化学新教材优质课教学设计化学反应的热效应

第七章

DIQIZHANG

化学反应与能量

第一讲化学反应的热效应

【课标要求】1.认识化学能可以与热能、电能等其他形式能量之间相互转化，

能量的转化遵循能量守恒定律。知道内能是体系内物质的各种能量的总和，受温

度、压强、物质的聚集状态的影响。

2.能辨识化学反应中的能量转化形式，能解释化学反应中能量变化的本质。

3.能进行反应焰变的简单计算，能用热化学方程式表示反应中的能量变化，能运

用反应焙变合理选择和利用化学反应。

夯f备知识

一、焙变热化学方程式

1.化学反应的实质与特征

实质

反应物中化学键典逡和生成物中

化

化学键形成

学

特征

既布"物质变化.乂伴有近变化;

反

应能量转化主要表现为热量的变化

2.燃与烙变

y1与内能有关的物理量,用符号表示

芳A生成物与反应物的始值差

熔变-------->■用AH表示

----单位---

-------*常用kJmol"或J•moL表示

3.反应热

（1）概念：反应热是等温条件下化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量。

（2）反应热和焰变的关系：恒压条件下进行的化学反应的焰变等于反应热，因此

常用△”表示反应热。

4.活化能与催化剂

（1）Ei为亚反应活化能，氏为逆反应活化能，△“=熠变。

（2）催化剂能降低正、逆反应的活化能，能提高反应物活化分子百分含量，但不

影响焙变的大小。

5.放热反应和吸热反应

（1）放热反应和吸热反应的判断

①从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析，如图所示。

|能量［能量生成物

|反应粉\-放出厂［破收厂

憔量：热最y

|AH>0J

卜一生成物.|反应

反应过程反应过程

放热反应吸热反应

②从反应热的量化参数——键熊的角度分析。

键能越大，物质稳定性越强，不易断裂

吸收能量/吸热反应

一

反生E|>七，A”。

旧化学键断裂成

应物

新化学键形成

物一

£,<£2,

放出能量E?放热反应

（2）常见的放热反应

与反应条件无关，常温下能进行的反应不一定是放热反应

①可燃物的燃烧；②酸碱中和反应；③大多数化合反应；④金属跟酸的置换反应;

⑤物质的缓慢氧化等。

（3）常见的吸热反应：①大多数分解反应；②盐类的水解反应；③Ba（OH）2・8H2O

与NH4cl反应；④碳和水蒸气、C和C02的反应等。

6.热化学方程式

(1)概念：表示参加反应的物质的量和反应热的关系的化学方程式。

(2)意义：表明了化学反应中的物质变化和能量变化。

如2H2(g)+02(g)=2H2O(1)

-571.6kJmor1

表示：2mol氢气和1mol氧气反应生成2mol液态水时放出571.6kJ的热量。

(3)热化学方程式的书写要求及步骤

【诊断1】判断下列叙述的正误(正确的划“，错误的划“X”)。

(1)任何反应都有能量变化，吸热反应一定需要加热(X)

(2)同温同压下，反应H2(g)+Ch(g)=2HC1(g)在光照和点燃条件下的

△H不同(X)

(3)活化能越大，表明反应断裂的化学键需要克服的能量越高(J)

(4)1molH2完全燃烧生成H2O(1)时放出243kJ的热量，则反应的热化学方

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

二、燃烧热、中和热

1.燃烧热

在101kPa时,1mol纯物质完全燃烧生成指定产物时放出的热量,

定义叫作该物质的燃烧热。这里的指定产物是指可燃物中碳变为C02

⑴,氢变为H2O⑴,硫变为SO2(g),氮变为N2(g)等

单位kJ/mol或kJ-mol1

C的燃烧热为AH=-393.5表示在25℃,101kPa条件下，

意义

1molC(s)完全燃烧生成CCh(g)放出393.5kJ的热量

1

表示表示燃烧热的热化学方程式：如CH4的燃烧热为890.3kJ-moP,则

表示CH4燃烧热的热化学方程式为CH4(g)+202(g)==CC>2(R)

+2H2O(1)△”=一890.3kJmo「

2.中和热

/数值为57.3kJmoF1

(1)史利热的概念及表示方法

在稀溶液中，酸和碱发生中和反应生：

成1molHQ⑴时所放出的热量

kJ-moL或kJ/mol

强酸和强碱反应的中和热基本上相等，:

热化学方程式可表示为H+(aq)+OH-(aq)：

=乩0⑴AH=-57.3kJ-moL;

由弱酸(弱碱)参与反应生成1mol液态;

水放出的热量比57.3kJ少

(2)中和热的测定

(1)实验装置

(2)实验步骤

①绝热装置组装一②量取一定体积酸、碱稀溶液一③测反应前酸、碱液温度一④

混合酸、碱液测反应时最高温度一⑤重复2〜3次实验一⑥求平均温度差(r终一f

始)f⑦计算中和反应反应热

(3)数据处理

(川极+加贼)-c-(.极一t媪)

c=4.18J-gF℃r=4.18XlO-kj.grjc-i。

|提醒

❶为保证酸、碱完全中和，常采用碱稍稍过量(0.5mol-L1HCL0.55mol-L1NaOH

溶液等体积混合)。

❷实验时不能用铜丝搅拌棒代替玻璃搅拌棒的理由是铜丝导热性好，比用环形玻

璃搅拌棒误差大。

【诊断2】判断下列叙述的正误(正确的划“，错误的划“X”)。

1

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

燃烧热△”为一241.85kJ-mo「(X)

+-1

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

则稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1mol水时放出57.3kJ的热量(X)

(3)用稀醋酸和稀NaOH溶液测定中和热，所测中和热△”>—57.3kJ.mo「i(V)

(4)表示乙醇燃烧热的热化学方程式为：C2H50H(1)+302(g)=2CO2(g)

1

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

三、盖斯定律与反应热的比较

1.盖斯定律

(1)内容：一个化学反应不管是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的,

即化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应的途径无关。

(2)意义：可间接计算某些难以直接测定的反应的反应热。

(3)应用

①计算反应热。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判断反应热之间的关系

焰变之间的关

反应焰变

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

❶热化学方程式乘(或除)以某一个数值时，反应热的数值也乘(或除)以该数

值。

❷热化学方程式相加减时，物质之间相加减，反应热也作相应加减。

❸将一个热化学方程式颠倒时，△”的"+”“一”随之改变，但数值不变。

2.反应热大小的判断

有以下三个反应

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)由物质的状态判断

物质的气、液、固三态变化时的能量变化如下：

如上述反应中：a>bo

(2)由△”的符号判断

比较反应热大小时不能只比较数值，还要考虑其符号。

如上述反应中△”区公发。

(3)由化学计量数判断

当反应物、生成物的状态相同时，化学计量数越大，放热反应的△”越小，吸热

反应的越大。

如上述反应中：c=2a,AWI>A//3O

(4)由反应进行的程度判断

对于可逆反应，参加反应的物质的物质的量和状态相同时，反应进行的程度越大,

热量变化越大。

【诊断3】判断下列叙述的正误(正确的划"J"，错误的划"X")。

(1)一个反应一步完成或分几步完成，二者相比，经过的步骤越多，放出的热量

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；

则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,则AWI<AW2(J)

(4)已知甲烷的燃烧热为890kJ-molI则标准状况下11.2L甲烷完全燃烧生成

CO2和水蒸气时，放出的热量为445kJ(X)

提:关键能4

考点一热化学方程式的书写与能量变化图

题组一热化学方程式的书写

1.依据事实，写出下列反应的热化学方程式。

(1)在25℃、101kPa下，0.3mol的气态高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧气中燃

烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5kJ热量，其热化学方程式为

(2)NaBH4(s)与H2O(1)反应生成NaBCh(s)和氢气，在25°C、101kPa

下，已知每消耗3.8gNaBH4(s)放热21.6kJ,该反应的热化学方程式为

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)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应的热化学方

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,则甲醇蒸气燃烧生成液态水

的热化学方程式为

（2）在微生物的作用下，NH；经过两步反应被氧化成NOio两步反应的能量变

化示意图如下图所示：

NH；(aq)+1O4g)

能

最

r

。\…AH=…-273kJ-moE,

Nd.faqHSlH'faql+H.Od)

反应过程反应过程

（第一步反应）（第二步反应）

第二步反应是（填“放热”或“吸热”）反应。

1molNH：全部被氧化成NO3（叫）的热化学方程式为

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

-1

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

=-346kJ-mol-1

I易错提醒，

书写热化学方程式时的注意事项

（符号K选扭反应苏:,二;1项寂反应）行为可;

V

单位一定为“kJ・moL,易错写成“kJ”

H或漏写

物质的状态必须正确，特别是溶液中的

状态］一:

反应易写错

0

反应热的数值必须与热化学方程式中的

数值化学计量数相对应，即化学计量数与AH

对应性,呈正比；当反应逆向进行时,其反应热

与正反应的反应热数值相等，符号相反

题组二化学反应中的能量变化图像

3.某反应使用催化剂后，其反应过程中能量变化如图。下列说法不正确的是（）

A.反应②为放热反应

B.AH=AH2-AH1

C.反应①旧键断裂吸收的能量大于新键形成释放的能量

D.使用催化剂后，活化能降低

答案B

解析△//=一(—A//2—AHi),B不正确。

4.叔丁基氯与碱溶液经两步反应得到叔丁基醇，反应（CH3）3CCI+OET-（CH3）

3coH+C「的能量变化与反应过程的关系如下图所示。下列说法正确的是（）

A.该反应为吸热反应

B.（CH3）3C+比（CH3）3CCI稳定

C.第一步反应一定比第二步反应快

D.增大碱的浓度和升高温度均可加快反应速率

答案D

解析由图像可知，反应物的总能量大于生成物的总能量。该反应为放热反应，

A项错误；由图像可知，（CH3）3C+、C「的能量之和比（CH3）3CC1的高，B项

错误；该反应第一步活化能大于第二步活化能，故第一步反应比第二步反应慢，

C项错误；增大碱的浓度和升高温度均可加快反应速率，D项正确。

|规律方法，

活化能与反应热的关系

由反应物A转化为生成物C,需经过两步反应，其反应历程与能量变化如下图所

示：

其中，E3>El,即第二步决定化学反应速率。

使用催化剂可降低反应的活化能，反应速率加快，但△“不变。△”=（自一及十

E3）—&。

考点二反应热的计算与比较

（一）利用键能计算

【典例1】氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运,

可通过下面方法——氨热分解法制氢气。

相关化学键的键能数据

化学键N=NH—HN—H

键能£7(kJ-rnol-1)946436.0390.8

在一定温度下，利用催化剂将NH3分解为N2和H2。回答下列问题：

反应2NH3（g）N2（g）+3H2（g）△"=kJmoF'o

答案+90.8kJ-moL

解析由△"=反应物总键能一生成物总键能可知，该反应的△”=2X（390.8

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

|规律方法，

利用键能计算反应热的方法

❶计算公式

△"=反应物的总键能一生成物的总键能。

❷计算关键

利用键能计算反应热的关键，就是要算清物质中化学键的数目，清楚中学阶段常

见单质、化合物中所含共价键的种类和数目。

~rz里

物质CO2CH4P4SiO2金刚石S8Si

(化学(C=(C(P—(Si—(C-(C-(S—S(Si

键)0)-H)P)O)C)C))-Si)

每个微

粒所含24641.5282

键数

【对点训练1]能源短缺是全球面临的问题，用CO2来生产燃料甲醇的反应原

理为CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)o已知某些化学键的键能

数据如下表所示。则该反应的△”为()

化学键C—HH—HC—0c=oH—O

键能/(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△〃=反应物总键能一生成物总键能=2X745.0+3X436.0—3X413.4-

_1

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

(二)利用盖斯定律计算

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

kJmol1

反应H：2NO2(g)=N2O4(g)△”2=—55.3kJ-mo「

则反应N2O5(g)=2NO2(g)+#)2(g)的△”=kJmol]o

答案+53.1

解析目标热化学方程式为N2O5(g)=2NO2(g)+；。2(g)故△”=；△F一

△“2=；X(-4.4)-(-55.3)=+53.1(kJ-mor')o

【解题模板】

①若目标热化学方程式中某物

质只与一个已知热化学方程式

共有，则选择此物质为参照物，

以此参照物在目标热化学反应

方程式中的位置及计量数确定

第查已知热化学方程式的计量数、

—唯——的必变量

1^.②若II标热化学方程式中某物质

在多个已知的热化学方程式中出

现•则在计算确定时.该物质

暂时不考虑作为参照物

X经过上述三个步骤处理后仍然出

第消

.现与目标方程式无关的物质，再通

四—无—

过调用剩余的L1知方程式.消除无

步关

关的物质

笫做将焙变代入,求出特定□标方程式

五一运—的反应热或按题目要求书写目标

步算热化学方程式

【对点训练2】（2020.山东卷）以CO2、H2为原料合成CH30H涉及的主要反

应如下:

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

解析分析三个热化学方程式，可应用盖斯定律计算，△“3=AF—AH2=—49.5

111

kJmol—(—90.4kJmol)=+40.9kJ-molo

（三）依据图示计算

【典例3】（20214月湖南适应性测试）已知：RlnKp=一竿+C（C为常数）。

根据上表实验数据得到下图，则该反应的反应热△"=kJmol

答案+144.2kJ-moL

解析将图像上的点代入RnKp=一7+C得：69.50=一△HX3.19X1（）-3+C和

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

【对点训练3】由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示。

,.o

NNON过渡态

a

N,O(g)+

NO(g)

反应过程

该反应的△"=

答案一139kJ-moL

解析由图示可知△”=(209-348)kJmor'=-139kJmol-i

(四)反应热大小的比较

【典例4】(2020.浙江7月选考)关于下列△，的判断正确的是()

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

解析形成化学键要放出热量，△M<0,第二个反应是盐类的水解反应，是吸热

反应，△”2>0,A项错误；是负值，八科是正值，B项正确；酸碱

中和反应是放热反应，AHsvO,AH4<0,C项错误；第四个反应(醋酸是弱酸，电

离吸热)放出的热量小于第三个反应，但△力和都是负值，则△“3<A”4,D

项错误。

|规律方法一

比较反应热大小的方法

方法一：利用盖斯定律进行比较

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,则△HI>A“2。

方法二：利用能量变化图进行比较

E2H2(g)+C)2(g)

V

2Hq(g)甲AH2

2H2O(1)\

反应历程

由图像可以看出放出或吸收热量的多少，若是放热反应，放出的热量越多，AH

越小；若是吸热反应，吸收的热量越多，△〃越大，故

【对点训练4](2021.浙江6月选考)相同温度和压强下，关于反应的△”，

下列判断正确的是()

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

解析一般的烯烧与氢气发生的加成反应为放热反应，但是，由于苯环结构的特

殊性决定了苯环结构的稳定性，苯与氢气发生加成反应生成1,3一环己二烯时，

破坏了苯环结构的稳定性，因此该反应为吸热反应。A.环己烯、1,3—环己二烯

分别与氢气发生的加成反应均为放热反应，因此，△"2V0,A不正确；

B.苯分子中没有碳碳双键，其中的碳碳键是介于单键和双键之间的特殊的共价键,

因此，其与氢气完全加成的反应热不等于环己烯、1,3一环己二烯分别与氢气发

生的加成反应的反应热之和，即+A“2,B不正确；C.环己烯、1,3—

环己二烯分别与氢气发生的加成反应均为放热反应，AHi<0,A//2<0,由于1mol

1,3—环己二烯与氢气完全加成后消耗的氢气是等量环己烯所需氢气的2倍，故

其放出的热量更多，其△"1>八”2；苯与氢气发生加成反应生成1,3一环己二烯

的反应为吸热反应（AM>。），根据盖斯定律可知，苯与氢气完全加成的反应热

△H3=A%+AH2,因此△“3>AH2,C正确；D.根据盖斯定律可知，苯与氢气完

全加成的反应热△〃3=4"4+八”2,因此△"2=公”3—A%,D不正确。

微专题17化学反应历程中的能垒图像

【解题模板】

通览

理清坐标含义

企图

能量变化能垒图的横坐标一般表示反应

的历程，横坐标的不同阶段表示一个完

整反应的不同阶段。纵坐标表示能量的

变化

分析各段反应

变化

仔细观察曲线(或直线)的变化趋势,分

析每一阶段发生的反应是什么，各段反

应是放热还是吸热，能量升高的为吸

V热，能量F降的为放热；不同阶段的最

大能垒即该反应的活化能

写出合理答案

分板

综合整合各项信息，回扣题目要求，做

出合理判断。如利用盖斯定律将各步反

应相加.即得到完整反应；催化剂只改

变反应的活化能，但不改变反应的反应

热，也不会改变反应的转化率

【典例】水煤气变换［CO(g)+H2O(g)=C02(g)+H2(g)］是重要的化

工过程。我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气

变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。

(

>2

。

而1坨.1.25..•-'■.141

:''----'、:\

磐0:\:\

K

IA7-0.32-<>.16;2阳一

过

M@过&X,.&

O/Ho)

渡

oo渡O

ZHOxZ

f++

态

xH+态H

z++HH®+

+.1+2Z&

H+x

Mq+HF

OHOH+H

+HO+

。O

oO。O@&

+。

。gF

OO

O。

可知水煤气变换的0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中

最大能垒(活化能)E正=eV,写出该步骤的化学方程式

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

【解题流程】

第一步：通览全图，理清坐标含义

此图为水煤气变换的反应历程中能量变化，横坐标表示CO(g)与H20(g)反

应在金催化剂表面的反应历程;而纵坐标表示反应历程中的不同阶段的能量变化,

从总体来看，反应CO(g)+H2O(g)=CO2(g)4-H2(g)的过程中相对能

量由。到一0.72eV,△”<(),为放热过程。

第二步：细看变化，分析各段反应

分段细分析,反应历程中过渡态I的能垒(活化能)E正为1.59eV-(-0.32eV)

=1.91eV,结合图给信息可得此过程中的化学方程式为CO*+H2O*+H2O(g)

=CO*+OH*+H*+H2O(g),而过渡态n的能垒(活化能)E正为1.86eV-(-

0.16eV)=2.02eV,结合图给信息可得此过程中的化学方程式为COOH*+H*+

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

第三步：综合分析，写出合理答案

由第一步分析△〃<(),由第二步分析过渡态I和过渡态n的能垒E正比较得出，反

应历程中最大能垒E正为过渡态II,EIE=2.02eV,化学方程式为COOH*+H*+

H2O*=COOH*+2H*+OH*。

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

OH*)

【专题精练】

化学研究中，可结合实验与计算机模拟结果，探究物质反应的历程。回答下列

各题：

(1)最近我国科学家实现了使用铜催化剂将N,N—二甲基甲酰胺［(CH3)2NCHO,

简称DMF］转化为三甲胺。单个DMF分子在铜催化剂表面的反应历程如图1所示,

其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。

>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反应历隹

图1

①该反应历程中的最大能垒(活化能)=eV,该步骤的化学方程式为

②该反应的(填或“=")0,制备三甲胺的化学方程式为

(2)分别研究TiCh、ZnO催化剂表面上光催化甲烷氧化反应的反应历程，结果

如图2所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。

-4.56

CH;lOOH\_7CH..OH

.CH箭苏包比吧

-1(),HCHO

反应历程

图2

催化剂催化效果较好的是,甲醛从催化剂表面脱附过程的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由题图1可知反应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根据盖斯

定律，反应热只与反应的始态和终态有关，与反应过程无关，反应物总能量高于

生成物总能量，该反应为放热反应，△“<(),化学方程式为(CH3)2NCHO(g)

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

(2)由题图2分析可知，催化剂ZnO将反应的活化能降低更多，所以ZnO的催

化效果较好，甲醛从催化剂表面脱附过程的△E=-9.02eV-(-9.04eV)=0.02

eV>0o

I名师点拨-------

❶反应历程中的最大能垒是指正反应过程中最大相对能量的差值，可以用估算的

方法进行确定。

❷能垒越大，反应速率越小，即多步反应中能垒最大的反应为决速反应。

❸用不同催化剂催化化学反应，催化剂使能垒降低幅度越大，说明催化效果越好。

❹相同反应物同时发生多个竞争反应，其中能垒越小的反应，反应速率越大，产

物占比越高。

[■练-高考真题

1.(2021.浙江1月选考)已知共价键的键能与热化学方程式信息如下表:

共价键H—HH—0

键能/(kJ-mol^)436463

1

热化学方程式2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)AH=-482kJmot

则20(g)=02(g)的△”为()

A.+428kJ-mol"1B.—428kJmor1

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

答案D

解析设0-0的键能为x,则(2X436kJ-moP'+x)-2X2X463kJ-mol-1=

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

-l,D正确。

2.(2020.北京卷)依据图示关系，下列说法不正确的是()

-393.5kJ-mof'

A.石墨燃烧是放热反应

B.lmolC(石墨)和1molCO分别在足量02中燃烧，全部转化为C02,前者放

热多

C.C(石墨)+C02(g)=2C0(g)一八”2

D.化学反应的△“，只与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关

答案C

解析所有的燃烧都是放热反应，根据图示，C(石墨)+。2(g)=C02(g)

AWi=-393.5kJ-mol1,A/7i<0,则石墨燃烧是放热反应，故A正确；根据图示，

_1

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

=C02(g)A/72=-283.0kJ-mol1,根据反应可知都是放热反应，1molC(石

墨)和1molCO分别在足量02中燃烧，全部转化为CO2,1molC(石墨)放热

多，故B正确；根据B项分析，①C(石墨)+。2(g)=C02(g)AHi=—

11

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

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

故C错误；根据盖斯定律可知，化学反应的焙变只与反应体系的始态和终态有关,

与反应途径无关，故D正确。

3.(2021.辽宁卷)苯催化加氢制备环己烷是化工生产中的重要工艺，一定条件下,

发生如下反应：

(g)

I.主反应：V'JA/7i<0

n.副反应:△“2>0

回答下列问题：

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

则△&=(用A“3、A//4和△“5表示)。

31

答案外“3+/”4—公”5

解析根据盖斯定律结合已知反应：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.王反应：、夕

3131

可由lIH+'IV—V,则△”尸科氏+/力一公必。

4.(2021.河北卷)当今，世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点，因此,

研发二氧化碳利用技术、降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。

大气中的二氧化碳主要来自煤、石油及其他含碳化合物的燃烧。已知25°C时，相

关物质的燃烧热数据如下表：

物质H2(g)C(石墨，s)C6H6(1)

燃烧热

-285.8-393.5-3267.5

△H(kJ-mol1)

则25C时H2(g)和C(石墨，s)生成C6H6(1)的热化学方程式

为。

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

解析由题给燃烧热数据可得，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,根据盖

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

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

H2(g)与C(石墨，s)生成C6H6(1)的热化学方程式为6C(石墨，s)+3H2

(g)=C6H6⑴AH=+49.1kJ-moF'o

5.(2021.全国甲卷)二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。

回答下列问题：

二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：

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

该反应一般认为通过如下步骤来实现：

①CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)

△Hi=+41kJ-mol-1

②CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)

△“2=—90kJmo「

总反应的△"=kJ-moF1；若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上

述反应能量变化的是(填标号)，判断的理由是

»

控

用

长

反应进程反应进程

AB

疏

挖

阴

及

CO+Hq+2H2

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

反应进程反应进程

CD

答案一49AAHi为正值，A“2和为负值，且反应①活化能大于反应②的

解析由盖斯定律可知，反应①+反应②得总反应方程式，则总反应的△“=△”1

111

+△//?=+41kJ-mol+(—90kJmol)=-49kJ-molo该总反应是放热反应,

生成物的总能量比反应物的总能量低，B、D错误；反应①为慢反应，是总反应

的决速步骤，则反应①的活化能比反应②的大，A正确，C错误。

成;学科素养

|A级基础巩固

1.通过以下反应均