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1、第二章第二章 化学反应与能量化学反应与能量第一节第一节 化学能与热能化学能与热能第二节第二节 化学能与电能化学能与电能第三节第三节 化学反应的速率与限度化学反应的速率与限度第一节第一节 化学能与热能化学能与热能一、化学反应的微观描述一、化学反应的微观描述H Cl ： Cl H H2 + Cl2 = 2HClHH Cl ClHCl断断裂裂断断裂裂形形成成 一个化学反应的的过程，本质上一个化学反应的的过程，本质上就是就是旧化学键断裂和新化学键形成旧化学键断裂和新化学键形成的的过程。过程。断开化学键断开化学键吸收能量吸收能量形成化学键形成化学键放出能量放出能量二、化学反应的能量变化二、化学反应的能量
2、变化思考一个化学反应吸收能量还是放出能量是由一个化学反应吸收能量还是放出能量是由什么决定的呢？什么决定的呢？放出能量放出能量 如果如果E E反反高于高于E E生生, ,那么在发生化学反应时那么在发生化学反应时, ,就有部分能量以热的形式释放出来就有部分能量以热的形式释放出来; ;吸收能量吸收能量 如果如果E E反反低于低于E E生生, ,那么在发生化学反应时那么在发生化学反应时, ,反应物就需要吸收能量反应物就需要吸收能量, ,才能转化为生成物。才能转化为生成物。思考如何确定化学反应的热效应如何确定化学反应的热效应?取决于所有取决于所有断键吸收的总能量断键吸收的总能量与所有与所有形成新键放出的
3、总能量形成新键放出的总能量的相对大小，的相对大小，即取决于反应物的总能量与生成物的即取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。总能量的相对大小。反应物的能量之和反应物的能量之和 E E反反生成物的能量之和生成物的能量之和 E E生生若若E E反反 E E生生，若若E E反反 E 4Q 4Q3 3 B.B.2Q2Q1 1 + Q + Q2 2 4Q 4Q3 3 C.QC.Q1 1 + Q + Q2 2 Q b c d Ba c d b Cc a b . d Db d c a B4.4.如图装置，电流表如图装置，电流表G G发生偏转，同时发生偏转，同时A A极逐极逐渐变粗，渐变粗，B B极逐
4、渐变细，极逐渐变细，C C为电解质溶液，则为电解质溶液，则A A、B B、C C应是下列各组中的哪一组（应是下列各组中的哪一组（ ） A A、A A是锌，是锌，B B是铜，是铜，C C为稀为稀H H2 2SOSO4 4 B B、A A是铜，是铜，B B是锌，是锌，C C为稀硫酸为稀硫酸 C C、A A是铁，是铁，B B是银，是银，C C为为AgNOAgNO3 3溶液溶液 D D、A A是是AgAg，B B是铁，是铁，C C为为AgNOAgNO3 3溶液溶液 A A C CA AB BD三三. .原电池的构成条件原电池的构成条件 实验探究实验探究 原电池的构成条件原电池的构成条件根据原电池的工作
5、原理以及电学知识根据原电池的工作原理以及电学知识, ,利用利用所提供的实验用品所提供的实验用品, ,自主设计若干套原电池自主设计若干套原电池, ,并在实验中探究原电池的构成条件并在实验中探究原电池的构成条件. .实验用品实验用品: :铜板、锌板、铁板、导线、铜板、锌板、铁板、导线、安培表、自备果汁、电池安培表、自备果汁、电池盒盒请将你的设计内容及时记录在课本请将你的设计内容及时记录在课本P41P41页的表格内页的表格内小结：构成原电池的条件：小结：构成原电池的条件：1 1、活泼性不同活泼性不同的两种电极。的两种电极。2 2、有电解质溶液并形成、有电解质溶液并形成闭合回路闭合回路。3 3、通常、
6、通常至少至少有一极能与电解质溶液有一极能与电解质溶液发生氧化还原反应。发生氧化还原反应。5.5.下列装置中能构成原电池的是下列装置中能构成原电池的是( )( )CZnCuH2SO4AZnCuCuSO4AZnCu酒精A BA BZnH2SO4ACuH2SO4C DC D没有形成闭合回路没有形成闭合回路没有形成闭合回路没有形成闭合回路酒精不是酒精不是酒精不是酒精不是电解质电解质电解质电解质没有形成没有形成没有形成没有形成闭合回路闭合回路闭合回路闭合回路四四. .发展中的化学电源发展中的化学电源化学电源化学电源一次电池一次电池二次电池二次电池燃料电池燃料电池碱性锌锰电池碱性锌锰电池铅蓄电池铅蓄电池氢
7、氧燃料电池氢氧燃料电池锂离子电池锂离子电池银锌蓄电池银锌蓄电池普通普通锌锰锌锰干电池干电池锌银纽扣电池锌银纽扣电池锌筒锌筒石墨棒石墨棒MnO2和和C普通锌普通锌- -锰干电池的结构锰干电池的结构NH4Cl、ZnCl2 和和 H2O等等1、普通干电池、普通干电池负极负极正极正极电池反应：电池反应：（Zn）：）：Zn 2e- = Zn2+（C）：）：优点：制作简单、价格便宜。优点：制作简单、价格便宜。 缺点缺点:放电时间短，电压下降快。放电时间短，电压下降快。2NH4+ + 2e- = Zn2+ + 2NH3 + H2Zn + 2NH4+ = Zn2+ + 2NH3 + H22、铅蓄电池、铅蓄电池
8、放电过程总反应：放电过程总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O Pb + SO42- -2e- =PbSO4 正极：正极：PbO2 + 4H+SO42-+2e- =2PbSO4 +2H2O 氧化反应氧化反应 还原反应还原反应负极：负极：放电过程放电过程铅蓄电池充电的反应则是上述反应的铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程逆过程充电过程充电过程PbSO4 +2e- =Pb + SO42- 还原反应还原反应阴极：阴极：阳极：阳极：PbSO4 +2H2O -2e- = PbO2 + 4H+ SO42- 氧化反应氧化反应接电源负极接电源负极接电源正极接电源正极充电过程总反应：充电
9、过程总反应：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4铅蓄电池的充放电过程：铅蓄电池的充放电过程：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O放电放电充电充电3、燃料电池、燃料电池氢氧燃料电池氢氧燃料电池 酸性酸性电解解质：碱性碱性电解解质负极极: 2H2-4e-+4OH-=4H2O正极正极: O2+2H2O+4e-=4OH-总反反应: 2H2+O2=2H2O负极：负极： 2H2-4e-=4H+正极：正极： O2+4H+4e-=2H2O总反应：总反应：2H2+O2=2H2O甲烷氧气燃料电池甲烷氧气燃料电池 KOH溶液溶液CH4O2H2Oa bCH4+10OH- - 8e-=C
10、O32- +7H2OCH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O负极：负极：正极：正极：2O2 +4H2O +8e-=8OH-总反应：总反应：第三节第三节 化学反应速率与限度化学反应速率与限度l有些塑料的分解需有些塑料的分解需要要几百年几百年的时间。的时间。现在的生物降解材现在的生物降解材料的分解也需要料的分解也需要几几周周的时间。的时间。l而有些反应，例如而有些反应，例如核反应。在很短的核反应。在很短的时间内就可以完成时间内就可以完成反应，巨大的能量反应，巨大的能量在在一瞬间一瞬间放出，所放出，所以无控制的核反应以无控制的核反应是很危险的。是很危险的。一一. .化学反应速率化学反应速率1
11、1、定义：、定义：单位时间内单位时间内反应物浓度的减少反应物浓度的减少或或生成生成物浓度的增加物浓度的增加来表示某反应的速率来表示某反应的速率. .2 2、数学表达式：、数学表达式：V =tc3 3、使用注意：、使用注意： v表示平均反应速率；表示平均反应速率；c表示指定物质的反应前后的变化浓度；表示指定物质的反应前后的变化浓度； t表示反应时间表示反应时间；浓度单位常用浓度单位常用mol.L-1，时间单位常用，时间单位常用s，min。所以化学反应的速率单位为：所以化学反应的速率单位为：molmolL L-1 -1 s s-1-1或或 molmolL L-1 -1 minmin-1-11.1.
12、在在某某反应中，反应物反应中，反应物A A的浓度在的浓度在10s10s内从内从4.4.0 0molL-1变变成成1.01.0molL-1，在这，在这10s10s内内A A的化学反应速率为多少？的化学反应速率为多少？2.2.在在5 5升升密闭容器中发生如下反应：密闭容器中发生如下反应：C (s) +CO2 (g) 2CO(g)若最初加入若最初加入22g22g二氧化碳，二氧化碳，5min5min后测得还剩有后测得还剩有17.6g17.6g，求在这段时间内，二氧化碳的平均速率。求在这段时间内，二氧化碳的平均速率。0.30.3molL-1 s-10.0040.004molL-1 min-13.3.在一
13、定条件下在一定条件下2 2升升的反应容器中充入的反应容器中充入1molN1molN2 2 和和3molH3molH2 2 发生下反应，发生下反应，N N2 2+3H+3H2 2=2NH=2NH3 3，5 5分钟分钟后测得后测得体系内体系内N N2 2 为为0.75mol0.75mol，H H2 2 为为2.25mol2.25mol，NHNH3 3 为为0.5mol0.5mol，则则NHNH3 3 的反应速率为的反应速率为_。思考思考:如果用如果用H H2 2 浓度的变化表示反应速率应为多浓度的变化表示反应速率应为多少？如果用少？如果用N N2 2 呢？三个速率的关系如何？呢？三个速率的关系如何
14、？4 4、同一反应中各物质速率关系、同一反应中各物质速率关系: :一定条件下，用不同的物质来表同一个反一定条件下，用不同的物质来表同一个反应的速率，其数值可能不同，但表示的意应的速率，其数值可能不同，但表示的意义相同。义相同。且它们的数值之比等于反应方程且它们的数值之比等于反应方程式中系数比。式中系数比。如如 N N2 2+3+3H H2 2=2=2NHNH3 3 1 3 21 3 24.4.在在2 2升升的密闭容器中发生了某反应：的密闭容器中发生了某反应：3A (g) +B (g) 2C (g)若最初加入的若最初加入的A A和和B B都为都为4mol4mol，A A的平均速率是的平均速率是0
15、.120.12molL-1 s-1，求求10s10s后容器中后容器中B B的物质的量。的物质的量。3.2mol3.2mol5.5.在在某某反应中，经过反应中，经过10s10s后，各物质的浓度变化为：后，各物质的浓度变化为： A A减少减少a a molL-1 ;B ;B减少减少a/2 a/2 molL-1 ;C;C增加增加a a molL-1 ; ;求该求该反应的化学方程式。反应的化学方程式。2A +B 2C6.6.对于反应对于反应A A2 2+3B+3B2 2 2AB 2AB3 3以下表示的反应速率中，以下表示的反应速率中，速率最大的是速率最大的是A A、v(Av(A2 2)=0.4 )=0
16、.4 molmolL L-1 -1 minmin-1-1B B、v(Bv(B2 2)=0.8 )=0.8 molmolL L-1 -1 minmin-1-1C C、v(ABv(AB3 3)=0.6 )=0.6 molmolL L-1 -1 minmin-1-1D D、v(Av(A2 2)=0.01 )=0.01 molmolL L-1 -1 s s-1-1二二. .影响化学反应速率的因素影响化学反应速率的因素1 1、浓度对速率的影响、浓度对速率的影响 实验探究实验探究 浓度对速率的影响浓度对速率的影响用量筒向一支试管中加入用量筒向一支试管中加入4ml4mlNaNa2 2S S2 2O O3 3
17、溶液溶液, ,向向另一支试管中加入另一支试管中加入2ml2mlNaNa2 2S S2 2O O3 3和和2ml2mlH H2 2O O, ,然后然后向两支试管中分别加入向两支试管中分别加入1 1滴管滴管H H2 2SOSO4 4, ,观察现观察现象象. .根本原因根本原因: :物质本身的化学性质物质本身的化学性质客观原因客观原因: :结论：结论：增大某反应物的浓度可以加增大某反应物的浓度可以加快反应速率；减小某反应物的浓度快反应速率；减小某反应物的浓度会减慢反应速率。会减慢反应速率。2 2、温度对速率的影响、温度对速率的影响 实验探究实验探究 温度对速率的影响温度对速率的影响向两支试管中分别加
18、入向两支试管中分别加入2ml2mlH H2 2O O2 2溶液和溶液和1-21-2滴滴FeClFeCl3 3溶液溶液. .将一支试管放在盛有热水的烧杯将一支试管放在盛有热水的烧杯中中, ,对比观察现象对比观察现象, ,分别用带火星的木条检分别用带火星的木条检验生成的气体验生成的气体. .结论：结论：升高温度可以加快反应速度。一升高温度可以加快反应速度。一般每升高般每升高1010反应速率可增加反应速率可增加2 24 4倍。倍。反之反之, ,降低温度会减慢反应速率降低温度会减慢反应速率. .3 3、催化剂对速率的影响、催化剂对速率的影响 实验探究实验探究 催化剂对速率的影响催化剂对速率的影响向三支
19、试管中分别加入向三支试管中分别加入2ml2mlH H2 2O O2 2溶液溶液, ,再向其再向其中一支试管加入中一支试管加入1-21-2滴滴FeClFeCl3 3溶液溶液, ,另一支试另一支试管中加入少量管中加入少量MnOMnO2 2粉末粉末. .对比观察对比观察. . 催化剂有催化剂有加快反应速率加快反应速率的催化剂，的催化剂，也有也有减慢反应速率减慢反应速率的催化剂，一般在没的催化剂，一般在没特殊指明的情况下都是指加快反应速率特殊指明的情况下都是指加快反应速率的催化剂。的催化剂。结论：结论：适当的催化剂可以有效的改变化适当的催化剂可以有效的改变化学反应速率。学反应速率。4 4、压强对速率的
20、影响、压强对速率的影响压强对化学反应速率的影响实质上是通过改变气体压强对化学反应速率的影响实质上是通过改变气体反应物的反应物的浓度浓度来实现的。来实现的。结论：结论：加压可提高有气体参加的反应速率。压强加压可提高有气体参加的反应速率。压强对固相、液相反应的反应速率无影响。对固相、液相反应的反应速率无影响。思考思考：压强的改变对哪类物质影响最明显？：压强的改变对哪类物质影响最明显？压强改变对气体物质的影响最大，而固体和液体受压强改变对气体物质的影响最大，而固体和液体受压强的影响很小。压强的影响很小。所以，讨论压强因素时，必须指所以，讨论压强因素时，必须指的是有气体参加的化学反应。的是有气体参加的
21、化学反应。思考思考：压强改变对有气体参与的反应如何影响？：压强改变对有气体参与的反应如何影响？5 5、固体表面积对速率的影响、固体表面积对速率的影响化学反应时，与固体的接触面积越大，化学反应化学反应时，与固体的接触面积越大，化学反应速率就越快。反之，就越慢。如：把固体粉碎速率就越快。反之，就越慢。如：把固体粉碎.6 6、原电池效应对速率的影响、原电池效应对速率的影响小结：小结：对于同一个化学反应来说，条件不同，对于同一个化学反应来说，条件不同，反应速率会发生变化。一般来讲，反应速率会发生变化。一般来讲，增大反应增大反应物浓度、升高温度、对于有气体参与的反应物浓度、升高温度、对于有气体参与的反应
22、增大压强、使用催化剂等增大压强、使用催化剂等，均可以增大化学，均可以增大化学反应速率。反应速率。第三节第三节 化学反应限度化学反应限度化学平衡化学平衡l在在工业生产中，只考虑化学反应的速率问工业生产中，只考虑化学反应的速率问题是不够的。为了更好的控制生产成本，题是不够的。为了更好的控制生产成本，还需要同时考虑化学反应所能达到的最大还需要同时考虑化学反应所能达到的最大限度。这就涉及到化学反应进行的程度问限度。这就涉及到化学反应进行的程度问题了。题了。化学平衡就是研究可逆反应进行程化学平衡就是研究可逆反应进行程度规律的。度规律的。一、可逆反应一、可逆反应1 1、定义、定义: :在同一条件下在同一条
23、件下正反应方向和逆反应方向均能正反应方向和逆反应方向均能进行的化学反应进行的化学反应.2 2、可逆反应的特征、可逆反应的特征: :、同一条件下、同一条件下、无论哪个方向都不能进行彻底、无论哪个方向都不能进行彻底二、化学平衡的建立二、化学平衡的建立l如果外界条件不变，如果外界条件不变，反应无论进行多长时反应无论进行多长时间，反应混合物中各间，反应混合物中各种物质的浓度都不再种物质的浓度都不再发生变化。发生变化。三、化学平衡的特征三、化学平衡的特征l动动，化学平衡为动态平衡，化学反应仍在进化学平衡为动态平衡，化学反应仍在进行，没有停止。行，没有停止。l等等，达到化学平衡时，正反应速率等于逆反达到化
24、学平衡时，正反应速率等于逆反应速率。应速率。l定定，达到化学平衡时，平衡混合物中各组分达到化学平衡时，平衡混合物中各组分含量保持一定。含量保持一定。l变，变，当外界条件发生改变时，原有平衡就会当外界条件发生改变时，原有平衡就会被破坏，并在新的条件下建立新的平衡，这被破坏，并在新的条件下建立新的平衡，这一过程叫做平衡的移动。一过程叫做平衡的移动。四、达到化学平衡的标志四、达到化学平衡的标志正反应速率等于逆反应速率正反应速率等于逆反应速率反应混合物中各组分的含量保持一定反应混合物中各组分的含量保持一定1.1.可逆反应达到平衡的重要特征是：可逆反应达到平衡的重要特征是：lA A 反应停止了反应停止了
25、 lB B 正、逆反应的速率都为零正、逆反应的速率都为零lC C 正、逆反应都还在继续进行正、逆反应都还在继续进行 lD D 正、逆反应速率相等正、逆反应速率相等2. 2. 一定条件下，可逆反应达到平衡时：一定条件下，可逆反应达到平衡时：l A A 单位时间内反应物减少的分子数等于生单位时间内反应物减少的分子数等于生成物增加的分子数成物增加的分子数l B B 反应物浓度等于生成物浓度反应物浓度等于生成物浓度l C C 反应物与生成物浓度保持不变反应物与生成物浓度保持不变l D D 混和体系中各组成成份和含量保持不变混和体系中各组成成份和含量保持不变l3.3.在一定温度下，在一定温度下，l2NO
26、2NO2 2（g) Ng) N2 2O O4 4 (g) ( (g) (无色）的可逆无色）的可逆反应中，下列情况属于平衡状态的是（反应中，下列情况属于平衡状态的是（ ）lA.NA.N2 2O O4 4不再分解不再分解 B.v(NB.v(N2 2O O4 4):v(NO):v(NO2 2)=1:2)=1:2lC.C.体系的颜色不再改变体系的颜色不再改变 lD.NOD.NO2 2的浓度与的浓度与N N2 2O O4 4的浓度之比的浓度之比2 2：1 1 C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,也可以说明体系已经平衡l4.4.在一定温度下的定容容器中，当下列的物理量在一定温度下
27、的定容容器中，当下列的物理量不再发生变化时，表明反应不再发生变化时，表明反应lA A（固）（固）+2B+2B（气）（气） C C（气）（气）+D+D（气）已达到（气）已达到平衡状态的是：（平衡状态的是：（ ）lA A 混合气体的压强混合气体的压强 B B 混合气体的密度混合气体的密度lC C 气体的总物质的量气体的总物质的量 D AD A的浓度的浓度对于有气体参加或生成的反应,气体密度和压强也可以作为判断平衡的标准,但需要灵活应用.5.5.对反应对反应A A（气）（气）+B+B（气）（气） C C（气）（气）+D+D（气）（气）的的以下叙述中，能说明恒温、恒容下已达平衡状态的以下叙述中，能说明
28、恒温、恒容下已达平衡状态的lA A 反应容器中，压强不随时间改变而改变反应容器中，压强不随时间改变而改变lB B 反应容器中，密度不随时间改变而改变反应容器中，密度不随时间改变而改变lC C 反应容器中，反应容器中，A A、B B、C C、D D质量不再改变质量不再改变lD D 反应容器中的各物质物质的量不随时间变化反应容器中的各物质物质的量不随时间变化五、转化率五、转化率物质转化率的高低体现了反应向某方向进行物质转化率的高低体现了反应向某方向进行的程度。的程度。l转化率转化率= 某反应物的转化浓度某反应物的转化浓度该反应物的起始浓度该反应物的起始浓度n转化率转化率=某某反应物消耗的物质的量反
29、应物消耗的物质的量该该反应物起始的物质的量反应物起始的物质的量转化率转化率=某某气体反应物消耗的体积数气体反应物消耗的体积数该该气体反应物起始的体积数气体反应物起始的体积数对于气体反应物对于气体反应物：6 6. .在温度和压强不变时，在温度和压强不变时，1L NO1L NO2 2 高温分解：高温分解：2NO22NO+ O2 达到平衡，体积变为达到平衡，体积变为1.2L 1.2L ，NONO2 2的的转化率是？转化率是？2SO2 (g)+O2(g)2SO3 (g)7.7.加加入入a a molSO molSO2 2和和b b mol O mol O2 2，反应达到平衡时有反应达到平衡时有c cm
30、olSOmolSO3 3 生成，求生成，求SOSO3 3在平衡混合气中所占的体积分数在平衡混合气中所占的体积分数8.8.在一个体积为在一个体积为5L 5L 的密闭容器中，充入的密闭容器中，充入NHNH3 3 和和O O2 2 ，它们的物质的量比为它们的物质的量比为1 1：2 2，发生如下反应：，发生如下反应：4NH3 +5O2 4NO+ 6H2O 上述反应在一定条件下进行，上述反应在一定条件下进行，2min2min后平衡，此时后平衡，此时NHNH3 3有有2mol2mol，已知已知NHNH3 3 的的转化率为转化率为20%20%，以，以NONO的浓的浓度变化表示的平均反应速率为？度变化表示的平均反应速率为？NHNH3 3的的起始浓度为起始浓度为？O O2 2的的平衡浓度为？平衡浓度为？
