高中化学 第二章 化学反应与能量学案 新人教版必修2.doc

第二章 化学反应与能量 【目标导学】1知道化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因。2通过生产、生活中的实例了解化学能与热能的相互转化。3了解能量转化在生产、生活中的应用。基础梳理一、化学键与化学反应中能量变化的关系1化学反应中能量变化的原因(1)原因(2)实例断裂1 mol hh键(hh2h)吸收436 kj能量，形成1 mol hh键(2hhh)释放436 kj能量；断裂4 mol ch键(ch4c4h)吸收1 660 kj能量，形成1 mol ch键(chch)释放415 kj能量。(3)结论：化学键的断裂与形成是物质在化学反应中发生能量变化的主要原因。q(吸)q(放)：反应吸收能量。q(吸)q(放)：反应释放能量。2化学反应中能量变化的决定因素结论：化学反应中的能量变化取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。二、化学能与热能的相互转化1两条基本的自然定律(1)质量守恒定律：物质转化时，总质量保持不变。(2)能量守恒定律：能量转化时，总能量保持不变。2化学能与热能的相互转化(1)化学能转化为热能：盐酸与铝反应后，溶液温度升高，说明该反应是放热反应。ba(oh)28h2o与nh4cl反应，烧杯变凉，玻璃片与烧杯间的水结成冰将它们粘在一起，说明该反应是吸热反应。其化学方程式为ba(oh)28h2o2nh4cl=bacl22nh310h2o。中和热：酸与碱发生中和反应生成 1_mol_h2o时所释放的热量。(2)热能转化为化学能：人们利用热能可以促使化学反应的发生，从而探索物质的组成、性质或制备所需的物质，如高温冶炼金属、分解化合物等。三、生物体中的能量转化1植物：2人：淀粉等能量物质在体内的变化为：化学能热能。四、人类利用能源的三个阶段 牛刀小试1判断正误(1)只要有化学键的断裂，一定发生化学反应。()(2)断裂化学键释放出能量而生成新键则吸收能量。()(3)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。()(4)化学反应的过程实际上是一个旧键断裂的过程。()(5)化学反应必然伴随着能量变化。()(6)化学反应中的能量变化全部是以热量的形式变化的。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)2想一想，连一连。答案：(1)be(2)acd3下列说法中，正确的是()a物质发生化学反应时不一定伴随着能量变化b伴随能量变化的物质变化都是化学变化c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同d在一个确定的化学反应中，反应物的总能量总是高于生成物的总能量解析：选c化学反应过程中一定伴随着能量的变化，a项错误；有些变化过程中伴随着能量变化，若该过程中没有化学键的变化，故该过程是物理变化非化学变化，如水的三态之间的变化，b项错误；一个确定的化学反应中反应物的总能量大于或小于生成物的总能量，但二者一定不同，故c项正确，d项错误。4某化学反应中，设反应物的总能量为e1，生成物的总能量为e2。(1)若e1e2，则该反应为_(填“放热”或“吸热”)反应。该反应可用图_(填“a”或“b”)表示。(2)若e1e2，则该反应为_(填“放热”或“吸热”)反应。该反应可用图_(填“a”或“b”)表示。解析：反应物总能量大于生成物总能量，为放热反应，应用图a表示；反应物总能量小于生成物总能量，为吸热反应，用图b表示。答案：(1)放热a(2)吸热b问题一吸热反应与放热反应讲重点1对吸热反应和放热反应的理解用e表示物质自身的能量，用q表示热量：q(吸)表示反应物中断裂旧化学键吸收的热量，q(放)表示生成物中形成新化学键放出的热量。吸热反应放热反应能量角度(宏观)图示变化e(反应物)e(生成物)化学键变化(微观)q(吸)q(放)q(吸)e2，则为放热反应；若e1e2，则为吸热反应。(2)若反应中，断裂反应物中的化学键吸收能量为q(吸)，形成生成物中的化学键放出能量为q(放)，则化学反应过程中的能量变为qq(吸)q(放)，若q0则为吸热反应。(3)常见的放热反应：所有的燃烧反应、酸碱中和反应、金属与酸的反应、绝大多数的化合反应。常见的吸热反应：ba(oh)28h2o与nh4cl的反应，以c、h2、co为还原剂的氧化还原反应，大多数的分解反应。对应学生用书课时达标训练(四)一、选择题1下列说法不正确的是()a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b中和反应都是放热反应c已知金刚石在一定条件下转化成石墨是放热的，所以金刚石比石墨稳定d生石灰放入水中会显著放热解析：选c金刚石在一定条件下转化成石墨是放热的反应，说明金刚石能量大于石墨的能量，能量越低的物质越稳定，即石墨比金刚石稳定，c项不正确。2下列关于化学反应与能量的说法不正确的是()a化学反应一定遵循质量守恒定律和能量守恒定律b能量变化是化学反应的基本特征之一c化学变化中的能量变化主要是由化学键变化引起的d在一个确定的化学反应中， 反应物的总能量总是高于生成物的总能量解析：选d在一个确定的化学反应中，若反应物的总能量高于生成物的总能量，则化学反应放出能量；若反应物的总能量低于生成物的总能量，则化学反应吸收能量。3.根据图示提供的信息，下列所得结论不正确的是()a该反应为吸热反应b该反应一定有能量转化成了化学能c反应物比生成物稳定d因为生成物的总能量高于反应物的总能量，所以该反应不需要加热解析：选d由图可知，生成物的总能量高于反应物的总能量，故一定有其他的能量转化成了化学能，该反应应为吸热反应，a、b正确；物质能量越低越稳定，c正确；吸热反应一般需要加热才能发生，d错误。4双选根据下面的信息，判断下列叙述正确的是()a氢气跟氧气反应生成水的同时释放能量b氢气跟氧气反应生成水的同时吸收能量c1 mol h2跟 mol o2反应生成1 mol h2o一定释放能量245 kjd2 mol h2(g)跟1 mol o2(g)反应生成2 mol h2o(g)释放能量490 kj解析：选a、dqq(吸)q(放)436 kj249 kj930 kj245 kj，因为qcbab2ccabc dab2c解析：选d断开1 mol h2中的化学键与断开1 mol cl2中的化学键消耗的总能量为(ab) kj，而形成2 mol hcl中的化学键放出总能量为2c kj，因为h2与cl2的反应是放热反应且释放了光能，故abb。2加快化学反应的进行(1)原理：在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，溶液中的粒子运动时相互间的干扰小，使化学反应加快。(2)应用：实验室中用zn和稀h2so4制取h2时，通常滴入几滴cuso4溶液，原因是zn与置换出的cu构成原电池，加快了反应的进行。3原电池的设计以znh2so4=znso4h2为例说明。举典例例题2铁及铁的化合物应用广泛，如fecl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。(1)写出fecl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式：_。(2)若将(1)中的反应设计成原电池，请在方框内画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。正极反应：_；负极反应：_。解析首先分析fe3与cu反应中的氧化剂、还原剂，然后依据原电池原理，再设计成原电池。依据反应：2fe3cu=2fe2cu2，cu失电子，应为原电池的负极，正极材料选用比铜不活泼的铂丝，或导电的非金属如石墨棒，电解质溶液选用fecl3溶液。答案(1)2fe3cu=2fe2cu2(2)(装置图如图所示)2fe32e=2fe2cu2e=cu2画原电池装置图时易出现的错误(1)未用虚线画出烧杯中所盛放的电解质溶液；(2)未用导线将两电极连接起来；(3)未指明：正、负极及其材料；电解质溶液。题组一原电池原理1某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是()aa 和 b 不连接时，铁片上会有金属铜析出ba 和 b 用导线连接时，铜片上发生的反应为：cu22e=cuc无论a和b是否连接，铁片均会溶解da和b用导线连接后，fe片上发生还原反应，溶液中的cu2向铜电极移动解析：选d铁的活泼性强于铜，故铁能置换出铜且附着在铁棒上，a项正确；a和b用导线连接后，构成原电池，其中fe作负极，发生氧化反应。铜作正极，电极反应式为cu22e=cu，b项正确、d项错误；无论a和b是否连接，铁都被氧化生成fe2，c项正确。2.如图为某兴趣小组制作的番茄电池，下列说法正确的是()a电子由锌通过导线流向铜b该装置将电能转化为化学能c锌电极发生还原反应d铜电极上无气泡产生解析：选a因为番茄汁呈酸性，(即含有h)，可组成原电池。依据原电池的基本知识，其中zn作负极，发生氧化反应；cu作正极，发生还原反应。电子由负极(zn)通过导线流向正极(cu)。h在正极得电子，2h2e=h2，铜电极有气泡产生。3给你提供纯锌、纯铜片和500 ml 0.2 moll1的h2so4溶液、导线、1 000 ml量筒。试用如图装置来测定锌和稀硫酸反应时在某段时间内通过导线的电子的物质的量。(1)如图所示，装置气密性良好，且在1 000 ml量筒中已充满了水，则开始实验时，首先要_。(2)a电极材料为_，其电极反应式为_；b电极材料为_，其电极反应式为_。(3)当量筒中收集到672 ml气体时(已折算到标准状况下)，通过导线的电子的物质的量为_。解析：导线中电子的物质的量的测定可以通过测定反应产生h2的体积(物质的量)来实现。导线中有电子的流动必然形成原电池。因此只有用导线将a、b相连形成闭合回路才能实现。产生h2的电极应为b极，故b为纯铜片，做原电池正极，a极为负极。其电极反应式分别为a极：zn2e=zn2；b极：2h2e=h2，则转移电子为20.06 mol。答案：(1)用导线把a、b两电极连接起来(2)纯锌片zn2e=zn2纯铜片2h2e=h2(3)0.06 mol题组二原电池正、负极判断4已知空气锌电池的电极反应式为锌片：zn2oh2e=znoh2o，碳棒：o2h2o2e=2oh。据此判断，锌片为()a正极，被还原 b正极，被氧化c负极，被还原 d负极，被氧化解析：选d由电极反应式可知：zn失去电子，化合价升高，被氧化为原电池的负极。5.如图所示装置，电流计指针发生偏转，同时a极逐渐变粗，b极逐渐变细，c为电解质溶液，则a、b、c应是下列各组中的()aa是zn，b是cu，c为稀硫酸ba是cu，b是zn，c为稀硫酸ca是fe，b是ag，c为稀agno3da是ag，b是fe，c为稀agno3解析：选da极逐渐变粗，说明a极为原电池的正极，溶液中的金属阳离子得到电子后在a极上析出；b极变细，说明b极为原电池的负极，失去电子后变成离子进入溶液中。a和b两项中的反应为znh2so4=znso4h2，则a选项中a极变细；b选项中a极不变。c和d两项中的反应为fe2agno3=2agfe(no3)2，其中c选项中a极变细，d选项中a极变粗。6(1)由铜、锌和稀盐酸组成的原电池中，铜是_极，发生_反应，电极反应式是_；锌是_极，发生_反应，电极反应式是_。(2)航天技术中使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便和不污染环境等优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的电池反应总式都表示为2h2o2=2h2o。酸式氢氧燃料电池的电解质溶液是酸，其负极反应可表示为2h24e=4h，则其正极反应可表示为_。答案：(1)正还原2h2e=h2负氧化zn2e=zn2(2)o24e4h=2h2o题组三原电池原理的应用7有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：实验装置部分实验现象a极质量减小，b极质量增大b极有气体产生，c极无变化d极溶解，c极有气体产生电流从a极流向d极由此可判断这四种金属的活动性顺序是()aabcdbbcdacdabc dabdc解析：选c装置一是原电池，a极质量减小，说明a极金属失电子形成离子，故a极金属比b极金属活泼；装置二没有形成原电池，可知b比c活泼，且c位于金属活动性顺序表中氢的后面；装置三形成原电池，易知d比c活泼；装置四中，电流从a极流向d极，则电子是从d极流向a极，知d比a活泼。因此四种金属的活动性顺序为dabc。8某原电池的总反应的离子方程式是zncu2=zn2cu，则该反应的原电池组成正确的是()选项abcd正极zncuagcu负极cuzncufe电解质溶液cucl2cuso4h2so4zncl2解析：选b根据原电池中发生的化学反应，负极反应为：zn2e=zn2，正极反应为：cu22e=cu。故选项b符合题意。9100 ml 2 moll1的盐酸与过量的锌反应，为加快反应速率，又不影响产生氢气的总量，可采用的方法是()a加入适量的6 moll1的盐酸b加入数滴氯化铜溶液c加入适量的蒸馏水d加入适量的氯化钠溶液解析：选ba项能加快反应速率，但增加了氢气的总量；c、d两项不影响h2的量，但稀释了盐酸，降低了反应速率；b项发生反应cu2zn=zn2cu，形成cuzn原电池，加快了反应速率，因锌过量，故不影响产生h2的总量。(1)原电池工作原理口诀：原电池分为两极；负极氧化正还原；电子由负流向正；离子阳正阴向负。(2)原电池反应的本质是氧化还原反应，在该过程中得失电子守恒。(3)原电池正、负极的判断：首先准确判断元素化合价的变化，然后根据原电池工作原理判断。化合价升高失去电子发生氧化反应负极；化合价降低得到电子发生还原反应正极。知识点二发展中的化学电源基础梳理一、干电池一次电池1特点：属于一次性电池，放电后不能充电。2实例(1)锌锰电池：(2)碱性锌锰电池：将锌锰干电池中的电解质nh4cl换成湿的 koh，并在构造上作了改进。二、充电电池二次电池1特点：在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。2实例电池类型负极正极电解质铅蓄电池pbpbo2h2so4镍镉电池cdnio(oh)koh锂离子电池li三、燃料电池1原理利用原电池的工作原理将燃料和氧化剂反应所放出的化学能直接转化为电能。2与其他电池的区别反应物由外设装备提供，如燃料和氧化剂等。3实例氢氧燃料电池负极：氢气；正极：氧气，电解质是氢氧化钾或硫酸。牛刀小试1判断正误(1)手机上用的锂离子电池属于二次电池。()(2)锌锰干电池中，锌电极是正极。()(3)甲烷燃料电池中通入甲烷的一极为负极，发生还原反应。()(4)废旧电池需回收集中处理的原因是为了利用电池外壳的金属材料。()(5)氢氧燃料电