化学反应与能量 第二章 2-1 化学能与热能 2-2 化学能与电能 2-3 化学反应速率与 化学反应限度.

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1 化学反应与能量 第二章 化学能与热能 化学能与电能 化学反应速率与 化学反应限度

2 2-2 化学能 热能 物质都有能量 是化学键的断裂和形成。 任何化学反应都伴随着能量变化。能量变化的主要原因
2-2 化学能 放热反应 热能 吸热反应 物质都有能量 任何化学反应都伴随着能量变化。能量变化的主要原因 是化学键的断裂和形成。 1. 当物质发生化学反应时，断开反应物中的化学键要 ；形成生成物中的化学键 。 放出能量 吸收能量 例题： H2在O2中燃烧产生蓝色火焰，在反应中，破坏1 mol H－H键消耗的能量为Q1 kJ，破坏1 mol O = O键消耗的能量为Q2 kJ，形成1 mol H－O键释放的能量为Q3 kJ。 下列关系式中正确的是（ B ） A. 2Q Q2 > 4Q B. 2Q Q2 < 4Q3 C. Q Q2 < Q D. Q Q2 = Q3

3 （1）若E反> E生，放出能量。 （2）若E反< E生，吸收能量。
例题：试从化学键变化的角度分析：H2O2的分解要放出热量，而水的分解要吸收能量。 解析： H2O2分解时，形成4 mol H－O键和1 mol O＝O键释放的能量比断裂4 mol H－O和2 mol O－O键所吸收的能量多，因此放出热量。 断裂4 mol H－O键吸收的能量比形成2 mol H－H键和1 mol O＝O键放出的能量多，因此吸收能量。 2. 一个化学反应是吸收能量还是放出能量, 决定于 反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。 反应物的能量之和 E反 生成物的能量之和 ( E生) （1）若E反> E生，放出能量。 （2）若E反< E生，吸收能量。

4 A 已知25 ℃、101 kPa下，含1 mol 碳原子的石墨完全燃烧 生成CO2放出热量393.51 kJ ；含1 mol 碳原子的金刚石
说法正确的是 由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低 由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的高 由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低 由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的高 A 习题指导P42—20

5 步骤：研细晶体,用玻璃棒快速搅拌使混合物充分接触
作用： 增大反应物的接触面积,加快反应速度 实验2－2 步骤：研细晶体,用玻璃棒快速搅拌使混合物充分接触 现象：1.玻璃片（小木板）会与小烧杯粘结在一起 2.有少许刺激性气味气体产生 3.有水生成 Ba(OH)2· 8H2O + 2NH4Cl＝BaCl2 +2NH3 +10H2O 该反应是吸热反应 常见的放热反应和吸热反应P38 放热反应：酸碱中和反应、燃烧反应、化合反应、金属与H2O或酸的反应、氧化反应 吸热反应： 分解反应一般都是； Ba(OH)2· 8H2O 晶体与NH4Cl的反应；焦炭和CO2生成CO 中和热：

6 × × √ √ × √ 2H2 O 2H2 + O2 吸热 CaCO3 CaO + CO2 吸热 吸热反应==加热的反应
判断对错 × A. 需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 B. 任何放热反应在常温条件下一定能发生反应 C. 反应物和生成物所具有的总能量决定了反应结果是放热还是吸热 D. 吸热反应在一定条件下也能发生反应 E. 放热反应都不需要加热 F..一个反应是吸热或放热与反应条件没有直接联系。 × √ √ × √ 2H2 O H2 + O 吸热 把热能贮存在生成物中的过程（变为化学能） CaCO CaO + CO2 吸热 Ba(OH)2· 8H2O + 2NH4Cl＝BaCl2 +2NH3 +10H2O吸热

7 2-2 化学能 电能 一次能源 直接从自然界取得的能源 二次能源 一次能源经过加工，转换得到的能源
2-2 化学能 原电池(放电) 电能 充 电 一次能源 直接从自然界取得的能源 二次能源 一次能源经过加工，转换得到的能源 1. 当氧化剂和还原剂直接接触进行反应时，化学能要经过一系列能量转换才能转换为电能。能量转换效率不高。 2. 化学电池: 让氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行，将氧化还原反应的能量储存起来. 化学能 燃烧 氧化还原反应 化学电池 热能 蒸汽 原电池发生的本质：发生特殊的氧化还原反应 电能 机械能 发电机

8 氢气是一种高效而没有污染的能源，它可以由自然界中大量存在的水来制取：
2H2 O H2 + O 吸热 1\下列叙述正确的是 电能是二次能源 B. 水力是二级能源 C. 天然气是一级能源 D. 焦炉气是一级能源 E. 氢气是一级能源 2\关于水制取二级能源氢气，以下研究方向不正确的是 构成水的氢和氧都是可以燃烧的物质，因此可研究在水不分解的情况下，使氢成为二级能源 设法将太阳光聚焦，产生高温，使水分解产生气氢气 寻找高效催化剂，使水分解产生氢气同时释放能量 寻找特殊化学物质，用于开发廉价能源，能分解水制取氢气 AC AC

9 原 电 池 原 理 实验步骤 现 象 1. 分别把锌片和铜片插入到稀H2SO4中,观察现象。 铜片 锌片 电流表 不溶解
现 象 1. 分别把锌片和铜片插入到稀H2SO4中,观察现象。 铜片 锌片 电流表 不溶解 溶解,有气泡产生 2. 再用导线把锌片和铜片连起来，观察铜片上有无气泡产生？ 不溶解,但有气泡产生 能解释实验实际现象与理论的不同 溶解 3. 在导线中间接入一个电流表，观察电流表的指针是否偏转? 指针偏转 A 稀硫酸

10 电子从负极流出回正极 Zn+ 2H+ ＝ Zn2+ + H2↑ 相同条件下，纯锌粒和粗锌粒与同浓度的稀硫酸的反应速率一样吗？为什么？
正极本身不发生反应，多是电解质溶液中的阳\阴离子 发生得电子 的还原反应 负极本身溶解 失电子 (氧化反应) 有气体产生或增重 电极反应式 负极(电子流出一极): Zn－2e-＝Zn2+ 正极(电子流入一极): 2H+ + 2e-＝ H2↑ 总反应方程式 Zn+ 2H+ ＝ Zn2+ + H2↑ 相同条件下，纯锌粒和粗锌粒与同浓度的稀硫酸的反应速率一样吗？为什么？

11 电极材料 现 象 稀 硫 酸 实验探究: 介 质 同一容器 能否形成原电池 Zn—Zn Zn—石墨 Fe—Zn Cu—Zn 乙醇 一个西红柿
介 质 同一容器 现 象 能否形成原电池 Zn—Zn 稀 硫 酸 Zn—石墨 Fe—Zn Cu—Zn 乙醇 一个西红柿 两个西红柿 橙 汁 不 能 能 能 不 能 能 不 能 能 实验探究:

12 （可以） ①两种活泼性不同的材料（金属+金属、金属+非金属导体）构成电极。 ②电解质溶液(蔗糖、酒精、CCl4等不能产生自由移动的离子) 。
化学电池组成的条件: （不可以） 稀硫酸 （可以） ①两种活泼性不同的材料（金属+金属、金属+非金属导体）构成电极。 ②电解质溶液(蔗糖、酒精、CCl4等不能产生自由移动的离子) 。 ③电极要接成闭合回路。 ④能发生自发的氧化还原反应

13 蔗糖、酒精、CCl4等不能产生自由移动的离子，不能形成闭合回路
H2SO4 （不可以） （可以） （不可以） （不可以）

14 ④溶解或损耗的是 极，增重或气泡产生的是 极 。
原电池电极名称的判别方法(解读P48) ①根据电极材料的活泼性确定 活泼金属是负极，不活泼金属、碳棒等其它导电材料是正极。 ②根据给出的化学反应方程式确定。 失电子的反应→氧化反应→负极 得电子的反应→还原反应→正极 ③根据电子流动方向或电流流动方向判别 电子总是从 极流向 ，电流总是从 极流向 极。 ④溶解或损耗的是 极，增重或气泡产生的是 极 。 习题指导

15 B 把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用 导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为
负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡，b、d相连时，d的质量减轻，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为： A．a > b > c > d B．a > c > d > b C．c > a > b .> d D．b > d > c > a B

16 三.发展中的化学电源 锌锰电池 锌筒 碳棒 NH4Cl + MnO2 碱性电池 同上 湿KOH 铅蓄电池 铅Pb PbO2
七种常见的化学电池 电池名称 负极材料 正极材料 电解质溶液 锌锰电池 锌筒 碳棒 NH4Cl + MnO2 碱性电池 同上 湿KOH 铅蓄电池 铅Pb PbO2 H2SO4(aq) 镍镉电池 KOH 镍氢电池 锂离子电池 燃料电池

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19 B 锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受 到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池，某种锂电池
的总反应为Li + MnO2=LiMnO2,下列说法正确的是 A、 Li是正极，电极反应为Li － e- = Li+ B、 Li是负极，电极反应为Li － e- = Li+ C、 Li是负极，电极反应为MnO2 + e- = MnO2 – D、 Li是负极，电极反应为Li －2e- = Li2+ B 习题指导

20 化学反应速率: 单位时间内反应物或生成物浓度的变化量.
§ 化学反应的速率与限度 化学反应速率: 单位时间内反应物或生成物浓度的变化量. 化学反应速率的特点：P53 （1）化学反应速率是平均速率，均取正值。 （2）同一反应的速率，既可以用反应物的浓度减少量表示，也可以用生成物的浓度增加量表示，数值可能不同，但表示的意义相同 （3）不同的物质表示同一化学反应速率时,各反应速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比. 有关化学反应速率的简单计算

21 影响化学反应速率的因素：P55 内因: 主要取决于反应物的性质 外因：1、温度 2、压强 3、反应物的接触面 4、反应物的浓度 5、催化剂
对于A2 + 3B2 ===2C的反应来说，以下化学反应速率的表示中反应速率最快的是 A、v(B2) =0.8 mol/(L•s)； B、v(A2) =0.4 mol/(L•s)； C、v(C) =0.6 mol/(L•s)； D、v(B2) =4.2 mol/(L•min) D 影响化学反应速率的因素：P55 内因: 主要取决于反应物的性质 外因：1、温度 2、压强 3、反应物的接触面 4、反应物的浓度 5、催化剂 课本P43思考与交流 解读P54考题

22 二、化学反应的限度(反应所能进行的最大程度或化学平衡状态)
理解图2-20 一个可逆反应进行到正反应速率与逆反应速率相等时，反应物和生成物的浓度不再改变，达到表面上静止的状态，称为“化学平衡状态”，反应所能达到的限度。任何化学反应的进程都有一定的限度，只是不同反应的限度不同而已。 可逆反应达到平衡状态有两个主要的判断依据 化学平衡状态的特征：P56 ①等： v(正)＝v(逆) ②定：外界条件一定，反应混合物中各物质成分的百分含量一定（但不一定相等） ③动：v(正)＝v(逆) ≠ 0，动态平衡 这两个特征是判断可逆反应是否达到化学平衡状态的核心依据

23 单位时间内,消耗n mol A2与生成2n AB方向均为正反应，不能证明V(正)＝V(逆)
判断是否已达到平衡状态 一定条件下，N2＋3H NH3， *单位时间内,有1 mol N2反应掉，同时有1 mol N2生成 *单位时间内，有n mol N2生成，同时有2n mol NH3生成 *单位时间内,有3 mol H2反应掉,同时有2 mol NH3反应掉 *各组分的物质的量 不随时间的改变而改变 单位时间内,消耗n mol A2与生成2n AB方向均为正反应，不能证明V(正)＝V(逆) 习题指导P59—15

24 “提高煤的燃烧效率”，分析化学反应条件的控制P52
1. 煤研得越细，粉末越小，与空气中O2的接触面积越大，燃烧越充分，反应速率越快。 2. 空气充足，煤燃烧生成CO2越充分，放热越多；若空气不足，则煤燃烧部分生成CO，放出的热量大大减少，且CO排到空气中造成污染。 C(s) + 1/2O2 (g) ===CO (g) 点燃 放热110.5 kJ C(s) + O2 (g) ===CO2 (g) 点燃 放热 kJ 3. 选择保温隔热且耐热的炉膛材料；煤燃烧是放热反应，但反应过程中煤燃烧需提供部分能量才能继续，因此利用煤燃烧放出的部分热量维持反应的继续进行。 4. 可将燃烧后的废气通过交换装置,供其他方面使用。

25 （1）尽可能使燃料充分燃烧，提高能量的转化率。关键是，燃料与空气或氧气要尽可能充分接触，且空气要适当过量。
燃料不充分燃烧有何危害？ （1）产生热量少，浪费资源； （2）产生污染物，危害人体健康。 提高燃料的燃烧效率的措施 燃料充分燃烧的条件是什么? （1）尽可能使燃料充分燃烧，提高能量的转化率。关键是，燃料与空气或氧气要尽可能充分接触，且空气要适当过量。 （2）尽可能充分利用燃料燃烧所释放出的热能，提高热能的利用率。