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2019-2020年高中化学第一章化学反应与能量学案新人教版必修
21、化学键与化学反应中能量的变化关系原因当物质发生化学反应时,断开反应物中的化学键要吸收能量,而形成生成物中的化学键要放出能量化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因一个确定的化学反应在发生过程中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E反应物总能量>E生成物总能量,为放热反应E反应物总能量<E生成物总能量,为吸热反应
2、常见的放热反应和吸热反应常见的放热反应
①所有的燃烧与缓慢氧化
②酸碱中和反应
③金属与酸反应制取氢气
④大多数化合反应(特殊C+CO22CO是吸热反应)常见的吸热反应
①以C、H
2、CO为还原剂的氧化还原反应如Cs+H2OgCOg+H2g
②铵盐和碱的反应如BaOH2·8H2O+NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O
③大多数分解反应如KClO
3、KMnO
4、CaCO3的分解等
3、能源的分类形成条件利用历史性质一次能源常规能源可再生资源水能、风能、生物质能不可再生资源煤、石油、天然气等化石能源新能源可再生资源太阳能、风能、地热能、潮汐能、氢能、沼气不可再生资源核能二次能源(一次能源经过加工、转化得到的能源称为二次能源)电能(水电、火电、核电)、蒸汽、工业余热、酒精、汽油、焦炭等
4、化学能与热能的相互转化[思考]一般说来,大多数化合反应是放热反应,大多数分解反应是吸热反应,放热反应都不需要加热,吸热反应都需要加热,这种说法对吗?试举例说明点拔这种说法不对如C+O2=CO2的反应是放热反应,但需要加热,只是反应开始后不再需要加热,反应放出的热量可以使反应继续下去BaOH2·8H2O与NH4Cl的反应是吸热反应,但反应并不需要加热【练习1】
1、下列反应中,即属于氧化还原反应同时又是吸热反应的是()A.BaOH
2.8H2O与NH4Cl反应B.灼热的炭与CO2反应C.铝与稀盐酸D.H2与O2的燃烧反应
2、已知反应X+Y=M+N为放热反应,对该反应的下列说法中正确的是()A.X的能量一定高于MB.Y的能量一定高于NC.X和Y的总能量一定高于M和N的总能量D.因该反应为放热反应,故不必加热就可发生
3、molH-H键的键能是436KJ1molI–I键的键能是151KJ,1molH-I键的健能是299KJ则H2(g)+I2(g)=2HI(g)的反应是( )A.吸热反应 B.放热反应C.分解反应 D.可逆反应
4、指出下列说法的正误A.生物体内进行的缓慢氧化反应是放热反应B.化学键断裂吸收的能量越多,化学键越牢固C.植物光合作用吸收太阳能,与化学能无关D.柴草的燃烧与化学能无关
5.化石燃料主要包括等,属非再生能源
6.下列说法正确的是A.需加热才能发生的反应一定是吸热反应B.放热的反应在常温下一定易进行C.反应是放热还是吸热是由反应物和生成物所具有的能量的相对大小决定的D.吸热反应在一定条件下也进行第二节化学能与电能
1、化学能转化为电能的方式电能电力火电(火力发电)化学能→热能→机械能→电能缺点环境污染、低效原电池将化学能直接转化为电能优点清洁、高效
2、原电池原理
(1)概念把化学能直接转化为电能的装置叫做原电池
(2)原电池的工作原理通过氧化还原反应(有电子的转移)把化学能转变为电能
(3)构成原电池的条件
(1)电极为导体且活泼性不同;
(2)两个电极接触(导线连接或直接接触);
(3)两个相互连接的电极插入电解质溶液构成闭合回路
(4)电极名称及发生的反应负极较活泼的金属作负极,负极发生氧化反应,电极反应式较活泼金属-ne-=金属阳离子负极现象负极溶解,负极质量减少正极较不活泼的金属或石墨作正极,正极发生还原反应,电极反应式溶液中阳离子+ne-=单质正极的现象一般有气体放出或正极质量增加
(5)原电池正负极的判断方法
①依据原电池两极的材料较活泼的金属作负极(K、Ca、Na太活泼,不能作电极);较不活泼金属或可导电非金属(石墨)、氧化物(MnO2)等作正极
②根据电流方向或电子流向(外电路)的电流由正极流向负极;电子则由负极经外电路流向原电池的正极
③根据内电路离子的迁移方向阳离子流向原电池正极,阴离子流向原电池负极
④根据原电池中的反应类型负极失电子,发生氧化反应,现象通常是电极本身消耗,质量减小正极得电子,发生还原反应,现象是常伴随金属的析出或H2的放出
(6)原电池电极反应的书写方法(i)原电池反应所依托的化学反应原理是氧化还原反应,负极反应是氧化反应,正极反应是还原反应因此书写电极反应的方法归纳如下
①写出总反应方程式
②把总反应根据电子得失情况,分成氧化反应、还原反应
③氧化反应在负极发生,还原反应在正极发生,反应物和生成物对号入座,注意酸碱介质和水等参与反应(ii)原电池的总反应式一般把正极和负极反应式相加而得
(7)原电池的应用
①加快化学反应速率,如粗锌制氢气速率比纯锌制氢气快
②比较金属活动性强弱
③设计原电池
④金属的腐蚀
3、化学电源基本类型
①干电池活泼金属作负极,被腐蚀或消耗如Cu-Zn原电池、锌锰电池
②充电电池两极都参加反应的原电池,可充电循环使用如铅蓄电池、锂电池和银锌电池等
③燃料电池两电极材料均为惰性电极,电极本身不发生反应,而是由引入到两极上的物质发生反应,如H
2、CH4燃料电池,其电解质溶液常为碱性试剂(KOH等)【练习2】
7、下图各装置中,溶液均为稀硫酸,不能构成原电池的是()
8、用锌棒、石墨和CuCl2溶液组成的原电池,锌棒为___极,电极上发生的是_____反应(填“氧化”或“还原”),该电极反应式为______________________,观察到的现象为_________________;石墨为___极,电极上发生的是_____反应(填“氧化”或“还原”),该电极反应式为_____________________,观察到的现象为_____________________;原电池反应的离子方程式为______________________
9、把A、B、C、D四块金属泡在稀H2SO4中,用导线两两相连可以组成各种原电池若A、B相连时,A为负极;C、D相连,D上有气泡逸出;A、C相连时A极减轻;B、D相连,B为正极则四种金属的活泼性顺序由大到小排列为()A.ACDBB.ACBDC.BDCAD.ABCD
10、对于锌一铜一稀硫酸组成的原电池装置中,当导线中有1mol电子通过时,理论上的两极变化是
①锌片溶解了
32.5g
②锌片增重
32.5g
③铜片上析出lgH2
④铜片上析出1molH2A.
①和
③B.
①和
④C.
②和
③D.
②和
④
11.等质量的两份锌粉a、b,分别加入过量的稀H2SO4,同时向a中加入少量的CuSO4溶液,下列图表示产生H2的体积(V)与时间(t)的关系,其中正确的是()第三节化学反应的速率和限度
1、化学反应的速率
(1)概念化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量(均取正值)来表示计算公式vB==
①单位mol/L·s或mol/L·min
②B为溶液或气体,若B为固体或纯液体不计算速率
③以上所表示的是平均速率,而不是瞬时速率
④重要规律(i)速率比=方程式系数比(ii)变化量比=方程式系数比
(2)影响化学反应速率的因素内因由参加反应的物质的结构和性质决定的(主要因素)外因
①温度升高温度,增大速率
②催化剂一般加快反应速率(正催化剂)
③浓度增加C反应物的浓度,增大速率(溶液或气体才有浓度可言)
④压强增大压强,增大速率(适用于有气体参加的反应)
⑤其它因素如光(射线)、固体的表面积(颗粒大小)、反应物的状态(溶剂)、原电池等也会改变化学反应速率
2、化学反应的限度——化学平衡
(1)化学平衡的定义在一定条件下,当一个可逆反应进行到正向反应速率与逆向反应速率相等时,反应物和生成物的浓度不再改变,达到表面上静止的一种“平衡状态”,这就是这个反应所能达到的限度,即化学平衡状态化学平衡的移动受到温度、反应物浓度、压强等因素的影响催化剂只改变化学反应速率,对化学平衡无影响在相同的条件下同时向正、逆两个反应方向进行的反应叫做可逆反应通常把由反应物向生成物进行的反应叫做正反应而由生成物向反应物进行的反应叫做逆反应在任何可逆反应中,正方应进行的同时,逆反应也在进行可逆反应不能进行到底,即是说可逆反应无论进行到何种程度,任何物质(反应物和生成物)的物质的量都不可能为0
(2)化学平衡状态的特征逆、动、等、定、变
①逆化学平衡研究的对象是可逆反应
②动动态平衡,达到平衡状态时,正逆反应仍在不断进行
③等达到平衡状态时,正方应速率和逆反应速率相等,但不等于0即v正=v逆≠0
④定达到平衡状态时,各组分的浓度保持不变,各组成成分的含量保持一定
⑤变当条件变化时,原平衡被破坏,在新的条件下会重新建立新的平衡
(3)判断化学平衡状态的标志
①VA(正方向)=VA(逆方向)或nA(消耗)=nA(生成)(不同方向同一物质比较)
②各组分浓度保持不变或百分含量不变
③借助颜色不变判断(有一种物质是有颜色的)
④总物质的量或总体积或总压强或平均相对分子质量不变(前提反应前后气体的总物质的量不相等的反应适用,即如对于反应xA+yBzC,x+y≠z)【练习3】
12、用铁片与稀硫酸反应制取氢气时,下列措施不能使反应速率加快的是()A.不用稀硫酸,改用98%浓硫酸B.加热C.滴加少量CuSO4溶液D.不用铁片,改用铁粉
13、下列四种X溶液,均能跟盐酸反应,其中反应最快的是()A.10℃20mL3mol/L的X溶液B.20℃30mL2molL的X溶液C.20℃10mL4mol/L的X溶液D.10℃10mL2mol/L的X溶液
14、对于可逆反应2SO2+O22SO3,在混合气体中充入一定量的18O2,足够长的时间后,18O原子()A.只存在于O2中B.只存在于O2和SO3中C.只存在于O2和SO2中D.存在于O
2、SO2和SO3中
15、对化学反应限度的叙述,错误的是()A.任何可逆反应都有一定的限度B.化学反应达到限度时,正逆反应速率相等C.化学反应的限度与时间的长短无关D.化学反应的限度是不可改变的
16、在一定温度下,可逆反应A气+3B气2C气达到平衡的标志是()A.C生成的速率与C分解的速率相等B.A、B、C的浓度相等C.A、B、C的分子数比为1:3:2D.单位时间生成nmolA,同时生成3nmolB
17、对于一定温度下的密闭容器中,可逆反应H2+I22HI,达到平衡的标志是()A.VH2=VI2B.混合气体的平均相对分子质量一定C.生成nmolH2同时生成2nmolHID.压强不随时间的变化而变化
18、可逆反应Ag+3Bg2Cg,取2mol/LA和5mol/LB置于一个5L的密闭容器中,2min后,测得容器内A的浓度为
1.6mol/l.这2min内B和C的平均反应速率分别是多少?此时,容器内C的物质的量是多少?能量变化化学能转化为热能放热反应吸热反应类型反应物的总能量大于生成物的总能量反应物的总能量小于生成物的总能量遵循能量守恒原理能量利用燃料充分燃烧减少污染新能源的开发。