第6章 化学反应与能量 章末整合提升 体系构建 主题探究-【优学精讲】2025-2026学年高中化学必修第二册教用课件（人教版）

该高中化学单元复习课件系统梳理了化学反应速率、化学平衡、电化学等核心知识，通过“体系构建”中的化学知识结构图，将实验探究、反应类型与热效应、平衡特征及移动、电化学原理等模块逻辑串联，帮助学生建立完整的知识网络。 其亮点在于以“甲醇合成及燃料电池”为主题探究载体，通过键能计算分析能量变化、实验数据探讨反应条件调控、电极反应式书写等活动，培养学生的科学思维与科学探究能力。针对训练题分层设计，从基础判断到综合平衡分析，助力学生巩固知识，也为教师提供精准复习教学支持。

章末整合提升 体系构建 主题探究 体系构建 化学·必修第二册 化学·必修第二册 主题探究 根据甲醇的合成及甲醇燃料电池探究化学反应与能量 　　工业上可以利用CO或CO2制取甲醇，甲醇可以用来制备新型电池。通 过探究甲醇的合成中的能量变化理解化学能与热能的转换；通过甲醇的合 成反应中化学反应条件的控制来理解化学反应中的相关问题；通过探究甲 醇等物质在电化学的应用体会化学能与电能的转换。 化学·必修第二册 【探究1】　甲醇合成中的能量变化 （1）工业上由CO和H2合成甲醇的化学方程式为CO（g）＋2H2（g） CH3OH（g） ，该反应为放热反应。 则下列表示合成甲醇反应的能量变化 示意图中正确的是（　　） 化学·必修第二册 提示：此反应是放热反应，反应物总能量大于生成物的总能量，气态的甲 醇转化成液态的甲醇属于放热过程，即气态甲醇具有的能量大于液态甲醇 的能量， A正确。 化学·必修第二册 （2）化学上将断裂或形成1 mol化学键所吸收或放出的能量称为键能，已 知键能数据如下，由此计算反应CO（g）＋2H2（g） CH3OH（g）中生 成1 mol甲醇的能量变化为 　　　　　　　　　　　。已知CH3OH的结构 为 。 化学键 H—H C—O C≡O H—O C—H E/（kJ·mol－1） 436 343 1 076 465 413 化学·必修第二册 提示：根据化学方程式CO（g）＋2H2（g） CH3OH（g） ，反应物断裂 化学键吸收的总能量为1 076 kJ·mol－1＋2×436 kJ·mol－1＝1 948 kJ·mol－ 1，生成1 mol CH3OH形成新化学键放出总能量为3×413 kJ·mol－1＋343 kJ·mol－1＋ 465 kJ·mol－1＝2 047 kJ·mol－1，即反应中生成1 mol甲醇放出热 量2 047 kJ－1 948 kJ ＝99 kJ。 化学·必修第二册 （3）二氧化碳捕获技术用于去除气流中的 二氧化碳或者分离出二氧化碳作为气体产物， 其中CO2催化合成甲醇是一种很有前景的方 法。如图所示为该反应在无催化剂及有催化 剂时的能量变化。 ①根据图示可知，图中CO2催化合成甲醇的反应属于 　　　　（填“放 热”或“吸热”）反应。 ②关于CO2催化合成甲醇的反应，下列说法中，合理的是 　　（填字母）。 化学·必修第二册 a.该反应中所有原子都被用于合成甲醇 b.该反应可用于CO2的转化，有助于缓解温室效应 c.降温分离出液态甲醇和水，将剩余气体重新通入反应器，可以提高反应 速率 提示：①据图可知，1 mol CO2（g）与3 mol H2（g）完全反应生成CH3OH （g）和H2O（g）放出49.0 kJ的热量，所以该反应为放热反应。②由化学 方程式可知，该反应中除了生成甲醇外还有水生成，a错误；CO2会加剧温 室效应，该反应可以将二氧化碳利用起来转化为甲醇，有助于缓解温室效 应，b正确；降温，同时减少了反应物和生成物的浓度，所以反应速率降 低，c错误。 化学·必修第二册 【探究2】　探究合成甲醇适宜的反应条件，体会化学反应的调控 已知利用CO2和氢气合成甲醇，反应如下：CO2（g）＋3H2（g） CH3OH（g）＋H2O（g）（称为反应①）。 （1）在一定条件下测得不同的H2和CO2投料比体系中甲醇的产率如下： 不同n（H2）∶n（CO2）对反应的影响 n（H2）∶n（CO2） 2 3 5 7 α（CO2）/％ 11.63 13.68 15.93 18.71 φ（CH3OH）/％ 3.04 4.12 5.26 6.93 注：α为转化率，φ为产率，反应条件：温度553 K、压强2 MPa、无催 化剂。 化学·必修第二册 结合上述数据，从提高CO2的转化率和甲醇的产率角度分析，你能得到什 么结论？ 提示：从上述表格中能够得到的结论是增大氢气的比例可以提高CO2的转 化率和甲醇的产率。 化学·必修第二册 （2）如图分别是压强和温度对反应①中甲醇产率的影响。 在实际生产中是不是压强越大越好？ 提示：不是。要考虑生产的实际，选择合适的压强，如动力和设备的承受 力等方面。 化学·必修第二册 （3）实验室在1 L密闭容器中进行模拟合成实验。将1 mol CO和2 mol H2通 入容器中，分别恒温在300 ℃和500 ℃反应，每隔一定时间测得容器中甲 醇的浓度如下（表中数据单位：mol·L—1）： 10 min 20 min 30 min 40 min 50 min 60 min 300 ℃ 0.40 0.60 0.75 0.84 0.90 0.90 500 ℃ 0.60 0.75 0.78 0.80 0.80 0.80 300 ℃时反应开始10分钟内，H2的平均反应速率为多少？ 化学·必修第二册 提示：0.080 mol·L－1·min－1。300 ℃时，反应进行10分钟，甲醇浓度为 0.40 mol·L－1，其反应速率为 ＝0.04 mol·L－1·min－1，由速率之 比等于化学计量数之比可知，H2的反应速率为0.04 mol·L－1·min－1×2＝ 0.08 mol·L－1·min－1。 化学·必修第二册 【探究3】　甲醇燃料电池 如图是以甲醇为燃料的电池，电解质溶液为 酸性。 （1）如何判断该甲醇燃料电池的正、负极？ 提示：根据图示，a电极上，甲醇中碳元素化 合价由－2价升高到二氧化碳中的＋4价，发生 氧化反应，即甲醇在负极上反应；b电极上空气中氧气发生还原反应，是正极。燃料电池的规律是通入燃料的一极作负极，通入氧气的一极作正极。 （2）请写出该甲醇燃料电池的总反应和正极的电极反应式。 提示：2CH3OH＋3O2 2CO2＋4H2O　O2＋4H＋＋4e－ 2H2O 。 化学·必修第二册 1. 甲醇 燃料电池种类较多，其中一种电池的电极为可导电的碳化 钨 ，电解质溶液为稀硫酸，工作时一个电极加入甲醇，一个电极通 入空气。下列判断错误的是（已知甲醇燃烧时生成CO2和H2O）（　　） A. WC电极不参与电极反应 B. 甲醇在电池负极失电子生成CO2和水 C. 正极的电极反应为O2＋4H＋＋4e－ 2H2O D. 电池工作时，电解质溶液中S 向负极移动 √ 化学·必修第二册 解析：　甲醇 燃料电池工作时加入甲醇的电极为负极，通入空 气的电极为正极；负极反应为CH3OH＋H2O－6e－ CO2↑＋6H＋，正极 反应为O2＋4H＋＋4e－ 2H2O，WC不参与电极反应，A正确；负极反应 为CH3OH＋H2O－6e－ CO2↑＋6H＋，B错误；正极反应为O2＋4H＋＋4e － 2H2O，C正确；电池工作时，电解质溶液中阴离子向负极移动，D 正确。 化学·必修第二册 2. 利用合成气（主要成分为CO、CO2和H2）在催化剂的作用下合成甲醇， 发生的主反应如下： ①CO（g）＋2H2（g） CH3OH（g） 反应放热 ②CO2（g）＋H2（g） CO（g）＋H2O（g） 反应吸热 已知升高温度，化学反应向吸热的方向移动；增 大压强，化学反应向气体体积和缩小的方向移动， 若反应前后气体体积和相等，则加压不移动。合 成气的组成 ＝2.60时体系中的CO平 衡转化率（α）与温度和压强的关系如图所示。 化学·必修第二册 （1）α（CO）值随温度升高而 （填“增大”或“减小”） ，其 原因是 ⁠ ⁠ ⁠ ⁠。 减小　 根据题目信息，升高温度时，反应①为放热反应，反应向吸热方 向（左）移动，使得体系中CO的量增大；反应②为吸热反应，反应向放热 方向（右）移动，产生CO的量增大。总结果，随温度升高，使CO的转化 率降低 化学·必修第二册 （2）图中的压强由大到小为 ，其判断理由是 ⁠ ⁠ ⁠ ⁠。 p3＞p2＞p1　 相同温度 下，由于反应①为气体分子数减小的反应，加压有利于提升CO的转化率； 而反应②为气体分子数不变的反应，产生CO的量不受压强影响。故增大压 强时，CO的转化率升高 化学·必修第二册 3. 已知升高温度，反应速率增大，到达化学平衡状态所用的时间短，同时 化学反应向吸热的方向转化。在容积为2 L的密闭容器中，由1 mol CO2和3 mol H2合成甲醇：CO2（g）＋3H2（g） CH3OH（g）＋H2O（g），在其 他条件不变的情况下，考查温度对反应的影响，实验结果如图所示（注： T1、 均大于300 ℃）。 化学·必修第二册 （1）温度为T1时，从反应开始到平衡，生成甲醇的平均速率为 ⁠ ⁠。 （2）T1与T2条件下到达平衡状态的时间点为 ，T1与T2的大小 为 ⁠。 （3）根据平衡状态的移动方向，该反应为 （填“吸热”或“放 热”）反应。 mol·L－1·min－1　 tA和tB　 T2＞T1　 放热　 化学·必修第二册 4. 甲醇（CH3OH，常温下为液态）是一种常用的能源物质。 （1）以甲醇为原料设计成燃料电池：若以熔融Na2CO3作为电解质，一极 充入甲醇，另一极充入空气和CO2气体。充入空气和CO2气体的电极 为 极，该电池的总反应式： ⁠， 充入甲醇电极的电极反应式： ⁠ ⁠。 正　 2CH3OH＋3O2 2CO2＋4H2O　 2H2O　 CH3OH－6e－＋3C 4CO2＋ 化学·必修第二册 解析：以熔融Na2CO3作为电解质的甲醇燃料电池的总反应：2CH3OH＋3O2 2CO2＋4H2O，其中氧元素化合价由0价降低到－2价，O2发生还 原反应，所以充入空气和CO2的一极是正极；甲醇中碳元素化合价由－2价 升高到＋4价，每个碳原子得6个电子，充入甲醇的一极为负极，其电极反 应为CH3OH－6e－＋3C 4CO2＋2H2O。 化学·必修第二册 （2）如用氢氧化钾溶液作电解质溶液，用多孔石墨作电极，在电极上分 别充入甲醇和氧气。写出负极的电极反应式 ⁠ 。下列有关上述甲醇燃料电池的说法中，错误的是 ⁠ （填字母）。 A. 甲醇燃料电池的负极发生氧化反应 B. 甲醇燃料电池的电子由负极经外电路流入正极 C. 甲醇燃料电池在负极区产生C D. 甲醇燃料电池中使用的氢氧化钾浓度保持不变 CH3OH－6e－＋8OH－ C ＋6H2O　 D　 化学·必修第二册 解析：在甲醇燃料电池中，负极上甲醇发生氧化反应产生CO2气体，CO2与 溶液中的KOH反应产生K2CO3，负极的电极反应式为CH3OH－6e－＋8OH－ C ＋6H2O；甲醇燃料电池的负极上甲醇发生氧化反应，A正确； 甲醇燃料电池中，甲醇失去电子，电子由负极经外电路流入正极，B正 确；甲醇燃料电池中，甲醇发生氧化反应变为CO2，CO2与附近溶液中的 OH－结合形成C ，所以在负极区产生C ，C正确；甲醇燃料电池中 电解质溶液为氢氧化钾溶液，负极反应式为CH3OH－6e－＋8OH－ C ＋6H2O，正极上O2获得电子变为OH－，正极反应式为O2＋4e－＋ 2H2O 4OH－，总反应方程式为2CH3OH＋3O2＋4OH－ 2C ＋ 6H2O，可见反应后KOH溶液的浓度降低，D错误。 化学·必修第二册 $