第六章 化学反应与能量
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高一年级 化学
本章知识结构
变化
快慢和限度
本章知识结构
变化
快慢和限度
原
电
池
热能
电能
吸热
反应
放热
反应
本章知识结构
变化
快慢和限度
概念
影响
因素
概念
特点
原
电
池
热能
电能
吸热
反应
放热
反应
一、从能量变化的视角认识化学反应
化学反应
化学能转化
变化原因
热能
电能
化学键
断裂和形成
吸热反应
放热反应
1.化学反应中的能量转化
氧化还原反应
放热反应、吸热反应—概念
把释放热量的化学反应称为放热反应。如金属与酸的反应、燃料的燃烧、大多数的化合反应等。
把吸收热量的化学反应称为吸热反应。如氢氧化钡与氯化铵的反应、盐酸与碳酸氢钠的反应、灼热的炭与二氧化碳的反应等。
放热反应
化学反应与能量变化关系示意图
吸热反应
化学反应中能量变化的原因—宏观
化学反应中能量变化的本质—微观
化学键的断裂与形成
H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g)
化学反应中能量变化的本质—微观
化学键的断裂与形成
H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g)
吸收436 kJ能量
吸收243 kJ能量
释放431 kJ能量
释放431 kJ能量
化学反应过程中,化学键形成放出的总能量多于化学键断裂吸收的总能量,则有能量向环境释放,发生放热反应。
化学反应过程中,化学键形成放出的总能量少于化学键断裂吸收的总能量,需从环境吸收能量,发生吸热反应
化学反应中能量变化的本质—微观
一、从能量变化的视角认识化学反应
2.化学能转化为电能
电能
化学能
原电池(装置)
氧化还原反应
实验6-3
宏观现象
微观分析
2e-
Zn + 2H+ Zn2+ + H2
实验6-3
宏观现象
微观分析
Zn - 2e- Zn2+
2e-
Zn + 2H+ Zn2+ + H2
2H+ + 2e- H2
实验6-3
宏观现象
微观分析
Zn - 2e- Zn2+
2e-
Zn + 2H+ Zn2+ + H2
2H+ + 2e- H2
实验6-3
宏观现象
微观分析
Zn - 2e- Zn2+
2e-
Zn + 2H+ Zn2+ + H2
2H+ + 2e- H2
拆分
原电池的工作原理
2e-
Zn + 2H+ Zn2+ + H2
总反应
Zn - 2e- Zn2+
(氧化反应)
负极(Zn)
2H+ + 2e- H2
(还原反应)
正极(Cu)
一、从能量变化的视角认识化学反应
2.化学能转化为电能
负极:失去电子
氧化反应
电子定向移动(导线)
电解质溶液中离子定向移动
正极:得到电子
还原反应
原电池的构成要素
电极材料
电极反应
电子导体
离子导体
干电池(一次电池)
锌锰干电池实物图
锌锰干电池构造示意图
铅酸蓄电池
锂离子电池
化学能 电能
放电
充电
充电电池(二次电池)
燃料电池
氢氧燃料电池构造示意图
我国研制的燃料电池和超级
电容混合动力有轨电车
转化,是科学的艺术,更是生存的光辉!
资料
二、从化学反应速率和限度的视角认识化学反应
化学反应速率
正反应速率与
影响
温度
浓度
催化剂
……
逆反应速率相等
化学反应限度
(化学平衡)
影响
温度
浓度
压强
……
化学反应的速率
1.概念: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。
2.单位:mol/(L·s)或mol/(L·min)
影响化学反应速率的因素
内因:物质的性质。
影响化学反应速率的因素
外因:催化剂、浓度、温度等。
变量控制
科学研究中,对于多因素(多变量)的问题,常常采用只改变其中的某一个因素,控制其他因素不变的研究方法,使多因素的问题变成几个单因素的问题,分别加以研究,最后再将几个单因素问题的研究结果加以综合。这种变量控制的方法是科学探究中常用的方法。
探究温度对化学反应速率的影响
2H2O2 2H2O + O2
探究温度对化学反应速率的影响
2H2O2 2H2O + O2
探究温度对化学反应速率的影响
2H2O2 2H2O + O2
探究催化剂对化学反应速率的影响
2H2O2 2H2O + O2
探究催化剂对化学反应速率的影响
2H2O2 2H2O + O2
探究催化剂对化学反应速率的影响
2H2O2 2H2O + O2
探究催化剂对化学反应速率的影响
少量MnO2粉末
空白对照
2 滴1 mol/L FeCl3溶液
1 2 3
2H2O2 2H2O + O2
影响化学反应速率的因素
一般条件下,当其他条件相同时,增大反应物的浓度,化学反应速率增大。降低反应物浓度,化学反应速率减小。升高温度,化学反应速率增大。降低温度,化学反应速率减小。催化剂可以改变化学反应速率。
压强对化学反应速率的影响
压强增大,气体浓度增大
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。
2SO2 + O2 2SO3
N2 + 3H2 2NH3
高温、高压
催化剂
催化剂
△
化学平衡状态的建立过程
2SO2 + O2 2SO3
催化剂
△
化学平衡状态
在一定条件下,可逆反应进行到一定程度时,正反应速率和逆反应速率相等,反应物的浓度和生成物的浓度都不再改变,达到一种表面静止的状态,我们称之为化学平衡状态,简称化学平衡。
例.变量控制是科学研究的重要方法。相同质量的碳酸钙与足量
1 mol·L-1盐酸分别在下列条件下发生反应,化学反应速率
最大的是( )
B
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A} 选项
碳酸钙的状态
实验温度/℃
A
粉末
10
B
粉末
30
C
块状
10
D
块状
30
认识化学反应的角度