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%# 从化学键角度理解
(2)
1.反应热和焓变
反应热 在等温条件下 化学反应体系向环
(1) : ,
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
, 。
焓变 在等压条件下进行的化学反应 其反
(2) : ,
应热等于焓变 其符号为 H 常用单位是
, Δ ,
或
kJ/mol kJ·mol -1 。 H 反应物键能总和 生成物键能总和
Δ = -
2.吸热反应和放热反应
常见的吸热 放热反应
(3) 、
从能量高低角度理解
(1) 吸热反应 大多数分解反应 盐类的水解
:① ;② ;
与 的 反 应
吸热反应 放热反应
③Ba(OH)2 ·8H2O NH4Cl ;
和水蒸气 和 的反应
④C 、C CO2 ;⑤NaHCO3
与盐酸反应等
。
放热反应 可燃物的燃烧 中和反应
图 :① ;② ;
示
大多数化合反应 金属与酸的置换反
③ ;④
应 缓慢氧化 铝热反应 的分
;⑤ ;⑥ ;⑦H2O2
解反应 与盐酸反应等
;⑧Na2CO3 。
意 3.燃烧热与中和反应反应热的比较
义
E正 表示正反应活化能
,
E逆 表示逆反应活化能
燃烧热 中和反应反应热
H 生成物总能量 反应物总能量
H Δ = - 能量变化 放热 H
Δ H 正反应活化能 逆反应活化能 ,Δ <0
Δ = - 在 时
101kPa ,1mol 在稀溶液里 酸和碱
纯物质完全燃烧生 ,
注意 催化剂对化学反应的影响
含义 发生中和反应所放
成指定产物时所放
出的热量
出的热量
反应物的量 可燃物为 水不一定为
1mol 1mol
注意 测定燃烧热时可燃物中元素对应的指定产
①
催化剂参与反应,改变反应历程,降低反应活化能,增大 物: (), (), (), ()等。
C→CO2 g H→H2Ol S→SO2 g N→N2 g
反应速率(同等程度地增加正、逆反应速率),缩短达到平
在 和 下,强酸的稀溶液与强碱的稀溶液
② 25℃ 101kPa
衡的时间,但是不能改变反应热(
Δ
H),不能使平衡移
发生中和反应生成
1molH2O
时,放出
57.3kJ
的热量。
动,不能改变平衡常数,不能改变平衡转化率。
在比较中和反应反应热时要注意:是否放出气体、是否
③
生成沉淀、是否有弱酸或弱碱参与反应、是否为强酸或强
碱的浓溶液。这几种情况均可使反应的热效应发生
改变。
62 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
4.实验——中和反应反应热的测定 答案 D
实验装置 简易量热计 2乙烯氢化的热化学方程式为
(1) : . C2H4(g)+
() H a -1 使
#@ H2(g)C2H6(g) Δ = kJ·mol ,
用不同含 催化剂的反应历程如图所示 下
0 Au ,
,
列说法正确的是
K&
( )
简易量热计示意图
实验注意事项
(2)
玻璃搅拌器不能用金属搅拌器代替 金属传
① (
热快 热量损失较大
, )。
盐酸和 溶液必须采用稀溶液 浓溶液
② NaOH ( 的能量大于
稀释时存在热效应
A.1molC2H6(g) 1molC2H4(g)
)。 与 具有的能量之和
为了保证盐酸完全被中和 采用稍过量的
1molH2(g)
③ , 该反应的焓变 H -1
溶液 使酸 碱中的一者过量 确保另 B. :Δ =-129.6kJ·mol
NaOH ( 、 , 过渡态物质的稳定性 过渡态 大于过渡态
一者完全反应 溶液易变质 C. : 1 2
;NaOH )。 相应的活化能 使用催化剂 小于使用
可以使用温度传感器来完成探究 以便清楚 D. : AuF
④ , 催化剂
+
地看到反应中热量变化的情况 AuPF3
。 答案 B
即练即清
学生用书 P58 3一定条件下 与 发生加成
. ,CH3CHCH2 HCl
1已知 键键能为a -1 反应有 两种可能 反应进程中能量变化
. :H—H kJ·mol ,Br—Br ①、② ,
键键能为b -1 键键能为 如图所示 下列说法中不正确的是
kJ·mol ,H—Br 。 ( )
c -1 一 定 温 度 下 反 应
kJ·mol 。 , Br(g)+
H 的反应过程
H2(g)HBr(g)+H(g) Δ
与能量的关系如图所示
。
反应 焓变不同 与产物稳定性有关
A. ①、② , ,
与反应的中间状态无关
反应 均经过两步反应完成 对应的分
B. ①、② ,
步反应过程中均放出热量
下列叙述正确的是 其他条件不变 适当升高反应温度 可以提
( ) C. , ,
该反应为放热反应 高产物中 的比例 未达
A. CH3CH2CH2Cl(g) (
加入催化剂时 E E 及 H 均减小 平衡时
B. ,1、2 Δ )
已知a c 若反应 相同条件下 的生成速率
C. > , H2(g)+Br2(g) D. ,CH3CHClCH3(g)
H 则b a 大于
2HBr(g) Δ <0, > CH3CH2CH2Cl(g)
升高温度 正 逆反应速率均加快 且正反 答案 B
D. , 、 ,
应速率加快的程度较大
第七章 化学反应的热效应 63
第 2 节 热化学方程式 盖斯定律
5%# H
③2C(s)+O2(g)2CO(g) Δ 3
要求 H 根据盖斯定律
1.热化学方程式 Δ 3, ,③=2(①-②),
则 H H H
意义 表明了化学反应中的物质变化和能量 Δ 3=2(Δ 1-Δ 2)=-221.0kJ·
(1) :
变化 例如 mol -1 。
。 2H2(g)+O2(g)2H2O(l)
3.计算反应热的常用方法
H -1 表示 和
Δ =-571.6kJ·mol , 25℃
根据反应物和生成物的能量计算
下 氢气和 氧气反应生 (1)
101kPa ,2mol 1mol
H 生成物的总能量 反应物的总能量
成 液态水时放出 的热量
Δ = -
2mol 571.6kJ 。
根据反应物和生成物的键能计算
书写要求 (2)
(2)
H 反应物的键能总和 生成物的键能总和
注明反应的温度和压强 下的
Δ = -
① (25℃、101kPa
根据反应的活化能计算
反应可不注明 (3)
)。
H 正反应的活化能 逆反应的活化能
注明各物质的聚集状态 固态 液态
Δ = -
② : (s)、 (l)、
根据盖斯定律计算
气态 水溶液 不用 和 若 (4)
(g)、 (aq), “↑” “↓”。
为同素异形体 还需标注名称 如 石墨
, , :C(s, )
金刚石 H -1
C(s, ) Δ =+1.5kJ·mol 。
热化学方程式中各物质前的化学计量数可以
③
是整数 也可以是分数
, 。
注意 H 单位中“ -1 ”表示每摩尔相应的反
①Δ mol
应,所以 H必须与化学方程式一一对应,且各物质前的
Δ
化学计量数可以是分数。 根据标准摩尔生成焓计算
(5)
② 无论化学反应是否可逆,热化学方程式中的 Δ H 都表 H 生成物的标准摩尔生成焓之和 反应
示反应进行到底时的能量变化。 Δ = -
物的标准摩尔生成焓之和
书写某物质燃烧热的热化学方程式应确定可燃物的化
③
学计量数为“”。 注意 热化学方程式乘以某一个数时,反应热的数
1 ①
值也必须乘上该数。
2.盖斯定律
将一个热化学方程式颠倒时,H 的“ ”“ ”随之改
内容 不管化学反应是一步完成 还是分几 ② Δ + -
(1) : , 变,但绝对值不变。
步完成 其反应热是相同的 即相同条件下 热化学方程式相加减时,物质之间相加减,反应热也必
, , , ③
化学反应的反应热只与反应体系的始态和 须相加减。
4.反应热大小的比较
终态有关 而与反应的途径无关
, 。
放热反应与吸热反应的比较
应用 有些反应很难直接测其反应热 可用
(2) : ,
(1)
盖斯定律间接计算
由于 H带 和 所以吸热反应的反应
。 Δ “+” “-”,
热大于放热反应的反应热 对于放热反应
例如 已知
。 ,
, :
放出的热量越多 H 反而越小 对于吸热
①C(s)+O2(g)CO2(g)
,Δ ;
反应 吸收的热量越多 H 越大
Δ
H
1=-393.5kJ·mol
-1 , ,Δ 。
同一反应 反应物 或生成物 状态不同的常
(2) , ( )
1
②CO(g)+ O2(g)CO2(g) 用的比较方法
2
H -1 运用盖斯定律结合物质的聚集状态比较
Δ 2=-283.0kJ·mol ①
64 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
H 的大小 利用能量图进行比较 如 在氧气中完全燃烧生成液态水放出
Δ ;② 。 : D.2gH2
H 热量 该反应的热化学方程式可表
a.2H2(g)+O2(g)2H2O(g) Δ 1 285.8kJ,
H 示为
b.2H2(g)+O2(g)2H2O(l) Δ 2 2H2(g)+O2(g)2H2O(l)
方法 可得 H -1
①:a-b, 2H2O(l)2H2O(g) Δ =-571.6kJ·mol
H H H 则 H H 答案 D
Δ =Δ 1-Δ 2>0, Δ 1>Δ 2。
方法 上述反应 均为放热反应 从下 2下列各组热化学方程式中 化学反应的 H
②: a、b , . , Δ
图中可看出 放出热量更多 即 H 前者大于后者的是
b , |Δ 2|> ( )
H 因 为 H H 故 H
|Δ 1|, Δ 1 <0、Δ 2 < 0, ①C(s)+O2(g)CO2(g) Δ 1
H H
Δ 2<Δ 1。 1 H
C(s)+ O2(g)CO(g) Δ 2
2
H
②S(s)+O2(g)SO2(g) Δ 3
H
S(g)+O2(g)SO2(g) Δ 4
1 H
③H2(g)+ O2(g) H2O(l) Δ 5
2
两个有联系的不同反应 常利用已知的知识
(3) ,
2H2(g)+O2(g)2H2O(l) Δ
H
6
进行比较
H
④CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g) Δ 7
H
①C(s)+O2(g)CO2(g) Δ 1<0 CaO(s)+H2O(l)Ca(OH)2(s) Δ H 8
1 H
②C(s)+ O2(g)CO(g) Δ 2<0 A.① B.④ C.②③④ D.①②③
2 答案 C
反应 为 的完全燃烧 反应 为 的不完全
① C , ② C 3在
5
下 将 通
燃烧 H H 所以 H H . 25℃、1.01×10Pa , 0.5molCO2
,|Δ 1|>|Δ 2|, Δ 1<Δ 2。 入 溶液中充分反
-1
750mL1mol·L NaOH
即练即清
学生用书 P60 应 测得反应放出x 热量 在该条件下 将
, kJ 。 ,
1下列有关热化学方程式的书写和叙述正确的是 通入
-1
. 0.6molCO2 800mL1mol·L NaOH
溶液中充分反应放出y 热量 则 与
( ) kJ 。 CO2
H 溶液反应生成 的热化学方程
A.N2(g)+3H2(g)2NH3(g) Δ = NaOH Na2CO3
则在一定条件下向密闭 式是
-1
-92.2kJ·mol , ( )
容器中充入 和
0.5molN2(g) 1.5molH2(g) A.CO2(g)+2NaOH(aq) Na2CO3(aq)+
充分反应后放出 的热量
H x y -1
46.1kJ H2O(l) Δ =-(8 -5 )kJ·mol
甲烷的燃烧热 H -1
B. Δ =-890.3kJ·mol , B.CO2(g)+2NaOH(aq) Na2CO3(aq)+
则甲烷燃烧热的热化学方程式可表示为
H x y -1
H2O(l) Δ =-(4 - )kJ·mol
CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) C.CO2(g)+2NaOH(aq) Na2CO3(aq)+
Δ H =-890.3kJ·mol -1 H2O(l) Δ H =-(6 y -4 x )kJ·mol -1
已知
+ -
C. :H (aq)+OH (aq)H2O(l) D.CO2(g)+2NaOH(aq) Na2CO3(aq)+
Δ H =-57.3kJ·mol -1 , 则 H2SO4(aq)+ H2O(l) Δ H =-(2 y -4 x )kJ·mol -1
答案 A
Ba(OH)2(aq)BaSO4(s)+2H2O(l)
H -1
Δ =2×(-57.3)kJ·mol
第七章 化学反应的热效应 65
考法突破 9 反应历程图像分析
1.曲线图式 6 0 0 0 0
F
曲线图中 通过始态与终态的能量高低可以
(1) ,
判断反应是吸热还是放热 $)$ )$)
$)
$)
$)
。 $M
$M
若有多步反应 活化能最大的那一步是决速 $) $)$) H $)$)$)$M H
(2) , )$M
$)$)$M$) H
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
(3) , ,
合成 的反应中 第一步为反
物质越稳定 A. CH3CH2CH2Cl ,
。
应的决速步
具体分析如下
:
其他条件不变 适当升高温度可以提高加成
B. ,
6 6
产物 的比例 未达平衡时
F 0D# F CH3CHClCH3 ( )
0D# 根据该反应推测 丙烯与 加成的主要产
图 像 " # & B $ & B ' & & * C. 物为 2- 溴丙烷 , HBr
?)
% ' 反应的主要产物为 是由于活
0 D/ 0 D/ D. CH3CHClCH3,
性中间体 + 比 +
CH3CH—CH3 CH3CH2—CH2
无催化剂时 E 为正 更稳定 所需活化能更低
① ,1 ,
反应的活化能 , E 2 为逆 答案 B
反应的活化能 E E
该反应的反应物为 ,1- 2 2.能垒图式
① 为此反应的焓变 H
中间产物为 生 (Δ )。
A、B, C, 有催化剂时 总反应 能垒图中 过渡态左侧相邻物质 爬坡 至过渡
成物为 ② , , “ ”
D。 分成了两个反应 反应 态所需的能量即为能垒 最大能垒对应的步骤
为吸热反 ,
,
②A+B→C 为吸热反应 反应
应 为放热反应 ① , ① 即为决速步
分 ,C→D , 的产物为中间产物 反 。
总反应 为放 ;
析
A+B→D 应 为放热反应 总反
热反应 ② ,
。 应为放热反应
第一步为慢反应 第 。
③ , 催化剂的作用 降低
二步为快反应 决定总 ③ :
, E E 但不影响 H
反应快慢的是慢反应 1、2, Δ ,
, 反应是放热反应还是吸
即第一步反应
热反应取决于起点 反
(
应物 能量和终点 生成
) (
物 能量的相对大小
)
即练即清
学生用书 P61
典例 1 ( 浙江北斗星盟 月联考, )一定 即练即清
2023 12 14 学生用书 P61
条件下 丙烯与 反应生成
, HCl CH3CHClCH3 典例 2 自由基是化学键断裂时产生的含未成对
和 的反应历程如图所示 下列
CH3CH2CH2Cl 。 电子的中间体 活泼自由基与氧气的反应一直是
,
说法不正确的是
( ) 科研人员的关注点 自由基与 反应过
。HNO· O2
程的能量变化如图所示 下列说法正确的是
,
( )
66 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
反应物的键能总和大于生成物的键能总和
A.
该 历 程 中 正 反 应 的 最 大 活 化 能 E正
B. =
-1
186.19kJ∙mol
两种产物中 更稳定 相同条件下 转化为
C. P2 ; Z
产物的速率v v :(P1)< (P2)
使用催化剂能提高产物 的平衡产率
D. P2
答案 B
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 以 丙二
、 。 ( 1,2-
醇脱氧脱水反应的催化循环机理为例 如下
,
图
):
)0 0)
0
)0
0 0 0
0 .P
0
0
0 0 )0 0)
0 )0
) )
第七章 化学反应的热效应 67
0 0
.P
0 0
.P
0
0 0
.P
图 丙二醇脱氧脱水反应的催化循环机理
1,2-
通过箭头进入循环且 只进不出 的是反应
(1) “ ”
物 如图中 HO OH
, 。
通过箭头离开循环且 只出不进 的是生成物
(2) “ ” ,
O
如图中
、
、
H H
先生成后又消耗掉 自生自灭 的是中间产
(4) (“ ”)
物 如循环图中除 外的另外三种含
, MoO3 Mo
的物质
。
对于循环图示 考查角度有总反应方程式的
(5) ,
书写 催化剂的判断 化学键的变化 能量转
、 、 、
化形式 反应机理的分析等
、 。
即练即清
学生用书 P62
典例 3 香草醛
(
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
”) , MoO3。
H O
高效加氢脱氧合
)
OCH3
OH
成 甲基愈创木酚
4- (
CH3
是研究木质
)
OCH3
OH
素转化成高附加值生物质柴油的重要模型反
应 其反应历程如下图所示
, 。
下列说法不正确的是
( )
H H H H
A.Δ 1=Δ 2+Δ 3+Δ 4
在 催 化 剂 作 用 下 可 能 发 生 反 应
B. :
OH
催化剂
+H2 →
OCH3
OH
CH3
+H2O
OCH3
OH
甲醇是反应的中间产物
C.
该过程中有非极性键和极性键的断裂以及极
D.
性键的形成
答案 C
