高二化学选修4第1章第1节化学能与能量的变化教案(含习题及答案)

1、.化学能与热能【电负性的介绍】电负性Electronegativity又称为相对电负性，简称电负性，也叫电负度。电负性综合考虑了电离能和电子亲合能，首先由莱纳斯·卡尔·鲍林于 1932年引入电负性的概念，用来表示两个不同原子形成化学键时吸引电子才能的相对强弱，是元素的原子在分子中吸引共用电子的才能。通常以希腊字母为电负性的符号。鲍林给电负性下的定义为“电负性是元素的原子在化合物中吸引电子才能的标度。元素电负性数值越大，表示其原子在化合物中吸引电子的才能越强；反之，电负性数值越小，相应原子在化合物中吸引电子的才能越弱稀有气体原子除外。一个物理概念，确立概念和建立标度常常是两回

2、事。同一个物理量，标度不同，数值不同。电负性可以通过多种实验的和理论的方法来建立标度。几种常见元素的电负性：电负性递变规律1随着原子序号的递增，元素的电负性呈现周期性变化。2同一周期，从左到右元素电负性递增，同一主族，自上而下元素电负性递减。对副族而言，同族元素的电负性也大体呈现这种变化趋势。因此，电负性大的元素集中在元素周期表的右上角，电负性小的元素集中在左下角。3非金属元素的电负性越大，非金属元素越活泼，金属元素的电负性越小，金属元素越活泼。氟的电负性最大4.0，是最活泼的非金属元素;钫是电负性最小的元素0.7，是最活泼的金属元素。4过渡元素的电负性值无明显规律。电负性的应用1判断元素的金

3、属性和非金属性。一般认为，电负性大于 1.8的是非金属元素，小于 1.8的是金属元素，在 1.8左右的元素既有金属性又有非金属性。2判断化合物中元素化合价的正负。电负性数值小的元素在化合物吸引电子的才能弱，元素的化合价为正值；电负性大的元素在化合物中吸引电子的才能强，元素的化合价为负值。3判断分子的极性和键型。电负性一样的非金属元素化合形成化合物时，形成非极性共价键，其分子都是非极性分子；通常认为，电负性差值小于 1.7的两种元素的原子之间形成极性共价键，相应的化合物是共价化合物；电负性差值大于 1.7的两种元素化合时，形成离子键，相应的化合物为离子化合物。【化学键】化学键chemical b

4、ond是指分子内或晶体内相邻两个或多个原子或离子间强烈的互相作用力的统称。高中定义：使离子相结合或原子相结合的作用力通称为化学键。简单的说就是多个原子之间都要得到电子，从而形成的共同电子组，而这个电子组就叫化学键。离子键带相反电荷离子之间的互相作用叫做离子键，成键的本质是阴阳离子间的静电作用。两个原子间的电负性相差极大时，一般是金属与非金属。例如氯和钠以离子键结合成氯化钠。电负性大的氯会从电负性小的钠抢走一个电子，以符合八隅体。之后氯会以-1价的方式存在，而钠那么以+1价的方式存在，两者再以库仑静电力因正负相吸而结合在一起，因此也有人说离子键是金属与非金属结合用的键结方式。而离子键可以延伸，所

5、以并无分子构造。离子键亦有强弱之分。其强弱影响该离子化合物的熔点、沸点和溶解性等性质。离子键越强，其熔点越高。离子半径越小或所带电荷越多，阴、阳离子间的作用就越强。例如钠离子的微粒半径比钾离子的微粒半径小，那么氯化钠NaCl中的离子键较氯化钾KCl中的离子键强，所以氯化钠的熔点比氯化钾的高。共价键是两个或两个以上原子通过共用电子对产生的吸引作用，典型的共价键是两个原子借吸引一对成键电子而形成的。且形成共价键的多为非金属元素。但也有例外，例如 AlCl3其中 Al是铝，Cl是氯就是靠共价键结合的。例如，两个氢核同时吸引一对电子，形成稳定的氢分子。金属键是使金属原子结合在一起的互相作用，可以看成是

6、高度离域的共价键。定位于两个原子之间的化学键称为定域键。由多个原子共有电子形成的多中心键称为离域键。其中金属离子被固定在晶格结点上，处于离域电子的“海洋之中。极性键在化合物分子中，不同种原子形成的共价键，由于两个原子吸引电子的才能不同，共用电子对必然偏向吸引电子才能较强的原子一方，因此吸引电子才能较弱的原子一方相对的显正电性。这样的共价键叫做极性共价键，简称极性键。非极性键在单质分子中，同种原子形成共价键，两个原子吸引电子的才能一样，共用电子对不偏向任何一个原子，因此成键的原子都不显电性。这样的共价键叫做非极性共价键，简称非极性键。配位键配位键，是化学键的一种，两个或多个原子共同使用它们的外层

7、电子，在理想情况下到达电子饱和的状态，由此组成比较稳定的化学构造叫做配位键。【电子式】在化学反响中，一般是原子的外层电子发生变化。为了简便起见，化学中常在元素符号周围用小黑点“ .或小叉“×来表示元素原子的最外层电子。这种表示的物质的式子叫做电子式。原子根据元素的原子最外层电子个数的多少，先用小黑点“·或“×等符号在元素符号上、下、左、右各表示出 1个电子，多余的电子配对。单质分子必须正确地表示出共用电子对数，并满足每个原子的稳定构造。离子阳离子简单阳离子由于在形成过程中已失去最外层电子，所以其电子式书写方式就是其离子符号本身。例如：Na+，K+，Mg2+，Ca2

8、+，Ba2+，Al3+。复杂的阳离子例如 NH4+、H3O+等除应标出共用电子对、非共用电子对等外，还应加中括号，并在括号的右上方标出离子所带的电荷。阴离子：无论是简单阴离子，还是复杂的阴离子，都应标出电子对等，还应加中括号，并在括号的右上方标出离子所带的电荷。离子化合物离子键的概念为阴、阳离子通过静电作用形成的化学键。以离子键结合的化合物叫离子化合物。共价化合物共价键的概念为原子间通过共用电子对而形成的化学键。由共价键形成的化合物是共价化合物。共价化合物中原子间全部是共价键。共价化合物电子式的书写，根本与共价型单质分子一样，一般为正价者在前。对于不同价态的元素的原子，一般将化合价绝对值大的写

9、在中间，绝对值小的写在周边。例如：构造式是表示用元素符号和短线表示化合物或单质分子中原子的排列和结合方式的式子。一般情况只有含有共价键的单质或者化合物才可以写出构造式。书写原那么是用短线代替共用电子对，其余未成键的电子不用表示出来。【键能与化学反响中热量的改变】化学键能指1.01×105Pa和25摄氏度下常温常压下，将1mol理想气体分子AB拆开为中性气态原子A和B所需要的能量单位为KJ.mol-1键能越大，化学键越结实，含有该键的分子越稳定。在自然界中能量的形式多种多样，如光能、热能、电能、机械能和化学能等。在生命体系中，只有化学能可以被直接作为用来做功的能源，而其他形式的能量那么

10、是起激发生物体做功的作用。例如，它们可以分别激发动物的平衡感觉、视觉、温觉、痛觉和味觉等。提供给生物体做功的化学能，可以来自因水解等化学反响而造成生物分子化学键断裂产生的能量，也可以来自因离子浓度梯度变化而得到的能量。对生物体来说，储藏在化学键中的能量是一种重要的自由能。所谓自由能，就是可以用来做功的能量。食物中的自由能有相当一部分是以热的形式散发出去，这些热不能再被用来做功。不管怎么说，所有形式的能量最终都要转化为热能，因此能量的测度通常采用热的单位，如千焦kJ、千卡kcal。生物分子中化学键能的大小与许多因素有关，其中主要的因素是被键连接在一起的原子间电负性差异如表。具有较小键能的键容易被

11、破坏，即这种键本身较弱、较不稳定。在每一生物化学反响中都以 G0表示特定的标准自由能变化，“+号表示能量并未丧失而是储藏在产物中，“-号表示能量从反响系统中释放出来。键能与物质本身的关系：键能越大，本身能量就越低，键能越小，本身能量越高。做为反响物的物质，在反响过程中需要吸热，产生上述原因是因为：能量低，本身构造稳定，需要吸收更多的热量，键能大。能量高，本身构造不稳定，需要吸收的热量低，键能小。键长键长：两个成键原子 A和 B的平衡核间间隔 。是理解分子构造的根本构型参数，也是理解化学键强弱和性质的参数。对于由一样的 A和 B两个原子组成的化学键：键长值小，键强；键的数目多，键长值小。在原子晶

12、体中，原子半径越小，键长越短，键能越大。在实际的分子中，由于受共轭效应、空间阻碍效应和相邻基团电负性的影响，同一种化学键键长还有一定差异。由大量的键长值可以推引出成键原子的原子半径；反之，利用原子半径的加和值可得这种化学键的典型键长。假设再考虑两个原子电负性差异的大小予以适当校正，和实际测定制会符合得很好。各种分子中键长的数值，大量地已通过晶体的 X射线衍射法予以测定；为数较少的简单的气态分子和X-H键长已通过光谱法和中子衍射法测出键角分子中键和键之间的夹角叫做键角。键角是化学键的参数之一，它是反映分子空间几何构造的重要因素。分子中和两个相邻化学键之间的夹角。例如H2O分子中两个H-O键的夹角

13、为104.5°，CO2分子中两个C=O键间的夹角为180°。键长和键角决定分子的空间构型。H2O和CO2同是三原子分子，但H2O分子是V形而CO2分子是直线型。NH3分子中三个NH键的键长相等，两个NH键之间的夹角为107°20，NH3分子呈三角锥形。又如CH4分子，四个CH键的键长相等，CH键之间的夹角均为109°28，CH4分子是正四面体形。周期表中，同族非金属元素的氢化物或卤化物，组成相似，分子构造一样，例如第A族元素形成的CH4、CCl4、SiH4、SiF4等，它们的分子均是正四面体构造。又如氧族的氢化物H2O、H2S、H2Se等，它们的分子均是

14、V形构造。还有BF3、BCl3、SO3键角 120只能是平面三角形正三角，就是三角形顶点各有一个原子，中心原子处于三角形的重心例如正六边形的每个内角都是 120度，苯的构造就是正六边形。键角会受分子内的构造改变的影响，如在NH3中,键角本应为120°，但由于N有一个独立电子对，因此压迫N原子，使键角减小，为109.5°。焓值活化能的意义：分子从常态转变为容易发生化学反响的活泼状态所需要的能量称为活化能。【热化学方程与焓值的计算】表示化学反响热效应的化学方程式叫做热化学方程式。热化学方程式是表示化学反响中的物质变化和焓变或能量变化；热量变化。例如热化学方程式：H2g + Cl

15、2g = 2HClg H =-183kJ/molH代表在标准态时，1molH2g和1molCl2g完全反响生成2molHClg，反响放热183kJ。这是一个假想的过程，实际反响中反响物的投料量比所需量要多，只是过量反响物的状态没有发生变化，因此不会影响反响的反响热。书写和应用热化学方程式时必须注意以下几点：1反响热与温度和压强等测定条件有关，所以书写时指明反响时的温度和压强25、101kPa时，可以不注明2各物质化学式右侧用圆括弧说明物质的聚集状态。可以用 g、l、s分别代表气态、液态、固态。固体有不同晶态时，还需将晶态注明，例如S斜方，S单斜，C石墨，C金刚石等。溶液中的反响物质，那么须注明

16、其浓度，以aq代表水溶液，aq，代表无限稀释水溶液。3热化学方程式中化学计量数只表示该物质的物质的量，不表示物质分子个数或原子个数，因此，它可以是整数，也可以是分数。4H只能写在化学方程式的右边，假设为放热反响，那么H为“-；假设为吸热反响，那么H为“+。其单位一般为 kJ/mol。同一化学反响，假设化学计量数不同时H的值不同。假设化学计量数一样，当反响物、生成物状态不同时，H的值也不同。5热化学方程式是表示反响已完成的数量。由于H与反响完成物质的量有关，所以方程式中化学式前面的化学计量数必须与H相对应，当反响逆向进展时，其反响热与正反响的反响热数值相等，符号相反。6不标“或“7热化学方程式一

17、般不需要写反响条件，例如：加热，因为聚集状态已标出8有机热化学方程式用“=，不用“高中阶段焓值计算方法：标准反响物断键吸收的总能量与标准生成物形成过程释放的总能量之间的差值。【盖斯定律与稳定性原那么】热力学第一定律自然界一切物体都具有能量，能量有各种不同形式，它能从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体，在转化和传递过程中能量的总和不变。英文翻译：The first explicit statement of the first law of thermodynamics, by Rudolf Clausiusin 1850, referred to cyclic thermod

18、ynamic processes"In all cases in which work is produced by the agency of heat, a quantity of heat is consumed which is proportional to the work done; and conversely, by the expenditure of an equal quantity of work an equal quantity of heat is produced."盖斯定律1840年俄国化学家盖斯Hess，也译作赫斯在总结大量实验事实热化

19、学实验数据的根底上提出在“定压或定容条件下的任意化学反响，在不做其它功时，不管是一步完成的还是几步完成的，其热效应总是一样的反响热的总值相等。这叫作盖斯定律。热力学第二定律The second law of thermodynamics，热力学根本定律之一，内容为不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响；不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响；不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。热力学第二定律，又称“熵增定律，说明了在自然过程中，一个孤立系统的总混乱度即“熵不会减小。自然界一个普遍的规律是“能量越低越稳定。原子中的电子也是如此。典型吸热反响化学上把最终表现为吸收热

20、量的化学反响叫做吸热反响。吸热反响中反响物的总能量低于生成物的总能量。吸热反响的逆反响一定是放热反响。生成物中的化学键的能量键能越强，稳定性越强；键能越弱，稳定性越差。注意：不是需要加热的反响都是吸热反响，燃烧大多数要“点燃，都是放热反响。吸热反响就是在化学变化中，需要不断吸收大量热量的反响。1 几个常见的反响，如：2NH4Cls+BaOH2·8H2Os=BaCl2+2NH3+10H2OC+H2Og=高温CO+H2Cs+CO2g=高温2COI2+H2=2HI此反响为可逆反响，因为生成的碘化氢不稳定多数的分解反响，如：CaCO3=高温CaO+CO2CuSO4·5H2O=CuS

21、O4+5H2O一些物质的溶解，如硝酸铵溶解等。2电离。3盐类水解。此时必为吸热反响。如：铵根水解即为吸热4 C、H2、CO做复原剂的反响。熵变1熵与物态有关:对同一物质，其固态的熵值小于液态的熵小于气态的熵，即 S固<S液<S气.2熵与分子的组成有关：对不同的物质，其组成分子越复杂，熵就越大.而简单分子的熵值一般较小.3熵与体系物质的量n有关：体系的n值越大，其熵值越大.4熵与温度有关：熵随着体系温度的升高而增大.5熵与压力有关：随着体系压力的加大，熵值减小.因为压力加大，体系的有序程度加大，那么熵就减小.化学反响熵变的大小1熵变S与体系中反响前后物质的量的变化值有关：a对有气体参

22、加的反响：主要看反响前后气体物质的量的变化值即ng，ng正值越大,反响后熵增加越大；ng负值越大，反响后熵熵变减越多；b对没有气体参加的反响：主要看各物质总的物质的量的变化值即 n总，n总正值越大，熵变正值越大； n总负值绝对值越大，熵变也是负值的绝对值越大，但总的来说熵变在数值上都不是特别大.2 熵变S值随温度的改变变化不大，一般可不考虑温度对反响熵变S的影响.3熵变 S值随压力的改变变化也不大，所以可不考虑压力对反响熵变的影响.【燃烧热与中和热】燃烧热在25，101kPa时，1mol纯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单位为kJ/mol要点1规定在101 kPa

23、压强，测出反响所放出的热量，因为压强不定，反响热数值不一样2规定可燃物物质的量为1mol具有可比性3规定必须生成稳定的氧化物的原因是，即使是等量的纯物质在等压强情况下，与不同气体燃烧释放出的热量不同，例如Mgs在O2g和Mgs在Cl2g燃烧释放的热量不同。为了统一标准，规定生成氧化物。4规定可燃物完全燃烧生成稳定化合物所放出的热量为标准例：H2Sg+1/2O2g=H20l+S; H1，由于生成的S没有燃烧完全，所以这个反响放出的热量H1不能作为H2S的燃烧热，当H2Sg+3/2O2g=H2Ol+SO2g；H2，这时水的状态为稳定的液态，而也生成稳定的氧化物SO2，所以这时的H就是H2S的燃烧热

24、。另外，对于水来说，1mol可燃物完全燃烧必须生成液态水时放出的热量才能称为燃烧热，气态水不可以。5当说H2的燃烧热是多少时，应说H2的燃烧热是285.8kJ/mol，是正值，不能说是-285.8kJ/mol。中和热在稀溶液中，酸跟碱发生中和反响生成 1 mol液态水时所释放的热量叫做中和热要点：1必须是酸和碱的稀溶液，因为浓酸溶液和浓碱溶液在互相稀释时会放热2强酸和强碱的稀溶液反响才能保证 H+aq+OH-aq=H2Ol中和热均为57.3kJ·mol，而弱酸或弱碱在中和反响中由于电离吸收热量，其中和热小于57.3 kJ·mol-1；3以生成 1 mol水为基准。课后习题1

25、以下各图中，表示正反响是吸热反响的图是 2白磷与氧可发生如下反响：P4+5O2=P4O10。断裂以下化学键需要吸收的能量分别为： PPakJmol、PO bkJmol-1、P=O ckJmol-1、O=O dkJmol-1。根据图示的分子构造和有关数据估算该反响的H，其中正确的选项是 A6a+5d4c12bkJmol-1 B4c+12b6a5dkJmol-1C4c+12b4a5dkJmol-1 D4a+5d4c12bkJmol-13氢气既能与氮气又能与氧气发生反响，但是反响的条件却不一样。计算断裂1mol NN键需要能量_kJ，氮气分子中化学键比氧气分子中的化学键键_填“强或“弱，因此氢气与二

26、者反响的条件不同。4：H2g+F2g2HFg； H=-270kJ/mol，以下说法正确的选项是 A2 L氟化氢气体分解成1 L氢气与1 L氟气吸收270 kJ热量B1 mol氢气与1 mol氟气反响生成2 mol液态氟化氢放出的热量小于270 kJC在一样条件下，1 mol氢气与1 mol氟气的能量总和大于2 mol氟化氢气体的能量D1个氢气分子与1个氟气分子反响生成2个氟化氢气体分子放出270 kJ热量5l H2g+12O2gH2OgH1a kJ·mol-12 2H2g+O2g2H2OgH2b kJ·mol-13 H2g+ 12O2gH2Ol Hc kJ· mo

27、l-14 2H2g+O2g2H2Ol Hd kJ· mol-1以下关系式中正确的选项是 Aac0 Bbd0 C2ab0 D2cd06在25、101kPa下，1g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ，热化学方程式正确的选项是 ACH3OHl+3/2O2g=CO2g+2H2OlH=+725.8kJ/molB2CH3OHl+3O2g=2CO2g+4H2OlH=-1452kJ/molC2CH3OHl+3O2g=2CO2g+4H2OlH=-725.8kJ/molD2CH3OHl+3O2g=2CO2g+4H2OlH=+1452kJ/mol7、蒸发1mol Br2l需要吸收的能量为30k

28、J，其它相关数据如下表：H2g Br2g HBrg1mol分子中化学键断裂所要吸收的能量kJ 436 200 369那么 H2g+Br2l=2HBrg的反响热H为 A-102kJ/mol B-72 kJ/mol C-297kJ/mol D+430 kJ/mol8、反响：101Kpa时，2Cs+O2g=2COg；H=221kJ/mol稀溶液中，H+aq+OH-aq=H2O1；H=57.3kJ/mol以下结论正确的选项是A碳的燃烧热大于110.5kJ/molB的反响热为221kJ/molC稀硫酸与稀NaOH溶液反响的中和热为57.3kJ/molD稀醋酸与稀 NaOH溶液反响生成1mol水，放出57

29、.3kJ热量9、以下有关 H+aq+OH- aq=H2Ol；H=-57.3kJ/mol的离子反响的说法正确的选项是 A代表所有的酸碱中和反响B反响物一定是强酸与强碱C强酸与强碱的中和反响都可以这样表示D代表稀的强酸与稀的强碱反响生成1 mol液态水时，放出热量57.3kJ10、以下热化学方程式中的H能表示物质燃烧热的是 A2COg+O2g=2CO2g H=-566KJmol-1BCH4g+2O2g=CO2 g+2H2Ol H=-890KJ·mol-1C2H2g+O2g=2H2Ol H=-571.6KJ·mol-1 DH2g+Cl2g=2HClg H=-184.6KJ

30、3;mol-111、实验室用4molSO2与2molO2在一定条件下进展以下反响：2SO2g+O2g2SO3g; H=-196.64 kJ/mol，当放出314.624 kJ热量时，SO2的转化率为 A40% B50% C80% D90%12、31 g白磷变成红磷放出18.39 kJ热量，以下两反响中：P 白，s+5O2g=2P2O5s，H=Q1 kJ·mol-1 4P红，s+5O2g=2P2O5s，H=Q2 kJ·mol-1那么以下说法中正确的选项是 AQ1 >Q2，白磷比红磷稳定 BQ1 > Q2，红磷比白磷稳定CQ1 < Q2，白磷比红磷稳定 DQ1 < Q2，红磷比白磷稳定13、盖斯定律认为：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一样的。：H2Og=H2OlH1=Q1 kJ·mol1；C2H5OHg=C2H5OHlH =Q2 kJ·mol1C2H5OHg+3O2g=2CO2g+3H2OgH3 =Q3 kJ·mo