化学反应与能量变化导学案.doc

化学反应与能量变化导学案

考点一 反应热与化学反应过程示意图
反应热与化学反应过程是近年常考查的知识点，出题点有反应前后能量变化的分析，催化剂对反应热的影响，整体难度不大。
典例导悟1(2012·江苏高考)某反应的反应过程中能量变化如图所示(图中E1表示正反应的活化能，E2表示逆反应的活化能)。下列有关叙述正确的是(　　)
A．该反应为放热反应
B．催化剂能改变该反应的焓变
C．催化剂能降低该反应的活化能
D．逆反应的活化能大于正反应的活化能

针对训练1　(2012·全国高考)反应A＋B→C(ΔH<0)分两步进行：①A＋B→X(ΔH>0)，②X→C(ΔH<0)。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是(　　)

考点二 热化学方程式的书写与正误判断
热化学方程式是一种表示反应过程中的物质变化和能量变化的化学用语。与普通方程式相比，书写时除了要遵循化学方程式的要求外，还应注意以下四点：
1．注明物质的状态
反应物或产物的聚集状态不同，反应热ΔH不同，因此书写热化学方程式必须注明物质的聚集状态：气体（g）、固体（s）、液体（l）、稀溶液（aq）及同分异构体。
2．注意反应条件
反应热与测定条件有关，因此书写热化学方程式注明反应的温度和压强（若是101 kPa和25 ℃可不注明）。
3．注意ΔH的“－”和“＋”及单位
注明ΔH的“－”和“＋”及单位（kJ·mol－1），“＋”不能省略。
4．注意热化学方程式的计量数
热化学方程式的计量数只能表示物质的量，不能表示分子个数，所以可以是整数，也可以是分数。对于相同物质的反应，化学计量数不同，ΔH也不同。所以ΔH的数值要与方程式中的化学计量数相一致（多数条件下都需要依题所给数据进行计算而得ΔH）。
典例导悟2下列热化学方程式或离子方程式中，正确的是（　　）。
A．甲烷的标准燃烧热为－890.3 kJ·mol－1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为：CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g）　ΔH＝－890.3 kJ·mol－1
B．500 ℃、30 MPa下，将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭的容器中充分反应生成NH3（g），放热19.3 kJ，其热化学方程式为N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）　ΔH＝－38.6 kJ· mol－1
C．HCl和NaOH反应的中和热 ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则H2SO4和Ca（OH）2反应的中和热ΔH＝2×（－57. 3）kJ·mol－1
D．在101 kPa时，2 g H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ热量，氢气燃烧的热化学方程式表示为2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
典例导悟3 （1）由C、S形成的液态化合物CS20.2 mol在O2中完全燃烧，生成两种气态氧化物，298 K时放出热量215 kJ。该反应的热化学方程式为_____________________。
（2） 我国两次成功发射“神舟”载人飞船，火箭用的燃料是液态的偏二甲肼（C2H8N2）和四氧化二氮，若0.1 mol液态偏二甲肼与液态N2O4完全反应，生成气态N2、H2O和CO2，同时放出a kJ热量，该反应的氧化剂是__________（填化学式）；试写出该反应的热化学方程式：__________________________________________________。

三、反应热
（1）反应热的计算
典例导悟4　(1)(2012·海南高考节选)肼可作为火箭发动机的燃料，与氧化剂N2O4反应生成N2和水蒸气。
已知：①N2(g)＋2O2(g)===N2O4 (l)
ΔH1＝－19.5 kJ/mol
②N2H4(l)＋O2(g)=== N2(g)＋2H2O(g)
ΔH2＝－534.2 kJ/mol
写出肼和N2O4 反应的热化学方程式________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)(2012·广东高考节选)碘也可用作心脏起搏器电源——锂碘电池的材料，
该电池反应为：2Li(s)＋I2(s)===2LiI(s)　　ΔH
已知：4Li(s)＋O2(g)===2Li2O(s) ΔH1
4LiI(s)＋O2(g)===2I2(s)＋2Li2O(s) ΔH2
则电池反应的ΔH＝________；碘电极作为该电池的________极。
(3)(2012·天津高考节选)已知：温度过高时，WO2(s)转变为WO2(g)：
WO2(s)＋2H2(g)W(s)＋2H2O(g)
ΔH＝＋66.0 kJ/mol
WO2(g)＋2H2(g)W(s)＋2H2O(g)
ΔH＝－137.9 kJ/mol
则WO2(s)WO2(g)的ΔH＝________________。
(4)(2012·江苏高考节选)铝是地壳中含量最高的金属元素，其单质及合金在生产生活中的应用日趋广泛。
真空碳热还原－氯化法可实现由铝土矿制备金属铝，其相关反应的热化学方程式如下：
Al2O3(s)＋AlCl3(g)＋3C(s)===3AlCl(g)＋3CO(g)
ΔH＝a kJ/mol
3AlCl(g)===2Al(l)＋AlCl3(g)　ΔH＝b kJ/mol
则反应Al2O3(s)＋3C(s)===2Al(l)＋3CO(g)的ΔH＝________ kJ/mol(用含a、b的代数式表示)。

（2） 反应热的大小比较
【思考】1．比较ΔH的大小时需带正负号吗？

2．怎样比较两个反应的ΔH大小？

典例导悟5　下列各组热化学方程式中，化学反应的ΔH前者大于后者的是(　　)
①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1 C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH2
②S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH3 S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH4
③H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH5 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH6
④CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH7 CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(s)　ΔH8
A． ① B．④ C．②③④ D．①②③
针对训练3．已知一定温度下合成氨反应：
N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1
在相同温度，相同体积的密闭容器中进行如下实验：
①通入1 mol N2和3 mol H2达到平衡时放热为Q1；
②通入2 mol N2和6 mol H2达到平衡时放热为Q2。
则下列关系正确的是(　　)
A．Q2＝2Q1 B．Q1＞Q2/2
C．Q1＜Q2＜184.8 kJ D．Q1＝Q2＜92.4 kJ
四　综合探究
1.实验探究——中和热的测定
1．测定原理
ΔH＝
c＝4.18 J·g－1·℃－1＝4.18×10－3 kJ·g－1·℃－1；n为生成H2O的物质的量。
2．装置如图(在横线上填出仪器的名称)
3．注意事项
(1)碎泡沫塑料(或纸条)及泡沫塑料板的作用是
____________________________________________。
(2)为保证酸、碱完全中和，常采用________稍稍过量。
(3)实验中若使用弱酸或弱碱，因中和过程中电离________，会使测得数值________。
典例导悟6　(2011·吉林一模)某实验小组设计用50 mL 1.0 mol·L－1盐酸跟50 mL 1.1 mol·L－1氢氧化钠溶液在如图所示装置中进行中和反应。在大烧杯底部垫碎泡沫塑料(或纸条)，使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料(或纸条)，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，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。试回答下列问题：
(1)本实验中用稍过量的NaOH的原因教材中说是为保证盐酸完全被中和。试问：盐酸在反应中若因为有放热现象，而造成少量盐酸在反应中挥发，则测得的中和热________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。

(2)该实验小组做了三次实验，每次取溶液各50 mL，并记录如下原始数据。
实验
序号
起始温度t1/℃
终止温度(t2)/℃
温差(t2－t1)/℃
盐酸
NaOH溶液
平均值
1
25.1
24.9
25.0
31.6
6.6
2
25.1
25.1
25.1
31.8
6.7
3
25.1
25.1
25.1
31.9
6.8
已知盐酸、NaOH溶液密度近似为1.00 g·cm－3，中和后混合液的比热容c＝4.18×10－3 kJ·g－1·℃－1，则该反应的中和热为ΔH＝__________________。
(3)若用等浓度的醋酸与NaOH溶液反应，则测得的中和热会________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)，其原因是
________________________________________________________________________。
(4) 在中和热测定实验中存在用水洗涤温度计上的盐酸溶液的步骤，若无此操作步骤，则测得的中和热________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。

典例导悟7化学键的键能是指气态原子间形成1 mol化学键时释放的能量。如H(g)＋I(g)―→H—I(g)　ΔH＝－297 kJ·mol－1，即H—I键的键能为297 kJ·mol－1，也可以理解为破坏1 mol H—I键需要吸收297 kJ的热量。一个化学反应一般都有旧化学键的断裂和新化学键的形成。下表是一些键的键能的数据(kJ·mol－1)：

键能
(kJ·mol－1)

键能
(kJ·mol－1)
H—H
436
S===S
255
C—Cl
330
Cl—Cl
243
H—S
339
C—I
218
H—Cl
432
C—F
427
H—F
565
H—O
464
C—O
347

回答下列问题：
(1)由表中数据能否得出这样的结论：
①半径越小的原子形成的共价键越牢固(即键能越大)，________(填“能”或“不能”)。
②非金属性越强的原子形成的共价键越牢固，________(填“能”或“不能”)。能否从数据中找出一些规律，请写出一条：
____________________________________
________________________________________________________________________；
试预测C—Br键的键能范围
_________________________________________。
(2)由热化学方程式H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝－185 kJ·mol－1，并结合表中数据可推知一个化学反应的反应热(设反应物、生成物均为气态)与反应物和生成物的键能之间的关系是________________________________________________________________________，
由热化学方程式2H2(g)＋S2(s)===2H2S(g)　ΔH＝－224.5 kJ·mol－1和表中数据可计算出1 mol S2(s)气化时将______(填“吸收”或“放出”)________kJ的热量。