选修四 化学反应原理 讲义.doc

化学选修四 化学反应原理第一章化学反应与能量变化课时1 化学反应与能量变化-基本概念【课标要求】1了解化学反应中的能量变化、吸热反应、放热反应、反应热、燃烧热、中和热等概念。2掌握热化学方程式的含义，正确书写热化学方程式。3掌握有关燃烧热的简单计算。4初步了解新能源的开发。【考点1】化学反应中能量变化的理解1、从化学键角度理解化合物里的原子或离子之间通过_相结合。化学反应可以理解为旧键的断裂和新键的形成。化学键是原子间一种强烈的相互作用，被打断时，要从外界吸收能量。相应的，新键形成时，要向外界放出能量。若旧键断裂时吸收的能量，大于新键形成时放出的能量，显然该反应为_若旧键断裂时吸收的能量，小于新键形成时放出的能量，则该反应为_任何化学反应，都伴随能量的变化，这种能量变化包括多种形式，主要以_形式体现。2、从能量守恒角度理解任何物质有含有一定的能量，若反应物的能量比生物的能量少，根据能量守恒，多的那部分能量只能从外界吸收，反应为吸热反应，反之为放热反应。换句话说，对于一个吸热反应，反应物的能量加上从外界吸收的能量，应该等于生成物的能量，放热反应同理。如：2H2 + O2 = 2H2O （放出Q kJ热量） 2H2O = 2H2 + O2 （吸收Q kJ热量）从能量守恒的角度来看， 2H2 + O2 Q = 2H2O 2H2O + Q = 2H2 + O2整理后如下：2H2 + O2 = 2H2O + Q 2H2O = 2H2 + O2 Q【思考】在同温、同压下，比较下列反应放出热量Q1、Q2的大小2H2(g) + O2(g) = 2H2O(g) + Q12H2(g) + O2(g) = 2H2O(l) + Q2S(g) + O2(g) = SO2(g) + Q1 S(s) + O2(g) = SO2(g) + Q2C(s) + 1/2O2(g) = CO(g) +Q1 C(s) + O2(g) = CO2(g) + Q2H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g) + Q1 1/2H2(g) + 1/2Cl2(g) = HCl(g) + Q23、常见放热反应、吸热反应 常见放热反应：大多数化合反应 常见吸热反应：大多数分解反应所有的燃烧反应 盐类的水解酸碱中和反应 Ba(OH)28H2O与NH4Cl反应金属与酸反应 4、吸热与加热 需要加热的反应不一定是吸热反应，不需要加热的反应也不一定就是放热反应。 化学反应时吸热还是放热与是否需要加热无关5、反应与过程 注意区别反应与过程。 我们这里的反应特指化学反应。 而过程有很多种，包括物理过程，化学过程（即化学反应）等如液态水蒸发为水蒸气需要吸热，这是一个物理过程，不是吸热反应【考点2】反应热在化学反应中放出或吸收的热量，通常叫做_首先，我们来看一张无所不能百看不厌荡气回肠的图上图中，E1为反应物所含有的能量，E3为生成物含有的能量反应时，旧键断裂，物质从外界吸收能量（E2 E1）-即反应物键能之和 新键形成，物质向外界放出能量（E2 E1）-即生成物键能之和 可以看出，这里给出的是一个吸热反应的图像，请大家在其右侧画出放热反应的图像。1、 从化学键角度 从化学键角度，反应的能量变化应该等于：“旧键断裂时吸收的能量”与“新键形成时放出的能量”之差，即 （E2 E1）(E2 E3）对于任何反应，规定： 反应热 = 反应物键能之和 生成物键能之和2、 从能量守恒角度从能量守恒角度，反应的能量变化应该等于反应物与生成物能量之差，即E3 E1对于任何反应，规定： 反应热 = 生成物的能量 反应物的能量【注意】：虽然两种角度计算方式不同，但结果相同，都是E3 E1我们将物质自身含有的能量称为焓（*严格来讲，焓的概念比较复杂，为了理解方便，这里我们暂且这么说也无妨）焓的符号_，单位_，这样，我们就可以将反应热表示为：“H”，【思考】：放热反应，H_0, 吸热反应，H_0例：填写下表判断依据放热反应吸热反应反应物总能量与生成物总能量的相对大小E反应物 _E生成物E反应物_E生成物与化学键的关系生成物分子成键时释放出的总能量_反应物分子断裂时吸收的总能量生成物分子成键时释放出的总能量_反应物分子断裂时吸收的总能量H的符号H_0 (_)H_ 0 (_)3、 kj / mol如果说“kj”是能量的单位，好理解，那么这里的“/mol”是什么意思呢？H既然是反应热（化学反应中能量的变化）的符号，它的单位应该是kj才对，为什么要加上“/mol”呢？这里的“/mol”，是指“1mol反应”。何谓“1mol反应”？以 H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g) 和 1/2H2(g) + 1/2Cl2(g) = HCl(g) 为例对于前者，1mol反应是指1molH2和1molCl2完全反应生成2mol HCl对于后者，1mol反应是指1/2 mol H2和1/2 mol Cl2 完全反应生成1mol HCl相信大家都能看出来了，所谓1mol反应，简单点说就是方程式中各物质的系数就是各自参加反应的物质的量。上述两个方程式，在以往看来没有什么差别，但在热化学中，代表却是两个不同的情况。【考点3】燃烧热 什么是燃烧热？是不是物质燃烧放出的热量就叫燃烧热呢？ 在25,101 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，叫做该物质的燃烧热。 在理解物质燃烧热的定义时，要注意以下几点：研究条件： 25 ,101 kPa反应程度：完全燃烧，产物是稳定的氧化物。燃烧物的物质的量：1 mol研究内容：放出的热量。（H 0表示放热反应，H H2C.H2 = - 57.3 kJmol-1 D. |H1|H2|6.（06年广东惠州）根据热化学方程式：S(s) + O2(g)= SO2(g) H = -297.23 kJmol-1，下列说法正确的是:A1 mol SO2 (g)的能量总和大于1 mo S(s)和1 mol O2(g)的能量总和B1 mol SO2(g)的能量总和小于1 mol S(s)和1 mol O2(g)的能量总和CS(g) + O2(g) = SO2(g) H = -Q kJmol-1；Q的值大于297.23DS(g) + O2(g)= SO2(g) H = -Q kJmol-1；Q的值等于297.237、（06年江苏东海）工业由粗硅制取纯硅有以下反应：Si(s) + 3 HCl(g)SiHCl3(g) + H2(g)；H = -318 kJmol-lSiHCl3(g) + H2(g)Si(s) + 3 HCl(g)； 下列关于上述反应的说法中不正确的是A反应、均为氧化还原反应 B反应、均为置换反应C若反应放热，则反应一定吸热 D欲提高SiHCl3产率，可减压或升温8、（08高考重庆）化学反应N23H2 2NH3的能量变化如图所示，该反应的热化学方程式是A、N2(g)3H2(g) 2NH3(l)； H 2(abc)kJ/mol B、N2(g)3H2(g) 2NH3(g) ； H 2(ba)kJ/mol C、N2(g)H2(g) NH3(l) ； H (bca)kJ/mol D、N2(g)H2(g) NH3(g) ； H (ab)kJ/mol9、某种发动机燃料由A、B两种物质混合而成，A、B两种物质含有C、H、O三种元素中的两种或三种。已知常温下A、B及CO、H2的燃烧热如下：物 质ABCOH2燃烧热kJmol17255518283286QkJmol10.40.20.61.00.84 4142 066xA、B按不同比例混合的燃料91.2g，在足量的氧气中燃烧时，放出的热量Q与B的物质的量分数x的关系如右图。A、B的相对分子质量为A_，B_。等物质的量的A、B混合的燃料73g，在160LO2中完全燃烧，得到104L气体，通过碱石灰吸收后剩余3.2L（气体体积均在标准状况下测定）。由此可推得混合物中N(C)N(H)N(O)_，A分子式为_，B分子式为_。1mol等物质的量的A、B混合的燃料，在一定量的氧气中燃烧，放出热量2980kJ，则反应中生成CO_mol。课时3 化学反应热的计算同步强化训练（一）选择题1、已知常温时红磷比白磷稳定，在下列反应中：4P（白磷，s）+5O2(g)=2P2O5(s)；H= -a kJ/mol4P（红磷，s）+5O2(g)=2P2O5(s)；H= -b kJ/mol若a、b均大于零，则a和b的关系为 （ ）Aab B D无法确定2、已知25、101 kPa下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为C（石墨）+O2(g) CO2(g) ； H-393.51 kJmol-1C (金刚石) +O2 (g) CO2(g) ； H-395.41 kJmol-1据此判断，下列说法正确的是 （ ）A由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低 B由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的高C由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低 D由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的高 3、已知 H2(g)1/2 O2(g)=H2O(g) ； H1a kJmol-1 2 H2(g)+ O2(g)=2 H2O(g) ； H2b kJmol-1 H2(g)1/2 O2(g)=H2O(l) ； H1c kJmol-1 2 H2(g)+ O2(g)=2 H2O(l) ； H2d kJmol-1下列关系式中正确的是 ( )A ab0 Bbd0 C2a=b0 D2c=d04、已知葡萄糖的燃烧热是2804 kJmol-1,当它氧化生成1 g水时放出的热量是( )A26.0kJ B51.9kJ C155.8kJ D467.3kJ5、已知在1105 Pa，298 K条件下，2 mol氢气燃烧生成水蒸气放出484 kJ热量,下列热化学方程式正确的是 （ ） A. H2O(g) = H2(g)1/2 O2(g)； H1+242 kJmol-1B. 2 H2(g)+ O2(g)=2 H2O(l)； H2- 484 kJmol-1C. H2(g)1/2 O2(g)=H2O(g) ； H1+242 kJmol-1D. 2 H2(g)+ O2(g)=2 H2O(g)； H2+484 kJmol-16、已知反应X+Y=M+N为放热反应,对该反应的下列说法中正确的 （ ）AX的能量一定高于M B. Y的能量一定高于NC. X和Y的总能量一定高于M和N的总能量D. 因该反应为放热反应,故不必加热就可发生7、一定条件下,充分燃烧一定量的丁烷放出热量为Q kJ(Q0),经测定完全吸收生成的二氧化碳需消耗5molL-1的KOH溶液100ml,恰好生成正盐,则此条件下反应: C4H10(g)+13/2O2(g)= 4 CO2 (g)+ 5 H2O(g)的H为 （ ）A. +8Q kJ B. +16Q kJ C. -8Q kJ D. -16Q kJ8、已知两个热化学方程式： 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l); H= -571.6 kJ/mol C3H8(g) +5O2(g)=3CO2(g)+4 H2O(l); H= -2220kJ/mol实验测得H2和C3H8混合气体共5mol，完全燃烧时放热3847kJ,则混合气体中H2与C3H8的体积比为 ( ) A.1:3 B.3:1 C.1:4 D.1:19、在同温同压下,下列各组化学反应的反应热H,前者大于后者的是 ( )A. 2 H2(g)+ O2(g)=2 H2O(l) ; 2 H2(g)+ O2(g)=2 H2O(g)B. H2(g)+Cl2(g)=2 H Cl(g); 1/2 H2(g)+1/2Cl2(g)= H Cl(g)C. NaOH(aq)+ H Cl(aq)=NaCl(aq)+ H2O(l) ; NaOH(aq)+ 1/2 H2SO4(aq)= 1/2Na2SO4 (aq)+ H2O(l) D. C(s)+ 1/2 O2(g)= CO(g); C(s)+ O2(g)= CO2 (g);10、已知298K时,2SO2 (g)+ O2(g) 2 SO3(g) ； H - 197kJ/mol, 在相同温度和压强下,向某密闭容器中通人2mol SO2和1mol O2, 达到平衡时放出热量Q1 ， 向另一容积相同的密闭容器中通人1mol SO2和0.5mol O2,达到平衡时放出热量Q2，下列关系式正确的是 ( ) AQ2Q1/2 BQ2Q1/2C. Q1Q2197 kJDQ2Q1/2197kJ/211、下列有关H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l); H -57.3 kJmol-1的离子反应说法正确的是（ ） A.代表所有的酸碱中和反应B.反应物一定是强酸和强碱 C.强酸和强碱的中和反应都可以这样表示 D.代表稀的强酸和稀的强碱中和生成1mol水的反应12、下列热化学方程式中，H能正确表示物质的燃烧热的是 ( )1、 CO(g) +1/2O2(g) =CO2(g); H-283.0 kJ/molB. C(s) +1/2O2(g) =CO(g); H-110.5 kJ/mol C. H2(g) +1/2O2(g)=H2O(g); H-241.8 kJ/molD. 2C8H18(l) +25O2(g)=16CO2(g)+18H2O(l); H-11036 kJ/mol13、氢气（H2）、一氧化碳（CO）、辛烷（C8H18）、甲烷（CH4）的热化学方程式分别为： H2(g) + 1/2O2(g) = H2O(l)；H= 285.8 kJ/molCO(g) + 1/2O2(g) = CO2(g)；H= 283.0 kJ/molC8H18(l) + 25/2O2(g) = 8CO2(g) + 9 H2O(l)；H= 5518 kJ/molCH4(g) + 2 O2(g) = CO2(g) + 2 H2O(l)；H= 890.3 kJ/mol相同质量的H2、CO、C8H18、CH4完全燃烧时，放出热量最少的是 （ ）AH2(g) BCO(g) CC8H18(l) DCH4(g)14、X、Y二元素的原子，当它们分别获得两个电子形成稀有气体元素原子层结构时，X放出的热量大于Y放出的热量；Z、W两元素的原子，当它们分别失去一个电子形成稀有气体元素原子的电子层结构时，吸收能量W大于Z。则X、Y和Z、W分别形成的化合物中，离子化合物可能性最大的是 （ ） AZ2X BZ2Y CW2X DW2Y（二）填空题15、已知1 molCO气体完全燃烧生成CO2 气体放出283 kJ热量；1 mol氢气完全燃烧生成液态水放出286 kJ热量； 1 molCH4气体完全燃烧生成CO2气体和液态水放出890 kJ热量。（1） 写出氢气燃烧的热化学方程式 。（2） 若 1 molCH4气体完全燃烧生成CO2气体和水蒸气，放出热量 为 890 kJ（ 填“”、 “”、“ ”）。（3） 若将a molCH4、CO和H2的混合气体完全燃烧，生成 CO2气体和液态水时，则放出热量（Q）的取值范围是 。（4） 若将a molCH4、CO和H2的混合气体完全燃烧，生成 CO2气体和液态水，且CO2和水的物质的量相等时，则放出热量（Q）的的取值范围是： 。16、由氢气和氧气反应生成1 mol水蒸气放热241.8 kJmol-1,写出该反应的热化学方程式： .若1g水蒸气转化成液态水放热2.444kJ，则反应H2(g)1/2 O2(l)=H2O(l) 的H kJmol-1，氢气的燃烧热为 kJmol-1。17、家用液化气的主要成分之一是丁烷，当10g丁烷完全燃烧并生成CO2和液态水时，放出的热量为500kJ,试写出丁烷燃烧的热化学方程式： 。丁烷的燃烧热为 kJ /mol。已知1mol液态水汽化时需要吸收44kJ的热量，则C4H10(g)+13/2O2(g)= 4CO2(g)+5H2O(g)；H= kJ /mol。18、在火箭推进器中装有强还原剂肼(N2H4)和强氧化剂H2O2，当它们混合时，即产生大量的氮气和水蒸气，并放出大量热。已知0.4 mol液态肼和足量H2O2反应，生成氮气和水蒸气，放出256.65 kJ的热量。 (1)写出肼和过氧化氢的结构式：肼 ，过氧化氢 。 (2)写出热化学方程式： 。 (3)已知H2O(l)H2O(g)；H=44 kJmol1，则16 g液态肼与足量液态过氧化氢反应生成氮气和液态水时，放出的热量是 kJ。 (4)上述反应用于火箭推进剂，除释放出大量热和快速产生大量气体外，还有一个很突出的优点是 。 (5)已知N2(g)2O2(g)2NO2(g)；H=67.7 kJmol1，N2H4(g)O2(g)=N2(g)2H2O(g)；H=534 kJmol1，据盖斯定律写出肼与NO2完全反应的热化学方程式 。 19、50 mL 0.50 molL1盐酸与50 mL 0.50 molL1 NaOH溶液在下图所示的装置中进行中和反应，通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热，回答下列问题： (1)从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃用品是 。 (2)烧杯间填满碎纸条的作用是 。 (3)大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值将 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。 (4)实验中改用60 mL 0.50 molL1盐酸跟50 mL 0.50 molL1 NaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量 (填“相等”或“不相等”)，所求中和热 (填“相等”或“不相等”)，简述理由 。 (5)用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会 ；用50 mL 0.50 mo