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.doc

第一节化学反应与能量的变化第1课时焓变反应热学习目标定位1.熟知能量转化形式及反应热和焓变的含义、吸热反应和放热反应的本质。2.学会热化学方程式的书写与应用。一、焓变反应热1.化学反应的两大基本特征2.化学反应中的能量变化h2(g)cl2(g)=2hcl(g)反应的能量变化如图所示：由图可知：(1)1 mol h2分子中的化学键断裂吸收的能量是436 kj。(2)1 mol cl2分子中的化学键断裂吸收的能量是243 kj。(3)2 mol hcl分子中的化学键形成释放的能量是862 kj。(4)h2(g)cl2(g)=2hcl(g)的反应放出的热量为183 kj。3.反应热、焓变的概念(1)反应热是化学反应在一定条件下所释放或吸收的热量，符号是h，单位是kjmol1或kj/mol。(2)焓(h)是与内能有关的物理量，焓变(h)是生成物与反应物的焓值差。4.h的正、负和吸热、放热反应的关系(1)放热反应是反应完成时，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h(填“”或“”)0，即h为(填“”或“”)。(2)吸热反应是反应完成时，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h(填“”或“”)0，即h为(填“”或“”)。例1化学反应a2(g)b2(g)=2ab(g)的能量变化如图所示。下列有关叙述正确的是()a.每生成2 mol ab(g)吸收b kj热量b.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键和1 mol bb键，放出a kj能量答案b解析根据图像可知，反应物的总能量低于生成物的总能量，该反应是吸热反应，每生成2 mol ab(g)吸收(ab) kj热量，a、c项错误；根据反应热等于生成物总能量与反应物总能量的差值可知，该反应热h(ab) kjmol1，b项正确；化学键断裂吸收能量，d项错误。考点焓变 反应热题点能量变化示意图与焓变关系例2工业合成氨的反应为n2(g)3h2(g)?2nh3(g)，已知下列化学键的键能(拆开或形成1 mol化学键所吸收或放出的热量)：化学键键能/kjmol1hh436nh391nn946下列说法正确的是()a.该反应为吸热反应b.该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量c.反应热h92 kjmol1d.生成1 mol nh3放出92 kj热量答案b解析反应n2(g)3h2(g)?2nh3(g)过程中，共断裂1 mol nn键和3 mol hh键，形成6 mol nh键，则断键共吸热为946 kjmol11 mol436 kjmol13 mol2 254 kj，形成nh键共放热为391 kjmol16 mol2 346 kj，由于放出热量吸收热量，故反应放热，放热反应的反应物的总能量高于生成物的总能量，a项错误，b项正确；1 mol n2完全反应生成nh3的反应热为h(2 3462 254) kjmol192 kjmol1，c项错误；生成1 mol nh3时放出的热量为e92 kjmol1 mol46 kj，d项错误。考点焓变 反应热题点焓变、反应热与物质化学键的断裂、形成的关系规律方法关于h的几种计算方法(1)he总(断键)e总(成键)(2)he总(生成物)e总(反应物)(3)hh总(生成物)h总(反应物)例3下列反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是()a.铝片与稀盐酸反应b.ba(oh)28h2o与nh4cl反应c.灼热的炭与co2反应d.甲烷在氧气中的燃烧反应答案c解析al与盐酸反应是放热反应，a项错误；b中反应是吸热反应，但不是氧化还原反应，b项错误；灼热的c和co2反应是氧化还原反应，同时又是吸热反应，c项正确；甲烷的燃烧是放热反应，d项错误。规律方法常见的吸热反应与放热反应常见的吸热反应：大多数盐的分解反应，ba(oh)28h2o与铵盐的反应，c和co2、c和水的反应等。常见的放热反应：中和反应、金属与酸(或水)的反应、燃烧反应及缓慢氧化、化合反应(大多数)、铝热反应等。二、热化学方程式热化学方程式的概念及意义(1)热化学方程式是表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。(2)热化学方程式的意义：不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化，还说明了物质的“量”与“能量”之间的数量关系。例如：h2(g)o2(g)=h2o(l)h285.8 kjmol1表示的意义是在25 、101 kpa下，1 mol气态h2与 mol 气态o2反应生成1 mol液态水时，放出的热量是285.8 kj。热化学方程式的书写步骤及要求特别提醒热化学方程式的化学计量数表示的是参加反应的物质的量，可以是整数，也可以是分数，普通的化学方程式的化学计量数只能是整数。相关链接热化学方程式与普通化学方程式的区别普通化学方程式热化学方程式化学计量数是整数，既表示微粒个数又表示该物质的物质的量可以是整数也可以是分数，只表示物质的物质的量状态不要求注明必须在分子式后注明h正负号及单位无必须注明意义表明了化学反应中的物质变化不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化遵循规律原子守恒原子守恒和能量守恒例4在常温常压下，1 g h2在足量cl2中完全燃烧生成hcl气体，放出92.3 kj 的热量。下列热化学方程式中正确的是()a.h2(g)cl2(g)=2hcl(g)h92.3 kjmol1b.h2(g)cl2(g)=2hcl(g)h92.3 kjmol1c.h2(g)cl2(g)=2hcl(g)h184.6 kjmol1d.2hcl(g)=h2(g)cl2(g)h184.6 kjmol1答案d解析h2在cl2中燃烧生成hcl气体，1 g h2燃烧放出92.3 kj的热量，则1 mol (2 g)h2燃烧放出184.6 kj的热量，化学反应放出热量，h为“”。则h2在cl2中燃烧生成hcl气体的热化学方程式为h2(g)cl2(g)=2hcl(g)h184.6 kjmol1。一个放热反应的逆反应是吸热反应，并且在其他条件相同时，h是原h的相反数。则该题的四个选项中只有d是正确的。考点热化学方程式题点热化学方程式正误判断方法总结“四看”法判断热化学方程式的正误一看各物质的聚集状态是否正确；二看h的“”、“”符号是否正确；三看反应热的单位是否为“kjmol1；四看反应热的数值与化学计量数是否对应。例5根据所给信息完成下列热化学方程式：(1)已知1 mol c(石墨，s)与适量h2o(g)反应生成co(g)和h2(g)，吸收131.3 kj热量，请写出该反应的热化学方程式： 。(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： 。(3)已知：n2(g)3h2(g)?2nh3(g)h92.4 kjmol1，请写出1 mol nh3分解对应的热化学方程式： 。(4)已知一些化学键的键能数据如表所示：化学键chcfhfff键能/kjmol1414489565155请根据键能数据估算ch4(g)和f2(g)反应生成cf4(g)和hf(g)的热化学方程式： 。答案(1) c(石墨，s)h2o(g)=co(g)h2(g) h131.3 kjmol1(2)nh3(g)o2(g)=no(g)h2o(g)h226.7 kjmol1(3)nh3(g)?n2(g)h2(g)h46.2 kjmol1(4)ch4(g)4f2(g)=cf4(g)4hf(g) h1 940 kjmol1解析(2)1.7 g nh3的物质的量为0.1 mol，则4 mol nh3发生反应放出的热量为22.67 kj40906.8 kj,1 mol nh3完全反应放出的热量为226.7 kj。那么相应的热化学方程式为4nh3(g)5o2(g)=4no(g)6h2o(g)h906.8 kjmol1或nh3(g)o2(g)=no(g)h2o(g)h226.7 kjmol1。(4)首先根据反应物和生成物写出反应方程式，注明各物质的状态，化学反应的反应热等于断裂旧化学键吸收的能量和形成新化学键放出的能量的差，根据键能数据可知，所求反应的反应热h414 kjmol14155 kjmol14489 kjmol14565 kjmol141 940 kjmol1。考点热化学方程式题点热化学方程式的书写特别提醒(1)化学计量数改变，h要相应改变；逆反应的h数值与正反应的相等、符号相反。(2)利用键能计算化学反应的反应热并书写热化学方程式时，一定要准确判断分子中化学键的个数。1.下列图示变化为吸热反应的是()答案a解析a项中的图像表示生成物的能量比反应物的能量高，故为吸热反应；b项中的图像表示反应物的能量比生成物的能量高，故为放热反应；c项中浓硫酸溶于水放热，不是化学变化；d项中锌与盐酸反应是放热反应。考点焓变 反应热题点常见的放热反应和吸热反应2.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b.1 mol碳和1 mol水反应生成1 mol一氧化碳和1 mol氢气并吸收131.3 kj热量c.1 mol固态碳和1 mol水蒸气反应生成1 mol一氧化碳气体和1 mol氢气，吸收热量131.3 kjd.1个固态碳原子和1分子水蒸气反应吸热131.3 kj答案c解析依据反应热的概念，反应热表示按照热化学方程式中化学计量数的物质的量反应时，吸收或放出的热量，单位是kjmol1，该热化学方程式表示：1 mol固态碳和1 mol水蒸气反应生成1 mol一氧化碳气体和1 mol氢气，并吸收131.3 kj的热量。特别要指明各物质的状态。考点热化学方程式题点热化学方程式的意义3.co(g)与h2o(g)反应的能量变化如图所示，有关两者反应的说法正确的是()a.该反应为吸热反应b.1 mol co(g)和1 mol h2o(g)具有的总能量大于1 mol co2(g)和1 mol h2(g)具有的总能量c.该反应不需要加热就能进行d.1 mol co2(g)和1 mol h2(g)反应生成1 mol co(g)和1 mol h2o(g)要放出41 kj热量答案b解析由能量变化可知，生成物的总能量比反应物的总能量低，该反应为放热反应，但并不是不需要加热；当1 mol co2(g)和1 mol h2(g)反应生成1 mol co(g)和1 mol h2o(g)时，要吸收41 kj热量。考点焓变 反应热题点焓变、反应热与反应物、生成物能量的关系4.下列热化学方程式或叙述正确的是()a.1 mol液态肼(n2h4)在足量氧气中完全燃烧生成水蒸气，放出642 kj热量：n2h4(l)o2(g)=n2(g)2h2o(g)h642 kjmol1b.12 g石墨转化为co时，放出110.5 kj热量：2c(石墨，s)o2(g)=2co(g)h110.5 kjmol1c.已知：h2(g)o2(g)=h2o(l)h286 kjmol1，则2h2o(l)=2h2(g)o2(g)h572 kjmol1d.已知：n2(g)3h2(g)?2nh3(g)h92.4 kjmol1，则在一定条件下向密闭容器中充入0.5 mol n2(g)和1.5 mol h2(g)充分反应放出46.2 kj的热量答案c解析a项，放出热量，h0，正确的热化学方程式为n2h4(l)o2(g)=n2(g)2h2o(g)h642 kjmol1；b项，2c(石墨，s)o2(g)=2co(g)的h应是2 mol即24 g石墨转化为co时的反应热，即h221 kjmol1；c项，根据热化学方程式的含义知，若化学方程式中各物质的化学计量数加倍，则h数值也加倍；若反应逆向进行，则h改变符号，但绝对值不变，据此可判断该项正确；d项，n2(g)3h2(g)?2nh3(g)h92.4 kjmol1表示1 mol n2(g)与3 mol h2(g)完全反应生成2 mol nh3(g)时放出92.4 kj的热量，但合成氨反应是可逆反应，0.5 mol n2(g)与1.5 mol h2(g)充分反应后生成的nh3(g)的物质的量小于1 mol，故放出的热量小于46.2 kj。考点热化学方程式题点热化学方程式正误判断5.依据事实，写出下列反应的热化学方程式。(1)1 mol n2(g)与适量h2(g)反应，生成2 mol nh3(g)，放出92.4 kj热量。(2)1 mol cu(s)与适量o2(g)反应，生成cuo(s)，放出157 kj热量。(3)23 g c2h6o(l)和一定量的氧气混合点燃，恰好完全反应，生成co2(g)和h2o(l)，放出683.5 kj的热量。答案(1)n2(g)3h2(g)?2nh3(g)h92.4 kjmol1(2)cu(s)o2(g)=cuo(s)h157 kjmol1(3)c2h6o(l)3o2(g)=2co2(g)3h2o(l)h1 367 kjmol1解析此类题的思路：首先根据题意写出物质的变化过程，如(1)中：n2(g)3h2(g)?2nh3(g)，并定n2前化学计量数为1，此时的h即为92.4 kjmol1，再在前部分的基础上加上h92.4 kjmol1即可。考点热化学方程式题点由热量变化写热化学方程式对点训练题组一反应热与焓变1.下列关于吸热反应和放热反应的说法正确的是()a.需加热才能发生的反应一定是吸热反应b.任何放热反应在常温条件下一定能发生c.反应物和生成物分别具有的总能量决定了反应是放热反应还是吸热反应d.当h0时表明反应为吸热反应答案c解析放热反应和吸热反应在一定的条件下都能发生。反应开始时需加热的反应可能是吸热反应，也可能是放热反应，如碳的燃烧反应属于放热反应，但需要加热或点燃才能发生，故a、b项错误；吸热反应的h0，d项错误。考点焓变 反应热题点焓变与反应热的关系2.下列说法中正确的是()a.化学反应中的能量变化都表现为热量变化b.焓变是指1 mol物质参加反应时的能量变化c.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c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、电能、光能等；在一个确定的化学反应关系中，反应物的总焓不一定高于生成物的总焓，但总是不同；焓变是指在一定条件下化学反应的反应热，不仅是指 1 mol 物质参加反应时的能量变化。考点焓变 反应热题点焓变与反应热的关系3.(2017临川一中)下列各图表示相应反应的能量变化，其中正确的是()答案b考点焓变 反应热题点焓变、反应热与反应物、生成物能量的关系4.下列图像分别表示有关反应的反应过程与能量变化的关系。据此判断下列说法中正确的是()a.石墨转变为金刚石是吸热反应b.白磷比红磷稳定c.s(g)o2(g)=so2(g)h1s(s)o2(g)=so2(g)h2，则h1h2d.co(g)h2o(g)=co2(g)h2(g)h0答案a解析由图像可知石墨的能量比金刚石的低，因此由石墨转变为金刚石是吸热反应，正确；白磷具有的能量比红磷的高，根据能量越低越稳定的原理，红磷比白磷稳定，错误；|h1|h2|，由于h1、h2均小于零，故h1h2，错误；反应co(g)h2o(g)=co2(g)h2(g)为放热反应，h0，错误。考点焓变 反应热题点焓变与反应热的综合考查题组二热化学方程式的意义及书写5.已知h2(g)f2(g)=2hf(g)h270 kjmol1，下列说法正确的是()a.2 l氟化氢气体分解成1 l氢气与1 l氟气吸收 270 kj热量b.1 mol氢气与1 mol氟气反应生成2 mol液态氟化氢放出的热量小于270 kjc.在相同条件下，1 mol氢气与1 mol氟气的能量总和大于2 mol氟化氢气体的能量d.1个氢气分子与1个氟气分子反应生成2个氟化氢气体分子放出270 kj热量答案c解析在热化学方程式中，h的值与具体化学反应相对应，各物质前的计量数不再表示粒子数目，只表示物质的“物质的量”，故a、d错误；hf(g)hf(l)会放出热量，故b项中放出热量应大于270 kj，故b错误；因该反应放热，故c正确。考点热化学方程式题点热化学方程式的意义6.今有如下三个热化学方程式：h2(g)o2(g)=h2o(g)ha kjmol1h2(g)o2(g)=h2o(l)hb kjmol12h2(g)o2(g)=2h2o(l)hc kjmol1关于它们的下列表述正确的是()a.它们都是吸热反应b.a、b和c均为正值c.反应热的关系：abd.反应热的关系：2bc答案d解析h2燃烧属于放热反应；放热反应的焓变为负值；生成1 mol h2o(g)放出的热量比生成1 mol h2o(l)放出的热量少，所以ab；状态相同，由于化学计量数成2倍关系，所以2bc。考点热化学方程式题点热化学方程式的意义7.下列热化学方程式书写正确的是()a.2so2o22so3h196.6 kjmol1b.h2(g)o2(g)=h2o(l)h285.8 kjmol1c.2h2(g)o2(g)=2h2o(l)h571.6 kjd.c(s)o2(g)=co2(g)h393.5 kjmol1答案b解析a项中反应物和生成物都未标明聚集状态；c项中h的单位不正确；d项中为放热反应，h符号应为“”。考点热化学方程式题点热化学方程式正误判断8.n2h4是一种高效清洁的火箭燃料。0.25 mol n2h4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时，放出133.5 kj热量。则下列热化学方程式中正确的是()a.n2h4(g)o2(g)=n2(g)h2o(g)h267 kjmol1b.n2h4(g)o2(g)=n2(g)2h2o(g)h534 kjmol1c.n2h4(g)o2(g)=n2(g)2h2o(g)h534 kjmol1d.n2h4(g)o2(g)=n2(g)2h2o(l)h133.5 kjmol1答案b解析该反应为放热反应，a、c错误，0.25 mol n2h4完全燃烧生成氮气和气态水，放出133.5 kj热量，则1 mol n2h4完全燃烧生成气态水放出热量为534 kj，b项正确，d项错误。考点热化学方程式题点由热量变化写热化学方程式9.na2co3(aq)与盐酸反应过程中的能量变化示意图如下，下列选项正确的是()a.h2co3(aq)=co2(g)h2o(l)为放热反应b.co(aq) h(aq)=hco(aq)ha kjmol1c.hco(aq)h(aq)=co2(g)h2o(l)h(cb) kjmol1d.co(aq)2h(aq)=co2(g)h2o(l)h(abc) kjmol1答案c解析根据h2co3(aq)和co2(g)、h2o(l)的能量高低可知，h2co3(aq)=co2(g)h2o(l)为吸热反应，a项错误；co(aq) h(aq)=hco(aq)ha kjmol1，b项错误；hco(aq)h(aq)=co2(g)h2o(l)此反应为吸热反应，h0，故h(cb) kjmol1，c项正确；co(aq)2h(aq)=co2(g)h2o(l)为放热反应，h0，故h(cab) kjmol1，d项错误。考点热化学方程式题点由能量变化示意图写热化学反应方程式10.标准状态下，气态分子断开1 mol化学键的焓变称为键焓。已知hh、ho和o=o键的键焓分别为436 kjmol1、463 kjmol1和495 kjmol1，下列热化学方程式正确的是()a.h2o(g)=h2(g)o2(g)h485 kjmol1b.h2o(g)=h2(g)o2(g)h485 kjmol1c.2h2(g)o2(g)=2h2o(g)h485 kjmol1d.2h2(g)o2(g)=2h2o(g)h485 kjmol1答案d解析根据题中所给数据，可以计算出2 mol h2和1 mol o2完全反应生成2 mol h2o(g)产生的焓变是436 kjmol12495 kjmol1463 kjmol14485 kjmol1，所以该过程的热化学方程式为2h2(g)o2(g)=2h2o(g)h485 kjmol1，d正确。考点热化学方程式题点由键能写热化学方程式题组三反应热与化学键的关系11.sf6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。则反应s(s)3f2(g)=sf6(g)的反应热h为()a.1 780 kjmol1 b.1 220 kjmol1c.450 kjmol1 d.430 kjmol1答案b解析利用h反应物的键能之和生成物的键能之和进行计算。h280 kjmol13160 kjmol16330 kjmol11 220 kjmol1，可知b项正确。考点焓变 反应热题点焓变、反应热与物质化学键的断裂、形成的关系12.肼(h2nnh2)是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如图所示。已知断裂1 mol化学键所需的能量(kj)：nn为942、o=o为500、nn为154，则断裂1 mol nh键所需的能量(kj)是()a.194 b.391c.516 d.658答案b解析h1表示1 mol n2h4(g)和1 mol o2(g)完全反应生成1 mol n2(g)和2 mol h2o(g)的焓变，该反应为放热反应；h2表示2 mol n(g)、4 mol h(g)和2 mol o(g)形成1 mol nn和4 mol ho键的焓变，该过程放出能量；h3表示断开4 mol nh键、1 mol nn键和1 mol o=o 键得到2 mol n(g)、4 mol h(g)和2 mol o(g)的焓变，该过程吸收能量。因此h1h3(h2)，h3h1h2534 kjmol1(2 752 kjmol1)2 218 kjmol1，断裂1 mol nh键所需的能量(2 218 kj500 kj154 kj)391 kj。考点焓变 反应热题点焓变、反应热与物质化学键的断裂、形成的关系综合强化13.在一定条件下，a和b反应可生成c和d，其能量变化如下：ab反应物总能量e1 cd生成物总能量e2(1)下列有关反应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.该反应若有能量变化，则一定是氧化还原反应c.该反应若为放热反应，则不需加热反应就一定能自发进行d.反应物的总质量与生成物的总质量一定相等，且遵循能量守恒(2)若e1e2，则该反应为 (填“吸热”或“放热”)反应，该反应的反应热为 。答案(1)ad(2)吸热h(e2e1) kjmol1