化学第一章《化学反应与能量》复习教案人教版选修4.docx
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化学第一章《化学反应与能量》复习教案人教版选修4
化学：
第一章《化学反应与能量》复习教案（人教版选修4）
【高考要求分析】这部分内容中有许多考点是每年高考的必考内容。
主要有以下几点：
1．书写热化学方程式或判断热化学方程式的正误；
2．有关反应热的计算；放热反应、吸热反应的判断。
3．比较反应热的大小，结合反应热分析化学反应速率、化学平衡基本规律。
4．反应热跟化学键的综合联系。
【基础知识梳理和典型例题讲解】
一．化学反应中能量变化的原因
（1）化学反应中的能量变化的本质原因
物质变化的实质:
旧化学键的断裂和新化学键的生成.
能量变化的实质:
破坏旧化学键需要吸收能量,形成新化学键需要放出能量,化学反应过成中,在发生物质变化的同时必然伴随着能量变化.如下图:
反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量
反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量
（2）化学反应中的能量变化，通常表现为热量的变化——吸热或者放热
A.放热反应:
化学反应过程中释放能量的反应叫放热反应.
放热反应：
燃烧、中和、金属和酸的反应、铝热反应等。
B.吸热反应:
化学反应过程中吸收能量的反应叫吸热反应.
吸热反应：
其特征是大多数反应过程需要持续加热，如CaCO3分解等大多数分解反应，H2和I2、S、P等不活泼的非金属化合，Ba（OH）2·8H2O和NH4Cl固体反应，CO2和C的反应。
说明：
吸热反应有的不需要加热如：
Ba（OH）2·8H2O和NH4Cl固体反应，多数需要加热，放热反应有的开始时需要加热以使反应启动。
即反应的吸、放热与反应条件无关。
二．化学反应的反应热与焓变
1.反应热
⑴意义：
在化学反应过程中放出或吸收的热量，通常叫反应热
⑵符号：
用△H表示
⑶单位：
一般采用KJ/mol
⑷可直接测量，测量仪器叫量热计
⑸研究对象：
一定压强下，在敞口容器中发生的反应所放出或吸收的热量
2．反应热与焓变的关系
3.化学反应的焓变计算:
中学化学中常用的计算化学反应焓变的方法主要有4种。
方法一：
根据反应物和生成物的总能量计算，即
【例1】已知25℃,101kPa下,石墨,金刚石燃烧的热化学方程式分别为：
C（石墨）+O2（g）=CO2（g）;△H=-－393.51kJ·mol-1
C（金刚石）+O2（g）=CO2（g）;△H=－395.41kJ·mol-1据此判断,下列说法正确的是（）
A.由石墨制备金刚石是吸热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石的低
B.由石墨制备金刚石是吸热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石的高
C.由石墨制备金刚石是放热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石的低
D.由石墨制备金刚石是放热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石的高
【练习】已知25℃、101kPa条件下：
4Al（s）+3O2（g）==2Al2O3（s）；△H＝－2834.9kJ/mol4Al（s）+2O3（g）==2Al2O3（s）；△H＝－3119.1kJ/mol由此得出的正确结论是
A．等质量的O2比O3能量低，由O2变O3为放热反应
B．等质量的O2比O3能量高，由O2变O3为吸热反应
C．O3比O2稳定，由O2变O3为放热反应
D．O2比O3稳定，由O2变O3为吸热反应
方法二：
能据键能计算，即△H=∑反应物的总键能—∑生成物的总键能
【例2】化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程.化学键的键能是形成（或拆开）1mol化学键时释放（或吸收）的能量.已知下列物质的键能分别为:
H—H:
436kJ/mol,Cl—Cl:
243kJ/mol,H—Cl:
431kJ/mol试计算H2（g）+Cl2（g）==2HCl（g）的焓变。
【练习1】（08海南卷）白磷与氧可发生如下反应：
P4+5O2=P4O10。
已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为：
P—PakJ·mol—1、P—ObkJ·mol—1、P=OckJ·mol—1、O=OdkJ·mol—1。
根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的△H，其中正确的是（）
A．（6a+5d－4c－12b）kJ·mol—1B（4c+12b－6a－5d）kJ·mol—1
C．（4c+12b－4a－5d）kJ·mol—1D．（4a+5d－4c－12b）kJ·mol—1
【解析】由图可以看出：
P4中有6mol的P－P，5mol的O2中含有5molO＝O，1mol的P4O10中含有4mol的P＝O，12mol的P－O，所以△H＝（6a＋5d－4c－12b）kJ·mol－1。
答案：
A。
【练习2】（07年高考理综重庆卷·13）已知1g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121kJ，且氧气中1molO=O键完全断裂时吸收热量496kJ，水蒸气中1molH—O键形成时放出热量463kJ，则氢气中1molH—H键断裂时吸收热量为C
A．920kJB．557kJC．436kJD．188kJ
方法三：
根据盖斯定律计算，
1.盖斯定律：
一定条件下，对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应焓变是一样的，即。
2.利用盖斯定律计算化学反应焓变的方法：
若一个化学方程式可由另外几个化学方程式相加减而得到，则该化学反应的焓变即为。
用图示表示如下：
则△H=.
【例3】已知下列热化学方程式：
①CO2（g）=C（S）+O2（g）△H=+393.5KJ/mol
②CO（g）+
O2（g）=CO2（g）△H=－283KJ/mol
③TiO2（s）+2Cl2（g）=TiCl4（s）+O2（g）△H=+141KJ/mol
试写出TiO2与Cl2、C反应生成TiCl4和CO的热化学方程式。
【练习1】A.（07年高考海南化学卷·6）已知：
（1）Zn（s）＋1/2O2（g）=ZnO（s）；H=－348.3kJ/mol
（2）2Ag（s）＋1/2O2（g）=Ag2O（s）；H=－31.0kJ/mol则Zn（s）＋Ag2O（s）=ZnO（s）＋2Ag（s）的H等于
A．－317.3kJ/molB．－379.3kJ/molC．－332.8kJ/molD．317.3kJ/mol
B.（08宁夏卷）已知H2（g）、C2H4（g）和C2H5OH
（1）的燃烧热分别是-285.8kJ·mol-1、-1411.0kJ·mol-1和-1366.8kJ·mol-1,则由C2H4（g）和H2O（l）反应生成C2H5OH（l）的△H为（）
A．-44.2kJ·mol-1B．+44.2kJ·mlo-1C．-330kJ·mol-1D．+330kJ·mlo-1
【解析】由题意可知：
C2H4（g）＋3O2（g）
2CO2（g）＋2H2O（l）；△H＝-1411.0kJ·mol-1，
C2H5OH
（1）＋3O2（g）
2CO2（g）＋3H2O（l）；△H＝-1366.8kJ·mol-1,将上述两个方程式相减得：
C2H4（g）＋H2O（l）
C2H5OH（l）；△H＝-44.2kJ·mol-1。
答案：
A。
【练习2】煤燃烧的反应热可通过一下两个途径来利用：
a利用煤在充足的空气中直接燃烧产生的反应热；
b.先使煤与水蒸汽反应得到氢气和一氧化碳，然后使得到的氢气和一氧化碳在空气中充足的燃烧。
这两个过程的热化学方程式为：
a.C（s）+O2（g）＝CO2（g）△H=E1①
b.C（s）+H2O（g）＝CO（g）+H2（g）△H=E2②
c．H2（g）+1/2O2（g）＝H2O（g）△H=E3③
d．CO（g）+1/2O2（g）＝CO2（g）△H=E4④请回答：
（1）与途径a想必，途径b有许多优点，即：
（2）上述四个热化学方程式中△H>0的反应使（填反应序号）
（3）等质量的煤分别通过以上两条不同途径的可利用总能量关系正确的是。
A.a比b多B.a比b少C.a与b在理论上相同
（4）根据能量守恒定律，E1、E2、E3、E4之间的关系为。
方法四：
根据一定条件下反应物和生成物的标准摩尔生成焓计算：
对于一般反应：
aA+bB=cC+dD
△H=
【例4】已知金刚石和石墨的标准摩尔生成焓（298K）如下表：
单质
标准摩尔生成焓/kJ·mol-1
金刚石
1.9
石墨
0
求石墨转化为金刚石的反应焓变。
三．热化学方程式
1．热化学方程式概念
（1）定义：
（2）含义：
【例】已知：
H2（g）＋F2（g）
2HF（g）＋270kJ，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
【解析】由题上的化学方程式可知，1mol氢气与1mol氟气反应生成2mol气态氟化氢放出的热量放出的热量为270kJ，而从气体的氟化氢转化为液态的氟化氢还要放出热量，所以热量应大于270kJ，由于反应为放热反应，所以在相同条件下，1mol氢气与1mol氟气的能量总和大于2mol氟化氢气体的能量。
答案：
C
2．书写热化学方程式的方法和原则：
（1）写好化学方程式，并在化学方程式各物质化学式后写明物质的聚集状态（g、s、l）。
物质呈现哪一种聚集状态，与它们所具有的能量有关；
（2）需注明反应的温度和压强，反应的温度和压强不同时，其△H值不同。
一般为101Ka、25℃，可不需注明，但需注明△H的正负；
（3）在热化学方程式中，各物质化学式前的计量数只表示各物资的物质的量之比，所以可以为分数。
对于相同物质的反应，当化学计量数不同时，其△H值不同。
（4）当两个热化学方程式相加（减）时，反应热同时相加（减），得到一个新的热化学方程式。
【例1】下列各组热化学方程式程中，化学反应的△H前者大于后者的是
①C（s）＋O2（g）＝CO2（g）；△H1C（s）＋1/2O2（g）＝CO（g）；△H2
②S（s）＋O2（g）＝SO2（g）；△H3S（g）＋O2（g）＝SO2（g）；△H4
③H2（s）＋1/2O2（g）＝H2O（g）；△H52H2（g）＋O2（g）＝2H2O（l）；△H6
④CaCO3（s）＝CaO（s）＋CO2（g）；△H7CaO（s）＋H2O（l）＝Ca（OH）2（s）；△H8
A①B④C②③④D①②③
【解答】C放热反应△H＜0，吸热反应△H＞0。
①两反应均为放热反应，CO转化成CO2放热，△H1＜△H2，②两反应均为放热反应，同一物质的能量高低为：
E（s）＞E（l）＞E（g）,S（s）转化成S（g）吸热，△H3＞△H4,③两反应均为放热反应，相同物质的反应，当化学计量数不同时，其△H值不同，△H5＞△H6，④前为吸热反应后为放热反应，△H7＞△H8。
常见的吸热反应：
（1）电离过程；
（2）水解反应；（3）大多数的分解反应；（4）特例：
二氧化碳与碳生成一氧化碳；氢气与碘蒸气生成碘化氢；氮气与氧气生成一氧化氮；碳与水蒸气生成一氧化碳和氢气。
[练习1]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＜0（B）b＞d＞0（C）2a＝b＜0（D）2c＝d＞0答案为C
【例2】阅读材料，回答问题：
（1）某无色液体A，通电时生成无色气体B和C，B能使带火星的木条着火，C能在空气中燃烧，发出淡蓝色火焰且只生成A。
则B、C的化学式分别为。
（2）若已知每摩气体C燃烧后生成A液体时放出285.8kJ的热量，试写出其燃烧的热化学方程式：
（3）有人认为气体C作为能源是不现实的，你的意见呢？
你如果认为现实，答出现实的理由。
如果认为不现实，则答出不现实的理由。
（不少于20字）
【解答】
（1）O2、H2
（2）2H2（g）＋O2（g）=2H2O（l）；△H=-571.6KJ·mol-1或者H2（g）＋
O2（g）=H2O（l）；△H=-285.8KJ·mol-1（3）不现实，现有的制取氢气方法耗能大，制取的成本太高，另外是氢气的熔沸点太低，给储存和运输带来困难。
（注意：
如果答的是“现实”，只要理由合情合理也可。
）
[练习2]火箭的主要燃料是“偏二甲肼”，已知该化合物由C．H、N三种元素组成，WC＝40％，WH=13.33％，其分子量为60。
通过结构分析可知，该物质分子中有一个氮原子以
存在，且不与H原子直接相连。
燃料的氧化剂是N2O4，燃烧产物只有CO2、H2O、N2，5.00g“偏二甲胼”完全燃烧时可放出212.5kJ热量。
（1）试推算“偏二甲肼”的分子式，并写出它的结构简式。
（2）写出燃料燃烧的热化学方程式。
【答案】分子式：
C2H8N2结构简式：
热化学方程式为：
C2H8N2（l）＋2N2O4（l）→2CO2（g）＋4H2O（g）＋3N2（g）；△H=-2250kJ·mol-1
【例3】化学反应N2+3H2=2NH3的能量变化如题13图所示，该反应的热化学方程式是（）
A．N2（g）+3H2（g）=2NH3
（1）;△H=2（a-b-c）kJ·mol-1
B．N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）;△H=2（b-a）kJ·mol-1
C．
N2（g）+
H2（g）=NH3
（1）;△H=（b+c-a）kJ·mol-1
D．
N2（g）+
H2（g）=NH3（g）;△H=（a+b）kJ·mol-1
【解析】由图可以看出，
molN2（g）＋
molH2（g）的能量为akJ，1molNH3（g）的能量为bkJ，所以
N2（g）＋
N2（g）===NH3（g）；△H＝（a－b）kJ/mol，而1mol的NH3（g）转化为1mol的NH3（l）放出的热量为ckJ，所以有：
N2（g）＋
N2（g）===NH3（l）；△H＝（a－b－c）kJ/mol，即：
N2（g）+3H2（g）=2NH3
（1）；△H=2（a-b-c）kJ·mol-1。
【答案：
A】
【例4】
（1）已知在20℃时，0.1mol固体炸药M（C7H5N3O6）爆炸时可以放出QkJ的热量，则炸药M在20℃时分解反应的热化学方程式为_____________________。
（2）由C、O和氢三种元素组成的化合物C6H12O6，已知：
9g该化合物燃烧生成CO2和液态H2O时，放出140kJ的热。
写出该化合物燃烧热的热化学方程式：
四．反应热的类型
1.燃烧热
⑴定义：
在101kPa时，1mol某物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量
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。
S燃烧生成SO2
注：
①燃烧热通常是由实验测得的。
②可燃物以1mol作为标准进行测量。
③计算燃烧热时，热化学方程式常以分数表示。
⑵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。
[例]1（重庆理综卷，10）25℃、101kPa下，碳、氢气、甲烷和葡萄糖的燃烧热依次是393.5kJ/mol、285.8kJ/mol、890.3kJ/mol、2800kJ/mol,则下列热化学方程式正确的是
A.C（s）+
O2（g）=CO（g）;△H=-393.5kJ/mol
B.2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）;△H=+571.6kJ/mol
C.CH4g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）;△H=-890.3kJ/mol
D.
C6H12O6（s）+3O2（g）=3CO2（g）+3H2O（l）;△H=-1400kJ/mol
2.下列热化学方程式中，能够表示物体燃烧热的是
A．C（s）＋
O
（g）＝CO（g）△H＝－110．5kJ/mol
B．H
（g）＋Cl
（g）＝2HCl（g）△H＝－184．6kJ/mol
C．H
（g）＋
O
（g）＝H
O（g）
H＝－241．8kJ/mol
D．C
H
（g）
O
（g）＝8CO
（g）＋9H
O（l）
H＝－5518kJ/mol
2.中和热
⑴定义：
在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成1molH2O，这时的反应热叫做中和热。
①研究条件：
稀溶液,因为浓酸和浓碱在相互稀释的时候会放热;
②反应物：
酸与碱（中学阶段只讨论强酸和强碱反应的中和热）
③生成物及其物质的量：
1molH+和1molOH-反应生成1molH2O
④放出的热量：
强酸和强碱的稀溶液反应才能保证中和热是57.3kJ/mol,而弱酸或弱碱在中和反应中电离吸收热量,其中和热小于57.3kJ/mol;
⑵燃烧热与中和热的区别与联系
燃烧热
中和热
相同点
能量变化
放热反应
△H
△H<0，单位：
kJ/mol
不相同点
反应条件
101kPa
在稀溶液中
反应物的量
1mol（O2的量不限）
可能是1mol，也可能是0.5mol
生成物的量
不限量
H2O是1mol
反应热的含义
1mol反应物完全燃烧时放出的热量；不同反应物燃烧热也不同。
生成1molH2O时放出的热量；不同反应物的中和热大致相同，均约为57.3kJ/mol。
【例】1．已知H+（aq）+OH-（aq）=H2O（l）；△H=-57.3kJ/mol，计算下列中和反应中放出的热量：
①用20gNaOH配稀溶液跟足量稀盐酸反应放出kJ热量。
②用28gKOH配稀溶液跟足量稀硝酸反应放出kJ热量。
2．已知NaOH（aq）+HCl（aq）=NaCl（aq）+H2O（aq）；△H=-57.3kJ/mol，下列说法中正确的是A．浓硫酸和NaOH溶液反应，生成1mol水时放热57.3kJ。
B．含1molH2SO4的稀硫酸与足量稀NaOH溶液中和后，放热为57.3kJ。
C．1L0.1mol/LCH3COOH与1L0.1mol/LNaOH溶液反应后放热为5.73kJ。
D．1L0.1mol/LHNO3与1L0.1mol/LNaOH溶液反应后放热为5.73kJ。
【练习1】已知反应：
①101ｋＰａ时，2Ｃ（ｓ）＋Ｏ2（ｇ）＝2ＣＯ（ｇ）；ΔＨ＝－221ｋＪ／ｍｏｌ
②稀溶液中，Ｈ＋（ａｑ）＋ＯＨ－（ａｑ）＝Ｈ2Ｏ（ｌ）；ΔＨ＝－57.3ｋＪ／ｍｏｌ
下列结论正确的是
Ａ.碳的燃烧热大于110.5ｋＪ／ｍｏlＢ.①的反应热为221ｋＪ／ｍｏｌ
Ｃ.稀硫酸与稀ＮａＯＨ溶液反应的中和热为－57.3ｋＪ／ｍｏl
Ｄ.稀醋酸与稀ＮａＯＨ溶液反应生成1ｍｏl水，放出57.3ｋJ热量
【练习2】下列关于反应能量的说法正确的是
A．Zn（s）+CuSO4（aq）=ZnSO4（aq）+Cu（s）△H=-216kJ·mol-1，E反应物＞E生成物
B、CaCO3（s）=CaO（s）+CO2（g）△H=+178．5kJ·mol-1，E反应物＞E生成物
C、HI（g）=
H2（g）+
I2（s）△H=+26．5kJ·mol-1，1molHI在密闭容器中分解后放出26．5kJ的能量
D、H+（aq）+OH-（aq）=H2O（l）△H=-57．2kJ·mol-1，含1molNaOH水溶液与含0．5molH2SO4的浓硫酸混合后放热57．2kJ
【练习3】下列有关热化学方程式的叙述正确的是
A．已知2H2（g）+O2（g）
2H2O（g）△H=-483.6kJ/mol，则氢气的燃烧热为241.8kJ
B．已知C（石墨，s）
C（金刚石，s）△H>0，则金刚石比石墨稳定
C．含20.0gNaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出28.7kJ的热量，则表示该反应中和热的热化学方程式为：
NaOH（ag）+HCl（ag）
NaCl（ag）+H2O（l）△H=-57.4kJ/mol
D．己知2C（s）+2O2（g）=2CO2（g）△H12C（s）+O2（g）=2CO（g）△H2
则△H1>△H2
（3）中和热的测定实验
实验用品
仪器：
；
药品：
。
实验步骤
（1）．在大烧杯底部垫泡沫塑料（或纸条），使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口。
然后再在大、小烧杯之间填满，大烧杯上用泡沫塑料板（或硬纸板）作盖板，在板中间开两个小孔，正好使通过，以达到目的。
（2）．用一个量取50mL0.50mol/LHCl，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记入小表。
然后把温度计上的酸用水冲洗干净。
（3）．用另一个量取50mLmol/LNaOH溶液，并用温度计测量盐酸的温度，记入下表。
（4）．把和放入小烧杯的盐酸中，并把量筒中的NaOH溶液次倒入小烧杯（注意不要洒到外面）。
用轻轻搅动溶液，并准确读取混合液的最高温度，记为终止温度，记入下表。
（5）．重复操作两次，取平均值。
（6）．利用实验数据计算。
实验次数
实验数据记录
起始温度t1/0C
HCl
平均值
NaOH
终止温度t2/0C
温度差
（t2—t1）/0C
1
2
3
五．综合题
1.下列关于热化学反应的描述中正确的是（）
A．HCl和NaOH反映的中和热△H＝－57.3kJ/mol，则H2SO4和Ca（OH）2反应的中和热△H＝2×（－57.3）kJ/mol
B．CO（g）的燃烧热是283.0kJ/mol，则2CO2（g）===2CO（g）＋O2（g）反应的△H＝+2×283.0kJ/mol
C．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
D．1mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热
【解析】选项A中中和热是指在一定条件下强酸于强碱的稀溶液反应生成1molH2O所放出的热量，与酸和碱的元数无关；选项C中加热是化学反应的条件，与反应是为否放热和吸热无关，如：
Fe＋S
FeS，它属于放热反应；选项D中燃烧热是指1mol的物质完全燃烧生成稳定的化合物所放出的热量，这里的稳定化合物包含两层意思，一是化合物稳定，如C燃烧可生成CO和CO2，其中CO2比CO稳定，二是化合物的状态稳定，如气态的水就不如液态的水稳定。
【答案：
B】
2红磷P（s）和Cl2（g）发生反应生成PCl3（g）和PCl5（g）。
反应过程和能量关系如图所示（图中的△H表示生成1mol产物的数据）。
根据上图回答下列问题：
（1）P和Cl2反应生成PCl3的热化学方程式_____________________________。
（2）PCl5分解成PCl3和Cl2的热化学方程式______________________，上述分解反应是一个可逆反应，温度T1时，在密闭容器中加入0.80molPCl5，反应达到平衡时PCl5还剩0.60mol，其分解率α1等于_________；若反应温度由T1升高到T2，平衡时PCl5的分解率为α2，α2_______α1（
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