適用于新高考新教材廣西專版2025屆高考化學(xué)一輪總復(fù)習(xí)第6章化學(xué)反應(yīng)與能量第1講化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)課件

第1講化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)第六章【本章體系構(gòu)建】【課程標(biāo)準(zhǔn)】1.能辨識化學(xué)反應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化形式,能解釋化學(xué)反應(yīng)中能量變化的本質(zhì)。2.能進(jìn)行反應(yīng)焓變的簡單計算,能用熱化學(xué)方程式表示反應(yīng)中的能量變化,能運用反應(yīng)焓變合理選擇和利用化學(xué)反應(yīng)。3.能舉例說明化學(xué)在解決能源危機中的重要作用,能分析能源的利用對自然環(huán)境和社會發(fā)展的影響。4.能綜合考慮化學(xué)變化中的物質(zhì)變化和能量變化來分析、解決實際問題,如煤炭的綜合利用等。強基礎(chǔ)增分策略一、焓變

熱化學(xué)方程式1.焓變

反應(yīng)熱2.吸熱反應(yīng)與放熱反應(yīng)放熱(吸熱)過程≠放熱(吸熱)反應(yīng);因為物理變化過程中也會有能量變化反應(yīng)類型放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)中的能量變化與計算

反應(yīng)類型放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)中的能量變化與計算①a表示斷裂舊化學(xué)鍵

吸收

的能量,也可以表示反應(yīng)的

活化能

。

②b表示生成新化學(xué)鍵

放出

的能量,也可以表示活化分子變成生成物分子所

放出

的能量。

③c表示反應(yīng)的

反應(yīng)熱

ΔH=(a-b)kJ·mol-1=-c

kJ·mol-1

ΔH=(a-b)kJ·mol-1=+c

kJ·mol-1

ΔH=H(

生成物

)-H(

反應(yīng)物

),單位kJ·mol-1

ΔH=

反應(yīng)物

鍵能總和-

生成物

鍵能總和,單位kJ·mol-1

反應(yīng)類型放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)常見反應(yīng)①可燃物的燃燒②酸堿中和反應(yīng)③金屬與酸的置換反應(yīng)④物質(zhì)的緩慢氧化⑤鋁熱反應(yīng)⑥大多數(shù)化合反應(yīng)①弱電解質(zhì)的電離(不是化學(xué)反應(yīng))②鹽類的水解反應(yīng)③Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應(yīng)④C和H2O(g)、C和CO2的反應(yīng)⑤大多數(shù)的分解反應(yīng)3.熱化學(xué)方程式

易錯辨析

判斷正誤:正確的畫“√”,錯誤的畫“×”。(1)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化都伴有能量的變化。(

√

)(2)放熱反應(yīng)不需要加熱就能反應(yīng),吸熱反應(yīng)不加熱就不能反應(yīng)。(

×

)(3)NH4NO3固體溶于水時吸熱,屬于吸熱反應(yīng)。(

×

)應(yīng)用提升

(1)焓變與反應(yīng)發(fā)生的條件、反應(yīng)進(jìn)行是否徹底無關(guān)。(2)催化劑能降低反應(yīng)所需的活化能,但不影響焓變的大小。(3)物質(zhì)具有的能量越低,物質(zhì)的穩(wěn)定性越強。(4)熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)化學(xué)式前面的化學(xué)計量數(shù)僅表示物質(zhì)的“物質(zhì)的量”,可以是整數(shù),也可以是分?jǐn)?shù)。(5)同素異形體轉(zhuǎn)化的熱化學(xué)方程式除注明狀態(tài)外,還要注明名稱。二、燃燒熱和中和反應(yīng)反應(yīng)熱1.燃燒熱

可燃物為1

mol,產(chǎn)物化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、物理狀態(tài)穩(wěn)定2.中和反應(yīng)反應(yīng)熱

中和反應(yīng)的本質(zhì)是“H++OH-===H2O”,此處排除稀釋(或溶解)過程的熱量變化及弱酸(或弱堿)電離過程中的熱量變化,以及沉淀生成過程中的熱量變化。3.中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定

具有保溫性,減少熱量的散失(1)測定原理:通過簡易量熱計測定體系在反應(yīng)前后的

溫度

變化,再利用有關(guān)物質(zhì)的比熱容來計算反應(yīng)熱。

(2)實驗裝置(3)實驗步驟①測量并記錄反應(yīng)前體系的

平均

溫度T1

℃,②測量并記錄反應(yīng)后體系的

最高

溫度T2

℃,重復(fù)上述步驟①②兩次。

(4)數(shù)據(jù)處理:取三次測量所得溫度差的平均值T始、T終進(jìn)行計算。代入公式計算:,c=4.18J·g-1·℃-1=4.18kJ·kg-1·℃-1;n為生成H2O的物質(zhì)的量。4.能源

易錯辨析

判斷正誤:正確的畫“√”,錯誤的畫“×”。

(4)煤、石油、天然氣均為化石能源,是可再生能源。(

×

)(5)開發(fā)利用各種新能源,減少對化石燃料的依賴,可以降低空氣中PM2.5的含量。(

√

)應(yīng)用提升

(1)有關(guān)燃燒熱的判斷,一看是否以1

mol可燃物為標(biāo)準(zhǔn),二看是否生成穩(wěn)定化合物。(2)有關(guān)中和反應(yīng)反應(yīng)熱的判斷,一看是否以生成1

mol

H2O(l)為標(biāo)準(zhǔn),二看酸堿的強弱和濃度,應(yīng)充分考慮弱酸、弱堿電離吸熱,濃的酸堿稀釋放熱等因素。三、蓋斯定律

反應(yīng)熱的計算1.蓋斯定律(1)內(nèi)容:一個化學(xué)反應(yīng)不管是一步完成還是分幾步完成,其反應(yīng)熱是

相同

的,即化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的

始態(tài)

和

終態(tài)

有關(guān),而與反應(yīng)的途徑無關(guān)。

(2)意義:可間接計算某些難以直接測定的反應(yīng)的反應(yīng)熱。(3)應(yīng)用①計算反應(yīng)熱。如②判斷反應(yīng)熱之間的關(guān)系

2.反應(yīng)熱大小的判斷有以下三個反應(yīng):(1)由物質(zhì)的狀態(tài)判斷物質(zhì)的氣、液、固三態(tài)變化時的能量變化如下:如上述反應(yīng)中:a

>

b。

(2)由ΔH的符號判斷比較反應(yīng)熱大小時不能只比較ΔH數(shù)值,還要考慮其符號。如上述反應(yīng)中ΔH1

<

ΔH2。

(3)由化學(xué)計量數(shù)判斷當(dāng)反應(yīng)物、生成物的狀態(tài)相同時,化學(xué)計量數(shù)越大,放熱反應(yīng)的ΔH越小,吸熱反應(yīng)的ΔH越大。如上述反應(yīng)中:c=2a,ΔH1

>

ΔH3。

(4)由反應(yīng)進(jìn)行的程度判斷對于可逆反應(yīng),參加反應(yīng)的物質(zhì)的量和狀態(tài)均相同時,反應(yīng)進(jìn)行的程度越大,熱量變化越大。增素能精準(zhǔn)突破考點一焓變熱化學(xué)方程式考向1.反應(yīng)熱與能量變化的關(guān)系典例突破反應(yīng)2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)ΔH=-571.6kJ·mol-1過程中的能量變化關(guān)系如圖。下列說法錯誤的是(

)A.ΔH1>ΔH2B.ΔH1+ΔH2+ΔH3=ΔH4=-571.6kJ·mol-1C.2mol水蒸氣轉(zhuǎn)化為液態(tài)水能夠釋放出的能量為|ΔH3|kJD.若將上述反應(yīng)設(shè)計成原電池,則當(dāng)氫失4mol電子時能夠產(chǎn)生571.6kJ的電能答案

D解析

由題中圖示可知,ΔH1>0,ΔH2<0,則ΔH1>ΔH2,A正確;由題中圖示可知,圖中為各個中間反應(yīng)的能量變化,由2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)

ΔH=-571.6

kJ·mol-1可知,根據(jù)蓋斯定律,ΔH4=ΔH1+ΔH2+ΔH3=-571.6

kJ·mol-1,B正確;由題中圖示可知,H2O(g)轉(zhuǎn)化為H2O(l)的過程中,能量降低,即2

mol水蒸氣轉(zhuǎn)化為液態(tài)水能夠釋放出的能量為|ΔH3|

kJ,C正確;該反應(yīng)放出的熱量不會被全部轉(zhuǎn)化為電能,會有一部分損失,D錯誤。針對訓(xùn)練1.下列有關(guān)說法正確的是(

)A.鋁熱反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng)B.若某反應(yīng)的反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量,則該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)C.H2→H+H的變化需要吸收能量D.凡經(jīng)加熱而發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)都是吸熱反應(yīng)答案

C解析

鋁熱反應(yīng)屬于放熱反應(yīng),A項錯誤;反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量,則該反應(yīng)為放熱反應(yīng),B項錯誤;斷裂化學(xué)鍵需要吸收能量,C項正確;一個反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)取決于反應(yīng)物總能量和生成物總能量的相對大小,與反應(yīng)的條件無關(guān),有些放熱反應(yīng)也需要加熱,如燃燒反應(yīng),D項錯誤。2.根據(jù)如圖所示的示意圖,下列說法不正確的是(

)A.反應(yīng)的熱化學(xué)方程式可表示為C(s)+H2O(g)══CO(g)+H2(g)

ΔH=+(b-a)kJ·mol-1B.該反應(yīng)過程中反應(yīng)物斷鍵吸收的能量大于生成物成鍵放出的能量C.nmolC和nmolH2O反應(yīng)生成nmolCO和nmolH2吸收的熱量一定為131.3nkJD.1molC(g)、2molH(g)、1molO(g)轉(zhuǎn)變成1molCO(g)和1molH2(g)放出的熱量為akJ答案

C解析

1

mol

C(s)、1

mol

H2O(g)變成1

mol

C(g)、2

mol

H(g)和1

mol

O(g)吸收b

kJ熱量,1

mol

C(g)、2

mol

H(g)和1

mol

O(g)變成1

mol

CO(g)和1

mol

H2(g)放出a

kJ熱量,則有C(s)+H2O(g)══CO(g)+H2(g)

ΔH=+(b-a)

kJ·mol-1,A項正確;該反應(yīng)生成物的總能量大于反應(yīng)物的總能量,是吸熱反應(yīng),則反應(yīng)物斷鍵吸收的能量大于生成物成鍵放出的能量,B項正確;n

mol

C(s)和n

mol

H2O(g)反應(yīng)生成n

mol

CO(g)和n

mol

H2(g)吸收的熱量為131.3n

kJ,若反應(yīng)物和生成物的狀態(tài)改變,則吸收熱量的數(shù)值不同,C項錯誤;由題圖可知,1

mol

C(g)、2

mol

H(g)、1

mol

O(g)轉(zhuǎn)變成1

mol

CO(g)和1

mol

H2(g)放出的熱量為a

kJ,D項正確。歸納總結(jié)有關(guān)反應(yīng)熱的注意事項(1)任何化學(xué)反應(yīng)一定伴有能量變化,原因是舊鍵斷裂吸收的能量與新鍵形成釋放的能量不相等。(2)需要加熱才能進(jìn)行的反應(yīng)不一定是吸熱反應(yīng),不需要加熱就能進(jìn)行的反應(yīng)也不一定是放熱反應(yīng)。即反應(yīng)放熱或吸熱與反應(yīng)條件無關(guān)。(3)有能量變化的過程不一定是放熱反應(yīng)或吸熱反應(yīng),如水結(jié)成冰放熱但不屬于放熱反應(yīng)。(4)焓變ΔH的數(shù)值都需要帶“+”或“-”符號。如某反應(yīng)的ΔH=-QkJ·mol-1或ΔH=+QkJ·mol-1?？枷?.化學(xué)反應(yīng)中能量變化圖像分析典例突破(2023河北石家莊期末)碳酸鈉晶體(Na2CO3·10H2O)失水可得到Na2CO3·H2O(s)或Na2CO3(s),兩個化學(xué)反應(yīng)的能量變化示意圖如下:下列說法不正確的是(

)A.ΔH1>0B.碳酸鈉晶體(Na2CO3·10H2O)失水是化學(xué)變化C.向Na2CO3(s)中滴加幾滴水,溫度升高D.Na2CO3·H2O(s)失水生成Na2CO3(s):ΔH=ΔH1-ΔH2反應(yīng)1反應(yīng)2答案

D解析

1

mol

Na2CO3·H2O(s)和9

mol

H2O(g)的總能量大于1

mol

Na2CO3·10H2O(s)的能量,故ΔH1>0,A正確;碳酸鈉晶體(Na2CO3·10H2O)失水生成新物質(zhì),是化學(xué)變化,B正確;1

mol

Na2CO3·H2O(s)和9

mol

H2O(g)的總能量大于1

mol

Na2CO3·10H2O(s)的能量,向Na2CO3(s)中滴加幾滴水,放出能量,溫度升高,C正確;由兩圖像得①Na2CO3·10H2O(s)===Na2CO3·H2O(s)+9H2O(g)

ΔH1,②Na2CO3·10H2O(s)===Na2CO3(s)+10H2O(g)

ΔH2,根據(jù)蓋斯定律,②-①得Na2CO3·H2O(s)===Na2CO3(s)+H2O(g)ΔH=ΔH2-ΔH1,D錯誤。針對訓(xùn)練1.丙烷與氯氣反應(yīng)可得到兩種一氯代物,其反應(yīng)機理為自由基(電中性的原子或原子團)間的反應(yīng),部分反應(yīng)過程如圖所示,下列說法正確的是(

)A.自由基的形成過程中只斷裂了極性鍵B.生成自由基CH3CH2CH2的速率較快C.主要有機產(chǎn)物是CH3CHClCH3D.生成一氯代物的反應(yīng)可能是吸熱反應(yīng)答案

C解析

由圖中信息知,自由基的形成是丙烷與Cl·作用的結(jié)果,原料中的Cl2轉(zhuǎn)化為Cl·時斷裂了非極性鍵,A項錯誤;由圖可知,過渡態(tài)Ⅰ活化能較高,相應(yīng)的反應(yīng)速率較慢,即生成自由基CH3CH2CH2的速率較慢,B項錯誤;由于生成CH3CHCH3的速率較快且CH3CHCH3的能量更低,故主要有機產(chǎn)物是CH3CHClCH3,C項正確;含碳自由基與Cl·結(jié)合可得到一氯代物,結(jié)合中會形成共價鍵,釋放出能量,故產(chǎn)物總能量低于反應(yīng)物總能量,反應(yīng)是放熱反應(yīng),D項錯誤。2.(2023廣西柳州模擬)甲烷分子結(jié)構(gòu)具有高度對稱性,且斷開1molC—H需要吸收440kJ能量。無催化劑作用下,甲烷在溫度達(dá)到1200℃以上才可裂解。在催化劑及一定條件下,CH4可在較低溫度下發(fā)生裂解反應(yīng),甲烷在鎳基催化劑上轉(zhuǎn)化過程中的能量變化如圖所示。下列說法正確的是(

)A.1mol甲烷催化裂解成C和H2的ΔH=+1760kJ·mol-1B.步驟②③反應(yīng)均為吸熱反應(yīng)C.催化劑使用一段時間后失活的原因可能是碳在催化劑表面沉積D.使用該催化劑,反應(yīng)的焓變減小答案

C解析

1個CH4存在4個C—H,斷開4

mol

C—H需要吸收的能量為440

kJ·mol-1×4

mol=1

760

kJ,但不是甲烷催化裂解成C和H2需要吸收的能量,A錯誤;由題圖可知,步驟②③反應(yīng)物總能量都大于生成物總能量,則步驟②③反應(yīng)均為放熱反應(yīng),B錯誤;由題圖可知,C可吸附在催化劑的表面,則催化劑使用一段時間后失活的原因可能是碳在催化劑表面沉積,C正確;焓變與反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)有關(guān),與反應(yīng)的路徑無關(guān),加入催化劑,反應(yīng)的路徑改變,但是反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)不變,即反應(yīng)的焓變不變,D錯誤。歸納總結(jié)正確理解活化能與反應(yīng)熱的關(guān)系(1)E1為正反應(yīng)的活化能,E2為逆反應(yīng)的活化能,ΔH=E1-E2。(2)催化劑能降低反應(yīng)所需活化能,但不影響焓變的大小。(3)從活化能的角度分析,正反應(yīng)的活化能大于逆反應(yīng)的活化能時,反應(yīng)吸熱,反之,反應(yīng)放熱;從焓變的角度分析,ΔH>0,反應(yīng)吸熱,ΔH<0,反應(yīng)放熱?？枷?.熱化學(xué)方程式的正誤判斷與書寫典例突破鐵系氧化物材料在光催化、電致變色、氣敏傳感器以及光電化學(xué)器件中有著廣泛的應(yīng)用和誘人的前景。實驗室中可利用FeCO3和O2為原料制備少量鐵紅,每生成160g固體鐵紅放出130kJ熱量,則下列有關(guān)該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式書寫正確的是(

)A.4FeCO3(s)+O2(g)===2Fe2O3(s)+4CO2(g)ΔH=-130kJ·mol-1B.4FeCO3(s)+O2(g)===2Fe2O3(s)+4CO2(g)ΔH=+260kJ·mol-1C.4FeCO3(s)+O2(g)===2Fe2O3(s)+4CO2(g)ΔH=-260kJ·mol-1D.4FeCO3(s)+O2(g)===2Fe2O3(s)+4CO2(g)ΔH=+130kJ·mol-1答案

C解析

160

g鐵紅的物質(zhì)的量為1

mol,每生成160

g固體鐵紅放出130

kJ熱量,生成2

mol

Fe2O3放出260

kJ熱量,所以熱化學(xué)方程式為4FeCO3(s)+O2(g)===2Fe2O3(s)+4CO2(g)

ΔH=-260

kJ·mol-1,C正確。針對訓(xùn)練1.下列熱化學(xué)方程式正確的是(

)答案

D解析

符合已知條件的是H2和O2的反應(yīng),A項錯誤;ΔH應(yīng)為-196.6

kJ·mol-1,B項錯誤;由于生成BaSO4沉淀,放出的熱量大于114.6

kJ,C項錯誤。2.寫出下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。(1)0.1molCl2與焦炭、TiO2完全反應(yīng),生成一種還原性氣體和一種易水解成TiO2·xH2O的液態(tài)化合物,放熱4.28kJ,該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為

。

(2)Si與Cl兩元素的單質(zhì)反應(yīng)生成1molSi的最高價化合物,恢復(fù)至室溫,放熱687kJ,已知該化合物的熔、沸點分別為-69℃和58℃。寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:

。

(3)在一定條件下,S8(s)和O2(g)發(fā)生反應(yīng)依次轉(zhuǎn)化為SO2(g)和SO3(g)。反應(yīng)過程和能量關(guān)系可用如圖簡單表示(圖中的ΔH表示生成1mol產(chǎn)物的數(shù)據(jù))。①寫出表示S8燃燒熱的熱化學(xué)方程式:

。

②寫出SO3分解生成SO2和O2的熱化學(xué)方程式:

。

方法技巧“五審”突破熱化學(xué)方程式的正誤判斷考點二燃燒熱中和反應(yīng)反應(yīng)熱考向1.對燃燒熱、中和反應(yīng)反應(yīng)熱含義的理解典例突破已知反應(yīng):①101kPa時,2C(s)+O2(g)===2CO(g)ΔH=-221kJ·mol-1;②稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l)

ΔH=-57.3kJ·mol-1。下列結(jié)論正確的是(

)A.碳的燃燒熱ΔH<-110.5kJ·mol-1B.①的反應(yīng)熱為221kJ·mol-1C.稀硫酸與稀NaOH溶液反應(yīng)的反應(yīng)熱ΔH=-2×57.3kJ·mol-1D.稀醋酸和稀NaOH溶液反應(yīng)生成1molH2O,放出57.3kJ的熱量答案

A解析

由于2C(s)+O2(g)===2CO(g)生成的CO不是指定產(chǎn)物,因此1

mol

C(s)反應(yīng)生成CO的反應(yīng)熱

=-110.5

kJ·mol-1不是碳的燃燒熱,由于CO轉(zhuǎn)化為CO2放出熱量,故碳的燃燒熱ΔH<-110.5

kJ·mol-1,A正確;反應(yīng)熱的表示包含三部分:“符號”“數(shù)值”和“單位”,而B項中沒有表示出符號,B錯誤;強酸、強堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)生成1

mol

H2O(l)的ΔH=-57.3

kJ·mol-1,但反應(yīng)的稀硫酸和稀NaOH的物質(zhì)的量未知,不能計算ΔH,C錯誤;由于醋酸是弱電解質(zhì),電離時吸收熱量,故稀醋酸與稀NaOH溶液反應(yīng)生成

1

mol

H2O時放出的熱量小于57.3

kJ,D錯誤。針對訓(xùn)練1.(2023遼寧沈陽期中)H2C=C=CH2(丙二烯,沸點為-23.2℃)的燃燒熱(ΔH)為-1942.6kJ·mol-1,CH3C≡CH(丙炔,沸點為-34.5℃)的燃燒熱(ΔH)為-1849.6kJ·mol-1。下列說法或熱化學(xué)方程式書寫正確的是(

)A.丙二烯比丙炔穩(wěn)定B.H2C=C=CH2(g)+4O2(g)===3CO2(g)+2H2O(g)

ΔH=-1942.6kJ·mol-1C.H2C=C=CH2(g)+O2(g)===3CO(g)+2H2O(l)

ΔH=-1942.6kJ·mol-1D.CH3C≡CH(g)+4O2(g)===3CO2(g)+2H2O(l)

ΔH=-1849.6kJ·mol-1答案

D解析

H2C=C=CH2與CH3C≡CH互為同分異構(gòu)體,前者燃燒放出的熱量多,說明能量高,穩(wěn)定性差,A錯誤;燃燒熱是1

mol純物質(zhì)在25

℃、101

kPa下測定的,此條件下水為液態(tài),B錯誤;燃燒熱是1

mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物所放出的熱量,應(yīng)生成CO2,C錯誤。2.下列熱化學(xué)方程式的書寫正確的是(

)A.CH4的燃燒熱ΔH=-890kJ·mol-1:CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g)

ΔH=-890kJ·mol-1B.強酸與強堿的稀溶液反應(yīng)只生成1molH2O(l)時ΔH=-57.3kJ·mol-1:CH3COOH(aq)+NaOH(aq)===H2O(l)+CH3COONa(aq)

ΔH=-57.3kJ·mol-1C.一定條件下,0.5molN2與1.5molH2充分反應(yīng)后放出35.5kJ的熱量:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

ΔH=-71kJ·mol-1D.96gO2的能量比96gO3的能量低bkJ:3O2(g)2O3(g)

ΔH=+bkJ·mol-1答案

D解析

表示燃燒熱時,生成的水必須為液態(tài),A錯誤;強酸強堿的稀溶液反應(yīng)只生成1

mol液態(tài)水時放出的熱量為57.3

kJ·mol-1,醋酸為弱酸,B錯誤;0.5

mol

N2與1.5

mol

H2充分反應(yīng)后放出35.5

kJ的熱量,可逆反應(yīng)不能徹底,則N2+3H2(g)2NH3(g)ΔH<-71

kJ·mol-1,C錯誤;反應(yīng)熱與化學(xué)計量數(shù)成正比關(guān)系,反應(yīng)物總能量比生成物低則為吸熱反應(yīng),3O2(g)2O3(g)ΔH=+b

kJ·mol-1,D正確?？枷?.中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定典例突破在如圖所示的量熱計中,將100mL0.50mol·L-1CH3COOH溶液與100mL0.55mol·L-1NaOH溶液混合,溫度從25.0℃升高到27.7℃。下列說法錯誤的是(

)A.若量熱計的保溫瓶絕熱效果不好,則所測ΔH偏大B.攪拌器一般選用導(dǎo)熱性差的玻璃攪拌器C.若選用同濃度同體積的鹽酸,則溶液溫度將升高至不超過27.7℃D.所加NaOH溶液過量,目的是保證CH3COOH溶液完全被中和答案

C解析

若量熱計的保溫瓶絕熱效果不好,則會損失一部分熱量,則測出的放出的熱量偏少,因為ΔH為負(fù)值,則所測ΔH偏大,故A正確;攪拌選用導(dǎo)熱性差的玻璃攪拌器,故B正確;若選用鹽酸,則放出的熱量將更多,所以溫度將升高至超過27.7

℃,故C錯誤;酸和堿反應(yīng)測中和反應(yīng)反應(yīng)熱時,為了保證一方完全反應(yīng),往往需要另一試劑稍稍過量,減少實驗誤差,所以加過量NaOH溶液的目的是保證CH3COOH溶液完全被中和,故D正確。針對訓(xùn)練1.為了測量某酸堿反應(yīng)的中和反應(yīng)反應(yīng)熱,計算時至少需要的數(shù)據(jù)有(

)①酸的濃度和體積②堿的濃度和體積③比熱容④反應(yīng)后溶液的質(zhì)量⑤生成水的物質(zhì)的量⑥反應(yīng)前后溫度變化⑦操作所需的時間A.僅需①②③④B.僅需①③④⑤C.僅需③④⑤⑥D(zhuǎn).全部答案

C解析

在測量并計算反應(yīng)放出的熱量時用到的公式為Q=mcΔT,理解各符號表示的物理意義即可:m表示④反應(yīng)后溶液的質(zhì)量,c表示③比熱容,ΔT表示⑥反應(yīng)前后溫度變化,C正確。2.某實驗小組用0.50mol·L-1NaOH溶液和0.50mol·L-1硫酸溶液進(jìn)行反應(yīng)熱的測定。實驗裝置如圖所示。(1)儀器a的名稱是

。

(2)取50mLNaOH溶液和30mL硫酸溶液進(jìn)行實驗,測得起止溫度差的平均值為4.0℃。近似認(rèn)為0.50mol·L-1NaOH溶液和0.50mol·L-1硫酸溶液的密度都是1g·cm-3,中和后生成溶液的比熱容c=4.18J·g-1·℃-1。則計算得反應(yīng)熱ΔH=

(取小數(shù)點后一位)。

(3)上述實驗結(jié)果與-57.3kJ·mol-1有偏差,產(chǎn)生偏差的原因可能是

(填字母)。

A.實驗時攪拌速度慢B.用量筒量取NaOH溶液的體積時仰視刻度線讀數(shù)C.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小燒杯中D.用溫度計測定NaOH溶液起始溫度后直接測定硫酸溶液的溫度答案

(1)玻璃攪拌器(2)-53.5kJ·mol-1

(3)ACD解析

(1)儀器a的名稱是玻璃攪拌器。(2)計算可得生成的H2O(l)的物質(zhì)的量為0.025

mol,(3)53.5<57.3,則測定的溫度差偏小。A項,實驗時攪拌速度慢,導(dǎo)致熱量散失,測定的溫度差偏小;B項,用量筒量取NaOH溶液的體積時仰視刻度線讀數(shù),NaOH所取體積偏大,釋放的熱量偏多,測定的溫度差偏大;C項,分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小燒杯中,在加入過程中導(dǎo)致熱量損失,測定的溫度差偏小;D項,用溫度計測定NaOH溶液起始溫度后直接測定硫酸溶液的溫度,因溫度計上附著的NaOH與硫酸反應(yīng)放熱,導(dǎo)致硫酸的起始溫度偏高,測定的溫度差偏小。歸納總結(jié)中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定實驗中的注意事項(1)實驗所用的酸和堿溶液應(yīng)當(dāng)用稀溶液,否則會造成較大誤差。(2)量取酸和堿時,應(yīng)當(dāng)分別使用不同的量筒量取。(3)使用同一溫度計分別先后測量酸、堿及混合液的最高溫度時,測完一種溶液后必須用水沖洗干凈并用濾紙擦干再測另一種溶液的溫度。(4)取多次實驗起始溫度(T1)、終止溫度(T2)的平均值代入公式計算,計算時應(yīng)注意單位的統(tǒng)一?？键c三蓋斯定律與反應(yīng)熱的計算考向1.利用蓋斯定律計算反應(yīng)熱或書寫熱化學(xué)方程式典例突破(1)工業(yè)上常用磷精礦[Ca5(PO4)3F]和硫酸反應(yīng)制備磷酸。已知25℃、101kPa時:CaO(s)+H2SO4(l)===CaSO4(s)+H2O(l)ΔH=-271kJ·mol-15CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g)===Ca5(PO4)3F(s)+5H2O(l)

ΔH=-937kJ·mol-1則Ca5(PO4)3F和硫酸反應(yīng)生成磷酸的熱化學(xué)方程式是

。

(2)已知:Al2O3(s)+3C(s)===2Al(s)+3CO(g)

ΔH1=+1344.1kJ·mol-12AlCl3(g)===2Al(s)+3Cl2(g)

ΔH2=+1169.2kJ·mol-1由Al2O3、C和Cl2反應(yīng)生成AlCl3的熱化學(xué)方程式為

。

答案

(1)Ca5(PO4)3F(s)+5H2SO4(l)===5CaSO4(s)+HF(g)+3H3PO4(l)

ΔH=-418kJ·mol-1(2)Al2O3(s)+3C(s)+3Cl2(g)===2AlCl3(g)+3CO(g)

ΔH=+174.9kJ·mol-1解析

(1)已知:①CaO(s)+H2SO4(l)===CaSO4(s)+H2O(l)

ΔH=-271

kJ·mol-1②5CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g)===Ca5(PO4)3F(s)+5H2O(l)

ΔH=-937

kJ·mol-1則根據(jù)蓋斯定律可知①×5-②即得到Ca5(PO4)3F和硫酸反應(yīng)生成磷酸的熱化學(xué)方程式是Ca5(PO4)3F(s)+5H2SO4(l)===5CaSO4(s)+HF(g)+3H3PO4(l)

ΔH=-418

kJ·mol-1。(2)已知:①Al2O3(s)+3C(s)===2Al(s)+3CO(g)

ΔH1=+1

344.1

kJ·mol-1②2AlCl3(g)===2Al(s)+3Cl2(g)

ΔH2=+1

169.2

kJ·mol-1則根據(jù)蓋斯定律可知①-②即得到由Al2O3、C和Cl2反應(yīng)生成AlCl3的熱化學(xué)方程式為Al2O3(s)+3C(s)+3Cl2(g)===2AlCl3(g)+3CO(g)

ΔH=+174.9

kJ·mol-1。針對訓(xùn)練1.硝酸甘油又叫三硝酸甘油酯,它是一種黃色的油狀透明液體,這種液體可因震動而爆炸,屬化學(xué)危險品。在醫(yī)藥領(lǐng)域,它被稀釋后制成0.3%硝酸甘油含片或氣霧劑等,在臨床主要用于緩解心絞痛。已知下列反應(yīng)可用于制備硝酸甘油[C3H5(ONO2)3],其熱化學(xué)方程式為①6C(s)+5H2(g)+3N2(g)+9O2(g)══2C3H5(ONO2)3(l)

ΔH1②2H2(g)+O2(g)══2H2O(g)

ΔH2③C(s)+O2(g)══CO2(g)

ΔH3④H2O(g)══H2O(l)

ΔH4則反應(yīng)4C3H5(ONO2)3(l)══12CO2(g)+10H2O(l)+O2(g)+6N2(g)的ΔH為(

)A.12ΔH3+5ΔH2-2ΔH1+10ΔH4 B.2ΔH1-5ΔH2-12ΔH3+10ΔH4C.12ΔH3-5ΔH2-2ΔH1+10ΔH4 D.ΔH1-5ΔH2-12ΔH3+10ΔH4答案

A解析

由蓋斯定律可知②×5+③×12-①×2+④×10得ΔH=12ΔH3+5ΔH2-2ΔH1+10ΔH4。2.(1)(2023全國甲卷,節(jié)選)已知下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:①3O2(g)===2O3(g)

K1

ΔH1=285kJ·mol-1②2CH4(g)+O2(g)===2CH3OH(l)

K2

ΔH2=-329kJ·mol-1反應(yīng)③CH4(g)+O3(g)===CH3OH(l)+O2(g)的ΔH3=

kJ·mol-1。

(2)當(dāng)今,世界多國相繼規(guī)劃了碳達(dá)峰、碳中和的時間節(jié)點。因此,研發(fā)二氧化碳利用技術(shù),降低空氣中二氧化碳含量成為研究熱點。大氣中的二氧化碳主要來自煤、石油及其他含碳化合物的燃燒。已知25℃時,相關(guān)物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)如表:則25℃時H2(g)和C(石墨,s)生成C6H6(l)的熱化學(xué)方程式為

。

(3)我國力爭于2030年前做到碳達(dá)峰,2060年前實現(xiàn)碳中和。CH4與CO2重整是CO2利用的研究熱點之一。該重整反應(yīng)體系主要涉及以下反應(yīng):根據(jù)蓋斯定律,反應(yīng)a的ΔH1=

(寫出一個代數(shù)式即可)。

(2)6C(石墨,s)+3H2(g)===C6H6(l)

ΔH=+49.1kJ·mol-1(3)ΔH2+ΔH3-ΔH5(或ΔH3-ΔH4)答案

(1)-307(2)根據(jù)表格燃燒熱數(shù)據(jù)可知,存在反應(yīng):根據(jù)蓋斯定律,[①×3+②×6]-③得反應(yīng):6C(石墨,s)+3H2(g)===C6H6(l)

ΔH=[(-285.8

kJ·mol-1)×3+(-393.5

kJ·mol-1)×6]-(-3

267.5

kJ·mol-1)=+49.1

kJ·mol-1。(3)根據(jù)題目所給出的反應(yīng)方程式關(guān)系可知,a=b+c-e=c-d,根據(jù)蓋斯定律則有ΔH1=ΔH2+ΔH3-ΔH5=ΔH3-ΔH4。歸納總結(jié)

利用蓋斯定律書寫熱化學(xué)方程式考向2.反應(yīng)熱的大小比較典例突破根據(jù)以下熱化學(xué)方程式,ΔH1和ΔH2的大小比較錯誤的是(

)A.2H2S(g)+3O2(g)===2SO2(g)+2H2O(l)

ΔH12H2S(g)+O2(g)===2S(s)+2H2O(l)

ΔH2

則有ΔH1>ΔH2B.Br2(g)+H2(g)===2HBr(g)

ΔH1Br2(l)+H2(g)===2HBr(g)

ΔH2

則有ΔH1<ΔH2C.4Al(s)+3O2(g)===2Al2O3(s)

ΔH14Fe(s)+3O2(g)===2Fe2O3(s)

ΔH2

則有ΔH1<ΔH2D.Cl2(g)+H2(g)===2HCl(g)

ΔH1Br2(g)+H2(g)===2HBr(g)

ΔH2

則有ΔH1<ΔH2答案

A解析

將A中的熱化學(xué)方程式依次編號為①、②,根據(jù)蓋斯定律,由①-②可得2S(s)+2O2(g)2SO2(g)

ΔH=ΔH1-ΔH2<0,即ΔH1<ΔH2,A錯誤;等量的Br2(g)具有的能量高于等量的Br2(l)具有的能量,故1

mol

Br2(g)與H2(g)反應(yīng)生成HBr(g)放出的熱量比1

mol

Br2(l)與H2(g)反應(yīng)生成HBr(g)放出的熱量多,則有ΔH1<ΔH2,B正確;將C中的兩個反應(yīng)依次編號為①、②,根據(jù)蓋斯定律,由①-②得4Al(s)+2Fe2O3(s)===2Al2O3(s)+4Fe(s),則有ΔH3=ΔH1-ΔH2<0,則ΔH1<ΔH2,C正確;Cl原子半徑比Br原子半徑小,H—Cl的鍵能比H—Br的鍵能大,故ΔH1<ΔH2,D正確。針對訓(xùn)練1.關(guān)于下列ΔH的判斷正確的是(

)A.ΔH1<0

ΔH2<0 B.ΔH1<ΔH2C.ΔH3<0

ΔH4>0 D.ΔH3>ΔH4答案

B2.MgCO3和CaCO3的能量關(guān)系如圖所示(M=Ca、Mg):已知:離子電荷相同時,半徑越小,離子鍵越強。下列說法不正確的是(

)A.ΔH1(MgCO3)>ΔH1(CaCO3)>0B.ΔH2(MgCO3)=ΔH2(CaCO3)>0C.ΔH1(CaCO3)-ΔH1(MgCO3)=ΔH3(CaO)-ΔH3(MgO)D.對于MgCO3和CaCO3,ΔH1+ΔH2>ΔH3答案

C解析

根據(jù)蓋斯定律,得ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3,又已知Ca2+半徑大于Mg2+半徑,所以離子鍵強度:MgCO3>CaCO3,MgO>CaO。A項,ΔH1表示斷裂MCO3中的離子鍵形成M2+和

所吸收的能量,離子鍵強度越大,吸收的能量越大,因而ΔH1(MgCO3)>ΔH1(CaCO3)>0,正確;B項,ΔH2表示斷裂

中的共價鍵形成O2-和CO2吸收的能量,與M2+無關(guān),因而ΔH2(MgCO3)=ΔH2(CaCO3)>0,正確;C項,由上述分析可知,ΔH(MgCO3)≠ΔH(CaCO3),故ΔH1(MgCO3)+ΔH2+ΔH3(MgO)≠ΔH1(CaCO3)+ΔH2+ΔH3(CaO),則ΔH1(CaCO3)-ΔH1(MgCO3)≠ΔH3(CaO)-ΔH3(MgO),錯誤;D項,由以上分析可知ΔH1+ΔH2>0,ΔH3<0,故ΔH1+ΔH2>ΔH3,正確。歸納總結(jié)比較反應(yīng)熱的常用方法方法一:利用蓋斯定律進(jìn)行比較。如①2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)

ΔH1②2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)

ΔH2由①-②可得2H2O(l)===2H2O(g)

ΔH=ΔH1-ΔH2>0,則ΔH1>ΔH2。方法二:利用能量變化圖進(jìn)行比較。由圖像可以看出放出或吸收熱量的多少,若是放熱反應(yīng),放出的熱量越多,ΔH越小;若是吸熱反應(yīng),吸收的熱量越多,ΔH越大,故ΔH1>ΔH2。研專項前沿命題化學(xué)反應(yīng)歷程與能量變化

題型考查內(nèi)容選擇題非選擇題考查知識反應(yīng)機理、活化能、過渡態(tài)、焓變等核心素養(yǎng)宏觀辨識與微觀探析、證據(jù)推理與模型認(rèn)知考向1反應(yīng)過程中能量變化的相對性例1.二氧化碳催化加氫制甲醇,有利于減少溫室氣體二氧化碳?；卮鹣铝袉栴}:二氧化碳加氫制甲醇的總反應(yīng)可表示為CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(g)+H2O(g)該反應(yīng)一般認(rèn)為通過如下步驟來實現(xiàn):①CO2(g)+H2(g)===CO(g)+H2O(g)

ΔH1=+41kJ·mol-1②CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g)

ΔH2=-90kJ·mol-1總反應(yīng)的ΔH=

kJ·mol-1;若反應(yīng)①為慢反應(yīng),下列示意圖中能體現(xiàn)上述反應(yīng)能量變化的是

(填字母),判斷理由是

。

思路指導(dǎo)利用蓋斯定律計算反應(yīng)熱:第一步,根據(jù)總反應(yīng)的物質(zhì)變化,確定中間產(chǎn)物是CO。第二步,消去中間產(chǎn)物得到目標(biāo)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。①+②可得二氧化碳加氫制甲醇的總反應(yīng):CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(g)+H2O(g)

ΔH=(+41kJ·mol-1)+(-90kJ·mol-1)=-49kJ·mol-1。答案

-49

A

ΔH1為正值,ΔH2和ΔH為負(fù)值,反應(yīng)①的活化能大于反應(yīng)②的活化能突破方法根據(jù)蓋斯定律,分步進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng),該反應(yīng)的總能量變化可以直接觀察“始態(tài)”和“終態(tài)”的能量相對高低;也可以根據(jù)分步反應(yīng)的焓變,消去中間產(chǎn)物進(jìn)行“四則運算”計算所得。針對訓(xùn)練1.我國科學(xué)家使用雙功能催化劑(能吸附不同粒子)催化水煤氣變換反應(yīng):CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g)

ΔH<0,在低溫下獲得高轉(zhuǎn)化率與高反應(yīng)速率,反應(yīng)過程示意圖如下:下列說法正確的是(

)A.圖中顯示:起始時的2個H2O都參與了反應(yīng)過程B.過程Ⅰ、過程Ⅱ均為放熱過程C.過程Ⅲ只生成了極性共價鍵D.使用催化劑降低了水煤氣變換反應(yīng)的ΔH答案

A解析

根據(jù)反應(yīng)過程示意圖,起始時的2個H2O分別在過程Ⅰ、過程Ⅱ中發(fā)生化學(xué)鍵的斷裂,因此起始時的2個H2O都參與了反應(yīng)過程,A項正確;根據(jù)反應(yīng)過程示意圖,過程Ⅰ、Ⅱ都發(fā)生了水分子中H—O的斷裂,化學(xué)鍵斷裂為吸熱過程,B項錯誤;過程Ⅲ中生成了H2,H2中的化學(xué)鍵為非極性共價鍵,C項錯誤;催化劑能改變反應(yīng)的活化能,不能改變反應(yīng)的ΔH,D項錯誤。2.(2023福建三明期末)2-甲基丙烯與HCl的加成反應(yīng)有兩種產(chǎn)物,這兩種加成反應(yīng)過程與其相應(yīng)的能量變化曲線關(guān)系如圖所示。在恒容絕熱密閉容器中通入一定量的2-甲基丙烯與HCl的混合物進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)。下列說法正確的是(

)A.反應(yīng)焓變大小:反應(yīng)Ⅰ>反應(yīng)ⅡB.產(chǎn)物穩(wěn)定性的強弱:產(chǎn)物1>產(chǎn)物2C.改變催化劑,反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ的活化能和反應(yīng)熱均發(fā)生改變答案

A解析

根據(jù)題圖,該反應(yīng)為放熱反應(yīng),反應(yīng)Ⅰ放出的能量小于反應(yīng)Ⅱ,所以反應(yīng)焓變大小:反應(yīng)Ⅰ>反應(yīng)Ⅱ,A正確;能量越低越穩(wěn)定,產(chǎn)物1的能量大于產(chǎn)物2,所以產(chǎn)物2穩(wěn)定性大于產(chǎn)物1,B錯誤;改變催化劑,反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ的反應(yīng)熱不發(fā)生改變,C錯誤;2-甲基丙烯與H2O的加成反應(yīng)產(chǎn)物中(CH3)3COH更穩(wěn)定,D錯誤。3.研究發(fā)現(xiàn)炭黑在一定條件下可以活化氧分子,生成活化氧,活化過程能量變化的模擬計算結(jié)果如圖所示,活化氧可以快速氧化二氧化硫。下列說法錯誤的是(

)A.氧分子的活化包括O—O鍵的斷裂與C—O鍵的生成B.每活化一個氧分子放出0.29eV的能量C.水可使氧分子活化反應(yīng)的活化能降低0.42eVD.炭黑顆粒是大氣中二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫的催化劑答案

C解析

由圖可知,氧分子的活化是O—O鍵的斷裂與C—O鍵的生成過程,故A項正確;反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量,因此每活化一個氧分子放出0.29

eV的能量,故B項正確;水可使氧分子活化反應(yīng)的活化能降低0.18

eV,故C項錯誤;活化氧可以快速氧化二氧化硫,而炭黑顆?？梢曰罨醴肿?因此炭黑顆?？梢钥醋鞔髿庵卸趸蜣D(zhuǎn)化為三氧化硫的催化劑,故D項正確?？枷?反應(yīng)過程中能量變化的計算例2.我國學(xué)者結(jié)合實驗與計算機模擬結(jié)果,研究了在金催化劑表面上水煤氣變換的反應(yīng)歷程,如圖所示,其中吸附在金催化劑表面上的物種用*標(biāo)注?？芍簹庾儞Q的ΔH______

(填“大于”“等于”或“小于”)0。該歷程中最大能壘(活化能)E(正)=

eV,寫出該步驟的化學(xué)方程式:

。

思路指導(dǎo)

答案

小于2.02

COOH*+H*+H2O*===COOH*+2H*+OH*(或H2O*===H*+OH*)突破方法物質(zhì)的具體能量是無法直接測量的,通常是以相對能量來判斷能量的變化。如本題是以反應(yīng)物的總能量為對照(即設(shè)為0),然后通過能量的相對差異確定過渡態(tài)、中間產(chǎn)物的能量,以及反應(yīng)的能量變化。針對訓(xùn)練4.我國科學(xué)家實現(xiàn)了在銅催化劑條件下將DMF[(CH3)2NCHO]轉(zhuǎn)化為三甲胺[N(CH3)3]。計算機模擬單個DMF分子在銅催化劑表面的反應(yīng)歷程如圖所示,下列說法正確的是(

)A.該歷程中最小能壘的化學(xué)方程式為(CH3)2NCH2OH*===(CH3)2NCH2+OH*B.該歷程中最大能壘(活化能)為2.16eVC.該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為(CH3)2NCHO(g)+2H2(g)===N(CH3)3(g)+H2O(g)

ΔH=-1.02eV·mol-1D.增大壓強或升高溫度均能加快反應(yīng)速率,并增大DMF平衡轉(zhuǎn)化率答案

A解析

從圖中可以看出,在正向進(jìn)行的三個吸熱反應(yīng)中,其能壘分別為:[-1.23-(-2.16)]

eV=0.93

eV、[-1.55-(-1.77)]

eV=0.22

eV、[-1.02-(-2.21)]

eV=1.19

eV。從以上分析知,該歷程中最小能壘為0.22

eV,是由(CH3)2NCH2OH*轉(zhuǎn)化為(CH3)2NCH2的反應(yīng),化學(xué)方程式為(CH3)2NCH2OH*===(CH3)2NCH2