第一章 化学反应与能量导学案.docx

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第一章化学反应与能量导学案

第一章化学反应与能量

第一节化学反应与能量变化

（一）化学反应能量变化的原因

类型比较

放热反应

吸热反应

定义

实例

形成原因

图像表示

（二）：

反应热焓变

1、定义：

叫反应热，又叫焓变。

2、表示符号：

3、单位：

（或）。

4、注意：

在应用焓变时，应注意△H的符号。

当△H>0时，其“+”号不能省略。

5、“反应热”与“热量”的区别：

（三）热化学方程式

1、概念：

表示和的关系的化学方程式，叫做热化学方程式。

2、表示的意义：

热化学方程式不仅表明了化学反应中的变化，也表明了化学反应中的变化。

如：

H2（g）+1/2O2（g）==H2O（l）ΔH=－285.8kJ·mol－1,

其含义：

表示在℃,_Pa,molH2与molO2完全反应生成态水时的热量是285.8kJ。

（表示完全反应时的能量变化）

3、热化学方程式各物质前的化学计量数只表示，不表示，因此，它可以是_数。

对于相同物质的反应，化学计量数和ΔH可以同时扩大或缩小

（四）预习检测

1．“摇摇冰”是一种即用即冷的饮料。

吸食时将饮料罐隔离层中的化学物质和水混合后摇动即会制冷。

该化学物质可能是（    ）

A．氯化钠        B．固体硝酸铵        C．生石灰        D．蔗糖

2．对于放热反应2H2+O2＝2H2O，下列说法最正确的是（    ）

A．产物H2O所具有的总能量高于反应物H2和O2所具有的总能量

B．反应物H2和O2所具有的总能量高于产物H2O所具有的总能量

C．反应物H2和O2所具有的化学键的能量大于产物H2O所具有的化学键的能量

D．2molH2和1molO2具有的能量大于2molH2O具有的能量

3、关于吸热反应的说法正确的是（    ）

A．凡需加热的反应一定是吸热反应    

B．只有分解反应才是吸热反应

C．使用催化剂的反应是吸热反应      

D．CO2与CaO化合是放热反应，则CaCO3分解是吸热反应

4．依据事实，写出下列反应的热化学方程式。

（1）已知1molCO完全燃烧放出的热量为283KJ，则CO燃烧的热化学方程式为：

.。

（2）已知1克甲烷完全燃烧生成CO2和液态H2O放出55.6KJ的热量，试写出甲烷燃烧的热化学方程式：

。

5、下列反应中，属于放热反应的是________________，属于吸热反应的是________________。

①煅烧石灰石（主要成分是CaC03）制生石灰（CaO）    ②燃烧木炭取暖    ③炸药爆炸    

④酸与碱的中和反应    ⑤生石灰与水作用制熟石灰    ⑥食物因氧化而腐败

【重点、难点突破】

一、物质能量的高低、物质的稳定性与物质所含化学键的能量的关系。

例1、已知由石墨制备金刚石的反应为：

C（石墨，s）=C（金刚石，s）ΔH=+1.9KJ/mol

（1）质量相同的金刚石与石墨，哪种能量高？

（2）金刚石与石墨，哪种稳定性高？

（3）金刚石与石墨中，哪种物质中的C—C键的键能大？

二、焓变（ΔH）的“+”、“—”的理解及计算

1、焓变（ΔH）的“+”、“—”与数学中的“+”、“—”是一样的意义吗？

2、已知反应物和生成物的能量，如何求焓变（ΔH）？

3、已知反应物和生成物的化学键的能量，如何求焓变（ΔH）？

例2、拆开lmolH—H键、lmolN－H键、lmolN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，写出N2与H2反应生成NH3的热化学方程式：

若1molN2完全反应的反应热为，1molH2完全反应的反应热为。

例3、白磷与氧可发生如下反应：

P4+5O2=P4O10已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为：

P—PakJ·mol—1、P—ObkJ·mol—1、P=OckJ·mol—1、O=OdkJ·mol—1

根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的△H，其中正确的是（）

A．（6a+5d－4c－12b）kJ·mol—1

B（4c+12b－6a－5d）kJ·mol—1

C．（4c+12b－4a－5d）kJ·mol—1

D．（4a+5d－4c－12b）kJ·mol—1

三、热化学方程式的含义及书写注意事项

讨论下列热化学方程式，理解热化学方程式的含义及书写注意点。

1、2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（g）ΔH＝－akJ·mol－1

2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（l）ΔH＝－bkJ·mol－1

则a与b值，哪个大？

2、2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（g）ΔH＝－484kJ·mol－1

H2（g）＋1/2O2（g）＝H2O（g）ΔH＝kJ·mol－1

3、2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（l）ΔH＝－bkJ·mol－1

2H2O（g）＝2H2（g）＋O2（g）ΔH＝kJ·mol－1

4、2SO2（g）+O2（g）

2SO3（g）ΔH＝－196.6kJ·mol－1

这个热化学方程式的含义为：

。

若在一个密闭容器中，通入2molSO2和1molO2在催化剂作用下充分反应，放出的热量等于196.6KJ吗？

例4：

（1）．1g氢气完全燃烧生成液态水放出142.9KJ热量，该反应的热化学方程式为（）

A.2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H=―142.9KJ/mol

B．2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H=―571.6KJ/mol

C．2H2+O2=2H2O；△H=―571.6KJ/mol

D．2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H=+571.6KJ/mol

（2）．25℃、101kPa下，1g甲醇完全燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ，下列热化学方程式正确的是（）

A．CH3OH（l）+3/2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=+725.8kJ/mol

B．2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（l）△H=－1452kJ/mol

C．2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（l）△H=－725.8kJ/mol

D．2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（l）△H=+1452kJ/mol

例5、家用液化气中的主要成分之一是丁烷，当10kg丁烷完全燃烧并生成二氧化碳和液态水时，放出热量为5×105kJ,试写出丁烷燃烧反应的热化学方程式：

______________

已知1mol液态水汽化时需要吸收44kJ的热量，则1mol丁烷完全燃烧并生成气态水时放出的热量为______kJ。

四、中和热的概念及中和热的测定

1、中和热的概念：

（1）定义：

在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成molH2O，这时的反应热叫中和热。

（2）表示方法：

强酸与强碱的中和反应其实质是H+和OH-反应，其热化学方程式为：

H+（aq）+OH-（aq）=H2O（l）ΔH=－57.3kJ/mol

（3）注意事项：

①.中和热是以生成1molH2O为基准②酸与碱为强酸和强碱

③酸与碱为稀溶液④反应不能生成沉淀

2、中和热的测定

问题讨论：

【问题一】：

大、小烧杯放置时，为何要使两杯口相平？

填碎纸条的作用是什么？

对此装置，你有何更好的建议？

【问题二】：

实验中所用HCl和NaOH的物质的量比为何不是1∶1，而是NaOH过量？

例6、通过下列反应时的反应热为可求出中和热的是（）

A.1L0.01mol·L-1的Ba（OH）2溶液跟1L0.01mol·L-1的HNO3溶液反应时的反应热

B.1molHCl气体通入1L0.01mol·L-1的NaOH溶液中反应时的反应热

C.1mol的醋酸跟2mol的NaOH溶液反应时的反应热

D.强酸和强碱反应生成1mol水时的反应热

例7、已知：

H+（aq）+OH-（aq）=H2O（l）ΔH=－57.3kJ/mol

（1）用20克氢氧化钠配成的稀溶液与足量稀盐酸反应能放出KJ的能量。

（2）用0.1molBa（OH）2配成的稀溶液与足量的稀硝酸反应能放出KJ的热量。

（3）用1mol醋酸稀溶液与足量的稀NaOH溶液反应，放出的热量（大于、小于或等于）57.3KJ，理由是。

（4）1L0.1mol/L的NaOH溶液分别与①醋酸溶液，②浓硫酸，③稀盐酸恰好反应时放出的热量

分别为Q1、Q2、Q3.它们由大到小的顺序是

例8、50ml0.50mol·L-1盐酸与50mL0.55mol·L-1NaOH溶液在如下图所

示的装置中进行中和反应。

通过测定反应过程中放出的热量可

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仪器是。

（2）烧杯间填满碎纸条的作用是。

（3）若大烧杯上不盖硬纸板，求得的反应热数值

（填“偏大”“偏小”或“无影响”）。

（4）实验中该用60mL0.50mol·L-1盐酸跟50mL0.55mol·L-1NaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量（填“相等”或“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，测得的中和热数值会；

用50mL0.50mol/LNaOH溶液进行上述验，测得的放出的热量数值可能会（填“偏大”“偏小”或“无影响”）。

第二节燃烧热能源

一、反应热的类型：

反应热可根据反应的情况不同，可分为等

二.燃烧热

1、定义：

2、表示的意义：

如:

CH4的燃烧热为890.3KJ/mol含义:

3、表示燃烧热的热化学方程式与一般的热化学方程式的区别：

书写表示燃烧热的热化学方程式时，可燃物系数必须为，其余可出现分数，且ΔH一定0；书写一般的热化学方程式时，各物质的系数不做要求，ΔH也可能为正数，也可能为负数。

三、能源

1.什么是化石燃料?

目前使用最多的燃料是什么?

2.燃料充分燃烧的条件是什么?

3.燃料燃烧时,若空气过量或不足,会造成什么后果?

4.为什么固体燃料要粉碎后使用?

关于燃烧热的理解

1、下列热化学方程式中，△H能正确表示物质的燃烧热的是（）

A．CO（g）+

O2（g）==CO2（g）△H＝－283.0kJ/mol

B．C（s）+

O2（g）==CO（g）△H＝－110.5kJ/mol

C．H2（g）+

O2（g）==H2O（g）△H＝－241.8kJ/mol

D．2C8H18（l）+25O2（g）==16CO2（g）+18H2O（l）△H＝－11036kJ/mol

2、在25℃、1.01×105Pa时，1gCH4燃烧时生成CO2与液态H2O，放出55.6kJ的热量，则CH4的燃烧热为（）

A．－55.6kJ/molB.889.6kJ/molC.△H=－889.6kJ/molD.+444.8kJ/mol

【巩固练习】

1．1mol碳完全燃烧后可放出393.5KJ的热量，下列热化学方程式正确的是（）

A．C（s）+O2（g）=CO2（g）△H=+393.5kJ/mol

B．C（s）+

O2（g）=CO（g）△H=－393.5kJ/mol

C．C+O2=CO2△H=－393.5kJ/mol

D．C（s）+O2（g）=CO2（g）△H=－393.5kJ/mol

2．以下几个热化学方程式，表示碳或氢气燃烧热的热化学方程式是（）

A.C（s）＋O2（g）===CO（g）ΔH=110.5kJ/mol

B.C（s）＋O2（g）===CO2（g）ΔH=－393.5kJ/mol

C.2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）ΔH=－571.6kJ/mol

D.H2（g）＋O2（g）===H2O（g）ΔH=－241.8kJ/mol

3.下列各组物质的燃烧热相等的是：

（）

A.碳和一氧化碳B.1mol碳和2mol碳C.1mol乙炔和2mol碳D.淀粉和纤维素

4.我国发射的“神舟五号”载人飞船的燃料是铝粉与高氯酸铵的混合物。

点燃时，铝粉氧化放热引发高氯酸铵反应2NH4ClO4=N2↑+4H2O+Cl2↑+O2↑；△H<0。

关于该反应叙述不正确的是（）

A．该反应属于分解反应、氧化还原反应、放热反应

B．该反应瞬间能产生大量高温气体，推动飞船飞行

C．从能量变化上看，该反应是化学能转变为热能和动能

D．反应中NH4ClO4只起到氧化剂的作用

5.通常状况下，将1g氢气在氯气中完全燃烧，放出92.4KJ热量，下列所示的热化学方程式正确的是（）

A.H2（g）＋Cl2（g）＝

HCl（g）ΔＨ＝92.4KJ/molB.H2（g）＋Cl2（g）＝

HCl（g）ΔＨ＝－92.4KJ/mol

C.H2（g）＋Cl2（g）＝2HCl（g）ΔＨ＝－184.8KJ/molD.H2（g）＋Cl2（g）＝2HCl（l）ΔＨ＝184.8/mol

6.氢气、一氧化碳、辛烷（C8H18）、甲烷的热化学方程式分别为：

H2（g）+

O2（g）=H2O（l）△H=—285.8kJ/mol

CO（g）+

O2（g）=CO2（g）△H=—283.0kJ/mol

C8H18（l）+

O2（g）=8CO2（g）+9H2O（l）△H=—5518kJ/mol

CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=—890.3kJ/mol

相同物质的量的H2、CO、C8H18、CH4完全燃烧时，放出热量最少的是（）

A．H2（g）B．CO（g）C．C8H18（l）D．CH4（g）

7．在一定条件下，CO和CH4燃烧的热化学方程式分别为：

2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=－566kJ/mol

CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=－890kJ/mol由1molCO和3molCH4组成的混和气在上述条件下完全燃烧时，释放的热量为（）

A．2912kJB．2953kJC．3236kJD．3867kJ

8.完全燃烧一定质量的乙烯生成生成CO2气体和液态水放出热量akJ，将产生的CO2气体通入50mL8mol·L-1的NaOH溶液中，恰好完全吸收生成NaHCO3，则乙烯的燃烧热为（）

A.5akJ/molB.20akJ/molC.40akJ/molD.－5akJ/mol

9.已知热化学方程式：

2KNO3（s）=2KNO2（s）+O2（g）△H=+58kJ/mol；

C（s）＋O2（g）===CO2（g）ΔH=－394kJ/mol

为提供分解1molKNO3固体所需的能量，理论上需完全燃烧碳的物质的量是（）

A.

molB.

molC.

molD.

mol

10.已知热化学方程式：

H2（g）+

1/2O2（g）=H2O（g）△H=-241.8kJ/mol；2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H=-483.6kJ/mol

H2（g）+

O2（g）=H2O（l）△H=-285.8kJ/mol；2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H=-571.6kJ/mol

则氢气的燃烧热为：

。

第三节化学反应热的计算

一、盖斯定律

1、概念：

　　　　　　　　　　　　　　　　。

或者说化学反应的反应热只与有关，而与无关，这就是盖斯定律。

2、盖斯定律实际上是能量守恒定律。

3、盖斯定律告诉我们：

化学方程式可以相加减，反应放出（或吸收的能量）也可以相应的加减。

二、盖斯定律的应用。

1、盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义。

有些反应的反应热虽然无法直接测得，但可通过间

接的方法测定。

例1、试利用298K时下列反应焓变的实验数据，

C（s）+O2（g）=CO2（g）△H1=－393.5KJ·mol-1　　　　　CO（g）+1/2O2（g）=CO2（g）△H2=－283.0KJ·mol-1　　　　　

计算在此温度下C（s）+1/2O2（g）=CO（g）的反应焓变△H3.　　

例2、科学家盖斯曾提出：

“不管化学过程是一步完成或分几步完成，这个总过程的热效应是相同的。

”利用盖斯定律可测某些特殊反应的热效应。

（1）P4（s,白磷）+5O2（g）=P4O10（s）△H1=－2983.2KJ·mol-1　

（2）P（s,红磷）+5/4O2（g）=1/4P4O10（s）△H2=－738.5KJ·mol-1

则白磷转化为红磷的热化学方程式_____________。

相同的状况下，能量较低的是_________；白磷的稳定性比红磷___________（填“高”或“低”）。

例3、试验中不能直接测出由石墨和氢气合成甲烷反应的△H4，但可测出C（石墨）、H2、和CH4的燃烧热，请根据盖斯定律求△H4

CH4（g）＋2O2（g）=CO2（g）＋2H2O（l）ΔH1=－890.3kJ／mol

C（石墨，s）+O2（g）=CO2（g）△H2=一393.5kJ·mol-1

H2（g）+1/2O2（g）=H2O（l）△H3=－285.8kJ/mol

C（石墨，s）+2H2（g）=CH4（g）△H4

2、比较反应热的大小

例4、

（1）同一反应生成物状态不同时

如：

2H2（g）+O2（g）=2H2O

（1）H1；2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）H2H1H2

（2）同一反应反应物状态不同时点

如：

S（g）+O2（g）=SO2（g）H1；S（s）+O2（g）=SO2（g）H2H1H2

（3）两个相联系的不同反应比较

如:

C（s）+O2（g）=CO2（g）H1；C（s）+1/2O2（g）=CO（g）H2H1H2

例5、已知胆矾溶于水时溶液温度降低。

胆矾分解的热化学方程式为：

CuSO4·5H2O（S）==CuSO4（S）+5H2O（l）△H=+Q1KJ·mol-1。

室温下，若将1mol无水硫酸铜溶解为溶液时放热Q2KJ，则（）

A、Q1>Q2B、Q1=Q2C、Q1

三、【巩固练习】

1、在同温同压下，下列各组热化学方程式中，ΔH1＞ΔH2的是（）

A．2H2（g）+O2（g）===2H2O（g）ΔH1；2H2（g）+O2（g）===2H2O（l）ΔH2

B．S（g）+O2（g）===SO2（g）ΔH1；S（s）+O2（g）===SO2（g）ΔH2

C．C（s）+1/2O2（g）===CO（g）ΔH1；C（s）+O2（g）===CO2（g）ΔH2

D．H2（g）+Cl2（g）===2HCl（g）ΔH1；1/2H2（g）+1/2Cl2（g）===HCl（g）ΔH2

2、已知1mol白磷转化成1mol红磷，放出18.39kJ热量，又知：

P4（白，s）+5O2（g）=2P2O5（s）ΔH1,；4P（红，s）+5O2（g）=2P2O5（s）ΔH2则ΔH1和ΔH2的关系正确的是（）

A．ΔH1＞ΔH2B．ΔH1＜ΔH2C．ΔH1=ΔH2D．无法确定

3、已知：

Fe2O3（s）＋

C（s）=

CO2（g）＋2Fe（s）△H=234.1kJ·mol－1；

C（s）＋O2（g）=CO2（g）△H=－393.5kJ·mol－1

则2Fe（s）＋

O2（g）=Fe2O3（s）的△H是（）

A．－824.4kJ·mol－B．－627.6kJ·mol－1C．－744.7kJ·mol－1D．－169.4kJ·mol－1

4、火箭发射时可用肼（N2H4）作燃料,二氧化氮作氧化剂,这两者反应生成氮气和水蒸汽。

已知：

N2（g）+2O2（g）==2NO2（g）△H=+67.7KJ·mol-1N2H4（g）+O2（g）==N2（g）+2H2O（g）△H=－534KJ·mol-1

则1mol气体肼和NO2完全反应时放出的热量为（）

A、100.3KJB、567.85KJC、500.15KJD、601.7KJ

5、已知H2（g）、C2H4（g）和C2H5OH

（1）的燃烧热分别是-285.8kJ·mol-1、-1411.0kJ·mol-1和-1366.8kJmol-1，则由C2H4（g）和H2O（l）反应生成C2H5OH（l）的△H为

A．-44.2kJ·mol-1B．+44.2kJ·mol-1C．-330kJ·mol-1D．+330kJ·mol-1

6、已知：

2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）ΔH=-566kJ/mol

Na2O2（s）+CO2（g）=Na2CO3（s）+

ΔH=-226kJ/mol

根据以上热化学方程式判断，下列说法正确的是（）

A．CO的燃烧热为283kJ

B．右图可表示由CO生成CO2的反应过程和能量关系

C．2Na2O2（s）+2CO2（s）=2Na2CO3（s）+O2（g）ΔH＞-452kJ/mol

D．CO（g）与Na2O2（s）反应放出509kJ热量时，电子转移数为6.02×1023

7、用CH4催化还原NOx，可以消除氮氧化物的污染。

例如：

CH4（g）+4NO2（g）==4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H==—574kJ·mol-1

CH4（g）+4NO（g）==2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H==一1160kJ·mol-1

若用标准状况下4.48LCH4还原NO2至N2，整个过程中转移的电子总数为

（阿伏加德罗常数的值用NA表示），放出的热量为kJ

8、把煤作为燃料可通过下列两种途径：

途径Ⅰ：

C（s）+O2（g）

CO2（g）（放热Q1kJ）

途径Ⅱ：

先制水煤气

C（s）+H2O（g）==CO（g）+H2（g）（吸热Q2kJ）

再燃烧水煤气

（共放热Q3kJ）

2CO（g）+O2（g）

2CO2（g）

2H2（g）+O2（g）

2H2O（g）

试回答下列问题：

（1）判断两种途径放热：

途径Ⅰ放出的热量_________（填“大于”、“等于”或“小于”）途径Ⅱ放出的热量。

（2）Q1、Q2、Q3的数学关系式是___________