高中化学必修二《化学反应与能量》ppt

第二章化学反应与能量第一节化学能与热能第二节化学能与电能第三节化学反应的速率与限度第一节化学能与热能一、化学反应的微观描述H····Cl··：＋→Cl····H····H2+Cl2=2HClH—HCl—Cl断裂断裂形成一个化学反应的的过程，本质上就是旧化学键断裂和新化学键形成的过程。断开化学键吸收能量形成化学键放出能量二、化学反应的能量变化思考一个化学反应吸收能量还是放出能量是由什么决定的呢？放出能量如果E反高于E生,那么在发生化学反应时,就有部分能量以热的形式释放出来;吸收能量如果E反低于E生,那么在发生化学反应时,反应物就需要吸收能量,才能转化为生成物。思考如何确定化学反应的热效应?取决于所有断键吸收的总能量与所有形成新键放出的总能量的相对大小，即取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。反应物的能量之和E反生成物的能量之和E生若E反E生，若E反E生，放出能量吸收能量放热反应吸热反应例：断开1molH-H键所需能量是436KJ，断开1molCl-Cl键需要能量是247KJ,生成1molH-Cl键所放出的能量为431KJ.求算氢气与氯气化合反应的热效应?在101.3kPa，298K条件下，断开1molA-B键所需要的能量，称为AB键的键能。键能愈大，键愈牢固，该键构成的分子愈稳定。例：断开1molH-H键所需能量是436KJ，断开1molCl-Cl键需要能量是247KJ,生成1molH-Cl键所放出的能量为431KJ.求算氢气与氯气化合反应的热效应?解：H2+Cl2====2HCl436KJ247KJ2X431KJ氢气与氯气化合反应的热效应==2X431KJ－(436KJ+247KJ)==179KJ1.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C2.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=Q3B反应物的能量生成物的能量能量的释放反应物的能量生成物的能量能量的吸收反应物的总能量=生成物的总能量+放出的热量生成物的总能量=反应物的总能量+吸收的热量【课堂小结】三、化学能与热能的转化[实验探究2—1]铝片与盐酸的反应向试管中加入2-3ml6mol/LHCl,用温度计测量其温度.然后插入打磨过的铝条,观察温度计指数的变化.实验2－1现象结论铝与盐酸反应，放出大量气泡，温度升高该反应是放热反应[实验2—2探究]：Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应实验步骤：实验现象：实验结论：反应方程式：[实验2—3探究]：HCl与NaOH的中和反应向烧杯中加入20ml2mol/LHCl,测量其温度;然后用另一个烧杯量取20ml2mol/LNaOH,也测量其温度.然后将二种溶液缓慢混合,边混合边搅拌,观察反应溶液的温度变化.实验2－3盐酸温度/℃NaOH溶液温度/℃中和反应后温度/℃结论：中和反应是放热反应。实质：H++OH－＝H2O反应后温度升高室温室温中和热：酸与碱发生中和反应生成1molH2O时所释放的热量称为中和热四、常见反应的热效应放热反应物质与氧气的反应燃料的燃烧中和反应金属与酸活泼金属与水的反应生石灰和水反应大部分化合反应吸热反应C+CO2C+H2OH2+CuOBa(OH)2·8H2O+NH4ClFe+H2O（g）Na2CO3·10H2O+NH4NO3大部分分解反应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AB2.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C3、如右图所示，把试管放入盛有25℃时饱和石灰水的烧杯中，试管中开始放入几小块镁片，再用滴管滴入5mL盐酸于试管中.试回答下列问题：(1)实验中观察到的现象是(2)产生上述现象的原因是(3)写出有关反应的离子方程式(4)由实验推知，MgCl2溶液和H2的总能量(填“大于”、“小于”、“等于”)镁片和盐酸的总能量.(1)①镁片上有大量气泡产生；②镁片逐渐溶解；③烧杯中析出晶体.(2)镁与盐酸反应产生氢气，该反应为放热反应，Ca(OH)2在水中的溶解度随温度升高而减小，故析出Ca(OH)2晶体.(3)Mg+2H+=Mg2++H2(4)小于第二节化学能与电能生活中我们常使用各种各样的电池。实验探究：两种金属之间如何产生电流。实验步骤图示现象实验1锌片、铜片分别平行插入稀硫酸实验2锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸锌片上有气泡铜片上无气泡铜片上有气泡思考：1、锌片上产生了什么气体？2、铜片上产生了什么气体？3、氢元素还原需要电子，那么电子是从哪来的？实验3：锌片和铜片用导线连接电流表后插入稀硫酸。现象：铜片上有气泡，电流表指针偏转。锌片：Zn-2e-=Zn2+(氧化反应)铜片：2H++2e-=H2↑(还原反应)总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑一、原电池概念：把化学能转化为电能的装置叫做原电池。思考4、Cu-Zn原电池的正负极各是什么？你是如何判断的？ZnCuA稀硫酸_+稀硫酸ZnFeA稀硫酸CZnFeCA稀硫酸A试判断下列原电池的正负极_+_+_+二.原电池正、负极的判断1.由组成原电池的两极材料判断：一般是活泼的金属为负极活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极2.根据电流方向或电子流动方向判断：电流是由正极流向负极；电子流动方向是由负极流向正极。3.根据原电池两极发生的变化来判断：原电池的负极上总是失电子发生氧化反应，正极上总是得电子发生还原反应。1、下列四个装置中，导线中的电子由左边一极流向右边一极的是（）稀H2SO4ZnZn(A)稀H2SO4CuZn(B)稀H2SO4ZnC(C)C2.X、Y、Z都是金属，把X浸入Z的硝酸盐溶液中，X的表面有Z析出，X与Y组成原电池时，Y是电池的负极。X、Y、Z三种金属的活动性顺序为（）Ａ．Ｘ＞Ｙ＞ＺＢ．Ｘ＞Ｚ＞ＹＣ．Ｙ＞Ｘ＞ＺＤ．Ｙ＞Ｚ＞ＸC因为X置换出Z,所以金属性Ｘ＞Ｚ负极的金属较活泼,所以Ｙ＞Ｘ3.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．bdcaB4.如图装置，电流表G发生偏转，同时A极逐渐变粗，B极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的哪一组（）A、A是锌，B是铜，C为稀H2SO4B、A是铜，B是锌，C为稀硫酸C、A是铁，B是银，C为AgNO3溶液D、A是Ag，B是铁，C为AgNO3溶液ACABD三.原电池的构成条件[实验探究]原电池的构成条件根据原电池的工作原理以及电学知识,利用所提供的实验用品,自主设计若干套原电池,并在实验中探究原电池的构成条件.实验用品:铜板、锌板、铁板、导线、安培表、自备果汁、电池盒请将你的设计内容及时记录在课本P41页的表格内小结：构成原电池的条件：1、活泼性不同的两种电极。2、有电解质溶液并形成闭合回路。3、通常至少有一极能与电解质溶液发生氧化还原反应。5.下列装置中能构成原电池的是()CZnCuH2SO4AZnCuCuSO4AZnCu酒精ABZnH2SO4ACuH2SO4CD没有形成闭合回路酒精不是电解质没有形成闭合回路四.发展中的化学电源化学电源一次电池二次电池燃料电池碱性锌锰电池铅蓄电池氢氧燃料电池锂离子电池银锌蓄电池普通锌锰干电池锌银纽扣电池锌筒石墨棒MnO2和C普通锌-锰干电池的结构NH4Cl、ZnCl2和H2O等1、普通干电池负极正极电池反应：（Zn）：Zn–2e-=Zn2+（C）：优点：制作简单、价格便宜。缺点:放电时间短，电压下降快。2NH4++2e-=Zn2++2NH3+H2Zn+2NH4+=Zn2++2NH3+H22、铅蓄电池放电过程总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2OPb+SO42--2e-=PbSO4正极：PbO2+4H++SO42-+2e-=2PbSO4+2H2O氧化反应还原反应负极：①放电过程铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程②充电过程PbSO4+2e-=Pb+SO42-还原反应阴极：阳极：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-氧化反应接电源负极接电源正极充电过程总反应：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4铅蓄电池的充放电过程：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O放电充电3、燃料电池氢氧燃料电池酸性电解质：碱性电解质负极:2H2-4e-+4OH-==4H2O正极:O2+2H2O+4e-==4OH-总反应:2H2+O2==2H2O负极：2H2-4e-==4H+正极：O2+4H++4e-==2H2O总反应：2H2+O2==2H2O甲烷氧气燃料电池KOH溶液CH4O2H2OabCH4+10OH--8e-=CO32-+7H2OCH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O负极：正极：2O2+4H2O+8e-=8OH-总反应：第三节化学反应速率与限度有些塑料的分解需要几百年的时间。现在的生物降解材料的分解也需要几周的时间。而有些反应，例如核反应。在很短的时间内就可以完成反应，巨大的能量在一瞬间放出，所以无控制的核反应是很危险的。一.化学反应速率1、定义：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某反应的速率.2、数学表达式：V=tΔc3、使用注意：①v表示平均反应速率；②Δc表示指定物质的反应前后的变化浓度；③t表示反应时间；④浓度单位常用mol.L-1，时间单位常用s，min。所以化学反应的速率单位为：mol·L-1·s-1或mol·L-1·min-11.在某反应中，反应物A的浓度在10s内从4.0mol·L-1变成1.0mol·L-1，在这10s内A的化学反应速率为多少？2.在5升密闭容器中发生如下反应：C(s)+CO2(g)＝2CO(g)若最初加入22g二氧化碳，5min后测得还剩有17.6g，求在这段时间内，二氧化碳的平均速率。0.3mol·L-1·s-10.004mol·L-1·min-13.在一定条件下2升的反应容器中充入1molN2和3molH2发生下反应，N2+3H2=2NH3，5分钟后测得体系内N2为0.75mol，H2为2.25mol，NH3为0.5mol，则NH3的反应速率为_____________。思考:如果用H2浓度的变化表示反应速率应为多少？如果用N2呢？三个速率的关系如何？4、同一反应中各物质速率关系:一定条件下，用不同的物质来表同一个反应的速率，其数值可能不同，但表示的意义相同。且它们的数值之比等于反应方程式中系数比。如N2+3H2=2NH31322:3:1::322NHHNννν4.在2升的密闭容器中发生了某反应：3A(g)+B(g)＝2C(g)若最初加入的A和B都为4mol，A的平均速率是0.12mol·L-1·s-1，求10s后容器中B的物质的量。3.2mol5.在某反应中，经过10s后，各物质的浓度变化为：A减少amol·L-1;B减少a/2mol·L-1;C增加amol·L-1;求该反应的化学方程式。2A+B＝2C6.对于反应A2+3B22AB3以下表示的反应速率中，速率最大的是A、v(A2)=0.4mol·L-1·min-1B、v(B2)=0.8mol·L-1·min-1C、v(AB3)=0.6mol·L-1·min-1