人教版高中化学选修4导学案(最新全册整理含答案)

人教版高中化学选修4导学案(全册)第一节化学反应与能量的变化第1课时焓变反应热1.了解化学反应中能量转化的原因和常见的能量转化形式。2.认识化学反应过程中物质和能量的变化。3．了解反应热和焓变的含义。4.知道反应热与反应物、生成物总能量的关系。焓变反应热1．焓变(1)焓：与内能有关的物理量，符号：H。(2)焓变：生成物与反应物之间的焓值差，符号：ΔH，单位：kJ·mol－1(或kJ/mol)。2．反应热(1)概念：化学反应过程中所释放或吸收的热量，单位：kJ·mol－1(或kJ/mol)。(2)与焓变的关系：恒压条件下的反应热等于焓变。3．化学反应中能量变化的原因(1)微观角度——化学键的变化若Q1Q2，反应吸收能量，ΔH0，为吸热反应；若Q1Q2，反应放出能量，ΔH0，为放热反应。(2)宏观角度——反应物与生成物能量相对高低①图示②结论反应物的总能量大于生成物的总能量为放热反应；反应物的总能量小于生成物的总能量为吸热反应。4．化学反应过程中能量变化的表示(1)放热反应：ΔH为“－”或ΔH0，体系能量降低。(2)吸热反应：ΔH为“＋”或ΔH0，体系能量升高。1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)所有的化学反应都伴有能量的变化，伴有能量变化的一定是化学反应。()(2)反应热是指1mol物质参加反应时的能量变化。()(3)加热条件下发生的反应均为吸热反应。()(4)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“－”。()(5)在确定的化学反应体系中，反应物的总能量与生成物的总能量一定不同。()答案：(1)×(2)×(3)×(4)√(5)√2．在日常生活和学习中，我们经常接触到下列反应：①化石燃料燃烧②强酸、强碱的中和反应③用C和H2O在高温下制水煤气④锌和盐酸反应制氢气⑤氢氧化钡晶体和氯化铵晶体研磨放出氨气⑥煅烧石灰石其中属于放热反应的有________，属于吸热反应的有________。答案：①②④③⑤⑥1．放热反应与吸热反应对比用E(反应物)、E(生成物)分别代表反应物、生成物的总能量；Q(吸)、Q(放)分别代表反应物断键吸收的热量、生成物成键放出的热量。类别项目放热反应吸热反应定义放出能量的化学反应吸收能量的化学反应宏观比较E(反应物)E(生成物)E(反应物)E(生成物)角度图示微观角度Q(吸)Q(放)Q(吸)Q(放)表示方法ΔH0ΔH02.常见的放热反应和吸热反应(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所有酸碱中和反应，如2KOH＋H2SO4===K2SO4＋2H2O。③所有燃烧反应，如2CO＋O2=====点燃2CO2。④绝大多数化合反应，如CaO＋H2O===Ca(OH)2。⑤部分特殊反应，如铝热反应、过氧化钠与水或CO2的反应、氨的催化氧化等。(2)常见的吸热反应①绝大多数分解反应，如CaCO3=====高温CaO＋CO2↑。②铵盐与碱的反应，如2NH4Cl(s)＋Ba(OH)2·8H2O(s)===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O。③以C、CO和H2为还原剂的氧化还原反应，如C(s)＋H2O(g)=====高温CO(g)＋H2(g)。(1)任何化学反应一定伴随着能量变化，但伴随能量变化的物质变化不一定都是化学变化。如水蒸气变成液态水放热，属于物理变化。(2)化学反应的能量变化主要表现为热量变化，但并不完全是热量变化，还有光能、电能等。(3)反应条件与该反应能量变化之间没有必然联系，因此，不能根据反应条件来判断一个反应是放热反应还是吸热反应。有些放热反应需加热才能进行，如碳的燃烧；有些吸热反应常温下即可进行，如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应。某反应过程中体系的能量变化如图所示，下列说法错误的是()A．反应过程可表示为A＋BC(反应物)―→[A…C…B](过渡态)―→AC＋B(生成物)B．E1为反应物的能量与过渡态的能量差，称为正反应的活化能C．正反应的热效应为ΔH＝E1－E2，且E2E1，所以正反应为放热反应D．此图中逆反应的热效应为ΔH＝E1－E2，逆反应为吸热反应[解析]A项，结合图像知其正确。B项，反应物分子转变为活化分子所需要的最低能量即正反应的活化能，B项正确。C项，由图可知，正反应的热效应为ΔH＝E1－E2，且E2E1，所以正反应为放热反应，C项正确。D项，题图中逆反应的热效应ΔH＝E2－E1，为吸热反应，D项错误。[答案]D(1)由上述例题中的图示可知，因为反应物的总能量高于生成物的总能量，所以该反应不需要加热就可以进行，这种说法是否正确？(2)试从能量高低判断，上题中反应物和生成物哪个较为稳定？答案：(1)不正确。反应物和生成物总能量的相对高低与反应是否需要加热无关。(2)能量越低越稳定，故生成物较稳定。吸热反应和放热反应的判断1．(2017·北京西城区高二检测)从如图所示的某气体反应的能量变化分析，以下判断错误的是()A．这是一个放热反应B．该反应可能需要加热C．生成物的总能量低于反应物的总能量D．反应物比生成物更稳定解析：选D。因反应物的总能量高于生成物的总能量，故反应放热，且生成物比反应物更稳定，A、C项正确，D项不正确；反应是否需要加热与反应吸、放热无必然联系，B项正确。2．下列化学反应属于吸热反应的是()A．盐酸与烧碱溶液的反应B．Al与稀盐酸的反应C．C＋CO2=====高温2COD．葡萄糖在人体内氧化分解解析：选C。酸碱中和反应、活泼金属与酸的反应均属于放热反应；葡萄糖在人体内氧化分解，为人的生命活动提供能量，也属于放热反应；C与CO2反应需持续加热，属于吸热反应。焓变与物质能量的关系3．已知某反应的焓变小于零，下列说法正确的是()A．该反应为放热反应B．该反应为吸热反应C．生成物的焓大于反应物的焓D．反应物的总能量小于生成物的总能量解析：选A。ΔH＜0表示反应放热。4．由图分析，下列说法正确的是()A．A→B＋C和B＋C→A两个反应吸收或放出的能量不等B．A→B＋CΔH＜0C．A具有的焓高于B和C具有焓的总和D．A→B＋CΔH＞0，B＋C→AΔH＜0解析：选D。由图可看出，B＋C的焓高于A的焓，则反应B＋C→A一定是放热反应，ΔH＜0；反之，A→B＋C的反应一定是吸热反应，ΔH0。根据能量守恒定律，两反应吸收或放出的能量一定相等。(1)物质越稳定，则自身具有的能量越低。(2)放热反应是体系反应后放出能量而使体系的能量降低，ΔH＜0，物质的稳定性增强。如A→BΔH＜0，则稳定性B＞A。(3)吸热反应是反应通过加热、光照等外界条件吸收能量而使体系的能量升高，ΔH＞0，物质的稳定性减弱。如A→BΔH＞0，则稳定性A＞B。(4)通常条件下，反应热就是焓变。(5)任何化学反应都有反应热，即都有焓变(ΔH≠0)。(6)ΔH的大小与反应条件无关。键能与反应热(ΔH)1．化学反应的本质化学反应是旧键断裂，新键形成的过程。2．ΔH与键能的关系(1)键能：拆开(或形成)1mol化学键吸收(或放出)的能量，单位：kJ/mol(或kJ·mol－1)。(2)ΔH与化学键键能的关系：ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能。实例说明：以H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)反应的能量变化为例化学键反应中能量变化断裂或形成1mol化学键的能量变化断裂或形成化学键的总能量变化H—H吸收436kJ共吸收679kJCl—Cl吸收243kJH—Cl放出431kJ共放出862kJ结论H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反应热ΔH＝－183kJ/mol3.图示化学反应过程中的能量变化可用如图表示：其中，E′1表示活化能(或反应物断键吸收的热量)，E′2表示生成物成键放出的热量，E′1与E′2的差值表示反应热。上述反应过程表示该反应为放热反应。1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)化学反应的本质是旧键断裂和新键形成。()(2)氯化氢溶于水，化学键发生断裂，是化学变化。()(3)反应物断键吸收的总能量高于生成物成键放出的总能量的反应是吸热反应。()(4)化学反应是放出热量还是吸收热量，关键是看断裂化学键吸收能量E1和形成化学键放出能量E2的相对大小。()(5)物质能量越高越稳定。()(6)物质所含化学键键能越大越稳定。()答案：(1)√(2)×(3)√(4)√(5)×(6)√2．根据下列图示能量变化，计算NO与CO2反应的反应热ΔH＝____。解析：ΔH＝E1－E2＝368kJ·mol－1－134kJ·mol－1＝＋234kJ·mol－1。答案：＋234kJ·mol－1关于焓变与化学键键能的相互计算1．依据“ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能”计算反应热。2．根据热化学方程式中各物质的计量数，计算反应物的总键能和生成物的总键能。3．注意ΔH的符号，计算结果为负值，则ΔH为“－”，反之为“＋”。4．明确每个反应物和生成物分子中的化学键条数(1)利用键能求反应热时应先写出参加反应的各物质的结构式，如NH3写成，1molNH3中有3molN—H键，然后根据各物质的物质的量计算其键能。(2)含有双键或三键的，如、，应用或的键能，不能用C—C键的键能乘以2或3来计算。SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在S—F键。已知：1molS(s)转化为气态硫原子吸收能量280kJ，断裂1molF—F、S—F键需吸收的能量分别为160kJ、330kJ。则S(s)＋3F2(g)===SF6(g)的反应热ΔH为()A．－1780kJ/molB．－1220kJ/molC．－450kJ/molD．＋430kJ/mol[解析]S(s)＋3F2(g)===SF6(g)的反应过程中旧键断裂吸收的能量为280kJ/mol＋160kJ/mol×3＝760kJ/mol，新键生成放出的能量为330kJ/mol×6＝1980kJ/mol，反应放出(1980－760)kJ＝1220kJ的能量，ΔH＝－1220kJ/mol。[答案]B反应：SF6(g)===S(s)＋3F2(g)的反应热ΔH为____kJ/mol。解析：反应方向相反的反应，ΔH的绝对值相同，符号相反，故该反应的ΔH＝＋1220kJ/mol。答案：＋1220根据键能计算反应热1．如图为N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化，则该反应的反应热为()A．－180kJ·mol－1B．＋180kJ·mol－1C．＋812kJ·mol－1D．－812kJ·mol－1解析：选B。反应化学方程式为N2(g)＋O2(g)===2NO(g)，则ΔH＝(946＋498－2×632)kJ·mol－1＝＋180kJ·mol－1。2．白磷与氧气可发生如下反应：P4＋5O2===P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为P—P键akJ/mol、P—O键bkJ/mol、PO键ckJ/mol、OO键dkJ/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/molB．(4c＋12b－6a－5d)kJ/molC．(4c＋12b－4a－5d)kJ/molD．(4a＋5d－4c－12b)kJ/mol解析：选A。一个P4分子中含有6个P—P键，一个O2分子中含有1个O===O键，一个P4O10分子中含有12个P—O键和4个P===O键。反应P4＋5O2===P4O10中，反应物键能总和为(6a＋5d)kJ/mol，生成物键能总和为(12b＋4c)kJ/mol，ΔH＝(6a＋5d－12b－4c)kJ/mol。根据反应热计算某些键能3．[2015·高考全国卷Ⅰ，28－(3)]已知反应2HI(g)===H2(g)＋I2(g)的ΔH＝＋11kJ·mol－1，1molH2(g)、1molI2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436kJ、151kJ的能量，则1molHI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为___kJ。解析：设1molHI(g)分子中化学键断裂吸收的能量为x，则2x－4