人教版高中化学选修4第1讲：化学反应与能量变化(教师版)

化学反应与能量变化____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________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关系3.了解反应热和焓变的含义4.认识热化学方程式的意义并能正确书写热化学方程式一.反应热焓变1.定义：恒压条件下，反应的热效应等于焓变2.符号：△H3.单位：kJ/mol或kJmol-1注意：△H的单位是kJ/mol，这个单位的分子和分母分别代表的是什么物理量？我们可以怎样计算△H的数值？当生成物释放的总能量大于反应物吸收的总能量时，反应为放热反应，使反应本身能量降低，规定放热反应△H为“一”，所以△H为“一”或△H＜0时为放热反应。当生成物释放的总能量小于反应物吸收的总能量时，反应是吸热反应，通过加热、光照等方法吸收能量，使反应本身能量升高，规定△H为“＋”，所以△H为“＋”或△H＞0时为吸热反应。4.反应热表示方法：△H为“＋”或△H＞0时为吸热反应；△H为“一”或△H＜0时为放热反应。如果反应物所具有的总能量高于生物成具有的总能量，反应时就会以热能的形式放出，反之，则吸热。5.△H计算的三种表达式：(1)△H==化学键断裂所吸收的总能量—化学键生成所释放的总能量(2)△H==生成的总能量—反应物的总能量化学键断裂或生成所吸收或放出的能量叫做化学键的键能。反应键能越小，稳定性越弱，能量就越高破坏它需要的能量就越小；生成物的键能越大，稳定性越强，能量就越低，释放的能量就越大，故需要放出能量，△H为负，反应之为正(3)△H==反应物的键能之和—生成物的键能之和△H有正负之分，因此比较△H大小时，要连同“+”、“-”包含在内，类似于数学上的正负数比较，如果只比较反应放出热量变化，则只比较数值大小。二.热化学方程式定义：表明反应所放出或吸收的热量的化学方程式，叫做热化学方程式。例：H2(g)＋I2(g)2HI(g)；△H=－14.9kJ/mol例：H2(g)＋O2(g)=H2O(g)；△H=-241.8kJ/mol，表示lmol气态H2和mol气态O2反应生成lmol水蒸气，放出241.8kJ的热量。(在101kPa和25℃时)2．书写热化学方程式的注意事项：与普通化学方程式相比，书写热化学方程式除了要遵循书写化学方程式的要求外还应注意以下几点：(1)需注明反应的温度和压强。因反应的温度和压强不同时，其△H不同。中学化学中所用的△H的数据，一般都是在101kPa和25℃时的数据，因此可不特别注明。但需注明△H的“＋”与“－”。热化学方程式一般不要求写条件例如：H2(g)＋O2(g)=H2O(g)；△H=-241.8kJ/molH2(g)十O2(g)＝H2O(l)；△H=-285.8kJ/mol从上述两个热化学方程式可看出，lmolH2反应生成H2O(l)比生成H2O(g)多放出44kJ/mol的热量。产生的热量为什么不同？(2)要注明反应物和生成物的状态。物质的聚集状态，与它们所具有的能量有关。通常气体用“g”、液体用”l”、固体用“s”、溶液用“aq”，且热化学方程式通常不用“↑”、“↓”。例如：H2(g)+C12(g)=2HCl(g)；△H=-184.6kJ/molH2(g)+Cl2(g)=HCl(g)；△H＝－92.3kJ/mol(3)热化学方程式各物质前的化学计量数不表示分子个数，它可以是整数也可以是分数。对于相同物质的反应，当化学计量数不同时，其△H也不同。我们还需要注意的是，热化学方程式是表示反应已完成的量，而不管反应是否真正完成。△H与反应完成的物质的量有关，而方程式中化学计量数只表示物质的量的多少，并不表示物质的分子数或原子数，所以化学计量数必须与△H相对应，如果化学计量数加倍，则△H也要加倍。当反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。热化学方程式的应用常见的放热反应与吸热反应（1）常见的放热反应：①所有的燃烧反应②所有的酸碱中和反应③大多数的化合反应④金属与水或酸的反应⑤生石灰（氧化钙）和水反应⑥铝热反应等（2）常见的吸热反应：①晶体Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl②大多数的分解反应③条件一般是加热或高温的反应区分是现象（物理变化）还是反应（生成新物质是化学变化），一般铵盐溶解是吸热现象，别的物质溶于水是放热。6.中和反应反应热的测定（1）实验原理中和热的定义是在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成1molH2O时的反应热叫中和热。在中学阶段，只讨论强酸和强碱反应的中和热。实验：在50mL烧杯中加入20mL2mol/L的盐酸，测其温度。另用量筒量取20mL2mol/LNaOH溶液，测其温度，并缓缓地倾入烧杯中，边加边用玻璃棒搅拌。观察反应中溶液温度的变化过程，并作好记录。盐酸温度/℃NaOH溶液温度/℃中和反应后温度/℃t(HCl)t(NaOH)t2数据处理：△H＝Q/n＝cm△t/n其中：c＝4.18J/(g·℃)，m为酸碱溶液的质量和，△t＝t2－t1，t1是盐酸温度与NaOH溶液温度的平均值，n为生成水的物质的量。（2）实验操作仪器：烧杯、硬纸条（泡沫）、硬纸板、温度计、环形玻璃搅拌棒。注意事项：①为了保证0.50mol·L－1的盐酸完全被NaOH中和，采用0.55mol·L－1NaOH溶液，使碱稍稍过量，因为过量的碱并不参加中和反应。②实验中若用弱酸代替强酸，或用弱碱代替强碱，因中和过程中电离吸热，会使测得中和热的数值偏低。③要使用同一支温度计。分别先后测量酸、碱及混合液的温度时，测定一种溶液后必须用水冲洗干净并用滤纸擦干。温度计的水银球部分要完全浸入溶液中，且要稳定一段时间再记下读数。④实验中所用的盐酸和氢氧化钠溶液配好后要充分冷却至室温，才能使用。⑤操作时动作要快，尽量减少热量的散失。⑥实验时亦可选用浓度体积都不相同的酸碱溶液进行中和热的测定，但在计算时，应取二者中量小的一种，因为过量的酸碱并不参加中和反应。操作：学生按课本步骤做实验，记录相应数据。（3）数据处理①取三次测量所得数据的平均值作为计算依据(t2－t1)＝思考：如果某一次实验的数据与另外两次实验的数据差异明显，怎么办？②计算反应热：△H＝Q/n＝cm△t/n。其中：c＝4.18J/(g·℃)，m＝m1＋m2＝100g，△t＝(t2－t1)＝，n＝0.50mol·L－1×0.50mL＝0.025mol。△H＝知识点一：化学反应与能量变化例1.已知X+Y==M+N为吸热反应，对该反应的下列说法中正确的是（）A.X的能量一定低于M的能量B.Y的能量一定低于N的能量C.X和Y的总能量一定低于M和N的总能量D.因该反应为吸热反应，故该反应一定要加热才可发生例2.（2014年西城期末考试）下列反应中，属于吸热反应的是（）A.乙醇燃烧 B.氧化钙溶于水C.碳酸钙受热分解 D.盐酸和氢氧化钠反应例3.下列各图中，表示正反应是吸热反应的是（）知识点二：焓变例4.已知某反应的焓变小于零，则下列叙述正确的是（）A.该反应一定是放热反应B.该反应一定是吸热反应C.该反应反应物的总能量一定大于产物的总能量D.该反应产物的总能量一定大于反应物的总能量例5.航天飞机用铝粉与高氯酸铵（NH4ClO4）的混合物为固体燃料，方程式表示为：2NH4ClO4N2↑＋Cl2↑＋2O2↑＋4H2O下列对该反应的叙述中错误的是()A.瞬间产生大量高温气体推动航天飞机飞行B.从能量变化的角度，主要是化学能转变为热能和动能C.反应的焓变小于零D.在方程式后增加ΔH及其数据即为热化学方程式知识点三：热化学方程式的应用例6.下面均是正丁烷与氧气反应的热化学方程式(25℃，101kPa)：①C4H10(g)＋eq\f(13,2)O2(g)=4CO2(g)＋5H2O(l)ΔH＝－2878kJ·mol－1②C4H10(g)＋eq\f(13,2)O2(g)=4CO2(g)＋5H2O(g)ΔH＝－2658kJ·mol－1③C4H10(g)＋eq\f(9,2)O2(g)=4CO(g)＋5H2O(l)ΔH＝－1746kJ·mol－1④C4H10(g)＋eq\f(9,2)O2(g)=4CO(g)＋5H2O(g)ΔH＝－1526kJ·mol－1由此判断，正丁烷的燃烧热ΔH为()A．－2878kJ/mol B．－2658kJ/molC．－1746kJ/mol D．－1526kJ/mol【基础演练】1．热化学方程式中化学式前的化学计量数表示（）A．分子个数 B．原子个数 C．物质的质量 D．物质的量2．在相同温度和压强下，将32g硫分别在纯氧中和空气中完全燃烧，令前者热效应为ΔH1，后者热效应为ΔH2，则关于ΔH1和ΔH2的相对大小正确的是（）A．ΔH1=ΔH2 B．ΔH1>ΔH2 C．ΔH1<ΔH2 D．无法判断3．有如下三个反应方程式（） H2（g）＋O2（g）＝H2O（g）ΔH＝akJ/mol\H2（g）＋O2（g）＝H2O(l)ΔH＝bkJ/mol2H2（g）＋O2（g）＝2H2O(l)ΔH＝ckJ/mol关于它们的下列叙述正确的是（）A．它们都是吸热反B．a、b、c均为正值 C．a＝b D．2b＝c4．含NaOH20.0g的稀溶液与足量的稀盐酸反应，放出28.7kJ的热量，表示该反应的热化学方程式是（）A．NaOH（aq）＋HCl（aq）＝NaCl（aq）＋H2O（l）；ΔH＝＋28.7kJ/molB．NaOH（aq）＋HCl（aq）＝NaCl（aq）＋H2O（l）；ΔH＝－28.7kJ/molC．NaOH（aq）＋HCl（aq）＝NaCl（aq）＋H2O（l）；ΔH＝＋57.4kJ/molD．NaOH（aq）＋HCl（aq）＝NaCl（aq）＋H2O（l）；ΔH＝－57.4kJ/mol5．已知方程式2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（l）ΔH1＝－571.6kJ/mol，则关于方程式2H2O（l）＝2H2（g）＋O2（g）；ΔH2＝?的说法正确的是（）BA．方程式中化学计量数表示分子数 B．该反应的ΔH2大于零 C．该反应ΔH2＝－571.6kJ/mol D．该反应与上述反应属于可逆反应6．断裂以下的物质需要能量最多的是（）AA．HCl B．HBr C．HI D．HAt7．下列叙述中正确的是（）BA．实现H2→H+H的变化，要放出能量B．液态水变成气态水要吸收能量C．金刚石在一定条件变成石墨要吸收能量D．CaO和水反应过程中焓变大于08．表示正反应是吸热反应的图像是（）AB能量反应过程反应物B能量反应过程反应物生成物能量A反应物生成物反应过程反应物能量反应过程生成物D反应物生成物能量反应过程C温度计温度计硬纸板碎纸条9．用50mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH溶液在如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，图中尚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、无影响”)（4）如果用60mL0.50mol/L盐酸与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、不相等”)，所求中和热(填“相等、不相等”)，简述理由。（5）用相同浓度和体积的氨水（NH3·H2O）代替NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会；（填“偏大”、“偏小”、“无影响”）。【巩固提高】1．(2015年福建师大附中高二期中)下列反应的能量变化与其他三项不相同的是()A．铝粉与氧化铁的反应B．氯化铵与消石灰的反应C．锌片与稀硫酸反应D．钠与冷水反应2.(2014年密云二中期中考试)某反应过程中能量变化如右图，则该反应的ΔH值为（）A．ΔH>0B．ΔH<0C．ΔH=0D．无法判断3.(2014年密云二中期中考试)以NA代表阿伏加德罗常数，关于热化学方程式（）CH4(g)+2O2＝CO2(g)+2H2O(l)△H＝—890kJ/mol，下列说法中正确的是A．有4NA个电子转移时，放出890kJ的能量

B．有NA个C—H共价键断裂时，放出890kJ的能量C．有2NA个水分子生成且水为液体时，放出890kJ的能量

D．有NA个C、O间的共用电子对生成时，放出890kJ的能量4．写出下列反应的热化学方程式。（1）6.0g石墨与适量的水蒸气反应生成二氧化碳气体和氢气，吸收56.7kJ热量。。（2）3molNO2气体溶于水生成HNO3和NO气体，放出138kJ热量。5．火箭推进器中盛有强还原剂液态肼（N2H4）和强氧化剂液态双氧水。当把0.4mol液态肼和0.8molH2O2混合反应，生成氮气和水蒸气，放出256.652kJ的热量(相当于25℃、101kPa下测得的热量)。（1）反应的热化学方程式为。（2）又已知H2O(l)＝H2O(g)ΔH＝+44kJ/mol。则16g液态肼与液态双氧水反应生成液态水时放出的热量是kJ。cb反应过程2Hcb反应过程2H2(g)+O2(g)H2(g)+1/2O2(g)能量H2O(g)a A6．已知：H2(g)+O2(g)=H2O(g)，反应过程中能量变化如图所示，请回答下列问题。（1）a、b、c分别代表什么意义？a：；b：；c：。（2）该反应是（填“放热”或“吸热”），ΔH0（填“>”“<”或“=”）。1.下列变化中，属于放热反应的是（）A.碳在高温下与水蒸气的反应B.点燃的镁条在氮气中继续燃烧C.灼热的碳与二氧化碳的反应D.浓硫酸溶于水2.下列变化中，属于吸热反应的是（）A.酸碱中和B.氢气在氯气中燃烧C.金属的缓慢氧化D.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应3.下列说法中正确的是（）A.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应；B.放热反应在常温下一定很容易发生；C.反应是放热或吸热，必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小；D.分子中键能越大、键长越长，则分子越稳定；4.H—H键的键能是436kJ·mol-1，I—I键的键能是151kJ·mol-1，H—I键的键能是299kJ·mol-1。则对反应H2（g）+I2（g）2HI（g）的说法，不正确的是（）A．吸热反应 B．放热反应 C．化合反应 D．可逆反应5.下列叙述正确的是（）A.化学反应一定伴随热量的变化B.凡是吸热或放热过程中热量的变化均称为反应热C.若△H<0，则反应物的能量高于生成物的能量D.若△H>0，则反应物的能量高于生成物的能量6.下列说法中，不正确的是（）A．化学反应必然伴随能量变化B．25℃，101kPa下，lmolC8H18（辛烷）燃烧生成CO2和液态水时放出5518kJ热量,其热化学方程式为：C8H18(l)＋12.5O2(g)＝8CO2(g)＋9H2O(l)△H＝+5518kJ•mol－1C．酸和碱的中和反应都是放热反应D．反应物总能量高于生成物总能量，则该反应一定是放热反应7.已知反应A＋B＝C＋D为放热反应，对该反应的下列说法中正确的是（）A.A的能量一定高于CB.B的能量一定高于DC.A和B的总能量一定高于C和D的总能量D.该反应为放热反应，故不必加热就一定能发生8.科学家已获得了极具理论研究意义的N4分子，其结构为正四面体，与白磷分子相似。已知断裂1molN—N键吸收193kJ热量，断裂1mol氮氮叁键吸收941kJ热量，则（）A．N4的熔点比P4高 B．1molN4气体转化为N2时要吸收748kJ能量C．1molN4气体转化为N2时要放出724kJ能量D．N4是N2的同系物9.肼（N2H4）是火箭发动机的一种燃料，反应时N2O4为氧化剂，反应生成N2和水蒸气。已知：N2(g)+2O2(g)＝N2O4(g)；△H＝+8.7kJ/molN2H4(g)+O2(g)＝N2(g)+2H2O(g)；△H＝–534kJ/mol下列表示肼和N2O4反应的热化学方程式，正确的是（）A.N2H4(g)+1/2N2O4(g)＝3/2N2(g)+2H2O(g)；△H＝–1076.7kJ/molB.2N2H4(g)+N2O4(g)＝3N2(g)+4H2O(g)；△H＝–1076.7kJ/molC.2N2H4(g)+N2O4(g)＝3N2(g)+4H2O(g)；△H＝–542.7kJ/molD.2N2H4(g)+N2O4(g)＝3N2(g)+4H2O(g)；△H＝–1059.3kJ/mol10.反应C(石墨)=C(金刚石)是吸热反应,由此可知（）A.石墨比金刚石更稳定B.金刚石和石墨可以相互转化C.金刚石比石墨稳定D.金刚石和石墨不能相互转化_________________________________________________________________________________1.含NaOH20.0g的稀溶液与足量稀盐酸反应，放出28.7kJ的热量，表示该反应的热化学方程式正确的是（）A．NaOH(aq)+HCl(aq)==NaCl(aq)+H2O(l)；△H=+28.7kJ·mol-1B．NaOH(aq)+HCl(aq)==NaCl(aq)+H2O(l)；△H=_28.7kJ·mol-1[来源:学|科|网]C．NaOH(aq)+HCl(aq)==NaCl(aq)+H2O(l)；△H=+57.4kJ·mol-1D．NaOH(aq)+HCl(aq)==NaCl(aq)+H2O(l)；△H=_57.4kJ·mol-12.天然气是一种能源，它的主要成分是CH4。0.5molCH4完全燃烧生成CO2和液态H2O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/molB.CH4＋2O2＝CO2＋H2OΔH=－890kJ/molC.CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l)ΔH=－890kJ/molD.1/2CH4(g)＋O2(g)＝1/2CO2(g)＋H2O(l)ΔH=-890kJ/mol3.已知ag乙炔气体充分燃烧时生成1mol二氧化碳气体和液态水，放出热量bkJ，则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是（）A.2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)△H=－4bkJ/molB.C2H2(g)+5/2O2(g)=2CO2(g)+H2O(l)△H=+2bkJ/molC.2C2H2(g)+5O2(g