化学选修四 化学反应原理导学案.doc

1 化学选修四 化学反应原理 第一章化学反应与能量变化 第一节化学反应与能量变化 基本概念 综述 坏消息是这部分内容 理论方面晦涩难懂 需要列位看官仔细体会 好消息是这部分的题在高考中往往以较为基础的形式出现 各位大可不必害怕 另一个坏消息是如果你不能正确理解下文中的基本概念 错误率会很高 另一个好消息是只要你紧随下文思路 理解还是比较容易的 闲话少说 且看 下文 分 解 课标要求 1 了解化学反应中的能量变化 吸热反应 放热反应 反应热 燃烧热 中和热等概念 2 掌握热化学方程式的含义 正确书写热化学方程式 3 掌握有关燃烧热的简单计算 4 初步了解新能源的开发 考点 1 化学反应中能量变化的理解 1 从化学键角度理解 化合物里的原子或离子之间通过 相结合 化学反应可以理解为旧键的断裂和新键的形成化学反应可以理解为旧键的断裂和新键的形成 化学键是原子间一种强烈的相互作用 被打断时 要从外界吸收能量 相应的 新键形成时 要向外界放出能量 若旧键断裂时吸收的能量 大于新键形成时放出的能量 显然该反应为 若旧键断裂时吸收的能量 小于新键形成时放出的能量 则该反应为 任何化学反应 都伴随能量的变化任何化学反应 都伴随能量的变化 这种能量变化包括多种形式 主要以 形式体 现 2 从能量守恒角度理解 任何物质有含有一定的能量 若反应物的能量比生物的能量少 根据能量守恒 多的那部分能量只能从外界吸收 反 应为吸热反应 反之为放热反应 换句话说 对于一个吸热反应 反应物的能量加上从外界吸收的能量 应该等于生成物 的能量 放热反应同理 如 2H2 O2 2H2O 放出 Q kJ 热量 2H2O 2H2 O2 吸收 Q kJ 热量 从能量守恒的角度来看 2H2 O2 Q 2H2O 2H2O Q 2H2 O2 2H2 O2 2H2O Q 2H2 O2 2H2O Q 2H2 O2 2H2O Q 2H2 O2 2H2O Q 2 整理后如下 2H2 O2 2H2O Q 2H2O 2H2 O2 Q 思考 在同温 同压下 比较下列反应放出热量 Q1 Q2的大小 2H2 g O2 g 2H2O g Q1 2H2 g O2 g 2H2O l Q2 S g O2 g SO2 g Q1 S s O2 g SO2 g Q2 C s 1 2O2 g CO g Q1 C s O2 g CO2 g Q2 H2 g Cl2 g 2HCl g Q1 1 2H2 g 1 2Cl2 g HCl g Q2 3 常见放热反应 吸热反应 常见放热反应 大多数化合反应 常见吸热反应 大多数分解反应 所有的燃烧反应 盐类的水解 酸碱中和反应 Ba OH 2 8H2O 与 NH4Cl 反 应 金属与酸反应 4 吸热与加热 需要加热的反应不一定是吸热反应 不需要加热的反应也不一定就是放热反应 化学反应时吸热还是放热与是否需要加热无关 5 反应与过程 注意区别反应与过程 我们这里的反应特指化学反应 而过程有很多种 包括物理过程 化学过程 即化学反应 等 如液态水蒸发为水蒸气需要吸热 这是一个物理过程 不是吸热反应 考点 2 反应热 在化学反应中放出或吸收的热量 通常叫做 首先 我们来看一张无所不能百看不厌荡气回肠的图 E2 E3 E1 E2 E3 E1 3 上图中 E1为反应物所含有的能量 E3为生成物含有的能量 反应时 旧键断裂 物质从外界吸收能量 E2 E1 即反应物键能之和 新键形成 物质向外界放出能量 E2 E1 即生成物键能之和 可以看出 这里给出的是一个吸热反应的图像 请大家在其右侧画出放热反应的图像 1 从化学键角度 从化学键角度 反应的能量变化应该等于 旧键断裂时吸收的能量 与 新键形成时 放出的能量 之差 即 E2 E1 E2 E3 对于任何反应 规定 反应热 反应物键能之和 生成物键能之和 2 从能量守恒角度 从能量守恒角度 反应的能量变化应该等于反应物与生成物能量之差 即 E3 E1 对于任何反应 规定 反应热 生成物的能量 反应物的能量 注意注意 虽然两种角度计算方式不同 但结果相同 都是 虽然两种角度计算方式不同 但结果相同 都是 E3 E1 我们将物质自身含有的能量称为焓 严格来讲 焓的概念比较复杂 为了理解方便 这里我们暂且这么说也无妨 焓的符号 单位 这样 我们就可以将反应热表示为 H 思考 放热反应 放热反应 H 0 吸热反应 吸热反应 H 0 例 例 填写下表 判断依据放热反应吸热反应 反应物总能量与生成物 总能量的相对大小 E 反应物 E 生成物 E 反应物 E 生成物 与化学键的关系 生成物分子成键时释放 出的总能量 反应物 分子断裂时吸收的总能 量 生成物分子成键时释放 出的总能量 反应 物分子断裂时吸收的总 能量 H 的符号 H 0 H 0 3 kj mol 如果说 kj 是能量的单位 好理解 那么这里的 mol 是什么意思呢 H 既然是反应热 化学反应中能量的变化 的符号 它的单位应该是 kj 才对 为什 么要加上 mol 呢 这里的 mol 是指 1mol 反应 何谓 1mol 反应 4 以 H2 g Cl2 g 2HCl g 和 1 2H2 g 1 2Cl2 g HCl g 为例 对于前者 1mol 反应是指 1molH2和 1molCl2完全反应生成 2mol HCl 对于后者 1mol 反应是指 1 2 mol H2和 1 2 mol Cl2 完全反应生成 1mol HCl 相信大家都能看出来了 所谓 1mol 反应 简单点说就是方程式中各物质的系数就是各 自参加反应的物质的量 上述两个方程式 在以往看来没有什么差别 但在热化学中 代 表却是两个不同的情况 考点 3 燃烧热 什么是燃烧热 是不是物质燃烧放出的热量就叫燃烧热呢 在 25 101 kPa 时 1 mol 物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量 叫做该物 质的燃烧热 在理解物质燃烧热的定义时 要注意以下几点 研究条件 25 101 kPa 反应程度 完全燃烧 产物是稳定的氧化物 燃烧物的物质的量 1 mol 研究内容 放出的热量 H 0 表示放热反应 H H2 C H2 57 3 kJ mol 1 D H1 H2 6 06 年广东惠州 根据热化学方程式 S s O2 g SO2 g H 297 23 kJ mol 1 下列说法正确的是 A 1 mol SO2 g 的能量总和大于 1 mo S s 和 1 mol O2 g 的能量总和 B 1 mol SO2 g 的能量总和小于 1 mol S s 和 1 mol O2 g 的能量总和 C S g O2 g SO2 g H Q kJ mol 1 Q 的值大于 297 23 D S g O2 g SO2 g H Q kJ mol 1 Q 的值等于 297 23 7 06 年江苏东海 工业由粗硅制取纯硅有以下反应 Si s 3 HCl g SiHCl3 g H2 g H 318 kJ mol l SiHCl3 g H2 g Si s 3 HCl g 下列关于上述反应的说法中不正确的是 A 反应 均为氧化还原反应 B 反应 均为置换反应 C 若反应 放热 则反应 一定吸热 D 欲提高 SiHCl3产率 可减压或升温 8 08 高考重庆 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 kJ mol B N2 g 3H2 g 2NH3 g H 2 b a kJ mol C N2 g H2 g NH3 l H b c a kJ mol 2 1 2 3 D N2 g H2 g NH3 g H a b kJ mol 2 1 2 3 9 某种发动机燃料由 A B 两种物质混合而成 A B 两种物质含有 C H O 三种元素中 的两种或三种 已知常温下 A B 及 CO H2的燃烧热如下 物 质ABCOH2 13 Q kJ mol 1 0 40 20 61 00 8 4 414 2 066 x 燃烧热 kJ mol 17255518283286 A B 按不同比例混合的燃料 91 2g 在足量的氧气中燃烧时 放出的热量 Q 与 B 的物 质的量分数 x 的关系如右图 A B 的相对分子质量为 A B 等物质的量的 A B 混合的燃料 73g 在 160LO2中完全燃烧 得到 104L 气体 通过碱石灰吸收后剩余 3 2L 气体体积均在标准 状况下测定 由此可推得混合物中 N C N H N O A 分子式为 B 分子式为 1mol 等物质的量的 A B 混合的燃料 在一定量的氧气中燃烧 放出热量 2980kJ 则反应中生成 CO mol 课题 热化学方程式及盖斯定律 课题 热化学方程式及盖斯定律 9 9 1 书写下列反应的热化学方程式 在标准状况下11 2升甲烷完全燃烧生成CO2 和液态水放出444 8KJ热 其热化学方程式为 3克红热的炭和水蒸汽充分反应 生成CO2 和H2 吸收32 8KJ热 热化学方程式为 2 已知热化学方程式2H2 g O2 g 2H2O L H1 571 6KJ mol 则关于热化学方程 式2H2O L 2H2 g O2 g H2 的说法正确的是 A 热化学方程式中化学计量数表示分子数 B 该反应 H2大于零 C 该反应的 H2 571 6KJ mol D 该反应可表示36克水分解时的热效应 3 0 096Kg炭完全燃烧 可放出3134 4KJ热量 以下热化学方程式的表示中正确的是 A C s O2 g CO2 g H 392 9KJ mol B C s O2 g CO2 g H 391 8KJ mol C C s 1 2O2 g CO2 g H 196 5KJ mol D C s O2 g CO2 g H 392 9KJ mol 4 以NA代表阿佛加德罗常数 则关于热化学方程式C2H2 g 5 2O2 g 2CO2 g H2O L H 1300KJ mol的说法中 正确的是 A 有10NA个电子转移时 该反应放出1300KJ能量 B 有NA个水分子生成目为液体 吸收1300KJ热量 C 有2NA个碳氧共用电子对生成时 放出1300KJ热量 D 有8NA个碳氧共用电子对生成时 放出1300KJ热量 5 实验室测得4mol SO2参加下列反应 2SO2 g O2 g 2SO3 g H 196 64KJ mol当放出314 3KJ热量时 SO2转化率最接近于 A 40 B 50 C 80 D 90 6 已知下列热化学方程式Zn s 1 2O2 ZnO s H 351 1KJ mol Hg L 1 2O2 g HgO s H 90 7KJ mol 由此可知反应Zn s HgO s ZnO s Hg L 的 H为 A 1441 8KJ mol B 260 4KJ mol C 441KJ mol D 260 4KJ mol 你复习中遇到的疑惑有你复习中遇到的疑惑有 1 1克H2 g 燃烧生成液态水放出142 9KJ热量 表示该反应的热化学方程式正确的为 14 A 2H2 g O2 g 2H2O L H 142 9KJ mol B 2H2 g O2 g 2H2O L H 571 6KJ mol C 2H2 O2 2H2O H 571 6KJ mol D H2 g 1 2O2 g H2O L H 285 8KJ mol 2 在同温同压下 下列各组热化学方程式中Q2 Q1的是 A 2H2 g O2 g 2H2O g H Q1 2H2 g O2 g 2H2O l H Q2 B C s 1 2O2 g CO g H Q1 C s O2 g CO g H Q2 C S s O2 g SO2 g H Q1 S s O2 g SO2 g H Q2 D H2 g Cl2 g 2HCl g H Q1 1 2H2 g 1 2Cl2 g HCl g H Q2 3 甲硅烷 SiH4 是一种无色气体 遇到空气中能发生爆炸性自然 生成SiO2和水 已知室 温下1克甲硅烷自燃放出44 6KJ 热量 其热化学方程式为 4 2 3克液态有机物和一定量的氧气混合点燃恰好完全燃烧 生成2 7克水和2 24升CO2 标 况 并放出68 35KJ热量 则该反应的热化学方程式为 5 火箭推进器中盛有强还原剂液态肼 N2H4 和强氧化剂液态双氧水 当它们混合反应时 即 产生大量氮气和水蒸汽 并放出大量热 已知0 4mol液态肼与足量的液态双氧水反应 生成 氮气和水蒸汽 放出256 652KJ热 a 反应热化学反应方程式为 b 又已知H2O L H2O g H 44KJ mol则16克液态肼与液态双氧水反应生成液态水 时放出的热量为 KJ 热化学方程式意义及书写方法热化学方程式意义及书写方法 反应热的计算反应热的计算 6 已知C2H5OH g 3O2 2CO2 g 3H2O g H1 H2O g H2O l H2 C2H5OH g C2H5OH L H3 若使23克液态乙醇完全燃烧生成H2O l 则放出的热量为 7 已知下列热化学方程式Zn s 1 2O2 g ZnO s H 351 1KJ mol Hg L 1 2O2 g HgO S H 90 7KJ mol 由此可得反应Zn s HgO s ZnO s Hg L 的 H为 A 1441 8KJ mol B 260 4KJ mol C 441 8KJ mol D 260 4KJ mol 8 已知热化学方程式 C s 金刚石 O2 g CO2 g H 397 3KJ mol C s 石墨 O2 g CO2 g H 395 41KJ mol 则金刚石转化为石墨的热化学方程式 由热化学方程式看 两者的稳定性是 盖斯定律内容及应用盖斯定律内容及应用 15 1 在相同温度下 已知2H2 g O2 g 2H2O g H1 2H2 g O2 g 2H2O L H2 H2 g 1 2O2 g H2O L H3 H则 H1 H2 H3大小关系为 A H1 H2 H3 B 2 H3 H2 H1 C H3 H2 H1 D 2 H3 H2 若将a mol CH4 CO H2混合气体完全燃烧 生成CO2气体和水蒸汽 则放出热量 Q 的取值范围是 若将a mol CH4 CO H2混合气体完全燃烧 生成CO2气体和水蒸汽 且CO2和H2O物质 的量相等 则放出热量 Q 的取值范围是 10 1mol气态Na 和1molCl 结合生成1molNaCl晶体所释放的热能为NaCl晶体的晶格能 下列 16 热化学方程式中 能直接表示NaCl晶格能的是 A Na g Cl g NaCl S H B Na s 1 2Cl2 NaCl S H1 C Na s Na g H2 D Na g e Na g H3 E 1 2Cl2 g Cl g H4 F Cl g e Cl g H5 写出 H1与 H H2 H3 H4 H5之间关系 第三节化学反应热的计算第三节化学反应热的计算 同步强化训练同步强化训练 一 选择题 一 选择题 1 已知常温时红磷比白磷稳定 在下列反应中 4P 白磷 s 5O2 g 2P2O5 s H a kJ mol 4P 红磷 s 5O2 g 2P2O5 s H b kJ mol 若 a b 均大于零 则 a 和 b 的关系为 A a b B D 无法确定 2 已知 25 101 kPa 下 石墨 金刚石燃烧的热化学方程式分别为 C 石墨 O2 g CO2 g H 393 51 kJ mol 1 C 金刚石 O2 g CO2 g H 395 41 kJ mol 1 据此判断 下列说法正确的是 A 由石墨制备金刚石是吸热反应 等质量时 石墨的能量比金刚石的低 B 由石墨制备金刚石是吸热反应 等质量时 石墨的能量比金刚石的高 C 由石墨制备金刚石是放热反应 等质量时 石墨的能量比金刚石的低 D 由石墨制备金刚石是放热反应 等质量时 石墨的能量比金刚石的高 3 已知 H2 g 1 2 O2 g H2O g H1 a kJ mol 1 2 H2 g O2 g 2 H2O g H2 b kJ mol 1 H2 g 1 2 O2 g H2O l H1 c kJ mol 1 2 H2 g O2 g 2 H2O l H2 d kJ mol 1 下列关系式中正确的是 A a b 0 B b d 0 C 2a b 0 D 2c d 0 4 已知葡萄糖的燃烧热是 2804 kJ mol 1 当它氧化生成 1 g 水时放出的热量是 A 26 0kJ B 51 9kJ C 155 8kJ D 467 3kJ 5 已知在 1 105 Pa 298 K 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 1 2 O2 g H1 242 kJ mol 1 B 2 H2 g O2 g 2 H2O l H2 484 kJ mol 1 C H2 g 1 2 O2 g H2O g H1 242 kJ mol 1 D 2 H2 g O2 g 2 H2O g H2 484 kJ mol 1 6 已知反应 X Y M N 为放热反应 对该反应的下列说法中正确的 A X 的能量一定高于 M B Y 的能量一定高于 N C X 和 Y 的总能量一定高于 M 和 N 的总能量 D 因该反应为放热反应 故不必加热就可发生 7 一定条件下 充分燃烧一定量的丁烷放出热量为 Q kJ Q 0 经测定完全吸收生成的二氧 化碳需消耗 5mol L 1的 KOH 溶液 100ml 恰好生成正盐 则此条件下反应 C4H10 g 13 2O2 g 4 CO2 g 5 H2O g 的 H 为 A 8Q kJ B 16Q kJ C 8Q kJ D 16Q kJ 17 8 已知两个热化学方程式 2H2 g O2 g 2H2O l H 571 6 kJ mol C3H8 g 5O2 g 3CO2 g 4 H2O l H 2220kJ mol 实验测得 H2和 C3H8混合气体共 5mol 完全燃烧时放热 3847kJ 则混合气体中 H2与 C3H8的体积比为 A 1 3 B 3 1 C 1 4 D 1 1 9 在同温同压下 下列各组化学反应的反应热 H 前者大于后者的是 A 2 H2 g O2 g 2 H2O l 2 H2 g O2 g 2 H2O g B H2 g Cl2 g 2 H Cl g 1 2 H2 g 1 2Cl2 g H Cl g C NaOH aq H Cl aq NaCl aq H2O l NaOH aq 1 2 H2SO4 aq 1 2Na2SO4 aq H2O l D C s 1 2 O2 g CO g C s O2 g CO2 g 10 已知 298K 时 2SO2 g O2 g 2 SO3 g H 197kJ mol 在相同温度和压 强下 向某密闭容器中通人 2mol SO2和 1mol O2 达到平衡时放出热量 Q1 向另一容 积相同的密闭容器中通人 1mol SO2和 0 5mol O2 达到平衡时放出热量 Q2 下列关系式 正确的是 A Q2 Q1 2 B Q2 Q1 2 C Q1 Q2 197 kJ D Q2 Q1 2 197kJ 2 11 下列有关 H aq OH aq H2O l H 57 3 kJ mol 1的离子反应说法正确的是 A 代表所有的酸碱中和反应 B 反应物一定是强酸和强碱 C 强酸和强碱的中和反应都可以这样表示 D 代表稀的强酸和稀的强碱中和生成 1mol 水的反应 12 下列热化学方程式中 H 能正确表示物质的燃烧热的是 1 CO g 1 2O2 g CO2 g H 283 0 kJ mol B C s 1 2O2 g CO g H 110 5 kJ mol C H2 g 1 2O2 g H2O g H 241 8 kJ mol D 2C8H18 l 25O2 g 16CO2 g 18H2O l H 11036 kJ mol 13 氢气 H2 一氧化碳 CO 辛烷 C8H18 甲烷 CH4 的热化学方程式分别为 H2 g 1 2O2 g H2O l H 285 8 kJ mol CO g 1 2O2 g CO2 g H 283 0 kJ mol C8H18 l 25 2O2 g 8CO2 g 9 H2O l H 5518 kJ mol CH4 g 2 O2 g CO2 g 2 H2O l H 890 3 kJ mol 相同质量的 H2 CO C8H18 CH4完全燃烧时 放出热量最少的是 A H2 g B CO g C C8H18 l D CH4 g 14 X Y 二元素的原子 当它们分别获得两个电子形成稀有气体元素原子层结构时 X 放 出的热量大于 Y 放出的热量 Z W 两元素的原子 当它们分别失去一个电子形成稀有气 体元素原子的电子层结构时 吸收能量 W 大于 Z 则 X Y 和 Z W 分别形成的化合物中 离子化合物可能性最大的是 A Z2X B Z2Y C W2X D W2Y 二 填空题 二 填空题 15 已知 1 molCO 气体完全燃烧生成 CO2 气体放出 283 kJ 热量 1 mol 氢气完全燃烧生成 液态水放出 286 kJ 热量 1 molCH4气体完全燃烧生成 CO2气体和液态水放出 18 890 kJ 热量 1 写出氢气燃烧的热化学方程式 2 若 1 molCH4气体完全燃烧生成 CO2气体和水蒸气 放出热量 为 890 kJ 填 3 若将 a molCH4 CO 和 H2的混合气体完全燃烧 生成 CO2气体和液态水时 则 放出热量 Q 的取值范围是 4 若将 a molCH4 CO 和 H2的混合气体完全燃烧 生成 CO2气体和液态水 且 CO2和水的物质的量相等时 则放出热量 Q 的的取值范围是 16 由氢气和氧气反应生成 1 mol 水蒸气放热 241 8 kJ mol 1 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 1 2 O2 l H2O l 的 H kJ mol 1 氢气的燃烧热为 kJ mol 1 17 家用液化气的主要成分之一是丁烷 当 10g 丁烷完全燃烧并生成 CO2和液态水时 放 出的热量为 500kJ 试写出丁烷燃烧的热化学方程式 丁烷的燃烧热为 kJ mol 已知 1mol 液态水汽化时需要吸收 44kJ 的热量 则 C4H10 g 13 2O2 g 4CO2 g 5H2O g H kJ mol 18 在火箭推进器中装有强还原剂肼 N2H4 和强氧化剂 H2O2 当它们混合时 即产生大 量的氮气和水蒸气 并放出大量热 已知 0 4 mol 液态肼和足量 H2O2反应 生成氮气和 水蒸气 放出 256 65 kJ 的热量 1 写出肼和过氧化氢的结构式 肼 过氧化氢 2 写出热化学方程式 3 已知 H2O l H2O g H 44 kJ mol 1 则 16 g 液态肼与足量液态过氧化氢 反应生成氮气和液态水时 放出的热量是 kJ 4 上述反应用于火箭推进剂 除释放出大量热和快速产生大量气体外 还有一个很突 出的优点是 5 已知 N2 g 2O2 g 2NO2 g H 67 7 kJ mol 1 N2H4 g O2 g N2 g 2H2O g H 534 kJ mol 1 据盖斯定律写出肼与 NO2完全反应的热化 学方程式 19 50 mL 0 50 mol L 1盐酸与 50 mL 0 50 mol L 1 NaOH 溶液在下图所示的装置中 进行中和反应 通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热 回答下列问题 1 从实验装置上看 图中尚缺少的一种玻璃用品是 2 烧杯间填满碎纸条的作用是 19 3 大烧杯上如不盖硬纸板 求得的中和热数值将 填 偏大 偏小 或 无 影 响 4 实验中改用 60 mL 0 50 mol L 1盐酸跟 50 mL 0 50 mol L 1 NaOH 溶液进行反 应 与上述实验相比 所放出的热量 填 相等 或 不相等 所求中和热 填 相等 或 不相等 简述理由 5 用相同浓度和体积的氨水代替 NaOH 溶液进行上述实验 测得的中和热的数值会 用 50 mL 0 50 mol L 1 NaOH 溶液进行上述实验 测得的中和热的数值会 均填 偏大 偏小 或 无影响 20 家用液化气中的主要成分之一是丁烷 当 10 kg 丁烷完全 燃烧并生成 CO2和液态 水时 放出的热量为 5 105 kJ 试写出丁烷燃烧的热化学方程式 丁烷的燃烧热为 kJ mol 1 已 知 1 mol 液态水汽化时需要吸收 44 kJ 的热量 C4H10 g O2 g 4CO2 g 5H2O g 中 2 13 的 H kJ mol 1 三三 解答题解答题 21 1 已知热化学方程式 CaCO3 s CaO s CO2 g H 178 0 kJ mol 1 C s O2 g CO2 g H 393 5 kJ mol 1 如果把 0 5 t CaCO3 s 煅烧成 CaO s 在理论上要用多少千克焦炭 2 空气中氧气的质量分数约为 22 某农家沼气池平均每天产沼气 1 12 kg 计算这 些沼气完全燃烧和不完全燃烧 生成 CO 时 分别通过灶具的空气的质量 四四 创新试题创新试题 22 发射卫星时可用肼 N2H4 为燃料和二氧化氮做氧化剂 两者反应生成氮气和气态水 已知 N2 g 2O2 g 2NO2 g H 67 7kJ mol N2H4 g O2 g N2 g 2H2O g H 543kJ mol 1 2H2 g 1 2F2 g HF g H 269kJ mol H2 g 1 2O2 g H2O g H 242kJ mol 1 肼和二氧化氮反应的热化学方程式为 2 有人认为若用氟代替二氧化氮作氧化剂 则反应释放能量更大 肼和氟反应的热化学 方程式 23 沼气是一种廉价的能源 农村富有秸秆 杂草等废弃物 它们经微生物发酵之后 便 可以产生沼气 可以用来点火做饭 1 已知 C6H10O5 n nH2O 3nCO2 3nCH4 H 0 请设想出 这个反应的实际价值与意义 2 煤的主要成分是碳 写出煤和沼气中的主要成分燃烧过程的化学方程式 细菌 20 并指出哪一种 燃料对环境的污染小 3 我国农村大约有 700 万个沼气发生池 如果每个沼气池平均每天产生 2 立方米的沼气 主要是甲烷 1mol 甲烷完全燃烧能放出 890kJ 的热量 计算每天可节约燃烧值为 3 36 107J kg 的标准煤 千克 4 若建立沼气发电站 则可以实现把 转化为电能 沼气被称为 级能源 24 近 20 年来 对以氢气作为未来的动力燃料氢能源的研究获得了迅速发展 像电一样 氢是一种需要依靠其他能源如石油 煤 原子能等的能量来制取的所谓 二级能源 而存 在于自然界的可以提供现成形式能量的能源称为一级能源 如煤 石油 太阳能和原子能 等 1 为了有效发展民用氢能源 首先必须制得廉价的氢气 下列可供开发又较经济且资 源可持续利用的制氢气的方法是 A 电解水B 锌和稀硫酸反应 C 光解海水D 以石油 天然气为原料 2 氢气燃烧时耗氧量小 发热量大 已知 热化学方程式为 C g O2 g CO2 g H 393 5 kJ mol 1 H2 g O2 g H2O l H 285 8 kJ mol 1 2 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 3 氢能源有可能实现能源的贮存 也有可能实现经济 高效的输送 研究表明过渡金 属型氢化物 又称间充氢化物 在这类氢化物中 氢原子填充在金属的晶格间隙之间 其 组成不固定 通常是非化学计量的 如 LaH2 76 TiH1 73 CeH2 69 ZrH1 98 PrH2 85 TaH0 78 已知标准状况下 1 体积的钯粉大约 可吸附 896 体积的氢气 钯粉的密度为 10 64 g cm3 相对原子质量为 106 4 试写出钯 Pd 的氢化物的化学式 第二章反应速率和化学平衡第二章反应速率和化学平衡 第一节化学反应速率第一节化学反应速率 一 学习目标一 学习目标 1 了解了化学反应速率的概念和表示方法 2 使学生具有初步的利用反应速率计算的能力 3 了解关于反应速率的图象 二 学习预习二 学习预习 1 概念 2 数学表达式 3 各物理量的单位 化学反应速率 反应物 或生成物 浓度 反应时间 4 请区别 根据 1L 密闭容器中的反应 2H2 O2 2H2O 21 起始物质的量 mol 2 1 2 20 分钟后物质的量 mol 1 0 5 3 20 分钟内物质的量变化量 mol 20 分钟内物质的量浓度变化量 mol L 10 分钟内物质的量浓度变化量 mol L 0 5 0 25 0 5 10 分钟内平均反应速率 mol L min 10 分钟内平均反应速率之比 物质的量 物质的量浓度 物质的量浓度变化 物质的量浓度变化的快慢 5 物质浓度随时间变化的曲线 注 注 1 化学反应速率是标量 即只有大小 没有方向 2 化学反应在整个进行过程中不是匀速的 即不同时刻的化学反应速率是不相同的 所以 通常计算出来的速率是平均速率 3 同一反应中 用不同物质表示的反应速率数值可能不同 因此 在表示反应速率时必须 标明是何种物质 4 对于固体物质或气态反应中的液体物质 反应在其表面进行 它们的 浓度 是不变的 因此不用液体和固体表示化学反应速率 5 同一反应中 各物质的反应速率之比等于化学方程式中各物质的计量系数之比 三 课堂巩固三 课堂巩固 题型一 反应速率的计算题型一 反应速率的计算 1 已知 4NH3 5O2 4NO 6H2O 若反应速率分别用 VNH3 VO2 VNO VH2O mol L 1 min 1 表示 则正确的关系是 A 4 5VNH3 VO2 B 5 6VO2 VH2O C 2 3VNH3 VH2O D 4 5VO2 VNO 2 将固体NH4Br置于密闭容器中 在某温度下 发生下列可逆反应 NH4Br s NH3 g HBr g 2HBr g Br2 g H2 g 2min后 测得c H2 0 5mol L c HBr 4mol L 若上述反应速率用 NH3 表示 下列反应速率正确的是 v A 0 5mol L min B 2 5 mol L min C 2 mol L min D 5 mol L min 3 在体积数 V 升的密闭容器中进行下列反应 mA g nB g pC g qD g 用 A 物质表示的平 均反应速率为 am p mol L 1min 1 则十分钟内 D 物质增加的物质的量是 A pqtm a B atm q C aqVt p D aVm p 4 一定温度下 向容积为 2L 的真空容器内 装有催化剂 通人 1 mol 氮气和 3 mo1 氢气 3 min 后测得容器内的压强是起始的 0 9 倍 在此时间内 用氢气的量的变化来表示的 反应的平均速率 V H2 是 A 0 2 mo1 L min B 0 6 mo1 L min C 0 1 mol L min D 0 3 moI L min 22 题型二 反应速率大小比较题型二 反应速率大小比较 5 在 2A B 3C 4D 中 表示该反应速率最快的是 A A 0 5mol L 1 s 1 B B 0 3 mol L 1 s 1 C C 0 8mol L 1 s 1 D D 1 mol L 1 s 1 6 由下列四种 X 的溶液 分别加入四个盛有 10mL 2mol 盐酸的烧杯中 并加水稀释至 50 mL 此时 X 与盐酸缓慢地进行反应 其中反应速率最大的是 A 20mL 3mol L 1 B 20mL 2mol L 1 C 10mL 4mol L 1 D 10mL 2mol L 1 7 在相同温度下 下列化学反应速率最慢的是 A 10mL 0 1mol L Na2S2O3 10mL 0 1mol L H2SO4 B 5mL 0 1mol L Na2S2O3 5mL 0 1mol L H2SO4 C 5mL 0 1mol L Na2S2O3 5mL 0 05mol L H2SO4 D 10mL 0 05mol L Na2S2O3 10mL 0 05mol L H2SO4 题型三 化学方程式系数的确定题型三 化学方程式系数的确定 8 某温度下 在 V 升容器中进行如下反应 XA 气 3B 气 YC 气 开始时充入 10amolA 30amolB t 分钟后容器中有 8amolA 24amol 的 B 和 4amol 的 C 则 X Y 值分别 是 A X 2 Y 1 B X 1 Y 3 C X 1 Y 2 D X 3 Y 1 9 把 0 6mo1X 气体和 0 4mo1Y 气体混合于 2L 容器中 使其发生如下反应 3X g Y g nZ g 2W g 5 min 末生成 0 2 mo1 W 若测知以 Z 浓度变化表示的平均反应速率为 0 0lmol L min 则 n 的值为 A 4 B 3 C 2 D 1 10 在一个密闭容器中 放入 3 升 X 气体和 2 升 Y 气体 在一定条件下发生下列反应 4X 气 3Y 气 2Q 气 nR 气 达到平衡时 容器内压强比原来增 加 5 X 的浓度减少 1 3 但温度不变 则该反应式中的 n 值应为 A 3 B 4 C 5 D 6 题型四 反应速率与图象结合题型四 反应速率与图象结合 11 某温度时 在 2L 容器中 X Y Z 三种物质的物质的量随时间变 化的曲线如图所示 由图中数据分析 该反应的化学方程式为 反应开始至 2min 用 Z 表示的平均反应速率为 12 在容积固定为 4L 的密闭的容器中 进行可逆反应 X g 2Y g 2Z g 达到平衡时在此过程中 以 Y 的浓度改变表示的反应速率 V正 V逆与时间 t 的关系如上图 则图中阴影部分面积表示 A X 的浓度的减少 B Y 的物质的量的减少 C Z 的浓度增加 D X 的物质的量的减少 二 影响化学反应速率的因素二 影响化学反应速率的因素 一 学习目标一 学习目标 1 掌握运用浓度 压强 温度和催化剂等条件比较反应速率大小的方法 23 2 通过识别有关化学反应速度与压强 温度或浓度等的图像 提高识图析图能力 培养从 图像中挖掘化学信息的能力 3 使学生能初步运用有效碰撞 碰撞的取向和活化分子等来解释浓度 压强 温度和催化 剂等条件对化学反应速率的影响 二 课前预习二 课前预习 1 内因 2 外因 1 浓度 碰撞理论 活化分子 有效碰撞 活化能 注 固体 纯液体的浓度为固定值 它们的量的改变不会影响化学反应速率 2 压强 受压强影响的反应类型 压强影响化学反应速率的本质 注 固体 液体或液体间的反应 忽略压强对反应速率的影响 3 温度 温度影响反应速率的本质 温度影响反应速率的经验规律 4 催化剂 过渡态理论 催化剂影响化学反应速率的本质 酶的催化特点 5 其它 三 衔接高考三 衔接高考 例 1 07 北京理综 一定条件下 体积为 10L 的密闭容器中 1molX 和 1molY 进行反应 2X g Y g Z g 经 60s 达到平衡 生成 0 3molZ 下列说法正确的是 A 以 X 浓度变化表示的反应速率为 0 001mol L S B 将容器体积变为 20L Z 的平衡浓度变为原来的 2 1 C 若增大压强 则物质 Y 的转化率减小 D 若升高温度 X 的体积分数增大 则该反应的 H 0 例 2 2007 广东 22 碘钟 实验中 3I S2O82 I3 2SO42 的反应速率可以用 I3 与加入的淀粉溶液显蓝色的时间 t 来度量 t 越小 反应速率越大 某探究性学习小组在 20 进行实验 得到的数据如下表 24 实验编号 c I mol L 0 0400 0800 0800 1600 120 c SO42 mol L 0 0400 0400 0800 0200 040 t s88 044 022 044 0t2 回答下列问题 1 该实验的目的是 2 显色时间 t2 3 温度对该反应的反应速率的影响符合一般规律 若在 40 下进行编号 对应浓 度的实验 显色时间 t2的范围为 填字母 A 22 0s B 22 0 44 0s C 44 0s D 数据不足 无法判断 4 通过分析比较上表数据 得到的结论是 课堂巩固课堂巩固 1 下列说法正确的是 A 增大反应物浓度 可增大单位体积内活化分子百分数 从而使有效碰撞次数增大 B 有气体参加的化学反应 若增大压强 即缩小反应容器的体积 可增大活化分子的 百分数 从而使反应速率增大 C 升高温度能使化学反应速率增大的主要原因是增加了反应物分子中活化分子的百分数 D 催化剂能增大单位体积内活化分子的百分数 从而成千成万倍地增大反应速率 2 在固定体积密闭容器里 按 2 1 的体积比充入 SO2和 O2两种气体 在一定温度和压强 下进行反应 1min 末时 v SO2 Amol L 1 min 1 在 2min 末时 SO3还在不断增加 那么 2min 末时 仍用 SO2表示该反应的化学反应速率将是 A 小于 Amol L 1 min 1 B 大于 Amol L 1 min 1 C 等于 Amol L 1 min 1 D 无法确定 3 对于反应 N2 O2 2NO 在密闭容器中进行 下列条件中哪些能加快该反应的反 应速率 假定温度不变 A 缩小体积使压强增大 B 体积不变充入 N2使压强增大 C 体积不变充入 He 气使压强增大 D 压强不变 充入 He 气 4 在 10 时 某化学反应速率为 0 1 mol L 1 s 1 若温度每升高 10 反应速率增 加到原来的 2 倍 为了把该反应速率增加到 1 6 mol L 1 s 1则该反应需在什么温度下 进行 A 30 B 40 C 50 D 60 5 亚氯酸盐 NaClO2 可用做漂白剂 在常温下不见光时候可保存约一年 但在酸性溶液 中因生成亚氯酸而分解 5HClO2 4ClO2 H Cl H2O 分解时 刚加入硫酸时反应缓慢 随后突然反应释放出 ClO2 这是因为 A 酸性使亚氯酸的氧化性增强 B 溶液中的 H 起催化作用 C 溶液中的 Cl 起催化作用 D 逸出的 ClO2使反应的生成物浓度降低 25 例 1 A 例 2 1 研究反应物 I 与 S2O82 的浓度对反应速率的影响 2 29 3s 3 A 4 反应速率与反应物起始浓度乘积成正比 或显色时间与反应物起始浓度乘积成反比 影响化学反应速率的因素影响化学反应速率的因素 阶梯训练阶梯训练 1 将 4 mol A 气体和 2 mol B 气体在 2 L 的容器中混合并在一定条件下发生如下反应 2A g B g 2C g 若经 2 s 后测得 C 的浓度为 0 6 mol L 1 现有下列几种说法 用物质 A 表示的反应平均速率为 0 3 mol L 1 s 1 用物质 B 表示的反应的平均速率为 0 6 mol L 1 s 1 2 s 时物质 A 的转化率为 70 2 s 时物质 B 的浓度为 0 7 mol L 1 其中正确的是 A B C D 2 从下列实验事实所引出的相应结论正确的是 选项实验事实结论 A 其他条件相同 Na2S2O3溶液浓度越大 析 出硫沉淀所需时间越短 当其他条件不变时 增大反应物浓 度化学反应速率加快 B 在化学反应前后 催化剂的质量和化学性质 都没有发生改变 催化剂一定不参与化学反应 C H 浓度相同的盐酸和醋酸分别与等质量的形 状相同的锌粒反应 反应开始速率相同 D 在容积可变的密闭容器中发生反应 H2 g I2 g 2HI g 把容积缩小一倍 正反应速率加快 逆反应速率不变 3 在一体积不变的密闭容器中发生如下化学反应 2A g B B g C g 当物质 A 的起始浓度为 1 0 mol L 1 物质 B C 的起始浓度为 0 时 物质 A 的浓度 转化率以及 物质 B 的浓度随反应时间的变化如下列各图所示 则下列有关说法中正确的是 A 条件 I 条件 II 时的反应温度不同 压强相同 B 条件 I 时可能未使用催化剂 条件 II 时可能使用了催化剂 C 条件 III 时的平衡混合物中 物质 C 的浓度等于 0 6 mol L 1 D 条件 IV 和条件 II 相比较 条件 IV 时可能缩小了容器体积 4 合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义 对于密闭容器中的反应 N2 g 图 I 在条件 I 时的反应情况 图 在条件 时 的反应情况 图 III 在条件 III 时的反应情况 图 在条件 时 的反应情况 0 2 0 4 0 6 0 8 1 0 c A mol L 0 10 20 30 40 50t s 0 2 0 4 0 6 0 8 1 0 c A mol L 0 10 20 30 40 50t s 0 2 0 4 0 6 0 8 1 0 A 的 转化率 0 10 20 30 40 50t s 0 2 0 4 0 6 0 8 1 0 c B mol L 0 10 20 30 40 50t s 26 3H2 g 2NH3 g H 0 673 K 30 M Pa 下 n NH3 和 n H2 随时间变化的关系如 下图所示 下列叙述正确的是 A 点 a 的正反应速率比点 b 的大 B 点 c 处反应达到平衡 C 点 d t1时刻 和点 e t2时刻 处 n N2 不一样 D 其他条件不变 773 K 下反应至 t1时刻 n H2 比上图中 d 点的值大 5 在下列事实中 什么因素影响了化学反应速率 1 集气瓶中 H2和 Cl2的混合气体 在瓶外点燃镁条时发生爆炸 2 熔化的 KClO3放出气泡很慢 撒入少量 MnO2很快产生气体 3 同浓度 同体积的盐酸中分别放入同样大小的锌粒和镁条 产生气体有快有慢 4 夏天的食品易霉变 而冬天不易发生该现象 6 T 时 有甲 乙两个密闭容器 甲容器的体积为 1L 乙容器的体积为 2L 分别向甲 乙两容器中加入 6molA 和 3molB 发生反应如下 3 A g b B g 3C g 2D g H 0 4min 时甲容器内的反应恰好达到平衡 A 的浓度为 2 4mol L B 的浓 度为 1 8mol L 根据题给信息回答下列问题 1 甲容器中反应的平衡速率 v B 化学方程式中计量数 b 2 乙容器中反应达到平衡所需时间 t 4 min 填 大于 小于 或 等于 原因是 3 T 时 在另一个体积与乙相同的丙容器中 为了达到平衡 B 的浓度仍然为 1 8mol L 起 始时 向丙容器中加入 C D 的物质的量分别为 3mol 2mol 则还需加入 A B 的物质的量 分别是 4 若要使甲 乙容器中 B 的平衡浓度相等 可以采取的措施是 A 保持温度不变 增大甲容器的体积至 2L B 保持容器体积不变 使甲容器升高温度 C 保持容器压强和温度都不变 向甲中加入一定量 A 气体 D 保持容器压强和温度都不变 向甲中加入一定量 B 气体 7 有如下化学反应 2A g B g 2C g H1 3 时 A 物质的转化率 B 物质的转化率 若 n A n B B 物质的转化率 五 课堂过关五 课堂过关 1 在一