熱點9反應(yīng)熱與反應(yīng)歷程考向1反應(yīng)熱蓋斯定律【真題研磨】典例(1)(2024·安徽選擇考)某溫度下,在密閉容器中充入一定量的X(g),發(fā)生下列反應(yīng):X(g)Y(g)(ΔH1<0),Y(g)Z(g)(ΔH2<0),測得各氣體濃度與反應(yīng)時間的關(guān)系如圖所示。下列反應(yīng)進程示意圖符合題意的是(B)(2)(2024·廣東選擇考節(jié)選)酸催化下NaNO2與NH4Cl混合溶液的反應(yīng)(反應(yīng)a),可用于石油開采中油路解堵。反應(yīng)a:NO2-(aq)+NH4+(aq)===N已知:則反應(yīng)a的ΔH=ΔH1-ΔH2-ΔH3+ΔH4。

【審答思維】(1)圖表分析第1題(2)題干劃線部分關(guān)鍵信息解讀關(guān)鍵信息信息解讀ΔH1<0說明X(g)Y(g)為放熱反應(yīng),反應(yīng)物的能量高于生成物的能量ΔH2<0說明Y(g)Z(g)為放熱反應(yīng),反應(yīng)物的能量高于生成物的能量【失分警示】(1)第(1)題的失分點是反應(yīng)初始階段,第二個反應(yīng)的速率小于第一個反應(yīng),是由于第二個反應(yīng)的活化能高于第一個反應(yīng)。若該信息不明確,本題將會作出錯誤的選擇;(2)第(2)題的失分點是不能靈活使用蓋斯定律計算反應(yīng)熱?！究紙黾挤ā?.反應(yīng)熱的計算方法(1)ΔH=生成物的總能量-反應(yīng)物的總能量(2)ΔH=斷鍵吸收能量-成鍵放出能量=正反應(yīng)活化能-逆反應(yīng)活化能(3)ΔH=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能2.利用蓋斯定律計算反應(yīng)熱的思維模型(1)根據(jù)待求熱化學方程式中的反應(yīng)物和生成物找出可用的已知熱化學方程式;(2)根據(jù)目標熱化學方程式調(diào)整可用熱化學方程式的化學計量數(shù),確定ΔH的符號和數(shù)值;(3)將調(diào)整好的熱化學方程式和ΔH進行運算,最終確定目標熱化學方程式的ΔH。【多維演練】1.★★(鍵能型求算反應(yīng)熱)肼(H2N—NH2)是一種高能燃料,共價鍵的鍵能與熱化學方程式信息如表:共價鍵N—HN—NO=OO—H鍵能/(kJ·mol-1)391161498463熱化學方程式N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g)ΔH=-570kJ·mol-1則2N(g)===N2(g)的ΔH為(B)A.+1882kJ·mol-1B.-941kJ·mol-1C.-483kJ·mol-1 D.-1882kJ·mol-12.★★(疊加型求算反應(yīng)熱)環(huán)氧乙烷()可用作生產(chǎn)一次性口罩的滅菌劑,工業(yè)上常用乙烯氧化法生產(chǎn)環(huán)氧乙烷,其原理是2CH2CH2(g)+O2(g)2(g)ΔH。已知下列兩個反應(yīng),則ΔH為(B)①CH2CH2(g)+3O2(g)2CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=-1323kJ·mol-1②(g)+52O2(g)2CO2(g)+2H2O(g) ΔH2=-1218kJ·mol-1A.+210kJ·mol-1 B.-210kJ·mol-1C.-175kJ·mol-1 D.-105kJ·mol-13.★★★(能量與反應(yīng)歷程變化圖求算反應(yīng)熱)標準狀況下,氣態(tài)反應(yīng)物和生成物的相對能量與反應(yīng)歷程示意圖如圖所示(已知O2和Cl2的相對能量為0),下列說法錯誤的是(D)A.E6-E3=E5-E2B.可計算Cl—Cl鍵能為2(E5—E6)kJ·mol-1C.相同條件下,O3的平衡轉(zhuǎn)化率:歷程Ⅱ=歷程ⅠD.歷程Ⅰ、歷程Ⅱ中速率最快的一步反應(yīng)的熱化學方程式為ClO(g)+O(g)===O2(g)+Cl(g)ΔH=(E4-E5)kJ?mol-1考向2反應(yīng)歷程的微觀分析【真題研磨】典例(2024·北京等級考)苯在濃HNO3和濃H2SO4作用下,反應(yīng)過程中能量變化示意圖如下。下列說法不正確的是(C)A.從中間體到產(chǎn)物,無論從產(chǎn)物穩(wěn)定性還是反應(yīng)速率的角度均有利于產(chǎn)物ⅡB.X為苯的加成產(chǎn)物,Y為苯的取代產(chǎn)物C.由苯得到M時,苯中的大π鍵沒有變化D.對于生成Y的反應(yīng),濃H2SO4作催化劑【審答思維】題干劃線部分關(guān)鍵信息解讀關(guān)鍵信息信息解讀產(chǎn)物穩(wěn)定性產(chǎn)物的能量越低,越穩(wěn)定

反應(yīng)速率活化能越小,反應(yīng)速率越快

催化劑催化劑在反應(yīng)前存在,反應(yīng)過程中消耗掉,反應(yīng)后又生成等量的該物質(zhì)【失分警示】本題的易錯點為C項,若環(huán)上原子形成大π鍵,則參與形成大π鍵的原子均為sp2雜化,由于M中與—NO2相連的C原子,形成4個共價鍵,因此該原子為sp3雜化,M中的大π鍵發(fā)生改變。【考場技法】1.反應(yīng)歷程概念和規(guī)律(1)催化劑先參與反應(yīng)消耗后生成,即“先進后出”;中間產(chǎn)物先生成后參與反應(yīng)消耗,即“先出后進”;(2)活化能越大,該步驟反應(yīng)速率越慢,反應(yīng)速率最慢的一步稱為決速步。2.催化劑改變反應(yīng)歷程示意圖(1)E1和E2分別是非催化反應(yīng)正、逆反應(yīng)活化能,E'1和E'2分別是催化反應(yīng)正、逆反應(yīng)活化能。(2)催化劑可改變反應(yīng)歷程,降低正、逆反應(yīng)活化能,但不影響反應(yīng)熱?！径嗑S演練】1.★★★(能量變化歷程圖)碳酸二甲酯DMC(CH3OCOOCH3)是一種低毒、性能優(yōu)良的有機合成中間體,科學家提出了新的合成方案(吸附在催化劑表面上的物種用*標注),反應(yīng)機理如圖所示。下列說法錯誤的是(C)A.第2步的基元反應(yīng)方程式為CH3O·*+CO2*CH3OCOO·B.反應(yīng)進程中最大能壘為1.257×104eVC.升高溫度,可以對于第1步反應(yīng)的正反應(yīng)速率增加,對于第3步反應(yīng)的正反應(yīng)速率減小D.適當提高溫度,可以增加碳酸二甲酯的產(chǎn)率2.★★★(物質(zhì)變化歷程圖)H2在石墨烯負載型Pd單原子催化劑(Pd/SVG)上還原NO生成N2和NH3的路徑機理及活化能(kJ·mol-1)如圖所示。下列說法錯誤的是(C)A.H2還原NO生成N2的決速步為反應(yīng)⑥B.Pd/SVG上H2還原NO,更容易生成NH3C.根據(jù)如圖數(shù)據(jù)可計算NO+5H===NH3+H2O的ΔHD.由圖可知,相同催化劑條件下反應(yīng)可能存在多種反應(yīng)歷程1.★★(鍵能型求算反應(yīng)熱)已知在25℃、1.01×105Pa下,1molH2O生成H2(g)和O2(g)的能量變化如圖所示,下列說法正確的是(B)A.甲為氣態(tài)水,乙為液態(tài)水B.甲、乙、丙、丁物質(zhì)中所具有的總能量大小關(guān)系為丙>丁>乙>甲C.熱化學方程式為2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)ΔH=-490kJ·mol-1D.形成1molH2O中的化學鍵需吸收930kJ的能量2.(疊加型求算反應(yīng)熱)為了節(jié)能減排,提高資源的利用率,可以用CO和CO2與H2反應(yīng)合成乙醇。已知:①2CO(g)+4H2(g)===CH3CH2OH(l)+H2O(g) ΔH1=-296.6kJ·mol-1②CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41.2kJ·mol-1③1mol液態(tài)水變?yōu)闅鈶B(tài)水的焓變?yōu)棣=+44kJ·mol-1則由2molCO2(g)和6molH2(g)反應(yīng)生成1molCH3CH2OH(l)和3molH2O(l)的ΔH(kJ·mol-1)為(A)A.-346.2B.-390.2C.-434.2 D.-692.43.★★★(歷程型求算反應(yīng)熱)我國科學家研究化合物M(s)催化CO2氫化生成甲酸的機理,其中由化合物M(s)生成化合物N(s)過程的機理和相對能量曲線如圖所示(已知:1eV=1.6×10-19J)。TS1、TS2均為過渡態(tài)。下列說法正確的是(C)A.過渡態(tài)TS1比化合物P更穩(wěn)定B.過程M→P為化合物M生成化合物N的決速步驟C.化合物M催化CO2氫化生成甲酸的反應(yīng)過程中一定有Fe—O鍵的生成和斷裂D.由M(s)生成N(s)的熱化學方程式:M(s)+CO2(g)===N(s)ΔH=-0.51kJ·mol-14.★★(能量變化歷程圖)在298K、101kPa下,合成氨反應(yīng)的能量變化圖如圖所示(圖中“吸”表示在催化劑表面的吸附)。下列說法中正確的是(A)A.圖中決速步驟的反應(yīng)方程式為12N2吸+32B.該歷程中最大能壘(活化能)E=295kJ·mol-1C.合成氨工業(yè)中采用循環(huán)操作,主要目的是增大化學反應(yīng)速率D.該反應(yīng)為放熱反應(yīng),所以反應(yīng)中溫度越低越好5.★★(反應(yīng)歷程圖)2022年度諾貝爾化學獎授予發(fā)現(xiàn)“點擊化學(通過小單元的拼接來快速可靠地完成形形色色分子的化學合成)和生物正交化學”的三位科學家。點擊化學的概念對化學合成領(lǐng)域有很大的貢獻。點擊化學的原理如圖所示。下列說法錯誤的是(B)A.上述循環(huán)中H+是中間產(chǎn)物之一B.上述循環(huán)中只斷裂和形成極性鍵C.該過程總反應(yīng)的原子利用率為100%D.銅改變了反應(yīng)歷程,但不改變總反應(yīng)的焓變6.★★★(物質(zhì)變化歷程圖)氮肥保障了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的豐收。根據(jù)如圖的循環(huán)過程,有關(guān)硫酸銨和氯化銨的說法正確的是(A)A.ΔH5=+3kJ·mol-1B.硫酸銨晶體中只含離子鍵不含共價鍵C.氯化銨晶體溶于水的過程:ΔS<0D.可以通過NH4Cl的受熱分解實驗測得ΔH1=+698kJ·mol-1的數(shù)據(jù)7.★★★(綜合型歷程圖)當1,3-丁二烯和溴單質(zhì)1∶1加成時,其反應(yīng)機理及能量變化如圖所示,不同反應(yīng)條件下,經(jīng)過相同時間測得生成物組成如表。下列分析錯誤的是(B)編號反應(yīng)條件反應(yīng)時間產(chǎn)物中A的物質(zhì)的量分數(shù)產(chǎn)物中B的物質(zhì)的量分數(shù)1-15℃tmin62%38%225℃tmin12%88%A.產(chǎn)物A、B互為同分異構(gòu)體,由中間體生成A、B的反應(yīng)存在互相競爭B.相同條件下由活性中間體C生成產(chǎn)物A的速率更慢C.聚合物的單體是1,3-丁二烯D.實驗1在tmin,若升高溫度至25℃,部分產(chǎn)物A會經(jīng)活性中間體C轉(zhuǎn)化成產(chǎn)物B熱點9反應(yīng)熱與反應(yīng)歷程考向1【典例】【解析】(1)由圖可知,反應(yīng)初期隨著時間的推移X的濃度逐漸減小,Y和Z的濃度逐漸增大,后來隨著時間的推移X和Y的濃度逐漸減小,Z的濃度繼續(xù)增大,說明X(g)Y(g)的反應(yīng)速率大于Y(g)Z(g)的反應(yīng)速率,則反應(yīng)X(g)Y(g)的活化能小于反應(yīng)Y(g)Z(g)的活化能。X(g)Y(g)和Y(g)Z(g)ΔH都小于0,而圖像顯示Y的能量高于X,即圖像顯示X(g)Y(g)為吸熱反應(yīng),A項不符合題意;圖像顯示X(g)Y(g)和Y(g)Z(g)的ΔH都小于0,且X(g)Y(g)的活化能小于Y(g)Z(g)的活化能,B項符合題意;圖像顯示X(g)Y(g)和Y(g)Z(g)的ΔH都小于0,但圖像上X(g)Y(g)的活化能大于Y(g)Z(g)的活化能,C項不符合題意;圖像顯示X(g)Y(g)和Y(g)Z(g)的ΔH都大于0,且X(g)Y(g)的活化能大于Y(g)Z(g)的活化能,D項不符合題意。(2)由已知可得:Ⅰ.NaNO2(s)+NH4Cl(s)===N2(g)+NaCl(s)+2H2O(l)ΔH1Ⅱ.NaNO2(s)===Na+(aq)+NO2-(aq)ΔⅢ.NH4Cl(s)===Cl-(aq)+NH4+(aq)ΔⅣ.NaCl(s)===Na+(aq)+Cl-(aq)ΔH4由蓋斯定律可知,目標反應(yīng)NO2-(aq)+NH4+(aq)===N2(g)+2H2O(l)可由Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ+Ⅳ得到,故反應(yīng)a的ΔH=ΔH1-ΔH2-ΔH3答案:(1)B(2)ΔH1-ΔH2-ΔH3+ΔH41.B設(shè)N≡N的鍵能為x,由N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g)ΔH=-570kJ·mol-1及表中鍵能可知,4×391kJ·mol-1+161kJ·mol-1+498kJ·mol-1-x-4×463kJ·mol-1=-570kJ·mol-1,解得x=941kJ·mol-1,成鍵釋放能量,則2N(g)===N2(g)的ΔH=-941kJ·mol-1。2.B由蓋斯定律可知,反應(yīng)①×2-②×2得到反應(yīng):2CH2=CH2(g)+O2(g)2(g),則其焓變?yōu)?-1323kJ·mol-1)×2-(-1218kJ·mol-1)×2=-210kJ·mol-1。3.D由圖可知,歷程Ⅰ是O3和氧原子結(jié)合生成O2,該過程放熱,ΔH=(E6-E3)kJ·mol-1;歷程Ⅱ有兩個過程,過程一是臭氧、氧原子和氯原子作用生成氧氣、氧原子和ClO,ΔH=(E4-E2)kJ·mol-1,過程二是氧氣、氧原子和ClO作用生成2O2和Cl,ΔH=(E5-E4)kJ·mol-1,兩個過程都放熱;歷程Ⅱ反應(yīng)前后都有Cl,所以Cl相當于催化劑。結(jié)合圖像分析,歷程Ⅱ相當于歷程Ⅰ在催化劑Cl(g)參與的條件下進行的反應(yīng),催化劑可以降低反應(yīng)的活化能,但是不能改變反應(yīng)的焓變,因此ΔH=(E6-E3)kJ·mol-1=(E5-E2)kJ·mol-1,A正確;已知O2和Cl2的相對能量為0(即E6=0),破壞1molCl2(g)中的Cl—Cl鍵形成2molCl,吸收的能量為2(E5-E6)kJ,所以Cl—Cl鍵能為2(E5-E6)kJ·mol-1,B正確;由以上分析可知,歷程Ⅰ和歷程Ⅱ的區(qū)別就是有Cl作催化劑,催化劑不能改變反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率,因此相同條件下,O3的平衡轉(zhuǎn)化率:歷程Ⅱ=歷程Ⅰ,C正確;活化能越低,反應(yīng)速率越快,由圖像可知,歷程Ⅱ中第二步反應(yīng)的活化能最低,所以速率最快的一步反應(yīng)的熱化學方程式為ClO(g)+O(g)===O2(g)+Cl(g)ΔH=(E5-E4)kJ·mol-1,D錯誤。考向2【典例】【審答思維】低小C生成產(chǎn)物Ⅱ的反應(yīng)的活化能更低,反應(yīng)速率更快,且產(chǎn)物Ⅱ的能量更低即產(chǎn)物Ⅱ更穩(wěn)定,以上2個角度均有利于產(chǎn)物Ⅱ,故A正確;根據(jù)前后結(jié)構(gòu)對照,X為苯的加成產(chǎn)物,Y為苯的取代產(chǎn)物,故B正確;M的六元環(huán)中與—NO2相連的C為sp3雜化,苯中大π鍵發(fā)生改變,故C錯誤;苯的硝化反應(yīng)中濃H2SO4作催化劑,故D正確。1.CA.第2步的基元反應(yīng)方程式為CH3O·*+CO2*→CH3OCOO·*,A正確;B.最大能壘為第1步基元反應(yīng):CH3OH*+HO·*→CH3O·*+H2O*,其差值為1.257×104eV,B正確;C.升高溫度,反應(yīng)速率均增加,C錯誤;D.總反應(yīng)為2CH3CH3OCOOCH3+H2OΔH>0,為吸熱反應(yīng),因此適當提高溫度,可以增加碳酸二甲酯的產(chǎn)率,D正確。2.C活化能最大的為決速步,則H2還原NO生成N2的決速步為反應(yīng)⑥,故A正確;由圖知,Pd/SVG上H2還原NO,經(jīng)過①到⑤即可生成氨氣,而決速步反應(yīng)⑥的活化能最大、發(fā)生最困難,則更容易生成NH3、不容易生成N2,故B正確;ΔH=正反應(yīng)活化能-逆反應(yīng)活化能,根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可計算NO+5H===NH3+H2O的正反應(yīng)活化能,逆反應(yīng)活化能未知,無法計算該反應(yīng)的ΔH,故C錯誤;由圖可知,相同催化劑條件下反應(yīng)可能存在多種反應(yīng)歷程,可能得到不同產(chǎn)物,故D正確。1.B乙聚集狀態(tài)變?yōu)榧拙奂癄顟B(tài)放熱,水蒸氣變?yōu)橐簯B(tài)水為液化放熱,所以甲為液態(tài)水,乙為氣態(tài)水,故A錯誤;甲為液態(tài)水,乙為氣態(tài)水,氣態(tài)水比液態(tài)水的能量高,所具有的總能量大小關(guān)系為乙>甲,乙到丙斷開化學鍵吸收能量930kJ,則丙所具有的能量比乙高930kJ,丙到丁形成化學鍵放出能量436kJ+249kJ=685kJ,則丙所具有的能量比丁高685kJ,則甲、乙、丙、丁物質(zhì)所具有的總能量大小關(guān)系為丙>丁>乙>甲,故B正確;由圖可得,H2O(g)===H2(g)+12O2(g)ΔH685)kJ·mol-1=+245kJ·mol-1,則熱化學方程式為2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)ΔH=-490kJ·mol-1,故C錯誤;形成1molH2O中的化學鍵需放出930kJ的能量,故D錯誤。2.A①2CO(g)+4H2(g)===CH3CH2OH(l)+H2O(g)ΔH1=-296.6kJ·mol-1②CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g)ΔH2=-41.2kJ·mol-1③H2O(l)===H2O(g)ΔH=+44kJ·mol-1,根據(jù)蓋斯定律,①-②×2-③×3可得:2CO2(g)+6H2(g)===CH3CH2OH(l)+3H2O(l)ΔH=(-296.6kJ·mol-1)-(-41.2kJ·mol-1)×2-(+44kJ·mol-1)×3=-346.2kJ·mol-1。3.CA.由圖可知,過渡態(tài)TS1比P能量高,則P更穩(wěn)定,選項A錯誤;B.由圖可知,過程P→TS2為兩步反應(yīng)中活化能較大的反應(yīng),為慢反應(yīng),即為化合物M生成化合物N的決速步驟,選項B錯誤;C.化合物M為催化劑,反應(yīng)前后結(jié)構(gòu)不會改變,比較M、N的結(jié)構(gòu)可知,當Fe—O鍵的斷裂重新連接氫原子生成M,所以一定有Fe—O鍵的生成和斷裂,選項C正確;D.圖示為一個二氧化碳分子反應(yīng)過程,能量變化為-11.63eV,所以當有1mol二氧化碳反應(yīng)能量變化為-11.63eV×1.6×10-19J·eV-1×6.02×1023≈-1.12×106J=-1120kJ,則該過程的熱化學方程式為M(s)+CO2(g)===N(s)ΔH=-1120kJ·mol-1,選項D錯誤。4.A決速步驟為活化能最大的步驟,由圖可知,歷程中最大能壘(活化能)的步驟為12N2吸+32H2吸===N吸+3H吸,故A正確;由圖可知,歷程中最大能壘(活化能)的步驟為12N2吸+32H2吸===N吸+3H吸,該步驟的活化能為(45+17)kJ·mol-1=62kJ·mol-1,故B錯誤;合成氨工業(yè)中采用循環(huán)操作,可以提高氮氣和氫氣的利用率,故C錯誤;溫度越低,反應(yīng)速率越慢,催化劑的活性也與溫度有關(guān),所以反應(yīng)中不是溫度越低越好5.B觀察循環(huán)圖,