第六章化學(xué)反應(yīng)與能量（知識(shí)梳理）（原卷版）

第六章化學(xué)反應(yīng)與能量化學(xué)反應(yīng)與能量變化第1節(jié)化學(xué)反應(yīng)與能量變化第1節(jié)【知識(shí)梳理】一、化學(xué)反應(yīng)與熱能1、化學(xué)能與熱能轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)探究（1）鎂與鹽酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論產(chǎn)生大量氣泡、溫度計(jì)指示溫度升高鎂與鹽酸反應(yīng)的離子方程式為：Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑，該反應(yīng)放出熱量（2）Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl晶體反應(yīng)實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論有刺激性氣味氣體產(chǎn)生b．用手摸燒杯底部有冰涼感覺c．用手拿起燒杯，玻璃片黏結(jié)到燒杯的底部d．燒杯內(nèi)反應(yīng)物成糊狀化學(xué)方程式為：Ba(OH)2·8H2O+2NH4ClBaCl2+2NH3↑+10H2O，該反應(yīng)吸收熱量2、化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因（1）宏觀解釋——反應(yīng)物與生成物的總能量不同。宏觀解釋放熱反應(yīng)示意圖吸熱反應(yīng)示意圖（2）微觀角度——反應(yīng)物斷鍵吸收的能量與生成物成鍵釋放的能量不同。微觀解釋反應(yīng)物、生成物中化學(xué)鍵的變化關(guān)系能量變化斷裂舊化學(xué)鍵吸收的總能量＜形成新化學(xué)鍵釋放的總能量放出能量斷裂舊化學(xué)鍵吸收的總能量＞形成新化學(xué)鍵釋放的總能量吸收能量3、常見的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)（五放四吸）放熱反應(yīng)：①燃燒反應(yīng)②酸堿中和反應(yīng)③金屬和水或酸的反應(yīng)④大多數(shù)化合反應(yīng)⑤鋁熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)：①大多數(shù)分解反應(yīng)②銨鹽與堿的反應(yīng)③CO2或水蒸氣與碳的反應(yīng)④H2或CO還原CuO的反應(yīng)二、能源1.能源的分類形成條件利用歷史性質(zhì)一次能源常規(guī)能源可再生資源水能、風(fēng)能、生物質(zhì)能不可再生資源煤、石油、天然氣等化石能源新能源可再生資源太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、潮汐能、氫能、沼氣不可再生資源核能二次能源（一次能源經(jīng)過加工、轉(zhuǎn)化得到的能源稱為二次能源）電能（水電、火電、核電）、蒸汽、工業(yè)余熱、酒精、汽油、焦炭等能源的利用(1)當(dāng)前我國使用最多的能源：化石燃料，即煤、石油、天然氣。(2)化石燃料需亟待解決的問題：(3)解決燃料燃燒存在問題的研究方向①研究化石燃料完全燃燒的條件和減少燃料燃燒產(chǎn)生的熱量損耗的技術(shù)，研究提高燃料利用率的措施；②防止燃料燃燒造成的環(huán)境污染；③通過化學(xué)方法把石油、煤等化石燃料轉(zhuǎn)化為清潔燃料；④開發(fā)太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能、氫能、核能、等清潔、高效的新能源。【典型例題】1．過渡態(tài)理論認(rèn)為：不管是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)，反應(yīng)物經(jīng)過渡態(tài)變?yōu)樯晌铮急仨氁?jīng)過一個(gè)高能量的過渡態(tài)，好比從一個(gè)谷地到另一個(gè)谷地必須爬山一樣。如圖為反應(yīng)進(jìn)程中過渡態(tài)理論能量變化示意圖。下列說法錯(cuò)誤的是A．該示意圖表示的是一個(gè)放熱反應(yīng)B．該反應(yīng)的能量變化為E1C．反應(yīng)物總能量高于生成物總能量D．反應(yīng)物、過渡態(tài)、生成物，三者中總能量最高者為過渡態(tài)2.下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或圖像信息不能充分說明相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng)的是白磷與氧氣可發(fā)生反應(yīng)：P4＋5O2=P4O10。已知斷裂下列化學(xué)鍵需要吸收的能量分別為：PP：akJ·mol1、PO：bkJ·mol1、P=O：ckJ·mol1、O=O：dkJ·mol1，根據(jù)圖示的分子結(jié)構(gòu)和有關(guān)數(shù)據(jù)估算1mol白磷反應(yīng)放出的熱量，其中正確的是A．(6a＋5d4c12b)kJ B．(4c＋12b6a5d)kJC．(4c＋12b4a5d)kJ D．(4a＋5d4c12b)kJ下列過程屬于放熱反應(yīng)的是A．燒堿溶于水 B．鋅與稀硫酸的反應(yīng)C．Ba(OH)2?8H2O晶體與氯化銨固體的反應(yīng) D．高爐煉鐵中CO還原Fe2O3的反應(yīng)風(fēng)力發(fā)電是崇明東灘濕地旅游區(qū)的一道獨(dú)特景觀，下列有關(guān)風(fēng)力發(fā)電的敘述不正確的是A．可節(jié)約大量煤、天然氣、石油等燃料 B．有效減少二氧化碳，控制溫室效應(yīng)C．風(fēng)能是一種清潔的環(huán)保型能源 D．風(fēng)力發(fā)電是化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苋⒒鹆Πl(fā)電——化學(xué)能間接轉(zhuǎn)化為電能（1）我國目前電能主要來自火力發(fā)電，其次來自水力發(fā)電。（2）火力發(fā)電的原理首先通過化石燃料燃燒，使化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，加熱水使之汽化為蒸汽以推?dòng)蒸汽輪機(jī)，然后帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。（3）能量轉(zhuǎn)換過程化學(xué)能eq\o(→,\s\up7(燃料燃燒))熱能eq\o(→,\s\up7(蒸汽輪機(jī)))機(jī)械能eq\o(→,\s\up7(發(fā)電機(jī)))電能四、原電池——化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能（1）實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象原因解釋(1)Zn片：鋅片溶解，表面產(chǎn)生無色氣泡Cu片：無變化反應(yīng)的離子方程式：Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑Cu片表面無明顯變化的原因：銅排在金屬活動(dòng)性順序表氫的后面，不能從酸溶液中置換出氫氣(2)Zn片是否溶解：溶解Cu片上是否有氣泡：有氣泡電流表A指針偏轉(zhuǎn)電流表指針偏轉(zhuǎn)說明：導(dǎo)線中有電流Cu片上有氣泡說明：溶液中的氫離子在銅片表面獲得電子發(fā)生還原反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，從銅片上放出（2）原電池的概念原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置；原電池的反應(yīng)本質(zhì)是氧化還原反應(yīng)。（3）原電池的工作原理原電池總反應(yīng)式：Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑。能量轉(zhuǎn)化：化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋＃?）原電池的構(gòu)成條件原電池反應(yīng)必須是自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。具有活動(dòng)性不同的兩個(gè)電極(金屬與金屬或金屬與能導(dǎo)電的非金屬)。兩電極均插入電解質(zhì)溶液中。電解質(zhì)溶液、電極、導(dǎo)線形成閉合回路（5）原電池正負(fù)極的判斷方法：（6）原電池原理的應(yīng)用加快化學(xué)反應(yīng)速率比較金屬活潑性強(qiáng)弱用于金屬保護(hù)設(shè)計(jì)原電池五、化學(xué)電源【典型例題】1、關(guān)于如圖所示裝置的敘述，正確的是A．鋅是負(fù)極，質(zhì)量逐漸減少，發(fā)生還原反應(yīng)B．銅是正極，銅片上有氣泡產(chǎn)生，溶液變藍(lán)C．電子從銅片經(jīng)導(dǎo)線流向鋅片D．正極的電極反應(yīng)式：2H++2e=H2↑2、下列裝置中，能構(gòu)成原電池的是A．只有甲 B．只有乙C．只有丙 D．除乙均可以3、如圖所示裝置，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，同時(shí)A極逐漸變粗，B極逐漸變細(xì)，C為電解質(zhì)溶液，則A、B、C應(yīng)是下列各組中的A．A是Zn，B是Cu，C為稀硫酸B．A是Cu，B是Zn，C為稀硫酸C．A是Fe，B是Ag，C為稀AgNO3溶液D．A是Ag，B是Fe，C為稀AgNO3溶液4、X、Y、Z、M、N代表五種金屬單質(zhì)，有以下反應(yīng)：①Y與M用導(dǎo)線連接放入稀硫酸中，M上冒氣泡；②M、N為電極，與N的鹽溶液組成原電池，電子從M極流出，經(jīng)過外電路流入N極；③Z+2H2O(冷水)=Z(OH)2+H2↑；④水溶液中，X+Y2+=X2++Y。則這五種金屬的活潑性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)锳.Z>X>Y>M>N B.Z>Y>X>M>NC.Z>X>Y>N>M D.X>Y>M>N>Z5、如圖所示是幾種常見的化學(xué)電源示意圖，有關(guān)說法正確的是A．上述電池分別屬于二次電池、一次電池和燃料電池B．干電池工作時(shí)，H+向鋅筒移動(dòng)C．鉛蓄電池工作過程中，每通過2mol電子，負(fù)極質(zhì)量減輕207gD．酸性氫氧燃料電池的正極反應(yīng)式為O2+4H++4e=2H2O6、甲烷燃料電池能量轉(zhuǎn)化率高。以KOH為電解質(zhì)溶液，分別向兩極通入CH4和O2，即可產(chǎn)生電流，其電極反應(yīng)分別為：；。下列說法不正確的是A．CH4在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)B．工作時(shí)溶液的pH上升C．理論上每消耗1molCH4，需要2molO2參與反應(yīng)D．分別將1molH2和CH4做燃料電池的原料，產(chǎn)生電量甲烷多化學(xué)反應(yīng)的速率與限度第2節(jié)化學(xué)反應(yīng)的速率與限度第2節(jié)【知識(shí)梳理】一、化學(xué)反應(yīng)速率1、正確理解化學(xué)反應(yīng)速率2、化學(xué)反應(yīng)速率大小的比較方法（1）歸一法：若單位不統(tǒng)一，則要換算成相同的單位；若為不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率，則要換算成同一物質(zhì)來表示反應(yīng)速率；再比較數(shù)值的大小。（2）比值法：比較化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)計(jì)量數(shù)的比值，如aA(g)＋bB(g)=cC(g)＋dD(g)，比較eq\f(v(A),a)與eq\f(v(B),b)，若eq\f(v(A),a)＞eq\f(v(B),b)，則說明用A表示的化學(xué)反應(yīng)速率大于用B表示的化學(xué)反應(yīng)速率。3、化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素（1）內(nèi)因反應(yīng)物本身的性質(zhì)（2）外因影響因素影響結(jié)果濃度增大反應(yīng)物的濃度，速率加快；減小反應(yīng)物的濃度，速率減慢溫度升高溫度，速率加快；降低溫度，速率減慢壓強(qiáng)增大氣態(tài)反應(yīng)物的壓強(qiáng)，速率加快；減小氣態(tài)反應(yīng)物的壓強(qiáng)，速率減慢催化劑使用催化劑能極大地加快反應(yīng)速率固體反應(yīng)物的表面積增大固體反應(yīng)物的表面積，化學(xué)反應(yīng)速率加快；減小固體反應(yīng)物的表面積，化學(xué)反應(yīng)速率減慢其他形成原電池、使用合適的溶劑等也影響化學(xué)反應(yīng)速率二、化學(xué)反應(yīng)的限度1、可逆反應(yīng)(1)概念：在同一條件下，既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行，又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。(2)特征：反應(yīng)不能進(jìn)行到底，或者在一定條件下反應(yīng)物與生成物同時(shí)存在。在書寫化學(xué)方程式時(shí)，可逆反應(yīng)用符號(hào)“”表示。2、化學(xué)平衡的建立對(duì)于可逆反應(yīng)2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I(xiàn)2，其化學(xué)反應(yīng)速率與時(shí)間的關(guān)系如圖所示。①反應(yīng)開始時(shí)，正反應(yīng)速率最大，原因是反應(yīng)物濃度最大；逆反應(yīng)速率為0，原因是生成物濃度為0；②反應(yīng)進(jìn)行中，正反應(yīng)速率的變化是逐漸減小，原因是反應(yīng)物濃度逐漸減小；逆反應(yīng)速率的變化是逐漸增大，原因是生成物濃度逐漸增大；③反應(yīng)一段時(shí)間(t1)后，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率的關(guān)系是大小相等，反應(yīng)物的濃度不再改變，生成物的濃度不再改變。3、化學(xué)平衡狀態(tài)的特征4、化學(xué)反應(yīng)的限度（1）化學(xué)平衡狀態(tài)是可逆反應(yīng)達(dá)到的一種特殊狀態(tài)，是在給定條件下化學(xué)反應(yīng)所能達(dá)到的或完成的最大程度，任何可逆反應(yīng)在給定條件下的進(jìn)程都有一定的限度。（2）不同條件下，同一可逆反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)限度不同；相同條件下，不同反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)限度也不同。（3）化學(xué)反應(yīng)的限度決定了反應(yīng)物在該條件下轉(zhuǎn)化為生成物的最大轉(zhuǎn)化率。5、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)（1）v正＝v逆≠0（2）變量不變可能的情況舉例是否已達(dá)平衡各物質(zhì)的質(zhì)量或各物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定平衡各氣體的體積或體積分?jǐn)?shù)一定平衡總壓強(qiáng)、總體積、總物質(zhì)的量一定不一定平衡正、逆反應(yīng)速率的關(guān)系在單位時(shí)間內(nèi)消耗了，同時(shí)生成，即v(正)=v(逆)平衡在單位時(shí)間內(nèi)消耗了，同時(shí)生成不一定平衡不一定平衡在單位時(shí)間內(nèi)生成了，同時(shí)消耗不一定平衡壓強(qiáng)壓強(qiáng)不再變化，當(dāng)平衡壓強(qiáng)不再變化，當(dāng)不一定平衡混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量（）一定，當(dāng)平衡一定，當(dāng)不一定平衡溫度任何化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量變化，在其他條件不變的情況下，體系溫度一定平衡氣體的密度密度一定不一定平衡顏色反應(yīng)體系內(nèi)有色物質(zhì)的顏色不變，即有色物質(zhì)的濃度不變平衡三、化學(xué)反應(yīng)條件的控制1、調(diào)控反應(yīng)條件的目的和方法2、合理選擇的化學(xué)反應(yīng)條件的角度（1）化學(xué)反應(yīng)速率問題。（2）化學(xué)反應(yīng)限度問題。（3）生產(chǎn)設(shè)備的耐高溫、抗高壓性，生產(chǎn)投入的成本問題等。3、提高燃料的燃燒效率的措施（1）盡可能使燃料充分燃燒，提高能量的轉(zhuǎn)化率。關(guān)鍵是燃料與空氣或氧氣要盡可能充分接觸，且空氣要適當(dāng)過量。（2）盡可能充分利用燃料燃燒所釋放出的熱能，提高熱能的利用率?！镜湫屠}】1、在一密閉容器中加入A和B，各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度隨著反應(yīng)的進(jìn)行如圖所示。下列說法正確的是A．該反應(yīng)的化學(xué)方程式為5A+4B=4CB．2min前，化學(xué)反應(yīng)速率都是在減小C．用A的濃度變化表示2min內(nèi)的速率為2mol/(L?min)D．2min時(shí)，該反應(yīng)達(dá)到平衡，此時(shí)A、B、C的濃度比為1：3：42、對(duì)于可逆反應(yīng)A(g)+3B(s)=2C(g)+2D(g)，在不同條件下的化學(xué)反應(yīng)速率如下，其中表示的反應(yīng)速率最快的是A．v(A)=0.5mol·L1·min1 B．v(B)=1.2mol·L1·s1C．v(D)=0.4mol·L1·min1 D．v(C)=0.1mol·L1·s13、對(duì)水樣中M的分解速率的影響因素進(jìn)行研究，每次取2L水樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在相同溫度下，M的物質(zhì)的量[n(M)]隨時(shí)間(t)變化的有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下圖所示，下列說法正確的是A．由③④得，水樣中添加Cu2+，能加快M的分解速率B．由②③得，反應(yīng)物濃度越大，M的分解速率越快C．由②④得，水樣的pH越小，M的分解速率越快D．在0～20min內(nèi)，②中M的平均分解速率為0.015mol/(L·min)4、工業(yè)合成氨反應(yīng)為N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)，向一恒壓密閉容器中充入1molN2和3molH2，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)并達(dá)到平衡，下列說法正確的是A．平衡時(shí)，NH3的物質(zhì)的量為2molB．平衡時(shí)，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率都為零C．若單位時(shí)間內(nèi)消耗amolN2，則同時(shí)消耗2amolNH3D．容器內(nèi)氣體總壓強(qiáng)不再變化時(shí)，說明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)5、在一定條件下，某可逆反應(yīng)的正反應(yīng)速率、逆反應(yīng)速率隨時(shí)間的變化曲線如下圖所示。下列有關(guān)說法中正確的是A．t1時(shí)刻，正反應(yīng)速率小于逆反應(yīng)速率B．t2時(shí)刻的正反應(yīng)速率小于t3時(shí)刻的逆反應(yīng)速率C