第09講 6.2化學反應與電能（含解析）-2024年高中化學同步精講義（必修二）

第09講6.2化學反應與電能（含解析）-2024年高中化學同步精品講義（必修二）第2課時化學反應與電能1．理解原電池的概念及工作原理，能正確判斷原電池的正、負極。2．會設計簡單的原電池。3．知道干電池、充電電池、燃料電池等化學電源的特點。一、原電池的工作原理1．實驗探究實驗裝置實驗現(xiàn)象實驗結論或解釋鋅片：________________，有________產生銅片：________________鋅與稀硫酸________________，銅與稀硫酸________鋅片：________________銅片：________________電流表：_______________鋅________電子，變?yōu)開_______，電子經(jīng)過導線流向________，產生電流，________在銅片上________電子生成________，反應過程中產生了________2．原電池的概念原電池是把________能轉化為________能的裝置；原電池的反應一般是__________反應。3．原電池的工作原理(1)分析下圖并填空原電池總反應式：________________________________。(2)電子的移動方向：從_____極流出，經(jīng)導線流向_____極。(3)離子的移動方向：陽離子向______極移動，陰離子向______極移動。4．原電池的構成條件(1)兩極為兩種________不同的金屬（或一種為能導電的非金屬）。(2)________溶液。(3)形成___________。(4)能自發(fā)進行的_____________反應。5．原電池工作原理的簡單應用(1)加快氧化還原反應的速率在原電池中，氧化反應和還原反應分別在兩極進行，使溶液中粒子運動相互間的干擾減小，使反應速率________。(2)比較金屬的活動性強弱原電池中，一般活動性強的金屬為________，活動性弱的金屬為________。二、化學電源1．一次電池(1)特點：電池放電后________充電(內部的氧化還原反應________逆向進行)，如鋅錳干電池屬于一次電池。(2)鋅錳干電池的構造如圖所示。①鋅筒為________，電極反應是________________________。②石墨棒為________，最終被還原的物質是__________。③NH4Cl糊的作用是________________________。2．二次電池(充電電池)(1)特點：二次電池在放電時所進行的________________________，在充電時可以___________，使電池恢復到放電前的狀態(tài)。(2)能量轉化：化學能電能(3)常見的充電電池：鉛酸蓄電池、鎳氫電池、鋰離子電池。3．燃料電池(1)特點：①反應物儲存在電池外部；②能量轉換效率高、清潔、安全；③供電量易于調節(jié)。(2)燃料電池常用的燃料有：________、________、乙醇等；常用氧化劑：氧氣。?問題一原電池的工作原理【典例1】根據(jù)原電池原理，結合裝置圖，按要求解答問題：(1)若X為Zn，Y為硫酸銅溶液，則X為________(填電極名稱)，判斷依據(jù)：_________________；銅電極的名稱是________，溶液中的Cu2＋移向________(填“Cu”或“X”)電極。(2)若X為銀，Y為硝酸銀溶液，則X為________(填電極名稱)，判斷依據(jù)：_________________；銅電極的名稱是________，溶液中的Ag＋移向________(填“Cu”或“X”)電極?！練w納小結】原電池的工作原理(1)原電池構成條件①反應：看是否有能自發(fā)進行的氧化還原反應發(fā)生(一般是活潑性強的金屬與電解質溶液的反應)。②電極：一般是活潑性不同的兩電極。③形成閉合回路，形成閉合回路需三個條件：電解質溶液；兩電極直接接觸或有導線連接；兩電極插入電解質溶液中。(2)工作原理①反應類型：負極發(fā)生氧化反應，正極發(fā)生還原反應。②電子的移動方向：從負極流出，經(jīng)導線流向正極。③離子的移動方向：陽離子向正極移動，陰離子向負極移動。④電流方向：正極→導線→負極【變式練1-1】如圖所示電流表的指針發(fā)生偏轉，同時A極的質量減小，B極上有氣泡產生，C為電解質溶液，下列說法錯誤的是()A．B極為原電池的正極B．A、B、C分別為Zn、Cu和稀鹽酸C．C中陽離子向A極移動D．A極發(fā)生氧化反應【變式練1-2】下列裝置中能夠組成原電池的是________(填序號)，其他不能構成原電池的試分別說明理由：_________________________________________________________________________________。?問題二原電池原理的應用【典例2】理論上講，任何自發(fā)的氧化還原反應都可以設計成原電池。請選擇適宜的材料和試劑，請利用反應“Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋”設計一個原電池?；卮鹣铝袉栴}：(1)選用________為負極，選擇依據(jù)是______________________________________________。(2)正極材料可選用________，選擇依據(jù)是____________________________。(3)________溶液作電解質溶液。(4)寫出電極反應式正極：________________，負極：________________。(5)該原電池中電子從________極流出，電解質溶液中的陽離子(Fe3＋)移向________極?！練w納小結】原電池的設計思路(1)依據(jù)：已知一個氧化還原反應，首先分析找出氧化劑、還原劑，一般還原劑為負極材料(或在負極上被氧化)，氧化劑(電解質溶液中的陽離子)在正極上被還原。(2)設計思路：①定：確定一個能夠自發(fā)進行的氧化還原反應。②拆：將氧化還原反應拆分為氧化反應和還原反應兩個半反應，分別作為負極和正極的電極反應。還原劑－ne－=氧化產物(負極電極反應)；氧化劑＋ne－=還原產物(正極電極反應)。③找：根據(jù)氧化還原反應中的還原劑和氧化劑確定原電池的負極和電解質溶液，正極一般選擇比負極穩(wěn)定的金屬或能導電的非金屬。④畫：連接電路形成閉合回路，畫出原電池示意圖?！咀兪骄?-1】下列各組材料中，不能組成原電池的是()選項ABCD兩極材料Zn片，石墨Cu片，Ag片Zn片，Cu片F(xiàn)e片，Cu片插入溶液稀硫酸AgNO3溶液蔗糖溶液稀鹽酸【變式練2-2】利用原電池原理可比較金屬的活潑性，原電池中，作負極的金屬活動性一般比作正極的金屬活動性強。結合相關知識解答下列問題。A、B、C三種金屬片按表中裝置進行實驗：裝置甲乙現(xiàn)象A不斷溶解，B上產生氣泡C的質量增加，B的質量減輕(1)在甲中，金屬片________(填“A”或“B”)發(fā)生氧化反應。(2)在乙中，金屬片________(填“B”或“C”)作負極。(3)如果把B、C用導線連接后同時浸入稀硫酸中，有一電極產生氣泡。則金屬片________(填“B”或“C”)上有氣泡產生。(4)上述三種金屬的活動性順序是____________。?問題三化學電源【典例3】同學們在“簡易電池的設計與制作”的實驗中，對影響自制電池效果的因素進行了實驗探究。[提出問題]影響自制電池效果的因素有哪些？[查閱資源]電極材料，電極間距，水果種類對自制水果電池的效果可能有影響。[實驗探究]Ⅰ.按如圖連接水果電池。Ⅱ.實驗記錄如下：序號電極電極間距水果種類電流表示數(shù)(μA)①Cu—Al2.0cm西紅柿78.5②Cu—Fe2.0cm西紅柿70.3③Al—Al2.0cm西紅柿0④Cu—Al2.0cm檸檬45.7⑤Cu—Al1.0cm檸檬98.4⑥石墨棒—Al1.0cm檸檬104.5[解釋與結論](1)實驗①②③的目的是______________________________________________。對比實驗①②③得出的結論是_______________________________________________________。(2)欲得出“水果種類對電池效果有影響”的結論，需要對比實驗________________(填序號)。對比④⑤得出的結論是___________________________________________________________。[反思與探討](3)水果電池中，水果的作用是_________________________。(4)對比實驗①②③可知構成水果電池的電極必須具備的條件為________________________，構成水果電池的其他要素還有________________、________________、________________?！咀兪骄?-1】鉛酸蓄電池常用作汽車電瓶，其構造如圖所示，工作時該電池總的方程式為：Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O按要求回答下列問題：(1)負極材料是________，正極材料是________，電解質溶液是________。(2)工作時，電解質溶液中的H＋移向________極。(3)工作時，電解質溶液中硫酸的濃度________(填“增大”“減小”或“不變”)。(4)當鉛酸蓄電池向外電路提供2mole－時，理論上負極板的質量增加_______g?！咀兪骄?-2】氯鋁電池是一種新型的燃料電池。電解質溶液是KOH溶液。試回答下列問題：(1)通入Cl2(g)的電極是________(填“正”或“負”)極。(2)投入Al(s)的電極是________(填“正”或“負”)極。(3)外電路電子從________(填“Al”或“Cl2”)極流向________(填“正”或“負”)極。(4)每消耗8.1gAl(s)，電路中通過的電子數(shù)目為________NA(NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)?！净A強化】1．電能是國民生產、生活中的重要能源，下圖是2015年我國電力生產量的構成圖。下列有關火力發(fā)電的描述，正確的是()A．火力發(fā)電的能量轉換形式為化學能直接轉化為電能B．火力發(fā)電的主要燃料為煤，煤炭是可再生能源C．火力發(fā)電不但排放出大量溫室氣體，還可能導致酸雨D．火力發(fā)電過程中的能量轉化，熱能轉化為機械能是關鍵2．下面是四個化學反應，你認為理論上不可用于設計原電池的化學反應是()A．Zn＋Ag2O＋H2O=Zn(OH)2＋2AgB．Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2OC．Zn＋CuSO4=Cu＋ZnSO4D．C＋CO2eq\o(=,\s\up7(高溫))2CO3．如圖所示，a的金屬活動性在氫之前，b為碳棒。下列關于該裝置的說法中，正確的是()A．a極上發(fā)生還原反應，b極上發(fā)生氧化反應B．碳棒上有氣體逸出，溶液中c(H＋)增大C．導線上有電流，電流方向a→bD．反應后a極質量減小4．下列各裝置能在外電路獲得電流的是()5．下列關于如圖裝置說法正確的是()A．碳棒是負極B．該裝置能將電能轉化為化學能C．電子由鐵片流出經(jīng)過電流表流向碳棒D．鐵片上發(fā)生的反應為Fe＋2e－=Fe2＋6．如圖所示裝置中，觀察到電流表指針偏轉，M棒變粗，N棒變細，由此判斷下表中所列M、N、P物質，其中可以成立的是()選項MNPA鋅銅稀硫酸B銅鐵稀鹽酸C銀鋅硝酸銀溶液D鋅鐵硝酸鐵溶液7．如圖所示的原電池裝置，X、Y為兩電極，電解質溶液為稀硫酸，外電路中的電子流向如圖所示，對此裝置的下列說法正確的是()A．外電路的電流方向：X→外電路→YB．若兩電極分別為Zn和石墨棒，則X為石墨棒，Y為ZnC．SOeq\o\al(2－,4)移向X電極，Y電極上有氫氣產生D．X極上發(fā)生的是還原反應，Y極上發(fā)生的是氧化反應8．X、Y、Z、W四種金屬片浸在稀鹽酸中，用導線連接，可以組成原電池，實驗結果如圖所示：則四種金屬的活動性由強到弱的順序為()A．Z＞Y＞X＞W(wǎng) B．Z＞X＞Y＞W(wǎng)C．Z＞Y＞W(wǎng)＞X D．Y＞Z＞X＞W(wǎng)9．A、B、C三個燒杯中分別盛有相同物質的量濃度的稀硫酸。(1)A中反應的離子方程式為_______________________________。(2)B中錫極為________極，電極反應式為__________________________，錫極附近溶液的酸性______(填“增強”“減弱”或“不變”)。B中Fe極為______極，電極反應式為_______________________________。(3)C中被氧化的金屬是________，總反應的化學方程式為_____________________________。(4)A、B、C中鐵被氧化由快到慢的順序是___________________________________________。10．選擇適宜的材料和試劑，請利用反應“Cu＋2Ag＋=2Ag＋Cu2＋”設計一個化學電池。回答下列問題：(1)負極材料：________；正極材料：________；電解質溶液：____________。(2)寫出電極反應式：正極：_____________________________；負極：_______________________。(3)原電池中電子從________(填“正”或“負”，下同)極流出，電解質溶液中陰離子流向________極。【能力提升】1．以鋅片和銅片為兩極，以稀硫酸為電解質溶液組成原電池，當導線中通過2mol電子時，下列說法正確的是()A．鋅片溶解了1mol，銅片上有1molH2生成B．兩極上溶解和析出的物質的質量相等C．鋅片溶解了31g，銅片上有1gH2生成D．鋅片溶解了1mol，消耗了1molH＋2．如圖所示，杠桿A、B兩端分別掛有體積相同、質量相同的空心銅球和空心鐵球，調節(jié)杠桿使其在水中保持平衡，然后小心地向燒杯中央滴入CuSO4溶液，一段時間后，下列有關杠桿的偏向判斷正確的是(實驗過程中不考慮鐵絲反應及兩邊浮力的變化)()A．杠桿為導體和絕緣體時，均為A端高B端低B．杠桿為導體和絕緣體時，均為A端低B端高C．當杠桿為絕緣體時，A端低B端高；當杠桿為導體時，A端高B端低D．當杠桿為絕緣體時，A端高B端低；當杠桿為導體時，A端低B端高3．按圖1所示裝置進行實驗，若圖2中x軸表示流入正極的電子的物質的量，則y軸可以表示()①c(Ag＋)②c(NOeq\o\al(－,3))③a棒的質量④b棒的質量⑤溶液的質量A．①③B．②④C．①③⑤D．②④⑤4．現(xiàn)有如下兩個反應：A：H2SO4＋2KOH=K2SO4＋2H2OB：Cu＋2FeCl3=CuCl2＋2FeCl2(1)根據(jù)上述兩反應的本質，________(填字母)反應能設計成原電池，其原因是_________________________。(2)將上述反應中能設計成原電池的反應設計成原電池。①寫出電極反應式及反應類型：負極：________________________________，____________________；正極：________________________________，____________________。②畫出裝置圖并標明電極材料與名稱、電解質溶液、電子流向。③若導線上通過電子2mol，則負極質量減輕________g。5．Ⅰ.A、B、C、D四種金屬按下表中裝置圖進行實驗。裝置現(xiàn)象二價金屬A不斷溶解C的質量增加A上有氣體產生根據(jù)實驗現(xiàn)象回答下列問題：(1)裝置甲中負極的電極反應式是_______________________________。(2)裝置乙中正極的電極反應式是_______________________________。(3)四種金屬活動性由強到弱的順序是________________________。Ⅱ.分別按如圖所示甲、乙裝置進行實驗，圖中兩個燒杯中的溶液為相同濃度的稀硫酸。(1)下列敘述正確的是________(填字母)。A．兩燒杯中銅片表面均無氣泡產生B．甲中銅片作正極，乙中銅片作負極C．兩燒杯中溶液中的H＋濃度均減小D．產生氣泡的速率：甲比乙慢(2)甲裝置中，某同學發(fā)現(xiàn)不僅銅片上有氣泡產生，鋅片上也產生了氣體，原因可能是___________________________________________________________。(3)甲裝置中，若把稀硫酸換成CuSO4溶液，試寫出銅電極的電極反應式：_____________________。第二節(jié)化學反應的速率與限度第1課時化學反應的速率1．知道化學反應速率的表示方法。2．通過實驗探究影響化學反應速率的因素。3．認識化學變化是有條件的，學會運用變量控方法研究化學反應。一、化學反應速率及其表示方法1．概念化學反應速率是表示化學反應過程進行________的物理量。2．表示方法(1)表示：用單位時間內反應物________________或生成物________________(均取正值)表示。(2)表達式：v＝________或v＝________(3)單位：________________或________________。3．實例探究已知合成氨反應N2(g)＋3H2(g)eq\o(,\s\up7(高溫、高壓),\s\do5(催化劑))2NH3(g)，其濃度數(shù)據(jù)如下：N2H2NH3起始濃度/(mol·L－1)1.03.002s末濃度/(mol·L－1)0.61.80.8(1)2s末，N2、H2、NH3的物質的量濃度變化各為多少？則2s內用N2、H2、NH3表示的化學反應速率v(N2)、v(H2)、v(NH3)分別為多少？(2)同一反應在相同時間內，用不同物質表示的反應速率，其數(shù)值是否相同？表示的反應快慢是否相同？用不同物質表示同一反應的反應速率其數(shù)值有什么規(guī)律？二、影響化學反應速率的因素1．實驗探究——外界條件對化學反應速率的影響(1)溫度對化學反應速率影響的探究實驗操作實驗現(xiàn)象①產生氣泡速率最慢②產生氣泡速率較快③產生氣泡速率最快實驗結論對于反應2H2O2eq\o(=,\s\up7(催化劑))2H2O＋O2↑來說，溫度升高，H2O2的分解速率________(2)濃度對化學反應速率影響的探究實驗操作實驗現(xiàn)象裝有12%H2O2溶液的試管中產生氣泡的速率較快實驗結論增大反應物濃度能使H2O2分解速率________(3)催化劑對化學反應速率影響的探究實驗操作實驗現(xiàn)象①有少量氣泡出現(xiàn)②產生大量氣泡③產生大量氣泡實驗結論MnO2、FeCl3可以使H2O2分解的速率________2．影響化學反應速率的因素(1)內因反應物本身的________是影響化學反應速率的主要因素。(2)外因(其他條件不變，只改變一個條件)①濃度：增大反應物的濃度，化學反應速率________，反之________。②壓強：對有氣體參加的反應，增大壓強，化學反應速率________，反之________。③溫度：升高溫度，化學反應速率________，反之________。④使用催化劑，能改變化學反應速率。⑤其他因素：固體反應物的________、光照、電磁波、溶劑等。?問題一化學反應速率及其表示方法【典例1】，則以物質B表示此反應的化學反應速率為______mol·L－1·min－1。(2)在2L的密閉容器中，充入2molN2和3molH2，在一定條件下發(fā)生反應，3s后測得N2的物質的量為1.9mol，則以H2的濃度變化表示的反應速率為________________________。(3)將10molA和5molB放入容積為10L的密閉容器中，某溫度下發(fā)生反應：3A(g)＋B(g)2C(g)，在最初2s內，消耗A的平均速率為0.06mol·L－1·s－1，則在2s時，容器中有______molA，此時C的物質的量濃度為________。【歸納小結】1．對化學反應速率的理解(1)在同一化學反應中，用不同物質表示的化學反應速率可能不同，但意義相同，故描述反應速率時必須指明具體物質。(2)固體或純液體的濃度為常數(shù)，Δc=0，因此不用固體或純液體的濃度表示化學反應速率。(3)化學反應速率是一段時間內的平均反應速率，不是某一時刻的速率。(4)用不同物質表示化學反應速率時：化學反應速率之比=化學計量數(shù)之比。2．化學反應速率的計算方法(1)定義式法：利用公式v＝eq\f(Δc,Δt)＝eq\f(Δn,VΔt)計算化學反應速率，也可以利用公式計算物質的量或物質的量濃度變化或時間等。(2)關系式法：同一反應中，化學反應速率之比＝物質的量濃度變化量之比＝物質的量變化量之比＝化學計量數(shù)之比。另外，也可以利用該等量關系書寫未知的化學方程式或找各物質的速率關系。【變式練1-1】下列關于化學反應速率的說法中，不正確的是()A．化學反應速率是衡量化學反應進行快慢程度的物理量B．在容積不變的反應容器中，化學反應速率通常用單位時間內反應物濃度的減小或生成物濃度的增來表示C．若某化學反應在某段時間內的反應速率為0.5mol·L－1·s－1，就是指在該段時間內反應物和生成物的濃度變化量都為0.5mol·L－1D．化學反應速率是可以通過實驗測定的【變式練1-2】1L的密閉容器中，發(fā)生反應4A(s)＋3B(g)=2C(g)＋D(g)，經(jīng)2min后B的濃度減少0.6mol·L－1。對此反應速率的正確表示是()A．用A表示的反應速率是0.4mol·L－1·min－1B．用B、C、D分別表示反應的速率，其比值是3∶2∶1C．在2min末的反應速率用B表示是0.3mol·L－1·min－1D．在這2min內用B表示的速率的值逐漸減小，用C表示的速率的值逐漸增大【變式練1-3】某溫度下，濃度都是1mol·L－1的兩種氣體X2和Y2，在密閉容器中反應生成Z，反應2min后，測得參加反應的X2為0.6mol·L－1，用Y2變化表示的反應速率v(Y2)＝0.1mol·L－1·min－1，生成的c(Z)＝0.4mol·L－1，則該反應方程式為()A．3X2＋Y22X3Y B．2X2＋Y22X2YC．X2＋2Y22XY2 D．X2＋3Y22XY3?問題二化學反應速率的大小比較【典例2】已知反應4CO＋2NO2eq\o(=,\s\up7(催化劑))N2＋4CO2在不同條件下的化學反應速率如下：①v(CO)＝1.5mol·L－1·min－1 ②v(NO2)＝0.01mol·L－1·s－1③v(N2)＝0.4mol·L－1·min－1 ④v(CO2)＝1.1mol·L－1·min－1請比較上述4種情況反應的快慢：________(由大到小的順序)?！練w納小結】化學反應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；若為不同物質表示的反應速率，則要換算成同一物質來表示反應速率，再比較數(shù)值的大小。(2)比值法：比較化學反應速率與化學計量數(shù)的比值，如aA(g)＋bB(g)=cC(g)＋dD(g)，比較eq\f(vA,a)與eq\f(vB,b)，若eq\f(vA,a)＞eq\f(vB,b)，則說明用A表示的化學反應速率大于用B表示的化學反應速率?！咀兪骄?-1】H2、N2合成NH3的反應中，當分別用以下各種物質表示反應速率時，則反應速率最快的是()A．v(N2)＝0.6mol·L－1·min－1B．v(NH3)＝0.9mol·L－1·min－1C．v(H2)＝1.2mol·L－1·min－1D．v(H2)＝0.025mol·L－1·s－1?問題三影響化學反應速率的因素【典例3】在帶有活塞的密閉容器中發(fā)生如下反應：3Fe(s)＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))Fe3O4(s)＋4H2(g)，分析改變下列條件化學反應速率如何改變(填“變大”“變小”或“不變”)，闡述理由。(1)增加鐵片的質量(不考慮表面積的變化)________，理由_____________________________。(2)保持容器的體積不變，增加水蒸氣的通入量______，理由___________________________。(3)保持容器內壓強不變，充入一定量的氬氣________，理由___________________________。(4)保持容器的容積不變，充入一定量的氬氣________，理由____________________________?！練w納小結】外界因素對化學反應速率的影響(1)在濃度對化學反應速率的影響中，“濃度”是指反應物的濃度，但不包括固體或純液體的濃度。另外注意，濃度改變不能過猶不及，如金屬鋁與稀硫酸反應生成氫氣，若變成濃硫酸則發(fā)生鈍化現(xiàn)象。(2)壓強對化學反應速率的影響是通過改變濃度實現(xiàn)的，所以分析壓強的改變對反應速率的影響時要從濃度是否發(fā)生改變的角度來分析，若改變總壓強而各物質的濃度不改變，則反應速率不變。(3)升高溫度，反應速率一定加快。溫度每升高10℃，速率一般變?yōu)樵瓉淼?～4倍。(4)壓強對速率影響的幾種情況有氣體參加的反應，改變壓強對反應速率的影響實質是改變體積，使反應物的濃度改變。①壓縮體積或充入氣態(tài)反應物，使壓強增大，都能加快化學反應速率。②充入非反應氣體對化學反應速率的影響a.恒容時：充入非反應氣體→壓強增大，但各物質濃度不變→反應速率不變。b.恒壓時：充入非反應氣體→壓強不變→體積增大→各物質濃度減小→反應速率減慢?！咀兪骄?-1】下列條件一定能使化學反應速率增大的是()①增加反應物的物質的量②升高溫度③縮小反應容器的體積④加入生成物A．只有②B．②③C．①②D．全部【變式練3-2】容積可變的密閉容器中加入WO3和H2進行反應：WO3(s)＋3H2(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))W(s)＋3H2O(g)，下列說法不正確的是()A．將容器的體積縮小一半，其反應速率增大B．保持體積不變，充入氬氣，其反應速率不變C．保持壓強不變，充入氖氣，H2O(g)的生成速率增大D．保持壓強不變，充入氖氣，H2O(g)的生成速率減小?問題四變量控制探究影響化學反應速率的因素【典例4】下列條件下的反應，放出氫氣最快的是()選項金屬(相同粉末狀)和物質的量(mol)酸的濃度和體積(mL)反應溫度AFe0.13mol·L－1HCl1020℃BAl0.13mol·L－1HCl1020℃CCu0.14mol·L－1H2SO41020℃DMg0.16mol·L－1稀HNO31020℃【歸納小結】變量控制探究影響化學反應速率的因素變量控制探究影響化學反應速率因素的一般原則是“定多變一”，即要保持其他變量不變，改變其中一個變量的值進行實驗，測定數(shù)據(jù)，通過系統(tǒng)實驗，找出變量對反應速率的影響?！咀兪骄?-1】金屬Zn與酸反應產生H2的反應速率最大的是()選項溫度金屬酸A25℃Zn粒0.1mol·L－1鹽酸B25℃Zn粒0.1mol·L－1硫酸C50℃Zn粉0.1mol·L－1硫酸D50℃Zn粉0.1mol·L－1鹽酸【變式練4-2】為了探究溫度對化學反應速率的影響，下列實驗方案可行的是()A．B．C．D．【基礎強化】1．下列說法正確的是()A．化學反應速率是對可逆反應而言的，非可逆反應不談化學反應速率B．在可逆反應中，正反應的化學反應速率是正值，逆反應的化學反應速率是負值C．同一化學反應中，化學反應速率可用反應物濃度的改變表示，也可用生成物濃度的改變表示，其值可能相同，也可能不同D．化學反應速率的單位通常是g·L－1·s－1，也可以是kg·L－1·s－12．不同溫度下，在兩個密閉容器中同時進行化學反應：2A(g)＋3B(g)2C(g)＋D(g)，1min內甲容器中消耗掉2molA物質，乙容器內消耗6molA物質，則兩容器內的反應速率大小關系為()A．甲容器內反應速率快B．乙容器內反應速率快C．甲乙兩容器內反應速率相等D．無法比較3．在N2＋3H2eq\o(,\s\up7(高溫、高壓),\s\do5(催化劑))2NH3的反應中，經(jīng)過一段時間。則反應所經(jīng)過的時間是()A．2sB．2minC．3sD．3min4．一定條件下反應N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)在10L的密閉容器中進行，測得2min內，N2的物質的量由20mol減小到8mol，則2min內N2的反應速率為()A．1.2mol·L－1·min－1 B．6mol·L－1·min－1C．0.6mol·L－1·min－1 D．0.4mol·L－1·min－15．對于反應4NH3(g)＋5O2(g)=4NO(g)＋6H2O(g)，下列反應速率的關系正確是()A．eq\f(4,5)v(NH3)＝v(O2) B．eq\f(5,6)v(O2)＝v(H2O)C．eq\f(2,3)v(NH3)＝v(H2O) D．eq\f(4,5)v(O2)＝v(NO)6．下列做法增大了化學反應速率的是()A．將糕點存放在冰箱里，并在其包裝袋中放入脫氧劑，以延長保質期B．足量鋅粒與稀硫酸反應制氫氣時，加入少量硫酸銅溶液C．合成氨工業(yè)中，將氨氣及時液化分離D．鮮花店內放置高錳酸鉀溶液，降低空氣中乙烯濃度，便于鮮花保鮮7．向四個體積相同的密閉容器中分別充入一定量的SO2和O2，開始反應時，按正反應速率由大到小排列順序正確的是()甲：500℃，10molSO2和5molO2的反應乙：500℃，用V2O5作催化劑，10molSO2和5molO2的反應丙：450℃，8molSO2和5molO2的反應?。?00℃，8molSO2和5molO2的反應A．甲、乙、丙、丁 B．乙、甲、丁、丙C．乙、甲、丙、丁 D．丁、丙、乙、甲8．等質量的鐵與過量的鹽酸在不同的實驗條件下進行反應，測得在不同時間(t)內產生氣體體積(V)的數(shù)據(jù)如圖所示，根據(jù)圖示分析實驗條件，下列說法一定不正確的是()組別對應曲線c(HCl)/(mol·L－1)反應溫度/℃鐵的狀態(tài)1a30粉末狀2b30粉末狀3c2.5塊狀4d2.530塊狀A．第4組實驗的反應速率最慢B．第1組實驗中鹽酸的濃度大于2.5mol·L－1C．第2組實驗中鹽酸的濃度等于2.5mol·L－1D．第3組實驗的反應溫度低于30℃9．在下列事實中，各是什么因素影響了化學反應速率？(1)集氣瓶中有H2和Cl2的混合氣體，在瓶外點燃鎂條時發(fā)生爆炸：_________________。(2)黃鐵礦煅燒時要粉碎成細小的礦粒：____________________。(3)熔化的KClO3放出氣泡很慢，加入少量MnO2后很快產生氣體：__________。(4)同濃度、同體積的鹽酸中放入同樣大小的鋅粒和鎂塊，產生氣體的速率有快有慢：__________。(5)同樣大小的石灰石分別在0.1mol·L－1的鹽酸和1mol·L－1的鹽酸中反應，反應速率不同：____________。(6)夏天食品容易變質，冬天就不易發(fā)生該現(xiàn)象：_________________________________。10．將氣體A、B置于固定容積為2L的密閉容器中，發(fā)生如下反應：3A(g)＋B(g)2C(g)＋2D(g)。反應進行到10s末時，測得A的物質的量為1.8mol，B的物質的量為0.6mol，C的物質的量為0.8mol，則：(1)用C表示10s內正反應的平均反應速率為__________。(2)反應前A的物質的量濃度是__________________。(3)10s末，生成物D的濃度為____________________。(4)10s末時，若改變下列條件，生成D的速率如何變化(填“增大”“減小”或“不變”)。編號改變的條件生成D的速率①增大A的濃度②使用催化劑③恒容下充入Ne(不參與體系反應)【能力提升】1．為了說明影響化學反應快慢的因素，甲、乙、丙、丁四位學生分別設計了如下A～D四個實驗，你認為結論不正確的是()A．相同溫度下，將大小、形狀相同的鎂條和鋁條與相同濃度的稀鹽酸反應時，兩者速率一樣大B．在相同條件下，等質量的大理石塊和大理石粉與相同濃度的鹽酸反應，大理石粉反應快C．將濃硝酸分別放在冷暗處和強光照射下，會發(fā)現(xiàn)光照可以加快濃硝酸的分解D．兩支試管中分別加入相同質量的氯酸鉀，其中一支試管中再加入少量二氧化錳，同時加熱，產生氧氣的快慢不同2．將4molA和2molB在2L的密閉容器內混合，并在一定條件下發(fā)生如下反應：2A(s)＋B(g)2C(g)，若經(jīng)2s后測得C的濃度為0.6mol·L－1，現(xiàn)有下列幾種說法：①用物質A表示的反應的平均速率為0.3mol·L－1·s－1；②用物質B表示的反應的平均速率為0.6mol·L－1·s－1；③2s時物質A的轉化率為30%；④2s時物質B的濃度為0.7mol·L－1。其中正確的是()A．①③B．①④C．②③D．③④3．研究反應2X(g)Y(g)＋Z(g)的速率影響因素，在不同條件下進行4組實驗，Y、Z起始濃度為0，反應物X的濃度(mol·L－1)隨反應時間(min)的變化情況如圖所示。下列說法不正確的是()A．比較實驗②④得出：升高溫度，化學反應速率加快B．比較實驗①②得出：增大反應物濃度，化學反應速率加快C．若實驗②③只有一個條件不同，則實驗③使用了催化劑D．在0～10min之間，實驗②的平均速率v(Y)＝0.04mol·L－1·min－14．CaCO3與稀鹽酸反應(放熱反應)生成CO2的量與反應時間的關系如圖所示。下列結論不正確的是()A．反應開始4min內溫度對反應速率的影響比濃度大B．一段時間后，反應速率減小的原因是c(H＋)減小C．反應在2～4min內平均反應速率最大D．反應在2～4min內生成CO2的平均反應速率為v(CO2)＝0.06mol·L－1·s－15．某同學在用稀硫酸與鋅制取氫氣的實驗中，發(fā)現(xiàn)加入少量硫酸銅溶液可加快氫氣的生成速率。請回答下列問題：(1)上述實驗中發(fā)生反應的化學方程式有_____________________________________________。(2)硫酸銅溶液可以加快氫氣生成速率的原因是____________________________________________。(3)要加快上述實驗中氣體產生的速率，還可采取的措施有___________________________________(答兩種)。(4)為了進一步研究硫酸銅的量對氫氣生成速率的影響，該同學設計了如下一系列的實驗。將表中所給的混合溶液分別加入6個盛有過量Zn粒的反應瓶中，收集產生的氣體，記錄獲得相同體積的氣體所需時間。實驗混合溶液ABCDEF4mol·L－1H2SO4/mL30V1V2V3V4V5飽和CuSO4溶液/mL00.52.55V620H2O/mLV7V8V9V10100①請完成此實驗設計，其中V1＝______________，V6＝____________，V9＝____________。②該同學最后得出的結論為：當加入少量CuSO4溶液時，生成氫氣的速率會大大提高，但當加入的CuSO4溶液超過一定量時，生成氫氣的速率反而會下降。請分析生成氫氣速率下降的主要原因：_______________________________________________________________________________。第2課時化學反應與電能1．理解原電池的概念及工作原理，能正確判斷原電池的正、負極。2．會設計簡單的原電池。3．知道干電池、充電電池、燃料電池等化學電源的特點。一、原電池的工作原理1．實驗探究實驗裝置實驗現(xiàn)象實驗結論或解釋鋅片：逐漸溶解，有氣泡產生銅片：沒有變化鋅與稀硫酸反應生成氫氣，銅與稀硫酸不反應鋅片：逐漸溶解銅片：有氣泡產生電流表：指針發(fā)生偏轉鋅失去電子，變?yōu)殇\離子，電子經(jīng)過導線流向銅片，產生電流，氫離子在銅片上得到電子生成氫氣，反應過程中產生了電能2．原電池的概念原電池是把化學能轉化為電能的裝置；原電池的反應一般是氧化還原反應。3．原電池的工作原理(1)分析下圖并填空答案：負極氧化反應Zn-2e-=Zn2+正極還原反應2H++2e-=H2↑原電池總反應式：Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑。(2)電子的移動方向：從負極流出，經(jīng)導線流向正極。(3)離子的移動方向：陽離子向正極移動，陰離子向負極移動。4．原電池的構成條件(1)兩極為兩種活動性不同的金屬（或一種為能導電的非金屬）。(2)電解質溶液。(3)形成閉合回路。(4)能自發(fā)進行的氧化還原反應。5．原電池工作原理的簡單應用(1)加快氧化還原反應的速率在原電池中，氧化反應和還原反應分別在兩極進行，使溶液中粒子運動相互間的干擾減小，使反應速率增大。(2)比較金屬的活動性強弱原電池中，一般活動性強的金屬為負極，活動性弱的金屬為正極。二、化學電源1．一次電池(1)特點：電池放電后不能充電(內部的氧化還原反應無法逆向進行)，如鋅錳干電池屬于一次電池。(2)鋅錳干電池的構造如圖所示。①鋅筒為負極，電極反應是Zn－2e－=Zn2＋。②石墨棒為正極，最終被還原的物質是二氧化錳。③NH4Cl糊的作用是作電解質溶液。2．二次電池(充電電池)(1)特點：二次電池在放電時所進行的氧化還原反應，在充電時可以逆向進行，使電池恢復到放電前的狀態(tài)。(2)能量轉化：化學能電能(3)常見的充電電池：鉛酸蓄電池、鎳氫電池、鋰離子電池。3．燃料電池(1)特點：①反應物儲存在電池外部；②能量轉換效率高、清潔、安全；③供電量易于調節(jié)。(2)燃料電池常用的燃料有：氫氣、甲烷、乙醇等；常用氧化劑：氧氣。?問題一原電池的工作原理【典例1】根據(jù)原電池原理，結合裝置圖，按要求解答問題：(1)若X為Zn，Y為硫酸銅溶液，則X為________(填電極名稱)，判斷依據(jù)：_________________；銅電極的名稱是________，溶液中的Cu2＋移向________(填“Cu”或“X”)電極。(2)若X為銀，Y為硝酸銀溶液，則X為________(填電極名稱)，判斷依據(jù)：_________________；銅電極的名稱是________，溶液中的Ag＋移向________(填“Cu”或“X”)電極。答案：(1)負極鋅的活潑性比銅強(或Zn的還原性比Cu強)正極Cu(2)正極銅的活潑性比銀強(或Cu的還原性比Ag強)負極X【歸納小結】原電池的工作原理(1)原電池構成條件①反應：看是否有能自發(fā)進行的氧化還原反應發(fā)生(一般是活潑性強的金屬與電解質溶液的反應)。②電極：一般是活潑性不同的兩電極。③形成閉合回路，形成閉合回路需三個條件：電解質溶液；兩電極直接接觸或有導線連接；兩電極插入電解質溶液中。(2)工作原理①反應類型：負極發(fā)生氧化反應，正極發(fā)生還原反應。②電子的移動方向：從負極流出，經(jīng)導線流向正極。③離子的移動方向：陽離子向正極移動，陰離子向負極移動。④電流方向：正極→導線→負極【變式練1-1】如圖所示電流表的指針發(fā)生偏轉，同時A極的質量減小，B極上有氣泡產生，C為電解質溶液，下列說法錯誤的是()A．B極為原電池的正極B．A、B、C分別為Zn、Cu和稀鹽酸C．C中陽離子向A極移動D．A極發(fā)生氧化反應答案：C解析：原電池中，負極金屬失去電子，發(fā)生氧化反應，溶解，質量減小，故A極為負極，B極為正極，A、D項正確；A、B、C分別為Zn、Cu和稀鹽酸時，可以構成原電池，且現(xiàn)象符合題意，B項正確；電解質溶液中陽離子移向正極，C項錯誤?！咀兪骄?-2】下列裝置中能夠組成原電池的是________(填序號)，其他不能構成原電池的試分別說明理由：_________________________________________________________________________________。答案：③⑤①中只有一個電極，②中兩個電極的活潑性相同，④中為非電解質溶液，不能導電，⑥中電解質溶液(內電路)未形成閉合回路。?問題二原電池原理的應用【典例2】理論上講，任何自發(fā)的氧化還原反應都可以設計成原電池。請選擇適宜的材料和試劑，請利用反應“Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋”設計一個原電池?；卮鹣铝袉栴}：(1)選用________為負極，選擇依據(jù)是______________________________________________。(2)正極材料可選用________，選擇依據(jù)是____________________________。(3)________溶液作電解質溶液。(4)寫出電極反應式正極：________________，負極：________________。(5)該原電池中電子從________極流出，電解質溶液中的陽離子(Fe3＋)移向________極。答案：(1)鐵固體鐵單質能導電，可被電解質溶液中的Fe3＋氧化為Fe2＋(2)銅(或石墨)銅(或石墨)的還原性比鐵弱，且為能導電的固體(3)FeCl3[或Fe2(SO4)3](4)2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋Fe－2e－=Fe2＋(5)鐵(或負)銅或石墨(或正)【歸納小結】原電池的設計思路(1)依據(jù)：已知一個氧化還原反應，首先分析找出氧化劑、還原劑，一般還原劑為負極材料(或在負極上被氧化)，氧化劑(電解質溶液中的陽離子)在正極上被還原。(2)設計思路：①定：確定一個能夠自發(fā)進行的氧化還原反應。②拆：將氧化還原反應拆分為氧化反應和還原反應兩個半反應，分別作為負極和正極的電極反應。還原劑－ne－=氧化產物(負極電極反應)；氧化劑＋ne－=還原產物(正極電極反應)。③找：根據(jù)氧化還原反應中的還原劑和氧化劑確定原電池的負極和電解質溶液，正極一般選擇比負極穩(wěn)定的金屬或能導電的非金屬。④畫：連接電路形成閉合回路，畫出原電池示意圖。【變式練2-1】下列各組材料中，不能組成原電池的是()選項ABCD兩極材料Zn片，石墨Cu片，Ag片Zn片，Cu片F(xiàn)e片，Cu片插入溶液稀硫酸AgNO3溶液蔗糖溶液稀鹽酸答案：C解析：構成原電池的條件是活潑性不同的金屬或金屬和能夠導電的非金屬，導線相連并插入電解質溶液中，則A、B、D均可以構成原電池，C中蔗糖是非電解質，故C不能構成原電池?！咀兪骄?-2】利用原電池原理可比較金屬的活潑性，原電池中，作負極的金屬活動性一般比作正極的金屬活動性強。結合相關知識解答下列問題。A、B、C三種金屬片按表中裝置進行實驗：裝置甲乙現(xiàn)象A不斷溶解，B上產生氣泡C的質量增加，B的質量減輕(1)在甲中，金屬片________(填“A”或“B”)發(fā)生氧化反應。(2)在乙中，金屬片________(填“B”或“C”)作負極。(3)如果把B、C用導線連接后同時浸入稀硫酸中，有一電極產生氣泡。則金屬片________(填“B”或“C”)上有氣泡產生。(4)上述三種金屬的活動性順序是____________。答案：(1)A(2)B(3)C(4)A＞B＞C?問題三化學電源【典例3】同學們在“簡易電池的設計與制作”的實驗中，對影響自制電池效果的因素進行了實驗探究。[提出問題]影響自制電池效果的因素有哪些？[查閱資源]電極材料，電極間距，水果種類對自制水果電池的效果可能有影響。[實驗探究]Ⅰ.按如圖連接水果電池。Ⅱ.實驗記錄如下：序號電極電極間距水果種類電流表示數(shù)(μA)①Cu—Al2.0cm西紅柿78.5②Cu—Fe2.0cm西紅柿70.3③Al—Al2.0cm西紅柿0④Cu—Al2.0cm檸檬45.7⑤Cu—Al1.0cm檸檬98.4⑥石墨棒—Al1.0cm檸檬104.5[解釋與結論](1)實驗①②③的目的是______________________________________________。對比實驗①②③得出的結論是_______________________________________________________。(2)欲得出“水果種類對電池效果有影響”的結論，需要對比實驗________________(填序號)。對比④⑤得出的結論是___________________________________________________________。[反思與探討](3)水果電池中，水果的作用是_________________________。(4)對比實驗①②③可知構成水果電池的電極必須具備的條件為________________________，構成水果電池的其他要素還有________________、________________、________________。答案：(1)探究電極材料對電池效果的影響在其他條件相同時，電極材料活潑性差別越大，電池效果越好(2)①④在其他條件相同時，電極間距越小，電流越大，電池效果越好(3)作電解質溶液(4)兩極金屬活動性不同能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應形成閉合回路有電解質溶液【變式練3-1】鉛酸蓄電池常用作汽車電瓶，其構造如圖所示，工作時該電池總的方程式為：Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O按要求回答下列問題：(1)負極材料是________，正極材料是________，電解質溶液是________。(2)工作時，電解質溶液中的H＋移向________極。(3)工作時，電解質溶液中硫酸的濃度________(填“增大”“減小”或“不變”)。(4)當鉛酸蓄電池向外電路提供2mole－時，理論上負極板的質量增加_______g。答案：(1)PbPbO2H2SO4溶液(2)PbO2電(或正)(3)減小(4)96解析：負極每個鉛原子失去2e－，就生成一個PbSO4，負極增加一個SOeq\o\al(2－,4)，故增加的質量為96g?！咀兪骄?-2】氯鋁電池是一種新型的燃料電池。電解質溶液是KOH溶液。試回答下列問題：(1)通入Cl2(g)的電極是________(填“正”或“負”)極。(2)投入Al(s)的電極是________(填“正”或“負”)極。(3)外電路電子從________(填“Al”或“Cl2”)極流向________(填“正”或“負”)極。(4)每消耗8.1gAl(s)，電路中通過的電子數(shù)目為________NA(NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)。答案：(1)正(2)負(3)Al正(4)0.9解析：判斷原電池的正、負極，首先要分析題中所給信息，此題所給信息是具體反應物，根據(jù)具體反應物間的化學反應式：2Al＋3Cl2=2AlCl3，可知Cl2得電子在正極發(fā)生還原反應，Al失電子在負極發(fā)生氧化反應，所以通入Cl2(g)的電極是正極，投入Al(s)的電極是負極，電子由負極(Al)經(jīng)外電路流向正極。8.1gAl(s)的物質的量為eq\f(8.1g,27g·mol－1)＝0.3mol,1molAl反應轉移3mol電子，0.3molAl反應在電路中通過的電子數(shù)為3NA×0.3＝0.9NA?！净A強化】1．電能是國民生產、生活中的重要能源，下圖是2015年我國電力生產量的構成圖。下列有關火力發(fā)電的描述，正確的是()A．火力發(fā)電的能量轉換形式為化學能直接轉化為電能B．火力發(fā)電的主要燃料為煤，煤炭是可再生能源C．火力發(fā)電不但排放出大量溫室氣體，還可能導致酸雨D．火力發(fā)電過程中的能量轉化，熱能轉化為機械能是關鍵答案：C解析：火力發(fā)電過程是化學能→熱能→機械能→電能，是化學能間接轉化為電能，A錯誤；作火力發(fā)電燃料的煤為不可再生能源，B錯誤；在燃煤過程中，會產生大量CO2和SO2，可導致溫室效應及酸雨，C正確；火力發(fā)電過程中，燃燒是關鍵，D錯誤。2．下面是四個化學反應，你認為理論上不可用于設計原電池的化學反應是()A．Zn＋Ag2O＋H2O=Zn(OH)2＋2AgB．Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2OC．Zn＋CuSO4=Cu＋ZnSO4D．C＋CO2eq\o(=,\s\up7(高溫))2CO答案：D解析：D是吸熱的氧化還原反應，反應過程中吸收能量，不能設計為原電池。3．如圖所示，a的金屬活動性在氫之前，b為碳棒。下列關于該裝置的說法中，正確的是()A．a極上發(fā)生還原反應，b極上發(fā)生氧化反應B．碳棒上有氣體逸出，溶液中c(H＋)增大C．導線上有電流，電流方向a→bD．反應后a極質量減小答案：D解析：金屬a可與稀硫酸反應，a為原電池的負極，a極失電子發(fā)生氧化反應，b為正極，發(fā)生還原反應，A不正確，D正確；溶液中的H＋在b極上得電子生成氫氣，c(H＋)減小，B不正確；導線中電子流向為a→b，電流方向為b→a，C不正確。4．下列各裝置能在外電路獲得電流的是()答案：B解析：電極材料沒有活潑性差異，不能構成原電池，不能產生電流，A不選；金屬活潑性Zn大于Cu，Zn和硫酸銅溶液反應生成硫酸鋅和銅，Zn作負極，Cu作正極，構成原電池，可在外電路獲得電流，B選；酒精不是電解質溶液，不能導電，不能構成原電池，C不選；電極材料沒有活潑性差異，不能構成原電池，不能產生電流，D不選。5．下列關于如圖裝置說法正確的是()A．碳棒是負極B．該裝置能將電能轉化為化學能C．電子由鐵片流出經(jīng)過電流表流向碳棒D．鐵片上發(fā)生的反應為Fe＋2e－=Fe2＋答案：C解析：由分析可知，碳棒是原電池的正極，A不正確；該裝置屬于原電池，能將化學能轉化為電能，B不正確；在原電池中，電子從負極沿導線流入正極，所以該原電池中，電子由鐵片流出經(jīng)過電流表流向碳棒，C正確；鐵片為負極，發(fā)生的反應為Fe－2e－=Fe2＋，D不正確。6．如圖所示裝置中，觀察到電流表指針偏轉，M棒變粗，N棒變細，由此判斷下表中所列M、N、P物質，其中可以成立的是()選項MNPA鋅銅稀硫酸B銅鐵稀鹽酸C銀鋅硝酸銀溶液D鋅鐵硝酸鐵溶液答案：C解析：本題通過電極變化來確定電極，N棒變細，即N極上發(fā)生氧化反應，N棒金屬較活潑，排除A、D，由M棒變粗，可知B不正確。7．如圖所示的原電池裝置，X、Y為兩電極，電解質溶液為稀硫酸，外電路中的電子流向如圖所示，對此裝置的下列說法正確的是()A．外電路的電流方向：X→外電路→YB．若兩電極分別為Zn和石墨棒，則X為石墨棒，Y為ZnC．SOeq\o\al(2－,4)移向X電極，Y電極上有氫氣產生D．X極上發(fā)生的是還原反應，Y極上發(fā)生的是氧化反應答案：C解析：由外電路中的電子流向可知，X為負極，Y為正極，由圖可知電子的流動方向是X→外電路→Y，則電流的方向應該是Y→外電路→X，故A錯誤；X為原電池的負極，Y為正極，則X應為Zn，故B錯誤；X為負極，Y電極上生成氫氣，SOeq\o\al(2－,4)移向負極X電極，故C正確；X極上發(fā)生的是氧化反應，Y極上發(fā)生的是還原反應，故D錯誤。8．X、Y、Z、W四種金屬片浸在稀鹽酸中，用導線連接，可以組成原電池，實驗結果如圖所示：則四種金屬的活動性由強到弱的順序為()A．Z＞Y＞X＞W(wǎng) B．Z＞X＞Y＞W(wǎng)C．Z＞Y＞W(wǎng)＞X D．Y＞Z＞X＞W(wǎng)答案：A解析：根據(jù)相對活潑的金屬作負極，確定原電池的負極就可以解決。甲中Z作負極，乙中Y作負極，丙中Z作負極，丁中X作負極，故四種金屬的活動性的強弱順序為Z＞Y＞X＞W(wǎng)。9．A、B、C三個燒杯中分別盛有相同物質的量濃度的稀硫酸。(1)A中反應的離子方程式為_______________________________。(2)B中錫極為________極，電極反應式為__________________________，錫極附近溶液的酸性______(填“增強”“減弱”或“不變”)。B中Fe極為______極，電極反應式為_______________________________。(3)C中被氧化的金屬是________，總反應的化學方程式為_____________________________。(4)A、B、C中鐵被氧化由快到慢的順序是___________________________________________。答案：(1)Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑(2)正2H＋＋2e－=H2↑減弱負Fe－2e－=Fe2＋(3)ZnZn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑(4)B＞A＞C解析：A中不能形成原電池，鐵與稀硫酸發(fā)生置換反應。B中能形成原電池，鐵比錫活潑，錫為正極，鐵為負極，鐵被氧化的速率加快。C能形成原電池，鋅比鐵活潑，鋅為負極，不斷被氧化，鐵為正極，保持不變。10．選擇適宜的材料和試劑，請利用反應“Cu＋2Ag＋=2Ag＋Cu2＋”設計一個化學電池?；卮鹣铝袉栴}：(1)負極材料：________；正極材料：________；電解質溶液：____________。(2)寫出電極反應式：正極：_____________________________；負極：_______________________。(3)原電池中電子從________(填“正”或“負”，下同)極流出，電解質溶液中陰離子流向________極。答案：(1)銅銀(或碳棒)AgNO3溶液(2)2Ag＋＋2e－=2AgCu－2e－=Cu2＋(3)負負【能力提升】1．以鋅片和銅片為兩極，以稀硫酸為電解質溶液組成原電池，當導線中通過2mol電子時，下列說法正確的是()A．鋅片溶解了1mol，銅片上有1molH2生成B．兩極上溶解和析出的物質的質量相等C．鋅片溶解了31g，銅片上有1gH2生成D．鋅片溶解了1mol，消耗了1molH＋答案：A解析：原電池兩極得、失電子數(shù)相等。負極Zn－2e－=Zn2＋；正極2H＋＋2e－=H2↑。當溶解1mol鋅時失去2mol電子，銅片上有1mol氫氣生成，得到2mol電子。2．如圖所示，杠桿A、B兩端分別掛有體積相同、質量相同的空心銅球和空心鐵球，調節(jié)杠桿使其在水中保持平衡，然后小心地向燒杯中央滴入CuSO4溶液，一段時間后，下列有關杠桿的偏向判斷正確的是(實驗過程中不考慮鐵絲反應及兩邊浮力的變化)()A．杠桿為導體和絕緣體時，均為A端高B端低B．杠桿為導體和絕緣體時，均為A端低B端高C．當杠桿為絕緣體時，A端低B端高；當杠桿為導體時，A端高B端低D．當杠桿為絕緣體時，A端高B端低；當杠桿為導體時，A端低B端高答案：D3．按圖1所示裝置進行實驗，若圖2中x軸表示流入正極的電子的物質的量，則y軸可以表示()①c(Ag＋)②c(NOeq\o\al(－,3))③a棒的質量④b棒的質量⑤溶液的質量A．①③B．②④C．①③⑤D．②④⑤答案：C，正極反應式為Ag＋＋e－=Ag，則a棒的質量逐漸減少，b棒的質量逐漸增加，c(Ag＋)逐漸減小，①③符合圖像變化，④不符合圖像變化；由電極反應式可知，每溶解56g鐵轉移2mol電子，有216g銀從溶液中析出，故隨著反應的進行，溶液的質量減少，⑤符合圖像變化。4．現(xiàn)有如下兩個反應：A：H2SO4＋2KOH=K2SO4＋2H2OB：Cu＋2FeCl3=CuCl2＋2FeCl2(1)根據(jù)上述兩反應的本質，________(填字母)反應能設計成原電池，其原因是_________________________。(2)將上述反應中能設計成原電池的反應設計成原電池。①寫出電極反應式及反應類型：負極：________________________________，____________________；正極：________________________________，____________________。②畫出裝置圖并標明電極材料與名稱、電解質溶液、電子流向。③若導線上通過電子2mol，則負極質量減輕________g。答案：(1)BA為非氧化還原反應，沒有電子轉移；B為氧化還原反應，有電子轉移(2)①Cu－2e－=Cu2＋氧化反應2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋還原反應②③645．Ⅰ.A、B、C、D四種金屬按下表中裝置圖進行實驗。裝置現(xiàn)象二價金屬A不斷溶解C的質量增加A上有氣體產生根據(jù)實驗現(xiàn)象回答下列問題：(1)裝置甲中負極的電極反應式是_______________________________。(2)裝置乙中正極的電極反應式是_______________________________。(3)四種金屬活動性由強到弱的順序是________________________。Ⅱ.分別按如圖所示甲、乙裝置進行實驗，圖中兩個燒杯中的溶液為相同濃度的稀硫酸。(1)下列敘述正確的是________(填字母)。A．兩燒杯中銅片表面均無氣泡產生B．甲中銅片作正極，乙中銅片作負極C．兩燒杯中溶液中的H＋濃度均減小D．產生氣泡的速率：甲比乙慢(2)甲裝置中，某同學發(fā)現(xiàn)不僅銅片上有氣泡產生，鋅片上也產生了氣體，原因可能是___________________________________________________________。(3)甲裝置中，若把稀硫酸換成CuSO4溶液，試寫出銅電極的電極反應式：_____________________。答案：Ⅰ.(1)A－2e－=A2＋(2)Cu2＋＋2e－=Cu(3)D＞A＞B＞CⅡ.(1)C(2)鋅片不純，鋅與雜質構成原電池(3)Cu2＋＋2e－=Cu解析：Ⅰ.(1)甲裝置中，二價金屬A不斷溶解，說明A失電子發(fā)生氧化反應，則A作負極，B作正極，裝置甲中負極的電極反應式是A－2e－=A2＋。(2)乙裝置中，C的質量增加，說明C電極上銅離子得電子發(fā)生還原反應，則C作正極，B作負極，裝置乙中正極的電極反應式是Cu2＋＋2e－=Cu。(3)丙裝置中，A上有氣體產生，說明A上氫離子得電子發(fā)生還原反應，則A作正極，D作負極，結合(1)(2)分析可知，四種金屬活動性由強到弱的順序是D>A>B>C。Ⅱ.(1)銅不能與稀硫酸反應，則乙燒杯中銅片表面無氣泡生成，甲裝置中形成原電池，銅作正極，則甲燒杯中銅片表面有氣泡產生，故A錯誤；乙裝置沒有形成閉合回路，不能形成原電池，故B錯誤；兩燒杯中稀硫酸都參加反應，溶液中氫離子濃度均減小，故C正確；甲裝置能形成原電池，其反應速率較一般化學反應速率更大，所以甲中產生氣泡的速率比乙中快，故D錯誤。(2)在甲裝置中，某同學發(fā)現(xiàn)不僅在銅片上有氣泡產生，而且在鋅片上也產生了氣體，可能是由于鋅片不純，在鋅片上形成原電池。(3)在甲裝置中，如果把稀硫酸換成硫酸銅溶液，Cu2＋在正極上得電子生成Cu，電極反應式為Cu2＋＋2e－=Cu。第二節(jié)化學反應的速率與限度第1課時化學反應的速率1．知道化學反應速率的表示方法。2．通過實驗探究影響化學反應速率的因素。3．認識化學變化是有條件的，學會運用變量控方法研究化學反應。一、化學反應速率及其表示方法1．概念化學反應速率是表示化學反應過程進行快慢的物理量。2．表示方法(1)表示：用單位時間內反應物濃度的減少量或生成物濃度的增加量(均取正值)表示。(2)表達式：v＝eq\f(Δc,Δt)或v＝eq\f(Δn,V·Δt)(3)單位：mol·L－1·min－1或mol·L－1·s－1。3．實例探究已知合成氨反應N2(g)＋3H2(g)eq\o(,\s\up7(高溫、高壓),\s\do5(催化劑))2NH3(g)，其濃度數(shù)據(jù)如下：N2H2NH3起始濃度/(mol·L－1)1.03.002s末濃度/(mol·L－1)0.61.80.8(1)2s末，N2、H2、NH3的物質的量濃度變化各為多少？則2s內用N2、H2、NH3表示的化學反應速率v(N2)、v(H2)、v(NH3)分別為多少？答案：2s末，Δc(N2)＝(1.0－0.6)mol·L－1＝0.4mol·L－1Δc(H2)＝(3.0－1.8)mol·L－1＝1.2mol·L－1Δc(NH3)＝(0.8－0)mol·L－1＝0.8mol·L－12s內v(N2)＝eq\f(ΔcN2,Δt)＝eq\f(0.4mol·L－1,2s)＝0.2mol·L－1·s－1v(H2)＝eq\f(ΔcH2,Δt)＝eq\f(1.2mol·L－1,2s)＝0.6mol·L－1·s－1v(NH3)＝eq\f(ΔcNH3,Δt)＝eq\f(0.8mol·L－1,2s)＝0.4mol·L－1·s－1。(2)同一反應在相同時間內，用不同物質表示的反應速率，其數(shù)值是否相同？表示的反應快慢是否相同？用不同物質表示同一反應的反應速率其數(shù)值有什么規(guī)律？答案：同一反應在相同時間內，用不同物質表示的反應速率，其數(shù)值可能不同，但都表示該反應的反應速率，意義相同；用不同物質表示化學反應速率時，化學反應速率之比等于其化學計量數(shù)之比。二、影響化學反應速率的因素1．實驗探究——外界條件對化學反應速率的影響(1)溫度對化學反應速率影響的探究實驗操作實驗現(xiàn)象①產生氣泡速率最慢②產生氣泡速率較快③產生氣泡速率最快實驗結論對于反應2H2O2eq\o(=,\s\up7(催化劑))2H2O＋O2↑來說，溫度升高，H2O2的分解速率加快(2)濃度對化學反應速率影響的探究實驗操作實驗現(xiàn)象裝有12%H2O2溶液的試管中產生氣泡的速率較快實驗結論增大反應物濃度能使H2O2分解速率加快(3)催化劑對化學反應速率影響的探究實驗操作實驗現(xiàn)象①有少量氣泡出現(xiàn)②產生大量氣泡③產生大量氣泡實驗結論MnO2、FeCl3可以使H2O2分解的速率加快2．影響化學反應速率的因素(1)內因反應物本身的性質是影響化學反應速率的主要因素。(2)外因(其他條件不變，只改變一個條件)①濃度：增大反應物的濃度，化學反應速率加快，反之減小。②壓強：對有氣體參加的反應，增大壓強，化學反應速率加快，反之減小。③溫度：升高溫度，化學反應速率加快，反之減小。④使用催化劑，能改變化學反應速率。⑤其他因素：固體反應物的表面積、光照、電磁波、溶劑等。?問題一化學反應速率及其表示方法【典例1】，則以物質B表示此反應的化學反應速率為______mol·L－1·min－1。(2)在2L的密閉容器中，充入2molN2和3molH2，在一定條件下發(fā)生反應，3s后測得N2的物質的量為1.9mol，則以H2的濃度變化表示的反應速率為________________________。(3)將10molA和5molB放入容積為10L的密閉容器中，某溫度下發(fā)生反應：3A(g)＋B(g)2C(g)，在最初2s內，消耗A的平均速率為0.06mol·L－1·s－1，則在2s時，容器中有______molA，此時C的物質的量濃度為________。答案：(1)0.6(2)0.05mol·L－1·s－1(3)8.80.08mol·L－1＝0.6mol·L－1·min－1。(2)解法一：3s內消耗的N2的物質的量為2mol－1.9mol＝0.1mol，根據(jù)化學方程式N2＋3H2eq\o(,\s\up7(高溫、高壓),\s\do5(催化劑))2NH3，可以計算出3s內消耗的H2的物質的量為0.3mol，根據(jù)化學反應速率的計算公式，v(H2)＝eq\f(0.3mol,2L×3s)＝0.05mol·L－1·s－1。解法二：先計算出用N2表示的化學反應速率：v(N2)＝eq\f(2mol－1.9mol,2L×3s)＝eq\f(1,60)mol·L－1·s－1，再根(3)3A(g)＋B(g)2C(g)起始濃度/mol·L－11.00.50轉化濃度/mol·L－10.06×2＝0.120.040.082s時濃度/mol·L－11.0－0.12＝0.880.5－0.04＝0.460.08則2s時，n(A)＝0.88mol·L－1×10L＝8.8mol，c(C)＝0.08mol·L－1。【歸納小結】1．對化學反應速率的理解(1)在同一化學反應中，用不同物質表示的化學反應速率可能不同，但意義相同，故描述反應速率時必須指明具體物質。(2)固體或純液體的濃度為常數(shù)，Δc=0，因此不用固體或純液體的濃度表示化學反應速率。(3)化學反應速率是一段時間內的平均反應速率，不是某一時刻的速率。(4)用