1．知道化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因。
2．掌握反应物与生成物总能量的相对高低是反应过程中能量变化的决定因素。
3．应用键能计算反应过程中的能量变化。
4．了解化学能与热能的相互转化。
5．理解中和热的概念，学会定性和定量研究化学反应中热量变化的科学方法。
6．了解能量转化在生产、生活中的应用。
要点一
1．化学反应的实质。
化学反应的实质是原子或原子团的重新组合，即反应物中旧化学键的断裂和生成物中新化学键的形成。
2．化学反应中能量变化的直接原因。
(1)物质中的微粒之间是通过化学键结合的。
(2)断开反应物中的化学键要吸收能量；形成生成物中的化学键要释放能量。
(3)化学键的断裂和形成是物质在化学反应中发生能量变化的主要原因。
3．化学反应中能量变化的根本原因。
反应物总能量与生成物总能量相对高低。
4．化学键与化学反应中能量变化的关系。
5．化学反应过程中的能量变化。
【应用思考】
1．浓硫酸稀释时放出了热量，有化学键变化吗？是不是放热反应？
提示：当浓硫酸稀释时，在水分子的作用下，硫酸分子的共价键被破坏，但无新化学键的形成，故不属于化学变化。
2．化学反应中都有能量变化吗？为什么？
提示：都有；因为在化学反应过程中，破坏旧化学键，需要吸收一定的能量来克服原子(或离子)间的相互作用；形成新化学键时，又要释放一定的能量。因此，在化学反应中，不仅有新物质生成，而且一定伴随着能量变化。
要点二
1．两条基本的自然定律。
(1)质量守恒定律：自然界的物质发生转化时，总质量不变。
(2)能量守恒定律：一种形式的能量可以转化为另一种形式的能量，但是体系包含的总能量不变。
2．吸热反应和放热反应。
(1)吸热反应：吸收热量的化学反应。
(2)放热反应：放出热量的化学反应。
3．化学能与热能的相互转化。
(1)化学能转化为热能。
热能转化为化学能。
4.中和热。
在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1_mol_H2O时所释放的热量称为中和热，单位为kJ·mol－1。
5．化学能与热能相互转化的应用。
(1)化学物质中的化学能通过反应转化成热能，是人类生存和发展的动力之源。
(2)热能转化成化学能是人们进行化学科学研究、创造新物质不可或缺的条件和途径。
6．人类利用能源的三个阶段。
(1)柴草时期。
该时期从火的发现至18世纪产业革命，以树枝杂草为主要能源。
(2)化石能源时期。
从18世纪中期到现代，以煤、石油、天然气为主要能源。
(3)多能源结构时期。
以可再生能源和清洁能源(绿色能源)为主要能源，主要包括太阳能、氢能、核能、生物质能、地壳地表能等。
【应用思考】
3．水蒸气液化时向环境释放热量，该变化是放热反应吗？
提示：吸热反应和放热反应是针对化学反应而言的，水蒸气液化是放热过程，但无化学变化，故不是放热反应。
1．下列变化过程中属于吸热反应的是(B)
A．氢氧化钠固体溶在水中
B．Ba(OH)2·8H2O(s)和NH4Cl(s)混合研磨
C．甲烷燃烧
D．白炽灯发热
解析：氢氧化钠固体溶在水中，虽然放出热量，但不是化学反应，A错；B明显正确；甲烷燃烧是放热反应，C错；白炽灯发热，是物理现象，D错；答案为B。
2．如图表示吸热反应的图象是(C)
3．下列说法中正确的是(A)
A．凡是物质的化学变化都伴随着能量的变化
B．凡是化学反应就一定放出热量
C．凡是放热反应都不用加热就能进行
D．凡是吸热反应都需要人为加热
解析：凡是物质的化学变化都伴随着能量的变化，A正确；化学反应有的放出热量，有的吸收能量，B错；很多放热反应往往也要加热才能进行，C错；也有不少吸热反应不需要加热就能进行，D错；答案为A。
1．下列过程一定释放能量的是(D)
A．化合反应 B．分解反应
C．分子拆分成原子 D．原子组合成分子
解析：分子拆分成原子是断开化学键的过程，吸收能量；原子组合成分子是形成化学键的过程，释放能量。
2．下列说法正确的是(D)
A．化学反应未必伴随能量变化
B．放热反应全部不需要加热即可发生
C．需要加热条件的化学反应都是吸热反应
D．化学变化中的能量变化主要由化学键变化引起的
解析：化学反应过程中必然伴随有能量变化，A错；放热反应与吸热反应与反应条件无关，B、C错；化学反应可以分为旧键断裂和新键形成两个过程，前者吸热，后者放热，化学反应的吸放热取决于两个过程的热量多少，D正确；答案为D。
3．对于放热反应H2＋Cl2===2HCl，下列说法正确的是(B)
A．产物所具有的总能量高于反应物所具有的总能量
B．反应物所具有的总能量高于产物所具有的总能量
C．断开1 mol H－H键和1 mol Cl－Cl键所吸收的总能量小于形成1 mol H－Cl键所放出的能量
D．该反应中，热能转变为化学能
解析：该反应是放热反应，根据能量守恒定律知，反应物所具有的总能量高于产物所具有的总能量；放热反应的本质是：生成物成键释放的总能量大于反应物断键吸收的总能量，故选B。
4．下列有关能量转换的说法不正确的是(C)
A．煤燃烧是化学能转化为热能的过程
B．化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能
C．动物体内葡萄糖被氧化成CO2是热能转变成化学能的过程
D．植物通过光合作用将CO2转化为葡萄糖是太阳能转变成化学能的过程
解析：煤燃烧是将化学能转化为热能的过程，A项正确；化石燃料和植物燃料中的能量均来自太阳能，B项正确；动物体内葡萄糖被氧化生成CO2，是化学能转化为热能的过程，C项错误；植物通过光合作用将CO2转化为葡萄糖，是太阳能转化为化学能的过程，D项正确。
5．下列反应既是氧化还原反应，又是吸热反应的是(C)
A．铝片与稀H2SO4反应
B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应
C．灼热的炭与CO2反应
D．甲烷在O2中的燃烧反应
解析：A.铝与稀硫酸是置换反应，是放热反应，不符合题意；B.两者反应是吸热反应，不属于氧化还原反应，不符合题意；C.C＋CO22CO，是典型的吸热反应，属于氧化还原反应，符合题意；D.甲烷燃烧是放热反应，属于氧化还原反应，不符合题意；答案为C。
6．在研究物质变化时，人们可以从不同的角度、不同的层面来认识物质变化时所引起的化学键及能量变化。据此判断，以下叙述中错误的是(C)
A．金属钠与氯气反应生成氯化钠后，其结构的稳定性增强，体系的能量降低
B．物质燃烧可看成“ 储存” 在物质内部的能量(化学能)转化为热能释放出来
C．氮分子内部存在着很强的共价键，故通常状况下氮气化学性质很活泼
D．需要加热才能发生的反应不一定是吸收能量的反应
7．化学反应A2＋B2===2AB的能量变化如图所示，则下列说法正确的是(C)
A．该反应是吸热反应
B．断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键能放出x kJ的能量
C．断裂2 mol A—B键需要吸收y kJ的能量
D．2 mol AB的总能量高于1 mol A2和1 mol B2的总能量
解析：由图示可知：1 mol A2和1 mol B2的总能量高于2 mol AB的总能量，故该反应为放热反应；从化学键的角度分析：断裂2 mol A—B键，需要吸收 y kJ的能量。
8．下列说法中正确的是(D)
A．如果找到合适的催化剂，就能够在不消耗能源的条件下从水中获得氢气
B．放热反应中反应物的总能量比生成物的总能量低
C．伴有能量变化的物质变化都是化学变化
D．有些吸热反应在不加热的条件下也能发生
解析：A.反应吸收或放出的能量是由反应物和生成物的总能量的相对大小而决定的，催化剂只能降低正逆反应的活化能，但不能改变反应吸收或放出的能量，故不可能在不消耗能源的条件下从水中获得氢气，故A错误；B.反应物的总能量比生成物的总能量低时，反应需要吸热，故放热反应中反应物的总能量比生成物的总能量高，故B错误；C.某些物理过程也会伴随着能量变化，故有能量变化的不一定是化学反应，还可能是物理过程，故C错误；D.反应吸放热与反应条件无必然的关系，故吸热反应不一定需要加热，放热反应也不一定不需要加热，故D正确。
9．下表中的数据是破坏1 mol物质中的化学键所消耗的能量(kJ)。
物质
Cl2
Br2
I2
HCl
HBr
HI
H2
能量/kJ
243
193
151
432
366
298
436
根据上述数据回答(1)～(3)题。
(1)下列物质本身具有的能量最低的是( )
A．H2 B．Cl2 C．Br2 D．I2
(2)下列氢化物中最稳定的是( )
A．HCl B．HBr C．HI
(3)相同条件下，X2(X代表Cl、Br、I)分别与氢气反应，当消耗等物质的量的氢气时，放出或吸收的热量最多的是________。
解析：物质能量越低，越稳定。在以上物质中，H2最稳定，所以自身能量最低；根据断键时所吸收的能量可知(2)中HCl最稳定，断开化学键，所消耗能量越高，越稳定。
答案：(1)A (2)A (3)Cl2
10．如下图所示，与大试管连通的U形细玻璃管内放有少量的水(已染成红色)。若分别沿小试管壁慢慢地加入下列各组物质，静置片刻后，可观察到U形细玻璃管中的液面有什么变化？由此可得到什么结论？
请填写下表。
课件42张PPT。 第一节 化学能与热能
一、化学键与能量变化的关系
1．任何一种化学物质都具有能量，并且自身具备的能量越高，物质越不稳定。在一个化学反应里，反应物的总能量和生成物的总能量的相对高低，是判断一个反应吸放热的主要方式。
2．化学反应放出能量还是吸收能量取决于反应物中化学键断裂时所吸收的能量和生成物中化学键形成时所放出的能量的相对大小。若反应物中的化学键全部或部分断开时所吸收的能量高于生成物成键时所释放的能量，即E总吸>E总放，则该反应吸收能量，吸收的能量为ΔE＝E总吸－E总放。
若反应物中的化学键全部或部分断开时所吸收的能量低于生成物成键时所释放的能量，即E总吸*键能：拆开或形成1 mol某键时所变化的能量叫键能；单位：kJ/mol。不同的化学键具有不同的键能，键能越大，物质越难被破坏，越稳定。例1 已知1 g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出121 kJ 的能量，且氧气中1 mol O===O键完全断裂时需要吸收496 kJ 的能量，水蒸气中1 mol H—O键形成时放出463 kJ的能量，则氢气中l mol H—H键断裂时吸收的能量为( )
A．920 kJ B．557 kJ
C．436 kJ D．181 kJ解析：由“1 g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出121 kJ的能量”可知，2 g H2(含1 mol H—H键)完全燃烧生成水蒸气时放出的能量为121 kJ×2＝242 kJ。由化学方程式H2(g)＋O2(g)H2O(g)，可设1 mol H—H键断裂吸收的能量为Q，则该反应断键时吸收的总能量E吸＝Q＋×496 kJ，而生成1 mol 水时形成了2 mol的H—O键，所以成键时放出的热量E放＝2× 463 kJ＝926 kJ，因为反应为放热，所以E放—E吸＝242 kJ。则Q＋×496 kJ－2×463 kJ＝－242 kJ，解得Q＝436 kJ。
答案：C?变式应用
1．在H2与Cl2生成HCl的反应中，已知断裂1 mol氢氢键吸收的能量为a kJ，断裂1 mol氯氯键吸收的能量为b kJ，形成1 mol氢氯键放出的能量为c kJ，则生成1 mol HCl放出的能量为(D)
A．(c－a－b)kJ B．(a＋b－c)kJ
C．(2c－a－b)kJ D．(2c－a－b)/2kJ解析：H2与Cl2生成HCl的反应的化学方程式为：H2＋Cl2===2HCl ，则生成1 mol HCl放出的能量为：－(a＋b－2c)/2 kJ，故选D。二、放热反应和吸热反应
1．放热反应和吸热反应的比较。2.常见的吸热反应和放热反应。特别提示：任何化学反应一定伴随着能量的变化(包括热能、电能、光能等形式的能量，一般表现为热量的形式)，但是有能量变化的过程不一定是化学反应。吸热反应和放热反应均是化学反应。
NaOH固体溶于水、浓H2SO4溶于水，属于放热过程，不属于放热反应；NH4NO3固体溶于水、升华、蒸发、分子形成原子等属于吸热过程，不属于吸热反应。例2 已知反应物的总能量高于产物的总能量，则反应是( )
A．放热反应
B．吸热反应
C．有催化剂作用
D．无法判断解析：当反应物总能量大于生成物总能量，反应是放热反应，故A正确，B、D错误；催化剂只改变反应速率，不改变反应物和生成物的能量，和反应的能量改变无关；故选A。
答案：A名师点睛：判断反应是吸热反应还是放热反应的方法。
(1)根据反应类型判断：化合反应一般为放热反应；需要加热的分解反应一般为吸热反应；中和反应为放热反应。
(2)记住一些特殊反应：Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体在一起反应吸热；所有的燃烧反应都是放热反应；活泼金属与水或酸的反应为放热反应。(3)必须是化学反应才称得上是吸热反应或放热反应。下列变化虽然有吸热或放热过程，但都不是吸热反应或放热反应：
①物质溶解产生的热量变化；例如，NaOH溶解放热、NH4NO3溶解吸热等；
②稀释溶液引起的热量变化；例如，浓硫酸用水稀释时放热；
③物质的三态(气态、液态、固态)变化引起的热量变化。 ?变式应用
2．下列反应中属吸热反应的是(D)
A．镁与盐酸反应放出氢气
B．氢氧化钠与盐酸的反应
C．硫在空气或氧气中燃烧
D．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应解析：如果反应物的总能量高于生成物的总能量，则反应是放热反应，反之是吸热反应。A.镁与盐酸反应放出氢气是放热反应，A错误；B.氢氧化钠与盐酸的反应是中和反应，属于放热反应，B错误；C.硫在空气或氧气中燃烧属于放热反应，C错误；D.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应是吸热反应，D正确，答案选D。三、设计实验测定中和热
【实验用品】 大烧杯(500 mL)、小烧杯(100 mL)、温度计、量筒(50 mL)两个、碎泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板(中心有两个小孔)、环形玻璃搅拌棒；0.50 mol/L盐酸、0.55 mol/L NaOH溶液。【实验装置】 【实验步骤】 ①在大烧杯底部垫上碎泡沫塑料(或纸条)，使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。然后在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料(或纸条)，大烧杯上用泡沫塑料板(或硬纸板)作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过，以达到保温、隔热、减少实验过程中热量损失的目的。②用一个量筒量取50 mL 0.50 mol/L的盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记入实验记录表。然后把温度计上的酸用水冲洗干净。
③用另一个量筒量取50 mL 0.55 mol/L的NaOH溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度，记入实验记录表。④把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯中(注意不要洒到外面)，并把套有盖板的温度计和环形玻璃搅拌棒放入盛有盐酸的小烧杯中，用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，作为终止温度，记入实验记录表。
⑤重复实验两次，取测量所得温度数据的平均值作为计算依据。【数据处理】 根据实验数据计算中和热。
为了使计算更简便一些，我们近似地认为0.50 mol/L的盐酸和0.55 mol/L的NaOH溶液的密度都是1 g/cm3，所以50 mL 0.50 mol/L的盐酸的质量m1＝50 g，50 mL 0.55 mol/L的NaOH溶液的质量m2＝50 g。
近似认为中和后生成的溶液的比热容c＝4.18 J/(g·℃)。特别提示：“中和热”测定实验的注意事项。
1．注意“量”的问题。
(1)反应物的浓度和体积取定值。
(2)测量反应前后的温度值。
(3)做平行实验取平均值。2．尽量减小实验误差。
(1)用经过标定的盐酸和NaOH溶液。
(2)量液器最好用移液管或滴定管(量筒误差大)。
(3)搅拌使反应充分进行。
(4)及时散热，使混合液温度均衡。(5)温度计的精确度高，最好使用精度优于0.1 ℃的温度计。
(6)盐酸和NaOH混合液上方的空间尽可能小。
(7)使用绝热装置，避免热量散发到反应体系之外。
(8)温度计要读准确。例3 在一个小烧杯里，加入约20 g已研磨成粉末的氢氧化钡晶体[Ba(OH)2·8H2O]，将小烧杯放在事先已滴有3～4滴水的玻璃片上，然后向烧杯内加入约10 g NH4Cl晶体，并立即用玻璃棒迅速搅拌，如下图所示。试回答下列问题。
(1)实验中要立即用玻璃棒迅速搅拌的原因是_________________________________________________________________________________________________。
(2)如果实验中没有看到“结冰”现象，可能的原因是___________________________(答出3个或3个以上原因)。(3)如果没有看到“结冰”现象，为说明该反应吸热，我们还可以采取的方式是____________________________________________________________________________________(答出两种方案)。
(4)实验中即使不“结冰”，提起烧杯的时候，发现烧杯与玻璃片也“黏在一起了”，原因是___________________________________________________________________________________________。(5)试用简单的方法说明烧杯与玻璃片之间是因为“结冰”而黏在一起的。
解析：本题是教材实验的拓展探究，对实验成败的关键以及实验过程中可能出现的现象进行了综合分析，对跨学科知识也进行了综合考查。要想证明该反应吸热，不一定要通过“结冰”现象，还可以通过“人的感觉”“温度计”等，但是无论通过什么方式，实验成功的关键是让反应快速进行，从而在较短的时间内使体系温度得到明显的下降。答案： (1)使反应物迅速混合而充分反应，使温度迅速下降
(2)①药品用量太少；②Ba(OH)2·8H2O晶体未研成粉末，反应太慢；③没有迅速搅拌；④环境温度太高；⑤玻璃片上加水太多；⑥氢氧化钡晶体失水等
(3)①用皮肤感受，感觉很凉；②用温度计来检验，发现温度降低(4)水排开了烧杯底部与玻璃片之间的空气，在大气压的作用下，烧杯与玻璃片黏在一起了
(5)看玻璃片能否从侧面相对滑动，若不能，则是由于“结冰”而黏在一起的。名师点睛：Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应应注意的问题。
(1)注意药品的用量。
因为反应物越多，吸收的热量越多，温度降低得越快，所以该反应所用药品的量不能少于教材中提供的药品用量：Ba(OH)2·8H2O 20 g、NH4Cl 10 g。 (2)注意器材的选择。
烧杯以选择100 mL规格的为宜；对于玻璃片应该选择质量轻、面积和烧杯底部吻合(比烧杯底面积稍大)的，最好选用薄的毛玻璃。
(3)注意正确的操作。
①玻璃片上铺水要均匀；②搅拌要快、要稳。?变式应用
3．50 mL 0.50 mol/L盐酸与50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。回答下列问题。
(1)从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃仪器是____________。
(2)烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是_____________。(3)大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值______(选填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(4)实验中改用60 mL 0.50 mol/L盐酸跟50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量____________(选填“相等”或“不相等”)，所求中和热____________(选填“相等”或“不相等”)，简述理由：________________________________________________。
(5)用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会________(选填“偏大”“偏小”或“无影响”，下同)，用50 mL 0.50 mol/L NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会________。
答案：(1)环形玻璃搅拌棒 (2)减少实验过程中的热量损失 (3)偏小 (4)不相等 相等 中和热是指酸碱发生中和反应生成1 mol H2O所放出的热量，与酸碱的用量无关 (5)偏小 偏小课件30张PPT。 第二节 化学能与电能
第1课时 原 电 池
一、原电池的工作原理特别提示：正极或负极本身都不一定发生反应。有的电池中只有负极本身反应而正极不反应；有的电池中正、负极本身都反应；有的电池中正、负极本身都不反应。例1 下列说法中正确的是( )
A．原电池中电子流出的极为负极，发生氧化反应
B．原电池是将电能转化为化学能的装置
C．原电池中阴离子向正极移动
D．原电池正极上发生氧化反应解析：A.原电池中电子流出的极为负极，发生氧化反应，故A正确；B.原电池是将化学能转化为电能的装置，故B错误；C.原电池工作时，电解质中的阴离子向负极移动，故C错误；D.原电池在工作时，正极上发生还原反应，负极上发生氧化反应，故D错误；故选A。
答案：A名师点睛：构成原电池的前提和基本条件。
前提：能自发地发生氧化还原反应。
基本条件：
(1)有两个活动性不同的电极(金属与金属或金属与导电的非金属)；
(2)有电解质溶液；
(3)构成闭合回路。?变式应用
1．如图所示装置能使反应Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑的氧化反应和还原反应分别在锌片和铜片上进行，所以电流计指针发生了偏转。下列说法不正确的是(C)A．锌片发生氧化反应
B．铜片上有气体产生
C．电子由铜片通过导线流向锌片
D．铜片上发生反应2H＋＋2e－===H2↑
解析：锌片作负极失电子，发生氧化反应，A正确；铜片上有H2产生，B正确；电子从锌片沿导线流向铜片，C错；溶液中的H＋从铜片得到电子生成氢气，D正确；答案为C。二、正、负极的判断方法
1．根据电极材料判断。
一般来讲，活动性较强的金属为负极，活动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来判断。
在外电路(导线)上，电流由正极流向负极，电子流动方向是由负极流向正极。3．根据反应类型判断。
原电池的负极总是失电子发生氧化反应，正极总是得电子发生还原反应。
4．根据现象判断。
溶解的一极为负极，增重或有气泡放出的一极为正极。特别提示：在判断原电池正、负极时，不要只根据金属活泼性的相对强弱，还要考虑电解质溶液。
(1)MgAl和稀盐酸构成原电池中，Mg作负极，Al作正极；而若把稀盐酸换为NaOH溶液，Al作负极，Mg作正极。
(2)AlCu和NaOH溶液构成的原电池中，Al作负极；而若把NaOH溶液换为浓HNO3，则Cu作负极。例2 根据下列的描述，不能判断该电极是原电池的负极的是( )
A．该电极为失去电子的一极
B．有气泡冒出的一极
C．该电极质量在减轻
D．阴离子迁移向该电极解析：失去电子的一极为负极，A不合题意；有气泡冒出的为正极，B合题意；质量减轻的是负极，C不合题意；阴离子迁移向负极，D不合题意；故答案为B。
答案：B名师点睛：原电池的工作原理可用口诀帮助掌握：原电池分为两极，负极氧化正还原，电子由负流向正，离子阳正阴向负。?变式应用
2．人造地球卫星用到的一种高能电池——银锌蓄电池，其电池的电极反应式为：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2↑，Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－；据此判断氧化银是(B)
A．负极，被氧化
B．正极，被还原
C．负极，被还原
D．正极，被氧化解析：根据化合价可知，电极反应中银的化合价降低，被还原；原电池中较活泼的金属做负极，另一电极作正极，发生还原反应，所以氧化银为正极，得电子被还原；故选B。三、原电池原理的应用
1．比较金属活泼性。
作负极的金属活泼性强，作正极的金属活泼性弱。
2．改变化学反应速率。
如：在Zn和稀硫酸反应时，滴加少量CuSO4溶液，则Zn置换出的Cu能和Zn构成原电池的正负极，从而加快Zn与稀硫酸反应的速率。3．保护金属设备。
如：船体是钢铁材料，在海水中易被腐蚀，在船体外壳焊接上比铁活泼的金属(如Zn)，则构成以Zn、Fe为电极的原电池，Zn被消耗掉而Fe得到保护。4．原电池的设计。
以Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu为例说明。特别提示：在设计原电池时，若给出的是离子反应方程式，如：Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋，此时电解质不确定为具体的物质，只要是可溶性铜盐即可，如CuCl2、CuSO4等。同时画出原电池装置图时，必须符合原电池组成的三大要素。例3 有A、B、C、D四块金属片，进行如下实验：
①A、B用导线相连后，同时插入稀H2SO4中，A极为负极；
②C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4中，电子由C→导线→D;
③A、C相连后，同时浸入稀H2SO4，C极产生大量气泡；④B、D相连后，同时浸入稀H2SO4中，D极发生氧化反应。
则四种金属的活动性顺序为( )
A．A＞B＞C＞D
B．C＞A＞B＞D
C．A＞C＞D＞B
D．B＞D＞C＞A解析：①金属活动性较强的金属作原电池的负极，A、B用导线相连后，同时插入稀H2SO4中，A极为负极，则金属活动性顺序：A＞B; ②原电池中电子从负极流经外电路流向正极，C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4中，电子由C→导线→D，则金属活动性顺序：C＞D；③A、C相连后，同时浸入稀H2SO4，C极产生大量气泡，说明C为原电池的正极，较不活泼，则金属活动性顺序：A＞C；④B、D相连后，同时浸入稀H2SO4中，D极发生氧化反应，应为原电池的负极，则金属活动性顺序：D＞B；所以有：A＞C＞D＞B，故选C。
答案：C?变式应用
3．在实验室欲加速制取氢气，最好的方法是采用(C
A．纯锌跟稀硫酸溶液
B．纯锌＋稀盐酸
C．粗锌(含少量铜)跟稀硫酸溶液
D．粗锌(含少量铜)跟浓硫酸溶液
解析：粗锌(含少量铜)跟稀硫酸溶液反应时会形成原电池，加快反应速率，故答案为C。
1．了解化学能与电能的转化关系。
2．初步了解化学电池的工作原理及应用。
3．掌握原电池的构成要素以及电池正负极的判断。
4．会书写简单的电极反应式。
1．一次能源和二次能源。
(1)一次能源。
直接从自然界取得的能源，包括风力、流水、潮汐、地热、原煤、石油、天然气、天然铀矿等。
(2)二次能源。
一次能源经过加工、转换得到的能源，如电力、蒸汽等。
2．化学能与电能的相互转化。
(1)燃煤发电的能量转换过程。
化学能热能机械能电能。
(2)原电池。
①定义：把化学能直接转化为电能的装置。
②构成条件：具有活泼性不同的两个电极；具有电解质溶液；电极间构成闭合回路。
③反应本质：化学电池的反应本质是自发进行的氧化还原反应。
(3)电极。
负极：失电子，发生氧化反应的电极。
正极：得电子，发生还原反应的电极。
(4)电极方程式。
表示正、负极发生反应的方程式。
【应用思考】
从上述火力发电和原电池的工作原理，阐述原电池的优点。
提示：火力发电需要经过较多的能量转化过程，每次转化都会有能量的消耗，所以能量利用率不高，而原电池是把化学能直接转化为电能，所以能量利用率较高。
1．以下装置不能形成原电池的是________。
答案：④⑥
2．根据Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑的反应原理设计一个原电池，当Zn为负极时，正极可以选用的金属材料是(D)
A．镁 B．石墨 C．铝 D．铅
3．有关原电池的下列说法中正确的是(C)
A．在外电路中电子由正极流向负极
B．在原电池中，只有金属能作负极
C．原电池工作时，阳离子向正极方向移动
D．原电池工作时，阳离子向负极方向移动
1．下列有关燃煤发电的一系列能量转换的过程，正确的是(A)
A．化学能→热能→机械能→电能
B．热能→化学能→机械能→电能
C．机械能→化学能→热能→电能
D．热能→机械能→化学能→电能
解析：燃煤发电原理——从煤中的化学能开始的一系列能量转化过程：
故答案为A。
2．下列关于原电池的叙述中正确的是(A)
A．原电池能将化学能转变为电能
B．原电池负极发生的电极反应是还原反应
C．原电池在工作时其正极不断产生电子并经外电路流向负极
D．原电池的电极只能由两种不同的金属构成
解析：原电池能将化学能转变为电能，A正确；原电池负极发生的电极反应是氧化反应，B错；原电池工作时电子从负极经外电路流向正极，C错；原电池的电极可用石墨构成，D错；答案为A。
3．下面是四个化学反应，你认为理论上不可用于设计原电池的化学反应是(D)
A．Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag
B．Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O
C．Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4
D．C＋CO2===2CO
解析：D项是吸热的氧化还原反应，反应过程中吸收能量，不能设计为原电池。
4．对于原电池的电极名称，下列叙述有错误的是(C)
A．发生氧化反应的为负极
B．正极为电子流入的一极
C．比较不活泼的金属为负极
D．电流的方向由正极到负极
解析：原电池中相对活泼的金属为负极，不活泼的为正极，C项错误；负极发生氧化反应，正极发生还原反应，A项正确；原电池工作时，外电路中电子由负极流出，由正极流入，电流方向与电子流动方向相反，B、D两项正确。
5．在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是(D)
A．正极附近的SO离子浓度逐渐增大
B．正极有O2逸出
C．电子通过导线由铜片流向锌片
D．铜片上有H2逸出
解析：A.该原电池放电时，溶液中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，故A错误；B.正极上氢离子得电子被还原生成氢气，故B错误；C.电子由负极经导线流向正极，即由锌片流向铜片，故C错误；D.Cu电极上氢离子得到电子生成氢气，有氢气逸出，故D正确；故选D。
如图所示装置中，观察到电流计指针偏转，X棒变重，Y棒变轻，由此判断下表中所列X、Y、Z物质，其中可以成立的是(D)
解析：电流计指针偏转，X棒变重，Y棒变轻，说明该装置为原电池，X棒有固体析出，Y棒失去电子进入溶液。A.锌比铜活泼，所以锌失去电子，生成锌离子进入溶液，X棒变轻，Y上有氢气放出，错误；B.Y为Fe极，则Fe失去电子，生成亚铁离子进入溶液，Y棒变轻，而X生成氢气，错误；C.锌失去电子进入溶液，则X变轻，Y上有银形成， Y变重，错误；D.Y为Zn，则Zn失去电子进入溶液，Y棒变轻，碳棒上有Cu析出，则碳棒增重，形成电流，正确；答案选D。
7．①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。
①②相连时，外电路电流从②流向①；
①③相连时，③为正极；
②④相连时，②上有气泡逸出；
③④相连时，③的质量减少。
据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是(B)
A．①③②④ B．①③④②
C．③④②① D．③①②④
解析：①②相连时，外电路电流从②流向①，说明电子从①流向②，则①比较活泼；①③相连时，③为正极，①为负极，①比较活泼；②④相连时，②上有气泡逸出，氢离子放电生成氢气，则②为正极，④比较活泼；③④相连时，③的质量减少，③作负极，③比较活泼。据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是①③④②；答案选B。
8．等质量的两份锌粉a、b，分别加入两支相同的试管中，然后加入等体积等物质的量浓度且均过量的稀硫酸，同时向a中加入少量CuSO4溶液，则产生氢气的体积(V)与时间(t)的关系用图象表示如下，其中正确的是(D)
解析：等质量的两份锌粉中，加入等体积等物质的量浓度且均过量的稀硫酸，同时向a中加入少量CuSO4溶液，则a中发生的反应有：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑ ，由于置换出来的Cu与Zn在稀硫酸中构成原电池，所以，a中的反应速率比b中的反应速率大，即反应完成所需的时间短，但Cu2＋消耗了少量的Zn，a中产生的H2比b中产生的H2少。b中只发生反应：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑ 。符合这些条件的图象就是D项。
9．有甲、乙两位学生均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，两人均使用镁片与铝片作电极，但甲同学将电极放入6 mol/L H2SO4溶液中，乙同学将电极放入6 mol/L的NaOH溶液中，如下图所示。
(1)写出甲池中正极的电极反应式。
正极：_______________________________________。
(2)写出乙池中负极的电极反应式和总反应的离子方程式。
负极：________________________________________。
总反应的离子方程式：__________________________________。
(3)如果甲与乙同学均认为“构成原电池的电极材料如果都是金属，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”，则甲会判断出________活动性更强，而乙会判断出________活动性更强(填写元素符号)。
(4)由此实验，可得到如下哪些结论正确( )
A．利用原电池反应判断金属活动顺序时应注意选择合适的介质
B．镁的金属性不一定比铝的金属性强
C．该实验说明金属活动顺序已过时，已没有实用价值
D．该实验说明化学研究对象复杂、反应受条件影响较大，因此应具体问题具体分析
(5)上述实验也反过来证明了“直接利用金属活动顺序判断原电池中的正负极”这种做法________(可靠或不可靠)。如不可靠，请你提出另一个判断原电池正负极的可行实验方案________________(如可靠，此空可不填)。
解析：甲同学依据的化学反应原理是Mg＋H2SO4===MgSO4＋H2↑，乙同学依据的化学反应原理是2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。但是由于Al与碱的反应是一个特例，不可作为判断金属性强弱的依据。故判断一个原电池的正负极应依据实验事实。
答案：(1)2H＋＋2e－===H2↑
(2)2Al＋8OH－－6e－===2AlO＋4H2O
2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
(3)Mg Al (4)AD
(5)不可靠 将两种金属作电极连上电流计后插入电解质溶液，构成原电池，利用电流计测定电流的方向，从而判断电子流动方向，再确定原电池正负极
10．铜片、锌片和200 mL稀硫酸组成的原电池中，若锌片被腐蚀，当铜片上放出3.36 L(标准状况下)气体时，硫酸恰好全部作用完。试回答：
(1)写出正极、负极反应式。
(2)产生这些气体消耗了多少克锌？
(3)有多少个电子通过了导线？
(4)原稀硫酸的物质的量浓度是多少？
答案：(1)正极：2H＋＋2e－===H2↑ 负极：Zn－2e－===Zn2＋ (2)9.75 g (3)1.806×1023
(4)0.75 mol/L
1．了解新型电池的重要性。
2．熟悉各种化学电源的正负极判断。
要点
1．锌锰干电池(一次电池)。
(1)普通锌锰电池。
负极材料是： 锌；正极材料是：碳；电解质是NH4Cl。
(2)碱性锌锰干电池。
负极材料是： Zn；正极材料是：MnO2；电解质是KOH。
改进后碱性锌锰电池的优点：电量大，电流稳定。
2．充电电池(二次电池)。
(1)铅蓄电池。
负极材料是： Pb；正极材料是：PbO2；电解质是H2SO4。
(2)镉镍电池。
负极材料是： Cd；正极材料是：NiO(OH) ；电解质是KOH。
(3)锂电池。
锂亚硫酰氯电池(Li－SOCl2)：8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S。
负极材料：Li；正极材料：SOCl2。
3．氢－氧燃料电池。
负极通入氢气；正极通入氧气。
(1)原理：利用原电池的工作原理将氢气和氧气反应所放出的化学能直接转化为电能。
(2)与其他电池的区别：反应物不储存在电池内部而是由外设装备提供燃料和氧化剂。
1．关于原电池的下列说法中错误的是(B)
A．原电池是一种将化学能直接转化为电能的装置
B．原电池中正极发生氧化反应
C．在原电池的电解质溶液中，阳离子向正极移动
D．在燃料电池的负极上发生反应的通常是可燃性气体
2．对化学电源的叙述正确的是(A)
A．化学电源比火力发电对化学能的利用率高
B．化学电源所提供的电能居于人类社会现阶段总耗电量的首位
C．化学电源均是安全、无污染的
D．化学电源即为可充电电池
3．废电池的污染引起人们的广泛重视，废电池中对环境形成污染的主要物质是(B)
A．锌 B．汞
C．石墨 D．二氧化锰
1．下列有关电池的说法不正确的是(B)
A．手机上用的锂离子电池属于二次电池
B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极
C．氢氧燃料电池可把化学能转化为电能
D．锌锰干电池中，锌电极是负极
解析：A.锂离子电池中能循环使用，属于二次电池，故A正确；B.铜锌原电池中，锌易失电子而作负极，铜作正极，电子从负极沿导线流向正极，故B错误；C.燃料电池属于原电池，是将化学能转变为电能的装置，故C正确；D.锌锰干电池中，锌易失电子发生氧化反应而作负极，故D正确；故选B。
2．废电池进行回收集中处理的首要原因是(B)
A．利用电池外壳的金属材料
B．防止电池中汞、镉和铅等金属离子对土壤和水源的污染
C．不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他的物品
D．回收其中的石墨电极
解析：废电池中的汞、镉和铅等重金属离子对环境污染严重，因而必须回收集中处理。
3．微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用，有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液。电极反应式为：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O、Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－，总反应式为Ag2O＋Zn===ZnO＋2Ag。
根据上述反应式，判断下列叙述中正确的是(C)
A．在使用过程中，电池负极区溶液的pH增大
B．在使用过程中，电子由Ag2O经外电路流向Zn极
C．Zn是负极，Ag2O是正极
D．Zn极发生还原反应，Ag2O极发生氧化反应
解析：A.原电池工作原理中，化合价升高的那一极是负极，锌是负极，电极反应式：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O ，消耗OH－使得pH减小，错误；B.原电池的工作原理，电子从负极经外电路流向正极，锌是负极，氧化银是正极，电子由锌经外电路流向氧化银，错误；C.原电池工作原理中：化合价升高的那一极作负极，锌作负极，化合价降低的那一极作正极，氧化银作正极，正确；D.锌作负极，化合价升高，被氧化，氧化银作正极，化合价降低，被还原，错误；故答案为C。
4．下图是氢氧燃料电池(电解质溶液为H3PO4溶液)构造示意图。关于该电池的说法不正确的是(C)
A．a极是负极
B．电子由a通过灯泡流向b
C．正极的电极反应是：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．氢氧燃料电池是环保电池
解析：A.在氢氧燃料电池中，通入氢气的一极发生氧化反应，为原电池的负极，所以a极是负极，正确；B.电子从负极流向正极，所以电子从a极流出，经灯泡流向b，正确；C.正极是氧气得到电子的反应，电解质为酸性，则生成的氢氧根离子与氢离子反应生成水，即氧气得到电子与氢离子结合生成水，错误；D.氢氧燃料电池的产物是水，无污染，所以属于环保电池，正确；答案选C。
5．日常所用干电池的电极分别为石墨棒(上面有铜帽)和锌皮，以糊状NH4Cl和ZnCl2作电解质(其中加入MnO2吸收H2)，电极反应式可简化为：Zn－2e－===Zn2＋，2NH＋2e－===2NH3↑＋H2↑(NH3与Zn2＋能生成一种稳定的物质)。根据上述判断，下列结论正确的是(D)
①锌为正极，石墨为负极
②锌为负极，石墨为正极
③工作时，电子由石墨极经过外电路流向锌极
④长时间连续使用时，内装糊状物可能流出腐蚀用电器
A．①③ B．②③
C．③④ D．②④
解析：由负极失电子发生氧化反应，正极得电子发生还原反应或根据原电池的形成条件，相对活泼(指金属性)的一极为负极，相对不活泼的一极为正极可判断出①错②对。在外电路，电子从负极流向正极，故③不正确。长时间连续使用该电池，由于锌皮慢慢溶解而破损，且MnO2不断吸收H2而产生H2O，糊状物也越来越稀，故其容易流出而腐蚀用电器。
6．观察下图，回答问题。
(1)该装置叫__________装置，可以将________能转化为________能。
(2)负极是________，电极反应为______________________。
(3)正极是________，电极反应为______________________，
总反应为__________________________________________。
解析：(1)根据装置可判断，该装置叫原电池，可以将化学能能转化为电能。
(2)原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。铁比铜活泼，则铁是负极，失去电子，因此负极电极反应为Fe－2e－===Fe2＋。
(3)铜是正极，溶液中的铜离子在正极被还原，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，总反应为Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋。
答案：(1)原电池 化学 电
(2)铁 Fe－2e－===Fe2＋
(3)铜 Cu2＋＋2e－===Cu
Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋
7．微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是(A)
A．正极反应中有CO2生成
B．微生物促进了反应中电子的转移
C．质子通过交换膜从负极区移向正极区
D．电池总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O
解析：首先根据原电池反应判断出厌氧反应为负极区，有氧反应为正极区。A.根据厌氧反应中碳元素的化合价的变化：葡萄糖分子中碳元素平均为0价，二氧化碳中碳元素的化合价为＋4价，所以生成二氧化碳的反应为氧化反应，所以在负极生成，错误；B.在微生物的作用下，该装置为原电池装置。原电池能加快氧化还原反应速率，故可以说微生物促进了电子的转移，正确；C.原电池中阳离子向正极移动，正确；D.电池的总反应实质是葡萄糖的氧化反应，正确。
8．以锌片和铜片为两极、稀硫酸为电解液组成原电池，当导线中通过2 mol电子时，下列说法正确的是(A)
A．锌片溶解了1 mol，铜片上析出1 mol氢气
B．两极上溶解和析出的物质的质量相等
C．锌片溶解了1 g，铜片上析出1 g氢气
D．电解质溶液pH不变
解析：锌片、铜片和稀硫酸构成原电池时，锌为负极，铜为正极，负极锌片溶解，正极析出H2；根据电子守恒原理，溶解1 mol 锌，就有2 mol电子转移，则析出的H2为1 mol，A项正确；溶解的锌和析出的H2物质的量相等，但质量不相等，B项不正确；溶解的锌和析出的H2质量比应为65∶2，C项不正确；H＋得电子变成H2，H2SO4被消耗，溶液pH变大，D项不正确。
9．燃料电池是利用燃料(如CO、H2、CH4等)与氧气反应，将反应产生的化学能转变为电能的装置，通常用氢氧化钾作为电解质溶液。完成下列关于甲烷(CH4)燃料电池的填空。
(1)甲烷与氧气反应的化学方程式为_______________________。
(2)已知燃料电池的总反应式为CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O，电池中有一极的电极反应为CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O，这个电极是燃料电池的________(选填“正极”或“负极”)，另一电极上的电极反应式为_______________________________。
(3)随着电池不断放电，电解质溶液的碱性________(选填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)通常情况下，甲烷燃料电池的能量利用率________(选填“大于”“小于”或“等于”)甲烷燃烧的能量利用率。
答案：(1)CH4＋2O2===CO2＋2H2O
(2)负极 2O2＋4H2O＋8e－===8OH－
(3)减小 (4)大于
10．如图是常见原电池装置，电流表G发生偏转。
(1)若两个电极分别是Zn、Cu，电解质溶液是稀硫酸，正极的电极反应式为____________________；如果把电解质溶液换成硫酸铜溶液，则正极的电极反应式为______________________。
(2)若总反应是2FeCl3＋Fe===3FeCl2，则可以做负极材料的是________，负极上发生的电极反应是______________________。
(3)若电解质溶液是稀硫酸，Mg、Al两种金属做电极，则Mg电极的电极反应式为____________________________________；若电解质溶液换作稀氢氧化钠溶液，Mg、Al两金属做电极，则Mg是________(选填“正极”或“负极”)，总反应的离子方程式是_______________________________________________。
解析：(1)根据原电池的工作原理，能与电解质溶液反应的，作原电池的负极，两者都反应的，活泼性强的作负极，锌作负极，铜作正极，H＋在正极上得电子转变成氢气，电极反应式：2H＋＋2e－===H2↑，如果换成硫酸铜溶液，正负两极不变，铜离子在正极上得电子，电极反应式：Cu2＋＋2e－===Cu；(2)根据原电池工作原理，负极上化合价升高，被氧化，则Fe作负极，电极反应式：Fe－2e－===Fe2＋；(3)两者都与稀硫酸反应，金属性强的作负极，Mg比Al活泼，Mg作负极，电极反应式：Mg－2e－===Mg2＋ ，如果换成氢氧化钠溶液，铝与氢氧化钠反应，而镁不与反应，则铝作负极，镁作正极，铝与氢氧化钠溶液反应的离子方程式：2Al＋2H2O＋2OH－===2AlO＋3H2↑。
答案：(1)2H＋＋2e－===H2↑
Cu2＋＋2e－===Cu
(2)Fe Fe－2e－===Fe2＋
(3)Mg－2e－===Mg2＋ 正极 2Al＋2H2O＋2OH－===2AlO＋3H2↑
课件32张PPT。 第二节 化学能与电能
第2课时 化 学 电 源
一、发展中的化学电源续表例1 一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为：CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋。下列有关说法正确的是( )
A．检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动
B．若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L氧气
C．电池反应的化学方程式为：CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2O
D．正极上发生的反应为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－解析：A.原电池中，阳离子向正极移动，故A错误；B.氧气得电子被还原，化合价由0价降低到－2价，若有0.4 mol电子转移，则应有0.1 mol氧气被还原，在标准状况下的体积为2.24 L，故B错误；C.酸性乙醇燃料电池的负极反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋，可知乙醇被氧化生成乙酸和水，总反应式为CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2O，故C正确；D.燃料电池中，氧气在正极得电子被还原生成水，正极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，故D错误；故选C。
答案：C名师点睛：有关新型电池的考查题目在电化学试题中占有很大比例，考查角度一般有如下几点：①正、负极的判断；②正、负极反应式及电池方程式；③溶液中各种离子的移动方向以及电解质溶液的pH变化。?变式应用
1．镍镉电池是一种可充电电池，其反应的化学方程式为：Cd＋2NiO(OH)＋2H2OCd(OH)2＋Ni(OH)2。由此可知，该电池的负极材料是(A)
A．Cd B．NiO(OH)
C．Cd(OH)2 D．Ni(OH)2二、几种常见的“燃料电池”的电极反应式的书写
燃料电池是原电池中一种比较特殊的电池，它与原电池形成条件有一点相悖，就是两极不一定是活动性不同的电极，也可以是活动性相同的电极。燃料电池有很多，下面主要介绍几种常见的燃料电池，希望达到举一反三的目的。(一)氢氧燃料电池
氢氧燃料电池一般是以惰性金属铂(Pt)或石墨做电极材料，负极通入H2，正极通入 O2。
总反应为：2H2＋O2===2H2O。电极反应特别要注意电解质，有下列三种情况。
1．电解质是KOH溶液(碱性电解质)。
负极发生的反应为：2H2－4e－===4H＋，4H＋＋4OH－===4H2O，所以： 负极的电极反应式为：2H2－4e－＋4OH－===4H2O。正极是O2得到电子，即：O2＋4e－===2O2－ ，O2－ 在碱性条件下不能单独存在，只能结合H2O生成OH－即：2O2－＋2H2O===4OH－，因此，正极的电极反应式为：O2＋H2O＋4e－===4OH－。2．电解质是H2SO4溶液(酸性电解质)。
负极的电极反应式为：2H2－4e＋===4H＋。
正极是O2得到电子，即：O2＋4e－===2O2－，O2－在酸性条件下不能单独存在，只能结合H＋生成H2O，即：O2－＋2H＋===H2O，因此正极的电极反应式为：O2＋4H＋＋4e－===2H2O(O2＋4e－===2O2－，2O2－＋4H＋===2H2O)。3．电解质是NaCl溶液(中性电解质)。
负极的电极反应式为：2H2－4e－===4H＋。
正极的电极反应式为：O2＋H2O＋4e－===4OH－。
说明：①碱性溶液反应物、生成物中均无H＋；
②酸性溶液反应物、生成物中均无OH－；
③中性溶液反应物中无H＋ 和OH－；
④水溶液中不能出现O2－。(二)甲醇燃料电池
甲醇燃料电池以铂为两极，用碱或酸作为电解质。
1．碱性电解质(KOH溶液为例)。
总反应式：2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O。
正极的电极反应式为：3O2＋12e－＋6H2O===12OH－ 。
负极的电极反应式为：2CH3OH－12e－＋16OH－===2CO＋12H2O。2．酸性电解质(H2SO4溶液为例)。
总反应：2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O。
正极的电极反应式为：3O2＋12e－＋12H===6H2O。
负极的电极反应式为：2CH3OH－12e－2H2O
===12H＋＋2CO2。(三)甲烷燃料电池
甲烷燃料电池以多孔镍板为两极，电解质溶液为KOH，生成的CO2还要与KOH反应生成K2CO3，所以总反应为：CH4＋2KOH＋2O2===K2CO3＋3H2O。负极发生的反应：CH4－8e－＋8OH－===CO2＋6H2O，
CO2＋2OH－===CO＋H2O，所以：负极的电极反应式为：CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O。
正极发生的反应有：2O2＋8e－===4O2－ 和4O2－＋4H2O===4OH－ ，所以：正极的电极反应式为：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－。(四) 铝—空气—海水电池
我国首创以铝—空气—海水电池作为能源的新型海水标志灯，以海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断被氧化而产生电流。只要把灯放入海水中数分钟，就会发出耀眼的白光。
电源负极材料为：铝；电源正极材料为：石墨、铂网等能导电的惰性材料。负极的电极反应式为：4Al－12e－===4Al3＋。
正极的电极反应式为：3O2＋6H2O＋12e－===
12OH－。
总反应式为：4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3。
说明：铝板要及时更换，铂做成网状是为了增大与氧气的接触面积。 例2 (1)已知某燃料电池的总反应为2H2＋O22H2O，则通入负极的应是________，电极方程式为____________，通入正极的应是________，电极方程式为____________。
(2)若把KOH溶液改为稀H2SO4作电解质，则电极方程式，正极：________________，负极：____________。
(3)若把H2改为CH4，用KOH溶液作电解质，则电极方程式，负极：________________，正极：_________。解析：根据总反应可知，H2在反应中被氧化，应从负极通入，又因为电解质是KOH溶液，不可能生成H＋，故负极反应为2H2＋4OH－－4e－===4H2O，正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－；若把KOH溶液改为稀H2SO4作电解质，溶液中不可能生成OH－，故负极反应为2H2－4e－===4H＋，正极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O；若把H2改为CH4，用KOH溶液作电解质，CH4被氧化，因在KOH溶液中不可能产生CO2，故生成CO。答案：(1)H2 2H2－4e－＋4OH－===4H2O O2 O2＋2H2O＋4e－===4OH－
(2)O2＋4H＋＋4e－===2H2O 2H2－4e－===4H＋
(3)CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O 2O2＋4H2O＋8e－===8OH－名师点睛：解答燃料电池习题的一般步骤。
①根据化学方程式分析化合价的升高和降低，找出被氧化的物质和被还原的物质。
②根据原电池负极发生氧化反应，正极发生还原反应，找出对应的负极反应物和正极反应物。
③根据化合价升高和降低分析失电子数目和得电子数目，从总式中分析产物，写出电极反应。
④验证：两电极反应式相加所得式子和原化学方程式相同，则书写正确。?变式应用
2．可用于电动汽车的铝—空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是(A)
A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－B．以NaOH溶液为电解液时，负极反应为Al＋3OH－－3e－===Al(OH)3↓
C．以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变
D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极
1．了解化学反应速率的含义及其表示方法。
2．掌握简单的化学反应速率计算。
3．了解影响化学反应速率的因素。
4．初步了解控制化学反应速率的方法。
要点一
1．意义：表示化学反应进行快慢程度的物理量。
2．定义：单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量。
3．表达式：v＝。
4．单位：mol/(L·min)，mol/(L·s)。
转化关系：1 mol/(L·min) ＝ mol/(L·s)
要点二
1．化学反应速率的决定性因素是反应物本身的性质。
2．外界条件对化学反应速率影响的实验探究。
(1)温度对化学反应速率影响的探究。
实验操作
实验对象
溶液中产生气泡速率的相对大小为40_℃＞常温＞5_℃
实验结论
H2O2分解产生O2，化学方程式为2H2O2===2H2O＋O2↑，温度越高，反应速率越大
(2)催化剂对化学反应速率影响的探究。
实验操作
实验现象
试管中产生气泡的速率的相对大小为乙＞甲、丙＞甲
实验结论
使用催化剂可以加快化学反应速率
(3)影响化学反应速率的条件，除了温度、催化剂，还有反应物的接触面积、反应物的状态、溶液的浓度等因素。
1．下列有关化学反应速率的描述中，错误的是(C)
A．是描述化学反应快慢的物理量
B．可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
C．在同一化学反应中，各物质的速率可能不相同，因此用不同物质来表示的化学反应的速率也不同
D．化学反应速率不可以用固体物质来表示
解析：在同一化学反应中，各物质的速率可能不相同，但用不同物质来表示的化学反应的速率相同，C错；其他选项明显正确；答案为C。
2．甲、乙两容器内都在进行A→B的反应，甲中每分钟减少4 mol A，乙中每分钟减少2 mol A，则两容器中的反应速率(D)
A．甲快 B．乙快
C．相等 D．无法确定
3．下列措施一定能使化学反应速率增大的是(C)
A．增大反应物的量 B．增大压强
C．升高温度 D．使用催化剂
1．下列关于化学反应速率的说法中，不正确的是(B)
A．化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的物理量
B．化学反应速率通常用单位时间内生成或消耗某物质的质量的多少来表示
C．在同一个反应中，各物质的反应速率之比等于化学方程式中的系数比
D．化学反应速率的常用单位有mol/(L·s)和mol/(L·min)
解析：根据定义，A正确；化学反应速率常用单位时间内任何一种反应物物质的量浓度的减小或生成物物质的量浓度的增加来表示，故B错误；C、D显然正确；故答案为B。
2．下列措施可以降低化学反应速率的是(A)
A．生活中，用冰箱保存食物
B．H2O2分解时，用MnO2 作催化剂
C．工业合成氨时，采用高温高压的措施
D．提高反应物的浓度
3．在某化学反应中，生成物B的浓度在10 s内从1.5 mol/L变成2.0 mol/L，则这10 s内B的平均反应速率是(A)
A．0.05 mol/(L·s) B．0.05 mol/L
C．0.20 mol/(L·s) D．0.20 mol/L
解析：A.将食物贮藏在冰箱中，温度降低，能减慢反应速率，故A正确；B.二氧化锰作催化剂，能加快过氧化氢溶液制氧气的反应速率，故B错误；C.升温、加压使化学反应速率加快，故C错误；D.提高反应物浓度反应速率加快，故D错误；故选A。
4．对于化学反应3W(g)＋2X(g)===4Y(g)＋3Z(g)，下列反应速率关系中，正确的是(C)
A．v(W)＝3v(Z) B．2v(X)＝3v(Z)
C．2v(X)＝v(Y) D．3v(W)＝2v(X)
5．下列四种X溶液，均能跟盐酸反应，其中反应最快的是(C)
A．10 ℃ 20 mL 3 mol/L的X溶液
B．20 ℃ 30 mL 2 mol/L的X溶液
C．20 ℃ 10 mL 4 mol/L的X溶液
D．10 ℃ 10 mL 2 mol/L的X溶液
解析：浓度越大，则反应速率越大；温度越高，反应速率越高，可知因为C中温度最高，浓度最大，所以反应速率应该是最大的，故选C。
6．在一定条件下，向1 L密闭容器中加入2 mol N2和10 mol H2，发生反应N2＋3H2??2NH3，2分钟末时，测得剩余氮气为1 mol，下列有关该反应的反应速率的描述中不正确的是(D)
A．v(N2)＝0.5 mol/(L·min)
B．v(H2)＝1.5 mol/(L·min)
C．v(NH3)＝1 mol/(L·min)
D．v(N2)＝1 mol/(L·min)
解析：在一定条件下，向1 L密闭容器中加入2 mol N2和10 mol H2，发生反应N2＋3H2??2NH3，2分钟末时，测得剩余氮气为1 mol，故2 min内，以 N2表示的反应速率v(N2)===0.5 mol/(L·min)。A项，由上述计算可知，v(N2)＝0.5 mol/(L·min)，故A正确；B项，速率之比等于化学计量数之比，故v(H2)＝3v(N2)＝3×0.5 mol/(L·min)＝1.5 mol/(L·min)，故B正确；C项，速率之比等于化学计量数之比，故v(NH3)＝2v(N2)＝2×0.5 mol/(L·min)＝1 mol/(L·min)，故C项正确；D项，由上述计算可知，D项错误。
7．为比较Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解反应的催化效果，甲、乙两位同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。下列叙述中不正确的是(B)
A．图甲所示实验可通过观察产生气泡的快慢来比较反应速率的大小
B．若图甲所示实验中反应速率为① >② ，则一定说明Fe3＋比Cu2＋对H2O2分解催化效果好
C．用图乙所示装置测定反应速率，可测定反应产生的气体体积及反应时间
D．为检查图乙所示装置的气密性，可关闭A处活塞，将注射器活塞拉出一定距离，一段时间后松开活塞，观察活塞是否回到原位
解析：图甲所示实验中没有说明两反应液的温度是否相同，而且没有实验验证Cl－和SO是否对反应有影响，故该实验不能确定Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解的催化效果。
8．在四个不同的容器中，在不同条件下利用N2＋3H2??2NH3反应来合成氨，根据下列在相同时间内测定的结果判断，生成氨的速率最大的是(B)
A．v(H2)＝0.1 mol·(L·min)－1
B．v(N2)＝0.01 mol·(L·s)－1
C．v(N2)＝0.2 mol·(L·min)－1
D．v(NH3)＝0.3 mol·(L·min)－1
9．“碘钟”实验中，3I－＋S2O===I＋2SO的反应速率可以用I与加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来度量，t越小，反应速率越大。某探究性学习小组在20 ℃进行实验，得到的数据如下表。
实验编号
①
②
③
④
⑤
c(I－)/mol·L－1
0.040
0.080
0.080
0.160
0.120
c(S2O)/mol·L－1
0.040
0.040
0.080
0.020
0.040
t/s
88.0
44.0
22.0
44.0
t1
回答下列问题。
(1)该实验的目的是________________________________。
(2)显色时间t1＝________。
(3)温度对该反应的反应速率的影响符合一般规律，若在40 ℃下进行编号③对应浓度的实验，显色时间t2的范围为________。
A．＜22.0 s B．22.0～44.0 s
C．＞44.0 s D．数据不足，无法判断
(4)通过分析比较上表数据，得到的结论是
________________________________________________。
答案：(1)研究反应物I－与S2O的浓度对反应速率的影响 (2)29.3 s (3)A (4)反应速率与反应物起始浓度乘积成正比(或显色时间与反应物起始浓度乘积成反比)
10．某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题。
(1)上述实验中发生反应的化学方程式有
______________________________________________________。
(2)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是____________________________________________________。
(3)要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措施有________________________________________________(答两种)。
(4)为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列的实验。将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。
实验
混合溶液
A
B
C
D
E
F
4 mol·L－1 H2SO4/mL
30
V1
V2
V3
V4
V5
饱和CuSO4溶液/mL
0
0.5
2.5
5
V6
20
H2O/mL
V7
V8
V9
V10
10
0
①请完成此实验设计，其中：V1＝______，V6＝______，V9＝________。
②该同学最后得出的结论为：当加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高，但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的主要原因_________________________________________________________。
解析：(1)在稀硫酸中加入硫酸铜后发生了两个反应：CuSO4＋Zn===ZnSO4＋Cu、Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑ 。(2)由于Zn与反应生成的Cu及硫酸铜溶液组成了Cu－Zn原电池，大大加快了生成氢气的反应速率。(3)要加快生成氢气的反应速率，还可以采取如下措施：升高温度、适当增大硫酸的浓度、增加锌粒的比表面积等。(4)因为要研究硫酸铜的量对反应速率的影响，故应保持硫酸的浓度在各组实验中相同，则硫酸溶液的体积均取30 mL，根据F中增加的水与硫酸铜溶液的体积之和为20 mL，可以求得V6＝10 mL，V8＝19.5 mL，V9＝17.5 mL，V10＝15 mL。由于析出的铜的量较多，会覆盖在锌的表面，使得锌与稀硫酸接触面积大大减小，故反应速率反而减慢了。
答案：(1)CuSO4＋Zn===ZnSO4＋Cu，Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑
(2)CuSO4与Zn反应产生的Cu与Zn形成Cu－Zn微电池，加快了氢气产生的速率 (3)升高反应温度、适当增大硫酸的浓度、增加锌的比表面积等(答两种即可) (4)①30 10 17.5
②当加入一定量的CuSO4后，生成的单质Cu会沉积在Zn的表面，降低了Zn与H2SO4溶液的接触面积
课件20张PPT。第三节 化学反应的速率和限度
第1课时 化学反应的速率
一、对化学反应速率的理解
1．化学反应速率反映了化学反应进行的快慢，只取正值，不取负值。
2．化学反应速率通常是指在某一段时间内的平均反应速率，而不是某一时刻的瞬时反应速率。3．在一定温度下，固体和纯液体物质单位体积里的物质的量保持不变，即物质的量浓度为不变的常数，因此不能选用固体或纯液体物质来表示化学反应速率。
4．同一化学反应，用不同的反应物或生成物的浓度的变化量来表示化学反应速率时，数值可能不同，但表示的意义相同。5．各物质表示的化学反应速率之比等于该反应方程式中各物质的化学计量数之比，也等于各物质的浓度变化量之比。对反应aA＋bB===cC＋dD(A、B、C、D均不是固态或纯液态)，有v(A)v(B)v(C)v(D)＝abcd。特别提示：判断化学反应进行快慢的常用方法。
(1)同一化学反应，用不同物质的浓度变化表示的化学反应速率的数值可能不同。要比较反应速率的大小，可将用不同物质表示的反应速率换算为用同一物质表示的反应速率，再比较速率数值的大小，数值大的，反应速率就快，数值小的，反应速率就慢。比较时除了要用同一种物质的速率进行比较，还要注意单位是否相同，如同一物质的速率分别为0.1 mol/(L·s)和3 mol/(L·min)，必须先把单位转化为相同再进行比较。(2)对于相同条件下的不同反应，根据反应的活泼性比较化学反应的快慢。
(3)对不同条件下的同一化学反应，根据外部条件对化学反应速率影响的规律比较化学反应速率的快慢。
(4)对相同条件下的同一化学反应，根据能否构成原电池判断化学反应的快慢。名师点睛：有关化学反应速率的计算可以应用“三段式”进行解题。
“三段式”指的是在方程式下方三行分别写上该物质的起始浓度，变化浓度和反应后该物质的浓度。其中起始浓度＝变化浓度＋反应后浓度。
(1)计算原理：化学反应速率之比＝浓度变化之比＝物质的量变化之比＝化学计量数之比。?变式应用
1．向4.0 L容器中充入0.70 mol SO2和0.40 mol O2，4 s末测得剩余SO2 0.30 mol，则v(O2)为(D)
A．0.10 mol·L－1·s－1
B．0.025 mol·L－1·s－1
C．0.50 mol·L－1·s－1
D．0.012 5 mol·L－1·s－1二、影响化学反应速率的因素特别提示：在改变压强的时候，没有特别说明的压强改变都是通过增大或者压缩体积来实现的。
例2 对于中学中常见的化学反应，下列条件一定能使化学反应速率增大的是( )
①增加反应物的量 ②升高温度 ③缩小反应容器的体积
A．只有② B．只有②③
C．只有①② D．全部解析：①若反应物为纯固体或纯液体，增大反应物的量，反应速率不变，故错误；
②因升高温度，活化分子百分数增大，反应速率加快，故正确；
③若反应中没有气体参加和生成，为溶液中的反应，则缩小反应容器的体积，增加压强，反应速率不变，故错误；故选A。
答案：A名师点睛：影响化学反应速率的主要因素是反应物本身的性质，同时，也受外因的影响。中学阶段主要研究浓度、温度、压强、催化剂等外因对化学反应速率的影响。?变式应用
2．铁片和稀硫酸制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率加快的是(B)
A．加热
B．不用稀硫酸，改用98%浓硫酸
C．滴加少量CuSO4溶液
D．不用铁片，改用铁粉
1．认识可逆反应及其特征。
2．了解并会判断化学平衡状态。
3．初步了解化学反应条件的控制。
要点一
1．可逆反应。
(1)定义：在同一条件下正反应方向和逆反应方向均能进行的化学反应。
(2)表示。
正、逆反应是在同一条件下同时进行的。
②共存性：反应物和生成物同时存在，反应不能进行到底。
2．化学平衡状态。
当一个可逆反应的正逆反应速率相等时，各组分的量不再改变，达到一种表面静止的状态，即“化学平衡状态”。化学平衡状态是给定条件下化学反应所能达到或完成的最大程度，即该反应进行的限度，此时反应物的转化率最大。
化学平衡的建立。
(2)可以用图象表示化学平衡状态建立过程中速率与时间的关系。
(3)化学平衡。
①研究对象：可逆反应。
②定义：在一定条件下，当一个可逆反应进行到正反应速率和逆反应速率相等时，反应物和生成物的浓度不再改变的状态。
要点二
1．化学反应条件的控制。
(1)促进有利反应
(2)控制有害反应
2．燃料燃烧的条件。
(1)燃料与空气或氧气接触，且空气要适当过量。
(2)温度达到燃料的着火点。
3．提高燃料燃烧效率的措施。
(1)尽可能使燃料充分燃烧提高能量的转化率。关键是燃料与空气或氧气尽可能充分接触，且空气要适当过量。
(2)尽可能充分地利用燃料燃烧所释放出的热能，提高热能的利用率。
1．可逆反应达到平衡的重要特征是(D)
A．反应停止了
B．正、逆反应的速率都为0
C．正、逆反应都还在继续进行
D．正、逆反应的速率相等
① 采用高温 ②采用高压 ③使用催化剂 ④增大N2的浓度 ⑤增大H2的浓度
A．①②③ B．②③④
C．①③⑤ D．全部
A．3v正(N2)＝v正(H2)
B．v正(N2)＝v逆(NH3)
C．2v正(H2)＝3v逆(NH3)
D．v正(N2)＝3v逆(H2)
A．改变反应条件可以改变该反应的限度
B．达到平衡后，SO3、SO2、O2在密闭容器中共存
C．达到平衡后，反应停止，正、逆反应速率都等于零
D．SO3、SO2、O2的浓度保持不变，说明该可逆反应达到了平衡状态
解析：A.化学平衡状态是在一定条件下的平衡状态，则改变反应条件可以改变该反应的限度，A正确；B.该反应是可逆反应，则达到平衡后，SO3、SO2、O2在密闭容器中共存，B正确；C.达到平衡后，正、逆反应速率相等，但不等于零，C错误；D.平衡时正逆反应速率相等，则SO3、SO2、O2的浓度保持不变时，说明该可逆反应达到了平衡状态，D正确；答案选C。
A．N2、H2不再化合
B．N2、H2、NH3浓度不再变化
C．N2、H2、NH3的质量相等
D．改变条件，N2、H2、NH3的浓度也不再变化
3．下面关于化学反应的限度的叙述中，正确的是(B)
A．化学反应的限度都相同
B．化学反应的限度可以改变
C．可以通过延长化学反应的时间改变化学反应的限度
D．当一个化学反应在一定条件下达到限度时，反应即停止
解析：在一定条件下的可逆反应经过一段时间后，正、逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度不再发生变化，这种表面上静止的“平衡状态”就是这个可逆反应所能达到的限度。A.化学反应不同，限度不同，故A错误；B.可以改变外界条件控制化学反应的限度，故B正确；C.化学反应的限度与反应时间无关，故C错误；D.当化学反应在一定条件下达到限度时，正、逆反应速率相等，反应未停止，故D错误；故选B。
A．N2O4和NO2的分子数比为1∶2
B．N2O4和NO2的浓度相等
C．平衡体系的颜色不再改变
D．单位时间内有1 mol N2O4变为NO2的同时，有1 mol NO2变为N2O4
解析：反应混合物颜色不再变化，说明NO2浓度不变，反应达到平衡。
A．容器内n(A2)∶n(B2)∶n(AB)＝1∶1∶2
B．单位时间内生成2n mol AB，同时生成n mol A2
C．生成B的速率与生成A的速率相等
D．容器内气体的密度不随时间变化
解析：A.当体系达平衡状态时，容器内n(A2)∶n(B2)∶n(AB)可能是1∶1∶2，也可能不是1∶1∶2，故A错误；B.单位时间内生成2nmol AB等效于消耗n mol A2，同时生成n mol A2，正逆反应速率相等，达平衡状态，故B正确；C.只要反应发生，一直有生成B的速率与生成A的速率相等，故C错误；D.体积恒定，气体质量不变，密度始终是一个定值，故D错误；故选B。
6．下列措施可以提高燃料燃烧效率的是(D)
①固体燃料粉碎
②液体燃料雾化
③煤经气化处理
④通入足量的空气
A．①③ B．①②③
C．①③④ D．全部
解析：由于大块固体燃料与空气的接触面积有限，燃烧往往不够充分，固此工业上常将固体燃料粉碎，或将液体燃料雾化以增大燃料与空气的接触面积，提高燃烧效率。
A．c(Z)＝0.45 mol/L
B．c(X2)＝0.3 mol/L c(Z)＝0.1 mol/L
C．c(X2)＝0.5 mol/L
D．c(Y2)＝0.5 mol/L
解析：A.如果c(Z)＝0.45 mol/L，则相应消耗0.3 mol/L的Y2，但Y2的起始浓度是0.3 mol/L，反应是可逆反应，反应物不能完全转化，A错误；B.如果c(X2)＝0.3 mol/L，则相应消耗0.1 mol/L的Z，则剩余Z是0.2 mol/L，B错误；C.如果c(X2)＝0.5 mol/L，则需要消耗0.3 mol/L的Z，反应是可逆反应，则Z的浓度不可能为0，C错误；D.如果c(Y2)＝0.5 mol/L，则需要消耗0.1 mol/L的Z，剩余0.2 mol/L的Z，所以D正确；答案选D。
8．在一定温度下，容器内某一反应中M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示，下列表述正确的是(D)
B．t2时，正、逆反应速率相等，达到平衡
C．t3时，正反应速率大于逆反应速率
D．t1时，N的浓度是M浓度的2倍
解析：由图象可知N为反应物，M为生成物，然后找出在相同时间段内变化的M、N的物质的量之比(与是否达到平衡无关)以确定M、N在化学方程式中的化学计量数之比，即该反应的化学方程式是2N??M。t2时刻M、N的物质的量相等，但此时M、N的物质的量仍在发生变化，反应未达到平衡状态，因此正反应速率不等于逆反应速率。t3时刻及t3时刻之后，M、N的物质的量不再改变，证明已达到平衡状态，此时正、逆反应速率相等。
9．在某一容积为5 L的密闭容器内，加入0.2 mol的CO和0.2 mol 的H2O(g)，在催化剂存在的条件下高温加热，发生如下反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，反应放出热量。反应中CO2的浓度随时间变化的情况如下图所示。
(1)根据图中数据，从反应开始至达到平衡时，CO的化学反应速率为________；反应平衡时c(H2)＝________。
(2)判断该反应达到平衡的依据是( )
A．CO减少的化学反应速率和CO2减少的化学反应速率相等
B．CO、H2O、CO2、H2的浓度都相等
C．CO、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化
D．正、逆反应速率都为零
答案：(1)0.003 mol·(L·min)－1 0.03 mol·L－1 (2)AC
10．在2 L密闭容器内，800 ℃时反应2NO(g)＋O2(g)??2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如下表：
时间/s
0
1
2
3
4
5
n(NO)/mol
0.020
0.010
0.008
0.007
0.007
0.007
(1)上述反应____________(选填“是”或“不是”)可逆反应，在第5 s时，NO的转化率为__________。
(2)如上图所示，表示NO2浓度变化曲线的是________。用O2表示从0～2 s内该反应的平均速率v＝________。
(3)能说明该反应已达到平衡状态的是____________ 。
a．v(NO2)＝2v(O2)
b．容器内压强保持不变
c．v逆(NO)＝2v正(O2)
d．容器内密度保持不变
答案：(1)是 65%
(2)b 1.5×10－3mol/(L·s) (3)b、c
课件19张PPT。 第三节 化学反应的速率和限度
第2课时 化学反应的限度
一、化学反应的限度——化学平衡状态的特征
1．逆：化学平衡研究的对象是可逆反应。
2．等：达到平衡状态时，正反应速率和逆反应速率相等，但不等于零，即v正＝v逆≠0。
3．动：是指动态平衡。达到平衡状态时，正、逆反应仍在不断进行，只是v正＝v逆而已。4．定：平衡时，各组分的浓度保持一定，各组成成分的含量保持一定。
5．变：当外界条件(如浓度、压强、温度等)变化时，则原平衡被破坏，反应混合物中各组分的浓度就会发生变化，在新的条件下会重新建立平衡。解析：化学反应的限度决定了可逆反应中的各种成分是不能完全转化的。所以平衡时各物质的浓度范围为0＜c(X)＜0.2 mol·L－1，0＜c(Y)＜0.6 mol·L－1，0＜c(Z)＜0.4 mol·L－1，故A、C错，B正确；当Z为0.1 mol·L－1时，Y为0.45 mol·L－1，故D错；答案为B。
答案：B名师点睛：(1)可逆反应既可向正反应方向进行，同时又可向逆反应方向进行；可逆反应不能进行到底，只能反应到一定程度达到平衡状态，平衡时各物质的物质的量都不能为0。
(2)化学反应是有限度的，可逆反应不能进行到底。化学反应遵循质量守恒定律。这类题目采用假设完全反应法进行计算，然后根据可逆反应无法完全进行，确认各物质的物质的量的范围。二、化学平衡状态的判断
判断一个可逆反应在一定条件下是否达到化学反应的限度或化学平衡状态，直接依据就是其本质和特征，即正、逆反应速率是否相等(注：指同一种物质的生成和消耗的速率，不同物质的正逆反应速率之比等于化学反应方程式中的计量数之比)；各组分浓度是否不变，含量是否不变。
通常从如下几个方面进行判断。解析：此题列出了判断可逆反应是否达到平衡状态的各种可能情况，应从平衡状态的两个重要特征上判断：(1)v(正)＝v(逆)，(2)混合物中各组成成分的百分含量不变。①符合特征(1)；②表示的都是正反应方向；③说明了反应中各物质的转化量的关系；④NO2是红棕色气体，颜色不变时说明NO2的浓度保持不变，符合特征(2)；⑤中若是恒容条件，则ρ始终不变；若恒压条件，则ρ随反应而变；故①④能说明是否达到平衡状态，故选A。
答案：A名师点睛：化学平衡状态的判断依据。
(1)v正＝v逆。
(2)体系中各组分的物质的量浓度或体积分数、物质的量分数保持不变。
(3)全是气体参加的且前后化学计量数改变的可逆反应，压强保持不变。(4)全是气体参加的且前后化学计量数改变的可逆反应，平均相对分子质量保持不变。
(5)对于有颜色的气体参加或生成的可逆反应，颜色不随着时间发生变化。
(6)对同一物质而言，断裂化学键的物质的量与形成化学键的物质的量相等。
专题一
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1．正负极判断。
(1)根据电极材料判断。
一般来讲，活动性较强的金属为负极，活动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来判断。
在外电路(导线)上，电流由正极流向负极，电子流动方向是由负极流向正极。
(3)根据反应类型判断。
原电池的负极总是失电子发生氧化反应，正极总是得电子发生还原反应。
(4)根据现象判断。
溶解的一极为负极，增重或有气泡放出的一极为正极。
2．书写方法。
按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应的规律，根据原电池总反应判断出两极反应的产物，然后结合电解质溶液所能提供的离子，依据质量守恒、电荷守恒配平电极反应式。
(1)具体步骤为：①列物质，标得失；②选离子，配电荷；③配个数，巧用水；④两式加，验总式。
(2)写电极反应式时应注意：
①两极得失电子数相等；
②电极反应常用“===”，不用“―→”；
③电极反应中若有气体生成，需加“↑”；若有固体生成，一般不标“↓”。
例1 一种燃料电池中发生的化学反应为：在酸性溶液中甲醇与氧气作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是( )
A．CH3OH＋O2－2e－===H2O＋CO2＋2H＋
B．O2＋4H＋＋4e－===2H2O
C．CH3OH＋H2O－6e－===CO2＋6H＋
D．O2＋2H2O＋4e－===4OH－
解析：原电池电极反应式的书写技巧。
(1)将氧化还原反应分解为氧化反应和还原反应两个半反应，氧化反应为负极反应，还原反应为正极反应。
(2)两极反应的电荷守恒、元素守恒，两极反应的电子得失守恒。结合电解质溶液的酸碱性，配平两极反应以及确定氧化产物和还原产物的存在形式。
(3)首先写出较易写的电极反应式，然后用总反应式减去该电极反应式即得到另一电极的反应式。
(4)一般有机物失去电子数比较难定，所以采用该物质的燃烧方程式，由氧气所得到的电子数来确定有机物所失去的电子数。
负极发生氧化反应是CH3OH失电子；正极发生还原反应，是O2得到电子，故答案选择C项。
答案：C
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1．碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn(s)＋2MnO2(s)＋H2O(l)===Zn(OH)2(s)＋Mn2O3(s)。下列说法错误的是(C)
A．电池工作时，锌失去电子
B．电池正极的电极反应式为：2MnO2(s)＋H2O(l)＋2e－===Mn2O3(s)＋2OH－(aq)
C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D．外电路中每通过0.1 mol电子，锌的质量理论上减小3.25 g
2．某化学兴趣小组为了探究铝电极在电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果记录如下。
编号
电极材料
电解质溶液
电流计指针偏转方向
1
Mg、Al
稀盐酸
偏向Al
2
Al、Cu
稀盐酸
偏向Cu
3
Al、C(石墨)
稀盐酸
偏向石墨
4
Mg、Al
氢氧化钠溶液
偏向Mg
5
Al、Zn
浓硝酸
偏向Al
试根据表中的实验现象回答下列问题。
(1)实验1、2中Al所作的电极(正极或负极)________(选填“相同”或“不相同”)。
(2)对实验3完成下列填空。
①铝为______极，电极反应式：________________________；
②石墨为______极，电极反应式：______________________；
③电池总反应式：_______________________________。
(3)实验4中铝作______，理由是_______________________。
写出铝电极的电极反应式：_____________________________。
(4)解释实验5中电流计指针偏向铝的原因：
______________________________________________。
(5)根据实验结果总结出影响铝在原电池中作正极或负极的因素：___________________________________________。
答案：(1)不相同 (2)①负 2Al－6e－===2Al3＋
②正 6H＋＋6e－===3H2↑ ③2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ (3)负极 铝可与氢氧化钠溶液发生氧化还原反应，而镁不与氢氧化钠溶液发生化学反应 Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O (4)铝在浓硝酸中被钝化，锌在浓硝酸中被氧化，即在浓硝酸中Zn比Al活泼，Zn作原电池的负极，Al作原电池的正极，所以电流计指针偏向铝 (5)①另一个电极材料的活动性；②铝电极与电解质溶液能否发生自发的氧化还原反应
专题二
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电子守恒法是依据氧化还原反应中氧化剂得到的电子总数与还原剂失去的电子总数相等这一原则进行计算的。电子守恒法是氧化还原反应计算的最基本的方法。而原电池反应就是一种典型的氧化还原反应，只不过氧化反应和还原反应在负极和正极分别发生。因此可以利用电子守恒法来处理原电池的有关计算。具体来说就是正极得到的电子总数与负极失去的电子总数相等。
例2 (1)将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。
锌片上发生的电极反应为：____________________________。
银片上发生的电极反应为：____________________________。
(2)若该电池中两电极的总质量为60 g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47 g，试计算：①产生氢气的体积(标准状况)；②通过导线的电量。(已知NA＝6.02×1023mol－1，电子电荷为1.60×10－19C)
解析：(1)在锌片、银片、稀硫酸组成的原电池中，锌片作负极，其电极反应为Zn－2e－===Zn2＋；银片作正极，其电极反应为2H＋＋2e－===H2↑；则电池总反应式为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。
(2)根据电极反应式找出已知量与电量之间的定量关系进行计算。①锌片与银片减少的质量等于生成氢气所消耗的锌的质量，设产生的氢气体积为x。则：
Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑
65 g 22.4 L
60 g－47 g＝13 g x
x＝13 g×22.4 L÷65 g＝4.48 L。
②反应消耗的锌为13 g÷65 g·mol－1＝0.20 mol。1 mol Zn变为Zn2＋时，转移2 mol e－，则通过的电量为0.20 mol×2×6.02×1023 mol－1×1.60×10－19 C＝3.85×104 C。
答案：(1)Zn－2e－===Zn2＋ 2H＋＋2e－===H2↑
①4.48 L ②3.85×104C
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3．锌—稀硫酸—铜组成的原电池装置中，当导线中有1 mol 电子通过时，理论上的两极变化是(A)
①锌片溶解了32.5 g ②锌片增重32.5 g
③铜片上析出1 g H2 ④铜片上析出1 mol H2
A．①和③ B．①和④
C．②和③ D．②和④
专题三
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有关图象的化学题，是化学基础知识，基本规律以平面直角坐标系中的图象为载体进行表达的题目。图象化学题一般综合性强，难度较大。解题时，重点是理解图象的意义和特点。归纳起来，图象题的解答方法与思路是：
1．理解图象中的面、线、点。
(1)理解面。
理解各坐标轴所代表的量的意义及曲线所表示的是哪些量的关系。
(2)理解线。
理解曲线“平”与“陡”的意义，即斜率大小的意义；理解曲线的变化趋势并归纳出规律。如图中有拐点，先拐先平，较早出现拐点的曲线表示先达平衡，对应温度高、压强大；图中有3个量，定1议2(即先确定1个量不变，再讨论另两个量的关系)；“吸热大变、放热小变”，即在速率温度图象中，温度改变时，吸热反应速率变化大，放热反应速率变化小。
(3)理解点。
理解曲线上点的意义，特别是某些特殊点，如坐标轴的交点，几条曲线的交叉点、极值点、转折点等。
2．联系规律。
联想外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律，作出正确判断。
例3 合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。对于密闭容器中的反应：N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)，673 K、30 MPa时，n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如下图所示。下列叙述正确的是( )
A．点a的正反应速率比点b的小
B．点c处反应达到平衡
C．点d(t1时刻)和点e(t2时刻)处n(N2)不一样
D．其他条件不变，773 K下反应至t1时刻，υ(H2)比图中d点的值大
解析：a点的H2浓度比b点大，反应速率较大，故A项错；c点时NH3有增大趋势、H2有减小趋势，反应未达平衡，故B项错误；d、e两点都是反应达平衡时的点，反应物和生成物浓度都不变，故C项错误；温度升高，化学反应速率增大，υ(H2)增大，故D项正确。
答案：D
例4 为了研究碳酸钙与稀盐酸反应的反应速率，一位同学通过实验测定反应中生成的CO2气体体积随时间变化的情况，绘制出了如下图所示的曲线。请分析讨论以下问题。
(1)在O～t1、t1～t2、t2～t3各相同的时间段里，反应速率最慢的是____________时间段，收集到气体最多的是____________时间段。
(2)试分析三个时间段里，反应速率不同的可能原因(该反应是放出热量的反应)。
(3)在t4后，为什么收集到的气体的体积不再增加？
解析：(1)首先明确横、纵坐标的含义，特别是纵坐标并不是速率，因此从曲线的斜率大小来判断反应的快慢，t2～t3时间段的斜率最小，反应最慢。
(2)一个反应速率的大小受制于若干条件，有的阶段某种因素的影响起主要作用，另一阶段可能就被另一种影响因素所代替。
(3)当反应停止时，收集到的气体体积不再发生变化。
答案：(1)t2～t3 t1～t2
(2)由于反应放热，O～t1时间段：反应物浓度高，但温度较低，所以速率较慢；t1～t2时间段：温度升高，反应速率变快；t2～t3时间段：随反应物浓度的下降，速率又变慢。
(3)t4以后反应物中至少有一种已经消耗完，反应停止。
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4．把在空气中久置的铝片5.0 g投入盛有500 mL 0.5 mol·L－1硫酸溶液的烧杯中，该铝片与硫酸反应产生氢气的速率与反应时间的关系可用下图所示的坐标曲线来表示。请回答下列问题。
(1)曲线由O→a段不产生氢气的原因是____________________。
有关反应的化学方程式为_____________________________。
(2)曲线由a→c段，产生氢气的速率增加较快的主要原因是____
___________________________________________________。
(3)曲线由c以后产生氢气的速率逐渐下降的主要原因是
_______________________________________________________。
答案：(1)硫酸首先和氧化铝反应，不产生氢气 Al2O3＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2O (2)a→c段，反应放热，温度升高，使反应速率增大 (3)曲线c以后，硫酸的浓度逐渐变小，该因素变为影响反应速率的主要因素，使反应速率减小
5．如下图表示某可逆反应达到平衡过程中某一反应物的vt图象，我们知道v＝；反之，Δc＝v×Δt。请问下列vt图象中的阴影面积表示的意义是(C)
A．从反应开始到平衡时，该反应物的浓度
B．从反应开始到平衡时，该生成物的浓度
C．从反应开始到平衡时，该反应物实际减小的浓度
D．从反应开始到平衡时，该反应物实际增大的浓度
