高考總復習優(yōu)化設計GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI第1講化學反應的熱效應第六章2026內(nèi)容索引0102強基礎增分策略增素能精準突破研專項前沿命題03明考向真題演練04【本章體系構建】【課程標準】1.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。2.能進行反應焓變的簡單計算,能用熱化學方程式表示反應中的能量變化,能運用反應焓變合理選擇和利用化學反應。3.能舉例說明化學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.能綜合考慮化學變化中的物質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。強基礎增分策略一、焓變

熱化學方程式1.焓變

反應熱2.吸熱反應與放熱反應放熱(吸熱)過程≠放熱(吸熱)反應;因為物理變化過程中也會有能量變化(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的角度分析:放熱吸熱②從鍵能的角度分析:吸收放出吸熱放熱3.熱化學方程式

易錯辨析

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

√

)(2)放熱反應不需要加熱就能反應,吸熱反應不加熱就不能反應。(

×

)(3)NH4NO3固體溶于水時吸熱,屬于吸熱反應。(

×

)應用提升

(1)焓變與反應發(fā)生的條件、反應進行是否徹底無關。(2)催化劑能降低反應所需的活化能,但不影響焓變的大小。(3)物質具有的能量越低,物質的穩(wěn)定性越強。(4)熱化學方程式中各物質化學式前面的化學計量數(shù)僅表示物質的“物質的量”,可以是整數(shù),也可以是分數(shù)。(5)同素異形體轉化的熱化學方程式除注明狀態(tài)外,還要注明名稱。二、燃燒熱和中和反應反應熱的測定1.燃燒熱

可燃物為1

mol,產(chǎn)物化學性質穩(wěn)定、物理狀態(tài)穩(wěn)定2.中和反應反應熱的測定

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前后的

溫度

變化,再利用有關物質的比熱容來計算反應熱。

(2)實驗裝置(3)實驗步驟①測量并記錄反應前體系的

平均

溫度T1

℃,②測量并記錄反應后體系的

最高

溫度T2

℃,重復上述步驟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的物質的量。3.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。(

√

)應用提升

(1)有關燃燒熱的判斷,一看是否以1

mol可燃物為標準,二看是否生成穩(wěn)定化合物。(2)有關中和反應反應熱的判斷,一看是否以生成1

mol

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

反應熱的計算1.蓋斯定律(1)內(nèi)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②判斷反應熱之間的關系

2.反應熱大小的判斷有以下三個反應:(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

>

b。

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

<

ΔH2。

(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ΔH越小,吸熱反應的ΔH越大。如上述反應中:c=2a,ΔH1

>

ΔH3。

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

)A.ΔH1>ΔH2B.ΔH1+ΔH2+ΔH3=ΔH4=-571.6kJ·mol-1C.2mol水蒸氣轉化為液態(tài)水能夠釋放出的能量為|ΔH3|kJD.若將上述反應設計成原電池,則當氫失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)轉化為H2O(l)的過程中,能量降低,即2

mol水蒸氣轉化為液態(tài)水能夠釋放出的能量為|ΔH3|

kJ,C正確;該反應放出的熱量不會被全部轉化為電能,會有一部分損失,D錯誤。針對訓練1.(2024廣西柳州模擬)在25℃、101kPa下,1molH2與1molCl2發(fā)生反應的能量變化如圖所示。已知:H2(g)+Cl2(g)══2HCl(g)

ΔH=-183kJ·mol-1。下列有關說法正確的是(

)A.過程Ⅰ為“吸收了243kJ能量”B.H—Cl的鍵能為862kJ·mol-1C.正反應的活化能大于逆反應的活化能D.1molHCl(g)全部分解為H2(g)與Cl2(g)時吸收183kJ的熱量

2.根據(jù)如圖所示的示意圖,下列說法不正確的是(

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

ΔH=+(b-a)kJ·mol-1B.該反應過程中反應物斷鍵吸收的能量大于生成物成鍵放出的能量C.nmolC和nmolH2O反應生成nmolCO和nmolH2吸收的熱量一定為131.3nkJD.1molC(g)、2molH(g)、1molO(g)轉變成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;該反應生成物的總能量大于反應物的總能量,是吸熱反應,則反應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)反應生成n

mol

CO(g)和n

mol

H2(g)吸收的熱量為131.3n

kJ,若反應物和生成物的狀態(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。歸納總結有關反應熱的注意事項(1)任何化學反應一定伴有能量變化,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)需要加熱才能進行的反應不一定是吸熱反應,不需要加熱就能進行的反應也不一定是放熱反應。即反應放熱或吸熱與反應條件無關。(3)有能量變化的過程不一定是放熱反應或吸熱反應,如水結成冰放熱但不屬于放熱反應。(4)焓變ΔH的數(shù)值都需要帶“+”或“-”符號。如某反應的ΔH=-QkJ·mol-1或ΔH=+QkJ·mol-1?？枷?.化學反應中能量變化圖像分析典例突破(2024貴州卷)AgCN與CH3CH2Br可發(fā)生取代反應,反應過程中CN-的C原子和N原子均可進攻CH3CH2Br,分別生成腈(CH3CH2CN)和異腈(CH3CH2NC)兩種產(chǎn)物。通過量子化學計算得到的反應歷程及能量變化如圖(TS為過渡態(tài),Ⅰ、Ⅱ為后續(xù)物)。由圖示信息,下列說法錯誤的是(

)A.從CH3CH2Br生成CH3CH2CN和CH3CH2NC的反應都是放熱反應B.過渡態(tài)TS1是由CN-的C原子進攻CH3CH2Br的α-C而形成的C.Ⅰ中“N┄Ag”之間的作用力比Ⅱ中“C┅Ag”之間的作用力弱D.生成CH3CH2CN放熱更多,低溫時CH3CH2CN是主要產(chǎn)物答案

D解析

由反應歷程及能量變化圖可知,兩種路徑生成的產(chǎn)物的總能量均低于反應物,故從CH3CH2Br生成CH3CH2CN和CH3CH2NC都是能量降低的反應,是放熱反應,A項正確;與Br原子相鄰的C原子為α-C,由反應歷程及能量變化圖可知,過渡態(tài)TS1是由CN-的C原子進攻CH3CH2Br的α-C,形成碳碳鍵,B項正確;由反應歷程及能量變化圖可知,后續(xù)物Ⅰ、Ⅱ轉化為產(chǎn)物時,分別斷開的是N┅Ag和C┅Ag,且后者吸收更多的能量,故Ⅰ中“N┅Ag”之間的作用力比Ⅱ中“C┅Ag”之間的作用力弱,C項正確;由于生成CH3CH2CN所需要的活化能高,反應速率小,故低溫時更容易生成CH3CH2NC,CH3CH2NC為主要產(chǎn)物,D項錯誤。針對訓練1.丙烷與氯氣反應可得到兩種一氯代物,其反應機理為自由基(電中性的原子或原子團)間的反應,部分反應過程如圖所示,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可能是吸熱反應答案

C解析

由圖中信息知,自由基的形成是丙烷與Cl·作用的結果,原料中的Cl2轉化為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,相應的反應速率較慢,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·結合可得到一氯代物,結合中會形成共價鍵,釋放出能量,故產(chǎn)物總能量低于反應物總能量,反應是放熱反應,D項錯誤。2.(2025八省聯(lián)考內(nèi)蒙古卷)某離子液體的陰離子[CH(CN)2]-可以吸收CO2,其可能的兩種反應路徑如圖所示。下列說法錯誤的是(

)A.兩種路徑的總反應相同B.路徑Ⅰ是主要的反應途徑C.該反應為放熱反應D.生成物中既含離子鍵又含共價鍵答案

B解析

反應物相同,經(jīng)過不同的反應路徑,最終生成物相同,均為[C(CN)2COOH]-,總反應均為[CH(CN)2]-+CO2══[C(CN)2COOH]-,A項正確;路徑Ⅱ活化能小,反應速率大,故路徑Ⅱ是主要的反應途徑,B項錯誤;該反應中反應物的總能量高于生成物的總能量,則該反應為放熱反應,C項正確;生成物為[C(CN)2COOH]-,其內(nèi)部含有共價鍵,離子液體中呈電中性,故離子液體中還含有陽離子,陽離子與[C(CN)2COOH]-之間存在離子鍵,D項正確。歸納總結正確理解活化能與反應熱的關系(1)E1為正反應的活化能,E2為逆反應的活化能,ΔH=E1-E2。(2)催化劑能降低反應所需活化能,但不影響焓變的大小。(3)從活化能的角度分析,正反應的活化能大于逆反應的活化能時,反應吸熱,反之,反應放熱;從焓變的角度分析,ΔH>0,反應吸熱,ΔH<0,反應放熱?？枷?.熱化學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器件中有著廣泛的應用和誘人的前景。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,則下列有關該反應的熱化學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,所以熱化學方程式為4FeCO3(s)+O2(g)===2Fe2O3(s)+4CO2(g)

ΔH=-260

kJ·mol-1,C正確。針對訓練1.下列熱化學方程式正確的是(

)答案

D解析

符合已知條件的是H2和O2的反應,A項錯誤;ΔH應為-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.寫出下列反應的熱化學方程式。(1)0.1molCl2與焦炭、TiO2完全反應,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,該反應的熱化學方程式為

。

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

。

(3)在一定條件下,S8(s)和O2(g)發(fā)生反應依次轉化為SO2(g)和SO3(g)。反應過程和能量關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燃燒熱的熱化學方程式:

。

②寫出SO3分解生成SO2和O2的熱化學方程式:

。

方法技巧“五審”突破熱化學方程式的正誤判斷考點二燃燒熱中和反應反應熱考向1.對燃燒熱、中和反應反應熱含義的理解典例突破(1)(2022海南卷)已知:電解液態(tài)水制備1molO2(g),電解反應的ΔH=+572kJ·mol-1。由此計算H2(g)的燃燒熱(焓)ΔH=

kJ·mol-1。

(2)(2022河北卷)298K時,1gH2燃燒生成H2O(g)放熱121kJ,1molH2O(l)蒸發(fā)吸熱44kJ,表示H2燃燒熱的熱化學方程式為

。

針對訓練1.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純物質完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物所放出的熱量,應生成CO2,C錯誤。2.下列熱化學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充分反應后放出35.5

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

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

kJ·mol-1,D正確?？枷?.中和反應反應熱的測定典例突破利用如圖所示裝置測定中和反應反應熱的實驗步驟如下:①用量筒量取50mL0.50mol·L-1鹽酸并倒入小燒杯中,測出鹽酸溫度;②用另一量筒量取50mL0.55mol·L-1NaOH溶液,并用同一溫度計測出其溫度;③將NaOH溶液倒入小燒杯中,設法使之混合均勻,測得混合液的最高溫度?；卮鹣铝袉栴}。(1)為什么所用NaOH溶液要稍過量?

。

(2)倒入NaOH溶液的正確操作是

(填字母,下同)。

A.沿玻璃棒緩慢倒入 B.分三次倒入 C.一次迅速倒入(3)使鹽酸與NaOH溶液混合均勻的正確操作是

。

A.用溫度計小心攪拌B.揭開泡沫塑料板用玻璃棒攪拌C.輕輕地振蕩燒杯 D.用套在溫度計上的環(huán)形玻璃攪拌棒輕輕地攪動(4)現(xiàn)將一定量的稀氫氧化鈉溶液、稀氫氧化鈣溶液、稀氨水分別和1L1mol·L-1的稀鹽酸恰好完全反應,其反應熱分別為ΔH1、ΔH2、ΔH3,則ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小關系為

。

(5)假設鹽酸和氫氧化鈉溶液的密度都是1g·cm-3,又知中和反應后生成溶液的比熱容c=4.18J·g-1·℃-1。為了計算反應熱,某學生實驗記錄數(shù)據(jù)如下:實驗序號起始溫度t1/℃終止溫度t2/℃鹽酸氫氧化鈉溶液混合溶液120.020.123.2220.220.423.4320.520.623.6依據(jù)該學生的實驗數(shù)據(jù)計算,H+(aq)+OH-(aq)══H2O(aq)的反應熱ΔH=

(結果保留一位小數(shù))。

(6)

(填“能”或“不能”)用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氫氧化鈉溶液和鹽酸,理由是

。

答案

(1)確保鹽酸被完全中和(2)C

(3)D(4)ΔH1=ΔH2<ΔH3(5)-51.8kJ·mol-1(6)不能H2SO4與Ba(OH)2反應生成BaSO4沉淀,沉淀的生成熱會影響中和反應的反應熱的測定解析

(1)在中和反應反應熱的測定實驗中,為了確保反應物被完全中和,常常使加入的一種反應物稍微過量一些。(2)為了減少熱量損失,倒入NaOH溶液應該一次迅速倒入。(3)使鹽酸與NaOH溶液混合均勻的正確操作是用套在溫度計上的環(huán)形玻璃攪拌棒上下輕輕地攪動。(4)稀氫氧化鈉溶液和稀氫氧化鈣溶液中溶質都完全電離,它們的中和反應反應熱相同,稀氨水中的溶質是弱電解質,它與鹽酸的反應中一水合氨的電離要吸收熱量,故反應熱的數(shù)值要小一些(注意中和反應反應熱與ΔH的關系),所以ΔH1=ΔH2<ΔH3。(5)取三次實驗的平均值代入公式計算即可。(6)硫酸與Ba(OH)2溶液反應生成BaSO4沉淀的生成熱會影響中和反應的反應熱的測定,故不能用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氫氧化鈉溶液和鹽酸。針對訓練1.為了測量某酸堿反應的中和反應反應熱,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反應后溶液的質量⑤生成水的物質的量⑥反應前后溫度變化⑦操作所需的時間A.僅需①②③④B.僅需①③④⑤C.僅需③④⑤⑥D.全部答案

C解析

在測量并計算反應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反應后溶液的質量,c表示③比熱容,ΔT表示⑥反應前后溫度變化,C正確。2.某實驗小組用0.50mol·L-1NaOH溶液和0.50mol·L-1硫酸溶液進行反應熱的測定。實驗裝置如圖所示。(1)儀器a的名稱是

。

(2)取50mLNaOH溶液和30mL硫酸溶液進行實驗,測得起止溫度差的平均值為4.0℃。近似認為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。則計算得反應熱ΔH=

(取小數(shù)點后一位)。

(3)上述實驗結果與-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與硫酸反應放熱,導致硫酸的起始溫度偏高,測定的溫度差偏小。歸納總結中和反應反應熱的測定實驗中的注意事項(1)實驗所用的酸和堿溶液應當用稀溶液,否則會造成較大誤差。(2)量取酸和堿時,應當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,計算時應注意單位的統(tǒng)一?？键c三蓋斯定律與反應熱的計算考向1.利用蓋斯定律計算反應熱或書寫熱化學方程式典例突破(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和硫酸反應生成磷酸的熱化學方程式是

。

(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反應生成AlCl3的熱化學方程式為

。

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和硫酸反應生成磷酸的熱化學方程式是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反應生成AlCl3的熱化學方程式為Al2O3(s)+3C(s)+3Cl2(g)===2AlCl3(g)+3CO(g)

ΔH=+174.9

kJ·mol-1。針對訓練1.(2024安徽卷,節(jié)選)乙烯是一種用途廣泛的有機化工原料。由乙烷制乙烯的研究備受關注?；卮鹣铝袉栴}?！疽彝橹埔蚁緾2H6氧化脫氫反應:2C2H6(g)+O2(g)══2C2H4(g)+2H2O(g)ΔH1=-209.8kJ·mol-1C2H6(g)+CO2(g)══C2H4(g)+H2O(g)+CO(g)

ΔH2=+178.1kJ·mol-1計算:2CO(g)+O2(g)══2CO2(g)

ΔH3=

kJ·mol-1

答案

-566解析

將兩個反應依次標號為反應①和反應②,反應①-反應②×2可得目標反應,則ΔH3=ΔH1-2ΔH2=(-209.8-178.1×2)

kJ·mol-1=-566

kJ·mol-1。2.(1)(2023全國甲卷,節(jié)選)已知下列反應的熱化學方程式:①3O2(g)===2O3(g)

K1

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

K2

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

kJ·mol-1。

(2)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℃時,相關物質的燃燒熱數(shù)據(jù)如表:則25℃時H2(g)和C(石墨,s)生成C6H6(l)的熱化學方程式為

。

(3)我國力爭于2030年前做到碳達峰,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。該重整反應體系主要涉及以下反應:根據(jù)蓋斯定律,反應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:根據(jù)蓋斯定律,[①×3+②×6]-③得反應: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)題目所給出的反應方程式關系可知,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

利用蓋斯定律書寫熱化學方程式考向2.反應熱的大小比較典例突破根據(jù)以下熱化學方程式,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)反應生成HBr(g)放出的熱量比1

mol

Br2(l)與H2(g)反應生成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。針對訓練1.關于下列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,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。歸納總結比較反應熱的常用方法方法一:利用蓋斯定律進行比較。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,放出的熱量越多,ΔH越小;若是吸熱反應,吸收的熱量越多,ΔH越大,故ΔH1>ΔH2。研專項前沿命題化學反應歷程與能量變化

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)推理與模型認知考向1反應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可表示為CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(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)

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

ΔH2=-90kJ·mol-1總反應的ΔH=

kJ·mol-1;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

(填字母),判斷理由是

。

思路指導利用蓋斯定律計算反應熱:第一步,根據(jù)總反應的物質變化,確定中間產(chǎn)物是CO。第二步,消去中間產(chǎn)物得到目標反應的熱化學方程式。①+②可得二氧化碳加氫制甲醇的總反應: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為負值,反應①的活化能大于反應②的活化能突破方法根據(jù)蓋斯定律,分步進行的化學反應,該反應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)分步反應的焓變,消去中間產(chǎn)物進行“四則運算”計算所得。

2.(2024北京卷)苯在濃硝酸和濃硫酸作用下,反應過程中能量變化示意圖如下。下列說法不正確的是(

)A.從中間體到產(chǎn)物,無論從產(chǎn)物穩(wěn)定性還是反應速率的角度均有利于產(chǎn)物ⅡB.X為苯的加成產(chǎn)物,Y為苯的取代產(chǎn)物C.由苯得到M時,苯中的大π鍵沒有變化D.對于生成Y的反應,濃硫酸作催化劑答案

C解析

生成產(chǎn)物Ⅱ的反應的活化能更低,反應速率更大,且產(chǎn)物Ⅱ的能量更低,即產(chǎn)物Ⅱ更穩(wěn)定,以上2個角度均有利于產(chǎn)物Ⅱ,故A項正確。根據(jù)前后結構對照,X為苯的加成產(chǎn)物,Y為苯的取代產(chǎn)物,故B項正確。M的六元環(huán)中與—NO2相連的C為sp3雜化,苯中大π鍵發(fā)生改變,故C項錯誤。苯的硝化反應中濃硫酸參與反應,并最終生成,因此濃硫酸作生成Y反應的催化劑,故D項正確。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的活化能降低0.42eVD.炭黑顆粒是大氣中二氧化硫轉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化為三氧化硫的催化劑,故D項正確?？枷?反應過程中能量變化的計算例2.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?？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,寫出該步驟的化學方程式:

。

思路指導

答案

小于2.02

COOH*+H*+H2O*===COOH*+2H*+OH*(或H2O*===H*+OH*)突破方法物質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。如本題是以反應物的總能量為對照(即設為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,以及反應的能量變化。針對訓練4.我國科學家實現(xiàn)了在銅催化劑條件下將DMF[(CH3)2NCHO]轉化為三甲胺[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.該反應的熱化學方程式為(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速率,并增大DMF平衡轉化率答案

A解析

從圖中可以看出,在正向進行的三個吸熱反應中,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*轉化為(CH3)2NCH2的反應,化學方程式為(CH3)2NCH2OH*===(CH3)2NCH2+OH*,A正確;該歷程中最大能壘(活化能)為1.19

eV,B不正確;該反應的總反應是由(CH3)2NCHO(g)轉化為N(CH3)3(g),但1.02

eV為單個DMF分子反應時放出的熱量,所以熱化學方程式為(CH3)2NCHO(g)+2H2(g)===N(CH3)3(g)+H2O(g)

ΔH=-1.02NA

eV·mol-1,C不正確;增大壓強或升高溫度均能加快反應速率,但升高溫度平衡逆向移動,不能增大DMF平衡轉化率,D不正確。5.(2024甘肅卷)甲烷在某含Mo催化劑作用下部分反應的能量變化如圖所示,下列說法錯誤的是(

)A.E2=1.41eVB.步驟2逆向反應的ΔH=+0.29eVC.步驟1的反應比步驟2快D.該過程實現(xiàn)了甲烷的氧化答案

C解析

由能量變化圖可知:E2=0.70

eV-(-0.71

eV)=1.41

eV,A項正確;步驟2逆向反應的ΔH=-0.71

eV-(-1.00

eV)=+0.29

eV,B項正確;步