1.1-第一課時(shí)-選修4

PAGEPAGE1用心愛心專心第一章化學(xué)反響與能量第一節(jié)化學(xué)反響與能量的變化第1課時(shí)焓變反響熱[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.記住焓變的含義，能判斷反響是放熱還是吸熱。2.了解化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化。了解吸熱反響、放熱反響、反響熱等概念。3.能從微觀角度，運(yùn)用化學(xué)鍵的知識，解釋化學(xué)反響過程中能量變化的原因。[重點(diǎn)·難點(diǎn)]重點(diǎn)：焓變、反響熱的概念。難點(diǎn)：從化學(xué)鍵角度認(rèn)識化學(xué)反響能量變化的原因。1．焓變(1)焓變①概念：焓(H)是與內(nèi)能有關(guān)的物理量。在一定條件下，某一化學(xué)反響是吸熱反響還是放熱反響，由生成物與反響物的焓值差即焓變(ΔH)決定。②常用單位：kJ·mol－1(或kJ/mol)。(2)焓變與反響熱的關(guān)系恒壓條件下，反響的熱效應(yīng)等于焓變。因此，我們常用ΔH表示反響熱。2．1molH2分子中的化學(xué)鍵斷裂吸收436kJ的能量，1molCl2分子中的化學(xué)鍵斷裂吸收243kJ的能量，2molHCl分子中的化學(xué)鍵形成釋放862kJ的能量，那么H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)的反響放出的熱量為183_kJ·mol－1。3．ΔH的正、負(fù)和吸熱、放熱反響的關(guān)系(1)放熱反響：反響完成時(shí)，生成物釋放的總能量大于反響物吸收的總能量的反響。由于反響后放出熱量(釋放給環(huán)境)而使反響體系的能量降低，故ΔH<0(填“<〞或“>〞)，即ΔH為－(填“＋〞或“－〞)。(2)吸熱反響：反響完成時(shí)，生成物釋放的總能量小于反響物吸收的總能量的反響。由于反響時(shí)吸收環(huán)境能量而使反響體系的能量升高，故ΔH>0(填“<〞或“>〞)，即ΔH為＋(填“＋〞或“－〞)。4．化學(xué)反響中能量變化如以以下列圖所示：圖1為放熱反響，ΔH1<0；圖2為吸熱反響，ΔH2>0。5．濃硫酸溶于水放出熱量，是放熱反響嗎？答案放熱反響是放出熱量的化學(xué)反響，而濃H2SO4溶于水是濃溶液的稀釋過程，不是化學(xué)反響，故不屬于放熱反響。6．以下反響屬于放熱反響的是()A．Al與稀鹽酸反響B(tài)．C＋CO2eq\o(=,\s\up7(△))2COC．KClO3受熱分解D．NaOH溶于水答案A一、放熱反響與吸熱反響的比較類類型比較放熱反響吸熱反響定義釋放熱量的化學(xué)反響吸收熱量的化學(xué)反響形成原因反響物具有的總能量大于生成物具有的總能量反響物具有的總能量小于生成物具有的總能量與化學(xué)鍵強(qiáng)弱的關(guān)系生成物分子成鍵時(shí)釋放出的總能量大于反響物分子斷鍵時(shí)吸收的總能量生成物分子成鍵時(shí)釋放出的總能量小于反響物分子斷鍵時(shí)吸收的總能量表示方法ΔH<0ΔH>0圖示常見的實(shí)例①大多數(shù)化合反響；②中和反響；③金屬與酸反響如：Mg＋2HCl=MgCl2＋H2↑ΔH<0④燃燒反響⑤鋁熱反響①大多數(shù)分解反響；②Ba(OH)2·8H2O晶體與氯化銨反響：Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl=BaCl2＋2NH3↑＋10H2OΔH>0；③以C、CO為復(fù)原劑的氧化復(fù)原反響【典例1】H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)反響過程中能量變化如以下列圖，問：a、b、c分別代表什么意義？該反響是放熱反響還是吸熱反響，ΔH大于零還是小于零？解析H2(g)和eq\f(1,2)O2(g)與2H(g)和O(g)之間的能量差是H2(g)→2H(g)和eq\f(1,2)O2(g)→O(g)過程中斷開H—H鍵和O=O鍵吸收的能量，故a代表舊鍵斷裂吸收的能量，b代表2H(g)＋O(g)結(jié)合成H2O(g)中化學(xué)鍵所放出的能量，c代表斷鍵吸收的能量與成鍵釋放的能量之差；由圖可知該反響中反響物總能量大于生成物總能量，故該反響為放熱反響，ΔH<0。答案a代表舊鍵斷裂吸收的能量，b代表新鍵形成釋放的能量，c代表反響熱；該反響為放熱反響，ΔH<0。【變式訓(xùn)練1】以下說法正確的選項(xiàng)是()A．需要加熱才能發(fā)生的反響一定是吸熱反響B(tài)．化學(xué)反響中的能量變化都表現(xiàn)為熱量變化C．任何放熱反響在常溫下一定能發(fā)生D．反響物和生成物所具有的總能量決定了反響是放熱還是吸熱答案D解析化學(xué)反響的能量變化可以表現(xiàn)為很多方面，如轉(zhuǎn)化為熱能、轉(zhuǎn)化為電能、轉(zhuǎn)化為光能等。反響是放熱還是吸熱主要取決于反響物和生成物所具有的總能量的相對大小。放熱反響和吸熱反響都是在一定條件下發(fā)生，反響開始需要加熱的反響可能是吸熱反響，也可能為放熱反響。【變式訓(xùn)練2】由右圖分析，有關(guān)表達(dá)正確的選項(xiàng)是()A．A→B＋C和B＋C→A兩個(gè)反響吸收或放出的能量不等B．A→B＋C是放熱反響C．A具有的能量高于B和C具有的能量總和D．A→B＋C是吸熱反響，那么B＋C→A必然是放熱反響答案D解析此題考查化學(xué)反響中的能量變化，由圖可知，B＋C的能量高于A的能量，那么反響B(tài)＋C→A一定是放熱反響；反之，A→B＋C那么是吸熱反響。根據(jù)能量守恒定律，兩反響的反響熱在數(shù)值上相等，符號相反。二、ΔH的計(jì)算方法從不同角度解釋反響熱，其計(jì)算方式也不同，ΔH可表示為：(1)ΔH＝反響物中化學(xué)鍵斷裂吸收的能量之和－生成物中化學(xué)鍵形成放出的能量之和。(2)ΔH＝生成物總能量－反響物總能量。【典例2】：①1molH2分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收436kJ的能量②1molCl2分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收243kJ的能量③由H原子和Cl原子形成1molHCl分子時(shí)釋放431kJ的能量以下表達(dá)正確的選項(xiàng)是()A．氫氣和氯氣反響生成氯化氫氣體的熱化學(xué)方程式是H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)B．氫氣和氯氣反響生成2mol氯化氫氣體，反響的ΔH＝＋183kJ·mol－1C．氫氣和氯氣反響生成2mol氯化氫氣體，反響的ΔH＝－183kJ·mol－1D．氫氣和氯氣反響生成1mol氯化氫氣體，反響的ΔH＝－183kJ·mol－1解析因?yàn)棣＝反響物中化學(xué)鍵斷裂吸收的能量之和－生成物中化學(xué)鍵形成釋放的能量之和。根據(jù)反響方程式：H2＋Cl2=2HCl可知，該反響的ΔH＝(436＋243－431×2)kJ·mol－1＝－183kJ·mol－1，故C正確。答案C【變式訓(xùn)練3】石墨和金剛石都是碳元素的單質(zhì)，石墨在一定條件下可轉(zhuǎn)化為金剛石。12g石墨完全轉(zhuǎn)化成金剛石時(shí)，要吸收EkJ的能量，以下說法正確的選項(xiàng)是()①石墨不如金剛石穩(wěn)定②金剛石不如石墨穩(wěn)定③等質(zhì)量的石墨與金剛石完全燃燒，金剛石放出的能量多④等質(zhì)量的石墨與金剛石完全燃燒，石墨放出的能量多A．①④B．②③C．②④D．①③答案B【變式訓(xùn)練4】白磷與氧可發(fā)生如下反響：P4＋5O2=P4O10。斷裂以下化學(xué)鍵需要吸收的能量分別為：P－PakJ·mol－1、P—ObkJ·mol－1、P=OckJ·mol－1、O=OdkJ·mol－1。根據(jù)圖示的分子結(jié)構(gòu)和有關(guān)數(shù)據(jù)估算該反響的ΔH，其中正確的選項(xiàng)是()A．(6a＋5d－4c－12bB．(4c＋12b－6a－5dC．(4c＋12b－4a－5dD．(4a＋5d－4c－12b解析因?yàn)棣等于反響物化學(xué)鍵斷裂吸收的能量總和減去生成物化學(xué)鍵形成釋放的能量總和，即ΔH＝E反響物－E生成物，根據(jù)反響方程式P4＋5O2=P4O10和模型圖分析可知，該反響的反響熱ΔH＝(6a＋5d＋4c－12b)kJ·mol答案A1．以下反響既屬于氧化復(fù)原反響，又屬于吸熱反響的是()A．鋁片和稀鹽酸反響B(tài)．Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反響C．灼熱的碳與二氧化碳的反響D．甲烷在氧氣中的燃燒答案C解析注意知識的積累，記住常見的吸熱反響。B、C屬于吸熱反響，再從化合價(jià)變化角度來分析，知答案為C。2．氫氣在氯氣中燃燒時(shí)產(chǎn)生蒼白色火焰。在反響過程中，破壞1mol氫氣中的化學(xué)鍵消耗的能量為Q1kJ，破壞1mol氯氣中的化學(xué)鍵消耗的能量為Q2kJ，形成1mol氯化氫中的化學(xué)鍵釋放的能量為Q3kJ，以下關(guān)系式正確的選項(xiàng)是()A．Q1＋Q2>Q3B．Q1＋Q2>2Q3C．Q1＋Q2<Q3D．Q1＋Q2<2Q3答案D解析燃燒為放熱反響，即生成物的鍵能之和大于反響物的鍵能之和。3．以下反響中，生成物的總能量大于反響物的總能量的是()A．氫氣在氧氣中燃燒B．鐵絲在氧氣中燃燒C．硫在氧氣中燃燒D．焦炭在高溫下與水蒸氣反響答案D解析A、B、C三項(xiàng)均為放熱反響，說明它們的反響物的總能量大于生成物的總能量，多余的能量以熱能的形式放出；而D項(xiàng)為吸熱反響，正好相反，故D項(xiàng)正確。4．以下變化一定為放熱的化學(xué)反響的是()A．H2O(g)=H2O(l)放出44kJ熱量B．ΔH>0的化學(xué)反響C．形成化學(xué)鍵時(shí)共放出能量862kJ的化學(xué)反響D．能量變化如以下列圖的化學(xué)反響答案D解析化學(xué)反響放熱還是吸熱，取決于H(生成物)與H(反響物)的相對大小。假設(shè)H(生成物)>H(反響物)，那么反響吸熱，反之放熱。A項(xiàng)H2O(g)=H2O(l)為物理變化；B項(xiàng)ΔH>0，即H(生成物)>H(反響物)，反響吸收熱量；C項(xiàng)無法確定反響放熱還是吸熱；D項(xiàng)，由圖可知H(生成物)<H(反響物)，反響放熱。5．關(guān)于化學(xué)反響的本質(zhì)的說法正確的選項(xiàng)是()A．化學(xué)反響都有新物質(zhì)生成B．化學(xué)反響都有能量變化C．化學(xué)反響是舊鍵斷裂新鍵形成的過程D．化學(xué)反響的發(fā)生都需要在一定條件下答案C解析化學(xué)反響的本質(zhì)是舊鍵斷裂，新鍵形成。在這個(gè)過程中，原子重新組合生成新物質(zhì)，同時(shí)伴隨著能量的變化。6．以下說法正確的選項(xiàng)是()A．反響熱就是反響中放出的能量B．在101kPa時(shí)，1mol碳燃燒所放出的熱量為碳的燃燒熱C．由C(石墨)→C(金剛石)ΔH＝＋1.9kJ·mol－1可知，金剛石比石墨穩(wěn)定D．等量的硫蒸氣和硫固體分別完全燃燒，前者放出的熱量多答案D解析反響過程中所放出或吸收的熱量都是反響熱，因此A錯；在101kPa時(shí)，1mol物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的熱量叫做該物質(zhì)的燃燒熱，B選項(xiàng)未指明碳完全燃燒生成二氧化碳，是錯誤的；由C(石墨)→C(金剛石)ΔH＝＋1.9kJ·mol－1可知，金剛石能量高，不穩(wěn)定；因?yàn)榱蚬腆w變?yōu)榱蛘魵庖鼰?，所以等量的硫蒸氣和硫固體分別完全燃燒，前者放出的熱量多是正確的(相同條件下，同一物質(zhì)在氣態(tài)時(shí)具有的能量最多，液態(tài)時(shí)次之，固態(tài)時(shí)最少，反響放出的熱量等于反響物所具有的能量減去生成物所具有的能量，因?yàn)樯晌锸且粯拥?，所以等量的硫蒸氣燃燒時(shí)放出的熱量比硫固體放出的多)。7．以下反響中，生成物的總焓大于反響物總焓的是()A．鋅與稀硫酸反響制氫氣B．鐵絲在氯氣中燃燒C．氧化鈣與水反響D．碳酸氫銨分解答案D解析A、B、C均為放熱反響，說明它們的反響物的總焓大于生成物的總焓，多余的能量以熱量的形式放出。而D為吸熱反響，正好相反，故D正確。8．以下說法中正確的選項(xiàng)是()A．焓變是指1mol物質(zhì)參加反響時(shí)的能量變化B．反響放熱時(shí)，ΔH>0；反響吸熱時(shí)，ΔH<0C．在一個(gè)確定的化學(xué)反響關(guān)系中，反響物的總焓與生成物的總焓一定不同D．在一個(gè)確定的化學(xué)反響關(guān)系中，反響物的總焓總是高于生成物的總焓答案C9．科學(xué)家已獲得了極具理論研究意義的N4分子，其結(jié)構(gòu)為正四面體(如以下列圖)，與白磷分子相似。斷裂1molN—N鍵吸收193kJ熱量，斷裂1molN≡N鍵吸收941kJ熱量，那么()A．N4的熔點(diǎn)比P4高B．1molN4氣體轉(zhuǎn)化為N2時(shí)要吸收724kJ能量C．N4是N2的同系物D．1molN4氣體轉(zhuǎn)化為N2時(shí)要放出724kJ能量答案D解析N4與白磷(P4)結(jié)構(gòu)相似，均為分子晶體，由于N4相對分子質(zhì)量小于P4，故其分子間作用力弱于P4，其熔點(diǎn)低于P4，A錯；N4與N2互為同素異形體，而不是同系物，那么C錯；從結(jié)構(gòu)圖中可看出，一個(gè)N4分子中含有6個(gè)N—N鍵，根據(jù)N4(g)=2N2(g)ΔH，有ΔH＝6×193kJ·mol－1－2×941kJ·mol－1＝－724kJ·mol－1，故B項(xiàng)錯誤，D項(xiàng)正確。10．某學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)以下實(shí)驗(yàn)，探究化學(xué)反響中的熱效應(yīng)，把試管放入盛有25℃的飽和石灰水的燒杯中，試管中開始放入幾小塊鎂片，再用滴管往其中滴加5mL鹽酸。試答復(fù)以下問題：實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)寫出有關(guān)反響的離子方程式________________________________________________________________________。(4)由實(shí)驗(yàn)推知，MgCl2和H2的總能量______(填“大于〞、“小于〞或“等于〞)鎂片和鹽酸的總能量。(5)如果將此題中“25℃的飽和石灰水〞換成“20℃碳酸飲料〞進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，實(shí)驗(yàn)中觀察到的另一現(xiàn)象是________________________________________________________________________，其原因是________________________________________________________________________。答案(1)試管中鎂片逐漸溶解，并有氣體產(chǎn)生，燒杯中石灰水變渾濁(2)鎂與稀鹽酸的反響是放熱反響，該反響放出的熱量使石灰水溫度升高，Ca(OH)2的溶解度隨溫度的升高而降低，故變渾濁(3)Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑(4)小于(5)燒杯中液體放出氣泡且速率逐漸加快氣體的溶解度隨著溫度的升高而減小。解析鎂與鹽酸的反響是放熱反響，鎂與鹽酸反響放出的熱量使石灰水的溫度升高，Ca(OH)2的溶解度隨溫度的升高而減小。氣體的溶解度也隨溫度的升高而減小。11．在一定條件下，A和B反響可生成C和D，其能量變化如下：eq\x(\a\al(A＋B,反響物總,能量為E1))eq\x(\a\al(C＋D,生成物總,能量為E2))(反響前)(反響后)(1)以下有關(guān)反響A＋B=C＋D的說法正確的選項(xiàng)是________。A．反響前后原子的種類和數(shù)目一定不變B．該反響假設(shè)有熱量變化，那么一定是氧化復(fù)原反響C．假設(shè)該反響為放熱反響，那么不需加熱反響就一定能自發(fā)進(jìn)行D．反響物的總質(zhì)量與生成物的總質(zhì)量一定相等，且遵循能量守恒(2)假設(shè)E1<E2，那么生成物的總能量__________(填“>〞、“<〞或“＝〞)反響物的總能量，為______(填“吸熱〞或“放熱〞)反響。答案(1)A、D(2)>吸熱12．1g氫氣完全燃燒生成水蒸氣時(shí)放出熱量121kJ，且氧氣中1molO=O鍵完全斷裂時(shí)吸收熱量496kJ，水蒸氣中1molH—O鍵形成時(shí)放出熱量463kJ，那么氫氣中1molH—H鍵斷裂時(shí)吸收熱量是多少？答案436kJ解析因?yàn)?g氫氣完全燃燒生成水蒸氣時(shí)放出熱量121kJ，所以1molH2與eq\f(1,2)molO2完全燃燒生成1mol水蒸氣時(shí)放出熱量242kJ。而化學(xué)反響中之所以存在能量的變化是因?yàn)樵诨瘜W(xué)反響過程中存在舊鍵的斷裂與新鍵的形成，其中舊鍵的斷裂需要吸收能量而新鍵的形成需要放出能量。發(fā)生上述反響H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH＝－242kJ·mol－1時(shí)所發(fā)生鍵的變化為斷裂1molH—H鍵和eq\f(1,2)molO=O鍵、形成2molO—H鍵，因此在此反響過程中斷裂舊鍵需要吸收的能量為eq\f(1,2)×496kJ＋EH—H，形成新鍵釋放的能量為2×463kJ＝926kJ，此反響為放熱反響，所以有926kJ－eq\f(1,2)×496kJ－EH—H＝242kJ，解得EH—H＝436kJ。13．在研究化學(xué)反響中的能量變化時(shí)我們通常做如以下列圖的實(shí)驗(yàn)：在一個(gè)小燒杯里，參加約20g已研磨成粉末的氫氧化鋇晶體[Ba(OH)2·8H2O]，將小燒杯放在事先已滴有3～4滴水的玻璃片(或三合板)上，然后再參加約10gNH4Cl晶體，并立即用玻璃棒迅速攪拌。試答復(fù)以下問題：(1)實(shí)驗(yàn)中要立即用玻璃棒迅速攪拌的原因是什么？(2)如果實(shí)驗(yàn)中沒有看到“結(jié)冰〞現(xiàn)象，可能的原因是什么？(答復(fù)出三個(gè)以上的原因)(3)如果沒有看到“結(jié)冰〞現(xiàn)象，我們還可以采取哪些方式來說明該反響吸熱？(答復(fù)出兩種方案)(4)實(shí)驗(yàn)中即使不“結(jié)冰〞，將燒杯提起的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)燒杯與玻璃片也“黏在一起了〞，原因是什么？試用簡單的方法說明燒杯與玻璃片之間是因“結(jié)冰〞而黏在一起的。答案(1)使反響物混合而迅速充分地反響，并使溫度迅速下降。(2)①藥品用量太少；②Ba(OH)2·8H2O未研成粉末，反響太慢；③沒有立即迅速攪拌；④環(huán)境溫度太高；⑤玻璃片上滴加的水太多。(3)①用皮膚感覺很涼；②用溫度計(jì)來檢測，發(fā)現(xiàn)溫度下降。(4)由于水排開了燒杯底部和玻璃片之間的空氣，在大氣壓的作用下，燒杯與玻璃片“黏在一起了〞