人教版新课标高中化学教案.pdf
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1、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
2、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)催化剂一降低活化能一提高活化分子数一提高有效碰撞频率一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,
3、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“婚变”,用 符 号“表示,单位常采用k j/m ol 或 k jm ol-一、反应热熔变1、定义:恒压条件下,反应的热效应等于始变 2、符号
4、:A H 3、单位:k j/m ol 或 k jm o4、反应热表示方法:H 为+或A H0时为吸热反应;H 为 一 或 H0时为放热反应。5、AH计算的三种表达式:(1)A H =化学键断裂所吸收的总能量一化学键生成所释放的总能量(2)A H =生成的总能量-反应物的总能量(3)A H =反应物的键能之和-生成物的键能之和二、热化学方程式2 口 口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 z(g)+L(g)=1U1 Era2 H I (g);A H=-1 4.9 k j/m ol2 .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
5、压强不同时,其 不 同。中学化学中 所 用 的 的 数 据,一般都是在1 0 1 k P a 和 2 5 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“1”、固体用“s”、溶 液 用“a q”,且热化学方程式通常不用“t”、“I ”。(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 也 不 同。3.热化学方程式的应用【点击试题】已知在2 5,l O l k P a 下,l g C 8 H|8 (辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出4 8.4
6、 0 k J 热量.表示上述反应的热化学方程式正确的是A.C8H1 8(1)+y O2(g)=8 C O2(g)+9 H2O(g).A H=-4 8.4 0 k J/m ol2 5B.C8HI 8(1)+yO2(g)=8 C O2(g)+9 H2O(1).A H=-5 5 1 8 k J/m ol2 5C.C8Hi s()+O2(g)=8 C O2(g)+9 H2O(1).A H =+5 5 i 8 k J/m olD-2 C8H1 8(1)+2 5 O2(g)=1 6 C O2(g)+1 8 H2O(1):H =T 1 0 3 6 k J/n i ol 答案 B D【实践活动】中和反应反应热
7、的疝定一、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 m ol H20时的反应热叫中和热。【实验】实验2-3:在 5 0 m L 烧杯中加入0.5 0 m ol/L 的盐酸,测其温度。另用量筒量取5 0 m L 0.5 5 m ol/L N a O H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。数据处理:H=Q/n=c m t/n盐酸温度/N a O H 溶液温度/中和反应后温度/t(H C l)t(N a O H)t2其中:c=4.1 8 J/(g),n i 为酸碱溶液的质量和,七是盐酸温度与N a O H 溶液温度的平
8、均值,n为生成水的物质的量。二、实验操作1、为了保证0.5 0 m ol的盐酸完全被N a O H 中和,采 用 0.5 5 m ol L-%a O H 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仕2 七)=2、计算反应热:H=Q/n=c m Z t/n。其中:c=4.1 8 J/(g ),m=m i+m 2=1 0 0 g,At=(t2ti)=n=0.5 0 m ol L-1X5 0 m L X 1 0-
9、3=0.0 2 5 m olo AH=注意:单位换算 L=1 0 0 0 m L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 )+1/2 02(g )=H20 (g )A H I =a k j/m ol(2)2 H 2(g )+0,(g)=2 比0 (g )A H 2 =b k j/m ol(3)H2(g )+1/2 02(g )=I l20 (1 )A 1 1 3 =c k j/m ol(4)2 H
10、 2 (g )+02(g )=2 H20 (1 )A H 4 =d k j/m ol则 a、b、c、d的关系正确的是 A C oA、a c d 0 C、2 a=b 03、沼气是一种能源,它的主要成分是C H,。0.5 m ol C H.,完全燃烧生成C O?和也0 时,放 出 445 k J 的热量。则下列热化学方程式中正确的是(D)A、2cH M g )+402(g )=2C 02(g )+4&0(1)A H =+8 9 0 k j/m o lB、C H i+202=0)2+H Q A H =-8 9 0 k J/m o lC、C H“(g )+2 02(g )=C 02(g )+2 H20
11、(1)A H =-8 9 0 k j/m o lD、1/2C H 4(g )+O 2(g )=l/2C 02(g )+H20(1)A H =-8 9 0 k j/m o l4、已 知 I m o l I k 分子中化学键断裂时需要吸收436 k J 的能量;I m o l C k 分子中化学键断裂时需要吸收243 kJ由H原子和C l 原子形成1 m o l H C 1 分子时释放431 k J 的能量。下列叙述正确的是(A C )A、氢气和氯气反应生成氯化氢气体的热化学方程式是比(g)+C L(g)=2H C 1(g)B、氢气和氯气反应生成2 m o l 氯化氢气体,反 应 的 A H=18
12、 3 k j/m o lC、氢气和氯气反应生成2 m o l 氯化氢气体,反 应 的 A H=-18 3 k j/m o lD、氢气和氯气反应生成l m o l 氯化氢气体,反 应 的 A11=18 3 k j/m o l解析:反应热=生成物的键能减反应物的键能=436k J?m o l T+243k J?m o l T-2X 431 k J?m o rI=-18 3k J?mOr1,故l m o l 氢气与l m o l 氯气反应时放出热量为18 3K J,A H=-18 3k J/m o l,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.应义:i 10
13、11P a时,l m o l 物 质*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 k P a时,生成稳定的氧化物。如C 完全燃烧应生成C 02(g),而生成C O(g)属于不完全燃烧。又如压燃烧生成液态f t O,而不是气态水蒸气。S 对应的是S O?等。(1)书写表示燃烧热的热化学方程式时,应以燃烧1 m o l 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)|-02(g)=H zO(l);H=-28 5.8 k J/m o l【强调】燃烧热其*()22.有关燃烧热的计算【点击试题】例1、10 g 硫 磺 在 02中完全燃
14、烧生成气态地,放出的热量能使500 g H 2。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(t 2-t 2)=500 g X 1 0 T x 4.i 8 J/(gC)(62.4T 8)=9 2.8 k J,则l m o l (32g)硫磺燃烧放热为就 吃 瞪 吆 尸=-29 7 k j/m o l,硫磺的燃烧热为29 7 k j/m o l,热化学方程式为:S(s)+02(g)=S O z(g);H=-29 7 k j/m o l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
15、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 HA H=I I2+H3 A H2=A H)-A H3=-3 93.5 k J/mo l-(-2 83.O k J/mo l)=-1 1 0.5 k J/mo l即:C (s)+-1-02(g)=C 0 (g)的 H=-1 1 0.5 k J/mo l【投影】H2(g)+1o2(g)=Hpa)比飒 E g g/【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)+-g-02(g)=H20 (g);H,=-2 4
16、1.8k J/mo l H20(g)=H20(l);A H2=-4 4.O k J/mo根据盖斯定律,则 H=4 HI+4 H 2=2 4 1.8k J/mo l+(-4 4.O k J/mo l)=-2 85.8k J/mo l第三节化学反应热的计算(二)一-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 0.3 mo l的气态高能燃料乙硼烷(B zlh)在氧气中燃烧,生成固态三氧化二硼和液态水,放出64 9.5 k J热量,该反应的热化学方程式为_ 又已知:H20 (g)=H20 (1);A H2=-4 4.O k J/mo l,则 1
17、1.2 L(标准状况)乙硼烷完全燃烧生成气态水时放出的热量是 k J。解析:0.3 mo l乙硼烷完全燃烧生成液态水放出64 9.5 k J 热量,则 Imo l乙硼烷完全燃烧放出的热量为:mol x 649.5V 10.3mol=2 1 6 5 V 因 此 乙 硼 烷 燃 烧 的 热 化 学 反 应 方 程 式 为:%&+302(g)=8Q 3+3也。=-216SJ/mol。由 于 Imo l水汽化需吸热4 4 k J,则 3 mo l液态水全部汽化应吸热:3molx44kJ/mol=1 3 2 k J,所 以 i mo l乙硼烷完全燃烧产生气态水时放热:2165kJ-132kJ=2033k
18、J,则1 1.2 L (标 准 状 况)乙 硼 烷 完 全 燃 烧 产 生 气 态 水 放 出 热 量 是:0.5mol x 2033kJ/mol=1016.5kJ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:H2(g)+1/2 02(g)=H20 (1)A=-2 85.8 k J mo l-C3H8(g)+5 0 2 (g)=3 C 02(g)+4 H20 (1)4-2 2 2 0.0 k J mo l-1实验测得氢气和丙烷的混合气体共5 mo l,完全燃烧时放热3 84 7k J,则混合气体中氢气
19、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,2 85.8x +2 2 2 0.0 y=3 84 70又 因 为 x+y=5,所以解得x =3.75 mo l y=l.2 5 mo l,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:-2 85.8 W 3 no/x 5 x-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
20、。2、=、().1 7 m o L 所以 C3 1.O m o l/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)0.0 1 3 (2)1 (3)(4)吸热第 三 节 化 学 平 衡(三)化学平衡常数 在 4 5 7.6 时,反应体系中各物质浓度的有关数据如下:起始时各物质的浓度(m o l L-1)平衡时各物质的浓度(m o l L 1)平衡常数J(H/)C(H2)C(I2)H2I2H IH2I2H I1.1 9 7 X 1 0-26.944X1()T05.6 1 7 X 1 0-35.9 3 6 X 1 0-41.2 7 0 X 1 0-24 8.3 8
21、1.2 2 8 X 1 0 T9.9 6 4 X 1 0 T03.8 4 1 X 1()71.5 2 4 X 1 0-41.6 8 7 X 1 0-24 8.6 11.201X1()T8.4 0 3 X I O、04.5 8 0 X 1 0-39.7 3 3 X 1()71.4 8 6 X 1 0-24 9.5 4001.5 2 0 X 1()7L696X1()T1.6 9 6 X 1。-1.1 8 1 X 1()T4 8.4 8001.2 8 7 X 1 0-1.4 3 3 X 1 0-31.4 3 3 X 1 0-41.0 0 0 X 1 0-24 8.7 1003.777X 1()T4.
22、2 1 3 X 1 0-34.2 3 1 X 1。-2.9 3 4 X 1()74 8.8 1化学平衡常数平均值4 8.7 4例如,式黑6 K事玉明3 的注加K/(1.2 7 0 x 1 0-2)2表中数据算法如下:k=-r-=4 8.3 85.6 1 7 x 1 0 x 5.9 3 6 x K T41 .定义:在一定温度下,可逆反应达到平衡时,生成物的浓度幕之积与反应物浓度募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,用符号表示。计算平衡常数:结心达到平衡时除玛=舞畿(常数)起始时各物质的浓度/m o l L 1平衡时各物质的浓度/m o l -L C(CC)2)C(
23、H2)C(CO)=c(I2)=0.0 1 6 m o l/L c(HI)=0.0 0 8 0 m o l/L答:C(H2)=C(I2)=0.0 1 6 m o l/L,c(HI)=0.0 0 8 0 m o l/L o【例2 在密闭容器中,将2.0 m o l C O与1 0 m o l H20混合加热到80 0 ,达到下列平衡C0(g)+H20(g)C02(g)+H2(g)K=l.0求C O转化为CO?的转化率。【解】设x为达到平衡时C O转化为CO 2的物质的量,V为容器容积。CO(g)+H2O(g)_ .C O2(g)+H2(g)起始浓度2.0V1 0V 9V V平衡浓度2.0-x1 0
24、-xXXVVVVKC(CO2)C(H2)-c(CO)c(H?O)一x2=(2.0-x)(1 0-x)x2=2 0-1 2 x +x22 0 .x=1.6 61 2C O转化为CO 2的转化率为:x2.-.=1 02.0-x 1 0-xV vx l 0 0%=83%2.0答:C O转化为CC 2的转化率为8 3%。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,引起丫正刀逆,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、若条件改变,虽 V 正、
25、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H20(g)+C(s)-O(g)+Hz(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的方向移动。2不移
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