2020年高中化学第2章化学反应与能量章末核心素养整合课件新人教版必修2.ppt

章末核心素养整合章末核心素养整合专题专题1化学键与化学反应中的能量变化化学键与化学反应中的能量变化1化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因(1)化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键的形成。化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键的形成。(2)化学键断裂要吸热，化学键形成要放热。吸热和放热过化学键断裂要吸热，化学键形成要放热。吸热和放热过程的热值不等就造成了热效应。程的热值不等就造成了热效应。(3)反应物与生成物的能量差若以热能形式表现，即为放热反应物与生成物的能量差若以热能形式表现，即为放热或吸热。如果二者能量比较接近，则放热或吸热不明显。或吸热。如果二者能量比较接近，则放热或吸热不明显。2吸、放热与能量的关系吸、放热与能量的关系3放热反应与放热过程放热反应与放热过程(1)放热反应：燃烧反应、中和反应、物质的缓慢氧化、活放热反应：燃烧反应、中和反应、物质的缓慢氧化、活泼金属与水或酸的反应、部分化合反应等。泼金属与水或酸的反应、部分化合反应等。(2)放热过程：浓硫酸溶于水、生石灰溶于水、固体放热过程：浓硫酸溶于水、生石灰溶于水、固体NaOH溶于水、新化学键的形成等。溶于水、新化学键的形成等。4吸热反应与吸热过程吸热反应与吸热过程(1)吸热反应：吸热反应：Ba(OH)28H2O与与NH4Cl晶体的反应、弱电晶体的反应、弱电解质的电离、大多数盐的分解反应、大多数氧化物的分解解质的电离、大多数盐的分解反应、大多数氧化物的分解反应等。反应等。(2)吸热过程：化学键的断裂、多数铵盐溶于水等。吸热过程：化学键的断裂、多数铵盐溶于水等。【典题例证典题例证1】在在1105 Pa和和298 K时，将时，将1 mol气态气态AB分分子分离成气态子分离成气态A原子和原子和B原子所需要的能量称为键能原子所需要的能量称为键能(kJmol1)。下面是一些共价键的键能。下面是一些共价键的键能(已知氨分子中有已知氨分子中有三个等价的氮氢共价键三个等价的氮氢共价键)：(1)根据上表中的数据判断工业合成氨的反应根据上表中的数据判断工业合成氨的反应N2(g)3H2(g) 2NH3(g)是是_(填填“吸热吸热”或或“放热放热”)反反应。应。共价键共价键H2分子分子N2分子分子NH3分子分子键能键能(kJmol1)436945391(2)在在298 K时，取时，取1 mol氮气和氮气和3 mol氢气放入一密闭容器中，氢气放入一密闭容器中，在催化剂存在下进行反应。理论上放出或吸收的热量为在催化剂存在下进行反应。理论上放出或吸收的热量为Q1，Q1_。(3)实际生产中，放出或吸收的热量为实际生产中，放出或吸收的热量为Q2，Q1与与Q2比较，正确比较，正确的是的是_(填选项号填选项号)。AQ1Q2BQ1Q2CQ1Q2你作出此选择的原因是你作出此选择的原因是_。解析解析(1)化学反应的实质就是反应物化学键断裂、生成物化化学反应的实质就是反应物化学键断裂、生成物化学键形成的过程，断裂化学键吸收能量，形成化学键放出能学键形成的过程，断裂化学键吸收能量，形成化学键放出能量。量。N23H22NH3的反应中断裂化学键共吸收的能量为：的反应中断裂化学键共吸收的能量为：945 kJ3436 kJ2 253 kJ，形成化学键共放出的能量为，形成化学键共放出的能量为23391 kJ2 346 kJ，所以该反应为放热反应。，所以该反应为放热反应。(2)理论上放出的热量为理论上放出的热量为2 346 kJ2 253 kJ93 kJ。(3)由于该反应为可逆反应，反应达平衡时由于该反应为可逆反应，反应达平衡时1 mol N2和和3 mol H2不能完全反应生成不能完全反应生成2 mol NH3，因而放出的热量小于，因而放出的热量小于93 kJ。答案答案(1)放热放热 (2)93 kJ(3)A该反应为可逆反应，在密闭该反应为可逆反应，在密闭容器中进行反应达到平衡时，容器中进行反应达到平衡时，1 mol N2和和3 mol H2不能完全反不能完全反应生成应生成2 mol NH3，因而放出的热量小于，因而放出的热量小于93 kJ专题专题2原电池的常见考查方式原电池的常见考查方式1正负极的判断正负极的判断(1)负极的判断方法负极的判断方法相对活泼的电极由于本身被氧化而溶解。相对活泼的电极由于本身被氧化而溶解。通入该电极的为还原性气体，如通入该电极的为还原性气体，如H2、CH4等。等。电子流出的一极。电子流出的一极。(2)正极的判断方法正极的判断方法溶液中的阳离子溶液中的阳离子(如如H、Cu2、Ag等等)在此电极放电。在此电极放电。溶液中溶解的溶液中溶解的O2在此电极得电子。在此电极得电子。通入该电极的为氧化性气体，如通入该电极的为氧化性气体，如O2、Cl2等。等。2电池反应式的书写电池反应式的书写(1)一般原电池电极反应式的书写一般原电池电极反应式的书写首先确定电极名称。首先确定电极名称。负极上电极材料本身发生氧化反应，正极上溶液中的微负极上电极材料本身发生氧化反应，正极上溶液中的微粒发生还原反应。粒发生还原反应。根据电解质溶液确定电极反应后元素的存在形式。根据电解质溶液确定电极反应后元素的存在形式。弱电解质、气体和难溶物均写成化学式，其余的以离子弱电解质、气体和难溶物均写成化学式，其余的以离子符号表示。符号表示。注意注意电解质溶液的成分对电极产物的影响；燃料电池的电解质溶液的成分对电极产物的影响；燃料电池的电极材料本身不参与电极反应。电极材料本身不参与电极反应。根据电子守恒，使正、负极上得失电子总数相等。根据电子守恒，使正、负极上得失电子总数相等。(2)可充电电池电极反应式的书写可充电电池电极反应式的书写首先要明确在可充电电池中，不管是充电还是放电，电极都首先要明确在可充电电池中，不管是充电还是放电，电极都参加反应，放电的是电极材料本身。参加反应，放电的是电极材料本身。要准确判定电池：正方向、逆方向反应都能发生，放电为原要准确判定电池：正方向、逆方向反应都能发生，放电为原电池，充电为电解池。电池，充电为电解池。准确判定电极：原电池的负极与电解池的阳极发生氧化反准确判定电极：原电池的负极与电解池的阳极发生氧化反应，对应元素化合价升高；原电池的正极与电解池的阴极发生应，对应元素化合价升高；原电池的正极与电解池的阴极发生还原反应，对应元素化合价降低。还原反应，对应元素化合价降低。电极材料放电后的微粒或物质的存在形式与电解质溶液有电极材料放电后的微粒或物质的存在形式与电解质溶液有关。关。(3)燃料电池电极反应式的书写燃料电池电极反应式的书写首先写出总反应方程式，因为燃料电池的总反应方程式与其燃首先写出总反应方程式，因为燃料电池的总反应方程式与其燃烧方程式和燃烧产物与电解质溶液反应的方程式的叠加式相烧方程式和燃烧产物与电解质溶液反应的方程式的叠加式相同。其次将总反应拆开，找出氧化反应物质对：还原剂同。其次将总反应拆开，找出氧化反应物质对：还原剂氧氧化产物，和还原反应物质对：氧化剂化产物，和还原反应物质对：氧化剂还原产物，分别作为还原产物，分别作为负极反应和正极反应，在书写时要特别注意考虑溶液的酸碱负极反应和正极反应，在书写时要特别注意考虑溶液的酸碱性性环境对电极反应式书写的影响，最后利用电子守恒、电环境对电极反应式书写的影响，最后利用电子守恒、电荷守恒和质量守恒进行配平。荷守恒和质量守恒进行配平。【典题例证典题例证2】如图是氢氧燃料电池驱动如图是氢氧燃料电池驱动LED发光的装置。发光的装置。下列有关叙述正确的是下列有关叙述正确的是()A氢氧燃料电池中氢氧燃料电池中OH向向b极移动极移动B该装置中只涉及两种形式的能量转化该装置中只涉及两种形式的能量转化C电池正极反应式为电池正极反应式为O22H2O4e=4OHDP型半导体连接的是电池负极型半导体连接的是电池负极解析解析由图中电子移动方向可判断由图中电子移动方向可判断a为负极，为负极，b为正极，在燃为正极，在燃料电池中，阴离子移向负极，故料电池中，阴离子移向负极，故OH向向a极移动，极移动，A项错误；项错误；该装置中涉及化学能该装置中涉及化学能电能电能光能光能和热能和热能等形式的能量转化，等形式的能量转化，B项错误；项错误；P型半导体连接的是电池正极，型半导体连接的是电池正极，D项错误。项错误。答案答案C【典题例证典题例证3】(1)下列关于充电电池、干电池的叙述合理的下列关于充电电池、干电池的叙述合理的是是()干电池可以实现化学能向电能的转化和电能向化学能的干电池可以实现化学能向电能的转化和电能向化学能的转化转化锌锰干电池长时间连续使用时内装糊状物可能流锌锰干电池长时间连续使用时内装糊状物可能流出腐蚀电器出腐蚀电器充电电池可以无限制地反复放电、充电充电电池可以无限制地反复放电、充电充电是使放电时的氧化还原反应逆向进行充电是使放电时的氧化还原反应逆向进行(2)铅蓄电池中，正极材料为铅蓄电池中，正极材料为PbO2，负极材料为，负极材料为Pb，放电时，放电时其负极反应式为其负极反应式为_。(3)原电池在原电池在NaOH溶液介质中，铝为负极，其负极反应式溶液介质中，铝为负极，其负极反应式为为_。(4)一电池反应的离子方程式是一电池反应的离子方程式是ZnCu2=Zn2Cu，该原电池正极、负极和电解液是该原电池正极、负极和电解液是_。解析解析(1)干电池可以实现化学能向电能的转化，但不能完成干电池可以实现化学能向电能的转化，但不能完成电能向化学能的转化；锌锰干电池长时间连续使用时因为消耗电能向化学能的转化；锌锰干电池长时间连续使用时因为消耗Zn且生成水，内装糊状物可能流出腐蚀电器；充电电池也有且生成水，内装糊状物可能流出腐蚀电器；充电电池也有使用寿命，不可能无限制地反复放电、充电；充电是使放电时使用寿命，不可能无限制地反复放电、充电；充电是使放电时的氧化还原反应逆向进行。的氧化还原反应逆向进行。(4)由电池总反应式由电池总反应式ZnCu2=Zn2Cu知：原电池负极是知：原电池负极是Zn，正极是比，正极是比Zn不活泼的金属或不活泼的金属或C，电解液是含，电解液是含Cu2的电解的电解质溶液。质溶液。答案答案(1)(4)正极为正极为Cu或碳棒；负极为或碳棒；负极为Zn；电解液是；电解液是CuSO4溶液或溶液或CuCl2溶液溶液 专题专题3守恒法在原电池中的应用守恒法在原电池中的应用电子守恒法是依据氧化还原反应中氧化剂得到的电子总数电子守恒法是依据氧化还原反应中氧化剂得到的电子总数与还原剂失去的电子总数相等这一原则进行计算。电子守与还原剂失去的电子总数相等这一原则进行计算。电子守恒法是氧化还原反应计算最基本的方法。而原电池反应就恒法是氧化还原反应计算最基本的方法。而原电池反应就是一种典型的氧化还原反应，只不过氧化反应和还原反应是一种典型的氧化还原反应，只不过氧化反应和还原反应在负极和正极分别发生。因此可以利用电子守恒法来处理在负极和正极分别发生。因此可以利用电子守恒法来处理原电池的有关计算。具体来说就是正极得到的电子总数与原电池的有关计算。具体来说就是正极得到的电子总数与负极失去的电子总数相等。负极失去的电子总数相等。【典题例证典题例证4】在由铜片、锌片、在由铜片、锌片、200 mL稀硫酸组成的原电稀硫酸组成的原电池中，当在铜片上放出池中，当在铜片上放出3.36 L(标准状况标准状况)H2时，硫酸恰好用时，硫酸恰好用完，则：完，则：(1)产生这些气体消耗的锌的质量是多少？产生这些气体消耗的锌的质量是多少？(2)通过导线的电子的物质的量是多少？通过导线的电子的物质的量是多少？(3)原稀硫酸的物质的量浓度是多少？原稀硫酸的物质的量浓度是多少？ 解析解析在铜、锌、稀硫酸形成的原电池中发生的电极反应为：在铜、锌、稀硫酸形成的原电池中发生的电极反应为：负极：负极：Zn2e=Zn2(氧化反应氧化反应)正极：正极：2H2e=H2(还原反应还原反应)所以，根据电子守恒有：所以，根据电子守恒有：Zn 2e H2 2H65 g 2 mol 1 mol 2 mol答案答案(1)9.75 g(2)0.3 mol(3)0.75 mol/L 专题专题4判断可逆反应达到平衡状态的方法判断可逆反应达到平衡状态的方法可逆反应达到化学平衡状态时有两个主要的特征：一是正可逆反应达到化学平衡状态时有两个主要的特征：一是正反应速率和逆反应速率相等；二是反应混合物中各组分的反应速率和逆反应速率相等；二是反应混合物中各组分的百分含量保持不变，这两个特征就是判断可逆反应是否达百分含量保持不变，这两个特征就是判断可逆反应是否达到化学平衡状态的核心依据。到化学平衡状态的核心依据。可逆反应具备这两个特征中的任何一个，它就达到了化学可逆反应具备这两个特征中的任何一个，它就达到了化学平衡状态。平衡状态。当对一个具体的可逆反应判断其是否达到化学平衡状态当对一个具体的可逆反应判断其是否达到化学平衡状态时，还会遇到一些与这两个主要特征相关的新问题。现把时，还会遇到一些与这两个主要特征相关的新问题。现把一些具体方法以表格的形式加以阐述。一些具体方法以表格的形式加以阐述。mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)状态参数状态参数特征特征是否达到平衡状态是否达到平衡状态混合体系中混合体系中各成分的含各成分的含量量各物质的物质的量或各各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定物质的物质的量分数一定平衡平衡各物质的质量或各物质各物质的质量或各物质的质量分数一定的质量分数一定平衡平衡各气体的体积或体积分各气体的体积或体积分数一定数一定平衡平衡总体积、总压强、总物总体积、总压强、总物质的量一定质的量一定不一定平衡不一定平衡正、逆反应正、逆反应速率的关系速率的关系在单位时间内消耗了在单位时间内消耗了m mol A的的同时生成了同时生成了m mol A，则，则v(正正)v(逆逆)平衡平衡在单位时间内消耗了在单位时间内消耗了n mol B的的同时消耗了同时消耗了p mol C，则，则v(正正)v(逆逆)平衡平衡v(A)v(B)v(C)v(D)mnpq，v(正正)不一定等于不一定等于v(逆逆)不一定平衡不一定平衡在单位时间内生成了在单位时间内生成了n mol B，同时消耗了同时消耗了q mol D不一定平衡不一定平衡【典题例证典题例证5】在密闭容器中通入一定量的在密闭容器中通入一定量的HI气体，使其在气体，使其在一定条件下发生反应：一定条件下发生反应：2HI(g)H2(g)I2(g)。下列叙述。下列叙述中，一定属于平衡状态的是中，一定属于平衡状态的是()AHI、H2、I2的浓度相等的浓度相等B混合气体的颜色不再变化混合气体的颜色不再变化C混合气体的总压强不再变化混合气体的总压强不再变化Dv(HI) v(H2) v(I2)2 1 1解析解析反应体系中各物质浓度相等不一定是平衡状态，反应体系中各物质浓度相等不一定是平衡状态，A错错误；三种物质中只有误；三种物质中只有I2有颜色，既然颜色不变，说明有颜色，既然颜色不变，说明I2的量不的量不再增多也不再减少，则一定是平衡状态，再增多也不再减少，则一定是平衡状态，B正确；因为该反应正确；因为该反应反应前后气体总物质的量不变，所以无论是否平衡，体系总压反应前后气体总物质的量不变，所以无论是否平衡，体系总压强都不变，故强都不变，故C错误；在任何条件下，用各物质表示的化学反错误；在任何条件下，用各物质表示的化学反应速率之比都等于化学计量数之比，应速率之比都等于化学计量数之比，D错误。错误。答案答案B【典题例证典题例证6】在一个绝热的恒容密闭容器中，可逆反应在一个绝热的恒容密闭容器中，可逆反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)达到平衡的标志是达到平衡的标志是() v(N2)v(H2)v(NH3)132各组分的物质的量各组分的物质的量不变不变体系的压强不再发生变化体系的压强不再发生变化混合气体的密度不混合气体的密度不变变体系的温度不再发生变化体系的温度不再发生变化2v正正(N2)v逆逆(NH3)3 mol HH键断裂的同时有键断裂的同时有2 mol NH键也断裂键也断裂A BC D解析解析在化学反应过程中各物质的反应速率之比均等于相应在化学反应过程中各物质的反应速率之比均等于相应的化学计量数之比，故的化学计量数之比，故错误；错误；混合气体的体积不变，质量混合气体的体积不变，质量也不变，密度不发生变化，故也不变，密度不发生变化，故错误；错误；3 mol HH键断裂键断裂的同时的同时6 mol NH键也断裂才能表示正、逆反应速率相等，键也断裂才能表示正、逆反应速率相等，即反应达到平衡，故即反应达到平衡，故错误。错误。均可作为该反应达到平均可作为该反应达到平衡的标志，故选衡的标志，故选C项。项。答案答案C专题专题5“三段式三段式”法在化学反应速率计算中的应用法在化学反应速率计算中的应用有关化学反应速率的计算往往数据比较多，关系复杂，往有关化学反应速率的计算往往数据比较多，关系复杂，往往可以通过往可以通过“三段式三段式”法，使各种数据直观、条理清晰、法，使各种数据直观、条理清晰、便于分析和计算。便于分析和计算。1“三段式三段式”法的基本步骤法的基本步骤(1)写出化学反应方程式并配平。写出化学反应方程式并配平。(2)根据题意，依次列出各反应物和生成物的起始浓度根据题意，依次列出各反应物和生成物的起始浓度(或物或物质的量质的量)、浓度、浓度(或物质的量或物质的量)的变化量及一段时间后的浓度的变化量及一段时间后的浓度(或物质的量或物质的量)，未知量可以设未知数表示。，未知量可以设未知数表示。(3)根据起始浓度根据起始浓度(或物质的量或物质的量)与一段时间后的浓度与一段时间后的浓度(或物质或物质的量的量)的差等于浓度的差等于浓度(或物质的量或物质的量)的变化量，变化量之比等的变化量，变化量之比等于对应物质的化学计量数之比，列出关系式计算。于对应物质的化学计量数之比，列出关系式计算。2具体实例具体实例 2A(g)B(g) 2C(g)起始浓度起始浓度(mol/L) 21 0转化浓度转化浓度(mol/L) 2x x 2xn s后浓度后浓度(mol/L) 22x1x2x有有3运用运用“三段式三段式”法解题时的注意事项法解题时的注意事项(1)起始量、变化量、一段时间后的量三者物理量及单位要起始量、变化量、一段时间后的量三者物理量及单位要统一，都是物质的量或物质的量浓度，否则无法计算。统一，都是物质的量或物质的量浓度，否则无法计算。(2)起始量、变化量、一段时间后的量中，只有不同物质的起始量、变化量、一段时间后的量中，只有不同物质的变化量之比等于对应物质的化学计量数之比，不同物质的变化量之比等于对应物质的化学计量数之比，不同物质的起始量或一段时间后的量之间没有必然的关系，不能列比起始量或一段时间后的量之间没有必然的关系，不能列比例计算。例计算。【典题例证典题例证7】在容积为在容积为2 L的密闭容器中进行如下反应：的密闭容器中进行如下反应：A(g)2B(g) 3C(g)nD(g)，开始时，开始时A为为4 mol，B为为6 mol,5 min末达到平衡，此时测得末达到平衡，此时测得C的物质的量为的物质的量为3 mol，用，用D表示的化学反应速率表示的化学反应速率v(D)为为0.2 molL1min1。计算：计算：(1)平衡时平衡时A的物质的量浓度为的物质的量浓度为_。(2)前前5 min内用内用B表示的化学反应速率表示的化学反应速率v(B)为为_。(3)化学方程式中化学方程式中n值为值为_。(4)此反应在四种不同情况下的反应速率分别为：此反应在四种不同情况下的反应速率分别为：v(A)5 molL1min1v(B)6 molL1min1v(C)4.5 molL1min1v(D)8 molL1min1其中反应速率最快的是其中反应速率最快的是_(填编号填编号)。解析解析(1) A(g)2B(g) 3C(g)nD(g)起始起始4 mol6 mol转化转化1 mol2 mol3 mol5 min末末 3 mol4 mol3 mol(3)根据同一反应中、同一时间段内、各物质的反应速率之比根据同一反应中、同一时间段内、各物质的反应速率之比等于计量数之比；等于计量数之比；所以所以v(B) v(D)0.2 mol/(Lmin) 0.2 mol/(Lmin)2 n，n2。(4)把所有速率都换算成把所有速率都换算成A的反应速率；的反应速率；v(A)5 mol/(Lmin)由由v(B)6 mol/(Lmin)知，知，v(A)3 mol/(Lmin)由由v(C)4.5 mol/(Lmin)知，知，v(A)1.5 mol/(Lmin)由由v(D)8 mol/(Lmin)知，知，v(A)4 mol/(Lmin)故选。故选。答案答案(1)1.5 mol/L/L(2)0.2 mol/(2)0.2 mol/(Lmin)(3)2(4)