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第二章 化学反应与能量

第一节

化学能与热能

1、化学键与化学反应中能量的变化关系

原因：当物质发生化学反应时，断开反应物中的化学键要_______能量，而形成生成物中的化学键要______能量。_______________________是化学反应中能量变化的主要原因。一个确定的化学反应在发生过程中是吸收能量还是放出能量，决定于___________________。E反应物总能量＞E生成物总能量，为____反应。E反应物总能量＜E生成物总能量，为______反应。

2、常见的放热反应和吸热反应

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）。

△

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＋NH4Cl＝BaCl2＋2NH3↑＋10H2O ③大多数分解反应如KClO3、KMnO4、CaCO3的分解等。

3、能源的分类：

4、化学能与热能的相互转化

练习1、下列反应中，即属于氧化还原反应同时又是吸热反应的是（ ）

A.Ba(OH)2.8H2O与NH4Cl反应 B.灼热的炭与CO2反应

C.铝与稀盐酸 D.H2与O2的燃烧反应

练习2、从宏观来看化学变化的本质是有新物质生成。从微观角度来看，下列变化不能说明发生了化学变化的是(

) A.变化时有电子的得失或共用电子对的形成

B.变化过程中有化学键的断裂和形成

C.变化时释放出能量

D.变化前后原子的种类和数目没有改变，分子种类增加了

练习3、 1mol Ｈ-Ｈ键的键能是436KJ, 1mol I-I 键的键能是151KJ， 1molH-I 键的健能是299KJ。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

练习4、已知2 mol氢气完全燃烧生成水蒸气时放出能量484 kJ，且氧气中1 mol O===O键完全断裂时吸收能量496 kJ，水蒸气中1 mol H—O键形成时放出能量463 kJ，则氢气中1 mol H—H键断裂时吸收能量为(

) A.920 kJ

B.557 kJ

C.436 kJ

D.188 kJ 练习5. 在25 ℃、101 kPa的条件下，断裂1 mol H—H键吸收436 kJ能量，断裂1 mol Cl—Cl键吸收243 kJ能量，形成1 mol H—Cl键放出431 kJ能量。H2＋Cl2===2HCl的化学反应可用下图表示：

请回答下列有关问题：

(1)反应物断键吸收的总能量为________。

(2)生成物成键放出的总能量为________。

(3)判断H2＋Cl2===2HCl反应是________(填“吸收”或“放出”)能量。

(4)反应物的总能量________(填“＞”、“＝”或“＜”)生成物的总能量。

第二节

化学能与电能

1、化学能转化为电能的方式：

电能

火电（火力发电）

化学能→热能→机械能→电能

缺点：环境污染、低效

(电力) 原电池

将化学能直接转化为电能

优点：清洁、高效

2、原电池原理

（1）概念：把____能直接转化为___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：___________________________________________________

（4）电极名称及发生的反应：

负极：_________作负极，负极发生____反应，

电极反应式：_______________________ 负极现象：_________________________ 正极：________________________作正极，正极发生____反应，

电极反应式：_____________________________ 正极的现象：_____________________________ （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__极流向__极；电子则由__极经外电路流向原电池的___极。

③根据内电路离子的迁移方向：阳离子流向原电池__极，阴离子流向原电池__极。

④根据原电池中的反应类型：

负极：失电子，发生___反应，现象通常是电极本身消耗，质量减小。

正极：得电子，发生___反应，现象是常伴随金属的析出或H2的放出。

（6）原电池电极反应的书写方法：

（i）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______反应，正极反应是_______反应。因此书写电极反应的方法归纳如下：

①写出总反应方程式。 ②把总反应根据电子得失情况，分成氧化反应、还原反应。

③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。

（ii）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。

3、化学电源基本类型：

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

②充电电池：两极都参加反应的原电池，可充电循环使用，也叫二次电池。如铅蓄电池（掌握）、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（掌握）电池，其电解质溶液常为碱性试剂（KOH等）。

掌握：，以上几种常见化学电池，要求能独立判断并写电极反应式

练习7、下图各装置中，溶液均为稀硫酸，不能构成原电池的是（ ）

练习8、用锌棒、石墨和CuCl2溶液组成的原电池，锌棒为___极，电极上发生的是_____反应（填“氧化”或“还原”），该电极反应式为______________________，观察到的现象为_________________；石墨为___极，电极上发生的是_____反应（填“氧化”或“还原”），该电极反应式为_____________________，观察到的现象为_____________________；原电池反应的离子方程式为______________________。

练习9、下列各个装置中能组成原电池的是

练习10、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的盐溶液里，无明显变化。如果把铜浸入C的盐溶液里，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 练习11、由铜、锌和硫酸铜溶液组成的原电池中，铜是 极，发生 反应，电极反应式是 ；锌是 极，发生 反应，电极反应式是 。

练习12、对于锌一铜一稀硫酸组成的原电池装置中，当导线中有1 mol电子通过时，理论上的两极

变化是①锌片溶解了32.5g ②锌片增重32.5g ③铜片上析出l g H2 ④铜片上析出1 mol H2

A.①和③ B.①和④ C.②和③ D.②和④

3+2+2+练习13、利用下列反应：Cu+2Fe= Cu+2Fe，设计一个原电池。

可供选择的材料有：小灯泡，灵敏电流计，若干导线，铁棒，铜棒，石墨棒，硫酸铜，硫酸铁，稀盐酸，在方框中画出实验装置图，注明电解质溶液名称和正负极材料，标出电子流动方向，写出电极反应式。

正极电极反应式为：

练习14、一种燃料电池中发生的化学反应为：在酸性溶液中甲醇与氧气作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是(

) A．CH3OH(g)＋O2(g)－2e===H2O(l)＋CO2(g)＋2H(aq) B．O2(g)＋4H(aq)＋4e===2H2O(l) C．CH3OH(g)＋H2O(l)－6e===CO2(g)＋6H(aq) D．O2(g)＋2H2O(l)＋4e===4OH

－－－＋＋－－＋

第三节

化学反应的速率和限度

1、化学反应的速率

（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)＝c(B)n(B)＝

tVt-1-1-1①单位：mol/(L·s)或mol/(L·min)或mol·L·s或mol·(L·s)

②B为溶液或气体，若B为固体或纯液体不计算速率。

③以上所表示的是平均速率，而不是瞬时速率。

④重要规律：（i）速率比＝方程式系数比 （ii）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C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：如光（射线）、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

（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。

化学平衡的移动受到温度、反应物浓度、压强等因素的影响。催化剂只改变化学反应速率，对化学平衡无影。

（2）化学平衡状态的特征：逆、动、等、定、变。

①逆：化学平衡研究的对象是可逆反应。

②动：动态平衡，达到平衡状态时，正逆反应仍在不断进行。

③等：达到平衡状态时，正方应速率和逆反应速率相等，但不等于0。即v正＝v逆≠0。

④定：达到平衡状态时，各组分的浓度保持不变，各组成成分的含量保持一定。

⑤变：当条件变化时，原平衡被破坏，在新的条件下会重新建立新的平衡。

（3）判断化学平衡状态的标志：

① VA（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＋yBzC，x＋y≠z ）

练习15、用铁片与稀硫酸反应制取氢气时，下列措施不能使反应速率加快的是（ ）

A.不用稀硫酸，改用98%浓硫酸 B.加热

C.滴加少量CuSO4溶液 D.不用铁片，改用铁粉

练习16、下列四种X溶液，均能跟盐酸反应，其中反应最快的是（

）

A.10℃ 20 mL 3mol/L的X溶液

B.20℃ 30 mL 2molL的X溶液

C.20℃ 10 mL 4mol/L的X溶液

D.10℃ 10 mL 2mol/L的X溶液

练习17、可逆反应N2+3H2 2NH3

的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是

（ ）

A．3υ正（N2）=υ正（H2） B．υ正（N2）=υ逆（NH3）

C．υ正（H2）=υ逆（H2） D．υ正（N2）=3υ逆（H2）

练习18、在一定温度下，可逆反应A(气)＋3B(气) 2C(气)达到平衡的标志是（ ）

A.C生成的速率与C分解的速率相等 B. A、B、C的浓度相等 C. A、B、C的分子数比为1:3:2 D.单位时间生成n mol A，同时生成3n mol B 练习19、对于一定温度下的密闭容器中，可逆反应H2＋I22HI，达到平衡的标志是（ ）

A. V (H 2) ＝V (I2 ) B.混合气体的平均相对分子质量一定

C.生成n mol H2同时生成2n mol HI D.压强不随时间的变化而变化 练习20、

反应A＋3B==2C＋2D在四种不同情况下的反应速率分别为: ①v（A）＝0．15 mol·L·s；

②v（B）＝0．6mol·L·s； ③v（C）＝0．4 mol·L·s； ④v（Ｄ）＝0．45 mol·L·s。该反应进行的快慢顺序为 。(用序号和“>”表取示) 练习21、某温度时，在一个2L的密闭容器中，X、Y、Z三种物质

的物质的量随时间的变化曲线如图所示。根据图中数据，试

填写下列空白：

（1）该反应的化学方程式为

；

－1－1－1－1－1－1－1－1（2）从开始至2min，Z的平均反应速率为

；

（3）若X、Y、Z均为气体，反应达平衡时：

此时体系的压强是开始时的

倍。