第六章 化学反应与能量 （期中复习课件pdf版）高一化学下学期人教版

化学反应 人教版第6章 与能量、原电池、反应速率 与限度 目录 考点01 化学反应过程中存在热量变化 考点02 化学反应中能量变化的原因 考点03 人类对能源的利用 考点04 原电池及其原理 考点05 原电池的应用和设计 考点06 一次电池和二次电池 燃点07 燃料电池及其电极反应式的书写 考点08 化学反应速率 考点09 化学反应速率的影响因素 考点10 化学反应限度 考点11 反应条件的控制 盐桥 Zn Cu 化学能→热能 二二 ZnSOa CuSO4 太阳能→电能 化学能→电能 考点01 化学反应过程中存在热量变化 1.吸热反应和放热反应 放热/吸热反应对比表格 放热反应：释放热量 比较项目 放热反应 吸热反应 (如燃烧、中和、活泼金属与酸) 能量变化 释放热量 吸收热量 ● 吸热反应：吸收热量 体系与环境 体系温度升高， 体系温度降低， (如多数分解、C+C02、 的温度变化 环境温度升高 环境温度降低 Ba(OH)28H2O+NHaCl) 燃烧反应、酸碱中和反应、 多数分解反应、 常见反应类型 大多数化合反应、 C+C02反应、 2.化学反应总伴随能量变化→主要表现为热能， 活泼金属与酸反应等 Ba(OH)2·8H20+NH4Cl 反应等 【易错提醒】 CH4+202→C02+2H20 Cac0,高温ca0+c021 化学方程式示例 “三个不一定”：加热≠吸热； HCl+NaOH→NaCl+H2O C+C0,高温2C0 Zn+2HCl→ZnCl2+H2t Ba(OH)28H2O+2NHaCl 放热≠常温易发生；吸热≠需加热 → BaCl)+2NH3↑+10H,O 溶解、升华等是物理过程，非化学反应！ 放热 吸热 考点02化学反应中能量变化的原因 图1 高叠能量高于生成 2应物的总能量低于生成物 的总能量 圈3放热反应中化学键变化 图4吸热反应中化学键变化 1.能量变化原因：化学键断裂（吸能）与形成（放能） 反应物 生成物 反应物 生成物 反应物的总能量 ·若E1(断键吸能)>E2(成键放能)→吸热 生成物的总能量 ·若E1<E2→放热 △H<0 △H>0 断裂旧化学樱 形成新化学健 形成新化学嫂 (放热反应) (吸热反应) ● ● ●HO 斯鞋旧化学锥 0. 2.能量决定因素：反应物总能量Vs生成物总能量 生物的总能圍量 。 5石 5 反应物的总能量 吸收能量E, 放出能量E2 吸收能量E, 放出能量E2 反应过程 反应过程 E1<E2,放出能量（放热） E1>E2,吸收能量（吸热） 比较项目 放热反应 吸热反应 定义 反应过程中有热量放出的反应 反应过程中有热量吸收的反应 能量关系 反应物的总能量>生成物的总能量 反应物的总能量<生成物的总能量 △H<0,△Q<0 △H>0,△Q>0 化学键关系 断裂化学键吸收的能量小于形成化学键放出的能量 断裂化学键吸收的能量大于形成化学键放出的能量 E1<E2 E1>E2 反应物的总能量 生成物的总能量 △H<0 △H>0 能量变化图示 (放热反应) (吸热反应) 生成物的总能量 生成物的总能量 反应过程 反应过程 能量计算公式 △Q=E(生成物)-E(反应物)；△Q=Q(吸)-Q(放) 考点03人类对能源的 能源使用历史 树枝杂草 煤 石油 天然气 2 化石燃料问题 污染物排放 粉尘、S02、 不可再生 NOx、CO 3 节能减排措施 提高燃烧效率&能源利用率 改进技术与设备，减少能量损失，提高利用效率 开发新能源 太阳能、风能、地热能、海洋能、氢能 利用 【知识拓展】能源多角度分类 分类角度 分类项 举例 特点或说明 太阳能、风能、水能、 取之不尽，用之不蝎 来自太阳辐射的能量 生物质能、海洋能等 (短期内) 按来源 来自地球内部的能量 地热能 储量相对楗定 一次能源 煤、石油、天然气、太阳能、 自然界中原有的 风能、核能等 未加工能源 按转换形式 由一次能源 二次能源 电能、汽油、氢能、焦炭等 转换或加工而成 传统能源 煤、石油、天然气、 利用历史悠久，技术 水能、生物质能等 ☒ 成熟，应用广泛 按利用历史 太阳能、风能、地热能、 开发利用时间较短， 新能源 海洋能、氢能、核能等 发展潜力大 太阳能、风能、水能、 可自然再生， 可再生能源 地热能、生物质能等 可持续利用 按性质 不可再生，储量有限， 不可再生能源 煤、石油、天然气、核能等 用完即耗尽 考点04原电池及其原理 铜锌原电池装置图 电子流向(e) 2.铜锌原电池工作原理（表格） 1.概念 Zn Cu 电极 名称 电子流向 电极反应 类型 化学能→电能： 负极 正极 本质是氧化还原反应 (锌片) (铜片) 锌 负极 流出 Zn-2e-=Zn2+ 氧化 3.构成条件 H,↑ 铜 正极 流入 2H++2e=H2T 还原 ● 两极（活泼性不同） Zn-2e-=Zn2+ 2Ht+2e=H2↑ 电解质溶液 (氧化反应) (还原反应) ·闭合回路 稀疏酸（电解质溶液） 正负极判断示意图 官补充说明： 4.正负极判断依据 依据①：活泼性 依据②：反应类型 依据③：电子流向 负极：失去电子，发生氧化反应，生成阳离子进入溶液： 活泼性判断： 较活泼的金属作负极 电子流向(e) ● 31 正极：得到电子，发生还原反应，溶液中的阳离子在 。 反应类型判断： 氧化反应 还原反应 失e 得e 流出 流入 发生氧化反应的电极为负极 电极表面被还原（如产生H2气体）； 发生还原反应的电极为正极 较活泼的Zn作负极 氧化反应在负极， 氧化质出在负极， 总反应：Zn+2H+=Zn2++H2T 。 电子流向判断： 还原反应在正极 电子流入为正极 电子流出的电极为负极 电子流入的电极为正极 电子流向(e) 电子走陆路（外电路） Zn A Cu 离子走水路（内电路） 5.电子/离子 移动规律 电子由负极(Zn)流出， ·阳离子：向正极移动（如+向铜极移动） Zn2 H “电子走陆路， 经导线流向正极(Cu) ·阴离子：向负极移动（如S0,2-向锌极移动） 离子走水路” →电子流向◆阳离子移动方向→阴离子移动方向 考点05原电池的应用和设计 加快反应速率（图示说明） 比较金属活泼性：负极更活泼 无原电池加速 形成原电池加速 将两种金属作为电极组成原电池，活动性强的金属作负极。 反应慢，现象不明显 反应快，现象明显 装置示意困 电极反应 实验现象 结论 Zn Cu 负极(Zn): Zn 锋片逐渐溶解， Zn Cu Zn-Cu Zn-2e-=Zn2+ Zn比Cu 铜片上有 原电池 正极(Cu): 活泼 红色物质析出 形成原电池， CuSO,溶液 Cu2*+2e-=Cu Zn与Cu2直接接触 电子定向移动， Cu2 反应速率慢， Cu2* 反应速率明显加快 Cu Ag 负极(Cu): 铜片逐渐溶解， Cu析出缓慢 Cu析出快 Cu-Ag Cu-2e-=Cu2+ 银片上有 Cu比Ag CuSO,溶液 CuSO,溶液 原电池 正极(Ag): 活泼 银白色物质析出 AgNO,溶港 Ag*+e-=Ag 结论：在原电池中，负极材料比正极材料活泼。 设计原电池思路：四步法 例：设计鋅与稀硫酸反应的原电池 A ①定 ②拆 ③找 ④画 定：Zn+2H=Zn2++H2↑ Zn 拆：负极（氧化）：Zn-2e=Zn2 定反应 拆半反应 找材料 画装置 正极（还原）：2H+2e=H2↑ 确定一个自发进行的 将总反应拆分为 找出反应中的还原剂和 画出原电池装置图 找：还原剂Zn→负极材料(Zn) H.t 氧化还原反应 氧化反应（负极）和 氧化剂： 使两极插入电解质溶液， 氧化剂H→电解质中的阳离子(H) 作为原电池反应。 还原反应（正极）两个 还原剂→负极材料 并用导线（或盐榜） 画 稀H,SO,溶液 半反应。 氧化剂→电解质中 连接，形成闭合回路。 的阳离子 形成闭合回路，电子由负极流向正极，反应自发进行 考点06一次电池和二次电池 1.一次电池：不可充电 （(如锌锰干电池) 负极：Zn→Zn2++2e 。正极：MnO,被还原 。电解质：NH4CI糊 2.二次电池：可充电 (铅酸、镍氢、锂离子) 。放电：化学能→电能；充电：电能→化学能（反应可逆） 放电：化学能→电能 化学能 (储存在电池中) 充电：电能→化学能 (反应可逆) 锌锰干电池构造图 正极帽（+) 碳棒（正极) MnO,和C的混合物 NH4CI糊（电解质） 锌筒（负极) 密封垫 电能 (对外输出) 考点07燃料电池及其电极反应式的书写 燃料电池特点 。外部供料 ·高效清洁·燃料(H2、CH,等) ·氧化剂(02) 2 电极反应书写步骤 甲烷燃料电池（碱性）总反应 ①总反应=燃料燃烧反应（注意与电解质反应） CH4+202+2H20→C032-+4H20 ②正极：02还原 ·碱性：02+2H20+4e→40H 燃料（甲烷） 氧化剂（氧气） 产物（碳酸根与水） ·酸性：02+4H+4e→2H20 谀明：在碱性电解质中，C02与OH反应生成C032-: C02+20H→C032-+H20 ③负极=总反应一正极反应 酸性条件下（正极：O还原） 燃料电池工作原理示意图（以碱性为例）】 碱性条件下（正极：O还原） 正极反应（酸性） 正极反应（碱性） 02+4H+4e→2H20 燃料 氧化剂 02+2H20+4e→40H (H2或CH,等) (02/空气) 对应负极反应（以甲烷为例） 电解质 板 对应负极反应（以甲烷为例） (碱性溶液) CH4+2H20→C02+8Ht+8e 生成物 《(燃料极) (空气 CH4+100H→C02+7H20+8e 生成物 (如C0,2、H20) OH (总反应：CH4+202→C02+2H20) (H20等) (总反应：CH4+202+2H20→C032-+4H20) 要点总结：书写电极反应的关键是先确定总反应，再根据正极 (02还原)反应， 利用“负极=总反应-正极反应”求得负极反应。 考点08 化学反应速率总 概念：衡量反应快慢 反应速率的快慢对比（以镁与盐酸反应为例） 表示：单位时间浓度变化（△c/△t) 反应快 反应慢 单位时间内产生大量气泡 单位时间内产生少量气泡 公式与单位： △c 单位：molL-1.s1等 △t 4 注意事项： A 仅用于气体或溶液溶质（不用于固体/纯液体） 气泡多、产生快 气泡少、产生慢 A 表示平均速率，恒为正值 A 速率随反应进行而减慢 其他条件相同，气泡产生越快，反应速率越大。 5 速率比较：vv（化学计量数)越大越快 VA 对于反应：VAA+VBB=VcC+VDD 速率关系式 VB =··=常数 各物质的“速率/化学计量数”相等， VA VB vc 用此值比较反应快慢，值越大反应越快。 考点09化学反应速率的影响因素 1.内因： 反应物性质 3.速率-时间图像分析 个V(速率) OB段（速率增大）： 反应物本身的性质是决定 B 因放热或使用催化剂等因素， 化学反应速率的内在因素。 使反应速率加快。 BC段（速率减小）： 2.外因： 因反应物浓度减小，导致 t(时间) 反应速率逐渐减小。 1温度 2 浓度（气体压强） 3 催化剂 温度升高 浓度增大或 降低反应的 特殊情况 分子能量增大 气体压强增大 活化能 速率个 单位体积内活化分子 显著改变 固体或纯液体的量发生变化， 增多，速率↑ 反应速率 反应物浓度不变，反应速率不受影响。 4 接触面积 5 原电池 其他因素 恒容条件下通入情性气体： 增大反应物 形成原电池 光、超声波、 体系体积不变，各物质浓度不变，速率不变。 接触面积 有效碰撞增多 加快氧化还原 搅拌等因素 ●恒压条件下通入情性气体： 速率↑ 反应速率 也可影响速率 体系体积增大，反应物浓度减小，速率减小。 考点10 化学反应限度 化学平衡状态的特征 可逆反应 动态平衡 特点：同步、等同、共存（反应物与生成物共存） 正、 逆反应仍在 二、化学平衡状态 不断进行 ·特征：动、定、等、变（图示） 定 条件一定 等 速率相等 判断依据： V正=V逆 在一定条件下 V正=V逆 正反应速率与 >本质： 建立平衡 逆反应速率相等 >宏观：浓度、颜色、转化率等不再变化 >限度：转化率最大，产率最大 量变不变 。常用公式： m m总 反应物与生成物的 ;M= PV=nRT n总 浓度、含量保持不变 反应物 生成物 正反应（向右进行） 逆反应（向左进行 考点11 反应条件的控制 1.目的 促进有利反应 →提高速率&转化率 抑制有害反应→ 控制副反应，减少污染 2.化工生产调控 ● 考虑成本与可行性 。实例：合成氨条件选择 (温度、压强、催化剂综合优化) 实例：合成氨条件选择（工业合成氨反应：N2+3H2→2NH2) 温度(T) 压强(P） 催化剂 NH3平衡体纷鈹/% NH,平衡体分鈹/% ·常用催化剂：铁触螂(Fe302Kz0-Al202 强100 100 ·作用：降低活化能，加快反应速率 8 60 40 领猴代艺 80 60 能 40 无催化剂 20 20 t- 有催化剂 0 200300400 500600 0 1020 304050 反应物 沮度/℃ 压骚/MPa 生成物 反应进程 温度升高，平獨向进反应方向移 压强增大，平衡向正反应方向移动 动，但反应速率加快 ,但反应速率加快 高活性、稳定、寿命长、成本合理 选择：400-500℃（折中） 选择：10-30MPa(经济可行) 促进反应进行，提高生产效率 科学控制反应条件 提高效率 降低能耗 √提高转化率 。·促进有利反应正向进行 ·提高反应速率与转化率 ·提升产品产量与质量 X X减少副产物 综合优化条件（工业常用范圈） 温度：400-500℃ ·抑制有害副反应 √压强：10-30MPa ·减少副产物生成 √ 催化剂：铁触媒 √特点：兼顾高转化率、 ·降低污染排放 反应速率与经济成本 保护设备，延长寿命 减少污染 实现节能减排与绿色生产 谢 掌握能量变化· 谢学 理解电池原理 习！ 控制反应速率与限度