化学反应与能量化学必修

1、一一. 化学能与热能化学能与热能二二. 化学能与电能化学能与电能三三. 化学反应速率化学反应速率四四. 化学反应的限度化学反应的限度一、化学能与热能一、化学能与热能1、化学反应的实质：、化学反应的实质：旧化学键旧化学键断裂，断裂，新化学键新化学键形成的过程。形成的过程。 2、任何化学反应都伴随着能量的变化！、任何化学反应都伴随着能量的变化！引起化学反应中的能量变化：引起化学反应中的能量变化： （1 1）微观：）微观：化学键化学键的的断裂和形成断裂和形成是化学是化学反应中能量变化的主要原因；反应中能量变化的主要原因； 化学键的断裂化学键的断裂吸收能量；吸收能量； 化学键的形成化学键的形成放出能量

2、。放出能量。 反应物反应物 生成物生成物化学反应化学反应旧化学键断裂新化学键形成旧化学键断裂新化学键形成 （吸收总能量（吸收总能量E1）（放出总能量）（放出总能量E2） 当当E1 E2 ， 反应吸收能量反应吸收能量 当当E1 E2 ， 反应放出能量反应放出能量（2 2）宏观：在化学反应中，反应物的）宏观：在化学反应中，反应物的总能量总能量与生成物的与生成物的总能量总能量间的能量差。间的能量差。 EA EB反应物总能量生成物总能量反应物总能量生成物总能量 反应放出能量反应放出能量反应物总能量生成物总能量反应物总能量生成物总能量 反应吸收能量反应吸收能量 4、化学反应中的能量变化主要表现为、化学反

3、应中的能量变化主要表现为热量的变化热量的变化吸热或放热。吸热或放热。 3、一种能量可以转化为另一种能量，、一种能量可以转化为另一种能量，能量是守恒的，这就是能量守恒定律。能量是守恒的，这就是能量守恒定律。现象现象结论结论溶液温度升高溶液温度升高2Al+6HCl=2AlCl3+3H2放出热量放出热量实验实验2-1现象现象结论结论1、手摸杯底有冷、手摸杯底有冷的感觉的感觉Ba(OH)28H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3+10H2O吸热吸热实验实验2-22、烧杯与玻璃片、烧杯与玻璃片黏结在一起黏结在一起盐酸温度盐酸温度NaOH溶液溶液温度温度中和反应中和反应后温度后温度262639实验实验

4、2-3中和热：中和热：酸与碱发生中和反应生成酸与碱发生中和反应生成1mol1mol水所释放的热量称为水所释放的热量称为中和热中和热。5、常见的放热反应：、常见的放热反应：（化学上把放出热量的化学反应叫放热反应）（化学上把放出热量的化学反应叫放热反应） （1）所有的燃烧反应）所有的燃烧反应 （2）酸碱中和反应）酸碱中和反应 （3）大多数的化合反应）大多数的化合反应 （4）金属与酸的反应）金属与酸的反应 （5）铝热反应）铝热反应 6、常见的吸热反应：、常见的吸热反应：（化学上把吸收热量的化学反应叫吸热反（化学上把吸收热量的化学反应叫吸热反应）应） （1）晶体）晶体Ba(OH)28H2O+NH4Cl

5、的反应的反应 Ba(OH)2 8H2O +2NH4Cl= BaCl2+2NH3+10H2O （2）大多数的分解反应）大多数的分解反应 （3）以）以H2、CO、C为还原剂的反应为还原剂的反应火力发电中能量是如何转化的呢？火力发电中能量是如何转化的呢？二、化学能与电能二、化学能与电能化学能化学能 热能热能 机械能机械能 电能电能燃烧燃烧蒸汽蒸汽发电机发电机（原）电池（原）电池1、定义：、定义：将化学能转变成电能的装置叫将化学能转变成电能的装置叫做原电池。做原电池。电极电极材料材料现象现象电子电子得失得失电极反应电极反应原电池原电池的电极的电极ZnZn片片CuCu片片总的离子反应方程式总的离子反应方

6、程式失失得得ZnZn2e2e- - ZnZn2+2+2H2H+ + + 2e+ 2e- -H H2 2负极负极正极正极Zn+2HZn+2H+ +ZnZn2+2+H+H2 2有气有气体产体产生生ZnZn片片溶解溶解2、锌铜原电池原理、锌铜原电池原理负极出电子，电子回正极负极出电子，电子回正极较活泼较活泼金属金属较不活较不活泼金属泼金属负负 极极正正 极极发生氧化反应发生氧化反应发生还原反应发生还原反应e-I I电子流出，电流流入电子流出，电流流入电子流入，电流流出电子流入，电流流出3、原电池的电极：、原电池的电极： 5、原电池形成条件：、原电池形成条件： 两种活泼性不同的金属（或其中一种两种活泼

7、性不同的金属（或其中一种为能导电的非金属，如为能导电的非金属，如“碳棒碳棒”）作电极。）作电极。 其中较活泼金属为负极。较不活泼金其中较活泼金属为负极。较不活泼金属（或非金属）为正极（正极一般不参与属（或非金属）为正极（正极一般不参与电极反应，只起导电作用）。电极反应，只起导电作用）。 电解质溶液电解质溶液 形成闭合电路形成闭合电路 能自发地发生氧化还原反应能自发地发生氧化还原反应两极一液一连线两极一液一连线 6、原电池原理的应用：、原电池原理的应用：制作化学电源：各种电池制作化学电源：各种电池加快反应速率：加快反应速率： 例如例如:实验室制实验室制H2时，由于锌太纯，反应一时，由于锌太纯，反

8、应一般较慢，可加入少量般较慢，可加入少量CuSO4以加快反应速率。以加快反应速率。判断金属活动性的强弱判断金属活动性的强弱:负极大于正极负极大于正极揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀。揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀。 因为钢铁中含有碳，可与因为钢铁中含有碳，可与Fe组成原电池，组成原电池，发生原电池反应而使钢铁遭到腐蚀。发生原电池反应而使钢铁遭到腐蚀。防止钢铁腐蚀的方法之一：在钢铁的表面防止钢铁腐蚀的方法之一：在钢铁的表面焊接比焊接比Fe更活泼的金属（如更活泼的金属（如Zn），组成），组成原电池后，使原电池后，使Fe成为原电池的正极而得到成为原电池的正极而得到保护。保护。钢铁的析氢腐蚀：负

9、极：钢铁的析氢腐蚀：负极：Fe 2e- = Fe2+ 正极：正极：2H+ + 2e- = H2钢铁的吸氧腐蚀：钢铁的吸氧腐蚀： 负极：负极：2Fe 4e- = 2Fe2+ 正极：正极：2H2O + O2 + 4e- = 4OH-7、判断原电池正、负极的方法、判断原电池正、负极的方法（1 1）由组成原电池的两极材料判断：）由组成原电池的两极材料判断：一般是活泼的金属为负极一般是活泼的金属为负极活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极（2 2）根据电流方向或电子流动方向判断：）根据电流方向或电子流动方向判断：电流是由正极流向负极电流是由正极流向负极电子流动方向是

10、由负极流向正极电子流动方向是由负极流向正极（3 3）根据原电池两极发生的变化来判断：）根据原电池两极发生的变化来判断：失电子的反应失电子的反应氧化反应氧化反应负极负极得电子的反应得电子的反应还原反应还原反应正极正极1、概念：、概念：浓度常用浓度常用mol.L-1，时间常用，时间常用s，min。3 、单位：、单位：2、数学表达式为：、数学表达式为： Ct三、化学反应速率三、化学反应速率用用单位时间内反应物浓度的减少量单位时间内反应物浓度的减少量或或生生成物浓度的增加量（均取正值）成物浓度的增加量（均取正值）来表示来表示mol/(Lmin)或或mol/(Ls)4 、是、是平均速率平均速率，不是，不

11、是瞬时速率。瞬时速率。nt V5 、对某一反应而言：、对某一反应而言：)()()()(gqDgpcgnBgmA(A) (B) (C) (D) =m n p q练习练习 某一反应物的浓度是某一反应物的浓度是1.0mol/L，经过，经过20s后，后，它的浓度变成了它的浓度变成了0.2mol/L，在这，在这20s内它的反内它的反应速率为应速率为( )解：解：= (1.00.2)mol/L 20s = 0.04mol/(Ls) A. 0.04 B. 0.04mol/(Ls) C. 0.8mol/(Ls) D. 0.04mol/LB2.反应反应 A + 3B = 2C + 2D 在四种不同条件下在四种不

12、同条件下的反应速率为：的反应速率为：(1)(A)=0.3mol/Ls (2)(B)=0.6mol/Ls (3)(C)=0.4mol/Ls (4)(D)=0.45mol/Ls则该反应速率的快慢顺序为则该反应速率的快慢顺序为。(1)(4)(2)=(3) 比较反应的快慢比较反应的快慢,应取同一参照物应取同一参照物6. 化学反应速率的影响因素：化学反应速率的影响因素：内因（决定作用）内因（决定作用）:反应物本身的性质反应物本身的性质外因（外界条件）外因（外界条件）:浓度、温度、压强、催浓度、温度、压强、催化剂、固体的表面积、反应物的状态等化剂、固体的表面积、反应物的状态等温度：温度升高，化学反应速率加

13、快。温度：温度升高，化学反应速率加快。 催化剂：催化剂能改变化学反应速率。催化剂：催化剂能改变化学反应速率。 浓度：在其它条件不变时，增大反应物浓度：在其它条件不变时，增大反应物的浓度，可以增大反应速率。的浓度，可以增大反应速率。 压强：压强： 对于有气体参加的化学反应，对于有气体参加的化学反应， 增大压强，可以增大反应速率。增大压强，可以增大反应速率。 固体的表面积：增大固体的接触面积，固体的表面积：增大固体的接触面积，能增大反应速率。能增大反应速率。 反应物的状态：液态或气态比固态反应反应物的状态：液态或气态比固态反应速率快。速率快。1 1 、可逆反应、可逆反应：反应物：反应物生成物生成物

14、：生成物：生成物反应物反应物四、化学反应的限度四、化学反应的限度 化学平衡状态化学平衡状态2、概念：当一个可逆反应进行到、概念：当一个可逆反应进行到正正反应速率与逆反应速率相等反应速率与逆反应速率相等时，时，反应物反应物和生成物的浓度不再改变和生成物的浓度不再改变，达到表面上，达到表面上静止的一种静止的一种“平衡状态平衡状态”，这就是这个，这就是这个反应反应所能达到所能达到的限度的限度。化学平衡的标志：化学平衡的标志：反应速率反应时间正逆正逆 正逆正逆 反应混合物中各组分的浓度保持不变反应混合物中各组分的浓度保持不变3、化学平衡状态、化学平衡状态的特征：的特征： 逆、等、动、定、变。逆、等、动

15、、定、变。逆：逆：化学平衡研究的对象是可逆反应。化学平衡研究的对象是可逆反应。等：等：( (正正) )( (逆逆) ) （是化学平衡状（是化学平衡状态的本质）。态的本质）。动动：动态平衡，正、逆反应还在不断动态平衡，正、逆反应还在不断进进 行，行，正、逆反应速率相等但不等于正、逆反应速率相等但不等于零。零。定：定：平衡时，各组分的浓度保持一定平衡时，各组分的浓度保持一定 （是化学平衡状态的外观特征）（是化学平衡状态的外观特征）。变：变：当影响化学平衡的外界条件改变，当影响化学平衡的外界条件改变，平衡会发生移动。平衡会发生移动。 4、任何化学反应的进程都有一定的限度、任何化学反应的进程都有一定的限度 ，只是不同反应的限度不同。只是不同反应的限度不同。5、有些反应的可逆性很小，如、有些反应的可逆性很小，如Ag+Cl- = AgCl ,一般可视为一般可视为不可逆反应不可逆反应。6、化学反应的限度可以通过改变条件而改、化学反应的限度可以通过改变条件而改变。（化学平衡的移动）变。（化学平