必修2高一化学下第二章学习教案详尽版.docx

第二章 化学反应与能量第一节 化学能与热能教学目的：1. 了解化学反应中化学键与能量变化的关系及化学能与热能的关系。2. 了解原电池中的氧化还原反应及常用电池的化学反应。1、在任何的化学反应中总伴有能量的变化。原因：当物质发生化学反应时，断开反应物中的化学键要 能量，而形成生成物中的化学键要 能量。 是化学反应中能量变化的主要原因。一个确定的化学反应在发生过程中是吸收能量还是放出能量，决定于 。E反应物总能量E生成物总能量，为 反应。E反应物总能量E生成物总能量，为 反应。2、常见的放热反应和吸热反应常见的放热反应：所有的燃烧与缓慢氧化。酸碱中和反应。 金属与酸反应制取氢气。大多数化合反应（特殊：CCO22CO是吸热反应）。 生石灰和水反应 浓硫酸稀释、氢氧化钠固体溶解等常见的吸热反应：以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应如：C(s)H2O(g) CO(g)H2(g)。 铵盐和碱的反应如Ba(OH)28H2ONH4ClBaCl22NH310H2O 大多数分解反应如KClO3、KMnO4、CaCO3的分解等。 铵盐溶解等 * 燃料的燃烧 燃烧的条件：达到着火点；与O2接触。 燃料充分燃烧的条件：足够多的空气；燃料与空气又足够大的接触面积。 提高煤炭燃烧效率的方法：煤的干馏、气化和液化。（目的：减少污染物的排放；提高煤炭的利用率）例题“摇摇冰”是一种即用即冷的饮料。吸食时将饮料罐隔离层中的化学物质和水混合后摇动即会制冷。该化学物质可能是( )A氯化钠 B固体硝酸铵 C生石灰 D蔗糖练习1. 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晶体的反应练习2下列物质加入水中显著放热的是( )A生石灰 B固体NaCl C无水乙醇 D固体NH4NO33、能源的分类：形成条件利用历史性质一次能源常规能源可再生资源水能、风能、生物质能不可再生资源煤、石油、天然气等化石能源新能源可再生资源太阳能、风能、地热能、潮汐能、氢能、沼气不可再生资源核能二次能源（一次能源经过加工、转化得到的能源称为二次能源）电能（水电、火电、核电）、蒸汽、工业余热、酒精、汽油、焦炭等思考一般说来，大多数化合反应是放热反应，大多数分解反应是吸热反应，放热反应都不需要加热，吸热反应都需要加热，这种说法对吗？试举例说明。点拔：这种说法不对。如CO2CO2的反应是放热反应，但需要加热，只是反应开始后不再需要加热，反应放出的热量可以使反应继续下去。Ba(OH)28H2O与NH4Cl的反应是吸热反应，但反应并不需要加热。例题对于放热反应 ，下列说法正确的是( )A产物H2O所具有的总能量高于反应物H2和O2所具有的总能量B反应物H2和O2所具有的总能量高于产物H2O所具有的总能量C反应物H2和O2所具有的总能量等于产物H2O所具有的总能量D反应物H2和O2具有的能量相等练习已知反应X + Y = M + N为吸热反应，对这个反应的下列说法中正确的是( )AX的能量一定低于M的，Y的能量一定低于N的B因为该反应为吸热反应，故一定要加热反应才能进行C破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量DX和Y的总能量一定低于M和N的总能量巩固练习1下列各图中，表示正反应是吸热反应的图是( )第二节 化学能与电能教学目的：1.认识化学能与电能；2.了解化学能与电能的转换。1、化学能转化为电能的方式：电能(电力)火电（火力发电）化学能热能机械能电能缺点：环境污染、低效原电池将化学能直接转化为电能优点：清洁、高效2、原电池原理（1）概念：把 直接转化为 的装置叫做原电池。（2）原电池的工作原理： （3）构成原电池的条件： （4）电极名称及发生的反应：负极： 作负极，负极发生 反应，电极反应式： 负极现象： 正极： 作正极，正极发生还原反应，电极反应式： 正极的现象： （5）原电池正负极的判断方法：依据原电池两极的材料：较活泼的金属作负极（K、Ca、Na太活泼，不能作电极）；较不活泼金属或可导电非金属（石墨）、氧化物（MnO2）等作正极。根据电流方向或电子流向：（外电路）的电流由正极流向负极；电子则由负极经外电路流向原电池的正极。根据内电路离子的迁移方向：阳离子流向原电池正极，阴离子流向原电池负极。根据原电池中的反应类型：负极： 电子，发生 反应，现象通常是电极本身消耗，质量减小。正极： 电子，发生 反应，现象是常伴随金属的析出或H2的放出。例题. 电子计算机所用钮扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液，其电极反应是：Zn + 2 OH- -2eZnO + H2O和Ag2O +H2O + 2e2Ag +2 OH-；下列判断正确的是( )A锌为正极，Ag2O为负极 B锌为负极，Ag2O为正极 C原电池工作时，负极区溶液PH减小 D原电池工作时，负极区溶液PH增大 练习1.由铜、锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的pH怎样变化 ( )A不变 B.先变小后变大 C.逐渐变大 D.逐渐变小练习2.将铜棒和铝棒用导线连接后插入浓硝酸溶液中，下列叙述正确的是( )A.该装置能形成原电池，其中铝是负极 B该装置能形成原电池，其中铜是负极C该装置不能形成原电池 D.以上说法均不正确（6）原电池电极反应的书写方法：（i）原电池反应所依托的化学反应原理是 ，负极反应是 反应，正极反应是 反应。因此书写电极反应的方法归纳如下：写出总反应方程式。 把总反应根据电子得失情况，分成氧化反应、还原反应。氧化反应在负极发生，还原反应在正极发生，反应物和生成物对号入座，注意酸碱介质和水等参与反应。（ii）原电池的总反应式一般把正极和负极反应式相加而得。（7）原电池的应用：加快化学反应速率，如粗锌制氢气速率比纯锌制氢气快。比较金属活动性强弱。设计原电池。金属的腐蚀。2、化学电源基本类型：干电池：活泼金属作负极，被腐蚀或消耗。如：CuZn原电池、锌锰电池。充电电池：两极都参加反应的原电池，可充电循环使用。如铅蓄电池、锂电池和银锌电池等。燃料电池：两电极材料均为惰性电极，电极本身不发生反应，而是由引入到两极上的物质发生反应，如H2、CH4燃料电池，其电解质溶液常为碱性试剂（KOH等）。例题.微型锂电池可作植入某些心脏病人体内的心脏起博器所用的电源，这种电池中的电解质是固体电解质LiI，其中的导电离子是I-.下列有关说法正确的是( )A正极反应：2Li - 2e- = 2Li B负极反应：I2 + 2e- = 2I-C总反应是：2Li + I2 = 2LiI D金属锂作正极练习.某原电池总反应离子方程式为2Fe3 + Fe = 3Fe2能实现该反应的原电池是 ( )A.正极为铜，负极为铁，电解质溶液为FeCl3溶液B.正极为铜，负极为铁，电解质溶液为Fe(NO3)2溶液C.正极为铁，负极为锌，电解质溶液为Fe2(SO4)3D.正极为银，负极为铁，电解质溶液为CuSO42. 原电池原 电 池能量转换（实质）化学能电能（两极分别发生氧化还原反应，产生电流）电极正极负极较活泼金属较不活泼金属Pt/CPt/C金属金属氧化物电极材料不一定都是金属材料，也可以是碳棒、金属氧化物、惰性电极。电解液和负极反应（也可不反应）构成条件两极、一液、一反应(自发) 两个活泼性不同的电极 电解质溶液 电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路 一个自发的氧化还原反应负极（Zn）：Zn - 2e- = Zn2+(氧化反应)离子迁移内电路阳离子正极 阴离子负阳离子向正极作定向移动，阴离子向负极作定向移动。正极（Cu）：2H+ + 2e- = H2(还原反应)电子流向外电路负极(-)正极(+)负极极板因此而带正电荷，正极极板由于得到了带负电的电子显负电性。总反应：Zn+2H+=Zn2+H2重要应用制作电池、防止金属被腐蚀、提高化学反应速率干电池、铅蓄电池、新型高能电池、例题随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程首要原因是( )A利用电池外壳的金属材料 B防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染C不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品 D回收其中石墨电极练习废电池处理不当不仅造成浪费，还会对环境造成严重污染，对人体健康也存在极大的危害。有同学想变废为宝，他的以下想法你认为不正确的是( )A把锌皮取下洗净用于实验室制取氢气 B碳棒取下洗净用作电极C把铜帽取下洗净回收利用D电池内部填有氯化铵等化学物质，将废电池中的黑色糊状物作化肥用 几种常见新型原电池化 学 反 应特 点锌锰电池负极：（锌筒）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）正极：（碳棒）：2MnO2+2NH4+2e-=Mn2O3+2NH3+H2O总反应：Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2+Mn2O3+2NH3+H2铅蓄电池负极： Pb-2e-+SO42-=PbSO4正极： PbO2+4H+2e-+SO42-=PbSO4+2H2O总反应： Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O锌银电池 Zn|KOH|Ag2O负极： Zn + 2OH- - 2e-= ZnO + H2O正极： Ag2O + H2O+2e- = 2Ag + 2OH-总反应：Zn + Ag2O + H2O = 2Ag + Zn(OH)2能量大，体积小，但有优越的大电池放电性能，放电电压平稳，广泛用于电子表、石英钟、计算机CMOS电池等锂电池新型电池负极： Li e-=Li+正极： MnO2+2e-=MnO2-总反应： Li+ MnO2=LiMnO2温度使用范围广，放电电压平坦，体积小，无电解液渗漏，并且电压随放电时间缓慢下降，可预示电池使用寿命。适做心脏起搏器电源、高性能的手机和笔记本电脑电池等。氢氧燃料电 池电解质溶液为30%的氢氧化钾溶液：负极： 2H2 4e- + 4OH-= 4H2O正极： O2+ 4e- + 2H2O = 4OH-电解质溶液为酸性溶液：负极： 2H2 4e-= 4H+正极： O2+ 4e- + 4H+ = 2H2O甲烷燃料电 池电解质溶液为氢氧化钾溶液：负极： CH4 + 10OH- -8e- = CO32- + 7H2O正极：2O2 + 8e- + 4H2O = 8OH-总反应：CH4 + 2O2 + 2OH- = CO32- + 3H2O巩固练习1.锌锰干电池在放电时，电池总反应方程式可以表示为：( )Zn + 2MnO2 + 2NH4 = Zn2 + Mn2O3 + 2NH3 + H2O在此电池放电时，正极（碳棒）上发生反应的物质是 A. Zn B. 碳棒 C. MnO2 和NH4 D. Zn2 和NH42.下列变化中属于原电池的是 ( )A.在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护层B.白铁(镀锌)表面有划损时,也能阻止铁被氧化C.红热的铁丝与水接触表面形成蓝黑色保护层D.铁与稀硫酸反应时,加入少量硫酸铜溶液时,可使反应加速3.碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛使用，锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应为：Zn(s) + 2MnO2(s) + H2O(l) Zn(OH)2(s) + Mn2O3(s)下列说法错误的是 ( )A电池工作时，锌失去电子B电池正极的电极反应式为：2MnO2(s) + H2O(l) + 2e- Mn2O3(s) + 2OH-(aq)C电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g第三节 化学反应的速率和限度教学目的：1.了解化学反应速率的计算方法及其影响因素；2. 化学反应平衡及反应条件的控制等简单知识。1、化学反应的速率（1）概念：化学反应速率通常用单位时间内 （均取正值）来表示。 计算公式：v(B)单位： B为溶液或气体，若B为固体或纯液体不计算速率。以上所表示的是平均速率，而不是瞬时速率。重要规律：（i）速率比方程式系数比 （ii）变化量比方程式系数比（2）影响化学反应速率的因素：内因：由参加反应的物质的结构和性质决定的（主要因素）。外因： ：升高温度，增大速率 ：一般加快反应速率（正催化剂） ：增加C反应物的浓度，增大速率（溶液或气体才有浓度可言） ：增大压强，增大速率（适用于有气体参加的反应）其它因素：如光（射线）、固体的表面积（颗粒大小）、反应物的状态（溶剂）、原电池等也会改变化学反应速率。2、化学反应的限度化学平衡（1）在一定条件下，当一个 反应进行到 相等时， 不再改变，达到表面上静止的一种“平衡状态”，这就是这个反应所能达到的限度，即化学平衡状态。化学平衡的移动受到温度、反应物浓度、压强等因素的影响。催化剂只改变化学反应速率，对化学平衡无影响。在相同的条件下同时向正、逆两个反应方向进行的反应叫做可逆反应。通常把由反应物向生成物进行的反应叫做正反应。而由生成物向反应物进行的反应叫做逆反应。在任何可逆反应中，正方应进行的同时，逆反应也在进行。可逆反应不能进行到底，即是说可逆反应无论进行到何种程度，任何物质（反应物和生成物）的物质的量都不可能为0。（2）化学平衡状态的特征：逆、动、等、定、变。逆：化学平衡研究的对象是可逆反应。动：动态平衡，达到平衡状态时，正逆反应仍在不断进行。等：达到平衡状态时，正方应速率和逆反应速率相等，但不等于0。即v正v逆0。定：达到平衡状态时，各组分的浓度保持不变，各组成成分的含量保持一定。变：当条件变化时，原平衡被破坏，在新的条件下会重新建立新的平衡。（3）判断化学平衡状态的标志： VA（正方向）VA（逆方向）或nA（消耗）nA（生成）（不同方向同一物质比较）各组分浓度保持不变或百分含量不变借助颜色不变判断（有一种物质是有颜色的）总物质的量或总体积或总压强或平均相对分子质量不变（前提：反应前后气体的总物质的量不相等的反应适用，即如对于反应xAyBzC，xyz ）例题NO和CO都是汽车尾气中的有害物质，它们能缓慢地反应生成氮气和二氧化碳，对此反应，下列叙述正确的是( )A 使用适当的催化剂不改变反应速率 B. 降低压强能提高反应速率C. 高温度能提高反应速率 D. 改变压强对反应速率无影响练习. 下列说法不正确的是 ( )A. 物质发生化学反应都伴随着能量变化。B. 化学反应的速率和限度均可通过改变化学反应条件而改变。 C. 可逆反应只是代表少数反应。D. 化学反应达到平衡状态时，正反应速率与逆反应速率相等。判断可逆反应达到平衡状态的方法和依据例举反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)混合物体系中各成分的含量各物质的物质的量或各物质的物质的量的分数一定平衡各物质的质量或各物质质量分数一定平衡各气体的体积或体积分数一定平衡总体积、总压力、总物质的量一定不一定平衡正、逆反应速率的关系在单位时间内消耗了m molA同时生成m molA，即V(正)=V(逆)平衡在单位时间内消耗了n molB同时消耗了p molC，则V(正)=V(逆)平衡V(A):V(B):V(C):V(D)=m:n:p:q，V(正)不一定等于V(逆)不一定平衡在单位时间内生成n molB，同时消耗了q molD，因均指V(逆)不一定平衡压强m+np+q时，总压力一定（其他条件一定）平衡m+n=p+q时，总压力一定（其他条件一定）不一定平衡混合气体平均相对分子质量MrMr一定时，只有当m+np+q时平衡Mr一定时，但m+n=p+q时不一定平衡温度任何反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时（其他不变）平衡体系的密度密度一定不一定平衡其他如体系颜色不再变化等平衡例题. 可逆反应：2NO2(g) 2NO(g)+ O2(g)，在体积不变的密闭容器中反应，达到平衡状态的标志是( )单位时间内生成nmol O2的同时生成2nmol NO2单位时间内生成nmol O2的同时生成2nmol NO用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为2：2：1的状态混合气体的颜色不再改变的状态 混合气体的密度不再改变的状态ABCD巩固练习1. 在2L密闭容器中，在一定条件下发生A+3B2C，在10秒内反应物A的浓度由1mol/L降到0.6mol/L，则（C）为 ( )A0.04mol/(L.s)B0.08mol/(L.s)C0.4mol/(L.s)D0.8mol/(L.s)2在一定条件下，发生反应：2NO2N2O4，该反应达到化学平衡后，降低温度，混合物的颜色变浅，下列有关说法正确的是 ( )A正反应为放热反应 B正反应为吸热反应C降温后NO2的浓度增大 D降温后各物质的浓度不变3一定条件下，在密闭容器中，能表示反应X(g)2Y(g) 2Z(g) 一定达到化学