【名师导学】高中化学 专题一 化学反应与能量变化（含解析）苏教版选修4.doc

化学反应与能量变化第一单元化学反应中的热效应第一课时化学反应的焓变(1)课堂导学 新课引入我们已初步学习了化学能与热能的知识,对于化学键与化学反应中能量变化的关系、化学能与热能的相互转化有了一定的认识。本节课我们将进一步了解反应热与焓变的涵义,理解化学能与热能转化的意义。 目标导学(见学生用书第2页)焓变h的正负与放热反应、吸热反应的关系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)能使反应体系的能量降低,故h0,即h为正值。例题1比较下列反应的反应热大小,用“”或“0,放热反应的hh2。完全燃烧比不完全燃烧放出的热量多,h3h4。对于放热反应,参加反应的物质越多,放出的热量越多,h5h8。同一反应,反应物状态不同。因为s(s)s(g)要吸热,|h9|h10。同一反应,生成物状态不同。h2o(g)h2o(l)要放热,|h11|h12|,又因为反应放热,h11、h12均小于0,所以,h11h2的是()a. 2h2(g)+o2(g)2h2o(l)h12h2(g)+o2(g)2h2o(g)h2b. s(g)+o2(g)so2(g)h1s(s)+o2(g)so2(g)h2c. c(s)+o2(g)co(g)h1c(s)+o2(g)co2(g)h2d. h2(g)+cl2(g)2hcl(g)h1h2(g)+cl2(g)hcl(g)h2解析a项,h2o(g)h2o(l)需放热,故h1h2;b项,反应物s(s)s(g)需吸热,故h1h2;d项,后一反应的化学计量数为前一反应对应物质的一半,故h1h2。答案c 课堂评价(见学生用书第23页) 1. 下列反应属于吸热反应的是()a. 碳酸钙受热分解b. 汽油燃烧c. 铝粉与氧化铁粉末反应d. 氧化钙溶于水解析a项正确;燃烧、铝热反应、碱性氧化物溶于水都是放热反应。答案a 2. 下列叙述正确的是()a. 化学反应中的能量变化,都表现为热量的变化b. 需要加热才能发生的反应,一定是吸收能量的反应c. 释放能量的反应在常温下一定很容易发生d. 是吸收能量的反应还是释放能量的反应,必须看反应物的总能量和生成物的总能量的相对大小解析化学反应中的能量变化,不仅仅表现为热量的变化,如转化为光能,a项错;吸热反应还是放热反应取决于反应物的总能量和生成物的总能量的相对大小,与反应的条件无关,b项错、d项正确;碳燃烧是放热反应,但常温下不反应,c项错。答案d 3. 化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的键能是形成(或拆开)1 mol化学键时释放(或吸收)的能量。已知白磷和p4o6分子结构如下图所示,现提供以下化学键的键能(kj mol-1):pp:198 kj mol-1、po:360 kj mol-1、oo:498 kj mol-1 ,则反应p4(白磷)+3o2p4o6的反应热h为()a. -1 638 kj mol-1b. +1 638 kj mol-1c. -126 kj mol-1d. +126 kj mol-1解析反应热(h)=反应物键能总和-生成物键能总和,由化学方程式p4(白磷)+3o2p4o6 可知:h=(1986+3498)kjmol-1-(12360)kjmol-1=-1 638 kj mol-1。答案a 4. 已知破坏1 mol nn键、hh键和nh键分别需吸收的能量为946 kj、436 kj、391 kj。计算1 mol n2(g)和3 mol h2(g)完全转化为nh3(g)时反应热的理论值。解析n2(g)与h2(g)反应的热化学方程式为n2(g)+3h2(g)2nh3(g)h,使1 mol nn键断裂吸收946 kj的能量,使3 mol hh键断裂需吸收436 kjmol-13 mol=1 308 kj的能量,因此使1 mol n2(g)和3 mol h2(g)中的化学键断裂共需吸收的能量为946 kj+1 308 kj=2 254 kj。而2 mol nh3(g)中含6 mol nh键,形成6 mol nh键时放出的能量为391 kjmol-16 mol=2 346 kj。反应热=断裂反应物的化学键时所吸收的总能量(2 254 kj)-形成生成物时所释放的总能量(2 346 kj),即放出了92 kj的能量,即h=-92 kjmol-1。答案h=-92 kjmol-1趁热打铁,事半功倍。请老师布置同学们完成练习本第12页中的练习。第二课时化学反应的焓变(2)课堂导学 新课引入上一节课我们了解了反应的焓变,本节课我们具体地研究不同化学反应的焓变大小,并利用热化学方程式理解化学能转化为热能的意义。 目标导学(见学生用书第4页)化学方程式与热化学方程式的比较化学方程式热化学方程式是否配平需要需要反应条件需写明不需要写明反应物和生成物的状态不需要标出需要标出化学计量数表达的意义可以表示分子个数或物质的量,不能用小数或分数表示只表示物质的量,可以用分数或小数表示是否表示出热量关系不需要要表示出热效应,并表示出放热或吸热例题1下列所表示的热化学方程式正确的是()a. 2zn+o22znob. 2zn+o22znoh=-701.0 kjmol-1c. 2zn(s)+o2(g)2zno(s)h=-701.0 kjmol-1d. 2zn(s)+o2(g)2zno(s)h=+701.0 kjmol-1解析a项,只是一个化学方程式;b项,未标出物质的聚集状态;d项,此化合反应是一个放热反应,故不正确。答案c热化学方程式的书写与正误判断热化学方程式的书写主要有“五看”:(1) 看热化学方程式是否配平;(2) 看各物质的聚集状态有没有标出,且是否正确;(3) 看焓变h的“+”、“-”是否正确;(4) 看反应热的单位是否为kjmol-1;(5) 看反应热的数值与化学计量数是否对应。例题2火箭推进器中盛有液态肼(n2h4)和液态双氧水,当它们混合时,立即产生氮气和水蒸气,并放出大量的热。已知6.4 g液态肼与足量的液态双氧水反应生成氮气和水蒸气时,放出128.326 kj的热量。下列热化学方程式正确的是()a. n2h4(l)+2h2o2(l)n2(g)+4h2o(g)h=+128.326 kjmol-1b. n2h4(l)+2h2o2(l)n2(g)+4h2o(g)h=-128.326 kjmol-1c. n2h4(l)+2h2o2(l)n2(g)+4h2o(g)h=-641.63 kjmol-1d. n2h4(l)+2h2o2(l)n2(g)+4h2o(g)h=-256.625 kjmol-1解析放热反应h0,a项错;b项6.4 g液态肼不是1 mol;d项h数值计算错误。答案c热化学方程式的计算热化学方程式的计算与化学方程式的计算类似,按照热化学方程式中的计量数与焓变之间的对应关系即可以计算。例题3用cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物hcl。利用反应a,可实现氯的循环利用。反应a:4hcl+o22cl2+2h2o。已知:.反应a中,4 mol hcl被氧化,放出115.6 kj的热量。. (1) 反应a的热化学方程式是。(2) 断开1 mol ho键与断开1 mol hcl 键所需能量相差约为kj,h2o中ho键比hcl中hcl键(填“强”或“弱”)。解析根据就可以写出相应的热化学方程式。h=反应物键能总和-生成物键能总和,设hcl键的键能是x,ho键的键能是y,h=-115.6 kjmol-1=4x+498 kjmol-1-2243 kjmol-1-4y,解得y-x=31.9 kjmol-1。答案(1) 4hcl(g)+o2(g)2cl2(g)+2h2o(g)h=-115.6 kjmol-1(2) 31.9强 备讲例题 1. 已知在1105 pa、298 k条件下,1 mol葡萄糖完全燃烧生成二氧化碳气体和水蒸气放出2 800 kj的热量,下列热化学方程式正确的是()a. c6h12o6(s)+6o2(g)6co2(g)+6h2o(g)h=-2 800 kjmol-1b. c6h12o6(s)+6o2(g)6co2(g)+6h2o(l)h=-2 800 kjmol-1c. c6h12o6(s)+3o2(g)3co2(g)+3h2o(g)h=-2 800 kjmol-1d. c6h12o6(s)+3o2(g)3co2(g)+3h2o(g)h=+1 400 kjmol-1解析a项,正确;b项,生成的水是气态,不是液态;c项,1 mol葡萄糖燃烧放热是2 800 kj;d项,燃烧是放热反应,不是吸热反应。答案a 课堂评价(见学生用书第45页) 1. 对热化学方程式c(s)+h2o(g)co(g)+h2(g)h=+131.3 kjmol-1最准确的理解是()a. 碳和水反应吸收131.3 kj热量b. 1 mol碳和1 mol水反应生成一氧化碳和氢气,同时放出131.3 kj热量c. 1 mol碳和1 mol水蒸气反应生成1 mol co和1 mol h2,同时吸收131.3 kj热量d. 1个固态碳原子和1分子水蒸气反应吸热131.1 kj解析热化学方程式的系数表示物质的量,故a、d项错误;b项的说法不准确,未强调“水蒸气”,且应为吸收热量。答案c 2. 已知燃烧7.8 g乙炔气体生成二氧化碳气体和液态水时,放出389.9 kj热量,则下列有关乙炔气体燃烧的热化学方程式正确的是()a. 2c2h2(g)+5o2(g)4co2(g)+2h2o(l)h=-389.9 kjmol-1b. 2c2h2(g)+5o2(g)4co2(g)+2h2o(g)h=-2 599.2 kjmol-1c. c2h2(g)+2.5o2(g)2co2(g)+ h2o(l)h=-1 299.6 kjmol-1d. 2c2h2(g)+5o2(g)4co2(g)+2h2o(l)h=-1 299.6 kjmol-1解析题目中要求生成液态水,b项错;7.8 g乙炔气体即0.3 mol,燃烧生成co2气体和液态h2o时,放出389.9 kj热量,即1 mol 乙炔气体燃烧生成 co2气体和液态 h2o时,放出1 299.6 kj热量,c项正确。答案c 3. 沼气是一种能源,它的主要成分是ch4。0.5 mol ch4完全燃烧生成co2气体和液态h2o时,放出445 kj热量,则下列热化学方程式中正确的是()a. 2ch4(g)+4o2(g)2co2(g)+4h2o(l)h=+890 kjmol-1b. ch4(g)+2o2(g)co2(g)+2h2o(l)h=+890 kjmol-1c. ch4(g)+2o2(g)co2(g)+2h2o(l)h=-890 kjmol-1d. ch4(g)+o2(g)co2(g)+h2o(l)h=-890 kjmol-1解析0.5 mol ch4完全燃烧生成co2气体和液态h2o时,放出445 kj热量,即1 mol ch4完全燃烧生成co2气体和液态h2o时,放出890 kj热量。根据书写热化学方程式的原则,要注明物质的聚集状态、标出反应的热效应,只有c项正确。答案c 4. 根据热化学方程式:s(l)+o2(g)so2(g)h=-293.23 kjmol-1,分析下列说法正确的是()a. s(s)+o2(g)so2(g),反应放出的热量大于293.23 kjmol-1b. s(g)+o2(g)so2(g),反应放出的热量小于293.23 kjmol-1c. 1 mol so2的键能之和小于1 mol硫和1 mol氧气的键能之和d. 1 mol so2的键能之和大于1 mol硫和1 mol氧气的键能之和解析a项,固态硫燃烧比液态硫燃烧放热少,不正确;b项,气态硫燃烧比液态硫燃烧放热多,不正确;反应热(h)=反应物键能之和-生成物键能之和,hh2h3b. h2h1h2解析因为浓硫酸稀释时放热,则1 l 0.5 moll-1 naoh溶液与浓硫酸反应时放出的热量包括中和放热和稀释放热,而与稀盐酸、稀硝酸反应时放出的热量只有中和热,故与浓硫酸反应时放出的热量最多,而h0,故d项正确。答案d 2. 已知反应:101 kpa时,2c(s)+o2(g)2co(g)h=-221 kjmol-1,稀溶液中,h+(aq)+oh-(aq)h2o(l)h=-57.3 kjmol-1。下列结论正确的是()a. 稀盐酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1 mol水时放出57.3 kj的热量b. 反应的反应热为221 kjmol-1c. 98%的浓硫酸与稀氢氧化钠溶液反应生成 1 mol 水的中和热为-57.3 kjmol-1d. 稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1 mol水时放出57.3 kj的热量解析a项正确;b项中表示“反应热”的数据前必须带“-”;c项中描述的是中和热,数据前不应带“-”,且放出的热量应大于57.3 kj;d项中的反应热包括h+与oh-反应放出的热量和稀醋酸电离吸收的热量,所以放出的热量要小于57.3 kj。答案a 3. 将v1 ml 1.0 moll-1盐酸和v2 ml未知浓度的氢氧化钠溶液混合均匀后测量并记录溶液温度,实验结果如下图所示(实验中始终保持v1+v2=50 ml)。下列叙述正确的是()a. 做该实验时环境温度为22 b. 该实验表明化学能可以转化为热能c. naoh溶液的浓度约是1.00 moll-1d. 该实验表明有水生成的反应都是放热反应解析a项,图中22 时盐酸为5 ml,氢氧化钠为45 ml,故已有部分放热,反应的环境温度低于22 ,不正确;b项,正确;c项,温度的最高点代表酸与碱反应生成水的量最多,即放热最多,则30 ml盐酸与20 ml氢氧化钠溶液恰好完全反应,则氢氧化钠溶液的浓度为1.5 moll-1,不正确;d项,有水生成的反应不可能全为放热反应,如氢氧化钡与氯化铵反应中也有水生成,但是吸热反应,不正确。答案b 4. 根据下列热化学方程式:c(s)+o2(g)co2(g)h1=-393.5 kjmol-1h2(g)+o2(g)h2o(l)h2=-285.8 kjmol-1ch3cooh(l)+2o2(g)2co2(g)+2h2o(l)h3=-870.3 kjmol-1可以计算出2c(s)+2h2(g)+o2(g)ch3cooh(l)的反应热h为()a. h=+244.1 kjmol-1b. h=-488.3 kjmol-1c. h=-996.6 kjmol-1d. h=+996.6 kjmol-1解析根据盖斯定律,h=2h1+2h2-h3=-488.3 kjmol-1,所以就有2c(s)+2h2(g)+o2(g)ch3cooh(l)h=-488.3 kjmol-1。答案b趁热打铁,事半功倍。请老师布置同学们完成练习本第56页中的练习。第四课时能源的充分利用课堂导学 新课引入煤、石油和天然气是传统的化石能源,在我们的日常生活中起着不可或缺的作用。这三种能源在等质量的情况下,哪一种热值更高?除了传统的化石能源外,还有哪些能源能为我们所用?通过本节内容的学习将为你揭晓。 目标导学(见学生用书第89页)燃烧热的热化学方程式的书写书写表示燃烧热的热化学方程式时,应以燃烧1 mol 物质为标准来配平其余物质的化学计量数。如c8h18(l)+o2(g)8co2(g)+9h2o(l)h=-5 518 kjmol-1,即c8h18 的燃烧热为5 518 kjmol-1。例题1下列热化学方程式中的h能表示可燃物的燃烧热的是()a. h2(g)+cl2(g)2hcl(g)h=-184.6 kjmol-1b. co(g)+o2(g)co2(g)h=-283 kjmol-1c. 2h2(g)+o2(g)2h2o(l)h=-571.6 kjmol-1d. ch4(g)+2o2(g)co2(g) +2h2o(g)h=-802.3 kjmol-1 解析符合燃烧热定义的只有b选项。答案b燃烧热和中和热的异同燃烧热中和热相同点能量变化放热反应h及其单位h0,则金刚石比石墨不稳定c. 500 、30 mpa下,将0.5 mol n2和足量h2置于密闭的容器中充分反应生成nh3(g),放热19.3 kj,其热化学方程式为n2(g)+3h2(g)2nh3(g)h=-38.6 kjmol-1d. 已知2c(s)+2o2(g)2co2(g)h1,2c(s)+o2(g)2co(g)h2,则h1h2解析a项符合燃烧热的定义,正确;金刚石的能量高于石墨,石墨更稳定,b项正确;可逆反应进行不到底,c项错;碳完全燃烧放出的能量更多,d项正确。答案c 3. 下列说法正确的是()a. 1 mol h2so4与1 mol ba(oh)2完全中和所放出的热量为中和热b. 在25 、101 kpa下,1 mol s和2 mol s的燃烧热相等c. co是不稳定的氧化物,它能继续和氧气反应生成稳定的co2,所以co的燃烧反应一定是吸热反应d. 101 kpa时,1 mol c燃烧所放出的热量为碳的燃烧热解析中和热是指在稀溶液中,酸和碱反应生成1 mol h2o(l)所放出的热量,而1 mol h2so4与1 mol ba(oh)2完全中和时生成2 mol h2o(l),且有baso4生成,a项错误;相同条件下,同一种物质的燃烧热相同,与参加反应的可燃物质的量的多少无关,b项正确;co的燃烧为放热反应,c项错误;燃烧热是指在25 、101 kpa时1 mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量,d项错误。答案b 4. 随着生活水平的提高,私家车越来越多,汽车尾气的排放日益增多,大气污染日益严重。为了减少污染,国家将含铅汽油转变为乙醇汽油。科学家最近研究表明,大量使用乙醇汽油可能导致大气中o3含量上升,将会对人体造成严重伤害。下列说法正确的是()a. 乙醇汽油是由两种物质组成的混合物b. 等质量的乙醇和汽油充分燃烧后放出的能量相等c. o2与o3互为同素异形体d. 乙醇和汽油都是可再生能源解析汽油本身是一种混合物,故a项错;汽油和乙醇的成分不同,质量相同的不同燃料燃烧放出的热量也不相同,故b项错;o3和o2是同种元素形成的不同单质,互为同素异形体,故c项正确;汽油是不可再生能源,故d项错。答案c趁热打铁,事半功倍。请老师布置同学们完成练习本第78页中的练习。第二单元化学能与电能的转化第一课时原电池的工作原理课堂导学 新课引入海洋中的灯塔为夜间航行的船舶指明了方向。灯塔上的电能从何而来,一位只有高中文化程度的海军妻子发明了铝-空气-海水电池,很好地解决了灯塔上电能问题。 目标导学(见学生用书第1011页)探究锌与硫酸铜溶液反应的能量转化1. 实验原理:zn+cu2+zn2+cu是一个放热的氧化还原反应,可将化学能通过该装置转化为电能。2. 实验现象:锌片不断溶解而减轻,铜片不断增重,电流计的指针发生偏转。3. 实验结论:此装置借助盐桥构成了闭合回路,从而构成了原电池,锌为负极,铜为正极,负极发生氧化反应:zn-2e-zn2+,正极发生还原反应:cu2+2e-cu。例题1控制适合的条件,将反应2fe3+2i-2fe2+i2设计成下图所示的原电池。下列判断不正确的是()a. 反应开始时,乙中石墨电极上发生氧化反应b. 反应开始时,甲中石墨电极上fe3+被还原c. 电流计读数为零时,反应达到化学平衡状态d. 电流计读数为零后,在甲中溶入fecl2固体,乙中石墨电极为负极解析根据总反应,i-发生氧化反应,fe3+发生还原反应,故选项a、b正确;c项,反应达到化学平衡状态,反应处于表观静止状态,电流为零,正确;d项,加入fecl2,平衡逆向移动,则乙池i2发生还原反应,乙池为正极,故不正确。答案d原电池正、负极的判断下图是常见的原电池装置,根据描述判断哪些是正极?哪些是负极?图1图2(1) 电子从铁极流出,则铁是极。(2) 电子流入铜极,则铜是极。(3) h+移向铜电极,则铜是极。(4) s移向铁电极,则铁是极。(5) 铜棒上有大量的气泡生成,则铜是极。(6) 电流从铜极经外电路流向铁极,则铜是极。(7) 金属铁溶解进入溶液,则铁是极。(8) cu2+移向铜电极,则铜是极。(9) 铜棒的质量增加,则铜是极。答案正极的有(2)(3)(5)(6)(8)(9)负极的有(1)(4)(7)判断正负极的方法归纳:负极正极电子流出的极电子流入的极失去电子的极得到电子的极发生氧化反应的极发生还原反应的极较活泼的金属(非氧化性酸作电解质)较不活泼的极(非氧化性酸作电解质)阴离子移向的极阳离子移向的极通入燃料的极通入氧气的极(助燃)金属质量减少的极质量增加或有气体生成的极例题2分析下图所示的四个原电池装置,其中结论正确的是()a. 中mg作负极,中fe作负极b. 中mg作正极,电极反应式为6h2o+6e-6oh-+3h2c. 中fe作负极,电极反应式为fe-2e-fe2+d. 中cu作正极,电极反应式为2h+2e-h2解析中mg不与naoh溶液反应,而al能与naoh溶液反应失去电子,故al是负极;中fe在浓硝酸中易钝化,cu和浓硝酸反应失去电子作负极,a项错,c项错;中电池总反应为2al+2naoh+2h2o2naalo2+3h2,负极电极反应式为2al+8oh-6e-2al+4h2o,二者相减得到正极电极反应式为6h2o+6e-6oh-+3h2,b项正确;中cu是正极,电极反应式为o2+2h2o+4e-4oh-,d项错。答案b原电池电极反应式的书写1. 一般电极反应式的书写2. 复杂电极反应式的书写例题3甲、乙两位同学争论白铁(镀锌)和马口铁(镀锡)破损后谁更耐腐蚀,甲同学认为白铁破损后更耐腐蚀,乙同学认为马口铁破损后更耐腐蚀,两位同学设计了如下图所示的原电池,请完成下列问题:(1) 观察两池中铁片上的现象,甲池中:,乙池中:。(2) 分别写出两池中的电极反应式。甲池中:正极,负极。乙池中:正极,负极。(3) 上述实验证明哪位同学的说法正确?(填“甲”或“乙”)。若想保护轮船的外壳应该在其表面镶嵌(填“锌块”或“铜块”)。解析稀硫酸是电解质溶液,甲池中锌作负极,铁作正极,电极上产生气泡;乙池中铁作负极,失去电子,溶解进入溶液,锡作正极,有氢气析出。镀锌铁破损后更耐腐蚀,甲同学的说法正确。若想保护金属铁应该在铁的表面镶嵌比铁活泼的金属作负极,铁作正极被保护。答案(1) 产生大量的气泡铁片溶解,溶液由无色变为浅绿色(2) 2h+2e-h2zn-2e-zn2+2h+2e-h2fe-2e-fe2+(3) 甲锌块 备讲例题 1. 某原电池总反应的离子方程式为2fe3+fe3fe2+,不能实现该反应的原电池是()a. 正极为cu,负极为fe,电解质溶液为fecl3溶液b. 正极为c,负极为fe,电解质溶液为fe(no3)3溶液c. 正极为ag,负极为fe,电解质溶液为fe2(so4)3溶液d. 正极为ag,负极为fe,电