化学人教版选修4第一章导学案.docx

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化学人教版选修4第一章导学案

第一节化学反应与能量的变化学案（第一课时反应热）

学习目标：

1、了解化学反应中能量转化的原因和常见的能量转化形式；

2、认识化学反应过程中同时存在着物质和能量的变化，而且能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础的，能量的多少取决于反应物和生成物的质量；

3、了解反应热和焓变的涵义；

【前知回顾】高一时曾做过铝片与盐酸、氢氧化钡与氯化铵晶体的反应实验。

在这两个实验当中，能量有哪些变化？

在我们学过的化学反应当中，还有哪类反应伴随着不同的能量变化？

常见的放热反应有________________、_______________、_______________

常见的吸热反应有________________、________________、_______________

请完成以下问题：

1、化学反应必定伴有________________，在一般化学反应里，常表现_______________。

2、从反应前后物质的总能量角度看，化学反应过程中当____时放出能量，当________时吸收能量。

3、从键能的角度看，断裂化学键要，形成化学键要，一个化学反应是释放能量还是吸收能量取决于。

【阅读新知1】阅读教材相关内容，填写下列问题：

一、焓变反应热

1、焓：

是物质本身的能量。

焓变：

。

2、焓变符号：

用表示。

3、单位：

一般采用。

4、以焓变来表示反应的能量变化（反应热）：

如果反应物所具有的总能量大于生成物所具有的总能量，那么反应时物质的总能量（填“增大”或“减小”），△H（填“大于0”或“小于0”），该反应为。

如果反应物所具有的总能量小于生成物所具有的总能量，那么反应时物质的总能量（填“增大”或“减小”），△H（填“大于0”或“小于0”），该反应为。

【结论】1、如何理解△H的“+”与“—”？

2、用E（反应物总能量）和E（生成物总能量）如何计算△H？

【阅读新知2】阅读教材相关内容，观察图1-1，完成以下问题。

【分析】H2+Cl2==2HCl的反应热，计算如下：

（1）化学键断裂时需要吸收能量，吸收总能量为：

△H（断键）=_____________

（2）化学键形成时需要释放能量，释放总能量为：

△H（成键）=_____________

（3）反应热的计算：

△H=_______________

【思考】1、一个化学反应是放热还是吸热的决定因素是什么？

2、自己做图表示化学反应过程中的能量变化（指出各部分所表示的意义）：

【练习】1、1molC与1molH2O（g）反应生成1molCO（g）和1molH2（g），需吸收131.5KJ的热量，该反应的反应热为△H=KJ/mol。

2、拆开1molH—H键、1molN—H键、1mol分别需要的能量是436KJ、391KJ、946KJ，则该反应生成1molNH3的反应热为；1molH2生成NH3的反应热为。

3、.将铁粉与硫粉混合后加热，待反应一发生即停止加热，反应仍可持续进行，

直到反应结束。

该现象说明了（）

A.该反应为吸热反应B.该反应为放热反应

C.铁粉与硫粉在常温下难以反应D.生成物硫化亚铁的总能量大于铁粉与硫粉的总能量

4、已知反应CH2＝CH2＋H2→CH3—CH3；有关化学键的键能如下。

化学键C－HC＝CC－CH－H

键能（kJ/mol）414.4615.3347.4435.3

试计算该反应的反应热

第二课时热化学方程式的书写方法和应用

【阅读】观察例1所给的热化学方程式，相比于普通的化学方程式，共有哪些不同：

①首先，指明了（对于常温常压，可以）。

②其次，要用括号注明。

③观察例2所给方程式，化学计量数可以是。

1、书写热化学方程式为什么要注明物质的状态？

2、化学计量数与△H的关系？

3、常温常压下，1g氢气与氯气恰好完全反应，反应放热92.3KJ，请书写该热化学方程式。

【归纳】书写热化学方程式步骤：

（1）写出化学方程式；（化学计量数与相对应）

（2）标明；

（3）写出；

【练习】书写下列反应的热化学方程式（均为常温常压）

1、1molN2（g）与适量O2（g）反应生成NO（g），需吸收68kJ的热量；

2、2molCu（s）与适量O2（g）反应生成CuO（s），放出314kJ热量；

3、1g硫粉在氧气中充分燃烧放出9.36kJ热量，写出硫燃烧的热化学方程式。

【总结】分析热化学方程式与一般化学方程式有什么不同？

化学方程式

热化学方程式

化学计量数表示的意义

微粒个数或物质的量。

一定要整数

是否要注明物质的状态

△H的正负号与单位

意义

表明反应中物质的变化

【练习】

1.下列过程中△H小于零的是

A.氯酸钾分解制氧气

B.氯化铵加热制备氨气

C.实验室制乙烯

D.实验室制备氢气

2.同温同压下，已知下列各反应为放热反应，下列各热化学方程式中放热数值最小的是

A.2A（l）+B（l）=2C（g）△H1

B.2A（g）+B（g）=2C（g）△H2

C.2A（g）+B（g）=2C（l）△H3

D.2A（l）+B（l）=2C（l）△H4

3.已知在1×105Pa，298K条件下，2mol氢气燃烧生成水蒸气放出484kJ热量。

则下列热化学方程式正确的是

A.H2O（g）＝H2（g）+1/2O2（g）△H=+242kJ/mol

B.2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H=－484kJ/mol

C.H2（g）+1/2O2（g）=H2O（g）△H=+242kJ/mol

D.2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H=+484kJ/mol

4、燃烧ag乙醇（液态）生成CO2气体和液态H2O，放出热量为QkJ，经测定ag乙醇与足量Na反应能生成H25.6L（标准状况下），则乙醇燃烧的热化学方程式表示正确的是

A.C2H5OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（l）；△H=-QkJ/mol

B.C2H5OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（l）；△H=-

QkJ/mol

C.

C2H5OH（l）+

O2（g）=CO2（g）+

H2O（l）；△H=-2QkJ/mol

D.C2H5OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（l）；△H=-2QkJ/mol

5、4gCO在氧气中燃烧生成CO2，放出9.6kJ热量，写出CO燃烧的热化学方程式。

第二节燃烧热能源

目标：

1.了解燃烧热概念，并能进行简单的计算。

2.知道化学反应中能量转化的原因，能说出常见的能量转化形式。

3.通过查阅资料说明能源是人类生存和发展的重要基础，了解化学在解决能源危机中的重要作用。

知道节约能源、提高能量利用效率的实际意义。

重点、难点：

燃烧热概念及相关计算。

建议：

①调查：

家庭使用的煤气、液化石油气、煤炉等的热能利用效率，提出提高能源利用率的合理化建议。

②查阅资料：

人类社会所面临的能源危机以及未来新型能源。

③思考、查阅：

太阳能储存和利用的多种途径。

④查阅资料：

“化学暖炉”、“热敷袋”、的构造和发热原理。

⑤思考、查阅：

选择燃料的依据。

⑥查阅资料并交流：

火箭推进剂的主要成分和燃烧热。

课时划分：

1课时。

【复习】热化学方程式的意义是什么？

书写热化学方程式时需要注意什么？

【阅读课本分析】一、燃烧热

1．定义：

在101kPa时，lmol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。

（1）在101kPa时，生成稳定的氧化物。

如C完全燃烧应生成CO2（g），而生成CO（g）属于不完全燃烧。

又如H2燃烧生成液态H2O，而不是气态水蒸气。

（2）燃烧热通常是由实验测得的。

（3）可燃物以lmol作为标准进行测量。

（4）计算燃烧热时，热化学方程式常以分数表示。

例：

H2（g）十

O2（g）＝H2O（l）；△H=-285.8kJ/mol

2．研究物质燃烧热的意义

了解化学反应完成时产生热量的多少，以便更好地控制反应条件，充分利用能源。

【阅读与思考】观察下表思考，应根据什么标准来选择燃料？

【分析】1、根据物质的燃烧热、燃料的储量、开采、储存的条件、价格、对生态环境的影响等综合考虑。

2、表中较理想的燃料是：

氢气、甲烷、甲醇等。

【例题】有关燃烧热的计算

10g硫磺在O2中完全燃烧生成气态地，放出的热量能使500gH2O温度由18℃升至62.4℃，则硫磺的燃烧热为，热化学方程式为。

解答：

10g硫磺燃烧共放出热量为：

Q=m·C（t2－t2）＝500g×4.18×10－3kJ/（g·C）（62.4－18）C=92.8kJ，则lmol（32g）硫磺燃烧放热为

=-297kJ/mol，硫磺的燃烧热为297kJ/mol，热化学方程式为：

S（s）+O2（g）=SO2（g）；△H=-297kJ/mol

【阅读】我国能源状况

【思考】1、能源就是，

它包括。

2、有人说我国已探明的煤和石油储量已足以使用好几百年，是不是我们根本不必要节约能源？

【分析】权威部门的最新测算显示，我国能源利用率为33％，与世界先进水平相差10个百分点。

我国能源的利用率却很低，矿产资源利用率为４０％一５０％。

例如，１９９４年我国１０００美元ＧＤＰ耗煤２．０４１标吨，是日本的１３．７倍，德、意、法的８．７倍，美国的４．６倍，印度的１．９倍，世界平均水平的４．７ｌ倍。

如此巨大的资源、能源消耗，不仅造成了极大的浪费，而且也成为环境污染的主要来源。

【思考】新能源的要求与探索

【分析】1、要求：

产生能量高、经济、污染少。

新能源有：

太阳能、生物能、风能、氢能、地热能、海洋能。

2、调整和优化能源结构，降低燃煤在能源结构中的比率，节约油气资源，加强科技投入，加快开发水电、核电和新能源等就显得尤为重要和迫切。

最有希望的新能源是太阳能、燃料电池、风能和等。

这些新能源的特点是资源丰富，且有些可以再生，为再生性能源，对环境没有污染或污染少。

在现有的能源即将出现危机之时，人们很自然地把目光转向那些储量更丰富、更清洁、可以再生的新能源，并惊奇地发现，这些新能源大多数与我们日常生活一直息息相关。

人们在不知不觉地使用着它们，只不过今后我们将采取新的方式利用它们。

其实在各种类型的新能源中，并不是都像核能一样让人感到很神秘，其实大多数新能源离我们很近，比如太阳能，太阳是一颗不断发光发热的恒星，其能源可以说是取之不尽用之不竭的。

请看这样一个数字，地表每秒钟接受的太阳能相当于燃烧550万吨煤炭时的能量，是太阳给与了地球上生命活动所需的能量，形成了自然界中复杂的阴晴雨雪等天气现象，塑造了不同地区的地表景观。

利用太阳能的另外一个优点是对环境无污染，但我们也应该看到太阳能在利用时的不足之处，即非常分散，必须制造出一些装置来收集太阳能。

氢能是一种理想的、极有前途的二次能源。

氢能有许多优点：

氢的原料是水，资源不受限制；氢燃烧时反应速率快，高发热值大；更突出的优点是氢燃烧的产物是水，不会污染环境，是最干净的燃料。

另外，氢能的应用范围广，适应性强。

液态氢已被用作人造卫星和宇宙飞船中的能源。

1980年我国研制成功了第一辆氢能汽车。

1985年原苏联也利用Ti、Fe、V合金氢化物进行了用氢气和汽油作为混合燃料的汽车的试验，若在汽油中加入质量分数约为4％的氢气，则可节油40％，废气中的CO也可减少90％。

预计不久的将来，氢能不仅可以广泛地作为汽车、飞机、轮船、火车等的动力，而且可以成为工业和生活中的重要能源。

地热能约为全球煤热能的1.7亿倍。

地热资源有两种：

一种是地下蒸汽或地热水（温泉）；另一种是地下干热岩体的热能。

利用地热能发电，在工业上可用于加热、干燥、制冷与冷藏、脱水加工、淡化海水和提取化学元素等；在医疗卫生方面，温泉水可以医治皮肤和关节等的疾病，许多国家都有供沐浴医疗用的温泉。

同太阳能相似，风能也早已被人们熟悉和利用，现代随着新能源时代的到来，变得越来越具有魅力，早期人们只是简单地把风能通过一定的装置转换成机械能，如风帆助航。

近代人们则将风能应用到了发电、供暖、通讯、灌溉、制冷以及海水淡化等领域，例如丹麦约有600个中心通讯站用风机供电，这样既可节煤、油、气，又可以清洁环境；美国、日本等国正在积极研制风帆货船，以使古老的帆船获得新生。

今后大家一定要注意了，再提到风车可能就不再只是荷兰的专利了。

关于风能利用的问题，它也受到一定条件的限制，利用风能应选择在经常刮风的地区。

【小结】

一、燃烧热

1．定义：

在101kPa时，lmol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。

2．研究物质燃烧热的意义：

了解化学反应完成时产生热量的多少，以便更好地控制反应条件，充分利用能源。

3．有关燃烧热的计算

二、能源

1、新能源：

太阳能、生物能、风能、氢能、地热能、海洋能。

2、新能源介绍：

【练习】1．下列关于反应热的表述正确的是

A．当△H＜0时，表示该反应为吸热反应

B．由C（s）＋0.5O2（g）=CO（g）的反应热为110.5kJ·mol—1，可知碳的燃烧热为110.5kJ·mol—1

C．反应热的大小与反应物所具有的能量和生成物所具有的能量无关

D．lmolNaOH分别和lmolCH3COOH、1molHNO3反应放出的热量：

CH3COOH＜HNO3

2．已知下列两个热化学方程式；

H2（g）+

O2（g）===H2O

（1）；△H=－285.kJ/mol

C3H8（g）+5O2（g）===3CO2（g）+4H2O

（1）；△H=－2220.0kJ/mol

（1）实验测得H2和C-3H8的混合气体共5mol，完全燃烧生成液态水时放热6262.5kJ,则混合气体中H2和C3H8的体积比是。

（2）已知：

H2O

（1）=H2O（g）；△H=+44.0kJ/mol，写出丙烷燃烧生成CO2和气态水的热化学方程式。

3．把煤作为燃料可以通过下列两种途径：

　　途径I：

　　途径II：

先制水煤气：

再燃烧水煤气：

　　试回答下列问题：

（1）判断两种途径放热：

途径I放出的热量______________（填“大于”、“等于”、“小于”）途径II放出的热量。

（2）

的数学关系式是______________。

　　（3）由于制取水煤气反应里，反应物所具有的总能量______________生成物所具有的总能量，那么在化学反应时，反应物应需要______________能量才能转化为生成物，因此其反应条件为______________。

　　（4）简述煤通过途径II作为燃料的意义。

参考答案：

1．D

2．

（1）1：

1；

（2）C3H8（g）+5O2（g）===3CO2（g）+4H2O（g）;△H=－2044.0kJ/mol

3．

（1）等于

（2）

（3）低于；吸收；高温

（4）固体煤经处理变为气体燃料后，不仅在燃烧时可以大大减少

和烟尘对大气造成的污染，而且燃烧效率高，也便于输送。

【练习】课本第10页的1、2、3、4、5、6题

1、答：

2、答：

3、答：

4、答：

5、答：

6、答：

第3节化学反应热的计算

知识与技能：

1、以质量守恒定律和能量守恒定律为基础使学生对盖斯定律的学习从直觉认识上升为理性认识；

2、掌握运用盖斯定律进行化学反应热的计算；

3、提高对热化学方程式内涵的认识，理解热量与物质的量的紧密联系。

过程与方法：

1、通过适当的问题和台阶，引起主动探究运用盖斯定律解决实际问题的技巧；

2、培养从个别问题形成一般方法的能力。

情感、态度与价值观：

激发学习兴趣，培养尊重科学、严谨求学、勤于思考的态度。

重点：

盖斯定律，应用盖斯定律进行反应热的计算

难点：

盖斯定律的应用

【复习思考】已知H2（g）+1/2O2（g）==H2O（g）△H1=-241.8kJ/mol

请问241.8kJ/mol是不是H2的燃烧热？

如果不是，你认为H2的燃烧热比241.8kJ/mol大还是小？

已知H2O（g）==H2O（l）△H2=-44kJ/mol

你能否准确说出H2的燃烧热？

请谈一谈将上述两个变化的反应热相加作为H2燃烧热的理由。

【分析】不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反应热是相同的。

换句话说，化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。

这就是盖斯定律。

【思考】你认为盖斯定律是哪些自然规律的必然结果？

【分析】应该是质量守恒定律和能量守恒定律的共同体现，反应是一步完成还是分步完成，最初的反应物和最终的生成物都是一样的，只要物质没有区别，能量也不会有区别。

【思考】已知C（s）+1/2O2（g）==CO（g）ΔH1=-110.5kJ/mol

2CO（g）+O2（g）==2CO2（g）ΔH2=-566.0kJ/mol

求C（s）+O2（g）==CO2（g）ΔH3=？

答案是-393.5kJ/mol还是-676.5kJ/mol？

【分析】①求总反应的反应热，不能不假思索地将各步反应的反应热简单相加。

②不论一步进行还是分步进行，始态和终态完全一致，盖斯定律才成立。

③某些物质只是在分步反应中暂时出现，最后应该恰好消耗完。

【思考】那么有什么方法能快速判断中间产物最后不会留下？

【分析】把方程式相加，看是否能得到未知反应方程式。

【阅读】阅读课本例3，自己归纳这类问题的解题步骤。

【分析】①确定待求的反应方程式；

②找出待求方程式中各物质出现在已知方程式的什么位置；

③根据未知方程式中各物质计量数和位置的需要对已知方程式进行处理，或调整计量数，或调整反应方向；

④实施叠加并检验上述分析的正确与否。

【练习】已知C（s）+O2（g）==CO2（g）ΔH1=-393.5kJ/mol

2CO（g）+O2（g）==2CO2（g）ΔH2=-566.0kJ/mol

求C（s）+1/2O2（g）==CO（g）ΔH3=？

【分析】有的化学反应的反应热能够直接测定，有的化学反应由于反应很慢或者产物不纯等原因无法直接测定其反应热，上述练习就是其中的一个实例。

但盖斯定律的应用很好地解决了这一难题，所以盖斯定律在科学研究中具有重要意义。

【练习】1、某次发射火箭，用N2H4（肼）在NO2中燃烧，生成N2、液态H2O。

已知：

N2（g）+2O2（g）==2NO2（g）△H1=+67.7kJ/mol

N2H4（g）+O2（g）==N2（g）+2H2O（l）△H2=-534kJ/mol

请写出发射火箭反应的热化学方程式。

2、已知C（s）+O2（g）==CO2（g）ΔH1=-393.5kJ/mol

2C（s）+O2（g）==2CO（g）ΔH2=-221kJ/mol

2CO（g）+O2（g）==2CO2（g）ΔH3=-566.0kJ/mol

求C（s）+CO2（g）==2CO（g）ΔH4=？

【思考】1、在课本中查找所需数据，运用盖斯定律写出由CO和H2合成甲醇的热化学方程式。

2、石墨和金刚石，哪一个才是更稳定的碳单质？

请查找你需要的数据并运用盖斯定律进行分析，从而证明你的结论。

【练习】1.沼气是一种能源，它的主要成分是CH4。

0.5molCH4完全燃烧生成CO2和液态水时放出445KJ的热量，则下列热化学方程式中正确的是（）

A.2CH4（g）+4O2（g）==2CO2（g）+4H2O（l）;ΔH＝＋890kJ·mol－1

B.CH4（g）+2O2（g）==CO2（g）+2H2O（l）;ΔH＝＋890kJ·mol－1

C.CH4（g）+2O2（g）==CO2（g）+2H2O（l）;ΔH＝--890kJ·mol－1

D.1/2CH4（g）+O2（g）==1/2CO2（g）+H2O（l）;ΔH＝--890kJ·mol－1

2.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

3.1gH2燃烧生成液态水放出142.9KJ的热量，表示该反应的热化学方程式正确的是（）

A.2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（l）；ΔH＝-142.9kJ·mol－1

B.2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（l）；ΔH＝-571.6kJ·mol－1

C.2H2＋O2＝2H2O；ΔH＝-571.6kJ·mol－1

D.H2（g）＋1/2O2（g）＝H2O（g）；ΔH＝--285.8kJ·mol－1

4.酒精燃烧的化学方程式为：

C2H6O+3O2

2CO2+3H2O,完全燃烧一定量的无水酒精，放出的热量Q，为完全吸收生成的CO2，消耗8mol·L-1的NaOH溶液50mL时恰好生成正盐。

则燃烧1mol无水酒精所放出的热量为（）

A.0.2QB.0.1QC.5QD.10Q

5．已知在25℃，101kPa下，lgC8H18（辛烷）燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.40kJ热量。

表示上述反应的热化学方程式正确的是（）

AC8H18

（1）＋22.5O2（g）＝8CO2（g）＋9H2O（g）△H＝－48.40kJ·mol－1

BC8H18

（1）＋22.5O2（g）＝8CO2（g）＋9H2O

（1）△H＝－5518kJ·mol－1

CC8H18

（1）＋22.5O2（g）＝8CO2（g）＋9H2O

（1）△H＝＋5518kJ·mol－1

DC8H18

（1）＋22.5O2（g）＝8CO2（g）＋9H2O

（1）△H＝－48.40kJ·mol－1

6．已知

（l）

＝H2O（g）△H1＝akJ·

（2）

＝2H2O（g）△H2＝bkJ·

（3）

＝H2O（l）△H3＝ckJ·

（4）

＝2H2O（l）△H4＝dkJ·

下列关系式中正确的是（）

A．a＜c＜0B．b＞d＞0C．2a＝b＜0D．2c＝d＞0

7．已知CH4（g）+2O2（g）==CO2（g）+2H2O（l）;ΔH＝--Q1kJ·mol－1,

＝2H2O（g）；　△H2＝--Q2kJ·

，

＝2H2O（l）；　△H2＝--Q3kJ·

。

常温下，取体积比4∶1的甲烷和氢气的混合气体11.2L（