新教材适用2023-2024学年高中化学专题6化学反应与能量变化专题整合课件苏教版必修第二册

专题6化学反应与能量变化专题整合知识网络系统构建核心归纳素养整合知识网络系统构建

核心归纳素养整合一、控制变量法探究影响化学反应速率的因素研究影响化学反应速率的因素时,由于外界影响因素较多,故为弄清某个因素的影响,均需控制其他因素相同或不变,再进行实验。因此,常用控制变量思想解决该类问题。1.常见考查形式。(1)以表格的形式给出多组实验数据,让学生找出每组数据的变化对化学反应速率的影响。(2)给出影响化学反应速率的几种因素,让学生设计实验分析各因素对化学反应速率的影响。2.解题策略。(1)确定变量。解答这类题目时首先要认真审题,理清影响实验探究结果的因素有哪些。(2)定多变一。在探究时,应该先确定其他的因素不变,只变化一种因素,看这种因素与探究的问题存在怎样的关系;这样确定一种以后,再确定另一种,通过分析每种因素与所探究问题之间的关系,得出所有影响因素与所探究问题之间的关系。(3)数据有效。解答时注意选择数据(或设置实验)要有效,且变量统一,否则无法作出正确判断。【例题1】

草酸(H2C2O4)与高锰酸钾在酸性条件下能够发生如下反应:+5H2C2O4+6H+══2Mn2++10CO2↑+8H2O。用4mL0.001mol·L-1KMnO4溶液与2mL0.010mol·L-1H2C2O4溶液,研究反应的温度、反应物的浓度与催化剂等因素对化学反应速率的影响。改变的条件如下表所示。(1)实验Ⅰ和Ⅱ可得出的结论:影响化学反应速率的因素是

;如果研究温度对化学反应速率的影响,使用实验Ⅰ和

(用Ⅱ~Ⅳ表示)。

(2)实验Ⅳ中加入1mL蒸馏水的目的是

。

答案:(1)催化剂Ⅲ(2)确保所有实验中c(KMnO4)、c(H2C2O4)不变和总体积不变,实验Ⅳ中c(H+)不同解析:(1)实验Ⅰ和Ⅱ中温度、浓度相同,研究了催化剂对化学反应速率的影响;研究温度对化学反应速率的影响,应保证浓度相同,且不使用催化剂,则选实验Ⅰ和Ⅲ。(2)实验Ⅰ和Ⅳ中,硫酸的浓度不同,可研究浓度对化学反应速率的影响,加1

mL蒸馏水可确保两实验中各物质浓度和总体积相等。二、“三段式”在化学平衡计算中的运用解答有关化学反应速率和化学平衡的计算题时,一般需要写出化学方程式,列出起始量、转化量及平衡量,注意单位的统一,再根据题目其他条件和定律列方程求解。如:

mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)起始量/mol a

b

0

0转化量/mol mx

nx

px

qx平衡量/mol a-mx

b-nx

px

qx注意:①转化量与化学方程式中各物质的化学计量数成比例;②反应物:平衡时的量=起始的量-转化的量;生成物:平衡时的量=起始的量+转化的量。另外,差量法、守恒法、极限法也可运用到化学平衡的计算中。【例题2】

将等物质的量的A、B混合于2L的密闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g),5min末,测得D的物质的量浓度为0.5mol·L-1,c(A)∶c(B)=3∶5,C的平均反应速率为0.1mol·L-1·min-1。(1)5min末时A的物质的量浓度c(A)=

mol·L-1,反应开始前容器中A、B的物质的量:n(A)=n(B)=

mol。

(2)B的平均反应速率:v(B)=

mol·L-1·min-1。

(3)x的值为

。

答案:(1)0.75

3

(2)0.05

(3)2解析:(1) 3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g)起始量/mol

a

a

0

0变化量/mol

1.5

0.5

1

15

min末/mol

a-1.5

a-0.5

0.1×2×5

0.5×2三、化学反应速率及平衡图像问题的分析方法化学反应速率及化学平衡的图像,能直观描述反应进行的快慢、反应进行的程度等问题。图像题是化学中常见的一种题目,做这类题既要读文字内容,又要读图。解答化学反应速率图像题可采用“一看”“二想”“三判断”的方法。1.“一看”——看图像。(1)看坐标轴:弄清纵、横坐标表示的含义;(2)看线:弄清线的走向、趋势;(3)看点:弄清曲线上点的含义,特别是一些特殊点,如曲线的折点、交点、最高点与最低点等;(4)看量的变化:弄清是物质的量的变化还是浓度的变化。2.“二想”——想规律。如各物质的变化量之比与化学计量数之比的关系、各物质的速率之比与化学计量数之比的关系等。3.“三判断”——通过对比分析,作出正确判断。【例题3】

在某温度下的2L密闭容器中,A、B两种气体间发生相互转化反应,实验测得A、B的物质的量随时间变化的曲线如图所示。(1)该反应的化学方程式为

。

(2)反应从开始至4min时,A的平均反应速率为

。

(3)4min时,反应是否达到平衡状态?

(填“是”或“否”);8min时,v正(A)

(填“>”“<”或“=”)v逆(A)。

答案:(1)2A B (2)0.05mol·L-1·min-1 (3)否=解析:(1)分析图中从反应开始到第4

min时,A、B的物质的量变化:A减少0.4

mol,B增加0.2

mol,可知A为反应物,B为生成物,且反应为可逆反应(因为反应最终达到化学平衡),因此化学方程式为2AB。(2)反应从开始至4

min时,A的平均未建立平衡,正在向正反应方向进行;8

min时,反应已达到平衡,v正(A)=v逆(A)。四、化学键与化学反应中的能量变化1.物质的稳定性与能量高低的关系。物质本身的能量越高,物质就越不稳定,越容易发生化学反应;反之,物质本身的能量越低,物质就越稳定,越不易发生化学反应。2.ΔH的计算公式。ΔH=反应物断键吸收的总能量(或总键能)-生成物成键放出的总能量(或总键能)。3.放热过程不一定是放热反应,如沸水降温过程中放热,但没有发生化学变化,不是放热反应。吸热过程不一定是吸热反应,如升华、蒸发等过程是吸热过程,但不是吸热反应。【例题4】

在1×105Pa和298K时,将1mol气态AB分子分离成气态A原子和B原子所需要的能量称为键能(kJ·mol-1)。下面是一些共价键的键能(已知N2分子中有一个,氨分子中有三个相同的N—H):(1)根据上表中的数据判断工业合成氨的反应N2(g)+3H2(g)

2NH3(g)是

(填“吸热”或“放热”)反应。

(2)在298K时,取1mol氮气和3mol氢气放入一密闭容器中,在催化剂存在下进行反应。若反应完全,设反应放出或吸收的热量为Q1,则Q1的值为

。

(3)实际生产中,1mol氮气与3mol氢气反应,放出或吸收的热量为Q2,Q1与Q2比较,正确的是

(填字母)。

A.Q1>Q2 B.Q1<Q2 C.Q1=Q2你作出此选择的原因是

。

答案:(1)放热(2)92.4kJ(3)A该反应为可逆反应,在密闭容器中进行反应达到平衡时,1molN2和3molH2不能完全反应生成2molNH3,因而放出的热量小于92.4kJ解析:(1)化学反应的实质是反应物化学键断裂、生成物化学键形成的过程,断裂化学键吸收能量,形成化学键放出能量。N2+3H22NH3的反应中断裂化学键共吸收的能量为:945.6

kJ+3×436.4

kJ=2

254.8

kJ,形成化学键共放出的能量为2×3×391.2

kJ=2

347.2

kJ,所以该反应为放热反应。(2)1

mol

N2与3

mol

H2完全反应放出的热量为2

347.2

kJ-2

254.8

kJ=92.4

kJ。(3)由于该反应为可逆反应,反应达平衡时1

mol

N2和3

mol

H2不能完全反应生成2

mol

NH3,因而放出的热量小于92.4

kJ。五、新型电源中电极反应式的书写1.电极反应式书写的一般步骤。2.根据总方程式,书写电极反应式。(1)书写步骤。①写出电池总反应式,标出电子转移的方向和数目(ne-)。②找出正、负极,失电子的电极为负极;确定溶液的酸碱性。③写电极反应式。负极反应:还原剂-ne-══氧化产物正极反应:氧化剂+ne-══还原产物(2)书写技巧。若某电极反应式较难写时,可先写出较易的电极反应式,该电极反应中转移的电子数必须与总方程式中转移的电子数相同;然后用总反应式减去较易写的电极反应式,即可得出较难写的电极反应式。如CH3OCH3(二甲醚)酸性燃料电池中负极反应式的书写方法如下。总反应式:CH3OCH3+3O2══2CO2+3H2O正极:3O2+12H++12e-══6H2O负极:CH3OCH3+3H2O-12e-══2CO2+12H+3.氢氧燃料电池在四种常见介质中的电极反应。

【例题5】

有一种MCFC型燃料电池,该电池所用燃料为H2,电解质为熔融的K2CO3。电池的总反应为2H2+O2══2H2O,负极反应为H2+-2e-══H2O+CO2。下列说法正确的是(

)。A.电路中的电子经正极、熔融的K2CO3、负极后再到正极,形成闭合回路B.电池放电时,电池中

的物质的量将逐渐减小C.正极反应为2H2O+O2+4e-══4OH-D.放电时

向负极移动答案:D【例题6】

Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳,电解液是LiAlCl4-SOCl2。电池的总反应可表示为4Li+2SOCl2══4LiCl+S+SO2↑。请回答下列问题。(1)电池的负极材料为

,发生的电极反应为

。

(2)电池正极发生的电极反应为

。

答案:(1)锂4Li-4e-══4Li+(2)2SOCl2+4e-══4Cl-+S+SO2↑解析:分析反应的化合价变化,可知Li失电子,在负极发生氧化反应;SOCl2得电子,在正极发生还原反应。(1)负极材料为Li(还原剂),4