高二化學選修4復習綱要1化學反應與能量

1、高二化學選修4復習綱要 第一章化學反應與能量【知識精要】一、有效碰撞理論1有效碰撞：能夠發(fā)生化學反應的碰撞稱為有效碰撞。2活化分子：能夠發(fā)生有效碰撞的分子稱為活化分子。3活化能：活化分子多出來的那部分能量稱為活化能，或活化分子的最低能量與反應物分子的平均能量的差值稱為活化能。4催化劑：在化學反應中能夠改變化學反應速率，但本身的性質(zhì)和質(zhì)量都不會發(fā)生變化的物質(zhì)。重點提醒（1）分子或原子等微粒間的碰撞是物質(zhì)發(fā)生化學反應的必要條件，但不是發(fā)生反應的充分條件。有效碰撞是物質(zhì)發(fā)生化學反應的充分必要條件。（2）活化能是指活化分子的最低能量與反應物分子的平均能量之間的差值，它與反應過程中放出或吸收能量的多少無

2、關(guān)。不同的化學鍵的能量不一樣，因此，破壞或減弱化學鍵以便啟動化學反應的“活化能”也就不一樣，不同的化學反應活化能的差別很大。測量活化能的主要方法是測量溫度對反應速率的影響。（3）某些反應的活化能幾乎為0，是因為在反應前反應物已經(jīng)成為自由的離子或原子，不再需要用來破壞或減弱化學鍵以便啟動化學反應的“活化能”的緣故。（4）升溫或降溫可以提高或吸收能量，可影響反應物分子的能量，使分子活化；光、超聲波等也可以改變分子的能量，使分子活化。它們是通過外界提供能量，使部分能量比較低的物質(zhì)獲得能量變成活化分子，從而增大單位體積內(nèi)活化分子的百分數(shù)，增大有效碰撞次數(shù)，加快反應速率。（5）催化劑可以降低反應的活化能

3、，使原來沒有達到活化分子的分子變成活化分子，從而提高單位體積內(nèi)活化分子的百分數(shù)，增大有效碰撞次數(shù)，加快反應速率。這一點與升高溫度等提供能量的做法不一樣。（6）外界條件，如：濃度、溫度、壓強、催化劑等的改變，都是通過改變單位體積內(nèi)的活化分子的數(shù)目，改變有效碰撞次數(shù)，改變反應速率。但不一樣的是，濃度和壓強，改變的是單位體積內(nèi)活化分子的數(shù)目，并沒有改變活化分子的百分數(shù)；而溫度和催化劑則是改變單位體積內(nèi)活化分子的百分數(shù)，改變有效碰撞次數(shù)，改變反應速率。二、反應熱和焓變1焓是與內(nèi)能有關(guān)的物理量，反應在一定條件下是吸熱還是放熱由生成物和反應物的焓值差即焓變（H）決定。2在化學反應過程中所釋放或吸收的能量都

4、可用熱量（或換成相應的熱量）來表示，叫反應熱，又稱“焓變”，符號用H表示，單位一般采用kJ/mol。3焓是與內(nèi)能有關(guān)的物理量，在敞口容器中（即恒壓條件下）焓變與反應熱相同。重點提醒（1）化學反應中不僅存在著“物質(zhì)變化”，還存在著“能量變化”，這種變化不僅以熱能的形式體現(xiàn)出來，還可以以光、電等形式表現(xiàn)。（2）如果反應物所具有的總能量高于生成物所具有的總能量，那么在發(fā)生化學反應時，就有部分能量以熱的形式釋放出來，稱為放熱反應；如果反應物所具有的總能量低于生成物所具有的總能量，那么在發(fā)生化學反應時，反應物就需要吸收能量，才能轉(zhuǎn)化為生成物。一個化學反應是放熱還是吸熱取決于所有斷鍵吸收的總能量與所有形成

5、新鍵放出的總能量的相對大小，若斷鍵吸收的總能量小于形成新鍵釋放的總能量，則為放熱反應；斷鍵吸收的總能量大于形成新鍵釋放的總能量，則為吸熱反應。對于可逆反應而言，如果其正反應為放熱反應，則其逆反應一定是吸熱反應。（3）從宏觀角度：焓變（H）：HH生成物H反應物（宏觀），其中：H生成物表示生成物的焓的總量；H反應物表示反應物的焓的總量；H為“”表示吸熱反應，H為“”表示放熱反應。從微觀角度：HE吸收E放出（微觀），其中：E吸收表示反應物斷鍵時吸收的總能量，E放出表示生成物成鍵時放出的總能量；H為“”表示吸熱反應，H為“”表示放熱反應。（4）反應熱和焓變的單位都是“kJ/mol或kJ·mo

6、l1”，其中mol1是指每摩爾某一反應，而不是指某一物質(zhì)的微粒等。（5）常見的放熱反應有：化合反應、酸堿中和反應、燃燒反應、活潑金屬與酸的反應等；常見的吸熱反應有：分解反應、碳與一氧化碳的反應、氫氧化鋇與氯化銨固體的反應等。三、熱化學方程式1熱化學方程式：能表示參加反應的物質(zhì)的量和反應熱的關(guān)系的化學方程式。2熱化學方程式的意義：表明了物質(zhì)的種類（質(zhì)變的過程）；表明了物質(zhì)數(shù)量的變化（量變的過程）；表明了化學反應中能量的變化（焓變）。 重點提醒（1）與化學方程式相比，正確書寫熱化學方程式時應注意：需注明反應的溫度和壓強；因反應的溫度和壓強不同時，其H不同。（對于25、101kPa時進行的反應可以不

7、注明）；必須標明各種物質(zhì)的狀態(tài)（s、l、g、aq）。（不同物質(zhì)中貯存的能量不同）；方程式后面必須標明反應熱，吸熱反應H為“”、放熱反應H為“”；熱化學方程式中各物質(zhì)化學式前面的系數(shù)僅表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量，所以，可以用分數(shù)表示；H的數(shù)值與反應的系數(shù)成比例；不需要注明反應的條件。（2）熱化學方程式書寫正確的判斷：遵循質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律。四、中和熱和燃燒熱1強酸和強堿的稀溶液完全中和生成1mol水時所放出的熱量稱為中和熱；常溫常壓下，酸和堿的稀溶液反應產(chǎn)生的中和熱為H57.4kJ/mol。重點提醒（1）中和熱必須是強酸和強堿的溶液之間的反應，如果有一種是弱酸或弱堿，則由于弱酸和弱堿在反應過程

8、中要不斷電離，而電離過程是一個吸熱過程，就會導致放出的熱量減少，中和熱的值減小。（2）酸和堿的溶液必須是稀溶液，因為酸和堿的濃溶液或固體在溶解和稀釋時會放出熱量，使所測定的中和熱的數(shù)值偏大。（3）酸和堿的中和熱還必須是生成1mol水時所放出的熱量。因此，只要溫度和壓強保持不變，酸和堿的中和熱理論上是應該保持恒定的。（4）中和反應實驗時的注意事項：所用裝置要盡可能做到保溫、隔熱所用藥品溶液濃度的配制必須準確，且濃度盡可能的要小為保證鹽酸完全被氫氧化鈉中和，須使氫氧化鈉的濃度稍大于鹽酸溶液的濃度溫度計刻度要小點，讀數(shù)要盡可能準確，且估讀至小數(shù)點后兩位水銀球部位一定要完全浸沒在溶液中，且要穩(wěn)定一段時

9、間后再讀數(shù)，以提高測量的精度兩次讀數(shù)的時間間隔要短，這樣才能讀到最高溫度，即最終溫度實驗操作時動作要快，以盡量減少熱量的損失中和反應時只能用環(huán)形玻璃攪拌棒攪拌，不能用一般的玻璃棒攪拌（以免打破溫度計的水銀球），也不能用銅攪拌棒（銅散熱快，使測得的溫度不準）可采用多次測量取平均值的方法，減少實驗誤差。 （5）中和熱的計算中要注意水的物質(zhì)的量與所放出的熱量和中和熱之間的關(guān)系。2在25、101kPa時，1mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的化合物時所放出的熱量，叫做該物質(zhì)的燃燒熱。燃燒熱的單位一般用kJmol表示。重點提醒（1）燃燒不一定要有氧氣參與，如氫氣在氯氣中燃燒，鈉在氯氣中燃燒等。（2）物質(zhì)在氧氣

10、中燃燒的條件是：要與空氣（即氧氣）接觸；并且溫度要達到物質(zhì)的著火點；而燃料充分燃燒的條件則是：要有適當過量的氧氣，可燃物與空氣要有足夠多的接觸面積。以上兩者既有相同的地方，也有不同的地方。（3）燃料不完全燃燒時主要存在以下問題：浪費能源的同時可能對環(huán)境產(chǎn)生污染。（4）理解燃燒熱時，我們要從四個方面入手：25、101kPa；1mol純物質(zhì)；完全燃燒；穩(wěn)定的化合物，一般情況下，物質(zhì)燃燒生成的穩(wěn)定的化合物有：CCO2；HH2O（液態(tài)）；SSO2。（5）書寫熱化學方程式時，燃燒熱是以1mol物質(zhì)完全燃燒所放出的熱量來定義的，因此在書寫它的熱化學方程式時，應以1mol可燃物為標準來配平其余物質(zhì)的化學計量

11、數(shù)。（6）計算一定量物質(zhì)完全燃燒時所放出的熱量：Qn（可燃物）×Hc；式中Q為可燃物燃燒反應放出的熱量，n（可燃物）為可燃物的物質(zhì)的量，Hc為可燃物的燃燒熱。五、能源1能源是指提供能量的自然資源，它包括化石能源（煤、石油、天然氣）、陽光、風力、流水、潮汐以及柴草等。我國目前使用的能源主要是化石燃料。2一級能源指在自然界中以現(xiàn)成形式提供的能源稱為一級能源，需依靠其他能源的能量間接制取的能源稱為二級能源。如化石能源、流水、潮汐等為一級能源，而氫氣、電能等則為二級能源。重點提醒（1）在選擇燃料時我們可從：物質(zhì)的燃燒熱、燃料的儲量、開采、運輸、儲存的條件、價格、對生態(tài)環(huán)境的影響等各方面綜合考

12、慮。（2）煤作為燃料在開采時造成地面塌陷，煤的燃燒產(chǎn)生有毒氣體和煙塵對環(huán)境造成嚴重污染，同時化石能源不可再生，儲量也極其有限。（3）提高煤的燃燒效率，減少污染的方法：可以將煤氣化或液化。如煤和水蒸氣反應生成CO和H2（水煤氣），也可以把煤經(jīng)過處理變成甲醇、乙醇等液體燃燒，從而提高煤的燃燒效率。（4）未來的新能源主要有：太陽能、燃料電池、風能、氫能、生物能、地熱能、海洋能等，新能源的特點是：資源豐富、可以再生、對環(huán)境污染少或沒有污染等?！緩娀毩暋?下列反應既屬于氧化還原反應，又屬于吸熱反應的是A鋁片和稀鹽酸反應 BBa(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應C灼熱的碳與二氧化碳的反應

13、D甲烷在氧氣中的燃燒2下列說法不正確的是A任何化學反應都伴隨有能量變化B化學反應中的能量變化都表現(xiàn)為熱量的變化C反應物的總能量高于生成物的總能量時，發(fā)生放熱反應D反應物的總能量低于生成物的總能量時，發(fā)生吸熱反應3已知：298K時，2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)；H = Q1 KJ/mol，在相同溫度下，向密閉容器中通入2molSO2和1molO2，達到平衡時放出熱量Q2KJ，則下列關(guān)系式正確的是AQ1Q2 BQ1Q2 CQ1Q2 D無法比較4C(s) + H2O(g) = CO(g) + H2(g)；H = +131.3 KJ/mol。它表示A碳與水反應吸收131.3 KJ的熱

14、量B1mol固態(tài)焦炭與1mol水蒸氣反應產(chǎn)生一氧化碳和氫氣，吸收131.3 KJ的熱量C1mol碳和1mol水反應吸收131.3 KJ的熱量D固態(tài)碳和氣態(tài)水各1mol反應，放出131.3 KJ的熱量5熾熱的爐膛內(nèi)有反應：C(s)+O2(g)=CO2(g)；H = 392KJ/mol，往爐膛內(nèi)通入水蒸氣時，有如下反應：C(s)+H2O(g)=H2(g)+CO(g)；H = +131KJ/mol，CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)；H = 282KJ/mol，H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)；H =241KJ/mol，由以上反應推斷往熾熱的的爐膛內(nèi)通入水蒸氣時A不能節(jié)省燃料，但能

15、使爐火瞬間更旺 B雖不能使爐火瞬間更旺，但可以節(jié)省燃料C既能使爐火瞬間更旺，又可以節(jié)省燃料 D既不能使爐火瞬間更旺，又不能節(jié)省燃料6氫氣（H2）、一氧化碳（CO）、辛烷（C8H18）、甲烷（CH4）的熱化學方程式分別為： H2 (g) + 1/2O2(g) = H2O (l)； H = 285.8 KJ/molCO(g) + 1/2O2(g) = CO2(g)； H = 283 KJ/molC8H18 (l) + 25/2O2(g) = 8CO2(g) + 9H2O (l)； H = 5518 KJ/molCH4 (g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O (l)； H = 89

16、0.3 KJ/mol 相同質(zhì)量的H2、CO、C8H18、CH4完全燃燒時，放出熱量最少的是AH2 (g) BCO(g) CC8H18 (l) DCH4 (g)7已知充分燃燒a g 乙炔氣體時生成1mol二氧化碳氣體和液態(tài)水，并放出熱量bkJ，則乙炔燃燒的熱化學方程式正確的是A2C2H2(g) + 5O2(g) = 4CO2(g) + 2H2O(l)；H = 4b KJ/molBC2H2(g) + 5/2O2(g) = 2CO2(g) + H2O(l)；H = 2b KJ/molC2C2H2(g) + 5O2(g) = 4CO2(g) + 2H2O(l)；H = 2b KJ/molD2C2H2(

17、g) + 5O2(g) = 4CO2(g) + 2H2O(l)；H = b KJ/mol8已知：CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l)；H = Q1 KJ/mol 2H2(g) + O2(g) = 2H2O(g)；H =Q2KJ/mol2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l)；H = Q3 KJ/mol 常溫下取體積比為4：1的甲烷和氫氣的混合氣體0.5mol，經(jīng)完全燃燒后恢復到原溫，放出的熱量為A（0.4Q1+0.05Q3）B（0.4Q1+0.05Q2）C（0.4Q1+0.1Q3） D（0.4Q1+0.2Q2）9衛(wèi)星發(fā)射時可用肼（N2H4）為燃料，1mo

18、l氣態(tài)肼在適量氧氣中燃燒，生成氮氣和水蒸氣，放出534KJ的熱量。下列說法中，正確的是A1mol N2H4 (g)的能量比1molN2(g)的能量高534KJB1mol N2H4 (g)的能量比1molN2(g)的能量低534KJC1mol N2H4 (g)與1molO2(g)的總能量和比1molN2(g)和2molH2O(g)的總能量和高534KJD1mol N2H4 (g)與1molO2(g)的總能量和比1molN2(g)和2molH2O(g)的總能量和低534KJ10已知在25，101kPa下，lgC8H18（辛烷）燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水時放出48.40kJ熱量。表示上述反應的熱化學方

19、程式正確的是AC8H18（1）22.5O2（g）8CO2（g）9H2O（g） H48.40kJ·mol1BC8H18（1）22.5O2（g）8CO2（g）9H2O（1） H5518kJ·mol1CC8H18（1）22.5O2（g）8CO2（g）9H2O（1） H5518kJ·mol1DC8H18（1）22.5O2（g）8CO2（g）9H2O（1） H48.40kJ·mol111已知（1）H2（g）+1/2O2（g）=H2O（g） H1=a kJ·mol-1（2）2H2（g）+O2（g）=2H2O（g） H2=b kJ·mol-1（3）

20、H2（g）+1/2O2（g）=H2O（l） H3=c kJ·mol-1（4）2H2（g）+O2（g）=2H2O（l） H4=d kJ·mol-1下列關(guān)系式中正確的是Aa<c<0 B.b>d>0 C.2a=b<0 D.2c=d>012已知有熱化學方程式：SO2(g)+ 1/2O2(g)SO3(g) H =-98.32kJmol 現(xiàn)有4molSO2參加反應，當放出314.3kJ熱量時，SO2的轉(zhuǎn)化率最接近于( )A40 B50 C80 D9013蓋斯定律在生產(chǎn)和科學研究中有很重要的意義。有些反應的反應熱雖然無法直接測得，但可通過間接的方法測定

21、。現(xiàn)根據(jù)下列的5個反應(由氨氣、HCl和水制備NH4C1水溶液)。請判斷反應的反應熱_。NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s) H=-176kJ/molNH3(g)+H2O(l)=NH3(aq) H=-35.1kJmolHCl(g)+H2O(l)=HCl(aq) H=-72.3kJmolNH4C1(s)+H2O(1)=NH4C1(aq) NH3(aq)+HCl(aq)=NH4C1(aq) H=-52.3kJmol14在火箭推進器中裝有強還原劑肼(N2H4)和強氧化劑過氧化氫，當它們混合時，即產(chǎn)生大量氧氣和水蒸氣，并放出大量熱。已知0.4mol液態(tài)肼與足量過氧化氫反應，生成氮氣和水蒸氣，放

22、出256.65kJ的熱量。(1)寫出肼和過氧化氫的結(jié)構(gòu)式：肼_，過氧化氫_ 。(2)寫出熱化學方程式_。(3)已知H2O(1)=H2O(g) H+44kJmol，則16g液態(tài)肼與足量液態(tài)過氧化氫反應生成氮氣和液態(tài)水時，放出的熱量是_ kJ。(4)上述反應用于火箭推進劑，除釋放大量熱和快速產(chǎn)生大量氣體外，還有一個很突出的優(yōu)點是_。15CO、CH4均為常見的可燃性氣體。（1）等體積的CO和CH4在相同條件下分別完全燃燒，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)之比是 。（2）已知在101 kPa時，CO的燃燒熱為283 kJ/mol。相同條件下，若2 molCH4完全燃燒生成液態(tài)水，所放出的熱量為1 mol CO完全燃燒放出

23、熱量的6.30 倍，CH4完全燃燒反應的熱化學方程式是： 。（3）120、101 kPa下，a mL由CO、CH4組成的混合氣體在bmL O2中完全燃燒后，恢復到原溫度和壓強。若混合氣體與O2恰好完全反應，產(chǎn)生b mLCO2，則混合氣體中CH4的體積分數(shù)為 （保留2位小數(shù)）。 若燃燒后氣體體積縮小了a/4 mL ，則a與b關(guān)系的數(shù)學表示式是 。162008年我國成功回收“神舟七號”載人飛船，這標志著“我國的載人航天事業(yè)又邁出了新的重要一步”：飛船返回時，由于與大氣層的劇烈摩擦，產(chǎn)生高溫。為了防止飛船溫度過高，在飛船表面涂上一種特殊的涂料，該涂料的性質(zhì)最可能的是A在高溫下不融化B在高溫下可分解氣

24、化C在常溫下就分解氣化D該涂料不可能發(fā)生分解（2）火箭升空需要高能的燃料，肼（N2H4）是發(fā)射航天飛船常用的高能燃料。一般將液態(tài)N2O4作為火箭的推進劑。已知1mol液態(tài)肼與足量液態(tài)N2O4完全反應放出QkJ的熱量，產(chǎn)物是對環(huán)境無害的氮氣和水蒸氣。寫出該反應的熱化學方程式 。該反應中被氧化的原子與被還原的原子物質(zhì)的量之比是 。但實際發(fā)射過程中會看到有大量紅色的煙霧，除了該反應可能產(chǎn)生少量NO外，產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因可能是 。（3）實際上，最理想的燃料是燃燒熱大、體積小、本身毒性小、安全的固態(tài)氫，目前人們還不能制得固態(tài)氫，因為 。（4）飛船返回時，對宇航員要進行嚴格的體檢。人體血液的pH變化范圍較小

25、，pH只能在7.07.8的范圍內(nèi)變化，否則將會有生命危險。實驗證明，在50mL的血液中加入1滴（0.05mL）10mol/L的鹽酸時，pH由7.4降至7.2，如果向50mL、pH為7.4的NaOH溶液中加入1滴（0.05mL）10mol/L鹽酸時，pH大約將變?yōu)?。顯然，人體血液具有 的作用。17（1）在酸堿反應中，當反應接近反應終點（pH7）時，很少量的酸堿就會引起溶液 。在酸堿中和滴定中使用的滴定管分為 ，使用該儀器的步驟為： 潤洗儀器 加入反應液 調(diào)節(jié)起始讀數(shù) 放出反應液（2）在25、101kPa時，1mol 時所放出的熱量，叫做 燃燒熱。我國目前使用的主要是化石燃料，它們蘊藏量有限，而

26、且不能再生，最終將會枯竭，解決的辦法是 能源和 能源。（3）人們提出了在自然界還存在著另一種能夠推動體系變化的因素，即在密閉條件下，體系有 的傾向，因為與有序體系相比， “更加穩(wěn)定”，可以采取更多的 ?？茖W家把這種因素稱作熵。18鈦（Ti）被稱為繼鐵、鋁之后的第三金屬，鈦白（TiO2）是目前最好的白色顏料。制備TiO2和Ti的原料是鈦鐵礦，我國的鈦鐵礦礦儲量居世界首位。含有Fe2O3的鈦鐵礦（主要成分為FeTiO3）制取TiO2的流程如下： Ti的原子序數(shù)為22，Ti位于元素周期表中第_周期，第_族。 步驟加鐵的目的是_；步驟冷卻的目的是_。 上述制備TiO2的過程中，可以利用的副產(chǎn)物是_；考慮成本和廢物綜合利用因素，廢液中應加入_處理。 由金紅石(TiO2)制取單質(zhì)Ti，涉及到的步驟為： 已知： C(s) + O2(g) = CO2(g)；H = 393.5 KJ/mol 2CO(g) + O2(g) = 2CO2(g)； H = 566 KJ/mol TiO2(s) + 2Cl2(g) = TiCl4(s) +