苏教版选修4第1节 化学反应与能量的变化

第一章化学反应与能量一、化学键与化学反应中能量变化的关系（教材1页、教辅4~5页）1、化学反应的本质化学反应的特征是有新物质的生成，涉及到反应物的化学键断裂，生成物的化学键的形成，而化学键的断裂要吸收能量，化学键的生成要放出能量，使得化学反应中就有了能量的变化。

物质中的原子之间是通过化学键相结合的（有效碰撞）2、化学反应中能量变化的原因在相同条件下，各物质的能量不相同；能量不能再生，也不会消失，只发生形式的转化或传递物质具有的能量越低越稳定，参加化学反应时，化学键断裂就需要吸收更多的能量；反之，物质具有的能量越高越不稳定，参加化学反应时，化学键断裂需要吸收的能量低。

(物质具有的能量大小与化学键的能量大小刚好相反)物质所具有的能量与物质的状态有关：固体(s)、液体(l)、气体(g)、溶液(aq)某种物质从固体转变为液体、再转变为气体是需要吸收能量的，因此对于同种物质，气体所具有的能量最高，固体最低。

在说一个反应的能量变化时，一定要说明物质（反应物和生成物）的状态。

3、化学反应中能量变化形式化学反应都有新物质的生成，同时伴有能量变化；能量变化可表现为热能、光能、电能、声能、功等，通常表现为热能的变化二、常见的放热反应和吸热反应类型㈠、放热反应1、定义：放出热量的化学反应2、能量变化：E反应物的总能量＞E生成物的总能量3、类型：①酸碱中和反应②可燃物的燃烧反应(所有的燃烧反应)③金属单质与酸的反应④绝大部分化合反应⑤铝热反应类型⑥炸药的爆炸，如NH4NO3、TNT(三硝基甲苯)等的爆炸⑦氧化钙溶于水、强调：①固体氢氧化钠等溶于水通常理解为物理变化（生成水合离子时放热）②浓H 2SO 4溶于水是一个有争议的问题： 9H 2SO 4·SO 3（生成水合离子时放热）SO 3＋H 2O=H 2SO 4是化学变化，但溶液中的溶质主要是H 2SO 4，做题时揣摩题意㈡、吸热反应：1、定义：吸收热量的化学反应2、能量变化：E 反应物的总能量＜ E 生成物的总能量3、类型： ①铵盐与强碱的反应 NH 4Cl ＋Ca(OH)2、 NH 4Cl ＋Ba(OH)2·8H 2O②C 和CO 2的反应，C 与H 2O 在高温下反应，N 2与O 2在放电条件下反应③加热分解的反应(绝大部分分解反应)，如KClO 3、KMnO 4、H 2O 2④盐的水解（实质是酸碱中和的逆反应）⑤ H 2＋CuO强调：①铵盐溶于水(CH 3COONH 4溶于水)②弱电解质的电离：通常认为电离过程只有化学键的断裂，没有化学键的生成，故不认为是―反应‖三、焓变 反应热 在化学反应过程中同时存在着物质变化和能量的变化，而且二者均符合守恒定律（质量守恒定律、能量守恒定律）在化学反应中，能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础的，二者密不可分，但以物质为主。

在一定压强下，在敞口容器中发生的反应所放出或吸收的热量，此条件下的反应热才是焓变。

③ 许多化学反应的反应热可以通过实验用量热计直接测得。

【特别注意】H ∆的单位是1-⋅mol kJ 并不是指每摩尔具体物质反应时伴随的能量变化是多少千焦，而是给定形式的具体反应以各物质的化学计量数来计量其物质的量时伴随的能量的变化。

式中的1-mol 不能理解为每摩尔反应物或生成物，应理解为“每摩尔反应”。

如反应1-2226.-571)(2)()(2mol kJ H l O H g O g H ⋅=∆=+的，是指每摩尔的反应：“)(22g molH 与)(12g molO 反应生成)(22l O molH ”的焓变，反应1-222-285.8)()(21)(mol kJ H l O H g O g H ⋅=∆=+的，是指每摩尔反应：“)(12g molH 与)(212g molO 反应生成)(12l O molH ”的焓变。

同一化学反应，物质的化学计量数不同，则H ∆的符号、单位相同，数值不同，数值与化学计量数对应成比例。

知识点二：化学反应伴随能量变化的微观解释化学反应的实质就是反应物分子中化学键断裂，形成新的化学键，从新组合成生成物的分子的过程。

旧键断裂需要吸收能量，新键形成需要放出能量。

而一般化学反应中，旧键的断裂所吸收的总能量与新键形成所放出的总能量是不相等的，而这个差值就是反应中能量的变化。

所以化学反应过程中会有能量的变化，也就是说，化学键的断裂和形成时吸收和放出的能量差别是化学反应伴随能量变化的本质原因。

以反应)(2)()(22g HCl g Cl g H =+为例，通过下图从微观角度解释反应过程中的能量变化。

化学键断裂时需要吸收能量，吸收的总能量为：436kJ +243kJ =679kJ化学键形成时需要释放能量，释放的总能量为：431kJ +431kJ =862kJ则反应热为862kJ -679kJ =183kJ ，即放出183kJ 的热量，反应热（焓变）1-183mol kJ H ⋅-=∆（理论值），其实验值为1-6.184mol kJ H ⋅-=∆。

苏教版选修4专题1 化学反应与能量变化总结知识点总结知识点例析专题一盖斯定律的应用化学反应无论是一步完成还是分几步完成，其反应焓变是一样的。

也就是说，化学反应的反应热只与反应物的始态(各反应物)和终态(各生成物)有关，而与具体反应进行的途径无关。

如果一个反应可以分几步进行，则各步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热相同，这就是盖斯定律。

计算反应热时，盖斯定律可简单理解为：如果一个化学方程式可由另外几个化学方程式相加减而得到，则该化学反应的焓变也可由这几个化学反应的焓变相加减而得到。

【典例导悟1】已知热化学方程式：(1)Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH＝－25 kJ·mol－1(2)3Fe2O3(s)＋CO(g)===2Fe3O4(s)＋CO2(g) ΔH＝－47 kJ·mol－1(3)Fe3O4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO2(g) ΔH＝19 kJ·mol－1写出FeO(s)被CO还原生成Fe和CO2的热化学方程式：________________________________________________________________________________________________。

【变式训练1】用CH4催化还原NO x，可以消除氮氧化物的污染。

例如：①CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－574 kJ·mol－1②CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－1 160 kJ·mol－1下列说法不正确的是( )A．若用标准状况下4.48 L CH4还原NO2生成N2和水蒸气，放出的热量为173.4 kJB．由反应①可推知：CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(l) ΔH<－574 kJ·mol－1C．反应①②转移的电子数相同D．反应②中当4.48 L CH4反应完全时转移的电子总数为1.60 mol【变式训练2】下列说法中正确的是( )A．在相同条件下，将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(s，石墨)===C(s，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 kJD．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专题二原电池与电解池的比较原电池电解池定义将化学能转变成电能的装置将电能转变成化学能的装置装置举例形成条件①活动性不同的两个电极②同时插入同一电解质溶液(一般地，电解质溶液与活泼性较强的电极发生氧化还原反应)③用导线相互连接或直接接触组成闭合回路①两电极接直流电源②两电极同时插入同一电解质溶液(或熔化的电解质)③用导线相互连接组成闭合回路电极名称及判断负极：电子流出的极或较活泼的金属电极或发生氧化反应的电极正极：电子流入的极或较不活泼的金属电极或发生还原反应的电极电极分类(依材料分)：有惰性电极(如石墨、Pt、Au电极)和活泼电极(除石墨、Pt、Au以外的电极)阴极：与电源负极相连的极阳极：与电源正极相连的极反应原理电极反应负极：电极本身或者其他某些物质失电子，发生氧化反应阳极：若为惰性电极，则电极本身不反应，溶液中的阴离子失去正极：电极本身不反应，溶液中的某些阳离子在正极上获得电子或者其他某些物质得电子，发生还原反应电子；若为活泼电极，则电极本身失电子，发生氧化反应阴极：电极本身不反应(不论是惰性电极还是活泼电极)溶液中阳离子在阴极上获得电子，发生还原反应应用①金属的防护②②制造新的化学电源①电冶(冶炼Na、Mg、Al)②精炼(如铜的电解精炼)；③电镀(如镀铜)；④氯碱工业【典例导悟2】按图所示装置进行实验，并回答下列问题：(1)判断装置的名称：A池为________，B池为____________。

第一章 第一节 化学反应与能量的变化教学目标知识与技能：1.使学生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.认识化学反应过程的物质变化和能量变化；3.了解反应热和焓变的涵义；4.能正确认识、书写热化学方程式。

过程与方法：1.通过对学习资料的查找与交流，培养学生获取信息、理解信息并得出结论的能力以及语言表达能力；2.通过从化学键的角度分析化学反应，引导学生分析引起反应热的本质。

情感态度与价值观：培养学生从微观的角度理解化学问题。

教学重点：热化学方程式的书写和反应热与键能教学难点：反应热与键能教学过程：第一节 化学反应和能量变化一、概念1.化学反应及其能量变化任何一个化学反应中，反应物所具有的总能量与生成物所具有的总能量总不会相等的。

在新物质产生的同时总是伴随着能量的变化。

2.放热反应和吸热反应（1）放热反应：即有热量放出的化学反应，其反应物的总能量大于生成物的总能量。

（2）吸热反应：即吸收热量的化学反应，其反应物的总能量小于生成物的总能量。

3.化学反应中的能量变化示意图对于该“示意图”可理解为下列形式：由能量守恒可得：反应物的总能量：生成物的总能量+热量(放热反应)应物的总能量：生成物的总能量-热量(吸热反应)4．热化学方程式的书写：（1）热化学方程式必须标有热量变化。

（2）热化学方程式中必须标明反应物和生成物的状态，因为反应热除跟物质的量有关外，还与反应物和生成物的聚集状态有关。

（3）热化学方程式中各物质的系数只表示各物质对应的物质的量，因此，有时可用分数表示，但要注意反应热也发生相应变化。

5．书写热化学方程式时明确以下问题：（1）反应放出或吸收的热量的多少与外界的温度和压强有关，需要注明，不注明的指101kPa 和25℃时的数据。

（2）物质的聚集状态不同，反应吸收和放出的热量不同，因此要注明反应物和生成物的聚集状态。

（3）热化学方程式中的热量数据，是与各化学计量数为物质的量时相对应的，不是几个分子反应的热效应。

第一节化学反应与能量的变化（第一课时）一学习目标:反应热,焓变二学习过程1:引言:我们知道：一个化学反应过程中，除了生成了新物质外，还有思考1、你所知道的化学反应中有哪些是放热反应？能作一个简单的总结吗？活泼金属与水或酸的反应、酸碱中和反应、燃烧反应、多数化合反应反应物具有的总能量> 生成物具有的总能量2、你所知道的化学反应中有哪些是吸热反应？能作一个简单的总结吗？多数的分解反应、氯化铵固体与氢氧化钡晶体的反应、水煤气的生成反应、炭与二氧化碳生成一氧化碳反应物具有的总能量< 生成物具有的总能量当能量变化以热能的形式表现时：我们知道：一个化学反应同时遵守质量守恒定律和能量守恒，那么一个反应中的质量与能量有没有关系呢？有能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础，二者密不可分，但以物质为主。

能量的多少则以反应物和产物的质量为基础。

那么化学反应中能量到底怎样变化2:反应热,焓变化学反应过程中为什么会有能量的变化？（用学过的知识回答）化学反应的实质就是反应物分子中化学键断裂，形成新的化学键，从新组合成生成物的分子的过程。

旧键断裂需要吸收能量，新键形成需要放出能量。

而一般化学反应中，旧键的断裂所吸收的总能量与新键形成所放出的总能量是不相等的，而这个差值就是反应中能量的变化。

所以化学反应过程中会有能量的变化。

反应热焓变化学反应过程中所释放或吸收的能量，都可以热量（或换算成相应的热量）来表述，叫做反应热，又称为“焓变”。

符号：ΔH ，单位：kJ/mol 或kJ•mol-1∆H为“－”为放热反应∆H为“＋”为吸热反应思考:能量如何转换的？能量从哪里转移到哪里？体系的能量如何变化？升高是降低？环境的能量如何变化？升高还是降低？规定放热反应的ΔH为“－”，是站在谁的角度？体系还是环境放热反应ΔH为“—”或ΔH〈0 吸热反应ΔH为“+”或ΔH 〉0 ∆H＝E（生成物的总能量）－E（反应物的总能量）∆H＝E（反应物的键能）－E（生成物的键能）3:练习1)1molC与1molH2O(g)反应失成lmol CO(g)和1mol H2(g)，需要吸收131.5kJ的热量，该反应的反应热为△H= kJ/mol。

第一节反应与能量的变化1、化学反应中的能量变化：（1）化学反应的实质：反应物化学键断裂和生成物化学键形成。

其中旧键断裂要吸收能量，新键形成会释放能量。

（2）化学反应的特征：既有物质变化，又有能量变化。

（3）化学反应中的能量转化形式：热能、光能和电能等，通常主要表现为热能的变化。

2、焓变、反应热：（1）反应热：化学反应过程中所放出或吸收的热量，任何化学反应都有反应热，因为任何化学反应都会存在热量变化，即要么吸热要么放热。

反应热可以分为（燃烧热、中和热、溶解热）（2）焓变：在恒压条件下进行的化学反应的热效应。

符号：△H；单位：kJ/mol（3）产生原因：吸热：化学键的断裂放热：化学键的形成放热反应：（放热>吸热），△H为“—”或△H<0吸热反应：（吸热>放热），△H为“+”或△H>0（4）放热反应和吸热反应判断方法○1通过能量图像：反应物总能量大于产物总能量，为放热反应；反应物总能量低于产物总能量，为吸热反应○2通过键能的计算△H：△H=生成物所具有的总能量-反应物所具有的总能量=反应物的总键能-生成物的总键能放热反应△H<0，吸热反应△H>0（5）常见的放热反应：○1所有的燃烧反应○2所有的酸碱中和反应○3大多数的化合反应○4金属与水或酸的反应○5生石灰（氧化钙）和水的反应○6铝热反应等（6）常见的吸热反应○1晶体Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl○2大多数的分解反应○3铵盐溶解等2、热化学方程式（1）概念：表示参加化学反应的物质的物质的量和反应热的关系的化学方程式。

（2）意义：表明了化学反应中的物质变化和能量变化。

（3）书写热化学方程式的注意要点：○1热化学方程式必须标出能量变化，即反应热△H，△H对应正负号都不能省。

○2热化学方程式中必须标明反应物和生成物的聚集状态（s,l, g分别表示固态，液态，气态，水溶液中溶质用aq表示）○3化学反应方程式不标条件，除非题中特别指出反应时的温度和压强。

选修4·第一章化学反应与能量第一节化学反应与能量的变化知识与技能：1. 使学生了解化学反应中能量转化的原因和常见的能量形式；2. 认识化学反应过程的物质变化和能量变化；3. 了解反应热和焓变的涵义；4. 能正确认识、书写热化学方程式。

过程与方法：1. 通过对学习资料的查找与交流，培养学生获取信息、理解信息并得出结论的能力以及语言表达能力；2. 通过从化学键的角度分析化学反应，引导学生分析引起反应热的本质。

情感态度与价值观：培养学生从微观的角度理解化学问题。

教学重点、难点：1. 化学反应中的能量变化及其微观原因2. 正确认识、书写热化学方程式教学过程【引入】这节课我们学习化学反应与能量中的第一节化学反应与能量的变化。

【板书】第一节化学反应与能量的变化【提问】课前同学们都查阅了关于“化学暖炉”、“热敷袋”的资料，下面请同学们将查阅和交流的结果总结出来说明“化学暖炉”、“热敷袋”是怎样被人类利用的，它的构造和发热原理是什么？【过渡】人们利用铁生锈放出热能制成了热敷袋，你还能举出人们利用化学反应的其他形式的能量转变例子吗？【小结】化学反应过程中，不仅有物质的变化，还有能量的变化，这种能量的变化常以热能、电能、光能等形式表现出来。

在这两种变化的过程中分别要遵守什么定律？【提问】为什么化学反应过程中会有能量的变化？提示：两个思考的角度1、从化学键的角度看化学反应是怎样发生的？与能量有什么关系？2、反应物和生成物的相对能量的大小【板书】一、反应热焓变符号：△H单位：kJ/mol或kJmol-1【提问】当反应物的总能量高于生成物的总能量和反应物的总能量低于生成物的总能量时，反应过程中的反应体系的能量变化是怎样的？【讲述】对于放热热反应，体系的能量降低，我们规定△H的符号为“－”；对于吸热反应，体系的能量升高，我们规定△H的符号为“＋”【提问】我们看看△H的单位是kJ/mol，这个单位的分子和分母分别代表的是什么物理量？我们可以怎样计算△H的数值？【讲述】化学反应的过程同时存在着物质和能量的变化，而且能量的释放和吸收是以发生变化的物质为基础的，能量的多少与发生反应的反应物质量及物质的量成正比。