高三化学教案：《化学反应与能量的变化》教学设计

　　本文题目：高三化学教案：化学反应与能量的变化

　　1. 了解反应热、吸热反应、放热反应的概念;

　　2. 了解反应热和焓变的涵义，了解焓变的表示符号(ΔH)及其常用单位(kJ/mol)，认识ΔH的“-”、“+”与放热反应和吸热反应的对应关系;

　　3. 掌握热化学方程式的涵义和书写方法;

　　4. 了解盖斯定律的涵义，能用盖斯定律进行有关反应热的计算。

　　【知识梳理】

　　一、反应热、放热反应和吸热反应的关系

　　1.反应热是指　　　　　　　　　。在化学实验中，通常遇到的反应是在敞口容器下进行的，此时的反应热等于　　　　　　　，用符号　　　　表示，单位一般采用　　　　。

　　2.从化学键角度看，反应热近似等于　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　.

　　3.　　　　　　　　　　的化学反应是放热反应，　　　　　　　　　　　　　的化学反应是吸热反应.从能量的角度来看，放热反应是由于　　　　，吸热反应是由于 .如图中，a表示　　　　　，b表示　　　　　　，该反应的ΔH　0.中学常见的放热反应有　　　　　　　;吸热反应有　　　　　　　　.

　　二、反应热和焓变

　　1.焓和焓变

　　(1)焓

　　(2)焓变(ΔH) ΔH = H(产物)— H(反应物)

　　2.反应热

　　⑴定义：

　　⑵符号：用△H表示 ⑶单位;一般采用

　　⑷可直接测量，测量仪器叫量热计

　　⑸反应热产生的原因(微观讨论)

　　以H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g)为例：

　　①化学键断裂时需要吸收热量

　　②化学键形成时要释放热量

　　吸热和放热的差值即为反应热

　　(6)反应热表示方法

　　反应热是表示化学反应过程中整个体系的能量(即焓)增加或者减少的量值，

　　ΔH =H产物—H反应物

　　焓增加→吸热→则用“ ”表示;

　　焓减少→放热→则用“ ”表示。(填“+”或“-”)

　　3.反应热的计算

　　(1)根据键能数据计算;ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和。

　　(2)根据热化学方程式计算;将ΔH看作热化学方程式中的一项，再按有关方程式的计算步骤、格式进行计算，得出有关数据。

　　(3)盖斯定律

　　三、热化学方程式

　　1.热化学方程式的概念： 的化学方程式，叫做热化学方程式。热化学方程式不仅表示了化学反应中的 变化，也表明了化学反应中的 变化。

　　2.书写热化学方程式时的注意点

　　(1)要注明 ，但中学化学中所用ΔH的数据一般都是在101kPa和25℃时的数据，因此可不特别注明;

　　(2)需注明ΔH的“+”与“—”，“+”表示 ，“—”表示 ;比较ΔH的大小时，要考虑ΔH的正负。

　　(3)要注明反应物和生成物的状态。g表示 ，l表示 ，s表示 ;

　　(4)各物质前的化学计量数表示 ，可以是整数也可以是分数。

　　四、盖斯定律及其应用

　　盖斯定律：化学反应的反应热只与反应的始态(各反应物)和终态(各生成物)有关，而与具体反应进行的途径无关，如果一个反应可以分几步进行，则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成的反应热是相同的，这就是盖斯定律。

　　【典例精析】

　　例1.对下列化学反应热现象，不正确的说法是 (　 )

　　A.放热的反应发生时不必加热

　　B.化学反应一定有能量变化

　　C.吸热反应需要加热后才能发生

　　D.化学反应热效应数值与参加反应物质多少有关

　　解题体会：

　　例2.下列各组热化学方程式中，化学反应的△H前者大于后者的是 (　 )

　　①C(s)+O2(g)===CO2(g);△H1 C(s)+12O2(g)===CO(g);△H2

　　②S(s)+O2(g)===SO2(g);△H3 S(g)+O2(g)===SO2(g);△H4

　　③H2(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

　　解题体会：

　　例3.甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是 ①CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g); △H= + 49.0 kJ?mol-1

　　②CH3OH(g)+1/2O2(g)=CO2(g)+2H2(g);△H=-192.9 kJ?mol-1

　　下列说法正确的是 (　 )

　　A.CH3OH的燃烧热为192.9 kJ?mol-1

　　B.反应①中的能量变化如右图所示

　　C.CH3OH转变成H2的过程一定要吸收能量

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

　　解题体会：

　　例4. (　 )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);△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

　　解题体会：

　　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

　　解题体会：

　　例6.在25℃、101kPa下，1g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ，下列热化学方程式正确的是 (　 )

　　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

　　解题体会：

　　例7. 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 P4(s,白磷)+5O2(g)=P4O10 (s); △H1=-2983.2kJ/mol

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

　　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 (添“高”或“低”)。

　　例8.CH3-CH3→CH2=CH2+H2，有关化学键的键能如下：

　　化学键 C-H C=C C-C H-H

　　键能(kJ/mol) 414.4 615.3 347.4 435.3

　　试计算该反应的反应热。

　　解题体会：

　　【反馈练习】

　　1.化学反应中常常伴有能量变化，下列说法错误的是 (　 )

　　A 原电池是将部分化学能转化为电能

　　B TNT爆炸是将部分化学能转化为动能

　　C 铝热反应是将部分化学能转化为热能

　　D 甲烷燃烧是将全部的化学能转化为热能

　　2.分析右面的能量变化示意图，确定下列选项中正确的是(　 )

　　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)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.40KJ热量。则表示上述反应的热化学方程式正确的是 (　 )

　　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焦炭发生不完全燃烧，所得气体中CO占1/3体积，CO2占2/3体积，已知：

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

　　与这些焦炭完全燃烧相比较，损失的热量是 ( 　 )

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

　　5.现有 CO，H2，CO2组成的混合气体116.6升(标况),经完全燃烧后放出的总热量为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,则燃烧前混合气体中CO的体积分数最接近于 ( )

　　A 80% B 60% C 40% D 20%

　　6.肼(N2H4)是火箭发动机的一种燃料，反应时N2O4为氧化剂，反应生成N2和水蒸气。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反应的热化学方程式，正确的是 (　 )

　　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.根据热化学方程式(101 KPa) S(s) +O2 (g)=SO2 (g); △H=-297.23KJ/mol分析下列说法不正确的是 (　 )

　　A S的燃烧热为297.23KJ/mol

　　B S(g) +O2 (g)=SO2 (g) 放出的热量大于297.23KJ

　　C S(g) +O2 (g)=SO2 (g) 放出的热量小于297.23KJ

　　D 形成1mol SO2化学键所释放总能量大于断裂1molS(s)和1molO2 (g)的化学键所吸收的总能量

　　8.已知某温度下的热化学方程式：2SO2(气)+O2(气) 2SO3;△H= -197KJ/mol，在同温同压下，向密闭容器中通入2molSO2和1molO2，达平衡时放出热量Q1KJ;向另一相同的密闭容器中通入1.5molSO2，0.75molO2和0.5molSO3，达平衡时放出热量Q2KJ。下列关系正确的是 (　 )

　　A.Q1=Q2=197 B.Q1=Q2<197 C.Q1

　　9.已知1mol CO气体完全燃烧生成CO2气体，放出283KJ热量，1mol氢气完全燃烧生成液态水放出286KJ热量，1mol CH4气体完全燃烧生成CO2气体和液态水放出890KJ热

　　⑴ 写出H2完全燃烧热化学方程式

　　⑵ 若1mol CH4气体完全燃烧生成CO2气体和水蒸汽，放出热量 890KJ(填“ =”、“>””<”)

　　⑶ 若将a mol CH4，CO，H2混合气体完全燃烧，生成CO2气体和水蒸汽，则放出热量(Q)的取值范围是 ( )

　　⑷若将a mol CH4，CO，H2混合气体完全燃烧，生成CO2气体和水蒸汽，且CO2和H2O物质的量相等，则放出热量(Q)的取值范围是

　　10.已知下列两个热化学方程式;

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

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

　　(1)实验测得H2和C?3H8的混合气体共5mol，完全燃烧生成液态水时放热6262.5kJ,则混合气体中H2和C3H8的体积比是 。

　　(2)已知：H2O(1)=H2O(g);△H=+44.0kJ/mol

　　写出丙烷燃烧生成CO2和气态水的热化学方程式。

　　11.化学键的键能是指气态原子间形成1mol化学键时释放的能量。如：

　　H(g)+I(g)→H-I(g)+297KJ 即H-I键的键能为297KJ?mol-1，也可以理解为破坏1mol H-I键需要吸收297KJ的热量。化学反应的发生可以看成旧化学键的破坏和新化学键的形成。下表是一些键能数据。(单位：KJ?mol-1)

　　键能 键能 键能

　　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

　　阅读上述信息，回答下列问题：

　　(1)根据表中数据判断CCl4的稳定性 (填“大于”或“小于”)CF4的稳定性。试预测C-Br键的键能范围_________

　　(2)结合表中数据和热化学方程式H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) ΔH= —QKJ/ mol;通过计算确定热化学方程式中Q的值为 。

　　(3)卤代烃RX在同样条件下发生碱性水解反应时，RF、RCl、RBr、RI(R相同)的反应活性由大到小的顺序是_________________________________。

　　(4)有人认为：H-O键的键能大于H-S键的键能，所以H2O的熔沸点高于H2S的熔沸点。你是否赞同这种观点?如不赞同，请说出你的解释。

　　。

　　12..已知下列反应的热化学方程式为：

　　(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

　　试计算下列反应的反应热：2C(s)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(l)

　　13.化学键的键能是原子间形成1mol化学键(或其逆过程)时释放(或吸收)的能量。以下部分共价键键能数据：H—S 364 kJ/mol,S—S 266 kJ/mol ，S=O 522 kJ/mol ，H—O 464 kJ/mol。

　　(1)试根据这些数据计算下面这个反应的反应热：2H2S(g)+SO2(g)=3S(g)+2H2O; △H= —Q kJ/mol，反应产物中的S实为S8，实际分子是一个8元环状分子(如图)。求Q。

　　S S S S

　　(2)标准状况下，将a L H2S与b L SO2混合进行上述反应，当a>2b时，反应放热多少kJ/mol;当a<2b时，反应放热多少kJ/mol

　　化学反应与能量的变化 参考答案

　　[典例精析]

　　1 2 3 4 5 6

　　AC C D A C B

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

　　8.125.6 kJ/mol

　　[反馈练习]

　　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 <

　　⑶ 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)不赞同，H2O的熔沸点高于H2S是因为水分子间存在氢键，与键能无关。(2分)

　　12.-488.3 kJ/mol

　　13.(1)154　(2)6.88b　3.44a