化学反应与能量学案及练习

1、第二章 化学反应与能量第一节 化学能与热能1、在任何的化学反应中总伴有 的变化。原因：当物质发生化学反应时，断开反应物中的化学键要吸收能量，而形成生成物中的化学键要放出能量。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，决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。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：所有的燃烧与缓慢氧化。酸碱中和反应。金属与酸反应制取氢气。大多数化合反应（特殊：CCO22CO是吸热反应）。常见的吸热反应：以C、H2、CO为还原剂的

2、氧化还原反应如：C(s)H2O(g) CO(g)H2(g)。 铵盐和碱的反应如Ba(OH)2·8H2ONH4ClBaCl22NH310H2O大多数分解反应如KClO3、KMnO4、CaCO3的分解等。3、能源的分类：形成条件利用历史性质一次能源常规能源可再生资源水能、风能、生物质能不可再生资源煤、石油、天然气等化石能源新能源可再生资源太阳能、风能、地热能、潮汐能、氢能、沼气不可再生资源核能二次能源（一次能源经过加工、转化得到的能源称为二次能源）电能（水电、火电、核电）、蒸汽、工业余热、酒精、汽油、焦炭等思考一般说来，大多数化合反应是放热反应，大多数分解反应是吸热反应，放热反应都不需要

3、加热，吸热反应都需要加热，这种说法对吗？试举例说明。点拔：这种说法不对。如CO2CO2的反应是放热反应，但需要加热，只是反应开始后不再需要加热，反应放出的热量可以使反应继续下去。Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应是吸热反应，但反应并不需要加热。第二节 化学能与电能1、化学能转化为电能的方式：电能(电力)火电（火力发电）化学能热能机械能电能缺点：环境污染、低效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 直接转化为 的装置叫做原电池。（2）原电池的工作原理： （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

4、）；（3）两个相互连接的电极插入电解质溶液构成闭合回路。（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：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： 作正极，正极发生 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：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。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。根据内电路离子的迁移方向：阳离子流向原电池

5、 极，阴离子流向原电池 极。根据原电池中的反应类型：负极： 电子，发生 反应，现象通常是电极本身消耗，质量减小。正极： 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 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： 写出总反应方程式。 把总反应根据电子得失情况，分成氧化反应、还原反应。 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：加快化学反应速率，如粗锌制氢气速率比

6、纯锌制氢气快； 比较金属活动性强弱； 设计原电池； 金属的腐蚀。2、化学电源基本类型：干电池：活泼金属作负极，被腐蚀或消耗。如：CuZn原电池、锌锰电池。【例】CuZn原电池 （硫酸铜溶液为电解质溶液） 总反应： 负 极： 正 极： 充电电池：两极都参加反应的原电池，可充电循环使用。如铅蓄电池、锂电池等。【例】铅蓄电池总反应： 负 极： 正 极： 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】氢氧燃料电池碱性环境： 总反应： 负 极： 正 极： 酸性环境： 总反应： 负 极： 正 极：

7、 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 或 （均取正值）来表示。 计算公式：v(B)单位：mol/(L·s)或mol/(L·min)B为溶液或气体，若B为固体或纯液体不计算速率。以上所表示的是平均速率，而不是瞬时速率。重要规律：（i）速率比 （ii）变化量比 （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：温度：升高温度，增大速率 催化剂：一般加快反应速率（正催化剂）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）压强：增大压强，增大速率（适用于有气体参加的反应）其它因素

8、：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）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，对化学平衡无影响。在相同的条件下同时向正、逆两个反应方向进行的反应叫做可逆反应。通常把由反应物向生成物进行的反应叫做正反应。而由生成物向反应物进行的反应叫做逆反应。在任何可逆反应中，正方应进行的同时，逆反应也在进行。

9、可逆反应不能进行到底，即是说可逆反应无论进行到何种程度，任何物质（反应物和生成物）的物质的量都不可能为0。（2）化学平衡状态的特征：逆、动、等、定、变。 逆：化学平衡研究的对象是可逆反应。 动：动态平衡，达到平衡状态时，正逆反应仍在不断进行。 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。 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。 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： 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） 各组分浓度保持不变或百分含量不变

10、借助颜色不变判断（有一种物质是有颜色的） 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xAyBzC，xyz ）化学反应与能量单元测试题一、选择题 1下列说法中，正确的是( )。A放热反应的发生均无需加热B需要加热后才能发生的反应均是吸热反应C伴有能量变化的物质变化都是化学变化D物质发生化学反应都伴随着能量变化2氢气是未来的理想能源，理由是( )。热值高 燃烧时不污染环境 用于制取H2的水资源丰富 密度小，便于运输ABCD3对于放热反应H2Cl22HCl，下列说法中，正确的是( )。A产物所具有的总能量高于反应物所具有的总能量B反

11、应物所具有的总能量高于产物所具有的总能量C断开1 mol HH键和1 mol ClCl键所吸收的总能量大于形成1mol HCl键所放出的能量D该反应中，化学能只转变为热能4下列反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是( )。A锌粒与稀硫酸的反应B灼热的木炭与CO2的反应C甲烷在空气中燃烧的反应DBa(OH)2 8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应5我国三峡工程所提供的清洁、廉价、可再生的水电，相当于每年燃烧 3 000 万吨原煤的火力发电厂产生的电能，因此三峡工程有助于控制 温室效应 SO2的排放 白色污染 臭氧空洞( )。A BC D6下列各组的电极材料和电解液，不能组成原电池的是( )。A

12、铜片、石墨棒，稀硫酸 B铜片、石墨棒，硝酸银溶液C锌片、铜片，稀盐酸 D铜片、银片，FeCl3溶液7将锌片和铜片用导线连接后放入稀硫酸溶液中，发生原电池反应，下列叙述错误的是( )。A溶液的pH增大B溶液中的Zn2浓度增大C溶液中的SO浓度增大D溶液的密度增大8废电池的污染引起人们广泛注意，废电池对环境造成污染的主要物质是( )。A锌 B汞 C石墨 D二氧化锰9已知空气锌电池的电极反应为锌片：Zn2OH2eZnOH2O石墨：O22H2O4e4OH根据此判断，锌片是( )。A负极，并被氧化B负极，并被还原C正极，并被氧化 D正极，并被还原10X、Y、Z都是金属，把X浸入Z的硝酸盐溶液中，X表面有

13、Z析出，X与Y组成原电池时，Y为负极。X、Y、Z三种金属的活动性顺序为( )。AXYZ BXZY CYXZ DYZX11下列说法正确的是( )。A化学电池的放电过程就是电能转化为化学能的过程B化学电池中电子由正极流出，经外电路流向负极C燃料电池两极板均发生氧化还原反应D燃料电池工作时，通常是将空气通向正极12在反应：CCO22CO中，可使反应速率增大的措施是( )。增大压强 升高温度 通入CO2 增加碳的量 降低压强放电充电A B C D13镍氢电池的总反应式是H22NiO(OH) 2Ni(OH)2，根据此反应式判断，此电池放电时，负极上发生反应的物质是( )。ANiO(OH) BNi(OH)

14、2CH2 DH2和NiO(OH)14下列说法中不正确的是( )。A用完的电池不可以随意地丢弃B增加炼铁高炉的高度不可以降低尾气中CO的含量C无论加入正催化剂还是加入负催化剂都能大大提高化学反应速率D把煤粉碎后再燃烧可以提高煤的燃烧效率15下列实验中，反应速率的加快由催化剂引起的是( )。A在炭粉中加入KClO3，点燃时燃烧更为剧烈B锌与稀硫酸反应中加入少量CuSO4溶液而使反应放出H2的速率加快C固态FeCl3和固体NaOH混合后，加入水能迅速产生沉淀D双氧水中加入少量MnO2，即可迅速放出气体16已知：能量越低的物质越稳定，白磷转化成红磷放出热量。据此，下列判断或说法中正确的是( )。A在相

15、同的条件下，红磷比白磷稳定 B在相同的条件下，白磷比红磷稳定C红磷和白磷的结构相同 D红磷容易发生自燃而白磷则不会自燃17下列变化是因原电池反应而引起的是( )。A在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护膜B常温下，铁被浓硫酸“钝化”形成保护膜C在潮湿的空气中钢铁易生锈D在潮湿的空气中过氧化钠易变质18可逆反应2SO2O2 2SO3达到平衡的标志是( )。消耗2 mol SO2的同时生成2 mol SO3SO2、O2与SO3的物质的量之比为212反应混合物中，SO3的质量分数不再改变A B C只有 D全部19在一个密闭容器中盛有N2和H2，它们的起始浓度分别是1.8 mol/L和5.4 mol/L，

16、在一定的条件下它们反应生成NH3，10 min后测得N2的浓度是0.8 mol/L，则在这10 min内NH3的平均反应速率是( )。A0.1 mol/(L·min) B0.2 mol/(L·min)C0.3 mol/(L·min) D0.6 mol/(L·min)20一定温度下，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下图所示：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/(Ls)B反应开始到10 s，X的物质的量浓度减少了0.79 mol/LC反应开始到10 s时，Y的转化率为79.

17、0 %D反应的化学方程式为：X(g)Y(g)Z(g)21已知可逆反应2SO2O2 2SO3，当生成2 mol SO3时放出热量为Q，现将1 mol SO2和0.5 mol O2在相同条件下反应生成SO3，放出的热量为Q 1，则( )。 AQ 1Q BQ 1Q C2Q 1Q D无法判断二、填空题22下列反应属于放热反应的是_；属于吸热反应的是_。 A锌粒与稀H2SO4反应制取H2 B氢气在氧气中燃烧C碳酸钙高温分解成氧化钙和二氧化碳 D氢氧化钾和硫酸中和EBa(OH)2·8H2O与NH4Cl反应 F氢气还原氧化铜G葡萄糖在人体内氧化分解 H钢铁制品生锈的反应23拆开1 mol HH键，

18、1 mol NH键，1 mol NN键分别需要吸收的能量为436 kJ，391 kJ，946 kJ。则1 mol N2生成NH3_热量(填“吸收”或“放出”) _kJ；1 mol H2生成NH3_热量(填“吸收”或“放出”) _kJ；理论上，每生成1 mol NH3，_热量(填“吸收”或“放出”)_kJ；事实上，反应的热量总小于理论值，为什么？_。三、实验题24某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，他在100 mL稀盐酸中加入足量的锌粉，用排水集气法收集反应放出的氢气，实验记录如下(累计值)：时间(min)12345氢气体积(mL)50120232290310哪一时间段(指01、12、23、34、45 min)反应速率最大_，原因是_。哪一段时段的反应速率最小_，原因是_。 如果反应太激烈，为了减缓反应速率而又不减少产生氢气的量，他在盐酸中分别加入等体积的下列溶液：A蒸馏水、BNaCl溶液、CNaNO3溶液、DCuSO4溶液