第六章化学反应与能量变化课件高一下学期化学人教版

第六章化学反应与能量

化学反应的过程中为什么伴随着能量的变化？思考1从化学键的角度分析化学反应的本质：H2+Cl22HCl点燃

【思考2】

从微观上来说，怎么判断一个化学反应是放出能量还是吸收能量？放出能量吸收能量E吸E放﹥E吸E放【结论】从微观上来看，一个化学反应

吸收能量还是放出能量—取决于旧键断裂吸收的总能量与新键形成放出的总能量的相对大小。＜1.微观：化学反应中能量变化的原因

如何从宏观角度判断一个化学反应是放出能量还是吸收能量？思考3将水由低处抽向高处，要提供能量水在高处，能量高水在低处，能量低放出能量2.宏观：化学反应中能量变化的原因吸收能量2.宏观：化学反应中能量变化的原因化学反应过程中是吸收能量还是放出能量取决于E反应物、E生成物的相对大小。放出能量吸收能量E反应物﹥E生成物E反应物﹤E生成物2.宏观：化学反应中能量变化的原因结论：物质化学能越低，物质越稳定物质的键能越大，物质越稳定3.物质的化学能、键能和稳定性之间的关系1.微观：化学反应中能量变化的原因2.宏观：化学反应中能量变化的原因3.物质的化学能、键能和稳定性之间的关系一、判断正误

1、化学反应必然伴随着能量的变化。2、化学反应中的能量变化全部是以热能的形式变化的。3、在一个确定的化学反应中，反应物的总能量与生

成物的总能量一定不相等。4、当反应物的总能量大于生成物的总能量时，化学

反应吸收能量。

【课堂检测】【课堂检测】一、判断正误5、化学反应的过程实际上是一个旧键断裂的过程。6、断裂化学键释放出能量而生成新键则吸收能量。7、断裂化学键吸收的总能量与生成新键放出的总

能量一般不相等。8、化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。

任务一化学能与电能的转化【思考交流】请同学们思考火力发电过程中有何能量变化？化学能（燃料）燃烧热能蒸汽轮机机械能发电机电能其中能量转换的关键环节是______(氧化还原反应)。燃烧【科学思辨】火力发电过程中能量变化为化学能间接转化为电能既然该中间过程存在很大的能量损耗，那我们可以采用什么方法来实现能量的充分利用？任务二原电池的构成条件及工作原理【实验探究】原电池——化学能直接转化为电能任务二原电池的构成条件及工作原理稀硫酸ZnCuZn2+e-e-H+H+－+Zn－2e-=Zn2+2H++2e-=H2↑氧化反应还原反应锌片：逐渐溶解铜片：产生气泡负极正极SO42-e－I外电路内电路阳离子阴离子电子不下水离子不上岸电子定向移动导电离子定向移动导电原电池工作原理阴离子负极阳离子正极电子流向:负极

沿导线

正极电流方向:正极沿导线负极【归纳总结1】总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑任务三原电池工作原理的应用【评价训练】判断正误(1)原电池中，负极材料的活动性一定强于正极材料的活动性(

)(2)只要是自发的放热的化学反应就可以设计为原电池(

)(3)原电池的负极上一定发生氧化反应，故负极本身质量一定减轻(

)(4)向Zn和稀H2SO4反应的溶液中，滴加几滴CuSO4溶液，产生气泡速率加快，是因为构成了原电池(

)(5)原电池中正极材料必须与电解质溶液的某种离子反应(

)×××√×任务二原电池的构成条件及工作原理【回归教材】请阅读教材P37，回答原电池的构成条件？本质：发生

反应。化学电氧化还原【概念学习】什么是原电池？

将

能转化为

能的装置。（氧化反应和还原反应分区域进行）——加快反应速率负极：电子流出的一极，发生氧化反应；正极：电子流入的一极，发生还原反应。任务二原电池的构成条件及工作原理【归纳总结2】请同学们做归纳总结：原电池的构成条件有哪些？两极一液一线一反应④必须存在自发的氧化还原反应①两个活泼性不同的电极②两极之间填充电解质溶液③必须形成闭合回路Zn＋2H+

===Zn2++H2↑H2SO4溶液任务二原电池的构成条件及工作原理【思考交流】请同学们思考并交流以下问题【问题2】图2中将锌片换成铜，能形成原电池吗？不能，无自发进行的氧化还原反应。【问题3】图2中用酒精代替稀硫酸能形成原电池吗？不能，酒精是非电解质，不导电。【问题1】图1装置中的铜起什么作用？能否用其他物质代替？铜作导体。能用石墨、较不活泼的金属等代替铜。任务二原电池的构成条件及工作原理【评价训练】判断正误(1)火力发电过程中，机械能转化为电能是整个能量转化的关键(

)(2)原电池的电极材料必须是金属(

)(3)原电池工作时，正极与负极转移电子数相同(

)(4)在锌铜原电池中，电子由锌通过导线流向铜，再由铜通过电解质溶液流回锌(

)(5)原电池中阳离子向正极移动(

)××√×√原电池的构成条件及工作原理ABCDEFGHIJKL【典例1】【典例2】下列叙述不正确的是()A．用天然气火力发电时，每一步都需要化学反应来完成

B．利用太阳能等清洁能源代替化石燃料，有利于节约资源，保护环境C．原电池反应一定为氧化还原反应

D．在火力发电时，化学能转化为热能的过程实际上是氧化还原反应发

生的过程，伴随着能量的变化A原电池的构成条件及工作原理任务二原电池的构成条件及工作原理【归纳总结3】请同学们做归纳总结：电极名称的判断方法有哪些？任务三原电池工作原理的应用【思考交流】请同学们思考原电池工作原理的应用有哪些？1.加快氧化还原反应的进行在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中粒子运动相互间的干扰减小，使反应加快。2.比较金属的活动性一般，若两种金属A、B与电解质溶液构成原电池，若金属A作负极，则金属活动性：

。A＞B将反应

2Fe3+＋Cu==2Fe2+＋Cu2+设计成原电池。负极：Cu－2e－=Cu2+正极：2Fe3++2e－=2Fe2+（3）设计原电池任务三原电池工作原理的应用②找材料（电极材料、电解质溶液）①拆两半（正极、负极）由此可判断这四种金属的活动性顺序是（）A.d＞a＞c＞bB.b＞c＞d＞aC.d＞a＞b＞cD.a＞b＞d＞c1、有a、b、c、d四个金属电极，有关的反应装置及部分反应现象如下：C实验装置

d＞c

部分实验现象a极质量减小；b极质量增加b极有气体产生；c极无变化d极溶解；c极有气体产生电流计指示在导线中电流从a极流向d极a＞bb＞cd＞cd＞a在同一条件下______________和_____________均能进行的化学反应。书写可逆反应的化学方程式时不用“”，用“”。再识可逆反应定义正反应方向逆反应方向特征双向性双同性共存性反应物生成物正向反应逆向反应正、逆反应在同一条件下同时进行反应物和生成物同时存在任意反应物转化率小于100%化学反应的限度（1）开始阶段反应速率v(正)v(逆)t1时间（t）0开始时c(SO2)、c(O2)大，c(SO3)＝0只有正反应，v(逆)=0化学反应的限度正逆反应都进行，v(逆)≠0，v(正)＞v(逆)

（2）瞬间过后反应速率v(正)v(逆)t1时间（t）0瞬间后c(SO2)、c(O2

)变小,c(SO3)≠0化学反应的限度（3）一定时间段内v(正)v(逆)反应速率t1时间（t）0c(SO2)、c(O2)逐渐变小，c(SO3)逐渐增大，三种物质的浓度达到一个特定值。v(正)=v(逆)

≠0化学反应的限度时间（t）反应速率0t1v(正)＝v(逆)化学平衡状态(1)0~t1：v(正)＞v(逆)(2)t1：v(正)=v(逆)化学平衡建立的过程v(正)v(逆)非化学平衡状态2SO2+O22SO3催化剂△化学反应的限度化学平衡状态定义如果外界条件(温度、浓度、压强等)不发生改变，当__________反应进行到一定程度时，____________与____________相等，反应物的浓度与生成物的浓度____________，达到一种表面静止的状态，称为“化学平衡状态”，简称化学平衡。可逆正反应速率逆反应速率不再改变化学平衡状态的建立特征动态平衡平衡时，各组分的浓度保持一定当外界条件改变，原平衡发生移动研究的对象是可逆反应逆v(正)＝v(逆)≠0(本质)等动定变化学反应的限度化学平衡状态的判断依据mA(g)＋nB(g)

⇌pC(g)＋qD(g)直接标志：（1）速率同一物质

ひA(正)=ひA(逆)

≠0单位时间内，B的消耗量=B的生成量单位时间内，B的断键数=B的成键数不同物质

nひA(正)=mひB(逆)（一正一逆成比例）

单位时间内，单位时间内，B的断键数与C的断键数成系数比A消耗的物质的量与B生成的物质的量成系数比⇌同边的物质,⇌异边的物质,A消耗(或生成)的物质的量与C消耗(或生成)的物质的量成系数比化学反应的限度【例1】一定条件下，对于可逆反应N2＋3H2

2NH3，表示正、逆反应速率可以用N2或H2或NH3来表示：下列能表示反应达到化学平衡状态的是

（1）单位时间内，有1molN2消耗，同时有1molN2生成

（2）1molN三N键断裂的同时有1molN三N键生成

（3）2v正（N2）=v逆（NH3）

（4）单位时间内，有1molN2消耗，同时有3molH2消耗

（5）单位时间内，有3molH2消耗，同时有2molNH3生成

（6）1molN三N键断裂的同时有2molN-H键断裂

（7）容器内N2、H2、NH3三种气体的浓度之比为1∶1∶2(1)（2）（3）化学反应的限度间接标志：“变量”不变即为平衡气体的平均相对分子质量

MM=m总n总取决于有无非气体取决于气体系数差若m+n≠p+q若m+n=p+q若各物质均为气体m总为定值n总为变量M为变量M不变时，即为平衡状态n总为定值M为定值M不变时，不一定为平衡状态化学平衡状态的判断依据mA(g)＋nB(g)

⇌pC(g)＋qD(g)化学反应的限度气体的平均相对分子质量

MM=m总n总取决于有无非气体取决于气体系数差m总为变量若有非气体参与M为变量M不变时，即为平衡状态化学平衡状态的判断依据mA(g)＋nB(g)

⇌pC(s)＋qD(g)化学反应限度课堂检测2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，当平均相对分子质量不变时，_______是化学平衡状态H2(g)+I2(g)2HI(g)当平均相对分子质量不变时，_______是化学平衡状态1.一定不一定2.

C(s)+O2(g)CO2(g)当平均相对分子质量不变时，_______是化学平衡状态

CO2(g)+C(s)2CO(g)当平均相对分子质量不变时，_______是化学平衡状态一定一定间接标志：“变量”不变即为平衡ρ=m总V容器取决于有无非气体取决于气体系数差气体密度ρ若有非气体参与，恒压或是恒容ρ不变时，一定为平衡状态若各物质均为气体①恒容ρ不变时，不一定为平衡状态②恒压若m+n≠p+q若m+n=p+q化学平衡状态的判断依据mA(g)＋nB(g)

⇌pC(g)＋qD(g)化学反应限度课堂检测

2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，恒容条件下，当气体密度不变时，________是化学平衡状态

恒压条件下，当气体密度不变时，________是化学平衡状态

H2(g)+I2(g)2HI(g)恒容条件下，当气体密度不变时，________是化学平衡状态恒压条件下，当气体密度不变时，________是化学平衡状态不一定一定不一定不一定内容内容内容间接标志：“变量”不变即为平衡混合气体总压强因为恒容、恒温条件下，n(g)越大则压强P就越大，则无论各成份是否均为气体，只需考虑Δn(g)。当Δn(g)=0，则P为恒值，不一定是化学平衡状态。PV=nRT当Δn(g)≠0，则P一定时，一定是化学平衡状态。化学平衡状态的判断依据mA(g)＋nB(g)

⇌pC(g)＋qD(g)化学反应限度课堂检测恒容、恒温条件下，

C(s)+O2(g)CO2(g)

当体系总压强不变时，_______是化学平衡状态CO2(g)+C(s)2CO(g)当体系总压强不变时，_______是化学平衡状态2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，当体系总压强不变时，_______是化学平衡状态

H2(g)+I2(g)2HI(g)当体系总压强不变时，_______是化学平衡状态不一定一定一定不一定间接标志：“变量”不变即为平衡体系的颜色和温度不变一定为平衡状态H2+I22HI△2NO2

N2O4红棕色化学反应限度绝热容器中，当体系温度不变，则达平衡。（若为恒温容器，则不可作为平衡判据）

恒容绝热容器中N2(g)+3H2(g)

2NH3(g)H2(g)+I2(g)

2HI(g)①气体的总物质的量不变

②气体的总质量不变

③气体的总压强不变

④气体的密度不变

⑤气体的平均相对分子质量不变

⑥混合气体的颜色不变

⑦体系的温度不变

判断下列条件能否说明该反应已达化学平衡？√×××√×××√××√√√课堂检测【例2】下列说法中可以证明2HI(g)H2(g)+I2(g)（紫色）

已达到平衡状态的是___________。

①

单位时间内生成n

molH2的同时生成nmolHI

②

一个H-H键断裂的同时有两个H-I键断裂

③反应速率v(H2)=v(I2)时

④

c(HI):c(H2):c(I2)=2:1:1时

⑤

温度和体积一定，容器内压强不再变化时

⑥

温度和体积一定，混合气体的颜色不再变化时

⑦

条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化时

⑧

温度和压强一定，混合气体的密度不再变化时②

⑥化学反应限度化学平衡状态是可逆反应的一种特殊状态，是在给定条件下化学反应所能达到或完成的最大程度。转化率=转化的量起始的量×100％量:质量、物质的量、体积、物质的量浓度等化学反应的限度化学反应的限度决定了反应物在该条件下的最大转化率同一可逆反应，改变条件可以在一定程度上改变一个化学反应的限度化学反应条件控制1．控制反应条件的意义

促进有利的化学反应（即原料的利用率）提高反应速率提高反应物的转化率抑制有害的化学反应降低反应速率控制副反应的发生减少甚至消除有害物质的产生化学反应条件控制2．反应条件的控制

在化工生产中，为了提高反应进行的程度而调控反应条件时，需要考虑控制反应条件的成本和实际可能性。基本措施基本措施改变反应速率改变反应限度改变温度、浓度、气体的压强、固体的表面积以及催化剂的合理使用等改变温度、浓度、气体的压强等化学反应条件控制2．反应条件的控制

实际案例催化剂高温、高压N2+3H22NH3工业合成氨条件的控制温度低压强大有利：氨的产率较高不利：反应速率小，生产成本高有利：氨的产率较高不利：对动力和生产设备的要求高常用温度400℃~500℃常用压强10～30Mpa化学反应条件控制1．下列反应中可判断为可逆反应的是（

）A.氢气在氯气中燃烧生成氯化氢，氯化氢受热分解生成氢气和氯气B.氮气与氢气在高温、高压、催化剂作用下可以生成氨气，同时氨

气又分解为氮气和氢气C.单质溴可以置换出碘，氯气又可以置换出溴D.氯气和水反应生成盐酸和次氯酸，次氯酸在光照条件下可分解为

盐酸和氧气B【解析】正、逆两方向的反应条件相同且同时进行时属于可逆反应。A条件不一样，错误;C、D反应物、生成物不一样，错误。2．下列关于化学反应限度的说法正确的是（

）A.当一个可逆反应达到平衡状态时，就是这个反应在该条件下所能达

到的限度B.可以通过延长化学反应时间改变化学反应限度C.平衡状态是一种静止的状态，因为反应物和生成物的浓度不再改变D.化学反应的限度不可以通过改变条件而发生改变A【解析】A项，当一个可逆反应达到平衡状态时，正反应速率等于逆反应速率，就是这个反应在该条件下所能达到的限度，A项正确；C项，平衡状态是一种动态平衡，C项错误；D项，改变反应条件，如浓度、温度、压强等，化学反应的限度可能发生改变，D项错误。A3．在一定条件下发生反应2SO3(g)

2SO2(g)＋O2(g)，将2molSO3通入2L容积恒定的密闭容器甲中，若维持容器内温度不变，5min末测得SO3的物质的量为0.8mol。则下列说法正确的是(

)A．0~5min，SO2的生成速率v(SO2)=0.12mol·L－1·min－1B．若起始时充入3molSO3，起始时SO3分解速率不变C．若某时刻消耗了1molSO3同时生成了0.5molO2，则表明该反应

达到了平衡状态D．达到平衡时，SO2和SO3的浓度相等【解析】据题意得，5min末测得SO3的物质的量为0.8mol，则0~5min内消耗SO31.2mol，v(SO2)=0.12mol·L－1·min－1，故0~5min，SO2的生成速率v(SO2)=0.12mol·L－1·min－1，A正确；若起始时充入3molSO3，相当于增大压强，SO3分解速率减小，B错误；若某时刻消耗了1molSO3同时生成了0.5molO2，则说明可逆反应正向进行，不能表明该反应达到了平衡状态，C错误；达到平衡时，SO2和SO3的浓度不一定相等，D错误。4．将煤块粉碎、经脱硫处理、在适当过量的空气中燃烧，这样处理的目的是()①使煤充分燃烧，提高煤的利用率；②减少SO2的产生，避免造成“酸雨”；③减少有毒CO的产生，避免污染空气；④减少CO2的产生，避免“温室效应”

A．①②③B．②③④C．①③④

D．①②③④A【解析】①将煤块粉碎，增大与空气的接触面积，能使煤充分燃烧，提高煤的利用率，正确；②煤中含有S元素，燃烧时能生成SO2，经脱硫处理可减少SO2的产生，避免造成“酸雨”，正确；③在适当过量的空气中燃烧，生成CO2，减少CO的产生，正确；④无论是否脱硫处理，在适当过量的空气中燃烧，生成CO2的量都不变，不能减少CO2的产生，错误。1.可逆反应(1)定义：在同一条件下___________和___________均能进行的化学反应。(2)特点①正向反应和逆向反应________进行。②一定条件下，反应物不可能________转化为生成物，即反应物的

转化率不可能达到________。(3)表示：书写可逆反应的化学方程式时不用“===”而用“

”。正反应方向逆反应方向同时全部100%⇌

可逆反应一旦开始，反应物和生成物共存典型的可逆反应有:N2+3H22NH3催化剂高温高压H2+I22HI

SO2

+H2O

H2SO32SO2+O22SO3催化剂高温Cl2+H2OHCl+HClO⇌可逆反应的反应物不能彻底转化1、当可逆反应：2SO2＋O22SO3达到平衡后，通入18O2再次达到平衡时，18O存在于(

)A．SO3和O2中

B．SO2和SO3中

C．SO2、O2和SO3中 D．SO2和O2中课堂练习C课堂练习2、在1L的密闭容器中，充入气体0.1molＸ2、0.3molY2和0.2molZ2发生反应Ｘ2+Y22Z

当反应在一定条件下进行到各物质浓度不变时，它们的浓度可能是（）A、Z=0.3mol/LB、Y2=0.2mol/L

C、X2=4mol/LD、Z=0.15mol/LAD此时为何3种物质的浓度保持不变?△催化剂

时间

（min)物质的量浓度(mol/L)010203040506070SO210.70.50.350.20.10.10.1O20.50.350.250.180.10.050.050.05SO300.30.50.650.80.90.90.9

某温度和压强下的密闭容器中,2SO2+O2

2SO3反应已达到最大限度，说明反应达到了平衡达到反应限度后，反应物和生成物浓度不在变化（定）达到反应限度后V正=V逆（等）≠0（动）化学平衡状态的建立图像平衡状态v(正)>v(逆)，向正反应方向，建立平衡请继续分析：（5）从速率角度分析反应进行到什么时候会“停止”？当正反应速率与逆反应速率相等时（6）此时，反应物和生成物浓度如何变化？反应物和生成物浓度均不再改变（7）反应真的停止了吗？NO处于动态平衡可逆反应的这种特殊状态就是我们今天要研究的化学平衡状态化学反应的限度可逆反应化学平衡状态正反应和逆反应，同时同条件转化率＜100％反应物和生成物共存概念：在一定条件的可逆反应中，当V正=V逆时，各物

浓度保持不变的状态。特征化学平衡状态即化学反应限度，此时转化率最大。板书特征逆：可逆反应；等：v正＝v逆≠0；动：动态平衡，反应没停止；定：各组分的质量(或浓度)保持不变，为一定值；变：外界条件改变时，平衡就被破坏，在新的条件下建

立新的平衡。板书化学平衡状态：注意：①只有可逆反应才有可能存在化学平衡状态，解决有关化学平衡的问题时，首先要看清该化学反应是否为可逆反应。②化学平衡状态是可逆反应进行到最大限度的结果。③化学平衡状态的建立还必须具有一定的外部条件（温度、浓度、压强等），所以，同一个可逆反应在不同条件下建立起的化学平衡状态可能不同。判定方法板书直接标志等：同一物质ひ正（B）=ひ逆（B）不同物质(一正一逆，与系数成比例)例：在一定温度下,可逆反应N2+3H2

2NH3达到平衡的标志是:A.N2的消耗速率等于N2的生成速率B.H2的消耗速率等于N2的生成速率的3倍C.NH3的消耗速率等于N2生成速率的2倍D.

单位时间内生成nmolN2,同时生成3nmolNH3E.1个N≡N键断裂的同时，有3个H-H键形成F.1个N≡N键断裂的同时，有3个H-H键断裂√√√？以反应mA(g)+nB(g)pC(g)为例，达到平衡的标志为：A的消耗速率与A的生成速率—————A的消耗速率与C的———速率之比等于———B的生成速率与C的———速率之比等于———A的生成速率与B的———速率之比等于———相等消耗m：p生成n：p消耗m：n？定：各组分浓度保持一定能够说明N2+3H22NH3反应在密闭容器中已达到平衡状态的是：①容器内N2、H2、NH3三者共存②容器内N2、H2、NH3三者浓度相等③容器内N2、H2、NH3的浓度比恰为1:3:2④tmin内生成1molNH3同时消耗0.5molN2⑤tmin内生成1molN2同时消耗3molH2？√判定方法板书直接标志

同一物质ひ正（B）=ひ逆（B）不同物质：一正一逆，与系数成比例各组分浓度保持一定各组分的n、m或质量分数一定各气体的体积（V）或体积分数一定反应物的转化率或生成物的产率一定体系颜色一定、绝热体系中温度一定定等H2(g)+I2(g)2HI(g)反应达平衡状态的标志是：1）C(H2)=C(I2)=C(HI)时2）C(H2)：C(I2)：C(HI)=1:1:2时3）C(H2)、C(I2)、C(HI)不再随t改变而改变4）n(H2)、n(I2)、n(HI)不再随t改变而改变5）H2、I2的转化率不再改变6）H2、I2、HI的体积分数不再改变7）混合气体的颜色不再改变H2(g)+I2(g)2HI(g)在固定体积的的密闭容器中

反应达到平衡状态的标志是：8）混合气体总n不再改变9）混合气体总P不再改变10）混合气体的平均M不再改变11)混合气体的密度不再改变2NO22NO+O2H2(g)+I2(g)2HI(g)在压强恒定的容器中反应达到平衡状态的标志是：1）混合气体总n不再改变2）混合气体总V不再改变3）混合气体的密度不再改变2NO22NO+O2判定方法板书直接标志

同一物质ひ正（B）=ひ逆（B）不同物质：一正一逆，与系数成比例定等间接标志反应前后气体系数不等的反应气体总物质的量（n）不变恒V时，总P不变或平均M不变恒P时，总V不变或气体密度不变变量不变对于不同类型的可逆反应，某一物理量不变是否可作为平衡已到达的标