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化学反应与能量综合复习

教学目标：

1．化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。

2．了解化学电池的化学反应基础(氧化还原反应)及研制新型电池的重要性。

3．认识化学反应的速率、化学平衡、反应限度；控制反应条件对生产、生活及科学研究的意义，解决提高燃料燃烧效率等一些实际问题。

教学重点：化学反应中能量变化、原电池工作原理、化学速率和平衡状态

教学难点：原电池的应用、化学平衡状态

教具准备：多媒体课件

教学过程：

一、

化学反应与能量变化

1.从化学键的角度理解

在化学变化前后，参加反应的原子的种类和个数并没有改变，只是进行了原子之间的重组和整合；原子进行重组、整合的过程，实际上就是反应物中化学键断裂和生成物中化学键形成的过程。由于反应物中化学键的断裂要消耗能量，而生成物中化学键的形成要释放能量，因此我们将化学反应中能量变化表示为

旧化学键断裂吸收能量反应物――――――――――――→新化学键形成释放能量生成物

这样，当反应中吸收的能量大于释放的能量时，反应表现为吸收能量，该反应为吸热反应；

当反应中吸收的能量小于释放的能量时，反应表现为放出能量，该反应为放热反应。

【典例1】

已知：①1 mol H2分子中化学键断裂时需吸收436 kJ 的能量；②1 mol Cl2分子中化学键断裂时需吸收243 kJ的能量；③由氢原子和氯原子形成1 mol HCl分子时释放

431 kJ 的能量。则1 mol H2和1 mol Cl2反应生成氯化氢气体时的能量变化为(

) A.放出能量183 kJ

B.吸收能量183 kJ C.吸收能量248 kJ

D.吸收能量862 kJ 回顾复习：常见的放热反应和吸热反应想

2、从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析，如图所示。

【典例2】下列叙述中不正确的是

（

）

A.放热反应在常温下不一定能够发生

B.反应物总能量高于生成物总能量的反应是放热反应

C.旧键断裂要放热，新键产生要吸热

D.吸热反应在常温下有可能发生

二、原电池

1、原电池的工作原理

【典例3】下列关于原电池的叙述中正确的是

（

）

A．正极和负极必须是两种不同的金属

B．原电池是把化学能转化成电能的装置

C．原电池工作时，正极和负极上发生的都是氧化还原反应

D．锌、铜和盐酸构成的原电池工作时，锌片上有6.5g锌溶解，正极上就有0.1g氢气生成

2、原电池工作原理的应用

①比较金属活动性

作负极的金属活动性强，作正极的金属活动性弱；

②改变化学反应速率

如：在Zn和稀硫酸反应时，滴加少量CuSO4溶液，则Zn置换出的铜和锌能构成原电池的正负极，从而加快Zn与稀硫酸反应的速率；

③设计原电池

如：把Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋设计成原电池，可用Fe作负极，铜(或石墨)作正极，FeCl3溶液作电解质溶液；

④保护金属设备

如：船体是钢铁材料，在海水中易被腐蚀，在船体外壳焊接上比铁活泼的金属(如Zn)，则构成以Zn、Fe为电极的原电池，Zn被消耗掉而Fe得到保护。

3、化学电源

【典例4】固体氧化物燃料电池是由美国西屋(Westinghouse)公司研制开发的。它以固体氧化锆－氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2)在其间通过。该电池的工－作原理如下图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。下列判断正确的是(

)

A.有O2放电的a极为电池的负极

B.O2移向电池的正极

－C.b极对应的电极反应为2H2－4e＋2O2===2H2O －－D.a极对应的电极反应为O2＋2H2O＋4e===4OH

三、化学反应速率和限度

化学反应速

（1．）表示方法

通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。

（2）数学表达式及单位

Δcv＝，单位为mol·L－1·min－1或mol·L－1·s－1。

Δt（3）规律

同一反应在同一时间内，用不同物质来表示的反应速率可能不同，但反应速率的数值之比等于这些物质在化学方程式中的化学计量数之比。

【典例5】某温度时，在2 L容器中X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示。由此分析，该反应的化

学方程式为___________________________________；

从反应开始至2 min时，Z的反应速率为___________ 2．化学平衡状态

一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率相等，反应体系中所有参加反应的物质－－

的质量或浓度保持不变的状态。

【典例6】可逆反应：状态的标志的是

＋O2(g)在体积固定的密闭容器中进行，达到平衡

(

) ①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2 ②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO ③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态

④混合气体的颜色不再改变的状态

⑤混合气体的密度不再改变的状态

⑥混合气体的压强不再改变的状态

⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态

A．①④⑥⑦

C．①③④⑤

B．②③⑤⑦

D．全部

【课后巩固】

1.应中，属于氧化还原反应同时又是吸热反应的是

A．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应

B．铝与稀盐酸

C．灼热的炭与CO2反应

D．甲烷与O2的燃烧反应

2.10mL 1mol/L盐酸与锌粒的反应，采取下列措施能使反应速率加快的是：①升高温度；②改用100mL 3mol/L盐酸；③多用300mL 1mol/L盐酸；④用等量锌粉代替锌粒

A．①③④

B．①②④

C．②③④

D．①②③

3.2L容器中发生反应N2＋3H2

2NH3，经一段时间后NH3的物质的量增加了2.4 mol，这段时间内用氢气表示的反应速率为0.6mol /（L·s），则这段时间为

A．6 s

B．4 s

C．3 s

D．2 s 4．氧燃料电池已用于航天飞机。以30%KOH溶液为电解质的这种电池在使用时的电极反应如下：2H2＋4OH－4e==4H2O 、O2＋2H2O＋4e==4OH

。

下列说法错误的是

．．A．氢气通入正极，氧气通入负极

B．燃料电池的能量转化率不能达到100% C．供电时的总反应为：2H2＋O2 ==== 2H2O

D．产物为无污染的水，属于环境友好电池

5.定温度下可逆反应N2(g) + 3H2(g)

2NH3(g) 达平衡的标志是

－－－－

A．v正(N2) = v逆(N2)

B．v正(N2) = 3v正(H2) C．v正(H2) = 2/3 v逆(NH3)

D．N2、H2、NH3的体积比为1︰3︰2 6 反应：3A(g)＋B(g)===2C(g)＋2D(g)在不同条件下，反应速率分别为：

①v(A)＝0.6 mol·L1·min1

－－②v(B)＝0.45 mol·L1·min1

－－③v(C)＝0.015 mol·L1·s1

－－④v(D)＝0.45 mol·L1·min1

－－则此反应在不同条件下进行得最快的是

A．②③

C．②④

B．①③

D．①

7.镁、铜在不同的电解质溶液分别构成原电池A、B、C如图所示，回答下列问题：

（1）指出两池的负极材料：A池______；

B池_______；C池

。（填元素符号）

（2）写出两极的电极方程式：

①A池：正极_______________

，负极_______________

；

②B池：正极_______________

，负极_______________

；

③C池：正极_______________

，负极_______________

。

（3）通过构成原电池的几个组成部分来看，判断原电池的负极除了考虑金属的活泼性外还要考虑____________________

。

8.学反应2A（g）B（g）+D（g）在四种不同条件下进行，B、D起始浓度为0，反应物A的浓度（mol/L）随反应时间（min）的变化情况如下表：

实验

序号

1 时

间

浓

度

温

度

0 1.10 0.80 0.60 20 0.630 40 50 0.560 0.50 0.50 0.6800 0 1.7 0.50.57 0.50 0 0.52 3 800 0

800 1.0 0.70.90.50 0.63 0.50 0 0.60 0.6

2 2 5 0 0 根据上表数据，完成下列填空：

（1）在实验1，反应在10至20 min时间内平均速率为_____

mol/(L·min)。

（2）在实验2，反应经20 min就达到最大限度，可推测实验2中还隐含的条件是________。

（3）设实验3达平衡前的平均反应速率为v3，实验1达平衡前的反应速率为v1，则v3________（填“＞”“=”或“＜”）v1。