第一章《化学反应与能量》单元复习教学设计(含解答)人教版高中化学选修4

1、（人教版选修4）第一章化学反应与能量单元复习教学设计（共一课时）课题：第一聿化学反应与能量课时 1 授课班级教 学 目标知识与 技能1 .通过讨论交流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 .通过联系、归纳总结认识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 .通过徼观舒析理解反应热和蛤变的涵义，认识热化学方程式的意义并能正确书写热化学 方程式，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。过程与 方法培养学生的自学能力、灵活运用知识分析问题的能力及热化学方程式的书写。情感态 度价值 现培养理论联系实际的科学态度和保护环境，自约能源的意识。教学重

2、点反应热的涵义，热化学方程式的书写方法和盖斯定律及应用。教学难点热化学方程式的书写、盖斯定律及应用。教学过程教学步骤、内容教学方法【引入】化学反应中，由于反应物转变为生成物的过程中，经历了旧化学键的断裂和新化学键的 形成过程，而断键要吸收能量，成键要释放能量，本节我们将进一步强化化学反应中与能量有关 的一些问题。【板书】活动一、化学反应中能量的变化的主要原因和表现形式【讲解】化学反应中有新物质生成，反应到底是吸收能量还是放出能量取决于反应物和生成物能 量的相对大小。能量的表现形式有很多种，光能，热能，电能等，在发生化学反应时主要表现为 热量的变化，吸收热量的化学反应为吸热反应，放出热量的化学反

3、应为放热反应。【思考交流】小组讨论，完成小表内容。【投影】吸热反应放热反应定义实总能量反应物的总能量生成物反应物的总能量生成物的总能量质关系的总能量总键能断键时吸收的能量成键断键时吸收的能量成键时放出的能关系时放出的能量量图示实例【小结】化学反应的将变焰是表示内能的物理量，生成物和反应物的焰值差成为婚变在恒压 的条件下，如果物质的能量全部转化为热能，则该反应的反应热等于焰变。放热反应：为“一”或*()吸热反应：AH为“ + ”或眇()【拓展】图像在化学反应能量变化中的应用【典例】已知：1 mol晶体硅中含有2 mol Si-Si键，1 mol SiO二晶体中含有4 mol Si0键。Si(s)

4、+0=(g)=SiO：(s) 乂其反应过程与能量变化如右上图所示。化学键Si00=0SiSi断开1 mol共价键所需能量/kJ460500176下列说法正确的是()A.晶体硅光伏发电是将化学能转化为电能B.二氧化硅稳定性小于硅的稳定性C. A =-988 kJ mor1D. bH=a-c【答案】C【解析】 晶体硅光伏发电是将太阳能转化为电能，A错误；根据化学键的键能判断，1 mol二氧 化硅中的化学键断裂需要的能量为4X460 kJ = 1 840 kJ,1 mol晶体硅中的化学键断裂需要的能 量为2X176kJ = 352 kJ,故二氧化硅稳定性大于硅的稳定性，B错误：/= (176X2+5

5、00460 X4) kJ>mor(5)从环保角度分析，放出相同的热量时选择(填“乙烷”或“二甲雄”)作为燃料产生 的二氧化碳较少。【答案】(1)1 (2)1 560少12(4)CH30CH3(g) +302(g)=2C02(g) +3H20(l) AM=-1 455 kJ - mo I-1 fcCH3OCH3 (g) +02 (g)=-JJC02(g)+«0(l) A/-485 kJ-moT1 乙炕【解析】 先根据原子守恒确定3、b、c、"的值，然后依据热烧热的概念等分析解答。172(1)反应生成1 mol H20(l),根据原子守恒可确定方=示b- c=1, 4=声

6、 ooJ 72(2)由图可得票)2H6(g)+R2(g)=X)2(g)+H20(l)什=-520 kJmo，所以乙烷的燃烧热为JOo520 kJ mol",X3 = 1 560 kJ mol，(3)由于液态乙烷具有的能量小于气态乙烷具有的能量，故等物质的量时，液态乙烷完全燃烧生成 稳定的氧化物时放出的热量较少。 = -988 kJ mol"1, C正确；根据图中信息可知，»H=-c, D错误°【变式】当今社会，能源的发展已成为全世界共同关注的话题，乙烷、二甲酷的燃烧热较大，可用作燃料°下图表示乙烷、二甲解燃烧过程中的能量 变化。请回答下列问题：

7、(1)。=,(2)乙烷的燃烧热为 kJ mol L(3)等物质的量的液态乙烷比气态乙烷完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量(填 “多”或“少”)。(4)根据题图写出二甲醛完全燃烧时的热化学方程式：(5)由热化学方程式可知放出相同热量时，乙烷产生的二氧化碳较少0【小结】能量变化图像题的解题策略【交流】(1)根据下图(能量变化关系图)判断吸、放热反应A-B： >()：属于吸热反应。(2)注意活化能在图示中的意义的量。B-C： Me。：属于放热反应。【板书】活动二、热化学方程式及书写【思考1什么是热化学方程式，书写或进行热化学方程式正误的判断要注意哪些问题？【交流】热化学方程式表示参加反应物质

8、的量和反应热的关系的化学方程式。书写或判断热化学 方程式正误除了遵循书写化学方程式的要求外，应侧重从以下几个方而予以检查。【板书】1.检查店符号的正误【交流】放热反应的77为“一 ”或“<0”，吸热反应的为“ + ”或“>0”，单位是kJ mol 一】，逆反应的函与正反应的函数值相同，符号相反。【板书】2.检查是否注明物质的聚集状态【交流】必须注明每种反应物和生成物的聚集状态，同一个化学反应，物质的聚集状态不同， 数值不同。【板书】3.检查2的数值与化学计量数是否对应【交流】城的大小与反应物的物质的量的多少有关，相同的反应，化学计量数不同时，AH不同。【板书】4.特殊反应热【交流】

9、(1)书写表示燃烧热的热化学方程式时，可燃物的化学计量数为1:产物应为完全燃烧生 成稳定的氧化物，如C燃烧应生成C02而不是CO, H2燃烧生成的是Hq(D，而不是H?O(g).(2)书写表示中和热的热化学方程式时，H：O的化学计量数为1,并以此配平其余物质的化学计量 数。【典例】下列热化学方程式或叙述正确的是()A.l mol液态肥在足量氧气中完全燃烧生成水蒸气，放出642 kJ的热量：N2H4(l)+Ch(g)=N2(g) + 2H2O(g) AH=+642kJmoriB.12 g 石墨转化为 CO 时，放出 110.5 kJ 的热量：2c(石墨，s)4-O2(g)=2CO(g) A7/=

10、-110.5 kJ mol 1C.已知：H2(g)+1o2(g)=H2O(l) S=-286kJ moi,则：2H20(1)=2缶值)+0通)的 M= +572 kJ mol 1D.已知N2(g)+3H2(g片二2NH3(g) AH=-92.4 kJ mol则在一定条件下向密闭容器中充入0.5molN2(g)和1.5 molHz®充分反应放出46.2 kJ的热量【答案】C【解析】 液态肝燃烧是放热反应，(), A项错误；2 mol石墨转化为CO放出的热量是221 kJ, B项错误；氨气燃烧放热，则水分解吸热，C项正确：合成氨的反应是可逆反应，反应不能进行到 底，D项错误。【变式】写出

11、下列反应的热化学方程式。(DS1H.是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成S1O2和液态H9。已知室温下2 g SiH4自燃放出热量89.2 kJ. SiH4自燃的热化学方程式为CuCl(s)与02反应生成CuCL(s)和一种黑色固体。在25 C、101 kPa下，已知该反应每消耗1 mol CuCl(s),放热44.4 kJ,该反应的热化学方程式是 (3)已知断开1 molHH键、ImolNH键、1 mol N三N键需要的能量分别是436 kJ、391 kJ、 946 kJ则N2与H?反应生成NH3的热化学方程式为(4)已知化学反应A2(g)+B?(g)=2AB(g)的能量变化如图所

12、示，请写出该反应的热化学方程式:【答案】(1)SH(g)+2O2(g)=SiO2(s)+2H2O(l) LH=-y 427.2 kJ moT1(2)4CuCl(s) + Q2(g) =2CuCl2(s)+ 2CuO(s)- 177. 6 kJ m。I"(3)N2(g)+3H2(g)2NH3(g) AQ 92 kJ - mol"1(4) A2 (g) + B2 (g) =2AB (g) H= + (ab) kJ mo I【解析】(1)2 g SiH4自燃放出热量89.2 kJ, 1 mol SihL自燃放出热量为1 427.2 kJ,故热化学 方程式为 SiH«(g

13、)+2O2(g)=SiO2(s)+2H2O(l) >H=- ' 427.2 kJ mol，(2)由题意知，生成的黑色固体是氧化铜，根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式。再根据 反应每消耗1 mol CuCI(s)放热44.4 kJ可写出该反应的热化学方程式：4CuCI (s) + O2(g)=2CuCI2(s)+2CuO(s)/=-177.6 kJ mol，(3)N2(g) +3H2(g)=2NH3(g)(946+436X3 391 X6) kJ*moK-92 kJ mol-1.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，热化学方程式为A2(g) 十 B2(g

14、) =2AB(g) /y= + a-6) kJ mol，【小结并板书】(1) “五步法”书写热化学方程式【板书】“ 一写”、“四标”、注：一写方程式写出配平的化学方程式。一标状态用s、I、g、aq标明物质的聚集状态。二标条件标明反应的温度和压强(101 kPa、25 °C时可不标注)。三标/在方程式后写出，并根据信息注明，的“ 十 ”或“一二四标数值根据化学计量数计算并写出 /的值。【小结并板书】（2） “五审法”判断热化学方程式的正误注：一审“ + ” “一”放热反应/一定为“一 ”，吸热反应/一定为“ + ”。二审单位单位一定为“kJmo|f"，易错写成“kJ”或漏写。

15、三审状态物质的状态必须正确，特别是溶液中的反应易写错。四审数值一反应热的数值必须与方程式中的化学计量数相对应，即，与化学计量数成正比。 当反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热值相等，符号相反。五审是否符合概念一如燃烧热（燃料的化学计量数为1,生成稳定的氧化物）、中和热（他0的化 学计量数为1）的热化学方程式。【板书】活动三、反应热的计算【思考】有关反应热的计算有何常见关系？交流并板书二断键时吸收的能量-成键时放出的能量：AH二生成物的总能量-反应物的总能 量： 二-cmAt/n【思考】怎样理解中和热和燃烧热，并完成小表。【投影】燃烧热中和热相同点能量变化H不同点反应物的量生成物的量含义测定

16、方法【讨论】如何比较反应热大小？【回答1】比较“反应热”或 3的大小时，必须带“+” “一”符号；比较“燃烧热” “中和 热”时，只需比较数值大小即可。【回答2】参加反应的物质的量不同，则反应热的数值也会发生相应的变化，如1 mol已完全燃 烧生成液态水时放出285S kJ的热量，2 moi氏完全燃烧生成液态水时则放出571.6 kJ的热量。【回答3】对于可逆反应，如3H?®+N2(gX2NH3(g) /=-92.4 kJ mol】，是指生成2 moi NH3时放出92.4 kJ的热量，而不是3 mol员和1 molN?混合，在一定条件下反应就可放出92.4 kJ 的热量，实际3 m

17、0IH2和1 molN?混合，在一定条件下反应放出的热量小于92.4kJ,因为该反应 的反应物不能完全转化为生成物。【回答4】同一反应中物质的聚集状态不同，反应热数值大小也不同。例如，S(g)+O2(g)=SO2(g) 附 =-01 kJ mol 1； S(s)4-O2(g)=SO2(g) 坨2= -。2 kJ mo1】可以理解成固态硫变成气态硫 后再发生变化，而由固态到气态是需要吸收能量的，所以。1>。2、AHiV皿，故当同一反应中 只由于聚集状态不同比较反应热的大小时，反应物为固态时放出的热量少，当生成物为固态时放 出的热量多。【回答5】中和热为稀溶液中强酸和强碱生成1 mol H?

18、0时的反应热。若酸为浓硫酸时，由于浓 硫酸溶解放热，此时生成ImolHq放出热量大于57.3kJ.若为弱酸或弱碱时，因为电离过程吸 热，此时生成1 mol H20放出的热量小于57.3 kJ。【典例】已知：CO2(g)+C(s)=2CO(g) AiC(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) XhCO(g)4-H2O(g)=CO2(g)+H2(g) WCuO(s)+CO(g)=Cu(s)+CO2(g) A/fi2CuO(s)+C(s)=2Cu(s)+CO2(g) A Hs下列关于上述反应焰变的判断中不正确的是()A.AJ7i>0BAH2>0C.A2<A3D,A5 = 2AH

19、4 + A1【答案】C【解析】 A项，此反应是吸热反应，”>(),正确；B项，生成水原气的反应是吸热反应， 压>0,正确；C 项，C()2(g)+C(s)=2C0(g) / C(s) +H20(g) =C0(g) +H2(g) 的 CO (g) 4-HzO (g) =CO2(g) +H2(g)吊，一=，则"一 吊=">(),故乂的 错误；D 项，Cu0(s)+C0(g)=Cu(s)+C02(g) 的 X2+得：2CuO(s)+C(s)=2Cu(s)+ C02 (g) A=2 4 + ，正确 ,【变式】已知有关甲烷燃烧的三个热化学方程式如下：CH®

20、+2Ch(g)=CO2(g)+2H9(g) SH=a kJ mol 1CH4®+2Ch(g)=CO2(g)+2H20(1) W=6 kJ mol 1 |cH4(g)+Ch(g)=1cO2(g)+Hq(l) A7/=ckJmol 1下列判断正确的是()A.甲烷的燃烧热力|a|kJmoirB. b>aC. b=2cD. a>c【答案】c【解析】 表示CH4燃烧热的热化学方程式中，水应为液态，故|b| kJmo|T为甲烷的燃烧热，A项错误；因a 6均为负值，放出的热量越多，值越小，Wb<a, B项错误；热化学方程式中4 ，的大小与化学计量数成正比，故/>=2c, C

21、项正确；无法比较a、c的大小，D项错误。【讲解】计算反应热最基本的方法是应用盖斯定律。其题目往往给出几个已知的热化学方程式， 然后要求计算与之有关的目标热化学方程式的反应热，此时可应用盖斯定律进行计算。应用盖斯 定律计算反应热的关键在于设计反应过程。【思考交流】利用盖斯速率教学反应热的计算要注意哪些问题？【回答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23个)，进 行合理“变形”，如热化学方程式左右颠倒或乘、除以某一个数，然后将它们相加、减，得到目 标热化学方程式，求出目标热化学方程式的M与原热化学方程式77之间的换算关系。【回答2】当热化学方程式乘、除以某一个数时

22、，也应相应地乘、除以某一个数：热化学方程 式进行加、减运算时，AH也同样要进行加、减运算，且要带“ + ” “一”符号，即把 M和方程 式看作一个整体进行运算。【回答3】将一个热化学方程式颠倒书写时，坨的符号也随之改变，但绝对值不变。【回答4】在设计反应过程时，会遇到同一物质三种状态(固、液、气)的相互转化，当物质的状态 由固一液一气变化时，会吸热，反之会放热。【投影】思维导图如下:【典例】已知下列反应的热化学方程式为CH3coOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l)必=一870.3 kJ mol 1C(s)+O2(g)=CO2(g) AZZ2=-393.5 kJ mol 1H

23、2(g)+：0&)一a0(1) A/f3 = 285.8 kJ moF1则反应 2c(s)+2H2(g)+Ch(g)=CH3coOH(1)的 Bl为()A. 488.3 kJ mol 1B. 191 kJ mol 1C. 476.8 kJ mol 1D. 1 549.6 kJ mol 1【答案】A【解析】 根据盖斯定律，反应2c(s)+2H2(g)+02(g)=CH£00H(l)实质上是反应X2 +反应 X2一 反应，即所求的反应热仁“X2+AAX2-393.5X2+(-285.8) X2一(一870. 3) kJ mol"1 = -488. 3 kJ molo【变

24、式】用CH4催化还原NOx，可以消除氮氧化物的污染。例如：CHq®+4NO2®=4NO(g)+CO2(g)+2Hq(g) A27=574 kJ mol 1CH4(g)+4NO(g)=2N2(g) + COKg)+2H2O(g) W= - 1 160 kJ mol-1下列说法不正确的是()A.若用标准状况下4.48 L CH；还原NO：生成N2和水蒸气，放出的热量为173.4 kJB.由反应可推知：CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(1) A-574kJmoc.反应转移的电子数相同D.反应中当4.48 L CH4反应完全时转移的电子总数为1.6

25、0 mol【答案】【解析】 根据盖斯定律，(+)X；得到如下热化学方程式：CH4(g) +2NO2(g) =N2(g) +CO2(g) + 2H20(g) A/-867 kJ mol-1,标准状况下4. 48 L (K的物质的量为0. 2 mol,放出的热量 为0.2molX867 kJ mOr1 = 173. 4 kJ, A正确；由于液态水生成气态水需要吸收热量，所以生 成液态水的反应放出的热量多，放热越多，则，越小，即伏一574 kJ -mo|f, B正确：反应 中每1 mol CH,反应完全时转移的电子总数为8mol, C正确：因为没有指明气体的温度和压强， 4. 48 L CH的物质的

26、量无法求算，D错误。【课堂检测】1 一种化学冰袋中含有适量的Na2sO10H9、NH4NO3、(NH4)2SO4. NaHSO4，将 Na2SO4 10H2O和其他三种盐分别盛于两只塑料袋中，使用时将它们混合并用手揉搓就可制冷，制 冷效果能维持23鼠以下关于制冷原因猜测肯定错误的是()A.Na2SO4 lOHzO脱水是吸热过程B.制冷时间较长是由于Na2sOvlOHK)脱水是较慢的过程C.钱盐在该条件下发生的复分解反应是吸热过程D.NH4NO3溶于水会吸收热量【答案】C【解析】 题述几种盐之间不会发生复分解反应，但Na2s。410庄0在揉搓过程可能会脱水，脱下 的结晶水可以溶解其他盐。2.如图

27、所示，£i = 393.5 kJ mol-1,氏=395.4 kJ mol上下列说法或热化学方程式正确的是()A.石墨与金刚石之间的转化是物理变化+能yy B. C(s,石墨)=C(s,金刚石)AH= + L9kJmof1量匕匚、C.金刚石的稳定性强于石墨D.断裂1 mol石墨的化学键吸收的能量比断裂1 mol金刚反应过程石的化学键吸收的能量少【答案】B【解析】 石墨与金刚石是两种不同的单质，二者之间的转化是化学变化，A项错误；由图可知，1 mol金刚石的能量比1 mol石墨高395.4 kJ-393.5 kJ = 1.9 kJ,故有C(s,石墨)=C(s,金刚石）/= + 1.9

28、kJmo|T, B项正确；金刚石的能量高于石墨的能量，物质的能量越高越不 稳定，C项错误：C（s,石墨）=C（s,金刚石）万= + 1.9kJ mo|f 1 mol石墨的总键能比1 mol 金刚石的总键能大1.9 kJ, D项错误。3 .在25、lOlkPa下，1g甲醇燃烧生成CO?和液态水时放热22.68kJ,下列热化学方程式正确 的是（）+ 725.76 kJ mol-1A27=-l 451.52 kJ molA27=-725.76kJmor1W= +1 451.52 kJ molA . CH3OH(1)+|o2(g)=CO2(g)+2Hq(1)B. 2CH3OH(l)+3O2(g)=2C

29、O2(g)+4H2O(l)C. 2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)4-4H2O(l)D. 2cH30H(1)+3O2(g)=2CO2(g)+4H：O(1)【答案】B【解析】1 g甲醇热烧生成CO?和液态水时放热22.68 kJ,则2 moi甲醇燃烧生成CO?和液态水 时放热为 22.68 kJX64=1 451.52 kJ, B 项正确。4 .已知热化学方程式：®H2(g)+1o2(g)H2O(g)kJ mol 1H2(g)+：02也)一40(1) SH=b kJ mol-1C(s) + 1o2(g)=CO(g) AH= c kJ mol 1 C（s）+O2（g）=CO

30、2（g） AH=t7kJmol 1关于上面热化学方程式的判断不正确的是（）A.。、b、c、d 都小于 0B. a+c>b+dC. CO的燃烧热为卜一切kJ mol 1D.燃烧10 g氏最多放出的热量为|5回kJ【答案】D【解析】所有燃烧均为放热反应，A正确：气态水比液态水具有的能量高，a>b,完全燃烧能放出更多的能量，c>a故a+c>6+d B正确；由一可得C0（g）+；02（g）=C02（g）= （d-c） kJ mol'1, C正确：生成液态水时放出的能量最多，燃烧10 g &最多放出的热量为|56| kJ, D错误。5.研究NO、SO?、CO等大气

31、污染气体的处理具有重要意义。(1)处理含CO、SO?烟道气污染的一种方法是将其在催化剂作用下转化为单质S。已知：CO(g)+1<)2(g)=CO2(g) A/f=-283.0kJ mol 1S(s)+02(g)=SCh(g) A/f= -296.0 kJ mol 1此反应的热化学方程式是(2)氮氧化物是造成光化学烟雾和臭氧层损耗的主要气体。已知：CO(g)4-NO2(g)=NO(g)+CO2(g) AZf=-akTmol 1(心0)2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO：(g) AJ7= Z? kJ mol 5>0)若用标准状况下3.36 L CO还原NO,至N2(CO完全反应)的整个过程中转移电子的物质的量为 moL放出的热量为 kJ(用含有。和6的代数式表示)。(3)用CHq催化还原NO、也可以消除