专题6 化学反应与能量变化 总结提升（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年高中化学必修第二册（苏教版2019）

专题6 化学反应与能量变化 专题6 化学反应与能量变化 化学 必修 第二册 S 考点一　化学反应速率和化学反应限度的图像分析 化学反应速率与化学反应限度问题常以图像题的形式出现，在相关图像的平面直角坐标系中，可能出现的物理量有物质的量、浓度、压强、时间等。这类问题要按照“一看、二想、三判断”这三个步骤来分析解答。 专题6 化学反应与能量变化 化学 必修 第二册 S (1)“一看”——看图像 ①看面：理解各坐标轴所代表量的意义及曲线所示的是哪些量之间的关系。 ②看线：分清正反应和逆反应，分清突变和渐变、小变和大变；理解曲线“平”与“陡”即斜率大小的意义；理解曲线的变化趋势并归纳出规律。若图中有拐点，可按照先拐先平的规律，即较早出现拐点的曲线所表示的反应先达到平衡，对应的温度高、压强大。 专题6 化学反应与能量变化 化学 必修 第二册 S ③看点：理解曲线上点的意义，特别是某些特殊点，如坐标轴的交点、几条曲线的交叉点、极值点、转折点等。分清反应物和生成物，浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物。 ④看辅助线：做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。 专题6 化学反应与能量变化 化学 必修 第二册 S (2)“二想”——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的影响以及对正、逆反应速率的影响规律等。 (3)“三判断”——利用有关规律，结合图像，通过对比分析，做出正确判断。 专题6 化学反应与能量变化 化学 必修 第二册 S 【例1】 一定温度下，在2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示。下列描述正确的是(　　) A.t min时该反应达到化学平衡状态 B.反应开始到10 min，用X表示的反应速率为0.079 mol·L－1·min－1 C.反应开始到10 min时，Y的转化率为79% D.反应的化学方程式为X(g)＋2Y(g)===3Z(g) C 专题6 化学反应与能量变化 化学 必修 第二册 S 解析： 专题6 化学反应与能量变化 化学 必修 第二册 S 1．向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，使反应SO2(g)＋NO2(g)===SO3(g)＋NO(g)在一定条件下达到平衡，正反应速率随时间变化的曲线如图所示。由图可得出的正确结论是(　　) A.反应在c点达到平衡状态 B.反应物浓度：a点小于b点 C.反应物的总能量低于生成物的总能量 D.Δt1＝Δt2时，SO2的转化率：a～b段小于b～c段 D 专题6 化学反应与能量变化 化学 必修 第二册 S 解析： 化学平衡状态的标志是各物质的浓度不再改变，其实质是正反应速率等于逆反应速率，且保持不变，c点对应的正反应速率显然还在改变，故反应未达到平衡，A错误；a到b时正反应速率增加，反应物浓度不断减小，B错误；随着反应的进行，反应物浓度减小，但正反应速率增大，说明体系温度升高，正反应是放热反应，即反应物的总能量高于生成物的总能量，C错误；因为反应一直正向进行，且a～c段正反应速率一直在增大，故SO2的转化率：a～b段小于b～c段，D正确。 专题6 化学反应与能量变化 化学 必修 第二册 S 2．鱼浮灵是一种化学增氧剂，主要成分为过氧碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)，分别在等体积过氧化氢溶液中加入少量Na2CO3、NaCl和NaOH固体探究鱼浮灵增氧原理，实验结果如图所示。下列说法不正确的是(　　) C 专题6 化学反应与能量变化 化学 必修 第二册 S A.Na2CO3对H2O2的分解有促进作用 B.加入NaCl后溶液溶解氧变化不明显 C.H2O2分解随pH增大而持续加快 D.鱼浮灵使用时应根据pH控制投放量 专题6 化学反应与能量变化 化学 必修 第二册 S 解析： 由图可知，加入Na2CO3后水中的溶解氧增多，故说明加入Na2CO3后促进了H2O2的分解，A正确；在H2O2溶液中加入氯化钠后，溶液中溶解氧不变，即加入氯化钠后溶液溶解氧变化不明显，B正确；根据H2O2溶液加NaOH固体图可知，随着溶液pH增大，溶解氧先增大后减小，故H2O2溶液的分解并不是随pH的增大而持续加快，C错误；根据H2O2溶液加NaOH固体图可知，溶液pH对鱼浮灵中H2O2溶液的分解速率有影响，故应根据溶液的pH来决定鱼浮灵的投放量，D正确。 专题6 化学反应与能量变化 化学 必修 第二册 S 3．一定条件下铁可以和CO2发生反应：Fe(s)＋CO2(g)⥫⥬FeO(s)＋CO(g)。一定温度下，向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体，反应过程中CO2气体和CO气体的浓度与时间的关系如图所示。 (1)t1 min时，正、逆反应速率的大小关系为v正____v逆(填“＞”“＜”或“＝”)。 ＞ 专题6 化学反应与能量变化 化学 必修 第二册 S (2)4 min内，CO2的转化率为________；CO的平均反应速率v(CO)＝______________________。 (3)下列条件的改变能减小其反应速率的是________(填标号，下同)。 ①降低温度 ②减少铁粉的质量 ③保持压强不变，充入He使容器的体积增大 ④保持容积不变，充入He使体系压强增大 71.4% 0.125 mol·L－1·min－1 ①③ 专题6 化学反应与能量变化 化学 必修 第二册 S (4)下列描述能说明上述反应已达平衡状态的是________。 ①v(CO2)＝v(CO) ②单位时间内生成n mol CO2的同时生成n mol CO ③容器中气体的压强不随时间变化而变化 ④容器中气体的平均相对分子质量不随时间变化而变化 ②④ 专题6 化学反应与能量变化 化学 必修 第二册 S 解析： 专题6 化学反应与能量变化 化学 必修 第二册 S (3)降低温度，化学反应速率减小，①正确；因为铁粉是固体，减少铁粉的质量不影响化学反应速率，②错误；保持压强不变，充入He使容器的体积增大，相当于减小反应物和生成物的浓度，化学反应速率减小，③正确；保持容积不变，充入He使体系压强增大，但不影响反应物和生成物的浓度，所以化学反应速率不变，④错误。 解析： 专题6 化学反应与能量变化 化学 必修 第二册 S (4)当v正(CO2)＝v逆(CO)时，说明化学反应达到平衡状态，而v(CO2)＝v(CO)不代表正、逆反应速率的关系，不能由此确定化学反应是否达到平衡，①错误；单位时间内生成n mol CO2的同时生成n mol CO，说明化学反应的正、逆反应速率相等，②正确；由反应Fe(s)＋CO2(g)===FeO(s)＋CO(g)知，该反应是反应前后气体体积相等的反应，压强始终不变，③错误；因为气体的平均相对分子质量与气体的质量和气体的物质的量有关，该反应气体的物质的量不变，质量变化，当容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化时，说明化学反应达到平衡状态，④正确。 解析： 专题6 化学反应与能量变化 化学 必修 第二册 S 1．平衡标志 考点二　化学平衡标志 专题6 化学反应与能量变化 化学 必修 第二册 S 2．化学平衡状态判断“三关注”“一等一不变” (1)三关注： ①关注反应条件，是恒温恒容，恒温恒压，还是绝热恒容容器； ②关注反应特点，是等体积反应，还是非等体积反应； ③关注特殊情况，是否有固体参加或生成，或固体的分解反应。 (2) 专题6 化学反应与能量变化 化学 必修 第二册 S 【例2】 在一个体积固定的密闭容器中，进行的可逆反应A(s)＋3B(g)⥫⥬3C(g)。下列叙述中表明可逆反应一定达到平衡状态的是(　　) ①C的生成速率与C的分解速率相等；②单位时间内生成a mol A，同时生成3a mol B；③B的浓度不再变化；④混合气体总的物质的量不再发生变化；⑤A、B、C的物质的量之比为1∶3∶3；⑥混合气体的密度不再变化 A.①②③ B．①③④⑥ C.①③⑥ D．①③④ C 专题6 化学反应与能量变化 化学 必修 第二册 S 解析： C的生成速率与C的分解速率相等，说明正、逆反应速率相等，①正确；化学反应速率之比等于化学计量数之比，无论是否达到平衡状态，都存在单位时间内生成a mol A，同时生成3a mol B，②错误；当反应达到化学平衡状态时，各物质的浓度不变，③正确；气体反应物与气体生成物的化学计量数之和相等，无论是否达到平衡状态，混合气体总的物质的量都不变，④错误；平衡时各物质的物质的量之比取决于起始配料比以及转化的程度，不能作为判断是否达到平衡状态的依据，⑤错误；A为固体，当气体的总质量不变时，反应达到平衡状态，⑥正确。 专题6 化学反应与能量变化 化学 必修 第二册 S 4．在恒温下的密闭容器中，有可逆反应：2NO＋O2⥫⥬2NO2(正反应为放热反应)，不能说明已经达到平衡状态的是(　　) A.正反应生成NO2的速率和逆反应生成O2的速率相等 B.反应容器中压强不变 C.混合气体颜色深浅保持不变 D.混合气体的平均相对分子质量不随时间变化而变化 A 专题6 化学反应与能量变化 化学 必修 第二册 S 解析： 该反应是一个反应前后气体物质的量不相等的反应，因此混合气体的平均相对分子质量、压强以及颜色保持不变，即说明达到平衡。A中表示的速率虽然方向相反，但速率之比不等于化学计量数之比，即应该是正反应生成NO2的速率和逆反应生成O2的速率的2倍相等，A错误。 专题6 化学反应与能量变化 化学 必修 第二册 S 5．反应N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g) 反应放热，若在恒压绝热的容器中发生，下列选项表明一定已达平衡状态的是(　　) A.容器内的温度不再变化 B.容器内的压强不再变化 C.相同时间内，断开H—H键的数目和生成N—H键的数目相等 D.容器内气体的浓度为c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2 A 专题6 化学反应与能量变化 化学 必修 第二册 S 解析： 绝热容器，温度不再改变，说明正、逆反应速率相等，该反应达到平衡状态，A正确；该反应在恒压条件下进行，压强始终不变，不能根据压强判断平衡状态，B错误；相同时间内，断开H—H键的数目和生成N—H键的数目相等，表示的都是正反应，且不满足计量数关系，无法判断是否达到平衡状态，C错误；容器内气体的浓度为c(N2)∶c(H2)∶ c(NH3)＝1∶3∶2时，无法判断各组分的浓度是否发生变化，则无法判断平衡状态，D错误。 专题6 化学反应与能量变化 化学 必修 第二册 S 考点三　原电池电极反应书写 1．书写电极反应的原则 电极反应遵循质量守恒、得失电子守恒及电荷守恒，遵循离子方程式的书写规则，两电极反应相加得电池总化学(或离子)方程式。 专题6 化学反应与能量变化 化学 必修 第二册 S 专题6 化学反应与能量变化 化学 必修 第二册 S ④将两电极反应相加(注意两极得失电子数相等)可得电池总反应式。 (2)类型二　题目给出原电池的总反应式 ①分析原电池总反应式中各元素的化合价变化情况，找出氧化剂及其对应的还原产物，氧化剂发生的反应即为正极反应；找出还原剂及其对应的氧化产物，还原剂发生的反应即为负极反应。 ②当氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物由多种元素组成时，还应考虑电解质是否参与了反应。 ③若有一个电极反应较难写出，可先写出较易写出的电极反应，然后再用总反应式减去该电极反应即得到另一电极反应。 专题6 化学反应与能量变化 化学 必修 第二册 S 【例3】 某化学兴趣小组的同学为了探究铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果如下： 编号 电极材料 电解质溶液 电流计指针偏转方向 1 Fe、Al 稀硫酸 偏向Fe 2 Al、Mg 稀硫酸 偏向Al 3 Al、石墨 稀硫酸 偏向石墨 4 Al、Mg NaOH溶液 偏向Mg 专题6 化学反应与能量变化 化学 必修 第二册 S 根据上表记录的实验现象，回答下列问题： (1)实验1、2中铝的作用是否相同？_____________________________ __________________________________________________。 写出实验1中铝电极上发生的电极反应：___________________。实验2中，镁为____极，电极反应为_____________________。 实验1、2中铝的作用不同，实验 1中铝作原电池的负极，实验2中铝作原电池的正极 Al－3e－===Al3＋ 负 Mg－2e－===Mg2＋ 专题6 化学反应与能量变化 化学 必修 第二册 S (2)实验3中，铝为____极，石墨为____极，电池总反应式为________ _________________________。 (3)实验4中，铝为____极，原因为_____________________________，负极的电极反应为_______________________________________。 负 正 2Al＋ 3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑ 负 铝可以和氢氧化钠溶液发生反应 专题6 化学反应与能量变化 化学 必修 第二册 S 解析： (1)由实验1、2的现象可知，实验1中Al为原电池的负极，实验2中Al为原电池的正极。实验1中铝电极上发生的电极反应为Al－3e－===Al3＋；实验2中镁为负极，电极反应为Mg－2e－===Mg2＋。(2)由实验3的现象可知，Al为原电池的负极，石墨为原电池的正极，负极发生氧化反应，电极反应为2Al－6e－===2Al3＋，正极发生还原反应，电极反应为6H＋＋ 6e－===3H2↑，电池总反应式为2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑。 专题6 化学反应与能量变化 化学 必修 第二册 S 解析： 专题6 化学反应与能量变化 化学 必修 第二册 S 6．铅蓄电池是化学电源，其电极材料分别是Pb和PbO2，电解液为稀硫酸。工作时该电池总反应式为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。根据上述情况判断： (1)工作时，电解质溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (2)工作时，电解质溶液中的阴离子移向____极(填“正”或“负”，下同)。 (3)电流方向从____极流向____极。 增大 负 正 负 专题6 化学反应与能量变化 化学 必修 第二册 S (4)写出负极的电极反应：____________________________。 (5)当铅蓄电池向外电路提供1 mol电子时，理论上负极板的质量增加________g。 48 专题6 化学反应与能量变化 化学 必修 第二册 S 解析： 专题6 化学反应与能量变化 化学 必修 第二册 S 7．(1)由Fe、Cu与稀硫酸组成的原电池中，负极反应为____________ ______，正极反应为_________________，电池总反应为_______________ ________。 (2)由Pb、Cu与稀盐酸组成的原电池，其正极反应为______________ ______ ，负极反应为___________________。 Fe－2e－=== Fe2＋ 2H＋＋2e－===H2↑ Fe＋2H＋===Fe2＋ ＋H2↑ 2H＋＋2e－=== Pb－2e－===Pb2＋ H2↑ 专题6 化学反应与能量变化 化学 必修 第二册 S 解析： (1)Fe作负极，电极反应为Fe－2e－===Fe2＋；Cu作正极，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，电池总反应为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。 (2)由Pb、Cu与稀盐酸组成的原电池，正极为Cu，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑；负极为Pb，电极反应为Pb－2e－===Pb2＋。 专题6 化学反应与能量变化 化学 必修 第二册 S 8．ZPower电池使用锌聚合物作为负极和银纳米颗粒作为正极，其安全性类似于传统的碱性电池，并且其材料95%可回收，该电池的容量比同体积的锂电池高30%。银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充、放电过程可表示为2Ag＋Zn(OH)2 Ag2O＋Zn＋H2O。根据上述信息回答下列问题： (1)电池在放电时，作为负极的是______，正极反应为_____________ ______________________。 Zn Ag2O＋H2O ＋2e－===2Ag＋2OH－ 专题6 化学反应与能量变化 化学 必修 第二册 S (2)该电池属于________(填“酸”“碱”或“中”)性电池。 (3)充电时的能量转化形式：由________能转化为________能。 碱 电 化学 专题6 化学反应与能量变化 化学 必修 第二册 S 解析： (1)根据总反应式可知，逆过程为放电过程，故被氧化的Zn为负极，Ag2O为正极。(2)从产物分别为金属氧化物和氢氧化物来看，该电池的电解质溶液应为碱性。 专题6 化学反应与能量变化 化学 必修 第二册 S 9．科学家预言，燃料电池是21世纪获得电子的重要途径。一种甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作电极催化剂，在硫酸电解液中直接加入净化后的甲醇，同时向一个电极通入空气。已知电池放电时发生反应的化学方程式：2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O。 请回答下列问题： (1)在硫酸电解液中，CH3OH失去电子，该电池的正极发生的反应是_________________________；负极发生的反应是_____________________ _______________。 O2＋4H＋＋4e－===2H2O CH3OH＋H2O－6e－ ===CO2 ＋6H＋ 专题6 化学反应与能量变化 化学 必修 第二册 S (2)电解液中的H＋向______极移动；向外电路释放电子的电极是_____极。 (3)比起直接燃烧燃料产生电力，使用燃料电池有许多优点，其中主要有两点：首先燃料电池的能量转化效率高，其次___________________。 正 负 减少空气污染 专题6 化学反应与能量变化 化学 必修 第二册 S 解析： (1)书写电极反应方程式注意电解质溶液的酸碱性，本题是酸性溶液。(2)由电极反应可知，H＋在正极消耗，在负极生成，所以向正极移动。 (3)燃料电池除能量转化率高外，还减少了大气污染。 专题6 化学反应与能量变化 化学 必修 第二册 S 阶段质量评价(六) 谢谢观看！ 到10 min时该反应达到化学平衡状态，A错误；反应进行到10 min 时，X、Y均减少了0.79 mol，Z增加了1.58 mol，用X表示的反应速率为＝0.039 5 mol·L－1·min－1，反应的化学方程式为X(g)＋Y(g)===2Z(g)，B、D 错误；反应开始到10 min时Y的转化率为×100%＝79%，C正确。 (1)因为t1 min时化学反应没有达到平衡，反应仍然向正反应方向进行，所以正反应速率大于逆反应速率，即v正＞v逆。 (2)根据图像分析4 min内CO2的变化量为0.7 mol·L－1－0.2 mol·L－1＝0.5 mol·L－1，转化率为×100%≈71.4%；CO在4 min内的变化量为0.5 mol·L－1，则4 min内的平均反应速率为v(CO)＝＝0.125 mol·L－1·min－1。 2．书写电极反应的基本类型 (1)类型一　题目给定原电池的装置图，未给总反应式 ①首先找出原电池的正、负极，即分别找出氧化剂和还原剂。 ②结合电解质判断出还原产物和氧化产物。 ③遵循氧化还原反应离子方程式的配平原则，写出电极反应(注意：电极产物能否与电解质溶液共存，如铅蓄电池的负极铅失电子变为Pb2＋，但Pb2＋与硫酸溶液中的SO不共存，因而负极的电极反应为Pb－2e－＋SO===PbSO4)。 Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O (3)由实验4的现象可知，Mg作正极，Al作负极，因为Al可以和NaOH溶液发生自发的氧化还原反应，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，负极电极反应为Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O。 Pb＋SO－2e－===PbSO4 由铅蓄电池工作时的总反应式可知Pb为负极，负极反应为Pb－2e－＋SO===PbSO4，PbO2为正极，正极反应为PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O。由于电池工作时，不断消耗H2SO4且生成水，使H＋的浓度减小，故pH增大；阴离子移向负极，电流方向与电子移动方向相反，由正极到负极；当外电路中通过1 mol电子时，根据PbPbSO4，则负极增重为0.5 mol SO的质量，即48 g。 $$