高三化學教案：《化學反應與能量的變化》教學設計

　　本文題目：高三化學教案：化學反應與能量的變化

　　1. 了解反應熱、吸熱反應、放熱反應的概念;

　　2. 了解反應熱和焓變的涵義，了解焓變的表示符號(ΔH)及其常用單位(kJ/mol)，認識ΔH的“-”、“+”與放熱反應和吸熱反應的對應關系;

　　3. 掌握熱化學方程式的涵義和書寫方法;

　　4. 了解蓋斯定律的涵義，能用蓋斯定律進行有關反應熱的計算。

　　【知識梳理】

　　一、反應熱、放熱反應和吸熱反應的關系

　　1.反應熱是指　　　　　　　　　。在化學實驗中，通常遇到的反應是在敞口容器下進行的，此時的反應熱等于　　　　　　　，用符號　　　　表示，單位一般采用　　　　。

　　2.從化學鍵角度看，反應熱近似等于　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　.

　　3.　　　　　　　　　　的化學反應是放熱反應，　　　　　　　　　　　　　的化學反應是吸熱反應.從能量的角度來看，放熱反應是由于　　　　，吸熱反應是由于 .如圖中，a表示　　　　　，b表示　　　　　　，該反應的ΔH　0.中學常見的放熱反應有　　　　　　　;吸熱反應有　　　　　　　　.

　　二、反應熱和焓變

　　1.焓和焓變

　　(1)焓

　　(2)焓變(ΔH) ΔH = H(產(chǎn)物)— H(反應物)

　　2.反應熱

　　⑴定義：

　�、品�號：用△H表示 ⑶單位;一般采用

　�、瓤芍苯訙y量，測量儀器叫量熱計

　�、煞磻獰岙a(chǎn)生的原因(微觀討論)

　　以H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g)為例：

　�、倩瘜W鍵斷裂時需要吸收熱量

　　②化學鍵形成時要釋放熱量

　　吸熱和放熱的差值即為反應熱

　　(6)反應熱表示方法

　　反應熱是表示化學反應過程中整個體系的能量(即焓)增加或者減少的量值，

　　ΔH =H產(chǎn)物—H反應物

　　焓增加→吸熱→則用“ ”表示;

　　焓減少→放熱→則用“ ”表示。(填“+”或“-”)

　　3.反應熱的計算

　　(1)根據(jù)鍵能數(shù)據(jù)計算;ΔH=反應物的鍵能總和-生成物的鍵能總和。

　　(2)根據(jù)熱化學方程式計算;將ΔH看作熱化學方程式中的一項，再按有關方程式的計算步驟、格式進行計算，得出有關數(shù)據(jù)。

　　(3)蓋斯定律

　　三、熱化學方程式

　　1.熱化學方程式的概念： 的化學方程式，叫做熱化學方程式。熱化學方程式不僅表示了化學反應中的 變化，也表明了化學反應中的 變化。

　　2.書寫熱化學方程式時的注意點

　　(1)要注明 ，但中學化學中所用ΔH的數(shù)據(jù)一般都是在101kPa和25℃時的數(shù)據(jù)，因此可不特別注明;

　　(2)需注明ΔH的“+”與“—”，“+”表示 ，“—”表示 ;比較ΔH的大小時，要考慮ΔH的正負。

　　(3)要注明反應物和生成物的狀態(tài)。g表示 ，l表示 ，s表示 ;

　　(4)各物質(zhì)前的化學計量數(shù)表示 ，可以是整數(shù)也可以是分數(shù)。

　　四、蓋斯定律及其應用

　　蓋斯定律：化學反應的反應熱只與反應的始態(tài)(各反應物)和終態(tài)(各生成物)有關，而與具體反應進行的途徑無關，如果一個反應可以分幾步進行，則各分步反應的反應熱之和與該反應一步完成的反應熱是相同的，這就是蓋斯定律。

　　【典例精析】

　　例1.對下列化學反應熱現(xiàn)象，不正確的說法是 (　 )

　　A.放熱的反應發(fā)生時不必加熱

　　B.化學反應一定有能量變化

　　C.吸熱反應需要加熱后才能發(fā)生

　　D.化學反應熱效應數(shù)值與參加反應物質(zhì)多少有關

　　解題體會：

　　例2.下列各組熱化學方程式中，化學反應的△H前者大于后者的是 (　 )

　�、貱(s)+O2(g)===CO2(g);△H1 C(s)+12O2(g)===CO(g);△H2

　�、赟(s)+O2(g)===SO2(g);△H3 S(g)+O2(g)===SO2(g);△H4

　�、跦2(g)+12O2(g)===H2O(l);△H5 2H2(g)+O2(g)===2H2O(l);△H6

　　④CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g);△H7 CaO(s)+H2O(l)===Ca(OH)2(s);△H8

　　A.① B.④ C.②③④ D.①②③

　　解題體會：

　　例3.甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池中將甲醇蒸氣轉化為氫氣的兩種反應原理是 ①CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g); △H= + 49.0 kJ?mol-1

　�、贑H3OH(g)+1/2O2(g)=CO2(g)+2H2(g);△H=-192.9 kJ?mol-1

　　下列說法正確的是 (　 )

　　A.CH3OH的燃燒熱為192.9 kJ?mol-1

　　B.反應①中的能量變化如右圖所示

　　C.CH3OH轉變成H2的過程一定要吸收能量

　　D.根據(jù)②推知反應： CH3OH(l)+1/2O2(g)=CO2(g)+2H2(g)的△H>-192.9kJ?mol-1

　　解題體會：

　　例4. (　 )已知在1×105Pa，298K條件下，2mol氫氣燃燒生成水蒸氣放出484kJ熱量，下列熱化學方程式正確的是

　　A. H2O(g)=H2(g)+1/2O2(g);△H= +242kJ?mol-1

　　B. 2H2(g)+O2(g) = 2H2O(l);△H= -484kJ?mol-1

　　C. H2(g)+1/2O2(g) = H2O(g);△H= +242kJ?mol-1

　　D. 2H2(g)+O2(g) = 2H2O(g);△H= +484kJ?mol-1

　　解題體會：

　　例5.已知2H2(g)+O2(g)=2H2O(1);△H= —571.68kJ?mol-1

　　CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g);△H= —282.9kJ?mol-1

　　某H2和CO的混合氣體完全燃燒時放出113.74kJ熱量，同時生成3.6g液態(tài)水，則原混合氣體中H2和CO的物質(zhì)的量之比為 (　 )

　　A.2：1　　 B.1：2　 C.1：1　　 D.2：3

　　解題體會：

　　例6.在25℃、101kPa下，1g甲醇燃燒生成CO2和液態(tài)水時放熱22.68kJ，下列熱化學方程式正確的是 (　 )

　　A.CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l);△H= +725.8 kJ/mol

　　B.2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l);△H= -1452 kJ/mol

　　C.2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l);△H= -725.8 kJ/mol

　　D.2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l);△H= +1452 kJ/mol

　　解題體會：

　　例7. 科學家蓋斯曾提出：“不管化學過程是一步完成或分幾步完成，這個總過程的熱效應是相同的。”利用蓋斯定律可測某些特別反應的熱效應。

　�、� P4(s,白磷)+5O2(g)=P4O10 (s); △H1=-2983.2kJ/mol

　　② P (s,紅磷)+5/4O2(g)=1/4P4O10 (s);△H2=-738.5kJ/mol

　　則白磷轉化為紅磷的熱化學方程式 。相同的狀況下，能量較低的是 ;白磷的穩(wěn)定性比紅磷 (添“高”或“低”)。

　　例8.CH3-CH3→CH2=CH2+H2，有關化學鍵的鍵能如下：

　　化學鍵 C-H C=C C-C H-H

　　鍵能(kJ/mol) 414.4 615.3 347.4 435.3

　　試計算該反應的反應熱。

　　解題體會：

　　【反饋練習】

　　1.化學反應中常常伴有能量變化，下列說法錯誤的是 (　 )

　　A 原電池是將部分化學能轉化為電能

　　B TNT爆炸是將部分化學能轉化為動能

　　C 鋁熱反應是將部分化學能轉化為熱能

　　D 甲烷燃燒是將全部的化學能轉化為熱能

　　2.分析右面的能量變化示意圖，確定下列選項中正確的是(　 )

　　A.2 A(g)+ B(g) 2 C(g);△H<0

　　B.2 A(g)+ B(g) 2 C(g); △H>0

　　C.2A + B 2 C;△H<0

　　D.2C 2 A +B ;△H<0

　　3.已知在25、101Kpa下，1g C8H18(辛烷)燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水時放出48.40KJ熱量。則表示上述反應的熱化學方程式正確的是 (　 )

　　A. 2C8H18(l)+25O2(g)=16CO2(g)+18H2O(g);△H =-96.80KJ/mol

　　B. 2C8H18(l)+25O2(g)=16CO2(g)+18H2O(l);△H =-11035.20KJ/mol

　　C. 2C8H18(g)+25O2(g)=16CO2(g)+18H2O(l);△H =+11035.20KJ/mol

　　D. 2C8H18(l)+25O2(g)=16CO2(g)+18H2O(g);△H =-96.80KJ/mol

　　4.使18g焦炭發(fā)生不完全燃燒，所得氣體中CO占1/3體積，CO2占2/3體積，已知：

　　C(s)+1/2O2(g)=CO(g) △H=-Q1kJ/mol，CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H=-Q2kJ/mol

　　與這些焦炭完全燃燒相比較，損失的熱量是 ( 　 )

　　A.1/2Q2 kJ B.1/3Q2 kJ C.1/3(Q1+Q2)kJ D.1/3Q1 kJ

　　5.現(xiàn)有 CO，H2，CO2組成的混合氣體116.6升(標況),經(jīng)完全燃燒后放出的總熱量為867.9KJ,并生成18克H2O(L),已知2H2 (g)+O2 (g)=2H2O(L);△H=-571.6KJ/mol ,CO(g)+1/2O2=CO2 (g); △H=-282.8KJ/mol,則燃燒前混合氣體中CO的體積分數(shù)最接近于 ( )

　　A 80% B 60% C 40% D 20%

　　6.肼(N2H4)是火箭發(fā)動機的一種燃料，反應時N2O4為氧化劑，反應生成N2和水蒸氣。已知：N2(g) + 2O2(g)=N2O4(g); △H=+ 8.7kJ/mol

　　N2H4(g) + O2(g)=N2(g) + 2H2O(g); △H=–534 kJ/mol

　　下列表示肼和N2O4反應的熱化學方程式，正確的是 (　 )

　　A. 2N2H4(g) + N2O4(g) = 3N2(g) + 4H2O(g); △H=–1076.7 kJ/mol

　　B. N2H4(g) + 1/2N2O4(g) =3/2N2(g) + 2H2O(g); △H=–1076.7 kJ/mol

　　C. 2N2H4(g) + N2O4(g) = 3N2(g) + 4H2O(g); △H=–542.7 kJ/mol

　　D. 2N2H4(g) + N2O4(g) = 3N2(g) + 4H2O(g); △H=–1059.3 kJ/mol

　　7.根據(jù)熱化學方程式(101 KPa) S(s) +O2 (g)=SO2 (g); △H=-297.23KJ/mol分析下列說法不正確的是 (　 )

　　A S的燃燒熱為297.23KJ/mol

　　B S(g) +O2 (g)=SO2 (g) 放出的熱量大于297.23KJ

　　C S(g) +O2 (g)=SO2 (g) 放出的熱量小于297.23KJ

　　D 形成1mol SO2化學鍵所釋放總能量大于斷裂1molS(s)和1molO2 (g)的化學鍵所吸收的總能量

　　8.已知某溫度下的熱化學方程式：2SO2(氣)+O2(氣) 2SO3;△H= -197KJ/mol，在同溫同壓下，向密閉容器中通入2molSO2和1molO2，達平衡時放出熱量Q1KJ;向另一相同的密閉容器中通入1.5molSO2，0.75molO2和0.5molSO3，達平衡時放出熱量Q2KJ。下列關系正確的是 (　 )

　　A.Q1=Q2=197 B.Q1=Q2<197 C.Q1

　　9.已知1mol CO氣體完全燃燒生成CO2氣體，放出283KJ熱量，1mol氫氣完全燃燒生成液態(tài)水放出286KJ熱量，1mol CH4氣體完全燃燒生成CO2氣體和液態(tài)水放出890KJ熱

　�、� 寫出H2完全燃燒熱化學方程式

　　⑵ 若1mol CH4氣體完全燃燒生成CO2氣體和水蒸汽，放出熱量 890KJ(填“ =”、“>””<”)

　�、� 若將a mol CH4，CO，H2混合氣體完全燃燒，生成CO2氣體和水蒸汽，則放出熱量(Q)的取值范圍是 ( )

　�、热魧�a mol CH4，CO，H2混合氣體完全燃燒，生成CO2氣體和水蒸汽，且CO2和H2O物質(zhì)的量相等，則放出熱量(Q)的取值范圍是

　　10.已知下列兩個熱化學方程式;

　　H2(g)+ O2(g)===H2O(1); △H=-285.0kJ/mol

　　C3H8(g)+5O2(g)===3CO2(g)+4H2O(1); △H=-2220.0kJ/mol

　　(1)實驗測得H2和C?3H8的混合氣體共5mol，完全燃燒生成液態(tài)水時放熱6262.5kJ,則混合氣體中H2和C3H8的體積比是 。

　　(2)已知：H2O(1)=H2O(g);△H=+44.0kJ/mol

　　寫出丙烷燃燒生成CO2和氣態(tài)水的熱化學方程式。

　　11.化學鍵的鍵能是指氣態(tài)原子間形成1mol化學鍵時釋放的能量。如：

　　H(g)+I(g)→H-I(g)+297KJ 即H-I鍵的鍵能為297KJ?mol-1，也可以理解為破壞1mol H-I鍵需要吸收297KJ的熱量�；瘜W反應的發(fā)生可以看成舊化學鍵的破壞和新化學鍵的形成。下表是一些鍵能數(shù)據(jù)。(單位：KJ?mol-1)

　　鍵能 鍵能 鍵能

　　H-H 436 Cl-Cl 243 H-Cl 432

　　S=S 255 H-S 339 C-F 427

　　C-Cl 330 C-I 218 H-F 565

　　C-O 347 H-O 464

　　閱讀上述信息，回答下列問題：

　　(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷CCl4的穩(wěn)定性 (填“大于”或“小于”)CF4的穩(wěn)定性。試預測C-Br鍵的鍵能范圍_________

　　(2)結合表中數(shù)據(jù)和熱化學方程式H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) ΔH= —QKJ/ mol;通過計算確定熱化學方程式中Q的值為 。

　　(3)鹵代烴RX在同樣條件下發(fā)生堿性水解反應時，RF、RCl、RBr、RI(R相同)的反應活性由大到小的順序是_________________________________。

　　(4)有人認為：H-O鍵的鍵能大于H-S鍵的鍵能，所以H2O的熔沸點高于H2S的熔沸點。你是否贊同這種觀點?如不贊同，請說出你的解釋。

　　。

　　12..已知下列反應的熱化學方程式為：

　　(1) C(s)+O2(g)=CO2(g) △H1= -393.5kJ/mol

　　(2) CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) △H2= -870.3kJ/mol

　　(3) H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H3= -285.8kJ/mol

　　試計算下列反應的反應熱：2C(s)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(l)

　　13.化學鍵的鍵能是原子間形成1mol化學鍵(或其逆過程)時釋放(或吸收)的能量。以下部分共價鍵鍵能數(shù)據(jù)：H—S 364 kJ/mol,S—S 266 kJ/mol ，S=O 522 kJ/mol ，H—O 464 kJ/mol。

　　(1)試根據(jù)這些數(shù)據(jù)計算下面這個反應的反應熱：2H2S(g)+SO2(g)=3S(g)+2H2O; △H= —Q kJ/mol，反應產(chǎn)物中的S實為S8，實際分子是一個8元環(huán)狀分子(如圖)。求Q。

　　S S S S

　　(2)標準狀況下，將a L H2S與b L SO2混合進行上述反應，當a>2b時，反應放熱多少kJ/mol;當a<2b時，反應放熱多少kJ/mol

　　化學反應與能量的變化 參考答案

　　[典例精析]

　　1 2 3 4 5 6

　　AC C D A C B

　　7. P4(s,白磷)= 4P (s,紅磷);△H=-29.2 kJ/mol，紅磷 低

　　8.125.6 kJ/mol

　　[反饋練習]

　　1 2 3 4 5 6 7 8

　　D A B A C A C D

　　9. ⑴ H2(g)+12 O2(g)=H2O(l);△H=-286kJ?mol-1 ⑵ <

　�、� 283a kJ < Q <890a kJ ⑷ 284.5a kJ < Q < 586.5a kJ

　　10.(1)1：1;(2)C3H8(g)+5O2(g)===3CO2(g)+4H2O(g); △H=-2044.0kJ/mol

　　11.(1)小于 218~330 KJ?mol-1

　　(2)185 (3)RI> RBr > RCl > RF

　　(4)不贊同，H2O的熔沸點高于H2S是因為水分子間存在氫鍵，與鍵能無關。(2分)

　　12.-488.3 kJ/mol

　　13.(1)154　(2)6.88b　3.44a