课件13张PPT。章末整合网络建构考点一:化学反应过程中的能量变化高考链接1.(2013·北京卷)下列设备工作时,将化学能转化为热能的是( )D解析:硅太阳能电池是将光能转化为电能,A错误;锂离子电池是化学电池,将化学能转化为电能,B错误;太阳能集热器将光能转化为热能,C错误;燃气灶工作时将化学能转化为热能,D正确。2.(2012·全国卷)反应A+B C(ΔH<0)分两步进行:①A+B X(ΔH>0),②X C(ΔH<0)。下列示意图中,能正确表示总反应过程中能量变化的是( )D解析:由题意可以看出:A和B的能量之和大于C,小于X,X的能量大于C,故选D。考点二:原电池工作原理及应用3.(2016·全国Ⅱ卷)Mg-AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是( )
A.负极反应式为Mg-2e- Mg2+
B.正极反应式为Ag++e- Ag
C.电池放电时Cl-由正极向负极迁移
D.负极会发生副反应Mg+2H2O Mg(OH)2+H2↑解析:Mg-AgCl电池以海水为电解质溶液,其负极失电子发生氧化反应:Mg-2e- Mg2+,正极得电子发生还原反应:2AgCl+2e- 2Cl-+2Ag,故A正确,B错误;电池放电时,电子由负极移向正极,Cl-则相应地由正极移向负极,故C正确;负极为Mg失电子发生氧化反应,Mg金属活泼性强,易与水反应,故负极会发生副反应Mg+2H2O Mg(OH)2+H2↑,D正确。B4.(双选题)(2016·海南卷)某电池以K2FeO4和Zn为电极材料,KOH溶液为电解质溶液。下列说法正确的是( )
A.Zn为电池的负极
B.正极反应式为+10H++6e- Fe2O3+5H2O
C.该电池放电过程中电解质溶液浓度不变
D.电池工作时OH-向负极迁移AD5.(2016·北京卷节选)用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐( )已成为环境修复研究的热点之一。
Fe还原水体中 的反应原理如图所示。
(1)作负极的物质是 。?
(2)正极的电极反应式是 。?解析:(1)失电子化合价升高的物质作原电池的负极反应物,据图可知为Fe。答案:(1)Fe考点三:化学反应的速率和限度6.(2017·江苏卷)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D解析:由图甲可知,起始时H2O2的浓度越小,曲线下降越平缓,说明反应速率越慢,A项错误;OH-的浓度越大,pH越大,即0.1 mol·L-1 NaOH对应的pH最大,曲线下降最快,即H2O2分解最快,B项错误;由图丙可知,相同时间内,0.1 mol·L-1 NaOH条件下H2O2分解最快,0 mol·L-1 NaOH条件下H2O2分解最慢,而1.0 mol·L-1 NaOH条件下H2O2的分解速率处于中间,C项错误;由图丁可知,碱性条件下c(Mn2+)越大,H2O2的分解速率越快,说明Mn2+对H2O2分解速率影响较大,D项正确。7.(2016·天津卷节选有改动)氢能是发展中的新能源,它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题:
(1)在恒温恒容的密闭容器中,某储氢反应:MHx(s)+yH2(g) MHx+2y(s) ΔH<0达到化学平衡。下列有关叙述正确的是 。?
a.容器内气体压强保持不变
b.吸收y mol H2只需1 mol MHx
c.若降温,该反应的速率会减小
d.若向容器内通入少量氢气,则v(放氢)>v(吸氢)解析:(1)MHx(s)+yH2(g)MHx+2y(s) ΔH<0,该反应属于气体的物质的量发生变化的反应。a.平衡时气体的物质的量不变,压强不变,正确;b.该反应为可逆反应,吸收y mol H2需要大于1 mol的MHx,错误;c.降低温度,化学反应速率会减小,正确;d.向容器内通入少量氢气,相当于增大压强,平衡正向移动,v(放氢)
答案:(1)ac(2)利用太阳能直接分解水制氢,是最具吸引力的制氢途径,其能量转化形式为 。?解析:(2)利用太阳能直接分解水制氢,是将光能转化为化学能。
答案:(2)光能转化为化学能谢谢观赏！课件36张PPT。第二章 化学反应与能量
第一节 化学能与热能【新课导入】 (教师用书备用)
“天宫一号”是中国第一个目标飞行器和空间实验室,于2011年9月29日在酒泉卫星发射中心发射。2016年10月17日早晨7点30分,我国的载人航天飞船“神舟十一号”由长征2F遥十一火箭发射升空。“神舟十一号”飞船搭载景海鹏和陈冬两名男性航天员与“天宫一号”成功实现对接,他们在轨工作、生活33天,创造了中国载人航天在轨飞行时间的新纪录。
你一定很想知道“天宫一号”中所装燃料产生的热能从何而来,与化学物质及其化学反应有什么关系?【课标要求】
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.知道反应物与生成物总能量相对高低是反应过程中能量变化的决定因素。
3.了解放热反应、吸热反应的含义。
4.通过生产、生活中的实例了解化学能与热能的相互转化。知识探究 梳理知识·点拨方法探究点一 放热反应和吸热反应一、化学键与化学反应中能量变化的关系
1.化学反应的实质2.化学反应的基本特征
(1)有 生成。
(2)有 变化。新物质能量3.化学反应中的能量变化的原因(微观角度)4.化学反应中能量变化的决定因素(宏观角度,E表示物质的能量)吸收 释放放出吸收?思考1? 是否存在反应物的总能量等于生成物的总能量的化学反应?为什么?
答案:不存在。化学反应的特征之一是有能量变化,而化学反应过程中的能量变化值则是反应物总能量与生成物总能量的差值,故两者不能相等。
二、化学能与热能的相互转化
1.化学能与热能的相互转化
(1)化学能转化为热能
①盐酸与铝反应后,溶液温度 ,说明该反应是 反应;
②中和热:酸与碱发生中和反应生成 时所释放的热量。升高放热1 mol H2O(2)热能转化为化学能
Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体反应,烧杯 ,玻璃片与烧杯间的水结成冰将它们粘在一起,说明该反应是 反应,化学方程式为 .
。Ba(OH)2·8H2O+吸热(3)放热反应与吸热反应?思考2? 浓硫酸稀释时放出热量,是放热反应吗?
答案:不是。放热反应应为化学反应,而浓硫酸稀释是物理变化。放出吸收变凉2.化学反应中能量变化的应用
利用 转化为 进行生活、生产和科研,提供人类生存和发展所需要的能量和动力;利用热能转化为化学能进行化工生产、研制新物质。
3.人类利用能源的三个阶段
时期、 时期和 时期。 能源和 能源是两类重要的新能源,主要有 、 、 、 等。化学能热能柴草化石能源多能源结构可再生清洁太阳能氢能核能生物质能名师点拨1.吸热反应与放热反应的判断
(1)从化学键断裂与形成角度判断①若E1>E2,化学反应表现为吸热反应;
②若E1(2)从物质本身能量角度判断自身能量E' 自身能量E″
①若E'>E″,化学反应表现为放热反应;②若E'2.物质的稳定性与能量的关系3.常见的吸热反应、放热反应易错辨析
(1)吸热反应和放热反应均是化学反应。NaOH固体溶于水、浓硫酸稀释属于放热过程,NH4NO3固体溶于水属于吸热过程,不属于化学反应。(2)需要加热的反应不一定是吸热反应,如Fe+S FeS,需要加热才能进行,但该反应是放热反应,有些吸热反应在常温下也能进行,如Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl反应,故反应条件与该反应的能量变化之间没有必然联系。
(3)一个反应若正向是放热反应,则逆向为吸热反应,故判断一个反应的热效应时需弄清反应方向。
(4)某个反应开始时需用酒精灯加热,当反应开始后撤掉酒精灯反应仍在继续,说明该反应是放热反应。过关演练 巩固知识·提升能力1.下列变化过程,属于放热反应的是( )
①液态水变成冰 ②酸碱中和反应 ③固体NaOH溶于水 ④H2在Cl2中燃烧 ⑤碳高温条件下还原CO2 ⑥锌与稀硫酸的反应
A.②③④⑤ B.②③⑥
C.②④⑥ D.①③④C 解析:①液态水变成冰要放出热量,是物理变化,故①错误;②酸碱中和反应放出热量,属于放热反应,故②正确;③固体NaOH溶于水要放出热量,是物理变化,故③错误;H2在Cl2中燃烧要放出热量,属于放热反应,故④正确;碳高温条件下还原CO2,属于吸热反应,故⑤错误;锌与稀硫酸的反应属于放热反应,故⑥正确。2.“能源分类相关图”如图所示,四组能源选项中全部符合图中阴影部分的能源是( )
A.煤炭、石油、潮汐能 B.水能、生物能、天然气
C.太阳能、风能、沼气 D.地热能、海洋能、核能C 解析:煤炭、石油、天然气不是新能源,也不是可再生能源,A、B不符合;地热能是来自地球内部的能源,核能也不是来自太阳的能源,D不符合。3.(2017·河南天一大联考)为证明铝与盐酸的反应是放热反应,下列实验装置可达到实验目的,且方案最佳的是( )A解析:铝与盐酸反应时有氢气生成,B项的烧杯中产生气泡或者D项中红墨水的液面变化并不能说明反应时放出热量,结合B项中装置反应完成并冷却后会产生液柱,也能说明放热,但分析太复杂,不直观,效果不理想,B、D不符合题意;C项中装置未形成密闭体系,C不符合题意;而A项中产生的气体则对实验无影响,A符合题意。探究点二 化学反应中能量变化的计算知识探究 梳理知识·点拨方法1.两条基本的自然定律不变不变2.化学键与能量
物质中原子之间是通过化学键相结合的。断开物质中的化学键要吸收能量,而形成物质中的化学键要放出能量。如下表:化学键的变化与能量的关系(25 ℃、101 kPa)注意:①断开和形成1 mol相同的化学键吸收和放出的能量数值相同。②化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。③物质中所含化学键的键能越大,则该物质具有的能量越低。吸收放出吸收放出名师点拨根据化学键形成和断裂时的能量变化计算化学反应中能量变化的方法Q(吸)表示断裂反应物所有化学键吸收的能量总和;Q(放)表示形成生成物所有化学键放出的能量总和。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。ΔQ=Q(吸)-Q(放) 。过关演练 巩固知识·提升能力1.已知1 g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121 kJ,且氧气中1 mol
O O键完全断裂时吸收热量496 kJ,水蒸气中1 mol H—O键形成时放出热量463 kJ,则氢气中1 mol H—H键断裂时吸收热量为( )
A.920 kJ B.557 kJ
C.436 kJ D.188 kJC 解析:设氢气中1 mol H—H键断裂时吸收热量为a。ΔQ=Q(吸)-Q(放)= 496 kJ+2a-463 kJ×4=-121 kJ×4,则a=436 kJ。2.(2017·山东济南检测)反应Cl2+H2 2HCl可以爆炸的方式剧烈进行,该实验能充分证明( )
A.1 mol Cl2的能量高于1 mol HCl
B.Cl2的还原性强于H2
C.1 mol Cl2的能量高于1 mol H2
D.Cl2的氧化性强于HClD 解析:该反应可从两个角度分析,从能量的角度,说明1 mol Cl2和1 mol H2的能量总和远大于2 mol HCl所具有的能量,故A、C错;从氧化还原反应的角度分析,即氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,还原剂的还原性大于还原产物的还原性,因此选D。3.(2016·广东湛江高一检测)肼(H2NNH2)是一种高能燃料,有关化学反应的能量变化如图所示,已知断裂1 mol化学键所需的能量(kJ):N≡N键为942、O O键为500、N—N键为154,则断裂1 mol N—H键所需的能量(kJ)是( )B A.194 B.391
C.516 D.658解析:利用图示可知1 mol 肼和氧气变成原子时断键需要的能量为 2 752 kJ-534 kJ=2 218 kJ。肼和氧气断键变为原子时要断裂1个N—N键,4个N—H键,1个O O键,所以 1×154 kJ+4×E(N—H键)+1× 500 kJ=2 218 kJ,解得断裂1 mol N—H键所需的能量为391 kJ。课堂检测 即学即测·查漏补缺1.下列属于吸热反应的是( )
A.液态水汽化
B.氢气燃烧
C.浓硫酸的稀释
D.Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl(s)混合解析:液态水汽化是吸热过程,是物理变化,故A错误;氢气燃烧是放热反应,故B错误;浓硫酸的稀释是放热过程,不是化学反应,故C错误;Ba (OH)2·8H2O和NH4Cl反应是吸热反应,故D正确。D 2.(2017·江苏无锡四校联考)下列符合图中的实验是( )
A.天然气燃烧 B.浓硫酸倒入水中
C.用氢气还原氧化铜 D.铝热反应解析:该反应为吸热反应。A项,天然气燃烧放出大量的热,为放热反应,错误;B项,浓硫酸倒入水中,放出热量,且不属于化学变化,错误;C项,用氢气还原氧化铜,为吸热反应,正确;D项,铝热反应为放热反应,错误。C3.根据如图所示的信息,判断下列叙述不正确的是( )BH2O(g)解析:对同一个化学键来说,断裂时吸收的能量与形成时放出的能量相等, A正确;H2在O2中燃烧为放热反应,B不正确;ΔQ=Q(吸)-Q(放)=(436kJ+ 248 kJ)-926 kJ=-242 kJ,说明该反应中释放出242 kJ能量,C正确;放热反应的反应物总能量大于生成物总能量,D正确。4.(2017·湖南株洲联考)金刚石和石墨都是碳的单质,石墨在一定条件下可以转化为金刚石并需要吸收能量。已知12 g石墨或金刚石完全燃烧时放出的热量依次为Q1和Q2,下列说法错误的是( )
A.Q1C.石墨具有的能量比金刚石低 D.完全燃烧,生成的二氧化碳一样多B解析:石墨在一定条件下可以转化为金刚石并需要吸收能量,说明石墨的能量低于金刚石的能量,12 g石墨完全燃烧时放出的热量小于12 g金刚石完全燃烧时放出的热量,即Q1(1)1 mol N2完全反应生成NH3需 (填“吸收”或“放出”)能量 kJ。?
(2)1 mol H2完全反应生成NH3需 (填“吸收”或“放出”)能量 kJ。(不考虑可逆反应)?答案:(1)放出 92
(2)放出 30.7实验微专题三 化学反应中能量变化的实验探究化学反应中能量变化的定性探究,可以:(1)用手触摸反应容器外壁,感知温度变化(适用于吸热、放热明显的反应)。(2)用温度计测量反应前后温度变化(适用于吸热、放热不很明显的反应)。(3)设计如图装置(适用于吸热、放热不很明显的反应)。【典型例题】 某同学设计如下三个实验方案以探究某反应是放热反应还是吸热反应。
方案一:如图1,在小烧杯里放一些除去氧化铝保护膜的铝片,然后向烧杯里加入10 mL 2 mol·L-1稀硫酸,再插入一支温度计,温度计的示数由20 ℃逐渐升至75 ℃,随后,逐渐下降至30 ℃,最终停留在20 ℃。
方案二:如图2,在烧杯底部用熔融的石蜡粘一块小木片,在烧杯里加入10 mL 2 mol·L-1硫酸溶液,再向其中加入氢氧化钠溶液,片刻后提起烧杯,发现小木片脱落下来。方案三:如图3,甲试管中发生某化学反应,实验前U形管红墨水液面相平,在化学反应过程中,可以通过U形管两侧红墨水液面高低判断该反应是吸热反应还是放热反应。根据上述实验回答下列相关问题:
(1)铝片与稀硫酸的反应是 (填“吸热”或“放热”)反应,写出该反应的离子方程式: 。?
(2)方案一中,温度升至最大值后又下降的原因是 ? 。?
(3)方案二中,小木片脱落的原因是 ,由此得出的结论是 。?解析:(1)根据温度计示数判断铝片与稀硫酸的反应是放热反应,金属与非氧化性酸溶液反应,实质是金属与H+反应。(2)当化学反应完全后,随着热量散失,烧杯里溶液的温度会降低。(3)石蜡受热熔化,小木片会脱落,由此推知氢氧化钠与稀硫酸发生的是放热反应。答案:(1)放热 2Al+6H+ 2Al3++3H2↑
(2)反应完全后,热量向空气中传递,体系的温度降低
(3)石蜡熔化 氢氧化钠与稀硫酸的反应放热(4)方案三中,如果甲试管里发生的反应是放热反应,则U形管里红墨水液面:左边
(填“高于”“低于”或“等于”)右边。?
(5)由方案三中的现象得出结论:①③④组物质发生的反应都是 (填“吸热”或“放热”)反应,如果放置较长时间,可观察到U形管里的现象是 。?
(6)方案三实验②的U形管中的现象说明反应物的总能量 (填“大于”“小于”或“等于”)生成物的总能量。?解析: (4)U形管里左右红墨水液面高低由左右管里气体压强的相对大小(外界大气压恒定)决定,放热反应会使左管内气压大于右管内气压,即红墨水液面会左低右高。(5)根据①③④现象推知,氧化钙与水反应、铝与氢氧化钠溶液反应、锌与硫酸铜溶液反应都是放热反应。(6)氢氧化钡晶体与氯化铵晶体混合发生吸热反应,使锥形瓶里气体温度降低,气体压强小于外界大气压,使红墨水液面左高右低。对于吸热反应,反应物的总能量小于生成物的总能量。答案: (4)低于 (5)放热 红墨水液面左右相平 (6)小于【变式练习】 (2017·江苏无锡四校联考)为了探究化学能与热能的转化,某实验小组设计了如下图所示三套实验装置:(1)图示三套装置中,不能证明“铜与浓硝酸反应是吸热反应还是放热反应”的是
。?
(2)某同学选用装置Ⅰ进行实验(实验前U形管里液面左右相平),在甲试管里先加入适量氢氧化钡溶液再加入稀硫酸,U形管中可观察到的现象是 ,?
说明该反应属于 (填“吸热”或“放热”)反应。?解析:(1)装置Ⅰ可通过U形管中红墨水液面的变化判断铜与浓硝酸的反应是放热还是吸热;装置Ⅱ可通过烧杯中是否产生气泡判断铜与浓硝酸的反应放热还是吸热;装置Ⅲ只是一个铜与浓硝酸反应并将生成的气体用水吸收的装置,不能证明该反应是放热反应还是吸热反应。
(2)氢氧化钡与硫酸反应属于中和反应,中和反应都是放热反应,所以锥形瓶中气体受热膨胀,导致U形管左端液柱降低,右端液柱升高。答案:(1)Ⅲ (2)左端液柱降低,右端液柱升高 放热(3)为探究固体M遇水的热效应,选择装置Ⅱ进行实验,先在甲中放入适量的水,再加入M。
①若M为钠,则实验过程中烧杯中可观察到的现象是 。?
②若只观察到烧杯里的玻璃管内形成一段水柱,则M可能是 。?解析: (3)①若M为钠,钠与水反应生成氢氧化钠和氢气,该反应为放热反应,放出的热量使大试管中温度升高,气体压强增大,所以右边烧杯中有气泡产生,反应完毕后,冷却至室温,烧杯里的玻璃管内形成一段水柱;②若观察到烧杯里的玻璃管内形成一段水柱,说明M溶于水后导致大试管中温度降低,压强减小,证明M溶于水为吸热过程,溶于水能够吸收热量的物质有:硝酸铵、氯化铵等。答案: (3)①产生气泡,反应完毕后,冷却至室温,烧杯里的玻璃管内形成一段 水柱
②硝酸铵谢谢观赏！课件28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 【新课导入】 (教师用书备用)【课标要求】
1.了解化学反应速率的含义及其表示方法。
2.了解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率的影响。
3.初步了解控制化学反应速率的方法。知识探究 梳理知识·点拨方法探究点一 化学反应速率的计算与比较1.化学反应速率快慢增加正值2mol/(L·min)2.化学反应速率与化学计量数的关系?思考? 能否用固体和纯液体表示化学反应速率?
答案:不能。发生化学反应时,固体和纯液体只有物质的量变化,而浓 度为一常数,即Δc=0,无意义。 m∶n∶q 名师点拨1.反应速率的计算题处理的思维模型——“三段式”
(1)写出有关反应的化学方程式;
(2)找出各物质的起始量、转化量、某时刻量;2.反应速率大小比较的两种方法
同一化学反应用不同物质表示反应速率时,数值可能不同,比较化学反应速率的快慢不能只看数值大小,还要进行一定的转化:
(1)换算成同一物质、同一单位表示,再比较数值大小。过关演练 巩固知识·提升能力1.(2017·浙江温州十五校联考)下列关于化学反应速率的说法正确的是( )
A.化学反应速率是指单位时间内任何一种反应物物质的量的减少或任何一种生成物物质的量的增加
B.化学反应速率为0.8 mol/(L·s)是指1 s时某物质的浓度为0.8 mol/L
C.根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢
D.决定反应速率的主要因素是反应物的浓度C解析:化学反应速率适用于溶液或气体,A错误;化学反应速率指单位时间内浓度的变化量,是平均值不是即时值,B错误;化学反应速率的大小反映化学反应进行的快慢,C正确;决定化学反应速率快慢的主要因素是物质本身的性质,D错误。D 答案:3 0.2探究点二 影响化学反应速率的因素知识探究 梳理知识·点拨方法
反应物本身的性质是主要因素。如相同条件下Mg、Al与稀盐酸反应的速率大小关系为 。Mg>Al1.内因 (其他条件不变,只改变一个条件)2.外因加快减慢加快减慢加快接触面积?思考? ①增大反应物的量、②增大压强、③适当升高温度、④使用催化剂的条件中哪些措施肯定能使化学反应速率增大?
答案:适当升高温度和使用催化剂。名师点拨2.解答化学反应速率的有关题目时的四注意
(1)随反应进行,反应物浓度减小,反应速率会随之减小。
(2)随反应进行,反应可能放出热量,导致体系温度升高,反应速率可能会增大。
(3)随反应进行,生成的产物可能对反应有催化作用,也可能导致反应速率增大。
(4)对于部分金属与酸的反应,开始时反应较慢,随后反应加快,除温度的原因外,
也可能是开始时金属表面的氧化膜与酸反应,如镁条与盐酸的反应。1.稀有气体(或无关气体)对反应速率的影响
(1)恒容:①充入气体反应物→浓度增大→速率加快。过关演练 巩固知识·提升能力1.(2017·浙江湖州期中)化学反应速率的大小主要取决于( )
A.反应物的性质 B.反应物的浓度
C.反应的温度 D.是否使用催化剂解析:物质的性质为决定反应速率的主要因素,而催化剂、温度、压强为影响反应速率的外界因素,故选A。A解析:因C为固体,当增加C的量时,其浓度不会改变,则不会对速率产生影响,A错误;将容器的容积缩小一半,气态物质的浓度均增大一倍,故反应速率增大,B正确;保持温度和容器容积不变,充入氦气时,原来各种物质的浓度没有发生变化,故速率不变,C错误;保持温度和压强不变,充入氦气时,容器的容积必然扩大,各物质(气体)的浓度均减小,故反应速率变小,D错误。B 3.(2017·山西太原期中)某小组的同学们利用如图装置,探究不同条件对铁与酸反应速率的影响。请回答下列问题:
(1)铁与稀硫酸反应的离子方程式是? 。?
(2)适当升高烧瓶内液体的温度,产生气泡的速率将 (填“加快”“减慢”或“不变”),由此得出的结论是 。?
(3)将稀硫酸换为浓硫酸,可观察到 ,?
原因是 。?(4)向烧瓶中滴入几滴CuSO4溶液,产生气泡的速率明显加快。这是什么原因?
甲同学:CuSO4溶液中的Cu2+对铁与稀硫酸的反应起了催化作用。
乙同学:CuSO4与Fe反应生成了Cu,从而Fe、Cu、稀硫酸构成了原电池,使反应速率加快。
你同意 的观点,欲证明此观点,可另取一套上图装置,向烧瓶中直接加入少量 ,观察现象。?(2)升温加快化学反应速率,故产生气泡的速率将加快;由此得出的结论是升温可使铁与酸的反应速率加快。
(3)浓度越大化学反应速率越快,但是铁与浓硫酸会发生钝化反应,故将稀硫酸换为浓硫酸,可观察到铁的表面没有气泡。
(4)构成原电池可加快化学反应速率,故同意乙的观点;欲证明此观点,可另取一套上图装置,向烧瓶中直接加入少量铜粉,目的是构成Fe-Cu原电池。(2)加快 升温可使铁与酸的反应速率加快
(3)铁的表面没有气泡 浓硫酸将铁钝化
(4)乙 铜粉课堂检测 即学即测·查漏补缺1.下列关于化学反应速率的说法中正确的是( )
A.化学反应速率可用某时刻生成物的物质的量来表示
B.在同一反应中,用反应物或生成物表示的化学反应速率的值是相等的
C.化学反应速率是指反应进行的时间内,反应物浓度的减少或生成物浓度的增加
D.可用单位时间内氢离子物质的量浓度的变化来表示氢氧化钠和硫酸的反应速率解析:化学反应速率是用单位时间内反应物或生成物浓度的变化值来表示的平均速率,故A、C错误;因化学反应速率与各反应物、生成物的化学计量系数成正比,如果方程式中反应物与生成物的计量系数不同,则反应速率的值不相同,B错误。D2.已知合成氨反应的浓度数据如下:当用氨气浓度的增加来表示该化学反应速率时,其速率为( )
A.0.2 mol/(L·s) B.0.4 mol/(L·s)
C.0.6 mol/(L·s) D.0.8 mol/(L·s)BA 4.(2017·浙江“七彩阳光”联盟联考)为探究化学反应速率的影响因素,将等质量的铁与过量盐酸反应,其他实验条件见下表。其中铁被反应完消耗时间最少的组别是( ) 解析:根据化学反应速率的影响因素,温度越高,化学反应速率越快,接触面积越大,化学反应速率越快,答案选D。D若其他条件相同,温度不同,则温度由高到低的顺序是 (填序号)。? 丁>乙>甲>丙答案:实验微专题五 控制变量法探究影响化学反应速率的外界因素 在研究影响化学反应速率的因素时,由于外界影响因素较多,在探究相关规律时,需要控制其他条件不变,只改变某一个条件,探究这一条件对反应速率的影响。因此,常用控制变量思想解决该类问题。解答此类试题时,要认真审题,弄清实验目的,明确要探究的外界条件有哪些。然后分析题给图表,确定一个变化的量,弄清在其他几个量不变的情况下,这个变化量对实验结果的影响,进而总结出规律。 解析:A和C比较,只有温度不一样,C项温度高,反应速率:C>A;B和D比较,也只有温度不一样,D项温度高,反应速率:D>B;C和D比较,溶液混合后D项中Na2S2O3的浓度大,反应速率大,即反应速率:D>C。综上分析,反应速率最大的是D项。
答案:D【变式练习】(2017·山东烟台期中)控制变量法是化学实验的常用方法之一。下图实验探究影响反应速率的因素是( )BA.浓度 B.温度 C.催化剂 D.固体质量
解析:两个实验中,盐酸浓度相同、镁条相同,温度不同,则该实验探究影响反应速率的因素是温度,温度不同,反应速率不同,故选B。谢谢观赏！课件31张PPT。第二节 化学能与电能
第1课时 化学能转化为电能【新课导入】 (教师用书备用)
格林太太是位漂亮、开朗、乐观的妇女。当
她开怀大笑的时候,人们可以发现她一口整齐洁白
的牙齿中镶有两颗假牙:其中一颗是黄金的——这是她富有的标志;另一颗是不锈钢的——这是一次车祸后留下的痕迹。
令人百思不解的是,自从车祸以后,格林太太经常头痛、夜间失眠、心情烦躁……医生绞尽了脑汁,格林太太的病情仍未好转……
【课标要求】
1.能举例说明化学能转化成电能的实例,并了解其应用。
2.理解原电池概念。
3.初步了解原电池工作原理及构成条件。知识探究 梳理知识·点拨方法探究点一 原电池的工作原理及电极判断方法一、一次能源和二次能源二次 电力二、化学能转化为电能
1.化学能间接转化为电能——火力发电化学能 电能 (2)关键: (氧化还原反应)是使化学能转换为电能的关键。燃烧2.化学能直接转变为电能——原电池
(1)实验探究:
铜、锌用导线相连同时浸入稀硫酸气泡偏转 电流(2)概念:把 转变为 的装置,叫原电池。化学能电能氧化还原氧化还原(4)粒子流向(如图)
①电子流向(外电路):负极→导线→正极。电流方向与电子流向相反。
②离子流向(内电路):阴离子向负极移动,阳离子向正极 移动。
?思考? 构成原电池的条件有哪些?
答案:(1)能自发进行的氧化还原反应。
(2)相对活泼的金属作负极,相对不活泼的金属或能导电的非金属作正极。
(3)插入电解质溶液中。
(4)用导线连接构成闭合回路。名师点拨1.原电池正、负极的判断方法
2.原电池工作原理的3个易错点
(1)原电池闭合回路的形成有多种方式,可以是导线连接两个电极,也可以是两电极相接触。
(2)电解质溶液中阴、阳离子的定向移动,与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。
(3)在原电池中,电子不能通过电解质溶液。过关演练 巩固知识·提升能力1.下列关于原电池的叙述中,正确的是( )
A.电极只能由两种不同的金属构成
B.负极发生的电极反应是还原反应
C.工作时其正极不断产生电子并经外电路流向负极
D.能将化学能转变为电能D 解析:原电池的两极可由金属和导电的非金属构成,故A错误;原电池的负极上失电子发生氧化反应,正极上得电子发生还原反应,故B错误;工作时其负极不断产生电子并经外电路流向正极,故C错误;原电池能向外提供电能,是将化学能转变为电能的装置,故D正确。2.(2017·广西钦州期中)下面几种情况,能够形成原电池的是( )C 解析:A项中两电极相同;B项中Zn未与电解质溶液接触,不能形成闭合回路;D项中酒精不是电解质溶液,这三种情况都不能形成原电池。3.如图所示装置,电流表指针发生偏转,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( )
A.A是Zn,B是Cu,C为稀硫酸
B.A是Cu,B是Zn,C为稀硫酸
C.A是Fe,B是Ag,C为稀AgNO3溶液
D.A是Ag,B是Fe,C为稀AgNO3溶液D探究点二 原电池原理的应用知识探究 梳理知识·点拨方法1.比较金属活动性强弱
一般原电池中,活泼金属作 极,发生氧化反应,不活泼金属或导电的非金属作 极,发生还原反应。有两种金属A和B,用导线连接后,插入稀硫酸中,观察到A极溶解,B极上有气泡产生。由原电池原理可知,金属活动性: A B。负正>2.加快氧化还原反应的速率
实验室用Zn和稀硫酸反应制取氢气时,可滴入几滴硫酸铜溶液,则Zn置换出的铜和锌能构成原电池,加快反应速率。
3.设计原电池
如:把Fe+2Fe3+ 3Fe2+设计成原电池,用Fe作 极,铜(或银、石墨)作 极,含Fe3+[如FeCl3、Fe2(SO4)3等]的溶液作电解质溶液。负正名师点拨 原电池的设计方法
1.定:确定一个能够自发进行的氧化还原反应,只有自发进行的氧化还原反应才能被设计成原电池。3.找:以两极反应为根据,确定电极材料及电解质溶液。正极一般选择比负极稳定的金属或能导电的非金属。
4.画:结合原电池的构成条件,连接电路形成闭合回路,画出装置图。过关演练 巩固知识·提升能力1.(2017·湖北联考)将编号为①②③④的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( )
A.①③②④ B.①③④②
C.③④②① D.③①②④B 解析:①②相连时,外电路电流从②流向①,说明②是正极,①比较活泼;①③相连时,③为正极,说明①比③活泼;②④相连时,②上有气泡逸出,说明②是正极,④比②活泼;③④相连时,③的质量减少,说明③是负极,③比④活泼;所以金属的活动性顺序为①③④②。2.某原电池总反应的离子方程式:2Fe3++Fe 3Fe2+,不能实现该反应的原电池是( )
A.正极为Cu,负极为Fe,电解质溶液为FeCl3溶液
B.正极为C,负极为Fe,电解质溶液为Fe(NO3)3溶液
C.正极为Fe,负极为Zn,电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液
D.正极为Ag,负极为Fe,电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液C 3.(2017·河南天一大联考)利用如图装置可以测定铜锌原电池工作时转移电子的物质的量,假设量筒的量程足够大,锌片和铜片中无杂质,气体体积已转换为标准状况。下列说法正确的是( )
A.a电极的电极材料是铜
B.如果将稀硫酸换为CuSO4溶液,则不能达到实验目的
C.锌与稀硫酸反应时放出的热量对实验测定不产生影响
D.若量筒中收集到a L H2,则电解质溶液中通过了 mol 电子B 解析:该实验是通过原电池工作时生成氢气的体积来达到实验目的,所以b电极应为铜电极,生成氢气,a电极应该是锌,A错误;如果将稀硫酸换为硫酸铜溶液,则b电极不产生气体,无法完成实验,B正确;锌与稀硫酸反应放出的热量使氢气的体积偏大,会影响实验结果,C错误;电解质溶液中无电子通过,D错误。课堂检测 即学即测·查漏补缺1.(2017·浙江湖州期中)下列能够构成原电池的是( )解析:该装置符合原电池的构成条件,能构成原电池,A正确;两个电极一样,不能构成原电池,B错误;酒精不是电解质溶液,不能构成原电池,C错误;该装置两电极相同,不能构成原电池,D错误。A 2.有A、B、C、D四块金属片,进行如下实验:①A、B用导线相连后,同时浸入稀硫酸中,A极为负极;②C、D用导线相连后,同时浸入稀硫酸中,电流由D→导线→C;③B、C相连后,同时浸入稀硫酸中,C极产生大量气泡;④B、D相连后,同时浸入硫酸铜溶液中,片刻取出电极称量,D极质量增加。据此,判断四种金属活动性顺序为( )
A.C>A>B>D B.A>C>D>B
C.B>D>C>A D.A>B>C>D解析:①中,A、B用导线相连后浸入稀硫酸中,A为负极,说明活动性A>B。②中,C、D用导线相连浸入稀硫酸,电流由D→导线→C,则电子流向为C→导线→D,说明活动性C>D。③中,B、C相连后浸入稀H2SO4,C产生气泡,说明活动性CD。综合以上分析,可确定四种金属活动性顺序为 A>B>C>D,D正确。D B 4.(2017·湖南株洲联考)如图是课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置。下列说法错误的是( )
A.铜片表面有气泡生成
B.装置中存在“化学能→电能→光能”的转换
C.如果将稀硫酸换成柠檬汁,导线中不会有电子流动
D.如果将锌片换成铁片,电路中的电流方向不变C 解析:铜锌原电池中,Cu作正极,溶液中的氢离子在正极上得电子生成氢气,所以Cu上有气泡生成,A正确;原电池中化学能转化为电能,LED灯发光时,电能转化为光能,B正确;柠檬汁显酸性也能作电解质溶液,所以将稀硫酸换成柠檬汁,仍然构成原电池,所以导线中有电子流动,C错误;金属性Cu比Zn、Fe弱,Cu作正极,所以电路中的电流方向不变,仍然由Cu流向负极,D正确。5.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。
电极材料及电解质溶液 负极:Cu;正极:C或Pt电解质溶液:FeCl3溶液装置图
实验微专题四 原电池正、负极确定的实验探究原电池的正、负极一般依据两极材料判断,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。但是,有些特殊情况要考虑电极与电解质溶液的反应。例如,镁、铝与NaOH溶液构成的原电池以及铝、铜与浓硝酸构成的原电池等。【典型例题】 有甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序,两人均用镁片和铝片作电极,但甲同学将电极放入6 mol/L的硫酸溶液中,乙同学将电极放入6 mol/L的NaOH溶液中,如图所示。
(1)写出甲中正极的电极反应。
正极: 。?
(2)写出乙中负极的电极反应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、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 的活动性更强,乙会判断出 的活动性更强(填写元素符号)。?
(3)若根据“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”,则甲会判断出金属活动性:Mg>Al,乙会判断出金属活动性:MgA.利用原电池反应判断金属活动性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性顺序表已过时,没有实用价值了
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)通过分析上述实验,“直接利用金属活动性顺序表判断原电池中的正、负极”这种做法可靠吗?若不可靠,请你提出另一种判断原电池正、负极的可行的实验方案。解析: (4)金属性Mg一定大于Al,B错误;金属活动性顺序表反映了金属活动性的规律,是学习化学的有力工具,C错误。
(5)通过上述分析,“直接利用金属活动性顺序表判断原电池中的正、负极”不可靠,可用电流计或电极现象判断。答案: (4)AD
(5)不可靠。可用两种金属作电极和电流计连接在一起后插入电解质溶液中构成原电池,利用电流计可测定电流的方向,从而判断电子流动的方向,再确定原电池的正、负极(或可观察反应现象,看哪个电极发生反应而溶解)【变式练习】 某化学兴趣小组为了探究铝电极在原电池中的作用,在常温下,设计并进行了以下一系列实验,实验结果记录如下。试根据上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)是否相同(填“是”或“否”)? 。
。?
(2)由实验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中铝作负极还是正极? ,理由是 。?
写出铝电极的电极反应式: 。?
(4)解释实验5中电流表指针偏向铝的原因: ? 。?
(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)否(4)Al在浓硝酸中发生钝化,Zn在浓硝酸中发生反应,被氧化,失去电子,是原电池的负极,而Al是原电池的正极
(5)①另一个电极材料的活动性;②电解质溶液谢谢观赏！课件20张PPT。第2课时 发展中的化学电源【新课导入】 (教师用书备用)茫茫黑夜,航标灯为航海员指明了方向。航标灯的电源必须长效、稳定。你知道这些航标灯使用的是何种电源吗?
车轮滚滚,各种车辆穿梭于大街小巷,为人们提供便利的同时,也给人们带来雾霾、堵车等种种烦恼,而氢能源动力公交车却大受欢迎,被提倡推广。氢能源动力,你知道吗?
【课标要求】
1.了解常用的化学电池。
2.理解燃料电池的工作原理。
3.了解研制新型电池的重要性。知识探究 梳理知识·点拨方法
一、干电池
1.锌锰电池探究点 电极反应式、总反应式的书写为了延长电池寿命和提高其性能,人们将电池内的电解质NH4Cl换成湿的 ,并在构造上加以改进,制成碱性锌锰电池。KOH2.干电池的改进锌筒 石墨棒 糊状NH4CL 充电电池又称 电池,它在放电时所进行的氧化还原反应,在充电时可以 进行,使电池恢复到放电前的状态。
1.铅蓄电池2.镍镉碱性蓄电池
负极: ,正极:NiO(OH),电解质: .
3.新一代绿色电池——锂离子电池
特点:高能电池,工作效率高,电压高,贮存时间长等。
用途:电脑、手机、手表、心脏起搏器等。二次逆向CdKOH二、充电电池Pb PbO2H2SO4 【特别提示】常见充电电池的特点:①多次使用,放完电后可再充电使用。内部氧化还原反应在放电(化学能转变为电能)、充电(电能转变为化学能)时“可逆”进行。②镍镉电池寿命较铅蓄电池长,但镉是有毒重金属,废弃的镍镉电池如不回收,会污染环境。③锂离子电池污染小,被称为绿色电池。
?思考?充电电池与一次性电池相比有什么优点?如何科学合理地使用充电电池?
答案:充电电池比一次性电池更持久耐用,更方便实惠,可以节约资源,减少废电池的处理量等。使用充电电池时需注意要合理充电,不能过充,使用时不要亏电,不使用时要从用电器中取出,密封贮存于干燥处等。三、燃料电池名师点拨1.常见化学电源的电极反应式和电池反应式
(1)普通锌锰电池(酸性)电能 环境友好 85%～90% (2)铅蓄电池(3)氢氧燃料电池2.一般原电池电极反应式的书写列物质标得失 —看环境配守恒 —两式加验总式 —两电极反应式相加,与总反应对照验证3.复杂电极反应式的书写
复杂电极反应式 = 总反应式 - 较简单一极的电极反应式
过关演练 巩固知识·提升能力1.氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上,其反应原理示意图如图。下列有关氢氧燃料电池的说法正确的是( )DB C 课堂检测 即学即测·查漏补缺1.(2017·浙江湖州期中)用疏松多孔的活性炭插入KOH溶液作电极,在两极上分别通入甲烷和氧气,形成燃料电池,有关该电池的描述错误的是( )C2.下图为氢氧燃料电池原理示意图,根据此图的提示,下列叙述不正确的是( )B3.下面是4种燃料电池的工作原理示意图,其中正极的反应产物为水的是( )CA 5.(2017·浙江温州十五校联考)将质量相等的铁片和铜片用导线相连浸入500 mL硫酸铜溶液中构成如图装置。(以下均假设反应过程中溶液体积不变)。(1)铁片上的电极反应式为 ,?
铜片周围溶液会出现 的现象。?
(2)若2 min后测得铁片和铜片之间的质量差为1.2 g,计算:导线中流过的电子的物质的量为 mol。?(3)人们应用原电池原理制作了多种电池,以满足不同的需要。燃料电池是一种高效、环境友好的供电装置,如图是电解质溶液为稀硫酸的氢氧燃料电池原理示意图,回答下列问题:①氢氧燃料电池的总反应化学方程式是 。?
②电池工作一段时间后硫酸溶液的浓度 (填“增大”“减小”或“不变”)。?(2)0.02②减小 谢谢观赏！