专题6 化学反应与能量变化 专题知识体系构建与核心素养提升 （课件）-【步步高】2023-2024学年高一化学必修第二册学习笔记（苏教版2019）

专题知识体系构建与核心素养提升 专题6 内容索引 知识体系构建 核心素养提升 知识体系构建 返回 核心素养提升 1.变化观念与平衡思想 通过本专题的学习，让学生知道化学反应过程中不但有物质变化，而且伴随着能量变化，能量变化也可以是多样的，化学反应速率受温度、反应物浓度、催化剂等外界条件的影响，增强化学反应是动态变化的观念。通过原电池原理和可逆反应的学习，让学生建立起平衡的思维模型，知道原电池中正负极得失电子守恒；对一定条件下的可逆反应，当v正＝v逆时，反应达到平衡，此时反应体系中各组分浓度保持不变，增强平衡思想的培养。 例1 　在1×105Pa和298 K时，将1 mol气态AB分子解离成气态A原子和B原子所需要的能量称为键能(kJ·mol－1)。下面是一些共价键的键能(已知N2分子中有一个N≡N键，氨分子中有三个相同的N—H键)： 共价键 H—H N≡N N—H 键能/(kJ·mol－1) 436 945 391 (1)根据上表中的数据判断工业合成氨的反应N2(g)＋3H2(g)　　2NH3(g)是______(填“吸热”或“放热”)反应。 放热 化学反应的实质就是反应物中化学键断裂、生成物中化学键形成的过程，断裂化学键吸收能量，形成化学键放出能量。N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)的反应中断裂化学键共吸收的能量为945 kJ＋3×436 kJ＝ 2 253 kJ，形成化学键共放出的能量为2×3×391 kJ＝2 346 kJ，所以该反应为放热反应。 (2)在298 K时，取1 mol氮气和3 mol氢气放入一密闭容器中，在催化剂存在下进行反应。理论上(假设完全反应生成2 mol NH3)放出或吸收的热量为Q1，则Q1的数值为____ kJ。 93 理论上放出的热量为2 346 kJ－2 253 kJ＝93 kJ。 (3)实际生产中，放出或吸收的热量为Q2，Q1与Q2比较，正确的是____ (填字母)。 A.Q1>Q2　　　B.Q1<Q2　　　C.Q1＝Q2 你作出此选择的原因是________________________________________ ______________________________________________________________________________。 A 该反应为可逆反应，在密闭容器中反应达 到平衡时，1 mol N2和3 mol H2不能完全反应生成2 mol NH3，因而放出的热量小于93 kJ 例2 　利用NO2平衡混合气体遇热颜色加深、遇 冷颜色变浅来指示放热过程和吸热过程。 ①按图所示连接实验装置。 ②向甲烧杯中加入一定量的CaO固体，此时 烧瓶中NO2平衡混合气体的颜色变深；向乙烧杯中加入NH4NO3晶体，此时烧瓶中NO2平衡混合气体的颜色变浅。 回答下列问题： (1)CaO与水反应的化学方程式为______________________，该反应为_____(填“吸热”或“放热”)反应。 CaO＋H2O===Ca(OH)2 放热 CaO溶于水时发生的反应CaO＋H2O===　Ca(OH)2为放热反应。 (2)NH4NO3晶体溶于水时，乙烧杯内温度_____(填“升高”或“降低”)。NH4NO3溶于水_____(填“是”或“不是”)吸热反应。 降低 不是 NH4NO3晶体溶于水时吸热，乙烧杯内温度降低，但不是吸热反应，因为NH4NO3晶体溶于水无新物质生成，不是化学反应。 (3)查阅资料知，NO2平衡混合气体中存在可逆反应 2NO2(g)　　N2O4(g)，已知NO2为红棕色，N2O4为 无色。结合实验知，当温度升高时，平衡______ (填“未被破坏”或“被破坏”)，此时反应速率_____(填“增大” “减小”或“不变化”)。混合气体的颜色不变_____(填“能”或“不能”)证明反应已达到平衡状态。 被破坏 增大 能 两烧杯中的现象说明，改变温度能使可逆反应2NO2(g)　　N2O4(g)的平衡被破坏。升高温度，反应速率增大。当混合气体颜色不变时，说明NO2的浓度不再变化，能证明反应已达到平衡状态。 2.科学态度与社会责任 通过本专题的学习，让学生理解化学反应都伴随着能量变化，可以将化学能转化为热能、电能等。因此可以合理利用传统能源，大力开发新能源，实现“绿色环保”理念，形成简约适度、绿色低碳的发展模式。通过对化学反应速率及限度的学习，让学生理解在工业生产中，可以通过选择适当条件，加快反应速率，提高产品产率，如控制变量，实现工业生产的最佳产能，降低能耗，减少污染，从而促进社会的可持续发展。 例3 　汽车排放的尾气为大气污染源之一，目前，可利用以下化学原理处 理尾气：2NO＋2CO　　 　2CO2＋N2。 (1)写出CO2的结构式：__________。 催化剂 O==C==O CO2为直线形分子，其结构式为O==C==O。 (2)一定条件下，在容积固定的容器中进行上述反应，CO浓度与时间关系如图所示： 则反应速率v(a)、v(b)、v(c)的大小关系是________________。 v(a)＞v(b)＝v(c) 反应开始时反应物的浓度最大，故反应速率最大，当反应达到平衡时，反应速率保持不变。 (3)为研究如何提高该转化过程的反应速率，某课题组进行了以下实验探究。 [资料查阅] A.不同的催化剂对同一反应的催化效率不同； B.使用等质量的同种催化剂时，催化剂的比表面积对催化效率有影响。 [实验设计] 课题组为探究某些外界条件对汽车尾气转化反应速率影响规律，设计了以下对比实验： 实验编号 实验目的 T/℃ NO初始浓度/(mol·L－1) CO初始浓度/(mol·L－1) 同种催化剂的比表面积/(m2·g－1) c(CO)不变时所用的时间/min Ⅰ 参照实验 280 6.50×10－3 4.00×10－3 80 t Ⅱ   280 6.50×10－3 4.00×10－3 120 0.5t Ⅲ   360 6.50×10－3 4.00×10－3 80 0.2t [结论] ①实验编号Ⅱ的实验目的为____________________________________ ________。 ②课题中探究外界条件对汽车尾气转化反应速率影响的另一因素是______，且_________反应速率将______(填“增大”“减小”或“无影响”)。 探究同种催化剂的比表面积对反应速率 的影响 温度 升高温度 增大 例4 　电池是人类生产和生活中重要的能量来源，电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。 (1)依据NaOH与HCl的反应原理设计原电池，你认为是否可行？_____ (填“是”或“否”)，理由是_________________________________。 否 NaOH与HCl的反应不是氧化还原反应 设计成原电池的反应需为氧化还原反应，而NaOH与HCl的反应不是氧化还原反应，故不可行。 (2)一种以肼(N2H4)为液体燃料的电池装 置如图所示。该电池用空气中的氧气作 氧化剂，KOH作电解质。负极反应式为 ______________________________，正 极反应式为_______________________。 N2H4－4e－＋4OH－===N2＋4H2O O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 燃料电池中，通入燃料的电极通常为负极，通入氧气的一极为正极，则通入液体燃料肼(N2H4)的一极为负极，负极发生氧化反应，由图可知负极上有N2生成，电极反应式为N2H4－4e－＋ 4OH－===N2＋4H2O；通入氧气的一极为正极，正极发生还原反应，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。 (3)Li­-SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4­-SOCl2。电池的总反应可表示为4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2↑。请回答下列问题： ①电池的负极材料为_____。 锂 从电池反应4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2↑，可以看出，Li由0价升高到＋1价，所以电池的负极材料为锂。 ②电池正极发生的电极反应为______________________________。 2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑ SOCl2中的S元素显＋4价，产物中S为0价，所以一部分SOCl2中的S元素得电子生成S，一部分SOCl2生成SO2，同时氯元素转化为Cl－，电池正极发生的电极反应为2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑。 返回 $$