高中化学 第1章 第1节 化学反应的热效应 第3课时教案 鲁科版选修4.docx

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高中化学第1章第1节化学反应的热效应第3课时教案鲁科版选修4

第一单元化学反应与能量转化

化学反应的热效应（第3课时）

[考纲要求]

1.了解化学反应中能量转化的原因，能说出常见的能量转化形式。

2.了解化学能与热能的相互转化，了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。

3.了解热化学方程式的含义，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。

4.

了解能源是人类生存和社会发展的重要基础，了解化学在解决能源危机中的重要作用。

考点一　焓变与反应热

[深度思考

1．同质量的硫粉在空气中燃烧和在纯氧中燃烧，哪一个放出的热量多，为什么？

答案　在空气中燃烧放出的热量多，因在纯氧中燃烧火焰明亮，转化成的光能多，故放出的热量少。

2．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”

（1）放热反应不需要加热就能反应，吸热反应不加热就不能反应（　　）

（2）物质发生化学变化都伴有能量的变化（　　）

（3）伴有能量变化的物质变化都是化学变化（　　）

（4）吸热反应在任何条件都不能发生（　　）

（5）Na转化为Na＋时，吸收的能量就是该过程的反应热（　　）

（6）水蒸气变为液态水时放出的能量就是该变化的反应热（　　）

答案　

（1）×　

（2）√　（3）×　（4）×　（5）×　（6）×

解析　（5）（6）是物理变化过程，其能量变化不能称为反应热。

[递进题组

　反应热的基本计算方法

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（　　）

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．正反应的热效应为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

答案　D

2．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________。

答案　236kJ·mol－1

[反思归纳]

1．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

2．规避两个易失分点

（1）旧化学键的断裂和新化学键的形成是同时进行的,缺少任一个过程都不是化学变化。

（2）计算物质中键的个数时，不能忽略物质的结构，如1mol晶体硅中含2molSi—Si键。

1molSiO2中含4molSi—O键。

考点二　热化学方程式

[深度思考

1．ΔH的单位“kJ·mol－1”的含义是什么？

2．怎样理解可逆反应中的反应热？

3．实验室用4molSO2与2molO2在一定条件下进行下列反应：

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________。

答案　80%

[递进题组

题组一　热化学方程式的书写

1．依据事实，写出下列反应的热化学方程式。

（1）适量的N2和O2完全反应，每生成23gNO2吸收16.95kJ热量。

N2与O2反应的热化学方程式为_______________________________________________________

_____________________________________________________________________。

（2）已知拆开1molH—H键、1molN—H键、1molN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为__________________

______________________________________________________________________。

（3）在25℃、101kPa下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量QkJ，其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100gCaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为________________________________________________________________

_____________________________________________________________________。

答案　

（1）N2（g）＋2O2（g）===2NO2（g）

ΔH＝67.8kJ·mol－1

（2）N2（g）＋3H2（g）===2NH3（g）　ΔH＝－92kJ·mol－1

（3）C2H5OH（l）＋3O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（l）

ΔH＝－2QkJ·mol－1

2.

右图是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中能量变

化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式：

_____________________________________________

______________________________________________

_______________________。

答案　NO2（g）＋CO（g）===CO2（g）＋NO（g）　ΔH＝－234kJ·mol－1

题组二　热化学方程式的判断

3．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②B．仅有②④

C．仅有②③④D．全部符合要求

答案　B

[反思归纳

热化学方程式书写注意事项:

（1）注明反应条件：

反应热与测定条件（温度、压强等）有关。

绝大多数反应是在25℃、101kPa下进行的，可不注明。

（2）注明物质状态：

常用s、l、g、aq分别表示固体、液体、气体、溶液。

（3）注意符号单位：

ΔH应包括“＋”或“－”（“＋”常省略）、数字和单位

（kJ·mol－1）。

（4）注意守恒关系：

①原子守恒和得失电子守恒；②能量守恒。

（ΔH与化学计量数相对应）

（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也要加倍。

“五看”法判断热化学方程式的正误

（1）看方程式是否配平；

（2）看各物质的聚集状态是否正确；

（3）看ΔH的“＋”（常省略

）、“－”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。

考点三　燃烧热和中和热

1．燃烧热

2．中和热

[递进题组

题组一　燃烧热、中和热的含义及表达

1．已知反应：

①101kPa时，2C（s）＋O2（g）===2CO（g）　ΔH＝－221kJ·mol－1

②稀溶液中，H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ·mol－1。

下列结论正确的是（　　）

A．碳的燃烧热大于110.5kJ·mol－1

B．反应①的反应热为221kJ·mol－1

C．98%的浓硫酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1mol水的中和热为－57.3kJ·mol－1

D．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

答案　A

2．下列关于热化学反应的描述中正确的是（　　）

A．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

B．燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的热化学方程式是CH3OH（g）＋

O2（g）===CO2（g）＋2H2（g）

ΔH＝－192.9kJ·mol－1，则CH3OH（g）的燃烧热为192.9kJ·mol－1

C．H2（g）的燃烧热是285.8kJ·mol－1，则2H2O（g）===2H2（g）＋O2（g）　ΔH＝571.6kJ·mol－1

D．葡萄糖的燃烧热是2800kJ·mol－1，则

C6H12O6（s）＋3O2（g）===3CO2（g）＋3H2O（l）　ΔH＝－1400kJ·mol－1

答案　D

[反思归纳

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“＋”（常省略）、“－”符号。

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

（3）由于中和反应和燃烧均是放热反应，表示中和热和燃烧热时可不带“－”号。

考点四　有关反应热的比较、计算

[深度思考

试比较下列三组ΔH的大小

（1）同一反应，生成物状态不同时

A（g）＋B（g）===C（g）　ΔH1<0

A（g）＋B（g）===C（l）　ΔH2<0

ΔH1____ΔH2（填“>”、“<”或“＝”，下同）。

答案　>

（2）同一反应，反应物状态不同时

S（g）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH1<0

S（s）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH2<0

则ΔH1____ΔH2。

答案　<

（3）两个有联系的不同反应相比

C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH1<0

C（s）＋

O2（g）===CO（g）　ΔH2<0

则ΔH1____ΔH2。

答案　<

[递进题组

题组一　反应热大小的比较和计算

1．下列各组热化学方程式中，化学反应的ΔH前者大于后者的是（　　）

①C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH1

C（s）＋

O2（g）===CO（g）　ΔH2

②S（s）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH3

S（g）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH4

③H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）　ΔH5

2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH6

④CaCO3（s）===CaO（s）＋CO2（g）　ΔH7

CaO（s）＋H2O（l）===Ca（OH）2（s）　ΔH8

A．①B．④C．②③④D．①②③

答案　C

2．由氢气和氧气反应生成1mol水蒸气放热241.8kJ，写出该反应的热化学方程式：

_____________________________________________________________________。

若1g水蒸气转化成液态水放热2.444kJ，则反应2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）的ΔH＝________kJ·mol－1，氢气的燃烧热为__________kJ·mol－1。

答案　H2（g）＋

O2（g）===H2O（g）　ΔH＝－241.8kJ·mol－1　－571.6　285.8

[反思归纳

规避反应热大小比较的易失分点：

在比较反应热（ΔH）的大小时，带符号比较。

对于放热反应，放出的热量越多，ΔH反而越小。

题组二　盖斯定律的应用

3．已知下列热化学方程式

Fe2O3（s）＋3CO（g）===2Fe（s）＋3CO2（g）

ΔH1＝－25kJ·mol－1①

3Fe2O3（s）＋CO（g）===2Fe3O4（s）＋CO2（g）

ΔH2＝－47kJ·mol－1②

Fe3O4（s）＋CO（g）===3FeO（s）＋CO2（g）

ΔH3＝19kJ·mol－1③

写出FeO（s）被CO还原成Fe和CO2的热化学方程式________________________

______________________________________________________________________。

答案　FeO（s）＋CO（g）===Fe（s）＋CO2（g）

ΔH＝－11kJ·mol－1

4．已知H2SO4（aq）与Ba（OH）2（aq）反应的ΔH＝－1584.2kJ·mol－1；HCl（aq）与NaOH（aq）反应的ΔH＝－55.6kJ·mol－1。

则生成BaSO4（s）的反应热等于（　　）

A．－1528.6kJ·mol－1B．－1473kJ·mol－1

C．1473kJ·mol－1D．1528.6kJ·mol－1

答案　B

[思维模式

　利用盖斯定律书写热化学方程式

[探明高考

1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”

（1）使用太阳能热水器、沼气的利用、玉米制乙醇都涉及到生物质能的利用（）

（2009·浙江理综，7C）

（2）石油、煤、天然气、可燃冰、植物油都属于化石燃料（）

（2009·浙江理综，7D）

（3）开发核能、太阳能等新能源，推广甲醇汽油，使用无磷洗涤剂都可直接降低碳排放（）

（2010·浙江理综，7B）

（4）甲烷的标准燃烧热为－890.3kJ·mol－1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g）　ΔH＝－890.3kJ·mol－1（）

（2010·浙江理综，12A）

（5）500℃、300MPa下，将0.5molN2和1.5molH2置于密闭容器中充分反应生成NH2（g），放热19.3kJ，其热化学方程式为N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）　ΔH＝－38.6kJ·mol－1（）

（2010·浙江理综，12B）

（6）化学反应有新物质生成，并遵循质量守恒定律和能量守恒定律（）

（2011·浙江理综，7A）

（7）实验测得环己烷（l）、环己烯（l）和苯（l）的标准燃烧热分别为－3916kJ·mol－1、－3747kJ·mol－1和－3265kJ·mol－1，可以证明在苯分子中不存在独立的碳碳双键（）

（2011·浙江理综，12C）

（8）已知：

Fe2O3（s）＋3C（石墨）===2Fe（s）＋3CO（g）

ΔH＝489.0kJ·mol－1

CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）

ΔH＝－283.0kJ·mol－1

C（石墨）＋O2（g）===CO2（g）

ΔH＝－393.5kJ·mol－1

则4Fe（s）＋3O2（g）===2Fe2O3（s）

ΔH＝－1641.0kJ·mol－1（）

（2011·浙江理综，12D）

（9）利用太阳能在催化剂参与下分解水制氢是把光能转化为化学能的绿色化学方法

（）

（2012·浙江理综，7A）

2．（2012·重庆理综，12）肼（H2NNH2）是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如下图所示。

已知断裂1mol化学键所需的能量（kJ）：

N≡N为942、O===O为500、N—N为154，则断裂1molN—H键所需的能量（kJ）是（　　）

A．194B．391C．516D．658

3．（2012·大纲全国卷，9）反应A＋B―→C（ΔH＜0）分两步进行：

①A＋B―→X（ΔH＞0），②X―→C（ΔH＜0）。

下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是（　　）

4．（2010·课标全国卷，11）已知：

HCN（aq）与NaOH（aq）反应的ΔH＝－12.1kJ·mol－1；HCl（aq）与NaOH（aq）反应的ΔH＝－55.6kJ·mol－1。

则HCN在水溶液中电离的ΔH等于（　　）

A．－67.7kJ·mol－1B．－43.5kJ·mol－1

C．43.5kJ·mol－1D．67.7kJ·mol－1

5．[2012·北京理综，26

（1）]已知反应A：

4HCl＋O2

2Cl2＋2H2O

ⅰ.反应A中，4molHCl被氧化，放出115.6kJ的热量。

ⅱ.

①H2O的电子式是____________。

②反应A的热化学方程式是_____________________________________________。

③断开1molH—O键与断开1molH—Cl键所需能量相差约为________kJ，H2O中H—O键比HCl中H—Cl键（填“强”或“弱”）________。

6．[2011·四川理综，29

（1）]已知1gFeS2完全燃烧放出7.1kJ热量，FeS2燃烧反应的热化学方程式为______________________________________________________。

7．[2012·广东理综，31（4）]碘也可用作心脏起搏器电源——锂碘电池的材料。

该电池反应为2Li（s）＋I2（s）===2LiI（s）　ΔH

已知：

4Li（s）＋O2（g）===2Li2O（s）　ΔH1

4LiI（s）＋O2（g）===2I2（s）＋2Li2O（s）　ΔH2

则电池反应的ΔH＝__________；碘电极作为该电池的________极。

8．[2011·山东理综，28

（2）]已知：

2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）

ΔH＝－196.6kJ·mol－1

2NO（g）＋O2（g）2NO2（g）　ΔH＝－113.0kJ·mol－1

则反应NO2（g）＋SO2（g）SO3（g）＋NO（g）的ΔH＝________kJ·mol－1。

[练出高分

1．下列有关焓变与反应热的说法，正确的是（　　）

A．反应热和焓变的单位都是kJ

B．如果反应是在恒温恒压条件下进行的，此时的反应热与焓变相等

C．如果反应是在恒温恒容条件下进行的，此时的反应热与焓变相等

D．任何化学反应的反应热均可通过实验直接测定

2．对热化学方程式C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）　ΔH＝131.3kJ·mol－1最准确的理解是

（　　）

A．碳和水反应吸收131.3kJ热量

B．1mol碳和1mol水反应生成一氧化碳和氢气，同时放出131.3kJ热量

C．1mol碳和1mol水蒸气反应生成1molCO和1molH2，同时吸收131.3kJ热量

D．1个固态碳原子和1分子水蒸气反应吸热13

1.1kJ

3．已知下列各反应均为放热反应，同温同压下，下列各热化学方程式中的ΔH最小的是（　　）

A．2A（l）＋B（l）===2C（g）　ΔH1

B．2A（g）＋B（g）===2C（g）　ΔH2

C．2A（g）＋B（g）===2C（l）　ΔH3

D．2A（l）＋B（l）===2C（l）　ΔH4

4．已知热化学方程式（Q1、Q2均为正值）：

C（s）＋

O2（g）===CO（g）　ΔH＝－Q1kJ·mol－1，

C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－Q2kJ·mol－1，有关上述反应的叙述错误的是（　　）

A．Q1

B．生成物总能量均高于反应物总能量

C．由1molC反应生成1molCO气体时放出Q1kJ热量

D．1molCO2气体具有的能量大于1mol干冰具有的能量

5．下列说法正确的是（　　）

A．已知ag乙烯气体充分燃烧时生成1molCO2和液态水，放出bkJ的热量，则表示乙烯燃烧热的热化学方程式为2C2H4（g）＋6O2（g）===4CO2（g）＋4H2O（l）

　ΔH＝－4bkJ·mol－1

B．已知：

H2（g）＋F2（g）===2HF（g）　ΔH＝－270kJ·mol－1，则1mol氢气与1mol氟气反应生成2mol液态氟化氢放出的热量小于270kJ

C．500℃、30MPa下，将0.5molN2和1.5molH2置于密闭的容器中充分反应生成NH3（g），放热19.3kJ，其热化学方程式为N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）　

　ΔH＝－38.6kJ·mol－1

D．已知：

①C（s，石墨）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－393.5kJ·mol－1，②C（s，金刚石）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－395.0kJ·mol－1，则C（s，金刚石）===C（s，石墨）　ΔH＝

－1.5kJ·mol－1

6．已知：

①N2（g）＋O2（g）===2NO（g）　ΔH1＝180kJ·mol－1

②N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）　ΔH2＝－92.4kJ·mol－1

③2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH3＝－483.6kJ·mol－1

下列说法正确的是（　　）

A．反应②中的能量变化如图所示，则ΔH2＝E1－E3

B．H2的燃烧热为241.8kJ·mol－1

C．由反应②知在温度一定的条件下，在一恒容密闭容器中通入1molN2和3molH2，反应后放出的热量为Q1kJ，若通入2molN2和6molH2反应后放出的热量为Q2kJ，则184.8>Q2>2Q1

D．氨的催化氧化反应为4NH3（g）＋5O2（g）===4NO（g）＋6H2O（g）　ΔH＝906kJ·mol－1

7．氧气（O2）和臭氧（O3）是氧元素的两种同素异形体，已知热化学方程式：

4Al（s）＋3O2（g）===2Al2O3（s）　ΔH1①

4Al（s）＋2O3（g）===2Al2O3（s）　ΔH2②

3O2（g）===2O3（g）　ΔH3③

则（　　）

A．ΔH1－ΔH2＝ΔH3B．ΔH1＋ΔH2＝ΔH3

C．ΔH2－ΔH1＝ΔH3D．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝0

8．甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是

①CH3OH（g）＋H2O（g）===CO2（g）＋3H2（g）

ΔH1＝49.0kJ·mol－1

②CH3OH（g）＋

O2（g）===CO2（g）＋2H2（g）

ΔH2＝－192.9kJ·mol－1

根据上述反应，下列说法