人教版高中化学必修二教学讲义，复习补习资料（含知识讲解，巩固练习）：18【基础】《化学反应与能量》单元复习与巩固
文档属性
| 名称 | 人教版高中化学必修二教学讲义，复习补习资料（含知识讲解，巩固练习）：18【基础】《化学反应与能量》单元复习与巩固 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 274.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2019-12-14 16:27:20 | ||
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文档简介
《化学反应与能量》单元复习与巩固
【学习目标】
1、掌握化学反应的本质和化学反应中的能量变化；
2、了解原电池的工作原理及电极反应式的书写；
3、了解化学反应速率的概念和化学反应限度。
【知识网络】
【要点梳理】
要点一、化学能与热能
要点诠释：
1．化学反应中能量变化的本质是化学键的断裂和形成。其中断键吸收能量，成键放出能量。
2．化学反应中能量变化与反应物、生成物能量的关系： 反应物的总能量＞生成物的总能量，反应放出能量（放热反应）。 反应物的总能量＜生成物的总能量，反应吸收能量（吸热反应）。
3．反应中化学能与热能的相互转化
（1）化学能转化为热能——放热反应
常见的放热反应：
①所有的燃烧与缓慢氧化
②酸碱中和反应
③金属与酸反应制取氢气
④大多数化合反应（特殊：C＋CO22CO是吸热反应） （2）热能转化为化学能——吸热反应
常见的吸热反应：
①以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应如：C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)
②铵盐和碱的反应如Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl＝BaCl2＋2NH3↑＋10H2O
③大多数分解反应如KClO3、KMnO4、CaCO3的分解等
（3）化学能与热能的相互转化
4．中和热：酸与碱发生中和反应生成1mol H2O时所释放的热量称为中和热。 5．能源的分类：
形成条件
利用历史
性质
一次能源
常规能源
可再生资源
水能、风能、生物质能
不可再生资源
煤、石油、天然气等化石能源
新能源
可再生资源
太阳能、风能、地热能、潮汐能、沼气
不可再生资源
核能
二次能源
（一次能源经过加工、转化得到的能源称为二次能源）
电能（水电、火电、核电）、蒸气、工业余热、酒精、汽油、焦炭等
要点二、化学能与电能
1．原电池
要点诠释：
（1）概念：把化学能直接转化为电能的装置叫做原电池。
（2）原电池的工作原理：通过氧化还原反应（有电子的转移）把化学能转变为电能。
（3）构成原电池的条件：①电极为导体且活泼性不同；②两个电极接触（导线连接或直接接触）；③两个相互连接的电极插入电解质溶液中构成闭合回路。
（4）电极名称及发生的反应：
负极：较活泼的金属作负极，负极发生氧化反应。
电极反应式：较活泼金属－ne－＝金属阳离子
负极现象：负极溶解，负极质量减少。
正极：较不活泼的金属或石墨作正极，正极发生还原反应。
电极反应式：溶液中阳离子＋ne－＝单质
正极的现象：一般有气体放出或正极质量增加。
（5）原电池正负极的判断方法：
①依据原电池两极的材料：
较活泼的金属作负极（K、Ca、Na太活泼，不能作电极）；
较不活泼金属或可导电非金属（石墨）、氧化物（MnO2）等作正极。
②根据电流方向或电子流向：（外电路）的电流由正极流向负极；电子则由负极经外电路流向原电池的正极。
③根据内电路离子的迁移方向：阳离子流向原电池正极，阴离子流向原电池负极。
④根据原电池中的反应类型：
负极：失电子，发生氧化反应，现象通常是电极本身消耗，质量减小。
正极：得电子，发生还原反应，现象是常伴随金属的析出或H2的放出。
（6）原电池电极反应的书写方法：
①原电池反应所依托的化学反应原理是氧化还原反应，负极反应是氧化反应，正极反应是还原反应。因此书写电极反应的方法归纳如下：
a.写出总反应方程式。
b.把总反应根据电子得失情况，分成氧化反应、还原反应。
c.氧化反应在负极发生，还原反应在正极发生，反应物和生成物对号入座，注意酸碱介质和水等参与反应。
②原电池的总反应式一般把正极和负极反应式相加而得。
（7）原电池的应用：
①加快化学反应速率，如粗锌制氢气速率比纯锌制氢气快；
②比较金属活动性强弱；
③设计原电池；
④金属的腐蚀。
2．发展中的化学电源（只要求了解正负极材料、电解质溶液和其用途） 要点诠释：
（1）干电池（一次电池）：活泼金属作负极，被腐蚀或消耗。如：Cu－Zn原电池、锌锰电池。
（2）充电电池（二次电池）：两极都参加反应的原电池，可充电循环使用。如铅蓄电池、锂电池和银锌电池等。
（3）燃料电池：两电极材料均为惰性电极，电极本身不发生反应，而是由引入到两极上的物质发生反应，如H2、CH4燃料电池，其电解质溶液常为碱性试剂（KOH等）。
要点三、化学反应的速率和限度
1．化学反应的速率
要点诠释：
（1）概念：化学反应速率通常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。 计算公式：v(B)＝＝
①单位：mol/(L·s)或mol/(L·min)
②B为溶液或气体，若B为固体或纯液体不计算速率。
③以上所表示的是平均速率，而不是瞬时速率。
④重要规律：a.速率比＝方程式系数比；b.变化量比＝方程式系数比。
（2）影响化学反应速率的因素：
内因：由参加反应的物质的结构和性质决定的（主要因素）。
外因：①温度：升高温度，增大速率。
②催化剂：一般加快反应速率（正催化剂）。
③浓度：增加反应物的浓度，增大速率（溶液或气体才有浓度可言）。
④压强：增大压强，增大速率（适用于有气体参加的反应）。
⑤其它因素：如光（射线）、固体的表面积（颗粒大小）、反应物的状态（溶剂）、原电池等也会改变化学反应速率。
2．化学反应的限度——化学平衡
要点诠释：
（1）化学平衡的定义：
在一定条件下，当一个可逆反应进行到正向反应速率与逆向反应速率相等时，反应物和生成物的浓度不再改变，达到表面上静止的一种“平衡状态”，这就是这个反应所能达到的限度，即化学平衡状态。
化学平衡的移动受到温度、反应物浓度、压强等因素的影响。催化剂只改变化学反应速率，对化学平衡无影响。
在相同的条件下同时向正、逆两个反应方向进行的反应叫做可逆反应。通常把由反应物向生成物进行的反应叫做正反应。而由生成物向反应物进行的反应叫做逆反应。
在任何可逆反应中，正反应进行的同时，逆反应也在进行。可逆反应不能进行到底，即是说可逆反应无论进行到何种程度，任何物质（反应物和生成物）的物质的量都不可能为0。
（2）化学平衡状态的特征：逆、动、等、定、变。
①逆：化学平衡研究的对象是可逆反应。
②动：动态平衡，达到平衡状态时，正逆反应仍在不断进行。
③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0。即v正＝v逆≠0。
④定：达到平衡状态时，各组分的浓度保持不变，各组成成分的含量保持一定。
⑤变：当条件变化时，原平衡被破坏，在新的条件下会重新建立新的平衡。
（3）判断化学平衡状态的标志：
① vA(正方向)＝vA(逆方向)或nA(消耗)＝nA(生成)（不同方向同一物质比较）。
②各组分浓度保持不变或百分含量不变。
③借助颜色不变判断（有一种物质是有颜色的）。
④总物质的量或总体积或总压强或平均相对分子质量不变（前提：反应前后气体的总物质的量不相等的反应适用，即如对于反应xA(g)＋yB(g)zC(g)，x＋y≠z。）。
【典型例题】
类型一：关于化学反应中能量变化的问题
例1、下列说法不正确的是（ ）
A．在化学反应中，随着物质的变化，既有化学键的断裂，又有化学键的形成，还有化学能的改变
B．化学反应过程中是放出热量还是吸收热量，取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小
C．需要加热才能发生的化学反应，则该反应进行后一定是吸收热量的
D．物质具有的能量越低，其稳定性越大，反应越难以发生；物质具有的能量越高，其稳定性越小，反应越容易发生
【答案】C
【解析】需要加热才能发生的反应，反应后不一定是吸收能量的，如碳在空气中燃烧时需要加热才能进行，但反应后放出大量的热量。A、B、D都是正确的。
举一反三：
【变式1】放热反应一定是（ ）
A．断开反应物中的化学键吸收的能量比形成生成物中的化学键放出的能量少
B．贮存能量
C．反应物的总能量高于生成物的总能量
D．反应物的总能量低于生成物的总能量
【答案】AC
【解析】2H2＋O22H2O是放热反应，放热反应反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量。
类型二：原电池原理及原电池的构成
例2、将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是( )
A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生
B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极
C．两烧杯中溶液的氢离子浓度均减小
D．产生气泡的速率甲比乙慢
【答案】C
【解析】图甲是一个原电池装置，负极：Zn－2e－==Zn2+，
正极(Cu)：2H++2e－==H2↑，形成的原电池能加快产生氢气的速率；图乙中，Zn直接与稀硫酸反应生成H2：Zn+2H+==Zn2++H2↑，甲、乙两烧杯中H2SO4均被消耗，溶液的氢离子浓度均减小。
举一反三：
【变式1】根据下表内各组中所提供的条件，两极已用导线连接，你认为不能构成原电池的是( )
选项
电池
A
B
C
D
电极材料
Zn
Fe
Cu
Al
电极材料
Cu
Zn
Ag
Sn
电解质溶液
CuCl2溶液
H2SO4溶液
CuSO4溶液
NaOH溶液
【答案】C
类型三：影响化学反应速率的因素
例3、（2019 晋江模拟）下列四个试管中，过氧化氢分解产生氧气的反应速率最大的是（ ）
试管
温度
过氧化氢溶液浓度
催化剂
A
常温
3%
--
B
水浴加热
3%
--
C
水浴加热
6%
MnO2
D
常温
6%
--
【思路点拨】决定化学反应速率的根本原因是反应物本身的性质，而浓度、温度、压强、催化剂是外界影响因素。
【答案】C
【解析】使用合适的催化剂，可加快反应速率；升高温度，可加快反应速率；增大反应物浓度，反应速率加快。显然只有C中温度高，浓度大、且使用催化剂，则C中反应速率最快。故选C。
【总结升华】
【总结升华】本题考查影响化学反应速率的因素的知识以及考生对实验数据的查阅、分析能力。当研究多个因素对实验结果的影响时，往往先控制其他几个因素不变，集中研究其中一个因素的变化所产生的影响，这种方法叫控制变量法。
举一反三：
【变式1】把镁条投入到盛有盐酸的敞口容器里，产生H2的速率可由下图表示。在下列因素中：
①盐酸的浓度；②镁条的表面积；③溶液的温度；④Cl-的浓度。
影响反应速率的因素是（ ）。
A．①④ B．③④ C．①②③ D．②③
【答案】C
【解析】镁条和盐酸反应产生H2，Mg+2H+=Mg2++H2↑，其反应的实质是镁与H+间的置换，与Cl-无关。在镁条的表面有一层氧化膜，当将镁条投入盐酸中时，随着氧化膜的不断溶解，镁与盐酸接触面积不断增大，产生H2的速率会加快；溶液的温度对该反应也有影响，反应放出热量，使温度升高，反应速率也会加快；随着反应的进行，H+浓度不断减小，反应速率会逐渐减慢。答案为C。
类型四：化学平衡状态的判定
例4、一定温度下在一容积不变的密闭容器中发生可逆反应：
2X(g)Y(g)+Z(s)，以下不能说明该反应达到化学平衡状态的是( )。
A．混合气体的密度不再变化
B．反应容器中Y的质量分数不变
C．X的分解速率与Y的消耗速率相等
D．单位时间内生成1 mol Y的同时生成2 mol X
【答案】C
【解析】A项，由于生成物中有固体，故平衡前混合气体的密度为变量，当其不变时，说明反应已达平衡；B项，Y的质量分数不变，说明Y的质量不变，反应已达平衡；C项，X的分解速率与Y的消耗速率相等时反应向左进行，未达平衡；D项，单位时间内生成1 mol Y的同时生成2 mol X，说明正、逆反应速率相等，反应已达到平衡。
【总结升华】判断可逆反应是否达到平衡状态时，首先分析反应条件（恒容容器还是恒压容器），其次分析可逆反应的特点，包括物质的状态、反应前后气体的化学计量数关系、反应热的正负等，最后结合各选项中所描述物理量进行具体分析。
化学平衡状态的判断中，无论是哪种情况，只要本质上符合①正逆反应速率相等（对同一种物质而言）或②各组分的质量（或浓度）保持不变，则该反应就达到平衡状态。
举一反三：
【变式1】能够说明H2(g)＋I2(g) 2HI(g)(HI为无色气体)已达平衡状态的是（ ）
A．一个H－H键断裂的同时有一个H－I键形成
B．v(正)(H2)＝v(逆)(HI)时的状态
C．恒温恒容时，反应混合物总质量保持不变的状态
D．恒温恒容时，体系的颜色不再发生变化的状态
【答案】D
【解析】A项表示的同一方向且反应速率也不等；B项中的速率应是v(正)(H2)＝2v(逆)(HI)时为平衡状态：依据质量守恒定律，化学反应前后反应混合物总质量不论是否达到平衡状态，均保持不变，故C项不能说明是平衡状态；D项中体系的颜色不再发生变化，说明I2的量不变，此时为平衡状态。
【巩固练习】
一、选择题（每题有1-2个选项符合题意）
1．下列物质加入水中或与水发生反应后，溶液温度降低的是（ ）
A．生石灰与水反应
B．氢氧化钠固体加入水中
C．浓硫酸加入水中
D．硝酸铵晶体加入水中
2．下列对于能量转化的认识中不正确的是（ ）
A．电解水生成氢气和氧气时，电能转化为化学能
B．绿色植物进行光合作用时，太阳能转化为化学能
C．煤燃烧时，化学能主要转化为热能
D．白炽灯工作时，电能全部转化为光能
3．已知，2SO2＋O22SO3为放热反应，对该反应的下列说法中，正确的是( )
A．O2的能量一定高于SO2的能量
B．SO2和O2的总能量一定高于SO3的总能量
C．SO2的能量一定高于SO3的能量
D．因该反应为放热反应，故不必加热就可发生
4．下列关于化学键的说法，正确的是( )
A．化学键是分子与分子之间的作用力
B．形成物质中的化学键时，要吸收能量
C．化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因
D．形成或断裂等量的同一种化学键，放出或吸收的热量是不相等的，这是化学反应中能量变化的主要原因
5．①②③④ 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有气泡逸出 ；③ ④ 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．③①②④
6.下列过程一定释放出能量的是 A．化合反应 B．分解反应 C．分子拆成原子 D．原子组成分子
7．下图中能组成原电池产生电流的是 ( )
8．(2019·山东淄博高一检测)为了说明影响化学反应快慢的因素,甲、乙、丙、丁四位同学分别设计了如下四个实验,下列叙述不正确的是 ( )
A.将铜片放入稀硫酸中,无现象。再向所得溶液中加入硝酸银溶液,一段时间后,由于形成原电池,有氢气生成
B.将相同大小、相同质量的镁条、铝条分别与相同浓度的盐酸反应,前者的反应速率大于后者的
C.两支试管中分别加入相同质量的氯酸钾,向其中一支试管中加入少量二氧化锰,同时加热,产生氧气的快慢不同
D.相同条件下等质量的块状、粉末状大理石与相同浓度的盐酸反应,粉末状的大理石反应速率大。
9．（2019 朝阳会考模拟）在一定条件下，对于密闭容器中进行的反应：2SO2（g）+O2（g）2SO3（g），下列说法能充分说明该反应已达到化学平衡状态的是（ ）
A．SO2完全转化为SO3 B．各物质浓度均不再改变
C．SO2和SO3的浓度一定相等 D．正、逆反应速率相等且等于零
10．可逆反应A（g）+ 4B（g） C（g）+ D（g），在四种不同情况下的反应速率如下，其中反应进行得最快的是（ ）
A．vA==0.15mol/(L·min) B．vB==0.6 mol/(L·min)
C．vC==0.4 mol/(L·min) D．vD==0.01 mol/(L·s)
11．在右图所示的原电池中，正极发生的反应是（ ）
A．2H++2e－==H2↑
B．Cu－2e－==Cu2+
C．Cu2++2e－==Cu
D．Zn－2e－==Zn2+
12．(2019 北京西城检测)在一个容积为5 L的密闭容器中进行可逆反应：
4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)，60 s后，NO的物质的量增加了0.3 mol，则此反应的平均速率为（ ）。 A．v(O2) = 0.005 mol/(L·s) B．v(NO) = 0.004 mol/(L·s) C．v(H2O) = 0.0015 mol/(L·s) D．v(NH3) = 0.001 mol/(L·s) 13．下列措施中，能加快化学反应速率的是（ ）
A．食物储存在冰箱里
B．向H2O2溶液中加入MnO2
C．用块状碳酸钙代替粉末状碳酸钙与稀盐酸反应
D．用0.1 mol／L H2SO4溶液代替1 mol／L H2SO4溶液与锌粒反应
二、非选择题
1．（2019 石家庄质检）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：________________。
2．由铜、锌和稀硫酸组成的原电池中，铜是______极，发生______反应，电极反应式是______；锌是______极，发生____________反应，电极反应式是__________________。
3．（2019 四中同步）如下图所示装置，请回答下列问题：
(1)若烧杯中溶液为稀硫酸，则观察到的现象为___________。
两极反应式为：正极_______________________________；
负极_______________________________。
该装置将_________能转化为_________能。
(2)若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液，则负极为_____________，总反应方程为__________
________________________________________________________________________。
【答案与解析】
一、选择题
1．D
【解析】生石灰与水反应生成氢氧化钙时，放出大量的热；氢氧化钠固体加入水中溶解后，会放出热量；浓硫酸加入水中会放出大量的热量，它们的溶液温度会升高，而硝酸铵晶体加入水中吸收热量，溶液温度降低。
2．D
【解析】白炽灯工作时，电能除了转化为光能以外，还有电能转化为热能。
3．B
4．C 5．B
【解析】由题意知：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，则① 大于②；①③相连时，③为正极，则① 大于③；②④相连时，②有气泡逸出 ，则④大于②；③ ④ 相连时，③ 的质量减少，则③大于 ④，答案：①③④②。
6．D
7．B
【解析】A、D两项中电极与电解质溶液之间不发生反应，不能构成原电池。B项符合构成原电池的条件，且Zn能与H2SO4溶液反应，两电极发生的反应分别是Zn－2e－==Zn2+，2H++2e－==H2↑。C项中酒精不是电解质，且与Cu不能反应。
8．A
【解析】A项,加入硝酸银溶液,铜置换出的银附着在铜的表面,构成铜银原电池,铜为负极,失去电子,正极发生还原反应,析出银单质,没有氢气生成,错误;由于镁比铝活泼,在相同条件下,镁条与盐酸反应的反应速率大,B正确;在用氯酸钾加热制取氧气的实验中,二氧化锰作为催化剂,反应速率增大,C正确；D项考查了反应物之间的接触面积对反应速率的影响,粉末状的大理石比块状的大理石与盐酸的接触面积大,反应速率大,正确。
9．B
10．D
【解析】用化学反应速率来比较不同反应进行的快慢或同一反应在不同条件下反应的快慢时，应选择同一物质来比较。解决此题应注意将四种情况下的反应速率换算成同一种物质并统一单位来比较。答案选D。
11．A
12.CD
【解析】根据化学反应速率的概念，可先求出以NO的浓度变化表示的平均速率，然后依据化学方程式的系数关系再换算成其它反应物或生成物的平均速率。 即：v(NO) = 0.3 mol/(5 L×60 s)=0.001 mol/(L·s) 则：v(NH3) = v(NO) = 0.001 mol/(L·s) v(O2) = 0.001 mol/(L·s)×5/4 = 0.00125 mol/(L·s) v(H2O) = 0.001 mol/(L·s)×6/4 = 0.0015 mol/(L·s)
13．B
二、非选择题
1．(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
(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)看能否从侧面相对滑动，若不能，则是由于“结冰”而黏在一起的
【解析】本题是教材中实验的拓展探究，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，还可以是“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。
2．正 还原 2H＋＋2e－＝H2↑ 负 氧化反应 Zn－2e－＝Zn2＋
3．(1)Al棒上有气泡产生 2H＋＋2e－＝H2↑ Mg－2e－＝Mg2＋ 化学 电
(2)Al 2Al＋2OH－＋2H2O＝2＋3H2↑
【学习目标】
1、掌握化学反应的本质和化学反应中的能量变化；
2、了解原电池的工作原理及电极反应式的书写；
3、了解化学反应速率的概念和化学反应限度。
【知识网络】
【要点梳理】
要点一、化学能与热能
要点诠释：
1．化学反应中能量变化的本质是化学键的断裂和形成。其中断键吸收能量，成键放出能量。
2．化学反应中能量变化与反应物、生成物能量的关系： 反应物的总能量＞生成物的总能量，反应放出能量（放热反应）。 反应物的总能量＜生成物的总能量，反应吸收能量（吸热反应）。
3．反应中化学能与热能的相互转化
（1）化学能转化为热能——放热反应
常见的放热反应：
①所有的燃烧与缓慢氧化
②酸碱中和反应
③金属与酸反应制取氢气
④大多数化合反应（特殊：C＋CO22CO是吸热反应） （2）热能转化为化学能——吸热反应
常见的吸热反应：
①以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应如：C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)
②铵盐和碱的反应如Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl＝BaCl2＋2NH3↑＋10H2O
③大多数分解反应如KClO3、KMnO4、CaCO3的分解等
（3）化学能与热能的相互转化
4．中和热：酸与碱发生中和反应生成1mol H2O时所释放的热量称为中和热。 5．能源的分类：
形成条件
利用历史
性质
一次能源
常规能源
可再生资源
水能、风能、生物质能
不可再生资源
煤、石油、天然气等化石能源
新能源
可再生资源
太阳能、风能、地热能、潮汐能、沼气
不可再生资源
核能
二次能源
（一次能源经过加工、转化得到的能源称为二次能源）
电能（水电、火电、核电）、蒸气、工业余热、酒精、汽油、焦炭等
要点二、化学能与电能
1．原电池
要点诠释：
（1）概念：把化学能直接转化为电能的装置叫做原电池。
（2）原电池的工作原理：通过氧化还原反应（有电子的转移）把化学能转变为电能。
（3）构成原电池的条件：①电极为导体且活泼性不同；②两个电极接触（导线连接或直接接触）；③两个相互连接的电极插入电解质溶液中构成闭合回路。
（4）电极名称及发生的反应：
负极：较活泼的金属作负极，负极发生氧化反应。
电极反应式：较活泼金属－ne－＝金属阳离子
负极现象：负极溶解，负极质量减少。
正极：较不活泼的金属或石墨作正极，正极发生还原反应。
电极反应式：溶液中阳离子＋ne－＝单质
正极的现象：一般有气体放出或正极质量增加。
（5）原电池正负极的判断方法：
①依据原电池两极的材料：
较活泼的金属作负极（K、Ca、Na太活泼，不能作电极）；
较不活泼金属或可导电非金属（石墨）、氧化物（MnO2）等作正极。
②根据电流方向或电子流向：（外电路）的电流由正极流向负极；电子则由负极经外电路流向原电池的正极。
③根据内电路离子的迁移方向：阳离子流向原电池正极，阴离子流向原电池负极。
④根据原电池中的反应类型：
负极：失电子，发生氧化反应，现象通常是电极本身消耗，质量减小。
正极：得电子，发生还原反应，现象是常伴随金属的析出或H2的放出。
（6）原电池电极反应的书写方法：
①原电池反应所依托的化学反应原理是氧化还原反应，负极反应是氧化反应，正极反应是还原反应。因此书写电极反应的方法归纳如下：
a.写出总反应方程式。
b.把总反应根据电子得失情况，分成氧化反应、还原反应。
c.氧化反应在负极发生，还原反应在正极发生，反应物和生成物对号入座，注意酸碱介质和水等参与反应。
②原电池的总反应式一般把正极和负极反应式相加而得。
（7）原电池的应用：
①加快化学反应速率，如粗锌制氢气速率比纯锌制氢气快；
②比较金属活动性强弱；
③设计原电池；
④金属的腐蚀。
2．发展中的化学电源（只要求了解正负极材料、电解质溶液和其用途） 要点诠释：
（1）干电池（一次电池）：活泼金属作负极，被腐蚀或消耗。如：Cu－Zn原电池、锌锰电池。
（2）充电电池（二次电池）：两极都参加反应的原电池，可充电循环使用。如铅蓄电池、锂电池和银锌电池等。
（3）燃料电池：两电极材料均为惰性电极，电极本身不发生反应，而是由引入到两极上的物质发生反应，如H2、CH4燃料电池，其电解质溶液常为碱性试剂（KOH等）。
要点三、化学反应的速率和限度
1．化学反应的速率
要点诠释：
（1）概念：化学反应速率通常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。 计算公式：v(B)＝＝
①单位：mol/(L·s)或mol/(L·min)
②B为溶液或气体，若B为固体或纯液体不计算速率。
③以上所表示的是平均速率，而不是瞬时速率。
④重要规律：a.速率比＝方程式系数比；b.变化量比＝方程式系数比。
（2）影响化学反应速率的因素：
内因：由参加反应的物质的结构和性质决定的（主要因素）。
外因：①温度：升高温度，增大速率。
②催化剂：一般加快反应速率（正催化剂）。
③浓度：增加反应物的浓度，增大速率（溶液或气体才有浓度可言）。
④压强：增大压强，增大速率（适用于有气体参加的反应）。
⑤其它因素：如光（射线）、固体的表面积（颗粒大小）、反应物的状态（溶剂）、原电池等也会改变化学反应速率。
2．化学反应的限度——化学平衡
要点诠释：
（1）化学平衡的定义：
在一定条件下，当一个可逆反应进行到正向反应速率与逆向反应速率相等时，反应物和生成物的浓度不再改变，达到表面上静止的一种“平衡状态”，这就是这个反应所能达到的限度，即化学平衡状态。
化学平衡的移动受到温度、反应物浓度、压强等因素的影响。催化剂只改变化学反应速率，对化学平衡无影响。
在相同的条件下同时向正、逆两个反应方向进行的反应叫做可逆反应。通常把由反应物向生成物进行的反应叫做正反应。而由生成物向反应物进行的反应叫做逆反应。
在任何可逆反应中，正反应进行的同时，逆反应也在进行。可逆反应不能进行到底，即是说可逆反应无论进行到何种程度，任何物质（反应物和生成物）的物质的量都不可能为0。
（2）化学平衡状态的特征：逆、动、等、定、变。
①逆：化学平衡研究的对象是可逆反应。
②动：动态平衡，达到平衡状态时，正逆反应仍在不断进行。
③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0。即v正＝v逆≠0。
④定：达到平衡状态时，各组分的浓度保持不变，各组成成分的含量保持一定。
⑤变：当条件变化时，原平衡被破坏，在新的条件下会重新建立新的平衡。
（3）判断化学平衡状态的标志：
① vA(正方向)＝vA(逆方向)或nA(消耗)＝nA(生成)（不同方向同一物质比较）。
②各组分浓度保持不变或百分含量不变。
③借助颜色不变判断（有一种物质是有颜色的）。
④总物质的量或总体积或总压强或平均相对分子质量不变（前提：反应前后气体的总物质的量不相等的反应适用，即如对于反应xA(g)＋yB(g)zC(g)，x＋y≠z。）。
【典型例题】
类型一：关于化学反应中能量变化的问题
例1、下列说法不正确的是（ ）
A．在化学反应中，随着物质的变化，既有化学键的断裂，又有化学键的形成，还有化学能的改变
B．化学反应过程中是放出热量还是吸收热量，取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小
C．需要加热才能发生的化学反应，则该反应进行后一定是吸收热量的
D．物质具有的能量越低，其稳定性越大，反应越难以发生；物质具有的能量越高，其稳定性越小，反应越容易发生
【答案】C
【解析】需要加热才能发生的反应，反应后不一定是吸收能量的，如碳在空气中燃烧时需要加热才能进行，但反应后放出大量的热量。A、B、D都是正确的。
举一反三：
【变式1】放热反应一定是（ ）
A．断开反应物中的化学键吸收的能量比形成生成物中的化学键放出的能量少
B．贮存能量
C．反应物的总能量高于生成物的总能量
D．反应物的总能量低于生成物的总能量
【答案】AC
【解析】2H2＋O22H2O是放热反应，放热反应反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量。
类型二：原电池原理及原电池的构成
例2、将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是( )
A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生
B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极
C．两烧杯中溶液的氢离子浓度均减小
D．产生气泡的速率甲比乙慢
【答案】C
【解析】图甲是一个原电池装置，负极：Zn－2e－==Zn2+，
正极(Cu)：2H++2e－==H2↑，形成的原电池能加快产生氢气的速率；图乙中，Zn直接与稀硫酸反应生成H2：Zn+2H+==Zn2++H2↑，甲、乙两烧杯中H2SO4均被消耗，溶液的氢离子浓度均减小。
举一反三：
【变式1】根据下表内各组中所提供的条件，两极已用导线连接，你认为不能构成原电池的是( )
选项
电池
A
B
C
D
电极材料
Zn
Fe
Cu
Al
电极材料
Cu
Zn
Ag
Sn
电解质溶液
CuCl2溶液
H2SO4溶液
CuSO4溶液
NaOH溶液
【答案】C
类型三：影响化学反应速率的因素
例3、（2019 晋江模拟）下列四个试管中，过氧化氢分解产生氧气的反应速率最大的是（ ）
试管
温度
过氧化氢溶液浓度
催化剂
A
常温
3%
--
B
水浴加热
3%
--
C
水浴加热
6%
MnO2
D
常温
6%
--
【思路点拨】决定化学反应速率的根本原因是反应物本身的性质，而浓度、温度、压强、催化剂是外界影响因素。
【答案】C
【解析】使用合适的催化剂，可加快反应速率；升高温度，可加快反应速率；增大反应物浓度，反应速率加快。显然只有C中温度高，浓度大、且使用催化剂，则C中反应速率最快。故选C。
【总结升华】
【总结升华】本题考查影响化学反应速率的因素的知识以及考生对实验数据的查阅、分析能力。当研究多个因素对实验结果的影响时，往往先控制其他几个因素不变，集中研究其中一个因素的变化所产生的影响，这种方法叫控制变量法。
举一反三：
【变式1】把镁条投入到盛有盐酸的敞口容器里，产生H2的速率可由下图表示。在下列因素中：
①盐酸的浓度；②镁条的表面积；③溶液的温度；④Cl-的浓度。
影响反应速率的因素是（ ）。
A．①④ B．③④ C．①②③ D．②③
【答案】C
【解析】镁条和盐酸反应产生H2，Mg+2H+=Mg2++H2↑，其反应的实质是镁与H+间的置换，与Cl-无关。在镁条的表面有一层氧化膜，当将镁条投入盐酸中时，随着氧化膜的不断溶解，镁与盐酸接触面积不断增大，产生H2的速率会加快；溶液的温度对该反应也有影响，反应放出热量，使温度升高，反应速率也会加快；随着反应的进行，H+浓度不断减小，反应速率会逐渐减慢。答案为C。
类型四：化学平衡状态的判定
例4、一定温度下在一容积不变的密闭容器中发生可逆反应：
2X(g)Y(g)+Z(s)，以下不能说明该反应达到化学平衡状态的是( )。
A．混合气体的密度不再变化
B．反应容器中Y的质量分数不变
C．X的分解速率与Y的消耗速率相等
D．单位时间内生成1 mol Y的同时生成2 mol X
【答案】C
【解析】A项，由于生成物中有固体，故平衡前混合气体的密度为变量，当其不变时，说明反应已达平衡；B项，Y的质量分数不变，说明Y的质量不变，反应已达平衡；C项，X的分解速率与Y的消耗速率相等时反应向左进行，未达平衡；D项，单位时间内生成1 mol Y的同时生成2 mol X，说明正、逆反应速率相等，反应已达到平衡。
【总结升华】判断可逆反应是否达到平衡状态时，首先分析反应条件（恒容容器还是恒压容器），其次分析可逆反应的特点，包括物质的状态、反应前后气体的化学计量数关系、反应热的正负等，最后结合各选项中所描述物理量进行具体分析。
化学平衡状态的判断中，无论是哪种情况，只要本质上符合①正逆反应速率相等（对同一种物质而言）或②各组分的质量（或浓度）保持不变，则该反应就达到平衡状态。
举一反三：
【变式1】能够说明H2(g)＋I2(g) 2HI(g)(HI为无色气体)已达平衡状态的是（ ）
A．一个H－H键断裂的同时有一个H－I键形成
B．v(正)(H2)＝v(逆)(HI)时的状态
C．恒温恒容时，反应混合物总质量保持不变的状态
D．恒温恒容时，体系的颜色不再发生变化的状态
【答案】D
【解析】A项表示的同一方向且反应速率也不等；B项中的速率应是v(正)(H2)＝2v(逆)(HI)时为平衡状态：依据质量守恒定律，化学反应前后反应混合物总质量不论是否达到平衡状态，均保持不变，故C项不能说明是平衡状态；D项中体系的颜色不再发生变化，说明I2的量不变，此时为平衡状态。
【巩固练习】
一、选择题（每题有1-2个选项符合题意）
1．下列物质加入水中或与水发生反应后，溶液温度降低的是（ ）
A．生石灰与水反应
B．氢氧化钠固体加入水中
C．浓硫酸加入水中
D．硝酸铵晶体加入水中
2．下列对于能量转化的认识中不正确的是（ ）
A．电解水生成氢气和氧气时，电能转化为化学能
B．绿色植物进行光合作用时，太阳能转化为化学能
C．煤燃烧时，化学能主要转化为热能
D．白炽灯工作时，电能全部转化为光能
3．已知，2SO2＋O22SO3为放热反应，对该反应的下列说法中，正确的是( )
A．O2的能量一定高于SO2的能量
B．SO2和O2的总能量一定高于SO3的总能量
C．SO2的能量一定高于SO3的能量
D．因该反应为放热反应，故不必加热就可发生
4．下列关于化学键的说法，正确的是( )
A．化学键是分子与分子之间的作用力
B．形成物质中的化学键时，要吸收能量
C．化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因
D．形成或断裂等量的同一种化学键，放出或吸收的热量是不相等的，这是化学反应中能量变化的主要原因
5．①②③④ 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有气泡逸出 ；③ ④ 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．③①②④
6.下列过程一定释放出能量的是 A．化合反应 B．分解反应 C．分子拆成原子 D．原子组成分子
7．下图中能组成原电池产生电流的是 ( )
8．(2019·山东淄博高一检测)为了说明影响化学反应快慢的因素,甲、乙、丙、丁四位同学分别设计了如下四个实验,下列叙述不正确的是 ( )
A.将铜片放入稀硫酸中,无现象。再向所得溶液中加入硝酸银溶液,一段时间后,由于形成原电池,有氢气生成
B.将相同大小、相同质量的镁条、铝条分别与相同浓度的盐酸反应,前者的反应速率大于后者的
C.两支试管中分别加入相同质量的氯酸钾,向其中一支试管中加入少量二氧化锰,同时加热,产生氧气的快慢不同
D.相同条件下等质量的块状、粉末状大理石与相同浓度的盐酸反应,粉末状的大理石反应速率大。
9．（2019 朝阳会考模拟）在一定条件下，对于密闭容器中进行的反应：2SO2（g）+O2（g）2SO3（g），下列说法能充分说明该反应已达到化学平衡状态的是（ ）
A．SO2完全转化为SO3 B．各物质浓度均不再改变
C．SO2和SO3的浓度一定相等 D．正、逆反应速率相等且等于零
10．可逆反应A（g）+ 4B（g） C（g）+ D（g），在四种不同情况下的反应速率如下，其中反应进行得最快的是（ ）
A．vA==0.15mol/(L·min) B．vB==0.6 mol/(L·min)
C．vC==0.4 mol/(L·min) D．vD==0.01 mol/(L·s)
11．在右图所示的原电池中，正极发生的反应是（ ）
A．2H++2e－==H2↑
B．Cu－2e－==Cu2+
C．Cu2++2e－==Cu
D．Zn－2e－==Zn2+
12．(2019 北京西城检测)在一个容积为5 L的密闭容器中进行可逆反应：
4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)，60 s后，NO的物质的量增加了0.3 mol，则此反应的平均速率为（ ）。 A．v(O2) = 0.005 mol/(L·s) B．v(NO) = 0.004 mol/(L·s) C．v(H2O) = 0.0015 mol/(L·s) D．v(NH3) = 0.001 mol/(L·s) 13．下列措施中，能加快化学反应速率的是（ ）
A．食物储存在冰箱里
B．向H2O2溶液中加入MnO2
C．用块状碳酸钙代替粉末状碳酸钙与稀盐酸反应
D．用0.1 mol／L H2SO4溶液代替1 mol／L H2SO4溶液与锌粒反应
二、非选择题
1．（2019 石家庄质检）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：________________。
2．由铜、锌和稀硫酸组成的原电池中，铜是______极，发生______反应，电极反应式是______；锌是______极，发生____________反应，电极反应式是__________________。
3．（2019 四中同步）如下图所示装置，请回答下列问题：
(1)若烧杯中溶液为稀硫酸，则观察到的现象为___________。
两极反应式为：正极_______________________________；
负极_______________________________。
该装置将_________能转化为_________能。
(2)若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液，则负极为_____________，总反应方程为__________
________________________________________________________________________。
【答案与解析】
一、选择题
1．D
【解析】生石灰与水反应生成氢氧化钙时，放出大量的热；氢氧化钠固体加入水中溶解后，会放出热量；浓硫酸加入水中会放出大量的热量，它们的溶液温度会升高，而硝酸铵晶体加入水中吸收热量，溶液温度降低。
2．D
【解析】白炽灯工作时，电能除了转化为光能以外，还有电能转化为热能。
3．B
4．C 5．B
【解析】由题意知：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，则① 大于②；①③相连时，③为正极，则① 大于③；②④相连时，②有气泡逸出 ，则④大于②；③ ④ 相连时，③ 的质量减少，则③大于 ④，答案：①③④②。
6．D
7．B
【解析】A、D两项中电极与电解质溶液之间不发生反应，不能构成原电池。B项符合构成原电池的条件，且Zn能与H2SO4溶液反应，两电极发生的反应分别是Zn－2e－==Zn2+，2H++2e－==H2↑。C项中酒精不是电解质，且与Cu不能反应。
8．A
【解析】A项,加入硝酸银溶液,铜置换出的银附着在铜的表面,构成铜银原电池,铜为负极,失去电子,正极发生还原反应,析出银单质,没有氢气生成,错误;由于镁比铝活泼,在相同条件下,镁条与盐酸反应的反应速率大,B正确;在用氯酸钾加热制取氧气的实验中,二氧化锰作为催化剂,反应速率增大,C正确；D项考查了反应物之间的接触面积对反应速率的影响,粉末状的大理石比块状的大理石与盐酸的接触面积大,反应速率大,正确。
9．B
10．D
【解析】用化学反应速率来比较不同反应进行的快慢或同一反应在不同条件下反应的快慢时，应选择同一物质来比较。解决此题应注意将四种情况下的反应速率换算成同一种物质并统一单位来比较。答案选D。
11．A
12.CD
【解析】根据化学反应速率的概念，可先求出以NO的浓度变化表示的平均速率，然后依据化学方程式的系数关系再换算成其它反应物或生成物的平均速率。 即：v(NO) = 0.3 mol/(5 L×60 s)=0.001 mol/(L·s) 则：v(NH3) = v(NO) = 0.001 mol/(L·s) v(O2) = 0.001 mol/(L·s)×5/4 = 0.00125 mol/(L·s) v(H2O) = 0.001 mol/(L·s)×6/4 = 0.0015 mol/(L·s)
13．B
二、非选择题
1．(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
(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)看能否从侧面相对滑动，若不能，则是由于“结冰”而黏在一起的
【解析】本题是教材中实验的拓展探究，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，还可以是“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。
2．正 还原 2H＋＋2e－＝H2↑ 负 氧化反应 Zn－2e－＝Zn2＋
3．(1)Al棒上有气泡产生 2H＋＋2e－＝H2↑ Mg－2e－＝Mg2＋ 化学 电
(2)Al 2Al＋2OH－＋2H2O＝2＋3H2↑