1.1-第一课时-选修4

PAGEPAGE1用心爱心专心放热反应，由生成物与反应物的焓值差即焓变(ΔH)决定。②常用单位：kJ·mol－1(或kJ/mol)。(2)焓变与反应热的关系恒压条件下，反应的热效应等于焓变。因此，我们常用ΔH表示反应热。2．1molH2分子中的化学键断裂吸收436kJ的能量，1molCl2分子中的化学键断裂吸收243kJ的能量，2molHCl分子中的化学键形成释放862kJ的能量，则H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)的反应放出的热量为183_kJ·mol－1。3．ΔH的正、负和吸热、放热反应的关系(1)放热反应：反应完成时，生成物释放的总能量大于反应物吸收的总能量的反应。由于反应后放出热量(释放给环境)而使反应体系的能量降低，故ΔH<0(填“<”或“>”)，即ΔH为－(填“＋”或“－”)。(2)吸热反应：反应完成时，生成物释放的总能量小于反应物吸收的总能量的反应。由于反应时吸收环境能量而使反应体系的能量升高，故ΔH>0(填“<”或“>”)，即ΔH为＋(填“＋”或“－”)。4．化学反应中能量变化如下图所示：图1为放热反应，ΔH1<0；图2为吸热反应，ΔH2>0。5．浓硫酸溶于水放出热量，是放热反应吗？答案放热反应是放出热量的化学反应，而浓H2SO4溶于水是浓溶液的稀释过程，不是化学反应，故不属于放热反应。6．下列反应属于放热反应的是()A．Al与稀盐酸反应B．C＋CO2eq\o(=,\s\up7(△))2COC．KClO3受热分解D．NaOH溶于水答案A一、放热反应与吸热反应的比较类类型比较放热反应吸热反应定义释放热量的化学反应吸收热量的化学反应形成原因反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量与化学键强弱的关系生成物分子成键时释放出的总能量大于反应物分子断键时吸收的总能量生成物分子成键时释放出的总能量小于反应物分子断键时吸收的总能量表示方法ΔH<0ΔH>0图示常见的实例①大多数分解反应；②Ba(OH)2·8H2O晶体与氯化铵反应：Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl=BaCl2＋2NH3↑＋10H2OΔH>0；③以C、CO为还原剂的氧化还原反应【典例1】已知H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)反应过程中能量变化如图所示，问：a、b、c分别代表什么意义？该反应是放热反应还是吸热反应，ΔH大于零还是小于零？解析H2(g)和eq\f(1,2)O2(g)与2H(g)和O(g)之间的能量差是H2(g)→2H(g)和eq\f(1,2)O2(g)→O(g)过程中断开H—H键和O=O键吸收的能量，故a代表旧键断裂吸收的能量，b代表2H(g)＋O(g)结合成H2O(g)中化学键所放出的能量，c代表断键吸收的能量与成键释放的能量之差；由图可知该反应中反应物总能量大于生成物总能量，故该反应为放热反应，ΔH<0。答案a代表旧键断裂吸收的能量，b代表新键形成释放的能量，c代表反应热；该反应为放热反应，ΔH<0。【变式训练1】下列说法正确的是()A．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应B．化学反应中的能量变化都表现为热量变化C．任何放热反应在常温下一定能发生D．反应物和生成物所具有的总能量决定了反应是放热还是吸热答案D解析化学反应的能量变化可以表现为很多方面，如转化为热能、转化为电能、转化为光能等。反应是放热还是吸热主要取决于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小。放热反应和吸热反应都是在一定条件下发生，反应开始需要加热的反应可能是吸热反应，也可能为放热反应。【变式训练2】由右图分析，有关叙述正确的是()A．A→B＋C和B＋C→A两个反应吸收或放出的能量不等B．A→B＋C是放热反应C．A具有的能量高于B和C具有的能量总和D．A→B＋C是吸热反应，则B＋C→A必然是放热反应答案D解析本题考查化学反应中的能量变化，由图可知，B＋C的能量高于A的能量，则反应B＋C→A一定是放热反应；反之，A→B＋C则是吸热反应。根据能量守恒定律，两反应的反应热在数值上相等，符号相反。二、ΔH的计算方法从不同角度解释反应热，其计算方式也不同，ΔH可表示为：(1)ΔH＝反应物中化学键断裂吸收的能量之和－生成物中化学键形成放出的能量之和。(2)ΔH＝生成物总能量－反应物总能量。【典例2】已知：①1molH2分子中化学键断裂时需要吸收436kJ的能量②1molCl2分子中化学键断裂时需要吸收243kJ的能量③由H原子和Cl原子形成1molHCl分子时释放431kJ的能量下列叙述正确的是()A．氢气和氯气反应生成氯化氢气体的热化学方程式是H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)B．氢气和氯气反应生成2mol氯化氢气体，反应的ΔH＝＋183kJ·mol－1C．氢气和氯气反应生成2mol氯化氢气体，反应的ΔH＝－183kJ·mol－1D．氢气和氯气反应生成1mol氯化氢气体，反应的ΔH＝－183kJ·mol－1解析因为ΔH＝反应物中化学键断裂吸收的能量之和－生成物中化学键形成释放的能量之和。根据反应方程式：H2＋Cl2=2HCl可知，该反应的ΔH＝(436＋243－431×2)kJ·mol－1＝－183kJ·mol－1，故C正确。根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的ΔH，其中正确的是()A．(6a＋5d－4c－12b)kJ·mol－1B．(4c＋12b－6a－5d)kJ·mol－1C．(4c＋12b－4a－5d)kJ·mol－1D．(4a＋5d－4c－12b)kJ·mol－1解析因为ΔH等于反应物化学键断裂吸收的能量总和减去生成物化学键形成释放的能量总和，即ΔH＝E反应物－E生成物，根据反应方程式P4＋5O2=P4O10和模型图分析可知，该反应的反应热ΔH＝(6a＋5d＋4c－12b)kJ·mol－1，A正确。答案A1．下列反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是()A．铝片和稀盐酸反应B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应C．灼热的碳与二氧化碳的反应D．甲烷在氧气中的燃烧答案C解析注意知识的积累，记住常见的吸热反应。B、C属于吸热反应，再从化合价变化角度来分析，知答案为C。2．已知氢气在氯气中燃烧时产生苍白色火焰。在反应过程中，破坏1mol氢气中的化学键消耗的能量为Q1kJ，破坏1mol氯气中的化学键消耗的能量为Q2kJ，形成1mol氯化氢中的化学键释放的能量为Q3kJ，下列关系式正确的是()A．Q1＋Q2>Q3B．Q1＋Q2>2Q3C．Q1＋Q2<Q3D．Q1＋Q2<2Q3答案D解析燃烧为放热反应，即生成物的键能之和大于反应物的键能之和。3．下列反应中，生成物的总能量大于反应物的总能量的是()A．氢气在氧气中燃烧B．铁丝在氧气中燃烧C．硫在氧气中燃烧D．焦炭在高温下与水蒸气反应答案D解析A、B、C三项均为放热反应，说明它们的反应物的总能量大于生成物的总能量，多余的能量以热能的形式放出；而D项为吸热反应，正好相反，故D项正确。4．下列变化一定为放热的化学反应的是()A．H2O(g)=H2O(l)放出44kJ热量B．ΔH>0的化学反应C．形成化学键时共放出能量862kJ的化学反应D．能量变化如图所示的化学反应答案D解析化学反应放热还是吸热，取决于H(生成物)与H(反应物)的相对大小。若H(生成物)>H(反应物)，则反应吸热，反之放热。A项H2O(g)=H2O(l)为物理变化；B项ΔH>0，即H(生成物)>H(反应物)，反应吸收热量；C项无法确定反应放热还是吸热；D项，由图可知H(生成物)<H(反应物)，反应放热。5．关于化学反应的本质的说法正确的是()A．化学反应都有新物质生成B．化学反应都有能量变化C．化学反应是旧键断裂新键形成的过程D．化学反应的发生都需要在一定条件下硫固体分别完全燃烧，前者放出的热量多是正确的(相同条件下，同一物质在气态时具有的能量最多，液态时次之，固态时最少，反应放出的热量等于反应物所具有的能量减去生成物所具有的能量，因为生成物是一样的，所以等量的硫蒸气燃烧时放出的热量比硫固体放出的多)。7．下列反应中，生成物的总焓大于反应物总焓的是()A．锌与稀硫酸反应制氢气B．铁丝在氯气中燃烧C．氧化钙与水反应D．碳酸氢铵分解答案D解析A、B、C均为放热反应，说明它们的反应物的总焓大于生成物的总焓，多余的能量以热量的形式放出。而D为吸热反应，正好相反，故D正确。8．下列说法中正确的是()A．焓变是指1mol物质参加反应时的能量变化B．反应放热时，ΔH>0；反应吸热时，ΔH<0C．在一个确定的化学反应关系中，反应物的总焓与生成物的总焓一定不同D．在一个确定的化学反应关系中，反应物的总焓总是高于生成物的总焓答案C9．科学家已获得了极具理论研究意义的N4分子，其结构为正四面体(如图所示)，与白磷分子相似。已知断裂1molN—N键吸收193kJ热量，断裂1molN≡N键吸收941kJ热量，则()A．N4的熔点比P4高B．1molN4气体转化为N2时要吸收724kJ能量C．N4是N2的同系物D．1molN4气体转化为N2时要放出724kJ能量答案D解析N4与白磷(P4)结构相似，均为分子晶体，由于N4相对分子质量小于P4，故其分子间作用力弱于P4，其熔点低于P4，A错；N4与N2互为同素异形体，而不是同系物，则C错；从结构图中可看出，一个N4分子中含有6个N—N键，根据N4(g)=2N2(g)ΔH，有ΔH＝6×193kJ·mol－1－2×941kJ·mol－1＝－724kJ·mol－1，故B项错误，D项正确。10．某学习小组设计以下实验，探究化学反应中的热效应，把试管放入盛有25℃的饱和石灰水的烧杯中，试管中开始放入几小块镁片，再用滴管往其中滴加5mL盐酸。试回答下列问题：实验中观察到的现象是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。产生上述现象的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)写出有关反应的离子方程式________________________________________________________________________。(4)由实验推知，MgCl2和H2的总能量______(填“大于”、“小于”或“等于”)镁片和盐酸的总能量。(5)如果将本题中“25℃的饱和石灰水”换成“20℃碳酸饮料”进行实验探究，实验中观察到的另一现象是________________________________________________________________________，其原因是________________________________________________________________________。答案(1)试管中镁片逐渐溶解，并有气体产生，烧杯中石灰水变浑浊(2)镁与稀盐酸的反应是放热反应，该反应放出的热量使石灰水温度升高，Ca(OH)2的溶解度随温度的升高而降低，故变浑浊(3)Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑(4)小于(5)烧杯中液体放出气泡且速率逐渐加快气体的溶解度随着温度的升高而减小。解析镁与盐酸的反应是放热反应，镁与盐酸反应放出的热量使石灰水的温度升高，Ca(OH)2的溶解度随温度的升高而减小。气体的溶解度也随温度的升高而减小。11．在一定条件下，A和B反应可生成C和D，其能量变化如下：是因为在化学反应过程中存在旧键的断裂与新键的形成，其中旧键的断裂需要吸收能量而新键的形成需要放出能量。发生上述反应H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH＝－242kJ·mol－1时所发生键的变化为断裂1molH—H键和eq\f(1,2)molO=O键、形成2molO—H键，因此在此反应过程中断裂旧键需要吸收的能量为eq\f(1,2)×496kJ＋EH—H，形成新键释放的能量为2×463kJ＝926kJ，此反应为放热反应，所以有926kJ－eq\f(1,2)×496kJ－EH—H＝242kJ，解得EH—H＝436kJ。13．在研究化学反应中的能量变化时我们通常做如图所示的实验：在一个小烧杯里，加入约20g已研磨成粉末的氢氧化钡晶体[Ba(OH)2·8H2O]，将小烧杯放在事先已滴有3～4滴水的玻璃片(或三合板)上，然后再加入约10gNH4Cl晶体，并立即用玻璃棒迅速搅拌。试回答下列问题：(1)实验中要立即用玻璃棒迅速搅拌的原因是什么？(2)如果实验中没有看到“结冰”现象，可能的原因是什么？(回答出三个以上的原因)(3)如果没有看到“结冰”现象，我们还可以采取哪些方式来说明该反应吸热？(回答出两种方案)(4)实验中即使不“结冰”，将烧杯提起的时候，发现烧杯与玻璃片也“黏在一起了”，原因是什么？试用简单的方法说明烧杯与玻璃片之间是因“结冰”而黏在一起的。答案(1)使反应物混合而迅速充分地反应，并使温度迅速下降。(2)①药品用量太少；②B