高中化学必修二第二章知识点和习题

化学世界的奇妙，很大程度上源于物质间的相互转化以及伴随这些转化的能量变化。必修二的第二章，正是引领我们深入理解化学反应的核心规律，从能量变化到反应快慢，再到反应进行的程度，这些知识不仅是化学学科的基石，也与我们的日常生活和工业生产息息相关。本章的学习，需要我们不仅记忆概念，更要理解原理，并能运用这些原理去分析和解决实际问题。一、化学能与热能化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键的形成。这一过程必然伴随着能量的变化，而能量的主要表现形式之一就是热能。1.化学键与能量变化的关系：*断开化学键需要吸收能量，形成化学键则会释放能量。*一个化学反应是吸收能量还是释放能量，取决于断键吸收的总能量与成键释放的总能量的相对大小。*若断键吸收的总能量大于成键释放的总能量，反应吸收能量（吸热反应）。*若断键吸收的总能量小于成键释放的总能量，反应释放能量（放热反应）。2.放热反应与吸热反应：*放热反应：反应过程中向环境释放热量。常见的如：燃烧反应、酸碱中和反应、大多数化合反应（C与CO₂的反应除外）、活泼金属与酸的反应等。*能量变化示意图：反应物总能量高于生成物总能量。*焓变（ΔH）为负值（ΔH<0）。*吸热反应：反应过程中从环境吸收热量。常见的如：大多数分解反应（如KClO₃分解）、Ba(OH)₂·8H₂O与NH₄Cl的反应、C与CO₂的反应、水煤气的制备反应等。*能量变化示意图：反应物总能量低于生成物总能量。*焓变（ΔH）为正值（ΔH>0）。3.化学反应中能量变化的意义：*提供人类生存和发展所需要的能量（如燃料燃烧）。*利用反应的热效应进行物质制备和加工。二、化学能与电能除了热能，化学能还可以转化为电能。这种转化是通过原电池装置实现的。1.原电池的定义：将化学能直接转化为电能的装置。2.原电池的工作原理：*本质：氧化还原反应。氧化反应和还原反应分别在两个不同的电极上发生，电子通过导线定向移动形成电流。*构成条件：*两个活泼性不同的电极（一般为金属或石墨）。*电解质溶液（提供自由移动的离子）。*形成闭合回路。*能自发进行的氧化还原反应。*电极名称及反应：*负极：较活泼的金属，发生氧化反应，电子流出。*正极：较不活泼的金属或石墨，发生还原反应，电子流入。*电子流向：从负极经导线流向正极（与电流方向相反）。*离子移动方向：电解质溶液中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。3.常见的化学电源：*干电池：如锌锰干电池，一次性电池。*充电电池（二次电池）：如铅蓄电池、锂离子电池，可通过充电使活性物质再生。*燃料电池：如氢氧燃料电池，燃料和氧化剂分别在两个电极上反应，能量转化率高，对环境友好。三、化学反应的速率化学反应有快有慢，了解和控制反应速率对生产生活至关重要。1.化学反应速率的定义：用来衡量化学反应进行快慢程度的物理量。2.表示方法：通常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）来表示。*表达式：v=Δc/Δt*单位：mol/(L·s)或mol/(L·min)等。*注意：同一反应，用不同物质表示的反应速率，其数值可能不同，但表示的意义相同，且速率之比等于化学计量数之比。3.影响化学反应速率的因素：*内因（主要因素）：反应物本身的性质。*外因（外界条件）：*浓度：其他条件不变时，增大反应物浓度，反应速率加快；减小反应物浓度，反应速率减慢。（固体和纯液体浓度视为常数，改变其用量对速率无影响）*温度：其他条件不变时，升高温度，反应速率加快；降低温度，反应速率减慢。（一般温度每升高10℃，速率增大到原来的2-4倍）*压强：对于有气体参加的反应，其他条件不变时，增大压强（缩小体积），相当于增大反应物浓度，反应速率加快；减小压强（增大体积），反应速率减慢。（若压强改变但反应物浓度不变，则速率不变，如恒容充入惰性气体）*催化剂：能显著改变化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后保持不变。正催化剂加快反应速率，负催化剂减慢反应速率（通常未指明时均指正催化剂）。*其他因素：如固体表面积（增大固体表面积，速率加快）、光照、超声波等。四、化学反应的限度——化学平衡许多化学反应并不能进行到底，而是在一定条件下达到一种动态平衡状态。1.可逆反应：在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应。（注意“同一条件下”）*表示方法：用“⇌”代替“=”。2.化学平衡状态：在一定条件下的可逆反应里，当正反应速率等于逆反应速率，反应物和生成物的浓度不再随时间而改变的状态。*特征：*逆：研究对象是可逆反应。*等：v(正)=v(逆)≠0（动态平衡）。*定：各组分的浓度（或百分含量）保持不变。*动：平衡时，正、逆反应仍在进行，是动态平衡。*变：当外界条件改变时，原平衡被破坏，在新的条件下会建立新的平衡。3.化学平衡状态的判断依据：*直接标志：v(正)=v(逆)；各组分浓度（或百分含量）不变。*间接标志：如体系颜色不再变化、混合气体的总压强不再变化（针对反应前后气体分子数改变的反应）、混合气体的平均相对分子质量不再变化等（需具体分析）。4.化学平衡的移动：*勒夏特列原理（平衡移动原理）：如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、压强或温度），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。*影响因素：*浓度：增大反应物浓度或减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动；反之，向逆反应方向移动。*温度：升高温度，平衡向吸热反应方向移动；降低温度，平衡向放热反应方向移动。*压强：增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动；减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动。（对反应前后气体体积不变的反应，压强改变不影响平衡）*催化剂：同等程度改变正逆反应速率，对平衡移动无影响，但能缩短达到平衡的时间。五、习题精练选择题(每小题只有一个选项符合题意)1.下列关于化学反应与能量的说法正确的是（）A.化学反应中一定有能量变化B.放热反应的发生无需任何条件C.吸热反应都需要加热才能发生D.化学反应中的能量变化都表现为热量变化2.下列装置中，能构成原电池的是（）（此处应有图示：A.两个铜电极插入稀硫酸；B.锌片和铜片插入酒精；C.锌片和铜片插入稀硫酸并用导线连接；D.锌片和铜片插入稀硫酸但未连接）*假设选项C为正确的原电池装置图*3.对于反应A(g)+3B(g)⇌2C(g)+2D(g)，在不同条件下的反应速率最快的是（）A.v(A)=0.15mol/(L·s)B.v(B)=0.6mol/(L·s)C.v(C)=0.4mol/(L·s)D.v(D)=0.45mol/(L·s)4.在一定温度下，可逆反应N₂(g)+3H₂(g)⇌2NH₃(g)达到平衡状态的标志是（）A.N₂、H₂、NH₃的浓度相等B.容器内压强不再变化C.单位时间内生成nmolN₂，同时生成3nmolH₂D.容器内混合气体的密度不再变化5.下列措施中，一定能使可逆反应2SO₂(g)+O₂(g)⇌2SO₃(g)(正反应为放热反应)的平衡向正反应方向移动的是（）A.升高温度B.增大容器体积C.通入大量O₂D.使用催化剂填空题6.写出下列反应的离子方程式，并注明反应是放热还是吸热。(1)锌与稀硫酸反应：________________________，________热。(2)氢氧化钡晶体与氯化铵晶体混合搅拌：________________________（提示：生成BaCl₂、NH₃·H₂O），________热。7.某温度下，在2L密闭容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间变化的曲线如下图所示。（此处应有图示：X和Y的物质的量随时间减少，Z的物质的量随时间增加，一段时间后均保持不变）由图中数据分析：(1)该反应的化学方程式为________________________。(2)反应开始至2min，Z的平均反应速率为________________。(3)反应达到平衡时，Y的转化率为________________。简答题8.为什么说原电池反应的本质是氧化还原反应？请结合铜锌原电池（稀硫酸为电解质溶液）的工作原理加以说明。六、参考答案与解析选择题1.A解析：化学反应的本质是化学键的断裂与形成，断键吸热，成键放热，故一定有能量变化，A正确；放热反应也可能需要点燃等条件，B错误；吸热反应不一定需要加热，如Ba(OH)₂·8H₂O与NH₄Cl的反应，C错误；能量变化还可能表现为电能、光能等，D错误。2.C解析：构成原电池需要活泼性不同的电极、电解质溶液、闭合回路以及自发的氧化还原反应。A项两电极相同；B项酒精是非电解质；D项未形成闭合回路。3.D解析：将各物质的反应速率除以其化学计量数，数值大者反应速率快。A项0.15/1=0.15；B项0.6/3=0.2；C项0.4/2=0.2；D项0.45/2=0.225。D项最大。4.B解析：平衡时各组分浓度不再变化，但不一定相等，A错误；该反应前后气体分子数不同，压强不变说明各组分浓度不变，达到平衡，B正确；生成N₂和生成H₂均为逆反应方向，C错误；容器体积不变，气体总质量不变，密度始终不变，D错误。5.C解析：正反应放热，升高温度平衡逆向移动，A错误；增大体积，压强减小，平衡向气体体积增大的逆向移动，B错误；通入O₂，反应物浓度增大，平衡正向移动，C正确；催化剂不影响平衡移动，D错误。填空题6.(1)Zn+2H⁺=Zn²⁺+H₂↑，放(2)Ba²⁺+2OH⁻+2NH₄⁺+2Cl⁻=BaCl₂+2NH₃·H₂O，吸(注：实际书写时，BaCl₂可拆，但NH₃·H₂O为弱电解质不拆，正确应为Ba²⁺+2OH⁻+2NH₄⁺=Ba²⁺+2Cl⁻+2NH₃·H₂O，约去Ba²⁺得2OH⁻+2NH₄⁺=2Cl⁻+2NH₃·H₂O，再约简为OH⁻+NH₄⁺=Cl⁻+NH₃·H₂O。此处为简化，按提示填写)7.(1)3X+Y⇌2Z(根据物质的量变化量之比等于化学计量数之比：Δn(X)=0.6mol,Δn(Y)=0.2mol,Δn(Z)=0.4mol，0.6:0.2:0.4=3:1:2)(2)0.1mol/(L·min)(v(Z)=Δc(Z)/Δt=(0.4mol/2L)/2min=0.1mol/(L·min))(3)50%(Y的转化率=(0.2mol/0.4mol)×100%=50%)简答题8.答：氧化还原反