高考第一轮复习——化学反应与能量变化(学案含答案)

一. 教学内容：
化学反响与能量变化
二、教学目的
理解化学反响中能量转化的原因，能说出常见的能量转化形式；
理解化学能与热能的互相转化，理解吸热反响、放热反响、反响热等概念，并能进展简单计算；
理解热化学方程式的含义，并能正确判断热化学方程式的正误；
理解能源是人类生存和社会开展的重要根底。

理解化学在解决能源危机中的重要作用；
能应用盖斯定律进展有关反响热的计算。

三、教学重点、难点
化学能与热能的互相转化，理解吸热反响、放热反响、反响热等概念，并能进展简单计算；
热化学方程式的书写及正误判断；
应用盖斯定律进展反响热的计算。

四、教学过程：
〔一〕放热反响、吸热反响和反响热
任何一个化学反响中，反响物所具有的总能量与生成物所具有的总能量是不相等的，在产生新物质的同时总是伴随着能量的变化。

化学反响中能量变化形式较多，通常表现为热量的变化
放热反响：即有热量放出的化学反响，其反响物的总能量高于生成物的总能量。

如：燃料的燃烧、中和反响、生石灰与水化合等都是放热反响。

吸热反响：即吸收热量的化学反响，其反响物的总能量低于生成物的总能量。

如：H2复原CuO的反响，灼热的碳与二氧化碳反响，Ba〔OH〕2·8H2O与NH4Cl的反响都是吸热反响。

反响热：在化学反响过程中所放出或吸收的热量。

通常用∆H表示：∆H＜0时为放热反响，∆H＞0时为吸热反响。

常见的两种能量变化：
燃烧热：101kPa时，1mol物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热，∆H＜0
中和热：在稀溶液中，酸与碱发生中和反响生成1mol H2O时所放出的热，∆H＜0
说明：
1、任何化学反响都有反响热，这是由于在化学反响过程中，当反响物分子中的化学键断裂时，需要克制原子间的互相作用力，这需要吸收能量；而当原子间重新结合形成新的化合物分子时，即新的化学键形成时，又需要放出能量。

当吸收和放出的能量不等时，就有能量变化。

因此，放热反响和吸热反响还可以从化学键的断裂与形成角度分析：反响物分子化学键断裂时吸收的总能量大于生成物分子化学键形成时释放的总能量－－吸热反响
反响物分子化学键断裂时吸收的总能量小于生成物分子化学键形成时释放的总能量－－放热反响
但要注意，化学键断裂时吸收的总能量并不是指反响物的总能量，同样，化学键形成时释放的总能量也不是生成物分子的总能量，因此在用不同的方法判断放热还是吸热反响时，要注意比拟。

2、常见的放热反响：⑴所有燃烧反响；⑵中和反响；⑶大多数化合反响；⑷金属跟酸反响等。

常见的吸热反响：⑴大多数分解反响；〔2〕C ＋CO 2、C ＋H 2O 、H 2＋CuO 、Ba 〔OH 〕2晶体与NH 4Cl 的反响等。

3、反响热指反响过程中放出或吸收的热量。

可用量热计直接测量。

∆H 是物质所具有的能量在反响前后的变化量，假设为吸热反响，那么变化后的物质所具有的能量增大，用“＋〞表示，即∆H ＞0；假设为放热反响，那么变化后的物质所具有的能量减小，用“－〞表示，即∆H ＜0。

∆H 的单位为：kJ/mol
4、燃烧热是指在常温常压下，1mol 物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的能量，燃烧热的值是正值，单位也是kJ/mol 。

一般情况下，C 燃烧生成的稳定的氧化物为CO 2、硫为SO 2、氢为液态水。

5、中和热：在稀溶液中，酸与碱发生中和反响生成1mol H 2O 时所放出的热。

特指在常温常压下，强酸和强碱的稀溶液，完全中和生成1mol 水，且反响过程中无沉淀生成时所放出的热量。

对于弱酸、弱碱，由于电离过程需要吸收热量，因此放出的热量偏小；而酸或碱的浓溶液，由于溶解或稀释时放出热量，因此，使得中和热的数值偏大。

在同一条件下，强酸和强碱的稀溶液完全反响生成1mol 水时的中和热的值均约为57.4kJ/mol
6、测定中和热的仪器主要有：大、小烧杯、环形玻璃棒、温度计、泡沫塑料、硬纸板、量筒等。

中和热的测定的关键是保温隔热，以免热量散失，操作时应确保热量尽可能不减少，实验时重复实验两次，减少实验误差。

实验时，为了使酸碱中和完全，一般常采用碱稍过量的方法测量。

〔二〕热化学方程式的书写
说明化学反响热效应的化学方程式称为热化学方程式
说明：
1、书写热化学方程式应注意的几点：
〔1〕要注明反响的温度、压强，在化学方程式的右端注明反响热，∆H ＜0时为放热反响，∆H ＞0时为吸热反响，∆H 的符号〔“＋〞和“－〞〕和单位〔kJ/mol 〕。

由于绝大多数反响的∆H 是在常温常压下测定的，因此，可不注明温度和压强。

〔2〕要注明反响物和生成物的状态，因为状态不同，物质所具有的能量不同，反响热∆H 也不同。

热化学方程式中不用“↑〞“↓〞。

〔3〕热化学方程式各物质前的计量数不表示粒子个数，只表示物质的量，因此它可以是整数，也可以是分数，计量数不一样，反响热数据也不同。

2、反响热大小的比拟：
〔1〕同一反响生成物状态不同时：如：
2H 2〔g 〕＋O 2〔g 〕＝2H 2O 〔1〕；∆H 1 2H 2〔g 〕＋O 2〔g 〕＝2H 2O 〔g 〕；∆H 2 因为气体变液体会放热，故：∆H 1＜∆H 2
〔2〕同一反响反响物状态不同时：如：
S 〔g 〕＋O 2〔g 〕＝SO 2〔g 〕；∆H 1 S 〔s 〕＋O 2〔g 〕＝SO 2〔g 〕；∆H 2
因为固体变气体会吸热，故：∆H 1＜∆H 2
〔3〕两个相联络的不同反响比拟：如：
C 〔s 〕＋O 2〔g 〕＝CO 2〔g 〕；∆H 1 C 〔s 〕＋1/2O 2〔g 〕＝CO 〔g 〕；∆H 2
可以设计成：C 〔s 〕−−−
→−)g (O 212CO 〔g 〕−−−→−)g (O 212CO 2〔g 〕故∆H 1＜∆H 2 3、进展反响热计算时应注意以下几点：
⑴反响热数值与各物质的化学计量数成正比，因此热化学方程式中各物质的化学计量数
改变时，其反响热的数值应同时做一样倍数的改变；
⑵热化学方程式中的反响热是指反响按所给形式完全进展时的反响热；单位始终为kJ/mol；
⑶正、逆反响的反响热数值相等，符号相反。

〔三〕盖斯定律：
一个化学反响在一定条件下无论是一步完成还是分几步完成，其反响的热效应总是一样的，它只与反响的始态和终态有关，与反响的过程无关。

这就是盖斯定律的内容。

根据盖斯定律，将化学方程式可以像代数式那样相加或相减，相应的反响热也相加或相减。

对解决未知反响的热效应非常有用。

解答有关盖斯定律的题目关键是设计合理的反响途径，适当加减方程式的反响热，进展求算。

在进展热化学方程式的数学运算时，要注意反响热的符号以及反响热与方程式中化学计量数的比例关系。

说明：
1、热化学方程式与数学上的方程式相似，可以移项同时改变正负号，各项的系数包括∆H 的数值可以同时扩大或缩小一样的倍数；
2、根据盖斯定律可以将两个或两个以上的热化学方程式包括其∆H相加或相减，得到一个新的热化学方程式；
3、可燃物完全燃烧产生的热量＝可燃物的物质的量×其燃烧热。

【典型例题】
[例1]化学键的键能是指形成1mol化学键放出的能量或断裂1mol化学键吸收的能量.P-P 的键能198kJ/mol，氧气分子的键能498kJ/mol，P-O的键能360kJ/mol，P4O6的构造如图。

P4〔g〕＋3O2〔g〕＝P4O6〔g〕；试求△H＝.
A. ＋1638kJ/mol
B. －1638kJ/mol
C. －126kJ/mol
D. ＋126kJ/mol
解析：比拟反响物分子化学键断裂时吸收的总能量与生成物分子化学键形成时释放的总能量的相对大小，可分析得出反响是放热还是吸热。

假设吸收的总能量大于释放的总能量，那么为吸热反响；假设释放的总能量大于吸收的总能量，那么为放热反响。

白磷分子为正四面体，分子中有6个P-P键，与氧气作用形成P4O6，是在每个P－P键中间插一个氧原子，形成12个P－O键。

那么每个反响中吸收的总能量为：6×198＋3×498＝2682，放出的总能量为：12×360＝4320，说明释放的能量大于吸收的能量，反响为放热反响，△H＝－1638kJ/mol
答案：B
［例2］以下说法或表示法正确的选项是：
A. 假设将等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出的热量多。

B. 由“C〔石墨〕→C〔金刚石〕；∆H＝＋119kJ/mol〞可知，金刚石比石墨稳定。

C. 在稀溶液中：H＋＋OH－＝H2O；∆H＝－57.3kJ/mol，假设将含0.5mol的浓硫酸与含1mol NaOH 的溶液混合，放出的热量大于57.3kJ
D. 在101kPa时，2g H2完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ热量，氢气燃烧的热化学方程式表示为：2H2〔g〕＋O2〔g〕＝2H2O〔l〕；∆H＝＋285.8kJ/mol
解析：A中由于硫固体变为硫蒸气需要吸收热量，因此，硫燃烧所放出的能量有局部用于物态之间的转变，故硫蒸气燃烧放出的热量大于硫固体燃烧放出的热量；B中石墨的能量小于金刚石，根据能量最低原理：能量越低的物质越稳定，因此，石墨比金刚石稳定；C中中和热的测定必须是强酸和强碱的稀溶液完全中和生成1mol水时所放出的能量，假设为浓酸或强碱固体，由于在溶解时放热，因此，实际放出的能量要大于中和热，故C正确；D
中燃烧热是1mol 可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的能量，而D 中描绘的是2mol 可燃物完全燃烧时所放出的能量，因此其反响热可在燃烧热的根底上乘以方程式前的系数，即：∆H ＝285.8 kJ/mol ×2＝571.6 kJ/mol ，故D 不正确。

答案：C
[例3]分析右面的能量变化示意图，以下热化学方程式正确的选项是：
A. 2A 〔g 〕＋B 〔g 〕＝2C 〔g 〕； ∆H ＝a 〔a ＞0〕
B. 2A 〔g 〕＋B 〔g 〕＝2C 〔g 〕； ∆H ＝a 〔a ＜0＝
C. 2A ＋B ＝2C ； ∆H ＝a 〔a ＜0＝
D. 2C ＝2A ＋B ； ∆H ＝a 〔a ＞0〕
解析：此题同样考察的是反响热的判断。

假设2A 〔g 〕＋B 〔g 〕为反响物，那么为放热反响，∆H ＜0；
假设2A 〔g 〕＋B 〔g 〕为生成物，那么为吸热反响，∆H ＞0。

同时在书写热化学方程式时还要注意反响物和生成物的状态。

综上所述，此题的答案为：B
答案 ：B
［例4］阿伏加德罗常数值记为N A ，那么关于C 2H 2〔气〕＋5/2O 2〔气〕＝＝2CO 2〔气〕＋H 2O 〔液〕； ∆H ＝－1300kJ/mol 的以下说法中，正确的选项是：
A. 有10N A 个电子转移时，吸收1300kJ 的能量
B. 有8N A 个碳氧共用电子对生成时，放出1300kJ 能量
C. 有N A 个水分子生成且为液体时，吸收1300kJ 能量
D. 有2N A 个碳氧双键生成时，放出1300kJ 的能量
解析：此题将氧化复原反响、物质的量与微粒数、反响热结合起来考察。

反响：C 2H 2〔气〕＋
2
5O 2〔气〕＝＝2CO 2〔气〕＋H 2O 〔液〕；∆H ＝－1300kJ/mol ，为放热反响或氧化复原反响。

每摩乙炔参加反响，转移的电子数为10N A ，放出1300kJ 热量，有8N A 个碳氧共用电子对生成，由于CO 2的构造为：O ＝C ＝O ，故有4 N A 个碳氧双键生成时，放出1300kJ 的能量。

综上所述，此题的答案为B
答案：B
［例5］：①NH 3〔g 〕＋HCl 〔g 〕＝NH 4Cl 〔s 〕 ∆H 1＝－176kJ/mol
②NH 3〔g 〕＋H 2O 〔l 〕＝NH 3·H 2O 〔aq 〕 ∆H 2＝－35.1kJ/mol
③HCl 〔g 〕＝HCl 〔aq 〕 ∆H 3＝－72.3kJ/mol
④ NH 3·H 2O 〔aq 〕＋HCl 〔aq 〕＝NH 4Cl 〔aq 〕＋H 2O 〔l 〕 ∆H 4＝－52.3kJ/mol
⑤NH 4Cl 〔s 〕＝NH 4Cl 〔aq 〕 ∆H 5＝QkJ/mol
那么第⑤个方程式中的反响热是 。

解析：此题检查的是盖斯定律：反响的热效应只与始态和终态有关，与反响的过程无关。

此题是由氯化铵固体溶于水形成氯化铵的反响热。

始态为氯化铵固体，终态为氯化铵溶液，其余均为中间产物，在分析过程中要互相抵消。

那么由关系式：
④＋③＋②－①可得：∆H 5＝－［52.3＋72.3＋35.1］kJ/mol －〔－176〕kJ/mol ＝＋16.3 kJ/mol ，
那么第⑤步反响的反响热为∆H 5＝＋16.3kJ/mol
答案：＋16.3kJ/mol
［例6］以下热化学方程式：
〔1〕Fe 2O 3〔s 〕＋3CO 〔g 〕＝2Fe 〔s 〕＋3CO 2〔g 〕； ∆H ＝－25kJ/mol
〔2〕3Fe 2O 3〔s 〕＋CO 〔g 〕＝2Fe 3O 4〔s 〕＋CO 2〔g 〕； ∆H ＝－47kJ/mol
试写出：Fe 3O 4被CO 复原为Fe 和CO 2的热化学方程式
解析：此题检查的是盖斯定律和热化学方程式的书写这两个知识点。

始态为：Fe3O4和CO，终态为Fe和CO2，其余物质如：Fe2O3〔s〕为中间产物。

那么根据分析，可得如下关系式：〔1〕×3－〔2〕可得：2Fe3O4〔s〕＋8CO〔g〕＝6Fe＋8CO2〔g〕；∆H＝－28kJ/mol，化简后可得：Fe3O4〔s〕＋4CO〔g〕＝3Fe＋4CO2〔g〕；∆H＝－14kJ/mol
答案：Fe3O4〔s〕＋4CO〔g〕＝3Fe＋4CO2〔g〕；∆H＝－14kJ/mol。