化学必修2知识点与习题.doc

老师专用必修二 教案(三)第二章 化学反应与能量知识结构 第一节 化学能与热能一、三个简单的实验1、镁条与盐酸的反应能量的变化【实验步骤】在试管里加入2-3 mL 6 mol/L 的盐酸，再插入镁条，立即用手触摸试管外壁，感受其温度，并用温度计测量溶液的温度，做好记录，当反应进行到大量气泡冒出时，再用手触摸试管外壁感受其温度，并用温度计测量溶液的温度，做好记录。注意事项：镁与稀酸和弱酸反应现象不明显，常常需要加热，所以要选择强酸且浓度不要太低。尽量使用纯度好的镁条，反应前要用砂纸打磨光亮，这样进行实验时，用手触摸才能明显感觉到反应放热，用温度计测量效果会更好。【小结】实验现象：试管外壁和溶液的温度，反应后比反应前高，有大量气泡逸出。实验结论：铝与盐酸反应产生H2 ，并放出热量。该反应是放热反应方程式：Mg+2HCl = MgCl2+H2结论：铝与盐酸反应放热 2、Ba(OH)2 8H2O 与NH4Cl 反应中的能量变化【实验步骤】实验步骤实验现象得出结论1、将晶体混合后立即用玻璃棒快速搅拌混合物有刺激性气味的气体产生，该气体能使湿润的紫色石蕊试纸变蓝有NH3气生成2、用手触摸烧杯下部感觉烧杯变凉反应吸热3、用手拿起烧杯烧杯下面的带有几滴水的玻璃片（或小木板）粘到了烧杯底部反应吸收热量使体系温度降低，使水结成冰4、将粘有玻璃片的烧杯放在盛有热水的烧杯上一会儿再拿起玻璃片脱离上面烧杯底部冰融化5、反应完后移走烧杯上的多孔塑料片，观察反应物混合物成糊状有水生成 注意事项：这个实验成功的关键是在短时间内反应充分进行，使体系温度快速降低，将玻璃片上的水凝固。实验中要注意两点：（1）将Ba(OH)28H2O晶体研磨成粉末，以便与NH4Cl晶体充分接触；（2）由于该反应属于固相反应，一定要在晶体混合后立即用玻璃棒快速搅拌混合物，以使它们很快起反应；（3）反应放出有刺激性气味的氨气，会造成学习环境的污染，所以要注意对氨气的吸收。【小结】1、方程式：Ba(OH)28H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3+10H2O知识结构2、玻璃棒的作用：搅拌，使混合物充分接触3、反应物成糊状的原因：结冰粘结结论：该反应是吸热反应3、酸碱中和反应中的能量变化【实验步骤】在50 mL 烧杯中加入20 mL 2 mol/L的盐酸，测其温度。另用量筒量取20 mL 2mol/L NaOH溶液，测其温度，并缓慢地倾入烧杯中，边加边用玻璃棒搅拌。观察反应中溶液温度的变化过程，并作好记录。盐酸温度/NaOH 溶液温度/中和反应后溶液温度/室温室温温度升高强酸与强碱的反应的化学方程式虽然不同，反应物也不同，但是它们的反应本质相同，都是H+与OH-离子反应生成水的反应，属于中和反应，其离子方程式都是：H+ + OH- = H2O。所以，可提出推测，即中和反应都放热。结论：该反应是放热反应二、常见的吸热反应和放热反应1、放热反应：（1）、燃料的燃烧C + O2 CO2 （2）、中和反应HCl + NaOH = NaCl + H2O （3）、活泼金属与水或酸的反应（4）、大部分化合反应（5）、食物的缓慢氧化2、吸热反应（1）、大多数分解反应：CaCO3 = CaO + CO2 （2）、Ba(OH)28H2O晶体与NH4Cl晶体的反应： Ba(OH)28H2O+2NH4ClBaCl2+2NH3+10H2O (3）、碳与CO2气体的反应： C + CO2 2CO (4) 、碳与水蒸气的反应：C + H2OCO + H2 (5) 、氢气还原氧化铜：H2+CuO = H2O+Cu 三、化学键与化学反应中能量变化的关系1、引起化学反应中的能量变化： 宏观：在化学反应中，反应物的总能量与生成物的总能量间的能量差 E（反应物）E（生成物）放出能量 E（反应物）E（生成物）吸收能量 微观：化学键的断裂是化学反应中能量变化的主要原因（1）、键能：拆开1 mol某键所需的能量叫键能。单位：kJ/mol。 破坏化学键时要吸收能量，形成化学键时放出能量 （1mol H2中含有1molHH，在250C 101kPa条件下，由H原子形成1molHH要放出436kJ的能量，而断开1molHH重新变为H原子要吸收436kJ的能量。）（2）、物质的化学反应与体系的能量变化是同时发生的，只要有化学反应就一定有能量变化。【例题分析】在25和101kPa的条件下，1mol H2与1mol Cl2反应：H2 2H 消耗能量约436 kJ+） 2H + 2Cl 2HCl 释放能量约862 kJCl2 2Cl 消耗能量约242 kJH2 + Cl2 2HCl 共放热约184 kJ【对点练习】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D解析：一些放热反应需加热或点燃后才能引发，如燃烧；而有的吸热反应在常温下就能进行，如：Ba(OH)28H2O晶体与NH4Cl晶体的反应；伴有能量变化的物质变化不都是化学变化，也可以是物理变化。2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B解析：要求熟悉常见的吸、放热反应。 3. 以节能减排为基础的低碳经济是保持社会可持续发展的战略举措。下列做法违背发展低碳经济的是()A发展氢能和太阳能B限制塑料制品的使用C提高原子利用率，发展绿色化学D尽量用纯液态有机物代替水作溶剂解析：发展低碳经济是，一方面是积极承担环境保护责任，完成国家节能降耗指标的要求；另一方面是调整经济结构，提高能源利用效益，发展新兴工业建设生态文明。所以A、B、C正确，液态有机物为高碳物质，故D违背低碳经济。答案：D 4. 石墨和金刚石都是碳的单质，石墨在一定条件下可转化为金刚石。已知12 g石墨完全转化成金刚石时，要吸收1.9 kJ的能量。下列说法正确的是()A石墨不如金刚石稳定B金刚石不如石墨稳定C固体煤变成气体燃料后，燃烧效率变低D等质量的石墨与金刚石完全燃烧，石墨放出的能量更多解析：由于石墨变成金刚石时需吸收能量，说明了金刚石的能量高，而物质的能量越高越不稳定，所以金刚石不如石墨稳定；煤变成液态或气态燃料时燃烧更充分，所以效率更高；由于石墨和金刚石完全燃烧后生成的是同种物质，所以放出的能量等于反应物能量与生成物能量之差，而金刚石的能量高于石墨，所以放出的能量也高于石墨。答案：B 5. 航天飞机用铝粉与高氯酸铵(NH4ClO4)的混合物作为固体燃料，点燃时铝粉氧化引发高氯酸铵反应，其化学方程式可表示为：2NH4ClO4=N24H2OCl22O2。下列对此反应的叙述中错误的是()A上述反应属于分解反应B在反应中高氯酸铵只能起氧化剂作用C反应从能量变化上说，主要是化学能转变为热能和动能D上述反应瞬间产生大量高温气体推动航天飞机飞行解析：高氯酸铵分解既是分解反应，又是放热反应，还是氧化还原反应，高氯酸铵既是氧化剂又是还原剂。答案：B知识结构第2节 化学能与电能(一)1、 原电池概念： 将化学能转化为电能的装置。实验1：将锌片、铜片同时平行插入硫酸溶液中，锌片表面有气泡、铜片表面无气泡。实验2：将锌片和铜片接触一起放入硫酸溶液中，铜片表面有气泡。实验3：将锌片和铜片用导线连接起来，在导线之间接入灯泡，平行插入稀硫酸溶液中观察实验现象。（在这个装置中锌片失去电子、失去的电子通过导线传递给铜片，溶液中的H+在铜片的表面得到电子变成氢气，该装置发生了化学反应在外电路产生了电流，电子由Zn片流出，产生了电能）一个完整的反应应该包括氧化反应和还原反应两个过程，我们只要将氧化反应和还原反应两半反应加和起来就能得到一个完整的电极反应。铜片上: 2H+2e- =H2 (还原反应) 锌片上: Zn-2e-=Zn2+ (氧化反应) 氧化还原反应：Zn+2H+=Zn2+H2 该电极反应就是Zn + 2H+= Zn2+ + H2 二、原电池工作原理 1、反应现象2、电子的流出极负 极：Zn-2e-=Zn2+ (氧化反应) 3、失电子极4、发生氧化反应的极电子 电流(化学能转化为电能)正 极：2H+2e- =H2 (还原反应)原电池的正负极判断：1、 从实验现象可判别正极2、电子的流出极是负极。3、失电子极是负极。4、发生氧化反应的一极3、 形成原电池条件:(1) 有两种活性性不同的两极(金属或非金属单质)(2) 电解质溶液，(3) 形成闭合电路(4) 自发的氧化还原反应【探究一】电极的探究【探究二】溶液的探究【探究三】电路的探究化学能与电能(二)发展中的化学电源：1干电池( dry cell) 干电池是用锌制圆筒型外壳作负极，位于中央的顶盖有铜的石墨作正极，在石墨周围填充NH4Cl和淀粉糊作电解质，还填有MnO2和炭黑(ZnMn电池)负极（锌筒）：Zn 2e= Zn2+；正极（石墨）：正极：2NH4+2e=2NH3+H2电池的总反应式为：Zn +2NH4+= Zn2+ 2NH3+H2（淀粉糊的作用是提高阴、阳离子在两极的析出速率。ZnCl2的作用是吸收NH3。MnO2作用是吸收正极放出的H2生成MnO(OH) ，从而消除电极正极H2的集结现象，防止产生极化。干电池是一次性电池，放电后不能再使用，内部氧化还原反应不可逆。）2、充电电池(storage battery)(1) 铅蓄电池 铅蓄电池可放电亦可充电，它是用硬橡胶和透明塑料制成长方形外壳，在正极板上有一层棕褐色的PbO2，负极是海棉状的金属铅，两极均浸入硫酸溶液中，且两极间用橡胶或微孔塑料隔开。负极：Pb-2e-+SO42-=PbSO4正极：PbO2+2e-+4H+SO42-=PbSO4+2H2O蓄电池充电和放电的总化学方程式为：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O 当放电进行到硫酸的浓度降低，溶液的密度达到1.18g/cm3时应停止使用，需充电，充电时起电解池的作用。【思考】铅蓄电池在放电前后电解质溶液和电极分别有哪些变化？这对电池的继续工作会带来哪些影响？【回答】电解质溶液的浓度有所下降，同时电极上都附着一层难溶物PbSO4 使电池的电压降低，电压不稳定，欲使其恢复，就要对其进行充电(2)镍氢电池负极：H2 +2OH- -2e-= 2H2O 正极：2NiO(OH) +2H2O +2e- = 2Ni(OH)2 +2OH-放电总反应式：H2 + 2NiO(OH) = 2Ni(OH)2 （3）碱性蓄电池银锌电池：负极：Zn+2OH-2e-=ZnO+H2O正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-银锌电池充电和放电的总化学方程式为：Zn+Ag2O+H2O 2Ag+Zn(OH)2正极壳填充Ag2O和石墨，负极盖填充锌汞合金，电解质溶液KOH。 镉镍电池：负极：Cd2OH-2e-= Cd(OH)2正极：2NiO（OH）+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-镉镍电池充电和放电的总化学方程式为：2NiO（OH）Cd2H2O2Ni(OH)2Cd(OH)2负极材料：Cd，正极材料：涂有NiO2，电解质：KOH溶液。镍镉电池寿命较蓄电池长，但镉是致癌物，镍镉污染环境。(4) 锂电池 负极：Li - e- = Li+正极：MnO2 + e- = MnO2-总反应式：Li + MnO2 = LiMnO2优点：质量轻、容量大、放电时间长。锂电池是一种高能电池，锂作为负极，技术含量高，有质量轻、体积小、电压高、工作效率高和寿命长等优点。常用于电脑笔记本、手机、照相机、心脏起博器、火箭、导弹等的动力电源。 3燃料电池(fuel cell)(1) 氢氧燃料电池（碱性）电极反应：负极：2H2+4OH-2e-=4H2O正极：O2+2H2O+2e-=4OH-电池的总反应为：2H2 + O2 = 2H2O该电池的特点是能量转化率高，可达70%以上，且其燃烧的产物为水，因此不污染环境。【板书】若电解质溶液为稀H2SO4 负极：2H2 -4e-=4H+ 正极：O2+ 4H+ + 4e-= 2H2O 放电总反应式： 2H2 + O2 = 2H2O 新型燃料电池：该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，又在两极上分别通甲烷和氧气。【板书】(2) 甲烷氧气燃料电池负极：CH4+10OH-8e-=CO32+7H2O正极：2O2+4H2O+8e-=8OH-电池的总反应式为：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O1. 【对点练习】根据下图，下列判断中正确的是()A烧杯a中的溶液pH降低B烧杯b中发生氧化反应C烧杯a中发生的反应为2H2e=H2D烧杯b中发生的反应为2Cl2e=Cl22. 铜锌原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是()A正极反应为Zn2e=Zn2B电池反应为ZnCu2=Zn2CuC在外电路中，电子从负极流向正极D盐桥中的K移向ZnSO4溶液3. 一种燃料电池中发生的化学反应为在酸性溶液中甲醇与氧气作用生成水和二氧化碳。该电池正极发生的反应是()ACH3OH(g)O2(g)=H2O(l)CO2(g)2H(aq)2eBO2(g)4H(aq)4e=2H2O(l)CCH3OH(g)H2O(l)=CO2(g)6H(aq)6eDO2(g)2H2O(l)4e=4OH(aq)答案：B第3节 化学反应速率和限度一、化学反应的速率 (reaction rate) 1、定义：单位时间内反应物的浓度减少或生成物浓度的增加来表示2、单位：mol/Ls mol/Lmin3、表达式：v(A)= c(A)表示物质A浓度的变化 ，t表示时间有关化学速率的注意事项：(1) 化学反应速率是平均速率，只有正值没有负值，只有大小没有方向。(2) 在一定温度下，固体和纯液体物质，单位体积里的物质的量保持不变，即物质的量浓度为常数。因此，它们的化学反应速率也被视为常数。(3) 对于同一化学反应，在相同的反应时间内，用不同的物质来表示反应速率，其数值可能不同，但这些不同的数值表示的都是同一个反应速率。因此，表示化学反应的速率时，必须指明是用反应体系中的哪种物质做标准。有关化学反应速率的计算：(1) 同一反应中各物质的速率之比等于方程式中各物质的计量数之比(2) 对于反应 mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g) 来说，则有二、影响化学反应速率的因素1、内部因素：在相同外界条件下，参加反应的物质的性质是决定化学反应速率的内部因素。2、影响化学反应速率的外在因素：（1）温度：温度越高，化学反应速率越快。【讲解】实验测得，温度每升高10，化学反应速率通常增大到原来的2-4倍，同时，我们还应了解到，此规律对于吸放热反应均适用。一般地说，温度对化学反应速率的影响比浓度、压强对化学反应速率的影响要大，也更易于控制，是实验室最常用的增大化学反应速率的方法。（2）催化剂：通常加入催化剂能极大地加快化学反应速率。【讲解】能加快化学反应速率的叫正催化剂；能减慢化学反应速率的叫负催化剂 ，在实际应用中，如不特别说明，凡是说催化剂都是指正催化剂。约80%-85%的化工生产过程要使用催化剂。使用催化剂的目的是加快反应速率，提高生产效率。催化剂参加化学反应，但反应前后的质量和化学性质是不变的。催化剂具有高度的选择性和专一性。我们常提到的酶就是一种非常好的催化剂。（3）固体反应物的表面积：有固体参加的反应，固体的表面积越大，固体在同一时间内与其他反应物的接触越多，化学反应速率越快。（4）反应物状态：通常气相或液相反应比固相反应的反应速率大。（5）反应物的浓度：在溶液中进行的反应，反应物的浓度越大，化学反应速率越快。 （98%浓硫酸例外）【讲解】值得我们注意的是：(1) 对于纯液体或固体物质，可认为其浓度为常数，它们的量的改变不会影响化学反应速率。（6）压强：对于有气体参加的反应，改变压强将使气体的体积发生改变，也即相应地改变气体的浓度。故增大压强，反应速率加快，降低压强，反应速率减缓。【讲解】值得注意的是，由于压强的变化对固体、液体或溶液的体积影响很小，因而它们浓度改变的影响也很小，可以认为改变压强对它们的反应速率没有影响，而对于可逆反应，压强增大，正、逆反应速率都增大。而对于气体反应体系，有以下几种情况：I 恒温时，增加压强体积缩小浓度增大反应速率加快II 恒容时，充入气体反应物总压增大浓度增大反应速率加快 充入惰性气体总压增大，各物质浓度不变，反应速率不变III 恒压时，充入惰性气体体积增大各反应物浓度减小反应速率减慢（7） 形成原电池：加快反应速率【对点练习】1下列关于化学反应速率的说法正确的是(C)A化学反应速率是指一定时间内任何一种反应物浓度的减少或任何一种生成物浓度的增加B化学反应速率为“0.8 molL1s1”所表示的意思是时间为1 s时，某物质的浓度为0.8 molL1C根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢D对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象越明显2在一个密闭容器中有N2和H2，它们的起始浓度分别是1.8 molL1和5.4 molL1，在一定条件下反应生成NH3,10 min后测得N2的浓度为0.8 molL1，则在这10 min内N2的平均反应速率是(A)A0.1 molL1min1 B0.2 molL1min1C0.3 molL1min1 D0.6 molL1min13已知某反应aA(g)bB(g)2C(g)的各物质浓度数据如下ABC起始浓度(molL1)3.01.002s末浓度(molL1)1.80.60.8据此可推算出上述化学方程式中A、B、C三种物质的化学计量数之比是(B)A934 B312C213 D3214天然气和液化石油气燃烧的主要化学方程式依次为CH42O2CO22H2O，C3H85O23CO24H2O，现有一套以天然气为燃料的灶具，今改为烧液化石油气，应采用的正确措施是(B)A减少空气进入量，增大石油气进入量B增大空气进入量，减少石油气进入量C减少空气进入量，减少石油气进入量D增大空气进入量，增大石油气进入量5在一密闭容器中进行反应：2SO2(g)O2(g)催化剂加热2SO3(g)。已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 molL1、0.1 molL1、0.2 molL1。当反应达到平衡时，可能存在的数据是(B)ASO2为0.4 molL1，O2为0.2 molL1BSO2为0.25 molL1CSO2、SO3均为0.15 molL1DSO3为0.4 molL1【章节训练】 1(浙江元济中学第二学期月考)下列反应既属于氧化还原反应，又是吸热反应的是()A锌粒与稀硫酸的反应B灼热的木炭与CO2反应C甲烷在氧气中的燃烧反应DBa(OH)28H2O晶体与NH4Cl晶体的反应解析：属于氧化还原反应的有A、B、C，反应A、C是放热反应，反应B、D是吸热反应。答案：B2下列各组的电极材料和电解液，不能组成原电池的是( A )。A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3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( C )。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4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 )。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5X、Y、Z都是金属，把X浸入Z的硝酸盐溶液中，X表面有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( C )。AXYZ BXZY CYXZ DYZX 6. 如图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是()Aa电极是负极Bb电极的电极反应为4OH4e=2H2OO2C氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源D氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置解析：氢氧燃料电池的总化学方程式为2H2O2=2H2O，因此a电极上发生电极反应是2H24e=4H，a电极是负极；b电极上发生反应：O22H2O4e=4OH，b电极是正极，以上电极反应式，适用于电解质溶液为Na2SO4溶液等；氢氧燃料电池的能量效率较高，且产物是H2O，是一种无污染物质，是一种具有应用前景的绿色能源。氢氧燃料电池通入H2、O2，就能工作，无需将H2、O2储蓄在电池内部。答案：B 7. 微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用，有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH，电池总反应为Ag2OZn=2AgZnO，据此判断下列叙述，其中正确的是()AAg2O是正极，Zn是负极B正极反应式为：Ag2OH2O2e=2Ag2OHC在使用过程中，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极DZn极发生还原反应，Ag2O极发生氧化反应解析：本题要求学生将原电池原理应用到题目创设的新情景中去解决新问题。分析电池总反应的电子得失情况可知，原电池工作时，Ag2O被还原，Zn被氧化，因此，Ag2O作正极，Zn作负极。Zn被氧化产生ZnO，可看做Zn(OH)2失水的产物，电解质溶液为KOH，则电极反应为：正极：Ag2OH2O2e=2Ag2OH负极：Zn2OH2e=ZnOH2O由此判断，A、B正确，C