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2023年高考化学冲刺精练卷
08 化学反应中的能量变化及反应机理
一.知识再现
1.关于热化学方程式:
(1)注意反应热的测定条件。书写热化学方程式时应注明ΔH的测定条件(温度、压强),但绝大多数的ΔH是在25 ℃、101 kPa下测定的,此时可不注明温度和压强。
(2)注意热化学方程式中的化学计量数。热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量,并不表示物质的分子数或原子数,因此化学计量数可以是整数,也可以是分数。
(3)注意物质的聚集状态。反应物和生成物的聚集状态不同,反应热ΔH不同。因此,必须注明物质的聚集状态才能完整地体现出热化学方程式的意义。气体用“g”,液体用“l”,固体用“s”,溶液用“aq”。热化学方程式中不用“↑”和“↓”。
(4)注意ΔH的数值与符号。热化学方程式中的ΔH的值应是表示反应已完成的热量变化。由于ΔH与反应完成的物质的量有关,所以热化学方程式中化学式前面的化学计量数必须与ΔH相对应,如果化学计量数加倍,则ΔH也要加倍。逆反应的反应热与正反应的反应热数值相等,但符号相反。
(5)注意燃烧热和中和热。燃烧热是指在101 kPa时,1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,如碳元素生成的是CO2,而不是CO,氢元素生成的是液态水,而不是水蒸气。中和热是指在稀溶液中,强酸跟强碱发生中和反应生成1 mol液态H2O时的反应热。强酸和强碱在稀溶液中发生中和反应生成1 mol H2O(l),ΔH=-57.3 kJ·mol-1。弱酸和强碱,强酸和弱碱或弱酸和弱碱反应时,因电离吸热,放出的热量减少,中和热数值偏小。若用浓硫酸(或NaOH固体),因溶解放热使放出的热量增多,中和热数值偏大。
(6)对于具有同素异形体的物质,除了要注明聚集状态外,还要注明物质的名称。如①S(单斜,s)+O2(g)===SO2(g)ΔH1=-297.16 kJ·mol-1②S(正交,s)+O2(g)===SO2(g)ΔH2=-296.83 kJ·mol-1③S(单斜,s)===S(正斜,s)ΔH3=-0.33 kJ·mol-1。
2.关于盖斯定律
应用盖斯定律进行简单计算,关键在于设计反应途径,同时还需要注意:
①参照新的热化学方程式(目标热化学方程式),结合原热化学方程式(一般2~3个)进行合理“变形”,如热化学方程式颠倒、乘除以某一个数,然后将它们相加、减,得到目标热化学方程式,求出目标热化学方程式的ΔH与原热化学方程式之间ΔH的换算关系。
②当热化学方程式乘、除以某一个数时,ΔH也应相应地乘、除以某一个数;方程式进行加减运算时,ΔH也同样要进行加减运算,且要带“+”“−”符号,即把ΔH看作一个整体进行运算。
③将一个热化学方程式颠倒书写时,ΔH的符号也随之改变,但数值不变。
④在设计反应过程中,会遇到同一物质的三态(固、液、气)的相互转化,状态由固→液→气变化时,会吸热;反之会放热。
3.关于反应机理
反应机理是用来描述某一化学变化所经由的全部基元反应,就是把一个复杂反应分解成若干个基元反应,然后按照一定规律组合起来,从而达到阐述复杂反应的内在联系,以及总反应与基元反应内在联系之目的。机理详细描述了每一步转化的过程,包括过渡态的形成,键的断裂和生成,以及各步的相对速率大小等。完整的反应机理需要考虑到反应物、催化剂、反应的立体化学、产物以及各物质的用量。
过渡状态理论认为,反应物分子并不只是通过简单碰撞直接形成产物,而是必须形成活性中间体,即过渡状态,过渡状态的能量较高。从反应物达到这个过渡状态需吸收一定的能量,叫活化能。催化剂能改变中间过渡状态,即反应的活化能,但不能改变总反应的反应热。
正确理解活化能与反应热的关系
①催化剂能降低反应所需的活化能,但不影响焓变的大小。
1 在无催化剂的情况下,E1为正反应的活化能,E2为逆反应的活化能,ΔH=E1-E2。
2. 专题精练
1.“千畦细浪舞晴空”,氮肥保障了现代农业的丰收。为探究(NH4)2SO4的离子键强弱,设计如图所示的循环过程,可得△H4/(kJ•mol-1)为
A.+533 B.+686 C.+838 D.+1143
2.标准状态下,气态反应物和生成物的相对能量与反应历程示意图如下[已知和的相对能量为0],下列说法不正确的是
A.
B.可计算键能为
C.相同条件下,的平衡转化率:历程Ⅱ>历程Ⅰ
D.历程Ⅰ、历程Ⅱ中速率最快的一步反应的热化学方程式为:
3.下列热化学方程式书写正确的是(ΔH的绝对值均正确)
A.C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g) ΔH=-1367.0kJ·mol-1(燃烧热)