第09讲 6.2化学反应与电能（含解析）-2024年高中化学同步精讲义（必修二）

第09讲6.2化学反应与电能（含解析）-2024年高中化学同步精品讲义（必修二）第2课时化学反应与电能1．理解原电池的概念及工作原理，能正确判断原电池的正、负极。2．会设计简单的原电池。3．知道干电池、充电电池、燃料电池等化学电源的特点。一、原电池的工作原理1．实验探究实验装置实验现象实验结论或解释锌片：________________，有________产生铜片：________________锌与稀硫酸________________，铜与稀硫酸________锌片：________________铜片：________________电流表：_______________锌________电子，变为________，电子经过导线流向________，产生电流，________在铜片上________电子生成________，反应过程中产生了________2．原电池的概念原电池是把________能转化为________能的装置；原电池的反应一般是__________反应。3．原电池的工作原理(1)分析下图并填空原电池总反应式：________________________________。(2)电子的移动方向：从_____极流出，经导线流向_____极。(3)离子的移动方向：阳离子向______极移动，阴离子向______极移动。4．原电池的构成条件(1)两极为两种________不同的金属（或一种为能导电的非金属）。(2)________溶液。(3)形成___________。(4)能自发进行的_____________反应。5．原电池工作原理的简单应用(1)加快氧化还原反应的速率在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中粒子运动相互间的干扰减小，使反应速率________。(2)比较金属的活动性强弱原电池中，一般活动性强的金属为________，活动性弱的金属为________。二、化学电源1．一次电池(1)特点：电池放电后________充电(内部的氧化还原反应________逆向进行)，如锌锰干电池属于一次电池。(2)锌锰干电池的构造如图所示。①锌筒为________，电极反应是________________________。②石墨棒为________，最终被还原的物质是__________。③NH4Cl糊的作用是________________________。2．二次电池(充电电池)(1)特点：二次电池在放电时所进行的________________________，在充电时可以___________，使电池恢复到放电前的状态。(2)能量转化：化学能电能(3)常见的充电电池：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池。3．燃料电池(1)特点：①反应物储存在电池外部；②能量转换效率高、清洁、安全；③供电量易于调节。(2)燃料电池常用的燃料有：________、________、乙醇等；常用氧化剂：氧气。►问题一原电池的工作原理【典例1】根据原电池原理，结合装置图，按要求解答问题：(1)若X为Zn，Y为硫酸铜溶液，则X为________(填电极名称)，判断依据：_________________；铜电极的名称是________，溶液中的Cu2＋移向________(填“Cu”或“X”)电极。(2)若X为银，Y为硝酸银溶液，则X为________(填电极名称)，判断依据：_________________；铜电极的名称是________，溶液中的Ag＋移向________(填“Cu”或“X”)电极。【归纳小结】原电池的工作原理(1)原电池构成条件①反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液的反应)。②电极：一般是活泼性不同的两电极。③形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：电解质溶液；两电极直接接触或有导线连接；两电极插入电解质溶液中。(2)工作原理①反应类型：负极发生氧化反应，正极发生还原反应。②电子的移动方向：从负极流出，经导线流向正极。③离子的移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。④电流方向：正极→导线→负极【变式练1-1】如图所示电流表的指针发生偏转，同时A极的质量减小，B极上有气泡产生，C为电解质溶液，下列说法错误的是()A．B极为原电池的正极B．A、B、C分别为Zn、Cu和稀盐酸C．C中阳离子向A极移动D．A极发生氧化反应【变式练1-2】下列装置中能够组成原电池的是________(填序号)，其他不能构成原电池的试分别说明理由：_________________________________________________________________________________。►问题二原电池原理的应用【典例2】理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。请选择适宜的材料和试剂，请利用反应“Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋”设计一个原电池。回答下列问题：(1)选用________为负极，选择依据是______________________________________________。(2)正极材料可选用________，选择依据是____________________________。(3)________溶液作电解质溶液。(4)写出电极反应式正极：________________，负极：________________。(5)该原电池中电子从________极流出，电解质溶液中的阳离子(Fe3＋)移向________极。【归纳小结】原电池的设计思路(1)依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。(2)设计思路：①定：确定一个能够自发进行的氧化还原反应。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找：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稳定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。【变式练2-1】下列各组材料中，不能组成原电池的是()选项ABCD两极材料Zn片，石墨Cu片，Ag片Zn片，Cu片Fe片，Cu片插入溶液稀硫酸AgNO3溶液蔗糖溶液稀盐酸【变式练2-2】利用原电池原理可比较金属的活泼性，原电池中，作负极的金属活动性一般比作正极的金属活动性强。结合相关知识解答下列问题。A、B、C三种金属片按表中装置进行实验：装置甲乙现象A不断溶解，B上产生气泡C的质量增加，B的质量减轻(1)在甲中，金属片________(填“A”或“B”)发生氧化反应。(2)在乙中，金属片________(填“B”或“C”)作负极。(3)如果把B、C用导线连接后同时浸入稀硫酸中，有一电极产生气泡。则金属片________(填“B”或“C”)上有气泡产生。(4)上述三种金属的活动性顺序是____________。►问题三化学电源【典例3】同学们在“简易电池的设计与制作”的实验中，对影响自制电池效果的因素进行了实验探究。[提出问题]影响自制电池效果的因素有哪些？[查阅资源]电极材料，电极间距，水果种类对自制水果电池的效果可能有影响。[实验探究]Ⅰ.按如图连接水果电池。Ⅱ.实验记录如下：序号电极电极间距水果种类电流表示数(μA)①Cu—Al2.0cm西红柿78.5②Cu—Fe2.0cm西红柿70.3③Al—Al2.0cm西红柿0④Cu—Al2.0cm柠檬45.7⑤Cu—Al1.0cm柠檬98.4⑥石墨棒—Al1.0cm柠檬104.5[解释与结论](1)实验①②③的目的是______________________________________________。对比实验①②③得出的结论是_______________________________________________________。(2)欲得出“水果种类对电池效果有影响”的结论，需要对比实验________________(填序号)。对比④⑤得出的结论是___________________________________________________________。[反思与探讨](3)水果电池中，水果的作用是_________________________。(4)对比实验①②③可知构成水果电池的电极必须具备的条件为________________________，构成水果电池的其他要素还有________________、________________、________________。【变式练3-1】铅酸蓄电池常用作汽车电瓶，其构造如图所示，工作时该电池总的方程式为：Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O按要求回答下列问题：(1)负极材料是________，正极材料是________，电解质溶液是________。(2)工作时，电解质溶液中的H＋移向________极。(3)工作时，电解质溶液中硫酸的浓度________(填“增大”“减小”或“不变”)。(4)当铅酸蓄电池向外电路提供2mole－时，理论上负极板的质量增加_______g。【变式练3-2】氯铝电池是一种新型的燃料电池。电解质溶液是KOH溶液。试回答下列问题：(1)通入Cl2(g)的电极是________(填“正”或“负”)极。(2)投入Al(s)的电极是________(填“正”或“负”)极。(3)外电路电子从________(填“Al”或“Cl2”)极流向________(填“正”或“负”)极。(4)每消耗8.1gAl(s)，电路中通过的电子数目为________NA(NA表示阿伏加德罗常数的值)。【基础强化】1．电能是国民生产、生活中的重要能源，下图是2015年我国电力生产量的构成图。下列有关火力发电的描述，正确的是()A．火力发电的能量转换形式为化学能直接转化为电能B．火力发电的主要燃料为煤，煤炭是可再生能源C．火力发电不但排放出大量温室气体，还可能导致酸雨D．火力发电过程中的能量转化，热能转化为机械能是关键2．下面是四个化学反应，你认为理论上不可用于设计原电池的化学反应是()A．Zn＋Ag2O＋H2O=Zn(OH)2＋2AgB．Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2OC．Zn＋CuSO4=Cu＋ZnSO4D．C＋CO2eq\o(=,\s\up7(高温))2CO3．如图所示，a的金属活动性在氢之前，b为碳棒。下列关于该装置的说法中，正确的是()A．a极上发生还原反应，b极上发生氧化反应B．碳棒上有气体逸出，溶液中c(H＋)增大C．导线上有电流，电流方向a→bD．反应后a极质量减小4．下列各装置能在外电路获得电流的是()5．下列关于如图装置说法正确的是()A．碳棒是负极B．该装置能将电能转化为化学能C．电子由铁片流出经过电流表流向碳棒D．铁片上发生的反应为Fe＋2e－=Fe2＋6．如图所示装置中，观察到电流表指针偏转，M棒变粗，N棒变细，由此判断下表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是()选项MNPA锌铜稀硫酸B铜铁稀盐酸C银锌硝酸银溶液D锌铁硝酸铁溶液7．如图所示的原电池装置，X、Y为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示，对此装置的下列说法正确的是()A．外电路的电流方向：X→外电路→YB．若两电极分别为Zn和石墨棒，则X为石墨棒，Y为ZnC．SOeq\o\al(2－,4)移向X电极，Y电极上有氢气产生D．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应8．X、Y、Z、W四种金属片浸在稀盐酸中，用导线连接，可以组成原电池，实验结果如图所示：则四种金属的活动性由强到弱的顺序为()A．Z＞Y＞X＞W B．Z＞X＞Y＞WC．Z＞Y＞W＞X D．Y＞Z＞X＞W9．A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。(1)A中反应的离子方程式为_______________________________。(2)B中锡极为________极，电极反应式为__________________________，锡极附近溶液的酸性______(填“增强”“减弱”或“不变”)。B中Fe极为______极，电极反应式为_______________________________。(3)C中被氧化的金属是________，总反应的化学方程式为_____________________________。(4)A、B、C中铁被氧化由快到慢的顺序是___________________________________________。10．选择适宜的材料和试剂，请利用反应“Cu＋2Ag＋=2Ag＋Cu2＋”设计一个化学电池。回答下列问题：(1)负极材料：________；正极材料：________；电解质溶液：____________。(2)写出电极反应式：正极：_____________________________；负极：_______________________。(3)原电池中电子从________(填“正”或“负”，下同)极流出，电解质溶液中阴离子流向________极。【能力提升】1．以锌片和铜片为两极，以稀硫酸为电解质溶液组成原电池，当导线中通过2mol电子时，下列说法正确的是()A．锌片溶解了1mol，铜片上有1molH2生成B．两极上溶解和析出的物质的质量相等C．锌片溶解了31g，铜片上有1gH2生成D．锌片溶解了1mol，消耗了1molH＋2．如图所示，杠杆A、B两端分别挂有体积相同、质量相同的空心铜球和空心铁球，调节杠杆使其在水中保持平衡，然后小心地向烧杯中央滴入CuSO4溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中不考虑铁丝反应及两边浮力的变化)()A．杠杆为导体和绝缘体时，均为A端高B端低B．杠杆为导体和绝缘体时，均为A端低B端高C．当杠杆为绝缘体时，A端低B端高；当杠杆为导体时，A端高B端低D．当杠杆为绝缘体时，A端高B端低；当杠杆为导体时，A端低B端高3．按图1所示装置进行实验，若图2中x轴表示流入正极的电子的物质的量，则y轴可以表示()①c(Ag＋)②c(NOeq\o\al(－,3))③a棒的质量④b棒的质量⑤溶液的质量A．①③B．②④C．①③⑤D．②④⑤4．现有如下两个反应：A：H2SO4＋2KOH=K2SO4＋2H2OB：Cu＋2FeCl3=CuCl2＋2FeCl2(1)根据上述两反应的本质，________(填字母)反应能设计成原电池，其原因是_________________________。(2)将上述反应中能设计成原电池的反应设计成原电池。①写出电极反应式及反应类型：负极：________________________________，____________________；正极：________________________________，____________________。②画出装置图并标明电极材料与名称、电解质溶液、电子流向。③若导线上通过电子2mol，则负极质量减轻________g。5．Ⅰ.A、B、C、D四种金属按下表中装置图进行实验。装置现象二价金属A不断溶解C的质量增加A上有气体产生根据实验现象回答下列问题：(1)装置甲中负极的电极反应式是_______________________________。(2)装置乙中正极的电极反应式是_______________________________。(3)四种金属活动性由强到弱的顺序是________________________。Ⅱ.分别按如图所示甲、乙装置进行实验，图中两个烧杯中的溶液为相同浓度的稀硫酸。(1)下列叙述正确的是________(填字母)。A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生B．甲中铜片作正极，乙中铜片作负极C．两烧杯中溶液中的H＋浓度均减小D．产生气泡的速率：甲比乙慢(2)甲装置中，某同学发现不仅铜片上有气泡产生，锌片上也产生了气体，原因可能是___________________________________________________________。(3)甲装置中，若把稀硫酸换成CuSO4溶液，试写出铜电极的电极反应式：_____________________。第二节化学反应的速率与限度第1课时化学反应的速率1．知道化学反应速率的表示方法。2．通过实验探究影响化学反应速率的因素。3．认识化学变化是有条件的，学会运用变量控方法研究化学反应。一、化学反应速率及其表示方法1．概念化学反应速率是表示化学反应过程进行________的物理量。2．表示方法(1)表示：用单位时间内反应物________________或生成物________________(均取正值)表示。(2)表达式：v＝________或v＝________(3)单位：________________或________________。3．实例探究已知合成氨反应N2(g)＋3H2(g)eq\o(,\s\up7(高温、高压),\s\do5(催化剂))2NH3(g)，其浓度数据如下：N2H2NH3起始浓度/(mol·L－1)1.03.002s末浓度/(mol·L－1)0.61.80.8(1)2s末，N2、H2、NH3的物质的量浓度变化各为多少？则2s内用N2、H2、NH3表示的化学反应速率v(N2)、v(H2)、v(NH3)分别为多少？(2)同一反应在相同时间内，用不同物质表示的反应速率，其数值是否相同？表示的反应快慢是否相同？用不同物质表示同一反应的反应速率其数值有什么规律？二、影响化学反应速率的因素1．实验探究——外界条件对化学反应速率的影响(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对于反应2H2O2eq\o(=,\s\up7(催化剂))2H2O＋O2↑来说，温度升高，H2O2的分解速率________(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溶液的试管中产生气泡的速率较快实验结论增大反应物浓度能使H2O2分解速率________(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有少量气泡出现②产生大量气泡③产生大量气泡实验结论MnO2、FeCl3可以使H2O2分解的速率________2．影响化学反应速率的因素(1)内因反应物本身的________是影响化学反应速率的主要因素。(2)外因(其他条件不变，只改变一个条件)①浓度：增大反应物的浓度，化学反应速率________，反之________。②压强：对有气体参加的反应，增大压强，化学反应速率________，反之________。③温度：升高温度，化学反应速率________，反之________。④使用催化剂，能改变化学反应速率。⑤其他因素：固体反应物的________、光照、电磁波、溶剂等。►问题一化学反应速率及其表示方法【典例1】，则以物质B表示此反应的化学反应速率为______mol·L－1·min－1。(2)在2L的密闭容器中，充入2molN2和3molH2，在一定条件下发生反应，3s后测得N2的物质的量为1.9mol，则以H2的浓度变化表示的反应速率为________________________。(3)将10molA和5molB放入容积为10L的密闭容器中，某温度下发生反应：3A(g)＋B(g)2C(g)，在最初2s内，消耗A的平均速率为0.06mol·L－1·s－1，则在2s时，容器中有______molA，此时C的物质的量浓度为________。【归纳小结】1．对化学反应速率的理解(1)在同一化学反应中，用不同物质表示的化学反应速率可能不同，但意义相同，故描述反应速率时必须指明具体物质。(2)固体或纯液体的浓度为常数，Δc=0，因此不用固体或纯液体的浓度表示化学反应速率。(3)化学反应速率是一段时间内的平均反应速率，不是某一时刻的速率。(4)用不同物质表示化学反应速率时：化学反应速率之比=化学计量数之比。2．化学反应速率的计算方法(1)定义式法：利用公式v＝eq\f(Δc,Δt)＝eq\f(Δn,VΔt)计算化学反应速率，也可以利用公式计算物质的量或物质的量浓度变化或时间等。(2)关系式法：同一反应中，化学反应速率之比＝物质的量浓度变化量之比＝物质的量变化量之比＝化学计量数之比。另外，也可以利用该等量关系书写未知的化学方程式或找各物质的速率关系。【变式练1-1】下列关于化学反应速率的说法中，不正确的是()A．化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的物理量B．在容积不变的反应容器中，化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增来表示C．若某化学反应在某段时间内的反应速率为0.5mol·L－1·s－1，就是指在该段时间内反应物和生成物的浓度变化量都为0.5mol·L－1D．化学反应速率是可以通过实验测定的【变式练1-2】1L的密闭容器中，发生反应4A(s)＋3B(g)=2C(g)＋D(g)，经2min后B的浓度减少0.6mol·L－1。对此反应速率的正确表示是()A．用A表示的反应速率是0.4mol·L－1·min－1B．用B、C、D分别表示反应的速率，其比值是3∶2∶1C．在2min末的反应速率用B表示是0.3mol·L－1·min－1D．在这2min内用B表示的速率的值逐渐减小，用C表示的速率的值逐渐增大【变式练1-3】某温度下，浓度都是1mol·L－1的两种气体X2和Y2，在密闭容器中反应生成Z，反应2min后，测得参加反应的X2为0.6mol·L－1，用Y2变化表示的反应速率v(Y2)＝0.1mol·L－1·min－1，生成的c(Z)＝0.4mol·L－1，则该反应方程式为()A．3X2＋Y22X3Y B．2X2＋Y22X2YC．X2＋2Y22XY2 D．X2＋3Y22XY3►问题二化学反应速率的大小比较【典例2】已知反应4CO＋2NO2eq\o(=,\s\up7(催化剂))N2＋4CO2在不同条件下的化学反应速率如下：①v(CO)＝1.5mol·L－1·min－1 ②v(NO2)＝0.01mol·L－1·s－1③v(N2)＝0.4mol·L－1·min－1 ④v(CO2)＝1.1mol·L－1·min－1请比较上述4种情况反应的快慢：________(由大到小的顺序)。【归纳小结】化学反应速率大小的比较方法(1)归一法：若单位不统一，则要换算成相同的单位；若为不同物质表示的反应速率，则要换算成同一物质来表示反应速率，再比较数值的大小。(2)比值法：比较化学反应速率与化学计量数的比值，如aA(g)＋bB(g)=cC(g)＋dD(g)，比较eq\f(vA,a)与eq\f(vB,b)，若eq\f(vA,a)＞eq\f(vB,b)，则说明用A表示的化学反应速率大于用B表示的化学反应速率。【变式练2-1】H2、N2合成NH3的反应中，当分别用以下各种物质表示反应速率时，则反应速率最快的是()A．v(N2)＝0.6mol·L－1·min－1B．v(NH3)＝0.9mol·L－1·min－1C．v(H2)＝1.2mol·L－1·min－1D．v(H2)＝0.025mol·L－1·s－1►问题三影响化学反应速率的因素【典例3】在带有活塞的密闭容器中发生如下反应：3Fe(s)＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))Fe3O4(s)＋4H2(g)，分析改变下列条件化学反应速率如何改变(填“变大”“变小”或“不变”)，阐述理由。(1)增加铁片的质量(不考虑表面积的变化)________，理由_____________________________。(2)保持容器的体积不变，增加水蒸气的通入量______，理由___________________________。(3)保持容器内压强不变，充入一定量的氩气________，理由___________________________。(4)保持容器的容积不变，充入一定量的氩气________，理由____________________________。【归纳小结】外界因素对化学反应速率的影响(1)在浓度对化学反应速率的影响中，“浓度”是指反应物的浓度，但不包括固体或纯液体的浓度。另外注意，浓度改变不能过犹不及，如金属铝与稀硫酸反应生成氢气，若变成浓硫酸则发生钝化现象。(2)压强对化学反应速率的影响是通过改变浓度实现的，所以分析压强的改变对反应速率的影响时要从浓度是否发生改变的角度来分析，若改变总压强而各物质的浓度不改变，则反应速率不变。(3)升高温度，反应速率一定加快。温度每升高10℃，速率一般变为原来的2～4倍。(4)压强对速率影响的几种情况有气体参加的反应，改变压强对反应速率的影响实质是改变体积，使反应物的浓度改变。①压缩体积或充入气态反应物，使压强增大，都能加快化学反应速率。②充入非反应气体对化学反应速率的影响a.恒容时：充入非反应气体→压强增大，但各物质浓度不变→反应速率不变。b.恒压时：充入非反应气体→压强不变→体积增大→各物质浓度减小→反应速率减慢。【变式练3-1】下列条件一定能使化学反应速率增大的是()①增加反应物的物质的量②升高温度③缩小反应容器的体积④加入生成物A．只有②B．②③C．①②D．全部【变式练3-2】容积可变的密闭容器中加入WO3和H2进行反应：WO3(s)＋3H2(g)eq\o(=,\s\up7(高温))W(s)＋3H2O(g)，下列说法不正确的是()A．将容器的体积缩小一半，其反应速率增大B．保持体积不变，充入氩气，其反应速率不变C．保持压强不变，充入氖气，H2O(g)的生成速率增大D．保持压强不变，充入氖气，H2O(g)的生成速率减小►问题四变量控制探究影响化学反应速率的因素【典例4】下列条件下的反应，放出氢气最快的是()选项金属(相同粉末状)和物质的量(mol)酸的浓度和体积(mL)反应温度AFe0.13mol·L－1HCl1020℃BAl0.13mol·L－1HCl1020℃CCu0.14mol·L－1H2SO41020℃DMg0.16mol·L－1稀HNO31020℃【归纳小结】变量控制探究影响化学反应速率的因素变量控制探究影响化学反应速率因素的一般原则是“定多变一”，即要保持其他变量不变，改变其中一个变量的值进行实验，测定数据，通过系统实验，找出变量对反应速率的影响。【变式练4-1】金属Zn与酸反应产生H2的反应速率最大的是()选项温度金属酸A25℃Zn粒0.1mol·L－1盐酸B25℃Zn粒0.1mol·L－1硫酸C50℃Zn粉0.1mol·L－1硫酸D50℃Zn粉0.1mol·L－1盐酸【变式练4-2】为了探究温度对化学反应速率的影响，下列实验方案可行的是()A．B．C．D．【基础强化】1．下列说法正确的是()A．化学反应速率是对可逆反应而言的，非可逆反应不谈化学反应速率B．在可逆反应中，正反应的化学反应速率是正值，逆反应的化学反应速率是负值C．同一化学反应中，化学反应速率可用反应物浓度的改变表示，也可用生成物浓度的改变表示，其值可能相同，也可能不同D．化学反应速率的单位通常是g·L－1·s－1，也可以是kg·L－1·s－12．不同温度下，在两个密闭容器中同时进行化学反应：2A(g)＋3B(g)2C(g)＋D(g)，1min内甲容器中消耗掉2molA物质，乙容器内消耗6molA物质，则两容器内的反应速率大小关系为()A．甲容器内反应速率快B．乙容器内反应速率快C．甲乙两容器内反应速率相等D．无法比较3．在N2＋3H2eq\o(,\s\up7(高温、高压),\s\do5(催化剂))2NH3的反应中，经过一段时间。则反应所经过的时间是()A．2sB．2minC．3sD．3min4．一定条件下反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)在10L的密闭容器中进行，测得2min内，N2的物质的量由20mol减小到8mol，则2min内N2的反应速率为()A．1.2mol·L－1·min－1 B．6mol·L－1·min－1C．0.6mol·L－1·min－1 D．0.4mol·L－1·min－15．对于反应4NH3(g)＋5O2(g)=4NO(g)＋6H2O(g)，下列反应速率的关系正确是()A．eq\f(4,5)v(NH3)＝v(O2) B．eq\f(5,6)v(O2)＝v(H2O)C．eq\f(2,3)v(NH3)＝v(H2O) D．eq\f(4,5)v(O2)＝v(NO)6．下列做法增大了化学反应速率的是()A．将糕点存放在冰箱里，并在其包装袋中放入脱氧剂，以延长保质期B．足量锌粒与稀硫酸反应制氢气时，加入少量硫酸铜溶液C．合成氨工业中，将氨气及时液化分离D．鲜花店内放置高锰酸钾溶液，降低空气中乙烯浓度，便于鲜花保鲜7．向四个体积相同的密闭容器中分别充入一定量的SO2和O2，开始反应时，按正反应速率由大到小排列顺序正确的是()甲：500℃，10molSO2和5molO2的反应乙：500℃，用V2O5作催化剂，10molSO2和5molO2的反应丙：450℃，8molSO2和5molO2的反应丁：500℃，8molSO2和5molO2的反应A．甲、乙、丙、丁 B．乙、甲、丁、丙C．乙、甲、丙、丁 D．丁、丙、乙、甲8．等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测得在不同时间(t)内产生气体体积(V)的数据如图所示，根据图示分析实验条件，下列说法一定不正确的是()组别对应曲线c(HCl)/(mol·L－1)反应温度/℃铁的状态1a30粉末状2b30粉末状3c2.5块状4d2.530块状A．第4组实验的反应速率最慢B．第1组实验中盐酸的浓度大于2.5mol·L－1C．第2组实验中盐酸的浓度等于2.5mol·L－1D．第3组实验的反应温度低于30℃9．在下列事实中，各是什么因素影响了化学反应速率？(1)集气瓶中有H2和Cl2的混合气体，在瓶外点燃镁条时发生爆炸：_________________。(2)黄铁矿煅烧时要粉碎成细小的矿粒：____________________。(3)熔化的KClO3放出气泡很慢，加入少量MnO2后很快产生气体：__________。(4)同浓度、同体积的盐酸中放入同样大小的锌粒和镁块，产生气体的速率有快有慢：__________。(5)同样大小的石灰石分别在0.1mol·L－1的盐酸和1mol·L－1的盐酸中反应，反应速率不同：____________。(6)夏天食品容易变质，冬天就不易发生该现象：_________________________________。10．将气体A、B置于固定容积为2L的密闭容器中，发生如下反应：3A(g)＋B(g)2C(g)＋2D(g)。反应进行到10s末时，测得A的物质的量为1.8mol，B的物质的量为0.6mol，C的物质的量为0.8mol，则：(1)用C表示10s内正反应的平均反应速率为__________。(2)反应前A的物质的量浓度是__________________。(3)10s末，生成物D的浓度为____________________。(4)10s末时，若改变下列条件，生成D的速率如何变化(填“增大”“减小”或“不变”)。编号改变的条件生成D的速率①增大A的浓度②使用催化剂③恒容下充入Ne(不参与体系反应)【能力提升】1．为了说明影响化学反应快慢的因素，甲、乙、丙、丁四位学生分别设计了如下A～D四个实验，你认为结论不正确的是()A．相同温度下，将大小、形状相同的镁条和铝条与相同浓度的稀盐酸反应时，两者速率一样大B．在相同条件下，等质量的大理石块和大理石粉与相同浓度的盐酸反应，大理石粉反应快C．将浓硝酸分别放在冷暗处和强光照射下，会发现光照可以加快浓硝酸的分解D．两支试管中分别加入相同质量的氯酸钾，其中一支试管中再加入少量二氧化锰，同时加热，产生氧气的快慢不同2．将4molA和2molB在2L的密闭容器内混合，并在一定条件下发生如下反应：2A(s)＋B(g)2C(g)，若经2s后测得C的浓度为0.6mol·L－1，现有下列几种说法：①用物质A表示的反应的平均速率为0.3mol·L－1·s－1；②用物质B表示的反应的平均速率为0.6mol·L－1·s－1；③2s时物质A的转化率为30%；④2s时物质B的浓度为0.7mol·L－1。其中正确的是()A．①③B．①④C．②③D．③④3．研究反应2X(g)Y(g)＋Z(g)的速率影响因素，在不同条件下进行4组实验，Y、Z起始浓度为0，反应物X的浓度(mol·L－1)随反应时间(min)的变化情况如图所示。下列说法不正确的是()A．比较实验②④得出：升高温度，化学反应速率加快B．比较实验①②得出：增大反应物浓度，化学反应速率加快C．若实验②③只有一个条件不同，则实验③使用了催化剂D．在0～10min之间，实验②的平均速率v(Y)＝0.04mol·L－1·min－14．CaCO3与稀盐酸反应(放热反应)生成CO2的量与反应时间的关系如图所示。下列结论不正确的是()A．反应开始4min内温度对反应速率的影响比浓度大B．一段时间后，反应速率减小的原因是c(H＋)减小C．反应在2～4min内平均反应速率最大D．反应在2～4min内生成CO2的平均反应速率为v(CO2)＝0.06mol·L－1·s－15．某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题：(1)上述实验中发生反应的化学方程式有_____________________________________________。(2)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是____________________________________________。(3)要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措施有___________________________________(答两种)。(4)为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列的实验。将表中所给的混合溶液分别加入6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。实验混合溶液ABCDEF4mol·L－1H2SO4/mL30V1V2V3V4V5饱和CuSO4溶液/mL00.52.55V620H2O/mLV7V8V9V10100①请完成此实验设计，其中V1＝______________，V6＝____________，V9＝____________。②该同学最后得出的结论为：当加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高，但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析生成氢气速率下降的主要原因：_______________________________________________________________________________。第2课时化学反应与电能1．理解原电池的概念及工作原理，能正确判断原电池的正、负极。2．会设计简单的原电池。3．知道干电池、充电电池、燃料电池等化学电源的特点。一、原电池的工作原理1．实验探究实验装置实验现象实验结论或解释锌片：逐渐溶解，有气泡产生铜片：没有变化锌与稀硫酸反应生成氢气，铜与稀硫酸不反应锌片：逐渐溶解铜片：有气泡产生电流表：指针发生偏转锌失去电子，变为锌离子，电子经过导线流向铜片，产生电流，氢离子在铜片上得到电子生成氢气，反应过程中产生了电能2．原电池的概念原电池是把化学能转化为电能的装置；原电池的反应一般是氧化还原反应。3．原电池的工作原理(1)分析下图并填空答案：负极氧化反应Zn-2e-=Zn2+正极还原反应2H++2e-=H2↑原电池总反应式：Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑。(2)电子的移动方向：从负极流出，经导线流向正极。(3)离子的移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。4．原电池的构成条件(1)两极为两种活动性不同的金属（或一种为能导电的非金属）。(2)电解质溶液。(3)形成闭合回路。(4)能自发进行的氧化还原反应。5．原电池工作原理的简单应用(1)加快氧化还原反应的速率在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中粒子运动相互间的干扰减小，使反应速率增大。(2)比较金属的活动性强弱原电池中，一般活动性强的金属为负极，活动性弱的金属为正极。二、化学电源1．一次电池(1)特点：电池放电后不能充电(内部的氧化还原反应无法逆向进行)，如锌锰干电池属于一次电池。(2)锌锰干电池的构造如图所示。①锌筒为负极，电极反应是Zn－2e－=Zn2＋。②石墨棒为正极，最终被还原的物质是二氧化锰。③NH4Cl糊的作用是作电解质溶液。2．二次电池(充电电池)(1)特点：二次电池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)能量转化：化学能电能(3)常见的充电电池：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池。3．燃料电池(1)特点：①反应物储存在电池外部；②能量转换效率高、清洁、安全；③供电量易于调节。(2)燃料电池常用的燃料有：氢气、甲烷、乙醇等；常用氧化剂：氧气。►问题一原电池的工作原理【典例1】根据原电池原理，结合装置图，按要求解答问题：(1)若X为Zn，Y为硫酸铜溶液，则X为________(填电极名称)，判断依据：_________________；铜电极的名称是________，溶液中的Cu2＋移向________(填“Cu”或“X”)电极。(2)若X为银，Y为硝酸银溶液，则X为________(填电极名称)，判断依据：_________________；铜电极的名称是________，溶液中的Ag＋移向________(填“Cu”或“X”)电极。答案：(1)负极锌的活泼性比铜强(或Zn的还原性比Cu强)正极Cu(2)正极铜的活泼性比银强(或Cu的还原性比Ag强)负极X【归纳小结】原电池的工作原理(1)原电池构成条件①反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液的反应)。②电极：一般是活泼性不同的两电极。③形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：电解质溶液；两电极直接接触或有导线连接；两电极插入电解质溶液中。(2)工作原理①反应类型：负极发生氧化反应，正极发生还原反应。②电子的移动方向：从负极流出，经导线流向正极。③离子的移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。④电流方向：正极→导线→负极【变式练1-1】如图所示电流表的指针发生偏转，同时A极的质量减小，B极上有气泡产生，C为电解质溶液，下列说法错误的是()A．B极为原电池的正极B．A、B、C分别为Zn、Cu和稀盐酸C．C中阳离子向A极移动D．A极发生氧化反应答案：C解析：原电池中，负极金属失去电子，发生氧化反应，溶解，质量减小，故A极为负极，B极为正极，A、D项正确；A、B、C分别为Zn、Cu和稀盐酸时，可以构成原电池，且现象符合题意，B项正确；电解质溶液中阳离子移向正极，C项错误。【变式练1-2】下列装置中能够组成原电池的是________(填序号)，其他不能构成原电池的试分别说明理由：_________________________________________________________________________________。答案：③⑤①中只有一个电极，②中两个电极的活泼性相同，④中为非电解质溶液，不能导电，⑥中电解质溶液(内电路)未形成闭合回路。►问题二原电池原理的应用【典例2】理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。请选择适宜的材料和试剂，请利用反应“Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋”设计一个原电池。回答下列问题：(1)选用________为负极，选择依据是______________________________________________。(2)正极材料可选用________，选择依据是____________________________。(3)________溶液作电解质溶液。(4)写出电极反应式正极：________________，负极：________________。(5)该原电池中电子从________极流出，电解质溶液中的阳离子(Fe3＋)移向________极。答案：(1)铁固体铁单质能导电，可被电解质溶液中的Fe3＋氧化为Fe2＋(2)铜(或石墨)铜(或石墨)的还原性比铁弱，且为能导电的固体(3)FeCl3[或Fe2(SO4)3](4)2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋Fe－2e－=Fe2＋(5)铁(或负)铜或石墨(或正)【归纳小结】原电池的设计思路(1)依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。(2)设计思路：①定：确定一个能够自发进行的氧化还原反应。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找：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稳定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。【变式练2-1】下列各组材料中，不能组成原电池的是()选项ABCD两极材料Zn片，石墨Cu片，Ag片Zn片，Cu片Fe片，Cu片插入溶液稀硫酸AgNO3溶液蔗糖溶液稀盐酸答案：C解析：构成原电池的条件是活泼性不同的金属或金属和能够导电的非金属，导线相连并插入电解质溶液中，则A、B、D均可以构成原电池，C中蔗糖是非电解质，故C不能构成原电池。【变式练2-2】利用原电池原理可比较金属的活泼性，原电池中，作负极的金属活动性一般比作正极的金属活动性强。结合相关知识解答下列问题。A、B、C三种金属片按表中装置进行实验：装置甲乙现象A不断溶解，B上产生气泡C的质量增加，B的质量减轻(1)在甲中，金属片________(填“A”或“B”)发生氧化反应。(2)在乙中，金属片________(填“B”或“C”)作负极。(3)如果把B、C用导线连接后同时浸入稀硫酸中，有一电极产生气泡。则金属片________(填“B”或“C”)上有气泡产生。(4)上述三种金属的活动性顺序是____________。答案：(1)A(2)B(3)C(4)A＞B＞C►问题三化学电源【典例3】同学们在“简易电池的设计与制作”的实验中，对影响自制电池效果的因素进行了实验探究。[提出问题]影响自制电池效果的因素有哪些？[查阅资源]电极材料，电极间距，水果种类对自制水果电池的效果可能有影响。[实验探究]Ⅰ.按如图连接水果电池。Ⅱ.实验记录如下：序号电极电极间距水果种类电流表示数(μA)①Cu—Al2.0cm西红柿78.5②Cu—Fe2.0cm西红柿70.3③Al—Al2.0cm西红柿0④Cu—Al2.0cm柠檬45.7⑤Cu—Al1.0cm柠檬98.4⑥石墨棒—Al1.0cm柠檬104.5[解释与结论](1)实验①②③的目的是______________________________________________。对比实验①②③得出的结论是_______________________________________________________。(2)欲得出“水果种类对电池效果有影响”的结论，需要对比实验________________(填序号)。对比④⑤得出的结论是___________________________________________________________。[反思与探讨](3)水果电池中，水果的作用是_________________________。(4)对比实验①②③可知构成水果电池的电极必须具备的条件为________________________，构成水果电池的其他要素还有________________、________________、________________。答案：(1)探究电极材料对电池效果的影响在其他条件相同时，电极材料活泼性差别越大，电池效果越好(2)①④在其他条件相同时，电极间距越小，电流越大，电池效果越好(3)作电解质溶液(4)两极金属活动性不同能发生自发的氧化还原反应形成闭合回路有电解质溶液【变式练3-1】铅酸蓄电池常用作汽车电瓶，其构造如图所示，工作时该电池总的方程式为：Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O按要求回答下列问题：(1)负极材料是________，正极材料是________，电解质溶液是________。(2)工作时，电解质溶液中的H＋移向________极。(3)工作时，电解质溶液中硫酸的浓度________(填“增大”“减小”或“不变”)。(4)当铅酸蓄电池向外电路提供2mole－时，理论上负极板的质量增加_______g。答案：(1)PbPbO2H2SO4溶液(2)PbO2电(或正)(3)减小(4)96解析：负极每个铅原子失去2e－，就生成一个PbSO4，负极增加一个SOeq\o\al(2－,4)，故增加的质量为96g。【变式练3-2】氯铝电池是一种新型的燃料电池。电解质溶液是KOH溶液。试回答下列问题：(1)通入Cl2(g)的电极是________(填“正”或“负”)极。(2)投入Al(s)的电极是________(填“正”或“负”)极。(3)外电路电子从________(填“Al”或“Cl2”)极流向________(填“正”或“负”)极。(4)每消耗8.1gAl(s)，电路中通过的电子数目为________NA(NA表示阿伏加德罗常数的值)。答案：(1)正(2)负(3)Al正(4)0.9解析：判断原电池的正、负极，首先要分析题中所给信息，此题所给信息是具体反应物，根据具体反应物间的化学反应式：2Al＋3Cl2=2AlCl3，可知Cl2得电子在正极发生还原反应，Al失电子在负极发生氧化反应，所以通入Cl2(g)的电极是正极，投入Al(s)的电极是负极，电子由负极(Al)经外电路流向正极。8.1gAl(s)的物质的量为eq\f(8.1g,27g·mol－1)＝0.3mol,1molAl反应转移3mol电子，0.3molAl反应在电路中通过的电子数为3NA×0.3＝0.9NA。【基础强化】1．电能是国民生产、生活中的重要能源，下图是2015年我国电力生产量的构成图。下列有关火力发电的描述，正确的是()A．火力发电的能量转换形式为化学能直接转化为电能B．火力发电的主要燃料为煤，煤炭是可再生能源C．火力发电不但排放出大量温室气体，还可能导致酸雨D．火力发电过程中的能量转化，热能转化为机械能是关键答案：C解析：火力发电过程是化学能→热能→机械能→电能，是化学能间接转化为电能，A错误；作火力发电燃料的煤为不可再生能源，B错误；在燃煤过程中，会产生大量CO2和SO2，可导致温室效应及酸雨，C正确；火力发电过程中，燃烧是关键，D错误。2．下面是四个化学反应，你认为理论上不可用于设计原电池的化学反应是()A．Zn＋Ag2O＋H2O=Zn(OH)2＋2AgB．Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2OC．Zn＋CuSO4=Cu＋ZnSO4D．C＋CO2eq\o(=,\s\up7(高温))2CO答案：D解析：D是吸热的氧化还原反应，反应过程中吸收能量，不能设计为原电池。3．如图所示，a的金属活动性在氢之前，b为碳棒。下列关于该装置的说法中，正确的是()A．a极上发生还原反应，b极上发生氧化反应B．碳棒上有气体逸出，溶液中c(H＋)增大C．导线上有电流，电流方向a→bD．反应后a极质量减小答案：D解析：金属a可与稀硫酸反应，a为原电池的负极，a极失电子发生氧化反应，b为正极，发生还原反应，A不正确，D正确；溶液中的H＋在b极上得电子生成氢气，c(H＋)减小，B不正确；导线中电子流向为a→b，电流方向为b→a，C不正确。4．下列各装置能在外电路获得电流的是()答案：B解析：电极材料没有活泼性差异，不能构成原电池，不能产生电流，A不选；金属活泼性Zn大于Cu，Zn和硫酸铜溶液反应生成硫酸锌和铜，Zn作负极，Cu作正极，构成原电池，可在外电路获得电流，B选；酒精不是电解质溶液，不能导电，不能构成原电池，C不选；电极材料没有活泼性差异，不能构成原电池，不能产生电流，D不选。5．下列关于如图装置说法正确的是()A．碳棒是负极B．该装置能将电能转化为化学能C．电子由铁片流出经过电流表流向碳棒D．铁片上发生的反应为Fe＋2e－=Fe2＋答案：C解析：由分析可知，碳棒是原电池的正极，A不正确；该装置属于原电池，能将化学能转化为电能，B不正确；在原电池中，电子从负极沿导线流入正极，所以该原电池中，电子由铁片流出经过电流表流向碳棒，C正确；铁片为负极，发生的反应为Fe－2e－=Fe2＋，D不正确。6．如图所示装置中，观察到电流表指针偏转，M棒变粗，N棒变细，由此判断下表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是()选项MNPA锌铜稀硫酸B铜铁稀盐酸C银锌硝酸银溶液D锌铁硝酸铁溶液答案：C解析：本题通过电极变化来确定电极，N棒变细，即N极上发生氧化反应，N棒金属较活泼，排除A、D，由M棒变粗，可知B不正确。7．如图所示的原电池装置，X、Y为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示，对此装置的下列说法正确的是()A．外电路的电流方向：X→外电路→YB．若两电极分别为Zn和石墨棒，则X为石墨棒，Y为ZnC．SOeq\o\al(2－,4)移向X电极，Y电极上有氢气产生D．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应答案：C解析：由外电路中的电子流向可知，X为负极，Y为正极，由图可知电子的流动方向是X→外电路→Y，则电流的方向应该是Y→外电路→X，故A错误；X为原电池的负极，Y为正极，则X应为Zn，故B错误；X为负极，Y电极上生成氢气，SOeq\o\al(2－,4)移向负极X电极，故C正确；X极上发生的是氧化反应，Y极上发生的是还原反应，故D错误。8．X、Y、Z、W四种金属片浸在稀盐酸中，用导线连接，可以组成原电池，实验结果如图所示：则四种金属的活动性由强到弱的顺序为()A．Z＞Y＞X＞W B．Z＞X＞Y＞WC．Z＞Y＞W＞X D．Y＞Z＞X＞W答案：A解析：根据相对活泼的金属作负极，确定原电池的负极就可以解决。甲中Z作负极，乙中Y作负极，丙中Z作负极，丁中X作负极，故四种金属的活动性的强弱顺序为Z＞Y＞X＞W。9．A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。(1)A中反应的离子方程式为_______________________________。(2)B中锡极为________极，电极反应式为__________________________，锡极附近溶液的酸性______(填“增强”“减弱”或“不变”)。B中Fe极为______极，电极反应式为_______________________________。(3)C中被氧化的金属是________，总反应的化学方程式为_____________________________。(4)A、B、C中铁被氧化由快到慢的顺序是___________________________________________。答案：(1)Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑(2)正2H＋＋2e－=H2↑减弱负Fe－2e－=Fe2＋(3)ZnZn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑(4)B＞A＞C解析：A中不能形成原电池，铁与稀硫酸发生置换反应。B中能形成原电池，铁比锡活泼，锡为正极，铁为负极，铁被氧化的速率加快。C能形成原电池，锌比铁活泼，锌为负极，不断被氧化，铁为正极，保持不变。10．选择适宜的材料和试剂，请利用反应“Cu＋2Ag＋=2Ag＋Cu2＋”设计一个化学电池。回答下列问题：(1)负极材料：________；正极材料：________；电解质溶液：____________。(2)写出电极反应式：正极：_____________________________；负极：_______________________。(3)原电池中电子从________(填“正”或“负”，下同)极流出，电解质溶液中阴离子流向________极。答案：(1)铜银(或碳棒)AgNO3溶液(2)2Ag＋＋2e－=2AgCu－2e－=Cu2＋(3)负负【能力提升】1．以锌片和铜片为两极，以稀硫酸为电解质溶液组成原电池，当导线中通过2mol电子时，下列说法正确的是()A．锌片溶解了1mol，铜片上有1molH2生成B．两极上溶解和析出的物质的质量相等C．锌片溶解了31g，铜片上有1gH2生成D．锌片溶解了1mol，消耗了1molH＋答案：A解析：原电池两极得、失电子数相等。负极Zn－2e－=Zn2＋；正极2H＋＋2e－=H2↑。当溶解1mol锌时失去2mol电子，铜片上有1mol氢气生成，得到2mol电子。2．如图所示，杠杆A、B两端分别挂有体积相同、质量相同的空心铜球和空心铁球，调节杠杆使其在水中保持平衡，然后小心地向烧杯中央滴入CuSO4溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中不考虑铁丝反应及两边浮力的变化)()A．杠杆为导体和绝缘体时，均为A端高B端低B．杠杆为导体和绝缘体时，均为A端低B端高C．当杠杆为绝缘体时，A端低B端高；当杠杆为导体时，A端高B端低D．当杠杆为绝缘体时，A端高B端低；当杠杆为导体时，A端低B端高答案：D3．按图1所示装置进行实验，若图2中x轴表示流入正极的电子的物质的量，则y轴可以表示()①c(Ag＋)②c(NOeq\o\al(－,3))③a棒的质量④b棒的质量⑤溶液的质量A．①③B．②④C．①③⑤D．②④⑤答案：C，正极反应式为Ag＋＋e－=Ag，则a棒的质量逐渐减少，b棒的质量逐渐增加，c(Ag＋)逐渐减小，①③符合图像变化，④不符合图像变化；由电极反应式可知，每溶解56g铁转移2mol电子，有216g银从溶液中析出，故随着反应的进行，溶液的质量减少，⑤符合图像变化。4．现有如下两个反应：A：H2SO4＋2KOH=K2SO4＋2H2OB：Cu＋2FeCl3=CuCl2＋2FeCl2(1)根据上述两反应的本质，________(填字母)反应能设计成原电池，其原因是_________________________。(2)将上述反应中能设计成原电池的反应设计成原电池。①写出电极反应式及反应类型：负极：________________________________，____________________；正极：________________________________，____________________。②画出装置图并标明电极材料与名称、电解质溶液、电子流向。③若导线上通过电子2mol，则负极质量减轻________g。答案：(1)BA为非氧化还原反应，没有电子转移；B为氧化还原反应，有电子转移(2)①Cu－2e－=Cu2＋氧化反应2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋还原反应②③645．Ⅰ.A、B、C、D四种金属按下表中装置图进行实验。装置现象二价金属A不断溶解C的质量增加A上有气体产生根据实验现象回答下列问题：(1)装置甲中负极的电极反应式是_______________________________。(2)装置乙中正极的电极反应式是_______________________________。(3)四种金属活动性由强到弱的顺序是________________________。Ⅱ.分别按如图所示甲、乙装置进行实验，图中两个烧杯中的溶液为相同浓度的稀硫酸。(1)下列叙述正确的是________(填字母)。A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生B．甲中铜片作正极，乙中铜片作负极C．两烧杯中溶液中的H＋浓度均减小D．产生气泡的速率：甲比乙慢(2)甲装置中，某同学发现不仅铜片上有气泡产生，锌片上也产生了气体，原因可能是___________________________________________________________。(3)甲装置中，若把稀硫酸换成CuSO4溶液，试写出铜电极的电极反应式：_____________________。答案：Ⅰ.(1)A－2e－=A2＋(2)Cu2＋＋2e－=Cu(3)D＞A＞B＞CⅡ.(1)C(2)锌片不纯，锌与杂质构成原电池(3)Cu2＋＋2e－=Cu解析：Ⅰ.(1)甲装置中，二价金属A不断溶解，说明A失电子发生氧化反应，则A作负极，B作正极，装置甲中负极的电极反应式是A－2e－=A2＋。(2)乙装置中，C的质量增加，说明C电极上铜离子得电子发生还原反应，则C作正极，B作负极，装置乙中正极的电极反应式是Cu2＋＋2e－=Cu。(3)丙装置中，A上有气体产生，说明A上氢离子得电子发生还原反应，则A作正极，D作负极，结合(1)(2)分析可知，四种金属活动性由强到弱的顺序是D>A>B>C。Ⅱ.(1)铜不能与稀硫酸反应，则乙烧杯中铜片表面无气泡生成，甲装置中形成原电池，铜作正极，则甲烧杯中铜片表面有气泡产生，故A错误；乙装置没有形成闭合回路，不能形成原电池，故B错误；两烧杯中稀硫酸都参加反应，溶液中氢离子浓度均减小，故C正确；甲装置能形成原电池，其反应速率较一般化学反应速率更大，所以甲中产生气泡的速率比乙中快，故D错误。(2)在甲装置中，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，可能是由于锌片不纯，在锌片上形成原电池。(3)在甲装置中，如果把稀硫酸换成硫酸铜溶液，Cu2＋在正极上得电子生成Cu，电极反应式为Cu2＋＋2e－=Cu。第二节化学反应的速率与限度第1课时化学反应的速率1．知道化学反应速率的表示方法。2．通过实验探究影响化学反应速率的因素。3．认识化学变化是有条件的，学会运用变量控方法研究化学反应。一、化学反应速率及其表示方法1．概念化学反应速率是表示化学反应过程进行快慢的物理量。2．表示方法(1)表示：用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量(均取正值)表示。(2)表达式：v＝eq\f(Δc,Δt)或v＝eq\f(Δn,V·Δt)(3)单位：mol·L－1·min－1或mol·L－1·s－1。3．实例探究已知合成氨反应N2(g)＋3H2(g)eq\o(,\s\up7(高温、高压),\s\do5(催化剂))2NH3(g)，其浓度数据如下：N2H2NH3起始浓度/(mol·L－1)1.03.002s末浓度/(mol·L－1)0.61.80.8(1)2s末，N2、H2、NH3的物质的量浓度变化各为多少？则2s内用N2、H2、NH3表示的化学反应速率v(N2)、v(H2)、v(NH3)分别为多少？答案：2s末，Δc(N2)＝(1.0－0.6)mol·L－1＝0.4mol·L－1Δc(H2)＝(3.0－1.8)mol·L－1＝1.2mol·L－1Δc(NH3)＝(0.8－0)mol·L－1＝0.8mol·L－12s内v(N2)＝eq\f(ΔcN2,Δt)＝eq\f(0.4mol·L－1,2s)＝0.2mol·L－1·s－1v(H2)＝eq\f(ΔcH2,Δt)＝eq\f(1.2mol·L－1,2s)＝0.6mol·L－1·s－1v(NH3)＝eq\f(ΔcNH3,Δt)＝eq\f(0.8mol·L－1,2s)＝0.4mol·L－1·s－1。(2)同一反应在相同时间内，用不同物质表示的反应速率，其数值是否相同？表示的反应快慢是否相同？用不同物质表示同一反应的反应速率其数值有什么规律？答案：同一反应在相同时间内，用不同物质表示的反应速率，其数值可能不同，但都表示该反应的反应速率，意义相同；用不同物质表示化学反应速率时，化学反应速率之比等于其化学计量数之比。二、影响化学反应速率的因素1．实验探究——外界条件对化学反应速率的影响(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对于反应2H2O2eq\o(=,\s\up7(催化剂))2H2O＋O2↑来说，温度升高，H2O2的分解速率加快(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溶液的试管中产生气泡的速率较快实验结论增大反应物浓度能使H2O2分解速率加快(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有少量气泡出现②产生大量气泡③产生大量气泡实验结论MnO2、FeCl3可以使H2O2分解的速率加快2．影响化学反应速率的因素(1)内因反应物本身的性质是影响化学反应速率的主要因素。(2)外因(其他条件不变，只改变一个条件)①浓度：增大反应物的浓度，化学反应速率加快，反之减小。②压强：对有气体参加的反应，增大压强，化学反应速率加快，反之减小。③温度：升高温度，化学反应速率加快，反之减小。④使用催化剂，能改变化学反应速率。⑤其他因素：固体反应物的表面积、光照、电磁波、溶剂等。►问题一化学反应速率及其表示方法【典例1】，则以物质B表示此反应的化学反应速率为______mol·L－1·min－1。(2)在2L的密闭容器中，充入2molN2和3molH2，在一定条件下发生反应，3s后测得N2的物质的量为1.9mol，则以H2的浓度变化表示的反应速率为________________________。(3)将10molA和5molB放入容积为10L的密闭容器中，某温度下发生反应：3A(g)＋B(g)2C(g)，在最初2s内，消耗A的平均速率为0.06mol·L－1·s－1，则在2s时，容器中有______molA，此时C的物质的量浓度为________。答案：(1)0.6(2)0.05mol·L－1·s－1(3)8.80.08mol·L－1＝0.6mol·L－1·min－1。(2)解法一：3s内消耗的N2的物质的量为2mol－1.9mol＝0.1mol，根据化学方程式N2＋3H2eq\o(,\s\up7(高温、高压),\s\do5(催化剂))2NH3，可以计算出3s内消耗的H2的物质的量为0.3mol，根据化学反应速率的计算公式，v(H2)＝eq\f(0.3mol,2L×3s)＝0.05mol·L－1·s－1。解法二：先计算出用N2表示的化学反应速率：v(N2)＝eq\f(2mol－1.9mol,2L×3s)＝eq\f(1,60)mol·L－1·s－1，再根(3)3A(g)＋B(g)2C(g)起始浓度/mol·L－11.00.50转化浓度/mol·L－10.06×2＝0.120.040.082s时浓度/mol·L－11.0－0.12＝0.880.5－0.04＝0.460.08则2s时，n(A)＝0.88mol·L－1×10L＝8.8mol，c(C)＝0.08mol·L－1。【归纳小结】1．对化学反应速率的理解(1)在同一化学反应中，用不同物质表示的化学反应速率可能不同，但意义相同，故描述反应速率时必须指明具体物质。(2)固体或纯液体的浓度为常数，Δc=0，因此不用固体或纯液体的浓度表示化学反应速率。(3)化学反应速率是一段时间内的平均反应速率，不是某一时刻的速率。(4)用