第六章 化学反应与能量（知识清单）化学人教版必修第二册

该高中化学知识清单系统梳理了“化学反应与能量”单元内容，涵盖化学反应与能量变化、化学反应速率与限度、化学电源等核心范畴，搭建从概念辨析（如放热与吸热反应）到原理应用（如原电池、化学平衡）的递进式学习支架。 清单通过“易错点警示+解题通法+典型例题”三维设计呈现知识体系，如标注“吸热反应与放热反应的三个不一定”培养科学思维，提供“原电池电极反应式书写步骤”指导科学探究与实践。系统整合的知识框架帮助学生自主梳理，教师可据此设计教学活动，提升学习效率与教学针对性。

放热反应与吸热反应 1.概念 ●放热反应：释放热量的化学反应。 吸热反应：吸收热量的化学反应。 2.实验探究 反应类型 实验操作 实验现象 实验结论 向试管中加入少 ①有气泡产生； 该反应放出 放热反应 量镁条和稀盐酸， ②试管外壁发烫； 热量 观察现象并测量 ③反应后温度升 温度 高 向烧杯中加入 闻到刺激性气味， 该反应吸收 吸热反应 Ba(OH)28H20和 烧杯壁发凉，木 热量 NH,Cl晶体， 片与烧杯黏在一 搅拌后观察现象 起，混合物呈糊状 3。常见的吸热反应和放热反应 *吸热反应 ●( ①大多数分解反应 (如caC03 NH HCO3 NH,Cl分解) 。②铵盐与碱的反应 (如Ba(OH)28H20或Ca(OH)2与 NH,Cl反应) ·③以C、H2、C0为还原剂的氧化还原反应 (如C与H20(g)反应、C与C02反应) *放热反应 ●①燃烧反应 ·②酸碱中和反应 ·③活泼金属与水或酸的反应 ●④活泼金属氧化物与水、酸的反应 Mg→A ·⑤金属单质间的置换反应（如铝热反应） ●( ⑤大多数化合反应(C与C0,反应等除外， 如合成氨、S02与02生成S03) N→88 化学反应与能量变化：原因探析-知识清单 1.微观探析：化学键的断裂与形成 吸收 释放 [特别提醒】 [0-®+©-o] [AG+BD 化学反应伴随 E E, 旧键断裂（吸 热)和新捷形成 化学反应的实质：旧键断裂，新键形成（同时发生物质与能量变化） (放热)，二者 必不可少。 若断裂旧键吸收能量(E)>形成新键释放能量(E2) 反应吸收能量（吸热反应） E1>E2→△H>0 *结论*：化学键的断裂与形成 是能量变化的主要原因。 若E1<E) 反应放出能量（放热反应） E1<E2→△H<0 H20 C02 2.宏观辨识：物质总能量的相对大小 (1)物质的稳定性与能量 [特别提醌】物 能量 稳定性 质的内能受状 态、温度、压力 能量越低，物质越稳定；能量越高，物质越活泼。 等因素影响， 通带讨论同状态 (2） 能量变化决定因素 反应物总能量 生成物总能量 下的能量高低。 反应类型 能量变化关系示意图 能量变化 螚 反应物量 1 放热反应 释放能量△H<0 释放能量 【特别提醒】 反应物总能量>生成物总能量 放热反应和吸 热反应取决于 反应过程 应物与生成物 的能量差，与 量 生成物总量 反应是否需要 吸收能量△H>0 加热无关。 2 吸热反应 反应物量 吸收能量 反应物先能量<生成物总能量 反应过程 CO. 人类对能源的利用-知识清单 1.人类利用能源的三个阶段 树枝杂草时期 化石能源时期 多能源结构时期 以柴草为主要能源 以煤、石油、天然 开发太阳能、风 气为主要能源 能等新能源 2.化石燃料利用的问题 【特别提醒】 S02、NO是酸雨的 储量有限，短期内不可再生 燃烧排放污染 主要成因。C0是有 毒气体。 So o co 粉尘、 S02 NO C0等 A 能源供需矛盾突出 污染环境 3。有效利用能源的措施 燃烊阶段 能量利用阶段 改进锅炉炉型 使用节能灯 燃料空气比 。改进电动机材料 清理积灰 和结构 提高燃烧效率 余热与城市供热联产 促进能源循环利用 4.新能源 种类 妆木 S 资源丰富 可再生◆ 优点 太阳光风地气 海洋 氨 对环境无污染 化学反应与电能 知识清单 1.火力发电 化学能间接转化为电能 →海→赛 化学能 热能 机械能 电能 关键：通过燃烧（氧化还原反应）实现能量转化 A 弊端： 能源浪费，污染环境，多次转化导致利用率低 特别提醒：注 意多步转化带 2.原电池一 化学能直接转化为电能 来的能量损失 (1)概念：将化学能转化为电能的装置。 (2）工作原理（铜一稀H,S0,一锌原电池） e 肆极 Salt bridge 正极 Cu 特别提醒：记住， 特别提醒：电 失电子即氧化， 子流向与电 发生在负极 S0,2 流方向相反 (Zn→Cu) 电极材料 锌 铜 电极名称 负极 正极 电极反应 Zn-2e=Zn2+(氧化反应) 2H+2e=H,↑（还原反应） 外电路电子流向 由锌片沿导线流向钥片测墨璃 向与电流方内相 反(Zn+Cu 内电路离子移向 H向正极移动，在铜片上被还原为H2;S0向负极移动 总反应 Zn 2H*=Zn2*+H, (3)构成条件： 特别提醒：也可以用 ①本质：有自发进行的氧化还原反应； 石墨作为情性正极 ②电极： 活泼性不同的两个电极（金属与金属或金属与 Zn 导电非金属)； ③溶液：两电极插入电解质溶液或熔融电解质； C ④回路：形成闭合回路（电极接触或用导线连接） 原电池原理的应用 1. 比较金属活动性强弱 金属池活动性系强弱： 活泼金属 较不活泼金属 (负极) (正极) Zn e(电子流动) Cu -原电池中，作负极的金属活动性 强于作正极的金属。 Zn 【特别提醒】判断金属活动性时，不仅 看标准电极电势，在特定原电池中， 由于电解质、络合物等影响，负极不 一定总是最活泼的，须具体分析反应。 2.加快氧化还原反应的速率 -例如：Zn与稀硫酸反应时，滴加少量CuS0,溶液，Zn置换出 Cu,形成Zn-Cu原电池，加快反应速率。 【特别提醒】滴加少量CuS04,Zn壹换出的Cu附着在Zn表面，形成微小的 Zn-Cu原电池，电子直接从Zn转移到Cu,促进H在Cu上得到电子，从而 加快反应速率。 3.设计原电池 电解质渚液选择：能与负 电极材料选择：负极 极反应；若“半反应”分 选活泼金属，正极选 在两统杯，电解质洛液需与 活泼性较差的金属或 电极材料具有相同阳离子。 石墨（惰性电极）； 【特别提醒】若使用情性电极（如石 墨)，本身不参与反应，只传递电 Cu2+ Zn2+ 子，溶液中的离子在电极上得失电子。 Zn+Cu2+→Zn2++Cu 4.制造多种化学电源 如干电池、蓄电池、燃料电池等。 蓄电池 概料电池 干电池 (铅蓄电池) (H2-O2 fuel cell) 【特别提醒】这些都是将化学能转化为电能的装置，应用了原电池原理。 1.一次电池（不可充电电池 特点：放电后内部氧化还原反应无法逆向进行，不能充电； 负极 (锌筒) [Zn] 正极（石墨棒） 霆干电池 [C/Mno2] 电解质糊（氯化铰） [NH,Cl paste] 构造与原理 ●构造：负极（锌筒）、正极（石墨棒）、电解质 (氯化铵糊)； 。工作原理：锌被氧化（负极），二氧化锰被还原（正极）； 优点：便于携带，价格低。 特别提醒：二次电池在使 2。二次电池（充电电池） 用过程中，电化学反应是可 逆的，可以重复充放电。 特点：放电时的氧化还原反应在充电时可逆向进行，恢复 到放电前状态； + 常见 AA 类型 ⊙PAA 铅酸蓄电池 镍氢电池 锂离子电池 3.燃料电池 原理：利用原电池原理将燃料（如H2、CH)和氧化剂 (如0)的化学能直接转化为电能； H2三 令H20 氢氧燃料电池原理示例 H2 e e↓e 膜 还原 02> H20 特点与示例 氢氧燃料电池原理示例 ● 特点：①连续充入燃料和氧化剂，排出产物； ②清洁、安全、能量转化率高； 示例：氢氧燃料电池、 甲烷燃料电池 第二节化学反应速率与限度 化学反应速率及其表示方法 1.概念 快 衡量化学反应进行快慢的物 理量，通常用单位时间内反 应物浓度的减少或生成物浓 度的增加来表示。 反应物A 生成物B 表达式：V= 单位：molL-1s1或 (△c为浓度变化量， 尚 mol-L-1.min-1 △t为时间变化量) 2。 对化学反应速率的理解 需指明具体物质：同一反应，化学计量数不同， 速率数值不同； N2+3H2≥2NH3 例如：o 何 H20 女8 例如：v(N2):V(H2):V(NH3)=1:3:2 取正值，为平均速率：表示某段时间内的平均快 慢，非瞬时速率； 产品物 △c C2 ⑧ 表示的是At时间 △t 反应物 内的平均速率 ti t2 时可 不用于固体和纯液体： 固体、纯液体浓度为常数， 无法用其表示速率。 影响化学反应速率的因素-知识清单 第二节化学反应速率与限度 ###二、影响化学反应速率的因素 1.内因（主要因素） 2 ~由反应物本身的性质决定（分子结构或原子结构） 例如：F2+H2反应速率>2+H2反应速率 2.外因（次要因素） 影响因素 规律 实验依据（以H202分 解或大理石反应为例) Q(批注) 增大反应物浓度， 5%H202溶液比12% [特别提醒】：浓度 速率增大；减小 H202溶液产生气泡慢 对反应速率的影响 通完指气体或洛液 浓度 浓度，速率减小 0.0 反应物。固体或纯 液体的浓度视为常 数，其用量的改变 不影响速率。 升高温度，速率增 水浴加热的H202比 [特别提醒】：升高 大；降低温度，速 常温下产生气泡快 温度几乎对所有化 温度 学反应都能增大其 率减小 → 反应速率，无论反 应是吸热还是放热。 使用催化剂（如 Mn02催化H202分 【特别提醒】：催 Mn02)能显著增大解，产生大量气泡 化剂只能改变反应 催化剂 达到平衡所需时间， 反应速率 28 不改变化学平衡。 同一反应可以使用 不同的催化剂。 增大固体反应物表 粉未状大理石(Ca 【特别提醒]：此 面积（如粉未状比 C03)与盐酸反应比 项主要针对有固体 固体 块状)，速率增大 块状快 参与的反应。揽拌 表面积 可以增大授触面 积，也能增大反应 速率。 光照、溶剂、形成原电池等也能影响反应速 [特别提醒】：不 率 同反应受不同其他 其他 因素影响。例如， 光期可加快氢气与 氯气的的爆炸反应 速率。 ###第二节化学反应速率与限度 ####三、可逆反应 NH 1.概念 相同条件 在相同条件下，既能向正反应方向进行 ，同时又能向逆反应方向进行的反应。 逆反应 2.特征(“三同”) 相同条件： 同时进行： 反应物、生成物共存： 正、逆反应在同 正、逆反应同时 任一反应物转化率 一条件下进行； 发生； 均小于100%。 【特别提醒) 转化率<100%（不完全） 3.表示方法 化学方程式中用“、≥”表示 (如H2+2≥2HI) H HI 4.常见可逆反应 反应类型 典型例子 反应类型 2S02+02≥2S03 二氧化硫催化氧化 反应类型 S02+H20≥H2S03 二氧化硫溶于水 反应类型 NH3+H20≥NH3H20 氨水形成 注意：有些反应可逆程度小（如2Na+2H,0=2NaOH+个 H2个)，视为“不可逆”反应。 化学平衡状态-知识清单 一、 概念 A+B≥C+D *一定条件下，可逆反应进行到正反应速率等于逆反 应速率(V正=V逆≠0)，反应物和生成物浓度不不再 改变的状态。 二、化学平衡建立的速率图像 个V(速率) (正) v(正)=v(逆)丰0 化学平衡状态 v(逆) 0 t(时间) 三、特征（“逆、等、动、定、变”) 位逆：研究对象为可逆反应 ≥ 的等：V正=V逆≠0= 女动：动态平衡，反应仍在进行 女定：各物质浓度、百分含量保持不变 的 变：条件改变，平衡可能移动 8 注意是总压强或气体密 四、 平衡状态的判断依据 度不再变化才算判断依据 动态标志：V正V逆o 静态标志： “变量不变” *如H2生成速率等于 各物质质量、浓度、 百分含 H2消耗速率 量不变；有色体系颜色不变； 气体密度、总压强等随反应 变化的量不再改变。 加油！ 第六章 化学反应与能量 第一节 化学反应与能量变化 一、放热反应与吸热反应 1．概念 放热反应：把释放热量的化学反应称为放热反应。 吸热反应：把吸收热量的化学反应称为吸热反应。 2．实验探究 反应类型 放热反应 吸热反应 实验操作 实验现象 ①看到有气泡产生； ②用手触摸反应后的试管，试管外壁发烫； ③用温度计测得反应后的温度升高 闻到刺激性气味，烧杯壁发凉，木片和烧杯黏在一起，混合物呈糊状 实验结论 该反应放出热量 该反应吸收热量 3．常见的吸热反应和放热反应 吸热 反应 ①大多数分解反应，如CaCO3、NH4HCO3、NH4Cl等的分解反应 ②铵盐与碱的反应，如Ba(OH)2·8H2O或Ca(OH)2与NH4Cl反应 ③以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应，如C与H2O(g)反应，C与CO2反应 放热 反应 ①燃烧反应　②酸碱中和反应　③活泼金属与水或酸的反应　④活泼金属氧化物与水、酸的反应　⑤金属单质间的置换反应，如铝热反应 ⑥大多数化合反应(C与CO2反应等除外)，如合成氨反应、SO2与O2生成SO3的反应等 二、化学反应中存在能量变化的原因 1．化学反应中能量变化的原因(微观探析) 微观上，化学反应的实质是旧键断裂、新键形成，反应过程中既有物质变化又有能量变化。 若E1>E2，反应吸收能量(吸热反应)； 若E1<E2，反应放出能量(放热反应)。 化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因。 2．化学反应中能量变化的决定因素(宏观辨识) (1)物质的稳定性与能量的关系。 (2)化学反应中能量变化的决定因素。 化学反应中的能量变化决定于反应物总能量与生成物总能量的相对大小。  反应 放热反应 吸热反应 能量变化关系示意图 能量变化 反应物的总能量高于生成物的总能量，则反应释放能量 反应物的总能量低于生成物的总能量，则反应吸收能量 三、人类对能源的利用 1．人类利用能源的三个阶段 树枝杂草时期、化石能源时期和多能源结构时期。 从柴草时期到化石能源时期，人类获取热能的主要途径都是通过物质的燃烧，使用最多的常规能源是化石燃料(包括煤、石油和天然气)。 2．人类利用化石燃料过程中亟待解决的问题 (1)短期内不能再生，储量有限，能源消费量与储量之间的矛盾日益突显。 (2)煤和石油产品燃烧排放的粉尘、SO2、NOx、CO等会污染环境。 3．充分有效地利用能源 (1)燃料燃烧阶段，通过改进锅炉的炉型和燃料空气比、清理积灰等方法提高燃料的燃烧效率。 (2)能量利用阶段，通过使用节能灯，改进电动机的材料和结构，以及发电厂、钢铁厂余热与城市供热联产等措施促进能源循环利用，有效提高能源利用率。 4．新能源 (1)种类：太阳能、风能、地热能、海洋能和氢能等。 (2)优点：资源丰富、可再生、对环境无污染等。 三、化学反应与电能 1．火力发电——化学能间接转化为电能 (1)能量转化过程。 化学能热能机械能电能。 (2)能量转化的关键：燃烧(氧化还原反应)。 (3)弊端：能源浪费，污染，能量经多次转化，利用率低。 2．原电池——化学能直接转化为电能 (1)原电池概念：将化学能转化为电能的装置。 (2)原电池工作原理(以铜—稀H2SO4—锌原电池为例) 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 由锌片沿导线流向铜片 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；SO42-向负极移动 原电池总反应 Zn+2H+=Zn2++H2↑ (3)构成原电池的条件。 ①本质→有自发进行的氧化还原反应； ②电极→有活泼性不同的两个电极(金属与金属或金属与能导电的非金属)； ③溶液→两电极插入电解质溶液或熔融电解质； ④回路→形成闭合回路(两电极接触或用导线连接)。 四、原电池原理的应用 1．比较金属活动性强弱 2．加快氧化还原反应的速率 如在Zn和稀硫酸反应时，滴加少量CuSO4溶液，则Zn置换出的铜和锌能构成原电池的正、负极，从而加快Zn与稀硫酸反应的速率。 3．设计原电池 (1)电极材料的选择。负极一般是活泼的金属材料，正极一般选用活泼性比负极差的金属材料或石墨等惰性电极。 (2)电解质溶液的选择。电解质溶液一般要能够与负极发生反应。若是两个“半反应”分别在两个烧杯中进行，则两个烧杯中的电解质溶液应与电极材料具有相同的阳离子。 4．制造多种化学电源 五、化学电源 1．一次电池 (1)特点：电池放电之后不能充电(内部的氧化还原反应无法逆向进行)，如锌锰干电池属于一次电池。 (2)锌锰干电池的构造如图所示： 构造示意图 工作 原理 负极 锌筒 锌被氧化，逐渐消耗 电解质 氯化铵糊 正极 石墨棒 二氧化锰被还原 特点 放电后不能充电 便于携带，价格低 2．二次电池(充电电池) (1)特点：二次电池在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。 (2)常见的充电电池：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。 3．燃料电池 (1)原理：利用原电池工作原理将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能。 (2)特点：①不断充入氧化剂、还原剂连续使用，同时将电极反应产物不断排出电池；②具有清洁、安全、能量转化率高等特点。 (3)常见电池：氢氧燃料电池、甲烷燃料电池等。 第二节 化学反应速率与限度 一、化学反应速率及其表示方法 1．化学反应速率 2．对化学反应速率的理解 (1)同一化学反应，化学计量数不同，速率不同，因而定量表示一个化学反应的反应速率时，必须指明是用哪一种物质来表示。 (2)无论是用反应物表示还是用生成物表示，其化学反应速率都取正值，而且是某一段时间内的平均速率。 (3)在一定温度下，对于固体和纯液体物质来说，其单位体积内的物质的量不会改变，即它们的物质的量浓度为常数，所以不用固体或纯液体来表示化学反应速率。 二、 影响化学反应速率的因素 1．内因(主要因素) 化学反应速率的大小主要是由物质本身的性质决定的，即反应物的分子结构或原子结构决定的。 2．实验探究外界条件对化学反应速率的影响 (1)催化剂对化学反应速率的影响 实验操作 实验现象 ①有少量气泡出现 ②产生大量气泡 实验结论 MnO2可以使H2O2分解的速率加快 (2)温度对化学反应速率的影响 实验操作 试管中均为5 mL12%的H2O2溶液 实验现象 ①产生气泡速率较慢 ②产生气泡速率较快 实验结论 其他条件相同时，用水浴加热，化学反应速率增大，常温，化学反应速率减小 (3)浓度对化学反应速率的影响 实验操作 实验现象 ①产生气泡速率较慢 ②产生气泡速率较快 实验结论 其他条件相同时，增大浓度，化学反应速率增大，减小浓度，化学反应速率减小 (4)反应物状态对化学反应速率的影响 实验操作 取两支试管，向其中一支加入约5 g块状大理石，另一支加入约5 g粉末状大理石，再各加入5 mL 4 mol·L－1盐酸，观察并记录实验现象 现象与结论 块状大理石与盐酸反应的速率较慢，粉末状大理石与盐酸反应的速率快，说明增大反应物的接触面积，能增大反应速率 3．影响化学反应速率的因素(次要因素) 影响因素 规律 内 因 反应物本身性质 反应物的化学性质越活泼，化学反应速率越大；反之化学反应速率越小 外 因 浓度 增大反应物的浓度，化学反应速率增大；减小反应物的浓度，化学反应速率减小 温度 升高温度，化学反应速率增大；降低温度，化学反应速率减小 催化剂 一般来说，使用催化剂能增大反应速率 固体的表面积 增大固体反应物的表面积，化学反应速率增大 其他 光照、溶剂、形成原电池等，也能影响化学反应速率 三、可逆反应 1．概念：在相同条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应。 2．特征：三同：相同条件，正、逆反应同时进行，反应物、生成物同时存在；反应不能进行完全，即任一反应物的转化率均小于100%。 3．表示：化学方程式中用 “” 表示。 4．很多化学反应在进行时都有一定的可逆性，不同反应的可逆性不同，有些化学反应在同一条件下可逆程度很小，如 2Na +2H2O ==2 NaOH+H2↑，视为“不可逆”反应。典型的可逆反应有：H2+I22HI ，2SO2+O22SO3，SO2+H2OH2SO3，NH3+H2ONH3﹒H2O等。 四、化学平衡状态(简称化学平衡) 在一定条件下，可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物的浓度和生成物的浓度都不再改变的状态。 (1)用速率变化图像表示化学平衡状态的建立。 (2)化学平衡状态的特征。 (3)化学平衡状态的判断。 ①动态标志——“正、逆相等”(v正=v逆≠0) ②静态标志——“变量不变”。 如果一个量是随反应进行而改变的(即变量)，当其“不变”时反应就达到平衡状态，即“变量”不变可说明达到平衡状态。 A．平衡体系中各物质的质量、物质的量、浓度及百分含量等保持不变。 B．一定条件下的气体密度、总压强、气体的平均相对分子质量等保持不变。 C．有色体系的颜色保持不变。 3．化学反应的限度 (1)化学平衡状态是可逆反应在一定条件下所能达到的或完成的最大程度，即该反应进行的限度。 (2)转化率：已被转化的反应物的物质的量与其初始的物质的量之比。 (3)对化学反应限度的理解。 ①化学反应的限度决定了反应物在该条件下转化为生成物的最大转化率。 ②化学反应的限度受浓度、温度、压强等条件的影响，改变条件可以改变反应的限度。 五、化学反应条件的控制 1．化学反应条件的控制 2．化工生产中反应条件的调控 (1)考虑因素。 化工生产中调控反应条件时，需要考虑控制反应条件的成本和实际可能性。 (2)实例(合成氨工业生产条件的选择)。 3．调控燃烧反应的条件(以煤为例) 考虑因素 调控方法 煤的状态 煤被研得越细，与空气中氧气的接触面积越大，燃烧越充分，反应速率越大 空气用量 适当过量的空气有利于煤的充分燃烧。过多的空气会带走大量的热量，降低反应温度，减小燃烧速率，甚至会使燃烧停止(当温度达不到煤的着火点时)；少量的空气则会使煤燃烧不充分，造成能源浪费 炉(灶)膛材料的选择 炉(灶)膛材料采用隔热的耐高温材料。隔热可以减少热量的损失，耐高温材料可以防止炉(灶)膛熔融(或熔裂)而脱离 烟道废气中热能的利用 燃烧后废气中的热量可用于供暖或发电等 易错点01：吸热反应和放热反应的注意点 1．“三个不一定” (1)需加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如碳和氧气的反应。 (2)放热反应常温下不一定容易发生，如物质燃烧。 (3)吸热反应也不一定需要加热，如Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体的反应。 2．区分吸放热反应和吸放热过程 吸热反应和放热反应都是化学变化，如NaOH固体溶于水是放热过程，但不是放热反应；如升华、蒸发等过程是吸热过程，但不是吸热反应。 易错点02：对化学反应速率概念的理解 (1)Δt表示某一时间段，故化学反应速率是平均速率，而非瞬时速率。 (2)表示化学反应速率时，必须指明具体的物质，因为同一化学反应，用不同的物质表示反应速率，其数值可能不同。例如，化学反应N2＋3H22NH3，用H2表示该反应的反应速率时应写成v(H2)。 (3)对于有固体或纯液体参加的反应，由于固体或纯液体的浓度为一常数，即Δc＝0(无意义)，所以不用固体或纯液体表示反应速率。 (4)对于一个具体的化学反应，反应物和生成物的物质的量的变化是按化学方程式中化学计量数之比进行的，所以化学反应中各物质的反应速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。 (5)在同一时间内的同一个化学反应里，虽然用不同物质表示的化学反应速率不一定相同，但它们表示的意义相同，即一种物质的化学反应速率就代表了整个化学反应的反应速率。 易错点03：应用化学反应速率需注意问题 (1) 化学反应速率是标量，只有数值而没有方向； (2) 一般计算出来的化学反应速率是一段时间内的 平均 速率，不同时刻的化学反应速率是不相同的； (3) 对于纯液体或固体物质，反应在其表面进行，它们的“浓度” 是不变的，因此一般不能用固体、纯液体表示化学反应速率； (4) 对于同一化学反应，用不同的物质表示其化学反应速率在数值上可能不同，但其意义相同，化学反应速率之比等于化学计量系数之比。如对于反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q。 易错点04：外界因素对化学反应速率的影响理解 (1)在浓度对化学反应速率的影响中，“浓度”是指反应物的浓度，但不包括固体或纯液体的浓度。另外注意，浓度改变不能过犹不及，如金属铝与稀硫酸反应生成氢气，若变成浓硫酸则发生钝化现象。 (2)压强对化学反应速率的影响是通过改变浓度实现的，所以分析压强的改变对反应速率的影响时要从浓度是否发生改变的角度来分析，若改变总压强而各物质的浓度不改变，则反应速率不变。 (3)升高温度，反应速率一定加快。温度每升高10℃，速率一般变为原来的2～4倍。 (4)压强对速率影响的几种情况 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。 ①压缩体积或充入气态反应物，使压强增大，都能加快化学反应速率。 ②充入非反应气体对化学反应速率的影响 a.恒容时：充入非反应气体→压强增大，但各物质浓度不变→反应速率不变。 b.恒压时：充入非反应气体→压强不变→体积增大→各物质浓度减小→反应速率减慢。 易错点05：多角度判断原电池的正、负极 (1)构成原电池的两电极材料不一定都是金属，正极材料可以为导电的非金属，例如石墨。两极材料可能参与反应，也可能不参与反应。 (2)两个活泼性不同的金属电极用导线连接，共同插入电解质溶液中不一定构成原电池，必须有一个能自发进行的氧化还原反应。 (3)在判断原电池正负极时，既要考虑金属活泼性的强弱也要考虑电解质溶液性质。如Mg—Al—HCl溶液构成的原电池中，负极为Mg；但是Mg—Al—NaOH溶液构成的原电池中，负极为Al，正极为Mg。 方法01： 放热反应和吸热反应的判断方法 【解题通法】 (1)根据反应物和生成物的总能量大小判断 反应物的总能量大于生成物的总能量的反应为放热反应，反之为吸热反应。 (2)根据化学键断裂和形成时能量变化的大小关系判断 断裂反应物中化学键吸收的能量大于形成生成物中化学键放出的能量的反应为吸热反应，反之为放热反应。 (3)根据经验规律判断 用常见吸热和放热的反应类型来判断。 (4)根据生成物和反应物的相对稳定性判断 由稳定的物质生成不稳定的物质的反应为吸热反应，反之为放热反应。 (5)根据反应条件判断 需要持续加热才能进行的反应是吸热反应，反之，一般为放热反应。 【典型例题】下列变化中属于吸热反应的是( ) ①液态水汽化　②将胆矾加热变成白色粉末　③浓硫酸稀释　④氯酸钾分解制氧气　⑤生石灰跟水反应生成熟石灰 A．①④ B．②③ C．①④⑤ D．②④ 【答案】D 【解析】放热反应和吸热反应都是化学反应。放热反应为⑤，吸热反应为②④，液态水汽化是吸热过程，浓H2SO4稀释是放热过程，二者均为物理变化。 方法02：化学反应中能量变化的原因 【解题通法】 (1)放热反应与吸热反应的比较 放热反应 吸热反应 形成原因 反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量 反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量 与化学键强弱的关系 生成物成键时释放的总能量大于反应物断键时吸收的总能量 生成物成键时释放的总能量小于反应物断键时吸收的总能量 反应过程示意图 (2)判断吸热反应和放热反应的两种方法 ①根据反应物和生成物的总能量的相对大小判断——反应物的总能量高于生成物的总能量的反应为放热反应，反之为吸热反应(宏观角度)。 ②根据化学键断裂和形成时能量变化大小关系判断——断裂反应物中化学键吸收的能量大于形成生成物中化学键放出的能量的反应为吸热反应，反之为放热反应(微观角度)。 【典型例题】已知某化学反应A2(g)＋2B2(g)===2AB2(g)(A2、B2、AB2的结构式分别为A===A、B—B、B—A—B)，反应过程中的能量变化如图所示，下列有关叙述正确的是(　　) A．该反应的进行一定需要加热或点燃 B．该反应若生成2 mol AB2(g)，则放出的热量为(E1－E2) kJ C．该反应断开反应物中化学键吸收的总能量大于形成生成物中化学键释放的总能量 D．生成2 mol B—A放出E2 kJ能量 【答案】C 【解析】根据图示可知，该反应断开反应物中化学键吸收的总能量大于形成生成物中化学键释放的总能量，为吸热反应；若生成2 mol AB2(g)，则吸收的热量为(E1－E2) kJ，C项正确、B项错误；该反应的进行不一定需要加热或点燃，A项错误；生成4 mol B—A放出E2 kJ能量，D项错误。 方法3：能源的多角度分类 【解题通法】 分类依据 种类 举例 来源 来自太阳辐射的能量 太阳能、煤、石油、天然气、生物质能 来自地球内部的能量 地热能 来自天体引力的能量 潮汐能 转换过程 一次能源 太阳能、煤、石油、天然气、生物质能、风能、水能 二次能源 石油制品、煤气、电能 利用历史 化石燃料 煤、石油、天然气 新能源 太阳能、风能、地热能、海洋能、氢能、生物质能 性质 可再生能源 太阳能、风能、水能、生物质能 不可再生能源 煤、石油、天然气、核能 【典型例题】下列有关能源开发和利用说法不正确的是(　　) A．人类日常利用的煤、石油、天然气等的能量，归根结底是由太阳能转变来的 B．氢能是一种理想的绿色能源，现在的科技水平已经能够全面推广使用氢能 C．乙醇属于可再生能源，使用乙醇汽油可以缓解目前石油紧张的矛盾 D．太阳能、风能、核能、氢能等符合未来新能源的特点 【答案】B 【解析】A项，人类日常利用的煤、天然气、石油等的能量，归根到底是由古代的动物、植物等经过漫长的历史时期形成的，因此是由太阳能转变而来的，故A正确；B项，氢能是一种理想的绿色能源，现在的科技水平还很难全面推广使用氢能，故B错误；C项，乙醇属于可再生能源，是由高粱、玉米薯类等经过发酵而制得，使用乙醇汽油可以缓解目前石油紧张的矛盾，故C正确；D项，未来新能源的特点是资源丰富，在使用时对环境无污染或者污染很小，且可以再生，太阳能、风能、核能、氢能等符合未来新能源的特点，故D正确；故选B。 方法04：火力发电 【解题通法】 火力发电是通过化石燃料燃烧时发生的氧化还原反应，使化学能转化为热能，加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，带动发电机发电。火力发电过程中，化学能经过一系列能量转化过程，间接转化为电能。其中，燃烧(氧化还原反应)是关键。 【典型例题】下图为火电站发电原理示意图： 分析图中各种变化，下列不能发生的是(　　) A． 氧化还原反应 B． 化学能直接转化为电能 C． 化学键的断裂与重新组合 D． 改变反应物接触面积，提高反应速率 【答案】B 【解析】A项，由火电站发电原理示意图知，该过程涉及煤燃烧，属于氧化还原反应，A正确；B项，该火电站发电原理为利用煤燃烧时产生的热能，通过发电动力装置转换成电能的一种发电方式，不是化学能直接转化为电能，B错误；C项，该过程涉及化学变化，化学变化的实质是旧化学键断裂和新化学键形成，C正确；D项，该过程中，将煤转变为煤粉，增大了固体反应物的接触面积，提高了反应速率，D正确。 方法05：原电池的原理及形成条件 【解题通法】 原电池的工作原理 判断原电池正、负极的五种方法 【典型例题】下列装置能构成原电池的是(　　) 【答案】C 【解析】没有形成闭合电路，不能构成原电池，故A不符合题意；两个电极材料相同，不能构成原电池，故B不符合题意；铁和稀硫酸反应，铁失电子发生氧化反应，铁为负极，氢离子在石墨表面得电子生成氢气，石墨为正极，能构成原电池，故C符合题意；乙醇是非电解质，不能构成原电池，故D不符合题意。 方法06 ：原电池原理的应用 【解题通法】 (1)加快氧化还原反应的速率 构成原电池的反应速率比直接接触的反应速率快，例如，在锌与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液，CuSO4与锌发生置换反应生成Cu，从而形成Cu－Zn微小原电池，加快产生H2的速率。 (2)比较金属活动性强弱 (3)设计原电池 【典型例题】由W、X、Y、Z四种金属按下列装置进行实验。下列说法不正确的是(　　) 装置 现象 金属W不断溶解 Y的质量增加 W上有气体产生 A．装置甲中W作原电池负极 B．装置乙中Y电极上的反应式为Cu2++2e-=Cu C．装置丙中电流由Z流向W D．四种金属的活动性强弱顺序为Z>W>X>Y 【答案】C 【解析】甲装置中金属W不断溶解，说明W失电子生成金属阳离子，则W作负极，故A正确；装置乙中Y的质量增加，可知铜离子在Y极得电子生成Cu单质，电极反应式为Cu2++2e-=Cu，故B正确；装置丙中W上有气体产生，则W电极上发生反应2H++2e-=H2↑，W作正极，Z作负极，原电池中电流由正极流向负极，即由W流向Z，故C错误；一般情况下，原电池中负极金属比正极活泼，甲中W为负极，X为正极，则W>X，乙中X作负极，Y作正极，则X>Y，丙中Z作负极，W作正极，则Z>W，四种金属的活动性强弱顺序为Z>W>X>Y，故D正确。 方法07：原电池电极反应式的书写 【解题通法】 1．负极反应式的书写 (1)活泼金属作负极，本身被氧化。 若生成的阳离子与电解质溶液不反应，产物为相应阳离子，如Cu-2e-=Cu2+。 若生成的阳离子与电解质溶液反应，应写成“金属-ne-+电解质溶液中离子”的形式，如Mg-Al-NaOH电池，负极为Al-3e-+4OH-=[Al(OH)4]-；铅酸蓄电池，负极为Pb+S-2e-=PbSO4。 (2)负极本身不参与反应。 如氢氧酸性燃料电池，负极为H2-2e-=2H+，氢氧碱性燃料电池，负极为H2-2e-+2OH-=2H2O。 2．正极反应式的书写 根据化合价变化或氧化性强弱判断哪种离子先得电子，再根据电解质溶液等确定产物形式。如氢氧酸性(或碱性)燃料电池正极反应为O2+4e-+4H+=2H2O(或O2+2H2O+4e-=4OH-)。 3．总反应式的书写 两电极反应式得失电子数相等时，将两电极反应式相加可得原电池总反应式。 【典型例题】甲醇(CH3OH)空气燃料电池(DMFC)是一种高效能、轻污染的车载电池，其工作原理如图所示。下列有关叙述正确的是 (　 　) A．H+从正极区通过质子交换膜移向负极区 B．负极的电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O C．图中b、c通入的分别是O2、甲醇 D．a导出的是CO2 【答案】D 【解析】根据氢离子的流向可知甲电极为负极，乙电极为正极，燃料电池中通入燃料的一极为负极，通入氧气(空气)的一极为正极。原电池中阳离子从负极区通过交换膜移向正极区，A错误；该电池中负极上甲醇失电子被氧化，电极反应式为CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+，B错误；根据分析可知甲电极为负极，应通入甲醇，乙电极为正极，通入氧气(空气)，所以b通入的为甲醇、c通入的为氧气(空气)，C错误；甲电极为负极，甲醇被氧化生成CO2，所以a导出的是CO2，D正确。 方法08：化学电源 【解题通法】 可充电电池充电时，电极与外接电源的正负极连接方式及发生变化如下： 【典型例题】如图所示是两种常见的化学电源示意图，下列说法不正确的是( ) A．甲电池属于一次电池 B．甲电池放电时，电子从锌简经外电路到石墨电极 C．乙电池的负极反应式为 D．乙电池充电时将电能转化为化学能 【答案】C 【解析】A项，甲电池是锌锰干电池，属于一次电池，A正确； B项，甲电池中，锌作负极，放电时失去电子，电子从锌简经外电路到石墨电极，B正确；C项，乙电池的负极反应式为：Pb＋SO－2e－===PbSO4，C错误；D项，乙电池充电时是电解池装置，将电能转化为化学能，D正确；故选C。 方法09：反应速率大小比较的两种方法 【解题通法】 同一化学反应速率用不同物质表示时数值可能不同，比较化学反应速率的快慢不能只看数值大小，还要进行一定的换算。 【典型例题】在2A(g)+B(g)=3C(g)+4D(g)反应中，表示该反应速率最快的是( ) A．v(A)=0.5mol/(L·s) B．v(B)=0.3mol/(L·s) C．v(C)=0.8mol/(L·s) D．v(D)=1．0mol/(L·s) 【答案】B 【解析】利用归一法将所有反应速率转化为B的反应速率：A项，==0.25；B项，=0.3；C项，==0.27；D项，；数值大的反应快，因此反应最快的是B。故选B。 方法10：化学反应速率的计算方法 【解题通法】 (1)定义式法：利用公式v=计算化学反应速率，也可以利用该公式计算浓度变化量或反应时间。 (2)关系式法：化学反应速率之比=物质的量浓度的变化量之比=物质的量的变化量之比=化学计量数之比。 (3)三段式法：找出起始、转化、某时刻的数据，使用三段式法进行计算比较直观明了。 ①写出有关反应的化学方程式。 ②找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。其中转化量之比等于化学计量数之比。 ③根据已知条件列三段式计算。 计算模型如下： 　　　　　　　aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g) 起始/(mol/L) a b 0 0 转化/(mol/L) x x x x 某时/(mol/L) a-x b-x x x 根据这个方法转化数据，借助速率求算公式即可求出任何一种物质的反应速率。 【典型例题】反应4a(s)+3b(g)=2c(g)+d(g)，经2 min b的浓度减小0.6 mol/L。对此反应速率的正确表示是(　　) A．用a表示的反应速率是0.8 mol/(L·s) B．分别用b、c、d表示反应的速率，其比值是3∶2∶1 C．在2 min末时的反应速率，用反应物b来表示是0.3 mol/(L· min) D．在这2 min内用b和c表示的反应速率的值都是相同的 【答案】B 【解析】反应物a是固体，浓度视为常数，不用其表示反应的速率，A不正确；化学反应速率之比等于其相应的化学计量数之比，故分别用b、c、d表示反应的速率，其比值是3∶2∶1，B正确；v(b)==0.3 mol/(L·min)是2 min内的平均反应速率，而不是2 min末时的反应速率，C不正确；反应中b和c的化学计量数不同，用b和c表示的反应速率的值不同，D不正确。 方法11： 压强对化学反应速率的影响 【解题通法】 改变压强对反应速率的影响实质是改变浓度，若不改变浓度则不影响速率。对于气体反应体系，有以下几种情况： (1)压缩容器容积或充入气态反应物，使压强增大，都能增大化学反应速率。 (2)充入非反应气体对化学反应速率的影响。 ①恒容时：充入非反应气体→压强增大，但各物质浓度不变→反应速率不变。 ②恒压时：充入非反应气体→压强不变→容器容积增大→各物质浓度减小→反应速率减小。 总之，压强改变，若引起浓度改变，则反应速率改变。 【典型例题】反应C(s)+H2O(g)CO(g)+ H2(g)在一可变容积的容器中进行反应，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是( ) A．将容器的体积缩小一半 B．保持体积不变，充入N2 C．保持体积不变，升高温度 D．压强不变，充入N2使体积增大 【答案】B 【解析】A项，将容器的体积缩小一半，体系的压强增大，物质的浓度也增大，化学反应速率加快，A不符合题意；B项，保持体积不变，充入N2，各种气体物质浓度不变，因此化学反应速率不变，B符合题意；C项，保持体积不变，升高温度，物质的内能增加，活化分子数目增加，有效碰撞次数增加，化学反应速率加快，C不符合题意；D项，压强不变，充入N2使体积增大，反应体系的气体物质浓度减小，化学反应速率减慢，D不符合题意；故选B。 方法12：外界条件对化学反应速率的影响 【解题通法】 影响化因素 规律 内因 反应物的性质 在其他条件相同时，反应物的性质越活泼，化学反应速率越快；反应物的化学性质越不活泼，化学反应速率越慢 外因 反应物的浓度 在其他条件相同时，增加反应物的浓度，可使反应速率加快 反应温度 在其他条件相同时，升高温度，可加快化学反应速率 反应时的压强 对有气体参加的反应，在其他条件相同时，增大压强，可加快化学反应速率 催化剂 在其他条件相同时，使用正催化剂，可极大的加快化学反应速率 固体反应物的表面积 在其他条件相同时，增大固体反应物的表面积，即固体反应物的颗粒越小，化学反应速率越快 其他 光波、超声波、磁场、溶剂等也能改变某些反应的速率 【典型例题】NO和CO都是汽车尾气中的物质，它们能很缓慢地反应生成N2和CO2，对此反应有关的叙述中不正确的是(　　) A．升高温度能加快化学反应速率 B．使用适当催化剂可以加快化学反应速率 C．降低压强能降低化学反应速率 D．增大压强对化学反应速率没有影响 【答案】D 【解析】升高温度，加入催化剂，能加快化学反应速率，降低压强，对有气体参加的反应其反应速率降低，而增大压强，可增大有气体参加的反应的反应速率。 方法13：化学探究实验中控制变量法的思路 【解题通法】 常见变量 外界因素主要有：浓度、压强、温度、催化剂、固体表面积等 确定变量 根据实验目的，研究某个变量对反应速率的影响，需要控制其它外界因素不变，再进行实验 定多变一 探究时，先确定一种变量，保证其它外界因素不变，看这个变量与探究的问题之间存在什么关系，这样依次进行，从而得出每种因素改变的影响结论 数据统一 要注意控制数据，使变量统一，才能得出正确结论 在进行探究实验时，应该先确定其他的因素不变，只改变一种因素，看这种因素与探究的问题存在怎样的关系；这样确定一种以后，再确定另一种，通过分析每种因素与所探究问题之间的关系，得出所有影响因素与所探究问题之间的关系。 【典型例题】选择不同的反应探究化学反应速率的影响因素，所用试剂不合理的是( ) a．CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O (观察气泡产生的快慢) b．S2O32-+2H+=S↓+SO2+H2O (观察浑浊产生的快慢) 反应 影响因素 所用试剂 A a 接触面积 块状CaCO3、0.5 mol/L HCl 粉末状CaCO3、0.5 mol/L HCl B a H+浓度 块状CaCO3、0.5 mol/L HCl 块状CaCO3、3．0 mol/LHCl C b H+浓度 0.1 mol/L Na2S2O3、稀H2SO4 0.1mol/L Na2S2O3、浓H2SO4 D b 温度 0.1 mol/L Na2S2O3、0.1 Na2S2O3 H2SO4、冷水 0.1 mol/L Na2S2O3、0.1 Na2S2O3 H2SO4、热水 【答案】C 【解析】采用控制变量方法进行研究，即只改变一个外界条件，其它外界条件都相同，然后逐一进行分析判断。A项，只有CaCO3的接触面积不相同，其它外界条件相同，两个实验是研究固体与盐酸的接触面积大小对化学反应速率的影响，A正确；B项，该反应的实质是CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O，只有HCl溶液中的c(H+)不相同，其它外界条件相同，是研究H+浓度大小对化学反应速率的影响，B正确；C项，浓硫酸中H2SO4主要以电解质分子存在，稀硫酸中则完全电离产生H+及SO42-，浓硫酸溶于水时会放出大量热量使溶液温度升高，因此两个实验对比，不仅溶液中c(H+)不同，而且溶液温度也不相同，因此不是探究H+浓度大小对化学反应速率的影响，C不正确；D项，两个实验对比，其它外界条件都相同，只有溶液温度不相同，是探究反应温度对化学反应速率的影响，D正确；故选C。 方法14：化学反应的限度 【解题通法】 化学平衡状态的特征概括为：逆、等、动、定、变，即： 【典型例题】对于可逆反应M＋NQ达到平衡时，下列说法正确的是( ) A．M、N、Q三种物质的浓度一定相等 B．M、N全部变成了Q C．反应混合物中各组分的浓度不再变化 D．反应已经停止 【答案】C 【解析】可逆反应不会进行到底，是动态平衡，B、D两项均错误；M、N、Q三种物质的浓度不一定相等，A项错误。 方法15：化学平衡状态的判断方法 【解题通法】 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混合物中各组分的百分含量不变(除百分含量外其他在反应过程中变化的量，达到平衡后均不再发生变化，即“变化量达不变”)。以上两个特征均可作为判断可逆反应达平衡的标志。对于反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，判断下列条件下是否平衡。 条件 是否平衡 正、逆反应速率的关系 在单位时间内消耗了m mol A，同时生成m mol A，则v正＝v逆 平衡 在单位时间内消耗了n mol B，同时消耗了p mol C，则v正＝v逆 平衡 v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q，v正不一定等于v逆 不一定平衡 在单位时间内生成了n mol B，同时消耗了q mol D，v正不一定等于v逆 不一定平衡 变 化 量 达 不 变 的 关 系 混合物体系中各成分的含量 各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定 平衡 各物质的质量或各物质的质量分数一定 平衡 各气体的体积或体积分数一定 平衡 总体积、总压强、总物质的量一定 不一定平衡 压强 m＋n≠p＋q时，总压强一定(其他条件一定) 平衡 m＋n＝p＋q时，总压强一定(其他条件一定) 不一定平衡 混合气体的平均相对分子质量(r) r一定，且m＋n≠p＋q 平衡 r一定，且m＋n＝p＋q 不一定平衡 温度 任何化学反应都伴随着能量的变化，当体系温度一定时(其他条件一定) 平衡 体系的密度 密度一定 不一定平衡 其他 如体系颜色不再变化等 平衡 【典型例题】一定温度下，纯净的氨基甲酸铵(NH2COONH4)置于真空密闭恒容容器中(固体体积忽略不计)达到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)。能证明反应达到化学平衡状态的是( ) A．NH3与CO2的质量比保持不变 B．气体的总物质的量保持不变 C．混合气体的平均相对分子质量不变 D．2v(NH3)=v(CO2) 【答案】B 【解析】A项，反应物为固态，产物均为气态，无论反应是否达到平衡，NH3与CO2的质量比始终为(2×17)：44，保持不变，故A错误；B项，反应物为固态，产物均为气态，气体的总物质的量随反应而变，当气体的总物质的量保持不变时反应达到化学平衡状态，故B正确；C项，由于反应物只有一种固体，只有产物为气体，故气体中氨气、二氧化碳的物质的量恒等于2:1，则密闭容器中混合气体的平均摩尔质量等于，故密闭容器中混合气体的平均摩尔质量不能说明已平衡，故C错误；D项，没有指出正逆反应速率，无法判断平衡状态，故D错误；故选B。 方法16：化学反应条件的控制 【解题通法】 1．升高温度和增大压强都可以加快合成氨反应的反应速率，在实际生产中温度和压强并不是越大越好。因为升高温度时合成氨反应的反应速率会增大，但反应物的转化率却降低，综合考虑反应速率和转化率，实际生产过程中采用的温度通常是400~500 ℃；增大压强，反应速率和反应的转化率都增大，但对动力和生产设备的要求也提高了，实际生产中采用的压强通常为10 MPa~30 MPa。 2．提高燃料燃烧效率的措施：(1)尽可能使燃料完全燃烧，提高能量的转化率。关键是燃料与空气或氧气尽可能充分接触，且空气要过量；(2)尽可能充分地利用燃料燃烧所释放出的热能，提高能源利用率。 【典型例题】以下是反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)在不同条件下达到平衡状态时SO2的转化率。 温度 压强 0.1 MPa 0.5 MPa 1 MPa 10 MPa 400 ℃ 99.2% 99.6% 99.7% 99.9% 500 ℃ 93．5% 96．9% 97.8% 99.3% 600 ℃ 73．7% 85．8% 89.5% 96．4% 下列说法不正确的是(　　) A．增大压强，有利于提高反应限度 B．升高温度，SO2的平衡转化率降低 C．实现SO2的转化率为93．5%，需控制的反应条件是500 ℃、0.1 MPa D．从生产成本角度考虑，工业生产SO3应选择高温、高压的条件 【答案】D 【解析】由表中数据可知，压强和温度对反应限度都有影响，增大压强，SO2的转化率增大，升高温度，SO2的转化率减小；工业生产一般选择的条件为温度400～500 ℃、常压，因为在0.1 MPa(常压)时，SO2的转化率已经很大，若增大压强，对设备会有更高的要求，生产成本提高。 方法17：化学反应速率与限度图像分析 【解题通法】 化学反应速率与化学反应限度问题常以图像的形式出现在平面直角坐标系中，可能出现反应物的物质的量、浓度、压强、时间等因素。这类问题要按照“一看、二想、三判断”这三步来分析。 (1)“一看”——看图像 ①看面，弄清楚横、纵轴所表示的含义； ②看线，弄清楚线的走向和变化趋势； ③看点，弄清楚曲线上点的含义，特别是曲线上的折点、交点、最高点、最低点等； ④看辅助线，作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。 (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速率的影响规律以及反应达到平衡时，外界条件的改变对正、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，作出正确判断。 【典型例题】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，下列描述不正确的是 A．反应的化学方程式为X(g)＋Y(g)2Z(g) B．反应开始到10 s，X的物质的量减少了0.79 mol C．反应到10 s时，该反应达到平衡状态 D．反应开始到10 s，用Z表示的反应速率为0.79 mol·L－1·s－1 【答案】D 【解析】A项，X、Y为反应物、Z为生成物，且化学计量数之比为等于变化的物质的量之比，则Ｘ减少1．20 mol－0.41 mol＝0.79 mol，Y减少1．00 mol－0.21 mol＝0.79 mol，Z增加1．58 mol，0.79 mol∶0.79 mol∶1．58 mol＝1∶1∶2，且10 s达到平衡，则反应的化学方程式为X(g)＋Y(g)2Z(g)，正确；B项，反应开始到10 s时，X的物质的量减少了1．20 mol－0.41 mol＝0.79 mol，正确；C项，在10 s后各物质的浓度不再发生变化，说明反应到10 s时，该反应达到平衡状态，正确；D项，反应开始到10 s，用Z表示的反应速率为v(Z)＝＝＝0.079 mol·L－1·s－1，错误。 方法18：有关化学反应速率和化学平衡的计算 【解题通法】 解答有关化学反应速率和化学平衡的计算题时，一般需要写出化学方程式，列出起始量、变化量及平衡量，再根据题设其他条件和定律列方程求解，要注意单位的统一。如： 　　　　　 mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g) 起始/mol a b 0 0 转化/mol mx nx px qx 平衡/mol a−mx b−nx px qx (1)分析三个量：起始量、变化量、平衡量。 (2)明确三个关系 ①对于同一反应物，起始量－变化量＝平衡量。 ②对于同一生成物，起始量＋变化量＝平衡量。 ③各物质的转化量之比等于各物质的化学计量数之比。 (3) 计算模式 ①关于反应物转化率的计算 A的转化率=×100%(计算式中A的量可以指反应物的物质的量、质量、浓度、体积等) ②关于某气体组分的体积分数的计算 气体A的体积分数=×100% ③A的平衡浓度：c(A)＝ mol·L－1。 ④平衡压强与起始压强之比：＝。 ⑤平衡压强与起始压强之比：＝。 ⑥混合气体的平均密度(混)＝ g·L－1。 ⑦混合气体的平均摩尔质量＝ g·mol－1。 【典型例题】某温度下，在2 L恒容密闭容器中充入1 mol N2和2 mol H2，发生反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，2 min达平衡，测得容器内N2的质量减少了5．6 g，下列说法正确的是 A．2 min内，用NH3表示的反应速率v(NH3)＝0.2 mol·L－1·min－1 B．2 min时，H2的物质的量为0.7 mol C．平衡时，H2和N2的转化率相同 D．平衡时，NH3的体积分数约为15．4％ 【答案】D 【解析】A项，2 min时达到平衡，测得溶液内氮气的质量减少了5．6 g，减少氮气物质的量为0.2 mol，生成氨气的物质的量为0.2 mol×2＝0.4 mol，根据化学反应速率的数学表达式，v(NH3)＝＝0.1 mol·L－1·min－1，错误；B项，根据B选项分析，达到平衡时消耗氮气的物质的量为0.2 mol，同时消耗氢气的物质的量为0.6 mol，因此2 min时，氢气的物质的量为(2-0.6) mol＝1．4 mol，错误；C项，达到平衡时，氮气的转化率为×100%＝20%，氢气的转化率为×100%＝30%，两者转化率不相等，错误；D项，达到平衡时，n(N2)＝(1-0.2) mol＝0.8 mol，氢气的物质的量为(2-0.6) mol＝1．4mol，n(NH3)＝0.4 mol，氨气的体积分数等于物质的量分数，即氨气的体积分数为×100%＝15．4%，正确。 1 / 25 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第六章 化学反应与能量 第一节 化学反应与能量变化 一、放热反应与吸热反应 1．概念 放热反应：把________热量的化学反应称为放热反应。 吸热反应：把________热量的化学反应称为吸热反应。 2．实验探究 反应类型 放热反应 吸热反应 实验操作 实验现象 ①看到有________产生； ②用手触摸反应后的试管，试管外壁________； ③用温度计测得反应后的温度________ 闻到刺激性气味，烧杯壁________，木片和烧杯________________，混合物呈糊状 实验结论 该反应放出热量 该反应________热量 3．常见的吸热反应和放热反应 吸热 反应 ①大多数分解反应，如CaCO3、NH4HCO3、NH4Cl等的分解反应 ②铵盐与碱的反应，如Ba(OH)2·8H2O或Ca(OH)2与NH4Cl反应 ③以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应，如C与H2O(g)反应，C与CO2反应 放热 反应 ①燃烧反应　②酸碱中和反应　③活泼金属与水或酸的反应　④活泼金属氧化物与水、酸的反应　⑤金属单质间的置换反应，如铝热反应 ⑥大多数化合反应(C与CO2反应等除外)，如合成氨反应、SO2与O2生成SO3的反应等 二、化学反应中存在能量变化的原因 1．化学反应中能量变化的原因(微观探析) 微观上，化学反应的实质是旧键断裂、新键形成，反应过程中既有物质变化又有能量变化。 若E1>E2，反应________能量(吸热反应)； 若E1<E2，反应________能量(放热反应)。 化学键的________________是化学反应中能量变化的主要原因。 2．化学反应中能量变化的决定因素(宏观辨识) (1)物质的稳定性与能量的关系。 (2)化学反应中能量变化的决定因素。 化学反应中的能量变化决定于________________与________________的相对大小。  反应 放热反应 吸热反应 能量变化关系示意图 能量变化 反应物的总能量______于生成物的总能量，则反应释放能量 反应物的总能量______于生成物的总能量，则反应吸收能量 三、人类对能源的利用 1．人类利用能源的三个阶段 树枝杂草时期、________能源时期和多能源结构时期。 从柴草时期到化石能源时期，人类获取热能的主要途径都是通过物质的________，使用最多的常规能源是________________(包括煤、石油和天然气)。 2．人类利用化石燃料过程中亟待解决的问题 (1)短期内不能再生，储量有限，________________之间的矛盾日益突显。 (2)煤和石油产品燃烧排放的粉尘、SO2、NOx、CO等会污染环境。 3．充分有效地利用能源 (1)燃料燃烧阶段，通过改进锅炉的炉型和燃料空气比、清理积灰等方法提高燃料的燃烧效率。 (2)能量利用阶段，通过使用节能灯，改进电动机的材料和结构，以及发电厂、钢铁厂余热与城市供热联产等措施促进能源循环利用，有效提高能源利用率。 4．新能源 (1)种类：________、风能、地热能、海洋能和氢能等。 (2)优点：资源丰富、可再生、对环境________等。 三、化学反应与电能 1．火力发电——化学能间接转化为电能 (1)能量转化过程。 化学能________能________能电能。 (2)能量转化的关键：________(氧化还原反应)。 (3)弊端：能源浪费，污染，能量经多次转化，利用率低。 2．原电池——化学能直接转化为电能 (1)原电池概念：将________能转化为________的装置。 (2)原电池工作原理(以铜—稀H2SO4—锌原电池为例) 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________片沿导线流向________片 内电路离子移向 溶液中______向正极移动，在铜片上被还原为______；SO42-向_______极移动 原电池总反应 Zn+2H+=________________ (3)构成原电池的条件。 ①本质→有自发进行的________________反应； ②电极→有活泼性不同的两个电极(金属与金属或金属与能导电的非金属)； ③溶液→两电极插入________溶液或熔融电解质； ④回路→形成闭合回路(两电极接触或用导线连接)。 四、原电池原理的应用 1．比较金属活动性强弱 2．加快氧化还原反应的速率 如在Zn和稀硫酸反应时，滴加少量CuSO4溶液，则Zn置换出的铜和锌能构成原电池的正、负极，从而加快Zn与稀硫酸反应的速率。 3．设计原电池 (1)电极材料的选择。负极一般是活泼的金属材料，正极一般选用活泼性比负极差的金属材料或石墨等惰性电极。 (2)电解质溶液的选择。电解质溶液一般要能够与负极发生反应。若是两个“半反应”分别在两个烧杯中进行，则两个烧杯中的电解质溶液应与电极材料具有相同的阳离子。 4．制造多种化学电源 五、化学电源 1．一次电池 (1)特点：电池放电之后________充电(内部的氧化还原反应无法逆向进行)，如锌锰干电池属于一次电池。 (2)锌锰干电池的构造如图所示： 构造示意图 工作 原理 负极 ________ 锌被氧化，逐渐消耗 电解质 氯化铵糊 正极 ________ ______________被还原 特点 放电后________充电 便于携带，价格低 2．二次电池(充电电池) (1)特点：二次电池在放电时所进行的________________反应，在充电时可以________进行，使电池恢复到放电前的状态。 (2)常见的充电电池：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。 3．燃料电池 (1)原理：利用原电池工作原理将________和________的化学能直接转化为________。 (2)特点：①不断充入氧化剂、还原剂连续使用，同时将电极反应产物不断排出电池；②具有清洁、安全、能量转化率高等特点。 (3)常见电池：_____________电池、甲烷燃料电池等。 第二节 化学反应速率与限度 一、化学反应速率及其表示方法 1．化学反应速率 2．对化学反应速率的理解 (1)同一化学反应，化学计量数不同，速率不同，因而定量表示一个化学反应的反应速率时，必须指明是用哪一种物质来表示。 (2)无论是用反应物表示还是用生成物表示，其化学反应速率都取正值，而且是某一段时间内的平均速率。 (3)在一定温度下，对于固体和纯液体物质来说，其单位体积内的物质的量不会改变，即它们的物质的量浓度为常数，所以不用固体或纯液体来表示化学反应速率。 二、 影响化学反应速率的因素 1．内因(主要因素) 化学反应速率的大小主要是由________________决定的，即反应物的分子结构或原子结构决定的。 2．实验探究外界条件对化学反应速率的影响 (1)催化剂对化学反应速率的影响 实验操作 实验现象 ①有________气泡出现 ②产生________气泡 实验结论 MnO2可以使H2O2分解的速率________ (2)温度对化学反应速率的影响 实验操作 试管中均为5 mL12%的H2O2溶液 实验现象 ①产生气泡速率________ ②产生气泡速率________ 实验结论 其他条件相同时，用水浴加热，化学反应速率________，常温，化学反应速率________ (3)浓度对化学反应速率的影响 实验操作 实验现象 ①产生气泡速率________ ②产生气泡速率________ 实验结论 其他条件相同时，增大浓度，化学反应速率________，减小浓度，化学反应速率________ (4)反应物状态对化学反应速率的影响 实验操作 取两支试管，向其中一支加入约5 g块状大理石，另一支加入约5 g粉末状大理石，再各加入5 mL 4 mol·L－1盐酸，观察并记录实验现象 现象与结论 块状大理石与盐酸反应的速率较慢，粉末状大理石与盐酸反应的速率快，说明增大反应物的接触面积，能________反应速率 3．影响化学反应速率的因素(次要因素) 影响因素 规律 内 因 反应物本身性质 反应物的化学性质越活泼，化学反应速率越大；反之化学反应速率越小 外 因 浓度 增大反应物的浓度，化学反应速率增大；减小反应物的浓度，化学反应速率减小 温度 升高温度，化学反应速率增大；降低温度，化学反应速率减小 催化剂 一般来说，使用催化剂能增大反应速率 固体的表面积 增大固体反应物的表面积，化学反应速率增大 其他 光照、溶剂、形成原电池等，也能影响化学反应速率 三、可逆反应 1．概念：在相同条件下，既能向________________，同时又能________________的反应。 2．特征：三同：________________，________________，________________；反应不能进行完全，即任一反应物的转化率均________100%。 3．表示：化学方程式中用________表示。 4．很多化学反应在进行时都有一定的可逆性，不同反应的可逆性不同，有些化学反应在同一条件下可逆程度很小，如 2Na +2H2O ==2 NaOH+H2↑，视为“不可逆”反应。典型的可逆反应有：H2+I2________，2SO2+O2________，SO2+H2O________________，NH3+H2O________________等。 四、化学平衡状态(简称化学平衡) 在一定条件下，可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率________，反应物的浓度和生成物的浓度都________________的状态。 (1)用速率变化图像表示化学平衡状态的建立。 (2)化学平衡状态的特征。 (3)化学平衡状态的判断。 ①动态标志——“正、逆________”(v正=v逆≠0) ②静态标志——“变量不变”。 如果一个量是随反应进行而改变的(即________)，当其“不变”时反应就达到平衡状态，即“变量”不变可说明达到平衡状态。 A．平衡体系中各物质的质量、物质的量、浓度及百分含量等保持不变。 B．一定条件下的气体密度、总压强、气体的平均相对分子质量等保持不变。 C．有色体系的颜色保持不变。 3．化学反应的限度 (1)化学平衡状态是可逆反应在一定条件下所能达到的或完成的_____________，即该反应进行的限度。 (2)转化率：已被转化的反应物的物质的量与其________的物质的量之比。 (3)对化学反应限度的理解。 ①化学反应的限度决定了反应物在该条件下转化为生成物的最大________。 ②化学反应的限度受浓度、温度、压强等条件的影响，改变条件可以改变反应的________。 五、化学反应条件的控制 1．化学反应条件的控制 2．化工生产中反应条件的调控 (1)考虑因素。 化工生产中调控反应条件时，需要考虑控制反应条件的_______和______________。 (2)实例(合成氨工业生产条件的选择)。 3．调控燃烧反应的条件(以煤为例) 考虑因素 调控方法 煤的状态 煤被研得越细，与空气中氧气的接触面积越大，燃烧越充分，反应速率越大 空气用量 适当过量的空气有利于煤的充分燃烧。过多的空气会带走大量的热量，降低反应温度，减小燃烧速率，甚至会使燃烧停止(当温度达不到煤的着火点时)；少量的空气则会使煤燃烧不充分，造成能源浪费 炉(灶)膛材料的选择 炉(灶)膛材料采用隔热的耐高温材料。隔热可以减少热量的损失，耐高温材料可以防止炉(灶)膛熔融(或熔裂)而脱离 烟道废气中热能的利用 燃烧后废气中的热量可用于供暖或发电等 易错点01：吸热反应和放热反应的注意点 1．“三个不一定” (1)需加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如碳和氧气的反应。 (2)放热反应常温下不一定容易发生，如物质燃烧。 (3)吸热反应也不一定需要加热，如Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体的反应。 2．区分吸放热反应和吸放热过程 吸热反应和放热反应都是化学变化，如NaOH固体溶于水是放热过程，但不是放热反应；如升华、蒸发等过程是吸热过程，但不是吸热反应。 易错点02：对化学反应速率概念的理解 (1)Δt表示某一时间段，故化学反应速率是平均速率，而非瞬时速率。 (2)表示化学反应速率时，必须指明具体的物质，因为同一化学反应，用不同的物质表示反应速率，其数值可能不同。例如，化学反应N2＋3H22NH3，用H2表示该反应的反应速率时应写成v(H2)。 (3)对于有固体或纯液体参加的反应，由于固体或纯液体的浓度为一常数，即Δc＝0(无意义)，所以不用固体或纯液体表示反应速率。 (4)对于一个具体的化学反应，反应物和生成物的物质的量的变化是按化学方程式中化学计量数之比进行的，所以化学反应中各物质的反应速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。 (5)在同一时间内的同一个化学反应里，虽然用不同物质表示的化学反应速率不一定相同，但它们表示的意义相同，即一种物质的化学反应速率就代表了整个化学反应的反应速率。 易错点03：应用化学反应速率需注意问题 (1) 化学反应速率是标量，只有数值而没有方向； (2) 一般计算出来的化学反应速率是一段时间内的 平均 速率，不同时刻的化学反应速率是不相同的； (3) 对于纯液体或固体物质，反应在其表面进行，它们的“浓度” 是不变的，因此一般不能用固体、纯液体表示化学反应速率； (4) 对于同一化学反应，用不同的物质表示其化学反应速率在数值上可能不同，但其意义相同，化学反应速率之比等于化学计量系数之比。如对于反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q。 易错点04：外界因素对化学反应速率的影响理解 (1)在浓度对化学反应速率的影响中，“浓度”是指反应物的浓度，但不包括固体或纯液体的浓度。另外注意，浓度改变不能过犹不及，如金属铝与稀硫酸反应生成氢气，若变成浓硫酸则发生钝化现象。 (2)压强对化学反应速率的影响是通过改变浓度实现的，所以分析压强的改变对反应速率的影响时要从浓度是否发生改变的角度来分析，若改变总压强而各物质的浓度不改变，则反应速率不变。 (3)升高温度，反应速率一定加快。温度每升高10℃，速率一般变为原来的2～4倍。 (4)压强对速率影响的几种情况 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。 ①压缩体积或充入气态反应物，使压强增大，都能加快化学反应速率。 ②充入非反应气体对化学反应速率的影响 a.恒容时：充入非反应气体→压强增大，但各物质浓度不变→反应速率不变。 b.恒压时：充入非反应气体→压强不变→体积增大→各物质浓度减小→反应速率减慢。 易错点05：多角度判断原电池的正、负极 (1)构成原电池的两电极材料不一定都是金属，正极材料可以为导电的非金属，例如石墨。两极材料可能参与反应，也可能不参与反应。 (2)两个活泼性不同的金属电极用导线连接，共同插入电解质溶液中不一定构成原电池，必须有一个能自发进行的氧化还原反应。 (3)在判断原电池正负极时，既要考虑金属活泼性的强弱也要考虑电解质溶液性质。如Mg—Al—HCl溶液构成的原电池中，负极为Mg；但是Mg—Al—NaOH溶液构成的原电池中，负极为Al，正极为Mg。 方法01： 放热反应和吸热反应的判断方法 【解题通法】 (1)根据反应物和生成物的总能量大小判断 反应物的总能量大于生成物的总能量的反应为放热反应，反之为吸热反应。 (2)根据化学键断裂和形成时能量变化的大小关系判断 断裂反应物中化学键吸收的能量大于形成生成物中化学键放出的能量的反应为吸热反应，反之为放热反应。 (3)根据经验规律判断 用常见吸热和放热的反应类型来判断。 (4)根据生成物和反应物的相对稳定性判断 由稳定的物质生成不稳定的物质的反应为吸热反应，反之为放热反应。 (5)根据反应条件判断 需要持续加热才能进行的反应是吸热反应，反之，一般为放热反应。 【典型例题】下列变化中属于吸热反应的是( ) ①液态水汽化　②将胆矾加热变成白色粉末　③浓硫酸稀释　④氯酸钾分解制氧气　⑤生石灰跟水反应生成熟石灰 A．①④ B．②③ C．①④⑤ D．②④ 方法02：化学反应中能量变化的原因 【解题通法】 (1)放热反应与吸热反应的比较 放热反应 吸热反应 形成原因 反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量 反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量 与化学键强弱的关系 生成物成键时释放的总能量大于反应物断键时吸收的总能量 生成物成键时释放的总能量小于反应物断键时吸收的总能量 反应过程示意图 (2)判断吸热反应和放热反应的两种方法 ①根据反应物和生成物的总能量的相对大小判断——反应物的总能量高于生成物的总能量的反应为放热反应，反之为吸热反应(宏观角度)。 ②根据化学键断裂和形成时能量变化大小关系判断——断裂反应物中化学键吸收的能量大于形成生成物中化学键放出的能量的反应为吸热反应，反之为放热反应(微观角度)。 【典型例题】已知某化学反应A2(g)＋2B2(g)===2AB2(g)(A2、B2、AB2的结构式分别为A===A、B—B、B—A—B)，反应过程中的能量变化如图所示，下列有关叙述正确的是(　　) A．该反应的进行一定需要加热或点燃 B．该反应若生成2 mol AB2(g)，则放出的热量为(E1－E2) kJ C．该反应断开反应物中化学键吸收的总能量大于形成生成物中化学键释放的总能量 D．生成2 mol B—A放出E2 kJ能量 方法3：能源的多角度分类 【解题通法】 分类依据 种类 举例 来源 来自太阳辐射的能量 太阳能、煤、石油、天然气、生物质能 来自地球内部的能量 地热能 来自天体引力的能量 潮汐能 转换过程 一次能源 太阳能、煤、石油、天然气、生物质能、风能、水能 二次能源 石油制品、煤气、电能 利用历史 化石燃料 煤、石油、天然气 新能源 太阳能、风能、地热能、海洋能、氢能、生物质能 性质 可再生能源 太阳能、风能、水能、生物质能 不可再生能源 煤、石油、天然气、核能 【典型例题】下列有关能源开发和利用说法不正确的是(　　) A．人类日常利用的煤、石油、天然气等的能量，归根结底是由太阳能转变来的 B．氢能是一种理想的绿色能源，现在的科技水平已经能够全面推广使用氢能 C．乙醇属于可再生能源，使用乙醇汽油可以缓解目前石油紧张的矛盾 D．太阳能、风能、核能、氢能等符合未来新能源的特点 方法04：火力发电 【解题通法】 火力发电是通过化石燃料燃烧时发生的氧化还原反应，使化学能转化为热能，加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，带动发电机发电。火力发电过程中，化学能经过一系列能量转化过程，间接转化为电能。其中，燃烧(氧化还原反应)是关键。 【典型例题】下图为火电站发电原理示意图： 分析图中各种变化，下列不能发生的是(　　) A． 氧化还原反应 B． 化学能直接转化为电能 C． 化学键的断裂与重新组合 D． 改变反应物接触面积，提高反应速率 方法05：原电池的原理及形成条件 【解题通法】 原电池的工作原理 判断原电池正、负极的五种方法 【典型例题】下列装置能构成原电池的是(　　) 方法06 ：原电池原理的应用 【解题通法】 (1)加快氧化还原反应的速率 构成原电池的反应速率比直接接触的反应速率快，例如，在锌与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液，CuSO4与锌发生置换反应生成Cu，从而形成Cu－Zn微小原电池，加快产生H2的速率。 (2)比较金属活动性强弱 (3)设计原电池 【典型例题】由W、X、Y、Z四种金属按下列装置进行实验。下列说法不正确的是(　　) 装置 现象 金属W不断溶解 Y的质量增加 W上有气体产生 A．装置甲中W作原电池负极 B．装置乙中Y电极上的反应式为Cu2++2e-=Cu C．装置丙中电流由Z流向W D．四种金属的活动性强弱顺序为Z>W>X>Y 方法07：原电池电极反应式的书写 【解题通法】 1．负极反应式的书写 (1)活泼金属作负极，本身被氧化。 若生成的阳离子与电解质溶液不反应，产物为相应阳离子，如Cu-2e-=Cu2+。 若生成的阳离子与电解质溶液反应，应写成“金属-ne-+电解质溶液中离子”的形式，如Mg-Al-NaOH电池，负极为Al-3e-+4OH-=[Al(OH)4]-；铅酸蓄电池，负极为Pb+S-2e-=PbSO4。 (2)负极本身不参与反应。 如氢氧酸性燃料电池，负极为H2-2e-=2H+，氢氧碱性燃料电池，负极为H2-2e-+2OH-=2H2O。 2．正极反应式的书写 根据化合价变化或氧化性强弱判断哪种离子先得电子，再根据电解质溶液等确定产物形式。如氢氧酸性(或碱性)燃料电池正极反应为O2+4e-+4H+=2H2O(或O2+2H2O+4e-=4OH-)。 3．总反应式的书写 两电极反应式得失电子数相等时，将两电极反应式相加可得原电池总反应式。 【典型例题】甲醇(CH3OH)空气燃料电池(DMFC)是一种高效能、轻污染的车载电池，其工作原理如图所示。下列有关叙述正确的是 (　 　) A．H+从正极区通过质子交换膜移向负极区 B．负极的电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O C．图中b、c通入的分别是O2、甲醇 D．a导出的是CO2 方法08：化学电源 【解题通法】 可充电电池充电时，电极与外接电源的正负极连接方式及发生变化如下： 【典型例题】如图所示是两种常见的化学电源示意图，下列说法不正确的是( ) A．甲电池属于一次电池 B．甲电池放电时，电子从锌简经外电路到石墨电极 C．乙电池的负极反应式为 D．乙电池充电时将电能转化为化学能 方法09：反应速率大小比较的两种方法 【解题通法】 同一化学反应速率用不同物质表示时数值可能不同，比较化学反应速率的快慢不能只看数值大小，还要进行一定的换算。 【典型例题】在2A(g)+B(g)=3C(g)+4D(g)反应中，表示该反应速率最快的是( ) A．v(A)=0.5mol/(L·s) B．v(B)=0.3mol/(L·s) C．v(C)=0.8mol/(L·s) D．v(D)=1．0mol/(L·s) 方法10：化学反应速率的计算方法 【解题通法】 (1)定义式法：利用公式v=计算化学反应速率，也可以利用该公式计算浓度变化量或反应时间。 (2)关系式法：化学反应速率之比=物质的量浓度的变化量之比=物质的量的变化量之比=化学计量数之比。 (3)三段式法：找出起始、转化、某时刻的数据，使用三段式法进行计算比较直观明了。 ①写出有关反应的化学方程式。 ②找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。其中转化量之比等于化学计量数之比。 ③根据已知条件列三段式计算。 计算模型如下： 　　　　　　　aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g) 起始/(mol/L) a b 0 0 转化/(mol/L) x x x x 某时/(mol/L) a-x b-x x x 根据这个方法转化数据，借助速率求算公式即可求出任何一种物质的反应速率。 【典型例题】反应4a(s)+3b(g)=2c(g)+d(g)，经2 min b的浓度减小0.6 mol/L。对此反应速率的正确表示是(　　) A．用a表示的反应速率是0.8 mol/(L·s) B．分别用b、c、d表示反应的速率，其比值是3∶2∶1 C．在2 min末时的反应速率，用反应物b来表示是0.3 mol/(L· min) D．在这2 min内用b和c表示的反应速率的值都是相同的 方法11： 压强对化学反应速率的影响 【解题通法】 改变压强对反应速率的影响实质是改变浓度，若不改变浓度则不影响速率。对于气体反应体系，有以下几种情况： (1)压缩容器容积或充入气态反应物，使压强增大，都能增大化学反应速率。 (2)充入非反应气体对化学反应速率的影响。 ①恒容时：充入非反应气体→压强增大，但各物质浓度不变→反应速率不变。 ②恒压时：充入非反应气体→压强不变→容器容积增大→各物质浓度减小→反应速率减小。 总之，压强改变，若引起浓度改变，则反应速率改变。 【典型例题】反应C(s)+H2O(g)CO(g)+ H2(g)在一可变容积的容器中进行反应，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是( ) A．将容器的体积缩小一半 B．保持体积不变，充入N2 C．保持体积不变，升高温度 D．压强不变，充入N2使体积增大 方法12：外界条件对化学反应速率的影响 【解题通法】 影响化因素 规律 内因 反应物的性质 在其他条件相同时，反应物的性质越活泼，化学反应速率越快；反应物的化学性质越不活泼，化学反应速率越慢 外因 反应物的浓度 在其他条件相同时，增加反应物的浓度，可使反应速率加快 反应温度 在其他条件相同时，升高温度，可加快化学反应速率 反应时的压强 对有气体参加的反应，在其他条件相同时，增大压强，可加快化学反应速率 催化剂 在其他条件相同时，使用正催化剂，可极大的加快化学反应速率 固体反应物的表面积 在其他条件相同时，增大固体反应物的表面积，即固体反应物的颗粒越小，化学反应速率越快 其他 光波、超声波、磁场、溶剂等也能改变某些反应的速率 【典型例题】NO和CO都是汽车尾气中的物质，它们能很缓慢地反应生成N2和CO2，对此反应有关的叙述中不正确的是(　　) A．升高温度能加快化学反应速率 B．使用适当催化剂可以加快化学反应速率 C．降低压强能降低化学反应速率 D．增大压强对化学反应速率没有影响 方法13：化学探究实验中控制变量法的思路 【解题通法】 常见变量 外界因素主要有：浓度、压强、温度、催化剂、固体表面积等 确定变量 根据实验目的，研究某个变量对反应速率的影响，需要控制其它外界因素不变，再进行实验 定多变一 探究时，先确定一种变量，保证其它外界因素不变，看这个变量与探究的问题之间存在什么关系，这样依次进行，从而得出每种因素改变的影响结论 数据统一 要注意控制数据，使变量统一，才能得出正确结论 在进行探究实验时，应该先确定其他的因素不变，只改变一种因素，看这种因素与探究的问题存在怎样的关系；这样确定一种以后，再确定另一种，通过分析每种因素与所探究问题之间的关系，得出所有影响因素与所探究问题之间的关系。 【典型例题】选择不同的反应探究化学反应速率的影响因素，所用试剂不合理的是( ) a．CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O (观察气泡产生的快慢) b．S2O32-+2H+=S↓+SO2+H2O (观察浑浊产生的快慢) 反应 影响因素 所用试剂 A a 接触面积 块状CaCO3、0.5 mol/L HCl 粉末状CaCO3、0.5 mol/L HCl B a H+浓度 块状CaCO3、0.5 mol/L HCl 块状CaCO3、3．0 mol/LHCl C b H+浓度 0.1 mol/L Na2S2O3、稀H2SO4 0.1mol/L Na2S2O3、浓H2SO4 D b 温度 0.1 mol/L Na2S2O3、0.1 Na2S2O3 H2SO4、冷水 0.1 mol/L Na2S2O3、0.1 Na2S2O3 H2SO4、热水 方法14：化学反应的限度 【解题通法】 化学平衡状态的特征概括为：逆、等、动、定、变，即： 【典型例题】对于可逆反应M＋NQ达到平衡时，下列说法正确的是( ) A．M、N、Q三种物质的浓度一定相等 B．M、N全部变成了Q C．反应混合物中各组分的浓度不再变化 D．反应已经停止 方法15：化学平衡状态的判断方法 【解题通法】 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混合物中各组分的百分含量不变(除百分含量外其他在反应过程中变化的量，达到平衡后均不再发生变化，即“变化量达不变”)。以上两个特征均可作为判断可逆反应达平衡的标志。对于反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，判断下列条件下是否平衡。 条件 是否平衡 正、逆反应速率的关系 在单位时间内消耗了m mol A，同时生成m mol A，则v正＝v逆 平衡 在单位时间内消耗了n mol B，同时消耗了p mol C，则v正＝v逆 平衡 v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q，v正不一定等于v逆 不一定平衡 在单位时间内生成了n mol B，同时消耗了q mol D，v正不一定等于v逆 不一定平衡 变 化 量 达 不 变 的 关 系 混合物体系中各成分的含量 各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定 平衡 各物质的质量或各物质的质量分数一定 平衡 各气体的体积或体积分数一定 平衡 总体积、总压强、总物质的量一定 不一定平衡 压强 m＋n≠p＋q时，总压强一定(其他条件一定) 平衡 m＋n＝p＋q时，总压强一定(其他条件一定) 不一定平衡 混合气体的平均相对分子质量(r) r一定，且m＋n≠p＋q 平衡 r一定，且m＋n＝p＋q 不一定平衡 温度 任何化学反应都伴随着能量的变化，当体系温度一定时(其他条件一定) 平衡 体系的密度 密度一定 不一定平衡 其他 如体系颜色不再变化等 平衡 【典型例题】一定温度下，纯净的氨基甲酸铵(NH2COONH4)置于真空密闭恒容容器中(固体体积忽略不计)达到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)。能证明反应达到化学平衡状态的是( ) A．NH3与CO2的质量比保持不变 B．气体的总物质的量保持不变 C．混合气体的平均相对分子质量不变 D．2v(NH3)=v(CO2) 方法16：化学反应条件的控制 【解题通法】 1．升高温度和增大压强都可以加快合成氨反应的反应速率，在实际生产中温度和压强并不是越大越好。因为升高温度时合成氨反应的反应速率会增大，但反应物的转化率却降低，综合考虑反应速率和转化率，实际生产过程中采用的温度通常是400~500 ℃；增大压强，反应速率和反应的转化率都增大，但对动力和生产设备的要求也提高了，实际生产中采用的压强通常为10 MPa~30 MPa。 2．提高燃料燃烧效率的措施：(1)尽可能使燃料完全燃烧，提高能量的转化率。关键是燃料与空气或氧气尽可能充分接触，且空气要过量；(2)尽可能充分地利用燃料燃烧所释放出的热能，提高能源利用率。 【典型例题】以下是反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)在不同条件下达到平衡状态时SO2的转化率。 温度 压强 0.1 MPa 0.5 MPa 1 MPa 10 MPa 400 ℃ 99.2% 99.6% 99.7% 99.9% 500 ℃ 93．5% 96．9% 97.8% 99.3% 600 ℃ 73．7% 85．8% 89.5% 96．4% 下列说法不正确的是(　　) A．增大压强，有利于提高反应限度 B．升高温度，SO2的平衡转化率降低 C．实现SO2的转化率为93．5%，需控制的反应条件是500 ℃、0.1 MPa D．从生产成本角度考虑，工业生产SO3应选择高温、高压的条件 方法17：化学反应速率与限度图像分析 【解题通法】 化学反应速率与化学反应限度问题常以图像的形式出现在平面直角坐标系中，可能出现反应物的物质的量、浓度、压强、时间等因素。这类问题要按照“一看、二想、三判断”这三步来分析。 (1)“一看”——看图像 ①看面，弄清楚横、纵轴所表示的含义； ②看线，弄清楚线的走向和变化趋势； ③看点，弄清楚曲线上点的含义，特别是曲线上的折点、交点、最高点、最低点等； ④看辅助线，作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。 (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速率的影响规律以及反应达到平衡时，外界条件的改变对正、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，作出正确判断。 【典型例题】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，下列描述不正确的是 A．反应的化学方程式为X(g)＋Y(g)2Z(g) B．反应开始到10 s，X的物质的量减少了0.79 mol C．反应到10 s时，该反应达到平衡状态 D．反应开始到10 s，用Z表示的反应速率为0.79 mol·L－1·s－1 方法18：有关化学反应速率和化学平衡的计算 【解题通法】 解答有关化学反应速率和化学平衡的计算题时，一般需要写出化学方程式，列出起始量、变化量及平衡量，再根据题设其他条件和定律列方程求解，要注意单位的统一。如： 　　　　　 mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g) 起始/mol a b 0 0 转化/mol mx nx px qx 平衡/mol a−mx b−nx px qx (1)分析三个量：起始量、变化量、平衡量。 (2)明确三个关系 ①对于同一反应物，起始量－变化量＝平衡量。 ②对于同一生成物，起始量＋变化量＝平衡量。 ③各物质的转化量之比等于各物质的化学计量数之比。 (3) 计算模式 ①关于反应物转化率的计算 A的转化率=×100%(计算式中A的量可以指反应物的物质的量、质量、浓度、体积等) ②关于某气体组分的体积分数的计算 气体A的体积分数=×100% ③A的平衡浓度：c(A)＝ mol·L－1。 ④平衡压强与起始压强之比：＝。 ⑤平衡压强与起始压强之比：＝。 ⑥混合气体的平均密度(混)＝ g·L－1。 ⑦混合气体的平均摩尔质量＝ g·mol－1。 【典型例题】某温度下，在2 L恒容密闭容器中充入1 mol N2和2 mol H2，发生反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，2 min达平衡，测得容器内N2的质量减少了5．6 g，下列说法正确的是 A．2 min内，用NH3表示的反应速率v(NH3)＝0.2 mol·L－1·min－1 B．2 min时，H2的物质的量为0.7 mol C．平衡时，H2和N2的转化率相同 D．平衡时，NH3的体积分数约为15．4％ 1 / 25 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $