第六章 化学反应与能量【一课一优】课件-2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

该高中化学课件系统梳理了化学反应与能量的核心知识，涵盖热量变化、电化学原理、反应速率及限度，通过实验现象与结论结合（如氢氧化钡与氯化铵吸热反应），从宏观物质能量和微观化学键断裂生成双角度分析能量变化原因，构建“能量变化-电化学-反应速率与限度”的逻辑知识网络。 其亮点在于采用“实验探究-原理建模-应用设计”策略，如原电池构成条件的验证实验、不同电解质下电极反应式对比表格，培养科学思维（证据推理、模型建构）和科学探究能力。设计原电池方案的正误分析（如Fe与CuSO₄反应的电极选择）体现分层，助力学生巩固知识，教师可精准把握复习重点。

第六章 化学反应与能量 一、化学反应中的热量变化 现象： Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O (1)闻到_________气味； (2)用手触摸杯壁下部，有_______的感觉； (3)用手拿起烧杯，木片________________； (4)烧杯内反应物呈_______状 结论：该反应_________热量。 刺激性 冰凉 和烧杯粘到一起 糊 吸收 化学反应中总会伴随着能量变化，通常主要表现为热能的变化，有的放出热量，有的吸收热量。除转化为热能外，还转化为机械能、光、声、电等多种能量形式。 把化学反应根据能量的变化，把________热量的化学反应称为放热反应；把________热量的化学反应称为吸热反应。 释放 吸收 ★ 吸热反应和放热反应均是化学反应 NaOH固体溶于水、浓硫酸溶于水，H2O(g)变为H2O(L)属于放热过程 NH4NO3固体溶于水，碘升华、水蒸发属于吸热过程 一、化学反应中的热量变化 常见的放热反应： ① 所有燃烧、缓慢氧化 ② 酸碱中和反应 ③ 大多数化合反应 ④ 活泼金属和酸/水的置换反应 ⑤ 铝热反应 ⑥ 2Al+Fe2O3 == 2Fe+Al2O3 高温 2H2O2 === 2H2O+O2↑ MnO2 常见的吸热反应： ① 大多数分解反应 ② Ba(OH)2·8H2O＋NH4Cl ③NaHCO3与盐酸的反应 ④C＋CO2/H2O ⑤ 特殊： N2 + O2 ==2NO 高温/放电 ★ 吸热反应、放热反应是指反应过程中吸收还是放出热量，与反应条件（是否需要加热）和反应类型没有直接联系。 一、化学反应中的热量变化 二、化学反应中能量变化的原因 1.宏观角度——物质的能量 能量 变化过程 反应物的总能量 生成物的总能量 放出热量 反应物的总能量大于生成物的总能量 E 反应物 热量 E 生成物 放热反应 ⑴放热反应 二、化学反应中能量变化的原因 1.宏观角度——物质的能量 ⑵吸热反应 生成物的总能量 反应物的总能量 吸收热量 反应物的总能量小于生成物的总能量 E 反应物 热量 E 生成物 吸热反应 二、化学反应中能量变化的原因 2.微观角度——化学键断裂与生成 ⑴放热反应 断键吸收的能量___成键放出的能量 能量 变化过程 反应物 生成物 E1 E2 释放的能量 二、化学反应中能量变化的原因 2.微观角度——化学键断裂与生成 ⑵吸热反应 断键吸收的能量___成键放出的能量 ＞ 能量 变化过程 反应物 生成物 E1 E2 吸收的能量 二、化学反应中能量变化的原因 2.微观角度——化学键断裂与生成 以H2(g)＋Cl2(g)＝2HCl(g)反应能量变化为例 断1 mol H-H键吸收436kJ 断1 mol Cl-Cl键吸收243kJ 形成 2 mol H-Cl键放出2×431 kJ即862 kJ 能量 ΔH＝−183 kJ/mol 二、化学反应中能量变化的原因 2.微观角度——化学键断裂与生成 能量 反应进程 H Cl Cl- H- H-Cl H-Cl 断1 mol H-H键吸收436kJ 断1 mol Cl-Cl键吸收243kJ H Cl Cl H 形成 2 mol H-Cl键放出2×431 kJ即862 kJ 能量 放出能量183kJ 键能越大物质越稳定 能量越低物质越稳定 H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反应过程图示： 反应结果放出能量 =(431+431)—(436+243)KJ =183KJ 二、原电池原理 稀H2SO4 实验现象 离子方程式 思考问题 寻找答案 大量气泡从铜片逸出，锌片部分溶解 Zn +2H+ = Zn 2+ +H2↑ 1.铜片上为什么会有气泡冒出，H+得到的电子是Cu失去的吗？ 2.在这个过程中Cu起什么作用？ 3.怎样才能知道导线中有电子通过？ Cu起传导电子的作用。 可用电流表（灯泡）测电流及方向。 Zn Cu 1. 定义: 把化学能转化成电能的装置，称为原电池。 2. 本质： 氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行；自发的氧化还原反应 电流方向： 正极→负极 正负极： 负极 电子流进（或电流流出）的一极 正极 电子流出（或电流流进）的一极 稀硫酸 Cu Zn A - + e-→e-→e-→e- 二、原电池原理 阳离子迁移方向 阴离子迁移方向 负 极 正 极 A e− e− I I 电解质溶液 Zn－2e－=Zn2+ 氧化反应 发生溶解 失去电子 吸引阴离子 还原反应 产生气泡 2H++2e－=H2↑ 得到电子 吸引阳离子 阴离子 负极 阳离子 正极 外电路 内电路 电子流向： 负极 沿导线 正极 较活泼金属 较不活泼金属 原电池工作原理示意图 电子不下水，离子不上岸 硝酸银 Ag Cu 硫酸铜 Ag Cu √ × 条件一： 能自发进行(或一定条件下可以自发)的氧化还原反应 稀盐酸 Zn Cu 酒精 Zn Cu √ × 酒精、蔗糖、四氯化碳（CCl4）不是电解质 条件二： 两极之间填充电解质溶液（或熔融电解质或固体电解质） 二、原电池原理 3. 构成原电池的条件 条件三： 用活泼性不同的两种材料作电极 ① 其中一种能导电的非金属：碳棒 、石墨； ② 其中较活泼金属为负极，较不活泼金属（或非金属）为正极（正极一般不参与电极反应，只起导电作用）； 稀硫酸 Zn Fe 稀硫酸 Zn Zn 稀硫酸 Zn C × √ √ 二、原电池原理 3. 构成原电池的条件 稀盐酸 Zn Cu Zn Cu 稀盐酸 稀盐酸 √ × 条件四：正极、负极、电解质溶液构成闭合回路/两个电极直接接触 稀硫酸 Zn Cu √ ★一般负极与电解质溶液发生氧化还原反应；如： Al / NaOH / Mg ----原电池：是Al作负极；Cu / HNO3 （浓） / Fe---原电池：是Cu作负极 二、原电池原理 3. 构成原电池的条件 二、原电池原理 三、设计原电池 2.将反应Fe＋Cu2＋＝Fe2＋＋Cu，设计为原电池。 Fe ①依据反应式确定电极材料 Fe＋Cu2＋＝Fe2＋＋Cu 1 × Fe－2e－＝Fe2＋ 氧化反应 负极 Cu2＋＋2e－＝Cu 1 × 还原反应 正极 Cu 二、原电池原理 三、设计原电池 2.将反应Fe＋Cu2＋＝Fe2＋＋Cu，设计为原电池。 2.将反应Fe＋Cu2＋＝Fe2＋＋Cu，设计为原电池。 ②判断电解质溶液 Cu2＋＋2e－＝Cu Fe Cu Fe－2e－＝Fe2＋ Cu2＋ Cu2＋ CuSO4溶液 CuCl2溶液 二、原电池原理 三、设计原电池 2.将反应Fe＋Cu2＋＝Fe2＋＋Cu，设计为原电池。 CuSO4溶液 CuSO4溶液 Zn 行吗？ × Sn Pb C CuSO4溶液 CuCl2溶液 一、一次、二次电池 1.一次电池 电池放电后不能充电(内部的氧化还原反应无法逆向进行) 负极（锌筒）：Zn – 2e- = Zn2+ 氧化反应 正极（石墨棒）：MnO2 得电子 还原反应 锌逐渐消耗，二氧化锰不断被还原，电池电压逐渐降低，最后失效。 一、一次、二次电池 1.一次电池 优点：结构简单、价格低廉。 缺点：会发生自放电, 不同时间后的普通锌锰干电池. 电压随着使用时间延长而下降 因为这种电池能充电，可以反复使用，所以称它为“蓄电池”，也即二次电池。 当电池使用一段使电压下降时，可以给它通以反向电流，使电池电压回升。 一、一次、二次电池 2.二次电池 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,从而实现放电（化学能转化为电能）与充电（电能转化为电能）的循环。 一、一次、二次电池 2.二次电池——铅蓄电池 铅蓄电池（原电池）工作时， 总反应为Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O, （1）原电池的电极材料：电解质________ 正极为_______ 负极为_____ （2）两极的电极反应式：正极：___________________________________________ 负极：________________________________ PbO2 Pb Pb-2e-+SO42-=PbSO4 H2SO4 充电 放电 PbO2+2e-+SO42-+4H+=PbSO4+2H2O 化学能 放电 充电 电能 一、一次、二次电池 2.二次电池——镍镉电池 NiO2+Cd+2H2O Ni(OH)2+ Cd(OH)2 充电 负极材料：Cd，正极材料：涂有NiO2，电解质：KOH溶液。反应式如下： 放电 负极：Cd - 2e- + 2OH- = Cd(OH)2 正极：NiO2+ 2e- + H2O = Ni(OH)2 + 2OH- 一、一次、二次电池 3.二次电池——锂电池 负极材料：Li ，正极材料：涂有MnO2 电解质：非水性电解质总反应式（之一）： Li+MnO2 LiMnO2 充电 放电 负极：Li - e- + MnO2- = LiMnO2 正极：MnO2 + e- = MnO2- 二、燃料电池 燃料电池是一种将燃料（如氢气、甲烷、乙醇）和氧化剂（如氧气）的化学能直接转化为电能的电化学反应装置，具有清洁、安全、高效等特点。 二、燃料电池 ①清洁（以H2为燃料时，产物为H2O；以CH4为燃料时，产物为H2O和CO2）、安全、高效（能量转化率可以达到80％）； ②反应物不是储存在电池内部，而是由外部提供； ③供电量易于调节，能适应用电器负载的变化，且充电时间较短。 【概念学习】 将燃料(如氢气、甲烷、乙醇)和氧化剂(如氧气)的化学能直接转化为电能的电化学反应装置。 【燃料电池特点】 【常用燃料】 氢气、甲烷、乙醇等 【常用氧化剂】 氧气 氢氧燃料电池 总：2H2 + O2 = 2H2O 正极： 负极： O2 + 4e- +4H+ = 2H2O 酸性电解质溶液（如H2SO4溶液） 2H2 - 4e- = 4H+ 碱性电解质溶液（如NaOH溶液） 正极： 负极： O2 + 4e- + 2H2O = 4OH- 2H2 - 4e- + 4OH- = 4H2O 二、燃料电池 电解质溶液 负极 正极 酸性(H＋) 碱性(OH－) 中性 【特别提醒】在不同的环境下，书写时应当注意什么？ 2H2－4e－ = 4H＋ O2＋4H＋＋4e－ = 2H2O 2H2－4e－＋4OH－ = 4H2O O2＋2H2O＋4e－ = 4OH－ 在书写电极反应式时应看清溶液的酸碱性； 酸性条件下不出现OH－，碱性条件下不出现H＋。 O2＋2H2O＋4e－ = 4OH－ 2H2 - 4e- = 4H+ 归纳提升 三、电极反应式的书写 1.书写电极反应式的原则——守恒 质量守恒，得失电子守恒，电荷守恒 负极（锌片）： Zn －2e - = Zn 2+ 正极（石墨）： 2H++2e - = H2 ↑ 总反应: Zn + 2H+ = Zn 2+ + H2 ↑ 负极（锌片）： Zn －2e - = Zn 2+ 正极（铜片）： Cu2+ + 2e - = Cu 总反应: Zn + Cu2+ = Zn 2+ + Cu 三、电极反应式的书写 2.据总方程式书写电极反应式 ⑴列物质 标得失 ⑵看环境 配守恒 ⑶两式加 验总式 正极：找出氧化剂及还原产物 写出“氧化剂＋n e－＝还原产物” 负极：找出还原剂及氧化产物 写出“还原剂－n e－＝氧化产物” 由电荷守恒确定要添加的离子，再据质量守恒，配平其他微粒个数 注意开始生成的氧化产物、还原产物在溶液中能否存在 正、负析电极反应式相加，与总反应式对照验证 复杂电极反应式＝总反应式－较简单一极的电极反应 三、电极反应式的书写 3.书写燃料电池电极反应式注意事项 ⑵负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性 有关（如+4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32- 形式存在）； ⑴将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一 极反应即得到另一极反应； ⑶水溶液中不存在O2-：在酸性溶液中它与H+结合成H2O、在碱性或中性 溶液中它与水结合成OH-； 三、电极反应式的书写 写出甲烷燃料电池（CH4-O2-KOH溶液）的电极反应式 CH4 +10OH- －8e- = CO32-+7H2O CH4 + 2O2 +2OH- =3H2O+ CO32- 2O2+8e-+4H2O = 8OH- 负极： 正极： 总反应: 第一步　确定生成物 故CH4的最终产物为CO32-和H2O； 第二步　确定价态变化及电子转移 【思考讨论】 如何判断谁跑的快？ 合成氨的简要流程图 化学反应中，怎样定量判断反应的快、慢？ 一、化学反应速率 1、定义：单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量 3、公式： 4、单位：mol/(L·s) 、mol/(L·min) 或 mol·L-1·min-1 2、符号：v v = = 浓度变化量 时间 物质的量变化量 容器体积 不用固体和纯液体表示v 纯液体或固体的浓度一般视为常数 (1)v是表示某段时间内的平均速率，且为正值; (2)需要指明具体物质 一、化学反应速率 【例1】在某一化学反应中，已知反应物A的浓度在 5 min内从6 mol/L变成 2 mol/L。则在这 5 min内用A表示的化学反应速率为多少？ v(A) ∆c (A) ∆t = = 6 mol·L-1 – 2 mol·L-1 5 min 4 mol·L-1 5 min 0.8 mol/(L·min) = = 思考：第10min的反应速率为多少？ 无法确定 注意：反应速率指一段时间内的平均速率 三段式法计算 【例2】在密闭容器中，反应前测得 N2 的浓度 1mol/L，H2 的浓度 3mol/L ，2 min 后测得 NH3 的浓度 1mol/L ，求 v(H2)、 v(N2)、 v(NH3) v(NH3 ) = = 1 mol·L-1 ÷ 2 min = 0.5 mol·L-1·min-1 催化剂 N2 + 3H2 2NH3 三段式解题法 起始量、变化量、最终量 第一步：写出化学方程式 第二步：写出三段式的量 第三步：依据相关公式计算 1mol/L 3mol/L 0 ? ? ? ? ? 1mol/L 1.5 mol/L 0.5 mol/L 0.5 mol/L 1.5 mol/L 最终量 变化量 起始量 1mol/L 一、化学反应速率 二、影响化学反应速率的因素 1.内因 不同的金属和冷水反应，剧烈程度不同，这意味着 是决定化学反应速率的主要因素。 物质自身的性质 知识回顾：比较金属和水的反应 钠和冷水反应 ； 镁和冷水反应 ； 铝和冷水、热水都 。 剧烈 缓慢 不反应 2.外因——温度 [实验] 在两支大小相同的试管中均加入2 mL 3% H2O2溶液，同时滴入2滴1 mol/L FeCl3溶液。待试管中均有适量气泡出现时，将其中一支试管放入盛有冷水的烧杯中，另一支试管放入盛有热水的烧杯中，观察现象并进行对比。 实验 操作   实验 现象 实验 结论 冷水 热水 2 mL 5% H2O2溶液 (滴入2滴1 mol/L FeCl3溶液) ① 产生气泡速率慢 ② 产生气泡速率快 当其它条件相同时，升高温度，化学反应速率增大；降低温度，化学反应速率减小 2.外因——温度 2.外因——浓度 [实验] 【实验用品】3%H2O2溶液、1mol/LFeCl3溶液、MnO2粉末、0.1mol/L盐酸、1mol/L盐酸、碳酸钙粉末、块状碳酸钙、表面积大致相同的镁条与铁片. 实验方案设计 1.选择化学反应 2.确定待研究的影响因素 3.设计改变影响因素的操作 4.确定观测反应快慢的指标 浓度 0.1mol/L盐酸 产生气泡的快慢 1mol/L盐酸 CaCO3+2HCl=CaCO3+CO2↑+H2O 表面积相同的块状碳酸钙 实验操作   实验现象 实验结论 加入1 mol/L 盐酸的试管中生成气泡的速率更快 当其他条件相同时，增大反应物浓度，化学反应速率增大。 降低反应物浓度，化学反应速率减小。 【注意】对于纯液体或固体其浓度是常数，改变它们的量不会改变化学反应速率。 试管中均为 5 g大理石碎块 2.外因——浓度 实验操作 实验现象 实验结论 ②、③产生气泡的速率远大于① MnO2、FeCl3能加快H2O2分解的反应速率 【注意】对可逆反应，催化剂能同时同等程度地改变正、逆反应速率。 2.外因——催化剂 其他条件相同时，反应的压强越大，反应速率越大 恒温密闭容器 浓度增大 压强只对有气体参加或生成的反应的速率有影响！ 2.外因——压强 其他条件不变时，对于有气体参与的反应： 增大压强 减小容器体积 增大反应物浓度 加快化学反应速率 减小压强 增大容器体积 减小反应物浓度 降低化学反应速率 增大压强，容器体积减小 特征：改变压强相当于改变浓度从而影响化学反应速率 2.外因——压强 改变压强时，只有导致参加反应的气体浓度改变，反应速率才会改变 1、恒温恒容时 充入稀有气体 V不变 参加反应的气体浓度不变 速率不变 2、恒温恒压时 充入稀有气体 V增大 参加反应的气体浓度减小 速率减小 【思考】是否存在改变了压强，但是气体浓度并没有发生变化的情况呢? 体积不变,增加不反应气体 2.外因——压强 实验操作   实验现象 实验结论 其他条件相同时，固体反应物表面积越大，反应速率越大 加碳酸钙粉末的试管内产生气泡较快， 加块状碳酸钙的试管内产生气泡较慢 2.外因——固体反应物表面积 【思考讨论】 请同学们根据表格数据画出： ①试着画出该反应的正反应速率和逆反应速率随时间变化的曲线图。 ②密闭容器内SO2、SO3、O2的浓度随时间变化的图像。 某密闭容器中发生如下反应： 时间/min 0 10 20 30 40 50 60 70 80 c(SO2) 1 0.7 0.5 0.35 0.2 0.1 0.1 0.1 0.1 c(O2) 0.5 0.35 0.25 0.18 0.1 0.05 0.05 0.05 0.05 c(SO3) 0 0.3 0.5 0.65 0.8 0.9 0.9 0.9 0.9 【思考讨论】 请同学们根据表格数据画出： ①试着画出该反应的正反应速率和逆反应速率随时间变化的曲线图。 ②密闭容器内SO2、SO3、O2的浓度随时间变化的图像。 SO2 SO3 O2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 各物质的浓度不再变化 化学平衡状态 一、化学反应的限度 ⑴定义：一定条件下的可逆反应，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。 ⑵特征： ③动：动态平衡 ④定：平衡时，各组分的浓度保持一定 ⑤变：当外界条件改变，原平衡发生移动 ①逆：研究的对象是可逆反应 ②等：v(正)＝v(逆) ≠0(本质) 化学平衡状态的判断依据 mA(g)＋nB(g) ⇌pC(g)＋qD(g) （1）速率 同一物质 ひA(正)=ひA(逆) ≠ 0 单位时间内，B 的消耗量=B的生成量 单位时间内，B 的断键数=B的成键数 不同物质 nひA(正)=mひB(逆) 单位时间内， 单位时间内，B 的断键数=B的成键数 A消耗的物质的量与B生成的物质的量成系数比 ⇌同边的物质, ⇌异边的物质, A消耗(或生成)的物质的量与C消耗(或生成)的物质的量成系数比 一、化学反应的限度 （2）体系中各组分的物质的量、浓度或体积、体积分数、物质的量分数或质量分数保持不变，则达平衡。 （3）对于有颜色的物质参加或生成的可逆反应，颜色不随时间发生变化,则达平衡。 （4）绝热容器中，当体系温度不变，则达平衡。（若为恒温容器，则不可作为平衡判据） （5）当容器内气体的体积或总质量有一个为变量时，密度不再发生变化，可作为平衡判据 一、化学反应的限度 （6）对于有颜色的物质参加或生成的可逆反应，颜色不随时间发生变化，则达平衡。 （7）有气体参加的可逆反应 体系总压强保持不变,总体积不变,总物质的量不变,密度不变,平均相对分子质量不变,则达平衡。 mA(g)＋nB(g) ⇌pC(g)＋qD(g) 若m＋n=p＋q，则 体系总压强保持不变,总体积不变,密度不变,平均相对分子质量不变,体系不一定达到平衡状态，不可作为平衡判据 若m＋n≠p＋q，则 一、化学反应的限度 二、化学反应条件的控制 1.影响平衡状态(反应限度)的因素 化学平衡是在给定条件下化学反应所能达到的或完成的最大限度 最大限度 最大转化率 改变条件 改变限度 （改变化学平衡） ①改变温度、浓度，化学平衡(反应限度)一定改变 ②改变压强，化学平衡不一定改变 ③加入催化剂只能改变反应速率， 但不改变化学平衡(反应限度) 这就需要进行化学反应条件的控制 二、化学反应条件的控制 2.化学反应条件的控制 为提高燃料的燃烧效率，应如何调控燃烧反应的条件？ ①煤的状态与煤燃烧的速率有何关系？与煤的充分燃烧有何关系？ 煤被研得越细，粉末越小，与空气中O2的接触面积越大，燃烧越充分，反应速率越快。 ②空气用量对煤的充分燃烧有什么影响？原因是什么？ 空气充足，煤燃烧得充分，产物主要为CO2，放热量大； 空气不足，则煤燃烧不充分，部分生成CO，CO排放到空气中造成污染，且生成CO时，放出的热量大大减小。 二、化学反应条件的控制 2.化学反应条件的控制 为提高燃料的燃烧效率，应如何调控燃烧反应的条件？ ③应选择什么样的炉（灶）膛材料？理由是什么？ 应选择保温隔热且耐热的炉（灶）膛材料。 尽管煤燃烧是放热反应，但反应过程中煤燃烧需要提供部分能量才能进行，而利用煤燃烧放出的部分热量就可维持反应的持续进行。选用保温隔热材料的目的，正是防止热量散失。 ④如何充分利用煤燃烧后的废气中的热量？ 可将燃烧后的废气通过热交换装置，供其他方面使用。 这样做是为了尽可能充分地利用燃料燃烧所释放的热量，提高热能的利用率。 谢谢观看与支持 CH4 H4－8e－―→O＋H2O； CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O。 第三步　依据电解质性质，用OH－使电荷守恒 CH4－8e－＋10OH－―→CO＋H2O； Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $