归纳与整理优秀说课稿

化学反应与能量变化

第1讲

化学能与热能

【导标】

最新考纲：1.了解化学反应中能量转化的原因，能说出常见的能量转化形式。

2.了解化学能与热能的相互转化。了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。

3.了解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式。4.了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。了解化学在解决能源危机中的重要作用。5.了解焓变与反应热的含义。6.理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。

考点一

焓变与反应热

【导读】

1．化学反应中的能量变化

(1)化学反应中的两大变化：物质变化和能量变化。

(2)化学反应中的两大守恒：质量守恒和能量守恒。

(3)化学反应中的能量转化形式：热能、光能、电能等。通常主要表现为热量的变化。

2．焓变、反应热

(1)焓(H) 用于描述物质所具有能量的物理量。

(2)焓变(ΔH) ΔH＝H(生成物)－H(反应物)。单位kJ·mol－1。

(3)反应热

指当化学反应在一定温度下进行时，反应所放出或吸收的热量，通常用符号Q表示，单位kJ·mol－1。

(4)焓变与反应热的关系

对于等压条件下进行的化学反应，如果反应中物质的能量变化全部转化为热能，则有如下关系：ΔH＝Qp。

3．吸热反应和放热反应

(1)从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析。

(2)从反应热的量化参数——键能的角度分析

【导结】

①有能量变化的过程不一定是放热反应或吸热反应，如水结成冰放热但不属于放热反应。

②化学反应是放热还是吸热与反应发生的条件没有必然联系。如吸热反应NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O在常温常压下即可进行。

【导练】

1．(RJ必修2·P374改编)下列反应中生成物总能量高于反应物总能量的是(

) A．碳酸钙受热分解

C．铝粉与氧化铁粉末反应

答案

A 2．根据RJ选修4·P3图1“化学反应体系中反应物、产物的能量和活化能的关系改变”。已知反应A＋B―→C(ΔH<0)分两步进行：①A＋B―→X(ΔH>0)，②X―→C(ΔH<0)。试在下列坐标图中画出总反应过程中能量变化示意图。

B．乙醇燃烧

D．氧化钙溶于水

解析

由A＋B―→X

ΔH>0可知，X的能量比A和B的能量和大。由X―→C

ΔH<0可知，C的能量比X的能量低。

答案

3．(溯源题)(2015·北京理综，9)最新报道：科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下：

判断下列说法是否正确

(1)CO和O生成CO2是吸热反应(

) (2)在该过程中，CO断键形成C和O(

) (3)CO和O生成了具有极性共价键的CO2(

) (4)状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程(

) 答案

(1)×

(2)×

(3)√

(4)×

探源：本考题源于RJ选修4 P3“化学反应过程中的能量变化图示”，对反应过程中能量变化问题进行了多角度考查。

【导用】

题组一

依据图像信息，理清活化能与焓变的关系

1．某反应过程中体系的能量变化如图所示，下列说法错误的是(

)

A．反应过程可表示为

A＋BC―→[A…B…C]―→AB＋C (反应物)

(过渡态)

(生成物) B．E1为反应物的总能量与过渡态的能量差，称为正反应的活化能

C．正反应的热效应ΔH＝E1－E2<0，所以正反应为放热反应

D．此图中逆反应的热效应ΔH＝E1－E2<0，所以逆反应为放热反应

解析

由图可知，正反应放热，ΔH为负值；逆反应吸热，ΔH为正值，D错误。

答案

D 2．H2与ICl的反应分①、②两步进行，其能量曲线如图所示，下列有关说法错误的是(

)

(

) A．反应①、反应②均为放热反应

B．反应①、反应②均为氧化还原反应

C．反应①比反应②的速率慢，与相应正反应的活化能无关

D．反应①、反应②的焓变之和为ΔH＝－218 kJ·mol－1

解析

根据图像可知，反应①和反应②中反应物总能量都大于生成物，则反应①、②均为放热反应，A正确；反应①、②中都存在元素化合价变化，所以反应①、

②都是氧化还原反应，B正确；反应①比反应②的速率慢，说明反应①中正反应的活化能较大，反应②中正反应的活化能较小，C错误；反应①、反应②总的能量变化为218 kJ，根据盖斯定律可知，反应①、反应②的焓变之和为ΔH＝－218 kJ·mol－1，D正确。

答案

C 【反思归纳】

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活化能，但不影响焓变的大小。

(2)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，即E1＝E2＋|ΔH|。

题组二

依据键能数据，灵活求算反应热

3．(2018·邯郸期末)已知

化学键

键能/(kJ·mol－1) C—H 414 C—F 489 H—F 565 F—F 158 CH4(g)＋4F2(g)===CF4(g)＋4HF(g)

ΔH＝a kJ·mol－1。则a等于(

) A．－1 928

C．＋1 838

B．＋1 928 D．－1 838 解析

由表格数据及反应可知，ΔH＝414 kJ·mol－1×4＋158 kJ·mol－1×4－489 kJ·mol－1×4－565 kJ·mol－1×4＝a kJ·mol－1，解得a＝－1 928，故选A。

答案

A 4．(1)H2S是煤化工原料气脱硫过程的重要中间体。反应原理为：

i．COS(g)＋H2(g)ΔH＝＋7 kJ·mol－1；

ii.CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) H2S(g)＋CO(g) ΔH＝－42 kJ·mol－1。

已知：断裂1 mol分子中的化学键所需吸收的能量如表所示。

分子

能量/ (kJ·mol) －1COS(g) 1 319 H2(g) 442 CO(g) x

H2S(g) 678 H2O(g) 930 CO2(g) 1 606 表中x＝________。

(2)氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时会生成亚硝酰氯，涉及如下反应：

①2NO2(g)＋NaCl(s)②4NO2(g)＋2NaCl(s)③2NO(g)＋Cl2(g)NaNO3(s)＋ClNO(g)

ΔH1

2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)

ΔH2

2ClNO(g)

ΔH3

则ΔH3＝________(用ΔH1和ΔH3表示)。

(3)已知几种化学键的键能数据如表所示(亚硝酰氯的结构为Cl—N===O)：

化学键

键能/(kJ·mol－1) 则反应2NO(g)＋Cl2(g)kJ·mol－1。

解析

(1)反应热＝反应物总键能－生成物总键能，对于反应i，ΔH＝(1 319＋442－678－x)kJ·mol－1＝＋7 kJ·mol－1，解得x＝1 076[或利用反应ii进行计算，ΔH＝(x＋930－1 606－442)kJ·mol－1＝－42 kJ·mol－1，解得x＝1 076]。

(2)由①×2－②可得③，则ΔH3＝2ΔH1－ΔH2。(3)根据ΔH＝反应物总键能－生成物总键能，知ΔH＝2×630 kJ·mol－1＋243 kJ·mol－1－2×(a kJ·mol－1＋607

kJ·mol－1)＝(289－2a)kJ·mol－1。

答案

(1)1 076

(2)2ΔH1－ΔH2

(3)(289－2a)

NO 630 Cl—Cl 243 Cl—N a

N===O 607 2ClNO(g)的ΔH和a的关系为ΔH＝________