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化学选修4教学工作总结(精选多篇)

发布时间:2020-12-08 08:34:58 来源:教学工作总结 收藏本文 下载本文 手机版

推荐第1篇:高二化学选修4复习提纲

高二化学选修4复习提纲 第一章 化学反应与能量

一、焓变(ΔH) : 反应热

1.反应热:一定条件下,一定物质的量的反应物之间完全反应所放出或吸收的热量

2.焓变(ΔH)的意义:在恒压条件下进行的化学反应的热效应(1).符号: △H(2).单位:kJ/mol

3.产生原因:化学键断裂——吸热 化学键形成——放热 放出热量的化学反应。(放热>吸热) △H 为“-”或△H 放热)△H 为“+”或△H >0 ☆ 常见的放热反应: ① 所有的燃烧反应 ② 酸碱中和反应

③ 大多数的化合反应 ④ 金属与酸的反应

⑤ 生石灰和水反应 ⑥ 浓硫酸稀释、氢氧化钠固体溶解等

☆ 常见的吸热反应:① 晶体Ba(OH)2•8H2O与NH4Cl ② 大多数的分解反应

③ 以H

2、CO、C为还原剂的氧化还原反应 ④ 铵盐溶解等

二、热化学方程式

书写化学方程式注意要点: ①热化学方程式必须标出能量变化。

②热化学方程式中必须标明反应物和生成物的聚集状态(g,l,s分别表示固态,液态,气态,水溶液中溶质用aq表示)

③热化学反应方程式要指明反应时的温度和压强。

④热化学方程式中的化学计量数可以是整数,也可以是分数

⑤各物质系数加倍,△H加倍;反应逆向进行,△H改变符号,数值不变

三、燃烧热

1.概念:25 ℃,101 kPa时,1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量。燃烧热的单位用kJ/mol表示。

※注意以下几点: ①研究条件:101 kPa ②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:1 mol ④研究内容:放出的热量。(ΔH

四、中和热

1.概念:在稀溶液中,酸跟碱发生中和反应而生成1mol H2O,这时的反应热叫中和热。 2.强酸与强碱的中和反应其实质是H+和OH-反应,其热化学方程式为: H+(aq) +OH-(aq) =H2O(l) ΔH=-57.3kJ/mol 3.弱酸或弱碱电离要吸收热量,所以它们参加中和反应时的中和热小于57.3kJ/mol。 4.中和热的测定实验

五、盖斯定律

1.内容:化学反应的反应热只与反应的始态(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,则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成的反应热是相同的。

2、运用:根据盖斯定律,可以设计反应求出另一个反应的反应热。

推荐第2篇:人教版化学选修4教案

绪言

知识与技能:了解本书的基本学习内容——研究基本的化学反应原理(反应速率、方向、限度);初步掌握化学反应原理基本学习方法:概念模型法 过程与方法:自学与讲授

情感态度与价值观:认识化学的精髓是化学反应规律,了解化学反应规律,可更好的获取物质为人类服务 重点:概念模型法的理解

难点:有效碰撞、活化分子活化能概念模型建立

导入:学习化学的目的——化学研究的对象——化学研究问题的核心——本书的作用

一、本书研究的内容

最基本的化学反应原理:反应的速率、方向、限度 章节简介

二、学习的基本思路与方法 从物质相互作用导入 概念模型

1、简化后的有效碰撞模型

有效碰撞:具有较高能量的分子之间的碰撞

2、活化分子与活化能

活化分子:能够发生有效碰撞的分子

活化能:活化分子能量高出反应物分子平均能量的部分

化学反应过程的简化模型:普通分子——活化分子——有效

活化能

合理取向

碰撞——新物质、能量变化

3、催化剂

在反应中的作用与意义:降低反应的活化能,增加有效碰撞的次数,加快反应的速率

第一章 化学反应与能量

教学计划

化学反应与能量的变化(化学热力学)

焓变、反应热1课时;热化学方程式1课时;中和反应的反应热测定1课时;习题2课时 燃烧热 能源

1课时 化学反应热的计算

盖斯定律1课时;反应热的计算1课时;习题2课时 章末归纳与整理 1课时;章末检测2课时

化学反应与能量的变化

知识与技能:了解学习本章的主要目的——解决化学能转化为热能的定量计算

过程与方法:讲授、交流讨论

情感态度与价值观:认识化学能转化为热能对人类的重要性 重点:化学反应能量变化的原因与形式;热化学方程式的书写

难点:焓变的概念理解,焓变的正负意义,热化学方程式的书写

第一课时

导入:必须2有关化学能与热能知识回忆——定量研究

一、焓变 反应热

焓(H):与内能有关的物理量

焓变(∆H):H生成物 - H反应物

单位:KJ/mol 反应热:化学反应的热效应

分析:化学能是物质内能的一种,化学能的变化也是物质内能的变化。物质内能的变化有做功和热传递两种方式 ∆U=W+Q 。化学反应一般在敞开容器中进行,反应体系压力与大气压相等,W=0,∆U变化只表现为热量的变化。恒压下的物质内能变化叫焓变,焓变即可表示反应热。

化学反应过程中的能量变化原因(转化为热能):旧键断裂吸热,新键形成放热,两者具有能量差

反应热与环境的关系

资料:体系与环境

体系向环境放热

∆H为-或∆H小于0,为放热反应 体系从环境吸热

∆H为+或∆H大于0,为吸热反应

第二课时

二、热化学方程式

导入:以前学过的方程式——化学方程式——不足之处——热化学方程式

热化学方程式:能表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式

例一方程说明:(1)T、P(影响物质内能)

(2)状态(物质不同状态,内能不同——气>液 >固)

(3)计量数(不是个数,是粒子的集合体,可以是小数、分数) (4)∆H单位中的每mol(每mol化学反应)

热化学方程式的书写与判断

步骤:

1、写:书写配平的化学方程式

2、标:标明物质状态

3、算:计算反应热

第三课时

实验:中和反应反应热的测定

知识与技能:定量测定强酸与强碱反应的反应热

过程与方法:实验

情感态度与价值观:反应热一般通过实验测定 中和反应:酸和碱相互作用生成盐和水的反应

实验目的:测定强酸与强碱反应的反应热,体验化学反应的热效应

实验用品:大烧杯(500ml)小烧杯(100ml)温度计 量筒(50ml)2个 泡沫塑料或纸条 泡沫塑料板或硬纸板(中心有两个小孔) 环形玻璃搅拌棒

50ml 0.50mol/L盐酸

50ml 0.55mol/L 氢氧化钠溶液 实验步骤

1、在大烧杯底部垫泡沫塑料或纸条,使放入的小烧杯与大烧杯杯口相平。然后再在大、小烧杯之间填满碎的泡沫塑料或纸条,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的损失目的。该实验也可在保温杯中进行。

2、用一个量筒量取50ml 0.50mol/L盐酸,倒入小烧杯中,并用温度计测量盐酸的温度,记录下表。然后把温度计上的酸用水冲洗干净。

3、用另一个量筒50ml 0.05mol/L 氢氧化钠溶液,并用温度计测量氢氧化钠溶液的温度,记录下表。

4、把套有盖板的温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的

盐酸中,并把量筒中的氢氧化钠溶液一次性倒入小烧杯,盖好盖板。用环形玻璃搅拌棒轻轻的搅动溶液,并准确读取混合溶液的最高温度(示数先升后降,注意观察),记为终止温度,记录下表。 重复实验步骤2-4三 次。

实验数据处理

1、取三次测量所得数据的平均值作为计算依据

2、计算反应热

为了计算简便,我们近似的认为实验所用酸、碱的密度和比热容与水相同,并忽略实验装置的比热容,则: (1)50ml 0.50mol/L盐酸 质量m1=50g …………

起始温度/℃

计算例题:

HCl

NaOH

终止温度/℃ 1

20.9

21.1

24.4 2

20.9

20.9

24.3 3

21.0

21.2

24.5 中和热:在稀溶液中,酸和碱相互作用生成1mol液态水时释放的热量 ,单位:kJ/mol

燃烧热 能源

知识与技能:热的定义及应用 ;能源的开发与利用 过程与方法:讲授 自学 交流与讨论

情感态度与价值观:燃烧热应用的重要性,能源开发与利用的重要性

导入:反应热的类型——燃烧热

一、燃烧热

定义:101KP,1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量,叫做该物质的燃烧热 单位:KJ/mol 例:25℃ 101kp 1mol CH4 完全燃烧生成二氧化碳和水放出890.31KJ的热量

此条件下,1mol CH4 的燃烧热为-890.31KJ/mol

∆H =-890.31KJ/mol 定义几点说明:(1)反应条件:101KP (2)燃烧物的量:1mol (3)反应的程度:完全燃烧生成稳定的氧化物(化学稳定性) (4)温度改变,燃烧热改变

书写甲烷此条件下燃烧的热化学方程式 表1-1 介绍(反应热计算数据库)

二、能源 自学与提问

问题:(1)能源的种类、现在使用的主要能源及带来的问题

(2)新能源的开发与利用

(3)我国能源状况(总量、人均量、利用率)

化学反应热的计算

知识与技能:盖斯定律的理解与应用;利用热力学概念(反应热、燃烧热、热化学方程式)、化学计量学计算反应热 过程与方程:讲授加练习

情感态度与价值观:反应热计算对化工生产很重要 导入:反应热计算的意义(燃料的充分燃烧、反应条件的控制、化工设备的设计)

知识基础:热力学概念(反应热、燃烧热、热化学方程式)、化学计量学(m、n、V)

一、盖斯定律

问题情境:C的不完全燃烧反应热数据需要

内容:化学反应的反应热只与反应体系的始态与终态有关,而与反应的途径无关

归纳总结:A——B——C——D A——D ∆H

1 ∆H

2∆H

3∆H ∆H=∆H1

+ ∆H2 + ∆H3

几点说明:盖斯定律是能量守恒定律的表现;能量变化以物质变化为基础 ;热化学方程式中的物质及能量变化可以直接相加减

二、反应热的计算

第二章 化学反应速率和化学平衡 教学计划

化学反应速率:(1)研究方法、表示及测量方法 1课时、习

题1课时

(2)影响化学反应速率的因素:浓度与压强 1课时;温度与催化剂 1课时习题2课时

化学平衡:(1)可逆反应、化学平衡状态建立 1课时;平衡状态的判断1课时、习题1课时

(2)影响化学平衡移动的因素:浓度及压强 1课时;温度及勒夏特列原理 1课时;习题2课时 (3)化学平衡常数及习题 2课时 化学反应进行的方向: 1课时 化学反应速率与平衡图像专题 1课时 章末归纳与整理 1课时;复习题 4课时

化学反应速率

第一课时

知识与技能:化学反应速率的表示方法和测量方法 过程与方法:讲授、实验、讨论

情感态度与价值观:认识定量表示化学反应快慢对生产、生活、科研的重要性

教学重点:化学反应速率的表示方法 教学难点:化学反应速率测量方法的选取 导入:本章内容地位——必修2知识回忆 化学反应速率

1、表示方法:单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加

V=∆C/∆T 单位:mol/(L·min) 或 mol/(L·s) mA(g) + nB(g)= pC(g)+ qD(g) V(A) V(B) V(C) V(D)表达式及关系

V(A):V(B): V(C): V(D) =∆C(A):∆C(B):∆C(C):∆C(D)=m:n:p:q

2、测定方法

实验测定——反应中任何一种化学物质的浓度(或质量)变化相关的性质(气体体积、浓度、质量的减少、颜色的变化等)

3、化学反应速率计算

一个公式、一个关系、一个模式

影响化学反应速率的因素

知识与技能:外因(浓度、压强、温度、催化剂)对反应速率的影响(事实记忆与理论解释) 过程与方法:讲授与实验

情感态度与价值观:指导工业生产

教学重点:浓度、压强、温度、催化剂对反应速率的影响 教学难点:理论解释与外因的扩展

第一课时

导入:必修2知识回忆、课本第一自然段——本节目的(新的任务——理论解释)

一、浓度对化学反应速率的影响 实验2-2 教学视频

当其他条件不变时,增大反应物的浓度反应速率增大,减小反应物浓度反应速率减小。

理论解释:反应物浓度增大——活化分子数增多——有效碰撞几率增加——反应速率增大 控制反应速率最重要的因素

二、压强对反应速率的影响 对于气体反应,T、M一定的气体 (1)只改变容器体积

其他条件不变,增大压强——气体体积缩小——单位体积内气体分子数增多——活化分子数增多——有效碰撞几率增加——反应速率增大 (2)充入气态物质

恒容:充入气体反应物——反应速率增大;充入非反应气体——反应速率不变

恒压:充入气体反应物——反应速率视情况而定;充入非反应气体——反应速率减小 控制反应速率最贵的因素

例:反应C(S)+H2O(g)=C0(g)+H2(g),在温度一定容积可变的密闭容器中进行,下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是()

A、保持压强不变,充入1mol水蒸汽 B、将容器的体积减小一半

C、保持容器体积不变,充入氮气使体系压强增大 D、保持容器压强不变,充入氮气使体系体积增大

第二课时

教学重点:实验的设计与分析 导入

三、温度对反应速率的影响

其他条件不变时,升高温度反应速率增大,降低温度反应速率减小

理论解释:升高温度——活化分子百分数提高、较高能量分子间碰撞频率提高——有效碰撞几率增加——反应速率增大

控制反应速率最方便因素 科学探究——设计实验

四、催化剂对反应速率的影响 催化剂可改变化学反应速率

理论解释:催化剂(正)——降低反应的活化能(降低反应温度)——活化分子百分数提高——有效碰撞几率增加——反应速率增大

科学探究——催化剂的设计与选择 控制反应速率最理想的因素

其他因素:光照、磁场等

总之:所有能向反应体系输入能量,都有可能提高反应速率 思考:

1、生活中有关影响化学反应速率的事实

2、从化学键角度思考反应物分子中的键能的高低对反应的活化能及反应速率的影响

化学平衡

知识与技能:建立化学平衡(动态平衡);影响化学平衡移动的条件;化学平衡常数;勒夏特列原理 过程与方法:讲授、实验、自学讨论

情感态度与价值观:反应限度对实际生产非常重要

第一课时

教学重点:化学平衡的建立(动态平衡) 教学难点:化学平衡的特征及判断 导入:必修2知识回忆+本质内容简介

一、可逆反应

T一定,固体的溶解过程是一个可逆过程

固体溶质⇋溶液中的溶质

可逆过程用“⇋”表示(由左向右为正,由右向左为逆) 化学反应可逆性

可逆反应:同一条件,同时向正逆两个方向进行的化学反应 过程的可逆性决定过程有限度;可逆性的大小决定过程的限度大小

二、化学平衡状态

溶解平衡状态:一定温度下,溶质在溶液中形成饱和溶液时的状态

特点:正、逆过程同时存在且速率相等;溶质的质量(溶液的浓度)不变;动态平衡(速率不为零)

化学平衡状态:在一定条件下,当正、逆两个方向的反应速率相等时,反应体系中所有参加反应的物质的质量(或浓度)可以保持恒定的状态

特征:V正=V逆;各组分含量不变;动态平衡

判断化学反应是否平衡

出发点——(1)速率角度:V正=V逆,一正一逆且相等(任何一种可以表示反应速率的方式)——平衡 (2)物质的含量角度 单个成分含量不变—平衡

总组分含量不变——不一定平衡(视反应特点而定) mA(g) + nB(g)= pC(g)+ qD(g) m+n=p+q m+n≠p+q (3)能量角度:温度不变——平衡

第二课时

知识与技能:反应物的浓度变化、压强变化(气体)对化学平衡的影响

过程与方法:讲授、实验分析、归纳与总结 影响化学平衡的因素

1、浓度 实验2-5 2-6 结论:增大反应物浓度,正反应速率明显加快,平衡向正反应方向移动;增大生成物浓度,逆反应速率明显加快,平衡向逆反应方向移动

理论分析:浓度变化——速率变化——平衡移动 建立速率随浓度变化的时间图像 例:实验2-

5、6 实际指导意义:增大廉价反应物的浓度,使价格高的原料利用率提高,降低生产成本

例:合成氨中提高氮气的浓度;生产硫酸提高氧气浓度

2、压强

浓度影响推及压强对平衡影响

结论:对于气体反应,一定温度和质量的气体,增大压强,平衡向气体体积缩小的方向移动;减小压强,平衡气体体积增大的方向移动。

理论解释:增大压强——容器体积缩小——气体浓度增大(体积大的增大幅度大)——正速率大于逆速率——平衡向气体体积缩小的方向移动 建立速率随压强变化的时间图像

例:在一定温度和容积可变的密闭容器中进行合成氨反应,1monN2、3molH2 容积由V-2V、V-1/2V

第三课时

知识与技能:温度对化学平衡的影响;勒夏特列原理;化学反应速率、化学平衡理论实际应用 过程与方法:讲授、实验、交流讨论 重点:勒夏特列原理的应用 难点:实际生产综合因素的分析

3、温度 实验2-7 结论:升高温度平衡向着吸热反应方向移动;降低温度平衡向着放热反应方向移动

理论解释:升高温度——反应速率增大(吸热反应方向速率增大幅度大)——吸热反应速率大于放热反应速率——平衡向吸热反应方向移动

建立速率随温度变化的时间图像

4、勒夏特列原理

如果改变影响平衡的条件之一(浓度、温度、压强——气体),平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动

注:催化剂同等程度改变正逆反应速率,对化学平衡无影响。

5、化学反应速率、化学平衡理论对实际生产的指导意义 有利反应:加快反应速率,提高转化率

有害(副)反应:减缓反应速率,降低转化率 例:合成氨的条件选择

第四课时

知识与技能:化学平衡常数 过程与方法:讲授与训练 导入:溶解平衡常数——溶解度

三、化学平衡常数

1、表达式 mA +nB =pC + qD 在一定温度下,K=C(C)▪ C(D)/ C(A)▪ C(B) 理解常数存在的必然性:(1)化学平衡状态各组分保持浓度不变

2、意义

定量表示化学反应的限度

3、影响因素

只受温度影响(与浓度变化和变化途径无关)

4、应用

(1)判断反应的限度(K值越大,反应转化率越高) (2)计算反应物转化率

(3)判断反应是否平衡及反应进行的方向 方法:QC(浓度商)与K大下比较

(4)用于温度升降、反应热(∆H)正负、K值大小变化的

p

q

m

n

互判

注:K表达式与化学方程式的书写关系

第五课时

知识与技能:化学反应速率、化学平衡图像分析 过程与方法:阅读与讲解 化学反应速率、化学平衡图像

条件变化、化学反应速率变化、化学平衡建立三者之间存在因果关系,它们之间的关系直观的反映在坐标系中,就形成了化学反应速率、化学平衡图像。

一、条件变化、化学反应速率、化学平衡变化之间的内在联系

条件改变种类,反应的特点(焓变、气体体积反应前后变化)

二、图像类型及特点

变化条件个数分:单一函数图或复合函数图 横坐标含义分类:时间类、压强或温度类

三、分析方法

看图像(点、线、面意义及变化趋势)、想规律、做判断 思考原则:(1)定一议二原则(横坐标、纵坐标、曲线)

(2)先拐先平,数值大原则(温度大、压强大)

第六课时

知识与技能:等效平衡 过程与方法:讨论

等效平衡

1、内容:对于同一可逆反应,在一定条件(恒温恒容或恒温恒压)下,以不同投料方式(从正反应、逆反应或从中间状态开始)进行反应,建立起的平衡状态都是相同的。

2、说明:(1)在“等效平衡”状态,相同组分在各混合物中的百分数相等

(2)等效平衡分为完全等效(含量也相等)和不完全等效 (3)等效平衡表明,化学平衡的建立,仅仅与反应条件有关,而与化学平衡建立的途径无关

3、分类

等效类型 I II III 条件 恒温恒容 恒温恒容 恒温恒压 起始投料 量相同 量符合同一比例 量符合同一比例 (转化为同一边物质)

对应要求 任何可逆反应 反应前后气体体积相等 任何可逆

反应

质量分数 相同 相同 相同 浓度 相同 成比例 相同 物质的量 相同 成比例 成比例 等效情况 完全等效 不完全等效 不完全等效

例1:恒温恒容——任何可逆反应

2SO2(g) + O2(g) ⇋ 2SO3(g) 物质的量

起始1 2a a 0 起始2 0 0 2a 起始3 a 1/2a a 三个平衡相同组分质量分数、浓度、物质的量均相等

2、恒温恒容——反应前后气体体积相等

H2(g) + I2(g) ⇋ 2HI(g) 物质的量

起始1 a a 0 起始2 0 0 2a 起始3 0 0 1.5a 三个平衡相同组分质量分数相等,浓度、物质的量成比例

3、恒温恒压——任何可逆反应

2SO2(g) + O2(g) ⇋ 2SO3(g) 物质的量

起始1 a a 0 起始2 0 a 2a 起始3 0.5a 1.75a 2.5a

三个平衡相同组分质量分数、浓度相等,物质的量成比例

化学反应进行的方向

知识与技能:化学反应进行的方向判断依据(焓判据、熵判据) 过程与方法:自学与讨论 重难点:复合判据的应用 导入:本章的内容

自然观察——自发过程的通性(体系能量趋向越低、分子趋向越混乱)

化学反应进行的判断依据

1、能量判据:自发过程的体系趋向于从高能状态转变为低能状态 ∆H

2、熵判据:自发过程趋向于由有序变为无序 ∆S>0

同种物质熵的大小:气>液>固

3、复合判据:自由能 ∆G=∆H-T∆S

1、非自发过程通过外界干扰可以发生

2、过程的自发性只能判断过程进行方向的趋势,不能确定过程是否一定发生和发生的速率

教学计划:第三章 水溶液中的离子平衡

弱电解质的电离(强弱电解质、弱电解质的电离1课时;电力平衡、电离常数1课时;习题1课时)

水溶液中的离子平衡(水的电离、水的离子积、溶液的酸碱性与PH 1课时;溶液PH的计算1课时;PH的应用、酸碱中和滴定1课时;习题2课时)

盐类的水解(探究盐溶液的酸碱性及呈现的原因1课时;水解平衡、影响盐类水解的主要因素1课时;盐类水解的应用、水解常数1课时;习题2课时)

电离平衡、水解平衡应用——溶液中离子浓度大小比较2课时

难溶电解质的溶解平衡(银离子与氯离子的反应真能进行到底吗、溶解平衡的建立1课时;沉淀反应的应用、溶度积常数1课时;习题1课时)

章末归纳与整理1课时;综合练习6课时

弱电解质的电离

知识与技能:离子反应的重要性认识;知道电解质有强弱之分;知道弱电解质在水溶液中部分电离,存在电离平衡 过程与方法:讲授、实验、分析、讨论

情感态度与价值观:认识大自然的形成与离子反应密不可分 重点:强弱电解质的概念和弱电解质的电离平衡

难点:弱电解质的电离平衡

第一课时

导入:本章地位、内容简介、学习方法介绍(概念模型)

一、强弱电解质

学与问、生活经验、实验3-1 强电解质:在水分子作用下,能完全电离为离子的化合物 (强酸、强碱、大多数盐)

弱电解质:在水分子作用下,部分电离为离子的化合物 (弱酸、弱碱、少数盐)

二、弱电解质的电离

例:少量冰醋酸溶于水形成0.1mol/L 的醋酸溶液 结合思考与交流、图3-3 及化学平衡理论建立弱电解质的电离过程

CH3COOH⇋CH3COO+H

电离平衡:一定条件下,弱电解质电离成离子的速率与离子结合成分子的速率相等,各种离子浓度保持不变的状态

总结:电解质有强弱之分,强电解质完全电离,弱电解质部分电离,存在电离平衡,具有平衡的基本特征。

三、电离平衡移动 影响因素:浓度、温度

例: 少量冰醋酸溶于水形成0.1mol/L 的醋酸溶液

-+

讨论:关于上述电离平衡,哪些条件的改变会导致平衡向电离方向移动

(1)加入少量冰醋酸(2)加水稀释CH3COOH+H2O⇋CH3COO+H3O(越稀越电离)

(3)加少量NaOH(4)加金属锌(5)加醋酸铵 * 电离常数

1、表达式:

注:各离子浓度为电离平衡时的浓度

2、影响电离常数大小的因素

物质本身性质——同一温度,不同电解质的电离常数不同 温度—同一电解质,K值只收温度影响

3、电离常数大小与弱电解质相对强弱之间的关系 同一温度,不同的弱酸,电离常数越大其电离程度越大,酸性越强

注:电离常数大,只说明电离程度大,离子浓度不一定大,导电能力也不一定强

四、多元弱酸和弱碱的分步电离

课外拓展:电解质的是非强弱(概念、物质类别分析)

水的电离和溶液的酸碱性

知识与技能:知道水是弱电解质(电离平衡)及水的离子积常数;溶液的酸碱性及PH;酸碱中和滴定

-+

过程与方法:讲授、实验、自学、讨论

情感态度与价值观:深入认识离子的代表反应酸碱中和反应对生产生活的意义

第一课时

导入:水溶液中的一类重要反应(离子反应)——酸碱中和反应——溶液酸碱性的确定——水的分析

一、水的电离

水的性质——水分子之间的相互作用——水的离子积常数

1、水是一种极弱的电解质—水的电离平衡

2、水的离子积常数:C(H)▪C(OH)=K电离▪C(H2O)

二、溶液的酸碱性及PH

1、稀溶液水的离子积液适用

2、溶液酸碱性取决于氢离子、氢氧根离子浓度相对大小

3、溶液酸碱度表示方法:PH或POH

4、PH的测定:PH试纸(分类及使用方法)、PH计

第二课时

溶液PH的计算

1、强酸、强碱的稀释(弱酸与弱碱的稀释) 计算过程及规律 教参63

2、强酸与强碱的混合

3、稀电解质水溶液的PH相关计算—水电离平衡的影响因素 计算过程:将所有物质确定出来再写出电离形式,综合分析

+

-

判断 例„.

4、三个规律在PH计算中的应用

(1)溶液中OH的物质的量浓度与PH的关系

(2)两种强酸或强碱等体积混合后PH或POH经验公式 (3)酸、碱溶液PH与酸中H、碱中OH浓度相对大小的规律 酸pH=a 碱PH=b

第三课时

三、PH的应用

1、工农业生产、科研、日常健康与医疗PH的调控

2、溶液酸碱度变化定量分析——酸碱中和滴定

第四、五课时

实验:测定酸碱中和滴定曲线

实验目的、原理、仪器药品选择、滴定操作步骤、误差分析 指示剂的选择:强酸滴碱甲基橙、强碱滴酸用酚酞 实验操作步骤:一查、二润、三调零;一滴二看三读数 查漏方法:将活塞关闭,在滴定管内注入一定量的水,记录读数,静置约2min,并观察液面是否下降,活塞周围及尖嘴处是否漏液,然后将活塞转动180度,再检查一次

+

--

误差分析结合实验数据步骤及仪器分析 实验拓展:氧化还原滴定 草酸滴定高锰酸钾

学生实验:实验器材准备,学生预习提醒,实验内容板书,实验报告的书写

盐类的水解

知识与技能:盐类的水解本质及应用 过程与方法:讲授、实验探究、交流讨论

情感态度与价值观:认识盐类水解在生产生活中的重要应用 重点:盐类的水解本质及应用

难点:影响水解平衡的因素及水解反应方程式的书写

第一课时

导入:本节的内容及学习方法简介

知识基础:前两小节 内容结构:找规律、查原因、谈变化、述应用

学习方法:学做结合,勤于动脑

一、探究盐溶液的酸碱性——找规律 生活中常见盐介绍

实验——科学探究——获得规律性认识

结论:盐溶液的酸碱性与其组成有关,具有一般规律 强酸强碱盐水溶液中性;强酸弱碱盐水溶液酸性;强碱弱酸盐水溶液碱性

二、盐溶液呈现不同酸碱性的原因——查原因

水溶液中电解质的电离分析、化学平衡、电离平衡、水的离子积综合应用 思考与交流——

哲学观点:系统矛盾的“对立与统一”、“特殊性与普遍性” 结论:盐电离出来的离子会与水电离出来的H或OH结合生成弱电解质的话,盐溶液就会呈现不同的酸碱性

概念化规律——盐类的水解:在溶液中盐电离出来的离子与水电离出来的氢离子或氢氧根离子结合生成弱电解质的反应。

从水解过程分析

盐的水解反应为离子反应,且是可逆反应,有限度,存平衡——水解平衡

学与问:

离子反应的发生条件:气体、水、沉淀、弱电解质 与离子反应相关知识点的延伸(离子共存等)

第二、三课时

三、影响盐类水解的因素及盐类水解的应用——谈变化、述

+

_

应用

影响盐类水解的因素

盐类水解反应为化学反应,影响化学反应的因素——内因(反应物的性质)、外因(反应条件)

1、内因

盐本身的性质:不弱不水解、有弱就水解,越弱越水解,谁抢显谁性

2、外因 反应条件

科学探究——知识迁移(影响化学平衡移动的因素)——实验设计

结论:(1)盐的浓度影响:越稀越水解;(2)酸度的影响:酸度变化,可促进或抑制水解;(3)温度的影响:升高温度,促进水解 例题与练习

在一定温度下,NH4Cl溶液中,存在NH4+H2O⇋NH3▪H2O+H水解平衡,改变下列条件,平衡会发生移动的有_______________ 促进该过程的有______________,抑制该过程的有_________________ (1)加入少量氯化铵晶体(2)加水稀释(3)滴加少量氢氧化钠(4)滴加少量盐酸(5)滴加少量盐酸(6)加入少量的锌粒(7)加入少量碳酸钠粉末(8)加热

+

+

盐类水解的应用

判断溶液的酸碱性;判断离子的共存、比较盐溶液中离子浓度的大小;制备、配制、保存易水解的盐;生活和生产中的应用(化肥的合理使用、水的净化、碱的去污,灭火器的制备原理、胶体的制备、物质的鉴别等) 与资料配套讲解

第四课时

盐类的水解常数及应用

1、盐类的水解常数 水解常数推导: 方法一:教材P58 方法二:NH4Cl溶液中,水解平衡的建立过程 Kh=Kw/Ka 或 Kh=Kw/Kb

Ka、Kb 越小,水解常数越大(越弱越水解)

2、酸式盐溶液的酸碱性及多元弱酸根的分步水解 (1)酸式盐溶液的酸碱性 既有水解又有电离

例:碳酸氢钠、硫酸氢钠溶液酸碱性分析(数据说明) (2)多元弱酸根的分步水解 例:碳酸钠溶液 类比碳酸的分步电离

水解的分步及强弱(数据说明)

3、弱酸弱碱盐溶液的酸碱性判断 都弱都水解,越弱越水解

例:25摄氏度,HF K=7.2*10 H2CO3 K1=4.3*10 NH3▪H2O K=1.77*10 CH3COOH K=1.75*10 水解程度:HCO3>NH4=CH3COO> F

NH4F溶液呈酸性;NH4HCO3呈碱性;CH3COO NH4呈中性

第五课时

溶液中离子浓度的大小的比较

知识基础:本章所有知识点及溶液中的守恒思想 题目分析步骤:

1、根据题意分析溶液中物质种类

2、将物质在水中发生的过程表示出来(电离过程、水解过程等),获得离子的种类及变化

3、综合应用知识解题

稀电解质溶液的三大守恒: 例1:0.1mol/L的Na2S溶液

1、质量守恒(原子守恒): 钠原子个数所有的存在等于硫原子所有存在形式的两倍

2、电荷守恒:溶液中阳离子所带的电荷总量与阴离子所带的电荷总量相等

3、质子守恒:水电离出来的氢离子和氢氧根离子相等 -+

---

5-5

-

4-7

**例2:一定温度下,物质的量浓度相同的:氨水、氯化铵、碳酸氢铵、硫酸氢铵、硫酸铵五种溶液中,铵根离子浓度由小到大的顺序是____________ 溶液PH由小到大的顺序是_______________________ 难溶电解质的溶解平衡

知识与技能:建立难溶电解质的溶解平衡;沉淀反应的应用(平衡移动原理) 过程与方法:理论分析与实验探究

情感态度与价值观:全面了解水溶液中的离子平衡,理解离子反应发生的原理

第一、二课时

导入:本节内容简介(四大平衡)

银离子与氯离子的沉淀反应进行的程度„

_

一、Ag+和Cl的反应真能进行到底吗? 补充实验:可溶物的溶解平衡建立——氯化钠溶解过程

思考与交流:资料阅读与查找(溶解度表) ;化学反应简化模型的应用(溶液中粒子的有效碰撞)

结论:

1、物质溶解是绝对性,溶解度是相对的,有大有小

2、氯化银溶液中存在两种粒子之间的作用

力:水分子与其他粒子之间、阴阳离子之间

3、沉淀生成的反应可以转化为沉淀溶解的过程看待

4、银离子与氯离子不能完全进行Ag Cl(S) ⇋ Cl- (aq) + Ag+(aq)

5、难溶电解质在水溶液中存在溶解平衡 辨析:弱电解质的电离平衡与难溶电解质的溶解平衡比较

区别:

1、物质角度:前者为弱电解质,后者可强可弱

2、变化过程角度:前者溶液中已溶分子与离子变分子的可逆过程,后者未溶溶质与已溶溶质的可逆过程

难溶物的溶解平衡:在一定温度下,当沉淀溶解和生成的速率相等时,得到溶质的饱和溶液

特征:等、动、定、变

二、沉淀反应的应用

难溶电解质溶解平衡的移动——溶液中的离子转化为沉淀或沉淀转化为离子

1、沉淀的生成

应用领域:无机制备、提纯工艺的生产、科研、废水处理

例:氯化铵溶液中铁离子的去除(加氨水调

2+2+PH值);重金属离子CU、Hg的去除(加硫化钠或通硫化氢)

平衡建立过程符号表征„„

思考与交流:

结论:利用生成沉淀分离或去除某种离子,一要所加试剂与该离子会发生沉淀反应,二要沉淀的溶解度小。

离子沉淀“完全”的标准:残留在溶液中的

-5离子溶度小于1*10mol/L

2、沉淀的溶解

应用领域:金属矿物资源的利用等 例:碳酸钙溶于盐酸的过程;强酸溶解FeS、Al(OH)

3、CU(0H)2等 平衡移动过程符号表征 难溶金属化合物溶解方法:加强酸(最常用)、碱、盐

实验3-3 思考与交流

结论:沉淀溶解的过程是溶解平衡向溶解方

向移动的过程,加入的试剂与离子生成弱电解质,弱电解质越弱,越有利沉淀溶解

3、沉淀的转化

应用:难溶物的去除(很难溶解的沉淀转化成可以溶解的沉淀)

实验3-

4、3-

5、思考与交流

资料:溶解度: 氯化银>碘化银>硫化银;氢氧化镁>氢氧化铁平衡移动符号表征

结论:利用溶解平衡移动,将溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀

第三课时

知识与技能:溶度积常数的理解与应用 课本练习:

相关数据(25℃下):

饱和Na2S溶液物质的量浓度2.56mol/L 饱和Na2SO4溶液物质的量浓度0.20mol/L

1、解:第一问:建立氯化银溶解平衡方程,根据溶度积计算溶液残余银离子溶度;建立硫化银溶解平衡方程,计算其离子积 ,与其溶度积比较

第二问:(1)建立硫酸银溶解平衡方程,计算其离子积与其溶度积比较

第三问:建立硫化银溶解平衡方程,根据其溶度积计算溶液中银离子的浓度;建立氯化银的溶解平衡方程,计算其离子积,再与溶度积比较

第四章 电化学基础 教学计划

原电池化学原理及构造1课时,习题1课时 化学电源、电池正负极的判断,电极反应式的书写2课时,习题1课时

电解池的构造及工作原理1课时,电解原理的应用(氯碱工业1课时,电镀电冶金1课时)习题2课时

金属的电化学腐蚀与防护(金属的腐蚀1课时,电化学保护1课时)

章末归纳与整理、检测3课时

第一节 原电池

知识与技能:理解原电池的构造及工作原理;常见化学电池的工作原理;电池正负极的判

断、电极反应式的书写 过程与方法:阅读与讲授

情感态度与价值观:认识电化学对人类生产、生活的意义

重点:原电池的构造、工作原理,电极反应式的书写

难点:原电池的工作原理,设计原电池

第一课时

教学流程

电化学简介——本节课模块(旧知识回忆、原电池的构造及工作原理,原电池有无盐桥装置的对比)

原电池:将化学能转变为电能的装置

构造:自发的氧化还原反应;两个活泼性不同的电极;合适的电解质溶液;一个完整的闭合回路系统

工作原理:活泼的金属做负极,失去电子,发生氧化反应;较活泼的金属做正极,得到电子,发生还原反应

外电路:电子由负极流向正极导电

内电路:阳离子移向正极,阴离子移向负极

导电

有盐桥的原电池:电流稳定,持续时间长,电池效率高

第二课时 化学电源

电极反应式的书写:两大理论三大守恒 氧化还原理论、离子反应理论;原子守恒、电子守恒、电荷守恒

书写步骤:先写氧化还原反应,再写离子反应,然后合并

题型:根据总反应写分反应;根据分反应写总反应

电解池

知识与技能:电解原理及应用 过程与方法:讲授、讨论相结合

情感态度与价值观:知道电解原理在生产、生活、国防中的运用 重点:电解原理及应用 难点:电解原理及应用

第一课时

重点:电解原理

电解原理:在电流作用下,电解质溶液中阴阳离子放电,生成新物质的过程

将电能转变为化学能,外电路(电子导电)——电子由负极流向阴极,再由阳极流回正极;内电路(离子导电)——阴离子流向阳极,阳离子流向阴极

补充材料:

1、阴阳离子放电顺序:

(1)在阳极,几种阴离子的放电顺序可依据常例:卤素离子优先于氢氧根,氢氧根优先于含氧酸根;若是金属单质做电极,则除了Pt At Ni等少数金属之外,其他金属单质优先于阴离子在阳极放电

(2)在阴极,阳离子放电顺序一般按金属活动顺序,越不活泼金属,阳离子越容易放电(注:铝以前的金属在水溶液中不可以放电)

例题图介绍

2、电离与电解的比较

第二课时

电解原理的应用:

1、电解饱和食盐水

材料:带Na+交换膜的电解示意图 (1)通电前,饱和食盐水中存在哪些离子?这些离子的运动情况怎么样?

(2)在电解装置中,可否用铜作阴阳电极的电极材料,为什么?

(3)通电后,溶液中的离子运动发生了什么变化

(4)溶液中的钠离子是否可能放电? (5)电解后,在阴极区和阳极区分别得到的产物是什么,如何证明?

电极反应式的书写:阳极、阴极、总反应式

2、电镀

材料:电镀铜和精炼铜的示意图 电镀铜与电解氯化铜溶液的比较 能量转变、阴阳极材料、阴阳极电极反应式、电解质溶液及其变化 电极反应式的书写

3、电冶金

知识拓展:电解法测相对原子质量

金属的电化学腐蚀与防护

知识与技能:金属的电化学腐蚀与防护

过程与方法:讲授与讨论相结合

情感态度与价值观:认识金属防腐对社会的重要性

教学设计流程:金属腐蚀的危害——金属腐蚀的类型——金属的防护

金属腐蚀的危害——图文并茂 金属腐蚀的类型:化学腐蚀、电化学腐蚀(对比——条件、现象、本质、相互关系) 钢铁腐蚀的类型:析氢腐蚀、吸氧腐蚀(对比——条件、电极反应式)

金属防腐:从腐蚀过程条件考虑(与腐蚀物质直接隔离、改变金属组成、电化学防护——牺牲阳极阴极保护法、外加电流阴极保护法)

推荐第3篇:高二化学选修4教学反思与总结

高二化学选修4教学反思与总结

高中化学选修共三册,高二两学期学完两册。其教学特点介于讲练与讲读之间。因此,从形式到内容,从知识到技能,从态度情感到价值观,从试验到推理,从理论到实践,从教学环节把握到测验考试反馈都需要全方位的计划安排。依据新课改的要求及学科特点,遵循教育规律,贯彻教学原则,把实验教学与理论讲解并用,把思想教育与技能提高结合,知识构建与生活实际联系。指导学生运用化学知识解决工农业生产和日常生活中具体问题。在教学中,培养学生实验操作、观察理解、逻辑推理、思维创新、自学能力等。

一、深挖教材,注重课标。

认真贯彻教育部和省教育厅有关新课程改革的精神。以学生发展为本,使学生在获得作为一个现代公民所必须的基本化学知识和技能的同时,在情感、态度、价值观和一般能力等方面都能获得充分的发展,为学生的终身学习、终身受益奠定良好的基础。为新课程下的化学高考做准备。

二、摸清情况,因材施教。

我带高二理科班,从成绩上看,学习基础参差不齐。我在教学中将要进一步了解学生的知识水平、心理状态、接受能力、兴趣爱好和个性差异,注重师生情感互动,先获得学生的信任,最后形成一条感情的链条,紧紧把师生连接起来,也要协调好学生之间的关系,让学生有一个宽松愉快的学习环境,为提高学习效率打下感情基础。

三、紧扣课标,认真备课。

按照高中教育特点、教育规律、教学要求进行教学,对《化学选修4》教学内容(实验、思考与交流、学与问、科学探究、实践活动、科学史话、科学视野、资料卡片、归纳与整理、习题、复习题、附录等)、《化学实验教学指导必修4》、《资源与学案》的难广度,注重备学生,备教材,备教法,搞好板书设计为上课做到必要准备。

认真学习新课标,转变教学理念。加强教育教学的理论学习,研究新课标:组织切实有效的学习讨论活动,用先进的教育理念支撑深化教育改革,培养学生的合作交流意识;转变教师的教学方式 转变学生的学习方式:改变学生的学习方式为主,提倡研究性学习、发现性学习、参与性学习、体验性学习和实践性学习,以实现学生学习方式多样化地转变,促进学生知识与技能,情感、态度与价值观的整体发展,为学生的终身学习打下坚实的基础;改变备课方式,提高备课质量:例题的选择,习题的配备与要求,可根据每个班级学生的实际,灵活处理。重视教学过程的反思,尽可能做到每节课后要反思教学过程;树立“团队”精神,注重发挥备课组的集体力量:集体备课,教案基本统一。同时,根据各班的具体情况,适当进行调整,以适应学生的实际情况为标准,让学生学会并且掌握,教案应体现三维目标(知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观),并及时进行教学反思、归纳总结修改、在课后记下教学随笔。备课组要做到资源共享。作业在完成课本上的习题的基础上,根据不同层次的学生,要求完成补充习题《学法大视野》,并完成必要的实验探究和演示、学生实验。

四、全面把握,突破难点。

对于化学概念、知识与技能从备课到上课,要注意新旧知识的连接点;同时要根据教材内容的广度、深度和《课程标准》的要求,结合学生的基础来确定重难点,找出突破难点的方法,螺旋上升地安排核心化学概念、知识与技能的内容。 新课程强调化学教学是化学活动的教学,《课程标准》要求教学的有效目标必须既注重学生能力的培养,又强调师生双边、多边活动的过程。因此,教学中应该围绕着如何组织和设计有效的化学活动来展开。设置问题应遵循由易到难、由简到繁、由浅到深、由具体到抽象的原则,突出促进人的发展,体现学科特点、教师特色,教学思路过程要有特色。

五、钻研教材,精讲巧练。

新课程理念下的新授课应重视五点。一是新知识的引入:新知识的引入是实现旧知识向新知识迁移的过程。在新知识引入中既应重视与旧知识的联系,又应创设有利于迁移的情景,因此能否讲好引入是讲好新课的一个关键;二是树立化学课堂教学是一种化学活动的教学观念:《课程标准》中的化学教学过程是积极引导学生进行化学活动的教学,化学活动是学生经历化学学习过程的活动,同时也是学生自己建构化学知识的活动;三是应鼓励学生自主探索与合作交流,有效的化学学习过程不能单纯地依赖模仿与记忆,注重应引导学生主动的经历观察、实验、猜测、验证、推理与交流等化学活动,从而使学生形成自己对化学知识的理解和有效的策略,另外,通过课题研究和学生动手实验,学生不断提高了自身的观察力、想象力、猜测力,同时使学生在自主探索与合作交流的过程中培养学生的创造精神和动手实践能力;四是应重视培养学生应用化学的意识和能力:化学源于实践又应用于实践,最终的目的也是为了应用,因此新授课应注重发展学生应用化学的意识和能力;五是应重视培养学生动手能力和实践创造精神:培养学生动手能力和实践创造精神是新课程的新理念。动手能力和实践创造体现出学生的观察、思考、实验、探究、创作,是一个“考察”与“做”的过程,以思维和活动为主要形式,强调学生的亲身经历,促进学生积极参与活动。

六、适度作业,巩固知识。

作业是使学生掌握所学知识、培养各种能力的有效手段,也是记录学生成长和评价反馈的重要手段。但是作业过多过难,则会加重学生的课业负担,使学生疲于应付,严重地束缚和影响学生的智力发展和身心健康。故应考虑如下几点:一是适量性:作业一定要适量,使适量的作业既可以达到巩固所学知识和提高各种能力的目的,又能够留出足够的时间让学生自己自学、总结、归纳和反思;二是针对性:根据学生的个性特点,设计或布置一些有针对性的、适合其个性发展的作业,培养和促进每位学生发展其特长;三是实践性:作业要尽可能结合社会、生产和学生的日常生活实际,必要时还可以自编一些题目,让学生动手、动脑,理论联系实际,提高其分析问题、解决问题和实际操作能力;作业批改要坚持教师全批全改与学生订正相结合;对学困生的作业,还要在批改后及时具体指导、及时补差。

七、关注差异,分类辅导。

课外辅导是教师完成教学任务的重要的辅助手段之一。根据基础差异灵活采取一般辅导、个别辅导、学生互相辅导等形式。在班上成立课外活动小组、兴趣小组、社会活动小组等,效果较好。

八、及时测评,反馈信息。

必要的测验检查是检测教学效果、激励学生学习的一个有效方法。各章及时过关考试,认真对待段考、期考。并做好试卷分析,以便查漏补缺。

芷江一中 杨华山

2015.9.28

推荐第4篇:化学选修4 化学反应原理 教师教学用书

普通高中课程标准实验教科书 化学选修4 化学反应原理 教师教学用书

说明 目录

绪言 说明 教学建议 教学资源

第一章 化学反应与能量 本章说明

第一节 化学反应与能量的变化

第二节 燃烧热能源

第三节 化学反应热的计算 教学资源

第二章 化学反应速率和化学平衡 本章介绍

第一节 化学反应速率

第二节 影响化学反应速率的因素

第三节 化学平衡

第四节 化学反应进行的方向 教学资源1 教学资源2

第三章 水溶液中的离子平衡 本章说明

第一节 弱电解质的电离

第二节 水的电离和溶液的酸碱性

第三节 盐类的水解

第四节 难溶电解质的溶解平衡 教学资源

第四章 电化学基础 本章说明

第一节 原电池

第二节 化学电源

第三节 电解池

第四节 金属的电化学腐蚀与防护

1

《化学反应原理》教师参考书

说明

本书是根据中华人民共和国教育部制订的《普通高中化学课程标准(实验)》和《普通高中课程标准实验教科书化学选修4化学反应原理》的内容和要求编写的,供高中化学教师参考。

根据课程标准,《化学反应原理》课程要求学生学习化学反应与能量、化学反应速率和化学平衡以及溶液中的离子平衡等内容,并要求达到以下学习目标:

1.认识化学变化所遵循的基本原理,初步形成关于物质变化的正确观念;

2.了解化学反应中能量转化所遵循的规律,知道化学反应原理在生产、生活和科学研究中的应用;3.赞赏运用化学反应原理合成新物质对科学技术和人类社会文明所起的重要作用,能对生产、生活和自然界中的有关化学变化现象进行合理的解释;

4.增强探索化学反应原理的兴趣,树立学习和研究化学的志向。《化学反应原理》课程共36课时,各章的课时分配建议如下:

绪论1课时第一章6课时第二章11课时第三章10课时第四章6课时复习2课时 本书按章编排,每章分为―本章说明‖、―教学建议‖和―教学资源‖三部分。

―本章说明‖包括教学目标、内容分析和课时分配建议等。教学目标反映知识与技能、过程与方法和情感态度与价值观几方面的教学目的要求。内容分析主要说明本章教材的内容及其在教学中的地位和功能、知识间的逻辑关系以及教材的特点。课时分配建议可供教师安排课时参考。

教学建议分节编排,包括本节的教学目标、教学重点、难点、教学设计的思路、活动建议、问题交流和习题参考等部分。活动建议主要是对如何组织实验、科学探究和调查研究等教学活动的建议。问题交流主要介绍―学与问‖、―思考与交流‖的设计意图或对栏目活动的组织提出建议,有些还给出了相应的参考答案。习题参考包括提示、参考答案以及补充习题等。

教学资源主要编入一些本章教材的注释或疑难问题的解答,及与本章内容有关的原理拓展、科技信息、化学史、国内外化学与化工生产中的某些新成就等。这些内容意在帮助教师理解和掌握教材,一般不宜对学生讲授,以免增加学生的负担。

应该指出的是,教参是供教师备课时参考的,而采用什么教学方法,应该由教师根据具体情况决定。 本书编写者:何少华、裴群、金仲呜、冷燕平、黄明建(按编写顺序) 本书审定者:李文鼎、王晶 责任编辑:冷燕平责任绘图:李宏庆

人民教育出版社 课程教材研究所 化学课程教材研究开发中心 2006年4月

目录

绪言

说明

教学建议

教学资源

第一章 化学反应与能量 本章说明 2 教学建议

第一节 化学反应与能量的变化

第二节 燃烧热能源

第三节 化学反应热的计算

教学资源

第二章 化学反应速率和化学平衡

本章说明

教学建议

第一节 化学反应速率

第二节 影响化学反应速率的因素

第三节 化学平衡

第四节 化学反应进行的方向

教学资源

第三章 水溶液中的离子平衡

本章说明

教学建议

第一节 弱电解质的电离

第二节 水的电离和溶液的酸碱性

第三节 盐类的水解

第四节 难溶电解质的溶解平衡

教学资源 第四章电化学基础

本章说明

教学建议

第一节 原电池 3 第二节 化学电源

第三节 电解池

第四节 金属的电化学腐蚀与防护 教学资源

绪言说明

一、教学目标

1.认识物质的各种化学性质是有规律可循的,而这些规律是化学的精髓,需要下功夫学习掌握。2.了解本书的基本内容和学习方法,认识学习概念模型是学习和研究化学反应原理的基础。

3.初步了解―有效碰撞‖、―活化分子与活化能‖的概念模型,认识催化剂对于化学科学研究和化工生产的巨大作用,为其后的学习打下基础。

二、内容分析 1.地位和功能

绪言作为全书的开篇,目的在于让学生从一开头就对本书的基本内容、学习方法有一个初步的了解,并简要地介绍有效碰撞理论、活化分子与活化能的概念模型,以及催化剂对于化学科学和化工生产的巨大作用,以起到提纲挈领、引起学生学习化学反应原理兴趣的作用。

在前面的学习中,学生已经知道了化学反应的发生是由于反应物分子之间发生激烈碰撞,破坏化学键,使得各原子间的组合发生变化形成新的化学键,产生了新的分子,同时也了解了化学键的断裂和形成与化学反应中能量变化的关系。本模块是以学生此前的化学学习为基础,以学生对许多具体化学反应的知识积累为前提,为适应学生的学习心理发展需求而设立的选修课程,旨在帮助学生进一步从理论上认识一些化学反应原理的基础知识和研究问题的方法。教科书中介绍的简化后的有效碰撞模型和活化分子、活化能模型及催化剂的重要作用,将为学生后面的学习打下重要基础。

2.内容结构

绪言在内容上主要可分为两个部分:一是第

一、第二自然段,简要地介绍本模块的基本教学内容。教科书以大量事例说明,化学反应种类繁多,条件极其复杂,但都有规律可循。而这些规律恰好是化学的精髓,是吸引人们学习、钻研化学科学的魅力所在。二是第

三、第四自然段,凸显研究问题的过程与方法,侧重介绍了简化后的有效碰撞模型的构建思路,及活化分子、活化能等概念。培养学生自觉地用辩证的观点看待各种复杂的化学反应,认识事物的存在具有多样性,物质的稳定具有相对性,而化学变化的复杂性和规律性相辅相成。与此同时,还指出了学习化学反应原理的方法:

(1)完成书中规定的实验、活动。

(2)观察周围(包括大自然)发生的化学现象,思考或进行模拟实验。 (3)认真学习概念模型,它是学习、研究化学反应原理的基础。

值得注意的是,绪言在论证了有效碰撞模型的合理性之后,坦陈现有理论的缺憾:―到目前为止,人们还没有完全掌握计算或推测化学反应活化能的理论方法‖。这种客观的科学态度不仅有利于学生对相关理论有一个客观的认识,更对培养学生的情感态度与价值观会起到潜移默化的作用。同时也会激发学生将来进行更深入探究的意识。

绪言的内容结构如下图所示:

4

3.内容特点

绪言中概括地介绍了课程的主要内容和学习方法与思路,同时还简介了―有效碰撞理论‖和―活化分子与活化能‖两个概念模型,对全书起着提纲挈领、画龙点睛的作用。

三、课时分配建议 建议用1课时。 教学建议

一、教学设计

由于本课的理论性较强,概念较为抽象,学生接受相关知识有较大难度,所以绪言教学采取以教师讲授与学生探究活动相结合的方法为宜。教学中对概念模型的表述应尽量简化,对概念模型的认识还需要在后面的学习中逐渐深入,这里更多地是强调研究问题的方法和意识。通过绪言的教学,应使学生在内容上对化学反应原理研究的范围有所了解,在方法上对科学的研究方法——概念模型法有所领悟。

教学重点:了解化学反应原理的基本学习方法——概念模型法。 教学难点:―有效碰撞‖和―活化分子与活化能‖的概念模型。 教学建议:

根据绪言内容特点,本课可设计成下述教学模式:课前自学→查阅资料→课上交流讨论→师生共同研究。教师在课前布置学生自学,然后将学生分成若干个小组,要求他们通过查阅资料、小组整理资料、先行讨论形成共识,再通过课堂上的汇报、讲解、交流和评价,完成对本课内容的学习。

新课引入首先教师指出,化学研究的核心问题是化学反应。化学中最有创造性的工作是设计和创造新的分子。化学家们通常是利用已发现的原理来进行设计并实现这个过程,如果对化学原理的理解不够清楚则无法做到。化学反应是怎样发生的?为什么有的反应快、有的反应慢?它遵循怎样的规律?如何控制化学反应为人所用?这是我们学习化学反应原理的宗旨。化学反应原理所包含的内容及学习化学反应原理的方法正是本书要探讨的问题。

5 教学中的主要过程可以结合学生汇报交流自学与讨论的成果,围绕下列问题展开: 1.化学反应原理研究的内容可列举学生熟悉的化学反应进行分析。 情景1:

说明:同样都与H2反应,由于O

2、CuO、N2的性质不同,反应的难易程度不同。物质之间能否发生反应,是由物质本身的性质决定的,对于能够发生的化学反应,影响化学反应速率的根本原因也是反应物本身的性质,我们称之为―内因‖。

情景2:将H2+O2混合,在室温条件下可以稳定存在数百年,但点燃后却会发生剧烈的爆炸反应,而且只要配比相当,可以完全转化成生成物。

说明:外界条件可以促使其反应发生。而且在一定的条件下,反应进行得比较―彻底‖。物质之间反应的―内因‖已经具备,―外因‖则是变化的条件。不同的外界条件都能够改变化学反应的速率。

情景3:H2+N2即使在高温、高压、有催化剂的条件下反应,也不能完全转化成生成物。 说明:该反应是有一定限度的。

总结:化学反应速率、方向及限度正是―化学反应原理‖要研究的问题。此时有必要指出:在不同物质体系、不同的环境中,化学反应所遵循的规律是不同的,如在第三单元将介绍水溶液中的离子反应;在第一单元和第四单元将分别介绍化学反应中物质与能量之间的定量关系以及电化学的最基础知识等等,这些都是―化学反应原理‖研究的范围。这些基本原理与我们身边经常发生的化学现象密切相关,只要我们注意观察、研究,大自然将成为无所不在的大课堂。

2.研究化学反应原理的思路与方法——概念模型法。

教科书介绍了合理简化的概念模型以及如何运用概念模型学习化学反应原理。对该段内容的处理可分三步进行:

(1)建立简化的有效碰撞模型的设想:为了突出化学反应最重要的内涵,忽略其他因素的干扰作用,选择气相反应体系作为研究有效碰撞的基础模型。其优点是:气体分子运动空间远大于自身体积所占有的空间,环境影响因素相对较少。该概念模型最重要的内涵也更加突出,更容易掌握。如在水溶液中的反应,水是较大量的,研究水溶液中的化学反应就不能忽略水分子的作用。

(2)模型的基本构架

模型的建构:在一洁净的容器中,使氢气与氧气按体积比2∶1的比例混合,气体分子因自由运动而不断发生碰撞(互相接触)——这是发生化学反应的必要条件。

假设与事实:研究结果表明,从分子的热运动来看,分子发生碰撞的机会很多。如在常温常压下每个氢分子、氧分子自身或它们之间的碰撞几率为2.355×1010次/秒。假如每次碰撞都能发生化学反应,则化学变化瞬间即可完成,但事实并非如此。

立论:并不是每次分子间的碰撞都会引发化学反应,只有其中部分的气体分子碰撞是有效的,即有效碰撞——这是发生化学反应的充分条件。

(3)活化分子和活化能

对该模型的进一步认识可结合教科书上的图示(图1)。具有足够能量(活化能)的分子——活化分子的碰撞是有效碰撞的必要条件,但不充分。只有当活化分子采取适合的取向进行碰撞时才能反应。

活化分子——具有较高能量,能够发生有效碰撞的分子。 活化能——活化分子高出反应物分子平均能量部分

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教科书以活化能为0的反应从另一个侧面说明有效碰撞模型的合理性。进一步说明了活化能的大小与化学反应速率的关系。

结论:某一化学反应的速率大小与单位时间内有效碰撞次数有关;而有效碰撞次数的多少与单位体积内反应物中活化分子的多少有关;活化分子的多少又与该反应的活化能的大小有关。活化能的大小是由反应物分子的性质决定的,而反应物分子的性质又与分子的内部结构密切相关,可以说,反应物分子的内部结构是决定化学反应速率的内因。那么,对于一个特定反应,人类如何使用和控制,还需要研究外部条件对它的影响。这将在后面的学习中继续讨论。

最后教科书特别指出:化学反应的活化能可以用实验方法测定,当实验条件不同时,会得出不同的结果,催化剂的应用就是实例之一。人们尚未掌握化学反应活化能的有效的理论推算方法,这种留有缺憾的教学观点值得关注,既有利于学生客观地认识科学规律,也有利于培养学生的科学精神。

关于催化剂,在化学2中已有介绍,这里着重说明催化剂的作用、意义,在第二章中进一步从由于催化剂的参与改变了活化能,从而改变了反应速率来认识催化剂的作用。

3.模型研究的意义

应该说学生根据自身的生活经验,对于简化后的有效碰撞模型接受起来并不难,由于缺乏相关的知识,要达到真正领会该模型的要点是不现实的。这也是教科书采取最简化处理方法的原因。为了便于学生理解模型研究的方法和意义,教师还可以利用学生已有的可燃物燃烧条件的知识,建立下列模型:

可燃物必须有氧气参与并达到着火点才能燃烧,产生新物质的同时有能量的释放;不同的可燃物,其着火点不同;同样道理,反应物分子获得足够的能量(活化能)并具有合理的取向才能发生有效碰撞,产生新物质并伴随有能量的变化。

总结时教师强调:同其他科学研究一样,当我们研究某个问题的时候,需要提取本质的内容而控制其他干扰因素来进行。概念模型是一种比较抽象的模型,需要有意识地忽略事物的某些特征,抽象出关键的因素,使各因素之间的关系更清晰,更利于研究对象的把握,以减少可能引起的偏差。概念模型法是科学认识史上重要的方法之一,学生们通过本课的学习应获得一定的认识。

二、活动建议

7 建议课前以小组为单位活动,对下列内容进行查阅和讨论。 活动设计1:认识化学反应原理

可供讨论的问题和教学设计意图如下:

活动设计2:简化后的有效碰撞模型、活化分子和活化能 要求学生简要回答下列问题:

活动设计3:化学反应原理的重要领域——关于催化剂的研究 要求学生填写下表:

教学资源

1.化学反应的活化能 实验证明,只有发生碰撞的分子的能量等于或超过一定的能量Ec(可称为临界能)时,才可能发生有效碰撞。具有能量大于或等于Ec的分子称为活化分子。

在一定温度下,将具有一定能量的分子百分数对分子能量作图,如图1所示。从图中可以看出,理论上来说,反应物分子的能量可以从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的分子相当多。这种具有不同能量的分子百分数和能量的对应关系图,叫做一定温度下分子能量分布曲线图。

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图1 等温下的分子能量分布曲线

图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的分子可能产生有效碰撞。活化分子具有的最低能量Ec与分子的平均能量E之差叫活化能。

不同的反应具有不同的活化能。反应的活化能越低,则在指定温度下活化分子数越多,反应就越快。

图2 不同温度下分子能量分布曲线

不同温度下分子能量分布是不同的。图2是不同温度下分子的能量分布示意图。当温度升高时,气体分子的运动速度增大,不仅使气体分子在单位时间内碰撞的次数增加,更重要的是由于气体分子能量增加,使活化分子百分数增大。图2中曲线t1表示在t1 温度下的分子能量分布,曲线t2表示在t2温度下的分子能量分布(t2>t1)。温度为t1时活化分子的多少可由面积A1反映出来;温度为t2时,活化分子的多少可由面积A1+A2反映出来。从图中可以看到,升高温度,可以使活化分子百分数增大,从而使反应速率增大。 一个化学反应体系的活化能Ea,通常是通过温度对反应速率常数的影响来测定的,其关系式为阿累尼乌斯方程,即:

2.为什么活化分子的碰撞不一定都发生有效碰撞

反应物分子之间发生有效碰撞,必须同时满足两个条件,一是反应物分子的能量必须达到某一临界数值,二是反应物分子必须按一定的方向互相碰撞。前者是能量因素,后者是空间因素。现以反应NO2+CO=NO+CO2为例来说明。

当NO2和CO分子彼此靠近时,它们分子中的价电子云就互相影响,结果,分子的键长和分子的形状都发生变化。NO2与CO分子在发生有效碰撞时,必须同时满足空间因素和能量因素两个条件。

(1)空间因素:NO2与CO分子只有在一定方向上碰撞,即N-O键和C-O键要在一条直线上发生碰撞,才能发生反应,如图3所示。

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图3 NO2和CO的反应过程

很显然,当N-O与C-O在一条直线时,两个分子之间电子云相互影响最大,才有利于形成中间产物——活化络合物。

(2) 能量因素:NO2与CO分子发生有效碰撞,必须克服它们价电子云之间的排斥作用。只有那些能量大的分子,当其平均能量具有或超过活化分子所具有的能量时,才能克服这种电子云间的排斥作用,形成一个处于活化状态的中间产物——活化络合物。此时原有的N-O键部分断裂,新的C…O键部分地形成。这种活化络合物既可以分解而成反应物NO2和CO,又可以形成生成物NO和CO2。图4反映了上述反应过程中能量的变化情况。

图4 NO2和CO反应过程中能量的变化 图4中,A点表示NO2+CO系统的平均能量,在此条件下,NO2与CO分子发生碰撞时并不发生反应。只有当NO2和CO分子的平均能量达到B处(或高于B处)时,碰撞才能形成活化络合物ONO…CO,而后发生反应。C是反应产物NO+CO2系统的平均能量。从图4还可以看到,E1是正反应的活化能,E2是逆反应的活化能。E2和E1之差是化学反应的热效应。正反应是放热反应,逆反应是吸热反应。

从以上分析可知,活化分子虽然具有反应所必需的能量,但如果两活化分子不在特定的相对位置发生碰撞,仍不能发生反应。

第一章 化学反应与能量

本章说明

一、教学目标

1.了解化学反应中能量转化的原因和常见的能量转化形式。2.认识化学反应过程中同时存在着物质和能量的变化,而且能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础的,能量的多少取决于反应物和生成物的质量。

3.了解反应热和焓变的涵义。

10 4.认识热化学方程式的意义并能正确书写热化学方程式。

5.理解盖斯定律的意义,能用盖斯定律和热化学方程式进行有关反应热的简单计算。

6.理解燃烧热的概念,认识能源是人类生存和发展的重要基础,了解化学在解决能源危机中的重要作用。知道节约能源、提高能量利用效率的实际意义。

二、内容分析 1.地位和功能

本章包括―化学反应与能量的变化‖―燃烧热能源‖和―化学反应热的计算‖三节,属于热化学基础知识。热化学是研究化学反应热现象的科学,曾为建立热力学第一定律(能量守恒和转换定律)提供了实验依据,反过来,它又是热力学第一定律在化学反应中的具体应用。它主要解决各种热效应的测量和计算问题。

在必修化学2中,学生初步学习了化学能与热能的知识,对于化学键与化学反应中能量变化的关系、化学能与热能的相互转化有了一定的认识,本章是在此基础上的扩展与提高。

能源是人类生存和发展的重要物质基础,本章通过化学能与热能转化规律的研究帮助学生认识热化学原理在生产、生活和科学研究中的应用,了解化学在解决能源危机中的重要作用,知道节约能源、提高能量利用率的实际意义。

2.内容结构

(1)反应热和焓变概念是本章学习的起点,必须让学生对它们有一个初步的认识,为以后的学习打下基础。由于课程标准对它们的要求不高,因此教科书做了简化处理。

(2)热化学方程式是反应热计算的基础,要求学生较好地掌握。为了提高学生学习的积极性,教科书采用启发式的编写方法,让学生自己分析探讨热化学方程式的书写规则,得出结论后再与章末的―归纳与整理‖对照更正,作为自己学习与归纳能力的一次测试。

(3)化学反应热有多种,其中燃烧热与燃料的品质有关,因而也就与能源有关,所以教科书将燃烧热与能源放在一节来讨论。这一节提供的燃烧热数据,是计算反应热的重要依据。教科书中编写的关于能源的―资料‖和―科学视野‖,对于学生了解我国能源发展状况以及如何节约能源和开发新能源均会有一定的帮助。

(4)化学反应热的计算是本章的重点,因为热化学研究的主要内容之一就是反应热效应的计算。反应热的计算对于燃料燃烧和反应条件的控制、热工和化工设备的设计都具有重要意义。

在第三节中,盖斯定律是个难点,为了便于学生理解,教科书以测山高为例,并用能量守恒定律来论证。学生在掌握了热化学方程式和盖斯定律的基础上,利用燃烧热的数据,就可以进行简单的热化学计算。

本章的内容结构如下图所示:

3.内容特点

通过初中和高中必修化学课程的学习,对于化学反应中的能量变化,学生并不陌生,但系统地研究反应热问题,这还是第一次。像焓变、燃烧热、热化学方程式、盖斯定律等热化学理论概念,学生学习起来会觉得抽象、艰深。为了适应学生的认知水平,能让学生初步理解这些理论概念,编者在不影响科学性的前提下,行文注意把握分寸,力求简明、通俗,回避对热化学理论深入的讨论和严格的数学推导。

三、课时分配建议

第一节 化学反应与能量的变化2课时 第二节 燃烧热能源1课时

第三节 化学反应热的计算2课时

11 复习机动1课时 小计6课时

第一节 化学反应与能量的变化

一、教学设计

通过化学2的学习,学生已经知道物质发生化学反应产生新物质的同时,伴随着能量变化;知道反应物中化学键的断裂和生成物中化学键的形成是化学反应中能量变化的主要原因,并通过探究实验体验了化学能与热能相互之间的转化;同时还定性了解了吸热反应和放热反应,了解了这些能量变化通常表现为热量变化,而目前人类所需能量的绝大部分是由化学反应产生的;了解了能源与人类社会发展的密切关系,并对研究化学反应及其能量变化的意义有了一定的认识。在此基础上,本章将继续引导学生加深对化学反应中物质变化和能量变化的认识,并通过定量地探讨―质‖―能‖关系,来进一步理解化学反应的本质。

教科书密切联系学生原有的知识,首先引出反应热的概念、符号和一般采用的单位等,并以1 mol H2和1 mol Cl2反应生成2 mol HCl为例,结合实验数据从微观的角度定量地讨论该反应中能量的变化,然后介绍热化学反应方程式。这部分内容的呈现方式注意运用简明的图示说明抽象的内容,注重学生的学习过程和知识形成过程,在教学中应予充分利用。

本节教学重点:化学反应中的能量变化,热化学方程式的书写。 本节教学难点:焓变,ΔH的―+‖与―-‖,热化学方程式的书写。 教学建议如下:

根据教学内容,本节可按两个环节来进行教学。 (一)关于焓变和反应热

在教学中应注意并明确以下几点:

1.教学方法上要充分调动学生利用已有的知识来学习新的内容,可采用讲授与讨论相结合的方法进行,注意启发和问题驱动。

2.教学过程中可围绕下列内容来落实:

(1)反应热在特定条件下等于焓变,用ΔH表示,单位为kJ/mol; (2)反应热产生的原因;

(3)根据质量守恒定律和能量守恒定律,一特定反应的反应热数值应为生成物分子化学键形成时所释放的总能量与反应物分子化学键断裂时所吸收的总能量之差;

(4)由于反应后放出的热量使反应体系的能量降低(使环境的能量升高),故放热反应的ΔH为―-‖,ΔH0。

还需要说明的是:我们研究的对象是在恒定压强的条件下发生的反应,有的反应产生的能量变化可以直接测量,有的尚不能直接测量。

3.由于内容抽象不好理解,在教学手段上,要充分利用好教科书中的两个图示,另外也可以采用电化教学手段,利用多媒体软件进行形象化教学,以利于学生理解ΔH的涵义及与放热反应、吸热反应的关系。

本节教学的关键是反应热的推求,教学设计可按下列流程进行:

对相关旧知识的简单回顾(相关基础)→提出问题(创设问题情景)→数据分析→讨论交流→形成认识→巩固理解

说明: 相关基础:化学反应产生新物质的同时伴随着能量的变化——回忆吸热反应和放热反应,并举出实例。 问题情景:化学键的断裂与形成和化学反应中能量的关系——从化学反应本质来认识。化学反应过程中为什么会有能量变化(以1 mol H2和1 mol Cl2反应生成2 mol HCl的反应为例)?从微观的角度去分析,让学生带着问题去学习。

数据分析:出示H-H、Cl-Cl、H-Cl的键能数据及实验测定的该反应热数据,通过在反应的过程中,原子进行重新组合,旧化学键的断裂和新化学键的形成,从理论上推算出该反应热的值,并与实验值(184.6 kJ/mol)进行比较,说明二者很接近。

12 最后落实在其宏观表现上。利用教科书中的图1-2巩固理解。

需要指出的是:化学反应中能量变化的多少首先取决于化学键的强弱,对一个特定反应,其能量大小也与物质质量有密切的关系(其认识对于后面正确书写热化学反应方程式以及进行相关计算十分重要)。

(二)关于热化学方程式

教科书针对科学文献上热化学方程式的表示方法提出问题:它与我们熟知的化学方程式有什么不同?进而采用对比的方法启发学生的思维。通过实例教学,学生能够比较容易地理解化学方程式的局限性、介绍热化学方程式的必要性以及热化学方程式的定义。正确书写热化学方程式是教学的难点,一方面要指导学生对化学方程式和热化学方程式进行对比总结,找出它们的区别与联系,使学生理解为什么书写热化学方程式时必须注明物质的聚集状态等,使学生在理解的基础上正确书写热化学方程式。另一方面,要加强练习,及时巩固,形成良好的书写习惯。

建议本部分内容的学习采用自学的方法完成。具体办法如下:

教师提出课题→学生自学教材→用对比的方法找出与化学方程式的异同点→归纳整理→交流(可列表汇报)。

提出课题:如何在化学方程式中正确反映其热量变化? 教师还可提出一些问题以强化正确规范的书写。如:

1.书写热化学方程式是否要注明反应的温度和压强?(温度压强不同时,其ΔH也不同,如不注明,则一般是指101 kPa和25 ℃) 2.对于相同的物质的反应,当物质的聚集状态不同时,其ΔH是否相同?

3.热化学方程式各物质前的化学计量数是否表示分子个数?当化学计量数不同时,其ΔH是否相同? 4.放热反应、吸热反应与ΔH的―+‖与―-‖的表示是如何对应的?

二、活动建议

化学反应所释放的能量是能量的主要来源之一。实际上反应热不仅与我们的生活密切相关,研究反应热对化工生产也有重要意义。为使学生加深对学习反应热重要性的了解,体会知识在实际中的应用,建议学生查阅资料,进行交流,如出一期墙报等。

【实践活动】

1.作为量热器的仪器装置,其保温隔热的效果一定要好。可以用保温杯来做,也可用块状聚苯乙烯泡沫塑料制成与小烧杯外径相近的绝热外套来做,以保证实验时的保温隔热效果。如果按教材中的方法做,一定要使小烧杯杯口与大烧杯杯口相平,这样可以减少热量损失。

2.盐酸和NaOH溶液浓度的配制须准确,且NaOH溶液的浓度须稍大于盐酸的浓度。为使测得的中和热更准确,所用盐酸和NaOH溶液的浓度宜小不宜大,如果浓度偏大,则溶液中阴、阳离子间的相互牵制作用就大,表观电离度就会减小,这样酸碱中和时产生的热量势必要用去一部分来补偿未电离分子的离解热,造成较大误差(偏低)。

3.宜用有0.1分刻度的温度计,且测量时应尽可能读准,并估读到小数点后第二位。温度计的水银球部分要完全浸没在溶液中,而且要稳定一段时间后再读数,以提高所测温度的精度。

4.实验操作时动作要快,以尽量减少热量的散失。

三、问题交流 【思考与交流】

建议组织学生认真思考,做出答案,进行小组交流,然后与本章―归纳与思考‖进行对比,加以补正。

四、习题参考 (一)参考答案

1.化学反应过程中所释放或吸收的能量,叫做反应热,在恒压条件下,它等于反应前后物质的焓变,符号是ΔH,单位是kJ/mol。例如1 mol H2 (g)燃烧,生成1 mol H2O(g),其反应热ΔH=-241.8 kJ/mol。

2.化学反应的实质就是反应物分子中化学键断裂,形成新的化学键,重新组合成生成物的分子。旧键断裂需要吸收能量,新键形成需要放出能量。当反应完成时,若生成物释放的能量比反应物吸收的能量大,则此反应为放热反应;若生成物释放的能量比反应物吸收的能量小,反应物需要吸收能量才能转化为生成物,则此反应为吸热反应。

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(二)补充习题

1.下列说法不正确的是()。 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.将铁粉和硫粉混合后加热,待反应一发生即停止加热,反应仍可持续进行,直至反应完全生成新物质硫化亚铁。该现象说明了()。

A.该反应是吸热反应 B.该反应是放热反应

C.铁粉和硫粉在常温下难以发生反应

D.生成物硫化亚铁的总能量高于反应物铁粉和硫粉的总能量

3.沼气是一种能源,它的主要成分是CH4。0.5 mol CH4完全燃烧生成CO2和H2O时,放出445 kJ热量,则下列热化学方程式中正确的是()。

4.下列关系式中正确的是

A.a<c <0B.b>d>0C.2a=b<0D.2c=d>0 参考答案

1. A;2.B、C;3.C;4. C。

第二节 燃烧热能源

一、教学设计

本节分为两部分,第一部分简单介绍了燃烧热,其中突出了对燃烧热定义的介绍,并引导学生从诸多因素出发讨论选择燃料的标准,培养学生综合考虑问题的能力;第二部分,结合燃烧热的利用介绍了能源的开发与利用,特别是化石燃料的利弊以及能源与人类生存和发展的关系。

在第一部分内容中,教科书对燃烧热的定义做了介绍,并通过实例对其定义进行了说明,进而说明由于燃烧热的定义规定,燃烧热是以燃烧1 mol纯物质作为标准来进行测量的(故而表示燃烧热的热化学方程式里的化学计量数常需用分数表示),同时还特别指出:―物质完全燃烧而生成的稳定化合物就意味着不能再燃烧了‖。

14 在第二部分内容中,教科书从人类对能源的需求以及如何合理利用并开发新能源的角度,通过资料展示介绍了能源在国民经济和社会发展中的重要地位和作用,同时结合新能源的开发,通过科学视野简单介绍了最有希望的太阳能、风能和氢能等能源,以开阔学生的眼界,加强化学与社会的联系。特别指出:我们所使用的主要能源是化石燃料,而化石燃料是经过亿万年才形成的蕴藏量有限的非再生能源,社会的发展使得人类对能源的需求量越来越大,这是对人类的严峻考验,同时也为我们提出了极具研究价值的课题。

本节教学重点和难点:燃烧热的概念。 教学建议如下:

1.对燃烧热的学习要突出该定义中的―25 ℃、101 kPa‖——研究的条件,―1 mol物质‖——燃烧物的量,和―完全燃烧生成稳定的化合物‖——反应的程度等关键词,并加以举例说明,以明确研究燃烧热的限定条件。因此,①燃烧热其ΔH

2.资源、能源、环保是当今社会的重要热点问题,教学中应结合教科书渗透资源、能源和环保的意识,激发学生学习化学的兴趣,教育学生关心能源、环境等与现代社会有关的化学问题,以培养学生的社会责任感、使命感。教学中应尽量采用投影、录像、多媒体等现代教学手段,以激发学生的学习兴趣,通过自主学习、讨论交流、分析评价等教学方法,培养学生的阅读能力、调查研究能力、交流与合作的能力、综合分析能力等。

3.在教学方法上,本节可以采用研究性学习的方式来进行。如课前布置学生结合教科书的【思考与交流】、【资料】及【实践活动】等内容展开讨论,然后课上进行交流。也可以以小组为单位,由学生自学教科书内容并设计相关的研究课题,经过教师和学生共同筛选,确定课题内容、研究目标,通过查阅资料、小组学习讨论,然后各组派代表在课上汇报各自的研究成果。教师还可结合当地的实际情况,适当补充一些资料,或组织学生参观等。通过联系实际的学习讨论,不仅可强化学生课外阅读的意识和自学能力,也可培养学生对国家能源政策制订的参与意识、经济效益观念以及综合分析问题的能力。

4.在化学2中学生对中和热已经有了一定的认识,并通过实验感受了中和热,知道它是反应热的一种形式,在此可将其与燃烧热进行比较,以加深对概念的理解。

二、活动建议

可就如何充分利用能源、节约能量、开发新能源、能源与我们的生存环境等内容进行讨论、研究。如: 1.讨论:煤作为燃料的利弊;从节约能源、提高燃烧效率的角度,阐述研究燃料充分燃烧的重要性。 2.研究:提高煤炭利用率及减少污染物排放的重要途径。

3.调查:就家庭所用燃料问题进行专题调查,如市民对能源的认识和利用(可选择某一社区进行)。【实践活动】

可查阅《中国经济年鉴》《中国统计年鉴》和其他有关书籍或上网查询。教科书上列出的4个题目,学生可任选一个,小论文可在班上交流。

以下是这些题目的参考答案。

1.关于国民生产总值与能源消耗的关系,可以研究以下数据表:

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从以上数据可以看出,国家国民生产总值与能源消耗成正相关关系,即国民生产总值越高,消耗的能源越多。但二者不是严格的正比关系,因为随着生产技术水平的提高,每创造一定量国民生产总值所消耗的能源将会逐步减少。这从1995年至2001年的数据可以看出,国民生产总值由58 478.1亿元增加至95 933.3亿元,增长了39%,而能耗由131 176万吨标准煤增加至132 000万吨标准煤,只增加了0.62%。说明在这7年里我国生产技术水平有了很大的提高。

2.人民的衣、食、住、行、文化娱乐都需要消耗能源,我国人民生活消耗的能源占总能源消耗的12%~17%。随着人民生活水平的提高,生活消费能源总量会增大;随着科学技术的进步,人均生活消费能源量又可能逐步降低。这可以从下表的数据看出。

3.能源与国防关系极为密切。现代化的军队是机械化、信息化的军队,开动坦克、军车、舰艇、飞机均需要燃油;发射导弹、火箭需要高能燃料;开动核动力舰艇需要核燃料;开动雷达、通讯设备或使用激光武器需要电能,等等。因此说,现代化的国防是需要充足的能源作保证的。

4.节约现有能源的一个重要措施是科学地控制燃烧过程,使燃料充分燃烧,提高能源的利用率,开发新能源,如氢能、生物质能等,均是化学科学研究的重要课题。理想地解决这些问题,均需要化学科学去攻关,去创新。因此说,化学在节约现有能源和开发新能源中均能起到重要作用。

三、问题交流 【思考与交流】

书中已给出提示,但需要学生进一步举例说明。学生个人能举出的实例有限,大家可互相交流、补充。

四、习题参考 (一)参考答案

1.在生产和生活中,可以根据燃烧热的数据选择燃料。如甲烷、乙烷、丙烷、甲醇、乙醇、氢气的燃烧热值均很高,它们都是良好的燃料。

2.化石燃料蕴藏量有限,不能再生,最终将会枯竭,因此现在就应该寻求应对措施。措施之一就是用甲醇、乙醇代替汽油,农牧业废料、高产作物(如甘蔗、高粱、甘薯、玉米等)、速生树木(如赤杨、刺槐、桉树等),经过发酵或高温热分解就可以制造甲醇或乙醇。由于上述制造甲醇、乙醇的原料是生物质,可以再生,因此用甲醇、乙醇代替汽油是应对能源危机的一种有效措施。

3.氢气是最轻的燃料,而且单位质量的燃烧热值最高,因此它是优异的火箭燃料,再加上无污染,氢气自然也是别的运输工具的优秀燃料。在当前,用氢气作燃料尚有困难,一是氢气易燃、易爆,极易泄漏,16 不便于贮存、运输;二是制造氢气尚需电力或别的化石燃料,成本高。如果用太阳能和水廉价地制取氢气的技术能够突破,则氢气能源将具有广阔的发展前景。

4.甲烷是一种优质的燃料,它存在于天然气之中。但探明的天然气矿藏有限,这是人们所担心的。现已发现海底存在大量水合甲烷,其储量约是已探明的化石燃料的2倍。如果找到了适用的开采技术,将大大缓解能源危机。

5.柱状图略。关于如何合理利用资源、能源,学生可以自由设想。在上述工业原材料中,能源单耗最大的是铝;产量大,因而总耗能量大的是水泥和钢铁。在生产中节约使用原材料,加强废旧钢铁、铝、铜、锌、铅、塑料器件的回收利用,均是合理利用资源和能源的措施。

6.公交车个人耗油和排出污染物量为私人车的1/5,从经济和环保角度看,发展公交车更为合理。(二)补充习题

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.②③④

2.1.5 g 火箭燃料二甲基肼(CH3-NH-NH-CH3)完全燃烧,放出50 kJ热量,则二甲基肼的燃烧热为()。 A1 000 kJ/molB1 500 kJ/molC.2 000 kJ/molD.3 000 kJ/mol 3.甲醇属于可再生能源,可代替汽油作为汽车燃料。下列热化学方程式中的反应热能正确表示甲醇燃烧热的是()。

4.家用液化气中主要成分之一是丁烷,当10 kg丁烷完全燃烧并生成二氧化碳和液态水时,放出热量5×105 kJ。试写出丁烷燃烧的热化学方程式。

5.为减少大气污染,一些城市公共汽车逐步使用CNG(压缩天然气)清洁燃料,实验测得0.16 g该气体燃料,完全燃烧生成224 mL CO2(标准状况)和0.36 g液态水,并放出8.903 kJ的热量。请写出:CNG的化学式,其完全燃烧的热化学方程式。

参考答案

1.D;2.C;3.B。

第三节 化学反应热的计算

一、教学设计

前面学生已经定性地了解了化学反应与能量的关系,通过实验感受到了反应热,并且了解了物质发生反应产生能量变化与物质的质量的关系,及燃烧热的概念。在此基础上,本节介绍了盖斯定律,并从定量的角度来进一步认识物质发生化学反应伴随的热效应。

本节内容分为两部分:

17 第一部分,介绍了盖斯定律。教科书以登山经验―山的高度与上山的途径无关‖,浅显地对特定化学反应的反应热进行形象的比喻,帮助学生理解盖斯定律。然后再通过对能量守恒定律的反证来论证盖斯定律的正确性。最后通过实例使学生感受盖斯定律的应用,并以此说明盖斯定律在科学研究中的重要意义。

第二部分,利用反应热的概念、盖斯定律和热化学方程式进行有关反应热的计算,通过三道不同类型的例题加以展示。帮助学生进一步巩固概念、应用定律、理解热化学方程式的意义。

本节教学重点:盖斯定律,反应热的计算。 本节教学难点:盖斯定律的应用。 教学建议如下:

(一)盖斯定律的教学设计

1.提出问题在化学科学研究中,常常需要知道物质在发生化学反应时的反应热,但有些反应的反应热很难直接测得,那么如何获得它们的反应热数据呢?

2.创设情景例如,我们可以让碳全部氧化成CO2,却很难控制碳的氧化只生成CO而不继续生成CO2,那么,C(s)+1/2 O2 (g) == CO(g)的反应热如何获得呢?

3.引出定律盖斯定律是本节的重点内容,可以从能量守恒的角度出发来介绍,说明盖斯定律是能量守恒定律的必然结果,也是能量守恒定律在化学过程中的应用。由于这部分内容比较抽象,从课程标准中的要求和学生的认知水平来看,宜于简化处理,重在应用。

4.问题研究经过讨论、交流,设计合理的―路径‖,根据盖斯定律解决上述问题。5.归纳总结

(1)反应物A变为生成物D,可以有两个途径:①由A直接变成D,反应热为ΔH;②由A经过B变成C,再由C变成D,每步的反应热分别是ΔH

1、ΔH

2、ΔH3。如下图所示:

(2)盖斯定律在科学研究中的重要意义。 (二)有关反应热计算的教学设计

化学计算是运用数学工具从―量‖的方面来研究物质及其变化的规律,化学知识是化学计算的基础。通过前面的学习,学生已经知道了化学反应中反应物和生成物之间的质量关系、物质的量的关系等,在这一节里,将进一步讨论在特定条件下,化学反应中能量变化以热效应表现时的―质‖―能‖关系,这既是理论联系实际方面的重要内容,对于学生进一步认识化学反应规律和特点也具有重要意义。

这一节的内容实际上是前面所学知识和技能的综合运用,涉及了有关的物理量及各物理量间的换算,综合性较强,但属基础知识的综合,与课程标准的要求是一致的。【例1】是依据反应热的概念、钠的摩尔质量,利用热化学方程式即可求解。【例2】要求理解燃烧热的计量是以燃烧1 mol可燃物作为标准的,并将1 kg C2H5OH转换成物质的量,通过逆向思维来求解。【例3】是对盖斯定律的应用。

教学中应注意以下问题:

1.要注意引导学生准确理解反应热、燃烧热、盖斯定律等理论概念,熟悉热化学方程式的书写,重视概念和热化学方程式的应用。

2.进行有关燃烧热计算时,要强调燃烧热规定以1 mol纯物质为标准,因此须注意热化学方程式中物质的化学计量数和反应的ΔH相对应(物质的化学计量数常出现分数的形式)。同时还要注意物质的量、物质的质量、气体的体积等之间的换算关系,但关键还是应强调以1 mol物质完全燃烧作标准来进行计算。

3.有关反应热的计算与有关物质的量的计算联系很紧密,在计算过程中要注意培养学生综合运用知识的能力。

18 4.可适当补充一些不同类型的习题作为课堂练习,发现问题并及时解决。如以煤、汽油和天然气的主要成分发生燃烧的反应为例,不仅巩固、落实了知识和计算技能,还能通过计算的结果说明这些物质燃烧时,其ΔH的数值都很大,进一步认识煤、石油、天然气是当今世界上最重要的化石燃料。唤起学生资源利用和环境保护的意识和责任感。

5.在教学中还应注意以下几点:

(1)明确解题模式:审题→分析→求解。 (2)有关热化学方程式及有关单位书写正确。 (3)计算准确。

(4)反思解题关键处及错误易发处。

二、习题参考 (一)参考答案

1.C(s)+O2 (g) == CO2 (g) ΔH=-393.5 kJ/mol 2.5 mol C完全燃烧,ΔH=2.5 mol×(-393.5 kJ/mol)=-983.8 kJ/mol 2.H2 (g)的燃烧热ΔH=-285.8 kJ/mol 欲使H2完全燃烧生成液态水,得到1 000 kJ的热量,需要H2 1 000 kJ÷285.8 kJ/mol=3.5 mol 3.设S的燃烧热为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.设CH4的燃烧热为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完全燃烧放出的热量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)从4题已知CH4的燃烧热为-889.6 kJ/mol,与之相比,燃烧相同物质的量的C2H2放出的热量多。 6.写出NH3燃烧的热化学方程式

NH3 (g)+5/4O2 (g) == NO2 (g)+3/2H2O(g) 将题中(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 将题中(2)式照写:

1/2N2 (g)+O2 (g) == NO2 (g) ΔH2=+33.9 kJ/mol 将题中(3)式反写,得

NH3 (g) == 1/2N2 (g)+3/2H2 (g) -ΔH3=46.0 kJ/mol 19 再将改写后的3式相加,得:

7.已知1 kg人体脂肪储存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.此人脂肪储存的能量为4.2×105 kJ。快速奔跑1 km要消耗420 kJ能量,此人脂肪可以维持奔跑的距离为:4.2×105 kJ÷420 kJ/km=1 000 km 9.1 t煤燃烧放热2.9×107 kJ 50 t水由20 ℃升温至100 ℃,温差100 ℃-20 ℃=80 ℃,此时需吸热: 50×103 kg×80 ℃×4.184 kJ/(kg·℃)=1.673 6×107 kJ 锅炉的热效率=(1.673 6×107 kJ÷2.9×107 kJ)×100% =57.7% 10.各种塑料可回收的能量分别是: 耐纶5 m3×4.2×104 kJ/m3=21×104 kJ 聚氯乙烯50 m3×1.6×104 kJ/m3=80×104 kJ 丙烯酸类塑料5 m3×1.8×104 kJ/m3=9×104 kJ 聚丙烯40 m3×1.5×104 kJ/m3=60×104 kJ 将回收的以上塑料加工成燃料,可回收能量为 21×104 kJ+80×104 kJ+9×104 kJ+60×104 kJ=170×104 kJ=1.7×106 kJ (二)补充习题 1.已知25 ℃、101 kPa下,石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为 C(石墨)+O2(g)=CO2(g)ΔH=-393.51 kJ/mol C(金刚石)+O2(g)=CO2(g)ΔH=-395.41 kJ/mol 据此判断,下列说法中正确的是()。

A.由石墨制备金刚石是吸热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石的低 B.由石墨制备金刚石是吸热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石的高 C.由石墨制备金刚石是放热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石的低 D.由石墨制备金刚石是放热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石的高 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的混合气体完全燃烧时放出113.74 kJ热量,同时生成3.6 g液态水,则原混合气体中H2和CO的物质的量之比为()。

A.2∶1B.1∶2 C.1∶1D.2∶3 3.由氢气和氧气反应生成1 mol水蒸气放热241.8 kJ,写出该反应的热化学方程式:_______。 若1 g水蒸气转化成液态水放热2.444 kJ,则反应H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)的ΔH =____ kJ/mol。氢气的燃烧热为____kJ/mol。

20 4.火箭发射时可用肼(N2H4)为燃料,以二氧化氮作氧化剂,它们相互反应生成氮气和水蒸气。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 则N2H4和NO2反应的热化学方程式为_____________________。

5.已知CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l); ΔH=-890 kJ/mol,现有CH4和CO的混合气体共0.75 mol,完全燃烧后,生成CO2气体和18 g液态H2O,并放出515 kJ热量, CO燃烧的热化学方程式为______________,写出求算过程。

参考答案

1.A;2.C。

3.H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) ΔH=-241.8 kJ/mol,-285.8 提示:可将反应H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)看成两步:H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)和H2O(g)=H2O(l),问题就迎刃而解。

4.2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g); ΔH=-1 135.7 kJ/mol 5.解:由于CO燃烧只生成CO2,故18 g液态水均由CH4燃烧产生,若生成18 g液态水放出的热量为x,用去CH4 的量为y,则有:

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燃烧放出的热量为:515 kJ-445 kJ=70 kJ y=05 moln(CO)=0.75 mol-0.5 mol=0.25 mol 则CO燃烧的热化学方程式为:

2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)ΔH=-560 kJ/mol

第二章 化学反应速率和化学平衡

本章介绍

一、教学目标

1.知道化学反应速率的概念及表示方法;认识浓度、压强、温度和催化剂等对化学反应速率的影响。 2.了解化学平衡的建立,知道化学平衡常数的涵义,并能利用化学平衡常数进行简单的计算,了解影响化学平衡的因素,认识化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。

3.初步了解焓变和熵变与反应进行的方向之间的关系。

4.结合实验培养学生的观察能力、记录实验现象及设计简单实验的能力,培养学生实事求是的科学态度。教学中注意提高学生分析问题、解决问题、交流和表达的能力。

二、内容分析 1.地位和功能

化学反应速率、化学平衡和反应进行的方向等化学反应原理知识,是在学习了化学反应与能量、物质结构、元素周期律等知识的基础上学习的中学化学的重要理论之一,有助于加深理解以前所学的元素化合物知识及化学反应,后续学习的电离平衡、水解平衡等,实际上是化学平衡知识的延续,因此它还是后一章内容学习的基础。

2.内容结构

本章内容是按照如下顺序安排的:化学反应速率→化学平衡→化学平衡常数→化学反应进行的方向。 化学反应速率属于化学动力学的范畴。为了让学生在研究化学反应进行的快慢及如何定量表述上有感性知识,教科书安排了简单易行的实验。在实验过程中使学生体会到,要想准确表达化学反应进行的快慢,就必须建立起一套行之有效的方法:确定起点,确定时间单位,找出易于测量的某种量或性质的变化。要21 明确反应物的本质决定了反应速率,在影响速率的因素方面着重介绍浓度、压强、温度及催化剂等外界条件对化学反应速率的影响;通过实验和理论分析,使学生由感性认识上升到理性认识。

化学平衡属于化学热力学的范畴。当化学反应的正反应速率和逆反应速率相等时,反应就达到在该条件下的最大限度,即达到了化学平衡状态。化学平衡是一种动态平衡,它只与起始状态和终了状态有关,与变化途径无关。这就为我们在思考问题时提供了灵活利用所学知识的可能,在始态和终态保持不变的前提下,我们可以设计不同的途径来达到同一个平衡,从而使问题简化。教科书通过实验,介绍浓度、压强(气体反应)、温度等外界条件对化学平衡的影响。由于有了化学反应速率的知识做基础,学生可以通过实验及相应的【思考与交流】、【学与问】等栏目的引导推理,得出正确的结论,认识化学平衡移动,是正反应速率和逆反应速率发生变化的结果,化学平衡总是向着反应速率变化幅度最大的方向移动。

本章虽然没有具体的化工生产内容,但选择化工生产最适宜的条件必然涉及化学反应速率和化学平衡等理论的应用。可以引导学生学习分析具体反应的特点,如反应物的聚集状态,气体体积的变化,能量变化等,进而利用所学理论知识进行合理选择。同时要学习全面思考问题,兼顾各种条件的相互影响,如温度对平衡和速率的影响,高压对平衡的影响及对设备材料的要求,在比较中趋利避害,取得最优化的条件。使学生了解化学理论对生产实际的指导作用。

化学平衡常数有利于从定量角度加深对化学平衡的认识理解,教科书利用某一反应体系的一组浓度数据,导出化学平衡常数以及化学平衡常数只随温度变化、不随浓度变化的结论。

化学反应进行的方向涉及到反应的自由能变化(ΔG),要用到焓变和熵变知识,需要对化学反应的实质有更多的领悟,所以把它放在本章的最后(第四节),以知识介绍的方式呈现出来,让学生了解决定反应进行方向的因素不是单一的焓变,熵变也是决定因素之一。教材通过生活中的实际事例,力争使知识浅显易懂,使学生从混乱度的角度形成对熵的概念的粗浅认识。只要求学生能利用化学反应原理知识解释日常生活中某些现象,思考问题时能够更加全面。

本章知识的内容结构如下图所示:

22 3.内容特点

本章内容既抽象又具体。抽象在它的理论解释对学生来说是全新的,有些反应的深层本质学生是接触不到的,只能凭思考,想象,增大了学习的难度;说它具体,是在生活中有大量鲜活的事实。教科书利用数据、图片等引发学生思考,把抽象的知识适度地直观化,引发学生联想,从而培养学生的思维能力和知识迁移能力。

三、课时建议

第一节化学反应速率 1课时

第二节影响反应速率的条件2课时 第三节化学平衡 5课时

第四节化学反应进行的方向1课时 复习机动 2课时 小计 11课时 1.热化学简介

(1)热化学的研究对象

热力学第一定律是自然界的一条普遍规律,它是人们在生产实践和科学实验的基础上总结出来的,它又叫做能量守恒和转化定律,恩格斯将它誉为19世纪自然科学中具有决定意义的三大发现之一。这个定律的主要内容是:能量有各种不同的形式,能从一种形式转化为另一种形式,从一个物体传递给另一个物体,而在转化和传递中,能量的数值保持不变。

把热力学第一定律具体运用到化学反应上,用实验测定和计算化学反应的热量,研究这方面问题的科学称为热化学。

热化学主要是研究化学反应中的热量转化问题的。化学反应除了以热的形式与外界环境进行能量交换外,往往还以功的形式进行交换。例如,火药爆炸产生膨胀功,化学电池在电动势作用下输送电荷而作电功等。教科书提到―在化学反应过程中,不仅有物质的变化,还有能量的变化,这种能量变化,常以热能、电能、光能等形式表现出来‖,其中―常以‖是指除了以热、电、光的形式外,还以功的形式进行能量交换。应当指出,热化学里所讨论的化学反应,都是在一定条件下只作膨胀功,而不作非膨胀功(如电功)的反应。

同一反应,在不同条件下热量的变化不同。如果不指明反应条件而谈热量的多少,是没有意义的。同时,要想比较不同的化学反应的反应热,必须规定反应在同样的条件下进行。为此,规定在压强为101 kPa和25 ℃的条件下的反应热为标准反应热,以便于比较。按状态变化过程的不同,反应热可分为等压反应热、等容反应热;按化学变化的类别不同,反应热可分为生成热、燃烧热、中和热等等。

(2)热化学发展简史

化学作用的本质是什么?古希腊人认为它是导致物质化合和分解的―爱‖和―憎‖。早期化学家们接受了这种观点,把导致化学反应得以发生的力称为化学―亲合力‖。近代有较大影响的亲合力理论不下十几种。用化学反应的热效应来量度亲合力的研究促进了化学与热力学的结合。

早在1780年,拉瓦锡(A.L.Lavoisier 1743—1794)和拉普拉斯(P.Laplace 1749—1827)就在他们的论文中报道了他们关于化学反应热的研究。他们设计了一台简陋的量热计,想用它来测定参加反应的热量。由于受到热质论的影响,这方面的研究中断了五十多年,而且也未和当时热力学研究的热潮结合起来。

1836年,瑞士化学家盖斯(G.H.He,1802—1850)在俄国测量了许多反应的热效应,总结出一条规律:一个化学反应,不论是一步完成或经过几个中间步骤完成,其总的热效应是相等的。1840年他在圣彼得堡发表了他的研究结果,并将其称为―总热量守恒定律‖,后来人们以他的名字将这个规律命名为―盖斯定律‖。这是热化学领域发现的第一个定律,也是自然科学上首先得出的能量守恒和转化的规律性结论。

19世纪50年代,法夫尔(R.A.Farue,1813—1880)和西尔伯曼(T.Silbermann,1806—1865)进行了热化学研究工作,得到了比较精确的反应热效应的数据。

丹麦物理学家汤姆生(J.Thomson,1826—1909)的研究工作在发展热化学方面占有重要地位。他在1882~1886年间出版了四卷本的《热化学》著作,提出吸热和放热概念,把反应热作为反应物化学亲合力的量度。

23 贝特罗(M.Berthelot)发明了精确测定燃烧热的方法。他在发挥汤姆生关于反应热是化学亲合力的量度的原理时指出,只有伴随着放热过程的反应才能自发产生,在几个可能发生的反应中,只有放出最大热量的反应才能发生。这一原理被叫做贝特罗—汤姆生最大功原理。亥姆霍兹(H.V Helmholtz,1821—1894)对贝特罗的观点提出质疑,引起了很大争论,促进了热力学的发展。

在化学家们研究反应热效应的前后,热力学接连取得许多成就,其中特别重要的是确立了热力学第一定律(1842年)和热力学第二定律(1865年)。

热力学第一定律和第二定律的确立,为科学的发展提供了新的思想。第一定律强调的是能量转化时的守恒性和等值性,它要求从能量的转化恒等性上把握运动形式的变化,突破了仅用物质要素和成分解释世界的僵化模式,为边缘学科的形成提供了基础。第二定律强调的是能量实际转化的不可逆性(即变化有一定的方向与限度),否定了牛顿理论中衍生出来的用可逆反应的观点处理一切问题的简单方法。这两个定律在学术界的影响越来越大。直到1869年由霍斯特曼的工作开始,化学家们才逐步把热力学的成果引入化学研究之中。霍斯特曼用热力学第二定律研究了热分解反应中分解压力与温度的作用,研究了升华过程的热力学,建立了最大功与反应热之间的关系。随后,越来越多的物理学家和化学家走进了热力学和化学结合的领域,形成了物理化学的重要分支——化学热力学。

2.焓与焓变 焓的定义是 H=U+PV 即焓是体系内能加上体系的压强与体积乘积的一个物理量,无明确的物理意义。但是它具有以下性质: (1)焓是状态函数。因为U、P、V均为状态函数,它们的组合(U+PV)也必然是状态函数。体系的焓值仅与体系所处的状态有关,与通过什么途径达到这个状态无关。

(2)焓具有能量的量纲,因为U和PV的量纲都是能量的量纲。

当体系经受一个只作体积功的等压变化过程,从状态1变到状态2时,体系的焓变为: ΔH=H2-H1

此时ΔH数值正好等于这个过程的热效应Qp。这样这个等压过程的焓变就有了一个明确的物理意义: Qp=H生成物-H反应物=ΔH

ΔH0时 ,为吸热反应。 3.反应进度

我们知道,H2(g)与O2 (g)反应生成H2O(g)时,其焓变ΔH与化学方程式的写法有关,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) 也就是说,同一反应体系中各物质的组合方式不同时,摩尔焓变不同。不仅如此,在同一反应体系,当选择不同的物质(如H2或 O2) 发生1 mol 变化为基准时,其焓变也不一定相同。

为了处理化学反应的焓变,1922年唐德尔(Domder)引入了化学反应进度这个参量。反应进度是描述化学进展程度的状态参变量。符号为ξ,单位是mol。

通常我们可以把任何化学方程式写成:

式中νD、νE、νF、νG等是所给化学方程式中各物质的计量系数,是无量纲的量。对反应物,ν取负值,对生成物,ν取正值。

设某反应

24 将反应进度ξ定义为

式中下标B代表任一组分,n°B是任一组分B在反应起始时(即ξ=0时)的物质的量,nB是B组分在反应进度为ξ时的物质的量。

引入反应进度这个量的最大优点是在反应进行到任意时刻时,可用任一反应物或任一生成物来表示反应进行的程度,所得值总是相等的。即

当反应按所给化学方程式的系数比例进行了一个单位的化学反应时,即ΔnB/mol=νB,这时反应进度ξ就等于1 mol。

假定O2和H2的混合体系在某个时刻发生的净变化为:

ΔnO2=-0.2 molΔnH2=-0.4 mol ΔnH2O=0.4 mol 若按反应式(1)计算,反应进度为:

比较上述结果:

(1)Δξ1与Δξ2及Δξ′1与Δξ′2不相等,表明反应进度与化学计量反应式写法有关。 (2)同一反应,Δξ=ΔnB/ΔνB,说明ξ或Δξ与物质的选择无关。

(3)Δξ′1>Δξ1,Δξ′2>Δξ2, 这表明,在不同的时刻反应进度不同,反应进度可量度反应的进展程度。Δξ越大,反应完成的程度越大。

(4)对于指定的反应,计量反应式中的计量系数的绝对值不同,则各物质变化的量ΔnB的绝对值也不相等。这说明,不能直接用一种物质的―Δn‖来表示所有物质或整个反应的进展情况。

(摘自刘士荣杨爱云《物理化学概念辨析》)

25 4.热化学方程式

对于热化学方程式如:

焓(H)左下角的r代表化学反应(reaction);右下角m代表摩尔(mol);右上角的(?)代表热力学标准状态(简称标态);括号内的数字代表热力学温度,单位为K;ΔH则为焓变。气态物质的标态用压力表示,用101 kPa。溶液的标态则指溶质浓度或活度为1 mol·kg-1,对稀溶液而言,也可用1 mol·dm-3。液体和固体的标态则指处于标准压力下的纯物质。最常用的焓变值是298 K(25 ℃)的,严格地说焓变值是随温度变化的,但在一定温度范围内变化不大,凡未注明温度的

就代表在298 K及标态时的焓变,也可以简写为ΔH

,随后数值的单位用 kJ·mol-1。总之ΔH泛指任意状态的焓变,反应的摩尔焓变的完整符号,而ΔH

(T)代表压力在标态、温度为T时化学

则为在标态和298 K时摩尔焓变的简写符号。

ΔH的单位用kJ·mol-1。焓是容量性质,ΔH的大小与物质的量成正比。书写化学反应方程式时须注意焓变值应该与一定的反应式相对应(如在298 K)。

在此mol-1已不是指1 mol H2或1 mol O2,而是指―1 mol反应‖。所谓1 mol反应可以是1 mol H2和1/2 mol O2起反应,也可以是2 mol H2和1 mol O2起反应,前者放热286 kJ,后者放热572 kJ。这种单位表示方法是1977年国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)物理化学分会所推荐的。所以ΔH值应和化学方程式相对应,以使―1 mol反应‖有明确的含义,笼统地说反应热是多少kJ·mol-1容易引起误解。

由于物质状态变化时总伴随焓变,所以书写热化学方程式时应注明物态,如下列两个反应

两个ΔH值的不同在于:在标态及298 K下H2O(l)和H2O(g)的焓值不同,液态H2O变为气态的H2O要吸热,所以H2(g)和1/2O2(g)化合生成H2O(g)的放热量要比生成H2O(l)的小些。

5.关于反应热的测量

26 有些化学反应的热效应可以用实验方法测得,用来测量反应热的仪器被称为―量热器‖,测量操作是:将反应器置于充满水的绝热容器中,当反应放热时,其热量即传入水中,根据水的质量、比热,和水温的变化求出反应所放出的热量。一般,由于测量反应热时,很难保证没有热的散失(如热传导或辐射等),故要准确测量反应的热效应比较困难。如许多化学反应由于速率过慢,测量时间过长,因热量散失而难于测准反应热,也有一些化学反应由于条件难于控制,产物不纯,也难于测准反应热。于是如何通过热化学方法计算反应热,成为化学家关注的问题。

6.生成焓

化学反应的焓变虽然是重要的、常用的数据,但任何一种化学手册不可能记载成千上万化学反应的ΔH值,因为化学反应种类太多,不胜刊载。能从手册查到的仅是几千种常见纯净物的标准生成焓。在标态和T(K)条件下由稳定态单质生成1 mol化合物(或不稳定态单质或其他形式的物种)的焓变叫作该物质在T(K)时的标准生成焓,简称生成焓(也称生成热),符号是的标准生成焓的符号可以简写为

,例如在298 K

(T),其中H的左下标―f‖表示生成,在298 K

生成焓并非另一个新概念,而只是一种特定的ΔH。一种物质焓的绝对值H无法测定,生成焓是一种相对值,有些是实验测定的,有些则是间接计算得到的。当知道了各种物质的生成焓后,我们就可以很容易地计算出许多化学反应的焓变。

任何一个反应的焓变等于生成物生成焓之和减去反应物生成焓之和:

这是一个非常有用的关系式,式中νi表示化学计量数。例如,对于反应:

下表列出的是一些常见化合物在298 K时的标准生成焓。

27

7.中和热

28 发生中和反应时,由于所用的酸和碱有强弱不同,又有一元、二元或多元之分,因而中和热各不相同。 (1) 一元强酸与一元强碱的中和热

一元强酸跟一元强碱中和时,中和热为-57.3 kJ/mol。 (2) 一元强酸与一元弱碱或一元弱酸与一元强碱的中和热

如果有一元弱酸或弱碱参加中和反应,其中和热所放出热量一般都低于57.3 kJ/mol,也有个别高于 57.3 kJ/mol的。这主要取决于弱酸或弱碱电离时吸热还是放热。

一般地说,弱酸或弱碱的电离是吸热的,因此,中和反应所放出的热量还要扣除电离时吸收的那部分热量,中和热也就低于57.3 kJ/mol。例如,1 mol CH3COOH与1 mol NaOH溶液反应时,中和热是56.0 kJ/mol。

有的弱电解质电离时是放热的。例如,1 mol氢氟酸电离时放出10.4 kJ/mol热量。当它与l mol NaOH溶液反应时,中和热是67.7 kJ/mol。

(3)二元酸与一元强碱的中和热

二元酸的电离是分两步进行的,两个H+的中和热各不相同。中和第一个H+的中和热,等于57.3 kJ/mol减去二元酸电离出第一个H+所吸收的热量ΔH1;中和第二个H+的中和热,等于57.3 kJ/mol减去二元酸电离出第二个H+所吸收的热量ΔH2。因此,二元酸与一元强碱的中和热ΔH可用下式表示:

ΔH=-[2×57.3 kJ/mol-(ΔH1+ΔH2)] (4)多元酸与一元强碱的中和热

三元酸与一元强碱的中和热为ΔH,三元酸里的三个H+电离时所吸收的热量依次是 ΔH

1、ΔH

2、ΔH3,则得:ΔH=-[3×57.3 kJ/mol-(ΔH1+ΔH2+ΔH3)] 8.反应热与化工生产的关系

化学反应中的热量问题,对于化工生产有重要意义。例如,合成氨反应是放热的,如果不设法将这些热量移走,反应器内的温度就会过高。这样,不仅会破坏催化剂,使产量降低,还可能发生爆炸事故。在制造水煤气的反应中,需要吸收大量的热,如果不及时供应所需要的热量,反应就不能顺利进行,甚至停止。因此,在进行化工设计时,为了保证生产的正常进行,必须事先获得准确的反应热数据,作为制造热交换设备和规定工艺操作条件的依据。

在化工生产中,热能的综合利用问题,不但直接关系到产品成本的高低,而且影响产率的大小。化工设备中的热交换器、余热锅炉、热风炉等的设计和使用,都是为了综合利用热能,以便提高产品产率,降低成本。

综上所述,研究反应热,对于化工生产适宜条件的选择,设备的设计和使用,以及对热能的综合利用,都有很大的意义。

9.节约能源是我国的一项基本国策

国民经济的发展要求能源有相应的增长,人口的增长和生活条件的改善也需要消耗更多的能量。可以说现代社会是一个耗能的社会,没有相当数量的能源是谈不上现代化的。现代主要能源是煤、石油和天然气,它们都是短期内不可能再生的化石燃料,储量都极其有限,因此必须节能。节能不是简单地指少用能量,而是指要充分有效地利用能源,尽量降低各种产品的能耗,这也是国民经济建设中一项长期的战略任务。节能问题现已受到各国的普遍重视,作为能源经济发展的重要政策。自1973年和1979年石油输出国组织(OPEC)两次大幅度提高石油价格以来,工业发达国家不可能再依靠廉价石油来发展经济,美国、日本率先积极开展各种节能技术研究以缓解―能源危机‖的冲击,使单位产品的能耗有明显降低。例如国际先进水平是每炼1 t钢需消耗0.37 t~0.9 t标准煤,而我国目前每吨钢的能耗约为1.3 t标准煤,也就是说我国炼钢的能耗是国际水平的1.6倍,所以在我国节能应该有很大的潜力可挖。

一个国家或一个地区能源利用率的高低一般是按生产总值和能源总消耗量的比值进行统计比较的,它与产业结构、产品结构和技术状况有关。如在80年代末,上海市每万元国民经济生产总值要消耗5.08 t标准煤,浙江省是5.38 t,而有的省却高达26 t,可见它们之间能源利用率差别很大。和国际相比,我国的能耗比日本高4倍,比美国高2倍,比印度高1倍,所以若能赶上印度的能源利用率,要实现生产翻一番,似乎不必增加能源消费量。要实现国民经济现代化,既要开发能源,又必须降低能耗,开源节流必须同时并举,并且要把节流放到更重要的位置。

29 能耗高的原因是复杂的,从化学变化释放能量的角度看,无非一是燃烧是否完全,二是释放的能量是否充分利用。我国的工业锅炉和工业窑炉耗费全国总能源的65%,它们是节能潜力最大的行业。设计节能的炉型、选择节能的燃气比(燃料和空气的比例)、控制锅炉进水温度、及时清理锅炉积垢、积灰等等都可以节能。供电系统和电能利用系统也是能源消耗量大而能量利用率低的领域,节能潜力较大。火力发电是将化学能转化为电能,通过电动机又将电能转化为机械能,可以供机床、水泵、通风、电动车、照明等用,这些能量转化过程中的利用率也大有潜力可挖。例如将发电站的余热与城市供热供暖相结合,组成电热联产,将分散的供热(热损耗很大)改为集中供热,都可有效地提高能源利用率;电动机的材料质量、电机结构的改进可以大大降低损耗;白炽灯的照明效率是荧光灯的一半,研制高效节能灯,并推广使用,也是节能措施之一。总之围绕着节能工作有许多科学技术问题亟待研究,但要使节能工作真正落到实处,不是单纯的技术问题,还要涉及行政管理、能源政策、节能法规、能源价格等各方面的因素。

我国长期面临能源供不应求的局面,人均能源水平低,同时能源利用率低,单位产品能耗高。所以必须用节能来缓解供需矛盾,促进经济发展,同时也有利于环境保护。因此节能是我国的一项基本国策。

(摘自浙江大学普通化学教研组编《普通化学》第4版)

第一节 化学反应速率

一、教学设计

在学生已有的物体运动速度的基础上,引入化学反应速率的概念不会给学生带来太大的困难,但化学反应速率的表示方法却将是一个难点。为了增加学生的感性认识,用【实验2-1】来引导学生,使他们得出只根据看到的气泡产生的快、慢来表示反应的速率是模糊的、不准确的判断。通过教科书图2-1的提示,学生很容易想到可从测量H2的体积来比较反应的快慢。这种测量可以是在相同的时间内看H2体积的多少,也可以看产生相同体积的H2所耗时间的多少。如果在相同时间内测量溶液中H+浓度的变化,测量锌粒质量的变化,也都可以定量比较这个反应进行的快慢。学生通过讨论交流,可以发现表示反应速率的方法有多种,因此可以通过多种实验来测定某些化学反应的速率。在交流中得出:反应速率表示方法的共同之处,都是用在单位时间内反应前后的反应物或生成物的量(物质的量)的变化来表示。显然该反应以测量H2的体积最为简便易行。然后,引导学生得出:化学反应速率通常总是用单位时间内反应前后的反应物或生成物的浓度(物质的量浓度)的变化来表示。维果茨基指出:―在游戏中,一个孩子的行为总是超越于他的实际年龄,他的日常行为在游戏中比他本身的实际水平要高出一点‖。充分利用实验教学的功能,可启发引导学生的思维。

【实验2-1】最好以边讲边做的形式进行,在实验中加深学生对知识的理解。也可以让学生分组讨论,列举生活中的事例,由感性认识逐步上升为理性认识。

教学中应注意以下几点:

1.准确把握教学要求,不要过分拓展教学内容,把规定的内容讲透彻,讲明白。2.让学生调动、利用已有的知识储备与新知识嫁接。

3.利用好教科书,给学生阅读和思考的空间,把握化学反应速率表示方法的要点。4.充分利用好【实验21】,让学生讨论清楚实验目的和实验方法,做好实验。 5.准备1~2个练习题,强化化学反应速率是用单位时间内反应前后反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示的。

本节教学重点和难点:化学反应速率的表示方法。

二、活动建议

30

图2-1 排水量气装置

【实验2-1】注意检验装置的气密性,尤其是注射器的内外管是否密合得很好。酸的浓度要适中,否则,控制生成H2的速率会发生困难。气体收集可以用排水量气装置代替,如图2-1所示。

三、问题交流 【学与问1】

1.ν(H2)=1.2 mol/(L·min) 2.在同一个化学反应中,反应物浓度的减少和生成物浓度的增加都是按照化学方程式中各物质的计量数关系成比例变化的。当计量数不同时,在相同的时间内浓度变化量是按照其计量数关系增大或减少的,反应速率值自然不同。所以,在同一个化学反应中以不同物质为标准时,速率值可能不同,反应速率之比等于其计量数之比。例如:反应反应速率值之比为1∶1∶1∶1,而对反应

在一定条件下发生,分别以四种物质表示的

,分别以SO

2、O

2、SO3表示的反应速率值之比为2∶1∶2。

【学与问2】

对于锌粒和硫酸的反应,测定反应速率的方法不止一种,如测量溶液中H+浓度的变化,测量锌粒质量的变化,甚至使用一些物理仪器测量溶液的电导变化、反应的热量变化等,都可以比较出二者的反应速率的不同。不要限制学生的思路,要鼓励学生敢想,多想,在众多的正确答案中找出最简单易行的方法。

可以考虑设计一些补充思考题,如: (1)化学反应速率是怎样定义的?

(2)你是怎样理解化学反应速率定义的?从反应物的聚集状态、生产实际出发,应该如何表示反应速率为好?

四、习题参考 (一)参考答案 1.略。 2.1∶3∶2。

3.(1)A;(2)C;(3)B。 4.D。 5.A。

(二)补充习题

在化来表示的反应速率是()。

的反应中,经t秒后C的浓度增加m mol/L,则用B浓度的变31

参考答案:C。

第二节 影响化学反应速率的因素

一、教学设计

奥苏伯尔在代表作《教育心理学——认知观点》的扉页上写道:―假如让我把全部教育心理学仅仅归纳为一条原理的话,那么,我将一言以蔽之曰:影响学习的惟一最重要的因素,就是学习者已经知道了什么。要探明这一点,并应据此进行教学。‖

在学生积累了大量影响化学反应速率现象的感性认识之后,有必要从理论上给以升华,让学生实现从现象到本质,进而利用理论指导实践,完成一次认识的飞跃。为了让学生清楚化学与生活息息相关,教科书列举了生活中的常见事实,让学生在观察、体悟的过程中感受化学。

要明确反应物的本质决定了反应速率。在讨论影响速率的因素时着重介绍浓度、压强、温度及催化剂等外界条件对化学反应速率的影响,并利用绪言中的有效碰撞模型加以解释,其中除活化分子、活化能概念外,还提到了活化分子百分数,虽然这是新出现的概念,但从数学的观点看不是新知识,应不难理解。教学中在利用理论模型加深学生对实验现象的理解的同时,应注意让学生体会理论模型的意义。催化剂在化工生产中是至关重要的,教科书简单提到了它的选择性,以及在寻找良好催化剂的研究上还需要理论上的重大突破,以激发学生努力学习、探究的欲望。

浓度、压强、温度、催化剂对化学反应速率的影响,是本章教学内容的重点。教科书安排了【实验2-2】、【实验2-3】和【实验2-4】,意图是通过实验加深学生对浓度、温度、催化剂对化学反应速率影响的认识,为后续化学平衡移动的学习打下基础;同时通过科学探究激发学生的学习热情,进一步加深他们对知识的理解。

浓度对化学反应速率的影响是教学中的重点。建议在教学中直接应用有关的名词概念,不做进一步的扩展(根据学生情况,可让学生自己查阅相关资料)。适度介绍其他条件对反应速率的影响,进而得出所有能向反应体系中输入能量,增加有效碰撞机会的方法都能提高反应速率的结论。

具体教学建议如下:

1.尽可能采用边讲边实验的方式,增加学生动手的机会,加深体验,有利于他们从中领悟教科书内容。2.尽可能利用数据、动画等方法进行说明,以使教学深入浅出、生动形象。 3.可以自行设计、开发实验,以增强教学效果,如:

(1)改变Na2S2O3和H2SO4的浓度,观察出现浑浊所需的时间。

(2)用两张滤纸条蘸FeSO4的浓溶液,其一置于空气中,另一置于O2中,观察纸条颜色变化的快慢。 (3)取30%的H2O2 2 mL于试管中,插入用砂纸打光的铜丝,有气泡迅速生成。 2H2O2 == 2H2O+O2↑

4.也可以设计思考题,如:

(1)请列举生活中有关影响化学反应速率的事实。

(2)影响化学反应速率的因素有哪些?是如何影响的?怎样解释?

*(3)从化学键角度思考反应物分子中键能的高低对反应的活化能及反应速率的影响。

二、活动建议 【实验2-2】

(1)KMnO4溶液的浓度不要大,否则溶液颜色过重,需要草酸的量及褪色时间都要发生相应变化。配制成0.01 mol·L-1比较合适。KMnO4溶液要用硫酸酸化。

32 (2)为保证KMnO4溶液的紫红色彻底褪去,本实验中草酸用量分别过量了1倍和3倍,可以调整草酸用量,探求更好的实验效果。

(3)实验开始时溶液褪色较慢,由于反应中生成的Mn2+具有催化作用,随后褪色会加快。 【实验2-3】

本实验所用的冷水用自来水即可,若用冰水混合物温度更低,出现浑浊的时间更长,更利于比较。为了便于比较,使浑浊程度相同,可在试管背后做一个黑色标记,以其被遮住为准。最好用体育比赛用的秒表来连续计时。

【实验2-4】

MnO2的催化反应,根据H2O2的浓度来调整木条余烬距离液面的高度,直接使用浓度较高的(30%)H2O2时,余烬距离液面远些(3 cm左右),否则会因泡沫过多而使余烬熄灭。开头带余烬的木条悬在液面上没有明显变化(说明H2O2没有明显分解),从漏斗加入MnO2粉末后,立刻看到木条余烬复燃,说明瓶中有大量气体逸出(突显了催化剂的作用)。H2O2浓度较低时余烬离液面应近些(2 cm左右),以免实验现象不明显。实验时要把准备工作做好,当把带余烬的木条放入锥型瓶时,要迅速从漏斗撒入MnO2粉末,不要让余烬在瓶内停留时间过长,以免烟多影响观察。

【科学探究1】

1.因为方程式已经给出信息4I-+O2+4H+ == 2I2+2H2O,在不加酸的情况下,O2不能氧化I-,所以,要先向一定体积的KI溶液中滴加淀粉溶液,然后再加入稀硫酸。

2.直链淀粉主要是1,4-α-糖苷型的结合,它们盘旋成一个螺旋,每一圈约含6个葡萄糖单位,每个分子中的一个基团和另一个基团保持着一定的关系和距离。分子的结构不仅取决于分子中原子间的化学键联系,还要看立体形象,而这个立体形象取决于分子中的长链的盘旋情况。直链淀粉形成螺旋后,中间的隧道恰好可以装入碘分子,形成一个蓝色络合物。温度高(近沸)时,淀粉中的氢键作用大大削弱,长链的螺旋结构被破坏,I2分子与淀粉的作用大大削弱,溶液呈无色。冷却后长链的螺旋结构重新形成,又出现蓝色。建议本实验做室温和0 ℃(冰水混合物)时的比较。

【科学探究2】

1.向5%的H2O2中滴入FeCl3或CuSO4溶液时都有细小气泡产生,滴入FeCl3溶液产生的气泡更快些,说明催化剂是有选择性的。可以参考【实验2-1】把本实验变成一个定量实验。

2.本实验是【实验2-2】的延续。

由于Mn2+对KMnO4的氧化作用有催化功能,所以加入Mn2+的试液中的颜色褪色明显快些。反应机理可能如下:

Mn(Ⅶ)+Mn(Ⅱ) → Mn(Ⅵ)+Mn(Ⅲ) Mn(Ⅵ)+Mn(Ⅱ) → 2Mn(Ⅳ) Mn(Ⅳ)+Mn(Ⅱ) → 2Mn(Ⅲ) Mn(Ⅲ)与C2O42-生成一系列络合物,MnC2O4+、Mn(C2O4)2-、Mn(C2O4)33-等,它们慢慢分解为Mn(Ⅱ)和CO2。

MnC2O4+ → Mn2++CO2+ ·CO2- Mn(Ⅲ)+·CO2- → Mn2++CO2

总反应为:2MnO4-+5C2O42-+16H+ → 2Mn2++5CO2↑+8H2O 3.淀粉在酸的催化下可以水解生成葡萄糖

如果欲达到使淀粉水解完全的目的,需要很长时间;在淀粉溶液中加入碘水后,淀粉溶液变蓝。实验时,把另一支试管中事先备好的唾液倒入淀粉和碘水的混合溶液中,稍加振荡,蓝色迅速褪去。这是由于唾液中含有一种淀粉酶,它在很温和的实验条件下,具有很高的催化活性。

本实验进一步说明了催化剂有选择性。

三、习题参考 (一)参考答案

33 1.(1)加快。增大了反应物的浓度,使反应速率增大。

(2)没有加快。通入N2后,容器内的气体物质的量增加,容器承受的压强增大,但反应物的浓度(或其分压)没有增大,反应速率不能增大。

(3)降低。由于加入了N2,要保持容器内气体压强不变,就必须使容器的容积加大,造成H2和I2蒸气的浓度减小,所以,反应速率减小。

(4)不变。在一定温度和压强下,气体体积与气体的物质的量成正比,反应物的物质的量增大一倍,容器的容积增大一倍,反应物的浓度没有变化,所以,反应速率不变。

(5)加快。提高温度,反应物分子具有的能量增加,活化分子的百分数增大,运动速率加快,单位时间内的有效碰撞次数增加,反应速率增大。

2.A。催化剂能够降低反应的活化能,成千上万倍地提高反应速率,使得缓慢发生的反应2CO+2NO== N2+2CO2迅速进行。给导出的汽车尾气再加压、升温的想法不合乎实际。 (二)补充习题

1.从下列实验事实所引出的相应结论正确的是()。

2.在锌与某浓度的盐酸起反应的实验中,一个学生得到下面的结果:

则下列说法正确的是()。 ①t1=75 s ②t2>200>t3③单位时间内消耗的锌的质量mG>mF>mB A.①B.①②C.只有②D.全部正确 参考答案

1.A、C;2.C。

34

第三节 化学平衡

一、教学设计

随着化学知识的不断积累和对实验现象的深入观察,学生可能会产生是不是所有的化学反应都能进行完全(达到反应的限度)这样的疑问。教学中可本着温故知新的原则,从学生已有关于溶解的知识,从溶解平衡导入化学平衡。从一个熟悉的内容出发引领学生进行思考,充分利用学生的―最近发展区‖(最近发展区理论强调人的思维是有弹性、有潜力的,在不同的社会环境中具有伸缩性。这样,对同一内容的学习,在不同时间多次进行,而且每次都是经过改组的,目的不同的,分别着眼于问题的不同侧面,就会使学生的认识逐步深入)。通过对溶解平衡的理解和迁移,让学生建立起化学平衡是个动态平衡的概念。再用颇具启发性的化学实验引导学生得出使化学平衡移动的条件,达到既激发学习兴趣,又启发思维的目的。为了加深学生对化学平衡的认识,教科书列举了H2(g)+I2 (g)

2HI反应中的相关数据,从定量角度给以深化,希望学生能够从变化的数据中找出规律,即化学平衡常数,并学会描述化学平衡的建立过程,知道化学平衡常数的涵义,能利用化学平衡常数计算反应物的转化率。

对化学平衡的教学应重视实验,教师应精心准备实验,最好以边讲边实验的形式进行。引导学生认真观察实验现象,启发学生充分讨论,一方面要提供建构理解所需的基础,同时又要留给学生广阔的建构的空间,让他们针对具体情境采用适当的策略,师生共同归纳出平衡移动原理。对于影响化学平衡的条件应重点讲解浓度对化学平衡的影响,启发学生运用浓度变化对化学反应速率的影响来解释浓度变化对化学平衡的影响,进而推及压强变化对化学平衡的影响;要通过实验引导学生得出总是吸热方向的反应速率对温度的变化最敏感,变化幅度最大,从而得出温度变化导致平衡移动的方向;要引导学生从化学平衡状态的定义(各组分的百分含量保持不变)来理解化学平衡常数,学会利用数据,从中分析总结规律。对Kc而言,它只受温度影响,不受浓度影响,不必进一步推导说明。

本节教学的重点和难点是: 1.建立化学平衡的概念。 2.影响化学平衡移动的条件。 3.勒沙特列原理的归纳总结。 建议采用如下模式进行教学:

还可以设计提出下述思考题:

1.反应物浓度的变化如何影响化学平衡?加以理论解释。2.能否把它们用于解释压强对气体反应的化学平衡的影响? 3.通过观察2NO

2N2O4这个平衡体系在冷水和热水中颜色的变化,你可以得出何种推论?

4.怎样用图形表示浓度、压强、温度、催化剂等对化学平衡的影响?

5.K值的大与小说明了什么?在同一条件下,正、逆反应的化学平衡常数有何关系?

二、活动建议 【实验2-5】

K2Cr2O7是橙红色晶体。

为了使溶液的体积变化忽略不计,加酸和碱的浓度都要大些,以使加入量不多,且可避免生成多酸。可以在滴入酸观察溶液颜色变化后,再滴入碱液,进行颜色对比。使学生留下清晰的印象。

35 【实验2-6】

在0.005 mol/L的FeCl3溶液中加入0.01 mol/L的KSCN溶液,振荡,所得溶液的红色较浅。本实验的关键是第一次获得的Fe(SCN) 3溶液浓度要小,然后滴加浓的FeCl

3、KSCN溶液时才会有明显的颜色变化。

因为Fe(OH) 3的溶解度非常小,滴加NaOH溶液后发生反应Fe3++3OH- == Fe(OH) 3↓,使溶液中的Fe3+浓度降低,混合液的颜色变浅。NaOH溶液不要加入过多,只要使溶液的红色变浅即可。

【实验2-7】

实验时,可把NO2的平衡球在热水和冰水中交替进行浸泡,观察颜色变化。

三、问题交流 【思考与交流】

1.化学平衡状态发生了改变。当滴加浓的FeCl3或KSCN溶液时,溶液颜色都变得更红,说明Fe(SCN)

3的浓度增大,化学平衡向正反应方向移动。当向溶液中滴加NaOH溶液时,红色变浅,说明Fe(SCN) 3的浓度变小。

2.通过上述实验结果,可以推知:增大反应物浓度化学平衡向正反应方向移动,减小反应物浓度化学平衡向逆反应方向移动。

【学与问】

对于已经达到化学平衡的可逆反应,减小反应物浓度正反应速率减小,平衡向逆反应方向移动;增大反应物浓度,正反应速率增大,平衡向正方反应方向移动。

四、习题参考 (一)参考答案

1.正、逆反应速率相等,反应物和生成物的质量(或浓度)保持不变。

2.

3.反应混合物各组分的百分含量,浓度、温度、压强(反应前后气体的物质的量有变化的反应),同等程度地改变正、逆反应,不能使。

4.(1)该反应是可逆反应,1 mol N2和3 mol H2不能完全化合生成2 mol NH3,所以,反应放出的热量总是小于92.4 kJ。

(2)适当降低温度,增大压强。 5.B; 6.C; 7.C; 8.C。 9.设:CO的消耗浓度为x。

(二)补充习题 1.某化学反应2A(g)

B(g)+D(g)在四种不同条件下进行,B、D起始浓度为零,反应物A的浓度随反应时间的变化情况如下表:

36

根据上述数据,完成下列填空:(实验序号1以(1)代表,余同) 在(1)中,反应在10至20 min内平均速率为____mol·L-1·min-1。 在(2)中,A的初始浓度c2=____mol·L-1。

设(3)的反应速率为v3,(1)的反应速率为v1,则v3 ___ v1(填>、=、<)且c3 ___ 1.0 mol·L-1)(填>、=、<)。

(4)比较(4)和(1),可推测该反应是反应(选填吸热、放热)。理由是____。

2.某温度下,在一容积可变的容器中,反应2A(g)+B(g)

2C(g)达到平衡时,A、B和C的物质的量分别为4 mol、2 mol和4 mol,保持温度和压强不变,对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整,可使平衡右移的是()。

A.均减半 B.均加倍

C.均增加1 mol D.均减少1 mol 参考答案:

1.(1)0.013 (2)1.0 (3)>,> (4)吸热,因为温度升高时,平衡向右移动。 【简析】要学会分组对比,(1)和(2)反应温度相同,虽然达到平衡浓度所需时间不同,但平衡浓度相同,只有起始浓度相等才行。为什么(2)达到平衡所需时间短,该反应是一个气体Δn=0的反应,可以理解为(2)反应时的压强较高或是加入了催化剂。(2)、(3)反应温度相同,平衡浓度(3)>(2),只有(3)的起始浓度大才行。(1)和(4)起始浓度相同,但(4)的反应温度高、平衡浓度低,只有吸热反应才行。

2.C。【简析】

本题是一个气体物质的量减小的反应,它的特殊条件是:―容积可变的容器‖―保持温度和压强不变‖。在保持温度和压强不变的情况下,把平衡混合物中三者的物质的量―均减半‖或―均加倍‖,容器的容积必须减半或加倍。反应混合物的浓度没有发生变化,对一个气体物质的量减小的反应,改变条件后,反应混合物的浓度不发生变化,平衡是不移动的。

题目给的条件是A、B、C三种物质的物质的量之比为2∶1∶2,若把A、B、C三种物质各增加1 mol拆分为A、B、C,依次为1 mol、05 mol、1 mol,使之符合2∶1∶2,在―容积可变的容器‖―保持温度和压强不变‖的条件下,各物质的浓度仍然不变,多余了05 mol B,就可以判断为增大了反应物的浓度,使平衡向正反应方向移动。若各减少1 mol,思路与之相似,应向左移动。

第四节 化学反应进行的方向

一、教学设计

认识新知识与旧知识之间的联系,并把新知识纳入自己已有的学科知识结构,使知识成为自己的,是学生主动建构知识体系的必经之路。在学生学习了化学反应及其能量变化、化学反应速率、化学反应的限度之后,教科书安排了难度较大的化学反应进行的方向的内容。本节内容要用到自由能知识(ΔG=ΔH-TΔS),这对高中学生来说有一定难度。根据《普通高中化学课程标准》只要求学生―能用焓变和熵变说明化学进行的方向‖,对自由能知识没有相关要求。从学生的知识基础考虑,教材回避了焓判据、熵判据的理论推37 导,从学生的已有知识和生活经验出发,分四个层次就化学反应的方向进行了介绍。首先,以学生熟悉的自发进行的放热反应为例,介绍化学反应有向能量降低方向自发进行的倾向——焓判据;以生活现象为例,说明混乱度(熵)增加是自然界的普遍规律,也是化学反应自发进行的一种倾向——熵判据。其次,用实例说明单独运用上述判据中的任一种,都可能出现错误,都是不全面的。第三,要正确的判断化学反应进行的方向,需要综合考虑焓变和熵变的复合判据,这一判据的推导是大学化学的内容,需留待以后学习。第四,在【科学视野】中简单介绍了自由能判据的结论性内容。这只是为特别有兴趣的学生准备的,教学中对此不作要求。为了使学生对化学反应方向判据形成科学的认识,教材利用日常生活中的见闻诱导学生得出:根据反应的焓变和熵变的大小,只能判断反应自发进行的可能性,不能确定反应是否一定发生或反应速率的大小。教学中要通过上述知识的介绍,使学生体会事物的发展、变化常常受多种因素的制约,要全面分析问题。

本节教学重点和难点:焓减与熵增与化学反应方向的关系。 教学建议如下:教学中对于化学反应进行方向的问题要充分发挥学生的想象力,在他们的热烈交流中,逐渐得出化学反应总是向着使体系能量降低的方向进行。反应的等压热效应(焓变)与反应热是一致的,不必把焓变与反应的等容热效应联系起来。对熵的教学,建议也只停留在混乱度这个层面上,不必给出严格的熵的定义,以免使问题复杂化。在整个教学活动中要营造一个能让学生展现自我的氛围,充分发展学生的思维,要多向互动,充分交流,为学生主动构建、发展自己的知识体系提供帮助,达到能初步了解焓变和熵变对化学反应方向的影响的教学目的。

二、活动建议

可以提出一些问题、补充一些实验,启发学生思考。如可提出这样的问题:

请列举你所知道的自发进行的过程(酚酞试液在NaOH溶液中的扩散,香水香气的扩散等),由此你能得出何种结论?

可补充气体扩散的实验:充满NO2的集气瓶上倒扣一个空集气瓶,静置,上瓶逐渐出现棕色。NO2自发扩散到空瓶中。

三、问题交流 【学与问】

由于反应中生成气体是熵增大的过程,所以增大了反应的自发性。与之类似的如用浓磷酸与食盐固体反应制取HCl气体,对复分解反应来说看似矛盾,但生成了HCl气体,是熵增大的过程,HCl脱离反应体系,使得反应得以正常进行。在熔融态,用金属钠与KCl反应制取钾,把反应温度控制在金属钾的沸点以上,使钾以气体形式产生,既是熵增大的过程,又是减少生成物浓度平衡向正反应方向移动等,都是利用理论知识使看似不能发生的反应得以进行。

四、习题参考 参考答案

1.铵盐溶解常常是吸热的,但它们都能在水中自发地溶解。把两种或两种以上彼此不发生反应的气体依次通入到同一个密闭容器中,它们能自发地混合均匀。

2.在封闭体系中焓减和熵增的反应是容易自发发生的。在判断化学反应的方向时不能只根据焓变ΔH<0或熵增中的一项就得出结论,而是要全面考虑才能得出正确结论。

教学资源1 1.化学反应速率

在等容体系中进行的化学反应,其反应速率通常是用一种反应物或产物的浓度在单位时间内的变化来表示。随着反应的不断进行,反应物的浓度在减小,生成物的浓度在增加,反应速率随时都在变化,正反应速率减小,逆反应速率增大。所以,化学反应速率有平均反应速率和即时反应速率之分。

教科书中的计算方法求出的速率是平均速率,是在某一时间段内反应物或生成物浓度的变化量:

38 在浓度计算过程中,总是用某一时刻的浓度减去起始浓度来求浓度的变化。为了保证速率值为正值,在求算反应物的浓度变化时,要在差值前加一个负号―-‖,即反应物的浓度变化=-(某一时刻的浓度-起始浓度)。

对于反应 aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g) 在进行时,反应物和生成物都是按其计量数比消耗和生成的,如果A的消耗浓度为w,B的消耗浓度则为bw/a,即A、B的消耗浓度之比为a∶b;同理,C、D的生成浓度之比为c∶d,所以在同一个化学反应中以不同物质表示的反应速率其数值可能不同,其关系为

νA∶νB∶νC∶νD=a∶b∶c∶d 表示化学反应的即时速率要用到高等数学中的微分学知识,如反应物A的即时速率为(无限小的浓度变化与无限小的时间变化之比),但其速率大小关系仍为 νA∶νB∶νC∶νD=a∶b∶c∶d 测定化学反应速率的方法一般分为化学方法和物理方法两种。

化学方法利用化学分析方法来测定某时刻反应体系中各物质的浓度。使用这种方法测定反应速率时,必须让取出的样品立即停止反应,否则所测定的浓度值就不准确。使反应立即停止的方法有骤冷、冲稀、加入阻化剂或去除催化剂等。要根据具体反应的特点选择适宜的方法,这种方法可以直接得出不同时刻的浓度数据。

物理方法通过反应物、生成物物理性质的测定来求出其对应的浓度。例如测定体系的旋光度、折光率、电导、电动势、导热率、吸收光谱、压力或体积的变化等。利用这种方法进行测定,必须要先找出物质浓度与被测物理性质之间的关系才行。此类方法快速便捷,可以连续测定,自动记录。

2.催化剂加速化学反应的原理

催化作用原理十分复杂。几十年来,有关催化剂的资料积累了许多,也提出过不少的催化理论,但至今还缺乏适用范围广泛的理论来阐明催化剂的作用原理,并指导人们更好地选择催化剂。这是由于催化反应,特别是多相催化反应,是一个十分复杂的问题。它不仅涉及一般的化学反应机理,而且还涉及到固体物理学、结构化学和表面化学等学科,而这些都是人们至今还在探索的科学领域。另一方面,催化理论的研究,还必须借助于先进的实验手段,但目前研究催化剂反应机理的实验工具还不够完善,至今人们还无法洞察催化反应在进行过程中催化剂表面的结构变化,以及反应物在具体催化过程中的转化情况。目前催化理论落后于催化剂在工业生产中所获得的巨大成就,所以必须加强催化学科基础理论的研究。

催化剂与反应物同处于均匀的气相或液相中的催化称为单相催化(又叫均相催化)。单相催化一般认为是反应物与催化剂先生成一定的中间产物,然后催化剂又从这些中间产物中产生出来。反应物与催化剂形成中间产物,再由中间产物变为产物,其总的活化能,要比反应物之间直接反应成为生成物的活化能小得多。例如,乙醛分解为甲烷和一氧化碳的反应:

CH3CHO → CH4+CO 在518 ℃时,如果没有催化剂,此反应的活化能是190 kJ。但若有碘蒸气作催化剂,此反应分两步进行:

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

两步反应所需的总的活化能为136 kJ。用碘作催化剂后,活化能降低了54 kJ,使反应速率加大约1万倍。

在水溶液中的单相催化,大都是由H+或OH- 所引起的。例如,在水溶液中糖的转化、酯的水解、酰胺及缩醛的水解等,都因有H+的参加而加速。

催化剂自成一相(固相),在催化剂表面进行的催化作用叫做多相催化。对于多相催化反应,目前有三种理论:即活性中心理论、活化络合物理论和多位理论。

(1)活性中心理论

39 活性中心理论认为,催化作用发生在催化剂表面上的某些活性中心。由于这些活性中心对反应物分子产生化学吸附,使反应物分子变形,化学键松弛,呈现活化状态,从而发生催化作用。在固体表面,活性中心存在于棱角、突起或缺陷部位。因为这些部位的价键具有较大的不饱和性,所以具有较大的吸附能力。通常活性中心只占整个催化剂表面的很小部分。例如,合成氨的铁催化剂的活性中心只占总表面积的01%。活性中心理论可以解释:为什么微量的毒物就能使催化剂丧失活性(毒物破坏或占据活性中心),为什么催化剂的活性与制备条件有关(制备条件能影响晶体结构,即影响活性中心的形成)。

(2)活化络合物理论

活化络合物理论阐明了活性中心是怎样使反应物活化的,这种理论认为,反应物分子被催化剂的活性中心吸附以后,与活性中心形成一种具有活性的络合物(称为活化络合物)。由于这种活化络合物的形成,使原来分子中的化学键松弛,因而反应的活化能大大降低,这就为反应的进行创造了有利条件。

(3) 多位理论

活性中心理论和活化络合物理论都没有注意到催化剂表面活性中心的结构,因而不能充分解释催化剂的选择性。多位理论认为,表面活性中心的分布不是杂乱无章的,而是具有一定的几何规整性。只有活性中心的结构与反应物分子的结构成几何对应时,才能形成多位的活化络合物,从而发生催化作用。这时催化剂的活性中心不仅使反应物分子的某些键变得松弛,而且还由于几何位置的有利条件使新键得以形成。

上述的三种多相催化理论都能解释一些现象,但还有许多事实不能说明。在这三种理论中,有两点是共同的:第一,认为催化剂表面有活性中心存在,催化剂表面结构不是均匀的,催化能力不是各处一样。第二,认为反应物分子与活性中心之间相互作用的结果使化学键发生改组,从而生成产物。至于活性中心的本质和活化络合物的本质,是今后需进一步研究的重要课题。

3.化学平衡常数

(1)平衡常数表达式及其意义

对于化学反应 mA+nB

pC+qD 在一定温度下达到化学平衡时,其平衡常数表达式为:

在书写平衡常数表达式时,要注意以下问题: ① 在应用平衡常数表达式时,稀溶液中的水分子浓度可不写。因为稀溶液的密度接近于1 g/mL。水的物质的量浓度为55.6 mol/L。在化学变化过程中,水量的改变对水的浓度变化影响极小,所以水的浓度是一个常数,此常数可归并到平衡常数中去。例如:

平衡常数表达式为:

对于非水溶液中的反应,溶剂的浓度同样是常数。 ② 当反应中有固体物质参加时,分子间的碰撞只能在固体表面进行,固体的物质的量浓度对反应速率和平衡没有影响,因此,固体的―浓度‖作为常数,在平衡常数表达式中,就不写固体的浓度。例如,赤热的四氧化三铁与氢气的反应:

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平衡常数K=c(CO2) ③ 化学平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关。同一个化学反应,由于书写的方式不同,各反应物、生成物的化学计量数不同,平衡常数就不同。但是这些平衡常数可以相互换算。例如:氨的合成反应,如写成

这里K≠K′,显然K=(K′)2 ④ 不同的化学平衡体系,其平衡常数不一样。平衡常数大,说明生成物的平衡浓度较大,反应物的平衡浓度相对较小,即表明反应进行得较完全。因此,平衡常数的大小可以表示反应进行的程度。

(2)平衡常数的测定

平衡常数可以用实验方法测定,也可以利用热力学数据计算而得。 实验方法通常有化学方法和物理方法。

化学方法是通过化学分析法测定反应达到平衡时各物质的浓度。但必须防止因测定过程中加入化学试剂而干扰了化学平衡。因此,在进行化学分析之前必须使化学平衡―冻结‖在原来平衡的状态。通常采用的方法是采取骤冷、稀释或加入阻化剂使反应停止,然后进行分析。例如,要测定反应2H2+O2

2H2O在2 000 ℃达到平衡时的平衡常数,可以将一定量的水置于耐高温的合金管中加热,在2 000 ℃时保持一段时间,使之达到化学平衡。然后,将管子骤然冷却,再分析其中H2O、H

2、O2的含量,便可计算出在2 000 ℃时这个反应的平衡常数。

物理方法就是利用物质的物理性质的变化测定达到平衡时各物质浓度的变化,如通过测定体系的折光率、电导、颜色、压强或容积的改变来测定物质的浓度。物理方法的优点是在测定时不会干扰或破坏体系的平衡状态。

(3)平衡常数的单位

平衡常数有标准平衡常数和非标准平衡常数之分,前者的量纲为一,后者的量纲取决于平衡常数的表达式。

根据标准热力学函数算得的平衡常数是标准平衡常数,记作K,又称之为热力学平衡常数;用平衡时生成物对反应物的压力商或浓度商表示的平衡常数是经验平衡常数(Kp或Kc),或称作非标准平衡常数。中学教材中涉及的平衡常数是经验平衡常数。只有标准平衡常数才能用与之相对应的ΔrGm?计算:

41 大家知道,一些重要的热力学函数,如U、H、F、G等的绝对值是无法确定的。为了计算它们的相对大小,需要统一规定一个状态作为比较的标准,这样才不致引起混乱。所谓标准状态是指在温度T和标准压力 (101 325 Pa)下物质的特定状态,简称标准态。热力学数据表中的标准态,国际上都已有明确规定。

对于反应物计量系数之和等于生成物计量系数之和的反应,其经验平衡常数是无量纲的纯数,与压力、浓度所用的单位无关,而且也等于标准平衡常数之值。

对于反应物计量系数之和不等于生成物计量系数之和的反应,则其经验平衡常数是有量纲的量,其数值就与压力、浓度所用的单位有关。也只有当压力、浓度的单位与热力学数据表中对应标准态的单位相同时,所计算的经验平衡常数数值才能与标准平衡常数数值相同。

4.催化剂对反应速率、化学平衡的影响

对于一个确定的可逆反应来说,由于反应前后催化剂的化学组成、质量不变,因此,无论是否使用催化剂,反应的始、终态都是一样的,则反应的标准吉布斯函数变化(变化()与平衡常数(K)的关系式: =-RT lnK R为摩尔气体常数,在一定温度下,

有确定的数值,则化学平衡常数K也是确定的,不因是否

)是相等的。根据标准吉布斯函数使用催化剂而改变,亦即说明催化剂不影响化学平衡。

对于一个可逆反应,若k正、k逆分别为正、逆反应的速率常数,则达平衡后,不用催化剂和使用催化剂分别为:

由于

假设使用催化剂后逆反应的速率常数改变为原来的m倍:

即正反应的反应速率常数也改变为原来的m倍,说明一个化学反应采用同一种催化剂,可以同等程度改变正、逆反应速率。

教学资源2 5.化学平衡的移动

平衡移动原理阐明了浓度、压强、温度对平衡移动的影响。在恒温条件下改变浓度、压强,平衡可能发生移动,但平衡常数不变;改变温度,平衡常数有相应改变。

42 (1)浓度、压强对平衡移动的影响

恒温下,改变反应物或(和)生成物的浓度,均能导致平衡移动。对于有气态物质参与的反应,在恒温、恒容条件下,气态反应物或(和)生成物浓度的改变,就是相应各气态物质压强的改变,平衡将发生相应移动。

若在恒温条件下,改变有气态物质参与反应的总压强,则气态反应物、生成物的浓度或分压将以同等倍数增大或减小,对于气态反应物和生成物物质的量不同的反应,平衡将发生移动。

我们以N2+3H2=2NH3为例讨论如下。 ① 恒温、恒容下加N2(改变浓度),平衡向正反应方向移动的结果是: c2(N2)>c1(N2),c2(H2)c1(NH3)。

H2转化率增大与c(NH3)增大是一致的,但N2的转化率却下降了。

恒温、恒容下加H2,平衡发生移动,c(NH3)增大和N2转化率增大一致,但H2的转化率下降。

结论是:恒温、恒容下增大一种反应物浓度,可提高其他反应物的转化率,而增大了浓度的反应物本身的转化率下降。或者说,恒温、恒容条件下改变一种反应物的浓度,不可能出现所有反应物(若不止一种)转化率都升高或下降的情况。

② 恒温下加大总压,如使p→2p。在加压瞬间,N

2、H

2、NH3的浓度或分压强都增大1倍,平衡将向正反应方向移动。若和2c1相比,N

2、H2浓度或分压强减小,NH3增大。即c3(NH3)>2c1(NH3),2c1(N2)>c3(N2)>c1(N2),H2同N2。

平衡移动结果若和原先c1相比,N

2、H

2、NH3浓度都增大了,只是NH3浓度或分压强增大更多。即N

2、H2转化率都增大了。

③ 恒温减压,如使p→p/2。在减压瞬间,N

2、H

2、NH3的浓度或分压强都减半,平衡向逆反应方向移动。与c1/2相比,N

2、H2浓度均增大,NH3浓度减小。即c4(N2)>c1(N2)/2(H2同N2),c4(NH3)

2、H

2、NH3浓度都减小,只是NH3减小更甚。

恒温时,对以上三种平衡移动讨论的区别是:(1)恒容,而(2)、(3)不是恒容。前者,若有A、B两种反应物,增大A的浓度或分压,可提高B的转化率,A的转化率却下降。后者平衡移动的结果是:气态反应物、生成物的浓度或分压都增大或下降,只是反应物或生成物浓度或分压强改变更为显著(对于气态反应物物质的量和生成物物质的量不同的反应)。

这个结论具有普遍性。 (2)温度对化学平衡的影响

化学反应的热效应取决于正、逆反应活化能的差值。若正反应活化能更大,则正向反应为吸热过程。热效应和反应温度、反应速率间没有直接关系。例如,

KClO4 == KCl+2O2KClO3 == KCl+3/2O2 =-4.1 kJ/mol,约510 ℃分解 =-45 kJ/mol,约380 ℃分解

① 改变温度对热效应(吸收或释放)大的反应的影响大。

k

1、k2分别是在T

1、T2下的平衡常数,

为反应焓变,R为摩尔气体常数。

下列两表分别列出几个反应在不同温度下的平衡常数:

43

分析上表数据可得到两个结论: a.反应焓变大的反应,K值随温度改变时的变化大。

b.对于某个具体反应,低温下改变温度对平衡常数的影响更大。 ②反应焓变和反应的关系

实际情况是,发生化学反应(含平衡移动)必伴随焓变,因此反应体系温度必有改变,只是改变量不同。下面讨论3个典型实例。

a.4NH3+5O2 == 4NO+6H2O

=-907 kJ/mol 反应释放大量热,在NH3和O2的物质的量之比适当时,催化剂Pt-Rh网的温度(Pt-Rh网处于红热状态)由反应释出的热维持。

4FeS2+11O2 == 2Fe2O3+8SO

2=-3 411 kJ/mol焙烧FeS2时,反应释放的热量维持焙烧炉的高温(若FeS2矿石中S的质量分数低于35%,反应释放的热量不足以维持焙烧炉温度)。

铝热法也是借反应释放的热量使还原反应持续进行的。

b.释放中等程度热量的反应SO2+1/2O2 == SO

3=-99 kJ/mol 在接触室中SO2转化为SO3时释放的热量使体系温度升高,因此气体需经热交换适度冷却后,再次进入接触室。如含7%(体积分数,下同)SO2和11% O2的原料气在450 ℃进入第一段接触室,约70% SO2被氧化,温度上升到约600 ℃;经热交换器温度降到约450 ℃,进入第二段接触室,SO2转化总量达94%,温度升高达480 ℃。多段接触,转化可缩短1/3或更多的反应时间(和一段接触转化所需时间相比)。

原料气中SO2为7%、O2为11%的有关数据列于下表:

N2+3H2 == 2NH

3=-92.4 kJ/mol反应释放的热量不算很小,因转化率不大,流出气体中含14%~18%(体积分数)NH3,所以释放的热量也不多。加上14%~18%NH3已接近平衡浓度,所以合成氨只进行一次 (而不像SO2需经二段)转化。

44 c.生成水煤气是吸热反应C+H2O(g) == CO+H

2=131.5 kJ/mol, 所以需要补充热量。实际生产过程是:通空气燃烧煤,使煤层温度升高,而后通水蒸气生成水煤气,煤层温度下降,待下降到一定温度后,再次通空气使煤燃烧,煤层温度升高……

(本资料由北京大学化学系严宣申教授提供) 6.化学反应方向的自由能判据

自由能G ≡H-TS 是体系的一个重要的热力学性质,也是一个状态函数。可以用自由能的变化ΔG来判断等温、等压条件下化学反应的自发性,即当

ΔG<0(为负值)反应自发 ΔG>0(为正值)反应不自发 ΔG=0 反应处于平衡状态

由于G ≡H-TS,所以,等温时,ΔG =ΔH-TΔS,此式叫吉布斯亥姆霍兹公式。根据这个公式,可以将焓变、温度和熵变三个因素综合起来判断化学反应进行的方向。

从上表可以看出,类型1的反应,ΔH为负值,ΔS为正值,即为焓减熵增的反应。不论温度多高,ΔG总是小于零,是负值,因此反应是自发的,向正方向进行。类型2的反应ΔH为正值,ΔS为负值,即为焓增熵减的反应,无论温度多高,ΔG总是大于零,因而反应总是不自发的,但逆反应却可以自发进行。这两类反应中,焓效应和熵效应对ΔG的贡献(影响)是互相加强的,方向是一致的,因此温度因素不能改变ΔG的符号。类型3和类型4的反应,由于焓效应和熵效应对ΔG作出方向不同的贡献(影响),一般说来,低温焓效应影响为主,高温熵效应影响为主,而温度影响的大小要看ΔH、ΔS的具体情况而定。

需要注意的是,一个体系的熵不能永远增加,最终会达到一个最大的无序状态,此时,体系呈现有确定的(不变的)性质,尽管分子水平上的变化仍在发生。我们讲的化学体系,当它具有不变的可观察的性质,就处在平衡状态,所以当一个体系达到它的最大熵时,即处于平衡状态。

典型例题分析

【例1】氨与氯化氢的反应如下:

NH3(g)+HCl(g) == NH4Cl(s)ΔH=-176 kJ/mol 这是一个自发反应,它是由气体反应物生成固体产物的熵减小的过程,为什么能自发进行呢? 解:在298 K、1.01×105 Pa下上述反应中各物质的熵值如下: S(NH3) 192 J/(mol·K) S(HCl) 187 J/(mol·K) S(NH4Cl) 95 J/(mol·K) 则ΔS=S产物-S反应物=95-(192+87)=-284 J/(mol·K) ΔS=ΔH/T

这是一个放热反应,在反应过程中,释放的热量为ΔH=-176 kJ/mol,即该化学反应体系将释放的能传递给了周围的环境,导致环境的熵增加,增加的熵ΔS与吸收的热能焓变ΔH之间存在下列关系:

ΔS环境=-ΔH体系/T ΔS环境=-(-176)/T 45 在室温298 K(25 ℃)时, ΔS环境=-(-176)/298 =0.59 kJ/(mol·K) =590 J/(mol·K) 该反应的熵变ΔS=-284 J/(mol·K),若仅仅考虑反应物和生成物时,这是熵减小的反应,不可能发生。若将环境的熵增加一起考虑,则该反应总的熵变为:

ΔS总=ΔS体系-ΔS环境 =-284+590 =360 J/(mol·K) 由此可见,环境增加的熵超过了反应体系减少的熵,该自发反应总的熵变是增加的,ΔS为正值。 【例2】工业上可以用焦炭还原氧化铁得到金属铁,但是金属铝冶炼时,却是用电解熔融氧化铝的方法。请从热力学的角度判断为什么不能用焦炭还原Al2O3炼制金属铝?

解:298 K时,2Al2O3(s)+3C(s) == 4Al(s)+3CO2(g) ΔH=2 171 kJ/mol ΔS=635.5 J/(mol·K) ΔG=ΔH-TΔS

=2 171 kJ/mol-298 K×635.5×10-3 kJ/(mol·K) =1 981 kJ/mol 因此室温下反应不能自发进行。

该反应为吸热的熵增加反应,升高温度可使ΔH-TΔS<0,使反应能自发进行。假设反应焓变与反应熵变不随温度变化而变化:

因为当ΔG<0时,反应才能发生,即2 171×1 000-T×635.5<0 T>3 416 K 所以当T>3 416 K时,该反应才能自发进行,而这么高的温度在工业生产中一般是很难满足的。 (本资料中―典型例题分析‖由周志华教授提供) 7.熵的生物学意义

熵的概念对于生命的认识有重要的意义。生命体与环境不断交换着物质(物质流)和能量(基本上是热流),同时还交换着熵(熵流)。机体摄入的食物如蛋白质、淀粉、核苷酸等,都是结构复杂的高分子物质,它们的熵值很小。机体排泄的都是小分子代谢产物,它们的熵值很大。假设排泄的总量等于摄入的总量,摄入物来自环境,排泄物回到环境,机体的生命活动将使环境的熵增大。机体还不断向环境释放出生化反应产生的热,这也使环境的熵增大。与此同时,机体本身的熵也发生了变化。机体不断产生新的复杂结构(发育成长),是熵减小,而细胞死亡和代谢过程将结构复杂的生化物质转化为简单的小分子,则是熵增大。机体总的熵变取决于年龄的增长。当机体处于生长发育阶段时(年轻人),熵要减少;当机体处于发育成熟阶段时(成年人),熵变几乎等于零;当机体处于衰老阶段时(老年人),熵会增大;机体老死时,熵增至极大。这正如量子化学奠基人薛定谔所说:―一个生命有机体不断地……产生正的熵……因此就势必接近具有极大熵值的危险状态,即死亡。……新陈代谢作用最基本的内容是有机体成功地使自身释放出它活着时不得不产生的全部熵。‖(《生命是什么》,1956年版)此话不但精辟地指出熵这一热力学概念对理解生命的意义,而且也启示了熵的概念对所有过程的重要意义。

(参见高教出版社《无机化学》第四版上册)

第三章 水溶液中的离子平衡

本章说明

一、教学目标

1.认识电解质有强弱之分,能应用化学平衡理论描述弱电解质在水溶液中的电离平衡。2.知道水是一种极弱的电解质,在一定温度下,水的离子积是常数。

46 3.初步掌握测定溶液pH的方法,能进行pH的简单计算,知道溶液pH的调控在工农业生产和科学研究中的重要作用。

4.认识盐类水解的原理、影响盐类水解程度的主要因素,了解盐类水解在生产、生活中的应用。5.能应用化学平衡理论描述溶解平衡,知道转化的本质。

二、内容分析 1.地位和功能

本章内容实际上是应用前一章所学化学平衡理论,探讨水溶液中离子间的相互作用,内容比较丰富,理论与实际、知识与技能兼而有之:电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡的过程分析,体现了化学理论的指导作用;pH的应用、盐类水解反应的应用、沉淀反应的应用等,展示了相关知识在生产、生活中的应用价值;酸碱中和滴定介绍和测定酸碱反应曲线的实验则是学习实验操作技能。在教学功能上,这一章起着延伸、拓展和巩固前一章所学知识的作用。

2.内容结构

全章的主要内容和知识点之间的相互关系可以图示如下:

3.内容特点

本章内容在选择和编排上有下面一些特点:

(1) 注意与初中和高中必修内容的衔接,知识的逻辑性较强。

充分利用前面已学知识,理论推理与实验探究相结合,逐步分析并推出一系列新知识点(概念),知识点之间环环相扣。全章4节内容可分为两条知识链:一是与弱电解质相关的电离平衡,包括1~3节,它们在知识的认识水平上是渐进的,前一节是后一节的基础和铺垫;二是沉淀溶解平衡,安排在第4节,它的知识基础是溶解度和化学平衡理论。

(2) 适当控制内容的深广度和分量,进一步体现选择性。

在保证达到课程标准规定的基本要求的前提下,一方面控制教材正文容量,注意内容的深广度,某些相关数据、事例等以资料的形式提供,既达到帮助学生更好理解正文内容的目的,又不必增加学生负担;另一方面在运用已学知识分析、推导新知识的过程中,通过搭设小台阶,减小理论学习的坡度(如上面各节框图所示),降低学习难度,给学生留出自主学习的时间和空间。同时在科学视野栏目中,又提供了一些与正文内容紧密相连的更深入些的知识,如电离常数、水解常数、溶度积等,为学生的选择性学习提供内容。

(3) 理论分析与实验探究并重,重视学习过程的作用

理论性比较强是本课程的特点。理论分析是研究、阐述理论问题最重要、最常用的方法,也是学生学习理论性知识和训练逻辑思维、推理能力的必要途径。根据化学学科的特点及学生的心理、生理特点,本章的理论分析穿插了一定量的实验、科学探究、思考与交流,或验证推理,或引导探究和分析,使理论分47 析丰富、生动起来,同时也促使学生主动参与其中,使之在习得科学知识的同时,也培养了逻辑思维能力,获取了科学探究的体验。

(4) 注意理论联系实际,体现化学知识的社会价值

本章内容涉及的应用知识较丰富,覆盖面也较大,呈现形式多样。不仅在2~4节的正文中均有一定篇幅的应用内容,在家庭小实验、资料等栏目及问题的引出中,教材多处以不同方式涉及了相关知识的应用。由于其中相当部分的内容不仅仅是简单的事实介绍,而是于实际问题中应用所学进行理论分析或技能实践,因此在教科书里这些理论联系实际的内容,不仅有展示相关知识价值的作用,还有巩固、加深学生对相关知识理解的作用。

三、课时建议 第一节 1课时 第二节 3课时 第三节 2课时 第四节 2课时 复习机动 2课时 小计 10课时

第一节 弱电解质的电离

一、教学设计

本章引言开门见山地指明了即将进一步研究的知识范围——酸、碱、盐在水溶液中发生的离子反应及其影响因素,并简要揭示了应用这类反应的广泛领域,给人以开阔的视野,感受到天地之间的生态平衡、自然奇观、矿产资源以及许多现代科技的应用都与离子的存在、迁移和物质间的转化有着密切联系。使学生意识到:整个自然界实际就是各类物种相互依存、各种变化相互制约的复杂的平衡体系,而离子平衡就是其中的一个重要方面。这种理念在教学中的贯彻对学生在学习过程中开阔思路、完善知识体系是有帮助的。

从具体知识结构来看,化学平衡、电离平衡、溶解平衡是研究电解质在溶液中发生各种变化的理论基础,而电离理论又是联系化学平衡与溶解平衡的纽带。因此,本节知识对于后续章节的学习有着重要的指导作用。

本节包酱蟛糠郑阂皇恰暗缃庵视星咳踔帧保欢恰叭醯缃庵实牡缋牍淌强赡娴摹保⒋嬖谧诺缋肫胶狻R笱谝丫Ч胶饫砺鄄⒘私獾缃庵史⑸缋牒头⑸胱臃从Φ奶跫戎兜幕∩希徊窖扒康缃庵屎腿醯缃庵实母拍睿私馇俊⑷醯缃庵视胨帷⒓睢⒀卧谖镏世啾鸱矫娴牧担叭醯缃庵实牡缋肫胶庖约芭ǘ鹊忍跫缘缋肫胶獾挠跋臁?/font>本节教学重点:强、弱电解质的概念和弱电解质的电离平衡。 本节教学难点:弱电解质的电离平衡。 教学建议如下:

1.新课导入。可以依据引言选择几幅有代表性的画面展示自然奇观和科技时事资料,帮助学生了解:为什么说地球上广阔的水域是离子反应广泛存在的先决条件,为什么说离子反应是了解生命过程的基础,以及研究离子反应在现代化工生产和环保建设中有何意义。

2.【实验3-1】的目的是帮助学生建立强电解质和弱电解质的概念,是本课的基本要求,实验中应强调以下知识点:

(1)HCl和CH3COOH都是电解质,在水溶液中都能发生电离;

(2)镁无论是与盐酸还是醋酸反应,其实质都是与溶液中的H+反应;

(3)由于酸液浓度、温度、体积均相同,且镁条的量也相同,因此,实验中影响反应速率的因素只能是溶液中c(H+)的大小,通过对溶液pH的测定也能证实这一点;

48 (4)对于学习基础较好的学生,可以向他们说明pH的实际意义是指溶液中c(H+)的负对数,以利于学生对盐酸中HCl的完全电离有更为确切的理解。

据此,可通过实验现象得出结论:

(1)由于镁与盐酸反应速率较大,表明同体积、同浓度的盐酸比醋酸溶液中c(H+)大,并由此推断:在水溶液中,HCl易电离,CH3COOH较难电离;

(2)由于相同物质的量浓度的盐酸比醋酸溶液的pH小,且盐酸的物质的量浓度与盐酸中H+浓度几乎相等,表明溶液中HCl分子是完全电离,而CH3COOH分子只有部分电离。

最终的实验结论是:不同电解质在水中的电离程度不一定相同。进而引出强电解质和弱电解质的概念: 强电解质——在水分子作用下,能完全电离为离子的化合物(如强酸、强碱和大多数盐) 弱电解质——在水分子作用下,只有部分分子电离为离子的化合物(如弱酸、弱碱等) 3.为了帮助学生认识弱电解质的电离过程是动态的、可逆的,理解弱电解质的电离平衡是一个动态平衡,可以补充相关实验或实验事实,即让学生通过感性认识加深对相关理论的理解。

【补充实验3-1-1】

用两支试管分别取0.1 mol/L盐酸和0.1 mol/L醋酸各5 mL,测其溶液的pH。

另取两只小烧杯,分别盛50 mL蒸馏水。向其中一个烧杯内滴入1滴(约0.05 mL)0.1 mol/L盐酸,向另一个烧杯中滴入1滴0.1 mol/L醋酸,搅拌后,分别测其pH。

现象:盐酸被稀释1000倍后,溶液的pH增大3个单位值,表明盐酸中氢离子浓度减小到了原来的1/1000;而醋酸被稀释1000倍后,溶液的pH增大不足2个单位值,表明醋酸中c(H+)降低程度要小得多,甚至未低于原溶液的1/100。

讨论:引导学生重点分析醋酸稀释1000倍后,溶液中c(H+)降低程度较小的原因。

结论:进一步证明了强电解质——HCl在水中是完全电离的,弱电解质——醋酸在水中只有部分分子发生电离;但随着溶液稀释,发生电离的醋酸分子数目增多。

即醋酸在水中的电离过程是动态的,其电离程度并非固定不变,而是随着溶液的稀释而增大。 最终的实验结论是:醋酸的电离程度可以随着外界条件的改变而改变。

思考与交流:既然CH3COOH的电离过程是动态的,那么,已经电离产生的CH3COO-和H+是否可能重新结合成CH3COOH分子呢?有没有什么办法可以证明这一点呢?

【补充实验3-1-2】

取【补充实验3-1-1】中盛有剩余溶液的两支试管,在盛有盐酸的试管内加入0.5 g NaCl晶体,在盛有醋酸的试管内加入0.5 g CH3COONH4晶体,充分振荡后,测其溶液的pH。

现象:在盛盐酸的试管中加入NaCl晶体,溶液的pH没有明显变化;在盛醋酸溶液的试管中加入CH3COONH4晶体,溶液的pH明显变大。

结论:由于c(CH3COO-)增大,导致pH明显变大,即c(H+)明显减小,所以醋酸分子电离为离子的过程是可逆的。

综合【补充实验3-1-1】和【补充实验3-1-2】的实验可得结论:弱电解质的电离是可逆的,其电离程度可以随着外界条件的改变而改变。因此,弱电解质的电离也与可逆的化学反应一样,它的两种相反的变化趋势最终会达到平衡。即在一定条件下,弱电解质分子电离成离子的速率与其离子重新结合成分子的速率相等,溶液中弱电解质的分子和离子的浓度保持不变,这就是电离平衡。

4.围绕图3-3的教学,可采取先微观后宏观、先具体后抽象的原则,并借助学生已经具备的化学平衡移动原理的知识来实现教学目标。具体过程设计如下:

(1)以少量冰醋酸溶于水形成0.1 mol/L溶液为例 ①先从微观粒子间的作用分析。当CH3COOH分子进入水中,必然受到水分子的包围,并在水分子的作用下使一部分CH3COOH离解为自由移动的CH3COO-和H+;与此同时,已经电离出的CH3COO-和H+在向四周扩散的过程中,也会有部分重新结合成CH3COOH分子。其过程可表示为:

CH3COOH CH3COO- + H+ ②再分别从正向和逆向两个变化过程分析物质浓度对变化速率的影响。

49 由于醋酸的电离,使c(CH3COOH)不断减小,CH3COOH分子电离速率相应不断降低(即单位时间里,在单位体积内能够发生电离的CH3COOH分子数目不断减少)。

图3-1 弱电解质电离过程中正逆反应速率与时间的关系

一方面,由于溶液中c(CH3COO-)和c(H+)的逐渐增大,CH3COO-和H+间的平均距离逐渐减小,离子重新结合成分子的速率就逐渐增大。

经过一段时间后,当醋酸分子发生电离的速率与相应离子结合成分子的速率相等时,其电离过程就达到了平衡状态。

相关变化图象可抽象地表示为图3-1。

(2)讨论:关于上述电离平衡,哪些条件的改变会导致该平衡向电离方向移动? ①加入少量冰醋酸;②加水稀释;③加少量NaOH溶液;④加锌粒或加入硝酸铅等均可。

(说明:升高温度,一般有利于弱电解质的电离平衡向电离方向移动,但对醋酸的电离平衡影响比较复杂,所以尽量回避在此讨论。)

另外,教材中相应的【思考与交流】可以认为是对上述图象分析的补充。

5.本节教材通过【科学视野】引入了―电离常数‖的概念,意在使有兴趣的学生比照化学平衡常数了解电离平衡常数表达式的意义,了解影响电离常数大小的因素以及电离常数大小与弱电解质相对强弱的关系。教学中不作要求,但指导学生阅读时可注意以下几个方面:

(1)电离常数表达式的意义

以醋酸电离为例,强调电离常数表达式中的c(H+)、c(CH3COO-)和 c(CH3COOH)均为达到电离平衡后各粒子在溶液中的浓度值,并不是直接指溶质的物质的量的浓度值。并且,在温度一定时,其电离常数就是一个定值。

(2)影响电离常数大小的因素 ①通过同一温度下,不同弱电解质的电离常数不同,说明电离常数的大小首先由物质的本性决定。 ②弱电解质的电离常数受温度变化的影响,但在室温下一般变化不大。 ③同一弱电解质在同一温度下发生浓度变化时,其电离常数不变,说明弱电解质的电离常数大小不受其浓度变化的影响。

(3)电离常数大小与弱电解质相对强弱之间的关系 通过【实验3-2】可得出如下结论:

同一温度下,不同种弱酸,电离常数越大,其电离程度越大,酸性越强。

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推荐第5篇:高二化学选修4第三章学案

高二化学选修4第三章学案

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m 选修4第三章《水溶液中的离子平衡》学案

【第一节】

弱电解质的电离

【高考说明】①了解电离、电解质、强电解质和弱电解质的概念

②了解弱电解质在水溶液中的电离平衡

第1课时

【学习目标】⒈了解电解质、强电解质和弱电解质的概念。

⒉了解强、弱电解质与结构的关系,能正确书写常见物质的电离方程式。

⒊理解弱电解质的电离平衡,以及温度、浓度等条件对电离平衡的影响。

【旧知回顾】

电解质:_____________________________

_______

___

非电解质:________________________________

_

⒉练习:[讨论]下列物质中cu、Nacl固体、NaoH固体、k2So4溶液、co

2、蔗糖、Nacl溶液、H2o、酒精。

电解质_______________________

非电解质_______________

___

既不是电解质,也不是非电解质_______________

___

⒊写出下列物质的电离方程式:

Nacl:_____________________

NaoH:____________________

H2So4:____________________

NaHco3___________________

NaHSo4:___________________

注意:离子型的电解质在水溶液中或熔融状态下都可以导电,而共价型的电解质只有在水溶液中才能导电

【新知讲解】

一、电解质有强弱之分

(观察试验3-1:P40

等体积等浓度的盐酸与醋酸的比较)

填表:

强电解质

弱电解质

概念

化合物类型

电离程度

在溶液中存在形式

电离过程

练习:下列电解质中:Nacl、NaoH,NH3•H2o、cH3cooH,BaSo4,Agcl,Na2o,k2o,Na2o2 _____________________________是强电解质____________________________是弱电解质

讨论:⒈caco

3、Fe3的溶解度都很小,caco3属于强电解质,而Fe3属于弱电解质;cH3cooH、Hcl的溶解度都很大,Hcl属于强电解质,而cH3cooH属于弱电解质。电解质的强弱与其溶解性有何关系?怎样区分强弱电解质?

⒉BaSo

4、Agcl是强电解质还是弱电解质,为什么?

例⒈在甲酸的下列性质中,可以证明它是弱电解质的是

A.1mol/L的甲酸溶液中c(H+)约为1×10-2mol/L

B.甲酸能与水以任意比例互溶

c.1mol/L的甲酸溶液10mL恰好与10mL1mol/L的NaoH溶液完全反应

D.在相同条件下,甲酸溶液的导电性比盐酸弱

二、弱电解质的电离过程是可逆的

阅读P41:①了解电离平衡的形成过程

②复习化学平衡,比较电离平衡与化学平衡的异同

⒈电离平衡:

⒉电离平衡的特征:

⒊电离方程式的书写:

cH3cooH

NH3•H2o

H2o

注意:多元弱酸分步电离,多元弱碱一步电离

H2co3

H3Po4

H2S

⒋弱电解质电离平衡的移动

(1)弱电解质的电离平衡符合

原理

(2)影响弱电解质电离平衡的因素有:

内因:

外因:①温度:

②浓度:

③同离子反应:加入与弱电解质具有相同离子的强电解质:

④加入能反应的物质:

讨论与探究:

⒈弱电解质加水稀释时,离子浓度_____

_?

c

溶液导电能力

加少量硫酸

加cH3cooNa

加NaoH

加水稀释

滴入纯醋酸

加热升温

加醋酸铵晶体

【问题与疑惑】

【课后练习】

把0.05molNaoH晶体分别加入到100mL下列液体中,溶液导电性变化较大的是

A、自来水

B、0.5mol/L盐酸

c、0.5mol/LH2So4

D、0.5mol/L氨水

2、

下列说法正确的是

A、由强极性键形成的化合物不一定是强电解质

B、强电解质溶液的导电能力一定比弱电解质溶液强

c、Nacl溶液在通电的条件下电离成钠离子和氯离子

D、Nacl晶体中不存在离子

3、下列物质中水溶液中不存在除水电离以外的电离平衡的是

A、2So4

B、NaHco3

c、H3Po4

D、Fe3

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推荐第6篇:选修4化学第二章第一节教案

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0756-6943000  1.概 念:单位时间内反应物或生成物浓度的变化量来表示的物理量。

 2.定义式:v = △ c/ △t

 3.单位mol /(L · min)或 mol /(L · s) 注意问题

①指明反应速率所属物质

同一反应,如用不同物质表示,数值可能不同,但表示的意义相同。 ②反应速率比=方程式系数比=浓度变化量比 ③化学反应速率为平均速率且速率取正值 1.对于反应Fe+2HCl=FeCl2+H2,2s内FeCl2的

物质的量浓度由2mol/L变为4mol/L,试用FeCl2的物质的量浓度的变化来描述此反应的 快慢。

解: v = △ c/ △t =( 4mol/L-2mol/L)/2s

= 2 mol /(L · s)

2.反应H2+Cl2=2HCl,在2L的容器内发生,3秒内H2的物质的量由5mol变为2mol,试用H2的物质的量浓度变化来描述此反应的快慢。解:

△ c =( 5mol - 2mol)/2L=1.5mol/L v = △ c/ △t=1.5mol/L/2s =2 mol /(L · s)

反应 A + 3B = 2C + 2D 在四种不同条件下的反应速率为: (1)v(A)=0.3mol/(L·s ) (2)v(B)=0.6mol/ (L·s ) (3)v(C)=0.4mol/ (L·s ) (4)v(D)=0.45mol/ (L·s )

则该反应速率的快慢顺序为(1)>(4)>(2)=(3) 在25℃时,向100mL含HCl 14.6g的盐酸中,放入5.6g铁粉,反应进行到2s时收集到氢气1.12L(标况),之后反应又进行了4s,铁粉全溶解。若不考虑体积变化,则: (1)前2s内用FeCl2表示的平均反应速率为0.25mol/(L·s); (2)后4s内用HCl表示的平均反应速率为0.25mol/(L·s); (3)前2s与后4s比较,反应速率前2s 较快,其原因可能前2s时段盐酸浓度比后4s时段大

根据下图填空: (1)反应物是_____;生成物是_____。 (2)2min内A、B、C三者的反应速率是多少?该反应的化学方程式是___ _________

二、化学反应速率模型

1、有效碰撞

并不是每次碰撞都能发生化学反应,只有其中的部分气体的碰撞能发生化学反应

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0756-6943000 ——有效碰撞 活化分子、正确取向 有效碰撞理论

n活=n总×活%

反应速率与活化分子的百分率(活%)成正比

2、活化分子

具有较高能量,能够发生有效碰撞的分子 发生有效碰撞的分子一定是活化分子, 但活化分子的碰撞不一定是有效碰撞。

3、活化能

E1是反应的活化能

E2是活化分子变成生成物分子放出的能量 E2-E1是反应热

影响化学反应速率的因素

主要因素:参加反应的物质的性质

次要因素:外界条件:浓度、压强、温度、催化剂等

光、电磁波、超声波、反应物颗粒的大小、溶剂的性质、原电池等。

一、浓度对反应速率的影响

1、结论:当其它条件不变时,增加

反应物的浓度,可增大反应速率。

1、结论:当其它条件不变时,增加

反应物的浓度,可增大反应速率。 活化分子百分数不变(与温度、活化能有关) 单位体积内活化分子数增多

有效碰撞次数增多,反应速率加快

3、适用范围

适用范围:气体、溶液

(固体或纯液体的浓度视为常数)

二、压强对反应速率的影响

1、结论:当其它条件不变时,增加压强, 可增大反应速率。

2、微观解释

活化分子百分数不变(与温度、活化能有关) 单位体积内活化分子数增多

有效碰撞次数增多,反应速率加快

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0756-6943000

3、适用范围 只适用于气体

(必须引起反应或生成物气体浓度改变)

三、温度对反应速率的影响

1、结论:当其它条件不变时,升高温度,化学反应速率一般要加快。

2、微观解释

活化分子百分数增加(主要) 碰撞频率提高(次要)

3、适用范围

所有状态 所有反应

温度每升高10 ℃ ,v增大到原来的 2 ~ 4 倍

四、催化剂对反应速率的影响

1、结论:使用催化剂可加快化学反应速率

2、微观解释:降低反应所需的活化能使得活化分子百分数增加

3、适用范围:催化剂具有专一性

推荐第7篇:高二化学选修4第二章教学案

二单元 课题1化学反应速率

【学习目标】

1.知道化学反应速率的定量表示方法 2.会设计实验测定某些化学反应的速率 【知识梳理】

一、化学反应速率。

1.概念:化学反应速率是用来衡量化学反应

的物理量,通常用

来表示。

表达式:

。其常用的单位是

。 2.化学反应速度的表示方法

可以用反应体系中单位时间内任一物质浓度的变化来表示反应速度。 例如:340K时,N2O5的分解

2N2O5=4NO2+O2 表示反应速率v(N2O5)=

v(NO2 )=

v(O2)=

其中△t表示时间间隔,△C=/C始-C末/,表示反应过程中反应物消耗的浓度或生成物增加的浓度的绝对值,常用单位mol/L。v表示平均速率,因为大部分反应不等速进行,随着各组分浓度的变化,反应速率也会变。开始时,速率快,随着反应的进行速率会减慢。所以我们在表示反应速率使用的是平均速度,我们定义也是平均速率。

例如:某反应的反应物浓度在5min内由6mol/L变成了2mol/L,则以该 反应物浓度的变化表示的该反应在这段时间内的平均反应速率为:

。 ▲注意:①表示化学反应速率时,必须指明以何种物质的浓度变化表示。

②化学反应速率实际是一段时间内的平均速率,而不是瞬时速率。

③不能用固体和纯液体来表示反应速率。

④化学反应速率都是正值。

⑤对于同一化学反应,用不同的物质表示其化学反应速率数值可能不相同,但其化学反应速率之比等于其计量数之比。如:aA+bB=cC+dD 则:v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=a∶b∶c∶d 或 v(A)/a=v(B )/b=v(C)/c=v(D)/d 3.不同物质表示的化学反应速率的比较

同一化学反应速率用参与反应的不同物质的浓度变化表示时,其数值可能不同,但意义相同,在比较不同情况下的反应速率大小时不能只看数值大小 ,要把二者换算成用同一物质表示,再进行比较。

比较化学反应速率时要注意:①仅限于同一反应的各种速率(不同条件或不同时段)之间进行 比较。②比较时要注意换算成同一物质表示③比较时反应速率的单位要统一。

二、化学反应速率的测定 1.根据颜色变化

在溶液中,当反应物或产物本身有较明显的颜色时,人们常利用

间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。 2.根据释放出气体的体积

现有如课本第20页的图2-1的装置两套A、B,通过分液漏斗分别加入40mL 1mol•L-1和40mL 4mol•L-1的硫酸后都立即产生气泡,我们可以根据什么来判断A、B两套装置的反应速率大小?

【例1】温度为500℃时,反应4NH3+5O2= 4NO+6H2O在5L的密闭容器中进行,半分钟后NO的物质的量增加了0.3mol,则此反应的平均速率v(x)为 A、v(O2)=0.01mol/(L•s)

B、v(NO)=0.08mol/(L•s) C、v(H2O)=0.003mol/(L•s)

D、v(NH3)=0.002mol/(L•s)

【例2】对于反应A2+3B2=2AB3来说,下列速率表示该反应最快的是

,最慢的是

,快慢程度相同的是

A.v(A2 )=0.6mol/(L •S)

B.v(B2)=2.6mol/(L•min) C.v(AB3)=12mol/(L •min)

D.v(A2)=6mol/(L•min)

【例3】将4 mol A气体和2 mol B气体在2 L容器中混合并在一定条件下发生如下反应:2A(g)+B(g)= 2C(g) 若经2 s后测得C的浓度为0.6 mol•L-1,现有下列几种说法,其中正确的是 ①用物质A表示的反应的平均速率为0.3 mol•L-1•s-1 ②用物质B表示的反应的平均速率为0.6 mol•L-1•s-1 ③2 s时物质A的转化率为70% ④2 s时物质B的浓度为0.7 mol•L-1 A.①③

B.①④

C.②③

D.③④ 【达标训练】

1.下列说法正确的是

A.化学反应速率是指一定时间内任何一种反应物物质的量的减少或任何一种生成物物质的量的增加

B.化学反应速率为0.8mol/(L•S)是指1秒钟时某物质的浓度为0.8mol/L C.根据化学反应速率的大小可以知道化学反应速率的快慢

D.对于任何化学反应来说,反应速率越快,反应现象就越明显

2.甲乙两容器都进行A→B的反应,甲容器内每分钟减少了4molA,乙容器内每分钟减少了2molA,则甲容器内的化学反应速率比乙容器内要 A.快

B.慢

C.相等

D.无法确定

3.铝与稀硫酸的反应中,已知10s末硫酸的浓度减 少了0.6 mol/L,若不考虑反应过程中溶液体积的变化,则10s内生成硫酸铝的平均反应速率是 A.0.02 mol/(L•mi n)

B.1.8mol/(L•min) C.1.2 mol/(L•min)

D.0.18 mol/(L•min) 4.在10℃时某化学反应速率为0.1 mol/(L•s ),若温度每升高10℃反应速率增加到原来的2倍。为了把该反应速率提高到1.6 mol/(L•s),该反应需在什么温度下进行? A.30℃

B.40℃

C.50℃

D.60℃

5.在m A + n B=p C的反应中,m、n、p为各物质的计量数。现测得C每分钟增加a mol/L,B每分钟减少1.5a mol/L,A每分钟减少0.5a mol/L,则 m:n:p为 A.2:3:2 B.2:3:3 C.1:3:2 D.3:1:2 6.某温度时,浓度都是1mol•L-1的两种气体,X

2、Y2在密闭容器中反应生成气体Z,达到平衡时c(X2)=0.4mol•L-

1、c(Y2)=0.8mol•L-

1、c(Z)=0.4mol•L-1,则该反应的反应式是 A.X2+2Y2=2XY2

B.2X2+Y2=2X2Y C.3X2+Y2=2X3Y

D.X2+3Y2=2XY3 7.在密闭容器中进行可逆反应,A与B反应生成C ,其反应速率分别用υ(A)、υ(B)、υ(C)(mol•L-1•s-1)表示,且υ(A)、υ(B)、υ(C)之间有如下所示的关系: υ(B)=3υ(A); 3υ(C)=2υ(B)。则此反应可表示为

A、2A+3B 2C B、A+3B 2C

C、3A+B 2C

D、A+B C

推荐第8篇:化学选修4期中复习考试及答案

化学选修4期中复习考试

一、选择题(共18小题,每小题3分,共54分,每小题只有一个选项符合题意)

-1.强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应:H+(aq)+OH(aq)=H2O(1) ⊿H=-57.3kJ/mol。向1L0.5mol/L的NaOH溶液中加入下列物质:①稀醋酸

②浓硫酸

③稀硝酸,恰好完全反应时的热效应⊿H

1、⊿H

2、⊿H3的关系正确的是(

A.⊿H1>⊿H2>⊿H

3 B.⊿H1

D.⊿H1>⊿H3>⊿H2

2.在2L密闭容器中加入4molA和6molB,发生以下反应:4A(g)+6B(g) 4C(g) +5D(g)。若经5s后,剩下的A是2.5mol,则B的反应速率是(

) A.0.45 mol / L·s

B.0.15 mol / L·s

C.0.225 mol / L·s

D.0.9 mol / L·s

3.可逆反应达到平衡的根本原因是(

A.反应混合物中各组分的浓度相等

B.正逆反应都还在继续进行

C.正逆反应的速率均为零

D.正逆反应的速率相等

4.已知反应mX(g)+nY(g) qZ(g)的△H<0,m+n>q,在恒容密闭容器中反应达到平衡时,下列说法正确的是(

A.通入稀有气体使压强增大,平衡将正向移动 B.X的正反应速率是Y的逆反应速率的m/n倍 C.降低温度,混合气体的平均相对分子质量变小

D.若平衡时X、Y的转化率相等,说明反应开始时X、Y的物质的量之比为n:m 5.下列是4位同学在学习“化学反应速率和化学平衡”一章后,联系工业生产实际所发表的观点,你认为不正确的是(

A.化学反应速率理论是研究怎样在一定时间内快出产品

B.化学平衡理论是研究怎样使用有限原料多出产品 C.化学反应速率理论是研究怎样提高原料转化率

D.化学平衡理论是研究怎样使原料尽可能多地转化为产品

6.对可逆反应:A(g)+3B(g)

2C(g) ∆H

A.升高温度v(正)、v(逆)都增大,但v(正)增的更大 B.增大压强v(正)、v(逆)都增大,但v(正)增的更大

C.增大A的浓度v(正)会增大,但v(逆)会减小 D.采用催化剂一般v(正)、v(逆)同时增大,而且增大的倍数相同

7.右图是关于反应A2(g)+3B2(g)2C(g)(正反应为放热反应)的平衡移动图象,影响平衡移动的原因可能是(

A.升高温度,同时加压

B.降低温度,同时减压

C.增大反应物浓度,同时减小生成物浓度

D.增大反应物浓度,同时使用催化剂

8.某温度下,在固定容积的密闭容器中,可逆反应A(g)+3B(g) 2C(g)达到平衡时,各物质的物质的量之比为n(A)∶n(B)∶n(C)=2∶2∶1。保持温度不变,以2∶2∶1的物质的量之比再充入A、B、C,则(

C )

A.平衡不移动

B.再达平衡时,n(A)∶n(B)∶n(C)仍为2∶2∶1 C.再达平衡时,C的体积分数增大

D.再达平衡时,正反应速率增大,逆反应速率减小 9.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是(

) A.溴水中有下列平衡Br2+H2OHBr+HBrO,当加入硝酸银溶液后,溶液颜色变浅 B.合成氨反应,为提高氨的产率,理论上应采取降低温度的措施 C.反应CO(g)+NO2(g)CO2(g)+NO(g)(正反应为放热反应),达平衡后,升高温度体系颜色变深

D.对于2HI(g)H2(g)+I2(g),达平衡后,缩小容器体积可使体系颜色变深 10.可逆反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)的v-t图象如下右图,如若其它条件不变,只是在反应前加入合适的催化剂,则其v-t图象如下右图: ①a1>a2 ②a1b2 ④b1t2 ⑥t1=t

2⑦两图中阴影部分面积相等 ⑧右图中阴影部分面积更大,以上说法中正确的是(

A.②④⑤⑦

B.①④⑥⑧

C.②③⑤⑧

D.①③⑥⑦

11.高温下,某反应达平衡,平衡常数K=

c(CO)c(H2O)。恒容时,温度升高,H2浓

c(CO2)c(H2)度减小。下列说法正确的是(

A.该反应的焓变为正值

B.恒温恒容下,增大压强,H2浓度一定减小

C.升高温度,逆反应速率减小

D.该反应化学方程式为CO+H2O

CO2+H2

12.在相同温度和压强下,对反应CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g)进行甲、乙、丙、丁四组实验,实验起始时放入容器内各组分的物质的量见下表: 上述四种情况达到平衡后,n (CO)的大小顺序是(

物质

物质的量 实验

CO2 H2 CO H2O

a mol a mol 0 mol 0 mol 甲

2a mol a mol 0 mol 0 mol 乙

0 mol 0 mol a mol a mol 丙

a mol 0 mol a mol a mol 丁

A.乙=丁>丙=甲

B.乙>丁>甲>丙 C.丁>乙>丙=甲

D.丁>丙>乙>甲

13.X、Y、Z三种气体,取X和Y按1:1的物质的量之比混合,放入密闭容器中发生如下反应:X+2Y2Z,达到平衡后,测得混合气体中反应物的总物质的量与生成物的总物质的量之比为3:2,则Y的转化率最接近于(

A.33%

B.40%

C.50%

D.65% 14.在密闭容器中进行下列反应:M(气)+N(气)R(气)+2L此反应符合下面图象,下列叙述正确的是(

A.正反应吸热,L是气体

B.正反应吸热,L是固体

C.正反应放热,L是气体

D.正反应放热,L是固体或液体 15.在两个恒容容器中有平衡体系:A(g) 2B(g)和2C(g) D(g),X1和X2分别是A和C的转化率。在温度不变情况下,均增加相同的A和C的物质的量,下列判断正确的是(

) A.X1降低,X2增大

B.X

1、X2均降低

C.X1增大,X2降低

D.X

1、X2均增大

16.298K下,将1mol蔗糖溶解在1L水中,此溶解过程中体系的∆G = ∆H-T∆S和∆S的变化情况是(

A.∆G>0,∆S

B.∆G0

C.∆G>0,∆S>0

D.∆G

1O2(g) 2SO3 (g) 的平衡常数K1=50,在同一温度下,反应2SO3(g) 2SO2(g) + O2(g)的平衡常数K2的值为(

A.2500

B.100

C.4×10-

4 D.2×10-2

18.已知:4NH3(g)+5O2(g) == 4NO(g)+6H2O(g) △H=--1 025kJ/mol,该反应是一个可逆反应。若反应物起始物质的量相同,下列关于该反应的示意图不正确的是(

二、填空(本题包括5个小题,共46分)

19.(10分)在100℃时,将0.200 mol的四氧化二氮气体充入2L抽空的密闭容器中,每隔一定时间对该容器内的物质进行分析,得到如下表格:

时间 C(N2O4) C(NO2) 试填空:

(1)该反应的化学方程式为_________________________________,达到平衡时四氧化二氮的转化率为________%。

(2)20s时四氧化二氮的浓度c1=________mol·L-1,在0~20s时间段内,四氧化二氮的平均反应速率为________mol•L-1•s-1。

(3)若在相同情况下最初向容器中充入的是二氧化氮气体,要达到上述同样的平衡状态,二氧化氮的初始浓度为________mol•L-1。

20.(12分)将一定量的SO2和含0.7mol氧气的空气(忽略CO2)放入一定体积的密闭容器中,550℃时,在催化剂作用下发生反应:2SO2+O2

催化剂 加热 0 0.100 0.000

20 c1 0.060

40 0.050 c2

60 c3 0.120

80 A 0.120

100 b 0.120

2SO3(正反应放热)。反应达到平衡后,将容器中的混合气体通过过量NaOH溶液,气体体积减少了21.28 L;再将剩余气体通过焦性没食子酸的碱性溶液吸收O2,气体的体积又减少了5.6L(以上气体体积均为标准状况下的体积)。(计算结果保留一位小数) 请回答下列问题:

(1)判断该反应达到平衡状态的标志是_______。(填字母)

a.SO2和SO3浓度相等

b.SO2百分含量保持不变

c.容器中气体的压强不变

d.SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等 e.容器中混合气体的密度保持不变

(2)欲提高SO2的转化率,下列措施可行的是_______。(填字母)

a.向装置中再充入N

2 b.向装置中再充入O2

c.改变反应的催化剂

d.升高温度

(3)写出该反应的化学平衡常数K的表达式_________________K可表示可逆反应的进行程度,K值越大,表示__________, K值大小与温度的关系是:温度升高,K值_________________。(填一定增大、一定减小、或可能增大也可能减小)。 (4)求该反应达到平衡时SO3的转化率_______(用百分数表示)。

21.(12分)在火箭推进器中装有强还原剂肼(N2H4)和强氧化剂(H2O2),当它们混合时,即产生大量的N2和水蒸气,并放出大量热。已知0.4mol液态肼和足量H2O2反应,生成氮气和水蒸气,放出256.65kJ的热量。

(1)写出该反应的热化学方程式__________________________________________。 (2)已知H2O(l)====H2O(g);△H=+44kJ·mol-1,则16 g液态肼燃烧生成氮气和液态水时,放出的热量是________kJ。

(3)上述反应应用于火箭推进剂,除释放大量的热和快速产生大量气体外,还有一个很突出的优点是________________________。

(4)已知N2(g)+2O2(g)====2 NO2(g);△H=+67.7 kJ·mol-1, N2H4(g)+O2(g)=== N2(g)+2H2O (g);△H=-534 kJ·mol-1,根据盖斯定律写出肼与NO2完全反应生成氮气和气态水的热化学方程式________________________________________。

22.(12分)已知一定温度和压强下,在容积为VL的密闭容器中充入1mol A和1mol B,保持恒温恒压下反应:A(g) + B(g) 试回答有关问题:

(1)升温时,A的反应速率_______(填“加快”、“减慢”或“不变”)C的反应速率_______(填“加快”、“减慢”或“不变”)此时 v(A)_____v(C)(填“大于”、“小于”或“相等”) (2)若平衡时,保持容器容积不变,使容器内压强增大,则平衡_______。 A.一定向正反应方向移动

B.一定向逆反应方向移动 C.一定不移动

D.不一定移动

(3)若使温度、压强在上述条件下恒定不变,在密闭容器中充入2mol A和2 mol B,则反应达到平衡时,C的体积分数为_______;容器的容积为_______。

C(g) △H

1.D 2.C 3.D 4.B 5.C 6.B 7.C 8.C 9.D 10.C 11.B 12.A 13.D 14.B 15.A 16.B 17.C 18.C 19.(1)N2O42NO2

60 (2)0.070 0.0015 (3)0.2 20.(1)bc

(2)b (3)94.7% 21.(1)a +g=1.3 (2)0 1.3 (3)0 0.4

(4)0≤b≤0.9 222.(1)可逆反应的进行程度越大

可能增大也可能减小 (2)0.03 (3)①平衡 大于 ②d a

23.(1)加快(2)D (3)40%

10VL 7

推荐第9篇:化学选修4化学反应原理 教师用书

《化学反应原理》教师参考书

说明

本书是根据中华人民共和国教育部制订的《普通高中化学课程标准(实验)》和《普通高中课程标准实验教科书化学选修4化学反应原理》的内容和要求编写的,供高中化学教师参考。

根据课程标准,《化学反应原理》课程要求学生学习化学反应与能量、化学反应速率和化学平衡以及溶液中的离子平衡等内容,并要求达到以下学习目标:

1.认识化学变化所遵循的基本原理,初步形成关于物质变化的正确观念;

2.了解化学反应中能量转化所遵循的规律,知道化学反应原理在生产、生活和科学研究中的应用;

3.赞赏运用化学反应原理合成新物质对科学技术和人类社会文明所起的重要作用,能对生产、生活和自然界中的有关化学变化现象进行合理的解释; 4.增强探索化学反应原理的兴趣,树立学习和研究化学的志向。

《化学反应原理》课程共36课时,各章的课时分配建议如下:

绪论 1课时

第一章 6课时

第二章 11课时

第三章 10课时

第四章 6课时

复习2课时

本书按章编排,每章分为―本章说明‖、―教学建议‖和―教学资源‖三部分。

―本章说明‖包括教学目标、内容分析和课时分配建议等。教学目标反映知识与技能、过程与方法和情感态度与价值观几方面的教学目的要求。内容分析主要说明本章教材的内容及其在教学中的地位和功能、知识间的逻辑关系以及教材的特点。课时分配建议可供教师安排课时参考。

教学建议分节编排,包括本节的教学目标、教学重点、难点、教学设计的思路、活动建议、问题交流和习题参考等部分。活动建议主要是对如何组织实验、科学探究和调查研究等教学活动的建议。问题交流主要介绍―学与问‖、―思考与交流‖的设计意图或对栏目活动的组织提出建议,有些还给出了相应的参考答案。习题参考包括提示、参考答案以及补充习题等。

教学资源主要编入一些本章教材的注释或疑难问题的解答,及与本章内容有关的原理拓展、科技信息、化学史、国内外化学与化工生产中的某些新成就等。这些内容意在帮助教师理解和掌握教材,一般不宜对学生讲授,以免增加学生的负担。

应该指出的是,教参是供教师备课时参考的,而采用什么教学方法,应该由教师根据具体情况决定。

本书编写者:何少华、裴群、金仲呜、冷燕平、黄明建(按编写顺序)

1 本书审定者:李文鼎、王晶

责任编辑:冷燕平

责任绘图:李宏庆

人民教育出版社 课程教材研究所 化学课程教材研究开发中心 2006年4月

目录

绪言

说明

教学建议

教学资源

第一章 化学反应与能量

本章说明

教学建议

第一节 化学反应与能量的变化

第二节 燃烧热能源

第三节 化学反应热的计算

教学资源

第二章 化学反应速率和化学平衡

本章说明

教学建议

第一节 化学反应速率

第二节 影响化学反应速率的因素

第三节 化学平衡

第四节 化学反应进行的方向

教学资源

第三章 水溶液中的离子平衡

本章说明

教学建议

第一节 弱电解质的电离

第二节 水的电离和溶液的酸碱性

第三节 盐类的水解

2 第四节 难溶电解质的溶解平衡

教学资源 第四章电化学基础

本章说明

教学建议

第一节 原电池

第二节 化学电源

第三节 电解池

第四节 金属的电化学腐蚀与防护

绪言说明

一、教学目标

1.认识物质的各种化学性质是有规律可循的,而这些规律是化学的精髓,需要下功夫学习掌握。

2.了解本书的基本内容和学习方法,认识学习概念模型是学习和研究化学反应原理的基础。3.初步了解―有效碰撞‖、―活化分子与活化能‖的概念模型,认识催化剂对于化学科学研究和化工生产的巨大作用,为其后的学习打下基础。

二、内容分析 1.地位和功能

绪言作为全书的开篇,目的在于让学生从一开头就对本书的基本内容、学习方法有一个初步的了解,并简要地介绍有效碰撞理论、活化分子与活化能的概念模型,以及催化剂对于化学科学和化工生产的巨大作用,以起到提纲挈领、引起学生学习化学反应原理兴趣的作用。

在前面的学习中,学生已经知道了化学反应的发生是由于反应物分子之间发生激烈碰撞,破坏化学键,使得各原子间的组合发生变化形成新的化学键,产生了新的分子,同时也了解了化学键的断裂和形成与化学反应中能量变化的关系。本模块是以学生此前的化学学习为基础,以学生对许多具体化学反应的知识积累为前提,为适应学生的学习心理发展需求而设立的选修课程,旨在帮助学生进一步从理论上认识一些化学反应原理的基础知识和研究问题的方法。教科书中介绍的简化后的有效碰撞模型和活化分子、活化能模型及催化剂的重要作用,将为学生后面的学习打下重要基础。 2.内容结构

绪言在内容上主要可分为两个部分:一是第

一、第二自然段,简要地介绍本模块的基本教学内容。教科书以大量事例说明,化学反应种类繁多,条件极其复杂,但都有规律可循。而这些规律恰好是化学的精髓,是吸引人们学习、钻研化学科学的魅力所在。二是第

三、第四自然段,凸显研究问题的过程与方法,侧重介绍了简化后的有效碰撞模型的构建思路,及活化分子、活化能等概念。培养学生自觉地用辩证的观点看待各种复杂的化学反应,认识事物 3 的存在具有多样性,物质的稳定具有相对性,而化学变化的复杂性和规律性相辅相成。与此同时,还指出了学习化学反应原理的方法: (1)完成书中规定的实验、活动。

(2)观察周围(包括大自然)发生的化学现象,思考或进行模拟实验。 (3)认真学习概念模型,它是学习、研究化学反应原理的基础。

值得注意的是,绪言在论证了有效碰撞模型的合理性之后,坦陈现有理论的缺憾:―到目前为止,人们还没有完全掌握计算或推测化学反应活化能的理论方法‖。这种客观的科学态度不仅有利于学生对相关理论有一个客观的认识,更对培养学生的情感态度与价值观会起到潜移默化的作用。同时也会激发学生将来进行更深入探究的意识。 绪言的内容结构如下图所示:

3.内容特点

绪言中概括地介绍了课程的主要内容和学习方法与思路,同时还简介了―有效碰撞理论‖和―活化分子与活化能‖两个概念模型,对全书起着提纲挈领、画龙点睛的作用。

三、课时分配建议

建议用1课时。 教学建议

一、教学设计

由于本课的理论性较强,概念较为抽象,学生接受相关知识有较大难度,所以绪言教学采取以教师讲授与学生探究活动相结合的方法为宜。教学中对概念模型的表述应尽量简化,对概念模型的认识还需要在后面的学习中逐渐深入,这里更多地是强调研究问题的方法和意识。通过绪言的教学,应使学生在内容上对化学反应原理研究的范围有所了解,在方法上对科学的研究方法——概念模型法有所领悟。

教学重点:了解化学反应原理的基本学习方法——概念模型法。

教学难点:―有效碰撞‖和―活化分子与活化能‖的概念模型。

教学建议:

根据绪言内容特点,本课可设计成下述教学模式:课前自学→查阅资料→课上交流讨论→师生共同研究。教师在课前布置学生自学,然后将学生分成若干个小组,要求他们通过查阅资料、小组整理资料、先行讨论形成共识,再通过课堂上的汇报、讲解、交流和评价,完成对本课内容的学习。

新课引入首先教师指出,化学研究的核心问题是化学反应。化学中最有创造性的工作是设计和创造新的分子。化学家们通常是利用已发现的原理来进行设计并实现这个过程,如果对化学原理的理解不够清楚则无法做到。化学反应是怎样发生的?为什么有的反应快、有的反应慢?它遵循怎样的规律?如何控制化学反应为人所用?这是我们学习化学反应原理的宗旨。化学反应原理所包含的内容及学习化学反应原理的方法正是本书要探讨的问题。

教学中的主要过程可以结合学生汇报交流自学与讨论的成果,围绕下列问题展开: 1.化学反应原理研究的内容可列举学生熟悉的化学反应进行分析。

情景1:

说明:同样都与H2反应,由于O

2、CuO、N2的性质不同,反应的难易程度不同。物质之间能否发生反应,是由物质本身的性质决定的,对于能够发生的化学反应,影响化学反应速率的根本原因也是反应物本身的性质,我们称之为―内因‖。

情景2:将H2+O2混合,在室温条件下可以稳定存在数百年,但点燃后却会发生剧烈的爆炸反应,而且只要配比相当,可以完全转化成生成物。

说明:外界条件可以促使其反应发生。而且在一定的条件下,反应进行得比较―彻底‖。物质之间反应的―内因‖已经具备,―外因‖则是变化的条件。不同的外界条件都能够改变化学反应的速率。

情景3:H2+N2即使在高温、高压、有催化剂的条件下反应,也不能完全转化成生成物。

5 说明:该反应是有一定限度的。

总结:化学反应速率、方向及限度正是―化学反应原理‖要研究的问题。此时有必要指出:在不同物质体系、不同的环境中,化学反应所遵循的规律是不同的,如在第三单元将介绍水溶液中的离子反应;在第一单元和第四单元将分别介绍化学反应中物质与能量之间的定量关系以及电化学的最基础知识等等,这些都是―化学反应原理‖研究的范围。这些基本原理与我们身边经常发生的化学现象密切相关,只要我们注意观察、研究,大自然将成为无所不在的大课堂。

2.研究化学反应原理的思路与方法——概念模型法。

教科书介绍了合理简化的概念模型以及如何运用概念模型学习化学反应原理。对该段内容的处理可分三步进行:

(1)建立简化的有效碰撞模型的设想:为了突出化学反应最重要的内涵,忽略其他因素的干扰作用,选择气相反应体系作为研究有效碰撞的基础模型。其优点是:气体分子运动空间远大于自身体积所占有的空间,环境影响因素相对较少。该概念模型最重要的内涵也更加突出,更容易掌握。如在水溶液中的反应,水是较大量的,研究水溶液中的化学反应就不能忽略水分子的作用。

(2)模型的基本构架

模型的建构:在一洁净的容器中,使氢气与氧气按体积比2∶1的比例混合,气体分子因自由运动而不断发生碰撞(互相接触)——这是发生化学反应的必要条件。

假设与事实:研究结果表明,从分子的热运动来看,分子发生碰撞的机会很多。如在常温常压下每个氢分子、氧分子自身或它们之间的碰撞几率为2.355×1010次/秒。假如每次碰撞都能发生化学反应,则化学变化瞬间即可完成,但事实并非如此。

立论:并不是每次分子间的碰撞都会引发化学反应,只有其中部分的气体分子碰撞是有效的,即有效碰撞——这是发生化学反应的充分条件。

(3)活化分子和活化能

对该模型的进一步认识可结合教科书上的图示(图1)。具有足够能量(活化能)的分子——活化分子的碰撞是有效碰撞的必要条件,但不充分。只有当活化分子采取适合的取向进行碰撞时才能反应。

活化分子——具有较高能量,能够发生有效碰撞的分子。

活化能——活化分子高出反应物分子平均能量部分

6 教科书以活化能为0的反应从另一个侧面说明有效碰撞模型的合理性。进一步说明了活化能的大小与化学反应速率的关系。

结论:某一化学反应的速率大小与单位时间内有效碰撞次数有关;而有效碰撞次数的多少与单位体积内反应物中活化分子的多少有关;活化分子的多少又与该反应的活化能的大小有关。活化能的大小是由反应物分子的性质决定的,而反应物分子的性质又与分子的内部结构密切相关,可以说,反应物分子的内部结构是决定化学反应速率的内因。那么,对于一个特定反应,人类如何使用和控制,还需要研究外部条件对它的影响。这将在后面的学习中继续讨论。

最后教科书特别指出:化学反应的活化能可以用实验方法测定,当实验条件不同时,会得出不同的结果,催化剂的应用就是实例之一。人们尚未掌握化学反应活化能的有效的理论推算方法,这种留有缺憾的教学观点值得关注,既有利于学生客观地认识科学规律,也有利于培养学生的科学精神。

关于催化剂,在化学2中已有介绍,这里着重说明催化剂的作用、意义,在第二章中进一步从由于催化剂的参与改变了活化能,从而改变了反应速率来认识催化剂的作用。 3.模型研究的意义

应该说学生根据自身的生活经验,对于简化后的有效碰撞模型接受起来并不难,由于缺乏相关的知识,要达到真正领会该模型的要点是不现实的。这也是教科书采取最简化处理方法的原因。为了便于学生理解模型研究的方法和意义,教师还可以利用学生已有的可燃物燃烧条件的知识,建立下列模型:

可燃物必须有氧气参与并达到着火点才能燃烧,产生新物质的同时有能量的释放;不同的可燃物,其着火点不同;同样道理,反应物分子获得足够的能量(活化能)并具有合理的取向才能发生有效碰撞,产生新物质并伴随有能量的变化。

总结时教师强调:同其他科学研究一样,当我们研究某个问题的时候,需要提取本质的内容而控制其他干扰因素来进行。概念模型是一种比较抽象的模型,需要有意识地忽略事物的某些特征,抽象出关键的因素,使各因素之间的关系更清晰,更利于研究对象的把握,以减 7 少可能引起的偏差。概念模型法是科学认识史上重要的方法之一,学生们通过本课的学习应获得一定的认识。

二、活动建议

建议课前以小组为单位活动,对下列内容进行查阅和讨论。

活动设计1:认识化学反应原理

可供讨论的问题和教学设计意图如下:

活动设计2:简化后的有效碰撞模型、活化分子和活化能

要求学生简要回答下列问题:

活动设计3:化学反应原理的重要领域——关于催化剂的研究

要求学生填写下表:

教学资源

1.化学反应的活化能

8 实验证明,只有发生碰撞的分子的能量等于或超过一定的能量Ec(可称为临界能)时,才可能发生有效碰撞。具有能量大于或等于Ec的分子称为活化分子。

在一定温度下,将具有一定能量的分子百分数对分子能量作图,如图1所示。从图中可以看出,理论上来说,反应物分子的能量可以从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的分子相当多。这种具有不同能量的分子百分数和能量的对应关系图,叫做一定温度下分子能量分布曲线图。

图1 等温下的分子能量分布曲线

图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的分子可能产生有效碰撞。活化分子具有的最低能量Ec与分子的平均能量E之差叫活化能。

不同的反应具有不同的活化能。反应的活化能越低,则在指定温度下活化分子数越多,反应就越快。

图2 不同温度下分子能量分布曲线

不同温度下分子能量分布是不同的。图2是不同温度下分子的能量分布示意图。当温度升高时,气体分子的运动速度增大,不仅使气体分子在单位时间内碰撞的次数增加,更重要的是由于气体分子能量增加,使活化分子百分数增大。图2中曲线t1表示在t1 温度下的分子能量分布,曲线t2表示在t2温度下的分子能量分布(t2>t1)。温度为t1时活化分子的多少可由面积A1反映出来;温度为t2时,活化分子的多少可由面积A1+A2反映出来。从图中可以看到,升高温度,可以使活化分子百分数增大,从而使反应速率增大。

9 一个化学反应体系的活化能Ea,通常是通过温度对反应速率常数的影响来测定的,其关系式为阿累尼乌斯方程,即:

2.为什么活化分子的碰撞不一定都发生有效碰撞

反应物分子之间发生有效碰撞,必须同时满足两个条件,一是反应物分子的能量必须达到某一临界数值,二是反应物分子必须按一定的方向互相碰撞。前者是能量因素,后者是空间因素。现以反应NO2+CO=NO+CO2为例来说明。

当NO2和CO分子彼此靠近时,它们分子中的价电子云就互相影响,结果,分子的键长和分子的形状都发生变化。NO2与CO分子在发生有效碰撞时,必须同时满足空间因素和能量因素两个条件。

(1)空间因素:NO2与CO分子只有在一定方向上碰撞,即N-O键和C-O键要在一条直线上发生碰撞,才能发生反应,如图3所示。

图3 NO2和CO的反应过程

很显然,当N-O与C-O在一条直线时,两个分子之间电子云相互影响最大,才有利于形成中间产物——活化络合物。

(2) 能量因素:NO2与CO分子发生有效碰撞,必须克服它们价电子云之间的排斥作用。只有那些能量大的分子,当其平均能量具有或超过活化分子所具有的能量时,才能克服这种电子云间的排斥作用,形成一个处于活化状态的中间产物——活化络合物。此时原有的N-O键部分断裂,新的C…O键部分地形成。这种活化络合物既可以分解而成反应物NO2和CO,又可以形成生成物NO和CO2。图4反映了上述反应过程中能量的变化情况。

图4 NO2和CO反应过程中能量的变化

图4中,A点表示NO2+CO系统的平均能量,在此条件下,NO2与CO分子发生碰撞时并不发生反应。只有当NO2和CO分子的平均能量达到B处(或高于B处)时,碰撞才能形成活化络合物ONO…CO,而后发生反应。C是反应产物NO+CO2系统的平均能量。从图4还可以看到,E1是正反应的活化能,E2是逆反应的活化能。E2和E1之差是化学反应的热效应。正反应是放热反应,逆反应是吸热反应。

从以上分析可知,活化分子虽然具有反应所必需的能量,但如果两活化分子不在特定的相对位置发生碰撞,仍不能发生反应。

第一章 化学反应与能量

本章说明

一、

1.了解化学反应中能量转化的原因和常见的能量转化形式。

2.认识化学反应过程中同时存在着物质和能量的变化,而且能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础的,能量的多少取决于反应物和生成物的质量。 3.了解反应热和焓变的涵义。

4.认识热化学方程式的意义并能正确书写热化学方程式。

5.理解盖斯定律的意义,能用盖斯定律和热化学方程式进行有关反应热的简单计算。 6.理解燃烧热的概念,认识能源是人类生存和发展的重要基础,了解化学在解决能源危机中的重要作用。知道节约能源、提高能量利用效率的实际意义。

二、内容分析 1.地位和功能

本章包括―化学反应与能量的变化‖―燃烧热能源‖和―化学反应热的计算‖三节,属于热化学基础知识。热化学是研究化学反应热现象的科学,曾为建立热力学第一定律(能量守恒和转教学目标

11 换定律)提供了实验依据,反过来,它又是热力学第一定律在化学反应中的具体应用。它主要解决各种热效应的测量和计算问题。

在必修化学2中,学生初步学习了化学能与热能的知识,对于化学键与化学反应中能量变化的关系、化学能与热能的相互转化有了一定的认识,本章是在此基础上的扩展与提高。

能源是人类生存和发展的重要物质基础,本章通过化学能与热能转化规律的研究帮助学生认识热化学原理在生产、生活和科学研究中的应用,了解化学在解决能源危机中的重要作用,知道节约能源、提高能量利用率的实际意义。 2.内容结构

(1)反应热和焓变概念是本章学习的起点,必须让学生对它们有一个初步的认识,为以后的学习打下基础。由于课程标准对它们的要求不高,因此教科书做了简化处理。

(2)热化学方程式是反应热计算的基础,要求学生较好地掌握。为了提高学生学习的积极性,教科书采用启发式的编写方法,让学生自己分析探讨热化学方程式的书写规则,得出结论后再与章末的―归纳与整理‖对照更正,作为自己学习与归纳能力的一次测试。

(3)化学反应热有多种,其中燃烧热与燃料的品质有关,因而也就与能源有关,所以教科书将燃烧热与能源放在一节来讨论。这一节提供的燃烧热数据,是计算反应热的重要依据。教科书中编写的关于能源的―资料‖和―科学视野‖,对于学生了解我国能源发展状况以及如何节约能源和开发新能源均会有一定的帮助。

(4)化学反应热的计算是本章的重点,因为热化学研究的主要内容之一就是反应热效应的计算。反应热的计算对于燃料燃烧和反应条件的控制、热工和化工设备的设计都具有重要意义。

在第三节中,盖斯定律是个难点,为了便于学生理解,教科书以测山高为例,并用能量守恒定律来论证。学生在掌握了热化学方程式和盖斯定律的基础上,利用燃烧热的数据,就可以进行简单的热化学计算。

本章的内容结构如下图所示:

3.内容特点

通过初中和高中必修化学课程的学习,对于化学反应中的能量变化,学生并不陌生,但系统地研究反应热问题,这还是第一次。像焓变、燃烧热、热化学方程式、盖斯定律等热化学理论概念,学生学习起来会觉得抽象、艰深。为了适应学生的认知水平,能让学生初步理解这些理论概念,编者在不影响科学性的前提下,行文注意把握分寸,力求简明、通俗,回避对热化学理论深入的讨论和严格的数学推导。

三、课时分配建议

第一节 化学反应与能量的变化 2课时 第二节 燃烧热能源 1课时 第三节 化学反应热的计算 2课时 复习机动 1课时 小计 6课时

第一节 化学反应与能量的变化

一、教学设计

通过化学2的学习,学生已经知道物质发生化学反应产生新物质的同时,伴随着能量变化;知道反应物中化学键的断裂和生成物中化学键的形成是化学反应中能量变化的主要原因,并通过探究实验体验了化学能与热能相互之间的转化;同时还定性了解了吸热反应和放热反应,了解了这些能量变化通常表现为热量变化,而目前人类所需能量的绝大部分是由化学反应产生的;了解了能源与人类社会发展的密切关系,并对研究化学反应及其能量变化的意义有了一定的认识。在此基础上,本章将继续引导学生加深对化学反应中物质变化和能量变化的认识,并通过定量地探讨―质‖―能‖关系,来进一步理解化学反应的本质。

教科书密切联系学生原有的知识,首先引出反应热的概念、符号和一般采用的单位等,并以1 mol H2和1 mol Cl2反应生成2 mol HCl为例,结合实验数据从微观的角度定量地讨论该反应中能量的变化,然后介绍热化学反应方程式。这部分内容的呈现方式注意运用简明的图示说明抽象的内容,注重学生的学习过程和知识形成过程,在教学中应予充分利用。

本节教学重点:化学反应中的能量变化,热化学方程式的书写。 本节教学难点:焓变,ΔH的―+‖与―-‖,热化学方程式的书写。 教学建议如下:

根据教学内容,本节可按两个环节来进行教学。

(一)关于焓变和反应热

在教学中应注意并明确以下几点:

1.教学方法上要充分调动学生利用已有的知识来学习新的内容,可采用讲授与讨论相结合的方法进行,注意启发和问题驱动。

2.教学过程中可围绕下列内容来落实:

(1)反应热在特定条件下等于焓变,用ΔH表示,单位为kJ/mol; (2)反应热产生的原因;

(3)根据质量守恒定律和能量守恒定律,一特定反应的反应热数值应为生成物分子化学键形成时所释放的总能量与反应物分子化学键断裂时所吸收的总能量之差;

13 (4)由于反应后放出的热量使反应体系的能量降低(使环境的能量升高),故放热反应的ΔH为―-‖,ΔH0。

还需要说明的是:我们研究的对象是在恒定压强的条件下发生的反应,有的反应产生的能量变化可以直接测量,有的尚不能直接测量。

3.由于内容抽象不好理解,在教学手段上,要充分利用好教科书中的两个图示,另外也可以采用电化教学手段,利用多媒体软件进行形象化教学,以利于学生理解ΔH的涵义及与放热反应、吸热反应的关系。

本节教学的关键是反应热的推求,教学设计可按下列流程进行:

对相关旧知识的简单回顾(相关基础)→提出问题(创设问题情景)→数据分析→讨论交流→形成认识→巩固理解

说明:

相关基础:化学反应产生新物质的同时伴随着能量的变化——回忆吸热反应和放热反应,并举出实例。

问题情景:化学键的断裂与形成和化学反应中能量的关系——从化学反应本质来认识。化学反应过程中为什么会有能量变化(以1 mol H2和1 mol Cl2反应生成2 mol HCl的反应为例)?从微观的角度去分析,让学生带着问题去学习。

数据分析:出示H-H、Cl-Cl、H-Cl的键能数据及实验测定的该反应热数据,通过在反应的过程中,原子进行重新组合,旧化学键的断裂和新化学键的形成,从理论上推算出该反应热的值,并与实验值(184.6 kJ/mol)进行比较,说明二者很接近。

最后落实在其宏观表现上。利用教科书中的图1-2巩固理解。

需要指出的是:化学反应中能量变化的多少首先取决于化学键的强弱,对一个特定反应,其能量大小也与物质质量有密切的关系(其认识对于后面正确书写热化学反应方程式以及进行相关计算十分重要)。

(二)关于热化学方程式

教科书针对科学文献上热化学方程式的表示方法提出问题:它与我们熟知的化学方程式有什么不同?进而采用对比的方法启发学生的思维。通过实例教学,学生能够比较容易地理解化学方程式的局限性、介绍热化学方程式的必要性以及热化学方程式的定义。正确书写热化学方程式是教学的难点,一方面要指导学生对化学方程式和热化学方程式进行对比总结,找出它们的区别与联系,使学生理解为什么书写热化学方程式时必须注明物质的聚集状态等,使学生在理解的基础上正确书写热化学方程式。另一方面,要加强练习,及时巩固,形成良好的书写习惯。

建议本部分内容的学习采用自学的方法完成。具体办法如下:

教师提出课题→学生自学教材→用对比的方法找出与化学方程式的异同点→归纳整理→交流(可列表汇报)。

提出课题:如何在化学方程式中正确反映其热量变化? 教师还可提出一些问题以强化正确规范的书写。如:

14 1.书写热化学方程式是否要注明反应的温度和压强?(温度压强不同时,其ΔH也不同,如不注明,则一般是指101 kPa和25 ℃)

2.对于相同的物质的反应,当物质的聚集状态不同时,其ΔH是否相同?

3.热化学方程式各物质前的化学计量数是否表示分子个数?当化学计量数不同时,其ΔH是否相同?

4.放热反应、吸热反应与ΔH的―+‖与―-‖的表示是如何对应的?

二、活动建议

化学反应所释放的能量是能量的主要来源之一。实际上反应热不仅与我们的生活密切相关,研究反应热对化工生产也有重要意义。为使学生加深对学习反应热重要性的了解,体会知识在实际中的应用,建议学生查阅资料,进行交流,如出一期墙报等。 【实践活动】

1.作为量热器的仪器装置,其保温隔热的效果一定要好。可以用保温杯来做,也可用块状聚苯乙烯泡沫塑料制成与小烧杯外径相近的绝热外套来做,以保证实验时的保温隔热效果。如果按教材中的方法做,一定要使小烧杯杯口与大烧杯杯口相平,这样可以减少热量损失。

2.盐酸和NaOH溶液浓度的配制须准确,且NaOH溶液的浓度须稍大于盐酸的浓度。为使测得的中和热更准确,所用盐酸和NaOH溶液的浓度宜小不宜大,如果浓度偏大,则溶液中阴、阳离子间的相互牵制作用就大,表观电离度就会减小,这样酸碱中和时产生的热量势必要用去一部分来补偿未电离分子的离解热,造成较大误差(偏低)。

3.宜用有0.1分刻度的温度计,且测量时应尽可能读准,并估读到小数点后第二位。温度计的水银球部分要完全浸没在溶液中,而且要稳定一段时间后再读数,以提高所测温度的精度。

4.实验操作时动作要快,以尽量减少热量的散失。

三、问题交流

【思考与交流】

建议组织学生认真思考,做出答案,进行小组交流,然后与本章―归纳与思考‖进行对比,加以补正。

四、习题参考

(一)参考答案

1.化学反应过程中所释放或吸收的能量,叫做反应热,在恒压条件下,它等于反应前后物质的焓变,符号是ΔH,单位是kJ/mol。例如1 mol H2 (g)燃烧,生成1 mol H2O(g),其反应热ΔH=-241.8 kJ/mol。

2.化学反应的实质就是反应物分子中化学键断裂,形成新的化学键,重新组合成生成物的分子。旧键断裂需要吸收能量,新键形成需要放出能量。当反应完成时,若生成物释放的能量比反应物吸收的能量大,则此反应为放热反应;若生成物释放的能量比反应物吸收的能量小,反应物需要吸收能量才能转化为生成物,则此反应为吸热反应。

(二)补充习题

1.下列说法不正确的是()。 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.将铁粉和硫粉混合后加热,待反应一发生即停止加热,反应仍可持续进行,直至反应完全生成新物质硫化亚铁。该现象说明了()。 A.该反应是吸热反应 B.该反应是放热反应

C.铁粉和硫粉在常温下难以发生反应

D.生成物硫化亚铁的总能量高于反应物铁粉和硫粉的总能量

3.沼气是一种能源,它的主要成分是CH4。0.5 mol CH4完全燃烧生成CO2和H2O时,放出445 kJ热量,则下列热化学方程式中正确的是()。

4.下列关系式中正确的是

A.a<c <0 B.b>d>0 C.2a=b<0 D.2c=d>0 参考答案

1. A;2.B、C;3.C;4. C。

第二节 燃烧热能源

一、教学设计

本节分为两部分,第一部分简单介绍了燃烧热,其中突出了对燃烧热定义的介绍,并引导学生从诸多因素出发讨论选择燃料的标准,培养学生综合考虑问题的能力;第二部分,结合燃烧热的利用介绍了能源的开发与利用,特别是化石燃料的利弊以及能源与人类生存和发展的关系。

在第一部分内容中,教科书对燃烧热的定义做了介绍,并通过实例对其定义进行了说明,进而说明由于燃烧热的定义规定,燃烧热是以燃烧1 mol纯物质作为标准来进行测量的(故而表示燃烧热的热化学方程式里的化学计量数常需用分数表示),同时还特别指出:―物质完全燃烧而生成的稳定化合物就意味着不能再燃烧了‖。

在第二部分内容中,教科书从人类对能源的需求以及如何合理利用并开发新能源的角度,通过资料展示介绍了能源在国民经济和社会发展中的重要地位和作用,同时结合新能源的开发,通过科学视野简单介绍了最有希望的太阳能、风能和氢能等能源,以开阔学生的眼界,加强化学与社会的联系。特别指出:我们所使用的主要能源是化石燃料,而化石燃料是经过亿万年才形成的蕴藏量有限的非再生能源,社会的发展使得人类对能源的需求量越来越大,这是对人类的严峻考验,同时也为我们提出了极具研究价值的课题。

本节教学重点和难点:燃烧热的概念。 教学建议如下:

1.对燃烧热的学习要突出该定义中的―25 ℃、101 kPa‖——研究的条件,―1 mol物质‖——燃烧物的量,和―完全燃烧生成稳定的化合物‖——反应的程度等关键词,并加以举例说明,以明确研究燃烧热的限定条件。因此,①燃烧热其ΔH

2.资源、能源、环保是当今社会的重要热点问题,教学中应结合教科书渗透资源、能源和环保的意识,激发学生学习化学的兴趣,教育学生关心能源、环境等与现代社会有关的化学问题,以培养学生的社会责任感、使命感。教学中应尽量采用投影、录像、多媒体等现代教学手段,以激发学生的学习兴趣,通过自主学习、讨论交流、分析评价等教学方法,培养学生的阅读能力、调查研究能力、交流与合作的能力、综合分析能力等。

3.在教学方法上,本节可以采用研究性学习的方式来进行。如课前布置学生结合教科书的【思考与交流】、【资料】及【实践活动】等内容展开讨论,然后课上进行交流。也可以以小组为单位,由学生自学教科书内容并设计相关的研究课题,经过教师和学生共同筛选,确定课题内容、研究目标,通过查阅资料、小组学习讨论,然后各组派代表在课上汇报各自的研究成果。教师还可结合当地的实际情况,适当补充一些资料,或组织学生参观等。通过联系实际的学习讨论,不仅可强化学生课外阅读的意识和自学能力,也可培养学生对国家能源政策制订的参与意识、经济效益观念以及综合分析问题的能力。

4.在化学2中学生对中和热已经有了一定的认识,并通过实验感受了中和热,知道它是反应热的一种形式,在此可将其与燃烧热进行比较,以加深对概念的理解。

二、活动建议

可就如何充分利用能源、节约能量、开发新能源、能源与我们的生存环境等内容进行讨论、研究。如:

1.讨论:煤作为燃料的利弊;从节约能源、提高燃烧效率的角度,阐述研究燃料充分燃烧的重要性。

2.研究:提高煤炭利用率及减少污染物排放的重要途径。

3.调查:就家庭所用燃料问题进行专题调查,如市民对能源的认识和利用(可选择某一社区进行)。

【实践活动】

可查阅《中国经济年鉴》《中国统计年鉴》和其他有关书籍或上网查询。教科书上列出的4个题目,学生可任选一个,小论文可在班上交流。

以下是这些题目的参考答案。

1.关于国民生产总值与能源消耗的关系,可以研究以下数据表:

从以上数据可以看出,国家国民生产总值与能源消耗成正相关关系,即国民生产总值越高,消耗的能源越多。但二者不是严格的正比关系,因为随着生产技术水平的提高,每创造一定量国民生产总值所消耗的能源将会逐步减少。这从1995年至2001年的数据可以看出,国民生产总值由58 478.1亿元增加至95 933.3亿元,增长了39%,而能耗由131 176万吨标准煤增加至132 000万吨标准煤,只增加了0.62%。说明在这7年里我国生产技术水平有了很大的提高。

2.人民的衣、食、住、行、文化娱乐都需要消耗能源,我国人民生活消耗的能源占总能源消耗的12%~17%。随着人民生活水平的提高,生活消费能源总量会增大;随着科学技术的进步,人均生活消费能源量又可能逐步降低。这可以从下表的数据看出。

3.能源与国防关系极为密切。现代化的军队是机械化、信息化的军队,开动坦克、军车、舰艇、飞机均需要燃油;发射导弹、火箭需要高能燃料;开动核动力舰艇需要核燃料;开动雷达、通讯设备或使用激光武器需要电能,等等。因此说,现代化的国防是需要充足的能源作保证的。

4.节约现有能源的一个重要措施是科学地控制燃烧过程,使燃料充分燃烧,提高能源的利用率,开发新能源,如氢能、生物质能等,均是化学科学研究的重要课题。理想地解决这些问题,均需要化学科学去攻关,去创新。因此说,化学在节约现有能源和开发新能源中均能起到重要作用。

三、问题交流

【思考与交流】

书中已给出提示,但需要学生进一步举例说明。学生个人能举出的实例有限,大家可互相交流、补充。

四、习题参考

(一)参考答案

1.在生产和生活中,可以根据燃烧热的数据选择燃料。如甲烷、乙烷、丙烷、甲醇、乙醇、氢气的燃烧热值均很高,它们都是良好的燃料。

2.化石燃料蕴藏量有限,不能再生,最终将会枯竭,因此现在就应该寻求应对措施。措施之一就是用甲醇、乙醇代替汽油,农牧业废料、高产作物(如甘蔗、高粱、甘薯、玉米等)、速生树木(如赤杨、刺槐、桉树等),经过发酵或高温热分解就可以制造甲醇或乙醇。由于上述制造甲醇、乙醇的原料是生物质,可以再生,因此用甲醇、乙醇代替汽油是应对能源危机的一种有效措施。

3.氢气是最轻的燃料,而且单位质量的燃烧热值最高,因此它是优异的火箭燃料,再加上无污染,氢气自然也是别的运输工具的优秀燃料。在当前,用氢气作燃料尚有困难,一是氢气易燃、易爆,极易泄漏,不便于贮存、运输;二是制造氢气尚需电力或别的化石燃料,成本高。如果用太阳能和水廉价地制取氢气的技术能够突破,则氢气能源将具有广阔的发展前景。

4.甲烷是一种优质的燃料,它存在于天然气之中。但探明的天然气矿藏有限,这是人们所担心的。现已发现海底存在大量水合甲烷,其储量约是已探明的化石燃料的2倍。如果找到了适用的开采技术,将大大缓解能源危机。

19 5.柱状图略。关于如何合理利用资源、能源,学生可以自由设想。在上述工业原材料中,能源单耗最大的是铝;产量大,因而总耗能量大的是水泥和钢铁。在生产中节约使用原材料,加强废旧钢铁、铝、铜、锌、铅、塑料器件的回收利用,均是合理利用资源和能源的措施。

6.公交车个人耗油和排出污染物量为私人车的1/5,从经济和环保角度看,发展公交车更为合理。

(二)补充习题

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 ①②③ B.①②④ C.①③④ D.②③④

2.1.5 g 火箭燃料二甲基肼(CH3-NH-NH-CH3)完全燃烧,放出50 kJ热量,则二甲基肼的燃烧热为()。

C.2 000 kJ/mol D.3 000 kJ/mol 3.甲醇属于可再生能源,可代替汽油作为汽车燃料。下列热化学方程式中的反应热能正确表示甲醇燃烧热的是()。

4.家用液化气中主要成分之一是丁烷,当10 kg丁烷完全燃烧并生成二氧化碳和液态水时,放出热量5×105 kJ。试写出丁烷燃烧的热化学方程式。

5.为减少大气污染,一些城市公共汽车逐步使用CNG(压缩天然气)清洁燃料,实验测得0.16 g该气体燃料,完全燃烧生成224 mL CO2(标准状况)和0.36 g液态水,并放出8.903 kJ的热量。请写出:CNG的化学式,其完全燃烧的热化学方程式。 参考答案

1.D;2.C;3.B。

20

第三节 化学反应热的计算

一、教学设计

前面学生已经定性地了解了化学反应与能量的关系,通过实验感受到了反应热,并且了解了物质发生反应产生能量变化与物质的质量的关系,及燃烧热的概念。在此基础上,本节介绍了盖斯定律,并从定量的角度来进一步认识物质发生化学反应伴随的热效应。

本节内容分为两部分:

第一部分,介绍了盖斯定律。教科书以登山经验―山的高度与上山的途径无关‖,浅显地对特定化学反应的反应热进行形象的比喻,帮助学生理解盖斯定律。然后再通过对能量守恒定律的反证来论证盖斯定律的正确性。最后通过实例使学生感受盖斯定律的应用,并以此说明盖斯定律在科学研究中的重要意义。

第二部分,利用反应热的概念、盖斯定律和热化学方程式进行有关反应热的计算,通过三道不同类型的例题加以展示。帮助学生进一步巩固概念、应用定律、理解热化学方程式的意义。

本节教学重点:盖斯定律,反应热的计算。 本节教学难点:盖斯定律的应用。 教学建议如下:

(一)盖斯定律的教学设计

1.提出问题在化学科学研究中,常常需要知道物质在发生化学反应时的反应热,但有些反应的反应热很难直接测得,那么如何获得它们的反应热数据呢?

2.创设情景例如,我们可以让碳全部氧化成CO2,却很难控制碳的氧化只生成CO而不继续生成CO2,那么,C(s)+1/2 O2 (g) == CO(g)的反应热如何获得呢?

3.引出定律盖斯定律是本节的重点内容,可以从能量守恒的角度出发来介绍,说明盖斯定律是能量守恒定律的必然结果,也是能量守恒定律在化学过程中的应用。由于这部分内容比较抽象,从课程标准中的要求和学生的认知水平来看,宜于简化处理,重在应用。

4.问题研究经过讨论、交流,设计合理的―路径‖,根据盖斯定律解决上述问题。5.归纳总结

(1)反应物A变为生成物D,可以有两个途径:①由A直接变成D,反应热为ΔH;②由A经过B变成C,再由C变成D,每步的反应热分别是ΔH

1、ΔH

2、ΔH3。如下图所示:

21 (2)盖斯定律在科学研究中的重要意义。

(二)有关反应热计算的教学设计

化学计算是运用数学工具从―量‖的方面来研究物质及其变化的规律,化学知识是化学计算的基础。通过前面的学习,学生已经知道了化学反应中反应物和生成物之间的质量关系、物质的量的关系等,在这一节里,将进一步讨论在特定条件下,化学反应中能量变化以热效应表现时的―质‖―能‖关系,这既是理论联系实际方面的重要内容,对于学生进一步认识化学反应规律和特点也具有重要意义。

这一节的内容实际上是前面所学知识和技能的综合运用,涉及了有关的物理量及各物理量间的换算,综合性较强,但属基础知识的综合,与课程标准的要求是一致的。【例1】是依据反应热的概念、钠的摩尔质量,利用热化学方程式即可求解。【例2】要求理解燃烧热的计量是以燃烧1 mol可燃物作为标准的,并将1 kg C2H5OH转换成物质的量,通过逆向思维来求解。【例3】是对盖斯定律的应用。

教学中应注意以下问题:

1.要注意引导学生准确理解反应热、燃烧热、盖斯定律等理论概念,熟悉热化学方程式的书写,重视概念和热化学方程式的应用。

2.进行有关燃烧热计算时,要强调燃烧热规定以1 mol纯物质为标准,因此须注意热化学方程式中物质的化学计量数和反应的ΔH相对应(物质的化学计量数常出现分数的形式)。同时还要注意物质的量、物质的质量、气体的体积等之间的换算关系,但关键还是应强调以1 mol物质完全燃烧作标准来进行计算。

3.有关反应热的计算与有关物质的量的计算联系很紧密,在计算过程中要注意培养学生综合运用知识的能力。

4.可适当补充一些不同类型的习题作为课堂练习,发现问题并及时解决。如以煤、汽油和天然气的主要成分发生燃烧的反应为例,不仅巩固、落实了知识和计算技能,还能通过计算的结果说明这些物质燃烧时,其ΔH的数值都很大,进一步认识煤、石油、天然气是当今世界上最重要的化石燃料。唤起学生资源利用和环境保护的意识和责任感。

5.在教学中还应注意以下几点: (1)明确解题模式:审题→分析→求解。 (2)有关热化学方程式及有关单位书写正确。 (3)计算准确。

(4)反思解题关键处及错误易发处。

二、习题参考

(一)参考答案 1.C(s)+O2 (g) == CO2 (g) ΔH=-393.5 kJ/mol 2.5 mol C完全燃烧,ΔH=2.5 mol×(-393.5 kJ/mol)=-983.8 kJ/mol 2.H2 (g)的燃烧热ΔH=-285.8 kJ/mol

22 欲使H2完全燃烧生成液态水,得到1 000 kJ的热量,需要H2 1 000 kJ÷285.8 kJ/mol=3.5 mol 3.设S的燃烧热为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.设CH4的燃烧热为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完全燃烧放出的热量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)从4题已知CH4的燃烧热为-889.6 kJ/mol,与之相比,燃烧相同物质的量的C2H2放出的热量多。

6.写出NH3燃烧的热化学方程式

NH3 (g)+5/4O2 (g) == NO2 (g)+3/2H2O(g) 将题中(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 将题中(2)式照写:

1/2N2 (g)+O2 (g) == NO2 (g) ΔH2=+33.9 kJ/mol 将题中(3)式反写,得

NH3 (g) == 1/2N2 (g)+3/2H2 (g) -ΔH3=46.0 kJ/mol

23 再将改写后的3式相加,得:

7.已知1 kg人体脂肪储存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.此人脂肪储存的能量为4.2×105 kJ。快速奔跑1 km要消耗420 kJ能量,此人脂肪可以维持奔跑的距离为:4.2×105 kJ÷420 kJ/km=1 000 km 9.1 t煤燃烧放热2.9×107 kJ 50 t水由20 ℃升温至100 ℃,温差100 ℃-20 ℃=80 ℃,此时需吸热: 50×103 kg×80 ℃×4.184 kJ/(kg·℃)=1.673 6×107 kJ 锅炉的热效率=(1.673 6×107 kJ÷2.9×107 kJ)×100% =57.7% 10.各种塑料可回收的能量分别是: 耐纶5 m3×4.2×104 kJ/m3=21×104 kJ 聚氯乙烯50 m3×1.6×104 kJ/m3=80×104 kJ 丙烯酸类塑料5 m3×1.8×104 kJ/m3=9×104 kJ 聚丙烯40 m3×1.5×104 kJ/m3=60×104 kJ 将回收的以上塑料加工成燃料,可回收能量为

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

(二)补充习题

1.已知25 ℃、101 kPa下,石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为 C(石墨)+O2(g)=CO2(g)ΔH=-393.51 kJ/mol C(金刚石)+O2(g)=CO2(g)ΔH=-395.41 kJ/mol 据此判断,下列说法中正确的是()。

24 A.由石墨制备金刚石是吸热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石的低 B.由石墨制备金刚石是吸热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石的高 C.由石墨制备金刚石是放热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石的低 D.由石墨制备金刚石是放热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石的高 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的混合气体完全燃烧时放出113.74 kJ热量,同时生成3.6 g液态水,则原混合气体中H2和CO的物质的量之比为()。 A.2∶1 B.1∶2 C.1∶1 D.2∶3 3.由氢气和氧气反应生成1 mol水蒸气放热241.8 kJ,写出该反应的热化学方程式:_______。 若1 g水蒸气转化成液态水放热2.444 kJ,则反应H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)的ΔH =____ kJ/mol。氢气的燃烧热为____kJ/mol。

4.火箭发射时可用肼(N2H4)为燃料,以二氧化氮作氧化剂,它们相互反应生成氮气和水蒸气。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 则N2H4和NO2反应的热化学方程式为_____________________。

5.已知CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l); ΔH=-890 kJ/mol,现有CH4和CO的混合气体共0.75 mol,完全燃烧后,生成CO2气体和18 g液态H2O,并放出515 kJ热量, CO燃烧的热化学方程式为______________,写出求算过程。 参考答案 1.A;2.C。

3.H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) ΔH=-241.8 kJ/mol,-285.8 提示:可将反应H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)看成两步:H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)和H2O(g)=H2O(l),问题就迎刃而解。

4.2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g); ΔH=-1 135.7 kJ/mol 5.解:由于CO燃烧只生成CO2,故18 g液态水均由CH4燃烧产生,若生成18 g液态水放出的热量为x,用去CH4 的量为y,则有:

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燃烧放出的热量为:515 kJ-445 kJ=70 kJ y=05 moln(CO)=0.75 mol-0.5 mol=0.25 mol 则CO燃烧的热化学方程式为:

2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)ΔH=-560 kJ/mol

25

第二章 化学反应速率和化学平衡

本章介绍

一、教学目标

1.知道化学反应速率的概念及表示方法;认识浓度、压强、温度和催化剂等对化学反应速率的影响。

2.了解化学平衡的建立,知道化学平衡常数的涵义,并能利用化学平衡常数进行简单的计算,了解影响化学平衡的因素,认识化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。

3.初步了解焓变和熵变与反应进行的方向之间的关系。

4.结合实验培养学生的观察能力、记录实验现象及设计简单实验的能力,培养学生实事求是的科学态度。教学中注意提高学生分析问题、解决问题、交流和表达的能力。

二、内容分析 1.地位和功能

化学反应速率、化学平衡和反应进行的方向等化学反应原理知识,是在学习了化学反应与能量、物质结构、元素周期律等知识的基础上学习的中学化学的重要理论之一,有助于加深理解以前所学的元素化合物知识及化学反应,后续学习的电离平衡、水解平衡等,实际上是化学平衡知识的延续,因此它还是后一章内容学习的基础。 2.内容结构

本章内容是按照如下顺序安排的:化学反应速率→化学平衡→化学平衡常数→化学反应进行的方向。

化学反应速率属于化学动力学的范畴。为了让学生在研究化学反应进行的快慢及如何定量表述上有感性知识,教科书安排了简单易行的实验。在实验过程中使学生体会到,要想准确表达化学反应进行的快慢,就必须建立起一套行之有效的方法:确定起点,确定时间单位,找出易于测量的某种量或性质的变化。要明确反应物的本质决定了反应速率,在影响速率的因素方面着重介绍浓度、压强、温度及催化剂等外界条件对化学反应速率的影响;通过实验和理论分析,使学生由感性认识上升到理性认识。

化学平衡属于化学热力学的范畴。当化学反应的正反应速率和逆反应速率相等时,反应就达到在该条件下的最大限度,即达到了化学平衡状态。化学平衡是一种动态平衡,它只与起始状态和终了状态有关,与变化途径无关。这就为我们在思考问题时提供了灵活利用所学知识的可能,在始态和终态保持不变的前提下,我们可以设计不同的途径来达到同一个平衡,从而使问题简化。教科书通过实验,介绍浓度、压强(气体反应)、温度等外界条件对化学平衡的影响。由于有了化学反应速率的知识做基础,学生可以通过实验及相应的【思考与交流】、【学与问】等栏目的引导推理,得出正确的结论,认识化学平衡移动,是正反应速率和逆反应速率发生变化的结果,化学平衡总是向着反应速率变化幅度最大的方向移动。

26 本章虽然没有具体的化工生产内容,但选择化工生产最适宜的条件必然涉及化学反应速率和化学平衡等理论的应用。可以引导学生学习分析具体反应的特点,如反应物的聚集状态,气体体积的变化,能量变化等,进而利用所学理论知识进行合理选择。同时要学习全面思考问题,兼顾各种条件的相互影响,如温度对平衡和速率的影响,高压对平衡的影响及对设备材料的要求,在比较中趋利避害,取得最优化的条件。使学生了解化学理论对生产实际的指导作用。

化学平衡常数有利于从定量角度加深对化学平衡的认识理解,教科书利用某一反应体系的一组浓度数据,导出化学平衡常数以及化学平衡常数只随温度变化、不随浓度变化的结论。

化学反应进行的方向涉及到反应的自由能变化(ΔG),要用到焓变和熵变知识,需要对化学反应的实质有更多的领悟,所以把它放在本章的最后(第四节),以知识介绍的方式呈现出来,让学生了解决定反应进行方向的因素不是单一的焓变,熵变也是决定因素之一。教材通过生活中的实际事例,力争使知识浅显易懂,使学生从混乱度的角度形成对熵的概念的粗浅认识。只要求学生能利用化学反应原理知识解释日常生活中某些现象,思考问题时能够更加全面。

本章知识的内容结构如下图所示:

3.内容特点

27 本章内容既抽象又具体。抽象在它的理论解释对学生来说是全新的,有些反应的深层本质学生是接触不到的,只能凭思考,想象,增大了学习的难度;说它具体,是在生活中有大量鲜活的事实。教科书利用数据、图片等引发学生思考,把抽象的知识适度地直观化,引发学生联想,从而培养学生的思维能力和知识迁移能力。

三、课时建议

第一节 化学反应速率 1课时 第二节 影响反应速率的条件 2课时 第三节 化学平衡 5课时

第四节 化学反应进行的方向 1课时 复习机动 2课时 小计 11课时 1.热化学简介

(1)热化学的研究对象

热力学第一定律是自然界的一条普遍规律,它是人们在生产实践和科学实验的基础上总结出来的,它又叫做能量守恒和转化定律,恩格斯将它誉为19世纪自然科学中具有决定意义的三大发现之一。这个定律的主要内容是:能量有各种不同的形式,能从一种形式转化为另一种形式,从一个物体传递给另一个物体,而在转化和传递中,能量的数值保持不变。

把热力学第一定律具体运用到化学反应上,用实验测定和计算化学反应的热量,研究这方面问题的科学称为热化学。

热化学主要是研究化学反应中的热量转化问题的。化学反应除了以热的形式与外界环境进行能量交换外,往往还以功的形式进行交换。例如,火药爆炸产生膨胀功,化学电池在电动势作用下输送电荷而作电功等。教科书提到―在化学反应过程中,不仅有物质的变化,还有能量的变化,这种能量变化,常以热能、电能、光能等形式表现出来‖,其中―常以‖是指除了以热、电、光的形式外,还以功的形式进行能量交换。应当指出,热化学里所讨论的化学反应,都是在一定条件下只作膨胀功,而不作非膨胀功(如电功)的反应。

同一反应,在不同条件下热量的变化不同。如果不指明反应条件而谈热量的多少,是没有意义的。同时,要想比较不同的化学反应的反应热,必须规定反应在同样的条件下进行。为此,规定在压强为101 kPa和25 ℃的条件下的反应热为标准反应热,以便于比较。按状态变化过程的不同,反应热可分为等压反应热、等容反应热;按化学变化的类别不同,反应热可分为生成热、燃烧热、中和热等等。 (2)热化学发展简史

化学作用的本质是什么?古希腊人认为它是导致物质化合和分解的―爱‖和―憎‖。早期化学家们接受了这种观点,把导致化学反应得以发生的力称为化学―亲合力‖。近代有较大影响的亲合力理论不下十几种。用化学反应的热效应来量度亲合力的研究促进了化学与热力学的结合。

早在1780年,拉瓦锡(A.L.Lavoisier 1743—1794)和拉普拉斯(P.Laplace 1749—1827)就在他们的论文中报道了他们关于化学反应热的研究。他们设计了一台简陋的量热计,想用它来

28 测定参加反应的热量。由于受到热质论的影响,这方面的研究中断了五十多年,而且也未和当时热力学研究的热潮结合起来。

1836年,瑞士化学家盖斯(G.H.He,1802—1850)在俄国测量了许多反应的热效应,总结出一条规律:一个化学反应,不论是一步完成或经过几个中间步骤完成,其总的热效应是相等的。1840年他在圣彼得堡发表了他的研究结果,并将其称为―总热量守恒定律‖,后来人们以他的名字将这个规律命名为―盖斯定律‖。这是热化学领域发现的第一个定律,也是自然科学上首先得出的能量守恒和转化的规律性结论。

19世纪50年代,法夫尔(R.A.Farue,1813—1880)和西尔伯曼(T.Silbermann,1806—1865)进行了热化学研究工作,得到了比较精确的反应热效应的数据。

丹麦物理学家汤姆生(J.Thomson,1826—1909)的研究工作在发展热化学方面占有重要地位。他在1882~1886年间出版了四卷本的《热化学》著作,提出吸热和放热概念,把反应热作为反应物化学亲合力的量度。

贝特罗(M.Berthelot)发明了精确测定燃烧热的方法。他在发挥汤姆生关于反应热是化学亲合力的量度的原理时指出,只有伴随着放热过程的反应才能自发产生,在几个可能发生的反应中,只有放出最大热量的反应才能发生。这一原理被叫做贝特罗—汤姆生最大功原理。亥姆霍兹(H.V Helmholtz,1821—1894)对贝特罗的观点提出质疑,引起了很大争论,促进了热力学的发展。

在化学家们研究反应热效应的前后,热力学接连取得许多成就,其中特别重要的是确立了热力学第一定律(1842年)和热力学第二定律(1865年)。

热力学第一定律和第二定律的确立,为科学的发展提供了新的思想。第一定律强调的是能量转化时的守恒性和等值性,它要求从能量的转化恒等性上把握运动形式的变化,突破了仅用物质要素和成分解释世界的僵化模式,为边缘学科的形成提供了基础。第二定律强调的是能量实际转化的不可逆性(即变化有一定的方向与限度),否定了牛顿理论中衍生出来的用可逆反应的观点处理一切问题的简单方法。这两个定律在学术界的影响越来越大。直到1869年由霍斯特曼的工作开始,化学家们才逐步把热力学的成果引入化学研究之中。霍斯特曼用热力学第二定律研究了热分解反应中分解压力与温度的作用,研究了升华过程的热力学,建立了最大功与反应热之间的关系。随后,越来越多的物理学家和化学家走进了热力学和化学结合的领域,形成了物理化学的重要分支——化学热力学。 2.焓与焓变

焓的定义是 H=U+PV 即焓是体系内能加上体系的压强与体积乘积的一个物理量,无明确的物理意义。但是它具有以下性质:

(1)焓是状态函数。因为U、P、V均为状态函数,它们的组合(U+PV)也必然是状态函数。体系的焓值仅与体系所处的状态有关,与通过什么途径达到这个状态无关。

(2)焓具有能量的量纲,因为U和PV的量纲都是能量的量纲。

当体系经受一个只作体积功的等压变化过程,从状态1变到状态2时,体系的焓变为: ΔH=H2-H1

29 此时ΔH数值正好等于这个过程的热效应Qp。这样这个等压过程的焓变就有了一个明确的物理意义:

Qp=H生成物-H反应物=ΔH

ΔH0时 ,为吸热反应。 3.反应进度

我们知道,H2(g)与O2 (g)反应生成H2O(g)时,其焓变ΔH与化学方程式的写法有关,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) 也就是说,同一反应体系中各物质的组合方式不同时,摩尔焓变不同。不仅如此,在同一反应体系,当选择不同的物质(如H2或 O2) 发生1 mol 变化为基准时,其焓变也不一定相同。

为了处理化学反应的焓变,1922年唐德尔(Domder)引入了化学反应进度这个参量。反应进度是描述化学进展程度的状态参变量。符号为ξ,单位是mol。

通常我们可以把任何化学方程式写成:

式中νD、νE、νF、νG等是所给化学方程式中各物质的计量系数,是无量纲的量。对反应物,ν取负值,对生成物,ν取正值。

设某反应

将反应进度ξ定义为

式中下标B代表任一组分,n°B是任一组分B在反应起始时(即ξ=0时)的物质的量,nB是B组分在反应进度为ξ时的物质的量。

引入反应进度这个量的最大优点是在反应进行到任意时刻时,可用任一反应物或任一生成物来表示反应进行的程度,所得值总是相等的。即

30 当反应按所给化学方程式的系数比例进行了一个单位的化学反应时,即ΔnB/mol=νB,这时反应进度ξ就等于1 mol。

假定O2和H2的混合体系在某个时刻发生的净变化为:

ΔnO2=-0.2 mol ΔnH2=-0.4 mol ΔnH2O=0.4 mol 若按反应式(1)计算,反应进度为:

比较上述结果:

(1)Δξ1与Δξ2及Δξ′1与Δξ′2不相等,表明反应进度与化学计量反应式写法有关。 (2)同一反应,Δξ=ΔnB/ΔνB,说明ξ或Δξ与物质的选择无关。

(3)Δξ′1>Δξ1,Δξ′2>Δξ2, 这表明,在不同的时刻反应进度不同,反应进度可量度反应的进展程度。Δξ越大,反应完成的程度越大。

(4)对于指定的反应,计量反应式中的计量系数的绝对值不同,则各物质变化的量ΔnB的绝对值也不相等。这说明,不能直接用一种物质的―Δn‖来表示所有物质或整个反应的进展情况。

(摘自刘士荣杨爱云《物理化学概念辨析》)

4.热化学方程式

对于热化学方程式如:

31

焓(H)左下角的r代表化学反应(reaction);右下角m代表摩尔(mol);右上角的(?)代表热力学标准状态(简称标态);括号内的数字代表热力学温度,单位为K;ΔH则为焓变。气态物质的标态用压力表示,用101 kPa。溶液的标态则指溶质浓度或活度为1 mol·kg-1,对稀溶液而言,也可用1 mol·dm-3。液体和固体的标态则指处于标准压力下的纯物质。最常用的焓变值是298 K(25 ℃)的,严格地说焓变值是随温度变化的,但在一定温度范围内变化不大,凡未注明温度的ΔH

就代表在298 K及标态时的焓变,也可以简写为

(T)代表压力,随后数值的单位用 kJ·mol-1。总之ΔH泛指任意状态的焓变,在标态、温度为T时化学反应的摩尔焓变的完整符号,而ΔH焓变的简写符号。

则为在标态和298 K时摩尔ΔH的单位用kJ·mol-1。焓是容量性质,ΔH的大小与物质的量成正比。书写化学反应方程式时须注意焓变值应该与一定的反应式相对应(如在298 K)。

在此mol-1已不是指1 mol H2或1 mol O2,而是指―1 mol反应‖。所谓1 mol反应可以是1 mol H2和1/2 mol O2起反应,也可以是2 mol H2和1 mol O2起反应,前者放热286 kJ,后者放热572 kJ。这种单位表示方法是1977年国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)物理化学分会所推荐的。所以ΔH值应和化学方程式相对应,以使―1 mol反应‖有明确的含义,笼统地说反应热是多少kJ·mol-1容易引起误解。

由于物质状态变化时总伴随焓变,所以书写热化学方程式时应注明物态,如下列两个反应

32

两个ΔH值的不同在于:在标态及298 K下H2O(l)和H2O(g)的焓值不同,液态H2O变为气态的H2O要吸热,所以H2(g)和1/2O2(g)化合生成H2O(g)的放热量要比生成H2O(l)的小些。 5.关于反应热的测量

有些化学反应的热效应可以用实验方法测得,用来测量反应热的仪器被称为―量热器‖,测量操作是:将反应器置于充满水的绝热容器中,当反应放热时,其热量即传入水中,根据水的质量、比热,和水温的变化求出反应所放出的热量。一般,由于测量反应热时,很难保证没有热的散失(如热传导或辐射等),故要准确测量反应的热效应比较困难。如许多化学反应由于速率过慢,测量时间过长,因热量散失而难于测准反应热,也有一些化学反应由于条件难于控制,产物不纯,也难于测准反应热。于是如何通过热化学方法计算反应热,成为化学家关注的问题。 6.生成焓

化学反应的焓变虽然是重要的、常用的数据,但任何一种化学手册不可能记载成千上万化学反应的ΔH值,因为化学反应种类太多,不胜刊载。能从手册查到的仅是几千种常见纯净物的标准生成焓。在标态和T(K)条件下由稳定态单质生成1 mol化合物(或不稳定态单质或其他形式的物种)的焓变叫作该物质在T(K)时的标准生成焓,简称生成焓(也称生成热),符号是符号可以简写为

(T),其中H的左下标―f‖表示生成,在298 K的标准生成焓的,例如在298 K

生成焓并非另一个新概念,而只是一种特定的ΔH。一种物质焓的绝对值H无法测定,生成焓是一种相对值,有些是实验测定的,有些则是间接计算得到的。当知道了各种物质的生成焓后,我们就可以很容易地计算出许多化学反应的焓变。

任何一个反应的焓变等于生成物生成焓之和减去反应物生成焓之和:

这是一个非常有用的关系式,式中νi表示化学计量数。例如,对于反应:

33

下表列出的是一些常见化合物在298 K时的标准生成焓。

34

35 7.中和热

发生中和反应时,由于所用的酸和碱有强弱不同,又有一元、二元或多元之分,因而中和热各不相同。

(1) 一元强酸与一元强碱的中和热

一元强酸跟一元强碱中和时,中和热为-57.3 kJ/mol。 (2) 一元强酸与一元弱碱或一元弱酸与一元强碱的中和热

如果有一元弱酸或弱碱参加中和反应,其中和热所放出热量一般都低于57.3 kJ/mol,也有个别高于 57.3 kJ/mol的。这主要取决于弱酸或弱碱电离时吸热还是放热。

一般地说,弱酸或弱碱的电离是吸热的,因此,中和反应所放出的热量还要扣除电离时吸收的那部分热量,中和热也就低于57.3 kJ/mol。例如,1 mol CH3COOH与1 mol NaOH溶液反应时,中和热是56.0 kJ/mol。

有的弱电解质电离时是放热的。例如,1 mol氢氟酸电离时放出10.4 kJ/mol热量。当它与l mol NaOH溶液反应时,中和热是67.7 kJ/mol。

(3)二元酸与一元强碱的中和热

二元酸的电离是分两步进行的,两个H+的中和热各不相同。中和第一个H+的中和热,等于57.3 kJ/mol减去二元酸电离出第一个H+所吸收的热量ΔH1;中和第二个H+的中和热,等于57.3 kJ/mol减去二元酸电离出第二个H+所吸收的热量ΔH2。因此,二元酸与一元强碱的中和热ΔH可用下式表示: ΔH=-[2×57.3 kJ/mol-(ΔH1+ΔH2)]

(4)多元酸与一元强碱的中和热

三元酸与一元强碱的中和热为ΔH,三元酸里的三个H+电离时所吸收的热量依次是 ΔH

1、ΔH

2、ΔH3,则得:ΔH=-[3×57.3 kJ/mol-(ΔH1+ΔH2+ΔH3)] 8.反应热与化工生产的关系

化学反应中的热量问题,对于化工生产有重要意义。例如,合成氨反应是放热的,如果不设法将这些热量移走,反应器内的温度就会过高。这样,不仅会破坏催化剂,使产量降低,还可能发生爆炸事故。在制造水煤气的反应中,需要吸收大量的热,如果不及时供应所需要的热量,反应就不能顺利进行,甚至停止。因此,在进行化工设计时,为了保证生产的正常进行,必须事先获得准确的反应热数据,作为制造热交换设备和规定工艺操作条件的依据。

在化工生产中,热能的综合利用问题,不但直接关系到产品成本的高低,而且影响产率的大小。化工设备中的热交换器、余热锅炉、热风炉等的设计和使用,都是为了综合利用热能,以便提高产品产率,降低成本。

综上所述,研究反应热,对于化工生产适宜条件的选择,设备的设计和使用,以及对热能的综合利用,都有很大的意义。 9.节约能源是我国的一项基本国策

国民经济的发展要求能源有相应的增长,人口的增长和生活条件的改善也需要消耗更多的能量。可以说现代社会是一个耗能的社会,没有相当数量的能源是谈不上现代化的。现代

36 主要能源是煤、石油和天然气,它们都是短期内不可能再生的化石燃料,储量都极其有限,因此必须节能。节能不是简单地指少用能量,而是指要充分有效地利用能源,尽量降低各种产品的能耗,这也是国民经济建设中一项长期的战略任务。节能问题现已受到各国的普遍重视,作为能源经济发展的重要政策。自1973年和1979年石油输出国组织(OPEC)两次大幅度提高石油价格以来,工业发达国家不可能再依靠廉价石油来发展经济,美国、日本率先积极开展各种节能技术研究以缓解―能源危机‖的冲击,使单位产品的能耗有明显降低。例如国际先进水平是每炼1 t钢需消耗0.37 t~0.9 t标准煤,而我国目前每吨钢的能耗约为1.3 t标准煤,也就是说我国炼钢的能耗是国际水平的1.6倍,所以在我国节能应该有很大的潜力可挖。

一个国家或一个地区能源利用率的高低一般是按生产总值和能源总消耗量的比值进行统计比较的,它与产业结构、产品结构和技术状况有关。如在80年代末,上海市每万元国民经济生产总值要消耗5.08 t标准煤,浙江省是5.38 t,而有的省却高达26 t,可见它们之间能源利用率差别很大。和国际相比,我国的能耗比日本高4倍,比美国高2倍,比印度高1倍,所以若能赶上印度的能源利用率,要实现生产翻一番,似乎不必增加能源消费量。要实现国民经济现代化,既要开发能源,又必须降低能耗,开源节流必须同时并举,并且要把节流放到更重要的位置。

能耗高的原因是复杂的,从化学变化释放能量的角度看,无非一是燃烧是否完全,二是释放的能量是否充分利用。我国的工业锅炉和工业窑炉耗费全国总能源的65%,它们是节能潜力最大的行业。设计节能的炉型、选择节能的燃气比(燃料和空气的比例)、控制锅炉进水温度、及时清理锅炉积垢、积灰等等都可以节能。供电系统和电能利用系统也是能源消耗量大而能量利用率低的领域,节能潜力较大。火力发电是将化学能转化为电能,通过电动机又将电能转化为机械能,可以供机床、水泵、通风、电动车、照明等用,这些能量转化过程中的利用率也大有潜力可挖。例如将发电站的余热与城市供热供暖相结合,组成电热联产,将分散的供热(热损耗很大)改为集中供热,都可有效地提高能源利用率;电动机的材料质量、电机结构的改进可以大大降低损耗;白炽灯的照明效率是荧光灯的一半,研制高效节能灯,并推广使用,也是节能措施之一。总之围绕着节能工作有许多科学技术问题亟待研究,但要使节能工作真正落到实处,不是单纯的技术问题,还要涉及行政管理、能源政策、节能法规、能源价格等各方面的因素。

我国长期面临能源供不应求的局面,人均能源水平低,同时能源利用率低,单位产品能耗高。所以必须用节能来缓解供需矛盾,促进经济发展,同时也有利于环境保护。因此节能是我国的一项基本国策。

(摘自浙江大学普通化学教研组编《普通化学》第4版)

第一节 化学反应速率

一、教学设计

在学生已有的物体运动速度的基础上,引入化学反应速率的概念不会给学生带来太大的困难,但化学反应速率的表示方法却将是一个难点。为了增加学生的感性认识,用【实验2-1】来引导学生,使他们得出只根据看到的气泡产生的快、慢来表示反应的速率是模糊的、不准确的判断。通过教科书图2-1的提示,学生很容易想到可从测量H2的体积来比较反应

37 的快慢。这种测量可以是在相同的时间内看H2体积的多少,也可以看产生相同体积的H2所耗时间的多少。如果在相同时间内测量溶液中H+浓度的变化,测量锌粒质量的变化,也都可以定量比较这个反应进行的快慢。学生通过讨论交流,可以发现表示反应速率的方法有多种,因此可以通过多种实验来测定某些化学反应的速率。在交流中得出:反应速率表示方法的共同之处,都是用在单位时间内反应前后的反应物或生成物的量(物质的量)的变化来表示。显然该反应以测量H2的体积最为简便易行。然后,引导学生得出:化学反应速率通常总是用单位时间内反应前后的反应物或生成物的浓度(物质的量浓度)的变化来表示。维果茨基指出:―在游戏中,一个孩子的行为总是超越于他的实际年龄,他的日常行为在游戏中比他本身的实际水平要高出一点‖。充分利用实验教学的功能,可启发引导学生的思维。

【实验2-1】最好以边讲边做的形式进行,在实验中加深学生对知识的理解。也可以让学生分组讨论,列举生活中的事例,由感性认识逐步上升为理性认识。

教学中应注意以下几点:

1.准确把握教学要求,不要过分拓展教学内容,把规定的内容讲透彻,讲明白。2.让学生调动、利用已有的知识储备与新知识嫁接。

3.利用好教科书,给学生阅读和思考的空间,把握化学反应速率表示方法的要点。4.充分利用好【实验

】,让学生讨论清楚实验目的和实验方法,做好实验。

5.准备1~2个练习题,强化化学反应速率是用单位时间内反应前后反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示的。

本节教学重点和难点:化学反应速率的表示方法。

二、活动建议

图2-1 排水量气装置

【实验2-1】注意检验装置的气密性,尤其是注射器的内外管是否密合得很好。酸的浓度要适中,否则,控制生成H2的速率会发生困难。气体收集可以用排水量气装置代替,如图2-1所示。

三、问题交流 【学与问1】

1.ν(H2)=1.2 mol/(L·min)

38 2.在同一个化学反应中,反应物浓度的减少和生成物浓度的增加都是按照化学方程式中各物质的计量数关系成比例变化的。当计量数不同时,在相同的时间内浓度变化量是按照其计量数关系增大或减少的,反应速率值自然不同。所以,在同一个化学反应中以不同物质为标准时,速率值可能不同,反应速率之比等于其计量数之比。例如:反应

在一定条件下发生,分别以四种物质表示的反应速率值之比为1∶1∶1∶1,而对反应值之比为2∶1∶2。 【学与问2】

对于锌粒和硫酸的反应,测定反应速率的方法不止一种,如测量溶液中H+浓度的变化,测量锌粒质量的变化,甚至使用一些物理仪器测量溶液的电导变化、反应的热量变化等,都可以比较出二者的反应速率的不同。不要限制学生的思路,要鼓励学生敢想,多想,在众多的正确答案中找出最简单易行的方法。

可以考虑设计一些补充思考题,如: (1)化学反应速率是怎样定义的?

(2)你是怎样理解化学反应速率定义的?从反应物的聚集状态、生产实际出发,应该如何表示反应速率为好?

四、习题参考

(一)参考答案 1.略。 2.1∶3∶2。

3.(1)A;(2)C;(3)B。 4.D。 5.A。

(二)补充习题

的反应中,经t秒后C的浓度增加m mol/L,则用B

,分别以SO

2、O

2、SO3表示的反应速率浓度的变化来表示的反应速率是()。

参考答案:C。

第二节 影响化学反应速率的因素

39

一、教学设计

奥苏伯尔在代表作《教育心理学——认知观点》的扉页上写道:―假如让我把全部教育心理学仅仅归纳为一条原理的话,那么,我将一言以蔽之曰:影响学习的惟一最重要的因素,就是学习者已经知道了什么。要探明这一点,并应据此进行教学。‖

在学生积累了大量影响化学反应速率现象的感性认识之后,有必要从理论上给以升华,让学生实现从现象到本质,进而利用理论指导实践,完成一次认识的飞跃。为了让学生清楚化学与生活息息相关,教科书列举了生活中的常见事实,让学生在观察、体悟的过程中感受化学。

要明确反应物的本质决定了反应速率。在讨论影响速率的因素时着重介绍浓度、压强、温度及催化剂等外界条件对化学反应速率的影响,并利用绪言中的有效碰撞模型加以解释,其中除活化分子、活化能概念外,还提到了活化分子百分数,虽然这是新出现的概念,但从数学的观点看不是新知识,应不难理解。教学中在利用理论模型加深学生对实验现象的理解的同时,应注意让学生体会理论模型的意义。催化剂在化工生产中是至关重要的,教科书简单提到了它的选择性,以及在寻找良好催化剂的研究上还需要理论上的重大突破,以激发学生努力学习、探究的欲望。

浓度、压强、温度、催化剂对化学反应速率的影响,是本章教学内容的重点。教科书安排了【实验2-2】、【实验2-3】和【实验2-4】,意图是通过实验加深学生对浓度、温度、催化剂对化学反应速率影响的认识,为后续化学平衡移动的学习打下基础;同时通过科学探究激发学生的学习热情,进一步加深他们对知识的理解。

浓度对化学反应速率的影响是教学中的重点。建议在教学中直接应用有关的名词概念,不做进一步的扩展(根据学生情况,可让学生自己查阅相关资料)。适度介绍其他条件对反应速率的影响,进而得出所有能向反应体系中输入能量,增加有效碰撞机会的方法都能提高反应速率的结论。

具体教学建议如下:

1.尽可能采用边讲边实验的方式,增加学生动手的机会,加深体验,有利于他们从中领悟教科书内容。

2.尽可能利用数据、动画等方法进行说明,以使教学深入浅出、生动形象。3.可以自行设计、开发实验,以增强教学效果,如:

(1)改变Na2S2O3和H2SO4的浓度,观察出现浑浊所需的时间。

(2)用两张滤纸条蘸FeSO4的浓溶液,其一置于空气中,另一置于O2中,观察纸条颜色变化的快慢。

(3)取30%的H2O2 2 mL于试管中,插入用砂纸打光的铜丝,有气泡迅速生成。 2H2O2 == 2H2O+O2↑

4.也可以设计思考题,如:

(1)请列举生活中有关影响化学反应速率的事实。

(2)影响化学反应速率的因素有哪些?是如何影响的?怎样解释?

40 *(3)从化学键角度思考反应物分子中键能的高低对反应的活化能及反应速率的影响。

二、活动建议 【实验2-2】

(1)KMnO4溶液的浓度不要大,否则溶液颜色过重,需要草酸的量及褪色时间都要发生相应变化。配制成0.01 mol·L-1比较合适。KMnO4溶液要用硫酸酸化。

(2)为保证KMnO4溶液的紫红色彻底褪去,本实验中草酸用量分别过量了1倍和3倍,可以调整草酸用量,探求更好的实验效果。

(3)实验开始时溶液褪色较慢,由于反应中生成的Mn2+具有催化作用,随后褪色会加快。 【实验2-3】

本实验所用的冷水用自来水即可,若用冰水混合物温度更低,出现浑浊的时间更长,更利于比较。为了便于比较,使浑浊程度相同,可在试管背后做一个黑色标记,以其被遮住为准。最好用体育比赛用的秒表来连续计时。 【实验2-4】

MnO2的催化反应,根据H2O2的浓度来调整木条余烬距离液面的高度,直接使用浓度较高的(30%)H2O2时,余烬距离液面远些(3 cm左右),否则会因泡沫过多而使余烬熄灭。开头带余烬的木条悬在液面上没有明显变化(说明H2O2没有明显分解),从漏斗加入MnO2粉末后,立刻看到木条余烬复燃,说明瓶中有大量气体逸出(突显了催化剂的作用)。H2O2浓度较低时余烬离液面应近些(2 cm左右),以免实验现象不明显。实验时要把准备工作做好,当把带余烬的木条放入锥型瓶时,要迅速从漏斗撒入MnO2粉末,不要让余烬在瓶内停留时间过长,以免烟多影响观察。 【科学探究1】

1.因为方程式已经给出信息4I-+O2+4H+ == 2I2+2H2O,在不加酸的情况下,O2不能氧化I-,所以,要先向一定体积的KI溶液中滴加淀粉溶液,然后再加入稀硫酸。

2.直链淀粉主要是1,4-α-糖苷型的结合,它们盘旋成一个螺旋,每一圈约含6个葡萄糖单位,每个分子中的一个基团和另一个基团保持着一定的关系和距离。分子的结构不仅取决于分子中原子间的化学键联系,还要看立体形象,而这个立体形象取决于分子中的长链的盘旋情况。直链淀粉形成螺旋后,中间的隧道恰好可以装入碘分子,形成一个蓝色络合物。温度高(近沸)时,淀粉中的氢键作用大大削弱,长链的螺旋结构被破坏,I2分子与淀粉的作用大大削弱,溶液呈无色。冷却后长链的螺旋结构重新形成,又出现蓝色。建议本实验做室温和0 ℃(冰水混合物)时的比较。 【科学探究2】

1.向5%的H2O2中滴入FeCl3或CuSO4溶液时都有细小气泡产生,滴入FeCl3溶液产生的气泡更快些,说明催化剂是有选择性的。可以参考【实验2-1】把本实验变成一个定量实验。

2.本实验是【实验2-2】的延续。

41 由于Mn2+对KMnO4的氧化作用有催化功能,所以加入Mn2+的试液中的颜色褪色明显快些。反应机理可能如下: Mn(Ⅶ)+Mn(Ⅱ) → Mn(Ⅵ)+Mn(Ⅲ) Mn(Ⅵ)+Mn(Ⅱ) → 2Mn(Ⅳ) Mn(Ⅳ)+Mn(Ⅱ) → 2Mn(Ⅲ) Mn(Ⅲ)与C2O42-生成一系列络合物,MnC2O4+、Mn(C2O4)2-、Mn(C2O4)33-等,它们慢慢分解为Mn(Ⅱ)和CO2。 MnC2O4+ → Mn2++CO2+ ·CO2- Mn(Ⅲ)+·CO2- → Mn2++CO2

总反应为:2MnO4-+5C2O42-+16H+ → 2Mn2++5CO2↑+8H2O 3.淀粉在酸的催化下可以水解生成葡萄糖

如果欲达到使淀粉水解完全的目的,需要很长时间;在淀粉溶液中加入碘水后,淀粉溶液变蓝。实验时,把另一支试管中事先备好的唾液倒入淀粉和碘水的混合溶液中,稍加振荡,蓝色迅速褪去。这是由于唾液中含有一种淀粉酶,它在很温和的实验条件下,具有很高的催化活性。

本实验进一步说明了催化剂有选择性。

三、习题参考

(一)参考答案

1.(1)加快。增大了反应物的浓度,使反应速率增大。

(2)没有加快。通入N2后,容器内的气体物质的量增加,容器承受的压强增大,但反应物的浓度(或其分压)没有增大,反应速率不能增大。

(3)降低。由于加入了N2,要保持容器内气体压强不变,就必须使容器的容积加大,造成H2和I2蒸气的浓度减小,所以,反应速率减小。

(4)不变。在一定温度和压强下,气体体积与气体的物质的量成正比,反应物的物质的量增大一倍,容器的容积增大一倍,反应物的浓度没有变化,所以,反应速率不变。 (5)加快。提高温度,反应物分子具有的能量增加,活化分子的百分数增大,运动速率加快,单位时间内的有效碰撞次数增加,反应速率增大。

2.A。催化剂能够降低反应的活化能,成千上万倍地提高反应速率,使得缓慢发生的反应2CO+2NO== N2+2CO2迅速进行。给导出的汽车尾气再加压、升温的想法不合乎实际。

(二)补充习题

1.从下列实验事实所引出的相应结论正确的是()。

42

2.在锌与某浓度的盐酸起反应的实验中,一个学生得到下面的结果:

则下列说法正确的是()。

①t1=75 s ②t2>200>t3③单位时间内消耗的锌的质量mG>mF>mB A.① B.①② C.只有② D.全部正确 参考答案 1.A、C;2.C。

第三节 化学平衡

一、教学设计

随着化学知识的不断积累和对实验现象的深入观察,学生可能会产生是不是所有的化学反应都能进行完全(达到反应的限度)这样的疑问。教学中可本着温故知新的原则,从学生已有关于溶解的知识,从溶解平衡导入化学平衡。从一个熟悉的内容出发引领学生进行思考,充分利用学生的―最近发展区‖(最近发展区理论强调人的思维是有弹性、有潜力的,在不同

43 的社会环境中具有伸缩性。这样,对同一内容的学习,在不同时间多次进行,而且每次都是经过改组的,目的不同的,分别着眼于问题的不同侧面,就会使学生的认识逐步深入)。通过对溶解平衡的理解和迁移,让学生建立起化学平衡是个动态平衡的概念。再用颇具启发性的化学实验引导学生得出使化学平衡移动的条件,达到既激发学习兴趣,又启发思维的目的。为了加深学生对化学平衡的认识,教科书列举了H2(g)+I2 (g)

2HI反应中的相关数据,从定量角度给以深化,希望学生能够从变化的数据中找出规律,即化学平衡常数,并学会描述化学平衡的建立过程,知道化学平衡常数的涵义,能利用化学平衡常数计算反应物的转化率。

对化学平衡的教学应重视实验,教师应精心准备实验,最好以边讲边实验的形式进行。引导学生认真观察实验现象,启发学生充分讨论,一方面要提供建构理解所需的基础,同时又要留给学生广阔的建构的空间,让他们针对具体情境采用适当的策略,师生共同归纳出平衡移动原理。对于影响化学平衡的条件应重点讲解浓度对化学平衡的影响,启发学生运用浓度变化对化学反应速率的影响来解释浓度变化对化学平衡的影响,进而推及压强变化对化学平衡的影响;要通过实验引导学生得出总是吸热方向的反应速率对温度的变化最敏感,变化幅度最大,从而得出温度变化导致平衡移动的方向;要引导学生从化学平衡状态的定义(各组分的百分含量保持不变)来理解化学平衡常数,学会利用数据,从中分析总结规律。对Kc而言,它只受温度影响,不受浓度影响,不必进一步推导说明。

本节教学的重点和难点是: 1.建立化学平衡的概念。 2.影响化学平衡移动的条件。 3.勒沙特列原理的归纳总结。 建议采用如下模式进行教学:

还可以设计提出下述思考题:

1.反应物浓度的变化如何影响化学平衡?加以理论解释。2.能否把它们用于解释压强对气体反应的化学平衡的影响? 3.通过观察2NO2何种推论?

4.怎样用图形表示浓度、压强、温度、催化剂等对化学平衡的影响?

44

N2O4这个平衡体系在冷水和热水中颜色的变化,你可以得出5.K值的大与小说明了什么?在同一条件下,正、逆反应的化学平衡常数有何关系?

二、活动建议 【实验2-5】

K2Cr2O7是橙红色晶体。

为了使溶液的体积变化忽略不计,加酸和碱的浓度都要大些,以使加入量不多,且可避免生成多酸。可以在滴入酸观察溶液颜色变化后,再滴入碱液,进行颜色对比。使学生留下清晰的印象。 【实验2-6】

在0.005 mol/L的FeCl3溶液中加入0.01 mol/L的KSCN溶液,振荡,所得溶液的红色较浅。本实验的关键是第一次获得的Fe(SCN) 3溶液浓度要小,然后滴加浓的FeCl

3、KSCN溶液时才会有明显的颜色变化。

因为Fe(OH) 3的溶解度非常小,滴加NaOH溶液后发生反应Fe3++3OH- == Fe(OH) 3↓,使溶液中的Fe3+浓度降低,混合液的颜色变浅。NaOH溶液不要加入过多,只要使溶液的红色变浅即可。 【实验2-7】

实验时,可把NO2的平衡球在热水和冰水中交替进行浸泡,观察颜色变化。

三、问题交流 【思考与交流】

1.化学平衡状态发生了改变。当滴加浓的FeCl3或KSCN溶液时,溶液颜色都变得更红,说明Fe(SCN) 3的浓度增大,化学平衡向正反应方向移动。当向溶液中滴加NaOH溶液时,红色变浅,说明Fe(SCN) 3的浓度变小。

2.通过上述实验结果,可以推知:增大反应物浓度化学平衡向正反应方向移动,减小反应物浓度化学平衡向逆反应方向移动。【学与问】

对于已经达到化学平衡的可逆反应,减小反应物浓度正反应速率减小,平衡向逆反应方向移动;增大反应物浓度,正反应速率增大,平衡向正方反应方向移动。

四、习题参考

(一)参考答案

1.正、逆反应速率相等,反应物和生成物的质量(或浓度)保持不变。

2.

3.反应混合物各组分的百分含量,浓度、温度、压强(反应前后气体的物质的量有变化的反应),同等程度地改变正、逆反应,不能使。

4.(1)该反应是可逆反应,1 mol N2和3 mol H2不能完全化合生成2 mol NH3,所以,反应放出的热量总是小于92.4 kJ。

45 (2)适当降低温度,增大压强。 5.B; 6.C; 7.C; 8.C。 9.设:CO的消耗浓度为x。

(二)补充习题 1.某化学反应2A(g)

B(g)+D(g)在四种不同条件下进行,B、D起始浓度为零,反应物A的浓度随反应时间的变化情况如下表:

根据上述数据,完成下列填空:(实验序号1以(1)代表,余同) 在(1)中,反应在10至20 min内平均速率为____mol·L-1·min-1。 在(2)中,A的初始浓度c2=____mol·L-1。

设(3)的反应速率为v3,(1)的反应速率为v1,则v3 ___ v1(填>、=、<)且c3 ___ 1.0 mol·L-1)(填>、=、<)。

(4)比较(4)和(1),可推测该反应是反应(选填吸热、放热)。理由是____。 2.某温度下,在一容积可变的容器中,反应2A(g)+B(g)

2C(g)达到平衡时,A、B和C的物质的量分别为4 mol、2 mol和4 mol,保持温度和压强不变,对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整,可使平衡右移的是()。 A.均减半 B.均加倍

C.均增加1 mol D.均减少1 mol 参考答案:

46 1.(1)0.013 (2)1.0 (3)>,> (4)吸热,因为温度升高时,平衡向右移动。 【简析】要学会分组对比,(1)和(2)反应温度相同,虽然达到平衡浓度所需时间不同,但平衡浓度相同,只有起始浓度相等才行。为什么(2)达到平衡所需时间短,该反应是一个气体Δn=0的反应,可以理解为(2)反应时的压强较高或是加入了催化剂。(2)、(3)反应温度相同,平衡浓度(3)>(2),只有(3)的起始浓度大才行。(1)和(4)起始浓度相同,但(4)的反应温度高、平衡浓度低,只有吸热反应才行。 2.C。 【简析】

本题是一个气体物质的量减小的反应,它的特殊条件是:―容积可变的容器‖―保持温度和压强不变‖。在保持温度和压强不变的情况下,把平衡混合物中三者的物质的量―均减半‖或―均加倍‖,容器的容积必须减半或加倍。反应混合物的浓度没有发生变化,对一个气体物质的量减小的反应,改变条件后,反应混合物的浓度不发生变化,平衡是不移动的。

题目给的条件是A、B、C三种物质的物质的量之比为2∶1∶2,若把A、B、C三种物质各增加1 mol拆分为A、B、C,依次为1 mol、、1 mol,使之符合2∶1∶2,在―容积可变的容器‖―保持温度和压强不变‖的条件下,各物质的浓度仍然不变,多余了,就可以判断为增大了反应物的浓度,使平衡向正反应方向移动。若各减少1 mol,思路与之相似,应向左移动。

第四节 化学反应进行的方向

一、教学设计

认识新知识与旧知识之间的联系,并把新知识纳入自己已有的学科知识结构,使知识成为自己的,是学生主动建构知识体系的必经之路。在学生学习了化学反应及其能量变化、化学反应速率、化学反应的限度之后,教科书安排了难度较大的化学反应进行的方向的内容。本节内容要用到自由能知识(ΔG=ΔH-TΔS),这对高中学生来说有一定难度。根据《普通高中化学课程标准》只要求学生―能用焓变和熵变说明化学进行的方向‖,对自由能知识没有相关要求。从学生的知识基础考虑,教材回避了焓判据、熵判据的理论推导,从学生的已有知识和生活经验出发,分四个层次就化学反应的方向进行了介绍。首先,以学生熟悉的自发进行的放热反应为例,介绍化学反应有向能量降低方向自发进行的倾向——焓判据;以生活现象为例,说明混乱度(熵)增加是自然界的普遍规律,也是化学反应自发进行的一种倾向——熵判据。其次,用实例说明单独运用上述判据中的任一种,都可能出现错误,都是不全面的。第三,要正确的判断化学反应进行的方向,需要综合考虑焓变和熵变的复合判据,这一判据的推导是大学化学的内容,需留待以后学习。第四,在【科学视野】中简单介绍了自由能判据的结论性内容。这只是为特别有兴趣的学生准备的,教学中对此不作要求。为了使学生对化学反应方向判据形成科学的认识,教材利用日常生活中的见闻诱导学生得出:根据反应的焓变和熵变的大小,只能判断反应自发进行的可能性,不能确定反应是否一定发生或反应速率的大小。教学中要通过上述知识的介绍,使学生体会事物的发展、变化常常受多种因素的制约,要全面分析问题。

本节教学重点和难点:焓减与熵增与化学反应方向的关系。

47 教学建议如下:教学中对于化学反应进行方向的问题要充分发挥学生的想象力,在他们的热烈交流中,逐渐得出化学反应总是向着使体系能量降低的方向进行。反应的等压热效应(焓变)与反应热是一致的,不必把焓变与反应的等容热效应联系起来。对熵的教学,建议也只停留在混乱度这个层面上,不必给出严格的熵的定义,以免使问题复杂化。在整个教学活动中要营造一个能让学生展现自我的氛围,充分发展学生的思维,要多向互动,充分交流,为学生主动构建、发展自己的知识体系提供帮助,达到能初步了解焓变和熵变对化学反应方向的影响的教学目的。

二、活动建议

可以提出一些问题、补充一些实验,启发学生思考。如可提出这样的问题: 请列举你所知道的自发进行的过程(酚酞试液在NaOH溶液中的扩散,香水香气的扩散等),由此你能得出何种结论?

可补充气体扩散的实验:充满NO2的集气瓶上倒扣一个空集气瓶,静置,上瓶逐渐出现棕色。NO2自发扩散到空瓶中。

三、问题交流 【学与问】

由于反应中生成气体是熵增大的过程,所以增大了反应的自发性。与之类似的如用浓磷酸与食盐固体反应制取HCl气体,对复分解反应来说看似矛盾,但生成了HCl气体,是熵增大的过程,HCl脱离反应体系,使得反应得以正常进行。在熔融态,用金属钠与KCl反应制取钾,把反应温度控制在金属钾的沸点以上,使钾以气体形式产生,既是熵增大的过程,又是减少生成物浓度平衡向正反应方向移动等,都是利用理论知识使看似不能发生的反应得以进行。

四、习题参考 参考答案

1.铵盐溶解常常是吸热的,但它们都能在水中自发地溶解。把两种或两种以上彼此不发生反应的气体依次通入到同一个密闭容器中,它们能自发地混合均匀。

2.在封闭体系中焓减和熵增的反应是容易自发发生的。在判断化学反应的方向时不能只根据焓变ΔH<0或熵增中的一项就得出结论,而是要全面考虑才能得出正确结论。 教学资源1 1.化学反应速率

在等容体系中进行的化学反应,其反应速率通常是用一种反应物或产物的浓度在单位时间内的变化来表示。随着反应的不断进行,反应物的浓度在减小,生成物的浓度在增加,反应速率随时都在变化,正反应速率减小,逆反应速率增大。所以,化学反应速率有平均反应速率和即时反应速率之分。

教科书中的计算方法求出的速率是平均速率,是在某一时间段内反应物或生成物浓度的变化量:

48 在浓度计算过程中,总是用某一时刻的浓度减去起始浓度来求浓度的变化。为了保证速率值为正值,在求算反应物的浓度变化时,要在差值前加一个负号―-‖,即反应物的浓度变化=-(某一时刻的浓度-起始浓度)。

对于反应 aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g) 在进行时,反应物和生成物都是按其计量数比消耗和生成的,如果A的消耗浓度为w,B的消耗浓度则为bw/a,即A、B的消耗浓度之比为a∶b;同理,C、D的生成浓度之比为c∶d,所以在同一个化学反应中以不同物质表示的反应速率其数值可能不同,其关系为 νA∶νB∶νC∶νD=a∶b∶c∶d 表示化学反应的即时速率要用到高等数学中的微分学知识,如反应物A的即时速率为(无限小的浓度变化与无限小的时间变化之比),但其速率大小关系仍为

νA∶νB∶νC∶νD=a∶b∶c∶d 测定化学反应速率的方法一般分为化学方法和物理方法两种。

化学方法利用化学分析方法来测定某时刻反应体系中各物质的浓度。使用这种方法测定反应速率时,必须让取出的样品立即停止反应,否则所测定的浓度值就不准确。使反应立即停止的方法有骤冷、冲稀、加入阻化剂或去除催化剂等。要根据具体反应的特点选择适宜的方法,这种方法可以直接得出不同时刻的浓度数据。

物理方法通过反应物、生成物物理性质的测定来求出其对应的浓度。例如测定体系的旋光度、折光率、电导、电动势、导热率、吸收光谱、压力或体积的变化等。利用这种方法进行测定,必须要先找出物质浓度与被测物理性质之间的关系才行。此类方法快速便捷,可以连续测定,自动记录。 2.催化剂加速化学反应的原理

催化作用原理十分复杂。几十年来,有关催化剂的资料积累了许多,也提出过不少的催化理论,但至今还缺乏适用范围广泛的理论来阐明催化剂的作用原理,并指导人们更好地选择催化剂。这是由于催化反应,特别是多相催化反应,是一个十分复杂的问题。它不仅涉及一般的化学反应机理,而且还涉及到固体物理学、结构化学和表面化学等学科,而这些都是人们至今还在探索的科学领域。另一方面,催化理论的研究,还必须借助于先进的实验手段,但目前研究催化剂反应机理的实验工具还不够完善,至今人们还无法洞察催化反应在进行过程中催化剂表面的结构变化,以及反应物在具体催化过程中的转化情况。目前催化理论落后于催化剂在工业生产中所获得的巨大成就,所以必须加强催化学科基础理论的研究。

催化剂与反应物同处于均匀的气相或液相中的催化称为单相催化(又叫均相催化)。单相催化一般认为是反应物与催化剂先生成一定的中间产物,然后催化剂又从这些中间产物中产生出来。反应物与催化剂形成中间产物,再由中间产物变为产物,其总的活化能,要比反应物之间直接反应成为生成物的活化能小得多。例如,乙醛分解为甲烷和一氧化碳的反应: CH3CHO → CH4+CO 49 在518 ℃时,如果没有催化剂,此反应的活化能是190 kJ。但若有碘蒸气作催化剂,此反应分两步进行:

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

两步反应所需的总的活化能为136 kJ。用碘作催化剂后,活化能降低了54 kJ,使反应速率加大约1万倍。

在水溶液中的单相催化,大都是由H+或OH- 所引起的。例如,在水溶液中糖的转化、酯的水解、酰胺及缩醛的水解等,都因有H+的参加而加速。

催化剂自成一相(固相),在催化剂表面进行的催化作用叫做多相催化。对于多相催化反应,目前有三种理论:即活性中心理论、活化络合物理论和多位理论。

(1)活性中心理论

活性中心理论认为,催化作用发生在催化剂表面上的某些活性中心。由于这些活性中心对反应物分子产生化学吸附,使反应物分子变形,化学键松弛,呈现活化状态,从而发生催化作用。在固体表面,活性中心存在于棱角、突起或缺陷部位。因为这些部位的价键具有较大的不饱和性,所以具有较大的吸附能力。通常活性中心只占整个催化剂表面的很小部分。例如,合成氨的铁催化剂的活性中心只占总表面积的

%。活性中心理论可以解释:为什么微量的毒物就能使催化剂丧失活性(毒物破坏或占据活性中心),为什么催化剂的活性与制备条件有关(制备条件能影响晶体结构,即影响活性中心的形成)。

(2)活化络合物理论

活化络合物理论阐明了活性中心是怎样使反应物活化的,这种理论认为,反应物分子被催化剂的活性中心吸附以后,与活性中心形成一种具有活性的络合物(称为活化络合物)。由于这种活化络合物的形成,使原来分子中的化学键松弛,因而反应的活化能大大降低,这就为反应的进行创造了有利条件。

(3) 多位理论

活性中心理论和活化络合物理论都没有注意到催化剂表面活性中心的结构,因而不能充分解释催化剂的选择性。多位理论认为,表面活性中心的分布不是杂乱无章的,而是具有一定的几何规整性。只有活性中心的结构与反应物分子的结构成几何对应时,才能形成多位的活化络合物,从而发生催化作用。这时催化剂的活性中心不仅使反应物分子的某些键变得松弛,而且还由于几何位置的有利条件使新键得以形成。

上述的三种多相催化理论都能解释一些现象,但还有许多事实不能说明。在这三种理论中,有两点是共同的:第一,认为催化剂表面有活性中心存在,催化剂表面结构不是均匀的,催化能力不是各处一样。第二,认为反应物分子与活性中心之间相互作用的结果使化学键发生改组,从而生成产物。至于活性中心的本质和活化络合物的本质,是今后需进一步研究的重要课题。 3.化学平衡常数

(1)平衡常数表达式及其意义

对于化学反应 mA+nB

pC+qD

50

推荐第10篇:高二化学选修4第二章复习计划(优秀)

高二上学期化学选修四第二章期末复习计划

高二化学备课组 主讲人:——

一、复习时间:2018年9月17日——2018年9月23日。总课时大约6节。

二、复习内容:选修四化学反应原理第二章化学反应速率和化学平衡。(重难点是化学平衡)

三、课时分配:主要完成基础知识复习和每节练习题,必要时可进行专题训练。

四、复习试题:除了导学案和固学案,可适当挑一些易错题目,精编模拟试题,试题最好具有针对性。建议有重点知识归纳,另有精选模拟题目,题目不在多而在精,既重点又全面。

五、课堂复习方法(知点采用PPT授课引导学生回顾,习题课通过学生讨论找到好方法,大家共享)。(关键点:学生多看书,多做题,老师归纳知识点,老师评讲试题,各环节时间分配问题)

六、模拟试题使用策略

学生练习,批改,更正,讲评。教师讲评之前一定要批改试卷,便于了解学生的学情。根据学生的试卷反馈进一步调整复习计划。

第11篇:化学选修四教学工作计划

高二化学教学计划

一、指导思想

以化学新课程标准为指引,认真落实学校教学工作计划,以提高课堂教学质量和培养学生综合能力为目标,抓好常规教学,夯实基础,不断优化课堂教学的方法和手段,以培养学生自主学习和合作学习的能力以及创新思维能力作为教学教研工作的中心任务。

二、现状分析

1、教材分析:

选修4《化学反应原理》内容是最基本的化学反应原理,包括反应速率、反应方向及限度等问题。从理论的高度认识酸、碱和盐的本质及其在溶液中的反应。对于大家已经熟悉的化学反应与能量的关系,将以反应热与反应物的物质的量的定量关系为主。以化学能和电能的相互转化为基础的电化学过程和装置,如电池、电冶金和金属腐蚀等,是富有时代气息和应用广泛的领域。作为化学原理应用于实际的每个实例,都是那样的有趣和富有启发性。

2、学情分析:

理科班大多数学生有学习化学的兴趣,有较好的学习习惯和一定的学习方法。但学生程度参差不齐,由于高一课时紧,内容多,部分学生必修

1、2的知识遗忘较严重,理解掌握上差别较大。有极个别学生基础薄弱,没有养成良好的学习习惯。

三、工作目标

1、以学校教学工作计划为指导,围绕化学教研组计划要求认真学习教育教学理论,认真研究和学习高考考试说明,做好高中化学新课程标准的实施工作,在实践中不断探索和研究,增强对新课标的理解和驾驭能力,立足课堂开展教学研究,实现课堂教学的高效化,转变教学方式和学生学习方式,为学生的终身发展奠定良好的基础。在加强常规教学的同时,积极开展科研课题的实验和研究,以及为高三培养化学尖子作好培优工作。

2、根据学校教学工作计划,结合学科实际,落实各项教研和教学常规工作。树立质量为本的教学理念,全面推进教学改革,确保教学质量稳步提高。不断更新教育观念,积极投身教学改革,促进教学质量稳步提高。

四、具体工作措施

1、认真做好教学常规,确保教学有效开展

深入备好每节课,按照课程标准的要求,积极认真地做好课前的备课资料的搜集工作。精心设置习题,合理、分层布置学生作业,书面作业要求全批全改;学生配套教辅不定期抽查,发现问题及时解决,及时反馈。精选每章的测验题,与备课组共同出题,并要达到一定的预期效果。对每一次测试要认真分析,总结,为学生确定合理的目标。

2、积极开展实验教学,提高学生学习兴趣

化学是一门以实验为基础的自然科学,积极、认真开展实验教学有助于提高学生的学习兴趣和直观理解,有助于培养学生实验能力。依据学校现有实验条件,在保证演示实验绝大部分完成的基础上,适当开展学生分组实验和课后实践。

3、做好综合实践,践行分层教学

(1)培养特长生学习、探究化学的兴趣和能力。

(2)利用晚自习做好缺差辅导,确保每一个学生学习不掉队。

4、积极参加教研活动,提高教学业务能力

(1)学习化学课程标准,明确新课程的具体要求,利用每周的教研组和备课组活动时间,认真学习新课程教学理念,深入研究教育教学方法。

(2)定时与备课组内的老师进行交流,解决有关问题。与备课组每周进行一次活动,内容包括有关教学进度的安排、疑难问题的分析讨论研究,化学教学的最新动态、化学教学的改革与创新等。

(3)积极参加教学改革工作。要使学生参与到教学的过程中来,更好地提高他们学习的兴趣和学习的积极性,使他们更自主地学习,学会学习的方法。都能积极响应学校教学改革的要求,充分利用网上资源,使用启发式教学,充分体现以学生为主体的教学模式,不断提高自身的教学水平。

第12篇:《化学反应热的计算》教案4(人教版选修4)

《化学反应热的计算》教案4(人教版选修4)

选修4 化学反应与原理 第一章化学反应与能量

第三节 化学反应热的计算教学设计 1教材分析

(1) 本节教学内容分析

前面学生已经定性地了解了化学反应与能量的关系,通过实验感受到了反应热,并且了解了物质发生反应产生能量变化与物质的质量的关系,及燃烧热的概念。在此基础上,本节介绍了盖斯定律,并从定量的角度来进一步认识物质发生化学反应伴随的热效应。本节内容分为两部分:

第一部分,介绍了盖斯定律。教科书以登山经验\"山的高度与上山的途径无关\"浅显地对特定化学反应的反应热进行形象的比喻,帮助学生理解盖斯定律。然后再通过对能量守恒定律的反证来论证盖斯定律的正确性。最后通过实例使学生感受盖斯定律的应用,并以此说明盖斯定律在科学研究中的重要意义。

第二部分,利用反应热的概念、盖斯定律和热化学方程式进行有关反应热的计算,通过三道不同类型的例题加以展示。帮助学生进一步巩固概念、应用定律、理解热化学方程式的意义。

本节引言部分用几句简短的话说明了学习盖斯定律的缘由以及盖斯定律的应用,本节内容中,盖斯定律是个难点,为了便于学生理解,教科书以测山高为例,并用能量守恒定律来论证。最后用co的摩尔生成焓的计算这个实例来加强学生对于盖斯定律的理解。学生在掌握了热化学方程式和盖斯定律的基础上,利用燃烧热的数据,就可以进行简单的热化学计算。这样的安排符合学生的认知规律,并让学生掌握一种着眼于运用的学习方式,体现了新课标的精神。

(2) 课程标准的要求 《课程标准》 《模块学习要求》

了解反应热和含变得涵义,能用盖斯定律进行有关反应热的计算 1.能利用热化学方程式进行简单计算

2.了解盖斯定律的涵义,能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算 (3) 本节在本章及本模块中的地位和作用

能源是人类生存和发展的重要物质基础,本章通过化学能与热能转化规律的研究帮助学生认识热化学原理在生产、生活和科学研究中的应用,了解化学在解决能源危机中的重要作用,知道节约能源、提高能量利用率的实际意义。

在必修化学2中,学生初步学习了化学能与热能的知识,对于化学键与化学反应中能量变化的关系、化学能与热能的相互转化有了一定的认识,本章是在此基础上的扩展与提高。引入了焓变的概念,使学生认识到在化学反应中能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础的,二者密不可分,但以物质为主。而能量的多少则是以反应物和产物的物质的量为基础。把对于化学反应中的能量变化的定性分析变成了定量分析。解决了各种热效应的测量和计算的问题。在这一节里,我们将进一步讨论在特定条件下,化学反应中能量变化以热效应表现时的\"质\"\"能\"关系,这既是理论联系实际方面的重要内容,对于学生进一步认识化学反应规律和特点也具有重要意义。

本节内容是第一章的重点,因为热化学研究的主要内容之一就是反应热效应的计算。反应热的计算对于燃料燃烧和反应条件的控制、热工和化工设备的设计都具有重要意义。 (4) 学习目标

(一)知识与技能目标

1.了解反应途径与反应体系

2.理解盖斯定律的涵义,能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。

3.能利用热化学方程式进行有关反应热的简单计算;

(二)过程与方法目标

1.从途径角度、能量守恒角度分析和论证盖斯定律,培养分析问题的能力;

2.通过热化学方程式的计算和盖斯定律的有关计算,培养计算能力。

(三)情感态度与价值观目标 1.通过对盖斯定律的发现过程及其应用的学习,感受化学科学对人类生活和社会发展的贡献。同时养成深入细致的思考习惯。

2.通过加强练习,及时巩固所学知识,养成良好学习习惯;形成良好的书写习惯。 (5) 学习重点

1. 盖斯定律的涵义和根据盖斯定律进行反应热的计算;

2. 根据热化学方程式进行反应热的计算(不同质量反应物与能量变化、生成物的量与能量变化的关系等) (6) 学习难点 盖斯定律的应用 (7) 教学方法

a.类比法-创设问题情境,引导学生自主探究-从途径角度理解盖斯定律

b.推理法-从能量守恒角度理解盖斯定律

c.言语传递法-适时引导

d.实践训练法-例题分析、当堂训练

教学中还要注意的问题:

1、引导学生准确理解反应热、燃烧热、盖斯定律等理论概念,熟悉热化学方程式的书写,重视概念和热化学方程式的应用

2、进行有关燃烧热计算时,要强调以1mol纯物质为标准,因此须注意热化学方程式中物质的化学计量数和反应的△h相对应(物质的化学计量数出现分数形式)。同时还要注意物质的量、物质的质量、气体摩尔体积等之间的换算关系,但还要强调是以1mol纯物质完全燃作标准来进行的。

3、有关反应热的计算与有关物质的量的计算联系很紧密,在计算过程中要注意培养学生综合应用知识的能力。

4、可以适当补充一些不同类型的习题,发现问题及时解决。如以煤、石油和天然气的主要成分发生燃烧的反应为例,不仅巩固、落实了知识和计算能力,还能通过计算的结果说明这些物质燃烧时,其△h的数值都很大,进一步认识煤、石油、天然气是当今世界上最重要的化石燃料。唤起学生资源利用和保护环境的意识和责任感。

5、在教学过程中还应注意以下几点:

(1)明确解题模式:审题→分析→求解

(2)有关热化学方程式及有关单位书写正确。

(3)计算准确

(4)反思解题关键处(燃烧热的标准、热化学方程式的含义)及错误易发处 2.教学过程 (1)教学流程图

环节一 知识铺垫: 与旧知识\"燃烧热\"相衔接,减少学生的陌生感,且为学生设计测定\"h2(g)+1/2o2(g)==h2o(g) △h1=-241.8kj/mol, h2o(g)==h2o(l) △h2=-44kj/mol

那么,h2的燃烧热△h应该是多少?

做好知识与理解的铺垫

环节二 创设情景 如何测出这个反应的反应热:c(s)+1/2o2(g)==co(g) δh1=? 引入新课

思考并回答:①能直接测出吗?如何测? ②若不能直接测出,怎么办? 环节三 盖斯定律

的引出 分析教材中的插图1-9,在进行类比,得出盖斯定律,并从能量守恒角度加以理解

环节四 盖斯定律 适当练习,及时发现问题,及时解决。通过练习, 的应用 加深对概念本身的理解盖斯定律和加强概念的应用。 环节五 小结盖斯 定律、作业 (2)教学过程 课时划分:两课时 第一课时 环节 教学内容 c 教师行为 e 学生行为 e 教学意图 1 知识铺垫 情景创设:

下列数据表示燃烧热吗?为什么?

h2(g)+1/2o2(g)==h2o(g) △h1=-241.8kj/mol

那么,h2的燃烧热△h应该是多少? (已知: h2o(g)==h2o(l) △h2=-44kj/mol)

思考:

不是,因为当水为液态是反应热才是燃烧热。

h2(g)+1/2o2(g)==h2o(l) △h=△h1+△h2=-285.8kj/mol 初步了解\"途径\",为理解盖斯定律做铺垫 2 新课引入 情景创设:

如果2mol碳不完全燃烧成2molco时,会有多少能量损失呢? 思考并回答:

①能直接测出吗?如何测? ②若不能直接测出,怎么办? 分析讨论;通过什么途径来得知能量的损失。 (1) 实验测定

(2) 通过热化学方程式得知。 3 盖斯定律的引出

教师引导思考--观察教材p11图1-9 类比-- ①c(s)+1/2o2(g)==co(g) δh1=? ②co(g)+1/2o2(g)== co2(g) δh2=-283.0kj/mol ③c(s)+o2(g)==co2(g) δh3=-393.5kj/mol 引导学生从能量守恒考虑理解盖斯定律。 回答思考结果

[学生活动]讨论发现:由碳生成co时的反应热的计算方案: ① + ② = ③ ,

则 δh1 + δh2 =δh3 所以,δh1 =δh3-δh2 =-393.5kj/mol+ 283.0kj/mol=-110.5kj/mol 学生归纳:得出盖斯定律

不管化学反应是分一步完成或分几步完成,其反应热是相同的。换句话说,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。 4 盖斯定律的应用 列举例题 例题1 这个热化学方程式说明了什么? 分析回答:

石墨不会自动变成金刚石;石墨与金刚石的能量相差不远。 巩固理解 5 小结:归纳盖斯定律及其应用。 学生总结: 深刻体会理解 盖斯其人简介: 附件1 学习过程反思与评价

1.在今天的探讨活动过程中,你觉得自己

a.很喜欢这种探讨学习的方式、感到这样学到的知识更不容易忘却

b.不喜欢这种方式,还是老师讲授的好,感到这样上课浪费时间,处理习题少。 c.能够积极思考老师提出的问题

d.仍然不知所措,被动接受和记录老师和同学得出的结论 e.你还有什么想法和建议

2.今天这节课你感到快乐吗?什么时候最快乐? 3.上完这节课你有什么遗憾吗? 附件2 知识考察 检测题: 课后作业:

1、书写盖斯定律内容:

2、教材p14第6题

3、补充作业:由金红石?tio2?制取单质ti,涉及到的步骤为:

tio2ticl4ti 已知:① c?s?+o2?g?=co2?g? ?h=?393?5 kj·mol?1 ② 2co?g?+o2?g?=2co2?g? ?h=?566 kj·mol?1 ③ tio2?s?+2cl2?g?=ticl4?s?+o2?g? ?h=+141 kj·mol?1 则tio2?s?+2cl2?g?+2c?s?=ticl4?s?+2co?g?的?h= 。

答案:?80 kj·mol?1 第二课时

(重点在反应热的计算上;包括盖斯定律的应用;进行不同类型习题的巩固练习上;注意计算格式,书写规范性-计算过程带入单位) [复习]盖斯定律的内涵、燃烧热的定义。 [例1] 在 101 kpa时,1。6gch4 完全燃烧生成co2和液态h2o,放出 89.0 kj的热量,ch4 的燃烧的热化学方程式为?燃烧热为多少? 1000 l ch4(标准状况)完全燃烧后所产生的热量为多少?

ch4(g)+2o2(g)= co2(g)+ 2h2o(l);δh=-890 kj/mol 即ch4 的燃烧热为 890 kj/mol。

1000 l ch4 (标准状况)的物质的量为:

n(ch4)=v (ch4) / v m=1000l / 22.4l·mol-1 = 44.6mol 1mol ch4 完全燃烧放出 890 kj的热量,44.6 molch4 完全燃烧放出的热量为: 44.6 mol×890 kj/mol=3.97×104kj 答:ch4的燃烧热为 890 kj/mol,1000 l ch4(标准状况)完全燃烧产生的热量为 3.97×104kj。 [解] 根据题意,葡萄糖的燃烧热为2800kj/mol。

100 g葡萄糖的物质的量为:n(c6h12o6)= m(c6h12o6 )/m(c6h12o6 ) =100g/180g·mol-1=0.556mol。1mol c6h12o6完全燃烧放出 2 800 kj的热量,0.556 mol c6h12o6完全燃烧放出的热量为: 0.556 mol×2800 kj/mol=1560 kj。 (2)18g水为1mol,生成6mol水放热为2800kj,生成1mol水放热为2800kj×1/6=466.67kj.答:(1)100g葡萄糖在人体中完全氧化时产生1560 kj的热量。 (2) 466.67kj.例3.科学家盖斯曾提出:\"不管化学过程是一步完成或分几步完成,这个总过程的热效应是相同的。\"利用盖斯定律可测某些特殊反应的热效应。 (1)(s,白磷) + (2)

则白磷转化为红磷的热化学方程式_____________。相同的状况下,能量较低的是_________;白磷的稳定性比红磷___________(填\"高\"或\"低\")。 解析:依题意求:

据盖斯定律有:

=(?2983.2+4×738.5)kj/mol=-29.2kj/mol, 即 。

白磷转化为红磷是放热反应,稳定性比红磷低(能量越低越稳定)。

例4.要使1000g水由25℃升温至100℃,须燃烧多少摩尔甲烷?这些甲烷气体在标准状况下的体积为多少升?(水的比热容为4.18j/(g·℃);甲烷燃烧热为890.31kj/mol) 当堂练习--教材p14--

1、

2、

3、

4、5 附加当堂巩固练习

1、已知25℃、101kpa下,石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为 c(石墨)+o2(g)=co2(g) △h=-393.51 kj/ mol c(金刚石)+o2(g)=co2(g) △h=-395.4 kj/ mol 据此判断,下列说法中正确的是( )

a.由石墨制备金刚石是吸热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石的低 b.由石墨制备金刚石是吸热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石的高 c.由石墨制备金刚石是放热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石的低 d.由石墨制备金刚石是放热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石的高

2、已知2h2(g)+o2(g)=2h2o(l) △h=-571.6 kj/ mol co(g)+1/2 o2(g)=co2(g) △h=-283.0 kj/ mol 某h2和co的混合气体完全燃烧时放出113.74kj的热量,同时生成3.6g液态水,则原混合气体中的h2和co的物质的量之比为

3、已知1mol白磷转化成1mol红磷,放出18.39 kj热量,又知:

p4(白,s)+5o2 = 2p2o5(s) δh1,4p(红,s)+5o2 = 2p2o5 (s)δh2,则δh1和δh2的关系正确的是(b) a.δh1>δh2 b.δh1<δh2 c.δh1=δh2 d.无法确定 [解析]设想p4(白)转化为p(红),由题意第一个反应放的热量大于第二个反应,故δh1<δh2。

4、由氢气和氧气反应生成1mol水蒸汽放热241.8kj,写出该反应的热化学方程式:

。若1g水蒸气转化成液态水放热2.444kj,则反应h2(g)+1/2 o2(g)=h2o(l)的△h= kj/mol。氢气的燃烧热为 kj/mol。

5、已知ch4(g)+2o2==co2(g)+2h2o(l);△h=-890kj/mol,现有ch4和co的混合气体共0.75mol,完全燃烧后,生成co2气体和18g液态水,并放出515kj热量,co燃烧的热化学方程式为 ,写出求算过程。 教学评价

学习过程反思与评价

1.在今天的学习过程中,你觉得自己

a.不喜欢这种方式,还是老师讲授的好,感到这样上课浪费时间,处理习题少。 b.能够积极思考

c.仍然不知所措,被动接受和记录老师和同学得出的结论 d.你还有什么想法和建议

2.今天这节课你感到快乐吗?什么时候最快乐? 3.上完这节课你有什么遗憾吗? 知识考察

[作业] p13

7、

8、

9、

10、11

《化学反应热的计算》 作业

班级 学号 姓名 成绩

1、100g碳燃烧所得气体中,co占1/3体积,co2占2/3体积,且 c(s)+1/2 o2(g)===co(g)△h=-110.35 kj·mol-1 , co(g)+1/2 o2(g)===co2(g) △h=-282.57kj·mol-1

与这些碳完全燃烧相比较,损失的热量是 ( )

a、392.92kj b、2489.44kj

c、784.92kj d、3274.3kj

2、火箭发射时可用肼(n2h4)作燃料,二氧化氮作氧化剂,这两者反应生成氮气和水蒸汽。已知:n2(g)+2o2(g)==2no2g) △h=67.7kj·mol-1 n2h4(g)+o2(g)== n2(g)+ 2h2o(g) △h=-534kj·mol-1 则1mol气体肼和no2完全反应时放出的热量为 ( ) a、100.3kj b、567.85kj c、500.15kj d、601.7kj

3、已知:ch4(g)+2o2(g)==co2(g)+2h2o(l) △h=-q1kj·mol-1 2h2(g)+o2(g)==2h2o(g) △h=-q2kj·mol-1 2h2(g)+o2(g)==2h2o(l) △h=-q3kj·mol-1 常温下,取体积比为4:1的甲烷和氢气的混合气体11.2l(标准状况),经完全燃烧 后恢复到到常温,放出的热量(单位:kj)为 ( ) a、0.4q1+0.05q3 b、0.4q1+0.05q2 c、0.4q1+0.1q3 d、0.4q1+0.2q3

4、充分燃烧一定量丁烷气体放出的热量为q,完全吸收它生成的co2生成正盐,需要5mol·l-1 的koh溶液100ml ,则丁烷的燃烧热为 ( ) a、16q b、8q c、4q d、2q

5、已知胆矾溶于水时溶液温度降低。胆矾分解的热化学方程式为:cuso4·5h2o(s)== cuso4(s)+5h2o(l)△h=+q1kj·mol-1 。室温下,若将1mol无水硫酸铜溶解为溶液时放热q2kj,则 ( ) a、q1 >q2 b、q1=q2 c、q1

6、下列热化学方程式能表示可燃物的燃烧热的是

a、h2(g)+ cl2(g) ===2hcl(g) △h=-184kj·mol-1 b、ch4(g)+2o2(g)==co2(g)+2h2o(g) △h=-802.3j·mol-1 c、co(g)+1/2 o2(g)===co2(g) △h2=-293kj·mol-1 d、2h2(g)+o2(g)==2h2o(l) △h=-571.6kj·mol-1

7、已知下列热化学方程式:zn(s)+1/2 o2(g)===zno(s)△h1; hg(l)+1/2 o2(g)===hgo(s)△h2;则zn(s)+ hgo(s)== hg(l)+ zno(s),△h值为 ( ) a、△h2-△h1 b、△h2+△h1 c、△h1-△h2 d、-△h1-△h2

8、已知h2(g)+ cl2(g) ===2hcl(g) △h=-184.6kj·mol-1 , 则hcl(g)==1/2h2(g)+1/2cl2(g)的△h为 ( ) a、+184.6kj·mol-1 b、92.3kj·mol-1 c、-369.2kj·mol-1 d、+92.3kj·mol-1

9、已知:a(g)+b(g)==c(g)△h1;d(g)+b(g)==e(g)△h2;若a、d、混合气体1mol完全与b反应,放出热△h3,则a、d的物质的量之比是 ( ) a、(△h2-△h3 ):(△h1-△h3)

b、(△h3-△h2 ):(△h1-△h3) c、(△h3-△h2 ):(△h3-△h1) d、(△h1-△h2 ):(△h3-△h2)

10、已知①2c(s)+ o2(g)===2co(g)△h=-221.0 kj·mol-1 ,②2h2(g)+o2(g)==2h2o(g △h=-483.6kj·mol-1 则制备水煤气的反应c(s)+h2o(g)==co(g)+h2(g) 的△h为( ) a、+262.6kj·mol-1 b、-131.3kj·mol-1 c、-352.kj·mol-1 d、+131.3kj·mol-1

11、10g硫磺在o2中完全燃烧生成气态so2,放出的热量能量使500g h2o温度由18℃升至62.4℃,则硫磺的燃烧热为 ,热化学方程式为 。

12、硝化甘油(c3h5n3o9)分解时产物为n

2、co

2、o2和液态水,它的分解反应的化学方程式是 。 已知20℃时,22.7g硝化甘油分解放出的热量为154kj,则每生成1mol气体伴随放出的热量为 kj.

13、质量为8.00g的某气体,含有3.01×1023个分子,其分子是由碳和氢两种元素构成,实验测得1mol该气体完全燃烧生成液态水和二氧化碳,能放出890kj热量。推出该气体的化学式,并写出其完全燃烧的热化学方程式。

第13篇:苏教版化学选修4《化学反应原理》作业本参考答案

专题1 化学反应与能量受化

第一单元 化学反应中的热效应 1.化学反应的焓变(一) l .△H=E1-E2 放 2.D 3.B 4.D 5.B 6.D 7.C 8.A 9.A 10.C 11.A 12.B 13.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) △H=-22.4QkJ•mol^-1 2.化学反应的焓变(二)

第三单元 盐类的水解

1.盐类的水解

1.B 2.D 3.D 4.B 5.D 6.B 7.A 8.D 9.B 10.D

第14篇:化学选修4《化学平衡》第1课时教案

第二章 化学反应速率与化学平衡

第三节

化学平衡(第一课时)

一、三维目标

(一)知识与技能

1、通过对溶解平衡的理解和迁移,使学生建立起化学平衡的概念,并理解可逆反应。

2、通过对化学平衡概念的理解,归纳出一个可逆反应达到平衡状态时的特征。

3、能用平衡状态的特征来判断可逆反应是否达到平衡。

(二)过程与方法

1、从学生已有关于溶解的知识——溶解平衡,导入化学平衡,通过对溶解平衡的理解和迁移,使学生建立起化学平衡是个动态平衡的概念。

2、引导学生理解化学平衡的概念,讨论并归纳出反应达到平衡时所具有的特征。

3、通过适当的练习让学生用已归纳的平衡特征来判断在一定条件下,一个可逆反应进行到某种程度时是否达到平衡。

(三)情感、态度与价值观

化学平衡是宇宙中各科平衡中的一个小小的分支,化学平衡的核心内容——动态平衡,日常生活中的溶解平衡、环保等平衡问题与化学理论密切联系在一起——化学与生活息息相关。

二、教学重点

化学平衡状态的概念和特征

三、教学难点

化学平衡状态的特征

四、教学过程 [引言] 前面我们学过化学反应速率,知道化学反应有快有慢,但是化学反应还要考虑能否进行到底,也就是化学反应的限度问题,也即是我们要研究的化学平衡问题。 [板书]

第三节

化学平衡

必修课本我们作了初步的探讨,这节课我们再作进一步的研究。其实在初中、高一接触到的溶液、溶解度也存在这个限度问题,下面我们转入有关的探索。

1、饱和溶液的可逆过程

在一定温度下,在一定量的溶剂里,不能再溶解某种溶质的溶液,叫做这种溶质的饱和溶液。 饱和溶液中溶质的溶解过程完全停止了吗?

没有!以蔗糖溶解于水为例,当温度一定时,溶液达到饱和之后,溶液中蔗糖分子离开蔗糖表面扩散到水中的速率与溶解在水中的蔗糖分子在蔗糖表面聚集成为晶体的速率相等。 即:溶解速率=结晶速率,于是饱和溶液的浓度和固体溶质的质量都保持不变。达到了溶解的平衡状态,一种动态平衡。溶解、结晶过程可以表示如下:

固体溶质

溶液中的溶质

过程的可逆性是了解过程限度的基础,过程的限度取决于过程可逆性的大小。对溶解平衡的认识有助于对化学平衡的认识。因为溶解平衡的许多特点在化学平衡中都可以找到。溶解平衡状态属于化学平衡状态的一种。溶解的过程具有可逆性,因此化学平衡状态所研究的反应也具有可逆性。

[板书]

一、可逆反应与不可逆反应

1 ▲ 在同一条件下,既能向正反应方向进行,同时又能向逆反应方向进行的反应,叫做可逆反应.注意:可逆反应总是不能进行到底,得到的总是反应物与生成物的混合物

[例题分析]

在容积为1L的密闭容器里,加0.01molCO和0.01mol H2O (g),

开始时C(CO)、C(H2O)最大,C(CO2)、C(H2)=0 随着反应的进行, C(CO)、C(H2O)逐渐减小 C(CO2)、C(H2)逐渐增大

所以,正反应速率逐渐减小,逆反应速率逐渐增大,进行到一定程度,总有那么一刻,正反应速率和逆反应速率的大小不再变化 , 且正反应速率=逆反应速率

这时,CO、H2O的消耗量等于CO

2、H2反应生成的CO、H2O的量,

反应仍在进行,但是四种物质的浓度均保持不变,达到动态平衡,这就是我们今天要重点研究的重要概念—化学平衡状态 [板书]

二、化学平衡状态

(一)定义:化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应里,当正反应速率和逆反应速率相等,反应混合物中各组分的百分含量(浓度、质量、质量分数、体积分数)保持不变的状态。

(二)化学平衡构成条件∶ (1)、反应物和生成产物均处于同一反应体系中,反应条件保持不变; (2)、达到化学平衡状态时,体系中所有反应物和生成物的百分含量(质量、质量分数、浓度、体积分数)保持不变。

前提条件:可逆反应

实质:正反应速率=逆反应速率

标志:反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态

根据化学平衡状态的定义请同学们来归纳化学平衡状态的特征 [学生讨论、归纳] [板书]

(三)、化学平衡状态的特征

(1)动:动态平衡(正逆反应仍在进行)V正、V逆不为O (2)等∶V正=V逆

(3)定:体系中所有反应物和生成物的百分含量(混合物各组分的浓度、质量、质量分数、体积分数)保持 不变。

(4)变:条件改变,原平衡被破坏,在新的条件下建立新的平衡。 重要题型:

判断可逆反应是否达到平衡状态 【例1】

在一定温度下,可逆反应达到平衡的标志是 (AC

A.C的生成速率与C分解的速率相等

B.单位时间内生成nmolA,同时生成3nmolB C.A、B、C的浓度不再变化

D.A、B、C的分子数比为1:3:2 【例2】

下列说法中可以充分说明反应: 在恒温下已达平衡状态的是(

B )

2 A.反应容器内压强不随时间变化

B.P和S的生成速率相等

C.反应容器内P、Q、R、S四者共存

D.反应容器内总物质的量不随时间而变化 【例3】

下列说法可以证明反应 已达平衡状态的是( AC ) A.1个N≡N键断裂的同时,有3个H-H键形成 B.1个N≡N键断裂的同时,有3个H-H键断裂 C.1个N≡N键断裂的同时,有6个N-H键断裂 D.1个N≡N键断裂的同时,有6个N-H键形成 【例4】

在一定温度下的恒容容器中,当下列物理量不再发生变化时,表明反应: 2A(g)+3B(g)2C(g)+D(g)已达平衡状态的是 ( C )

A.混合气体的压强

B.混合气体的密度 C.B的物质的量浓度

D.气体的总物质的量

(四)可逆反应达到平衡时反应物的转化率计算

某指定反应物的转化率=该反应物变化(即消耗)的浓度(或物质的量)÷起始浓度(或物质的量)×100﹪

={该反应物起始浓度(物质的量)—平衡浓度(物质的量)}÷起始浓度(或物质的量)×100﹪

如可逆反应2HI(g)H2(g)+I2(g)如果开始时碘化氢的浓度为4mol/L,平衡时氢气的浓度是1mol/L,则碘化氢的转化率=(4mol/L-2mol/L)÷4mol/L×100﹪=50﹪ 反应物的转化率越大,该可逆反应完成的程度就越大,反应越彻底。

[小结] 1、化学平衡状态的定义前提条件

实质

标志

2、化学平衡状态的特征:

动、等、定、变

[布置作业]

复习本节所学内容,预习反应条件对化学平衡状态的影响

板 书 设 计:

第三节

化学平衡

一、可逆反应与不可逆反应

在同一条件下,既能向正反应方向进行,同时又能向逆反应方向进行的反应,叫做可逆反应。

二、化学平衡状态

(一)定义:

化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应里,当正反应速率和逆反应速率相等,反应混合物中各组分的百分含量(浓度、质量、质量分数、体积分数)保持

3 不变的状态。

(二)化学平衡构成条件∶ (1)、反应物和生成产物均处于同一反应体系中,反应条件保持不变; (2)、达到化学平衡状态时,体系中所有反应物和生成物的百分含量(质量、质量分数、浓度、体积分数)保持不变。

(三)、化学平衡状态的特征

(1)动:动态平衡(正逆反应仍在进行)V正、V逆不为O。 (2)等∶V正=V逆。

(3)定:体系中所有反应物和生成物的百分含量(混合物各组分的浓度、质量、质量分数、体积分数)保持 不变。

(4)变:条件改变,原平衡被破坏,在新的条件下建立新的平衡。

(四)可逆反应达到平衡时反应物的转化率计算

某指定反应物的转化率=该反应物变化(即消耗)的浓度(或物质的量)÷起始浓度(或物质的量)×100﹪

={该反应物起始浓度(物质的量)—平衡浓度(物质的量)}÷起始浓度(或物质的量)×100﹪

教后感:

第15篇:完整版高中《化学》选修4第二章第三节说课稿

尊敬的各位评委老师:

上午好,我是化学__号考生。我今天说课的题目是《化学平衡》(板书:课题(化学平衡)),下面我将从教材分析、教学目标分析、教学策略分析、教学过程分析四个方面来对本课进行说明。

一、教材分析:

1、教材的地位和作用

本节课选自,人民教育出版社,高中《化学》选修4,《化学反应原理》,

第二章第三节。本单元主要学习化学反应速率和化学平衡的有关知识。本节课是本单元的第三次课。在前面两次课中,学生已初步了解化学反应速率及影响化学反应速率的条件等知识。化学反应速率研究的是反应的快慢,但要全面的研究一个化学反应,还需要研究这个化学反应进行的程度——即我们今天要讲的化学平衡。本节课主要分三个部分内容,分别是:可逆反应与不可逆反应,化学平衡状态和化学平衡常数。本节课是在学习化学平衡及化学平衡常数的基础上,进一步学习化学反应进行的方向的关键,也是形成学生合理知识链的重要环节。

2、教学重点、难点:

教学重点:(1)、理解化学平衡状态的建立,特征与判断;(2)、理解平衡移动原理和影响化学平衡移动的条件(浓度、压强、温度等);(3)、理解化学平衡常数的概念及化学平衡常数的简单计算。

教学难点:(1)可逆反应的特点。(2)平衡移动的原理分析及应用。(3)、理解化学平衡常数与反应进行方向和限度的内在联系。

二、教学目标分析

1、知识与技能目标:通过学习使学生理解可逆反应的概念,掌握可逆反应的特点;理解化学平衡的概念,使学生理解浓度、温度等对化学平衡的影响;理解化学平衡常数的概念,利用平衡常数计算反应物的转化率。

2、能力目标:通过浓度、温度等实验,逐步探究,平衡移动的原理及实验的探究方法,引起学生,在学习过程中,主动探索,化学实验方法,的能力;通过诱导、实验探究、讨论、分析、对比的方法,培养学生的观察能力和实验探究能力。

3、情感与态度目标:通过实验探究法等,激发学生的学习兴趣,体会化学原理中的哲学思想,并用以指导学习实践和生活实践。

三、教学策略分析

1、本课教学是化学平衡,我将整个教学过程分为三个环节,并借助三个实验和一个化学平衡数据制定探究任务,让学生围绕着这四个任务进行学习。由于学生

基础参差不齐,在课堂教学中我采用分组合作、互助探究、讨论的形式完成教学,这样不仅是学生学习目标明确,而且能够培养他们的合作精神和自主学习的能力。

2、创设轻松和谐的学习氛围,使学生时刻保持良好的学习心境。给学生提供更多表达、交流的机会,鼓励学生敢说敢想,通过诱导法,实验探究法,讨论法等激发学生学习的主动性。课堂教学的最终目的是“教为不教”,因此本课堂在教法和学法的落实上,强调以学生为中心,让学生带着一个个任务通过自主学习和伙伴合作等方式,自我探索,顺利掌握新知识,完成任务。

四、教学过程分析

本课堂设计了三个教学环节:【板书】

1、新课导入

教学中本着温故知新的原则,从学生已有的,关于溶解的知识,从溶解平衡导入化学平衡。从一个熟悉的内容出发,引领学生进行思考,充分利用学生的“最近发展区”,通过对溶解平衡的理解和迁移,让学生建立起化学平衡是个动态平衡的概念。

2、新课推进

化学平衡的教学应重视实验。用颇具启发性实验探究法,激发学生的学习兴趣,通过引导学生认真观察实验,从中归纳总结出了勒夏特列原理等,从而培养学生的观察能力和总结能力,这样,既,激发了学生的学习热情,又,启发了学生的思维。

本课将精心准备课本上实验2-5,2-6,2-7。首先提出问题,让学生带着问题阅读课本相关知识,接着交流讨论,鼓励学生预言实验会出现的现象、结果,然后边讲边进行实验,引导学生认真观察实验现象,启发学生充分讨论。

一方面,要提供,建构理解所需的基础,同时又要,留给学生,广阔的建构的空间,让他们针对具体情境采用适当的策略,师生共同归纳出平衡移动原理。

对于影响化学平衡的条件应重点讲解浓度对化学平衡的影响,启发学生运用,浓度变化对化学反应速率的影响来解释浓度变化对化学平衡的影响,进而推及压强变化对化学平衡的影响;通过实验引导学生得出温度变化导致平衡移动的方向;

要引导学生从化学平衡状态的定义(各组分的百分含量保持不变)来理解化学平衡常数,学会利用数据,从中分析总结规律。

对Kc而言,它只受温度影响,不受浓度影响,要知道化学平衡常数的涵义,能利用化学平衡常数进行简单的计算。

然后列举课本上的例题,先让学生解题,然后再带着学生进行推导、计算,帮助学生掌握利用化学平衡常数进行计算的方法和技巧。

接着让学生进行随堂练习,然后再通过我的讲解,让学生巩固所学知识。

3、课堂小结

对本堂课的知识进行归纳总结,回顾重点知识,强调勒夏特列原理、化学平衡状

态及化学平衡常数的重要性,要求学生熟练掌握。

备注:布置作业:课本31页,习题2,3,7,9。其余的题完成在课本上。

以上,我从教材分析、教学目标分析、教学策略分析、教学过程分析四个方面对本课进行了说明。

我的说课到此结束,谢谢各位评委老师。

第16篇:选修4孔子

儒家文化的创始人孔子

在中国5000年的历史上,对华夏民族的性格、气质产生最大影响的人,就算是孔子了。孔子是一位教育家、思想家,也可算半个政治家,但他首先是一个品德高尚的知识份子。他正直、乐观向上、积极进取,一生都在追求真、善、美,一生都在追求理想的社会。他的成功与失败,无不与他的品格相关。他品格中的优点与缺点,几千年来影响着中国人,特别是影响着中国的知识份子。

知识点一

追求礼乐的一生

1、出生贵族——公元前551年,出生于鲁国没落贵族。

2、学习礼乐(15岁)——原因:(1)春秋社会大变革时代,“礼崩乐坏”;

(2)“周礼尽在鲁”。 起初学习六艺,后学习礼乐,成为主持祭祀和丧葬礼仪的儒士。

3、讲学收徒(30岁)——创办私学,广收学生,传承仁和礼。

4、从政失败(51岁)——50多岁时,被任命为鲁国中都宰,后官至司寇,但昙花一现。

5、周游列国(54岁)——先后到卫、陈、宋、蔡、楚等国,但其政治主张未被采纳。

原因:诸侯争霸,崇尚武力,轻视礼仪。

6、献身文教(68岁)——孔子曾整理出《诗》《书》《礼》《易》《乐》《春秋》等典籍。知识点二

儒家学派的创始人

1、条件

(1)时代因素:春秋社会大变革时代。“礼崩乐坏” ①经济:私有土地出现,井田制瓦解。

②政治:王室衰微,诸侯争霸,分封制走向崩溃。 ③文化:私学兴起,文化下移,形成“士”阶层。

(2)历史传统: “儒“地位的变化

春秋以前,儒是主持礼仪的巫、史、祝、卜一类的文化人;春秋时期,儒以相礼为业,或为人师。

(3)个人作用:崇拜周公,精通礼乐,充满弘扬传统文化、复兴周礼的使命感。他开门授徒,相传有弟子3000人,其中有72贤人,将其学说和思想继承与发扬,形成了一个以孔子为中心的思想流派——儒家。

2、目的:通过恢复周礼,承担传承文化和改善人际关系的社会道义。

3、核心内容:礼、仁、中庸 (1)“礼“的思想——属于政治概念

①含义:“周礼“(指西周建立的以分封制和宗法制为核心的等级名分制度。) ②礼的实践方法:“克己复礼”,“正名”

(正名:指按照周礼的制度把当时已经混淆了的社会等级秩序矫正过来,达到名正言顺。) ③“礼”的主要内容:尊尊与亲亲

儒家文化的创始人孔子

第1页 a、于社会:建立君君、臣臣、父父、子子的社会秩序 b、于个人:非礼勿视、非礼勿听、非礼勿言、非礼勿动 ④礼的地位:规范人与人之间的关系、立国立身的基础。

⑤礼的评价:

a、积极——稳定社会次序,巩固统治,使人们生活安定,有积极意义。

b、局限——孔子推崇周礼,恢复周礼,实质是维护摇摇欲坠的奴隶社会规范制度。孔子代表奴隶主贵族利益,体现了思想保守的方面。 (2)仁(孔子思想的核心)——属于伦理概念

①仁的含义:仁者爱人,包含仁爱、关怀、体谅、包容等一切美德,为人处事的最高道德标准。

②关于仁的做法:“忠恕”、“己所不欲,勿施于人”反对政府向百姓课重税,应“节用而爱人”(爱惜民力) ③评价:

a、对于统治阶级——“以德为政”(唐太宗、汉文帝、汉景帝),有利于缓和阶级矛盾; b、对于普通人——孝敬父母,尊敬兄长有利于家庭和谐,社会稳定秩序。 (3)、中庸(调整礼和仁方法)——属于哲学概念

①中庸的含义:处理任何事情都不偏不倚,能恰到好处。 ②中庸与仁礼的关系:

a、要实行仁和礼,就必须遵循中庸之道。

b、中庸是划分君子和小人的重要依据。

③评价:中庸思想可谓博大精深,它要求执政者“执其二端,用其中于民”(《中庸》),妥善协调各方面的矛盾,实现和谐(“和为贵”)的价值目标。

1、我们应该怎样面对孔子的中庸思想?它是不讲原则吗?是墙头草两边倒吗?

答:“中庸” 的本意是:“去其两端,取其中而用之。”也就是去除偏激,选择正确的道路。它体现的是端庄沉稳、守善持中的博大气魄,宽广胸襟和“一以贯之”的坚定信念,是具有永久的真理性和现实主义的伟大思想。至少我们可以从“大跃进”和“文化大革命”的偏激教训中,体会到孔子这一思想的深刻性。

2、中庸思想可谓博大精深,它要求执政者“执其二端,用其中于民”(《中庸》),妥善协调各方面的矛盾,实现和谐(“和为贵”)的价值目标。

答:应该说中庸思想倡导的崇尚和平,讲究信义,注重人与自然、人与社会、人与国家、人与群体的和谐,是社会政治稳定与发展所必需的基本条件,对调适、化解、规范社会各方面利益的矛盾与冲突,使社会不至于在无谓的利益冲突中频繁*乃至消亡,有着不可低估的作用。

3、孔子及其说学在历史上的地位如何?

答:(1)、儒家学派创始人:儒家学说成为几千年中国传统社会的主流思想,影响深远。 (2)、大思想家:提出“仁”、“礼”、“中庸”;“有教无类”、“因材施教”重要思想。 (3)、大教育家:开创私人办学先河,提出有教无类思想和一系列教育理念。

儒家文化的创始人孔子

第2页 (4)、大作家:晚年整理文化典籍:《六经》。 (5)、影响深远:儒家思想成为亚洲许多国家传统文化的组成部分;欧洲启蒙思想家受到儒家思想的启发。

知识点三

古代大教育家

1、教育对象:——有教无类

孔子开创私学,让教育对象“有教无类”,并使教育从“学在官府”向“学在民间”转变,打破了贵族垄断教育的局面,推动古代文化教育的发展。

2、教学目的:——使学生“成人”,言行合乎“忠”、“信”,终成“君子”。

孔子“教学目的”注重培养学生高尚品德和服务社会意识,有利于社会发展;但重义轻利,不利于物质经济的发展。

3、教学方法:——因材施教;言传身教(温故知新、举一反三等)

4、教学实践:重视启发学生的自觉性、主动性、强调实事求是的学习态度。“知之者不如好之者,好之者不如乐之者”,“知之为知之,不知为不知,是知也”。

5、教学内容:——孔子整理过的“六经”。(“六经”成为封建社会的教科书。)

纵观孔子的一生,他对他的学生的影响,一部分是通过言传,通过学习古代文献、传授各种技艺,而更多的、更为深刻的则是身教。他的勤奋好学,他对真理、对理想、对完美人格的追求,他的正直、善良、谦虚、有礼,他对国家的忠诚与对老百姓的关心,都深深地感染着他的学生与后人。严格要求自己,以身作则,既是孔子的高尚师德,也是孔子提出的一条教育原则。孔子爱教育、爱学生,诲人不倦,他能平等对待学生,做到教学相长,严格要求自己、以身作则。孔子是具有高尚师德的一代宗师。 孔子的弟子中,有些人几乎是终生陪伴着孔子,其情感之深,胜于父子兄弟。孔子死后,被葬于曲阜城北的泗水岸边,弟子们以对父亲之礼仪对待孔子,为其服丧3年。子贡在孔子的坟前盖了一间小屋,为孔子守坟6年。中国历史上创办私学的先行者,第一位职业教师,得到了弟子们的衷心尊敬。孔子被后世尊为“万世师表”,成为最负盛名的伟大教育家。

“有教无类”是孔子重要的教育思想。它有什么意义?请列举孔子的教育理念。 答:意义:打破学在官府的局面,开创私人办学的先河;

教育理念:“不愤不启,不悱不发”“因材施教” 知识点四

评价孔子

1、积极意义:

(1)对中国:①政治上,成为封建政治的理论基础(维护一统);

②文化上,成为中国古代传统文化核心内容,有利于修身社建;

③教育方面,奠定中国古代教育传统,保持文化连续性;

(2)对世界:①汉后,对亚洲,传播先进文化;

②明清后,对西方,为欧洲思想家所启发、借鉴; ③当今,世界不少学者依然推崇儒学。

2、局限性:维护等级,不平等;

儒家文化的创始人孔子

第3页

3、总

评:世界前列思想家(世界十大思想家之一)。

孔子及其说学在历史上的地位如何? (1)大思想家:提出“仁”、“礼”、“中庸” “有教无类” “因材施教“重要思想 (2)大教育家:开创私人办学先河,提出有教无类思想和一系列教育理念

(3)儒家学派创始人:儒家学说成为几千年中国传统社会的主流思想,影响深远 (4)晚年整理文化典籍:《六经》儒家思想成为亚洲许多国家传统文化的组成部分,欧洲启蒙思想家受到儒家思想的启发。

1.“儒”的含义,据许慎的《说文解字》注:儒,柔也,术士之称。儒最初是指有一定专业知识和技能的人士,由古代神职人员演化而来,负责祭祀祖先、主持丧葬之礼,亦称为“相礼以儒”。孔子起初就是主持丧葬礼仪的儒士,但是孔子有敢于“礼崩乐坏”的形势,赋予儒一种维护礼制社会的道义,这样,儒就不仅仅是一种主持礼仪的职业了。 思考:结合所学知识仔细分析,到孔子时代,儒的含义发生了哪些变化?

答案提示:儒最初是指有一定专业知识和技能的人士,由古代神职人员演化而来,负责祭祀祖先主持丧葬之礼。春秋时期,孔子针对当时“礼崩乐坏”的形势,赋予儒一种维护礼制社会的道义,通过恢复周礼,宣传仁爱、关怀、体谅、容忍等一切美德,承担传承文化和改善人际关系的社会道义。

2.孔子反对以佣殉葬,因为佣像人形,他愤愤地说:“始作俑者,其无后乎”;孔子的马棚失火,他先问是否有人受伤,不问马;孔子认为在仁爱之中,“亲亲为大”。孔子的学生问他,如果父亲偷了别人的羊,作为儿子的应该怎么办?孔子的回答是,儿子不但不能检举,还要替父亲隐瞒。

通过以上言行,说说你对孔子的“仁”“礼”有哪些进一步的认识?

答案提示:认识:重视人性,以人为本,以血缘之爱为基础,把父子兄弟的爱升华为人间普遍的爱。但是“子不言父过”等原则带有局限性。 3.孔子说:“饭疏食,饮水,曲肱而枕之,乐亦在其中矣。”“不义而富且贵,于我如浮云。”“见贤思齐焉,见不贤而自省身也。”“君子忧道不忧贫。”“君子喻于义,小人喻于利”。 思考:(1)这些是孔子对君子人格的规范,体现了孔子的价值追求,今天看来,哪些是积极的?哪些是消极的?

答案提示:重义轻利、安贫乐道、自我反省等,是积极的;“君子”“小人”的划分体现了不平等性,是消极的。

(2)孔子对君子的人格有哪些规范?这样的君子人格体现了孔子怎样的价值追求? 答案提示:孔子对君子的人格规范包括:君子要将礼与仁、言与行完美地统一起来,不仅具有独善其身的自我修养,还要兼济天下,有治国的本领。孔子的价值追求是:要做一个有为的人,做一个讲求仁和礼的人。

儒家文化的创始人孔子

第4页

一、本课测评

1.归纳孔子一生追求的主要目标。

答案提示:孔子的一生是追求礼乐的一生,为了实现恢复礼治社会的理想,他学过礼、从过政、整理过文化典籍、献身教育事业。 2.总结孔子开创的儒家学派的核心思想。

答案提示:孔子儒家思想的核心就是要恢复“礼乐制度”,恢复一个“天下有道”的社会。要恢复这种社会,就应该把他人当“人”看,即实行“仁政”,爱护他人。而且礼与仁是不可分的,要用一种仁爱的精神来讲礼乐,以便礼乐具有爱人的精神内涵。 3.孔子的教育思想主要包括哪些内容。

答案提示:孔子的教育思想包括:不论贵贱,都应有接受教育的机会和权利,教育的目标是要培养“成人”和“君子”,应该采用因材施教、循循善诱等多种教育方法,教学内容是孔子整理过的“六经”。

二、学习延伸

1.举一些例子,说明现实生活中有哪些习惯或思想是受孔子影响的?

答案提示:政治方面,我国现阶段提出“以德治国”、“以人为本”的思想,建立“和谐社会”的思想等,都受儒家思想的深远影响。道德规范方面:如尊老爱幼、尊 师重教、诚信、礼貌、孝敬等道德规范都被现阶段中国人民继承下来。教育方面:孔子通过他的长期教育实践活动,总结出不少有益的教育方法,今天看来仍然具有 重要意义,如人的知识来源于学习,可以从古代文献和典章制度方面学习知识,也可以从现实生活中得到知识,“因材施教”“学而时习之”“温故而知新”思与学 相结合等教育思想。 2.在中国历史上,孔子一再被“神化”,而在新文化运动时期和“文化大革命”时期,孔子又被“鬼化”。你认为这是为什么?想一想孔子对中国和中国文化的影响到底是“好”是“坏”,还是兼而有之?

答案提示:在封建社会,由于孔子的“仁政”和“礼治”的思想有利于稳定社会,缓和矛盾,维护统一,因而得到统治者的推崇,儒家思想得到“独尊”的地位。

新文化运动时期,袁世凯推行“尊孔复古”的反动逆流,妄图恢复封建帝制,因而遭到激进的资产阶级民主主义者的强烈反对,掀起了新文化运动。

“文化大革命”时期,“四人帮”反对周恩来总理解放老干部以及稳定社会秩序的努力,借“批林批孔”来影射周总理。

孔子思想对中国传统文化的积极影响巨大,如中国人良好的道德观念、重视教育的思想等,当然,由于时代的局限,孔子对中国文化也有一些消极的影响,如“学而优则仕”的官本位思想等。

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1、下列对孔子个人活动经历说法不正确的是(

A.少年时苦学“六艺”,后成主持祭祀的儒士 B.三十岁时融会贯通“六经”,创办私学 C.五十多岁开始在鲁国从政,取得巨大成功 D.晚年专心整理文化典籍,献身文化教育事业

2、孔子的思想产生的社会背景是(

A.分封制的崩溃 B.劳动者地位的提高

C.教育向民间普及 D.社会处于转型时期,新旧矛盾尖锐

3、“道之以政,齐之以刑,民免而无耻;道之以德,齐之以礼,有耻且格。”这段论述出自战国时期的( )

A.儒家 B.道家 C.法家

这种分歧的根源是( )

A.二人所处的时代不同 B.代表的阶级利益不同 C.学术思想不同 D.谈论的问题不同

5、孔子家的马厩失火,孔子退朝回家,问人是否受伤,而不问马。此事反映了( ) A.兼爱 B.克己复礼 C.仁者爱人 D.民贵君轻

6、孔子思想中主张以爱人之心调解与和谐社会人际关系的是(

①“仁者,爱人” ②贵贱有“序” ③“己所不欲,勿施于人” ④“有教无类”

A.②③ B.②④ C.①③ D.①④

7、《论语·述而》:“不愤,不启,不悱,不发。举一隅不以三隅反,则不复也。”这段材料说明孔子的教学理念是( )

A.有教无类 B.启发式教学 C.温故而知新 D.当仁不让于师

8、孔子兴办私学的主要作用是(

A.使儒学成为封建统治思想 B.打破了官府垄断教育的局面 C.促进“百家争鸣”局面的出现 D.使教育得到了普及

9、下列孔子的主张在今天看来具有消极意义的是(

A.“仁者,爱人。” B.“不义而富且贵,于我如浮云。” C.“见贤思齐焉,见不贤而自省身也。” D.“君子喻于义,小人喻于利。”

10、下列有关孔子的叙述不正确的是(

A.孔子整理的“六经”和其著作《论语》成为中国古代传统文化的核心内容

B.儒家思想经历代损益逐渐渗透到社会秩序和个人行为规范之中 C.孔子创办的教育奠定了中国古代教育的传统

D.孔子的思想及其学说对亚洲乃至整个世界都产生了影响

儒家文化的创始人孔子

第6页

D.墨家

4、孔子曰:“仁者,爱人,爱有差等。”墨子曰:“兼相爱,交相利。”“爱无差等”。造成

11、在孔子的时代,社会上的主要文化典籍是“六经”;但后来人们习惯上只是说“五经”。后者不包括前者中的( )

A.《诗》 B.《易》 C.《春秋》 D.《乐》

12、孔子认为,要使社会君臣有别、长幼有序,必须(

A.用“礼”来规范所有人的行为 B.关心和爱护老百姓的生活

C.用“仁”的思想来缓和社会矛盾 D.把“亲亲”的爱升华为人间普遍的爱

13、体现孔子思想中保守性一面的是(

A.仁者爱人 B.克己复礼 C.为政以德 D.当仁不让于师

14、孔子的“中庸”思想(

A.是孔子思想的核心 B.是对“仁”的学说的否定

C.将“仁德”置于首要地位 D.认为过头和不及同样不好

15、从社会发展的角度讲,孔子兴办“私学”这种形式(

A.改变了贵族垄断文化的局面 B.为教育的发展创造了条件

C.使中国文化免受朝代变迁的影响 D.形成了“官学”与“私学”竞争的氛围

16、阅读下列材料:

材料一:“非礼勿视,非礼勿听,非礼勿言,非礼勿动。”“人而不仁,如礼何?人而不仁,如乐何?”“君子和而不同,小人同而不和。”

——《论语》

材料二:右图为北京孔庙大成殿,上有清康熙帝所题“万世师表”匾额。

材料三:韩国文化中有着传统儒家文化的因子,但这些传统因子已和韩国人的现代生活,以及他们从西方吸收来的现代思想观念揉和在一起,因而不仅这些传统因子被激活了,而且被赋予了新的生命。“汉流”要走向世界,也必须走融合东西方文化、融合现当代生活的路。

——孙逊《“韩流”与“汉流”的内涵解读》

回答:

(1)据材料一,概括孔子所创立的儒学思想的核心内容。

(2)材料二中康熙帝题写“万世师表”的目的是什么?结合所学知识概括孔子被称为“万世师表”的主要原因。

儒家文化的创始人孔子

第7页 (3)据材料三,为什么“韩国文化中有着传统儒家文化的因子”?并结合所学知识举例说明。(2分)从当今“韩流”的强劲发展中,我们能得到哪些启示?

17、阅读下列材料 材料一:

全球第一所孔子学院 非洲首家孔子学院落户肯尼亚 北欧孔子学院在瑞典首先在汉城揭牌 (内罗毕孔子学院) 斯德歌尔摩成立

材料二:苏格拉底(公元前470-399年)与孔子(公元前551-479年),分别是西方和东方历史上最早以私人身份从事讲学的教育家、思想家,两人都被誉为“人类的导师”。孔子还曾被称为“圣人”。

孔子讲学的方式也是采用对话的形式。孔子与人的对话如诗篇1样,语言简洁、明快、生动,内蕴丰厚,有很多的话就是人生格言。如“三军可夺帅也,匹夫不可夺志也。”“不义而富且贵,于我如浮云”“君子坦荡荡,小人常戚戚。”对语言的锤炼,是与他对人的修养要求分不开的。

孔子,他以诗、礼、乐等形式,以与弟子之间展开对话的形式来追寻人之为人的美。孔子认为完美的人是有仁爱之心的能“爱人”的人。他倡导群体意识,倡导人与人之间的和谐,向往天人合一的和平的艺术的人生。 请回答:

(1)根据材料说明孔子的世界地位怎样?

(2)概述孔子的基本思想主张。

(3)孔子的儒家思想对今天建立社会主义和谐社会有何借鉴意义?

儒家文化的创始人孔子

第8页 课时作业参考答案

1--5 CDABC 6--10 CBBDA 11--15 DABDA

16、(1)礼、仁、中庸之道。

(2)目的:利用孔子思想维护统治。原因:孔子创立的儒家思想成为中国传统文化的主流思想;孔子奠定了中国古代的教育系统;孔子整理和修订的“六经”是留给中国宝贵的遗产。

(3)原因:受汉唐文化的影响。

史实:思想上:自汉朝以来儒家典籍传入朝鲜,朝鲜建有孔庙、文宣王庙等。

制度上:实行以儒学为主的科举考试。(2分)(如果学生回答生活习俗、伦理观念等,只要言之成理,即可给分)

启示:对传统文化要批判地继承(或:取其精华,去其糟粕)。

17、(1)孔子作为中国古代大思想家和大教育家,不仅对中华民族影响深远,而且对亚洲及对世界都有重大影响,所以被奉为世界文化名人而受到尊敬。(2)政治:核心思想是“仁”(仁爱),包含着仁爱、关怀、体谅、容忍等一切美德。以“礼”来规范人与人之间的关系,把“礼”作为立国立身的基础。倡导“群体意识”,倡导人与人之间的和谐。 哲学:“中庸”之道,“过犹不及”。 人性:“性善论”教育:“有教无类”、“因材施教”等。

(3)孔子思想包含的中华民族的传统美德对今天建立社会主义和谐社会仍具现实意义。如,“己所不欲,勿施于人”、重义轻利、倡导人与人之间的和谐关系,这些思想仍是我们今天需要弘扬的。

儒家文化的创始人孔子

第9页

第17篇:选修4材料

1.(15分)【中外历史人物评说】

材料一“我在这场战争中的最高目标是拯救联邦,既不是保全奴隶制,也不是摧毁奴隶制。如果我能拯救联邦而不解放任何一个奴隶,我愿意这样做;如果为了拯救联邦需要解放一部分奴隶而保留另一部分,我也愿意这样做。”

——1862年8月22日林肯给《纽约论坛报》编辑的一封信

材料二4年前我就任总统时,同胞们的思想都焦急地集中在日益迫近的内战上。大家都害怕内战,都想避免内战。当我在这个地方发表就职演说,竭尽全力想不经过战争来拯救联邦时,叛乱分子却在这个城市里图谋不经过战争来毁灭联邦──企图以谈判方式解散联邦并分割财产。双方都表示反对战争,但一方宁愿发动战争也不愿让国家生存,而一方则宁可接受战争也不肯让国家灭亡,于是战争就爆发了。

——林肯连任就职演说(1865年3月4日)

材料三林肯总统在大势之所趋和人心之所向都不许再拖以前,是从来不冒险朝前走一步的。但是,只要“old Abe”[“老阿伯”(阿伯拉罕·林肯)]一旦相信这样一种转折点已经到来,他就会采取某种突然的、尽可能不声不响的行动而使朋友和敌人都同吃一惊。 ——马克思《美国近事》(1862年2月26日左右)

材料四2008年11月5日,网易新闻登载了一篇题为“林肯的狡猾:‘解放黑奴’只是为了战争胜利”的文章,称林肯为“狡猾保守的废奴主义者”。

请回答:

(1)结合材料

一、

二、三及所学知识,回答林肯对美国的贡献有哪些?并分析林肯取得如此功绩的主观因素有哪些?(9分)

(2)请谈谈你对材料四所持观点的看法。(6分)

【答案】(1)贡献:解放了黑人奴隶,维护了国家统一。(4分)

原因:能顺应时代潮流作出正确选择;坚定沉稳的性格特点;务实的精神;不屈不挠的顽强意志;灵活的政治斗争策略。(其它言之成理的答案也可。只要答出一点得1分,答出2点得3分,答出3点即可得满分)(5分)

(2)表明观点可得2分;能史论结合充分论证可得4分。

如:不同意(2分)。林肯对奴隶制的态度是以国家利益为出发点的正确选择,只有避免国家分裂,维护统一,才有助于国家的发展和社会的进步。(4分)

同意(2分)。林肯不是一个坚定的废奴主义者,他颁布《解放黑人奴隶的宣言》是为了取得废奴主义者支持,从而取得内战的胜利。(4分)

第18篇:化学选修5教学方法

化学选修5《有机化学基础》教学方法

自2005年开始到今年,新课程实施下的一轮教学已经结束,新课程改革体现了新的教育理念,有机化学是中学化学课程的重要组成部分,笔者就新教材选修5《有机化学基础》的教学,结合自己的教学情况谈谈看法。

一、生源情况分析

有机化学在必修2中已经作了介绍,学生高一下学期时就学习了有机化学的一部分知识:认识了化石燃料综合利用的意义,了解甲烷、乙烯、苯等的主要化学性质,认识乙烯、氯乙烯、苯的衍生物等在化工生产中的重要作用。并且知道乙醇、乙酸、糖类、油脂、蛋白质的组成和主要性质,认识其在日常生活中的应用,对高分子材料也有一定的了解。应该说对高二系统的学习有机化学打下了一定的基础。很多层次较高生源较好的学校在学习必修2时就一并将选修5上完,这是合情合理的。但是对于本校来说,本校是一般生源的普通高中,由于生源较差,为非选修学生学业水平测试着想,并没有这么做,所以我们的选修生经过分班之后才开始正式学习选修5,在时间上有间隔,对所学的知识有一定的遗忘。由于必修2对有机这部分的要求不高,不少选修生对于有机化学了解的并不深刻,甚至有些学生在高一时采取的是死记硬背的方法去学习,所以在系统学习时一定要考虑到这些情况。

在这种学情下,我采取以下几个方法:

二、教学方法探讨

1.上好绪论课,指导学生了解整个框架。

很多老师都觉得绪论课不重要,里面没有什么需要学生去掌握的内容(尤其是在必修2中已经讲到),在简单介绍有机化学学科的发展史后就进入章节的内容。古人说“万事开头难”,头起好了,就能起到抛砖引玉的效果,以后的思路也就会清晰,这也说明绪论课是非常重要的。在绪论课上我们除了介绍学科的发展史外,至少要做到两点:首先向学生介绍有机化学学科的特点、自己对学生的具体要求、以及自己授课的计划等,使学生对该课程体系与结构框架有一个大概的了解,并且让学生明白应如何学习该课程。其次是介绍有机化学与高考的联系,引起学生对有机化学学习的高度重视。这样我们就能在绪论课上成功地吸引学生的注意力,激发学生对有机化学的学习兴趣,为整个选修5的教学奠定良好的基础。

2.以有机物的官能团为主线,引导学生认识并握物质的结构与性质关系

为了让学生更好地掌握有机物的性质、制法和用途,首先必须让学生掌握有机物分子结构中具有的官能团。因为结构中具有的官能团决定性质,性质决定用途,有机物结构中所含官能团和性质之间存在着紧密的联系。比如:甲醇和丁醇都含官能团羟基,所以它们具有相似的化学性质如可以生成卤烃及可以被氧化生成醛等。但在引导学生剖析有机结构中官能团时,也不能忽视烃基对有机物性质的影响,比如通过比较甲苯和苯的性质有所区别,就是由于受到了甲基地影响。在教学中要善于用官能团与结构推导其性质,将化学性质与结构特征紧密联系起来。例如:通过分析乙醇分子中化学键的特征,可以确定其结构和性质的关系。在介绍各类烃时应注意发一种烃为代表,着重阐述它的结构、性质以及结构与性质之间的关系,然后归纳推导出这类烃的通式和通性。要求学生在

- 1可以将水立方材料ETFE(乙烯和四氟乙烯的共聚物)作为绿色化学的知识介绍给学生了解,激发学生学习化学的兴趣,在讲醇时可以将乙醇汽油介绍给学生了解,使学生了解前沿绿色化学的发展,激发学生学习兴趣。

三、训练方法研究

市面上的有机化学配套练习,很多都是老教材的内容,新课程的外衣。所选的题目不少都是一步到位,难题太多,跨度太大。针对我校生源较差的情况,为了防止学生在开始学习有机化学觉得变化多,不好学,会产生厌学情绪。除了要告诉学生,要搞好学习仅有兴趣是不行的,更须在坚韧不拔的毅力,及时记忆、及时理解、及时消化。更重要的是选择合适的习题,遵循“低起点,小坡度”的原则,给难题设计台阶,使学生感到学以致用,不至于学了不会做题。要勤于反馈,有机部分知识点多,大量的信息需要学生理解、记忆。于是每节课都有听写内容,特别是重点、难点反复听写,强化训练。刚开始学生很不习惯,感到紧张。但是随着时间的推移,学生习惯了,因此养成了上课认真听讲,课后及时复习、作业、记忆并预习新课的良好习惯。

四、进行教学反思

在课堂教学实践后及时反思,不仅能使教师直观、具体地总结教学中的长处,发现问题,找出原因及解决问题的办法,再次研究教材和学生、优化教学方法和手段,丰富自己的教学经验;而且是将实践经验系统化、理论化的过程,有利于提高教学水平,使教师认识能上升到一个新的理论高度。

综上,在有机化学的教学过程中,运用如上所述的教学思路帮助学生把握有机化合物的规律及相互之间的内在联系,强化有意义记忆,相信能够改变中等学生有机化学“教得累、学得难” 的状况。

- 3 -

第19篇:选修 6化学实验

选修 6化学实验

1、科学探究 设法控制实验条件,制备较纯净的氢氧化铁白色沉淀

2、实验1-1蓝瓶子实验

3、实践活动 水的电解与氢氧混合气体爆鸣的微型实验

4、实验1-2氯气的生成及其性质的微型实验

5、实验1-3污水处理——电浮选凝聚法

6、实践活动纸上层析分离铁离子和铜离子

7、实践活动渗析分离实验

8、实验2-1纸上层析分离甲基橙和酚酞

9、实验2-2海水的蒸馏

10、实验2-3从海带中提取碘

11、实践活动利用废旧泡沫塑料制燃油、燃气

12、实践活动氯化铝与氢氧化钠反应操作方法改变结果比较

13、实验2-4硫酸亚铁铵的制备

14、实验2-5乙酸乙酯的制备及反应条件探究

15、实验2-6氢氧化铝的制备

16、科学探究 1)用实验证明市售胃药片的辅料中含淀粉

2)设计实验鉴别四种白色粉末,氯化钠、氯化钡、碳酸钠和无水硫酸铜

17、实验3-1几种无机离子的检验

18、实验3-2几种有机物的检验

19、实验3-3植物体中某些元素的检验

20、实践活动 用中和滴定法测定氢氧化钠溶液的浓度

21、实践活动 用比色法测定自制硫酸亚铁铵的纯度

22、实验3-4酸碱滴定曲线的测绘

23、实验3-5比色法测定抗贫血药物中铁的含量

24、实验3-6食醋中总酸量的测定

25、实验4-1纯净物与混合物性质的比较

26、实验4-2金属镁、铝、锌化学性质的探究

27、实验4-3含氯消毒液性质、作用的探究

28、实验4-4饮料的研究

29、实验4-5综合实验设计实践

第20篇:化学选修四化学方程式

这里是原电池反应常用的 1, 氧化性:

F2 + H2 === 2HF

F2 +Xe(过量)===XeF2

2F2(过量)+Xe===XeF4

nF2 +2M===2MFn (表示大部分金属)

2F2 +2H2O===4HF+O2

2F2 +2NaOH===2NaF+OF2 +H2O

F2 +2NaCl===2NaF+Cl2

F2 +2NaBr===2NaF+Br2

F2+2NaI ===2NaF+I2

F2 +Cl2 (等体积)===2ClF

3F2 (过量)+Cl2===2ClF3

7F2(过量)+I2 ===2IF7

Cl2 +H2 ===2HCl

3Cl2 +2P===2PCl3

Cl2 +PCl3 ===PCl5

Cl2 +2Na===2NaCl

3Cl2 +2Fe===2FeCl3

Cl2 +2FeCl2 ===2FeCl3

Cl2+Cu===CuCl2

2Cl2+2NaBr===2NaCl+Br2

Cl2 +2NaI ===2NaCl+I2

5Cl2+I2+6H2O===2HIO3+10HCl

Cl2 +Na2S===2NaCl+S

Cl2 +H2S===2HCl+S

Cl2+SO2 +2H2O===H2SO4 +2HCl

Cl2 +H2O2 ===2HCl+O2

2O2 +3Fe===Fe3O4

O2+K===KO2

S+H2===H2S

2S+C===CS2

S+Fe===FeS

S+2Cu===Cu2S

3S+2Al===Al2S3

S+Zn===ZnS

N2+3H2===2NH3

N2+3Mg===Mg3N2

N2+3Ca===Ca3N2

N2+3Ba===Ba3N2

N2+6Na===2Na3N

N2+6K===2K3N N2+6Rb===2Rb3N

P2+6H2===4PH3

P+3Na===Na3P

2P+3Zn===Zn3P2

2.还原性

S+O2===SO2

S+O2===SO2

S+6HNO3(浓)===H2SO4+6NO2+2H2O

3S+4 HNO3(稀)===3SO2+4NO+2H2O

N2+O2===2NO

4P+5O2===P4O10(常写成P2O5)

2P+3X2===2PX3 (X表示F2,Cl2,Br2)

PX3+X2===PX5

P4+20HNO3(浓)===4H3PO4+20NO2+4H2O

C+2F2===CF4

C+2Cl2===CCl4

2C+O2(少量)===2CO

C+O2(足量)===CO2

C+CO2===2CO

C+H2O===CO+H2(生成水煤气)

2C+SiO2===Si+2CO(制得粗硅)

Si(粗)+2Cl===SiCl4

(SiCl4+2H2===Si(纯)+4HCl)

Si(粉)+O2===SiO2

Si+C===SiC(金刚砂)

Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2

3,(碱中)歧化

Cl2+H2O===HCl+HClO

(加酸抑制歧化,加碱或光照促进歧化)

Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O

2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O

3Cl2+6KOH(热,浓)===5KCl+KClO3+3H2O

3S+6NaOH===2Na2S+Na2SO3+3H2O

4P+3KOH(浓)+3H2O===PH3+3KH2PO2

11P+15CuSO4+24H2O===5Cu3P+6H3PO4+15H2SO4

3C+CaO===CaC2+CO

3C+SiO2===SiC+2CO

二,金属单质(Na,Mg,Al,Fe)的还原性

2Na+H2===2NaH

4Na+O2===2Na2O

2Na2O+O2===2Na2O2

2Na+O2===Na2O2 2Na+S===Na2S(爆炸)

2Na+2H2O===2NaOH+H2

2Na+2NH3===2NaNH2+H2

4Na+TiCl4(熔融)===4NaCl+Ti

Mg+Cl2===MgCl2

Mg+Br2===MgBr2

2Mg+O2===2MgO

Mg+S===MgS

Mg+2H2O===Mg(OH)2+H2

2 高中化学方程式大全

2Mg+TiCl4(熔融)===Ti+2MgCl2

Mg+2RbCl===MgCl2+2Rb

2Mg+CO2===2MgO+C

2Mg+SiO2===2MgO+Si

Mg+H2S===MgS+H2

Mg+H2SO4===MgSO4+H2

2Al+3Cl2===2AlCl3

4Al+3O2===2Al2O3(钝化)

4Al(Hg)+3O2+2xH2O===2(Al2O3.xH2O)+4Hg

4Al+3MnO2===2Al2O3+3Mn

2Al+Cr2O3===Al2O3+2Cr

2Al+Fe2O3===Al2O3+2Fe

2Al+3FeO===Al2O3+3Fe

2Al+6HCl===2AlCl3+3H2

2Al+3H2SO4===Al2(SO4)3+3H2

2Al+6H2SO4(浓)===Al2(SO4)3+3SO2+6H2O

(Al,Fe在冷,浓的H2SO4,HNO3中钝化)

Al+4HNO(稀)===Al(NO3)3+NO+2H2O

2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2

2Fe+3Br2===2FeBr3

Fe+I2===FeI2

Fe+S===FeS

3Fe+4H2O(g)===Fe3O4+4H2

Fe+2HCl===FeCl2+H2

Fe+CuCl2===FeCl2+Cu

Fe+SnCl4===FeCl2+SnCl2

(铁在酸性环境下,不能把四氯化锡完全

还原为单质锡 Fe+SnCl2==FeCl2+Sn)

三, 非金属氢化物(HF,HCl,H2O,H2S,NH3) 1,还原性:

4HCl(浓)+MnO2===MnCl2+Cl2+2H2O

4HCl(g)+O2===2Cl2+2H2O

16HCl+2KMnO4===2KCl+2MnCl2+5Cl2+8H2O

14HCl+K2Cr2O7===2KCl+2CrCl3+3Cl2+7H2O

2H2O+2F2===4HF+O2

2H2S+3O2(足量)===2SO2+2H2O

2H2S+O2(少量)===2S+2H2O

2H2S+SO2===3S+2H2O

H2S+H2SO4(浓)===S+SO2+2H2O

3H2S+2HNO(稀)===3S+2NO+4H2O

5H2S+2KMnO4+3H2SO4===2MnSO4+K2SO4+5S+8H2O

3H2S+K2Cr2O7+4H2SO4===Cr2(SO4)3+K2SO4+3S+7H2O

H2S+4Na2O2+2H2O===Na2SO4+6NaOH

2NH3+3CuO===3Cu+N2+3H2O

2NH3+3Cl2===N2+6HCl

8NH3+3Cl2===N2+6NH4Cl

4NH3+3O2(纯氧)===2N2+6H2O

4NH3+5O2===4NO+6H2O

4NH3+6NO===5N2+6HO(用氨清除NO)

NaH+H2O===NaOH+H2

4NaH+TiCl4===Ti+4NaCl+2H2

CaH2+2H2O===Ca(OH)2+2H2

2,酸性:

4HF+SiO2===SiF4+2H2O

(此反应广泛应用于测定矿样或钢样中SiO2的含量)

2HF+CaCl2===CaF2+2HCl

H2S+Fe===FeS+H2

H2S+CuCl2===CuS+2HCl

H2S+2AgNO3===Ag2S+2HNO3

H2S+HgCl2===HgS+2HCl

H2S+Pb(NO3)2===PbS+2HNO3

H2S+FeCl2===

2NH3+2Na==2NaNH2+H2

(NaNH2+H2O===NaOH+NH3)

3,碱性:

NH3+HCl===NH4Cl

NH3+HNO3===NH4NO3

2NH3+H2SO4===(NH4)2SO4

NH3+NaCl+H2O+CO2===NaHCO3+NH4Cl

(此反应用于工业制备小苏打,苏打)

4,不稳定性:

2HF===H2+F2

2HCl===H2+Cl2

2H2O===2H2+O2

2H2O2===2H2O+O2

H2S===H2+S

2NH3===N2+3H2

四,非金属氧化物

低价态的还原性:

2SO2+O2===2SO3

2SO2+O2+2H2O===2H2SO4

(这是SO2在大气中缓慢发生的环境化学反应)

SO2+Cl2+2H2O===H2SO4+2HCl

SO2+Br2+2H2O===H2SO4+2HBr

SO2+I2+2H2O===H2SO4+2HI

SO2+NO2===SO3+NO

2NO+O2===2NO2

NO+NO2+2NaOH===2NaNO2

(用于制硝酸工业中吸收尾气中的NO和NO2)

2CO+O2===2CO2

CO+CuO===Cu+CO2

3CO+Fe2O3===2Fe+3CO2

CO+H2O===CO2+H2

3 高中化学方程式大全

氧化性:

SO2+2H2S===3S+2H2O

SO3+2KI===K2SO3+I2

NO2+2KI+H2O===NO+I2+2KOH

(不能用淀粉KI溶液鉴别溴蒸气和NO2)

4NO2+H2S===4NO+SO3+H2O

2NO2+Cu===4CuO+N2

CO2+2Mg===2MgO+C

(CO2不能用于扑灭由Mg,Ca,Ba,Na,K等燃烧的火灾)

SiO2+2H2===Si+2H2O

SiO2+2Mg===2MgO+Si

3,与水的作用:

SO2+H2O===H2SO3

SO3+H2O===H2SO4

3NO2+H2O===2HNO3+NO N2O5+H2O===2HNO3

P2O5+H2O===2HPO3

P2O5+3H2O===2H3PO4

(P2O5极易吸水,可作气体干燥剂

P2O5+3H2SO4(浓)===2H3PO4+3SO3)

CO2+H2O===H2CO3

4,与碱性物质的作用:

SO2+2NH3+H2O===(NH4)2SO3

SO2+(NH4)2SO3+H2O===2NH4HSO3

(这是硫酸厂回收SO2的反应.先用氨水吸收SO2,

再用H2SO4处理: 2NH4HSO3+H2SO4===(NH4)2SO4+2H2O+2SO2

生成的硫酸铵作化肥,SO2循环作原料气)

SO2+Ca(OH)2===CaSO3+H2O

(不能用澄清石灰水鉴别SO2和CO2.可用品红鉴别)

SO3+MgO===MgSO4

SO3+Ca(OH)2===CaSO4+H2O

CO2+2NaOH(过量)===Na2CO3+H2O

CO2(过量)+NaOH===NaHCO3

CO2+Ca(OH)2(过量)===CaCO3+H2O

2CO2(过量)+Ca(OH)2===Ca(HCO3)2

CO2+2NaAlO2+3H2O===2Al(OH)3+Na2CO3

CO2+C6H5ONa+H2O===C6H5OH+NaHCO3

SiO2+CaO===CaSiO3

SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O

(常温下强碱缓慢腐蚀玻璃)

SiO2+Na2CO3===Na2SiO3+CO2

SiO2+CaCO3===CaSiO3+CO2

五,金属氧化物

1,低价态的还原性:

6FeO+O2===2Fe3O4

FeO+4HNO3===Fe(NO3)3+NO2+2H2O

2,氧化性:

Na2O2+2Na===2Na2O

(此反应用于制备Na2O)

MgO,Al2O3几乎没有氧化性,很难被还原为Mg,Al.

一般通过电解制Mg和Al.

Fe2O3+3H2===2Fe+3H2O (制还原铁粉)

Fe3O4+4H2===3Fe+4H2O

3,与水的作用:

Na2O+H2O===2NaOH

2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2

(此反应分两步:Na2O2+2H2O===2NaOH+H2O2 ; 2H2O2===2H2O+O2.H2O2的制备可利用类似的反应:

BaO2+H2SO4(稀)===BaSO4+H2O2)

MgO+H2O===Mg(OH)2 (缓慢反应)

4,与酸性物质的作用:

Na2O+SO3===Na2SO4

Na2O+CO2===Na2CO3

Na2O+2HCl===2NaCl+H2O

2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2

Na2O2+H2SO4(冷,稀)===Na2SO4+H2O2

MgO+SO3===MgSO4

MgO+H2SO4===MgSO4+H2O

Al2O3+3H2SO4===Al2(SO4)3+3H2O

(Al2O3是两性氧化物:

Al2O3+2NaOH===2NaAlO2+H2O)

FeO+2HCl===FeCl2+3H2O

Fe2O3+6HCl===2FeCl3+3H2O

Fe2O3+3H2S(g)===Fe2S3+3H2O

Fe3O4+8HCl===FeCl2+2FeCl3+4H2O

化学选修4教学工作总结
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