專項(xiàng)18-利用鍵能計(jì)算反應(yīng)熱(新高考專用)(原卷版)

第三篇化學(xué)反應(yīng)與能量專項(xiàng)18利用鍵能計(jì)算反應(yīng)熱鍵能是指在101kPa、298K條件下，1mol氣態(tài)AB分子生成氣態(tài)A原子和B原子的過(guò)程中所吸收的能量，稱為AB間共價(jià)鍵的鍵能。鍵能是衡量共價(jià)鍵穩(wěn)定性的一個(gè)重要參數(shù)。鍵能越大，即形成共價(jià)鍵時(shí)放出的熱量越多，共價(jià)鍵越穩(wěn)定。例如：①N2分子的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，是因?yàn)镹≡N的鍵能很大(946kJ·mol-1)；②H-F、H-Cl、H-Br、H-I鍵的鍵能依次為567kJ·mol-1、431kJ·mol-1、366kJ·mol-1、298kJ·mol-1，鍵能逐漸減小，HF、HCl、HBr、HI分子的穩(wěn)定性逐漸減弱。③CH2=CH2中C=C鍵的鍵能(615kJ·mol-1)小于C2H6中C-C鍵的鍵能(348kJ·mol-1)的兩倍，CH≡CH中C≡C鍵的鍵能(812kJ·mol-1)小于C-C鍵的鍵能的3倍，也小于C-C鍵、C=C鍵的鍵能之和，表明乙烯、乙炔分子中的π鍵不如σ鍵牢固，比較容易斷裂?；瘜W(xué)反應(yīng)中發(fā)生舊化學(xué)鍵斷裂和新化學(xué)鍵形成，如果舊化學(xué)鍵斷裂所吸收的總能量大于新化學(xué)鍵形成所放出的總能量，則該化學(xué)反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；反之，該化學(xué)反應(yīng)為放熱反應(yīng)。即：能量變化(ΔH)=反應(yīng)物的鍵能總和-生成物鍵能總和；若ΔH>0，則該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；若ΔH<0，則該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。1．(2022·北京卷)由鍵能數(shù)據(jù)大小，不能解釋下列事實(shí)的是()化學(xué)鍵鍵能/kJ·mol-1411318799358452346222A．穩(wěn)定性：CH4＞SiH4 B．鍵長(zhǎng)：C=O＜C-OC．熔點(diǎn)：CO2＜SiO2 D．硬度：金剛石＞晶體硅【答案】C【解析】A項(xiàng)，鍵能越大越穩(wěn)定，C-H鍵能大于Si-H，所以穩(wěn)定性：CH4＞SiH4，故不選A；B項(xiàng)，鍵能越大，鍵長(zhǎng)越短，C=O鍵能大于C-O，所以鍵長(zhǎng)：C=O＜C-O，故不選B；C項(xiàng)，CO2是分子晶體，熔點(diǎn)由分子間作用力決定，SiO2是共價(jià)晶體，所以熔點(diǎn)CO2＜SiO2，不能用鍵能解釋熔點(diǎn)CO2＜SiO2，故選C；D項(xiàng)，金剛石、晶體硅都是共價(jià)晶體，共價(jià)晶體中鍵能越大，晶體的硬度越大，C-C的鍵能大于Si-Si，所以硬度：金剛石>晶體硅，故不選D；故選C。2．(2022·浙江省6月選考)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，下列物質(zhì)氣態(tài)時(shí)的相對(duì)能量如下表：物質(zhì)(g)OHHOHOOH2O2H2O2H2O能量/kJ·mol-l249218391000可根據(jù)HO(g)+HO(g)=H2O2(g)計(jì)算出H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214kJ·mol-l。下列說(shuō)法不正確的是()A．H2的鍵能為436kJ·mol-lB．O2的鍵能大于H2O2中氧氧單鍵的鍵能的兩倍C．解離氧氧單鍵所需能量：HOOH2O2D．H2O(g)+O(g)=H2O2(g)ΔH＝-143kJ·mol?1【答案】C【解析】A項(xiàng)，根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)可知，H2的鍵能為218×2=436kJ·mol-l，A正確；B項(xiàng)，由表格中的數(shù)據(jù)可知O2的鍵能為：249×2=498kJ·mol-l，由題中信息可知H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214kJ·mol-l，則O2的鍵能大于H2O2中氧氧單鍵的鍵能的兩倍，B正確；C項(xiàng)，由表格中的數(shù)據(jù)可知HOO=HO+O，解離其中氧氧單鍵需要的能量為249+39-10=278kJ·mol-l，H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214kJ·mol-l，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，由表中的數(shù)據(jù)可知H2O(g)+O(g)=H2O2(g)的，D正確；故選C。3．(2021?浙江1月選考)已知共價(jià)鍵的鍵能與熱化學(xué)方程式信息如下表：共價(jià)鍵H-HH-O鍵能/(kJ·mol-1)436463熱化學(xué)方程式2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)ΔH=-482kJ·mol-1則2O(g)=O2(g)的ΔH為()A．428kJ·mol-1B．-428kJ·mol-1C．498kJ·mol-1 D．-498kJ·mol-1【答案】D【解析】反應(yīng)的ΔH=2(H-H)+(O-O)-4(H-O)；-482kJ/mol=2×436kJ/mol+(O-O)-4×463kJ/mol，解得O-O鍵的鍵能為498kJ/mol，2個(gè)氧原子結(jié)合生成氧氣的過(guò)程需要釋放能量，因此2O(g)=O2(g)的ΔH=-498kJ/mol。4．(2018?天津卷節(jié)選)CO2與CH4經(jīng)催化重整，制得合成氣：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)已知上述反應(yīng)中相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下：化學(xué)鍵C—HH—HC←O(CO)鍵能/(kJ·mol-1)4137454361075則該反應(yīng)的ΔH=。

分別在vL恒溫密閉容器A(恒容)、B(恒壓，容積可變)中，加入CH4和CO2各1mol的混合氣體。兩容器中反應(yīng)達(dá)平衡后放出或吸收的熱量較多的是(填“A”或“B”)。

【答案】+120kJ·mol-1B【解析】根據(jù)ΔH=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能，該反應(yīng)的ΔH=(413×4+745×2)kJ·mol-1-(1075×2+436×2)kJ·mol-1=+120kJ·mol-1。該反應(yīng)為氣體分子數(shù)增大的吸熱反應(yīng)，恒容時(shí)達(dá)到的平衡相當(dāng)于恒壓條件下達(dá)到平衡后增大壓強(qiáng)，加壓平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故恒容時(shí)反應(yīng)達(dá)平衡后吸收的熱量比恒壓時(shí)反應(yīng)達(dá)平衡后吸收的熱量少。利用鍵能計(jì)算反應(yīng)熱的方法(1)熟記反應(yīng)熱ΔH的計(jì)算公式：ΔH=E(反應(yīng)物的總鍵能之和)-E(生成物的總鍵能之和)(2)注意特殊物質(zhì)中鍵數(shù)的判斷利用鍵能計(jì)算反應(yīng)熱的關(guān)鍵，就是要算清物質(zhì)中化學(xué)鍵的數(shù)目，清楚中學(xué)階段常見(jiàn)單質(zhì)、化合物中所含共價(jià)鍵的種類(lèi)和數(shù)目。物質(zhì)(化學(xué)鍵)CO2(C=O)CH4(C—H)P4(P—P)SiO2(Si—O)石墨(C—C)金剛石(C—C)S8(S—S)Si(Si—Si)每個(gè)微粒所含化學(xué)鍵數(shù)目24641.52821．(2022·陜西省子洲中學(xué)質(zhì)檢)生產(chǎn)液晶顯示器的過(guò)程中使用的化學(xué)清洗劑NF3是一種溫室氣體，在大氣中壽命可達(dá)740年之久。鍵能是指破壞(或生成)1mol化學(xué)鍵所需要吸收(或放出)的能量。結(jié)合表中信息，下列說(shuō)法正確的是()化學(xué)鍵N≡NF-FN-F鍵能(kJ/mol)941.7154.8283.0A．過(guò)程N(yùn)2(g)→2N(g)放出能量B．反應(yīng)N2(g)+3F2(g)=2NF3(g)是吸熱反應(yīng)C．穩(wěn)定性：F－F鍵<N－F鍵D．NF3吸收能量后，肯定發(fā)生化學(xué)反應(yīng)2．(2022·重慶巴蜀中學(xué)高三階段模擬)合成氨反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-90.8kJ·mol-1

ΔS=-198.9J·mol-1·K-1。相關(guān)化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)化學(xué)鍵N≡NH-HN-H鍵能E/(kJ·mol-1)946.0436.0x下列分析錯(cuò)誤的是()A．x=390.8B．該反應(yīng)在常溫下可自發(fā)進(jìn)行C．工業(yè)上采用400~500℃的高溫反應(yīng)條件，在提高反應(yīng)速率的同時(shí)，也提高了原料氣的平衡轉(zhuǎn)化率D．工業(yè)上使用鐵觸媒作反應(yīng)催化劑，可提高氨氣的日產(chǎn)量3．已知：①SiCl4(g)+2H2(g)Si(g)+4HCl(g) ΔH1；②Si(g)+O2(g)SiO2(g) ΔH2

。根據(jù)相關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)和下表中提供的數(shù)據(jù)計(jì)算ΔH1、ΔH2分別為()化學(xué)鍵Si-H-HSi-Si鍵能(kJ·mol-1)360436176化學(xué)鍵H-O=OSi-O鍵能(kJ·mol-1)431498460A．+236kJ·mol-1、-990kJ·mol-1 B．-116kJ·mol-1、-990kJ·mol-1C．-116kJ·mol-1、-70kJ·mol-1 D．+236kJ·mol-1、-70kJ·mol-14．部分化學(xué)鍵的鍵能如下表所示：化學(xué)鍵C-HC=ON-HC-NH-O鍵能(kJ/mol)abcde甲醛的結(jié)構(gòu)式為，甲醛制備烏洛托品(C6H12N4)的反應(yīng)如圖所示，該反應(yīng)的△H為()+4NH3(g)A． B．C． D．5.肼(H2N-NH2)燃燒涉及的共價(jià)鍵的鍵能與熱化學(xué)方程式信息見(jiàn)下表：共價(jià)鍵N-HN-NO=OO-H鍵能/(kJ·mol-1)391161498463熱化學(xué)方程式N2H4(g)＋O2(g)→N2(g)＋2H2O(g)＋570kJ則2N(g)→N2(g)＋Q，Q為()A.1882kJ B.941kJ C.483kJ D.241.5kJ6．(2022·吉林省長(zhǎng)春吉大附中實(shí)驗(yàn)學(xué)校高三模擬)已知：某些化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如表所示(注：鍵能為氣態(tài)分子完全解離成氣態(tài)原子所吸收的能量。)化學(xué)鍵鍵能/(kJ/mol

)436243431255339下列說(shuō)法正確的是()A．同溫同壓下，反應(yīng)H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)在光照和點(diǎn)燃條件下的不同B．2H2(g)+S2(g)2H2S(g)

該反應(yīng)過(guò)程中反應(yīng)物斷鍵吸收的能量大于生成物成鍵放出的能量C．2H2(g)+S2()2H2S(g)ΔH＞-229kJ/mol

D．1molH2S(g)分解吸收的熱量比1molHCl(g)分解吸收的熱量多，所以H2S(g)比HCl(g)穩(wěn)定7．(2022·浙江省杭州市高三選考模擬)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，下列物質(zhì)氣態(tài)時(shí)的相對(duì)能量如下表：物質(zhì)(g)OHHOHOOH2O2H2O2H2O能量/kJ·mol-1249218391000可根據(jù)H2O(g)+O(g)=H2O2(g)計(jì)算出H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214kJ·mol-1。下列說(shuō)法不正確的是()A．H2的鍵能為436kJ·mol-1B．O2的鍵能大于H2O2中氧氧單鍵的鍵能的兩倍C．解離氧氧單鍵所需能量：HOO＜H2O2D．H2O(g)+O(g)=H2O2(g)?H=-143kJ·mol-18．CH3OH(l)＋O2(g)=CO(g)＋2H2O(g)ΔH=-393kJ·mol-1，該反應(yīng)相關(guān)化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下表：化學(xué)鍵O=OC-OC≡O(shè)H-OC-H鍵能/(kJ·mol-1)4963431076X413則___________。9．已知：N2H4(g)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g)ΔH=-544kJ·mol-1，鍵能數(shù)據(jù)如下表：化學(xué)鍵N—NN—HO=OO—H鍵能/(kJ·mol-1)193391497463則氮氮三鍵的鍵能為_(kāi)__________。若H2O(l)=H2O(g)ΔH=＋44kJ·mol-1，則N2H4(g)的燃燒熱為_(kāi)__________。10．已知，在25℃和下，部分化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如表所示?；瘜W(xué)鍵鍵能/(kJ·mol-1)436391a498414803462193在25℃和下，工業(yè)合成氨的反應(yīng)中每生成1molNH3(g)就會(huì)放出熱量，在該條件下，向某容器中加入2molN2(g)、6molH2(g)及合適的催化劑，充分反應(yīng)后測(cè)得其放出的熱量小于，原因可能是_______，表中的a=_______。11．肼(N2H4)是火箭的高能燃料，燃燒時(shí)發(fā)生反應(yīng)：N2H4(g)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g)，已知某些化學(xué)鍵的鍵能如表：化學(xué)鍵O-HN-NN-HO=O鍵能/kJ·mol-1467160391498945則1molN2H4(g)在氧氣中完全燃燒生成N2(g)和H2O(g)的過(guò)程中_______(填“吸收”或“放出”)的能量為_(kāi)______kJ。12．鍵能也可以用于估算化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱(ΔH)。下表是部分化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)：化學(xué)鍵P-PP-OO=OP=O鍵能/(kJ/mol)172335498X已知白磷的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱為-2378kJ/mol，白磷的結(jié)構(gòu)為正四面體，白磷完全燃燒的產(chǎn)物結(jié)構(gòu)如圖所示，則上表中X=_______。13．在碳中和背景下，氫能是新能源領(lǐng)域中與油氣行業(yè)現(xiàn)有業(yè)務(wù)結(jié)合最緊密的一類(lèi)，而制氫成本過(guò)高，仍是目前氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的挑戰(zhàn)之一，甲烷水蒸氣重整制氫是目前工業(yè)制氫最為成熟的方法，涉及的主要反應(yīng)如下：反應(yīng)ⅠCH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)

ΔH1>0反應(yīng)ⅡCH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)

ΔH2>0反應(yīng)ⅢCO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

ΔH3已知部分化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下表：化學(xué)鍵O-HH-HC=OC≡O(shè)(CO)鍵能/(kJ·mol-1)4634368031075則ΔH3=_______，若反應(yīng)Ⅲ的正反應(yīng)活化能Ea(正)=83kJ·mol-1，則逆反應(yīng)活化能Ea(逆)=_______kJ·mol-