新教材人教版高中化学选择性必修1全册各章节知识点考点重点难点归纳总结汇总.doc

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人教版高中化学选择性必修1知识点归纳总结

第一章化学反应的热效应 -1-

第一节　反应热 -1-

第二节　反应热的计算 -12-

第二章化学反应速率与化学平衡 -19-

第一节　化学反应速率 -19-

第二节　化学平衡 -26-

第三节　化学反应的方向 -41-

第四节　化学反应的调控 -44-

第三章水溶液中的离子反应与平衡 -47-

第一节　电离平衡 -47-

第二节　水的电离和溶液的pH -51-

第三节　盐类的水解 -65-

第四节　沉淀溶解平衡 -76-

第四章化学反应与电能 -90-

第一节　原电池 -90-

第二节　电解池 -101-

第三节　金属的腐蚀与防护 -114-

第一章化学反应的热效应

第一节　反应热

一、反应热及其测定

1．认识体系与环境（以研究盐酸与NaOH溶液的反应为例）

2．反应热

（1）含义：

在等温条件下，化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量，称为化学反应的热效应，简称反应热。

（2）测定方法：

通过量热计直接测定。

注意：

反应热概念中的“等温条件下”是指化学反应发生后，使反应后体系的温度恢复到反应前体系的温度，即反应前后体系的温度相等。

3．中和反应反应热的测定

（1）实验装置

（2）实验测量数据

①反应物温度（t1）的测量

用一个量筒量取50mL0.50mol·L－1盐酸，打开杯盖，倒入量热计的内筒，盖上杯盖，插入温度计，测量并记录盐酸的温度。

用水把温度计上的酸冲洗干净，擦干备用；用另一个量筒量取50mL0.55mol·L－1NaOH溶液，用温度计测量并记录NaOH溶液的温度，取两温度平均值为t1。

②反应后体系温度（t2）的测量

打开杯盖，将量筒中的NaOH溶液迅速倒入量热计的内筒，立即盖上杯盖，插入温度计，用搅拌器匀速搅拌。

并准确读取混合溶液的最高温度，并记录为t2。

③重复上述步骤①至步骤②两次，记录每次的实验数据，取其平均值作为计算依据。

④实验数据处理

盐酸、氢氧化钠溶液为稀溶液，其密度近似地认为都是1g·cm－3，反应后生成的溶液的比热容c＝4.18J/（g·℃）。

该实验中盐酸和NaOH溶液反应放出的热量是0.418（t2－t1）kJ，中和热为－kJ·mol－1。

（1）装置中的玻璃搅拌器能否用金属（不与酸、碱反应）质搅拌器代替？

为什么？

[提示]　不能。

原因是金属质搅拌器易导热，造成实验过程中热量损失。

（2）实验中为何使用0.55mol·L－1NaOH溶液与0.50mol·L－1盐酸反应，而不是选用0.50mol·L－1NaOH溶液？

[提示]　碱过量的目的是为了保证盐酸完全被中和。

（3）能否用浓硫酸代替盐酸？

对结果会产生什么影响？

[提示]　否。

浓硫酸溶解于水时放热，所测中和热数值会偏大。

二、反应热与焓变

1．内能、焓、焓变

（1）内能（符号为U）：

体系内物质的各种能量的总和，受温度、压强和物质的聚集状态等影响。

（2）焓（符号为H）：

与内能有关的物理量。

（3）焓变：

在等压条件下进行的化学反应（严格地说，对反应体系做功还有限定，中学阶段一般不考虑），其反应热等于反应的焓变，符号：

ΔH，单位：

kJ/mol（或kJ·mol－1）。

（4）反应热与焓变的关系

2．从微观角度认识反应热的实质

（1）以H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）（25℃，101kPa下）的能量变化为例，填写下表中的空白。

化学键

反应中能量变化

1molA—B化学键

反应中能量变化

H—H

吸收436kJ

共吸收679kJ

Cl—Cl

吸收243kJ

H—Cl

放出431kJ

共放出862kJ

结论

H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）的反应热ΔH＝－183kJ·mol－1

（2）化学键断裂和形成时的能量变化是化学反应中能量变化的主要原因。

学习任务1

实验探究中和反应反应热的测定

某学校化学兴趣小组的同学利用如图装置测定中和反应反应热，实验步骤如下：

①用量筒量取50mL0.25mol·L－1硫酸倒入小烧杯中，测出硫酸温度；

②用另一个量筒量取50mL0.55mol·L－1NaOH溶液，并用另一温度计测出其温度；

③将NaOH溶液倒入小烧杯中，设法使之混合均匀，测出混合液最高温度。

回答下列问题：

[问题1]　实验中NaOH溶液的浓度为什么是0.55mol·L－1？

实验步骤③倒入NaOH溶液的正确操作是什么？

[提示]　本实验中硫酸和氢氧化钠溶液的体积相同，为了保证硫酸充分反应，所以NaOH溶液的浓度略大于硫酸浓度。

实验中为了减少热量的散失，应将NaOH溶液一次迅速倒入。

[问题2]　实验中使硫酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是怎样的？

[提示]　用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动。

[问题3]　该实验小组获得实验数据如下表，请填写下表中的空白，并思考应如何处理实验数据？

[提示]　3.4℃　本实验应先求终止温度和起始温度的差值，再取平均值，以便发现差别较大的数据。

若某数据与其他数据相差太大，应舍去。

[问题4]　近似地认为0.55mol·L－1NaOH溶液和0.25mol·L－1硫酸溶液的密度都是1g·cm－3，中和后生成溶液的比热容c＝4.18J/（g·℃）。

利用上述数据计算该反应中和热ΔH?

[提示]　ΔH＝－＝

－

≈－56.8kJ·mol－1。

1．中和反应热的测定实验步骤

2．为了提高测定的准确度，可以采取的措施

（1）上述实验中硫酸和氢氧化钠溶液的体积相同，为了保证硫酸充分反应，所以NaOH溶液的浓度略大于硫酸浓度。

（2）硫酸和氢氧化钠溶液的浓度要小，若使用浓溶液，混合时会放出热量，放热增多。

（3）测定液体体积应准确无误，否则后面计算会引入误差，反应前和反应后温度计读数要准确，实验速度要快，减少热量的损失。

（4）实验测定温度时应该用同一支温度计，以减少实验系统误差；测定酸溶液温度后温度计要用水清洗干净，擦干后再测定碱溶液温度，否则温度计上附着的酸会中和碱而放热，导致测得的碱溶液起始温度偏高。

学习任务2

从宏观和微观的角度理解反应热产生的原因

能量有各种不同的形式，它能从一种形式转化为另一种形式，或者从一物体传递给另一物体，但在转化和传递过程中，能量的总值是保持不变的（这叫能量守恒定律）。

因此在化学反应过程中，与质量守恒一样，能量也是守恒的。

[问题1]　从能量变化的角度分析放热反应过程，如图所示：

E反应物总能量E生成物总能量　热量

即反应前后化学反应除了遵循质量守恒外还要遵循能量守恒，如图所示，请从能量的角度分析化学反应中为什么一定存在能量变化？

化学反应放热还是吸热取决于什么因素？

[提示]　由于化学反应中反应物能量之和与生成物能量之和不相等，所以化学反应中一定有能量变化。

一个化学反应是释放能量还是吸收能量取决于：

反应物总能量与生成物总能量的相对大小。

[问题2]　如图是氢气与氧气反应的示意图，从化学键的角度分析本图并完成下列讨论。

从化学键的角度分析，为什么化学反应中一定存在能量的变化？

[提示]　旧键断裂时吸收的能量与新键形成时放出的能量均不相等，所以任何化学反应都有能量变化。

1．从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析

2．从反应热的量化参数——键能的角度分析

热化学方程式　燃烧热

一、热化学方程式

1．概念：

表明反应所释放或吸收的热量的化学方程式。

2．示例：

H2（g）＋O2（g）===H2O（l）　ΔH＝－285.8kJ·mol－1表示的意义是在25℃、101kPa下，1mol气态H2与0.5mol气态O2反应生成1mol液态H2O时，放出的热量是285.8kJ。

3．书写热化学方程式时应注意的问题

（1）需注明反应时的温度和压强。

若在25℃、101kPa时进行的反应，可不特别注明。

（2）需注明反应物和生成物的聚集状态：

s（固体）、l（液体）或g（气体）、aq（溶液）。

（3）热化学方程式中各物质前的化学计量数可以是整数，也可以是分数。

（4）同一反应的ΔH与化学计量数成正比。

微点拨：

注意可逆反应的ΔH和实际吸收或放出热量的区别：

不论化学反应是否可逆，热化学方程式中的反应热ΔH都表示反应进行到底时的能量变化。

二、燃烧热

1．燃烧热的概念：

在25℃、101kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量。

燃烧热的单位是kJ·mol－1。

2．注意事项：

“完全燃烧生成指定产物”是指单质或化合物燃烧后变为最稳定的物质。

完全燃烧时，下列元素要生成对应的物质：

C→CO2（g），H→H2O（l），S→SO2（g），N→N2（g）等。

生成的水为液态不能是气态。

3．燃烧热的意义：

甲烷的燃烧热为ΔH＝－890.3kJ·mol－1，它表示在25℃、101kPa时，1molCH4完全燃烧生成CO2和液态H2O时放出890.3kJ的热量。

　可燃物的物质的量发生变化，其燃烧热变吗？

如何配平燃烧热的热化学方程式？

[提示]　燃烧热指1mol可燃物燃烧放出的热量，与可燃物的物质的量无关。

配平燃烧热的热化学方程式时先把可燃物的化学计量数定为1，再配平其他物质。

学习任务1

热化学方程式的书写与正误判断

能源是人类赖以生存和发展的重要物质基础，常规能源的合理使用和新能源的合理开发是当今社会面临的严峻课题。

[问题1]　乙醇是未来内燃机的首选环保型液体燃料。

2.0g乙醇完全燃烧生成液态水放出59.43kJ的热量，尝试写出乙醇燃烧的热化学方程式。

[提示]　C2H5OH（l）＋3O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（l）　ΔH＝－1366.89kJ·mol－1。

[问题2]　已知3.0g乙烷在常温下完全燃烧放出的热量为155.98kJ，请写出表示乙烷燃烧热的热化学方程式。

[提示]　燃烧热的热化学方程式应以1mol燃料为标准书写且生成的水为液态，所以表示乙烷燃烧热的热化学方程式为C2H6（g）＋O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（l）　ΔH＝－1559.8kJ·mol－1。

1．热化学方程式的书写步骤及要求

2．“五看”法判断热化学方程式的正误

一看方程式是否配平

二看各物质的聚集状态是否正确

三看ΔH的“＋”“－”符号是否正确

四看反应热的单位是否为“kJ·mol－1”

五看反应热的数值与化学计量数是否对应

学习任务

燃烧热的理解及计算

2020年11月6日我国在太原卫星发射中心用长征六号运载火箭，成功将NewSat9­18等13颗卫星送入预定轨道，发射获得圆满成功，这次任务是长征系列运载火箭的第351次飞行。

长征火箭燃料为偏二甲基肼（CH3NCH3NH2）。

已知：

1.5g偏二甲基肼完全燃烧放出50kJ热量。

[问题1]　在计算偏二甲基肼的燃烧热时，碳、氢元素的产物应该是什么？

[提示]　C→CO2（g），H→H2O（l）。

[问题2]　通过素材中所给数据计算偏二甲基肼的燃烧热是多少？

[提示]　由偏二甲基肼的摩尔质量为60g·mol－1得：

n＝＝mol，所以1mol偏二甲基肼燃烧时放出的热量为＝2000kJ·mol－1，即燃烧热为2000kJ·mol－1。

1．对燃烧热的理解

（1）反应条件：

25℃和101kPa（书中给出的燃烧热数值均为此条件下测得）。

（2）物质的燃烧热要求的是纯物质。

（3）“完全燃烧生成指定产物”是指单质或化合物燃烧后变为最稳定的物质。

完全燃烧时，下列元素要生成对应的物质：

C→CO2（g）、H→H2O（l）、S→SO2（g）等。

C→CO不是完全燃烧；而S→SO3，SO3不是燃烧产物；生成的水为液态不能是气态。

（4）文字叙述燃烧热时，用正值或ΔH表示，例如，CH4的燃烧热为890.3kJ·mol－1或ΔH＝－890.3kJ·mol－1。

2．表示燃烧热的热化学方程式的书写

燃烧热是以1mol纯物质完全燃烧所放出的热量来定义的，因此在书写表示燃烧热的热化学方程式时，应以燃烧1mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数，故在表示燃烧热的热化学方程式中常出现分数。

例如，C8H18燃烧的热化学方程式为2C8H18（l）＋25O2（g）===16CO2（g）＋18H2O（l）　ΔH＝－11036kJ·mol－1，C8H18的燃烧热为5518kJ·mol－1，而不是11036kJ·mol－1，表示其燃烧热的热化学方程式为C8H18（l）＋O2（g）===8CO2（g）＋9H2O（l）　ΔH＝－5518kJ·mol－1。

3．燃烧热的计算

由燃烧热的定义可知：

可燃物完全燃烧产生的热量＝可燃物的物质的量×其燃烧热，即Q放＝n（可燃物）×|ΔH|，物质的燃烧热：

ΔH＝－。

此公式中的ΔH是指物质的燃烧热，而不是指一般反应的反应热。

第二节　反应热的计算

一、盖斯定律

1．内容

一个化学反应，不管是一步完成的还是分几步完成的，其反应热是相同的。

2．特点

（1）在一定条件下，化学反应的反应热只与反应体系的始态、终态有关，而与反应的途径无关。

（2）反应热总值一定，如图表示始态到终态的反应热。

则ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5。

3．意义

有些反应的反应热虽然无法直接测得，但可通过间接的方法测定。

如：

C（s）＋O2（g）===CO（g）反应的ΔH无法直接测得，但下列两个反应的ΔH可以直接测得：

C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH1＝－393.5kJ·mol－1

CO（g）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH2＝－283.0kJ·mol－1

上述三个反应具有如下关系：

则在此温度下C（s）＋O2（g）===CO（g）反应的ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－110.5kJ·mol－1。

二、反应热的计算

1．依据热化学方程式：

反应热的绝对值与各物质的物质的量成正比，依据热化学方程式中的ΔH求反应热，如

aA　＋　bB===cC　＋　dD　　ΔH

abcd|ΔH|

n（A）n（B）n（C）n（D）|Q|

则＝＝＝＝。

2．依据盖斯定律：

根据盖斯定律，可以将两个或两个以上的热化学方程式包括其ΔH相加或相减，得到一个新的热化学方程式，同时反应热也作相应的改变。

3．依据反应物断键吸收热量Q吸与生成物成键放出热量Q放进行计算：

ΔH＝Q吸－Q放。

4．依据反应物的总能量E反应物和生成物的总能量E生成物进行计算：

ΔH＝E生成物－E反应物。

5．依据物质的燃烧热ΔH计算：

Q放＝n可燃物×|ΔH|。

6．依据比热公式计算：

Q＝cmΔt。

学习任务1

盖斯定律的理解与应用

发射卫星时可用肼（N2H4）为燃料和二氧化氮（NO2）为氧化剂，两者反应生成氮气和气态水。

已知：

N2（g）＋2O2（g）===2NO2（g）

ΔH＝＋67.7kJ·mol－1　①

N2H4（g）＋O2（g）===N2（g）＋2H2O（g）

ΔH＝－543kJ·mol－1　②

H2（g）＋F2（g）===HF（g）

ΔH＝－269kJ·mol－1　③

H2（g）＋O2（g）===H2O（g）

ΔH＝－242kJ·mol－1　④

[问题1]　你能否依据盖斯定律写出肼和二氧化氮反应的热化学方程式？

[提示]　结合盖斯定律：

②×2－①可得反应2N2H4（g）＋2NO2（g）===3N2（g）＋4H2O（g），其反应热ΔH＝（－543kJ·mol－1）×2－（＋67.7kJ·mol－1）＝－1153.7kJ·mol－1，即2N2H4（g）＋2NO2（g）===3N2（g）＋4H2O（g）　ΔH＝－1153.7kJ·mol－1。

[问题2]　有人认为若用氟气代替二氧化氮作氧化剂，反应释放的能量更大，试写出肼和氟气反应的热化学方程式。

[提示]　结合盖斯定律知：

②＋③×4－④×2得反应N2H4（g）＋2F2（g）===N2（g）＋4HF（g），其反应热ΔH＝（－543kJ·mol－1）＋（－269kJ·mol－1）×4－（－242kJ·mol－1）×2＝－1135kJ·mol－1，即N2H4（g）＋2F2（g）===N2（g）＋4HF（g）　ΔH＝－1135kJ·mol－1。

运用盖斯定律解题的常用方法

1．虚拟路径法：

若反应物A变为生成物D，可以有两个途径：

①由A直接变成D，反应热为ΔH；②由A经过B变成C，再由C变成D，每步的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，如图所示：

则有：

ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。

2．加合法：

即运用所给化学方程式就可通过加减的方法得到新化学方程式。

如：

求P4（白磷，s）===4P（红磷，s）的热化学方程式。

已知：

P4（白磷，s）＋5O2（g）===P4O10（s）　ΔH1　①

P（红磷，s）＋O2（g）===P4O10（s）　ΔH2　②

即可用①－②×4得出白磷转化为红磷的热化学方程式：

P4（白磷，s）===4P（红磷，s）　ΔH＝ΔH1－4ΔH2。

3．解题注意事项

（1）热化学方程式同乘以某一个数时，反应热数值也必须乘上该数。

（2）热化学方程式相加减时，同种物质之间可相加减，反应热也随之相加减，所求之和为其代数和。

（3）将一个热化学方程式颠倒时，ΔH的“＋”“－”号必须随之改变。

学习任务2

反应热计算的常用方法

已知下列信息：

①Na（s）＋Cl2（g）===NaCl（s）　ΔH＝－411kJ·mol－1

②乙醇的燃烧热ΔH＝－1366.8kJ·mol－1

③已知下列反应的反应热

CH3COOH（l）＋2O2（g）===2CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH1＝－870.3kJ·mol－1

C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH2＝－393.5kJ·mol－1

H2（g）＋O2（g）===H2O（l）　ΔH3＝－285.8kJ·mol－1

[问题1]　根据信息①，求生成2molNaCl的反应热。

[提示]　ΔH′＝2ΔH＝－411kJ·mol－1×2＝－822kJ·mol－1。

[问题2]　根据信息②，求1kg乙醇充分燃烧后放出多少热量？

[提示]　Q＝n×1366.8kJ·mol－1＝×1366.8kJ·mol－1≈29713.0kJ＝2.97×104kJ。

[问题3]　根据信息③，计算反应2C（s）＋2H2（g）＋O2（g）===CH3COOH（l）的反应热。

[提示]　根据盖斯定律，将已知中的后2个方程式分别乘以2，然后相加，最后减去第一个方程式即得要求的方程式，ΔH也进行相应计算处理。

即ΔH′＝（－393.5kJ·mol－1）×2＋（－285.8kJ·mol－1）×2－（－870.3kJ·mol－1）＝－488.3kJ·mol－1。

反应热的计算

计算依据

计算方法

根据热化学方程式

热化学方程式与数学上的方程式相似，可以左右颠倒同时改变正、负号，各项的化学计量数包括ΔH的数值可以同时扩大或缩小相同的倍数

根据盖斯定律

根据盖斯定律，可以将两个或两个以上的热化学方程式包括其ΔH相加或相减，得到一个新的热化学方程式

根据燃烧热

可燃物完全燃烧产生的热量＝可燃物的物质的量×其燃烧热

根据化学键的变化

ΔH＝反应物的化学键断裂所吸收的能量和－生成物的化学键形成所放出的能量和

根据反应物和生成物的总能量

ΔH＝E（生成物）－E（反应物）

盖斯定律的综合应用

1．高考主要以生产生活、科学技术和能源问题为背景，将热化学方程式的书写和盖斯定律的计算融合考查。

盖斯定律应用于反应热计算的流程如图所示：

2．运用盖斯定律的三个注意事项

（1）热化学方程式乘以某一个数时，反应热的数值必须也乘上该数。

（2）热化学方程式相加减时，物质之间相加减，反应热也必须相加减。

（3）将一个热化学方程式颠倒时，ΔH的“＋”“－”随之改变，但数值不变。

（1）Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行：

CuCl2（s）===CuCl（s）＋Cl2（g）　

ΔH1＝＋83kJ·mol－1

CuCl（s）＋O2（g）===CuO（s）＋Cl2（g）

ΔH2＝－20kJ·mol－1

CuO（s）＋2HCl（g）===CuCl2（s）＋H2O（g）

ΔH3＝－121kJ·mol－1

则4HCl（g）＋O2（g）===2Cl2（g）＋2H2O（g）的ΔH＝________kJ·mol－1。

（2）近年来，研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。

过程如图：

反应Ⅰ：

2H2SO4（l）===2SO2（g）＋2H2O（g）＋O2（g）　ΔH1＝＋551kJ·mol－1

反应Ⅲ：

S（s）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH3＝－297kJ·mol－1

反应Ⅱ的热化学方程式：

__________________________________________

________________________________________________________________。

[审题流程]　模型认知定思路，破除迷障巧解题。

[解析]　

（1）利用盖斯定律解答本题。

CuCl2（s）===CuCl（s）＋Cl2（g）　ΔH1＝＋83kJ·mol－1①

CuCl（s）＋O2（g）===CuO（s）＋Cl2（g）　ΔH2＝－20kJ·mol－1②

CuO（s）＋2HCl（g）===CuCl2（s）＋H2O（g）　　ΔH3＝－121kJ·mol－1③

则4HCl（g）＋O2（g）===2Cl2（g）＋2H2O（g）可由①×2＋②×2＋③×2得到，所以其ΔH＝＋83kJ·mol－1×2＋（－20kJ·mol－1）×2＋（－121kJ·mol－1）×2＝－116kJ·mol－1。

（2）由题图可知，反应Ⅱ的化学方程式为3SO2＋2H2O2H2SO4＋S↓。

根据盖斯定律，反应Ⅱ＝－（反应Ⅰ＋反应Ⅲ）可得3SO2（g）＋2H2O（g）===2H2SO4（l）＋S（s）　ΔH2＝－254kJ·mol－1。

[答案]　

（1）－116　

（2）3SO2（g）＋2H2O（g）===

2H2SO4（l）＋S（s）　ΔH2＝－254kJ·mol－1

城市生活垃圾资源化清洁再生利用，是近年新兴起来的朝阳产业。

针对我国现阶段城市生活垃圾多组分、高水分、低热值的特点，浙大热能所提出了内循环燃烧、气力输送式冷渣分选回送，湍流式烟气净化法为主要内容的“城市生活垃圾清洁焚烧”新方法，并成功应用于日处理800吨城市生活垃圾流化床焚烧炉的工程示范。

该研究成果包括重金属、有机污染物、二英、氟、氯及化合物、小颗粒及温室气体等污染物的生成机理及控制技术，特别是对多种污染物的同时脱除进行了开创性的研究工作。

实现了城市生活垃圾的高效洁净焚烧和能源化利用。

[问题1]　阅读素材分析城市生活垃圾焚烧应注意哪些问题？

（素养角度——科学态度与社会责任）

[提示]　生活垃圾焚烧时的热能利用；防止二次污染。

[问题2]　生活垃圾送到焚