归纳与整理优质教案设计

第六章

化学反应与能量

能力层级

考试内容

识记

知道化学键断裂和形成是化学反应中能量变化的主√

要原因

通过实例了解化学能与热能的转化

举例说明化学能与电能的转化关系及其应用

认识研制新型电池的重要性

认识化学反应的速率和化学反应的限度

了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用

认识提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制√

新型电池的重要性

常见的有：

①燃烧反应

②活泼金属与酸反应

1. 化学能与热能

(1)化学反应中能量变化的原因：化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因，其中断键吸收能量，成键放出能量。

(2)吸热反应、放热反应与反应物、生成物总能量的关系

反应物的总能量＞生成物的总能量，反应放出能量，这样的反应属于放热反应。

反应物的总能量＜生成物的总能量，反应吸收_能量，这样的反应属于_吸热反应。

(3)常见的吸热反应和放热反应

化学能转化为热能——放热反应

③中和反应等

热能转化为化学能——吸热反应

常见的有：煅烧石灰石、焦炭和CO2反应生成CO、碳和水蒸气在高温下反应、Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl的反应等

(4)中和热：是指酸碱的稀溶液发生中和反应生成1 mol H2O(液态)所释放的热量

2．化学能与电能

(1)原电池的定义——将化学能转变为电能的装置叫做原电池。

(2)原电池的原理：以锌铜原电池为例，填写下表：

√

√

√

√

√

理解

简单应用

综合运用

电极

正极(＋)铜

反应类型

还原反应

电极反应

铜片：_2H＋2e－＋的增加来表示化学反应速率。

Δc公式：v＝

Δt 单位：mol/(L·s)、mol/(L·min) 说明：①反应速率只取正值，为平均值；②表－===H2↑

锌片：Zn－2e负极(－)锌

氧化反应

===Zn

2＋示反应速率时要注明是用某物质来表示的，用不同物质来表示同一反应的反应速率，其数值不一定相同，但其数值之比应等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。

(2)影响化学反应速率的外界因素：一般而言增大浓度、升高温度、加入催化剂反应速率加快。另外增大固体表面积，有气体参加的反应增大压强也能加快反应速率。

(3)化学反应的限度

化学反应的限度是用化学平衡状态来描述的。

①定义：在一定条件下的可逆反应，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变时的状态，叫做化学平衡状态，简称化学平衡。

②化学平衡的特征：

逆：可逆反应

动：动态平衡：v总＝0，v正＝v逆

定：当一个可逆反应达到平衡时，所有参与物质的浓度和可观测的性质都保持恒定。

等：正逆反应速率相等；

变：平衡可以发生移动。即一个化学平衡可以被打破，并在新的条件下建立起新的平衡。

一、典型例题分析

【例1】 (2013年湖南省学业水平考试真题)负极(如锌片)失去的电子通过导线流向正极(如铜片)，在电解质溶液中，电解质电离产生的阳离子(如H)向正极移动，在正极上得到电子。从而在整个电路中形成了电流，实现化学能向电能的转换

(3)构成原电池条件

①有两种活动性不同的金属(或一种是非金属导体)作电极。

②电极材料均插入电解质溶液中(能自发进行氧化还原反应)。

③两极相连形成闭合电路。

(4)原电池的电极判断

负极：①发生氧化反应的一极，②电子流出的一极，③较活泼的金属

正极：①发生还原反应的一极，②电子流入的一极，③较不活泼的金属或非金属

(5)常见的电池

①干电池

②充电电池(又称二次电池) ③燃料电池

3．化学反应的速率和限度

(1)化学反应速率

化学反应速率是用来衡量化学反应快慢程度。通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度＋

下列反应属于吸热反应的是(

) A．钠与水反应

B．镁带在空气中燃烧

C．碳酸钙高温分解

D．硝酸与氢氧化钠溶液反应

【答案】 C 【例2】 (2013年湖南省学业水平考试真题)工业上合成氨反应：N2＋3H22NH3，欲增大反图是某学生设计的一个原电池，若要装置中电流计发生偏转，则M、N两电极的组成材料是(

)

A．Zn、Zn

B．Zn、Cu C．Cu、Cu D．石墨、石墨

【答案】 B 【例6】(2011年湖南省学业水平考试真题)在H2O2分解实验中，当加入少量MnO2粉末时，H2O2的分解速率增大。该实验中使H2O2分解速率增大的主要因素是(

) A．温度

B．催化剂

C．反应物的接触面积

D．反应物的浓度

【答案】 B 【例7】下列关于化学反应与能量的说法正确的是(

) A．中和反应是吸热反应

B．燃烧属于放热反应

C．化学键断裂放出能量

D．反应物总能量与生成物总能量一定相等

【答案】 B 应速率，下列措施可行的是(

) A．降低温度

B．减小压强

C．减小H2的浓度

D．使用催化剂

【答案】 D 【例3】 (2012年湖南省学业水平考试真题)已知反应：2H2O2===2H2O＋O2↑，下列条件下，反应速率最大的是(

) A．10℃，5 mL 3% H2O2溶液

B．10 ℃，5 mL 5% H2O2溶液

C．30 ℃，5 mL 5% H2O2溶液

D．30 ℃，5 mL 5% H2O2溶液且加入少量MnO2

【答案】 D 【例4】 (2012年湖南省学业水平考试真题)下列为原电池装置的是(

)

【答案】 A 【例5】(2011年湖南省学业水平考试真题)右【例8】(2011年湖南省学业水平考试真题)能源是影响全球经济和生活的重要因素，目前人类已开发和利用的能源中，氢气是最理想的清洁能源之

点燃一，已知反应：2H2＋O2=====2H2O。试回答下列问题：

(1)该反应为____________反应(填“吸热”或“放热”)；

(2)当生成18 g H2O时，H2O的物质的量是__________(填字母代号)。

A．1 mol

B．1 mol/L

C．1 g/mol 【答案】 (1)放热

(2)A 二、重点关注

本考点考试大纲要求考生：①知道化学键断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。②通过实例了解化学能与热能、电能的转化。③认识化学反应的速率和化学反应的限度。④了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用。⑤认识提高燃料的燃烧效率和开发高能清洁燃料的作用。2014年从能量转化角度以及从化学反应速率和化学平衡出考题的可能性很大。

1．下列说法中，不正确的是(

) ．．．A．化学反应都伴随着能量变化，通常表现为热量变化

B．当反应物的总能量大于生成物的总能量时，发生的反应为放热反应

C．在加热或点燃条件下才能发生的反应一定属于吸热反应

D．化学能与光能也能转化

【答案】 C 2．下列过程一定释放出能量的是(

) A．化合反应 B．分解反应

C．分子拆成原子 D．原子变成分子

【答案】 D 3．已知键能：H—H为436 kJ·mol，H—F为565 kJ·mol，H—Cl为431 kJ·mol，H—Br为366 kJ·mol。根据键能判断下列分子受热时最稳定的是(

) A．HF B．HCl C．HBr D．H2

【答案】 A 4．铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中，锌片是(

) A．阴极 B．正极

C．阳极 D．负极

【答案】 D 5．下列关于燃料充分燃烧的说法，错误的是．．(

) A．空气量越多越好

B．应通入适量空气

C．固体燃料燃烧前要粉碎

D．液体燃料燃烧时可以以雾状喷出

【答案】 A 6．已知25 ℃、101 kPa下，石墨、金刚石分别燃烧时放出热量：

C(石墨)＋O2(g)===CO2(g)，放出热量393.51 kJ/mol

C(金刚石)＋O2(g)===CO2(g)，放出热量395.41 kJ/mol 据此判断：下列叙述中不正确的是(

) ．．．A．石墨比金刚石稳定

B．相同质量的石墨和金刚石，金刚石含有的化学能多些

－1－1－1－1

C．石墨转化为金刚石是吸热反应

D．石墨转化为金刚石是放热反应

【答案】 D 7．有A、B、C、D四种金属。将A与B用导线连接起来，浸入电解质溶液中，B为正极。将A、D分别投入等浓度盐酸中，D比A反应剧烈。将铜浸入B的盐溶液中，无明显变化。如果把铜浸人C的盐溶液中，有金属C析出。据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是(

) A．D>C>A>B B．D>A>B>C C．D>B>A>C D．B>A>D>C 【答案】 B 8．随着人们生活质量的不断提高，各种电池的使用量明显增加，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是(

) A．利用电池外壳的金属材料

B．防止电池中的汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染

C．不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品

D．回收其中的石墨电极

【答案】 B 9．化学反应2A＋B===3C＋4D在四种不同条件下进行，分别测定反应速率，其中反应最快的是(

) A．vB＝0.3 mol/(L·s)

B．vA＝0.5 mol/(L·s)

C．vC＝0.8 mol/(L·s)

D．vD＝1.0 mol/(L·s)

【答案】 A 10．把下列四种X溶液分别加入到四个盛有10 mL 2 mol/L盐酸的烧杯中，均加水稀释到50 mL，此时X和盐酸缓慢反应。其中反应速率最大的是(

) A．20 mL 3 mol/L的X溶液

B．20 mL 2 mol/L的X溶液

C．10 mL 4 mol/L的X溶液

D．10 mL 2 mol/L的X溶液

【答案】 A 11．在一定条件下，可逆反应2SO2＋O218182SO3达到平衡后，充入O2，则O将存在于(

) A．O2

B．O2、SO3

C．SO2、SO3

D．SO2、O2、SO3

【答案】 D 12．可逆反应2NO2N2O4(N2O4是无色气体)在某条件下已达到化学平衡，下列有关说法中不正．．确的是(

) ．A．生成NO2的速率与生成N2O4的速率之比为2∶1

B．反应的容器中颜色保持不变

C．2NO2和N2O4的物质的量之比为2∶1

D．N2O4的物质的量保持不变

【答案】 C 13．冰箱制冷剂氟氯甲烷在高空中受紫外线辐射产生Cl原子，并发生化学反应：

Cl＋O3―→ClO＋O2；ClO＋O3―→Cl＋2O2下列说法中不正确的是(

) ．．．A．反应后O3将转变为O2

B．Cl原子是总反应的催化剂

C．氟氯甲烷是总反应的催化剂

D．Cl原子反复起分解O3的作用

【答案】 C 14．氢氧燃料电池以H2为还原剂，O2为氧化剂，电极为多孔镍，电解质溶液为30%的KOH溶液。有关电极反应如下：

正极：O2＋4e＋2H2O===4OH

负极：2H2—4e＋4OH===4H2O 下列叙述中不正确的是(

) ．．．A．供电时的总反应为：2H2＋O2===2H2O B．产物为水，属于环境友好电池

C．放电时正极区碱性升高，负极区碱性降低

D．放电时阴离子移向正极

【答案】 D 15．(2013年湖南省学业水平考试真题)下列各组材料中，能组成原电池的是(

)

两极材料

插入稀硫酸

溶液

【答案】 A 16．化学反应处于平衡状态时，下列说法正确的是(

) A．反应不再进行

B．反应物浓度等于生成物浓度

C．反应物质量等于生成物质量

D．各组分浓度不再随时间而变化

【答案】 D 溶液

A Zn片、Cu片

B Cu片、Cu片

NaCl 植物油

酒精

C Zn片、Cu片

D Zn片、Cu片

－－－－17．可逆反应2SO2＋O2下达到化学反应的限度时(

) 2SO3在一定条件①消耗2 mol SO2的同时生成2 mol SO3

②SO2、O2与SO3的物质的量之比为2∶1∶2

③反应混合物中，SO3的质量分数不再改变

A．①② B．①③

C．只有③ D．只有①

【答案】 C 18．下列说法中正确的是(

) A．凡是物质的化学变化都伴随着能量的变化

B．凡是物质的化学变化就一定只伴随着化学能与热能的转化

C．凡是吸热反应都需要人为加热

D．凡是放热反应都不需要人为加热

【答案】A 19．原电池是(

) A．把光能转变成了化学能

B．把化学能转变成光能

C．把热能转烃成了电能

D．把化学能转变成了电能

【答案】D 20．下列化学电池不易．．造成环境污染的是(

) A．铅蓄电池 B．锌锰电池

C．镍镉电池 D．氢氧燃料电池

【答案】D 21．下列关于能量转换的认识不．正确．．的是(

) A．电解水生成氢气和氧气时，电能主要转化为化学能

B．绿色植物进行光合作用时，太阳能转主要化为化学能

C．煤燃烧时，化学能主要转化为热能

D．白炽灯工作时，电能全部转化为光能

【答案】D 22．在一定条件下反应A2(g)＋B2(g) 2AB(g)达到化学反应的限度时(

) A．单位时间内生成n

mol A2的同时，生成n

mol的AB B．容器内的总压强不随时间而变化

C．单位时间内生成2n mol AB的同时，生成n

mol的B2

D．单位时间内，生成n

mol A2的同时，生成n

mol的B2

【答案】C 23．有A、B、C三块金属浸泡在稀硫酸中，用导线两两相连组成各种原电池。若A、B相连，A为负极；B、C相连，B上有气泡逸出；A、C相连，A极减轻。则三种金属的活动性顺序由强到弱排列为______________。

【答案】A＞C＞B 24．将Zn投入一定浓度一定体积的盐酸中，H2的生成速率与时间的关系如图所示，试解释图中曲线变化的原因(纵坐标为H2的生成速率，横坐标为时间)。

答：①__________________________；

②______________________________。

【答案】①反应开始时，反应放热，反应速率较快

②随着反应的进行，HCl物质的量浓度变小，反应速率又变慢

25．(1)从能量转化的角度看，原电池是利用氧化还原反应将________________的装置，如由铜锌组成的原电池，锌为________极，发生__________，电极反应式为____________________，电子从__________极经导线流向__________极。

(2)市场上出售的热敷袋，其主要成分是铁屑、碳粉、木屑和少量氯化钠、水等。热敷袋启用之前用塑料袋使之与空气隔绝，启用时，打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量，使用完后发现大量铁锈。从化学的角度看，此热敷袋实际上是一个原电池装置，该原电池中，______作正极，发生______(氧化、还原)反应。若将小颗粒的铁屑、碳粉改成大颗粒的铁珠、碳粒，发现热敷袋发热温度明显降低，原因是：________________________。

【答案】 (1)化学能转化为电能

负

氧化反应 Zn－2e===Zn

负

正

(2)C 还原

反应物的接触面积减小，反应速率减慢，单位时间放出的热量减少

26．某课外兴趣小组对H2O2的分解速率做了科学探究，采集的数据见下表：

(1)表一：用10 mL H2O2制取150 mL O2所需的－2＋

时间(秒)。

浓度时间30% (秒)反应条H2O2

件

无催化剂、不加热

无催化剂、加360 热

MnO2催化剂、10 加热

请问：①该研究小组在设计方案时。考虑了浓度、________、________等因素对过氧化氢分解速率的影响。

②从上述影响过氧化氢分解速率的因素中任选一个，说明该因素对分解速率有何影响？_____________________________。

(2)将质量相同但聚集状态不同的MnO2分别加入到5 mL 5%的双氧水中，并用带火星的木条测试。测定结果见表二：

反应完成催化剂(MnO2) 操作观察结果

情况

间

剧烈反应，带火粉末状

混合

不振块状

荡

星的木条复燃

反应较慢，火星红亮但木条未复燃

①写出H2O2发生的化学反应方程式_______________________________。

②实验结果说明催化剂作用的大小与30分钟

3.5分钟

所需的时25 60 120 480 540 720 几乎不反应

几乎不反应

几乎不反应

几乎不反应

H2O2

H2O2

H2O2

15% 10% 5% ________________________________有关。

【答案】

(1)①温度

催化剂

②加入催化剂，MnO2可加快化学反应速率

(2)①2H2O2=====2H2O＋O2↑

②催化剂聚集状态

27．某温度时，在2 L容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间变化曲线如图所示。由图中数据分析，该反应的化学方程式为：__________________________________。

反应开始至2 min，Z的平均反应速率为_______________。

【答案】 3X＋Y===2Z

0.05 mol·L·min

－1－1