普通高中教科书·化学选择性必修1 化学反应原理.pdf

ISBN 978-7-5499-9275-19 787549 992751定价：10.29元审批号：苏费核（2021年）0245号举报电话：12315主 编 王祖浩副 主 编 吴 星 刘宝剑 王云生本 册 主 编 王祖浩本册副主编 吴 星 马宏佳亲爱的同学们，欢迎学习高中化学选择性必修课程化学反应原理。初中的化学学习经历，虽然只是化学的启蒙，但大家已经初步了解了化学发展的历程，领略了化学科学的魅力，体验了探究的乐趣。通过高中化学必修课程的学习，我们进一步领悟了化学博大精深的科学思想，理解了化学与人类文明的密切关系，学到了更多有趣、有用的化学知识。化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、转化及其应用的一门基础学科。物质结构决定物质性质，而物质性质直接关系到物质的用途。时至今日，化学家们积累起来的知识虽不能解决与社会发展有关的全部问题，但也结出了丰硕的果实。与人类已知的几百万种生物相比，已知的化合物达上亿种，近年来每年创造的新物质就达数百万种。化学不仅与制药、石油、橡胶、造纸、建材、钢铁、食品、纺织、皮革、化肥等传统行业荣衰与共，还带动了信息、能源、航天、生命等高科技产业的发展。据统计，活跃在全球与化学相关领域中的科学家、工程技术人员，是一支最为庞大的研究队伍。为了保卫地球，化学家们开创了绿色化学时代。“绿色发展”已经成为我国可持续发展的基本国策。我们正在努力并且已经能够做到：使天空更清洁，从源头防治水污染，修复污染的土地，建构清洁低碳、安全高效的能源体系，实现绿色低碳的生活方式我细心观察过今天的高中学生，欣喜地发现，随着时代的进步，同学们的视野更为开阔，思维愈发活跃。教师们常常在为高中生各种新奇的创意与问题惊讶甚至烦恼的同时，不能不叹服他们对化学内涵的深刻理解，以及表现出来的巨大思维潜力。有了如此乐观的学习基础，在高中化学选择性必修课程的学习中，同学们能更多地体验实验探究的乐趣，掌握科学研究的方法，感受化学在解决人类面临的重大挑战时所作出的贡献。依据普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订），我们积极探索化学学习对促进学生核心素养发展的重要影响，从内容、思路和活动等多个方面对化学教材进行了修订，力求体现教材的全面育人功能。化学反应原理作为继化学必修课程之后的选择性必修课程，将从化学反应与能量变化、化学反应速率与化学平衡以及水溶液中的离子反应等方面入手，引导同学们分析化学反应现象，探索化学反应规律，帮助同学们用变化、平衡的观点去分析和解决化学实际问题，为化学学习提供更为扎实的理论基础。教材的主要栏目设置了丰富多彩的学习活动，帮助同学们在阅读过程中更好地理解化学。【温故知新】在新旧知识之间架起桥梁，引导同学们回顾已有知识和思维经验，寻找与新学知识之间的密切联系，激发探究新知识的欲望。【交流讨论】结合学习目标设置了一系列与内容有关的问题情境，引导同学们展开讨论，为理解知识和深化思维提供基础。【基础实验】要求同学们在学习中同步完成的必做实验，不仅要了解这些实验的基本原理，还要学会动手操作，切实提高自己观察、记录和分析实验现象的能力。【实验探究】引领同学们积极投身更多的实验活动，熟悉实验流程，设计探究方案，独立或合作完成实验操作，记录实验现象，基于实验证据进行推理。【观察思考】教师展示实验现象、模型、图表等，提出相关问题激发同学们思考，尝试解析其中蕴涵的化学原理，帮助同学们开启化学思维。【学以致用】在教材阐述新知识之后插入典型问题，启迪同学们运用所学知识去解决实际问题，提高知识的迁移能力。【方法导引】结合化学内容介绍相关研究的一般方法和特殊方法，帮助同学们认识研究方法对化学发展的重要性，形成思考和解决化学问题的正确思路。【调查研究】通过查阅资料、考察或访谈，收集生活和生产实际中的化学问题，运用已学知识和方法揭示化学现象的本质，体验化学知识应用的价值。【生活向导】运用化学原理解释生活中的一些常见现象，提供相关的学科知识背景，帮助同学们建立合理选择和正确使用物质的意识。【选择决策】请同学们依据所学的知识和方法，对化学、技术与社会等方面的开放性问题进行分析、权衡，提出自己的看法，并作出合理判断。【拓展视野】提供与学习内容相关的更多生动的素材，帮助同学们在完成学习任务之余，进一步开拓视野，领略化学的奇妙和魅力。【科学史话】选取相关的、意义重大的化学史实，生动地还原其发展过程，帮助同学们从科学家的角度去思考问题，感受中外科学家的创新精神。【学科提炼】以简洁的语言介绍与化学核心知识相关的基本原理、思想方法等，尝试探索化学科学的本质特点，揭示化学知识的教育功能。【批判性思维】通过对教材知识涉及的学科问题、科学实验、社会性议题的分析，提升同学们质疑批判和开放性思维的品质。【跨学科链接】运用化学知识解释生物、物理、能源和医学等相关领域的问题，从多角度展现化学科学的价值，提高同学们分析和解决复杂问题的能力。化学，伴随我们一生的科学。在过去的岁月中，我们渴望了解化学，为此我们有过喜悦，也有过失望，但探索的步伐一直没有停歇。今天，当我们以一种新的姿态学习高中化学，你眼中的物质世界将会变得更加绚丽多彩！让我们充满信心，用智慧和勤奋去迎接新的学习任务，探索更多的科学奥秘，攀登更高的科学台阶，创造更加美好的明天！王祖浩 2021年3月第一单元 化学反应的热效应/2第二单元 化学能与电能的转化/15第三单元 金属的腐蚀与防护/29专题1化学反应与能量变化1第一单元 弱电解质的电离平衡/80第二单元 溶液的酸碱性/91第三单元 盐类的水解/101第四单元 沉淀溶解平衡/110专题3水溶液中的离子反应79第一单元 化学反应速率/40第二单元 化学反应的方向与限度/54第三单元 化学平衡的移动/65专题2化学反应速率与化学平衡39附录中英文名词对照表/123附录常见酸、碱和盐的溶解性表（20）/124附录弱电解质在水中的电离平衡常数（25）/125附录难溶电解质的溶度积常数（25）/126元素周期表 化学反应过程中，既有物质的变化，又伴随能量的变化，这些能量变化通常以热能、光能、电能等形式表现出来。研究化学反应中的能量变化对生产、生活有重要的意义。本专题侧重研究化学反应中能量转化所遵循的规律，包括化学能与热能、化学能与电能的转化原理，旨在帮助同学们了解化学对解决人类能源问题所发挥的重要贡献。化学反应的热效应化学能与电能的转化金属的腐蚀与防护化学反应原理2第一单元化学反应的热效应燃烧是人类最早利用的化学反应之一。从古至今，人类一直以燃烧燃料作为获取热能的主要方式。随着人类在科学世界中的不断探索，人们对能量变化的本质有了进一步认识，为研究更科学的能量利用方法奠定了基础。对物质的量确定的体系而言，其中物质的各种能量的总和称为内能，它受温度、压强、物质的聚集状态和组成的影响。物质处于一定的状态，就具有一定的内能；状态发生改变，内能就会发生相应的变化。科学研究表明，物质内能的绝对值无法直接测得，但内能的变化可以通过变化过程中体系吸收（或放出）的热和对内（或对外）所做的功的形式表现出来。焓是与内能有关的物理量，用符号H表示。焓的数值的变化称为焓变，即为H。化学反应过程中既有物质变化，又有能量变化。能量的转换以发生化学变化的物质为基础，遵循能量守恒定律。释放或吸收热是化学反应中能量变化的主要形式之一，释放或吸收热的多少取决于化学反应中反应物的转化量。人们广泛利用化学反应与能量的关系解释生产和生活现象，如生命体中糖类与氧气的反应为机体提供能量，生产、生活中燃料的燃烧等都是化学反应中能量变化的重要应用。图 1-1 化学反应中能量变化的应用目标预览 通过本单元内容的学习，要求同学们努力达到：认识化学能与热能相互转化的规律，能阐释化学能转化成热能的实际意义及其重要应用；能从化学键的角度说明化学反应中能量变化的本质；能运用盖斯定律计算反应的焓变，能运用焓变的数据合理选择和利用化学反应。被研究的物质系统称为体系，体系以外的其他部分称为环境或外界。化学反应与能量变化专题13在化学反应过程中，当反应物和生成物具有相同温度时，吸收或释放的热称为化学反应的热效应，也称反应热（heat of reaction）。在化工生产和科学实验中，化学反应通常是在敞口容器中进行的，反应体系的压强与外界压强相等，即反应是在恒压条件下进行的。在恒压的条件下，化学反应过程中吸收或释放的热即为反应的焓变（enthalpy change），用H表示，单位常采用kJmol1。化学反应的焓变请举例说明放热反应和吸热反应，如何表示化学反应中放出或吸收的热？温故知新 严格地讲，焓变是指在恒压的条件下，体系仅做体积功，不做其他功（如电功等）的变化过程中的热效应。如不特别指明，化学反应的反应热就是该反应的焓变。请观察下列表示氢气在氧气中燃烧生成水和水分解为氢气、氧气反应热效应的化学方程式，分析并讨论其在书写上与化学方程式有何不同。2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1H2(g)12O2(g)=H2O(l)H285.8 kJmol12H2O(l)=2H2(g)O2(g)H571.6 kJmol1H2O(l)=H2(g)12O2(g)H285.8 kJmol1交流讨论一个化学反应是吸收能量还是释放能量，取决于反应物总能量和生成物总能量之间的相对大小。若反应物的总能量小于生成物的总能量，则反应过程中吸收能量；若反应物的总能量大于生成物的总能量，则反应过程中释放能量。图 1-2 化学反应过程中的能量变化生成物反应过程释放能量反应物反应物反应过程吸收能量生成物总能量总能量化学反应原理4化学反应中的能量变化通常以热等形式表现出来。吸收热的反应称为吸热反应（endothermic reaction），其H0；放出热的反应称为放热反应（exothermic reaction），其H0。能够表示反应热的化学方程式叫做热化学方程式（thermochemical equation）。由于反应的焓变与温度、压强、反应物及生成物的聚集状态等因素有关，因此，在书写热化学方程式时，应标明反应物及生成物的状态、反应温度和压强。若不标明温度和压强，则表示是在25（即298 K）、101 kPa条件下的焓变。在热化学方程式中，反应物和生成物的聚集状态用英文小写字母在其化学式的后面标注，一般用“g”表示气体（gas），“l”表示液体（liquid），“s”表示固体（solid），“aq”表示水溶液（aqueous solution）。在热化学方程式中，物质化学式前面的化学计量数表示物质的量，可以用整数或简单分数表示。同一化学反应，热化学方程式中的化学计量数不同，H也不同。若一个反应的焓变Ha kJmol1，则其逆反应的焓变Ha kJmol1。发射卫星时可用肼（N2H4）作燃料，已知在298 K、101 kPa时1 g液态肼燃烧生成氮气和液态水，释放19.44 kJ的热量。观察并分析下列肼燃烧反应的热化学方程式，判断这些热化学方程式是否正确。（1）N2H4O2=N22H2OH622.08 kJmol1（2）N2H4(l)O2(g)=N2(g)2H2O(l)H 622.08 kJmol1（3）N2H4(l)O2(g)=N2(g)2H2O(l)H =622.08 kJmol1（4）N2H4(l)O2(g)=N2(g)2H2O(g)H622.08 kJmol1（5）12N2H4(l)12O2(g)=12N2(g)H2O(l)H311.04 kJmol1交流讨论化学反应与能量变化专题15化学反应过程中为什么会有能量变化呢？我们以氮气与氧气反应生成一氧化氮的反应为例来解释这一问题。【例1】25、101 kPa时，1 g甲烷气体完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水，放出55.64 kJ的热，写出该反应的热化学方程式。解：甲烷燃烧的化学方程式为CH42O2=CO22H2O设1 mol甲烷完全燃烧放出的热为 x，则有1 g55.64 kJ 1 mol16 gmol1x解得x 890.2 kJ则该反应的热化学方程式为CH4(g)2O2(g)=