【名师导学】2015年春高中化学 专题一 化学反应与能量变化（含解析）苏教版选修4.doc

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1、化学反应与能量变化第一单元化学反应中的热效应第一课时化学反应的焓变(1)课堂导学 新课引入我们已初步学习了化学能与热能的知识,对于化学键与化学反应中能量变化的关系、化学能与热能的相互转化有了一定的认识。本节课我们将进一步了解反应热与焓变的涵义,理解化学能与热能转化的意义。 目标导学(见学生用书第2页)焓变H的正负与放热反应、吸热反应的关系1. 放热反应: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)能使反应体系的能量降低,故H0,即H为正值。例题1比较下列反应的反应热大小,用“”或“0,放热反应的HH2。完全燃烧比不完全燃烧放出的热量多,H3H4。

2、对于放热反应,参加反应的物质越多,放出的热量越多,H5H8。同一反应,反应物状态不同。因为S(s)S(g)要吸热,|H9|H10。同一反应,生成物状态不同。H2O(g)H2O(l)要放热,|H11|H12|,又因为反应放热,H11、H12均小于0,所以,H11H2的是()A. 2H2(g)+O2(g)2H2O(l)H12H2(g)+O2(g)2H2O(g)H2B. S(g)+O2(g)SO2(g)H1S(s)+O2(g)SO2(g)H2C. C(s)+O2(g)CO(g)H1C(s)+O2(g)CO2(g)H2D. H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)H1H2(g)+Cl2(g)HCl(g)

3、H2解析A项,H2O(g)H2O(l)需放热,故H1H2;B项,反应物S(s)S(g)需吸热,故H1H2;D项,后一反应的化学计量数为前一反应对应物质的一半,故H1H2。答案C 课堂评价(见学生用书第23页) 1. 下列反应属于吸热反应的是()A. 碳酸钙受热分解B. 汽油燃烧C. 铝粉与氧化铁粉末反应D. 氧化钙溶于水解析A项正确;燃烧、铝热反应、碱性氧化物溶于水都是放热反应。答案A 2. 下列叙述正确的是()A. 化学反应中的能量变化,都表现为热量的变化B. 需要加热才能发生的反应,一定是吸收能量的反应C. 释放能量的反应在常温下一定很容易发生D. 是吸收能量的反应还是释放能量的反应,必须

4、看反应物的总能量和生成物的总能量的相对大小解析化学反应中的能量变化,不仅仅表现为热量的变化,如转化为光能,A项错;吸热反应还是放热反应取决于反应物的总能量和生成物的总能量的相对大小,与反应的条件无关,B项错、D项正确;碳燃烧是放热反应,但常温下不反应,C项错。答案D 3. 化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的键能是形成(或拆开)1 mol化学键时释放(或吸收)的能量。已知白磷和P4O6分子结构如下图所示,现提供以下化学键的键能(kJ mol-1):PP:198 kJ mol-1、PO:360 kJ mol-1、OO:498 kJ mol-1 ,则反应P4(白磷)+3O2P4O6的反

5、应热H为()A. -1 638 kJ mol-1B. +1 638 kJ mol-1C. -126 kJ mol-1D. +126 kJ mol-1解析反应热(H)=反应物键能总和-生成物键能总和,由化学方程式P4(白磷)+3O2P4O6 可知:H=(1986+3498)kJmol-1-(12360)kJmol-1=-1 638 kJ mol-1。答案A 4. 已知破坏1 mol NN键、HH键和NH键分别需吸收的能量为946 kJ、436 kJ、391 kJ。计算1 mol N2(g)和3 mol H2(g)完全转化为NH3(g)时反应热的理论值。解析N2(g)与H2(g)反应的热化学方程式

6、为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H,使1 mol NN键断裂吸收946 kJ的能量,使3 mol HH键断裂需吸收436 kJmol-13 mol=1 308 kJ的能量,因此使1 mol N2(g)和3 mol H2(g)中的化学键断裂共需吸收的能量为946 kJ+1 308 kJ=2 254 kJ。而2 mol NH3(g)中含6 mol NH键,形成6 mol NH键时放出的能量为391 kJmol-16 mol=2 346 kJ。反应热=断裂反应物的化学键时所吸收的总能量(2 254 kJ)-形成生成物时所释放的总能量(2 346 kJ),即放出了92 kJ的能量,即H=-92

7、 kJmol-1。答案H=-92 kJmol-1趁热打铁,事半功倍。请老师布置同学们完成练习本第12页中的练习。第二课时化学反应的焓变(2)课堂导学 新课引入上一节课我们了解了反应的焓变,本节课我们具体地研究不同化学反应的焓变大小,并利用热化学方程式理解化学能转化为热能的意义。 目标导学(见学生用书第4页)化学方程式与热化学方程式的比较化学方程式热化学方程式是否配平需要需要反应条件需写明不需要写明反应物和生成物的状态不需要标出需要标出化学计量数表达的意义可以表示分子个数或物质的量,不能用小数或分数表示只表示物质的量,可以用分数或小数表示是否表示出热量关系不需要要表示出热效应,并表示出放热或吸热

8、例题1下列所表示的热化学方程式正确的是()A. 2Zn+O22ZnOB. 2Zn+O22ZnOH=-701.0 kJmol-1C. 2Zn(s)+O2(g)2ZnO(s)H=-701.0 kJmol-1D. 2Zn(s)+O2(g)2ZnO(s)H=+701.0 kJmol-1解析A项,只是一个化学方程式;B项,未标出物质的聚集状态;D项,此化合反应是一个放热反应,故不正确。答案C热化学方程式的书写与正误判断热化学方程式的书写主要有“五看”:(1) 看热化学方程式是否配平;(2) 看各物质的聚集状态有没有标出,且是否正确;(3) 看焓变H的“+”、“-”是否正确;(4) 看反应热的单位是否为k

9、Jmol-1;(5) 看反应热的数值与化学计量数是否对应。例题2火箭推进器中盛有液态肼(N2H4)和液态双氧水,当它们混合时,立即产生氮气和水蒸气,并放出大量的热。已知6.4 g液态肼与足量的液态双氧水反应生成氮气和水蒸气时,放出128.326 kJ的热量。下列热化学方程式正确的是()A. N2H4(l)+2H2O2(l)N2(g)+4H2O(g)H=+128.326 kJmol-1B. N2H4(l)+2H2O2(l)N2(g)+4H2O(g)H=-128.326 kJmol-1C. N2H4(l)+2H2O2(l)N2(g)+4H2O(g)H=-641.63 kJmol-1D. N2H4(

10、l)+2H2O2(l)N2(g)+4H2O(g)H=-256.625 kJmol-1解析放热反应H0,A项错;B项6.4 g液态肼不是1 mol;D项H数值计算错误。答案C热化学方程式的计算热化学方程式的计算与化学方程式的计算类似,按照热化学方程式中的计量数与焓变之间的对应关系即可以计算。例题3用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用反应A,可实现氯的循环利用。反应A:4HCl+O22Cl2+2H2O。已知:.反应A中,4 mol HCl被氧化,放出115.6 kJ的热量。. (1) 反应A的热化学方程式是。(2) 断开1 mol HO键与断开1 mol HCl 键所需能量相差约为

11、kJ,H2O中HO键比HCl中HCl键(填“强”或“弱”)。解析根据就可以写出相应的热化学方程式。H=反应物键能总和-生成物键能总和,设HCl键的键能是x,HO键的键能是y,H=-115.6 kJmol-1=4x+498 kJmol-1-2243 kJmol-1-4y,解得y-x=31.9 kJmol-1。答案(1) 4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)H=-115.6 kJmol-1(2) 31.9强 备讲例题 1. 已知在1105 Pa、298 K条件下,1 mol葡萄糖完全燃烧生成二氧化碳气体和水蒸气放出2 800 kJ的热量,下列热化学方程式正确的是()A. C6H

12、12O6(s)+6O2(g)6CO2(g)+6H2O(g)H=-2 800 kJmol-1B. C6H12O6(s)+6O2(g)6CO2(g)+6H2O(l)H=-2 800 kJmol-1C. C6H12O6(s)+3O2(g)3CO2(g)+3H2O(g)H=-2 800 kJmol-1D. C6H12O6(s)+3O2(g)3CO2(g)+3H2O(g)H=+1 400 kJmol-1解析A项,正确;B项,生成的水是气态,不是液态;C项,1 mol葡萄糖燃烧放热是2 800 kJ;D项,燃烧是放热反应,不是吸热反应。答案A 课堂评价(见学生用书第45页) 1. 对热化学方程式C(s)+

13、H2O(g)CO(g)+H2(g)H=+131.3 kJmol-1最准确的理解是()A. 碳和水反应吸收131.3 kJ热量B. 1 mol碳和1 mol水反应生成一氧化碳和氢气,同时放出131.3 kJ热量C. 1 mol碳和1 mol水蒸气反应生成1 mol CO和1 mol H2,同时吸收131.3 kJ热量D. 1个固态碳原子和1分子水蒸气反应吸热131.1 kJ解析热化学方程式的系数表示物质的量,故A、D项错误;B项的说法不准确,未强调“水蒸气”,且应为吸收热量。答案C 2. 已知燃烧7.8 g乙炔气体生成二氧化碳气体和液态水时,放出389.9 kJ热量,则下列有关乙炔气体燃烧的热化

14、学方程式正确的是()A. 2C2H2(g)+5O2(g)4CO2(g)+2H2O(l)H=-389.9 kJmol-1B. 2C2H2(g)+5O2(g)4CO2(g)+2H2O(g)H=-2 599.2 kJmol-1C. C2H2(g)+2.5O2(g)2CO2(g)+ H2O(l)H=-1 299.6 kJmol-1D. 2C2H2(g)+5O2(g)4CO2(g)+2H2O(l)H=-1 299.6 kJmol-1解析题目中要求生成液态水,B项错;7.8 g乙炔气体即0.3 mol,燃烧生成CO2气体和液态H2O时,放出389.9 kJ热量,即1 mol 乙炔气体燃烧生成 CO2气体和

15、液态 H2O时,放出1 299.6 kJ热量,C项正确。答案C 3. 沼气是一种能源,它的主要成分是CH4。0.5 mol CH4完全燃烧生成CO2气体和液态H2O时,放出445 kJ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 kJmol-1B. CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)H=+890 kJmol-1C. CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)H=-890 kJmol-1D. CH4(g)+O2(g)CO2(g)+H2O(l)H=-890 kJmol-1解析0.5 mol CH4

16、完全燃烧生成CO2气体和液态H2O时,放出445 kJ热量,即1 mol CH4完全燃烧生成CO2气体和液态H2O时,放出890 kJ热量。根据书写热化学方程式的原则,要注明物质的聚集状态、标出反应的热效应,只有C项正确。答案C 4. 根据热化学方程式:S(l)+O2(g)SO2(g)H=-293.23 kJmol-1,分析下列说法正确的是()A. S(s)+O2(g)SO2(g),反应放出的热量大于293.23 kJmol-1B. S(g)+O2(g)SO2(g),反应放出的热量小于293.23 kJmol-1C. 1 mol SO2的键能之和小于1 mol硫和1 mol氧气的键能之和D.

17、1 mol SO2的键能之和大于1 mol硫和1 mol氧气的键能之和解析A项,固态硫燃烧比液态硫燃烧放热少,不正确;B项,气态硫燃烧比液态硫燃烧放热多,不正确;反应热(H)=反应物键能之和-生成物键能之和,HH2H3B. H2H1H2解析因为浓硫酸稀释时放热,则1 L 0.5 molL-1 NaOH溶液与浓硫酸反应时放出的热量包括中和放热和稀释放热,而与稀盐酸、稀硝酸反应时放出的热量只有中和热,故与浓硫酸反应时放出的热量最多,而H0,故D项正确。答案D 2. 已知反应:101 kPa时,2C(s)+O2(g)2CO(g)H=-221 kJmol-1,稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq)H2

18、O(l)H=-57.3 kJmol-1。下列结论正确的是()A. 稀盐酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1 mol水时放出57.3 kJ的热量B. 反应的反应热为221 kJmol-1C. 98%的浓硫酸与稀氢氧化钠溶液反应生成 1 mol 水的中和热为-57.3 kJmol-1D. 稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1 mol水时放出57.3 kJ的热量解析A项正确;B项中表示“反应热”的数据前必须带“-”;C项中描述的是中和热,数据前不应带“-”,且放出的热量应大于57.3 kJ;D项中的反应热包括H+与OH-反应放出的热量和稀醋酸电离吸收的热量,所以放出的热量要小于57.3 kJ。答案A 3. 将V

19、1 mL 1.0 molL-1盐酸和V2 mL未知浓度的氢氧化钠溶液混合均匀后测量并记录溶液温度,实验结果如下图所示(实验中始终保持V1+V2=50 mL)。下列叙述正确的是()A. 做该实验时环境温度为22 B. 该实验表明化学能可以转化为热能C. NaOH溶液的浓度约是1.00 molL-1D. 该实验表明有水生成的反应都是放热反应解析A项,图中22 时盐酸为5 mL,氢氧化钠为45 mL,故已有部分放热,反应的环境温度低于22 ,不正确;B项,正确;C项,温度的最高点代表酸与碱反应生成水的量最多,即放热最多,则30 mL盐酸与20 mL氢氧化钠溶液恰好完全反应,则氢氧化钠溶液的浓度为1.

20、5 molL-1,不正确;D项,有水生成的反应不可能全为放热反应,如氢氧化钡与氯化铵反应中也有水生成,但是吸热反应,不正确。答案B 4. 根据下列热化学方程式:C(s)+O2(g)CO2(g)H1=-393.5 kJmol-1H2(g)+O2(g)H2O(l)H2=-285.8 kJmol-1CH3COOH(l)+2O2(g)2CO2(g)+2H2O(l)H3=-870.3 kJmol-1可以计算出2C(s)+2H2(g)+O2(g)CH3COOH(l)的反应热H为()A. H=+244.1 kJmol-1B. H=-488.3 kJmol-1C. H=-996.6 kJmol-1D. H=+

21、996.6 kJmol-1解析根据盖斯定律,H=2H1+2H2-H3=-488.3 kJmol-1,所以就有2C(s)+2H2(g)+O2(g)CH3COOH(l)H=-488.3 kJmol-1。答案B趁热打铁,事半功倍。请老师布置同学们完成练习本第56页中的练习。第四课时能源的充分利用课堂导学 新课引入煤、石油和天然气是传统的化石能源,在我们的日常生活中起着不可或缺的作用。这三种能源在等质量的情况下,哪一种热值更高?除了传统的化石能源外,还有哪些能源能为我们所用?通过本节内容的学习将为你揭晓。 目标导学(见学生用书第89页)燃烧热的热化学方程式的书写书写表示燃烧热的热化学方程式时,应以燃烧

22、1 mol 物质为标准来配平其余物质的化学计量数。如C8H18(l)+O2(g)8CO2(g)+9H2O(l)H=-5 518 kJmol-1,即C8H18 的燃烧热为5 518 kJmol-1。例题1下列热化学方程式中的H能表示可燃物的燃烧热的是()A. H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)H=-184.6 kJmol-1B. CO(g)+O2(g)CO2(g)H=-283 kJmol-1C. 2H2(g)+O2(g)2H2O(l)H=-571.6 kJmol-1D. CH4(g)+2O2(g)CO2(g) +2H2O(g)H=-802.3 kJmol-1 解析符合燃烧热定义的只有B选项。

23、答案B燃烧热和中和热的异同燃烧热中和热相同点能量变化放热反应H及其单位H0,kJmol-1(续表)不同点反应物的量1 mol不一定为1 mol生成物的量不一定为1 mol1 mol反应热的含义25 、101 kPa时,1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量在稀溶液里,强酸与强碱发生中和反应生成1 mol水时所放出的热量注意:中和热是以生成1 mol液态水所放出的热量来测定的,因此书写中和热的热化学方程式时,应以生成1 mol H2O(l)为标准来配平其余物质的化学计量数;而燃烧热是以1 mol可燃物质为标准,故书写燃烧热的热化学方程式时,应以此为标准配平其他反应物、生成物的化学

24、计量数,既可用整数表示,也可用分数来表示。例题2已知反应:101 kPa 时,2C(s)+O2(g)2CO(g)H=-221 kJmol-1;稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)H=-57.3 kJmol-1。下列说法中正确的是()A. 碳的燃烧热大于 110.5 kJmol-1B. 稀硫酸与浓NaOH溶液反应的中和热为H=-57.3 kJmol-1C. 稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol水,放出的热量小于57.3 kJD. 表示2 mol C(s)燃烧生成2 mol CO(g)需要吸收221 kJ的热量解析CO燃烧生成二氧化碳放出热量,A项正确;浓NaOH溶液稀释的过程会

25、放出热量,B项错;稀醋酸电离要吸热,C项正确;燃烧要放热,D项错。答案AC新能源的特点及开发应用为应对能源危机,满足不断增长的能源需求,现在正探索的新能源有:太阳能、氢能、风能、地热能、海洋能和生物质能等。新能源优点缺点太阳能能量巨大、清洁、充足,不需要开采、运输能量密度低、开发成本高、稳定性差氢能燃烧热值高,资源丰富,无毒、无污染储存、运输困难地热能蕴藏量丰富正在开发中风能能量巨大不稳定,受地区、季节、气候影响甚大例题3氢气是一种很有前景的能源物质,以水为原料大量制取氢气的最理想的途径是()A. 利用太阳能直接使水分解产生氢气B. 以焦炭和水制取水煤气后分离出氢气C. 用Fe跟HCl反应放出

26、氢气D. 由热电站提供电力电解水产生氢气解析太阳能相对于其他能源来说是最丰富的,其他能源的储量有限,故选A。答案A 备讲例题 1. 下列关于热化学反应的描述正确的是()A. HCl和NaOH反应的中和热H=-57.3 kJmol-1,则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热H=2(-57.3) kJmol-1B. CO(g)的燃烧热是283.0 kJmol-1,则2CO2(g)2CO(g)+O2(g)反应的H=2283.0 kJmol-1C. 需要加热才能发生的反应一定是吸热反应D. 1 mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热解析中和热是以生成1 mol H2O(l)作为

27、标准的,因此A项不正确;燃烧热是指1 mol燃料完全燃烧生成稳定化合物所放出的热量,因此B项正确、D项不正确;有些反应需加热才能发生,但却是放热反应,如燃料的燃烧需点燃才能发生,但却是放热反应,因此C项不正确。答案B 2. 化学反应过程中发生物质变化的同时,常常伴有能量的变化。这种能量的变化常以热量的形式表现出来,叫做反应热。由于反应的情况不同,反应热可以分为许多种,如燃烧热和中和热等。(1) 下列H表示物质的燃烧热的是;表示物质的中和热的是。(填“H1”、“H2”或“H3”等)A. 2H2(g)+O2(g)2H2O(l)H1B. C(s)+O2(g)CO(g)H2C. CH4(g)+2O2(

28、g)CO2(g)+2H2O(g)H3D. C(s)+O2(g)CO2(g)H4E. C6H12O6(s)+6O2(g)6CO2(g)+6H2O(l)H5F. NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H2O(l)H6G. 2NaOH(aq)+H2SO4(aq)Na2SO4(aq)+2H2O(l)H7(2) 2.00 g C2H2气体完全燃烧生成液态水和CO2气体,放出99.6 kJ的热量,写出该反应的热化学方程式:。(3) 充分燃烧一定量的丁烷,放出的热量大小为Q,生成的CO2恰好与100 mL 5 molL-1KOH溶液完全反应,则燃烧1 mol丁烷放出的热量为。解析(1) A项不是1 mol H2燃烧;B项不是完全燃烧;C项生成的是气态水,不是稳定形式的化合物;F、G项不是燃烧反应。中和热是指生成1 mol水时放出的热量,故选F。(2) 根据题意,1 mol C2H2完全燃烧放热为99.6 kJ=1 294.8 kJ,则热化学方程式为C2H2(g)+O2(g)2CO2(g)+H2O(l)H=-1 294.8 kJmol-1。(3) CO