第六章　化学反应与能量 章末整合　重点突破 课件（共52张PPT）

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体系构建　理清脉络 / 重点突破　素养提升
章末整合　重点突破
第六章
内容索引
体系构建　理清脉络
重点突破　素养提升
体系构建　理清脉络
1.化学反应与能量变化
(1)化学反应与热能
(2)化学反应与电能——原电池
原电池
定义：把化学能转化为电能的装置
形成条件
两个活泼性不同的电极
形成闭合回路
电解质溶液(或熔融电解质)
自发进行的氧化还原反应
原理
正、负极的判断：活泼金属或参与反应的金属为负极
电子的流向：负极→正极
电流的流向：正极→负极
离子的移动方向：阳离子→正极
　　　　 　阴离子→负极
原电池
分类
一次电池
二次电池
燃料电池
应用
判断金属活动性强弱
加快氧化还原反应速率
设计原电池
2.化学反应速率与限度
1
2
3
4
5
√
1
2
3
4
MnO2电极的电极反应式为MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O，C正确；
5
2.(2021·广东，9)火星大气中含有大量CO2，一种有CO2参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。该电池以金属钠为负极，碳纳米管为正极，放电时
A.负极上发生还原反应
B.CO2在正极上得电子
C.阳离子由正极移向负极
D.将电能转化为化学能
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3
4
5
√
1
2
3
4
根据题干信息可知，放电时总反应为4Na＋3CO2===2Na2CO3＋C。放电时负极上Na发生氧化反应失去电子生成Na＋，故A错误；
放电时正极上CO2得到电子生成C，故B正确；
放电时阳离子移向正极，故C错误；
放电时该装置为原电池，将化学能转化为电能，故D错误。
5
3.(2022·浙江1月选考，19)在恒温恒容条件下，发生反应A(s)＋2B(g)
3X(g)，c(B)随时间的变化如图中曲线甲所示。下列说法不正确的是
A.从a、c两点坐标可求得从a到c时间间隔内该化学反应的平均速率
B.从b点切线的斜率可求得该化学反应在反应开始时的瞬时速率
C.在不同时刻都存在关系：2v(B)＝3v(X)
D.维持温度、容积、反应物起始的量不变，
向反应体系中加入催化剂，c(B)随时间变
化关系如图中曲线乙所示
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2
3
4
5
√
1
2
3
4
图像中可以得到单位时间内的浓度变化，反应速率是
单位时间内物质的浓度变化计算得到，从a、c两点坐
标可求得从a到c时间间隔内该化学反应的平均速率，
A正确；
b点处切线的斜率是此时刻物质浓度除以此时刻时间，
为反应物B的瞬时速率，B正确；
由化学反应速率之比等于化学方程式中化学计量数之比分析，3v(B)＝2v(X)，C不正确；
维持温度、容积、反应物起始的量不变，向反应体系中加入催化剂，反应速率增大，D正确。
5
4.(2019·浙江4月选考，17改编)下列说法正确的是
A.H2(g)＋I2(g) 2HI(g)，其他条件不变，缩小反应容器体积，正逆反
应速率不变
B.C(s)＋H2O(g) H2(g)＋CO(g)，碳的质量不再改变说明反应已达平衡
C.若压强不再随时间变化能说明反应2A(？)＋B(g) 2C(？)已达平衡，
则A、C不能同时是气体
D.恒压条件下发生反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，当气体压强不再改变
时，反应达到平衡状态
1
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√
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2
3
4
对于反应H2(g)＋I2(g) 2HI(g)，反应前后气体分子数相等，缩小反应容器体积，压强增大，正逆反应速率增大相同的倍数，A项错误；
碳的质量不变，说明正、逆反应速率相等，反应已达平衡状态，B项正确；
恒温恒容条件下，若A、C同时为气体，当压强不变时，也能说明反应达到平衡状态，C项错误；
反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)在恒压条件下进行，则气体的压强始终不变，D项错误。
5
5.(2017·江苏，10)H2O2分解速率受多种因
素影响。实验测得70 ℃时不同条件下
H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说
法正确的是
A.图甲表明，其他条件相同时，H2O2浓度
越小，其分解速率越快
B.图乙表明，其他条件相同时，溶液pH
越小，H2O2分解速率越快
C.图丙表明，少量Mn2＋存在时，溶液碱
性越强，H2O2分解速率越快
D.图丙和图丁表明，碱性溶液中，Mn2＋对H2O2分解速率的影响大
√
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2
3
4
A项，浓度对反应速率的影响是浓度越大，反应速率越快，错误；
B项，NaOH浓度越大，即pH越大，H2O2分解速率越快，错误；
C项，由图可知，Mn2＋存在时，0.1 mol·L－1 NaOH溶液中H2O2的分解速率比1.0 mol·L－1 NaOH中的快，错误；
5
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4
D项，由图可知，碱性条件下，Mn2＋存在时，对H2O2分解速率影响大，正确。
返回
5
重点突破　素养提升
突破一　化学反应中的能量变化计算公式
(1)反应的能量变化＝_______能量之和－_______能量之和。
(2)反应的能量变化＝_______断键吸收的能量之和－_______成键放出的能量之和。
生成物
反应物
反应物
生成物
1.已知反应A＋B===C＋D的能量变化如图所示，下列叙述正确的是
A.该反应为放热反应
B.该反应吸收的能量为E1－E2
C.反应物的总能量高于生成物的总能量
D.该反应只有在加热条件下才能进行
√
1
2
1
2
由图像可知反应物的总能量低于生成物的总能
量，该反应是吸热反应，A、C项错误；
该反应吸收的总能量＝断键吸收的总能量－成
键放出的总能量＝E1－E2，B项正确；
某些吸热反应不需要加热也可能发生，如Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl发生的吸热反应，D项错误。
2.氮的固定一直是科学家研究的重要课题，合成氨是人工固氮比较成熟的技术，其原理为N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)。已知破坏1 mol有关化学键需要的能量如表所示：
1
2
H—H N—H N—N N≡N
436 kJ 390.8 kJ 192.8 kJ 945.8 kJ
则反应生成1 mol NH3(g)所释放出的热量为_____ kJ。
45.5
1
2
根据表中数据可计算出破坏3 mol H—H吸收的能量为1 308 kJ，破坏1 mol N≡N吸收的能量为945.8 kJ，化学键被破坏吸收的总能量为2 253.8 kJ，形成6 mol N—H放出能量2 344.8 kJ，反应生成2 mol NH3(g)释放出的热量为2 344.8 kJ－2 253.8 kJ＝91 kJ，则反应生成1 mol NH3(g)释放出的热量为45.5 kJ。
突破二　电极反应式的书写及正误判断
1.电极反应式的书写
(1)书写电极反应式的原则
电极反应式遵循质量守恒、得失电子守恒及电荷守恒。
(2)电极反应式的书写思路
特别提醒　给出原电池总反应式书写电极反应式时，可以先写出比较简单的某一电极的电极反应式，复杂的电极反应式＝总反应式－较简单的电极反应式，利用此式计算时，须保证总式与分式中得失电子数相等。
2.电极反应式的正误判断
在选择题选项中出现电极反应式时，一般从以下方面判断其正误
(1)注意电子转移的方向与数目是否正确。如O2－4e－＋2H2O===4OH－( )
(2)注意电极反应式与正负极是否对应。如某电池正极反应式为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2( )
(3)注意电极反应式是否符合溶液的酸碱性。如碱性条件下：CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋( )
(4)注意电极产物与电解质溶液是否反应。如铅酸蓄电池负极：Pb－2e－===Pb2＋( )
×
×
×
×
1.银锌电池是一种常见的化学电源，其反应原理：
Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag，其工作原理如图所示。
(1)在装置中Ag2O作___(填“正”或“负”)极，发
生_____(填“还原”或“氧化”)反应，电极反应
式为______________________________。
(2)在装置中Zn作___(填“正”或“负”)极，发生_____(填“还原”或“氧化”)反应，电极反应式为_____________________________。
1
2
正
还原
Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－
负
氧化
Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2O
2.(2022·长沙高一月考)肼(N2H4)是一种无色易溶于水的油状液体，具有碱性和极强的还原性，在工业生产中应用非常广泛。
(1)试写出肼的电子式：____________。
2
1
(2)目前正在研发的一种肼燃料电池的结构如图甲所示，___(填“a”或“b”)电极为电池的负极，负极的电极反应式为_____________________________。
负极肼失电子发生氧化反应，所以a电极为电池的负极，负极是N2H4失电子发生氧化反应，又由于是碱性溶液，所以负极电极反应式为N2H4－4e－＋4OH－===N2＋4H2O。
2
1
a
N2H4－4e－＋4OH－===N2＋4H2O
(3)在1 L固定体积的密闭容器中加入
0.1 mol N2H4，在303 K、Pt催化下发
生反应：N2H4(l) N2(g)＋2H2(g)，
测得容器中 与时间的关
系如图乙所示，则0～4 min氮气的平均速率v(N2)＝__________________。
2
1
0.012 5 mol·L－1·min－1
2
1
突破三　化学平衡状态的判断依据
(1)直接特征，直接判断
①同一物质的正反应速率和逆反应速率相等，即v正＝v逆。
②由反应混合物中各组分的质量、物质的量、浓度、百分含量和体系的温度、颜色等特征不变可直接判断反应达到平衡状态。
(2)间接特征，变量不变
若由m、n、p、ρ、 等物理量来判断可逆反应是否达到平衡，可以归纳为一句话：反应过程中始终保持不变的量，不能作为判断反应是否达到平衡的依据；当变化的量不再变化时，表明反应已达到平衡。可记忆为“变量不变，平衡建立”。
1.如图所示是425 ℃ 时，在1 L密闭容器中发生化学反应的浓度随时间变化的示意图。
下列叙述错误的是
A.图①中t0时，三种物质的物质的量相同
B.图①中t0时，反应达到平衡状态
C.图②中的可逆反应为2HI(g) H2(g)＋I2(g)
D.图①②中当c(HI)＝3.16 mol·L－1时，反应达到平衡状态
1
2
√
1
2
图①中t0时，三种物质的物质的量浓度
相等，由于体系恒容，所以三者的物质
的量也相等，故A正确；
图①中t0时，三种物质的物质的量浓度
相等，但t0后各物质的物质的量浓度仍在变化，反应没有达到平衡状态，故B错误；
由图②可知，该图表示的反应为2HI(g) H2(g)＋I2(g)，故C正确；
图①②中当c(HI)＝3.16 mol·L－1时，各物质的物质的量浓度开始保持不变，说明反应均达到平衡状态，故D正确。
2.在一个不传热的固定容积的密闭容器中，发生可逆反应mA(g)＋nB(g)
pC(g)＋qD(g)，当m、n、p、q为任意整数时，反应达到平衡状态的标志是
①体系的温度不再改变　②各组分的物质的量浓度不再改变　③各组分的质量分数不再改变　④反应速率v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q　⑤单位时间内有m mol A断键反应，同时有p mol C也断键反应
A.②③④⑤ B.①②③⑤ C.①③④⑤ D.①②③④
1
2
√
1
2
①化学反应一定伴随能量变化，容器内温度是变量，体系的温度不再改变，反应一定达到平衡状态；
②反应达到平衡状态，各物质的浓度保持不变，若各组分的物质的量浓度不再改变，反应一定达到平衡状态；
③反应达到平衡状态，各物质的浓度保持不变，各组分的质量分数不再改变，反应一定达到平衡状态；
④反应速率v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q，不能判断正逆反应速率是否相等，反应不一定达到平衡状态；
⑤单位时间内有m mol A断键反应，同时有p mol C也断键反应，说明正逆反应速率相等，反应一定达到平衡状态，故反应达到平衡状态的标志是②③④⑥。
突破四　化学反应速率及平衡的相关计算
1.列出一个模型——“三段式”思维模型
解答有关化学反应速率和化学平衡的计算题时，一般需要写出化学方程式，列出起始量、变化量及平衡量，再根据题设其他条件和定律列方程求解。如mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量分别为
a mol、b mol，达到平衡后消耗A的物质的量为mx mol。
mA(g)＋　nB(g) pC(g)＋qD(g)
起始量/mol　　　a　　　　b　　　 0　　　0
变化量/mol　　　mx　　　nx　　　 px　　 qx
平衡量/mol　　　a－mx　b－nx　　 px　　 qx
注意　(1)a、b也可指浓度或气体的体积、压强等。
(2)明确三个量的关系
①同一反应物：起始量－变化量＝平衡量。
②同一生成物：起始量＋变化量＝平衡量。
③各变化量之比＝各物质的化学计量数之比。
2.掌握四个公式——“三段式”应用
1.(2020·浙江1月选考，21)一定温度下，在2 L的恒容密闭容器中发生反应A(g)＋2B(g) 3C(g)。反应过程中的部分数据如表所示：
1
2
　n/mol t/min　　 n(A) n(B) n(C)
0 2.0 2.4 0
5 0.9
10 1.6
15 1.6
下列说法正确的是
A.0～5 min用A表示的平均反应速率为0.09 mol·L－1·min－1
B.该反应在10 min后才达到平衡
C.平衡状态时，c(C)＝0.6 mol·L－1
D.物质B的平衡转化率为20%
1
2
√
1
2
根据化学方程式及题表中数据可知，达到平衡时消耗0.4 mol A，消耗0.8 mol B，生成1.2 mol C，则平衡时C的物质的量为1.2 mol，其物质的量浓度为0.6 mol·L－1，C正确；
由反应的化学方程式及题表中数据可算出0～5 min内，消耗0.3 mol A，用A表示的平均反应速率为0.03 mol·L－1·min－1，A错误；
根据题表中数据知，0～10 min内消耗0.8 mol B，此时剩余1.6 mol B，则在10 min时反应已达到平衡，B错误；
平衡时消耗0.8 mol B，则其平衡转化率为 ×100%≈33.3%，D错误。
2.恒温恒容下，将2 mol A气体和4 mol B气体通入体积为2 L的密闭容器中发生反应：2A(g)＋B(g) xC(g)＋2D(s)，2 min达到平衡，测得平衡时A的物质的量为1.2 mol，C的浓度为0.8 mol·L－1。
(1)从开始反应至达到平衡状态，生成C的平均反应速率为_________________。
1
2
0.4 mol·L－1·min－1
(2)x＝__。
1
2
4
根据三段式：2A(g)＋B(g) xC(g)＋2D(s)
起始/mol　　 2　　 4　　　 0
转化/mol　　　0.8　 0.4　　 2×0.8
平衡/mol　　　1.2　 3.6　　 1.6
即Δn(A)∶Δn(C)＝0.8 mol∶1.6 mol＝2∶x，解得x＝4。
(3)A的转化率与B的转化率之比为_____。
1
2
4∶1
(4)下列各项可作为该反应达到平衡状态的标志的是______(填字母)。
A.压强不再变化
B.气体密度不再变化
C.气体的平均相对分子质量不再变化
D.A的消耗速率与B的消耗速率之比为2∶1
1
2
ABC
1
2
反应前后气体总体积不同，当压强不再变化时，达到平衡状态，A正确；
反应有固体生成，当气体密度不变时达到平衡状态，B正确；
反应前后气体体积不同，当气体的平均相对分子质量不再变化时，达到平衡状态，C正确；
A和B的消耗速率均表示正反应速率，不能由此判断反应达到平衡状态，D错误。
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第六章