第6章 化学反应与能量 章末小结与质量评价（课件PPT）-【新课程学案】新教材2022-2023学年高中化学必修第二册（人教版2019 双选版）

(一)主干知识·系统整合　   一、化学反应与热能 大 于 小 于 二、化学反应与电能 三、化学反应的速率与限度 1.有的化学反应需要加热才能进行，该反应是否是吸热反应？有的化学反应在常温下能够进行，该反应是否是放热反应？ 提示：都不一定。化学反应是放热还是吸热取决于反应物和生成物具有总能量的相对大小，与反应是否加热无关。 2．盐酸与氢氧化钠溶液混合放热，可以设计成原电池反应吗？ 提示：不可以。盐酸与氢氧化钠的反应不是氧化还原反应。 3．什么是燃料电池？燃料电池中燃料需要燃烧吗？ 提示：燃料电池是通过燃料与氧化剂分别在两个电极上发生氧化还原反应，将化学能直接转化为电能的装置，燃料不需要燃烧。 4．在反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)中，能否用C来表示该反应的速率？ 提示：不能。反应前后固体或纯液体的浓度几乎不发生变化，故不能用于表示化学反应速率。 5．同样的食物，为什么冬天保存的时间长而夏天保存的时间短？ 提示：温度越高，反应越快，食物变质越快。 6．熔化的KClO3放出气泡很慢，撒入少量MnO2很快产生气体，理由是什么？ 提示：MnO2为催化剂，加快了KClO3的分解。 提示：反应一定处于平衡状态。 (二)课题探究·提升素养　 课题——甲醇的合成及甲醇燃料电池 甲醇耐高温、热值高、易存储、无污染、节能环保，可做燃料，又是重要的化工原料，用于制造氯甲烷、甲胺和硫酸二甲酯、丙炔酸甲酯等多种有机产品。工业上可以利用CO或CO2制取甲醇，而甲醇也可以用来制备燃料电池。本课题通过甲醇合成中的能量变化理解化学能与热能的转换；通过甲醇合成反应中化学反应条件的控制来理解化学反应中的速率与限度；通过甲醇等物质在电化学中的应用体会化学能与电能的转换。 提示：选A　此反应是放热反应，反应物总能量大于生成物的总能量，气态的甲醇转化成液态的甲醇属于放热过程，即气态甲醇具有的能量大于液态甲醇的能量，故A正确。 (2)煤的液化原理是以煤气化得到的水煤气为原料合成甲醇等液体燃料，如合成甲醇的原理为CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)。该反应属于放热反应，已知1 mol CO和2 mol氢气完全反应生成甲醇，放出99 kJ的热量。则断开1 mol CO气体中的C O键需提供的最低能量为________kJ。 已知反应中相关化学键的键能数据如下： 提示：化学反应为旧键的断裂与新键的形成，则E(C O)＋436 kJ·mol－1×2－413 kJ·mol－1×3－343 kJ·mol－1－465 kJ·mol－1＝－99 kJ·mol－1，故E(C O)＝ 1 076 kJ·mol－1，则断开1 mol C O键需提供的最低能量为1 076 kJ。 化学键 H—H C—H C—O O—H E/(kJ·mol－1) 436 413 343 465 2．CO2合成甲醇 二氧化碳捕获技术用于去除气流中的二氧化碳或者分离出二氧化碳作为气体产物，其中CO2催化合成甲醇是一种很有前景的方法。如下图所示为该反应在无催化剂及有催化剂时的能量变化。 (1)从图可知，有催化剂存在的是过程________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。 (2)根据图示可知，图中CO2催化合成甲醇的反应属于________(填“放热”或“吸热”)反应。 (3)关于CO2催化合成甲醇的反应，下列说法中合理的是________(填字母)。 a．该反应中所有原子都被用于合成甲醇 b．该反应可用于CO2的转化，有助于缓解温室效应 c．使用催化剂可以使反应放出更多热量 d．降温分离出液态甲醇和水，将剩余气体重新通入反应器，可以提高反应速率 提示：(1)催化剂可以降低反应活化能，据图可知过程Ⅱ的活化能更低，有催化剂存在。(2)据图可知1 mol CO2(g)与3 mol H2(g)完全反应生成CH3OH(g)和H2O(g)，放出49.0 kJ的热量，所以该反应为放热反应。(3)根据反应方程式可知该反应中除了生成甲醇还有水生成，故a错误；CO2会加剧温室效应，该反应可以将二氧化碳利用起来转化为甲醇，有助于缓解温室效应，故b正确；催化剂只改变反应的活化能，不影响反应的反应热，故c错误；降温，同时减少了反应物和生成物的浓度，所以反应速率降低，故d错误。 探究目标(二)　合成甲醇适宜反应条件的研究 已知利用CO2和氢气合成甲醇，反应如下： CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)(称为反应Ⅰ)。 (1)在一定条件下测得不同的H2和CO2投料比与体系中CO2的转化率及甲醇的产率关系如下。 注：α为转化率，φ为产率，反应条件为温度553 K、总压2 MPa、无催化剂。 n(H2)∶n(CO2) 2 3 5 7 α(CO2)/% 11.63 13.68 15.93 18.7