高中化学-必修二-第二章-化学反应与能量--讲义及习题

1/11第二章化学反应与能量第一节化学能与热能知识点一、化学能与热能的相互转化1、镁条与盐酸的反应能量的变化——温度升高，放热反应注意：要选择强酸且浓度不要太低。尽量使用纯度好的镁条，反应前要用砂纸打磨光亮2、Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应中的能量变化——烧杯变凉、结冰，吸热反应【实验三】酸碱中和反应中的能量变化3、酸碱中和反应中的能量变化————温度升高，放热反应结论：酸与碱发生中和反应生成1molH2O时所释放的热量称为中和热。二、常见的吸热反应和放热反应1、放热反应：（1）燃料的燃烧C+O2＝CO2（2）中和反应HCl+NaOH=NaCl+H2O（3）活泼金属与水或酸的反应（4）大部分化合反应（5）食物的缓慢氧化2、吸热反应（1）大多数分解反应：CaCO3=CaO+CO2↑（2）Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应：（3）碳与CO2气体的反应：C+CO2＝2CO（4）碳与水蒸气的反应：C+H2O＝CO+H2（5）氢气还原氧化铜：H2+CuO=H2O+Cu三、化学能的利用（1）柴草时期——火的发现至18世纪产业革命——以树枝杂草为主要能源。（2）化石能源时期——18世纪中期至现代——以煤、石油、天然气为主要能源。（3）多能源结构时期——可再生能源和清洁能源(绿色能源)将成为新能源的主力军。2/11四、宏观上化学反应能量变化的原因在化学反应中，反应物的总能量与生成物的总能量间的能量差1、∑E（反应物）＞∑E（生成物）——放出能量2、∑E（反应物）＜∑E（生成物）——吸收能量五、微观上化学反应能量变化的原因化学反应的过程中伴随着能量变化,通常表现为热量的变化放热反应：放出热的化学反应化学反应吸热反应：吸收热的化学反应吸放热与能量关系1、键能：拆开1mol某键所需的能量叫键能。单位：kJ/mol。破坏化学键时要吸收能量，形成化学键时放出能量2、化学反应的特点是有新物质生成，新物质和反应物总能量不同。3、反应中要遵循能量守恒。4、反应物与生成物的能量差若以热能形式表现即为放热和吸热。如果二者能量比较接近，则放热和吸热不明显。5、引起化学反应中的能量变化的微观原因：化学键的断裂第一节化学能与热能习题1.下列说法正确的是()A.大多数的化合反应是释放能量的反应B.大多数分解反应是吸收能量的反应C.释放能量的反应都不需要加热D.吸收能量的反应都需要加热2.下列反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是A.铝片与稀盐酸的反应B.Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl的反应C.灼热的炭与CO2的反应D.甲烷在氧气中的燃烧反应3/113、下列说法正确的是（）A.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应B.任何放热反应在常温条件下一定能发生反应C.反应物和生成物所具有的总能量决定了反应结果是放热还是吸热D.吸热反应在一定条件下也能发生反应4、有关下列能量转化的认识不正确的是()A．植物的光合作用使得太阳能转化为了化学能B．人类使用照明设备是将电能转化为了光能C．生物体内的化学变化过程在能量转化上比在体外发生的一些能量转化更合理、有效D．燃料燃烧时只是将化学能转化为了热能5、绿色能源是指使用过程中不排放或排放极少污染物的能源，如一级能源中的水能、地热、天然气等；二级能源中电能、氢能等。下列能源属于绿色能源的是（）①太阳能②风能③石油④煤⑤潮汐能⑥木材A.①②③B.③④⑤C.④⑤⑥D.①②⑤6、下列反应中，属于吸热反应的是（）A.活泼金属跟酸反应B.制造水煤气C.酸碱中和反应D.镁条燃烧1.在反应H2+Cl2＝2HCl中，已知H－H键能为436kJ，Cl－Cl键能为243kJ，H－Cl键能为431kJ，判断该反应是A.吸热反应B.放热反应C.吸收183kJ热量D.放出183kJ热量2、已知反应A＋B＝C＋D为放热反应，对该反应的下列说法中正确的是（）A.A的能量一定高于CB.B的能量一定高于DC.A和B的总能量一定高于C和D的总能量D.该反应为放热反应，故不必加热就一定能发生3、氢气在氧气中燃烧产生蓝色火焰，在反应中，破坏1molH－H键消耗的能量为Q1kJ，破坏1molO=O键消耗的能量为Q2kJ，形成1molH－O键释放的能量为Q3kJ。下列关系式中正确的是（）A、2Q1+Q24Q3B、2Q1+Q24Q3C、Q1+Q2Q3D、Q1+Q2=Q34/11第二节化学能与电能知识点一、原电池的定义及判定1、定义：将化学能转化为电能的装置.2、原电池的工作原理铜片上：2H++2e-=H2↑(还原反应)锌片上：Zn-2e-=Zn2+(氧化反应)氧化还原反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑3、原电池正负极的判别：Zn-2e-=Zn2+(氧化反应)负极2H++2e-=H2↑(还原反应)正极①从实验现象可判别正极。②电子的流出极是负极。③失电子极是负极。④发生氧化反应的一极。电子负极→正极电流正极→负极二、原电池的形成条件：一极、一液、一回路AZnCuH2SO4AZnCH2SO4AZnZnH2SO4AZnFeH2SO4ACuCuH2SO4结论区别偏转电流表指针④③②①原电池不偏转偏转两极材料不同有两种活泼性不同的金属（或非金属）作电极不偏转偏转CuZn稀硫酸CuZn稀硫酸CuZn稀硫酸CuZn稀硫酸CuZn稀硫酸CuZn稀硫酸5/11AZnCuH2SO4AZnCu酒精AZnCuHCl结论区别偏转电流表指针⑥⑤原电池不偏转溶液不同电极材料均插入电解质溶液中偏转结论区别偏转⑦-⑧组电流表指针不偏转容器不同两极相连形成闭合电路AZnCuH2SO4ZnH2SO4ACuH2SO4三、原电池电子的流向及正负极的判断1、在原电池的电解质溶液内，阳离子的移向的极是正极，阴离子移向的极是负极。2、若原电池工作后，X极质量增加，说明溶液中的阳离子在X极(正极)得电子，X级活动性较弱。3、若原电池工作后，X极上有气泡冒出，是因为发生了析出H2的电极反应，说明X极为正极，活动性弱。4、增重或产生气泡的为正极，溶解的为负极。5、注意：不能机械地以金属活动性顺序表中体现的金属活泼性的强弱来判断原电池中的负极，“较活泼的金属”应理解为“在该原电池的特定条件下更容易与电解质反应（易被氧化）的金属”即在特殊情况要考虑电极与电解质溶液的反应，例如，Mg、Al与NaOH溶液构成的原电池中Al作负极；Cu-Al-浓硝酸溶液构成的原电池中Al作正极四、原电池电极反应的书写1、写出总化学方程式2、根据总化学反应方程式按照电子得失情况，分成氧化反应和还原反应6/113、氧化反应在负极发生，还原反应在正极发生，注意介质参与反应。4、总的化学反应方程式是正负电极反应相加的结果，反过来也可以相减，得电极反应。电极反应也遵守质量守恒，电荷守恒及正、负极得失电子数相等的规律。【强调】书写电极方程式时要注意几点：1、根据给出的化学方程式或题意，确定原电池正负极，弄清正负极上的反应物。2、弱电解质、气体或难溶物均以分子式表示，其余以离子符号表示。3、注意电解质溶液的成分，对正极、负极反应产物的影响。五、发展中的化学电源实用电池一般应具有的特点是：能产生稳定而具有较高电压的电流：安全、耐用且便于携带；能够适用于特殊用途；便于回收处理，不污染环境或对环境产生较小的影响。1．干电池——一次性电池，放电后不能再使用，内部氧化还原反应不可逆。用锌制圆筒型外壳作负极，位于中央的顶盖有铜的石墨作正极，在石墨周围填充NH4Cl和淀粉糊作电解质，还填有MnO2和炭黑(Zn—Mn电池)。为提高使用寿命，用KOH代替NH4Cl来提高性能。负极（锌筒）：Zn—2e-=Zn2+；正极（石墨）：正极：2NH4++2e-=2NH3+H2电池的总反应式为：Zn+2NH4+=Zn2++2NH3+H22、充电电池(1)铅蓄电池(storagebattery)铅蓄电池可放电亦可充电，它是用硬橡胶和透明塑料制成长方形外壳，在正极板上有一层棕褐色的PbO2，负极是海棉状的金属铅，两极均浸入硫酸溶液中，且两极间用橡胶或微孔塑料隔开。负极：Pb-2e-+SO42-=PbSO4正极：PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O充放电的总化学方程式：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O(2)镍氢电池负极：H2+2OH--2e-=2H2O正极：2NiO(OH)+2H2O+2e-=2Ni(OH)2+2OH-放电总反应式：H2+2NiO(OH)=2Ni(OH)2（3）碱性蓄电池○1银锌电池：正极壳填充Ag2O和石墨，负极盖填充锌汞合金，电解质溶液KOH。负极：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O7/11正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag++2OH-充放电的总化学方程式：Zn+Ag2O+H2O2Ag+Zn(OH)2○2镉镍电池：负极材料：Cd，正极材料：涂有NiO2，电解质：KOH溶液。镍镉电池寿命较蓄电池长，但镉是致癌物，镍镉污染环境。负极：Cd＋2OH--2e-=Cd(OH)2正极：2NiO（OH）+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-充放电的总化学方程式：2NiO（OH）＋Cd＋2H2O2Ni(OH)2＋Cd(OH)2(4)锂电池负极：Li-e-=Li+正极：MnO2+e-=MnO2-总反应式：Li+MnO2=LiMnO2【讲解】优点：质量轻、容量大、放电时间长。锂电池是一种高能电池，锂作为负极，技术含量高，有质量轻、体积小、电压高、工作效率高和寿命长等优点。常用于电脑笔记本、手机、照相机、心脏起博器、火箭、导弹等的动力电源。3．燃料电池(fuelcell)(1)氢氧燃料电池（碱性）电极反应：负极：2H2+4OH--2e-=4H2O正极：O2+2H2O+2e-=4OH-电池的总反应为：2H2+O2=2H2O特点是能量转化率高，可达70%以上，且其燃烧的产物为水，因此不污染环境。若电解质溶液为稀H2SO4负极：2H2-4e-=4H+正极：O2+4H++4e-=2H2O放电总反应式：2H2+O2=2H2O（2）甲烷氧气燃料电池负极：CH4+10OH--8e-=CO32－+7H2O正极：2O2+4H2O+8e-=8OH-电池的总反应式为：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O8/11题型1原电池的判断1.下列装置中能组成原电池形成电流的是()CCAZnCuH2SO4CuZnA酒精ABABZnH2SO4ACuH2SO4CDCDACuCuH2SO4题型2、原电池的工作原理2.某金属能跟稀盐酸作用发出氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是()A、MgB.FeC.AlD.Cu3.由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的PH()A.不变B先变大后变小C逐渐变大D.逐渐变小题型3利用原电池电极判断金属性强弱4、.把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡，b、d相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为()A．abcdB．acdbC．cab.dD．bdca题型4原电池的构成条件5.一个电池反应的离子方程式是Zn+Cu2+=Zn2++Cu，该反应的的原电池组合是（）ABCD正极ZnCuCuFe负极CuZnZnZn电解质溶液CuCl2H2SO4CuSO4HCl题型5原电池电极反应的书写6、科学工作者为心脏病人设计的心脏起搏器的电池是以Pt和Zn为电极材料，依靠人体内液体中含有一定浓度的溶解氧、H+和Zn2+进行工作，回答下列问题（1）负极材料是______电极反应式是____________________（2）正极材料是______电极反应式是___________________9/11第三节化学反应速率和限度知识点一、化学反应的速率(reactionrate)1、定义：单位时间内反应物的浓度减少或生成物浓度的增加来表示2、单位：mol/L·smol/L·min3、表达式：v(A)==tAc)(△c(A)表示物质A浓度的变化，△