第一篇：【化學(xué)】魯科版選修4《化學(xué)反應(yīng)原理》教案：1.1《化學(xué)反應(yīng)的.

第1章化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化 第1節(jié)化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)

知識與技能:通過反應(yīng)熱定義的學(xué)習(xí),了解反應(yīng)熱效應(yīng)的定量描述與反應(yīng)條件有關(guān);通過中和熱的實驗,了解反應(yīng)熱效應(yīng)的定量測定原理和方法;通過反應(yīng)焓變定義的學(xué)習(xí),了解反應(yīng)熱和反應(yīng)焓變的關(guān)系;通過熱化學(xué)方程式的學(xué)習(xí),了解熱化學(xué)方程式的意義,了解燃燒熱的概念,體會熱力學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性;通過蓋斯定律求算反應(yīng)焓變,了解反應(yīng)焓變與變化途徑無關(guān),僅僅與狀態(tài)有關(guān);通過鍵能的變化求算反應(yīng)焓變,了解物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與其能量變化的關(guān)系。

過程與方法:通過反應(yīng)熱定義的學(xué)習(xí),理解實驗研究和理論研究在科學(xué)探究方面的意義;在學(xué)習(xí)過程中,學(xué)會運用觀察、對比、分析、思考等方法對所獲得的信息進(jìn)行處理;通過反應(yīng)焓變概念的學(xué)習(xí),了解實驗研究和理論研究在科學(xué)探究方面的意義;在學(xué)習(xí)過程中,學(xué)會運用觀察、分析、遷移等思維方法來建構(gòu)新的概念;通過蓋斯定律求算反應(yīng)焓變的過程,體會數(shù)學(xué)、物理在學(xué)習(xí)化學(xué)中的重要性,注意理科之間的相互滲透和影響。

情感態(tài)度與價值觀:體會實驗成功的喜悅,感悟科學(xué)探究的樂趣;養(yǎng)成良好的實事求是的科學(xué)態(tài)度;體會思考帶給人的愉快情感體驗,感悟化學(xué)學(xué)科學(xué)習(xí)的樂趣;養(yǎng)成良好的實事求是的科學(xué)態(tài)度。

教學(xué)重點:反應(yīng)熱概念的含義;熱化學(xué)方程式的正確書寫;熱化學(xué)方程式的正確書寫以及反應(yīng)焓變的計算。

教學(xué)難點:反應(yīng)焓變的計算

課時安排:共五課時(新課3課時復(fù)習(xí)練習(xí)2課時 教學(xué)過程: 第一課時

【引入新課】從物質(zhì)結(jié)構(gòu)的角度看,化學(xué)反應(yīng)的實質(zhì)是舊化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的

生成,因此幾乎所有的化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量的釋放或吸收。通過過去對化學(xué)的學(xué)習(xí),我們知道在化學(xué)反應(yīng)中,化學(xué)能可以與多種形式的能量發(fā)生轉(zhuǎn)化,其中最普遍的能量轉(zhuǎn)化是化學(xué)能與熱能之間的轉(zhuǎn)化。因此可以將化學(xué)反應(yīng)分為放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)。

【板書】第1章化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化 第1節(jié)化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng) 【投影】

【提問】常見的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)有哪些類型? 【學(xué)生】常見的放熱反應(yīng): ①活潑金屬與水或酸的反應(yīng) ②酸堿中和反應(yīng) ③燃燒反應(yīng) ④多數(shù)化合反應(yīng) 常見的吸熱反應(yīng): ①多數(shù)分解反應(yīng),如CaCO 3 高溫 CaO+CO 2↑

②2NH 4Cl(s +Ba(OH2·8H 2O(s =BaCl 2+2NH 3 ↑+10H 2O ③C(s+H 2O(g

高溫

CO+H 2 ④CO 2+C 高溫 2CO

【講解】注意:化學(xué)反應(yīng)是放熱還是吸熱,與反應(yīng)條件(加熱或不加熱沒有關(guān)系。放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)我們還可以借助下面的圖像來理解。【投影】

【練習(xí)】下列對化學(xué)反應(yīng)熱現(xiàn)象的說法不正確的是(AC A.放熱反應(yīng)時不必加熱 B.化學(xué)反應(yīng)一定有能量變化 C.一般地說,吸熱反應(yīng)加熱后才能發(fā)生

D.化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)的數(shù)值與參加反應(yīng)的物質(zhì)的多少有關(guān)

【講解】為了定量描述化學(xué)反應(yīng)中釋放或吸收的熱能,化學(xué)上把化學(xué)反應(yīng)在一定溫度下進(jìn)行時,反應(yīng)所釋放或吸收的熱量稱之為該溫度下的熱效應(yīng),簡稱反應(yīng)熱。【板書】

一、化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱(一反應(yīng)熱

1、定義:當(dāng)化學(xué)反應(yīng)在一定的溫度下進(jìn)行時,反應(yīng)所釋放或吸收的熱量稱為該反應(yīng)在此溫度下的熱效應(yīng),簡稱反應(yīng)熱。

2、反應(yīng)熱的意義:描述化學(xué)反應(yīng)釋放或吸收熱量的物理量.3、符號: Q>0 反應(yīng)放熱 吸熱反應(yīng)

放熱反應(yīng) Q Q<0 反應(yīng)吸熱

4、獲得Q值的方法:(1實驗測量法(2理論計算法

【講解】反應(yīng)熱可以根據(jù)反應(yīng)的類型分為多種,比如中和反應(yīng)放出的熱量叫中和熱,燃燒反應(yīng)放出的熱量為燃燒熱等等。

【板書】①中和熱

5、反應(yīng)熱的分類:②燃燒熱 ③生成熱……

【講解】下面我們來看看什么是中和熱和如何進(jìn)行中和熱的測定。【板書】(二中和熱

1、定義:在稀溶液中,強酸跟強堿發(fā)生中和反應(yīng),生成1mol水時的反應(yīng)熱叫做中和熱。【投影】理解要點: ①條件:稀溶液。稀溶液是指溶于大量水的離子。

②反應(yīng)物:(強酸與(強堿。中和熱不包括離子在水溶液中的生成熱、電解質(zhì)電離的吸熱所伴隨的熱效應(yīng)。

③生成1mol水,中和反應(yīng)的實質(zhì)是H+和OH—化合生成H20,若反應(yīng)過程中有其他物質(zhì)生成,這部分反應(yīng)熱也不在中和熱內(nèi)。

④放出的熱量:57.3kJ/mol 【板書】

2、中和熱的表示:H+(aq+OH-(aq=H2O(l;Q=-57.3kJ

【練習(xí)】

1、已知H+(aq+OH-(aq=H2O(l;△ H=-57.3kJ/mol ,求下列中和反應(yīng)中放出的熱量。

(1用20gNaOH配稀溶液跟足量稀鹽酸反應(yīng)放出____________kJ的熱量。(2用2molH2SO4配稀溶液跟足量稀NaOH反應(yīng),放出____________kJ的熱量。【練習(xí)】

2、為了減小誤差,某同學(xué)在實驗中兩次測定中和熱。第一次用50mL0.5mol?L—1的鹽酸和50mL0.5mol?L—1NaOH溶液,第二次是用100mL0.5mol?L—1的鹽酸和100mL0.5mo l?L—1的NaOH溶液。請你預(yù)測該同學(xué)兩次測得的中和熱結(jié)果(相等或者不相等。

【講解】我們來看看中和熱的測量及有關(guān)問題。【閱讀】指導(dǎo)學(xué)生閱讀課本P3頁,完成:

1、測定中和熱的儀器;

2、測定中和熱的原理;

3、測定中和熱中應(yīng)該要注意哪些問題? 【視頻】中和熱的測定。【板書】

3、中和熱的測量

(1儀器:量熱計(環(huán)形玻璃攪拌棒、溫度計、燒杯

【投影】

【板書】(2原理:Q= —C(T2—T1(C為熱容 或Q= —C m(T2—T1(C為比熱容 中和熱:Q= Q n(H2O = —mC(T2—T1 n(H2O 與酸、堿的用量無關(guān)。

【講解】根據(jù)單位判斷到底是熱容還是比熱容。【板書】(3步驟: 【投影】步驟: 1組裝量熱器

在大燒杯底部墊泡沫塑料(或紙條,使放入的小燒杯杯口與大燒杯杯口相平(防止熱量擴散到周圍的空氣中,造成誤差。然后再在大、小燒杯之間填滿碎泡沫塑料(或紙條,大燒杯上用泡沫塑料板(或硬紙板作蓋板,在板中間開兩個小孔,正好使溫度計和環(huán)形玻璃攪拌棒通過,如上圖所示。

2藥品取用

用一個量筒最取50 mL 1.0 mol/L鹽酸,倒入小燒杯中,并用溫度計測量鹽酸的溫度,記入下表。然后把溫度計上的酸用水沖洗干凈。用另一個量筒量取50 mL 1.0mol/LNaOH溶液,并用溫度計測量NaOH溶液的溫度,記入下表。

3酸堿混合

把量筒中的NaOH溶液迅速倒入量熱計(注意不要灑到外面。立即蓋上蓋板,用環(huán)形玻璃攪拌棒上下輕輕攪動溶液,并準(zhǔn)確讀取混合溶液的最高溫度,記為終止溫度,記入下表。

4數(shù)據(jù)處理

5重復(fù)以上實驗兩次

【提問】我們測得中和熱為52.5kJ,小于57.3kJ,你們認(rèn)為造成誤差的原因可能有哪些?【交流與討論】學(xué)生匯報討論的結(jié)果。

【投影】產(chǎn)生誤差的原因有:(1量取溶液的體積有誤差(2藥品的選用不當(dāng)引起的誤差(3實驗過程中有液體灑在外面(4混合酸、堿溶液時,動作緩慢

(5隔熱操作不到位,致使實驗過程中熱量損失而導(dǎo)致誤差

(6測了酸后的溫度計未用水清洗而便立即去測堿的溫度,致使熱量損失而引起誤差。【提問】(1大、小燒杯放置時,為何要使兩杯口相平?填碎紙條的作用是什么?(2酸、堿混合時,為何要把量筒中的NaOH溶液一次倒入小燒杯而不能緩緩倒入?

(3實驗中能否用環(huán)形銅絲攪拌棒代替環(huán)形玻璃攪拌棒?為什么?(4有人建議用50mL1.1mol/LNaOH進(jìn)行上述實驗,測得的中和熱數(shù)值會更加準(zhǔn)確。為

什么? 【答案】(1減少熱量損失(2減少熱量損失

(3不能。因為銅絲易導(dǎo)熱,使熱量損失較大

(4可以保證鹽酸完全反應(yīng)。使測得的熱量更加準(zhǔn)確。

【練習(xí)】

3、50ml0.50mol·L-1鹽酸與50mL0.55mol·L-1NaOH溶液在如下圖所 示的裝置中進(jìn)行中和反應(yīng)。通過測定反應(yīng)過程中放出的熱量可 計算中和熱。回答下列問題:(1從實驗裝置上看,圖中尚缺少的一種玻璃儀器是。(2燒杯間填滿碎紙條的作用是。

(3若大燒杯上不蓋硬紙板,求得的反應(yīng)熱數(shù)值(填“偏大”“偏小”或“無影響”。(4實驗中該用60mL0.50mol·L-1鹽酸跟50mL0.55mol·L-1NaOH溶液進(jìn)行反應(yīng),與上述實驗相比,所放出的熱量(填“相等”或“不相等”,簡述理由:。

(5用相同濃度和體積的氨水代替NaOH溶液進(jìn)行上述實驗,測得的中和熱數(shù)值會;用50mL0.50mol/LNaOH溶液進(jìn)行上述驗,測得的放出的熱量數(shù)值可能會(填“偏大”“偏小”或“無影響”。

【小結(jié)】小結(jié)本節(jié)課的內(nèi)容。

【作業(yè)】完成練習(xí)冊中的有關(guān)練習(xí)【板書設(shè)計】第1章化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化 第1節(jié)化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)

一、化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱(一反應(yīng)熱

1、定義:當(dāng)化學(xué)反應(yīng)在一定的溫度下進(jìn)行時,反應(yīng)所釋放或吸收的熱量稱為該反應(yīng)在此溫度下的熱效應(yīng),簡稱反應(yīng)熱。

2、反應(yīng)熱的意義:描述化學(xué)反應(yīng)釋放或吸收熱量的物理量.3、符號:Q>0 反應(yīng)放熱 Q Q<0 反應(yīng)吸熱

4、獲得Q值的方法:(1實驗測量法(2理論計算法 ①中和熱

5、反應(yīng)熱的分類:②燃燒熱 ③生成熱……(二中和熱

1、定義:在稀溶液中,強酸跟強堿發(fā)生中和反應(yīng),生成1mol水時的反應(yīng)熱叫做中和熱。

2、中和熱的表示:H+(aq+OH-(aq=H2O(l;Q=-57.3kJ

3、中和熱的測量（1）儀器：量熱計（環(huán)形玻璃攪拌棒、溫度計、燒杯）（2）原理：Q= —C(T2—T1(C 為熱容 中和熱：Q=（3）步驟 或 Q= —C m(T2—T1（C 為比熱容）Q —mC(T2—T1 = 與酸、堿的用量無關(guān)。n(H2O n(H2O

第二篇：【化學(xué)】魯科版選修4《化學(xué)反應(yīng)原理》教案：1.1《化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)》(第5課時)

知識改變命運，學(xué)習(xí)成就未來

（知識改變命運，學(xué)習(xí)成就未來

A.瞬間產(chǎn)生大量高溫氣體推動航天飛機飛行

B.從能量變化的角度，主要是化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎蛣幽?/p>

C.反應(yīng)的焓變大于零

D.在方程式后增加ΔH及其數(shù)據(jù)即為熱化學(xué)方程式

【解析】該反應(yīng)產(chǎn)生出3種氣體，而且題目也給了該反應(yīng)物的混合物為固體燃料，所以可以判定A、B均為正確的。選項C錯誤，因為放熱反應(yīng)，焓變小于零。選項D也錯誤，因為還缺反應(yīng)物和生成物的狀態(tài)以及，焓變的溫度。

【題5】某短跑運動員體重70kg,，其跑時以1/7秒沖出1m遠(yuǎn)，消耗的能量為6860J，其能量全部由消耗體內(nèi)葡萄糖提供，熱化學(xué)方程式為C6H12O6(s)＋6O2(g)===6CO2(g)＋6H2O(l);ΔH=-2804kJ/mol，則所消耗葡萄糖的質(zhì)量為(C)A.0.22g

B.0.55g

C.0.44g

D.0.66g 【解析】本題只要利用總能量除以焓變，即可得需該反應(yīng)物的物質(zhì)的量，再將反應(yīng)物的物質(zhì)的量乘以其摩爾質(zhì)量即為答案：

6.86kJ?180g/mol?0.44g

2804kJ/mol【題6】強酸與強堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng): H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH=-57.3kJ·mol－

1分別向1L0.5mol·L－1的NaOH溶液中加入：①稀醋酸 ②濃硫酸 ③稀硝酸，恰好完全反應(yīng)的熱效應(yīng)分別為ΔH1、ΔH2、ΔH3，它們的關(guān)系正確的是（D）A.ΔH1>ΔH2>ΔH3

B.ΔH2<ΔH1<ΔH3

C.ΔH1=ΔH2=ΔH3

D.ΔH1>ΔH3>ΔH2

【解析】用③稀硝酸是我們正常學(xué)習(xí)的中和熱57.3kJ/mol，若改用①稀醋酸這種酸為弱酸，部分電離，中和反應(yīng)產(chǎn)生的熱量會被繼續(xù)電離所吸收，故釋放出的熱量數(shù)值會變小；若用②濃硫酸，濃硫酸有自己的特性，那就是溶于劇烈放熱，故釋放出的熱量數(shù)值會很大。另外三者均為放熱反應(yīng)，焓變小于零，數(shù)值越大的其焓變的值越小。所以有選項D是正確的。【題7】下列說法正確的是（CD）A.需要加熱方能發(fā)生的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng) B.放熱反應(yīng)在常溫下一定很容易發(fā)生

C.反應(yīng)是吸熱還是放熱必須看反應(yīng)物和生成物所具有的總能量的相對大小 D.吸熱反應(yīng)在一定條件下也能發(fā)生

【解析】并不是所有的吸熱反應(yīng)都需要加熱，需要加熱的也未必是吸熱反應(yīng)，因為有些放熱反應(yīng)也需要加熱來促使反應(yīng)的發(fā)生。放熱反應(yīng)主要體現(xiàn)的有熱量放出的化學(xué)反應(yīng)，而沒有指代在常溫下能容易發(fā)生。

歡迎各位老師踴躍投稿，稿酬豐厚 郵箱：zxjkw@163.com

知識改變命運，學(xué)習(xí)成就未來

【題8】下列反應(yīng)中生成物的總能量大于反應(yīng)物總能量的是（D）A.氫氣在氧氣中燃燒

B.鐵絲在氧氣中燃燒

C.硫在氧氣中燃燒

D.焦碳在高溫下與水蒸氣反應(yīng)

【解析】按題目來說，就是尋找吸熱反應(yīng)，所有的燃燒為放熱反應(yīng)，所以本題中就只有焦碳在高溫下與水蒸氣反應(yīng)為吸熱反應(yīng)了。

【題9】下列關(guān)于ΔH（焓變）的說法正確的是（BD）A.在任何條件下，化學(xué)反應(yīng)的焓變都等于化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱 B.ΔH >0時，反應(yīng)吸收熱量；ΔH <0時，反應(yīng)放出熱量 C.熱化學(xué)方程式中ΔH的值與物質(zhì)前的化學(xué)計量數(shù)無關(guān) D.ΔH的值可以通過實驗測得

【解析】反應(yīng)熱是化學(xué)反應(yīng)在一定的溫度下進(jìn)行時，反應(yīng)所釋放或吸收的熱量稱為該溫度下的熱效應(yīng)，而焓變是反應(yīng)物和產(chǎn)物之間的焓之差，二者不存在相等的關(guān)系。焓變的值是受化學(xué)計量數(shù)影響的，是按倍數(shù)變化的。

【題11】磷在氧氣中燃燒，可能生成兩種固態(tài)氧化物。3.1g的單質(zhì)磷（P）在3.2g氧氣中燃燒，至反應(yīng)物耗盡，并放出X kJ熱量。

（1）通過計算確定反應(yīng)產(chǎn)物的組成（用化學(xué)式表示）是

，其相應(yīng)的質(zhì)量（g）為

。（2）已知單質(zhì)磷的燃燒熱為Y kJ/mol，則1mol P與O2反應(yīng)生成固態(tài)P2O3的反應(yīng)熱ΔΗ=。

（3）寫出1mol P與O2反應(yīng)生成固態(tài)P2O3的熱化學(xué)方程式：

。【解析】

本題中磷燃燒可能生成P2O3和P2O5，要確定二者的比例，需要通過題目中的兩個數(shù)據(jù)來聯(lián)立方程組求解。設(shè)3.1g中有物質(zhì)的量為x的磷生成P2O3，有物質(zhì)的量為y的磷生成P2O5。故

x+y=3.1g/31g?mol-1 ①

3x+5y=2×3.2g/32g mol-1

②

解得x=y=0.05mol 所以可確定反應(yīng)產(chǎn)物的組成為P2O3和P2O5，且質(zhì)量分別為0.05mol×110g mol-1/2=2.75g 和0.05mol×142g mol-1/2=3.55g 單質(zhì)磷的燃燒熱為Y kJ/mol即1mol磷完全燃燒生成P2O5釋放熱量為Y kJ。從

知識改變命運，學(xué)習(xí)成就未來

N2H4(g)+O2(g)==N2(g)+2H2O(g)

ΔΗ2=-534 kJ/mol ②

試計算1mol肼和二氧化氮完全反應(yīng)時放出的熱量為

kJ，寫出肼和二氧化氮反應(yīng)的熱化學(xué)方程式

。【解析】

根據(jù)蓋斯定律有：②-1/2① 得N2H4(g)+NO2(g)== 3/2N2(g)+2H2O(g)

ΔΗ=-534 kJ/mol-1/2×67.7 kJ/mol=-567.85 kJ/mol 熱化學(xué)方程式：2N2H4(g)+2NO2(g)== 3N2(g)+4H2O(g)ΔΗ=-1135.7 kJ/mol

歡迎各位老師踴躍投稿，稿酬豐厚 郵箱：zxjkw@163.com

第三篇：化學(xué)選修4化學(xué)反應(yīng)原理 教師用書

《化學(xué)反應(yīng)原理》教師參考書

說明

本書是根據(jù)中華人民共和國教育部制訂的《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》和《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書化學(xué)選修4化學(xué)反應(yīng)原理》的內(nèi)容和要求編寫的，供高中化學(xué)教師參考。

根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)，《化學(xué)反應(yīng)原理》課程要求學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)與能量、化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡以及溶液中的離子平衡等內(nèi)容，并要求達(dá)到以下學(xué)習(xí)目標(biāo)：

1.認(rèn)識化學(xué)變化所遵循的基本原理，初步形成關(guān)于物質(zhì)變化的正確觀念；

2.了解化學(xué)反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化所遵循的規(guī)律，知道化學(xué)反應(yīng)原理在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究中的應(yīng)用；

3.贊賞運用化學(xué)反應(yīng)原理合成新物質(zhì)對科學(xué)技術(shù)和人類社會文明所起的重要作用，能對生產(chǎn)、生活和自然界中的有關(guān)化學(xué)變化現(xiàn)象進(jìn)行合理的解釋； 4.增強探索化學(xué)反應(yīng)原理的興趣，樹立學(xué)習(xí)和研究化學(xué)的志向。

《化學(xué)反應(yīng)原理》課程共36課時，各章的課時分配建議如下：

緒論 1課時

第一章 6課時

第二章 11課時

第三章 10課時

第四章 6課時

復(fù)習(xí)2課時

本書按章編排，每章分為―本章說明‖、―教學(xué)建議‖和―教學(xué)資源‖三部分。

―本章說明‖包括教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容分析和課時分配建議等。教學(xué)目標(biāo)反映知識與技能、過程與方法和情感態(tài)度與價值觀幾方面的教學(xué)目的要求。內(nèi)容分析主要說明本章教材的內(nèi)容及其在教學(xué)中的地位和功能、知識間的邏輯關(guān)系以及教材的特點。課時分配建議可供教師安排課時參考。

教學(xué)建議分節(jié)編排，包括本節(jié)的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)重點、難點、教學(xué)設(shè)計的思路、活動建議、問題交流和習(xí)題參考等部分。活動建議主要是對如何組織實驗、科學(xué)探究和調(diào)查研究等教學(xué)活動的建議。問題交流主要介紹―學(xué)與問‖、―思考與交流‖的設(shè)計意圖或?qū)谀炕顒拥慕M織提出建議，有些還給出了相應(yīng)的參考答案。習(xí)題參考包括提示、參考答案以及補充習(xí)題等。

教學(xué)資源主要編入一些本章教材的注釋或疑難問題的解答，及與本章內(nèi)容有關(guān)的原理拓展、科技信息、化學(xué)史、國內(nèi)外化學(xué)與化工生產(chǎn)中的某些新成就等。這些內(nèi)容意在幫助教師理解和掌握教材，一般不宜對學(xué)生講授，以免增加學(xué)生的負(fù)擔(dān)。

應(yīng)該指出的是，教參是供教師備課時參考的，而采用什么教學(xué)方法，應(yīng)該由教師根據(jù)具體情況決定。

本書編寫者：何少華、裴群、金仲嗚、冷燕平、黃明建（按編寫順序）本書審定者：李文鼎、王晶

責(zé)任編輯：冷燕平

責(zé)任繪圖：李宏慶

人民教育出版社 課程教材研究所 化學(xué)課程教材研究開發(fā)中心 2006年4月

目錄

緒言

說明

教學(xué)建議

教學(xué)資源

第一章 化學(xué)反應(yīng)與能量

本章說明

教學(xué)建議

第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)與能量的變化

第二節(jié) 燃燒熱能源

第三節(jié) 化學(xué)反應(yīng)熱的計算

教學(xué)資源

第二章 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡

本章說明

教學(xué)建議

第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)速率

第二節(jié) 影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

第三節(jié) 化學(xué)平衡

第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向

教學(xué)資源

第三章 水溶液中的離子平衡

本章說明

教學(xué)建議

第一節(jié) 弱電解質(zhì)的電離

第二節(jié) 水的電離和溶液的酸堿性

第三節(jié) 鹽類的水解

第四節(jié) 難溶電解質(zhì)的溶解平衡

教學(xué)資源 第四章電化學(xué)基礎(chǔ)

本章說明

教學(xué)建議

第一節(jié) 原電池

第二節(jié) 化學(xué)電源

第三節(jié) 電解池

第四節(jié) 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)

緒言說明

一、教學(xué)目標(biāo)

1.認(rèn)識物質(zhì)的各種化學(xué)性質(zhì)是有規(guī)律可循的，而這些規(guī)律是化學(xué)的精髓，需要下功夫?qū)W習(xí)掌握。

2.了解本書的基本內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法，認(rèn)識學(xué)習(xí)概念模型是學(xué)習(xí)和研究化學(xué)反應(yīng)原理的基礎(chǔ)。3.初步了解―有效碰撞‖、―活化分子與活化能‖的概念模型，認(rèn)識催化劑對于化學(xué)科學(xué)研究和化工生產(chǎn)的巨大作用，為其后的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

二、內(nèi)容分析 1.地位和功能

緒言作為全書的開篇，目的在于讓學(xué)生從一開頭就對本書的基本內(nèi)容、學(xué)習(xí)方法有一個初步的了解，并簡要地介紹有效碰撞理論、活化分子與活化能的概念模型，以及催化劑對于化學(xué)科學(xué)和化工生產(chǎn)的巨大作用，以起到提綱挈領(lǐng)、引起學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)原理興趣的作用。

在前面的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已經(jīng)知道了化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生是由于反應(yīng)物分子之間發(fā)生激烈碰撞，破壞化學(xué)鍵，使得各原子間的組合發(fā)生變化形成新的化學(xué)鍵，產(chǎn)生了新的分子，同時也了解了化學(xué)鍵的斷裂和形成與化學(xué)反應(yīng)中能量變化的關(guān)系。本模塊是以學(xué)生此前的化學(xué)學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，以學(xué)生對許多具體化學(xué)反應(yīng)的知識積累為前提，為適應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)心理發(fā)展需求而設(shè)立的選修課程，旨在幫助學(xué)生進(jìn)一步從理論上認(rèn)識一些化學(xué)反應(yīng)原理的基礎(chǔ)知識和研究問題的方法。教科書中介紹的簡化后的有效碰撞模型和活化分子、活化能模型及催化劑的重要作用，將為學(xué)生后面的學(xué)習(xí)打下重要基礎(chǔ)。2.內(nèi)容結(jié)構(gòu)

緒言在內(nèi)容上主要可分為兩個部分：一是第一、第二自然段，簡要地介紹本模塊的基本教學(xué)內(nèi)容。教科書以大量事例說明，化學(xué)反應(yīng)種類繁多，條件極其復(fù)雜，但都有規(guī)律可循。而這些規(guī)律恰好是化學(xué)的精髓，是吸引人們學(xué)習(xí)、鉆研化學(xué)科學(xué)的魅力所在。二是第三、第四自然段，凸顯研究問題的過程與方法，側(cè)重介紹了簡化后的有效碰撞模型的構(gòu)建思路，及活化分子、活化能等概念。培養(yǎng)學(xué)生自覺地用辯證的觀點看待各種復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，認(rèn)識事物 3 的存在具有多樣性，物質(zhì)的穩(wěn)定具有相對性，而化學(xué)變化的復(fù)雜性和規(guī)律性相輔相成。與此同時，還指出了學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)原理的方法：（1）完成書中規(guī)定的實驗、活動。

（2）觀察周圍（包括大自然）發(fā)生的化學(xué)現(xiàn)象，思考或進(jìn)行模擬實驗。（3）認(rèn)真學(xué)習(xí)概念模型，它是學(xué)習(xí)、研究化學(xué)反應(yīng)原理的基礎(chǔ)。

值得注意的是，緒言在論證了有效碰撞模型的合理性之后，坦陳現(xiàn)有理論的缺憾：―到目前為止，人們還沒有完全掌握計算或推測化學(xué)反應(yīng)活化能的理論方法‖。這種客觀的科學(xué)態(tài)度不僅有利于學(xué)生對相關(guān)理論有一個客觀的認(rèn)識，更對培養(yǎng)學(xué)生的情感態(tài)度與價值觀會起到潛移默化的作用。同時也會激發(fā)學(xué)生將來進(jìn)行更深入探究的意識。緒言的內(nèi)容結(jié)構(gòu)如下圖所示：

3.內(nèi)容特點

緒言中概括地介紹了課程的主要內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法與思路，同時還簡介了―有效碰撞理論‖和―活化分子與活化能‖兩個概念模型，對全書起著提綱挈領(lǐng)、畫龍點睛的作用。

三、課時分配建議

建議用1課時。教學(xué)建議

一、教學(xué)設(shè)計

由于本課的理論性較強，概念較為抽象，學(xué)生接受相關(guān)知識有較大難度，所以緒言教學(xué)采取以教師講授與學(xué)生探究活動相結(jié)合的方法為宜。教學(xué)中對概念模型的表述應(yīng)盡量簡化，對概念模型的認(rèn)識還需要在后面的學(xué)習(xí)中逐漸深入，這里更多地是強調(diào)研究問題的方法和意識。通過緒言的教學(xué)，應(yīng)使學(xué)生在內(nèi)容上對化學(xué)反應(yīng)原理研究的范圍有所了解，在方法上對科學(xué)的研究方法——概念模型法有所領(lǐng)悟。

教學(xué)重點：了解化學(xué)反應(yīng)原理的基本學(xué)習(xí)方法——概念模型法。

教學(xué)難點：―有效碰撞‖和―活化分子與活化能‖的概念模型。

教學(xué)建議：

根據(jù)緒言內(nèi)容特點，本課可設(shè)計成下述教學(xué)模式：課前自學(xué)→查閱資料→課上交流討論→師生共同研究。教師在課前布置學(xué)生自學(xué)，然后將學(xué)生分成若干個小組，要求他們通過查閱資料、小組整理資料、先行討論形成共識，再通過課堂上的匯報、講解、交流和評價，完成對本課內(nèi)容的學(xué)習(xí)。

新課引入首先教師指出，化學(xué)研究的核心問題是化學(xué)反應(yīng)。化學(xué)中最有創(chuàng)造性的工作是設(shè)計和創(chuàng)造新的分子。化學(xué)家們通常是利用已發(fā)現(xiàn)的原理來進(jìn)行設(shè)計并實現(xiàn)這個過程，如果對化學(xué)原理的理解不夠清楚則無法做到。化學(xué)反應(yīng)是怎樣發(fā)生的？為什么有的反應(yīng)快、有的反應(yīng)慢？它遵循怎樣的規(guī)律？如何控制化學(xué)反應(yīng)為人所用？這是我們學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)原理的宗旨。化學(xué)反應(yīng)原理所包含的內(nèi)容及學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)原理的方法正是本書要探討的問題。

教學(xué)中的主要過程可以結(jié)合學(xué)生匯報交流自學(xué)與討論的成果，圍繞下列問題展開： 1.化學(xué)反應(yīng)原理研究的內(nèi)容可列舉學(xué)生熟悉的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行分析。

情景1：

說明：同樣都與H2反應(yīng)，由于O2、CuO、N2的性質(zhì)不同，反應(yīng)的難易程度不同。物質(zhì)之間能否發(fā)生反應(yīng)，是由物質(zhì)本身的性質(zhì)決定的，對于能夠發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，影響化學(xué)反應(yīng)速率的根本原因也是反應(yīng)物本身的性質(zhì)，我們稱之為―內(nèi)因‖。

情景2：將H2+O2混合，在室溫條件下可以穩(wěn)定存在數(shù)百年，但點燃后卻會發(fā)生劇烈的爆炸反應(yīng)，而且只要配比相當(dāng)，可以完全轉(zhuǎn)化成生成物。

說明：外界條件可以促使其反應(yīng)發(fā)生。而且在一定的條件下，反應(yīng)進(jìn)行得比較―徹底‖。物質(zhì)之間反應(yīng)的―內(nèi)因‖已經(jīng)具備，―外因‖則是變化的條件。不同的外界條件都能夠改變化學(xué)反應(yīng)的速率。

情景3：H2+N2即使在高溫、高壓、有催化劑的條件下反應(yīng)，也不能完全轉(zhuǎn)化成生成物。說明：該反應(yīng)是有一定限度的。

總結(jié)：化學(xué)反應(yīng)速率、方向及限度正是―化學(xué)反應(yīng)原理‖要研究的問題。此時有必要指出：在不同物質(zhì)體系、不同的環(huán)境中，化學(xué)反應(yīng)所遵循的規(guī)律是不同的，如在第三單元將介紹水溶液中的離子反應(yīng)；在第一單元和第四單元將分別介紹化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)與能量之間的定量關(guān)系以及電化學(xué)的最基礎(chǔ)知識等等，這些都是―化學(xué)反應(yīng)原理‖研究的范圍。這些基本原理與我們身邊經(jīng)常發(fā)生的化學(xué)現(xiàn)象密切相關(guān)，只要我們注意觀察、研究，大自然將成為無所不在的大課堂。

2.研究化學(xué)反應(yīng)原理的思路與方法——概念模型法。

教科書介紹了合理簡化的概念模型以及如何運用概念模型學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)原理。對該段內(nèi)容的處理可分三步進(jìn)行：

（1）建立簡化的有效碰撞模型的設(shè)想：為了突出化學(xué)反應(yīng)最重要的內(nèi)涵，忽略其他因素的干擾作用，選擇氣相反應(yīng)體系作為研究有效碰撞的基礎(chǔ)模型。其優(yōu)點是：氣體分子運動空間遠(yuǎn)大于自身體積所占有的空間，環(huán)境影響因素相對較少。該概念模型最重要的內(nèi)涵也更加突出，更容易掌握。如在水溶液中的反應(yīng)，水是較大量的，研究水溶液中的化學(xué)反應(yīng)就不能忽略水分子的作用。

（2）模型的基本構(gòu)架

模型的建構(gòu)：在一潔凈的容器中，使氫氣與氧氣按體積比2∶1的比例混合，氣體分子因自由運動而不斷發(fā)生碰撞（互相接觸）——這是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的必要條件。

假設(shè)與事實：研究結(jié)果表明，從分子的熱運動來看，分子發(fā)生碰撞的機會很多。如在常溫常壓下每個氫分子、氧分子自身或它們之間的碰撞幾率為2.355×1010次/秒。假如每次碰撞都能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，則化學(xué)變化瞬間即可完成，但事實并非如此。

立論：并不是每次分子間的碰撞都會引發(fā)化學(xué)反應(yīng)，只有其中部分的氣體分子碰撞是有效的，即有效碰撞——這是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的充分條件。

（3）活化分子和活化能

對該模型的進(jìn)一步認(rèn)識可結(jié)合教科書上的圖示（圖1）。具有足夠能量（活化能）的分子——活化分子的碰撞是有效碰撞的必要條件，但不充分。只有當(dāng)活化分子采取適合的取向進(jìn)行碰撞時才能反應(yīng)。

活化分子——具有較高能量，能夠發(fā)生有效碰撞的分子。

活化能——活化分子高出反應(yīng)物分子平均能量部分

教科書以活化能為0的反應(yīng)從另一個側(cè)面說明有效碰撞模型的合理性。進(jìn)一步說明了活化能的大小與化學(xué)反應(yīng)速率的關(guān)系。

結(jié)論：某一化學(xué)反應(yīng)的速率大小與單位時間內(nèi)有效碰撞次數(shù)有關(guān)；而有效碰撞次數(shù)的多少與單位體積內(nèi)反應(yīng)物中活化分子的多少有關(guān)；活化分子的多少又與該反應(yīng)的活化能的大小有關(guān)。活化能的大小是由反應(yīng)物分子的性質(zhì)決定的，而反應(yīng)物分子的性質(zhì)又與分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，可以說，反應(yīng)物分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是決定化學(xué)反應(yīng)速率的內(nèi)因。那么，對于一個特定反應(yīng)，人類如何使用和控制，還需要研究外部條件對它的影響。這將在后面的學(xué)習(xí)中繼續(xù)討論。

最后教科書特別指出：化學(xué)反應(yīng)的活化能可以用實驗方法測定，當(dāng)實驗條件不同時，會得出不同的結(jié)果，催化劑的應(yīng)用就是實例之一。人們尚未掌握化學(xué)反應(yīng)活化能的有效的理論推算方法，這種留有缺憾的教學(xué)觀點值得關(guān)注，既有利于學(xué)生客觀地認(rèn)識科學(xué)規(guī)律，也有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神。

關(guān)于催化劑，在化學(xué)2中已有介紹，這里著重說明催化劑的作用、意義，在第二章中進(jìn)一步從由于催化劑的參與改變了活化能，從而改變了反應(yīng)速率來認(rèn)識催化劑的作用。3.模型研究的意義

應(yīng)該說學(xué)生根據(jù)自身的生活經(jīng)驗，對于簡化后的有效碰撞模型接受起來并不難，由于缺乏相關(guān)的知識，要達(dá)到真正領(lǐng)會該模型的要點是不現(xiàn)實的。這也是教科書采取最簡化處理方法的原因。為了便于學(xué)生理解模型研究的方法和意義，教師還可以利用學(xué)生已有的可燃物燃燒條件的知識，建立下列模型：

可燃物必須有氧氣參與并達(dá)到著火點才能燃燒，產(chǎn)生新物質(zhì)的同時有能量的釋放；不同的可燃物，其著火點不同；同樣道理，反應(yīng)物分子獲得足夠的能量（活化能）并具有合理的取向才能發(fā)生有效碰撞，產(chǎn)生新物質(zhì)并伴隨有能量的變化。

總結(jié)時教師強調(diào)：同其他科學(xué)研究一樣，當(dāng)我們研究某個問題的時候，需要提取本質(zhì)的內(nèi)容而控制其他干擾因素來進(jìn)行。概念模型是一種比較抽象的模型，需要有意識地忽略事物的某些特征，抽象出關(guān)鍵的因素，使各因素之間的關(guān)系更清晰，更利于研究對象的把握，以減 7 少可能引起的偏差。概念模型法是科學(xué)認(rèn)識史上重要的方法之一，學(xué)生們通過本課的學(xué)習(xí)應(yīng)獲得一定的認(rèn)識。

二、活動建議

建議課前以小組為單位活動，對下列內(nèi)容進(jìn)行查閱和討論。

活動設(shè)計1：認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)原理

可供討論的問題和教學(xué)設(shè)計意圖如下：

活動設(shè)計2：簡化后的有效碰撞模型、活化分子和活化能

要求學(xué)生簡要回答下列問題：

活動設(shè)計3：化學(xué)反應(yīng)原理的重要領(lǐng)域——關(guān)于催化劑的研究

要求學(xué)生填寫下表：

教學(xué)資源

1.化學(xué)反應(yīng)的活化能

實驗證明，只有發(fā)生碰撞的分子的能量等于或超過一定的能量Ec(可稱為臨界能)時，才可能發(fā)生有效碰撞。具有能量大于或等于Ec的分子稱為活化分子。

在一定溫度下，將具有一定能量的分子百分?jǐn)?shù)對分子能量作圖，如圖1所示。從圖中可以看出，理論上來說，反應(yīng)物分子的能量可以從0到∞，但是具有很低能量和很高能量的分子都很少，具有平均能量E的分子相當(dāng)多。這種具有不同能量的分子百分?jǐn)?shù)和能量的對應(yīng)關(guān)系圖，叫做一定溫度下分子能量分布曲線圖。

圖1 等溫下的分子能量分布曲線

圖1中，E表示分子的平均能量，Ec是活化分子具有的最低能量，能量等于或高于Ec的分子可能產(chǎn)生有效碰撞。活化分子具有的最低能量Ec與分子的平均能量E之差叫活化能。

不同的反應(yīng)具有不同的活化能。反應(yīng)的活化能越低，則在指定溫度下活化分子數(shù)越多，反應(yīng)就越快。

圖2 不同溫度下分子能量分布曲線

不同溫度下分子能量分布是不同的。圖2是不同溫度下分子的能量分布示意圖。當(dāng)溫度升高時，氣體分子的運動速度增大，不僅使氣體分子在單位時間內(nèi)碰撞的次數(shù)增加，更重要的是由于氣體分子能量增加，使活化分子百分?jǐn)?shù)增大。圖2中曲線t1表示在t1 溫度下的分子能量分布，曲線t2表示在t2溫度下的分子能量分布(t2>t1)。溫度為t1時活化分子的多少可由面積A1反映出來；溫度為t2時，活化分子的多少可由面積A1+A2反映出來。從圖中可以看到，升高溫度，可以使活化分子百分?jǐn)?shù)增大，從而使反應(yīng)速率增大。一個化學(xué)反應(yīng)體系的活化能Ea，通常是通過溫度對反應(yīng)速率常數(shù)的影響來測定的，其關(guān)系式為阿累尼烏斯方程，即：

2.為什么活化分子的碰撞不一定都發(fā)生有效碰撞

反應(yīng)物分子之間發(fā)生有效碰撞，必須同時滿足兩個條件，一是反應(yīng)物分子的能量必須達(dá)到某一臨界數(shù)值，二是反應(yīng)物分子必須按一定的方向互相碰撞。前者是能量因素，后者是空間因素。現(xiàn)以反應(yīng)NO2+CO＝NO+CO2為例來說明。

當(dāng)NO2和CO分子彼此靠近時，它們分子中的價電子云就互相影響，結(jié)果，分子的鍵長和分子的形狀都發(fā)生變化。NO2與CO分子在發(fā)生有效碰撞時，必須同時滿足空間因素和能量因素兩個條件。

(1)空間因素：NO2與CO分子只有在一定方向上碰撞，即N-O鍵和C-O鍵要在一條直線上發(fā)生碰撞，才能發(fā)生反應(yīng)，如圖3所示。

圖3 NO2和CO的反應(yīng)過程

很顯然，當(dāng)N-O與C-O在一條直線時，兩個分子之間電子云相互影響最大，才有利于形成中間產(chǎn)物——活化絡(luò)合物。

(2)能量因素：NO2與CO分子發(fā)生有效碰撞，必須克服它們價電子云之間的排斥作用。只有那些能量大的分子，當(dāng)其平均能量具有或超過活化分子所具有的能量時，才能克服這種電子云間的排斥作用，形成一個處于活化狀態(tài)的中間產(chǎn)物——活化絡(luò)合物。此時原有的N-O鍵部分?jǐn)嗔眩碌腃…O鍵部分地形成。這種活化絡(luò)合物既可以分解而成反應(yīng)物NO2和CO，又可以形成生成物NO和CO2。圖4反映了上述反應(yīng)過程中能量的變化情況。

圖4 NO2和CO反應(yīng)過程中能量的變化

圖4中，A點表示NO2+CO系統(tǒng)的平均能量，在此條件下，NO2與CO分子發(fā)生碰撞時并不發(fā)生反應(yīng)。只有當(dāng)NO2和CO分子的平均能量達(dá)到B處(或高于B處)時，碰撞才能形成活化絡(luò)合物ONO…CO，而后發(fā)生反應(yīng)。C是反應(yīng)產(chǎn)物NO+CO2系統(tǒng)的平均能量。從圖4還可以看到，E1是正反應(yīng)的活化能，E2是逆反應(yīng)的活化能。E2和E1之差是化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)。正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。

從以上分析可知，活化分子雖然具有反應(yīng)所必需的能量，但如果兩活化分子不在特定的相對位置發(fā)生碰撞，仍不能發(fā)生反應(yīng)。

第一章 化學(xué)反應(yīng)與能量

本章說明

一、1.了解化學(xué)反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的原因和常見的能量轉(zhuǎn)化形式。

2.認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)過程中同時存在著物質(zhì)和能量的變化，而且能量的釋放或吸收是以發(fā)生變化的物質(zhì)為基礎(chǔ)的，能量的多少取決于反應(yīng)物和生成物的質(zhì)量。3.了解反應(yīng)熱和焓變的涵義。

4.認(rèn)識熱化學(xué)方程式的意義并能正確書寫熱化學(xué)方程式。

5.理解蓋斯定律的意義，能用蓋斯定律和熱化學(xué)方程式進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的簡單計算。6.理解燃燒熱的概念，認(rèn)識能源是人類生存和發(fā)展的重要基礎(chǔ)，了解化學(xué)在解決能源危機中的重要作用。知道節(jié)約能源、提高能量利用效率的實際意義。

二、內(nèi)容分析 1.地位和功能

本章包括―化學(xué)反應(yīng)與能量的變化‖―燃燒熱能源‖和―化學(xué)反應(yīng)熱的計算‖三節(jié)，屬于熱化學(xué)基礎(chǔ)知識。熱化學(xué)是研究化學(xué)反應(yīng)熱現(xiàn)象的科學(xué)，曾為建立熱力學(xué)第一定律（能量守恒和轉(zhuǎn)教學(xué)目標(biāo)

換定律）提供了實驗依據(jù)，反過來，它又是熱力學(xué)第一定律在化學(xué)反應(yīng)中的具體應(yīng)用。它主要解決各種熱效應(yīng)的測量和計算問題。

在必修化學(xué)2中，學(xué)生初步學(xué)習(xí)了化學(xué)能與熱能的知識，對于化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)中能量變化的關(guān)系、化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化有了一定的認(rèn)識，本章是在此基礎(chǔ)上的擴展與提高。

能源是人類生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，本章通過化學(xué)能與熱能轉(zhuǎn)化規(guī)律的研究幫助學(xué)生認(rèn)識熱化學(xué)原理在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究中的應(yīng)用，了解化學(xué)在解決能源危機中的重要作用，知道節(jié)約能源、提高能量利用率的實際意義。2.內(nèi)容結(jié)構(gòu)

（1）反應(yīng)熱和焓變概念是本章學(xué)習(xí)的起點，必須讓學(xué)生對它們有一個初步的認(rèn)識，為以后的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。由于課程標(biāo)準(zhǔn)對它們的要求不高，因此教科書做了簡化處理。

（2）熱化學(xué)方程式是反應(yīng)熱計算的基礎(chǔ)，要求學(xué)生較好地掌握。為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，教科書采用啟發(fā)式的編寫方法，讓學(xué)生自己分析探討熱化學(xué)方程式的書寫規(guī)則，得出結(jié)論后再與章末的―歸納與整理‖對照更正，作為自己學(xué)習(xí)與歸納能力的一次測試。

（3）化學(xué)反應(yīng)熱有多種，其中燃燒熱與燃料的品質(zhì)有關(guān)，因而也就與能源有關(guān)，所以教科書將燃燒熱與能源放在一節(jié)來討論。這一節(jié)提供的燃燒熱數(shù)據(jù)，是計算反應(yīng)熱的重要依據(jù)。教科書中編寫的關(guān)于能源的―資料‖和―科學(xué)視野‖，對于學(xué)生了解我國能源發(fā)展?fàn)顩r以及如何節(jié)約能源和開發(fā)新能源均會有一定的幫助。

（4）化學(xué)反應(yīng)熱的計算是本章的重點，因為熱化學(xué)研究的主要內(nèi)容之一就是反應(yīng)熱效應(yīng)的計算。反應(yīng)熱的計算對于燃料燃燒和反應(yīng)條件的控制、熱工和化工設(shè)備的設(shè)計都具有重要意義。

在第三節(jié)中，蓋斯定律是個難點，為了便于學(xué)生理解，教科書以測山高為例，并用能量守恒定律來論證。學(xué)生在掌握了熱化學(xué)方程式和蓋斯定律的基礎(chǔ)上，利用燃燒熱的數(shù)據(jù)，就可以進(jìn)行簡單的熱化學(xué)計算。

本章的內(nèi)容結(jié)構(gòu)如下圖所示：

3.內(nèi)容特點

通過初中和高中必修化學(xué)課程的學(xué)習(xí)，對于化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，學(xué)生并不陌生，但系統(tǒng)地研究反應(yīng)熱問題，這還是第一次。像焓變、燃燒熱、熱化學(xué)方程式、蓋斯定律等熱化學(xué)理論概念，學(xué)生學(xué)習(xí)起來會覺得抽象、艱深。為了適應(yīng)學(xué)生的認(rèn)知水平，能讓學(xué)生初步理解這些理論概念，編者在不影響科學(xué)性的前提下，行文注意把握分寸，力求簡明、通俗，回避對熱化學(xué)理論深入的討論和嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推導(dǎo)。

三、課時分配建議

第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)與能量的變化 2課時 第二節(jié) 燃燒熱能源 1課時 第三節(jié) 化學(xué)反應(yīng)熱的計算 2課時 復(fù)習(xí)機動 1課時 小計 6課時

第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)與能量的變化

一、教學(xué)設(shè)計

通過化學(xué)2的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)知道物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生新物質(zhì)的同時，伴隨著能量變化；知道反應(yīng)物中化學(xué)鍵的斷裂和生成物中化學(xué)鍵的形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因，并通過探究實驗體驗了化學(xué)能與熱能相互之間的轉(zhuǎn)化；同時還定性了解了吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)，了解了這些能量變化通常表現(xiàn)為熱量變化，而目前人類所需能量的絕大部分是由化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的；了解了能源與人類社會發(fā)展的密切關(guān)系，并對研究化學(xué)反應(yīng)及其能量變化的意義有了一定的認(rèn)識。在此基礎(chǔ)上，本章將繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生加深對化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)變化和能量變化的認(rèn)識，并通過定量地探討―質(zhì)‖―能‖關(guān)系，來進(jìn)一步理解化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)。

教科書密切聯(lián)系學(xué)生原有的知識，首先引出反應(yīng)熱的概念、符號和一般采用的單位等，并以1 mol H2和1 mol Cl2反應(yīng)生成2 mol HCl為例，結(jié)合實驗數(shù)據(jù)從微觀的角度定量地討論該反應(yīng)中能量的變化，然后介紹熱化學(xué)反應(yīng)方程式。這部分內(nèi)容的呈現(xiàn)方式注意運用簡明的圖示說明抽象的內(nèi)容，注重學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和知識形成過程，在教學(xué)中應(yīng)予充分利用。

本節(jié)教學(xué)重點：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，熱化學(xué)方程式的書寫。本節(jié)教學(xué)難點：焓變，ΔH的―+‖與―-‖，熱化學(xué)方程式的書寫。教學(xué)建議如下：

根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，本節(jié)可按兩個環(huán)節(jié)來進(jìn)行教學(xué)。

（一）關(guān)于焓變和反應(yīng)熱

在教學(xué)中應(yīng)注意并明確以下幾點：

1.教學(xué)方法上要充分調(diào)動學(xué)生利用已有的知識來學(xué)習(xí)新的內(nèi)容，可采用講授與討論相結(jié)合的方法進(jìn)行，注意啟發(fā)和問題驅(qū)動。

2.教學(xué)過程中可圍繞下列內(nèi)容來落實：

（1）反應(yīng)熱在特定條件下等于焓變，用ΔH表示，單位為kJ/mol；（2）反應(yīng)熱產(chǎn)生的原因；

（3）根據(jù)質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律，一特定反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值應(yīng)為生成物分子化學(xué)鍵形成時所釋放的總能量與反應(yīng)物分子化學(xué)鍵斷裂時所吸收的總能量之差；

13（4）由于反應(yīng)后放出的熱量使反應(yīng)體系的能量降低（使環(huán)境的能量升高），故放熱反應(yīng)的ΔH為―-‖，ΔH<0；而吸熱反應(yīng)使反應(yīng)體系的能量升高（使環(huán)境的能量降低），ΔH為―+‖，ΔH>0。

還需要說明的是：我們研究的對象是在恒定壓強的條件下發(fā)生的反應(yīng)，有的反應(yīng)產(chǎn)生的能量變化可以直接測量，有的尚不能直接測量。

3.由于內(nèi)容抽象不好理解，在教學(xué)手段上，要充分利用好教科書中的兩個圖示，另外也可以采用電化教學(xué)手段，利用多媒體軟件進(jìn)行形象化教學(xué)，以利于學(xué)生理解ΔH的涵義及與放熱反應(yīng)、吸熱反應(yīng)的關(guān)系。

本節(jié)教學(xué)的關(guān)鍵是反應(yīng)熱的推求，教學(xué)設(shè)計可按下列流程進(jìn)行：

對相關(guān)舊知識的簡單回顧（相關(guān)基礎(chǔ)）→提出問題（創(chuàng)設(shè)問題情景）→數(shù)據(jù)分析→討論交流→形成認(rèn)識→鞏固理解

說明：

相關(guān)基礎(chǔ)：化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生新物質(zhì)的同時伴隨著能量的變化——回憶吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)，并舉出實例。

問題情景：化學(xué)鍵的斷裂與形成和化學(xué)反應(yīng)中能量的關(guān)系——從化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)來認(rèn)識。化學(xué)反應(yīng)過程中為什么會有能量變化（以1 mol H2和1 mol Cl2反應(yīng)生成2 mol HCl的反應(yīng)為例）？從微觀的角度去分析，讓學(xué)生帶著問題去學(xué)習(xí)。

數(shù)據(jù)分析：出示H-H、Cl-Cl、H-Cl的鍵能數(shù)據(jù)及實驗測定的該反應(yīng)熱數(shù)據(jù)，通過在反應(yīng)的過程中，原子進(jìn)行重新組合，舊化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的形成，從理論上推算出該反應(yīng)熱的值，并與實驗值（184.6 kJ/mol）進(jìn)行比較，說明二者很接近。

最后落實在其宏觀表現(xiàn)上。利用教科書中的圖1-2鞏固理解。

需要指出的是：化學(xué)反應(yīng)中能量變化的多少首先取決于化學(xué)鍵的強弱，對一個特定反應(yīng)，其能量大小也與物質(zhì)質(zhì)量有密切的關(guān)系（其認(rèn)識對于后面正確書寫熱化學(xué)反應(yīng)方程式以及進(jìn)行相關(guān)計算十分重要）。

（二）關(guān)于熱化學(xué)方程式

教科書針對科學(xué)文獻(xiàn)上熱化學(xué)方程式的表示方法提出問題：它與我們熟知的化學(xué)方程式有什么不同？進(jìn)而采用對比的方法啟發(fā)學(xué)生的思維。通過實例教學(xué)，學(xué)生能夠比較容易地理解化學(xué)方程式的局限性、介紹熱化學(xué)方程式的必要性以及熱化學(xué)方程式的定義。正確書寫熱化學(xué)方程式是教學(xué)的難點，一方面要指導(dǎo)學(xué)生對化學(xué)方程式和熱化學(xué)方程式進(jìn)行對比總結(jié)，找出它們的區(qū)別與聯(lián)系，使學(xué)生理解為什么書寫熱化學(xué)方程式時必須注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)等，使學(xué)生在理解的基礎(chǔ)上正確書寫熱化學(xué)方程式。另一方面，要加強練習(xí)，及時鞏固，形成良好的書寫習(xí)慣。

建議本部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)采用自學(xué)的方法完成。具體辦法如下：

教師提出課題→學(xué)生自學(xué)教材→用對比的方法找出與化學(xué)方程式的異同點→歸納整理→交流（可列表匯報）。

提出課題：如何在化學(xué)方程式中正確反映其熱量變化？ 教師還可提出一些問題以強化正確規(guī)范的書寫。如： 1.書寫熱化學(xué)方程式是否要注明反應(yīng)的溫度和壓強？（溫度壓強不同時，其ΔH也不同，如不注明，則一般是指101 kPa和25 ℃）

2.對于相同的物質(zhì)的反應(yīng)，當(dāng)物質(zhì)的聚集狀態(tài)不同時，其ΔH是否相同？

3.熱化學(xué)方程式各物質(zhì)前的化學(xué)計量數(shù)是否表示分子個數(shù)？當(dāng)化學(xué)計量數(shù)不同時，其ΔH是否相同？

4.放熱反應(yīng)、吸熱反應(yīng)與ΔH的―+‖與―-‖的表示是如何對應(yīng)的？

二、活動建議

化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量是能量的主要來源之一。實際上反應(yīng)熱不僅與我們的生活密切相關(guān)，研究反應(yīng)熱對化工生產(chǎn)也有重要意義。為使學(xué)生加深對學(xué)習(xí)反應(yīng)熱重要性的了解，體會知識在實際中的應(yīng)用，建議學(xué)生查閱資料，進(jìn)行交流，如出一期墻報等。【實踐活動】

1.作為量熱器的儀器裝置，其保溫隔熱的效果一定要好。可以用保溫杯來做，也可用塊狀聚苯乙烯泡沫塑料制成與小燒杯外徑相近的絕熱外套來做，以保證實驗時的保溫隔熱效果。如果按教材中的方法做，一定要使小燒杯杯口與大燒杯杯口相平，這樣可以減少熱量損失。

2.鹽酸和NaOH溶液濃度的配制須準(zhǔn)確，且NaOH溶液的濃度須稍大于鹽酸的濃度。為使測得的中和熱更準(zhǔn)確，所用鹽酸和NaOH溶液的濃度宜小不宜大，如果濃度偏大，則溶液中陰、陽離子間的相互牽制作用就大，表觀電離度就會減小，這樣酸堿中和時產(chǎn)生的熱量勢必要用去一部分來補償未電離分子的離解熱，造成較大誤差（偏低）。

3.宜用有0.1分刻度的溫度計，且測量時應(yīng)盡可能讀準(zhǔn)，并估讀到小數(shù)點后第二位。溫度計的水銀球部分要完全浸沒在溶液中，而且要穩(wěn)定一段時間后再讀數(shù)，以提高所測溫度的精度。

4.實驗操作時動作要快，以盡量減少熱量的散失。

三、問題交流

【思考與交流】

建議組織學(xué)生認(rèn)真思考，做出答案，進(jìn)行小組交流，然后與本章―歸納與思考‖進(jìn)行對比，加以補正。

四、習(xí)題參考

（一）參考答案

1.化學(xué)反應(yīng)過程中所釋放或吸收的能量，叫做反應(yīng)熱，在恒壓條件下，它等于反應(yīng)前后物質(zhì)的焓變，符號是ΔH，單位是kJ/mol。例如1 mol H2(g)燃燒，生成1 mol H2O(g)，其反應(yīng)熱ΔH=-241.8 kJ/mol。

2.化學(xué)反應(yīng)的實質(zhì)就是反應(yīng)物分子中化學(xué)鍵斷裂，形成新的化學(xué)鍵，重新組合成生成物的分子。舊鍵斷裂需要吸收能量，新鍵形成需要放出能量。當(dāng)反應(yīng)完成時，若生成物釋放的能量比反應(yīng)物吸收的能量大，則此反應(yīng)為放熱反應(yīng)；若生成物釋放的能量比反應(yīng)物吸收的能量小，反應(yīng)物需要吸收能量才能轉(zhuǎn)化為生成物，則此反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。

（二）補充習(xí)題

1．下列說法不正確的是（）。A．放熱反應(yīng)不需加熱即可發(fā)生

B．化學(xué)反應(yīng)過程中的能量變化除了熱能外，也可以是光能、電能等 C．需要加熱才能進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)不一定是吸熱反應(yīng) D．化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)數(shù)值與參加反應(yīng)的物質(zhì)多少有關(guān)

2．將鐵粉和硫粉混合后加熱，待反應(yīng)一發(fā)生即停止加熱，反應(yīng)仍可持續(xù)進(jìn)行，直至反應(yīng)完全生成新物質(zhì)硫化亞鐵。該現(xiàn)象說明了（）。A．該反應(yīng)是吸熱反應(yīng) B．該反應(yīng)是放熱反應(yīng)

C．鐵粉和硫粉在常溫下難以發(fā)生反應(yīng)

D．生成物硫化亞鐵的總能量高于反應(yīng)物鐵粉和硫粉的總能量

3．沼氣是一種能源，它的主要成分是CH4。0.5 mol CH4完全燃燒生成CO2和H2O時，放出445 kJ熱量，則下列熱化學(xué)方程式中正確的是（）。

4.下列關(guān)系式中正確的是

A．a(chǎn)＜c ＜0 B．b＞d＞0 C．2a＝b＜0 D．2c＝d＞0 參考答案

1． A；2．B、C；3．C；4． C。

第二節(jié) 燃燒熱能源

一、教學(xué)設(shè)計

本節(jié)分為兩部分，第一部分簡單介紹了燃燒熱，其中突出了對燃燒熱定義的介紹，并引導(dǎo)學(xué)生從諸多因素出發(fā)討論選擇燃料的標(biāo)準(zhǔn)，培養(yǎng)學(xué)生綜合考慮問題的能力；第二部分，結(jié)合燃燒熱的利用介紹了能源的開發(fā)與利用，特別是化石燃料的利弊以及能源與人類生存和發(fā)展的關(guān)系。

在第一部分內(nèi)容中，教科書對燃燒熱的定義做了介紹，并通過實例對其定義進(jìn)行了說明，進(jìn)而說明由于燃燒熱的定義規(guī)定，燃燒熱是以燃燒1 mol純物質(zhì)作為標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行測量的（故而表示燃燒熱的熱化學(xué)方程式里的化學(xué)計量數(shù)常需用分?jǐn)?shù)表示），同時還特別指出：―物質(zhì)完全燃燒而生成的穩(wěn)定化合物就意味著不能再燃燒了‖。

在第二部分內(nèi)容中，教科書從人類對能源的需求以及如何合理利用并開發(fā)新能源的角度，通過資料展示介紹了能源在國民經(jīng)濟和社會發(fā)展中的重要地位和作用，同時結(jié)合新能源的開發(fā)，通過科學(xué)視野簡單介紹了最有希望的太陽能、風(fēng)能和氫能等能源，以開闊學(xué)生的眼界，加強化學(xué)與社會的聯(lián)系。特別指出：我們所使用的主要能源是化石燃料，而化石燃料是經(jīng)過億萬年才形成的蘊藏量有限的非再生能源，社會的發(fā)展使得人類對能源的需求量越來越大，這是對人類的嚴(yán)峻考驗，同時也為我們提出了極具研究價值的課題。

本節(jié)教學(xué)重點和難點：燃燒熱的概念。教學(xué)建議如下：

1.對燃燒熱的學(xué)習(xí)要突出該定義中的―25 ℃、101 kPa‖——研究的條件，―1 mol物質(zhì)‖——燃燒物的量，和―完全燃燒生成穩(wěn)定的化合物‖——反應(yīng)的程度等關(guān)鍵詞，并加以舉例說明，以明確研究燃燒熱的限定條件。因此，①燃燒熱其ΔH<0；②其熱化學(xué)方程式中可燃物的化學(xué)計量數(shù)為1，則以此為標(biāo)準(zhǔn)配平，其他反應(yīng)物、生成物的化學(xué)計量數(shù)既可用整數(shù)表示，也可用分?jǐn)?shù)表示；③燃燒熱是1 mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定化合物所釋放的熱量，是特殊條件下的反應(yīng)熱。教學(xué)中應(yīng)多舉實例。

2.資源、能源、環(huán)保是當(dāng)今社會的重要熱點問題，教學(xué)中應(yīng)結(jié)合教科書滲透資源、能源和環(huán)保的意識，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，教育學(xué)生關(guān)心能源、環(huán)境等與現(xiàn)代社會有關(guān)的化學(xué)問題，以培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感、使命感。教學(xué)中應(yīng)盡量采用投影、錄像、多媒體等現(xiàn)代教學(xué)手段，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，通過自主學(xué)習(xí)、討論交流、分析評價等教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的閱讀能力、調(diào)查研究能力、交流與合作的能力、綜合分析能力等。

3.在教學(xué)方法上，本節(jié)可以采用研究性學(xué)習(xí)的方式來進(jìn)行。如課前布置學(xué)生結(jié)合教科書的【思考與交流】、【資料】及【實踐活動】等內(nèi)容展開討論，然后課上進(jìn)行交流。也可以以小組為單位，由學(xué)生自學(xué)教科書內(nèi)容并設(shè)計相關(guān)的研究課題，經(jīng)過教師和學(xué)生共同篩選，確定課題內(nèi)容、研究目標(biāo)，通過查閱資料、小組學(xué)習(xí)討論，然后各組派代表在課上匯報各自的研究成果。教師還可結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況，適當(dāng)補充一些資料，或組織學(xué)生參觀等。通過聯(lián)系實際的學(xué)習(xí)討論，不僅可強化學(xué)生課外閱讀的意識和自學(xué)能力，也可培養(yǎng)學(xué)生對國家能源政策制訂的參與意識、經(jīng)濟效益觀念以及綜合分析問題的能力。

4.在化學(xué)2中學(xué)生對中和熱已經(jīng)有了一定的認(rèn)識，并通過實驗感受了中和熱，知道它是反應(yīng)熱的一種形式，在此可將其與燃燒熱進(jìn)行比較，以加深對概念的理解。

二、活動建議

可就如何充分利用能源、節(jié)約能量、開發(fā)新能源、能源與我們的生存環(huán)境等內(nèi)容進(jìn)行討論、研究。如：

1.討論：煤作為燃料的利弊；從節(jié)約能源、提高燃燒效率的角度，闡述研究燃料充分燃燒的重要性。

2.研究：提高煤炭利用率及減少污染物排放的重要途徑。

3.調(diào)查：就家庭所用燃料問題進(jìn)行專題調(diào)查，如市民對能源的認(rèn)識和利用（可選擇某一社區(qū)進(jìn)行）。

【實踐活動】

可查閱《中國經(jīng)濟年鑒》《中國統(tǒng)計年鑒》和其他有關(guān)書籍或上網(wǎng)查詢。教科書上列出的4個題目，學(xué)生可任選一個，小論文可在班上交流。

以下是這些題目的參考答案。

1.關(guān)于國民生產(chǎn)總值與能源消耗的關(guān)系，可以研究以下數(shù)據(jù)表：

從以上數(shù)據(jù)可以看出，國家國民生產(chǎn)總值與能源消耗成正相關(guān)關(guān)系，即國民生產(chǎn)總值越高，消耗的能源越多。但二者不是嚴(yán)格的正比關(guān)系，因為隨著生產(chǎn)技術(shù)水平的提高，每創(chuàng)造一定量國民生產(chǎn)總值所消耗的能源將會逐步減少。這從1995年至2001年的數(shù)據(jù)可以看出，國民生產(chǎn)總值由58 478.1億元增加至95 933.3億元，增長了39%，而能耗由131 176萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤增加至132 000萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，只增加了0.62%。說明在這7年里我國生產(chǎn)技術(shù)水平有了很大的提高。

2.人民的衣、食、住、行、文化娛樂都需要消耗能源，我國人民生活消耗的能源占總能源消耗的12%~17%。隨著人民生活水平的提高，生活消費能源總量會增大；隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人均生活消費能源量又可能逐步降低。這可以從下表的數(shù)據(jù)看出。

3.能源與國防關(guān)系極為密切。現(xiàn)代化的軍隊是機械化、信息化的軍隊，開動坦克、軍車、艦艇、飛機均需要燃油；發(fā)射導(dǎo)彈、火箭需要高能燃料；開動核動力艦艇需要核燃料；開動雷達(dá)、通訊設(shè)備或使用激光武器需要電能，等等。因此說，現(xiàn)代化的國防是需要充足的能源作保證的。

4.節(jié)約現(xiàn)有能源的一個重要措施是科學(xué)地控制燃燒過程，使燃料充分燃燒，提高能源的利用率，開發(fā)新能源，如氫能、生物質(zhì)能等，均是化學(xué)科學(xué)研究的重要課題。理想地解決這些問題，均需要化學(xué)科學(xué)去攻關(guān)，去創(chuàng)新。因此說，化學(xué)在節(jié)約現(xiàn)有能源和開發(fā)新能源中均能起到重要作用。

三、問題交流

【思考與交流】

書中已給出提示，但需要學(xué)生進(jìn)一步舉例說明。學(xué)生個人能舉出的實例有限，大家可互相交流、補充。

四、習(xí)題參考

（一）參考答案

1.在生產(chǎn)和生活中，可以根據(jù)燃燒熱的數(shù)據(jù)選擇燃料。如甲烷、乙烷、丙烷、甲醇、乙醇、氫氣的燃燒熱值均很高，它們都是良好的燃料。

2.化石燃料蘊藏量有限，不能再生，最終將會枯竭，因此現(xiàn)在就應(yīng)該尋求應(yīng)對措施。措施之一就是用甲醇、乙醇代替汽油，農(nóng)牧業(yè)廢料、高產(chǎn)作物（如甘蔗、高粱、甘薯、玉米等）、速生樹木（如赤楊、刺槐、桉樹等），經(jīng)過發(fā)酵或高溫?zé)岱纸饩涂梢灾圃旒状蓟蛞掖肌Ｓ捎谏鲜鲋圃旒状肌⒁掖嫉脑鲜巧镔|(zhì)，可以再生，因此用甲醇、乙醇代替汽油是應(yīng)對能源危機的一種有效措施。

3.氫氣是最輕的燃料，而且單位質(zhì)量的燃燒熱值最高，因此它是優(yōu)異的火箭燃料，再加上無污染，氫氣自然也是別的運輸工具的優(yōu)秀燃料。在當(dāng)前，用氫氣作燃料尚有困難，一是氫氣易燃、易爆，極易泄漏，不便于貯存、運輸；二是制造氫氣尚需電力或別的化石燃料，成本高。如果用太陽能和水廉價地制取氫氣的技術(shù)能夠突破，則氫氣能源將具有廣闊的發(fā)展前景。

4.甲烷是一種優(yōu)質(zhì)的燃料，它存在于天然氣之中。但探明的天然氣礦藏有限，這是人們所擔(dān)心的。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)海底存在大量水合甲烷，其儲量約是已探明的化石燃料的2倍。如果找到了適用的開采技術(shù)，將大大緩解能源危機。

5.柱狀圖略。關(guān)于如何合理利用資源、能源，學(xué)生可以自由設(shè)想。在上述工業(yè)原材料中，能源單耗最大的是鋁；產(chǎn)量大，因而總耗能量大的是水泥和鋼鐵。在生產(chǎn)中節(jié)約使用原材料，加強廢舊鋼鐵、鋁、銅、鋅、鉛、塑料器件的回收利用，均是合理利用資源和能源的措施。

6.公交車個人耗油和排出污染物量為私人車的1/5，從經(jīng)濟和環(huán)保角度看，發(fā)展公交車更為合理。

（二）補充習(xí)題

1．下列性質(zhì)中，能說明乙醇宜作燃料的是（）。①燃燒時發(fā)生氧化反應(yīng)②充分燃燒的產(chǎn)物不污染環(huán)境 ③乙醇是一種再生能源④燃燒時放出大量的熱 ①②③ B．①②④ C．①③④ D．②③④

2．1.5 g 火箭燃料二甲基肼（CH3-NH-NH-CH3）完全燃燒，放出50 kJ熱量，則二甲基肼的燃燒熱為（）。

C．2 000 kJ/mol D．3 000 kJ/mol 3．甲醇屬于可再生能源，可代替汽油作為汽車燃料。下列熱化學(xué)方程式中的反應(yīng)熱能正確表示甲醇燃燒熱的是（）。

4．家用液化氣中主要成分之一是丁烷，當(dāng)10 kg丁烷完全燃燒并生成二氧化碳和液態(tài)水時，放出熱量5×105 kJ。試寫出丁烷燃燒的熱化學(xué)方程式。

5．為減少大氣污染，一些城市公共汽車逐步使用CNG（壓縮天然氣）清潔燃料，實驗測得0.16 g該氣體燃料，完全燃燒生成224 mL CO2（標(biāo)準(zhǔn)狀況）和0.36 g液態(tài)水，并放出8.903 kJ的熱量。請寫出：CNG的化學(xué)式，其完全燃燒的熱化學(xué)方程式。參考答案

1．D；2．C；3．B。

第三節(jié) 化學(xué)反應(yīng)熱的計算

一、教學(xué)設(shè)計

前面學(xué)生已經(jīng)定性地了解了化學(xué)反應(yīng)與能量的關(guān)系，通過實驗感受到了反應(yīng)熱，并且了解了物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生能量變化與物質(zhì)的質(zhì)量的關(guān)系，及燃燒熱的概念。在此基礎(chǔ)上，本節(jié)介紹了蓋斯定律，并從定量的角度來進(jìn)一步認(rèn)識物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)伴隨的熱效應(yīng)。

本節(jié)內(nèi)容分為兩部分：

第一部分，介紹了蓋斯定律。教科書以登山經(jīng)驗―山的高度與上山的途徑無關(guān)‖，淺顯地對特定化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱進(jìn)行形象的比喻，幫助學(xué)生理解蓋斯定律。然后再通過對能量守恒定律的反證來論證蓋斯定律的正確性。最后通過實例使學(xué)生感受蓋斯定律的應(yīng)用，并以此說明蓋斯定律在科學(xué)研究中的重要意義。

第二部分，利用反應(yīng)熱的概念、蓋斯定律和熱化學(xué)方程式進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計算，通過三道不同類型的例題加以展示。幫助學(xué)生進(jìn)一步鞏固概念、應(yīng)用定律、理解熱化學(xué)方程式的意義。

本節(jié)教學(xué)重點：蓋斯定律，反應(yīng)熱的計算。本節(jié)教學(xué)難點：蓋斯定律的應(yīng)用。教學(xué)建議如下：

（一）蓋斯定律的教學(xué)設(shè)計

1.提出問題在化學(xué)科學(xué)研究中，常常需要知道物質(zhì)在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時的反應(yīng)熱，但有些反應(yīng)的反應(yīng)熱很難直接測得，那么如何獲得它們的反應(yīng)熱數(shù)據(jù)呢？

2.創(chuàng)設(shè)情景例如，我們可以讓碳全部氧化成CO2，卻很難控制碳的氧化只生成CO而不繼續(xù)生成CO2，那么，C（s)+1/2 O2(g)== CO(g)的反應(yīng)熱如何獲得呢？

3.引出定律蓋斯定律是本節(jié)的重點內(nèi)容，可以從能量守恒的角度出發(fā)來介紹，說明蓋斯定律是能量守恒定律的必然結(jié)果，也是能量守恒定律在化學(xué)過程中的應(yīng)用。由于這部分內(nèi)容比較抽象，從課程標(biāo)準(zhǔn)中的要求和學(xué)生的認(rèn)知水平來看，宜于簡化處理，重在應(yīng)用。

4.問題研究經(jīng)過討論、交流，設(shè)計合理的―路徑‖，根據(jù)蓋斯定律解決上述問題。5.歸納總結(jié)

（1）反應(yīng)物A變?yōu)樯晌顳，可以有兩個途徑：①由A直接變成D，反應(yīng)熱為ΔH；②由A經(jīng)過B變成C，再由C變成D，每步的反應(yīng)熱分別是ΔH1、ΔH2、ΔH3。如下圖所示：

21（2）蓋斯定律在科學(xué)研究中的重要意義。

（二）有關(guān)反應(yīng)熱計算的教學(xué)設(shè)計

化學(xué)計算是運用數(shù)學(xué)工具從―量‖的方面來研究物質(zhì)及其變化的規(guī)律，化學(xué)知識是化學(xué)計算的基礎(chǔ)。通過前面的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)知道了化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)物和生成物之間的質(zhì)量關(guān)系、物質(zhì)的量的關(guān)系等，在這一節(jié)里，將進(jìn)一步討論在特定條件下，化學(xué)反應(yīng)中能量變化以熱效應(yīng)表現(xiàn)時的―質(zhì)‖―能‖關(guān)系，這既是理論聯(lián)系實際方面的重要內(nèi)容，對于學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)規(guī)律和特點也具有重要意義。

這一節(jié)的內(nèi)容實際上是前面所學(xué)知識和技能的綜合運用，涉及了有關(guān)的物理量及各物理量間的換算，綜合性較強，但屬基礎(chǔ)知識的綜合，與課程標(biāo)準(zhǔn)的要求是一致的。【例1】是依據(jù)反應(yīng)熱的概念、鈉的摩爾質(zhì)量，利用熱化學(xué)方程式即可求解。【例2】要求理解燃燒熱的計量是以燃燒1 mol可燃物作為標(biāo)準(zhǔn)的，并將1 kg C2H5OH轉(zhuǎn)換成物質(zhì)的量，通過逆向思維來求解。【例3】是對蓋斯定律的應(yīng)用。

教學(xué)中應(yīng)注意以下問題：

1.要注意引導(dǎo)學(xué)生準(zhǔn)確理解反應(yīng)熱、燃燒熱、蓋斯定律等理論概念，熟悉熱化學(xué)方程式的書寫，重視概念和熱化學(xué)方程式的應(yīng)用。

2.進(jìn)行有關(guān)燃燒熱計算時，要強調(diào)燃燒熱規(guī)定以1 mol純物質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)，因此須注意熱化學(xué)方程式中物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)和反應(yīng)的ΔH相對應(yīng)（物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)常出現(xiàn)分?jǐn)?shù)的形式）。同時還要注意物質(zhì)的量、物質(zhì)的質(zhì)量、氣體的體積等之間的換算關(guān)系，但關(guān)鍵還是應(yīng)強調(diào)以1 mol物質(zhì)完全燃燒作標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行計算。

3.有關(guān)反應(yīng)熱的計算與有關(guān)物質(zhì)的量的計算聯(lián)系很緊密，在計算過程中要注意培養(yǎng)學(xué)生綜合運用知識的能力。

4.可適當(dāng)補充一些不同類型的習(xí)題作為課堂練習(xí)，發(fā)現(xiàn)問題并及時解決。如以煤、汽油和天然氣的主要成分發(fā)生燃燒的反應(yīng)為例，不僅鞏固、落實了知識和計算技能，還能通過計算的結(jié)果說明這些物質(zhì)燃燒時，其ΔH的數(shù)值都很大，進(jìn)一步認(rèn)識煤、石油、天然氣是當(dāng)今世界上最重要的化石燃料。喚起學(xué)生資源利用和環(huán)境保護(hù)的意識和責(zé)任感。

5.在教學(xué)中還應(yīng)注意以下幾點：（1）明確解題模式：審題→分析→求解。（2）有關(guān)熱化學(xué)方程式及有關(guān)單位書寫正確。（3）計算準(zhǔn)確。

（4）反思解題關(guān)鍵處及錯誤易發(fā)處。

二、習(xí)題參考

（一）參考答案 1.C(s)+O2(g)== CO2(g)ΔH=-393.5 kJ/mol 2.5 mol C完全燃燒，ΔH=2.5 mol×(-393.5 kJ/mol）=-983.8 kJ/mol 2.H2(g)的燃燒熱ΔH=-285.8 kJ/mol 欲使H2完全燃燒生成液態(tài)水，得到1 000 kJ的熱量，需要H2 1 000 kJ÷285.8 kJ/mol=3.5 mol 3.設(shè)S的燃燒熱為ΔH

S(s)+O2(g)== SO2(g)32 g/mol ΔH 4 g-37 kJ ΔH=32 g/mol×(-37 kJ)÷4 g =-296 kJ/mol 4.設(shè)CH4的燃燒熱為ΔH

CH4(g)+O2(g)== CO2(g)+2H2O(g)16 g/mol ΔH 1 g-55.6 kJ ΔH=16 g/mol×(-55.6 kJ)÷1 g =-889.6 kJ/mol 5.（1）求3.00 mol C2H2完全燃燒放出的熱量Q C2H2(g)+5/2O2(g)== 2CO2(g)+H2O（l)26 g/mol ΔH 2.00 g-99.6 kJ ΔH=26 g/mol×(-99.6 kJ)÷2.00 g =-1 294.8 kJ/mol Q=3.00 mol×(-1 294.8 kJ/mol)=-3 884.4 kJ≈-3 880 kJ（2）從4題已知CH4的燃燒熱為-889.6 kJ/mol，與之相比，燃燒相同物質(zhì)的量的C2H2放出的熱量多。

6.寫出NH3燃燒的熱化學(xué)方程式

NH3(g)+5/4O2(g)== NO2(g)+3/2H2O(g)將題中（1）式乘以3/2，得： 3/2H2(g)+3/4O2(g)== 3/2H2O(g)3/2ΔH1=3/2×(-241.8 kJ/mol)=-362.7 kJ/mol 將題中（2）式照寫：

1/2N2(g)+O2(g)== NO2(g)ΔH2=+33.9 kJ/mol 將題中（3）式反寫，得

NH3(g)== 1/2N2(g)+3/2H2(g)-ΔH3=46.0 kJ/mol 再將改寫后的3式相加，得：

7.已知1 kg人體脂肪儲存32 200 kJ能量，行走1 km消耗170 kJ，求每天行走5 km，1年因此而消耗的脂肪量：

170 kJ/km×5 km/d×365 d÷32 200 kJ/kg=9.64 kg 8.此人脂肪儲存的能量為4.2×105 kJ。快速奔跑1 km要消耗420 kJ能量，此人脂肪可以維持奔跑的距離為：4.2×105 kJ÷420 kJ/km=1 000 km 9.1 t煤燃燒放熱2.9×107 kJ 50 t水由20 ℃升溫至100 ℃，溫差100 ℃-20 ℃=80 ℃，此時需吸熱： 50×103 kg×80 ℃×4.184 kJ/(kg·℃)=1.673 6×107 kJ 鍋爐的熱效率=(1.673 6×107 kJ÷2.9×107 kJ）×100% =57.7% 10.各種塑料可回收的能量分別是： 耐綸5 m3×4.2×104 kJ/m3=21×104 kJ 聚氯乙烯50 m3×1.6×104 kJ/m3=80×104 kJ 丙烯酸類塑料5 m3×1.8×104 kJ/m3=9×104 kJ 聚丙烯40 m3×1.5×104 kJ/m3=60×104 kJ 將回收的以上塑料加工成燃料，可回收能量為

21×104 kJ+80×104 kJ+9×104 kJ+60×104 kJ=170×104 kJ=1.7×106 kJ

（二）補充習(xí)題

1．已知25 ℃、101 kPa下，石墨、金剛石燃燒的熱化學(xué)方程式分別為 C(石墨)＋O2（g）＝CO2（g）ΔH＝－393.51 kJ/mol C(金剛石)＋O2（g）＝CO2（g）ΔH＝－395.41 kJ/mol 據(jù)此判斷，下列說法中正確的是（）。A．由石墨制備金剛石是吸熱反應(yīng)；等質(zhì)量時，石墨的能量比金剛石的低 B．由石墨制備金剛石是吸熱反應(yīng)；等質(zhì)量時，石墨的能量比金剛石的高 C．由石墨制備金剛石是放熱反應(yīng)；等質(zhì)量時，石墨的能量比金剛石的低 D．由石墨制備金剛石是放熱反應(yīng)；等質(zhì)量時，石墨的能量比金剛石的高 2．已知2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）ΔH＝－571.6 kJ/mol，CO（g）＋1/2O2（g）＝2CO2（g）ΔH＝－283.0 kJ/mol。

某H2 和CO的混合氣體完全燃燒時放出113.74 kJ熱量，同時生成3.6 g液態(tài)水，則原混合氣體中H2和CO的物質(zhì)的量之比為（）。A.2∶1 B.1∶2 C．1∶1 D．2∶3 3．由氫氣和氧氣反應(yīng)生成1 mol水蒸氣放熱241.8 kJ，寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：_______。若1 g水蒸氣轉(zhuǎn)化成液態(tài)水放熱2.444 kJ，則反應(yīng)H2（g）+1/2O2（g）=H2O（l)的ΔH =____ kJ/mol。氫氣的燃燒熱為____kJ/mol。

4．火箭發(fā)射時可用肼（N2H4）為燃料，以二氧化氮作氧化劑，它們相互反應(yīng)生成氮氣和水蒸氣。已知：N2（g）+2O2（g）=2NO2（g）ΔH=+67.7 kJ/mol N2H4（g）+O2（g）=N2（g）+2H2O（g）ΔH=-534 kJ/mol 則N2H4和NO2反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_____________________。

5．已知CH4（g）＋2O2（g）＝CO2（g）＋2H2O（l）； ΔH＝－890 kJ/mol，現(xiàn)有CH4和CO的混合氣體共0.75 mol，完全燃燒后，生成CO2氣體和18 g液態(tài)H2O，并放出515 kJ熱量，CO燃燒的熱化學(xué)方程式為______________，寫出求算過程。參考答案 1．A；2．C。

3．H2（g）+1/2O2（g）=H2O（g）ΔH=-241.8 kJ/mol，-285.8 提示：可將反應(yīng)H2（g）+1/2O2（g）=H2O（l)看成兩步：H2（g）+1/2O2（g）=H2O（g）和H2O（g）=H2O（l)，問題就迎刃而解。

4．2N2H4（g）+2NO2（g）=3N2（g）+4H2O（g）； ΔH=-1 135.7 kJ/mol 5．解：由于CO燃燒只生成CO2，故18 g液態(tài)水均由CH4燃燒產(chǎn)生，若生成18 g液態(tài)水放出的熱量為x，用去CH4 的量為y，則有：

CH4（g）＋2O2（g）＝CO2（g）＋2H2O（l）ΔH＝－890 kJ/mol 1 mol 2×18 g 890 kJ/mol y 18 g x x=445 kJ/mol 故由CO燃燒放出的熱量為：515 kJ-445 kJ=70 kJ y=05 moln(CO)=0.75 mol-0.5 mol=0.25 mol 則CO燃燒的熱化學(xué)方程式為：

2CO（g）＋O2（g）＝2CO2（g）ΔH＝－560 kJ/mol

第二章 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡

本章介紹

一、教學(xué)目標(biāo)

1.知道化學(xué)反應(yīng)速率的概念及表示方法；認(rèn)識濃度、壓強、溫度和催化劑等對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。

2.了解化學(xué)平衡的建立，知道化學(xué)平衡常數(shù)的涵義，并能利用化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行簡單的計算，了解影響化學(xué)平衡的因素，認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的調(diào)控在生活、生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重要作用。

3.初步了解焓變和熵變與反應(yīng)進(jìn)行的方向之間的關(guān)系。

4.結(jié)合實驗培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、記錄實驗現(xiàn)象及設(shè)計簡單實驗的能力，培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度。教學(xué)中注意提高學(xué)生分析問題、解決問題、交流和表達(dá)的能力。

二、內(nèi)容分析 1.地位和功能

化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡和反應(yīng)進(jìn)行的方向等化學(xué)反應(yīng)原理知識，是在學(xué)習(xí)了化學(xué)反應(yīng)與能量、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、元素周期律等知識的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)的中學(xué)化學(xué)的重要理論之一，有助于加深理解以前所學(xué)的元素化合物知識及化學(xué)反應(yīng)，后續(xù)學(xué)習(xí)的電離平衡、水解平衡等，實際上是化學(xué)平衡知識的延續(xù)，因此它還是后一章內(nèi)容學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。2.內(nèi)容結(jié)構(gòu)

本章內(nèi)容是按照如下順序安排的：化學(xué)反應(yīng)速率→化學(xué)平衡→化學(xué)平衡常數(shù)→化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向。

化學(xué)反應(yīng)速率屬于化學(xué)動力學(xué)的范疇。為了讓學(xué)生在研究化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢及如何定量表述上有感性知識，教科書安排了簡單易行的實驗。在實驗過程中使學(xué)生體會到，要想準(zhǔn)確表達(dá)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢，就必須建立起一套行之有效的方法：確定起點，確定時間單位，找出易于測量的某種量或性質(zhì)的變化。要明確反應(yīng)物的本質(zhì)決定了反應(yīng)速率，在影響速率的因素方面著重介紹濃度、壓強、溫度及催化劑等外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響；通過實驗和理論分析，使學(xué)生由感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識。

化學(xué)平衡屬于化學(xué)熱力學(xué)的范疇。當(dāng)化學(xué)反應(yīng)的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等時，反應(yīng)就達(dá)到在該條件下的最大限度，即達(dá)到了化學(xué)平衡狀態(tài)。化學(xué)平衡是一種動態(tài)平衡，它只與起始狀態(tài)和終了狀態(tài)有關(guān)，與變化途徑無關(guān)。這就為我們在思考問題時提供了靈活利用所學(xué)知識的可能，在始態(tài)和終態(tài)保持不變的前提下，我們可以設(shè)計不同的途徑來達(dá)到同一個平衡，從而使問題簡化。教科書通過實驗，介紹濃度、壓強（氣體反應(yīng)）、溫度等外界條件對化學(xué)平衡的影響。由于有了化學(xué)反應(yīng)速率的知識做基礎(chǔ)，學(xué)生可以通過實驗及相應(yīng)的【思考與交流】、【學(xué)與問】等欄目的引導(dǎo)推理，得出正確的結(jié)論，認(rèn)識化學(xué)平衡移動，是正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率發(fā)生變化的結(jié)果，化學(xué)平衡總是向著反應(yīng)速率變化幅度最大的方向移動。本章雖然沒有具體的化工生產(chǎn)內(nèi)容，但選擇化工生產(chǎn)最適宜的條件必然涉及化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡等理論的應(yīng)用。可以引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)分析具體反應(yīng)的特點，如反應(yīng)物的聚集狀態(tài)，氣體體積的變化，能量變化等，進(jìn)而利用所學(xué)理論知識進(jìn)行合理選擇。同時要學(xué)習(xí)全面思考問題，兼顧各種條件的相互影響，如溫度對平衡和速率的影響，高壓對平衡的影響及對設(shè)備材料的要求，在比較中趨利避害，取得最優(yōu)化的條件。使學(xué)生了解化學(xué)理論對生產(chǎn)實際的指導(dǎo)作用。

化學(xué)平衡常數(shù)有利于從定量角度加深對化學(xué)平衡的認(rèn)識理解，教科書利用某一反應(yīng)體系的一組濃度數(shù)據(jù)，導(dǎo)出化學(xué)平衡常數(shù)以及化學(xué)平衡常數(shù)只隨溫度變化、不隨濃度變化的結(jié)論。

化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向涉及到反應(yīng)的自由能變化（ΔG），要用到焓變和熵變知識，需要對化學(xué)反應(yīng)的實質(zhì)有更多的領(lǐng)悟，所以把它放在本章的最后（第四節(jié)），以知識介紹的方式呈現(xiàn)出來，讓學(xué)生了解決定反應(yīng)進(jìn)行方向的因素不是單一的焓變，熵變也是決定因素之一。教材通過生活中的實際事例，力爭使知識淺顯易懂，使學(xué)生從混亂度的角度形成對熵的概念的粗淺認(rèn)識。只要求學(xué)生能利用化學(xué)反應(yīng)原理知識解釋日常生活中某些現(xiàn)象，思考問題時能夠更加全面。

本章知識的內(nèi)容結(jié)構(gòu)如下圖所示：

3.內(nèi)容特點

本章內(nèi)容既抽象又具體。抽象在它的理論解釋對學(xué)生來說是全新的，有些反應(yīng)的深層本質(zhì)學(xué)生是接觸不到的，只能憑思考，想象，增大了學(xué)習(xí)的難度；說它具體，是在生活中有大量鮮活的事實。教科書利用數(shù)據(jù)、圖片等引發(fā)學(xué)生思考，把抽象的知識適度地直觀化，引發(fā)學(xué)生聯(lián)想，從而培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和知識遷移能力。

三、課時建議

第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)速率 1課時 第二節(jié) 影響反應(yīng)速率的條件 2課時 第三節(jié) 化學(xué)平衡 5課時

第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向 1課時 復(fù)習(xí)機動 2課時 小計 11課時 1.熱化學(xué)簡介

（1）熱化學(xué)的研究對象

熱力學(xué)第一定律是自然界的一條普遍規(guī)律，它是人們在生產(chǎn)實踐和科學(xué)實驗的基礎(chǔ)上總結(jié)出來的，它又叫做能量守恒和轉(zhuǎn)化定律，恩格斯將它譽為19世紀(jì)自然科學(xué)中具有決定意義的三大發(fā)現(xiàn)之一。這個定律的主要內(nèi)容是：能量有各種不同的形式，能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，從一個物體傳遞給另一個物體，而在轉(zhuǎn)化和傳遞中，能量的數(shù)值保持不變。

把熱力學(xué)第一定律具體運用到化學(xué)反應(yīng)上，用實驗測定和計算化學(xué)反應(yīng)的熱量，研究這方面問題的科學(xué)稱為熱化學(xué)。

熱化學(xué)主要是研究化學(xué)反應(yīng)中的熱量轉(zhuǎn)化問題的。化學(xué)反應(yīng)除了以熱的形式與外界環(huán)境進(jìn)行能量交換外，往往還以功的形式進(jìn)行交換。例如，火藥爆炸產(chǎn)生膨脹功，化學(xué)電池在電動勢作用下輸送電荷而作電功等。教科書提到―在化學(xué)反應(yīng)過程中，不僅有物質(zhì)的變化，還有能量的變化，這種能量變化，常以熱能、電能、光能等形式表現(xiàn)出來‖，其中―常以‖是指除了以熱、電、光的形式外，還以功的形式進(jìn)行能量交換。應(yīng)當(dāng)指出，熱化學(xué)里所討論的化學(xué)反應(yīng)，都是在一定條件下只作膨脹功，而不作非膨脹功(如電功)的反應(yīng)。

同一反應(yīng)，在不同條件下熱量的變化不同。如果不指明反應(yīng)條件而談熱量的多少，是沒有意義的。同時，要想比較不同的化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱，必須規(guī)定反應(yīng)在同樣的條件下進(jìn)行。為此，規(guī)定在壓強為101 kPa和25 ℃的條件下的反應(yīng)熱為標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱，以便于比較。按狀態(tài)變化過程的不同，反應(yīng)熱可分為等壓反應(yīng)熱、等容反應(yīng)熱；按化學(xué)變化的類別不同，反應(yīng)熱可分為生成熱、燃燒熱、中和熱等等。（2）熱化學(xué)發(fā)展簡史

化學(xué)作用的本質(zhì)是什么?古希臘人認(rèn)為它是導(dǎo)致物質(zhì)化合和分解的―愛‖和―憎‖。早期化學(xué)家們接受了這種觀點，把導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)得以發(fā)生的力稱為化學(xué)―親合力‖。近代有較大影響的親合力理論不下十幾種。用化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)來量度親合力的研究促進(jìn)了化學(xué)與熱力學(xué)的結(jié)合。

早在1780年，拉瓦錫(A.L.Lavoisier 1743—1794)和拉普拉斯(P.Laplace 1749—1827)就在他們的論文中報道了他們關(guān)于化學(xué)反應(yīng)熱的研究。他們設(shè)計了一臺簡陋的量熱計，想用它來 測定參加反應(yīng)的熱量。由于受到熱質(zhì)論的影響，這方面的研究中斷了五十多年，而且也未和當(dāng)時熱力學(xué)研究的熱潮結(jié)合起來。

1836年，瑞士化學(xué)家蓋斯(G.H.Hess，1802—1850)在俄國測量了許多反應(yīng)的熱效應(yīng)，總結(jié)出一條規(guī)律：一個化學(xué)反應(yīng)，不論是一步完成或經(jīng)過幾個中間步驟完成，其總的熱效應(yīng)是相等的。1840年他在圣彼得堡發(fā)表了他的研究結(jié)果，并將其稱為―總熱量守恒定律‖，后來人們以他的名字將這個規(guī)律命名為―蓋斯定律‖。這是熱化學(xué)領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)的第一個定律，也是自然科學(xué)上首先得出的能量守恒和轉(zhuǎn)化的規(guī)律性結(jié)論。

19世紀(jì)50年代，法夫爾(R．A.Farue，1813—1880)和西爾伯曼(T．Silbermann，1806—1865)進(jìn)行了熱化學(xué)研究工作，得到了比較精確的反應(yīng)熱效應(yīng)的數(shù)據(jù)。

丹麥物理學(xué)家湯姆生(J．Thomson，1826—1909)的研究工作在發(fā)展熱化學(xué)方面占有重要地位。他在1882~1886年間出版了四卷本的《熱化學(xué)》著作，提出吸熱和放熱概念，把反應(yīng)熱作為反應(yīng)物化學(xué)親合力的量度。

貝特羅（M.Berthelot）發(fā)明了精確測定燃燒熱的方法。他在發(fā)揮湯姆生關(guān)于反應(yīng)熱是化學(xué)親合力的量度的原理時指出，只有伴隨著放熱過程的反應(yīng)才能自發(fā)產(chǎn)生，在幾個可能發(fā)生的反應(yīng)中，只有放出最大熱量的反應(yīng)才能發(fā)生。這一原理被叫做貝特羅—湯姆生最大功原理。亥姆霍茲(H.V Helmholtz，1821—1894)對貝特羅的觀點提出質(zhì)疑，引起了很大爭論，促進(jìn)了熱力學(xué)的發(fā)展。

在化學(xué)家們研究反應(yīng)熱效應(yīng)的前后，熱力學(xué)接連取得許多成就，其中特別重要的是確立了熱力學(xué)第一定律(1842年)和熱力學(xué)第二定律(1865年)。

熱力學(xué)第一定律和第二定律的確立，為科學(xué)的發(fā)展提供了新的思想。第一定律強調(diào)的是能量轉(zhuǎn)化時的守恒性和等值性，它要求從能量的轉(zhuǎn)化恒等性上把握運動形式的變化，突破了僅用物質(zhì)要素和成分解釋世界的僵化模式，為邊緣學(xué)科的形成提供了基礎(chǔ)。第二定律強調(diào)的是能量實際轉(zhuǎn)化的不可逆性(即變化有一定的方向與限度)，否定了牛頓理論中衍生出來的用可逆反應(yīng)的觀點處理一切問題的簡單方法。這兩個定律在學(xué)術(shù)界的影響越來越大。直到1869年由霍斯特曼的工作開始，化學(xué)家們才逐步把熱力學(xué)的成果引入化學(xué)研究之中。霍斯特曼用熱力學(xué)第二定律研究了熱分解反應(yīng)中分解壓力與溫度的作用，研究了升華過程的熱力學(xué)，建立了最大功與反應(yīng)熱之間的關(guān)系。隨后，越來越多的物理學(xué)家和化學(xué)家走進(jìn)了熱力學(xué)和化學(xué)結(jié)合的領(lǐng)域，形成了物理化學(xué)的重要分支——化學(xué)熱力學(xué)。2.焓與焓變

焓的定義是 H＝U＋PV 即焓是體系內(nèi)能加上體系的壓強與體積乘積的一個物理量，無明確的物理意義。但是它具有以下性質(zhì)：

（1）焓是狀態(tài)函數(shù)。因為U、P、V均為狀態(tài)函數(shù)，它們的組合（U＋PV）也必然是狀態(tài)函數(shù)。體系的焓值僅與體系所處的狀態(tài)有關(guān)，與通過什么途徑達(dá)到這個狀態(tài)無關(guān)。

（2）焓具有能量的量綱，因為U和PV的量綱都是能量的量綱。

當(dāng)體系經(jīng)受一個只作體積功的等壓變化過程，從狀態(tài)1變到狀態(tài)2時，體系的焓變?yōu)椋?ΔH＝H2－H1 此時ΔH數(shù)值正好等于這個過程的熱效應(yīng)Qp。這樣這個等壓過程的焓變就有了一個明確的物理意義：

Qp＝H生成物－H反應(yīng)物＝ΔH

ΔH<0時，為放熱反應(yīng)；ΔH>0時，為吸熱反應(yīng)。3.反應(yīng)進(jìn)度

我們知道，H2(g)與O2(g)反應(yīng)生成H2O(g)時，其焓變ΔH與化學(xué)方程式的寫法有關(guān)，即： H2(g)＋1/2O2(g)== H2O(g)ΔH=－241.8 kJ/mol(1)2H2(g)＋O2(g)==2H2O(g)ΔH=－483.6 kJ/mol(2)也就是說，同一反應(yīng)體系中各物質(zhì)的組合方式不同時，摩爾焓變不同。不僅如此，在同一反應(yīng)體系，當(dāng)選擇不同的物質(zhì)（如H2或 O2）發(fā)生1 mol 變化為基準(zhǔn)時，其焓變也不一定相同。

為了處理化學(xué)反應(yīng)的焓變，1922年唐德爾（Domder）引入了化學(xué)反應(yīng)進(jìn)度這個參量。反應(yīng)進(jìn)度是描述化學(xué)進(jìn)展程度的狀態(tài)參變量。符號為ξ，單位是mol。

通常我們可以把任何化學(xué)方程式寫成：

式中νD、νE、νF、νG等是所給化學(xué)方程式中各物質(zhì)的計量系數(shù)，是無量綱的量。對反應(yīng)物，ν取負(fù)值，對生成物，ν取正值。

設(shè)某反應(yīng)

將反應(yīng)進(jìn)度ξ定義為

式中下標(biāo)B代表任一組分，n°B是任一組分B在反應(yīng)起始時（即ξ＝0時）的物質(zhì)的量，nB是B組分在反應(yīng)進(jìn)度為ξ時的物質(zhì)的量。

引入反應(yīng)進(jìn)度這個量的最大優(yōu)點是在反應(yīng)進(jìn)行到任意時刻時，可用任一反應(yīng)物或任一生成物來表示反應(yīng)進(jìn)行的程度，所得值總是相等的。即

當(dāng)反應(yīng)按所給化學(xué)方程式的系數(shù)比例進(jìn)行了一個單位的化學(xué)反應(yīng)時，即ΔnB/mol=νB,這時反應(yīng)進(jìn)度ξ就等于1 mol。

假定O2和H2的混合體系在某個時刻發(fā)生的凈變化為：

ΔnO2=-0.2 mol ΔnH2=-0.4 mol ΔnH2O=0.4 mol 若按反應(yīng)式（1）計算，反應(yīng)進(jìn)度為：

比較上述結(jié)果：

（1）Δξ1與Δξ2及Δξ′1與Δξ′2不相等，表明反應(yīng)進(jìn)度與化學(xué)計量反應(yīng)式寫法有關(guān)。（2）同一反應(yīng)，Δξ=ΔnB/ΔνB，說明ξ或Δξ與物質(zhì)的選擇無關(guān)。

（3）Δξ′1>Δξ1,Δξ′2>Δξ2, 這表明，在不同的時刻反應(yīng)進(jìn)度不同，反應(yīng)進(jìn)度可量度反應(yīng)的進(jìn)展程度。Δξ越大，反應(yīng)完成的程度越大。

（4）對于指定的反應(yīng)，計量反應(yīng)式中的計量系數(shù)的絕對值不同，則各物質(zhì)變化的量ΔnB的絕對值也不相等。這說明，不能直接用一種物質(zhì)的―Δn‖來表示所有物質(zhì)或整個反應(yīng)的進(jìn)展情況。

（摘自劉士榮楊愛云《物理化學(xué)概念辨析》）

4.熱化學(xué)方程式

對于熱化學(xué)方程式如：

焓（H）左下角的r代表化學(xué)反應(yīng)（reaction）；右下角m代表摩爾（mol）；右上角的（?）代表熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（簡稱標(biāo)態(tài)）；括號內(nèi)的數(shù)字代表熱力學(xué)溫度，單位為K；ΔH則為焓變。氣態(tài)物質(zhì)的標(biāo)態(tài)用壓力表示，用101 kPa。溶液的標(biāo)態(tài)則指溶質(zhì)濃度或活度為1 mol·kg-1，對稀溶液而言，也可用1 mol·dm-3。液體和固體的標(biāo)態(tài)則指處于標(biāo)準(zhǔn)壓力下的純物質(zhì)。最常用的焓變值是298 K(25 ℃)的，嚴(yán)格地說焓變值是隨溫度變化的，但在一定溫度范圍內(nèi)變化不大，凡未注明溫度的ΔH

就代表在298 K及標(biāo)態(tài)時的焓變，也可以簡寫為

（T）代表壓力，隨后數(shù)值的單位用 kJ·mol-1。總之ΔH泛指任意狀態(tài)的焓變，在標(biāo)態(tài)、溫度為T時化學(xué)反應(yīng)的摩爾焓變的完整符號，而ΔH焓變的簡寫符號。

則為在標(biāo)態(tài)和298 K時摩爾ΔH的單位用kJ·mol-1。焓是容量性質(zhì)，ΔH的大小與物質(zhì)的量成正比。書寫化學(xué)反應(yīng)方程式時須注意焓變值應(yīng)該與一定的反應(yīng)式相對應(yīng)（如在298 K）。

在此mol-1已不是指1 mol H2或1 mol O2，而是指―1 mol反應(yīng)‖。所謂1 mol反應(yīng)可以是1 mol H2和1/2 mol O2起反應(yīng)，也可以是2 mol H2和1 mol O2起反應(yīng)，前者放熱286 kJ，后者放熱572 kJ。這種單位表示方法是1977年國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會（IUPAC）物理化學(xué)分會所推薦的。所以ΔH值應(yīng)和化學(xué)方程式相對應(yīng)，以使―1 mol反應(yīng)‖有明確的含義，籠統(tǒng)地說反應(yīng)熱是多少kJ·mol-1容易引起誤解。

由于物質(zhì)狀態(tài)變化時總伴隨焓變，所以書寫熱化學(xué)方程式時應(yīng)注明物態(tài)，如下列兩個反應(yīng)

兩個ΔH值的不同在于：在標(biāo)態(tài)及298 K下H2O（l）和H2O（g）的焓值不同，液態(tài)H2O變?yōu)闅鈶B(tài)的H2O要吸熱，所以H2（g）和1/2O2（g）化合生成H2O（g）的放熱量要比生成H2O（l）的小些。5.關(guān)于反應(yīng)熱的測量

有些化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)可以用實驗方法測得，用來測量反應(yīng)熱的儀器被稱為―量熱器‖，測量操作是：將反應(yīng)器置于充滿水的絕熱容器中，當(dāng)反應(yīng)放熱時，其熱量即傳入水中，根據(jù)水的質(zhì)量、比熱，和水溫的變化求出反應(yīng)所放出的熱量。一般，由于測量反應(yīng)熱時，很難保證沒有熱的散失（如熱傳導(dǎo)或輻射等），故要準(zhǔn)確測量反應(yīng)的熱效應(yīng)比較困難。如許多化學(xué)反應(yīng)由于速率過慢，測量時間過長，因熱量散失而難于測準(zhǔn)反應(yīng)熱，也有一些化學(xué)反應(yīng)由于條件難于控制，產(chǎn)物不純，也難于測準(zhǔn)反應(yīng)熱。于是如何通過熱化學(xué)方法計算反應(yīng)熱，成為化學(xué)家關(guān)注的問題。6.生成焓

化學(xué)反應(yīng)的焓變雖然是重要的、常用的數(shù)據(jù)，但任何一種化學(xué)手冊不可能記載成千上萬化學(xué)反應(yīng)的ΔH值，因為化學(xué)反應(yīng)種類太多，不勝刊載。能從手冊查到的僅是幾千種常見純凈物的標(biāo)準(zhǔn)生成焓。在標(biāo)態(tài)和T（K）條件下由穩(wěn)定態(tài)單質(zhì)生成1 mol化合物（或不穩(wěn)定態(tài)單質(zhì)或其他形式的物種）的焓變叫作該物質(zhì)在T（K）時的標(biāo)準(zhǔn)生成焓，簡稱生成焓（也稱生成熱），符號是符號可以簡寫為

（T），其中H的左下標(biāo)―f‖表示生成，在298 K的標(biāo)準(zhǔn)生成焓的，例如在298 K

生成焓并非另一個新概念，而只是一種特定的ΔH。一種物質(zhì)焓的絕對值H無法測定，生成焓是一種相對值，有些是實驗測定的，有些則是間接計算得到的。當(dāng)知道了各種物質(zhì)的生成焓后，我們就可以很容易地計算出許多化學(xué)反應(yīng)的焓變。

任何一個反應(yīng)的焓變等于生成物生成焓之和減去反應(yīng)物生成焓之和：

這是一個非常有用的關(guān)系式，式中νi表示化學(xué)計量數(shù)。例如，對于反應(yīng)：

下表列出的是一些常見化合物在298 K時的標(biāo)準(zhǔn)生成焓。

7.中和熱

發(fā)生中和反應(yīng)時，由于所用的酸和堿有強弱不同，又有一元、二元或多元之分，因而中和熱各不相同。

(1)一元強酸與一元強堿的中和熱

一元強酸跟一元強堿中和時，中和熱為－57.3 kJ／mol。(2)一元強酸與一元弱堿或一元弱酸與一元強堿的中和熱

如果有一元弱酸或弱堿參加中和反應(yīng)，其中和熱所放出熱量一般都低于57.3 kJ／mol，也有個別高于 57.3 kJ／mol的。這主要取決于弱酸或弱堿電離時吸熱還是放熱。

一般地說，弱酸或弱堿的電離是吸熱的，因此，中和反應(yīng)所放出的熱量還要扣除電離時吸收的那部分熱量，中和熱也就低于57.3 kJ／mol。例如，1 mol CH3COOH與1 mol NaOH溶液反應(yīng)時，中和熱是56.0 kJ／mol。

有的弱電解質(zhì)電離時是放熱的。例如，1 mol氫氟酸電離時放出10.4 kJ／mol熱量。當(dāng)它與l mol NaOH溶液反應(yīng)時，中和熱是67.7 kJ／mol。

(3)二元酸與一元強堿的中和熱

二元酸的電離是分兩步進(jìn)行的，兩個H+的中和熱各不相同。中和第一個H+的中和熱，等于57.3 kJ／mol減去二元酸電離出第一個H+所吸收的熱量ΔH1；中和第二個H+的中和熱，等于57.3 kJ／mol減去二元酸電離出第二個H+所吸收的熱量ΔH2。因此，二元酸與一元強堿的中和熱ΔH可用下式表示： ΔH＝-［2×57.3 kJ／mol－(ΔH1+ΔH2)］

(4)多元酸與一元強堿的中和熱

三元酸與一元強堿的中和熱為ΔH，三元酸里的三個H+電離時所吸收的熱量依次是 ΔH1、ΔH2、ΔH3，則得：ΔH＝-［3×57.3 kJ／mol－(ΔH1+ΔH2+ΔH3)］ 8.反應(yīng)熱與化工生產(chǎn)的關(guān)系

化學(xué)反應(yīng)中的熱量問題，對于化工生產(chǎn)有重要意義。例如，合成氨反應(yīng)是放熱的，如果不設(shè)法將這些熱量移走，反應(yīng)器內(nèi)的溫度就會過高。這樣，不僅會破壞催化劑，使產(chǎn)量降低，還可能發(fā)生爆炸事故。在制造水煤氣的反應(yīng)中，需要吸收大量的熱，如果不及時供應(yīng)所需要的熱量，反應(yīng)就不能順利進(jìn)行，甚至停止。因此，在進(jìn)行化工設(shè)計時，為了保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行，必須事先獲得準(zhǔn)確的反應(yīng)熱數(shù)據(jù)，作為制造熱交換設(shè)備和規(guī)定工藝操作條件的依據(jù)。

在化工生產(chǎn)中，熱能的綜合利用問題，不但直接關(guān)系到產(chǎn)品成本的高低，而且影響產(chǎn)率的大小。化工設(shè)備中的熱交換器、余熱鍋爐、熱風(fēng)爐等的設(shè)計和使用，都是為了綜合利用熱能，以便提高產(chǎn)品產(chǎn)率，降低成本。

綜上所述，研究反應(yīng)熱，對于化工生產(chǎn)適宜條件的選擇，設(shè)備的設(shè)計和使用，以及對熱能的綜合利用，都有很大的意義。9.節(jié)約能源是我國的一項基本國策

國民經(jīng)濟的發(fā)展要求能源有相應(yīng)的增長，人口的增長和生活條件的改善也需要消耗更多的能量。可以說現(xiàn)代社會是一個耗能的社會，沒有相當(dāng)數(shù)量的能源是談不上現(xiàn)代化的。現(xiàn)代

主要能源是煤、石油和天然氣，它們都是短期內(nèi)不可能再生的化石燃料，儲量都極其有限，因此必須節(jié)能。節(jié)能不是簡單地指少用能量，而是指要充分有效地利用能源，盡量降低各種產(chǎn)品的能耗，這也是國民經(jīng)濟建設(shè)中一項長期的戰(zhàn)略任務(wù)。節(jié)能問題現(xiàn)已受到各國的普遍重視，作為能源經(jīng)濟發(fā)展的重要政策。自1973年和1979年石油輸出國組織(OPEC)兩次大幅度提高石油價格以來，工業(yè)發(fā)達(dá)國家不可能再依靠廉價石油來發(fā)展經(jīng)濟，美國、日本率先積極開展各種節(jié)能技術(shù)研究以緩解―能源危機‖的沖擊，使單位產(chǎn)品的能耗有明顯降低。例如國際先進(jìn)水平是每煉1 t鋼需消耗0.37 t～0.9 t標(biāo)準(zhǔn)煤，而我國目前每噸鋼的能耗約為1.3 t標(biāo)準(zhǔn)煤，也就是說我國煉鋼的能耗是國際水平的1.6倍，所以在我國節(jié)能應(yīng)該有很大的潛力可挖。

一個國家或一個地區(qū)能源利用率的高低一般是按生產(chǎn)總值和能源總消耗量的比值進(jìn)行統(tǒng)計比較的，它與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和技術(shù)狀況有關(guān)。如在80年代末，上海市每萬元國民經(jīng)濟生產(chǎn)總值要消耗5.08 t標(biāo)準(zhǔn)煤，浙江省是5.38 t，而有的省卻高達(dá)26 t，可見它們之間能源利用率差別很大。和國際相比，我國的能耗比日本高4倍，比美國高2倍，比印度高1倍，所以若能趕上印度的能源利用率，要實現(xiàn)生產(chǎn)翻一番，似乎不必增加能源消費量。要實現(xiàn)國民經(jīng)濟現(xiàn)代化，既要開發(fā)能源，又必須降低能耗，開源節(jié)流必須同時并舉，并且要把節(jié)流放到更重要的位置。

能耗高的原因是復(fù)雜的，從化學(xué)變化釋放能量的角度看，無非一是燃燒是否完全，二是釋放的能量是否充分利用。我國的工業(yè)鍋爐和工業(yè)窯爐耗費全國總能源的65％，它們是節(jié)能潛力最大的行業(yè)。設(shè)計節(jié)能的爐型、選擇節(jié)能的燃?xì)獗?燃料和空氣的比例)、控制鍋爐進(jìn)水溫度、及時清理鍋爐積垢、積灰等等都可以節(jié)能。供電系統(tǒng)和電能利用系統(tǒng)也是能源消耗量大而能量利用率低的領(lǐng)域，節(jié)能潛力較大。火力發(fā)電是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，通過電動機又將電能轉(zhuǎn)化為機械能，可以供機床、水泵、通風(fēng)、電動車、照明等用，這些能量轉(zhuǎn)化過程中的利用率也大有潛力可挖。例如將發(fā)電站的余熱與城市供熱供暖相結(jié)合，組成電熱聯(lián)產(chǎn)，將分散的供熱(熱損耗很大)改為集中供熱，都可有效地提高能源利用率；電動機的材料質(zhì)量、電機結(jié)構(gòu)的改進(jìn)可以大大降低損耗；白熾燈的照明效率是熒光燈的一半，研制高效節(jié)能燈，并推廣使用，也是節(jié)能措施之一。總之圍繞著節(jié)能工作有許多科學(xué)技術(shù)問題亟待研究，但要使節(jié)能工作真正落到實處，不是單純的技術(shù)問題，還要涉及行政管理、能源政策、節(jié)能法規(guī)、能源價格等各方面的因素。

我國長期面臨能源供不應(yīng)求的局面，人均能源水平低，同時能源利用率低，單位產(chǎn)品能耗高。所以必須用節(jié)能來緩解供需矛盾，促進(jìn)經(jīng)濟發(fā)展，同時也有利于環(huán)境保護(hù)。因此節(jié)能是我國的一項基本國策。

(摘自浙江大學(xué)普通化學(xué)教研組編《普通化學(xué)》第4版)

第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)速率

一、教學(xué)設(shè)計

在學(xué)生已有的物體運動速度的基礎(chǔ)上，引入化學(xué)反應(yīng)速率的概念不會給學(xué)生帶來太大的困難，但化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法卻將是一個難點。為了增加學(xué)生的感性認(rèn)識，用【實驗2－1】來引導(dǎo)學(xué)生，使他們得出只根據(jù)看到的氣泡產(chǎn)生的快、慢來表示反應(yīng)的速率是模糊的、不準(zhǔn)確的判斷。通過教科書圖2－1的提示，學(xué)生很容易想到可從測量H2的體積來比較反應(yīng)

的快慢。這種測量可以是在相同的時間內(nèi)看H2體積的多少，也可以看產(chǎn)生相同體積的H2所耗時間的多少。如果在相同時間內(nèi)測量溶液中H+濃度的變化，測量鋅粒質(zhì)量的變化，也都可以定量比較這個反應(yīng)進(jìn)行的快慢。學(xué)生通過討論交流，可以發(fā)現(xiàn)表示反應(yīng)速率的方法有多種，因此可以通過多種實驗來測定某些化學(xué)反應(yīng)的速率。在交流中得出：反應(yīng)速率表示方法的共同之處，都是用在單位時間內(nèi)反應(yīng)前后的反應(yīng)物或生成物的量（物質(zhì)的量）的變化來表示。顯然該反應(yīng)以測量H2的體積最為簡便易行。然后，引導(dǎo)學(xué)生得出：化學(xué)反應(yīng)速率通常總是用單位時間內(nèi)反應(yīng)前后的反應(yīng)物或生成物的濃度（物質(zhì)的量濃度）的變化來表示。維果茨基指出：―在游戲中，一個孩子的行為總是超越于他的實際年齡，他的日常行為在游戲中比他本身的實際水平要高出一點‖。充分利用實驗教學(xué)的功能，可啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生的思維。

【實驗2-1】最好以邊講邊做的形式進(jìn)行，在實驗中加深學(xué)生對知識的理解。也可以讓學(xué)生分組討論，列舉生活中的事例，由感性認(rèn)識逐步上升為理性認(rèn)識。

教學(xué)中應(yīng)注意以下幾點：

1.準(zhǔn)確把握教學(xué)要求，不要過分拓展教學(xué)內(nèi)容，把規(guī)定的內(nèi)容講透徹，講明白。2.讓學(xué)生調(diào)動、利用已有的知識儲備與新知識嫁接。

3.利用好教科書，給學(xué)生閱讀和思考的空間，把握化學(xué)反應(yīng)速率表示方法的要點。4.充分利用好【實驗

】，讓學(xué)生討論清楚實驗?zāi)康暮蛯嶒灧椒ǎ龊脤嶒灐?/p>

5.準(zhǔn)備1~2個練習(xí)題，強化化學(xué)反應(yīng)速率是用單位時間內(nèi)反應(yīng)前后反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示的。

本節(jié)教學(xué)重點和難點：化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法。

二、活動建議

圖2-1 排水量氣裝置

【實驗2-1】注意檢驗裝置的氣密性，尤其是注射器的內(nèi)外管是否密合得很好。酸的濃度要適中，否則，控制生成H2的速率會發(fā)生困難。氣體收集可以用排水量氣裝置代替，如圖2－1所示。

三、問題交流 【學(xué)與問1】

1.ν（H2）=1.2 mol/（L·min）

2.在同一個化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)物濃度的減少和生成物濃度的增加都是按照化學(xué)方程式中各物質(zhì)的計量數(shù)關(guān)系成比例變化的。當(dāng)計量數(shù)不同時，在相同的時間內(nèi)濃度變化量是按照其計量數(shù)關(guān)系增大或減少的，反應(yīng)速率值自然不同。所以，在同一個化學(xué)反應(yīng)中以不同物質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)時，速率值可能不同，反應(yīng)速率之比等于其計量數(shù)之比。例如：反應(yīng)

在一定條件下發(fā)生，分別以四種物質(zhì)表示的反應(yīng)速率值之比為1∶1∶1∶1，而對反應(yīng)值之比為2∶1∶2。【學(xué)與問2】

對于鋅粒和硫酸的反應(yīng)，測定反應(yīng)速率的方法不止一種，如測量溶液中H+濃度的變化，測量鋅粒質(zhì)量的變化，甚至使用一些物理儀器測量溶液的電導(dǎo)變化、反應(yīng)的熱量變化等，都可以比較出二者的反應(yīng)速率的不同。不要限制學(xué)生的思路，要鼓勵學(xué)生敢想，多想，在眾多的正確答案中找出最簡單易行的方法。

可以考慮設(shè)計一些補充思考題，如：（1）化學(xué)反應(yīng)速率是怎樣定義的？

（2）你是怎樣理解化學(xué)反應(yīng)速率定義的？從反應(yīng)物的聚集狀態(tài)、生產(chǎn)實際出發(fā)，應(yīng)該如何表示反應(yīng)速率為好？

四、習(xí)題參考

（一）參考答案 1.略。2.1∶3∶2。

3.（1）A；（2）C；（3）B。4.D。5.A。

（二）補充習(xí)題 在的反應(yīng)中，經(jīng)t秒后C的濃度增加m mol/L，則用B，分別以SO2、O2、SO3表示的反應(yīng)速率濃度的變化來表示的反應(yīng)速率是（）。

參考答案：C。

第二節(jié) 影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

一、教學(xué)設(shè)計

奧蘇伯爾在代表作《教育心理學(xué)——認(rèn)知觀點》的扉頁上寫道：―假如讓我把全部教育心理學(xué)僅僅歸納為一條原理的話，那么，我將一言以蔽之曰：影響學(xué)習(xí)的惟一最重要的因素，就是學(xué)習(xí)者已經(jīng)知道了什么。要探明這一點，并應(yīng)據(jù)此進(jìn)行教學(xué)。‖

在學(xué)生積累了大量影響化學(xué)反應(yīng)速率現(xiàn)象的感性認(rèn)識之后，有必要從理論上給以升華，讓學(xué)生實現(xiàn)從現(xiàn)象到本質(zhì)，進(jìn)而利用理論指導(dǎo)實踐，完成一次認(rèn)識的飛躍。為了讓學(xué)生清楚化學(xué)與生活息息相關(guān)，教科書列舉了生活中的常見事實，讓學(xué)生在觀察、體悟的過程中感受化學(xué)。

要明確反應(yīng)物的本質(zhì)決定了反應(yīng)速率。在討論影響速率的因素時著重介紹濃度、壓強、溫度及催化劑等外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，并利用緒言中的有效碰撞模型加以解釋，其中除活化分子、活化能概念外，還提到了活化分子百分?jǐn)?shù)，雖然這是新出現(xiàn)的概念，但從數(shù)學(xué)的觀點看不是新知識，應(yīng)不難理解。教學(xué)中在利用理論模型加深學(xué)生對實驗現(xiàn)象的理解的同時，應(yīng)注意讓學(xué)生體會理論模型的意義。催化劑在化工生產(chǎn)中是至關(guān)重要的，教科書簡單提到了它的選擇性，以及在尋找良好催化劑的研究上還需要理論上的重大突破，以激發(fā)學(xué)生努力學(xué)習(xí)、探究的欲望。

濃度、壓強、溫度、催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，是本章教學(xué)內(nèi)容的重點。教科書安排了【實驗2－2】、【實驗2－3】和【實驗2－4】，意圖是通過實驗加深學(xué)生對濃度、溫度、催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率影響的認(rèn)識，為后續(xù)化學(xué)平衡移動的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)；同時通過科學(xué)探究激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，進(jìn)一步加深他們對知識的理解。

濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響是教學(xué)中的重點。建議在教學(xué)中直接應(yīng)用有關(guān)的名詞概念，不做進(jìn)一步的擴展（根據(jù)學(xué)生情況，可讓學(xué)生自己查閱相關(guān)資料）。適度介紹其他條件對反應(yīng)速率的影響，進(jìn)而得出所有能向反應(yīng)體系中輸入能量，增加有效碰撞機會的方法都能提高反應(yīng)速率的結(jié)論。

具體教學(xué)建議如下：

1.盡可能采用邊講邊實驗的方式，增加學(xué)生動手的機會，加深體驗，有利于他們從中領(lǐng)悟教科書內(nèi)容。

2.盡可能利用數(shù)據(jù)、動畫等方法進(jìn)行說明，以使教學(xué)深入淺出、生動形象。3.可以自行設(shè)計、開發(fā)實驗，以增強教學(xué)效果，如：

（1）改變Na2S2O3和H2SO4的濃度，觀察出現(xiàn)渾濁所需的時間。

（2）用兩張濾紙條蘸FeSO4的濃溶液，其一置于空氣中，另一置于O2中，觀察紙條顏色變化的快慢。

（3）取30%的H2O2 2 mL于試管中，插入用砂紙打光的銅絲，有氣泡迅速生成。2H2O2 == 2H2O+O2↑

4.也可以設(shè)計思考題，如：

（1）請列舉生活中有關(guān)影響化學(xué)反應(yīng)速率的事實。

（2）影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素有哪些？是如何影響的？怎樣解釋？

*（3）從化學(xué)鍵角度思考反應(yīng)物分子中鍵能的高低對反應(yīng)的活化能及反應(yīng)速率的影響。

二、活動建議 【實驗2-2】

（1）KMnO4溶液的濃度不要大，否則溶液顏色過重，需要草酸的量及褪色時間都要發(fā)生相應(yīng)變化。配制成0.01 mol·L-1比較合適。KMnO4溶液要用硫酸酸化。

（2）為保證KMnO4溶液的紫紅色徹底褪去，本實驗中草酸用量分別過量了1倍和3倍，可以調(diào)整草酸用量，探求更好的實驗效果。

（3）實驗開始時溶液褪色較慢，由于反應(yīng)中生成的Mn2+具有催化作用，隨后褪色會加快。【實驗2-3】

本實驗所用的冷水用自來水即可，若用冰水混合物溫度更低，出現(xiàn)渾濁的時間更長，更利于比較。為了便于比較，使渾濁程度相同，可在試管背后做一個黑色標(biāo)記，以其被遮住為準(zhǔn)。最好用體育比賽用的秒表來連續(xù)計時。【實驗2-4】

MnO2的催化反應(yīng)，根據(jù)H2O2的濃度來調(diào)整木條余燼距離液面的高度，直接使用濃度較高的（30%）H2O2時，余燼距離液面遠(yuǎn)些（3 cm左右），否則會因泡沫過多而使余燼熄滅。開頭帶余燼的木條懸在液面上沒有明顯變化（說明H2O2沒有明顯分解），從漏斗加入MnO2粉末后，立刻看到木條余燼復(fù)燃，說明瓶中有大量氣體逸出（突顯了催化劑的作用）。H2O2濃度較低時余燼離液面應(yīng)近些（2 cm左右），以免實驗現(xiàn)象不明顯。實驗時要把準(zhǔn)備工作做好，當(dāng)把帶余燼的木條放入錐型瓶時，要迅速從漏斗撒入MnO2粉末，不要讓余燼在瓶內(nèi)停留時間過長，以免煙多影響觀察。【科學(xué)探究1】

1.因為方程式已經(jīng)給出信息4I-+O2+4H+ == 2I2+2H2O，在不加酸的情況下，O2不能氧化I-，所以，要先向一定體積的KI溶液中滴加淀粉溶液，然后再加入稀硫酸。

2.直鏈淀粉主要是1，4-α-糖苷型的結(jié)合，它們盤旋成一個螺旋，每一圈約含6個葡萄糖單位，每個分子中的一個基團和另一個基團保持著一定的關(guān)系和距離。分子的結(jié)構(gòu)不僅取決于分子中原子間的化學(xué)鍵聯(lián)系，還要看立體形象，而這個立體形象取決于分子中的長鏈的盤旋情況。直鏈淀粉形成螺旋后，中間的隧道恰好可以裝入碘分子，形成一個藍(lán)色絡(luò)合物。溫度高（近沸）時，淀粉中的氫鍵作用大大削弱，長鏈的螺旋結(jié)構(gòu)被破壞，I2分子與淀粉的作用大大削弱，溶液呈無色。冷卻后長鏈的螺旋結(jié)構(gòu)重新形成，又出現(xiàn)藍(lán)色。建議本實驗做室溫和0 ℃（冰水混合物）時的比較。【科學(xué)探究2】

1.向5%的H2O2中滴入FeCl3或CuSO4溶液時都有細(xì)小氣泡產(chǎn)生，滴入FeCl3溶液產(chǎn)生的氣泡更快些，說明催化劑是有選擇性的。可以參考【實驗2-1】把本實驗變成一個定量實驗。

2.本實驗是【實驗2-2】的延續(xù)。

由于Mn2+對KMnO4的氧化作用有催化功能，所以加入Mn2+的試液中的顏色褪色明顯快些。反應(yīng)機理可能如下： Mn(Ⅶ)+Mn(Ⅱ)→ Mn(Ⅵ)+Mn(Ⅲ)Mn(Ⅵ)+Mn(Ⅱ)→ 2Mn(Ⅳ)Mn(Ⅳ)+Mn(Ⅱ)→ 2Mn(Ⅲ)Mn(Ⅲ)與C2O42-生成一系列絡(luò)合物，MnC2O4+、Mn(C2O4)2-、Mn(C2O4)33-等，它們慢慢分解為Mn(Ⅱ)和CO2。MnC2O4+ → Mn2++CO2+ ·CO2-Mn(Ⅲ)+·CO2-→ Mn2++CO2

總反應(yīng)為：2MnO4-+5C2O42-+16H+ → 2Mn2++5CO2↑+8H2O 3.淀粉在酸的催化下可以水解生成葡萄糖

如果欲達(dá)到使淀粉水解完全的目的，需要很長時間；在淀粉溶液中加入碘水后，淀粉溶液變藍(lán)。實驗時，把另一支試管中事先備好的唾液倒入淀粉和碘水的混合溶液中，稍加振蕩，藍(lán)色迅速褪去。這是由于唾液中含有一種淀粉酶，它在很溫和的實驗條件下，具有很高的催化活性。

本實驗進(jìn)一步說明了催化劑有選擇性。

三、習(xí)題參考

（一）參考答案

1.（1）加快。增大了反應(yīng)物的濃度，使反應(yīng)速率增大。

（2）沒有加快。通入N2后，容器內(nèi)的氣體物質(zhì)的量增加，容器承受的壓強增大，但反應(yīng)物的濃度（或其分壓）沒有增大，反應(yīng)速率不能增大。

（3）降低。由于加入了N2，要保持容器內(nèi)氣體壓強不變，就必須使容器的容積加大，造成H2和I2蒸氣的濃度減小，所以，反應(yīng)速率減小。

（4）不變。在一定溫度和壓強下，氣體體積與氣體的物質(zhì)的量成正比，反應(yīng)物的物質(zhì)的量增大一倍，容器的容積增大一倍，反應(yīng)物的濃度沒有變化，所以，反應(yīng)速率不變。（5）加快。提高溫度，反應(yīng)物分子具有的能量增加，活化分子的百分?jǐn)?shù)增大，運動速率加快，單位時間內(nèi)的有效碰撞次數(shù)增加，反應(yīng)速率增大。

2.A。催化劑能夠降低反應(yīng)的活化能，成千上萬倍地提高反應(yīng)速率，使得緩慢發(fā)生的反應(yīng)2CO+2NO== N2+2CO2迅速進(jìn)行。給導(dǎo)出的汽車尾氣再加壓、升溫的想法不合乎實際。

（二）補充習(xí)題

1.從下列實驗事實所引出的相應(yīng)結(jié)論正確的是（）。

2.在鋅與某濃度的鹽酸起反應(yīng)的實驗中，一個學(xué)生得到下面的結(jié)果：

則下列說法正確的是（）。

①t1=75 s ②t2>200>t3③單位時間內(nèi)消耗的鋅的質(zhì)量mG>mF>mB A.① B.①② C.只有② D.全部正確 參考答案 1.A、C；2.C。

第三節(jié) 化學(xué)平衡

一、教學(xué)設(shè)計

隨著化學(xué)知識的不斷積累和對實驗現(xiàn)象的深入觀察，學(xué)生可能會產(chǎn)生是不是所有的化學(xué)反應(yīng)都能進(jìn)行完全（達(dá)到反應(yīng)的限度）這樣的疑問。教學(xué)中可本著溫故知新的原則，從學(xué)生已有關(guān)于溶解的知識，從溶解平衡導(dǎo)入化學(xué)平衡。從一個熟悉的內(nèi)容出發(fā)引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行思考，充分利用學(xué)生的―最近發(fā)展區(qū)‖（最近發(fā)展區(qū)理論強調(diào)人的思維是有彈性、有潛力的，在不同

的社會環(huán)境中具有伸縮性。這樣，對同一內(nèi)容的學(xué)習(xí)，在不同時間多次進(jìn)行，而且每次都是經(jīng)過改組的，目的不同的，分別著眼于問題的不同側(cè)面，就會使學(xué)生的認(rèn)識逐步深入）。通過對溶解平衡的理解和遷移，讓學(xué)生建立起化學(xué)平衡是個動態(tài)平衡的概念。再用頗具啟發(fā)性的化學(xué)實驗引導(dǎo)學(xué)生得出使化學(xué)平衡移動的條件，達(dá)到既激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，又啟發(fā)思維的目的。為了加深學(xué)生對化學(xué)平衡的認(rèn)識，教科書列舉了H2(g)+I2(g)

2HI反應(yīng)中的相關(guān)數(shù)據(jù)，從定量角度給以深化，希望學(xué)生能夠從變化的數(shù)據(jù)中找出規(guī)律，即化學(xué)平衡常數(shù)，并學(xué)會描述化學(xué)平衡的建立過程，知道化學(xué)平衡常數(shù)的涵義，能利用化學(xué)平衡常數(shù)計算反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。

對化學(xué)平衡的教學(xué)應(yīng)重視實驗，教師應(yīng)精心準(zhǔn)備實驗，最好以邊講邊實驗的形式進(jìn)行。引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真觀察實驗現(xiàn)象，啟發(fā)學(xué)生充分討論，一方面要提供建構(gòu)理解所需的基礎(chǔ)，同時又要留給學(xué)生廣闊的建構(gòu)的空間，讓他們針對具體情境采用適當(dāng)?shù)牟呗裕瑤熒餐瑲w納出平衡移動原理。對于影響化學(xué)平衡的條件應(yīng)重點講解濃度對化學(xué)平衡的影響，啟發(fā)學(xué)生運用濃度變化對化學(xué)反應(yīng)速率的影響來解釋濃度變化對化學(xué)平衡的影響，進(jìn)而推及壓強變化對化學(xué)平衡的影響；要通過實驗引導(dǎo)學(xué)生得出總是吸熱方向的反應(yīng)速率對溫度的變化最敏感，變化幅度最大，從而得出溫度變化導(dǎo)致平衡移動的方向；要引導(dǎo)學(xué)生從化學(xué)平衡狀態(tài)的定義（各組分的百分含量保持不變）來理解化學(xué)平衡常數(shù)，學(xué)會利用數(shù)據(jù)，從中分析總結(jié)規(guī)律。對Kc而言，它只受溫度影響，不受濃度影響，不必進(jìn)一步推導(dǎo)說明。

本節(jié)教學(xué)的重點和難點是： 1.建立化學(xué)平衡的概念。2.影響化學(xué)平衡移動的條件。3.勒沙特列原理的歸納總結(jié)。建議采用如下模式進(jìn)行教學(xué)：

還可以設(shè)計提出下述思考題：

1.反應(yīng)物濃度的變化如何影響化學(xué)平衡？加以理論解釋。2.能否把它們用于解釋壓強對氣體反應(yīng)的化學(xué)平衡的影響？ 3.通過觀察2NO2何種推論？

4.怎樣用圖形表示濃度、壓強、溫度、催化劑等對化學(xué)平衡的影響？

N2O4這個平衡體系在冷水和熱水中顏色的變化，你可以得出5.K值的大與小說明了什么？在同一條件下，正、逆反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)有何關(guān)系？

二、活動建議 【實驗2-5】

K2Cr2O7是橙紅色晶體。

為了使溶液的體積變化忽略不計，加酸和堿的濃度都要大些，以使加入量不多，且可避免生成多酸。可以在滴入酸觀察溶液顏色變化后，再滴入堿液，進(jìn)行顏色對比。使學(xué)生留下清晰的印象。【實驗2-6】

在0.005 mol/L的FeCl3溶液中加入0.01 mol/L的KSCN溶液，振蕩，所得溶液的紅色較淺。本實驗的關(guān)鍵是第一次獲得的Fe(SCN)3溶液濃度要小，然后滴加濃的FeCl3、KSCN溶液時才會有明顯的顏色變化。

因為Fe(OH)3的溶解度非常小，滴加NaOH溶液后發(fā)生反應(yīng)Fe3++3OH-== Fe(OH)3↓，使溶液中的Fe3+濃度降低，混合液的顏色變淺。NaOH溶液不要加入過多，只要使溶液的紅色變淺即可。【實驗2-7】

實驗時，可把NO2的平衡球在熱水和冰水中交替進(jìn)行浸泡，觀察顏色變化。

三、問題交流 【思考與交流】

1.化學(xué)平衡狀態(tài)發(fā)生了改變。當(dāng)?shù)渭訚獾腇eCl3或KSCN溶液時，溶液顏色都變得更紅，說明Fe(SCN)3的濃度增大，化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動。當(dāng)向溶液中滴加NaOH溶液時，紅色變淺，說明Fe(SCN)3的濃度變小。

2.通過上述實驗結(jié)果，可以推知：增大反應(yīng)物濃度化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動，減小反應(yīng)物濃度化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動。【學(xué)與問】

對于已經(jīng)達(dá)到化學(xué)平衡的可逆反應(yīng)，減小反應(yīng)物濃度正反應(yīng)速率減小，平衡向逆反應(yīng)方向移動；增大反應(yīng)物濃度，正反應(yīng)速率增大，平衡向正方反應(yīng)方向移動。

四、習(xí)題參考

（一）參考答案

1.正、逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)物和生成物的質(zhì)量（或濃度）保持不變。

2.3.反應(yīng)混合物各組分的百分含量，濃度、溫度、壓強（反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量有變化的反應(yīng)），同等程度地改變正、逆反應(yīng)，不能使。

4.（1）該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，1 mol N2和3 mol H2不能完全化合生成2 mol NH3，所以，反應(yīng)放出的熱量總是小于92.4 kJ。

45（2）適當(dāng)降低溫度，增大壓強。5.B； 6.C； 7.C； 8.C。9.設(shè)：CO的消耗濃度為x。

（二）補充習(xí)題 1.某化學(xué)反應(yīng)2A（g）

B（g）+D(g)在四種不同條件下進(jìn)行，B、D起始濃度為零，反應(yīng)物A的濃度隨反應(yīng)時間的變化情況如下表：

根據(jù)上述數(shù)據(jù)，完成下列填空：（實驗序號1以（1）代表，余同）在（1）中，反應(yīng)在10至20 min內(nèi)平均速率為____mol·L-1·min-1。在（2）中，A的初始濃度c2=____mol·L-1。

設(shè)（3）的反應(yīng)速率為v3，（1）的反應(yīng)速率為v1，則v3 ___ v1（填＞、=、＜）且c3 ___ 1.0 mol·L-1）（填＞、=、＜）。

（4）比較（4）和（1），可推測該反應(yīng)是反應(yīng)（選填吸熱、放熱）。理由是____。2.某溫度下，在一容積可變的容器中，反應(yīng)2A（g）+B(g)

2C(g)達(dá)到平衡時，A、B和C的物質(zhì)的量分別為4 mol、2 mol和4 mol，保持溫度和壓強不變，對平衡混合物中三者的物質(zhì)的量做如下調(diào)整，可使平衡右移的是（）。A.均減半 B.均加倍

C.均增加1 mol D.均減少1 mol 參考答案：

1.（1）0.013（2）1.0（3）＞，＞（4）吸熱，因為溫度升高時，平衡向右移動。【簡析】要學(xué)會分組對比，（1）和（2）反應(yīng)溫度相同，雖然達(dá)到平衡濃度所需時間不同，但平衡濃度相同，只有起始濃度相等才行。為什么（2）達(dá)到平衡所需時間短，該反應(yīng)是一個氣體Δn=0的反應(yīng)，可以理解為（2）反應(yīng)時的壓強較高或是加入了催化劑。（2）、（3）反應(yīng)溫度相同，平衡濃度（3）＞（2），只有（3）的起始濃度大才行。（1）和（4）起始濃度相同，但（4）的反應(yīng)溫度高、平衡濃度低，只有吸熱反應(yīng)才行。2.C。【簡析】

本題是一個氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，它的特殊條件是：―容積可變的容器‖―保持溫度和壓強不變‖。在保持溫度和壓強不變的情況下，把平衡混合物中三者的物質(zhì)的量―均減半‖或―均加倍‖，容器的容積必須減半或加倍。反應(yīng)混合物的濃度沒有發(fā)生變化，對一個氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，改變條件后，反應(yīng)混合物的濃度不發(fā)生變化，平衡是不移動的。

題目給的條件是A、B、C三種物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為2∶1∶2，若把A、B、C三種物質(zhì)各增加1 mol拆分為A、B、C，依次為1 mol、、1 mol，使之符合2∶1∶2，在―容積可變的容器‖―保持溫度和壓強不變‖的條件下，各物質(zhì)的濃度仍然不變，多余了，就可以判斷為增大了反應(yīng)物的濃度，使平衡向正反應(yīng)方向移動。若各減少1 mol，思路與之相似，應(yīng)向左移動。

第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向

一、教學(xué)設(shè)計

認(rèn)識新知識與舊知識之間的聯(lián)系，并把新知識納入自己已有的學(xué)科知識結(jié)構(gòu)，使知識成為自己的，是學(xué)生主動建構(gòu)知識體系的必經(jīng)之路。在學(xué)生學(xué)習(xí)了化學(xué)反應(yīng)及其能量變化、化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)反應(yīng)的限度之后，教科書安排了難度較大的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向的內(nèi)容。本節(jié)內(nèi)容要用到自由能知識（ΔG=ΔH-TΔS），這對高中學(xué)生來說有一定難度。根據(jù)《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》只要求學(xué)生―能用焓變和熵變說明化學(xué)進(jìn)行的方向‖，對自由能知識沒有相關(guān)要求。從學(xué)生的知識基礎(chǔ)考慮，教材回避了焓判據(jù)、熵判據(jù)的理論推導(dǎo)，從學(xué)生的已有知識和生活經(jīng)驗出發(fā)，分四個層次就化學(xué)反應(yīng)的方向進(jìn)行了介紹。首先，以學(xué)生熟悉的自發(fā)進(jìn)行的放熱反應(yīng)為例，介紹化學(xué)反應(yīng)有向能量降低方向自發(fā)進(jìn)行的傾向——焓判據(jù)；以生活現(xiàn)象為例，說明混亂度（熵）增加是自然界的普遍規(guī)律，也是化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的一種傾向——熵判據(jù)。其次，用實例說明單獨運用上述判據(jù)中的任一種，都可能出現(xiàn)錯誤，都是不全面的。第三，要正確的判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向，需要綜合考慮焓變和熵變的復(fù)合判據(jù)，這一判據(jù)的推導(dǎo)是大學(xué)化學(xué)的內(nèi)容，需留待以后學(xué)習(xí)。第四，在【科學(xué)視野】中簡單介紹了自由能判據(jù)的結(jié)論性內(nèi)容。這只是為特別有興趣的學(xué)生準(zhǔn)備的，教學(xué)中對此不作要求。為了使學(xué)生對化學(xué)反應(yīng)方向判據(jù)形成科學(xué)的認(rèn)識，教材利用日常生活中的見聞?wù)T導(dǎo)學(xué)生得出：根據(jù)反應(yīng)的焓變和熵變的大小，只能判斷反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的可能性，不能確定反應(yīng)是否一定發(fā)生或反應(yīng)速率的大小。教學(xué)中要通過上述知識的介紹，使學(xué)生體會事物的發(fā)展、變化常常受多種因素的制約，要全面分析問題。

本節(jié)教學(xué)重點和難點：焓減與熵增與化學(xué)反應(yīng)方向的關(guān)系。

教學(xué)建議如下：教學(xué)中對于化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的問題要充分發(fā)揮學(xué)生的想象力，在他們的熱烈交流中，逐漸得出化學(xué)反應(yīng)總是向著使體系能量降低的方向進(jìn)行。反應(yīng)的等壓熱效應(yīng)（焓變）與反應(yīng)熱是一致的，不必把焓變與反應(yīng)的等容熱效應(yīng)聯(lián)系起來。對熵的教學(xué)，建議也只停留在混亂度這個層面上，不必給出嚴(yán)格的熵的定義，以免使問題復(fù)雜化。在整個教學(xué)活動中要營造一個能讓學(xué)生展現(xiàn)自我的氛圍，充分發(fā)展學(xué)生的思維，要多向互動，充分交流，為學(xué)生主動構(gòu)建、發(fā)展自己的知識體系提供幫助，達(dá)到能初步了解焓變和熵變對化學(xué)反應(yīng)方向的影響的教學(xué)目的。

二、活動建議

可以提出一些問題、補充一些實驗，啟發(fā)學(xué)生思考。如可提出這樣的問題： 請列舉你所知道的自發(fā)進(jìn)行的過程（酚酞試液在NaOH溶液中的擴散，香水香氣的擴散等），由此你能得出何種結(jié)論？

可補充氣體擴散的實驗：充滿NO2的集氣瓶上倒扣一個空集氣瓶，靜置，上瓶逐漸出現(xiàn)棕色。NO2自發(fā)擴散到空瓶中。

三、問題交流 【學(xué)與問】

由于反應(yīng)中生成氣體是熵增大的過程，所以增大了反應(yīng)的自發(fā)性。與之類似的如用濃磷酸與食鹽固體反應(yīng)制取HCl氣體，對復(fù)分解反應(yīng)來說看似矛盾，但生成了HCl氣體，是熵增大的過程，HCl脫離反應(yīng)體系，使得反應(yīng)得以正常進(jìn)行。在熔融態(tài)，用金屬鈉與KCl反應(yīng)制取鉀，把反應(yīng)溫度控制在金屬鉀的沸點以上，使鉀以氣體形式產(chǎn)生，既是熵增大的過程，又是減少生成物濃度平衡向正反應(yīng)方向移動等，都是利用理論知識使看似不能發(fā)生的反應(yīng)得以進(jìn)行。

四、習(xí)題參考 參考答案

1.銨鹽溶解常常是吸熱的，但它們都能在水中自發(fā)地溶解。把兩種或兩種以上彼此不發(fā)生反應(yīng)的氣體依次通入到同一個密閉容器中，它們能自發(fā)地混合均勻。

2.在封閉體系中焓減和熵增的反應(yīng)是容易自發(fā)發(fā)生的。在判斷化學(xué)反應(yīng)的方向時不能只根據(jù)焓變ΔH＜0或熵增中的一項就得出結(jié)論，而是要全面考慮才能得出正確結(jié)論。教學(xué)資源1 1.化學(xué)反應(yīng)速率

在等容體系中進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，其反應(yīng)速率通常是用一種反應(yīng)物或產(chǎn)物的濃度在單位時間內(nèi)的變化來表示。隨著反應(yīng)的不斷進(jìn)行，反應(yīng)物的濃度在減小，生成物的濃度在增加，反應(yīng)速率隨時都在變化，正反應(yīng)速率減小，逆反應(yīng)速率增大。所以，化學(xué)反應(yīng)速率有平均反應(yīng)速率和即時反應(yīng)速率之分。

教科書中的計算方法求出的速率是平均速率，是在某一時間段內(nèi)反應(yīng)物或生成物濃度的變化量：

在濃度計算過程中，總是用某一時刻的濃度減去起始濃度來求濃度的變化。為了保證速率值為正值，在求算反應(yīng)物的濃度變化時，要在差值前加一個負(fù)號―－‖，即反應(yīng)物的濃度變化＝－（某一時刻的濃度－起始濃度）。

對于反應(yīng) aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)在進(jìn)行時，反應(yīng)物和生成物都是按其計量數(shù)比消耗和生成的，如果A的消耗濃度為w，B的消耗濃度則為bw/a，即A、B的消耗濃度之比為a∶b；同理，C、D的生成濃度之比為c∶d，所以在同一個化學(xué)反應(yīng)中以不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率其數(shù)值可能不同，其關(guān)系為 νA∶νB∶νC∶νD=a∶b∶c∶d 表示化學(xué)反應(yīng)的即時速率要用到高等數(shù)學(xué)中的微分學(xué)知識，如反應(yīng)物A的即時速率為（無限小的濃度變化與無限小的時間變化之比），但其速率大小關(guān)系仍為

νA∶νB∶νC∶νD=a∶b∶c∶d 測定化學(xué)反應(yīng)速率的方法一般分為化學(xué)方法和物理方法兩種。

化學(xué)方法利用化學(xué)分析方法來測定某時刻反應(yīng)體系中各物質(zhì)的濃度。使用這種方法測定反應(yīng)速率時，必須讓取出的樣品立即停止反應(yīng)，否則所測定的濃度值就不準(zhǔn)確。使反應(yīng)立即停止的方法有驟冷、沖稀、加入阻化劑或去除催化劑等。要根據(jù)具體反應(yīng)的特點選擇適宜的方法，這種方法可以直接得出不同時刻的濃度數(shù)據(jù)。

物理方法通過反應(yīng)物、生成物物理性質(zhì)的測定來求出其對應(yīng)的濃度。例如測定體系的旋光度、折光率、電導(dǎo)、電動勢、導(dǎo)熱率、吸收光譜、壓力或體積的變化等。利用這種方法進(jìn)行測定，必須要先找出物質(zhì)濃度與被測物理性質(zhì)之間的關(guān)系才行。此類方法快速便捷，可以連續(xù)測定，自動記錄。2.催化劑加速化學(xué)反應(yīng)的原理

催化作用原理十分復(fù)雜。幾十年來，有關(guān)催化劑的資料積累了許多，也提出過不少的催化理論，但至今還缺乏適用范圍廣泛的理論來闡明催化劑的作用原理，并指導(dǎo)人們更好地選擇催化劑。這是由于催化反應(yīng)，特別是多相催化反應(yīng)，是一個十分復(fù)雜的問題。它不僅涉及一般的化學(xué)反應(yīng)機理，而且還涉及到固體物理學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)和表面化學(xué)等學(xué)科，而這些都是人們至今還在探索的科學(xué)領(lǐng)域。另一方面，催化理論的研究，還必須借助于先進(jìn)的實驗手段，但目前研究催化劑反應(yīng)機理的實驗工具還不夠完善，至今人們還無法洞察催化反應(yīng)在進(jìn)行過程中催化劑表面的結(jié)構(gòu)變化，以及反應(yīng)物在具體催化過程中的轉(zhuǎn)化情況。目前催化理論落后于催化劑在工業(yè)生產(chǎn)中所獲得的巨大成就，所以必須加強催化學(xué)科基礎(chǔ)理論的研究。

催化劑與反應(yīng)物同處于均勻的氣相或液相中的催化稱為單相催化(又叫均相催化)。單相催化一般認(rèn)為是反應(yīng)物與催化劑先生成一定的中間產(chǎn)物，然后催化劑又從這些中間產(chǎn)物中產(chǎn)生出來。反應(yīng)物與催化劑形成中間產(chǎn)物，再由中間產(chǎn)物變?yōu)楫a(chǎn)物,其總的活化能，要比反應(yīng)物之間直接反應(yīng)成為生成物的活化能小得多。例如，乙醛分解為甲烷和一氧化碳的反應(yīng)： CH3CHO → CH4+CO 49 在518 ℃時，如果沒有催化劑，此反應(yīng)的活化能是190 kJ。但若有碘蒸氣作催化劑，此反應(yīng)分兩步進(jìn)行：

CH3CHO+I2 → CH3I＋HI+CO CH3I+HI → CH4+I2

兩步反應(yīng)所需的總的活化能為136 kJ。用碘作催化劑后，活化能降低了54 kJ，使反應(yīng)速率加大約1萬倍。

在水溶液中的單相催化，大都是由H+或OH-所引起的。例如，在水溶液中糖的轉(zhuǎn)化、酯的水解、酰胺及縮醛的水解等，都因有H+的參加而加速。

催化劑自成一相(固相)，在催化劑表面進(jìn)行的催化作用叫做多相催化。對于多相催化反應(yīng)，目前有三種理論：即活性中心理論、活化絡(luò)合物理論和多位理論。

(1)活性中心理論

活性中心理論認(rèn)為，催化作用發(fā)生在催化劑表面上的某些活性中心。由于這些活性中心對反應(yīng)物分子產(chǎn)生化學(xué)吸附，使反應(yīng)物分子變形，化學(xué)鍵松弛，呈現(xiàn)活化狀態(tài)，從而發(fā)生催化作用。在固體表面，活性中心存在于棱角、突起或缺陷部位。因為這些部位的價鍵具有較大的不飽和性，所以具有較大的吸附能力。通常活性中心只占整個催化劑表面的很小部分。例如，合成氨的鐵催化劑的活性中心只占總表面積的％。活性中心理論可以解釋：為什么微量的毒物就能使催化劑喪失活性(毒物破壞或占據(jù)活性中心)，為什么催化劑的活性與制備條件有關(guān)(制備條件能影響晶體結(jié)構(gòu)，即影響活性中心的形成)。

(2)活化絡(luò)合物理論

活化絡(luò)合物理論闡明了活性中心是怎樣使反應(yīng)物活化的，這種理論認(rèn)為，反應(yīng)物分子被催化劑的活性中心吸附以后，與活性中心形成一種具有活性的絡(luò)合物(稱為活化絡(luò)合物)。由于這種活化絡(luò)合物的形成，使原來分子中的化學(xué)鍵松弛，因而反應(yīng)的活化能大大降低，這就為反應(yīng)的進(jìn)行創(chuàng)造了有利條件。

(3)多位理論

活性中心理論和活化絡(luò)合物理論都沒有注意到催化劑表面活性中心的結(jié)構(gòu)，因而不能充分解釋催化劑的選擇性。多位理論認(rèn)為，表面活性中心的分布不是雜亂無章的，而是具有一定的幾何規(guī)整性。只有活性中心的結(jié)構(gòu)與反應(yīng)物分子的結(jié)構(gòu)成幾何對應(yīng)時，才能形成多位的活化絡(luò)合物，從而發(fā)生催化作用。這時催化劑的活性中心不僅使反應(yīng)物分子的某些鍵變得松弛，而且還由于幾何位置的有利條件使新鍵得以形成。

上述的三種多相催化理論都能解釋一些現(xiàn)象，但還有許多事實不能說明。在這三種理論中，有兩點是共同的：第一，認(rèn)為催化劑表面有活性中心存在，催化劑表面結(jié)構(gòu)不是均勻的，催化能力不是各處一樣。第二，認(rèn)為反應(yīng)物分子與活性中心之間相互作用的結(jié)果使化學(xué)鍵發(fā)生改組，從而生成產(chǎn)物。至于活性中心的本質(zhì)和活化絡(luò)合物的本質(zhì)，是今后需進(jìn)一步研究的重要課題。3.化學(xué)平衡常數(shù)

（1）平衡常數(shù)表達(dá)式及其意義

對于化學(xué)反應(yīng) mA+nB

pC+qD

第四篇：【化學(xué)】魯科版選修4《化學(xué)反應(yīng)原理》教案：2.4《化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化

（第二課時）

【題１】對于合成氨工業(yè)，只從提高原料轉(zhuǎn)化率看，從下列條件中選擇最適宜的組合是（B）①高溫

②低溫

③低壓

④高壓

⑤催化劑

⑥加氨

⑦除氨 A.②④⑤

B.②④⑦

C.①④⑤

D.②③⑥

【解析】合成氨工業(yè)利用N2＋3H

22NH

3ΔH< 0，因而可知升高溫度有利于反應(yīng)向氨氣生成的方向進(jìn)行；從氣體的系數(shù)來看，加壓有利于反應(yīng)向氨氣生成的方向進(jìn)行；加催化劑只會改變速率卻無法改變轉(zhuǎn)化率；減少生成物的濃度也有利于反應(yīng)向氨氣生成的方向進(jìn)行。故綜上所述有②④⑦。

【題２】在一定條件下，可逆反應(yīng)N2＋3H2條件后，有關(guān)敘述錯誤的是（CD）

A.加入催化劑，V正、V逆都發(fā)生變化，且變化的倍數(shù)相等

B.加壓，V正、V逆都增大，且V正增大的倍數(shù)大于V逆增大的倍數(shù) C.降溫，V正、V逆都減小，且V正減少的倍數(shù)大于V逆減少的倍數(shù) D.加入氬氣，V正、V逆都增大，且V正增大的倍數(shù)大于V逆增大的倍數(shù)

【解析】催化劑只是增大或減小反應(yīng)速率，即有V正、V逆都發(fā)生變化，但不會改變平衡的移動，即有V正、V逆變化的倍數(shù)相等。加壓，體系中各反應(yīng)物濃度增大，V正、V逆都增大，但更有利于向氣體系數(shù)減少的方向移動，故V正增大的倍數(shù)大于V逆增大的倍數(shù)。降溫，反應(yīng)速率全部下降，但有利于平衡向放熱的方向移動，而本反應(yīng)ΔH< 0，所以V正減少的倍數(shù)小于V逆減少的倍數(shù)。加入稀有氣體，各組分的濃度都不會變化或者減小，所以V正、V逆不變或減小。故C、D均不正確。

【題３】合成氨所需的H2由炭和水蒸氣反應(yīng)制得，其中一步反應(yīng)為CO＋H2O(g)

CO

22NH

3ΔH< 0達(dá)到平衡，當(dāng)單獨改變下列＋H2 ΔH< 0，欲使CO的轉(zhuǎn)化率提高，同時提高H2的產(chǎn)率，可以采取的措施是（A）A.增大水蒸氣的濃度

B.升高溫度

C.增大CO濃度

D.增大壓強

【解析】欲使CO的轉(zhuǎn)化率提高，同時提高H2的產(chǎn)率，必然要求改變條件使平衡向正反應(yīng)方向移動。CO＋H2O(g)

CO2＋H2 ΔH< 0從中可知本反應(yīng)為氣體系數(shù)不變且正反應(yīng)放熱的反應(yīng)，所以可以提高反應(yīng)物水蒸氣的濃度。升高溫度雖然可以提高反應(yīng)速率，但會使平衡向左移，如果降低溫度，可使平衡右移，卻又會降低反應(yīng)速率，但會符合題目要求，可惜無此選項。增大CO濃度，雖可以提高H2的產(chǎn)率，但自身的轉(zhuǎn)化率卻會降低。壓強對氣體系數(shù)不變的反應(yīng)無影響。

【題４】在一定溫度和壓強下，在密閉容器中充入H2、N2、NH3，開始時其物質(zhì)的量之比為3 ：1 ：1，反應(yīng)達(dá)平衡后，H2、N2、NH3的物質(zhì)的量之比為9 ：3 ：4，則此時N2的轉(zhuǎn)化率為（A）

A.10%

B.20%

C.15%

D.30% 【解析】

3H2

＋

N2

2NH3

起始量

３

１轉(zhuǎn)化量

3x

x

2x平衡量

３－３x 1－x

2x(３－x)：（1－x）：2x＝9 ：3 ：4故x=0.1

0.1?100%?10% 所以N2的轉(zhuǎn)化率為1【題５】在一定條件下，2NH

33H2＋N2，達(dá)到平衡時，NH3的轉(zhuǎn)化率為50%，此時平衡混合氣的密度與NH3未分解時的密度之比為（B）

A.１：１

B.２：３

C.３：２

D.２：１ 【解析】

2NH3

3H2

＋

N2

起始量

x

0

0 轉(zhuǎn)化量

50%x

0.75x

0.25x平衡量

0.5x

0.75x

0.25x 反應(yīng)前后均為氣體故總質(zhì)量不變，密度??m，而氣體的體積又與氣體的物質(zhì)的量v成正比，故反應(yīng)后與反應(yīng)前密度之比等于物質(zhì)的量的反比，即為?后x??2:3。?前0.5x?0.75x?0.25x【題６】在密閉容器中進(jìn)行如下反應(yīng)已達(dá)到平衡，N2＋3H

22NH3

ΔH< 0，其他條件不變時，若將平衡混合物中各物質(zhì)的濃度都增大到原來的２倍，則下列說法中正確的是（BD）A.平衡不移動

B.平衡向正方向移動

C.平衡向逆反應(yīng)方向移動

D.NH3的百分含量增加

【解析】將平衡混合物中各物質(zhì)的濃度都增大到原來的２倍，則反應(yīng)的速率增大，其他條件不變也就是說將氣體進(jìn)行壓縮，容器體積減小，使平衡向氣體系數(shù)減小的方向移動，故平衡向正方向移動。進(jìn)而使NH3的百分含量增加。

【題７】在一定條件下，進(jìn)入氨合成塔的混合氣體中含N2的體積分?jǐn)?shù)為22%，含H2的體積分?jǐn)?shù)為78%，經(jīng)過合成反應(yīng)達(dá)到平衡后，在相同的溫度和壓強下，氣體的體積縮小至原體積的95%，N2的轉(zhuǎn)化率與下面接近的數(shù)值是（B）

A.12.5%

B.11.4%

C.10.5%

D.9% 【解析】設(shè)原氣體體積為V，則平衡后體積為V－0.95V

N2

＋

3H2

2NH3

ΔV 1

轉(zhuǎn)化中

0.025V

0.075V

0.05V V－0.95V

所以N2的轉(zhuǎn)化率為0.025V?100%?11.4%

0.22V【題８】工業(yè)合成氨反應(yīng)是700 K左右進(jìn)行的，這主要原因是（D）A.700 K 時此反應(yīng)速率最快

B.700 K 時氨的平衡濃度最大

C.700 K 時氨的轉(zhuǎn)化率最高

D.700 K 該反應(yīng)的催化劑能發(fā)揮最大的作用 【解析】溫度越高反應(yīng)速率越快，所以排除A選項；N2＋3H2

2NH3

ΔH< 0，所以溫度越高氨的平衡濃度越大，轉(zhuǎn)化率越高，所以排除B、C選項。綜合可得只有D選項最貼切。

【題９】有關(guān)合成氨工業(yè)的說法中，正確的是（B）

A.從合成塔出來的混合氣體，其中NH3只占15%，所以生產(chǎn)氨的工廠效率都很低

B.由于氨易液化，N2、H2在實際生產(chǎn)中是循環(huán)使用，所以總體來說氨的產(chǎn)率很高C.合成氨工業(yè)的反應(yīng)溫度控制在500℃左右，目的是使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動D.合成氨廠采用的壓強是20～50 Mpa，因為該壓強下鐵觸媒的活性最大

【解析】本題主要是理解合成氨的過程，以及溫度、濃度、催化劑等對該反應(yīng)的影響，不難選出答案。

【題10】一密封體系中發(fā)生反應(yīng)：N2＋3H2時間段反應(yīng)速率與反應(yīng)進(jìn)程的曲線關(guān)系圖：

2NH3（正反應(yīng)為放熱反應(yīng)）下圖為某一段

回答下列問題：（１）處于平衡狀態(tài)的時間段是

。（２）t1、t3、t4時刻，體系中分別是什么條件發(fā)生了變化？（３）下列時間段中，氨的百分含量最高的是（）

A.０～tB.t2～tC.t3～tD.t5～t6

【解析】本題主要是要學(xué)會看圖，圖表達(dá)的是速率與時間的關(guān)系，只要速率不隨時間變化而變化，說明在這條件反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡了。所以處于平衡狀態(tài)的時間段是０－t1，t2－t3，t3－t4，t5－t6。從圖中可得t1時刻正、逆反應(yīng)速率都增大，而且v(逆)>v(正)，N2＋3H22NH3（正反應(yīng)為放熱反應(yīng)）故溫度升高，v(逆)>v(正)。圖中t3時刻從原來的速率增大，而且變化過程中v(逆)＝v(正)，說明平衡都未被打破。所以應(yīng)該是催化劑導(dǎo)致的。圖中t4時刻的變化，v’(逆)、v’(正)都減小且v’(逆)>v’(正)，所以不可能是溫度的影響，應(yīng)該

是濃度的影響，而且是濃度減小的變化，所以是壓強減小了，使平衡向逆反應(yīng)方向移動了。

第五篇：【化學(xué)】魯科版選修4《化學(xué)反應(yīng)原理》教案：2.4《化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化

（第四課時）

【題1】在體積可變的密閉容器中，反應(yīng)mA(g)＋nB(s)

pC(g)達(dá)到平衡后，壓縮容器的體積，發(fā)現(xiàn)A的轉(zhuǎn)化率隨之降低。下列說法中，正確的是（C）

A.(m＋n)必定小于p

B.(m＋n)必定大于p C.m必定小于p

D.m必定大于p 【解析】壓縮容器的體積，A的轉(zhuǎn)化率降低，說明壓強增大時平衡向逆反應(yīng)方向移動，逆反應(yīng)是氣體體積（氣體系數(shù)）縮小的反應(yīng)，即m

A.反應(yīng)物分子間的碰撞

B.反應(yīng)物活化分子間的碰撞

C.能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的碰撞

D.反應(yīng)物活化分子間有合適取向的碰撞

【解析】反應(yīng)物分子間的碰撞是隨時可以發(fā)生的，但是只有反應(yīng)物活化分子之間的碰撞才可能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的碰撞就是有效碰撞，這也正是活化分子中有合適取向的碰撞。

【題３】可逆反應(yīng)2NO

22NO＋O2在密閉容器中進(jìn)行，達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是（B）

①單位時間內(nèi)生成n mol O2，同時生成2n mol NO ②單位時間內(nèi)生成n mol O2，同時生成2n mol NO2

③用NO2、NO、O2的物質(zhì)的量濃度變化表示的反應(yīng)速率的比為２：２：１的狀態(tài) ④混合氣體的顏色不再改變的狀態(tài) ⑤混合氣體的密度不再改變的狀態(tài)

⑥混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變的狀態(tài)

A.①③⑤ B.②④⑥ C.②③④ D.③④⑤

【解析】化學(xué)平衡狀態(tài)的本質(zhì)特征是正、逆反應(yīng)速率相等。①中當(dāng)生成n mol O2時，必然同時生成2n mol NO。在任何時刻均是這樣。因為兩者生成物，且物質(zhì)的量之比為n(O2)：n(NO)＝１：２，所以不是平衡狀態(tài)的標(biāo)志；②中單位時間內(nèi)生成n mol O2時，由方程式可知必然消耗2n mol NO2，這樣單位時間內(nèi)NO2的消耗量和生成量相等，達(dá)到平衡狀態(tài)；③中主要是針對正反應(yīng)或逆反應(yīng)，在任何時刻都有這個比值關(guān)系；④中，混合氣中只有NO2有顏色，呈紅棕色，當(dāng)混合氣體的顏色不再改變時，表示NO2的濃度不再改變，表明達(dá)到平衡狀態(tài)；⑤混合氣體的密度等于混合氣體的質(zhì)量除以混合氣體的體積。由于反應(yīng)物和生成物均是氣體，由質(zhì)量守恒定律得反應(yīng)前后混合氣體的質(zhì)量保持不變，而密閉容器的體積也是固定不變的，所以混合氣體密度保持不變，不能由恒定不變的量來判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)；⑥混合氣體的平均相對分子質(zhì)量為總質(zhì)量除以總氣體物質(zhì)的量，總質(zhì)量恒定不變，氣體物質(zhì)的量發(fā)生變化，當(dāng)變到不再改變時，表明達(dá)到平衡狀態(tài)。【題４】在一密閉容器中，反應(yīng)mA(g)

nC(g)＋nB(g)達(dá)平衡后，保持溫度不變，將容器容積壓縮到原來的一半，當(dāng)達(dá)到新的平衡時，B和C的濃度均是原來的1.8倍，則（A）A.平衡向逆反應(yīng)方向移動了

B.物質(zhì)A的轉(zhuǎn)化率增加了

C.物質(zhì)C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加了

D.m>2n 【解析】由于c＝n/V，當(dāng)V變?yōu)樵瓉淼囊话霑r，如果平衡不發(fā)生移動，則n不變，c必然是原來的２倍。現(xiàn)在B和C的濃度均是原來的1.8倍，則說明B和C均減少，進(jìn)而推知平衡向左移動。而物質(zhì)C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)等于C的質(zhì)量占混合體系總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)，而總質(zhì)量不變，所以C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，物質(zhì)A的量增加，所以A的轉(zhuǎn)化率減小。而增加壓強，平衡向氣體體積減小的方向移動，所以m<2n。【題５】可逆反應(yīng)mA(g)＋nB列敘述正確的是(D)A.若增加B的量，平衡體系顏色加深，說明D是固體 B.增大壓強平衡不移動，說明m＋n一定等于p＋q C.升高溫度，A的轉(zhuǎn)化率減小，說明正反應(yīng)是吸熱反應(yīng) D.若B是氣體，增大A的量，A、B轉(zhuǎn)化率并不都增大

【解析】由方程式可知，BD的凝聚狀態(tài)不確定選項A中增加B的量，若B是有顏色的氣體，則B的量在任何時刻都比原來大，平衡體系顏色應(yīng)加深，這時D既可以是固體也可以是氣體，若D是有顏色的氣體，當(dāng)平衡向右移動之后，平衡體系顏色也加深。選項B中，增大壓強平衡不移動，則說明反應(yīng)物氣體計量數(shù)之和等于生成物的氣體計量數(shù)之和，而物質(zhì)B和D的狀態(tài)不確定，所以m＋n和p＋q的關(guān)系也不確定。選項C中，升高溫度，A的轉(zhuǎn)化率減小，表明平衡向左移動，說明逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，則正反應(yīng)必定是放熱反應(yīng)。選項D中，若物質(zhì)B是氣體，增大A的量，平衡向右移動，B的轉(zhuǎn)化率增大，A的轉(zhuǎn)化率減小。【題６】一定溫度下，在恒容密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng)2A(g)＋B(g)

3C(g)，若反應(yīng)開

pC(g)＋qD中，A和C都是無色氣體，達(dá)到平衡后，下始時充入2 molA和2 molB達(dá)到平衡后，A的體積分?jǐn)?shù)為a%，其他條件不變時，若按下列四種配比作為起始物質(zhì)，平衡后A的體積分?jǐn)?shù)大于a%的是（AB）

A.2 mol C

B.2 mol A、1 mol B和１mol He（不參加反應(yīng)）C.1 mol B和1 mol C

D.2 mol A、3 mol B和3 mol C 【解析】本題主要考查對等效平衡和平衡移動原理的理解。該反應(yīng)為反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng)，A項中若將2 mol C全部轉(zhuǎn)化為A、B，分別得到4/3 mol A和2/3 mol B，與起始加入的2 mol A和2 mol B比較，相當(dāng)于少加了B，A的轉(zhuǎn)化率減小，百分含量增加；B項中，加入He對平衡無影響，也相當(dāng)于少加了B，A的含量增加；由C項的投料情況看，反應(yīng)只能逆向進(jìn)行，而1 mol B對逆向反應(yīng)有抑制作用，致使A的含量減少；D項若按2 mol A、2 mol B和3 mol C與原來2 mol A和2 mol B等效，多余的1 mol B使A的轉(zhuǎn)化率增大，百分含量減小。

【題7】如右圖，裝有活塞的密閉容器內(nèi)盛有22.4 mL一氧化氮。若通入11.2 mL氧氣（氣體體積均在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測定），保持溫度、壓強不變，則容器內(nèi)的密度為（D）A.等于1.369 g?L－１

B.等于2.054 g?L－１

C.在等于1.369 g?L和等于2.054 g?L之間

D.大于2.054 g?L

【解析】2NO＋O2＝2NO2由方程式可以看出，22.4 mL一氧化氮與11.2 mL氧氣恰好完全反應(yīng)生成NO2，由于存在2NO

2N2O4，所以混合氣體應(yīng)該是NO2和N2O4的混合氣體，－１－１－１其密度應(yīng)該大于NO2的而小于N2O4的。在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，二氧化氮的密度可計算得2.054 g?L，N2O4等于1.369 g?L，分析各選項可知答案。

【題８】在一固定容積的密閉容器中充入2 mol A和1 mol B，發(fā)生反應(yīng)2A(g)＋B(g)xC(g)，達(dá)到平衡后，C的體積分?jǐn)?shù)為W ％。若維持容器體積和溫度不變，按0.6 －１

－１mol A，0.3 mol B和1.4 mol C為起始物質(zhì)，達(dá)到平衡后，C的體積分?jǐn)?shù)也為W %，則x值為（BC）

A.1

B.2

C.3

D.4 【解析】這樣題目屬于等效平衡的問題。一種平衡狀態(tài)的建立只與條件有關(guān)而與途徑無關(guān)。在恒容恒溫的密閉容器中，若反應(yīng)前后氣體計量數(shù)和不相等，要想建立同一種平衡狀態(tài)，則兩組數(shù)據(jù)值必須完全對應(yīng)相等，該題中，則有0.6 mol ＋2/x?1.4mol＝2 mol，同時必定有0.3 mol＋1/x?1.4mol＝1 mol，解得x＝２，由于n(A)：n(B)＝0.6 mol：0.3 mol＝2：１，與第一次中物質(zhì)A、B的物質(zhì)的量相等，所以，當(dāng)反應(yīng)前后計量數(shù)和相等時，也符合題意，所以x也可等于3。

【題9】一定溫度下，反應(yīng)2SO2＋O

22SO3達(dá)到平衡時，n(SO2)：n(O2)：n(SO3)＝２：３：４。縮小體積，反應(yīng)再次達(dá)到平衡時，n(O2)＝0.8 mol，n(SO3)＝1.4 mol，此時SO2的物質(zhì)的量應(yīng)是（A）

A.0.4 mol

B.0.6 mol

C.0.8 mol

D.1.2 mol 【解析】縮小體積時，壓強增大，平衡向右，設(shè)達(dá)新平衡時SO2轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量是x，而原平衡中三者物質(zhì)的量分別是2a，３a，4a。

2SO2

＋

O2

2SO3

原平衡

２a

3a

4a 轉(zhuǎn)化

x

x/2

x 新平衡

２a－x

3a－x/2

4a＋x 3a－x/2＝0.8 mol

4a＋x＝1.4 mol

解得a＝0.3 mol

x＝0.2 mol n(SO2)＝２?0.3 mol－0.2 mol＝0.4 mol 【題10】在一個固定體積的密閉容器中，加入2 mol A和1 mol B，發(fā)生反應(yīng)２A(g)＋B(g)３C(g)＋D(g)，達(dá)到平衡時，C的濃度為 a mol?L－１。若維持容器體積和溫度不變，按下列四種配比為起始物質(zhì)，達(dá)到平衡后，C的濃度仍為a mol?L的是（）A.4 mol A＋2 mol B

B.2 mol A＋1 mol B＋3 mol C＋1 mol D C.3 mol C＋1 mol D＋1 mol B

D.3 mol＋1 mol D 【解析】思路方法同第８題，即由于反應(yīng)前后計量數(shù)不同，只能取起始條件相同，當(dāng)反應(yīng)只

－１

從逆反應(yīng)開始時，與2 mol A和1 mol B相當(dāng)?shù)牧恐荒苁? mol C和1 mol D。

【題11】在體積固定的密閉容器中進(jìn)行下列反應(yīng)，達(dá)到平衡后若升高溫度，則混合氣體平均相對分子質(zhì)量一定增大的是（D）A.2SO2(g)＋O2(g)B.2C2H2(g)＋5O2(g)C.2NH3(g)＋CO2(g)D.4NH3(g)＋5O2(g)2SO3(g)

(正反應(yīng)為放熱反應(yīng))

4CO2(g)＋2H2O(g)（正反應(yīng)為放熱反應(yīng)）CO(NH2)2(s)＋H2O(g)（正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)）4NO(g)＋6H2O(g)（正反應(yīng)為放熱反應(yīng)）

【解析】M＝m(總)／n(總)，A選項中，升高溫度，平衡向左移動，m(總)不變，但n(總)減少，所以，M減小；同理，B選項也如此；C選項中，升高溫度，平衡向右移動，由于有固體物質(zhì)生成，所以混合氣體的總質(zhì)量和總物質(zhì)的量均減少，不能再依據(jù)公式判斷M的變化，應(yīng)該采用極限法。由數(shù)值可知，平衡右移時，M減小；D選項中，平衡左移，n(總)減小，所以M增大。

【題12】決定化學(xué)反應(yīng)速率的主要因素是（B）

①溫度

②壓強

③催化劑

④濃度

⑤反應(yīng)物本身的性質(zhì) A.①②③④⑤ B.⑤ C.①④ D.①②③④

【解析】決定化學(xué)反應(yīng)速率的主要因素，也就是內(nèi)因就是反應(yīng)物本身的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。【題13】下圖表示某反應(yīng)N2(g)＋3H2(g)

2NH3(g)

ΔH＝－a kJ·mol－１（a>0）在某一時間段t0～t6中反應(yīng)速率與反應(yīng)過程的曲線圖，則氨的百分含量最高的一段時間是（A）

A.０～tB.t2～tC.t3～tD.t5～t6

【解析】這是一個v～t圖分析題。圖中：０～t1，是原平衡狀態(tài)，t1～t2為平衡左移過程，所以氨的百分含量下降，t2又達(dá)平衡狀態(tài)，t2～t3保持平衡；t3～t4為加入催化劑，平衡不移動，正、逆反應(yīng)速率同等程度增大，氨的百分含量不變，t4～t 5為平衡左移過程，氨的百分含量下降，t5～t為又一新平衡階段，整個過程中，氨的百分含量間斷性地下降，所以整個過程中只有在開始階段氨的百分含量最高。【題14】反應(yīng) aX(g)＋bY(g)１

cZ(g)＋dW(g)５min后達(dá)到平衡時，X減少 n mol·L－，Y減少n/3 mol·L－１。若體系壓強增大，W的百分含量不發(fā)生變化，則反應(yīng)物質(zhì)分子式 的化學(xué)計量數(shù)比a：b：c：d為（D）

A.１：３：１：２ B.１：３：２：２ C.３：１：２：１ D.３：１：２：２ 【解析】由題意知：n mol·L

－１

：n/3 mol·L

－１

＝a：b，所以a：b=3：1，由于體系增大壓強時，物質(zhì)W百分含量不變，可知平衡不發(fā)生移動，可知反應(yīng)前后氣體計量數(shù)和相等，所以a：b：c：d＝３：１：２：２或３：１：１：３或３：１：３：１，分析選項，只有D符合。