人教版选修4 第1章第1节 化学反应与能量的变化（第1课时） 学案 (3).doc

第一节 化学反应与能量的变化第一课时焓变反应热课标要求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。1.反应热“三要素”：(1)符号：h。(2)单位：kjmol1。(3)正、负号：h0为吸热反应。2反应热计算“两公式”：(1)h反应物断键吸收的能量总和生成物成键放出的能量总和。(2)h生成物的总能量反应物的总能量。1焓变与反应热(1)焓变焓(h)：与内能有关的物理量。焓变(h)：生成物与反应物的焓值差，决定了某一化学反应是吸热反应还是放热反应。(2)反应热概念：化学反应过程中所放出或吸收的能量。与焓变的关系：恒压条件下的反应热等于焓变，单位是kjmol1。(3)h与吸热反应、放热反应的关系实例：1 mol h2与0.5 mol o2完全反应生成1 mol液态水时放出285.8 kj热量，则该反应的焓变h285.8_kjmol1。2化学反应中能量变化的原因(1)微观角度化学反应的本质：化学键变化与反应热的关系：若e1e2，反应吸收能量，h0，为吸热反应；若e1e2，反应放出能量，h0，为放热反应。(2)宏观角度内能与反应吸、放热从物质内能上分析，如果反应物所具有的总能量大于生成物所具有的总能量，反应物转化为生成物时放出能量，这就是放热反应。反之，则为吸热反应。图示：已知h2和cl2在点燃的条件下生成hcl。下面是反应h2(g)cl2(g)=2hcl(g)的能量变化示意图。问题思考1断裂1 mol hh键、1 mol clcl键吸收的总能量是多少？形成2 mol hcl键放出的能量是多少？由此判断该反应的h是多少？提示：断键吸收的总能量为436 kj243 kj679 kj。形成化学键放出的总能量为431 kj2862 kj。故h2(g)cl2(g)=2hcl(g)反应放出热量862 kj679 kj183 kj，即反应的 h183 kjmol1。2根据图示中数据判断2hcl(g)=h2(g)cl2(g)的焓变h是多少？与问题1中的h相比，得出的结论是什么？提示：h断裂化学键吸收的总能量形成化学键放出的总能量(431 kjmol12)(436 kjmol1243 kjmol1)183 kjmol1。正、逆反应的焓变(h)数值相等，符号相反。3h2(g)和cl2(g)在光照条件下也可以发生上述反应，那么该反应的h是否发生变化？提示：焓变不发生变化，h仍为183 kjmol1；因为化学反应的焓变与反应条件无关。1焓变与反应热项目内容概念在恒压条件下，化学反应过程中所释放或吸收的能量，都可以用热量来表示，叫做反应热，又称焓变符号h单位kjmol1或kj/mol意义h0表示该反应为吸热反应注意事项任何化学反应都有反应热，即焓变h0h的大小与反应条件无关2h的计算方法(1)h反应物断键吸收的总能量生成物成键释放的总能量。(2)h生成物所具有的总能量反应物所具有的总能量。1化学反应a2(g)b2(g)=2ab(g)的能量变化如图所示，下列叙述中正确的是()a每生成2个ab分子吸收(ab)kj热量b该反应热h(ab)kjmol1c该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量d断裂1 mol aa和1 mol bb键，放出a kj能量解析：选b形成化学键放出热量，形成2 mol ab键放出b kj热量，a项错误；每生成2ab分子吸收(ab)kj热量，b项正确；由图可知，反应物的总能量低于生成物的总能量，c项错误；断裂1 mol aa和1 mol bb键，吸收a kj能量，d项错误。2键能是两原子间形成1 mol新键(或其逆过程)时释放(或吸收)的能量。已知下列物质的键能：化学键hhnnnh键能/(kjmol1)436946391则反应：n2(g)3h2(g)=2nh3(g)的h_。解析：h反应物断键吸收的总能量生成物成键释放的总能量946 kjmol13436 kjmol16391 kjmol1(2 254 kjmol12 346 kjmol1)92 kjmol1。答案：92 kjmol11放热反应和吸热反应的比较项目放热反应吸热反应定义放出热量的化学反应吸收热量的化学反应表示方法h0h0从化学键的角度分析断裂旧化学键吸收的能量小于形成新化学键放出的能量断裂旧化学键吸收的能量大于形成新化学键放出的能量从物质能量的角度分析2判断吸热反应、放热反应的依据与误区(1)吸热反应、放热反应判断的“两大依据”理论依据：反应物与生成物总能量的相对大小。计算依据：断裂化学键吸收总能量与形成化学键放出总能量的相对大小。(2)吸热反应、放热反应判断的“两大误区”误区一：与反应条件有关。误区二：只要吸热就是吸热反应，只要放热就是放热反应。如水蒸气液化放出热量，但该过程不是放热反应。1下列反应中，生成物的总能量大于反应物总能量的是()afe2h=fe2h2bhoh=h2oc2h2o22h2odba(oh)28h2o2nh4cl=bacl22nh310h2o解析：选d生成物的总能量大于反应物的总能量的反应为吸热反应，题给选项中只有d项为吸热反应。2化学反应过程中的能量变化如图所示，判断以下说法正确的是()a图甲表示的是吸热反应b图乙表示的是放热反应c图甲中h0d图乙中h0解析：选d由图像分析可知甲：e反应物e生成物，反应放热，h0；乙：e反应物0。3我国自主研制的“天宫二号”飞行器的外壳覆盖了一种新型结构陶瓷材料，其主要成分是氮化硅，该陶瓷材料可由石英固体与焦炭颗粒在高温的氮气流中通过如下反应制得：sio2cn2si3n4co该反应变化过程中的能量变化如图所示。回答以下问题。(1)上述反应中的还原剂是_，其还原产物是_。(2)该反应_(填“吸热”或“放热”)，反应热h_(填“”“”或“”)0。解析：(1)sio2cn2si3n4co，反应中碳元素的化合价由0升高到2，氮元素的化合价由0降低到3。故反应中的还原剂是c，还原产物为si3n4。(2)该反应过程中，反应物的总能量大于生成物的总能量，为放热反应，h0。答案：(1)csi3n4(2)放热”或“0，反应吸热时h0c任何条件下，化学反应的焓变都等于化学反应的反应热d在一定条件下，某一化学反应是吸热反应还是放热反应，由生成物与反应物的焓值差来决定解析：选d化学反应过程中释放或吸收的热量称为反应热，a项错误；当反应放热时h0，b项错误；只有在恒压条件下，化学反应的焓变才等于化学反应的反应热，c项错误；一个化学反应是吸热还是放热，取决于生成物和反应物的焓值差，也可以根据断键时吸收的能量与成键时放出的能量的相对大小判断，d项正确。2对于放热反应h2cl22hcl，下列说法正确的是()a该反应涉及离子键和共价键的断裂与形成b该反应中，化学能只转变为热能c断开1 mol hh键和1 mol clcl键所吸收的总能量，小于形成1 mol hcl键所放出的能量d反应物所具有的总能量高于产物所具有的总能量解析：选da项，h2与cl2含有的化学键为共价键，该反应只涉及共价键的断裂与形成，错误；b项，该反应的化学能可以转化为热能，也可以转化为光能、电能等其他形式的能量，错误；c项，该反应为放热反应，所以断开1 mol hh键和1 mol clcl键所吸收的总能量，小于形成2 mol hcl键所放出的能量，错误；d项，因为反应为放热反应，所以反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量，正确。3根据如图所示的反应判断下列说法中错误的是()aco2和cao的总能量大于caco3的总能量b该反应的焓变大于零c该反应中有离子键断裂也有共价键断裂，化学键断裂吸收能量，化学键生成放出能量d由该反应可推出凡是需要加热才发生的反应均为吸热反应解析：选d因为碳酸钙受热分解是吸热反应，所以co2和cao的总能量大于caco3的总能量，焓变大于零，a、b正确；在caco3中，ca2和co之间存在离子键，co中，c与o之间存在共价键，故反应中有离子键断裂也有共价键断裂，旧化学键断裂吸收能量，新化学键形成放出能量，c正确；需要加热才发生的反应不一定为吸热反应，如木炭的燃烧需要加热，但该反应是放热反应，d错误。4. 关于化学反应中的说法错误的是()a图中所示的反应为放热反应b化学反应中有物质变化也有能量变化c需要加热的化学反应不一定是吸热反应d化学键断裂吸收能量，化学键生成放出能量解析：选a据图可知，反应物的总能量生成物的总能量，是吸热反应，a错误；化学反应中有物质变化也有能量变化，b正确；需要加热的化学反应不一定是吸热反应，很多放热反应也需要加热或点燃才能发生，c正确；化学键断裂吸收能量，化学键生成放出能量，d正确。5已知c(s，石墨)=c(s，金刚石)h0，下列判断正确的是()a此反应为放热反应b断裂1 mol石墨的化学键需要吸收的能量小于生成1 mol 金刚石化学键所放出的能量c石墨比金刚石稳定d此变化为物理变化解析：选ca项，h0，反应为吸热反应，错误；b项，h(断裂1 mol石墨的化学键需要吸收的能量)(生成1 mol金刚石化学键所放出的能量)0，即断裂1 mol石墨中的化学键需要吸收的能量大于生成1 mol金刚石中的化学键所放出的能量，错误；c项，h0，石墨能量小于金刚石，能量越低越稳定，石墨比金刚石稳定，正确；d项，有新物质生成，此变化为化学变化，错误。6.下列说法中正确的是()a物质发生化学反应都伴随着能量变化b伴有能量变化的物质变化都是化学变化c化学反应可能发生颜色变化，有颜色变化的物质变化一定属于化学变化d如图可知此反应为co(g)h2o(g)=co2(g)h2(g)，反应的焓变h41 kjmol1解析：选a物质发生化学反应都伴随着能量的变化，伴有能量变化的物质变化不一定是化学变化，如h2o(g)h2o(l)、核裂变等也都伴有能量变化，a项正确、b项错误；化学反应可能发生颜色变化(如2noo2=2no2)，但有颜色变化的物质变化不一定是化学变化(如o2由气态变为液态，颜色由无色变为淡蓝色)，c项错误；由图示可以看出，反应物是co2(g)和h2(g)，生成物是co(g)和h2o(g)，e生成物e反应物，是吸热反应，化学方程式为co2(g)h2(g)=co(g)h2o(g)，反应的焓变h41 kjmol1，d项错误。7氢气在氯气中燃烧时产生苍白色火焰。在反应过程中，破坏1 mol氢气中的化学键消耗的能量为q1 kj，破坏1 mol 氯气中的化学键消耗的能量为q2 kj，形成1 mol氯化氢中的化学键释放的能量为q3 kj。下列关系式中，正确的是()aq1q2q3bq1q22q3cq1q2q3 dq1q22q3解析：选d氢气在氯气中燃烧时放出能量，所以形成2 mol氯化氢中的化学键释放的能量大于破坏1 mol氢气中的化学键和破坏1 mol氯气中的化学键消耗的总能量。8已知h2(g)o2(g)=h2o(g)h242 kjmol1，断开1 mol o=o键和1 mol ho键所吸收的能量分别为496 kj和463 kj，则断开1 mol hh键所吸收的能量为()a920 kj b557 kjc436 kj d188 kj解析：选c1 mol h2o中含有2 mol ho键，he(hh)e(o=o)2e(ho)e(hh)496 kjmol12463 kjmol1242 kjmol1，解得：e(hh)436 kjmol1，故断开1 mol hh键所吸收的能量为436 kj。9在一定条件下，a和b反应可生成c和d，其能量变化如下：(反应前)(反应后)(1)下列关于反应ab=cd的说法正确的是_。a反应前后原子的种类和数目一定不变b该反应若有热量变化，则一定是氧化还原反应c若该反应为放热反应，则不需加热反应就一定能进行d反应物的总质量与生成物的总质量一定相等，且该反应遵循能量守恒(2)若e1e2，则该反应为_(填“吸热”或“放热”)反应，该反应的反应热为_。解析：(1)每个反应都遵循质量守恒定律和能量守恒定律，a、d两项正确；任何反应都伴随着能量变化，b项错误；某一反应是放热反应还是吸热反应与反应条件无关，加热是为了使旧化学键断裂，引发反应，c项错误。答案：(1)ad(2)吸热h(e2e1) kjmol110(1)(全国卷)已知反应2hi(g)=h2(g)i2(g)的h11 kjmol1,1 mol h2(g)、1 mol i2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436 kj、151 kj的能量，则1 mol hi(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为_ kj。