优秀教案化学选修4第一章复习课 学案设计.docx

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优秀教案化学选修4第一章复习课学案设计

第一章　化学反应与能量复习课

学习目标

1.知道化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。

2.通过生产、生活中的实例了解化学能与热能的相互转化。

3.认识提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料的重要性。

4.明确盖斯定律的含义,能运用盖斯定律进行简单的计算。

学习过程

一、焓变与反应热

1.化学反应中的能量变化

【思考】化学反应中的两大变化、两大守恒、能量转化形式是什么?

（1）化学反应中的两大变化:

　　　　变化和　　　　变化。

（2）化学反应中的两大守恒:

　　　　守恒和　　　　守恒。

（3）化学反应中的能量转化形式:

　　　　、光能、电能等。

通常主要表现为　　　　的变化。

2.焓变

【思考】焓变的定义、符号、单位是什么?

（1）定义:

在　　　　条件下进行的反应的　　　　。

（2）符号:

　　　　。

（3）单位:

　　　　或　　　　。

3.吸热反应和放热反应

（1）从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析,如图所示:

（2）从反应热的量化参数——键能的角度分析:

（3）记忆常见的放热反应和吸热反应

【回顾】常见的放热反应和吸热反应有哪些?

【跟踪练习1】某反应的ΔH=+100kJ·mol-1,下列有关该反应的叙述正确的是（　　）

A.正反应活化能小于100kJ·mol-1

B.逆反应活化能一定小于100kJ·mol-1

C.正反应活化能不小于100kJ·mol-1

D.正反应活化能比逆反应活化能小100kJ·mol-1

【跟踪练习2】SF6是一种优良的绝缘气体,分子结构中只存在S—F键。

已知:

1molS（s）转化为气态硫原子吸收能量280kJ,断裂1molF—F、S—F键需要吸收的能量分别为160kJ、330kJ,则S（s）+3F2（g）

SF6（g）的反应热ΔH为　　　　。

【练后反思】1.正确理解活化能与反应热的关系

（1）E1为正反应活化能,E2为逆反应活化能,ΔH=E1-E2;

（2）催化剂能降低反应所需活化能,但不影响焓变的大小。

2.熟记反应热ΔH的基本计算公式

ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量

ΔH=反应物的总键能之和-生成物的总键能之和

二、热化学方程式

【思考】热化学方程式的概念、意义及书写时的注意事项有哪些?

1.概念:

表示参加反应　　　　和　　　　的关系的化学方程式。

2.意义:

表明了化学反应中的　　　　变化和　　　　变化。

如:

2H2（g）+O2（g）

2H2O（l）　ΔH=-571.6kJ·mol-1

表示:

　　　　氢气和　　　　氧气反应生成　　　　液态水时放出　　　　kJ的热量。

3.书写注意事项:

（1）注明反应时的温度和压强。

反应热与测定条件（温度、压强等）有关,若在25℃、101kPa下进行的反应,可不注明。

（2）注明物质状态。

常用　　　　、　　　　、　　　　、　　　　分别表示固体、液体、气体、溶液。

（3）方程式右边必须写上ΔH,并注意符号、单位。

ΔH应包括“+”或“-”、数字和单位（kJ·mol-1）。

（4）注意守恒关系。

原子守恒和得失电子守恒。

（5）区别于普通方程式。

一般不注“↑”“↓”以及“点燃”“加热”等。

（6）注意热化学方程式的化学计量数。

热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量,可以是整数,也可以是分数。

且化学计量数必须与ΔH相对应,如果化学计量数加倍,则ΔH数值也要加倍。

【跟踪练习3】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:

　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

【跟踪练习4】在298K、101kPa时,充分燃烧一定量的丁烷,放出热量QkJ（Q>0）,经测定完全吸收生成的二氧化碳需要消耗5mol·L-1的KOH溶液100mL,且恰好生成正盐。

则此条件下,下列热化学方程式正确的是（　　）

A.C4H10（g）+

O2（g）

4CO2（g）+5H2O（l）　ΔH=-16QkJ·mol-1

B.C4H10（g）+

O2（g）

4CO2（g）+5H2O（l）　ΔH=-8QkJ·mol-1

C.C4H10（g）+

O2（g）

4CO2（g）+5H2O（l）　ΔH=-QkJ·mol-1

D.C4H10（g）+

O2（g）

4CO2（g）+5H2O（g）　ΔH=-QkJ·mol-1

【练后反思】“五看”判断热化学方程式的正误:

（1）看热化学方程式是否配平;

（2）看各物质的聚集状态是否正确;

（3）看ΔH的“+”“-”符号是否正确;

（4）看反应热的单位是否为kJ·mol-1;

（5）看反应热的数值与化学计量数是否对应。

三、两类重要反应热——燃烧热、中和热

1.燃烧热

【思考】燃烧热的概念、意义是什么?

如何正确书写表示燃烧热的热化学方程式以及进行燃烧热的相关计算?

（1）概念:

在101kPa时,　　　　纯物质完全燃烧生成稳定的　　　　时所放出的热量。

燃烧热的单位一般用kJ·mol-1表示。

燃烧热的限定词有恒压（101kPa时）、可燃物的物质的量（1mol）、完全燃烧、稳定的氧化物等,其中的“完全燃烧”,是指可燃物中的下列元素完全转变成对应的氧化物:

C→CO2（g）,H→H2O（l）,S→SO2（g）等。

（2）表示的意义:

例如C的燃烧热ΔH=-393.5kJ·mol-1,表示在101kPa时,1molC　　　　燃烧　　　　393.5kJ的热量。

（3）书写热化学方程式:

燃烧热是以1mol纯物质完全燃烧所放出的热量来定义的,因此在书写它的热化学方程式时,应以燃烧1mol纯物质为标准来配平其余物质的化学计量数。

例如:

C8H18（l）+

O2（g）

8CO2（g）+9H2O（l）　ΔH=-5518kJ·mol-1,即C8H18的燃烧热ΔH=　　　　。

（4）燃烧热的计算:

可燃物完全燃烧放出的热量的计算公式为Q放=n（可燃物）×ΔH（燃烧热）,

式中:

Q放为　　　　　　　　　　　　;n为　　　　　　　　;ΔH为　　　　　　　　。

2.中和热

【思考】中和热的概念,以及中和热的测定原理装置图是怎样的?

（1）概念:

在稀溶液中,强酸跟强碱发生中和反应生成　　　　H2O时的反应热。

（2）注意几个限定词:

①　　　　;②产物是　　　　;③用离子方程式可表示为　。

（3）中和热的测定:

①测定原理:

ΔH=　　　　　　。

式中:

c=4.18J·（g·℃）-1=4.18×10-3kJ·（g·℃）-1;n为　　　　。

②实验装置如图:

【跟踪练习5】下列说法中,正确的画“√”,错误的画“×”（以下ΔH的数值均正确）。

（1）S（s）+

O2（g）

SO3（g）　ΔH=-315kJ·mol-1（燃烧热）（　　）

（2）NaOH（aq）+HCl（aq）

NaCl（aq）+H2O（l）　ΔH=-57.3kJ·mol-1（中和热）（　　）

（3）已知H+（aq）+OH-（aq）

H2O（l）　ΔH=-57.3kJ·mol-1,则H2SO4和Ba（OH）2反应的反应热ΔH=2×（-57.3）kJ·mol-1（　　）

（4）已知CH3OH（g）+

O2（g）

CO2（g）+2H2（g）　ΔH=-192.9kJ·mol-1,则CH3OH（g）的燃烧热ΔH=-192.9kJ·mol-1（　　）

（5）H2（g）的燃烧热ΔH=-285.8kJ·mol-1,则2H2O（g）

2H2（g）+O2（g）　ΔH=+571.6kJ·mol-1（　　）

（6）葡萄糖的燃烧热ΔH=-2800kJ·mol-1,则

C6H12O6（s）+3O2（g）

3CO2（g）+3H2O（l）　ΔH=-1400kJ·mol-1（　　）

（7）已知101kPa时,2C（s）+O2（g）

2CO（g）　ΔH=-221kJ·mol-1,则该反应的反应热为221kJ·mol-1（　　）

（8）已知稀溶液中,H+（aq）+OH-（aq）

H2O（l）　ΔH=-57.3kJ·mol-1,则稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1mol水时放出57.3kJ的热量（　　）

（9）已知HCl和NaOH反应的中和热ΔH=-57.3kJ·mol-1,则98%的浓硫酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1mol水时放出的热量为57.3kJ（　　）

（10）CO（g）的燃烧热ΔH=-283.0kJ·mol-1,则2CO2（g）

2CO（g）+O2（g）反应的ΔH=+（2×283.0）kJ·mol-1（　　）

【练后反思】1.反应热答题规范指导

（1）用“焓变（ΔH）”表示反应热时,ΔH>0表示吸热,ΔH<0表示放热,因而,ΔH后所跟数值需要带“+”“-”号。

（2）描述反应热时,无论是用“反应热”表示还是用“焓变”表示,其后所跟数值需要带“+”“-”号。

2.正确理解中和热,注意实验操作与计算细节

（1）中和热不包括离子在水溶液中的生成热、物质的溶解热、电解质电离时的热效应。

（2）酸、碱溶液应当用稀溶液（0.1~0.5mol·L-1）。

若溶液浓度过大,溶液中阴、阳离子间的相互牵制作用就大,电离程度达不到100%,这样使酸碱中和时产生的热量会消耗一部分补偿电离时所需的热量,造成较大误差。

（3）使用两只量筒分别量取酸和碱。

（4）使用同一支温度计,分别先后测量酸、碱及混合液的最高温度时,测完一种溶液后,必须用水冲洗干净并用滤纸擦干。

（5）取多次实验所得t1、t2的平均值代入公式计算,而不是求结果的平均值,计算时应注意单位的统一。

四、有关反应热的比较、计算

1.ΔH的比较方法

比较ΔH的大小时需考虑　　　　,对放热反应,放热越多,ΔH　　　　;对于吸热反应,吸热越多,ΔH　　　　。

2.反应热的有关计算

（1）根据热化学方程式计算:

反应热与反应物的物质的量成　　　　; 

（2）根据　　　　　　　　求算。

【强调】应用盖斯定律进行简单计算时,关键在于设计反应过程,同时注意:

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,得目标热化学方程式的ΔH与原热化学方程式之间ΔH的换算关系。

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;当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“+”“-”符号运算,即把ΔH看作一个整体进行运算。

③将一个热化学方程式颠倒书写时,ΔH的符号也随之改变,但数值不变。

④在设计反应过程中,会遇到同一物质的三态（固、液、气）的相互转化,状态由固→液→气变化时,会吸热;反之会放热。

（3）根据物质的燃烧热进行计算:

Q（放）=n（可燃物）×ΔH（燃烧热）

【跟踪练习6】若向三份等体积0.1000mol·L-1NaOH溶液中分别加入①稀醋酸,②浓硫酸,③稀硝酸至恰好完全反应,则上述过程中的焓变ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系为　　　　　　　　　　。

【跟踪练习7】已知胆矾溶于水时,溶液温度降低。

在室温下将1mol无水硫酸铜制成溶液时,放出热量为Q1kJ,而胆矾分解的热化学方程式是CuSO4·5H2O（s）

CuSO4（s）+5H2O（l）　ΔH=+Q2kJ·mol-1,则Q1与Q2的大小关系为　　　　。

五、能源

【思考】能源的概念、发展阶段、分类及目前面临的能源问题和解决能源问题的措施有哪些?

1.概念:

能提供能量的资源。

2.发展阶段:

柴草时期→化石能源时期→多能源结构时期。

3.分类:

（1）化石燃料:

①种类:

　　　　、　　　　、　　　　。

②特点:

蕴藏量有限,且　　　　再生。

（2）新能源:

①种类:

　　　　、氢能、风能、地热能、海洋能和　　　　等。

②特点:

资源丰富,　　　　再生,没有污染或污染很小。

4.能源问题:

（1）我国目前使用的主要能源是化石燃料,它们的蕴藏量有限,而且不可再生,最终将会枯竭。

（2）化石燃料的大量使用带来严重的环境污染问题。

5.解决能源问题的措施:

（1）提高能源的使用效率:

①改善开采、运输、加工等各个环节。

②科学控制燃烧反应,使燃料充分燃烧:

一是保证燃烧时有适当过量的空气,如鼓入空气、增大O2浓度等;二是保证燃料与空气有足够大的接触面积,如将固体燃料粉碎成粉末,将液体燃料喷成雾状等。

（2）开发新的能源:

开发资源丰富、可以再生、没有污染或污染很小的新能源。

【跟踪练习8】能源分类相关图如下图所示,下列四组选项中,全部符合图中阴影部分的能源是（　　）

A.煤炭、石油、沼气

B.水能、生物能、天然气

C.太阳能、风能、潮汐能

D.地热能、海洋能、核能

随堂检测

1.某反应过程中体系的能量变化如图所示,下列说法错误的是（　　）

反应过程的能量图

A.反应过程可表示为

B.E1为反应物的平均能量与过渡态的能量差,称为正反应的活化能

C.正反应的热效应ΔH=E1-E2<0,所以正反应为放热反应

D.此图中逆反应的热效应ΔH=E1-E2<0,所以逆反应为放热反应

2.在测定中和反应反应热的实验中,使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是（　　）

A.用温度计小心搅拌

B.揭开硬纸片用玻璃棒搅拌

C.轻轻地振荡烧杯

D.用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动

3.通常把拆开1mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。

键能的大小可以衡量化学键的强弱,也可用于估算化学反应的反应热（ΔH）,化学反应的ΔH等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。

下面列举了一些化学键的键能数据,供计算使用。

化学键

Si—O

Si—Cl

H—H

H—Cl

Si—Si

Si—C

键能/（kJ·mol-1）

460

360

436

431

176

347

　　工业上的高纯硅可通过下列反应制取:

SiCl4（g）+2H2（g）

Si（s）+4HCl（g）,该反应的反应热ΔH为　　　　。

4.已知2SO2（g）+O2（g）

2SO3（g）　ΔH=-196.64kJ·mol-1,在一定温度下,向一固定体积的密闭容器中通入2molSO2、1molO2,达到平衡时放出热量为Q1kJ,在同样条件下,向该容器中通入2molSO3,达到平衡时,吸收热量为Q2kJ,则Q1和Q2的关系为　　　　　　　　　　。

5.实验室用4molSO2与2molO2在一定条件下进行反应:

2SO2（g）+O2（g）

2SO3（g）　ΔH=-196.64kJ·mol-1,当放出314.624kJ热量时,SO2的转化率为　　　　。

6.实验测得:

101kPa时,1molH2完全燃烧生成液态水,放出285.8kJ的热量;1molCH4完全燃烧生成液态水和CO2,放出890.3kJ的热量。

下列热化学方程式的书写正确的是（　　）

①CH4（g）+2O2（g）

CO2（g）+2H2O（l）　ΔH=+890.3kJ·mol-1

②CH4（g）+2O2（g）

CO2（g）+2H2O（l）　ΔH=-890.3kJ·mol-1

③CH4（g）+2O2（g）

CO2（g）+2H2O（g）　ΔH=-890.3kJ·mol-1

④2H2（g）+O2（g）

2H2O（l）　ΔH=-571.6kJ·mol-1

A.仅有②

B.仅有②④

C.仅有②③④

D.全部符合要求

7.2SO2（g）+O2（g）

2SO3（g）反应过程的能量变化如图所示。

已知1molSO2（g）氧化为1molSO3（g）的ΔH=-99kJ·mol-1。

请回答下列问题:

（1）图中A、C分别表示　　　　、　　　　,E的大小对该反应的反应热有无影响?

　　　　。

该反应通常用V2O5作催化剂,加V2O5会使图中B点升高、降低还是不变?

　　　　,理由是　。

（2）图中ΔH=　　　　kJ·mol-1。

（3）V2O5的催化循环机理可能为:

V2O5氧化SO2时,自身被还原为四价钒化合物;四价钒化合物再被氧气氧化为V2O5。

试写出该催化循环机理的化学方程式:

　。

参考答案

学习过程

一、1.

（1）物质　能量　

（2）质量　能量　（3）热能　热量

2.

（1）恒压　热效应　

（2）ΔH　（3）kJ·mol-1　kJ/mol

3.

（1）吸　放

（3）放热反应:

①可燃物的燃烧;②酸碱中和反应;③大多数化合反应;④金属与水或酸的反应;⑤物质的缓慢氧化。

吸热反应:

①大多数分解反应;②Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl反应;③C和H2O、CO2的反应。

【跟踪练习1】解析:

某反应的ΔH=+100kJ·mol-1,说明该反应的正反应为吸热反应,且正反应的活化能比逆反应的活化能大100kJ·mol-1,正反应的活化能应大于100kJ·mol-1,无法确定逆反应的活化能大小。

答案:

C

【跟踪练习2】解析:

1molS（s）转化为气态硫的吸收能量280kJ,断裂3molF—F键吸收能量3×160kJ,则吸收的总能量为Q吸=280kJ+3×160kJ=760kJ,释放的总能量为Q放=330kJ×6=1980kJ,由反应方程式:

S（s）+3F2（g）

SF6（g）可知,ΔH=760kJ·mol-1-1980kJ·mol-1=-1220kJ·mol-1。

答案:

-1220kJ·mol-1

二、1.物质的量　反应热

2.物质　能量　2　1　2　571.6

3.

（2）s　l　g　aq

【跟踪练习3】解析:

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,ΔH=+（a-b）kJ·mol-1。

答案:

A2（g）+B2（g）

2AB（g）　ΔH=+（a-b）kJ·mol-1

【跟踪练习4】解析:

298K时生成的水是液体,故选项D错误;计算可得KOH的物质的量为0.5mol,则生成的K2CO3的物质的量为0.25mol,参加反应的CO2的物质的量为0.25mol,题给选项的ΔH对应4molCO2,则ΔH=-16QkJ·mol-1,故选项A正确,B、C错误。

答案:

A

三、1.

（1）1mol　氧化物　

（2）完全　放出　（3）-5518kJ·mol-1　（4）可燃物燃烧反应放出的热量

可燃物的物质的量　可燃物的燃烧热

2.

（1）1mol液态　

（2）①稀溶液　②1mol液态H2O　③OH-（aq）+H+（aq）

H2O（l）　ΔH=-57.3kJ·mol-1　（3）-

　生成H2O的物质的量

【跟踪练习5】

（1）×　

（2）√　（3）×　（4）×　（5）×　（6）√　（7）×　（8）×　（9）×　（10）√

四、1.符号　越小　越大

2.

（1）正比　

（2）盖斯定律

【跟踪练习6】解析:

由于CH3COOH电离吸热,浓硫酸稀释时放热,故有ΔH1>ΔH3>ΔH2。

答案:

ΔH1>ΔH3>ΔH2

【跟踪练习7】解析:

根据题意可得如下转化关系:

故有:

ΔH=+Q2kJ·mol-1-Q1kJ·mol-1>0,即Q2>Q1。

答案:

Q2>Q1

五、3.

（1）①煤　石油　天然气　②不可　

（2）①太阳能　生物质能　②可以

【跟踪练习8】C

随堂检测

1.D　2.D

3.解析:

SiCl4、H2和HCl分子中共价键的数目容易计算,而产物硅属于原子晶体,可根据原子晶体的结构计算晶体硅中的共价键的数目。

1mol晶体硅中所含的Si—Si键为2mol,即制取高纯硅反应的反应热ΔH=4×360kJ·mol-1+2×436kJ·mol-1-（2×176kJ·mol-1+4×431kJ·mol-1）=+236kJ·mol-1。

答案:

+236kJ·mol-1

4.Q1+Q2=196.64kJ

5.解析:

当放出热量为314.624kJ时,参加反应的SO2的物质的量为

×2=3.2mol,故SO2的转化率为

×100%=80%。

答案:

80%

6.解析:

写热化学方程式时要重点注意其与普通化学方程式不同的几点:

（1）生成物的稳定状态,H2O为液态,C的稳定化合物为CO2;

（2）ΔH的单位是kJ·mol-1,不是kJ;（3）ΔH的数值要与方程式中物质前的化学计量数保持一致;（4）ΔH的符号,吸热反应用“+”,放热反应用“-”。

故仅②④符合要求。

答案:

B

7.解析:

（1）由能量图像和有效碰撞理论可知:

本反应为放热反应,A表示反应物的能量、C表示生成物的能量,其中A→B的能量变化E为活化能,反应热为A、C点之间的能量差（ΔH）,ΔH与活化能E无关,使用催化剂V2O5,可改变反应历程,降低反应的活化能,使B点降低。

（2）ΔH与热化学反应方程式中物质的化学计量数成正比,因图像中反映的是2molSO2（g）完全反应生成2molSO3（g）的能量变化过程,结合题给信息“1molSO2（g）氧化为1molSO3（g）的ΔH=-99kJ·mol-1”可知图中ΔH=-99kJ·mol-1×2=-198kJ·mol-1。

（3）根据催化剂的定义:

在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率,而本身的质量和化学性质在反应前后都没有改变的物质;可知催化剂的催化循环机理应同时包括催化剂的消耗和生成两个反应,因此其化学反应方程式为SO2+V2O5

SO3+2VO2,4VO2+O2

2V2O5。

答案:

（1）反应物能量　生成物能量　无影响　降低　V2O5作催化剂改变了反应历程,使活化能E降低

（2）-198

（3）SO2+V2O5

SO3+2VO2,4VO2+O2

2V2O5