人教高中化学选修四全套讲义

第一章化学反应与能量第一节化学反应与能量的变化从物质的角度：有新物质生成从微粒的角度：原子重新组合的过程从化学键的角度：旧键的断裂和新键的形成从能量的角度:释放或贮存能量的过程化学反应的本质一、焓变反应热1、反应热恒(等)压过程：反应前后压强不变，体积改变敞口、针筒、活塞在化学反应过程中放出或吸收的热量恒(等)容过程：反应前后体积不变，压强改变密闭容器、体积不变容器2、焓变焓：热力学状态函数。焓变：在一定条件下（恒压）的反应热生成物与反应物的焓值差①焓变符号：△H②焓变单位：kJ/mol③测量条件：恒压下，一般为敞口容器中④“+”：吸热，环境对体系做功自身能量增加“-”：放热，体系对环境做功自身能量减少3、反应热产生的原因①从物质所具有的能量角度反应物的总能量＞生成物的总能量生成物的总能量＞反应物的总能量△H0△H0放热反应：吸热反应：-183kJ/mol（理论值）ΔH=-184.6kJ/mol（实验值）√ΔH=化学键断裂——吸热化学键形成——放热②从化学键的角度4、常见吸热反应与放热反应①放热反应放出热量的化学反应。△H为“-”或△H0常见放热反应：中和反应燃烧反应活泼金属与酸反应大多数化合反应②吸热反应吸收热量的化学反应。△H为“+”或△H0常见的吸热反应：大多数分解反应某些金属氧化物的还原反应C+CO2C+H2OBa(OH)2·8H2O+NH4Cl已知拆开1molH2中的化学键要吸收436kJ的能量，拆开1molO2中的化学键要吸收496kJ的能量，形成水分子中的1molH—O键要放出463kJ的能量，试说明2H2+O2=2H2O中的能量变化。△H=-484kJ/mol1、1molC与1molH2O(g)反应生成lmolCO(g)和1molH2(g)，需要吸收131.5kJ的热量，该反应的反应热为△H=kJ/mol。2、拆开lmolH—H键、lmolN－H键、lmolN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，则1molN2生成NH3的反应热为，1molH2生成NH3的反应热为。＋131.5-92KJ/mol-30.7KJ/mol练习二、热化学方程式表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。H2(g)+I2(g)2HI(g)200℃101KPa△H=－14.9kJ/mol热化学方程式书写要点①需注明反应的温度和压强如在25℃、101KPa下进行的反应，可不注明温度和压强②应注明反应物和生成物的状态气体用g；液体用l；固体用s；溶液用aq2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H1=-Q1kJ/mol2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H2=-Q2kJ/mol④化学计量数表示物质的量，而不是分子个数。化学计量数可以是整数，可以是分数。⑤化学计量数与△H成正比，当化学计量数不同时，其△H不同H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)，△H=-285.8kJ/mol③右端标注热量数值和符号，△H：吸热用“+”，放热用：“-”。2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)，△H=-571.6kJ/mol1、已知在25℃，101kpa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(1)+25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(g)ΔH=-48.40kJ·mol-1B．C8H18(1)+25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(1)ΔH=-5518kJ·mol-1C．C8H18(1)+25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(1)ΔH=+5518kJ·mol-1D．C8H18(1)+25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(1)ΔH=-48.40kJ·mol-12、1克甲烷在空气中燃烧，恢复常温下测得放出热量55.625KJ，试写出热化学方式。CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-890kJ/mol3、常温下14克CO在足量氧气中充分燃烧，放出141.3KJ热量，写出该热化学方程式。CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)△H=-282.6kJ/mol2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)，△H1=-Q1kJ/molH2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)，△H2=-Q2kJ/mol4、比较Q1和Q2的大小、△H1和△H2的大小Q1﹥Q2△H1＜△H2注意：热量比较比数值，△H比较带符号练：⑴比较Q1＜Q2的大小、△H1＞△H2的大小S(g)+O2(g)==SO2(g)△H1=-Q1kJ/molS(s)+O2(g)==SO2(g)△H2=-Q2kJ/molQ1Q2△H1△H25、已知某温度下的热化学方程式：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)△H=-197kJ/mol试写出SO3分解的热化学反应方程式。2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g)△H=+197kJ/mol注意：对于可逆反应，①当反应逆向进行时，其反应热与正反应的数值相等，符号相反。②其反应热是指反应物完全转变成生成物放出或吸收的热量。6、已知：C(s)+O2(g)==CO2(g)△H=-393.5kJ/mol要获得1000kg热量，需燃烧多少克碳？30.5g备用：已知：S(s)+O2(g)=SO2(g)△H=-290.6kJ/mol求1.6g硫燃烧成为SO2气体,放出多少热量？14.53kJ三、中和反应反应热的测定1、中和热酸与碱反应生成1molH2O时释放的热量称中和热。数值：稀溶液中，强酸和强碱中和时△H=-57.3kJ/mol2、中和反应反应热的测定①原理：Q=mc△t②仪器及药品③实验步骤实验步骤：a、在大烧杯底部垫泡沫塑料（或纸条），使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料（或纸条），大烧杯上用泡沫塑料板（或硬纸板）作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过，以达到保温、隔热、减少实验过程中热量损失的目的，如上图所示。该实验也可在保温杯中进行。b、用一个量筒量取50mL0.5mol/L盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记录。把温度计上的酸用水冲洗干净。c、用另一个量筒量取50mL0.55mol/L氢氧化钠，并用温度计测量氢氧化钠的温度，记录。d、把套有盖板的温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯（注意不要洒在外面），盖好盖板。用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确量取混合溶液的最高温度，记为终止温度，记录。e、重复实验步骤2—4三次如何提高中和热测定的准确度呢？•增强保温、隔热措施，减少实验过程中热量的损失。•不断搅动，使热量分散均匀•使用稀酸溶液和稀碱溶液，减少溶解热的干扰•使用强酸和强碱溶液，减少电离热效应的干扰第一章化学反应与能量第二节燃烧热能源若2.6g乙炔（C2H2，气态）完全燃烧生成液态水和CO2（g）时放热130kJ。则乙炔燃烧的热化学方程式为:C2H2(g)＋5/2O2(g)=2CO2(g)＋H2O（l）ΔH=－1300kJ/mol2C2H2(g)＋5O2(g)=4CO2(g)＋2H2O(l)ΔH=－2600kJ/mol反应热燃烧热中和热。。。溶解热一、燃烧热1、定义101kPa时，1mol纯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。例子：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-890.3kJ/mol890.31kJ/mol就是甲烷的燃烧热2、注意问题：④研究内容：放出的热量（ΔH0，单kJ/mol）①研究条件：25℃、101kPa②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：1mol→CO2(g)→H2O（l）→SO2（g）如:CHS名称化学式ΔH/kJ·mol-1名称化学式ΔH/kJ·mol-1石墨C(s)-393.5乙烷C2H6(g)-1559.8金刚石C(s)-395.0乙烯C2H4(g)-1411.0氢气H2(g)-285.8乙炔C2H2(g)-1299.6一氧化碳CO(g)-283.0乙醇C2H5OH(l)-1366.8甲烷CH4(g)-890.31丙烷C3H8(g)-2219.9甲醇CH3OH(l)-726.51苯C6H6(l)-3267.5一些物质燃烧热1、能否根据式子1/2CH4(g)+O2(g)=1/2CO2(g)+H2O(l)ΔH=-445.15kJ/mol认为甲烷的燃烧热是445.15kJ/mol？2、已知：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH=-571.6kJ/molH2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)ΔH=-241.8kJ/mol求氢气的燃烧热。答:ΔH=-285.8kJ/mol2、请分别写出石墨和金刚石燃烧的热化学方程式。C(石墨s）+O2（g）=CO2（g）ΔH=-393.5kJ/molC(金刚石s）+O2（g）=CO2（g）ΔH=-395.0kJ/mol因为石墨与金刚石的晶体结构不同,其具有的能量也不相同石墨与金刚石的燃烧热为什么不相同？燃烧热与中和热的区别与联系相同点燃烧热中和热能量变化ΔH不同点反应物的量生成物的量反应热的含义放热反应ΔH0,单位kJ/mol1mol可燃物可能是1mol也可以是0.5mol(不限)不限量H2O1mol1mol反应物完全燃烧时放出的热量;不同的物质燃烧热不同酸碱中和生成1molH2O时放出的热量,强酸强碱间的中和反应中和热大致相同,均约为57.3kJ/mol二、能源1、能源定义2、能源种类3、我国现阶段能源构成4、能源研究热点课题1、下列性质中，能说明乙醇宜作燃料的是①燃烧时发生氧化反应②充分燃烧的产物不污染环境③乙醇是一种再生能源④燃烧时放出大量的热A.①②③B.①②④C.①③④D.②③④2、1.5g火箭燃料二甲基肼（CH3NHNHCH3）完全燃烧，放出50kJ热量，则二甲基肼的燃烧热为：A.1000kJ/molB.1500kJ/molC.2000kJ/molD.3000kJ/mol3.家用液化气中主要成分是丁烷，当10kg丁烷完全燃烧并生成二氧化碳和液态水时，放出热量5×105kJ。写出丁烷燃烧的热化学方程式。第一章化学反应与能量第三节化学反应热的计算H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)△H1=－241.8kJ/mol已知：H2O(g)=H2O(l)△H=－44kJ/mol是否可以求出氢气的燃烧热？H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)△H2=△H1+△H=－285.8kJ/molH2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)△H2=－285.8kJ/mol上式中的△H1是否表示氢气的燃烧热？一、盖斯定律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。——条条大路通罗马CO(g)C(s)CO2(g)H1H3H2已知CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)ΔH2=-283.0kJ/molC(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH3=-393.5kJ/mol求算C(s)+1/2O2(g)=CO(g)ΔH1=?C(s)+1/2O2(g)=CO(g)ΔH1=?CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)ΔH2=-283.0kJ/molC(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH3=-393.5kJ/mol方法：写出目标方程式;确定“中间产物”（要消去的物质）;变换方程式,ΔH要同时变化然后用消元法逐一消去“中间产物”;得到目标方程式并进行相应的运算。例1：写出石墨变成金刚石的热化学方程式(25℃,101kPa时)•说明：（1）可以在书中查找需要的数据•（2）并告诉大家你设计的理由。先思考，之后小组讨论汇报查燃烧热表知：①C(石墨，s)+O2(g)=CO2(g)△H1=-393.5kJ/mol②C(金刚石，s)+O2(g)=CO2(g)△H2=-395.0kJ/mol所以，①-②得：C(石墨，s)=C(金刚石，s)△H=+1.5kJ/mol你知道神六的火箭燃料是什么吗？例2：某次发射火箭，用N2H4（肼）在NO2