新高考化学复习专题九化学反应的热效应教学课件

专题九化学反应的热效应考点1化学反应中的能量变化1.反应热和焓变(1)反应热:在等温条件下,化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量,称为化学反

应的热效应,简称反应热。(2)焓变:在等压条件下进行的化学反应,其反应热等于焓变,其符号为ΔH,常用单位是kJ

/mol或kJ·mol-1。

吸热反应放热反应图示

意义E1表示正反应活化能,E2表示逆反应活化能ΔHΔH=生成物总能量-反应物总能量ΔH=正反应活化能-逆反应活化能2.化学反应中能量变化的原因(1)从反应物和生成物总能量大小角度分析特别注意ΔH单位中“mol-1”表示每摩尔反应放出的能量,所以ΔH必须与化学方程式一一对应。(2)从键能角度分析ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和(3)催化剂的影响

催化剂参与反应,改变反应历程,降低反应活化能,增大反应速率(正、逆反应速率都增

大),缩短达到平衡的时间,但是不能改变反应热(ΔH),不能使平衡移动,不能改变平衡常数,不能改变平衡转化率。(4)常见的吸热、放热反应吸热反应:①大多数分解反应;②盐类的水解;③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应;④C和水

蒸气、C和CO2的反应等。放热反应:①可燃物的燃烧;②中和反应;③大多数化合反应;④金属与酸的置换反应;⑤

缓慢氧化等。比较项目燃烧热中和反应反应热能量变化放热,ΔH<0含义在101kPa时,1mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量在稀溶液里,酸和碱发生中和反

应时所放出的热量反应物的量可燃物为1mol不一定为1mol注意①测定燃烧热时可燃物中元素对应的指定产物,如C→CO2(g),H→H2O(l),S→SO2(g),N→N2(g)等。②在25℃和101kPa下,强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应生成1molH2O时,放出57.3kJ的热量。3.燃烧热与中和反应反应热的比较考点2热化学方程式盖斯定律1.热化学方程式(1)意义:表明了化学反应中的物质变化和能量变化。例如2H2(g)+O2(g)

2H2O(l)

ΔH=-571.6kJ·mol-1,表示25℃和101kPa下,2mol氢气和1mol氧气反应生成2mol液态

水时放出571.6kJ的热量。(2)书写要求①写出正确的化学方程式,注明反应的温度和压强(25℃、101kPa下的反应可不注明)。②注明各物质的聚集状态:固态(s)、液态(l)、气态(g)、水溶液(aq),不用“↑”和“↓”。③热化学方程式中各物质前的化学计量数可以是整数也可以是分数。注意

无论化学反应是否可逆,热化学方程式中的ΔH都表示反应进行到底时的能量变化。归纳总结“五审”法判断热化学方程式的正误2.盖斯定律(1)内容:不管化学反应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)应用:有些反应很难直接测其反应热,可用盖斯定律间接计算。热化学方程式(或反应关系)焓变之间的关系aA(g)

B(g)

ΔH1A(g)

B(g)

ΔH2ΔH1=aΔH2aA(g)

B(g)

ΔH1B(g)

aA(g)

ΔH2ΔH1=-ΔH2

ΔH=ΔH1+ΔH21.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。(1)同温同压下,反应H2(g)+Cl2(g)

2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同。(

)(2)已知H+(aq)+OH-(aq)

H2O(l)

ΔH=-57.3kJ·mol-1,则Ba(OH)2和盐酸反应的反应热ΔH=2×(-57.3)kJ·mol-1。(

)(3)500℃、30MPa下,将0.5molN2和1.5molH2置于密闭容器中充分反应生成NH3(g),

放热19.3kJ,其热化学方程式为N2(g)+3H2(g)

2NH3(g)

ΔH=-38.6kJ·mol-1。

(

)×××2.在测定中和反应反应热的实验中,下列说法正确的是

(

)A.酸、碱溶液应沿玻璃棒分三次倒入小烧杯B.用铜棒代替环形玻璃搅拌棒,会使测得的反应热的绝对值偏大C.用0.55mol/L的NaOH溶液分别与0.5mol/L的盐酸、醋酸溶液反应,所取溶液体积相

等,则测得的反应热数值相同D.测量终止温度时,应当记录混合溶液的最高温度D3.在25℃和101kPa的条件下,1molH2(g)和1molCl2(g)完全反应生成HCl(g)的能量变

化如图所示,下列说法不正确的是

(

)CA.H—H键的键能为436kJ·mol-1B.生成1molHCl(g)释放431kJ的能量C.该反应的热化学方程式:H2(g)+Cl2(g)

2HCl(g)

ΔH=-862kJ·mol-1D.共价键断裂和形成时的能量变化是该化学反应能量变化的主要原因

4.(双选)下列图像分别表示有关反应的反应过程与能量变化的关系。

据此判断下列说法中正确的是

(

)A.石墨转变为金刚石是放热反应B.S(g)+O2(g)

SO2(g)

ΔH1,S(s)+O2(g)

SO2(g)

ΔH2,则ΔH1<ΔH2C.白磷比红磷稳定D.CO(g)+H2O(g)

CO2(g)+H2(g)

ΔH<0BD5.假设反应体系的始态为甲,中间态为乙,终态为丙,它们之间的转化如图所示。下列

说法不正确的是

(

)A.|ΔH1|一定大于|ΔH2|B.|ΔH1|<|ΔH3|C.ΔH1+ΔH2+ΔH3=0D.甲→丙过程的ΔH=ΔH1+ΔH2A6.N2H4是一种高效清洁的火箭燃料。已知在25℃、101kPa下,8gN2H4(g)完全燃烧生

成N2(g)和H2O(l)时,放出133.5kJ热量。写出表示N2H4(g)燃烧热的热化学方程式:

。答案N2H4(g)+O2(g)

N2(g)+2H2O(l)

ΔH=-534kJ·mol-1。考法1反应热的计算方法与大小比较一、计算反应热的常用方法1.根据反应物和生成物的能量计算ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量2.根据反应物和生成物的键能计算ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和3.根据反应的活化能计算ΔH=正反应的活化能-逆反应的活化能4.根据盖斯定律计算

注意①热化学方程式乘以某一个数时,反应热的数值也必须乘上该数。②将一个热化学方程式颠倒时,ΔH的“+”“-”随之改变,但绝对值不变。③热化学方程式相加减时,物质之间相加减,反应热也必须相加减。例1(2023重庆凤鸣山中学5月月考,10)甲醇是重要的化工原料,工业上由CO、CO2和H2

合成甲醇的主要反应如下: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:反应Ⅲ中相关化学键的数据如下表。化学键H—HC—O

H—OC—H键能/kJ·mol-1436343a465413则

键的键能a为

(

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

解题导引

题表数据中没有CO2的键能数据,则不能通过反应Ⅰ计算

键的键能;但通过反应Ⅲ可以。根据盖斯定律求出ΔH3,再根据ΔH=反应物的总键能-生成物的

总键能,结合表中相关数据计算即可。

解析

反应Ⅲ=反应Ⅱ-反应Ⅰ,根据盖斯定律,ΔH3=ΔH2-ΔH1=-58kJ·mol-1-41kJ·mol-1=-99kJ·mol-1。根据ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能,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河北石家庄一模,17,节选)二甲醚是重要的有机合成原料。工业上常用合成

气(主要成分为CO、H2)制备二甲醚,其主要反应如下:反应ⅰ:CO(g)+2H2(g)

CH3OH(g)

ΔH1反应ⅱ:2CH3OH(g)

CH3OCH3(g)+H2O(g)

ΔH2=-23.5kJ·mol-1反应ⅲ:CO(g)+H2O(g)

CO2(g)+H2(g)

ΔH3=-41.2kJ·mol-1(1)已知298K时,由稳定态单质生成1mol化合物的焓变称为该物质的标准摩尔生成焓

(Δf

)。几种物质的标准摩尔生成焓如下表所示,据此计算ΔH1=

kJ·mol-1。物质CO(g)H2(g)CH3OH(g)Δf

/(kJ·mol-1)-110.50.0-201.2

解题导引

由题干信息知,298K时,由稳定态单质生成1mol化合物的焓变为该物质的标准摩尔生成焓,根据此定义写出生成CO、CH3OH的热化学方程式,然后再根据盖

斯定律进行相关计算。

解析

根据题表数据可写出:①C(s)+

O2(g)

CO(g)

ΔH=-110.5kJ·mol-1②C(s)+2H2(g)+

O2(g)

CH3OH(g)

ΔH=-201.2kJ·mol-1。根据盖斯定律可知,反应ⅰ=②-①,则ΔH1=[-201.2-(-110.5)]kJ·mol-1=-90.7kJ·mol-1。

答案

-90.7二、反应热大小的比较1.放热反应和吸热反应的比较:由于ΔH带“+”和“-”,所以吸热反应的反应热大于

放热反应的反应热。2.同一反应,反应物(或生成物)状态不同,常用的比较方法有:①运用盖斯定律直接计算,

有时还需结合物质的聚集状态比较ΔH的大小;②利用能量图进行比较。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,则ΔH1>ΔH2。方法二:在图像上可以看出放出或吸收热量的多少,若是放热反应,放出热量越多,ΔH越

小;若是吸热反应,吸收热量越多,ΔH越大。上述反应a、b均为放热反应,从图中可看出

b放出热量更多,故ΔH2<ΔH1。

3.两个有联系的不同反应,常利用已知知识进行比较。如:①C(s)+O2(g)

CO2(g)

ΔH1<0②C(s)+

O2(g)

CO(g)

ΔH2<0反应①为C的完全燃烧,反应②为C的不完全燃烧,|ΔH1|>|ΔH2|,所以ΔH1<ΔH2。例3(2024届陕西部分学校开学考,7)PCl3和PCl5都是重要的化工产品。磷与氯气反应有

如下转化关系。

已知:在绝热恒容密闭容器中发生反应(1)、反应(2),反应体系的温度均升高。下列叙述正确的是

(

)A.ΔH3=ΔH1+ΔH2B.4PCl3(g)+4Cl2(g)

4PCl5(s)

ΔH>ΔH2C.ΔH1、ΔH2、ΔH3中,ΔH3最大D.PCl5分子中每个原子最外层都达到8电子结构

解题导引

进行ΔH大小比较时,要注意ΔH的正、负,若ΔH为负数,则绝对值越大,ΔH越小。

解析

由图知,反应(3)=反应(1)+反应(2),则ΔH3=ΔH1+ΔH2,A项正确;液态PCl3汽化时吸收热量,故ΔH<ΔH2,B项错误;反应(1)和反应(2)均是放热反应,即ΔH1、ΔH2均小于0,ΔH3=ΔH1+ΔH2<0,ΔH3最小,C项错误;PCl5分子中P原子最外层有10个电子,D项错误。

答案

A考法2反应历程图像分析物质反应历程与能量图像常见类型有以下三种:1.曲线图式:曲线图中,通过始态与终态的能量高低可以判断反应是吸热还是放热。若有多步反应,活化能最大的那一步是决速步(决定整个反应速率的步骤)。通过能量高低判断物质的稳定性时,能量越低,物质越稳定。2.能垒图式:能垒图中,过渡态左侧相邻物质“爬坡”至过渡态所需的能量即为能垒,

最大能垒对应的步骤即为决速步。

3.循环图式:分析循环图时,重点在于判断反应物、生成物、催化剂、中间产物。一般来说,通过一个箭头进入循环(“只进不出”)的是反应物;通过一个箭头离开循环(“只出不进”)的是生成物;先参加反应,又在后续反应中生成(“有进有出”)的是催化剂;先生成后又消耗掉(“自生自灭”)的是中间产物。例1(双选)(2022湖南,12,4分)反应物(S)转化为产物(P或P·Z)的能量与反应进程的关系

如图所示:

下列有关四种不同反应进程的说法正确的是

(

)A.进程Ⅰ是放热反应B.平衡时P的产率:Ⅱ>ⅠC.生成P的速率:Ⅲ>ⅡD.进程Ⅳ中,Z没有催化作用

解题导引

解读反应进程图像的关键:反应进程Ⅱ、Ⅲ中,X、Y均为催化剂;反应进程Ⅳ中,生成P·Z,Z为反应物。

解析

A项,由题图可知,进程Ⅰ反应物的总能量比生成物的总能量高,为放热反应,正确;B项,从Ⅱ中可看出S+X→P+X,X为催化剂,只改变反应的速率,对平衡产率没有影

响,错误;C项,从Ⅱ和Ⅲ可看出,进程Ⅱ决速步的活化能比进程Ⅲ的小,所以生成P的速

率:Ⅱ>Ⅲ,错误;D项,由题图可知,进程Ⅳ中产物为P·Z,Z为反应物,没有催化作用,正确。

答案

AD例2(2023安徽合肥一模,11)下图是我国科研工作者研究MgO(s)与CH4(g)作用最终生成

Mg(s)与CH3OH(g)的相对能量—反应进程曲线。下列叙述错误的是

(

)

A.中间体OMgCH4(s)比MgOCH4(s)更稳定B.该反应进程中的最大能垒为350.6kJ·mol-1C.生成HOMgCH3(s)的过程中有极性键的断裂和形成D.总反应的热化学方程式为MgO(s)+CH4(g)

Mg(s)+CH3OH(g)

ΔH=-146.1kJ·mol-1

解题导引

解答此题要熟知以下三点:①从能量角度比较物质的稳定性,能量越低,物质越稳定。②同种元素之间形成的共价键为非极性共价键,不同元素之间形成的共

价键为极性共价键;③ΔH只与反应始态和终态有关,与反应过程无关。

解析

结合题图,中间体OMgCH4(s)比MgOCH4(s)能量更低,故更稳定,A项正确;HOMgCH3(s)到过渡态2的能垒最大,为-21.3kJ·mol-1-(-321.1)kJ·mol-1=299.8kJ·mol-1,B

项错误;生成HOMgCH3(s)的过程中CH4中C—H键断裂,同时有O—H键生成,C项正确;

根据题给信息和题图都可以得到反应物为MgO(s)、CH4(g),生成物为Mg(s)、CH3OH

(g),再根据题图得出始态和终态物