第六章 化学反应与能量（图文版知识清单，不可编辑）化学人教版必修第二册

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！