化学能与电能PPT课件

第二章化学反应与能量第二节化学能与电能(1)学习目标：1、了解化学能与电能之间的相互转化关系2、初步认识原电池的概念、原理、组成条件、电极名称、电极反应和总反应及原电池的应用。3、通过反应物之间电子转移的探究，理解原电池的形成是氧化还原的本质的拓展和应用。重点：原电池的概念、原理、组成及应用难点：原电池的原理、组成条件、电极反应和总反应。现代社会中使用最为普遍的能源？•电能——又称电力（二次能源）•电力是怎样产生的？一、化学能与电能的相互转化化学能（燃料）热能机械能电能燃烧蒸汽发电机（蒸汽轮机）（2）存在的问题：经多次转换，能量损耗大，燃料的利用率低；环境污染严重。（1）能量转换：1、火力发电（3）燃烧的本质是氧化还原反应，而氧化还原反应的本质是电子转移。2、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实验2-4（工作原理）现象：锌片不断溶解，铜片上有气泡产生，电流表的指针发生偏转。结论：电路中有电流通过，化学能转变成了电能。电子流出，电流流入电子流入，电流流出（2）电极名称：模拟动画（3）电极反应式负极：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。（电流方向呢？）（6）原电池组成条件①两种活泼性不同的金属（或其中一种为能导电的非金属，如“碳棒”）作电极其中较活泼金属为负极。较不活泼金属（或非金属）为正极（正极一般不参与电极反应，只起导电作用）。②电解质溶液（做原电池的内电路，并参与反应）③形成闭合回路④能自发地发生氧化还原反应两极一液一连线练习下列装置中属于原电池的是：〇〇〇〇〇ZnZnZnZnZnC（石墨）CFePbFeCuCuFeC稀H2SO4稀H2SO4HCl溶液稀H2SO4稀H2SO4稀H2SO4CH3COOH溶液CuCl2溶液CuCl2溶液酒精①②③④⑤⑥⑦⑧⑥④⑦④负极（Fe）：Fe-2e-=Fe2+正极(C)：2H++2e-=H2↑总反应式：Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑电极反应式：⑥负极(Zn)：Zn-2e-=Zn2+正极(Pb)：2H++2e-=H2↑总反应式：Zn+2CH3COOH=(CH3COO)2Zn+H2↑⑦负极(Fe)：Fe-2e-=Fe2+正极(Cu)：Cu2++2e-=Cu总反应：Fe+CuCl2=FeCl2+Cu（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组成原电池，发生原电池反应而使钢铁遭到腐蚀防止钢铁腐蚀：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-作业：P.36科学探究1、画出装置图2、指出正负极3、写出电极反应式P.391、31314主要知识点化学反应速度化学平衡化学反应速率是研究在单位时间内反应物或生成物浓度的变化。化学平衡是研究反应进行的方向和反应进行的程度（转化率）.化学反应速率、平衡图象分析15一化学反应速度1.反应速率的表示：例:在2升的密闭容器中加入1摩尔A和4摩尔B有发生下列可逆应:A(g)+3B(S)2C(g)。5分钟时测得生成了1摩尔C.求:①5分钟末容器中各物质的浓度②在5分钟末VA、VC各是多少？V=)/(时间LmoltCA(g)+3B(S)2C(g)起始浓度转化浓度5分钟末的浓度0.5//B是固体不计算浓度00.5+0.5－0.25///0.25///(mol/L)VA=05.0525.0(mol/L·分)Vc=1.055.0(mol/L·分)VA:VC=1:2162.影响化学反应速度的因素:因素内因:反应物的性质(主要因素)(不同的反应具有不同的性质)外因:温度:温度高反应快浓度:浓度大反应快压强:压强大反应快催化剂:明显加快在其他条件不变的条件下:说明：(1)反应物是固体,液体时改变压强对反应速度无影响。(2)催化剂在反应前后质量不变;不同的反应需不同的催化剂;催化剂在一定的温度范围内活性最大;催化剂遇有害物质会“中毒”。(3)以上四种因素对可逆反应中的正、逆反应速度都会产生影响。171.（1）写出Na2S2O3溶液和H2SO4溶液反应的离子方程式：（2）下列各组实验中溶液变浑浊的先后顺序是：__________A.0.1mol/LNa2SO3和H2SO4各5ml，加水5ml，反应温度为10OCB.0.1mol/LNa2SO3和H2SO4各5ml，加水10ml，反应温度为10OCC.0.1mol/LNa2SO3和H2SO4各5ml，加水10ml，反应温度为30OCD.0.2mol/LNa2SO3和H2SO4各5ml，加水10ml，反应温度为30OCDCAB巩固练习：S2O32-+2H+→S↓+SO2↑+H2O181、化学平衡状态的定义：一定条件下，可逆反应里，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态二化学平衡vt0V正v逆V正=v逆此时的反应速率是指瞬时速率。192.平衡的条件、前提、本质、特点逆等动定变——可逆反应（或可逆过程）——V正=V逆（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，各组分含量保持恒定——条件改变，平衡移动化学平衡的建立与途径无关。例如：2SO2+O22SO3在相同的条件下，正向投入2molSO2和1molO2或逆向投入2molSO3,当反应达到平衡时，各物质的平衡含量相等。20能够说明N2+3H22NH3反应在密闭容器中已达到平衡状态的是：①容器内N2、H2、NH3三者共存②容器内N2、H2、NH3三者浓度相等③容器内N2、H2、NH3的浓度比恰为1:3:2④tmin内生成1molNH3同时消耗0.5molN2⑤tmin内，生成1molN2同时消耗3molH2⑥某时间内断裂3molH-H键的同时，断裂6molN-H键⑦容器内质量不随时间的变化而变化⑧容器内压强不随时间的变化而变化⑨容器内密度不再发生变化⑩容器内的平均摩尔质量不再发生变化平衡状态的判断（⑥⑧⑩）213、化学平衡常数的应用•对于mA(g)+nB(g)⇌pC(g)+qD(g)•K=。CCp*CDqCAm*CBn22对于mA(g)+nB(g)⇌pC(g)+qD(g)•K越大，说明平衡体系中生成，它的正向反应进行得越，转化率越；•反之，反应程度就越不，转化率越。•一般情况下K时，该反应进行的就比较完全。影响化学平衡常数的因素K只受影响，与其它条件无关234.平衡移动原理（勒沙特列原理）如果改变影响平衡的一个条件（浓度、温度、压强等），平衡就向能够使这种改变减弱的方向移动。具体分述如下：改变的条件平衡移动的方向增大[反应物]或减小生成物浓度减小[反应物]或增大生成物浓度升高体系温度降低体系温度增大体系压强减小体系压强催化剂对化学平衡移动没有影响，能缩短达到平衡所需的时间。正反应方向逆反应方向吸热反应方向放热反应方向气体体积缩小的方向气体体积增大的方向24练习1氢氧化镁在水中存在下列平衡：Mg(OH)2(固）Mg2++2OH–加入下列物质可使Mg(OH)2固体减少的是：A.碳酸钠B.硫酸镁C.硝酸铵D.氢氧化钠25练习题22.已知：CO(g)+NO2(g)CO2(g)+NO(g)在一定条件下达到化学平衡后，降低温度，混合物的颜色变浅下列关于该反应的说法正确的是____________A.该反应为放热反应B.降温后CO的浓度增大C.降温后NO2的转化率增加D.降温后NO的体积分数增大E.增大压强混合气体的颜色不变F.恒容时，通入He气体，混合气体颜色不变G.恒压时，通入He气体，混合气体颜色不变ACDF26练习题31.痛风是以关节炎反复发作及产生肾结石为特征的一类疾病，关节炎产生的原因是在关节滑液中形成了尿酸钠晶体：Ur-(aq)+Na+NaUr(s)其中Ur-表示尿酸根离子。第一次关节炎发作大都在脚趾或手指的关节处，这说明（）A.尿酸钠水溶液成酸性B.该反应为放热反应C.该反应为吸热反应B27化学反应速率和化学平衡图象281、化学反应速率图象分析（1）看起点和终点分清反应物和生成物，浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物，生成物多数是以原点为起点。看下图：写反应方程式0.51.51.02.0物质的量CAB时间A+B=C213反应速率之比=反应方程式的系数之比291、化学反应速率图象分析(2).看变化趋势分清正反应和逆反应;分清放热反应和吸热反应;分清“突变”和“渐变”V正V逆V'正V'逆V时间此图表示：增大反应物浓度时，正反应、逆反应的速率变化情况30看图：说出反应起始时是从正反应；还是从逆反应开始？然后是改变什么条件？化学平衡向什么方向移动？V正V逆V'正V'逆V时间31看图：说出反应起始时是从正反应；还是从逆反应开始？然后是改变什么条件？化学平衡向什么方向移动？突变V正V逆V'正V'逆答：逆反应开始。降温或减压。平衡向正反应方向移动。时间V32看图：说出反应起始时是从正反应；还是从逆反应开始？然后是改变什么条件？化学平衡向什么方向移动？V正V逆V'正V'逆=起始量不为0突变答：正、逆反应同时开始。加催化剂或。平衡不移动。时间V331、化学反应速率图象分析V正V逆看图：说出反应起始时是从正反应；还是从逆反应开始？化学平衡向什么方向移动？V时间答：逆反应开始。平衡向正反应方向移动。34V正V逆V时间此图合理吗？为什么？35时间VV正V逆看图：说出反应起始时是从正反应；还是从逆反应开始？化学平衡向什么方向移动？36转化率温度01.01107Pa1.01106Pa1.01105Pa二.化学平衡图象的解法转化率——压强——温度曲线TmA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)+Qm+np+qQ0等温线37200C300C100C转化率压强0二.化学平衡图象的解法mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)+QPm+np+qQ0看图技巧：图象中有三个量时，“定一看二”，再看曲线的变化趋势。等压线38200C300C100C二.化学平衡图象的解法mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)+QPm+np+qQ0看图技巧：图象中有三个量时，“定一看二”，再看曲线的变化趋势。等压线压强0A%物质百分含量——压强——温度曲线39物质百分含量——时间曲线500C300CmA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)+QC%时间0t1t2看图技巧：先拐先平衡，先平衡则速率快。Q040转化率——时间曲线1.01107Pa1.01106PamA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)+QA转化率时间0t1t2看图技巧：先拐先平衡，先平衡则速率快。m+np+p41物质百分含量——时间曲线mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)+Q时间P1P2?P1P2m+np+q042物质产率——时间曲线mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)+Q时间T1T2产率04302A(g)+B(g)2C(g)T2P1T1P2T1P1C%tP1P2正反应是热反应.440转化率——时间曲线mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)+Q1.01107Pa1.01106PaA转化率时间m+n=p+p450浓度——平衡——时间曲线mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(s)+QA或BC时间浓度t1t2t3此图在t2时，如果是加热，那么Q值是大于0，还是小于0？如果是减压，那