人教版高中化学选修4教案全册.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流人教版高中化学选修4教案全册.精品文档.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

2、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

3、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k

4、Jmol1一、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H0 时为吸热反应；H为“一”或H0 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：H2(g)I2(g) 2HI(g)；H= 14.9 kJ/mol2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

5、。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 (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；H48.40

6、kJ/molB；H5518kJ/molC；H+5518kJ/molD；H11036kJ/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 H2O 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。盐酸温度/NaOH溶液温度/中和反应后温度/t(HCl)t(NaOH)t2 数据处理：HQ/ncmt/n 其中：c4.18J/(g)，

7、m为酸碱溶液的质量和，tt2t1，t1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 L1的盐酸完全被NaOH中和，采用0.55molL1NaOH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 (t2t1) 2、计算反应热：HQ/ncmt/n。其中：c4.18J/(g)，mm1m2100g，t(t2t1) n0.50mol L150mL1030.025mol。

8、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 ) H1 = a kJ/mol（2）2H2( g )O2 ( g ) 2H2O ( g ) H2 = b kJ/mol（3） H2 ( g )1/2 O2 ( g ) H2O ( l ) H3 = c kJ/mol（4） 2H2 ( g )O2 ( g ) 2H2O (

9、 l ) H4 = d kJ/mol则a、b、c、d的关系正确的是 AC 。A、acd0 C、2a=b03、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 ) H = +890 kJ/molB、CH42O2CO2H2O H = 890 kJ/molC、 CH4 ( g )2 O2 ( g ) CO2 ( g ) 2 H2O ( l ) H = 890 kJ/molD、 1/2CH4 ( g )O2 ( g ) 1/2CO

10、2 ( g ) H2O ( l ) H = -890 kJ/mol4、已知 1mol H2分子中化学键断裂时需要吸收436 kJ的能量； 1mol Cl2分子中化学键断裂时需要吸收243 kJ 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 H2 (g) + Cl2(g) = 2HCl (g)B、氢气和氯气反应生成2 mol氯化氢气体，反应的H=183 kJ/molC、氢气和氯气反应生成2 mol氯化氢气体，反应的H=-183 kJ/molD、氢气和氯气反应生成1mol氯化氢气体，反应的H=-

11、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-1-2431kJ?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S

12、O2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O2 (g)H2O(l)；H=-285.8kJ/mol【强调】燃烧热其H02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 = mC(t2t2)500 g 1034.18 J/(gC)(62.418) = 92.8 kJ，则lmol(32g)硫磺燃烧放热为=-297 kJ/mol

13、，硫磺的燃烧热为297 kJ/mol，热化学方程式为：S(s) + O2(g) = SO2(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。【小结】燃烧热与中和热的区别与联系燃烧热中和热相同点能量变化都是放出热量HH、=、0.17mol，所以C31.0mol/L（4）升高温度平衡后，A的量减小，说明平衡右移，正反应是吸热反应。答案：(1) 0.013 (2) 1 (3) (4)吸热第三节 化学平衡(三)化学平衡常数 在457.6时，反应体系中各物质浓度的有关数

14、据如下：起始时各物质的浓度（molL1）平衡时各物质的浓度（molL1）平衡常数H2I2HIH2I2HI1.1971026.94410305.6171035.9361041.27010248.381.2281029.96410303.8411031.5241041.68710248.611.2011028.40310304.5801039.7331041.48610249.54001.5201021.6961031.6961041.18110248.48001.2871021.4331031.4331041.00010248.71003.7771024.2131034.2311042.9341

15、0248.81化学平衡常数平均值48.74例如，=K 表中数据算法如下：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。计算平衡常数：起始时各物质的浓度/molL-1平衡时各物质的浓度/molL-1c(CO)c(H2O)c(CO2)c(H2)c(CO)c(H2O)c(CO2)c(H2)000.010.010.0050.0050.0050.005结论：达到平衡时（常数） 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。即浓度商 2.

16、表达式对于任意反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) （1）在应用平衡常数表达式时，稀溶液中的水分子浓度可不写。因为稀溶液的密度接近于1g/mL。水的物质的量浓度55.6 mol/L。（由来设水为1L，其质量约为1000g，物质的量=1000/18=55.56mol，浓度=55.56/1=55.56mol/L）。(2)当反应中有固体物质参加时，分子间的碰撞只能在固体表面进行，固体的物质的量浓度对反应速率和平衡没有影响。因此，固体的“浓度”作为常数，在平衡表达式中，就不写固体的浓度。3、书写平衡常数表达式时，要注意：(1) 反应物或生成物中有固体和纯液体存在时，由于其浓度可以看做“1

17、”而不代入公式。化学平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关。但是这些平衡常数可以相互换算。例如：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的平衡常数为K1，1/2N2(g)+3/2H2(g)NH3(g)的平衡常数为K2，NH3(g)1/2N2(g)+3/2H2(g)的平衡常数为K3；写出K1和K2的关系式： K1=K22 。(2) 化学平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关4. 化学平衡常数的意义：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。一般地说，K105时，该反应进行得就基本基本完全。K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化

18、无关。【总结】谈到化学平衡常数必须指明温度，反应必须达到平衡状态，表达式中各物质的浓度必须是平衡状态下的值，不能用任一时刻的浓度值。化学平衡常数表示反应进行的程度，不表示反应的快慢，即化学反应速率快，K值不一定大。使用催化剂能改变化学平衡的速率，但不会使平衡移动，因此不会改变平衡常数某指定反应物的转化率 =100%【随堂练习】写出下列反应的平衡常数的表达式PCl5(g) PCl3(g)+Cl2(g) 2HI(g) H2(g)+I2(g)CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g) Fe3O4(s)+4H2(g) 3Fe(s)+4H2O(g)【分析】在写表达式时注意、中固体物质的浓度为1，不写出

19、。 k=c (CO2) 【例1】在某温度下，将H2和I2各0.10mol的气态混合物充入10L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(H2)=0.008 0 mol/L。（1）求该反应的平衡常数。（2）在上述温度下，该容器中若通入H2和I2蒸气各0.20 mol，试求达到化学平衡状态时各物质的浓度。【解】（1）依题意可知，平衡时c(H2)=0.008 0 mol/L，消耗c(H2)=0.002 0 mol/L，生成c(HI)=(0.010+0.010)(0.0080+0.0080)=0.004 0 mol/LH2 + I2 2HI起始时各物质浓度/molL1 0.0100.010 0平衡时

20、各物质浓度/ molL10.008 00.008 0 0.004 0 答：平衡常数为0.25。（2）依题意可知，c(H2)=0.020 mol/L，c(I2)=0.020 mol/L设H2的消耗浓度为x。 则： H2 + I2 2HI平衡时各物质浓度/ molL 0.020x 0.020x 2x 因为K不随浓度发生变化， 解得x=0.004 0 mol/L平衡时c(H2)= c(I2)=0.016 mol/L c(HI)=0.008 0 mol/L答：c(H2)= c(I2)=0.016 mol/L，c(HI)=0.008 0 mol/L。【例2】在密闭容器中，将2.0 mol CO与10 m

21、ol H2O混合加热到800，达到下列平衡CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)K=1.0求CO转化为CO2的转化率。【解】设x为达到平衡时CO转化为CO2的物质的量，V为容器容积。 CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)起始浓度 平衡浓度 CO转化为CO2的转化率为： 答：CO转化为CO2的转化率为83%。专题一、化学平衡移动定义：旧的化学平衡的破坏，新的化学平衡的建立的过程叫化学平衡的移动化学平衡移动方向的判断1、若条件改变，引起V正V逆，此时正反应占优势，则化学平衡向正反应方向移动。2、若条件变，引起V正V逆，此时逆反应占优势，则平衡向逆反应方向移动。3、若条件改

22、变，虽V正、V逆变化，但V正、V逆仍相等，则平衡没有移动。专题二 影响化学平衡的条件 - 勒夏特列原理1、浓度对化学平衡的影响规律：当其他条件不变时，增大反应物浓度或减小生成物浓度，使化学平衡向正向移动。在这里我们要注意的是，浓度改变是指气体浓度、溶液浓度的改变，固体或纯液体无法改变浓度；生产中往往增大成本低的原料浓度，提高成本高的原料的转化率并提高产量。【随堂练习】可逆反应H2O(g) +C(s) CO(g)+H2(g) ，一定条件下达到平衡状态后，改变下列条件，能否引起平衡移动？ 1、增大水的浓度 2、加入更多的碳 3、增大H2 的浓度解析：1增大水的浓度，平衡右移,因为平衡要向减少水浓度

23、的方向移动。2 不移动，因为C是固体，对平衡影响可以忽略3 增大H2浓度，平衡左移,因为平衡要向减少H2浓度的方向移动2、压强对化学平衡的影响规律：对于体系有气体，且反应前后气体体积有变化的可逆反应，增大压强，使化学平衡向气体体积减小的方向移动；减小压强，使化学平衡向气体体积增大的方向移动。对于反应前后气体体积无变化的反应，平衡不移动。我们要注意的是，在容积不变的密闭容器中，气体反应已达到平衡，充入一不反应的气体，平衡不移动。在容积可变的恒压容器中，充入一不反应气体，尽管总压不变，但浓度减小，相当于减小压强。向体积增大的方向移动。也就是说，压强要想改变平衡，必须能改变浓度。【随堂练习】下列反应达到化学平衡时，压强增大，平衡是否移动？若移动，向哪个方向移动？（1）2NO(g) +O2(g) 2NO2(g) （