化学反应与能量讲义.doc

第二章 化学反应与能量第一节化学能与热能 从化学键的角度解释化学反应的过程是 1、化学键断裂与形成角度(1)若E1E2，为 。(2)若E1E，为 。(2)若EE， 。总结：(1) 物质具有的能量越低越稳定，参加反应时，化学键断裂吸收的能量就 。(2) 物质具有的能量越高越不稳定，参加反应时，化学键断裂吸收的能量就 。放热反应吸热反应与物质能量的关系反应物具有的总能量 生成物具有的总能量。反应物具有的总能量 生成物具有总能量。与化学键关系生成物分子成键时释放出的总能量 反应物分子断键时吸收的总能量。生成物分子成键时释放的总能量 反应物分子断键时吸收的总能量。化学能与热能的相互转化能量守恒定律： 中和热及其测定1中和热(1)概念： 。(2)中和热的特点中和反应都 热量。稀溶液中，强酸与强碱的中和热为定值： kJ/mol。弱酸与弱碱中和热偏低，因为 。实验1铝与盐酸反应实 验铝和盐酸反应现 象 反应方程式结 论 讲解注意事项：铝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。尽量使用纯度好的铝条，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。实验2氢氧化钡晶体与氯化铵晶体反应实 验氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应现 象 固体温度反应方程式结 论 能转化为 能储存起来讲解注意事项（1）将Ba(OH)28H2O晶体研磨成粉末，以便与NH4Cl晶体充分接触；（2）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，会造成环境的污染，所以要注意对氨气的吸收。2中和热测定装置图 【例1】已知反应A2B2=2AB，破坏1 mol A2中的化学键消耗的能量为Q1 kJ，破坏1 mol B2中的化学键消耗的能量为Q2 kJ，形成1 mol AB中的化学键释放的能量为Q3 kJ，则下列说法正确的是A若A2和B2的总能量之和大于生成的AB的总能量，则反应放热B若A2和B2的总能量之和小于生成的AB的总能量，则反应放热C若该反应为放热反应，则Q1Q22Q3【例2】化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的键能是形成(或拆开)1 mol化学键时释放(或吸收)的能量。已知白磷和P4O6的分子结构如下图所示，现提供以下化学键的键能(kJ/mol)：PP：198，PO：360，O=O：498，则反应P4(白磷)3O2=P4O6的反应热H为A1 638 kJ/mol B1 638 kJ/mol C126 kJ/mol D126 kJ/mol【例3】根据碘与氢气反应的热化学方程式，下列判断正确的是(i) I2(g)+ H2(g) 2HI(g)+ 9.48 kJ (ii) I2(S)+ H2(g)2HI(g) - 26.48 kJA254g I2(g)中通入2gH2(g)，反应放热9.48 kJB1 mol固态碘与1 mol气态碘所含的能量相差17.00 kJC反应(i)的产物比反应(ii)的产物稳定 D反应(ii)的反应物总能量比反应(i)的反应物总能量低 【例4】 已知化学反应的热效应用H表示，其值为负，表示该反应为放热反应；其值为正，表示该反应为吸热反应。如强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应：H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJ/mol，含义为：强酸与强碱的稀溶液发生中和反应，每生成1 mol H2O时放出57.3 kJ的热量。分别向1 L 0.5 mol/L的NaOH溶液中加入：稀醋酸浓硫酸稀硝酸，恰好完全反应时的热效应分别为H1、H2、H3，它们的关系正确的是AH1H2H3 BH2H3H1CH1H2H3 DH1H3H2 常见的吸热反应和放热反应1吸热反应(1)大多数的分解反应。如NH4ClHClNH3；(2)一些晶体的反应，如Ba(OH)28H2O2NH4Cl=BaCl22NH3H2O8H2O；(3)CCO22CO；(4)以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应，如CH2OCOH2。2放热反应(1)一切燃烧反应；(2)活泼金属与酸或水的反应；(3)酸碱中和反应；(4)大多数化合反应。(5)物质的缓慢氧化。特别提醒：一个化学反应是吸热还是放热，只与反应物总能量和生成物总能量的相对大小有关，而与反应开始前是否需要加热无关。吸热反应也可能不需加热，而放热反应也可能需在高温条件下才能进行。【例1】下列变化中属于吸热反应的是液态水汽化将胆矾加热变为白色粉末浓硫酸稀释氯酸钾分解制氧气生石灰跟水反应生成熟石灰A B C D【例2】把下列物质分别加入装有水的锥形瓶里立即塞紧U形管的塞子，已知U形管内预先装有少量水(为使水容易观察，预先染成红色)。如图所示，结果U型管右边液面升高，则加入的物质可能是NaOH固体浓H2SO4NH4NO3晶体Na2O2生石灰A B C D第2节 化学能与电能一、化学能与电能的相互转化1、原电池：(1)概念： 。 (2)工作原理：负极： 电子（化合价 ），发生 反应 正极： 电子（化合价 ），发生 反应 (3) 原电池的构成条件 ：关键是能自发进行的氧化还原反应能形成原电池，a. 有 作电极； b. 电极均插入 ；c. 两电极 形成闭合回路。(4)原电池正、负极的判断：负极： 的电极（较 的金属），金属化合价 ；正极：电子 的电极（较 的金属、石墨等）：元素化合价 。2、金属活泼性的判断： (1)金属活动性顺序表;(2)原电池的负极（电子流出的电极，质量减少的电极）的金属更活泼 ； (3)原电池的正极（电子流入的电极，质量不变或增加的电极，冒气泡的电极）为较不活泼金属 3 原电池的电极反应： (1) 负极反应：XneXn (2) 正极反应：溶液中的阳离子得电子的还原反应 二、原电池的设计： 根据电池反应设计原电池：（三部分导线） (1)负极为 的金属（即化合价 的物质）； (2)正极为 的金属或 ； (3) 电解质溶液含有 离子（即化合价 的物质）。 三、金属的电化学腐蚀 (1)不纯的金属（或合金）在电解质溶液中的腐蚀，关键形成了，加速了金属腐蚀。(2) 金属腐蚀的防护： 改变金属内部组成结构，可以增强金属耐腐蚀的能力。如：不锈钢。在金属表面覆盖一层保护层，以断绝金属与外界物质接触，达到耐腐蚀的效果。（油脂、油漆、搪瓷、塑料、电镀金属、氧化成致密的氧化膜）。 电化学保护法：牺牲活泼金属保护法，外加电流保护法。 四、发展中的化学电源 1、干电池（锌锰电池） 负极： ；正极(石墨)：2NH4 +2e-=2NH3+H2OH2+2MnO2=Mn2O3+H2O 4NH3+Zn2= Zn(NH3)42总反应式： ；2. 充电电池 (1)铅蓄电池： 铅蓄电池充电和放电的总化学方程式 放电时电极反应： 负极：Pb + SO42-2e-PbSO4 正极： ； (2)氢氧燃料电池：它是一种高效、不污染环境的发电装置。它的电极材料一般为活性电极，具有很强的催化活性，如铂电极，活性炭电极等。 总反应：2H2 + O22H2O 电极反应为（电解质溶液为KOH溶液） 负极： ；正极： ；一、原电池的正、负极的判断方法： 1、由组成原电池的两极的电极材料判断。一般是活泼的金属是负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属是正极。注意：如Mg、Al与NaOH溶液形成原电池；Fe、Cu与浓硝酸形成原电池。都是相对不活泼金属作负极。 2、根据电流方向或电子流动方向判断。电流是由正极流向负极，电子流动方向是由负极流向正极。 3、根据原电池里电解质溶液内离子的定向流动方向判断。在原电池的电解质溶液内，阳离子移向的极是正极，阴离子流向的极为负极。 4、根据原电池两极发生的变化来判断。原电池的负极总是失电子发生氧化反应，正极总是得电子发生还原反应。 二、原电池电极反应的书写方法原电池反应所依托的化学反应原理是氧化还原反应，书写电极反应的方法归纳如下：1、写出总化学反应方程式（即氧化还原反应方程式）；2、根据总反应方程式从电子得失（或元素化合价升降）的角度，将总反应分成氧化反应和还原反应；3、氧化反应在负极发生，还原反应在正极发生，注意介质可能参与反应；4、验证；两电极反应式相加所得式子和原化学方程式相同，则书写正确。【例1】把a、b、c、d四块金属浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池，若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时， c极上产生大量气泡；b、d相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序为 Aabcd B.acdb C.cabd D.bdca【例2】在用Zn片、Cu片和稀硫酸组成的原电池装置中，经过一段时间工作后，下列说法正确的是 A锌片是正极，铜片上有气泡产生 B电流方向是从锌片流向铜片C溶液中硫酸的物质的量浓度减小 D电解质溶液的pH保持不变【例3】美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型的化学电源，其构造如图所示：a、b两个电极均由多孔碳制成，通入的气体由孔隙中逸出，并在电极表面放电。(1)a是_极，b是_极电极反应式分别是_、_。 【例4】1991年我国首创以铝空气海水电池作为能源的新型海水标志灯，以海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流，只要把灯放入海水中数分钟，就会发出耀眼的白光，其总反应方程式为：4Al + 3O2 + 6H2O = 4Al(OH)3,则该电源的负极材料为 ，正极材料为 ，负极反应 正极反应 。【例5】（2005年江苏高考化学题）高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn(OH)2 + 2Fe(OH)3 + 4KOH,下列叙述不正确的是A放电时负极反应为：Zn-2e+2OH=Zn(OH)2B充电时阳极反应为：Fe(OH)3 -3e+ 5OH=FeO42+ 4H2OC放电时每转移3mol电子，正极有1molK2FeO4被氧化D放电时正极附近溶液的碱性增强第3节 化学反应的速率与限度一、化学反应的速率1定义：化学反应速率用单位时间里反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。表示方法：= ，单位： ；2对于任意一个化学反应，各物质速率之比= ；即对于化学反应mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g) 的：v(A)v(B)v(C)v(D) = 【例1】已知：4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)，若反应速率分别用(NH3)、(O2)、(NO)、(H2O)mol/(Lmin)表示则下列关系正确的是A B C D【例2】温度为500时，反应4NH3+5O2 4NO+6H2O在5L的密闭容器中进行，半分钟后NO的物质的量增加了0.3mol，则此反应的平均速率(x)为A、v（O2）=0.01mol/（Ls） B、v（NO）=0.08mol/（Ls）C、v（H2O）=0.003mol/（Ls） D、v（NH3）=0.002mol/（Ls）【例3】在密闭容器里，A与B反应生成C，其反应速率分别用、表示，已知2=3、3=2，则此反应可表示为 A.2A+3B=2C B.A+3B=2C C.3A+B=2C D.A+B=C二、影响化学反应速率的因素1内因： 2外内：其他条件不变（1）浓度的影响：增大反应物（或生成物）浓度，可以 速率，反之，减小反应物（或生成物）浓度，可以 速率。注意：对固体，反应速率与其表面积大小有关，一般认为其浓度为一常数，它的量的多少对速率无影响。纯液体浓度也可看成是一常数；对可逆反应而言，在增大反应物浓度的瞬间，v正增大，v逆不变。（2）温度的影响：（不管反应是吸热反应还是放热反应）升高温度可以 反应速率；降低温度可以 反应速率。注意：一般温度每升高10，反应速率增大为原来的24倍。（3）压强的影响：对于有 参加的反应，增大压强，可以 化学反应速率；减小压强，可以 化学反应速率。注意： 对可逆反应而言，增大压强可同时增大正逆反应速率。只有引起浓度改变的压强改变才能引起反应速率的改变。（4）催化剂的影响：使用催化剂能 反应速率。（不会导致化学平衡的移动。）（5）其他因素：表面积、溶剂、激光、射线、超声波、紫外线等。【例1】决定化学反应速率的根本因素是（ ） A.温度和压强 B.反应物的浓度 C.参加反应的各物质的性质 D.催化剂的加入【例2】下列关于化学反应速率的说法正确的是（） 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0.8mol/（Ls）是指1s时某物质的浓度为0.8mol/LC.根据化学反应速率的大小可以知道化学反应速率的快慢（ ）D.对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显【例3】对于反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)，能增大正反应速率的措施是（ ）A通入大量O2 B增大容器容积 C移去部分SO3 D降低体系温度【例】把镁带投入盛有盐酸的敞口容器里，在下列因素中：盐酸的浓度，镁带的表面积，溶液的温度，氯离子的浓度。对反应速率有影响的是（ ） A B C D 巩固练习盐酸与碳酸钠固体反应时，能使反应的最初速率明显加快的是（ ） A增加碳酸钠固体的量 B盐酸的量增加一倍C盐酸的用量减半浓度加倍 D温度升高40一定温度下，对于反应N2+O2 2NO在密闭容器中进行，下列措施能加快反应速率的是（ ） A缩小体积使压强增大 B恒容，充入N2C恒容，充入He气 D恒压，充入He气（09年广东理基29）已知汽车尾气无害化处理反应为2NO(g)2CO(g)N2(g)2CO2(g)。下列说法不正确的是（ ）A升高温度可使该反应的逆反应速率降低B使用高效催化剂可有效提高正反应速率C反应达到平衡后，NO的反应速率保持恒定D单位时间内消耗CO和CO2的物质的量相等时，反应达到平衡下列措施对增大反应速率明显有效的是（ ） AAl在氧气中燃烧生成A12O3，将Al片改成Al粉BFe与稀硫酸反应制取H2时，该用浓硫酸C在K2SO4与BaCl2两溶液反应时，增大压强DNa与水反应时增大水的用量下列说法正确的是（ ）增加水的量或温度，可以加快镁跟水的反应速率；增加硫酸的浓度，一定可以加快锌与硫酸反应制取氢气的速率；对于反应CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)，增加CaCO3的量，可以加快正反应速率，而增加CaO或CO2的浓度，则可以加快逆反应速率；对反应3H2(g) + N2(g) 2NH3(g)，在密闭容器中进行(固定体积)，充入氦气，压强增大，则化学反应速率加快；对于反应3H2(g) + N2(g) 2NH3(g)，使用催化剂，正逆反应速率同等程度加快。A B C D.硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2+S+H2O,下列各组实验中最先出现浑浊的是（） 实验反应温度/Na2S2O3溶液稀H2SO4H2OV/mLc/（molL-1）V/mLc/（molL-1）V/mLA2550.1100.15B2550.250.210C3550.1100.15D3550.250.210等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测定在不同时间t产生气体体积V的数据，根据数据绘制得到图1，则曲线a、b、c、d所对应的实验组别可能是（ ）A4321B1234C3421D1243（09年福建理综12）某探究小组利用丙酮的溴代反应（CH3COCH3Br2CH3COCH2BrHBr）来研究反应物浓度与反应速率的关系。反应速率v(Br2)通过测定溴的颜色消失所需的时间来确定。在一定温度下，获得如下实验数据：实验序号初始浓度c/molL-1溴颜色消失所需时间t/sCH3COCH3HClBr20.800.200.00102901.600.200.00101450.800.400.00101450.800.200.0020580 分析实验数据所得出的结论不正确的是（ ）A增大c(CH3COCH3)， v(Br2)增大 B实验和的v(Br2)相等C增大c(HCl)， v(Br2)增大 D增大c(Br2)，v(Br2)增大将相同质量的铜分别和过量浓硝酸、稀硝酸反应,下列叙述正确的是A反应速率：两者相同ww w.k s5 u.co m B消耗硝酸的物质的量：前者多，后者少C反应生成气体的颜色：前者浅，后者深 D反应中转移的电子总数：前者多，后者少三、化学平衡1化学平衡状态：在 下的 反应里，正反应速率和逆反应速率 ，反应物和生成物 不再发生变化。2特征3化学平衡的判别依据：给定的可逆反应：m A(g)+n B (g) p C(g)+q D(g)，反应达到平衡时的标志有：本质标志：用同一物质的正、逆反应速率表示时：用不同物质的正、逆反应速率表示时：浓度不变标志：【例】在等温等容的条件下，能说明A（s）+ 2B（g）C（g）+ D（g）达到平衡状态的标志是（ ）A体系的总压 B混合气体的平均分子量C反应物B的浓度 D混合气体的总物质的量【例】一定温度下，向aL密闭容器中加入2molNO2(g)，发生如下反应：2NO2 2NO + O2，此反应达到平衡状态时的标志是（ ）A混合气体的颜色变浅； B混合气体的密度不再变化C混合气中NO2、NO、O2物质的量之比为2:2:1D单位时间内生成