人教版 (新课标)选修4 化学反应原理第一章 化学反应与能量第一节 化学反应与能量变化学案及答案

这是一份人教版 (新课标)选修4 化学反应原理第一章 化学反应与能量第一节 化学反应与能量变化学案及答案，共11页。学案主要包含了基础演练，巩固提高等内容，欢迎下载使用。
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：△H
3.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
1． 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= －14.9 kJ/mol
例：H2(g)＋O2(g) = H2O(g)；△H=-241.8 kJ/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101 kPa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=-241.8 kJ/mol
H2(g)十O2 (g)＝H2O(l)；△H=-285.8kJ/mol
从上述两个热化学方程式可看出，lmol H2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=-184.6 kJ/mol
H2(g)+Cl2(g) = HCl(g)；△H＝－92.3 kJ/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。
4． 热化学方程式的应用
5． 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 1 mol H2O 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20mL 2mol/L的盐酸，测其温度。另用量筒量取20mL 2mol/L NaOH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.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 ℃，101 kPa)：
①C4H10(g)＋O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(l)　ΔH＝－2878 kJ·mol－1
②C4H10(g)＋O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(g)　ΔH＝－2658 kJ·mol－1
③C4H10(g)＋O2(g)===4CO(g)＋5H2O(l)　ΔH＝－1746 kJ·mol－1
④C4H10(g)＋O2(g)===4CO(g)＋5H2O(g)　ΔH＝－1526 kJ·mol－1
由此判断，正丁烷的燃烧热ΔH为(　　)
A．－2878 kJ/mol B．－2658 kJ/mol
C．－1746 kJ/mol D．－1526 kJ/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．ΔH10 B．ΔH”“