化学反应和能量 教案6

第二章化学反应与能量学案（一）第1节化学能与热能[我想学][教师导航]1．化学反应中为什么会伴有能量的变化?2．一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，由什么因素决定？3．在物质的化学反应中，伴随的能量变化主要有哪些形式?[我要学]一、化学键与化学反应中能量变化的关系阅读课本P32页，填写：[基础1]各种物质都储存___________。不同物质不仅组成不同、结构不同，所包含的____________也不同。在化学反应中，随着物质的变化，既有反应物中__________的断裂，又有生成物中________的形成，化学能也随之而改变。[思考1]一个化学反应吸收能量还是放出能量是由什么决定?请你在下面尝试用图示来表示化学反应过程中的能量变化，然后相互交流。[思考2]拆开1molH—H键，1molCl—Cl键，1molH—Cl键分别需要吸收的能量是436kJ，243kJ，431kJ，问：由H2和Cl2生成HCl的反应是放出能量还是吸收能量?(提示：H2＋Cl2＝2HCl)二、化学能与热能的相互转化[探究1)教材P33，实验2—1，测量铝跟盐酸反应中的能量变化，实验记录填写在书上：[探究2]教材P34，实验2—2，测量氢氧化钡晶体与氯化铵晶体反应的能量变化，填写实验记录：实验步骤实验现象得出结论将晶体混合后立即用玻璃棒快速搅拌混合物用手触摸烧杯下部用手拿起烧杯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反应完后移走烧杯上的多孔塑料片，观察反应物[探究3]教材P34，实验2—3，酸碱中和反应。实验记录填写在书上。[基础2]化学能是____________的一种形式，它同样可以转化为其他形式的能量，如_____和_______等。化学反应中的能量变化通常表现为_______的变化——________或_______。一种能量转化另一种能量，能量也是______的，这就是“________________”。[思考3]根据化学反应中所伴随的热量变化，化学反应可以分为哪些类型?[思考4]请分析氢气燃烧生成水蒸气反应过程中的能量变化。[思考5]水结冰放出热量，电炉通电放出热量，摩擦放出热量是否为放热反应?冰熔化吸收热量是否为吸热反应?[基础3]用E表示反应物与生成物的总能量，若E反>E生，则________________；若E反<E生，则__________(填写“吸热反应”和“放热反应”)[思考6]为什么酸与碱发生反应时都会放出热量?[基础4]强酸与强碱反应的实质是________________。_________________________________________称为中和热。[思考7]阅读教材P34思考交流内容，将讨论和思考的内容记录在书上。[思考8]常见的放热反应和吸热反应有哪些?三、化学能与人类生活请阅读教材P34～P36内容，然后填写。[基础5]化学物质中的___________________________________，是人类生存和发展的动力之源；而________________________________________又是人们进行化学科学研究，创造新物质不可或缺的条件和途径。[我会学]1．化学键与化学反应中能量变化的关系2．一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________________________________________3．任何化学反应除遵循___________________________外，同样也遵循_______________。反应物与生成物的能量差若以热量形式表现即为放热反应和吸热反应。(E：表示反应物或生成物所具有的能量)[练习]关于吸热反应和放热反应，下列说法错误的是()A．需要加热才能进行的化学反应一定是吸热反应B．化学反应中的能量变化，除热量外，还可以是光能、电能等C．反应是放热还是吸热，必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小D．反应物的总能量高于生成物的总能量时，发生放热反应参考答案第一节化学能与热能[我想学][教师导航]1．因为各种物质具有的能量是不同的。当反应物生成生成物的同时，必然伴随能量的变化。物质发生化学反应时，断开反应物中的化学键要吸收能量，而形成生成物中的化学键要放出能量。化学键的断裂和形成正是化学反应中能量变化的主要原因。2．反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。3．在物质的化学反应中，伴随的能量变化主要通过热能、光能、电能等形式表现出来。[我要学]一、化学键与化学反应中能量变化的关系[基础1)化学能，化学能，化学键，化学键[思考1)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，决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。化学反应中能量变化的图示如下：[基础2]能量，热能，电能。热能，吸热，放热。守恒，能量守恒定律[思考3]有放热反应和吸热反应[思考4]对于氢气燃烧：2H2+O2=2H2O(气)，由于H2气和O2气的总能量高于生成水的总能量，反应过程中放出热量，故氢气的燃烧是放热反应。[思考5]都不是。因为以上放热变化、吸热变化为物理变化过程，不是化学变化过程。[基础3]若E反>E生，则反应放热，则为放热反应若E反<E生，则反应吸热，则为吸热反应[练习1]A[探究3]略[思考6]不同强酸与不同强碱反应，反应物不同，但是它们的反应本质相同，都是H+和OH—离子反应生成H2O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。由于上面实验三个反应中H+和OH—的物质的量都相等，则生成H2O的物质的量也相等，故放出的热量也相等。[基础4]H+与OH—发生中和反应生成H2O酸与碱发生中和反应生成1molH2O时所释放的热量称为中和热。[思考7]参考：在设计实验装置和操作时应从两个方面考虑，一是注重“量”的问题，如①反应物的浓度和体积取定值；②测量反应前后的温度值；③做平行实验取平均值。二是尽量减小实验误差，如①用经过标定的盐酸和氢氧化钠溶液；②量液器最好使用移液管；③搅拌使反应充分进行；④及时散热，使混合液温度均衡；⑤温度计的精确度高，最好使用精度为0．1℃或更高的温度计；⑥盐酸跟氢氧化钠溶液混合后液面上方的空间尽可能小；⑦使用绝缘装置，避免热量散发到反应体系之外；⑧[思考8]常见的放热反应(1)所有的燃烧反应：剧烈的发光发热的化学反应，如：木炭、H2、CH4等在氧气中的燃烧，H2在Cl2中的燃烧；(2)酸碱中和反应；(3)大多数的化合反应：H2+Cl2=HCl；例外：C+CO2=2CO(吸热反应)；(4)铝热反应；(5)金属跟酸反应。常见的吸热反应：(1)大多数的分解反应：如：NH4ClHCl↑+NH3↑(2)晶体的反应Ba(OH)2·8H2O十NH4ClBa(OH)2·8H2O+NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O(3)C+H2OCO+H2C+CO22CO(4)以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应如：C+CO22CO等三、化学能与人类生活[基础5]化学能通过化学反应转化成热能，热能转化为化学能[练习2]D[练习3]D[我会学]化学能与热能之间的内在联系：1．吸收能量放出能量2．反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。3．(质量守恒定律、能量守恒定律)反应放热：E反>E生；吸热反应：E反<E生第2节化学能与电能（学案二）[我想学][教师导航]1．联系生活实际，说说由化学能转化为电能的途径主要有哪些?(1)化学能热能机械能电能(2)化学能电能2．原电池装置由哪些部分组成?电极材料、电解质溶液、导线等3．中和反应和H2燃烧分别属于什么反应类型?利用原电池能否将这两种反应中的能量变化转化为电能?原电池的装置反应的基础是能自发地发生氧化还原反应。中和反应是复分解反应，利用原电池装置不能转化为电能；氢气燃烧是氧化还原反应，可利用原电池装置能转化为电能。4．根据你了解的电学知识，如何判定原电池装置的正、负极?在原电池中，电子从原电池的负极流出，经过导线流入原电池的正极。原电池两极的判断方法；活泼金属→发生氧化反应→向外线路提供电→原电池的负极；不活泼金属(或石墨)→发生还原反应→接受外线提供的电子→原电池的正极。5．燃料电池与一次性电池和蓄电池的区别是什么?主要差别在于燃料电池反应物不是储存在电池内部，而是用外加的设备，源源不断地提供燃料氧化剂等，使反应能连续进行。[我要学]一、化学能与电能的相互转化[探究1]原电池的构成及形成条件探究实验。（p40-41）[基础1)1．原电池的装置是把_______能转化为_______能的装置。化学能电能2．形成条件：(1)______________________________(2)______________________________(3)______________________________(1)活泼性不同的两种电极材料(如金属与金属、金属与非金属等)(2)电解质溶液(3)构成闭合回路3．工作原理：(画出Zn、Cu与稀硫酸构成的原电池的原理图并写出电极反应)[思考1)现有Cu片、Zn片、Fe片、石墨棒、稀硫酸、硫酸铜溶液、电流计、烧杯、导线等物品，你可以设计出多种不同的原电池?参考：①Zn片|稀硫酸|Cu片②Zn片|稀硫酸|Fe片③Zn片|稀硫酸|石墨棒④Fe片|稀硫酸|Cu片⑤Fe片|稀硫酸|石墨棒⑥Zn片|硫酸铜溶液|Fe片⑦Zn片|硫酸铜溶液|Cu片⑧Zn片|硫酸铜溶液|石墨棒⑨Fe片|硫酸铜溶液|Cu片⑩Fe片|硫酸铜溶液|石墨棒[基础2]化学电池的反应的本质是______________________________；氧化还原反应图示如下：氧化还原反应；化学电池[练习1]下列8个装置中，能发生原电池反应的是()④⑥⑦[归纳整理]请写出原电池正负极判定的几种方法：①依据原电池两极材料：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的非金属(石墨等)作正极。②根据电流方向或电子流向：电流(外电路)，由正极流向负极；电子则由负极经内电路流向原电池的正极。③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。④根据原电池中两极的反应类型：以铜、锌和稀H2SO4组成的原电池为例，负极(zn片)：Zn—2e—＝Zn2＋(负极：失电子，发生氧化反应，现象则是电极本身的消耗．质量减小。)正极(Cu片)：2H＋＋2e—＝H2↑(正极：得电子，发生还原反应，现象是伴随金属的析出或H2的放出。)[练习2]把a、b、c、d四块金属片浸入稀酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、a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由强到弱的顺序为()A．a＞b＞c＞dB．a＞c＞d＞bC．c＞a＞b＞dD．b＞d＞c＞a[思考2]金属的活动性顺序判断的方法有哪些?1．单质与水(或酸)反应置换出氢的难易程度2．金属元素的最高价氧化物的水化物——氢氧化物的碱性强弱来比较3．活泼性较强的金属能把活泼性较弱的金属从其盐溶液中置换出来(很活泼金属K、Ca、Na等除外)4．根据原电池原理，如：原电池中做负极的金属；电子流出的一极的金属等二、发展中的化学电源[基础3]干电池(一般是锌—锰干电池)的负极为______，负极反应：_________________________正极为______，正极反应：2NH4＋十2e－＝2NH3↑＋H2↑总反应为：Zn十2NH4＋＝Zn2＋＋2NH3↑＋H2↑ZnZn—2e－＝Zn2＋石墨[练习3]燃料电池，如氢氧燃料电池(极板为惰性电极，KOH，为电解质溶液)，其负极是＿＿＿，正极是＿＿＿，总反应为__________________________。氢气氧气2H2＋O2＝2H2O[思考3]写出你所知道的常见的可充电电池，思考为什么可充电电池能重复使用?铅蓄电池镍镉电池锂电池可充电电池在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时又可逆进行，使生成物恢复原状，如此充放电可循环进行，至一定周期后终止。[思考4]燃料电池与一次性电池和蓄电池的区别不同点相同点一次性电池蓄电池燃料电池不同点相同点一次性电池一次性干电池，放完电之后就不能使用。氧化还原反应是不可逆的反应的基础是能自发地发生氧化还原反应；化学能转化为电能蓄电池氧化还原反应是可逆的，它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使生成物恢复原状。燃料电池反应物不是储存在电池内部，而是燃料电池用外加的设备，源源不断地提供燃料氧化剂等，使反应能连续进行。[我会学]

第3节化学反应的速率和限度（学案三）[我想学][教师导航]1．你能用哪些方法加快大理石和盐酸反应产生二氧化碳的速度?2．什么是化学反应限度?3．从影响化学反应速率的因素角度，说说燃料充分燃烧的条件是什么?[我要学]一、化学反应速率[基础1]化学反应的快慢用_________________________来表示。由于反应过程中反应物不断减少，生成物不断增多，所以反应速率通常用单位时间内反应物或生成物的______来表示。表达式：____________，单位为：______。[练习1]反应N2＋3H22NH3，在2L的密闭容器中发生，5min内生成了0．1molNH3，求v(NH3)、v(H2)和v(N2)。[思考1]通过上述计算，分析讨论：在同一个化学反应中选用不同物质表示的速率是否相同?它们之间有什么必然联系?[观察记录1]教材P48，实验2—5，温度对反应速率的影响，观察并记录在书上。[观察记录2]教材P48，实验2—6，不同催化剂对反应速率的影响，观察并记录在书上。[基础2]影响化学反应速率的主要因素有： 内因：________________________。 外因：________________________。 ①浓度：________________________。 ②温度：________________________。 ③压强：________________________。 ④催化剂：________________________。⑤其他外因还有：________________________。[练习2]已知C＋CO22CO是吸热反应，设反应速率为v1，N2十3H22NH3是放热反应，反应速率为v2，对于上述两个反应，当温度升高时，v1，和v2的变化情况为()A．同时增大D．同时减小C．v1增大，v2减小D．v1减小，v2增大[思考2](1)在实验室里，硝酸、硝酸银等药品均须用棕色试剂瓶保存，并应该存放在阴凉干燥处?为什么?(2)实验室中用碳酸钙与盐酸反应制备二氧化碳时，选择的试剂为块状碳酸钙而不是碳酸钙粉末，为什么?二、化学反应限度[思考3]一个化学反应在实际进行时，如在一定条件下，反应物2molSO2和1molO2能否生成2molSO3?[基础3]当一个可逆反应进行到____________和____________相等时，反应物的浓度和。[练习4]某温度下，在一固定容积的容器中进行如下反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g)，下列情况一定能说明反应已达到限度的是()A．正向反应速率＝逆向反应速率B．气体的总质量不再改变时C．混合气体中各组成成分的百分含量不再改变时D．容器内压强不再发生改变三、化学反应条件的控制[基础4]在生产和生活中，人们希望促进____________，抑制____________，这就涉及到反应条件的控制。化学反应速率受____________的影响。对于可逆反应而言，当改变这些条件时，____________就可能发生不同程度的改变，进而使化学反应的限度发生改变。[思考5]如何提高煤的燃烧效率?[练习5]下列关于燃料充分燃烧的说法．不正确的是()A．空气量越多越好B．应通入适量的空气C．固体燃料燃烧前要粉碎D．液体燃料燃烧时可以以雾状喷出[我会学]化学反应速率与限度的关系：1．下列说法正确的是()A．化学反应速率通常用单位时间内反应物或生成物的质量变化来表示B．用不同物质的浓度变化表示同一时间内、同一反应的速率时，其数值之比等于反应方程式中对应物质的化学计量数之比C．化学反应速率的单位由时间单位和浓度单位决定D．在反应过程中，反应物浓度逐渐变小，所以用反应物表示的化学反应速率为负值2．某一反应物的开始浓度是2．0mol·L—1，经过4min后，它的浓度变成了0．8mol·L—1，则在这4min内它的平均反应速率为()A．0．20．3mol·L—1·min—1B．0．3mol·L—1·min—1C．0．040．3mol·L—1·min—1D．0．3mol·L—1·min—13．在相同条件下，等质量(金属颗粒大小相当)的下列金属与足量1mol／L盐酸反应时，速率最快的是()A．镁B．铝C．钠D．铁4．把石灰石浸入盐酸中，下列措施能使反应速率增大的是()A．加大盐酸用量B．增大盐酸浓度C．粉碎石灰石D．增大体系压强5．NO和CO都是汽车尾气里的有毒气体，它们之间能缓慢反应生成N2和CO2，对该反应下列说法正确的是()A．降低压强能增大反应速率B．使用适当的催化剂能增大反应速率C．升高温度能增大反应速率D．增大压强对该反应速率无影响6．甲、乙两容器内都在进行A→B的反应，甲中每分钟减少4mol，乙中每分钟减少2mol，则两容器中的反应速率()A．甲快B．乙快C．相等D．无法判断7．在一定温度下，可逆反应X(g)＋3Y(g)2Z(g)达到限度的标志是()A．Z的生成速率和Z的分解速率相等B．单位时间内生成nmolX，同时生成3nmolYC．X、Y、Z的浓度不再变化D．X、Y、Z的分子个数之比为1：3：28．化工生产中，为加快反应速率应优先考虑的措施是()A．选用适宜的催化剂B．采用高压C．采用高温D．增大反应物浓度9．下列关于化学反应限度的叙述错误的是()A．不同的化学反应，限度可能不同B．可以通过改变温度来控制化学反应的限度C．可以通过延长化学反应的时间来改变反应的限度D．当一个化学反应在一定条件下达到限度时，正逆反应便停止不再进行10．如下反应条件的控制中，不恰当的是()A．为防止铁生锈，在其表面涂一层防锈油漆B．为防止火灾，在面粉厂、加油站等场所要严禁烟火C．为加快KClO3的分解速率而加入MnO2D．为加快H2O2的分解速率而把反应容器放到冷水中冷却11．对于反应：2SO2＋O22SO3，当其他条件不变时，只改变一个反应条件，将生成SO3的反应速率的变化填人空格里(填写“增大”、“减小”或“不变”)：编号改变的条件生成SO3的速率①升高温度②降低温度③增大O2的浓度④使用V2O5作催化剂⑤压缩体积12．在C(s)＋CO2(g)2CO(g)反应中，可使反应速率明显增大的措施是()①增大压强②增加碳的质量③不改变容器体积，通入CO2④加热A．①③④B．②③④C．①②③D．①②③④13．能够说明可逆反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)已达平衡状态的是()A．一个H-H键断裂的同时有一个H-I键形成B．一个I—I键断裂的同时有两个H-I键形成C．一个H-H键断裂的同时有一个H-H键形成D．一个H-H键断裂的同时有一个I-I键形成14．下列说法可充分说明P(g)＋Q(g)S(g)十R(g)在恒温下，某恒容密闭容器中的反应已达平衡的是()A．容器里P、Q、R、S四种物质共存B．容器里Q、R的体积分数不再改变C．容器内气体压强、密度不随时间变化D．单位时间内同时生成nmolP和nmolS15．对于可逆反应2SO2十O22SO3，在混合气体中充入一定量的18O2，足够长的时间后，18O原子()A．只存在于O2中 B．只存在于O2和SO3中C．只存在于O2和SO2中D．存在于O2、SO2和SO316．把镁条投入到盛有盐酸的敞口容器里，产生H2的速率可由右图表示。在下列因素中：①盐酸的浓度；②镁条的表面积；③溶液的温度；④Cl—的浓度。影响反应速率的因素是()A．①④B．③④C．①②③D．②③17．用铁片与稀硫酸反应制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率加大的是()A．对该反应体系加热B．不用稀硫酸，改用98％浓硫酸C．滴加少量CuSO4溶液D．不用铁片，改用铁粉18．在mA＋nBpC的反应中，m、n、p为各物质的计量数，现测得C每分钟增加amolmol·L—1，B每分钟减少1．5amol·L—1，A每分钟减少0．5amol·L—1，则m：n：p为()A．2：3：2B．2：2：3C．1：3：219．消防队员救火时，开门都很小心，因为有时门一打开就有可能发生爆炸。请解释其中的原因。

第三节化学反应的速率和限度参考答案[我想学][教师导航]1．将大理石块磨成粉末；增大盐酸的浓度；加热等2．对于一定条件下的可逆反应，开始时由于反应物的浓度较大，正向反应的速率也就很大。随着反应的进行，反应物的浓度逐渐减小，正向反应的速率也会逐渐减小。相反，由于生成物的浓度逐渐增大，逆向反应的速率也逐渐变大。当正向反应速率与逆向反应速率相等时，反应物与生成物的浓度便不再改变，我们就说这一反应达到了“限度”。这种化学反应状态常被称为化学平衡状态，简称“化学平衡”3．例如：煤粉与氧气的接触面积大，单位时间内发生反应的分子多，所以燃烧剧烈，燃烧快。燃料充分燃烧的条件是：燃料充分燃烧的条件：①要有足够的空气或氧气(助燃剂)；②燃料与空气或氧气要有足够大的接触面积。[我要学]一、化学反应速率[基础1]化学反应速率物质的量浓度变化量单位为：mol·L-1·s-1或mol·L-1·min-1或mol·L-1·H-1[思考1]对同一个化学反应的反应速率若用不同物质来表示，数值会因化学反应方程式中的计量数不同而不同，但其实质是相同的。用不同的物质表示同一化学反应的反应速率时，化学反应速率的数值之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。化学反应速率是平均速率，且均取正值。[观察记录1]略[观察记录2]略[基础2]影响化学反应速率的因素内因：由反应物的结构、性质决定。外因：外界条件对化学反应速成率的影响。①浓度：其他条件不变时，增大反应物浓度，可以加快反应速率。②温度：升高温度，可以加快反应速率。③压强：对于气体反应，增大压强可以加快反应速率。④催化剂：催化剂具有选择性，即它对某一反应或某种反应起催化作用，能加大反应速率。催化剂参与反应过程，只是反应前后质量与组成不变。⑤其他外因：增大一定量固体的表面积(如粉碎)，可增大反应速率；光照一般也可增大某些反应的速率；此外，超声波、电磁波、溶剂等对反应速率也有影响。[练习2]A[思考2](1)因为硝酸、硝酸银等药品见光或受热易分解(2)选用块状碳酸钙，碳酸钙粉末与盐酸反应产生气体过快，不易控制。二、化学反应限度[思考3]不能，因为二氧化硫与氧气反应生成三氧化硫是可逆反应，对于可逆反应而言，在同一条件下，可逆反应的正、逆反应都是同时进行的，它在一定条件下会达到反应的一定限度(化学平衡状态)，但反应不会停止。对于不可逆反应而言，能，因为反应可以进行到底。绝大多数反应是可逆反应。[观察记录3]略[思考4]由于反应的可逆性，尽管加入了过量的Na2SO4溶液，但仍不能使溶液中的Ca2＋完全沉淀；加入碳酸钠溶液后，从而产生更难溶的碳酸钙沉淀。[基础3]正反速率逆反应