2027版53B新教材化学新高考版复习专题六　化学反应的热效应

专题六化学反应的热效应

化

学全国通用重难透析目录重难1燃烧热与中和反应反应热的比较重难2“五审”判断热化学方程式的正误重难3计算反应热的常用方法重难4反应热大小的比较重难5盖斯定律的应用题型透析题型

反应历程图像分析重难1燃烧热与中和反应反应热的比较重难透析比较项目燃烧热中和反应反应热能量变化放热,ΔH<0含义在101kPa时,1mol纯物质完全燃烧

生成指定产物时所放出的热量在稀溶液里,酸和碱发生中和反应时

所放出的热量反应物的量可燃物为1mol不一定为1mol注意

①测定燃烧热时可燃物中元素对应的指定产物为C→CO2(g),H→H2O(l),S→SO2(g),N→N2(g)等。②在25℃和101kPa下,强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应生成1molH2O时,放出57.3kJ的热量。重难2“五审”判断热化学方程式的正误

重难3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ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量2.根据键能计算ΔH=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ΔH=正反应的活化能-逆反应的活化能4.根据盖斯定律计算依据目标热化学方程式和已知热化学方程式运用盖斯定律进行计算。5.根据标准摩尔生成焓来计算ΔH=生成物的标准摩尔生成焓之和-反应物的标准摩尔生成焓之和重难4反应热大小的比较注意

对于物质状态不同的反应,也可利用能量图比较反应热的大小。如对于上述反

应①和②,画出相应的能量图:从图中可看出|ΔH2|>|ΔH1|,即反应②放出更多热量,故ΔH2<ΔH1。重难5盖斯定律的应用有些反应很难直接测其反应热,可用盖斯定律间接计算。热化学方程式(或反应关系)焓变之间的关系aA(g)

B(g)

ΔH1A(g)

B(g)

ΔH2ΔH1=aΔH2aA(g)

B(g)

ΔH1B(g)

aA(g)

ΔH2ΔH1=-ΔH2

ΔH=ΔH1+ΔH2题型透析题型反应历程图像分析方法突破1.曲线图式(1)曲线图中,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。(2)若有多步反应,活化能最大即反应速率最慢的那一步是决速步。(3)通过能量高低判断物质的稳定性时,能量越低,物质越稳定。(4)一般来说,图像中有几个峰,反应历程就分几步进行,就有几个基元反应。

(1)该反应的反应物为A、B,中间产物为C,生成物为D(2)A+B→C为吸热反应,C→D为放热反应,总反应A+B→D为放热反应(3)有2个峰,则有2个基元反应,第一个基元反应的活化能较大,为慢反应;第二个基元反应为快反应。决定总反应速率的是慢反应即第一个基元反应(1)无催化剂时,E1为正反应的活化能,E2为逆反应的活化能,(E1-E2)为此反应的焓变(ΔH)(2)有催化剂时,总反应包含两个基元反应,反应①为吸热反应,反应①的产物为总反应的中间产物;反应②为放热反应;总反应为放热反应(3)催化剂的作用:降低活化能[注意不改变ΔH,反应是放热反应还是吸热反应取决于起点(反应物)能量和终点(生成物)能量的相对大小]2.能垒图式(1)能垒图中,过渡态左侧相邻物质“爬坡”至过渡态所需的能量即为能垒,最大能垒对

应的步骤即为决速步。(2)同一反应物生成不同产物(即存在竞争反应)时,速率更快(即活化能更小)的反应生成

的产物是动力学产物;产物中更稳定(即能量更低)的为热力学产物。反应初期以动力

学产物为主,达到平衡状态时以热力学产物为主。活化能越大的反应,改变温度对该反

应的反应速率的影响程度就越大,升温时反应速率增大的程度越大。示例:1,3-丁二烯与HBr发生加成反应分两步进行。第一步H+进攻1,3-丁二烯生成碳正

离子(

);第二步Br-进攻碳正离子完成1,2-加成或1,4-加成。反应历程中的能量变化如图所示。第一步反应的活化能最大,则总反应速率由第一步反应决定。第二步反应中生成1,2-

加成产物(动力学产物)的活化能更小,反应速率更快,反应初期1,2-加成产物的比例更

高。1,4-加成产物的能量更低,为热力学产物,故达平衡时,1,4-加成产物比1,2-加成产物的比例更高。此外,升高温度时,生成1,4-加成产物的反应(活化能更大)的反应速率增大

的程度大于生成1,2-加成产物的反应。注意

竞争反应体系中,动力学产物与热力学产物可能为不同物质,也可能为同一物

质。例如当某个反应的活化能最小且产物能量最低时,该反应的产物既是动力学产物

也是热力学产物。

一般来说:(1)通过箭头进入循环且“只进不出”的是反应物,如图中

。3.循环图式分析循环图时,重点在于判断反应物、生成物、催化剂和中间产物(以1,2-丙二醇脱氧

脱水反应的催化循环机理为例)。(2)通过箭头离开循环且“只出不进”的是生成物,如图中

、

、

、H2O。(3)先参加反应,又在后续反应中生成(“有进有出”)的是催化剂,如图中MoO3参加第①

步反应,又在第④步反应中生成,故为催化剂。(4)先生成后又消耗掉(“自生自灭”)的是中间产物,如循环圈中除MoO3外的三种物

质。(5)根据上述方法判断出反应物、生成物和催化剂后,即可写出总反应方程式。(6)若出现用同位素示踪法研究反应机理,需要结合图示对反应过程中每步的断键和成键情况进行分析,确定同位素的去向(可在图中进行标记分析)。示例:水微滴表面有强电场,能引发反应H2O

H++HO·+e-。三唑水溶液微滴表面接触CO2发生反应,可能的反应机理如图所示。

根据箭头方向可知反应物为CO2和H2O,生成物为HCOOH和H2O2,催化剂为三唑,总反应

为CO2+2H2O

HCOOH+H2O2。若将CO2换成C18O2,分析并进行标记,如下图。

则生成的是HC18O18OH和

O2。典题精练典题1

(2025豫西北教研联盟质检,10)对反应X(g)

Y(g)(Z为中间产物),T0温度下,总反应的平衡常数为K,相同条件下,加入催化剂①和②前后的反应历程如图所示(——为无催化剂,

为有催化剂)。下列说法正确的是

()A.提高反应温度,

增大

C

B.催化剂①能提高X的平衡转化率C.T0温度下,当

=

时,总反应达到平衡状态D.催化剂①和②均可使反应达到平衡所需时间大幅缩短解析由题图可知,反应X(g)

Y(g)

ΔH<0由以下2个基元反应:①X(g)

Z(g)

ΔH>0;②Z(g)

Y(g)

ΔH<0构成。且①的活化能大于②的,为反应的决速步。由上述分析可知,升高温度,①平衡正向移动,c平(X)降低,c平(Z)升高,故

减小,A错误。催化剂不能使平衡发生移动,故不能提高X的平衡转化率,B错误。T0温度下,总反应的平

衡常数K=

,当

=

时,Q=

=K,故总反应达到了平衡状态,C正确。由上述分析可知,①为总反应的决速步,而催化剂②只能降低②的活化能,故催化剂②不能使反应达

到平衡所需的时间大幅度缩短,D错误。典题2

(2023北京,16节选)(2)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

(填序号)。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

(2)ab解析

(2)由题图可知,反应ⅰ的活化能E1小于反应ⅱ的活化能E3;反应ⅰ中反应物的总

能量高于生成物的总能量,故反应ⅰ为放热反应;反应ⅱ中反应物的总能量低于生成物

的总能量,故反应ⅱ为吸热反应,a、b正确。由题图可知,ΔH=E1-E2+E3-E4,c错误。典题3

(2024北京,13,3分)苯在浓HNO3和浓H2SO4作用下,反应过程中能量变化示意图

如下。下列说法不正确的是

()A.从中间体到产物,无论从产物稳定性还是反应速率的角度均有利于产物Ⅱ

C

B.X为苯的加成产物,Y为苯的取代产物C.由苯得到M时,苯中的大π键没有变化D.对于生成Y的反应,浓H2SO4作催化剂解析A项,由题图可知,产物Ⅱ的能量低于产物Ⅰ,产物Ⅱ的稳定性更强,有利于生成产

物Ⅱ;从中间体到产物Ⅱ的活化能小于到产物Ⅰ的活化能,故生成产物Ⅱ的反应速率更

快,也有利于生成产物Ⅱ,正确。B项,对比苯与X、Y的结构,可知X为苯的加成产物,Y为

苯的取代产物,正确。C项,由题图可知,M中与硝基相连的碳原子形成了4个σ键,采取sp3

杂化,说明由苯得到M时,苯中的大π键被破坏,错误。D项,由题图可知,生成Y的同时得

到了H2SO4,说明H2SO4在总反应中未被消耗,且H2SO4参与了反应过程,故浓H2SO4作催化

剂,正确。典题4

(2025河北,12,3分)氮化镓(GaN)是一种重要的半导体材料,广泛应用于光电信

息材料等领域,可利用反应Ga2O3(s)+2NH3(g)

2GaN(s)+3H2O(g)制备。反应历程(TS代表过渡态)如下:

下列说法错误的是

()A.反应ⅰ是吸热过程B.反应ⅱ中H2O(g)脱去步骤的活化能为2.69eVC.反应ⅲ包含2个基元反应D.总反应的速控步包含在反应ⅱ中

D

解析A项,由题图可知,反应ⅰ中反应物的总能量小于生成物的总能量,故反应ⅰ是吸

热过程,正确;B项,由题图可知,反应ⅱ中H2O(g)脱去步骤的活化能为3.39eV-0.70eV=2.69eV,正确;C项,由题图可知,反应ⅲ中由Ga2ON2H2(s)生成GaN(s)和H2O(g)的过程分两

步进行,即反应ⅲ包含2个基元反应,正确;D项,由题图可知,反应ⅲ中的第二个基元反应

的活化能最大,故总反应的速控步包含在反应ⅲ中,错误。典题5

(2025湖北武汉5月调研,11)武汉大学研究团队实现了光与十钨酸盐{[W]4-}、

Co(0)协同催化的芳香烯烃与醛的加成反应,反应机理如图所示。

下列说法错误的是

(