化學(xué)第二章《化學(xué)反應(yīng)與能量》教案(新人教版)

第二章化學(xué)反應(yīng)與能量一、知識(shí)框架二、重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)、中和熱等基本概念；化學(xué)能與熱能的內(nèi)在聯(lián)系及相互轉(zhuǎn)變；從本質(zhì)上理解化學(xué)反應(yīng)中能量的變化，從而建立起科學(xué)的能量變化觀；初步了解原電池的概念、原理、組成及應(yīng)用；電解和電鍍的原理；化學(xué)反應(yīng)的概念和影響因素。難點(diǎn)：氧化還原反應(yīng)的基本規(guī)律和離子反應(yīng)方程式的書寫；用化合價(jià)的變化和電子轉(zhuǎn)移的觀點(diǎn)理解氧化、還原、氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物等概念；氧化還原反應(yīng)的“雙線橋”表示法；電解的電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式；影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素。三、知識(shí)點(diǎn)解析（一）化學(xué)能與熱能一、化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化1、化學(xué)反應(yīng)中的能量變化通常表現(xiàn)為熱量的變化－吸熱或放熱?！緦?shí)驗(yàn)2-1】現(xiàn)象結(jié)論鋁與鹽酸反應(yīng)，放出大量氣泡，溫度升高該反應(yīng)時(shí)放熱反應(yīng)【實(shí)驗(yàn)2-2】現(xiàn)象：1、玻璃片（小木板）會(huì)與小燒杯粘結(jié)在一起2、有少許刺激性氣味氣體產(chǎn)生3、有水生成Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl＝BaCl2+2NH3+10H2O玻璃棒的作用：攪拌，使混合物充分接觸；反應(yīng)物成糊狀的原因：結(jié)冰粘結(jié)結(jié)論：該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)【實(shí)驗(yàn)2-3】鹽酸溫度/℃NaOH溶液溫度/℃中和反應(yīng)后溫度/℃室溫室溫反應(yīng)后溫度升高結(jié)論：中和反應(yīng)是放熱反應(yīng)實(shí)質(zhì)：H++OH－===H2O2、中和熱是指酸堿中和反應(yīng)生成1molH2O（液態(tài)）所釋放的熱量，即放出熱量為57.3kJ（化學(xué)能和熱能可以相互轉(zhuǎn)化）思考與交流：在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置和操作時(shí)應(yīng)該注意哪些問(wèn)題？（1）用隔熱裝置，盡量減少熱量散失（2）酸堿的量要準(zhǔn)確：n＝C×Va、濃度要越精確越好b、量體積的容器越精確越好，最好用移液管（3）溫度計(jì)越精確越好（4）注意控制反應(yīng)時(shí)間（5）多做幾次，取平均值放熱反應(yīng)：燃燒、金屬和酸反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)、酸堿中和反應(yīng)、生石灰和水反應(yīng)等。濃硫酸稀釋、氫氧化鈉固體溶解等；吸熱反應(yīng)：煅燒石灰石，焦炭和CO2生成CO、銨鹽溶解等。形成化學(xué)鍵放出的能量>斷開化學(xué)鍵吸收的能量放出能量形成化學(xué)鍵放出的能量<斷開化學(xué)鍵吸收的能量吸收能量反應(yīng)物總能量＞生成物總能量——放熱反應(yīng)（能量釋放）反應(yīng)物總能量＜生成物總能量——吸熱反應(yīng)（能量貯存）①我國(guó)已探明的石油、煤炭蘊(yùn)藏量分別是：2.4×1010t99.0×1010t②我國(guó)年消耗石油和煤炭的數(shù)據(jù)。（圖1）水電5.1%水電5.1%天然氣2.1%天然氣2.1%石油16.6%石油16.6%煤76.2%煤76.2% 圖2③我國(guó)的能源消耗構(gòu)成圖。（圖2）：二、酸與堿的中和反應(yīng)反應(yīng)物及其用量酸HCl20mL1mol/LHNO320mL1mol/L堿NaOH20mL1mol/LKOH20mL1mol/L混合前溫度室溫室溫混合后溫度結(jié)論HCl與NaOH發(fā)生中和反應(yīng)時(shí)放熱HNO3與KOH發(fā)生中和反應(yīng)時(shí)放熱歸納與概括強(qiáng)酸和強(qiáng)堿發(fā)生反應(yīng)時(shí)放出熱量【實(shí)驗(yàn)2-4】實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)：這個(gè)實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵是在短時(shí)間內(nèi)反應(yīng)充分進(jìn)行，使體系溫度快速降低，將玻璃片上的水凝固。實(shí)驗(yàn)中要注意以下幾點(diǎn)：（1）將Ba(OH)2·8H2O晶體研磨成粉末，以便與NH4Cl晶體充分接觸；（2）由于該反應(yīng)屬于固相反應(yīng)，一定要在晶體混合后立即用玻璃棒快速攪拌混合物，以使它們很快起反應(yīng)；（3）反應(yīng)放出有刺激性氣味的氨氣，會(huì)造成學(xué)習(xí)環(huán)境的污染，所以要注意對(duì)氨氣的吸收。建議實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程如下：1）提出研究的題目在常溫下氫氧化鋇晶體與氯化銨晶體反應(yīng)過(guò)程中能量的變化。2）收集實(shí)驗(yàn)證據(jù)①閱讀教材并根據(jù)已有知識(shí)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)步驟如下：圖2-1

氫氧化鋇晶體與氯化銨晶體的反應(yīng)②根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)方案和步驟討論實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題。③分組實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，收集實(shí)驗(yàn)事實(shí)。④匯報(bào)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果。3）整理并得出結(jié)論①列表整理實(shí)驗(yàn)事實(shí)和結(jié)論：實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論將晶體混合后立即用玻璃棒快速攪拌混合物有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生，該氣體能使?jié)駶?rùn)的紫色石蕊試紙變藍(lán)有NH3氣生成用手觸摸燒杯下部感覺(jué)燒杯變涼反應(yīng)吸熱用手拿起燒杯燒杯下面的帶有幾滴水的玻璃片（或小木板）粘到了燒杯底部反應(yīng)吸收熱量使體系溫度降低，使水結(jié)成冰將粘有玻璃片的燒杯放在盛有熱水的燒杯上一會(huì)兒再拿起玻璃片脫離上面燒杯底部冰融化反應(yīng)完后移走燒杯上的多孔塑料片，觀察反應(yīng)物混合物成糊狀有水生成②用化學(xué)方程式表示上述反應(yīng)：Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl==BaCl2+2NH3↑+10H2O這里所列舉的兩類反應(yīng)說(shuō)明了化學(xué)反應(yīng)與熱能之間的辯證關(guān)系以及它們之間的相互轉(zhuǎn)化：一方面，用煤、石油、天然氣的燃燒放熱來(lái)說(shuō)明化學(xué)能向熱能的轉(zhuǎn)化，人們利用這些化學(xué)反應(yīng)獲取能量；另一方面，用CaCO3經(jīng)過(guò)高溫煅燒分解生成CaO來(lái)闡述熱能對(duì)化學(xué)反應(yīng)的支持作用，人們利用熱能來(lái)完成常溫下很難發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。總之，通過(guò)列舉實(shí)例和提出問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生不僅思考化學(xué)反應(yīng)與能量的關(guān)系和相互轉(zhuǎn)化問(wèn)題，還要探討背后的本質(zhì)問(wèn)題?！舅伎寂c交流】通過(guò)實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)和感受中和反應(yīng)中的熱量變化，教材又提出了“如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)定鹽酸與氫氧化鈉反應(yīng)的中和熱”的問(wèn)題，將定性實(shí)驗(yàn)探究引向定量實(shí)驗(yàn)探究上。這對(duì)我們的實(shí)驗(yàn)技能要求更高，因?yàn)槲覀冊(cè)谠O(shè)計(jì)定量實(shí)驗(yàn)時(shí)要考慮的因素更多。在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置和操作時(shí)應(yīng)從兩個(gè)方面考慮，一是注重“量”的問(wèn)題，如：①反應(yīng)物的濃度和體積取定值；②測(cè)量反應(yīng)前后的溫度值；③做平行實(shí)驗(yàn)取平均值。二是盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差，如：①用經(jīng)過(guò)標(biāo)定的鹽酸和氫氧化鈉溶液；②量液器最好使用移液管；③攪拌使反應(yīng)充分進(jìn)行；④及時(shí)散熱，使混合液溫度均衡；⑤溫度計(jì)的精確度高，最好使用精度為0.1℃或更高的溫度計(jì)；⑥鹽酸跟氫氧化鈉溶液混合后液面上方的空間盡可能小；⑦使用絕緣裝置，避免熱量散發(fā)到反應(yīng)體系之外；⑧溫度計(jì)要讀準(zhǔn)確。（二）化學(xué)能與電能電能是現(xiàn)代社會(huì)中應(yīng)用最廣泛，使用最方便、污染最小的一種二次能源，又稱電力。例如，日常生活中使用的手提電腦、手機(jī)、相機(jī)、攝像機(jī)……這一切都依賴于電池的應(yīng)用。那么，電池是怎樣把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿哪兀窟@就讓我們用化學(xué)知識(shí)揭開電池這個(gè)謎。一、化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化1、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的不同方式（1）火力發(fā)電火力發(fā)電是通過(guò)化石燃料燃燒（發(fā)生氧化還原反應(yīng)），經(jīng)過(guò)一些的能量轉(zhuǎn)化，使化學(xué)能最終轉(zhuǎn)化為電能。轉(zhuǎn)化的過(guò)程為：化學(xué)能熱能機(jī)械能電能。（2）原電池一種將氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分開在不同區(qū)域進(jìn)行的裝置，可以將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，還可以將氧化還原反應(yīng)的能量?jī)?chǔ)存起來(lái)。二、原電池原電池實(shí)驗(yàn)探究【分析】當(dāng)把用導(dǎo)線連接的鋅片和銅片一同浸入稀硫酸中時(shí)，由于鋅比銅活潑，容易失去電子，鋅被氧化成Zn2+而進(jìn)入溶液，電子由鋅片通過(guò)導(dǎo)線流向銅片，溶液中的H+從銅片獲得電子被還原成氫原子，氫原子再結(jié)合成氫分子從銅片上逸出。這一變化過(guò)程可以表示如下：鋅片：Zn-2e-=Zn2+(氧化反應(yīng)）銅片：2H++2e-=H2↑（還原反應(yīng)）總反應(yīng)：Zn＋2H+=Zn2++H2↑（1）原電池的定義──將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置叫做原電池。（2）原電池的電極負(fù)極：發(fā)生氧化反應(yīng)，電子流出（流向正極）的一極。正極：發(fā)生還原反應(yīng)，電子流入（來(lái)自負(fù)極）的一極。（3）組成原電池的條件構(gòu)成原電池條件：“兩極─液成回路”三、構(gòu)成原電池條件①有兩種活動(dòng)性不同的金屬（或一種是非金屬導(dǎo)體）作電極。②電極材料均插入電解質(zhì)溶液中（能自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)）。③兩極相連形成閉合電路。（4）原電池的原理：較活潑的金屬發(fā)生氧化反應(yīng)，電子從較活潑的金屬（負(fù)極）流向較不活潑的金屬（正極）。原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。1）原電池一般由三部分組成①活潑性不同的金屬（或其中有一種非金屬導(dǎo)體，如石墨）做電極，其中比較活潑的金屬是原電池的負(fù)極，另一種金屬（或非金屬導(dǎo)體）做原電池的正極；②兩個(gè)電極都與電解質(zhì)溶液接觸；③兩個(gè)電極相互接觸或用導(dǎo)線相連。（右圖是一個(gè)由鋅片、銅片和稀硫酸組成的原電池）2）原電池的反應(yīng)電極反應(yīng)類型實(shí)例正極（+）還原反應(yīng)銅片：2H++2e-=H2↑負(fù)極（-）氧化反應(yīng)鋅片：Zn-2e-=Zn2+負(fù)極（如鋅片）失去的電子通過(guò)導(dǎo)線流向正極（如銅片），在電解質(zhì)溶液中，電解質(zhì)電離產(chǎn)生的陽(yáng)離子（如H+）向正極移動(dòng)，在正極上得到電子。從而在整個(gè)電路中形成了電流，實(shí)現(xiàn)化學(xué)能向電能的轉(zhuǎn)換。3）電池的總反應(yīng)式原電池中發(fā)生反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是氧化還原反應(yīng)，正極和負(fù)極上得失電子的總數(shù)相等。因此將正極和負(fù)極的電極反應(yīng)式等號(hào)兩邊分別相加，使得、失的電子相互抵消，則得到電池反應(yīng)的總反應(yīng)式。如將：上面實(shí)例中正極和負(fù)極上的電極反應(yīng)式2H++2e-=H2↑和Zn-2e-=Zn2+兩式相加，得到該原電池的總反應(yīng)式：Zn+2H+=Zn2++H2↑如果原電池中的負(fù)極材料本身能與電解質(zhì)溶液直接反應(yīng)（如鋅片可以直接和稀硫酸反應(yīng)），則構(gòu)成原電池后反應(yīng)的速度加快了。四、如何寫出正極和負(fù)極上的電極反應(yīng)式通常由活潑性不同的金屬（或其中有一種非金屬導(dǎo)體，如石墨）做電極構(gòu)成的原電池中，作為負(fù)極材料的活潑金屬（如上述例子中的鋅片）失去電子被氧化，而作為正極材料的不活潑金屬（如上述例子中的銅片）或非金屬導(dǎo)體本身不參加反應(yīng)，得到電子的是正極周圍或電解質(zhì)溶液中氧化性最強(qiáng)的物質(zhì)或離子（如上述例子中稀硫酸里的H+）。例如，將上圖中的電解質(zhì)溶液由稀硫酸改為硫酸銅，則負(fù)極仍然是鋅片失去電子，電極反應(yīng)式為：Zn-2e-=Zn2+；而電解質(zhì)溶液中氧化性最強(qiáng)的離子為Cu2+，正極的電極反應(yīng)式變?yōu)椋篊u2++2e-=Cu。原電池的總反應(yīng)式變?yōu)椋篫n+Cu2+=Zn2++Cu。五、常見的電池1、干電池最早使用的是鋅錳電池。鋅錳電池的電極分別是鋅（負(fù)極）和碳棒（正極），內(nèi)部填充的是糊狀的MnO2和NH4Cl。電池的兩極發(fā)生的反應(yīng)是：負(fù)極（鋅外殼）：Zn-2e-=Zn2+正極（碳棒）：2MnO2+2NH4++2e-=2MnO（OH）+2NH3+H2O2、充電電池（又稱二次電池）充電電池在放電時(shí)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)在充電時(shí)又逆向進(jìn)行，生成物重新轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物，使充電放電可在一定時(shí)期內(nèi)循環(huán)進(jìn)行。充電電池中能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系是：化學(xué)能電能例如，鉛蓄電池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O（三）化學(xué)反應(yīng)的速率和限度一、化學(xué)反應(yīng)速率（1）定義及公式化學(xué)反應(yīng)速率是用來(lái)衡量化學(xué)反應(yīng)快慢程度的。通常用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加來(lái)表示化學(xué)反應(yīng)速率。 公式：＝ 單位：mol/L·s、mol/L·min等。 說(shuō)明：①反應(yīng)速率只取正值，為平均值。②表示反應(yīng)速率時(shí)要注明是用某物質(zhì)來(lái)表示的，用不同物質(zhì)來(lái)表示同一反應(yīng)的反應(yīng)速率，其數(shù)值不一定相同，但其數(shù)值之比值應(yīng)等于化學(xué)方程式中相應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。（2）有關(guān)化學(xué)反應(yīng)速率的規(guī)律 在同一條件下，不同化學(xué)反應(yīng)具有不同的反應(yīng)速率，這是因?yàn)榉磻?yīng)速率的大小決定于反應(yīng)物的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)。參加反應(yīng)的物質(zhì)的性質(zhì)是決定化學(xué)反應(yīng)速率的主要因素。而這種性質(zhì)主要表現(xiàn)在該反應(yīng)的能量上。對(duì)于同一化學(xué)反應(yīng)而言，則外界條件對(duì)反應(yīng)速率也有影響。具體影響規(guī)律如下： ①濃度：增大氣體或溶液反應(yīng)物的濃度可以加快反應(yīng)速率。對(duì)于可逆反應(yīng)，增加反應(yīng)物濃度可加快正反應(yīng)速率，增加生成物濃度可加快逆反應(yīng)速率。 固體或純液體的密度一定，即濃度一定，因此，改變固體或純液體的量不影響化學(xué)反應(yīng)速率。 ②壓強(qiáng)：增大氣體反應(yīng)物的壓強(qiáng)實(shí)質(zhì)上是增加了氣體反應(yīng)物的濃度，也可以加快反應(yīng)速率。對(duì)于可逆反應(yīng)，增加壓強(qiáng)對(duì)氣體體積減少的反應(yīng)的影響比對(duì)氣體體積增大的反應(yīng)的影響大得多。 ③溫度：升高溫度，可以成倍地加快反應(yīng)速率。每升高10℃，化學(xué)反應(yīng)速率一般增大2～4對(duì)于可逆反應(yīng)，升高溫度對(duì)吸熱反應(yīng)的影響比對(duì)放熱反應(yīng)的影響大得多。例外：(1)2NO＋O22NO2，溫度升高，反應(yīng)速率減慢；(2)酶的催化，在溫度過(guò)高時(shí)，活性減小，速率減慢。④催化劑：使用正催化劑可以成千上萬(wàn)倍地加快反應(yīng)速率。例如，2SO2＋O22SO3(g)，在470℃時(shí)，有催化劑時(shí)該反應(yīng)的反應(yīng)速率是無(wú)催化劑時(shí)反應(yīng)速率的一億六千萬(wàn)倍；合成氨反應(yīng)中，使用催化劑的速率是不使用催化劑的速率的1016倍。對(duì)于可逆反應(yīng)，催化劑是同等程度地改變反應(yīng)速率。 ⑤接觸面積：增大固體表面積，可以加快反應(yīng)速率。增加固體的量，或?qū)⒐腆w粉碎，以及混合、攪拌等都可以增大參加反應(yīng)物質(zhì)的接觸面積。 ⑥光、超聲波、激光、放射線、電磁波、反應(yīng)物顆粒大小、擴(kuò)散速率、溶劑等對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率都有影響。二、影響反應(yīng)速率的外界因素

實(shí)驗(yàn)探究：分成四個(gè)組，利用桌面上的儀器、藥品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究先來(lái)探究濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響。做實(shí)驗(yàn)前，必須有實(shí)驗(yàn)方案。

1、濃度

（1）提出假設(shè)：同一反應(yīng)中，其他外界條件相同，增大反應(yīng)物濃度，

反應(yīng)速率

（2）實(shí)驗(yàn)原理

①Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2+S+H2O

②NaOH+HCl=NaCl+H2O

請(qǐng)選擇一個(gè)反應(yīng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)什么現(xiàn)象判斷反應(yīng)進(jìn)行的快慢。

（3）試劑的選擇

①0.１mol·L-1Na2S2O3②0.５mol·L-1Na2S2O3

③0.５mol·L-1H2SO4④0.１mol·L-1H2SO4

（4）結(jié)論：

通過(guò)對(duì)濃度的探究，知道實(shí)驗(yàn)探究分為三個(gè)階段：提出假設(shè)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、得出結(jié)論。根據(jù)剛才實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程與方法，請(qǐng)同學(xué)們自主完成溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響的實(shí)驗(yàn)方案。

2、溫度

（1）提出假設(shè)：同一反應(yīng)中，其他外界條件相同，升高溫度，反應(yīng)速率

（2）實(shí)驗(yàn)原理

①Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2+S+H2O

②NaOH+HCl=NaCl+H2O

請(qǐng)選擇一個(gè)反應(yīng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)什么現(xiàn)象判斷反應(yīng)進(jìn)行的快慢。

（3）試劑的選擇

①0.１mol·L-1Na2S2O3②0.５mol·L-1Na2S2O3

③0.５mol·L-1H2SO4④0.１mol·L-1H2SO4

（4）結(jié)論：

通過(guò)對(duì)濃度、溫度的探究，同學(xué)們已經(jīng)很好地掌握了實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程與方法，我們繼續(xù)探究催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響

3、催化劑

（1）提出假設(shè)：同一反應(yīng)中，其他外界條件相同，加入催化劑，反應(yīng)速率一般加快反應(yīng)速率

（2）實(shí)驗(yàn)原理

①2H2O2===2H2O+O2

②2KClO3===2KCl+3O2

請(qǐng)選擇一個(gè)反應(yīng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)什么現(xiàn)象判斷反應(yīng)進(jìn)行的快慢。

（3）試劑的選擇

①5﹪H2O2②KClO3③MnO2

（4）結(jié)論：

小結(jié)：濃度大，反應(yīng)速率快；溫度高，反應(yīng)速率快；加入催化劑，反應(yīng)速率一般加快。

過(guò)渡語(yǔ)：影響化學(xué)反應(yīng)速率的外界相同除了濃度、溫度、催化劑外，還有其他的因素。請(qǐng)看下面例子：

①燒柴煮飯，先將木柴劈小。

②工業(yè)合成氨，通常在2×107~5×107Pa的壓強(qiáng)下進(jìn)行。三、化學(xué)反應(yīng)速率1、可逆反應(yīng)在相同條件下，既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行，同時(shí)又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)叫做可逆反應(yīng)。說(shuō)明：可逆反應(yīng)是用來(lái)研究化學(xué)平衡的，而化學(xué)平衡狀態(tài)則是可逆反應(yīng)中一種特殊狀態(tài)。在可逆反應(yīng)中，存在著兩種反應(yīng)正反應(yīng)和逆反應(yīng)、三種反應(yīng)速率正反應(yīng)速率、逆反應(yīng)速率和總反應(yīng)速率。若有氣體參加，則要封閉起來(lái)才能形成可逆反應(yīng)?？赡娣磻?yīng)在密閉容器中進(jìn)行，正反應(yīng)和逆反應(yīng)都不可能進(jìn)行到底。嚴(yán)格地講，幾乎所有化學(xué)反應(yīng)都是可逆反應(yīng)，但程度有很大差別。當(dāng)正反應(yīng)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，逆反應(yīng)幾乎觀察不出時(shí)，常把這種反應(yīng)叫做不可逆反應(yīng)。用來(lái)表示可逆過(guò)程的式子叫做可逆方程式?？赡娣匠淌接谩啊北硎?，它表示在相同條件下，同時(shí)發(fā)生的正、反兩個(gè)過(guò)程。如表示弱電解質(zhì)電離過(guò)程的電離方程式：H2OH+＋OH；表示可逆反應(yīng)的可逆反應(yīng)方程式：N2＋3H22NH3。2、催化劑 能改變化學(xué)反應(yīng)速率，而本身的性質(zhì)和質(zhì)量都不改變的物質(zhì)叫做催化劑。(即一變兩不變)能夠加快反應(yīng)速率的稱為正催化劑，能夠減緩反應(yīng)速率的稱為負(fù)催化劑。催化劑有以下特點(diǎn)：①催化劑有選擇性；②有一定的活性溫度；③催化劑不一定不參加反應(yīng)，有的催化劑可與反應(yīng)物生成中間生成物，有的則通過(guò)吸附起作用；④對(duì)于可逆反應(yīng)，催化劑同等程度地改變反應(yīng)速率，因而不能改變反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，但可縮短反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡的時(shí)間；⑤有些物質(zhì)可使催化劑出現(xiàn)暫時(shí)中毒或永久中毒。85%以上的化工生產(chǎn)都要使用催化劑。有些反應(yīng)沒(méi)有用催化劑，不是因?yàn)椴恍枰呋瘎?，而是目前找不到合適的催化劑。四、化學(xué)反應(yīng)的限度化學(xué)反應(yīng)的限度是用化學(xué)平衡狀態(tài)來(lái)描述的。1、定義：在一定條件下的可逆反應(yīng)，正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率相等，反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變時(shí)的狀態(tài)，叫做化學(xué)平衡狀態(tài)。簡(jiǎn)稱化學(xué)平衡。2、化學(xué)平衡有以下特點(diǎn)： 動(dòng)：動(dòng)態(tài)平衡：總＝0，正＝逆0 定：當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，所有參與物的濃度和可觀測(cè)的性質(zhì)都保持恒定。具體表現(xiàn)為“一等六定”：一等：正逆反應(yīng)速率相等；六定：①物質(zhì)的量一定，②平衡濃度一定，③百分含量保持一定，④反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率一定，⑤產(chǎn)物的產(chǎn)率一定，⑥正反應(yīng)和逆反應(yīng)速率一定。平衡時(shí)，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率最大，產(chǎn)物的產(chǎn)率最大。同：平衡的到達(dá)與途徑無(wú)關(guān)。在相同的條件下，一個(gè)可逆反應(yīng)，無(wú)論從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，或是正、逆反應(yīng)同時(shí)開始，都可以建立相同的平衡狀態(tài)。 變：平衡可以發(fā)生移動(dòng)。即一個(gè)化學(xué)平衡可以被打破，并在新的條件下建立起新的平衡。3、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷： 除了上述的“一等六定”外，還可考慮以下幾點(diǎn)：①同一物質(zhì)單位時(shí)間內(nèi)的消耗量與生成量相等。②不同物質(zhì)間消耗物質(zhì)的量與生成物質(zhì)的量之比符合化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。③一定條件下，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率最大，或產(chǎn)物的產(chǎn)率最大。④對(duì)于有顏色變化的可逆反應(yīng)，顏色不再改變時(shí)。對(duì)于反應(yīng)前后氣體總體積不變的可逆反應(yīng)，還可考慮以下幾點(diǎn)：①反應(yīng)混合物的平均相對(duì)分子量不再改變。②反應(yīng)混合物的密度不再改變。③反應(yīng)混合物的壓強(qiáng)不再改變。還可以從化學(xué)鍵的生成和斷裂的關(guān)系去判斷是否處于化學(xué)平衡狀態(tài)。4、條件對(duì)化學(xué)平衡的影響 一定條件下的可逆反應(yīng)總可以建立化學(xué)平衡狀態(tài)，條件不變，平衡狀態(tài)將會(huì)保持下去；但當(dāng)外界條件改變，化學(xué)平衡狀態(tài)就會(huì)打破，而在新的條件下又建立起新的平衡狀態(tài)。這種由于外部條件的改變而使舊平衡過(guò)渡到新平衡的過(guò)程，叫做化學(xué)平衡的移動(dòng)。改變反應(yīng)物的濃度、反應(yīng)體系的壓強(qiáng)和溫度，可以使化學(xué)平衡狀態(tài)發(fā)生移動(dòng)。但使用催化劑不能使化學(xué)平衡狀態(tài)發(fā)生移動(dòng)。例如，增加反應(yīng)物的濃度，生成物的濃度會(huì)增加。對(duì)于正反應(yīng)為氣體體積減小的可逆反應(yīng)，如：N2＋3H22NH3，增加壓強(qiáng)，生成物的量要增加。對(duì)于正反應(yīng)為放熱反應(yīng)的可逆反應(yīng)，如：N2＋3H22NH3，降低溫度，生成物的量要增加。五、化學(xué)反應(yīng)條件的控制 在化工生產(chǎn)中，往往需要考慮反應(yīng)的快慢和反應(yīng)后所得產(chǎn)物的產(chǎn)率。前者就是化學(xué)反應(yīng)速率，后者則指化學(xué)平衡。對(duì)于一個(gè)特定的化學(xué)反應(yīng)來(lái)說(shuō)，外部條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡存在一定的影響。因此，對(duì)化學(xué)反應(yīng)條件的控制，就是要考慮選擇適宜的條件，既可以加快化學(xué)反應(yīng)速率，縮短生產(chǎn)周期；又可達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，從而達(dá)到最大的產(chǎn)率。四、典型例題1、化學(xué)能與熱能例1下列化工生產(chǎn)過(guò)程所發(fā)生的反應(yīng)不屬于氧化還原反應(yīng)的是（）A.用油脂制肥皂 B.用鋁土礦制金屬鋁C.用氯氣和消石灰制漂白粉 D.用氫氣和氮?dú)夂铣砂苯馕雠袛嘌趸€原反應(yīng)的最簡(jiǎn)單的方法是看反應(yīng)前后元素的化合價(jià)是否發(fā)生了變化。B中：Al2O3→Al，C中Cl2→CaCl2＋Ca(ClO)2，D中N2＋H2→NH3，均有化合價(jià)變化，故都屬于氧化還原反應(yīng)。選A。例2已知在某溫度時(shí)發(fā)生如下三個(gè)反應(yīng)：（1）C+CO2=2CO（2）C+H2O=CO+H2（3）CO+H2O=CO2+H2由此可以判斷，在該溫度下C、CO、H2的還原性強(qiáng)弱順序是（）A.C>CO>H2B.CO>C>H2C.C>H2>CO解析對(duì)于反應(yīng)：氧化劑+還原劑＝氧化產(chǎn)物+還原產(chǎn)物，有以下規(guī)律：還原劑的還原性>還原產(chǎn)物的還原性，氧化劑的氧化性>氧化產(chǎn)物的氧化性。由反應(yīng)式（1）可知C>CO，由反應(yīng)式（2）可知C>H2,由反應(yīng)式（3）可知CO>H2。本題正確答案為A。例3G、Q、X、Y、Z均為氯的含氧化合物，我們不了解它們的分子式（或化學(xué)式），但知道它們?cè)谝欢l件下具有如下的轉(zhuǎn)換關(guān)系（未配平）：（1）GQ+NaCl（2）Q+H2OX+H2（3）Y+NaOHG+Q+H2O（4）Z+NaOHQ+X+H2O這五種化合物中氯的化合價(jià)由低到高的順序?yàn)椋ǎ〢.QGZYXB.GYQZXC.GYZQXD.ZXGYQ解析根據(jù)氧化還原反應(yīng)的特征可知，氧化還原反應(yīng)中元素化合價(jià)有升必有降。由（1）得Q>G，因?yàn)樵摲磻?yīng)為歧化反應(yīng)，G中氯元素的化合價(jià)必介于Q和-1價(jià)氯之間。同理由（3）結(jié)合（1）得Q>Y>G，由（2）得X>Q，由（4）結(jié)合（2）得X>Z>Q。本題正確答案為B。例4下列離子方程式正確的是（）A.氯化鋁溶液與氨水反應(yīng)：Al3++3OH-＝Al(OH)3↓B.磷酸二氫鈣溶液跟足量NaOH溶液反應(yīng)：3Ca2++2H2PO4-+4OH-＝Ca3(PO4)2↓+4H2OC.硝酸亞鐵溶液中滴入稀硫酸：3Fe2++NO3-+4H+＝3Fe3++NO↑+2H2OD.硫氫化鈉水解：HS-+H2O＝H2S↑+OH解析本題涉及溶液中電解質(zhì)強(qiáng)弱、離子反應(yīng)規(guī)律、氧化還原反應(yīng)、鹽的水解等知識(shí)，需要對(duì)各選項(xiàng)仔細(xì)全面地分析，才能正確解答。A中氨水是弱電解質(zhì)，應(yīng)寫化學(xué)式；B中NaOH足量，Ca(H2PO4)2全部參加反應(yīng)，式中Ca2+與H2PO4-不符合Ca(H2PO4)2化學(xué)式中的比例，故不正確；C中在酸性條件下具有氧化性，正確。D中HS-水解程度很小。不能用“＝”、“↑”，故不正確。答案為C。例5（1）向NaHSO4溶液中，逐滴加入Ba(OH)2溶液至中性，請(qǐng)寫出發(fā)生反應(yīng)的離子方程式______________________________________。（2）在以上中性溶液中，繼續(xù)滴加Ba(OH)2溶液，請(qǐng)寫出此步反應(yīng)的離子方程式_____________________________________。解析本題是一個(gè)“反應(yīng)進(jìn)程”的試題。解題的關(guān)鍵是“中性”。即加入的Ba(OH)2溶液中OH-恰好與H+完全反應(yīng)。再繼續(xù)滴加Ba(OH)2溶液時(shí)，要分析此溶液中還有什么離子能繼續(xù)反應(yīng)。答案（1）2H++SO42-+Ba2++2OH-＝BaSO4↓+2H2O（2）Ba2++SO42-＝BaSO4↓例6下列各組中的離子，能在溶液中大量共存的是（）A.K+、Ag+、、Cl－ B.Ba2+、、CO32-、OH－C.Mg2+、Ba2+、OH-、NO3－ D.H+、K+、CO32－、SO42－E.Al3+、Fe3+、SO42－、Cl－ F.K+、H+、NH4＋、OH－解析A組中：Ag++Cl－=AgCl↓B組中，+=BaCO3↓C組中，Mg2－+2OH－=Mg(OH2)↓D組中，2H++CO32－=CO2↑+H2OE組中，各種離子能在溶液中大量共存。F組中，NH4+與OH-能生難電離的弱電解質(zhì)NH3·H2O，甚至有氣體逸出。NH4++OH-NH3·H2O或NH4++OH-=NH3↑+H2O答案E2、化學(xué)能與電能例1電子表所用的紐扣電池的兩極材料為鋅和氧化銀，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，其電極反應(yīng)是：Zn+2OH-－2e-=ZnO+H2OAg2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-電池的總反應(yīng)式為：Ag2O+Zn=2Ag+ZnO，下列判斷正確的是（）A、鋅為正極，Ag2O為負(fù)極B、鋅為負(fù)極，Ag2O為正極C、原電池工作時(shí)，負(fù)極附近溶液的pH值減小D、原電池工作時(shí)，負(fù)極附近溶液的pH值增大解析原電池的負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，所以鋅為負(fù)極，根據(jù)題目給出的電極反應(yīng)式，負(fù)極的氧化反應(yīng)要消耗OH-，溶液的堿性減小，因此負(fù)極附近溶液的pH值變小。答案：BC例2把A、B、C、D四塊金屬片浸入稀硫酸中，分別用導(dǎo)線兩兩相連可以組成原電池。A、B相連時(shí)A為負(fù)極；C、D相連時(shí)，電流由D→C；A、C相連時(shí)，C極上產(chǎn)生大量氣泡；B、D相連時(shí)，D極發(fā)生氧化反應(yīng)。這四種金屬的活動(dòng)順序是（）A、A＞B＞C＞D B、A＞C＞D＞BC、C＞A＞B＞D D、B＞D＞C＞A解析這道題主要考查對(duì)原電池正、負(fù)兩極的判斷，在原電池中，比較活潑的金屬為負(fù)極。A、B相連時(shí)A為負(fù)極說(shuō)明A比B活潑；C、D相連時(shí)，電流由D→C，由于電子流動(dòng)的方向與電流方向相反，所以C為失去電子的一極，C比D活潑；A、C相連時(shí)，C上產(chǎn)生氣泡，即C上發(fā)生的反應(yīng)是2H++2e-=H2↑，是還原反應(yīng)，所以A比C活潑；B、D相連時(shí)，D極發(fā)生氧化反應(yīng)，則D為正極。綜合以上結(jié)論可知，B是正確答案。答案：B例3美國(guó)阿波羅宇宙飛船上使用的氫氧燃料電池是一種新型的化學(xué)電源，其構(gòu)造如圖所示：a、b兩個(gè)電極均由多孔碳制成，通入的氣體由孔隙中逸出，并在電極表面放電．（1）a是__極，b是__極．電極反應(yīng)式分別是_____________、______________．（2）飛船上宇航員的生活用水由燃料電池提供．已知這種電池發(fā)1度電能生成350g水，試計(jì)算能量的轉(zhuǎn)化率．（已知：）（3）這種電池的輸出電壓為1.2V，用它使標(biāo)有“1.2V

1.5W”的小燈泡發(fā)光1h，需要消耗標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的多少升？解析本題涉及到新型電源——燃料電池，因此本題屬于考查“獲取知識(shí)的能力”的題目．本題也是以物理為中心的綜合問(wèn)題，解答本題所用的知識(shí)包括物理中的電流、能量轉(zhuǎn)化以及化學(xué)中的原電池的原理、電極反應(yīng)式等．其中第（1）問(wèn)就是電化學(xué)的問(wèn)題．電源是物理學(xué)上的概念，但本題電源是新型電源，是直接把氫、氧的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，同時(shí)它還把氫、氧化合的生成物——水直接用作生活用水，解決了宇宙飛船上宇航員的生存需要．第（2）問(wèn)則需要計(jì)算轉(zhuǎn)化過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化率．第（3）問(wèn)主要是物理中的電學(xué)問(wèn)題，但要結(jié)合化學(xué)知識(shí)才能解決．答案（1）a中的失去電子被氧化，是負(fù)極；b中的得到電子被還原，是正極．兩電極的反