《2025年高中总复习优化设计高中化学》

考向1 反应热与能量变化的关系
例1(2023·浙江1月选考卷)标准状态下，气态反应物和生成物的相对能量与反应历程示意图如下[已知$ O_2(g) $和$ Cl_2(g) $的相对能量为0]，下列说法不正确的是()

思路分析
解答本题的思路如下：
(1)分析历程Ⅰ、Ⅱ中物质变化及能量变化，确定两个过程中能量变化的关系。
(2)结合$ Cl_2(g) $的相对能量、图中物质变化与相对能量，推测$ Cl(g) $的相对能量及$ Cl—Cl $键能。
(3)根据反应速率与活化能的关系，确定图中速率最快步骤及能量变化，写出热化学方程式。
A.$E_6-E_3=E_5-E_2$
B.可计算$ Cl—Cl $键能为$2(E_2-E_3) kJ· mol^{-1} $
C.相同条件下，$ O_3 $的平衡转化率：历程Ⅱ＞历程Ⅰ
D.历程Ⅰ、历程Ⅱ中速率最快的一步反应的热化学方程式为$ ClO(g) + O(g) \xlongequal\ O_2(g) + Cl(g) \ \ \Delta H=(E_5-E_4) kJ· mol^{-1} $

答案： 例1 C 解析 由图可知，反应 O₃ + O → 2O₂ 的 ΔH = (E₆ − E₃) kJ·mol⁻¹，反应 O₃ + O + Cl → 2O₂ + Cl(即 O₃ + O → 2O₂) 的 ΔH = (E₅ − E₂) kJ·mol⁻¹，从而可得：E₆ − E₃ = E₅ − E₂，A 正确。由于 Cl₂(g) 的相对能量为 0，[O₃ + O] 的相对能量为 E₃ kJ·mol⁻¹，[O₃ + O + Cl] 的相对能量为 E₂ kJ·mol⁻¹，故 Cl−Cl 键能为 2(E₂ − E₃) kJ·mol⁻¹，B 正确。由图可知，历程Ⅱ使用了催化剂，但催化剂不能使平衡发生移动，则平衡转化率相同，故 O₃ 的平衡转化率：历程Ⅰ = 历程Ⅱ，C 错误。一般来说，活化能越低，反应速率越快，由图可知，历程Ⅱ中第二步反应的活化能最低，该步反应速率最快，结合图中物质的相对能量，可得热化学方程式为 ClO(g) + O(g) → O₂(g) + Cl(g) ΔH = (E₅ − E₂) kJ·mol⁻¹，D 正确。

[对点训练1] 已知$ H_2O_2 $在催化剂作用下分解速率加快，其能量随反应历程的变化如图所示。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$ H_2O_2 $的平衡转化率
C.$ H_2O_2 $分解的热化学方程式：$ H_2O_2 \xlongequal\ H_2O + \frac{1}{2}O_2 \ \ \Delta H＞0 $
D.反应物的总能量高于生成物的总能量

答案： 对点训练1 D 解析 加入催化剂，减小了反应的活化能，但是反应的热效应不变，A 项错误；加入催化剂，可提高 H₂O₂ 分解的反应速率，该反应不是可逆反应，而且催化剂不能使平衡发生移动，因此不存在平衡转化率的提高，B 项错误；在书写热化学方程式时，也要符合质量守恒定律，而且要注明物质相对应的状态，C 项错误；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，D 项正确。

考向2 根据键能计算反应的焓变
例2(2022·浙江6月选考卷)标准状态下，下列物质气态时的相对能量如下表：

可根据$ HO(g) + HO(g) \xlongequal\ H_2O_2(g) $计算出$ H_2O_2 $中氧氧单键的键能为$ 214 kJ· mol^{-1} $。下列说法不正确的是()

A.$ H_2 $的键能为$ 436 kJ· mol^{-1} $
B.$ O_2 $的键能大于$ H_2O_2 $中氧氧单键的键能的两倍
C.解离氧氧单键所需能量：$ HOO ＜ H_2O_2 $
D.$ H_2O(g) + O(g) \xlongequal\ H_2O_2(g) \ \ \Delta H = -143 kJ· mol^{-1} $

答案： 例2 C 解析 根据表格中的数据可知，H₂ 的键能为 218 kJ·mol⁻¹ × 2 = 436 kJ·mol⁻¹，A 正确；由表格中的数据可知 O₂ 的键能为 498 kJ·mol⁻¹，由题中信息可知 H₂O₂ 中氧氧单键的键能为 214 kJ·mol⁻¹，则 O₂ 的键能大于 H₂O₂ 中氧单键的键能的两倍，B 正确；由表格中的数据可知 H₂O(l) → H₂O(g) 解离其中氧氧单键需要的能量为 249 kJ·mol⁻¹ + 39 kJ·mol⁻¹ − 10 kJ·mol⁻¹ = 278 kJ·mol⁻¹，H₂O₂ 中氧氧单键的键能为 214 kJ·mol⁻¹，C 错误；由表中的数据可知 H₂O(g) + O(g) → H₂O₂(g) 的 ΔH = −136 kJ·mol⁻¹ − (−242 kJ·mol⁻¹) − 249 kJ·mol⁻¹ = −143 kJ·mol⁻¹，D 正确。

[对点训练2]（2024·湖南师范大学附属中学高三模拟节选）下列反应可用于在国际空间站中处理二氧化碳。
$ CO_2(g) + 4H_2(g) \rightleftharpoons CH_4(g) + 2H_2O(g) \ \ \Delta H = -270 kJ· mol^{-1} $
几种化学键的键能如表所示：

则$ a =$$778$。

答案： 对点训练2 答案 745
解析 根据反应热 = 反应物的总键能 − 生成物的总键能，ΔH = −270 kJ·mol⁻¹ = 2a kJ·mol⁻¹ + 436 kJ·mol⁻¹ × 4 − 413 kJ·mol⁻¹ × 4 − 463 kJ·mol⁻¹ × 4，则 a = 745。