鲁科版选修4 第一单元第一节 化学反应的热效应 学案.doc

第一节 化学反应的热效应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，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。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。一、反应热1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。2反应是否需要加热，只是引发反应的条件，与反应是放热还是吸热并无直接关系。许多放热反应也需要加热引发反应，也有部分吸热反应不需加热，在常温时就可以进行。3燃烧热：必须生成稳定的化合物，如c燃烧应生成co2而不是co，h2燃烧应生成液态水而不是气态水。4中和热：强酸和强碱在稀溶液中发生中和反应生成1 mol h2o，h57.3 kjmol1。弱酸代替强酸(或弱碱代替强碱)，因电离吸热，放出的热量减小，中和热减小。若用浓硫酸(或naoh固体)，因溶解放热放出的热量增多，中和热增大。二、反应热和焓变1理解反应热的两个角度(1)从微观角度理解反应热从微观的角度说，反应热是旧化学键断裂吸收的热量与新化学键生成放出的热量的差值，在下图中a表示断裂旧化学键吸收的热量；b表示新化学键生成放出的热量；c表示反应热。(2)从宏观的角度说，反应热是反应物的总能量与生成物的总能量差值，在上图中a表示活化能；b表示活化分子结合成生成物所释放的能量；c表示反应热。2物质结构与稳定性和键能的关系(1)键能越大，物质所含能量越低，物质越稳定，反之亦然。如卤化氢的稳定性按氟、氯、溴、碘依次减弱，其氢化物的能量依次增大，氢卤键的键能依次减小。(2)物质所含能量越低，断裂其化学键所需能量越高，而形成其化学键所释放的能量也越多。三、热化学方程式的书写与判断1漏写反应物或生成物的聚集状态，其根本原因是没有认识到反应热与物质的聚集状态有关。2将h的正、负混淆，其关键是没有体会到“”“”分别表示吸收或放出热量后使体系本身的能量升高或降低了。3热化学方程式不用注明“点燃”、“加热”等条件。4未注意到化学计量数与反应热的数值的对应关系。如：h2(g)cl2(g)=2hcl(g)h184.6 kjmol1h2(g)cl2(g)=hcl(g)h92.3 kjmol15燃烧热的热化学方程式，可燃物的化学计量数必须为1，且完全燃烧生成稳定的氧化物，cco2(g)，hh2o(l)，sso2(g)。6中和热的热化学方程式，要注意生成1 mol h2o，强酸强碱反应的中和热数值恒定为57.3，若弱酸或弱碱参加，则中和热值小于57.3。四、热化学方程式书写的“七大”要点1注意h的符号和单位若为放热反应，h为“”；若为吸热反应，h为“”。h的单位为kjmol1。2注意反应热的测定条件书写热化学方程式时应注明h的测定条件(温度、压强)，但绝大多数h是在25 、101 325 pa下测定的，此时可不注明温度和压强。3注意热化学方程式中的化学计量数热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量，并不表示物质的分子数或原子数。因此化学计量数可以是整数，也可以是分数。4注意物质的聚集状态反应物和产物的聚集状态不同，反应热h不同。因此，必须注明物质的聚集状态才能完整地体现出热化学方程式的意义。气体用“g”，液体用“l”，固体用“s”，溶液用“aq”。热化学方程式中不用和。5注意h的数值与符号由于h与反应完成的物质的量有关，所以h必须与热化学方程式中化学式前面的化学计量数相对应，如果化学计量数加倍，则h也要加倍。互为逆反应的反应热数值相等，但符号相反。6注意燃烧热和中和热7对于可逆反应的反应热(h)是指完全反应时的反应热。五、反应热的计算及其大小的比较方法1利用盖斯定律进行h计算时的注意事项(1)合理进行热化学方程式的叠加。热化学方程式的叠加类似于整式的运算，叠加时应遵循数学的运算规则，当需要将某一热化学方程式同乘以某一化学计量数时，各物质前的化学计量数和h需同乘以该化学计量数，当某物质或h移到“=”另一边时就变为异号。(2)h在进行加、减、乘等运算时，一定要注意其符号的改变，即h的运算包括数值和符号的双重运算。2比较反应热大小的四个注意要点(1)反应物和生成物的状态物质的气、液、固三态的变化与反应热量的关系(2)h的符号：比较反应热的大小时，不要只比较h数值的大小，还要考虑其符号。(3)参加反应物质的量：当反应物和生成物的状态相同时，参加反应物质的量越多，放热反应的h越小，吸热反应的h越大。(4)反应的程度：参加反应物质的量和状态相同时，反应的程度越大，热量变化越大。六、有关反应热计算的六种方法1利用热化学方程式进行求解先写出热化学方程式，再根据热化学方程式中物质与反应热之间的比例关系直接求算反应热。2依据燃烧热数据直接求算反应热q燃烧热n(可燃物的物质的量)3根据反应物和生成物的总能量计算he(生成物)e(反应物)。4根据反应物和生成物的键能计算h反应物键能总和生成物键能总和。5根据盖斯定律计算方法一：热化学方程式相加或相减，如由c(s)o2(g)=co2(g)h1；c(s)o2(g)=co(g)h2；可得co(g)o2(g)=co2(g)hh1h2方法二：合理设计反应途径如由图可得：hh1h2。6根据比热公式进行计算。qcmt知识点一:化学反应过程中能量的转换例1下列有关能量转换的说法正确的是()a煤燃烧是化学能全部转化为热能的过程b化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能c动物体内葡萄糖被氧化成co2是热能转变成化学能的过程d植物通过光合作用将co2转化为葡萄糖是太阳能转变成热能的过程解析：煤燃烧时也转化为光能；葡萄糖氧化放出热量，化学能转化为热能，c错；应该太阳能转化为化学能，d错。答案：b知识点二：反应热的求算例2sf6是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在sf键。已知：1 mol s(s)转化为气态硫原子吸收能量280 kj，断裂1 mol ff、sf键需吸收的能量分别为160 kj、330 kj。则s(s)3f2(g)=sf6(g)的反应热h为()a1 780 kjmol1b1 220 kjmol1c450 kjmol1d430 kjmol1解析;本题考查的是化学键与化学反应中的能量变化。断裂1 mol化学键吸收的能量等于生成1 mol该化学键释放的能量。h(生成物成键释放的总能量反应物断键吸收的总能量)(633031601280) kjmol11 220 kjmol1。答案:b知识点三：热化学方程式的书写例3将盛有nh4hco3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中，然后向小烧杯中加入盐酸，反应剧烈，醋酸逐渐凝固。由此可见()anh4hco3和盐酸的反应是放热反应b该反应中，热能转化为产物内部的能量c反应物的总能量高于生成物的总能量d反应的热化学方程式为nh4hco3hcl=nh4clco2h2oh0解析;醋酸逐渐凝固说明反应吸收热量导致醋酸溶液温度降低，即nh4hco3与hcl的反应为吸热反应，a项错误；因反应为吸热反应，即吸收的热量转化为产物内部的能量，故b项正确；因反应为吸热反应，则反应后生成物的总能量高于反应物的总能量，c项错误；书写热化学方程式时，应注明物质的状态，d项错误。答案:b知识点四：焓变的相关计算例4反应 ab c(h0)分两步进行：abx (h0)，xc(h0)。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是()a bc d解析：abc的h0，说明x的能量应高于反应物a、b的能量之和，故错误，d项正确。答案;d知识点五：盖斯定律的含义例5已知反应：h2s(g)ao2(g)=xch2o(l)h，若h表示该反应的标准燃烧热，则x为()as(s)bso2(g)cso3(g)dso3(l)解析:根据标准燃烧热的定义可知，x必须是稳定的氧化物。答案:b知识点六：盖斯定律的理解例6强酸与强碱在稀溶液中发生中和反应的热化学方程式为h(aq)oh(aq)=h2o(l)h57.3 kjmol1，向3份同体积0.2 mol l1 naoh溶液中分别加入适量的稀醋酸、浓硫酸、稀硝酸，恰好完全反应的热效应h1、h2、h3的关系正确的是()ah1h2h3bh2h3h1ch2h1h3dh1h3h2解析：稀醋酸电离要吸热，浓硫酸溶于水要放热。稀醋酸、浓硫酸和稀硝酸与naoh溶液反应生成等量水时浓硫酸放热最多，醋酸放热最小。答案：d知识点七：运用盖斯定律进行相关计算例7已知下列热化学方程式：zn(s)o2(g)=zno(s)h1351.1 kjmol1hg(l)o2(g)=hgo(s)h290.7 kjmol1由此可知zn(s)hgo(s)=zno(s)hg(l)h3其中h3的值是()a441.8 kjmol1b254.6 kjmol1c438.9 kjmol1d260.4 kjmol1解析：利用加和法可得热化学方程式，h3h1h2。答案：d【基础演练】1氢气与氧气的混合气体遇火星即发生爆炸生成水；水在1 000 以上持续加热分解为氢气和氧气；水电解生成氢气和氧气。(1)h2和o2化合生成h2o的反应是_(填“放热”或“吸热”)反应，h2和o2的总能量_(填“大于”“小于”或“等于”)水的总能量，此反应中化学能部分转化为_能。(2)水在高温下分解的反应为_反应，反应中热能转化为_能。答案：(1)放热大于热(2)吸热化学2下列说法或表示方法中，正确的是()a等质量的硫蒸气和硫磺分别完全燃烧，后者放出的热量多b氢气的标准燃烧热为285.8 kjmol1，则氢气燃烧的热化学方程式为2h2(g)o2(g)=2h2o(l)h285.8 kjmol1cba(oh)28h2o(s)2nh4cl(s)=bacl2(s)2nh3(g)10h2o(l)h0d已知中和反应的反应热h57.3 kjmol1，若将含0.5 mol h2so4的浓溶液与含1 mol naoh的溶液混合，放出的热量要大于57.3 kj答案：d3灰锡(以粉末状存在)和白锡是锡的两种同素异形体。已知：sn(s，白)2hcl(aq)=sncl2(aq)h2(g)h1sn(s，灰)2hcl(aq)=sncl2(aq)h2(g)h2sn(s，灰)sn(s，白)h32.1 kjmol1下列说法正确的是()ah1h2b锡在常温下以灰锡状态存在c灰锡转化为白锡的反应是放热反应d锡制器皿长期处在低于13.2 的环境中，会自行毁坏答案：d4根据下图所示图像，写出反应的热化学方程式并回答下列问题：(1)反应过程的热化学方程式为_。(2)反应过程的热化学方程式为_。(3)q2与q1的关系：q2_q1(填“大于”“小于”或“等于”)。答案： (1)a2(g)b2(g)=c(g)hq1 kjmol1(2)c(g)=a2(g)b2(g)hq2 kjmol1(3)等于5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的热量，下列热化学方程式正确的是()ah2o(g)=h2(g)o2(g)h242 kjmol1b2h2(g)o2(g)=2h2o(l)h484 kjmol1ch2(g)o2(g)=h2o(g)h242 kjmol1d2h2(g)o2(g)=2h2o(g)h484 kjmol1答案：a【巩固提高】6写出下列反应的热化学方程式：(1)1 mol c2h5oh(l)完全燃烧生成co2(g)和h2o(l)，放出1 366.8 kj热量：_。(2)1.7 g nh3(g)发生催化氧化反应生成气态产物，放出22.67 kj的热量：_。答案; (1)c2h5oh(l)3o2(g)=2co2(g)3h2o(l)h1 366.8 kjmol1(2)nh3(g)o2(g)=no(g)h2o(g)h226.7 kjmol17已知：cu(s)2h(aq)=cu2(aq)h2(g)h12h2o2(l)=2h2o(l)o2(g)h22h2(g)o2(g)=2h2o(l)h3则反应cu (s)h2o2(l)2h (aq)=cu2(aq)2h2o(l)的h是()ahh1h2h3bhh1h2h3chh12h22h3dh2h1h2h3答案:a8(1)汽车发动机工作时会引发n2和o2反应，其能量变化示意图如下：写出该反应的热化学方程式：_。(2)为减少so2的排放，可将煤转化为清洁气体燃料。已知：h2(g)o2(g)=h2o(g)h241.8 kj/molc(s)o2(g)=co(g)h110.5 kj/mol写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式：_。答案: (1)n2(g)o2(g)=2no(g)h183 kj/mol(2)c(s)h2o(g)=co(g)h2(g)h131.3 kj/mol9大气中的部分碘源于o3对海水中i的氧化。将o3持续通入nai溶液中进行模拟研究。o3将i氧化成i2的过程由3步反应组成：i(aq)o3(g)=io(aq)o2(g)h1io(aq)h(aq) =hoi(aq)h2hoi(aq)i(aq)h(aq) =i2(aq)h2o(l)h3总反应的化学方程式为_，其反应h_。答案:o32i2h=i2o2h2ohh1h2h310将0.3 mol的气态高能燃料乙硼烷(b2h6)在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5 kj热量，该反应的热化学方程式为_。又已知：h2o(l)=h2o(g)h44 kjmol1，则11.2 l(标准状况)乙硼烷完全燃烧生成气态水时放出的热量是_kj。答案:b2h6(g)3o2(g)=b2o3(s)3h2o(l)h2 165 kjmol11 016.511在36 g 碳不完全燃烧所得气体中，co占体积，co2占体积。且有：c(s)o2(g)=co(g)h110.5 kj/molco(g)o2(g)=co2(g)h283 kj/mol与这些碳完全燃烧相比，损失的热量是()a172.5 kj b. 1149 kj c283 kj d. 517.5 kj答案:c12热化学方程式c(s)h2o(g)=co(g)h2(g)h131.3 kjmol1表示()a碳和水反应吸收131.3 kj能量b1 mol碳和1 mol水反应生成一氧化碳和氢气并吸收131.3 kj热量c1 mol固态碳和1 mol水蒸气反应生成一氧化碳气体和氢气，并吸热131.3 kjd1个固态碳原子和1分子水蒸气反应吸收131.3 kj热量答案:c13下列各组热化学方程式中，化学反应的h前者大于后者的是()c(s)o2(g)=co2(g)h1c(s)o2(g)=co(g)h2s(s)o2(g)=so2(g)h3s(g)o2(g)=so2(g)h4h2(g)o2(g)=h2o(l)h52h2(g)o2(g)=2h2o(l)h6caco3(s)=cao(s)co2(g)h7cao(s)h2o(l)=ca(oh)2(s)h8a b c d答案:c1化学反应n23h22nh3的能量变化如下图所示，该反应的热化学方程式是()an2(g)3h2(g) =2nh3(l) h2(abc) kjmol1bn2(g)3h2(g) =2nh3(g) h2(ba) kjmol1c.n2(g)h2(g) =nh3(l) h(bca) kjmol1d.n2(g)h2(g) =nh3(g) h(ab) kjmol1答案:a2氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。请回答下列问题：(1)下图是n2和h2反应生成2 mol nh3过程中能量变化示意图，写出生成nh3的热化学方程式：_。(2)由气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量叫键能。从化学键的角度分析，化学反应的过程就是反应物的化学键的破坏和生成物的化学键的形成过程。在化学反应过程中，拆开化学键需要消耗能量，形成化学键又会释放能量。已知反应n2(g)3h2(g) =2nh3(g) ha kjmol1。试根据表中所列键能数据估算a的数值：_。化学键hhnhnn键能/kjmol1436391945答案： (1)n2(g)3h2(g) =2nh3(g)h92.2 kjmol1(2)933黑火药是中国古代的四大发明之一，其爆炸的热化学方程式为：s(s)+2kno3(s)+3c(s)=k2s(s)+n2(g)+3co2(g) h= x kjmol1已知硫的燃烧热h1= a kjmol1 s(s)+2k(s)=k2s(s) h2= b kjmol12k(s)+n2(g)+3o2(g)=2kno3(s) h3= c kjmol1则x为（ ）a3a+bc bc +3ab ca+bc dc+ab答案：a4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：下列说法中正确的是（ ）aco和o生成co2是吸热反应b在该过程中，co断键形成c和occo和o生成了具有极性共价键的co2d状态 状态表示co与o2反应的过程答案：c5己知丙烷的燃烧热h=-2215kjmol-1，若一定量的丙烷完全燃烧后生成1.8g水，则放出的热量约为（ ）a55 kj b220 kj c550 kj d1108 kj答案：a6下列说法正确的是（ ）a分子式为c2h6o的有机化合物性质相同b相同条件下，等质量的碳按a、b两种途径完全转化，途径a比途径b放出更多热能途径a：cco+h2co2+h2o途径b：cco2c在氧化还原反应中，还原剂失去电子总数等于氧化剂得到电子的总数d通过化学变化可以直接将水转变为汽油答案：c6已知h2o2在催化剂作用下分解速率加快，其能量随反应进程的变化如下图所示。下列说法正确的是（ ）a加入催化剂，减小了反应的热效应b加入催化剂，可提高h2o2的平衡转化率ch2o2分解的热化学方程式：h2o2 h2o + o2 + qd反应物的总能量高于生成物的总能量答案：d7烟气(主要污染物so2、nox)经o3预处理后用caso3水悬浮液吸收，可减少烟气中so2、nox的含量。o3氧化烟气中so2、nox的主要反应的热化学方程式为： no(g)o3(g)=no2(g)o2(g) h=2009kjmol1no(g)1/2o2(g)=no2(g) h=582kjmol1so2(g)o3(g)=so3(g)o2(g) h=2416kjmol1（1）反应3no(g)o3(g)=3no2(g)的h=_moll1。答案：（1）317.38用o2将hcl转化为cl2，可提高效益，减少污染，（1）传统上该转化通过如右图所示的催化剂循环实现，其中，反应为：2hcl(g) + cuo(s) h2o(g)+cucl2(g) h1反应生成1molcl2(g)的反应热为h2，则总反应的热化学方程式为 , (反应热用h1和h2表示)。答案： (1) 2hcl(g) + 1/2o2(g)h2o(g)+cl2(g) h=h1+h29合金贮氢材料具有优异的吸收氢性能，在配合氢能的开发中起到重要作用。（1）一定温度下，某贮氢合金（m）的贮氢过程如图所示，纵轴为平衡时氢气的压强（p），横轴表示固相中氢原子与金属原子的个数比（h/m）。在oa段，氢溶解于m中形成固溶体mhx，随着氢气压强的增大，h/m逐惭增大；在ab段，mhx与氢气发生氢化反应生成氢化物mhy，氢化反应方程式为：zmhx(s)+h2(g)=zmhy(s) h()；在b点，氢化反应结束，进一步增大氢气压强，h/m几乎不变。反应（）中z=_（用含x和y的代数式表示）。温度为t1时，2g某合金4min内吸收氢气240ml，吸氢速率v=_mlg-1min。反应的焓变h_0（填“”“”或“=”）。（2）贮氢合金thni5可催化由co、h2合成ch4的反应，温度为t时，该反应的热化学方程式为_。已知温度为t时：ch4(g)+2h2o=co2(g)+4h2(g) h=+165kjmolco(g)+h2o(g)=co2(g)+h2(g) h=-41kjmol答案：（1）2/(yx)；30；q2q3 bq2q1q3q2答案:d6盖斯定律指出：化学反应的反应热只与反应的始态(各反应物)和终态(各生成物)有关，而与具体反应进行的途径无关。物质a在一定条件下可发生一系列转化，由图判断下列关系错误的是()aaf，hh6bh1h2h3h4h5h61ccf，|h|h1h2h6|d|h1h2h3|h4h5h6|答案:b7已知：铝热反应是放热反应，又知，常温下，4al(s)3o2(g)=2al2o3(s)h14fe(s)3o2(g)=2fe2o3(s)h2下面关于h1、h2的比较正确的是()ah1h2 bh1h2 ch1h d无法计算 答案:b8已知：下列两个热化学方程式