归纳与整理教学实录

第二章

化学反应与能量（归纳与整理）

1. 化学键与化学反应中能量变化的关系

⑴

化学反应过程中伴随着能量的变化

任何化学反应除遵循质量守恒外，同样也遵循能量守恒。反应物与生成物的能量差若以热量形式表现即为放热反应或吸热反应(E反：反应物具有的能量；E生：生成物具有的能量)：

联系

键能越大，物质能量越低，越稳定；反之

键能越小，物质能量越高，越不稳定，

图 示

⑵

化学变化中能量变化的本质原因

⑶化学反应吸收能量或放出能量的决定因素：

☆

常见的放热反应：①

所有的燃烧反应

②金属与酸或水反应置换出氢气

③

大多数的化合反应（如生石灰和水反应）

④酸碱中和反应

☆

常见的吸热反应：

①大多数分解反应；

②以下几个反应是吸热反应（以H2、CO、C为还原剂的氧化还原反应）：

高温

高温

Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=2NH3↑+BaCl2+10H2O ； CO2+C2CO ； C+HCO+H2 2O

【训练2】(2012·广州高一检测)下列反应中生成物的总能量高于反应物的总能量的是 ( ) A.碳酸钙受热分解 B.乙醇燃烧 C.钠与水反应 D.氧化钙溶于水

实质：一个化学反应是吸收能量还是放出能量，决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。

【训练1】下列说法正确的是( ) A.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 B.化学反应中的能量变化都表现为热量变化 C.任何放热反应在常温下一定能发生反应 D.反应物和生成物所具有的总能量决定了反应是放热还是吸热 【解析】选D。放热反应和吸热反应都是在一定条件下发生的，反应开始需要加热的反应可能是吸热反应也可能是放热反应，A、C错误；化学反应的能量变化可以表现为很多方面，如转化为热能、转化为电能、转化为光能等，B错误；化学反应是放热还是吸热主要取决于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小，D正确。

⑷

放热反应和吸热反应

放热反应

表现形式

△H﹤0或△H为“—”

生成物释放的总能量大于

能量变化

反应物吸收的总能量

键能变化

生成物总键能大于反应物总键能

【解析】选A。生成物总能量高于反应物总能量，说明该反应是吸热反应，A是吸热反应；乙醇燃烧、钠与水反应、氧化钙溶于水均是放热反应，B、C、D错误。 【注意】（1）有热量放出未必是放热反应，放热反应和吸热反应必须是——化学变化。

某些常见的热效应：(a)放热：①浓硫酸溶于水②NaOH溶于水（b）吸热：铵盐溶于水。

（5）中和热—酸和碱发生中和反应生成1mol水时所释放的热量。

中和热的测定：

（1）装置如右图

（2）注意事项

①碎泡沫塑料及泡沫塑料板的作用是：减少实验过程热量的散失。

②为保证酸、碱完全中和，常使

碱

稍过量。

（6）燃料的燃烧

①

燃烧的条件：达到着火点；与O2接触。

②

燃料充分燃烧的条件：足够多的空气；燃料与空气又足够大的接触面积。

③

提高煤炭燃烧效率的方法：煤的干馏、气化和液化。（目的：减少污染物的排放；提高煤炭的利用率）

吸热反应

△H﹥0或△H为“+”

生成物释放的总能量小于

反应物吸收的总能量

生成物总键能小于反应物总键能

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2. 原电池

能量转换

（实质）

负极

电极

较活泼金属

原

电

池

化学能→电能

（两极分别发生氧化还原反应，产生电流）

正极

较不活泼金属

经电流表

流向b极。 3. 化学反应速率（υ）

⑴

定义：用来衡量化学反应的快慢，单位时间内反应物或生成物的物质的量的变化

⑵

表示方法：单位时间内反应浓度的减少或生成物浓度的增加来表示

⑶

计算公式：υ=Δc/Δt（υ：平均速率[mol/（L·s）或mol/（L·min）]，Δc：浓度变化（mol/L），Δt：时间min或S）

⑷

影响因素：

①

决定因素（内因）：反应物的性质（决定因素）

②

外界条件因素（外因）：

温度：升高温度，加快化学反应速率，降低温度，减慢化学反应速率。

浓度：增加反应物的浓度，加快化学反应速率，降低反应物的浓度，减慢化学反应速率。

压强：对于有气体参加的反应，增大压强相当于增大气体的浓度，反应速率加快，降低压强相当于减小气体的浓度，反应速率减慢。

催化剂：通常加入催化剂能极大地加快化学反应速率。

固体表面积：固体的表面积越大，反应速率越快。（固体用量的多少对反应速率无影响）。

将固体粉碎或研磨的目的：增大固体表面积，加快反应速率，使反应更充分。

形成原电池：加快反应速率。

其它因素：光、超声波、激光、等。

4. 衡量化学反应进行的程度（限度）——化学平衡

（1）定义：当一个可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时，反应物浓度与生成物浓度不再Pt/C Pt/C 金属

金属氧化物

不一定都是金属材料，也可以是碳棒、金属氧化电极材料

物、惰性电极。

电解液

一般和负极反应（也可不反应）

两极、一液、一反应(自发) 构成条件

①

两个活泼性不同的电极

②

电解质溶液

③

电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路

④

一个自发的氧化还原反应

负极（Zn）：Zn - 2e- = Zn2+ (氧化反应) 离子迁移

阳离子→正极

阴离子→负

内电路

阳离子向正极作定向移动，阴离子向负极作定向移动。

电子流向外电路

负极(-)正极(+) 负极极板因此而带正电荷，正极极板由于得到了带负电的电子显负电性。

总反应：Zn+2H=Zn+H2↑

+2+正极（Cu）：2H+ + 2e- = H2↑

(还原反应) e重要应用

制作电池、防止金属被腐蚀、提高化学反应速率

干电池、铅蓄电池、新型高能电池、

碳棒，【训练3】在如图所示的装置中，a的金属活泼性比氢强，b为关于此装置的各种叙述不正确的是( )

A.碳棒上有气体放出，溶液pH变大 B.a是正极，b是负极 C.导线中有电子流动，电子从a极到b极 D.a极上发生了氧化反应 【解析】选B。电极a、b与电解质溶液稀硫酸组成原电池。因 活泼性a是排在氢之前的活泼金属，故a为电池的负极，b为正 极。a极发生氧化反应，b极发生还原反应。由于正极放电消耗 H+，溶液中c(H+)减小，pH增大，在外电路中，电子由a极流出 改变，达到了“表面静止”的状态，称之为“化学平衡状态”。

①

化学平衡状态：是在给定条件下化学反应所能达到或完成的的最大程度，即该反应进行的限度，此时反应物的转化率最大。

②

转化率：（初始浓度—平衡浓度）/初始浓度

或

（n初-n）/n初

平③

体积分数：A%=A%=体系A的物质的量

体系总的物质的量（2）化学平衡的特征（逆、等、动、定、变）

(1)“逆”：化学平衡研究的对象是可逆反应，各物质的转化率必小于100%。

(2)“等”：正反应速率和逆反应速率相等（必须用同一物质来表示），即v正=v逆≠0

(3) “动”：即化学平衡是动态平衡，正反应和逆反应仍在进行，而不是停止了化学反应。

(4)“定”：由于v正v逆，平衡后，混合物中各组分的浓度及体积（或质量分数）不变。

(5)“变”：当外界条件改变，正逆反应速率发生改变，化学平衡被破坏，从而发生平衡移动第

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直至建立新平衡。

（3）判断可逆反应达到平衡状态的方法和依据：

①

本质特征： v正＝v逆

①同一物质：该物质的生成速率等于它的消耗速率。

②不同的物质：速率之比等于方程式中的系数比，但必须是不同方向的速率。

②

特征表现：各组分浓度不再改变

①各组分的c、m、n不变

②各组分的物质的量分数、质量分数不变

③体系温度不变时

④若有颜色，则颜色不变

⑤

aA2＋bB2 = cC,若a+b≠c

n总不变

【训练4】(2012·揭阳高一检测)反应3X(g)+Y(g)2Z(g)+2W(g)在2 L密闭容器中进行，5 min后Y减少了0.5 mol，则此反应的平均速率v为( ) A.v(X)=0.05 mol·L-1·min-1 B.v(Z)= 0.10 mol·L-1·min-1 C.v(Y)=0.10 mol·L-1·min-1 D.v(W)=0.10 mol·L-1·s-1 【解析】选B。据题意知： v(Y)=0.5 mol÷2 L÷5 min=0.05 mol·L-1·min-1, v(X)=0.15 mol·L-1·min-1， v(Z)=v(W)= 0.10 mol·L-1·min-1，故B正确。 【训练5】(2012·成都高一检测)一定温度下，在2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示，下列描述正确的是( )

A.反应开始到10 s，用Z表示的反应速率为 0.158 mol·L-1·s-1 第

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共

3 页B.10 s后，该反应停止进行 C.反应的化学方程式为：2X(g)+Y(g) 2Z(g) D.反应开始到10 s时，平均反应速率： v(X)=v(Y)=0.039 5 mol·L-1·s-1 【解析】选D。反应开始到10 s，用Z表示的反应速率为 1.58 mol÷2 L÷10 s=0.079 mol·L-1·s-1，A错误；10 s后， 反应达到平衡状态，但没有停止进行，B错误；据图可知， 10 s时X、Y、Z三种物质的物质的量变化量分别是0.79 mol、 0.79 mol、1.58 mol，故反应为X(g)+Y(g) 2Z(g)，C错 误；反应开始到10 s时，v(X)=v(Y)=0.79 mol÷2 L÷10 s=

0.039 5 mol·L-1·s-1，D正确。