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第2章

化学反应与能量

单元复习教学设计

一、教学目标

1、知道化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。一个反应是吸收能量还是放出能量取决于反应物总能量与生成物总能量的相对大小。

2、通过实验，了解化学能与热能相互转化。

3、能举例说明化学能与电能的转化关系及其应用。初步了解化学电池的化学反应基础。

4、认识化学反应的速率及其影响因素，知道化学反应有一定的限度。

二、内容分析

本章有两个部分内容——化学反应与能量、化学反应速率和限度，都属于化学反应原理范畴，是化学学科重要的原理性知识之一，也是深入认识和理解化学反应特点和进程的入门性知识。

三、学情分析

我校学生基础比较中等，所以在新课阶段采取的是打基础，抓重点，这节复习课除了对基础知识巩固外，可适当补充一些提高题。

【要点梳理】

要点一、化学能与热能

要点诠释：

1．化学反应中能量变化的本质是化学键的断裂和形成。其中断键吸收能量，成键放出能量。

2．化学反应中能量变化与反应物、生成物能量的关系：

反应物的总能量＞生成物的总能量，反应放出能量(放热反应)。

反应物的总能量＜生成物的总能量，反应吸收能量(吸热反应)。

3．反应中化学能与热能的相互转化

(1)化学能转化为热能—放热反应

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

③金属与酸反应制取氢气

④大多数化合反应(特殊：C＋CO2

△

2CO是吸热反应)

(2)热能转化为化学能——吸热反应

常见的吸热反应：

①以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应如：C(s)＋H2O(g)

△

CO(g)＋H2(g)

②铵盐和碱的反应如Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl＝BaCl2＋2NH3↑＋10H2O ③大多数分解反应如KClO3、KMnO4、CaCO3的分解等

【例1】对于反应2H2＋O22H2O，下列说法中正确的是(

) A．产物H2O所具有的总能量高于反应物H2和O2所具有的总能量

B．反应物H2和O2所具有的总能量高于产物H2O所具有的总能量

C．反应物H2和O2所具有的总能量等于产物H2O所具有的总能量

D．反应物H2和O2具有的能量相等

要点二、化学能与电能

1．原电池

要点诠释：

(1)概念：把化学能直接转化为电能的装置叫做原电池。

(2)原电池的工作原理：通过氧化还原反应(有电子的转移)把化学能转变为电能。

(3)构成原电池的条件：①电极为导体且活泼性不同；②两个电极接触(导线连接或直接接触)；③两个相互连接的电极插入电解质溶液中构成闭合回路。

(4)电极名称及发生的反应：

负极：较活泼的金属作负极，负极发生氧化反应，

电极反应式：较活泼金属－ne＝金属阳离子

负极现象：负极溶解，负极质量减少。

正极：较不活泼的金属或石墨作正极，正极发生还原反应，

电极反应式：溶液中阳离子＋ne＝单质

正极的现象：一般有气体放出或正极质量增加。

(5)原电池正负极的判断方法：

①依据原电池两极的材料：

较活泼的金属作负极(K、Ca、Na太活泼，不能作电极)；

较不活泼金属或可导电非金属(石墨)、氧化物(MnO2)等作正极。

－－

②根据电流方向或电子流向：(外电路)的电流由正极流向负极；电子则由负极经外电路流向原电池的正极。

③根据内电路离子的迁移方向：阳离子流向原电池正极，阴离子流向原电池负极。

④根据原电池中的反应类型：

负极：失电子，发生氧化反应，现象通常是电极本身消耗，质量减小。

正极：得电子，发生还原反应，现象是常伴随金属的析出或H2的放出。

例2、铜锌-硫酸铜原电池工作时，下列叙述正确的是(

) A．正极反应为：Zn-2e-=Zn2+

B．电池反应为：Zn+Cu2+= Zn2++Cu C．在外电路中，电子从正极流向负极

D．硫酸根离子移向铜电极

(6)原电池电极反应的书写方法：

①原电池反应所依托的化学反应原理是氧化还原反应，负极反应是氧化反应，正极反应是还原反应。因此书写电极反应的方法归纳如下：

a.写出总反应方程式。

b.把总反应根据电子得失情况，分成氧化反应、还原反应。

c.氧化反应在负极发生，还原反应在正极发生，反应物和生成物对号入座，注意酸碱介质和水等参与反应。

②原电池的总反应式一般把正极和负极反应式相加而得。

(7)原电池的应用：

①加快化学反应速率，如粗锌制氢气速率比纯锌制氢气快；

②比较金属活动性强弱；

③设计原电池；

④金属的腐蚀。

2．发展中的化学电源(只要求了解正负极材料、电解质溶液和其用途) 要点诠释：

(1)干电池(一次电池)：活泼金属作负极，被腐蚀或消耗。如：Cu－Zn原电池、锌锰电池。

(2)充电电池(二次电池)：两极都参加反应的原电池，可充电循环使用。如铅蓄电池、锂电池和银锌电池等。

(3)燃料电池：两电极材料均为惰性电极，电极本身不发生反应，而是由引入到两极上

的物质发生反应，如H2、CH4燃料电池，其电解质溶液常为碱性试剂(KOH等)。

【例3】一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上反应为CH3CH2OH－4e+H2O=CH3COOH+4H。下列有关说法正确的是(

) A．检测时，电解质溶液中的H向负极移动

B．若有0.4mol电子转移，则消耗4.48L氧气

C．电池反应的化学方程式为：CH3CH2OH+O2=CH3COOH+H2O D．正极上发生的反应是：O2+4e+2H2O=4OH

－－＋－＋

要点三、化学反应的速率和限度

1．化学反应的速率

要点诠释：

(1)概念：化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量(均取正值)来表示。

计算公式：v(B)＝单位：mol/(L·s)或mol/(L·min) 重要规律：a.速率比＝方程式系数比；b.变化量比＝方程式系数比

(2)影响化学反应速率的因素：

内因：由参加反应的物质的结构和性质决定的(主要因素)。

外因：①温度：升高温度，增大速率

②催化剂：一般加快反应速率(正催化剂) ③浓度：增加反应物的浓度，增大速率(溶液或气体才有浓度可言) ④压强：增大压强，增大速率(适用于有气体参加的反应) ⑤其它因素：固体的表面积(颗粒大小)、反应物的状态(溶剂)、原电池等也会改变化学反应速率。

2．化学反应的限度—化学平衡

要点诠释：

(1)化学平衡的定义：

在一定条件下，当一个可逆反应进行到正向反应速率与逆向反应速率相等时，反应物和生成物的浓度不再改变，达到表面上静止的一种“平衡状态”，这就是这个反应所能达到的限度，即化学平衡状态。

c(B)n(B)＝

tVt

(2)化学平衡状态的特征：逆、动、等、定、变。

(3)判断化学平衡状态的标志：

①vA(正方向)＝vA(逆方向)或nA(消耗)＝nA(生成)(不同方向同一物质比较) ②各组分浓度保持不变或百分含量不变

③借助颜色不变判断(有一种物质是有颜色的) ④总物质的量或总体积或总压强或平均相对分子质量不变（前提：反应前后气体的总物质的量不相等的反应适用，即如对于反应xA(g)＋yB(g)例4、可逆反应：2NO2zC(g)，x＋y≠z。

2NO+O2在密闭容器中进行，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之比为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