高中化學(xué) 必修二化學(xué)反應(yīng)與能量講義及習(xí)題

1、第二章 化學(xué)反應(yīng)與能量第一節(jié) 化學(xué)能與熱能 知識(shí)點(diǎn)一、化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化1、鎂條與鹽酸的反應(yīng)能量的變化溫度升高，放熱反應(yīng)注意：要選擇強(qiáng)酸且濃度不要太低。盡量使用純度好的鎂條，反應(yīng)前要用砂紙打磨光亮2、Ba(OH)2 ·8H2O 與NH4Cl 反應(yīng)中的能量變化燒杯變涼、結(jié)冰，吸熱反應(yīng) 【實(shí)驗(yàn)三】酸堿中和反應(yīng)中的能量變化3、酸堿中和反應(yīng)中的能量變化溫度升高，放熱反應(yīng)結(jié)論：酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH2O時(shí)所釋放的熱量稱為中和熱。二、常見的吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)1、放熱反應(yīng)：（1）燃料的燃燒C + O2 CO2 （2）中和反應(yīng)HCl + NaOH = NaCl + H2O （3）活潑金

2、屬與水或酸的反應(yīng)（4）大部分化合反應(yīng)（5）食物的緩慢氧化2、吸熱反應(yīng)（1）大多數(shù)分解反應(yīng)：CaCO3 = CaO + CO2 （2）Ba(OH)2·8H2O晶體與NH4Cl晶體的反應(yīng)：（3）碳與CO2氣體的反應(yīng)： C + CO2 2CO （4）碳與水蒸氣的反應(yīng)：C + H2OCO + H2 （5）氫氣還原氧化銅：H2+CuO = H2O+Cu三、化學(xué)能的利用（1）柴草時(shí)期火的發(fā)現(xiàn)至18世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命以樹枝雜草為主要能源。（2）化石能源時(shí)期18世紀(jì)中期至現(xiàn)代以煤、石油、天然氣為主要能源。（3）多能源結(jié)構(gòu)時(shí)期可再生能源和清潔能源(綠色能源)將成為新能源的主力軍。四、宏觀上化學(xué)反應(yīng)能量變化的

3、原因在化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量間的能量差1、E（反應(yīng)物）E（生成物）放出能量2、 E（反應(yīng)物）E（生成物）吸收能量五、微觀上化學(xué)反應(yīng)能量變化的原因化學(xué)反應(yīng)的過程中伴隨著能量變化,通常表現(xiàn)為熱量的變化 放熱反應(yīng)：放出熱的化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng) 吸熱反應(yīng)：吸收熱的化學(xué)反應(yīng)吸放熱與能量關(guān)系1、鍵能：拆開1 mol某鍵所需的能量叫鍵能。單位：kJ/mol。 破壞化學(xué)鍵時(shí)要吸收能量，形成化學(xué)鍵時(shí)放出能量2、化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn)是有新物質(zhì)生成，新物質(zhì)和反應(yīng)物總能量不同。3、反應(yīng)中要遵循能量守恒。4、反應(yīng)物與生成物的能量差若以熱能形式表現(xiàn)即為放熱和吸熱。如果二者能量比較接近，則放熱和吸熱不明顯。5、引

4、起化學(xué)反應(yīng)中的能量變化的微觀原因：化學(xué)鍵的斷裂第一節(jié) 化學(xué)能與熱能 習(xí)題1. 下列說法正確的是 ( )A. 大多數(shù)的化合反應(yīng)是釋放能量的反應(yīng) B. 大多數(shù)分解反應(yīng)是吸收能量的反應(yīng)C. 釋放能量的反應(yīng)都不需要加熱 D. 吸收能量的反應(yīng)都需要加熱2. 下列反應(yīng)既屬于氧化還原反應(yīng)，又屬于吸熱反應(yīng)的是A.鋁片與稀鹽酸的反應(yīng) B. Ba(OH)2 ·8H2O 和NH4Cl 的反應(yīng)C.灼熱的炭與CO2 的反應(yīng) D.甲烷在氧氣中的燃燒反應(yīng)3、下列說法正確的是（ ）A.需要加熱才能發(fā)生的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng) B.任何放熱反應(yīng)在常溫條件下一定能發(fā)生反應(yīng)C.反應(yīng)物和生成物所具有的總能量決定了反應(yīng)結(jié)果是放熱

5、還是吸熱D.吸熱反應(yīng)在一定條件下也能發(fā)生反應(yīng)4、有關(guān)下列能量轉(zhuǎn)化的認(rèn)識(shí)不正確的是( )A植物的光合作用使得太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為了化學(xué)能 B人類使用照明設(shè)備是將電能轉(zhuǎn)化為了光能C生物體內(nèi)的化學(xué)變化過程在能量轉(zhuǎn)化上比在體外發(fā)生的一些能量轉(zhuǎn)化更合理、有效D燃料燃燒時(shí)只是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為了熱能5、綠色能源是指使用過程中不排放或排放極少污染物的能源，如一級(jí)能源中的水能、地?zé)?、天然氣等；二?jí)能源中電能、氫能等。下列能源屬于綠色能源的是（ ） 太陽(yáng)能 風(fēng)能 石油 煤 潮汐能 木材A. B. C. D.6、下列反應(yīng)中，屬于吸熱反應(yīng)的是（ ）A.活潑金屬跟酸反應(yīng) B.制造水煤氣 C.酸堿中和反應(yīng) D.鎂條燃燒1.在反應(yīng)H

6、2 + Cl2 2HCl中，已知HH鍵能為436kJ，ClCl鍵能為243kJ，HCl鍵能為431kJ，判斷該反應(yīng)是 A. 吸熱反應(yīng) B. 放熱反應(yīng) C. 吸收183 kJ熱量 D.放出183 kJ熱量2、已知反應(yīng)ABCD為放熱反應(yīng)，對(duì)該反 應(yīng)的下列說法中正確的是（ ）A. A的能量一定高于C B. B的能量一定高于DC. A和B的總能量一定高于C和D的總能量D. 該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故不必加熱就一定能發(fā)生3、氫氣在氧氣中燃燒產(chǎn)生藍(lán)色火焰，在反應(yīng)中，破壞1molHH鍵消耗的能量為Q1kJ，破壞1molO = O鍵消耗的能量為Q2kJ，形成1molHO鍵釋放的能量為Q3kJ。下列關(guān)系式中正確的是（

7、 ）A、2Q1+Q2> 4Q3 B、2Q1+Q2<4Q3C、Q1+Q2<Q3 D、Q1 + Q2 = Q3第二節(jié) 化學(xué)能與電能 知識(shí)點(diǎn)一、原電池的定義及判定1、定義：將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置. 2、原電池的工作原理銅片上：2H+2e- =H2 (還原反應(yīng)) 鋅片上：Zn-2e-=Zn2+ (氧化反應(yīng)) 氧化還原反應(yīng)：Zn+2H+=Zn2+H23、原電池正負(fù)極的判別：Zn-2e-=Zn2+ (氧化反應(yīng)) 負(fù)極2H+2e- =H2 (還原反應(yīng)) 正極從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可判別正極。電子的流出極是負(fù)極。失電子極是負(fù)極。發(fā)生氧化反應(yīng)的一極。電子 負(fù)極正極 電流 正極負(fù)極二、原電池的形成條件：一

8、極、一液、一回路三、原電池電子的流向及正負(fù)極的判斷1、在原電池的電解質(zhì)溶液內(nèi)，陽(yáng)離子的移向的極是正極，陰離子移向的極是負(fù)極。2、若原電池工作后，X極質(zhì)量增加，說明溶液中的陽(yáng)離子在X極(正極)得電子，X級(jí)活動(dòng)性較弱。3、若原電池工作后，X極上有氣泡冒出，是因?yàn)榘l(fā)生了析出H2的電極反應(yīng)，說明X極為正極，活動(dòng)性弱。4、增重或產(chǎn)生氣泡的為正極，溶解的為負(fù)極。5、注意：不能機(jī)械地以金屬活動(dòng)性順序表中體現(xiàn)的金屬活潑性的強(qiáng)弱來判斷原電池中的負(fù)極，“較活潑的金屬”應(yīng)理解為“在該原電池的特定條件下更容易與電解質(zhì)反應(yīng)（易被氧化）的金屬” 即在特殊情況要考慮電極與電解質(zhì)溶液的反應(yīng)，例如，Mg、Al與NaOH溶液構(gòu)成

9、的原電池中Al作負(fù)極；Cu-Al-濃硝酸溶液構(gòu)成的原電池中Al作正極四、原電池電極反應(yīng)的書寫1、寫出總化學(xué)方程式2、根據(jù)總化學(xué)反應(yīng)方程式按照電子得失情況，分成氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)3、氧化反應(yīng)在負(fù)極發(fā)生，還原反應(yīng)在正極發(fā)生，注意介質(zhì)參與反應(yīng)。4、總的化學(xué)反應(yīng)方程式是正負(fù)電極反應(yīng)相加的結(jié)果，反過來也可以相減，得電極反應(yīng)。電極反應(yīng)也遵守質(zhì)量守恒，電荷守恒及正、負(fù)極得失電子數(shù)相等的規(guī)律。【強(qiáng)調(diào)】書寫電極方程式時(shí)要注意幾點(diǎn)：1、 根據(jù)給出的化學(xué)方程式或題意，確定原電池正負(fù)極，弄清正負(fù)極上的反應(yīng)物。2、 弱電解質(zhì)、氣體或難溶物均以分子式表示，其余以離子符號(hào)表示。3、 注意電解質(zhì)溶液的成分，對(duì)正極、負(fù)極反應(yīng)產(chǎn)

10、物的影響。五、發(fā)展中的化學(xué)電源實(shí)用電池一般應(yīng)具有的特點(diǎn)是：能產(chǎn)生穩(wěn)定而具有較高電壓的電流：安全、耐用且便于攜帶；能夠適用于特殊用途；便于回收處理，不污染環(huán)境或?qū)Νh(huán)境產(chǎn)生較小的影響。1干電池一次性電池，放電后不能再使用，內(nèi)部氧化還原反應(yīng)不可逆。用鋅制圓筒型外殼作負(fù)極，位于中央的頂蓋有銅的石墨作正極，在石墨周圍填充NH4Cl和淀粉糊作電解質(zhì)，還填有MnO2和炭黑(ZnMn電池)。為提高使用壽命，用KOH代替NH4Cl來提高性能。負(fù)極（鋅筒）：Zn 2e-= Zn2+；正極（石墨）：正極：2NH4+2e-=2NH3+H2電池的總反應(yīng)式為：Zn +2NH4+= Zn2+ 2NH3+H22、充電電池(1

11、) 鉛蓄電池(storage battery)鉛蓄電池可放電亦可充電，它是用硬橡膠和透明塑料制成長(zhǎng)方形外殼，在正極板上有一層棕褐色的PbO2，負(fù)極是海棉狀的金屬鉛，兩極均浸入硫酸溶液中，且兩極間用橡膠或微孔塑料隔開。負(fù)極：Pb-2e-+SO42-=PbSO4正極：PbO2+2e-+4H+SO42-=PbSO4+2H2O充放電的總化學(xué)方程式：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O(2)鎳氫電池負(fù)極：H2 +2OH- -2e-= 2H2O 正極：2NiO(OH) +2H2O +2e- = 2Ni(OH)2 +2OH-放電總反應(yīng)式：H2 + 2NiO(OH) = 2Ni(OH)2 （3）

12、堿性蓄電池銀鋅電池：正極殼填充Ag2O和石墨，負(fù)極蓋填充鋅汞合金，電解質(zhì)溶液KOH。負(fù)極：Zn+2OH-2e-=ZnO+H2O正極：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-充放電的總化學(xué)方程式：Zn+Ag2O+H2O 2Ag+Zn(OH)2 鎘鎳電池：負(fù)極材料：Cd，正極材料：涂有NiO2，電解質(zhì)：KOH溶液。鎳鎘電池壽命較蓄電池長(zhǎng)，但鎘是致癌物，鎳鎘污染環(huán)境。負(fù)極：Cd2OH-2e-= Cd(OH)2正極：2NiO（OH）+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-充放電的總化學(xué)方程式：2NiO（OH）Cd2H2O2Ni(OH)2Cd(OH)2(4) 鋰電池 負(fù)極：Li - e- = L

13、i+正極：MnO2 + e- = MnO2-總反應(yīng)式：Li + MnO2 = LiMnO2【講解】?jī)?yōu)點(diǎn)：質(zhì)量輕、容量大、放電時(shí)間長(zhǎng)。鋰電池是一種高能電池，鋰作為負(fù)極，技術(shù)含量高，有質(zhì)量輕、體積小、電壓高、工作效率高和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。常用于電腦筆記本、手機(jī)、照相機(jī)、心臟起博器、火箭、導(dǎo)彈等的動(dòng)力電源。 3燃料電池(fuel cell)(1) 氫氧燃料電池（堿性）電極反應(yīng)：負(fù)極：2H2+4OH-2e-=4H2O正極：O2+2H2O+2e-=4OH-電池的總反應(yīng)為：2H2 + O2 = 2H2O特點(diǎn)是能量轉(zhuǎn)化率高，可達(dá)70%以上，且其燃燒的產(chǎn)物為水，因此不污染環(huán)境。若電解質(zhì)溶液為稀H2SO4 負(fù)極：2

14、H2 -4e-=4H+ 正極：O2+ 4H+ + 4e-= 2H2O 放電總反應(yīng)式： 2H2 + O2 = 2H2O （2）甲烷氧氣燃料電池負(fù)極：CH4+10OH-8e-=CO32+7H2O正極：2O2+4H2O+8e-=8OH-電池的總反應(yīng)式為：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O題型1 原電池的判斷題型2、原電池的工作原理2.某金屬能跟稀鹽酸作用發(fā)出氫氣，該金屬與鋅組成原電池時(shí)，鋅為負(fù)極，此金屬是( )A、Mg B.Fe C.Al D.Cu3.由銅鋅和稀硫酸組成的原電池工作時(shí)，電解質(zhì)溶液的 PH( )A.不變 B先變大后變小 C逐漸變大 D.逐漸變小題型3 利用原電池電極判斷金屬

15、性強(qiáng)弱4、.把a(bǔ)、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若a、b相連時(shí)，a為負(fù)極；c、d相連時(shí)，電流由d到c；a、c相連時(shí)，c極上產(chǎn)生大量氣泡，b、d相連時(shí)，b上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動(dòng)性順序由強(qiáng)到弱的為( ) Aa > b > c > d Ba > c > d > b Cc > a > b .> d Db > d > c > a 題型4 原電池的構(gòu)成條件5.一個(gè)電池反應(yīng)的離子方程式是 Zn+Cu2+=Zn2+Cu，該反應(yīng)的的原電池組合是（ ）ABCD正極ZnCuCuFe負(fù)極CuZnZnZn電

16、解質(zhì)溶液CuCl2H2SO4CuSO4HCl題型5 原電池電極反應(yīng)的書寫6、科學(xué)工作者為心臟病人設(shè)計(jì)的心臟起搏器的電池是以Pt和Zn為電極材料，依靠人體內(nèi)液體中含有一定濃度的溶解氧、H+和Zn2+進(jìn)行工作，回答下列問題 （1）負(fù)極材料是_ 電極反應(yīng)式是_（2）正極材料是_ 電極反應(yīng)式是_第三節(jié) 化學(xué)反應(yīng)速率和限度 知識(shí)點(diǎn)一、化學(xué)反應(yīng)的速率 (reaction rate) 1、定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)反應(yīng)物的濃度減少或生成物濃度的增加來表示2、單位：mol/L·s mol/L·min3、表達(dá)式：v(A)= c(A)表示物質(zhì)A濃度的變化 ，t表示時(shí)間4、有關(guān)化學(xué)速率的注意事項(xiàng)：（1）化

17、學(xué)反應(yīng)速率是平均速率，只有正值沒有負(fù)值，只有大小沒有方向。（2）在一定溫度下，固體和純液體物質(zhì)，單位體積里的物質(zhì)的量保持不變，即物質(zhì)的量濃度為常數(shù)。因此，它們的化學(xué)反應(yīng)速率也被視為常數(shù)。（3）對(duì)于同一化學(xué)反應(yīng)，在相同的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)，用不同的物質(zhì)來表示反應(yīng)速率，其數(shù)值可能不同，但這些不同的數(shù)值表示的都是同一個(gè)反應(yīng)速率。因此，表示化學(xué)反應(yīng)的速率時(shí)，必須指明是用反應(yīng)體系中的哪種物質(zhì)做標(biāo)準(zhǔn)。5、化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算有關(guān)化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算，有著其特有的運(yùn)算模式，即三段法。在與化學(xué)反應(yīng)方程式各對(duì)應(yīng)物質(zhì)下標(biāo)明三個(gè)量：(1) 初始狀態(tài)各物質(zhì)的量(濃度) (2) 改變量 (3) 終止?fàn)顟B(tài)各物質(zhì)的量(濃度) 。其中改

18、變量與化學(xué)計(jì)量數(shù)成正比來解決。(1) 同一反應(yīng)中各物質(zhì)的速率之比等于方程式中各物質(zhì)的計(jì)量數(shù)之比比較同一化學(xué)反應(yīng)在不同情況下反應(yīng)速率的快慢，應(yīng)選用同種物質(zhì)作標(biāo)準(zhǔn)，然后利用化學(xué)反應(yīng)速率比等于化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。求出不同情況下，用標(biāo)準(zhǔn)物表示的化學(xué)反應(yīng)速率。除此之外，也可先求出不同物質(zhì)的表示的速率，用各物質(zhì)表示的速率除以化學(xué)方程式中各自的化學(xué)計(jì)量數(shù)，然后比較大小，其比值大者反應(yīng)速率大。這種方法叫做比較比值法。(2) 對(duì)于反應(yīng) mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g) 來說，則有二、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素1、內(nèi)部因素：相同外界條件下，反應(yīng)物的性質(zhì)是決定化學(xué)反應(yīng)速率的內(nèi)部因素

19、。2、外部因素（1）濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響其他條件不變時(shí)，增加反應(yīng)物的濃度，可以增大化學(xué)反應(yīng)速率（98%濃硫酸例外）注意：純液體或固體物質(zhì)，可認(rèn)為其濃度為常數(shù)，量的改變不會(huì)影響化學(xué)反應(yīng)速率。（2）壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響對(duì)于有氣體參加的反應(yīng)，改變壓強(qiáng)將使氣體的體積發(fā)生改變，也即相應(yīng)地改變氣體的濃度。故增大壓強(qiáng)，反應(yīng)速率加快，降低壓強(qiáng)，反應(yīng)速率減緩。由于壓強(qiáng)的變化對(duì)固體、液體或溶液的體積影響很小，因而它們濃度改變的影響也很小，可認(rèn)為改變壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)速率沒有影響。對(duì)于可逆反應(yīng)，壓強(qiáng)增大，正、逆反應(yīng)速率都增大。（3）溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響結(jié)論：在其他條件不變的條件下，溫度越高，化學(xué)反應(yīng)速率越快（4

20、） 催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響在其他條件不變的條件下，催化劑能夠改變化學(xué)反應(yīng)速率。能加快化學(xué)反應(yīng)速率的叫正催化劑；能減慢化學(xué)反應(yīng)速率的叫負(fù)催化劑 。（5）固體反應(yīng)物的表面積：有固體參加的反應(yīng)，固體的表面積越大，固體在同一時(shí)間內(nèi)與其他反應(yīng)物的接觸越多，化學(xué)反應(yīng)速率越快。（6）反應(yīng)物狀態(tài)：通常氣相或液相反應(yīng)比固相反應(yīng)的反應(yīng)速率大。第三節(jié) 化學(xué)反應(yīng)速率和限度 習(xí)題1、在 N2 + 3H2 2NH3 反應(yīng)中，自開始至2秒，氨的濃度由0變?yōu)?. 6 mol/L，則以氨氣表示的化學(xué)反應(yīng)速率是多少？2、在某一化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)物B的濃度在5s內(nèi)從2.0mol/L變成0.5mol/L，在這5s內(nèi)B的化學(xué)反應(yīng)速率為_3、合成NH3的反應(yīng)為N2+3H2 2NH3?，F(xiàn)在某2L的容器中充入2 mol N2和5 molH2。反應(yīng)5 分鐘后，容器中的N2的物質(zhì)的量減少為1 mol 。求：(1) 5分鐘后，容器中H2和NH3的物質(zhì)的量。(2) 5分鐘內(nèi)三者的反應(yīng)速率各是多少？(3) 三者速率是否相等4、反應(yīng) 4NH3 （g）5O2（g） 4NO（g）6H2O （g） 在10L密閉容器中進(jìn)行，半分鐘后，水蒸氣的物質(zhì)的量增加了0.45mol,則此反應(yīng)的平均速率 ( )A、-1.s-1 B、 (O2)=0