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1.1《化学反应与能量的变化》同步学案（人教版化学选修4）

※基本信息※
- 资料类型：教(学)案
- 教材版本：人教版
- 适用学校：不限
- 所需点数：1点
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- 更新时间：2010-12-27 20:58:55
- 上传时间：2010-12-27 21:00:58
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※资料简介※
　第一章　化学反应与能量
第一节化学反应与能量的变化
重难点一反应热
1．反应热的理解
在化学反应过程中放出或吸收的热量通常叫做反应热；而物理变化中的能量变化不是反应热，如NH4NO3溶于水的吸热，浓H2SO4的稀释放热等。
2．吸热反应与放热反应的比较
　　    类型
比较　　放热反应吸热反应
定义释放热量的化学反应吸收热量的化学反应
形成原因反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量
与化学键强弱的关系生成物分子成键时释放的总能量大于反应物分子断裂时吸收的总能量生成物分子成键时释放的总能量小于反应物分子断裂时吸收的总能量
表示方法 ΔH<0 ΔH>0
图示

　特别提醒　物质的键能、内能与其稳定性的关系：
物质的键能越小，其内能越高，稳定性越差；反之，键能越大，其内能越低，稳定性越强。
(1)常见的放热反应
①活泼金属与H2O或酸的反应。如：
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
②酸碱中和反应。如：
2KOH＋H2SO4===K2SO4＋2H2O
③燃烧反应。如：
2CO＋O2=====点燃2CO2
CH3CH2OH＋3O2=====点燃2CO2＋3H2O
④多数化合反应。如：
Na2O＋H2O===2NaOH
CaO＋H2O===Ca(OH)2
(2)常见的吸热反应
①多数的分解反应。如：
CaCO3=====高温CaO＋CO2↑
CuSO4•5H2O=====△CuSO4＋5H2O
②2NH4Cl(s)＋Ba(OH)2•8H2O(s)===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O
③C(s)＋H2O(g)=====高温CO＋H2
④CO2＋C=====△2CO
重难点二热化学方程式书写应注意的问题
热化学方程式同时表明了两个方面的问题，一是新旧物质之间的转化，二是化学能与热能之间的转化。因此，热化学方程式必须同时符合质量守恒定律和能量守恒定律。
书写热化学方程式应注意以下五点：
1．注意ΔH的符号
ΔH只能写在标有反应物和生成物状态的化学方程式的右边，且中间留字空。若为放热反应，ΔH为“－”；若为吸热反应，ΔH为“＋”。ΔH的单位一般为kJ/mol。
2．注意测定条件
注意反应热ΔH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意ΔH的测定条件。绝大多数ΔH是在25℃、101 325Pa下测定的，可不注明温度和压强。
3．注意物质的聚集状态
注意反应物和生成物的聚集状态不同，反应热ΔH也不同。因此，必须注明物质的聚集状态才能完整地体现出热化学方程式的意义。气体用“g”，液体用“l”，固体用“s”，溶液用“aq”。热化学方程式中不用“↑”和“↓”。
4．注意化学计量数
注意热化学方程式是表示反应已完成的数量。由于ΔH与反应完成物质的量有关，所以方程式中化学式前面的化学计量数必须与ΔH相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH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。
例如：已知
H2(g)＋12O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ/mol，则H2O(l)===H2(g)＋12O2(g)　ΔH＝＋285.8 kJ/mol，2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ/mol。
5．注意ΔH的单位
关于ΔH的单位“kJ/mol”并不是指每摩尔具体物质反应时伴随的能量变化是多少千焦，而是指给定形式的具体反应以各物质的化学计量数来计量其物质的量时伴随的能量变化。
重难点三中和反应的反应热测定时应注意的问题
1．酸碱溶液应当用强酸、强碱的稀溶液(0.1 mol/L～0.5 mol/L)
(1)测定中和热时不能用浓酸或浓碱，因浓酸或浓碱溶于水一般都要放热。
(2)测定中和热时不能用弱酸或弱碱，因弱酸或弱碱在水溶液中不能完全电离，若改用弱酸或弱碱，它们电离时要吸收一部分热量。
2．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。
3．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。
4．操作时动作要快，尽量减少热量的散失。
5．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与中和反应。
例1 　下列说法中正确的是(　　)
A．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
B．放热的反应在常温下一定很易发生
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．吸热反应在一定的条件下也能发生
答案　CD
解析　化学反应的能量变化主要表现为放热或吸热。反应是放热还是吸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的条件下都能发生。反应开始时需要加热的反应可能是吸热反应，也可能是放热反应。吸热反应开始加热，反应后需不断加热才能使反应继续进行下去；放热反应开始加热，反应后会放出一定的热量，如果此热量足够大可使反应维持下去，则反应过程不需要再加热，如煤的燃烧，一旦加热使煤燃烧起来后就可继续燃烧下去，不需外界再加热。
不同化学反应发生的条件不同，有的常温下就可以发生，有的则需要加热，通常情况下把加热条件下进行的反应认为是吸热反应，而在常温下进行的反应认为是放热反应。其实，二者之间无必然联系，常温下进行的反应有的是吸热反应，如NH4Cl晶体与Ba(OH)2晶体反应；有的则是放热反应，如：酸碱中和反应。加热条件下进行的反应有的是吸热反应，如：C＋CO2=====△2CO；有的则是放热反应，如：C＋O2=====点燃CO2。
例2 　白磷与氧可发生如下反应：P4＋5O2===P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为：
P－P　a kJ/mol、P—O b kJ/mol、P===O c kJ/mol、
O===O d kJ/mol。
根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的ΔH，其中正确的是(　　)
A．(6a＋5d－4c－12b) kJ/mol              B．(4c＋12b－6a－5d) kJ/mol
C．(4c＋12b－4a－5d) kJ/mol              D．(4a＋5d－4c－12b) kJ/mol
答案　A
解析　化学反应的实质是旧键断裂和新键形成，其中旧化学键断裂吸收能量，新化学键形成释放能量，反应方程式P4＋5O2===P4O10中有6 mol P－P键和5 mol O===O键断裂，同时生成4 mol P===O键和12 mol P－O键，因此ΔH＝(6a＋5d－4c－12b) kJ/mol。
反应热(ΔH)的计算方法
ΔH三种表达式为：
①ΔH＝吸收的能量－释放的能量；
②ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量；
③ΔH＝反应物的键能之和－生成物的键能之和。
三者的内在含义都是一样的，均为反应体系与外界环境之间能量交换的差值。
例3 　已知在25℃，101 kPa下，1 g C8H18(辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.40 kJ热量。表示上述反应的热化学方程式正确的是(　　)
A．C8H18(l)＋252O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(g)
ΔH＝－48.40 kJ/mol
B．C8H18(l)＋252O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)
ΔH＝－5 518 kJ/mol
C．C8H18(l)＋252O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)
ΔH＝＋5 518 kJ/mol
D．C8H18(l)＋252O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)
ΔH＝－48.40 kJ/mol
答案　B
解析　在热化学方程式中，各物质化学式前的化学计量数表示物质的量。1 g C8H18燃烧生成二氧化碳和液态水时放热48.40 kJ，则1 mol C8H18燃烧放热48.40 kJ×114≈5 518 kJ，所以A、D错误；放热反应的ΔH<0，为负值，所以C错误，答案为B。
热化学方程式的书写及正误判断应注意以下几点：①各物质的状态是否标注且标注是否与题目要求相符；②ΔH的正、负是否正确，放热反应，ΔH<0，吸热反应，ΔH>0；③热量值是否与化学计量数对应，化学计量数不同，ΔH的值也不同；④ΔH的单位是kJ/mol或J/mol而不是kJ或J。
例4 　50 mL 0.50 mol/L盐酸与50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液在如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)从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃用品是
________________________________________________________________________。
(2)烧杯间填满碎纸条的作用是
________________________________________________________________________。
(3)大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值将　　(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(4)实验中改用60 mL 0.50 mol/L盐酸跟60 mL 0.55 mol/L NaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量　　　　(填“相等”或“不相等”)，所求中和热　　(填“相等”或“不相等”) ，简述理由：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)实验中改用6.94 mL 15 mol/L硫酸溶液跟60 mL 0.55 mol/L NaOH溶液进行反应，与上述实验(4)相比，所求中和热　　　　　(填“相等”或“不相等”)，简述理由：________________________________________________________________________。
答案　(1)环形玻璃搅拌棒　(2)减少实验过程中的热量损失　(3)偏小　(4)不相等　相等　因为中和热是指酸跟碱发生中和反应生成1 mol H2O时所放出的能量，与酸碱用量无关　(5)不相等　浓硫酸稀释时要多放出热量
解析　测定过程要充分搅拌以使NaOH与HCl充分完全反应，在测定溶液温度时要有保温措施，否则会造成误差，放出的热量与参加反应的NaOH、HCl的量有关，参加反应的量越多，放出的热量越多，但同种酸、碱的中和热指生成1 mol H2O时的热量，所以为定值。
中和热测定的要点：(1)尽可能减少热量的损失；(2)让酸或碱的一方完全反应，必须有一方过量。
　热化学方程式与普通化学方程式有什么区别？正确书写热化学方程式应当注意哪几点？
点拨　热化学方程式书写时必须标明各物质的聚集状态(s、l、g、aq)；热化学方程式后面必须标明反应热，吸热反应ΔH为“＋”，放热反应ΔH为“－”；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，所以，可以用分数表示，但是热量的数值也要做相应的变化；ΔH的数值与反应的化学计量数成比例；不注明条件，即指25℃、1.01×105 Pa；要满足普通化学方程式的要求，如质量守恒。普通化学方程式不需要标状态，化学计量数一般为整数，可以表示物质的量，也可以表示微粒的个数，只需满足质量守恒即元素种类和原子个数不变。
正确书写热化学方程式应注意以下几点：正负号的判断、反应中物质状态要标明、反应条件不必要写清、化学方程式的系数要与热量值对应。
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