第七章 化学反应的热效应
第 1 节 化学反应中的能量变化
5%# 注意 旧化学键断裂吸收的能量E 与新化学键形成
1
放出的能量E 不等,这是化学反应中能量变化的原因.
一、反应热和焓变 2
3.催化剂的影响
1.反应热
催化 剂 能 够 降 低 反 应 的 活 化 能 但 不 影
在等温条件下 化学反应体系向环境释放或从 ,
, 响 H
环境吸收的热量 称为化学反应的热效应 简 Δ .
, ,
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 符号为 H 常 用 单 位 是 或
, Δ , kJ/mol
-1
kJmol .
二、吸热反应和放热反应
4.常见的吸热、放热反应
1.从能量高低角度理解
吸热反应 大多数分解反应 盐类的水解
:① ;② ;
吸热反应 E生成物 E反应物 H 与 的反应 和
: > ,Δ >0;
③Ba(OH)28H2O NH4Cl ;④C
放热反应
:
E生成物
<
E反应物
,Δ
H
<0. 水蒸气 和 的反应等
、C CO2 .
放热反应 可燃物的燃烧 中和反应 大
:① ;② ;③
多数化合反应 金属与酸的置换反应 缓
;④ ;⑤
慢氧化等
.
注意 盐酸与 的反应属于吸热反应,盐酸
NaHCO3
与 的反应属于放热反应.
吸热反应 放热反应 Na2CO3
三、燃烧热与中和反应反应热的比较
E 正反应的活化能 活化分子具有的平均
1——— (
能量与反应物分子具有的平均能量的差值 比较项目 燃烧热 中和反应反应热
);
E 逆反应的活化能 活化分子具有的平均 在 时 在稀溶液里 酸
2——— ( 101kPa ,1mol ,
纯物质完全燃烧生 和碱发生中 和
能量与生成物分子具有的平均能量的差值 含义
).
成指定产物时所放 反应时所放 出
2.从键能角度理解
出的热量 的热量
6F& & 反应热 H
Δ <0
& &U?) 反应物的量 可燃物为 不一定为
J= * 1mol 1mol
' J '
& &U?) 注意 测定燃烧热时可燃物中元素对应的指定产
①
物为 (), (), (),
6F& & C→CO2 g H→H2O l S→SO2 g N→
()等. 在 和 下,强酸的稀溶液与强碱
N2 g ② 25℃ 101kPa
的稀溶液发生中和反应生成 时,放出
1molH2O 57.3kJ
的热量.
66 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
即练即清 H
学生用书 P64 C.2H2(g)+2F2(g)4HF(l) Δ =
-1
1丙烷与溴原子能发生以下两个反应 -540kJmol
. :
该反应过程的能量变化可用下图来表示
D.
①CH3CH2CH3(g) + Br(g) →
CH3CH2CH2(g)+HBr(g)
②CH3CH2CH3(g) + Br(g) →
CH(CH3)2(g)+HBr(g)
反应过程的能量变化如图所示 下列说法正
.
确的是
( )
答案 A
3理论研究表明 在 和 下
. , 101kPa 298K ,HCN(g)
异构化反应过程的能量变化如
HNC(g)
图所示 下列说法错误的是
. ( )
反应 是放热反应
A. ①
反应 使用了催化剂
B. ②
活化能 反应 反应
C. : ①> ②
转变为
D.CH3CH2CH2(g) CH(CH3)2(g)
时需要吸热
答案 C
2已知 H 比 稳定
. :H2(g)+F2(g)2HF(g) Δ =
A.HCN HNC
下列说法正确的是
-270kJmol -1 . ( )
B.
该异构化反应的
Δ
H
=+59.3kJmol
-1
在相同条件下 与
正反应的活化能大于逆反应的活化能
A. ,1molH2(g) 1molF2(g)
C.
的能量总和大于 的能量
使用催化剂 可以改变反应的反应热
2molHF(g)
D. ,
完全分解产生
B.1molHF(g) H2(g)、F2(g) 答案 D
需放出热量
135kJ
第七章 化学反应的热效应 67
第 2 节 热化学方程式 盖斯定律
5%# 2.“四步”书写热化学方程式
一、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)
H -1 表 示 和
Δ = -571.6kJ mol , 25 ℃
下 氢气和 氧气反应生成
101kPa ,2mol 1mol 注意 无论化学反应是否可逆,热化学方程式中的反
液态水时放出 的热量 应热 H都表示反应进行到底时的能量变化.
2mol 571.6kJ . Δ
注意 热化学方程式中各物质前的化学计量数代表
物质的量,可以是整数也可以是分数.
3.“五审”判断热化学方程式的正误 三、反应热大小的比较
, &E& &
,6
?) U&?) U
F
?)U & &
8'B' U
'K+DU
*,,?)+
2) H 0 H
,'
) 0 H ?) ) H 0 H
B'
)0 M ?) )0 M
)0 H ?) ,
-?) ?) ?) -!
&?) U?) ?)
4.计算反应热的常用方法
&'U&&!
,
根据反应物和生成物的能量计算 &&+&F ?)
(1) /
H 生成物的总能量 反应物的总能量
Δ = -
根据键能计算 86K+2U
(2) *,E=!D
,
H 反应物的键能总和 生成物的键能总和 8 , ?) ?)?)
Δ = - 2
-?) U?)?) U
根据反应的活化能计算
(3) ?)
?)
H 正反应的活化能 逆反应的活化能
Δ = - 注意 在比较反应热(H)时要带符号进行比较.
根据盖斯定律计算 ① Δ
(4)
对于物质状态不同的反应,也可利用能量图比较反应
②
依据目标热化学方程式和已知热化学方程式 热的大小.如对于上述反应 和 ,画出相应的能量图:
① ②
运用盖斯定律进行计算
.
二、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 从图中可看出 H H ,即反应 放出更多热量,
, |Δ 2|>|Δ 1| ②
故 H H .
途径无关
Δ 2<Δ 1
.
2.应用 有些反应很难直接测其反应热 可用盖 即练即清 学生用书 P65
: ,
斯定律间接计算 1黑火药是中国古代的四大发明之一 其爆炸
. . ,
的热化学方程式为
热化学方程式(或反应关系) 焓变之间的关系 :
S(s)+2KNO3(s)+3C(s) K2S(s)+
a H
A(g)B(g) Δ 1 H x -1
H a H N2(g)+3CO2(g) Δ = kJmol
A(g)a 1 B(g) Δ H 2 Δ 1= Δ 2 已知 : 碳的燃烧热 Δ H 1= a kJmol -1
H b -1
a H
S(s)+2K(s) K2S(s) Δ = kJmol
A(g)B(g) Δ 1 H H
a H Δ 1=-Δ 2 2K(s)+N2(g)+3O2(g)2KNO3(s)
B(g) A(g) Δ 2
H c -1
Δ = kJmol
则x为
H H H
( )
Δ =Δ 1+Δ 2 a b c c a b
A.3 + - B.+3 -
a b c c a b
C.+ - D.+ -
答案 A
68 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
2下列各组热化学方程式中 化学反应的 H
. , Δ A.① B.④ C.②③④ D.①②③
前者大于后者的是 答案 C
( )
H 3金属钠及其化合物在人类生产生活中起着重
①C(s)+O2(g)CO2(g) Δ 1 .
要作用 回答下列问题
1 H . :
C(s)+ O2(g)CO(g) Δ 2 的电子式为
2 (3)Na2O2 .
H 在 和 时 与 反应生成
②S(s)+O2(g)SO2(g) Δ 3 25℃ 101kPa ,Na O2
H 放热 写出该反应的热
S(g)+O2(g)SO2(g) Δ 4 1molNa2O2 510.9kJ,
化学方程式
③H2(g)+
1
O2(g) H2O(l) Δ
H
5
: .
2 答案
2H2(g)+O2(g)2H2O(l) Δ H 6 (3)Na + [ O O ] 2- Na + 2Na(s)+O2
H H -1
④CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g) Δ 7 (g) Na2O2(s) Δ =-510.9kJmol
H
CaO(s)+H2O(l)Ca(OH)2(s) Δ 8
第七章 化学反应的热效应 69
考法突破 12 反应历程图像分析
物质反应历程图像的三种常见类型 通过能量高低判断物质的稳定性时,能量越低,物质越
③
稳定.
1.曲线图式
即练即清
6F 6 学生用书 P66
0D# F
典例 1 ( 浙江 月选考, , 分)标准状态
0D# 2023 1 143
图 像 & B $ & B & & * 下 , 气态反应物和生成物的相对能量与反应历
" # 程示意图如下 已知 和 的相对能
%
' ?)
'
[ O2(g) Cl2(g)
0 0 量为 下列说法不正确的是
D/ D/ 0], ( )
无催化剂时 E 为正
① ,1
反应的活化能 E 为逆
,2
反应的活化能 E E
,1- 2
该反应的反应物为 为此反应的焓变 H
① (Δ ).
中间产物为 生 有催化剂时 总反应
A、B, C, ② ,
成物为 分成了两个反应步骤
D. ,
为吸热反 反应 为吸热反应 反
②A+B→C ① ,
分 应 为放热反应 应 的产物为中间产 E E E E
,C→D , ① A.6- 3= 5- 2
析
总反应 A+B→D 为放 物 ; 反应 ② 为放热反应 , B. 可计算 Cl—Cl 键能为 2( E 2- E 3)kJmol -1
热反应 总反应为放热反应
. . 相同条件下 的平衡转化率 历程 历程
第一步为慢反应 第 催化剂的作用 降低 C. ,O3 : Ⅱ> Ⅰ
③ , ③ : 历程 历程 中速率最快的一步反应的热化
二步为快反应 , 决定总 E 1、 E 2, 但不影响 Δ H , D. Ⅰ、 Ⅱ
反应快慢的是慢反应 反应是放热反应还是吸 学方程式为
:ClO(g)+O(g) O2(g)+Cl(g)
热反应取决于始态 反
( H E E -1
应物 能量和终态 生成 Δ =(5- 4)kJmol
) ( 答案 C
物 能量的相对大小
)
2.能垒图式
注意 曲线图中,通过始态与终态的能量高低可以
① 能垒图中 过渡态左侧相邻物质 爬坡 至过渡
判断反应是吸热还是放热. , “ ”
态所需的能量即为能垒 最大能垒对应的步骤
若有多步反应,活化能最大的那一步是决速步(决定整
,
②
个反应速率的步骤). 即为决速步
.
即练即清
学生用书 P67
典例 2 ( 湖北, 节选)纳米碗 是一
2023 19 C40H10
种奇特的碗状共轭体系 高温条件下
. ,C40H10
可以由 分子经过连续 步氢抽提和闭环
C40H20 5
脱氢反应生成
.
图示历程包含 个基元反应 其中速率
(2) ,
最慢的是第 个
.
答案
(2)3 3
3.循环图式
)0 0)
0
)0
0 0
0
0 0 )0 0)
0 )0
) )
70 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
0 0
反应的催化循环机理为例 一般来说
). :
通过箭头进入循环且 只进不出 的是反应
(1) “ ”
物 如图中的 HO OH
, ;
通过箭头离开循环且 只出不进 的是生成
(2) “ ”
O
物 如图中
, 、
.P
0 0
0 0
.P .P
0 0
0 0
.P
丙二醇脱氧脱水反应的催化循环机理
1,2-
分析循环图时 重点在于判断反应物 生成物
, 、 、
催化剂和中间产物 以 丙二醇脱氧脱水
( 1,2-
、
H H
O
、H2O;
先参加反应 又在后续反应中生成 有进有
(3) , (“
出 的是催化剂 如图中的
”) , MoO3;
先生成后又消耗 自生自灭 的是中间产
(4) (“ ”)
物 如图中剩余的三种物质
, .
考查角度 总反应方程式的书写 催化剂的
: 、
判断 化学键的变化 能量的转化形式 反应
、 、 、
机理的分析等
.
即练即清
学生用书 P67
典例 3 ( 辽宁, , 分)利用有机分子模拟
2022 103
生物体内 醛缩酶 催化 反应取得
“ ” Diels-Alder
重要进展 荣获 年诺贝尔化学奖 某
, 2021 .
反应催化机理如下 下列说法错
Diels-Alder .
误的是
( )
#O
$0.F
/ $M 9
$0.F
#O
0
$0.F$0.F #O $0.F
#O / #O / $M )e)$M $0.F
#O
9
$)0
总反应为加成反应
A.
和 互为同系物
B.Ⅰ Ⅴ
是反应的催化剂
C.Ⅵ
化合物 为
D. X H2O
答案 B