选修4学案 第一章化学反应与能量.docx

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选修4学案第一章化学反应与能量

高二（）班

姓名：

编号

选修4—1

课题

第一章化学反应与能量第一节化学反应与能量的变化

第1课时焓变反应热

教学重点

焓变、反应热的概念。

教学难点

从化学键角度认识化学反应能量变化的原因。

课前准备区（自主学习教材独立思考问题）

1．焓变

（1）焓变

①概念：

焓（H）是与有关的物理量。

在一定条件下，某一化学反应是吸热反应还是放热反应，由生成物与反应物的即焓变（ΔH）决定。

②常用单位：

（或）。

（2）焓变与反应热的关系

恒压条件下，反应的热效应等于焓变。

因此，我们常用表示反应热。

2．1molH2分子中的化学键断裂吸收436kJ的能量，1molCl2分子中的化学键断裂吸收243kJ的能量，2molHCl分子中的化学键形成释放862kJ的能量，则H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）的反应放出的热量为。

3．【资料】体系与环境

体系：

环境：

例如：

研究物质在水溶液中的反应，就是体系，而

便是环境。

4．浓硫酸溶于水放出热量，是放热反应吗？

5．下列反应属于放热反应的是（　　）

A．Al与稀盐酸反应B．C＋CO2

2CO

C．KClO3受热分解D．NaOH溶于水

课堂活动区（合作探究重点互动撞击思维）

一、放热反应与吸热反应的比较

放热反应

吸热反应

定义

释放热量的化学反应

吸收热量的化学反应

形成原因

反应物具有的总能量

生成物具有的总能量

反应物具有的总能量

生成物具有的总能量

与化学键强弱的关系

生成物分子成键时释放出的总能量

反应物分子断键时吸收的总能量

生成物分子成键时释放出的总能量

反应物分子断键时吸收的总能量

表示方法

ΔH0

ΔH0

图示

常见的

实例

①大多数化合反应；

②中和反应；

③金属与酸反应

④燃烧反应

⑤铝热反应

①大多数分解反应；

②Ba（OH）2·8H2O晶体与氯化铵反应：

Ba（OH）2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2OΔH>0；

③C＋CO2

2CO

【典例1】　已知H2（g）＋

O2（g）===H2O（g）反应过程中能量变化如图所示，问：

a、b、c分别代表什么意义？

该反应是放热反应还是吸热反应？

ΔH大于零还是小于零？

【变式训练1】　下列说法正确的是（　　）

A．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应

B．化学反应中的能量变化都表现为热量变化

C．任何放热反应在常温下一定能发生

D．反应物和生成物所具有的总能量决定了反应是放热还是吸热

【变式训练2】　由右图分析，有关叙述正确的是（　　）

A．A―→B＋C和B＋C―→A两个反应吸收或放出的能量不等

B．A―→B＋C是放热反应

C．A具有的能量高于B和C具有的能量总和

D．A―→B＋C是吸热反应，则B＋C―→A必然是放热反应

二、ΔH的计算方法

从不同角度解释反应热，其计算方式也不同，ΔH可表示为：

（1）ΔH＝－。

（2）ΔH＝总能量－总能量。

【典例2】　已知：

①1molH2分子中化学键断裂时需要吸收436kJ的能量　②1molCl2分子中化学键断裂时需要吸收243kJ的能量　③由H原子和Cl原子形成1molHCl分子时释放431kJ的能量。

下列叙述正确的是（　　）

A．氢气和氯气反应生成1mol氯化氢气体，反应的ΔH＝＋183kJ·mol－1

B．氢气和氯气反应生成2mol氯化氢气体，反应的ΔH＝＋183kJ·mol－1

C．氢气和氯气反应生成2mol氯化氢气体，反应的ΔH＝－183kJ·mol－1

D．氢气和氯气反应生成1mol氯化氢气体，反应的ΔH＝－183kJ·mol－1

【变式训练3】　石墨和金刚石都是碳元素的单质，石墨在一定条件下可转化为金刚石。

已知12g石墨完全转化成金刚石时，要吸收EkJ的能量，下列说法正确的是（　　）

①石墨不如金刚石稳定　②金刚石不如石墨稳定　

③等质量的石墨与金刚石完全燃烧，金刚石放出的能量多　

④等质量的石墨与金刚石完全燃烧，石墨放出的能量多　　　　　　　　　　　　　　　　　　

A．①④B．②③C．②④D．①③

【变式训练4】　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－P　akJ·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ΔH，其中正确的是（　　）

A．（6a＋5d－4c－12b）kJ·mol－1B．（4c＋12b－6a－5d）kJ·mol－1

C．（4c＋12b－4a－5d）kJ·mol－1D．（4a＋5d－4c－12b）kJ·mol－1

高二（）班

姓名

编号

选修4—2

课题

第一章化学反应与能量第一节化学反应与能量的变化

第2课时热化学方程式中和反应反应热的测定

教学重点

热化学方程式的书写

教学难点

中和热的测定

课前准备区（自主学习教材独立思考问题）

1．热化学方程式

（1）概念：

能表示和的关系的化学方程式。

（2）特点（与化学方程式比较）

①指明了反应时的和，若在时进行的反应，可不注明。

②在化学方程式右边注明ΔH的和。

③所有反应物和生成物都用括号注明了它们在反应时的。

常用、、分别表示固体、液体和气体。

（3）意义：

热化学方程式不仅表示化学反应中的物质变化，也表明了变化。

2．H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）　ΔH＝－285.8kJ·mol－1表示在℃、kPa下，molH2与molO2完全反应生mol液态水时的热量是285.8kJ。

3．写出下列反应的热化学方程式

（1）1molN2（g）与适量O2（g）起反应生成NO2（g），吸收68kJ热量。

（2）1molCu（s）与适量O2（g）起反应生成CuO（s），放出157kJ的热量。

4．在稀溶液中，强酸与强碱发生中和反应生成时的反应热称为中和热。

课堂活动区（合作探究重点互动撞击思维）

一、热化学方程式的书写

1．书写热化学方程式注意的问题

（1）注意ΔH的符号

ΔH只能写在热化学方程式的右边，且中间留空格。

（2）注意测定条件

反应热ΔH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意ΔH的测定条件。

绝大多数ΔH是在25℃、101kPa下测定的，可不注明温度和压强。

（3）注意物质的聚集状态

反应物和生成物的聚集状态不同，反应热ΔH也不同。

因此，书写热化学方程式时必须注明物质的聚集状态。

热化学方程式中不用标“↑”和“↓”。

（4）注意化学计量数

①化学计量数只表示物质的，因此可以为或。

②由于ΔH与反应物的物质的量有关，所以热化学方程式中化学式前面的化学计算数必须与ΔH相对应：

a．化学计量数和反应热数值可以同时增大或减小相同的倍数。

b．当反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值，符号。

例如：

已知

H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）ΔH＝－285.8kJ·mol－1，则：

H2O（l）===H2（g）＋

O2（g）ΔH＝。

2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）ΔH＝。

（5）注意ΔH的单位

ΔH的单位“kJ·mol－1”的意义：

（6）热化学方程式一般不写反应条件。

2.热化学方程式与普通化学方程式的区别

普通化学方程式

热化学方程式

化学计量数的形式及表示意义

是整数，既表示又表示该物质的

既可以是整数也可以是分数，

只表示物质的

是否注明物

质状态

不注明

必须在化学式后面注明状态

是否注明

ΔH及其单位

不注明

必须注明ΔH的正负号及单位

表示意义

表示化学反应中的物质变化

不仅表示化学反应中的物质变化，也表示化学反应中的能量变化

【典例1】已知充分燃烧ag乙炔气体时生成1mol二氧化碳气体和液态水，并放出热量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）ΔH＝－4bkJ·mol－1

B．C2H2（g）＋

O2（g）===2CO2（g）＋H2O（l）ΔH＝2bkJ·mol－1

C．2C2H2（g）＋5O2（g）===4CO2（g）＋2H2O（l）ΔH＝－2bkJ·mol－1

D．2C2H2（g）＋5O2（g）===4CO2（g）＋2H2O（l）ΔH＝bkJ·mol－1

【变式训练1】　已知：

①1molH2分子中化学键断裂时需要吸收436kJ的能量，②1molI2蒸气中化学键断裂时需要吸收151kJ的能量，③由H原子和I原子形成1molHI分子时释放299kJ的能量。

下列热化学方程式正确的是（　　）

A．2HI（g）===H2（g）＋I2（g）ΔH＝＋11kJ·mol－1

B.

H2（g）＋

I2（g）==HI（g）ΔH＝－11kJ·mol－1

C．H2（g）＋I2（g）==2HI（g）ΔH＝＋288kJ·mol－1

D.

H2（g）＋

I2（g）==HI（g）ΔH＝－144kJ·mol－1

二、中和反应反应热的测定

[实验用品]

仪器：

大烧杯（500mL）、小烧杯（100mL）、量筒（50mL）两个、泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板（中心有两个小孔）、、。

试剂：

0.50mol·L－1盐酸、0.55mol·L－1NaOH溶液。

[实验方案]

1．实验步骤（P5）。

2．数据记录及处理（P5）

3.计算反应热

（1）以三次测量所得数据的为计算依据。

（2）取盐酸和NaOH溶液的密度为1g·cm－3。

忽略实验装置的比热容。

（3）取盐酸质量为m1、NaOH溶液质量为m2，反应后溶液比热容c＝4.18J·g－1·℃－1，则实验中反应放出的热量为（m1＋m2）·c·（t2－t1）＝0.418（t2－t1）kJ，生成1molH2O时放出的热量为ΔH＝

kJ·mol－1

[问题探究]

1．回答下列问题

（1）实验中为何使用0.55mol·L－1NaOH溶液而不用0.50mol·L－1的NaOH溶液？

（2）在中和热测定实验中能否用金属（不与酸反应）质环形搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒？

（3）测量盐酸温度后，为什么用水把温度计上的酸冲洗干净？

（4）酸碱混合后，准确读取混合溶液的，问什么？

（5）要重复进行三次实验的目的是__________________________________________________。

（6）烧杯如果不盖泡沫塑料板，所求得的中和热数值将________（“偏大”、“偏小”“无影响”）。

（7）实验中若改用60mL0.50mol·L－1盐酸和50mL0.55mol·L－1烧碱溶液进行上述反应，与上述实验相比，所放出的热量______（填“相等”或“不相等”），所求中和热________（填“相等”或“不相等”），理由是_________________________________。

（8）三次平行操作测得数据中，起始时盐酸与烧碱溶液温度相同，而终止温度与起始温度之差（t2－t1）分别为①2.3℃，②2.4℃，③2.9℃，则最终代入计算式的温度差的平均值为________℃。

2．组装简易量热器时，减少热量损失的措施有哪些？

（1）其保温隔热的效果一定要好，在两烧杯缝隙处一定要塞满泡沫塑料（或纸条）；

（2）小烧杯杯口与大烧杯杯口相平；

（3）作盖板的大烧杯上的泡沫塑料板上的两个小孔，要恰好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过；

（4）可改用保温杯来制作，也可用块状聚苯乙烯泡沫塑料制成与小烧杯外径相近的绝缘外套来制作。

（5）不能用导热性良好或与酸反应的金属丝代替玻璃棒。

【典例2】　强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热化学方程式为H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ·mol－1。

分别向1L0.5mol·L－1的NaOH溶液中加入：

①稀盐酸，②浓硫酸，③稀硝酸。

恰好完全反应的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，它们之间的关系正确的是（　　）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

A．ΔH1>ΔH2>ΔH3B．ΔH2<ΔH1<ΔH3C．ΔH1＝ΔH2＝ΔH3D．ΔH1＝ΔH3>ΔH2

【变式训练2】　实验室进行中和热的测定实验时除需要大烧杯（500mL）、小烧杯（100mL）外，所用的其他仪器和试剂均正确的一组是（　　）

A．0.50mol·L－1盐酸，0.50mol·L－1NaOH溶液，100mL量筒1个

B．0.50mol·L－1盐酸，0.55mol·L－1NaOH溶液，100mL量筒2个

C．0.50mol·L－1盐酸，0.55mol·L－1NaOH溶液，50mL量筒1个

D．0.50mol·L－1盐酸，0.55mol·L－1NaOH溶液，50mL量筒2个

高二（）班

姓名：

编号

选修4—3

课题

第一章化学反应与能量

第二节燃烧热能源

教学重点

燃烧热的概念。

教学难点

燃烧热与中和热的比较。

课前准备区（自主学习教材独立思考问题）

一．燃烧热

1.概念及意义

二．能源

1．概念

能源就是提供能量的自然资源，它包括化石燃料（、、）、

、、、以及柴草等。

2．地位

能源是国民经济和社会发展的重要基础，它的开发和利用情况可以衡量一个国家和地区的和。

3．我国目前的能源利用状况

（1）我国目前使用的主要是，它们的蕴藏量有限，而且不能，最终将造成枯竭。

（2）基于我国目前的技术水平和管理水平，能源的开采、运输、加工的终端利用效率很低，浪费很大，据统计总效率仅为9%。

4．能源危机的解决方法

（1）解决能源危机的办法是，即开发新的能源和节约现有能源，提高能源的。

（2）现在探索的新能源主要有、、、

、等，它们的特点是、

、。

课堂活动区（合作探究重点互动撞击思维）

1.对燃烧热的理解

2.燃烧热与中和热的比较

3.能源的分类及应用

（1）能源的分类

按转换过程分：

一次能源、二次能源

按性质分：

可再生能源、非再生能源

按利用历史分：

常规能源、新能源

（2）燃料充分燃烧的条件

①要有足够的空气；

②燃料与空气要有足够大的接触面积。

（3）提高燃料燃烧效率的措施

①通入空气足量，使燃料充分燃烧。

空气足量但要适当，否则，过量的空气会带走部分热量。

②增大燃料与空气的接触面积。

通常将大块固体燃料粉碎，液体燃料雾化。

③将煤气化或液化。

煤的气化或液化更易增大燃料与空气的接触面积，使燃烧更充分，同时又防止煤炭直接燃烧。

考查点1燃烧热与中和热分析比较

例1（2009·四川高考）25℃，101kPa时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3kJ/mol，辛烷的燃烧热为5518kJ/mol。

下列热化学方程式书写正确的是（　　）

A．2H＋（aq）＋SO42－（aq）＋Ba2＋（aq）＋2OH－（aq）===BaSO4（s）＋2H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ/mol

B．KOH（aq）＋

H2SO4（aq）===

K2SO4（aq）＋H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ/mol

C．C8H18（l）＋

O2（g）===8CO2（g）＋9H2O（g）　ΔH＝－5518kJ/mol

D．2C8H18（g）＋25O2（g）===16CO2（g）＋18H2O（l）　ΔH＝－5518kJ/mol

考查点2能源及其开发应用

例2能源是人类生存和发展的重要支撑因素。

常规能源（煤、石油、天然气等）日益减少，促进人们研究能源的利用率和新能源（如太阳能、氢能、核能等）的开发。

（1）我国目前最主要的能源品种是______________，能源利用中存在的主要问题有__________________________。

（2）为减少污染，提高燃料利用率，下列措施可以达到目的的是________（填序号）。

①将城市居民燃煤改为使用气体燃料　②若将原来烧天然气的灶具改烧液化石油气，应增大空气进入量和减少液化气的进入量　③在农村大力发展沼气

（3）乌克兰科学家用铜和铁混合熔化制成多孔金属，用于制作太空火箭上使用的煤油燃料雾化器，该雾化器的作用是__________________________。

（4）乙醇是未来内燃机的首选环保型液体燃料，它可以由绿色植物的秸秆制取。

制取乙醇的两步化学方程式是__________________________，________________________。

1.0g乙醇完全燃烧生成液态水放出1.367kJ热量，表示乙醇燃烧热的热化学方程式为______________________。

例3．2005年联合国环境署确定的世界环境日主题为：

营造绿色城市，呵护地球家园。

下列污染源属于必须治理的是（　　）

①使用化肥造成粮食、蔬菜污染；②排放含有机物和含磷洗衣粉的污水造成“水质污染”；③从冰箱、空调中泄漏的氟利昂破坏臭氧层；④废弃塑料制品造成“白色污染”；⑤机动车辆排出的尾气引起“光化学烟雾”；⑥燃烧煤、石油等化石燃料产生的二氧化硫和粉尘，造成空气污染和“酸雨”；⑦燃烧柴草等燃料产生大量二氧化碳，造成地球温室效应。

A．①②③④⑤⑦　B．②③④⑤⑥C．①②③④⑥D．①②③⑤⑥⑦

高二（）班

姓名：

编号

选修4—4

课题

第一章化学反应与能量

第三节化学反应热的计算

教学重点

盖斯定律的应用和反应热的计算

教学难点

盖斯定律的应用和反应热的计算

课前准备区（自主学习教材独立思考问题）

1、已知：

H2（g）+Cl2（g）=2HCl（g）△H=-184.6kJ/mol则反应HCl（g）=1/2H2（g）+1/2Cl2（g）的△H为（）

A.+184.6kJ/molB.-92.3kJ/molC.-369.2kJ/molD.+92.3kJ/mol

2、若2.6g乙炔（C2H2气态）完全燃烧生成液态水和CO2（g）时放热130KJ。

则表示乙炔燃烧热的热化学方程式为：

3、用0.1molBa（OH）2配成稀溶液跟足量稀硝酸反应，放出的热量为11.46kJ，试写出表示该反应中和热的热化学方程式：

4、298K，101kPa时，合成氨反应的热化学方程式N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）△H=-92.38kJ/mol。

在该温度下，取1molN2（g）和3molH2（g）放在一密闭容器中，在催化剂存在下进行反应，测得反应放出的热量总是少于92.38kJ，其原因是什么？

例1：

下列数据△H1表示燃烧热吗？

H2（g）+1/2O2（g）==H2O（g）△H1=-241.8kJ/mol①

那么，H2的燃烧热△H究竟是多少？

如何计算？

已知：

H2O（g）==H2O（l）△H2=-44kJ/mol②H2（g）+1/2O2（g）==H2O（l）△H3=？

③

由上可知，方程式①+②=③△H3=△H1+△H2=

例2：

如何测出下列反应的反应热：

C（s）+1/2O2（g）==CO（g）ΔH1=?

不能很好的控制反应的程度，故不能直接通过实验测得△H1

①C（s）+1/2O2（g）==CO（g）ΔH1=?

②CO（g）+1/2O2（g）==CO2（g）ΔH2=-283.0kJ/mol

③C（s）+O2（g）==CO2（g）ΔH3=-393.5kJ/mol

由上可知：

方程式①+②=③，则ΔH1+ΔH2=ΔH3ΔH1=ΔH3-ΔH2=

从上两例你能找到什么规律？

一、盖斯定律：

1．内容：

则有△H=

2、盖斯定律的应用

例1：

写出石墨变成金刚石的热化学方程式（25℃,101kPa时）

说明：

（1）可以在书中查找需要的数据

（2）并告诉大家你设计的理由。

查燃烧热表知：

①C（石墨，s）+O2（g）=CO2（g）△H1=-393.5kJ/mol

②C（金刚石，s）+O2（g）=CO2（g）△H2=-395.0kJ/mol

例2：

已知下列各反应的焓变

①Ca（s）+C（s,石墨）+3/2O2（g）=CaCO3（s）△H1=-1206.8kJ/mol

②Ca（s）+1/2O2（g）=CaO（s）△H2=-635.1kJ/mol

③C（s,石墨）+O2（g）=CO2（g）△H3=-393.5kJ/mol

试求④CaCO3（s）=CaO（s）+CO2（g）的焓变

例3：

按照盖斯定律，结合下述反应方程式回答问题,已知：

①NH3（g）+HCl（g）=NH4Cl（s）△H1=-176kJ/mol②NH3（g）=NH3（aq）△H2=-35.1kJ/mol

③HCl（g）=HCl（aq）△H3=-72.3kJ/mol④NH3（aq）+HCl（aq）=NH4Cl（aq）△H4=-52.3kJ/mol

⑤NH4Cl（s）=NH4Cl（aq）△H5=？

则第⑤个方程式中的反应热△H是________。

二、化学反应热的计算

例4：

已知充分燃烧ag乙炔气体时生成1mol二氧化碳气体和液态水，并放出热量bkJ，则表示乙炔燃烧热的热化学方程式正确的是（）

A.2C2H2（g）＋5O2（g）＝4CO2（g）＋2H2O（l）；ΔH＝－4bkJ/mol

B.C2H2（g）＋5/2O2（g）＝2CO2（g）＋H2O（l）；ΔH＝+2bkJ/mol

C.C2H2（g）＋5/2O2（g）＝2CO2（g）＋H2O（l）；ΔH＝－2bkJ/mol

D.2C2H2（g）＋5O2（g）＝4CO2（g）＋2H2O（l）；ΔH＝—bkJ/mol

例5：

由金红石TiO2制取单质Ti，涉及到的步骤为：

TiO2

TiCl4

Ti

已知：

①Cs＋O2g＝CO2g；H＝3935kJ·mol1

②COg＋1/2O2g＝CO2g；H＝283kJ·mol1

③TiO2s＋2Cl2g＝TiCl4s＋O2g；H＝+141kJ·mol1

则TiO2s＋2Cl2g＋2Cs＝TiCl4s＋2COg的H＝。

例6：

今有如下三个热化学方程式：

H2（g）＋1/2O2（g）＝2H2O（g）；ΔH＝aKJ·mol－1,

H2（g）＋1/2O2（g）＝H2O（l）；ΔH==bkJ·mol－1，

2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（l）；ΔH==ckJ·mol－1，

关于它们的下列表述正确的是（）

A.它们都是吸热反应B.a、b和c均为正值C.a＜bD.2b==c

小结：

课堂活动区（合作探究重点互动撞击思维）

反应热的计算常