新高考化學(xué)復(fù)習(xí)專題九化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)教學(xué)課件

專題九化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)考點(diǎn)1化學(xué)反應(yīng)中的能量變化1.反應(yīng)熱和焓變(1)反應(yīng)熱:在等溫條件下,化學(xué)反應(yīng)體系向環(huán)境釋放或從環(huán)境吸收的熱量,稱為化學(xué)反

應(yīng)的熱效應(yīng),簡(jiǎn)稱反應(yīng)熱。(2)焓變:在等壓條件下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng),其反應(yīng)熱等于焓變,其符號(hào)為ΔH,常用單位是kJ

/mol或kJ·mol-1。

吸熱反應(yīng)放熱反應(yīng)圖示

意義E1表示正反應(yīng)活化能,E2表示逆反應(yīng)活化能ΔHΔH=生成物總能量-反應(yīng)物總能量ΔH=正反應(yīng)活化能-逆反應(yīng)活化能2.化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因(1)從反應(yīng)物和生成物總能量大小角度分析特別注意ΔH單位中“mol-1”表示每摩爾反應(yīng)放出的能量,所以ΔH必須與化學(xué)方程式一一對(duì)應(yīng)。(2)從鍵能角度分析ΔH=反應(yīng)物鍵能總和-生成物鍵能總和(3)催化劑的影響

催化劑參與反應(yīng),改變反應(yīng)歷程,降低反應(yīng)活化能,增大反應(yīng)速率(正、逆反應(yīng)速率都增

大),縮短達(dá)到平衡的時(shí)間,但是不能改變反應(yīng)熱(ΔH),不能使平衡移動(dòng),不能改變平衡常數(shù),不能改變平衡轉(zhuǎn)化率。(4)常見(jiàn)的吸熱、放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng):①大多數(shù)分解反應(yīng);②鹽類的水解;③Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應(yīng);④C和水

蒸氣、C和CO2的反應(yīng)等。放熱反應(yīng):①可燃物的燃燒;②中和反應(yīng);③大多數(shù)化合反應(yīng);④金屬與酸的置換反應(yīng);⑤

緩慢氧化等。比較項(xiàng)目燃燒熱中和反應(yīng)反應(yīng)熱能量變化放熱,ΔH<0含義在101kPa時(shí),1mol純物質(zhì)完全燃燒生成指定產(chǎn)物時(shí)所放出的熱量在稀溶液里,酸和堿發(fā)生中和反

應(yīng)時(shí)所放出的熱量反應(yīng)物的量可燃物為1mol不一定為1mol注意①測(cè)定燃燒熱時(shí)可燃物中元素對(duì)應(yīng)的指定產(chǎn)物,如C→CO2(g),H→H2O(l),S→SO2(g),N→N2(g)等。②在25℃和101kPa下,強(qiáng)酸的稀溶液與強(qiáng)堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH2O時(shí),放出57.3kJ的熱量。3.燃燒熱與中和反應(yīng)反應(yīng)熱的比較考點(diǎn)2熱化學(xué)方程式蓋斯定律1.熱化學(xué)方程式(1)意義:表明了化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化和能量變化。例如2H2(g)+O2(g)

2H2O(l)

ΔH=-571.6kJ·mol-1,表示25℃和101kPa下,2mol氫氣和1mol氧氣反應(yīng)生成2mol液態(tài)

水時(shí)放出571.6kJ的熱量。(2)書(shū)寫要求①寫出正確的化學(xué)方程式,注明反應(yīng)的溫度和壓強(qiáng)(25℃、101kPa下的反應(yīng)可不注明)。②注明各物質(zhì)的聚集狀態(tài):固態(tài)(s)、液態(tài)(l)、氣態(tài)(g)、水溶液(aq),不用“↑”和“↓”。③熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)前的化學(xué)計(jì)量數(shù)可以是整數(shù)也可以是分?jǐn)?shù)。注意

無(wú)論化學(xué)反應(yīng)是否可逆,熱化學(xué)方程式中的ΔH都表示反應(yīng)進(jìn)行到底時(shí)的能量變化。歸納總結(jié)“五審”法判斷熱化學(xué)方程式的正誤2.蓋斯定律(1)內(nèi)容:不管化學(xué)反應(yīng)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(wú)關(guān)。(2)應(yīng)用:有些反應(yīng)很難直接測(cè)其反應(yīng)熱,可用蓋斯定律間接計(jì)算。熱化學(xué)方程式(或反應(yīng)關(guān)系)焓變之間的關(guān)系aA(g)

B(g)

ΔH1A(g)

B(g)

ΔH2ΔH1=aΔH2aA(g)

B(g)

ΔH1B(g)

aA(g)

ΔH2ΔH1=-ΔH2

ΔH=ΔH1+ΔH21.判斷正誤(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”)。(1)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ΔH不同。(

)(2)已知H+(aq)+OH-(aq)

H2O(l)

ΔH=-57.3kJ·mol-1,則Ba(OH)2和鹽酸反應(yīng)的反應(yīng)熱ΔH=2×(-57.3)kJ·mol-1。(

)(3)500℃、30MPa下,將0.5molN2和1.5molH2置于密閉容器中充分反應(yīng)生成NH3(g),

放熱19.3kJ,其熱化學(xué)方程式為N2(g)+3H2(g)

2NH3(g)

ΔH=-38.6kJ·mol-1。

(

)×××2.在測(cè)定中和反應(yīng)反應(yīng)熱的實(shí)驗(yàn)中,下列說(shuō)法正確的是

(

)A.酸、堿溶液應(yīng)沿玻璃棒分三次倒入小燒杯B.用銅棒代替環(huán)形玻璃攪拌棒,會(huì)使測(cè)得的反應(yīng)熱的絕對(duì)值偏大C.用0.55mol/L的NaOH溶液分別與0.5mol/L的鹽酸、醋酸溶液反應(yīng),所取溶液體積相

等,則測(cè)得的反應(yīng)熱數(shù)值相同D.測(cè)量終止溫度時(shí),應(yīng)當(dāng)記錄混合溶液的最高溫度D3.在25℃和101kPa的條件下,1molH2(g)和1molCl2(g)完全反應(yīng)生成HCl(g)的能量變

化如圖所示,下列說(shuō)法不正確的是

(

)CA.H—H鍵的鍵能為436kJ·mol-1B.生成1molHCl(g)釋放431kJ的能量C.該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:H2(g)+Cl2(g)

2HCl(g)

ΔH=-862kJ·mol-1D.共價(jià)鍵斷裂和形成時(shí)的能量變化是該化學(xué)反應(yīng)能量變化的主要原因

4.(雙選)下列圖像分別表示有關(guān)反應(yīng)的反應(yīng)過(guò)程與能量變化的關(guān)系。

據(jù)此判斷下列說(shuō)法中正確的是

(

)A.石墨轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸欠艧岱磻?yīng)B.S(g)+O2(g)

SO2(g)

ΔH1,S(s)+O2(g)

SO2(g)

ΔH2,則ΔH1<ΔH2C.白磷比紅磷穩(wěn)定D.CO(g)+H2O(g)

CO2(g)+H2(g)

ΔH<0BD5.假設(shè)反應(yīng)體系的始態(tài)為甲,中間態(tài)為乙,終態(tài)為丙,它們之間的轉(zhuǎn)化如圖所示。下列

說(shuō)法不正確的是

(

)A.|ΔH1|一定大于|ΔH2|B.|ΔH1|<|ΔH3|C.ΔH1+ΔH2+ΔH3=0D.甲→丙過(guò)程的ΔH=ΔH1+ΔH2A6.N2H4是一種高效清潔的火箭燃料。已知在25℃、101kPa下,8gN2H4(g)完全燃燒生

成N2(g)和H2O(l)時(shí),放出133.5kJ熱量。寫出表示N2H4(g)燃燒熱的熱化學(xué)方程式:

。答案N2H4(g)+O2(g)

N2(g)+2H2O(l)

ΔH=-534kJ·mol-1?？挤?反應(yīng)熱的計(jì)算方法與大小比較一、計(jì)算反應(yīng)熱的常用方法1.根據(jù)反應(yīng)物和生成物的能量計(jì)算ΔH=生成物的總能量-反應(yīng)物的總能量2.根據(jù)反應(yīng)物和生成物的鍵能計(jì)算ΔH=反應(yīng)物的鍵能總和-生成物的鍵能總和3.根據(jù)反應(yīng)的活化能計(jì)算ΔH=正反應(yīng)的活化能-逆反應(yīng)的活化能4.根據(jù)蓋斯定律計(jì)算

注意①熱化學(xué)方程式乘以某一個(gè)數(shù)時(shí),反應(yīng)熱的數(shù)值也必須乘上該數(shù)。②將一個(gè)熱化學(xué)方程式顛倒時(shí),ΔH的“+”“-”隨之改變,但絕對(duì)值不變。③熱化學(xué)方程式相加減時(shí),物質(zhì)之間相加減,反應(yīng)熱也必須相加減。例1(2023重慶鳳鳴山中學(xué)5月月考,10)甲醇是重要的化工原料,工業(yè)上由CO、CO2和H2

合成甲醇的主要反應(yīng)如下:Ⅰ.CO2(g)+H2(g)

CO(g)+H2O(g)

ΔH1=+41kJ·mol-1Ⅱ.CO2(g)+3H2(g)

CH3OH(g)+H2O(g)

ΔH2=-58kJ·mol-1Ⅲ.CO(g)+2H2(g)

CH3OH(g)

ΔH3已知:反應(yīng)Ⅲ中相關(guān)化學(xué)鍵的數(shù)據(jù)如下表?；瘜W(xué)鍵H—HC—O

H—OC—H鍵能/kJ·mol-1436343a465413則

鍵的鍵能a為

(

)A.1076B.826C.779D.538

解題導(dǎo)引

題表數(shù)據(jù)中沒(méi)有CO2的鍵能數(shù)據(jù),則不能通過(guò)反應(yīng)Ⅰ計(jì)算

鍵的鍵能;但通過(guò)反應(yīng)Ⅲ可以。根據(jù)蓋斯定律求出ΔH3,再根據(jù)ΔH=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的

總鍵能,結(jié)合表中相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算即可。

解析

反應(yīng)Ⅲ=反應(yīng)Ⅱ-反應(yīng)Ⅰ,根據(jù)蓋斯定律,ΔH3=ΔH2-ΔH1=-58kJ·mol-1-41kJ·mol-1=-99kJ·mol-1。根據(jù)ΔH=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能,可得akJ·mol-1+2×436kJ·mol-1-3×413kJ·mol-1-343kJ·mol-1-465kJ·mol-1=-99kJ·mol-1,解得a=1076。

答案

A例2(2023河北石家莊一模,17,節(jié)選)二甲醚是重要的有機(jī)合成原料。工業(yè)上常用合成

氣(主要成分為CO、H2)制備二甲醚,其主要反應(yīng)如下:反應(yīng)ⅰ:CO(g)+2H2(g)

CH3OH(g)

ΔH1反應(yīng)ⅱ:2CH3OH(g)

CH3OCH3(g)+H2O(g)

ΔH2=-23.5kJ·mol-1反應(yīng)ⅲ:CO(g)+H2O(g)

CO2(g)+H2(g)

ΔH3=-41.2kJ·mol-1(1)已知298K時(shí),由穩(wěn)定態(tài)單質(zhì)生成1mol化合物的焓變稱為該物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓

(Δf

)。幾種物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓如下表所示,據(jù)此計(jì)算ΔH1=

kJ·mol-1。物質(zhì)CO(g)H2(g)CH3OH(g)Δf

/(kJ·mol-1)-110.50.0-201.2

解題導(dǎo)引

由題干信息知,298K時(shí),由穩(wěn)定態(tài)單質(zhì)生成1mol化合物的焓變?yōu)樵撐镔|(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓,根據(jù)此定義寫出生成CO、CH3OH的熱化學(xué)方程式,然后再根據(jù)蓋

斯定律進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。

解析

根據(jù)題表數(shù)據(jù)可寫出:①C(s)+

O2(g)

CO(g)

ΔH=-110.5kJ·mol-1②C(s)+2H2(g)+

O2(g)

CH3OH(g)

ΔH=-201.2kJ·mol-1。根據(jù)蓋斯定律可知,反應(yīng)ⅰ=②-①,則ΔH1=[-201.2-(-110.5)]kJ·mol-1=-90.7kJ·mol-1。

答案

-90.7二、反應(yīng)熱大小的比較1.放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)的比較:由于ΔH帶“+”和“-”,所以吸熱反應(yīng)的反應(yīng)熱大于

放熱反應(yīng)的反應(yīng)熱。2.同一反應(yīng),反應(yīng)物(或生成物)狀態(tài)不同,常用的比較方法有:①運(yùn)用蓋斯定律直接計(jì)算,

有時(shí)還需結(jié)合物質(zhì)的聚集狀態(tài)比較ΔH的大小;②利用能量圖進(jìn)行比較。如:a.2H2(g)+O2(g)

2H2O(g)

ΔH1b.2H2(g)+O2(g)

2H2O(l)

ΔH2方法一:a-b,可得2H2O(l)

2H2O(g)

ΔH=ΔH1-ΔH2>0,則ΔH1>ΔH2。方法二:在圖像上可以看出放出或吸收熱量的多少,若是放熱反應(yīng),放出熱量越多,ΔH越

小;若是吸熱反應(yīng),吸收熱量越多,ΔH越大。上述反應(yīng)a、b均為放熱反應(yīng),從圖中可看出

b放出熱量更多,故ΔH2<ΔH1。

3.兩個(gè)有聯(lián)系的不同反應(yīng),常利用已知知識(shí)進(jìn)行比較。如:①C(s)+O2(g)

CO2(g)

ΔH1<0②C(s)+

O2(g)

CO(g)

ΔH2<0反應(yīng)①為C的完全燃燒,反應(yīng)②為C的不完全燃燒,|ΔH1|>|ΔH2|,所以ΔH1<ΔH2。例3(2024屆陜西部分學(xué)校開(kāi)學(xué)考,7)PCl3和PCl5都是重要的化工產(chǎn)品。磷與氯氣反應(yīng)有

如下轉(zhuǎn)化關(guān)系。

已知:在絕熱恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)(1)、反應(yīng)(2),反應(yīng)體系的溫度均升高。下列敘述正確的是

(

)A.ΔH3=ΔH1+ΔH2B.4PCl3(g)+4Cl2(g)

4PCl5(s)

ΔH>ΔH2C.ΔH1、ΔH2、ΔH3中,ΔH3最大D.PCl5分子中每個(gè)原子最外層都達(dá)到8電子結(jié)構(gòu)

解題導(dǎo)引

進(jìn)行ΔH大小比較時(shí),要注意ΔH的正、負(fù),若ΔH為負(fù)數(shù),則絕對(duì)值越大,ΔH越小。

解析

由圖知,反應(yīng)(3)=反應(yīng)(1)+反應(yīng)(2),則ΔH3=ΔH1+ΔH2,A項(xiàng)正確;液態(tài)PCl3汽化時(shí)吸收熱量,故ΔH<ΔH2,B項(xiàng)錯(cuò)誤;反應(yīng)(1)和反應(yīng)(2)均是放熱反應(yīng),即ΔH1、ΔH2均小于0,ΔH3=ΔH1+ΔH2<0,ΔH3最小,C項(xiàng)錯(cuò)誤;PCl5分子中P原子最外層有10個(gè)電子,D項(xiàng)錯(cuò)誤。

答案

A考法2反應(yīng)歷程圖像分析物質(zhì)反應(yīng)歷程與能量圖像常見(jiàn)類型有以下三種:1.曲線圖式:曲線圖中,通過(guò)始態(tài)與終態(tài)的能量高低可以判斷反應(yīng)是吸熱還是放熱。若有多步反應(yīng),活化能最大的那一步是決速步(決定整個(gè)反應(yīng)速率的步驟)。通過(guò)能量高低判斷物質(zhì)的穩(wěn)定性時(shí),能量越低,物質(zhì)越穩(wěn)定。2.能壘圖式:能壘圖中,過(guò)渡態(tài)左側(cè)相鄰物質(zhì)“爬坡”至過(guò)渡態(tài)所需的能量即為能壘,

最大能壘對(duì)應(yīng)的步驟即為決速步。

3.循環(huán)圖式:分析循環(huán)圖時(shí),重點(diǎn)在于判斷反應(yīng)物、生成物、催化劑、中間產(chǎn)物。一般來(lái)說(shuō),通過(guò)一個(gè)箭頭進(jìn)入循環(huán)(“只進(jìn)不出”)的是反應(yīng)物;通過(guò)一個(gè)箭頭離開(kāi)循環(huán)(“只出不進(jìn)”)的是生成物;先參加反應(yīng),又在后續(xù)反應(yīng)中生成(“有進(jìn)有出”)的是催化劑;先生成后又消耗掉(“自生自滅”)的是中間產(chǎn)物。例1(雙選)(2022湖南,12,4分)反應(yīng)物(S)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物(P或P·Z)的能量與反應(yīng)進(jìn)程的關(guān)系

如圖所示:

下列有關(guān)四種不同反應(yīng)進(jìn)程的說(shuō)法正確的是

(

)A.進(jìn)程Ⅰ是放熱反應(yīng)B.平衡時(shí)P的產(chǎn)率:Ⅱ>ⅠC.生成P的速率:Ⅲ>ⅡD.進(jìn)程Ⅳ中,Z沒(méi)有催化作用

解題導(dǎo)引

解讀反應(yīng)進(jìn)程圖像的關(guān)鍵:反應(yīng)進(jìn)程Ⅱ、Ⅲ中,X、Y均為催化劑;反應(yīng)進(jìn)程Ⅳ中,生成P·Z,Z為反應(yīng)物。

解析

A項(xiàng),由題圖可知,進(jìn)程Ⅰ反應(yīng)物的總能量比生成物的總能量高,為放熱反應(yīng),正確;B項(xiàng),從Ⅱ中可看出S+X→P+X,X為催化劑,只改變反應(yīng)的速率,對(duì)平衡產(chǎn)率沒(méi)有影

響,錯(cuò)誤;C項(xiàng),從Ⅱ和Ⅲ可看出,進(jìn)程Ⅱ決速步的活化能比進(jìn)程Ⅲ的小,所以生成P的速

率:Ⅱ>Ⅲ,錯(cuò)誤;D項(xiàng),由題圖可知,進(jìn)程Ⅳ中產(chǎn)物為P·Z,Z為反應(yīng)物,沒(méi)有催化作用,正確。

答案

AD例2(2023安徽合肥一模,11)下圖是我國(guó)科研工作者研究MgO(s)與CH4(g)作用最終生成

Mg(s)與CH3OH(g)的相對(duì)能量—反應(yīng)進(jìn)程曲線。下列敘述錯(cuò)誤的是

(

)

A.中間體OMgCH4(s)比MgOCH4(s)更穩(wěn)定B.該反應(yīng)進(jìn)程中的最大能壘為350.6kJ·mol-1C.生成HOMgCH3(s)的過(guò)程中有極性鍵的斷裂和形成D.總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為MgO(s)+CH4(g)

Mg(s)+CH3OH(g)

ΔH=-146.1kJ·mol-1

解題導(dǎo)引

解答此題要熟知以下三點(diǎn):①?gòu)哪芰拷嵌缺容^物質(zhì)的穩(wěn)定性,能量越低,物質(zhì)越穩(wěn)定。②同種元素之間形成的共價(jià)鍵為非極性共價(jià)鍵,不同元素之間形成的共

價(jià)鍵為極性共價(jià)鍵;③ΔH只與反應(yīng)始態(tài)和終態(tài)有關(guān),與反應(yīng)過(guò)程無(wú)關(guān)。

解析

結(jié)合題圖,中間體OMgCH4(s)比MgOCH4(s)能量更低,故更穩(wěn)定,A項(xiàng)正確;HOMgCH3(s)到過(guò)渡態(tài)2的能壘最大,為-21.3kJ·mol-1-(-321.1)kJ·mol-1=299.8kJ·mol-1,B

項(xiàng)錯(cuò)誤;生成HOMgCH3(s)的過(guò)程中CH4中C—H鍵斷裂,同時(shí)有O—H鍵生成,C項(xiàng)正確;

根據(jù)題給信息和題圖都可以得到反應(yīng)物為MgO(s)、CH4(g),生成物為Mg(s)、CH3OH

(g),再根據(jù)題圖得出始態(tài)和終態(tài)物