范文一：高中化学选修4学同步教学教材

一、教学目标

1. 认识物质的各种化学性质是有规律可循的,而这些规律是化学的精髓,需要下功夫学习 掌握。

2. 了解本书的基本内容和学习方法, 认识学习概念模型是学习和研究化学反应原理的基础。

3. 初步了解“有效碰撞”、“活化分子与活化能”的概念模型,认识催化剂对于化学科学 研究和化工生产的巨大作用,为其后的学习打下基础。

二、内容分析

1. 地位和功能

绪言作为全书的开篇, 目的在于让学生从一开头就对本书的基本内容、 学习方法有一个 初步的了解, 并简要地介绍有效碰撞理论、 活化分子与活化能的概念模型, 以及催化剂对于 化学科学和化工生产的巨大作用, 以起到提纲挈领、 引起学生学习化学反应原理兴趣的作用。

在前面的学习中,学生已经知道了化学反应的发生是由于反应物分子之间发生激烈碰 撞,破坏化学键,使得各原子间的组合发生变化形成新的化学键, 产生了新的分子,同时也 了解了化学键的断裂和形成与化学反应中能量变化的关系。 本模块是以学生此前的化学学习 为基础, 以学生对许多具体化学反应的知识积累为前提, 为适应学生的学习心理发展需求而 设立的选修课程, 旨在帮助学生进一步从理论上认识一些化学反应原理的基础知识和研究问 题的方法。 教科书中介绍的简化后的有效碰撞模型和活化分子、 活化能模型及催化剂的重要 作用,将为学生后面的学习打下重要基础。

2. 内容结构

绪言在内容上主要可分为两个部分:一是第一、 第二自然段, 简要地介绍本模块的基本 教学内容。教科书以大量事例说明,化学反应种类繁多,条件极其复杂,但都有规律可循。 而这些规律恰好是化学的精髓, 是吸引人们学习、 钻研化学科学的魅力所在。二是第三、第 四自然段, 凸显研究问题的过程与方法, 侧重介绍了简化后的有效碰撞模型的构建思路, 及 活化分子、 活化能等概念。 培养学生自觉地用辩证的观点看待各种复杂的化学反应, 认识事 物的存在具有多样性, 物质的稳定具有相对性, 而化学变化的复杂性和规律性相辅相成。 与 此同时,还指出了学习化学反应原理的方法:

(1)完成书中规定的实验、活动。

(2)观察周围(包括大自然)发生的化学现象,思考或进行模拟实验。

(3)认真学习概念模型,它是学习、研究化学反应原理的基础。

值得注意的是, 绪言在论证了有效碰撞模型的合理性之后, 坦陈现有理论的缺憾:“到 目前为止, 人们还没有完全掌握计算或推测化学反应活化能的理论方法”。 这种客观的科学 态度不仅有利于学生对相关理论有一个客观的认识, 更对培养学生的情感态度与价值观会起 到潜移默化的作用。同时也会激发学生将来进行更深入探究的意识。

绪言的内容结构如下图所示:

3. 内容特点

绪言中概括地介绍了课程的主要内容和学习方法与思路,同时还简介了“有效碰撞理 论”和“活化分子与活化能”两个概念模型,对全书起着提纲挈领、画龙点睛的作用。

三、课时分配建议

建议用 1课时。

一、教学设计

由于本课的理论性较强, 概念较为抽象, 学生接受相关知识有较大难度, 所以绪言教学 采取以教师讲授与学生探究活动相结合的方法为宜。教学中对概念模型的表述应尽量简化, 对概念模型的认识还需要在后面的学习中逐渐深入, 这里更多地是强调研究问题的方法和意 识。 通过绪言的教学, 应使学生在内容上对化学反应原理研究的范围有所了解, 在方法上对 科学的研究方法——概念模型法有所领悟。

教学重点:了解化学反应原理的基本学习方法——概念模型法。

教学难点:“有效碰撞”和“活化分子与活化能”的概念模型。

教学建议:

根据绪言内容特点, 本课可设计成下述教学模式:课前自学→查阅资料→课上交流讨论 →师生共同研究。 教师在课前布置学生自学, 然后将学生分成若干个小组, 要求他们通过查 阅资料、小组整理资料、先行讨论形成共识,再通过课堂上的汇报、讲解、交流和评价,完 成对本课内容的学习。

新课引入首先教师指出, 化学研究的核心问题是化学反应。 化学中最有创造性的工作是 设计和创造新的分子。 化学家们通常是利用已发现的原理来进行设计并实现这个过程, 如果 对化学原理的理解不够清楚则无法做到。 化学反应是怎样发生的?为什么有的反应快、 有的 反应慢?它遵循怎样的规律?如何控制化学反应为人所用?这是我们学习化学反应原理的 宗旨。化学反应原理所包含的内容及学习化学反应原理的方法正是本书要探讨的问题。

教学中的主要过程可以结合学生汇报交流自学与讨论的成果,围绕下列问题展开: 1. 化学反应原理研究的内容可列举学生熟悉的化学反应进行分析。

情景 1:

说明:同样都与 H 2反应,由于 O 2、 CuO 、 N 2的性质不同,反应的难易程度不同。物质之 间能否发生反应, 是由物质本身的性质决定的, 对于能够发生的化学反应, 影响化学反应速 率的根本原因也是反应物本身的性质,我们称之为“内因”。

情景 2:将 H 2+O2混合,在室温条件下可以稳定存在数百年,但点燃后却会发生剧烈的 爆炸反应,而且只要配比相当,可以完全转化成生成物。

说明:外界条件可以促使其反应发生。 而且在一定的条件下, 反应进行得比较“彻底”。 物质之间反应的“内因”已经具备, “外因”则是变化的条件。 不同的外界条件都能够改变 化学反应的速率。

情景 3:H 2+N2即使在高温、高压、有催化剂的条件下反应,也不能完全转化成生成物。 说明:该反应是有一定限度的。

总结:化学反应速率、 方向及限度正是“化学反应原理”要研究的问题。 此时有必要指 出:在不同物质体系、不同的环境中,化学反应所遵循的规律是不同的,如在第三单元将介 绍水溶液中的离子反应; 在第一单元和第四单元将分别介绍化学反应中物质与能量之间的定 量关系以及电化学的最基础知识等等, 这些都是“化学反应原理”研究的范围。 这些基本原 理与我们身边经常发生的化学现象密切相关, 只要我们注意观察、 研究, 大自然将成为无所 不在的大课堂。

2. 研究化学反应原理的思路与方法——概念模型法。

教科书介绍了合理简化的概念模型以及如何运用概念模型学习化学反应原理。 对该段内 容的处理可分三步进行:

(1)建立简化的有效碰撞模型的设想:为了突出化学反应最重要的内涵,忽略其他因 素的干扰作用, 选择气相反应体系作为研究有效碰撞的基础模型。 其优点是:气体分子运动 空间远大于自身体积所占有的空间, 环境影响因素相对较少。 该概念模型最重要的内涵也更 加突出,更容易掌握。如在水溶液中的反应, 水是较大量的, 研究水溶液中的化学反应就不 能忽略水分子的作用。

(2)模型的基本构架

模型的建构:在一洁净的容器中,使氢气与氧气按体积比 2∶1的比例混合,气体分子 因自由运动而不断发生碰撞(互相接触)——这是发生化学反应的必要条件。

假设与事实:研究结果表明,从分子的热运动来看, 分子发生碰撞的机会很多。如在常 温常压下每个氢分子、 氧分子自身或它们之间的碰撞几率为 2.355×1010次 /秒。 假如每次碰 撞都能发生化学反应,则化学变化瞬间即可完成,但事实并非如此。

立论:并不是每次分子间的碰撞都会引发化学反应, 只有其中部分的气体分子碰撞是有 效的,即有效碰撞——这是发生化学反应的充分条件。

(3)活化分子和活化能

对该模型的进一步认识可结合教科书上的图示(图 1)。具有足够能量(活化能)的分 子——活化分子的碰撞是有效碰撞的必要条件, 但不充分。 只有当活化分子采取适合的取向 进行碰撞时才能反应。

活化分子——具有较高能量,能够发生有效碰撞的分子。

活化能——活化分子高出反应物分子平均能量部分

教科书以活化能为 0的反应从另一个侧面说明有效碰撞模型的合理性。 进一步说明了活 化能的大小与化学反应速率的关系。

结论:某一化学反应的速率大小与单位时间内有效碰撞次数有关; 而有效碰撞次数的多 少与单位体积内反应物中活化分子的多少有关; 活化分子的多少又与该反应的活化能的大小 有关。 活化能的大小是由反应物分子的性质决定的, 而反应物分子的性质又与分子的内部结 构密切相关,可以说,反应物分子的内部结构是决定化学反应速率的内因。 那么, 对于一个 特定反应, 人类如何使用和控制, 还需要研究外部条件对它的影响。 这将在后面的学习中继 续讨论。

最后教科书特别指出:化学反应的活化能可以用实验方法测定, 当实验条件不同时, 会 得出不同的结果, 催化剂的应用就是实例之一。 人们尚未掌握化学反应活化能的有效的理论 推算方法, 这种留有缺憾的教学观点值得关注, 既有利于学生客观地认识科学规律, 也有利 于培养学生的科学精神。

关于催化剂,在化学 2中已有介绍, 这里着重说明催化剂的作用、 意义,在第二章中进一步 从由于催化剂的参与改变了活化能,从而改变了反应速率来认识催化剂的作用。

3. 模型研究的意义

应该说学生根据自身的生活经验, 对于简化后的有效碰撞模型接受起来并不难, 由于缺 乏相关的知识, 要达到真正领会该模型的要点是不现实的。 这也是教科书采取最简化处理方 法的原因。 为了便于学生理解模型研究的方法和意义, 教师还可以利用学生已有的可燃物燃 烧条件的知识,建立下列模型:

可燃物必须有氧气参与并达到着火点才能燃烧, 产生新物质的同时有能量的释放; 不同 的可燃物,其着火点不同;同样道理,反应物分子获得足够的能量(活化能)并具有合理的 取向才能发生有效碰撞,产生新物质并伴随有能量的变化。

总结时教师强调:同其他科学研究一样, 当我们研究某个问题的时候, 需要提取本质的 内容而控制其他干扰因素来进行。 概念模型是一种比较抽象的模型, 需要有意识地忽略事物 的某些特征,抽象出关键的因素,使各因素之间的关系更清晰,更利于研究对象的把握,以 减少可能引起的偏差。 概念模型法是科学认识史上重要的方法之一, 学生们通过本课的学习 应获得一定的认识。

二、活动建议

建议课前以小组为单位活动,对下列内容进行查阅和讨论。

活动设计 1:认识化学反应原理

可供讨论的问题和教学设计意图如下:

活动设计 2:简化后的有效碰撞模型、活化分子和活化能

要求学生简要回答下列问题:

活动设计 3:化学反应原理的重要领域——关于催化剂的研究

要求学生填写下表:

1. 化学反应的活化能

实验证明,只有发生碰撞的分子的能量等于或超过一定的能量 Ec(可称为临界能 ) 时, 才可能发生有效碰撞。具有能量大于或等于 E c 的分子称为活化分子。

在一定温度下, 将具有一定能量的分子百分数对分子能量作图, 如图 1所示。 从图中可 以看出, 理论上来说, 反应物分子的能量可以从 0到∞, 但是具有很低能量和很高能量的分 子都很少, 具有平均能量 E 的分子相当多。 这种具有不同能量的分子百分数和能量的对应关 系图,叫做一定温度下分子能量分布曲线图。

图 1 等温下的分子能量分布曲线

图 1中, E 表示分子的平均能量, E c 是活化分子具有的最低能量,能量等于或高于 E c 的分子可能产生有效碰撞。活化分子具有的最低能量 E c 与分子的平均能量 E 之差叫活化能。

不同的反应具有不同的活化能。反应的活化能越低,则在指定温度下活化分子数越多, 反应就越快。

图 2 不同温度下分子能量分布曲线

不同温度下分子能量分布是不同的。 图 2是不同温度下分子的能量分布示意图。 当温度 升高时, 气体分子的运动速度增大, 不仅使气体分子在单位时间内碰撞的次数增加, 更重要 的是由于气体分子能量增加,使活化分子百分数增大。图 2中曲线 t 1表示在 t 1温度下的分 子能量分布,曲线 t 2表示在 t 2温度下的分子能量分布 (t2>t1) 。温度为 t 1时活化分子的多少 可由面积 A 1反映出来;温度为 t 2时,活化分子的多少可由面积 A 1+A2反映出来。从图中可以 看到,升高温度,可以使活化分子百分数增大,从而使反应速率增大。

一个化学反应体系的活化能 E a , 通常是通过温度对反应速率常数的影响来测定的, 其关 系式为阿累尼乌斯方程,即:

2. 为什么活化分子的碰撞不一定都发生有效碰撞

反应物分子之间发生有效碰撞, 必须同时满足两个条件, 一是反应物分子的能量必须达 到某一临界数值, 二是反应物分子必须按一定的方向互相碰撞。 前者是能量因素, 后者是空 间因素。现以反应 NO 2+CO=NO+CO2为例来说明。

当 NO 2和 CO 分子彼此靠近时,它们分子中的价电子云就互相影响,结果,分子的键长 和分子的形状都发生变化。 NO 2与 CO 分子在发生有效碰撞时, 必须同时满足空间因素和能量 因素两个条件。

(1)空间因素:NO 2与 CO 分子只有在一定方向上碰撞,即 N-O 键和 C-O 键要在一条直线上发 生碰撞,才能发生反应,如图 3所示。

图 3 NO2和 CO 的反应过程

很显然, 当 N-O 与 C-O 在一条直线时, 两个分子之间电子云相互影响最大, 才有利于形 成中间产物——活化络合物。

(2) 能量因素:NO 2与 CO 分子发生有效碰撞, 必须克服它们价电子云之间的排斥作用。 只有 那些能量大的分子, 当其平均能量具有或超过活化分子所具有的能量时, 才能克服这种电子 云间的排斥作用, 形成一个处于活化状态的中间产物——活化络合物。 此时原有的 N-O 键部 分断裂,新的 C?O 键部分地形成。这种活化络合物既可以分解而成反应物 NO 2和 CO ,又可 以形成生成物 NO 和 CO 2。图 4反映了上述反应过程中能量的变化情况。

图 4 NO2和 CO 反应过程中能量的变化

图 4中, A 点表示 NO 2+CO系统的平均能量,在此条件下, NO 2与 CO 分子发生碰撞时并不 发生反应。只有当 NO 2和 CO 分子的平均能量达到 B 处 (或高于 B 处 ) 时,碰撞才能形成活化 络合物 ONO?CO, 而后发生反应。 C 是反应产物 NO+CO2系统的平均能量。 从图 4还可以看到,

E 1是正反应的活化能, E 2是逆反应的活化能。 E 2和 E 1之差是化学反应的热效应。正反应是放 热反应,逆反应是吸热反应。

从以上分析可知, 活化分子虽然具有反应所必需的能量, 但如果两活化分子不在特定的 相对位置发生碰撞,仍不能发生反应。

一、教学目标

1. 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. 认识化学反应过程中同时存在着物质和能量的变化,而且能量的释放或吸收是以发 生变化的物质为基础的,能量的多少取决于反应物和生成物的质量。

3. 了解反应热和焓变的涵义。

4. 认识热化学方程式的意义并能正确书写热化学方程式。

5. 理解盖斯定律的意义,能用盖斯定律和热化学方程式进行有关反应热的简单计算。

6. 理解燃烧热的概念,认识能源是人类生存和发展的重要基础,了解化学在解决能源 危机中的重要作用。知道节约能源、提高能量利用效率的实际意义。

二、内容分析

1. 地位和功能

本章包括“化学反应与能量的变化”“燃烧热能源”和“化学反应热的计算”三节, 属 于热化学基础知识。 热化学是研究化学反应热现象的科学, 曾为建立热力学第一定律 (能量 守恒和转换定律) 提供了实验依据, 反过来, 它又是热力学第一定律在化学反应中的具体应 用。它主要解决各种热效应的测量和计算问题。

在必修化学 2中, 学生初步学习了化学能与热能的知识, 对于化学键与化学反应中能量 变化的关系、化学能与热能的相互转化有了一定的认识,本章是在此基础上的扩展与提高。

能源是人类生存和发展的重要物质基础, 本章通过化学能与热能转化规律的研究帮助学 生认识热化学原理在生产、 生活和科学研究中的应用, 了解化学在解决能源危机中的重要作 用,知道节约能源、提高能量利用率的实际意义。

2. 内容结构

(1)反应热和焓变概念是本章学习的起点,必须让学生对它们有一个初步的认识,为 以后的学习打下基础。由于课程标准对它们的要求不高,因此教科书做了简化处理。

(2)热化学方程式是反应热计算的基础,要求学生较好地掌握。为了提高学生学习的 积极性, 教科书采用启发式的编写方法, 让学生自己分析探讨热化学方程式的书写规则, 得 出结论后再与章末的“归纳与整理”对照更正,作为自己学习与归纳能力的一次测试。

4.家用液化气中主要成分之一是丁烷,当 10 kg 丁烷完全燃烧并生成二氧化碳和液态水时, 放出热量 5×105 kJ 。试写出丁烷燃烧的热化学方程式。

5.为减少大气污染,一些城市公共汽车逐步使用 CNG (压缩天然气)清洁燃料,实验测得 0.16 g 该气体燃料,完全燃烧生成 224 mL CO 2(标准状况)和 0.36 g 液态水,并放出 8.903 kJ 的热量。请写出:CNG 的化学式,其完全燃烧的热化学方程式。

参考答案

1. D ; 2. C ; 3. B 。

一、教学设计

前面学生已经定性地了解了化学反应与能量的关系, 通过实验感受到了反应热, 并且了 解了物质发生反应产生能量变化与物质的质量的关系, 及燃烧热的概念。 在此基础上, 本节 介绍了盖斯定律,并从定量的角度来进一步认识物质发生化学反应伴随的热效应。

本节内容分为两部分:

第一部分, 介绍了盖斯定律。 教科书以登山经验“山的高度与上山的途径无关”, 浅显 地对特定化学反应的反应热进行形象的比喻, 帮助学生理解盖斯定律。 然后再通过对能量守 恒定律的反证来论证盖斯定律的正确性。 最后通过实例使学生感受盖斯定律的应用, 并以此 说明盖斯定律在科学研究中的重要意义。

第二部分, 利用反应热的概念、 盖斯定律和热化学方程式进行有关反应热的计算, 通过 三道不同类型的例题加以展示。 帮助学生进一步巩固概念、 应用定律、 理解热化学方程式的 意义。

本节教学重点:盖斯定律,反应热的计算。

本节教学难点:盖斯定律的应用。

教学建议如下:

(一)盖斯定律的教学设计

1. 提出问题在化学科学研究中,常常需要知道物质在发生化学反应时的反应热,但有 些反应的反应热很难直接测得,那么如何获得它们的反应热数据呢?

2. 创设情景例如,我们可以让碳全部氧化成 CO 2,却很难控制碳的氧化只生成 CO 而不 继续生成 CO 2,那么, C (s)+1/2 O2 (g) == CO(g)的反应热如何获得呢?

3. 引出定律盖斯定律是本节的重点内容,可以从能量守恒的角度出发来介绍,说明盖 斯定律是能量守恒定律的必然结果, 也是能量守恒定律在化学过程中的应用。 由于这部分内 容比较抽象,从课程标准中的要求和学生的认知水平来看,宜于简化处理,重在应用。

4. 问题研究经过讨论、交流,设计合理的“路径”,根据盖斯定律解决上述问题。

5. 归纳总结

(1)反应物 A 变为生成物 D ,可以有两个途径:①由 A 直接变成 D ,反应热为 ΔH ;② 由 A 经过 B 变成 C ,再由 C 变成 D ,每步的反应热分别是 ΔH 1、 ΔH 2、 ΔH 3。如下图所示:

(2)盖斯定律在科学研究中的重要意义。

(二)有关反应热计算的教学设计

化学计算是运用数学工具从“量”的方面来研究物质及其变化的规律, 化学知识是化学 计算的基础。 通过前面的学习, 学生已经知道了化学反应中反应物和生成物之间的质量关系、 物质的量的关系等, 在这一节里, 将进一步讨论在特定条件下, 化学反应中能量变化以热效 应表现时的“质”“能”关系, 这既是理论联系实际方面的重要内容, 对于学生进一步认识 化学反应规律和特点也具有重要意义。

这一节的内容实际上是前面所学知识和技能的综合运用, 涉及了有关的物理量及各物理 量间的换算,综合性较强,但属基础知识的综合,与课程标准的要求是一致的。【例 1】是 依据反应热的概念、钠的摩尔质量,利用热化学方程式即可求解。【例 2】要求理解燃烧热 的计量是以燃烧 1 mol可燃物作为标准的,并将 1 kg C2H 5OH 转换成物质的量,通过逆向思 维来求解。【例 3】是对盖斯定律的应用。

教学中应注意以下问题:

1. 要注意引导学生准确理解反应热、燃烧热、盖斯定律等理论概念,熟悉热化学方程 式的书写,重视概念和热化学方程式的应用。

2. 进行有关燃烧热计算时,要强调燃烧热规定以 1 mol纯物质为标准,因此须注意热 化学方程式中物质的化学计量数和反应的 ΔH 相对应(物质的化学计量数常出现分数的形

式)。同时还要注意物质的量、物质的质量、气体的体积等之间的换算关系,但关键还是应 强调以 1 mol物质完全燃烧作标准来进行计算。

3. 有关反应热的计算与有关物质的量的计算联系很紧密,在计算过程中要注意培养学 生综合运用知识的能力。

4. 可适当补充一些不同类型的习题作为课堂练习,发现问题并及时解决。如以煤、汽 油和天然气的主要成分发生燃烧的反应为例, 不仅巩固、 落实了知识和计算技能, 还能通过 计算的结果说明这些物质燃烧时,其 ΔH 的数值都很大, 进一步认识煤、石油、天然气是当 今世界上最重要的化石燃料。唤起学生资源利用和环境保护的意识和责任感。

5. 在教学中还应注意以下几点:

(1)明确解题模式:审题→分析→求解。

(2)有关热化学方程式及有关单位书写正确。

(3)计算准确。

(4)反思解题关键处及错误易发处。

二、习题参考

(一)参考答案

1. C(s)+O2 (g) == CO2 (g)

ΔH=-393.5 kJ/mol

2.5 mol C完全燃烧, ΔH=2.5 mol×(-393.5 kJ/mol) =-983.8 kJ/mol

2. H2 (g)的燃烧热 ΔH=-285.8 kJ/mol

欲使 H 2完全燃烧生成液态水, 得到 1 000 kJ 的热量, 需要 H 21 000 kJ÷285.8 kJ/mol=3.5 mol

3. 设 S 的燃烧热为 ΔH

S(s)+O2 (g) == SO2 (g)

32 g/mol ΔH

4 g -37 kJ

ΔH=32 g/mol×(-37 kJ)÷4 g

=-296 kJ/mol

4. 设 CH 4的燃烧热为 ΔH

CH 4 (g)+O2 (g) == CO2 (g)+2H2O(g)

16 g/mol ΔH

1 g -55.6 kJ

ΔH=16 g/mol×(-55.6 kJ)÷1 g

=-889.6 kJ/mol

5. (1)求 3.00 mol C2H2完全燃烧放出的热量 Q

C 2H 2 (g)+5/2O2 (g) == 2CO2 (g)+H2O (l)

26 g/mol ΔH

2.00 g -99.6 kJ

ΔH=26 g/mol×(-99.6 kJ)÷2.00 g

=-1 294.8 kJ/mol

Q=3.00 mol×(-1 294.8 kJ/mol)=-3 884.4 kJ≈ -3 880 kJ

(2)从 4题已知 CH4的燃烧热为 -889.6 kJ/mol,与之相比,燃烧相同物质的量的 C 2H 2放出 的热量多。

6. 写出 NH 3燃烧的热化学方程式

NH 3 (g)+5/4O2 (g) == NO2 (g)+3/2H2O(g)

将题中(1)式乘以 3/2,得:

3/2H2 (g)+3/4O2 (g) == 3/2H2O(g)

3/2ΔH 1=3/2×(-241.8 kJ/mol)

=-362.7 kJ/mol

将题中(2)式照写:

1/2N2 (g)+O2 (g) == NO2 (g) ΔH 2=+33.9 kJ/mol

将题中(3)式反写,得

NH 3 (g) == 1/2N2 (g)+3/2H2 (g) -ΔH 3=46.0 kJ/mol

再将改写后的 3式相加,得:

7. 已知 1 kg人体脂肪储存 32 200 kJ能量,行走 1 km消耗 170 kJ,求每天行走 5 km, 1年因此而消耗的脂肪量:

170 kJ/km×5 km/d×365 d÷32 200 kJ/kg=9.64 kg

8. 此人脂肪储存的能量为 4.2×105 kJ。快速奔跑 1 km要消耗 420 kJ能量,此人脂肪可 以维持奔跑的距离为:4.2×105 kJ÷420 kJ/km=1 000 km

9. 1 t煤燃烧放热 2.9×107 kJ

50 t水由 20 ℃升温至 100 ℃,温差 100 ℃ -20 ℃=80 ℃,此时需吸热:

50×103 kg×80 ℃×4.184 kJ/(kg·℃)=1.673 6×107 kJ

锅炉的热效率=(1.673 6×107kJ÷2.9×107 kJ)×100%

=57.7%

10. 各种塑料可回收的能量分别是:

耐纶 5 m3×4.2×104 kJ/m3=21×104 kJ

聚氯乙烯 50 m3×1.6×104 kJ/m3=80×104 kJ

丙烯酸类塑料 5 m3×1.8×104 kJ/m3=9×104 kJ

聚丙烯 40 m3×1.5×104 kJ/m3=60×104 kJ

将回收的以上塑料加工成燃料,可回收能量为

21×104 kJ+80×104 kJ+9×104 kJ+60×104 kJ=170×104 kJ=1.7×106 kJ

(二)补充习题

1.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 ) +O 2(g )=CO 2(g ) ΔH =-393.51 kJ/mol

C(金刚石 ) +O 2(g )=CO 2(g ) ΔH =-395.41 kJ/mol

据此判断,下列说法中正确的是()。

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

2.已知 2H 2(g ) +O2(g ) =2H2O (l ) ΔH =-571.6 kJ/mol,

CO (g )+1/2O2(g )=2CO 2(g ) ΔH =-283.0 kJ/mol。

某 H 2和 CO 的混合气体完全燃烧时放出 113.74 kJ 热量,同时生成 3.6 g 液态水,则原混合 气体中 H 2和 CO 的物质的量之比为()。

A. 2∶1B. 1∶2 C.1∶1 D.2∶3

3. 由氢气和氧气反应生成 1 mol 水蒸气放热 241.8 kJ , 写出该反应的热化学方程式:_______。

若 1 g 水蒸气转化成液态水放热 2.444 kJ ,则反应 H 2(g ) +1/2O2(g ) =H2O (l) 的 ΔH =____ kJ/mol。氢气的燃烧热为 ____kJ/mol。

4.火箭发射时可用肼(N 2H 4)为燃料,以二氧化氮作氧化剂,它们相互反应生成氮气和水蒸 气。已知:N 2(g ) +2O2(g ) =2NO2(g ) ΔH=+67.7 kJ/mol

N 2H 4(g ) +O2(g ) =N2(g ) +2H2O (g ) ΔH=-534 kJ/mol

则 N 2H 4和 NO 2反应的热化学方程式为 _____________________。

5.已知 CH 4(g )+2O 2(g )=CO 2(g )+2H 2O (l ); ΔH =-890 kJ/mol,现有 CH 4和 CO 的混合气体共 0.75 mol,完全燃烧后,生成 CO 2气体和 18 g液态 H 2O ,并放出 515 kJ热量, CO 燃烧的热化学方程式为 ______________,写出求算过程。

参考答案

1. A ; 2. C 。

3. H 2(g ) +1/2O2(g ) =H2O (g ) ΔH=-241.8 kJ/mol, -285.8

提示:可将反应 H 2(g ) +1/2O2(g ) =H2O (l) 看成两步:H 2(g ) +1/2O2(g ) =H2O (g )和 H 2O (g ) =H2O (l) ,问题就迎刃而解。

4. 2N 2H 4(g ) +2NO2(g ) =3N2(g ) +4H2O (g ); ΔH=-1 135.7 kJ/mol

5.解:由于 CO 燃烧只生成 CO 2,故 18 g液态水均由 CH 4燃烧产生,若生成 18 g液态水放 出的热量为 x ,用去 CH 4的量为 y ,则有:

CH 4(g )+2O 2(g )=CO 2(g )+2H 2O (l ) ΔH =-890 kJ/mol

1 mol 2×18 g 890 kJ/mol

y 18 g x

x=445 kJ/mol 故由 CO 燃烧放出的热量为:515 kJ-445 kJ=70 kJ

y=05 moln(CO)=0.75 mol-0.5 mol=0.25 mol

则 CO 燃烧的热化学方程式为:

2CO (g )+O 2(g )=2CO 2(g ) ΔH =-560 kJ/mol

1. 热化学简介

(1)热化学的研究对象

热力学第一定律是自然界的一条普遍规律, 它是人们在生产实践和科学实验的基础上总 结出来的,它又叫做能量守恒和转化定律,恩格斯将它誉为 19世纪自然科学中具有决定意 义的三大发现之一。 这个定律的主要内容是:能量有各种不同的形式, 能从一种形式转化为 另一种形式,从一个物体传递给另一个物体,而在转化和传递中,能量的数值保持不变。

把热力学第一定律具体运用到化学反应上, 用实验测定和计算化学反应的热量, 研究这 方面问题的科学称为热化学。

热化学主要是研究化学反应中的热量转化问题的。 化学反应除了以热的形式与外界环境 进行能量交换外,往往还以功的形式进行交换。例如,火药爆炸产生膨胀功,化学电池在电

动势作用下输送电荷而作电功等。 教科书提到“在化学反应过程中, 不仅有物质的变化, 还 有能量的变化,这种能量变化,常以热能、电能、光能等形式表现出来”,其中“常以”是 指除了以热、电、光的形式外,还以功的形式进行能量交换。应当指出,热化学里所讨论的 化学反应,都是在一定条件下只作膨胀功,而不作非膨胀功 (如电功 ) 的反应。

同一反应, 在不同条件下热量的变化不同。 如果不指明反应条件而谈热量的多少, 是没 有意义的。同时,要想比较不同的化学反应的反应热,必须规定反应在同样的条件下进行。 为此,规定在压强为 101 kPa和 25 ℃的条件下的反应热为标准反应热,以便于比较。按状 态变化过程的不同, 反应热可分为等压反应热、等容反应热; 按化学变化的类别不同, 反应 热可分为生成热、燃烧热、中和热等等。

(2)热化学发展简史

化学作用的本质是什么 ? 古希腊人认为它是导致物质化合和分解的“爱”和“憎”。早 期化学家们接受了这种观点, 把导致化学反应得以发生的力称为化学“亲合力”。 近代有较 大影响的亲合力理论不下十几种。 用化学反应的热效应来量度亲合力的研究促进了化学与热 力学的结合。

早在 1780年, 拉瓦锡 (A.L.Lavoisier 1743— 1794) 和拉普拉斯 (P.Laplace 1749— 1827) 就在他们的论文中报道了他们关于化学反应热的研究。 他们设计了一台简陋的量热计, 想用 它来测定参加反应的热量。 由于受到热质论的影响, 这方面的研究中断了五十多年, 而且也 未和当时热力学研究的热潮结合起来。

1836年,瑞士化学家盖斯 (G.H.Hess, 1802— 1850) 在俄国测量了许多反应的热效应, 总结出一条规律:一个化学反应, 不论是一步完成或经过几个中间步骤完成, 其总的热效应 是相等的。 1840年他在圣彼得堡发表了他的研究结果,并将其称为“总热量守恒定律”, 后来人们以他的名字将这个规律命名为“盖斯定律”。这是热化学领域发现的第一个定律, 也是自然科学上首先得出的能量守恒和转化的规律性结论。

19世纪 50年代,法夫尔 (R. A.Farue , 1813— 1880) 和西尔伯曼 (T. Silbermann , 1806— 1865) 进行了热化学研究工作,得到了比较精确的反应热效应的数据。

丹麦物理学家汤姆生 (J. Thomson , 1826— 1909) 的研究工作在发展热化学方面占有重要 地位。他在 1882~1886年间出版了四卷本的《热化学》著作,提出吸热和放热概念,把反应 热作为反应物化学亲合力的量度。

贝特罗(M.Berthelot )发明了精确测定燃烧热的方法。他在发挥汤姆生关于反应热是 化学亲合力的量度的原理时指出, 只有伴随着放热过程的反应才能自发产生, 在几个可能发 生的反应中, 只有放出最大热量的反应才能发生。 这一原理被叫做贝特罗—汤姆生最大功原 理。亥姆霍兹 (H.V Helmholtz, 1821— 1894) 对贝特罗的观点提出质疑,引起了很大争论, 促进了热力学的发展。

在化学家们研究反应热效应的前后, 热力学接连取得许多成就, 其中特别重要的是确立 了热力学第一定律 (1842年 ) 和热力学第二定律 (1865年 ) 。

热力学第一定律和第二定律的确立, 为科学的发展提供了新的思想。 第一定律强调的是 能量转化时的守恒性和等值性, 它要求从能量的转化恒等性上把握运动形式的变化, 突破了 仅用物质要素和成分解释世界的僵化模式, 为边缘学科的形成提供了基础。 第二定律强调的 是能量实际转化的不可逆性 (即变化有一定的方向与限度 ) , 否定了牛顿理论中衍生出来的用 可逆反应的观点处理一切问题的简单方法。 这两个定律在学术界的影响越来越大。 直到 1869年由霍斯特曼的工作开始, 化学家们才逐步把热力学的成果引入化学研究之中。 霍斯特曼用 热力学第二定律研究了热分解反应中分解压力与温度的作用, 研究了升华过程的热力学, 建 立了最大功与反应热之间的关系。 随后, 越来越多的物理学家和化学家走进了热力学和化学 结合的领域,形成了物理化学的重要分支——化学热力学。

2. 焓与焓变

焓的定义是

H =U +PV

即焓是体系内能加上体系的压强与体积乘积的一个物理量, 无明确的物理意义。 但是它 具有以下性质:

(1)焓是状态函数。因为 U 、 P 、 V 均为状态函数,它们的组合(U +PV )也必然是状态 函数。体系的焓值仅与体系所处的状态有关,与通过什么途径达到这个状态无关。

(2)焓具有能量的量纲,因为 U 和 PV 的量纲都是能量的量纲。

当体系经受一个只作体积功的等压变化过程,从状态 1变到状态 2时,体系的焓变为:ΔH =H 2-H 1

此时 ΔH 数值正好等于这个过程的热效应 Q p 。 这样这个等压过程的焓变就有了一个明确 的物理意义:

Q p =H 生成物 -H 反应物 =ΔH

ΔH<0时,为放热反应; δh="">0时 ,为吸热反应。

3. 反应进度

我们知道, H 2(g)与 O 2 (g)反应生成 H 2O(g)时,其焓变 ΔH 与化学方程式的写法有关, 即:

H 2 (g)+1/2O2 (g) == H2O(g) ΔH=-241.8 kJ/mol(1)

2H 2 (g)+O 2 (g)==2H2O(g) ΔH=-483.6 kJ/mol(2)

也就是说, 同一反应体系中各物质的组合方式不同时,摩尔焓变不同。 不仅如此, 在同 一反应体系,当选择不同的物质(如 H 2或 O2) 发生 1 mol 变化为基准时,其焓变也不一 定相同。

为了处理化学反应的焓变, 1922年唐德尔(Domder )引入了化学反应进度这个参量。 反应进度是描述化学进展程度的状态参变量。符号为 ξ,单位是 mol 。

通常我们可以把任何化学方程式写成:

式中 νD 、 νE 、 νF 、 νG 等是所给化学方程式中各物质的计量系数,是无量纲的量。对 反应物, ν取负值,对生成物, ν取正值。

设某反应

将反应进度 ξ定义为

式中下标 B 代表任一组分,n°B 是任一组分 B 在反应起始时(即 ξ=0时)的物质的量, n B 是 B 组分在反应进度为 ξ时的物质的量。

引入反应进度这个量的最大优点是在反应进行到任意时刻时, 可用任一反应物或任一生 成物来表示反应进行的程度,所得值总是相等的。即

当反应按所给化学方程式的系数比例进行了一个单位的化学反应时, 即 ΔnB/mol=νB, 这时反应进度 ξ就等于 1 mol。

假定 O 2和 H 2的混合体系在某个时刻发生的净变化为:

Δn O2=-0.2 mol Δn H2=-0.4 mol Δn H2O =0.4 mol

若按反应式(1)计算,反应进度为:

比较上述结果:

(1) Δξ1与 Δξ2及 Δξ′ 1与 Δξ′ 2不相等, 表明反应进度与化学计量反应式写法 有关。

(2)同一反应, Δξ=Δn B /ΔνB ,说明 ξ或 Δξ与物质的选择无关。

(3) Δξ′ 1>Δξ1, Δξ′ 2>Δξ2, 这表明, 在不同的时刻反应进度不同, 反应进度可 量度反应的进展程度。 Δξ越大,反应完成的程度越大。

(4) 对于指定的反应, 计量反应式中的计量系数的绝对值不同, 则各物质变化的量 Δn B 的绝对值也不相等。这说明,不能直接用一种物质的“ Δn”来表示所有物质或整个反应的 进展情况。

(摘自刘士荣杨爱云《物理化学概念辨析》)

4. 热化学方程式

对于热化学方程式如:

焓(H )左下角的 r 代表化学反应(reaction );右下角 m 代表摩尔(mol );右上角的 (? )代表热力学标准状态(简称标态);括号内的数字代表热力学温度,单位为 K ; ΔH 则为焓变。气态物质的标态用压力表示,用 101 kPa。溶液的标态则指溶质浓度或活度为 1 mol·kg-1,对稀溶液而言,也可用 1 mol·dm-3。液体和固体的标态则指处于标准压力下的 纯物质。最常用的焓变值是 298 K(25 ℃)的,严格地说焓变值是随温度变化的,但在一定

温度范围内变化不大,凡未注明温度的 就代表在 298 K及标态时的焓变,也可以简 写为 ΔH ,随后数值的单位用 kJ·mol-1。总之 ΔH 泛指任意状态的焓变, (T )代 表压力在标态、温度为 T 时化学反应的摩尔焓变的完整符号,而 ΔH 则为在标态和 298 K时摩尔焓变的简写符号。

ΔH 的单位用 kJ·mol-1。焓是容量性质, ΔH 的大小与物质的量成正比。书写化学反应 方程式时须注意焓变值应该与一定的反应式相对应(如在 298 K)。

在此 mol -1已不是指 1 mol H2或 1 mol O2,而是指“1 mol反应”。所谓 1 mol反应可 以是 1 mol H 2和 1/2 mol O 2起反应,也可以是 2 mol H 2和 1 mol O 2起反应,前者放热 286 kJ , 后者放热 572 kJ。这种单位表示方法是 1977年国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC )物理 化学分会所推荐的。 所以 ΔH 值应和化学方程式相对应, 以使“1 mol 反应”有明确的含义, 笼统地说反应热是多少 kJ·mol-1容易引起误解。

由于物质状态变化时总伴随焓变, 所以书写热化学方程式时应注明物态, 如下列两个反 应

两个 ΔH 值的不同在于:在标态及 298 K 下 H 2O (l )和 H 2O (g )的焓值不同,液态 H 2O 变

为气态的 H 2O 要吸热,所以 H 2(g )和 1/2O2(g )化合生成 H 2O (g )的放热量要比生成 H 2O (l )的小些。

5. 关于反应热的测量

有些化学反应的热效应可以用实验方法测得,用来测量反应热的仪器被称为“量热 器”, 测量操作是:将反应器置于充满水的绝热容器中, 当反应放热时, 其热量即传入水中, 根据水的质量、比热,和水温的变化求出反应所放出的热量。一般,由于测量反应热时,很 难保证没有热的散失 (如热传导或辐射等), 故要准确测量反应的热效应比较困难。如许多 化学反应由于速率过慢, 测量时间过长, 因热量散失而难于测准反应热, 也有一些化学反应 由于条件难于控制,产物不纯,也难于测准反应热。于是如何通过热化学方法计算反应热, 成为化学家关注的问题。

6. 生成焓

化学反应的焓变虽然是重要的、 常用的数据, 但任何一种化学手册不可能记载成千上万 化学反应的 ΔH 值, 因为化学反应种类太多, 不胜刊载。 能从手册查到的仅是几千种常见纯 净物的标准生成焓。在标态和 T (K )条件下由稳定态单质生成 1 mol化合物(或不稳定态 单质或其他形式的物种)的焓变叫作该物质在 T (K )时的标准生成焓,简称生成焓(也称

生成热),符号是 (T ),其中 H 的左下标“f”表示生成,在 298 K的标准生成焓 的符号可以简写为 ,例如在 298 K

生成焓并非另一个新概念,而只是一种特定的 ΔH 。一种物质焓的绝对值 H 无法测定, 生成焓是一种相对值, 有些是实验测定的, 有些则是间接计算得到的。 当知道了各种物质的 生成焓后,我们就可以很容易地计算出许多化学反应的焓变。

任何一个反应的焓变等于生成物生成焓之和减去反应物生成焓之和:

这是一个非常有用的关系式,式中 νi 表示化学计量数。例如,对于反应:

下表列出的是一些常见化合物在 298 K时的标准生成焓。

7. 中和热

发生中和反应时,由于所用的酸和碱有强弱不同, 又有一元、 二元或多元之分,因而中 和热各不相同。

(1) 一元强酸与一元强碱的中和热

一元强酸跟一元强碱中和时,中和热为-57.3 kJ/mol 。

(2) 一元强酸与一元弱碱或一元弱酸与一元强碱的中和热

如果有一元弱酸或弱碱参加中和反应,其中和热所放出热量一般都低于 57.3 kJ /mol , 也有个别高于 57.3 kJ/mol 的。这主要取决于弱酸或弱碱电离时吸热还是放热。

一般地说, 弱酸或弱碱的电离是吸热的, 因此, 中和反应所放出的热量还要扣除电离时 吸收的那部分热量,中和热也就低于 57.3 kJ/mol 。例如, 1 mol CH3COOH 与 1 mol NaOH溶液反应时,中和热是 56.0 kJ/mol 。

有的弱电解质电离时是放热的。例如, 1 mol氢氟酸电离时放出 10.4 kJ/mol 热量。 当它与 l mol NaOH溶液反应时,中和热是 67.7 kJ/mol 。

(3)二元酸与一元强碱的中和热

二元酸的电离是分两步进行的,两个 H+的中和热各不相同。中和第一个 H+的中和热, 等于 57.3 kJ /mol 减去二元酸电离出第一个 H +所吸收的热量 ΔH 1; 中和第二个 H +的中和热, 等于 57.3 kJ/mol 减去二元酸电离出第二个 H +所吸收的热量 ΔH 2。因此,二元酸与一元强 碱的中和热 ΔH 可用下式表示:

ΔH =-[2×57.3 kJ/mol -(ΔH 1+ΔH 2) ]

(4)多元酸与一元强碱的中和热

三元酸与一元强碱的中和热为 ΔH ,三元酸里的三个 H+电离时所吸收的热量依次是 ΔH 1、 ΔH 2、 ΔH 3,则得:ΔH =-[3×57.3 kJ/mol -(ΔH 1+ΔH 2+ΔH 3) ]

8. 反应热与化工生产的关系

化学反应中的热量问题, 对于化工生产有重要意义。例如,合成氨反应是放热的, 如果 不设法将这些热量移走, 反应器内的温度就会过高。 这样, 不仅会破坏催化剂, 使产量降低, 还可能发生爆炸事故。 在制造水煤气的反应中, 需要吸收大量的热, 如果不及时供应所需要 的热量,反应就不能顺利进行,甚至停止。因此,在进行化工设计时,为了保证生产的正常 进行,必须事先获得准确的反应热数据,作为制造热交换设备和规定工艺操作条件的依据。

在化工生产中, 热能的综合利用问题, 不但直接关系到产品成本的高低, 而且影响产率 的大小。化工设备中的热交换器、余热锅炉、 热风炉等的设计和使用, 都是为了综合利用热 能,以便提高产品产率,降低成本。

综上所述, 研究反应热, 对于化工生产适宜条件的选择, 设备的设计和使用,以及对热 能的综合利用,都有很大的意义。

9. 节约能源是我国的一项基本国策

国民经济的发展要求能源有相应的增长, 人口的增长和生活条件的改善也需要消耗更多 的能量。 可以说现代社会是一个耗能的社会, 没有相当数量的能源是谈不上现代化的。 现代 主要能源是煤、石油和天然气,它们都是短期内不可能再生的化石燃料,储量都极其有限, 因此必须节能。 节能不是简单地指少用能量, 而是指要充分有效地利用能源, 尽量降低各种 产品的能耗, 这也是国民经济建设中一项长期的战略任务。 节能问题现已受到各国的普遍重 视, 作为能源经济发展的重要政策。 自 1973年和 1979年石油输出国组织 (OPEC)两次大幅度 提高石油价格以来, 工业发达国家不可能再依靠廉价石油来发展经济, 美国、 日本率先积极 开展各种节能技术研究以缓解“能源危机”的冲击, 使单位产品的能耗有明显降低。 例如国 际先进水平是每炼 1 t钢需消耗 0.37 t~0.9 t标准煤,而我国目前每吨钢的能耗约为 1.3 t 标准煤,也就是说我国炼钢的能耗是国际水平的 1.6倍,所以在我国节能应该有很大的潜 力可挖。

一个国家或一个地区能源利用率的高低一般是按生产总值和能源总消耗量的比值进行 统计比较的,它与产业结构、产品结构和技术状况有关。如在 80年代末,上海市每万元国 民经济生产总值要消耗 5.08 t 标准煤,浙江省是 5.38 t ,而有的省却高达 26 t ,可见它们 之间能源利用率差别很大。和国际相比, 我国的能耗比日本高 4倍,比美国高 2倍,比印度 高 1倍,所以若能赶上印度的能源利用率,要实现生产翻一番,似乎不必增加能源消费量。 要实现国民经济现代化, 既要开发能源, 又必须降低能耗,开源节流必须同时并举,并且要 把节流放到更重要的位置。

能耗高的原因是复杂的, 从化学变化释放能量的角度看, 无非一是燃烧是否完全, 二是 释放的能量是否充分利用。我国的工业锅炉和工业窑炉耗费全国总能源的 65%,它们是节 能潜力最大的行业。 设计节能的炉型、 选择节能的燃气比 (燃料和空气的比例 ) 、 控制锅炉进 水温度、 及时清理锅炉积垢、 积灰等等都可以节能。 供电系统和电能利用系统也是能源消耗 量大而能量利用率低的领域, 节能潜力较大。 火力发电是将化学能转化为电能, 通过电动机 又将电能转化为机械能,可以供机床、水泵、通风、电动车、照明等用,这些能量转化过程 中的利用率也大有潜力可挖。例如将发电站的余热与城市供热供暖相结合,组成电热联产, 将分散的供热 (热损耗很大 ) 改为集中供热, 都可有效地提高能源利用率; 电动机的材料质量、 电机结构的改进可以大大降低损耗;白炽灯的照明效率是荧光灯的一半,研制高效节能灯, 并推广使用, 也是节能措施之一。 总之围绕着节能工作有许多科学技术问题亟待研究, 但要 使节能工作真正落到实处, 不是单纯的技术问题, 还要涉及行政管理、 能源政策、 节能法规、 能源价格等各方面的因素。

我国长期面临能源供不应求的局面, 人均能源水平低, 同时能源利用率低, 单位产品能 耗高。 所以必须用节能来缓解供需矛盾, 促进经济发展, 同时也有利于环境保护。 因此节能 是我国的一项基本国策。

一、教学目标

1. 知道化学反应速率的概念及表示方法;认识浓度、压强、温度和催化剂等对化学反 应速率的影响。

2. 了解化学平衡的建立,知道化学平衡常数的涵义,并能利用化学平衡常数进行简单 的计算, 了解影响化学平衡的因素, 认识化学反应速率和化学平衡的调控在生活、 生产和科 学研究领域中的重要作用。

3. 初步了解焓变和熵变与反应进行的方向之间的关系。

4. 结合实验培养学生的观察能力、记录实验现象及设计简单实验的能力,培养学生实 事求是的科学态度。教学中注意提高学生分析问题、解决问题、交流和表达的能力。

二、内容分析

1. 地位和功能

化学反应速率、 化学平衡和反应进行的方向等化学反应原理知识, 是在学习了化学反应 与能量、 物质结构、 元素周期律等知识的基础上学习的中学化学的重要理论之一, 有助于加 深理解以前所学的元素化合物知识及化学反应, 后续学习的电离平衡、 水解平衡等, 实际上 是化学平衡知识的延续,因此它还是后一章内容学习的基础。

2. 内容结构

本章内容是按照如下顺序安排的:化学反应速率→化学平衡→化学平衡常数→化学反应 进行的方向。

化学反应速率属于化学动力学的范畴。 为了让学生在研究化学反应进行的快慢及如何定 量表述上有感性知识, 教科书安排了简单易行的实验。 在实验过程中使学生体会到, 要想准 确表达化学反应进行的快慢, 就必须建立起一套行之有效的方法:确定起点, 确定时间单位, 找出易于测量的某种量或性质的变化。 要明确反应物的本质决定了反应速率, 在影响速率的 因素方面着重介绍浓度、 压强、 温度及催化剂等外界条件对化学反应速率的影响; 通过实验 和理论分析,使学生由感性认识上升到理性认识。

化学平衡属于化学热力学的范畴。 当化学反应的正反应速率和逆反应速率相等时, 反应 就达到在该条件下的最大限度, 即达到了化学平衡状态。 化学平衡是一种动态平衡, 它只与 起始状态和终了状态有关, 与变化途径无关。 这就为我们在思考问题时提供了灵活利用所学 知识的可能, 在始态和终态保持不变的前提下, 我们可以设计不同的途径来达到同一个平衡, 从而使问题简化。教科书通过实验,介绍浓度、压强(气体反应)、温度等外界条件对化学 平衡的影响。 由于有了化学反应速率的知识做基础, 学生可以通过实验及相应的 【思考与交 流】、 【学与问】等栏目的引导推理,得出正确的结论,认识化学平衡移动,是正反应速率 和逆反应速率发生变化的结果,化学平衡总是向着反应速率变化幅度最大的方向移动。

本章虽然没有具体的化工生产内容, 但选择化工生产最适宜的条件必然涉及化学反应速 率和化学平衡等理论的应用。 可以引导学生学习分析具体反应的特点, 如反应物的聚集状态,

气体体积的变化, 能量变化等, 进而利用所学理论知识进行合理选择。 同时要学习全面思考 问题, 兼顾各种条件的相互影响, 如温度对平衡和速率的影响, 高压对平衡的影响及对设备 材料的要求, 在比较中趋利避害, 取得最优化的条件。 使学生了解化学理论对生产实际的指 导作用。

化学平衡常数有利于从定量角度加深对化学平衡的认识理解, 教科书利用某一反应体系 的一组浓度数据, 导出化学平衡常数以及化学平衡常数只随温度变化、 不随浓度变化的结论。

化学反应进行的方向涉及到反应的自由能变化(ΔG ),要用到焓变和熵变知识,需要 对化学反应的实质有更多的领悟,所以把它放在本章的最后(第四节), 以知识介绍的方式 呈现出来,让学生了解决定反应进行方向的因素不是单一的焓变,熵变也是决定因素之一。 教材通过生活中的实际事例, 力争使知识浅显易懂, 使学生从混乱度的角度形成对熵的概念 的粗浅认识。 只要求学生能利用化学反应原理知识解释日常生活中某些现象, 思考问题时能 够更加全面。

本章知识的内容结构如下图所示:

3. 内容特点

本章内容既抽象又具体。 抽象在它的理论解释对学生来说是全新的, 有些反应的深层本 质学生是接触不到的,只能凭思考,想象,增大了学习的难度;说它具体,是在生活中有大 量鲜活的事实。 教科书利用数据、图片等引发学生思考, 把抽象的知识适度地直观化, 引发 学生联想,从而培养学生的思维能力和知识迁移能力。

三、课时建议

第一节 化学反应速率 1课时

第二节 影响反应速率的条件 2课时

第三节 化学平衡 5课时

第四节 化学反应进行的方向 1课时

复习机动 2课时

小计 11课时

一、教学设计

在学生已有的物体运动速度的基础上, 引入化学反应速率的概念不会给学生带来太大的 困难,但化学反应速率的表示方法却将是一个难点。为了增加学生的感性认识,用【实验 2 -1】 来引导学生, 使他们得出只根据看到的气泡产生的快、 慢来表示反应的速率是模糊的、 不准确的判断。通过教科书图 2-1的提示,学生很容易想到可从测量 H 2的体积来比较反应 的快慢。这种测量可以是在相同的时间内看 H 2体积的多少,也可以看产生相同体积的 H 2所 耗时间的多少。 如果在相同时间内测量溶液中 H +浓度的变化, 测量锌粒质量的变化, 也都可 以定量比较这个反应进行的快慢。 学生通过讨论交流, 可以发现表示反应速率的方法有多种, 因此可以通过多种实验来测定某些化学反应的速率。 在交流中得出:反应速率表示方法的共 同之处,都是用在单位时间内反应前后的反应物或生成物的量(物质的量)的变化来表示。 显然该反应以测量 H2的体积最为简便易行。然后,引导学生得出:化学反应速率通常总是 用单位时间内反应前后的反应物或生成物的浓度 (物质的量浓度) 的变化来表示。 维果茨基 指出:“在游戏中, 一个孩子的行为总是超越于他的实际年龄, 他的日常行为在游戏中比他 本身的实际水平要高出一点”。充分利用实验教学的功能,可启发引导学生的思维。

【实验 2-1】最好以边讲边做的形式进行,在实验中加深学生对知识的理解。也可以让 学生分组讨论,列举生活中的事例,由感性认识逐步上升为理性认识。

教学中应注意以下几点:

1. 准确把握教学要求,不要过分拓展教学内容,把规定的内容讲透彻,讲明白。

2. 让学生调动、利用已有的知识储备与新知识嫁接。

3. 利用好教科书,给学生阅读和思考的空间,把握化学反应速率表示方法的要点。

4. 充分利用好【实验 2 1】,让学生讨论清楚实验目的和实验方法,做好实验。

5. 准备 1~2个练习题,强化化学反应速率是用单位时间内反应前后反应物浓度的减少 或生成物浓度的增加来表示的。

本节教学重点和难点:化学反应速率的表示方法。

二、活动建议

图 2-1 排水量气装置

【实验 2-1】注意检验装置的气密性,尤其是注射器的内外管是否密合得很好。酸的浓度要 适中,否则,控制生成 H2的速率会发生困难。气体收集可以用排水量气装置代替,如图 2-1所示。

三、问题交流

【学与问 1】

1. ν(H 2) =1.2 mol/(L·min)

2. 在同一个化学反应中,反应物浓度的减少和生成物浓度的增加都是按照化学方程式中各 物质的计量数关系成比例变化的。 当计量数不同时, 在相同的时间内浓度变化量是按照其计 量数关系增大或减少的, 反应速率值自然不同。 所以, 在同一个化学反应中以不同物质为标

准时,速率值可能不同,反应速率之比等于其计量数之比。例如:反应

在一定条件下发生,分别以四种物质表示的反应速率值之比为 1∶1∶1∶1,而对反应

,分别以 SO 2、 O 2、 SO 3表示的反应速率 值之比为 2∶1∶2。

【学与问 2】

对于锌粒和硫酸的反应,测定反应速率的方法不止一种,如测量溶液中 H +浓度的变化, 测量锌粒质量的变化, 甚至使用一些物理仪器测量溶液的电导变化、 反应的热量变化等, 都

可以比较出二者的反应速率的不同。 不要限制学生的思路,要鼓励学生敢想,多想,在众多 的正确答案中找出最简单易行的方法。

可以考虑设计一些补充思考题,如:

(1)化学反应速率是怎样定义的?

(2)你是怎样理解化学反应速率定义的?从反应物的聚集状态、生产实际出发,应该 如何表示反应速率为好?

四、习题参考

(一)参考答案

1. 略。

2. 1∶3∶2。

3. (1) A ;(2) C ;(3) B 。

4. D。

5. A。

(二)补充习题

在 的反应中,经 t 秒后 C 的浓度增加 m mol/L,则用 B 浓度的变化来表示的反应速率是()。

参考答案:C 。

一、教学设计

奥苏伯尔在代表作 《教育心理学——认知观点》 的扉页上写道:“假如让我把全部教育 心理学仅仅归纳为一条原理的话, 那么, 我将一言以蔽之曰:影响学习的惟一最重要的因素, 就是学习者已经知道了什么。要探明这一点,并应据此进行教学。”

在学生积累了大量影响化学反应速率现象的感性认识之后,有必要从理论上给以升华, 让学生实现从现象到本质, 进而利用理论指导实践, 完成一次认识的飞跃。 为了让学生清楚

化学与生活息息相关, 教科书列举了生活中的常见事实, 让学生在观察、 体悟的过程中感受 化学。

要明确反应物的本质决定了反应速率。在讨论影响速率的因素时着重介绍浓度、压强、 温度及催化剂等外界条件对化学反应速率的影响,并利用绪言中的有效碰撞模型加以解释, 其中除活化分子、活化能概念外,还提到了活化分子百分数, 虽然这是新出现的概念, 但从 数学的观点看不是新知识, 应不难理解。 教学中在利用理论模型加深学生对实验现象的理解 的同时, 应注意让学生体会理论模型的意义。 催化剂在化工生产中是至关重要的, 教科书简 单提到了它的选择性, 以及在寻找良好催化剂的研究上还需要理论上的重大突破, 以激发学 生努力学习、探究的欲望。

浓度、压强、温度、催化剂对化学反应速率的影响,是本章教学内容的重点。教科书安 排了【实验 2-2】、【实验 2-3】和【实验 2-4】,意图是通过实验加深学生对浓度、温 度、 催化剂对化学反应速率影响的认识, 为后续化学平衡移动的学习打下基础; 同时通过科 学探究激发学生的学习热情,进一步加深他们对知识的理解。

浓度对化学反应速率的影响是教学中的重点。建议在教学中直接应用有关的名词概念, 不做进一步的扩展(根据学生情况, 可让学生自己查阅相关资料) 。适度介绍其他条件对反 应速率的影响, 进而得出所有能向反应体系中输入能量, 增加有效碰撞机会的方法都能提高 反应速率的结论。

具体教学建议如下:

1. 尽可能采用边讲边实验的方式,增加学生动手的机会,加深体验,有利于他们从中 领悟教科书内容。

2. 尽可能利用数据、动画等方法进行说明,以使教学深入浅出、生动形象。

3. 可以自行设计、开发实验,以增强教学效果,如:

(1)改变 Na 2S 2O 3和 H 2SO 4的浓度,观察出现浑浊所需的时间。

(2)用两张滤纸条蘸 FeSO 4的浓溶液,其一置于空气中,另一置于 O 2中,观察纸条颜 色变化的快慢。

(3)取 30%的 H 2O 2 2 mL于试管中,插入用砂纸打光的铜丝,有气泡迅速生成。

2H 2O 2 == 2H2O+O2↑

4. 也可以设计思考题,如:

(1)请列举生活中有关影响化学反应速率的事实。

(2)影响化学反应速率的因素有哪些?是如何影响的?怎样解释?

*(3)从化学键角度思考反应物分子中键能的高低对反应的活化能及反应速率的影响。

二、活动建议

【实验 2-2】

(1) KMnO 4溶液的浓度不要大, 否则溶液颜色过重,需要草酸的量及褪色时间都要发生 相应变化。配制成 0.01 mol·L-1比较合适。 KMnO 4溶液要用硫酸酸化。

(2)为保证 KMnO 4溶液的紫红色彻底褪去,本实验中草酸用量分别过量了 1倍和 3倍, 可以调整草酸用量,探求更好的实验效果。

(3)实验开始时溶液褪色较慢,由于反应中生成的 Mn 2+具有催化作用,随后褪色会加 快。

【实验 2-3】

本实验所用的冷水用自来水即可, 若用冰水混合物温度更低, 出现浑浊的时间更长, 更利于 比较。为了便于比较,使浑浊程度相同,可在试管背后做一个黑色标记,以其被遮住为准。 最好用体育比赛用的秒表来连续计时。

【实验 2-4】

MnO 2的催化反应, 根据 H 2O 2的浓度来调整木条余烬距离液面的高度, 直接使用浓度较高 的(30%) H 2O 2时,余烬距离液面远些(3 cm左右),否则会因泡沫过多而使余烬熄灭。开 头带余烬的木条悬在液面上没有明显变化 (说明 H 2O 2没有明显分解) , 从漏斗加入 MnO 2粉末 后,立刻看到木条余烬复燃,说明瓶中有大量气体逸出(突显了催化剂的作用)。 H 2O 2浓度 较低时余烬离液面应近些(2 cm 左右),以免实验现象不明显。实验时要把准备工作做好, 当把带余烬的木条放入锥型瓶时,要迅速从漏斗撒入 MnO 2粉末,不要让余烬在瓶内停留时 间过长,以免烟多影响观察。

【科学探究 1】

1. 因为方程式已经给出信息 4I -+O2+4H+ == 2I2+2H2O ,在不加酸的情况下, O 2不能氧化 I -, 所以,要先向一定体积的 KI 溶液中滴加淀粉溶液,然后再加入稀硫酸。

2. 直链淀粉主要是 1, 4-α-糖苷型的结合,它们盘旋成一个螺旋,每一圈约含 6个葡萄糖 单位, 每个分子中的一个基团和另一个基团保持着一定的关系和距离。 分子的结构不仅取决 于分子中原子间的化学键联系, 还要看立体形象, 而这个立体形象取决于分子中的长链的盘 旋情况。直链淀粉形成螺旋后, 中间的隧道恰好可以装入碘分子, 形成一个蓝色络合物。温 度高(近沸)时,淀粉中的氢键作用大大削弱,长链的螺旋结构被破坏, I 2分子与淀粉的作 用大大削弱,溶液呈无色。冷却后长链的螺旋结构重新形成, 又出现蓝色。 建议本实验做室 温和 0 ℃(冰水混合物)时的比较。

【科学探究 2】

1. 向 5%的 H2O2中滴入 FeCl 3或 CuSO 4溶液时都有细小气泡产生,滴入 FeCl 3溶液产生 的气泡更快些,说明催化剂是有选择性的。可以参考【实验 2-1】把本实验变成一个定量实 验。

2. 本实验是【实验 2-2】的延续。

由于 Mn 2+对 KMnO 4的氧化作用有催化功能, 所以加入 Mn 2+的试液中的颜色褪色明显快些。 反应机理可能如下:

Mn(Ⅶ)+Mn(Ⅱ) → Mn(Ⅵ)+Mn(Ⅲ)

Mn(Ⅵ)+Mn(Ⅱ) → 2Mn(Ⅳ)

Mn(Ⅳ)+Mn(Ⅱ) → 2Mn(Ⅲ)

Mn(Ⅲ)与 C 2O 42-生成一系列络合物, MnC 2O 4+、 Mn(C2O 4) 2-、 Mn(C2O 4) 33-等,它们慢慢分解为 Mn(Ⅱ)和 CO 2。

MnC 2O 4+→ Mn2++CO2+ ·CO2-

Mn(Ⅲ)+·CO2-→ Mn2++CO2

总反应为:2MnO 4-+5C2O 42-+16H+→ 2Mn2++5CO2↑+8H2O

3. 淀粉在酸的催化下可以水解生成葡萄糖

如果欲达到使淀粉水解完全的目的, 需要很长时间; 在淀粉溶液中加入碘水后, 淀粉溶液变 蓝。实验时,把另一支试管中事先备好的唾液倒入淀粉和碘水的混合溶液中,稍加振荡,蓝 色迅速褪去。 这是由于唾液中含有一种淀粉酶, 它在很温和的实验条件下, 具有很高的催化 活性。

本实验进一步说明了催化剂有选择性。

三、习题参考

(一)参考答案

1. (1)加快。增大了反应物的浓度,使反应速率增大。

(2)没有加快。通入 N 2后,容器内的气体物质的量增加,容器承受的压强增大,但反应物 的浓度(或其分压)没有增大,反应速率不能增大。

(3)降低。由于加入了 N 2,要保持容器内气体压强不变,就必须使容器的容积加大,造成 H 2和 I 2蒸气的浓度减小,所以,反应速率减小。

(4)不变。在一定温度和压强下,气体体积与气体的物质的量成正比,反应物的物质的量 增大一倍,容器的容积增大一倍,反应物的浓度没有变化,所以,反应速率不变。

(5)加快。提高温度,反应物分子具有的能量增加,活化分子的百分数增大,运动速率加 快,单位时间内的有效碰撞次数增加,反应速率增大。

2. A。催化剂能够降低反应的活化能,成千上万倍地提高反应速率,使得缓慢发生的反应 2CO+2NO== N2+2CO2迅速进行。给导出的汽车尾气再加压、升温的想法不合乎实际。

(二)补充习题

1. 从下列实验事实所引出的相应结论正确的是()。

2. 在锌与某浓度的盐酸起反应的实验中,一个学生得到下面的结果:

则下列说法正确的是()。

①t 1=75 s ②t 2>200>t3③单位时间内消耗的锌的质量 m G >mF >mB

A. ① B. ①② C. 只有② D. 全部正确

参考答案

1. A、 C ; 2. C。

一、教学设计

随着化学知识的不断积累和对实验现象的深入观察, 学生可能会产生是不是所有的化学 反应都能进行完全(达到反应的限度)这样的疑问。教学中可本着温故知新的原则,从学生 已有关于溶解的知识, 从溶解平衡导入化学平衡。 从一个熟悉的内容出发引领学生进行思考, 充分利用学生的“最近发展区” (最近发展区理论强调人的思维是有弹性、 有潜力的, 在不 同的社会环境中具有伸缩性。这样, 对同一内容的学习, 在不同时间多次进行,而且每次都 是经过改组的,目的不同的,分别着眼于问题的不同侧面,就会使学生的认识逐步深入)。 通过对溶解平衡的理解和迁移, 让学生建立起化学平衡是个动态平衡的概念。 再用颇具启发 性的化学实验引导学生得出使化学平衡移动的条件, 达到既激发学习兴趣, 又启发思维的目

的。为了加深学生对化学平衡的认识,教科书列举了 H 2(g)+I2 (g) 2HI反应中的相

关数据,从定量角度给以深化,希望学生能够从变化的数据中找出规律,即化学平衡常数, 并学会描述化学平衡的建立过程, 知道化学平衡常数的涵义, 能利用化学平衡常数计算反应 物的转化率。

对化学平衡的教学应重视实验,教师应精心准备实验,最好以边讲边实验的形式进行。 引导学生认真观察实验现象, 启发学生充分讨论, 一方面要提供建构理解所需的基础, 同时 又要留给学生广阔的建构的空间, 让他们针对具体情境采用适当的策略, 师生共同归纳出平 衡移动原理。 对于影响化学平衡的条件应重点讲解浓度对化学平衡的影响, 启发学生运用浓 度变化对化学反应速率的影响来解释浓度变化对化学平衡的影响, 进而推及压强变化对化学 平衡的影响; 要通过实验引导学生得出总是吸热方向的反应速率对温度的变化最敏感, 变化 幅度最大, 从而得出温度变化导致平衡移动的方向; 要引导学生从化学平衡状态的定义 (各 组分的百分含量保持不变)来理解化学平衡常数,学会利用数据,从中分析总结规律。对 K c 而言,它只受温度影响,不受浓度影响,不必进一步推导说明。

本节教学的重点和难点是:

1. 建立化学平衡的概念。

2. 影响化学平衡移动的条件。

3. 勒沙特列原理的归纳总结。

建议采用如下模式进行教学:

还可以设计提出下述思考题:

1. 反应物浓度的变化如何影响化学平衡?加以理论解释。

2. 能否把它们用于解释压强对气体反应的化学平衡的影响?

3. 通过观察 2NO 2N 2O 4这个平衡体系在冷水和热水中颜色的变化,你可以得出何 种推论?

4. 怎样用图形表示浓度、压强、温度、催化剂等对化学平衡的影响?

5. K值的大与小说明了什么?在同一条件下,正、逆反应的化学平衡常数有何关系? 二、活动建议

【实验 2-5】

K 2Cr 2O 7是橙红色晶体。

为了使溶液的体积变化忽略不计, 加酸和碱的浓度都要大些, 以使加入量不多, 且可避 免生成多酸。可以在滴入酸观察溶液颜色变化后, 再滴入碱液,进行颜色对比。使学生留下 清晰的印象。

【实验 2-6】

在 0.005 mol/L的 FeCl 3溶液中加入 0.01 mol/L的 KSCN 溶液,振荡,所得溶液的红色 较浅。本实验的关键是第一次获得的 Fe(SCN) 3溶液浓度要小,然后滴加浓的 FeCl 3、 KSCN 溶液时才会有明显的颜色变化。

因为 Fe(OH) 3的溶解度非常小,滴加 NaOH 溶液后发生反应 Fe 3++3OH-== Fe(OH) 3↓,使 溶液中的 Fe 3+浓度降低, 混合液的颜色变浅。 NaOH 溶液不要加入过多, 只要使溶液的红色变 浅即可。

【实验 2-7】

实验时,可把 NO 2的平衡球在热水和冰水中交替进行浸泡,观察颜色变化。

三、问题交流

【思考与交流】

1. 化学平衡状态发生了改变。 当滴加浓的 FeCl 3或 KSCN 溶液时, 溶液颜色都变得更红, 说明 Fe(SCN)3的浓度增大,化学平衡向正反应方向移动。当向溶液中滴加 NaOH 溶液时,红 色变浅,说明 Fe(SCN) 3的浓度变小。

2. 通过上述实验结果,可以推知:增大反应物浓度化学平衡向正反应方向移动,减小 反应物浓度化学平衡向逆反应方向移动。

【学与问】

对于已经达到化学平衡的可逆反应, 减小反应物浓度正反应速率减小, 平衡向逆反应方 向移动;增大反应物浓度,正反应速率增大,平衡向正方反应方向移动。

四、习题参考

(一)参考答案

1. 正、逆反应速率相等,反应物和生成物的质量(或浓度)保持不变。

2.

3. 反应混合物各组分的百分含量,浓度、温度、压强(反应前后气体的物质的量有变化的 反应),同等程度地改变正、逆反应,不能使。

4. (1)该反应是可逆反应, 1 mol N2和 3 mol H2不能完全化合生成 2 mol NH3,所以,反 应放出的热量总是小于 92.4 kJ。

(2)适当降低温度,增大压强。

5. B; 6. C; 7. C; 8. C。

9. 设:CO 的消耗浓度为 x 。

(二)补充习题

1. 某化学反应 2A (g ) B(g ) +D(g)在四种不同条件下进行, B 、 D 起始浓度为零, 反应物 A 的浓度随反应时间的变化情况如下表:

根据上述数据,完成下列填空:(实验序号 1以(1)代表,余同)

在(1)中,反应在 10至 20 min内平均速率为____mol·L-1·min-1。

在(2)中, A 的初始浓度 c 2=____mol·L-1。

设(3)的反应速率为 v 3,(1)的反应速率为 v 1,则 v 3 ___ v 1(填>、 =、<)且 c="" 3___="" 1.0="" mol·l-1)(填="">、 =、<>

(4)比较(4)和(1),可推测该反应是反应(选填吸热、放热)。理由是 ____。

2. 某温度下,在一容积可变的容器中,反应 2A (g ) +B(g) 2C(g)达到平衡时, A 、

B 和 C 的物质的量分别为 4 mol 、 2 mol 和 4 mol ,保持温度和压强不变,对平衡混合物中三 者的物质的量做如下调整,可使平衡右移的是()。

A. 均减半 B. 均加倍

范文二：高中化学选修4试卷

高中化学选修4试卷

高中化学选修4试卷篇一:高中化学选修四测试题

高中化学选修四测试题

本试卷分为第I卷(选择题)和第II卷(非选择题)两部分。考试用时120分钟。满分为150分。 注意事项:1(可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 O-16 Cu-64

2(第I、II卷答案务必写在答题卷上。

第?卷(共70分)

一、选择题(本题包括15小题，每小题2分，共30分。每小题只有一个选项符合题意) 1、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 2、在pH=1的无色溶液中，下列离子能大量共存的是 ( )

+2+—2—2+—2——

A(NH4、Ba、NO3、CO3 B(Fe、OH、SO4、MnO4

+2+,2—

C(K、Mg、NO3、SO4 D(Na+、Fe3+、Cl—、AlO2—

3、在密闭容器里，A与B反应生成C，其反应速率分别用vA、vB、vC表示，已知2vB=3vA、3vC=2vB，则此反应可表示为 ()

A、2A+3B=2CB、A+3B=2C C、3A+B=2CD、A+B=C

4、下列说法正确的是 ( ) A、可逆反应的特征是正反应速率和逆反应速率相等

B、在其他条件不变时，使用催化剂只能改变反应速率，而不能改变化学平衡状态 C、在其他条件不变时，升高温度可以使平衡向放热反应方向移动 D、在其他条件不变时，增大压强一定会破坏气体反应的平衡状态

5、相同温度下等物质的量浓度的下列溶液中，pH值最小的是 ()A(NH4Cl B(NH4HCO3 C(NH4HSO4 D((NH4)2SO4

6、下列说法正确的是 ()

A、物质的溶解性为难溶，则该物质不溶于水 B、不溶于水的物质溶解度为0

C、绝对不溶解的物质是不存在的 D、某离子被沉淀完全是指该离子在溶液中的浓度为0 7、化学电池可以直接将化学能转化为电能，化学电池的本质是 ( )

A(化合价的升降B( 电子的转移 C(氧化还原反应 D(电能的储存

8、随着人们生活质量的不断提高，废电池必须集中处理的问题被提到议事日程，首要原因是()

A、利用电池外壳的金属材料B、防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染 C、不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品D、回收其中石墨电极 9、在一密闭容器中进行如下反应:

2SO2(气)+O2(气)2SO3(气)，已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分

别为0.2mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L，当反应达平衡时，可能存在的数据是 ( ) A(SO2为0.4mol/L、O2为0.2mol/L B(SO2为0.25mol/L C(SO2、SO3均为0.15mol/L D(SO3为0.4mol/L 10、下列对化学平衡移动的分析中，不正确的是 ( ) ((( ?已达平衡的反应C(s)+H2O(g(g)+H2(g)，当增加反应物物质的量时，平衡一定向正反应方向移动 ?已达平衡的反应N2(g)+3H2(g3(g)，当增大N2的浓度时，平衡向正反应方向移动，N2的转化率一定升高 ?有气体参加的反应平衡时，若减小反应器容积时，平衡一定向气体体积增大的方向移动 ?有气体参加的反应达平衡时，在恒压反应器中充入稀有气体，平衡一定不移动 A(?? B(??? C(??? D(????

11、可以充分说明反应P(g)+Q(gR(g)+S(g)在恒温下已达到平衡的是 ( ) A B(反应容器内P、Q、R、S四者浓度之比为1:1:1:1 C(P的生成速率和S的生成速率相等 D(反应容器内的气体总物质的量不随时间变化 12、设C，CO22CO,Q1(吸热反应)反应速率为 ?1，N2，3H22NH3，Q2(放热反应)反应速率为 ?2，对于上述反应，当温

度升高时，?1和?2的变化情况为 ??

A、 同时增大B、同时减小C、增大，减小D、减小，增大

13、在已经处于化学平衡状态的体系中，如果下列量发生变化，

其中一定能表明化学平衡移动的是 ( )

A.反应混合物的浓度 B. 反应体系的压强C.正、逆反应的速率D. 反应物的转化率 14、可以将反应Zn+Br2 = ZnBr2设计成蓄电池，下列4个电极反应

?Br2 + 2e, = 2Br-?2Br- - 2e, = Br2?Zn – 2e, = Zn2+?Zn2+ + 2e, = Zn

其中表示充电时的阳极反应和放电时的负极反应的分别是( )

A(?和?B(?和? C(?和? D(?和?

+

15、将氨水缓缓地滴入盐酸中至中性，下列有关的说法:?盐酸过量?氨水过量?恰好完全反应 ?c (NH4) = c(Cl,) ?c (NH4+) , c(Cl,) 正确的是 () A(?? B(?? C(?? D(??

二、 选择题(本题包括10小题，每小题4分，共40分。每小题有一个或二个选项符合题意)

16、反应4NH3(g)，5O2(g) , 4NO(g)，6H2O(g) 在2 L的密闭容器中进行，1分钟后，NH3减少了0.12 mol，则平均每秒钟各物质浓度变化正确的是( )

?1?1?1?1

A、 NO:0.001 mol?LB、 H2O:0.002 mol?LC、 NH3:0.002 mol?L D、 O2:0.001 mol?L 17、常温下，下列离子能使纯水中的H+离子数目增加的是 ( )

2, 2, + ,

A(SB(CO3C(NH4D(Br

18、下列水解化学方程式或水解离子方程式正确的是:()

——++

A(CH3COO + H2OCH3COOH + OH B(NH4 + H2ONH4OH + H

C(CH3COOH + NaOHCH3COONa + H2OD(NaCl + H2ONaOH + HCl

19、近年来，加“碘”食盐较多的使用了碘酸钾(KIO3)，碘酸钾在工业上可用电解法制取。以石墨和不锈钢为电极，

以KI溶液为电解液，在一定条件下电解，反应方程式为:

电解

KI + 3H2O KIO3 + 3H2?。下列有关说法正确的是 ( )

A(电解时，石墨作阴极，不锈钢作阳极 B(电解时，阳极反应是:I – – 6e – + 3H2O = IO3 – + 6H+ C(溶液调节至强酸性，对生产有利D(电解前后溶液的pH几乎不变

20、把0.02mol/LCH3COOH溶液和0.01mol/LNaOH溶液以等体积混和，则混合液中微粒浓度关系正确的为( )

A(c (CH3COO,),c (Na+) B(c (OH,),c (H+)

C(c (CH3COOH),c (CH3COO,)D(c (CH3COOH)+c (CH3COO

,)=0.01mol/L

2+,

21、把Ca(OH)2固体放入一定量的蒸馏水中，一定温度下达到平衡:Ca(OH)2(s)Ca(aq)+2OH(aq)(当向悬浊液中加少量生石

灰后，若温度保持不变，下列判断正确的是 ( )

2+2+

A(溶液中Ca数目减少 B(溶液中c(Ca)增大 C(溶液pH值不变D(溶液pH值增大

22、据报道，最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量可达现在使 用的镍氢电池或锂电池的十倍，可连续使用一个月才充一次电。其电池反应为:2CH3OH + 3O2 + 4OH— 2CO32—+ 6H2O， 则下列说法正确的是( )

A(构成该电池的正极和负极必须是两种活性不同的金属B(充电时有CH3OH生成的电极为阳极

C(放电时电解质溶液的pH逐渐增大 D(放电时负极的电极反应为:CH3OH,6e, ，8OH, , CO32—+ 6H2O 23、一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入1 mol N2和3mol H2 ，发生下列反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，反应达到平衡后，改变下述条件，NH3 气体平衡浓度不改变的是( )

A(保持温度和容器压强不变，充入1 mol NH3(g) B(保持温度和容器体积不变，充入1 mol NH3(g) C(保持温度和容器压强不变，充入1 mol N2(g)D(保持温度和容器体积不变，充入1 mol Ar(g) 24、今有如下三个热化学方程式:

H2(g)，1/2O2(g),H2O(g);ΔH,aKJ?mol,1, H2(g)，1/2O2(g),H2O(l);ΔH==bkJ?mol,1， 2H2(g)，O2(g)

,2H2O(l);ΔH== ckJ?mol,1， 关于它们的下列表述正确的是( )

A(它们都是吸热反应 B(a、b和c均为正值C(a==b D(2b== c

25、草酸是二元弱酸，草酸氢钾溶液呈酸性。在O.1mol?L,1 KHC2O4溶液中，下列关系正确的是 ( ) A(c(K+)+c(H+) = c(HC2O4,)+c(OH,)+c(C2O42,) B(c(HC2O4,)+c(C2O42,) = 0.1 mol?L,1

C(c(C2O42,) c(H2C2O4)D(c(K+) = c(H2C2O4)+c(HC2O4

,)+c(C2O42,)

第?卷(共80分)

三、

填空题(本题包括7小题，共46分)

26((共6分)

(1)1g碳与适量水蒸气反应生成CO和H2，需吸收10.94KJ热量，此反应的热化学方程式为

(2)已知CH4(g)+2O2(g)== CO2(g)+2H2O(l);ΔH,,Q1kJ?mol,1 ,

;?H2,,Q2 kJ?mol?1，

2H2(g)?O2(g) ,2H2O(g)

;?H2,,Q3 kJ?mol2H2(g)?O2(g) ,2H2O(l)

?1

。

常温下，取体积比4?1的甲烷和氢气的混合气体11.2L(标准状况下)，经完全燃烧后恢复至室温，则放出的热量

为 。 27((4分)某造纸厂排出的废水，经取样分析其中除了含有游离汞、纤维素以及其它的有机物外，其它成分为c(Na+)=4×10—4mol/L，c(SO42—)=2.5×10—4mol/L，c(Cl—)=1.6×10—5 mol/L，c(NO3—)=1.4×10—5 mol/L，c(Ca2+)=1.5×10—5 mol/L，则该废水的pH为__________。 28((4分)有四种一元酸HA、HB、HC、HD，相同物质的量浓度的NaD和NaB溶液的pH，前者比后者大，NaA溶液呈中性，1mol/L的KC溶液遇酚酞试液呈红色;同体积、同物质的量浓度的HB、HC用样的装置分别作导电性试验，发现后者的灯泡比前者亮，则这四种酸的酸性由强到弱的顺序为________________________。 29((8分)在一定条件下，可逆反应:mA+nBpC达到平衡，若:

(1)A、B、C都是气体，减少压强，平衡向正反应方向移动，则m+n和p的关系是。 (2)A、C是气体，增加B的量，平衡不移动，则B为态。

(3)A、C是气体，而且m+n=p，增大压强可使平衡发生移动，则平衡移动的方向是。 (4)加热后，可使C的质量增加，则正反应是反应(放热或吸热)。

30((6分)现有学生做如下实验:将盛有滴加酚酞的0.1 mol/L NaHCO3 溶液的试管微热时， 观察到该溶液的浅红色加深;若冷

却至室温时又变回原来的浅红色，发生该现象的主要原因是

。(结合反应方程式说明) 31((8分)I(炒过菜的铁锅未及时洗净，不久便会因腐蚀而出现红褐色锈斑。请回答: (1)铁锅的锈蚀是腐蚀(填“析氢”或“吸氧”)。 (2)写出铁锅腐蚀正极的电极反应式:

II(?某同学用碳棒、铜棒和稀硫酸为原材料，实现了在通常条件下不能发生的反应:

Cu+H2SO4(稀),CuSO4+H2?。请在右边画出能够实验这一反应的装置图。

?某同学在做一定条件下铜与稀硫酸的反应实验时，看到碳棒上有气泡产生，但铜棒却没有被腐蚀。请你分析其原因: 32((10分)在如图用石墨作电极的电解池中，放入500mL含一种溶质的某蓝色溶液进行电解，观察到A电极表面

有红色的固态物质生成，B电极有无色气体生成;当溶液中的原有溶质完全电解后，停止电解，取出A电极，洗涤、干燥、称量、电极增重1.6g。请回答下列问题: (1)A接的是电源的极，B是该装置。 (2)写出电解时反应的总离子方程式 。

(3)电解后溶液的pH为 ;要使电解后溶液恢复到电解 前的状态，则需加入 ，其质量为。(假设电解前后溶液的体积不变)

四、

图象分析题(共1小题，共8分)

33((8分)可逆反应:aA(g)+ bB(g)cC(g)+ dD(g);根

据图回答:

(1)压强 P1比P2(填大或小); (2)(a +b)比(c +d)(填大或小); (3)温度t1?比t2?(填高或低);(4)正反应为反应。

五、实验题(共2 小题;共18分)

34((12分)甲、乙两同学拟用实验确定某酸HA是弱电解质。他们的方案分别是: 甲:?称取一定质量的HA配制0.1 mol/L的溶液100 mL; ?用pH试纸测出该溶液的pH，即可证明HA是弱电解质。

乙:?用已知物质的量浓度的HA溶液、盐酸，分别配制pH,1的两种酸溶液各100 mL; ?分别取这两种溶液各10 mL，加水稀释为100 mL; ?各取相同体积的两种稀释液装入两个试管，同时加入纯度相同的锌粒，观察现象，即可证明HA是弱电解质。 (1)在两个方案的第?步中，都要用到的定量仪器是 。

(2)甲方案中，说明HA是弱电质的理由是测得溶液的pH___1(选填,，,，,)。简要说明pH试纸的使用方法:

。

(3) 乙方案中，说明HA是弱电解质的现象是_________ 。 (4)请你再提出一个合理而比较容易进行的方案(药品可任取)，作简明扼要表述。 35((14分)维生素C是一种水溶性维生素(其水溶液呈酸性)，它的化学式是C6H8O6，人体缺乏这样的维生素能得坏血症，所以维生素C又称抗坏血酸。在新鲜的水果、蔬菜、乳

制品中都富含维生素C，例如新鲜橙汁中维生素C的含量在500mg/L左右。某校课外活动小组测定了某牌子的软包装橙汁中维生素C的含量，下面是测定实验分析报告。(请填写有关空白) (一) 测定目的:测定××牌软包装橙汁中维生素C的含量。 (二) 测定原理:C6H8O6+I2 ?C6H6O6+2H，+2I― (三) 实验用品及试剂 (1) 仪器和用品(自选，略)

(2) 试剂:指示剂______________(填名称)，浓度为7.50×10,3mol?L-1的I2标准溶液、蒸馏水等。 (四) 实验过程

(1) 洗涤仪器，检查滴定管是否漏液，润洗后装好标准碘溶液待用。

(2) 用 (填仪器名称)向锥形瓶中移入20.00mL待测橙汁，滴入2滴指示剂。

(3) 用左手控制滴定管的_________(填部位)，右手摇动锥形瓶，眼睛注视__________________，直到滴定终点。

滴定至终点时的现象是

_______________________________________。 (五) 数据记录与处理(请在下面设计并画出数据记录和数据处理的表格，不必填数据)。 (((((

若经数据处理，滴定中消耗标准碘溶液的体积是15.00mL，则此橙汁中维生素C的含量是____________mg/L。 (六) 问题讨论:

(1)滴定时能否剧烈摇动锥形瓶,为什么,

(2)从分析数据看，此软包装橙汁是否是纯天然橙汁,

_______(填“是”或“不是”或“可能是”)。制造商最可能采取的做法是__________(填编号):

A(加水稀释天然橙汁 B(橙汁已被浓缩 C(将维生素C作为添加剂

第?卷(共80分)

五、

填空题(本题包括7小题，共46分)

26((共6分)(1)C(S)，H2O(g) ==CO(g) ，H2(g)ΔH, +131.28 kJ?mol?1 (2)0.4Q1+0.05Q2 27((4分) 4

28( HA、HC、 HB、HD 29((8分)

(1)m+np(2)固 (3)逆反应方向 (4)吸热

30((6分)因NaHCO3 溶液中存在HCO3- +H2O H

2CO3+OH- 的水解平衡，(1分)水解反应为吸热反应，(1分)

-加热使水解平衡向右移动，(1分)c(OH)增大，溶液的浅红色加深;(1分)降温时，平衡向左移动，(1分)c(OH-)减小，溶液颜色变浅。(1分)

31((8分)

I(

?

(1)吸氧

(2)2H2O+O2+4e-=4OH-II(

?两极与电源的正负极接反了，或铜棒接电源的负极了等。

32((10分)

--2++

(1)4OH,4e=2H2O+O2? (2)2Cu+2H2O 2Cu+O2?+4H(3)1;CuO，2g33((8分)(1)小;(2)小;(3)高;(4)吸热。 34((12分)? 100mL容量瓶 (2分)

? ,(2分) 取一小段pH试纸放在玻璃片上，用玻璃棒蘸取待测液点在pH试纸中央，对照比色卡，读出溶液的pH。(2分)

? 装HA溶液的试管中放出H2的速率快(2分) ? 难以准确配制pH,1的弱酸HA溶液(2分); 不妥之处，固体的表面积对反应速率的影响大(2分)。 ? 用蒸馏水配制少量NaA溶液，再测其pH，若pH,7，说明HA是弱电解质。(2分。其他合理答案均可给分。) 35(

淀粉溶液;酸式滴定管(或移液管);活塞;锥形瓶内溶液颜色变化，溶液无色变蓝色，且半分钟内不恢复原色。990

高中化学选修4试卷篇二:高中化学选修四期末测试题

2013—2014学年度第一学期学分认定考试

高二化学试题

注意事项:

1.本试卷分为第I卷(选择题)和第II卷(非选择题)两部分，考试时间100分钟，满分100

分。

2(答第?卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号、考试科目、

试卷类型用铅笔涂写在答

题卡上。

3. 请将第I卷的答案用2B铅笔涂到答题卡，将第II卷的答案用黑色中性笔答在规定位置

处。

可能用到的相对原子质量:

H-1C-12O-16S-32N-14Na-23Al-27

第?卷(选择题 共54分)

一、选择题(每个小题只有一个答案，共18个题，每题3分，共54分)

1(为了保护环境，下列做法不可取的是 ( )

?开发新能源，减少矿物燃料的燃烧 ?关闭所有的化工企业 ?提倡使用一次性发泡塑料餐具和塑料袋?开发、生产无汞电池?机动车安装尾气净化器

A(??? B(??? C(?? D(??

2(下列说法错误的是( )

A(碱性锌锰电池是二次电池

B(铅蓄电池是二次电池

C(二次电池又叫蓄电池，它放电后可以再充电使活性物质获得再生

D(燃料电池的活性物质没有储存在电池内部

3(化学电池可以直接将化学能转化为电能，化学电池的本质是

( )

A(化合价的升降

B( 电子的转移 C(氧化还原反应 D(电能的储存

4. 下列物质中，属于强电解质的是( )

A. CO2 B. NaOH溶液 C. NH3?H2O D. HCl

5.升高温度，下列数据不一定增大的是( )

A. 化学反应速率v

C. 化学平衡常数K B. KNO3的溶解度S D. 水的离子积常数KW

6. 下列式子中，属于水解反应的是( )

A(H2O+H23O+OH

+― B(CO3+H2HCO3+OH 2―――C(NH3+H23?H2O 7.反应A(g)，3B(g) D(HCO3+ OH2O+CO3 —―2― 2C(g)，2D(g)，在四种不同情况下用不同物质表示的反应速率分别如下，其中反应速率最大的是()

A(v(C),0.04mol?(L?s) B(v(B),0.06mol?(L?s)

C(v(A),0.03mol?(L?s),1,1,1D(v(D),0.01mol?(L?s),1

8.下列事实中，不能用勒夏特列原理解释的是()

A(对熟石灰的悬浊液加热，悬浊液中固体质量增加

B(实验室中常用排饱和食盐水的方式收集氯气

C(打开汽水瓶，有气泡从溶液中冒出

D(向稀盐酸中加入少量蒸馏水，盐酸中氢离子浓度降低

9.在下列的各种叙述中，正确的是( )

A.在任何条件下，纯水的PH=7B.在任何条件下，纯水都呈中性

C.在100?时，纯水的PH7D.在100?时，纯水中c(H+),10-7mol/L

10.在0.1 mol?LCH3COOH溶液中存在如下电离平衡: CH3COOH

该平衡，下列叙述正确的是( )

A.加入水时，平衡向逆反应方向移动

B.加入少量NaOH固体，平衡向正反应方向移动

C.加入少量0.1 mol?L,1 ,1 CH3COO，H对于,+HCl溶液，溶液中c(H)减小 +

D.加入少量CH3COONa固体，平衡向正反应方向移动

11.下列各个装置中能组成原电池的是( )

12(化学平衡主要研究下列哪一类反应的规律 ( )

A(可逆反应B(化合反应 C(离子反应 D(气体反应 13(用铂电极电解下列溶液时，阴极和阳极上的主要产物分别为H2和O2的是( )

A(稀NaOH溶液 B(HCl溶液C(CuSO4溶液D(AgNO3溶液

14(对于:2C4H10(g) + 13O2(g) == 8CO2(g) + 10H2O(l);?H =,5800kJ/mol的叙述错误的是( )

A.该反应的反应热为?H=,5800kJ/mol，是放热反应;

B(该反应的?H与各物质的状态有关，与化学计量数也有关;

C(该式的含义为:25?、101kPa下，2mol C4H10气体完全燃烧生成CO2和液态水时放出热量5800kJ;

D(该反应为丁烷燃烧的热化学方程式，由此可知丁烷的燃烧热为5800kJ/mol。

15(物质的量浓度相同的三种酸HX、HY、HZ的溶液，其pH依次为4、5、6，则KX、KY、KZ的碱性由强到弱的顺序是

A.KX、KZ、KY B.KX、 KY、KZ C.KZ、KY 、KX D.KY、KZ、KX

16(可以充分说明反应P(g)+Q(g) R(g)+S(g)在恒温下已达到平衡的是( )

A(反应容器内的压强不随时间改变

B(反应容器内P、Q、R、S四者浓度之比为1:1:1:1

C(P的生成速率和S的生成速率相等

D

(反应容器内的气体总物质的量不随时间变化

17(在三个烧杯中分别盛有海水，依次插入(1)铁片;(2)导线相连的铜、铁片;(3)导线相连的锌、铁片、铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是

A.(1)(2)(3)B.(2)(3)(1)C.(2)(1)(3)D.(3) (2)(1)

18(在下列各溶液中，离子一定能大量共存的是( )

2?A. 强碱性溶液中:K、Mg2?、Cl?、SO4

2??B. 室温下，pH?1的盐酸中:Na?、Fe3?、NO3、SO4

2?C. 含有Ca2?的溶液中:Na?、K、CO3、Cl?

2?D. 由水电离产生的cH??1?10?13mol/L的溶液中:Na?、K、Cl?、SiO3 ?????

第?卷(非选择题 共46分)

二(填空题

19((4分)根据下列叙述写出相应的热化学方程式:

(1)已知16 g固体硫完全燃烧时放出148.4 kJ的热量，该反应的

热化学方程式是

_____________________________________________________。

(2)下图是SO2生成SO3反应过程中能量变化的曲线图。该反应的热

化学方程式为:。

20((6分)(1)将等体积等物质的量浓度的醋酸和氢氧化钠溶液混合后，溶液呈 (填“酸性”，“中性”或“碱性”，下同)，溶液中c(Na) c(CH3COO)(填“ ” 或“,”或“” )。

(2)pH,3的醋酸和pH,11的氢氧化钠溶液等体积混合后溶液呈 ，溶液中 ，,c(Na，)c(CH3COO,) (填“ ” 或“,”或“” )

(3)物质的量浓度相同的醋酸和氢氧化钠溶液混合后，溶液中醋酸根离子和钠离子浓度相等，则混合后溶液呈 ，醋酸体积氢氧化钠溶液体积。(填“ ” 或“,”或“” )

21. (4分)用铜、锌和硫酸铜溶液设计一个原电池。

原电池的负极是 ，电极反应式是 ;

正极是，电极反应式是 。

22((10分)如下图所示:

(1)a电极是_________(填“阴极”或“阳极”)，b电极

是_________(填“阴极”或“阳极”)。

(2)当电解NaCl溶液时:

?a电极的电极反应为_____

_______________________，

该反应是_____________ (填“氧化”或“还原”)反应;

?b电极的电极反应为

____________________________________，该反应是_____________ (填“氧化”或“还原”)反应。

(3)当电解精炼铜时:

?a电极是__________(填“粗铜”或“纯铜”)，其电极反应为__________________________; ?b电极是__________(填“粗铜”或“纯铜”)，其电极反应为___________________________。

23.(6分)(1)FeCl3溶液呈________(填“酸”、“中”、“碱”)性，原因是(用离子方程式表示):

_________________________________________;

实验室在配制FeCl3溶液时，常将FeCl3固体先溶于较浓的盐酸中，_____________(填“促进”、“抑制”)其水解，然后再用蒸馏水稀释到所需的浓度。

(2)将氯化铝溶液蒸干灼烧得到的固体物质是 ;(填化学式，下同)将硫酸铝溶液蒸干得到的固体物质是 。

24.(4分)已知锌与稀硫酸反应为放热反应，某学生为了探究

其反应过程中的速率变化，用排水集气法收集反应放出的氢气，实验记录如下:

高中化学选修4试卷篇三:高中化学选修4知识点总结+期末考卷及答案

高中化学选修4知识点总结+期末考卷+答案

第1章、化学反应与能量转化

化学反应的实质是反应物化学键的断裂和生成物化学键的形成，化学反应过程中伴随着能量的释放或吸收。

一、化学反应的热效应

1、化学反应的反应热

(1)反应热的概念:

当化学反应在一定的温度下进行时，反应所释放或吸收的热量称为该反应在此温度下的热效应，简称反应热。用符号Q表示。

(2)反应热与吸热反应、放热反应的关系。

Q,0时，反应为吸热反应;Q,0时，反应为放热反应。

(3)反应热的测定

测定反应热的仪器为量热计，可测出反应前后溶液温度的变化，根据体系的热容可计算出反应热，计算公式如下:

Q,,C(T2,T1)

式中C表示体系的热容，T1、T2分别表示反应前和反应后体系的温度。实验室经常测定中和反应的反应热。

2、化学反应的焓变

(1)反应焓变

物质所具有的能量是物质固有的性质，可以用称为“焓”的物理量来描述，符号为H，单位为kJ?mol-1。

反应产物的总焓与反应物的总焓之差称为反应焓变，用ΔH表示。

(2)反应焓变ΔH与反应热Q的关系。

对于等压条件下进行的化学反应，若反应中物质的能量变化全部转化为热能，则该反应的反应热等于反应焓变，其数学表达式为:Qp,ΔH,H(反应产物),H(反应物)。

(3)反应焓变与吸热反应，放热反应的关系:

ΔH,0，反应吸收能量，为吸热反应。

ΔH,0，反应释放能量，为放热反应。

(4)反应焓变与热化学方程式:

把一个化学反应中物质的变化和反应焓变同时表示出来的化学方程式称为热化学方程式，如:H2(g)，O2(g),H2O(l);ΔH(298K),,285.8kJ?mol,1

书写热化学方程式应注意以下几点:

?化学式后面要注明物质的聚集状态:固态(s)、液态(l)、气态(g)、溶液(aq)。?化学方程式后面写上反应焓变ΔH，ΔH的单位是J?mol,1或 kJ?mol,1，且ΔH后注明反应温度。

?热化学方程式中物质的系数加倍，ΔH的数值也相应加倍。

3、反应焓变的计算

(1)盖斯定律

对于一个化学反应，无论是一步完成，还是分几步完成，其反应焓变一样，这一规律称为盖斯定律。

(2)利用盖斯定律进行反应焓变的计算。

常见题型是给出几个热化学方程式，合并出题目所求的热化学方程式，根据盖斯定律可知，该方程式的ΔH为上述各热化学方程式的ΔH的代数和。

(3)根据标准摩尔生成焓，ΔfHmθ计算反应焓变ΔH。

对任意反应:aA，bB,cC，dD

ΔH,,cΔfHmθ(C)，dΔfHmθ(D),,,aΔfHmθ(A)，bΔfHmθ(B),

二、电能转化为化学能——电解

1、电解的原理

(1)电解的概念:

在直流电作用下，电解质在两上电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫做电解。电能转化为化学能的装置叫做电解池。

(2)电极反应:以电解熔融的NaCl为例:

阳极:与电源正极相连的电极称为阳极，阳极发生氧化反应:2Cl,?Cl2?，2e,。阴极:与电源负极相连的电极称为阴极，阴极发生还原反应:Na，，e,?Na。总方程式:2NaCl(熔)2Na，Cl2?

2、电解原理的应用

(1)电解食盐水制备烧碱、氯气和氢气。 阳极:2Cl,?Cl2，2e, 阴极:2H，，e,?H2? 总反应:2NaCl，2H2O2NaOH，H2?，Cl2?

(2)铜的电解精炼。

粗铜(含Zn、Ni、Fe、Ag、Au、Pt)为阳极，精铜为阴极，CuSO4溶液为电解质溶液。阳极反应:Cu?Cu2，，2e,，还发生几个副反应

Zn?Zn2，，2e,;Ni?Ni2，，2e,

Fe?Fe2，，2e,

Au、Ag、Pt等不反应，沉积在电解池底部形成阳极泥。

阴极反应:Cu2，，2e,?Cu

(3)电镀:以铁表面镀铜为例

待镀金属Fe为阴极，镀层金属Cu为阳极，CuSO4溶液为电解质溶液。

阳极反应:Cu?Cu2，，2e,

阴极反应: Cu2，，2e,?Cu

三、化学能转化为电能——电池

1、原电池的工作原理

(1)原电池的概念:

把化学能转变为电能的装置称为原电池。

(2)Cu,Zn原电池的工作原理:

如图为Cu,Zn原电池，其中Zn为负极，Cu为正极，构成闭合

回路后的现象是:Zn片逐渐溶解，Cu片上有气泡产生，电流计指针发生偏转。该原电池反应原理为:Zn失电子，负极反应为:Zn?Zn2，，2e,;Cu得电子，正极反应为:2H，，2e,?H2。电子定向移动形成电流。总反应为:Zn，CuSO4,ZnSO4，Cu。

(3)原电池的电能

若两种金属做电极，活泼金属为负极，不活泼金属为正极;若一种金属和一种非金属做电极，金属为负极，非金属为正极。

2、化学电源

(1)锌锰干电池

负极反应:Zn?Zn2，，2e,;

正极反应:2NH4，，2e,?2NH3，H2;

(2)铅蓄电池

负极反应:Pb，SO42,PbSO4，2e,

正极反应:PbO2，4H，，SO42,，2e,PbSO4，2H2O

放电时总反应:Pb，PbO2，2H2SO4,2PbSO4，2H2O。

充电时总反应:2PbSO4，2H2O,Pb，PbO2，2H2SO4。

(3)氢氧燃料电池

负极反应:2H2，4OH,?4H2O，4e,

正极反应:O2，2H2O，4e,?4OH,

电池总反应:2H2，O2,2H2O

3、金属的腐蚀与防护

(1)金属腐蚀

金属表面与周围物质发生化学反应或因电化学作用而遭到破坏的过程称为金属腐蚀。

(2)金属腐蚀的电化学原理。

生铁中含有碳，遇有雨水可形成原电池，铁为负极，电极反应为:Fe?Fe2，，2e,。水膜中溶解的氧气被还原，正极反应为:O2，2H2O，4e,?4OH,，该腐蚀为“吸氧腐蚀”，总反应为:2Fe，O2，2H2O,2Fe(OH)2，Fe(OH)2又立即被氧化:4Fe(OH)2，2H2O，O2,4Fe(OH)3，Fe(OH)3分解转化为铁锈。若水膜在酸度较高的环境下，正极反应为:2H+，2e,?H2?，该腐蚀称为“析氢腐蚀”。

(3)金属的防护

金属处于干燥的环境下，或在金属表面刷油漆、陶瓷、沥青、塑料及电镀一层耐腐蚀性强的金属防护层，破坏原电池形成的条件。从而达到对金属的防护;也可以利用原电池原理，采用牺牲阳极保护法。也可以利用电解原理，采用外加电流阴极保护法。

第2章、化学反应的方向、限度与速率(1、2节)

原电池的反应都是自发进行的反应，电解池的反应很多不是自发进行的，如何判定反应是否自发进行呢,

一、化学反应的方向

1、反应焓变与反应方向

放热反应多数能自发进行，即ΔH,0的反应大多能自发进行。有些吸热反应也能自发进行。如NH4HCO3与CH3COOH的反应。

有些吸热反应室温下不能进行，但在较高温度下能自发进行，如CaCO3高温下分解生成CaO、CO2。

2、反应熵变与反应方向

熵是描述体系混乱度的概念，熵值越大，体系混乱度越大。反应的熵变ΔS为反应产物总熵与反应物总熵之差。产生气体的反应为熵增加反应，熵增加有利于反应的自发进行。

3、焓变与熵变对反应方向的共同影响

ΔH,TΔS,0反应能自发进行。

ΔH,TΔS,0反应达到平衡状态。

ΔH,TΔS,0反应不能自发进行。

在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向ΔH,TΔS,0的方向进行，直至平衡状态。

二、化学反应的限度

1、化学平衡常数

(1)对达到平衡的可逆反应，生成物浓度的系数次方的乘积与反应物浓度的系数次方的乘积之比为一常数，该常数称为化学平衡常数，用符号K表示 。

(2)平衡常数K的大小反映了化学反应可能进行的程度(即反应限度)，平衡常数越大，说明反应可以进行得越完全。

(3)平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关。对于给定的可逆反应，正逆反应的平衡常数互为倒数。

(4)借助平衡常数，可以判断反应是否到平衡状态:当反应的浓

度商Qc与平衡常数Kc相等时，说明反应达到平衡状态。

2、反应的平衡转化率

(1)平衡转化率是用转化的反应物的浓度与该反应物初始浓度的比值来表示。如反应物A的平衡转化率的表达式为:

α(A),

(2)平衡正向移动不一定使反应物的平衡转化率提高。提高一种反应物的浓度，可使另一反应物的平衡转化率提高。

(3)平衡常数与反应物的平衡转化率之间可以相互计算。

3、反应条件对化学平衡的影响

(1)温度的影响

升高温度使化学平衡向吸热方向移动;降低温度使化学平衡向放热方向移动。温度对化学平衡的影响是通过改变平衡常数实现的。

(2)浓度的影响

增大生成物浓度或减小反应物浓度，平衡向逆反应方向移动;增大反应物浓度或减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动。

温度一定时，改变浓度能引起平衡移动，但平衡常数不变。化工生产中，常通过增加某一价廉易得的反应物浓度，来提高另一昂贵的反应物的转化率。

(3)压强的影响

ΔVg,0的反应，改变压强，化学平衡状态不变。

ΔVg?0的反应，增大压强，化学平衡向气态物质体积减小的

方向移动。

(4)勒夏特列原理

由温度、浓度、压强对平衡移动的影响可得出勒夏特列原理:如果改变影响平衡的一个条件(浓度、压强、温度等)平衡向能够减弱这种改变的方向移动。

【例题分析】

例1、已知下列热化学方程式:

(1)Fe2O3(s)，3CO(g),2Fe(s)，3CO2(g) ΔH,,25kJ/mol

(2)3Fe2O3(s)，CO(g),2Fe3O4(s)，CO2(g)ΔH,,47kJ/mol

(3)Fe3O4(s)，CO(g),3FeO(s)，CO2(g) ΔH,，19kJ/mol

写出FeO(s)被CO还原成Fe和CO2的热化学方程式 。

解析:依据盖斯定律:化学反应不管是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的。我们可从题目中所给的有关方程式进行分析:从方程式(3)与方程式(1)可以看出有我们需要的有关物质，但方程式(3)必须通过方程式(2)有关物质才能和方程式(1)结合在一起。将方程式(3)×2，方程式(2);可表示为(3)×2，(2)

得:2Fe3O4(s)，2CO(g)，3Fe2O3(s)，CO(g),6FeO(s)，2CO2(g)，2Fe3O4(s)，CO2(g);ΔH,，19kJ/mol×2，(,47kJ/mol)

整理得方程式(4):Fe2O3(s)，CO(g),2FeO(s)，CO2(g);ΔH,,3kJ/mol

将(1),(4)得2CO(g),2Fe(s)，3CO2(g),2FeO(s),CO2(g);ΔH,,25kJ/mol,(,3kJ/mol)

整理得:FeO(s)，CO(s),Fe(s)，CO2(g);ΔH,,11kJ/mol

答案:FeO(s)，CO(s),Fe(s)，CO2(g);ΔH,,11kJ/mol

例2、熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而得到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作用电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气体为阴极助燃气，制得在650?下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式:

阳极反应式:2CO，2CO32,?4CO2，4e,

阴极反应式: ;

总电池反应式:。

解析: 作为燃料电池，总的效果就是把燃料进行燃烧。本题中CO为还原剂，空气中O2为氧化剂，电池总反应式为:2CO，O2,2CO2。用总反应式减去电池负极(即题目指的阳极)反应式，就可得到电池正极(即题目指的阴极)反应式:O2，2CO2，4e,,2CO32, 。答案:O2，2CO2，4e,,2CO32,;2CO，O2,2CO2

例3、下列有关反应的方向说法中正确的是()

A、放热的自发过程都是熵值减小的过程。

B、吸热的自发过程常常是熵值增加的过程。

C、水自发地从高处流向低处，是趋向能量最低状态的倾向。

D、只根据焓变来判断化学反应的方向是可以的。

解析:放热的自发过程可能使熵值减小、增加或无明显变化，故A错误。只根据焓变来判断反应进行的方向是片面的，要用能量判据、熵判据组成的复合判据来判断，D错误。水自发地从高

处流向低处，是趋向能量最低状态的倾向是正确的。有些吸热反应也可以自发进行。如在25?和1.01×105Pa时，2N2O5(g),4NO2(g)，O2(g);ΔH,56.7kJ/mol，(NH4)2CO3(s),NH4HCO3(s)，NH3(g);ΔH,74.9kJ/mol，上述两个反应都是吸热反应，又都是熵增的反应，所以B也正确。

答案:BC。

化学反应原理复习(二)

【知识讲解】

第2章、第3、4节

一、化学反应的速率

1、化学反应是怎样进行的

(1)基元反应:能够一步完成的反应称为基元反应，大多数化学反应都是分几步完成的。

(2)反应历程:平时写的化学方程式是由几个基元反应组成的总反应。总反应中用基元

范文三：高中化学选修4试题

中 学 化 学 选 修 4测 试 题

一、选择题(本题包括 15小题,每小题 2分,共 30分。每小题只有一个选项符合题意) 1、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 2、在 pH=1的无色溶液中,下列离子能大量共存的是

( )

A . NH 4+、 Ba 2+、 NO 3—

、 CO 32—

B . Fe 2+、 OH —

、 SO 42—

、 MnO 4

—

C . K +、 Mg 2+、 NO 3-

、 SO 42—

D . Na +、 Fe 3+、 Cl —

、 AlO 2—

3、在密闭容器里, A 与 B 反应生成 C ,其反应速率分别用 A v 、 B v 、 C v 表示,已知 2B v =3A v 、 3C v =2B v , 则此反应可表示为 ( ) A 、 2A+3B=2C B 、 A+3B=2C C 、 3A+B=2C D 、 A+B=C 4、下列说法正确的是 ( ) A 、可逆反应的特征是正反应速率和逆反应速率相等

B 、在其他条件不变时,使用催化剂只能改变反应速率,而不能改变化学平衡状态 C 、在其他条件不变时,升高温度可以使平衡向放热反应方向移动 D 、在其他条件不变时,增大压强一定会破坏气体反应的平衡状态

5、相同温度下等物质的量浓度的下列溶液中, pH 值最小的是 ( )

A . Cl NH 4

B . 34HCO NH

C . 44HSO NH D . 424SO ) (NH

6、下列说法正确的是 ( )

A 、物质的溶解性为难溶,则该物质不溶于水 B 、不溶于水的物质溶解度为 0

C 、绝对不溶解的物质是不存在的 D 、某离子被沉淀完全是指该离子在溶液中的浓度为 0

7、化学电池可以直接将化学能转化为电能,化学电池的本质是 ( )

A .化合价的升降 B. 电子的转移 C .氧化还原反应

D .电能的储存

8、 随 着 人 们 生 活 质 量 的 不 断 提 高 , 废 电 池 必 须 集 中 处 理 的 问 题 被 提 到 议 事 日 程 , 首 要 原 因 是

( )

A 、利用电池外壳的金属材料

B 、防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染 C 、不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品 D 、回收其中石墨电极

9、在一密闭容器中进行如下反应:2SO 2(气 )+O2(气 )

2SO 3(气 ) ,已知反应过程中某一时刻 SO 2、 O 2、 SO 3

的 浓 度 分 别 为 0.2mol/L、 0.1mol/L、 0.2mol/L, 当 反 应 达 平 衡 时 , 可 能 存 在 的 数 据 是 ( ) A . SO 2为 0.4mol/L、 O 2为 0.2mol/L B . SO 2为 0.25mol/L

C . SO 2、 SO 3均为 0.15mol/L

D . SO 3为 0.4mol/L

10、下列对化学平衡移动的分析中,不正确

... 的是 ()

①已达平衡的反应 C (s ) +H2O (g CO (g ) +H2(g ) ,当增加反应物物质的量

时,平衡一定向正反应方向移动

②已达平衡的反应 N 2(g ) +3H2(g 2NH 3(g ) ,当增大 N 2的浓度时,平衡向正

反应方向移动, N 2的转化率一定升高

③有气体参加的反应平衡时,若减小反应器容积时,平衡一定向气体体积增大的方向

移动

④有气体参加的反应达平衡时,在恒压反应器中充入稀有气体,平衡一定不移动

A .①④ B .①②③ C .②③④ D .①②③④

11、可以充分说明反应 P (g ) +Q(g R (g ) +S(g )在恒温下已达到平衡的是 ()

A .反应容器内的压强不随时间改变

B .反应容器内 P 、 Q 、 R 、 S 四者浓度之比为 1:1:1:1

C . P 的生成速率和 S 的生成速率相等

D .反应容器内的 气体 总物 质的量 不随 时间 变化

12、 设 C +CO 22CO -Q 1(吸热反应 ) 反应 速率 为 υ1, N 2+3H 22NH 3+Q 2(放热反应 ) 反 应速率 为 υ2, 对 于上 述反应 ,当 温度 升高 时, υ1和 υ2的变 化情 况为 ()

A 、 同 时增 大 B 、 同时 减小 C 、增 大, 减小 D 、减 小, 增大

13、在已经处于化学平衡状态的体系中,如果下列量发生变化,其中一定能表明化学平衡移动的是 ()

A. 反应混合物的浓度 B. 反应体系的压强

C. 正、逆反应的速率 D. 反应物的转化率

14、可以将反应 Zn+Br2 = ZnBr2设计成蓄电池,下列 4个电极反应

① Br 2 + 2e-= 2Br- ② 2Br - - 2e-= Br2③ Zn – 2e-= Zn2+④ Zn 2+ + 2e-= Zn

其中表示充电时的阳极反应和放电时的负极反应的分别是()

A .②和③ B .②和① C .③和① D .④和①

15、将氨水缓缓地滴入盐酸中至中性,下列有关的说法:①盐酸过量 ②氨水过量 ③恰好完全反应 ④ c (NH4+) = c(Cl-) ⑤ c (NH4+)

A .①⑤ B .③④ C .②⑤ D .②④

二、 选择题 (本题包括 10小题, 每小题 4分, 共 40分。 每小题有一个或二个选项符合题意) 16、 反应 4NH 3(g)+5O 2(g) =4NO(g)+6H 2O(g) 在 2 L的密闭容器中进行, 1分钟后, NH 3减少了 0.12 mol, 则平均每秒钟各物质浓度变化正确的是 ()

A 、 NO :0.001 mol·L -1B 、 H 2O :0.002 mol·L -1

C 、 NH 3:0.002 mol·L -1D 、 O 2:0.001 mol·L -1

17、常温下,下列离子能使纯水中的 H +离子数目增加的是 ()

A . S 2-B . CO 32-C . NH 4+ D . Br -

18、下列水解化学方程式或水解离子方程式正确的是:()

A . CH 3COO — + H2O CH 3COOH + OH— B . NH 4+ + H2O NH 4OH + H+

C . CH 3COOH + NaOHCH 3COONa + H2O D . NaCl + H2O NaOH + HCl

19、近年来,加“碘”食盐较多的使用了碘酸钾 (KIO3) ,碘酸钾在工业上可用电解法制取。以石墨和不锈钢

为电极,以 KI 溶液为电解液,在一定条件下电解,反应方程式为:

KI + 3H2O KIO 3 + 3H2↑。下列有关说法正确的是 ( )

A .电解时,石墨作阴极,不锈钢作阳极

B .电解时,阳极反应是:I – – 6e – + 3H2O = IO3 – + 6H+ C .溶液调节至强酸性,对生产有利

D .电解前后溶液的 pH 几乎不变

20、把 0.02mol/LCH3COOH 溶液和 0.01mol/LNaOH溶液以等体积混和,则混合液中微粒浓度关系正确的为 ( )

A . c (CH3COO -

) >c (Na+) B . c (OH-

) >c (H+)

C . c (CH3COOH) >c (CH3COO -) D . c (CH3COOH)+c (CH3COO -

)=0.01mol/L 21、把 Ca(OH)2固体放入一定量的蒸馏水中,一定温度下达到平衡: Ca(OH)2(s

)

Ca 2+(aq ) +2OH-

(aq ) .当向悬浊液中加少量生石灰后,若温度保持不变,下列判

断正确的是 ( ) A .溶液中 Ca 2+数目减少 B .溶液中 c(Ca2+) 增大 C .溶液 pH 值不变 D .溶液 pH 值增大

22、据报道,最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池,电量可达 现在使用的镍氢电池或锂电池的十倍,可连续使用一个月才充一次电。其电池反应为: 2CH 3OH + 3O2 + 4OH —

2CO 32—

+

6H 2O , 则下列说法正确的是

( )

A .构成该电池的正极和负极必须是两种活性不同的金属 B .充电时有 CH 3OH 生成的电极为阳极 C .放电时电解质溶液的 pH 逐渐增大

D .放电时负极的电极反应为:CH 3OH -6e -

+8OH -

= CO 32—

+ 6H2O

E .充电时每生成 1 mol CH3OH 转移 12mol 电子

23、 一定条件下, 向一带活塞的密闭容器中充入 1 mol N2和 3mol H2 , 发生下列反应:N 2(g ) +3H2(g )

2NH 3

(g ), 反 应 达 到 平 衡 后 , 改 变 下 述 条 件 , NH 3 气 体 平 衡 浓 度 不 改 变 的 是 ( )

A .保持温度和容器压强不变,充入 1 mol NH3(g ) B .保持温度和容器体积不变,充入 1 mol NH3(g ) C .保持温度和容器压强不变,充入 1 mol N2(g )

D .保持温度和容器体积不变,充入 1 mol Ar(g ) E .保持温度和容器体积不变,充入 1 mol H2(g ) 24、今有如下三个热化学方程式:

H 2(g )+1/2O2(g )=H 2O (g ); ΔH =aKJ ·mol -1,

H 2(g )+1/2O2(g )=H 2O (l ); ΔH == bkJ ·mol -1

, 2H 2(g )+O 2(g )=2H 2O (l ); ΔH == ckJ ·

mol -1,

电解

关于它们的下列表述正确的是( )

A .它们都是吸热反应 B. a 、 b 和 c 均为正值

C. a == b D. 2b == c

25、草酸是二元弱酸,草酸氢钾溶液呈酸性。在 O.1mol ·L

-1

KHC 2O 4溶液中,下列关系正确的是

( )

A . c(K+)+c(H+) = c(HC2O 4-

)+c(OH-

)+c(C2O 42-

)

B . c(HC2O 4-

)+c(C2O 42-

) = 0.1 mol·L -

1

C . c(C2O 42-

) < c(h2c="" 2o="">

D . c(K+) = c(H2C 2O 4)+c(HC2O 4-

)+c(C2O 42-

)

第Ⅱ卷(共 80分)

三、 填空题(本题包括 7小题,共 46分)

26. (共 6分)

(1) 1g 碳与适量水蒸气反应生成 CO 和 H 2,需吸收 10.94KJ 热量,此反应的热化学方程式为 (2)已知 CH 4(g)+2O2(g)== CO2(g)+2H2O(l); ΔH =-Q 1kJ ·mol -

1 ,

) g (O ) g (H 222+ =2H 2O (g )

; △ H 2=-Q 2 kJ·1mol -, ) g (O ) g (H 222+ =2H 2O (l )

; △ H 2=-Q 3 kJ·1mol -。 常温下,取体积比 4∶ 1的甲烷和氢气的混合气体 11.2L (标准状况下) ,经完全燃烧后恢复至室温,则放出 的热量为 。

27. (4分 ) 某造纸厂排出的废水,经取样分析其中除了含有游离汞、纤维素以及其它的有机物外,其它成分为 c(Na+)=4×10—

4mol/L, c(SO42—

)=2.5×10—

4mol/L, c(Cl—

)=1.6×10—

5 mol/L, c(NO3—

)=1.4×10—

5 mol/L,

c(Ca2+)=1.5×10—

5 mol/L,则该废水的 pH 为 __________。

28. (4分) 有四种一元酸 HA 、 HB 、 HC 、 HD , 相同物质的量浓度的 NaD 和 NaB 溶液的 pH , 前者比后者大, NaA 溶液呈中性, 1mol/L的 KC 溶液遇酚酞试液呈红色;同体积、同物质的量浓度的 HB 、 HC 用样的装置 分别作导电性试验,发现后者的灯泡比前者亮,则这四种酸的酸性由强到弱的顺序为 ________________________。

29. (8分)在一定条件下,可逆反应:mA+nB

pC 达到平衡,若:

(1) A 、 B 、 C 都是气体,减少压强,平衡向正反应方向移动,则 m+n和 p 的关系是 。 (2) A 、 C 是气体,增加 B 的量,平衡不移动,则 B 为 态。

(3) A 、 C 是气体,而且 m+n=p,增大压强可使平衡发生移动,则平衡移动的方向是 。 (4)加热后,可使 C 的质量增加,则正反应是 反应(放热或吸热) 。

30.(6分)现有学生做如下实验:将盛有滴加酚酞的 0.1 mol/L NaHCO3 溶液的试管微热时, 观察到该溶液的浅红色加深;若冷却至室温时又变回原来的浅红色,发生该现象的主要原因是

31. (8分) I .炒过菜的铁锅未及时洗净,不久便会因腐蚀而出现红褐色锈斑。请回答: (1)铁锅的锈蚀是 腐蚀(填“析氢”或“吸氧” ) 。

(2)写出铁锅腐蚀正极的电极反应式: II .①某同学用碳棒、铜棒和稀硫酸为原材 料,实现了在通常条件下不能发生的反应: Cu+H2SO 4(稀 ) =CuSO 4+H2↑。

请在右边画出能够实验这一反应的装置图。

②某同学在做一定条件下铜与稀硫酸的反应实验时,看到碳棒上有气泡产生,但铜棒却没有被腐蚀。请你 分析其原因:

32. (10分)在如图用石墨作电极的电解池中,放入 500mL 含一种溶质的某蓝色溶液进行电解,观察到 A 电

极表面有红色的固态物质生成, B 电极有无色气体生成;当溶液中的原有溶质完全电解后,停止电解, 取出 A 电极,洗涤、干燥、称量、电极增重 1.6g 。请回答下列问题: (1) A 接的是电源的 极, B 是该装置 。 (2)写出电解时反应的总离子方程式

。 (3)电解后溶液的 pH 为 ;要使电解后溶液恢复到电解 前的状态,则需加入 ,其质量为 。 (假设电解前后溶液

的体积不变)

四、

图象分析题(共 1小题,共 8分)

33. (8分)可逆反应:aA (g ) + bB(g )

cC (g ) + dD(g ) ;根据图回答:

(1)压强 P 1比 P 2(填大或小) ; (2) (a +b)比(c +d) ; (3)温度 t 1℃比 t 2℃ (填高或低) ; (4)正反应为 反应。 五、 实验题(共 2 小题;共 18分)

34.(12分)甲、乙两同学拟用实验确定某酸 HA 是弱电解质。他们的方案分别是: 甲:①称取一定质量的 HA 配制 0.1 mol/L的溶液 100 mL; ②用 pH 试纸测出该溶液的 pH ,即可证明 HA 是弱电解质。

乙:①用已知物质的量浓度的 HA 溶液、盐酸,分别配制 pH =1的两种酸溶液各 100 mL;

②分别取这两种溶液各 10 mL,加水稀释为 100 mL;

③各取相同体积的两种稀释液装入两个试管,同时加入纯度相同的锌粒,观察现象,即可证明 HA 是弱 电解质。

(1)在两个方案的第①步中,都要用到的定量仪器是 。

(2)甲方案中,说明 HA 是弱电质的理由是测得溶液的 pH___1(选填>,<,=)。简要说明 ph="" 试纸的="">

(3) 乙方案中,说明 HA 是弱电解质的现象是 _________ 。

(4)请你再提出一个合理而比较容易进行的方案(药品可任取),作简明扼要表述。

答案

第Ⅱ卷(共 80分)

五、

填空题(本题包括 7小题,共 46分)

26. (共 6分) (1) C(S)+H 2O(g) == CO(g) +H 2(g) ΔH = +131.28 kJ·1mol (2) 0.4Q 1+0.05Q2 27. (4分 ) 4 28. HA 、 HC 、 HB 、 HD

29. (8分) (1) m+n>p (2)固 (3)逆反应方向 (4)吸热 30.(6分)因 NaHCO 3 溶液中存在 HCO 3- +H2O

H 2CO 3+OH- 的水解平衡,(1分)水解反应为吸热

反应,(1分)加热使水解平衡向右移动,(1分) c (OH -)增大,溶液的浅红色加深;(1分)降温时, 平衡向左移动,(1分) c (OH -)减小,溶液颜色变浅。(1分)

31.(8分) I .

①

(1)吸氧

(2) 2H 2O+O2+4e-=4OH-II .

② 两极与电源的正负极接反了,或铜棒接电源的负极了等。 32.

(10分)

(1) 4OH --4e -=2H2O+O2↑ (2) 2Cu 2++2H2O 2↑ +4H+ (3) 1; CuO , 2g 33. (8分) (1)小; (2)小; (3)高; (4)吸热。

34.(12分)⑴ 100mL 容量瓶 (2分)

⑵ >(2分) 取一小段 pH 试纸放在玻璃片上,用玻璃棒蘸取待测液点在 pH 试纸中央,对照比 色卡,读出溶液的 pH 。 (2分)

⑶ 装 HA 溶液的试管中放出 H 2的速率快(2分) ⑷ 难以准确配制 pH =1的弱酸 HA 溶液 (2分) ; 不妥之处, 固体的表面积对反应速率的影响大 (2分) 。 ⑸ 用蒸馏水配制少量 NaA 溶液,再测其 pH ,若 pH >7,说明 HA 是弱电解质。(2分。其他合理答案均 可给分。 )

35. 淀粉溶液;酸式滴定管(或移液管) ;活塞;锥形瓶内溶液颜色变化,溶液无色变蓝色,且半分钟内不 恢复原色。 990;不能;防止液体溅出。不是; C 。

稀硫酸

范文四：高中化学选修4教案

第一章 化学反应与能量

第一节 化学反应与能量的变化

(第一课时)

教学目标 :

1. 知识与技能

①了解反应热和焓变的含义

② 理解吸热反应和放热反应的实质

2.过程与方法

从化学反应的本质即旧键断裂与新键形成的角度研究反应热产生的原因

3.情感态度与价值观

通过了解简单过程中的能量变化中的热效应

教学重点

理解吸热反应和放热反应的实质

教学难点

能量变化中的热效应

教学用具:

投影仪

学习过程

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 碳生成一氧化碳

反应物具有的总能量 <>

1: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 〉

? 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 1molH 2O(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。

2) 拆开 lmol H— H 键、 lmol N-H 键、 lmolN ≡ N 键分别需要的能量是 436kJ 、 391kJ 、 946kJ ,则 1mol N2生成 NH 3的反应热为 , 1mol H2生成 NH 3的反应热为 。

3) H 2 + F2 = 2HF H2 + Cl2 = 2HCl 预测当生成 2 mol HF和 2 mol HCl时,哪个 反应放出的热量多?

若干化学键的键能( kJ/mol, 25 ℃ )

1、下列说法正确的是

A 、需要加热方能发生的反应一定是吸热反应

B 、放热的反应在常温下一定很易发生

C 、反应是放热的还是吸热的必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小

D 、吸热反应在一定的条件下也能发生

2、反应 C(石墨 ) → C(金刚石 ) 是吸热反应 , 由此可知

A 、石墨比金刚石更稳定 B、金刚石和石墨可以相互转化 C 、金刚石比石墨稳定 D、金刚石和石墨不能相互转化 教学反思:

第一节 化学反应与能量的变化 (第二课时)

教学目标:

1. 知识与技能

①书写表示化学反应热的化学方程式

② 有关热化学方程式的计算

2.过程与方法

通过实例理解化学方程式的局限性,介绍热化学方程式的必在性 3.情感态度与价值观

通过热化学方程式的教学,培养学生勇于探索的科学态度 教学重点

书写表示化学反应热的化学方程式

教学难点

有关热化学方程式的计算

学习过程

1.复习回忆

1) 、催化剂为什么能够加快反应速度?

2) 、什么是有效碰撞、活化分子、活化能?

3) 、化学反应中能量变化的主要原因?

4) 、你了解“即热饭盒吗?知道是什么原理吗?

5) 、什么是反应热(焓变)

2.引入

阅读课本:例 1与例 2

与化学方程式相比,热化学方程式有哪些不同?

正确书写热化学方程式应注意哪几点?

3、热化学方程式的书写

1)热化学方程式定义:表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。

2)正确书写热化学方程式应注意:(1)书写热化学方程式要注明反应的温度和压强, (为什么?)而常温、常压可以不注明,即不注明则是常温、常压。 (2)标出了反应 物与生成物的状态, (为什么要标出?) (3)写出了反应热,还注明了“+”,“-” (4)方程式中的计量系数可以是整数也可以是分数。

4.注意点:

反应物和生成物前的系数它代表了什么?在方程式中 ? H 它表示了什么意义? ? H 的值 与什么有关系?

热化学方程式中各物质前的化学计量数不表示分子个数,表示对应物质的物质的量。 ? H(KJ/mol)它表示每摩尔反应所放出的热量, ? H 的值与方程式中的计量系数有关, 即 对于相同的反应,当化学计量数不同时,其 ? H 不同。

例题

1、当 1mol 气态 H 2与 1mol 气态 Cl 2反应生成 2mol 气态 HCl ,放出 184.6KJ 的热量, 请写出该反应的热化学方程式。

2.写出下列反应的热化学方程式

1) 1molN 2(g)与适量 O 2(g)反应生成 NO (g),需吸收 68kJ 的热量;

2) 2molCu(s)与适量 O 2(g)反应生成 CuO(s),放出 314kJ 热量;

3) 1g 硫粉在氧气中充分燃烧放出 9.36kJ热量,写出硫燃烧的热化学方程式。

4) 4g CO在氧气中燃烧生成 CO 2,放出 9. 6kJ热量,写出 CO 燃烧的热化学方程式。

5)在一定条件下,氢气和甲烷燃烧的化学方程式为:

2H 2(g) + O2 (g) = 2H2O (l); H= – 572 kJ /mol

CH 4(g) +2O2 (g) = CO2(g)+2H2O (l);

r H= – 890 kJ/mol由 1mol 氢气和 2mol 甲烷组成的混合气体在上述条件下完全燃烧 时放出的热量为多少。

6)在一定条件下,氢气和丙烷燃烧的化学方程式为:

2H 2(g) + O2 (g) = 2H2O (l); ? H= – 572 kJ/mol

C 3H 8(g) +5O2(g)= 3CO2 (g) +4H2O (l);? H = – 2220 kJ/mol

5mol 氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热 3847kJ ,则氢气和丙烷的体积比为

(A) 1:3 (B) 3:1 (C) 1:4 (D) 1:1

7)已知

(1) H 2( g )+1/2O2( g ) = H2O ( g ) ΔH 1 = a kJ/mol

(2) 2H 2( g )+O 2( g ) =2H 2O ( g ) ΔH 2 = b kJ/mol

(3) H2( g )+1/2O2( g ) = H2O ( l ) ΔH 3 = c kJ/mol

(4) 2H2( g )+O 2( g ) =2H 2O ( l ) ΔH 4 = d kJ/mol

则 a 、 b 、 c 、 d 的关系正确的是 A C 。

A 、 a<><0 b、="" b="">d>0 C、 2a=b< 0="" d、="" 2c="d">0

8)若 2.6 g 乙炔(C 2H 2,气态)完全燃烧生成液态水和 CO 2(g )时放热 130 kJ 。则 乙炔燃烧的热化学方程式为 C2H 2(g )+5/2O2(g )=2CO 2(g )+H 2O (l ) ΔH= -1300 kJ/mol

2C 2H 2(g )+5O 2(g ) ==4CO2(g)+2H 2O(l) ΔH=-2600 kJ/mol

教学反思:

第二节 燃烧热 能源

教学目标 :

1. 知识与技能

① 理解燃烧燃烧的含义

③ 掌握表示燃烧热的热化学方程式的写法和有关燃烧热的简单的计算

2.过程与方法

通过对“应根据什么标准来选择燃料”的教学,让学生学会多角度的综合分析的方法 3.情感态度与价值观

通过结我国的能源现状的认识过程,培养学生的节能意识

教学重点

表示燃烧热的热化学方程式的写法和有关燃烧热的简单的计算

教学难点

表示燃烧热的热化学方程式的写法

学习过程

1、 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?

1)定义: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。燃烧热通常可由实验测得。

2)在理解物质燃烧热的定义时,要注意以下几点:

①研究条件: 25℃ ,101 kPa

②反应程度:完全燃烧,产物是稳定的氧化物。

③燃烧物的物质的量:1 mol

④研究内容:放出的热量。 (ΔH<0,单位>

⑤在未有特别说明的情况下,外界压强一般指 25℃ ,101 kPa. 所谓完全燃烧也是完全 氧化,它是指物质中的下列元素完全转变成对应的稳定物。如 : C → CO 2(g)、 H → H2O (l ) 、 S → SO2(g )

[练习 1]分析以下几个热化学方程式,哪个是表示固态碳和气态氢气燃烧时的燃烧 热的?为什么?

A.C (s )+O 2(g ) ===CO(g);ΔH=110.5 kJ/mol

B.C (s )+O 2(g ) ===CO2(g);ΔH=-393.5 kJ/mol

C.2H 2(g)+O 2(g)===2H2O(l);ΔH=-571.6 kJ/mol

D.H 2(g)+1/2O2(g)===H2O(g);ΔH=-241.8 kJ/mol

你能根据题中信息写出表示 H 2燃烧热的热化学方程式吗?

由于计算燃烧热时,可燃物质是以 1 mol 作为标准来计算的,所以热化学方程式的化 学计量系数常出现分数。

2、燃烧热的计算及应用

[例题]

1. 在 101 kPa时, 1 mol CH4完全燃烧生成 CO 2和液态 H 2O ,放出 890.3 kJ的热量, CH 4的燃烧热为多少? 1000 L CH4(标准状况)燃烧后所产生的热量为多少? CH 4的 燃烧热为 890.3 kJ/mol, 1000 L CH4(标准状况)完全燃烧产生的热量为 3.97×104 kJ

2. 葡萄糖是人体所需能量的重要来源之一。葡萄糖燃烧的热化学方程式为:C 6H 12O 6 (s )+6O 2(g ) ===6CO2(g )+6H 2O (l ) ΔH=-2 800 kJ/mol葡萄糖在人体组织中 氧化的热化学方程式与它燃烧的热化学方程式相同。计算 100 g葡萄糖在人体中完全 氧化时所产生的热量。

3、中和热

1)定义:在稀溶液中,酸跟碱发生中和反应,生成 1mol 水时的反应热叫做中和热。

2)中和热的表示:H +(aq)+OH-(aq)=H2O (l);△ H=-57.3kJ/mol 。 3)要点

①条件:稀溶液。稀溶液是指溶于大量水的离子。

②反应物:(强)酸与(强)碱。中和热不包括离子在水溶液中的生成热、电解质电 离的吸热所伴随的热效应。

③生成 1mol 水,中和反应的实质是 H +和 OH -化合生成 H20,若反应过程中有其他物 质生成,这部分反应热也不在中和热内。

④放出的热量:57.3kJ/mol

例:已知 H +(aq)+OH-(aq)=H2O(l);△ H=-57.3kJ/mol ,求下列中和反应中放出的热 量。

(1)用 20gNaOH 配稀溶液跟足量稀盐酸反应放出 ____________ kJ的热量。

(2)用 2molH 2SO 4配稀溶液跟足量稀 NaOH 反应,放出 ____________kJ的热量。 3)燃烧热和中和热的区别与联系

4、能源

1)什么是能源?能源的作用?

就是能提供能量的自然资源,包括化石燃料(煤、石油、天然气) 、阳光、风力、流 水、潮汐以及柴草等。?能源的开发和利用可以用来衡量一个国家或地区的经济发展 和科学技术水平。

2)当今世界上重要的能源是什么?怎样解决能源枯竭问题?节约能源的重要措施是 什么?什么是新能源?化石燃料:煤、石油、天然气解决的办法 :开源节流;即开 发新能源,节约现有能源,提高能源的利用率。

措施:科学地控制燃烧反应,使燃料充分燃烧,提高能源的利用率。

新能源:太阳能、氢能、风能、地热能、海洋能和生物能。

3)相关思考题∶燃料充分燃烧的条件是什么 ?. 燃料燃烧时 , 若空气过量或不足 , 会造 成什么后果 ? 为什么固体燃料要粉碎后使用 ?

煤在直接燃烧时会产生 SO 2、氮氧化物及烟尘等,严重影响空气质量且易导致酸雨、 温室效应等,从而使环境受到严重污染,故通过清洁煤技术(如煤的液化和气化,以 及实行烟气净化脱硫等) ,大大减少燃煤对环境造成的污染,势在必行。提高煤燃烧 的热利用率、开发新的能源也是大势所趋。

教学反思:

第三节 化学反应热的计算

第 1课时 盖斯定律

教学目标:

1.知识与技能

①盖斯定律的本质,了解其科学研究中的意义。

② 掌握有关盖斯定律的应用。

2.过程与方法

通过运用盖斯定律求有关物质的反应热,进一步理解反应热的概念。

3.情感态度与价值观

通过实例感受盖斯定律的应用,并以此说明盖斯定律在科学研究中的重要贡献。 教学重点

掌握有关盖斯定律的应用

教学难点

掌握有关盖斯定律的应用

教学用具:

多媒体课件

学习过程

1.引入:如何测出这个反应的反应热:C(s)+1/2 O2(g)==CO(g)

① C(s)+1/2 O2(g)==CO(g) ΔH 1=?

② CO(g)+1/2 O2(g)== CO2(g) ΔH 2=-283.0kJ/mol

③ C(s)+O2(g)==CO2(g) ΔH 3=-393.5kJ/mol① + ② = ③ ,则 ΔH 1+ ΔH 2=ΔH 3所以, ΔH 1=ΔH 3-ΔH 2 ΔH 1=-393.5kJ/mol+ 283.0kJ/mol=-110.5kJ/mol

2.盖斯定律:

不管化学反应是分一步完成或分几步完成,其反应热是相同的。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。 3.如何理解盖斯定律?

1)请用自己的话描述一下盖斯定律。 2)盖斯定律有哪些用途? 4.例题

1)同素异形体相互转化但反应热相当小而且转化速率慢,有时还很不完全,测定反 应热很困难。现在可根据盖斯提出的观点“不管化学反应是一步完成或分几步完成, 这个总过程的热效应是相同的” 。已知 P 4(s、白磷 )+5O2(g)=P4O 10(s); ΔH = -2983.2 kJ/mol

P(s、红磷 )+5/4O2(g)=1/4P4O 10(s); ΔH = -738.5 kJ/mol 试写出白磷转化为红磷的热化学方程式 _________________________________。

2)在同温同压下,下列各组热化学方程式中 Q 2>Q1的是( B ) A . H 2(g)+Cl2(g)=2HCl(g);△ H=-Q1 1/2H2(g)+1/2Cl2(g)=HCl(g);△ H =-Q2 B.C(s)+1/2O2(g)=CO (g); △ H= -Q1 C(s)+O2(g)=CO2 (g); △ H= -Q2 C.2H 2(g)+O2(g)=2H2O(l); △ H= -Q1 2H 2(g)+O2(g)=2H2O(g); △ H= -Q2 D. S(g)+O2(g)=SO2 (g); △ H= -Q1

S(s)+O2(g)=SO2 (g); △ H= -Q23、 298K , 101kPa 时,合成氨反应的热化学方程式

N 2(g)+3H2(g)=2NH3(g);△ H= -92.38kJ/mol。 在该温度下,取 1 mol N 2(g)和 3 mol H 2(g)放在一密闭容器中,在催化剂存在进行反应,测得反应放出的热量总是少于 92.38kJ ,其原因是什么。

教学反思:

第 2课时 反应热的计算

教学目标 :

1. 知识与技能

① 掌握有关反应热、燃烧热、热化学方程式的计算

2.过程与方法

① 通过有关反应热的计算的学习过程,使学生掌握有关反应热计算的方法和技巧, 进一步提高化学计算能力。

3.情感态度与价值观

①通过有关反应热的计算的学习过程,进一步培养学生的节能意识和开发新能源的使 命感、责任感;认识化学知识与人类生活、生产的密切关系。

教学重点:

掌握有关反应热、燃烧热、热化学方程式的计算

教学难点:

掌握有关反应热、燃烧热、热化学方程式的计算

教学用具:

多媒体课件

教学过程

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

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)

[投影 ]例题见课本 12、 13页。

三、进行反应热的计算时应注意的问题:

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同倍数的改京戏。

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。

〖练习 1〗 298K , 101KPa 时,将 1.0 g钠与足量的氯气反应,生成氯化钠晶体并放出 17.87 KJ的热量,求生成 1mol 氯化钠的反应热?

〖练习 2〗乙醇的燃烧热是△H=-1366.8KJ/mol,在此温度下, 1Kg 乙醇充分燃烧后放 出多少热量?

[投影 ]

〖练习 3〗已知下列反应的反应热为:

(1)CH3COOH (l ) +2O2(g ) =2CO2(g)+2H2O(l) △H 1=-870.3KJ/mol

(2)C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=— 393.5KJ/mol

(3) H2(g)+O2(g)=H2O(l) △H=— 285.8KJ/mol

试计算下列反应的反应热:

2C(s)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(l)

教学反思:

第二章.化学反应速率和化学平衡

第一节 化学反应速率

学习目标 :

1、知识与技能

① 了解化学反应速率的含义

② 理解化学反应速率的表达式及其简单计算

③ 了解化学反应速率的测量方法

2.过程与方法

通过学习化学反应速率的测量方法,培养设计实验的能力

3.情感态度与价值观

通过对化学反应速率的学习,感悟其在生产、生活和科学研究中的作用,提高对化 学科学的认识。

教学重点

理解化学反应速率的表达式及其简单计算

教学难点

理解化学反应速率的表达式及其简单计算

教学过程:

1. 定义:用单位时间内反应物浓度的减少或生成物的浓度增加来表示。

若浓度用物质的量(C )来表示,单位为:mol/L,时间用 t 来表示,单位为:秒(s )

或分(min )或小时(h )来表示,则化学反应速率的数学表达式为: V == △ C/ t

单位是:mol/(L ·s ) 或 mol/(L ·min ) 或 mol/(L ·h )

化学反应速率是用单位时间内反应物或生成物的量变化来表示,通常用单位时间内反 应物浓度的减小或生成物浓度的增加来表示,其数学表达式可表示为 t

c V ??=

2L 的密闭容器中, 加入 1mol 和 3mol 的 H 2和 N 2, 发生 N2 + 3H 2 2NH3 , 在 2s 末时,测得容器中含有 0.4mol 的 NH 3,求该反应的化学反应速率。 解: N2 + 3H2 起始量(mol ) : 1 3 0 2s末量(mol ) : 1-0.2 3-0.6 0.4 变化量(mol ) : 0.2 0.6 0.4

则 VN2==0.2/2×2==0.05 mol/(L ·s ) VH2==0.6/2×2==0.15 mol/(L ·s ) VNH3==0.4/2×2==0.1 mol/(L ·s )

【明确】理解化学反应速率的表示方法时应注意的几个问题: 1. 上述化学反应速率是平均速率,而不是瞬时速率。

2. 无论浓度的变化是增加还是减少,一般都取正值,所以化学反应速率一般为正值。 3. 对于同一个反应来说,用不同的物质来表示该反应的速率时,其数值不同,但每种 物质都可以用来表示该反应的快慢。

4. 在同一个反应中,各物质的反应速率之比等于方程式中的系数比。即: VN2 :VH 2 : VNH 3 ==== 1 :3 :2

5. 对于在一个容器中的一般反应 aA + bB == cC + dD来说有:

VA :V B :V C :V D === △ C A :△ C B :△ C C :△ C D === △ n A :△ n B :△ n C :△ n D ==== a :b :c :d

6. 用化学反应速率来比较不同反应进行得快慢或同一反应在不同条件下反应的快慢 时,应选择同一物质来比较。例如:

可逆反应 A (g ) + B (g ) C(g ) ,在四种不同情况下的反应速

率如下,其中反应进行得最快的是( B )

A. VA ==0.15mol/L·min B. VB ==0.6 mol/L·min C. VC ==0.4 mol/L·min D.VD ==0.01 mol/L·s 对化学反应速率要注意以下几个问题:

1、物质浓度是物质的量浓度以 mol/L为单位,时间单位通常可用 s 、 min 、 h 表 示,因此反应速率的与常见单位一般为 mol/(l·s) 、 mol/(l·mon) 或 mol/(l·h) 。 2、化学反应速率可用反应体系中一种反应物或生成物浓度的变化来表示,一般 是以最容易测定的一种物质表示之,且应标明是什么物质的反应速率。

3、用不同的物质表示同一时间的反应速率时其数值可能不同,但表达的意义是 相同的,各物质表示的反应速率的数值有相互关系,彼此可以根据化学方程式中的各 化学计量数进行换算:

对于反应 ) () () () (g qD g pc g nB g mA +=+来说,则有

q

V p V n V m V D

C B A ===。 4、一般说在反应过程中都不是等速进行的,因此某一时间内的反应速率实际上是这 一段时间内的平均速率。

教学反思:

第二节 影响化学反应速率的因素

[教学目标 ]

1.知识与技能

(1)理解浓度、压强、温度和催化剂等条件对化学反应速率的影响。

(2)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。

2.过程与方法

(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;

(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、情感、态度与价值观

(1)通过实验培养学生严谨的科学态度,知道科学研究的一般方法。

(2)通过目前催化剂研究的遗憾,激发学生投身科学的激情。

[教学重点、难点 ]压强对化学速率的影响,用活化分子理论解释外界条件对化学反应 速率的影响。

[教学过程 ]

[导入 ]有些反应速率很快,如盐酸与氢氧化钠的中和反应,而有些反应速率很慢,如 石油的形成。可见,不同物质化学反应速率相差很大,决定化学反应速率的因素是反 应物本身的性质。

[板书 ]

一、决定化学反应速率的因素:反应物本身的性质

二、外界条件对化学反应速率的影响:

(一)浓度对化学反应速率的影响

[演示 ]课本 20页实验 2-2草酸与酸性高锰酸钾的反应

[补充实验 ]不同浓度的 Na 2S 2O 3溶液与 0.1摩 /升的硫酸反应的对比实验表

【板书】当其它条件不变时,增加反应物的浓度,可以增大反应的速率。

【实验解释】为什么增大反应物的浓度会影响反应速率呢?

(明确)当增加反应物的浓度时,单位体积内活化分子的数量增加,有效碰撞的频 率增大,导致反应速率增大。

【对结论的再理解】

1. 一个反应的速率主要取决于反应物的浓度,与产物的浓度关系不大

2. 对于可逆反应 aA +bB cC + dD来说,正反应的速率只取决于 A 、 B 两种物质 的浓度,与 C 、 D 两种物质的浓度关系不大。而逆反应的速率只取决于 C 、 D 两种物质 的浓度,与 A 、 B 两种物质的浓度关系不大。增加 A 或 B 的浓度只可以使正反应的速 率增大,不会影响逆反应的速率。

3. 固体和纯液体的浓度是一个常数,所以增加这些物质的量,不会影响反应的速率。 【应用】 1. 用饱和食盐水代替水制乙炔,以减缓太快的反应速率。

2. 制 Fe (OH ) 2时,通过降低 NaOH 溶液的含氧量(给溶液加热)来降低 Fe (OH ) 2被氧化的速率。

(二)压强对化学反应速率的影响

【提出问题】压强是怎样对化学反应速率进行影响的?

【收集事实】途径:已有的实验知识

(提出以下几个实验)对比

1. 10ml、 0.1mol/L的 Na 2S 2O 3溶液与 0.1摩 /升的硫酸 10毫升反应的实验。

2. CaO固体与 SiO 2固体在高温下反应生成 CaSiO 3。

3. SO2与 O 2在一密闭容器内反应生成 SO 3。

(讨论)给上述三个反应的容器加压,三个反应的反应物的浓度是怎样变化的? 【事实的处理】列表比较

【板书】对于有气体参加的反应来说,其他条件不变时,增大体系的压强,反应速率 会加大。

【解释】为什么增大压强会影响有气体参加的化学反应的速率?

(明确) 1. 一定量气体的体积与其所受的压强成正比。这就是说,如果气体的压强增 大到原来的 2倍,气体的体积就缩小到原来的一半,单位体积内的分子数就增多到原 来的 2倍,即体系中各个物质的浓度都增加,所以化学反应速率增大。相反,减小压 强,气体的体积就扩大,浓度减小,因而反应速率减小。

2.如果参加反应的物质是固体、液体或溶液时,由于改变压强对它们的体积改变 很小,因而它们的浓度改变也很小,可以认为压强与它们的反应速率无关。

【结论的再理解】

1. 压强对反应速率的影响是通过改变浓度而影响反应速率的。我们在分析压强对反应 速率的影响时,应最终落实到浓度上,将压强问题转化为浓度问题。

2. 对于那些反应物和生成物都有气体参加的可逆反应来说,增大体系的压强,反应 物和生成物的浓度都增加,所以,正反应的速率和逆反应的速率都增大。

3. 恒容时加入惰性气体使压强增大,反应物和生成物的浓度都没有变化,所以化学反

应速率不变。恒压时加入惰性气体使体积增大,反应物和生成物的浓度都减小,所以 化学反应速率减小。

(三)温度对化学反应速率的影响

[演示 ]课本 21页实验 2-3

同浓度的 Na 2S 2O 3溶液在不同温度下与 0.1摩 /升的硫酸 5毫升反应的对比表

【板书】在其它条件不变的情况下,升高温度,化学反应要加快。经过实验测定,温 度每升高 10℃,反应速率通常要增大到原来的 2~4倍。

『回顾』 1. Cu与浓硫酸在常温条件下和在加热条件下反应情况的对比。

2. Mg条分别与冷水和沸水的反应情况的对比。

【实验事实的处理】 1. 化学用语化(写方程式)

(1) Na2S 2O 3 + H2SO 4 == Na2SO 4 + SO2 + S↓ + H2O

或 S2O 32- + 2H+ == SO2 + S↓ + H2O

(2) Cu + 2H2SO 4(浓) === CuSO4 +2 SO2↑ +2 H2O

(3 ) Mg +2H2O === Mg(OH ) 2 + 2H2↑

【解释】为什么升高温度会使反应速率加快?

(明确)当反应物浓度一定时,分子总数一定,升高温度,反应物分子的能量增高, 使活化分子的百分比增大,因而单位体积内活化分子数量增多,有效碰撞频率增大, 所以,反应速率加大。

【对结论的再理解】对于可逆反应来说,升高体系的温度,反应物和生成物中的活化 分子数都增加,所以,正反应的速率和逆反应的速率都增大。

【应用】

1. 在实验室进行化学反应时,常常通过给反应物加热来增大反应的速率。

2. 合成氨工业中,是在 500℃的条件下进行反应,以加快反应进行的速度。

3. 为防止食品变质,我们将食品放入冰箱中保存,以降低食品变质的速率。

【科学探究】课本 21页科学探究:不同温度下碘化钾与稀硫酸反应(淀粉指示颜色) 的速率不同。

(四)催化剂对化学反应速率的影响

【演示】 22页演示实验 2-4:过氧化氢分解的对比实验

(复习回顾)用 KClO 3制氧气的实验

【实验事实的处理】

(1) 2H2O 2 == 2H2O + O2↑

(2) 2KClO3 == 2KCl +3O2↑

(1)过氧化氢分解实验的对比表

(2)用 KClO 3制氧气实验的对比表

【结论】催化剂能加快化学反应速率。

【解释】为什么催化剂能加快化学反应速率?

(明确)当温度和反应物浓度一定时,使用催化剂可使反应途径发生改变,从而降低 了反应的活化能, 使得活化分子的百分比增大, 因此单位体积内活化分子的数目增多, 有效碰撞频率增大,故化学反应速率加大。

【对结论的再认识】 1. 催化剂改变化学反应速率的原因仅仅是改变始态到终态的途 径,不改变反应的结果。例:

(1)在加热条件下: 2Cu + O2 == 2CuO

2CuO +2 CH3CH 2OH == 2Cu +2 CH3CHO + 2H2O

(2)氮的氧化物破坏臭氧:NO + O3 == NO2 + O2

NO2 + O ==NO + O2

2. 能加快反应速率的催化剂叫正催化剂;能减慢化学反应速率的催化剂叫负催化 剂。如不作特殊说明,均指正催化剂。

3. 对可逆反应而言, 正催化剂使正、 逆反应速率都加快, 且加快的程度相同。 相反, 负催化剂使正、逆反应速率都减小,且减小的程度相同。

【应用】催化剂在现代化学和化工生产中占有极为重要的地位。大约 85%的反应需要 催化剂。尤其是现代大型化工业、石油工业中,很多反应还必须使用性能良好的催化 剂。例;接触法制硫酸工业。

(五)其它因素对化学反应速率的影响

光、磁场、超声波、颗粒大小、溶剂性质?等

[随堂练习 ]

1.一般都能使反应速率加快的方法是( B ) 。

① 升温;②改变生成物浓度;③增加反应物浓度;④加压

(A )①②③ (B )①③ (C )②③ (D )①②③④

2. NO 和 CO 都是汽车尾气里的有害物质, 它们能缓慢地起反应生成氮气和二氧化碳气 体:2NO+2CO=N2+2CO2

对此反应,下列叙述正确的是( AC )

(A )使用催化剂能加快反应速率

(B )改变压强对反应速率没有影响

(C )冬天气温低,反应速率降低,对人体危害更大

(D )无论外界条件怎样改变,均对此化学反应的速率无影响

3. 设 C+CO2 2CO-Q1, 反应速率为 υ1; N 2+3H2 2NH3+Q2,

反应速率为 υ2。对于上述反应,当温度升高时, υ1和 υ2的变

化情况为( A) 。

(A )同时增大 (B )同时减小

(C ) υ1增大, υ2减小(D ) υ1减小, υ2增大

4.把镁条投入到盛有盐酸的敞口容器中,产生 H 2的速率可由如图 2-1-1表示,在下 列因素中,①盐酸的浓度,②镁条的表面积,③溶液的温度,④氯离子的浓度,影响 反应速率的因素是( C ) 。

(A ) ①④ (B )③④ (C )①②③ (D )②③

5.煅烧硫铁矿产生二氧化硫,为了提高生成二氧化硫的速率,下列措施可行的 是( AB) 。

(A )把块状矿石碾成粉末 (B )向炉内喷吹氧气

(C )使用 Fe 2O 3作催化剂 (D )降低体系的温度

6.在密闭容器中发生 2SO 2+O2 2SO3反应,现控制下列三种不同的条件:①在 400℃时, 10molSO 2与 5molO 2反应;

②在 400℃时, 20molSO 2与 5molO 2反应;

③在 300℃时, 10molSO 2与 5molO 2反应;

问:开始时,正反应速率最快的是 ____② _;正反应速率最慢的是 _③ __。

教学反思:

第三节 化学平衡

教学目标 :

1. 能描述化学平衡建立的过程,知道化学平衡常数的涵义,能利用化学平衡常数计算 反应物的转化率。

2. 通过实验探究温度、浓度和压强对化学平衡的影响,并能用相关理论加以解释。 教学重点 :描述化学平衡建立的过程。

教学难点 :探究温度、浓度和压强对化学平衡的影响,并能用相关理论加以解释。 探究建议 :

①实验探究:温度对加酶洗衣粉的洗涤效果的影响。②实验:温度、浓度对溴离子与 铜离子配位平衡的影响。③查阅资料:奇妙的振荡反应。④讨论:合成氨反应条件选 择的依据。

课时划分 :三课时

教学过程 :

第一课时

[导课 ]我们已经学过许多化学反应,有的能进行到底,有的不能进行到底。请同学们

思考并举例说明。

[回答 ]学生举例化学反应存在的限度。

[讲述 ] 化学反应速率讨论的是化学反应快慢的问题,但是在化学研究和化工生产中, 只考虑化学反应进行的快慢是不够的,因为我们既希望反应物尽可能快地转化为生成 物,同时又希望反应物尽可能多地转化为生成物。例如在合成氨工业中,除了需要考 虑如何使 N 2和 H 2尽快地转变成 NH 3外, 还需要考虑怎样才能使更多的 N 2和 H 2转变为 NH 3, 后者所说的就是化学反应进行的程度问题——化学平衡。

[板书]第三节 化学平衡

[讲述]如果对于一个能顺利进行的、彻底的化学反应来说,由于反应物已全部转化 为生成物,如酸与碱的中和反应就不存在什么反应限度的问题了,所以,化学平衡主 要研究的是可逆反应的规律。

[板书 ]一、可逆反应与不可逆反应

[思考]大家来考虑这样一个问题,我现在在一个盛水的水杯中加蔗糖,当加入一定 量之后,凭大家的经验,你们觉得会怎么样呢?

[回答]开始加进去的很快就溶解了,加到一定量之后就不溶了。

[追问]不溶了是否就意味着停止溶解了呢?

[回答]回忆所学过的溶解原理,阅读教材自学思考后回答:没有停止。因为当蔗糖 溶于水时,一方面蔗糖分子不断地离开蔗糖表面,扩散到水里去;另一方面溶解在水 中的蔗糖分子不断地在未溶解的蔗糖表面聚集成为晶体,当这两个相反的过程的速率 相等时,蔗糖的溶解达到了最大限度,形成蔗糖的饱和溶液。

[讲述]所以说刚才回答说不溶了是不恰当的, 只能说从宏观上看到蔗糖的量不变了, 溶解并没有停止。 我这里把这一过程做成了三维动画效果, 以帮助大家理解溶解过程。 [动画]演示一定量蔗糖分子在水中的溶解过程。

[讲解]这时候我们就说, 蔗糖的溶解达到了平衡状态, 此时溶解速率等于结晶速率, 是一个动态平衡。

[板书]溶解平衡的建立

开始时 v (溶解)>v (结晶 )

平衡时 v (溶解) =v (结晶)

结论:溶解平衡是一种动态平衡

[探讨 ]我们学过那些可逆反应?可逆反应有什么特点?

[板书 ]二、化学平衡状态

1. 定义:是指在一定条件下的可逆反应

.... 里,正反应和逆反应的速率相等

.. ,反应体系 中所有参加反应的物质的质量 (溶液中表现为浓度)可以保持恒定的状态。

[启发]大家能否从化学平衡状态的定义中,找出化学平衡有哪些基本特征? [回答]分析定义,归纳总结,化学平衡的特征:(1)化学平衡研究的对象是可逆反 应; (2)达到平衡时正反应速率等于逆反应速率; (3)达到平衡时反应混合物中各组 分的浓度保持不变; (4)由于化学平衡状态时反应仍在进行,故其是一种动态平衡。 [板书 ] 2、化学平衡的特征:(1)反应物和所有产物均处于同一反应体系中,反应条 件(温度、压强)保持不变。 (2)达到平衡时反应混合物中各组分的浓度保持不变; 由于化学平衡状态时反应仍在进行,故其是一种动态平衡。达到平衡时正反应速率等 于逆反应速率。

[讲述]评价学生总结结果。大家还应注意化学平衡状态是维持在一定条件下的,一 旦条件发生变化,平衡状态就将遭到破坏。动态平衡也体现了辩证唯物主义的基本观 点,即运动是绝对的,而静止是相对的。

[思考 ]若对饱和溶液升温或降温,会有什么现象发生?试从化学平衡观点解释。 [回答 ]学生解释:升温或降温,溶解速率与结晶速率不在相等,继续溶解或析出,直 到溶解速率与结晶速率再次相等, t 1时达到新的溶解平衡状态。

[追问 ]对于化学平衡,条件发生变化,平衡状态怎样发生变化呢?

[实验 2-5]两试管中各加入 5ml0.1mol/L K2Cr 2O 7溶液 , 按要求操作 , 观察颜色的变化。 [记录实验卡片 ]

[板书 ]3、 (1)浓度对化学平衡的影响: Cr 2O 72-

+H2O

2 CrO42-+2H

+

橙色 黄色

[实验 2— 6]通过学生对实验归纳可知:增大反应物的浓度可促使化学平衡向正反应方 向移动。

方程式:FeCl 3+3KSCN

Fe(SCN)3+3KCl

[思考与交流 ]1、你使如何判断上述化学平衡发生变化的? 2、你能否推知影响化学平衡的其它因素?

[板书 ]在其它条件不变的情况下,增大反应物浓度,正反应速率加快,平衡向正反应 方向移动,增大生成物浓度,逆反应速率加快,平衡向逆反应方向移动。 [练习 ]填空:

[讲解 ] (2)压强对化学平衡的影响

1. 固态、液态物质的体积受压强影响很小,压强不使平衡移动。

2. 反应中有气体参加:压强减小→浓度减小→平衡向体积减小的方向移动, 反之亦然。 [板书 ](2) 压强对化学平衡的影响:①其他条件不变时,增大压强平衡向气体体积 缩小的方向移动,减小压强;平衡向气体体积增大的方向移动。 ②如反应前后气体体积没有变化的反应,改变压强不会使平衡移动。 [板书 ](3)温度对化学平衡的影响: [投影 ]以 2NO 2

N2O 4;△ H<>

[板书 ]在其它条件不变的情况下, 温度升高, 会使化学平衡商着吸热反应的方向移动; 温度降低,会使化学平衡向着放热反应的方向移动。

[练习 ]填空:

[讲解 ]化学平衡只有在一定的条件下才能保持,当一个可逆反应达到化学平衡状态 后,如果改变浓度、压强、温度等反应条件,达到平衡的反应混合物里各组分的浓度 也会随着改变,从而达到新的平衡状态。由此引出化学平衡的移动。

[阅读 ]P28相关内容

[板书 ](4)可逆反应中旧化学平衡的破坏、新化学平衡的建立过程叫化学平衡的移 动。

勒沙特列原理:如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强、温度)平衡就向能够 减弱这种改变的方向移动。

[思考 ]催化剂对化学平衡有何影响?

[回答 ]阅读教材后回答:催化剂同等程度增加正逆反应速率,平衡不移动。

[小结 ]什么是化学平衡?浓度、温度、压强、催化剂如何影响化学平衡移动?

[作业 ]P32 1、 2、 3、 4

[板书计划 ]

第三节 化学平衡

一、可逆反应与不可逆反应

二、化学平衡状态

1. 定义:

2. 化学平衡的特征:

3. (1)浓度对化学平衡的影响:

(2) 压强对化学平衡的影响:

(3)温度对化学平衡的影响:

(4)勒沙特列原理:

教学反思:

第二课时

[复习提问]什么叫化学平衡?化学平衡的特征有哪些?

[回答]化学平衡是是指在一定条件下的可逆反应里,正反应和逆反应的速率相等, 反应体系中所有参加反应的物质的质量 (溶液中表现为浓度)可以保持恒定的状态。 化学平衡的特征:(1)反应物和所有产物均处于同一反应体系中,反应条件(温度、 压强)保持不变。 (2)达到平衡时反应混合物中各组分的浓度保持不变;由于化学平 衡状态时反应仍在进行,故其是一种动态平衡。达到平衡时正反应速率等于逆反应速 率。

[过渡]尽管就这么几句话,但真正在学习中能否准确把握和处理好关于化学平衡的 问题,还需大家对该概念及相关特征进行深入的理解。化学平衡状态的特征,不仅包 括上边大家回答的那些,还有其他方面的特征,这就是今天咱们学习和讨论的主题—

—化学平衡常数。 [板书]三、化学平衡常数

[引导]请同学们阅读教材 P 28标题三下面的内容以及浓度关系数据表, 分析并验算表 中所给的数据,最后可以得到什么结论?

[探究活动]阅读教材和 P 29表 2— 1,对表中数据进行观察并归纳。 [总结 ]一定温度下:

[小结]在一定温度下,可逆反应无论是从正反应开始,还是从逆反应开始,又无论 反应物起始浓度为多少,最后都能达到化学平衡。这时生成物的浓度幂之积与反应物 浓度幂之积的比是一个常数,这个常数叫做该反应的化学平衡常数,简称平衡常数, 用符号 K 表示。

[板书]1. 定义:在一定温度下,可逆反应达到平衡时,生成物的浓度幂之积与反 应物浓度幂之积的比是一个常数,这个常数叫做该反应的化学平衡常数,简称平衡常 数,用符号 K 表示。 [练习 ]计算平衡常数:

结论:达到平衡时 ) O H (c ) CO (c )

H (c ) CO (c 2

22?? =1.0(常数)

[启发]刚才得出的平衡常数 K 是由一个特殊的反应引出的,其 ,

但如果对于任意一个可逆化学反应:m A+n B p C+q D 其平衡常数 K 又该如何表示

呢?

[回答]平衡常数实际上是平衡混合物中各生成物浓度的化学计量数次方的乘积除以

反应物浓度的化学计量数次方的乘积。即 K =

{}{}n m q

p ) B (c ) A (c ) D (c ) C (c ??

[板书]2. 表达式对于任意反应

m A+n B p C+q D

K =

{}{}n m q p ) B (c ) A (c ) D (c ) C (c ??

[提问]化学平衡常数实际上是化学平衡的又一特征,那么化学平衡常数 K 的大小有 什么意义呢?

[回答]了解 K 的意义并回答:可以从平衡常数 K 的大小推断反应进行的程度, K 只 受温度影响, K 越大,表示化学反应达到平衡时生成物浓度对反应物浓度的比越大, 也就是反应进行的程度越大,反应的转化率也越大;反之 K 越小,表示反应进行的程 度越小,反应物的转化率也越小。

[板书 ]3. 化学平衡常数的意义:K 只受温度影响, K 越大,反应进行的程度越大,反 应的转化率也越大; 反之 K 越小, 表示反应进行的程度越小, 反应物的转化率也越小。 [提问]什么叫反应物的转化率? [回答]某指定反应物的转化 =

指定反应物的起始浓度

指定反应物的平衡浓度

指定反应物的起始浓度 -×100%

[讲解]根据平衡常数 K 的定义和表达式可知,即使是同一反应,若反应方程式书写 不同则 K 的表示方式也不同。再则,这里所谓的浓度指的是气体或溶液的浓度,对于 固体、纯液体的浓度一般规定为常数 1,可以不写。 [练习]写出下列反应的平衡常数的表达式 ① PCl 5(g)+Cl2(g) ② 22(g) ③ CaCO 32(g) ④ Fe 3O 4(s)+4H22O(g)

[解析 ]在写表达式时注意③、④中固体物质的浓度为 1,不写出。 [答案 ]① K =

)

P Cl (c )

Cl (c ) P Cl (c 523?,② K =2

2

22) H (c )

I (c ) H (c ?, ③ K =c (CO2), ④ K ={}2

4

2) H (c ) O H (c

[板书计划 ] 三、化学平衡常数

1. 定义:在一定温度下,可逆反应达到平衡时,生成物的浓度幂之积与反应物浓度 幂之积的比是一个常数,这个常数叫做该反应的化学平衡常数,简称平衡常数,用符 号 K 表示。

2. 表达式对于任意反应

m A+n B p C+q D

K = {}{} n m

q p

) B (c )

A

(c

) D (c ) C (c

??

3. 化学平衡常数的意义:K 只受温度影响, K 越大,反应进行的程度越大,反应的转 化率也越大;反之 K 越小,表示反应进行的程度越小,反应物的转化率也越小。

教学反思:

第三课时

(第三节 化学平衡习题课)

[设问]是不是反应速率越快,生成物产量就越高?

[回答]不一定。

[问题]产量的高低取决于什么?

[回答]反应进行的限度。

[导课]反应进行的限度即化学平衡移动的有关问题,下面我们处理化学平衡有关的 习题。

[板书]化学平衡习题课

[提问]什么叫化学平衡状态?

[回答]一定条件下的可逆反应,正反应速率和逆反应速率相等,反应混合物中各组 分的浓度保持不变的状态。 [学生回答时教师板书]定义

[提问]化学平衡有哪些特征?请同学们用几个字概括。 [学生回答时教师板书]特征:逆、等、动、定、变、同。 [指定学生分析以上几个字的含义]

[过渡]从平衡状态的特征来看,同一反应物的正、逆反应速率相等就说明达到了平 衡状态,那么对于不同反应物或生成物,如何从速率间的关系证明反应达到了平衡状 态呢?下面我们看一道题。 [投影]

例 1. 在一定温度下,反应 A 2(g)+B2达到平衡的标志是 A. 单位时间内生成 n mol的 A 2同时生成 n mol AB。 B. 容器内的总压强不随时间变化

C. 单位时间内生成 2n mol的 AB ,同时生成 n mol的 B 2。 D. 单位时间内生成 n mol A2同时生成 n mol B2。

解析:A. 根据生成 n mol AB,说明消耗了 2

1

n mol A2。而已知单位时间生成 n mol的 A 2说明此可逆反应生成速率不等于消耗速率,未达平衡状态。

B. 该可逆反应全是气体且反应前后分子数相等。故不能通过容器内的总压强随时间 的变化来判断它是否达到化学平衡状态。

C. 根据生成 2n mol AB的同时生成 n mol B2。 “生成 2n mol AB”同时说明消耗 n mol B 2,对于 B 2气体来说其生成速率等于消耗速率。说明该可逆反应的正、逆反应速率相 等。

D. 该选项已知条件中未给出消耗 A2、 B2的物质的量。因此不能说明正反应速率和逆 反应速率间的关系。 答案:C

[练习]请同学们自己完成下面的练习题。

1. 对于一定条件下的可逆反应:A(g)+3B(g) 2C(g)A. A、 B 、 C 的 浓度不再变化。

B. 容器内总压强不再改变

C. 单位时间内生成 n mol A,同时生成 3n mol B

D. A、 B 、 C 的分子数之比为 1∶ 3∶ 2

答案 :AB

2. 在 2NO 2(g) N2O 4

A. 反应物的转化率等于生成物的产率。

B. NO2在混合气体中体积分数保持不变。

C. 平衡体系的颜色不再改变。

D. 单位时间内有 1 mol N2O 4变为 NO 2的同时,有 2 mol NO2变为 N 2O 4。

答案:A

[问题]请同学们根据以上练习,总结一下化学平衡的标志有哪些?

[学生回答后教师小结并投影显示]

化学平衡状态的标志:

1. 对于同一反应物或生成物的正反应速率等于其逆反应速率。

2. 一种物质的正反应速率与另一种物质的逆反应速率之比等于方程式化学计量数之 比。

3. 各组分的浓度或分子数或含量不随时间改变而改变。

4. 反应物的转化率或生成物产率不随时间改变而改变。

5. 对于反应前后气体体积不相等的反应,容器内总压强或气体总体积不随时间改变 而改变。

6. 对于反应体系某物质有颜色的反应,体系颜色不随时间改变而改变。也可说明已 达平衡状态。

[过渡]如何衡量一个可逆反应达到平衡状态时,正反应进行的程度大小?

[回答]用化学平衡常数的大小来衡量。

[板书]化学平衡常数

[问题]请同学们写出下列反应达到化学平衡状态时平衡常数的数学表达式。 [投影显示]

① H 2(g)+I2(g) 2HI(g)

② N 2(g)+3H2(g) 2NH3(g)

教学反思:

第四节 化学反应进行的方向

教学目标

1、知识与技能:

(1)理解化学反应方向判断的焓判据及熵判据;

(2)能用焓变和熵变说明化学反应的方向。

2、过程与方法:

通过学生已有知识及日常生活中的见闻,使学生构建化学反应方向的判据。学会运用 比较、归纳、概括等方法对信息进行加工,构建新知识。

3、情感态度与价值观:

通过本节内容的学习,使学生体会事物的发展、变化常常受多种因素的制约,要全面 分析问题。

教学的重点和难点

焓减和熵增与化学反应方向的关系

教学方法

1、应用讨论交流的方法调动学生的积极性,充分发挥学生的想象力;

2、启发学生学会归纳、概括,对信息进行加工,得出结论;

3、注重从学生已有知识及日常生活的经验上构建新知识。

教学过程

[联想、质疑 ]汽车尾气中的主要污染物是一氧化氮以及燃料不完全燃烧所产生的一氧 化碳,它们是现代城市中的大气污染物,为了减轻大气污染,人们提出通过以下反应 来处理汽车尾气:2NO (g ) + 2CO(g ) = N2(g ) + 2CO2(g ) ,你能否判断这一方 案是否可行?理论依据是什么?

[课的引入 ]上述问题是化学反应的方向的问题。反应进行的方向、快慢和限度是化学 反应原理的三个重要组成部分。通过前三节的学习和讨论,我们已经初步解决了后两 个问题,即反应的快慢和限度问题,这节课我们来讨论反应的方向的问题。

[设问 ]根据生活经验,举例说说我们见过的自发过程(在一定条件下不需外力作用就 能自动进行的过程) 。

[学生讨论 ]??

[总结 ]生活中的自发过程很多,如:水由高处往低处流,自由落体,电流由电位高的 地方向电位低的地方流,铁器暴露于潮湿的空气中会生锈,室温下冰块会融化,?? 这些都是自发过程,它们的逆过程是非自发的。

科学家根据体系存在着力图使自身能量趋于“最低”和由“有序”变为“无序”的自 然现象,提出了互相关联的焓判据和熵判据,为反应方向的判断提供了必要的依据。 [板书 ]一、反应方向的焓判据。

[交流讨论 ]19世纪的化学家们曾认为决定化学反应能否自发进行的因素是反应热:放 热反应可以自发进行,而吸热反应则不能自发进行。你同意这种观点吗?结合曾经学 习的反应举例说明。

[学生讨论交流 ]??

[汇报交流结果 ]我们知道的反应中下列反应可以自发进行:

NaOH (aq ) + HCl(aq ) = NaCl(aq ) + H2O (aq ) △ H = -56KJ/mol;

2Na (s ) + 2H2O (l ) = 2NaOH(aq ) + H2(g ) ;

Al (s ) + HCl(aq ) = AlCl3(aq ) + H2(g ) ;

CaO (s ) + H2O (l ) = Ca(OH ) 2(aq )

[追问 ]上述反应是吸热还是放热?

[学生回答后总结、板书 ]焓判据:放热反应过程中体系能量降低,因此具有自发进行 的倾向。

[指出 ]多数自发进行的化学反应是放热反应,但也有不少吸热反应能自发进行。如: N 2O 5(g ) = 4NO2(g ) + O2(g ) △ H = +56.7KJ/mol;

NH 4HCO 3(s ) + CH 3COOH (aq ) = CO 2(g ) +CH3COONH 4(aq ) + H 2O (l ) △ H = +37.3KJ/mol; 因此,反应焓变是与反应能否自发进行有关的一个因素,但不是唯一因素。 [板书 ]二、反应方向的熵判据。

[交流讨论 ]我们知道,固体硝酸铵溶于水要吸热,室温下冰块的溶解要吸热,两种或 两种以上互不反应的气体通入一密闭容器中, 最终会混合均匀, 这些过程都是自发的, 与焓变有关吗?是什么因素决定它们的溶解过程能自发进行?

[阅读思考 ]课本 P37相关内容。

[汇报交流、自主学习成果 ]上述自发过程与能量状态的高低无关,受另一种能够推动 体系变化的因素的影响,即体系有从有序自发地转变为无序的倾向。

[总结、板书 ]熵判据:体系有自发地向混乱度增加(即熵增)方向转变的倾向。 [释疑 ]如何理解“熵”的含义?

[板书 ]混乱度:表示体系的不规则或无序状态。

[指出 ]混乱度的增加意味着体系变得更加无序。

[板书 ]熵:热力学上用来表示混乱度的状态函数。

[指出 ]体系的有序性越高,即混乱度越低,熵值就越小。有序变为无序——熵增的过 程。

[板书 ]熵值的大小判断:

(1)气态 > 液态 > 固态

(2)与物质的量成正比

[板书 ]反应熵变△ S=反应产物总熵 -反应物总熵

[讲述 ]产生气体的反应,气体物质的量增大的反应,△ S 通常为正值,为熵增加反应, 反应自发进行。

[学与问 ]发生离子反应的条件之一是生成气体。试利用上面讲的熵判据加以解释,由 此你对于理论的指导作用是否有新的体会。

[指出 ]有些熵减小的反应在一定条件下也可以自发进行,如:

-10℃的液态水会自动结冰成为固态,就是熵减的过程(但它是放热的) ;

2Al (s ) + Fe2O 3(s ) = Al2O 3(s ) + 2Fe(s ) △ S = -39.35J·mol -1·K -1。

因此,反应熵变是与反应能否自发进行有关的又一个因素,但也不是唯一因素。 [板书 ]三、焓变与熵变对反应方向的共同影响。

[讲述 ]在一定条件下,一个化学反应能否自发进行,既与反应焓变有关,又与反应熵 变有关。研究表明,在恒温、恒压下,判断化学反应自发性的判据是:

[板书 ]体系自由能变化(△ G 、单位:KJ/mol) :△ G = △ H - T△ S

[指出 ] 体系自由能变化综合考虑了焓变和熵变对体系的影响。

[板书 ] △ H - T△ S < 0="">

△ H - T△ S = 0 反应达到平衡状态;

△ H - T△ S > 0 反应不能自发进行。

[展示 ]

[举例 ]对反应 CaCO 3(s ) = CaO(s ) + CO2(g )

△ H = + 178.2 KJ·mol -1△ S = +169.6 J·mol -1·K -1

室温下,△ G =△ H-T △ S =178.2KJ·mol -1– 298K ×169.6×10-3KJ ·mol -1·K -1 = 128 KJ·mol -1>0

因此,室温下反应不能自发进行;

如要使反应自发进行,则应使△ H - T△ S <>

则 T>△ H/△ S=178.2 KJ·mol -1/0.1696 KJ·mol -1·K -1 = 1051K。

[知识应用 ]本节课一开始提出处理汽车尾气的反应:

2NO (g ) + 2CO(g ) = N2(g ) + 2CO2(g ) ,

已知, 298K 、 101KPa 下,该反应△ H = - 113.0 KJ ·mol -1,△ S = -143.5 J ·mol -1·K -1则△ G =△ H-T △ S = - 69.68 KJ·mol -1 <>

因此,室温下反应能自发进行。

[指出 ]但该反应速率极慢,需要使用催化剂来加速反应。

[总结 ]能量判据和熵判据的应用:

1、由能量判据知∶放热过程(△ H ﹤ 0)常常是容易自发进行;

2、由熵判据知∶许多熵增加(△ S ﹥ 0)的过程是自发的;

3、很多情况下,简单地只用其中一个判据去判断同一个反应,可能会出现相反的判 断结果,所以我们应两个判据兼顾。由能量判据(以焓变为基础)和熵判据组合成的 复合判据(体系自由能变化:△ G = △ H - T△ S )将更适合于所有的反应过程; 4、过程的自发性只能用于判断过程的方向,不能确定过程是否一定会发生和过程的 速率;

5、在讨论过程的方向时,我们指的是没有外界干扰时体系的性质。如果允许外界对 体系施加某种作用,就可能出现相反的结果;

6、反应的自发性也受外界条件的影响。

[课堂练习 ]

1.下列说法正确的是()

A .凡是放热反应都是自发的,由于吸热反应都是非自发的;

B .自发反应一定是熵增大,非自发反应一定是熵减少或不变;

C .自发反应在恰当条件下才能实现;

D .自发反应在任何条件下都能实现。

2.自发进行的反应一定是()

A .吸热反应; B.放热反应; C.熵增加反应; D.熵增加或者放热 反应。

3.下列说法正确的是()

A .放热反应一定是自发进行的反应; B.吸热反应一定是非自发进行的;

C .自发进行的反应一定容易发生; D.有些吸热反应也能自发进行。

4. 250C 和 1.01×105Pa 时,反应 2N 2O 5(g ) =4NO2(g ) + O 2(g ) △ H=+56.76kJ/mol, 自发进行的原因是()

A .是吸热反应; B.是放热反应;

C .是熵减少的反应; D.熵增大效应大于能量效应。

5.下列过程属于熵增过程的是()

A .硝酸钾溶解在水里面; B.氨气和氯化氢反应生成氯化铵晶体;

C .水蒸气凝结为液态的水 D . (NH4) 2CO 3分解生成二氧化碳、氨气和水。 6.以下自发反应可用能量判据来解释的是 ( )

A .硝酸铵自发地溶于水;

B . 2N 2O 5(g) = 4NO2(g)+ O2(g) △ H=+56.7kJ/mol;

C . (NH4 ) 2CO 3(s)=NH4HCO 3(s)+NH3(g) △ H=+74.9 kJ/mol;

D . 2H 2(g)+ O2(g)=2H2O(l) △ H=-571.6 kJ/mol。

教学反思:

第三章 水溶液中的离子平衡

第一节 弱电解质的电离

教学目标:

1. 能描述弱电解质在水溶液中的电离平衡,了解酸碱电离理论。

2. 使学生了解电离平衡常数及其意义。

3. 通过实验,培养学生观察、分析能力,掌握推理、归纳、演绎和类比等科学方法。 教学重点:电离平衡的建立与电离平衡的移动,从化学平衡的建立和化学平衡的移动 理论认识电离平衡的建立与电离平衡的移动。

教学难点 :外界条件对电离平衡的影响。

课时安排 :一课时

教学方法 :实验、分析、讨论和总结归纳。

教学过程:

[提问 ]什么是电解质?什么是非电解质?

[回答 ]在水溶液或熔化状态下能导电的化合物叫电解质。

[投影]请大家根据电解质的概念,讨论以下几种说法是否正确,并说明原因。 1. 石墨能导电,所以是电解质。

2. 由于 BaSO 4不溶于水,所以不是电解质。

3. 盐酸能导电,所以盐酸是电解质。

4.SO 2、 NH 3、 Na 2O 溶于水可导电,所以均为电解质。

[学与问]酸、碱、盐都是电解质,在水中都能电离出离子,不同的电解质电离程度 是否有区别?

[回答 ]有区别,电解质有强弱之分。

[板书 ] 第三章 水溶液中的离子平衡

第一节 弱电解质的电离

[思考 ]盐酸与醋酸是生活中常用的酸,盐酸常用于卫生洁具的清洁和去除水垢,为什 么不用盐酸代替醋酸呢?

[回答 ]醋酸腐蚀性比盐酸小,酸性弱。

[追问 ]醋酸的去水垢能力不如盐酸强,除浓度之外是否还有其它因素?

[实验 ]3-1:体积相同,氢离子浓度相同的盐酸和醋酸与等量镁条反应,并测量溶液 的 pH 值。

[实验结果 ] 开始 1mol/LHCl与镁条反应剧烈, pH 值盐酸为 1,醋酸小于 1

[小组探讨 ]反应现象及 pH 值不同的原因?

[汇报 ]探讨结果:开始 1mol/LHCl与镁条反应剧烈, 说明 1mol/LHCl中氢离子浓度大, 即氢离子浓度为 1mol/L, 说明 HCl 完全电离; 而开始 1mol/LCH3COOH 与镁条反应较慢, 说明其氢离子浓度较盐酸小,即小于 1mol/L,说明醋酸在水中部分电离。 HCl 是强电 解质, CH 3COOH 是弱电解质。

[投影 ]

[提问]什么叫强电解质?什么叫弱电解质?

[板书]一、电解质有强弱之分

在水溶液里全部电离成离子的电解质叫强电解质;如强酸、强碱、绝大多数盐。 只有一部分分子电离成离子的电解质叫弱电解质。如弱酸、弱减、水。

[过渡]勒沙特列原理不仅可用来判断化学平衡的移动方向,而且适用于一切动态平 衡,当然也适用于电离平衡,像我们刚才提到的体积相同,氢离子浓度相同的盐酸和 醋酸分别与足量的镁条反应,最后醋酸放出氢气多,就与醋酸存在电离平衡有关,请 同学们想一想如何从电离平衡的移动去解释?

[板书 ]二、弱电解质的电离过程是可逆的

[回答]因为 HCl 不存在电离平衡, CH 3COOH 存在电离平衡,随着 H +的消耗, CH 3COOH 的电离平衡发生移动, 使 H +得到补充, 所以 CH 3COOH 溶液中 H +浓度降低得比 HCl 中慢, 所以 CH 3COOH 在反应过程中速率较快。

[提问]请大家再回答一个问题:CH 3COO -和 H +在溶液中能否大量共存?

[回答]不能。

[讲解]我们知道,醋酸加入水中,在水分子的作用下, CH 3COOH 会电离成 CH 3COO -和 H +,与此同时,电离出的 CH 3COO -和 H +又会结合成 CH 3COOH 分子,随着 CH 3COOH 分子的 电离, CH 3COOH 分子的浓度逐渐减小,而 CH 3COO -和 H +浓度会逐渐增大,所以 CH 3COOH 的电离速率会逐渐减小, CH 3COO -和 H +结合成 CH 3COOH 分子的速率逐渐增大, 即 CH 3COOH 的电离过程是可逆的。

[板书 ]1、 CH 3COOH CH3COO -+H+

[接着讲述]在醋酸电离成离子的同时,离子又在重新结合成分子。当分子电离成离 子的速率等于离子结合成分子的速率时,就达到了电离平衡状态。这一平衡的建立过 程,同样可以用速率—时间图来描述。

[板书]

弱电解质电离平衡状态建立示意图

[归纳]请同学们根据上图的特点,结合化学平衡的概念,说一下什么叫电离平衡。 [学生叙述,教师板书]2、在一定条件(如温度、浓度)下,当电解质分子电离成 离子的速率和离子重新结合生成分子的速率相等时,电离过程就达到了平衡状态,这 叫电离平衡。

[提问]电离平衡也属于一种化学平衡,那么电离平衡状态有何特征?

[学生讨论后回答]前提:弱电解质的电离;①达电离平衡时,分子电离成离子的速 率和离子结合成分子的速率相等;②动态平衡,即达电离平衡时分子电离成离子和离 子结合成分子的反应并没有停止;③达电离平衡时,离子和分子共存,其浓度不再发 生变化; ④指电离平衡也是一定条件下的平衡, 外界条件改变, 电离平衡会发生移动。 [提问]哪些条件改变可引起化学平衡移动?

[回答]浓度、温度、压强。

[投影]在氨水中存在电离平衡:NH 3·H 2O NH4++OH-

下列几种情况能否引起电离平衡移动?向哪个方向移动?

①加 NH 4Cl 固体 ②加 NaOH 溶液 ③加 HCl ④加 CH 3COOH 溶液 ⑤加热 ⑥加水 ⑦

加压

[答案]①逆向移动 ②逆向移动 ③正向移动 ④正向移动 ⑤正向移动 ⑥正向 移动 ⑦不移动

[讲述]加水时,会使单位体积内 NH 3·H 2O 分子、 NH 4+、 OH -粒子数均减少,根据勒沙 特列原理,平衡会向粒子数增多的方向,即正向移动。但此时溶液中的 NH 4+及 OH -浓 度与原平衡相比却减小了,这是为什么呢?请根据勒夏特列原理说明。

[回答]因为根据勒沙特列原理,平衡移动只会“减弱”外界条件的改变,而不能“消 除” 。

[板书 ]3、影响因素:①浓度 ②温度

[练习 1]分析一元弱酸或弱减的电离平衡,完成下列问题:

1、写出弱酸和弱减的电离方程式。

2、填写下表中的空白。

HA 电离过程中体系各离子浓度变化

BOH 电离过程中体系各离子浓度变化

[练习 2]由于弱电解质存在电离平衡,因此弱电解质的电离方程式的书写与强电解质 不同。试写出下列物质的电离方程式:

1、 H 2CO 3 2、 H 2S 3、 NaHCO3 4、 NaHSO 4 5、 HClO

1、 H 2CO 3

H ++HCO-3 HCO-

3

H +

+CO-

23

2、 H 2S

H++HS-

HS

-

H ++S2-

3、 NaHCO 3====Na+

+HCO-3 HCO-

3

H +

+CO-

23

4、 NaHSO 4====Na+

+H+

+SO-24 5、 HClO

H+

+ClO-

[过渡]氢硫酸和次氯酸都是弱酸,那么它们的酸性谁略强一些呢?那就要看谁的电 离程度大了,弱酸电离程度的大小可用电离平衡常数来衡量。 [板书]三、电离平衡常数

[讲述]对于弱电解质,一定条件下达到电离平衡时,各组分浓度间有一定的关系, 就像化学平衡常数一样。如弱电解质 AB : [板书]AB

A+

+B-

AB)

()

-B () A (c c c K ?=

+电离

[讲述]弱酸的电离平衡常数一般用 K a 表示, 弱碱用 K b 表示。 请写出 CH 3COOH 和 NH 3·H 2O 的电离平衡常数表达式

[学生活动]K a =COOH) CH () H () -COO CH (33c c c +? K b =O)

H NH () -OH () NH (234??+c c c

[讲解]从电离平衡常数的表达式可以看出,分子越大,分母越小,则电离平衡常数 越大,即弱电解质的电离程度越大,电离平衡常数越大,因此,电离平衡常数可用来 衡量弱电解质相对强弱。那么,用电离平衡常数来比较电解质相对强弱时,要注意什 么问题呢?

[启发]电离平衡常数和化学平衡常数一样,其数值随温度改变而改变,但与浓度无 关。电离平衡常数要在相同温度下比较。

[实验 ]3-2:向两支分别盛有 0.1mol/LCH3COOH 和硼酸的试管中加入等浓度的碳酸钠 溶液,观察现象。

[结论 ]酸性:CH 3COOH>碳酸 >硼酸。

[讲述]多元弱酸是分步电离的,每步都有各自的电离平衡常数,那么各步电离平衡

常数之间有什么关系?多元弱酸与其他酸比较相对强弱时,用哪一步电离平衡常数来 比较呢?请同学们阅读课本 43有关内容。

[学生看书后回答]多元弱酸电离平衡常数:K 1>K 2>K 3,其酸性主要由第一步电离决 定。

[讲述]请打开书 43页,从表 3-1中 25℃时一些弱酸电离平衡常数数值,比较相对 强弱。

[回答]草酸 >磷酸 >柠檬酸 >碳酸。

[讲述]对于多元弱碱的电离情况与多元弱酸相似,其碱性由第一步电离的电离平衡 常数决定。

[小结并板书]

1. 电离平衡常数的意义:判断弱酸、弱碱的相对强弱。

2. 温度升高电离平衡常数增大,但浓度改变电离常数不变。

3. 多元弱酸、多元弱碱分步电离, K 1>K 2>K 3??,酸性或碱性由 K 1决定。

[作业 ]P44 1、 2、 3、 4、 5

[板书设计 ]第三章 水溶液中的离子平衡

第一节 弱电解质的电离

一、电解质有强弱之分

在水溶液里全部电离成离子的电解质叫强电解质;如强酸、强碱、绝大多数盐。 只有一部分分子电离成离子的电解质叫弱电解质。如弱酸、弱减、水。

二、弱电解质的电离过程是可逆的

1、 CH 3COOH CH3COO -+H+

范文五：高中化学选修4课本

篇一:化学选修4化学反应原理 教师用书

《化学反应原理》教师参考书

说明

本书是根据中华人民共和国教育部制订的《普通高中化学课程标准(实验)》和《普通高中课程标准实验教科书化学选修4化学反应原理》的内容和要求编写的，供高中化学教师参考。 根据课程标准，《化学反应原理》课程要求学生学习化学反应与能量、化学反应速率和化学平衡以及溶液中的离子平衡等内容，并要求达到以下学习目标:

1. 认识化学变化所遵循的基本原理，初步形成关于物质变化的正确观念;

2. 了解化学反应中能量转化所遵循的规律，知道化学反应原理在生产、生活和科学研究中的应用;

3. 赞赏运用化学反应原理合成新物质对科学技术和人类社会文明所起的重要作用，能对生产、生活和自然界中的有关化学变化现象进行合理的解释;

4. 增强探索化学反应原理的兴趣，树立学习和研究化学的志向。

1

《化学反应原理》课程共36课时，各章的课时分配建议如下:

绪论 1课时

第一章 6课时

第二章 11课时

第三章 10课时

第四章 6课时

复习 2课时

本书按章编排，每章分为―本章说明‖、―教学建议‖和―教学资源‖三部分。

―本章说明‖包括教学目标、内容分析和课时分配建议等。教学目标反映知识与技能、过程与方法和情感态度与价值观几方面的教学目的要求。内容分析主要说明本章教材的内容及其在教学中的地位和功能、知识间的逻辑关系以及教材的特点。课时分配建议可供教师安排课时参考。

教学建议分节编排，包括本节的教学目标、教学重点、难点、教学设计的思路、活动建议、问题交流和习题参考等部分。活动建议主要是对如何组织实验、科学探究和调查研究等教学活动的建议。问题交流主要介绍―学与问‖、―思考与交流‖的设计意图或对栏目活动的组织提出建议，有些还给出了相应的参考答案。习题参考包括提示、参考答案以及补充习题等。 教学资源主要编入一些本章教材的注释或疑

2

难问题的解答，及与本章内容有关的原理拓展、科技信息、化学史、国内外化学与化工生产中的某些新成就等。这些内容意在帮助教师理解和掌握教材，一般不宜对学生讲授，以免增加学生的负担。

应该指出的是，教参是供教师备课时参考的，而采用什么教学方法，应该由教师根据具体情况决定。

本书编写者:何少华、裴群、金仲呜、冷燕平、黄明建(按编写顺序)

本书审定者:李文鼎、王晶

责任编辑:冷燕平

责任绘图:李宏庆

人民教育出版社 课程教材研究所

化学课程教材研究开发中心

2006年4月

目录

绪言

说明

教学建议

教学资源

第一章 化学反应与能量

本章说明

教学建议

3

第一节 化学反应与能量的变化

第二节 燃烧热能源

第三节 化学反应热的计算

教学资源

第二章 化学反应速率和化学平衡

本章说明

教学建议

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

教学资源

第三章 水溶液中的离子平衡

本章说明

教学建议

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

教学资源

第四章电化学基础

本章说明

4

教学建议

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

绪言说明

一、教学目标

1. 认识物质的各种化学性质是有规律可循的，而这些规律是化学的精髓，需要下功夫学习掌握。

2. 了解本书的基本内容和学习方法，认识学习概念模型是学习和研究化学反应原理的基础。

3. 初步了解―有效碰撞‖、―活化分子与活化能‖的概念模型，认识催化剂对于化学科学研究和化工生产的巨大作用，为其后的学习打下基础。

二、内容分析

1. 地位和功能

绪言作为全书的开篇，目的在于让学生从一开头就对本书的基本内容、学习方法有一个初步的了解，并简要地介绍有效碰撞理论、活化分子与活化能的概念模型，以及催化剂对于化学科学和化工生产的巨大作用，以起到提纲挈领、引起学生学习化学反应原理兴趣的作用。 在前面的学习中，学生已经知道了化学反应的发生是由于反应物分子之间发生

5

激烈碰撞，破坏化学键，使得各原子间的组合发生变化形成新的化学键，产生了新的分子，同时也了解了化学键的断裂和形成与化学反应中能量变化的关系。本模块是以学生此前的化学学习为基础，以学生对许多具体化学反应的知识积累为前提，为适应学生的学习心理发展需求而设立的选修课程，旨在帮助学生进一步从理论上认识一些化学反应原理的基础知识和研究问题的方法。教科书中介绍的简化后的有效碰撞模型和活化分子、活化能模型及催化剂的重要作用，将为学生后面的学习打下重要基础。

2. 内容结构

绪言在内容上主要可分为两个部分:一是第一、第二自然段，简要地介绍本模块的基本教学内容。教科书以大量事例说明，化学反应种类繁多，条件极其复杂，但都有规律可循。而这些规律恰好是化学的精髓，是吸引人们学习、钻研化学科学的魅力所在。二是第三、第四自然段，凸显研究问题的过程与方法，侧重介绍了简化后的有效碰撞模型的构建思路，及活化分子、活化能等概念。培养学生自觉地用辩证的观点看待各种复杂的化学反应，认识事物

的存在具有多样性，物质的稳定具有相对性，而化学变化的复杂性和规律性相辅相成。与此同时，还指出了学习化学反应原理的方法:

(1)完成书中规定的实验、活动。

6

(2)观察周围(包括大自然)发生的化学现象，思考或进行模拟实验。

(3)认真学习概念模型，它是学习、研究化学反应原理的基础。

值得注意的是，绪言在论证了有效碰撞模型的合理性之后，坦陈现有理论的缺憾:―到目前为止，人们还没有完全掌握计算或推测化学反应活化能的理论方法‖。这种客观的科学态度不仅有利于学生对相关理论有一个客观的认识，更对培养学生的情感态度与价值观会起到潜移默化的作用。同时也会激发学生将来进行更深入探究的意识。

绪言的内容结构如下图所示:

3. 内容特点

绪言中概括地介绍了课程的主要内容和学习方法与思路，同时还简介了―有效碰撞理论‖和―活化分子与活化能‖两个概念模型，对全书起着提纲挈领、画龙点睛的作用。

三、课时分配建议

建议用1课时。

教学建议

一、教学设计

由于本课的理论性较强，概念较为抽象，学生接受相关知识有较大难度，所以绪言教学采取以教师讲授与学生探究活动相结合的方法为宜。教学中对概念模型的表述应尽量简

7

化，对概念模型的认识还需要在后面的学习中逐渐深入，这里更多地是强调研究问题的方法和意识。通过绪言的教学，应使学生在内容上对化学反应原理研究的范围有所了解，在方法上对科学的研究方法——概念模型法有所领悟。

教学重点:了解化学反应原理的基本学习方法——概念模型法。

教学难点:―有效碰撞‖和―活化分子与活化能‖的概念模型。

教学建议:

根据绪言内容特点，本课可设计成下述教学模式:课前自学?查阅资料?课上交流讨论?师生共同研究。教师在课前布置学生自学，然后将学生分成若干个小组，要求他们通过查阅资料、小组整理资料、先行讨论形成共识，再通过课堂上的汇报、讲解、交流和评价，完成对本课内容的学习。

新课引入首先教师指出，化学研究的核心问题是化学反应。化学中最有创造性的工作是设计和创造新的分子。化学家们通常是利用已发现的原理来进行设计并实现这个过程，如果对化学原理的理解不够清楚则无法做到。化学反应是怎样发生的,为什么有的反应快、有的反应慢,它遵循怎样的规律,如何控制化学反应为人所用,这是我们学习化学反应原理的宗旨。化学反应原理所包含的内容及学习化学反应原理的方法正是本书要探讨的问题。 教学中的主要过程可

8

以结合学生汇报交流自学与讨论的成果，围绕下列问题展开:

1. 化学反应原理研究的内容可列举学生熟悉的化学反应进行分析。

情景1:

说明:同样都与H2反应，由于O2、CuO 、N2的性质不同，反应的难易程度不同。物质之间能否发生反应，是由物质本身的性质决定的，对于能够发生的化学反应，影响化学反应速率的根本原因也是反应物本身的性质，我们称之为―内因‖。

情景2:将H2+O2混合，在室温条件下可以稳定存在数百年，但点燃后却会发生剧烈的爆炸反应，而且只要配比相当，可以完全转化成生成物。

说明:外界条件可以促使其反应发生。而且在一定的条件下，反应进行得比较―彻底‖。物质之间反应的―内因‖已经具备，―外因‖则是变化的条件。不同的外界条件都能够改变化学反应的速率。

情景3:H2+N2即使在高温、高压、有催化剂的条件下反应，也不能完全转化成生成物。

篇二:人教版 高中化学 教师用书 选修4化学反应原理

《化学反应原理》教师参考书

说明

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本书是根据中华人民共和国教育部制订的《普通高中化学课程标准(实验)》和《普通高中课程标准实验教科书化学选修4化学反应原理》的内容和要求编写的，供高中化学教师参考。 根据课程标准，《化学反应原理》课程要求学生学习化学反应与能量、化学反应速率和化学平衡以及溶液中的离子平衡等内容，并要求达到以下学习目标:

1. 认识化学变化所遵循的基本原理，初步形成关于物质变化的正确观念;

2. 了解化学反应中能量转化所遵循的规律，知道化学反应原理在生产、生活和科学研究中的应用;

3. 赞赏运用化学反应原理合成新物质对科学技术和人类社会文明所起的重要作用，能对生产、生活和自然界中的有关化学变化现象进行合理的解释;

4. 增强探索化学反应原理的兴趣，树立学习和研究化学的志向。

《化学反应原理》课程共36课时，各章的课时分配建议如下:

绪论 1课时

第一章 6课时

第二章 11课时

第三章 10课时

第四章 6课时

10

复习 2课时

本书按章编排，每章分为―本章说明‖、―教学建议‖和―教学资源‖三部分。

―本章说明‖包括教学目标、内容分析和课时分配建议等。教学目标反映知识与技能、过程与方法和情感态度与价值观几方面的教学目的要求。内容分析主要说明本章教材的内容及其在教学中的地位和功能、知识间的逻辑关系以及教材的特点。课时分配建议可供教师安排课时参考。

教学建议分节编排，包括本节的教学目标、教学重点、难点、教学设计的思路、活动建议、问题交流和习题参考等部分。活动建议主要是对如何组织实验、科学探究和调查研究等教学

活动的建议。问题交流主要介绍―学与问‖、―思考与交流‖的设计意图或对栏目活动的组织提出建议，有些还给出了相应的参考答案。习题参考包括提示、参考答案以及补充习题等。 教学资源主要编入一些本章教材的注释或疑难问题的解答，及与本章内容有关的原理拓展、科技信息、化学史、国内外化学与化工生产中的某些新成就等。这些内容意在帮助教师理解和掌握教材，一般不宜对学生讲授，以免增加学生的负担。

应该指出的是，教参是供教师备课时参考的，而采用什么教学方法，应该由教师根据具体情况决定。

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本书编写者:何少华、裴群、金仲呜、冷燕平、黄明建(按

编写顺序)

本书审定者:李文鼎、王晶

责任编辑:冷燕平

责任绘图:李宏庆

人民教育出版社 课程教材研究所

化学课程教材研究开发中心

2006年4月

目录

绪言

说明

教学建议

教学资源

第一章 化学反应与能量

本章说明

教学建议

第一节 化学反应与能量的变化

第二节 燃烧热能源

第三节 化学反应热的计算

教学资源

第二章 化学反应速率和化学平衡

本章说明

12

教学建议

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

教学资源

第三章 水溶液中的离子平衡

本章说明

教学建议

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

教学资源

第四章电化学基础

本章说明

教学建议

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

绪言说明

13

一、教学目标

1. 认识物质的各种化学性质是有规律可循的，而这些规律是化学的精髓，需要下功夫学习掌握。

2. 了解本书的基本内容和学习方法，认识学习概念模型是学习和研究化学反应原理的基础。

3. 初步了解―有效碰撞‖、―活化分子与活化能‖的概念模型，认识催化剂对于化学科学研究和化工生产的巨大作用，为其后的学习打下基础。

二、内容分析

1. 地位和功能

绪言作为全书的开篇，目的在于让学生从一开头就对本书的基本内容、学习方法有一个初步的了解，并简要地介绍有效碰撞理论、活化分子与活化能的概念模型，以及催化剂对于化学科学和化工生产的巨大作用，以起到提纲挈领、引起学生学习化学反应原理兴趣的作用。 在前面的学习中，学生已经知道了化学反应的发生是由于反应物分子之间发生激烈碰撞，破坏化学键，使得各原子间的组合发生变化形成新的化学键，产生了新的分子，同时也了解了化学键的断裂和形成与化学反应中能量变化的关系。本模块是以学生此前的化学学习为基础，以学生对许多具体化学反应的知识积累为前提，为适应学生的学习心理发展需求而设立的选修课程，旨在帮助学生进一步从理论上认识一些化学反应原理的

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基础知识和研究问题的方法。教科书中介绍的简化后的有效碰撞模型和活化分子、活化能模型及催化剂的重要作用，将为学生后面的学习打下重要基础。

2. 内容结构

绪言在内容上主要可分为两个部分:一是第一、第二自然段，简要地介绍本模块的基本教学内容。教科书以大量事例说明，化学反应种类繁多，条件极其复杂，但都有规律可循。而这些规律恰好是化学的精髓，是吸引人们学习、钻研化学科学的魅力所在。二是第三、第四自然段，凸显研究问题的过程与方法，侧重介绍了简化(来自:www.xLtKwj.coM 小 龙 文档网:高中化学选修4课本)后的有效碰撞模型的构建思路，及活化分子、活化能等概念。培养学生自觉地用辩证的观点看待各种复杂的化学反应，认识事物的存在具有多样性，物质的稳定具有相对性，而化学变化的复杂性和规律性相辅相成。与此同时，还指出了学习化学反应原理的方法:

(1)完成书中规定的实验、活动。

(2)观察周围(包括大自然)发生的化学现象，思考或进行模拟实验。

(3)认真学习概念模型，它是学习、研究化学反应原理的基础。

值得注意的是，绪言在论证了有效碰撞模型的合理性之后，坦陈现有理论的缺憾:―到目前为止，人们还没有完全

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掌握计算或推测化学反应活化能的理论方法‖。这种客观的科学态度不仅有利于学生对相关理论有一个客观的认识，更对培养学生的情感态度与价值观会起到潜移默化的作用。同时也会激发学生将来进行更深入探究的意识。

绪言的内容结构如下图所示:

3. 内容特点

绪言中概括地介绍了课程的主要内容和学习方法与思路，同时还简介了―有效碰撞理论‖和―活化分子与活化能‖两个概念模型，对全书起着提纲挈领、画龙点睛的作用。

三、课时分配建议

建议用1课时。

教学建议

篇三:高中化学必修选修课本目录

高中化学必修选修课本知识目录

必修1

引言

第一章 从实验学化学

第一节 化学实验基本方法

第二节 化学计量在实验中的应用

归纳与整理

第二章 化学物质及其变化

第一节 物质的分类

16

第二节 离子反应

第三节 氧化还原反应

归纳与整理

第三章 金属及其化合物

第一节 金属的化学性质

第二节 几种重要的金属化合物

第三节 用途广泛的金属材料

归纳与整理

第四章 非金属及其化合物

第一节 无机非金属材料的主角——硅

第二节 富集在海水中的元素——氯

第三节 硫和氮的氧化物

第四节 氨 硝酸 硫酸

归纳与整理

附录1

附录2

附录3

后记

必修2

第一章 物质结构 元素周期律

第一节 元素周期表

第二节 元素周期律

17

第三节 化学键

归纳与整理

第二章 化学反应与能量

第一节 化学能与热能

第二节 化学能与电能

第三节 化学反应的速率和限度

归纳与整理

第三章 有机化合物

第一节 最简单的有机化合物——甲烷

第二节 来自石油和煤的两种基本化工原料

第二节 生活中两种常见的有机物

第四节 基本营养物质

归纳与整理

第四章 化学与自然资源的开发利用

第一节 开发利用金属矿物和海水资源

第二节 资源综合利用 环境保护

归纳与整理

选修1化学与生活

引言

第一章 关注营养平衡

第一节 生命的基础能源——糖类

第二节 重要的体内能源——油脂

18

第三节 生命的基础——蛋白质

第四节 维生素和微量元素

归纳与整理

第二章 促进身心健康

第一节 合理选择饮食

第二节 正确使用药物

第三章 探索生活材料

第一节 合金

第二节 金属的腐蚀和防护

第三节 玻璃、陶瓷和水泥

第四节 塑料、纤维和橡胶

归纳与整理

第四章 保护生存环境

第一节 改善大气质量

第二节 爱护水资源

第三节 垃圾资源化

归纳与整理

选修2 化学与技术

第一单元 走进化学工业

课题1 化工生产过程中的基本问题 课题2 人工固氮技

术??合成氨 课题3 纯碱的生产

归纳与整理

19

练习与实践

第二单元 化学与资源开发利用

课题1 获取洁净的水

课题2 海水的综合利用

课题3 石油、煤和天然气的综合利用 归纳与整理

练习与实践

第三单元 化学与材料的发展

课题1 无机非金属材料

课题2 金属材料

课题3 高分子化合物与材料

归纳与整理

练习与实践

第四单元 化学与技术的发展

课题1 化肥和农药

课题2 表面活性剂 精细化学品 归纳与整理

练习与实践

结束语 迎接化学的黄金时代

选修3物质结构与性质

第一章 原子结构与性质

第一节 原子结构

第二节 原子结构与元素的性质

归纳与整理 复习题

20

第二章 分子结构与性质

第一节 共价键

第二节 分子的立体结构

第三节 分子的性质

归纳与整理 复习题

第三章 晶体结构与性质

第一节 晶体的常识

第二节 分子晶体与原子晶体

第三节 金属晶体

第四节 离子晶体

归纳与整理 复习题

开放性作业——元素周期表

选修4化学反应原理

绪言

第一章 化学反应与能量

第一节 化学反应与能量的变化

第二节 燃烧热 能源

第三节 化学反应热的计算

归纳与整理

第二章 化学反应速率和化学平衡

第一节 化学反应速率

第二节 影响化学反应速率的因素

21

第三节 化学平衡

第四节 化学反应进行的方向

归纳与整理

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 归纳与整理

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 归纳与整理

附录

选修5有机化学基础

引言

第一章 认识有机化合物

1 有机化合物的分类

2 有机化合物的结构特点

3 有机化合物的命名

4 研究有机化合物的一般步骤和 方法归纳与整理

复习题

22

第二章 烃和卤代烃

1 脂肪烃

2 芳香烃

3 卤代烃

归纳与整理

复习题

第三章 烃的含氧衍生物

1 醇酚

2 醛

3 羧酸 酯

4 有机合成

归纳与整理

复习题

第四章 生命中的基础有机化学物质

1 油脂

2 糖类

3 蛋白质和核酸

归纳与整理

复习题

第五章 进入合成有机高分子化合物的时代 1 合成高分

子化合物的基本方法 2 应用广泛的高分子材料

3 功能高分子材料

23

归纳与整理

复习题

结束语 有机化学与可持续发展

致谢

第二章 烃和卤代烃

第一节 脂肪烃

第二节 芳香烃

第三节 卤代烃

归纳与整理 复习题

第三章 烃的含氧衍生物

第一节 醇酚

第二节 醛

第三节 羧酸 酯

第四节 有机合成

归纳与整理 复习题

第四章 生命中的基础有机化学物质

第一节 油脂

第二节 糖类

第三节 蛋白质和核酸

归纳与整理 复习题

选修6实验化学

第一单元 从实验走进化学

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课题一实验化学起步

课题二 化学实验的绿色追求

第二单元 物质的获取

课题一 物质的分离和提纯

课题二 物质的制备

第三单元物质的检测

课题一 物质的检验

课题二 物质含量的测定

第四单元 研究型实验

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鲁科版化学选修4课本

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