必修二第二章化学反应与能量课件.ppt
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1、目目录录第二章第二章 化学反应与能量化学反应与能量第一节第一节 化学能与热能化学能与热能第一课时第一课时 化学键与化学反应中能量变化的关系化学键与化学反应中能量变化的关系第二课时第二课时 化学能与热能的相互转化化学能与热能的相互转化第二节第二节 化学能与电能化学能与电能第一课时第一课时 化学能转化为电能化学能转化为电能第二课时第二课时 发展中的化学电源发展中的化学电源第三节第三节 化学反应的速率和限度化学反应的速率和限度第一课时第一课时 化学反应的速率化学反应的速率第二课时第二课时 化学反应的限度化学反应的限度 化学反应条件的控制化学反应条件的控制第二章 化学反应与能量第一节 化学能与热能第1
2、课时 化学键与化学反应中能量变化的关系 这一烟火表演消耗了大量的化学能,烟火中不同的色彩是这一烟火表演消耗了大量的化学能,烟火中不同的色彩是燃烧不同的化学物质产生的。燃烧不同的化学物质产生的。化学变化的特征化学变化的特征:化化学学变变化化中中除除有有新新物物质质生生成成外外,常常伴伴随随着着放放热热、发发光光、变变色色、放放出出气气体体、生生成成沉沉淀淀等等现现象象发发生。生。利用化学反应:利用化学反应:一一 是制取新物质;是制取新物质;二二 是利用反应中的能量是利用反应中的能量.一方面,用煤、石油、天然气的燃烧放热来说一方面,用煤、石油、天然气的燃烧放热来说明化学能向热能的转化,人们利用这些
3、化学反明化学能向热能的转化,人们利用这些化学反应获取能量;另一方面,用应获取能量;另一方面,用CaCOCaCO3 3经过高温煅烧经过高温煅烧分解生成分解生成CaOCaO来阐述热能对化学反应的支持作用,来阐述热能对化学反应的支持作用,人们利用热能来完成常温下很难发生的化学反人们利用热能来完成常温下很难发生的化学反应。应。煤、石油和天然气等化石燃料或它们的制品的煤、石油和天然气等化石燃料或它们的制品的燃烧所产生的热能从何而来?与化学物质及化学反燃烧所产生的热能从何而来?与化学物质及化学反应有什么关系?石灰石经高温煅烧生成生石灰,高应有什么关系?石灰石经高温煅烧生成生石灰,高温提供的热能在分解反应中
4、起什么作用?温提供的热能在分解反应中起什么作用?问题探究:化学键:化学键:复习提问:相邻原子间的强烈的相互作用。相邻原子间的强烈的相互作用。拆开拆开1 mol1 mol某键所需的能量叫键能。某键所需的能量叫键能。单位:单位:kJ/molkJ/mol。键能:键能:用化学键的观点来分析化学反用化学键的观点来分析化学反应的本质过程是什么?应的本质过程是什么?一个化学反应的的过程,本质上就是旧一个化学反应的的过程,本质上就是旧化学键化学键断裂断裂和新化学键和新化学键形成形成的过程。的过程。吸收能量吸收能量放出能量放出能量一、化学键与化学反应中能量变化的关系一、化学键与化学反应中能量变化的关系1 1、当
5、物质发生化学反应时,断开反应物中当物质发生化学反应时,断开反应物中 的化学键要的化学键要吸收能量吸收能量;而形成生成物中;而形成生成物中 的化学键要的化学键要放出能量放出能量。2 2、化学键的断裂和形成化学键的断裂和形成是化学反应中能量是化学反应中能量 变化的主要原因。变化的主要原因。?一个化学反应吸收能量还是放出能量是一个化学反应吸收能量还是放出能量是由什么决定的呢?由什么决定的呢?2HH2HH2 2中能量如何变化?中能量如何变化?1mol H1mol H2 2中含有中含有1molH1molHH H,在,在25250 0C C,101kPa101kPa条件条件下,由下,由H H原子形成原子形
6、成1molH1molHH H要放出要放出436kJ436kJ的能量,的能量,而断开而断开1molH1molHH H重新变为重新变为H H原子要吸收原子要吸收436kJ436kJ的能的能量。量。C-H CHC-H CH4 4中能量如何变化?中能量如何变化?1mol CH1mol CH4 4中含有中含有4molC4molCH H,在,在25250 0C C,101kPa101kPa条条件下,由件下,由H H原子形成原子形成1molC1molCH H要放出要放出415kJ415kJ的能量,的能量,而断开而断开1molCH1molCH4 4中所有中所有C CH H要吸收要吸收415kJ415kJ4=1
7、660kJ4=1660kJ的能量。的能量。E(kJ/mol)反应历程反应历程H2+Cl22H+2Cl2HClE=183 kJ/mol 436 kJ/mol(H2)243 kJ/mol(Cl2)2431 kJ/mol=862 kJ/mol以 H2+Cl2 =2HCl 反应为例:旧化学键旧化学键 断断 裂裂新化学键新化学键 形形 成成吸收吸收 能量能量 E1释放释放 能量能量E2反应物反应物生成物生成物当当E1E2 为吸热反应为吸热反应当当E1E2 为放热反应为放热反应化学反应化学反应能量能量守恒守恒反应物总键能反应物总键能 生成物总键能生成物总键能放热反应:放热反应:吸热反应:吸热反应:小结:小
8、结:决于决于 取决于所有断键吸收的总能量与所有取决于所有断键吸收的总能量与所有 形成新键放出的总能量的相对大小形成新键放出的总能量的相对大小反应物的总能量高反应物的总能量高生成物的总能量低生成物的总能量低放放出出能能量量生成物的总能量高生成物的总能量高反应物的总能量低反应物的总能量低决定于反应物的总能决定于反应物的总能量与生成物的总能量量与生成物的总能量的相对大小。的相对大小。化学化学反应反应化学化学反应反应吸吸收收能能量量一个化学反应吸一个化学反应吸收能量还是放出收能量还是放出能量能量放放热热吸吸热热 从整体考虑的角度出发从整体考虑的角度出发小结:小结:能量公式化能量公式化E(反应物)(反应
9、物)E(生成物)(生成物)Q(能量守恒定律)能量守恒定律)E(反应物)(反应物)E(生成物)(生成物)QQ0为放热反应为放热反应Q生成物总能量生成物总能量放热反应:放热反应:吸热反应:吸热反应:反应物总能量反应物总能量生成物总键能生成物总键能反应物反应物总总键能键能 生成物的总能量,生成物的总能量,化学反应化学反应 能量。能量。若反应物的总能量若反应物的总能量 4Q3 B.2Q1+Q2 4Q3 C.Q1 +Q2 b c d Ba b c d Ba c d b a c d b C Cc a b d Dc a b d Db d c a b d c a B判断原电池正、负极的方法判断原电池正、负极的
10、方法1 1、由组成原电池的两极材料判断:、由组成原电池的两极材料判断:一般是活泼的金属为负极一般是活泼的金属为负极活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极2 2、根据电流方向或电子流动方向判断:、根据电流方向或电子流动方向判断:电子流出的一极是负极,电子流进的一极是正极电子流出的一极是负极,电子流进的一极是正极4 4、根据原电池两极发生的变化来判断:、根据原电池两极发生的变化来判断:发生氧化反应的是负极,发生还原反应的是正极发生氧化反应的是负极,发生还原反应的是正极【归纳小结归纳小结】5 5、电极反应现象:、电极反应现象:不断溶解,质量减少为负极;有气体产生
11、不断溶解,质量减少为负极;有气体产生,或质量增加或或质量增加或不变为正极不变为正极3 3、根据内电路离子移动的方向判断:、根据内电路离子移动的方向判断:阳离子移向的一极为正极,阴离子移向的为负极阳离子移向的一极为正极,阴离子移向的为负极制作化学电源制作化学电源加快反应速率:加快反应速率:例如,实验室制例如,实验室制H2时,由于锌太纯,反应一般较慢,时,由于锌太纯,反应一般较慢,可加入少量可加入少量CuSO4以加快反应速率。以加快反应速率。判断金属活动性的强弱判断金属活动性的强弱揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀。揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀。钢铁中含有碳,可与钢铁中含有碳,可与Fe组成原
12、电池,发生原电池反应组成原电池,发生原电池反应而使钢铁遭到腐蚀而使钢铁遭到腐蚀6.6.原电池原理的应用:原电池原理的应用:通常在轮船的尾部和在船壳的水线以下通常在轮船的尾部和在船壳的水线以下 部分,装有一定数量的锌块,请解释原部分,装有一定数量的锌块,请解释原 因。因。思考题思考题原因:原因:轮船的船身一般是用铁轮船的船身一般是用铁做的,装上锌块后,铁跟锌形做的,装上锌块后,铁跟锌形成原电池,此时锌作为负极发成原电池,此时锌作为负极发生氧化反应溶掉,而铁作为正生氧化反应溶掉,而铁作为正极被保护起来不受腐蚀。极被保护起来不受腐蚀。第2课时 发展中的化学电源空气电池空气电池锂电池锂电池(1)干电池
13、的构造是什么样的干电池的构造是什么样的?(2)干电池的负极和正极分别是什么干电池的负极和正极分别是什么?电解质电解质溶液又是什么溶液又是什么?(3)干电池使用久了会发生什么现象干电池使用久了会发生什么现象?思考题思考题(4)什么叫做充电电池什么叫做充电电池?铅蓄电池的构造是什么铅蓄电池的构造是什么样的样的?(5)铅蓄电池负极和正极分别是什么铅蓄电池负极和正极分别是什么?电解质溶电解质溶液又是什么液又是什么?(6)废旧电池是否应该回收废旧电池是否应该回收?为什么为什么?干干电电池池 上图是锌锰干电池上图是锌锰干电池负极负极:Zn-2e-=Zn2+正极正极(C):2NH4+2e-=2NH3+2H2
14、 体积小、性能好的碱性锌锰电池应运而体积小、性能好的碱性锌锰电池应运而生。这类电池的重要特征是电解液由原来的中性生。这类电池的重要特征是电解液由原来的中性变为离子导电性更好的碱性,负极也由锌片改为变为离子导电性更好的碱性,负极也由锌片改为锌粉,反应面积成倍增长,使放电电流大幅度提锌粉,反应面积成倍增长,使放电电流大幅度提高。高。铅蓄电池铅蓄电池负极负极:Pb+SO42-2e-=PbSO4正极正极:PbO2+4H+SO42-+2e-=PbSO4+2H2O总反应总反应:Pb+PbO2+2H2SO4=PbSO4+2H2O放电放电锂电池锂电池 锂是密度最小的金属,用锂作为电池的锂是密度最小的金属,用锂
15、作为电池的负极,跟用相同质量的其他金属作负极相比负极,跟用相同质量的其他金属作负极相比较,使用寿命大大延长。较,使用寿命大大延长。新型燃料电池新型燃料电池 燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内,而是在工作时,不断从外部贮藏在电池内,而是在工作时,不断从外界输入,同时将电极反应产物不断排出电池界输入,同时将电极反应产物不断排出电池负极负极:2H24e-+4OH-=4H2O正极正极:O2+2H2O+4e-=4OH-总反应总反应:2H2+O2=2H2O电极电极:多孔镍多孔镍 电解质电解质:KOH第三节 化学反应的速率和限度 第1课时 化学反应的速率 在化
16、学实验和日常生活中,我们在化学实验和日常生活中,我们经常观察到这样的现象:有的反应进经常观察到这样的现象:有的反应进行的快,有的进行的慢。行的快,有的进行的慢。较慢较慢较快较快很慢很慢很快很快石油的形成石油的形成定向爆破定向爆破新概念新概念不同的化学反应进行的快慢千差万别,快和慢是相对而不同的化学反应进行的快慢千差万别,快和慢是相对而言的,我们以上的判断方法都是言的,我们以上的判断方法都是定性定性地描述反应的快慢。地描述反应的快慢。而在科学研究和实际应用中,往往需要而在科学研究和实际应用中,往往需要定量定量地描述一地描述一个反应的快慢。个反应的快慢。新问题新问题什么是什么是定性定性?什么是?什
17、么是定量定量?例如例如:我们学过物理都知道:我们学过物理都知道:(1 1)光的传播速度是很快的;)光的传播速度是很快的;(2 2)光在空气中的传播速度)光在空气中的传播速度3 310108 8m/sm/s。定性描述定性描述定量描述定量描述新问题新问题那么化学上又是如何那么化学上又是如何定量定量地判断一个化学地判断一个化学反应的快慢的呢?反应的快慢的呢?学科链接学科链接在物理中我们是如何定量地判断一个在物理中我们是如何定量地判断一个物体移动速度快慢的?物体移动速度快慢的?用速度来描述:单位时间内物体移动的距离的大小用速度来描述:单位时间内物体移动的距离的大小v sstt一、化学反应速率一、化学反
18、应速率1.1.定义:定义:2.2.表达式:表达式:3.3.单位:单位:通常用单位时间内通常用单位时间内反应物浓度反应物浓度的的减小量或减小量或生成物浓度生成物浓度的增加量(均取正值)的增加量(均取正值)v=tc=nvtmol/(L.s)=60 mol/(L.min)VV是单位时间内是单位时间内c c的改变量表示,不是用的改变量表示,不是用n n的改变量表示的改变量表示VV是表示某段时间内的平均反应速率,非瞬时速率。是表示某段时间内的平均反应速率,非瞬时速率。例题例题1.在某一化学反应中,生成物在某一化学反应中,生成物B的浓度在的浓度在5s内从内从0.5mol/L变成变成2.0mol/L,在这,
19、在这5s内内B的化学反应速率为的化学反应速率为_。例题例题2.一个一个5L的容器中,盛入的容器中,盛入8.0mol某气体反应物,某气体反应物,5min后,测得这种气体反应物还剩余后,测得这种气体反应物还剩余6.8mol,这种反,这种反应物的化学反应速率为应物的化学反应速率为_。0.3mol/(LS)0.048mol/(Lmin)反应:反应:N N2 2+3H+3H2 2 2NH 2NH3 3在密闭的容器中进行,各物质浓在密闭的容器中进行,各物质浓度随时间变化如下:完成表格并求在度随时间变化如下:完成表格并求在2 s2 s内的这个反应的内的这个反应的平均率平均率。高温、高压高温、高压催化剂催化剂
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