1、高考化学,新高考专用,专题九化学反应的热效应,考点一化学反应中能量变化的有关概念,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H,常用单位是kJ/mol或kJmol-1。,2.吸热反应和放热反应1)从能量高低角度理解吸热反应:E生成物E反应物,H0;放热反应:E生成物E反应物,H0。吸热反应 放热反应,E1正反应的活化能;E2逆反应的活化能。,2)从化学键角度理解,4)常见的吸热、放热反应吸热反应:大多数分解反应;盐类的水解;Ba(OH)28H2O与NH4C
2、l的反应;C和水蒸气、C和CO2的反应等。放热反应:可燃物的燃烧;中和反应;大多数化合反应;金属与酸的置换反应;缓慢氧化等。,3)催化剂的影响催化剂能够降低反应的活化能,但不影响H。,3.燃烧热与中和反应反应热的比较,注意:测定燃烧热时可燃物中元素对应的指定产物,如CCO2(g),HH2O(l),SSO2(g),NN2(g)等。在25 和101 kPa下,强酸与强碱在稀溶液中发生中和反应生成1 mol H2O时,放出57.3 kJ的热量。,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)H=-571.6 kJmol-1,表示25 和10
3、1 kPa下,2 mol氢气和1 mol氧气反应生成2 mol液态水时放出571.6 kJ的热量。2)书写要求写出正确的化学方程式,注明反应的温度和压强(25、101 kPa下的反应可不注明)。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“”。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:H单位中“mol-1”表示每摩尔反应,所以H必须与化学方程式一一对应。,考点二热化学方程式盖斯定律,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
4、用:有些反应很难直接测其反应热,可用盖斯定律间接计算。,综合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H=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H=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H=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: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。将一个热化学方程式颠倒时,H的“+”“-”随之改变,但绝对值不变。,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(2021广东,19节选)我国力争于2030年前做到碳达峰,2060年前
5、实现碳中和。CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应:a)CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)H1b)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)H2c)CH4(g)C(s)+2H2(g)H3d)2CO(g)CO2(g)+C(s)H4e)CO(g)+H2(g)H2O(g)+C(s)H5(1)根据盖斯定律,反应a的H1=(写出一个代数式即可)。,解题导引观察已知方程式与目标方程式中相关联的物质及其化学计量数,找到已知方程式与目标方程式之间的数量关系。,解析(1)利用盖斯定律,反应c-d或b+c-e均可得到反应a。,答案(1)H3-H4(或H
6、2+H3-H5),二、反应热大小的比较,1.放热反应和吸热反应的比较:由于H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: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H的大小;利用能量图进行比较。如:,a.2H2(g)+O2(g)2H2O(g)H1b.2H2(g)+O2(g)2H2O(l)H2,方法一:a-b,可得2H2O(l)2H2O(g)H=H1-H20,则H1H2。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,H越小;若是吸热反应,吸收热量越多,H越大。上述反应a、b均为放热反
7、应,从图中可看出b放出热量更多,故H2H1。,3.两个有联系的不同反应,常利用已知的知识进行比较。如:C(s)+O2(g)CO2(g)H1|H2|,所以H1H2。,例2下列各组热化学方程式中,化学反应的H前者大于后者的是()C(s)+O2(g)CO2(g)H1C(s)+O2(g)CO(g)H2S(s)+O2(g)SO2(g)H3S(g)+O2(g)SO2(g)H4H2(g)+O2(g)H2O(l)H52H2(g)+O2(g)2H2O(l)H6CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)H7CaO(s)+H2O(l)Ca(OH)2(s)H8,A.B.C.D.,解题导引相同条件下,同种物质不同状态时
8、的能量:固态液态气态。,解析中两个反应都为放热反应,前者为完全燃烧,放出的热量更多,则H1H4。中两个反应都是放热反应,前者的化学计量数较小,则前者放出的热量较少,H5H6。中前者为吸热反应,H70,后者为放热反应,H8H8。根据分析可知,H前者大于后者的是。,答案C,应用反应历程与能量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.曲线图式将微观、抽象的化学变化体现为可视的示意图,分析活化能与反应历程的关系,考查化学反应能量变化的基础知识及信息整合应用能力。图例如下:,2.循环图式将总反应的反应历程设计成物质转化循环图,标明各步的反应物和生成物,考查化学键的变化、能量转化形式、热化学
9、方程式书写、催化剂的判断等相关考点。图例如下:,3.能垒图式将化学反应历程中各基元反应的始态、终态、过渡态设计成势能图,考查催化剂对活化能的影响、能垒与反应速率快慢的关系、化学键的变化、热化学方程式书写等相关考点。图例如下:,例1(2023届重庆南开中学7月测试,10)卤代烃可以和乙醇反应生成醚,反应历程可表示如图:能量变化如图所示,下列说法正确的是()A.高温条件下有利于反应的进行B.反应是决速步骤C.反应的中间体比反应的中间体稳定D.各步反应都有共价键的断裂和形成,解题导引观察能量变化图,看各步骤中反应是吸热,还是放热;通过反应历程得出各步反应的断键、成键情况。,解析从能量变化图知,反应是
10、吸热反应,即H0,高温有利于提高反应的反应速率和转化率,A项正确;反应活化能最大,反应速率最慢,是决速步骤,B项错误;反应的中间体比反应的能量高,能量越高越不稳定,C项错误;从能量变化图知,反应只有共价键断裂,没有共价键形成,D项错误。,答案A,方法总结曲线图题的难度一般不大,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,活化能最大的那一步是决速步。,例2(2022重庆三调,11)香草醛()高效加氢脱氧合成4-甲基愈创木酚()是研究木质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。下列说法错误的是(),A.H1=H2+H3+H4B.在催化剂作用下可能发生反应:+H2,+
11、H2OC.甲醇是反应的中间产物D.该过程中有非极性键和极性键的断裂以及极性键的形成,解题导引从香草醛生成4-甲基愈创木酚有两种途径,可知H1=H2+H3+H4。注意催化剂与中间产物的判断技巧。,解析由图知反应+=,根据盖斯定律,H1=H2+H3+H4,A项正确;由反应可知,在催化剂作用下可能发生反应:+H2+H2O,B项正确;CH3OH参与了反应,又在反应中生成,则CH3OH是反应的催化剂,C项错误;反应中有极性键的断裂和生成,反应中还有非极性键(HH)的断裂,D项正确。,答案C,方法总结分析循环图题时,重点在于判断各物质的类型。一般来说,通过一个箭头进入循环的是反应物;通过一个箭头离开循环的
12、是生成物;先参加反应,又在后续反应中生成的是催化剂;先生成后又消耗掉的是中间产物。,例3(2018海南单科,12,4分)(双选)炭黑是雾霾中的重要颗粒物,研究发现它可以活化氧分子,生成活化氧。活化过程的能量变化模拟计算结果如图所示。活化氧可以快速氧化二氧化硫。下列说法正确的是(),A.每活化一个氧分子吸收0.29 eV的能量B.水可使氧分子活化反应的活化能降低0.42 eVC.氧分子的活化是OO键的断裂与CO键的形成过程D.炭黑颗粒是大气中二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂,解析由题图可知,每活化一个氧分子放出0.29 eV的能量,A错误。题图中在无水情况下,氧分子活化反应的活化能为0.75 eV
13、;在有水情况下,氧分子活化反应的活化能为0.57 eV,两者之间的差为0.18 eV,B错误。从题图中小球的变化来看,起始两个氧原子相连,最终两个氧原子分开,且氧原子与碳原子相连,即经历了OO键的断裂和CO键的形成过程,C正确。炭黑与氧气生成活化氧,活化氧与二氧化硫反应会转化为三氧化硫和炭黑,故炭黑颗粒是大气中二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂,D正确。,答案CD,方法总结能垒图题中,“爬坡”即为能垒,最大能垒(即最高的那个“坡”)对应的步骤为决速步。此类题目可能还会考查化学键的断裂与形成过程,需仔细观察图中每一步的变化。另外需注意:本题中能量的单位是eV,是指一个分子参与反应时能量变化的数值,如果要计算焓变,需乘以NA。,
