人教版高中化学选修4教案全册
人教版新课标高中化学选修-4教案
化学反应原理的研究内容
一、简化后的有效碰撞模型
能引起分子之间化学反应的碰撞是有效碰撞，某一化学反应速率的大小与单位时间内有效碰撞的次数有关。分子间的碰撞是化学反应的必要条件，有效碰撞是发生化学反应的充分条件。
二、活化分子和活化能
1、具有较高的能量，能够发生有效碰撞的分子一定是活化分子；但是活化分子的碰撞不一定是有效碰撞。
2、活化分子高出反应物分子平均能量的部分是活化能。
3、有活化能为0的化学反应。如溶液中的自由离子间的反应，高空大气中自由离子间的反应，高空大气中自由原子之间的反应，因为这些反应的反应物分子在反应前已经成为自由离子或原子，不需要再破坏或减弱化学键。
三、催化剂
（1）催化剂是能改变化学反应的速率，但前后本身的性质和质量都不再改变的物质
（2）催化剂→降低活化能→提高活化分子数→提高有效碰撞频率→反应速率加快
第一章化学反应与能量
第一节化学反应与能量变化
放热反应如燃烧反应、酸碱中和反应、大多数化合反应等；吸热反应如大多数分解反应、金属氧化物的还原反应，水分子之间存在分子间作用力，当水从液态变成气态时，分子间距离增大，所以要吸收能量，虽然力的种类和大小不同，但是本质都一样，就是形成作用力时要放出能量；破坏作用力时要吸收能量。
1、从化学键的角度看化学反应包含两个过程：旧的化学键断裂和新的化学键形成。断裂化学键需要吸收能量，形成化学键要释放出能量，断开化学键吸收的能量和形成化学键释放的能量通常不相等；
2、反应物和生成物的总能量通常不相等，当反应物的总能量大于生成物的总能量时，化学能转化为其他形式的能量释放出来，当反应物的总能量小于生成物的总能量时，化学反应将其他形式的能量转化为化学能储存起来。
3、我们对反应研究的对象是反应的反应物和生成物，我们把它们称为反应体系，而把除它们之外的物质称为环境，我们把反应体系在化学反应过程中所释放或吸收的能量，用热量（或换算成相应的热量）来表述，叫做反应热，又称作为“焓变”，用符号“△H”表示，单位常采用kJ/mol 或kJmol －1
一、反应热 焓变
1、定义：恒压条件下，反应的热效应等于焓变
2、符号：△H
3、单位：kJ/mol 或kJmol -
4、反应热表示方法：△H 为“＋”或△H ＞0 时为吸热反应；△H 为“一”或△H ＜0 时为放热反应。
5、△H 计算的三种表达式：
(1) △H == 化学键断裂所吸收的总能量—化学键生成所释放的总能量 (2) △H == 生成的总能量 –反应物的总能量
(3) △H = 反应物的键能之和– 生成物的键能之和
二、热化学方程式
1． 定义：表明反应所放出或吸收的热量的化学方程式，叫做热化学方程式。 例：H 2(g)＋
I 2(g) ?Skip Record If...?
2HI(g)；△H = －14.9 kJ/mol
2．书写热化学方程式的注意事项：
(1)需注明反应的温度和压强。因反应的温度和压强不同时，其△H 不同。中学化学中所用的△H 的数据，一般都是在101 kPa 和 25℃时的数据，因此可不特别注明。
(2)要注明反应物和生成物的状态。物质的聚集状态，与它们所具有的能量有关。
通常气体用“g”、液体用”l”、固体用“s”、溶液用“aq”，且热化学方程式通常不用“↑”、“↓”。
(3)热化学方程式各物质前的化学计量数不表示分子个数，它可以是整数也可以是分数。对于相同物质的反应，当化学计量数不同时，其△H 也不同。 3．热化学方程式的应用
【点击试题】已知在25℃，101kPa 下，1g 188H C (辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.40kJ 热量．表示上述反应的热化学方程式正确的是
A ．)g (O H 9)g (CO 8)g (O 225
)1(H C 222188+=+
；△H ＝－48.40kJ/mol B ．)1(O H 9)g (CO 8)g (O 225
)1(H C 22218
8+=+；△H ＝－5518kJ/mol C ．)1(O H 9)g (CO 8)g (O 2
25
)1(H C 22218
8+=+；△H ＝+5518kJ/mol D ．)1(O H 18)g (CO 16)g (O 25)1(H C 2222188+=+；△H ＝－11036kJ/mol 答案 BD
【实践活动】中和反应反应热的测定 一、实验原理
中和热的定义是在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成 1 mol H 2O 时的反应热叫中和热。 【实验】实验2-3：在50mL 烧杯中加入0.50mol/L 的盐酸，测其温度。另用量筒量取50mL 0.55mol/L NaOH 溶液，测其温度，并缓缓地倾入烧杯中，边加边用玻璃棒搅拌。观察反应中溶液温度的变化过程，并作好记录。
其中：c＝4.18J/(g·℃)，m为酸碱溶液的质量和，△t＝t
2－t
1
，t
1
是盐酸温度与NaOH
溶液温度的平均值，n为生成水的物质的量。
二、实验操作
1、为了保证0.50mol· L－1的盐酸完全被NaOH中和，采用0.55mol·L－1NaOH溶液，使碱稍稍过量，因为过量的碱并不参加中和反应。
2、实验时亦可选用浓度体积都不相同的酸碱溶液进行中和热的测定，但在计算时，应取二者中量小的一种，因为过量的酸碱并不参加中和反应。
三、数据处理
1、取三次测量所得数据的平均值作为计算依据 (t
2－t
1
)＝
2、计算反应热：△H＝Q/n＝cm△t/n。
其中：c＝4.18J/(g·℃)，m＝m1＋m2＝100g，△t＝(t2－t1)＝
n＝0.50mol· L－1×50mL×10－3＝0.025mol。△H＝注意：单位换算L=1000 mL
选择题
1、下列说法不正确的是( A )
A、放热反应不需加热即可发生
B、化学反应过程中的能量变化除了热能外，也可以是光能、电能等
C、需要加热才能进行的化学反应不一定是吸热反应
D、化学反应热效应数值与参加反应的物质多少有关
2、已知
（1）H2( g )＋1/2O2 ( g ) ＝ H2O ( g ) ΔH1 = a kJ/mol
（2）2H2( g )＋O2 ( g ) ＝2H2O ( g ) ΔH2 = b kJ/mol
（3） H2 ( g )＋1/2 O2 ( g ) ＝ H2O ( l ) ΔH3 = c kJ/mol
（4） 2H2 ( g )＋O2 ( g ) ＝2H2O ( l ) ΔH4 = d kJ/mol
则a、b、c、d的关系正确的是 AC 。
A、a B、b>d>0 C、2a=b< 0 D、2c=d>0 3、沼气是一种能源，它的主要成分是CH4。0.5 mol CH4完全燃烧生成CO2和H2O时，放出445 kJ的热量。则下列热化学方程式中正确的是(D) A、2CH4( g )＋4O2( g )＝2CO2( g )＋4H2O ( l ) ΔH = +890 kJ/mol B、CH4＋2O2＝CO2＋H2O ΔH = －890 kJ/mol C、 CH4 ( g )＋2 O2 ( g ) ＝ CO2 ( g ) ＋ 2 H2O ( l ) ΔH = －890 kJ/mol D、 1/2CH4 ( g )＋O2 ( g ) ＝ 1/2CO2 ( g ) ＋ H2O ( l ) ΔH = -890 kJ/mol 4、已知○1 1mol H 2分子中化学键断裂时需要吸收436 kJ的能量；○2 1mol Cl 2 分子中化学键 断裂时需要吸收243 kJ ○3由H原子和Cl原子形成1 mol HCl 分子时释放431 kJ的能量。下列叙述正确的是( AC ) A、氢气和氯气反应生成氯化氢气体的热化学方程式是 H 2 (g) + Cl 2 (g) == 2HCl (g) B、氢气和氯气反应生成2 mol氯化氢气体，反应的ΔH==183 kJ/mol C、氢气和氯气反应生成2 mol氯化氢气体，反应的ΔH==--183 kJ/mol D、氢气和氯气反应生成1mol氯化氢气体，反应的ΔH==--183 kJ/mol 解析:反应热=生成物的键能减反应物的键能=436kJ?mol-1+243kJ?mol-1-2×431kJ?mol-1=-183kJ?mol-1，故1mol氢气与1mol氯气反应时放出热量为183KJ，△H=-183kJ/mol，故C正确； 第二节燃烧热能源 一、燃烧热 反应热种类：燃烧热、中和热、溶解热等 1．定义：在 101 kPa时，lmol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。 注意：(1) 在101 kPa时，生成稳定的氧化物。如C完全燃烧应生成CO2(g)，而生成CO(g)属于不完全燃烧。又如H2燃烧生成液态 H2O，而不是气态水蒸气。S对应的是SO2等。 (1) 书写表示燃烧热的热化学方程式时，应以燃烧1 mol 纯物质为标准来配平其余物质的化学计量数，热化学方程式常以分数表示。例：H2(g)十?Skip Record If...?O2 (g)＝H2O(l)； △H=-285.8kJ/mol【强调】燃烧热其ΔH<0 2．有关燃烧热的计算 【点击试题】例1、10 g硫磺在 O2中完全燃烧生成气态地，放出的热量能使 500 g H2O温度由18℃升至62.4℃，则硫磺的燃烧热为，热化学方程式 为。 【讲解】10 g硫磺燃烧共放出热量为： Q = m·C(t2－t2)＝500 g ×10－3×4.18 J/(g·C)(62.4－18) ℃ = 92.8 kJ，则lmol(32g)硫磺燃烧放热为?Skip Record If...?=-297 kJ/mol，硫磺的燃烧热为297 kJ/mol，热化学方程式为：S(s) + O 2(g) = SO 2 (g)；△H=-297 kJ/mol 二、能源 1、定义：能源就是能提供能量的资源，它包括化石燃料、阳光、风力、流水、潮汐以及柴草等。。 2、新能源：太阳能、生物能、风能、氢能、地热能、海洋能。 1、下列说法正确的是( B ) A、1 mol 硫酸与1mol Ba(OH) 2 完全中和所放出的热量为中和热 B、在25℃、101kPa下，1 mol 硫和2 mol 硫燃烧热相等 C、CO是不稳定的氧化物，它能继续和氧气反应生成稳定的CO 2 ，所以CO的燃烧反应一定是吸热反应 D、101 kPa时，1 mol 碳燃烧所放出的热量为碳的燃烧热 第三节化学反应热计算 一、盖斯定律 1、盖斯定律：化学反应的反应热只与反应的始态（各反应物）和终态（各生成物）有关，而与具体反应进行的途径无关。有些反应的反应热虽然无法直接测得，但利用盖斯定律不难间接计算求得。 2、盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义 【科学探究】对于反应：C（s）+ ?Skip Record If...?O2（g）=CO（g）因为C燃烧时不可能完全生成 CO，总有一部分CO2生成，因此这个反应的ΔH无法直接测得，我们可以测得C与O2反应生成CO2以及CO与O2反应生成CO2的反应热：C（s）＋O2（g） =CO2（g）；ΔH=－393．5 kJ／mol CO（g）+ ?Skip Record If...?O2（g）=CO2（g）；ΔH=－283．0 kJ／mol 【投影】 【讲解】根据盖斯定律.可以很容易求算出C（s）+ ?Skip Record If...?O2（g）=CO（g）的ΔH。 ∵ΔH1=ΔH2+ΔH3 ∴ΔH2=ΔH1－ΔH3=－393．5kJ/mol－（－283．0kJ/mol）＝－110．5 kJ／mol 即：C（s）+ ?Skip Record If...?O2（g）=CO（g）的ΔH=－110．5 kJ／mol 【投影】 ?Skip Record If...? 【点击试题】例1、通过计算求的氢气的燃烧热：可以通过两种途径来完成 如上图表：已知：H2（g）+?Skip Record If...?O2（g）=H2O（g）；△H1＝－241.8kJ/mol H2O(g)＝ H2O(l)；△H2＝－44.0kJ/mo根据盖斯定律，则△H＝△H1＋△H2＝－241.8kJ/mol＋(－44.0kJ/mol)＝－285.8kJ/mol 第三节化学反应热的计算(二) ---典型题专题 题型一：已知一定量的物质参加反应放出的热量，计算反应热，写出其热化学反应方程式。例1、将0.3mol的气态高能燃料乙硼烷（B2H6）在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5kJ热量，该反应的热化学方程式为_____________。又已知：H2O（g）=H2O （l）；△H2＝－44.0kJ/mol，则11.2L（标准状况）乙硼烷完全燃烧生成气态水时放出的热量是_____________kJ。 解析：0.3mol乙硼烷完全燃烧生成液态水放出649.5kJ热量，则1mol乙硼烷完全燃烧放出的热量为：因此乙硼烷燃烧的热化学反应方程式为： 。由于1mol水汽化需吸热44kJ，则3mol液态水全部汽化应吸热：，所以1mol乙硼烷完全燃烧产生气态水时放热：，则11.2L（标准状况）乙硼烷完全燃烧产生气态水放出热量是： 题型二：根据一定量的物质参加反应放出的热量（或根据已知的热化学方程式），进行有关反应热的计算或比较大小。 例2、已知下列两个热化学方程式： H 2 (g) + 1/2 O 2(g) == H 2O (l) ?H ＝-285.8 kJ ·mol -1 C 3H 8(g)+5O 2(g) == 3 CO 2(g) +4H 2O (l) ?H ＝-2220.0 kJ ·mol -1 实验测得氢气和丙烷的混合气体共5 mol ，完全燃烧时放热3847kJ ，则混合气体中氢气和丙烷的体积比是_______，两者放出的热量之比约为_____ A 、1：3 B 、3：1 C 、1：4 D 、5：13 解法一：十字交叉法 解法二：估算排除法 试题分析：混合气体中氢气和丙烷的物质的量分别是x 和y ，则根据反应的热化学方程式可知，285.8x ＋2220.0y ＝3847。又因为x ＋y ＝5，所以解得x ＝3.75mol 、y ＝1.25mol ，又因为在相同条件下，气体的体积之比是相应的物质的量之比，所以混合气体中氢气和丙烷的体积比为3：1 。总体积3+1=4，则两者放出的热量之比= ?Skip Record If...? 答案：BD 例3、已知：)()()(22g CO g O s C =+；mol kJ H /5.393-=? ) ()(21 )(222l O H g O g H =+；mol kJ H /8.241-=?欲得到相同的热量，需分别燃烧固体碳和氢气的 质量比约为 A. 2:3.25 B. 12:3.25 C. 1:1 D. 393.5:241.8 解析：由题意可列得方程 mol kJ H n mol kJ C n /8.241)(/5.393)(2?=? 5.3938.241)()(2=H n C n 25.312 25.393128.241)()(2= ??=H m C m 答案： B 题型三：反应热大小比较 例4、在同温同压下，下列各组热化学方程式中，12Q Q >的是 A. )(2)()(2222g O H g O g H =+ mol kJ Q H /1-=? )(2)()(2222l O H g O g H =+ mol kJ Q H /2-=? B. )()()(22g SO g O g S =+ mol kJ Q H /1-=? )()()(22g SO g O s S =+ mol kJ Q H /2-=? C )()(21 )(2g CO g O s C =+ mol kJ Q H /1 -=? )()()(22g CO g O s C =+ mol kJ Q H /2-=? D. )(2)()(22g HCl g Cl g H =+ mol kJ Q H /1 -=? )()(2 1 )(2122g HCl g Cl g H =+ mol kJ Q H /2-=? 解析：反应热数值的大小与反应物、生成物的种类有关，与反应物物质的量的多少有关，与反应物和生成物的聚集状态有关，还与反应时的外界条件有关。A 选项：生成物的状态不同，由于从气态水到液态水会放热，所以生成液态水比生成气态水放出的热多即12Q Q >；B 选项：反应物的状态不同，由于从固态硫到气态硫要吸热，所以气态硫燃烧放出的热量比固态硫燃烧放出的热量多，即12Q Q <；C 选项：生成物的种类不同，由于CO 与O 2反应生成CO 2要放出热
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