第一篇：【化學(xué)】魯科版選修4《化學(xué)反應(yīng)原理》教案：2.4《化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化

（第四課時(shí)）

【題1】在體積可變的密閉容器中，反應(yīng)mA(g)＋nB(s)

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

A.(m＋n)必定小于p

B.(m＋n)必定大于p C.m必定小于p

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

A.反應(yīng)物分子間的碰撞

B.反應(yīng)物活化分子間的碰撞

C.能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的碰撞

D.反應(yīng)物活化分子間有合適取向的碰撞

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

【題３】可逆反應(yīng)2NO

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

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

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

⑥混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變的狀態(tài)

A.①③⑤ B.②④⑥ C.②③④ D.③④⑤

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

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

B.物質(zhì)A的轉(zhuǎn)化率增加了

C.物質(zhì)C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加了

D.m>2n 【解析】由于c＝n/V，當(dāng)V變?yōu)樵瓉?lái)的一半時(shí)，如果平衡不發(fā)生移動(dòng)，則n不變，c必然是原來(lái)的２倍?，F(xiàn)在B和C的濃度均是原來(lái)的1.8倍，則說(shuō)明B和C均減少，進(jìn)而推知平衡向左移動(dòng)。而物質(zhì)C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)等于C的質(zhì)量占混合體系總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)，而總質(zhì)量不變，所以C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，物質(zhì)A的量增加，所以A的轉(zhuǎn)化率減小。而增加壓強(qiáng)，平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng)，所以m<2n?！绢}５】可逆反應(yīng)mA(g)＋nB列敘述正確的是(D)A.若增加B的量，平衡體系顏色加深，說(shuō)明D是固體 B.增大壓強(qiáng)平衡不移動(dòng)，說(shuō)明m＋n一定等于p＋q C.升高溫度，A的轉(zhuǎn)化率減小，說(shuō)明正反應(yīng)是吸熱反應(yīng) D.若B是氣體，增大A的量，A、B轉(zhuǎn)化率并不都增大

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

3C(g)，若反應(yīng)開(kāi)

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

A.2 mol C

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

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

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

B.等于2.054 g?L－１

C.在等于1.369 g?L和等于2.054 g?L之間

D.大于2.054 g?L

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

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

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

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

A.1

B.2

C.3

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

【題9】一定溫度下，反應(yīng)2SO2＋O

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

A.0.4 mol

B.0.6 mol

C.0.8 mol

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

2SO2

＋

O2

2SO3

原平衡

２a

3a

4a 轉(zhuǎn)化

x

x/2

x 新平衡

２a－x

3a－x/2

4a＋x 3a－x/2＝0.8 mol

4a＋x＝1.4 mol

解得a＝0.3 mol

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

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

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

－１

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

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

(正反應(yīng)為放熱反應(yīng))

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

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

【題12】決定化學(xué)反應(yīng)速率的主要因素是（B）

①溫度

②壓強(qiáng)

③催化劑

④濃度

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

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

2NH3(g)

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

A.０～tB.t2～tC.t3～tD.t5～t6

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

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

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

－１

：n/3 mol·L

－１

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

第二篇：【化學(xué)】魯科版選修4《化學(xué)反應(yīng)原理》教案：2.4《化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化

（第二課時(shí)）

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

②低溫

③低壓

④高壓

⑤催化劑

⑥加氨

⑦除氨 A.②④⑤

B.②④⑦

C.①④⑤

D.②③⑥

【解析】合成氨工業(yè)利用N2＋3H

22NH

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

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

A.加入催化劑，V正、V逆都發(fā)生變化，且變化的倍數(shù)相等

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

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

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

CO

22NH

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

B.升高溫度

C.增大CO濃度

D.增大壓強(qiáng)

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

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

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

A.10%

B.20%

C.15%

D.30% 【解析】

3H2

＋

N2

2NH3

起始量

３

１轉(zhuǎn)化量

3x

x

2x平衡量

３－３x 1－x

2x(３－x)：（1－x）：2x＝9 ：3 ：4故x=0.1

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

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

A.１：１

B.２：３

C.３：２

D.２：１ 【解析】

2NH3

3H2

＋

N2

起始量

x

0

0 轉(zhuǎn)化量

50%x

0.75x

0.25x平衡量

0.5x

0.75x

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

22NH3

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

B.平衡向正方向移動(dòng)

C.平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)

D.NH3的百分含量增加

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

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

A.12.5%

B.11.4%

C.10.5%

D.9% 【解析】設(shè)原氣體體積為V，則平衡后體積為V－0.95V

N2

＋

3H2

2NH3

ΔV 1

轉(zhuǎn)化中

0.025V

0.075V

0.05V V－0.95V

所以N2的轉(zhuǎn)化率為0.025V?100%?11.4%

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

B.700 K 時(shí)氨的平衡濃度最大

C.700 K 時(shí)氨的轉(zhuǎn)化率最高

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

2NH3

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

【題９】有關(guān)合成氨工業(yè)的說(shuō)法中，正確的是（B）

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

B.由于氨易液化，N2、H2在實(shí)際生產(chǎn)中是循環(huán)使用，所以總體來(lái)說(shuō)氨的產(chǎn)率很高C.合成氨工業(yè)的反應(yīng)溫度控制在500℃左右，目的是使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)D.合成氨廠采用的壓強(qiáng)是20～50 Mpa，因?yàn)樵搲簭?qiáng)下鐵觸媒的活性最大

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

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

2NH3（正反應(yīng)為放熱反應(yīng)）下圖為某一段

回答下列問(wèn)題：（１）處于平衡狀態(tài)的時(shí)間段是

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

A.０～tB.t2～tC.t3～tD.t5～t6

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

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

第三篇：【化學(xué)】魯科版選修4《化學(xué)反應(yīng)原理》教案：1.1《化學(xué)反應(yīng)的.

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

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

過(guò)程與方法:通過(guò)反應(yīng)熱定義的學(xué)習(xí),理解實(shí)驗(yàn)研究和理論研究在科學(xué)探究方面的意義;在學(xué)習(xí)過(guò)程中,學(xué)會(huì)運(yùn)用觀察、對(duì)比、分析、思考等方法對(duì)所獲得的信息進(jìn)行處理;通過(guò)反應(yīng)焓變概念的學(xué)習(xí),了解實(shí)驗(yàn)研究和理論研究在科學(xué)探究方面的意義;在學(xué)習(xí)過(guò)程中,學(xué)會(huì)運(yùn)用觀察、分析、遷移等思維方法來(lái)建構(gòu)新的概念;通過(guò)蓋斯定律求算反應(yīng)焓變的過(guò)程,體會(huì)數(shù)學(xué)、物理在學(xué)習(xí)化學(xué)中的重要性,注意理科之間的相互滲透和影響。

情感態(tài)度與價(jià)值觀:體會(huì)實(shí)驗(yàn)成功的喜悅,感悟科學(xué)探究的樂(lè)趣;養(yǎng)成良好的實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度;體會(huì)思考帶給人的愉快情感體驗(yàn),感悟化學(xué)學(xué)科學(xué)習(xí)的樂(lè)趣;養(yǎng)成良好的實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。

教學(xué)重點(diǎn):反應(yīng)熱概念的含義;熱化學(xué)方程式的正確書(shū)寫(xiě);熱化學(xué)方程式的正確書(shū)寫(xiě)以及反應(yīng)焓變的計(jì)算。

教學(xué)難點(diǎn):反應(yīng)焓變的計(jì)算

課時(shí)安排:共五課時(shí)(新課3課時(shí)復(fù)習(xí)練習(xí)2課時(shí) 教學(xué)過(guò)程: 第一課時(shí)

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

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

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

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

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

高溫

CO+H 2 ④CO 2+C 高溫 2CO

【講解】注意:化學(xué)反應(yīng)是放熱還是吸熱,與反應(yīng)條件(加熱或不加熱沒(méi)有關(guān)系。放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)我們還可以借助下面的圖像來(lái)理解?！就队啊?/p>

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

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

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

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

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

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

放熱反應(yīng) Q Q<0 反應(yīng)吸熱

4、獲得Q值的方法:(1實(shí)驗(yàn)測(cè)量法(2理論計(jì)算法

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

【板書(shū)】①中和熱

5、反應(yīng)熱的分類(lèi):②燃燒熱 ③生成熱……

【講解】下面我們來(lái)看看什么是中和熱和如何進(jìn)行中和熱的測(cè)定?！景鍟?shū)】(二中和熱

1、定義:在稀溶液中,強(qiáng)酸跟強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng),生成1mol水時(shí)的反應(yīng)熱叫做中和熱?！就队啊坷斫庖c(diǎn): ①條件:稀溶液。稀溶液是指溶于大量水的離子。

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

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

④放出的熱量:57.3kJ/mol 【板書(shū)】

2、中和熱的表示:H+(aq+OH-(aq=H2O(l;Q=-57.3kJ

【練習(xí)】

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

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

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

【講解】我們來(lái)看看中和熱的測(cè)量及有關(guān)問(wèn)題。【閱讀】指導(dǎo)學(xué)生閱讀課本P3頁(yè),完成:

1、測(cè)定中和熱的儀器;

2、測(cè)定中和熱的原理;

3、測(cè)定中和熱中應(yīng)該要注意哪些問(wèn)題? 【視頻】中和熱的測(cè)定。【板書(shū)】

3、中和熱的測(cè)量

(1儀器:量熱計(jì)(環(huán)形玻璃攪拌棒、溫度計(jì)、燒杯

【投影】

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

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

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

2藥品取用

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

3酸堿混合

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

4數(shù)據(jù)處理

5重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)兩次

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

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

(5隔熱操作不到位,致使實(shí)驗(yàn)過(guò)程中熱量損失而導(dǎo)致誤差

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

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

什么? 【答案】(1減少熱量損失(2減少熱量損失

(3不能。因?yàn)殂~絲易導(dǎo)熱,使熱量損失較大

(4可以保證鹽酸完全反應(yīng)。使測(cè)得的熱量更加準(zhǔn)確。

【練習(xí)】

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

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

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

【小結(jié)】小結(jié)本節(jié)課的內(nèi)容。

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

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

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

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

4、獲得Q值的方法:(1實(shí)驗(yàn)測(cè)量法(2理論計(jì)算法 ①中和熱

5、反應(yīng)熱的分類(lèi):②燃燒熱 ③生成熱……(二中和熱

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

2、中和熱的表示:H+(aq+OH-(aq=H2O(l;Q=-57.3kJ

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

第四篇：化學(xué)選修4化學(xué)反應(yīng)原理 教師用書(shū)

《化學(xué)反應(yīng)原理》教師參考書(shū)

說(shuō)明

本書(shū)是根據(jù)中華人民共和國(guó)教育部制訂的《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》和《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)化學(xué)選修4化學(xué)反應(yīng)原理》的內(nèi)容和要求編寫(xiě)的，供高中化學(xué)教師參考。

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

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

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

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

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

緒論 1課時(shí)

第一章 6課時(shí)

第二章 11課時(shí)

第三章 10課時(shí)

第四章 6課時(shí)

復(fù)習(xí)2課時(shí)

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

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

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

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

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

本書(shū)編寫(xiě)者：何少華、裴群、金仲嗚、冷燕平、黃明建（按編寫(xiě)順序）本書(shū)審定者：李文鼎、王晶

責(zé)任編輯：冷燕平

責(zé)任繪圖：李宏慶

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

目錄

緒言

說(shuō)明

教學(xué)建議

教學(xué)資源

第一章 化學(xué)反應(yīng)與能量

本章說(shuō)明

教學(xué)建議

第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)與能量的變化

第二節(jié) 燃燒熱能源

第三節(jié) 化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算

教學(xué)資源

第二章 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡

本章說(shuō)明

教學(xué)建議

第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)速率

第二節(jié) 影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

第三節(jié) 化學(xué)平衡

第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向

教學(xué)資源

第三章 水溶液中的離子平衡

本章說(shuō)明

教學(xué)建議

第一節(jié) 弱電解質(zhì)的電離

第二節(jié) 水的電離和溶液的酸堿性

第三節(jié) 鹽類(lèi)的水解

第四節(jié) 難溶電解質(zhì)的溶解平衡

教學(xué)資源 第四章電化學(xué)基礎(chǔ)

本章說(shuō)明

教學(xué)建議

第一節(jié) 原電池

第二節(jié) 化學(xué)電源

第三節(jié) 電解池

第四節(jié) 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)

緒言說(shuō)明

一、教學(xué)目標(biāo)

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

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

二、內(nèi)容分析 1.地位和功能

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

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

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

（2）觀察周?chē)òù笞匀唬┌l(fā)生的化學(xué)現(xiàn)象，思考或進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。（3）認(rèn)真學(xué)習(xí)概念模型，它是學(xué)習(xí)、研究化學(xué)反應(yīng)原理的基礎(chǔ)。

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

3.內(nèi)容特點(diǎn)

緒言中概括地介紹了課程的主要內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法與思路，同時(shí)還簡(jiǎn)介了―有效碰撞理論‖和―活化分子與活化能‖兩個(gè)概念模型，對(duì)全書(shū)起著提綱挈領(lǐng)、畫(huà)龍點(diǎn)睛的作用。

三、課時(shí)分配建議

建議用1課時(shí)。教學(xué)建議

一、教學(xué)設(shè)計(jì)

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

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

教學(xué)難點(diǎn)：―有效碰撞‖和―活化分子與活化能‖的概念模型。

教學(xué)建議：

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

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

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

情景1：

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

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

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

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

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

2.研究化學(xué)反應(yīng)原理的思路與方法——概念模型法。

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

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

（2）模型的基本構(gòu)架

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

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

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

（3）活化分子和活化能

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

活化分子——具有較高能量，能夠發(fā)生有效碰撞的分子。

活化能——活化分子高出反應(yīng)物分子平均能量部分

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

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

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

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

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

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

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

二、活動(dòng)建議

建議課前以小組為單位活動(dòng)，對(duì)下列內(nèi)容進(jìn)行查閱和討論。

活動(dòng)設(shè)計(jì)1：認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)原理

可供討論的問(wèn)題和教學(xué)設(shè)計(jì)意圖如下：

活動(dòng)設(shè)計(jì)2：簡(jiǎn)化后的有效碰撞模型、活化分子和活化能

要求學(xué)生簡(jiǎn)要回答下列問(wèn)題：

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

要求學(xué)生填寫(xiě)下表：

教學(xué)資源

1.化學(xué)反應(yīng)的活化能

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

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

圖1 等溫下的分子能量分布曲線

圖1中，E表示分子的平均能量，Ec是活化分子具有的最低能量，能量等于或高于Ec的分子可能產(chǎn)生有效碰撞?；罨肿泳哂械淖畹湍芰縀c與分子的平均能量E之差叫活化能。

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

圖2 不同溫度下分子能量分布曲線

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

2.為什么活化分子的碰撞不一定都發(fā)生有效碰撞

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

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

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

圖3 NO2和CO的反應(yīng)過(guò)程

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

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

圖4 NO2和CO反應(yīng)過(guò)程中能量的變化

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

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

第一章 化學(xué)反應(yīng)與能量

本章說(shuō)明

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

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

4.認(rèn)識(shí)熱化學(xué)方程式的意義并能正確書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式。

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

二、內(nèi)容分析 1.地位和功能

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

換定律）提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)，反過(guò)來(lái)，它又是熱力學(xué)第一定律在化學(xué)反應(yīng)中的具體應(yīng)用。它主要解決各種熱效應(yīng)的測(cè)量和計(jì)算問(wèn)題。

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

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

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

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

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

（4）化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算是本章的重點(diǎn)，因?yàn)闊峄瘜W(xué)研究的主要內(nèi)容之一就是反應(yīng)熱效應(yīng)的計(jì)算。反應(yīng)熱的計(jì)算對(duì)于燃料燃燒和反應(yīng)條件的控制、熱工和化工設(shè)備的設(shè)計(jì)都具有重要意義。

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

本章的內(nèi)容結(jié)構(gòu)如下圖所示：

3.內(nèi)容特點(diǎn)

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

三、課時(shí)分配建議

第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)與能量的變化 2課時(shí) 第二節(jié) 燃燒熱能源 1課時(shí) 第三節(jié) 化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算 2課時(shí) 復(fù)習(xí)機(jī)動(dòng) 1課時(shí) 小計(jì) 6課時(shí)

第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)與能量的變化

一、教學(xué)設(shè)計(jì)

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

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

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

根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，本節(jié)可按兩個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)進(jìn)行教學(xué)。

（一）關(guān)于焓變和反應(yīng)熱

在教學(xué)中應(yīng)注意并明確以下幾點(diǎn)：

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

2.教學(xué)過(guò)程中可圍繞下列內(nèi)容來(lái)落實(shí)：

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

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

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

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

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

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

對(duì)相關(guān)舊知識(shí)的簡(jiǎn)單回顧（相關(guān)基礎(chǔ)）→提出問(wèn)題（創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情景）→數(shù)據(jù)分析→討論交流→形成認(rèn)識(shí)→鞏固理解

說(shuō)明：

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

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

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

最后落實(shí)在其宏觀表現(xiàn)上。利用教科書(shū)中的圖1-2鞏固理解。

需要指出的是：化學(xué)反應(yīng)中能量變化的多少首先取決于化學(xué)鍵的強(qiáng)弱，對(duì)一個(gè)特定反應(yīng)，其能量大小也與物質(zhì)質(zhì)量有密切的關(guān)系（其認(rèn)識(shí)對(duì)于后面正確書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)反應(yīng)方程式以及進(jìn)行相關(guān)計(jì)算十分重要）。

（二）關(guān)于熱化學(xué)方程式

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

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

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

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

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

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

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

二、活動(dòng)建議

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

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

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

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

4.實(shí)驗(yàn)操作時(shí)動(dòng)作要快，以盡量減少熱量的散失。

三、問(wèn)題交流

【思考與交流】

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

四、習(xí)題參考

（一）參考答案

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

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

（二）補(bǔ)充習(xí)題

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

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

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

C．鐵粉和硫粉在常溫下難以發(fā)生反應(yīng)

D．生成物硫化亞鐵的總能量高于反應(yīng)物鐵粉和硫粉的總能量

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

4.下列關(guān)系式中正確的是

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

1． A；2．B、C；3．C；4． C。

第二節(jié) 燃燒熱能源

一、教學(xué)設(shè)計(jì)

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

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

在第二部分內(nèi)容中，教科書(shū)從人類(lèi)對(duì)能源的需求以及如何合理利用并開(kāi)發(fā)新能源的角度，通過(guò)資料展示介紹了能源在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中的重要地位和作用，同時(shí)結(jié)合新能源的開(kāi)發(fā)，通過(guò)科學(xué)視野簡(jiǎn)單介紹了最有希望的太陽(yáng)能、風(fēng)能和氫能等能源，以開(kāi)闊學(xué)生的眼界，加強(qiáng)化學(xué)與社會(huì)的聯(lián)系。特別指出：我們所使用的主要能源是化石燃料，而化石燃料是經(jīng)過(guò)億萬(wàn)年才形成的蘊(yùn)藏量有限的非再生能源，社會(huì)的發(fā)展使得人類(lèi)對(duì)能源的需求量越來(lái)越大，這是對(duì)人類(lèi)的嚴(yán)峻考驗(yàn)，同時(shí)也為我們提出了極具研究?jī)r(jià)值的課題。

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

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

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

3.在教學(xué)方法上，本節(jié)可以采用研究性學(xué)習(xí)的方式來(lái)進(jìn)行。如課前布置學(xué)生結(jié)合教科書(shū)的【思考與交流】、【資料】及【實(shí)踐活動(dòng)】等內(nèi)容展開(kāi)討論，然后課上進(jìn)行交流。也可以以小組為單位，由學(xué)生自學(xué)教科書(shū)內(nèi)容并設(shè)計(jì)相關(guān)的研究課題，經(jīng)過(guò)教師和學(xué)生共同篩選，確定課題內(nèi)容、研究目標(biāo)，通過(guò)查閱資料、小組學(xué)習(xí)討論，然后各組派代表在課上匯報(bào)各自的研究成果。教師還可結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，適當(dāng)補(bǔ)充一些資料，或組織學(xué)生參觀等。通過(guò)聯(lián)系實(shí)際的學(xué)習(xí)討論，不僅可強(qiáng)化學(xué)生課外閱讀的意識(shí)和自學(xué)能力，也可培養(yǎng)學(xué)生對(duì)國(guó)家能源政策制訂的參與意識(shí)、經(jīng)濟(jì)效益觀念以及綜合分析問(wèn)題的能力。

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

二、活動(dòng)建議

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

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

2.研究：提高煤炭利用率及減少污染物排放的重要途徑。

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

【實(shí)踐活動(dòng)】

可查閱《中國(guó)經(jīng)濟(jì)年鑒》《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》和其他有關(guān)書(shū)籍或上網(wǎng)查詢。教科書(shū)上列出的4個(gè)題目，學(xué)生可任選一個(gè)，小論文可在班上交流。

以下是這些題目的參考答案。

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

從以上數(shù)據(jù)可以看出，國(guó)家國(guó)民生產(chǎn)總值與能源消耗成正相關(guān)關(guān)系，即國(guó)民生產(chǎn)總值越高，消耗的能源越多。但二者不是嚴(yán)格的正比關(guān)系，因?yàn)殡S著生產(chǎn)技術(shù)水平的提高，每創(chuàng)造一定量國(guó)民生產(chǎn)總值所消耗的能源將會(huì)逐步減少。這從1995年至2001年的數(shù)據(jù)可以看出，國(guó)民生產(chǎn)總值由58 478.1億元增加至95 933.3億元，增長(zhǎng)了39%，而能耗由131 176萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤增加至132 000萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，只增加了0.62%。說(shuō)明在這7年里我國(guó)生產(chǎn)技術(shù)水平有了很大的提高。

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

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

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

三、問(wèn)題交流

【思考與交流】

書(shū)中已給出提示，但需要學(xué)生進(jìn)一步舉例說(shuō)明。學(xué)生個(gè)人能舉出的實(shí)例有限，大家可互相交流、補(bǔ)充。

四、習(xí)題參考

（一）參考答案

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

2.化石燃料蘊(yùn)藏量有限，不能再生，最終將會(huì)枯竭，因此現(xiàn)在就應(yīng)該尋求應(yīng)對(duì)措施。措施之一就是用甲醇、乙醇代替汽油，農(nóng)牧業(yè)廢料、高產(chǎn)作物（如甘蔗、高粱、甘薯、玉米等）、速生樹(shù)木（如赤楊、刺槐、桉樹(shù)等），經(jīng)過(guò)發(fā)酵或高溫?zé)岱纸饩涂梢灾圃旒状蓟蛞掖肌Ｓ捎谏鲜鲋圃旒状?、乙醇的原料是生物質(zhì)，可以再生，因此用甲醇、乙醇代替汽油是應(yīng)對(duì)能源危機(jī)的一種有效措施。

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

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

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

6.公交車(chē)個(gè)人耗油和排出污染物量為私人車(chē)的1/5，從經(jīng)濟(jì)和環(huán)保角度看，發(fā)展公交車(chē)更為合理。

（二）補(bǔ)充習(xí)題

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

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

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

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

5．為減少大氣污染，一些城市公共汽車(chē)逐步使用CNG（壓縮天然氣）清潔燃料，實(shí)驗(yàn)測(cè)得0.16 g該氣體燃料，完全燃燒生成224 mL CO2（標(biāo)準(zhǔn)狀況）和0.36 g液態(tài)水，并放出8.903 kJ的熱量。請(qǐng)寫(xiě)出：CNG的化學(xué)式，其完全燃燒的熱化學(xué)方程式。參考答案

1．D；2．C；3．B。

第三節(jié) 化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算

一、教學(xué)設(shè)計(jì)

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

本節(jié)內(nèi)容分為兩部分：

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

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

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

（一）蓋斯定律的教學(xué)設(shè)計(jì)

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

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

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

4.問(wèn)題研究經(jīng)過(guò)討論、交流，設(shè)計(jì)合理的―路徑‖，根據(jù)蓋斯定律解決上述問(wèn)題。5.歸納總結(jié)

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

21（2）蓋斯定律在科學(xué)研究中的重要意義。

（二）有關(guān)反應(yīng)熱計(jì)算的教學(xué)設(shè)計(jì)

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

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

教學(xué)中應(yīng)注意以下問(wèn)題：

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

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

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

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

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

（4）反思解題關(guān)鍵處及錯(cuò)誤易發(fā)處。

二、習(xí)題參考

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

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

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

6.寫(xiě)出NH3燃燒的熱化學(xué)方程式

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

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

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

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

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

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

（二）補(bǔ)充習(xí)題

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

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

4．火箭發(fā)射時(shí)可用肼（N2H4）為燃料，以二氧化氮作氧化劑，它們相互反應(yīng)生成氮?dú)夂退魵?。已知：N2（g）+2O2（g）=2NO2（g）ΔH=+67.7 kJ/mol N2H4（g）+O2（g）=N2（g）+2H2O（g）ΔH=-534 kJ/mol 則N2H4和NO2反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_(kāi)____________________。

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

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

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

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

2CO（g）＋O2（g）＝2CO2（g）ΔH＝－560 kJ/mol

第二章 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡

本章介紹

一、教學(xué)目標(biāo)

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

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

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

4.結(jié)合實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)的能力，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。教學(xué)中注意提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、交流和表達(dá)的能力。

二、內(nèi)容分析 1.地位和功能

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

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

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

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

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

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

本章知識(shí)的內(nèi)容結(jié)構(gòu)如下圖所示：

3.內(nèi)容特點(diǎn)

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

三、課時(shí)建議

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

第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向 1課時(shí) 復(fù)習(xí)機(jī)動(dòng) 2課時(shí) 小計(jì) 11課時(shí) 1.熱化學(xué)簡(jiǎn)介

（1）熱化學(xué)的研究對(duì)象

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

把熱力學(xué)第一定律具體運(yùn)用到化學(xué)反應(yīng)上，用實(shí)驗(yàn)測(cè)定和計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的熱量，研究這方面問(wèn)題的科學(xué)稱(chēng)為熱化學(xué)。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

（1）焓是狀態(tài)函數(shù)。因?yàn)閁、P、V均為狀態(tài)函數(shù)，它們的組合（U＋PV）也必然是狀態(tài)函數(shù)。體系的焓值僅與體系所處的狀態(tài)有關(guān)，與通過(guò)什么途徑達(dá)到這個(gè)狀態(tài)無(wú)關(guān)。

（2）焓具有能量的量綱，因?yàn)閁和PV的量綱都是能量的量綱。

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

Qp＝H生成物－H反應(yīng)物＝ΔH

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

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

為了處理化學(xué)反應(yīng)的焓變，1922年唐德?tīng)枺―omder）引入了化學(xué)反應(yīng)進(jìn)度這個(gè)參量。反應(yīng)進(jìn)度是描述化學(xué)進(jìn)展程度的狀態(tài)參變量。符號(hào)為ξ，單位是mol。

通常我們可以把任何化學(xué)方程式寫(xiě)成：

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

設(shè)某反應(yīng)

將反應(yīng)進(jìn)度ξ定義為

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

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

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

假定O2和H2的混合體系在某個(gè)時(shí)刻發(fā)生的凈變化為：

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

比較上述結(jié)果：

（1）Δξ1與Δξ2及Δξ′1與Δξ′2不相等，表明反應(yīng)進(jìn)度與化學(xué)計(jì)量反應(yīng)式寫(xiě)法有關(guān)。（2）同一反應(yīng)，Δξ=ΔnB/ΔνB，說(shuō)明ξ或Δξ與物質(zhì)的選擇無(wú)關(guān)。

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

（4）對(duì)于指定的反應(yīng)，計(jì)量反應(yīng)式中的計(jì)量系數(shù)的絕對(duì)值不同，則各物質(zhì)變化的量ΔnB的絕對(duì)值也不相等。這說(shuō)明，不能直接用一種物質(zhì)的―Δn‖來(lái)表示所有物質(zhì)或整個(gè)反應(yīng)的進(jìn)展情況。

（摘自劉士榮楊?lèi)?ài)云《物理化學(xué)概念辨析》）

4.熱化學(xué)方程式

對(duì)于熱化學(xué)方程式如：

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

就代表在298 K及標(biāo)態(tài)時(shí)的焓變，也可以簡(jiǎn)寫(xiě)為

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

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

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

由于物質(zhì)狀態(tài)變化時(shí)總伴隨焓變，所以書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式時(shí)應(yīng)注明物態(tài)，如下列兩個(gè)反應(yīng)

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

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

化學(xué)反應(yīng)的焓變雖然是重要的、常用的數(shù)據(jù)，但任何一種化學(xué)手冊(cè)不可能記載成千上萬(wàn)化學(xué)反應(yīng)的ΔH值，因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)種類(lèi)太多，不勝刊載。能從手冊(cè)查到的僅是幾千種常見(jiàn)純凈物的標(biāo)準(zhǔn)生成焓。在標(biāo)態(tài)和T（K）條件下由穩(wěn)定態(tài)單質(zhì)生成1 mol化合物（或不穩(wěn)定態(tài)單質(zhì)或其他形式的物種）的焓變叫作該物質(zhì)在T（K）時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)生成焓，簡(jiǎn)稱(chēng)生成焓（也稱(chēng)生成熱），符號(hào)是符號(hào)可以簡(jiǎn)寫(xiě)為

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

生成焓并非另一個(gè)新概念，而只是一種特定的ΔH。一種物質(zhì)焓的絕對(duì)值H無(wú)法測(cè)定，生成焓是一種相對(duì)值，有些是實(shí)驗(yàn)測(cè)定的，有些則是間接計(jì)算得到的。當(dāng)知道了各種物質(zhì)的生成焓后，我們就可以很容易地計(jì)算出許多化學(xué)反應(yīng)的焓變。

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

這是一個(gè)非常有用的關(guān)系式，式中νi表示化學(xué)計(jì)量數(shù)。例如，對(duì)于反應(yīng)：

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

7.中和熱

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

(1)一元強(qiáng)酸與一元強(qiáng)堿的中和熱

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

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

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

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

(3)二元酸與一元強(qiáng)堿的中和熱

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

(4)多元酸與一元強(qiáng)堿的中和熱

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

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

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

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

國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展要求能源有相應(yīng)的增長(zhǎng)，人口的增長(zhǎng)和生活條件的改善也需要消耗更多的能量?？梢哉f(shuō)現(xiàn)代社會(huì)是一個(gè)耗能的社會(huì)，沒(méi)有相當(dāng)數(shù)量的能源是談不上現(xiàn)代化的。現(xiàn)代

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

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

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

我國(guó)長(zhǎng)期面臨能源供不應(yīng)求的局面，人均能源水平低，同時(shí)能源利用率低，單位產(chǎn)品能耗高。所以必須用節(jié)能來(lái)緩解供需矛盾，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，同時(shí)也有利于環(huán)境保護(hù)。因此節(jié)能是我國(guó)的一項(xiàng)基本國(guó)策。

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

第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)速率

一、教學(xué)設(shè)計(jì)

在學(xué)生已有的物體運(yùn)動(dòng)速度的基礎(chǔ)上，引入化學(xué)反應(yīng)速率的概念不會(huì)給學(xué)生帶來(lái)太大的困難，但化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法卻將是一個(gè)難點(diǎn)。為了增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，用【實(shí)驗(yàn)2－1】來(lái)引導(dǎo)學(xué)生，使他們得出只根據(jù)看到的氣泡產(chǎn)生的快、慢來(lái)表示反應(yīng)的速率是模糊的、不準(zhǔn)確的判斷。通過(guò)教科書(shū)圖2－1的提示，學(xué)生很容易想到可從測(cè)量H2的體積來(lái)比較反應(yīng)

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

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

教學(xué)中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

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

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

】，讓學(xué)生討論清楚實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)方法，做好實(shí)驗(yàn)。

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

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

二、活動(dòng)建議

圖2-1 排水量氣裝置

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

三、問(wèn)題交流 【學(xué)與問(wèn)1】

1.ν（H2）=1.2 mol/（L·min）

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

在一定條件下發(fā)生，分別以四種物質(zhì)表示的反應(yīng)速率值之比為1∶1∶1∶1，而對(duì)反應(yīng)值之比為2∶1∶2?！緦W(xué)與問(wèn)2】

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

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

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

四、習(xí)題參考

（一）參考答案 1.略。2.1∶3∶2。

3.（1）A；（2）C；（3）B。4.D。5.A。

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

參考答案：C。

第二節(jié) 影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

一、教學(xué)設(shè)計(jì)

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

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

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

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

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

具體教學(xué)建議如下：

1.盡可能采用邊講邊實(shí)驗(yàn)的方式，增加學(xué)生動(dòng)手的機(jī)會(huì)，加深體驗(yàn)，有利于他們從中領(lǐng)悟教科書(shū)內(nèi)容。

2.盡可能利用數(shù)據(jù)、動(dòng)畫(huà)等方法進(jìn)行說(shuō)明，以使教學(xué)深入淺出、生動(dòng)形象。3.可以自行設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)，以增強(qiáng)教學(xué)效果，如：

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

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

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

4.也可以設(shè)計(jì)思考題，如：

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

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

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

二、活動(dòng)建議 【實(shí)驗(yàn)2-2】

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

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

（3）實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)溶液褪色較慢，由于反應(yīng)中生成的Mn2+具有催化作用，隨后褪色會(huì)加快?！緦?shí)驗(yàn)2-3】

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

MnO2的催化反應(yīng)，根據(jù)H2O2的濃度來(lái)調(diào)整木條余燼距離液面的高度，直接使用濃度較高的（30%）H2O2時(shí)，余燼距離液面遠(yuǎn)些（3 cm左右），否則會(huì)因泡沫過(guò)多而使余燼熄滅。開(kāi)頭帶余燼的木條懸在液面上沒(méi)有明顯變化（說(shuō)明H2O2沒(méi)有明顯分解），從漏斗加入MnO2粉末后，立刻看到木條余燼復(fù)燃，說(shuō)明瓶中有大量氣體逸出（突顯了催化劑的作用）。H2O2濃度較低時(shí)余燼離液面應(yīng)近些（2 cm左右），以免實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯。實(shí)驗(yàn)時(shí)要把準(zhǔn)備工作做好，當(dāng)把帶余燼的木條放入錐型瓶時(shí)，要迅速?gòu)穆┒啡鋈隡nO2粉末，不要讓余燼在瓶?jī)?nèi)停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，以免煙多影響觀察。【科學(xué)探究1】

1.因?yàn)榉匠淌揭呀?jīng)給出信息4I-+O2+4H+ == 2I2+2H2O，在不加酸的情況下，O2不能氧化I-，所以，要先向一定體積的KI溶液中滴加淀粉溶液，然后再加入稀硫酸。

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

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

2.本實(shí)驗(yàn)是【實(shí)驗(yàn)2-2】的延續(xù)。

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

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

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

本實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步說(shuō)明了催化劑有選擇性。

三、習(xí)題參考

（一）參考答案

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

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

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

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

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

（二）補(bǔ)充習(xí)題

1.從下列實(shí)驗(yàn)事實(shí)所引出的相應(yīng)結(jié)論正確的是（）。

2.在鋅與某濃度的鹽酸起反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，一個(gè)學(xué)生得到下面的結(jié)果：

則下列說(shuō)法正確的是（）。

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

第三節(jié) 化學(xué)平衡

一、教學(xué)設(shè)計(jì)

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

的社會(huì)環(huán)境中具有伸縮性。這樣，對(duì)同一內(nèi)容的學(xué)習(xí)，在不同時(shí)間多次進(jìn)行，而且每次都是經(jīng)過(guò)改組的，目的不同的，分別著眼于問(wèn)題的不同側(cè)面，就會(huì)使學(xué)生的認(rèn)識(shí)逐步深入）。通過(guò)對(duì)溶解平衡的理解和遷移，讓學(xué)生建立起化學(xué)平衡是個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的概念。再用頗具啟發(fā)性的化學(xué)實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生得出使化學(xué)平衡移動(dòng)的條件，達(dá)到既激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，又啟發(fā)思維的目的。為了加深學(xué)生對(duì)化學(xué)平衡的認(rèn)識(shí)，教科書(shū)列舉了H2(g)+I2(g)

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

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

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

還可以設(shè)計(jì)提出下述思考題：

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

4.怎樣用圖形表示濃度、壓強(qiáng)、溫度、催化劑等對(duì)化學(xué)平衡的影響？

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

二、活動(dòng)建議 【實(shí)驗(yàn)2-5】

K2Cr2O7是橙紅色晶體。

為了使溶液的體積變化忽略不計(jì)，加酸和堿的濃度都要大些，以使加入量不多，且可避免生成多酸?？梢栽诘稳胨嵊^察溶液顏色變化后，再滴入堿液，進(jìn)行顏色對(duì)比。使學(xué)生留下清晰的印象。【實(shí)驗(yàn)2-6】

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

因?yàn)镕e(OH)3的溶解度非常小，滴加NaOH溶液后發(fā)生反應(yīng)Fe3++3OH-== Fe(OH)3↓，使溶液中的Fe3+濃度降低，混合液的顏色變淺。NaOH溶液不要加入過(guò)多，只要使溶液的紅色變淺即可?！緦?shí)驗(yàn)2-7】

實(shí)驗(yàn)時(shí)，可把NO2的平衡球在熱水和冰水中交替進(jìn)行浸泡，觀察顏色變化。

三、問(wèn)題交流 【思考與交流】

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

2.通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以推知：增大反應(yīng)物濃度化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，減小反應(yīng)物濃度化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)?！緦W(xué)與問(wèn)】

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

四、習(xí)題參考

（一）參考答案

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

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

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

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

（二）補(bǔ)充習(xí)題 1.某化學(xué)反應(yīng)2A（g）

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

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

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

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

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

C.均增加1 mol D.均減少1 mol 參考答案：

1.（1）0.013（2）1.0（3）＞，＞（4）吸熱，因?yàn)闇囟壬邥r(shí)，平衡向右移動(dòng)?！竞?jiǎn)析】要學(xué)會(huì)分組對(duì)比，（1）和（2）反應(yīng)溫度相同，雖然達(dá)到平衡濃度所需時(shí)間不同，但平衡濃度相同，只有起始濃度相等才行。為什么（2）達(dá)到平衡所需時(shí)間短，該反應(yīng)是一個(gè)氣體Δn=0的反應(yīng)，可以理解為（2）反應(yīng)時(shí)的壓強(qiáng)較高或是加入了催化劑。（2）、（3）反應(yīng)溫度相同，平衡濃度（3）＞（2），只有（3）的起始濃度大才行。（1）和（4）起始濃度相同，但（4）的反應(yīng)溫度高、平衡濃度低，只有吸熱反應(yīng)才行。2.C?！竞?jiǎn)析】

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

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

第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向

一、教學(xué)設(shè)計(jì)

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

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

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

二、活動(dòng)建議

可以提出一些問(wèn)題、補(bǔ)充一些實(shí)驗(yàn)，啟發(fā)學(xué)生思考。如可提出這樣的問(wèn)題： 請(qǐng)列舉你所知道的自發(fā)進(jìn)行的過(guò)程（酚酞試液在NaOH溶液中的擴(kuò)散，香水香氣的擴(kuò)散等），由此你能得出何種結(jié)論？

可補(bǔ)充氣體擴(kuò)散的實(shí)驗(yàn)：充滿NO2的集氣瓶上倒扣一個(gè)空集氣瓶，靜置，上瓶逐漸出現(xiàn)棕色。NO2自發(fā)擴(kuò)散到空瓶中。

三、問(wèn)題交流 【學(xué)與問(wèn)】

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

四、習(xí)題參考 參考答案

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

兩步反應(yīng)所需的總的活化能為136 kJ。用碘作催化劑后，活化能降低了54 kJ，使反應(yīng)速率加大約1萬(wàn)倍。

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

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

(1)活性中心理論

活性中心理論認(rèn)為，催化作用發(fā)生在催化劑表面上的某些活性中心。由于這些活性中心對(duì)反應(yīng)物分子產(chǎn)生化學(xué)吸附，使反應(yīng)物分子變形，化學(xué)鍵松弛，呈現(xiàn)活化狀態(tài)，從而發(fā)生催化作用。在固體表面，活性中心存在于棱角、突起或缺陷部位。因?yàn)檫@些部位的價(jià)鍵具有較大的不飽和性，所以具有較大的吸附能力。通?；钚灾行闹徽颊麄€(gè)催化劑表面的很小部分。例如，合成氨的鐵催化劑的活性中心只占總表面積的％?；钚灾行睦碚摽梢越忉?zhuān)簽槭裁次⒘康亩疚锞湍苁勾呋瘎﹩适Щ钚?毒物破壞或占據(jù)活性中心)，為什么催化劑的活性與制備條件有關(guān)(制備條件能影響晶體結(jié)構(gòu)，即影響活性中心的形成)。

(2)活化絡(luò)合物理論

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

(3)多位理論

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

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

（1）平衡常數(shù)表達(dá)式及其意義

對(duì)于化學(xué)反應(yīng) mA+nB

pC+qD

第五篇：化學(xué)選修4 化學(xué)反應(yīng)原理 教師教學(xué)用書(shū)

普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū) 化學(xué)選修4 化學(xué)反應(yīng)原理 教師教學(xué)用書(shū)

說(shuō)明 目錄

緒言 說(shuō)明 教學(xué)建議 教學(xué)資源

第一章 化學(xué)反應(yīng)與能量 本章說(shuō)明

第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)與能量的變化

第二節(jié) 燃燒熱能源

第三節(jié) 化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算 教學(xué)資源

第二章 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡 本章介紹

第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)速率

第二節(jié) 影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

第三節(jié) 化學(xué)平衡

第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向 教學(xué)資源1 教學(xué)資源2

第三章 水溶液中的離子平衡 本章說(shuō)明

第一節(jié) 弱電解質(zhì)的電離

第二節(jié) 水的電離和溶液的酸堿性

第三節(jié) 鹽類(lèi)的水解

第四節(jié) 難溶電解質(zhì)的溶解平衡 教學(xué)資源

第四章 電化學(xué)基礎(chǔ) 本章說(shuō)明

第一節(jié) 原電池

第二節(jié) 化學(xué)電源

第三節(jié) 電解池

第四節(jié) 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)

《化學(xué)反應(yīng)原理》教師參考書(shū)

說(shuō)明

本書(shū)是根據(jù)中華人民共和國(guó)教育部制訂的《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn))》和《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)化學(xué)選修4化學(xué)反應(yīng)原理》的內(nèi)容和要求編寫(xiě)的，供高中化學(xué)教師參考。

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

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

2.了解化學(xué)反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化所遵循的規(guī)律，知道化學(xué)反應(yīng)原理在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究中的應(yīng)用； 3.贊賞運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理合成新物質(zhì)對(duì)科學(xué)技術(shù)和人類(lèi)社會(huì)文明所起的重要作用，能對(duì)生產(chǎn)、生活和自然界中的有關(guān)化學(xué)變化現(xiàn)象進(jìn)行合理的解釋?zhuān)?/p>

4.增強(qiáng)探索化學(xué)反應(yīng)原理的興趣，樹(shù)立學(xué)習(xí)和研究化學(xué)的志向?！痘瘜W(xué)反應(yīng)原理》課程共36課時(shí)，各章的課時(shí)分配建議如下：

緒論1課時(shí)第一章6課時(shí)第二章11課時(shí)第三章10課時(shí)第四章6課時(shí)復(fù)習(xí)2課時(shí) 本書(shū)按章編排，每章分為―本章說(shuō)明‖、―教學(xué)建議‖和―教學(xué)資源‖三部分。

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

教學(xué)建議分節(jié)編排，包括本節(jié)的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)、教學(xué)設(shè)計(jì)的思路、活動(dòng)建議、問(wèn)題交流和習(xí)題參考等部分?；顒?dòng)建議主要是對(duì)如何組織實(shí)驗(yàn)、科學(xué)探究和調(diào)查研究等教學(xué)活動(dòng)的建議。問(wèn)題交流主要介紹―學(xué)與問(wèn)‖、―思考與交流‖的設(shè)計(jì)意圖或?qū)谀炕顒?dòng)的組織提出建議，有些還給出了相應(yīng)的參考答案。習(xí)題參考包括提示、參考答案以及補(bǔ)充習(xí)題等。

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

應(yīng)該指出的是，教參是供教師備課時(shí)參考的，而采用什么教學(xué)方法，應(yīng)該由教師根據(jù)具體情況決定。本書(shū)編寫(xiě)者：何少華、裴群、金仲嗚、冷燕平、黃明建(按編寫(xiě)順序)本書(shū)審定者：李文鼎、王晶 責(zé)任編輯：冷燕平責(zé)任繪圖：李宏慶

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

目錄

緒言

說(shuō)明

教學(xué)建議

教學(xué)資源

第一章 化學(xué)反應(yīng)與能量 本章說(shuō)明 2 教學(xué)建議

第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)與能量的變化

第二節(jié) 燃燒熱能源

第三節(jié) 化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算

教學(xué)資源

第二章 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡

本章說(shuō)明

教學(xué)建議

第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)速率

第二節(jié) 影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

第三節(jié) 化學(xué)平衡

第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向

教學(xué)資源

第三章 水溶液中的離子平衡

本章說(shuō)明

教學(xué)建議

第一節(jié) 弱電解質(zhì)的電離

第二節(jié) 水的電離和溶液的酸堿性

第三節(jié) 鹽類(lèi)的水解

第四節(jié) 難溶電解質(zhì)的溶解平衡

教學(xué)資源 第四章電化學(xué)基礎(chǔ)

本章說(shuō)明

教學(xué)建議

第一節(jié) 原電池 3 第二節(jié) 化學(xué)電源

第三節(jié) 電解池

第四節(jié) 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù) 教學(xué)資源

緒言說(shuō)明

一、教學(xué)目標(biāo)

1.認(rèn)識(shí)物質(zhì)的各種化學(xué)性質(zhì)是有規(guī)律可循的，而這些規(guī)律是化學(xué)的精髓，需要下功夫?qū)W習(xí)掌握。2.了解本書(shū)的基本內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法，認(rèn)識(shí)學(xué)習(xí)概念模型是學(xué)習(xí)和研究化學(xué)反應(yīng)原理的基礎(chǔ)。

3.初步了解―有效碰撞‖、―活化分子與活化能‖的概念模型，認(rèn)識(shí)催化劑對(duì)于化學(xué)科學(xué)研究和化工生產(chǎn)的巨大作用，為其后的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

二、內(nèi)容分析 1.地位和功能

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

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

2.內(nèi)容結(jié)構(gòu)

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

(1)完成書(shū)中規(guī)定的實(shí)驗(yàn)、活動(dòng)。

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

值得注意的是，緒言在論證了有效碰撞模型的合理性之后，坦陳現(xiàn)有理論的缺憾：―到目前為止，人們還沒(méi)有完全掌握計(jì)算或推測(cè)化學(xué)反應(yīng)活化能的理論方法‖。這種客觀的科學(xué)態(tài)度不僅有利于學(xué)生對(duì)相關(guān)理論有一個(gè)客觀的認(rèn)識(shí)，更對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的情感態(tài)度與價(jià)值觀會(huì)起到潛移默化的作用。同時(shí)也會(huì)激發(fā)學(xué)生將來(lái)進(jìn)行更深入探究的意識(shí)。

緒言的內(nèi)容結(jié)構(gòu)如下圖所示：

3.內(nèi)容特點(diǎn)

緒言中概括地介紹了課程的主要內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法與思路，同時(shí)還簡(jiǎn)介了―有效碰撞理論‖和―活化分子與活化能‖兩個(gè)概念模型，對(duì)全書(shū)起著提綱挈領(lǐng)、畫(huà)龍點(diǎn)睛的作用。

三、課時(shí)分配建議 建議用1課時(shí)。教學(xué)建議

一、教學(xué)設(shè)計(jì)

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

教學(xué)重點(diǎn)：了解化學(xué)反應(yīng)原理的基本學(xué)習(xí)方法——概念模型法。教學(xué)難點(diǎn)：―有效碰撞‖和―活化分子與活化能‖的概念模型。教學(xué)建議：

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

新課引入首先教師指出，化學(xué)研究的核心問(wèn)題是化學(xué)反應(yīng)?；瘜W(xué)中最有創(chuàng)造性的工作是設(shè)計(jì)和創(chuàng)造新的分子?；瘜W(xué)家們通常是利用已發(fā)現(xiàn)的原理來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)這個(gè)過(guò)程，如果對(duì)化學(xué)原理的理解不夠清楚則無(wú)法做到?；瘜W(xué)反應(yīng)是怎樣發(fā)生的？為什么有的反應(yīng)快、有的反應(yīng)慢？它遵循怎樣的規(guī)律？如何控制化學(xué)反應(yīng)為人所用？這是我們學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)原理的宗旨?；瘜W(xué)反應(yīng)原理所包含的內(nèi)容及學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)原理的方法正是本書(shū)要探討的問(wèn)題。教學(xué)中的主要過(guò)程可以結(jié)合學(xué)生匯報(bào)交流自學(xué)與討論的成果，圍繞下列問(wèn)題展開(kāi)： 1.化學(xué)反應(yīng)原理研究的內(nèi)容可列舉學(xué)生熟悉的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行分析。情景1：

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

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

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

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

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

2.研究化學(xué)反應(yīng)原理的思路與方法——概念模型法。

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

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

(2)模型的基本構(gòu)架

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

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

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

(3)活化分子和活化能

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

活化分子——具有較高能量，能夠發(fā)生有效碰撞的分子?；罨堋罨肿痈叱龇磻?yīng)物分子平均能量部分

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

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

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

關(guān)于催化劑，在化學(xué)2中已有介紹，這里著重說(shuō)明催化劑的作用、意義，在第二章中進(jìn)一步從由于催化劑的參與改變了活化能，從而改變了反應(yīng)速率來(lái)認(rèn)識(shí)催化劑的作用。

3.模型研究的意義

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

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

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

二、活動(dòng)建議 建議課前以小組為單位活動(dòng)，對(duì)下列內(nèi)容進(jìn)行查閱和討論?；顒?dòng)設(shè)計(jì)1：認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)原理

可供討論的問(wèn)題和教學(xué)設(shè)計(jì)意圖如下：

活動(dòng)設(shè)計(jì)2：簡(jiǎn)化后的有效碰撞模型、活化分子和活化能 要求學(xué)生簡(jiǎn)要回答下列問(wèn)題：

活動(dòng)設(shè)計(jì)3：化學(xué)反應(yīng)原理的重要領(lǐng)域——關(guān)于催化劑的研究 要求學(xué)生填寫(xiě)下表：

教學(xué)資源

1.化學(xué)反應(yīng)的活化能 實(shí)驗(yàn)證明，只有發(fā)生碰撞的分子的能量等于或超過(guò)一定的能量Ec(可稱(chēng)為臨界能)時(shí)，才可能發(fā)生有效碰撞。具有能量大于或等于Ec的分子稱(chēng)為活化分子。

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

圖1 等溫下的分子能量分布曲線

圖1中，E表示分子的平均能量，Ec是活化分子具有的最低能量，能量等于或高于Ec的分子可能產(chǎn)生有效碰撞?；罨肿泳哂械淖畹湍芰縀c與分子的平均能量E之差叫活化能。

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

圖2 不同溫度下分子能量分布曲線

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

2.為什么活化分子的碰撞不一定都發(fā)生有效碰撞

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

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

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

圖3 NO2和CO的反應(yīng)過(guò)程

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

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

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

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

第一章 化學(xué)反應(yīng)與能量

本章說(shuō)明

一、教學(xué)目標(biāo)

1.了解化學(xué)反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的原因和常見(jiàn)的能量轉(zhuǎn)化形式。2.認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中同時(shí)存在著物質(zhì)和能量的變化，而且能量的釋放或吸收是以發(fā)生變化的物質(zhì)為基礎(chǔ)的，能量的多少取決于反應(yīng)物和生成物的質(zhì)量。

3.了解反應(yīng)熱和焓變的涵義。4.認(rèn)識(shí)熱化學(xué)方程式的意義并能正確書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式。

5.理解蓋斯定律的意義，能用蓋斯定律和熱化學(xué)方程式進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的簡(jiǎn)單計(jì)算。

6.理解燃燒熱的概念，認(rèn)識(shí)能源是人類(lèi)生存和發(fā)展的重要基礎(chǔ)，了解化學(xué)在解決能源危機(jī)中的重要作用。知道節(jié)約能源、提高能量利用效率的實(shí)際意義。

二、內(nèi)容分析 1.地位和功能

本章包括―化學(xué)反應(yīng)與能量的變化‖―燃燒熱能源‖和―化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算‖三節(jié)，屬于熱化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)。熱化學(xué)是研究化學(xué)反應(yīng)熱現(xiàn)象的科學(xué)，曾為建立熱力學(xué)第一定律(能量守恒和轉(zhuǎn)換定律)提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)，反過(guò)來(lái)，它又是熱力學(xué)第一定律在化學(xué)反應(yīng)中的具體應(yīng)用。它主要解決各種熱效應(yīng)的測(cè)量和計(jì)算問(wèn)題。

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

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

2.內(nèi)容結(jié)構(gòu)

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

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

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

(4)化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算是本章的重點(diǎn)，因?yàn)闊峄瘜W(xué)研究的主要內(nèi)容之一就是反應(yīng)熱效應(yīng)的計(jì)算。反應(yīng)熱的計(jì)算對(duì)于燃料燃燒和反應(yīng)條件的控制、熱工和化工設(shè)備的設(shè)計(jì)都具有重要意義。

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

本章的內(nèi)容結(jié)構(gòu)如下圖所示：

3.內(nèi)容特點(diǎn)

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

三、課時(shí)分配建議

第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)與能量的變化2課時(shí) 第二節(jié) 燃燒熱能源1課時(shí)

第三節(jié) 化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算2課時(shí) 復(fù)習(xí)機(jī)動(dòng)1課時(shí) 小計(jì)6課時(shí)

第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)與能量的變化

一、教學(xué)設(shè)計(jì)

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

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

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

根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，本節(jié)可按兩個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)進(jìn)行教學(xué)。(一)關(guān)于焓變和反應(yīng)熱

在教學(xué)中應(yīng)注意并明確以下幾點(diǎn)：

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

2.教學(xué)過(guò)程中可圍繞下列內(nèi)容來(lái)落實(shí)：

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

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

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

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

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

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

對(duì)相關(guān)舊知識(shí)的簡(jiǎn)單回顧(相關(guān)基礎(chǔ))→提出問(wèn)題(創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情景)→數(shù)據(jù)分析→討論交流→形成認(rèn)識(shí)→鞏固理解

說(shuō)明： 相關(guān)基礎(chǔ)：化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生新物質(zhì)的同時(shí)伴隨著能量的變化——回憶吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)，并舉出實(shí)例。問(wèn)題情景：化學(xué)鍵的斷裂與形成和化學(xué)反應(yīng)中能量的關(guān)系——從化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)來(lái)認(rèn)識(shí)?；瘜W(xué)反應(yīng)過(guò)程中為什么會(huì)有能量變化(以1 mol H2和1 mol Cl2反應(yīng)生成2 mol HCl的反應(yīng)為例)？從微觀的角度去分析，讓學(xué)生帶著問(wèn)題去學(xué)習(xí)。

數(shù)據(jù)分析：出示H-H、Cl-Cl、H-Cl的鍵能數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)測(cè)定的該反應(yīng)熱數(shù)據(jù)，通過(guò)在反應(yīng)的過(guò)程中，原子進(jìn)行重新組合，舊化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的形成，從理論上推算出該反應(yīng)熱的值，并與實(shí)驗(yàn)值(184.6 kJ/mol)進(jìn)行比較，說(shuō)明二者很接近。最后落實(shí)在其宏觀表現(xiàn)上。利用教科書(shū)中的圖1-2鞏固理解。

需要指出的是：化學(xué)反應(yīng)中能量變化的多少首先取決于化學(xué)鍵的強(qiáng)弱，對(duì)一個(gè)特定反應(yīng)，其能量大小也與物質(zhì)質(zhì)量有密切的關(guān)系(其認(rèn)識(shí)對(duì)于后面正確書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)反應(yīng)方程式以及進(jìn)行相關(guān)計(jì)算十分重要)。

(二)關(guān)于熱化學(xué)方程式

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

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

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

提出課題：如何在化學(xué)方程式中正確反映其熱量變化？ 教師還可提出一些問(wèn)題以強(qiáng)化正確規(guī)范的書(shū)寫(xiě)。如：

1.書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式是否要注明反應(yīng)的溫度和壓強(qiáng)？(溫度壓強(qiáng)不同時(shí)，其ΔH也不同，如不注明，則一般是指101 kPa和25 ℃)2.對(duì)于相同的物質(zhì)的反應(yīng)，當(dāng)物質(zhì)的聚集狀態(tài)不同時(shí)，其ΔH是否相同？

3.熱化學(xué)方程式各物質(zhì)前的化學(xué)計(jì)量數(shù)是否表示分子個(gè)數(shù)？當(dāng)化學(xué)計(jì)量數(shù)不同時(shí)，其ΔH是否相同？ 4.放熱反應(yīng)、吸熱反應(yīng)與ΔH的―+‖與―-‖的表示是如何對(duì)應(yīng)的？

二、活動(dòng)建議

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

【實(shí)踐活動(dòng)】

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

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

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

4.實(shí)驗(yàn)操作時(shí)動(dòng)作要快，以盡量減少熱量的散失。

三、問(wèn)題交流 【思考與交流】

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

四、習(xí)題參考(一)參考答案

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

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

(二)補(bǔ)充習(xí)題

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

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

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

A．該反應(yīng)是吸熱反應(yīng) B．該反應(yīng)是放熱反應(yīng)

C．鐵粉和硫粉在常溫下難以發(fā)生反應(yīng)

D．生成物硫化亞鐵的總能量高于反應(yīng)物鐵粉和硫粉的總能量

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

4.下列關(guān)系式中正確的是

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

1． A；2．B、C；3．C；4． C。

第二節(jié) 燃燒熱能源

一、教學(xué)設(shè)計(jì)

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

在第一部分內(nèi)容中，教科書(shū)對(duì)燃燒熱的定義做了介紹，并通過(guò)實(shí)例對(duì)其定義進(jìn)行了說(shuō)明，進(jìn)而說(shuō)明由于燃燒熱的定義規(guī)定，燃燒熱是以燃燒1 mol純物質(zhì)作為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行測(cè)量的(故而表示燃燒熱的熱化學(xué)方程式里的化學(xué)計(jì)量數(shù)常需用分?jǐn)?shù)表示)，同時(shí)還特別指出：―物質(zhì)完全燃燒而生成的穩(wěn)定化合物就意味著不能再燃燒了‖。在第二部分內(nèi)容中，教科書(shū)從人類(lèi)對(duì)能源的需求以及如何合理利用并開(kāi)發(fā)新能源的角度，通過(guò)資料展示介紹了能源在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中的重要地位和作用，同時(shí)結(jié)合新能源的開(kāi)發(fā)，通過(guò)科學(xué)視野簡(jiǎn)單介紹了最有希望的太陽(yáng)能、風(fēng)能和氫能等能源，以開(kāi)闊學(xué)生的眼界，加強(qiáng)化學(xué)與社會(huì)的聯(lián)系。特別指出：我們所使用的主要能源是化石燃料，而化石燃料是經(jīng)過(guò)億萬(wàn)年才形成的蘊(yùn)藏量有限的非再生能源，社會(huì)的發(fā)展使得人類(lèi)對(duì)能源的需求量越來(lái)越大，這是對(duì)人類(lèi)的嚴(yán)峻考驗(yàn)，同時(shí)也為我們提出了極具研究?jī)r(jià)值的課題。

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

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

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

3.在教學(xué)方法上，本節(jié)可以采用研究性學(xué)習(xí)的方式來(lái)進(jìn)行。如課前布置學(xué)生結(jié)合教科書(shū)的【思考與交流】、【資料】及【實(shí)踐活動(dòng)】等內(nèi)容展開(kāi)討論，然后課上進(jìn)行交流。也可以以小組為單位，由學(xué)生自學(xué)教科書(shū)內(nèi)容并設(shè)計(jì)相關(guān)的研究課題，經(jīng)過(guò)教師和學(xué)生共同篩選，確定課題內(nèi)容、研究目標(biāo)，通過(guò)查閱資料、小組學(xué)習(xí)討論，然后各組派代表在課上匯報(bào)各自的研究成果。教師還可結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，適當(dāng)補(bǔ)充一些資料，或組織學(xué)生參觀等。通過(guò)聯(lián)系實(shí)際的學(xué)習(xí)討論，不僅可強(qiáng)化學(xué)生課外閱讀的意識(shí)和自學(xué)能力，也可培養(yǎng)學(xué)生對(duì)國(guó)家能源政策制訂的參與意識(shí)、經(jīng)濟(jì)效益觀念以及綜合分析問(wèn)題的能力。

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

二、活動(dòng)建議

可就如何充分利用能源、節(jié)約能量、開(kāi)發(fā)新能源、能源與我們的生存環(huán)境等內(nèi)容進(jìn)行討論、研究。如： 1.討論：煤作為燃料的利弊；從節(jié)約能源、提高燃燒效率的角度，闡述研究燃料充分燃燒的重要性。2.研究：提高煤炭利用率及減少污染物排放的重要途徑。

3.調(diào)查：就家庭所用燃料問(wèn)題進(jìn)行專(zhuān)題調(diào)查，如市民對(duì)能源的認(rèn)識(shí)和利用(可選擇某一社區(qū)進(jìn)行)?！緦?shí)踐活動(dòng)】

可查閱《中國(guó)經(jīng)濟(jì)年鑒》《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》和其他有關(guān)書(shū)籍或上網(wǎng)查詢。教科書(shū)上列出的4個(gè)題目，學(xué)生可任選一個(gè)，小論文可在班上交流。

以下是這些題目的參考答案。

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

從以上數(shù)據(jù)可以看出，國(guó)家國(guó)民生產(chǎn)總值與能源消耗成正相關(guān)關(guān)系，即國(guó)民生產(chǎn)總值越高，消耗的能源越多。但二者不是嚴(yán)格的正比關(guān)系，因?yàn)殡S著生產(chǎn)技術(shù)水平的提高，每創(chuàng)造一定量國(guó)民生產(chǎn)總值所消耗的能源將會(huì)逐步減少。這從1995年至2001年的數(shù)據(jù)可以看出，國(guó)民生產(chǎn)總值由58 478.1億元增加至95 933.3億元，增長(zhǎng)了39%，而能耗由131 176萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤增加至132 000萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，只增加了0.62%。說(shuō)明在這7年里我國(guó)生產(chǎn)技術(shù)水平有了很大的提高。

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

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

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

三、問(wèn)題交流 【思考與交流】

書(shū)中已給出提示，但需要學(xué)生進(jìn)一步舉例說(shuō)明。學(xué)生個(gè)人能舉出的實(shí)例有限，大家可互相交流、補(bǔ)充。

四、習(xí)題參考(一)參考答案

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

2.化石燃料蘊(yùn)藏量有限，不能再生，最終將會(huì)枯竭，因此現(xiàn)在就應(yīng)該尋求應(yīng)對(duì)措施。措施之一就是用甲醇、乙醇代替汽油，農(nóng)牧業(yè)廢料、高產(chǎn)作物(如甘蔗、高粱、甘薯、玉米等)、速生樹(shù)木(如赤楊、刺槐、桉樹(shù)等)，經(jīng)過(guò)發(fā)酵或高溫?zé)岱纸饩涂梢灾圃旒状蓟蛞掖?。由于上述制造甲醇、乙醇的原料是生物質(zhì)，可以再生，因此用甲醇、乙醇代替汽油是應(yīng)對(duì)能源危機(jī)的一種有效措施。

3.氫氣是最輕的燃料，而且單位質(zhì)量的燃燒熱值最高，因此它是優(yōu)異的火箭燃料，再加上無(wú)污染，氫氣自然也是別的運(yùn)輸工具的優(yōu)秀燃料。在當(dāng)前，用氫氣作燃料尚有困難，一是氫氣易燃、易爆，極易泄漏，16 不便于貯存、運(yùn)輸；二是制造氫氣尚需電力或別的化石燃料，成本高。如果用太陽(yáng)能和水廉價(jià)地制取氫氣的技術(shù)能夠突破，則氫氣能源將具有廣闊的發(fā)展前景。

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

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

6.公交車(chē)個(gè)人耗油和排出污染物量為私人車(chē)的1/5，從經(jīng)濟(jì)和環(huán)保角度看，發(fā)展公交車(chē)更為合理。(二)補(bǔ)充習(xí)題

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

2．1.5 g 火箭燃料二甲基肼(CH3-NH-NH-CH3)完全燃燒，放出50 kJ熱量，則二甲基肼的燃燒熱為()。A1 000 kJ/molB1 500 kJ/molC．2 000 kJ/molD．3 000 kJ/mol 3．甲醇屬于可再生能源，可代替汽油作為汽車(chē)燃料。下列熱化學(xué)方程式中的反應(yīng)熱能正確表示甲醇燃燒熱的是()。

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

5．為減少大氣污染，一些城市公共汽車(chē)逐步使用CNG(壓縮天然氣)清潔燃料，實(shí)驗(yàn)測(cè)得0.16 g該氣體燃料，完全燃燒生成224 mL CO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)和0.36 g液態(tài)水，并放出8.903 kJ的熱量。請(qǐng)寫(xiě)出：CNG的化學(xué)式，其完全燃燒的熱化學(xué)方程式。

參考答案

1．D；2．C；3．B。

第三節(jié) 化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算

一、教學(xué)設(shè)計(jì)

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

本節(jié)內(nèi)容分為兩部分： 第一部分，介紹了蓋斯定律。教科書(shū)以登山經(jīng)驗(yàn)―山的高度與上山的途徑無(wú)關(guān)‖，淺顯地對(duì)特定化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱進(jìn)行形象的比喻，幫助學(xué)生理解蓋斯定律。然后再通過(guò)對(duì)能量守恒定律的反證來(lái)論證蓋斯定律的正確性。最后通過(guò)實(shí)例使學(xué)生感受蓋斯定律的應(yīng)用，并以此說(shuō)明蓋斯定律在科學(xué)研究中的重要意義。

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

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

(一)蓋斯定律的教學(xué)設(shè)計(jì)

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

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

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

4.問(wèn)題研究經(jīng)過(guò)討論、交流，設(shè)計(jì)合理的―路徑‖，根據(jù)蓋斯定律解決上述問(wèn)題。5.歸納總結(jié)

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

(2)蓋斯定律在科學(xué)研究中的重要意義。(二)有關(guān)反應(yīng)熱計(jì)算的教學(xué)設(shè)計(jì)

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

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

教學(xué)中應(yīng)注意以下問(wèn)題：

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

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

3.有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算與有關(guān)物質(zhì)的量的計(jì)算聯(lián)系很緊密，在計(jì)算過(guò)程中要注意培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。4.可適當(dāng)補(bǔ)充一些不同類(lèi)型的習(xí)題作為課堂練習(xí)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并及時(shí)解決。如以煤、汽油和天然氣的主要成分發(fā)生燃燒的反應(yīng)為例，不僅鞏固、落實(shí)了知識(shí)和計(jì)算技能，還能通過(guò)計(jì)算的結(jié)果說(shuō)明這些物質(zhì)燃燒時(shí)，其ΔH的數(shù)值都很大，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)煤、石油、天然氣是當(dāng)今世界上最重要的化石燃料。喚起學(xué)生資源利用和環(huán)境保護(hù)的意識(shí)和責(zé)任感。

5.在教學(xué)中還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

(1)明確解題模式：審題→分析→求解。(2)有關(guān)熱化學(xué)方程式及有關(guān)單位書(shū)寫(xiě)正確。(3)計(jì)算準(zhǔn)確。

(4)反思解題關(guān)鍵處及錯(cuò)誤易發(fā)處。

二、習(xí)題參考(一)參考答案

1.C(s)+O2(g)== CO2(g)ΔH=-393.5 kJ/mol 2.5 mol C完全燃燒，ΔH=2.5 mol×(-393.5 kJ/mol)=-983.8 kJ/mol 2.H2(g)的燃燒熱ΔH=-285.8 kJ/mol 欲使H2完全燃燒生成液態(tài)水，得到1 000 kJ的熱量，需要H2 1 000 kJ÷285.8 kJ/mol=3.5 mol 3.設(shè)S的燃燒熱為ΔH S(s)+O2(g)== SO2(g)32 g/mol ΔH 4 g-37 kJ ΔH=32 g/mol×(-37 kJ)÷4 g =-296 kJ/mol 4.設(shè)CH4的燃燒熱為ΔH

CH4(g)+O2(g)== CO2(g)+2H2O(g)16 g/mol ΔH 1 g-55.6 kJ ΔH=16 g/mol×(-55.6 kJ)÷1 g =-889.6 kJ/mol 5.(1)求3.00 mol C2H2完全燃燒放出的熱量Q C2H2(g)+5/2O2(g)== 2CO2(g)+H2O(l)26 g/mol ΔH 2.00 g-99.6 kJ ΔH=26 g/mol×(-99.6 kJ)÷2.00 g =-1 294.8 kJ/mol Q=3.00 mol×(-1 294.8 kJ/mol)=-3 884.4 kJ≈-3 880 kJ(2)從4題已知CH4的燃燒熱為-889.6 kJ/mol，與之相比，燃燒相同物質(zhì)的量的C2H2放出的熱量多。6.寫(xiě)出NH3燃燒的熱化學(xué)方程式

NH3(g)+5/4O2(g)== NO2(g)+3/2H2O(g)將題中(1)式乘以3/2，得：

3/2H2(g)+3/4O2(g)== 3/2H2O(g)3/2ΔH1=3/2×(-241.8 kJ/mol)=-362.7 kJ/mol 將題中(2)式照寫(xiě)：

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

NH3(g)== 1/2N2(g)+3/2H2(g)-ΔH3=46.0 kJ/mol 19 再將改寫(xiě)后的3式相加，得：

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

170 kJ/km×5 km/d×365 d÷32 200 kJ/kg=9.64 kg 8.此人脂肪儲(chǔ)存的能量為4.2×105 kJ?？焖俦寂? km要消耗420 kJ能量，此人脂肪可以維持奔跑的距離為：4.2×105 kJ÷420 kJ/km=1 000 km 9.1 t煤燃燒放熱2.9×107 kJ 50 t水由20 ℃升溫至100 ℃，溫差100 ℃-20 ℃=80 ℃，此時(shí)需吸熱： 50×103 kg×80 ℃×4.184 kJ/(kg·℃)=1.673 6×107 kJ 鍋爐的熱效率=(1.673 6×107 kJ÷2.9×107 kJ)×100% =57.7% 10.各種塑料可回收的能量分別是： 耐綸5 m3×4.2×104 kJ/m3=21×104 kJ 聚氯乙烯50 m3×1.6×104 kJ/m3=80×104 kJ 丙烯酸類(lèi)塑料5 m3×1.8×104 kJ/m3=9×104 kJ 聚丙烯40 m3×1.5×104 kJ/m3=60×104 kJ 將回收的以上塑料加工成燃料，可回收能量為 21×104 kJ+80×104 kJ+9×104 kJ+60×104 kJ=170×104 kJ=1.7×106 kJ(二)補(bǔ)充習(xí)題 1．已知25 ℃、101 kPa下，石墨、金剛石燃燒的熱化學(xué)方程式分別為 C(石墨)＋O2(g)＝CO2(g)ΔH＝－393.51 kJ/mol C(金剛石)＋O2(g)＝CO2(g)ΔH＝－395.41 kJ/mol 據(jù)此判斷，下列說(shuō)法中正確的是()。

A．由石墨制備金剛石是吸熱反應(yīng)；等質(zhì)量時(shí)，石墨的能量比金剛石的低 B．由石墨制備金剛石是吸熱反應(yīng)；等質(zhì)量時(shí)，石墨的能量比金剛石的高 C．由石墨制備金剛石是放熱反應(yīng)；等質(zhì)量時(shí)，石墨的能量比金剛石的低 D．由石墨制備金剛石是放熱反應(yīng)；等質(zhì)量時(shí)，石墨的能量比金剛石的高 2．已知2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－571.6 kJ/mol，CO(g)＋1/2O2(g)＝2CO2(g)ΔH＝－283.0 kJ/mol。

某H2 和CO的混合氣體完全燃燒時(shí)放出113.74 kJ熱量，同時(shí)生成3.6 g液態(tài)水，則原混合氣體中H2和CO的物質(zhì)的量之比為()。

A.2∶1B.1∶2 C．1∶1D．2∶3 3．由氫氣和氧氣反應(yīng)生成1 mol水蒸氣放熱241.8 kJ，寫(xiě)出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：_______。若1 g水蒸氣轉(zhuǎn)化成液態(tài)水放熱2.444 kJ，則反應(yīng)H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)的ΔH =____ kJ/mol。氫氣的燃燒熱為_(kāi)___kJ/mol。4．火箭發(fā)射時(shí)可用肼(N2H4)為燃料，以二氧化氮作氧化劑，它們相互反應(yīng)生成氮?dú)夂退魵狻Ｒ阎篘2(g)+2O2(g)=2NO2(g)ΔH=+67.7 kJ/mol

N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)ΔH=-534 kJ/mol 則N2H4和NO2反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_(kāi)____________________。

5．已知CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l)； ΔH＝－890 kJ/mol，現(xiàn)有CH4和CO的混合氣體共0.75 mol，完全燃燒后，生成CO2氣體和18 g液態(tài)H2O，并放出515 kJ熱量，CO燃燒的熱化學(xué)方程式為_(kāi)_____________，寫(xiě)出求算過(guò)程。

參考答案

1．A；2．C。

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

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

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

2CO(g)＋O2(g)＝2CO2(g)ΔH＝－560 kJ/mol

第二章 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡

本章介紹

一、教學(xué)目標(biāo)

1.知道化學(xué)反應(yīng)速率的概念及表示方法；認(rèn)識(shí)濃度、壓強(qiáng)、溫度和催化劑等對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。2.了解化學(xué)平衡的建立，知道化學(xué)平衡常數(shù)的涵義，并能利用化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算，了解影響化學(xué)平衡的因素，認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的調(diào)控在生活、生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重要作用。

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

4.結(jié)合實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)的能力，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。教學(xué)中注意提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、交流和表達(dá)的能力。

二、內(nèi)容分析 1.地位和功能

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

2.內(nèi)容結(jié)構(gòu)

本章內(nèi)容是按照如下順序安排的：化學(xué)反應(yīng)速率→化學(xué)平衡→化學(xué)平衡常數(shù)→化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向?；瘜W(xué)反應(yīng)速率屬于化學(xué)動(dòng)力學(xué)的范疇。為了讓學(xué)生在研究化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢及如何定量表述上有感性知識(shí)，教科書(shū)安排了簡(jiǎn)單易行的實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中使學(xué)生體會(huì)到，要想準(zhǔn)確表達(dá)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢，就必須建立起一套行之有效的方法：確定起點(diǎn)，確定時(shí)間單位，找出易于測(cè)量的某種量或性質(zhì)的變化。要21 明確反應(yīng)物的本質(zhì)決定了反應(yīng)速率，在影響速率的因素方面著重介紹濃度、壓強(qiáng)、溫度及催化劑等外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響；通過(guò)實(shí)驗(yàn)和理論分析，使學(xué)生由感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)。

化學(xué)平衡屬于化學(xué)熱力學(xué)的范疇。當(dāng)化學(xué)反應(yīng)的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等時(shí)，反應(yīng)就達(dá)到在該條件下的最大限度，即達(dá)到了化學(xué)平衡狀態(tài)。化學(xué)平衡是一種動(dòng)態(tài)平衡，它只與起始狀態(tài)和終了狀態(tài)有關(guān)，與變化途徑無(wú)關(guān)。這就為我們?cè)谒伎紗?wèn)題時(shí)提供了靈活利用所學(xué)知識(shí)的可能，在始態(tài)和終態(tài)保持不變的前提下，我們可以設(shè)計(jì)不同的途徑來(lái)達(dá)到同一個(gè)平衡，從而使問(wèn)題簡(jiǎn)化。教科書(shū)通過(guò)實(shí)驗(yàn)，介紹濃度、壓強(qiáng)(氣體反應(yīng))、溫度等外界條件對(duì)化學(xué)平衡的影響。由于有了化學(xué)反應(yīng)速率的知識(shí)做基礎(chǔ)，學(xué)生可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)及相應(yīng)的【思考與交流】、【學(xué)與問(wèn)】等欄目的引導(dǎo)推理，得出正確的結(jié)論，認(rèn)識(shí)化學(xué)平衡移動(dòng)，是正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率發(fā)生變化的結(jié)果，化學(xué)平衡總是向著反應(yīng)速率變化幅度最大的方向移動(dòng)。

本章雖然沒(méi)有具體的化工生產(chǎn)內(nèi)容，但選擇化工生產(chǎn)最適宜的條件必然涉及化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡等理論的應(yīng)用。可以引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)分析具體反應(yīng)的特點(diǎn)，如反應(yīng)物的聚集狀態(tài)，氣體體積的變化，能量變化等，進(jìn)而利用所學(xué)理論知識(shí)進(jìn)行合理選擇。同時(shí)要學(xué)習(xí)全面思考問(wèn)題，兼顧各種條件的相互影響，如溫度對(duì)平衡和速率的影響，高壓對(duì)平衡的影響及對(duì)設(shè)備材料的要求，在比較中趨利避害，取得最優(yōu)化的條件。使學(xué)生了解化學(xué)理論對(duì)生產(chǎn)實(shí)際的指導(dǎo)作用。

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

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

本章知識(shí)的內(nèi)容結(jié)構(gòu)如下圖所示： 3.內(nèi)容特點(diǎn)

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

三、課時(shí)建議

第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)速率 1課時(shí)

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

第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向1課時(shí) 復(fù)習(xí)機(jī)動(dòng) 2課時(shí) 小計(jì) 11課時(shí) 1.熱化學(xué)簡(jiǎn)介

(1)熱化學(xué)的研究對(duì)象

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

把熱力學(xué)第一定律具體運(yùn)用到化學(xué)反應(yīng)上，用實(shí)驗(yàn)測(cè)定和計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的熱量，研究這方面問(wèn)題的科學(xué)稱(chēng)為熱化學(xué)。

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

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

(2)熱化學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史

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

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

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

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

丹麥物理學(xué)家湯姆生(J．Thomson，1826—1909)的研究工作在發(fā)展熱化學(xué)方面占有重要地位。他在1882~1886年間出版了四卷本的《熱化學(xué)》著作，提出吸熱和放熱概念，把反應(yīng)熱作為反應(yīng)物化學(xué)親合力的量度。貝特羅(M.Berthelot)發(fā)明了精確測(cè)定燃燒熱的方法。他在發(fā)揮湯姆生關(guān)于反應(yīng)熱是化學(xué)親合力的量度的原理時(shí)指出，只有伴隨著放熱過(guò)程的反應(yīng)才能自發(fā)產(chǎn)生，在幾個(gè)可能發(fā)生的反應(yīng)中，只有放出最大熱量的反應(yīng)才能發(fā)生。這一原理被叫做貝特羅—湯姆生最大功原理。亥姆霍茲(H.V Helmholtz，1821—1894)對(duì)貝特羅的觀點(diǎn)提出質(zhì)疑，引起了很大爭(zhēng)論，促進(jìn)了熱力學(xué)的發(fā)展。

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

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

2.焓與焓變 焓的定義是 H＝U＋PV 即焓是體系內(nèi)能加上體系的壓強(qiáng)與體積乘積的一個(gè)物理量，無(wú)明確的物理意義。但是它具有以下性質(zhì)：(1)焓是狀態(tài)函數(shù)。因?yàn)閁、P、V均為狀態(tài)函數(shù)，它們的組合(U＋PV)也必然是狀態(tài)函數(shù)。體系的焓值僅與體系所處的狀態(tài)有關(guān)，與通過(guò)什么途徑達(dá)到這個(gè)狀態(tài)無(wú)關(guān)。

(2)焓具有能量的量綱，因?yàn)閁和PV的量綱都是能量的量綱。

當(dāng)體系經(jīng)受一個(gè)只作體積功的等壓變化過(guò)程，從狀態(tài)1變到狀態(tài)2時(shí)，體系的焓變?yōu)椋?ΔH＝H2－H1

此時(shí)ΔH數(shù)值正好等于這個(gè)過(guò)程的熱效應(yīng)Qp。這樣這個(gè)等壓過(guò)程的焓變就有了一個(gè)明確的物理意義： Qp＝H生成物－H反應(yīng)物＝ΔH

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

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

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

通常我們可以把任何化學(xué)方程式寫(xiě)成：

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

設(shè)某反應(yīng) 將反應(yīng)進(jìn)度ξ定義為

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

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

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

假定O2和H2的混合體系在某個(gè)時(shí)刻發(fā)生的凈變化為：

ΔnO2=-0.2 molΔnH2=-0.4 mol ΔnH2O=0.4 mol 若按反應(yīng)式(1)計(jì)算，反應(yīng)進(jìn)度為：

比較上述結(jié)果：

(1)Δξ1與Δξ2及Δξ′1與Δξ′2不相等，表明反應(yīng)進(jìn)度與化學(xué)計(jì)量反應(yīng)式寫(xiě)法有關(guān)。(2)同一反應(yīng)，Δξ=ΔnB/ΔνB，說(shuō)明ξ或Δξ與物質(zhì)的選擇無(wú)關(guān)。

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

(4)對(duì)于指定的反應(yīng)，計(jì)量反應(yīng)式中的計(jì)量系數(shù)的絕對(duì)值不同，則各物質(zhì)變化的量ΔnB的絕對(duì)值也不相等。這說(shuō)明，不能直接用一種物質(zhì)的―Δn‖來(lái)表示所有物質(zhì)或整個(gè)反應(yīng)的進(jìn)展情況。

(摘自劉士榮楊?lèi)?ài)云《物理化學(xué)概念辨析》)4.熱化學(xué)方程式

對(duì)于熱化學(xué)方程式如：

焓(H)左下角的r代表化學(xué)反應(yīng)(reaction)；右下角m代表摩爾(mol)；右上角的(?)代表熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(簡(jiǎn)稱(chēng)標(biāo)態(tài))；括號(hào)內(nèi)的數(shù)字代表熱力學(xué)溫度，單位為K；ΔH則為焓變。氣態(tài)物質(zhì)的標(biāo)態(tài)用壓力表示，用101 kPa。溶液的標(biāo)態(tài)則指溶質(zhì)濃度或活度為1 mol·kg-1，對(duì)稀溶液而言，也可用1 mol·dm-3。液體和固體的標(biāo)態(tài)則指處于標(biāo)準(zhǔn)壓力下的純物質(zhì)。最常用的焓變值是298 K(25 ℃)的，嚴(yán)格地說(shuō)焓變值是隨溫度變化的，但在一定溫度范圍內(nèi)變化不大，凡未注明溫度的就代表在298 K及標(biāo)態(tài)時(shí)的焓變，也可以簡(jiǎn)寫(xiě)為ΔH，隨后數(shù)值的單位用 kJ·mol-1?？傊泛指任意狀態(tài)的焓變，反應(yīng)的摩爾焓變的完整符號(hào)，而ΔH

(T)代表壓力在標(biāo)態(tài)、溫度為T(mén)時(shí)化學(xué)

則為在標(biāo)態(tài)和298 K時(shí)摩爾焓變的簡(jiǎn)寫(xiě)符號(hào)。

ΔH的單位用kJ·mol-1。焓是容量性質(zhì)，ΔH的大小與物質(zhì)的量成正比。書(shū)寫(xiě)化學(xué)反應(yīng)方程式時(shí)須注意焓變值應(yīng)該與一定的反應(yīng)式相對(duì)應(yīng)(如在298 K)。

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

由于物質(zhì)狀態(tài)變化時(shí)總伴隨焓變，所以書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式時(shí)應(yīng)注明物態(tài)，如下列兩個(gè)反應(yīng)

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

5.關(guān)于反應(yīng)熱的測(cè)量 有些化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)可以用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)得，用來(lái)測(cè)量反應(yīng)熱的儀器被稱(chēng)為―量熱器‖，測(cè)量操作是：將反應(yīng)器置于充滿水的絕熱容器中，當(dāng)反應(yīng)放熱時(shí)，其熱量即傳入水中，根據(jù)水的質(zhì)量、比熱，和水溫的變化求出反應(yīng)所放出的熱量。一般，由于測(cè)量反應(yīng)熱時(shí)，很難保證沒(méi)有熱的散失(如熱傳導(dǎo)或輻射等)，故要準(zhǔn)確測(cè)量反應(yīng)的熱效應(yīng)比較困難。如許多化學(xué)反應(yīng)由于速率過(guò)慢，測(cè)量時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，因熱量散失而難于測(cè)準(zhǔn)反應(yīng)熱，也有一些化學(xué)反應(yīng)由于條件難于控制，產(chǎn)物不純，也難于測(cè)準(zhǔn)反應(yīng)熱。于是如何通過(guò)熱化學(xué)方法計(jì)算反應(yīng)熱，成為化學(xué)家關(guān)注的問(wèn)題。

6.生成焓

化學(xué)反應(yīng)的焓變雖然是重要的、常用的數(shù)據(jù)，但任何一種化學(xué)手冊(cè)不可能記載成千上萬(wàn)化學(xué)反應(yīng)的ΔH值，因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)種類(lèi)太多，不勝刊載。能從手冊(cè)查到的僅是幾千種常見(jiàn)純凈物的標(biāo)準(zhǔn)生成焓。在標(biāo)態(tài)和T(K)條件下由穩(wěn)定態(tài)單質(zhì)生成1 mol化合物(或不穩(wěn)定態(tài)單質(zhì)或其他形式的物種)的焓變叫作該物質(zhì)在T(K)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)生成焓，簡(jiǎn)稱(chēng)生成焓(也稱(chēng)生成熱)，符號(hào)是的標(biāo)準(zhǔn)生成焓的符號(hào)可以簡(jiǎn)寫(xiě)為，例如在298 K

(T)，其中H的左下標(biāo)―f‖表示生成，在298 K

生成焓并非另一個(gè)新概念，而只是一種特定的ΔH。一種物質(zhì)焓的絕對(duì)值H無(wú)法測(cè)定，生成焓是一種相對(duì)值，有些是實(shí)驗(yàn)測(cè)定的，有些則是間接計(jì)算得到的。當(dāng)知道了各種物質(zhì)的生成焓后，我們就可以很容易地計(jì)算出許多化學(xué)反應(yīng)的焓變。

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

這是一個(gè)非常有用的關(guān)系式，式中νi表示化學(xué)計(jì)量數(shù)。例如，對(duì)于反應(yīng)：

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

7.中和熱 發(fā)生中和反應(yīng)時(shí)，由于所用的酸和堿有強(qiáng)弱不同，又有一元、二元或多元之分，因而中和熱各不相同。(1)一元強(qiáng)酸與一元強(qiáng)堿的中和熱

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

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

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

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

(3)二元酸與一元強(qiáng)堿的中和熱

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

ΔH＝-［2×57.3 kJ／mol－(ΔH1+ΔH2)］(4)多元酸與一元強(qiáng)堿的中和熱

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

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

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

綜上所述，研究反應(yīng)熱，對(duì)于化工生產(chǎn)適宜條件的選擇，設(shè)備的設(shè)計(jì)和使用，以及對(duì)熱能的綜合利用，都有很大的意義。

9.節(jié)約能源是我國(guó)的一項(xiàng)基本國(guó)策

國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展要求能源有相應(yīng)的增長(zhǎng)，人口的增長(zhǎng)和生活條件的改善也需要消耗更多的能量。可以說(shuō)現(xiàn)代社會(huì)是一個(gè)耗能的社會(huì)，沒(méi)有相當(dāng)數(shù)量的能源是談不上現(xiàn)代化的?，F(xiàn)代主要能源是煤、石油和天然氣，它們都是短期內(nèi)不可能再生的化石燃料，儲(chǔ)量都極其有限，因此必須節(jié)能。節(jié)能不是簡(jiǎn)單地指少用能量，而是指要充分有效地利用能源，盡量降低各種產(chǎn)品的能耗，這也是國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中一項(xiàng)長(zhǎng)期的戰(zhàn)略任務(wù)。節(jié)能問(wèn)題現(xiàn)已受到各國(guó)的普遍重視，作為能源經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要政策。自1973年和1979年石油輸出國(guó)組織(OPEC)兩次大幅度提高石油價(jià)格以來(lái)，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家不可能再依靠廉價(jià)石油來(lái)發(fā)展經(jīng)濟(jì)，美國(guó)、日本率先積極開(kāi)展各種節(jié)能技術(shù)研究以緩解―能源危機(jī)‖的沖擊，使單位產(chǎn)品的能耗有明顯降低。例如國(guó)際先進(jìn)水平是每煉1 t鋼需消耗0.37 t～0.9 t標(biāo)準(zhǔn)煤，而我國(guó)目前每噸鋼的能耗約為1.3 t標(biāo)準(zhǔn)煤，也就是說(shuō)我國(guó)煉鋼的能耗是國(guó)際水平的1.6倍，所以在我國(guó)節(jié)能應(yīng)該有很大的潛力可挖。

一個(gè)國(guó)家或一個(gè)地區(qū)能源利用率的高低一般是按生產(chǎn)總值和能源總消耗量的比值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)比較的，它與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和技術(shù)狀況有關(guān)。如在80年代末，上海市每萬(wàn)元國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值要消耗5.08 t標(biāo)準(zhǔn)煤，浙江省是5.38 t，而有的省卻高達(dá)26 t，可見(jiàn)它們之間能源利用率差別很大。和國(guó)際相比，我國(guó)的能耗比日本高4倍，比美國(guó)高2倍，比印度高1倍，所以若能趕上印度的能源利用率，要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)翻一番，似乎不必增加能源消費(fèi)量。要實(shí)現(xiàn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化，既要開(kāi)發(fā)能源，又必須降低能耗，開(kāi)源節(jié)流必須同時(shí)并舉，并且要把節(jié)流放到更重要的位置。能耗高的原因是復(fù)雜的，從化學(xué)變化釋放能量的角度看，無(wú)非一是燃燒是否完全，二是釋放的能量是否充分利用。我國(guó)的工業(yè)鍋爐和工業(yè)窯爐耗費(fèi)全國(guó)總能源的65％，它們是節(jié)能潛力最大的行業(yè)。設(shè)計(jì)節(jié)能的爐型、選擇節(jié)能的燃?xì)獗?燃料和空氣的比例)、控制鍋爐進(jìn)水溫度、及時(shí)清理鍋爐積垢、積灰等等都可以節(jié)能。供電系統(tǒng)和電能利用系統(tǒng)也是能源消耗量大而能量利用率低的領(lǐng)域，節(jié)能潛力較大?；鹆Πl(fā)電是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，通過(guò)電動(dòng)機(jī)又將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，可以供機(jī)床、水泵、通風(fēng)、電動(dòng)車(chē)、照明等用，這些能量轉(zhuǎn)化過(guò)程中的利用率也大有潛力可挖。例如將發(fā)電站的余熱與城市供熱供暖相結(jié)合，組成電熱聯(lián)產(chǎn)，將分散的供熱(熱損耗很大)改為集中供熱，都可有效地提高能源利用率；電動(dòng)機(jī)的材料質(zhì)量、電機(jī)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)可以大大降低損耗；白熾燈的照明效率是熒光燈的一半，研制高效節(jié)能燈，并推廣使用，也是節(jié)能措施之一?？傊畤@著節(jié)能工作有許多科學(xué)技術(shù)問(wèn)題亟待研究，但要使節(jié)能工作真正落到實(shí)處，不是單純的技術(shù)問(wèn)題，還要涉及行政管理、能源政策、節(jié)能法規(guī)、能源價(jià)格等各方面的因素。

我國(guó)長(zhǎng)期面臨能源供不應(yīng)求的局面，人均能源水平低，同時(shí)能源利用率低，單位產(chǎn)品能耗高。所以必須用節(jié)能來(lái)緩解供需矛盾，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，同時(shí)也有利于環(huán)境保護(hù)。因此節(jié)能是我國(guó)的一項(xiàng)基本國(guó)策。

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

第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)速率

一、教學(xué)設(shè)計(jì)

在學(xué)生已有的物體運(yùn)動(dòng)速度的基礎(chǔ)上，引入化學(xué)反應(yīng)速率的概念不會(huì)給學(xué)生帶來(lái)太大的困難，但化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法卻將是一個(gè)難點(diǎn)。為了增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，用【實(shí)驗(yàn)2－1】來(lái)引導(dǎo)學(xué)生，使他們得出只根據(jù)看到的氣泡產(chǎn)生的快、慢來(lái)表示反應(yīng)的速率是模糊的、不準(zhǔn)確的判斷。通過(guò)教科書(shū)圖2－1的提示，學(xué)生很容易想到可從測(cè)量H2的體積來(lái)比較反應(yīng)的快慢。這種測(cè)量可以是在相同的時(shí)間內(nèi)看H2體積的多少，也可以看產(chǎn)生相同體積的H2所耗時(shí)間的多少。如果在相同時(shí)間內(nèi)測(cè)量溶液中H+濃度的變化，測(cè)量鋅粒質(zhì)量的變化，也都可以定量比較這個(gè)反應(yīng)進(jìn)行的快慢。學(xué)生通過(guò)討論交流，可以發(fā)現(xiàn)表示反應(yīng)速率的方法有多種，因此可以通過(guò)多種實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)定某些化學(xué)反應(yīng)的速率。在交流中得出：反應(yīng)速率表示方法的共同之處，都是用在單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)前后的反應(yīng)物或生成物的量(物質(zhì)的量)的變化來(lái)表示。顯然該反應(yīng)以測(cè)量H2的體積最為簡(jiǎn)便易行。然后，引導(dǎo)學(xué)生得出：化學(xué)反應(yīng)速率通?？偸怯脝挝粫r(shí)間內(nèi)反應(yīng)前后的反應(yīng)物或生成物的濃度(物質(zhì)的量濃度)的變化來(lái)表示。維果茨基指出：―在游戲中，一個(gè)孩子的行為總是超越于他的實(shí)際年齡，他的日常行為在游戲中比他本身的實(shí)際水平要高出一點(diǎn)‖。充分利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)的功能，可啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生的思維。

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

教學(xué)中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

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

3.利用好教科書(shū)，給學(xué)生閱讀和思考的空間，把握化學(xué)反應(yīng)速率表示方法的要點(diǎn)。4.充分利用好【實(shí)驗(yàn)21】，讓學(xué)生討論清楚實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)方法，做好實(shí)驗(yàn)。5.準(zhǔn)備1~2個(gè)練習(xí)題，強(qiáng)化化學(xué)反應(yīng)速率是用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)前后反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加來(lái)表示的。

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

二、活動(dòng)建議

圖2-1 排水量氣裝置

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

三、問(wèn)題交流 【學(xué)與問(wèn)1】

1.ν(H2)=1.2 mol/(L·min)2.在同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)物濃度的減少和生成物濃度的增加都是按照化學(xué)方程式中各物質(zhì)的計(jì)量數(shù)關(guān)系成比例變化的。當(dāng)計(jì)量數(shù)不同時(shí)，在相同的時(shí)間內(nèi)濃度變化量是按照其計(jì)量數(shù)關(guān)系增大或減少的，反應(yīng)速率值自然不同。所以，在同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中以不同物質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，速率值可能不同，反應(yīng)速率之比等于其計(jì)量數(shù)之比。例如：反應(yīng)反應(yīng)速率值之比為1∶1∶1∶1，而對(duì)反應(yīng)

在一定條件下發(fā)生，分別以四種物質(zhì)表示的，分別以SO2、O2、SO3表示的反應(yīng)速率值之比為2∶1∶2。

【學(xué)與問(wèn)2】

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

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

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

四、習(xí)題參考(一)參考答案 1.略。2.1∶3∶2。

3.(1)A；(2)C；(3)B。4.D。5.A。

(二)補(bǔ)充習(xí)題

在化來(lái)表示的反應(yīng)速率是()。的反應(yīng)中，經(jīng)t秒后C的濃度增加m mol/L，則用B濃度的變31

參考答案：C。

第二節(jié) 影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

一、教學(xué)設(shè)計(jì)

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

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

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

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

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

具體教學(xué)建議如下：

1.盡可能采用邊講邊實(shí)驗(yàn)的方式，增加學(xué)生動(dòng)手的機(jī)會(huì)，加深體驗(yàn)，有利于他們從中領(lǐng)悟教科書(shū)內(nèi)容。2.盡可能利用數(shù)據(jù)、動(dòng)畫(huà)等方法進(jìn)行說(shuō)明，以使教學(xué)深入淺出、生動(dòng)形象。3.可以自行設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)，以增強(qiáng)教學(xué)效果，如：

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

(2)用兩張濾紙條蘸FeSO4的濃溶液，其一置于空氣中，另一置于O2中，觀察紙條顏色變化的快慢。(3)取30%的H2O2 2 mL于試管中，插入用砂紙打光的銅絲，有氣泡迅速生成。2H2O2 == 2H2O+O2↑

4.也可以設(shè)計(jì)思考題，如：

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

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

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

二、活動(dòng)建議 【實(shí)驗(yàn)2-2】

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

32(2)為保證KMnO4溶液的紫紅色徹底褪去，本實(shí)驗(yàn)中草酸用量分別過(guò)量了1倍和3倍，可以調(diào)整草酸用量，探求更好的實(shí)驗(yàn)效果。

(3)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)溶液褪色較慢，由于反應(yīng)中生成的Mn2+具有催化作用，隨后褪色會(huì)加快。【實(shí)驗(yàn)2-3】

本實(shí)驗(yàn)所用的冷水用自來(lái)水即可，若用冰水混合物溫度更低，出現(xiàn)渾濁的時(shí)間更長(zhǎng)，更利于比較。為了便于比較，使渾濁程度相同，可在試管背后做一個(gè)黑色標(biāo)記，以其被遮住為準(zhǔn)。最好用體育比賽用的秒表來(lái)連續(xù)計(jì)時(shí)。

【實(shí)驗(yàn)2-4】

MnO2的催化反應(yīng)，根據(jù)H2O2的濃度來(lái)調(diào)整木條余燼距離液面的高度，直接使用濃度較高的(30%)H2O2時(shí)，余燼距離液面遠(yuǎn)些(3 cm左右)，否則會(huì)因泡沫過(guò)多而使余燼熄滅。開(kāi)頭帶余燼的木條懸在液面上沒(méi)有明顯變化(說(shuō)明H2O2沒(méi)有明顯分解)，從漏斗加入MnO2粉末后，立刻看到木條余燼復(fù)燃，說(shuō)明瓶中有大量氣體逸出(突顯了催化劑的作用)。H2O2濃度較低時(shí)余燼離液面應(yīng)近些(2 cm左右)，以免實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯。實(shí)驗(yàn)時(shí)要把準(zhǔn)備工作做好，當(dāng)把帶余燼的木條放入錐型瓶時(shí)，要迅速?gòu)穆┒啡鋈隡nO2粉末，不要讓余燼在瓶?jī)?nèi)停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，以免煙多影響觀察。

【科學(xué)探究1】

1.因?yàn)榉匠淌揭呀?jīng)給出信息4I-+O2+4H+ == 2I2+2H2O，在不加酸的情況下，O2不能氧化I-，所以，要先向一定體積的KI溶液中滴加淀粉溶液，然后再加入稀硫酸。

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

【科學(xué)探究2】

1.向5%的H2O2中滴入FeCl3或CuSO4溶液時(shí)都有細(xì)小氣泡產(chǎn)生，滴入FeCl3溶液產(chǎn)生的氣泡更快些，說(shuō)明催化劑是有選擇性的?？梢詤⒖肌緦?shí)驗(yàn)2-1】把本實(shí)驗(yàn)變成一個(gè)定量實(shí)驗(yàn)。

2.本實(shí)驗(yàn)是【實(shí)驗(yàn)2-2】的延續(xù)。

由于Mn2+對(duì)KMnO4的氧化作用有催化功能，所以加入Mn2+的試液中的顏色褪色明顯快些。反應(yīng)機(jī)理可能如下：

Mn(Ⅶ)+Mn(Ⅱ)→ Mn(Ⅵ)+Mn(Ⅲ)Mn(Ⅵ)+Mn(Ⅱ)→ 2Mn(Ⅳ)Mn(Ⅳ)+Mn(Ⅱ)→ 2Mn(Ⅲ)Mn(Ⅲ)與C2O42-生成一系列絡(luò)合物，MnC2O4+、Mn(C2O4)2-、Mn(C2O4)33-等，它們慢慢分解為Mn(Ⅱ)和CO2。

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

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

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

本實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步說(shuō)明了催化劑有選擇性。

三、習(xí)題參考(一)參考答案

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

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

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

(4)不變。在一定溫度和壓強(qiáng)下，氣體體積與氣體的物質(zhì)的量成正比，反應(yīng)物的物質(zhì)的量增大一倍，容器的容積增大一倍，反應(yīng)物的濃度沒(méi)有變化，所以，反應(yīng)速率不變。

(5)加快。提高溫度，反應(yīng)物分子具有的能量增加，活化分子的百分?jǐn)?shù)增大，運(yùn)動(dòng)速率加快，單位時(shí)間內(nèi)的有效碰撞次數(shù)增加，反應(yīng)速率增大。

2.A。催化劑能夠降低反應(yīng)的活化能，成千上萬(wàn)倍地提高反應(yīng)速率，使得緩慢發(fā)生的反應(yīng)2CO+2NO== N2+2CO2迅速進(jìn)行。給導(dǎo)出的汽車(chē)尾氣再加壓、升溫的想法不合乎實(shí)際。(二)補(bǔ)充習(xí)題

1.從下列實(shí)驗(yàn)事實(shí)所引出的相應(yīng)結(jié)論正確的是()。

2.在鋅與某濃度的鹽酸起反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，一個(gè)學(xué)生得到下面的結(jié)果：

則下列說(shuō)法正確的是()。①t1=75 s ②t2>200>t3③單位時(shí)間內(nèi)消耗的鋅的質(zhì)量mG>mF>mB A.①B.①②C.只有②D.全部正確 參考答案

1.A、C；2.C。

第三節(jié) 化學(xué)平衡

一、教學(xué)設(shè)計(jì)

隨著化學(xué)知識(shí)的不斷積累和對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的深入觀察，學(xué)生可能會(huì)產(chǎn)生是不是所有的化學(xué)反應(yīng)都能進(jìn)行完全(達(dá)到反應(yīng)的限度)這樣的疑問(wèn)。教學(xué)中可本著溫故知新的原則，從學(xué)生已有關(guān)于溶解的知識(shí)，從溶解平衡導(dǎo)入化學(xué)平衡。從一個(gè)熟悉的內(nèi)容出發(fā)引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行思考，充分利用學(xué)生的―最近發(fā)展區(qū)‖(最近發(fā)展區(qū)理論強(qiáng)調(diào)人的思維是有彈性、有潛力的，在不同的社會(huì)環(huán)境中具有伸縮性。這樣，對(duì)同一內(nèi)容的學(xué)習(xí)，在不同時(shí)間多次進(jìn)行，而且每次都是經(jīng)過(guò)改組的，目的不同的，分別著眼于問(wèn)題的不同側(cè)面，就會(huì)使學(xué)生的認(rèn)識(shí)逐步深入)。通過(guò)對(duì)溶解平衡的理解和遷移，讓學(xué)生建立起化學(xué)平衡是個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的概念。再用頗具啟發(fā)性的化學(xué)實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生得出使化學(xué)平衡移動(dòng)的條件，達(dá)到既激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，又啟發(fā)思維的目的。為了加深學(xué)生對(duì)化學(xué)平衡的認(rèn)識(shí)，教科書(shū)列舉了H2(g)+I2(g)

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

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

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

還可以設(shè)計(jì)提出下述思考題：

1.反應(yīng)物濃度的變化如何影響化學(xué)平衡？加以理論解釋。2.能否把它們用于解釋壓強(qiáng)對(duì)氣體反應(yīng)的化學(xué)平衡的影響？ 3.通過(guò)觀察2NO

2N2O4這個(gè)平衡體系在冷水和熱水中顏色的變化，你可以得出何種推論？

4.怎樣用圖形表示濃度、壓強(qiáng)、溫度、催化劑等對(duì)化學(xué)平衡的影響？

5.K值的大與小說(shuō)明了什么？在同一條件下，正、逆反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)有何關(guān)系？

二、活動(dòng)建議 【實(shí)驗(yàn)2-5】

K2Cr2O7是橙紅色晶體。

為了使溶液的體積變化忽略不計(jì)，加酸和堿的濃度都要大些，以使加入量不多，且可避免生成多酸?？梢栽诘稳胨嵊^察溶液顏色變化后，再滴入堿液，進(jìn)行顏色對(duì)比。使學(xué)生留下清晰的印象。

【實(shí)驗(yàn)2-6】

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

因?yàn)镕e(OH)3的溶解度非常小，滴加NaOH溶液后發(fā)生反應(yīng)Fe3++3OH-== Fe(OH)3↓，使溶液中的Fe3+濃度降低，混合液的顏色變淺。NaOH溶液不要加入過(guò)多，只要使溶液的紅色變淺即可。

【實(shí)驗(yàn)2-7】

實(shí)驗(yàn)時(shí)，可把NO2的平衡球在熱水和冰水中交替進(jìn)行浸泡，觀察顏色變化。

三、問(wèn)題交流 【思考與交流】

1.化學(xué)平衡狀態(tài)發(fā)生了改變。當(dāng)?shù)渭訚獾腇eCl3或KSCN溶液時(shí)，溶液顏色都變得更紅，說(shuō)明Fe(SCN)

3的濃度增大，化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。當(dāng)向溶液中滴加NaOH溶液時(shí)，紅色變淺，說(shuō)明Fe(SCN)3的濃度變小。

2.通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以推知：增大反應(yīng)物濃度化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，減小反應(yīng)物濃度化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。

【學(xué)與問(wèn)】

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

四、習(xí)題參考(一)參考答案

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

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

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

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

(二)補(bǔ)充習(xí)題 1.某化學(xué)反應(yīng)2A(g)

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

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

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

(4)比較(4)和(1)，可推測(cè)該反應(yīng)是反應(yīng)(選填吸熱、放熱)。理由是____。

2.某溫度下，在一容積可變的容器中，反應(yīng)2A(g)+B(g)

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

A.均減半 B.均加倍

C.均增加1 mol D.均減少1 mol 參考答案：

1.(1)0.013(2)1.0(3)＞，＞(4)吸熱，因?yàn)闇囟壬邥r(shí)，平衡向右移動(dòng)?！竞?jiǎn)析】要學(xué)會(huì)分組對(duì)比，(1)和(2)反應(yīng)溫度相同，雖然達(dá)到平衡濃度所需時(shí)間不同，但平衡濃度相同，只有起始濃度相等才行。為什么(2)達(dá)到平衡所需時(shí)間短，該反應(yīng)是一個(gè)氣體Δn=0的反應(yīng)，可以理解為(2)反應(yīng)時(shí)的壓強(qiáng)較高或是加入了催化劑。(2)、(3)反應(yīng)溫度相同，平衡濃度(3)＞(2)，只有(3)的起始濃度大才行。(1)和(4)起始濃度相同，但(4)的反應(yīng)溫度高、平衡濃度低，只有吸熱反應(yīng)才行。

2.C。【簡(jiǎn)析】

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

題目給的條件是A、B、C三種物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為2∶1∶2，若把A、B、C三種物質(zhì)各增加1 mol拆分為A、B、C，依次為1 mol、05 mol、1 mol，使之符合2∶1∶2，在―容積可變的容器‖―保持溫度和壓強(qiáng)不變‖的條件下，各物質(zhì)的濃度仍然不變，多余了05 mol B，就可以判斷為增大了反應(yīng)物的濃度，使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。若各減少1 mol，思路與之相似，應(yīng)向左移動(dòng)。

第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向

一、教學(xué)設(shè)計(jì)

認(rèn)識(shí)新知識(shí)與舊知識(shí)之間的聯(lián)系，并把新知識(shí)納入自己已有的學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)，使知識(shí)成為自己的，是學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)體系的必經(jīng)之路。在學(xué)生學(xué)習(xí)了化學(xué)反應(yīng)及其能量變化、化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)反應(yīng)的限度之后，教科書(shū)安排了難度較大的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向的內(nèi)容。本節(jié)內(nèi)容要用到自由能知識(shí)(ΔG=ΔH-TΔS)，這對(duì)高中學(xué)生來(lái)說(shuō)有一定難度。根據(jù)《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》只要求學(xué)生―能用焓變和熵變說(shuō)明化學(xué)進(jìn)行的方向‖，對(duì)自由能知識(shí)沒(méi)有相關(guān)要求。從學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)考慮，教材回避了焓判據(jù)、熵判據(jù)的理論推37 導(dǎo)，從學(xué)生的已有知識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，分四個(gè)層次就化學(xué)反應(yīng)的方向進(jìn)行了介紹。首先，以學(xué)生熟悉的自發(fā)進(jìn)行的放熱反應(yīng)為例，介紹化學(xué)反應(yīng)有向能量降低方向自發(fā)進(jìn)行的傾向——焓判據(jù)；以生活現(xiàn)象為例，說(shuō)明混亂度(熵)增加是自然界的普遍規(guī)律，也是化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的一種傾向——熵判據(jù)。其次，用實(shí)例說(shuō)明單獨(dú)運(yùn)用上述判據(jù)中的任一種，都可能出現(xiàn)錯(cuò)誤，都是不全面的。第三，要正確的判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向，需要綜合考慮焓變和熵變的復(fù)合判據(jù)，這一判據(jù)的推導(dǎo)是大學(xué)化學(xué)的內(nèi)容，需留待以后學(xué)習(xí)。第四，在【科學(xué)視野】中簡(jiǎn)單介紹了自由能判據(jù)的結(jié)論性內(nèi)容。這只是為特別有興趣的學(xué)生準(zhǔn)備的，教學(xué)中對(duì)此不作要求。為了使學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)方向判據(jù)形成科學(xué)的認(rèn)識(shí)，教材利用日常生活中的見(jiàn)聞?wù)T導(dǎo)學(xué)生得出：根據(jù)反應(yīng)的焓變和熵變的大小，只能判斷反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的可能性，不能確定反應(yīng)是否一定發(fā)生或反應(yīng)速率的大小。教學(xué)中要通過(guò)上述知識(shí)的介紹，使學(xué)生體會(huì)事物的發(fā)展、變化常常受多種因素的制約，要全面分析問(wèn)題。

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

二、活動(dòng)建議

可以提出一些問(wèn)題、補(bǔ)充一些實(shí)驗(yàn)，啟發(fā)學(xué)生思考。如可提出這樣的問(wèn)題：

請(qǐng)列舉你所知道的自發(fā)進(jìn)行的過(guò)程(酚酞試液在NaOH溶液中的擴(kuò)散，香水香氣的擴(kuò)散等)，由此你能得出何種結(jié)論？

可補(bǔ)充氣體擴(kuò)散的實(shí)驗(yàn)：充滿NO2的集氣瓶上倒扣一個(gè)空集氣瓶，靜置，上瓶逐漸出現(xiàn)棕色。NO2自發(fā)擴(kuò)散到空瓶中。

三、問(wèn)題交流 【學(xué)與問(wèn)】

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

四、習(xí)題參考 參考答案

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

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

教學(xué)資源1 1.化學(xué)反應(yīng)速率

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

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

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

對(duì)于反應(yīng) aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)在進(jìn)行時(shí)，反應(yīng)物和生成物都是按其計(jì)量數(shù)比消耗和生成的，如果A的消耗濃度為w，B的消耗濃度則為bw/a，即A、B的消耗濃度之比為a∶b；同理，C、D的生成濃度之比為c∶d，所以在同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中以不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率其數(shù)值可能不同，其關(guān)系為

νA∶νB∶νC∶νD=a∶b∶c∶d 表示化學(xué)反應(yīng)的即時(shí)速率要用到高等數(shù)學(xué)中的微分學(xué)知識(shí)，如反應(yīng)物A的即時(shí)速率為(無(wú)限小的濃度變化與無(wú)限小的時(shí)間變化之比)，但其速率大小關(guān)系仍為 νA∶νB∶νC∶νD=a∶b∶c∶d 測(cè)定化學(xué)反應(yīng)速率的方法一般分為化學(xué)方法和物理方法兩種。

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

物理方法通過(guò)反應(yīng)物、生成物物理性質(zhì)的測(cè)定來(lái)求出其對(duì)應(yīng)的濃度。例如測(cè)定體系的旋光度、折光率、電導(dǎo)、電動(dòng)勢(shì)、導(dǎo)熱率、吸收光譜、壓力或體積的變化等。利用這種方法進(jìn)行測(cè)定，必須要先找出物質(zhì)濃度與被測(cè)物理性質(zhì)之間的關(guān)系才行。此類(lèi)方法快速便捷，可以連續(xù)測(cè)定，自動(dòng)記錄。

2.催化劑加速化學(xué)反應(yīng)的原理

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

催化劑與反應(yīng)物同處于均勻的氣相或液相中的催化稱(chēng)為單相催化(又叫均相催化)。單相催化一般認(rèn)為是反應(yīng)物與催化劑先生成一定的中間產(chǎn)物，然后催化劑又從這些中間產(chǎn)物中產(chǎn)生出來(lái)。反應(yīng)物與催化劑形成中間產(chǎn)物，再由中間產(chǎn)物變?yōu)楫a(chǎn)物,其總的活化能，要比反應(yīng)物之間直接反應(yīng)成為生成物的活化能小得多。例如，乙醛分解為甲烷和一氧化碳的反應(yīng)：

CH3CHO → CH4+CO 在518 ℃時(shí)，如果沒(méi)有催化劑，此反應(yīng)的活化能是190 kJ。但若有碘蒸氣作催化劑，此反應(yīng)分兩步進(jìn)行：

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

兩步反應(yīng)所需的總的活化能為136 kJ。用碘作催化劑后，活化能降低了54 kJ，使反應(yīng)速率加大約1萬(wàn)倍。

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

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

(1)活性中心理論

活性中心理論認(rèn)為，催化作用發(fā)生在催化劑表面上的某些活性中心。由于這些活性中心對(duì)反應(yīng)物分子產(chǎn)生化學(xué)吸附，使反應(yīng)物分子變形，化學(xué)鍵松弛，呈現(xiàn)活化狀態(tài)，從而發(fā)生催化作用。在固體表面，活性中心存在于棱角、突起或缺陷部位。因?yàn)檫@些部位的價(jià)鍵具有較大的不飽和性，所以具有較大的吸附能力。通?；钚灾行闹徽颊麄€(gè)催化劑表面的很小部分。例如，合成氨的鐵催化劑的活性中心只占總表面積的01％?；钚灾行睦碚摽梢越忉?zhuān)簽槭裁次⒘康亩疚锞湍苁勾呋瘎﹩适Щ钚?毒物破壞或占據(jù)活性中心)，為什么催化劑的活性與制備條件有關(guān)(制備條件能影響晶體結(jié)構(gòu)，即影響活性中心的形成)。

(2)活化絡(luò)合物理論

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

(3)多位理論

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

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

3.化學(xué)平衡常數(shù)

(1)平衡常數(shù)表達(dá)式及其意義

對(duì)于化學(xué)反應(yīng) mA+nB

pC+qD 在一定溫度下達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，其平衡常數(shù)表達(dá)式為：

在書(shū)寫(xiě)平衡常數(shù)表達(dá)式時(shí)，要注意以下問(wèn)題： ① 在應(yīng)用平衡常數(shù)表達(dá)式時(shí)，稀溶液中的水分子濃度可不寫(xiě)。因?yàn)橄∪芤旱拿芏冉咏? g／mL。水的物質(zhì)的量濃度為55.6 mol／L。在化學(xué)變化過(guò)程中，水量的改變對(duì)水的濃度變化影響極小，所以水的濃度是一個(gè)常數(shù)，此常數(shù)可歸并到平衡常數(shù)中去。例如：

平衡常數(shù)表達(dá)式為：

對(duì)于非水溶液中的反應(yīng)，溶劑的濃度同樣是常數(shù)。② 當(dāng)反應(yīng)中有固體物質(zhì)參加時(shí)，分子間的碰撞只能在固體表面進(jìn)行，固體的物質(zhì)的量濃度對(duì)反應(yīng)速率和平衡沒(méi)有影響，因此，固體的―濃度‖作為常數(shù)，在平衡常數(shù)表達(dá)式中，就不寫(xiě)固體的濃度。例如，赤熱的四氧化三鐵與氫氣的反應(yīng)：

平衡常數(shù)K＝c(CO2)③ 化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式與化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)方式有關(guān)。同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，由于書(shū)寫(xiě)的方式不同，各反應(yīng)物、生成物的化學(xué)計(jì)量數(shù)不同，平衡常數(shù)就不同。但是這些平衡常數(shù)可以相互換算。例如：氨的合成反應(yīng)，如寫(xiě)成

這里K≠K′，顯然K＝(K′)2 ④ 不同的化學(xué)平衡體系，其平衡常數(shù)不一樣。平衡常數(shù)大，說(shuō)明生成物的平衡濃度較大，反應(yīng)物的平衡濃度相對(duì)較小，即表明反應(yīng)進(jìn)行得較完全。因此，平衡常數(shù)的大小可以表示反應(yīng)進(jìn)行的程度。

(2)平衡常數(shù)的測(cè)定

平衡常數(shù)可以用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定，也可以利用熱力學(xué)數(shù)據(jù)計(jì)算而得。實(shí)驗(yàn)方法通常有化學(xué)方法和物理方法。

化學(xué)方法是通過(guò)化學(xué)分析法測(cè)定反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度。但必須防止因測(cè)定過(guò)程中加入化學(xué)試劑而干擾了化學(xué)平衡。因此，在進(jìn)行化學(xué)分析之前必須使化學(xué)平衡―凍結(jié)‖在原來(lái)平衡的狀態(tài)。通常采用的方法是采取驟冷、稀釋或加入阻化劑使反應(yīng)停止，然后進(jìn)行分析。例如，要測(cè)定反應(yīng)2H2+O2

2H2O在2 000 ℃達(dá)到平衡時(shí)的平衡常數(shù)，可以將一定量的水置于耐高溫的合金管中加熱，在2 000 ℃時(shí)保持一段時(shí)間，使之達(dá)到化學(xué)平衡。然后，將管子驟然冷卻，再分析其中H2O、H2、O2的含量，便可計(jì)算出在2 000 ℃時(shí)這個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)。

物理方法就是利用物質(zhì)的物理性質(zhì)的變化測(cè)定達(dá)到平衡時(shí)各物質(zhì)濃度的變化，如通過(guò)測(cè)定體系的折光率、電導(dǎo)、顏色、壓強(qiáng)或容積的改變來(lái)測(cè)定物質(zhì)的濃度。物理方法的優(yōu)點(diǎn)是在測(cè)定時(shí)不會(huì)干擾或破壞體系的平衡狀態(tài)。

(3)平衡常數(shù)的單位

平衡常數(shù)有標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)和非標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)之分，前者的量綱為一，后者的量綱取決于平衡常數(shù)的表達(dá)式。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)熱力學(xué)函數(shù)算得的平衡常數(shù)是標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)，記作K,又稱(chēng)之為熱力學(xué)平衡常數(shù)；用平衡時(shí)生成物對(duì)反應(yīng)物的壓力商或濃度商表示的平衡常數(shù)是經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)(Kp或Kc),或稱(chēng)作非標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)。中學(xué)教材中涉及的平衡常數(shù)是經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)。只有標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)才能用與之相對(duì)應(yīng)的ΔrGm?計(jì)算：

大家知道，一些重要的熱力學(xué)函數(shù)，如U、H、F、G等的絕對(duì)值是無(wú)法確定的。為了計(jì)算它們的相對(duì)大小，需要統(tǒng)一規(guī)定一個(gè)狀態(tài)作為比較的標(biāo)準(zhǔn)，這樣才不致引起混亂。所謂標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)是指在溫度T和標(biāo)準(zhǔn)壓力(101 325 Pa)下物質(zhì)的特定狀態(tài)，簡(jiǎn)稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)。熱力學(xué)數(shù)據(jù)表中的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，國(guó)際上都已有明確規(guī)定。

對(duì)于反應(yīng)物計(jì)量系數(shù)之和等于生成物計(jì)量系數(shù)之和的反應(yīng)，其經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)是無(wú)量綱的純數(shù)，與壓力、濃度所用的單位無(wú)關(guān)，而且也等于標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)之值。

對(duì)于反應(yīng)物計(jì)量系數(shù)之和不等于生成物計(jì)量系數(shù)之和的反應(yīng)，則其經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)是有量綱的量，其數(shù)值就與壓力、濃度所用的單位有關(guān)。也只有當(dāng)壓力、濃度的單位與熱力學(xué)數(shù)據(jù)表中對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的單位相同時(shí)，所計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)數(shù)值才能與標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)數(shù)值相同。

4.催化劑對(duì)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡的影響

對(duì)于一個(gè)確定的可逆反應(yīng)來(lái)說(shuō)，由于反應(yīng)前后催化劑的化學(xué)組成、質(zhì)量不變，因此，無(wú)論是否使用催化劑，反應(yīng)的始、終態(tài)都是一樣的，則反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯函數(shù)變化(變化()與平衡常數(shù)(K)的關(guān)系式： ＝－RT lnK R為摩爾氣體常數(shù)，在一定溫度下，有確定的數(shù)值，則化學(xué)平衡常數(shù)K也是確定的，不因是否)是相等的。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)吉布斯函數(shù)使用催化劑而改變，亦即說(shuō)明催化劑不影響化學(xué)平衡。

對(duì)于一個(gè)可逆反應(yīng)，若k正、k逆分別為正、逆反應(yīng)的速率常數(shù)，則達(dá)平衡后，不用催化劑和使用催化劑分別為：

由于

假設(shè)使用催化劑后逆反應(yīng)的速率常數(shù)改變?yōu)樵瓉?lái)的m倍：

即正反應(yīng)的反應(yīng)速率常數(shù)也改變?yōu)樵瓉?lái)的m倍，說(shuō)明一個(gè)化學(xué)反應(yīng)采用同一種催化劑，可以同等程度改變正、逆反應(yīng)速率。

教學(xué)資源2 5.化學(xué)平衡的移動(dòng)

平衡移動(dòng)原理闡明了濃度、壓強(qiáng)、溫度對(duì)平衡移動(dòng)的影響。在恒溫條件下改變濃度、壓強(qiáng)，平衡可能發(fā)生移動(dòng)，但平衡常數(shù)不變；改變溫度，平衡常數(shù)有相應(yīng)改變。

42(1)濃度、壓強(qiáng)對(duì)平衡移動(dòng)的影響

恒溫下，改變反應(yīng)物或(和)生成物的濃度，均能導(dǎo)致平衡移動(dòng)。對(duì)于有氣態(tài)物質(zhì)參與的反應(yīng)，在恒溫、恒容條件下，氣態(tài)反應(yīng)物或(和)生成物濃度的改變，就是相應(yīng)各氣態(tài)物質(zhì)壓強(qiáng)的改變，平衡將發(fā)生相應(yīng)移動(dòng)。

若在恒溫條件下，改變有氣態(tài)物質(zhì)參與反應(yīng)的總壓強(qiáng)，則氣態(tài)反應(yīng)物、生成物的濃度或分壓將以同等倍數(shù)增大或減小，對(duì)于氣態(tài)反應(yīng)物和生成物物質(zhì)的量不同的反應(yīng)，平衡將發(fā)生移動(dòng)。

我們以N2+3H2＝2NH3為例討論如下。① 恒溫、恒容下加N2(改變濃度)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)的結(jié)果是： c2(N2)>c1(N2)，c2(H2)c1(NH3)。

H2轉(zhuǎn)化率增大與c(NH3)增大是一致的，但N2的轉(zhuǎn)化率卻下降了。

恒溫、恒容下加H2，平衡發(fā)生移動(dòng)，c(NH3)增大和N2轉(zhuǎn)化率增大一致，但H2的轉(zhuǎn)化率下降。

結(jié)論是：恒溫、恒容下增大一種反應(yīng)物濃度，可提高其他反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，而增大了濃度的反應(yīng)物本身的轉(zhuǎn)化率下降?；蛘哒f(shuō)，恒溫、恒容條件下改變一種反應(yīng)物的濃度，不可能出現(xiàn)所有反應(yīng)物(若不止一種)轉(zhuǎn)化率都升高或下降的情況。

② 恒溫下加大總壓，如使p→2p。在加壓瞬間，N2、H2、NH3的濃度或分壓強(qiáng)都增大1倍，平衡將向正反應(yīng)方向移動(dòng)。若和2c1相比，N2、H2濃度或分壓強(qiáng)減小，NH3增大。即c3(NH3)>2c1(NH3)，2c1(N2)>c3(N2)>c1(N2)，H2同N2。

平衡移動(dòng)結(jié)果若和原先c1相比，N2、H2、NH3濃度都增大了，只是NH3濃度或分壓強(qiáng)增大更多。即N2、H2轉(zhuǎn)化率都增大了。

③ 恒溫減壓，如使p→p/2。在減壓瞬間，N2、H2、NH3的濃度或分壓強(qiáng)都減半，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。與c1/2相比，N2、H2濃度均增大，NH3濃度減小。即c4(N2)>c1(N2)/2(H2同N2)，c4(NH3)

恒溫時(shí)，對(duì)以上三種平衡移動(dòng)討論的區(qū)別是：(1)恒容，而(2)、(3)不是恒容。前者，若有A、B兩種反應(yīng)物，增大A的濃度或分壓，可提高B的轉(zhuǎn)化率，A的轉(zhuǎn)化率卻下降。后者平衡移動(dòng)的結(jié)果是：氣態(tài)反應(yīng)物、生成物的濃度或分壓都增大或下降，只是反應(yīng)物或生成物濃度或分壓強(qiáng)改變更為顯著(對(duì)于氣態(tài)反應(yīng)物物質(zhì)的量和生成物物質(zhì)的量不同的反應(yīng))。

這個(gè)結(jié)論具有普遍性。(2)溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響

化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)取決于正、逆反應(yīng)活化能的差值。若正反應(yīng)活化能更大，則正向反應(yīng)為吸熱過(guò)程。熱效應(yīng)和反應(yīng)溫度、反應(yīng)速率間沒(méi)有直接關(guān)系。例如，KClO4 == KCl+2O2KClO3 == KCl+3/2O2 ＝－4.1 kJ／mol，約510 ℃分解 ＝－45 kJ／mol，約380 ℃分解

① 改變溫度對(duì)熱效應(yīng)(吸收或釋放)大的反應(yīng)的影響大。

k1、k2分別是在T1、T2下的平衡常數(shù)，為反應(yīng)焓變，R為摩爾氣體常數(shù)。

下列兩表分別列出幾個(gè)反應(yīng)在不同溫度下的平衡常數(shù)：

分析上表數(shù)據(jù)可得到兩個(gè)結(jié)論: a.反應(yīng)焓變大的反應(yīng)，K值隨溫度改變時(shí)的變化大。

b.對(duì)于某個(gè)具體反應(yīng)，低溫下改變溫度對(duì)平衡常數(shù)的影響更大。②反應(yīng)焓變和反應(yīng)的關(guān)系

實(shí)際情況是，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)(含平衡移動(dòng))必伴隨焓變，因此反應(yīng)體系溫度必有改變，只是改變量不同。下面討論3個(gè)典型實(shí)例。

a.4NH3＋5O2 == 4NO+6H2O

=－907 kJ／mol 反應(yīng)釋放大量熱，在NH3和O2的物質(zhì)的量之比適當(dāng)時(shí)，催化劑Pt-Rh網(wǎng)的溫度(Pt-Rh網(wǎng)處于紅熱狀態(tài))由反應(yīng)釋出的熱維持。

4FeS2＋11O2 == 2Fe2O3+8SO

2＝-3 411 kJ／mol焙燒FeS2時(shí)，反應(yīng)釋放的熱量維持焙燒爐的高溫(若FeS2礦石中S的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于35％，反應(yīng)釋放的熱量不足以維持焙燒爐溫度)。

鋁熱法也是借反應(yīng)釋放的熱量使還原反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行的。

b.釋放中等程度熱量的反應(yīng)SO2＋1/2O2 == SO

3=－99 kJ／mol 在接觸室中SO2轉(zhuǎn)化為SO3時(shí)釋放的熱量使體系溫度升高，因此氣體需經(jīng)熱交換適度冷卻后，再次進(jìn)入接觸室。如含7％(體積分?jǐn)?shù)，下同)SO2和11％ O2的原料氣在450 ℃進(jìn)入第一段接觸室，約70％ SO2被氧化，溫度上升到約600 ℃；經(jīng)熱交換器溫度降到約450 ℃，進(jìn)入第二段接觸室，SO2轉(zhuǎn)化總量達(dá)94％，溫度升高達(dá)480 ℃。多段接觸，轉(zhuǎn)化可縮短1/3或更多的反應(yīng)時(shí)間(和一段接觸轉(zhuǎn)化所需時(shí)間相比)。

原料氣中SO2為7％、O2為11％的有關(guān)數(shù)據(jù)列于下表：

N2+3H2 == 2NH

3=－92.4 kJ／mol反應(yīng)釋放的熱量不算很小，因轉(zhuǎn)化率不大，流出氣體中含14％～18％(體積分?jǐn)?shù))NH3，所以釋放的熱量也不多。加上14％～18％NH3已接近平衡濃度，所以合成氨只進(jìn)行一次(而不像SO2需經(jīng)二段)轉(zhuǎn)化。

c.生成水煤氣是吸熱反應(yīng)C+H2O(g)== CO+H

2＝131.5 kJ／mol, 所以需要補(bǔ)充熱量。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程是：通空氣燃燒煤，使煤層溫度升高，而后通水蒸氣生成水煤氣，煤層溫度下降，待下降到一定溫度后，再次通空氣使煤燃燒，煤層溫度升高……

(本資料由北京大學(xué)化學(xué)系嚴(yán)宣申教授提供)6.化學(xué)反應(yīng)方向的自由能判據(jù)

自由能G ≡H－TS 是體系的一個(gè)重要的熱力學(xué)性質(zhì)，也是一個(gè)狀態(tài)函數(shù)?？梢杂米杂赡艿淖兓來(lái)判斷等溫、等壓條件下化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性，即當(dāng)

ΔG＜0(為負(fù)值)反應(yīng)自發(fā) ΔG＞0(為正值)反應(yīng)不自發(fā) ΔG＝0 反應(yīng)處于平衡狀態(tài)

由于G ≡H－TS，所以，等溫時(shí)，ΔG ＝ΔH－TΔS，此式叫吉布斯亥姆霍茲公式。根據(jù)這個(gè)公式，可以將焓變、溫度和熵變?nèi)齻€(gè)因素綜合起來(lái)判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向。

從上表可以看出，類(lèi)型1的反應(yīng)，ΔH為負(fù)值，ΔS為正值，即為焓減熵增的反應(yīng)。不論溫度多高，ΔG總是小于零，是負(fù)值，因此反應(yīng)是自發(fā)的，向正方向進(jìn)行。類(lèi)型2的反應(yīng)ΔH為正值，ΔS為負(fù)值，即為焓增熵減的反應(yīng)，無(wú)論溫度多高，ΔG總是大于零，因而反應(yīng)總是不自發(fā)的，但逆反應(yīng)卻可以自發(fā)進(jìn)行。這兩類(lèi)反應(yīng)中，焓效應(yīng)和熵效應(yīng)對(duì)ΔG的貢獻(xiàn)(影響)是互相加強(qiáng)的，方向是一致的，因此溫度因素不能改變?chǔ)的符號(hào)。類(lèi)型3和類(lèi)型4的反應(yīng)，由于焓效應(yīng)和熵效應(yīng)對(duì)ΔG作出方向不同的貢獻(xiàn)(影響)，一般說(shuō)來(lái)，低溫焓效應(yīng)影響為主，高溫熵效應(yīng)影響為主，而溫度影響的大小要看ΔH、ΔS的具體情況而定。

需要注意的是，一個(gè)體系的熵不能永遠(yuǎn)增加，最終會(huì)達(dá)到一個(gè)最大的無(wú)序狀態(tài)，此時(shí)，體系呈現(xiàn)有確定的(不變的)性質(zhì)，盡管分子水平上的變化仍在發(fā)生。我們講的化學(xué)體系，當(dāng)它具有不變的可觀察的性質(zhì)，就處在平衡狀態(tài)，所以當(dāng)一個(gè)體系達(dá)到它的最大熵時(shí)，即處于平衡狀態(tài)。

典型例題分析

【例1】氨與氯化氫的反應(yīng)如下：

NH3(g)+HCl(g)== NH4Cl(s)ΔH=-176 kJ/mol 這是一個(gè)自發(fā)反應(yīng)，它是由氣體反應(yīng)物生成固體產(chǎn)物的熵減小的過(guò)程，為什么能自發(fā)進(jìn)行呢？ 解：在298 K、1.01×105 Pa下上述反應(yīng)中各物質(zhì)的熵值如下： S(NH3)192 J/(mol·K)S(HCl)187 J/(mol·K)S(NH4Cl)95 J/(mol·K)則ΔS=S產(chǎn)物-S反應(yīng)物=95-(192+87)=-284 J/(mol·K)ΔS=ΔH/T

這是一個(gè)放熱反應(yīng)，在反應(yīng)過(guò)程中，釋放的熱量為ΔH=-176 kJ/mol，即該化學(xué)反應(yīng)體系將釋放的能傳遞給了周?chē)沫h(huán)境，導(dǎo)致環(huán)境的熵增加，增加的熵ΔS與吸收的熱能焓變?chǔ)之間存在下列關(guān)系：

ΔS環(huán)境=-ΔH體系/T ΔS環(huán)境=-(-176)/T 45 在室溫298 K(25 ℃)時(shí)，ΔS環(huán)境=-(-176)/298 =0.59 kJ/(mol·K)=590 J/(mol·K)該反應(yīng)的熵變?chǔ)=-284 J/(mol·K)，若僅僅考慮反應(yīng)物和生成物時(shí)，這是熵減小的反應(yīng)，不可能發(fā)生。若將環(huán)境的熵增加一起考慮，則該反應(yīng)總的熵變?yōu)椋?/p>

ΔS總=ΔS體系-ΔS環(huán)境 =-284+590 =360 J/(mol·K)由此可見(jiàn)，環(huán)境增加的熵超過(guò)了反應(yīng)體系減少的熵，該自發(fā)反應(yīng)總的熵變是增加的，ΔS為正值?！纠?】工業(yè)上可以用焦炭還原氧化鐵得到金屬鐵，但是金屬鋁冶煉時(shí)，卻是用電解熔融氧化鋁的方法。請(qǐng)從熱力學(xué)的角度判斷為什么不能用焦炭還原Al2O3煉制金屬鋁？

解：298 K時(shí)，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 因此室溫下反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。

該反應(yīng)為吸熱的熵增加反應(yīng)，升高溫度可使ΔH-TΔS＜0，使反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。假設(shè)反應(yīng)焓變與反應(yīng)熵變不隨溫度變化而變化：

因?yàn)楫?dāng)ΔG＜0時(shí)，反應(yīng)才能發(fā)生，即2 171×1 000-T×635.5＜0 T＞3 416 K 所以當(dāng)T＞3 416 K時(shí)，該反應(yīng)才能自發(fā)進(jìn)行，而這么高的溫度在工業(yè)生產(chǎn)中一般是很難滿足的。(本資料中―典型例題分析‖由周志華教授提供)7.熵的生物學(xué)意義

熵的概念對(duì)于生命的認(rèn)識(shí)有重要的意義。生命體與環(huán)境不斷交換著物質(zhì)(物質(zhì)流)和能量(基本上是熱流)，同時(shí)還交換著熵(熵流)。機(jī)體攝入的食物如蛋白質(zhì)、淀粉、核苷酸等，都是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高分子物質(zhì)，它們的熵值很小。機(jī)體排泄的都是小分子代謝產(chǎn)物，它們的熵值很大。假設(shè)排泄的總量等于攝入的總量，攝入物來(lái)自環(huán)境，排泄物回到環(huán)境，機(jī)體的生命活動(dòng)將使環(huán)境的熵增大。機(jī)體還不斷向環(huán)境釋放出生化反應(yīng)產(chǎn)生的熱，這也使環(huán)境的熵增大。與此同時(shí)，機(jī)體本身的熵也發(fā)生了變化。機(jī)體不斷產(chǎn)生新的復(fù)雜結(jié)構(gòu)(發(fā)育成長(zhǎng))，是熵減小，而細(xì)胞死亡和代謝過(guò)程將結(jié)構(gòu)復(fù)雜的生化物質(zhì)轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的小分子，則是熵增大。機(jī)體總的熵變?nèi)Q于年齡的增長(zhǎng)。當(dāng)機(jī)體處于生長(zhǎng)發(fā)育階段時(shí)(年輕人)，熵要減少；當(dāng)機(jī)體處于發(fā)育成熟階段時(shí)(成年人)，熵變幾乎等于零；當(dāng)機(jī)體處于衰老階段時(shí)(老年人)，熵會(huì)增大；機(jī)體老死時(shí)，熵增至極大。這正如量子化學(xué)奠基人薛定諤所說(shuō)：―一個(gè)生命有機(jī)體不斷地……產(chǎn)生正的熵……因此就勢(shì)必接近具有極大熵值的危險(xiǎn)狀態(tài)，即死亡。……新陳代謝作用最基本的內(nèi)容是有機(jī)體成功地使自身釋放出它活著時(shí)不得不產(chǎn)生的全部熵?！?《生命是什么》，1956年版)此話不但精辟地指出熵這一熱力學(xué)概念對(duì)理解生命的意義，而且也啟示了熵的概念對(duì)所有過(guò)程的重要意義。

(參見(jiàn)高教出版社《無(wú)機(jī)化學(xué)》第四版上冊(cè))

第三章 水溶液中的離子平衡

本章說(shuō)明

一、教學(xué)目標(biāo)

1.認(rèn)識(shí)電解質(zhì)有強(qiáng)弱之分，能應(yīng)用化學(xué)平衡理論描述弱電解質(zhì)在水溶液中的電離平衡。2.知道水是一種極弱的電解質(zhì)，在一定溫度下，水的離子積是常數(shù)。

3.初步掌握測(cè)定溶液pH的方法，能進(jìn)行pH的簡(jiǎn)單計(jì)算，知道溶液pH的調(diào)控在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中的重要作用。

4.認(rèn)識(shí)鹽類(lèi)水解的原理、影響鹽類(lèi)水解程度的主要因素，了解鹽類(lèi)水解在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。5.能應(yīng)用化學(xué)平衡理論描述溶解平衡，知道轉(zhuǎn)化的本質(zhì)。

二、內(nèi)容分析 1.地位和功能

本章內(nèi)容實(shí)際上是應(yīng)用前一章所學(xué)化學(xué)平衡理論，探討水溶液中離子間的相互作用，內(nèi)容比較豐富，理論與實(shí)際、知識(shí)與技能兼而有之：電離平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡的過(guò)程分析，體現(xiàn)了化學(xué)理論的指導(dǎo)作用；pH的應(yīng)用、鹽類(lèi)水解反應(yīng)的應(yīng)用、沉淀反應(yīng)的應(yīng)用等，展示了相關(guān)知識(shí)在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用價(jià)值；酸堿中和滴定介紹和測(cè)定酸堿反應(yīng)曲線的實(shí)驗(yàn)則是學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)操作技能。在教學(xué)功能上，這一章起著延伸、拓展和鞏固前一章所學(xué)知識(shí)的作用。

2.內(nèi)容結(jié)構(gòu)

全章的主要內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn)之間的相互關(guān)系可以圖示如下：

3.內(nèi)容特點(diǎn)

本章內(nèi)容在選擇和編排上有下面一些特點(diǎn)：

(1)注意與初中和高中必修內(nèi)容的銜接，知識(shí)的邏輯性較強(qiáng)。

充分利用前面已學(xué)知識(shí)，理論推理與實(shí)驗(yàn)探究相結(jié)合，逐步分析并推出一系列新知識(shí)點(diǎn)(概念)，知識(shí)點(diǎn)之間環(huán)環(huán)相扣。全章4節(jié)內(nèi)容可分為兩條知識(shí)鏈：一是與弱電解質(zhì)相關(guān)的電離平衡，包括1~3節(jié)，它們?cè)谥R(shí)的認(rèn)識(shí)水平上是漸進(jìn)的，前一節(jié)是后一節(jié)的基礎(chǔ)和鋪墊；二是沉淀溶解平衡，安排在第4節(jié)，它的知識(shí)基礎(chǔ)是溶解度和化學(xué)平衡理論。

(2)適當(dāng)控制內(nèi)容的深廣度和分量，進(jìn)一步體現(xiàn)選擇性。

在保證達(dá)到課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的基本要求的前提下，一方面控制教材正文容量，注意內(nèi)容的深廣度，某些相關(guān)數(shù)據(jù)、事例等以資料的形式提供，既達(dá)到幫助學(xué)生更好理解正文內(nèi)容的目的，又不必增加學(xué)生負(fù)擔(dān)；另一方面在運(yùn)用已學(xué)知識(shí)分析、推導(dǎo)新知識(shí)的過(guò)程中，通過(guò)搭設(shè)小臺(tái)階，減小理論學(xué)習(xí)的坡度(如上面各節(jié)框圖所示)，降低學(xué)習(xí)難度，給學(xué)生留出自主學(xué)習(xí)的時(shí)間和空間。同時(shí)在科學(xué)視野欄目中，又提供了一些與正文內(nèi)容緊密相連的更深入些的知識(shí)，如電離常數(shù)、水解常數(shù)、溶度積等，為學(xué)生的選擇性學(xué)習(xí)提供內(nèi)容。

(3)理論分析與實(shí)驗(yàn)探究并重，重視學(xué)習(xí)過(guò)程的作用

理論性比較強(qiáng)是本課程的特點(diǎn)。理論分析是研究、闡述理論問(wèn)題最重要、最常用的方法，也是學(xué)生學(xué)習(xí)理論性知識(shí)和訓(xùn)練邏輯思維、推理能力的必要途徑。根據(jù)化學(xué)學(xué)科的特點(diǎn)及學(xué)生的心理、生理特點(diǎn)，本章的理論分析穿插了一定量的實(shí)驗(yàn)、科學(xué)探究、思考與交流，或驗(yàn)證推理，或引導(dǎo)探究和分析，使理論分47 析豐富、生動(dòng)起來(lái)，同時(shí)也促使學(xué)生主動(dòng)參與其中，使之在習(xí)得科學(xué)知識(shí)的同時(shí)，也培養(yǎng)了邏輯思維能力，獲取了科學(xué)探究的體驗(yàn)。

(4)注意理論聯(lián)系實(shí)際，體現(xiàn)化學(xué)知識(shí)的社會(huì)價(jià)值

本章內(nèi)容涉及的應(yīng)用知識(shí)較豐富，覆蓋面也較大，呈現(xiàn)形式多樣。不僅在2~4節(jié)的正文中均有一定篇幅的應(yīng)用內(nèi)容，在家庭小實(shí)驗(yàn)、資料等欄目及問(wèn)題的引出中，教材多處以不同方式涉及了相關(guān)知識(shí)的應(yīng)用。由于其中相當(dāng)部分的內(nèi)容不僅僅是簡(jiǎn)單的事實(shí)介紹，而是于實(shí)際問(wèn)題中應(yīng)用所學(xué)進(jìn)行理論分析或技能實(shí)踐，因此在教科書(shū)里這些理論聯(lián)系實(shí)際的內(nèi)容，不僅有展示相關(guān)知識(shí)價(jià)值的作用，還有鞏固、加深學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)理解的作用。

三、課時(shí)建議 第一節(jié) 1課時(shí) 第二節(jié) 3課時(shí) 第三節(jié) 2課時(shí) 第四節(jié) 2課時(shí) 復(fù)習(xí)機(jī)動(dòng) 2課時(shí) 小計(jì) 10課時(shí)

第一節(jié) 弱電解質(zhì)的電離

一、教學(xué)設(shè)計(jì)

本章引言開(kāi)門(mén)見(jiàn)山地指明了即將進(jìn)一步研究的知識(shí)范圍——酸、堿、鹽在水溶液中發(fā)生的離子反應(yīng)及其影響因素，并簡(jiǎn)要揭示了應(yīng)用這類(lèi)反應(yīng)的廣泛領(lǐng)域，給人以開(kāi)闊的視野，感受到天地之間的生態(tài)平衡、自然奇觀、礦產(chǎn)資源以及許多現(xiàn)代科技的應(yīng)用都與離子的存在、遷移和物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化有著密切聯(lián)系。使學(xué)生意識(shí)到：整個(gè)自然界實(shí)際就是各類(lèi)物種相互依存、各種變化相互制約的復(fù)雜的平衡體系，而離子平衡就是其中的一個(gè)重要方面。這種理念在教學(xué)中的貫徹對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中開(kāi)闊思路、完善知識(shí)體系是有幫助的。

從具體知識(shí)結(jié)構(gòu)來(lái)看，化學(xué)平衡、電離平衡、溶解平衡是研究電解質(zhì)在溶液中發(fā)生各種變化的理論基礎(chǔ)，而電離理論又是聯(lián)系化學(xué)平衡與溶解平衡的紐帶。因此，本節(jié)知識(shí)對(duì)于后續(xù)章節(jié)的學(xué)習(xí)有著重要的指導(dǎo)作用。

本節(jié)包醬蟛糠鄭閡皇恰暗緗庵視星咳踔幀保歡恰叭醯緗庵實(shí)牡繢牘淌強(qiáng)贍嫻摹保⒋嬖謐諾繢肫膠?。要斌血豹闭浹惊抱躬豹豹蹦z飫礪鄄⒘私獾緗庵史⑸繢牒頭⑸胱臃從Φ奶跫戎兜幕∩希徊窖扒康緗庵屎腿醯緗庵實(shí)母拍睿私馇?、弱稻|庵視胨?、碱、雅P諼鎦世啾鴟矯嫻牧擔(dān)叭醯緗庵實(shí)牡繢肫膠庖約芭ǘ鵲忍跫緣繢肫膠獾撓跋臁?/font> 本節(jié)教學(xué)重點(diǎn)：強(qiáng)、弱電解質(zhì)的概念和弱電解質(zhì)的電離平衡。本節(jié)教學(xué)難點(diǎn)：弱電解質(zhì)的電離平衡。教學(xué)建議如下：

1.新課導(dǎo)入?？梢砸罁?jù)引言選擇幾幅有代表性的畫(huà)面展示自然奇觀和科技時(shí)事資料，幫助學(xué)生了解：為什么說(shuō)地球上廣闊的水域是離子反應(yīng)廣泛存在的先決條件，為什么說(shuō)離子反應(yīng)是了解生命過(guò)程的基礎(chǔ)，以及研究離子反應(yīng)在現(xiàn)代化工生產(chǎn)和環(huán)保建設(shè)中有何意義。

2.【實(shí)驗(yàn)3-1】的目的是幫助學(xué)生建立強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)的概念，是本課的基本要求，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)強(qiáng)調(diào)以下知識(shí)點(diǎn)：

(1)HCl和CH3COOH都是電解質(zhì)，在水溶液中都能發(fā)生電離；

(2)鎂無(wú)論是與鹽酸還是醋酸反應(yīng)，其實(shí)質(zhì)都是與溶液中的H+反應(yīng)；

(3)由于酸液濃度、溫度、體積均相同，且鎂條的量也相同，因此，實(shí)驗(yàn)中影響反應(yīng)速率的因素只能是溶液中c(H+)的大小，通過(guò)對(duì)溶液pH的測(cè)定也能證實(shí)這一點(diǎn)；

48(4)對(duì)于學(xué)習(xí)基礎(chǔ)較好的學(xué)生，可以向他們說(shuō)明pH的實(shí)際意義是指溶液中c(H+)的負(fù)對(duì)數(shù)，以利于學(xué)生對(duì)鹽酸中HCl的完全電離有更為確切的理解。

據(jù)此，可通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論：

(1)由于鎂與鹽酸反應(yīng)速率較大，表明同體積、同濃度的鹽酸比醋酸溶液中c(H+)大，并由此推斷：在水溶液中，HCl易電離，CH3COOH較難電離；

(2)由于相同物質(zhì)的量濃度的鹽酸比醋酸溶液的pH小，且鹽酸的物質(zhì)的量濃度與鹽酸中H+濃度幾乎相等，表明溶液中HCl分子是完全電離，而CH3COOH分子只有部分電離。

最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：不同電解質(zhì)在水中的電離程度不一定相同。進(jìn)而引出強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)的概念： 強(qiáng)電解質(zhì)——在水分子作用下，能完全電離為離子的化合物(如強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和大多數(shù)鹽)弱電解質(zhì)——在水分子作用下，只有部分分子電離為離子的化合物(如弱酸、弱堿等)3.為了幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)弱電解質(zhì)的電離過(guò)程是動(dòng)態(tài)的、可逆的，理解弱電解質(zhì)的電離平衡是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，可以補(bǔ)充相關(guān)實(shí)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)事實(shí)，即讓學(xué)生通過(guò)感性認(rèn)識(shí)加深對(duì)相關(guān)理論的理解。

【補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)3-1-1】

用兩支試管分別取0.1 mol/L鹽酸和0.1 mol/L醋酸各5 mL，測(cè)其溶液的pH。

另取兩只小燒杯，分別盛50 mL蒸餾水。向其中一個(gè)燒杯內(nèi)滴入1滴(約0.05 mL)0.1 mol/L鹽酸，向另一個(gè)燒杯中滴入1滴0.1 mol/L醋酸，攪拌后，分別測(cè)其pH。

現(xiàn)象：鹽酸被稀釋1000倍后，溶液的pH增大3個(gè)單位值，表明鹽酸中氫離子濃度減小到了原來(lái)的1/1000；而醋酸被稀釋1000倍后，溶液的pH增大不足2個(gè)單位值，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。

討論：引導(dǎo)學(xué)生重點(diǎn)分析醋酸稀釋1000倍后，溶液中c(H+)降低程度較小的原因。

結(jié)論：進(jìn)一步證明了強(qiáng)電解質(zhì)——HCl在水中是完全電離的，弱電解質(zhì)——醋酸在水中只有部分分子發(fā)生電離；但隨著溶液稀釋?zhuān)l(fā)生電離的醋酸分子數(shù)目增多。

即醋酸在水中的電離過(guò)程是動(dòng)態(tài)的，其電離程度并非固定不變，而是隨著溶液的稀釋而增大。最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：醋酸的電離程度可以隨著外界條件的改變而改變。

思考與交流：既然CH3COOH的電離過(guò)程是動(dòng)態(tài)的，那么，已經(jīng)電離產(chǎn)生的CH3COO-和H+是否可能重新結(jié)合成CH3COOH分子呢？有沒(méi)有什么辦法可以證明這一點(diǎn)呢？

【補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)3-1-2】

取【補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)3-1-1】中盛有剩余溶液的兩支試管，在盛有鹽酸的試管內(nèi)加入0.5 g NaCl晶體，在盛有醋酸的試管內(nèi)加入0.5 g CH3COONH4晶體，充分振蕩后，測(cè)其溶液的pH。

現(xiàn)象：在盛鹽酸的試管中加入NaCl晶體，溶液的pH沒(méi)有明顯變化；在盛醋酸溶液的試管中加入CH3COONH4晶體，溶液的pH明顯變大。

結(jié)論：由于c(CH3COO-)增大,導(dǎo)致pH明顯變大，即c(H+)明顯減小，所以醋酸分子電離為離子的過(guò)程是可逆的。

綜合【補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)3-1-1】和【補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)3-1-2】的實(shí)驗(yàn)可得結(jié)論：弱電解質(zhì)的電離是可逆的，其電離程度可以隨著外界條件的改變而改變。因此，弱電解質(zhì)的電離也與可逆的化學(xué)反應(yīng)一樣，它的兩種相反的變化趨勢(shì)最終會(huì)達(dá)到平衡。即在一定條件下，弱電解質(zhì)分子電離成離子的速率與其離子重新結(jié)合成分子的速率相等，溶液中弱電解質(zhì)的分子和離子的濃度保持不變，這就是電離平衡。

4.圍繞圖3-3的教學(xué)，可采取先微觀后宏觀、先具體后抽象的原則，并借助學(xué)生已經(jīng)具備的化學(xué)平衡移動(dòng)原理的知識(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。具體過(guò)程設(shè)計(jì)如下：

(1)以少量冰醋酸溶于水形成0.1 mol/L溶液為例 ①先從微觀粒子間的作用分析。當(dāng)CH3COOH分子進(jìn)入水中，必然受到水分子的包圍，并在水分子的作用下使一部分CH3COOH離解為自由移動(dòng)的CH3COO-和H+；與此同時(shí)，已經(jīng)電離出的CH3COO-和H+在向四周擴(kuò)散的過(guò)程中，也會(huì)有部分重新結(jié)合成CH3COOH分子。其過(guò)程可表示為：

CH3COOH CH3COO-+ H+ ②再分別從正向和逆向兩個(gè)變化過(guò)程分析物質(zhì)濃度對(duì)變化速率的影響。

由于醋酸的電離，使c(CH3COOH)不斷減小，CH3COOH分子電離速率相應(yīng)不斷降低(即單位時(shí)間里，在單位體積內(nèi)能夠發(fā)生電離的CH3COOH分子數(shù)目不斷減少)。

圖3-1 弱電解質(zhì)電離過(guò)程中正逆反應(yīng)速率與時(shí)間的關(guān)系

一方面，由于溶液中c(CH3COO-)和c(H+)的逐漸增大，CH3COO-和H+間的平均距離逐漸減小，離子重新結(jié)合成分子的速率就逐漸增大。

經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，當(dāng)醋酸分子發(fā)生電離的速率與相應(yīng)離子結(jié)合成分子的速率相等時(shí)，其電離過(guò)程就達(dá)到了平衡狀態(tài)。

相關(guān)變化圖象可抽象地表示為圖3-1。

(2)討論：關(guān)于上述電離平衡，哪些條件的改變會(huì)導(dǎo)致該平衡向電離方向移動(dòng)？ ①加入少量冰醋酸；②加水稀釋?zhuān)虎奂由倭縉aOH溶液；④加鋅?；蚣尤胂跛徙U等均可。

(說(shuō)明：升高溫度，一般有利于弱電解質(zhì)的電離平衡向電離方向移動(dòng)，但對(duì)醋酸的電離平衡影響比較復(fù)雜，所以盡量回避在此討論。)

另外，教材中相應(yīng)的【思考與交流】可以認(rèn)為是對(duì)上述圖象分析的補(bǔ)充。

5.本節(jié)教材通過(guò)【科學(xué)視野】引入了―電離常數(shù)‖的概念，意在使有興趣的學(xué)生比照化學(xué)平衡常數(shù)了解電離平衡常數(shù)表達(dá)式的意義，了解影響電離常數(shù)大小的因素以及電離常數(shù)大小與弱電解質(zhì)相對(duì)強(qiáng)弱的關(guān)系。教學(xué)中不作要求，但指導(dǎo)學(xué)生閱讀時(shí)可注意以下幾個(gè)方面：

(1)電離常數(shù)表達(dá)式的意義

以醋酸電離為例，強(qiáng)調(diào)電離常數(shù)表達(dá)式中的c(H+)、c(CH3COO-)和 c(CH3COOH)均為達(dá)到電離平衡后各粒子在溶液中的濃度值，并不是直接指溶質(zhì)的物質(zhì)的量的濃度值。并且，在溫度一定時(shí)，其電離常數(shù)就是一個(gè)定值。

(2)影響電離常數(shù)大小的因素 ①通過(guò)同一溫度下，不同弱電解質(zhì)的電離常數(shù)不同，說(shuō)明電離常數(shù)的大小首先由物質(zhì)的本性決定。②弱電解質(zhì)的電離常數(shù)受溫度變化的影響，但在室溫下一般變化不大。③同一弱電解質(zhì)在同一溫度下發(fā)生濃度變化時(shí)，其電離常數(shù)不變，說(shuō)明弱電解質(zhì)的電離常數(shù)大小不受其濃度變化的影響。

(3)電離常數(shù)大小與弱電解質(zhì)相對(duì)強(qiáng)弱之間的關(guān)系 通過(guò)【實(shí)驗(yàn)3-2】可得出如下結(jié)論：

同一溫度下，不同種弱酸，電離常數(shù)越大，其電離程度越大，酸性越強(qiáng)。