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必修2第二章化学反应与能量知识梳理和例题

第一节化学能与热能

我们知道，化学反应的基本特质是有新物质的生成，即在化学反应中物质发生了变化。通过化学键与化学反应中能量变化的关系学习，你对化学反应的特征有什么新的认识？

认识：化学反应有新物质的生成，同时伴随着能量的变化。

1.在任何的化学反应中除了有新物质生成总伴有能量的变化。

解释：化学反应的本质是旧化学键和新化学键的形成。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。

当断裂反应物旧化学键吸收的能量大于形成生成物化学键放出的能量就是吸热反应；当断裂反应物旧化学键吸收的能量小于形成生成物化学键放出的能量就是放热反应。

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，为吸热反应。

放热反应和吸热反应都必须是化学变化。

下列反应中，生成物的总能量高于反应物的总能量的是（ 　　）

①液态水汽化②将胆矾加热变为白色粉末③浓硫酸稀释

④氯酸钾分解制氧气⑤生石灰跟水反应生成熟石灰

A．①④B．②③C．①④⑤D．②④

D。解析：①的过程虽吸热，但是物理变化。

2.常见的放热反应和吸热反应

常见的放热反应：

①燃烧反应与缓慢氧化。

②酸碱中和反应。

③金属与酸的反应。

④大多数化合反应

常见的吸热反应：

①以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应

如：C(s)＋H2O(g)==（高温）CO(g)＋H2(g)。

②铵盐和碱的反应

如：Ba(OH)2·8H2O＋NH4Cl＝BaCl2＋2NH3↑＋10H2O

③大多数分解反应如KClO3、KMnO4、CaCO3的分解等。

下列说法正确的是（ 　　）

A．若反应X＋Y＝M是放热反应，该反应一定不用加热

B．需要加热方能发生的反应不一定是吸热反应

C．CO2与CaO化合是放热反应，则CaCO3分解是吸热反应

D．1mol硫酸与足量氢氧化钠发生中和反应生成水所释放的热量称为中和热

BC。解析：A项，如S与O2反应是放热反应，但需要点燃；D项，1mol硫酸与氢氧化钠完全中和生成2mol水，而中和热是强酸强碱稀溶液发生中和反应生成1mol水放出的热量。

3.能源的分类：教材39页资料卡片

形成条件

利用历史

性质

一次能源

常规能源

可再生资源

水能、风能、生物质能

不可再生资源

煤、石油、天然气等化石能源

新能源

可再生资源

太阳能、风能、地热能、潮汐能、氢能、沼气

不可再生资源

核能

二次能源

（一次能源经过加工、转化得到的能源称为二次能源）

电能（水电、火电、核电）、蒸汽、工业余热、酒精、汽油、焦炭等

一般说来，大多数化合反应是放热反应，大多数分解反应是吸热反应，放热反应都不需要加热，吸热反应都需要加热，这种说法对吗？试举例说明。

这种说法不对。如C＋O2＝CO2的反应是放热反应，但需要加热，只是反应开始后不再需要加热，反应放出的热量可以使反应继续下去。Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应是吸热反应，但反应并不需要加热。

也就是说：放热的反应不一定不加热，吸热的反应不一定要加热。

在一个小烧杯里，加入20gBa(OH)2·8H2O粉末，将小烧杯放在事先已滴有3～4滴水的玻璃片上，然后加入10gNH4Cl晶体，并立即用玻璃棒搅拌。

（1）实验中玻璃棒的作用是。

（2）写出有关反应的化学方程式：，该反应属于反应。（3）实验中观察到的现象有和反应混合物成糊状。反应混合物呈糊状的原因是。

（4）通过现象，说明该反应为热反应，这是由于反应物的总能量生成物的总能量。

（1）使反应物混合均匀

（2）Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl＝BaCl2＋2NH3↑＋10H2O复分解

（3）玻璃片上水结冰而与小烧杯粘在一起；有刺激性气味气体产生。反应有水生成

（4）结冰。吸。小于

第二节化学能与电能

1.化学能转化为电能的方式：

电能

(电力)

火电（火力发电）

化学能→热能→机械能→电能

缺点：环境污染、低效

原电池

将化学能直接转化为电能

优点：清洁、高效

2.原电池原理

（1）概念：把化学能直接转化为电能的装置叫做原电池。

（2）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）构成原电池的条件：

（1）活泼性不同的两个电极。

（2）电解质溶液。

（3）构成闭合回路。

（4）能自发进行氧化还原反应。

（4）电极名称及发生的反应：

负极：

较活泼的金属作负极，负极失电子发生氧化反应，

电极反应式：较活泼金属－ne－＝金属阳离子

负极现象：负极溶解，负极质量减少。

正极：

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。

已知空气－锌电池的电极反应为：

锌片：Zn＋2OH－－2e－＝ZnO＋H2O

石墨：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－

据此判断锌片是（ 　　）

A．作负极，被氧化

B．作负极，被还原

C．作正极，被氧化

D．作正极，被还原

A

（5）原电池正负极的判断方法：

①依据原电池两极的材料：

较活泼的金属作负极（K、Ca、Na太活泼，不能作电极）；

较不活泼金属或可导电非金属（石墨）、氧化物（MnO2）等作正极。

②根据电流方向或电子流向：

（外电路）的电流由正极流向负极；电子则由负极经外电路流向原电池的正极。

③根据内电路离子的迁移方向：

阳离子流向原电池正极，阴离子流向原电池负极。

④根据原电池中的反应类型：

负极：失电子，发生氧化反应，现象通常是电极本身消耗，质量减小。

正极：得电子，发生还原反应，现象是常伴随金属的析出或H2的放出。

（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：

①写出总反应方程式。

②把总反应根据电子得失情况，分成氧化反应、还原反应。

③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：

①加快化学反应速率，如粗锌制氢气速率比纯锌制氢气快。

②比较金属活动性强弱。

③设计原电池。

④金属的腐蚀。

3.化学电源基本类型：

①干电池：活泼金属作负极，被腐蚀或消耗。如：Cu－Zn原电池、锌锰电池。

②充电电池：两极都参加反应的原电池，可充电循环使用。如铅蓄电池、锂电池和银锌电池等。

③燃料电池：两电极材料均为惰性电极，电极本身不发生反应，而是由引入到两极上的物质发生反应，如H2、CH4燃料电池，其电解质溶液常为碱性试剂（KOH等）。

日常所用的干电池的电极分别为碳棒和锌皮，以糊状NH4Cl和ZnCl2作电解质（其中加入MnO2氧化吸收H2）电极反应可简化为

。根据以上叙述判断下列说法正确的是（）

A．干电池中锌为正极，碳为负极

B．干电池长时间连续工作时，内装糊状物可能流出腐蚀用电器

C．干电池工作时，电流由锌极经外电路流向碳极

D．干电池可实现化学能向电能的转化和电能向化学能的转化

B

氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上，其反应原理示意图如图。下列有关氢氧燃料电池的说法正确的是（ 　　）

A．该电池工作时电能转化为化学能

B．该电池中电极a是正极

C．外电路中电子由电极b通过导线流向电极a

D．该电池的总反应：2H2＋O2＝2H2O

D。解析：氢氧燃料电池是将化学能转化为电能的装置，氢气进入的一极为负极，氧气进入的一极为正极。所以，电极a是负极，电极b是正极。电子由电极a通过导线流向电极b。

铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解质溶液为H2SO4，电池放电时的反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4＝2PbSO4＋2H2O，下列对电池放电时的分析正确的是（ 　　）

A．Pb为正极被氧化

B．电子从PbO2流向外电路

C．硫酸根向PbO2处移动

D．电解质溶液pH不断增大

D。解析：铅蓄电池中，Pb为负极，PbO2为正极。放电过程中，消耗硫酸，电解质溶液pH不断增大。在原电池的内电路，硫酸根向Pb处移动。

第三节化学反应的速率和限度

一、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。

①单位：mol/(L·s)或mol/(L·min)

②B为溶液或气体，若B为固体或纯液体不计算速率。

③以上所表示的是平均速率，而不是瞬时速率。

④重要规律：

（i）速率比＝方程式计量系数比

（ii）变化量比＝方程式计量系数比

（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：

①温度：升高温度，增大速率

②催化剂：一般加快反应速率（正催化剂）

③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）

④压强：增大压强，增大速率（适用于有气体参加的反应）

⑤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。

二、化学平衡

在一定条件下的可逆反应里，当正反应速率与逆反应速率相等时，反应物和生成物的物质的量浓度不再发生改变的状态，叫化学平衡状态。

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。

三、化学平衡的特点

1.逆——指化学平衡状态只适用于可逆反应，同一可逆反应，在同一条件下，无论反应从正反应方向开始还是从逆反应方向开始，或同时从正、逆反应方向开始，以一定的配比投入反应物或生成物，则可以达到相同的平衡状态。

2.等——指“v正＝v逆≠0”，即某一物质在单位时间内消耗的物质的量浓度和生成的物质的量浓度相等，也可以用不同物质的化学反应速率表示该反应的正、逆反应速率相等。

3.动——指动态平衡，即化学反应处于平衡状态时，正、逆反应并未停止，仍在进行，只是正、逆反应速率相等。

4.定——指参加反应的各组分的含量保持不变，即各组分的浓度、质量分数、体积分数(有气体参加的可逆反应)、反应物的转化率等均保持不变。

5.变——指条件改变，平衡可能发生移动。

四、可逆反应达反应限度(化学平衡))的判断方法

1.等——逆向相等

反应速率必须是一个是正反应的速率，一个是逆反应的速率，同一种物质正速率等于逆速率（或消耗速率等于生成速率），不同种物质正速率比逆速率等于反应计量系数比（或转化成同一物质正速率等于逆速率），表示化学反应达到平衡状态。

2.定——变量不变

如果一个量是随着反应进行而改变，当不变时为平衡状态；一个随反应的进行保持不变的量，不能作为是否平衡的判断依据。

下列四种盐酸溶液，均能跟锌片反应，其中最初反应速率最快的是（ 　　）

A．10℃3mol/L的盐酸溶液

B．20℃2mol/L的盐酸溶液

C．10℃4mol/L的盐酸溶液

D．20℃4mol/L的盐酸溶液

D。解析：对于本题来说浓度越大，温度越高，化学反应速率越大。下列措施能够减缓反应速率的是（ 　　）

A．将铜与稀硝酸反应的试管浸入热水

B．夏天将牛奶放入冰箱冷藏防止变质

C．将石灰石研碎后与稀盐酸反应制取二氧化碳

D．增大2A(g)＋B(g)3C(g)＋4D(g)体系中A的浓度

B。其他选项都是增加反应速率的。

对于反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，当其他条件不变时，只改变一个反应条件，将生成的SO3的反应速率的变化填入下表空格内（填“增大”、“减小”或“不变”）。

编号

改变的条件

生成SO3的速率

①

降低温度

②

压缩体积

③

增大氧气的浓度

④

使用催化剂

①减小②增大③增大④增大

在一定温度下，反应A2(g)＋B2(g)2AB(g)达到平衡的标志是（ 　　）

A．容器内气体的总压强不随时间的变化而变化

B．单位时间内有nmolA2生成，同时就有nmolB2生成

C．单位时间内有nmolA2消耗，同时就有2nmolAB生成

D．单位时间内有nmolB2消耗，同时就有2nmolAB分解

D

某温度时，在2L密闭容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示。由图中数据分析：

（1）该反应的化学方程式：。

（2）反应开始至2min末，X的反应速率为（写出具体表达式）。

（3）3min后图中曲线所表示的含义是。