高考化學一輪復習（新高考版）化學反應的熱效應

第七章

DIQIZHANG

化學反應與能量

第一講化學反應的熱效應

【課標要求】1.認識化學能可以與熱能、電能等其他形式能量之間相互轉化，

能量的轉化遵循能量守恒定律。知道內能是體系內物質的各種能量的總和，受溫

度、壓強、物質的聚集狀態(tài)的影響。

2.能辨識化學反應中的能量轉化形式，能解釋化學反應中能量變化的本質。

3.能進行反應焰變的簡單計算，能用熱化學方程式表示反應中的能量變化，能運

用反應焙變合理選擇和利用化學反應。

夯f備知識

一、焙變熱化學方程式

1.化學反應的實質與特征

實質

反應物中化學鍵圖遛和生成物中

化

化學鍵形成

學

特征

既有物質變化.乂伴有熊里變化;

反

應能量轉化主要表現(xiàn)為熱量的變化

2.燃與烙變

?一與內能有關的物理量,用符號表示

芳白生成物與反應物的始值差

熔變-------->■用AH表示

----單位---

-------*常用kJmol"或J?moL表示

3.反應熱

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

（2）反應熱和焰變的關系：恒壓條件下進行的化學反應的焰變等于反應熱，因此

常用△”表示反應熱。

4.活化能與催化劑

（1）Ei為亞反應活化能，氏為逆反應活化能，△“=熠變。

（2）催化劑能降低正、逆反應的活化能，能提高反應物活化分子百分含量，但不

影響焙變的大小。

5.放熱反應和吸熱反應

（1）放熱反應和吸熱反應的判斷

①從反應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

|反應粉\-放出廠［破收廠

憔量：熱最y

|AH>0J

卜一生成物.|反應

反應過程反應過程

放熱反應吸熱反應

②從反應熱的量化參數(shù)——鍵熊的角度分析。

鍵能越大，物質穩(wěn)定性越強，不易斷裂

吸收能量/吸熱反應

一

反生E|>七，A”。

舊化學鍵斷裂成

應物

新化學鍵形成

物一

￡,<￡2,

放出能量E?放熱反應

（2）常見的放熱反應

與反應條件無關，常溫下能進行的反應不一定是放熱反應

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

⑤物質的緩慢氧化等。

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

與NH4cl反應；④碳和水蒸氣、C和C02的反應等。

6.熱化學方程式

(1)概念：表示參加反應的物質的量和反應熱的關系的化學方程式。

(2)意義：表明了化學反應中的物質變化和能量變化。

如2H2(g)+02(g)=2H2O(1)

-571.6kJmor1

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

(3)熱化學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)任何反應都有能量變化，吸熱反應一定需要加熱(X)

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

△H不同(X)

(3)活化能越大，表明反應斷裂的化學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，則反應的熱化學方

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純物質完全燃燒生成指定產物時放出的熱量,

定義叫作該物質的燃燒熱。這里的指定產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方程式：如CH4的燃燒熱為890.3kJ-moP,則

表示CH4燃燒熱的熱化學方程式為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)生中和反應生：

成1molHQ⑴時所放出的熱量

kJ-moL或kJ/mol

強酸和強堿反應的中和熱基本上相等，:

熱化學方程式可表示為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)實驗裝置

(2)實驗步驟

①絕熱裝置組裝一②量取一定體積酸、堿稀溶液一③測反應前酸、堿液溫度一④

混合酸、堿液測反應時最高溫度一⑤重復2?3次實驗一⑥求平均溫度差(r終一f

始)f⑦計算中和反應反應熱

(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)。

?實驗時不能用銅絲攪拌棒代替玻璃攪拌棒的理由是銅絲導熱性好，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、蓋斯定律與反應熱的比較

1.蓋斯定律

(1)內容：一個化學反應不管是一步完成還是分幾步完成，其反應熱是相同的,

即化學反應的反應熱只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關,而與反應的途徑無關。

(2)意義：可間接計算某些難以直接測定的反應的反應熱。

(3)應用

①計算反應熱。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判斷反應熱之間的關系

焰變之間的關

反應焰變

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

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

值。

?熱化學方程式相加減時，物質之間相加減，反應熱也作相應加減。

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

2.反應熱大小的判斷

有以下三個反應

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)由物質的狀態(tài)判斷

物質的氣、液、固三態(tài)變化時的能量變化如下：

如上述反應中：a>bo

(2)由△”的符號判斷

比較反應熱大小時不能只比較數(shù)值，還要考慮其符號。

如上述反應中△”區(qū)公發(fā)。

(3)由化學計量數(shù)判斷

當反應物、生成物的狀態(tài)相同時，化學計量數(shù)越大，放熱反應的△”越小，吸熱

反應的越大。

如上述反應中：c=2a,AWI>A//3O

(4)由反應進行的程度判斷

對于可逆反應，參加反應的物質的物質的量和狀態(tài)相同時，反應進行的程度越大，

熱量變化越大。

【診斷3】判斷下列敘述的正誤(正確的劃“，錯誤的劃"X")。

(1)一個反應一步完成或分幾步完成，二者相比，經過的步驟越多，放出的熱量

越多(X)

(2)已知：C(s)+O2(g)=C02(g)AHi；C(s)+H20(g)=H2(g)

+C0(g)AH2；

H2(g)+1o2(g)=H20(g)AH3；CO(g)+1o2(g)=C02(g)AH4；

則A/7I=AW2+A//3+AH4(V)

(3)已知S(g)+O2(g)=S02(g)AHi<0,S(s)+O2(g)=S02(g)

△“2<o,則AH1<AW2(J)

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

C02和水蒸氣時，放出的熱量為445kJ(X)

提二關鍵能4

考點一熱化學方程式的書寫與能量變化圖

題組一熱化學方程式的書寫

1.依據(jù)事實，寫出下列反應的熱化學方程式。

(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，其熱化學方程式為

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

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

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

1

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

2.(1)甲醇質子交換膜燃料電池中將甲醇蒸氣轉化為氫氣的兩種反應的熱化學方

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

的熱化學方程式為

（2）在微生物的作用下，NH；經過兩步反應被氧化成NOio兩步反應的能量變

化示意圖如下圖所示：

NH；(aq)+1O4g)

能

最

r

。\…AH=…-273kJ-moE,

Nd.faqHSlH'faql+H.Od)

反應過程反應過程

（第一步反應）（第二步反應）

第二步反應是（填“放熱”或“吸熱”）反應。

1molNH：全部被氧化成NO3（叫）的熱化學方程式為

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，

書寫熱化學方程式時的注意事項

(符號K選扭反應蘇:,二;1項寂反應)行為可;

V

單位一定為“kJ?moL,易錯寫成“kJ”

H或漏寫

物質的狀態(tài)必須正確，特別是溶液中的

狀態(tài)］一:

反應易寫錯

0

反應熱的數(shù)值必須與熱化學方程式中的

數(shù)值化學計量數(shù)相對應，即化學計量數(shù)與AH

對應性,呈正比；當反應逆向進行時,其反應熱

與正反應的反應熱數(shù)值相等，符號相反

題組二化學反應中的能量變化圖像

3.某反應使用催化劑后，其反應過程中能量變化如圖。下列說法不正確的是()

A.反應②為放熱反應

B.AH=AH2-AH1

C.反應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兩步反應得到叔丁基醇，反應(CH3)3CC1+OH-(CH3)

3coH+C「的能量變化與反應過程的關系如下圖所示。下列說法正確的是()

A.該反應為吸熱反應

B.(CH3)3C+比(CH3)3CCI穩(wěn)定

C.第一步反應一定比第二步反應快

D.增大堿的濃度和升高溫度均可加快反應速率

答案D

解析由圖像可知，反應物的總能量大于生成物的總能量。該反應為放熱反應，

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

錯誤；該反應第一步活化能大于第二步活化能，故第一步反應比第二步反應慢，

C項錯誤；增大堿的濃度和升高溫度均可加快反應速率，D項正確。

|規(guī)律方法，

活化能與反應熱的關系

由反應物A轉化為生成物C,需經過兩步反應，其反應歷程與能量變化如下圖所

示：

其中，E3>El,即第二步決定化學反應速率。

使用催化劑可降低反應的活化能，反應速率加快，但△“不變?！鳌?（自一及十

E3）—&。

考點二反應熱的計算與比較

（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,

可通過下面方法——氨熱分解法制氫氣。

相關化學鍵的鍵能數(shù)據(jù)

化學鍵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?；卮鹣铝袉栴}：

反應2NH3（g）N2（g）+3H2（g）△"=kJmoF'o

答案+90.8kJ-moL

解析由△"=反應物總鍵能一生成物總鍵能可知，該反應的△”=2X（390.8

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

|規(guī)律方法，

利用鍵能計算反應熱的方法

?計算公式

△"=反應物的總鍵能一生成物的總鍵能。

?計算關鍵

利用鍵能計算反應熱的關鍵，就是要算清物質中化學鍵的數(shù)目，清楚中學階段常

見單質、化合物中所含共價鍵的種類和數(shù)目。

~rz里

物質CO2CH4P4SiO2金剛石S8Si

(化學(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)

【對點訓練1]能源短缺是全球面臨的問題，用CO2來生產燃料甲醇的反應原

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

數(shù)據(jù)如下表所示。則該反應的△”為()

化學鍵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I:2N2O5(g)=2N2O4(g)+O2(g)AHi=-4.4

kJmol1

反應H：2NO2(g)=N2O4(g)△”2=—55.3kJ-mo「

則反應N2O5(g)=2NO2(g)+#)2(g)的△”=kJmol]o

答案+53.1

解析目標熱化學方程式為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若目標熱化學方程式中某物

質只與一個已知熱化學方程式

共有，則選擇此物質為參照物，

以此參照物在目標熱化學反應

方程式中的位置及計量數(shù)確定

第查已知熱化學方程式的計量數(shù)、

----唯一的必變量

步一②若II標熱化學方程式中某物質

在多個已知的熱化學方程式中出

現(xiàn)?則在計算確定時.該物質

暫時不考慮作為參照物

第調將參照物在已知熱化學方程式中

二一系一的計量數(shù)調整為與目標熱化學方

步數(shù)程式中相同

已知熱化學方程式的某個或某兒

第定

個物質與目標熱化學方程式中的

_側一

共有物質在同一邊（同為反應物或

,I1A向

生成物），直接相加；反之，相減

經過上述三個步驟處理后仍然出

消

現(xiàn)與目標方程式無關的物質.再通

無一

過調用剩余的已知方程式.消除無

關

關的物質

做將烯變代人.求出特定目標方程式

運一的反應熱或按題目要求書寫目標

算熱化學方程式

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

應如下:

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方程式，可應用蓋斯定律計算，△“3=AF—AH2=—49.5

111

kJmol—(—90.4kJmol)=+40.9kJ-molo

（三）依據(jù)圖示計算

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

根據(jù)上表實驗數(shù)據(jù)得到下圖，則該反應的反應熱△"=kJ-moF'o

芋\（3.19,69.50）

o^^^3.30,53.64）

工、^^3.41,37.78）

正y/（10-3-K',）

答案+144.2kJ?moL

解析將圖像上的點代入RlnKp=一竿+C得：69.50=—△/7X3.19X10-3+C和

53.64=-A//X3.30X10-3+C,聯(lián)立求解得，+144.2kJ-mo「。

【對點訓練3]由N2O和NO反應生成N2和NO2的能量變化如圖所示。

z°

7NNO過渡態(tài)

C

La

F

P

0

3

N2O(g)+

NO(g)

反應過程

該反應的△//=。

答案一139kJmo「

解析由圖示可知△”=（209—348）kJ-mo「=-139kJ-mol'

（四）反應熱大小的比較

【典例4】(2020?浙江7月選考)關于下列△”的判斷正確的是()

CO1(叫)+H'(aq)=HCO3(aq)AHi

COF(aq)+H2O(1)HCO?(叫)+OH-(aq)AH2

+

OIF(叫)+H(叫)=H2O(1)AH3

OH(叫)+CH3coOH(叫)=CH3coeT(叫)+H2O(1)

A.A/7i<0△”2<0B.AHI<AH2

C.AW3<0△”4>0D.A“3>A”4

答案B

解析形成化學鍵要放出熱量，AHKO,第二個反應是鹽類的水解反應，是吸熱

反應，AHDO,A項錯誤；A”|是負值，A”2是正值，B項正確；酸堿

中和反應是放熱反應，AH4<0,C項錯誤；第四個反應(醋酸是弱酸，電

離吸熱)放出的熱量小于第三個反應，但AH3和都是負值，則△“3<A”4,D

項錯誤。

|規(guī)律方法，

比較反應熱大小的方法

方法一：利用蓋斯定律進行比較

如：①2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)bH\

②2H2(g)+O2(g)=2H2O(1)A//2

由①一②可得2H2O⑴=2H2O(g)AH=AHI-A/72>0,則

方法二：利用能量變化圖進行比較

]E2H2(g)+O2(g)

r~

Atf

2H2O(g)|'AH2

2H2O(1)\

反應歷程

由圖像可以看出放出或吸收熱量的多少，若是放熱反應，放出的熱量越多，

越??；若是吸熱反應，吸收的熱量越多，越大，故△”|>八"2。

【對點訓練4](2021.浙江6月選考)相同溫度和壓強下，關于反應的

下列判斷正確的是()

Q(g)+H2(g)一>口(g)

Q(g)+2H2(g)—>。(g)AH2

|T^|(g)…3H2(g)>|^|<g)AH3

Q(g)+H2(g)—>Q(g)

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

B.A/；3=A/7I+AH2

C.A//I>A//2,AH3>A//2

D.A”2=A“3+AH4

答案C

解析一般的烯燒與氫氣發(fā)生的加成反應為放熱反應，但是，由于苯環(huán)結構的特

殊性決定了苯環(huán)結構的穩(wěn)定性，苯與氫氣發(fā)生加成反應生成1,3—環(huán)己二烯時,

破壞了苯環(huán)結構的穩(wěn)定性，因此該反應為吸熱反應。A.環(huán)己烯、1,3—環(huán)己二烯

分別與氫氣發(fā)生的加成反應均為放熱反應，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)

生的加成反應的反應熱之和，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)生的加成反應均為放熱反應，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)生加成反應生成1,3一環(huán)己二烯

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

△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

全加成的反應熱△〃3=4"4+八”2,因此△"2=公”3—A%,D不正確。

微專題17化學反應歷程中的能壘圖像

【解題模板】

通覽

理清坐標含義

企圖

能量變化能壘圖的橫坐標一般表示反應

的歷程，橫坐標的不同階段表示一個完

整反應的不同階段?？v坐標表示能量的

變化

分析各段反應

變化

仔細觀察曲線(或直線)的變化趨勢,分

析每一階段發(fā)生的反應是什么，各段反

應是放熱還是吸熱，能量升高的為吸

V熱，能量F降的為放熱；不同階段的最

大能壘即該反應的活化能

寫出合理答案

分板

綜合整合各項信息，回扣題目要求，做

出合理判斷。如利用蓋斯定律將各步反

應相加.即得到完整反應；催化劑只改

變反應的活化能，但不改變反應的反應

熱，也不會改變反應的轉化率

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

工過程。我國學者結合實驗與計算機模擬結果，研究了在金催化劑表面上水煤氣

變換的反應歷程，如圖所示，其中吸附在金催化劑表面上的物種用*標注。

(

>2

。

而1坨.1.25..?-'■.141

:''----'、:\

磐0:\:\

K

IA7-0.32-<>.16;2陽一

過

M@過&X,.&

O/Ho)

渡

oo渡O

ZHOxZ

f++

態(tài)

xH+態(tài)H

z++HH?+

+.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,寫出該步驟的化學方程式

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

【解題流程】

第一步：通覽全圖，理清坐標含義

此圖為水煤氣變換的反應歷程中能量變化，橫坐標表示CO(g)與H20(g)反

應在金催化劑表面的反應歷程;而縱坐標表示反應歷程中的不同階段的能量變化,

從總體來看，反應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：細看變化，分析各段反應

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

=1.91eV,結合圖給信息可得此過程中的化學方程式為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,結合圖給信息可得此過程中的化學方程式為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

應歷程中最大能壘E正為過渡態(tài)II,EIE=2.02eV,化學方程式為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】

化學研究中，可結合實驗與計算機模擬結果，探究物質反應的歷程?；卮鹣铝?/p>

各題：

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

簡稱DMF］轉化為三甲胺。單個DMF分子在銅催化劑表面的反應歷程如圖1所示,

其中吸附在催化劑表面的物種用*標注。

>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反應歷隹

圖1

①該反應歷程中的最大能壘(活化能)=eV,該步驟的化學方程式為

②該反應的(填或“=")0,制備三甲胺的化學方程式為

(2)分別研究TiCh、ZnO催化劑表面上光催化甲烷氧化反應的反應歷程，結果

如圖2所示，其中吸附在催化劑表面上的物種用*標注。

Z2.15

2?司/向VCH,

0wky

-2

-4丁4.56

-6*CH3OOH\_76,^CH,OH

.CH箭訴a,見處0

-10“CHO-%02

反應歷程

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

(填域“=")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，反應熱只與反應的始態(tài)和終態(tài)有關，與反應過程無關，反應物總能量高于

生成物總能量，該反應為放熱反應，△“<(),化學方程式為(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名師點撥-------

?反應歷程中的最大能壘是指正反應過程中最大相對能量的差值，可以用估算的

方法進行確定。

?能壘越大，反應速率越小，即多步反應中能壘最大的反應為決速反應。

?用不同催化劑催化化學反應，催化劑使能壘降低幅度越大,說明催化效果越好。

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

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方程式信息如下表:

共價鍵H—HH—0

鍵能/(kJ-mol^)436463

1

熱化學方程式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)圖示關系，下列說法不正確的是()

-393.5kJ-mof'

A.石墨燃燒是放熱反應

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

熱多

C.C(石墨)+C02(g)=2C0(g)一八”2

D.化學反應的△“，只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關，與反應途徑無關

答案C

解析所有的燃燒都是放熱反應，根據(jù)圖示，C(石墨)+02(g)=C02(g)

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

1

C(石墨)+02(g)==C02(g)AZ/i=-393.5kJmoF,CO(g)+jo2(g)

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

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

多，故B正確；根據(jù)B項分析，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)AH=AHI-2AH2,

故C錯誤;根據(jù)蓋斯定律可知，化學反應的焰變只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關，

與反應途徑無關，故D正確。

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

發(fā)生如下反應：

(g)

I.主反應：V'AH1<O

II.副反應:△H2>0

回答下列問題:

已知：HI.2H2(g)+O2(g)=2H2O(1)Aft

2(g)+15()(g)=^12C(%(g)+

IV.26H2。⑴山

|(g)+9()2(g)6CO2(g)4-6H2O(l)

V.__bHs

則△&=(用A“3、A//4和△“5表示)。

31

答案外“3+/”4—公”5

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

匹2Q(g)+15()2(g)=i12C()2(g)+6H2()(1)

[J(g)+9()2(g)—6C(),(g)+6H,()⑴

V.A//4

O(g)+3H?(g)—C(g)

I.主反應：、夕

3131

可由lIH+'IV—V,則△”尸科氏+/力一公必。

4.(2021.河北卷)當今，世界多國相繼規(guī)劃了碳達峰、碳中和的時間節(jié)點，因此,

研發(fā)二氧化碳利用技術、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°C時，相

關物質的燃燒熱數(shù)據(jù)如下表：

物質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可表示為：

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

該反應一般認為通過如下步驟來實現(xiàn)：

①CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)

△Hi=+41kJ-mol-1

②CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)

△“2=—90kJmo「

總反應的△"=kJ-moF1；若反應①為慢反應，下列示意圖中能體現(xiàn)上

述反應能量變化的是(填標號)，判斷的理由是

?

控

用

長

反應進程反應進程

AB

疏

挖

陰

及

CO+Hq+2H2

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

反應進程反應進程

CD

答案一49A