高中化学必修二（苏教版）专题6：化学反应与能量变化 精讲知识清单

高中化学必修二（苏教版）专题6：化学反应与能量变化精讲知识清单一、化学反应速率与反应限度【核心考点】【重中之重】（一）化学反应速率【基础】【高频考点】1.概念与定义：化学反应速率是用来衡量化学反应过程进行快慢程度的物理量。它描述的是反应物减少或生成物增加的快慢，是一个正值。2.表示方法与计算：【必会】通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。数学表达式：v=ΔcΔtv=\frac{\Deltac}{\Deltat}v=ΔtΔc​或v=ΔnV⋅Δtv=\frac{\Deltan}{V\cdot\Deltat}v=V⋅ΔtΔn​其中，Δc\DeltacΔc为物质的量浓度的变化量（单位：mol/L），Δt\DeltatΔt为时间变化量（单位：s或min），V为溶液体积（单位：L），Δn\DeltanΔn为物质的量的变化量（单位：mol）。常用单位：mol·L⁻¹·s⁻¹或mol·L⁻¹·min⁻¹。3.重要规律与注意事项：【易错点】在同一化学反应中，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。它们之间的比值等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。即对于反应：mA(g)+nB(g)=pC(g)+qD(g)mA(g)+nB(g)=pC(g)+qD(g)mA(g)+nB(g)=pC(g)+qD(g)，有：v(A):v(B):v(C):v(D)=m:n:p:qv(A):v(B):v(C):v(D)=m:n:p:qv(A):v(B):v(C):v(D)=m:n:p:q。注意：固体或纯液体的浓度视为常数，因此不能用固体或纯液体表示化学反应速率。4.化学反应速率大小的比较：【难点】【方法点拨】比较同一化学反应在不同条件下反应的快慢，必须转化为同一物质、同一单位来表示。或者通过“速率与计量数之比”进行比较，比值越大，表示反应速率越快。例如，比较v(A)/mv(A)/mv(A)/m与v(B)/nv(B)/nv(B)/n的相对大小。（二）影响化学反应速率的因素【高频考点】【实验探究】1.内因（决定性因素）：反应物本身的性质。例如，金属钠与水的反应比金属镁与水的反应剧烈得多，这是由钠和镁的金属活动性决定的。2.外因（外界条件）：【重点掌握控制变量法】（1）浓度：其他条件不变时，增大反应物的浓度，反应速率加快；减小反应物的浓度，反应速率减慢。【注意】对于固体或纯液体，改变其用量（不改变表面积）不认为能改变浓度，因此速率不变。对于气体，增大压强实质是增大气体浓度。（2）压强：【特指有气体参与的反应】增大压强（缩小容器体积），气体浓度增大，反应速率加快。减小压强（扩大容器体积），气体浓度减小，反应速率减慢。【易错辨析】若在恒容容器中充入惰性气体（如He），虽然总压增大，但反应物浓度不变，因此反应速率不变。若在恒压容器中充入惰性气体，为维持压强不变，容器体积膨胀，反应物浓度减小，反应速率减慢。（3）温度：【重要规律】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。一般规律：温度每升高10℃，反应速率通常增大到原来的2～4倍。无论是吸热反应还是放热反应，升高温度，反应速率均加快。（4）催化剂：【特殊作用】催化剂能改变（通常是加快）反应速率。正催化剂加快反应速率，负催化剂减慢反应速率。催化剂具有高度的选择性（专一性）。【注意】催化剂在反应前后其质量和化学性质不变，但物理性质可能改变。（5）其他因素：反应物间的接触面积（固体表面积越大，速率越快）、光照、超声波、电磁波、溶剂性质等也会影响反应速率。（三）化学反应的限度——化学平衡【难点】【新高考热点】1.可逆反应：【基础概念】在同一条件下，既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的化学反应。可逆反应用“⇌”表示。可逆反应的特点是反应不能进行到底，反应物与生成物共存。2.化学平衡状态：【核心定义】在一定条件下的可逆反应里，当正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度（或百分含量）保持不变时，该反应就达到了化学平衡状态，简称化学平衡。3.化学平衡的特征：【五个关键词】（1）逆：研究对象是可逆反应。（2）等：v正=v逆≠0v_{正}=v_{逆}\neq0v正​=v逆​=0（这是平衡的本质条件）。（3）动：是动态平衡，反应并未停止，只是正逆反应速率相等。（4）定：平衡时，反应混合物中各组分的浓度、质量、质量分数、物质的量、物质的量分数、体积分数等保持恒定（这是平衡的直接表现）。（5）变：条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡。4.化学平衡状态的判断标志：【高频考点】【归纳总结】（1）本质标志：v正=v逆v_{正}=v_{逆}v正​=v逆​。必须体现双向性。例如：对于反应N2+3H2⇌2NH3N_2+3H_2\rightleftharpoons2NH_3N2​+3H2​⇌2NH3​，不能仅说v(N2)v(N_2)v(N2​)消耗等于v(N2)v(N_2)v(N2​)生成，这本来就是相等。应说“v(N2)v(N_2)v(N2​)消耗：v(NH3)v(NH_3)v(NH3​)消耗=1：2”，或“v正(N2)=v逆(N2)v_{正}(N_2)=v_{逆}(N_2)v正​(N2​)=v逆​(N2​)”。特别要注意，对于不同物质，速率之比等于计量数之比且表示的是不同方向的反应，即“一正一逆，比例合适”。（2）含量标志：各组分的浓度、质量分数、体积分数、物质的量分数等保持不变。（3）间接标志（以恒容条件下的反应mA(g)+nB(g)⇌pC(g)+qD(g)mA(g)+nB(g)\rightleftharpoonspC(g)+qD(g)mA(g)+nB(g)⇌pC(g)+qD(g)为例）：①压强：若m+n≠p+qm+n\neqp+qm+n=p+q，则当总压强、总物质的量、平均分子量不再随时间变化时，可判断达到平衡。②密度：若反应物和生成物均为气体，且恒容，则密度始终不变，不能作为平衡判据。若反应体系中有非气体物质，或恒压条件下，则密度不变可以说明达到平衡。③颜色：对于有有色物质参加的反应，体系颜色不变，可判断达到平衡（如I2I_2I2​蒸气）。④温度：在绝热容器中，体系温度不变，说明反应不再进行能量交换，达到平衡。二、化学反应中的热【核心素养：宏观辨识与微观探析】（一）放热反应与吸热反应【基础】【实验】1.定义：放热反应：有热量放出的化学反应（ΔH<0\DeltaH<0ΔH<0）。吸热反应：吸收热量的化学反应（ΔH>0\DeltaH>0ΔH>0）。2.常见的放热反应：【记忆口诀】①所有的燃烧反应；②酸碱中和反应；③大多数的化合反应（如CaO+H2O=Ca(OH)2CaO+H_2O=Ca(OH)_2CaO+H2​O=Ca(OH)2​）；④金属与酸（或水）的置换反应（如Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑Zn+H_2SO_4=ZnSO_4+H_2↑Zn+H2​SO4​=ZnSO4​+H2​↑）；⑤物质的缓慢氧化。3.常见的吸热反应：【记忆口诀】①大多数分解反应（如CaCO3→高温CaO+CO2↑CaCO_3\xrightarrow{\{高温}}CaO+CO_2↑CaCO3​高温<pathd="M0241v40hc47.335.3847811012816.73227.763..3.22.7.54.31.3.52.3.5307.36.71120.2.815.52.52.31.74.25.55.511.5213.35.727114114.744.73984..5s73.760..5c6295.7911s39911c45.315.38540..5s58.374..5c4.7148.327..36.73.210.85.512.52.31.77.52.515.52..7211102210..783.367151.zm00v40hv40z">​CaO+CO2​↑）；②盐类的水解反应；③以CCC、H2H_2H2​、COCOCO为还原剂的氧化还原反应，如：C+H2O(g)→高温CO+H2C+H_2O(g)\xrightarrow{\{高温}}CO+H_2C+H2​O(g)高温<pathd="M0241v40hc47.335.3847811012816.73227.763..3.22.7.54.31.3.52.3.5307.36.71120.2.815.52.52.31.74.25.55.511.5213.35.727114114.744.73984..5s73.760..5c6295.7911s39911c45.315.38540..5s58.374..5c4.7148.327..36.73.210.85.512.52.31.77.52.515.52..7211102210..783.367151.zm00v40hv40z">​CO+H2​（水煤气反应），C+CO2→高温2COC+CO_2\xrightarrow{\{高温}}2COC+CO2​高温<pathd="M0241v40hc47.335.3847811012816.73227.763..3.22.7.54.31.3.52.3.5307.36.71120.2.815.52.52.31.74.25.55.511.5213.35.727114114.744.73984..5s73.760..5c6295.7911s39911c45.315.38540..5s58.374..5c4.7148.327..36.73.210.85.512.52.31.77.52.515.52..7211102210..783.367151.zm00v40hv40z">​2CO；④Ba(OH)2⋅8H2OBa(OH)_2\cdot8H_2OBa(OH)2​⋅8H2​O晶体与NH4ClNH_4ClNH4​Cl晶体的反应。（二）化学反应中能量变化的原因【难点】【图像分析】1.微观角度——化学键的断裂与形成：化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成。断开反应物中的化学键需要吸收能量（E吸E_吸E吸​）。形成生成物中的化学键需要释放能量（E放E_放E放​）。若E吸>E放E_吸>E_放E吸​>E放​，则反应吸热；若E吸<E放E_吸<E_放E吸​<E放​，则反应放热。反应热（ΔH\DeltaHΔH）=反应物总键能生成物总键能。【重要结论】键能越大，分子越稳定，该物质本身具有的能量越低。2.宏观角度——物质所具有的能量：反应前后体系的能量变化取决于反应物总能量与生成物总能量的相对大小。若反应物总能量>生成物总能量，则反应物转化为生成物时放出能量（放热反应）。若反应物总能量<生成物总能量，则需要外界提供能量才能使反应物转化为生成物（吸热反应）。（三）热化学方程式【重要】【规范书写】1.定义：能够表示参加反应物质的量和反应热关系的化学方程式。2.书写规则：【“四步法”】（1）注明物质状态：必须注明反应物和生成物的聚集状态，常用g（气体）、l（液体）、s（固体）、aq（溶液）。同一物质状态不同，ΔH\DeltaHΔH值也不同。（2）注明反应温度和压强：若在101kPa和25℃时，可不注明。（3）正确标注ΔH\DeltaHΔH：ΔH\DeltaHΔH写在方程式右边，用空格隔开。放热反应（体系能量降低）ΔH\DeltaHΔH为“－”，吸热反应ΔH\DeltaHΔH为“＋”。单位一般为kJ⋅mol−1kJ\cdotmol^{1}kJ⋅mol−1。（4）化学计量数与ΔH\DeltaHΔH的对应关系：化学计量数表示物质的量，可以是整数或分数。ΔH\DeltaHΔH的数值与化学计量数成比例改变。3.示例：H2(g)+12O2(g)=H2O(l)H_2(g)+\frac{1}{2}O_2(g)=H_2O(l)H2​(g)+21​O2​(g)=H2​O(l)ΔH=−285.8kJ⋅mol−1\DeltaH=285.8kJ\cdotmol^{1}ΔH=−285.8kJ⋅mol−12H2(g)+O2(g)=2H2O(l)2H_2(g)+O_2(g)=2H_2O(l)2H2​(g)+O2​(g)=2H2​O(l)ΔH=−571.6kJ⋅mol−1\DeltaH=571.6kJ\cdotmol^{1}ΔH=−571.6kJ⋅mol−1（四）燃料燃烧与新能源【基础】【社会热点】1.热值：在一定条件下，单位质量的可燃物完全燃烧所放出的热量。单位：kJ⋅g−1kJ\cdotg^{1}kJ⋅g−1或kJ⋅kg−1kJ\cdotkg^{1}kJ⋅kg−1。2.氢能的优点：（1）来源广泛（水）；（2）热值高；（3）燃烧产物是水，无污染，是理想的绿色能源。3.氢能利用的关键：廉价制氢技术（如光解水）和安全储氢技术（如储氢合金——镧镍合金LaNi5LaNi_5LaNi5​）。三、化学能与电能的转化——原电池【核心素养：模型认知】（一）原电池的工作原理【必会】【基础模型】1.概念：将化学能直接转化为电能的装置。2.工作原理（以铜锌原电池，稀硫酸为电解质为例）：【本质】自发进行的氧化还原反应。负极（Zn）：失去电子，发生氧化反应，Zn−2e−=Zn2+Zn2e^=Zn^{2+}Zn−2e−=Zn2+（电极溶解，质量减轻）。正极（Cu）：得到电子，发生还原反应，2H++2e−=H2↑2H^++2e^=H_2↑2H++2e−=H2​↑（有气泡产生）。电子流向：由负极（Zn）沿导线流向正极（Cu）。电流方向：由正极（Cu）流向负极（Zn）。离子移向：阳离子（H+H^+H+）移向正极（Cu），阴离子（SO42−SO_4^{2}SO42−​）移向负极（Zn）。（二）原电池的构成条件【高频考点】【实验探究】1.两个活动性不同的电极（或一个为金属，一个为能导电的非金属如石墨）。相对活泼的金属作负极，较不活泼的金属或非金属导体作正极。2.电解质溶液（或熔融电解质）。3.形成闭合回路（导线连接或直接接触）。4.能自发发生氧化还原反应。（三）原电池正、负极的判断方法【技巧归纳】1.根据电极材料：较活泼的金属为负极。2.根据反应类型：发生氧化反应（失电子）的是负极；发生还原反应（得电子）的是正极。3.根据电子流向：电子流出（）的一极是负极；电子流入（+）的一极是正极。4.根据离子移向：阴离子移向的一极是负极；阳离子移向的一极是正极。5.根据实验现象：电极溶解、质量减轻的一极是负极；有气体产生、电极增重或不变的一极是正极。（四）电极反应式的书写【难点】【通关秘籍】1.书写步骤：（1）确定原电池的负极和正极，分析两极发生的反应（负极失电子，正极得电子）。（2）写电极反应式。【技巧】先写总反应方程式，再写简单的电极反应式，最后用总反应式减去简单的电极反应式得到另一个电极反应式（加减时注意电子守恒）。（3）检查电荷守恒和原子守恒。2.特殊情况举例（燃料电池）：以CH4CH_4CH4​燃料电池（电解质为KOH溶液）为例：总反应：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2OCH_4+2O_2+2KOH=K_2CO_3+3H_2OCH4​+2O2​+2KOH=K2​CO3​+3H2​O。负极反应：CH4−8e−+10OH−=CO32−+7H2OCH_48e^+10OH^=CO_3^{2}+7H_2OCH4​−8e−+10OH−=CO32−​+7H2​O（注意碱性环境不能产生H+H^+H+，应生成水或CO32−CO_3^{2}CO32−​）。正极反应：2O2+8e−+4H2O=8OH−2O_2+8e^+4H_2O=8OH^2O2​+8e−+4H2​O=8OH−（燃料电池正极一般都是O2O_2O2​得电子，介质不同，产物不同。酸性介质：O2+4e−+4H+=2H2OO_2+4e^+4H^+=2H_2OO2​+4e−+4H+=2H2​O；碱性或中性介质：O2+4e−+2H2O=4OH−O_2+4e^+2H_2O=4OH^O2​+4e−+2H2​O=4OH−）。（五）化学电源简介【了解】【拓展】1.一次电池：不可充电，如锌锰干电池（负极Zn，正极MnO2MnO_2MnO2​）。2.二次电池：可充电，如铅蓄电池（放电时是原电池，充电时是电解池）。铅蓄电池放电反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2OPb+PbO_2+2H_2SO_4=2PbSO_4+2H_2OPb+PbO2​+2H2​SO4​=2PbSO4​+2H2​O。负极（Pb）：Pb−2e−+SO42−=PbSO4Pb2e^+SO_4^{2}=PbSO_4Pb−2e−+SO42−​=PbSO4​正极（PbO2PbO_2PbO2​）：PbO2+2e−+SO42−+4H+=PbSO4+2H2OPbO_2+2e^+SO_4^{2}+4H^+=PbSO_4+2H_2OPbO2​+2e−+SO42−​+4H+=PbSO4​+2H2​O3.燃料电池：一种高效、环境友好的发电装置。它不是把还原剂、氧化剂全部储存在电池内部，而是从外部输入。如氢氧燃料电池、甲烷燃料电池等。能量转化率高。四、专题易错点与题型突破【特别提示】（一