體催化烯烴環氧化的方法，如圖所示。下列說法錯誤的是
A．離子1直接催化烯烴環氧化
B．催化烯烴環氧化過程中鈮元素的化合價沒有改變
C．過氧鈮酸鹽離子液體中一定還存在某種陽離子
D．離子1和4都含有過氧鍵，具有很強的氧化性
【答案】AD
【詳解】A．由圖可知，離子1和過氧化氫，甲醇反應生成離子2，隨后再催化烯烴環氧化，A錯誤；
B．由圖可知，在反應過程中，在反應過程中鈮元素都是+6價，B正確；
C．由圖可知，過氧鈮酸根離子是陰離子，故該液體中一定還存在某種陽離子，C正確；
D．由圖可知，離子1中沒有過氧鍵，D錯誤；
故選AD。

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