化学反应与能量复习.ppt

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1、复习课复习课第二章第二章 化学反应与能量化学反应与能量一一.化学能与热能化学能与热能二二.化学能与电能化学能与电能三三.化学反应速率与限度化学反应速率与限度 学习目标及要点学习目标及要点:1、知道化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要、知道化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。原因。2、了解化学能与热能的相互转化及在生产、生活中的应用、了解化学能与热能的相互转化及在生产、生活中的应用吸热反应、放热反应吸热反应、放热反应。3、说明化学能与电能的转化关系及运用（原电池）、了解、说明化学能与电能的转化关系及运用（原电池）、了解化学电池的化学反应基础（氧化还原反应）。化学电池的化学反

2、应基础（氧化还原反应）。1、化学键的断裂要吸收能量；、化学键的断裂要吸收能量；化学键的形成要放出能量。化学键的形成要放出能量。2、一个化学反应是吸收能量还是放出能、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量，决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。的总能量的相对大小。一、化学能与热能一、化学能与热能一、一、化学反应与能量：化学反应与能量：1、任何化学反应都伴随着能量的变化！任何化学反应都伴随着能量的变化！2、化学键的断裂和形成是化学反应中能、化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。量变化的主要原因。反应物总能量生成物总能量反应物总能量生成物总能量 反应

3、放出能量反应放出能量 EA EB 反应物总能量生成物总能量反应物总能量生成物总能量 反应吸收能量反应吸收能量 反应物反应物 生成物生成物 化学反应旧化学键断裂新化学键形成化学反应旧化学键断裂新化学键形成 （吸收总能量（吸收总能量E1）（放出总能量）（放出总能量E2）当当E1 E2 反应吸收能量反应吸收能量 当当E1 E2 反应放出能量反应放出能量3、常见的放热反应：常见的放热反应：（化学上把放出热量的化学反应叫放热反应）（化学上把放出热量的化学反应叫放热反应）（1）所有的燃烧反应）所有的燃烧反应 （2）酸碱中和反应）酸碱中和反应 （3）大多数的化合反应）大多数的化合反应 （4）金属与酸的反应）

4、金属与酸的反应 （5）铝热反应）铝热反应4、常见的吸热反应：、常见的吸热反应：（化学上把吸收热量的化学反应叫吸热反应）（化学上把吸收热量的化学反应叫吸热反应）（1）晶体）晶体Ba(OH)28H2O+NH4Cl的反应的反应 Ba(OH)2 8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3+10H2O （2）大多数的分解反应大多数的分解反应 （3）以）以H2、CO、C为还原剂的为还原剂的氧化还原反应氧化还原反应1.原电池的定义原电池的定义:化学能转化为电能的装置化学能转化为电能的装置.原电池的实质原电池的实质:化学能转化为电能化学能转化为电能.2.构成原电池的条件构成原电池的条件:(两极两极 一液连成

5、回路一液连成回路)(1)电解质溶液电解质溶液.(2)两个电极两个电极(有活性差有活性差)直接或间接直接或间接地连接在一起地连接在一起,插入电解质溶液中连成回路插入电解质溶液中连成回路.(3)自自发地进行氧化还原反应发地进行氧化还原反应.(判断是否有明显的电流通判断是否有明显的电流通过过).4能自发进行的氧化还原反应能自发进行的氧化还原反应3.原电池的电极原电池的电极:负极负极:失去电子失去电子,发生氧化反应发生氧化反应.正极正极:得到电子得到电子,发生还原反应发生还原反应.电流方向电流方向:正极正极 负极负极 电子流向电子流向:负极负极 正极正极二、化学能与电能二、化学能与电能（7）原电池原理

6、的应用）原电池原理的应用制作化学电源：各种电池制作化学电源：各种电池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，反时，由于锌太纯，反应一般较慢，可加入少量应一般较慢，可加入少量CuSO4以加快反应以加快反应速率速率。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组成原电池，发组成原电池，发生原电池反应而使钢铁遭到腐蚀生原电池反应而使钢铁遭到腐蚀 防止钢铁腐蚀的方法之一：在钢铁的表面防止钢铁腐蚀的方法之一：在钢铁的表面焊接比焊接比Fe更活泼的金属（如更活泼的金属（

7、如Zn），组成），组成原电池后，使原电池后，使Fe成为原电池的正极而得到成为原电池的正极而得到保护。保护。钢铁的析氢腐蚀：负极：钢铁的析氢腐蚀：负极：Fe 2e-=Fe2+正极：正极：2H+2e-=H2钢铁的吸氧腐蚀：钢铁的吸氧腐蚀：负极：负极：2Fe 4e-=2Fe2+正极：正极：2H2O+O2+4e-=4OH-4.电极反应式电极反应式:铜铜.锌锌.稀稀H2SO4组成的原电池组成的原电池负极负极(Zn):失电子失电子 氧化反应氧化反应Zn-2e-=Zn2+电极本身失去电子电极本身失去电子.正极正极(Cu):得电子得电子 还原反应还原反应2H+2e-=H2 电解质溶液中的阳离子得电子电解质溶液

8、中的阳离子得电子.注注:得失电子相等得失电子相等,总反应式总反应式:两式相加两式相加2H+Zn=H2+Zn2+或或 Zn+H2SO4=ZnSO4+H2 1、概念：概念：浓度常用浓度常用mol.L-1，时间常用时间常用s，min。3、单位：、单位：2、数学表达式为：、数学表达式为：Ct三、化学反应速率三、化学反应速率用单位时间内反应物浓度的减少量或生成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）来表示物浓度的增加量（均取正值）来表示mol/(Lmin)或或mol/(Ls)注意注意：1、在同一反应体系中用不同的物在同一反应体系中用不同的物质来表示反应速率时，其数值是可以不同质来表

9、示反应速率时，其数值是可以不同的，但是这些数值都表示的，但是这些数值都表示 反应速反应速率。因此化学反应速率的表示必须说明用率。因此化学反应速率的表示必须说明用哪种物质来做标准。哪种物质来做标准。2、用同一反应体系中用同一反应体系中不同物质不同物质表示表示同同一速率一速率时，其时，其数值比数值比一定一定 化学方程式化学方程式中相应的中相应的化学计量数之比化学计量数之比。3、化学反应速率均用化学反应速率均用 值来表示值来表示.且表示的是且表示的是 速率而不是速率而不是 速率速率.同一个同一个等于等于正正平均平均瞬时瞬时 比较反应的快慢比较反应的快慢,应取同一参照物应取同一参照物4、影响化学反应速

10、率的条件：、影响化学反应速率的条件：影影响响化化学学反反应应速速率率的的条条件件内因内因外因外因物质的性质物质的性质温度、浓度、压强、温度、浓度、压强、催化剂等催化剂等4、影响化学反应速率的因素、影响化学反应速率的因素浓浓 度：度：温温 度：度：催化剂：催化剂：浓度大，反应速率快浓度大，反应速率快 温度高，反应速率快温度高，反应速率快催化剂一般加快反应速率催化剂一般加快反应速率固体的表面积固体的表面积压强压强反应物的状态等反应物的状态等5、化学平衡状态的定义：、化学平衡状态的定义：一定条件下的可逆反应，当正反应速率和一定条件下的可逆反应，当正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的逆反应

11、速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变时，达到化学平衡状态浓度保持不变时，达到化学平衡状态.这就这就是这个反应所能达到的限度。是这个反应所能达到的限度。v平衡特征：平衡特征：逆逆等等动动定定变变：可逆反应（或可逆过程）可逆反应（或可逆过程）：V V正正 =V=V逆逆 不等于零（不同的平衡对应不同的速率）不等于零（不同的平衡对应不同的速率）：平衡时正逆反应均未停止，只是速率相等：平衡时正逆反应均未停止，只是速率相等：平衡时，各组分：平衡时，各组分含量含量保持恒定保持恒定：条件改变，平衡移动：条件改变，平衡移动条件、前提、本质、现象条件、前提、本质、现象其中其中“等等”和和“定定”判断化学反应

12、是否处于平衡状态的关键判断化学反应是否处于平衡状态的关键例：例：N2+3H2 2NH3高温、高压高温、高压 催化剂催化剂任何化学反应都有一定的限度，不同的化学反任何化学反应都有一定的限度，不同的化学反应限度不同。应限度不同。交流交流研讨研讨化学平衡的标志：化学平衡的标志：反应速率反应时间v正v逆正逆 正正逆逆 反应混合物中各组分的浓度保持不变反应混合物中各组分的浓度保持不变ZnCuCuZnCuA AB BC CD DE EF F1.下列哪些装置能构成原电池？下列哪些装置能构成原电池？GG水果水果C.D.G.3、已知空气已知空气锌电池的电极反应为：锌电池的电极反应为：锌片：锌片：Zn+2OH2e

13、=ZnO+H2O 石墨：石墨：1/2O2+H2O+2e=2OH 据此据此判断：锌片是判断：锌片是()A 负极，并被氧化负极，并被氧化 B 负极，并被还原负极，并被还原 C 正极，并被氧化正极，并被氧化 D 正极，并被还原正极，并被还原A 4 4、CuCu、FeFe作两极，稀硫酸作电解质溶液作两极，稀硫酸作电解质溶液的原电池中：的原电池中：CuCu作作_极极,Fe,Fe作作_极极电极反应式是：负极电极反应式是：负极_ 正极正极_总反应式总反应式是是_正正负负Fe-2eFe-2e-=Fe=Fe2+2+2H2H+2e+2e-=H=H2 2Fe+HFe+H2 2SOSO4 4=FeSO=FeSO4 4

14、+H+H2 2或或Fe+2HFe+2H+=Fe2+H2 例：把例：把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，相连时，a为负极；为负极；c、d相连时，电流相连时，电流由由d到到c；a、c相连时，相连时，c极上产生大量气极上产生大量气泡；泡；b、d相连时，相连时，b上有大量气泡产生，上有大量气泡产生，则这四种金属的活动性顺序由强到弱为则这四种金属的活动性顺序由强到弱为 。原电池原理的应用原电池原理的应用5.判断金属的活泼性判断金属的活泼性acdb7、如图装置，电流表、如图装置，电流表G发生偏转，同时发生偏转

15、，同时A极极逐渐变粗，逐渐变粗，B极逐渐变细，极逐渐变细，C为电解质溶液，为电解质溶液，则则A、B、C应是下列各组中的哪一组应是下列各组中的哪一组（）A、A是锌，是锌，B是铜，是铜，C为稀为稀H2SO4 B、A是铜，是铜，B是锌，是锌，C为稀硫酸为稀硫酸 C、A是铁，是铁，B是银，是银，C为为AgNO3溶液溶液 D、A是银，是银，B是铁，是铁，C为为AgNO3溶液溶液 A CABD1、干电池、干电池（一次电池）（一次电池）总反应：Zn+2NH4+=Zn2+2NH3+H2 Zn+2MnO2+2NH4Cl=Mn2O3+ZnCl2+2NH3+H2O电极反应：负极：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）正

16、极：2NH4+2e-=2NH3+H2（还原反应）电解质为电解质为NH4Cl、MnO2和和 淀粉糊形成的糊状混合物淀粉糊形成的糊状混合物有什么不足之处？有什么不足之处？使用不当时有什么危害？使用不当时有什么危害？怎样进行改进？怎样进行改进？随着用电器朝着随着用电器朝着小型化、多功能化发小型化、多功能化发展的要求，对电池的展的要求，对电池的发展也提出了小型化、发展也提出了小型化、多功能化发展的要求多功能化发展的要求。体积小、性能好的碱性锌锰体积小、性能好的碱性锌锰电池应运而生。这类电池的重要特电池应运而生。这类电池的重要特征是电解液由原来的酸性变为离子征是电解液由原来的酸性变为离子导电性更好的碱性

17、，负极也由锌片导电性更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高。放电电流大幅度提高。2、可充电电池、可充电电池铅蓄电池铅蓄电池（二次电池）（二次电池）总反应：总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O总反应：总反应：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4负极：负极：Pb+SO42 2e=PbSO4正极：正极：PbO2+SO42+4H+2e=PbSO4+2H2O负极：负极：PbSO42e=Pb+SO42正极：正极：PbSO4+2H2O 2e=PbO2+SO42+4H+3、新型燃料电池、新型燃料电池 燃料电

18、池不是把燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断而是在工作时，不断从外界输入，同时将从外界输入，同时将电极反应产物不断排电极反应产物不断排出电池出电池电极反应：负极：电极反应：负极：2H2+4OH-4e-=4H2O 正极：正极：O2+2H2O+4e-=4OH-总反应：总反应：2H2+O22H2O例例题题.一一定定条条件件下下，在在密密闭闭容容器器中中，能能表表示示反反应应X(g)+2Y(g)2Z(g)一一定定达达到到化化学学平平衡衡状状态态的的是是（）A.X、Y、Z的物质的量之比为的物质的量之比为1:2:2B.X、Y、Z的浓度不再

19、发生变化的浓度不再发生变化C.容器中的压强不再发生变化容器中的压强不再发生变化D.单位时间内生成单位时间内生成n molX，同时生成同时生成2n molYE.E.单位时间内生成单位时间内生成n molZ，同时生成同时生成2n molY 练习：反应练习：反应 A+3B=2C+2D 在四种不在四种不同条件下的反应速率为：同条件下的反应速率为：(1)v(A)=0.3mol/Ls (2)v(B)=0.6mol/Ls (3)v(C)=0.4mol/Ls (4)v(D)=0.45mol/Ls则该反应速率的快慢顺序为则该反应速率的快慢顺序为。(1)(4)(2)=(3)比较反应的快慢比较反应的快慢,应取同一参

20、照物应取同一参照物练习：练习：1、在、在2L的密闭容器中，发生下列的密闭容器中，发生下列反应：反应：3A(g)+B(g)=2C(g)+D(g)。若最初若最初加入的加入的A 和和B 都是都是4mol，在前在前10sA 的平均的平均反反应应速率为速率为0.12mol/Ls，则，则10s时，容器中时，容器中B的物质的量为的物质的量为 。2、一定温度下，向一容积为、一定温度下，向一容积为2L的真空的真空容器中加入容器中加入1mol氮气，氮气，3mol氢气，氢气，3min后后测得容器内的压强是起始时压强的测得容器内的压强是起始时压强的0.9倍，倍，在此时间内用氢气的变化来表示反应速率在此时间内用氢气的变

21、化来表示反应速率为为 。3.2mol0.1mol/(Lmin)一、化学能与热能一、化学能与热能1、下列说法中正确的是（、下列说法中正确的是（）A.物质发生化学反应都伴随着能量变化物质发生化学反应都伴随着能量变化.B.伴有能量变化的物质变化都是化学变化伴有能量变化的物质变化都是化学变化.C.在一个确定的化学关系中，反应物的总能量与生在一个确定的化学关系中，反应物的总能量与生成物的总能量一定不同成物的总能量一定不同.D.在一个确定的化学关系中，反应物的总能量总是在一个确定的化学关系中，反应物的总能量总是高于生成物的总能量高于生成物的总能量.2、下列变化中属于吸热反应的是（下列变化中属于吸热反应的是

22、（）（1）液态水汽化）液态水汽化 （2）高温锻烧石灰石）高温锻烧石灰石 （3）浓）浓H2SO4稀释（稀释（4）KClO3分解制分解制O2 （5）生石灰与水反应生成熟石灰生石灰与水反应生成熟石灰A、C（2）（4）3、拆开拆开1molH-H键、键、1molN N键分别键分别需要吸收的能量需要吸收的能量为为436KJ,946KJ，形成形成 1molN-H键需放出能量键需放出能量391KJ，则，则1molN2生成生成NH3需需 热量热量 KJ。（不考虑可逆反应）不考虑可逆反应）放出放出92答案：放出、放出、92KJ解释解释：N2+3H2 2NH3生成生成2molNH3形成形成6molN-H键时要放出键时要放出6molX391KJ/mol=2346KJ能量能量,拆开拆开1molN N键和键和3molH-H键时要吸收的总能键时要吸收的总能量为量为946kJ+3molX436KJ/mol=2254KJ,整个过程整个过程表现为放出热量为表现为放出热量为2346KJ-2254KJ=92KJ科学探究 根据所学知识，利用提供的实验用品自己选取材料设计实验电池。看谁设计得又快又多。材料：镁条、铜片、铁片、石墨、金属夹、西红柿、酒精、稀H2SO4、CuSO4溶液、ZnSO4溶液、CH3COOH、导线、烧杯（500mL)