专题一 化学反应与能量变化专题概述专题概述 本专题内容分为三个单元。第一单元化学反应中的热效应，通过引入化学反应焓变来 阐述热化学反应中热效应的表述方法热化学方程式；化学反应中热效应的定量研究 化学反应热的测量与计算；研究化学反应中热效应的重要意义能源的充分利用。第 二单元化学能与电能的转化，阐述化学能是如何转化为电能的原电池的工作原理；介 绍典型、实用的电池化学电源；阐述电能是如何转化为化学能的电解池的工作原 理及应用。第三单元金属的腐蚀与防护，阐述金属腐蚀的主要化学原理金属的电化学 腐蚀；防止金属腐蚀的重要措施金属的电化学防护。 本专题学习重点是定量描述化学反应的能量变化；理解化学能与电能相互转化的两种 形式电解池和原电池所涉及的原理；理解金属腐蚀的电化学原理及防护原理。 本专题学习难点是定量描述化学反应的能量变化；理解化学能与电能相互转化的两种 形式电解池和原电池所涉及的原理。 学法指导学法指导 1.充分利用生产、生活中的实例认识化学反应过程中的能量变化，引入定量描述和测 定化学反应的反应热的方法和原理及能源的充分利用问题。 2.在原电池和电解池的学习中注意整理与归纳，可运用比较的方法加深理解。 3.在各单元的学习中借助教材中的各种栏目，让我们在问题情境下相互交流，在亲身 实践中掌握知识，加深知识的理解和巩固，提高动手操作能力和分析处理实验结果的能力。 4.在金属的腐蚀和防护学习中注意知识的迁移运用，例用原电池原理和电解池原理来 理解金属的电化学腐蚀和防护原理。第一单元 化学反应中的热效应1-1 课时 1 化学反应的焓变知能定位知能定位 1.了解反应热和焓变的含义。 2.知道放热反应和吸热反应的概念，理解化学反应过程中能量变化的原因。 3.知道热化学方程式的概念。 4.能够正确书写热化学方程式并利用热化学方程式进行简单计算。 情景切入情景切入 通常情况下，化学反应中能量的转化主要是化学能和热能之间的转化，那么，应如 何定量地描述一个化学反应释放或吸收的热能呢？自主研习自主研习一、化学反应的焓变1.反应热 在化学反应过程中，当反应物和生成物具有相同的温度时，所吸收或放出的热量。 2.焓变 在恒温、恒压的条件下，化学反应过程中吸收或释放的热量。符号 H 常用单位 kJmol-1。3.放热反应和吸热反应 吸收热量的化学反应称为吸热反应；放出热量的化学反应称为放热反应。4.H 与吸热反应、放热反应的关系 （1）表示形式： 吸热反应 H0 放热反应 H0 表示 反应放热；QE(生成物)时，Q0，为放热反应；当 E（反应物）Q2 B生成物总能量均高于反应物总能量 C生成 1 mol HCl 气体时放出 Q1热量 D1 mol HBr(g)具有的能量大于 1 mol HBr(l)具有的能量 解析：两个反应都是放热反应，生成物的总能量低于反应物的总能量，B 项错。由热化学 方程式可知，生成 2 mol 氯化氢放出的热量才是 Q1, C 项错。物质在气态时具有的能量一般 高于液态和固态时，故 D 项正确。 答案： AD 考例 2 下列说法不正确的是（ ） A物质发生反应时放出的热量来源于对反应的加热 B化学反应除了生成新物质外，还发生能量变化 C化学反应过程中放出或吸收的热量，都是物质本身能量变化的表现 D反应热与参加反应的物质的多少有关 解析：在化学反应中有新物质生成的同时，必然伴有能量的变化，因为各种物质的总能量 不一定相等。反应物的总能量与生成物的总能量不相等，导致了反应中能量的变化，且反 应放出或吸收热量的多少与参加反应的物质的多少有关，因此只有 A 项的叙述是错误的。 答案： A 变式探究 1 已知化学反应 2C (s) +O2（g）点燃 2CO（g） ，2CO（g）+O2（g）点燃 2CO2（g）都是放 热反应，据此判断，下列说法中不正确的是（其他条件相同） （ ） A.12 g 碳所具有的能量一定高于 28 g CO 所具有的能量 B. 56 g CO 和 32 gO2所具有的总能量大于 88g CO2所具有的总能量 C.12 g C 和 32 g O2所具有的总能量大于 44g CO2所具有的总能量 D.将一定质量的 C 燃烧，生成 CO2比生成 CO 时放出的热量多 答案： A 解析：对于放热反应，反应物的总能量一定高于生成物的总能量，C 和 CO 的燃烧反应都 是放热反应，C（s）+O2（g）点燃 CO2（g）必然是放热反应，12 克碳并不是反应物的全部。由于 CO2CO 放热，COCO2放热，所以 CCO2比 CCO2O2O2O2O放出的热量要多。 变式探究 2(2008上海卷，17)已知：H2(g)+F2(g) =2HF(g) H=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 2 mol 液态氟化氢放出的热量小于 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 答案： C 解析：本题主要考查对热化学反应方程式的理解，A 项中由热化学方程式应为 2 mol 氟化 氢气体分解成 1 mol H2 与 1 mol 氟气吸收 270 kJ 热量，B 项生成液态氟化氢放出热量应 大于 270 kJ，所以只有 C 正确。 知识点 2：热化学反应方程式 热化学方程式与普通化学方程式的区别化学方程式热化学方程式化学计 量数是整数，既表示微粒个 数又表示该物质的物质 的量可以是整数也可以是分数，只表示物质的物质 的量状态不要求注明必须在分子式后注明H 正 负号及 单位必须注明意义表明了化学反应中的物 质变化不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了 化学反应中的能量变化。例如，N2（g） +3H2（g） 2NH3（g） H=-QkJmol-1表示 1mol N2（g）和 3mol H2(g)完全反应生成 2mol NH3（g）时放出的 Q kJ 热量考例 3 已知在 1105Pa、298K 条件下，2 mol 氢气燃烧生成水蒸气放出 484 kJ 热量，下列 热化学方程式正确的是（ ）A.H2O（g）=H2（g）+O2（g）H=+242 kJmol-121B.2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）H=-484 kJmol-1C.H2（g）+O2（g）= H2O（g）H=+242 kJmol-121D.2H2（g）+O2（g）=2H2O(g)H=+484 kJmol-1 解析： 2 mol 氢气燃烧生成水蒸气放出 484kJ 热量，则 1 mol 氢气燃烧生成水蒸气应放出484 kJ=242 kJ 热量;放出热量 H 为“-” ，各物质的状态分别是 H2(g)、O2(g)、H2O(g)。21B 项中 H2O 的状态应为气态；C、D 两项中 H 的符号应为“-” ；A 项是逆向进行的反应，H 为“+” ，数值为 2mol H2燃烧放热数值的一半，书写正确故应选 A 项。 答案： A 考例 4 (2008重庆，13)化学反应 N2+3H2= 2NH3的能量变化如图所示，该反应的热化学 方程式是（ ）A.N2(g)+3H2(g) =2NH3(l) H=2(a-b-c) kJmol-1 B.N2(g)+3H2(g) =2NH3(g) H=2(b-a) kJmol-1C. N2（g）+H2(g) = NH3(l) H=(b+c-a) kJmol-121 23D. N2(g)+ H2(g) =NH3(g) H=(a+b) kJmol-121 23解析：由图像知mol N2和mol H2变为氮原子和氢原子吸收热量 a kJ，而 1 mol N 原子21 23和 3 mol 氢原子结合成气态氨放出 b kJ 的热量，1 mol 气态氨液化为液态氨又放出 c kJ 热 量，则由 N2和 H2生成液态 NH3的热化学方程式写作：N2(g)+3H2(g) =2NH3(l) H=-2(b+c-a) kJmol-1=2(a-b-c) kJmol-1或N2(g)+ H2(g) =NH3(l) H=(a-b-c) kJmol-121 23生成气态氨的热化学方程式：N2(g)+ 3H2(g) =2NH3(g) H=2(a-b) kJmol-1或N2(g) +21H2(g) =NH3(g) H=(a-b) kJmol。23答案： A 变式训练 3 已知 1 mol 白磷（s）转化为 1 mol 红磷，放出 18.39 kJ 热量，又知： 4P(白、s)+5O2（g）=2P2O5(s) H1 4P(红、s)+5O2（g）=2P2O5(s) H2 则 H1和 H2的关系正确的是（ ）A.H1=H2 B.H1H2 C.H10，为吸热反应；C 项，若断裂化学键时吸收的能量大于 862 kJ 时，反应吸热；D 项，由图可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，反应放热。 5. 1 mol C 与 1 mol H2O(g)反应生成 1 mol CO(g)和 1 mol H2（g） ，需要吸收 131.5 kJ 的热量， 该反应的反应热 H= kJmol-1。 答案： +131.5 6. 13 g C2H2(g)完全燃烧生成 CO2和 H2O（l）时，放出 659 kJ 的热量，该反应的热化学方 程为 。 答案： 2C2H2(g)+5O2(g) =4CO2(g)+2H2O(g) H=-2 636 kJmol-1 7. H2SO4溶液和 KOH 溶液反应时有热量放出，并已知反应物的总能量为 E1，生成物的总 能量为 E2。试回答下列问题： （1）用离子方程式表示中和反应的实质 。 （2）判断 E1和 E2的大小关系：E1 E2。 答案：（1）H+OH-=H2O （2） 8.若 3.2 g 甲醇（气态）完全燃烧生成液态水和 CO2(气态）时放热 130 kJ，则甲醇燃烧的热 化学方程式为 。 答案： 2CH3OH(g)+3O2(g)= 2CO2(g)+4H2O(l) H=-2 600 kJmol-1 9.某同学设计如下图的实验方案来探究 NH4Cl 和 Ba（OH）28H2O 反应中的能量变化。 根据他的实验步骤填写对应的实验现象和结论。列表整理实验事实和结论：实验步骤实验现象得出结论A.将晶体混合后立即用玻璃棒快速搅拌混合物B.用手触摸烧杯下部C.用手拿起烧杯D.将粘有玻璃片的烧杯放在盛有热水的烧杯上，一 会儿再拿起E.反应完后移走烧杯上的多孔塑料片，观察反应物答案：实验现象得出结论有刺激性气味的气体产生，该气体能使湿 润的红色石蕊试纸变蓝有 NH3生成感觉烧杯变凉反应吸热烧杯下面带有几滴水的玻璃片粘到了烧杯 底部反应吸收热量使体系温度降 低，使水结成冰玻璃片脱离上面烧杯底部冰融化混合物成糊状有水生成解析：此实验操作过程中需注意如下几点： （1）Ba（OH）28H2O 晶体应研磨成粉末，以便与 NH4Cl 晶体充分接触；（2）一定要 在晶体混合起反应时立