2023届新高考新教材化学人教版一轮学案-第六章第1讲　化学能与热能

第1讲化学能与热能复习目标核心素养1.了解化学反应中能量转化的原因及常见的能量转化形式。2．了解化学能与热能的相互转化，了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。3．了解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式。4．了解焓变与反应热的含义。5．理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。6．了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。了解化学在解决能源危机中的重要作用。1.变化观念与平衡思想：认识化学变化的本质是有新物质生成，并伴有能量的转化；能多角度、动态地分析热化学反应方程式，运用热化学反应原理解决实际问题。2．证据推理与模型认知：通过分析、推理等方法认识研究反应热的本质，建立盖斯定律模型。3．科学态度与社会责任：确认能源对社会发展的重大贡献，具有可持续发展意识和绿色化学观念，能对与化学有关的社会热点问题做出正确的价值判断。考点一反应热焓变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：恒压条件下的反应热等于反应的焓变，符号为ΔH，单位为kJ·mol－1。2．放热反应和吸热反应(1)化学反应放热和吸热的原因判断依据放热反应吸热反应反应物总能量与生成物总能量的相对大小反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量与化学键的关系生成物分子成键时释放出的总能量大于反应物分子断键时吸收的总能量生成物分子成键时释放出的总能量小于反应物分子断键时吸收的总能量ΔH的符号ΔH<0(“－”号)ΔH>0(“＋”号)反应过程图示①过程(包括物理过程、化学过程)与化学反应的区别，有能量变化的过程不一定是放热反应或吸热反应。如水结成冰放热，但不属于放热反应。②化学反应是放热还是吸热与反应发生的条件没有必然联系。如吸热反应NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O在常温常压下即可进行。(2)记忆常见的放热反应和吸热反应放热反应吸热反应常见反应①可燃物的燃烧②酸碱中和反应③金属与酸的置换反应④物质的缓慢氧化⑤铝热反应⑥大多数化合反应①弱电解质的电离②盐类的水解反应③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应④C和H2O(g)、C和CO2的反应⑤大多数分解反应3．反应焓变的计算(1)计算方法ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能ΔH＝正反应活化能－逆反应活化能(2)注意事项①利用键能计算反应热的关键，是弄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。物质(化学键)CO2(C=O)CH4(C—H)P4(P—P)SiO2(Si—O)1mol微粒所含键的物质的量2464物质(化学键)石墨(C—C)金刚石(C—C)S8(S—S)Si(Si—Si)1mol微粒所含键数的物质的量1.5282②活化能与焓变的关系a．催化剂能降低反应的活化能，但不影响焓变的大小及平衡转化率。b．在无催化剂的情况，E1为正反应的活化能，E2为逆反应的活化能，ΔH＝E1－E2，活化能大小影响反应速率。c．起点、终点能量高低判断反应的ΔH，并且物质的能量越低，物质越稳定。(1)所有的放热反应不需要加热就能进行反应。(×)(2)物质发生化学变化一定伴有能量的变化。(√)(3)浓H2SO4稀释是放热反应。(×)(4)活化能越大，表明反应断裂旧化学键需要克服的能量越高。(√)(5)吸热反应中，反应物化学键断裂吸收的总能量高于生成物形成化学键放出的总能量。(√)(6)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。(×)(7)可逆反应的ΔH表示完全反应时的热量变化，与反应是否可逆无关。(√)题点一反应热与能量变化的关系(2021·聊城一模)某反应使用催化剂后，其反应过程中能量变化如图所示，下列说法错误的是()A．总反应为放热反应B．使用催化剂后，活化能不变C．反应①是吸热反应，反应②是放热反应D．ΔH＝ΔH1＋ΔH2【解析】由题图可知，反应①是吸热反应，反应②是放热反应，总反应是放热反应，且ΔH＝ΔH1＋ΔH2，A、C、D项正确；催化剂能降低反应的活化能，B项错误。【答案】B[母题变式]CH4与Cl2生成CH3Cl的反应历程中，中间态物质的能量关系如下图所示(Ea表示活化能)，下列说法不正确的是()A．已知Cl·是由Cl2在光照条件下化学键断裂生成的，该过程可表示为B．相同条件下，Ea越大反应速率越慢C．图中ΔH<0，其大小与Ea1、Ea2无关D．CH4转化为CH3Cl的过程中，所有C—H键都发生了断裂解析：DCl·是由Cl2在光照条件下化学键断裂生成的，由分子转化为活性原子，该过程可表示为，选项A正确；相同条件下，Ea越大，活化分子百分数越少，反应速率越慢，选项B正确；图中反应物总能量大于生成物总能量，ΔH<0，其大小与Ea1、Ea2无关，选项C正确；CH4转化为CH3Cl的过程中，只有一个C—H键发生了断裂，选项D不正确。[对点训练1]肼(N2H4)在不同条件下分解产物不同，T℃时在Cu表面分解的机理如图。已知200℃时：反应Ⅰ：3N2H4(g)=N2(g)＋4NH3(g)ΔH1＝－akJ·mol－1(a>0)；反应Ⅱ：N2H4(g)＋H2(g)=2NH3(g)ΔH2＝bkJ·mol－1；总反应为N2H4(g)=N2(g)＋2H2(g)ΔH3。下列说法不正确的是()A．图示过程①是放热反应B．b<0C．3molN2H4(g)的总能量高于1molN2(g)和4molNH3(g)的总能量D．ΔH3＝(a＋2b)kJ·mol－1解析：D过程①为N2H4分解生成N2和NH3，由ΔH1<0，可知过程①是放热反应，A正确；由能量变化图示可知，1molN2H4(g)和1molH2(g)具有的总能量高于2molNH3(g)具有的总能量，该反应是放热反应，则b<0，B正确；反应Ⅰ是放热反应，则3molN2H4(g)具有的总能量高于1molN2(g)和4molNH3(g)具有的总能量，C正确；由Ⅰ－Ⅱ×2可得N2H4(g)=N2(g)＋2H2(g)，根据盖斯定律，ΔH3＝ΔH1－2ΔH2＝－(a＋2b)kJ·mol－1，D错误。[名师点拨]①反应热ΔH是指整个体系(即指“每摩尔化学反应”)的能量变化，而不是指该反应中的某种物质。②不论化学反应是否可逆，热化学方程式中的反应热ΔH都表示反应进行到底(完全转化)时的能量变化。题点二利用键能计算反应热(2021·浙江卷)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—O键能/(kJ·mol－1)436463热化学方程式2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH＝－482kJ·mol－1则2O(g)=O2(g)的ΔH为()A．428kJ·mol－1 B．－428kJ·mol－1C．498kJ·mol－1 D．－498kJ·mol－1【解析】2O(g)=O2(g)的过程形成O=O共价键，是放热过程，其ΔH等于负的O=O共价键的键能，A、C错误；对于热化学方程式2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH＝－482kJ·mol－1，根据键能与焓变的关系ΔH＝2E(H—H)＋E(O=O)－4E(O—H)，可计算得E(O=O)＝－482kJ·mol－1＋4×463kJ·mol－1－2×436kJ·mol－1＝498kJ·mol－1，B错误，D正确。【答案】D[母题延伸](1)共价化合物的稳定性与键能间的关系？(2)双键的键能与单键键能间的关系？提示：(1)键能越大，共价化合物越稳定。稳定性与分子间作用力，氢键无关。(2)同种元素双键键能大于单键键能，小于单键键能的2倍。[对点训练2]常温下，1mol化学键分解成气态原子所需要的能量用E表示。结合表中信息判断，下列说法不正确的是()共价键H—HF—FH—FH—ClH—IE(kJ·mol－1)436157568432298A．432kJ·mol－1＞E(H—Br)＞298kJ·mol－1B．表中最稳定的共价键是H—F键C．H2(g)→2H(g)ΔH＝＋436kJ·mol－1D．H2(g)＋F2(g)=2HF(g)ΔH＝－25kJ·mol－1解析：D依据溴原子半径大于氯原子小于碘原子，半径越大键能越小，结合图表中数据可知432kJ·mol－1>E(H—Br)>298kJ·mol－1，A项正确；键能越大形成的化学键越稳定，表中键能最大的是H—F，最稳定的共价键是H—F键，B项正确；氢气变化为氢原子，所吸收的热量等于氢气中断裂化学键需要的能量，H2(g)→2H(g)ΔH＝＋436kJ·mol－1，C项正确；依据ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和计算判断，ΔH＝436kJ·mol－1＋157kJ·mol－1－2×568kJ·mol－1＝－543kJ·mol－1，H2(g)＋F2(g)=2HF(g)ΔH＝－543kJ·mol－1，D项错误。考点二热化学方程式1．概念：表示参与化学反应的物质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。例如：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1，表示25℃，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。3．书写热化学方程式注意事项(1)注明反应条件：反应热与测定条件(温度、压强等)有关。绝大多数反应是在25℃、101kPa下进行的，可不注明。(2)注明物质状态：常用s、l、g、aq分别表示固体、液体、气体、溶液。(3)注意符号、单位：ΔH应包括“＋”或“－”、数值和单位(kJ·mol－1)。(4)区别于普通方程式：一般不注“↑”“↓”以及“点燃”“加热”等。(5)注意热化学方程式的化学计量数：热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量，可以是整数，也可以是分数。且化学计量数必须与ΔH相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。(6)同素异形体转化的热化学方程式除了注明状态外，还要注明名称。(1)热化学方程式仅能表示化学反应中的能量变化。(×)(2)热化学方程式H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH＝－241.8kJ·mol－1表示的意义：发生上述反应生成1molH2O(g)时放出241.8kJ的热量。(√)(3)H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH1和2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH2中的ΔH1＝ΔH2。(×)(4)已知相同条件下2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH1，反应2SO2(s)＋O2(g)2SO3(g)ΔH2，则ΔH1>ΔH2。(×)题点一热化学方程式的正误判断已知：25℃、101kPa时1mol辛烷完全燃烧生成液态水时放出热量为5518kJ；强酸和强碱在稀溶液中发生反应生成1molH2O时放出的热量为57.3kJ，则下列热化学方程式书写正确的是()①2C8H18(l)＋25O2(g)=16CO2(g)＋18H2O(g)ΔH＝－5518kJ·mol－1②2C8H18(l)＋25O2(g)=16CO2(g)＋18H2O(l)ΔH＝－11036kJ·mol－1③H＋＋OH－=H2OΔH＝－57.3kJ·mol－1④2NaOH(aq)＋H2SO4(aq)=Na2SO4(aq)＋2H2O(l)ΔH＝－114.6kJ·mol－1A．①③ B．②③C．②④ D．只有②【解析】判断热化学方程式的书写时，要注意状态、ΔH单位、符号以及数值是否与前面的化学计量数相对应。①中水的状态应为液态且焓变数值与方程式的化学计量数不对应，故错误；③错在没有标出是在水溶液中的反应，正确的热化学方程式为H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1。【答案】C[母题延伸]根据上题题干叙述回答下列问题：(1)辛烷的燃烧热ΔH＝－5518kJ·mol－1对吗？(2)0.5molH2SO4与0.5molBa(OH)2发生反应生成1molH2O放出的热量为57.3kJ对吗？提示：(1)正确(2)不正确。因为生成BaSO4沉淀，放出热量大于57.3kJ。[对点训练1]已知1g物质完全燃烧时的反应热叫作该物质的热值。有以下能量转化图，下列说法不正确的是()A．转化Ⅰ的热化学方程式为：C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH＝－393.5kJ·mol－1B．转化Ⅱ的热化学方程式为：2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH＝－565.8kJ·mol－1C．由C→CO的热化学方程式为：2C(s)＋O2(g)=2CO(g)ΔH＝－110.6kJ·mol－1D．CO的热值约为10.1答案：C题点二热化学方程式的书写(2021·济宁调研)一定条件下，在水溶液中1molCl－、ClOeq\o\al(－,x)(x＝1，2，3，4)的能量(kJ)相对大小如图所示。B→A＋C反应的热化学方程式为______________________(用离子符号表示)。【解析】根据化合价可知，A为Cl－，B为ClO－，C为ClOeq\o\al(－,3)，D为ClOeq\o\al(－,4)。B→A＋C的热化学方程式为3ClO－(aq)=2Cl－(aq)＋ClOeq\o\al(－,3)(aq)ΔH＝(2×0＋63－3×60)kJ·mol－1＝－117kJ·mol－1。【答案】3ClO－(aq)=2Cl－(aq)＋ClOeq\o\al(－,3)(aq)ΔH＝－117kJ·mol－1[母题变式](1)微粒的稳定性与元素的化合价有关吗？(2)根据上题写出最高点E(＋3，100)，E→A＋C反应的热化学方程式。提示：(1)无关，A点－1价最稳定，E点＋3价最不稳定。(2)3ClOeq\o\al(－,2)(aq)=Cl－(aq)＋2ClOeq\o\al(－,3)(aq)ΔH＝－174kJ·mol－1。[对点训练2](1)用O2将HCl转化为Cl2，可提高效益，减少污染。传统上该转化通过如图所示的催化循环实现。其中，反应①为2HCl(g)＋CuO(s)H2O(g)＋CuCl2(s)ΔH1，反应②生成1molCl2(g)的反应热为ΔH2，则总反应的热化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________(反应热用ΔH1和ΔH2表示)。(2)在25℃、101kPa下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量QkJ，其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100gCaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)如图是1molNO2和1molCO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式：__________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)根据图示写出反应②CuCl2(s)＋eq\f(1,2)O2(g)CuO(s)＋Cl2(g)ΔH2，由①＋②可写出总反应的热化学方程式。(2)由题意可知生成n(CO2)＝n(CaCO3)＝eq\f(100g,100g·mol－1)＝1mol，则由原子守恒可知，需要乙醇的物质的量为eq\f(1,2)mol，故热化学方程式为C2H5OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－(2×Q)＝－2QkJ·mol－1。(3)由图可知其热化学方程式为NO2(g)＋CO(g)=CO2(g)＋NO(g)ΔH＝E1－E2＝134kJ·mol－1－368kJ·mol－1＝－234kJ·mol－1。答案：(1)2HCl(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=Cl2(g)＋H2O(g)ΔH＝ΔH1＋ΔH2(2)C2H5OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－2QkJ·mol－1(3)NO2(g)＋CO(g)=CO2(g)＋NO(g)ΔH＝－234kJ·mol－1考点三燃烧热中和反应反应热能源1．燃烧热常温时指定产物示例：H→H2O(l)，C→CO2(g)，S→SO2(g)，N→N2(g)。2．中和反应反应热及测定(1)测定原理ΔH＝－eq\f(（m酸＋m碱）·c·（t终－t始）,n)c＝4.18J·g－1·℃－1＝4.18×10－3kJ·g－1·℃－1；n为生成H2O的物质的量。稀溶液的密度用1g·mL－1进行计算。(2)装置如上图(3)注意事项①玻璃搅拌器的作用是使反应物充分接触。②隔热层的作用是减少热量的损失。③为保证酸、碱完全中和，常采用碱稍稍过量(0.5mol·L－1HCl、0.55mol·L－1NaOH溶液等体积混合)。3．能源(1)能源分类(2)解决能源问题的措施①提高能源的利用效率：a.改善开采、运输、加工等各个环节；b.科学控制燃烧反应，使燃料充分燃烧。②开发新能源：开发资源丰富、可以再生、没有污染或污染很小的新能源。(1)燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的热化学方程式是CH3OH(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)＋2H2(g)ΔH＝－192.9kJ·mol－1，则CH3OH(g)的燃烧热为192.9kJ·mol－1。(×)(2)已知稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1，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。(×)(3)已知H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则H2SO4和Ba(OH)2反应的反应热ΔH＝2×(－57.3)kJ·mol－1。(×)(4)H2(g)的燃烧热是285.8kJ·mol－1，则2H2O(g)=2H2(g)＋O2(g)ΔH＝＋571.6kJ·mol－1。(×)题点一燃烧热中和反应反应热及应用(2021·福建省漳州市高三质检)下列关于化学反应与能量的说法正确的是()A．已知正丁烷的燃烧热为2878kJ·mol－1，则表示正丁烷燃烧热的热化学方程式为2CH3CH2CH2CH3(g)＋13O2(g)=8CO2(g)＋10H2O(l)ΔH＝－2878kJ·mol－1B．已知在一定条件下，2molSO2与1molO2充分反应后，释放出98kJ的热量，则其热化学方程式为2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－98kJ·mol－1C．已知稀盐酸与稀NaOH溶液反应的中和反应反应热为57.3kJ·mol－1，则表示稀硫酸与稀NaOH溶液反应的热化学方程式为eq\f(1,2)H2SO4(aq)＋NaOH(aq)=eq\f(1,2)Na2SO4(aq)＋H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1D．已知CuSO4(s)＋5H2O(l)=CuSO4·5H2O(s)，该反应为熵增加的反应【解析】燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成指定产物放出的热量，则表示正丁烷燃烧热的热化学方程式为CH3CH2CH2CH3(g)＋eq\f(13,2)O2(g)=4CO2(g)＋5H2O(l)ΔH＝－2878kJ·mol－1，A错误；不知道该条件下物质的状态，该反应是可逆反应，2molSO2与1molO2充分反应后，参加反应的反应物的量不知，所以不能写出热化学方程式，B错误；在稀溶液中酸和碱发生中和反应生成1molH2O放出的热量是中和反应反应热，C正确；从液态H2O到固态CuSO4·5H2O，且物质的量减少，该反应是熵减的反应，D错误。【答案】C[母题延伸](1)2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－98kJ·mol－1表示的含义？(2)NH3·H2O(aq)＋HCl(aq)=NH4Cl(aq)＋H2O(l)ΔH＝－akJ·mol－1，a＝57.3对吗？提示：(1)表示在25℃，101kPa2molSO2与1molO2恰好完全反应放出98kJ热量。因为这是可逆反应，如果加入2molSO2与1molO2不可能完全反应。(2)不对，一水合氨是弱碱，电离时需吸收热量，故a<57.3。[对点训练1](双选)已知反应：①101kPa时，2C(s)＋O2(g)=2CO(g)ΔH＝－221kJ·mol－1②稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1下列结论中正确的是()A．碳的燃烧热等于110.5kJ·mol－1B．①的反应热为221kJ·mol－1C．稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和反应反应热为57.3kJ·mol－1D．含20.0gNaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出28.65kJ的热量解析：CD反应①生成的是CO而不是CO2，因此碳的燃烧热大于110.5kJ·mol－1，故A项错误；①的反应热为－221kJ·mol－1，故B项错误；稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和反应反应热为57.3kJ·mol－1，故C项正确；20gNaOH的物质的量n(NaOH)＝0.5mol，则Q＝0.5mol×57.3kJ·mol－1＝28.65kJ，D项正确。题点二中和反应反应热的实验测定某实验小组用0.50mol·L－1NaOH溶液和0.50mol·L－1硫酸溶液进行反应热的测定，实验装置如图所示。(1)装置中隔热层的作用是__________________________________________________________________________________________________________________________。(2)写出该反应的热化学方程式[生成1molH2O(l)时的反应热为－57.3kJ·mol－1]：____________________________________________________________________________。(3)取50mLNaOH溶液和30mL硫酸溶液进行实验，实验数据如表所示。①请填写表格中的空白：温度次数起始温度t1/℃温度差平均值(t2－t1)/℃H2SO4NaOH平均值终止温度t2/℃126.226.026.130.1227.027.427.233.3325.925.925.929.8426.426.226.330.4②近似认为0.50mol·L－1NaOH溶液和0.50mol·L－1硫酸溶液的密度都是1.0g·mL－1，中和后生成溶液的比热容c＝4.18J·(g·℃)－1。则生成1molH2O(l)时的反应热ΔH＝_____________(取小数点后一位)。【解析】(3)4次实验的温度差分别为4.0℃、6.1℃、3.9℃、4.1℃，其中6.1℃舍去，温度差平均值为4.0℃。ΔH＝－eq\f(（50＋30）mL×1.0g·mL－1×4.0℃×4.18×10－3kJ·（g·℃）－1,0.05×0.50mol)≈－53.5kJ·mol－1。【答案】(1)隔热保温减少热量的散失(2)NaOH(aq)＋eq\f(1,2)H2SO4(aq)=eq\f(1,2)Na2SO4(aq)＋H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1(3)①4.0②－53.5kJ·mol－1[母题延伸](1)在上题题干不变，上述实验数值结果与－57.3kJ·mol－1有偏差，产生偏差的原因不可能是________(填字母)。a．实验装置保温、隔热效果差b．量取NaOH溶液的体积时仰视读数c．分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中d．用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度(2)若把硫酸换成醋酸ΔH如何变化？提示：(1)b(2)ΔH偏大[对点训练2]在如图所示的量热计中，将100mL0.50mol·L－1CH3COOH溶液与100mL0.55mol·L－1NaOH溶液混合，温度从25.0℃升高到27.7℃。下列说法错误的是()A．若量热计的保温瓶绝热效果不好，则所测ΔH偏大B．搅拌器一般选用导热性差的玻璃搅拌器C．若选用同浓度同体积的盐酸，则溶液温度将升高至不超过27.7℃D．所加NaOH溶液过量，目的是保证CH3COOH溶液完全被中和答案：C考点四反应热的计算1．盖斯定律(1)内容：对于一个化学反应，无论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：间接计算某些反应的反应热。2．反应热大小的比较(1)看物质状态。物质的气、液、固三态转化时的能量变化如下：(2)看ΔH的符号。比较反应热大小时不要只比较ΔH数值的大小，还要考虑其符号。(3)看化学计量数。当反应物与生成物的状态相同时，化学计量数越大，放热反应的ΔH越小，吸热反应的ΔH越大。(4)看反应的程度。对于可逆反应，参加反应的物质的量和状态相同时，反应的程度越大，热量变化越大。(1)化学反应的反应热不仅与反应体系的始态和终态有关，也与反应的途径有关。(×)(2)盖斯定律遵守能量守恒定律。(√)(3)已知：CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH1CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)ΔH2，则ΔH1>ΔH2。(×)(4)已知：O3＋Cl=ClO＋O2ΔH1ClO＋O=Cl＋O2ΔH2则反应O3＋O=2O2的ΔH＝ΔH1＋ΔH2。(√)题点一盖斯定律及应用(1)(2020·山东卷，节选)探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下：Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1＝－49.5kJ·mol－1Ⅱ.CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH2＝－90.4kJ·mol－1Ⅲ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH3则ΔH3＝________kJ·mol－1。(2)(2020·全国Ⅰ卷，节选)钒催化剂参与反应的能量变化如图所示，V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为_________________________________。【解析】(1)由盖斯定律可知，Ⅲ式＝Ⅰ式－Ⅱ式，即ΔH3＝－49.5kJ·mol－1－(－90.4kJ·mol－1)＝＋40.9kJ·mol－1。(2)据图写出热化学方程式：①V2O4(s)＋2SO3(g)=2VOSO4(s)ΔH1＝－399kJ·mol－1；②V2O4(s)＋SO3(g)=V2O5(s)＋SO2(g)ΔH2＝－24kJ·mol－1，由①－②×2可得：2V2O5(s)＋2SO2(g)=2VOSO4(s)＋V2O4(s)，根据盖斯定律，该反应的ΔH＝ΔH1－2ΔH2＝(－399kJ·mol－1)－(－24kJ·mol－1)×2＝－351kJ·mol－1。【答案】(1)＋40.9(2)2V2O5(s)＋2SO2(g)=2VOSO4(s)＋V2O4(s)ΔH＝－351kJ·mol－1[思维建模]盖斯定律应用三步流程[对点训练1](2020·北京卷)依据图示关系，下列说法不正确的是()A．石墨燃烧是放热反应B．1molC(石墨)和1molCO分别在足量O2中燃烧，全部转化为CO2，前者放热多C．C(石墨)＋CO2(g)=2CO(g)ΔH＝ΔH1－ΔH2D．化学反应的ΔH，只与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关解析：CA项，燃烧都属于放热反应，正确；B项，由图示可知，1mol石墨完全燃烧放出393.5kJ热量，1molCO完全燃烧放出283.0kJ热量，正确；C项，①C(石墨)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1，②CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH2，由盖斯定律①－2×②得：C(石墨)＋CO2(g)=2CO(g)ΔH＝ΔH1－2ΔH2，错误；D项，由盖斯定律可知反应的ΔH与反应途径无关，正确。[对点训练2]MgCO3和CaCO3的能量关系如图所示(M＝Ca、Mg)：已知：离子电荷相同时，半径越小，离子键越强。下列说法不正确的是()A．ΔH1(MgCO3)>ΔH1(CaCO3)>0B．ΔH2(MgCO3)＝ΔH2(CaCO3)>0C．ΔH1(CaCO3)－ΔH1(MgCO3)＝ΔH3(CaO)－ΔH3(MgO)D．对于MgCO3和CaCO3，ΔH1＋ΔH2>ΔH3解析：CΔH1为破坏MCO3(s)中离子键所需吸收的能量，ΔH1>0，因Mg2＋半径比Ca2＋小，故MgCO3中离子键比CaCO3强，A正确；COeq\o\al(2－,3)分解为CO2和O2－为吸热过程，ΔH2>0，因MgCO3和CaCO3中ΔH2均表示COeq\o\al(2－,3)分解所吸收的热量，则ΔH2(MgCO3)＝ΔH2(CaCO3)，B正确；根据题给能量关系及盖斯定律可知：ΔH1(CaCO3)＋ΔH2(CaCO3)＝ΔH(CaCO3)＋ΔH3(CaO)…①，ΔH1(MgCO3)＋ΔH2(MgCO3)＝ΔH(MgCO3)＋ΔH3(MgO)…②，①式－②式结合考虑ΔH2(MgCO3)＝ΔH2(CaCO3)得：ΔH1(CaCO3)－ΔH1(MgCO3)＝ΔH3(CaO)－ΔH3(MgO)＋ΔH(CaCO3)－ΔH(MgCO3)，因ΔH(CaCO3)≠ΔH(MgCO3)，故C错误；MCO3(s)分解为MO(s)和CO2(g)为吸热过程，ΔH>0，考虑到ΔH1＋ΔH2＝ΔH＋ΔH3，故有ΔH1＋ΔH2>ΔH3，D正确。题点二反应热大小的比较下列各组中两个反应的反应热，其中ΔH1>ΔH2的是()A．2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH12H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH2B．S(g)＋O2(g)=SO2(g)ΔH1S(s)＋O2(g)=SO2(g)ΔH2C．2SO2(g)＋O2(g)=2SO3(g)ΔH12SO3(g)=O2(g)＋2SO2(g)ΔH2D．已知反应：C(s，金刚石)=C(s，石墨)ΔH<0，C(s，金刚石)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1C(s，石墨)＋O2(g)=CO2(g)ΔH2【解析】A项，，由于H2O(l)=H2O(g)ΔH>0，则ΔH2＋ΔH＝ΔH1，ΔH1－ΔH2＝ΔH>0，故ΔH1>ΔH2，正确；B项，，由于S(s)=S(g)ΔH>0，则ΔH＋ΔH1＝ΔH2，ΔH2－ΔH1＝ΔH>0，故ΔH2>ΔH1，错误；C项，SO2被氧化成SO3是放热反应，ΔH1<0，SO3分解成SO2是吸热反应，ΔH2>0，故ΔH2>ΔH1，错误；D项，，根据盖斯定律ΔH1＝ΔH＋ΔH2，ΔH1－ΔH2＝ΔH<0，则ΔH1<ΔH2，错误。【答案】A[对点训练3]已知：Mn(s)＋O2(g)=MnO2(s)ΔH1S(s)＋O2(g)=SO2(g)ΔH2Mn(s)＋S(s)＋2O2(g)=MnSO4(s)ΔH3则下列表述正确的是()A．ΔH2＞0B．ΔH3＞ΔH1C．Mn＋SO2=MnO2＋SΔH＝ΔH2－ΔH1D．MnO2(s)＋SO2(g)=MnSO4(s)ΔH＝ΔH3－ΔH2－ΔH1解析：DA项，S燃烧的反应为放热反应，所以ΔH2＜0，错误；B项，ΔH1＋ΔH2＞ΔH3因为ΔH2＜0所以ΔH3＜ΔH1，错误；C项，根据盖斯定律可知，第一个反应减去第二个反应即可得到反应：Mn(s)＋SO2(g)=MnO2(s)＋S(s)，此反应的ΔH＝ΔH1－ΔH2，且热化学方程式中要写出物质的状态，错误；D项，根据盖斯定律可知，第三个反应减去第二个反应再减去第一个反应即可得到反应：MnO2(s)＋SO2(g)=MnSO4(s)ΔH＝ΔH3－ΔH1－ΔH2，正确。1．(2021·湖南卷，14)(双选)铁的配合物离子(用[L—Fe—H]＋表示)催化某反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如图所示：下列说法错误的是()A．该过程的总反应为HCOOHeq\o(=,\s\up7(催化剂))CO2↑＋H2↑B．H＋浓度过大或者过小，均导致反应速率降低C．该催化循环中Fe元素的化合价发生了变化D．该过程的总反应速率由Ⅱ→Ⅲ步骤决定解析：CD分析题给反应机理图，可知该过程的反应物为HCOOH，生成物为CO2和H2，则该过程的总反应为HCOOHeq\o(=,\s\up7(催化剂))CO2↑＋H2↑，A说法正确；H＋浓度过大，抑制HCOOH的电离，HCOO－浓度减小，会降低Ⅰ→Ⅱ步骤的反应速率，H＋浓度过小，会降低Ⅲ→Ⅳ步骤反应速率，故H＋浓度过大或者过小，均会导致反应速率降低，B说法正确；整个催化循环过程中Fe元素化合价均为＋3价，故该催化循环中Fe元素的化合价没有发生变化，C说法错误；由相对能量的变化情况图可以得出，该反应过程中的Ⅳ→Ⅰ步骤的活化能Ea＝86.1kJ·mol－1，为该反应进程中的最大活化能，故该过程的决速步骤为Ⅳ→Ⅰ步骤，D说法错误。2．(2021·浙江6月选考，21)相同温度和压强下，关于反应的ΔH，下列判断正确的是()A．ΔH1>0，ΔH2>0 B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2C．ΔH1>ΔH2，ΔH3>ΔH2 D．ΔH2＝ΔH3＋ΔH4解析：C给反应编号：反应①与反应②均为气体分子数减少的反应，ΔS<0，根据ΔG＝ΔH－TΔS<0时反应能自发进行，两反应均为放热反应，ΔH1、ΔH2均小于0，A项错误；反应③≠反应①＋反应②，则ΔH3≠ΔH1＋ΔH2，B项错误；由上述分析可知，碳碳双键的加成为放热过程，被加成的碳碳双键数目越多，反应放热越多，ΔH越小，则ΔH1>ΔH2，苯较稳定，苯发生加氢还原反应时吸热，则ΔH3>ΔH2，C项正确；根据盖斯定律，反应②＝反应③－反应④，则ΔH2＝ΔH3－ΔH4，D项错误。3．(2020·天津卷，10)理论研究表明，在101kPa和298K下，HCN(g)HNC(g)异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法错误的是()A．HCN比HNC稳定B．该异构化反应的ΔH＝＋59.3kJ·mol－1C．正反应的活化能大于逆反应的活化能D．使用催化剂，可以改变反应的反应热解析：DHNC的能量比HCN高，则稳定性较好的是HCN，A项正确；该异构化反应的ΔH＝＋59.3kJ·mol－1，为吸热反应，则正反应的活化能大于逆反应的活化能，B、C项正确；使用催化剂只能改变反应的历程，但是不影响反应的反应热，D项错误。4．(2020·浙江7月选考，22)关于下列ΔH的判断正确的是()COeq\o\al(2－,3)(aq)＋H＋(aq)=HCOeq\o\al(－,3)(aq)ΔH1COeq\o\al(2－,3)(aq)＋H2O(l)HCOeq\o\al(－,3)(aq)＋OH－(aq)ΔH2OH－(aq)＋H＋(aq)=H2O(l)ΔH3OH－(aq)＋CH3COOH(aq)=CH3COO－(aq)＋H2O(l)ΔH4A．ΔH1<0ΔH2<0 B．ΔH1<ΔH2C．ΔH3<0ΔH4>0 D．ΔH3>ΔH4解析：B①：HCOeq\o\al(－,3)(aq)COeq\o\al(2－,3)(aq)＋H＋(aq)为HCOeq\o\al(－,3)的电离，电离吸热，可得ΔH1<0，②：COeq\o\al(2－,3)(aq)＋H2O(l)HCOeq\o\al(－,3)(aq)＋OH－(aq)属于水解过程，水解一般吸热，故ΔH2>0，A项错误，B项正确；④：OH－(aq)＋CH3COOH(aq)=CH3COO－(aq)＋H2O(l)属于中和反应，故ΔH4<0，C项错误；④－③可得⑤：CH3COOH(aq)CH3COO－(aq)＋H＋(aq)ΔH5，电离吸热，故ΔH5>0，ΔH4－ΔH3＝ΔH5>0，故ΔH4>ΔH3，D项错误。5．(2019·全国Ⅰ卷)水煤气变换[CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)]是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题：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。可知水煤气变换的ΔH________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______________________。解析：观察起始态物质的相对能量与终态物质的相对能量知，终态物质相对能量低于始态物质相对能量，说明该反应是放热反应，ΔH小于0。过渡态物质相对能量与起始态物质相对能量相差越大，活化能越大，由题图知，最大活化能E正＝1.86eV－(－0.16eV)＝2.02eV，该步起始物质为COOH*＋H*＋H2O*，产物为COOH*＋2H*＋OH*。答案：小于2.02COOH*＋H*＋H2O*=COOH*＋2H*＋OH*(或H2O*=H*＋OH*)【命题分析】近年来，化学反应机理频频出现在高考试题中。从考查知识看，主要从反应历程、活化能、速率、平衡移动等角度考查催化剂对反应的影响。通过真实问题情境素材增加了试题新颖性，考查学生的迁移运用能力和创新思维。通过从不同版本教材中追根，从历年高考中看变，来提高学生的迁移思维、创新发展能力。1．基元反应及过渡态理论基元反应是指在反应中一步直接转化为产物的反应，大多数的化学反应不能一步完成，在微观上是分几步完成的，每一步反应都是一个基元反应。基元反应的过渡状态理论，有比简单碰撞理论更加鲜明的物理图像，刻画了反应所引起的能量变化，指出了反应经历的可能途径。该理论认为，基元反应在从反应物到产物的变化过程中要经历一个中间状态，这个状态称为过渡态。eq\a\vs4\al(反应物,X＋YZ)→eq\a\vs4\al(过渡态,[X…Y…Z])→eq\a\vs4\al(产物,XY＋Z)过渡态是处在反应过程中具有最高能量的一种分子构型，过渡态能量与反应物的平均能量的差值相当于活化能。反应的历程的能量图像可以表示为：2．常见的三种图像(1)曲线图型如下图所示，反应A＋B→AB的活化能为Ea，加入催化剂后，两步反应的活化能Ea1和Ea2均小于原反应的活化能Ea，因此反应速率加快。分析这两步反应可以看出，由于Ea1>Ea2，第1步反应是慢反应，是决定整个反应快慢的步骤，称为“定速步骤”或“决速步骤”，第1步反应越快，则整体反应速率就越快。因此对总反应来说，第1步反应的活化能Ea1就是在催化条件下总反应的活化能。(2)循环图型酸性条件下NOeq\o\al(－,3)对Fe2＋被O2氧化时的催化循环图①解题时最关键的是看清哪些物质进入了循环体系，哪些物质离开了循环体系，进入的是总反应的反应物，离开的是总反应的生成物。②循环体系中(圈上)的物质是催化剂或中间产物，第一步反应中的反应物，如果最后一步又生成了，就是催化剂，则其他的是中间产物。(3)能垒图型①图像的意义：该类图像的纵坐标是能量，横坐标是反应过程，图像描述的是反应历程中各阶段不同中间产物所对应的能量(或相对能量)。②多能垒的原因：催化剂改变的是反应途径，也就是说，原来的一个反应，加入催化剂后就变成了多步反应，所以会出现多个能垒。③反应历程中的反应：图中的“爬坡”与“下坡”各对应一个基元反应，如上图中包含了