人教版选修4 第一章第一节化学反应与能量的变化 学案.doc

第一节化学反应与能量的变化答案：放出吸收kjmol1h释放吸收表明反应所放出或吸收热量稀溶液强酸与强碱1 mol水1焓变、反应热(1)焓变焓(h)：与物质内能有关的物理量。焓变：在恒压条件下，化学反应过程中放出或吸收的能量通常叫做反应热，又称焓变。单位：一般采用kjmol1或jmol1。符号：用h表示。研究对象：一定压强下，在敞口容器中发生的反应。(2)化学反应中能量变化的原因从化学键的角度(即微观角度)看：在化学反应中当反应物分子中旧化学键断裂时，需要克服原子间的相互作用而吸收能量；当原子重新组成生成物分子，新化学键形成时，又要释放能量。即化学反应的反应热反应物所有键能之和生成物所有键能之和。如图：化学键断裂时需要吸收能量，吸收总能量为：436 kj243 kj679 kj；化学键形成时需要释放能量，释放总能量为：431 kj431 kj862 kj；反应过程释放的能量为：862 kj679 kj183 kj。【例1】 下列过程一定释放出能量的是()a化合反应 b分解反应c分子拆成原子 d原子组成分子解析：化合反应大多释放能量，但也有少量吸收能量，如cco22co。原子重新组成生成物，新化学键形成时，一定释放能量。答案：d从反应物和生成物所具有能量的相对大小来考虑(宏观角度)：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热量，反应为放热反应；如果反应物所具有的总能量小于生成物所具有的总能量，反应物转化为生成物时吸收热量，反应为吸热反应。反应热所有生成物能量之和所有反应物能量之和二者联系：分子中键能越大，物质能量越低，性质越稳定；反之，键能越小，物质能量越高，性质越活泼。释疑点 理解反应热、焓变要注意的问题反应热描述的是化学反应前后的热量变化；反应热描述的是一定温度下的热量变化；任何化学反应都有反应热；h的单位kjmol1是表明参加反应的各物质的物质的量与化学方程式中各物质的化学计量数相同。2吸热反应与放热反应释疑点 反应热中的正负号描述此概念时，无论是用“反应热”“焓变”表示还是用h表示，其后所跟数值需带“”“”符号。单位为kjmol1，不是kj。符号、数值和单位三者缺一不可，是个整体。所带“”“”符号均具有数学意义，参与大小比较。某反应向右进行是放热(或吸热)反应，则其反向进行(向左进行)的反应就是吸热(或放热)反应，且热值相当。【例2】 参照反应brh2hbrh的能量对反应历程的示意图(虚线表示加催化剂后变化曲线)判断下列叙述中正确的是()a正反应吸热b加入催化剂，该化学反应的反应热会减小c正反应放热d加入催化剂h1减小，h2增大解析：由图可知，生成物能量高于反应物的能量，所以该反应为吸热反应，a正确，c错误。由图可知，加催化剂反应物和生成物总能量没有变化，所以反应热没有变化，b说法错误。加催化剂(正催化剂)，h1减小，h2也减小，所以d错误。答案：a辨误区 理解化学反应的吸放热应注意的问题化学反应表现为吸热或放热与反应开始时是否需要加热无直接关系，需要加热的反应不一定是吸热反应(如co2co2，为放热反应)，不需要加热的反应也不一定是放热反应如ba(oh)28h2o与nh4cl的反应为典型的吸热反应。浓硫酸、naoh固体溶于水放热，nh4no3溶于水吸热，但此类热效应属于溶解热，不属于放热反应(或吸热反应)。3热化学方程式(1)概念：表明反应所放出或吸收的热量的化学方程式，叫做热化学方程式。(2)书写热化学方程式的注意事项需注明反应的温度和压强，因反应的温度和压强不同时，其h不同。(对于25 、101 kpa时进行的反应，可不注明)要注明反应物和生成物的状态，因物质的状态不同时，其h不同。(气体用“g”表示，固体用“s”表示，液体用“l”表示，溶液用“aq”表示)热化学方程式中各物质前的化学计量数不表示分子个数，而表示物质的量，它可以是整数也可以是分数。对于相同的反应，当化学计量数不同时，其h也不同，且h与化学计量数成正比。如：h2(g)cl2(g)=2hcl(g)h184.6 kjmol1h2(g)cl2(g)=hcl(g)h92.3 kjmol1在所写热化学方程式后写出h的数值和单位，方程式与h应用空格隔开。如：h2(g)o2(g)h2o(g)h241.8 kjmol1h2(g)o2(g)=h2o(l)h285.8 kjmol1(3)热化学方程式的意义热化学方程式不仅表明了化学反应的物质变化，也表明了化学反应的能量变化。(4)热化学方程式与普通化学方程式的区别化学方程式热化学方程式各物质的计量数既表示粒子个数又表示该物质的物质的量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【例3】 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分子水蒸气反应吸热131.1 kj解析：依据反应热的概念，表示按照各物质的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，该方程式表示：1 mol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。特别要指明水的状态。答案：c4中和热(1)概念：在稀溶液中，强酸和强碱发生中和反应，生成1 mol水时的反应热。【例4】 0.50 l 0.50 moll1 h2so4溶液与1.00 l 0.50 moll1naoh溶液完全反应，放出28.65 kj的热量，该反应的中和热为_，表示其中和热的热化学方程式为_。解析：中和热以生成1 mol h2o为标准，而0.50 l 0.50 moll1 h2so4溶液与1.00 l 0.50 moll1 naoh溶液反应生成0.5 mol h2o，故该反应的中和热为28.65 kj0.5 mol57.3 kjmol1；书写表示中和热的热化学方程式时，必须体现中和热的研究标准，即以生成1 mol h2o为标准；注意中和反应一定放热，热化学方程式中的h带“”号。答案：57.3 kjmol11/2h2so4(aq)naoh(aq)=1/2na2so4(aq)h2o(l)h57.3 kjmol1(2)中和热的测定实验用品：大烧杯(500 ml)、小烧杯(100 ml)、温度计、量筒(50 ml)两个、碎泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板(中心有两个小孔)、环形玻璃搅拌棒。0.50 moll1盐酸、0.55 moll1naoh溶液实验装置如图：实验步骤：往小烧杯中加入50 ml 0.50 moll1的盐酸，并用温度计测量盐酸的温度。用量筒量取50 ml 0.55 moll1的naoh溶液，并测量温度。将naoh溶液迅速倒入小烧杯中，盖好盖板，并用环形玻璃搅拌棒充分搅动溶液，并读取混合溶液的最高温度。重复实验两次。谈重点 中和热测定中的注意事项温度计的读数要准确，水银球部分要完全浸没在溶液中且要稳定一段时间后再读数(要读得最高温度)。测量盐酸的温度后，要将温度计上的酸冲洗干净后再测量naoh溶液的温度。实验操作要快。中和热计算公式：hkjmol1其中(m1m2)表示溶液质量，c为比热容，c4.18j(g)1。5焓变与化学键及物质能量的关系(1)焓变与化学键的形成和断裂过程中能量变化的关系：化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。e1e2(反应物所有键能之和生成物所有键能之和)反应吸收能量h0e1e2(反应物所有键能之和生成物所有键能之和)反应放出能量h0(2)焓变与物质能量的关系：e(反应物)e(生成物)，反应放热，h0；e(反应物)e(生成物)，反应吸热，h0。【例5】 (重庆理综)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()a194 b391 c516 d658解析：由题中的图像可以看出断裂1 mol n2h4(g)和1 mol o2(g)中的化学键所要吸收的能量为：2 752 kj534 kj2 218 kj已知肼的结构式为，设断裂1 mol nh键所需要的能量为x则：154 kj4x500 kj(2 752534) kj解得x391 kj答案：b6.热化学方程式的书写和正误判断判断热化学方程式是否书写正确，要注意以下四点：(1)物质的状态是否正确：是否用s、l、g、aq分别表示固体、液体、气体、溶液；热化学方程式中不用“”和“”。(2)h的符号和单位是否正确：h只能写在标有反应物和生成物状态的化学方程式的右边。若为放热反应，h为“”；若为吸热反应，h为“”。h的单位一般为kjmol1。(3)注意反应条件是否注明反应热h与测定条件(温度、压强等)有关。因此书写热化学方程式时应注明h的测定条件。绝大多数h是在25 、101 kpa下测定的，可不注明温度和压强。(4)注意化学方程式的化学计量数与h是否对应；化学计量数不同，其反应热(h)的数值也不同。【例6】 已知常温下燃烧1 g甲烷生成二氧化碳和液态水放出的热量为55.625 kj。下列热化学方程式中不正确的是()ach4(g)2o2(g)=co2(g)2h2o(l)h890 kjmol1bco2(g)2h2o(l)=ch4(g)2o2(g)h890 kjmol1c1/2ch4(g)o2(g)=1/2co2(g)h2o(l)h445 kjmol1dch4(g)2o2(g)=co2(g)2h2o(l)h55.625 kjmol1解析：先把质量转化成物质的量作为该物质的化学计量数，再书写热化学方程式，注意各物质前的化学计量数与h成正比。题目中给出的数据意义是：燃烧1 g的甲烷放出55.625 kj的热量，应该换算成燃烧1 mol甲烷放出的热量为890 kj。热化学方程式为ch4(g)2o2(g)=co2(g)2h2o(l)h890 kjmol1；a、c两项，化学计量数与热量相对应的方程式均正确；b项，其逆反应为吸热反应，h为“”，正确；d项，h数值错误。答案：d解技巧 热化学方程式的书写步骤和正误判断书写步骤：写出反应物、生成物的化学式，用“”“短线”相连，标明各物质的状态；依据已知确定各物质的化学计量数，在生成物右侧写出h(标明温度和压强)。正误判断：从状态、h的正负号、物质的量大小、单位等注意事项入手。7.中和热的测定中和热测定实验中的三个关键问题：(1)保温关要求小烧杯与大烧杯之间填满碎泡沫塑料，小烧杯杯口与大烧杯杯口要相平，大烧杯杯口的泡沫塑料板或硬纸板要盖严，盖板上的两孔正好使温度计和环形玻璃棒通过。倒入naoh溶液要迅速，尽可能减少实验过程中热量的散失。(2)准确关配制的盐酸和氢氧化钠溶液的浓度要准确。naoh溶液最好是新制的，因久置的naoh溶液可能变质，导致测定的中和热有误差。量取溶液的体积要准确。反应前的温度和反应后的最高温度读数要准确。(3)误差分析关本实验产生误差的可能原因有：量取溶液的体积不准确。温度计的读数有误。实验过程中有液体溅在外面。混合酸、碱溶液时，动作缓慢，导致实验误差。隔热操作不到位，致使实验过程中热量损失而导致误差。测过盐酸后的温度计未用水清洗便立即去测碱的温度，致使热量损失而引起误差。溶液浓度不准确。没做重复实验，求平均值。【例7】 50 ml 0.50 moll1盐酸与50 ml 0.55 moll1naoh溶液在图示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中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_(填“偏大”“偏小”“无影响”)。(4)实验中改用60 ml 0.50 moll1盐酸跟50 ml 0.55 moll1 naoh溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量_(填“相等”“不相等”)，所求中和热_(填“相等”“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 moll1 ch3cooh溶液(已知ch3cooh电离时吸热)进行上述实验，测得的中和热的数值会_。(均填“偏大”“偏小”“无影响”)(6)平行地做一次这样的实验需要测定_次温度。解析：抓住实验装置、实验原理、实验步骤，(1)(2)(3)可解，(4)(5)要从中和热的定义入手来分析，在稀溶液中，强酸与强碱生成1 mol水时放出的热量。在(6)中需测3次温度、即测量盐酸的温度、测量氢氧化钠的温度、测量混合液的最高温度。答案：(1)环形玻璃搅拌棒(2)减少实验过程中的热量损失(3)偏小(4)不相等相等因为中和热是指稀酸与稀碱发生中和反应生成1 mol h2o所放出的热量，与酸碱的用量无关(5)偏小偏小(6)38极值法在反应热计算中的应用极值法是一种重要的数学思想和分析方法。化学上所谓“极值法”就是对数据不足而感到无从下手的计算或混合物组成判断时，采用极端假设的方法，可使一些抽象的复杂问题具体化、简单化，可达到事半功倍之效果。运用极值法的几种策略：(1)把混合物假设为纯净物用极值法确定混合物的组成：在混合物成分分析时，可以将可能的成分极值化考虑，结合平均值原理与实际比较即可迅速判断出混合物的组成。(2)把可逆反应极端地视为不可逆反应确定某物质的取值范围由于可逆反应总是不能完全进行到底，故在可逆反应中分析反应物、生成物的量时利用极值法把可逆反应看成向左或向右进行完全的反应，这样可以准确、迅速得出答案。(3)把平行反应分别假设成单一反应若一个体系中同时存在几个反应，可以利用极值法分别假设全部发生其中一个反应从而求出两个极端值。利用热化学方程式进行计算时常用极值法。用该法解题通常有以下步骤：找出引起化学过程(或某一变量)变化的因素；把多个可能发生的反应假设为某一反应进行过量分析，把问题推向极端，即取最大值或最小值；通过极端状态分析，判断所求化学过程(或化学量)的变化情况。【例81】 完全燃烧一定质量的无水乙醇，放出的热量为q，为了完全吸收生成的二氧化碳，消耗掉8 moll1的氢氧化钠溶液50 ml，则1 mol无水乙醇完全燃烧时放出的热量不可能是()a10 q