选修4化学反应原理 章末总结 学案.docx

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选修4化学反应原理章末总结学案

第一章化学反应与能量章末总结学案(人教版选修4)

专题一 利用键能求反应热

方法点拨:

在化学反应中,旧化学键断裂时,需要吸收能量;当原子重新组合,形成新化学键生成新物质时,又要释放能量。

断裂1mol化学键吸收的能量或形成1mol化学键释放的能量,就是该化学键的键能。

【例1】某些化学键的键能如下表(kJ·mol-1)

H—H

Br—Br

I—I

Cl—Cl

H—Cl

H—I

H—Br

键能

436

193

151

247

431

299

356

(1)1molH2在2molCl2中燃烧,放出热量________kJ。

(2)在一定条件下,1molH2与足量的Cl2、Br2、I2分别反应,放出热量由多到少的顺序是________。

A.Cl2>Br2>I2B.I2>Br2>Cl2

预测1molH2在足量F2中燃烧比在Cl2中放热

________________________________________________________________________。

解析 本题涉及键能与吸、放热的关系。

考查了键能与反应热的定量关系。

(1)1molH2在2molCl2中燃烧,参加反应的H2和Cl2都是1mol,生成HCl2mol。

则放出热量:

436kJ·mol-1×1mol+247kJ·mol-1×1mol-431kJ·mol-1×2mol=-179kJ。

(2)反应H2+X2===2HX中,若1molH2和1molX2反应生成2molHX,就有1molH—H和X—X键断裂,2molH—X键生成。

放出的热量Qp(HX)=E(H—H)+E(X—X)-2·E(H—X)。

将表中数据代入可算得:

Qp(HCl)

故H2在Cl2中燃烧放热最多,在I2中放热最少,选A。

由此预测H2在F2中燃烧放热比在Cl2中放热多。

答案 

(1)179 

(2)A 多

专题二 热化学方程式的书写及正误判断

书写热化学方程式是本章学习中的一个难点,这种“难”主要体现在书写时常有如下易错之处:

(1)漏写反应物或生成物的聚集状态,其根本原因是没有认识到反应热与物质的聚集状态有关。

(2)将ΔH的正、负混淆,其关键是没有体会到“+”“-”分别表示吸收或放出热量后使体系本身的能量升高或降低了。

(3)未注意到化学计量数不同,其反应热的数值也不同。

如:

H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)ΔH=-184.6kJ·mol-1

H2(g)+

Cl2(g)===HCl(g)ΔH=-92.3kJ·mol-1

另外要看清题目的要求,写热化学方程式,答案不是惟一的,但写表示燃烧热的热化学方程式,可燃物的化学计量数必须为1,答案是惟一的。

【例2】在25℃、101kPa下,1g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ,下列热化学方程式书写正确的是(  )

A.CH3OH(l)+

O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=+725.76kJ·mol-1

B.2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-1451.52kJ·mol-1

C.2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-725.76kJ·mol-1

D.2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=+1451.52kJ·mol-1

解析 1g甲醇燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时放热22.68kJ,则1mol甲醇(32g)燃烧放热22.68kJ×32=725.76kJ,相同条件下,2mol甲醇燃烧放热725.76kJ×2=1451.52kJ。

答案 B

【例3】在298K、1.01×105Pa下,将22gCO2通入750mL1mol·L-1NaOH溶液中充分反应,测得反应放出xkJ的热量。

已知在该条件下,1molCO2通入1L2mol·L-1NaOH溶液中充分反应放出ykJ的热量,则CO2与NaOH溶液反应生成NaHCO3的热化学方程式正确的是(  )

A.CO2(g)+NaOH(aq)===NaHCO3(aq)ΔH=-(2y-x)kJ·mol-1

B.CO2(g)+NaOH(aq)===NaHCO3(aq)ΔH=-(2x-y)kJ·mol-1

C.CO2(g)+NaOH(aq)===NaHCO3(aq)ΔH=-(4x-y)kJ·mol-1

D.CO2(g)+2NaOH(l)===2NaHCO3(l)ΔH=-(8x-2y)kJ·mol-1

答案 C

解析 0.5molCO2与0.75molNaOH反应生成0.25molNa2CO3和0.25molNaHCO3,反应放出的热量为xkJ,则生成1molNa2CO3和1molNaHCO3放出热量4xkJ;1molCO2通入含2molNaOH溶液中,生成1molNa2CO3,放出ykJ的热量,则1molCO2与1molNaOH溶液反应放出的热量为(4x-y)kJ;D项中NaOH和NaHCO3的状态标注错误,方程式的书写也是错误的。

【变式训练1】 已知在298K,100kPa下,1gC8H18(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.C8H18(l)+

O2(g)===8CO2(g)+9H2O(g)ΔH=-48.40kJ·mol-1

B.C8H18(l)+

O2(g)===8CO2(g)+9H2O(l)ΔH=-5518kJ·mol-1

C.C8H18(l)+

O2(g)===8CO2(g)+9H2O(l)ΔH=+5518kJ·mol-1

D.C8H18(l)+

O2(g)===8CO2(g)+9H2O(l)ΔH=-48.40kJ·mol-1

答案 B

解析 在热化学方程式中,各物质化学式前的化学计量数表示物质的量。

1gC8H18燃烧生成二氧化碳和液态水时放热48.40kJ,则1molC8H18燃烧放热48.40kJ×114≈5518kJ,所以A、D错误;放热反应的ΔH<0,为负值,所以C错误,答案为B。

【变式训练2】 沼气是一种能源,它的主要成分是CH4。

0.5molCH4完全燃烧生成CO2气体和液态H2O时,放出445kJ热量,则下列热化学方程式中正确的是(  )

A.2CH4(g)+4O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l)ΔH=890kJ·mol-1

B.CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)ΔH=890kJ·mol-1

C.CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-890kJ·mol-1

D.

CH4(g)+O2(g)===

CO2(g)+H2O(l)ΔH=-890kJ·mol-1

答案 C

解析 0.5molCH4完全燃烧生成CO2气体和液态H2O时,放出445kJ热量,即1molCH4完全燃烧生成CO2气体和液态H2O时,放出890kJ热量。

根据书写热化学方程式的规定,要注明物质的聚集状态,标出反应的热效应,只有C项正确。

【变式训练3】 以下几个热化学方程式,能表示固态碳和气态氢气燃烧时的燃烧热的热化学方程式是(  )

A.C(s)+

O2(g)===CO(g)ΔH=+110.5kJ·mol-1

B.C(s)+O2(g)===CO2(g)ΔH=-393.5kJ·mol-1

C.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)ΔH=-571.6kJ·mol-1

D.H2(g)+

O2(g)===H2O(g)ΔH=-241.8kJ·mol-1

答案 B

解析 A项C(s)燃烧未生成稳定氧化物CO2(g),故其反应热不能叫燃烧热;B项符合燃烧热的定义;C项H2虽然转变成了稳定的氧化物H2O(l),但由于其反应热表示的是2molH2完全燃烧时的热量变化,故不能叫燃烧热;D项参加燃烧的H2虽然是1mol,但其生成H2O(g),而不是H2O(l),故它的反应热也不为H2的燃烧热。

专题二 盖斯定律的应用

化学反应无论是一步完成还是分几步完成,其反应焓变是一样的。

也就是说,化学反应的反应热只与反应物的始态(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。

如果一个反应可以分几步进行,则各步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热相同,这就是盖斯定律。

计算反应热时,盖斯定律可简单理解为:

如果一个化学方程式可由另外几个化学方程式相加减而得到,则该化学反应的焓变也可由这几个化学反应的焓变相加减而得到。

【例4】用CH4催化还原NOx,可以消除氮氧化物的污染。

例如:

①CH4(g)+4NO2(g)===4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-574kJ·mol-1

②CH4(g)+4NO(g)===2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1160kJ·mol-1

下列说法不正确的是(  )

A.若用标准状况下4.48LCH4还原NO2生成N2和水蒸气,放出的热量为173.4kJ

B.由反应①可推知:

CH4(g)+4NO2(g)===4NO(g)+CO2(g)+2H2O(l)ΔH<-574kJ·mol-1

C.反应①②转移的电子数相同

D.反应②中当4.48LCH4反应完全时转移的电子总数为1.60mol

解析 根据盖斯定律,将①②相加得到如下热化学方程式:

CH4(g)+2NO2(g)===N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-867kJ·mol-1,标准状况下4.48LCH4的物质的量为0.2mol,放出的热量为0.2mol×867kJ·mol-1=173.4kJ;由于液态水生成气态水需要吸收热量,所以生成液态水的反应放出的热量多,放热越多,则ΔH越小,即ΔH<-574kJ·mol-1;反应②中每1molCH4反应完全时转移的电子总数为8mol,4.48LCH4的物质的量无法求算,因为没有指明气体的温度和压强。

答案 D

【例5】如果1个反应可以分几步进行,则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是相同的,这个规律称为盖斯定律。

据此回答下列问题:

(1)北京奥运会“祥云”火炬燃料是丙烷(C3H8),亚特兰大奥运会火炬燃料是丙烯(C3H6)。

丙烷脱氢可得丙烯。

已知:

C3H8(g)―→CH4(g)+HC≡CH(g)+H2(g)ΔH1=+156.6kJ/mol

CH3CH===CH2(g)―→CH4(g)+HC≡CH(g)ΔH2=+32.4kJ/mol

则相同条件下,丙烷脱氢得丙烯的热化学方程式为

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)已知:

Na2CO3·10H2O(s)===Na2CO3(s)+10H2O(g)ΔH1=+532.36kJ/mol

Na2CO3·10H2O(s)===Na2CO3·H2O(s)+9H2O(g) ΔH2=+473.63kJ/mol

写出Na2CO3·H2O脱水反应的热化学方程式

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案 

(1)C3H8(g)―→CH3CH=CH2(g)+H2(g)ΔH=+124.2kJ/mol

(2)Na2CO3·H2O(s)===Na2CO3(s)+H2O(g)ΔH=+58.73kJ/mol

解析 

(1)由C3H8(g)―→CH4(g)+HC≡CH(g)+H2(g)ΔH1=+156.6kJ/mol①

CH3CH===CH2(g)―→CH4(g)+HC≡CH(g)ΔH=+32.4kJ/mol②

①-②可以得到

C3H8(g)―→CH3CH===CH2(g)+H2(g)ΔH=ΔH1-ΔH2=+156.6kJ/mol-32.4kJ/mol=+124.2kJ/mol

(2)根据盖斯定律,将题中反应①-②得:

Na2CO3·H2O(s)===Na2CO3(s)+H2O(g)ΔH=+58.73kJ/mol

【变式训练4】 下列说法中正确的是(  )

A.在相同条件下,将等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧,后者放出热量多

B.由“C(s,石墨)===C(s,金刚石) ΔH=+19kJ·mol-1”可知,金刚石比石墨稳定

C.在稀溶液中:

H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3kJ·mol-1,若将含0.5molH2SO4的浓硫酸与含1molNaOH的溶液混合,放出的热量大于57.3kJ

D.在101kPa时,2gH2完全燃烧生成液态水,放出285.8kJ热量,氢气燃烧的热化学方程式表示为2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-285.8kJ·mol-1

答案 C

解析 等量硫蒸气的能量大于固体硫的能量,所以将等量的硫蒸气和固体硫分别完全燃烧,硫蒸气放出热量多;石墨转化为金刚石的反应为吸热反应,当反应物的能量小于产物能量时表现为吸热反应,其物质的能量越低,说明物质越稳定;浓硫酸与NaOH的溶液混合,会释放出热量,因为硫酸的稀释一定放热,该反应放出的热量大于57.3kJ;2gH2(1mol)完全燃烧生成液态水,放出285.8kJ热量,则2molH2完全燃烧生成液态水,放出571.6kJ热量。

【变式训练5】 燃烧热是指1mol可燃物充分燃烧生成稳定氧化物时放出的热量。

已知H2(g)、C2H4(g)和C2H5OH(l)的燃烧热分别是-285.8kJ·mol-1、-1411.0kJ·mol-1和-1366.8kJ·mol-1,则由C2H4(g)和H2O(l)反应生成C2H5OH(l)的ΔH为(  )                 

A.-44.2kJ·mol-1B.44.2kJ·mol-1

C.-330kJ·mol-1D.330kJ·mol-1

答案 A

解析 依据题意:

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

②C2H4(g)+3O2(g)===2CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-1411.0kJ·mol-1,

③C2H5OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l)ΔH=-1366.8kJ·mol-1,

则后两个方程式相减,便得到

C2H4(g)+H2O(l)===C2H5OH(l)ΔH=-44.2kJ·mol-1。

【变式训练6】 单质碳很难与氢气直接化合生成CH4,CH4直接分解生成C和H2也较难用实验法测定反应过程中的能量变化,已知:

C(s,石墨)+O2(g)===CO2(g)ΔH=-393.5kJ·mol-1

CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-890kJ·mol-1

2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)ΔH=-571.6kJ·mol-1

利用盖斯定律,写出C(s,石墨)与H2合成CH4的热化学方程式。

解析 C(s,石墨)与H2合成CH4的化学方程式为:

C(s,石墨)+2H2(g)===CH4(g) ΔH

故可调整方程式:

C(s,石墨)+O2(g)===CO2(g)ΔH1=-393.5kJ·mol-1

2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)ΔH2=-571.6kJ·mol-1

CO2(g)+2H2O(l)===CH4(g)+2O2(g)ΔH3=890kJ·mol-1

则C(s,石墨)+2H2(g)===CH4(g)的ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3=-393.5kJ·mol-1-571.6kJ·mol-1+890kJ·mol-1=-75.1kJ·mol-1

答案 C(s,石墨)+2H2(g)===CH4(g)ΔH=-75.1kJ·mol-1

第二章化学反应速率和化学平衡章末总结学案(人教版选修4)

专题一 化学反应速率及其影响因素

1.化学反应速率的求算

首先要熟练掌握化学反应速率的含义,明确v=

中各个量的含义和单位,如以具体某一物质B表示的化学反应速率为v(B)=

,Δc的单位一般用mol·L-1表示,而Δt的单位一般用s(秒)、min(分钟)、h(小时)等表示,所以v的单位可以是mol·L-1·s-1或mol·L-1·min-1或mol·L-1·h-1等。

对于一个反应mA(g)+nB(g)===pC(g)+qD(g),有v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q,利用这一关系,可以很方便求算用不同物质表示的v的数值。

2.外界条件的变化对v正、v逆的影响

(1)温度的影响

对于可逆反应,改变温度时,吸热反应的速率受到的影响程度大。

升温时,吸热反应速率增大的程度大;降温时,吸热反应速率减小的程度大。

如上图所示。

(2)压强的影响

①对于体积可变的反应,方程式中气态物质化学计量数大的一侧,其反应速率受压强的影响程度大。

加压时,它增大的程度大;减压时,它减小的程度大。

如上图所示。

②对于体积不变的反应,改变压强时,正、逆反应速率会同等程度的改变。

(3)浓度的影响

增大反应物浓度,正反应速率急剧增大,然后逐渐减小,逆反应速率逐渐增大,最终v正=v逆,重新建立平衡。

(4)催化剂的影响

催化剂同等程度地改变正、逆反应速率,与反应物或生成物的状态无关。

(5)惰性气体对反应速率的影响

我们把化学反应体系中与各反应成分均不起反应的气体统称为“惰性气体”。

①恒温恒容时

充入惰性气体

体系总压强增大,但各反应成分分压不变,即各反应成分的浓度不变,化学反应速率不变。

②恒温恒压时

充入惰性气体

容器容积增大

各反应成分浓度降低

反应速率减小。

例1

 在溶液中,反应A+2B

C分别在三种不同实验条件下进行,它们的起始浓度均为c(A)=0.100mol·L-1、c(B)=0.200mol·L-1及c(C)=0mol·L-1。

反应物A的浓度随时间的变化如下图所示。

请回答下列问题:

(1)与①比较,②和③分别仅改变一种反应条件。

所改变的条件和判断的理由是:

②________________________________________________________________________;

③________________________________________________________________________;

(2)实验②平衡时B的转化率为________;实验③平衡时C的浓度为____________;

(3)该反应的ΔH______0,其判断理由是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________;

(4)该反应进行到4.0min时的平均反应速率:

实验②:

vB=__________;实验③:

vC=

________________________________________________________________________。

听课记录:

 

 

变式训练1

 某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中,发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。

请回答下列问题:

(1)上述实验中发生反应的化学方程式有

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________;

(2)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________;

(3)实验室中现有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4等4种溶液,可与上述实验中CuSO4溶液起相似作用的是________;

(4)要加快上述实验中气体产生的速率,还可采取的措施有______________(答两种);

(5)为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响,该同学设计了如下一系列的实验。

将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中,收集产生的气体,记录获得相同体积的气体所需时间。

  实验

混合溶液   

A

B

C

D

E

F

4mol·L-1

H2SO4/mL

30

V1

V2

V3

V4

V5

饱和CuSO4

溶液/mL

0

0.5

2.5

5

V6

20

H2O/mL

V7

V8

V9

V10

10

0

①请完成此实验设计,其中:

V1=________,V6=________,V9=________;

②反应一段时间后,实验A中的金属呈________色,实验E中的金属呈________色;

③该同学最后得出的结论为:

当加入少量CuSO4溶液时,生成氢气的速率会大大提高,但当加入的CuSO4溶液超过一定量时,生成氢气的速率反而会下降。

请分析氢气生成速率下降的主要原因_______________________________________________

________________________________________________________________________。

专题二 化学平衡及其影响因素

1.关于化学平衡常数使用的几个问题

(1)使用化学平衡常数应注意的问题

①化学平衡常数只与温度有关,与反应物或生成物的浓度无关。

②反应物或生成物中只有固体和纯液体存在时,由于其浓度可看作“l”而不代入公式(联想化学反应速率一节固体和纯液体的处理)。

③化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。

若反应方向改变,则平衡常数改变;若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小,尽管是同一反应,平衡常数也会改变。

(2)化学平衡常数的意义及应用

①化学平衡常数数值的大小是可逆反应进行程度的标志,它

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