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同步导学与评估新课标人教版 选修4 化学 目录 第一章化学反应与能量第一节化学反应与能量变化第二节燃烧热能源第三节化学反应热的计算第二章化学反应速率和平衡第一节化学反应速率第二节影响化学反应速率的因素第三节化学平衡第四节化学反应进行的方向 第三章水溶液中的离子平衡第一节弱电解质的电离第二节水的电离和溶液的酸碱性第三节盐类的水解第四节难溶电解质的溶解平衡第四章电化学基础第一节原电池第二节化学电源第三节电解池第四节金属的电化学腐蚀与防护 第一章化学反应与能量第一节化学反应与能量变化第1课时焓变反应热三维目标 思维激活现在新兴的 即食即热型快餐盒 使用起来非常方便 适合外出旅行使用 其内层是用铝箔包裹的并已加工好的真空包装食品 外层则是分别包装的两包化学物质 一包是生石灰 另一包是水 使用时拉动预留在外的拉线使这两种化学物质混合 几分钟后 饭菜就变得热腾腾的 你知道这是为什么吗 自学导引一 化学反应过程中的能量变化1 化学反应过程中能量变化的表现形式化学反应过程中 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 2 放热反应和吸热反应释放热量的化学反应叫做放热反应 吸收热量的化学反应叫做吸热反应 3 化学反应过程中物质变化与能量变化的关系化学反应中 能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础的 能量的多少则以反应物和产物的质量为基础 思考题1下列说法中不正确的是 A 化学变化过程是原子的重新组合过程B 化学反应可分为吸热反应和放热反应C 化学反应中能量变化的多少与其反应物的质量有关D 化学变化中的能量变化都是以热能形式表现出来的答案D 二 反应热 焓变1 反应热 在反应过程中所释放或吸收的能量 以热量来表示 叫做反应热 又称为焓变 符号用 H表示 单位常采用kJ mol或 kJ mol 1 2 以1molH2与1molCl2反应生成2molHCl时放出184 6kJ的热量为例 从微观角度解释化学反应过程中的能量变化 解答此反应过程的能量变化可表示如下 1 化学键断裂时需要吸收能量 吸收的总能量为679kJ 2 化学键形成时需要释放能量释放的总能量为862kJ 3 反应热的计算 862kJ 679kJ 183kJ 即放出183kJ的能量 显然 分析结果与实验测得的该反应的反应热184 6kJ mol 1很接近 一般用实验数据来表示反应热 3 H的正负和吸放热反应的关系 1 放热反应 反应完成时 生成物释放的总能量大于反应物吸收的总能量 由于反应后放出热量 释放给环境 而使反应体系的能量降低 故 H 0或 H为 2 吸热反应 反应完成时 生成物释放的总能量小于反应物吸收的总能量 由于反应后吸收环境热量而使反应体系的能量升高 故 H 0或 H为 思考题2下列说法中正确的是 A 焓变是指1mol物质参加反应时的能量变化B 当反应放热时 H 0 当反应吸热时 H 0C 在加热条件下发生的反应均为吸热反应D 一个化学反应中 当反应物能量大于生成物能量时 反应放热 H为 答案D 名师解惑一 放热反应与吸热反应的比较 特别提醒 比较 H的大小时 要连同 包含在内 类似于数学上的正负数比较 如果只比较反应放出热量的多少 则只须比较数值大小 与 无关 二 中学常见的放热反应与吸热反应1 放热反应 燃烧 中和反应 金属的氧化 金属与酸或水的反应 由不稳定物质转变为稳定物质的反应等 2 吸热反应 盐类的水解 C与CO2或H2O的反应 CaCO3的分解 Ba OH 2 8H2O与NH4Cl的反应 由稳定物质转变成不稳定物质的反应等 特别提醒 化学反应总体遵循 分吸合放 规律 即大多数分解反应吸热 大多数化合反应放热 且化学反应中吸热反应占少数 所以务必记住常见的吸热反应 放热反应或吸热反应必须属于化学变化 如醋酸的电离虽然要吸热 但不能称为吸热反应 只能称为吸热过程 同样 水蒸气转变成液态水 也不能称为放热反应 三 用化学键键能 拆开1mol化学键所吸收的能量 如何估算化学反应的热效应 化学反应过程是原子重新组合的过程 反应物分子内化学键的断裂需要吸收能量 生成新物质时形成新的化学键要放出能量 二者的能量差 就决定了能量的变化 因此用化学键键能的大小可粗略计算化学反应的热效应 公式为 H 反应物的键能总和 生成物的键能总和 四 在加热条件下进行的反应一定是吸热反应吗 不同化学反应发生的条件不同 有的常温下就可以发生 有的则需要加热 因此往往容易把在加热条件下进行的反应认为是吸热反应 而在常温下进行的反应认为是放热反应 其实两者之间无必然联系 常温下进行的反应可能是放热反应 如中和反应 也可能是吸热反应 如NH4Cl与Ba OH 2 8H2O的反应 加热条件下进行的反应 可能是吸热反应 如C CO22CO 也可能是放热反应 如C O2CO2 两者的区别是放热反应撤去热源后仍能进行 吸热反应必须持续加热才能继续进行 由上可见 反应吸热还是放热与反应条件无关 而是由反应物总能量与生成物总能量的高低决定的 典例导析知识点1 对放热反应和吸热反应概念的考查例1下列过程能肯定是放热反应的是 A 燃烧B 分解C 凝华D 溶解解析反应是放热还是吸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 凝华和溶解均属物理变化 C D不符合题意 大多数分解反应为吸热反应 如NH4HCO3分解 而燃烧反应均为放热反应 答案A跟踪练习1下列过程要吸收热量的是 C H OH H2OD C O2 CO2答案A 知识点2 化学反应中的能量变化的考查例2下列反应中 生成物的总能量大于反应物的总能量的是 A 氢气在氧气中燃烧B 铁丝在氧气中燃烧C 硫在氧气中燃烧D 焦炭在高温下与水蒸气反应解析A B C三项均为放热反应 说明它们的反应物的总能量大于生成物的总能量 多余的能量以热能的形式放出 而D项为吸热反应 正好相反 故D项正确 答案D 跟踪练习2对于放热反应 2H2 g O2 g 2H2O l 下列说法中正确的是 A 产物H2O所具有的总能量高于反应物H2和O2所具有的总能量B 反应物H2和O2所具有的总能量高于产物H2O所具有的总能量C 反应物H2和O2所具有的总能量等于产物H2O所具有的总能量D 反应物H2和O2比产物H2O稳定答案B 第2课时热化学方程式三维目标 思维激活 拯救大兵瑞恩 里面有一个美军用燃烧弹烧死坑道中敌兵的镜头 这就是燃烧弹在现代坑道战 堑壕战中的作用之一 由于汽油的密度较小 发热量高 且价格便宜 所以被广泛用做燃烧弹原料 汽油燃烧是化学变化 如何书写汽油燃烧的热化学方程式呢 自学导引一 热化学方程式1 概念 能表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式 叫做热化学方程式 2 表示意义 热化学方程式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 思考题1下列说法中不正确的是 A 物质发生化学反应的反应热仅指反应放出的热量B 热化学方程式中各物质的化学计量数只表示物质的量 不表示分子的个数C 所有的燃烧都是放热反应D 热化学方程式中分子式前面的化学计量数可以是分数答案A3 特点 与化学方程式比较 1 指明了反应时的温度和压强 如在25 101kPa下进行的反应 可不注明 2 在化学方程式右边注明 H的符号 数值和单位 3 所有反应物和产物都用括号注明了它们的聚集状态 4 化学计量数只表示物质的量 而不表示分子数或原子数 因此可以为非整数 5 化学计量数和反应热的数值可以同时扩大或缩小相同倍数 思考题2为什么书写热化学方程式时要注明反应物和生成物的聚集状态 答案反应热与物质的聚集状态有关 即状态不同 产生的热效应不同 二 中和热及其测定1 中和热在稀溶液中 酸跟碱发生中和反应生成1molH2O 这时的反应热叫做中和热 2 中和热的测定如右图所示装置 利用50mL0 50mol L 1盐酸与50mL0 55mol L 1NaOH溶液进行中和反应 通过测定反应过程中所放出来的热量可计算中和热 其实验过程为 1 安装实验装置 2 用一个量筒量取50mL0 50mol L 1盐酸 倒入小烧杯中 用温度计测出溶液的温度 再用水洗净温度计 3 用另一个量筒量取50mL0 55mol L 1NaOH溶液 并用温度计测出NaOH溶液的温度 4 将NaOH溶液倒入小烧杯中 搅拌溶液 测量最高温度 5 重复实验两次 取平均值计算 6 数据处理 如起始两溶液的平均温度为t1 实验中最高温度为t2 则生成1molH2O所放出的热量 即中和热 为 H kJ mol 1即酸与碱发生中和反应生成1molH2O时所放出的热量 名师解惑一 书写热化学方程式的注意事项1 H只能写在标有反应物和生成物状态的化学方程式的右边 并用 空格 隔开 若为放热反应 H为 若为吸热反应 H为 H的单位一般为kJ mol 1 2 注意反应物和产物的聚集状态不同 反应热数值不同 物质的气 液 固三态的变化与反应热的关系如下图 因此 必须注明物质的聚集状态 s l g 才能完整地体现出热化学方程式的意义 热化学方程式中不用标 或 3 H的单位 kJ mol 1 的含义 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 而是指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变化 如2H2 g O2 g 2H2O g H 483 6kJ mol 1中的反应热是指每摩尔反应 放出的热量为483 6kJ 因此 H与化学方程式的写法有关 如果化学计量数加倍 则 H也要加倍 当反应逆向进行时 其反应热与正反应的反应热数值相等 符号相反 例如 已知H2 g O2 g H2O l H 285 8kJ mol 1 则2H2 g O2 g 2H2O l H 571 6kJ mol 1 H2O l H2 g O2 g H 285 8kJ mol 1 特别提醒 在进行热化学方程式的书写和正误判断时 一定要注意检查状态 数值及正负号 此三处易错易漏 二 热化学方程式与普通化学方程式的区别 三 中和热的测定与计算1 中和热测定实验的注意事项整个实验过程中应把好两关 隔热关 如量热计保温层内隔热填充材料要填满 盖板上的两孔只需要正好使温度计和环形玻璃棒通过即可 倒入NaOH溶液要迅速 尽可能减少实验过程中的热量损失 准确关 如配制溶液的浓度要准确 NaOH溶液要新制 量取溶液体积时读数要准确 对温度计的读数要读到最高点 2 中和热的计算由50mL0 50mol L 1盐酸与50mL0 55mol L 1NaOH溶液进行实验 根据所测结果 计算中和反应的中和热为 H kJ mol 1 C为生成溶液的比热容 特别提醒 中和热的测量中碱稍过量的原因是保证酸能完全反应 计算时应以不足的酸作为计算标准 实验中使用的酸和碱不能是浓酸或浓碱 若用浓酸或浓碱 由于稀释过程中放出热量 会使测得的中和热数值偏高 3 导致测定误差的因素求算出的中和热是否接近57 3kJ mol 1 取决于溶液的浓度 溶液的体积及温度的变化 引起中和热测定有较大误差的因素主要有 溶液浓度不准确 溶液量取不准确 隔热较差 室温太低 温度未读取到最高点等 典例导析知识点1 反应热 焓变 的比较例1已知1mol白磷转化成红磷 放出18 39kJ的热量 又知 P4 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 H2B H1 H2C H1 H2D 无法确定解析由于白磷转化为红磷时放出热量 所以白磷和红磷与等量O2反应生成等量的P2O5时 白磷放出的热量更多 又因 H1 0 H2 0 故 H1 H2 答案B 跟踪练习1下列各组热化学方程式中 化学反应的 H前者大于后者的是 C s O2 g CO2 g H1 C s O2 g CO g H2 S s O2 g SO2 g H3 S g O2 g SO2 g H4 H2 g O2 g H2O l H5 2H2 g O2 g 2H2O l H6 CaCO3 s CaO s CO2 g H7 CaO s H2O l Ca OH 2 s H8A B C D 答案C 知识点2 热化学方程式的书写及正误判断例2在25 101kPa下 1g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22 68kJ 下列热化学方程式书写正确的是 A CH3OH l O2 g CO2 g 2H2O l H 725 76kJ mol 1B 2CH3OH l 3O2 g 2CO2 g 4H2O l H 1451 52kJ mol 1C 2CH3OH l 3O2 g 2CO2 g 4H2O l H 725 76kJ mol 1D 2CH3OH l 3O2 g 2CO2 g 4H2O l H 1451 52kJ mol 1解析1g甲醇燃烧生成CO2 g 和H2O l 时放热22 68kJ 则1mol甲醇 32g 燃烧放热22 68kJ 32 725 76kJ 相同条件下 2mol甲醇燃烧放热725 76kJ 2 1451 52kJ 答案B 跟踪练习2含20 0gNaOH的稀溶液与稀盐酸恰好完全反应 放出28 7kJ热量 下列表示该反应中和热的热化学方程式正确的是 A NaOH aq HCl aq NaCl aq H2O l H 28 7kJ mol 1B NaOH aq HCl aq NaCl aq H2O l H 57 4kJ mol 1C NaOH aq HCl aq NaCl aq H2O l H 57 4kJ mol 1D NaOH aq HCl aq NaCl aq H2O l H 57 4kJ mol 1答案D 第二节燃烧热能源三维目标 思维激活柴草是家庭最早使用的燃料 随着煤和石油的开采利用 家用燃料又进入了新的时代 燃气时代 为保证燃料的充分燃烧 燃烧柴草时使用的风屉 是不是拉得越快越好 调节燃气灶的调节阀时 是不是空气的通入量越大越好 自学导引一 燃烧热1 概念 25 101kPa时 1mol纯物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量 叫做该物质的燃烧热 单位是kJ mol 1 2 表示的意义例如 CH4的燃烧热为 H 890 3kJ mol 1 表示在25 101kPa时 1molCH4完全燃烧生成CO2气体和液态H2O放出的热量为890 3kJ 思考题1在25 101kPa时 2molH2在O2中完全燃烧 生成2mol液态水 放出571 6kJ热量 则H2的燃烧热 H 表示H2燃烧的热化学方程式为 答案 285 8kJ mol 1 H2 g O2 g H2O l H 285 8kJ mol 1 二 能源1 能源就是能提供能量的自然资源 它包括化石燃料 阳光 风力 流水 潮汐以及柴草等 化石燃料包括煤 石油和天然气 2 我国目前使用的重要能源是化石燃料 它们的蕴藏量有限 而且不能再生 最终将会枯竭 3 现在探索的新能源主要有太阳能 氢能 风能 地热能 海洋能和生物质能等 新能源的特点是资源丰富 可以再生 没有污染或很少污染 思考题2新的替代能源主要包括 核能 柴草 煤炭 太阳能 氢能 液化石油气 水煤气 天然气A B C D 答案B 名师解惑一 正确理解燃烧热1 反应条件 25 和101kPa 书中给出的燃烧热数值均为此条件下测得 2 可燃物用量 1mol纯物质 例如 C8H18燃烧的热化学方程式为2C8H18 l 25O2 g 16CO2 g 18H2O l H 11036kJ mol 1 C8H18的燃烧热为5518kJ mol 1 而不是11036kJ mol 1 3 完全燃烧生成稳定的化合物 是指完全燃烧时 下列元素要生成对应的氧化物 C CO2 H H2O C CO不是完全燃烧 生成的水为液态不能是气态 例如 C燃烧的热化学方程式为 C s O2 g CO g H 110 5kJ mol 1C s O2 g CO2 g H 393 5kJ mol 1则C的燃烧热为393 5kJ mol 1 而不是110 5kJ mol 1 4 燃烧热用文字叙述时 用 正值 若用 H 表示 则为 负值 例如 CH4的燃烧热为890 3kJ mol 1或 H 890 3kJ mol 1 5 燃烧热是以1mol物质完全燃烧所放出的热量来定义的 因此在书写表示燃烧热的热化学方程式时 应以燃烧1mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数 故在其热化学方程式中常出现分数 二 燃烧热与中和热的比较 特别提醒 燃烧热的热化学方程式 与 燃烧的热化学方程式 的书写不同 写燃烧热的热化学方程式时可燃物必须为1mol 燃烧的热化学方程式不强调可燃物的物质的量 可为任意值 中和热的热化学方程式 与 中和反应的热化学方程式 的书写不同 书写中和热的热化学方程式时生成的水必须为1mol 书写中和反应的热化学方程式时生成的水的量可为任意值 三 有关燃烧热的计算燃烧热是以1mol物质完全燃烧所放出的热量来定义的 因此计算燃烧反应所释放的热量时 应先计算出可燃物的物质的量 然后根据该可燃物的燃烧热 Hc计算燃烧反应所释放的热量 其计算公式为Q放 n 可燃物 Hc 典例导析知识点1 燃烧热的考查例1由氢气和氧气反应生成1mol水蒸气 放热241 8kJ 写出该反应的热化学方程式 若1g水蒸气转化成液态水放热2 444kJ 则反应H2 g O2 g H2O l 的 H kJ mol 1 解析本题主要考查热化学方程式的书写及燃烧热的求算 书写热化学方程式时注意 化学计量数改变时 H也同等倍数地改变 故生成水蒸气时的热化学方程式可写为 H2 g O2 g H2O g H 241 8kJ mol 1或2H2 g O2 g 2H2O g H 483 6kJ mol 1等多种形式 18g水蒸气变成18g液态水时放热44kJ mol 1 所以1 molH2燃烧生成1molH2O l 时 H 241 8kJ mol 1 44kJ mol 1 285 8kJ mol 1 答案H2 g O2 g H2O g H 241 8kJ mol 1 H 483 6kJ mol 1 285 8跟踪练习1已知 C2H2 g H2 g C2H4 g H 199 6kJ mol 1 2C2H2 g 5O2 g 4CO2 g 2H2O l H 2599 2kJ mol 1 则C2H2的燃烧热 H为 A 199 6kJ mol 1B 2599 2kJ mol 1C 1299 6kJ mol 1D 2798 8kJ mol 1答案C 知识点2 化石能源的考查例2已知天然气的主要成分CH4是一种会产生温室效应的气体 等物质的量的CH4和CO2产生的温室效应前者大 下面是有关天然气的几种叙述 天然气与煤 柴油相比是较清洁的能源 等质量的CH4和CO2产生的温室效应也是前者大 燃烧天然气也是酸雨的成因之一 其中正确的是 A B 只有 C 和 D 只有 解析CH4燃烧的产物是CO2和H2O 与煤 柴油相比属较清洁的能源 依题意 以1mol作比较 1molCH4 16g 比1molCO2 44g 产生的温室效应大 故等质量的CH4比CO2产生的温室效应大 天然气燃烧生成的CO2不是酸雨的成因 因为H2CO3酸性很弱 答案C 跟踪练习2下列说法中正确的是 A 化石燃料在任何条件下都能充分燃烧B 化石燃料在燃烧过程中会产生污染环境的有害气体如CO SO2等C 直接燃烧煤和将煤深加工后再燃烧的热效率相同D 固体煤变为气体燃料后 燃烧效率将降低答案B知识点3 新能源开发的考查例3近20年来 对以氢气作为未来动力燃料的氢能源的研究取得了迅速发展 氢气燃烧时耗氧量小 发热量大 已知碳和氢气燃烧的热化学方程式为 C s O2 g CO2 g H 393 5kJ mol 1H2 g O2 g H2O l H 285 8kJ mol 1 试通过计算说明等质量的氢气和碳燃烧时产生热量的比是 解析由热化学方程式可知 相同质量的氢气和碳完全燃烧时放出的热量之比 285 8kJ mol 1 393 5kJ mol 1 4 36 1 答案4 36 1跟踪练习3乙醇汽油的推广使用 带动了粮食深加工相关产业的发展 具有较好的经济效益和社会效益 促进了农业生产与消费的良性循环 1 下列说法中正确的是 推广乙醇汽油可以减轻环境污染 可降低尾气中一氧化碳的含量 乙醇汽油作为一种新型清洁燃料 是目前世界上可再生能源的发展重点之一 乙醇属于可再生资源 使用乙醇汽油可以缓解目前石油紧缺的矛盾 太阳能 风能 水能 生物能 地热能 潮汐能等都属于可再生能源 A B C D 2 通过分析反应过程中化学键的断开和形成 应用有关数据 可以估算化学反应的反应热 已知有关数据见下表 工业制乙醇目前主要方法是乙烯水化法 CH2 CH2 H2OCH3CH2OH 估算制取1mol乙醇的反应热 H kJ mol 1 3 在相同温度和压强下 将46g乙醇分别在纯氧中和空气中完全燃烧 在纯氧中燃烧热为 H1 在空气中燃烧热为 H2 则 H1 H2 填 或 无法判断 答案 1 D 2 53 5 3 第三节化学反应热的计算第1课时盖斯定律三维目标 自学导引一 盖斯定律1 盖斯定律的内容 不管化学反应是一步或分几步完成 其反应热是相同的 或者说 化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关 而与反应的途径无关 2 盖斯定律的解释 能量的释放或吸收是以发生化学变化的物质为基础的 两者密不可分 但以物质为主 思考题1如何用能量守恒的原理理解盖斯定律 答案盖斯定律体现了能量守恒原理 因为化学反应的始态物质和终态物质各自具有的能量是恒定的 二者的能量差就是反应放出或吸收的热量 只要始态和终态定了 不论途经哪些中点状态 最终的能量差就是固定的 二 盖斯定律的应用对于进行得很慢的反应 不容易直接发生的反应 产品不纯 即有副反应发生 的反应 测定反应热有困难 如果应用盖斯定律 就可以间接地把它们的反应热计算出来 思考题2已知下列热化学方程式 Zn s O2 g ZnO s H1 351 1kJ mol 1Hg l O2 g HgO s H2 90 7kJ mol 1由此可知Zn s HgO s ZnO s Hg l H3 其中 H3的值是 A 441 8kJ mol 1B 254 6kJ mol 1C 438 9kJ mol 1D 260 4kJ mol 1答案D 名师解惑一 盖斯定律的特点1 反应热效应只与始态 终态有关 与反应的途径无关 就像登山至山顶 不管选哪一条路走 山的海拔总是不变的 2 反应热总值一定 如右图表示始态到终态的反应热 则 H H1 H2 H3 H4 H5 二 盖斯定律在科学研究中的重要意义因为有些反应进行得很慢 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 这给测定反应热造成了困难 此时如果应用盖斯定律 就可以间接地把它们的反应热计算出来 例如 1 C s O2 g CO2 g H1 393 5kJ mol 1 2 CO g O2 g CO2 g H2 283 0kJ mol 1求C s O2 g CO g 的反应热 解析 根据上述两个反应的关系可知 H1 H2 H3 H3 H1 H2 393 5kJ mol 1 283 0kJ mol 1 110 5kJ mol 1所以C s O2 g CO g H3 110 5kJ mol 1 三 应用盖斯定律计算反应热时应注意的事项1 热化学方程式中物质的化学计量数同乘以某一个数时 反应热数值也必须乘上该数 2 热化学方程式相加减时 同种物质之间可相加减 反应热也随之相加减 3 将一个热化学方程式颠倒时 H的 号必须随之改变 4 若热化学方程式需相减 最好能先把被减方程式进行颠倒 然后相加 更不易出错 典例导析知识点1 盖斯定律的意义例1实验中不能直接测出由石墨和氢气反应生成甲烷的反应热 但可通过测出CH4 石墨及H2燃烧反应的反应热 再求由石墨生成甲烷的反应热 已知 CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O l H1 890 3kJ mol 1 C 石墨 O2 g CO2 g H2 393 5kJ mol 1 H2 g O2 g H2O l H3 285 8kJ mol 1求 C 石墨 2H2 g CH4 g H4 解析本题考查盖斯定律的理解和运用 可用 加合法 因为反应式 之间有以下关系 2 所以 H4 H2 2 H3 H1 393 5kJ mol 1 2 285 8kJ mol 1 890 3kJ mol 1 74 8kJ mol 1答案 74 8kJ mol 1 跟踪练习1盖斯定律指出 化学反应的反应热只与反应的始态 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 物质A在一定条件下可发生一系列转化 由右图判断下列关系错误的是 A A F H H6B H1 H2 H3 H4 H5 H6 1C C F H H1 H2 H6 D H1 H2 H3 H4 H5 H6 答案B 知识点2 盖斯定律的应用例2已知下列热化学方程式 1 CH3COOH l 2O2 g 2CO2 g 2H2O l H1 870 3kJ mol 1 2 C s O2 g CO2 g H2 393 5kJ mol 1 3 H2 g O2 g H2O l H3 285 8kJ mol 1则反应 2C s 2H2 g O2 g CH3COOH l 的反应热为 A 488 3kJ mol 1B 244 15kJ mol 1C 488 3kJ mol 1D 244 15kJ mol 1 解析依据反应 2C s 2H2 g O2 g CH3COOH l 可将 1 2 3 分别演变成如下情况 2CO2 g 2H2O l CH3COOH l 2O2 g Ha 870 3kJ mol 1 2C s 2O2 g 2CO2 g Hb 2 393 5kJ mol 1 2H2 g O2 g 2H2O l Hc 2 285 8kJ mol 1由于总反应等于 相加 故其反应热也等于 Ha Hb Hc 870 3kJ mol 1 2 393 5kJ mol 1 2 285 8kJ mol 1 488 3kJ mol 1 答案A 跟踪练习2下图构想的物质循环中太阳能最终转化为 A 化学能B 热能C 生物能D 电能答案B 第2课时反应热的计算三维目标 思维激活在化学科学研究中 常常需要通过实验测定物质在发生化学反应时的反应热 但是某些反应的反应热 由于种种原因不能直接测得 只能通过化学计算的方式间接地获得 在生产中对于燃料的燃烧 反应条件的控制以及 废热 的利用 也需要进行反应热的计算 反应热的计算要依据什么来进行 自学导引一 怎样进行反应热的计算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相同的倍数 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 n H 思考题已知C s O2 g CO2 g H 393 5kJ mol 1 则2 5molC在O2中完全燃烧生成CO2时放出多少热量 答案983 75kJ二 进行反应热计算常用的几种方法1 列方程或方程组法 2 平均值法 3 极限分析法 4 十字交叉法 5 估算法 仅适于选择题 名师解惑一 反应热的计算1 由化学反应的本质 旧键断裂 新键生成 及化学反应能量变化的原因 反应物的总能量与生成物的总能量不等 可得 1 反应热 断裂旧键所需的能量 生成新键释放的能量 2 反应热 生成物的总能量 反应物的总能量2 根据盖斯定律计算 不管化学反应是一步完成或分几步完成 其反应热是相同的 也就是说 化学反应的反应热只与反应的始态和终态有关 而与具体反应的途径无关 所以 可将热化学方程式进行适当的 加 减 等变形 H进行相应的变化后来计算反应热 3 其他相关计算根据比热容公式 H Cm t进行计算 由生成反应的焓变计算 反应热 生成物生成焓之和 反应物生成焓之和 特别提醒 利用盖斯定律解题的关键是设计流程 从反应物开始 经历若干中间反应 并不是真实的反应历程 最终生成生成物 分析过程中要注意同一物质的不同状态 因为物质的状态不同 吸收或放出的热量也不相同 二 进行反应热的计算时需注意的问题1 反应热数值与各物质的化学计量系数成正比 因此热化学方程式中各物质的化学计量数改变时 其反应热数值需同时做相同倍数的改变 2 热化学方程式中的反应热是指反应按所给形式完全进行时的反应热 3 正 逆反应的反应热数值相等 符号相反 典例导析知识点1 有关反应热的计算例1已知 CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O l H1 Q1 2H2 g O2 g 2H2O g H2 Q2 2H2 g O2 g 2H2O l H3 Q3 室温时取体积比为4 1的甲烷和氢气的混合气体11 2L 标准状况 经完全燃烧后恢复至室温 放出的热量为 A 0 4mol Q1 0 05mol Q3B 0 4mol Q1 0 05mol Q2C 0 4mol Q1 0 1mol Q3D 0 4mol Q1 0 1mol Q2 解析n 气体 0 5mol n CH4 0 5mol 0 4mol n H2 0 5mol 0 1mol 燃烧后恢复至室温 H2O为液态 所以放出的热量为 Q 0 4mol Q1 0 1mol 0 4mol Q1 0 05mol Q3 答案A 跟踪练习1化学键的键能是形成 或拆开 1mol化学键时释放 或吸收 的能量 已知P4 白磷 P4O6的分子结构如图所示 现提供以下化学键的键能 kJ mol 1 P P198 P O360 O O498 则反应P4 s 3O2 g P4O6 g 的反应热 H为 A 1638kJ mol 1B 1638kJ mol 1C 126kJ mol 1D 126kJ mol 1答案B 知识点2 有关反应热的综合考查例2已知下列两个热化学方程式 H2 g O2 g H2O l H 285 8kJ mol 1C3H8 g 5O2 g 3CO2 g 4H2O l H 2220 0kJ mol 1实验测得氢气和丙烷的混合气体共5mol 完全燃烧时放热3847kJ 则混合气体中氢气和丙烷的体积比约是 填字母 下同 两者放出的热量之比约为 A 1 3B 3 1C 1 4D 5 13 解析该题为计算型选择题 可采用以下两种方法巧解 方法一 十字交叉法 方法二 估算排除法 因C3H8的燃烧热为2220 0kJ mol 1 而两者燃烧共放热3847kJ 故H2和C3H8的体积比一定大于1 1 而四个选项中唯有B选项3 1 1 1符合题意 两者放出的热量之比也只需列出方法一中的计算式 再估算并对照选项便可选定D选项为答案 答案B D跟踪练习2一定条件下 2CO g O2 g 2CO2 g H 566 0kJ mol 1 CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O l H 890kJ mol 1 则1molCO和3molCH4组成的混合气在上述条件下完全燃烧放出热量为 A 2912kJB 2953kJC 3236kJD 3836kJ答案B 第二章化学反应速率和平衡第一节化学反应速率三维目标 思维激活在我们熟悉的化学反应中 有的反应可以瞬间完成 如沉淀反应 中和反应等 但有的反应很慢 如煤的形成 石油的形成等 如何来表示这些反应的快慢呢 自学导引一 化学反应速率1 化学反应速率的概念化学反应速率用单位时间内反应物或生成物的物质的量的变化来表示 在容积不变的反应器中 通常是用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示 2 化学反应速率的数学表达式v 1 化学反应速率的符号是v c c始 c末 表示反应过程中 其反应物减少的浓度或生成物增加的浓度的绝对值 常用的单位是mol L 1 t表示变化时间 其单位常根据化学反应进行的快慢来适当选择 常用的单位是s min 2 v 其常用单位是mol L 1 s 1或mol L 1 min 1 思考题同一反应 用不同物质的物质的量浓度变化所表示的反应速率的数值可能不同 为什么 答案在一个化学反应里 各物质的化学计量数不一定相同 则单位时间内不同物质的物质的量浓度变化量就可能不同 所以用不同物质所表示的化学反应速率的数值就不一定相同 二 化学反应速率的测定化学反应的速率是通过实验来测定的 包括能够直接观察的某些性质 如释放出气体的体积和体系的压强 也包括必须依靠仪器来测量的性质 如颜色的深浅 光的吸收 光的发射 导电能力等 在溶液中常常利用颜色深浅和显色物质浓度间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应的速率 名师解惑一 化学反应速率的计算规律在1L固定容积的容器中发生反应 N2 3H2 2NH3 在1min内2molN2与6molH2反应生成了4molNH3 在该反应中 各物质的化学计量数之比 发生化学变化的物质的量之比 发生化学变化的物质的量浓度之比 各物质表示的化学反应速率之比如下 可以看出 各物质所占有的体积及反应所用的时间均相同 所以各物质的化学计量数之比 发生变化的物质的量之比 发生变化的物质的量浓度之比 化学反应速率之比 二 理解化学反应速率时要注意的几个问题1 无论是反应物还是生成物 其化学反应速率的值都取正值 2 对于给定的一个化学反应 有关的物质的量是不断变化的 因此化学反应速率有平均速率和即时 瞬时 速率之分 在中学化学里 我们能够计算的是单位时间内的反应速率 即平均速率 而在速率图像上的每一个点则表示的是瞬时速率 如右图表示的是一定量的碳酸氢钠在盐酸中反应的速率 时间曲线 曲线中的每一个点表示该时刻的瞬时速率 如A点表示t1时刻的反应速率 3 由于一个化学反应里各物质之间的化学计量数不一定相同 所以在同一个化学反应里 不同物质所表示的化学反应速率数值不一定相同 虽然用不同物质表示的化学反应速率数值不一定相同 但是它们的实际意义却完全相同 即一种物质的化学反应速率也就代表了整个化学反应的反应速率 4 在一定温度下 纯固态和纯液态物质 单位体积里的物质的量保持不变 因此液态或固态纯物质物质的量浓度可以看成常数 所以不能用纯固体或纯液体来表示化学反应的反应速率 特别提醒 在比较化学反应速率的大小时 不能简单直接地进行数据比较 要做到反应速率的单位一致 对应物质的化学计量数相同 或换算成同一物质的反应速率后再进行比较 典例导析知识点1 化学反应速率的计算例1在一密闭的容器里装有氮气和氢气 反应开始时 氮气的浓度为2mol L 1 氢气的浓度为5mol L 1 反应开始2min后 测得容器中氮气的浓度为1 8mol L 1 这2 min内氮气的平均反应速率是多少 氢气和氨气的平均反应速率各是多少 解析N2 3H2 2NH3起始浓度 mol L 1 252min后浓度 mol L 1 1 8变化浓度 mol L 1 0 2用氮气的浓度变化表示的反应速率是 v N2 0 1mol L 1 min 1根据各物质的化学反应速率之比等于化学计量数之比 用氢气和氨气的浓度变化表示的反应速率分别是 v H2 v N2 0 1mol L 1 min 1 0 3mol L 1 min 1 v NH3 v N2 0 1mol L 1 min 1 0 2mol L 1 min 1 答案在2min内 氮气 氢气 氨气的平均反应速率分别是0 1mol L 1 min 1 0 3mol L 1 min 1 0 2mol L 1 min 1 跟踪练习1将化合物A的蒸气1mol通入0 5L的容器中加热 发生反应 2A g B g nC g 反应到3min时 容器内A的浓度为0 8mol L 1 通过测定得这段时间内的平均速率v C 0 6mol L 1 min 1 则化学方程式中的n值为 用物质B表示这段时间的平均速率v B 答案3 0 2mol L 1 min 1 知识点2 判断化学反应速率的快慢例2反应 A 3B 2C 2D在四种不同情况下的反应速率分别为 v A 0 15mol L 1 min 1 v B 0 01mol L 1 s 1 v C 0 40mol L 1 min 1 v D 0 45mol L 1 min 1 该反应进行的快慢顺序为 填序号 解析比较四种不同情况下反应速率的快慢 需要用同一物质的变化来表示 v A v B v C v D 1 3 2 2 转化为用A的浓度变化来表示的反应速率为 v A 0 15mol L 1 min 1 v B 0 01mol L 1 s 1 0 6mol L 1 min 1 则v A v B 0 20mol L 1 min 1 v C 0 40mol L 1 min 1 则v A v C 0 20mol L 1 min 1 v D 0 45mol L 1 min 1 则v A v D 0 225mol L 1 min 1 故反应进行的快慢顺序为 答案 跟踪练习2甲 乙两个容器内都在进行A B的反应 甲中每分钟减少4molA 乙中每分钟减少2molA 则两容器中的反应速率 A 甲快B 乙快C 相等D 无法确定答案D知识点3 化学方程式的推断例3某温度时 在2L的容器中 X Y Z三种物质的物质的量随时间变化的曲线如下图所示 则由图中数据分析可知 该反应的化学方程式为 反应开始至2min时 用Z表示的平均反应速率为 解析由图可知 X Y的物质的量随反应的进行而减小 Z的物质的量随反应的进行而增大 则X和Y为反应物 Z为生成物 且2min后 X Y Z三种物质的物质的量不再发生改变 则可确定该反应为可逆反应 n X 1 0mol 0 7mol 0 3mol n Y 1 0mol 0 9mol 0 1mol n Z 0 2mol 0 0 2mol n X n Y n Z 0 3mol 0 1mol 0 2mol 3 1 2故反应的化学方程式为 3X Y 2Z v Z 0 05mol L 1 min 1答案3X Y2Z 0 05mol L 1 min 1跟踪练习3在一定条件下 反应 mA nB pC中各物质的化学反应速率分别为 v A amol L 1 s 1 v B mol L 1 s 1 v C amol L 1 s 1 则该反应的化学方程式是 答案2A B 2C 化学反应原理 新课标人教版选修四 第二章化学反应速率和化学平衡 第一节化学反应速率 一课时 化学反应进行的方向 推动力 本章学习内容化学反应的快慢 速率 化学反应的限度 反应物能否全部转变为产物 学习目标 掌握化学反应速率的概念2 化学反应速率的表示方法重点 难点 化学反应速率概念的理解和其表示方法 一 化学反应速率 1 定义 是描述化学反应进行快慢的物理量 是指单位时间 单位体积内反应物或生成物的物质的量 mol 的变化 2 表示方法 用单位时间内某一反应物的物质的量浓度的减少或生成物的物质的量浓度的增加来表示 V C t3 单位 mol L h mol L min mol L s如反应方程式 mA nB pY qZ则VA C A t VB C B t VY C Y t VZ C Z t 学与问 一个化学反应的速率用不同的反应物或生成物来表示 数值可能但含意 速率之比等于该反应方程式中对应之比 不同 是一致的 物质的系数 各物质速率与化学计量关系 一定条件下 用不同的物质来表示某反应的速率 其数值可能不同 但表示的意义相同 且它们的数值之比等于反应方程式中系数比 如N2 3H2 2NH3132 1 3 2 课堂练习 在一定条件下2升的反应容器中充入一定量的N2和H2发生下反应 N2 3H2 2NH3 5分钟后测的NH3的物质的量为0 5mol则NH3的反应速率为 H2的反应速率为 0 05mol L min 3 2 0 05mol L min 0 075mol L min 课堂练习 1 在一定条件下 密闭容器中合成3H2 N2 2NH3 开始时测得 H2 4mol L N2 1mol L 2S末 测得 N2 0 9mol L 求VH2为多大 2 向2L的密闭容器 内有催化剂 充入2mol的SO2和1molO2 经2S 测得容器内有1mol的SO3 则该反应的速率可怎样表示 0 15mol L s 4 在下列过程 需要加快化学反应速率的是A 钢铁腐蚀B 塑料老化C 食物腐烂D 工业炼钢 5 某温度时 图中曲线X Y Z是在2L容器中X Y Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线 由图中数据分析 该反应的化学方程式为 反应从开始计时 2分钟内Z的平均反应速率为 D 3X Y 2Z 二 化学反应的速率是通过实验测定的 测定方法有 直接观察某些性质 如释放出气体的体积和体系压强 科学仪器测定 如颜色的深浅 光的吸收和发射 导电能力等 溶液中 常利用颜色深浅和显色物质浓度间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率 实验 一 实验分析 反应物 指气体和液体 不含纯液体和固体 的浓度越大 反应时间越短 反应速率越快 注意问题 1 化学反应速率是用来衡量化学反应的快慢的尺度 它与时间和浓度变化有关 2 在同一反应中用不同物质来表示时 其数值可以不同 但都表示同一个反应的速率 因此 表示化学反应的速率时 必须说明反应物中哪种物质做标准 不同物质的速率的比值一定等于化学方程式中相应的化学计量数之比 3 一般来说 化学反应速率随反应的进行而逐渐减慢 因此 某一段时间内的反应速率 是平均速率 而不是指瞬时速率 4 化学反应速率一般不能用固体或纯液体表示 学生练习 1 把下列四种X溶液 分别加进四个盛有10mL浓度为2mol L 1的盐酸的烧杯中 并都加水稀释至50mL 此时 X和盐酸缓慢地进行反应 其中反应速率最大的是 A 10mL 2mol L 1 B 20mL 2mol L 1 C 10mL 4mol L 1 D 20mL 3mol L 1 答案 D 2 反应4NH3 5O2 4NO 6H2O 在5L的密闭容器中进行半分钟后 NO的物质的量增加了0 3mol 则此反应的平均速率 x 表示反应物的消耗速率或生成物的生成速率 为 A O2 0 01mol L 1 s 1 B NO 0 008mol L 1 s 1 C H2O 0 003mol L 1 s 1 D NH3 0 002mol L 1 s 1 答案 CD 3 反应4A 气 5B 气 4C 气 6D 气 在5L的密闭容器中进行 半分钟后 C的物质的量增加了0 3mol 下列论述正确的是 A A的平均反应速率是0 010mol L 1 s 1 B 容器中含D的物质的量至少为0 45mol C 容器中A B C D的物质的量比一定是4 5 4 6 D 容器中A的物质的量一定增加了0 3mol 答案 B 4 在密闭容器中进行可逆反应 A与B反应生成C 其反应速率分别用 A B C mol L 1 s 1 表示 且 A B C 之间有如下所示的关系 B 3 A 3 C 2 B 则此反应可表示为 A 2A 3B 2C B A 3B 2C C 3A B 2C D A B 答案 B 课后作业 课本 页练习 一 题 预习 预习第二节影响化学反应速率的因素 1 化学反应速率与分子间的有效碰撞频率有关 想一想 我们以前学过的 用过的和日常生活中改变速率的方法有哪些 2 我们知道的改变反应速率的措施有 加热 搅拌 增大反应物的浓度 使用催化剂 汽车加大