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17讲 化学能与热能（一）
一轮复习
能量--反应过程图像专题：活化能、能垒
目标要求 核心素养
1.了解焓变(ΔH)与反应热的含义。 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.了解化学反应中能量转化的原因及常见的能量转化形式。 4.了解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式。 1.变化观念与平衡思想：认识化学变化的本质是有新物质生成，并伴有能量的转化；能多角度、动态地分析热化学方程式，运用热化学反应原理解决实际问题。
2.科学态度与社会责任：赞赏化学对社会发展的重大贡献，具有可持续发展意识和绿色化学观念，能对与化学有关的社会热点问题做出正确的价值判断。
高考要求
教材基础知识梳理
一、反应热　焓变
1．化学反应中的能量变化
(1)化学反应中的两大变化： 变化和 变化。
(2)化学反应中的两大守恒： 守恒和 守恒。
(3)化学反应中的能量转化形式
①吸热反应：热能―→化学能。 ②放热反应： ―→ 。
③光合作用： ―→ 。
④燃烧反应：化学能―→热能，化学能―→ 。
⑤原电池反应： ―→电能。 ⑥电解池反应：电能―→化学能。
(4).化学反应的实质与特征
实质：反应物中_____________和生成物中__________________。
特征：既有物质变化，又伴有______变化，后者通常主要表现为______的变化。
化学键的断裂
化学键的形成
能量
热量
2．反应热与焓变
(1)反应热：在等温条件下，化学反应体系__________________或__________________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，其反应热等于反应的焓变，用符号______表示，常用单位是________________________。
向环境释放
从环境吸收
ΔH
kJ/mol(或kJ·mol－1)
（3）表示方法
吸热反应：ΔH___0；放热反应：ΔH___0。
3．吸热反应和放热反应
（2）从反应物和生成物的总能量相对大小的角度理解。
吸热反应：
ΔH＜0或 ΔH为“－”
ΔH＞0 或ΔH为“＋”
ΔH＝生成物总能量－反应物总能量＝E2－E1（计算方式一）
放热反应：
反应物
生成物
能量
E1
E2
反应物
生成物
能量
E1
E2
（3）从化学键变化的角度理解
能量
反应过程
生成物
反应物
E1
E2
活化分子
反应热
H＝ E1 （断键吸收能量）－E2（成键放出能量）（计算方式二）
反应过程
生成物
反应物
反应热
E1
E2
活化分子
能量
ΔH＝断键吸收能量－成键放出能量
判断下列说法是否正确，正确的打√，错误的打×。
(1)所有的放热反应不需要加热就能进行反应 (　　)
(2)物质发生化学变化一定伴有能量的变化(　　)
(3)浓H2SO4稀释是放热反应(　　)
(4)活化能越大，表明反应断裂旧化学键需要克服的能量越高(　　)
(5)吸热反应中，反应物化学键断裂吸收的总能量高于生成物形成化学键放出的总能量(　　)
(6)同温同压下，反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同(　　)
(7)可逆反应的ΔH表示完全反应时的热量变化，与反应是否可逆无关(　　)
　(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)√　(6)×　(7)√
例：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：
下列说法正确的是
A．CO和O生成CO2是吸热反应
B．在该过程中，CO断键形成C和O
C．CO和O生成了具有极性共价键的CO2
D．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程
C
高考热点一 能量--反应过程图像
1.基础图像分析
思考(微观角度)：
a表示的含义？
b表示的含义？
c表示的含义？
若使用催化剂，它们如何变化？
a：断开反应物化学键所吸收的能量
b：形成生成物化学键所释放的能量
c：该反应的反应热（注意符号）
a又被称为“能垒”，
可以理解为“爬坡”
H= 断键总能量 成键总能量
a：表示反应物的活化能（正反应的活化能）
b：活化分子形成生成物所释放的能量
（逆反应的活化能）
c：该反应的反应热（注意符号）
思考(宏观角度)：
a表示的含义？
b表示的含义？
c表示的含义？
若使用催化剂，它们如何变化？
选用合适的催化剂可降低a和b的数值,但不能改变c的数值
H= 正反应活化能 逆反应活化能= a b
正反应的
活化能
逆反应的
活化能
反应热 图示
a：断开反应物化学键所吸收的能量（正反应的活化能）
b：形成生成物化学键所释放的能量（逆反应的活化能）
c：该反应的反应热（注意符号） c=a-b
催化剂降低活化能（正、逆反应活化能都降低）但不影响反应热
补：催化剂、活化能与反应历程
1、大多数的化学反应不能一步完成，在微观上是分几步完成的，这每一步反应都叫一个基元反应
如：反应H2O2＋2Br－＋2H＋===Br2＋2H2O，通过大量实验提出它们微观过程如下：
(3)HOBr＋H＋＋Br－===H2O＋Br2
2、基元反应过渡状态理论
(1)基元反应过渡状态理论认为，基元反应在从反应物到产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
AB＋C―→[A…B…C]―→A＋BC
反应物　　过渡态　　 　产物
(2)过渡态是处在反应过程中具有最高能量的一种分子构型，过渡态能量与反应物的平均能量的差值相当于活化能。
（3）活化能和速率的关系：基元反应的活化能越大，反应物到达过渡态就越不容易，该基元反应的速率就越慢。一个化学反应的速率就取决于速率最慢的基元反应。
（4）正确理解活化能与反应热的关系
a、催化剂能降低反应所需活化能，但不影响焓变的大小
b、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
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
B．E1为反应物的能量与过渡态的能量差，称为正反应的活化能
C．正反应的热效应为ΔH=E1 E2，且E2>E1，所以正反应为放热反应
D．此图中逆反应的热效应为ΔH=E1 E2，逆反应为吸热反应
D
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．该反应不一定能自发进行
B．E1为反应物的平均能量与过渡态的能量差，称为正反应的活化能
C．正反应的热效应为△H=E1-E2，且E2＞E1，所以正反应为放热反应
D．加入合适催化剂，△H不变，E1、E2也不变
D
水煤气变换[CO(g)+H2O(g)＝CO2(g)+H2(g) ΔH ]是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。我国科学家在这一变换中利用双功能催化剂突破了低温下高转化率与高反应速率不能兼得的难题。反应历程如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．低温下实现高反应速率是因为使用了双功能催化剂降低了水煤气变换反应的ΔH
B．过程Ⅰ为吸热过程、过程Ⅲ为放热过程
C．过程Ⅲ生成了具有非极性共价键的H2、CO2
D．图示中的2个H2O分子只有一个H2O分子参与了反应
B
我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换[CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)]的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用 标注。
可知水煤气变换的ΔH________0（填“大于”“等于”或“小于”），该历程中最大能垒（活化能）E正=_________eV，写出该步骤的化学方程式
小于
2.02
COOH*+H*+H2O*=COOH*+2H*+OH*
（或H2O*=H*+OH*）
(多选)科学家通过密度泛函理论研究甲醇与水蒸气重整制氢反应机理时，得到甲醇在Pd(Ⅲ)表面发生解离时四个路径与相对能量关系如图所示，其中附在Pd(Ⅲ)表面的物种用*标注。下列说法错误的是
A．②中包含C—H键的断裂过程
B．该历程中能垒(反应活化能)最小的是③
C．该历程中制约反应速率的方程式为CH3O*+3H*===CO*+4H*
D．由此历程可知：CH3OH(g)===CO+2H2(g) △H＜0
CD
研究发现Pd2团簇可催化CO的氧化，在催化过程中路径不同可能生成不同的过渡态和中间产物(过渡态已标出)，下图为路径1和路径2催化的能量变化。下列说法错误的是
A．CO的催化氧化反应为 2CO+O2=2CO2
B．反应路径1的催化效果更好
C．路径1和路径2第一步能量变化都为3.22 eV
D．路径 1 中最大能垒（活化能）E正 =1.77 eV
B
活泼自由基与氧气的反应一直是关注的热点。HNO自由基与O2反应过程的能量变化如图所示:
下列说法正确的是(　　)
A.该反应为吸热反应
B.产物的稳定性:P1>P2
C.该历程中最大正反应的活化能E正=186.19 kJ·mol-1
D.相同条件下,由中间产物Z转化为产物的速率:v(P1)C
我国科学家利用计算机模拟计算,分别研究反应CH3OH(g)+SO3(g) === CH3OSO3H(g)　ΔH=-63.4 kJ·mol-1在无水和有水条件下的反应过程,如图所示,其中分子间的静电作用力用“┄”表示。
(1)分子间的静电作用力最强的是_____(填“a”“b”或“c”)。
(2)水将反应的最高能垒由　　　eV降为　　　 eV。
a
20.93
6.62

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