高中化學(xué)選修4

同步導(dǎo)學(xué)

新課標(biāo)

人教版·選修4

化學(xué)目錄第一章化學(xué)反應(yīng)與能量

第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)與能量變化

第二節(jié)燃燒熱能源

第三節(jié)化學(xué)反應(yīng)熱的計算第二章化學(xué)反應(yīng)速率和平衡

第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)速率

第二節(jié)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

第三節(jié)化學(xué)平衡

第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)進行的方向第三章水溶液中的離子平衡

第一節(jié)弱電解質(zhì)的電離

第二節(jié)水的電離和溶液的酸堿性

第三節(jié)鹽類的水解

第四節(jié)難溶電解質(zhì)的溶解平衡第四章電化學(xué)基礎(chǔ)

第一節(jié)原電池

第二節(jié)化學(xué)電源

第三節(jié)電解池

第四節(jié)金屬的電化學(xué)腐蝕與防護第一章化學(xué)反應(yīng)與能量

第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)與能量變化

第1課時焓變反應(yīng)熱

三維目標(biāo)知識與技能1．了解反應(yīng)熱和焓變的含義，了解化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化2．理解吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的實質(zhì)(重點)過程與方法1．從化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)即舊鍵斷裂與新鍵形成的角度研究反應(yīng)熱產(chǎn)生的原因2．從反應(yīng)體系能量的升高與降低角度認識ΔH的“＋”與“－”3．通過分析反應(yīng)過程中的能量變化領(lǐng)悟化學(xué)反應(yīng)中能量守恒的思想情感、態(tài)度與價值觀通過了解簡單化學(xué)反應(yīng)中的熱效應(yīng)，結(jié)合物質(zhì)結(jié)構(gòu)，體會化學(xué)反應(yīng)的實質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣

思維激活

現(xiàn)在新興的“即食即熱型快餐盒”使用起來非常方便，適合外出旅行使用。其內(nèi)層是用鋁箔包裹的并已加工好的真空包裝食品；外層則是分別包裝的兩包化學(xué)物質(zhì)，一包是生石灰，另一包是水。使用時拉動預(yù)留在外的拉線使這兩種化學(xué)物質(zhì)混合，幾分鐘后，飯菜就變得熱騰騰的。你知道這是為什么嗎？

自學(xué)導(dǎo)引

一、化學(xué)反應(yīng)過程中的能量變化

1．化學(xué)反應(yīng)過程中能量變化的表現(xiàn)形式化學(xué)反應(yīng)過程中，不僅有物質(zhì)的變化，還有能量的變化。這種能量的變化常以熱能、電能、光能等形式表現(xiàn)出來。

2．放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)

釋放熱量的化學(xué)反應(yīng)叫做放熱反應(yīng)；吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)叫做吸熱反應(yīng)。

3．化學(xué)反應(yīng)過程中物質(zhì)變化與能量變化的關(guān)系化學(xué)反應(yīng)中，能量的釋放或吸收是以發(fā)生變化的物質(zhì)為基礎(chǔ)的，能量的多少則以反應(yīng)物和產(chǎn)物的質(zhì)量為基礎(chǔ)。

思考題1

下列說法中不正確的是(

)

A．化學(xué)變化過程是原子的重新組合過程

B．化學(xué)反應(yīng)可分為吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)

C．化學(xué)反應(yīng)中能量變化的多少與其反應(yīng)物的質(zhì)量有關(guān)

D．化學(xué)變化中的能量變化都是以熱能形式表現(xiàn)出來的

答案

D

二、反應(yīng)熱、焓變

1．反應(yīng)熱：在反應(yīng)過程中所釋放或吸收的能量，以熱量來表示，叫做反應(yīng)熱，又稱為焓變，符號用ΔH表示，單位常采用kJ/mol或(kJ·mol－1)。

2．以1molH2與1molCl2反應(yīng)生成2molHCl時放出184.6kJ的熱量為例，從微觀角度解釋化學(xué)反應(yīng)過程中的能量變化。解答此反應(yīng)過程的能量變化可表示如下：

(1)化學(xué)鍵斷裂時需要吸收能量,吸收的總能量為679

kJ。

(2)化學(xué)鍵形成時需要釋放能量釋放的總能量為862

kJ。

(3)反應(yīng)熱的計算：862kJ－679kJ＝183kJ，即放出183kJ的能量。顯然，分析結(jié)果與實驗測得的該反應(yīng)的反應(yīng)熱184.6kJ·mol－1很接近(一般用實驗數(shù)據(jù)來表示反應(yīng)熱)。

3．ΔH的正負和吸放熱反應(yīng)的關(guān)系

(1)放熱反應(yīng)：反應(yīng)完成時，生成物釋放的總能量大于反應(yīng)物吸收的總能量。由于反應(yīng)后放出熱量(釋放給環(huán)境)而使反應(yīng)體系的能量降低，故ΔH＜0或ΔH為“－”。

(2)吸熱反應(yīng)：反應(yīng)完成時，生成物釋放的總能量小于反應(yīng)物吸收的總能量。由于反應(yīng)后吸收環(huán)境熱量而使反應(yīng)體系的能量升高，故ΔH＞0或ΔH為“＋”。

思考題2

下列說法中正確的是(

)

A．焓變是指1mol物質(zhì)參加反應(yīng)時的能量變化

B．當(dāng)反應(yīng)放熱時ΔH＞0，當(dāng)反應(yīng)吸熱時ΔH＜0

C．在加熱條件下發(fā)生的反應(yīng)均為吸熱反應(yīng)

D．一個化學(xué)反應(yīng)中，當(dāng)反應(yīng)物能量大于生成物能量時，反應(yīng)放熱，ΔH為“－”

答案

D

名師解惑

一、放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)的比較

［特別提醒］

比較ΔH的大小時，要連同“＋”、“－”包含在內(nèi)，類似于數(shù)學(xué)上的正負數(shù)比較。如果只比較反應(yīng)放出熱量的多少，則只須比較數(shù)值大小，與“＋”、“－”無關(guān)。

二、中學(xué)常見的放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)

1．放熱反應(yīng)：燃燒、中和反應(yīng)、金屬的氧化、金屬與酸或水的反應(yīng)、由不穩(wěn)定物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定物質(zhì)的反應(yīng)等。

2．吸熱反應(yīng)：鹽類的水解、C與CO2或H2O的反應(yīng)、CaCO3的分解、Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應(yīng)、由穩(wěn)定物質(zhì)轉(zhuǎn)變成不穩(wěn)定物質(zhì)的反應(yīng)等。

［特別提醒］

①化學(xué)反應(yīng)總體遵循“分吸合放”規(guī)律，即大多數(shù)分解反應(yīng)吸熱，大多數(shù)化合反應(yīng)放熱，且化學(xué)反應(yīng)中吸熱反應(yīng)占少數(shù)，所以務(wù)必記住常見的吸熱反應(yīng)。②放熱反應(yīng)或吸熱反應(yīng)必須屬于化學(xué)變化。如醋酸的電離雖然要吸熱，但不能稱為吸熱反應(yīng)，只能稱為吸熱過程；同樣，水蒸氣轉(zhuǎn)變成液態(tài)水，也不能稱為放熱反應(yīng)。

三、用化學(xué)鍵鍵能(拆開1mol化學(xué)鍵所吸收的能量)如何估算化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)？

化學(xué)反應(yīng)過程是原子重新組合的過程，反應(yīng)物分子內(nèi)化學(xué)鍵的斷裂需要吸收能量，生成新物質(zhì)時形成新的化學(xué)鍵要放出能量，二者的能量差，就決定了能量的變化。因此用化學(xué)鍵鍵能的大小可粗略計算化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)，公式為：ΔH＝反應(yīng)物的鍵能總和－生成物的鍵能總和。

四、在加熱條件下進行的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)嗎？

不同化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的條件不同，有的常溫下就可以發(fā)生，有的則需要加熱。因此往往容易把在加熱條件下進行的反應(yīng)認為是吸熱反應(yīng)，而在常溫下進行的反應(yīng)認為是放熱反應(yīng)。其實兩者之間無必然聯(lián)系，常溫下進行的反應(yīng)可能是放熱反應(yīng)，如中和反應(yīng)；也可能是吸熱反應(yīng)，如NH4Cl與Ba(OH)2·8H2O的反應(yīng)。加熱條件下進行的反應(yīng)，可能是吸熱反應(yīng)，如C＋CO22CO；也可能是放熱反應(yīng)，如C＋O2CO2。兩者的區(qū)別是放熱反應(yīng)撤去熱源后仍能進行，吸熱反應(yīng)必須持續(xù)加熱才能繼續(xù)進行。由上可見，反應(yīng)吸熱還是放熱與反應(yīng)條件無關(guān)，而是由反應(yīng)物總能量與生成物總能量的高低決定的。

典例導(dǎo)析

知識點1：對放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)概念的考查

例1

下列過程能肯定是放熱反應(yīng)的是(

)

A．燃燒B．分解C．凝華D．溶解

解析反應(yīng)是放熱還是吸熱主要取決于反應(yīng)物和生成物所具有的總能量的相對大小。凝華和溶解均屬物理變化，C、D不符合題意；大多數(shù)分解反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，如NH4HCO3分解；而燃燒反應(yīng)均為放熱反應(yīng)。

答案A

跟蹤練習(xí)1下列過程要吸收熱量的是(

)

C．H＋＋OH－→H2O

D．C＋O2→CO2

答案

A

知識點2：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化的考查

例2

下列反應(yīng)中，生成物的總能量大于反應(yīng)物的總能量的是(

)

A．氫氣在氧氣中燃燒

B．鐵絲在氧氣中燃燒

C．硫在氧氣中燃燒

D．焦炭在高溫下與水蒸氣反應(yīng)

解析

A、B、C三項均為放熱反應(yīng)，說明它們的反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，多余的能量以熱能的形式放出；而D項為吸熱反應(yīng)，正好相反，故D項正確。

答案

D

跟蹤練習(xí)2

對于放熱反應(yīng)：2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l)，下列說法中正確的是(

)

A．產(chǎn)物H2O所具有的總能量高于反應(yīng)物H2和O2所具有的總能量

B．反應(yīng)物H2和O2所具有的總能量高于產(chǎn)物H2O所具有的總能量

C．反應(yīng)物H2和O2所具有的總能量等于產(chǎn)物H2O所具有的總能量

D．反應(yīng)物H2和O2比產(chǎn)物H2O穩(wěn)定

答案B第2課時熱化學(xué)方程式

三維目標(biāo)知識與技能1．理解熱化學(xué)方程式的含義，能較熟練地書寫熱化學(xué)方程式并進行有關(guān)熱化學(xué)方程式的計算(重、難點)2．掌握中和熱的概念及其測定方法(重點)過程與方法1．通過實例理解化學(xué)方程式的局限性，介紹熱化學(xué)方程式的必要性2．采用對比方法明確熱化學(xué)方程式與普通化學(xué)方程式的區(qū)別與聯(lián)系情感、態(tài)度與價值觀通過熱化學(xué)方程式的書寫的教學(xué)過程，培養(yǎng)學(xué)生勇于探索、嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度

思維激活

《拯救大兵瑞恩》里面有一個美軍用燃燒彈燒死坑道中敵兵的鏡頭，這就是燃燒彈在現(xiàn)代坑道戰(zhàn)、塹壕戰(zhàn)中的作用之一。由于汽油的密度較小，發(fā)熱量高，且價格便宜，所以被廣泛用做燃燒彈原料。汽油燃燒是化學(xué)變化，如何書寫汽油燃燒的熱化學(xué)方程式呢？

自學(xué)導(dǎo)引

一、熱化學(xué)方程式

1．概念：能表示參加反應(yīng)物質(zhì)的量和反應(yīng)熱的關(guān)系的化學(xué)方程式，叫做熱化學(xué)方程式。

2．表示意義：熱化學(xué)方程式不僅表明了化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化，也表明了化學(xué)反應(yīng)中的能量變化。

思考題1

下列說法中不正確的是(

)

A．物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱僅指反應(yīng)放出的熱量

B．熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)只表示物質(zhì)的量，不表示分子的個數(shù)

C．所有的燃燒都是放熱反應(yīng)

D．熱化學(xué)方程式中分子式前面的化學(xué)計量數(shù)可以是分?jǐn)?shù)

答案

A

3．特點(與化學(xué)方程式比較)

(1)指明了反應(yīng)時的溫度和壓強，如在25℃、101kPa下進行的反應(yīng)，可不注明。

(2)在化學(xué)方程式右邊注明ΔH的符號、數(shù)值和單位。

(3)所有反應(yīng)物和產(chǎn)物都用括號注明了它們的聚集狀態(tài)。

(4)化學(xué)計量數(shù)只表示物質(zhì)的量，而不表示分子數(shù)或原子數(shù)，因此可以為非整數(shù)。

(5)化學(xué)計量數(shù)和反應(yīng)熱的數(shù)值可以同時擴大或縮小相同倍數(shù)。

思考題2為什么書寫熱化學(xué)方程式時要注明反應(yīng)物和生成物的聚集狀態(tài)？

答案

反應(yīng)熱與物質(zhì)的聚集狀態(tài)有關(guān)，即狀態(tài)不同，產(chǎn)生的熱效應(yīng)不同。

二、中和熱及其測定

1．中和熱在稀溶液中，酸跟堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1

molH2O，這時的反應(yīng)熱叫做中和熱。

2．中和熱的測定如右圖所示裝置，利用50mL0.50mol·L－1鹽酸與50mL0.55mol·L－1NaOH溶液進行中和反應(yīng)，通過測定反應(yīng)過程中所放出來的熱量可計算中和熱。其實驗過程為：

(1)安裝實驗裝置。

(2)用一個量筒量取50mL0.50mol·L－1鹽酸，倒入小燒杯中，用溫度計測出溶液的溫度，再用水洗凈溫度計。

(3)用另一個量筒量取50mL0.55mol·L－1NaOH溶液，并用溫度計測出NaOH溶液的溫度。

(4)將NaOH溶液倒入小燒杯中，攪拌溶液，測量最高溫度。

(5)重復(fù)實驗兩次，取平均值計算。

(6)數(shù)據(jù)處理。如起始兩溶液的平均溫度為t1，實驗中最高溫度為t2，則生成1molH2O所放出的熱量(即中和熱)為：

ΔH＝－kJ·mol－1即酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH2O時所放出的熱量。

名師解惑

一、書寫熱化學(xué)方程式的注意事項

1．ΔH只能寫在標(biāo)有反應(yīng)物和生成物狀態(tài)的化學(xué)方程式的右邊，并用“空格”隔開。若為放熱反應(yīng)，ΔH為“－”；若為吸熱反應(yīng)，ΔH為“＋”。ΔH的單位一般為kJ·mol－1。

2．注意反應(yīng)物和產(chǎn)物的聚集狀態(tài)不同，反應(yīng)熱數(shù)值不同。物質(zhì)的氣、液、固三態(tài)的變化與反應(yīng)熱的關(guān)系如下圖，因此，必須注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)(s、l、g)才能完整地體現(xiàn)出熱化學(xué)方程式的意義。熱化學(xué)方程式中不用標(biāo)“↑”或“↓”。

3．ΔH的單位“kJ·mol－1”的含義。并不是指每摩爾具體物質(zhì)反應(yīng)時伴隨的能量變化是多少千焦，而是指給定形式的具體反應(yīng)以各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)來計量其物質(zhì)的量時伴隨的能量變化。如2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g)

ΔH＝－483.6kJ·mol－1中的反應(yīng)熱是指每摩爾反應(yīng)，放出的熱量為483.6kJ。因此ΔH與化學(xué)方程式的寫法有關(guān)，如果化學(xué)計量數(shù)加倍，則ΔH也要加倍。當(dāng)反應(yīng)逆向進行時，其反應(yīng)熱與正反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值相等，符號相反。例如：已知H2(g)＋O2(g)＝H2O(l)

ΔH＝－285.8kJ·mol－1，則2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l)

ΔH＝－571.6kJ·mol－1；H2O(l)＝H2(g)＋O2(g)ΔH＝＋285.8kJ·mol－1。

［特別提醒］

在進行熱化學(xué)方程式的書寫和正誤判斷時，一定要注意檢查狀態(tài)、數(shù)值及正負號，此三處易錯易漏。

二、熱化學(xué)方程式與普通化學(xué)方程式的區(qū)別化學(xué)方程式熱化學(xué)方程式化學(xué)計量數(shù)是整數(shù)，既可表示粒子個數(shù)，又可表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量既可以是整數(shù)，也可以是分?jǐn)?shù)，只表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量狀態(tài)不要求注明必須在化學(xué)式后注明正負號及單位無必須注明意義表明了化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化不僅表明了化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化，也表明了化學(xué)反應(yīng)中的能量變化

三、中和熱的測定與計算

1．中和熱測定實驗的注意事項整個實驗過程中應(yīng)把好兩關(guān)：①隔熱關(guān)。如量熱計保溫層內(nèi)隔熱填充材料要填滿；蓋板上的兩孔只需要正好使溫度計和環(huán)形玻璃棒通過即可；倒入NaOH溶液要迅速，盡可能減少實驗過程中的熱量損失。②準(zhǔn)確關(guān)。如配制溶液的濃度要準(zhǔn)確；NaOH溶液要新制；量取溶液體積時讀數(shù)要準(zhǔn)確；對溫度計的讀數(shù)要讀到最高點。

2．中和熱的計算由50mL0.50mol·L－1鹽酸與50mL0.55mol·L－1NaOH溶液進行實驗，根據(jù)所測結(jié)果，計算中和反應(yīng)的中和熱為：

ΔH＝kJ·mol－1

(C為生成溶液的比熱容)

［特別提醒］

①中和熱的測量中堿稍過量的原因是保證酸能完全反應(yīng)，計算時應(yīng)以不足的酸作為計算標(biāo)準(zhǔn)。②實驗中使用的酸和堿不能是濃酸或濃堿，若用濃酸或濃堿，由于稀釋過程中放出熱量，會使測得的中和熱數(shù)值偏高。

3．導(dǎo)致測定誤差的因素求算出的中和熱是否接近57.3kJ·mol－1，取決于溶液的濃度、溶液的體積及溫度的變化。引起中和熱測定有較大誤差的因素主要有：①溶液濃度不準(zhǔn)確；②溶液量取不準(zhǔn)確；③隔熱較差；④室溫太低；⑤溫度未讀取到最高點等。

典例導(dǎo)析

知識點1：反應(yīng)熱(焓變)的比較

例1

已知1mol白磷轉(zhuǎn)化成紅磷，放出18.39kJ的熱量，又知：P4(白，s)＋5O2(g)===2P2O5(s)

ΔH1,4P(紅，s)＋5O2(g)===2P2O5(s)

ΔH2

。則ΔH1和ΔH2的關(guān)系正確的是(

)

A．ΔH1＞ΔH2 B．ΔH1＜ΔH2

C．ΔH1＝ΔH2 D．無法確定

解析

由于白磷轉(zhuǎn)化為紅磷時放出熱量，所以白磷和紅磷與等量O2反應(yīng)生成等量的P2O5時，白磷放出的熱量更多，又因ΔH1＜0，ΔH2＜0，故ΔH1＜ΔH2。

答案B

跟蹤練習(xí)1下列各組熱化學(xué)方程式中，化學(xué)反應(yīng)的ΔH前者大于后者的是(

)①C(s)＋O2(g)＝CO2(g)

ΔH1，

C(s)＋O2(g)＝CO(g)

ΔH2②S(s)＋O2(g)＝SO2(g)

ΔH3，

S(g)＋O2(g)＝SO2(g)

ΔH4③H2(g)＋O2(g)＝H2O(l)

ΔH5，

2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l)

ΔH6④CaCO3(s)＝CaO(s)＋CO2(g)

ΔH7，

CaO(s)＋H2O(l)＝Ca(OH)2(s)

ΔH8

A．①B．④C．②③④D．①②③

答案

C

知識點2：熱化學(xué)方程式的書寫及正誤判斷

例2

在25℃、101kPa下，1g甲醇燃燒生成CO2和液態(tài)水時放熱22.68kJ，下列熱化學(xué)方程式書寫正確的是(

)

A．CH3OH(l)＋O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l)

ΔH＝＋725.76kJ·mol－1

B．2CH3OH(l)＋3O2(g)＝2CO2(g)＋4H2O(l)

ΔH＝－1451.52kJ·mol－1

C．2CH3OH(l)＋3O2(g)＝2CO2(g)＋4H2O(l)

ΔH＝－725.76kJ·mol－1

D．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)

ΔH＝＋1451.52kJ·mol－1

解析

1g甲醇燃燒生成CO2(g)和H2O(l)時放熱22.68kJ，則1mol甲醇(32g)燃燒放熱22.68kJ×32＝725.76kJ，相同條件下，2mol甲醇燃燒放熱725.76kJ×2＝1451.52kJ。

答案

B

跟蹤練習(xí)2含20.0gNaOH的稀溶液與稀鹽酸恰好完全反應(yīng)，放出28.7kJ熱量，下列表示該反應(yīng)中和熱的熱化學(xué)方程式正確的是(

)

A．NaOH(aq)＋HCl(aq)＝NaCl(aq)＋H2O(l)

ΔH＝＋28.7kJ·mol－1

B．NaOH(aq)＋HCl(aq)＝NaCl(aq)＋H2O(l)

ΔH＝－57.4kJ·mol－1

C．NaOH(aq)＋HCl(aq)＝NaCl(aq)＋H2O(l)

ΔH＝＋57.4kJ·mol－1

D．NaOH(aq)＋HCl(aq)＝NaCl(aq)＋H2O(l)ΔH＝－57.4kJ·mol－1

答案

D第二節(jié)燃燒熱能源

三維目標(biāo)知識與技能1．理解燃燒熱的含義(重點)2．掌握表示燃燒熱的熱化學(xué)方程式的寫法和有關(guān)燃燒熱的簡單計算(重點)3．了解能源的種類、特點和我國目前的能源狀況及采取的措施過程與方法通過對“應(yīng)根據(jù)什么標(biāo)準(zhǔn)來選擇燃料”的思考與交流，使學(xué)生學(xué)會多角度的綜合分析問題的方法情感、態(tài)度與價值觀通過對我國的能源現(xiàn)狀的認識過程，培養(yǎng)學(xué)生的節(jié)能意識和社會責(zé)任感、使命感

思維激活

柴草是家庭最早使用的燃料，隨著煤和石油的開采利用，家用燃料又進入了新的時代——燃氣時代。為保證燃料的充分燃燒，燃燒柴草時使用的風(fēng)屜，是不是拉得越快越好？調(diào)節(jié)燃氣灶的調(diào)節(jié)閥時，是不是空氣的通入量越大越好？

自學(xué)導(dǎo)引

一、燃燒熱

1．概念：25℃、101kPa時，1mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的化合物時所放出的熱量，叫做該物質(zhì)的燃燒熱。單位是kJ·mol－1。

2．表示的意義例如，CH4的燃燒熱為ΔH＝－890.3kJ·mol－1，表示在25

℃、101

kPa時，1molCH4完全燃燒生成CO2氣體和液態(tài)H2O放出的熱量為890.3kJ。

思考題1在25℃、101kPa時，2molH2在O2中完全燃燒，生成2mol液態(tài)水，放出571.6kJ熱量，則H2的燃燒熱ΔH＝______________，表示H2燃燒的熱化學(xué)方程式為：______________________________________________。

答案－285.8kJ·mol－1；H2(g)＋O2(g)＝H2O(l)

ΔH＝－285.8kJ·mol－1

二、能源

1．能源就是能提供能量的自然資源，它包括化石燃料、陽光、風(fēng)力、流水、潮汐以及柴草等。化石燃料包括煤、石油和天然氣。

2．我國目前使用的重要能源是化石燃料，它們的蘊藏量有限，而且不能再生，最終將會枯竭。

3．現(xiàn)在探索的新能源主要有太陽能、氫能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⒑Ｑ竽芎蜕镔|(zhì)能等。新能源的特點是資源豐富，可以再生，沒有污染或很少污染。

思考題2

新的替代能源主要包括(

)①核能②柴草③煤炭④太陽能⑤氫能⑥液化石油氣⑦水煤氣⑧天然氣

A．②③⑥⑦B．①④⑤C．③⑥⑦⑧D．①②④

答案

B

名師解惑

一、正確理解燃燒熱

1．反應(yīng)條件：25℃和101kPa(書中給出的燃燒熱數(shù)值均為此條件下測得)。

2．可燃物用量：1mol純物質(zhì)。例如，C8H18燃燒的熱化學(xué)方程式為2C8H18(l)＋25O2(g)＝16CO2(g)＋18H2O(l)

ΔH＝－11036kJ·mol－1。C8H18的燃燒熱為5518kJ·mol－1，而不是11036kJ·mol－1。

3．“完全燃燒生成穩(wěn)定的化合物”是指完全燃燒時，下列元素要生成對應(yīng)的氧化物：C→CO2、H→H2O。C→CO不是完全燃燒，生成的水為液態(tài)不能是氣態(tài)。例如，C燃燒的熱化學(xué)方程式為：

C(s)＋O2(g)＝CO(g)ΔH＝－110.5kJ·mol－1

C(s)＋O2(g)＝CO2(g)

ΔH＝－393.5kJ·mol－1則C的燃燒熱為393.5kJ·mol－1,而不是110.5kJ·mol－1。

4．燃燒熱用文字?jǐn)⑹鰰r，用“正值”；若用“ΔH”表示，則為“負值”。例如，CH4的燃燒熱為890.3kJ·mol－1或ΔH＝－890.3kJ·mol－1。

5．燃燒熱是以1mol物質(zhì)完全燃燒所放出的熱量來定義的。因此在書寫表示燃燒熱的熱化學(xué)方程式時，應(yīng)以燃燒1mol物質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)來配平其余物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)，故在其熱化學(xué)方程式中常出現(xiàn)分?jǐn)?shù)。

二、燃燒熱與中和熱的比較燃燒熱中和熱相同點ΔH<0，放熱反應(yīng)ΔH<0，放熱反應(yīng)不同點①限定可燃物(反應(yīng)物)為1mol②1mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的化合物時放出的熱量(不同的反應(yīng)物，燃燒熱不同)①限定生成物H2O為1mol②生成1molH2O時放出的熱量(不同反應(yīng)物的中和熱大致相同)

［特別提醒］

①“燃燒熱的熱化學(xué)方程式”與“燃燒的熱化學(xué)方程式”的書寫不同。寫燃燒熱的熱化學(xué)方程式時可燃物必須為1mol，燃燒的熱化學(xué)方程式不強調(diào)可燃物的物質(zhì)的量，可為任意值。②“中和熱的熱化學(xué)方程式”與“中和反應(yīng)的熱化學(xué)方程式”的書寫不同。書寫中和熱的熱化學(xué)方程式時生成的水必須為1mol，書寫中和反應(yīng)的熱化學(xué)方程式時生成的水的量可為任意值。

三、有關(guān)燃燒熱的計算燃燒熱是以1mol物質(zhì)完全燃燒所放出的熱量來定義的。因此計算燃燒反應(yīng)所釋放的熱量時，應(yīng)先計算出可燃物的物質(zhì)的量，然后根據(jù)該可燃物的燃燒熱ΔHc計算燃燒反應(yīng)所釋放的熱量。其計算公式為Q放＝n(可燃物)·ΔHc。

典例導(dǎo)析

知識點1:燃燒熱的考查

例1

由氫氣和氧氣反應(yīng)生成1mol水蒸氣，放熱241.8kJ。寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：____________________。若1g水蒸氣轉(zhuǎn)化成液態(tài)水放熱2.444kJ，則反應(yīng)H2(g)＋

O2(g)＝H2O(l)的ΔH＝______kJ·mol－1。

解析

本題主要考查熱化學(xué)方程式的書寫及燃燒熱的求算。書寫熱化學(xué)方程式時注意：化學(xué)計量數(shù)改變時，ΔH也同等倍數(shù)地改變，故生成水蒸氣時的熱化學(xué)方程式可寫為：

H2(g)＋O2(g)＝H2O(g)

ΔH＝－241.8kJ·mol－1或2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g)ΔH＝－483.6kJ·mol－1等多種形式。18g水蒸氣變成18g液態(tài)水時放熱44kJ·mol－1，所以1molH2燃燒生成1molH2O(l)時，ΔH＝－241.8kJ·mol－1＋(－44kJ·mol－1)＝－285.8kJ·mol－1。

答案

H2(g)＋O2(g)＝H2O(g)

ΔH＝－241.8kJ·mol－1

ΔH＝－483.6kJ·mol－1]；－285.8

跟蹤練習(xí)1已知：C2H2(g)＋H2(g)＝C2H4(g)

ΔH＝－199.6kJ·mol－1；

2C2H2(g)＋5O2(g)＝4CO2(g)＋2H2O(l)

ΔH＝－2599.2kJ·mol－1。則C2H2的燃燒熱ΔH為(

)

A．－199.6kJ·mol－1

B．－2599.2kJ·mol－1

C．－1299.6kJ·mol－1

D．－2798.8kJ·mol－1

答案

C

知識點2：化石能源的考查

例2

已知天然氣的主要成分CH4是一種會產(chǎn)生溫室效應(yīng)的氣體，等物質(zhì)的量的CH4和CO2產(chǎn)生的溫室效應(yīng)前者大。下面是有關(guān)天然氣的幾種敘述：①天然氣與煤、柴油相比是較清潔的能源②等質(zhì)量的CH4和CO2產(chǎn)生的溫室效應(yīng)也是前者大③燃燒天然氣也是酸雨的成因之一,其中正確的是(

)

A．①②③B．只有①C．①和②D．只有③

解析

CH4燃燒的產(chǎn)物是CO2和H2O，與煤、柴油相比屬較清潔的能源；依題意，以1mol作比較，1molCH4(16g)比1molCO2(44g)產(chǎn)生的溫室效應(yīng)大，故等質(zhì)量的CH4比CO2產(chǎn)生的溫室效應(yīng)大；天然氣燃燒生成的CO2不是酸雨的成因，因為H2CO3酸性很弱。

答案

C

跟蹤練習(xí)2

下列說法中正確的是(

)

A．化石燃料在任何條件下都能充分燃燒

B．化石燃料在燃燒過程中會產(chǎn)生污染環(huán)境的有害氣體如CO、SO2等

C．直接燃燒煤和將煤深加工后再燃燒的熱效率相同

D．固體煤變?yōu)闅怏w燃料后，燃燒效率將降低

答案B

知識點3：新能源開發(fā)的考查

例3

近20年來，對以氫氣作為未來動力燃料的氫能源的研究取得了迅速發(fā)展。氫氣燃燒時耗氧量小，發(fā)熱量大。已知碳和氫氣燃燒的熱化學(xué)方程式為：

C(s)＋O2(g)＝CO2(g)ΔH＝－393.5kJ·mol－1

H2(g)＋O2(g)＝H2O(l)

ΔH＝－285.8kJ·mol－1試通過計算說明等質(zhì)量的氫氣和碳燃燒時產(chǎn)生熱量的比是________。

解析

由熱化學(xué)方程式可知，相同質(zhì)量的氫氣和碳完全燃燒時放出的熱量之比：(285.8kJ·mol－1×)∶(393.5kJ·mol－1×)＝4.36∶1。

答案

4.36∶1

跟蹤練習(xí)3乙醇汽油的推廣使用，帶動了糧食深加工相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，具有較好的經(jīng)濟效益和社會效益，促進了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與消費的良性循環(huán)。

(1)下列說法中正確的是________。①推廣乙醇汽油可以減輕環(huán)境污染，可降低尾氣中一氧化碳的含量。②乙醇汽油作為一種新型清潔燃料，是目前世界上可再生能源的發(fā)展重點之一。③乙醇屬于可再生資源，使用乙醇汽油可以緩解目前石油緊缺的矛盾。④太陽能、風(fēng)能、水能、生物能、地?zé)崮?、潮汐能等都屬于可再生能源?/p>

A．①②④ B．①②③

C．③④ D．①②③④

(2)通過分析反應(yīng)過程中化學(xué)鍵的斷開和形成，應(yīng)用有關(guān)數(shù)據(jù)，可以估算化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱。已知有關(guān)數(shù)據(jù)見下表：工業(yè)制乙醇目前主要方法是乙烯水化法(CH2＝CH2＋H2O

CH3CH2OH)，估算制取1mol乙醇的反應(yīng)熱ΔH＝________kJ·mol－1。

(3)在相同溫度和壓強下，將46g乙醇分別在純氧中和空氣中完全燃燒，在純氧中燃燒熱為ΔH1，在空氣中燃燒熱為ΔH2，則ΔH1________ΔH2(填“>”、“<”、“＝”或“無法判斷”)。

答案

(1)D

(2)－53.5

(3)＝化學(xué)鍵C＝CC—CC—HC—OO—H斷開鍵要吸收的能量(單位：kJ·mol－1)602345.6411357.7458.8第三節(jié)化學(xué)反應(yīng)熱的計算

第1課時蓋斯定律

三維目標(biāo)知識與技能1．理解蓋斯定律的本質(zhì)，了解其在科學(xué)研究中的意義2．掌握有關(guān)蓋斯定律的應(yīng)用(重、難點)過程與方法通過運用蓋斯定律求有關(guān)物質(zhì)的反應(yīng)熱，進一步理解反應(yīng)熱的概念情感、態(tài)度與價值觀通過實例感受蓋斯定律的應(yīng)用，并以此說明蓋斯定律在科學(xué)研究中的重要貢獻

自學(xué)導(dǎo)引

一、蓋斯定律

1．蓋斯定律的內(nèi)容：不管化學(xué)反應(yīng)是一步或分幾步完成，其反應(yīng)熱是相同的?；蛘哒f，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無關(guān)。

2．蓋斯定律的解釋：能量的釋放或吸收是以發(fā)生化學(xué)變化的物質(zhì)為基礎(chǔ)的，兩者密不可分，但以物質(zhì)為主。

思考題1如何用能量守恒的原理理解蓋斯定律？

答案

蓋斯定律體現(xiàn)了能量守恒原理，因為化學(xué)反應(yīng)的始態(tài)物質(zhì)和終態(tài)物質(zhì)各自具有的能量是恒定的，二者的能量差就是反應(yīng)放出或吸收的熱量。只要始態(tài)和終態(tài)定了，不論途經(jīng)哪些中點狀態(tài)，最終的能量差就是固定的。

二、蓋斯定律的應(yīng)用

對于進行得很慢的反應(yīng)，不容易直接發(fā)生的反應(yīng)，產(chǎn)品不純(即有副反應(yīng)發(fā)生)的反應(yīng)，測定反應(yīng)熱有困難，如果應(yīng)用蓋斯定律，就可以間接地把它們的反應(yīng)熱計算出來。

思考題2已知下列熱化學(xué)方程式：

Zn(s)＋O2(g)＝ZnO(s)

ΔH1＝－351.1kJ·mol－1

Hg(l)＋O2(g)＝HgO(s)

ΔH2＝－90.7kJ·mol－1由此可知Zn(s)＋HgO(s)＝ZnO(s)＋Hg(l)

ΔH3，其中ΔH3的值是(

)

A．－441.8kJ·mol－1 B．－254.6kJ·mol－1

C．－438.9kJ·mol－1

D．－260.4kJ·mol－1

答案D

名師解惑

一、蓋斯定律的特點

1．反應(yīng)熱效應(yīng)只與始態(tài)、終態(tài)有關(guān)，與反應(yīng)的途徑無關(guān)。就像登山至山頂，不管選哪一條路走，山的海拔總是不變的。

2．反應(yīng)熱總值一定。如右圖表示始態(tài)到終態(tài)的反應(yīng)熱，則ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5。

二、蓋斯定律在科學(xué)研究中的重要意義因為有些反應(yīng)進行得很慢，有些反應(yīng)不容易直接發(fā)生，有些反應(yīng)的產(chǎn)品不純(有副反應(yīng)發(fā)生)，這給測定反應(yīng)熱造成了困難。此時如果應(yīng)用蓋斯定律，就可以間接地把它們的反應(yīng)熱計算出來。例如：

(1)C(s)＋O2(g)＝CO2(g)

ΔH1＝－393.5kJ·mol－1

(2)CO(g)＋O2(g)＝CO2(g)

ΔH2＝－283.0kJ·mol－1求C(s)＋O2(g)＝CO(g)的反應(yīng)熱。

解析：根據(jù)上述兩個反應(yīng)的關(guān)系可知：

ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，

ΔH3＝ΔH1－ΔH2

＝－393.5kJ·mol－1－(－283.0kJ·mol－1)

＝－110.5kJ·mol－1所以C(s)＋O2(g)＝CO(g)

ΔH3＝－110.5kJ·mol－1

三、應(yīng)用蓋斯定律計算反應(yīng)熱時應(yīng)注意的事項

1．熱化學(xué)方程式中物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)同乘以某一個數(shù)時，反應(yīng)熱數(shù)值也必須乘上該數(shù)。

2．熱化學(xué)方程式相加減時，同種物質(zhì)之間可相加減，反應(yīng)熱也隨之相加減。

3．將一個熱化學(xué)方程式顛倒時，ΔH的“＋”、“－”號必須隨之改變。

4．若熱化學(xué)方程式需相減，最好能先把被減方程式進行顛倒，然后相加，更不易出錯。

典例導(dǎo)析

知識點1：蓋斯定律的意義

例1

實驗中不能直接測出由石墨和氫氣反應(yīng)生成甲烷的反應(yīng)熱，但可通過測出CH4、石墨及H2燃燒反應(yīng)的反應(yīng)熱，再求由石墨生成甲烷的反應(yīng)熱。已知：①CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l)ΔH1＝－890.3kJ·mol－1②C(石墨)＋O2(g)＝CO2(g)

ΔH2＝－393.5kJ·mol－1③H2(g)＋O2(g)＝H2O(l)

ΔH3＝－285.8kJ·mol－1求：④C(石墨)＋2H2(g)＝CH4(g)ΔH4＝______________

解析本題考查蓋斯定律的理解和運用，可用“加合法”。因為反應(yīng)式①、②、③、④之間有以下關(guān)系：②＋③×2－①＝④所以ΔH4＝ΔH2＋2ΔH3－ΔH1

=-393.5kJ·mol-1+2×(-285.8kJ·mol-1)-(-890.3kJ·mol-1)

=-74.8kJ·mol－1

答案

－74.8kJ·mol－1

跟蹤練習(xí)1蓋斯定律指出：化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)的始態(tài)(各反應(yīng)物)和終態(tài)(各生成物)有關(guān)，而與具體反應(yīng)進行的途徑無關(guān)。物質(zhì)A在一定條件下可發(fā)生一系列轉(zhuǎn)化，由右圖判斷下列關(guān)系錯誤的是(

)

A．A→F：ΔH＝－ΔH6

B．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＝1

C．C→F：|ΔH|＝|ΔH1＋ΔH2＋ΔH6|

D．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝－(ΔH4＋ΔH5＋ΔH6)

答案

B

知識點2：蓋斯定律的應(yīng)用

例2

已知下列熱化學(xué)方程式：

(1)CH3COOH(l)＋2O2(g)＝2CO2(g)＋2H2O(l)

ΔH1＝－870.3kJ·mol－1

(2)C(s)＋O2(g)＝CO2(g)

ΔH2＝－393.5kJ·mol－1

(3)H2(g)＋O2(g)＝H2O(l)

ΔH3＝－285.8kJ·mol－1則反應(yīng)：2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)＝CH3COOH(l)的反應(yīng)熱為(

)

A．－488.3kJ·mol－1

B．－244.15kJ·mol－1

C．488.3kJ·mol－1

D．244.15kJ·mol－1

解析

依據(jù)反應(yīng)：2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)＝CH3COOH(l)

可將(1)、(2)、(3)分別演變成如下情況：①2CO2(g)＋2H2O(l)＝CH3COOH(l)＋2O2(g)

ΔHa＝＋870.3kJ·mol－1②2C(s)＋2O2(g)＝2CO2(g)ΔHb＝－2×393.5kJ·mol－1③2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l)

ΔHc＝－2×285.8kJ·mol－1由于總反應(yīng)等于①、②、③相加，故其反應(yīng)熱也等于ΔHa+ΔHb+ΔHc＝+870.3kJ·mol－1+(－2×393.5kJ·mol－1)＋(－2×285.8kJ·mol－1)＝－488.3kJ·mol－1。

答案

A

跟蹤練習(xí)2下圖構(gòu)想的物質(zhì)循環(huán)中太陽能最終轉(zhuǎn)化為(

)

A．化學(xué)能 B．熱能

C．生物能 D．電能

答案

B第2課時反應(yīng)熱的計算

三維目標(biāo)知識與技能掌握有關(guān)反應(yīng)熱、燃燒熱、熱化學(xué)方程式的計算(重、難點)過程與方法通過有關(guān)反應(yīng)熱的計算的學(xué)習(xí)過程，使學(xué)生掌握有關(guān)反應(yīng)熱計算的方法與技巧，進一步提高化學(xué)計算能力情感、態(tài)度與價值觀通過反應(yīng)熱的計算的學(xué)習(xí)過程，進一步培養(yǎng)學(xué)生的節(jié)能意識和開發(fā)新能源的使命感、責(zé)任感；認識化學(xué)知識與人類生活、生產(chǎn)的密切關(guān)系

思維激活

在化學(xué)科學(xué)研究中，常常需要通過實驗測定物質(zhì)在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時的反應(yīng)熱，但是某些反應(yīng)的反應(yīng)熱，由于種種原因不能直接測得，只能通過化學(xué)計算的方式間接地獲得。在生產(chǎn)中對于燃料的燃燒，反應(yīng)條件的控制以及“廢熱”的利用，也需要進行反應(yīng)熱的計算。反應(yīng)熱的計算要依據(jù)什么來進行？

自學(xué)導(dǎo)引

一、怎樣進行反應(yīng)熱的計算

1．熱化學(xué)方程式與數(shù)學(xué)上的方程式相似，可以移項同時改變正、負號；各項的系數(shù)包括ΔH的數(shù)值可以同時擴大或縮小相同的倍數(shù)。

2．根據(jù)蓋斯定律，可以將兩個或兩個以上的熱化學(xué)方程式包括其ΔH相加或相減，得到一個新的熱化學(xué)方程式。

3．可燃物完全燃燒產(chǎn)生的熱量＝n×ΔH。

思考題已知C(s)＋O2(g)＝CO2(g)

ΔH＝－393.5kJ·mol－1，則2.5molC在O2中完全燃燒生成CO2時放出多少熱量？

答案

983.75kJ

二、進行反應(yīng)熱計算常用的幾種方法

1．列方程或方程組法。

2．平均值法。

3．極限分析法。

4．十字交叉法。

5．估算法(僅適于選擇題)。

名師解惑

一、反應(yīng)熱的計算

1．由化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)(舊鍵斷裂－新鍵生成)及化學(xué)反應(yīng)能量變化的原因(反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量不等)可得：

(1)反應(yīng)熱＝斷裂舊鍵所需的能量－生成新鍵釋放的能量

(2)反應(yīng)熱＝生成物的總能量－反應(yīng)物的總能量

2．根據(jù)蓋斯定律計算：不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成或分幾步完成，其反應(yīng)熱是相同的。也就是說，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與具體反應(yīng)的途徑無關(guān)。所以，可將熱化學(xué)方程式進行適當(dāng)?shù)摹凹印?、“減”等變形，ΔH進行相應(yīng)的變化后來計算反應(yīng)熱。

3．其他相關(guān)計算根據(jù)比熱容公式ΔH＝CmΔt進行計算；由生成反應(yīng)的焓變計算:反應(yīng)熱＝生成物生成焓之和－反應(yīng)物生成焓之和。

［特別提醒］

利用蓋斯定律解題的關(guān)鍵是設(shè)計流程：從反應(yīng)物開始，經(jīng)歷若干中間反應(yīng)(并不是真實的反應(yīng)歷程)，最終生成生成物。分析過程中要注意同一物質(zhì)的不同狀態(tài)，因為物質(zhì)的狀態(tài)不同，吸收或放出的熱量也不相同。

二、進行反應(yīng)熱的計算時需注意的問題

1．反應(yīng)熱數(shù)值與各物質(zhì)的化學(xué)計量系數(shù)成正比，因此熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)改變時，其反應(yīng)熱數(shù)值需同時做相同倍數(shù)的改變。

2．熱化學(xué)方程式中的反應(yīng)熱是指反應(yīng)按所給形式完全進行時的反應(yīng)熱。

3．正、逆反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值相等，符號相反。

典例導(dǎo)析

知識點1：有關(guān)反應(yīng)熱的計算

例1

已知：

①CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l)

ΔH1＝－Q1；

②2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g)

ΔH2＝－Q2；

③2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l)

ΔH3＝－Q3。

室溫時取體積比為4∶1的甲烷和氫氣的混合氣體11.2L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，經(jīng)完全燃燒后恢復(fù)至室溫，放出的熱量為(

)

A．0.4mol×Q1

＋0.05mol×Q3

B．0.4mol×Q1

＋0.05mol×Q2

C．0.4mol×Q1

＋0.1mol×Q3

D．0.4mol×Q1

＋0.1mol×Q2

解析

n(氣體)＝＝0.5mol，

n(CH4)＝0.5mol×＝0.4mol，

n(H2)＝0.5mol×＝0.1mol。

燃燒后恢復(fù)至室溫，H2O為液態(tài)，

所以放出的熱量為：

Q＝0.4mol×Q1＋0.1mol×

＝0.4mol×Q1

＋0.05mol×Q3。

答案

A

跟蹤練習(xí)1化學(xué)鍵的鍵能是形成(或拆開)1mol化學(xué)鍵時釋放(或吸收)的能量。已知P4(白磷)、P4O6的分子結(jié)構(gòu)如圖所示?，F(xiàn)提供以下化學(xué)鍵的鍵能（kJ·mol－1）：P—P198、P—O360、O＝O498，則反應(yīng)P4(s)＋3O2(g)＝P4O6(g)的反應(yīng)熱ΔH為(

)

A．1638kJ·mol－1 B．－1638kJ·mol－1

C．－126kJ·mol－1 D．126kJ·mol－1

答案

B

知識點2：有關(guān)反應(yīng)熱的綜合考查

例2

已知下列兩個熱化學(xué)方程式：

H2(g)＋O2(g)＝H2O(l)

ΔH＝－285.8kJ·mol－1

C3H8(g)＋5O2(g)＝3CO2(g)＋4H2O(l)

ΔH＝－2220.0kJ·mol－1實驗測得氫氣和丙烷的混合氣體共5mol，完全燃燒時放熱3847kJ，則混合氣體中氫氣和丙烷的體積比約是____________(填字母，下同)；兩者放出的熱量之比約為____________。

A．1∶3

B．3∶1

C．1∶4

D．5∶13

解析

該題為計算型選擇題，可采用以下兩種方法巧解。方法一(十字交叉法)：

方法二(估算排除法)：因C3H8的燃燒熱為2220.0kJ·mol－1，而兩者燃燒共放熱3847kJ，故H2和C3H8的體積比一定大于1∶1，而四個選項中唯有B選項3∶1＞1∶1符合題意。兩者放出的熱量之比也只需列出方法一中的計算式，再估算并對照選項便可選定D選項為答案。

答案

B；D

跟蹤練習(xí)2一定條件下，2CO(g)＋O2(g)＝2CO2(g)

ΔH＝－566.0kJ·mol－1，CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l)

ΔH＝－890kJ·mol－1，則1molCO和3molCH4組成的混合氣在上述條件下完全燃燒放出熱量為(

)

A．2912kJ B．2953kJ

C．3236kJ D．3836kJ

答案

B

第二章化學(xué)反應(yīng)速率和平衡第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)速率

三維目標(biāo)知識與技能1．了解化學(xué)反應(yīng)速率的涵義2．理解化學(xué)反應(yīng)速率的表達式及其簡單計算(重、難點)3．了解化學(xué)反應(yīng)速率的測量方法過程與方法通過學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)速率的測量方法，培養(yǎng)設(shè)計實驗的能力情感、態(tài)度與價值觀通過對化學(xué)反應(yīng)速率的學(xué)習(xí)，感悟其在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究中的作用，提高對化學(xué)科學(xué)的認識

思維激活

在我們熟悉的化學(xué)反應(yīng)中，有的反應(yīng)可以瞬間完成，如沉淀反應(yīng)、中和反應(yīng)等，但有的反應(yīng)很慢，如煤的形成、石油的形成等。如何來表示這些反應(yīng)的快慢呢？

自學(xué)導(dǎo)引

一、化學(xué)反應(yīng)速率

1．化學(xué)反應(yīng)速率的概念化學(xué)反應(yīng)速率用單位時間內(nèi)反應(yīng)物或生成物的物質(zhì)的量的變化來表示。在容積不變的反應(yīng)器中，通常是用單位時間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示。

2．化學(xué)反應(yīng)速率的數(shù)學(xué)表達式v＝

(1)化學(xué)反應(yīng)速率的符號是v，Δc＝|c始－c末|表示反應(yīng)過程中，其反應(yīng)物減少的濃度或生成物增加的濃度的絕對值，常用的單位是mol·L－1。

Δt表示變化時間，其單位常根據(jù)化學(xué)反應(yīng)進行的快慢來適當(dāng)選擇，常用的單位是s、min。

(2)v＝,其常用單位是mol·L－1·s－1或mol·L－1·min－1。

思考題

同一反應(yīng)，用不同物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度變化所表示的反應(yīng)速率的數(shù)值可能不同。為什么？

答案

在一個化學(xué)反應(yīng)里，各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)不一定相同，則單位時間內(nèi)不同物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度變化量就可能不同，所以用不同物質(zhì)所表示的化學(xué)反應(yīng)速率的數(shù)值就不一定相同。

二、化學(xué)反應(yīng)速率的測定化學(xué)反應(yīng)的速率是通過實驗來測定的。包括能夠直接觀察的某些性質(zhì)，如釋放出氣體的體積和體系的壓強；也包括必須依靠儀器來測量的性質(zhì)，如顏色的深淺、光的吸收、光的發(fā)射、導(dǎo)電能力等。在溶液中常常利用顏色深淺和顯色物質(zhì)濃度間的正比關(guān)系來跟蹤反應(yīng)的過程和測量反應(yīng)的速率。

名師解惑

一、化學(xué)反應(yīng)速率的計算規(guī)律

在1L固定容積的容器中發(fā)生反應(yīng)：N2＋3H2

2NH3，在1min內(nèi)2molN2與6molH2反應(yīng)生成了4molNH3。在該反應(yīng)中，各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之比、發(fā)生化學(xué)變化的物質(zhì)的量之比、發(fā)生化學(xué)變化的物質(zhì)的量濃度之比、各物質(zhì)表示的化學(xué)反應(yīng)速率之比如下：可以看出，各物質(zhì)所占有的體積及反應(yīng)所用的時間均相同，所以各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之比＝發(fā)生變化的物質(zhì)的量之比＝發(fā)生變化的物質(zhì)的量濃度之比＝化學(xué)反應(yīng)速率之比。

二、理解化學(xué)反應(yīng)速率時要注意的幾個問題

1．無論是反應(yīng)物還是生成物，其化學(xué)反應(yīng)速率的值都取正值。

2．對于給定的一個化學(xué)反應(yīng)，有關(guān)的物質(zhì)的量是不斷變化的，因此化學(xué)反應(yīng)速率有平均速率和即時(瞬時)速率之分。在中學(xué)化學(xué)里，我們能夠計算的是單位時間內(nèi)的反應(yīng)速率，即平均速率，而在速率圖像上的每一個點則表示的是瞬時速率。如右圖表示的是一定量的碳酸氫鈉在鹽酸中反應(yīng)的速率—時間曲線，曲線中的每一個點表示該時刻的瞬時速率，如A點表示t1時刻的反應(yīng)速率。

3．由于一個化學(xué)反應(yīng)里各物質(zhì)之間的化學(xué)計量數(shù)不一定相同，所以在同一個化學(xué)反應(yīng)里，不同物質(zhì)所表示的化學(xué)反應(yīng)速率數(shù)值不一定相同。雖然用不同物質(zhì)表示的化學(xué)反應(yīng)速率數(shù)值不一定相同，但是它們的實際意義卻完全相同，即一種物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率也就代表了整個化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率。

4．在一定溫度下，純固態(tài)和純液態(tài)物質(zhì)，單位體積里的物質(zhì)的量保持不變，因此液態(tài)或固態(tài)純物質(zhì)物質(zhì)的量濃度可以看成常數(shù)，所以不能用純固體或純液體來表示化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率。

［特別提醒］

在比較化學(xué)反應(yīng)速率的大小時，不能簡單直接地進行數(shù)據(jù)比較，要做到反應(yīng)速率的單位一致，對應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)相同，或換算成同一物質(zhì)的反應(yīng)速率后再進行比較。

典例導(dǎo)析

知識點1：化學(xué)反應(yīng)速率的計算

例1

在一密閉的容器里裝有氮氣和氫氣。反應(yīng)開始時，氮氣的濃度為2mol·L－1，氫氣的濃度為5mol·L－1，反應(yīng)開始2min后，測得容器中氮氣的濃度為1.8mol·L－1。這2min內(nèi)氮氣的平均反應(yīng)速率是多少？氫氣和氨氣的平均反應(yīng)速率各是多少？

解析

N2＋3H2

2NH3起始濃度(mol·L－1)

2

5

2min后濃度(mol·L－1)

1.8變化濃度(mol·L－1)

0.2用氮氣的濃度變化表示的反應(yīng)速率是：

v(N2)＝＝0.1mol·L－1·min－1根據(jù)各物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，用氫氣和氨氣的濃度變化表示的反應(yīng)速率分別是：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內(nèi)，氮氣、氫氣、氨氣的平均反應(yīng)速率分別是0.1mol·L－1·min－1、0.3mol·L－1·min－1、0.2mol·L－1·min－1。

跟蹤練習(xí)1將化合物A的蒸氣1mol通入0.5L的容器中加熱，發(fā)生反應(yīng)：2A(g)

B(g)＋nC(g)。反應(yīng)到3min時，容器內(nèi)A的濃度為0.8mol·L－1，通過測定得這段時間內(nèi)的平均速率v(C)＝0.6mol·L－1·min－1，則化學(xué)方程式中的n值為________________，用物質(zhì)B表示這段時間的平均速率v(B)＝________________。

答案

3；0.2mol·L－1·min－1

知識點2：判斷化學(xué)反應(yīng)速率的快慢

例2

反應(yīng)：A＋3B＝2C＋2D在四種不同情況下的反應(yīng)速率分別為：①v(A)＝0.15mol·L－1·min－1，②v(B)＝0.01mol·L－1·s－1，③v(C)＝0.40mol·L－1·min－1，④v(D)＝0.45mol·L－1·min－1，該反應(yīng)進行的快慢順序為________________(填序號)。

解析

比較四種不同情況下反應(yīng)速率的快慢，需要用同一物質(zhì)的變化來表示。

v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝1∶3∶2∶2，轉(zhuǎn)化為用A的濃度變化來表示的反應(yīng)速率為：①v(A)＝0.15mol·L－1·min－1；②v(B)＝0.01mol·L－1·s－1＝0.6mol·L－1·min－1,則v(A)＝v(B)＝0.20mol·L－1·min－1;③v(C)＝0.40mol·L－1·min－1，則v(A)＝v(C)＝0.20mol·L－1·min－1；④v(D)＝0.45mol·L－1·min－1，則v(A)＝v(D)＝0.225mol·L－1·min－1。故反應(yīng)進行的快慢順序為：④＞②＝③＞①。

答案

④＞②＝③＞①

跟蹤練習(xí)2甲、乙兩個容器內(nèi)都在進行A→B的反應(yīng)，甲中每分鐘減少4molA，乙中每分鐘減少2molA，則兩容器中的反應(yīng)速率(

)

A．甲快 B．乙快C．相等 D．無法確定

答案

D

知識點3：化學(xué)方程式的推斷

例3

某溫度時，在2L的容器中，X、Y、Z三種物質(zhì)的物質(zhì)的量隨時間變化的曲線如下圖所示。則由圖中數(shù)據(jù)分析可知：該反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________；反應(yīng)開始至2min時，用Z表示的平均反應(yīng)速率為________________________。

解析

由圖可知，X、Y的物質(zhì)的量隨反應(yīng)的進行而減小，Z的物質(zhì)的量隨反應(yīng)的進行而增大，則X和Y為反應(yīng)物，Z為生成物。且2min后，X、Y、Z三種物質(zhì)的物質(zhì)的量不再發(fā)生改變，則可確定該反應(yīng)為可逆反應(yīng)。

Δn(X)＝1.0mol－0.7mol＝0.3mol

Δn(Y)＝1.0mol－0.9mol＝0.1mol

Δn(Z)＝0.2mol－0＝0.2mol

Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(Z)

＝0.3mol∶0.1mol∶0.2mol

＝3∶1∶2故反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

3X＋Y

2Z

v(Z)＝

＝0.05mol·L－1·min－1

答案

3X＋Y

2Z；0.05mol·L－1·min－1

跟蹤練習(xí)3在一定條件下，反應(yīng)：mA＋nB＝pC中各物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率分別為：

v(A)＝amol·L－1·s－1，

v(B)＝mol·L－1·s－1，

v(C)＝amol·L－1·s－1，

則該反應(yīng)的化學(xué)方程式是________________________。

答案

2A＋B＝2C第二節(jié)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

第1課時濃度、壓強對化學(xué)反應(yīng)速率的影響

三維目標(biāo)知識與技能1．掌握并理解外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響實質(zhì)及影響結(jié)果(難點)2．掌握控制化學(xué)反應(yīng)速率的方法3．能夠綜合運用外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響分析相關(guān)問題(重、難點)過程與方法通過“濃度、壓強對化學(xué)反應(yīng)速率影響”的實驗探究活動，掌握探究問題的方法情感、態(tài)度與價值觀通過對反應(yīng)速率控制方法的學(xué)習(xí)，感悟控制條件在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究中的作用，提高對化學(xué)科學(xué)意義的認識

思維激活

各種化學(xué)反應(yīng)的進行有快有慢，如氫、氧爆鳴氣的爆炸反應(yīng)，酸堿溶液的中和反應(yīng)等瞬間就能完成；而石油的形成卻要經(jīng)過百萬年。那么,影響化學(xué)反應(yīng)快慢的因素有哪些呢？

自學(xué)導(dǎo)引

一、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

1．化學(xué)反應(yīng)速率與分子間的有效碰撞頻率有關(guān)，因此所有能夠改變內(nèi)能、運動速率以及碰撞幾率的外界條件，都可以用來改變、控制反應(yīng)的速率。加熱、攪拌、增大反應(yīng)物的濃度、使用催化劑等都可以改變反應(yīng)速率。

思考題1有效碰撞是指(

)

A．反應(yīng)物分子間的碰撞B．反應(yīng)物活化分子間的碰撞

C．能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的碰撞D．生成物分子間的碰撞

答案

C

2．影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素分為內(nèi)因和外因兩個方面。內(nèi)因是指反應(yīng)物本身的性質(zhì)，如金屬鈉與冷水劇烈反應(yīng)，而鎂和沸水僅能微弱反應(yīng)。外因是指外界條件如濃度、壓強、溫度、催化劑等。影響化學(xué)反應(yīng)速率的決定因素是內(nèi)因。

二、濃度對反應(yīng)速率的影響由教材實驗2－2表明：加入較濃的H2C2O4溶液的試管褪色更快些。許多實驗證明：在其他條件相同時，增大反應(yīng)物的濃度，化學(xué)反應(yīng)速率加快;減小反應(yīng)物濃度,化學(xué)反應(yīng)速率減慢。這是因為在其他條件不變時，活化分子的百分?jǐn)?shù)是一定的，因此單位體積內(nèi)活化分子的數(shù)目與單位體積內(nèi)分子的總數(shù)成正比,也就是與反應(yīng)物的濃度成正比。當(dāng)反應(yīng)物濃度增大時，單位體積內(nèi)分子總數(shù)增大,單位體積內(nèi)活化分子數(shù)也相應(yīng)增大，單位時間內(nèi)有效碰撞次數(shù)增加，化學(xué)反應(yīng)速率加快。

思考題2增大反應(yīng)物的濃度對可逆反應(yīng)的逆反應(yīng)速率有何影響？

答案

增大反應(yīng)物的濃度，正反應(yīng)速率增大，在改變的瞬間，生成物的濃度可認為不變，逆反應(yīng)速率不變。但隨著反應(yīng)的進行，反應(yīng)物的濃度逐漸減小，生成物的濃度逐漸增大，故隨后v(正)逐漸減小,v(逆)逐漸增大，直到兩者相等。

三、壓強對反應(yīng)速率的影響

在其他條件不變時，對于有氣體參加的反應(yīng)，增大壓強(或縮小反應(yīng)容器的體積)，相當(dāng)于增大反應(yīng)物的濃度，化學(xué)反應(yīng)速率加快；反之減小壓強(或增大反應(yīng)容器的體積)，相當(dāng)于減小反應(yīng)物的濃度，化學(xué)反應(yīng)速率減慢。壓強的影響只適用于討論有氣體參加的反應(yīng)。壓強對反應(yīng)速率的影響，可以轉(zhuǎn)化為反應(yīng)容器體積的改變，進而歸結(jié)到反應(yīng)物濃度的改變；如果壓強改變，反應(yīng)物濃度不變，反應(yīng)速率也不會改變。

由于固體、液體粒子間的空隙很小，增大壓強幾乎不能改變它們的濃度，因此可以認為對只有固體或液體參加的反應(yīng)，壓強的變化對反應(yīng)速率的影響可以忽略不計。

思考題3反應(yīng)3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)在一容積可變的密閉容器中進行，下列條件的改變對其反應(yīng)速率幾乎無影響的是(

)

A．增加塊狀Fe的量

B．將容器的體積縮小一半

C．保持容器體積不變，充入H2使體系壓強增大

D．保持壓強不變，充入He使容器體積增大

答案

A

名師解惑

一、活化分子與有效碰撞

1．簡化后的有效碰撞理論

(1)有效碰撞化學(xué)反應(yīng)的過程實質(zhì)上是反應(yīng)物分子中的原子重新組合成生成物分子的過程。在這個過程中，首先必須是反應(yīng)物的分子(或離子)相互接觸，相互碰撞，否則就不可能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。但是，并不是每次碰撞都能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的碰撞叫做有效碰撞。發(fā)生有效碰撞必須具備兩個條件：一是發(fā)生碰撞的分子必須具備一定的能量，即為活化分子；二是碰撞時必須有合適的取向。

(2)活化分子和活化能①活化分子：能夠發(fā)生有效碰撞的分子?；罨肿又g之所以能夠發(fā)生有效碰撞，是由于它們的能量高，發(fā)生碰撞時，能夠克服相撞分子之間的排斥力，破壞分子內(nèi)部原子之間的“結(jié)合力”，從而導(dǎo)致反應(yīng)物分子被破壞，重新組合成生成物分子，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。②活化能：活化分子所多出的那部分能量。如右圖中的E1是反應(yīng)的活化能，E1－E2