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(共59张PPT)
第1节　化学反应中的能量变化
第2节　热化学方程式　盖斯定律
考法突破12　反应历程图像分析
目 录
CONTENTS
第1节　化学反应中的能量变化
一、反应热和焓变
1.反应热:在等温条件下(指化学反应发生后,使体系的温度恢复到反应前体系的温度,
即反应前后体系的温度相等),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ΔH,常用单位是kJ/
mol或kJ·mol-1。
3.影响因素:①物质的状态;②反应物和生成物的物质的量。
知识清单
二、化学反应中能量变化的原因
1.从反应物和生成物总能量大小角度分析
吸热反应(焓增大) 放热反应(焓减小)
图示
意义 E1表示正反应活化能,E2表示逆反应活化能
ΔH ΔH=生成物总能量-反应物总能量 ΔH=正反应活化能-逆反应活化能
2.从化学键角度分析
3.催化剂的影响
催化剂参与反应,改变反应历程,降低反应活化能,增大反应速率(正、逆反应速率都增
大),缩短达到平衡的时间,但是不能改变反应热(ΔH),不能使平衡移动,不能改变平衡常
数,不能改变平衡转化率。
4.常见的吸热、放热反应
吸热反应:①大多数分解反应;②盐类的水解;③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应;④C和水
蒸气、C和CO2的反应;⑤NaHCO3与盐酸、柠檬酸的反应等。
放热反应:①可燃物的燃烧;②中和反应;③大多数化合反应;④金属与酸的置换反应;⑤
缓慢氧化等。
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101 kPa时,1 mol纯物质完全燃烧
生成指定产物时所放出的热量 在25℃、101 kPa下,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1 mol 不一定为1 mol
三、燃烧热与中和反应反应热的比较
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101 kPa下,强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应生成
1 mol H2O时,放出57.3 kJ热量。
四、中和反应反应热的测定
1.实验装置:简易量热计

2.计算公式
ΔH=-
c:反应后生成的溶液的比热容,近似为4.18 J·g-1·℃-1;t1:起始温度;t2:终止温度;n:生成H2O
的物质的量。
3.注意事项
①杯盖、隔热层、外壳的作用是保温,减少热量损失。
②为保证酸被完全中和,通常采用稍过量的碱。
③终止温度t2应取反应过程中的最高温度。　
　
注意
①因为弱酸或弱碱在溶液中存在电离平衡,电离过程需要吸热,实验中若使用弱酸或弱
碱,则放出的热量会减少,测得的反应热数值偏大。
②用浓硫酸(或NaOH固体)作反应物,因二者溶于水会放热,则放出的热量会增大。
③稀硫酸和Ba(OH)2溶液反应生成1 mol H2O(l)时所释放的热量比57.3 kJ多,原因是除了
中和反应放热外,Ba2+和S 结合生成BaSO4沉淀也会放热。
1.理论研究表明,在101 kPa和298 K下,HCN(g) HNC(g)异构化反应过程的能量变化
如图所示。下列说法错误的是 (　　　 )

即练即清
A.HCN比HNC稳定
B.该异构化反应的ΔH=+59.3 kJ·mol-1
C.正反应的活化能大于逆反应的活化能
D.使用催化剂,可以改变反应的反应热
D
　
解析　A项,物质能量越低越稳定,正确;B项,反应物总能量低于生成物总能量,该异构化
反应为吸热反应,正确;C项,由图可知,正反应活化能为186.5 kJ·mol-1,逆反应活化能为(1
86.5-59.3) kJ·mol-1=127.2 kJ·mol-1,正确;D项,催化剂能降低反应活化能,但不改变反应热,
错误。
2.某同学设计如图所示实验,探究反应中的能量变化。下列判断正确的是 (　　　 )
A.(a)(b)(c)所涉及的反应都是放热反应
B.将实验(a)中的铝片更换为等质量的铝粉后释放出的热量增加
C.测定中和反应反应热时,量取酸、碱温度要使用同一只温度计
D.实验(c)中将玻璃搅拌器改为铜质搅拌棒对实验结果没有影响
C
　
解析　Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应属于吸热反应,A错误;铝粉和铝片是同一种物质,
等质量时放出的热量相同,只是铝粉与盐酸的接触面积大,反应速率快,温度上升快,B错
误;为减少误差,量取酸、碱温度时要使用同一只温度计[提示:测量完酸或碱的温度后,
要用蒸馏水冲洗干净,擦干备用],C正确;铜质搅拌棒导热快,会造成热量损失,对实验结
果有影响,D错误。
3.(2026届湖南岳阳一中9月考,6)下列说法或表示正确的是 (　　　 )
A.等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧,后者放出的热量多
B.C(金刚石,s) C(石墨,s) ΔH=-1.19 kJ/mol,所以石墨比金刚石稳定
C.已知:2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) ΔH=-483.6 kJ/mol,则H2的燃烧热为241.8 kJ/mol
D.HCl和NaOH在溶液中反应的生成1 mol H2O的反应热ΔH=-57.3 kJ/mol,则H2SO4和
Ca(OH)2反应的反应热ΔH=2×(-57.3) kJ/mol
B
　
解析　硫固体转化为硫蒸气需要吸收能量,故等质量的硫蒸气比硫固体的能量高,完全
燃烧会释放更多热量,A错误;金刚石转化为石墨的反应为放热反应,故石墨能量更低,更
稳定,B正确;表示H2燃烧热的热化学方程式中水的状态应为液态[提示:燃烧热要求可燃
物的物质的量为1 mol],C错误;H2SO4和Ca(OH)2反应还有CaSO4沉淀生成,也会放出热
量,则H2SO4和Ca(OH)2反应生成2 mol H2O的反应热不等于2×(-57.3) kJ/mol[提示:题中
未给出H2SO4与Ca(OH)2的量,不能计算],D错误。
4.在25 ℃和101 kPa下,1 mol H2(g)和1 mol Cl2(g)完全反应生成HCl(g)的能量变化如图
所示,下列说法不正确的是 (　　　 )

A.H—H键的键能为436 kJ·mol-1
B.生成1 mol HCl(g)释放431 kJ的能量
C.该反应的热化学方程式:H2(g)+Cl2(g)
2HCl(g) ΔH=-862 kJ·mol-1
D.共价键断裂和形成时的能量变化是
该化学反应能量变化的主要原因
C
　
解析　由题图知,断裂1 mol H—H键需吸收436 kJ的能量(H—H键的键能为436 kJ·mol-1),
生成1 mol HCl(g)时放出431 kJ的能量,A、B正确;ΔH=反应物总键能-生成物总键能=
436 kJ·mol-1+243 kJ·mol-1-2×431 kJ·mol-1=-183 kJ·mol-1,故该反应的热化学方程式为H2(g)
+Cl2(g) 2HCl(g) ΔH=-183 kJ·mol-1,C错误;化学反应的微观本质为旧化学键的断裂
和新化学键的形成,共价键断裂和形成时的能量变化是反应H2+Cl2 2HCl能量变化
的主要原因,D正确。
第2节　热化学方程式　盖斯定律
一、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)
ΔH=-571.6 kJ·mol-1,表示25 ℃和101 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
①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)。
②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
“↓”。另外涉及同素异形体,要标出同素异形体的名称,因为同素异形体的结构不同,
能量不同。
③吸热反应的ΔH的数值为“+”,放热反应的ΔH的数值为“-”。ΔH的单位为 kJ·mol-1。
知识清单
　
注意
①热化学方程式中物质前的化学计量数只表示物质的量,所以可以是分数也可以是整
数。②ΔH单位中的“mol-1”指的是每摩尔反应,所以若化学方程式中各物质的化学计
量数发生变化,ΔH也要进行相应变化。③若化学方程式逆向书写,则ΔH变为原来的相
反数。④无论化学反应是否可逆,热化学方程式中的反应热ΔH都表示反应进行到底时
的能量变化。
归纳总结
“五审”判断热化学方程式的正误
二、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) ΔH1 A(g) B(g) ΔH2 ΔH1=aΔH2
aA(g) B(g) ΔH1 B(g) aA(g) ΔH2 ΔH1=-ΔH2
ΔH=ΔH1+ΔH2
三、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
(1)虚拟路径法:如图,A→D有两条路径,则有ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。
(2)留元法
如已知三个热化学方程式:
①4Fe(s)+3O2(g) 2Fe2O3(s) ΔH1=-1 648 kJ·mol-1
②C(s)+O2(g) CO2(g) ΔH2=-393 kJ·mol-1
③2Fe(s)+2C(s)+3O2(g) 2FeCO3(s) ΔH3=-1 480 kJ·mol-1
如何写出加热时FeCO3在空气中反应生成Fe2O3和CO2的热化学方程式
首先书写目标反应的化学方程式:4FeCO3(s)+O2(g) 2Fe2O3(s)+4CO2(g),接下来通过
对比观察选择FeCO3(s)、Fe2O3(s)和CO2(g)来计算ΔH(这三种物质在已知热化学方程式
中只出现过一次)。FeCO3在目标热化学方程式左侧,化学计量数为4,在已知热化学方
程式③的右侧,化学计量数为2,则③乘以-2;以此类推Fe2O3、CO2,则①乘以+1、②乘以
+4,故目标热化学方程式=-2×③+①+4×②,即ΔH=-2ΔH3+ΔH1+4ΔH2=-260 kJ·mol-1。
(3)消元法
消去目标热化学方程式中没有而已知热化学方程式中有的物质Y。Y的特点:在已知热
化学方程式中出现两次。将已知热化学方程式进行化学计量数调整或适当颠倒,然后
将方程式“叠加”消去物质Y,直至得到目标热化学方程式。各已知热化学方程式
“消元”过程的加减和倍数关系即为焓变的加减和倍数关系。
注意
部分题目可能需要同时使用“留元法”和“消元法”,应灵活处理。
四、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。
即练即清
1.NO2(g)+CO(g) CO2(g)+NO(g)反应过程中的能量变化如图所示,下列说法正确的
是 (　　　 )
A.1 mol NO2与1 mol CO混合经充分反应放热234 kJ
B.若反应开始时加入催化剂,则使E1、E2都变大
C.正反应的活化能是134 kJ/mol
D.该反应的反应热ΔH=E2-E1
C
　
解析　题给反应为可逆反应,故1 mol NO2与1 mol CO混合经充分反应放出的热量小于
234 kJ,A错误;使用催化剂可降低反应的活化能,E1和E2都降低,B错误;根据题图可知E1
表示正反应活化能,E2表示逆反应活化能,则正反应的活化能是134 kJ/mol,C正确;ΔH=
正反应活化能-逆反应活化能=E1-E2,D错误。
2.(2026届重庆七校开学考,8)以N2O5为新型硝化剂的硝化反应具有反应条件温和、选
择性高、无副反应发生、过程无污染等优点。可通过N2O4臭氧氧化法制备N2O5。已
知:在298 K、101 kPa时发生以下反应:
①N2O4(g) 2NO2(g) ΔH1=+a kJ·mol-1
②2O3(g) 3O2(g) ΔH2=-b kJ·mol-1
③2N2O5(s) 4NO2(g)+O2(g) ΔH3=+c kJ·mol-1
则反应N2O4(g)+O3(g) N2O5(s)+O2(g)的ΔH(kJ·mol-1)为 (　　　 )
A.a+b-c　　　　B.2a-b+c
C.a- b- c　　　　D.2a+ b+ c
C
　
解析　根据盖斯定律,反应N2O4(g)+O3(g) N2O5(s)+O2(g)可由反应①+ ×反应②- ×
反应③得到,则ΔH=ΔH1+ ΔH2- ΔH3=(a- b- c) kJ·mol-1,故选C。
3.(2025江西九江三模,17节选)主反应:CH3COOH(g)+2H2(g) CH3CH2OH(g)+H2O(g)
ΔH<0
(2)已知相关物质的相对能量数据如下表。
物质 CH3COOH(g) CH3CH2OH(g) H2O(g) H2(g)
相对能量/(kJ·mol-1) -418.3 -259.7 -231.2 0
计算ΔH=___________________。
　-72.6 kJ·mol-1
　
解析 (2)ΔH=生成物总相对能量-反应物总相对能量,根据题给热化学方程式知,ΔH=(-
259.7 kJ·mol-1-231.2 kJ·mol-1)-(-418.3 kJ·mol-1+2×0)=-72.6 kJ·mol-1。
考法突破12　反应历程图像分析
一、基元反应、反应历程、过渡态理论和活化能
1.基元反应:由反应物经过一步就能转化为生成物的反应。大多数的化学反应都是分
几步完成的,其中的每一步反应都是一个基元反应。
2.反应历程:化学反应的微观过程,又称反应机理。反应机理中的每步反应就是一个基
元反应,反应机理体现了一个反应是通过哪些基元反应完成的。也可表述为基元反应
构成的反应序列就是反应历程,基元反应的总和称为总反应。
3.过渡态理论:基元反应从反应物到生成物的变化过程中要经历一个中间状态,这个状
态称为过渡态。过渡态是基元反应中具有最高能量的一种结构状态。
4.活化能:活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差。

图中E1表示反应的活化能,E2表示活化分子变成生成物分子放出的能量,E1-E2表示反应
热;E1也可代表正反应活化能,E2也可代表逆反应活化能。
活化能越大,反应越难发生;在复杂反应中,活化能最大的基元反应为决速步。
二、物质反应历程图像的三种常见类型
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,活化能最大的那一步是决速步(决定整个反应速率的步骤)。
(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)有几个峰,反应历程就分几步进行。
(5)在多步反应中,介于两个过渡态之间的物质就是中间产物;中间产物往往比过渡态的
能量低,比过渡态稳定;在曲线图中,过渡态在波峰,中间产物在波谷。
知识归纳
图像
分析 ①该反应的反应物为A、B,中间产物
为C,生成物为D。 ②A+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第一步活化能大,为慢反应,第二步为快反应,决定总反应快慢的是慢反应,即第一步反应 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,总反应分成了两个反应,反应①为吸热反应,反应①的产物为中间产物;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E1、E2,但不影响ΔH,反应是放热反应还是吸热反应取决于始态(反应物)能量和终态(生成物)能量的相对大小
即练即清
典例1 在一定温度下,某反应达到了化学平衡,其反应过程对应的能量变化如图。下
列说法正确的是 (　　　 )
A.Ea为逆反应活化能,Ea'为正反应活化能
B.该反应为放热反应,ΔH=Ea'-Ea
C.所有活化分子的平均能量高于或等于
所有分子的平均能量
D.温度升高,逆反应速率增大幅度大于正反应速率增大幅度,使平衡逆移
D
　
解析　观察题给能量变化图知,Ea为正反应活化能,Ea'为逆反应活化能,A错误;ΔH=正反
应活化能-逆反应活化能,B错误;所有活化分子的平均能量高于所有分子的平均能量,C
错误;因正反应为放热反应,温度升高,逆反应速率增大幅度大于正反应速率增大幅度,
使平衡逆移,D正确。
典例2 (2025广东茂名二模,15)催化剂1和催化剂2均能催化反应R W(M1和M2为
中间产物)。反应历程如图所示。其他条件相同时,下列说法正确的是 (　　　 )
A.使用催化剂1,该反应焓变会变得更小
B.使用催化剂2,反应能更快到达平衡
C.使用催化剂2,平衡时W的浓度更大
D.使用催化剂1和2,反应历程的步数一样
B
　
解析　催化剂能改变反应速率,改变反应的活化能,但不能改变反应焓变,A错误。由题
图知,使用催化剂2时活化能更小,反应速率更快,能更快到达平衡,B正确。催化剂不能
使平衡移动,使用催化剂2,平衡时W的浓度与使用催化剂1时相同,C错误。由题图知,使
用催化剂1,反应分2步进行;使用催化剂2,反应分3步进行,D错误。
典例3 (2026届安徽皖南八校摸底,17节选)氮的氧化物种类繁多,氮氧化物(NOx)的资
源化利用和处理具有重要意义。回答下列问题:
(2)2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)实际由2个基元反应构成:
反应ⅰ:2NO(g) N2O2(g) ΔH<0(快);
反应ⅱ:N2O2(g)+O2(g) 2NO2(g) ΔH<0(慢)。
①能正确表示该反应历程能量变化的示意图是______(填标号)。
　C
　
解析 (2)①两个基元反应均为放热反应,反应ⅰ是快反应,反应是ⅱ慢反应,则反应ⅰ
的活化能小于反应ⅱ的活化能,故选C。
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)有几个过渡态就有几个基元反应,图中所示反应包括2个基元反应。
(3)图中所示反应为HCOOH CO2↑+H2↑。根据始态和终态的能量,可知该反应为
放热反应。
(4)能量越低越稳定,据图可知过渡态Ⅰ最不稳定。
即练即清
典例4 (2026届山西大同一调,8)我国科学家利用两种不同的纳米催化剂(Co3O4/Pt、N-
Co3O4/Pt)在室温水汽条件下实现高效CO催化氧化(C16O+ 16O2 C16O2),其反应历程
中相对能量的变化如下图所示(TS1、TS2、TS3分别代表过渡态1、过渡态2、过渡态
3)。下列说法错误的是 (　　　 )
A.效果较好的催化剂是N-Co3O4/Pt
B.升高温度有利于提高反应物的平衡转化率
C.催化剂为N-Co3O4/Pt时,该反应过程的决速步
的活化能为1.09 eV
D.若利用 O进行同位素标记实验,检测到以上反应有C16O18O和C18O2生成,说明O—H
键发生断裂
B
　
解析　由题图知,N-Co3O4/Pt作催化剂时,活化能相对较小,则催化效果较好,A正确;由题
图知,该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,不利于提高反应物的平衡转化率,B
错误;催化剂为N-Co3O4/Pt时,ⅶ到ⅷ过程的活化能最大,为该反应过程的决速步,活化能
为-0.77 eV-(-1.86 eV)=1.09 eV,C正确;若利用 O进行同位素标记实验,检测到题述反
应中有C16O18O和C18O2生成,18O来自 O,说明O—H键发生了断裂,D正确。
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)。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 ;
(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是该反应
的催化剂;
(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
均为中间产物。

(5)对于循环图式,考查角度有总反应方程式的书写、催化剂的判断、化学键的变化、
能量转化形式、反应机理的分析等。
即练即清
典例5 (2026届河北衡水冀州中学开学考,14)某电池的Pt/C电极中的C可形成某有机
物,该有机物脱羧反应机理如图所示。
下列说法正确的是 (　　　 )
A.RNH2降低了该反应的焓变
B. 也可按照上述反应机理生成
C.反应过程中氮原子的杂化轨道类型没有发生变化
D.该脱羧反应的化学方程式可表示为 +CO2↑
D
　
解析　结合题图中反应机理可知 在RNH2催化下反应生成
和CO2,催化剂可以降低反应的活化能,不能改变反应的焓变,A错误、D正
确;由 转化为 的过程中,碳碳双键是在与羧基相
连的碳原子和连有氮原子的碳原子之间形成的,然后才能转化成含有碳氮双键的结构,
而对于 只能形成 ,不能按照题干反应机理进
行下去,不能生成 ,B错误;反应过程中含N物质从RNH2(sp3杂化)变为
或 (sp2杂化),杂化类型发生了变化,C错误。

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