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第六章 化學反應與能量
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知識脈絡
化學反應與能量
化學能與熱能
原因：化學鍵的斷裂和形成
熱量變化
吸熱反應
放熱反應
化學能與電能
原電池
化學電源
化學反應速率和限度
化學反應速率
意義，單位
影響因素
化學平衡
定義
平衡特點
平衡狀態判斷
(1) 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。
(2) 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。
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吸熱反應與放熱反應的判斷
(3) 根據經驗規律判斷
用常見吸熱和放熱的反應類型來判斷。
(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。
(5) 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。
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吸熱反應與放熱反應的判斷
例1：下列圖示變化為吸熱反應的是（ ）
C
原電池的正極和負極與電極材料的性質有關，也與電解質溶液有關，不要形成活潑
電極一定作負極的思維定勢。
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原電池正負極判斷
例2：下列敘述中正確的是（ ）
A. 原電池的負極得到電子，發生還原反應
B. 原電池中較活潑的金屬作正極
C. 原電池中的電極一定是兩種不同的金屬
D. 原電池中發生氧化反應的電極是負極
D
按照負極發生氧化反應，正極發生還原反應，
判斷出電極反應產物，找出得失電子的數量
電極產物在電解質溶液的環境中，應能穩定存在，
如堿性介質中生成的H＋應讓其結合OH－生成水。
電極反應式要遵守電荷守恒和質量守恒、得失電子
守恒等加以配平
兩電極反應式相加，與總反應式對照驗證
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原電池電極反應式的書寫
例3：電子表所用的某種鈕扣電池的電極材料為Zn和Ag2O，電解質溶液為KOH，其電極反應式為：
Zn+2OH-－2e- = ZnO+H2O、Ag2O+H2O+2e- = 2Ag+2OH-。
（1）原電池是一種____________________裝置。
（2）鈕扣電池的負極材料是_____________。
（3）鈕扣電池正極發生的是___________反應(填反應類型)。
（4）鈕扣電池總反應方程式為______________________________。
將化學能轉化為電能
Zn+Ag2O=2Ag+ZnO
Zn
還原反應
(1)定：確定一個能夠自發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。
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原電池的設計
例4：鐵及鐵的化合物應用廣泛，如FeCl3可用作催化劑、印刷電路銅板腐蝕劑和外傷止血劑等。
(1)寫出FeCl3溶液腐蝕印刷電路銅板的離子方程式：
__________________________。
(2)若將(1)中的反應設計成原電池，請畫出原電池的裝置圖，標出正、負極，并寫出電極反應式：
負極反應：________________________________；
正極反應：________________________________。
2Fe3+ +Cu = 2Fe2+ + Cu2+
2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+
Cu-2e- =Cu2+
(1) 根據原電池原理判斷電池的正、負極及電子(或電流)流動方向。
(2) 分別書寫正、負極電極反應式并分析兩極可能產生的現象。
(3) 根據電極反應式判斷電解質溶液的 pH 變化和離子遷移方向。
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新情境下原電池原理的多角度考查
例5: 一種以 NaBH4 和 H2O2 為原料的新型電池的工作原理如圖所示。
下列說法錯誤的是（ ）
A. 電池的正極反應為 H2O2＋2e－===2OH－
B. 電池放電時 Na＋ 從 a 極區移向 b 極區
C. 電子從電極 b 經外電路流向電極 a
D. b 極室的輸出液經處理后可輸入 a 極室循環利用
C
根據已知數據，找出某一時間段內指定物質的濃度的改變值，然后根據 Δc 和 Δt 的比值
計算得出反應速率。
(2) 已知具體反應方程式和某一物質的反應速率，根據“化學計量數之比等于對應物質的
化學反應速率之比，也等于變化量之比”求解其他物質的反應速率。
(3) 用不同物質表示的反應速率來判斷反應進行的快慢時，不能認為其反應速率數值大，
反應速率就快，一定要先轉化為同一物質的反應速率再進行比較。
(4) 在進行化學反應速率的計算與比較時要注意時間單位的轉化。
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化學反應速率的計算與比較
例6： 在 2A＋3B===2C＋D 的反應中，表示反應速率最快的是（ ）
A. v(A)＝0.5 mol·L－1·min－1
B. v(B)＝0.6 mol·L－1·min－1
C. v(C)＝0.35 mol·L－1·min－1
D. v(D)＝0.4 mol·L－1·min－1
D
(1) 確定變量：解答這類題目時首先要認真審題，找出影響實驗探究結果的因素。
(2) 定多變一：在探究時，應先控制其他的因素不變，只改變一種因素，探究這種因素
與題給問題的關系，然后按此方法依次分析其他因素與所探究問題的關系。
(3) 數據有效：解答時注意選擇的數據(或設置實驗)要有效，且變量統一，否則無法做出正確判斷。
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控制變量法探究影響化學反應速率的因素
例7：化學反應的速率和限度對人類生產生活有重要的意義。
(1)已知 Na2S2O3＋H2SO4=Na2SO4＋S↓＋SO2＋H2O。甲同學通過測定該反應發生時溶液變渾濁的時間，
研究外界條件對化學反應速率的影響，設計實驗如下(所取溶液體積均為 2 mL)：
實驗編號 溫度/℃ c(Na2S2O3)/mol·L－1 c(H2SO4)/mol·L－1
Ⅰ 25 0.1 0.1
Ⅱ 25 0.2 0.1
Ⅲ 50 0.2 0.1
①上述實驗中溶液最先變渾濁的是____________（填實驗編號，下同）。
②為探究濃度對化學反應速率的影響，應選擇______________和______________。
I II
III
例7：化學反應的速率和限度對人類生產生活有重要的意義。
(2)某溫度下，在1 L密閉容器中，發生反應：2X(g)＋Y(g) 2Z(g)，X的物質的量隨時間的變化如下表：
時間/s 0 1 2 3 4 5
X的物質的量/mol 0.02 0.01 0.008 0.007 0.007 0.007
①用X的濃度變化表示0～2 s的平均化學反應速率為____________mol/(L·s)。
②在3 s以后X的濃度不再改變，反應達到了_______________狀態。
0.006
平衡
直接標志
(1) v正＝v逆≠0(化學平衡的本質)
① 同一種物質的生成速率等于消耗速率。
② 在化學方程式同一邊的不同物質的生成速率與消耗速率之比等于相應物質的化學計量數之比。
③ 化學方程式兩邊的不同物質的生成(或消耗)速率之比等于相應物質的化學計量數之比。
(2)各組分的濃度保持一定(化學平衡的特征)
①各組分的濃度不隨時間的改變而改變。
②各組分的質量分數、物質的量分數、體積分數不隨時間的改變而改變。
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化學平衡狀態的判斷
間接標志——“變量不變”
(1)反應體系中的總壓強不隨時間的改變而變化(適用于有氣體參與且反應前后氣體的體積不等的可逆反應)。
(2) 混合氣體的密度不隨時間的改變而變化(適用于①恒壓且反應前后氣體的體積不等的可逆反應；
②恒容且有固體、液體參與或生成的可逆反應)。
(3) 對于反應混合物中存在有顏色物質的可逆反應，若體系的顏色不再改變，則反應達到平衡狀態。
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化學平衡狀態的判斷
例8：一定條件下，將NO2與SO2以體積比1∶2置于密閉容器中發生NO2(g)＋SO2(g) SO3(g)＋NO(g)
的可逆反應，下列能說明反應達到平衡狀態的是（ ）
A. 體系壓強保持不變
B. 混合氣體顏色保持不變
C. SO3 和 NO 的體積比保持不變
D. 每消耗 1 mol SO3 的同時生成 1 mol NO2
B
(1) 看圖像
① 看面，弄清楚橫、縱坐標所表示的含義；
② 看線，弄清楚線的走向和變化趨勢；
③ 看點，弄清楚曲線上點的含義，特別是曲線上的折點、交點、最高點、最低點等；
④ 看輔助線，作橫軸或縱軸的垂直線(如等溫線、等壓線、平衡線等)；
⑤ 看量的變化，弄清楚是物質的量的變化、濃度的變化，還是轉化率的變化。
化學反應速率和限度圖像
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化學反應速率和限度圖像
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(2) 想規律
如各物質的轉化量之比與化學計量數之比的關系，各物質的化學反應速率之比與化學計量數之比的
關系，外界條件的改變對化學反應速率的影響規律以及反應達到平衡時，外界條件的改變對正、逆
反應速率的影響規律等。
(3) 做判斷
利用有關規律，結合圖像，通過對比分析，做出正確判斷。
例9：反應 PCl3(g)+Cl2(g) PCl5(g)，在容積為 2L 的密閉容器中進行。起始時無 PCl5，
且PCl3和Cl2物質的量相等，在不同條件下進行反應，c(Cl2) 隨時間的變化如圖所示。
下列說法錯誤的是（ ）
條件 b 從開始到40min Cl2的平均反應速率為
0.0100mol·L 1·min 1
B. 條件 b 可能是加入了催化劑
C. 條件 c 從開始到 45min，PCl3 的轉化率為 20%
D. 對比 a、c 曲線能說明，在同一時刻，該反應的反應速率
隨溫度升高而增大
D

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