第6章《化学反应与能量》课件（25张PPT）

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第六章 化学反应与能量
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知识脉络
化学反应与能量
化学能与热能
原因：化学键的断裂和形成
热量变化
吸热反应
放热反应
化学能与电能
原电池
化学电源
化学反应速率和限度
化学反应速率
意义，单位
影响因素
化学平衡
定义
平衡特点
平衡状态判断
(1) 根据反应物和生成物的总能量大小判断
反应物的总能量大于生成物的总能量的反应为放热反应，反之为吸热反应。
(2) 根据化学键断裂和形成时能量变化大小的关系推断
破坏反应物中化学键吸收的能量大于形成生成物中化学键放出的能量的反应为吸热反应，
反之为放热反应。
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吸热反应与放热反应的判断
(3) 根据经验规律判断
用常见吸热和放热的反应类型来判断。
(4) 根据生成物和反应物的相对稳定性判断
由稳定的物质生成不稳定的物质的反应为吸热反应，反之为放热反应。
(5) 根据反应条件判断
需要持续加热才能进行的反应是吸热反应。反之，一般为放热反应。
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吸热反应与放热反应的判断
例1：下列图示变化为吸热反应的是（ ）
C
原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成活泼
电极一定作负极的思维定势。
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原电池正负极判断
例2：下列叙述中正确的是（ ）
A. 原电池的负极得到电子，发生还原反应
B. 原电池中较活泼的金属作正极
C. 原电池中的电极一定是两种不同的金属
D. 原电池中发生氧化反应的电极是负极
D
按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，
判断出电极反应产物，找出得失电子的数量
电极产物在电解质溶液的环境中，应能稳定存在，
如碱性介质中生成的H＋应让其结合OH－生成水。
电极反应式要遵守电荷守恒和质量守恒、得失电子
守恒等加以配平
两电极反应式相加，与总反应式对照验证
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原电池电极反应式的书写
例3：电子表所用的某种钮扣电池的电极材料为Zn和Ag2O，电解质溶液为KOH，其电极反应式为：
Zn+2OH-－2e- = ZnO+H2O、Ag2O+H2O+2e- = 2Ag+2OH-。
（1）原电池是一种____________________装置。
（2）钮扣电池的负极材料是_____________。
（3）钮扣电池正极发生的是___________反应(填反应类型)。
（4）钮扣电池总反应方程式为______________________________。
将化学能转化为电能
Zn+Ag2O=2Ag+ZnO
Zn
还原反应
(1)定：确定一个能够自发进行的氧化还原反应。
(2)拆：将氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应，分别作为负极和正极的电极反应，
还原剂－ne－===氧化产物(负极电极反应)；氧化剂＋ne－ === 还原产物(正极电极反应)。
(3)找：根据氧化还原反应中的还原剂和氧化剂确定原电池的负极和电解质溶液，正极一般选择比
负极稳定的金属或能导电的非金属。
(4)画：连接电路形成闭合回路，画出原电池示意图。
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原电池的设计
例4：铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。
(1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式：
__________________________。
(2)若将(1)中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式：
负极反应：________________________________；
正极反应：________________________________。
2Fe3+ +Cu = 2Fe2+ + Cu2+
2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+
Cu-2e- =Cu2+
(1) 根据原电池原理判断电池的正、负极及电子(或电流)流动方向。
(2) 分别书写正、负极电极反应式并分析两极可能产生的现象。
(3) 根据电极反应式判断电解质溶液的 pH 变化和离子迁移方向。
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新情境下原电池原理的多角度考查
例5: 一种以 NaBH4 和 H2O2 为原料的新型电池的工作原理如图所示。
下列说法错误的是（ ）
A. 电池的正极反应为 H2O2＋2e－===2OH－
B. 电池放电时 Na＋ 从 a 极区移向 b 极区
C. 电子从电极 b 经外电路流向电极 a
D. b 极室的输出液经处理后可输入 a 极室循环利用
C
根据已知数据，找出某一时间段内指定物质的浓度的改变值，然后根据 Δc 和 Δt 的比值
计算得出反应速率。
(2) 已知具体反应方程式和某一物质的反应速率，根据“化学计量数之比等于对应物质的
化学反应速率之比，也等于变化量之比”求解其他物质的反应速率。
(3) 用不同物质表示的反应速率来判断反应进行的快慢时，不能认为其反应速率数值大，
反应速率就快，一定要先转化为同一物质的反应速率再进行比较。
(4) 在进行化学反应速率的计算与比较时要注意时间单位的转化。
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化学反应速率的计算与比较
例6： 在 2A＋3B===2C＋D 的反应中，表示反应速率最快的是（ ）
A. v(A)＝0.5 mol·L－1·min－1
B. v(B)＝0.6 mol·L－1·min－1
C. v(C)＝0.35 mol·L－1·min－1
D. v(D)＝0.4 mol·L－1·min－1
D
(1) 确定变量：解答这类题目时首先要认真审题，找出影响实验探究结果的因素。
(2) 定多变一：在探究时，应先控制其他的因素不变，只改变一种因素，探究这种因素
与题给问题的关系，然后按此方法依次分析其他因素与所探究问题的关系。
(3) 数据有效：解答时注意选择的数据(或设置实验)要有效，且变量统一，否则无法做出正确判断。
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控制变量法探究影响化学反应速率的因素
例7：化学反应的速率和限度对人类生产生活有重要的意义。
(1)已知 Na2S2O3＋H2SO4=Na2SO4＋S↓＋SO2＋H2O。甲同学通过测定该反应发生时溶液变浑浊的时间，
研究外界条件对化学反应速率的影响，设计实验如下(所取溶液体积均为 2 mL)：
实验编号 温度/℃ c(Na2S2O3)/mol·L－1 c(H2SO4)/mol·L－1
Ⅰ 25 0.1 0.1
Ⅱ 25 0.2 0.1
Ⅲ 50 0.2 0.1
①上述实验中溶液最先变浑浊的是____________（填实验编号，下同）。
②为探究浓度对化学反应速率的影响，应选择______________和______________。
I II
III
例7：化学反应的速率和限度对人类生产生活有重要的意义。
(2)某温度下，在1 L密闭容器中，发生反应：2X(g)＋Y(g) 2Z(g)，X的物质的量随时间的变化如下表：
时间/s 0 1 2 3 4 5
X的物质的量/mol 0.02 0.01 0.008 0.007 0.007 0.007
①用X的浓度变化表示0～2 s的平均化学反应速率为____________mol/(L·s)。
②在3 s以后X的浓度不再改变，反应达到了_______________状态。
0.006
平衡
直接标志
(1) v正＝v逆≠0(化学平衡的本质)
① 同一种物质的生成速率等于消耗速率。
② 在化学方程式同一边的不同物质的生成速率与消耗速率之比等于相应物质的化学计量数之比。
③ 化学方程式两边的不同物质的生成(或消耗)速率之比等于相应物质的化学计量数之比。
(2)各组分的浓度保持一定(化学平衡的特征)
①各组分的浓度不随时间的改变而改变。
②各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数不随时间的改变而改变。
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化学平衡状态的判断
间接标志——“变量不变”
(1)反应体系中的总压强不随时间的改变而变化(适用于有气体参与且反应前后气体的体积不等的可逆反应)。
(2) 混合气体的密度不随时间的改变而变化(适用于①恒压且反应前后气体的体积不等的可逆反应；
②恒容且有固体、液体参与或生成的可逆反应)。
(3) 对于反应混合物中存在有颜色物质的可逆反应，若体系的颜色不再改变，则反应达到平衡状态。
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化学平衡状态的判断
例8：一定条件下，将NO2与SO2以体积比1∶2置于密闭容器中发生NO2(g)＋SO2(g) SO3(g)＋NO(g)
的可逆反应，下列能说明反应达到平衡状态的是（ ）
A. 体系压强保持不变
B. 混合气体颜色保持不变
C. SO3 和 NO 的体积比保持不变
D. 每消耗 1 mol SO3 的同时生成 1 mol NO2
B
(1) 看图像
① 看面，弄清楚横、纵坐标所表示的含义；
② 看线，弄清楚线的走向和变化趋势；
③ 看点，弄清楚曲线上点的含义，特别是曲线上的折点、交点、最高点、最低点等；
④ 看辅助线，作横轴或纵轴的垂直线(如等温线、等压线、平衡线等)；
⑤ 看量的变化，弄清楚是物质的量的变化、浓度的变化，还是转化率的变化。
化学反应速率和限度图像
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化学反应速率和限度图像
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(2) 想规律
如各物质的转化量之比与化学计量数之比的关系，各物质的化学反应速率之比与化学计量数之比的
关系，外界条件的改变对化学反应速率的影响规律以及反应达到平衡时，外界条件的改变对正、逆
反应速率的影响规律等。
(3) 做判断
利用有关规律，结合图像，通过对比分析，做出正确判断。
例9：反应 PCl3(g)+Cl2(g) PCl5(g)，在容积为 2L 的密闭容器中进行。起始时无 PCl5，
且PCl3和Cl2物质的量相等，在不同条件下进行反应，c(Cl2) 随时间的变化如图所示。
下列说法错误的是（ ）
条件 b 从开始到40min Cl2的平均反应速率为
0.0100mol·L 1·min 1
B. 条件 b 可能是加入了催化剂
C. 条件 c 从开始到 45min，PCl3 的转化率为 20%
D. 对比 a、c 曲线能说明，在同一时刻，该反应的反应速率
随温度升高而增大
D