苏教版高中化学选修4化学反应原理教学案+课时练习及答案精品全套.docx
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苏教版高中化学选修4化学反应原理教学案+课时练习及答案精品全套
课时1化学反应的焓变
【学习目标】
1.了解化学反应热和焓变的含义;
2.知道放热反应和吸热反应的概念;
3.理解化学反应过程中能量变化的原因。
4.知道热反应化学方程式的概念;懂得如何通过运算书写热化学方程式的方法;熟知该方程式表示的意义。
【知识要点】
学点1化学反应的焓变
1.反应热
当生成物与反应物的温度相同时,化学反应过程中叫做化学反应的热效应,化学反应的热效应一般被称为。
记做 ,单位用 。
△H=∑E(生成物) ∑E(反应物)
∑E(反应物)>∑E(生成物), 反应,△H 0为“ ”值;
∑E(反应物)<∑E(生成物), 反应,△H 0为“ ”值;
2.放热反应和吸热反应
热量的化学反应称为吸热反应;热量的化学反应称为放热反应。
典型的放热反应和吸热反应:
放热反应:
吸热反应:
3.化学键与化学反应中的能量变化
分子或化合物里原子之间是通过化学键相结合的,化学键是原子相结合的强烈的相互作用。
化学反应的本质是反应物分子内的化学键的断裂和产物分子内化学键形成的过程,当物质发生化学反应时,断开反应物中的化学键要吸收能量,而形成生成物中的化学键要放出能量。
注意:
①拆开1mol化学键所吸收的能量与形成1mol化学键所放出的能量相等。
断开1mol分子中所有的化学键需吸收的能量(也就是在相同条件下由原子形成1mol分子中的化学键所放出的能量)等于断开分子内所有1mol化学键所需吸收能量的总和。
根据键能求化学反应的反应热和焓变
△H=一。
△H>0,化学反应为吸热反应;△H<0,化学反应为放热反应。
学点2热化学方程式
1.定义:
。
2.表示意义:
不仅表明了化学反应中的变化,也表明了化学反应中的。
3.热化学方程式的书写必须注意以下几点:
①标明物质的,用分别代表气态(gas)、液态(liquid)、固态(solid)。
②用△H标明反应热,放热△H为,吸热△H为,单位为。
③热化学方程式中各物质前的化学计量数不表示分子个数,只表示,因此可以是整数或简单分数。
④对于相同物质的反应,当化学计量数不同时,其△H也不同,即△H的值与化学计量数成比。
⑤正逆反应的△H数值的绝对值相等,符号相反。
【典型例题】
1.写出下列反应的热化学方程式:
(1)N2(g)与H2(g)反应生成1molNH3(g),放出46.1KJ热量。
(2)1molC2H5OH(l)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l),放出1366.8KJ热量。
2.下列反应中,属于放热反应的是 ,属于吸热反应的是 。
①煅烧石灰石②燃烧木炭取暖③炸药爆炸④酸与碱的中和反应⑤生石灰与水作用制熟石灰⑥食物因氧化而腐败
3.已知拆开1molH2分子中的化学键需要消耗436kJ能量,拆开1molO2分子中的化学键需要消耗496kJ能量,形成水分子中的1molH一O共价键能释放出463kJ能量。
试说明反应2H2+O2=2H2O中的能量变化,并写出相应的热化学方程式。
4.化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。
化学键的键能是形成(或拆开)1mol化学键时释放(或吸收)的能量。
已知白磷和P4O6分子结构如下图所示,现提供以下化学键的键能(kJ·mol—1):
P—P:
198,P—O:
360,O=O:
498,则反应P4(白磷)+3O2=P4O6的反应热△H为
白磷(P4)六氧化四磷(P4O6)
【巩固练习】
1.热化学反应方程式中物质前的化学计量数表示
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→H2B.H+Cl→HClC.I2→I+ID.S+O2→SO2
3.1gH2燃烧生成液态水放出142.9K的热量,下列热化学方程式书写正确的是
A.2H2(g)+O2(g)=2H2O
(1),
H=—142.9 kJ·molˉl
B.2H2(g)+O2(g)=2H2O
(1),
H=—571.6 kJ·molˉl
C.2H2+O2=2H2O,
H=—571.6l kJ·molˉl
D.H2(g)+
O2(g)=H2O
(1),
H=+285.8 kJ·molˉl
4.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:
①C(g)+H2O(g)=CO(g)+H2(g),
H=+131.5kJ·molˉl
②
H2(g)+
C12(g)=HCl(g),
H=—92.3kJ·molˉl
③H2(g)+
O2(g)=H2O
(1),
H=—241.8kJ·molˉl
则上述三个反应的反应热的大小关系正确的是
A.①>②>③B.③>②>①C.③>①>②D.①>③>②
6.已知
(1)H2(g)+
O2(g)=H2O(g),
H=akJ·molˉl
(2)2H2(g)+O2(g)=H2O(g),
H=bkJ·molˉl
(3)H2(g)+
O2(g)=H2O
(1),
H=ckJ·molˉl
(4)2H2(g)+O2(g)=H2O
(1),
H=dkJ·molˉl,
下列表述正确的是
A.a
7.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)2·8H20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
8.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
9.下列说法或表示方法中正确的是
A.等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧,后者放出的热量多
B.由C(金刚石)→C(石墨);ΔH=+119kJ·molˉl可知,石墨比金刚石稳定
C.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为:
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);ΔH=+285.8kJ·molˉl
D.稀溶液中:
H+(aq)+OHˉ(aq)=H2O(l);ΔH=—53.7kJ·molˉl,若将含0.5molH2SO4的浓溶液与含1molNaOH的溶液混合,放出的热量大于53.7kJ
10.已知:
C(石墨)=C(金刚石);△H>O,则可判断
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
11.下列各图所表示的反应是吸热反应的是
12.在一定条件下,CO和CH4燃烧的热化学方程式分别为:
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g);△H=-566kJ·molˉl
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l);△H=-890kJ·molˉl
由1molCO和3molCH4组成的混和气在上述条件下完全燃烧时,释放的热量为
A.2912kJB.2953kJC.3236kJD.3867kJ
13.叫反应热;在中学化学中,一般研究的是在下,在
中发生的反应所放出或吸收的热量。
反应热用符号表示,单位一般采
用。
对放热反应,△H0;对吸热反应,△H即△H0。
14.从能量的角度看,断开化学键要,形成化学键要。
化学反应是释放能量还是吸收能量取决于____________,当反应物的总能量高于生成物时,该反应为__反应;当反应物的总能量低于生成物时,该反应为__反应。
15.甲硅烷(SiH4)是一种无色气体,遇到空气能发生爆炸性自燃,生成SiO2和水,常温下1g甲硅烷自燃放出的热量为44.6KJ,其热化学方程式为。
16.由N2和H2合成1molNH3时可放出46.2kJ·molˉl的热量。
从手册上查出N≡N键的键能是948.9kJ/mol,H-H键的键能是436.0kJ·molˉl,试计算N-H键的键能是?
课时2反应热的测量与计算
【学习目标】
学会反应热效应的定量测定原理及方法;初步理解盖斯定律并能进行简单应用。
【知识要点】
学点1反应热的测量
1.中和热
(1)定义:
。
(2)注意:
①中和热不包括离子在水溶液中的生成热、物质的溶解热、电解质电离的
吸收热所伴随的热效应。
在中学阶段只讨论强酸与强碱在稀溶液中反应的中和热。
②中和反应的实质是H+与OH一化合生成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。
③中和热必须指生成mol水放出的热量。
中和热的反应方程式表示
为:
。
④用下列符号表示物质所处的状态:
固体(s)、液体
(1)、气体(g)、溶液(aq)。
2.中和反应的反应热测定
实验原理:
HCl(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+H2O
(1)或H+(aq)+OH一(aq)=H2O
(1)△H<0(放热反应)
使一定量的酸、碱在稀溶液里完全反应,测量反应前后溶液的温度。
根据{C=V[HCl(aq)]×ρ[HCl(aq)]+V[NaOH(aq)]×ρ[NaOH{(aq)]×4.18}/J·℃—1。
计算酸碱反应后溶液的热容。
根据△H=—C×△t×10—3/0.025计算酸碱反应的焓变。
〖活动探究〗1.环形玻璃棒的作用
2.烧杯间填满碎泡沫塑料的作用
3.大烧杯上如不盖硬纸板,求得的中和热数值(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)
注:
实验中不能用弱酸、弱碱代替,因为弱电解质在电离过程中吸热。
学点2盖斯定律
1.盖斯定律的内容是:
。
2.盖斯定律的特点:
⑴化学反应的反应热(或焓变)只与体系的______态和_______态有关,而与反应的_______无关。
⑵变化不论是一步完成还是几步完成,只要始、终态相同,则焓变总值相同。
如图。
始态终态则:
ΔH=_____________=____________
【典型例题】
1.50mL0.50mol·L—1盐酸与50mL0.50
mol·L—1NaOH溶液在如右图所示的装置中进行中和
反应。
通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和
热。
回答下列问题:
(1)使用环形玻璃搅拌棒的作用是
(2)烧杯间填满碎纸条的作用是
(3)大烧杯上如不盖硬纸板,求得的中和热数值(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(4)实验中改用60mL0.50mol·L—1盐酸跟50mL0.50mol·L—1NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所求得中和热值(填“相等”或“不相等”),简述理由:
。
(5)用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验,测得的中和热数值会;用50mL0.55mol·L—1NaOH溶液进行上述实验,测得的中和热的数值会。
(均填“偏大”“偏小”或“无影晌”)
2.若已知H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)ΔH1=-241.8kJ/mol①
H2O(g)=H2O(l)ΔH2=-44.0kJ/mol②
求反应H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)的焓变ΔH3
⑴在方框中填上化学式及状态
⑵求ΔH3
⑶热化学方程式之间可以进行代数变换等数学处理(类似于解方程组时的消元法)。
【巩固练习】
1.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.燃烧热或中和热是反应热的种类之一
D.在稀溶液中,1molCH3COOH和1molNaOH完全中和时放出的热量为57.3kJ
2.航天飞机用铝粉与高氯酸铵(NH4ClO4)的混合物为固体燃料,点燃时铝粉氧化放热引发氯酸铵反应,其化学方程式可表示为:
2NH4ClO4=N2↑+4H2O↑+Cl2↑+2O2↑ (该反应为放热反应)
下列对此反应的叙述中错误的是
A.上述反应属于分解反应
B.上述反应瞬间产生大量高温气体推动航天飞机飞行
C.反应从能量变化上说,主要是化学能转变为热能和动能
D.在反应中高氯酸铵只起氧化剂作用
3.已知中和热的数值是57.3kJ·molˉ1。
下列反应,产生57.3kJ热量的是
A.稀HCl和稀NaOH
B.1.0mol·Lˉ1HCl溶液和1.0mol·Lˉ1NaOH溶液
C.500mL2.0mol·Lˉ1HCl溶液和500mL2.0mol·Lˉ1NaOH溶液
D.500mL2.0mol·Lˉ1H2SO4溶液和500mL2.0mol·Lˉ1Ba(OH)2溶液
4.已知充分燃烧ag乙炔气体时生成1mol二氧化碳气体和液态水,并放出热量bkJ,则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是
A.2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l);ΔH=-2bkJ·molˉ1
B.C2H2(g)+5/2O2(g)=2CO2(g)+H2O(l);ΔH=2bkJ·molˉ1
C.2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l);ΔH=-4bkJ·molˉ1
D.2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l);ΔH=bkJ·molˉ1
5.不管化学过程是一步完成或分为数步完成,这个过程的热效应是相同的已知
H2O(g)=H2O(l); △H1=-Q1kJ·molˉ1
C2H5OH(g)=C2H5OH(l); △H2=-Q2kJ·molˉ1
C2H5OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g); △H3=-Q3kJ·molˉ1
若使23g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.0.5(Q1+Q2+Q3)
C.0.5Q1-1.5Q2+0.5Q3 D.1.5Q1-0.5Q2+0.5Q3
6.已知葡萄糖的燃烧热是2804kJ·molˉ1,当它氧化生成1g水时放出的热量是
A.26.0kJ B.51.9kJ C.155.8kJ D.467.3kJ
7.氢气(H2)、一氧化碳(CO)、辛烷(C8H18)、甲烷(CH4)的热化学方程式分别为:
H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l); △H=-285.8kJ·molˉ1
CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g); △H=-283kJ·molˉ1
C8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l); △H=-5518kJ·molˉ1
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l); △H=-890.3kJ·molˉ1
相同质量的H2、CO、C8H18、CH4完全燃烧时,放出热量最少的是
A.H2(g)B.CO(g)C.C8H18(l)D.CH4(g)
8.人体内葡萄糖的消耗可用下列热化学方程式表示:
C6H12O6(s)+6O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l);△H=-2800.6kJ·molˉ1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、806gB、1000gC、1250gD、1500g
9.已知H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l);△H=-285.8kJ·molˉ1
CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g);△H=-282.9kJ·molˉ1
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∶3
10.已知KOH(aq)+HNO3(aq)=KNO3(aq)+H2O(l)△H=-57.3kJ·molˉ1,则0.1mol·Lˉ1H2SO4500mL与足量稀NaOH中和放出的热量是
A.57.3kJ B.5.73kJ C.28.65kJ D.2.865kJ
11.科学家盖斯曾提出:
“不管化学过程是一步完成或分几步完成,这个总过程的热效应是相同的。
”利用盖斯定律可测某些特别反应的热效应。
(1)
(s,白磷)+
(2)
则白磷转化为红磷的热化学方程式_____________。
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”)。
12.如右图所示,把试管放入盛有25℃时饱和石灰水的烧杯中,试管中开始放入几小块镁片,再用滴管滴入5mL盐酸于试管中。
试回答下列问题:
(1)实验中观察到的现象是。
(2)产生上述现象的原因是。
(3)写出有关反应的离子方程式:
。
(4)由实验推知,镁片和盐酸的总能量(填“大于”“小于”或“等于”)MgCl2溶液和H2的总能量。
课时3能源的充分利用
【学习目标】
1.了解节约能源、提高能源利用率的实际意义;了解标准燃烧热及热值的概念
2.了解化石燃料的利弊及新能源的开发
【知识要点】
学点1、能源
(1)能源的概念、重要地位
(2)解决能源危机的方法
①科学地控制燃烧反应,使燃料充分燃烧,提高能源的使用效率;
②寻找新的能源,
(3)能源的分类
①一次能源与二次能源
②常规能源与新能源
③可再生能源与非再生能源
学点2标准燃烧热和热值
(1)标准燃烧热
①概念:
。
“完全燃烧”的含义是。
标准燃烧热的单位是。
②理解时要注意以下几点:
a.燃烧热是反应热的一种,其△H为“一”或△H<0。
b.在25℃、101kPa时,可燃物完全燃烧,生成稳定的化合物。
如C完全燃烧应生成CO2(g),而生成CO(g)属于不完全燃烧。
又如H2燃烧生成液态H2O,而不是气态水。
c.燃烧热通常是由实验测得的。
可燃物以lmol纯物质作为标准进行测量。
d.书写表示燃烧热的热化学方程式时,应以燃烧1mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数。
e.热量=可燃物物质的量×燃烧热。
f.物质的燃烧热不加负号,热化学方程式中的△H要加负号。
③燃烧热与中和热的比较
(2)热值
在101kPa的压强下,叫做该物质的热值。
热值的单位是。
一些物质可以通过测量得到它的热值,可以用热值来衡量物质的经济性。
【典型例题】
1.2005年10月12日“神舟六号”的顺利发射和10月17日的正常返回,表明我国的载人航天技术已经有了突破性的进展。
飞船以液态N2H4(联氨)和液态NO2为燃料,燃烧生成氮气和水蒸气时火焰温度可达2700℃。
已知:
N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)△H=+67.7kJ·mol—1
N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)△H=一534kJ·mol—1
对N2H4和NO2反应的说法不正确的是
A.燃烧时NO2作氧化剂
B.氮气既是氧化产物又是还原产物
C.生成1molN2转移8mole—
D.该反应的热化学方程式为:
2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g)
△H=一l135.7kJ·mol—1
2.一些烷烃的燃烧热如下表:
下列表达正确的是
化合物
燃烧热/kJ·mol—1
化合物
燃烧热/kJ·mol—1
甲烷
891.0
正丁烷
2878.0
乙烷
1560.8
异丁烷
2869.6
丙烷
2221.5
2-甲基丁烷
3531.3
A.正戊烷的燃烧热大约在3540kJ·mol—1左右
B.热稳定性:
正丁烷<异丁烷
C.乙烷燃烧的热化学方程式为:
2C2H6(g)+7O2(g)==CO2(g)+6H2O(g)
△H=一1560.8kJ·mol—1
D.相同质量的烷烃,碳的质量分数越大,燃烧放出的热量越多
3.已知25℃、10lkPa时,乙烯和乙炔(C2H2)燃烧的热化学方程式分别为
C2H4(g)+3O2(g)==2CO2(g)+2H2O
(1)△H=一l411kJ·mol—1
2C2H2(g)+5O2(g)==4CO2(g)+2H2O
(1)△H=一2600kJ·mol—1
又知燃烧时火焰的温度乙炔高于乙烯。
据此,下列说法不正确的是
A.物质的燃烧热越大,火焰温度越高
B.相同条件下等体积乙烯和乙炔完全燃烧时,乙炔放热较少
C.25℃101kPa时,1mol乙烯完全燃烧生成气态产物时,放出热量小于1411kJ
D.乙炔的燃烧热为1300kJ.mol—1。
【巩固练习】
1.当今人类利用的常规能源是
A.化石燃料 B.太阳能 C.核能 D.潮汐能
2.能源可划分为一级能源和二级能源,自然界以现成方式提供的能源称为一级能源;需依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二级能源。
氢气是一种高效而没有污染的二级能源,它可以由在自然界中大量存在的水来制取:
,该反应需要吸收大量的热,下列叙述正确的是
A.风力是二级能源 B.水力是二级能源
C.天然气是一级能源 D.电能是一级能源
3.绿色能源是指使用过程中不排放或排放极少污染物的能源,如一级能源中的水能、地热、天然气等;二级能源中电能、氢能等。
下列能源属于绿色能源的是:
①太阳能②风能③石油④煤⑤潮汐能⑥木材
A.①②③B.③④⑤C.④⑤⑥D.①②⑤
4.为了更好的解决能源问题,人们一方面研究如何提高燃料的燃烧效率,另一方面寻找新能源。
以下做法不能提高燃料效率的是
A.煤的汽化与液化B.液体燃料呈雾状喷出
C.通入大大过量的空气D.将煤块粉碎
5.人类对于能源的利用大致可以分为三个时代:
柴草能源、化石能源、多能源时代。
以下说法正确的是
A.原始社会人类学会利用火,他们以天然气取暖,吃熟食,从事生产活动
B.目前我国广大农村生活做饭使用的都是化石原料
C.多能源时代指的是新能源时代,包括核能、太阳能、氢能
D.化石燃料的燃烧没有污染
6.有
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