第一章《化学反应与能量》单元复习教学设计含解答人教版高中化学选修4Word格式.docx

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放热反应

定义

实质

总能量关系

反应物的总能量生成物的总能量

总键能关系

断键时吸收的能量成键时放出的能量

图示

实例

【小结】化学反应的焓变焓是表示内能的物理量，生成物和反应物的焓值差成为焓变△H。

在恒压的条件下，如果物质的能量全部转化为热能，则该反应的反应热等于焓变。

放热反应：

△H为“—”或△H<

吸热反应：

△H为“+”或△H>

【拓展】图像在化学反应能量变化中的应用

【典例】已知：

①1mol晶体硅中含有2molSi—Si键，1molSiO2晶体中含有4molSi—O键。

②Si（s）＋O2（g）===SiO2（s）　ΔH，其反应过程与能量变化如右上图所示。

③

化学键

Si—O

O==O

Si—Si

断开1mol共价键所需能量/kJ

460

500

176

下列说法正确的是（　　）

A．晶体硅光伏发电是将化学能转化为电能B．二氧化硅稳定性小于硅的稳定性

C．ΔH＝－988kJ·

mol－1D．ΔH＝a－c

【答案】　C

【解析】　晶体硅光伏发电是将太阳能转化为电能，A错误；

根据化学键的键能判断，1mol二氧化硅中的化学键断裂需要的能量为4×

460kJ＝1840kJ,1mol晶体硅中的化学键断裂需要的能量为2×

176kJ＝352kJ，故二氧化硅稳定性大于硅的稳定性，B错误；

ΔH＝（176×

2＋500－460×

4）kJ·

mol－1＝－988kJ·

mol－1，C正确；

根据图中信息可知，ΔH＝－c，D错误。

【变式】当今社会，能源的发展已成为全世界共同关注的话题，乙烷、二甲醚的燃烧热较大，可用作燃料。

下图表示乙烷、二甲醚燃烧过程中的能量变化。

请回答下列问题：

（1）a＝________。

（2）乙烷的燃烧热为________kJ·

mol－1。

（3）等物质的量的液态乙烷比气态乙烷完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量________（填“多”或“少”）。

（4）根据题图写出二甲醚完全燃烧时的热化学方程式：

_________________________

________________________________________________________________________。

（5）从环保角度分析，放出相同的热量时选择__________（填“乙烷”或“二甲醚”）作为燃料产生的二氧化碳较少。

【答案】　

（1）

（2）1560　（3）少

（4）CH3OCH3（g）＋3O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（l）　ΔH＝－1455kJ·

mol－1[或

CH3OCH3（g）＋O2（g）===

CO2（g）＋H2O（l）　ΔH＝－485kJ·

mol－1]　（5）乙烷

【解析】　先根据原子守恒确定a、b、c、d的值，然后依据燃烧热的概念等分析解答。

（1）反应生成1molH2O（l），根据原子守恒可确定a＝

，b＝

，c＝1，d＝

。

（2）由图可得

C2H6（g）＋

O2（g）===

CO2（g）＋H2O（l）　ΔH＝－520kJ·

mol－1，所以乙烷的燃烧热为520kJ·

mol－1×

3＝1560kJ·

（3）由于液态乙烷具有的能量小于气态乙烷具有的能量，故等物质的量时，液态乙烷完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量较少。

（5）由热化学方程式可知放出相同热量时，乙烷产生的二氧化碳较少。

【小结】能量变化图像题的解题策略

【交流】

（1）根据下图（能量变化关系图）判断吸、放热反应

①A→B：

ΔH＞0；

属于吸热反应。

②B→C：

ΔH＜0；

属于放热反应。

（2）注意活化能在图示中的意义

①从反应物至最高点的能量差值表示正反应的活化能；

②从最高点至生成物的能量差值表示逆反应的活化能；

③催化剂只影响正、逆反应的活化能，而不影响反应的ΔH。

（3）进行反应热的有关计算时，要注意图示中反应物和生成物的物质的量。

【板书】活动二、热化学方程式及书写

【思考1】什么是热化学方程式，书写或进行热化学方程式正误的判断要注意哪些问题？

【交流】热化学方程式表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。

书写或判断热化学方程式正误除了遵循书写化学方程式的要求外，应侧重从以下几个方面予以检查。

【板书】1.检查ΔH符号的正误

【交流】放热反应的ΔH为“－”或“＜0”，吸热反应的ΔH为“＋”或“＞0”，单位是kJ·

mol－1，逆反应的ΔH与正反应的ΔH数值相同，符号相反。

【板书】2.检查是否注明物质的聚集状态

【交流】必须注明每种反应物和生成物的聚集状态，同一个化学反应，物质的聚集状态不同，ΔH数值不同。

【板书】3.检查ΔH的数值与化学计量数是否对应

【交流】ΔH的大小与反应物的物质的量的多少有关，相同的反应，化学计量数不同时，ΔH不同。

【板书】4.特殊反应热

（1）书写表示燃烧热的热化学方程式时，可燃物的化学计量数为1；

产物应为完全燃烧生成稳定的氧化物，如C燃烧应生成CO2而不是CO，H2燃烧生成的是H2O（l），而不是H2O（g）。

（2）书写表示中和热的热化学方程式时，H2O的化学计量数为1，并以此配平其余物质的化学计量数。

【典例】下列热化学方程式或叙述正确的是（　　）

A.1mol液态肼在足量氧气中完全燃烧生成水蒸气，放出642kJ的热量：

N2H4（l）＋O2（g）===N2（g）＋2H2O（g）　ΔH＝＋642kJ·

mol－1

B.12g石墨转化为CO时，放出110.5kJ的热量：

2C（石墨，s）＋O2（g）===2CO（g）　ΔH＝－110.5kJ·

C.已知：

H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）　ΔH＝－286kJ·

mol－1，则：

2H2O（l）===2H2（g）＋O2（g）的ΔH＝＋572kJ·

D.已知N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）　ΔH＝－92.4kJ·

mol－1，则在一定条件下向密闭容器中充入0.5molN2（g）和1.5molH2（g）充分反应放出46.2kJ的热量

【解析】　液态肼燃烧是放热反应，ΔH＜0，A项错误；

2mol石墨转化为CO放出的热量是221kJ，B项错误；

氢气燃烧放热，则水分解吸热，C项正确；

合成氨的反应是可逆反应，反应不能进行到底，D项错误。

【变式】写出下列反应的热化学方程式。

（1）SiH4是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成SiO2和液态H2O。

已知室温下

2gSiH4自燃放出热量89.2kJ。

SiH4自燃的热化学方程式为_______________________

（2）CuCl（s）与O2反应生成CuCl2（s）和一种黑色固体。

在25℃、101kPa下，已知该反应每消耗1molCuCl（s），放热44.4kJ，该反应的热化学方程式是___________________________

_____________________________________________________________________________。

（3）已知断开1molH—H键、1molN—H键、1molN≡N键需要的能量分别是436kJ、391kJ、946kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为_______________________________

____________________________________________________________________________。

（4）已知化学反应A2（g）＋B2（g）===2AB（g）的能量变化如图所示，请写出该反应的热化学方程式：

________________________________________________________________________

【答案】　

（1）SiH4（g）＋2O2（g）===SiO2（s）＋2H2O（l）　ΔH＝－1427.2kJ·

（2）4CuCl（s）＋O2（g）===2CuCl2（s）＋2CuO（s）ΔH＝－177.6kJ·

（3）N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）ΔH＝－92kJ·

（4）A2（g）＋B2（g）===2AB（g）ΔH＝＋（a－b）kJ·

【解析】

（1）2gSiH4自燃放出热量89.2kJ,1molSiH4自燃放出热量为1427.2kJ，故热化学方程式为SiH4（g）＋2O2（g）===SiO2（s）＋2H2O（l）　ΔH＝－1427.2kJ·

（2）由题意知，生成的黑色固体是氧化铜，根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式。

再根据反应每消耗1molCuCl（s）放热44.4kJ可写出该反应的热化学方程式：

4CuCl（s）＋O2（g）===2CuCl2（s）＋2CuO（s）　ΔH＝－177.6kJ·

2NH3（g）　ΔH＝（946＋436×

3－391×

6）kJ·

mol－1＝－92kJ·

（4）由图可知，生成物总能量高于反应物总能量，故该反应为吸热反应，热化学方程式为A2（g）＋B2（g）===2AB（g）ΔH＝＋（a－b）kJ·

【小结并板书】

（1）“五步法”书写热化学方程式

【板书】“一写”、“四标”、

注：

一写方程式——写出配平的化学方程式。

一标状态——用s、l、g、aq标明物质的聚集状态。

二标条件——标明反应的温度和压强（101kPa、25℃时可不标注）。

三标ΔH——在方程式后写出ΔH，并根据信息注明ΔH的“＋”或“－”。

四标数值——根据化学计量数计算并写出ΔH的值。

（2）“五审法”判断热化学方程式的正误

一审“＋”“－”——放热反应ΔH一定为“－”，吸热反应ΔH一定为“＋”。

二审单位——单位一定为“kJ·

mol－1”，易错写成“kJ”或漏写。

三审状态——物质的状态必须正确，特别是溶液中的反应易写错。

四审数值——反应热的数值必须与方程式中的化学计量数相对应，即ΔH与化学计量数成正比。

当反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热值相等，符号相反。

五审是否符合概念——如燃烧热（燃料的化学计量数为1，生成稳定的氧化物）、中和热（H2O的化学计量数为1）的热化学方程式。

【板书】活动三、反应热的计算

【思考】有关反应热的计算有何常见关系？

【交流并板书】△H=断键时吸收的能量-成键时放出的能量；

△H=生成物的总能量-反应物的总能量；

△H=-cm△t/n

【思考】怎样理解中和热和燃烧热，并完成小表。

燃烧热

中和热

相同点

能量变化

△H

不同点

反应物的量

生成物的量

含义

测定方法

【讨论】如何比较反应热大小？

【回答1】比较“反应热”或ΔH的大小时，必须带“＋”“－”符号；

比较“燃烧热”“中和热”时，只需比较数值大小即可。

【回答2】参加反应的物质的量不同，则反应热的数值也会发生相应的变化，如1molH2完全燃烧生成液态水时放出285.8kJ的热量，2molH2完全燃烧生成液态水时则放出571.6kJ的热量。

【回答3】对于可逆反应，如3H2（g）＋N2（g）

mol－1，是指生成2molNH3时放出92.4kJ的热量，而不是3molH2和1molN2混合，在一定条件下反应就可放出92.4kJ的热量，实际3molH2和1molN2混合，在一定条件下反应放出的热量小于92.4kJ，因为该反应的反应物不能完全转化为生成物。

【回答4】同一反应中物质的聚集状态不同，反应热数值大小也不同。

例如，S（g）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH1＝－Q1kJ·

mol－1；

S（s）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH2＝－Q2kJ·

mol－1可以理解成固态硫变成气态硫后再发生变化，而由固态到气态是需要吸收能量的，所以Q1＞Q2、ΔH1＜ΔH2，故当同一反应中只由于聚集状态不同比较反应热的大小时，反应物为固态时放出的热量少，当生成物为固态时放出的热量多。

【回答5】中和热为稀溶液中强酸和强碱生成1molH2O时的反应热。

若酸为浓硫酸时，由于浓硫酸溶解放热，此时生成1molH2O放出热量大于57.3kJ。

若为弱酸或弱碱时，因为电离过程吸热，此时生成1molH2O放出的热量小于57.3kJ。

CO2（g）＋C（s）===2CO（g）　ΔH1

C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）　ΔH2

CO（g）＋H2O（g）===CO2（g）＋H2（g）　ΔH3

CuO（s）＋CO（g）===Cu（s）＋CO2（g）　ΔH4

2CuO（s）＋C（s）===2Cu（s）＋CO2（g）　ΔH5

下列关于上述反应焓变的判断中不正确的是（　　）

A.ΔH1＞0B.ΔH2＞0

C.ΔH2＜ΔH3D.ΔH5＝2ΔH4＋ΔH1

【解析】　A项，此反应是吸热反应，ΔH1＞0，正确；

B项，生成水煤气的反应是吸热反应，ΔH2＞0，正确；

C项，①CO2（g）＋C（s）===2CO（g）　ΔH1，②C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）　ΔH2，③CO（g）＋H2O（g）===CO2（g）＋H2（g）　ΔH3，②－③＝①，则ΔH2－ΔH3＝ΔH1＞0，故ΔH2＞ΔH3，错误；

D项，④CuO（s）＋CO（g）===Cu（s）＋CO2（g）　ΔH4，④×

2＋①得：

2CuO（s）＋C（s）===2Cu（s）＋CO2（g）　ΔH5＝2ΔH4＋ΔH1，正确。

【变式】已知有关甲烷燃烧的三个热化学方程式如下：

①CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g）ΔH＝akJ·

②CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）ΔH＝bkJ·

CH4（g）＋O2（g）===

CO2（g）＋H2O（l）ΔH＝ckJ·

下列判断正确的是（　　）

A．甲烷的燃烧热为|a|kJ·

mol－1B．b＞a

C．b＝2cD．a＞c

【解析】　表示CH4燃烧热的热化学方程式中，水应为液态，故|b|kJ·

mol－1为甲烷的燃烧热，A项错误；

因a、b均为负值，放出的热量越多，值越小，故b＜a，B项错误；

热化学方程式中ΔH的大小与化学计量数成正比，故b＝2c，C项正确；

无法比较a、c的大小，D项错误。

【讲解】计算反应热最基本的方法是应用盖斯定律。

其题目往往给出几个已知的热化学方程式，然后要求计算与之有关的目标热化学方程式的反应热，此时可应用盖斯定律进行计算。

应用盖斯定律计算反应热的关键在于设计反应过程。

【思考交流】利用盖斯速率教学反应热的计算要注意哪些问题？

【回答1】参照新的热化学方程式（目标热化学方程式），结合原热化学方程式（一般2～3个），进行合理“变形”，如热化学方程式左右颠倒或乘、除以某一个数，然后将它们相加、减，得到目标热化学方程式，求出目标热化学方程式的ΔH与原热化学方程式ΔH之间的换算关系。

【回答2】当热化学方程式乘、除以某一个数时，ΔH也应相应地乘、除以某一个数；

热化学方程式进行加、减运算时，ΔH也同样要进行加、减运算，且要带“＋”“－”符号，即把ΔH和方程式看作一个整体进行运算。

【回答3】将一个热化学方程式颠倒书写时，ΔH的符号也随之改变，但绝对值不变。

【回答4】在设计反应过程时，会遇到同一物质三种状态（固、液、气）的相互转化，当物质的状态由固→液→气变化时，会吸热，反之会放热。

【投影】思维导图如下：

【典例】已知下列反应的热化学方程式为

①CH3COOH（l）＋2O2（g）===2CO2（g）＋2H2O（l）ΔH1＝－870.3kJ·

②C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH2＝－393.5kJ·

③H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）　ΔH3＝－285.8kJ·

则反应2C（s）＋2H2（g）＋O2（g）===CH3COOH（l）的ΔH为（　　）

A．－488.3kJ·

mol－1B．－191kJ·

C．－476.8kJ·

mol－1D．－1549.6kJ·

【答案】　A

【解析】　根据盖斯定律，反应2C（s）＋2H2（g）＋O2（g）===CH3COOH（l）实质上是反应②×

2＋反应③×

2－反应①，即所求的反应热ΔH＝ΔH2×

2＋ΔH3×

2－ΔH1＝[－393.5×

2＋（－285.8）×

2－（－870.3）]kJ·

mol－1＝－488.3kJ·

【变式】用CH4催化还原NOx，可以消除氮氧化物的污染。

例如：

①CH4（g）＋4NO2（g）===4NO（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）ΔH＝－574kJ·

②CH4（g）＋4NO（g）===2N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）ΔH＝－1160kJ·

下列说法不正确的是（　　）

A.若用标准状况下4.48LCH4还原NO2生成N2和水蒸气，放出的热量为173.4kJ

B.由反应①可推知：

CH4（g）＋4NO2（g）===4NO（g）＋CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH<

－574kJ·

C.反应①②转移的电子数相同

D.反应②中当4.48LCH4反应完全时转移的电子总数为1.60mol

【答案】　D

【解析】　根据盖斯定律，（①＋②）×

得到如下热化学方程式：

CH4（g）＋2NO2（g）===N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）　ΔH＝－867kJ·

mol－1，标准状况下4.48LCH4的物质的量为0.2mol，放出的热量为0.2mol×

867kJ·

mol－1＝173.4kJ，A正确；

由于液态水生成气态水需要吸收热量，所以生成液态水的反应放出的热量多，放热越多，则ΔH越小，即ΔH<

mol－1，B正确；

反应②中每1molCH4反应完全时转移的电子总数为8mol，C正确；

因为没有指明气体的温度和压强，4.48LCH4的物质的量无法求算，D错误。

【课堂检测】1.一种化学冰袋中含有适量的Na2SO4·

10H2O、NH4NO3、（NH4）2SO4、NaHSO4，将Na2SO4·

10H2O和其他三种盐分别盛于两只塑料袋中，使用时将它们混合并用手揉搓就可制冷，制冷效果能维持2～3h。

以下关于制冷原因猜测肯定错误的是（　　）

A.Na2SO4·

10H2O脱水是吸热过程

B.制冷时间较长是由于Na2SO4·

10H2O脱水是较慢的过程

C.铵盐在该条件下发生的复分解反应是吸热过程

D.NH4NO3溶于水会吸收热量

【解析】　题述几种盐之间不会发生复分解反应，但Na2SO4·

10H2O在揉搓过程可能会脱水，脱下的结晶水可以溶解其他盐。

2.如图所示，E1＝393.5kJ·

mol－1，E2＝395.4kJ·

mol－1，下列说法或热化学方程式正确的是（　　）

A．石墨与金刚石之间的转化是物理变化

B．C（s，石墨）===C（s，金刚石）　ΔH＝＋1.9kJ·

C．金刚石的稳定性强于石墨

D．断裂1mol石墨的化学键吸收的能量比断裂1mol金刚石的化学键吸收的能量少

【答案】　B

【解析】　石墨与金刚石是两种不同的单质，二者之间的转化是化学变化，A项错误；

由图可知，1mol金刚石的能量比1mol石墨高395.4kJ－393.5kJ＝1.9kJ，故有C（s，石墨）===C（s，金刚石）　ΔH＝＋1.9kJ·

mol－1，B项正确；

金刚石的能量高于石墨的能量，物质的能量越高越不稳定，C项错误；

C（s，石墨）===C（s，金刚石）　ΔH＝＋1.9kJ·

mol－1,1mol石墨的总键能比1mol金刚石的总键能大1.9kJ，D项错误。

3.在25℃、101kPa下，1g甲醇燃烧生成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）＋

O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）ΔH＝＋725.76kJ·

B．2CH3OH（l）＋3O2（g）===2CO2（g）＋4H2O（l）ΔH＝－1451.52kJ·

C．2CH3OH（l）＋3O2（g）===2CO2（g）＋4H2O（l）ΔH＝－725.76kJ·

D．2CH3OH（l）＋3O2（g）===2CO2（g）＋4H2O（l）ΔH＝＋1451.52kJ·

【解析】　1g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ，则2mol甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热为22.68kJ×

64＝1451.52kJ，B项正确。

4.已知热化学方程式：

①H2（g）＋

O2（g）===H2O（g）　ΔH＝akJ·

②H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）　ΔH＝bkJ·

③C（s）＋

O2（