【鲁科版】2021年高中化学选修四 【全册】 精品导学案 打包下载

（鲁科版）高中化学选修四（全册）精品导学案汇总

目录

第1章化学反应与能量转化

第1节化学反应的热效应

第1课时化学反应的反应热

★【课前学案导学】

■精准定位——学习目标导航

1.了解化学反应中的能量转化的原因, 知道化学能与热能的转化是化学反应中能量转化的主要形式。

2.理解反应热、焓变的含义及其表示方法。

3.了解焓变与反应吸热或放热的关系。

4.掌握热化学方程式的书写和意义。

■自主梳理—基础知识导航

一、化学反应的反应热

1.反应热是指__________________称为该反应在此温度下的热效应。通常用________表示。反应吸热时, 表示为________；反应放热时, 则表示为_______。

2.反应热通常用_____来测量, 其计算公式Q= –C(T1– T2)中, C表示_____, T1.T2分别表

示反应___________。

1._________________________________叫做中和热。

理解要点：

①条件：稀溶液, 稀溶液是指溶于大量水的离子。

②反应物：（强）酸与（强）碱。中和热不包括离子在水溶液中的生成热、电解质电离的吸热所伴随的热效应。

③生成1mol 水,

中和反应的实质是H +

和OH —

化合生成 H 2O, 若反应过程中有其他物质生成, 這部分反应热也不在中和热内。 ④放出的热量：57.3kJ/mol

2.中和热的表示：_____________________________

3.各取1.0 mol ·L -1

的盐酸100mL,并分别加入100mL1.0mol ·L -1

的NaOH 溶液、KOH 溶液, 测得的反应热_______(填“相同”或“不同”), 原因是______________________________。在实际操作中往往让酸或碱略过量, 這样做的目的是_________________。 ★【课堂探究导学】 ■合作探究-名师保驾护航

探究一：反应热的概念与意义

1.概念：当化学反应在一定的温度下进行时, 反应所释放或吸收的热量称为该反应在此温度下的热效应, 简称反应热。

2.反应热的意义：描述化学反应释放或吸收热量的物理量.

3.符号：Q

Q>0 反应放热

Q<0 反应吸热 4.获得Q 值的方法：（1）实验测量法 （2）理论计算法 5.反应热的分类：①中和热②燃烧热③生成热

探究二：中和热的测量

（1）仪器：量热计（环形玻璃搅拌棒、温度计、烧杯）

（2）原理：Q= —C(T 2—T 1) (C 为热容) 或Q= —C m (T 2—T 1)（C 为比热容） 中和热：Q= Q n(H 2O)= —mC(T 2—T 1)

n(H 2O) 与酸、碱的用量无关。

（3）步骤： 1）组装量热器

在大烧杯底部垫泡沫塑料（或纸条）, 使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平(防止热量扩散到周围的空气中, 造成误差)。然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料（或纸条）, 大烧杯上用泡沫塑料板（或硬纸板）作盖板, 在板中间开两个小孔, 正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过, 如上图所示。

2）药品取用

用一个量筒最取50 mL 1.0 mol/L 盐酸, 倒入小烧杯中, 并用温度计测量盐酸的温度, 记入下表。然后把温度计

上的酸用水冲洗干净。用另一个量筒量取50 mL 1.0mol/LNaOH 溶液, 并用温度计测量NaOH 溶液的温度, 记入下表。 3）酸碱混合

把量筒中的NaOH 溶液迅速倒入量热计（注意不要洒到外面）。立即盖上盖板,用环形玻璃搅拌棒上下轻轻搅动溶液, 并准确读取混合溶液的最高温度, 记为终止温度, 记入下表。 4）数据处理 5）重复以上实验两次

■典例剖析-名师释疑助航

例1.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.放热反应在常温下一定很容易发生

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.吸热反应在一定条件下也能发生

『答案』CD

『解题思路』反应是吸热还是放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条件下都能发生。反应开始需要加热的反应可能是吸热反应, 也可能是放热反应。例如氢气的燃烧是放热反应, 但开始也需要加热, 需要向反应体系先提供一定的能量。

『特别提醒』需要注意一个化学反应是吸热反应还是放热反应, 与反应的条件没有必然的联系, 当反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量时, 反应体系能量降低, 为放热反应, 反之, 为吸热反应, 或从键能的角度分析即形成生成物分子中新的化学键所释放的总能量与反应物分子中旧的化学键断裂所吸收的总能量之差。

【变式训练1】关于吸热反应的说法正确的是（）

A.凡需加热的反应一定是吸热反应

B.只有分解反应才是吸热反应

C.使用催化剂的反应是吸热反应

D.CO2与CaO化合是放热反应, 则CaCO3分解是吸热反应

【例2】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, 這时的反应热叫中和热

C．燃烧热和中和热都属于反应热

D．在稀溶液中, 1mol 和1mol NaOH完全中和时放出的热量为57.3kJ

『答案』C

『解析』本题旨在考查对燃烧热、中和热的定义的理解, 特别是两概念中应注意的问题。『规律方法』在101KPa时, 1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量, 叫做该物质的燃烧热。在稀溶液中酸跟碱发生中和反应而生成1molH2O, 這时的反应热叫中和热。燃烧热和中和热是两种非常重要的反应热, 要注意对概念的理解。

【变式训练2】下列说法或表示法正确的是（）

A.等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧, 后者放出热量多

B.由C(石墨)C(金刚石);ΔH=+1.9 kJ·mol-1可知, 金刚石比石墨稳定

C.在稀溶液中：H+（aq）+OH-（aq）====H2O（l）；ΔH=－57.3 kJ· mol-1, 若将含0.5 mol H2SO4的`浓硫酸与含1 mol NaOH的溶液混合, 放出的热量大于57.3 kJ

D.在101 kPa时, 2 g H2完全燃烧生成液态水, 放出285.8 kJ热量, 氢气燃烧的热化学方程式表示为2H2（g）+O2（g）====2H2O（l）；ΔH=-285.8 kJ· mol-1

【例3】已知：①1 mol H2分子中化学键断裂时需要吸收436 kJ的能量

②1 mol Cl2分子中化学键断裂时需要吸收243 kJ的能量

③由H和Cl形成1 mol HCl分子时释放431 kJ的能量

下列叙述正确的是（）

A.氢气和氯气反应生成氯化氢气体的热化学方程式是H2(g)+Cl2(g)====2HCl(g)

B.氢气和氯气反应生成2 mol氯化氢气体, 反应的ΔH=+183 kJ·mol-1

C.氢气和氯气反应生成2 mol氯化氢气体, 反应的ΔH=-183 kJ·mol-1

D.氢气和氯气反应生成1 mol氯化氢气体, 反应的ΔH=-183 kJ·mol-1

『答案』C

『解析』化学反应的过程是反应物分子断键后原子重新结合形成生成物新化学键的过程, 断键需吸收能量, 成键则放出能量, 根据能量守恒, 应选C

【变式训练3】已知：H2(g)+F2(g)→2HF(g)+270 kJ, 下列说法正确的是

（）

A．2 L氟化氢气体分解成1 L氢气与1 L氟气吸收270 kJ热量

B．1 mol氢气与1 mol氟气反应生成2mol液态氟化氢放出热量小于270 kJ

C．在相同条件下, 1 mol氢气与1 mol氟气的能量总和大于2 mol氟化氢气体的能量

D．1个氢气分子与1个氟气分子反应生成2个氟化氢气体分子放出270 kJ热量

变式训练解析及答案

【变式训练1】

答案：D

解析反应热与反应条件没有必然联系, 如：可燃性物质燃烧都为放热反应, 而反应时需加热点燃反应才能进行；催化剂只是改变反应速率, 放热反应、吸热反应都可以使用催化剂, ；大多数分解反应吸热, 但吸热反应不一定是分解反应, 如：C+H2O（g）====CO+H2, 是吸热反应

【变式训练2】

答案：C

解析：A中硫蒸气变成硫固体放出热量, 所以前者放出热量多；B中由石墨变成金刚石是吸热, 所以石墨的能量低, 石墨稳定；C中浓硫酸稀释会放出大量的热, 所以含0.5 mol H2SO4的浓硫酸与含1 mol NaOH的溶液混合, 放出的热量大于57.3 kJ；D中2 g H2为1 mol, 热化学方程式中为2 mol H2, ΔH应为-571.6 kJ· mol-1。

【变式训练3】

答案：C

解析：热化学方程式H2(g)+F2(g)→2HF(g)+270 kJ的含义如下：

①．该反应是放热反应。

②．在相同条件下, 1 mol氢气与1 mol氟气的能量总和大于2 mol氟化氢气体的能量

③．ΔH= E（反应物的键能总和）—E（生成物的键能总和）

=（H—H键的键能）+(F—F键的键能）—2（H—F键的键能）

= —270 kJ/mol

④．1 mol氢气与1 mol氟气反应生成2mol气态氟化氢放出热量等于270 kJ

⑤．1 mol氢气与1 mol氟气反应生成2mol液态氟化氢放出热量大于270 kJ

⑥．N A个氢气分子与N A个氟气分子反应生成2N A氟化氢气体分子放出热量270 kJ

⑦．N A个氢气分子与N A个氟气分子反应生成2N A氟化氢液体分子放出热量大于270 kJ

■常用教学素材

反应热的类型

1.燃烧热：在101 kPa时, 1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,

叫做该物质的燃烧热．单位为kJ/mol

要点：1.规定在101 kPa压强, 测出反应所放出的热量, 因为压强不定, 反应热数值不相同．

2.规定可燃物物质的量为1 mol．（具有可比性）

3.规定可燃物完全燃烧生成稳定化合物所放出的热量为标准．（例如：H2S(g)+1/2O2（g）===H20（l）+S↓; ΔH1, 由于生成的S没有燃烧完全, 所以這个反应放出的热量ΔH1不能作为H2S的燃烧热, 当H2S(g)+3/2O2（g）=H20（l）+SO2（g）；ΔH2, 這时水的状态为稳定的液态, 而也生成稳定的氧化物SO2, 所以這时的ΔH2就是H2S 的燃烧热。另外, 对于水来说, 1mol可燃物完全燃烧必须生成液态水时放出的热量才能称为燃烧热, 气态水不可以。）

4.一定是生成氧化物。例如, H2+Cl2点燃, 也是燃烧, 但不是生成氧化物, 所以只是反应热而不是燃烧热。

5.当说H2的燃烧热是多少时, 应说H2的燃烧热是285.8kJ/mol, 是正值, 不能说是-285.8kJ/mol。

2.中和热：在稀溶液中, 酸与碱发生中和反应生成1molH2O, 這时的反应热就是中和热。要点：

1.中和反应的实质是：H+ + OH- =H2O, 当强酸与强碱在稀溶液中发生中和反应时, 都有：H+(aq) + OH- (aq) ＝ H2O(l)；△H =-57.3kJ

2.发生中和反应时, 由于所用的酸和碱有强弱不同, 又有一元、二元或多元之分, 因而中和热各不相同。

(1)一元强酸跟一元强碱的中和热

一元强酸跟一元强碱中和时, 中和热为－57.3 kJ/mol。

(2)一元强酸跟一元弱碱或一元弱酸跟一元强碱的中和热

如果有一元弱酸或弱碱参加中和反应, 其中和热所放出热量一般都低于57.3 kJ/mol, 也有个别高于57.3kJ/mol的。這主要取决于弱酸或弱碱电离时吸热还是放热。

一般地说, 弱酸或弱碱的电离是吸热的, 因此, 中和反应所放出的热量还要扣除电离时吸收的那部分热量, 中和热也就低于57.3 kJ/mol。例如, 1 mol CH3COOH跟1 mol NaOH溶液反应时, 中和热是56.0 kJ/mol。

有的弱电解质电离时是放热的。例如, 1 mol氢氟酸电离时放出10.4 kJ/mol热量。当它跟1 mol NaOH溶液反应时, 中和热是67.7 kJ/mol。

3.生成热：由最稳定的单质反应生成1mol化合物时所吸收或放出的热量叫做這一化合物的生成热。

第1章化学反应与能量转化

第1节化学反应的热效应

第2课时化学反应的焓变

★【课前学案导学】

■精准定位——学习目标导航

1.了解焓变与反应吸热或放热的关系。

2.掌握化学方程式的书写和意义。

■自主梳理—基础知识导航

一、化学反应的焓变

1.焓：用来描述物质所具有的能量的物理量, 符号H。

【注意】①焓是一个物理量；②焓是物质固有的性质, 与密度相似

2.焓变

（1）定义：_______, 符号___。是用来描述反应热的物理量。

（2）表达式及单位

△H=H（反应产物)— H（反应物）, 单位：KJ/mol或J?mol—1

（3）意义P:从能量角度分析焓变与吸热反应、放热反应的关系：吸热反应：____________, 即产物的焓（产物具有的总能量）大于反应物的焓(反应物具有的总能量 ), 当由反应物生成产物时, 需吸收能量。

放热反应：__________, 即产物的焓（产物具有的总能量）小于反应物的焓(反应物具有的总能量 ), 当由反应物生成产物时, 需释放能量。

二、热化学方程式

1.定义：表明_______________的化学方程式。

2.含义：不仅表明了__________, 也表明了__________。

★【课堂探究导学】

■合作探究-名师保驾护航

探究一：反应热与焓变的区别与联系

探究二：热化学方程式的书写

1.热化学方程式与普通化学方程式的区别

2.正确书写热化学方程式

①注明各物质的聚集状态；气体用“g”, 液体用“l”, 固体用“s”, 溶液用“aq”。热化学方程式中不标反应条件, 也不用↑和↓。

②注意反应热△H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明△H 的测定条件。绝大多数△H是在298K、101325Pa下测定的, 可不注明温度和压强。

③△H的单位J?mol—1或kJ?mol—1；

④注意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, 并不表示物质的分子数或原子数。因此化学计量数可以是整数、也可以是分数。

⑤△H的的值与方程式中的物质前的系数成正比, 若反应逆向进行, △H的数值改变符号, 但绝对值不变。

⑥△H的的值指的是反应物完成转化为产物所放出的热量。

■典例剖析-名师释疑助航

例1. 已知25℃、101kPa下, 石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为

C(石墨)＋O2(g)＝CO2(g) △H＝–393.51 kJ·mol-1

C(金刚石)＋O2(g)＝CO2(g) △H＝–395.41 kJ·mol-1

据此判断, 下列说法中正确的是()

A．由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时, 石墨的能量比金刚石的低

B．由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时, 石墨的能量比金刚石的高

C ．由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时, 石墨的能量比金刚石的低

D ．由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时, 石墨的能量比金刚石的高 答案：A

解析：从题意知, 1 mol 金刚石燃烧生成CO 2放出的热量比1 mol 石墨燃烧生成CO 2放出的热量多, 说明石墨的能量比金刚石的低, 因此由石墨制备金刚石应是吸热反应。 【变式训练1】 灰锡(以粉末状存在)和白锡是锡的两种同素异形体, 已知： ①Sn(s 、白)＋2HCl(aq)＝SnCl 2(aq)＋H 2(g)；?H 1 ②Sn(s 、灰)＋2HCl(aq)＝SnCl 2(aq)＋H 2(g)；?H 2 ③Sn(s 、灰)>13.2 ℃

下列说法正确的是 （ ）

A ．?H 1＞?H 2

B ．锡在常温下以灰锡状态存在

C ．灰锡转化为白锡的反应是放热反应

D ．锡制器皿长期处于低于13.2 ℃的环境中, 会自行毁坏 【例2】下列反应中生成物总能量高于反应物总能量的是

（ ）

A ．碳酸钙受热分解

B ．乙醇燃烧

C ．铝粉与氧化铁粉末反应

D ．氧化钙溶于水

『答案』A

『解析』碳酸钙受热分解是吸热反应, 乙醇燃烧、铝粉与氧化铁粉末反应、氧化钙溶于水都是放热反应。在热化学反应里, 能量的变化以热量的形式体现, 当反应物总能量高于生成物总能量（生成物总能量低于反应物总能量）时, 反应物能量的亏损主要是以热量的形式散发, 表现为放热反应；当反应物总能量低于生成物总能量（生成物总能量高于反应物总能量）时, 生成物能量的增加主要是以热量的形式吸收, 表现为吸热反应。本题中生成物总能量高于反应物总能量为吸热反应, 选A 『规律方法』首先判断四个选项的反应是放热反应还是吸热反应, 然后回忆相关理论：放热反应、吸热反应中反应物和生成物能量的大小关系, 结合选项做出判断。 【变式训练2】下列关于焓变ΔH 的说法正确的是（ ） A.焓变是指1 mol 物质参加反应时的能量变化 B.当反应放热时ΔH＞0, 反应吸热时ΔH＜0 C.在加热条件下发生的反应均为吸热反应

D.在一个化学反应中, 当反应物的总能量大于生成物的总能量时, 反应放热, ΔH 为“-” 【例3】已知在1×105

Pa , 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 ．H 2O(g)=H 2(g)+1/2O 2(g) ΔH = + 242kJ/mol

B ．2H 2(g)+O 2(g) = 2H 2O(l) ΔH = - 484kJ/mol

C ．H 2(g)+2

1O 2(g) = H 2O(g) ΔH = + 242kJ/mol D ．2H 2(g)+O 2(g) = 2H 2O(g) ΔH = + 484kJ/mol

答案：A 。

解析：根据题意书写热化学方程式为：2H 2(g)+O 2(g) = 2H 2O(g) ΔH = - 484kJ/mol （1）式

（1）式变形一： 2H 2(g)+O 2(g) = 2H 2O(l) ΔH < - 484kJ/mol （2）式 （1）式变形二： H 2(g)+ 2

1O 2(g) = H 2O(g) ΔH = -242kJ/mol （3）式

（3）式变形为： H 2O(g)=H 2(g)+1/2O 2(g) ΔH = + 242kJ/mol 【变式训练3】 已知：①1 mol H 2分子中化学键断裂时需要吸收436 kJ 的能量；②1 mol Cl 2分子中化学键断裂时需要吸收243 kJ 的能量；③由H 原子和Cl 原子形成1 mol HCl 分子时释放431 kJ 的能量；下列叙述正确的是

A ．氢气和氯气反应生成氯化氢气体的热化学方程式是 H 2(g)＋Cl 2(g) = 2HCl(g)

B ．氢气和氯气反应生成2 mol 氯化氢气体, 反应的?H = 183 kJ/mol

C ．氢气和氯气反应生成2 mol 氯化氢气体, 反应的?H =－183 kJ/mol

D ．氢气和氯气反应生成1 mol 氯化氢气体, 反应的?H =－183 kJ/mol 变式训练解析及答案 【变式训练1】 答案：D

解析：白锡与盐酸反应的热化学方程式为：Sn(s 、白)＋2HCl(aq)＝SnCl 2(aq)＋H 2(g) ?H 1 （1）式

灰锡与盐酸反应的热化学方程式为：Sn(s 、灰)＋2HCl(aq)＝SnCl 2(aq)＋H 2(g) ?H 2 （2）式

（1）式变形为：SnCl 2(aq)＋H 2(g)= Sn(s 、白)＋2HCl(aq) －?H 1 （3）式

（2）式和（3）式叠加, 得到： Sn(s 、灰)>13.2 ℃

0 （4）式

【变式训练2】 答案：D 解析：焓变是从能量角度描述化学反应的变化的, 并没有限定反应物的物质的量；就如同从物质变化角度描述化学反应没有限定物质的多少一样；反应热是生成物的总焓与反应物的总焓的差, 所以放热焓减少, ΔH ＜0。对于很多的放热反应往往是需要加热的, 但反应一旦开始就不需要再加热了。 【变式训练3】 答案：C

解析：ΔH=E （反应物的键能总和）—E （生成物的键能总和） =436 kJ/mol+243 kJ/mol －2×431 kJ/mol= －183 kJ/mol ■备选例题

1. 在相同条件下, 一定量的氢气在氧气中充分燃烧并放出热量。若生成液态水放出的热量为Q 1；若生成气态水放出的热量为Q 2。那么Q 1与Q 2之间的大小关系是（ ）

A.Q1＞Q2

B.Q1＜Q2

C.Q1＝Q2

D.不能确定

答案：A

解析：由于完全燃烧的氢气是在相同条件下的定值, 且燃烧后都生成水, 若都是生成气态水, 则Q1＝Q2。但氢气燃烧分别生成液态水和气态水, 由气态水转化为液态水还要放出热量, 故Q1＞Q2

2．已知葡萄糖的燃烧热是2804kJ/mol, 当它氧化生成1g水时放出的热量是

（）

A．26．0kJ B．51.9 kJ C．155.8 kJ D．467.3kJ

答案：A

解析：在101kPa时C6H12O6(s)+6O2(g)→6CO2(g)+6H2O(l) ；ΔH=-2804kJ/mol

6×18 2804

1 x=2804/108=26.0

3．平衡(A)C2H4(g) C2H2(g)+H2(g),(B)2CH4(g) C2H4(g)+2H2(g),当升高温度时（A）和（B）平衡皆向右移动。

(1)C(s)+2H2(g)====CH4(g) ΔH1;

(2)2C(s)+H2(g)====C2H2(g) ΔH2;

(3)2C(s)+2H2(g)====C2H4(g) ΔH3;

判断（1）、（2）和（3）中ΔH1.ΔH2.ΔH3的大小顺序排列正确的是（）

A.ΔH1＞ΔH2＞ΔH3

B.ΔH2＞ΔH3＞ΔH1

C.ΔH2＞ΔH1＞ΔH3

D.ΔH3＞ΔH2＞ΔH1

答案：B

解析：(1)×2-(3)得C2H4(g)+2H2(g)2CH4(g) ΔH=2ΔH1-ΔH3,

(3)-(2)得C2H2(g)+H2(g)C2H4(g) ΔH=ΔH3-ΔH2, 由升温时平衡均向右移动知2Δ

H1-ΔH3＜0,ΔH3-ΔH2＜0,故ΔH1＜ΔH3＜ΔH2

■常用教学素材

研究反应热的意义

化学反应常常伴随着吸热或放热现象, 从热力学第一定律的观点也不难理解, 因为不同物质有着不同的内能, 反映产的总内能通常与反应物的总内能是不同的, 所以发生一反应, 总是伴随着能量变化, 這种能量变化以热的形式与外界交换就是反应的热效应。

我们知道不同反应, 反应热量是不同的。

同一个化学反应究竟能放出多少热量跟条件有关, 不同的温度不同的条件热效应的值都不一样。为了把各种化学反应所放出或吸收的热量进行比较, 计算和应用, 需要规定一个相同的条件, 所以热力学规定：当体系发生变化之后, 使反应产物的温度回到反应前始态的温度, 体系放出或吸收的热量称为该反应的热效应, 也就是说反应在等温过程中放出或吸收的热量。

化学反应所释放的能量是现代能量的主要来源之一。化学反应一般是以热和功的形

式跟外界环境进行能量交换, 但大多是以热的形式进行能量交换。因此, 研究化学反应中的能量变化, 主要集中在热量问题上。

化学反应中的热量问题, 对于化工生产有重要的意义。例如, 合成氨反应是放热的。如果不设法将這些热量移走, 反应器内的温度就会过高。這样, 不仅会烧毁催化剂, 使产量降低, 还可能发生爆炸事故。在制造原料气的水煤气反应中, 是要吸收大量热的。如果不及时供应所需要的热量, 反应就不能顺利进行, 甚至停止。因此, 在进行化工设计时, 为了保证生产的正常进行, 就必须事先获得准确的反应热的数据, 作为制造热交换设备和规定工艺操作条件的依据。

在化工生产中, 热能的综合利用问题, 不但直接关系到产品成本的高低, 而且影响产率的大小。化工设备中的热交换器、余热锅炉、热风炉等的设计和使用, 都是为了综合利用热能, 以便提高产品产率, 降低成本。

综上所述, 研究反应热, 对于化工生产适宜条件的选择和设备的设计、使用, 对于热能的综合利用, 都有很大意义。因此, 以研究反应热为主要内容之一的化学热力学, 是化学科学的一门重要分支。

第1节化学反应的热效应

第3课时反应焓变的计算盖斯定律

★【课前学案导学】

■精准定位——学习目标导航

1.理解盖斯定律的含义。

2.能运用盖斯定律计算化学反应中的焓变。

3.通过盖斯定律的应用, 体会其在科学研究中的意义。

■自主梳理—基础知识导航

一、盖斯定律

1.内容

无论化学反应是一步完成还或是_______完成, 其反应热是_______。或者说, 化学反应的反应热只与体系的_________和______有关, 而与反应的______无关。

2.在科学研究中的意义

有些反应进行的很慢, 有些反应不容易直接发生, 有些反应的产品不纯（有副反应发生）, 這给测定反应热造成了困难。此时如果应用盖斯定律, 就可以__________。

3.盖斯定律的应用

利用盖斯定律可以

二、反应热的计算

反应热计算的主要依据是_____________的数据。

★【课堂探究导学】

■合作探究-名师保驾护航

探究一：计算焓变的常见方法

1.根据热化学方程式计算

其计算方法与根据一般方程式计算相似, 可以把△H看成方程式内的一项进行处理, 反应的焓变与参加的各物质的物质的量成正比。

2.根据盖斯定律进行计算

计算步骤是：

（1）确定待求的反应方程式

（2）找出待求方程式中各物质出现在已知方程式的什么位置

（3）根据未知方程式中各物质的化学计量数和位置的需要对已知方程式进行处理, 或调整化学计量数, 或调整反应方向

（4）叠加并检验上述分析的正确与否。

『特别提醒』运用盖斯定律求反应焓变, 必要时可先根据题意虚拟转化过程, 然后再根据盖斯定律列式求解, 同时注意正、逆反应的焓变数值相等, 符号相反。

探究二：反应热大小的比较方法

依据比较方法实例

反应物的本质等物质的量的不同物质与同一种物

质反应时, 性质不同其反应热不同

如等物质的量的不同金属或非金属与

同一物质反应, 金属、非金属越活泼反

应越容易发生, 放出的热量就越多,

ΔH越小

反应进行的程度对于多步反应的放热反应, 反应越

完全, 则放热越多。对于可逆反应,

若正反应是放热反应, 反应程度越

大, 反应放出的热量越多, ΔH越

小；反之亦然。

（1）碳完全燃烧生成CO2放出的热量

比不完全燃烧放出生成的CO放出的热

量多

（2）对于合成氨的反应, 当N2转化

60%时比转化50%放出的热量多, ΔH

小

反应规律和影响ΔH大（1）吸热反应的ΔH肯定比放热反应的大

（2）2molH2完全燃烧放出的热量肯定比1molH2完全燃烧放出的热量多

小的因素 （3）等量的碳完全燃烧生成CO 2放出的热量肯定比不完全燃烧生成的CO 放出的热量多

（4）生成同一种液态产物比气态产物放出的热量多

盖斯定律 依据盖斯定律, 对热化学方程式进行相加减, 即得ΔH 相加减的计算式, 依据相加减得到的化学反应的特点判断相加减的ΔH 计算式与零的关系, 即判

断ΔH 的大小

『特别提醒』ΔH 的符号、数值和单位属于一个整体, 不能随意分割, 在比较两个热化学方程式中的ΔH 的大小时, 比的是其代数和, 要带正、负号进行比较；在比较两个反应热效应的大小时, 应取ΔH 的绝对值进行比较。 ■典例剖析-名师释疑助航

【例1】试利用298K 时下述反应的实验数据, 计算此温度下

C （s, 石墨）+1

2

O 2（g ）=CO （g ）的反应焓变。

C （s, 石墨）+ O 2（g ）= CO 2（g ） △H 1 = —393.5kJ?mol —1

CO （g ） + 12

O 2（g ）= CO 2（g ） △H 2 = —283.0kJ?mol —1

答：298KC （s, 石墨）+12

O 2（g ）=CO （g ）的△H 为—110.5kJ?mol —1

。

『解题思路』设此反应分两步进行：

第一步：C （s, 石墨）+ O 2（g ）= CO 2（g ） △H 1 = —393.5kJ ?mol —1

第二步：CO 2（g ）= CO （g ） + 12O 2（g ）△H 2 ′= —△H 2 = 283.0kJ ?mol —1

将上述两步反应相加得总反应为：

C （s, 石墨）+1

2O 2（g ）=CO （g ） △H 3 = ？

根据盖斯定律, △H 3 =△H 1 + △H 2 ′ =—393.5kJ ?mol

—1 + 283.0kJ ?mol

—1

=—110.5kJ ?mol —1

【变式训练1】下列各组热化学方程式中, 化学反应的ΔH 前者大于后者的是

（ ）

① C(s)+O 2(g)=CO 2(g) ；ΔH 1 C(s)+

2

1

O 2(g)=CO(g) ；ΔH 2 ② S(s)+O 2(g)=SO 2(g) ；ΔH 3 S(g)+ O 2(g)=SO 2(g) ；ΔH 4 ③ H 2(g)+

2

1

O 2(g)=H 2O(l) ；ΔH 5 2H 2(g)+ O 2(g)=2H 2O(l) ；ΔH 6 ④ CaCO 3(s)=CaO(s)+CO 2(s)；ΔH 7 CaO(s)+ H 2O(l)= Ca(OH)2(s) ；ΔH 8 A ．① B ．④ C ．②③④ D ．①②③

【例2】已知1 g 氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121 kJ, 且氧气中1 mol O =O 键完全断裂时吸收热量496 kJ, 水蒸气中1 mol H —O 键形成时放出热量463 kJ, 则氢气中1 mol H —H 键断裂时吸收热量为

A ．920 kJ

B ．557 kJ

C ．436 kJ

D ．188kJ

『答案』C

『解析』1 g 氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121 kJ ,转换成热化学方程式为：

2

1H 2(g)+41O 2(g)=2

1H 2O(g) △H= －121 kJ ·mol -1

进一步变换为：

H 2(g)+ 2

1O 2(g)= H 2O(g) △H= －242 kJ ·mol -1

氢气中1 mol H —H 键断裂时吸收热量为x

ΔH=E （反应物的键能总和）—E （生成物的键能总和）=（x+2

496）—2463= －242 , x= +436

【变式训练2】在氢气与氯气反应生成氯化氢气体的反应中, 若断裂1mol H - H 键要吸收436KJ 的能量, 断裂1mol Cl- Cl 键要吸收243KJ 的能量, 断裂1molH —Cl 键要吸收432KJ 的能量, 则在氯气中充分燃烧1mol H 2 的能量变化

是 。

【例3】已知H 2(g)、C 2H 4(g)和C 2H 5OH(1)的燃烧热分别是-285.8 kJ·mol -1

、-1411.0 kJ·mol

-1

和-1366.8 kJ mol -1

, 则由C 2H 4(g)和H 2O(l)反应生成C 2H 5OH(l)的△H 为 （ ）

A ．-44.2 kJ·mol -1

B ．+44.2 kJ·mol -1

C ．-330 kJ·mol -1

D ．+330 kJ·mol

-1

『答案』A

『解析』根据题意得出C 2H 4(g)的燃烧热方程式：

C 2H 4(g)+3O 2(g)=2CO 2(g)+2H 2O(l) ⊿H=-1411.0 kJ ·mol -1

----------------------------------------------（1）式 C 2H 5OH(1)的燃烧热方程式：

C 2H 5OH(1) +3O 2(g)=2CO 2(g)+3H 2O(l) ⊿H= -1366.8 kJ mol -1

---------------------------------------------（2）式

（2）式变换为：2CO 2(g)+3H 2O(l) = C 2H 5OH(1) +3O 2(g) ⊿H= +1366.8 kJ mol -1

-----------------------（3）式 （1）式和（3）式叠加, 得到：

C 2H 4(g)+H 2O(l)→C 2H 5OH(l) △H = -1411.0 kJ ·mol -1

+1366.8 kJ mol -1 = -44.2

kJ ·mol -1

【变式训练3】下列关于热化学反应的描述中正确的是

A ．HCl 和NaOH 反应的中和热ΔH ＝－57.3 kJ·mol －1

, 则H 2SO 4和Ca(OH)2反应的中和热ΔH ＝2×(－57.3)kJ·mol －1

B ．CO(g)的燃烧热是283.0 kJ·mol －1

, 则2CO 2(g) ＝2CO(g)＋O 2(g)反应的ΔH ＝2×283.0 kJ·mol －1

C ．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应

D ．1 mol 甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷燃烧热 变式训练解析及答案

【变式训练1】

答案：C

解析：①碳的燃烧反应是放热反应, ΔH<0；等质量的碳完全燃烧生成二氧化碳时放出的热量比不完全燃烧生成一氧化碳时放出的热量多, 放热越多, ΔH越小, ΔH1<ΔH2。

②等质量的气态硫单质完全燃烧生成二氧化硫时放出的热量比固态硫单质完全燃烧生成二

氧化硫时放出的热量多, 放出的热量越多, ΔH越小, ΔH4<ΔH3。

③都生成液态水的前提下, 氢气的质量越大, 放出的热量越多, ΔH越小, ΔH6<ΔH5。

④碳酸钙受热分解是吸热反应, ΔH>0；氧化钙溶于水是放热反应, ΔH<0, ΔH8<ΔH7。综上所述：选择②③④。

【变式训练2】

答案：185kJ

解析：在氯气中充分燃烧1mol H2时, 要先破坏1mol的H—H键和1mol的Cl—Cl键, 此过程是需要吸收679kJ的能量；在氯气中充分燃烧1mol H2时会形成2molH—Cl, 放出864KJ 的能量, 吸收和放出能量相抵, 仍会放出185KJ的能量。

【变式训练3】

答案：B

解析：中和热是指强酸强碱生成1molH2O放出的热量, A错；吸热反应也不一定都需要加热, C错；燃烧热是指1mol物质燃烧生成稳定化合物放出的热量, 液态的水是稳定的, D错。

■备选例题

1. 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—1.P—O b kJ·mol—1.P=O c kJ·mol—1.O=O d kJ·mol—1。

根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的△H, 其中正确的是

A．（6a+5d－4c－12b）kJ·mol-1 B．（4c+12b－6a－5d）kJ·mol-1

C．（4c+12b－4a－5d）kJ·mol-1 D．（4a+5d－4c－12b）kJ·mol-1

答案：A

解析：1mol白磷（P4）分子中含有6mol P—P 键, 5mol O2中含有5mol O=O键, 1mol P4O10中含有4 mol

P=O键和12 mol P—O键；P—P a kJ·mol—1、P—O b kJ·mol—1、P=O c kJ·mol—1、O=O d kJ·mol—1 。

P4+5O2=P4O10；ΔH=E（反应物的键能总和）—E（生成物的键能总和）=（6a+5d－4c－12b）kJ·mol-1

2．化学反应N2＋3H2＝ 2NH3的能量变化如下图所示, 该反应的热化学方程式是

A ．N 2(g)＋3H 2(g) ＝ 2NH 3(l)；⊿H ＝ 2(a —b —c )kJ·mol －1

B ．N 2(g)＋3H 2(g) ＝ 2NH 3(g) ；⊿H ＝ 2(b —a )kJ·mol －1

C ．

21N 2(g)＋23H 2(g) ＝ NH 3(l) ；⊿H ＝ (b ＋c —a )kJ·mol －1

D ．21N 2(g)＋2

3H 2(g) ＝NH 3(g) ；⊿H ＝ (a ＋b )kJ·mo l

－1

解析：根据图示信息得出如下热化学反应式：

2

1mol N 2(g)＋2

3 mol H 2(g) ＝ 1mol N +3mol H ⊿E=a kJ （1）式

1mol NH 3(g)= 1mol N +3mol H ⊿E= b kJ （2）式 1mol NH 3(l)= 1mol NH 3(g) ⊿E= c kJ （3）式

（2）式变换为：1mol N +3mol H =1mol NH 3(g) ⊿E= —b kJ （4）式 （3）式变换为：1mol NH 3(g)= 1mol NH 3(l) ⊿E= —c kJ （5）式 生成1mol NH 3 (l)的反应过程为：

2

1mol N 2(g)＋2

3

mol H 2(g)??→?akJ 1mol N +3mol H ??→?-bkJ 1mol NH 3(g)??→?-ckJ

NH 3(l) 。

得出如下的热化学方程式：

N 2(g)＋3H 2(g) ＝ 2NH 3(l)； ⊿H ＝ 2(a —b —c )kJ ·mol －1

, A 选项正确。 N 2(g)＋3H 2(g) ＝ 2NH 3(g) ； ⊿H ＝ 2(a —b )kJ ·mol －1 , B 选项错误。

21N 2(g)＋23H 2(g) ＝ NH 3(l) ； ⊿H ＝(a —b —c )kJ ·mol －1

, C 选项错误。 21N 2(g)＋2

3H 2(g) ＝NH 3(g) ； ⊿H ＝ (a —b )kJ ·mol －1

, D 选项错误。 3．(1)Zn(s)＋1/2O 2(g) = ZnO(s)

⊿H = －348.3 kJ/mol

(2)2Ag(s)＋1/2O 2(g) = Ag 2O(s)； ⊿H = －31.0 kJ/mol

则Zn(s)＋Ag 2O(s) = ZnO(s)＋2Ag(s)的⊿H 等于 （ ）

A ．－317.3 kJ/mol

B ．－379.3 kJ/mol

C ．－332.8 kJ/mol

D ．317.3 kJ/mol 答案：A

解析：1mol Zn(s)氧化的热化学方程式为：Zn(s)＋1/2O 2(g) = ZnO(s) ⊿H = －348.3 kJ/mol-------（1）式

2mol Ag(s) 氧化的热化学方程式为：2Ag(s)＋1/2O 2(g) = Ag 2O(s) ⊿H = －31.0 kJ/mol----------（2）式

（2）式的变换形式为：Ag 2O(s)= 2Ag(s)＋1/2O 2(g) ⊿H = +31.0 kJ/mol-----------（3）式 （1）式和（3）式叠加, 得到：

Zn(s)＋Ag 2O(s) = ZnO(s)＋2Ag(s) ⊿H=－348.3 kJ/mol+31.0 kJ/mol= －317.3 kJ/mol

■常用教学素材

反应热计算的一题多解

化学反应热的计算主要以热化学方程式、盖斯定律、燃烧热等的相关知识为理论基础。进行反应热计算的常用方法有：常规计算法即列方程或方程组法、十字交叉法、平均值法、估算法及极限思维法等等。 例题: 已知两个热化学方程式：

H 2(g)+2

1O 2 (g)＝H 2O(l) △H=-285.8kJ/mol

C 3H 8（g ）+5O 2（g ）＝3CO 2（g ）+4H 2O （l ） △H=-2220.0kJ/mol

实验测得H 2和C 3H 8的混合气体共5mol, 完全燃烧时放热3847kJ, 则混合气体中H 2与C 3H 8的体积比是( )

A ．1：3

B ．3：1

C ．1：4

D ．1：1

答案：选B

解析: 此题属于计算型选择题, 可以采取以下方法进行求解。 方法一：常规计算法即列方程或方程组法

设混合气中H 2的物质的量为x, 则C 3H 8的物质的量为5mol －x 。根据题意, 列方程为：285.8kJ/mol ×x ＋2220.0kJ/mol ×（5mol －x ）

解得H 2的物质的量 x = 3.75 mol ；C 3H 8的物质的量为5mol －3.75mol=1.25mol 。混合气体中H 2与C 3H 8的体积比即物质的量之比为3：1, 选B 。 小结：以常规方法进行计算求解, 思路直接, 便于理解, 为我们解题时的首选方法, 但是由于一般需要列方程, 步骤烦琐, 计算量较大, 因此在解计算型选择题时尽量避免使用。现提供以下方法进行巧解。

方法二：估算排除法

因为C 3H 8的燃烧热为2220.0 kJ/mol, 而两者燃烧共放热3847kJ, 故5mol 混合气H 2和C 3H 8的体积比一定大于1：1, 而四个选项中只有B 选项符合题意。注意此法仅适用于选择题。

方法三：十字交叉法

H 2和C 3H 8的平均燃烧热： 3847KJ/5mol=769.4 kJ/mol, 则有 H 2 285.8 1450.6 769.4

C 3H 8 2220.0 483.6 1450.6/483.6 = 3/1即为二者的体积之比。在此种解法中其实已经渗透了极限思维的解题模式。

第2节 电能转化化学能——电解

★【课前学案导学】

■精准定位—教学目标展示（教案）

—学习目标导航（学案）

1.了解电解池的工作原理, 能写出电极反应和电池反应方程式。

2.了解食盐水电解的原理, 清楚离子在电极上放电顺序。

3.了解电解精炼铜和电镀飞原理, 会设计简单的电镀池。 ■自主梳理—基础知识导航（教案、学案共有） 一、电解原理

1.金属是靠_________________________导电;电解质溶液是依靠_________ ____________________________而导电。

2.下图是电解熔融氯化钠的装置图, 请思考：

（1）通电前, 熔融的氯化钠中存在_______________________离子。 （2）通电前這些离子做___________________运动。 （3）通电后, _____极上逐渐覆盖了一层银白色的物质,

這是因为析出了______。______极上有气泡产生, 并可闻到_______的气味,

________。可见通电后, 两电极上都发生了化学变化。

3.与电源正极相连的电极我们称之为________, 在這一极上发生的电极反应式为_______________；而与电源负极相连的电极我们称之为__________, 在這一极上发生的电极反应为_______________。由实验可知熔融的氯化钠通电时, 在两极上均发生了氧化还原反应, 有新物质生成, 此过程中___能转化为____能。

4．电解： ____________________的过程叫做电解。

二、电解池：把

____________________的装置叫做电解池或电解槽。 (1)组成电解池的条件是：

①__________________________________________； ②__________________________________________； ③__________________________________________。

（2）下图是电解饱和食盐水的装置图, 请思考以下问题：

三、铜的电解精炼

1.电解法制精铜, 以________片做阴极, ______做阳极, _______溶液做电解液, 反应为：

阳极：____________进入溶液。 阴极：_____________沉积在铜片上。

2.作为杂质的_________金属氧化后的阳离子留在电解液中, 比铜_______的金属杂质, 则沉积在阳极底部, 形成阳极泥。

四、电镀铜

1．以铁上镀铜为例, 说明电镀所满足的基本条件

①___________________________________；②___________________________________；

③___________________________________。

2．电镀后阳极质量_______, 阴极质量__________, 电解液浓度_____________。

■合作探究-名师保驾护航

探究一：电解反应式的书写

电极反应及电极产物的判断规律：电解质溶液在通直流电时, 对电解产物的判断, 既要考虑阴阳离子的氧化还原能力, 还要考虑电极材料、离子浓度、溶液酸碱性等。判断电解产物首先要注意电极材料, 再根据电解质溶液的离子放电顺序进行判断。