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1、2022秋高中化學 第二章 化學反應與能量學案 新人教版必修2 學習目標 1.進一步熟悉化學鍵的斷裂和形成是化學反應中能量變化的主要原因(化學鍵的斷裂要吸收能量,化學鍵的形成要放出能量)。知道一個化學反應是吸收能量還是放出能量,決定于反應物的總能量與生成物的總能量的相對大小。知道化學能與熱能的相互轉化,了解化學能轉化為熱能在生產(chǎn)、生活中的應用及其對人類文明發(fā)展的貢獻。 2.能舉例說明化學能與電能的轉化關系及其應用,初步了解化學電池的化學反應基礎(氧化還原反應)及研制新型電池的重要性。 3.通過實例認識化學反應的速率及其影響因素,知道化學反應有一定的限度,并在此基礎上認識控制反應條件

2、對生產(chǎn)、生活及科學研究的意義,初步認識提高燃料燃燒效率的重要性和途徑。 自主學習 一、化學反應中的能量變化 1.吸熱反應與放熱反應 (1)吸熱反應: ①概念:　　　　　　的化學反應;? ②從總能量角度分析:　　　　　　　　　小于　　　　　　　　　　;? ③從鍵能角度分析:　　　　　　　　　　　大于　　　　　　　　　　　　;? ④常見的吸熱反應:大多數(shù)分解反應、NH4Cl(s)與Ba(OH)2·8H2O(s)反應等。 (2)放熱反應: ①概念:　　　　　　　的化學反應;? ②從總能量角度分析:　　　　　　大于　　　　　　　　　　;? ③從鍵能角度分析:　　　　　　　　　　

3、小于　　　　　　　　　　　　　　;? ④常見的放熱反應:大多數(shù)化合反應、燃燒反應、中和反應、活潑金屬和酸反應等。 (3)根據(jù)你對吸熱反應和放熱反應理解判斷正誤,并給予解釋。 ①吸熱反應很難進行,放熱反應較易進行。 ②吸熱反應一定需要加熱或點燃,放熱反應一定不用加熱或點燃。 2.化學反應中能量變化的計算 (1)用E(反應物)表示反應物的總能量,E(生成物)表示生成物的總能量,ΔQ表示能量變化,則: ΔQ=　　　　　　　　　。? (2)用Q(吸)表示反應物分子斷鍵時吸收的總能量,Q(放)表示生成物分子成鍵時放出的總能量,ΔQ表示能量變化,則:ΔQ=　

4、　　　　　　。? 二、原電池 1.原電池工作原理 (1)負極和正極: ①負極: a.電極材料—　　　　　的金屬;? b.電子流向—　　　　　電子的一極;? c.反應類型—　　　　　反應的一極;? d.離子流向—　　　　　流向的一極。? ②正極: a.電極材料—　　　　　的金屬或能導電的非金屬;? b.電子流向—　　　　　電子的一極;? c.反應類型—　　　　　反應的一極;? d.離子流向—　　　　　流向的一極。? (2)電極反應式的書寫。 負極:還原劑-ne-氧化產(chǎn)物; 正極:氧化劑+ne-還原產(chǎn)物。 2.原電池原理的應用 (1)加快化學反應速率; (2)

5、比較金屬活動性強弱; (3)防止金屬的腐蝕(設計成原電池的正極); (4)設計化學電源。 三、化學反應速率和限度 1.化學反應速率 (1)化學反應速率的三種計算方法 ①定義式法 公式v= ②關系式法 化學反應速率之比=物質的量濃度變化之比=物質的量變化之比=化學計量數(shù)之比 ③三段式法 (2)影響化學反應速率的因素 增大化學反應速率的五種方法:　　　　　　;　　　;　　　;　　　　　;　　　　　　　。? 2.化學反應的限度 (1)判斷以下三種說法的正誤。 ①反應物完全轉化成生成物。 ②化學反應停止了。 ③外界條件改變對平衡狀態(tài)無影響。

6、 (2)判斷以下兩種說法的正誤。 ①各組分的濃度相等證明反應達到平衡狀態(tài)。 ②各組分的分子數(shù)等于化學計量數(shù)之比證明反應達到平衡狀態(tài)。 課內(nèi)探究 一、化學反應中的能量變化 【例1】下圖1是等質量的Na2CO3、NaHCO3粉末分別與足量的鹽酸發(fā)生反應時的情景,產(chǎn)生CO2氣體的體積較多的A試管中加入的固體試劑是　　　。? 圖1 圖2 實驗過程中我們還能感受到Na2CO3與鹽酸反應時是放熱反應,而NaHCO3與鹽酸反應時表現(xiàn)為吸熱。在A、B兩試管中的此反應過程中,反應體系的能量變化的總趨勢分別對應于圖2中的:A—　　　,B—　　　[填

7、寫“(a)”或“(b)”]。? 【例2】化學反應中的能量變化是由化學反應中舊化學鍵斷裂時吸收的能量與新化學鍵形成時放出的能量不同引起的。如下圖為N2(g)和O2(g)反應生成NO(g)過程中的能量變化,下列說法正確的是(　　) N2(g)和O2(g)反應生成NO(g)過程中的能量變化 A.通常情況下,NO比N2穩(wěn)定 B.通常情況下,N2(g)和O2(g)混合能直接生成NO C.1 mol N2(g)和1 mol O2(g)具有的總能量小于2 mol NO(g)具有的總能量 D.1 mol N2(g)和1 mol O2(g)反應放出的能量為180 kJ [練習1]下列說法正確的

8、是(　　) A.需要加熱才能發(fā)生的反應一定是吸熱反應 B.化學反應中的能量變化都表現(xiàn)為熱量變化 C.任何放熱反應在常溫下一定能發(fā)生反應 D.反應物和生成物所具有的總能量決定了反應是放熱還是吸熱 [練習2]下列反應中生成物的總能量高于反應物的總能量的是(　　) A.碳酸鈣受熱分解 B.乙醇燃燒 C.鈉與水反應 D.氧化鈣溶于水 二、原電池 【例3】研究人員研制出一種鋰水電池,可作為魚雷和潛艇的儲備電源。該電池以金屬鋰和鋼板為電極材料,以LiOH為電解質,使用時加入水即可放電。關于該電池的下列說法中不正確的是(　　) A.水既是氧化劑又是溶劑 B.放電時正極上有氫氣生成 C

9、.放電時OH-向正極移動 D.總反應為:2Li+2H2O2LiOH+H2↑ 【例4】對銅—稀硫酸—鋅組成的原電池裝置中,當導線中有1 mol電子通過時,理論上的兩極變化是(　　) ①鋅片溶解了32.5 g　②鋅片增重了32.5 g?、坫~片上析出1 g氫氣?、茔~片上析出1 mol氫氣 A.①③ B.①④ C.②③ D.②④ [練習3]在如圖所示的裝置中,a的金屬活潑性比氫強,b為石墨棒,關于此裝置的各種敘述不正確的是(　　) A.石墨棒上有氣體放出,溶液pH變大 B.a是正極,b是負極 C.導線中有電子流動,電子從a極到b極 D.a極上發(fā)生了氧化反應 [練習4]高鐵電池是

10、一種新型可充電電池,與普通高能電池相比,該電池能長時間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應為: 3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH,下列敘述不正確的是(　　) A.放電時負極反應為:Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2 B.放電時正極發(fā)生氧化反應 C.放電時每轉移2 mol電子,反應的鋅的質量是65 g D.放電時化學能轉化為電能 三、化學反應速率和限度 【例5】已知反應N2+3H22NH3,下列說法能說明該反應處于化學平衡狀態(tài)的是(　　) ①v(N2生成)=v(N2消耗),②N2、H2、NH3的分子數(shù)之比為1∶3∶2,③單位時間內(nèi)生成

11、2 mol NH3,同時消耗1 mol N2,④N2、H2、NH3的物質的量不再發(fā)生變化。 A.①④ B.②③ C.②③④ D.①③④ 【例6】在一密閉容器里裝有氮氣和氫氣。反應開始時,氮氣的濃度為2 mol·L-1,氫氣的濃度為5 mol·L-1,反應2 min后,測得容器中氮氣的濃度為1.8 mol·L-1。2 min后氫氣的濃度為多少?這2 min內(nèi)氮氣的平均反應速率是多少?氫氣和氨氣的平均反應速率各是多少?2 min內(nèi)氮氣、氫氣和氨氣的反應速率之比為多少? [練習5]反應3X(g)+Y(g)2Z(g)+2W(g)在2 L密閉容器中進行,5 min后Y減少了0.5 mol,則此反應

12、的平均速率v為(　　) A.v(X)=0.05 mol/(L·min) B.v(Z)=0.10 mol/(L·min) C.v(Y)=0.10 mol/(L·min) D.v(W)=0.10 mol/(L·s) [練習6]一定溫度下,在2 L的密閉容器中,X、Y、Z三種氣體的物質的量隨時間變化的曲線如圖所示,下列描述正確的是(　　) A.反應開始到10 s,用Z表示的反應速率為0.158 mol/(L·s) B.10 s后,該反應停止進行 C.反應的化學方程式為2X(g)+Y(g)2Z(g) D.反應開始到10 s時,平均反應速率:v(X)=v(Y)=0.039 5 mo

13、l/(L·s) 參考答案 自主學習 一、1.(1)①吸收熱量　②反應物具有的總能量　生成物具有的總能量?、鄯磻锓肿訑嗔褧r吸收的總能量　生成物分子成鍵時釋放的總能量 (2)①釋放熱量?、诜磻锞哂械目偰芰俊∩晌锞哂械目偰芰俊、鄯磻锓肿訑嗔褧r吸收的總能量　生成物分子成鍵時釋放的總能量 (3)①錯誤;吸熱反應、放熱反應只是從能量變化的角度分析的,吸收熱量的化學反應是吸熱反應,放出熱量的化學反應是放熱反應,與反應的難易無關。 ②錯誤;吸熱反應、放熱反應與反應條件無必然的關系。有些吸熱反應常溫下就能進行,如NH4Cl(s)與Ba(OH)2·8H2O(s)的反應;有些放熱反應需要加熱或點

14、燃才能發(fā)生,如木炭的燃燒。 2.(1)E(生成物)-E(反應物) (2)Q(吸)-Q(放) 二、1.(1)①a.較活潑　b.流出　c.發(fā)生氧化　d.陰離子 ②a.較不活潑　b.流入　c.發(fā)生還原　d.陽離子 三、1.(2)增大反應物濃度　增大壓強　升高溫度　加入催化劑　增大固體反應物的表面積 2.(1)①錯誤?？赡娣磻蟹磻锊荒?00%的轉化,反應物和生成物共存。 ②錯誤。反應達到化學平衡狀態(tài)時,反應并沒有停止,實際上正反應與逆反應始終在進行,只是正反應速率等于逆反應速率。 ③錯誤。任何化學平衡狀態(tài)均是相對的、有條件的,當外界條件變化時,化學平衡狀態(tài)也會發(fā)生相應的變化。 (

15、2)①錯誤,②錯誤。反應達到化學平衡狀態(tài)時各組分的濃度保持不變,但不一定相等,也不一定等于化學計量數(shù)之比。 課內(nèi)探究 一、【例1】解析:Na2CO3、NaHCO3的質量相等,則NaHCO3的物質的量多,與足量鹽酸反應時產(chǎn)生的CO2也多。由已知Na2CO3與鹽酸反應是放熱反應,而NaHCO3與鹽酸反應時表現(xiàn)為吸熱,說明Na2CO3與鹽酸的總能量大于生成物的總能量,而NaHCO3與鹽酸的總能量小于生成物的總能量。 答案:碳酸氫鈉(NaHCO3)　(b)　(a) 【例2】答案:C [練習1]解析:放熱反應和吸熱反應都是在一定條件下發(fā)生的,反應開始需要加熱的反應可能是吸熱反應也可能是放熱反應

16、,A、C錯誤;化學反應的能量變化可以表現(xiàn)為很多方面,如轉化為熱能、電能、光能等,B錯誤;化學反應是放熱還是吸熱主要取決于反應物和生成物所具有的總能量的相對大小,D正確。 答案:D [練習2]解析:生成物總能量高于反應物總能量,說明該反應是吸熱反應,A是吸熱反應;乙醇燃燒、鈉與水反應、氧化鈣溶于水均是放熱反應,B、C、D錯誤。 答案:A 二、【例3】解析:原電池放電時OH-是向負極移動的,所以C是錯誤的。這種電池名稱叫鋰水電池,可推測其總反應為:2Li+2H2O2LiOH+H2↑,再寫出其電極反應如下: 負極:2Li-2e-2Li+; 正極:2H2O+2e-2OH-+H2↑; 結合

17、選項分析A、B、D都是正確的。 答案:C 【例4】解析:銅—稀硫酸—鋅原電池電極反應式為:負極:Zn-2e-Zn2+,正極:2H++2e-H2↑,故1 mol電子通過電路之后有32.5 g鋅溶解,1 g氫氣從銅電極析出。 答案:A [練習3]解析:電極a、b與電解質溶液稀硫酸組成原電池。因a是活潑性排在氫之前的活潑金屬,故a為電池的負極,b為正極。a極發(fā)生氧化反應,b極發(fā)生還原反應。由于正極放電消耗H+,溶液中c(H+)減小,pH增大,在外電路中,電子由a極流出經(jīng)電流表流向b極。 答案:B [練習4]解析:該電池放電時負極發(fā)生氧化反應:Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2,正極發(fā)生

18、還原反應,電路中每1 mol鋅(65 g)反應,轉移2 mol電子,A、C正確,B錯誤;放電時,作原電池,化學能轉化為電能,D正確。 答案:B 三、【例5】答案:A 【例6】答案:c(H2)=4.4 mol/L　v(N2)=0.1 mol/(L·min)　v(H2)=0.3 mol/(L·min)　v(NH3)=0.2 mol/(L·min) v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)=1∶3∶2 [練習5]解析:據(jù)題意知: v(Y)=0.5 mol÷2 L÷5 min=0.05 mol/(L·min), v(X)=0.15 mol/(L·min), v(Z)=v(W)=0.10 mol/(L·min),故B正確。 答案:B [練習6]解析:反應開始到10 s,用Z表示的反應速率為1.58 mol÷2 L÷10 s=0.079 mol/(L·s),A錯誤;10 s后,反應達到平衡狀態(tài),但沒有停止進行,B錯誤;據(jù)圖可知,10 s時X、Y、Z三種物質的物質的量變化量分別是0.79 mol、0.79 mol、1.58 mol,故反應為X(g)+Y(g)2Z(g),C錯誤;反應開始到10 s時,v(X)=v(Y)=0.79 mol÷2 L÷10 s=0.039 5 mol/ (L·s),D正確。 答案:D