化學(xué)新教材優(yōu)質(zhì)課教學(xué)設(shè)計化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)

第七章

DIQIZHANG

化學(xué)反應(yīng)與能量

第一講化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)

【課標(biāo)要求】1.認(rèn)識化學(xué)能可以與熱能、電能等其他形式能量之間相互轉(zhuǎn)化，

能量的轉(zhuǎn)化遵循能量守恒定律。知道內(nèi)能是體系內(nèi)物質(zhì)的各種能量的總和，受溫

度、壓強(qiáng)、物質(zhì)的聚集狀態(tài)的影響。

2.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)。

3.能進(jìn)行反應(yīng)焰變的簡單計算，能用熱化學(xué)方程式表示反應(yīng)中的能量變化，能運(yùn)

用反應(yīng)焙變合理選擇和利用化學(xué)反應(yīng)。

夯f備知識

一、焙變熱化學(xué)方程式

1.化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)與特征

實(shí)質(zhì)

反應(yīng)物中化學(xué)鍵典逡和生成物中

化

化學(xué)鍵形成

學(xué)

特征

既布"物質(zhì)變化.乂伴有近變化;

反

應(yīng)能量轉(zhuǎn)化主要表現(xiàn)為熱量的變化

2.燃與烙變

y1與內(nèi)能有關(guān)的物理量,用符號表示

芳A生成物與反應(yīng)物的始值差

熔變-------->■用AH表示

----單位---

-------*常用kJmol"或J?moL表示

3.反應(yīng)熱

（1）概念：反應(yīng)熱是等溫條件下化學(xué)反應(yīng)體系向環(huán)境釋放或從環(huán)境吸收的熱量。

（2）反應(yīng)熱和焰變的關(guān)系：恒壓條件下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)的焰變等于反應(yīng)熱，因此

常用△”表示反應(yīng)熱。

4.活化能與催化劑

（1）Ei為亞反應(yīng)活化能，氏為逆反應(yīng)活化能，△“=熠變。

（2）催化劑能降低正、逆反應(yīng)的活化能，能提高反應(yīng)物活化分子百分含量，但不

影響焙變的大小。

5.放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)

（1）放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)的判斷

①從反應(yīng)物和生成物的總能量相對大小的角度分析，如圖所示。

|能量［能量生成物

|反應(yīng)粉\-放出廠［破收廠

憔量：熱最y

|AH>0J

卜一生成物.|反應(yīng)

反應(yīng)過程反應(yīng)過程

放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)

②從反應(yīng)熱的量化參數(shù)——鍵熊的角度分析。

鍵能越大，物質(zhì)穩(wěn)定性越強(qiáng)，不易斷裂

吸收能量/吸熱反應(yīng)

一

反生E|>七，A”。

舊化學(xué)鍵斷裂成

應(yīng)物

新化學(xué)鍵形成

物一

￡,<￡2,

放出能量E?放熱反應(yīng)

（2）常見的放熱反應(yīng)

與反應(yīng)條件無關(guān)，常溫下能進(jìn)行的反應(yīng)不一定是放熱反應(yīng)

①可燃物的燃燒；②酸堿中和反應(yīng)；③大多數(shù)化合反應(yīng)；④金屬跟酸的置換反應(yīng);

⑤物質(zhì)的緩慢氧化等。

（3）常見的吸熱反應(yīng)：①大多數(shù)分解反應(yīng)；②鹽類的水解反應(yīng)；③Ba（OH）2?8H2O

與NH4cl反應(yīng)；④碳和水蒸氣、C和C02的反應(yīng)等。

6.熱化學(xué)方程式

(1)概念：表示參加反應(yīng)的物質(zhì)的量和反應(yīng)熱的關(guān)系的化學(xué)方程式。

(2)意義：表明了化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化和能量變化。

如2H2(g)+02(g)=2H2O(1)

-571.6kJmor1

表示：2mol氫氣和1mol氧氣反應(yīng)生成2mol液態(tài)水時放出571.6kJ的熱量。

(3)熱化學(xué)方程式的書寫要求及步驟

【診斷1】判斷下列敘述的正誤(正確的劃“，錯誤的劃“X”)。

(1)任何反應(yīng)都有能量變化，吸熱反應(yīng)一定需要加熱(X)

(2)同溫同壓下，反應(yīng)H2(g)+Ch(g)=2HC1(g)在光照和點(diǎn)燃條件下的

△H不同(X)

(3)活化能越大，表明反應(yīng)斷裂的化學(xué)鍵需要克服的能量越高(J)

(4)1molH2完全燃燒生成H2O(1)時放出243kJ的熱量，則反應(yīng)的熱化學(xué)方

程式為2H2(g)+02(g)=2H2O(1)A//=-243kJ/mol(X)

二、燃燒熱、中和熱

1.燃燒熱

在101kPa時,1mol純物質(zhì)完全燃燒生成指定產(chǎn)物時放出的熱量,

定義叫作該物質(zhì)的燃燒熱。這里的指定產(chǎn)物是指可燃物中碳變?yōu)镃02

⑴,氫變?yōu)镠2O⑴,硫變?yōu)镾O2(g),氮變?yōu)镹2(g)等

單位kJ/mol或kJ-mol1

C的燃燒熱為AH=-393.5表示在25℃,101kPa條件下，

意義

1molC(s)完全燃燒生成CCh(g)放出393.5kJ的熱量

1

表示表示燃燒熱的熱化學(xué)方程式：如CH4的燃燒熱為890.3kJ-moP,則

表示CH4燃燒熱的熱化學(xué)方程式為CH4(g)+202(g)==CC>2(R)

+2H2O(1)△”=一890.3kJmo「

2.中和熱

/數(shù)值為57.3kJmoF1

(1)史利熱的概念及表示方法

在稀溶液中，酸和堿發(fā)生中和反應(yīng)生：

成1molHQ⑴時所放出的熱量

kJ-moL或kJ/mol

強(qiáng)酸和強(qiáng)堿反應(yīng)的中和熱基本上相等，:

熱化學(xué)方程式可表示為H+(aq)+OH-(aq)：

=乩0⑴AH=-57.3kJ-moL;

由弱酸(弱堿)參與反應(yīng)生成1mol液態(tài);

水放出的熱量比57.3kJ少

(2)中和熱的測定

(1)實(shí)驗(yàn)裝置

(2)實(shí)驗(yàn)步驟

①絕熱裝置組裝一②量取一定體積酸、堿稀溶液一③測反應(yīng)前酸、堿液溫度一④

混合酸、堿液測反應(yīng)時最高溫度一⑤重復(fù)2?3次實(shí)驗(yàn)一⑥求平均溫度差(r終一f

始)f⑦計算中和反應(yīng)反應(yīng)熱

(3)數(shù)據(jù)處理

(川極+加賊)-c-(.極一t媼)

c=4.18J-gF℃r=4.18XlO-kj.grjc-i。

|提醒

?為保證酸、堿完全中和，常采用堿稍稍過量(0.5mol-L1HCL0.55mol-L1NaOH

溶液等體積混合)。

?實(shí)驗(yàn)時不能用銅絲攪拌棒代替玻璃攪拌棒的理由是銅絲導(dǎo)熱性好，比用環(huán)形玻

璃攪拌棒誤差大。

【診斷2】判斷下列敘述的正誤(正確的劃“，錯誤的劃“X”)。

1

(1)已知H2(g)+32(g)==H20(g)△"=—241.85kJmor,故H2的

燃燒熱△”為一241.85kJ-mo「(X)

+-1

(2)已知稀溶液中，H(aq)+OH"(aq)=H2O(1)-57.3kJ-mol,

則稀醋酸與稀氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成1mol水時放出57.3kJ的熱量(X)

(3)用稀醋酸和稀NaOH溶液測定中和熱，所測中和熱△”>—57.3kJ.mo「i(V)

(4)表示乙醇燃燒熱的熱化學(xué)方程式為：C2H50H(1)+302(g)=2CO2(g)

1

+3H2O(g)A/7=-l367.0kJ-mor(X)

三、蓋斯定律與反應(yīng)熱的比較

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

a.C(s)+O2(g)=CO2(g)NH\

b.C(s)+g()2(g)=CO(g)AH2

由a-b可得：CO(g)+g()2(g)=CO2(g)AH=A//I-AH2Q

②判斷反應(yīng)熱之間的關(guān)系

焰變之間的關(guān)

反應(yīng)焰變

系

aA=BNH\

△H\=aMh

A=-aBAft

aA=BAHI

A//i=—kHz

B=aANHz

AA”-B

A/7=A/7I+A//2

I提醒

?熱化學(xué)方程式乘(或除)以某一個數(shù)值時，反應(yīng)熱的數(shù)值也乘(或除)以該數(shù)

值。

?熱化學(xué)方程式相加減時，物質(zhì)之間相加減，反應(yīng)熱也作相應(yīng)加減。

?將一個熱化學(xué)方程式顛倒時，△”的"+”“一”隨之改變，但數(shù)值不變。

2.反應(yīng)熱大小的判斷

有以下三個反應(yīng)

①H2(g)+/2(g)=H20(1)AHi=-okJmor'

②H2(g)+/。2(g)=H20(g)AH2=-/?kJmor'

1

③2H2(g)+02(g)=2H2O(1)AH3=-ckJmol

(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>bo

(2)由△”的符號判斷

比較反應(yīng)熱大小時不能只比較數(shù)值，還要考慮其符號。

如上述反應(yīng)中△”區(qū)公發(fā)。

(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△”越小，吸熱

反應(yīng)的越大。

如上述反應(yīng)中：c=2a,AWI>A//3O

(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)的物質(zhì)的量和狀態(tài)相同時，反應(yīng)進(jìn)行的程度越大,

熱量變化越大。

【診斷3】判斷下列敘述的正誤(正確的劃"J"，錯誤的劃"X")。

(1)一個反應(yīng)一步完成或分幾步完成，二者相比，經(jīng)過的步驟越多，放出的熱量

越多(X)

(2)已知：C(s)+02(g)=CO2(g)A//i；C(s)+H2O(g)=H2(g)

1

x+Z

H2g)-o2(g

z2K

H20(g)AH3；CO(g)+5O2(g)=CO2(g)AH4；

則AWI=AW2+A//34-AH4(V)

(3)已知S(g)+O2(g)==SO2(g)AHi<0,S(s)+O2(g)==SO2(g)

△“2<0,則AWI<AW2(J)

(4)已知甲烷的燃燒熱為890kJ-molI則標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2L甲烷完全燃燒生成

CO2和水蒸氣時，放出的熱量為445kJ(X)

提:關(guān)鍵能4

考點(diǎn)一熱化學(xué)方程式的書寫與能量變化圖

題組一熱化學(xué)方程式的書寫

1.依據(jù)事實(shí)，寫出下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。

(1)在25℃、101kPa下，0.3mol的氣態(tài)高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧氣中燃

燒，生成固態(tài)三氧化二硼和液態(tài)水，放出649.5kJ熱量，其熱化學(xué)方程式為

(2)NaBH4(s)與H2O(1)反應(yīng)生成NaBCh(s)和氫氣，在25°C、101kPa

下，已知每消耗3.8gNaBH4(s)放熱21.6kJ,該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為

答案(1)B2H6(g)+302(g)=B2O3(s)+3H2O⑴AH=-2165kJmol

1

*1

(2)NaBH4(s)+2H2O(1)=NaBO2(s)+4H2(g)AH=-216kJmol

2.(1)甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池中將甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化為氫氣的兩種反應(yīng)的熱化學(xué)方

程式如下：

1

①CH3OH(g)+H2O(g)=C02(g)+3H2(g)A/7=+49.0kJ-mof

②CH3OH(g)+1o2(g)=CO2(g)+2H2(g)AH=-192.9kJ-moF*

-1

又知③H2O(g)=H2O(1)AH=-44kJ-mol,則甲醇蒸氣燃燒生成液態(tài)水

的熱化學(xué)方程式為

（2）在微生物的作用下，NH；經(jīng)過兩步反應(yīng)被氧化成NOio兩步反應(yīng)的能量變

化示意圖如下圖所示：

NH；(aq)+1O4g)

能

最

r

。\…AH=…-273kJ-moE,

Nd.faqHSlH'faql+H.Od)

反應(yīng)過程反應(yīng)過程

（第一步反應(yīng)）（第二步反應(yīng)）

第二步反應(yīng)是（填“放熱”或“吸熱”）反應(yīng)。

1molNH：全部被氧化成NO3（叫）的熱化學(xué)方程式為

答案(1)CH30H(g)+|o2(g)=C02(g)+2出0(1)AW=-764.7kJmol

-1

(2)放熱NH4(aq)+2O2(g)=NOJ(aq)+H2O(1)+2H*(aq)\H

=-346kJ-mol-1

I易錯提醒，

書寫熱化學(xué)方程式時的注意事項(xiàng)

（符號K選扭反應(yīng)蘇:,二;1項(xiàng)寂反應(yīng)）行為可;

V

單位一定為“kJ?moL,易錯寫成“kJ”

H或漏寫

物質(zhì)的狀態(tài)必須正確，特別是溶液中的

狀態(tài)］一:

反應(yīng)易寫錯

0

反應(yīng)熱的數(shù)值必須與熱化學(xué)方程式中的

數(shù)值化學(xué)計量數(shù)相對應(yīng)，即化學(xué)計量數(shù)與AH

對應(yīng)性,呈正比；當(dāng)反應(yīng)逆向進(jìn)行時,其反應(yīng)熱

與正反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值相等，符號相反

題組二化學(xué)反應(yīng)中的能量變化圖像

3.某反應(yīng)使用催化劑后，其反應(yīng)過程中能量變化如圖。下列說法不正確的是（）

A.反應(yīng)②為放熱反應(yīng)

B.AH=AH2-AH1

C.反應(yīng)①舊鍵斷裂吸收的能量大于新鍵形成釋放的能量

D.使用催化劑后，活化能降低

答案B

解析△//=一(—A//2—AHi),B不正確。

4.叔丁基氯與堿溶液經(jīng)兩步反應(yīng)得到叔丁基醇，反應(yīng)（CH3）3CCI+OET-（CH3）

3coH+C「的能量變化與反應(yīng)過程的關(guān)系如下圖所示。下列說法正確的是（）

A.該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)

B.（CH3）3C+比（CH3）3CCI穩(wěn)定

C.第一步反應(yīng)一定比第二步反應(yīng)快

D.增大堿的濃度和升高溫度均可加快反應(yīng)速率

答案D

解析由圖像可知，反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量。該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，

A項(xiàng)錯誤；由圖像可知，（CH3）3C+、C「的能量之和比（CH3）3CC1的高，B項(xiàng)

錯誤；該反應(yīng)第一步活化能大于第二步活化能，故第一步反應(yīng)比第二步反應(yīng)慢，

C項(xiàng)錯誤；增大堿的濃度和升高溫度均可加快反應(yīng)速率，D項(xiàng)正確。

|規(guī)律方法，

活化能與反應(yīng)熱的關(guān)系

由反應(yīng)物A轉(zhuǎn)化為生成物C,需經(jīng)過兩步反應(yīng)，其反應(yīng)歷程與能量變化如下圖所

示：

其中，E3>El,即第二步?jīng)Q定化學(xué)反應(yīng)速率。

使用催化劑可降低反應(yīng)的活化能，反應(yīng)速率加快，但△“不變。△”=（自一及十

E3）—&。

考點(diǎn)二反應(yīng)熱的計算與比較

（一）利用鍵能計算

【典例1】氨氣中氫含量高，是一種優(yōu)良的小分子儲氫載體，且安全、易儲運(yùn),

可通過下面方法——氨熱分解法制氫氣。

相關(guān)化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)

化學(xué)鍵N=NH—HN—H

鍵能￡7(kJ-rnol-1)946436.0390.8

在一定溫度下，利用催化劑將NH3分解為N2和H2。回答下列問題：

反應(yīng)2NH3（g）N2（g）+3H2（g）△"=kJmoF'o

答案+90.8kJ-moL

解析由△"=反應(yīng)物總鍵能一生成物總鍵能可知，該反應(yīng)的△”=2X（390.8

kJmor1X3)-[(946kJ-mo「i)+(436.0kJ-mol'XS)]=+90.8kJ-moP'o

|規(guī)律方法，

利用鍵能計算反應(yīng)熱的方法

?計算公式

△"=反應(yīng)物的總鍵能一生成物的總鍵能。

?計算關(guān)鍵

利用鍵能計算反應(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

見單質(zhì)、化合物中所含共價鍵的種類和數(shù)目。

~rz里

物質(zhì)CO2CH4P4SiO2金剛石S8Si

(化學(xué)(C=(C(P—(Si—(C-(C-(S—S(Si

鍵)0)-H)P)O)C)C))-Si)

每個微

粒所含24641.5282

鍵數(shù)

【對點(diǎn)訓(xùn)練1]能源短缺是全球面臨的問題，用CO2來生產(chǎn)燃料甲醇的反應(yīng)原

理為CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)o已知某些化學(xué)鍵的鍵能

數(shù)據(jù)如下表所示。則該反應(yīng)的△”為()

化學(xué)鍵C—HH—HC—0c=oH—O

鍵能/(kJ-mol」)413.4436.0351.0745.0462.8

A.-46.2kJ-mol1B.+46.2kJ-mor1

C.-181.6kJ-moP1D.+181.6kJ-mol-1

答案C

解析△〃=反應(yīng)物總鍵能一生成物總鍵能=2X745.0+3X436.0—3X413.4-

_1

351.0-462.8-2X462.8(kJ-mol)=-181.6kJ-mol'o

(二)利用蓋斯定律計算

【典例2】已知：反應(yīng)I:2N2O5(g)=2N2O4(g)+O2(g)AHi=-4.4

kJmol1

反應(yīng)H：2NO2(g)=N2O4(g)△”2=—55.3kJ-mo「

則反應(yīng)N2O5(g)=2NO2(g)+#)2(g)的△”=kJmol]o

答案+53.1

解析目標(biāo)熱化學(xué)方程式為N2O5(g)=2NO2(g)+；。2(g)故△”=；△F一

△“2=；X(-4.4)-(-55.3)=+53.1(kJ-mor')o

【解題模板】

①若目標(biāo)熱化學(xué)方程式中某物

質(zhì)只與一個已知熱化學(xué)方程式

共有，則選擇此物質(zhì)為參照物，

以此參照物在目標(biāo)熱化學(xué)反應(yīng)

方程式中的位置及計量數(shù)確定

第查已知熱化學(xué)方程式的計量數(shù)、

—唯——的必變量

1^.②若II標(biāo)熱化學(xué)方程式中某物質(zhì)

在多個已知的熱化學(xué)方程式中出

現(xiàn)?則在計算確定時.該物質(zhì)

暫時不考慮作為參照物

X經(jīng)過上述三個步驟處理后仍然出

第消

.現(xiàn)與目標(biāo)方程式無關(guān)的物質(zhì)，再通

四—無—

過調(diào)用剩余的L1知方程式.消除無

步關(guān)

關(guān)的物質(zhì)

笫做將焙變代入,求出特定□標(biāo)方程式

五一運(yùn)—的反應(yīng)熱或按題目要求書寫目標(biāo)

步算熱化學(xué)方程式

【對點(diǎn)訓(xùn)練2】（2020.山東卷）以CO2、H2為原料合成CH30H涉及的主要反

應(yīng)如下:

I.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)AHi=-49.5kJmol

II.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)AW2=-90.4kJmor'

III.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)A“3

△”3=kJmol1o

答案+40.9

解析分析三個熱化學(xué)方程式，可應(yīng)用蓋斯定律計算，△“3=AF—AH2=—49.5

111

kJmol—(—90.4kJmol)=+40.9kJ-molo

（三）依據(jù)圖示計算

【典例3】（20214月湖南適應(yīng)性測試）已知：RlnKp=一竿+C（C為常數(shù)）。

根據(jù)上表實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到下圖，則該反應(yīng)的反應(yīng)熱△"=kJmol

答案+144.2kJ-moL

解析將圖像上的點(diǎn)代入RnKp=一7+C得：69.50=一△HX3.19X1（）-3+C和

53.64=-A/7X3.30X103+C,聯(lián)立求解得，144.2kJ-mo「。

【對點(diǎn)訓(xùn)練3】由N2O和NO反應(yīng)生成N2和NO2的能量變化如圖所示。

,.o

NNON過渡態(tài)

a

N,O(g)+

NO(g)

反應(yīng)過程

該反應(yīng)的△"=

答案一139kJ-moL

解析由圖示可知△”=(209-348)kJmor'=-139kJmol-i

(四)反應(yīng)熱大小的比較

【典例4】(2020.浙江7月選考)關(guān)于下列△，的判斷正確的是()

CO3(aq)+H*(aq)=HCO3(叫)bH\

COF(叫)+氏0(1)HCO3(叫)+OIT(叫)AH2

+

OH(叫)+H(叫)=H2O(1)Aft

OH-(aq)+CH3COOH(aq)-CH3coeT(aq)+H2O(1)

A.A/7i<0AH2<0B.A/7I<AW2

C.AH3<OAH4>OD.A//3>AH4

答案B

解析形成化學(xué)鍵要放出熱量，△M<0,第二個反應(yīng)是鹽類的水解反應(yīng)，是吸熱

反應(yīng)，△”2>0,A項(xiàng)錯誤；是負(fù)值，八科是正值，B項(xiàng)正確；酸堿

中和反應(yīng)是放熱反應(yīng)，AHsvO,AH4<0,C項(xiàng)錯誤；第四個反應(yīng)(醋酸是弱酸，電

離吸熱)放出的熱量小于第三個反應(yīng)，但△力和都是負(fù)值，則△“3<A”4,D

項(xiàng)錯誤。

|規(guī)律方法一

比較反應(yīng)熱大小的方法

方法一：利用蓋斯定律進(jìn)行比較

如：①2H2(g)+O2(g)=2H2。(g)AHi

②2H2(g)+O2(g)=2H2O(1)A/72

由①一②可得2H2O⑴=2H2O(g)A//=A//I-AH2>0,則△HI>A“2。

方法二：利用能量變化圖進(jìn)行比較

E2H2(g)+C)2(g)

V

2Hq(g)甲AH2

2H2O(1)\

反應(yīng)歷程

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，AH

越?。蝗羰俏鼰岱磻?yīng)，吸收的熱量越多，△〃越大，故

【對點(diǎn)訓(xùn)練4](2021.浙江6月選考)相同溫度和壓強(qiáng)下，關(guān)于反應(yīng)的△”，

下列判斷正確的是()

Q（g）+H（）—>0

2g△%

Q（g）-2H2（g）—>Q

AH2

Q（g）+3H2（g）—>Q

AH3

Q（g）+H（）—>Q

2g△H,

A.A/7i>0,AH2>0

B.A/；3=A/7I+AH2

CAH\>\H2,△“3>A”2

D.A”2=A“3+

答案C

解析一般的烯燒與氫氣發(fā)生的加成反應(yīng)為放熱反應(yīng)，但是，由于苯環(huán)結(jié)構(gòu)的特

殊性決定了苯環(huán)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，苯與氫氣發(fā)生加成反應(yīng)生成1,3一環(huán)己二烯時，

破壞了苯環(huán)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，因此該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。A.環(huán)己烯、1,3—環(huán)己二烯

分別與氫氣發(fā)生的加成反應(yīng)均為放熱反應(yīng)，因此，△"2V0,A不正確；

B.苯分子中沒有碳碳雙鍵，其中的碳碳鍵是介于單鍵和雙鍵之間的特殊的共價鍵,

因此，其與氫氣完全加成的反應(yīng)熱不等于環(huán)己烯、1,3一環(huán)己二烯分別與氫氣發(fā)

生的加成反應(yīng)的反應(yīng)熱之和，即+A“2,B不正確；C.環(huán)己烯、1,3—

環(huán)己二烯分別與氫氣發(fā)生的加成反應(yīng)均為放熱反應(yīng)，AHi<0,A//2<0,由于1mol

1,3—環(huán)己二烯與氫氣完全加成后消耗的氫氣是等量環(huán)己烯所需氫氣的2倍，故

其放出的熱量更多，其△"1>八”2；苯與氫氣發(fā)生加成反應(yīng)生成1,3一環(huán)己二烯

的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)（AM>。），根據(jù)蓋斯定律可知，苯與氫氣完全加成的反應(yīng)熱

△H3=A%+AH2,因此△“3>AH2,C正確；D.根據(jù)蓋斯定律可知，苯與氫氣完

全加成的反應(yīng)熱△〃3=4"4+八”2,因此△"2=公”3—A%,D不正確。

微專題17化學(xué)反應(yīng)歷程中的能壘圖像

【解題模板】

通覽

理清坐標(biāo)含義

企圖

能量變化能壘圖的橫坐標(biāo)一般表示反應(yīng)

的歷程，橫坐標(biāo)的不同階段表示一個完

整反應(yīng)的不同階段。縱坐標(biāo)表示能量的

變化

分析各段反應(yīng)

變化

仔細(xì)觀察曲線(或直線)的變化趨勢,分

析每一階段發(fā)生的反應(yīng)是什么，各段反

應(yīng)是放熱還是吸熱，能量升高的為吸

V熱，能量F降的為放熱；不同階段的最

大能壘即該反應(yīng)的活化能

寫出合理答案

分板

綜合整合各項(xiàng)信息，回扣題目要求，做

出合理判斷。如利用蓋斯定律將各步反

應(yīng)相加.即得到完整反應(yīng)；催化劑只改

變反應(yīng)的活化能，但不改變反應(yīng)的反應(yīng)

熱，也不會改變反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率

【典例】水煤氣變換［CO(g)+H2O(g)=C02(g)+H2(g)］是重要的化

工過程。我國學(xué)者結(jié)合實(shí)驗(yàn)與計算機(jī)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。

(

>2

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ZHOxZ

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態(tài)

xH+態(tài)H

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+.1+2Z&

H+x

Mq+HF

OHOH+H

+HO+

。O

oO。O@&

+。

。gF

OO

O。

可知水煤氣變換的0(填“大于”“等于”或“小于”)。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

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

【解題流程】

第一步：通覽全圖，理清坐標(biāo)含義

此圖為水煤氣變換的反應(yīng)歷程中能量變化，橫坐標(biāo)表示CO(g)與H20(g)反

應(yīng)在金催化劑表面的反應(yīng)歷程;而縱坐標(biāo)表示反應(yīng)歷程中的不同階段的能量變化,

從總體來看，反應(yīng)CO(g)+H2O(g)=CO2(g)4-H2(g)的過程中相對能

量由。到一0.72eV,△”<(),為放熱過程。

第二步：細(xì)看變化，分析各段反應(yīng)

分段細(xì)分析,反應(yīng)歷程中過渡態(tài)I的能壘(活化能)E正為1.59eV-(-0.32eV)

=1.91eV,結(jié)合圖給信息可得此過程中的化學(xué)方程式為CO*+H2O*+H2O(g)

=CO*+OH*+H*+H2O(g),而過渡態(tài)n的能壘(活化能)E正為1.86eV-(-

0.16eV)=2.02eV,結(jié)合圖給信息可得此過程中的化學(xué)方程式為COOH*+H*+

H2O*=COOH*+2H*+OH*o

第三步：綜合分析，寫出合理答案

由第一步分析△〃<(),由第二步分析過渡態(tài)I和過渡態(tài)n的能壘E正比較得出，反

應(yīng)歷程中最大能壘E正為過渡態(tài)II,EIE=2.02eV,化學(xué)方程式為COOH*+H*+

H2O*=COOH*+2H*+OH*。

答案小于2.02COOH*+H*+H2O*-COOH*+2H*+OH*(或H2O*=H*+

OH*)

【專題精練】

化學(xué)研究中，可結(jié)合實(shí)驗(yàn)與計算機(jī)模擬結(jié)果，探究物質(zhì)反應(yīng)的歷程?；卮鹣铝?/p>

各題：

(1)最近我國科學(xué)家實(shí)現(xiàn)了使用銅催化劑將N,N—二甲基甲酰胺［(CH3)2NCHO,

簡稱DMF］轉(zhuǎn)化為三甲胺。單個DMF分子在銅催化劑表面的反應(yīng)歷程如圖1所示,

其中吸附在催化劑表面的物種用*標(biāo)注。

>O02￡H)NCHO(g)+2H(g)

3322

(.5

加)

二\(CH)NCHOH*+3H*N(CH)(g)+HO(g)

.032332

投L\-1.23(CH)NCH；+OH*+2H*

二L532

安\.-155/

2077

一彳21"—J/.-二\/

至.

25,—(CH,),NCHOH+2H、一’

.2

(CH—CHO,+W-N(CH：,)；+OH?+H?

""I反應(yīng)歷隹

圖1

①該反應(yīng)歷程中的最大能壘(活化能)=eV,該步驟的化學(xué)方程式為

②該反應(yīng)的(填或“=")0,制備三甲胺的化學(xué)方程式為

(2)分別研究TiCh、ZnO催化劑表面上光催化甲烷氧化反應(yīng)的反應(yīng)歷程，結(jié)果

如圖2所示，其中吸附在催化劑表面上的物種用*標(biāo)注。

-4.56

CH;lOOH\_7CH..OH

.CH箭蘇包比吧

-1(),HCHO

反應(yīng)歷程

圖2

催化劑催化效果較好的是,甲醛從催化劑表面脫附過程的AE

(填,或“=”)0。

答案(1)①1.19N(CH3)』+OH*+H*-N(CH3)3(g)+H2O(g)②<

(CH3)2NCHO(g)+2H2(g)=N(CH3)3(g)+H2O(g)(2)ZnO>

解析(1)①由題圖1可知反應(yīng)N(CH3)3+OH*+H*=N(CH3)3(g)+H2O

(g)的活化能最大，活化能=—1.02eV—(-2.21eV)=1.19eVo②根據(jù)蓋斯

定律，反應(yīng)熱只與反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，與反應(yīng)過程無關(guān)，反應(yīng)物總能量高于

生成物總能量，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△“<(),化學(xué)方程式為(CH3)2NCHO(g)

+2H2(g)=N(CH3)3(g)+H2O(g)o

(2)由題圖2分析可知，催化劑ZnO將反應(yīng)的活化能降低更多，所以ZnO的催

化效果較好，甲醛從催化劑表面脫附過程的△E=-9.02eV-(-9.04eV)=0.02

eV>0o

I名師點(diǎn)撥-------

?反應(yīng)歷程中的最大能壘是指正反應(yīng)過程中最大相對能量的差值，可以用估算的

方法進(jìn)行確定。

?能壘越大，反應(yīng)速率越小，即多步反應(yīng)中能壘最大的反應(yīng)為決速反應(yīng)。

?用不同催化劑催化化學(xué)反應(yīng)，催化劑使能壘降低幅度越大，說明催化效果越好。

?相同反應(yīng)物同時發(fā)生多個競爭反應(yīng)，其中能壘越小的反應(yīng)，反應(yīng)速率越大，產(chǎn)

物占比越高。

[■練-高考真題

1.(2021.浙江1月選考)已知共價鍵的鍵能與熱化學(xué)方程式信息如下表:

共價鍵H—HH—0

鍵能/(kJ-mol^)436463

1

熱化學(xué)方程式2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)AH=-482kJmot

則20(g)=02(g)的△”為()

A.+428kJ-mol"1B.—428kJmor1

C.+498kJ-mol-1D.-498kJ-mol-'

答案D

解析設(shè)0-0的鍵能為x,則(2X436kJ-moP'+x)-2X2X463kJ-mol-1=

—482kJ-mol1,x=498kJmol所以20(g)=0?(g)的△”=—498kJ.mol

-l,D正確。

2.(2020.北京卷)依據(jù)圖示關(guān)系，下列說法不正確的是()

-393.5kJ-mof'

A.石墨燃燒是放熱反應(yīng)

B.lmolC(石墨)和1molCO分別在足量02中燃燒，全部轉(zhuǎn)化為C02,前者放

熱多

C.C(石墨)+C02(g)=2C0(g)一八”2

D.化學(xué)反應(yīng)的△“，只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，與反應(yīng)途徑無關(guān)

答案C

解析所有的燃燒都是放熱反應(yīng)，根據(jù)圖示，C(石墨)+。2(g)=C02(g)

AWi=-393.5kJ-mol1,A/7i<0,則石墨燃燒是放熱反應(yīng)，故A正確；根據(jù)圖示，

_1

C(石墨)+02(g)=C02(g)AW1=-393.5kJ-mol,CO(g)+1o2(g)

=C02(g)A/72=-283.0kJ-mol1,根據(jù)反應(yīng)可知都是放熱反應(yīng)，1molC(石

墨)和1molCO分別在足量02中燃燒，全部轉(zhuǎn)化為CO2,1molC(石墨)放熱

多，故B正確；根據(jù)B項(xiàng)分析，①C(石墨)+。2(g)=C02(g)AHi=—

11

393.5kJmol,②CO(g)+1o2(g)=CO2(g)A//2=-283.0kJ-mol,根

據(jù)蓋斯定律①一②X2可得：C(石墨)+CO2(g)=2CO(g)AW=AHI-2AH2,

故C錯誤；根據(jù)蓋斯定律可知，化學(xué)反應(yīng)的焙變只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān),

與反應(yīng)途徑無關(guān)，故D正確。

3.(2021.遼寧卷)苯催化加氫制備環(huán)己烷是化工生產(chǎn)中的重要工藝，一定條件下,

發(fā)生如下反應(yīng)：

(g)

I.主反應(yīng)：V'JA/7i<0

n.副反應(yīng):△“2>0

回答下列問題：

已知：HI.2H2(g)+O2(g)=2H2O(1)Aft

2

(g)+15()2(g)=^12C(%(g)+6H.O(1)?

IV.?△A“4

f](g)+9()2(g)—6C()2(g)+6H.,O⑴

V.AH5

則△&=(用A“3、A//4和△“5表示)。

31

答案外“3+/”4—公”5

解析根據(jù)蓋斯定律結(jié)合已知反應(yīng)：III.2H2(g)+02(g)=2H2O(1)△出

2O(g)+15O2(g)=^12CO2(g)+6HO(1)

IV.7^0口25"

[J(g)+9()2(g)—6C(),(g)+6H,()⑴

V.A/74

[Q(g)+3H2(g)—Q(g)

I.王反應(yīng)：、夕

3131

可由lIH+'IV—V,則△”尸科氏+/力一公必。

4.(2021.河北卷)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(diǎn)，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(diǎn)。

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°C時，相

關(guān)物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)如下表：

物質(zhì)H2(g)C(石墨，s)C6H6(1)

燃燒熱

-285.8-393.5-3267.5

△H(kJ-mol1)

則25C時H2(g)和C(石墨，s)生成C6H6(1)的熱化學(xué)方程式

為。

答案6C(石墨，s)+3出(g)=C6H6(1)AH=+49.1kJ-mol-1

解析由題給燃燒熱數(shù)據(jù)可得，①H2(g)+32(g)=出0(1)A//1=-285.8

11

kJ-moP,②C(石墨，s)+O2(g)=CO2(g)Aft=-393.5kJ-mor,③C6H6

1

(1)+yO2(g)=6CO2(g)+3H2O(1)Aft=-3267.5kJ-mol,根據(jù)蓋

斯定律，目標(biāo)方程式可由3X①+6X②一③得到，其△”=(-285.8kJ.moL)

X3+(-393.5kJ-mol1)義6—(-3267.5kJ-moP1)=+49.1kJ-mol-1,故

H2(g)與C(石墨，s)生成C6H6(1)的熱化學(xué)方程式為6C(石墨，s)+3H2

(g)=C6H6⑴AH=+49.1kJ-moF'o

5.(2021.全國甲卷)二氧化碳催化加氫制甲醇，有利于減少溫室氣體二氧化碳。

回答下列問題：

二氧化碳加氫制甲醇的總反應(yīng)可表示為：

CO2(g)+3H2(g)=CH30H(g)+H2O(g)

該反應(yīng)一般認(rèn)為通過如下步驟來實(shí)現(xiàn)：

①CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)

△Hi=+41kJ-mol-1

②CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)

△“2=—90kJmo「

總反應(yīng)的△"=kJ-moF1；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(填標(biāo)號)，判斷的理由是

?

控

用

長

反應(yīng)進(jìn)程反應(yīng)進(jìn)程

AB

疏

挖

陰

及

CO+Hq+2H2

CO.+3H.,CH,OH+H.O

反應(yīng)進(jìn)程反應(yīng)進(jìn)程

CD

答案一49AAHi為正值，A“2和為負(fù)值，且反應(yīng)①活化能大于反應(yīng)②的

解析由蓋斯定律可知，反應(yīng)①+反應(yīng)②得總反應(yīng)方程式，則總反應(yīng)的△“=△”1

111

+△//?=+41kJ-mol+(—90kJmol)=-49kJ-molo該總反應(yīng)是放熱反應(yīng),

生成物的總能量比反應(yīng)物的總能量低，B、D錯誤；反應(yīng)①為慢反應(yīng)，是總反應(yīng)

的決速步驟，則反應(yīng)①的活化能比反應(yīng)②的大，A正確，C錯誤。

成;學(xué)科素養(yǎng)

|A級基礎(chǔ)鞏固

1.通過以下反應(yīng)均