化学反应和能量变化 1.doc

高三化学学案（预习案）
主备人： 审批人： 时间 月 日
课题
化学反应与能量变化
课时
第1课时
考纲要求
1.了解化学反应中能量转化的原因，能说出常见的能量转化形式。　
2.了解化学能与热能的相互转化。了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。
3.了解热化学方程式的含义，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。
重点难点
盖斯定律进行有关反应热的简单计算。

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【知识梳理】
一、焓变与反应热
1．焓变
(1)焓(H)：描述物质所具有的________的物理量。单位：________(或________)。
(2)焓变(ΔH)：反应________的总焓与________的总焓之差。
(3)焓变(ΔH)与反应热(Q)的关系。
对于等压条件下的化学反应，如果反应中物质的能量全部转化为________，则ΔH＝________。
(4)表现形式：燃烧热、中和热、溶解热等。
(5)计算方法。
①ΔH＝________物总能量－________物总能量；
②ΔH＝________物总键能－________物总键能。
2．化学反应的实质与特征。
(1)实质：________断裂和________形成。
(2)特征：既有________生成，又有________的变化。
3．反应热。
(1)定义：在恒压条件下进行反应的________。符号：______，单位：________或kJ·mol－1。
(2)产生原因。

　　　　　↓
反应物⇒
　　　　　↓

(3)常见的吸热反应和放热反应。
放热反应
吸热反应
1.所有的______反应
2.所有的酸、碱中和反应
3.大多数的______反应
4.金属与酸，活泼金属与水的反应等大多数的置换反应
1.所有的水解反应
2.所有的电离过程
3.大多数的______反应
4.Ba(OH)2·8H2O(s)＋2NH4Cl(s)===BaCl2(aq)＋2NH3(g)＋10H2O(l)
5.C(s)＋CO2(g)2CO(g)
6.C(s)＋H2O(l)CO(g)＋H2(g)
【思考讨论1】
同质量的硫粉在空气中燃烧和在纯氧中燃烧，哪一个放出的热量多，为什么？
二、热化学方程式
1．概念：表明反应所________或________热量的化学方程式。
2．意义：不仅表明了化学反应中的________，也表明了化学反应中的________。如：
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ/mol；表示在298 K、101 kPa时，________与________反应完全后，生成________，________571.6 kJ的热量。
3．盖斯定律：不管化学反应是一步完成还是分几步完成，其__________是相同的，它只与反应体系的________和________有关，而与反应的________无关。
【思考讨论2】
1．ΔH的单位“kJ·mol－1”的含义是什么？
2．怎样理解可逆反应中的反应热？
三、燃烧热和中和热
1．燃烧热。
(1)概念：在25 ℃，101 kPa时，____________纯物质________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。
注意：稳定氧化物主要是指：碳元素全部转化为________，氢元素转化为__________，硫元素转化为__________。如：
C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝－110.5 kJ·mol－1；C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ·mol－1；C的燃烧热为393.5 kJ·mol－1，而不是110.5 kJ·mol－1。
(2)表示的意义：例如C的燃烧热为393.5 kJ·mol－1，表示在25 ℃、101 kPa时，1 mol C完全燃烧________393.5 kJ的热量。
2．中和热。
(1)概念：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成______H2O，这时的反应热叫中和热。
(2)定义要点。
①必须是酸和碱的稀溶液，因为浓酸溶液和浓碱溶液在相互稀释时会________。
②H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝57.3 kJ·mol－1，强酸和强碱的稀溶液反应才能保证中和热均为57.3 kJ·mol－1，而弱酸或弱碱在中和反应中由于电离_______热量，其中和热小于57.3 kJ·mol－1。
③以生成________水为基准。
④反应不能生成沉淀。
（3）①装置：(请在横线上填写仪器名称)

②50 mL 0.55 mol/L的NaOH溶液和50 mL 0.50 mol/L的稀盐酸混合反应。
③计算公式：ΔH＝－kJ·mol－1
t1——起始温度，t2——终止温度(反应过程最高温度)
④注意事项：
a．碎泡沫塑料板和碎泡沫塑料(或纸条)的作用是
b．为保证酸完全被NaOH中和，采取的措施是 。
c．因为弱酸或弱碱存在电离平衡，电离过程需要吸热，实验中若使用弱酸、弱碱则测得的反应热 。
四、能源
1．化石燃料。
(1)种类：________、________、________。
(2)特点：蕴藏量有限，属于________能源。
(3)解决化石燃料枯竭问题的办法：开源节流，即开发新的能源和节约现有的能源。
2．新能源。
(1)种类：太阳能、氢能、风能、地热能、海洋能和生物质能等。
(2)特点：资源丰富，可以________，没有污染或污染很小。
3．可再生能源和不可再生能源。
(1)可再生能源：指在自然界中可以不断再生、永续利用的能源，具有取之不尽、用之不竭的特点。如太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等。
(2)不可再生能源：指人类开发利用后，在现阶段不可能再生的能源资源。如煤、石油、天然气等。

【自我诊断】
1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）
（1）对于反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH<0，在其他条件不变的情况下，加入催化剂，改变了反应的途径，反应的ΔH也随之改变(　　)
（2）利用太阳能在催化剂参与下分解水制氢气，是把光能转变为化学能的绿色化学方法(　　)
（3）2SO2(g)＋O2(g)===2SO3(g)和4SO2(g)＋2O2(g)===4SO3(g)的ΔH相等(　　)
（4）1 mol HBr(g)具有的能量大于1 mol HBr(l)具有的能量(　　)
（5）科学家最近研究出一种环保、安全的储氢方法，其原理可表示为：NaHCO3＋H2HCOONa＋H2O，该反应储氢、释氢过程均无能量变化(　　)
（6）同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同(　　)
（7）放热反应一定不需要加热，吸热反应一定需要加热(　　)
(8)甲烷的燃烧热为－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(　　)
(9)在稀溶液中：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，若将含0.5 mol H2SO4的浓硫酸与含1 mol NaOH的溶液混合，放出的热量大于57.3 kJ(　　)
(10)燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的热化学方程式是CH3OH(g)＋1/2O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)　ΔH＝－192.9 kJ·mol－1，则CH3OH的燃烧热为192.9 kJ·mol－1(　　)
(11)葡萄糖的燃烧热是2 800 kJ·mol－1，则1/2C6H12O6(s)＋3O2(g)===3CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH＝－1 400 kJ·mol－1(　　)
(12)因为2SO2＋O22SO3所以可燃物S燃烧的稳定氧化物为SO3(　　)
(13)已知C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1
C(s)＋H2O(g)===H2(g)＋CO(g)　ΔH2
H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH3
CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH4则 ΔH1＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4(　　)
(14)沼气是一种清洁能源，并且属于可再生能源(　　)
(15)我国目前最主要的能源是煤炭，煤炭属于化石燃料，是不可再生能源(　　)
(16)氢能是一种绿色能源，且燃烧值高(　　)
2．氢气的燃烧热为285.5 kJ·mol－1，则液态水分解的热化学方程式为：
___________________________________________________________。
3．将煤转化为水煤气的主要化学反应为：C＋H2O(g)CO＋H2；C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃烧的热化学方程式为：
C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ·mol－1
H2(g)＋O2(g)===H2O(g)ΔH＝－242.0 kJ·mol－1
CO(g)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－283.0 kJ·mol－1
根据以上数据，写出C(s)与水蒸气反应的热化学方程式：
________________________________________________________________________。

高三化学学案（探究案）
主备人： 审批人： 时间 月 日
课题
化学反应与能量变化
课时
第2课时
考纲要求
1.了解化学反应中能量转化的原因，能说出常见的能量转化形式。　
2.了解化学能与热能的相互转化。了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。
3.了解热化学方程式的含义，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。
重点难点
盖斯定律进行有关反应热的简单计算

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探究一、热化学方程式的正误判断
【例1】右图是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中能量变
化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式：

【例2】实验测得：101 kPa时，1 mol H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ的热量；1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2，放出890.3 kJ的热量。下列热化学方程式的书写正确的是（ ）
①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝＋890.3 kJ·mol－1
②CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ·mol－1
③CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－890.3 kJ·mol－1
④2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
A．仅有② B．仅有②④ C．仅有②③④ D．全部符合要求
【例3】下列热化学方程式书写正确的是(ΔH的绝对值均正确) (　　)
A．S(s)＋O2(g)===SO3(g) ΔH＝－315 kJ·mol－1(燃烧热)
B．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1(中和热)
C．C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O ΔH＝－1 368.8 kJ·mol－1(反应热)
D．2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g) ΔH＝－483.6 kJ·mol－1(反应热)
请同学们讨论归纳热化学方程式书写可采用的方法以及注意的问题：

探究二、焓变的计算和比较
【例4】已知16g固体S完全燃烧放出148.4kJ的热量，写出表示S燃烧的热化学方程式

【例5】已知某反应A（g）+B（g）C（g）+D（g），反应过程中的能量变化如图所示，回答下列问题。

该反应是 反应（填“吸热”或“放热”）的ΔH＝________kJ·mol－1(用含E1、E2的代数式表示)。
【例6】(2013·新课标全国卷Ⅱ)在1 200 ℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应：
H2S(g)＋O2(g)===SO2(g)＋H2O(g)　ΔH1
2H2S(g)＋SO2(g)===S2(g)＋2H2O(g)　ΔH2
H2S(g)＋O2(g)===S(g)＋H2O(g)　ΔH3
2S(g)===S2(g)　ΔH4 则ΔH4的正确表达式为(　　)
A．ΔH4＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3) B．ΔH4＝(3ΔH3－ΔH1－ΔH2)
C．ΔH4＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3) D．ΔH4＝(ΔH1－ΔH2－3ΔH3)
【例7】下表是部分化学键的键能数据：
化学键
P—P
P—O
O===O
P===O
键能(kJ·mol－1)
198
360
498
X
①已知白磷的燃烧热为2 982 kJ·mol－1，白磷(P4)、P4O6、P4O10结构如下图所示，则上表中X＝________；

②0.5 mol白磷(P4)与O2完全反应生成固态P4O6，放出的热量为________kJ。
请同学们讨论归纳反应热的计算方法

【例8】试比较下列三组ΔH的大小
(1) 同一反应，生成物状态不同时
A(g)＋B(g)===C(g)　ΔH1<0 A(g)＋B(g)===C(l)　ΔH2<0
ΔH1____ΔH2(填“>”、“<”或“＝”，下同)。
(2)同一反应，反应物状态不同时
S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1<0 S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2<0 则ΔH1____ΔH2。
(3)两个有联系的不同反应相比
C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1<0 C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH2<0 则ΔH1____ΔH2。
探究三、中和热测定误差分析和数据处理
【例9】利用如图所示装置测定中和热的实验步骤如下：
①用量筒量取50 mL 0.50 mol·L－1盐酸倒入小烧杯中，测出盐酸温
度；②用另一量筒量取50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液，并用
另一温度计测出其温度；③将NaOH溶液倒入小烧杯中，设
法使之混合均匀，测得混合液最高温度。回答下列问题：
(1)为什么所用NaOH溶液要稍过量？__________________
_____________________________________________________________________。
(2)倒入NaOH溶液的正确操作是__________(填序号)。
A．沿玻璃棒缓慢倒入 B．分三次少量倒入 C．一次迅速倒入
(3)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是________(填序号)。
A．用温度计小心搅拌 B．揭开硬纸片用玻璃棒搅拌
C．轻轻地振荡烧杯 D．用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动
(4)现将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和1 L 1 mol·L－1的稀盐酸恰好完全反应，其反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，则ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系为________________。
(5)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1 g·cm－3，又知中和反应后生成溶液的比热容
c＝4.18 J·g－1·℃－1。为了计算中和热，某学生实验记录数据如下：
依据该学生的实验数据计算，该实验测得的中和热ΔH＝__________(结果保留一位小数)。
实验序号
起始温度t1/ ℃
终止温度t2/ ℃
盐酸
氢氧化钠溶液
混合溶液
1
20.0
20.1
23.2
2
20.2
20.4
23.4
3
20.5
20.6
23.6
(6)________(填“能”或“不能”)用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸，理由是__________________________________________。
请同学们归纳讨论中和热测定过程中应注意的事项

【达标检测】
1．肼(H2NNH2)是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如下图所示。已知断裂1 mol化学键所需的能量(kJ)：NN为942，O===O为500，N—N为154，则断裂1 mol N—H键所需的能量(kJ)是(　　)

A．194 B．391
C．516 D．658
2．某反应的反应过程中能量变化如下图所示(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
3．(2014·广州一模)已知：Cu(s)＋2H+(aq)===Cu2＋(aq)＋H2(g)　ΔH1
2H2O2(1)===2H2O(1)＋O2(g)　ΔH2
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(1) 　ΔH2
则反应Cu(s)＋H2O2(1)＋2H＋(aq)＋2H2O(1)的ΔH是(　　)
A．ΔH＝ΔH2＋ΔH2＋ΔH2 B．ΔH＝ΔH2＋ΔH2－ΔH2
C．ΔH＝ΔH2＋2ΔH2＋2ΔH3 D．ΔH＝2ΔH3＋ΔH2＋ΔH2
4．下列关于热化学反应的描述中正确的是(　　)
A．已知H＋(aq)＋OH－(aq) ===H2O(l) ΔH＝－57.3kJ·mol－1则H2SO4和Ba(OH)2反应的反应热ΔH＝2×(－57.3)kJ·mol－1
B．燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的热化学方程式是CH3OH(g)＋O2(g) ===CO2(g)＋2H2(g)ΔH＝－192.9 kJ·mol－1，则CH3OH(g)的燃烧热为192.9 kJ·mol－1
C．H2(g)的燃烧热是285.8 kJ·mol－1，则2H2O(g)=2H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋571.6 kJ·mol－1
D葡萄糖的燃烧热是2 800kJ·mol－1，则C6H12O6(s)＋3O2(g) =3CO2(g)＋3H2O(l) ΔH＝－1400kJ·mol－1
5.甲醇广泛用作燃料电池的燃料，可用天然气来合成。已知：①2CH4(g)＋O2(g)===2CO(g)＋4H2(g)　ΔH＝－71.0 kJ·mol－1；②CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l)　ΔH＝－90.5 kJ·mol－1。下列描述错误的是(　　)
A．反应①中的能量变化如图所示

B．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) ΔH<－90.5 kJ·mol－1
C．2CH4(g)＋3O2(g)===2CO(g)＋4H2O(g) ΔH<－71.0 kJ/mol
D．CH4(g)＋1/2O2(g)===CH3OH(l) ΔH＝－126.0 kJ·mol－1
6．(2014·宜昌质检)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
7.依据事实，写出下列反应的热化学方程式。
(1)适量的N2和O2完全反应，每生成23 g NO2吸收16.95 kJ 热量。N2与O2反应的热化学方程式为
________________________________________。
(2)SiH4是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成SiO2和液态H2O。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 。
(3)已知拆开1 mol H—H键、1 mol N—H键、1 mol N≡N键分别需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为_______ 。
(4)在25 ℃、101 kPa下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量Q kJ，其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100 g CaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为_ 。

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