归纳与整理教学实录及点评

第二章《化学反应与能量》章末复习导学案

【学习目标】

1．通过归纳整理，巩固化学能与热能的关系。

2．通过练习与归纳，能正确书写常见燃料电池电极反应式和电池反应式。

3．通过讨论与交流、能正确判断化学平衡状态。

【学习重点】燃料电池电极反应式的书写方法，化学平衡状态的判断。

【同步学习】一、化学能与热能

含义

符号

单位

反应热（宏观）

化学反应中吸收或放出的热量

Q kJ·mol-1

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Q>0，反应吸收热量（E反应物总能量＜E生成物总能量，为

反应）

Q<0，反应放出热量（E反应物总能量＞E生成物总能量，为

反应）

与能量变化的关系

2、常见的放热反应和吸热反应

（1）常见的放热反应：

①所有的燃烧与缓慢氧化；②酸碱中和反应（中和热）；③金属与酸、水反应制氢气；

④大多数化合反应（特殊：C＋CO2=2CO是吸热反应）；⑤铝热反应

注：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成1 mol液态水时的反应热叫做中和热．

ⅱ. 强酸和强碱的稀溶液反应才能保证H+(aq)+OH-(aq)====H2O(l)中和热均为57.3 kJ·mol-1，而弱酸或弱碱在中和反应中由于电离吸收热量，其反应热小于57.3 kJ·mol-1；ⅲ.以生成1 mol水为基准．

（2）常见的吸热反应：

①. C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应如：

②. 盐和碱的反应如Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl＝BaCl2＋2NH3↑＋10H2O ③.多数分解反应如KClO3、KMnO4、CaCO3的分解等。（但过氧化氢的分解是放热反应）

④.水解，弱电解质的电离

注：反应条件与吸放热无关。

（3）放热反应与吸热反应的比较

ⅰ. 必须是酸和碱的稀溶液，因为浓酸溶液和浓碱溶液在相互稀释时会放热

类型

比较

定义

放出热量的化学反应

吸收热量的化学反应

放热反应

吸热反应

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形成原因

与化学键变化的关系

形成条件

一次能源

不可再生资源

能源

活动一：巩固化学能与热能的关系

例1. 1 molH–I 键的键能是299KJ。

1mol I – I 键的键能是151KJ，

1mol H–H键的键能是436KJ，

则H2（g）+I2（g）=2HI（g）的反应是

（

）

A. 吸热反应

B. 放热反应

C. 分解反应

D. 可逆反应

例2. 2C + O2 = 2CO，2CO + O2 = 2CO2

都是放热反应。据此推断，下列说法不正确的是（

）

A. 12gC所具有的能量一定高于28gCO所具有的能量

B. 56gCO和32gO2所具有的总能量大于88gCO2所具有的总能量

C. 12gC和32gO2所具有的总能量大于44gCO2所具有的总能量

D. 将一定质量的碳燃烧，生成CO2比生成CO时放出的热量多

归纳小结：化学反应的基本特征是

；化学反应中能量变化的微观原因是

，宏观因素是

。物质能量越低越

。常见的散热反应类型有

，常见的放热反应类型有

。

对应练习1．一般硫粉含有S（单斜）和S（正交）两种同素异形体。已知常温下：S(单斜)＋O2(g) =SO2(g) 1mol S（单斜）完全燃烧放出297.16 kJ能量；S(正交)＋O2(g) = SO2(g) 1mol S（正交）完全燃烧放出296.83kJ能量，下列说法错误的是

（

）

A．S(g) ＋

O2(g) = SO2(g)，1mol S（g）完全燃烧放出的能量大于297.16 kJ

核能

（一次能源经过加工、转化得到的能源称为二次能源）

电能（水电、火电、核电）、蒸汽、工业余热、酒精、汽油、焦炭等

新能源

利用历史

常规能源

资源

资源

资源

性质

水能、风能、生物质能

煤、石油、天然气等化石能源

太阳能、风能、地热能、潮汐能、氢能、沼气

反应物具有的总能量

生成物具有的总能量

生成物分子成键时释放出的总能量

反应物分子断裂时吸收的总能量

反应物具有的总能量

生成物具有的总能量

生成物分子成键时释放出的总能量

反应物分子断裂时吸收的总能量

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B．单斜硫转变为正交硫的能量变化可用右图表示

C．常温下正交硫比单斜硫稳定

D．单斜硫转化为正交硫的反应是放热反应

对应练习2．白磷与氧可发生如下反应：P4+5O2=P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为：P—P

akJ·mol—1、P—O bkJ·mol—1、P=O ckJ·mol—1、O=O

dkJ·mol—1。

根据图示的分子结构和有关数据估算1mol P4发生上述反应放出的能量是（

）

A．（6a+5d－4c－12b）kJ·mol—1

B（4c+12b－6a－5d）kJ·mol—1

C．（4c+12b－4a－5d）kJ·mol—1

二、化学能与电能

【基础知识梳理】

1．日常生活中的三种电池

(1)碱性锌锰干电池——一次电池

正极反应：

；

负极反应：_____________________________________________________；

总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。

(2)锌银电池——一次电池

负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；

正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－；

总反应：_________________________________________。

(3)二次电池(可充电电池) 铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是__________，正极材料是________。

①放电时的反应

a．负极反应：_______________________________________________；

b．正极反应：_________________________________________________；

c．总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。

②充电时的反应

a阴极反应：_________________________________________________________________；

b．阳极反应：_______________________________________________________________；

活动二：巩固燃料电池电极反应式的书写

（4a+5d－4c－12b）kJ·mol

D．—1

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例3．某燃料电池以熔融的K2CO3（其中不含O2-和HCO3-）为电解质，以C8H18为燃料，以空气为氧化剂，以具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极。试回答下列问题：

（1）写出该燃料电池的化学反应方程式：

。

（2）写出该燃料电池的电极反应式，正极：

。

负极：

。

归纳小结：1．燃料电池总反应式方程式的书写

因为燃料电池发生化学反应的最终产物与燃料燃烧的产物相同，可根据燃料燃烧反应写出燃料电池的总反应式，但要注意燃料的种类。若是氢氧燃料电池，其总反应式不随电解质的状态和电解质溶液的酸碱性变化而变化，即2H2+O2=2H2O。若燃料是含碳元素的可燃物，其电池总反应式就与电解质的状态和电解质溶液的酸碱性有关，如甲烷燃料电池在酸性电解质中生成

和

，在碱性电解质中生成

和

。

2．燃料电池正极反应式的书写

因为燃料电池正极反应物一般是氧气，正极反应的本质是O2得电子生成O2-离子，在酸性溶液中O2-离子与

结合生成

，在碱性或中性溶液中O2-离子与

结合生成

，在熔融碳酸盐环境中O2-离子与

结合生成

，O2-离子在某些固体电解质中可存在。

3．燃料电池负极反应式的书写

一般燃料电池的负极反应式采用间接方法书写，即先写出总反应式和正极反应式，然后在

守恒的基础上用总反应式减去正极反应式即得负极反应式。

对应练习3．写出下列燃料电池电极反应式及总反应式。

（1）C2H6燃料电池，电解质为KOH溶液

负极：___________________________，正极：______________________________ 总反应：_________________________________________________ （2）CH3OH燃料电池，电解质为KOH溶液

负极：______________________________________，正极：__________________________ 总反应：_________________________________________________ （3）H2S燃料电池，电解质为酸性溶液

负极：_______________________________，正极：________________________________ 总反应：_________________________________________________ （4）铝、空气燃料电池（海水）

负极：__________________________，正极：_______________________________ 总反应：_________________________________________________

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对应练习4．有一种新型“锂、空气电池”，可用做充电电池和燃料电池，该电池放电时的示意图如下。下列有关叙述中不正确的是

（

）

A．放电时负极的电极反应式为Li－e- === Li＋

B．放电时正极的电极反应式为

O2＋2H2O＋4e- === 4OH-

C．负极锂每减少7 g，电路中通过1 mol电子

D．电流由金属锂极经外电路流向空气极

对应练习5．某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H，其基本结构如图，电池总反应可表示为：2H2＋O2===2H2O，下列有关说法正确的是(

) A．电子通过外电路从b极流向a极

B．b极上的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－

C．每转移0.1 mol电子，消耗

1.12 L的H2

D．H＋由a极通过固体酸电解质传递到b极

三、化学反应的速率和限度

1．表示方法

通常用单位时间内反应物浓度的________或生成物浓度的________来表示。

2．数学表达式及单位

Δcv＝Δt，单位为________________或____________________________________________。

3．化学反应速率与化学计量数的关系

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________，但反应速率的数值之比等于这些物质在化学方程式中的______________之比。

如在反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)中，存在v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝a∶b∶c∶d

4．化学反应中各物质浓度的计算模式——“三段式”

(1)写出有关反应的化学方程式。

(2)找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。

(3)根据已知条件列方程式计算。

例如：反应

mA

＋

nBpC 起始浓度(mol·L－1)

a

b

c

nxpx转化浓度(mol·L－1)

x

m

m

＋

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nxpx某时刻浓度(mol·L)

a－x

b－m

c＋m

－1化学平衡状态

①定义:在一定条件下可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应体系中所有参加反应的物质的质量和浓度保持不变的状态。

②特征: 逆:化学平衡研究的对象是可逆反应；

等:

正逆反应速率相等且不等于0，

；

动:化学平衡是一种动态平衡，看似静止其实反应一直在进行；

定:反应物和生成物的质量和浓度保持不变；

变:外界条件改变，平衡也随之改变。

③化学平衡状态的标志（变量不变）

(1)

反应体系中同一物质的消耗速率和生成速率相等

；

(2)平衡时混合物中各组分的含量保持不变

各组分的物质的量浓度、质量分数、物质的量分数、体积分数(有气体参加的可逆反应)、反应物的转化率等保持不变。

活动三：巩固化学平衡状态的判断方法

例4．在一定温度下的定容容器中，当下列物理量不再发生变化时，不能表明可逆反应A（固）+2B（气）

C（气）+D（气）已达到平衡状态的是(

) A．混合气体的压强

B．混合气体的密度

C．B的物质的量浓度

D．反应放出的热量

讨论交流：对于密闭容器中的可逆反应：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，根据对化学平衡是否能判断已达平衡

①各物质的物质的量或各物质的量的分数一定

1．混合物体系中②各物质的质量或各物质的质量分数一定

各成分的含量

③各气体的体积或体积分数一定

④总体积、总压强、总物质的量一定

概念的理解，判断下列各情况下，是否达到平衡（一定是、不一定是）。

可能的情况举例

①单位时间内消耗了m mol A，同时生成m mol A

同时消耗了p mol C

2．正、逆反应速②单位时间内消耗了n mol B，率的关系

③v(A)：v(B)：v(C)：v(D)=m：n：p：q ④单位时间内生成n mol B，同时消耗q mol D 3．压强

①其他条件不变，m+n≠p+q时，总压强一定

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②其他条件不变，m+n=p+q时，总压强一定

4．平均相对分子①当m+n≠p+q时，M一定

质量M 5．温度

6．体系密度

7．其他

对应练习6．可逆反应∶2NO22NO+O2在密闭容器中反应，达到平衡状态的标志是

（

）

①单位时间内生成n molO2的同时生成2n molNO2

②单位时间内生成n molO2

的同时，生成2n molNO

③用NO2、NO、O2

的物质的量浓度变化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

混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态

A.①④⑥

B.②③⑤

C.①③④

D.①②③④⑤⑥

2SO3(气)

②当m+n=p+q时，M一定

其他条件一定时，绝热体系温度一定

其他条件一定时，密度一定

组成成分有颜色时，体系颜色不再变化

【反馈练习】1．在一密闭容器中进行反应：

2SO2(气)＋O2(气) －1已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 mol·L－1、0.1 mol·L－1、0.2 mol·L。当反应达到平衡时，可能存在的数据是(

) A．SO2为0.4 mol·L－1，O2为0.2 mol·L－1

C．SO3为0.4 mol·L－1

B．SO2为0.25 mol·L－1

D．SO2、SO3均为0.15 mol·L－1

2．在某合成氨厂合成氨的反应中，测得合成塔入口处气体N2、H2、NH3的体积比为6∶18∶1，出口处气体N2、H2、NH3的体积比为9∶27∶8，则氮气的转化率为

（

）

A．75%

B．50%

C．25%

D．20% 3．将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆圈中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环(b)，如图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘少。下列说法正确的是(

) A．液滴中的Cl―由a区向b区迁移

B．液滴边缘是正极区，发生的电极反应为：O2+2H2O+4e－= 4OH－

C．液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe2＋由a区向b区迁移，与b区的OH―形成Fe(OH)2，进一步氧化、脱水形成铁锈

D．若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为Cu-2e－= Cu2+

4．如题图所示，将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中，铁锈环(b)腐蚀区(a)

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再加入含有适量酚酞和NaCl的琼脂热溶液，冷却后形成琼胶（离子在琼胶内可以移动），下列叙述正确的是

A．a中铁钉附近呈现红色

B．b中铁钉上发生还原反应

C．a中铜丝上发生氧化反应

D．b中铝条附近有气泡产生

5．将V1mL1.0mol·L-1 HCl溶液和V2mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度，实验结果如右图所示（实验中始终保持V1＋V2＝50mL）。下列叙述正确的是（

）

A．做该实验时环境温度为22℃

B．该实验表明化学能可能转化为热能

C．NaOH溶液的浓度约为1.0mol/L·L-1

D．该实验表明有水生成的反应都是放热反应

6．磷酸燃料电池是目前较为成熟的燃料电池，其基本组成和反应原理如下：下列说法不正确的是(

) A．在改质器中主要发生的反应为CXHY＋XH2O

XCO＋(X＋Y/2)H2

B．移位反应器中的反应为CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)

C．负极排出的气体主要是H2O蒸气

D．该电池正极的电极反应为O2＋4H＋＋4e－2H2O 7．镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染，且镁原电池放电时电压高而平稳，使镁原电池越来越成为人们研制绿色原电池的关注焦点。其中一种镁原电池的反应为：xMg＋Mo3S4

下列说法错误的是

(

) A．放电时，负极反应为Mg－2e－Mg2＋

MgxMo3S4，B．放电时，Mo3S4发生氧化反应

C．放电过程中Mg2＋向正极迁移

D．放电时，正极反应为Mo3S4＋xMg2＋MgxMo3S4－2xe－

8．右图装置的电池反应方程式为

负极反应式为

正极反应式为

9、铅蓄电池是常用的化学电源，其电极材料是Pb和PbO2，电解液为稀硫酸。工作时该电池总反应式为PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，

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据此判断：

(1)铅蓄电池的负极材料是________；

(2)工作时，负极电极方程式为

，当负极质量增加4.8g时，转移电子的个数为

(3)工作时，电解质溶液中阴离子移向________极；

⑷用该电池电解水，当电路转移电子0.2mol时，产生H2在标准状态的体积为

。

10、Ⅰ.在恒温条件下将一定量X和Y的混合气体通入一容积为2 L的密闭容器中，X和Y两物质的浓度随时间变化情况如下图。

(1) 该反应的化学方程式为(反应物或生成物用符号X、Y表示)：

______________________。

(2) X物质在

b点和d点时哪个反应速率大？_______。

⑶

前10min X的反应速率为

Ⅱ.下图是可逆反应X2＋3Y2列叙述正确的是________ A．t1时，只有正方向反应

B．t2时，反应达到限度

C．t2～t3，反应不再发生

D．t2～t3，各物质的浓度不再发生变化

第二章《化学反应与能量》章末复习导学案答案

活动一：

例1

（

B

）

例2.

（

A

）对应练习1．

（

B

）对应练习2．（

B

）

（1）

2C8H18+ 25 O2=16CO2+18H2O

。

（2）正极：

25O2+100e- +50CO250CO32-

。

负极：

2C8H18—100e-+50CO32-

66CO2+18H2O

。

（3）

在通入的空气中加入

CO2

,CO2

可以从电池负极产生的气体获得

对应练习4（

D

）

对应练习5．(

D

)

例4．(

B

)

对应练习6．

（

A

）

【反馈练习】1(

B

)

2．（

B

）

3．(

B

) 4．（

B

）

5．（

B

）

6.(

C

)

7．(

B

) 8

Cl2+SO2+2H2O2HCl+H2SO4

负极反应式为

SO2—2e-+2H2O4H++SO42-

正极反应式为

Cl2+2e-2Cl-

。

9、（1）Pb （2）Pb-2e—+SO42—=PbSO4

6.02×1022

（3）负

（4）2.24L 10、I （1）Y2X

（2）d

（3）0.04mol·L-1·min-1

II.BD 2Z在反应过程中的反应速率(v)与时间(t)的关系曲线，下

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