人教版选修4 第1章第1节 化学反应与能量的变化 学案.doc

第1节 化学反应与能量的变化1.了解化学反应中能量转化的原因和常见的能量转化形式；2.认识化学反应过程中同时存在着物质和能量的关系 3.了解反应热和焓变的含义4.认识热化学方程式的意义并能正确书写热化学方程式一.反应热 焓变1.定义：恒压条件下，反应的热效应等于焓变2.符号：h3.单位：kj/mol或kjmol-1注意：h的单位是kj/mol，这个单位的分子和分母分别代表的是什么物理量？我们可以怎样计算h的数值？当生成物释放的总能量大于反应物吸收的总能量时，反应为放热反应，使反应本身能量降低，规定放热反应h为“一”，所以h为“一”或h0时为放热反应。当生成物释放的总能量小于反应物吸收的总能量时，反应是吸热反应，通过加热、光照等方法吸收能量，使反应本身能量升高，规定h为“”，所以h为“”或h0时为吸热反应。4.反应热表示方法：h为“”或h0 时为吸热反应；h为“一”或h0 时为放热反应。如果反应物所具有的总能量高于生物成具有的总能量，反应时就会以热能的形式放出，反之，则吸热。5.h计算的三种表达式：(1) h = 化学键断裂所吸收的总能量化学键生成所释放的总能量 (2) h = 生成的总能量反应物的总能量 化学键断裂或生成所吸收或放出的能量叫做化学键的键能。反应键能越小，稳定性越弱，能量就越高破坏它需要的能量就越小；生成物的键能越大，稳定性越强，能量就越低，释放的能量就越大，故需要放出能量，h为负，反应之为正(3) h = 反应物的键能之和生成物的键能之和 h有正负之分，因此比较h大小时，要连同“+”、“-”包含在内，类似于数学上的正负数比较，如果只比较反应放出热量变化，则只比较数值大小。二.热化学方程式1 定义：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。 例：h2(g)i2(g) 2hi(g)；h= 14.9 kj/mol例：h2(g)o2(g) = h2o(g)；h=-241.8 kj/mol，表示 lmol气态 h2和mol气态 o2反应生成 lmol水蒸气，放出 241.8kj的热量。(在 101kpa和 25时) 2书写热化学方程式的注意事项：与普通化学方程式相比，书写热化学方程式除了要遵循书写化学方程式的要求外还应注意以下几点：(1)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。 中学化学中所用的h的数据，一般都是在101 kpa和 25时的数据，因此可不特别注明。但需注明h的“”与“”。热化学方程式一般不要求写条件例如：h2(g)o2(g) = h2o(g)；h=-241.8 kj/mol h2(g)十o2 (g)h2o(l)；h=-285.8kj/mol从上述两个热化学方程式可看出，lmol h2反应生成h2o(l)比生成h2o(g)多放出44kj/mol的热量。产生的热量为什么不同？(2)要注明反应物和生成物的状态。物质的聚集状态，与它们所具有的能量有关。通常气体用“g”、液体用”l”、固体用“s”、溶液用“aq”，且热化学方程式通常不用“”、“”。例如：h2(g)+c12(g) = 2hcl(g)；h=-184.6 kj/mol h2(g)+cl2(g) = hcl(g)；h92.3 kj/mol(3)热化学方程式各物质前的化学计量数不表示分子个数，它可以是整数也可以是分数。对于相同物质的反应，当化学计量数不同时，其h也不同。我们还需要注意的是，热化学方程式是表示反应已完成的量，而不管反应是否真正完成。h与反应完成的物质的量有关，而方程式中化学计量数只表示物质的量的多少，并不表示物质的分子数或原子数，所以化学计量数必须与h相对应，如果化学计量数加倍，则h也要加倍。当反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。4 热化学方程式的应用5 常见的放热反应与吸热反应（1）常见的放热反应： 所有的燃烧反应 所有的酸碱中和反应 大多数的化合反应 金属与水或酸的反应 生石灰（氧化钙）和水反应铝热反应等（2）常见的吸热反应： 晶体ba(oh)28h2o与nh4cl 大多数的分解反应 条件一般是加热或高温的反应区分是现象（物理变化）还是反应（生成新物质是化学变化），一般铵盐溶解是吸热现象，别的物质溶于水是放热。6.中和反应反应热的测定（1）实验原理中和热的定义是在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成 1 mol h2o 时的反应热叫中和热。在中学阶段，只讨论强酸和强碱反应的中和热。实验：在50ml烧杯中加入20ml 2mol/l的盐酸，测其温度。另用量筒量取20ml 2mol/l naoh溶液，测其温度，并缓缓地倾入烧杯中，边加边用玻璃棒搅拌。观察反应中溶液温度的变化过程，并作好记录。盐酸温度/naoh溶液温度/中和反应后温度/t(hcl)t(naoh)t2 数据处理：hq/ncmt/n 其中：c4.18j/(g)，m为酸碱溶液的质量和，tt2t1，t1是盐酸温度与naoh溶液温度的平均值，n为生成水的物质的量。（2）实验操作 仪器：烧杯、硬纸条（泡沫）、硬纸板、温度计、环形玻璃搅拌棒。注意事项：为了保证0.50mol l1的盐酸完全被naoh中和，采用0.55moll1naoh溶液，使碱稍稍过量，因为过量的碱并不参加中和反应。实验中若用弱酸代替强酸，或用弱碱代替强碱，因中和过程中电离吸热，会使测得中和热的数值偏低。要使用同一支温度计。分别先后测量酸、碱及混合液的温度时，测定一种溶液后必须用水冲洗干净并用滤纸擦干。温度计的水银球部分要完全浸入溶液中，且要稳定一段时间再记下读数。实验中所用的盐酸和氢氧化钠溶液配好后要充分冷却至室温，才能使用。操作时动作要快，尽量减少热量的散失。实验时亦可选用浓度体积都不相同的酸碱溶液进行中和热的测定，但在计算时，应取二者中量小的一种，因为过量的酸碱并不参加中和反应。操作：学生按课本步骤做实验，记录相应数据。（3）数据处理取三次测量所得数据的平均值作为计算依据 (t2t1)思考：如果某一次实验的数据与另外两次实验的数据差异明显，怎么办？计算反应热：hq/ncmt/n。其中：c4.18j/(g)，mm1m2100g，t(t2t1) ，n0.50mol l10.50ml0.025mol。h知识点一：化学反应与能量变化例1.已知x+y=m+n为吸热反应，对该反应的下列说法中正确的是（ ）a.x的能量一定低于m的能量 b.y的能量一定低于n的能量c.x和y的总能量一定低于m和n的总能量 d.因该反应为吸热反应，故该反应一定要加热才可发生例2.（2014年西城期末考试）下列反应中，属于吸热反应的是（ ）a. 乙醇燃烧 b. 氧化钙溶于水 c. 碳酸钙受热分解 d. 盐酸和氢氧化钠反应例3.下列各图中，表示正反应是吸热反应的是（ ）知识点二：焓变例4.已知某反应的焓变小于零，则下列叙述正确的是（ ）a.该反应一定是放热反应 b. 该反应一定是吸热反应c.该反应反应物的总能量一定大于产物的总能量d.该反应产物的总能量一定大于反应物的总能量例5.航天飞机用铝粉与高氯酸铵（nh4clo4）的混合物为固体燃料，方程式表示为：2nh4clo4n2cl22o24h2o下列对该反应的叙述中错误的是( )a.瞬间产生大量高温气体推动航天飞机飞行b.从能量变化的角度，主要是化学能转变为热能和动能c.反应的焓变小于零 d.在方程式后增加h及其数据即为热化学方程式知识点三：热化学方程式的应用例6.下面均是正丁烷与氧气反应的热化学方程式(25 ，101 kpa)：c4h10(g)o2(g)=4co2(g)5h2o(l)h2878 kjmol1c4h10(g)o2(g)=4co2(g)5h2o(g)h2658 kjmol1c4h10(g)o2(g)=4co(g)5h2o(l)h1746 kjmol1c4h10(g)o2(g)=4co(g)5h2o(g)h1526 kjmol1由此判断，正丁烷的燃烧热h为()a2878 kj/mol b2658 kj/molc1746 kj/mol d1526 kj/mol【基础演练】1热化学方程式中化学式前的化学计量数表示（ ）a分子个数b原子个数c物质的质量d物质的量2在相同温度和压强下，将32g硫分别在纯氧中和空气中完全燃烧，令前者热效应为h1，后者热效应为h2，则关于h1和h2的相对大小正确的是（ ） ah1=h2 bh1h2 ch10 bh”“”或“=”）。1.下列变化中，属于放热反应的是 （ ）a.碳在高温下与水蒸气的反应 b.点燃的镁条在氮气中继续燃烧c.灼热的碳与二氧化碳的反应 d.浓硫酸溶于水2.下列变化中，属于吸热反应的是 （ ）a. 酸碱中和 b.氢气在氯气中燃烧c. 金属的缓慢氧化 d.ba(oh)28h2o与nh4cl的反应3. 下列说法中正确的是（ ）a. 需要加热才能发生的反应一定是吸热反应； b. 放热反应在常温下一定很容易发生；c. 反应是放热或吸热，必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小；d. 分子中键能越大、键长越长，则分子越稳定；4. hh键的键能是436 kjmol -1，ii键的键能是151 kjmol -1，hi键的键能是299 kjmol -1。则对反应h2（g）+i2（g） 2hi（g）的说法，不正确的是 （ ） a吸热反应 b放热反应 c化合反应 d可逆反应5.下列叙述正确的是 （ ） a.化学反应一定伴随热量的变化 b.凡是吸热或放热过程中热量的变化均称为反应热c.若h0，则反应物的能量高于生成物的能量6. 下列说法中，不正确的是（ ）a化学反应必然伴随能量变化b25，101kpa下，l mol c8h18（辛烷）燃烧生成co2和液态水时放出5518 kj热量,其热化学方程式为：c8h18 (l)12.5o2 (g)8co2 (g)9h2o (l)h+5518kjmol1c酸和碱的中和反应都是放热反应d反应物总能量高于生成物总能量，则该反应一定是放热反应7. 已知反应abcd为放热反应，对该反应的下列说法中正确的是 （ ） a. a的能量一定高于c b. b的能量一定高于dc. a和b的总能量一定高于c和d的总能量d. 该反应为放热反应，故不必加热就一定能发生8. 科学家已获得了极具理论研究意义的n4分子，其结构为正四面体，与白磷分子相似。已知断裂1molnn键吸收193kj热量，断裂1mol氮氮叁键吸收941kj热量，则（ ）an4的熔点比p4高 b1moln4气体转化为n2时要吸收748kj能量c1moln4气体转化为n2时要放出724kj能量 dn4是n2的同系物9. 肼（n2h4）是火箭发动机的一种燃料，反应时n2o4为氧化剂，反应生成n2和水蒸气。已知：n2(g) + 2o2(g)n2o4(g)； h+ 8.7kj/mol n2h4(g) + o2(g)n2(g) + 2h2o(g)； h534 kj/mol下列表示肼和n2o4反应的热化学方程式，正确的是 （ ） a. n2h4(g) + 1/2n2o4(g) 3/2n2(g) + 2h2o(g)； h1076.7 kj/mol b. 2n2h4(g) + n2o4(g) 3n2(g) + 4h2o(g)； h1076.7 kj/mol c. 2n2h4(g) + n2o4(g) 3n2(g) + 4h2o(g)； h542.7 kj/mol d. 2n2h4(g) + n2o4(g) 3n2(g) + 4h2o(g)； h1059.3 kj/mol 10. 反应c(石墨) = c(金刚石)是吸热反应,由此可知（ ）a.石墨比金刚石更稳定 b.金刚石和石墨可以相互转化c.金刚石比石墨稳定 d.金刚石和石墨不能相互转化1. 含naoh 20.0g的稀溶液与足量稀盐酸反应，放出28.7 kj的热量，表示该反应的热化学方程式正确的是（ ）anaoh(aq)+hcl(aq)=nacl(aq)+h2o(l)；h= +28.7 kjmol-1bnaoh(aq)+hcl(aq)=nacl(aq)+h2o(l)；h= _28.7 kjmol-1来源:学|科|网cnaoh(aq)+hcl(aq)=nacl(aq)+h2o(l)；h=+57.4 kjmol-1dnaoh(aq)+hcl(aq)=nacl(aq)+h2o(l)；h= _57.4 kjmol-12. 天然气是一种能源，它的主要成分是ch4。0.5 mol ch4完全燃烧生成co2和液态h2o时，放出445 kj的热量。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 kj/molb. ch4 2 o2 co2 h2o h = 890 kj/molc. ch4 ( g )2 o2 ( g ) co2( g ) 2 h2o( l ) h = 890 kj/mold. 1/2ch4 ( g )o2 ( g ) 1/2co2 ( g ) h2o (l ) h = -890 kj/mol3.已知a g 乙炔气体充分燃烧时生成1mol二氧化碳气体和液态水，放出热量bkj，则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是（ ）a. 2c2h2(g)+5o2(g)=4co2(g)+2h2o(l) h=4b kj/molb. c2h2(g)+5/2o2(g)=2co2(g)+h2o(l) h=+2b kj/molc. 2c2h2(g)+5o2(g)=4co2(g)+2h2o(l) h=2b kj/mold. 2c2h2(g)+5o2(g)=4co2(g)+2h2o(l) h=+b kj/mol4. 已知：h2(g)+f2(g) = 2hf(g) h=270 kj mol-1，下列说法正确的是（ ）a2 l氟化氢气体分解成1l氢气与1l氟气吸收270kj热量b1 mol氢气与1mol氟气反应生成2mol液态氟化氢放出热量小于270 kj c在相同条件下，1mol氢气与1mol氟气的能量总和大于2mol氟化氢气体的能量d1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5分析右面的能量变化图，判断下列选项中正确的是（ ）a. 2a(g)+b(g) = 2c(g) h0c. 2a+b= 2c h0d. 2c= 2a+b h06. 拆开1molhh键、1molnh键、1mol分别需要的能量是436kj、391kj、946kj，则1moln2生成nh3的反应热为 7. 1molc与1molh2o（g）反应生成1molco（g）和1molh2（g），需吸收131.5kj的热量，该反应的反应热为h= 8在化学反应中，只有极少数能量比平均能量高得多的反应物分子发生碰撞时才能发生化学反应。能引发化学反应的碰撞称之为有效碰撞，这些分子称为活化分子。使普通分子变成活化分子所需提供的最低限度的能量叫活化能，其单位用kjmol-1表示。请认真观察下图，然后回答问题。（1）图中反应是 （填“吸热”或“放热”）反应，该反应 （填“需要”或“不需要”）提供能量，该反应的h= （用含e1、e2的代数式表示）。（2）已知热化学方程式：h2(g)+1/2o2(g) = h2o(g) h=241.8kjmol-1，该反应的活化能为167.2 kjmol-1，则其逆反应的活化能为 。（3）对于同一反应，图中虚线(ii)与实线(i)相比，活化能大大降低，活化分子的百分数增多，反应速率加快，你认为最可能的原因是 。参考答案特色讲解答案：例1.解析：吸热反应是指反应物所具有的总能量比生成物所具有的总能量低，而不能特指某物质所具有的能量比另一物质所具有的能量高或者低，除非已给数据或可以计算各自数据。对于吸热反应并不一定都需要加热才可以发生。答案：c例2.解析：根据常见的吸放热反应解决即可。答案：c例3.解析：焓变小于零即说明反应物所具有的总能量比生成物所具有的总能量高，是否能绝对的认定为吸热反应还是放热反应，这还要看前提，该反应变化的能量是否以热量的形式变化。因为不同的反应它可能以光的形式或者