苏教版高中化学选修4《化学反应原理》导学案全套.docx

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苏教版高中化学选修4《化学反应原理》导学案全套

苏教版高中化学选修4《化学反应原理》导学案（全套）

专题一化学反应与能量变化

第一单元化学反应中的热效应

化学反应中的焓变

【基础知识梳理】

【知识回顾】

下列变化属于放热反应的有属于吸热反应的有.

①氯酸钾分解制氧气②铝热反应

③点燃的镁条继续在CO2中继续燃烧④生石灰跟水反应生成熟石灰

⑤Ba（OH）2·8H2O和NH4Cl的反应⑥C与CO2的反应

常见的放热反应

（1）

（2）

（3）（4）

常见的吸热反应

（1）

（2）

（3）（4）

一、化学反应的焓变

1、定义：

化学反应过程中，当反应物和生成物具有相同的温度时，放出或吸收的热量叫做化学反应的反应热。

焓变：

在恒温、恒压的条件下，化学反应过程中所吸收或释放的热量称为反应的焓变。

符号单位

2.能量变化的原因

（1）宏观∆H=总能量--总能量

（2）微观化学反应本质

∆H=破坏键吸收能量—形成键放出能量

破坏键吸收能量形成键放出能量∆H0放热反应

破坏键吸收能量形成键放出能量∆H0吸热反应（填>,<或=）

【问题解决】已知断裂1molH2（g）中的H-H键需要吸收436kJ的能量，断裂1molO2中的共价键需要吸收498kJ的能量，生成H2O中的1molH-O键能放出436kJ的能量。

试写出O2（g）与H2（g）反应生成H2O（g）的热化学方程式。

【思考】宏观和微观之间的联系键能越大，物质越稳定，所具有的能量就越低

已知：

C（石墨）→C（金刚石）ΔH＞0，则可以判断（）

A．金刚石比石墨稳定B．一样稳定

C．石墨比金刚石稳定D．无法判断

二、热化学方程式

1、定义：

能够表示反应热的化学方程式

2、热化学方程式——书写规则

①要注明反应物和生成物的，如、、，因为不同所具有的也不同，同种物质不同状态所具有的能量大小关系为。

若在溶液中的反应，溶液中的溶质用表示。

②要注明ΔH的，代表吸热，代表放热，注意不能省略，无论热化学方程式中化学计量数为多少，△H的单位总是，但△H的数值与反应式中的系数成比例

③热化学方程式中各物质前的化学计量数表示不表示,因而计量数可以是，也可是。

④要注明,不注明的指时的数据。

三、常见题型

①热化学方程式的书写及判断：

例1在25℃、101kPa下，1g甲醇燃烧生成CO2和水时放热22kJ。

写出该反应的热化学方程式为____________________________

例2常温常压下，0.5molCH4完全燃烧生成CO2和H2O时，放出445KJ热量，

则下列热化学方程式中正确的是（）

A、CH4（g）+2O2（g=CO2（g）+2H2O（g）ΔH=－890kJ/mol

B、CH4（g）+2O2（g=CO2（g）+2H2O（l）ΔH=+890kJ/mol

C、CH4（g）+2O2（g=CO2（g）+2H2O（l）ΔH=－890kJ/mol

D、1/2CH4（g）+O2（g=1/2CO2（g）+H2O（l）ΔH=－445kJ/mol

例3（08上海卷—17）已知：

H2（g）＋F2（g）=2HF（g）;△H=−270kJ·mol－1，下列说法正确的是（）

A．2L氟化氢气体分解成1L的氢气和1L的氟气吸收270kJ热量

B．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．在相同条件下，1mol氢气与1mol氟气的能量总和大于2mol氟化氢气体的能量

D．1个氢气分子与1个氟气分子反应生成2个氟化氢分子放出270kJ

②比较大小

【例4】（06·江苏）下列各组热化学方程式中，化学反应的△H1>△H2的是（）

①C（s）＋O2（g）===CO2（g）；△H1C（s）＋1/2O2（g）===CO（g）；△H2

②2S（s）＋O2（g）===2SO2（g）；△H12S（g）＋O2（g）===2SO2（g）；△H2

③H2（g）＋1/2O2（g）===H2O（l）；△H12H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）；△H2

④CaCO3（s）=CaO（s）＋CO2（g）;△H1CaO（s）＋H2O（l）=Ca（OH）2（s）;△H2

A．①B．④C．②③④D．①②③

【练一练】

1．（2007全国高考上海卷14）已知：

CH3CH2CH2CH3（g）＋6.5O2（g）→4CO2（g）＋5H2O（l）＋2878kJ

（CH3）2CHCH3（g）＋6.5O2（g）→4CO2（g）＋5H2O（l）＋2869kJ

下列说法正确的是（）

A正丁烷分子储存的能量大于异丁烷分子B正丁烷的稳定性大于异丁烷

C异丁烷转化为正丁烷的过程是一个放热过程D异丁烷分子中的碳氢键比正丁烷的多

2、已知

（1）H2（g）＋1/2O2（g）＝H2O（g）ΔH1=akJ/mol

（2）2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（g）ΔH2=bkJ/mol

（3）H2（g）＋1/2O2（g）＝H2O（l）ΔH3=ckJ/mol

（4）2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（l）ΔH4=dkJ/mol

则a、b、c、d的关系正确的是。

A、ad>0C、2a=b<0D、2c=d>0

【课后巩固练习】

1．热化学反应方程式中物质前的化学计量数表示……………………………………（）

A．分子数B．原子个数C．物质的量D．物质的质量

2．下列变化过程中，是吸热反应的是…………………………………………………（）

A．H+H→H2B．H+Cl→HClC．I2→I+ID．S+O2→SO2

3．1gH2燃烧生成液态水放出142．9K的热量，下列热化学方程式书写正确的是（）

A．2H2（g）+O2（g）=2H2O

（1），

H=—142．9　kJ·molˉl

B．2H2（g）+O2（g）=2H2O

（1），

H=—571．6　kJ·molˉl

C．2H2+O2=2H2O，

H=—571．6l　kJ·molˉl

D．H2（g）+1/2O2（g）=H2O

（1），

H=+285．8　kJ·molˉl

4．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．任何放热反应在常温条件下一定能够发生

C．反应物和生成物所具有的总能量的差决定了化学反应是放热还是吸热

D．吸热反应一定是反应物总能量大于生成物的总能量。

5．已知下列三个热化学反应方程式，这三个反应的反应热的大小关系正确的是…（）

①C（g）+H2O（g）＝CO（g）+H2（g），

H=+131．5kJ·molˉl

②1/2H2（g）+1/2C12（g）＝HCl（g），

H=—92．3kJ·molˉl

③H2（g）+1/2O2（g）＝H2O

（1），

H=—241．8kJ·molˉl

A．①>②>③B．③>②>①C．③>①>②D．①>③>②

6．下列反应既是氧化还原反应，又是吸热反应的是………………………………（）

A．铝片和稀硫酸反应B．Ba（OH）2·8H20与NH4Cl反应

C．灼热的碳与二氧化碳反应D．甲烷在氧气中燃烧

7．下列说法正确的是……………………………………………………………………（）

A．物质发生化学反应都伴随着能量变化

B．伴有能量变化的物质变化都是化学变化

C．在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量总是低于生成物的总能量

D．在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量总是高于生成物的总能量

8．下列各图所表示的反应是吸热反应的是…………………………………………（）

生成物

9．已知白磷和P4O6的分子结构如图所示，现提供以下化学键的键能（kJ·mol1）：

化学键

P—P

P—O

1molO2

P=O

键能（kJ·mol1）

198

360

498

585

⑴写出反应P4（白磷）+3O2=P4O6的热化学方程式

2五氧化二磷分子式是P2O5，但是结构式就是P4O10，如图所示。

对比P2O5与P4O6的结构式，写出

P2O5

P4（白磷）+5O2=P4O10的热化学方程式。

⑶

，△H=—738.5kJ·mol1

则白磷转化为红磷的热化学方程式________________________________。

相同的状况下，能量较低的是_________；白磷的稳定性比红磷_________（填“高”或“低”）。

反应热的测量与计算

【基础知识梳理】

一、反应热的测量

【活动与探究】阅读课本p6的实验，了解其实验原理和步骤

【思考】观察量热计的构造，根据什么数据来获得反应热？

1.实验步骤：

（1）用一个量筒量取50mL0.50mol/L盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，（注意要把温度计上的酸用水冲洗干净）

【思考1】温度计上的酸为何要用水冲洗干净？

冲洗后的溶液能否倒入小烧杯？

为什么？

（2）用另一个量筒量取50mL0.50mol/LNaOH溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度，记录。

把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯。

【思考2】酸、碱混合时，为何要把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入？

（3）用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，记为终止温度，记入表格。

【思考3】实验中能否用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒？

为什么？

（4）假设溶液的比热容与水的比热容相等，溶液的密度与水的密度相等，忽略量热计的比热，根据溶液温度升高的数值，计算该反应的反应热并写出热化学方程式。

可重复实验三次，取测量所得数据的平均值作为计算依据。

【思考4】）如果用同样的方法测定氢氧化钾与盐酸反应、氢氧化钠与硝酸反应的反应热，请预测其反应热是否相同，并设计实验方案加以验证。

2.中和热在溶液中，酸和碱发生中和反应生成mol水时所放出的热量

在稀溶液中,强酸与强碱的反应中和热都是kJ·mol-1

【概念辨析】若将1L1mol/LNaOH溶液中加入稀醋酸、稀硫酸、稀硝酸，恰好完全反应时的热效应分别为△H1、△H2、△H3；则三者的大小关系为

【讨论】1.本实验中若把50mL0.50mol/L的盐酸改为50mL0.50mol/L醋酸，所测结果是否会有所变化？

为什么？

2.若改用100mL0.50mol/L的盐酸和100mL0.55mol/L的NaOH溶液，所测中和热的数值是否约为本实验结果的二倍（假定各步操作没有失误）？

二、盖斯定律

1、概念：

一个化学反应，不论是一步完成，还是分几步完成，其总的热效应是的。

盖斯定律表明：

一个化学反应的焓变仅与反应的和反应的有关，而与反应的途径关

例1：

已知：

C（s）+O2（g）＝CO2（g）△H1=－393.5kJ/mol

CO（g）+1/2O2（g）＝CO2（g）△H2=－283.0kJ/mol

求：

C（s）+1/2O2（g）＝CO（g）的△H3=

【练一练】1.已知：

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

H2（g）+1/2O2（g）＝H2O（l）;△H2=－285.8kJ/mol

H2O（l）＝H2O（g）;△H3=44.0kJ/mol

则△H1、△H2、△H3的关系。

2.已知：

金刚石、石墨的热化学方程式：

C（s，金刚石）+O2（g）＝CO2（g）△H=－395.4kJ/mol

C（s，石墨）+O2（g）＝CO2（g）△H=－393.5kJ/mol

则石墨转化为金刚石的反应热△H=，

两物质中较为稳定。

三、能源的充分利用

1.能源

（1）传统能源

（2）新能源

2．能源又可以分为能源和能源。

3.标准燃烧热：

在101KPa时，mol物质燃烧的反应热

4、热值：

物质完全燃烧的反应热叫做该物质的

物质完全燃烧是指物质中含有的氮元素转化为N2（g）,氢元素转化为H2O（l）,碳元素

转化CO2（g）,硫元素转化SO2（g）

例2.已知下列热化学方程式：

2H2（g）+O2（g）==2H2O（g）△H=－483.6kJ/mol

H2O（l）==H2O（g）△H=＋44kJ/mol

则氢气的标准燃烧热

氢气热值

【课后巩固练习】

1．在一定条件下，CO和CH4燃烧的热化学方程式分别为

2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）；△H=-566kJ·molˉl

CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）；△H=-890kJ·molˉl

由1molCO和3molCH4组成的混和气在上述条件下完全燃烧时，释放的热量为…（）

A．2912kJB．2953kJC．3236kJD．3867kJ

2．不管化学过程是一步完成或分为数步完成，这个过程的热效应是相同的已知

H2O（g）＝H2O（l）；　　　　　　　　　　　　△H1＝Q1kJ·molˉ1

C2H5OH（g）＝C2H5OH（l）；　　　　　　　　　△H2＝Q2kJ·molˉ1

C2H5OH（g）＋3O2（g）＝2CO2（g）＋3H2O（g）；　　△H3＝Q3kJ·molˉ1

若使23g酒精液体完全燃烧，最后恢复到室温，则放出的热量为………………（）

A．Q1＋Q2＋Q3　　　　　　　　B．0．5（Q1＋Q2＋Q3）

C．0．5Q1－1．5Q2＋0．5Q3　　　　D．1．5Q1－0．5Q2＋0．5Q3

3．已知葡萄糖的燃烧热是2804kJ·molˉ1，当它氧化生成1g水时放出的热量是……（）

A．26．0kJ　B．51．9kJ　　C．155．8kJ　　D．467．3kJ

4．氢气（H2）、一氧化碳（CO）、辛烷（C8H18）、甲烷（CH4）的热化学方程式分别为：

H2（g）+1/2O2（g）=H2O（l）；　　△H=－285．8kJ·molˉ1

CO（g）+1/2O2（g）=CO2（g）；　　△H=－283kJ·molˉ1

C8H18（l）+25/2O2（g）=8CO2（g）+9H2O（l）；　　△H=－5518kJ·molˉ1

CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）；　　△H=－890．3kJ·molˉ1

相同质量的H2、CO、C8H18、CH4完全燃烧时，放出热量最少的是…………………（）

A．H2（g）B．CO（g）C．C8H18（l）D．CH4（g）

5．人体内葡萄糖的消耗可用下列热化学方程式表示

C6H12O6（s）+6O2（g）＝6CO2（g）+6H2O（l）；△H=-2800.6kJ·molˉ1

如果某人每天消耗12540kJ热量，则他每天至少要摄入葡萄糖的质量为……………（）

A．806gB．1000gC．1250gD．1500g

6．已知H2（g）+1/2O2（g）＝H2O（l）；△H=-285．8kJ·molˉ1

CO（g）+1/2O2（g）＝CO2（g）；△H=-282．9kJ·molˉ1

某H2和CO的混合气体完全燃烧时放出113．74kJ热量，同时生成3．6g液态水，则原混合气体中H2和CO的物质的量之比为………………………………………………（）

A．2∶1　　B．1∶2　　　　　C．1∶1　　　D．2∶3

7．已知KOH（aq）+HNO3（aq）=KNO3（aq）+H2O（l）△H=-57．3kJ·molˉ1，则0．1mol·Lˉ1H2SO4500mL与足量稀NaOH中和放出的热量是……………………（）

A．57．3kJ　　B．5．73kJ　　　C．28．65kJ　D．2．865kJ

8．（2007年高考广东化学卷，反应热）灰锡（以粉末状存在）和白锡是锡的两种同素异形体。

已知：

①Sn（s、白）＋2HCl（aq）＝SnCl2（aq）＋H2（g）；H1

②Sn（s、灰）＋2HCl（aq）＝SnCl2（aq）＋H2（g）；H2

③Sn（s、灰）

Sn（s、白）；H3＝＋2.1kJ/mol，下列说法正确的是（）

A．H1＞H2B．锡在常温下以灰锡状态存在

C．灰锡转化为白锡的反应是放热反应

D．锡制器皿长期处于低于13.2℃的环境中，会自行毁坏

9．甲硅烷（SiH4）是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成SiO2固体和水，常温下1g甲硅烷自燃放出的热量为44．6kJ，则甲硅烷自燃的热化学方程式为

。

10．由N2和H2合成1molNH3时可放出46．2kJ·molˉl的热量。

N≡N键的键能是948．9kJ/mol，H-H键的键能是436kJ·molˉl，试计算N—H键的键能是kJ/mol。

合成氨的热化学方程式为。

11．50mL0.50mol／L盐酸与50mL0．55mol／LNaOH溶液在如右图所示的装置中

进行中和反应。

通过测定反应过程中所放出来

的热量可计算中和热。

回答下列问题：

（1）从实验装置上看，图中缺少的一种玻璃用品是。

（2）烧杯间填满碎纸条的作用是。

（3）大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）

（4）实验中改用60mL0．50mol／L盐酸跟50mL0．55mol／LNaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量，（填“相等”或“不相等”）。

（5）用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会；用50mL0．50mol／LNaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会

。

（均填“偏大”、“偏小”或“无影响”）

12．（（05年湖南十校联考）4分）

（1）已知：

N2（g）+2O2（g）＝2NO2（g）；△H＝＋67.7kJ/mol

N2H4（g）+O2（g）＝N2（g）+2H2O（g）；△H＝－534kJ/mol发射卫星用肼（即N2H4）的气体为原料，以NO2为氧化剂，两种物质反应生成氮气和水蒸气，试写出该反应的热化学方程式：

第二单元化学能与电能转化

原电池的工作原理及应用

【基础知识梳理】

一、原电池

教材P13——活动与探究：

实验1Zn+Cu2+＝Zn2++Cu

请根据你的经验猜想Zn与CuSO4溶液的反应是吸热反应还是放热反应？

如何证明

现象:

结论:

【思考1】该反应放出的能量除了可以转化为热能之外，还可以转化为什么能量？

1、原电池：

把能转化为能的装置。

【练一练】

电极反应式：

负极（电极）：

反应

正极（电极）：

反应

电池总反应

2.原电池中的基本关系

负极

（1）电极

正极

（2）电路：

（电子、离子移动向）

电子由极流向极阳离子向极移动

外电路内电路

电流由极流向极阴离子向极移动

负极:

电子、反应

（3）电极反应式

正极:

电子、反应

总反应式:

两极

练习1：

判断下列装置能否构成原电池。

（）（）（）

3.形成原电池的条件

（1）

（2）

（3）（4）

教材P13——活动与探究（实验2）

现象

结论:

负极（Zn电极）正极（Cu电极）

电池反应

【思考2】

①盐桥的作用是什么？

②此电池的优点？

教材P14——活动与探究

电池反应：

负极：

正极：

练习2：

书写如下电池反应的电极方程式（不同的介质不同的电极反应）

负极：

正极：

总

负极：

正极：

总：

练习3：

不同的介质不同的电极反应

负极：

正极：

总：

负极：

正极：

总：

二、原电池原理应用：

（1）比较金属活动性强弱

例1.下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是……………………………（）

A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲上有H2气放出；

B.在氧化–还原反应中，甲比乙失去的电子多

C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极；D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；

（2）比较反应速率

例2：

下列制氢气的反应速率最快的是………………………………………………（）

A.纯锌和1mol/L硫酸；B.纯锌和18mol/L硫酸；

C.粗锌和1mol/L盐酸；D.粗锌和1mol/L硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液。

练习4如图装置，电流表G发生偏转，同时A极逐渐变粗，B极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的哪一组…………………………………………（）

A、A是锌，B是铜，C为稀H2SO4

B、A是铜，B是锌，C为稀硫酸

C、A是铁，B是银，C为AgNO3溶液

D、A是Ag，B是铁，C为AgNO3溶液

练习5.下列关于下图所示原电池的说法正确的是…………（）

A铝片为正极

B正极上有H2产生

CAl是电池的负极，开始工作时溶液中会立即有白色沉淀析出

D当转移0.04mole-时，产生0.01molO2

练习6.X、Y、Z、W四种金属片进入稀盐酸中,用导线连接,可以组成原电池,实验结果如下图所示:

则四种金属的活泼性由强到弱的顺序为________________

【课后巩固练习】

1．某金属与稀盐酸作用放出氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是……（）

A．镁B．铁C．铝D．铜

2．原电池产生电流的本质原因是…………………………………………………………（）

A．原电池中溶液能电离出自由移动的离子

B．有两根导线将两个活泼性不同的电极连接

C．电极上进行的氧化还原反应的生成物为电子

D．电极上进行的氧化还原反应中会有电子的转移

3．由铜、锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的pH值……………………（）

A．不变B．先变小后变大C．逐渐变大D．逐渐变小

4．将Al片和Cu片用导线联接，一组插入浓硝酸中，一组插入稀氢氧化钠溶液中，分别形成的原电池，在这两个原电池中，负极分别为……………………………………（）

A．Cu片、Al片B．Al片、Cu片C．Al片、Al片D．Cu片、Cu片

5．随着生活质