苏教版选修四高二化学化学反应原理导学案.pdf
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1、专题一化学反应与能量变化第一单元化学反应中的热效应【学习目标】1 .了解反应热和烯变的含义,知道放热反应和吸热反应的概念,理解化学反应过程中能量变化的原因。2 .知道热化学方程式的概念,能通过比较的方法理解热化学方程式与化学方程式的区另办能正确书写热化学方程式并利用热化学方程式进行简单计算。3 .初步学习测定化学反应的反应热的实验方法,能正确分析误差产生的原因并能采取适当措施减小误差。4 .知道盖斯定律的内容,能运用盖斯定律计算化学反应的反应热。化学反应中的婚变【基础知识梳理】【知识回顾】下列变化属于放热反应的有 属于吸热反应的有 .氯酸钾分解制氧气 铝热反应点燃的镁条继续在C02中继续燃烧
2、生石灰跟水反应生成熟石灰B a(0 H)2 8 H2O和N H 4 c l的反应 C与CO?的反应常见的放热反应(1)(2)(3)(4)常见的吸热反应(1)(2)(3)(4)一、化学反应的婚变1、定义:化学反应过程中,当反应物和生成物具有相同的温度时,放出或吸收的热量叫做化学反应的反应热。焙变:在恒温、恒压的条件下,化学反应过程中所吸收或释放的热量称为反应的焙变。符 号 单位_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _2.能量变化的原因(1)宏观 A H=总能量 一 总能量(2)微观 化学反应本质_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
3、_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _AH=破坏键吸收能量一形成键放出能量破坏键吸收能量_ _ _ _ _ _ _ 形成键放出能量 A H _ _ _ _ 0 放热反应破坏键吸收能量 形成键放出能量 A H 0 吸热反应(填,或=)【问题解决】已知断裂1 m o l H 2(g)中的H-H键需要吸收4 3 6 k J的能量,断 裂I m o l O 2中的共价键需要吸收4 9 8 k J的能量,生成H 2 O中的l m o l H-0键能放出4 3 6 k J的能量。试写出02(g)与 H2(g)反应生成H20(g
4、)的热化学方程式。【思考】宏观和微观之间的联系 键能越大,物质越稳定,所具有的能量就越低已知:C(石墨)一C(金刚石)A H 0,则可以判断()A.金刚石比石墨稳定 B.一样稳定C.石墨比金刚石稳定 D.无法判断二、热化学方程式1、定义:能够表示反应热的化学方程式2、热化学方程式书写规则要注明反应物和生成物的,如一、,因为 不同所具有的_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _也不 同,同 种 物 质 不 同 状 态 所 具 有 的 能 量 大 小 关 系为o 若在溶液中的反应,溶液中的溶质用 表示。要注明A H 的,代表吸热,代表放热,注意 不 能 省 略,无 论 热 化 学 方
5、 程 式 中 化 学 计 量 数 为 多 少,A H 的单位总是,但 的 数 值与反应式中的系数成比例热化学方程式中各物质前的化学计量数表示 不表示,因而计量数可以是,也可是 o要注明,不注明的指 时的数据。三、常见题型热化学方程式的书写及判断:例 1 在 25,lOlkPa下,1g甲醇燃烧生成CO2和水时放热22kJ。写出该反应的热化学方程式为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
6、_ _ _ _ _ _例 2 常温常压下,0.5molCH4完全燃烧生成CO2和 H2O 时,放出445KJ热量,则下列热化学方程式中正确的是()A、CH4(g)+2O2(g=CO2(g)+2H2O(g)H=-890kJ/molB、CH4(g)+2O2(g=CO2(g)+2H2O(l)A H=+890kJ/molC、CH4(g)+2O2(g=CO2(g)+2H2O(l)H=890kJ/molD、l/2CH4(g)+O2(g=l/2CO2(g)+H2O(l)H=445kJ/mol例 3(0 8 上海卷 17)已知:H2(g)+F2(g)=2HF(g);A/=-270 k J-m o l-1,下列
7、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.Imol氢气与Imol氟气反应生成2mol液态氟化氢放出的热量小于270kJC.在相同条件下,Imol氢气与Imol氟气的能量总和大于2moi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比较大小【例 4】(06江苏)下列各组热化学方程式中,化学反应的的是()C(s)+O2(g)=C O2(g);AH C(s)+l/2O2(g)=C O(g);AH2 2 s(s)+O2(g)=2 S O2(g);A H H 2(g)+l/2 C)2(g)=H 2 O(l):A H CaC
8、O3(s)=C a O(s)+C O2(g);Z/lA.B.C.2 S(g)+O2(g)=2 S O2(g);AH 22 H2(g)+O2(g)=2 H2O(l):AH 2C a O(s)+H2O(l)=C a(OH)2(s);z 4/2D.【练一练】1.(2 0 0 7全国高考上海卷1 4 )已知:C H 3 c H 2 c H 2 c H 3(g)+6.5 02(g)-4 C 02(g)+5 H20(l)+2 8 7 8 k J(C H3)2C H C H3(g)+6.5 02(g)-*4 C 02(g)+5 H20(l)+2 8 6 9 k J下列说法正确的是)AC2、正丁烷分子储存的能
9、量大于异丁烷分子 B异丁烷转化为正丁烷的过程是一个放热过程D已知(1 )(2)(3)(4)H2(g )+l/2 O2(g )=H20(g )2 H 2(g)+O2(g)=2 H2O (g )H2(g)+l/2 O2(g)=H20 (1)2 H2(g )+02(g )=2 H2O (1)正丁烷的稳定性大于异丁烷异丁烷分子中的碳氢键比正丁烷的多 H l =a k J/m o l H 2 =b k J/m o l H 3 =c k J/m o lA H 4 =d k J/m o l则a、b、c、d的关系正确的是。A、a c d 0 C、2 a=b 0【课后巩固练习】1.热化学反应方程式中物质前的化学
10、计量数表示)A.分子数B.原子个数C.物质的量D.物质的质量2 .下列变化过程中,是吸热反应的是)A.H+H H 2 B.H+CITHCI C.I2-I+I D.S+O2 T S O23 .坨 比 燃烧生成液态水放出1 4 2.9K的热量,下列热化学方程式书写正确的是()A.2 H2(g)+O2(g)=2 H2O(l),AH=1 4 2.9k J m o l 1B.2 H2(g)+O2(g)=2 H2O(l),AH=5 7 1.6k J-m o l 1C.2 H2+O2=2 H2O,AH=5 7 1.6 1k J-m o l-1D.H2(g)+l/2 O2(g)=H2O(l),AH=+2 8
11、5.8k J-m o f14.下列说法正确的是.()A.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应B.任何放热反应在常温条件下一定能够发生C.反应物和生成物所具有的总能量的差决定了化学反应是放热还是吸热D.吸热反应一定是反应物总能量大于生成物的总能量。5 .已知下列三个热化学反应方程式,这三个反应的反应热的大小关系正确的是()C(g)+H 2。(g)=CO(g)+H 2(g),AH=+1 3 1.5 k J-m o f1l/2H2(g)+1/2 Cl2(g)=HCI(g),A H=92.3 kJ-mol-1H2(g)+1/202(g)=%0(1),AH=241.8 kJ-mol-1A.B.C.D.0
12、X)(2)6.下列反应既是氧化还原反应,又是吸热反应的是.()A.铝片和稀硫酸反应 B.Ba(OH)2-8H2。与 NH4cl反应C.灼热的碳与二氧化碳反应 D.甲烷在氧气中燃烧7.下列说法正确的是.()A.物质发生化学反应都伴随着能量变化B.伴有能量变化的物质变化都是化学变化C.在一个确定的化学反应关系中,反应物的总能量总是低于生成物的总能量D.在一个确定的化学反应关系中,反应物的总能量总是高于生成物的总能量8.下列各图所表示的反应是吸热反应的是.()9.已知白磷和P4O 6的分子结构如图所示,现提供以下化学键的键能(kJ m oL):化学键p-pP-OlmolO2P=O键 能(kJ mol
13、-1)198360498585写出反应P4(白磷)+3 0 2=P Q 6的热化学方程式五氧化二磷分子式是P2O5,但是结构式就是PqOlO,如图所示。对比P2O5与 PQ 6的结构式,写出P4(白磷)+502=P40IO的热化学方程式。P(s,红 磷)+:。2(8)=;。10(S),=-738.5 kJ-mol-1则白磷转化为红磷的热化学方程式 o 相同的状况下,能量较低的是;白 磷 的 稳 定 性 比 红 磷(填“高”或 低反应热的测量与计算【基础知识梳理】一、反应热的测量【活动与探究】阅读课本P 6 的实验,了解其实验原理和步骤【思考】观察量热计的构造,根据什么数据来获得反应热?1 .实
14、验步骤:(1)用一个量筒量取5 0 mL 0.5 0 mo l/L 盐酸,倒入小烧杯中,并用温度计测量盐酸的温度,(注意要把温度计上的酸用水冲洗干净)【思 考 1】温度计上的酸为何要用水冲洗干净?冲洗后的溶液能否倒入小烧杯?为什么?(2)用另个量筒量取5 0 mL 0.5 0 mo l/L N a O H溶液,并用温度计测量N a O H溶液的温度,记录。把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中,并把量筒中的N a O H溶液一次倒入小烧杯。【思考2】酸、碱混合时,为何要把量筒中的N a O H溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入?(3)用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液,并准确读取混合溶液的最高温度
15、,记为终止温度,记入表格。【思考3 实验中能否用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒?为什么?(4)假设溶液的比热容与水的比热容相等,溶液的密度与水的密度相等,忽略量热计的比热,根据溶液温度升高的数值,计算该反应的反应热并写出热化学方程式。可重复实验三次,取测量所得数据的平均值作为计算依据。思考4 )如果用同样的方法测定氢氧化钾与盐酸反应、氢氧化钠与硝酸反应的反应热,请预测其反应热是否相同,并设计实验方案加以验证。2 .中和热 在 溶液中,酸和碱发生中和反应生成 mo l水时所放出的热量在稀溶液中,强酸与强碱的反应中和热都是 kJ mo l-1【概念辨析】若 将 IL lmo l/L N a O
16、H溶液中加入稀醋酸、稀硫酸、稀硝酸,恰好完全反应时的热效应分别为乩、A H2 A H:,;则三者的大小关系为【讨论】1.本实验中若把5 0 mL 0.5 0 mo l/L 的盐酸改为5 0 mL 0.5 0 mo l/L 醋酸,所测结果是否会有所变化?为什么?2.若改用1 0 0 mL 0.5 0 mo l/L 的盐酸和1 0 0 mL 0.5 5 mo l/L 的 N a O H溶液,所测中和热的数值是否约为本实验结果的二倍(假定各步操作没有失误)?二、盖斯定律1、概念:一个化学反应,不论是一步完成,还 是 分 几 步 完 成,其 总 的 热 效 应 是 的。盖斯定律表明:一个化学反应的婚变
17、仅与反应的 和反应的有关,而与反应的途径关例 1:已知:C(s)+02(g)=C 02(g)H i =-39 3.5 k j/m o lC O(g)+1/20.(g)=C 02(g)A H2=-28 3.O k J/m o l求:C(s)+1/20?(g)=C 0(g)的/上=【练一练】L 已知:H2(g)+l/2 02(g)=H z O(g);A H,=-24 1.8 k J/m o lH z(g)+1/2 02(g)=H Q(D ;A H2=-28 5.8 k J/m o lH20(l)=H20(g);A H a =4 4.O k J/m o l则山、&、乩的关系。2.已知:金刚石、石墨的
18、热化学方程式:C(s,金刚石)+0?(g)=C()2(g)A H =-39 5.4 k j/m o lC(s,石墨)+0z(g)=C 02(g)A H =-39 3.5 k j/m o l则石墨转化为金刚石的反应热,两物质中 较 为 稳 定。三、能源的充分利用1.能源(1)传统能源_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(2)新 能 源 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
19、 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _2.能源又可以分为 能源和 能源。3.标准燃烧热:在 101K P a 时,m o l 物质 燃烧的反应热4、热值:物质完全燃烧的反应热叫做该物质的物质完全燃烧是指物质中含有的氮元素转化为N z(g),氢元素转化为H Q(1),碳元素转化C O z(g),硫元素转化S O z(g)例 2.已知下列热化学方程式:2H2(g)+02(g)=2H20(g)A H=-4 8 3.6 k J/m o lH2O(l)=H
20、2O(g)H=+4 4 k J/m o l则氢气的标准燃烧热氢气热值_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _【课后巩固练习】1.在一定条件下,CO和 C H 4 燃烧的热化学方程式分别为2C O(g)+O,(g)=2C O,(g);AH=-5 6 6 k J-m o f1C H4(g)+2O2(g)=C O,(g)+2H2O(1);AH=-8 9 0 k J-m o f1由 ImolCO和 3moic以 组成的混和气在上述条件下完全燃烧时,释放的热量为.()A.2912kJ B.2953kJ C.3236kJ D.3867kJ2.不管化学过程是一步完成或分为数步完
21、成,这个过程的热效应是相同的已知H2O(g)=H2O(l);=C2H50H(g)=C2H5OH。);42=仍 kJ-mol-1C2H5OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g):%=。3 kJnoL若使23 g 酒精液体完全燃烧,最后恢复到室温,则放出的热量为.()A.Q1+Q2+Q3 B.0.5Q+Q 2+Q 3)C.0.5 Q i-l.5Q2+0.5Q3 D.1.5Q,-0.5Q2+0.5Q33.已知葡萄糖的燃烧热是2804 kJm oL,当它氧化生成1 g 水时放出的热量是()A.26.OkJ B.51.9 kJ C.155.8 kJ D.467.3 kJ4.氢 气(H2)
22、氧 化 碳(CO)、辛 烷(C8Hl8)、甲 烷(CH4)的热化学方程式分别为:H2(g)+l/2O2(g)=H2O(I);A H=-285.8 kJ-mol-1CO(g)+1/2O2(g)=C02(g);AH=-283 kJ-mol-1C8Hi8 +25/2O2(g)=8cO2(g)+9H2O(1);AH=-5518 kJ-mol-1CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(1);A H=-890.3 kJ-mol-1相同质量的H2、CO、C8H CH4完全燃烧时,放出热量最少的是.()A.H2(g)B.CO(g)C.C 8H/I)D.CH4(g)5.人体内葡萄糖的消耗可用下列热化
23、学方程式表示C6Hl2O6(s)+6O2(g)=6co2(g)+6H2O;AH=-2800.6 kJ-mof1如果某人每天消耗12540kJ热量,则他每天至少要摄入葡萄糖的质量为.()A.806g B.1000g C.1250g6.已知 H2(g)+1/202(g)=H2O(1);CO(g)+l/2O2(g)=CO2(g);D.1500gH=-285.8 kJ-mofH=-282.9 kJ-mol-1某H2和CO的混合气体完全燃烧时放出113.74kJ热量,同时生成3.6g液态水,则原混合气体中H2和CO的物质的量之比为.()A.2:1 B.1 :2 C.1 :1 D.2:37.已知 KOH(
24、aq)+HNO3(aq)=KNO3(aq)+H,O(1)AH=-57.3 kJ-mol-1,则0.Imol-L-iH2so4500mL与足量稀NaOH中和放出的热量是.()A.57.3kJ B.5.73kJ C.28.65kJ D.2.865kJ8.(2007年高考广东化学卷,反应热)灰锡(以粉末状存在)和白锡是锡的两种同素异形体。已知:Sn(s、S)+2HCl(aq)=SnCl2(aq)+H2(g);Sn(s、灰)+2HCl(aq)=SnC12(aq)+H2(g);AH2Sn(s、灰),;Sn(s、白);A/73=+2.1 kJ/mol,下列说法正确的是()A.B.锡在常温下以灰锡状态存在C
25、.灰锡转化为白锡的反应是放热反应D.锡制器皿长期处于低于13.2 C 的环境中,会自行毁坏9.甲硅烷(SiH”是一种无色气体,遇到空气能发生爆炸性自燃,生成SiC2固体和水,常温 下 1g甲硅烷自燃放出的热量为44.6 k J,则甲硅烷自燃的热化学方程式为10.由N2和田 合成ImolNH?时可放出46.2 kJ-mo的热量。N三 N 键的键能是948.9kJ/mol,H-H键的键能是436 kJ-mol-1,试计算NH 键的键能是 kJ/moL合成氨的热化学方程式为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
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