鲁科版化学选修四全册导学案含答案.docx
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鲁科版化学选修四全册导学案含答案
第1章化学反应与能量转化
第1节 化学反应的热效应
第1课时化学反应的反应热
★【课前学案导学】
■精准定位——学习目标导航
1.了解化学反应中的能量转化的原因,知道化学能与热能的转化是化学反应中能量转化的主要形式。
2.理解反应热、焓变的含义及其表示方法。
3.了解焓变与反应吸热或放热的关系。
4.掌握热化学方程式的书写和意义。
■自主梳理—基础知识导航
一、化学反应的反应热
1.反应热是指__________________称为该反应在此温度下的热效应。
通常用________表示。
反应吸热时,表示为________;反应放热时,则表示为_______。
2.反应热通常用_____来测量,其计算公式Q=–C(T1–T2)中,C表示_____,T1.T2分别表示反应___________。
二、中和热
1._________________________________叫做中和热。
理解要点:
①条件:
稀溶液,稀溶液是指溶于大量水的离子。
②反应物:
(强)酸与(强)碱。
中和热不包括离子在水溶液中的生成热、电解质电离的吸热所伴随的热效应。
③生成1mol水,中和反应的实质是H+和OH—化合生成H2O,若反应过程中有其他物质生成,这部分反应热也不在中和热内。
④放出的热量:
57.3kJ/mol
2.中和热的表示:
_____________________________
3.各取1.0mol·L-1的盐酸100mL,并分别加入100mL1.0mol·L-1的NaOH溶液、KOH溶液,测得的反应热_______(填“相同”或“不同”),原因是______________________________。
在实际操作中往往让酸或碱略过量,这样做的目的是_________________。
★【课堂探究导学】
■合作探究-名师保驾护航
探究一:
反应热的概念与意义
1.概念:
当化学反应在一定的温度下进行时,反应所释放或吸收的热量称为该反应在此温度下的热效应,简称反应热。
2.反应热的意义:
描述化学反应释放或吸收热量的物理量.
3.符号:
Q
Q>0反应放热
Q<0反应吸热
4.获得Q值的方法:
(1)实验测量法
(2)理论计算法
5.反应热的分类:
①中和热②燃烧热③生成热
探究二:
中和热的测量
(1)仪器:
量热计(环形玻璃搅拌棒、温度计、烧杯)
(2)原理:
Q=—C(T2—T1)(C为热容)或Q=—Cm(T2—T1)(C为比热容)
中和热:
Q=
=
与酸、碱的用量无关。
(3)步骤:
1)组装量热器
在大烧杯底部垫泡沫塑料(或纸条),使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平(防止热量扩散到周围的空气中,造成误差)。
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,如上图所示。
2)药品取用
用一个量筒最取50mL1.0mol/L盐酸,倒入小烧杯中,并用温度计测量盐酸的温度,记入下表。
然后把温度计
上的酸用水冲洗干净。
用另一个量筒量取50mL1.0mol/LNaOH溶液,并用温度计测量NaOH溶液的温度,记入下表。
3)酸碱混合
把量筒中的NaOH溶液迅速倒入量热计(注意不要洒到外面)。
立即盖上盖板,用环形玻璃搅拌棒上下轻轻搅动溶液,并准确读取混合溶液的最高温度,记为终止温度,记入下表。
4)数据处理
5)重复以上实验两次
■典例剖析-名师释疑助航
例1.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.放热反应在常温下一定很容易发生
C.反应是放热的还是吸热的必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小
D.吸热反应在一定条件下也能发生
『答案』CD
『解题思路』反应是吸热还是放热主要取决于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小。
放热反应和吸热反应在一定条件下都能发生。
反应开始需要加热的反应可能是吸热反应,也可能是放热反应。
例如氢气的燃烧是放热反应,但开始也需要加热,需要向反应体系先提供一定的能量。
『特别提醒』需要注意一个化学反应是吸热反应还是放热反应,与反应的条件没有必然的联系,当反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量时,反应体系能量降低,为放热反应,反之,为吸热反应,或从键能的角度分析即形成生成物分子中新的化学键所释放的总能量与反应物分子中旧的化学键断裂所吸收的总能量之差。
【变式训练1】关于吸热反应的说法正确的是( )
A.凡需加热的反应一定是吸热反应
B.只有分解反应才是吸热反应
C.使用催化剂的反应是吸热反应
D.CO2与CaO化合是放热反应,则CaCO3分解是吸热反应
【例2】下列说法正确的是( )
A.在101kPa时,1mol物质完全燃烧时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热
B.酸和碱发生中和反应生成1mol水,这时的反应热叫中和热
C.燃烧热和中和热都属于反应热
D.在稀溶液中,1mol和1molNaOH完全中和时放出的热量为57.3kJ
『答案』C
『解析』本题旨在考查对燃烧热、中和热的定义的理解,特别是两概念中应注意的问题。
『规律方法』在101KPa时,1mol物质完全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。
在稀溶液中酸跟碱发生中和反应而生成1molH2O,这时的反应热叫中和热。
燃烧热和中和热是两种非常重要的反应热,要注意对概念的理解。
【变式训练2】下列说法或表示法正确的是( )
A.等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧,后者放出热量多
B.由C(石墨)
C(金刚石);ΔH=+1.9kJ·mol-1可知,金刚石比石墨稳定
C.在稀溶液中:
H+(aq)+OH-(aq)====H2O(l);ΔH=-57.3kJ·mol-1,若将含0.5molH2SO4的`浓硫酸与含1molNaOH的溶液混合,放出的热量大于57.3kJ
D.在101kPa时,2gH2完全燃烧生成液态水,放出285.8kJ热量,氢气燃烧的热化学方程式表示为2H2(g)+O2(g)====2H2O(l);ΔH=-285.8kJ·mol-1
【例3】已知:
①1molH2分子中化学键断裂时需要吸收436kJ的能量
②1molCl2分子中化学键断裂时需要吸收243kJ的能量
③由H和Cl形成1molHCl分子时释放431kJ的能量
下列叙述正确的是( )
A.氢气和氯气反应生成氯化氢气体的热化学方程式是H2(g)+Cl2(g)====2HCl(g)
B.氢气和氯气反应生成2mol氯化氢气体,反应的ΔH=+183kJ·mol-1
C.氢气和氯气反应生成2mol氯化氢气体,反应的ΔH=-183kJ·mol-1
D.氢气和氯气反应生成1mol氯化氢气体,反应的ΔH=-183kJ·mol-1
『答案』C
『解析』化学反应的过程是反应物分子断键后原子重新结合形成生成物新化学键的过程,断键需吸收能量,成键则放出能量,根据能量守恒,应选C
【变式训练3】已知:
H2(g)+F2(g)→2HF(g)+270kJ,下列说法正确的是()
A.2L氟化氢气体分解成1L氢气与1L氟气吸收270kJ热量
B.1mol氢气与1mol氟气反应生成2mol液态氟化氢放出热量小于270kJ
C.在相同条件下,1mol氢气与1mol氟气的能量总和大于2mol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个氟化氢气体分子放出270kJ热量
变式训练解析及答案
【变式训练1】
答案:
D
解析反应热与反应条件没有必然联系,如:
可燃性物质燃烧都为放热反应,而反应时需加热点燃反应才能进行;催化剂只是改变反应速率,放热反应、吸热反应都可以使用催化剂,;大多数分解反应吸热,但吸热反应不一定是分解反应,如:
C+H2O(g)====CO+H2,是吸热反应
【变式训练2】
答案:
C
解析:
A中硫蒸气变成硫固体放出热量,所以前者放出热量多;B中由石墨变成金刚石是吸热,所以石墨的能量低,石墨稳定;C中浓硫酸稀释会放出大量的热,所以含0.5molH2SO4的浓硫酸与含1molNaOH的溶液混合,放出的热量大于57.3kJ;D中2gH2为1mol,热化学方程式中为2molH2,ΔH应为-571.6kJ·mol-1。
【变式训练3】
答案:
C
解析:
热化学方程式H2(g)+F2(g)→2HF(g)+270kJ的含义如下:
①.该反应是放热反应。
②.在相同条件下,1mol氢气与1mol氟气的能量总和大于2mol氟化氢气体的能量
③.ΔH=E(反应物的键能总和)—E(生成物的键能总和)
=(H—H键的键能)+(F—F键的键能)—2(H—F键的键能)
=—270kJ/mol
④.1mol氢气与1mol氟气反应生成2mol气态氟化氢放出热量等于270kJ
⑤.1mol氢气与1mol氟气反应生成2mol液态氟化氢放出热量大于270kJ
⑥.NA个氢气分子与NA个氟气分子反应生成2NA氟化氢气体分子放出热量270kJ
⑦.NA个氢气分子与NA个氟气分子反应生成2NA氟化氢液体分子放出热量大于270kJ
■常用教学素材
反应热的类型
1.燃烧热:
在101kPa时,1mol纯物质完全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
要点:
1.规定在101kPa压强,测出反应所放出的热量,因为压强不定,反应热数值不相同.
2.规定可燃物物质的量为1mol.(具有可比性)
3.规定可燃物完全燃烧生成稳定化合物所放出的热量为标准.(例如:
H2S(g)+1/2O2(g)===H20(l)+S↓;ΔH1,由于生成的S没有燃烧完全,所以这个反应放出的热量ΔH1不能作为H2S的燃烧热,当H2S(g)+3/2O2(g)=H20(l)+SO2(g);ΔH2,这时水的状态为稳定的液态,而也生成稳定的氧化物SO2,所以这时的ΔH2就是H2S的燃烧热。
另外,对于水来说,1mol可燃物完全燃烧必须生成液态水时放出的热量才能称为燃烧热,气态水不可以。
)
4.一定是生成氧化物。
例如,H2+Cl2点燃,也是燃烧,但不是生成氧化物,所以只是反应热而不是燃烧热。
5.当说H2的燃烧热是多少时,应说H2的燃烧热是285.8kJ/mol,是正值,不能说是-285.8kJ/mol。
2.中和热:
在稀溶液中,酸与碱发生中和反应生成1molH2O,这时的反应热就是中和热。
要点:
1.中和反应的实质是:
H++OH-=H2O,当强酸与强碱在稀溶液中发生中和反应时,都有:
H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l);△H=-57.3kJ
2.发生中和反应时,由于所用的酸和碱有强弱不同,又有一元、二元或多元之分,因而中和热各不相同。
(1)一元强酸跟一元强碱的中和热
一元强酸跟一元强碱中和时,中和热为-57.3kJ/mol。
(2)一元强酸跟一元弱碱或一元弱酸跟一元强碱的中和热
如果有一元弱酸或弱碱参加中和反应,其中和热所放出热量一般都低于57.3kJ/mol,也有个别高于57.3kJ/mol的。
这主要取决于弱酸或弱碱电离时吸热还是放热。
一般地说,弱酸或弱碱的电离是吸热的,因此,中和反应所放出的热量还要扣除电离时吸收的那部分热量,中和热也就低于57.3kJ/mol。
例如,1molCH3COOH跟1molNaOH溶液反应时,中和热是56.0kJ/mol。
有的弱电解质电离时是放热的。
例如,1mol氢氟酸电离时放出10.4kJ/mol热量。
当它跟1molNaOH溶液反应时,中和热是67.7kJ/mol。
3.生成热:
由最稳定的单质反应生成1mol化合物时所吸收或放出的热量叫做这一化合物的生成热。
第1章化学反应与能量转化
第1节 化学反应的热效应
第2课时化学反应的焓变
★【课前学案导学】
■精准定位——学习目标导航
1.了解焓变与反应吸热或放热的关系。
2.掌握化学方程式的书写和意义。
■自主梳理—基础知识导航
一、化学反应的焓变
1.焓:
用来描述物质所具有的能量的物理量,符号H。
【注意】①焓是一个物理量;②焓是物质固有的性质,与密度相似
2.焓变
(1)定义:
_______,符号___。
是用来描述反应热的物理量。
(2)表达式及单位
△H=H(反应产物)—H(反应物),单位:
KJ/mol或J•mol—1
(3)意义P:
从能量角度分析焓变与吸热反应、放热反应的关系:
吸热反应:
____________,即产物的焓(产物具有的总能量)大于反应物的焓(反应物具有的总能量),当由反应物生成产物时,需吸收能量。
放热反应:
__________,即产物的焓(产物具有的总能量)小于反应物的焓(反应物具有的总能量),当由反应物生成产物时,需释放能量。
二、热化学方程式
1.定义:
表明_______________的化学方程式。
2.含义:
不仅表明了__________,也表明了__________。
★【课堂探究导学】
■合作探究-名师保驾护航
探究一:
反应热与焓变的区别与联系
反应热
焓变
含义
化学反应中吸收或放出
的热量
化学反应中生成物所具有的焓与反应物所具有的焓之差
符号
Q
△H
与能量变化关系
Q>0,反应吸收热量
Q<0,反应放出热量
△H>0,反应吸收热量
△H<0,反应放出热量
二者的相互联系
△H是化学反应在恒定温度和压强下(即敞口容器中进行的化学反应)且不与外界进行电能、光能等其他能量的转化时的反应热(Qp);
△H=Qp,中学阶段二者通用
与键能的关系
△H=Qp=反应物的键能—生成物的键能
探究二:
热化学方程式的书写
1.热化学方程式与普通化学方程式的区别
化学方程式
热化学方程式
化学计量数
是整数,既表示粒子个数又表示该物质的物质的量
是整数也可以是分数,只表示该物质的物质的量
状态
不需注明
必须在分子式后注明
△H正负号及单位
无
必须注明
意义
表示化学反应中的物质变化
不仅表明了化学反应中的物质变化,也表明了化学反应中的能量变化
2.正确书写热化学方程式
①注明各物质的聚集状态;气体用“g”,液体用“l”,固体用“s”,溶液用“aq”。
热化学方程式中不标反应条件,也不用↑和↓。
②注意反应热△H与测定条件(温度、压强等)有关。
因此书写热化学方程式时应注明△H的测定条件。
绝大多数△H是在298K、101325Pa下测定的,可不注明温度和压强。
③△H的单位J•mol—1或kJ•mol—1;
④注意热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量,并不表示物质的分子数或原子数。
因此化学计量数可以是整数、也可以是分数。
⑤△H的的值与方程式中的物质前的系数成正比,若反应逆向进行,△H的数值改变符号,但绝对值不变。
⑥△H的的值指的是反应物完成转化为产物所放出的热量。
■典例剖析-名师释疑助航
例1.已知25℃、101kPa下,石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为
C(石墨)+O2(g)=CO2(g)△H=–393.51kJ·mol1
C(金刚石)+O2(g)=CO2(g)△H=–395.41kJ·mol1
据此判断,下列说法中正确的是
A.由石墨制备金刚石是吸热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石的低
B.由石墨制备金刚石是吸热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石的高
C.由石墨制备金刚石是放热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石的低
D.由石墨制备金刚石是放热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石的高
答案:
A
解析:
从题意知,1mol金刚石燃烧生成CO2放出的热量比1mol石墨燃烧生成CO2放出的热量多,说明石墨的能量比金刚石的低,因此由石墨制备金刚石应是吸热反应。
【变式训练1】灰锡(以粉末状存在)和白锡是锡的两种同素异形体,已知:
①Sn(s、白)+2HCl(aq)=SnCl2(aq)+H2(g);H1
②Sn(s、灰)+2HCl(aq)=SnCl2(aq)+H2(g);H2
③Sn(s、灰)
Sn(s、白);H3=+2.1kJ/mol;
下列说法正确的是()
A.H1>H2B.锡在常温下以灰锡状态存在C.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℃的环境中,会自行毁坏
【例2】下列反应中生成物总能量高于反应物总能量的是()
A.碳酸钙受热分解B.乙醇燃烧C.铝粉与氧化铁粉末反应D.氧化钙溶于水
『答案』A
『解析』碳酸钙受热分解是吸热反应,乙醇燃烧、铝粉与氧化铁粉末反应、氧化钙溶于水都是放热反应。
在热化学反应里,能量的变化以热量的形式体现,当反应物总能量高于生成物总能量(生成物总能量低于反应物总能量)时,反应物能量的亏损主要是以热量的形式散发,表现为放热反应;当反应物总能量低于生成物总能量(生成物总能量高于反应物总能量)时,生成物能量的增加主要是以热量的形式吸收,表现为吸热反应。
本题中生成物总能量高于反应物总能量为吸热反应,选A
『规律方法』首先判断四个选项的反应是放热反应还是吸热反应,然后回忆相关理论:
放热反应、吸热反应中反应物和生成物能量的大小关系,结合选项做出判断。
【变式训练2】下列关于焓变ΔH的说法正确的是( )
A.焓变是指1mol物质参加反应时的能量变化
B.当反应放热时ΔH>0,反应吸热时ΔH<0
C.在加热条件下发生的反应均为吸热反应
D.在一个化学反应中,当反应物的总能量大于生成物的总能量时,反应放热,ΔH为“-”
【例3】已知在1×105Pa,298K条件下,2mol氢气燃烧生成水蒸气放出484kJ热量,下列热化学方程式正确的是()
A.H2O(g)=H2(g)+1/2O2(g)ΔH=+242kJ/molB.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH=-484kJ/mol
C.H2(g)+
O2(g)=H2O(g)ΔH=+242kJ/molD.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)ΔH=+484kJ/mol
答案:
A。
解析:
根据题意书写热化学方程式为:
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)ΔH=-484kJ/mol
(1)式
(1)式变形一:
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH<-484kJ/mol
(2)式
(1)式变形二:
H2(g)+
O2(g)=H2O(g)ΔH=-242kJ/mol(3)式
(3)式变形为:
H2O(g)=H2(g)+1/2O2(g)ΔH=+242kJ/mol
【变式训练3】已知:
①1molH2分子中化学键断裂时需要吸收436kJ的能量;②1molCl2分子中化学键断裂时需要吸收243kJ的能量;③由H原子和Cl原子形成1molHCl分子时释放431kJ的能量;下列叙述正确的是
A.氢气和氯气反应生成氯化氢气体的热化学方程式是H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)
B.氢气和氯气反应生成2mol氯化氢气体,反应的H=183kJ/mol
C.氢气和氯气反应生成2mol氯化氢气体,反应的H=-183kJ/mol
D.氢气和氯气反应生成1mol氯化氢气体,反应的H=-183kJ/mol
变式训练解析及答案
【变式训练1】
答案:
D
解析:
白锡与盐酸反应的热化学方程式为:
Sn(s、白)+2HCl(aq)=SnCl2(aq)+H2(g)H1
(1)式
灰锡与盐酸反应的热化学方程式为:
Sn(s、灰)+2HCl(aq)=SnCl2(aq)+H2(g)H2
(2)式
(1)式变形为:
SnCl2(aq)+H2(g)=Sn(s、白)+2HCl(aq)-H1(3)式
(2)式和(3)式叠加,得到:
Sn(s、灰)
Sn(s、白);H3=H2-H1=+2.1kJ/mol>0(4)式
【变式训练2】
答案:
D
解析:
焓变是从能量角度描述化学反应的变化的,并没有限定反应物的物质的量;就如同从物质变化角度描述化学反应没有限定物质的多少一样;反应热是生成物的总焓与反应物的总焓的差,所以放热焓减少,ΔH<0。
对于很多的放热反应往往是需要加热的,但反应一旦开始就不需要再加热了。
【变式训练3】
答案:
C
解析:
ΔH=E(反应物的键能总和)—E(生成物的键能总和)
=436kJ/mol+243kJ/mol-2×431kJ/mol=-183kJ/mol
■备选例题
1.在相同条件下,一定量的氢气在氧气中充分燃烧并放出热量。
若生成液态水放出的热量为Q1;若生成气态水放出的热量为Q2。
那么Q1与Q2之间的大小关系是( )
A.Q1>Q2 B.Q1<Q2C.Q1=Q2 D.不能确定
答案:
A
解析:
由于完全燃烧的氢气是在相同条件下的定值,且燃烧后都生成水,若都是生成气态水,则Q1=Q2。
但氢气燃烧分别生成液态水和气态水,由气态水转化为液态水还要放出热量,故Q1>Q2
2.已知葡萄糖的燃烧热是2804kJ/mol,当它氧化生成1g水时放出的热量是()
A.26.0kJB.51.9kJC.155.8kJD.467.3kJ
答案:
A
解析:
在101kPa时C6H12O6(s)+6O2(g)→6CO2(g)+6H2O(l);ΔH=-2804kJ/mol
6×182804
1x=2804/108=26.0
3.平衡(A)C2H4(g)
C2H2(g)+H2(g),(B)2CH4(g)
C2H4(g)+2H2(g),当升高温度时(A)和(B)平衡皆向右移动。
(1)C(s)+2H2(g)====CH4(g) ΔH1;
(2)2C(s)+H2(g)====C2H2(g) ΔH2;
(3)2C(s)+2H2(g)====C2H4(g) ΔH3;
判断
(1)、
(2)和(3)中ΔH1.ΔH2.ΔH3的大小顺序排列正确的是( )
A.ΔH1>ΔH2>ΔH3 B.ΔH2>ΔH3>ΔH1
C.ΔH2>ΔH1>ΔH3 D.ΔH3>ΔH2>ΔH1
答案:
B
解析:
(1)×2-(3)得C2H4(g)+2H2(g)
2CH4(g) ΔH=2ΔH1-ΔH3,
(3)-
(2)得C2H2(g)+H2(g)
C2H4(g) ΔH=ΔH3-ΔH2,由升温时平衡均向右移动知2ΔH1-ΔH3<0,ΔH3-ΔH2<0,故ΔH1<ΔH3<ΔH2
■常用教学素材
研究反应热的意义
化学反应常常伴随着吸热或放热现象,从热力学第一定律的观点也不难理解,因为不同物质有着不同的内能,反映产的总内能通常与反应物的总内能是不同的,所以发生一反应,总是伴随着能量变化,这种能量变化以热的形式与外界交换就是反应的热效应。
我们知道不同反应,反应热量是不同的。
同一个化学反应究竟能放
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