【文档说明】《2023年高考化学热点专项导航与精练（新高考专用）》专项18 利用键能计算反应热（解析版）.docx，共(11)页，349.782 KB，由envi的店铺上传

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第三篇化学反应与能量专项18利用键能计算反应热键能是指在101kPa、298K条件下，1mol气态AB分子生成气态A原子和B原子的过程中所吸收的能量，称为AB间共价键的键能。键能是衡量共价键稳定性的一个重要参数。键能越大，即形成共价键时放出的热量越多，共价键越稳定。例如

：①N2分子的化学性质很稳定，是因为N≡N的键能很大(946kJ·mol-1)；②H-F、H-Cl、H-Br、H-I键的键能依次为567kJ·mol-1、431kJ·mol-1、366kJ·mol-1、

298kJ·mol-1，键能逐渐减小，HF、HCl、HBr、HI分子的稳定性逐渐减弱。③CH2=CH2中C=C键的键能(615kJ·mol-1)小于C2H6中C-C键的键能(348kJ·mol-1)的两倍，CH≡C

H中C≡C键的键能(812kJ·mol-1)小于C-C键的键能的3倍，也小于C-C键、C=C键的键能之和，表明乙烯、乙炔分子中的π键不如σ键牢固，比较容易断裂。化学反应中发生旧化学键断裂和新化学键形成

，如果旧化学键断裂所吸收的总能量大于新化学键形成所放出的总能量，则该化学反应为吸热反应；反之，该化学反应为放热反应。即：能量变化(ΔH)=反应物的键能总和-生成物键能总和；若ΔH>0，则该反应为吸热反应；若ΔH<0，则该反应为放热反应。1．(2022·北京卷)由键能

数据大小，不能．．解释下列事实的是()化学键CH−SiH−CO=CO−SiO−CC−Si-Si键能/kJ·mol-1411318799358452346222A．稳定性：CH4＞SiH4B．键长：C=O＜C-OC．熔点：CO2＜SiO

2D．硬度：金刚石＞晶体硅【答案】C【解析】A项，键能越大越稳定，C-H键能大于Si-H，所以稳定性：CH4＞SiH4，故不选A；B项，键能越大，键长越短，C=O键能大于C-O，所以键长：C=O＜C-O，故不选B

；C项，CO2是分子晶体，熔点由分子间作用力决定，SiO2是共价晶体，所以熔点CO2＜SiO2，不能用键能解释熔点CO2＜SiO2，故选C；D项，金刚石、晶体硅都是共价晶体，共价晶体中键能越大，晶体的硬度越大，C-C的键能大于Si-Si，所以硬度：金刚石>晶体硅，故不选D

；故选C。2．(2022·浙江省6月选考)标准状态下，下列物质气态时的相对能量如下表：物质(g)OHHOHOOH2O2H2O2H2O能量/kJ·mol-l249218391000136−242−可根据HO

(g)+HO(g)=H2O2(g)计算出H2O2中氧氧单键的键能为214kJ·mol-l。下列说法不正确．．．的是()A．H2的键能为436kJ·mol-lB．O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍C．解离氧氧单键所需能量：HOO＜H

2O2D．H2O(g)+O(g)=H2O2(g)ΔH＝-143kJ·mol−1【答案】C【解析】A项，根据表格中的数据可知，H2的键能为218×2=436kJ·mol-l，A正确；B项，由表格中的数据可知

O2的键能为：249×2=498kJ·mol-l，由题中信息可知H2O2中氧氧单键的键能为214kJ·mol-l，则O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍，B正确；C项，由表格中的数据可知HOO=HO+O，解离

其中氧氧单键需要的能量为249+39-10=278kJ·mol-l，H2O2中氧氧单键的键能为214kJ·mol-l，C错误；D项，由表中的数据可知H2O(g)+O(g)=H2O2(g)的-1ΔH=-136-249-(-242)=-143kJmol，D正确；故选C。3．(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H-HH-O键能/(kJ·mol-1)436463热化学方程式2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)ΔH=-482kJ·mol-1则2O(g)=O2(g)的ΔH为(

)A．428kJ·mol-1B．-428kJ·mol-1C．498kJ·mol-1D．-498kJ·mol-1【答案】D【解析】反应的ΔH=2(H-H)+(O-O)-4(H-O)；-482kJ/mol=2×436kJ/mol+(O-O)-4×46

3kJ/mol，解得O-O键的键能为498kJ/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ΔH=-498kJ/mol。4．(2018•天津卷节选)CO2与CH4经催化重整，制得合成气：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2

H2(g)已知上述反应中相关的化学键键能数据如下：化学键C—HH—HC←O(CO)键能/(kJ·mol-1)4137454361075则该反应的ΔH=。分别在vL恒温密闭容器A(恒容)、B(恒压，容积可变)中，加入CH4和CO2各1mol的混合气体。两容器中反应

达平衡后放出或吸收的热量较多的是(填“A”或“B”)。【答案】+120kJ·mol-1B【解析】根据ΔH=反应物总键能-生成物总键能，该反应的ΔH=(413×4+745×2)kJ·mol-1-(1075×2+436×2)kJ·mol-1=+120kJ·mol-1。该反应为气体分子

数增大的吸热反应，恒容时达到的平衡相当于恒压条件下达到平衡后增大压强，加压平衡向逆反应方向移动，故恒容时反应达平衡后吸收的热量比恒压时反应达平衡后吸收的热量少。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

中键数的判断利用键能计算反应热的关键，就是要算清物质中化学键的数目，清楚中学阶段常见单质、化合物中所含共价键的种类和数目。物质(化学键)CO2(C=O)CH4(C—H)P4(P—P)SiO2(Si—O)石墨(C—C)金刚石(C—C)S8(S—S)Si(Si—Si)每个微粒所含化学键数目24

641.52821．(2022·陕西省子洲中学质检)生产液晶显示器的过程中使用的化学清洗剂NF3是一种温室气体，在大气中寿命可达740年之久。键能是指破坏(或生成)1mol化学键所需要吸收(或放出)的能量。结合表中信息，下列说法正确的是()化学

键N≡NF-FN-F键能(kJ/mol)941.7154.8283.0A．过程N2(g)→2N(g)放出能量B．反应N2(g)+3F2(g)=2NF3(g)是吸热反应C．稳定性：F－F键<N－F键D．NF3吸收能量后，肯定发生化学反应【答案】C【解析】A项

，过程N2(g)→2N(g)为断键过程，吸收能量，A错误；B项，反应N2(g)+3F2(g)=2NF3(g)的ΔH=941.7kJ/mol+3×154.8kJ/mol-2×3×283.0kJ/mol=-291.9kJ/mol，因此反应放

热，B错误；C项，由表格可知F-F键能小于N-F键能，因此稳定性：F-F键<N-F键，C正确；D项，NF3吸收能量后，可能只发生过程NF3(g)→N(g)+3F(g)，D错误；故选C。2．(2022·重庆巴蜀中学高三阶段模拟

)合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-90.8kJ·mol-1ΔS=-198.9J·mol-1·K-1。相关化学键键能数据化学键N≡NH-HN-H键能E/(kJ·mol-1)946.0436.0x下列分析错误的是()A．x=390.8B．该反应在常温下可自发进行C．工业上采

用400~500℃的高温反应条件，在提高反应速率的同时，也提高了原料气的平衡转化率D．工业上使用铁触媒作反应催化剂，可提高氨气的日产量【答案】C【解析】A项，ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和，-90.8kJ/

mol=(946+3436-6x)kJ/mol，解得x=390.8kJ/mol，A正确；B项，ΔH-TΔS＜0，反应可以自发进行，-90.8kJ/mol-T(-0.1989kJ/molK)0，解得T<456.5K，故该反应在常温

下可自发进行，B正确；C项，该反应是放热反应，高温不利于平衡正向移动，工业上采用400~500℃的高温反应条件，在提高反应速率的同时，但不能提高原料气的平衡转化率，C错误；D项，催化剂铁触媒能加快反应速率，可提高氨气的日产量，D正确；故选C。3．已知

：①SiCl4(g)+2H2(g)Si(g)+4HCl(g)ΔH1；②Si(g)+O2(g)SiO2(g)ΔH2。根据相关物质结构和下表中提供的数据计算ΔH1、ΔH2分别为()化学键Si-ClH-HSi-Si键能(kJ·mol-1)360436176化学键H-ClO=

OSi-O键能(kJ·mol-1)431498460A．+236kJ·mol-1、-990kJ·mol-1B．-116kJ·mol-1、-990kJ·mol-1C．-116kJ·mol-1、-70kJ·mol-1D．+236kJ·mol-1、-70kJ·mo

l-1【答案】A【解析】ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和，则=+236kJ·mol-1；1112ΔH176kJmol2498kJmol460kJmol4−−−=+−1990kJmol−=−。故选A。4．部分化学键的键能如下表所示：化

学键C-HC=ON-HC-NH-O键能(kJ/mol)abcde甲醛的结构式为，甲醛制备乌洛托品(C6H12N4)的反应如图所示，该反应的△H为()+4NH3(g)⎯⎯→A．16(a+b+c-d-e)kJmol−B．16(d+e-a-b-c)kJmol−C

．16(b+2c-2d-2e)kJmol−D．16(2d+2a+2e-b-3c)kJmol−【答案】C【解析】根据反应热等于断裂反应物化学键吸收的总能量与形成生成物化学键释放的总能量的差，结合题中所给化学键的键能可得该反应的反应热△H=(a×12+b×6+c×12-d×12-

a×12-e×12)kJ/mol=6(b+2c-2d-2e)kJ/mol，故选C。5.肼(H2N-NH2)燃烧涉及的共价键的键能与热化学方程式信息见下表：共价键N-HN-NO=OO-H键能/(kJ·mol-1)39116

1498463热化学方程式N2H4(g)＋O2(g)→N2(g)＋2H2O(g)＋570kJ则2N(g)→N2(g)＋Q，Q为()A.1882kJB.941kJC.483kJD.241.5kJ【答案】B【解析】N2

的结构式为N≡N，设N≡N的键能为x，由24222NH(g)O(g)N(g)2HO(g)570kJ+→++可知，4×391kJ/mol+161kJ/mol+498kJ/mol-x-4×463kJ/mol=-570

kJ/mol，解得x=941kJ/mol，形成化学键需要释放能量，所以Q=941kJ。6．(2022·吉林省长春吉大附中实验学校高三模拟)已知：某些化学键的键能数据如表所示(注：键能为1mol气态分子完全解离成气态原子所吸收的能量

。)化学键H-HCl-ClH-ClS=SH-S键能/(kJ/mol)436243431255339下列说法正确的是()A．同温同压下，反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同B．2H2(g)+S2(g)2H2S(g)该反应过程中反应物断键吸收的能量大

于生成物成键放出的能量C．2H2(g)+S2(s)2H2S(g)ΔH＞-229kJ/molD．1molH2S(g)分解吸收的热量比1molHCl(g)分解吸收的热量多，所以H2S(g)比HCl(g)稳定【答案】C【解析】A项，ΔH与反应条件无关，同温同压下，反应H2(g)+Cl2(g)=

2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH相同，故A错误；B项，2H2(g)+S2(g)2H2S(g)ΔH=(2×436+255-2×2×339)kJ/mol=-229kJ/mol，ΔH<0为放热反应，反应物断键吸收的能量小于生成物成键放出的能量，故B错误；C项，2H2(g)

+S2(g)2H2S(g)ΔH=(2×436+255-2×2×339)kJ/mol=-229kJ/mol，S2(g)能量高于S2(s)，则2H2(g)+S2(s)2H2S(g)ΔH＞-229kJ/mol，故C正确；D项，H-Cl键键能大于H-S，则HCl(g)比H2S(g)

稳定，故D错误；故选C。7．(2022·浙江省杭州市高三选考模拟)标准状态下，下列物质气态时的相对能量如下表：物质(g)OHHOHOOH2O2H2O2H2O能量/kJ·mol-12492183910001

36−242−可根据H2O(g)+O(g)=H2O2(g)计算出H2O2中氧氧单键的键能为214kJ·mol-1。下列说法不正确．．．的是()A．H2的键能为436kJ·mol-1B．O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍C．解离氧氧单键所需能量：HOO＜H2O2D．H2O(g)+O(

g)=H2O2(g)∆H=-143kJ·mol-1【答案】C【解析】A项，根据表格中的数据可知，H2的键能为218×2=436kJ·mol-1，A正确；B项，由表格中的数据可知O2的键能为：249×2=498kJ·mol-1，由题

中信息可知H2O2中氧氧单键的键能为214kJ·mol-1，则O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍，B正确；C项，由表格中的数据可知HOO=HO+O，解离其中氧氧单键需要的能量为249+39-10=278kJ·mol-

1，H2O2中氧氧单键的键能为214kJ·mol-1，C错误；D项，由表中的数据可知H2O(g)+O(g)=H2O2(g)的-1ΔH=-136-249-(-242)=-143kJmol，D正确；故选C。8．CH3OH(l)＋O2(g)=CO(g)＋2H2O(g)

ΔH=-393kJ·mol-1，该反应相关化学键键能数据如下表：化学键O=OC-OC≡OH-OC-H键能/(kJ·mol-1)4963431076X413则X=___________。【答案】465【解析】ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和，故413×3+343+X+4

96-1076-4X=-393，解得X=465。9．已知：N2H4(g)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g)ΔH=-544kJ·mol-1，键能数据如下表：化学键N—NN—HO=OO—H键能/(kJ·mol-1)193

391497463则氮氮三键的键能为___________。若H2O(l)=H2O(g)ΔH=＋44kJ·mol-1，则N2H4(g)的燃烧热为___________。【答案】946kJ·mol-1632kJ·mol-1【解析】设氮氮三键

的键能为x，则：193kJ·mol-1＋4×391kJ·mol-1＋497kJ·mol-1-x-4×463kJ·mol-1=-544kJ·mol-1，解得x=946kJ·mol-1，N2H4(g)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g)ΔH=-544kJ·

mol-1①H2O(l)=H2O(g)ΔH=＋44kJ·mol-1②，①-②×2可得：N2H4(g)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(l)ΔH=-632kJ·mol-1，即N2H4(g)的燃烧热是632kJ·

mol-1。10．已知，在25℃和101kPa下，部分化学键的键能数据如表所示。化学键H-HH-NNNO=OC-HC=OH-ON-N键能/(kJ·mol-1)436391a498414803462193在25℃和101kPa

下，工业合成氨的反应中每生成1molNH3(g)就会放出46kJ热量，在该条件下，向某容器中加入2molN2(g)、6molH2(g)及合适的催化剂，充分反应后测得其放出的热量小于92kJ，原因可能是_______，表中的a

=_______。【答案】合成氨的反应为可逆反应946【解析】反应为可逆反应，反应不能完全发生，所以放出的热量会小于92kJ；根据焓变=反应物的总键能-生成物的总键能，可计算出a=946。11．肼(N2H4)是火箭的高能燃料，燃烧时发生反应：N2H4(g)＋O

2(g)=N2(g)＋2H2O(g)，已知某些化学键的键能如表：化学键O-HN-NN-HO=ONN键能/kJ·mol-1467160391498945则1molN2H4(g)在氧气中完全燃烧生成N2(g)和H2O(g)的过程中_______(填

“吸收”或“放出”)的能量为_______kJ。【答案】放出591【解析】焓变△H=反应物的键能之和-生成物的键能之和=EN-N+4EN-H+EO=O-EN≡N-4EO-H=(160+4391+498-945-446

7)kJ/mol=-591kJ/mol，因此1molN2H4(g)在氧气中完全燃烧生成N2(g)和H2O(g)的过程中放出的能量为591kJ。12．键能也可以用于估算化学反应的反应热(ΔH)。下表是部分化学键的键能数据：化学键P-PP-OO=OP=O键能/(kJ/mol)1723354

98X已知白磷的标准燃烧热为-2378kJ/mol，白磷的结构为正四面体，白磷完全燃烧的产物结构如图所示，则上表中X=_______。【答案】470【解析】白磷燃烧的热化学方程式为：42410P(s)5O

(g)PO(s)+点燃ΔH=-2378kJ/mol；ΔH=反应物总键能-生成物总键能=6×172+5×498-(4X+8×335×12)=-2378，解得X=470。13．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ⅠCH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)ΔH1>0反应ⅡCH4(g)+2H2O(g)C

O2(g)+4H2(g)ΔH2>0反应ⅢCO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH3已知部分化学键的键能数据如下表：化学键O-HH-HC=OC≡O(CO)键能/(kJ·mol-1)463436803107

5则ΔH3=_______，若反应Ⅲ的正反应活化能Ea(正)=83kJ·mol-1，则逆反应活化能Ea(逆)=_______kJ·mol-1。【答案】-41kJ/mol124【解析】由ΔH=反应物总键能-生成物总键能，ΔH3=1075kJ/mol+2×

463kJ/mol-(2×803kJ/mol+436kJ/mol)=-41kJ/mol；根据ΔH=Ea(正)-Ea(逆)，则Ea(逆)=Ea(正)-ΔH3=83kJ/mol-(-41kJ/mol)=124

kJ·mol-1。14．参考以下表格中的键能数据，回答下列问题：化学键Si—OSi—ClH—HH—ClSi—SiSi—C键能／kJ·mo1-1460360436431176347(2)比较下列两组物质的熔点高低(填“>”或“<”)：S

iC_______Si；SiCl4_______SiO2。(3)能不能根据键能的数据判断晶体硅和化合物SiCl4的熔点高低？_______(填“能”或“不能”)，理由是_______。(4)工业上高纯硅可通过下列

反应制取：SiCl4(g)+2H2(g)=Si(s)+4HCl(g)。计算该反应的反应热△H为_______kJ/mol。【答案】(1)><(2)不能晶体硅是原子晶体，它的熔点与共价键的强度有直接关系，而四氯化碳是分子晶体，它的熔点与分子间作用力的大小有关，所以不能用键能比较它们熔点的

高低(3)236【解析】(1)碳化硅和硅都是原子晶体，晶体类型相同的物质其熔点与键长成正比，键长越长，键能越小，熔点越低，碳化硅的键长小于硅硅键长，所以碳化硅的熔点比硅的高；二氧化硅是原子晶体，氯化硅是分子晶体，原子晶体的熔点高于分子晶体，所以二氧化硅的熔点比

氯化硅的高；(2)物质熔点高低由构成物质的微粒间作用力决定，单质Si属于原子晶体，原子间作用力是共价键；SiCl4属于分子晶体，分子间作用力是范德华力，比共价键弱得多．因此不能都根据键能来判断物质的熔点高低；物质熔点高低由构成物质的微粒间作用力决定，单质Si属于原子晶体

，原子间作用力是共价键；SiCl4属于分子晶体，分子间作用力是范德华力，比共价键弱得多，因此不能都根据键能来判断物质的熔点高低。(3)化学反应方程式中的反应热=反应物的键能之和-生成物的键能之和，因此ΔH=360kJ/mol×4+436kJ

/mol×2-176kJ/mol×2-431kJ/mol×4=+236kJ/mol。获得更多资源请扫码加入享学资源网微信公众号www.xiangxue100.com