6.1.2化学反应与能量变化高一下学期学案（人教版2019）（原卷版）

第六章化学反应与能量第一节化学反应与能量变化第二课时化学反应与电能学习目标学习目标1．通过查阅资料、阅读思考，能举出化学能转化为电能的实例，辨识简单原电池的正负极及正负极上发生的化学反应类型。2．通过实验探究、讨论交流，知道原电池概念及原电池工作原理是利用氧化还原反应将化学能转化为电能的装置，知道构成原电池的条件。3.通过观察现象、原理分析，会判断原电池的正极、负极，能正确书写简单原电池的电极反应式，了解常见的化学电源，感受化学能转化为电能的奇妙。重点：原电池概念、原理、组成及应用难点：原电池工作原理及构成条件自主学习自主学习一、化学反应速率1、概念：化学反应速率是用来衡量过程进行快慢程度的物理量2、表示方法：通常用单位时间内的减少量或生成物浓度的增加量(均取正值)来表示3、表达式：式中：Δc为浓度的变化量，一般以mol·L－1为单位；Δt为时间，一般以s或min为单位4、单位：mol/(L·s)、mol/(L·min)、mol/(L·h)5、适用范围：所有的化学反应(主要是气体和溶液)6、三段式求反应速率二、影响化学反应速率的因素：实验探究——外界条件对化学反应速率的影响控制变量法1.温度对化学反应速率影响的探究实验操作实验现象①产生气泡速率最慢②产生气泡速率较快③产生气泡速率最快实验结论2.浓度对化学反应速率影响的探究实验操作实验现象装有12%H2O2溶液的试管产生气泡速率更快实验结论3.催化剂对化学反应速率影响的探究实验操作实验现象①无明显现象②能产生大量气泡③能产生大量气泡实验结论4.固体反应物表面积对化学反应速率影响的探究实验操作实验现象加粉末状碳酸钙的试管内产生气泡较快，加块状碳酸钙的试管内产生气泡较慢实验结论三、化学反应的限度（一）化学平衡的研究对象——可逆反应1、可逆反应的定义：在同一条件下，正反应方向和逆反应方向均能同时进行的化学反应称为可逆反应2、可逆反应的特点(1)反应不能进行到底(2)在一定条件下反应物与生成物同时存在(3)正、逆反应方向同时进行3、可逆反应的表示方法：可逆反应的化学方程式中，用“”号代替“=”号（二）、化学反应的限度1、化学平衡的建立(1)浓度对速率的影响的角度对可逆反应2SO2＋O22SO3，在一定温度下，将2molSO2(g)和1molO2(g)通入一定体积的密闭容器中浓度速率变化v正、v逆关系反应开始反应物浓度最大v正最大v正＞v逆生成物浓度为0v逆为0反应进行中反应物浓度逐渐减小v正逐渐减小v正＞v逆生成物浓度逐渐增大v逆增大反应一段时间(t1)后反应物浓度不再改变v正不变v正＝v逆≠0生成物浓度不再改变v逆不变(2)利用速率—时间(v­t)图像分析2．化学反应的限度(1)化学平衡状态是可逆反应在一定条件下所能达到的或完成的最大程度，即该反应进行的限度。(2)对化学反应限度的理解①化学反应的限度决定了反应物在一定条件下的最大转化率。②同一可逆反应，不同条件下，化学反应的限度不同，即改变反应条件可以在一定程度上改变一个化学反应的限度。3、化学平衡状态的概念：在一定条件下，当反应进行到一定程度时，相等，反应物的浓度和生成物的浓度都不再改变，达到一种表面静止的状态，称之为化学平衡状态，简称化学平衡4、化学平衡状态的特征(1)逆：化学平衡状态研究的对象是可逆反应(2)等：平衡时，同一物质的正、逆反应速率相等，即：v正＝v逆≠0(实质)(3)动：平衡时，反应仍在不断进行，是一种动态平衡(4)定：平衡时，各物质的转化率(α)、百分含量(w%)、物质的量(n)、物质的质量(m)、物质的量浓度(c)、混合气体的平均摩尔质量()、混合气体的密度(ρ)、压强(P)等所有物理量全部恒定(5)变：外界条件改变时，平衡可能被破坏，并在新的条件下建立新的化学平衡，即发生化学平衡移动四、化学反应条件的控制1、化学反应条件的控制(1)目的①②(2)基本措施①改变化学反应速率：改变反应物的温度、溶液中溶质的浓度、气体压强(或浓度)、固体表面积以及催化剂的合理使用等②改变可逆反应进行的限度：改变可逆反应体系的温度、溶液中溶质的浓度、气体压强(或浓度)等(3)考虑因素：学习过程学习过程情景导入：电能是现代社会中应用最广泛，使用最方便、污染最小的一种二次能源，又称电力。小到日常生活中使用的手提电脑、、相机、摄像机……大到火箭上天、神州六号宇宙飞船遨游太空，这一切都依赖于电池的应用。播放电池的发展史（见PPT视频）一、原电池原理及构成条件活动一、探究化学能与电能的转化任务一、阅读思考：阅读教材P36页内容，思考生活中人们使用的电能来自于哪里?火力发电中化学能是如何转化为电能的？有何优缺点？任务二、实验探究：根据教材P36页【实验63】，完成实验，观察实验现象，分析实验原理，填写表格内容：任务三、讨论交流：结合【实验63】，以铜­锌­稀硫酸原电池为例，思考什么是原电池？有何特点？你认为构成原电池的条件是什么？并填写表格内容。活动二、设计简单的原电池任务一、实验探究：结合教材P37页“探究”内容，完成教材三个实验，并回答“问题核讨论”的三个问题。注意：原电池的设计方法：①找—找一个能够自发进行的氧化还原反应，只有自发进行的氧化还原反应才能被设计成原电池；②拆—将氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应，分别作为负极和正极的电极反应，还原剂－ne－=氧化产物(负极电极反应)，氧化剂＋ne－=还原产物(正极电极反应)；③定—根据氧化还原反应中的还原剂和氧化剂确定原电池的负极和电解质溶液，正极一般选择比负极活泼性差的金属或能导电的非金属。④画—连接电路形成闭合回路，画出原电池示意图。任务二、归纳小结：请画出原电池的工作原理示意图，思考如何判断原电池的正负极？注意：①反应类型是负极发生氧化反应，正极发生还原反应；②电子的移动方向是从负极流出，经导线流向正极（电子不下水）；③离子的移动方向是阳离子向正极移动，阴离子向负极移动（离子不上岸）。②原电池正、负极的判断方法：注意：一般是较活泼金属作负极，较不活泼金属作正极，但也要注意电解质溶液的性质。①镁铝用导线连接插入稀硫酸中，镁作负极，铝作正极；若电解质是氢氧化钠，则镁作正极，铝作负极。②铜铝用导线连接插入稀硫酸中，铝作负极，铜作正极；若插入浓硝酸中，铝作正极，铜作负极。二、原电池原理的应用活动一、几种常见的化学电源任务一、阅读思考：阅读教材P38页内容，思考一次电池、二次电池、燃料电池的概念和特点分别是什么？并完成表格内容。任务二、讨论交流：原电池原理在化学上有哪些应用？活动二、探究发展中的燃料电池任务一、阅读思考：结合教材P39页“科学·技术·社会—发展中的燃料电池”内容，思考燃料电池的概念是什么？有何优点？任务二、讨论交流：以氢氧燃料电池和甲烷燃料电池为例，思考如何书写电极反应式？注意：若某电极反应式较难写出时，可先写出较易写的电极反应式，然后根据得失电子守恒，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。课堂练习课堂练习1．中国化学家研究出一种新型复合光催化剂()，能利用太阳光高效分解水，原理如图所示。下列说法不正确的是A．通过该催化反应，实现了太阳能向化学能的转化B．反应Ⅰ中涉及到O－H键的断裂和H－H、O－O键的形成C．反应Ⅱ为2H2O22H2O+O2↑D．通常情况下水难以分解成H2和O2，是因为H2O分子间作用力2．常温下，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快的是A．滴加几滴溶液 B．增大硫酸的浓度，用98%的浓硫酸C．对该反应体系加热 D．不用铁片，改用铁粉3．对如图所示原电池装置描述正确的是A．石墨电极作负极 B．铁片上的反应：Fe3e=Fe3+C．铁电极附近溶液中氢离子浓度增大 D．电流由石墨电极通过导线流向铁电极4．北京冬奥会秉承“绿色办奥”的理念，首次使用氢能作为火炬燃料。下列说法错误的是A．火炬燃料的燃烧包含化学能转化为热能的过程B．燃烧反应中，反应物的总能量一定高于生成物的总能量C．火炬使用氢能燃料，碳排放量为零D．需要加热的反应一定是吸热反应5．高铁酸钾是高能电池的材料，某碱性高铁酸钾电池工作原理：，简易装置如图所示。下列说法错误的是()A．放电时，负极的电极反应式为B．放电时，电子由铁极流出，经外电路流向石墨极C．充电时，阴极区电解质溶液pH升高D．充电时，每转移电子时理论上生成6．下列关于能源的叙述错误的是A．化石能源物质内部蕴涵着大量的能量B．绿色植物进行光合作用时，将太阳能转化为化学能“贮存”起来C．物质的化学能可以在不同的条件下转化为热能、电能被人类利用D．放热反应释放能量，在常温下就能发生7．有甲、乙两位同学，他们一起做了水果电池的实验，测得的数据如下表：实验序号电极材料水果品种电极间距/cm电压/mV1锌铜菠萝39002锌铝菠萝36503锌铝苹果3450下列叙述中不正确的是()A．实验1中锌为负极，电子由锌经导线流向铜B．实验2中铝为负极，铝失去电子，电流由锌经导线流向铝C．实验3中铝为负极，电极反应为Al－3e－=Al3＋D．水果电池的电压只跟水果的品种有关8．“除氢气外，烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或气体，均可作燃料电池的燃料”。已知肼燃烧时发生下列反应，N2H4+O2N2+2H2O。以Pt为电极，以硫酸为电解质溶液组成肼燃料电池，下列关于肼燃料电池的说法中不正确的是

)A．肼是燃料电池的负极反应物，O2是正极反应物B．肼燃料电池的正极反应为O2+2H2O+4e－=4OH－C．肼燃料电池的负极反应为：N2H4—4e—=N2↑+4H+D．电池工作过程中H+向正极移动，但H+物质的量不变9．锌铜原电池装置如图所示，下列说法正确的是A．锌电极上发生的反应：Zn−2e=Zn2+B．电流从锌片流向铜片C．盐桥中K+向负极移动D．铜电极上发生氧化反应10．下列说法正确的是A．化学反应中的能量变化都表现为热量的变化B．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应C．放热反应在常温下一定很容易发生D．反应是吸热还是放热必须看旧键断裂时吸收的能量和新键形成时释放的能量的大小11．如图为某反应分别在有和没有催化剂条件下的能量变化示意图，下列说法不正确的是A．反应过程b有催化剂参与B．该反应为放热反应，热效应等于ΔHC．有催化剂条件下，反应的活化能等于E1＋E2D．反应过程a需要外界供给能量才能持续进行12．下列过程中存在放热反应的是A．碘升华 B．大理石加热分解C．硫酸铜粉末遇水变成蓝色晶体 D．浓硫酸溶于水13．在探究柠檬电池的工作原理时，某课外小组同学按如图所示连接二极管和柠檬，二极管发光。下列说法错误的是A．铜片为正极 B．锌片为负极C．柠檬电池将电能转化为化学能 D．负极的电极反应式为14．下图为某锌铜原电池示意图，下列说法正确的是A．锌片为负极，发生还原反应B．电子由铜片通过导线流向锌片C．反应后，溶液的质量增加D．正极的电极反应式：15．研究物质变化时，人们可以从不同的角度、不同的层面来认识物质变化时所引起的化学键及能量变化。据此判断以下叙述中错误的是A．金属钠与氯气反应生成氯化钠后，其结构的稳定性增强，体系的能量降低B．物质燃烧可看成“储存”在物质内部的能量(化学能)转化为热能释放出来C．氮分子内部存在着很强的共价键，故通常状况下氮气的化学性质很不活泼D．1mol硫酸与足量氢氧化钠发生中和反应生成水所释放的热量称为中和热。16．人们应用原电池原理制作了多种电池,以满足不同的需要。以下每小题中的电池广泛使用于日常生活、生产和科学技术等方面,请根据题中提供的信息,完成下面题目。(1)铅在蓄电池时发生的电池反应式为放电，正极反应式为。(2)溶液常用于腐蚀印刷电路铜板，发生反应:,若将此反应设计成原电池，则被腐蚀铜的质量为1.28g时，线路中转移_摩尔电子。(3)将铝片和铜片用连接，插入硝酸中，原电池，正极为（填入“铜”或“铝”,下同）将其插件烧成原电池，将其作为答案。(4)锂电池的体积小、性能好，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示,其中电解质溶于混合有机溶剂中，通过电解质迁移入晶格中，生成。①外电路的电子方向是由(填字母，下同)极流向极。②电池正极反应式为。③可与KOH和在高温下反应，生成，该反应的化学方程式为。17．依据事实，回答下列问题。（1）在25℃、101kPa时，1.0gC8H18(l，辛烷)燃烧生成CO2(g)和H2O(l)，放出48.40kJ的热量，则C8H18(l)的燃烧热为kJ/mol。（2）已知N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)；ΔH=+67.7kJ/mol，N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)；ΔH=534kJ/mol，根据盖斯定律写出肼(N2H4)与NO2完全反应生成氮气和气态水的热化学方程式。（3）某反应过程中的能量变化如图所示，则该反应是（填“放热”或“吸热”）反应，判断依据是。（4）已知：2NH3(g)+3Cl2(g)=N2(g)+6HCl(g)

ΔH=–462kJ•mol1，则断开1molH–N键与断开1molH–Cl键所需能量相差约为kJ。18．分别按如图甲、乙所示装置进行实验，图中两个烧杯里的溶液为同浓度的稀硫酸，乙中Ⓐ为电流表。请回答下列问题：(1)以下叙述中，正确的是(填字母)。A．甲中锌片是负极，乙中铜片是正极B．两烧杯中铜片表面均有气泡产生C．乙溶液中向铜片方向移动D．产生气泡的速度甲中比乙中慢E．乙的外电路中电流方向Cu→Zn(2)乙中变化过程中能量转化的主要形式：。(3)在乙实验中，某同学发现不仅在铜片上有气泡产生，而且在锌片上也产生了气体，分析原因可能是：。(4)在乙实验中，如果把硫酸换成硫酸铜溶液，请写出电极反应式及总反应离子方程式：正极：，负极：，总反应：。当电路中转移0.5mol电子时，消耗负极材料的质量为：g19．图为某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置。请根据原电池原理回答问题：(1)若电极a为Zn、电极b为Cu、电解质溶液为稀硫酸，该装置工作时，SO向极(填a或b)移动，正极的电极反应式为。(2)若电极a为Fe、电极b为Ag、电解质溶液为硝酸银，该原电池工作时，原电池的负极材料为