归纳与整理多媒体教学设计及其点评

第二章

化学反应与能量

第一节

化学能与热能

一：化学反应伴随能量变化的原因

1 从化学键角度看

旧键断裂___________,新键生成_______________ 吸收能量≠放出能量，所以化学变化总是伴随着能量变化。

例（2011重庆卷13，有改动）

SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中存在S-F键．已知1molS（s）转化为气态硫原子吸收能量280kJ，断裂1molF-F．S-F键需吸收的能量分别为160kJ、330kJ．则S（s）+3F2（g）═SF6（g）的反应热ΔH为（

）

A．-1780 kJ·mol-1

B．-1220

kJ·mol-1

C．-450kJ·mol-1

D．+430

kJ•mol-1

注：ΔH=E反应物总键能-E生成物总键能

2：从物质本身具有的能量来看

注：催化剂可以降低E活化能，但却不影响

ΔH 常见的放热反应和吸热反应：

放热反应

1 燃料的燃烧

2金属与酸

3酸碱中和反应

4 CaO+H2O

(浓H2SO4，NaOH(S)溶于水) 5大多数化合反应

吸热反应

1 Ba(OH)2.8H2O+NH4Cl

NH4Cl等化肥溶于水（溶解热）

2 C+CO2

H2+CuO

C+H2O

3 CaCO3高温分解

4 弱酸、弱碱、水的电离、盐类水解

5 大多数分解反应

3 化学键与物质能量之间的关系

金刚石和石墨是碳元素的两种结构不同的单质．在100kPa时，1mol石墨转化为金刚石，要

1

吸收1.895kJ的能量．下列说法正确的是（

）

A．石墨比金刚石稳定

B．金刚石中C-C键的键能大于石墨中的C-C键的键能

C．1mol石墨比1mol金刚石的总能量高

D．1mol石墨和金刚石完全燃烧时释放的能量石墨比金刚石多

第二节、化学能与电能

一、

原电池定义、构成条件

1. 定义：将化学能转化为电能的装置

2. 构成条件：(3个条件)

（1）两个电极：两种不同的金属电极，其中一根可以是非金属导体

较活拨金属作负极

（2）电解质溶液：导电

一般情况下，电池总反应为：负极与电解质溶液发生的自发氧化还原反应

（3）形成闭合回路：两极直接相连or两极用导线相连

3.原电池的化学原理

自发的氧化还原反应都可以设计成原电池

负极发生氧化反应，正极发生还原反应。

电子从负极流向正极

4 半电池and 盐桥

二、发展中的化学电源

1一次电池：

(1) 普通锌锰干电池：

负极（Zn）：

Zn – 2e- = Zn2+

正极（MnO2和C）：

2NH4+ + 2e - + 2MnO2 = Mn2O3 + H2O+2NH3

总反应：Zn + 2NH4+ + 2MnO2 = Zn2+ + 2NH3 + Mn2O3 + H2O

优点：制作简单、价格便宜。

缺点：放电时间短，电压下降快。

(2) 碱性锌锰干电池：（电解质：KOH）

负极：Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2

正极：2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-

氢氧化氧锰

总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2

优点：比能量和储存时间有所提高，适用于大电流和连续放电

缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵

2

例：（2012山东高考)下列与金属腐蚀有关的说法正确的是

A．图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重

B．图b中，开关由M改置于N时，Cu-Zn合金的腐蚀速率减小

C．图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大

D．图d中，Zn-MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的

2二次电池：可充电电池

例：生产铅蓄电池时，在两极板上的铅、锑合金上均匀涂上膏状的PbSO4，干燥后再安装，充电后即可使用，发生的反应是：

Pb+PbO2+2H2SO4

2PbSO4+2H2O 下列对铅蓄电池的说法中错误的是（

）

A.需要定期补充硫酸

B.工作时铅是负极，PbO2是正极。

C.工作时负极上发生的反应是：PbSO4 +2H2O -2e- = PbO2 + 4H++ SO42-

D.工作时电解质溶液的密度减小。

3燃料电池：

燃料电池是利用氢气、天然气、甲醇等燃料与氧气或空气进行电化学反应释放出电能

4 太阳能电池：

例1（2012全国）右图是一种染料敏化太阳能电池的示意图。电池的一个电极由有机光敏燃料（S）涂覆在TiO2纳米晶体表面制成，另一电极由导电玻璃镀铂构成，电池中发生的反应为：

TiO2/S

hv

TiO2 /S*

(激发态)

TiO2

/S*

TiO2/S+

+ e-

3

I3- + 2e-

3I-

TiO2/S+ +3I-

TiO2/S +

I3-

下列关于该电池叙述错误的是：

A、电池工作时，是将太阳能转化为电能

B、电池工作时，I-离子在镀铂导电玻璃电极上放电

C、电池中镀铂导电玻璃为正极

D、电池的电解质中I- 和I3-的浓度不会减少

例2 ［2012·北京理综化学卷12］人工光合作用能够借助太阳能，用CO2和H2O制备化学原料。如图是通过人工光合作用制备HCOOH的原理示意图，下列说法不正确的是（

）

A.该过程是将太阳能转化为化学能的过程

B.催化剂a表面发生氧化反应，有O2产生

C.催化剂a附近酸性减弱，催化剂b附近酸性增强

一D.催化剂b表面的反应是CO2 +2H++2e=HCOOH

5、生物电池

三、电化学腐蚀：

从暖手宝开始：

四、原电池、电池小结

1 电极反应式：四步书写方法

（四步，三守恒）

(1)确定正负极反应物、生成物（依据电解质溶液确定），确定得失电子情况

(2) 确定得失e-数目：依据化合价升降数目来确定

(3) 插入适当的离子，使电荷守恒：插入离子由电解质溶液来确定

(4) 原子守恒：观察法配平，并检查

例如：碱性CH3OH燃料电池电极反应式的书写步骤：

步骤1，确定正负极反应物、依据电解质溶液确定生成物，确定得失电子情况

负极

CH3OH－

e

→ CO23

，

正极

O2＋

e→ OH；

－－－－步骤2，配平三步走：电子得失守恒、电荷守恒、原子守恒

(1)得失电子守恒

负极

CH3OH－6e→CO23，

正极

O2＋4e→4OH；

－－－－(2)电荷守恒、原子守恒

负极

CH3OH－6e＋8OH===CO23＋6H2O，

－－－

正极

O2＋4e＋2H2O===4OH，

总反应式：

依据得失电子守恒：负极×2＋正极×3即得电池总反应式

4 －－

(3)书写电极反应式应充分注意介质影响

①

酸性溶液中：反应物、生成物中均无OH；

②

碱性溶液中：反应物、生成物中均无H；

③

水溶液中不能出现O2。

－＋－2 原电池、电池正负极判断

1电子流向

2反应类型

3电极材料

4燃料电池

负极

失电子电极or电子流出的电极

发生氧化反应的电极；

活泼金属作负极

燃料作负极

正极

得电子电极or电子流入的电极

发生还原反应的电极

较不活波金属(or非金属)作正极，

氧气作正极（Cl2作正极）

5阴阳离子流向

电池内部阴离子流向负极（盐桥：

）

电池内部阳离子流向正极

6电极变化

一般为电极放电

电极质量减轻的电极、pH减小or不变

注：电子流e-向与电流I流向相反，

电子可沿金属定向移动但不能在溶液中定向移动，溶液导电靠阴阳离子定向移动

第三节

化学反应速率v和限度

一、化学反应速率

(一）v 表达式

1 .定义：

2 定义式：

注意

①、按公式计算出的是平均反应速率

②、对于固体或纯液体而言，其物质的量浓度不变，故不能它们来表示

v ③、无论浓度的变化是增加还是减少，v均取正值

3 对某一具体化学反应来说，在用不同物质表示化学反应速率时所得数值往往不同。

a A+bB

c C+d D ct

= Δn / (VΔt)

单位：mol·L-1·s-1 一般为阳离子放电，

产生气体、质量增加、pH增大or不变



(1)

vA：vB：vC：vD ==a：b：c：d

(2) 注

化学计量数的确定：a：b：c：d

==

5

(二)，化学反应速率的影响因素

1、内因（主要原因）：

2、外因：T、c、P、催化剂，S (1) 温度

T ↑

v↑

注：（1）有生物催化剂存在时：

（2）电解时，电流恒定：

(2) 浓度

c

c ↑

v↑

注意（1）加入纯固体（状态不变）or液体，c不变，v不变

（2）钝化：

例：Fe 与

硫酸反应

(3) 压强P

（P改变v的本质：

）

反应物or生成物中有气体，

P 才起作用

（1）

P↑

c↑

v ↑

（2）

P↑

c不变

v 不变

（3）

通入惰性气体：

①

恒温，恒容：P↑

c不变

v 不变

(c不变

指反应物and生成物浓度不变)

②

恒温，恒压：P不变

c↓

v ↓

(4) 催化剂

加正催化剂：v ↑

加负催化剂：v ↓

如不特意说明，指正催化剂。

(5) 反应物接触面积S

S↑

v ↑

改变固体的形状（块状，颗粒状，粉末状），可改变v 例如：1 面粉厂、铝粉厂严谨烟火，

2 汽车发动机将汽油以雾状喷入气缸

（6）其他因素：

形成原电池，负极腐蚀v

(例：Zn与稀H2SO4反应，加入CuSO4

)

形成电解池，活性的阳极材料，腐蚀v

其他如光照、、电磁波、超声波、溶剂的性质等，也会对

v 产生影响

6

二、化学反应的限度

(化学平衡状态) 1、可逆反应的特点

(1) 同一时间里，同一条件下，反应既向正向进行又向逆方向

(2) 可逆反应具有不彻底性

即不能完全转化为生成物，也不能完全转化为反应物，反应体系中反应物生成物同时存在

(3) 可逆反应存在限度问题，即可逆反应才存在化学平衡状态

2、化学平衡状态

(1) 化学平衡状态的定义

对于可逆反应，在一定条件下，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的状态

图像：

(2 ) 化学平衡状态的判断

① V正= V逆

≠ 0

② nB、cB

均不变

具体判断如下：

列举

各组分含量

V与平衡

mA(g) + nB(g)

pC(g) + qD(g)

平衡

平衡

不一定平衡

平衡

平衡

不一定平衡

不一定平衡

平衡

不一定平衡

平衡

不一定平衡

平衡

①各组分n、m或n分数、m分数不在改变

②各气体的V或V分数不再改变

③总V、总P、总n不再改变

①

单位时间内消耗了m molA，同时生成m molA ②

单位时间内消耗n molB，同时消耗qmolD ③

单位时间内生成n molB，同时消耗qmolD ④ v(A)：v(B)：v(C)：v(D) == m：n：p：q P 与平衡

Mr与平衡

T与m +n ≠ p + q，恒温恒容，总压强不再改变

m +n = p + q，恒温恒容，总压强不再改变

m +n ≠ p + q，Mr不再改变

m +n = p + q，Mr不再改变

任何化学反应都伴随能量变化，因此T不再变化

平衡

ρ

颜色

混合气体ρ不再变化

含有色物质的体系，颜色不再变化

(颜色深浅取决于有色物质浓度，常见的有色气体：I2、NO2等) 常见的可逆反应有以下四类：

7 不一定平衡

平衡

A气体分子数变化的反应

2 SO2+ O2

B气体分子数不变的反应

H2+I2

2SO3

N2+3H2

2NH3

2NO2

N2O4

2HI

CO（g）+H2O(g) ⇌CO2（g）+H2(g)

C (g)+

D(g)

CO (g)+ H2(g)

C有固体or纯液体参与的气体分子数变化的反应

A (s) + 2 B(g)

D有固体or纯液体参与的气体分子数不变的反应

C (s) + H2O (g)

例1 对可逆反应4NH3（g）+5O2（g）⇌4NO（g）+6H2O（g），下列叙述正确的是（

）

A．若单位时间内生成x mol NO的同时，消耗x mol NH3，则反应达到平衡状态

B．达到化学平衡时，若增加容器体积，则正反应速率减小，逆反应速率增大

C．化学反应速率关系是2v正（NH3）=3v正（H2O）

D．达到化学平衡时，4v正（O2）=5v逆（NO）

例2 在两个恒容的密闭容器中进行下列两个可逆反应：

甲：C（s）+H2O（g）⇌CO（g）+H2（g）；

乙：CO（g）+H2O（g）⇌CO2（g）+H2（g）

现有下列状态：①混合气体平均相对分子质量不再改变

②恒温时，气体压强不再改变

③各气体组成浓度相等

④反应体系中温度保持不变

⑤断裂氢氧键速率是断裂氢氢键速率的2倍

⑥混合气体密度不变

⑦单位时间内，消耗水质量与生成氢气质量比为9：1 其中能表明甲、乙容器中反应都达到平衡状态的是（

）

A．①②⑤

B．③④⑥

C．⑥⑦

D．④⑤

3、化学平衡移动

一个可逆反应达到平衡后，若改变

温度T ，浓度c，压强P 平衡可能就会发生改变

4 三段式

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