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1、专题二 化学反应与能量变化第一单元 化学反应的速率与反应限度1、化学反应的速率（1）概念：化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量（均取正值）来表示。 计算公式：v(B)单位：mol/(Ls)或mol/(Lmin)B为溶液或气体，若B为固体或纯液体不计算速率。以上所表示的是平均速率，而不是瞬时速率。重要规律：（i）速率比方程式系数比 （ii）变化量比方程式系数比（2）影响化学反应速率的因素：内因：由参加反应的物质的结构和性质决定的（主要因素）。外因：温度：升高温度，增大速率 催化剂：一般加快反应速率（正催化剂）浓度：增加C反应物的浓度，增大速率（溶液或气体才有浓度可言
2、）压强：增大压强，增大速率（适用于有气体参加的反应）其它因素：如光（射线）、固体的表面积（颗粒大小）、反应物的状态（溶剂）、原电池等也会改变化学反应速率。2、化学反应的限度化学平衡（1）在一定条件下，当一个可逆反应进行到正向反应速率与逆向反应速率相等时，反应物和生成物的浓度不再改变，达到表面上静止的一种“平衡状态”，这就是这个反应所能达到的限度，即化学平衡状态。化学平衡的移动受到温度、反应物浓度、压强等因素的影响。催化剂只改变化学反应速率，对化学平衡无影响。在相同的条件下同时向正、逆两个反应方向进行的反应叫做可逆反应。通常把由反应物向生成物进行的反应叫做正反应。而由生成物向反应物进行的反应叫做
3、逆反应。在任何可逆反应中，正方应进行的同时，逆反应也在进行。可逆反应不能进行到底，即是说可逆反应无论进行到何种程度，任何物质（反应物和生成物）的物质的量都不可能为0。（2）化学平衡状态的特征：逆、动、等、定、变。逆：化学平衡研究的对象是可逆反应。动：动态平衡，达到平衡状态时，正逆反应仍在不断进行。等：达到平衡状态时，正方应速率和逆反应速率相等，但不等于0。即v正v逆0。定：达到平衡状态时，各组分的浓度保持不变，各组成成分的含量保持一定。变：当条件变化时，原平衡被破坏，在新的条件下会重新建立新的平衡。（3）判断化学平衡状态的标志： VA（正方向）VA（逆方向）或nA（消耗）nA（生成）（不同方向
4、同一物质比较）各组分浓度保持不变或百分含量不变借助颜色不变判断（有一种物质是有颜色的）总物质的量或总体积或总压强或平均相对分子质量不变（前提：反应前后气体的总物质的量不相等的反应适用，即如对于反应xAyBzC，xyz ）第二单元 化学反应中的热量1、在任何的化学反应中总伴有能量的变化原因：当物质发生化学反应时，断开反应物中的化学键要吸收能量，而形成生成物中的化学键要放出能量。化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。一个确定的化学反应在发生过程中是吸收能量还是放出能量，决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。E反应物总能量E生成物总能量，为放热反应。E反应物总能量E生成物总能量
5、，为吸热反应。2、常见的放热反应和吸热反应 常见的放热反应：所有的燃烧与缓慢氧化 酸碱中和反应 大多数的化合反应 金属与酸的反应 生石灰和水反应（特殊：CCO22CO是吸热反应） 浓硫酸稀释、氢氧化钠固体溶解等常见的吸热反应：铵盐和碱的反应如Ba(OH)28H2ONH4ClBaCl22NH310H2O 大多数分解反应如KClO3、KMnO4、CaCO3的分解等 以H2、CO、C为还原剂的氧化还原反应如：C(s)H2O(g) CO(g)H2(g)。 铵盐溶解等3.产生原因：化学键断裂吸热 化学键形成放热放出热量的化学反应。(放热吸热) H 为“-”或H 放热）H 为“+”或H 04、放热反应、吸
6、热反应与键能、能量的关系放热反应：E（反应物）E（生成物）其实质是，反应物断键吸收的能量生成物成键释放的能量，。可理解为，由于放出热量，整个体系能量降低吸热反应：E（反应物）E（生成物)其实质是：反应物断键吸收的能量生成物成键释放的能量，。可理解为，由于吸收热量，整个体系能量升高。5、热化学方程式书写化学方程式注意要点: 热化学方程式必须标出能量变化。 热化学方程式中必须标明反应物和生成物的聚集状态（g,l,s分别表示固态，液态，气态，水溶液中溶质用aq表示） 热化学反应方程式要指明反应时的温度和压强。 热化学方程式中的化学计量数可以是整数，也可以是分数 各物质系数加倍，H加倍；反应逆向进行，
7、H改变符号，数值不变第三单元 化学能与电能的转化一、原电池：1、概念： 将化学能转化为电能的装置叫做原电池 2、组成条件：两个活泼性不同的电极 电解质溶液 电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路某一电极与电解质溶液发生氧化还原反应原电池的工作原理：通过氧化还原反应（有电子的转移）把化学能转变为电能。3、电子流向：外电路： 负 极导线 正 极 内电路：盐桥中 阴 离子移向负极的电解质溶液，盐桥中 阳 离子移向正极的电解质溶液。 电流方向：正极导线负极4、电极反应：以锌铜原电池为例：负极：氧化反应： Zn2eZn2 （较活泼金属）较活泼的金属作负极，负极发生氧化反应，电极反应式：较活泼金属ne金属
8、阳离子负极现象：负极溶解，负极质量减少。正极：还原反应： 2H2eH2（较不活泼金属）较不活泼的金属或石墨作正极，正极发生还原反应，电极反应式：溶液中阳离子ne单质，正极的现象：一般有气体放出或正极质量增加。总反应式： Zn+2H+=Zn2+H25、正、负极的判断： （1）从电极材料：一般较活泼金属为负极；或金属为负极，非金属为正极。（2）从电子的流动方向 负极流入正极 （3）从电流方向 正极流入负极 （4）根据电解质溶液内离子的移动方向 阳离子流向正极，阴离子流向负极 （5）根据实验现象溶解的一极为负极增重或有气泡一极为正极 6、原电池电极反应的书写方法：（i）原电池反应所依托的化学反应原理
9、是氧化还原反应，负极反应是氧化反应，正极反应是还原反应。因此书写电极反应的方法归纳如下：写出总反应方程式。 把总反应根据电子得失情况，分成氧化反应、还原反应。氧化反应在负极发生，还原反应在正极发生，反应物和生成物对号入座，注意酸碱介质和水等参与反应。（ii）原电池的总反应式一般把正极和负极反应式相加而得。7、原电池的应用：加快化学反应速率，如粗锌制氢气速率比纯锌制氢气快。比较金属活动性强弱。设计原电池。金属的腐蚀。二、化学电池：1、电池的分类：化学电池、太阳能电池、原子能电池2、化学电池：借助于化学能直接转变为电能的装置3、化学电池的分类： 一次电池 、 二次电池 、 燃料电池 一次电池1、常
10、见一次电池：碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等二次电池1、二次电池：放电后可以再充电使活性物质获得再生，可以多次重复使用，又叫充电电池或蓄电池。2、电极反应：铅蓄电池放电：负极（铅）： Pb2e- PbSO4 正极（氧化铅）： PbO24H+2e- PbSO42H2O 充电：阴极： PbSO42H2O2e- PbO24H+ 放电 充电 阳极： PbSO42e- Pb 两式可以写成一个可逆反应： PbO2Pb2H2SO4 2PbSO42H2O 3、目前已开发出新型蓄电池：银锌电池、镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池、聚合物锂离子电池燃料电池 1、燃料电池： 是使燃料与氧化剂反应直接产生电流的一种原电池
11、 2、电极反应：一般燃料电池发生的电化学反应的最终产物与燃烧产物相同，可根据燃烧反应写出总的电池反应，但不注明反应的条件。，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，不过要注意一般电解质溶液要参与电极反应。以氢氧燃料电池为例，铂为正、负极，介质分为酸性、碱性和中性。当电解质溶液呈酸性时： 负极：2H24e- =4H+ 正极：24 e- 4H+ =2H2O当电解质溶液呈碱性时： 负极： 2H24OH-4e-4H2O 正极：22H2O4 e-4OH-另一种燃料电池是用金属铂片插入KOH溶液作电极，又在两极上分别通甲烷(燃料)和氧气(氧化剂)。电极反应式为：负极：CH410OH8e- 7H2O；正极：4H
12、2O2O28e- 8OH-。电池总反应式为：CH42O22KOHK2CO33H2O3、燃料电池的优点：能量转换率高、废弃物少、运行噪音低4、废弃电池的处理：回收利用三、电解池:1、电解池：把电能转化为化学能的装置也叫电解槽2、电解：电流(外加直流电)通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应(被动的不是自发的)的过程3、放电：当离子到达电极时，失去或获得电子，发生氧化还原反应的过程4、电子流向：（电源）负极（电解池）阴极（离子定向运动）电解质溶液（电解池）阳极（电源）正极5、电极名称及反应： 阳极：与直流电源的 正极 相连的电极，发生 氧化 反应 阴极：与直流电源的 负极 相连的电极，发生 还
13、原 反应6、电解CuCl2溶液的电极反应：阳极： 2Cl- -2e-=Cl2 (氧化)阴极： Cu2+2e-=Cu(还原)总反应式： CuCl2 =Cu+Cl2 7、电解本质：电解质溶液的导电过程，就是电解质溶液的电解过程规律总结：电解反应离子方程式书写：放电顺序：阳离子放电顺序Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+(指酸电离的)Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+Ca2+K+ 阴离子的放电顺序 是惰性电极时：S2-I-Br-Cl-OH-NO3-SO42-(等含氧酸根离子)F-(SO32-/MnO4-OH-)是活性电极时：电极本身溶解放电注意先要看电极材料，是惰性电极还是活性电极，若阳极材料为活性电极（Fe、Cu)等金属，则阳极反应为电极材料失去电子，变成离子进入溶液；若为惰性材料，则根据阴阳离子的放电顺序，依据阳氧阴还的规律来书写电极反应式。 电解质水溶液电解产物的规律类型电极反应特点实例电解对象电解质浓度pH电解质溶液复原分解电解质型电解质电离出的阴阳离子分别在两极放电HCl电解质减小 增大HCl CuCl2-CuCl2放H2生成碱型阴极：水放H2生碱阳极：电解质阴离子放电NaCl电解质和水生成新电解质增大HCl放氧生酸型阴极：电解质阳离子放电阳极：水放O2生酸CuSO4电解质和水生成新电解质减小氧化铜电解水型阴极：4H
