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化学反应与能量教学目标使本章知识系统化知识体系：阅55页55页知识结构一、化学能与热能断开化学键——吸收能量形成化学键——放出能量化学反应中能量变化的主要原因是.化学键的断裂和形成化学反应的特征：有新物质生成，同时伴随着能量的变化。化学键的断裂与形成1、微观：化学反应的实质：练习：氢气在氯气中燃烧时产生苍白色火焰，反应过程中，破坏1mol氢气中的化学键消耗的能量为Q1kJ，破坏1mol氯气中的化学键消耗的能量为Q2kJ，形成1mol氯化氢中的化学键释放的能量为O3kJ。下列关系式中正确的是A．2Q1+2Q2Q3B．Q1+Q2Q3C．Q1+Q22Q3D．Q1+Q22Q32、宏观：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放出能量的反应——∑E反应物∑E生成物吸收能量的反应——∑E反应物∑E生成物练习：下列各图中，表示化学反应正反应是放热反应的是ABCD△H＞0为吸热反应△H＜0为放热反应3、一种能量可以转化为另一种能量，能量是守恒的，这就是能量守恒定律。4、化学反应中的能量变化，通常主要表现为：热量的变化——吸热或者放热。吸热反应：热能化学能放热反应：热能化学能练习：指出下列各种情况下能量转化形式原电池反应：电能化学能电池充电时：化学能电能光合作用：化学能光能练习：吸热反应一定是A．释放能量B．贮存能量C．反应物总能量高于生成物总能量D．反应物总能量低于生成物总能量练习：能量越低，物质越稳定。反应：C(石墨)C(金刚石)是吸热反应，由此可知：A．石墨比金刚石更稳定B．金刚石比石墨更稳定C．金刚石和石墨不能相互转化D．金刚石和石墨可以相互转化已知：2H2(g)+O2(g)＝2H2O(g)放出Q1则：①2H2O(g)＝2H2(g)+O2(g)相同条件下发生的反应：吸收Q1②H2(g)+O2(g)＝H2O(g)21放出Q121③2H2(g)+O2(g)＝2H2O(l)放出Q2(Q2Q1)指出下列过程是放热的还是吸热的：HCl+NaOH=NaCl+H2O放热反应2Al+6HCl=2AlCl3=3H2↑放热反应Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O吸热反应C+H2O（g）==CO+H2吸热反应H2=H+H吸热2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2放热反应放热反应和吸热反应的表示——热化学方程式⑴聚集态：反应物和生成物必须标明聚集态，S-固态、l-液态、g-气态。⑵∆H写在方程式的右边，并用“；”隔开。⑶△H：在恒压条件下，用△H表示反应放出或吸收的热量，△H0-放热、△H0-吸热，单位KJ/mol。⑷计量数：热化学方程式各物质前的化学计量数不表示分子个数，只表示物质的量。可以是整数或简单分数。读法：2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l);∆H＝－571.6kJ/molH2(g)＋1/2O2(g)＝H2O(g);∆H＝－241.6kJ/mol特别指出：△H的单位KJ/mol，mol得涵义——每mol反应。1.在1.01×105Pa时，16gS在足量的氧气中充分燃烧生成二氧化硫，放出148.5KJ的热量，写出S燃烧的热化学方程式2.已知拆开1moLH-H键需消耗436KJ能量、拆开1moL0=O键需消耗496KJ能量、形成1moLH-O键需释放463KJ能量。从化学键的角度分析反应：2H2+O2=2H2O是吸热反应还是放热反应？写出热化学方程式原电池（1）定义：将化学能转变成电能的装置叫做原电池。较活泼金属较不活泼金属负极正极发生氧化反应发生还原反应e-I电子流出，电流流入电子流入，电流流出（2）电极名称：（二）化学能与电能（3）电极反应式（如铜-锌原电池）负极：Zn–2e-=Zn2+氧化反应正极：2H++2e-=H2↑还原反应（4）总反应式（两个电极反应之和）Zn+2H+=Zn2++H2↑Zn+H2SO4(稀)=ZnSO4+H2↑原电池反应的本质是:氧化还原反应。（5）原电池原理：负极发生氧化反应，正极发生还原反应，电子从负极经外电路流向正极，从而产生电流，使化学能转变成电能（6）原电池的构成条件：电解质溶液、形成闭合回路两个电极、CuFe酒精FeCuSO4溶液Cu下列装置中，能构成原电池的是：ZnH2SO4溶液CZnZnH2SO4溶液CFe醋酸溶液CuCuSO4溶液Fe稀H2SO4ABCDEF√√练习：将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极C．两烧杯中溶液的pH值均增大D．产生气泡的速度甲比乙慢ZnCuZnCu稀硫酸甲乙（7）原电池原理的应用①制作化学电源：各种电池②加快反应速率：例如，实验室制H2时，由于锌太纯，反应一般较慢，可加入少量CuSO4以加快反应速率。③判断金属活动性的强弱④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Fe组成原电池，发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：在钢铁的表面焊接比Fe更活泼的金属（如Zn），组成原电池后，使Fe成为原电池的正极而得到保护。钢铁的析氢腐蚀：负极：Fe–2e-=Fe2+正极：2H++2e-=H2↑钢铁的吸氧腐蚀：负极：2Fe–4e-=2Fe2+正极：2H2O+O2+4e-=4OH-练习：镍镉（Ni—Cd）可充电电池在现代生活中有着广泛的应用，它的充放电反应按下式进行：Cd(OH)2+2Ni(OH)2Cd+2NiO(OH)+2H2O由此可知，该电池放电时的负极材料是A．Cd(OH)2B．2Ni(OH)2C．CdD．NiO(OH)充电放电17．（08年江苏化学·5）镍镉（Ni—Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2放电充电有关该电池的说法正确的是A．充电时阳极反应：Ni(OH)2－e-+OH-==NiOOH+H2OB．充电过程是化学能转化为电能的过程C．放电时负极附近溶液的碱性不变D．放电时电解质溶液中的OH-向正极移动A（三）化学反应速率与限度1、化学反应速率是用来描述化学反应过程进行的的物理量。快慢=△nVt常用单位：mol/(L·s）或mol/(L·min）B=△Ct对于一个反应：aA+bB==cC＝△nA:△nB：△nC＝△cA:△cB：△cC有：a:b:c=A:B:C练习：2L密闭容器中发生的如下反应：3X(g)+Y(g)=nZ(g)+2W(g)，开始投入一定量的X和Y，5min时生成0.2molW,同时测得以Z的浓度变化表示的反应速率为0.01mol/（L·min），则n值为A．1B．2C．3D．4反应物的性质影响反应速率的因素（外因）：①浓度：④固体表面积：②温度：③催化剂：⑤其他条件：光、超声波、激光、放射线等决定反应速率的因素（内因）：反应物浓度越大，反应速率越快反应温度越高，反应速率越快使用催化剂能够改变反应速率固体表面积越大，反应速率越快练习：下列措施肯定能提高反应速率的是A．增大反应物用量B．增大压强C．使用催化剂D．适当升高温度2、化学反应限度是用来描述一定条件下的可逆反应所能达到或完成的。最大程度可逆反应的特点：1、同一条件下可向两个相反的方向同时进行2、任何一个可逆反应都不能进行到底。反应开始后，所有物质永远共存练习：向1L容器中充入2molSO3，在一定条件下发生反应，达到平衡时，SO2的浓度不可能为A．1mol/LB．0.75mol/LC．2mol/LD．1.5mol/L3.平衡状态的特点：逆、动、等、定、变V正=V逆达到平衡时，正、逆反应速率相等达到平衡后，体系中各物质c、n、m不再改变动：等：定：只有可逆反应才能建立化学平衡逆：“变”在外界条件改变时，平衡发生改变V正、V逆≠0达到平衡时，反应并未停止化学反应的限度首先决定于反应的化学性质，其次受温度、浓度、压强等条件的影响。正反应速率等于逆反应速率，的反应物与生成物的浓度不再改变时的状态1.同一物质的生成速率等于消耗速率2.不同物质表示的速率方向相反，大小等于系数比化学平衡状态：本质特征V(正)=V(逆)各组分的c不变1.各组分的c、m、n不变2.各组分的物质的量分数、质量分数不变3.体系温度不变时4.若有颜色，则颜色不变5.aA2＋bB2=cC,若a+b≠cn总不变QQ化学交流群：51417113练习1：某温度下，在一固定容积的容器中进行如下反应：H2(g)+I2(g)⇌2HI(g)，下列情况一定能说明反应已达到限度的是（）A．压强不再随时间而改变时B．气体的总质量不再改变时C．混合气体中各组成成分的含量不再改变时D．单位时间内每消耗1molI2，同时有2molHI生成时C练习2：在一定温度下，可逆反应x(g)+3Y(g)⇌2Z(g)达到限度的标志是（）A．Z的生成速率和Z的分解速率相等B．单位时间内生成nmolX，同时生成3nmolYC．压强不再变化D．X、Y、Z的分子个数之比为1：3：2ACQQ化学交流群：51417113练习3、在一定温度下的恒容容器中，当下列物理量不再发生变化时，表明反应：A(s)+3B(g)⇌2C(g)+D(g)已达到平衡状态的是（）•A.混合气体的压强不随时间变化•B.B的生成速率和的消耗速率之比为３：１•C.混合气体的密度不随时间变化•D.B、C、D的分子数之比为３：２：１看压强时要注意状态C4.下列哪种说法可以证明反应N2+3H22NH3达到平衡状态A.1个键断裂的同时，有3个键形成B.1个键断裂的同时，有3个键断裂C.1个键断裂的同时，有6个键断裂D.1个键断裂的同时，有6个键形成NNNNHHNNNNHHNHNH()AC4、化学反应条件的控制意义：可以通过控制反应条件，使化学反应符合或接近人们的期望。提高有利于人类的化学反应的速率、效率和转化率；降低有害于人类的化学反应的速率或隔离会引发反应的物质；控制特定环境中的特殊反应，如定向爆破、火箭发射等。三、发展中的化学电源1.干电池()极：Zn–2e-==Zn2+()极：2NH4++2MnO2+2e-==2NH3+Mn2O3+H2O随着用电器朝着小型化、多功能化发展的要求，对电池的发展也提出了小型化、多功能化发展的要求。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高。2、充电电池()极：Pb+SO42--2e-==PbSO4()极：PbO2+4H++SO42-+2e-==PbSO4+2H2O锂电池锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，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。氢氧燃料电池3、燃料电池燃料电池的反应方程式：2H2+O2==2H2O()极：O2+2H2O+4e-==4OH-4e-()极：2H2–4e-==4H+碱性条件下正极：O2+2H2O+4e-==4OH-电解质溶液的酸碱性对电极反应的影响负极：2H2–4e-==4H+负极：2H2–4e-==4H+正极：O2+4H++4e-==2H2O酸性条件下负极：2H2+4OH-–4e-==4H2O正极：O2+2H2O+4e-==4OH-—有效地防止电解质溶液对外壳的腐蚀中性条件下：改变燃料正极：O2+2H2O+4e-==4OH-H2正极：O2+2H2O+8e-==8OH-负极：CH4+10OH-–8e-==CO32-+7H2OCH4+2O2==CO2+2H2OCH4+2O2+2OH-==CO32-+2H2OCH4负极：2H2+4OH-–4e-==4H2O（7）原电池原理的应用①制作化学电源②加快反应速率：例如，实验室制H2时，由于锌太纯，反应一般较慢，可加入少量CuSO4以加快反应速率。③判断金属活动性的强弱④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Fe组成原