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單元復習
第六章 化學反應與能量
建構知識網絡
01
突破重、難點知識
02
建構知識網絡
建構知識網絡
化學反應與能量變化
吸熱反應
放熱反應
微觀 解釋
宏觀 解釋
常見 反應
E(反應物)<
E(生成物)
E(反應物)>
E(生成物)
Q(斷鍵吸)>
Q(成鍵放)
Q(斷鍵吸)>
Q(成鍵放)
大多數化合、燃燒、中和、金屬與酸、金屬與水
大多數 分解、C與CO2、NH4Cl與Ba(OH)2·8H2O
化學反應與熱能
化學反應與電能
微觀 解釋
宏觀 解釋
常見 反應
①兩電極②導線連接插入電解質溶液③形成閉合回路
①負極：失電子、氧化反應、陰離子移向②正極：得電子、還原反應、陽離子移向
①設計原電池②比較金屬活性③加快反應速率
構 成
原 理
應 用
化 學 電 源
①一次電池②二次電池③燃料電池
知識網絡一、化學反應與能量變化
建構知識網絡
知識網絡二、化學反應的速率與限度
化學反應的速率與限度
反應速率
反應限度
v(A)＝(ΔcA)/Δt ，單位：mol·L-1·s-1、mol·L-1·min-1等
定義
表達式
計算比較
影響因素
單位時間內反應物濃度的減少量或生成物濃度的增加量
計算：定義式、比例式；比較：歸一法、比值法
內因：物質本身性質；外因：溫度、濃度、催化劑、壓強等
可逆反應在給定的條件反應所能達到或完成的最大程度（平衡）
定義
建立過程
特征判斷
條件控制
定義
平衡
一定條件，v(+)=v(-)，各組分的含量保持不變的狀態
開始時、進行中、平衡時（最大限度）三個階段
逆、等、定、動、變；直接標志、間接標志
考慮反應速率、反應限度、生產成本和實際可能性
突破重、難點知識
突破重、難點知識
【知識點1】放熱反應和吸熱反應
1、放熱反應和吸熱反應比較
放熱反應 吸熱反應
定義
常見反應
鍵能變化（微觀解釋）
金屬與水或酸反應、金屬氧化物與水或酸反應、燃燒反應及緩慢氧化、大多數化合反應、中和反應等
釋放熱量的化學反應
吸收熱量的化學反應
氫氧化鋇晶體與氯化銨反應、鹽酸與碳酸氫鈉反應、C與CO2 、C與H2O(g) 、大多數分解反應等
生成物的總鍵能大于反應物的總鍵能：
E(1)吸生成物的總鍵能小于反應物的總鍵能：E(1)吸>E(2)放
突破重、難點知識
放熱反應 吸熱反應
能量變化（宏觀解釋）
注意事項 反應物的總能量大于生成物的總能量:
E(反)總>E(生)總
反應物的總能量小于生成物的總能量：
E(反)總①放熱反應有的需要加熱（煤的燃燒）才能發生，有的不需要加熱（白磷自燃）就能發生。
②吸熱反應大都需要加熱，少數不需加熱就能反應。因此吸熱反應和放熱反應與反應是否需要加熱沒有關系。③吸熱反應和放熱反應均是化學反應。NaOH固體溶于水，濃硫酸稀釋均屬于放熱過程；NH4NO3固體溶于水屬于吸熱過程。
突破重、難點知識
2.放熱反應和吸熱反應的判斷
①根據經驗規律判斷：用常見吸熱和放熱的反應類型來判斷
②根據反應條件判斷：需要持續加熱才能進行的反應是吸熱反應。反之，一般為放熱反應
③根據實驗現象判斷：發光、引燃后撤去熱源繼續反應、熔化和結冰、氣體的熱脹冷縮等
突破重、難點知識
⑤根據反應物和生成物的總能量大小判斷：反應物的總能量大于生成物的總能量的反應為放熱反應，反之為吸熱反應。
⑥根據化學鍵斷裂和形成時能量變化大小的關系推斷：破壞反應物中化學鍵吸收的能量大于形成生成物中化學鍵放出的能量的反應為吸熱反應，反之為放熱反應
④根據生成物和反應物的相對穩定性判斷：由穩定的物質生成不穩定的物質的反應為吸熱反應，反之為放熱反應
突破重、難點知識
【典例1】下圖是1 mol NO2與1 mol CO反應生成1 mol CO2和1 mol NO
過程中的能量變化示意圖。下列說法正確的是（ ）
A．反應放出的能量為E2-E1
B．反應放出的能量為E2
C．反應吸收的能量為E2-E1
D．反應吸收的能量為E1
A
【解析】A．根據圖像可知，該反應為放熱反應，放出的能量為E2-E1，A正確；B．根據圖像可知，該反應為放熱反應，放出的能量為E2-E1，B錯誤；C．根據圖像可知，該反應為放熱反應，C錯誤；D．根據圖像可知，該反應為放熱反應，D錯誤；故答案為：A。
突破重、難點知識
【典例2】一種環保型燃料—丙烷，其燃燒時發生反應的化學方程式為
C3H8+5O2 3CO2+4H2O。下列說法中不正確的是(　　)
A.火炬燃燒時化學能只轉化為熱能
B.所有的化學反應都會伴隨著能量變化，有能量變化的物質變化不一
定是化學反應
C.1 mol C3H8和5 mol O2所具有的總能量大于3 mol CO2和4 mol H2O所
具有的總能量
D.丙烷完全燃燒的產物對環境無污染，故丙烷為環保型燃料
A
【解析】火炬燃燒時化學能轉化為熱能和光能，A錯;物質發生化學反應一定伴隨著能量變化，伴隨著能量變化的物質變化卻不一定是化學變化，如物質“三態”變化，B正確;放熱反應反應物總能量大于生成物總能量，C正確;丙烷燃燒產物為CO2和H2O，無污染，D正確。
突破重、難點知識
【知識點2】原電池
1、工作原理及構成
概念 化學能轉化為電能的裝置
形成條件 兩個電極
電解質溶液或熔融液
電極上
微粒流向 外電路
內電路
組合 ① ② ③ ④
負 極 較活潑金屬 金屬 金屬 石墨或Pt
正 極 較不活潑金屬 金屬氧化物 石墨或Pt 石墨或Pt
可能與電極的負極反應，也可能不與電極反應
有自發的氧化還原反應發生
電子從負極流向正極
溶液中陽離子移向正極，陰離子移向負極
如：鉛蓄電池
如：燃料電池
突破重、難點知識
2、原電池的正、負極的判斷方法
正極 電極材料 負極
電極反應類型 電子流向 電流流向 離子流向 電極質量 電極現象 較不活潑金屬或非金屬
較活潑金屬
氧化反應
電子流出
電流流入
陰離子遷移的電極
質量減少或不變
電極變細
電極有氣泡產生
質量增大或不變
陽離子遷移的電極
電流流出
電子流入
還原反應
突破重、難點知識
【溫馨提示】①構成原電池的兩電極材料不一定都是金屬，正極材料可以為導電的非金屬，例如石墨。兩極材料可能參與反應，也可能不參與反應。②兩個活潑性不同的金屬電極用導線連接，共同插入電解質溶液中不一定構成原電池，必須有一個能自發進行的氧化還原反應。③在判斷原電池正負極時，既要考慮金屬活潑性的強弱也要考慮電解質溶液性質。如Mg—Al—HCl溶液構成的原電池中，負極為Mg；但是Mg—Al—NaOH溶液構成的原電池中，負極為Al，正極為Mg。
突破重、難點知識
3、原電池原理的應用
加快化學反應速率
比較金屬的活潑性
設計原電池
實驗室用鋅和稀硫酸反應制備氫氣時，常用粗鋅，產生氫氣的速率更快。原因是粗鋅中的雜質和鋅、稀硫酸構成原電池，電子定向移動，加快了鋅與硫酸反應的速率。
一般情況下，在原電池中，負極金屬的活潑性比正極金屬的活潑性強。
首先將氧化還原反應分成兩個半反應。
根據原電池的反應特點，結合兩個半反應找出正、負極材料和電解質溶液。
突破重、難點知識
4、原電池設計實例：以Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu為例
步驟 實例 將反應拆分為電極反應 負極反應
正極反應
選擇電極材料 負極：較活潑金屬，一般為發生氧化反應的金屬
正極：活潑性弱于負極材料的金屬或石墨
選擇電解質 一般為與負極反應的電解質
畫出裝置圖 Fe－2e－===Fe2＋
Cu2＋＋2e－===Cu
Fe
Cu或C
CuSO4溶液
突破重、難點知識
5、原電池電極反應式的書寫
（1）書寫步驟：
①列物質，標得失：按照負極氧化反應，正極還原反應，判斷電極反應物、生成物，標出電子得失。②看環境，配守恒：電極產物在電解質溶液的環境中應能穩定存在，如酸性介質中，OH－不能存在，應生成水；堿性介質中，H＋不能存在，應生成水；電極反應式同樣要遵循電荷守恒、原子守恒、得失電子守恒。③兩式加，驗總式：正負極反應式相加，與總反應離子方程式驗證。
突破重、難點知識
5、原電池電極反應式的書寫
（2）書寫方法：
負極 ①活潑金屬作負極時，電極本身被氧化：a．若生成的陽離子不與電解質溶液反應，其產物可直接寫為金屬陽離子。b．若生成的金屬陽離子與電解質溶液反應，其電極反應式為兩反應合并后的反應式。
②負極本身不反應時：氫氧(酸性)燃料電池，負極反應式為H2－2e－＝2H＋；氫氧(堿性)燃料電池，負極反應式為H2－2e－＋2OH－＝2H2O。
正極 ①根據化合價變化或氧化性強弱判斷得電子的微粒
②確定該微粒得電子后變成哪種形式。如氫氧(酸性)燃料電池，正極反應式為O2＋4H＋＋4e－＝2H2O；氫氧(堿性)燃料電池，正極反應式為O2＋2H2O＋4e－＝4OH－；
突破重、難點知識
【典例1】某小組為研究電化學原理，設計如圖裝置。下列敘述正確的
是(　　)
A.a和b不連接時，鐵片上會有H2產生
B.a和b用導線連接時，鐵片上發生的反應為Cu2++2e-==Cu
C.a和b用導線連接時，電子由a流向b
D.無論a和b是否連接，鐵片均會溶解，溶液均從藍色逐漸變成淺綠色
【解析】a和b不連接時，鐵和Cu2+發生置換反應而析出銅，沒有氫氣生成，錯誤;B項，a和b用導線連接時構成原電池，鐵是負極，鐵片上發生氧化反應:Fe-2e-==Fe2+，錯誤;C項，Fe比銅活潑，形成原電池時Fe為負極，則電子由b流向a，錯誤;D項，無論a和b是否連接，鐵片均會溶解，都生成亞鐵離子，溶液由藍色變為淺綠色，D正確。
D
突破重、難點知識
【典例2】被稱為“軟電池”的紙質電池采用一個薄層紙片作為傳導體，
在其一邊鍍鋅，在另一邊鍍二氧化錳。在紙內的離子“流過”水和氧化
鋅組成的電解液。電池的總反應式為
Zn＋2MnO2＋H2O=ZnO＋2MnO(OH)。下列說法正確的是（ ）
A．該電池的正極為鋅
B．該電池的反應中二氧化錳起催化作用
C．當0.1 mol Zn完全消耗時，流經電解液的電子個數約為1.204×1023
D．該電池電流由正極經外線路流向負極
D
【解析】該電池反應中，鋅元素化合價由0價變為＋2價，所以鋅做負極，A錯誤；該反應中，錳元素化合價由＋4價變為＋3價，所以二氧化錳做正極，B錯誤；電子不進入電解質溶液，C錯誤；電流的方向為由正極經外線路流向負極，D正確。
突破重、難點知識
【知識點3】化學反應的速率
概念 表達式 單位： 計算 表達式法
比值法
三段式 mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)
起始濃度 a b 0 0
轉化濃度 mx nx px qx
終態濃度
1、化學反應速率
單位時間內反應物濃度的增加或生成物濃度的減少
mol·L－1·s－1或mol·L－1·min－1
根據同一化學反應不同物質的速率之比等于化學方程式中的化學計量數之比計算
a－mx b－nx px qx
突破重、難點知識
大小比較 換算法 換算成同一物質、同一單位表示，再比較數值大小
比較法 比較化學反應速率與化學計量數的比值。如反應
aA＋bB cC，要比較v(A)與v(B)的相對大小，即比較v(A)/a與v(B)/b的相對大小，若v(A)/a＞v(B)/b，則用v(A)表示的反應速率比用v(B)表示的反應速率大
【溫馨提示】①用不同物質的濃度變化表示的化學反應速率之比等于反應方程式中相應的物質的化學計量數之比。計量數不同，速率不同，因而定量表示一個化學反應的反應速率時，必須指明是用哪一種物質來表示。②不論是用反應物表示還是用生成物表示，其化學反應速率都取正值，而且是某一段時間內的平均速率。③固體或純液體的濃度視為常數，因此不用固體或純液體表示化學反應速率。
突破重、難點知識
2、影響化學反應速率的因素（變量控制）
影響因素 結果
反應物本身的性質
溫度
反應物濃度
催化劑
反應物的接觸面積
壓強
形成原電池
反應物越活潑，反應速率越快（主要因素）
升高溫度，化學反應速率加快；降低溫度，化學反應速率減慢。
增大反應物濃度，加快反應速率；減小反應物濃度，反應速率減慢
改變反應速率（正增大，負減小）
增大反應物的表面積，化學反應速率加快；固體反應物顆粒越小，反應速率越快
對于有氣體參與的化學反應，當其他條件相同時，增大反應體系壓強，化學反應速率增大
形成原電池通常可以加快反應速率
突破重、難點知識
【溫馨提示】①濃度只適用于氣體參加或在溶液中進行的化學反應，在一定溫度下，固體或純液態物質的濃度是
一個常數，改變其用量，對化學反應速率無影響。
②溫度對任何化學反應都適用，且不受反應物狀態的影響，不論是吸熱反應還是放熱反應，升高溫度都能
增大化學反應速率，降低溫度都能減小化學反應速率。
③壓強對化學反應速率的影響實質是通過改變濃度，對化學反應速率的影響實現的。由于固體或液體的體積受壓強的影響很小，所以壓強只影響有氣體參加的化學反應的反應速率
④催化劑能同等程度地改變正、逆反應的化學反應速率
突破重、難點知識
【典例1】反應4A(s)+3B(g)=2C(g)+D(g)，2minB的濃度減小0.6mol/L。
對此反應速率的正確表示是（ ）
A．用A表示的反應速率是0.8mol/(L s)
B．分別用B、C、D表示反應的速率，其比值是3：2：1
C．在2min末時的反應速率，用反應物B來表示是0.3mol/(L min)
D．在這2min內用B和C表示的反應速率的值都是相同的
B
【解析】反應物A是固體，濃度為常數，不用其表示反應的速率，選項A不正確；化學反應速率之比等于計量數之比，故分別用B、C、D表示反應的速率，其比值是3：2：1，選項B正確；v(B)0.6mol/L/2min=0.3mol/(L min)是2min內的平均反應速率，而不是2min末時的反應速率，選項C不正確；反應中B和C的化學計量數不同，B和C表示的反應速率的值不同，選項D不正確。
突破重、難點知識
【典例2】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.將相同大小、形狀的鎂條和鋁條與相同濃度的鹽酸反應時，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，會發現光照可以加快濃硝
酸的分解
D.在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
A
【解析】A中Mg、Al性質不同，在相同外界條件下反應速率不同;B、C、D中增大固體反應物的表面積、光照、加入催化劑均可使化學反應加快。
突破重、難點知識
知識點4、化學反應的限度（化學平衡）
1、化學平衡狀態的特征
研究對象（逆）
動態特征（動）
平衡實質（等）
平衡結果（定）
平衡移動（變）
等效平衡（同）
適用于可逆反應
建立平衡后，正、逆反應仍在進行，屬于動態平衡，可用同位素示蹤原子法證明
υ(正)＝v(逆)≠0（正、逆反應速率相等，但不等于零）
達平衡后，反應混合物中各組分的百分含量或濃度保持不變（不可理解為相等）
化學平衡其存在是有條件的、暫時的，濃度、溫度、壓強條件變化時平衡會發生改變
外界條件同，同一可逆反應從不同方向（正向、逆向、雙向）達到的平衡狀態相同
突破重、難點知識
2、化學平衡狀態的判斷
（1）達到化學平衡的本質標志
項目 mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g) 是否平衡
v正＝v逆 在單位時間內消耗了mmol A的同時生成了mmol A
在單位時間內消耗了nmol B的同時消耗了pmol C
在單位時間內生成了pmol C的同時消耗了qmol D
v正(A)∶v逆(B)＝m∶n
平衡
平衡
平衡
平衡
【溫馨提示】可逆反應在一定條件下，達到平衡狀態就是該反應在該條件下的最大限度。
突破重、難點知識
2、化學平衡狀態的判斷
（2）達到化學平衡的等價標志
項目 mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)[假設只有A為有色氣體] 是否平衡
混合體系中各組分的含量 各物質的物質的量或物質的量的分數一定
各物質的質量或質量分數一定
各氣體的體積或體積分數一定
A物質斷裂的化學鍵與A物質形成的化學鍵的物質的量相等
氣體的顏色不變
溫度 在其他條件不變時，體系溫度一定時
體系顏色變化 有色氣體的顏色不再改變
平衡
平衡
平衡
平衡
平衡
平衡
平衡
突破重、難點知識
2、化學平衡狀態的判斷
（3）達到化學平衡狀態的特殊標志
項目 mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g) 是否平衡
壓強 當m＋n≠p＋q時，總壓強一定（其它條件一定）
當m＋n＝p＋q時，總壓強一定（其它條件一定）
總物質的量 當m＋n≠p＋q時，總物質的量一定（其它條件一定）
當m＋n＝p＋q時，總物質的量一定（其它條件一定）
體系的密度 密度一定
【溫馨提示】反應達到化學平衡狀態時各組分的濃度保持不變，但不一定相等，也不—定等于化學計量數之比
平衡
不一定平衡
平衡
不一定平衡
不一定平衡
突破重、難點知識
【典例】某溫度下，在一個2L的密閉容器中，X、Y、Z三種氣體的物質
的量隨時間的變化曲線如圖所示。根據圖中數據，填寫下列空白：
(1)從開始至2min，X的平均反應速率為___________________。
(2)2min后氣體z的體積分數為_______(保留兩位有效數字)。
(3)該反應的化學方程式為_______________________。
(4)1min時，v正(X)_______v逆(X)，2min時，v正(Y)_______v逆
(Z)(填“＞”或“＜”或“=”)。
(5)上述反應在甲、乙兩個相同容器內同時進行，分別測得甲中
v(X)=9mol·L-1·min-1，乙中v(Y)=0.5mol·L-1·s-1，則_______中
反應更快(用甲、乙回答問題)。
0.075mol L-1 min-1
11%
3X+Y 2Z
＞
＜
乙
突破重、難點知識
(6)在2min時向容器中通入氬氣(容器體積不變)，X的化學反應速率將___________(填變大或不變或變小)。(7)若X、Y、Z均為氣體(容器體積不變)，下列能說明反應已達平衡的是__________。a．X、Y、Z三種氣體的濃度相等b．氣體混合物平均相對分子質量不隨時間變化c．反應已經停止d．反應速率v(X)︰v(Y)=3︰1e．2v(X)正 = 3v(Z)逆f．混合氣體的密度不隨時間變化
不變
be
突破重、難點知識
知識點5、化學反應條件的控制
1、目的和方法
目的
措施
促進有利反應
提高反應的轉化率，加快反應速率
控制有害反應
減慢反應速率，減少甚至消除有害物質的產生，控制副反應的發生
改變化學反應速率
改變反應體系的溫度、物質的濃度、氣體的壓強、固體的表面積以及催化劑的合理使用等
改變可逆反應進行的限度
改變可逆反應體系的溫度、物質的濃度、氣體的壓強等
突破重、難點知識
2、條件控制需要考慮的問題（以工業合成氨反應條件的調控為例分析）
（1）理論上條件的選擇及利弊分析：溫度 低 、壓強 高 ，氨的產率高。
存在問題：溫度低，反應速率小，達到平衡的時間長，生產成本高。壓強大，對動力和生產設備的要求較高，所以一味增大壓強，也會增加生產成本。
（2）實際條件控制：溫度： 400～500 ℃，壓強一般選擇10～30MPa。
【溫馨提示】①對于客觀上不能發生的化學反應，無法改變其反應速率；對于不可逆反應，無法改變其反應進行的限度。②采用控制化學反應條件的措施時，要和物質與技術條件、經濟與社會效益相結合，既要力所能及，又要物有所值，不能單純為改變化學反應的速率和限度而采取措施。
突破重、難點知識
【典例1】CO和H2在一定條件下可以合成乙醇：2CO(g)＋4H2(g)
CH3CH2OH(g)＋H2O(g)，下列敘述中能說明上述反應在一定條件下
已達到最大限度的是（ ） A．CO全部轉化為乙醇 B．正反應和逆反應的化學反應速率均為0 C．CO和H2以1∶2的物質的量之比反應生成乙醇 D．反應體系中乙醇的物質的量濃度不再變化
D
【解析】A項可逆反應中反應物不可能完全轉化為生成物，錯誤；B項可逆反應在一定條件下達到反應的限度即達到化學平衡狀態，此時正、逆反應速率相等，都大于0，錯誤；C項CO和H2以1∶2的物質的量之比反應生成乙醇，錯誤；D項平衡時反應體系中乙醇的物質的量濃度不再變化，正確。
突破重、難點知識
【典例2】一定溫度下，在容積恒定的密閉容器中進行反應
A(s)+2B(g) C(g)+D(g)，下列敘述能表明該反應已達到平衡狀態
的是(　　) ①混合氣體的密度不變　 ②容器內氣體的壓強不變
③混合氣體的總物質的量不變　 ④B的物質的量濃度不變　
⑤v正(C)=v逆(D)　 ⑥v正(B)=2v逆(C) A.①④⑤⑥ B.②③⑥ C.② ④⑤⑥ D.只有④
A
突破重、難點知識
【解析】①容積恒定的密閉容器中，混合氣體密度不變，也就是混合氣體的質量不變，對于有固體參加或者有固體生成的氣體反應來說，混合氣體的質量不變說明反應已經達到平衡。②這是一個反應前后壓強不變的反應，故氣體壓強不變不能說明反應達到平衡。③該反應是反應前后氣體的化學計量數不變的反應，也就是氣體物質的量不變的反應，故混合氣體的總物質的量不變，不能說明反應達到平衡。④B的物質的量濃度不變說明生成B的量與消耗B的量相等，也就是正、逆反應速率相等，此時反應達到平衡。⑤v正(C)=v逆(D)，說明正、逆反應速率相等，此時反應達到平衡。⑥v正(B)=v逆(C)，說明正、逆反應速率相等，此時反應達到平衡。
第六章 化學反應與量
單元復習

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