人教版高中化學(xué)選修4第1講：化學(xué)反應(yīng)與能量變化(教師版)

化學(xué)反應(yīng)與能量變化____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1.了解化學(xué)反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的原因和常見的能量轉(zhuǎn)化形式；2.認識化學(xué)反應(yīng)過程中同時存在著物質(zhì)和能量的關(guān)系3.了解反應(yīng)熱和焓變的含義4.認識熱化學(xué)方程式的意義并能正確書寫熱化學(xué)方程式一.反應(yīng)熱焓變1.定義：恒壓條件下，反應(yīng)的熱效應(yīng)等于焓變2.符號：△H3.單位：kJ/mol或kJmol-1注意：△H的單位是kJ/mol，這個單位的分子和分母分別代表的是什么物理量？我們可以怎樣計算△H的數(shù)值？當(dāng)生成物釋放的總能量大于反應(yīng)物吸收的總能量時，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，使反應(yīng)本身能量降低，規(guī)定放熱反應(yīng)△H為“一”，所以△H為“一”或△H＜0時為放熱反應(yīng)。當(dāng)生成物釋放的總能量小于反應(yīng)物吸收的總能量時，反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，通過加熱、光照等方法吸收能量，使反應(yīng)本身能量升高，規(guī)定△H為“＋”，所以△H為“＋”或△H＞0時為吸熱反應(yīng)。4.反應(yīng)熱表示方法：△H為“＋”或△H＞0時為吸熱反應(yīng)；△H為“一”或△H＜0時為放熱反應(yīng)。如果反應(yīng)物所具有的總能量高于生物成具有的總能量，反應(yīng)時就會以熱能的形式放出，反之，則吸熱。5.△H計算的三種表達式：(1)△H==化學(xué)鍵斷裂所吸收的總能量—化學(xué)鍵生成所釋放的總能量(2)△H==生成的總能量—反應(yīng)物的總能量化學(xué)鍵斷裂或生成所吸收或放出的能量叫做化學(xué)鍵的鍵能。反應(yīng)鍵能越小，穩(wěn)定性越弱，能量就越高破壞它需要的能量就越??；生成物的鍵能越大，穩(wěn)定性越強，能量就越低，釋放的能量就越大，故需要放出能量，△H為負，反應(yīng)之為正(3)△H==反應(yīng)物的鍵能之和—生成物的鍵能之和△H有正負之分，因此比較△H大小時，要連同“+”、“-”包含在內(nèi)，類似于數(shù)學(xué)上的正負數(shù)比較，如果只比較反應(yīng)放出熱量變化，則只比較數(shù)值大小。二.熱化學(xué)方程式定義：表明反應(yīng)所放出或吸收的熱量的化學(xué)方程式，叫做熱化學(xué)方程式。例：H2(g)＋I2(g)2HI(g)；△H=－14.9kJ/mol例：H2(g)＋O2(g)=H2O(g)；△H=-241.8kJ/mol，表示lmol氣態(tài)H2和mol氣態(tài)O2反應(yīng)生成lmol水蒸氣，放出241.8kJ的熱量。(在101kPa和25℃時)2．書寫熱化學(xué)方程式的注意事項：與普通化學(xué)方程式相比，書寫熱化學(xué)方程式除了要遵循書寫化學(xué)方程式的要求外還應(yīng)注意以下幾點：(1)需注明反應(yīng)的溫度和壓強。因反應(yīng)的溫度和壓強不同時，其△H不同。中學(xué)化學(xué)中所用的△H的數(shù)據(jù)，一般都是在101kPa和25℃時的數(shù)據(jù)，因此可不特別注明。但需注明△H的“＋”與“－”。熱化學(xué)方程式一般不要求寫條件例如：H2(g)＋O2(g)=H2O(g)；△H=-241.8kJ/molH2(g)十O2(g)＝H2O(l)；△H=-285.8kJ/mol從上述兩個熱化學(xué)方程式可看出，lmolH2反應(yīng)生成H2O(l)比生成H2O(g)多放出44kJ/mol的熱量。產(chǎn)生的熱量為什么不同？(2)要注明反應(yīng)物和生成物的狀態(tài)。物質(zhì)的聚集狀態(tài)，與它們所具有的能量有關(guān)。通常氣體用“g”、液體用”l”、固體用“s”、溶液用“aq”，且熱化學(xué)方程式通常不用“↑”、“↓”。例如：H2(g)+C12(g)=2HCl(g)；△H=-184.6kJ/molH2(g)+Cl2(g)=HCl(g)；△H＝－92.3kJ/mol(3)熱化學(xué)方程式各物質(zhì)前的化學(xué)計量數(shù)不表示分子個數(shù)，它可以是整數(shù)也可以是分數(shù)。對于相同物質(zhì)的反應(yīng)，當(dāng)化學(xué)計量數(shù)不同時，其△H也不同。我們還需要注意的是，熱化學(xué)方程式是表示反應(yīng)已完成的量，而不管反應(yīng)是否真正完成?！鱄與反應(yīng)完成的物質(zhì)的量有關(guān)，而方程式中化學(xué)計量數(shù)只表示物質(zhì)的量的多少，并不表示物質(zhì)的分子數(shù)或原子數(shù)，所以化學(xué)計量數(shù)必須與△H相對應(yīng)，如果化學(xué)計量數(shù)加倍，則△H也要加倍。當(dāng)反應(yīng)逆向進行時，其反應(yīng)熱與正反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值相等，符號相反。熱化學(xué)方程式的應(yīng)用常見的放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)（1）常見的放熱反應(yīng)：①所有的燃燒反應(yīng)②所有的酸堿中和反應(yīng)③大多數(shù)的化合反應(yīng)④金屬與水或酸的反應(yīng)⑤生石灰（氧化鈣）和水反應(yīng)⑥鋁熱反應(yīng)等（2）常見的吸熱反應(yīng)：①晶體Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl②大多數(shù)的分解反應(yīng)③條件一般是加熱或高溫的反應(yīng)區(qū)分是現(xiàn)象（物理變化）還是反應(yīng)（生成新物質(zhì)是化學(xué)變化），一般銨鹽溶解是吸熱現(xiàn)象，別的物質(zhì)溶于水是放熱。6.中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定（1）實驗原理中和熱的定義是在稀溶液中，酸跟堿發(fā)生中和反應(yīng)而生成1molH2O時的反應(yīng)熱叫中和熱。在中學(xué)階段，只討論強酸和強堿反應(yīng)的中和熱。實驗：在50mL燒杯中加入20mL2mol/L的鹽酸，測其溫度。另用量筒量取20mL2mol/LNaOH溶液，測其溫度，并緩緩地傾入燒杯中，邊加邊用玻璃棒攪拌。觀察反應(yīng)中溶液溫度的變化過程，并作好記錄。鹽酸溫度/℃NaOH溶液溫度/℃中和反應(yīng)后溫度/℃t(HCl)t(NaOH)t2數(shù)據(jù)處理：△H＝Q/n＝cm△t/n其中：c＝4.18J/(g·℃)，m為酸堿溶液的質(zhì)量和，△t＝t2－t1，t1是鹽酸溫度與NaOH溶液溫度的平均值，n為生成水的物質(zhì)的量。（2）實驗操作儀器：燒杯、硬紙條（泡沫）、硬紙板、溫度計、環(huán)形玻璃攪拌棒。注意事項：①為了保證0.50mol·L－1的鹽酸完全被NaOH中和，采用0.55mol·L－1NaOH溶液，使堿稍稍過量，因為過量的堿并不參加中和反應(yīng)。②實驗中若用弱酸代替強酸，或用弱堿代替強堿，因中和過程中電離吸熱，會使測得中和熱的數(shù)值偏低。③要使用同一支溫度計。分別先后測量酸、堿及混合液的溫度時，測定一種溶液后必須用水沖洗干凈并用濾紙擦干。溫度計的水銀球部分要完全浸入溶液中，且要穩(wěn)定一段時間再記下讀數(shù)。④實驗中所用的鹽酸和氫氧化鈉溶液配好后要充分冷卻至室溫，才能使用。⑤操作時動作要快，盡量減少熱量的散失。⑥實驗時亦可選用濃度體積都不相同的酸堿溶液進行中和熱的測定，但在計算時，應(yīng)取二者中量小的一種，因為過量的酸堿并不參加中和反應(yīng)。操作：學(xué)生按課本步驟做實驗，記錄相應(yīng)數(shù)據(jù)。（3）數(shù)據(jù)處理①取三次測量所得數(shù)據(jù)的平均值作為計算依據(jù)(t2－t1)＝思考：如果某一次實驗的數(shù)據(jù)與另外兩次實驗的數(shù)據(jù)差異明顯，怎么辦？②計算反應(yīng)熱：△H＝Q/n＝cm△t/n。其中：c＝4.18J/(g·℃)，m＝m1＋m2＝100g，△t＝(t2－t1)＝，n＝0.50mol·L－1×0.50mL＝0.025mol?！鱄＝知識點一：化學(xué)反應(yīng)與能量變化例1.已知X+Y==M+N為吸熱反應(yīng)，對該反應(yīng)的下列說法中正確的是（）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的總能量一定低于M和N的總能量D.因該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，故該反應(yīng)一定要加熱才可發(fā)生例2.（2014年西城期末考試）下列反應(yīng)中，屬于吸熱反應(yīng)的是（）A.乙醇燃燒 B.氧化鈣溶于水C.碳酸鈣受熱分解 D.鹽酸和氫氧化鈉反應(yīng)例3.下列各圖中，表示正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)的是（）知識點二：焓變例4.已知某反應(yīng)的焓變小于零，則下列敘述正確的是（）A.該反應(yīng)一定是放熱反應(yīng)B.該反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)C.該反應(yīng)反應(yīng)物的總能量一定大于產(chǎn)物的總能量D.該反應(yīng)產(chǎn)物的總能量一定大于反應(yīng)物的總能量例5.航天飛機用鋁粉與高氯酸銨（NH4ClO4）的混合物為固體燃料，方程式表示為：2NH4ClO4N2↑＋Cl2↑＋2O2↑＋4H2O下列對該反應(yīng)的敘述中錯誤的是()A.瞬間產(chǎn)生大量高溫氣體推動航天飛機飛行B.從能量變化的角度，主要是化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎蛣幽蹸.反應(yīng)的焓變小于零D.在方程式后增加ΔH及其數(shù)據(jù)即為熱化學(xué)方程式知識點三：熱化學(xué)方程式的應(yīng)用例6.下面均是正丁烷與氧氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式(25℃，101kPa)：①C4H10(g)＋eq\f(13,2)O2(g)=4CO2(g)＋5H2O(l)ΔH＝－2878kJ·mol－1②C4H10(g)＋eq\f(13,2)O2(g)=4CO2(g)＋5H2O(g)ΔH＝－2658kJ·mol－1③C4H10(g)＋eq\f(9,2)O2(g)=4CO(g)＋5H2O(l)ΔH＝－1746kJ·mol－1④C4H10(g)＋eq\f(9,2)O2(g)=4CO(g)＋5H2O(g)ΔH＝－1526kJ·mol－1由此判斷，正丁烷的燃燒熱ΔH為()A．－2878kJ/mol B．－2658kJ/molC．－1746kJ/mol D．－1526kJ/mol【基礎(chǔ)演練】1．熱化學(xué)方程式中化學(xué)式前的化學(xué)計量數(shù)表示（）A．分子個數(shù) B．原子個數(shù) C．物質(zhì)的質(zhì)量 D．物質(zhì)的量2．在相同溫度和壓強下，將32g硫分別在純氧中和空氣中完全燃燒，令前者熱效應(yīng)為ΔH1，后者熱效應(yīng)為ΔH2，則關(guān)于ΔH1和ΔH2的相對大小正確的是（）A．ΔH1=ΔH2 B．ΔH1>ΔH2 C．ΔH1<ΔH2 D．無法判斷3．有如下三個反應(yīng)方程式（） H2（g）＋O2（g）＝H2O（g）ΔH＝akJ/mol\H2（g）＋O2（g）＝H2O(l)ΔH＝bkJ/mol2H2（g）＋O2（g）＝2H2O(l)ΔH＝ckJ/mol關(guān)于它們的下列敘述正確的是（）A．它們都是吸熱反B．a(chǎn)、b、c均為正值 C．a(chǎn)＝b D．2b＝c4．含NaOH20.0g的稀溶液與足量的稀鹽酸反應(yīng)，放出28.7kJ的熱量，表示該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是（）A．NaOH（aq）＋HCl（aq）＝NaCl（aq）＋H2O（l）；ΔH＝＋28.7kJ/molB．NaOH（aq）＋HCl（aq）＝NaCl（aq）＋H2O（l）；ΔH＝－28.7kJ/molC．NaOH（aq）＋HCl（aq）＝NaCl（aq）＋H2O（l）；ΔH＝＋57.4kJ/molD．NaOH（aq）＋HCl（aq）＝NaCl（aq）＋H2O（l）；ΔH＝－57.4kJ/mol5．已知方程式2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（l）ΔH1＝－571.6kJ/mol，則關(guān)于方程式2H2O（l）＝2H2（g）＋O2（g）；ΔH2＝?的說法正確的是（）BA．方程式中化學(xué)計量數(shù)表示分子數(shù) B．該反應(yīng)的ΔH2大于零 C．該反應(yīng)ΔH2＝－571.6kJ/mol D．該反應(yīng)與上述反應(yīng)屬于可逆反應(yīng)6．?dāng)嗔岩韵碌奈镔|(zhì)需要能量最多的是（）AA．HCl B．HBr C．HI D．HAt7．下列敘述中正確的是（）BA．實現(xiàn)H2→H+H的變化，要放出能量B．液態(tài)水變成氣態(tài)水要吸收能量C．金剛石在一定條件變成石墨要吸收能量D．CaO和水反應(yīng)過程中焓變大于08．表示正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)的圖像是（）AB能量反應(yīng)過程反應(yīng)物B能量反應(yīng)過程反應(yīng)物生成物能量A反應(yīng)物生成物反應(yīng)過程反應(yīng)物能量反應(yīng)過程生成物D反應(yīng)物生成物能量反應(yīng)過程C溫度計溫度計硬紙板碎紙條9．用50mL0.50mol/L鹽酸與50mL0.55mol/LNaOH溶液在如圖所示的裝置中進行中和反應(yīng)。通過測定反應(yīng)過程中所放出的熱量可計算中和熱。回答下列問題：（1）從實驗裝置上看，圖中尚缺少的一種玻璃用品是。（2）燒杯間填滿碎紙條的作用是。（3）大燒杯上如不蓋硬紙板，求得的中和熱數(shù)值(填“偏大、偏小、無影響”)（4）如果用60mL0.50mol/L鹽酸與50mL0.55mol/LNaOH溶液進行反應(yīng)，與上述實驗相比，所放出的熱量(填“相等、不相等”)，所求中和熱(填“相等、不相等”)，簡述理由。（5）用相同濃度和體積的氨水（NH3·H2O）代替NaOH溶液進行上述實驗，測得的中和熱的數(shù)值會；（填“偏大”、“偏小”、“無影響”）。【鞏固提高】1．(2015年福建師大附中高二期中)下列反應(yīng)的能量變化與其他三項不相同的是()A．鋁粉與氧化鐵的反應(yīng)B．氯化銨與消石灰的反應(yīng)C．鋅片與稀硫酸反應(yīng)D．鈉與冷水反應(yīng)2.(2014年密云二中期中考試)某反應(yīng)過程中能量變化如右圖，則該反應(yīng)的ΔH值為（）A．ΔH>0B．ΔH<0C．ΔH=0D．無法判斷3.(2014年密云二中期中考試)以NA代表阿伏加德羅常數(shù)，關(guān)于熱化學(xué)方程式（）CH4(g)+2O2＝CO2(g)+2H2O(l)△H＝—890kJ/mol，下列說法中正確的是A．有4NA個電子轉(zhuǎn)移時，放出890kJ的能量

B．有NA個C—H共價鍵斷裂時，放出890kJ的能量C．有2NA個水分子生成且水為液體時，放出890kJ的能量

D．有NA個C、O間的共用電子對生成時，放出890kJ的能量4．寫出下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。（1）6.0g石墨與適量的水蒸氣反應(yīng)生成二氧化碳氣體和氫氣，吸收56.7kJ熱量。。（2）3molNO2氣體溶于水生成HNO3和NO氣體，放出138kJ熱量。5．火箭推進器中盛有強還原劑液態(tài)肼（N2H4）和強氧化劑液態(tài)雙氧水。當(dāng)把0.4mol液態(tài)肼和0.8molH2O2混合反應(yīng)，生成氮氣和水蒸氣，放出256.652kJ的熱量(相當(dāng)于25℃、101kPa下測得的熱量)。（1）反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為。（2）又已知H2O(l)＝H2O(g)ΔH＝+44kJ/mol。則16g液態(tài)肼與液態(tài)雙氧水反應(yīng)生成液態(tài)水時放出的熱量是kJ。cb反應(yīng)過程2Hcb反應(yīng)過程2H2(g)+O2(g)H2(g)+1/2O2(g)能量H2O(g)a A6．已知：H2(g)+O2(g)=H2O(g)，反應(yīng)過程中能量變化如圖所示，請回答下列問題。（1）a、b、c分別代表什么意義？a：；b：；c：。（2）該反應(yīng)是（填“放熱”或“吸熱”），ΔH0（填“>”“<”或“=”）。1.下列變化中，屬于放熱反應(yīng)的是（）A.碳在高溫下與水蒸氣的反應(yīng)B.點燃的鎂條在氮氣中繼續(xù)燃燒C.灼熱的碳與二氧化碳的反應(yīng)D.濃硫酸溶于水2.下列變化中，屬于吸熱反應(yīng)的是（）A.酸堿中和B.氫氣在氯氣中燃燒C.金屬的緩慢氧化D.Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應(yīng)3.下列說法中正確的是（）A.需要加熱才能發(fā)生的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)；B.放熱反應(yīng)在常溫下一定很容易發(fā)生；C.反應(yīng)是放熱或吸熱，必須看反應(yīng)物和生成物所具有的總能量的相對大??；D.分子中鍵能越大、鍵長越長，則分子越穩(wěn)定；4.H—H鍵的鍵能是436kJ·mol-1，I—I鍵的鍵能是151kJ·mol-1，H—I鍵的鍵能是299kJ·mol-1。則對反應(yīng)H2（g）+I2（g）2HI（g）的說法，不正確的是（）A．吸熱反應(yīng) B．放熱反應(yīng) C．化合反應(yīng) D．可逆反應(yīng)5.下列敘述正確的是（）A.化學(xué)反應(yīng)一定伴隨熱量的變化B.凡是吸熱或放熱過程中熱量的變化均稱為反應(yīng)熱C.若△H<0，則反應(yīng)物的能量高于生成物的能量D.若△H>0，則反應(yīng)物的能量高于生成物的能量6.下列說法中，不正確的是（）A．化學(xué)反應(yīng)必然伴隨能量變化B．25℃，101kPa下，lmolC8H18（辛烷）燃燒生成CO2和液態(tài)水時放出5518kJ熱量,其熱化學(xué)方程式為：C8H18(l)＋12.5O2(g)＝8CO2(g)＋9H2O(l)△H＝+5518kJ?mol－1C．酸和堿的中和反應(yīng)都是放熱反應(yīng)D．反應(yīng)物總能量高于生成物總能量，則該反應(yīng)一定是放熱反應(yīng)7.已知反應(yīng)A＋B＝C＋D為放熱反應(yīng)，對該反應(yīng)的下列說法中正確的是（）A.A的能量一定高于CB.B的能量一定高于DC.A和B的總能量一定高于C和D的總能量D.該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故不必加熱就一定能發(fā)生8.科學(xué)家已獲得了極具理論研究意義的N4分子，其結(jié)構(gòu)為正四面體，與白磷分子相似。已知斷裂1molN—N鍵吸收193kJ熱量，斷裂1mol氮氮叁鍵吸收941kJ熱量，則（）A．N4的熔點比P4高 B．1molN4氣體轉(zhuǎn)化為N2時要吸收748kJ能量C．1molN4氣體轉(zhuǎn)化為N2時要放出724kJ能量D．N4是N2的同系物9.肼（N2H4）是火箭發(fā)動機的一種燃料，反應(yīng)時N2O4為氧化劑，反應(yīng)生成N2和水蒸氣。已知：N2(g)+2O2(g)＝N2O4(g)；△H＝+8.7kJ/molN2H4(g)+O2(g)＝N2(g)+2H2O(g)；△H＝–534kJ/mol下列表示肼和N2O4反應(yīng)的熱化學(xué)方程式，正確的是（）A.N2H4(g)+1/2N2O4(g)＝3/2N2(g)+2H2O(g)；△H＝–1076.7kJ/molB.2N2H4(g)+N2O4(g)＝3N2(g)+4H2O(g)；△H＝–1076.7kJ/molC.2N2H4(g)+N2O4(g)＝3N2(g)+4H2O(g)；△H＝–542.7kJ/molD.2N2H4(g)+N2O4(g)＝3N2(g)+4H2O(g)；△H＝–1059.3kJ/mol10.反應(yīng)C(石墨)=C(金剛石)是吸熱反應(yīng),由此可知（）A.石墨比金剛石更穩(wěn)定B.金剛石和石墨可以相互轉(zhuǎn)化C.金剛石比石墨穩(wěn)定D.金剛石和石墨不能相互轉(zhuǎn)化_________________________________________________________________________________1.含NaOH20.0g的稀溶液與足量稀鹽酸反應(yīng)，放出28.7kJ的熱量，表示該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式正確的是（）A．NaOH(aq)+HCl(aq)==NaCl(aq)+H2O(l)；△H=+28.7kJ·mol-1B．NaOH(aq)+HCl(aq)==NaCl(aq)+H2O(l)；△H=_28.7kJ·mol-1[來源:學(xué)|科|網(wǎng)]C．NaOH(aq)+HCl(aq)==NaCl(aq)+H2O(l)；△H=+57.4kJ·mol-1D．NaOH(aq)+HCl(aq)==NaCl(aq)+H2O(l)；△H=_57.4kJ·mol-12.天然氣是一種能源，它的主要成分是CH4。0.5molCH4完全燃燒生成CO2和液態(tài)H2O時，放出445kJ的熱量。則下列熱化學(xué)方程式中正確的是（）A.2CH4(g)＋4O2(g)＝2CO2(g)＋4H2O(l)ΔH=+890kJ/molB.CH4＋2O2＝CO2＋H2OΔH=－890kJ/molC.CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l)ΔH=－890kJ/molD.1/2CH4(g)＋O2(g)＝1/2CO2(g)＋H2O(l)ΔH=-890kJ/mol3.已知ag乙炔氣體充分燃燒時生成1mol二氧化碳氣體和液態(tài)水，放出熱量bkJ，則乙炔燃燒的熱化學(xué)方程式正確的是（）A.2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)△H=－4bkJ/molB.C2H2(g)+5/2O2(g)=2CO2(g)+H2O(l)△H=+2bkJ/molC.2C2H2(g)+5O2(g