第01讲 化学反应与能量变化（暑假复习讲义）新高二化学苏教版

第01讲 化学反应与能量变化 内容导航 考点聚焦：紧扣考试命题常考点，有的放矢 重点速记：知识点和关键点梳理，查漏补缺 难点强化：难点内容标注与讲解，能力提升 复习提升：基础巩固+提升专练，全面突破 1．能从内因、外因两方面认识化学反应速率； 2．学会运用控制变量方法研究影响化学反应速率的因素； 3．初步建立变化观念与平衡思想，能运用动态平衡的观点看待和分析化学变化； 4．认识化学反应速率的研究在生产、生活中的重要作用； 5．能正确表示化学反应中热的释放或吸收； 6．能从宏观与微观相结合的角度解释化学反应中的能量变化； 7．能运用化学计量单位定量分析化学变化伴随的能量转化； 8．能利用化学反应中的能量变化解决生产、生活中的简单问题； 9．能理解化学能与其他形式能量的转化； 10．认识化学能转化为电能的原理及其在生产、生活中的应用。 一、化学反应速率 1．化学反应速率的表示方法 (1)化学反应速率可用__________________________________________________来表示。 表达式为：v＝__________或v＝__________。 (2)常用单位：____________________。 2．化学反应速率的计算和比较 (1)化学反应速率的计算 对于同一个化学反应，用不同物质的浓度变化表示的反应速率之比等于相应物质在反应方程式中的______________之比。即：对于反应aA＋bB=cC＋dD(A、B、C、D均不是固体或纯液体)，v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)∶Δn(D)＝Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(C)∶Δc(D)＝_____________。 (2)化学反应速率的比较 ①归一法：将不同物质表示的速率换算成__________表示的反应速率，再进行比较。 ②比值法：将不同物质表示的反应速率除以化学计量数，反应速率与对应物质的化学计量数之比越大，它的反应速率__________。如反应aA(g)＋bB(g)=cC(g)＋dD(g)，可以通过比较不同情况下、、、的相对大小，该比值越大，化学反应速率__________。 3．影响化学反应速率的因素 (1)内因：化学反应速率的大小主要取决于__________。 (2)影响化学反应速率的外界因素 ①浓度：当其他条件不变时，反应物浓度越大，反应速率________。 a．只适用于有_______参加或在_______中进行的化学反应。 b．固体或纯液态物质的浓度是一个_______，改变其用量，对化学反应速率_______。 ②温度：当其他条件不变时，升高温度，反应速率_______。 a．对任何化学反应都适用，且不受______________的影响。 b．不论是吸热反应还是放热反应，升高温度都能_______化学反应速率，降低温度都能_______化学反应速率。 ③压强：当其他条件不变时，增大压强（缩小容器体积），反应速率_______。 有气体参加的反应，改变压强对反应速率的影响实质是改变_______，使反应物的_______改变。 a．压缩体积或恒容充入反应物，使压强_______，都能_______化学反应速率。 b．体积不变，充入不参与反应的气体。虽然总的压强增大，但反应物浓度_______变化，故化学反应速率_______。 c．体积可变的恒压容器，充入不参与反应的气体。虽然压强不变，但容器体积_______，反应物浓度_______，故化学反应速率_______。 ④催化剂：当其他条件不变时，使用适当的催化剂能显著地_______化学反应速率。 ⑤其他因素： a．增大固体反应物的接触面积：固体颗粒越小，其单位质量的表面积_______，与其他反应物的接触面积_______，化学反应速率_______。 b．反应物状态：一般来说，配成溶液或反应物是气体，都能_______反应物之间的接触面积，有利于_______反应速率。 二、化学反应的限度 化学平衡状态 1．可逆反应 (1)概念：在_______条件下，既能向_______方向又能向_______方向进行的化学反应。在书写化学方程式时，可逆反应用符号“表示。 (2)可逆反应的特点 ①正反应和逆反应发生的条件_______。若正向进行和逆向进行的反应所需要的条件不同，不能称为可逆反应。 ②正、逆反应_______存在，_______进行。 ③反应不能进行彻底，反应物和生成物_______。 ④能量转化互逆。若正反应吸收能量，则逆反应_______能量。 2．化学平衡状态 (1)概念：在一定条件下，_______反应进行到一定程度时，___________________________________相等，____________________________不再发生变化，这种状态称为化学平衡状态。 (2)特征： ①逆：只有_______反应才能在一定条件下建立化学平衡状态。 ②等：反应达到平衡时，v正_______v逆。 ③动：化学平衡状态是一种_______平衡。达到平衡状态时，正反应和逆反应都依然在进行。 ④定：达到平衡状态时，反应混合物的组成____________。 ⑤变：当反应条件发生改变时，原有的平衡状态打破，一段时间后反应会达到新的____________。 三、放热反应与吸热反应 1．概念：把_______热的化学反应称为放热反应，把_______热的化学反应称为吸热反应。 2．常见的放热反应和吸热反应 (1)常见的放热反应 ①所有的_______反应：剧烈的发光、发热的化学反应。如：木炭、H2、CH4等在氧气中的燃烧，H2在Cl2中的燃烧。 ②______________反应：H＋＋OH－===H2O。 ③大多数的_______反应，例外：C＋CO22CO(吸热反应)。 ④铝热反应：如____________________________。 ⑤活泼金属与酸或H2O放出氢气的反应：如Mg＋2H＋===______________。 ⑥物质的缓慢氧化。 (2)常见的吸热反应 ①铵盐与碱的反应：如2NH4Cl+Ca(OH)2____________________________。 ②大多数的分解反应：如____________________________。 ③CO2+C______________、______________（制取水煤气）； ④以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应：如CO＋CuO______________。 ⑤需要_______加热的反应。 3．热化学方程式 (1)概念：定量表示一个特定的化学反应中_______或_______热的化学方程式。化学反应过程中_______或_______的热用ΔH表示，单位：___________。 (2)意义：不仅表明了化学反应中的_______变化，也表明了化学反应中的_______变化。 (3)热化学方程式的书写 ①热化学方程式中要标明所有物质的状态，用_____、_____、_____分别代表气态、液态、固态。 ②热化学方程式中各物质前的化学计量数不表示分子个数，只表示___________。热化学方程式中各物质的化学计量数可以是整数，也可以是_______，但必须是_____________或______________。 ③由于ΔH与反应已完成的各物质的物质的量有关，所以热化学方程式中的化学计量数与ΔH的值相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH也_______。例如： CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH ＝－890 kJ·mol－1 CH4(g)＋O2(g)=CO2(g)＋H2O(l)　ΔH＝_______ kJ·mol－1 ④可逆反应的ΔH含义：不论化学反应是否可逆，热化学方程式中的反应热ΔH表示反应_____________时的能量变化。 例如：N2 (g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1是指1 mol N2(g)和3 mol H2(g) _______转化为2 mol NH3(g)时放出的热量为92.4 kJ。 4．化学反应的能量变化与物质内部能量的关系 (1)从物质内部能量分析化学反应过程 化学反应的过程可看作“储存”在物质内部的能量(_______能)转化为热能、电能或光能等形式释放出来，或者是热能、电能或光能等转化为物质内部的能量(_______能)被“储存”起来的过程。 (2)化学反应的能量变化与物质内部能量的关系 图Ⅰ中反应物的总能量_______生成物的总能量，反应_______能量；图Ⅱ中反应物的总能量_______生成物的总能量，反应_______能量。 5．从化学键角度解释化学反应中的能量变化 物质发生化学反应时，断开化学键时需要_______能量，形成化学键时需要_______能量。 化学反应中的能量变化如图所示： ①若E1>E2，表示断开化学键所吸收的能量_______形成化学键所放出的能量，反应过程_______能量。 ②若E1<E2，表示断开化学键所吸收的能量_______形成化学键所放出的能量，反应过程_______能量。 6．利用键能估算化学反应中的能量变化 (1)共价键的键能： ①共价键的键能是指断开气态物质中_______某种共价键生成气态原子需要吸收的能量，共价键的键能越大，共价键越_______。 ②共价键键能的意义： 如：H-H的键能为436.4kJ·mol-1，则H2(g)=2H(g)，ΔH＝_______kJ·mol－1。 (2)利用键能估算化学反应的反应热 ΔH＝反应物_______化学键吸收的总能量—生成物_______化学键放出的总能量 四、燃料燃烧释放的能量 1．燃料的热值 热值是指一定条件下___________的可燃物__________所放出的热。热值的单位是_______。常见的燃料中，热值最大的是_______，其次是_______，较小的是______________。 2．常见能源与新型能源 (1)常规能源（化石能源）：_____________________等能源，称为常规能源。 (2)新型能源：新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的_______能源，包括：_______、生物质能、_______、_______、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能等。此外还有氢能、沼气、酒精、甲醇等。 (3)重点开发的能源：太阳能、风能、生物质能、潮汐能、地热能、氢能和核能等。 3．化石燃料燃烧对环境的影响及解决方法 (1)化石燃料燃烧对环境的影响 ①煤等化石燃料燃烧常伴随着____________________________等有害物质的排放。 ②_____________________能导致酸雨。 ③燃料燃烧过程中，一般只有_______可以实现有效转化，其他部分则转化为废气排出或损耗掉，燃料使用效率不高。 (2)解决化石燃料对环境影响的方法 ①减少作为燃料的___________的开采。 ②利用化学方法将化石燃料转化为___________。 ③开发优质的新能源，氢能、水能、太阳能、风能等都是更_______、更_______的能源。 五、化学能转化为电能 1．原电池的工作原理 (1)原电池的概念：将_______转化成_______的装置称为原电池，在原电池中发生的化学反应是______________反应。 (2)工作原理：以Zn－H2SO4－Cu原电池为例 电极材料 锌 铜 电极名称 电极反应 反应类型 _______反应 _______反应 外电路电子流向 由______片（_____极）沿导线流向_____片（_____极） 内电路离子移向 溶液中_______向正极移动，在铜片上被还原为_______；溶液中_______向负极移动。 原电池总反应 2．原电池的形成条件 (1)两个_________不同的电极。 (2) _________溶液。 (3)电极、导线和电解质溶液形成____________。 (4)自发进行的____________反应。 3．原电池原理的应用 (1)加快氧化还原反应速率 如实验室用Zn和稀H2SO4(或稀HCl)反应制H2，常用粗锌，它产生H2的速率快。原因是粗锌中的杂质和锌、稀H2SO4形成_______，加快了反应，使产生H2的速率加快。 (2)比较金属的活动性强弱 原电池中，一般活动性强的金属为_____极，活动性弱的金属为_____极。例如有两种金属A和B，用导线连接后插入到稀硫酸中，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_______。 (3)设计原电池 ①将已知的氧化还原反应拆分为两个半反应：氧化反应和还原反应，从而确定电极反应。 ②结合原电池的电极反应特点和两个半反应选择电极材料和电解质溶液。 电极材料的选择：一般选择_______的金属作负极，__________金属或_______导体作正极。负极一般能与电解质溶液或电解质溶液中溶解的物质反应。 电解质溶液的选择：电解质溶液一般能与_______发生反应，或者电解质溶液中溶解的物质能与_______发生反应。 ③按要求画出原电池装置图，作必要的标注，注意形成______________。 3．钢铁的电化学腐蚀原理 (1)电解质溶液：在潮湿的空气里，钢铁表面吸附了一薄层水膜，水膜里含有少量_______、_______和_______等。 (2)电极： 钢铁里的铁和少量碳形成了无数微小的_______，其中，负极为_______，正极为_______。 (3)电极反应式： ①负极_____________________，②正极_____________________。 (4)铁锈的形成：①2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2 ②_____________________ ③Fe(OH)3脱水：铁锈主要成分_____________________。 六、化学电源 1．概念及分类 (1)利用原电池原理，将_______直接转化为_______。化学电源的能量转化率比燃料燃烧_______。 (2)化学电源有_______电池、_______电池和_______池等。_______电池用过之后不能复原，_______电池充电后能继续使用。 2．常见的化学电源 电池名称 电池组成 电池反应 锌锰干电池 锌筒为_______极，石墨棒为_______极，ZnCl2和NH4Cl作_______ Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnO(OH) 银锌纽扣电池 负极是_______，正极是_______，电解质溶液是_______溶液 Zn＋Ag2O＋H2O Zn(OH)2＋2Ag 铅蓄电池 负极是_______，正极是_______，电解质溶液是_______溶液 Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O 镍氢电池 负极是_________，正极是________，电解质溶液是_______溶液 NiO(OH)＋MHNiO＋M＋H2O(MH表示贮氢合金M中吸收结合的氢) 氢氧燃料电池 负极通_______，正极通_______，_______溶液为电解质溶液 ____________________________ 甲醇－空气燃料电池 负极通_______，正极通入_______，电解质溶液是_______溶液 2CH3OH＋3O2＋4OH－===2CO＋6H2O 七、电能转化为化学能 1．电解池： 电解池是将_______能转化为_______能的装置。 电解池中，与直流电源正极相连的电极为_______，与负极相连的电极为_______。 2．电解在物质制备中的应用 (1)电解水制取氢气和氧气：___________________________________ (2)电解饱和食盐水：___________________________________ (3)冶炼Na、Mg、Al等活泼金属（写出相应的化学方程式） ①冶炼金属钠：____________________________ ②冶炼金属镁：____________________________ ③冶炼金属铝：____________________________ (4)电解氧化铝的电极反应式： 阴极：_____________________ 阳极：_____________________ 一、化学反应速率和化学平衡的计算 1．“三段式”思维模型 一般需要写出化学方程式，列出起始量、变化量及平衡量，再根据题设信息列方程求解。如mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量分别为a mol、b mol，达到平衡后消耗A的物质的量为mx mol。 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 起始量/mol a b 0 0 变化量/mol mx nx px qx 平衡量/mol a－mx b－nx px qx 注意：①a、b也可指浓度或气体的体积、压强等。②明确量的关系：各变化量之比＝各物质的化学计量数之比。 2．四个公式——“三段式”应用 (1)反应物转化率：A的转化率＝×100%。 (2)生成物产率：C的产率＝×100%。 (3)平衡混合物某组分的百分含量＝×100%。 (4)根据阿伏加德罗定律，气体的体积分数等于其物质的量分数。 3．化学反应速率计算 (1)根据定义求化学反应速率v＝。 (2)根据关系式计算反应速率 对于同一个化学反应，用不同物质表示的化学反应速率之比等于相应物质在化学方程式中的化学计量数之比。例如：对于反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，有v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝a∶b∶c∶d。 二、化学反应速率和限度的图像分析 1．简单的速率图像及应用 2．化学反应速率和反应限度的图像综合分析 图像分析关注以下几点： (1)坐标 各坐标轴代表的意义：浓度、物质的量、气体体积、速率、时间等。 (2)曲线趋势 随着横坐标数据的增大，纵坐标如何变化，为什么会出现这样的变化，分清正、逆反应，理解曲线斜率大小的意义。 (3)关键节点 常见于有关数据的点、交点等，如坐标轴的交点、曲线的交叉点、极值点、转折点、标有数据的点等。 三、化学平衡状态的判断方法 可逆反应达到平衡状态时主要有以下两个特征：①v正＝v逆；②混合物中各组分的浓度保持不变。 以上两个特征可作为判断可逆反应达平衡的标志。归纳如下： 1．直接标志 (1)v正＝v逆 a．同一种物质的生成速率等于消耗速率； b．在化学方程式同一边的不同物质的生成速率与消耗速率之比等于化学计量数之比； c．在化学方程式两边的不同物质的生成(或消耗)速率之比等于化学计量数之比。 (2)各组分的浓度保持不变 a．各组分的浓度不随时间的改变而改变； b．各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数不随时间的改变而改变。 2．间接标志 (1)在恒温恒容条件下，反应体系中的总压强不随时间的改变而变化(适用于反应前后气体分子数不等的反应)。 (2)在恒温恒压条件下，反应体系中的总体积不随时间的改变而变化(适用于反应前后气体分子数不等的反应)。 (3)反应体系中混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化（适用于反应前后气体分子数不等的反应）。 (4)对于反应混合物中存在有颜色变化的物质的可逆反应，若体系中颜色不再改变，则反应达到平衡状态。 四、热化学方程式的书写 1．书写热化学方程式的“三步骤” (1)写——写出配平的化学方程式； (2)注——注明物质的聚集状态，g、l、s分别表示气态、液态、固态； (3)算——计算出ΔH的数值并完整写出放热、吸热数值单位。 2．化学计量数 热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数不表示微粒数，仅表示该物质的物质的量，可以是整数，也可以是分数。 3．热化学方程式中化学计量数与ΔH的关系 由于ΔH与反应完成的物质的物质的量有关，所以热化学方程式中化学式前面的化学计量数必须与ΔH相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。当反应向逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。 五、原电池的判断 1．原电池的判断方法 一看本质：原电池反应是自发进行的氧化还原反应。 二看电极：具有两个活泼性不同的电极(燃料电池的电极一般都是惰性电极)。 三看溶液：电解质溶液(一般负极材料与电解质溶液反应)。 四看回路：电极、电解质溶液构成闭合回路。 2．原电池正、负极的判断方法 六、原电池电极反应式的书写 1．原电池电极反应式书写要点 (1)正确判断原电池的负极和正极，确定两极上分别发生的具体反应。 (2)确认电极得失电子后的产物是否与电解质溶液发生反应，若能反应，则应写与电解质溶液反应后的电极反应式。 (3)在正极上，若是电解质溶液中的某种离子被还原，提供该离子的电解质无论电离难易如何，一律写离子符号(而在原电池反应中，要遵循离子方程式的书写规则，只有易溶的强电解质用离子符号表示)。 2．电极反应式的书写方法 (1)负极反应式的书写 先判断负极材料，然后再分析其反应特点，并注意电解质溶液的成分对电极产物的影响。 (2)正极反应式的书写 ①首先判断在正极发生反应的物质 当负极材料与电解质溶液能自发的发生化学反应时，在正极上发生电极反应的物质是电解质溶液中的某种微粒； 当负极材料与电解质溶液不能自发的发生化学反应时，在正极上发生电极反应的物质是溶解在电解质溶液中的O2。 ②再根据具体情况写出正极反应式，在书写时也要考虑正极反应产物是否与电解质溶液反应的问题，若参与反应也要书写叠加式。 3．充电电池电极反应式的书写 (1)先标出放电时电池总反应式电子转移的方向和数目，指出参与负极和正极反应的物质。 (2)写出一个比较容易书写的电极反应式(书写时一定要注意电极产物是否与电解质溶液共存)。 (3)在电子守恒的基础上，总反应式减去写出的电极反应式即得另一电极反应式。 4．燃料电池 (1)燃料电池中产物的判断： 碱性介质：C―→CO，其余介质：C―→CO2；酸性介质：H―→H＋，其余介质：H―→H2O。 (2)解答燃料电池题目的几个关键点 ①通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气。 ②注意介质的成分，是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。 ③通过介质中离子的移动方向，可以判断电池的正负极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。 基础巩固 1．从能源开发、环境保护、资源利用等角度分析，下列说法正确的是(　　) A．太阳能、风能、天然气和生物质能都是可再生能源 B．水煤气是一种二次能源，比煤直接燃烧污染小 C．研究采煤、采油新技术的目的就是提高产量以满足工业生产的需要 D．氢能是理想的清洁能源，目前储存与运输方便、安全 2．氢氧燃料电池可作为汽车动力能源。一种制H2的方法如图所示，该过程中(　　) A．太阳能转化为电能 B．存在化学键的断裂与生成 C．化学能转化为太阳能 D．光催化剂分解得到H2和O2 3．对于敞口容器中反应：Zn(s)＋H2SO4(aq)===ZnSO4(aq)＋H2(g)，下列叙述不正确的是(　　) A．Zn和H2SO4的总能量大于ZnSO4和H2的总能量 B．反应过程中能量变化可用如图表示 C．若将该反应设计成原电池，则Zn为负极 D．若将该反应设计成原电池，当有65 g锌溶解时，正极放出11.2 L气体(标准状况) 4．下列有关说法正确的是(　　) A．电解CuCl2溶液得到1 mol Cu，理论上转移1 mol电子 B．因为合金在潮湿的空气中易形成原电池，所以合金耐腐蚀性都较差 C．锂电池相比铝电池的比能量(单位质量的电极材料放出电能的大小)更高 D．由于Mg比Al活泼，当Mg、Al与电解质溶液构成原电池时，Mg作负极 5．反应A(g) ＋3B(g)2C(g) ＋3D(g) 在四种不同情况下的反应速率如下，则反应速率由快到慢的顺序为(　　) ①v(A)＝0.01 mol·L－1·s－1 ②v(B)＝0.06 mol·L－1·s－1 ③v(C)＝2.4 mol·L－1·min－1 ④v(D)＝3.5 mol·L－1·min－1 A．②>③>④>① B．④>②＝③>① C．②＝③>④>① D．④>①>②>③ 6．一定温度下，在恒容密闭容器中发生反应：2NO2(g)N2O4(g)。当NO2、N2O4的浓度不再变化时，下列说法正确的是(　　) A．NO2全部转化为N2O4 B．该反应达到化学平衡状态 C．NO2、N2O4 的浓度一定相等 D．消耗2 mol NO2的同时消耗2 mol N2O4 7．如图所示，电流计的指针发生偏转，同时A极的质量减小，B极上有气泡产生，C为电解质溶液，下列说法错误的是(　　) A．B极为原电池的正极 B．A、B、C分别可能为Zn、Cu和稀盐酸 C．C中阳离子向A极移动 D．A极发生氧化反应 8．一定条件下，通过反应SO2＋2CO2X＋Y可实现燃煤烟气中硫的回收，其中Y是固体单质，其余均为气体。为了测定在某种催化剂作用下的反应速率，在某温度下用超灵敏气体传感器测得不同时刻时SO2和CO的浓度如表所示。下列说法错误的是(　　) 时间/s 0 1 2 3 4 c(SO2)/(mol·L－1) 1.00 0.50 0.23 0.20 0.20 c(CO)/(mol·L－1) 4.00 3.00 2.46 2.40 2.40 A．X的化学式为CO2 B．0～1 s内，v(X)＝1.00 mol·L－1·s－1 C．该回收原理利用了SO2的还原性 D．该温度下，5 min时，c(CO)＝2.40 mol·L－1 9．运载火箭常使用偏二甲肼(C2H8N2)和液态四氧化二氮作推进剂，发生反应：C2H8N2＋2N2O4===3N2↑＋2CO2↑＋4H2O。下列说法正确的是(　　) A．断裂C2H8N2和N2O4中的化学键时放出能量 B．C2H8N2具有的能量高于N2具有的能量 C．反应物具有的总能量高于生成物具有的总能量 D．该反应中，C2H8N2作氧化剂 10．锌­空气电池具有蓄电量大、循环次数多等优点。下列说法正确的是(　　) A．电池放电时，Zn电极逐渐溶解 B．电池放电时，石墨为负极 C．电池放电时，电子由石墨电极经导线流向Zn电极 D．电池放电时，实现了电能向化学能的转化 提升专练 1．已知N2(g)和O2(g)反应生成2 mol NO(g)吸收180 kJ能量，反应过程中能量变化如图所示。下列说法正确的是(　　) A．该反应中反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量 B．1 mol NO(g)分子中的化学键断裂时要吸收632 kJ能量 C．断裂1 mol O==O键吸收的能量x值为488 D．该反应断键所吸收的能量小于成键所放出的能量 2．如图所示，曲线a和b代表N2和H2在不同条件下反应的能量变化，下列有关说法中正确的是(　　) A．a放出的热量比b多 B．断开1 mol N2和3 mol H2的化学键需要放出2 250.9 kJ的热量 C．1 mol N2和3 mol H2的总键能比2 mol NH3的总键能大 D．1 mol NH3(g)完全分解需要吸收46.0 kJ的热量 3．下列描述的化学反应状态，不一定是平衡状态的是(　　) A．H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)，恒温恒容时，反应体系中气体的颜色保持不变 B．2NO2(g) N2O4(g)，恒温恒容时，反应体系中气体的压强保持不变 C．CaCO3(s) CO2(g)＋CaO(s)，恒温恒容时，反应体系中气体的密度保持不变 D．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，反应体系中H2与N2的物质的量之比保持3∶1 4．金属­空气燃料电池是一类重要的电池，其工作原理如图所示。设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法不正确的是(　　) A．Mn＋向空气电极移动 B．向装置中注入海水就可使LED灯发光 C．若有0.1 mol O2反应，则通过电解质的电子的数目为0.4NA D．消耗相同质量的Zn、Al、Mg时，通过导线转移的电子数最多的是Al 5．一定温度下，向10 mL 0.40 mol·L－1的H2O2溶液中加入少量FeCl3溶液(忽略整个过程中溶液体积的变化)，不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况下)如表所示： t/min 0 2 4 6 V(O2)/mL 0 9.9 17.5 22.4 资料显示，反应分两步进行：①2Fe3＋＋H2O2===2Fe2＋＋2H＋＋O2↑；②H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2H2O＋2Fe3＋。反应过程中能量变化如图所示。下列说法正确的是(　　) A．Fe2＋的作用是增大过氧化氢的分解速率 B．反应①②均是放热反应 C．反应2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g)是吸热反应 D．0～6 min内的平均反应速率v(H2O2)≈3.33×10－2 mol·L－1·min－1 6．回答下列问题： (1)下列过程中属于吸热反应的是____________(填序号，下同)，属于放热反应的是____________。 ①灼热的木炭中通入CO2　②碘升华　③石灰石受热分解　④水蒸气液化 ⑤Na2CO3·10H2O与NH4NO3反应制作冷敷袋　⑥HCl＋NaHCO3===NaCl＋H2O＋CO2↑ ⑦CH4＋2O2CO2＋2H2O　⑧金属的锈蚀 (2)汽车发动机工作时会引发N2和O2反应，生成NOx等污染大气，其中生成NO的能量变化如图甲所示，则图中三种分子最稳定的是___________(写化学式)。若反应生成2 mol NO气体________(选“吸收”或“放出”)__________kJ能量。 (3)燃料电池是目前电池研究的热点之一，某课外小组自制的氢氧燃料电池如图乙所示，a、b均为惰性电极。 ①b极发生的电极反应式是_____________________________________，随着反应的进行，KOH溶液浓度________(填“增大”“减小”或“不变”)。 ②标准状况下，消耗11.2 L H2时，转移的电子数目为______________。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第01讲 化学反应与能量变化 内容导航 考点聚焦：紧扣考试命题常考点，有的放矢 重点速记：知识点和关键点梳理，查漏补缺 难点强化：难点内容标注与讲解，能力提升 复习提升：基础巩固+提升专练，全面突破 1．能从内因、外因两方面认识化学反应速率； 2．学会运用控制变量方法研究影响化学反应速率的因素； 3．初步建立变化观念与平衡思想，能运用动态平衡的观点看待和分析化学变化； 4．认识化学反应速率的研究在生产、生活中的重要作用； 5．能正确表示化学反应中热的释放或吸收； 6．能从宏观与微观相结合的角度解释化学反应中的能量变化； 7．能运用化学计量单位定量分析化学变化伴随的能量转化； 8．能利用化学反应中的能量变化解决生产、生活中的简单问题； 9．能理解化学能与其他形式能量的转化； 10．认识化学能转化为电能的原理及其在生产、生活中的应用。 一、化学反应速率 1．化学反应速率的表示方法 (1)化学反应速率可用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加来表示。 表达式为：v＝或v＝。 (2)常用单位：mol·L-1·min-1、mol·L-1·s-1。 2．化学反应速率的计算和比较 (1)化学反应速率的计算 对于同一个化学反应，用不同物质的浓度变化表示的反应速率之比等于相应物质在反应方程式中的化学计量数之比。即：对于反应aA＋bB=cC＋dD(A、B、C、D均不是固体或纯液体)，v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)∶Δn(D)＝Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(C)∶Δc(D)＝a∶b∶c∶d。 (2)化学反应速率的比较 ①归一法：将不同物质表示的速率换算成同一物质表示的反应速率，再进行比较。 ②比值法：将不同物质表示的反应速率除以化学计量数，反应速率与对应物质的化学计量数之比越大，它的反应速率越大。如反应aA(g)＋bB(g)=cC(g)＋dD(g)，可以通过比较不同情况下、、、的相对大小，该比值越大，化学反应速率越大。 3．影响化学反应速率的因素 (1)内因：化学反应速率的大小主要取决于反应物的性质。 (2)影响化学反应速率的外界因素 ①浓度：当其他条件不变时，反应物浓度越大，反应速率越快。 a．只适用于有气体参加或在溶液中进行的化学反应。 b．固体或纯液态物质的浓度是一个常数，改变其用量，对化学反应速率无影响。 ②温度：当其他条件不变时，升高温度，反应速率加快。 a．对任何化学反应都适用，且不受反应物状态的影响。 b．不论是吸热反应还是放热反应，升高温度都能增大化学反应速率，降低温度都能减小化学反应速率。 ③压强：当其他条件不变时，增大压强（缩小容器体积），反应速率加快。 有气体参加的反应，改变压强对反应速率的影响实质是改变体积，使反应物的浓度改变。 a．压缩体积或恒容充入反应物，使压强增大，都能加快化学反应速率。 b．体积不变，充入不参与反应的气体。虽然总的压强增大，但反应物浓度不发生变化，故化学反应速率不变。 c．体积可变的恒压容器，充入不参与反应的气体。虽然压强不变，但容器体积增大，反应物浓度减小，故化学反应速率减小。 ④催化剂：当其他条件不变时，使用适当的催化剂能显著地增大化学反应速率。 ⑤其他因素： a．增大固体反应物的接触面积：固体颗粒越小，其单位质量的表面积越大，与其他反应物的接触面积越大，化学反应速率越大。 b．反应物状态：一般来说，配成溶液或反应物是气体，都能增大反应物之间的接触面积，有利于增大反应速率。 二、化学反应的限度 化学平衡状态 1．可逆反应 (1)概念：在同一条件下，既能向正反应方向又能向逆反应方向进行的化学反应。在书写化学方程式时，可逆反应用符号“表示。 (2)可逆反应的特点 ①正反应和逆反应发生的条件相同。若正向进行和逆向进行的反应所需要的条件不同，不能称为可逆反应。 ②正、逆反应同时存在，同时进行。 ③反应不能进行彻底，反应物和生成物共存。 ④能量转化互逆。若正反应吸收能量，则逆反应释放能量。 2．化学平衡状态 (1)概念：在一定条件下，可逆反应进行到一定程度时，正反应速率与逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度不再发生变化，这种状态称为化学平衡状态。 (2)特征： ①逆：只有可逆反应才能在一定条件下建立化学平衡状态。 ②等：反应达到平衡时，v正=v逆。 ③动：化学平衡状态是一种动态平衡。达到平衡状态时，正反应和逆反应都依然在进行。 ④定：达到平衡状态时，反应混合物的组成保持不变。 ⑤变：当反应条件发生改变时，原有的平衡状态打破，一段时间后反应会达到新的平衡状态。 三、放热反应与吸热反应 1．概念：把放出热的化学反应称为放热反应，把吸收热的化学反应称为吸热反应。 2．常见的放热反应和吸热反应 (1)常见的放热反应 ①所有的燃烧反应：剧烈的发光、发热的化学反应。如：木炭、H2、CH4等在氧气中的燃烧，H2在Cl2中的燃烧。 ②酸碱中和反应：H＋＋OH－===H2O。 ③大多数的化合反应，例外：C＋CO22CO(吸热反应)。 ④铝热反应：如2Al+Fe2O32Fe+Al2O3。 ⑤活泼金属与酸或H2O放出氢气的反应：如Mg＋2H＋===Mg2++H2↑。 ⑥物质的缓慢氧化。 (2)常见的吸热反应 ①铵盐与碱的反应：如2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O。 ②大多数的分解反应：如NH4ClNH3↑＋HCl↑。 ③CO2+C2CO、C+H2OCO+H2（制取水煤气）； ④以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应：如CO＋CuOCu＋CO2。 ⑤需要持续加热的反应。 3．热化学方程式 (1)概念：定量表示一个特定的化学反应中吸收或放出热的化学方程式。化学反应过程中放出或吸收的热用ΔH表示，单位：kJ·mol-1。 (2)意义：不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。 (3)热化学方程式的书写 ①热化学方程式中要标明所有物质的状态，用g、l、s分别代表气态、液态、固态。 ②热化学方程式中各物质前的化学计量数不表示分子个数，只表示物质的量。热化学方程式中各物质的化学计量数可以是整数，也可以是分数，但必须是最简整数或最简分数。 ③由于ΔH与反应已完成的各物质的物质的量有关，所以热化学方程式中的化学计量数与ΔH的值相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH也加倍。例如： CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH ＝－890 kJ·mol－1 CH4(g)＋O2(g)=CO2(g)＋H2O(l)　ΔH＝－445 kJ·mol－1 ④可逆反应的ΔH含义：不论化学反应是否可逆，热化学方程式中的反应热ΔH表示反应进行到底(完全转化)时的能量变化。 例如：N2 (g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1是指1 mol N2(g)和3 mol H2(g)完全转化为2 mol NH3(g)时放出的热量为92.4 kJ。 4．化学反应的能量变化与物质内部能量的关系 (1)从物质内部能量分析化学反应过程 化学反应的过程可看作“储存”在物质内部的能量(化学能)转化为热能、电能或光能等形式释放出来，或者是热能、电能或光能等转化为物质内部的能量(化学能)被“储存”起来的过程。 (2)化学反应的能量变化与物质内部能量的关系 图Ⅰ中反应物的总能量大于生成物的总能量，反应放出能量；图Ⅱ中反应物的总能量小于生成物的总能量，反应吸收能量。 5．从化学键角度解释化学反应中的能量变化 物质发生化学反应时，断开化学键时需要吸收能量，形成化学键时需要放出能量。 化学反应中的能量变化如图所示： ①若E1>E2，表示断开化学键所吸收的能量大于形成化学键所放出的能量，反应过程吸收能量。 ②若E1<E2，表示断开化学键所吸收的能量小于形成化学键所放出的能量，反应过程放出能量。 6．利用键能估算化学反应中的能量变化 (1)共价键的键能： ①共价键的键能是指断开气态物质中1mol某种共价键生成气态原子需要吸收的能量，共价键的键能越大，共价键越牢固。 ②共价键键能的意义： 如：H-H的键能为436.4kJ·mol-1，则H2(g)=2H(g)，ΔH＝436.4kJ·mol－1。 (2)利用键能估算化学反应的反应热 ΔH＝反应物断开化学键吸收的总能量—生成物形成化学键放出的总能量 四、燃料燃烧释放的能量 1．燃料的热值 热值是指一定条件下单位质量的可燃物完全燃烧所放出的热。热值的单位是kJ·g-1。常见的燃料中，热值最大的是氢气，其次是天然气，较小的是石油、煤炭。 2．常见能源与新型能源 (1)常规能源（化石能源）：煤、石油、天然气等能源，称为常规能源。 (2)新型能源：新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源，包括：太阳能、生物质能、水能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能等。此外还有氢能、沼气、酒精、甲醇等。 (3)重点开发的能源：太阳能、风能、生物质能、潮汐能、地热能、氢能和核能等。 3．化石燃料燃烧对环境的影响及解决方法 (1)化石燃料燃烧对环境的影响 ①煤等化石燃料燃烧常伴随着大量烟尘、CO、SO2、氮氧化物(NOx)等有害物质的排放。 ②SO2、氮氧化物(NOx)能导致酸雨。 ③燃料燃烧过程中，一般只有1/3可以实现有效转化，其他部分则转化为废气排出或损耗掉，燃料使用效率不高。 (2)解决化石燃料对环境影响的方法 ①减少作为燃料的煤和石油的开采。 ②利用化学方法将化石燃料转化为清洁燃料。 ③开发优质的新能源，氢能、水能、太阳能、风能等都是更清洁、更高效的能源。 五、化学能转化为电能 1．原电池的工作原理 (1)原电池的概念：将化学能转化成电能的装置称为原电池，在原电池中发生的化学反应是氧化还原反应。 (2)工作原理：以Zn－H2SO4－Cu原电池为例 电极材料 锌 铜 电极名称 负极 正极 电极反应 Zn－2e－=Zn2＋ 2H＋＋2e－=H2↑ 反应类型 氧化反应 还原反应 外电路电子流向 由锌片（负极）沿导线流向铜片（正极） 内电路离子移向 溶液中H+向正极移动，在铜片上被还原为H2；溶液中SO向负极移动。 原电池总反应 Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑ 2．原电池的形成条件 (1)两个活动性不同的电极。 (2)电解质溶液。 (3)电极、导线和电解质溶液形成闭合回路。 (4)自发进行的氧化还原反应。 3．原电池原理的应用 (1)加快氧化还原反应速率 如实验室用Zn和稀H2SO4(或稀HCl)反应制H2，常用粗锌，它产生H2的速率快。原因是粗锌中的杂质和锌、稀H2SO4形成原电池，加快了反应，使产生H2的速率加快。 (2)比较金属的活动性强弱 原电池中，一般活动性强的金属为负极，活动性弱的金属为正极。例如有两种金属A和B，用导线连接后插入到稀硫酸中，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。 (3)设计原电池 ①将已知的氧化还原反应拆分为两个半反应：氧化反应和还原反应，从而确定电极反应。 ②结合原电池的电极反应特点和两个半反应选择电极材料和电解质溶液。 电极材料的选择：一般选择较活泼的金属作负极，较不活泼金属或非金属导体作正极。负极一般能与电解质溶液或电解质溶液中溶解的物质反应。 电解质溶液的选择：电解质溶液一般能与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的物质能与负极发生反应。 ③按要求画出原电池装置图，作必要的标注，注意形成闭合回路。 3．钢铁的电化学腐蚀原理 (1)电解质溶液：在潮湿的空气里，钢铁表面吸附了一薄层水膜，水膜里含有少量H+、OH-和O2等。 (2)电极： 钢铁里的铁和少量碳形成了无数微小的原电池，其中，负极为Fe，正极为碳。 (3)电极反应式： ①负极Fe-2e-===Fe2+，②正极O2+2H2O+4e-===4OH-。 (4)铁锈的形成：①2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2 ②4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3 ③Fe(OH)3脱水：铁锈主要成分Fe2O3·xH2O。 六、化学电源 1．概念及分类 (1)利用原电池原理，将化学能直接转化为电能。化学电源的能量转化率比燃料燃烧高得多。 (2)化学电源有一次电池、二次电池和燃料电池等。一次电池用过之后不能复原，二次电池充电后能继续使用。 2．常见的化学电源 电池名称 电池组成 电池反应 锌锰干电池 锌筒为负极，石墨棒为正极，ZnCl2和NH4Cl作电解质 Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnO(OH) 银锌纽扣电池 负极是锌，正极是氧化银，电解质溶液是氢氧化钾溶液 Zn＋Ag2O＋H2O Zn(OH)2＋2Ag 铅蓄电池 负极是Pb，正极是PbO2，电解质溶液是硫酸溶液 Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O 镍氢电池 负极是贮氢合金，正极是泡沫氧化镍，电解质溶液是KOH溶液 NiO(OH)＋MHNiO＋M＋H2O(MH表示贮氢合金M中吸收结合的氢) 氢氧燃料电池 负极通氢气，正极通氧气，KOH溶液为电解质溶液 2H2＋O2===2H2O 甲醇－空气燃料电池 负极通甲醇，正极通入空气，电解质溶液是KOH溶液 2CH3OH＋3O2＋4OH－===2CO＋6H2O 七、电能转化为化学能 1．电解池： 电解池是将电能转化为化学能的装置。 电解池中，与直流电源正极相连的电极为阳极，与负极相连的电极为阴极。 2．电解在物质制备中的应用 (1)电解水制取氢气和氧气：2H2OH2↑+O2↑ (2)电解饱和食盐水：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ (3)冶炼Na、Mg、Al等活泼金属（写出相应的化学方程式） ①冶炼金属钠：2NaCl2Na+Cl2↑ ②冶炼金属镁：MgCl2Mg+Cl2↑ ③冶炼金属铝：2Al2O34Al+3O2↑ (4)电解氧化铝的电极反应式： 阴极：Al3++3e-===Al 阳极：2O2--4e-===O2↑ 一、化学反应速率和化学平衡的计算 1．“三段式”思维模型 一般需要写出化学方程式，列出起始量、变化量及平衡量，再根据题设信息列方程求解。如mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量分别为a mol、b mol，达到平衡后消耗A的物质的量为mx mol。 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 起始量/mol a b 0 0 变化量/mol mx nx px qx 平衡量/mol a－mx b－nx px qx 注意：①a、b也可指浓度或气体的体积、压强等。②明确量的关系：各变化量之比＝各物质的化学计量数之比。 2．四个公式——“三段式”应用 (1)反应物转化率：A的转化率＝×100%。 (2)生成物产率：C的产率＝×100%。 (3)平衡混合物某组分的百分含量＝×100%。 (4)根据阿伏加德罗定律，气体的体积分数等于其物质的量分数。 3．化学反应速率计算 (1)根据定义求化学反应速率v＝。 (2)根据关系式计算反应速率 对于同一个化学反应，用不同物质表示的化学反应速率之比等于相应物质在化学方程式中的化学计量数之比。例如：对于反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，有v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝a∶b∶c∶d。 二、化学反应速率和限度的图像分析 1．简单的速率图像及应用 2．化学反应速率和反应限度的图像综合分析 图像分析关注以下几点： (1)坐标 各坐标轴代表的意义：浓度、物质的量、气体体积、速率、时间等。 (2)曲线趋势 随着横坐标数据的增大，纵坐标如何变化，为什么会出现这样的变化，分清正、逆反应，理解曲线斜率大小的意义。 (3)关键节点 常见于有关数据的点、交点等，如坐标轴的交点、曲线的交叉点、极值点、转折点、标有数据的点等。 三、化学平衡状态的判断方法 可逆反应达到平衡状态时主要有以下两个特征：①v正＝v逆；②混合物中各组分的浓度保持不变。 以上两个特征可作为判断可逆反应达平衡的标志。归纳如下： 1．直接标志 (1)v正＝v逆 a．同一种物质的生成速率等于消耗速率； b．在化学方程式同一边的不同物质的生成速率与消耗速率之比等于化学计量数之比； c．在化学方程式两边的不同物质的生成(或消耗)速率之比等于化学计量数之比。 (2)各组分的浓度保持不变 a．各组分的浓度不随时间的改变而改变； b．各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数不随时间的改变而改变。 2．间接标志 (1)在恒温恒容条件下，反应体系中的总压强不随时间的改变而变化(适用于反应前后气体分子数不等的反应)。 (2)在恒温恒压条件下，反应体系中的总体积不随时间的改变而变化(适用于反应前后气体分子数不等的反应)。 (3)反应体系中混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化（适用于反应前后气体分子数不等的反应）。 (4)对于反应混合物中存在有颜色变化的物质的可逆反应，若体系中颜色不再改变，则反应达到平衡状态。 四、热化学方程式的书写 1．书写热化学方程式的“三步骤” (1)写——写出配平的化学方程式； (2)注——注明物质的聚集状态，g、l、s分别表示气态、液态、固态； (3)算——计算出ΔH的数值并完整写出放热、吸热数值单位。 2．化学计量数 热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数不表示微粒数，仅表示该物质的物质的量，可以是整数，也可以是分数。 3．热化学方程式中化学计量数与ΔH的关系 由于ΔH与反应完成的物质的物质的量有关，所以热化学方程式中化学式前面的化学计量数必须与ΔH相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。当反应向逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。 五、原电池的判断 1．原电池的判断方法 一看本质：原电池反应是自发进行的氧化还原反应。 二看电极：具有两个活泼性不同的电极(燃料电池的电极一般都是惰性电极)。 三看溶液：电解质溶液(一般负极材料与电解质溶液反应)。 四看回路：电极、电解质溶液构成闭合回路。 2．原电池正、负极的判断方法 六、原电池电极反应式的书写 1．原电池电极反应式书写要点 (1)正确判断原电池的负极和正极，确定两极上分别发生的具体反应。 (2)确认电极得失电子后的产物是否与电解质溶液发生反应，若能反应，则应写与电解质溶液反应后的电极反应式。 (3)在正极上，若是电解质溶液中的某种离子被还原，提供该离子的电解质无论电离难易如何，一律写离子符号(而在原电池反应中，要遵循离子方程式的书写规则，只有易溶的强电解质用离子符号表示)。 2．电极反应式的书写方法 (1)负极反应式的书写 先判断负极材料，然后再分析其反应特点，并注意电解质溶液的成分对电极产物的影响。 (2)正极反应式的书写 ①首先判断在正极发生反应的物质 当负极材料与电解质溶液能自发的发生化学反应时，在正极上发生电极反应的物质是电解质溶液中的某种微粒； 当负极材料与电解质溶液不能自发的发生化学反应时，在正极上发生电极反应的物质是溶解在电解质溶液中的O2。 ②再根据具体情况写出正极反应式，在书写时也要考虑正极反应产物是否与电解质溶液反应的问题，若参与反应也要书写叠加式。 3．充电电池电极反应式的书写 (1)先标出放电时电池总反应式电子转移的方向和数目，指出参与负极和正极反应的物质。 (2)写出一个比较容易书写的电极反应式(书写时一定要注意电极产物是否与电解质溶液共存)。 (3)在电子守恒的基础上，总反应式减去写出的电极反应式即得另一电极反应式。 4．燃料电池 (1)燃料电池中产物的判断： 碱性介质：C―→CO，其余介质：C―→CO2；酸性介质：H―→H＋，其余介质：H―→H2O。 (2)解答燃料电池题目的几个关键点 ①通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气。 ②注意介质的成分，是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。 ③通过介质中离子的移动方向，可以判断电池的正负极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。 基础巩固 1．从能源开发、环境保护、资源利用等角度分析，下列说法正确的是(　　) A．太阳能、风能、天然气和生物质能都是可再生能源 B．水煤气是一种二次能源，比煤直接燃烧污染小 C．研究采煤、采油新技术的目的就是提高产量以满足工业生产的需要 D．氢能是理想的清洁能源，目前储存与运输方便、安全 答案　B 解析　天然气属于化石燃料，是不可再生能源，A项错误；水煤气由煤与水蒸气反应生成，是一种二次能源，它比煤燃烧充分，且无污染，B项正确；研究采煤、采油新技术的主要目的是降低开采成本，减少污染，提高效率，C项错误；氢能是理想的清洁能源，目前储存与运输问题还没得到很好地解决，D项错误。 2．氢氧燃料电池可作为汽车动力能源。一种制H2的方法如图所示，该过程中(　　) A．太阳能转化为电能 B．存在化学键的断裂与生成 C．化学能转化为太阳能 D．光催化剂分解得到H2和O2 答案　B 解析　在光催化剂的作用下，利用太阳能将H2O分解生成H2和O2，太阳能转化为化学能，A、C、D项错误；化学反应过程中伴随着旧化学键的断裂和新化学键的形成，B项正确。 3．对于敞口容器中反应：Zn(s)＋H2SO4(aq)===ZnSO4(aq)＋H2(g)，下列叙述不正确的是(　　) A．Zn和H2SO4的总能量大于ZnSO4和H2的总能量 B．反应过程中能量变化可用如图表示 C．若将该反应设计成原电池，则Zn为负极 D．若将该反应设计成原电池，当有65 g锌溶解时，正极放出11.2 L气体(标准状况) 答案　D 解析　Zn和H2SO4的反应是放热反应，所以Zn和H2SO4的总能量大于ZnSO4和H2的总能量，A项正确。放热反应中反应物的总能量大于生成物的总能量，B项正确。在反应Zn(s)＋H2SO4(aq)===ZnSO4(aq)＋H2(g)中Zn失去电子，化合价升高，作原电池的负极，C项正确。根据反应方程式可知，1 mol(65 g)Zn完全反应生成1 mol H2，1 mol H2在标准状况下的体积为22.4 L，D项错误。 4．下列有关说法正确的是(　　) A．电解CuCl2溶液得到1 mol Cu，理论上转移1 mol电子 B．因为合金在潮湿的空气中易形成原电池，所以合金耐腐蚀性都较差 C．锂电池相比铝电池的比能量(单位质量的电极材料放出电能的大小)更高 D．由于Mg比Al活泼，当Mg、Al与电解质溶液构成原电池时，Mg作负极 答案　C 解析　电解CuCl2溶液得到1 mol Cu，理论上转移2 mol电子，A项错误；合金在潮湿的空气中易形成原电池，但合金耐腐蚀性不一定差，如白铁皮、不锈钢，B项错误；由于单位质量的锂电池失去电子的物质的量比铝电池高，所以锂电池的比能量更高，C项正确；Mg、Al与NaOH溶液构成的原电池，Al作负极，D项错误。 5．反应A(g) ＋3B(g)2C(g) ＋3D(g) 在四种不同情况下的反应速率如下，则反应速率由快到慢的顺序为(　　) ①v(A)＝0.01 mol·L－1·s－1 ②v(B)＝0.06 mol·L－1·s－1 ③v(C)＝2.4 mol·L－1·min－1 ④v(D)＝3.5 mol·L－1·min－1 A．②>③>④>① B．④>②＝③>① C．②＝③>④>① D．④>①>②>③ 答案　C 解析　反应速率单位相同时，用各物质表示的反应速率除以对应各物质的化学计量数，数值大的反应速率快，①v(A)＝0.01 mol·L－1·s－1＝0.01×60＝0.6 mol·L－1·min－1，②v(B)＝0.06 mol·L－1·s－1＝0.06×60＝3.6 mol·L－1·min－1，v(A)＝v(B)＝3.6 mol·L－1·min－1/3＝1.2 mol·L－1·min－1，③v(C)＝2.4 mol·L－1·min－1，v(A)＝v(C)＝2.4 mol·L－1·min－1/2＝1.2 mol·L－1·min－1，④v(D)＝3.5 mol·L－1·min－1，v(A)＝v(D)＝3.5 mol·L－1·min－1/3＝1.17 mol·L－1·min－1，则反应速率由快到慢的顺序为②＝③>④>①，故选C。 6．一定温度下，在恒容密闭容器中发生反应：2NO2(g)N2O4(g)。当NO2、N2O4的浓度不再变化时，下列说法正确的是(　　) A．NO2全部转化为N2O4 B．该反应达到化学平衡状态 C．NO2、N2O4 的浓度一定相等 D．消耗2 mol NO2的同时消耗2 mol N2O4 答案　B 解析　A．可逆反应，NO2不能全部转化为N2O4，故A错误；B．当NO2、N2O4的浓度不再变化时，说明该反应达到化学平衡状态，故B正确；C．NO2、N2O4 的浓度不一定相等，故C错误；D．消耗2 mol NO2的同时消耗1 mol N2O4，故D错误。 7．如图所示，电流计的指针发生偏转，同时A极的质量减小，B极上有气泡产生，C为电解质溶液，下列说法错误的是(　　) A．B极为原电池的正极 B．A、B、C分别可能为Zn、Cu和稀盐酸 C．C中阳离子向A极移动 D．A极发生氧化反应 答案　C 解析　原电池中，负极金属失去电子，发生氧化反应而溶解，质量减小，故A极为负极，B极为正极，A、D项正确；A、B、C分别为Zn、Cu和稀盐酸时，可以构成原电池，且现象符合题意，B项正确；电解质溶液中阳离子移向正极，C项错误。 8．一定条件下，通过反应SO2＋2CO2X＋Y可实现燃煤烟气中硫的回收，其中Y是固体单质，其余均为气体。为了测定在某种催化剂作用下的反应速率，在某温度下用超灵敏气体传感器测得不同时刻时SO2和CO的浓度如表所示。下列说法错误的是(　　) 时间/s 0 1 2 3 4 c(SO2)/(mol·L－1) 1.00 0.50 0.23 0.20 0.20 c(CO)/(mol·L－1) 4.00 3.00 2.46 2.40 2.40 A．X的化学式为CO2 B．0～1 s内，v(X)＝1.00 mol·L－1·s－1 C．该回收原理利用了SO2的还原性 D．该温度下，5 min时，c(CO)＝2.40 mol·L－1 答案　C 解析　该反应是进行硫的回收，所以Y单质是硫，根据原子守恒可知X的化学式为CO2，A项正确；0～1 s内，v(CO)＝＝1.00 mol·L－1·s－1，v(X)＝v(CO)＝1.00 mol·L－1·s－1，B项正确；在该反应中，S元素的化合价降低，SO2作氧化剂，利用的是SO2的氧化性，C项错误；由表中数据可知，5 min时该反应处于平衡状态，平衡时各物质的浓度不变，D项正确。 9．运载火箭常使用偏二甲肼(C2H8N2)和液态四氧化二氮作推进剂，发生反应：C2H8N2＋2N2O4===3N2↑＋2CO2↑＋4H2O。下列说法正确的是(　　) A．断裂C2H8N2和N2O4中的化学键时放出能量 B．C2H8N2具有的能量高于N2具有的能量 C．反应物具有的总能量高于生成物具有的总能量 D．该反应中，C2H8N2作氧化剂 答案　C 解析　断裂化学键时吸收能量，形成化学键时放出能量，故A错误；C2H8N2＋2N2O4===3N2↑＋2CO2↑＋4H2O为放热反应，说明C2H8N2和N2O4具有的总能量高于N2、CO2和H2O具有的总能量，无法确定C2H8N2具有的能量高于N2具有的能量，故B错误、C正确；反应中，C2H8N2中N元素和碳元素的化合价均升高，发生氧化反应，是还原剂，故D错误。 10．锌­空气电池具有蓄电量大、循环次数多等优点。下列说法正确的是(　　) A．电池放电时，Zn电极逐渐溶解 B．电池放电时，石墨为负极 C．电池放电时，电子由石墨电极经导线流向Zn电极 D．电池放电时，实现了电能向化学能的转化 答案　A 解析　电池放电时，锌为负极，碱性条件下被氧化而溶解，故A正确；电池放电时，石墨为正极，正极上氧气得电子被还原，故B错误；电池放电时，锌为负极，石墨为正极，电子由锌电极经导线流向石墨电极，故C错误；电池放电时为原电池反应，实现了化学能向电能的转化，故D错误。 提升专练 1．已知N2(g)和O2(g)反应生成2 mol NO(g)吸收180 kJ能量，反应过程中能量变化如图所示。下列说法正确的是(　　) A．该反应中反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量 B．1 mol NO(g)分子中的化学键断裂时要吸收632 kJ能量 C．断裂1 mol O==O键吸收的能量x值为488 D．该反应断键所吸收的能量小于成键所放出的能量 答案　B 解析　该反应为吸热反应，反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量，A错误；由图可知，1 mol NO(g)分子中的化学键断裂时要吸收632 kJ能量，故B正确；根据图示，断裂旧化学键所吸收能量为(x＋946) kJ，形成新化学键所释放能量为2×632 kJ＝1 264 kJ，每生成2 mol NO(g)所吸收能量为180 kJ，因此有180 kJ＝(x＋946) kJ－1 264 kJ，故x为498，C错误；该反应为吸热反应，断键所吸收的能量大于成键所放出的能量，D错误。 2．如图所示，曲线a和b代表N2和H2在不同条件下反应的能量变化，下列有关说法中正确的是(　　) A．a放出的热量比b多 B．断开1 mol N2和3 mol H2的化学键需要放出2 250.9 kJ的热量 C．1 mol N2和3 mol H2的总键能比2 mol NH3的总键能大 D．1 mol NH3(g)完全分解需要吸收46.0 kJ的热量 答案　D 解析　曲线a和b的反应物总能量和生成物总能量均相同，则a和b放出的热量相等，A错误；旧键断裂吸收热量，则断开1 mol N2和3 mol H2的化学键需要吸收2 250.9 kJ的热量，B错误；该反应是放热反应，反应物的总键能低于生成物的总键能，即1 mol N2和3 mol H2的总键能小于2 mol NH3的总键能，C错误；该反应生成2 mol NH3放出(2 342.9－2 250.9) kJ＝92 kJ热量，则1 mol NH3(g)完全分解需要吸收46.0 kJ的热量，D正确。 3．下列描述的化学反应状态，不一定是平衡状态的是(　　) A．H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)，恒温恒容时，反应体系中气体的颜色保持不变 B．2NO2(g) N2O4(g)，恒温恒容时，反应体系中气体的压强保持不变 C．CaCO3(s) CO2(g)＋CaO(s)，恒温恒容时，反应体系中气体的密度保持不变 D．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，反应体系中H2与N2的物质的量之比保持3∶1 答案　D 解析　H2(g)＋Br2(g) 2HBr(g)，恒温恒容时，反应体系中气体的颜色保持不变，说明溴单质的浓度不再变化，反应达到平衡，A不符合；2NO2(g) N2O4(g)是反应前后气体分子数变化的反应，当恒温恒容时，反应体系中气体的压强保持不变，反应达到平衡，B不符合；CaCO3(s) CO2(g)＋CaO(s)，反应体系中气体的密度等于气体总质量和体积的比值，恒温恒容时，反应过程中气体总质量变化，容器容积不变，所以密度变化，当气体密度保持不变，说明达到平衡状态，C不符合；3H2(g)＋N2(g) 2NH3(g)反应体系中H2与N2的物质的量之比保持3∶1，不能证明正、逆反应速率相等，不一定是平衡状态，D符合。 4．金属­空气燃料电池是一类重要的电池，其工作原理如图所示。设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法不正确的是(　　) A．Mn＋向空气电极移动 B．向装置中注入海水就可使LED灯发光 C．若有0.1 mol O2反应，则通过电解质的电子的数目为0.4NA D．消耗相同质量的Zn、Al、Mg时，通过导线转移的电子数最多的是Al 答案　C 解析　电池工作时，空气电极得电子发生还原反应，作正极，原电池中阳离子向正极移动，则Mn＋向空气电极移动，A项正确；海水中含有电解质，海水可导电，向装置中注入海水就可使LED灯发光，B项正确；电子不能通过电解质传递，而是通过导线传递，C项错误；发生原电池反应时，1 g Zn、Al、Mg转移电子的物质的量分别为 mol、 mol、 mol，则消耗相同质量的Zn、Al、Mg时，通过导线转移电子数最多的是Al，D项正确。 5．一定温度下，向10 mL 0.40 mol·L－1的H2O2溶液中加入少量FeCl3溶液(忽略整个过程中溶液体积的变化)，不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况下)如表所示： t/min 0 2 4 6 V(O2)/mL 0 9.9 17.5 22.4 资料显示，反应分两步进行：①2Fe3＋＋H2O2===2Fe2＋＋2H＋＋O2↑；②H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2H2O＋2Fe3＋。反应过程中能量变化如图所示。下列说法正确的是(　　) A．Fe2＋的作用是增大过氧化氢的分解速率 B．反应①②均是放热反应 C．反应2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g)是吸热反应 D．0～6 min内的平均反应速率v(H2O2)≈3.33×10－2 mol·L－1·min－1 答案　D 解析　Fe3＋作催化剂，增大过氧化氢的分解速率，Fe2＋是中间产物，A项错误；根据图像可知，反应①是吸热反应，反应②是放热反应，B项错误；根据图像可知，反应2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g)中反应物的总能量高于生成物的总能量，是放热反应，C项错误；0～6 min内生成氧气0.001 mol，消耗H2O2 0.002 mol，则平均反应速率v(H2O2)＝≈3.33×10－2mol·L－1·min－1，D项正确。 6．回答下列问题： (1)下列过程中属于吸热反应的是____________(填序号，下同)，属于放热反应的是____________。 ①灼热的木炭中通入CO2　②碘升华　③石灰石受热分解　④水蒸气液化 ⑤Na2CO3·10H2O与NH4NO3反应制作冷敷袋　⑥HCl＋NaHCO3===NaCl＋H2O＋CO2↑ ⑦CH4＋2O2CO2＋2H2O　⑧金属的锈蚀 (2)汽车发动机工作时会引发N2和O2反应，生成NOx等污染大气，其中生成NO的能量变化如图甲所示，则图中三种分子最稳定的是___________(写化学式)。若反应生成2 mol NO气体________(选“吸收”或“放出”)__________kJ能量。 (3)燃料电池是目前电池研究的热点之一，某课外小组自制的氢氧燃料电池如图乙所示，a、b均为惰性电极。 ①b极发生的电极反应式是_____________________________________，随着反应的进行，KOH溶液浓度________(填“增大”“减小”或“不变”)。 ②标准状况下，消耗11.2 L H2时，转移的电子数目为______________。 答案　(1)①③⑤⑥　⑦⑧ (2)N2　吸收　180 (3)①O2＋4e－＋2H2O===4OH－　减小　②NA 解析　(1)①C与CO2反应生成CO是吸热反应，②碘升华不是化学变化，不属于吸热反应或放热反应，③石灰石受热分解为吸热反应，④水蒸气液化不是化学变化，不属于吸热反应或放热反应，⑤碳酸钠晶体和硝酸铵反应为吸热反应，⑥碳酸氢钠和盐酸反应是吸热反应， ⑦甲烷燃烧是放热反应，⑧金属的锈蚀是放热反应。(2)物质的键能越大，越稳定，从图中可以看出，三种物质中N2的键能最大，因此最稳定的为N2。从图中可知，断开化学键需要吸收能量，形成化学键放出能量，1 mol N2和1 mol O2反应生成2 mol NO吸收的能量为(946＋498－632×2) kJ＝180 kJ。 (3)①燃料电池中通入燃料气体的一极为负极，通入氧气的一极为正极，则b电极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，该反应的总反应为2H2＋O2===2H2O，随着反应进行，KOH溶液被稀释，KOH溶液的浓度减小。②负极的电极反应为2H2－4e－＋4OH－===4H2O，消耗标准状况下11.2 L H2即0.5 mol，转移的电子数目为NA。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$