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第七章 第三十讲 反应热 热化学方程式-2025年高考化学一轮总复习课件
展开1.反应热与焓变(1)体系与环境
2.吸热反应和放热反应(1)常见的吸热反应和放热反应
(2)认识吸热反应和放热反应的两个角度①从能量变化角度(宏观角度)
[注意]物质具有的能量与焓变的关系:ΔH=E(生成物的总能量)-E(反应物的总能量)。②从化学键角度(微观角度)
考向一 反应过程中能量变化图示及分析 [例1] (2023·浙江1月选考卷)标准状况下,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O2(g)和Cl2(g)的相对能量为0],下列说法不正确的是( )
解答本题的思路如下:(1)分析历程 Ⅰ 、 Ⅱ 中物质变化及能量变化,确定两个过程中能量变化的关系。(2)结合Cl2(g)的相对能量、图中物质变化与相对能量,推测Cl(g)的相对能量及Cl—Cl的键能。(3)根据反应速率与活化能的关系,确定图中速率最快步骤及能量变化,写出热化学方程式。
由图可知,反应O3+O===2O2的ΔH=(E6-E3)kJ/ml,反应O3+O+Cl===2O2+Cl(即O3+O===2O2)的ΔH=(E5-E2)kJ/ml,从而可得:E6-E3=E5-E2,A正确;由于Cl2(g) 的相对能量为0,[O3+O]的相对能量为E3 kJ/ml,[O3+O+Cl]的相对能量为E2 kJ/ml,则Cl(g)的相对能量为(E2-E3)kJ/ml,故Cl—Cl的键能为2(E2-E3)kJ/ml,B正确;由图可知,历程 Ⅱ 使用了催化剂,但催化剂不能使平衡发生移动,则平衡转化率相同,故O3的平衡转化率:历程 Ⅰ =历程 Ⅱ ,C错误;
一般来说,活化能越低,反应速率越大,由图可知,历程 Ⅱ 中第二步反应的活化能最低,该步反应速率最大,结合图中物质的相对能量,可得热化学方程式为ClO(g)+O(g)===O2(g)+Cl(g) ΔH=(E5-E4) kJ/ml,D正确。
(1)识别能量变化图示中物质的作用,分清“反应物”“反应中间体”“催化剂”及“生成物”。(2)判断物质具有能量高低,比较物质的稳定性;物质具有能量越高,物质的稳定性越弱。(3)明确催化剂对活化能(Ea)和反应热(ΔH)的影响,催化剂只改变Ea,不影响反应热ΔH。
(2)(2023·北京卷,节选)二十世纪初,工业上以CO2和NH3为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步:ⅰ.CO2和NH3生成NH2COONH4;ⅱ.NH2COONH4分解生成尿素。
结合反应过程中能量变化示意图,下列说法正确的是________(填标号)。a.活化能:反应ⅰ<反应ⅱb.ⅰ为放热反应,ⅱ为吸热反应c.CO2(l)+2NH3(l)===CO(NH2)2(l)+H2O(l) ΔH=E1-E4答案:(1)-45 (2)ab
(2)由图可知,反应ⅰ的活化能是E1,反应ⅱ的活化能是E3,且E1<E3,a正确;从图中反应物和生成物能量的相对大小可看出,反应ⅰ是放热反应,反应ⅱ是吸热反应,b正确;反应ⅰ的ΔH=E1-E2,反应ⅱ的ΔH=E3-E4,根据盖斯定律,反应ⅰ+反应ⅱ可得总反应,则总反应的ΔH=E1-E2+E3-E4,c错误。
已知C40Hx中的碳氢键和碳碳键的键能分别为431.0 kJ/ml和298.0 kJ/ml,H—H键能为436.0 kJ/ml。估算C40H20(g) ⥫⥬C40H18(g)+H2(g)的ΔH=__________ kJ/ml。
解答本题的思路如下:(1)分析反应中化学键的变化:断裂2条C—H,形成1条C—C和1条H—H。(2)计算反应热(ΔH):根据反应热与键能的关系,代入数据计算ΔH。答案:+128
从反应中物质结构分析,反应中断裂2条C—H,形成1条C—C和1条H—H,则该反应的ΔH=431.0 kJ/ml×2-298.0 kJ/ml-436.0 kJ/ml=+128 kJ/ml。
利用键能计算反应热的方法(1)计算方法:ΔH=E(反应物的总键能)-E(生成物的总键能)。(2)注意事项:①根据键能计算ΔH时,要分析分子的结构,确定单个分子中含有共价键的种类和数目;②要考虑化学方程式中各物质的化学计量数,不要出现遗漏现象。
[练2] (2021·湖南卷,节选)氨热分解法制氢气,一定温度下,利用催化剂将NH3分解为N2和H2。相关化学键的键能数据:
反应2NH3(g) ⥫⥬N2(g)+3H2(g) ΔH=________kJ/ml。答案:+90.8
根据ΔH=E(反应物总键能)-E(生成物总键能),则反应2NH3(g) ⥫⥬N2(g)+3H2(g)的ΔH=(2×3×390.8 kJ/ml)-(946 kJ/ml+3×436.0 kJ/ml)=+90.8 kJ/ml。
[练3] (2024·黑龙江哈尔滨期中)合成氨工业中氢气可由天然气和水反应制备,其主要反应为CH4(g)+2H2O(g) ⥫⥬CO2(g)+4H2(g)。已知下列键能数据:
则该反应的反应热ΔH为( )A.-162 kJ/ml B.+278 kJ/mlC.+965 kJ/ml D.+1 470 kJ/ml
在化学反应中,反应热ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能,则该反应的反应热ΔH=4×414 kJ/ml+4×464 kJ/ml-2×745 kJ/ml-4×436 kJ/ml=+278 kJ/ml。
1.热化学方程式(1)概念表示参加反应的_________和_________关系的化学方程式,不仅表明了化学反应中的_____变化,也表明了化学反应中的_______变化。
(2)书写“五步骤”及要求
2.燃烧热(1)对燃烧热的理解
(2)对指定产物的理解
(1)写出表示C4H8(g)的燃烧热的热化学方程式:_____________________。(2)根据上述数据计算,反应 Ⅰ 的ΔH1=________kJ/ml。(3)由表中数据可得,反应2C3H6(g)===3C2H4(g)的ΔH=________kJ/ml。
答案:(1)C4H8(g)+6O2(g)===4CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-2 539 kJ/ml(2)+148(3)+135
(2)根据燃烧热写出热化学方程式:①C4H8(g)+6O2(g)===4CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-2 539 kJ/ml;②C2H4(g)+3O2(g)===2CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-1 411 kJ/ml;③2C3H6(g)+9O2(g)===6CO2(g)+6H2O(l) ΔH=-4 098 kJ/ml。根据盖斯定律,由①+②-③可得反应 Ⅰ ,则有ΔH1=(-2 539 kJ/ml)+(-1 411 kJ/ml)-(-4 098 kJ/ml)=+148 kJ/ml。(3)结合(2)中的热化学方程式,由③-②×3可得反应2C3H6(g)===3C2H4(g),则ΔH=(-4 098 kJ/ml)-(-1 411 kJ/ml)×3=+135 kJ/ml。
[练1] (2024·河北邢台统考)已知C2H4(g)和C2H5OH(l)的燃烧热ΔH分别为-1 411.0 kJ/ml和-1 366.8 kJ/ml,则由C2H4(g)和H2O(l)反应生成C2H5OH(l)的ΔH为( )A.-44.2 kJ/ml B.+44.2 kJ/mlC.-330 kJ/ml D.+330 kJ/ml
根据C2H4(g)和C2H5OH(l)的燃烧热分别写出热化学方程式:①C2H4(g)+3O2(g)===2CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=-1 411.0 kJ/ml;②C2H5OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l) ΔH2=-1 366.8 kJ/ml;根据盖斯定律,由①-②可得到C2H4(g)+H2O(l)===C2H5OH(l),则该反应的ΔH=ΔH1-ΔH2=(-1 411.0 kJ/ml)-(-1 366.8 kJ/ml)=-44.2 kJ/ml。
考向二 热化学方程式的书写[例2] (1)(2023·天津卷,节选)二氧化硫催化氧化生成三氧化硫,若每生成80 g气体三氧化硫,放出98.3 kJ能量,写出生成三氧化硫的反应的热化学方程式:________________________________________________________。(2)(2022·天津卷,节选)在25 ℃和101 kPa时,Na与O2反应生成1 ml Na2O2放热510.9 kJ,写出该反应的热化学方程式:__________________________________________________________________________________________。
(3)(2022·河北卷,节选)298 K时,1 g H2燃烧生成H2O(g)放热121 kJ,1 ml H2O(l)蒸发吸热44 kJ,表示H2燃烧热的热化学方程式为_________________________________________________________________________________。
根据题给信息书写热化学方程式的思维流程(1)根据题给信息确定反应物和生成物,写出配平的化学方程式,并注明各物质的聚集状态。(2)根据题中一定量反应物(或生成物)反应(或生成)时对应的热量变化,求出1 ml反应物(或生成物)反应(或生成)时对应的热量变化。(3)在化学方程式的后面标明该反应的反应热(ΔH),注意符号、数值、单位。
[练2] (教材改编题)依据事实,写出下列反应的热化学方程式。(1)2.3 g某液态有机物和一定量的氧气混合点燃,恰好完全燃烧,生成2.7 g液态水和2.24 L CO2(标准状况)并放出68.35 kJ的热量。写出此反应的热化学方程式:___________________________________________________________________________________________________________________________。(2)化学反应N2+3H2⥫⥬2NH3的能量变化如图所示(假设该反应反应完全)。
试写出N2(g)和H2(g)反应生成NH3(l)的热化学方程式:___________________________________________________________________________________。答案:(1)C2H5OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1 367 kJ/ml(2)N2(g)+3H2(g) ⥫⥬2NH3(l) ΔH=-2(c+b-a) kJ/ml
1.(2024·河南名校联盟联考)在25 ℃和101 kPa下,根据如图所示的H2(g)和Cl2(g)反应生成HCl(g)过程中能量变化情况,判断下列说法错误的是( )
A.1 ml H2(g)和1 ml Cl2(g)的反应热ΔH=+183 kJ/mlB.2 ml气态氢原子结合生成H2(g)时,能放出436 kJ能量C.断裂1 ml HCl(g)分子中的化学键,需要吸收431 kJ能量D.1 ml H2(g)和1 ml Cl2(g)具有的总能量比2 ml HCl(g)具有的总能量高
由题干信息可知,1 ml H2(g)和1 ml Cl2(g)的反应热为ΔH=436 kJ/ml+243 kJ/ml-2×431 kJ/ml=-183 kJ/ml,A错误;断开1 ml H—H需要吸收436 kJ的能量,故2 ml气态氢原子结合生成H2(g)时,能放出436 kJ能量,B正确;断裂1 ml HCl分子中的化学键,需要吸收431 kJ能量,C正确;由A项分析可知,该反应为放热反应,故该反应中反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量,D正确。
2.等物质的量的CH2===CHCH===CH2与HBr加成生成两种主要产物X、Y的能量与反应进程如下图所示:
下列说法正确的是( )A.产物Y比产物X更稳定B.CH2===CHCH===CH2+HBr―→W的过程放出能量C.W→X正反应的活化能比W→Y正反应的活化能大D.CH2===CHCH===CH2+HBr→W的速率比W→X(或Y)的快
能量越低越稳定,则产物Y比产物X更稳定,A正确;CH2===CHCH===CH2与HBr的总能量比W的总能量低,为吸热反应,B错误;由图可知W→X正反应的活化能小,W→Y正反应的活化能大,C错误;活化能越小,反应速率越快,则CH2===CHCH===CH2+HBr→W的速率比W→X(或Y)的慢,D错误。
3.(2024·辽宁东北育才学校模拟)不同含金化合物催化乙烯加氢的反应历程如下图所示:
4.(2024·辽宁朝阳地区联考)金属Ni可活化C2H6放出CH4,其反应历程如图所示:
下列关于活化历程的说法错误的是( )A.中间体1→中间体2的过程是放热过程B.加入催化剂可降低该反应的反应热,加快反应速率C.Ni和C2H6的总键能小于NiCH2和CH4的总键能D.中间体2→中间体3的过程是决定整个历程反应速率的关键步骤
中间体1的相对能量为-56.21 kJ/ml,中间体2的相对能量为-154.82 kJ/ml,中间体1→中间体2的过程是放热过程,A正确;催化剂不能改变反应物和生成物的能量,加入催化剂,该反应的反应热不变,B错误;Ni和C2H6的相对总能量为0,NiCH2和CH4的相对总能量为-6.57 kJ/ml,该反应的正反应是放热反应,Ni和C2H6的总键能小于NiCH2和CH4的总键能,C正确;慢反应决定总反应速率,中间体2→中间体3的过程正反应活化能最大,反应速率最小,则中间体2→中间体3的过程是决定整个历程反应速率的关键步骤,D正确。
5.(2022·浙江6月选考卷)标准状况下,下列物质气态时的相对能量如下表:
可根据HO(g)+HO(g)===H2O2(g)计算出H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ/ml。下列说法不正确的是( )A.H2的键能为436 kJ/mlB.O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍C.解离氧氧单键所需能量:HOO
6.(2021·全国甲卷,节选)二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(g)+H2O(g)。(1)该反应一般认为通过如下步骤来实现:①CO2(g)+H2(g)===CO(g)+H2O(g) ΔH1=+41 kJ/ml②CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g) ΔH2=-90 kJ/ml总反应的ΔH=________kJ/ml。(2)若反应①为慢反应,下列示意图中能体现上述反应能量变化的是________(填标号),判断的理由是__________________________________。
答案:(1)-49(2)A ΔH1为正值,ΔH2和ΔH为负值,反应①的活化能大于反应②的活化能
(1)根据盖斯定律可知,①+②可得二氧化碳加氢制甲醇的总反应,则有ΔH=ΔH1+ΔH2=(+41 kJ/ml)+(-90 kJ/ml)=-49 kJ/ml。(2)该反应总反应为放热反应,则生成物总能量低于反应物总能量;反应①为慢反应,因此反应①的活化能大于反应②,同时反应①的反应物总能量低于生成物总能量,反应②的反应物总能量高于生成物总能量,因此示意图中能体现反应能量变化的只有A项。
模块3 主题1 第1讲 反应热与热化学方程式 课件 2025高考化学一轮复习: 这是一份模块3 主题1 第1讲 反应热与热化学方程式 课件 2025高考化学一轮复习,共38页。PPT课件主要包含了学习目标,活动方案,链接真题等内容,欢迎下载使用。
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