新教材適用2023-2024學(xué)年高中化學(xué)專題6化學(xué)反應(yīng)與能量變化專題整合課件蘇教版必修第二冊(cè)

專題6化學(xué)反應(yīng)與能量變化專題整合知識(shí)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)建核心歸納素養(yǎng)整合知識(shí)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)建

核心歸納素養(yǎng)整合一、控制變量法探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素研究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素時(shí),由于外界影響因素較多,故為弄清某個(gè)因素的影響,均需控制其他因素相同或不變,再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。因此,常用控制變量思想解決該類問(wèn)題。1.常見(jiàn)考查形式。(1)以表格的形式給出多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),讓學(xué)生找出每組數(shù)據(jù)的變化對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。(2)給出影響化學(xué)反應(yīng)速率的幾種因素,讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)分析各因素對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。2.解題策略。(1)確定變量。解答這類題目時(shí)首先要認(rèn)真審題,理清影響實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果的因素有哪些。(2)定多變一。在探究時(shí),應(yīng)該先確定其他的因素不變,只變化一種因素,看這種因素與探究的問(wèn)題存在怎樣的關(guān)系;這樣確定一種以后,再確定另一種,通過(guò)分析每種因素與所探究問(wèn)題之間的關(guān)系,得出所有影響因素與所探究問(wèn)題之間的關(guān)系。(3)數(shù)據(jù)有效。解答時(shí)注意選擇數(shù)據(jù)(或設(shè)置實(shí)驗(yàn))要有效,且變量統(tǒng)一,否則無(wú)法作出正確判斷?！纠}1】

草酸(H2C2O4)與高錳酸鉀在酸性條件下能夠發(fā)生如下反應(yīng):+5H2C2O4+6H+══2Mn2++10CO2↑+8H2O。用4mL0.001mol·L-1KMnO4溶液與2mL0.010mol·L-1H2C2O4溶液,研究反應(yīng)的溫度、反應(yīng)物的濃度與催化劑等因素對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。改變的條件如下表所示。(1)實(shí)驗(yàn)Ⅰ和Ⅱ可得出的結(jié)論:影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素是

;如果研究溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響,使用實(shí)驗(yàn)Ⅰ和

(用Ⅱ~Ⅳ表示)。

(2)實(shí)驗(yàn)Ⅳ中加入1mL蒸餾水的目的是

。

答案:(1)催化劑Ⅲ(2)確保所有實(shí)驗(yàn)中c(KMnO4)、c(H2C2O4)不變和總體積不變,實(shí)驗(yàn)Ⅳ中c(H+)不同解析:(1)實(shí)驗(yàn)Ⅰ和Ⅱ中溫度、濃度相同,研究了催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響;研究溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響,應(yīng)保證濃度相同,且不使用催化劑,則選實(shí)驗(yàn)Ⅰ和Ⅲ。(2)實(shí)驗(yàn)Ⅰ和Ⅳ中,硫酸的濃度不同,可研究濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響,加1

mL蒸餾水可確保兩實(shí)驗(yàn)中各物質(zhì)濃度和總體積相等。二、“三段式”在化學(xué)平衡計(jì)算中的運(yùn)用解答有關(guān)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的計(jì)算題時(shí),一般需要寫(xiě)出化學(xué)方程式,列出起始量、轉(zhuǎn)化量及平衡量,注意單位的統(tǒng)一,再根據(jù)題目其他條件和定律列方程求解。如:

mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)起始量/mol a

b

0

0轉(zhuǎn)化量/mol mx

nx

px

qx平衡量/mol a-mx

b-nx

px

qx注意:①轉(zhuǎn)化量與化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)成比例;②反應(yīng)物:平衡時(shí)的量=起始的量-轉(zhuǎn)化的量;生成物:平衡時(shí)的量=起始的量+轉(zhuǎn)化的量。另外,差量法、守恒法、極限法也可運(yùn)用到化學(xué)平衡的計(jì)算中?！纠}2】

將等物質(zhì)的量的A、B混合于2L的密閉容器中,發(fā)生如下反應(yīng):3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g),5min末,測(cè)得D的物質(zhì)的量濃度為0.5mol·L-1,c(A)∶c(B)=3∶5,C的平均反應(yīng)速率為0.1mol·L-1·min-1。(1)5min末時(shí)A的物質(zhì)的量濃度c(A)=

mol·L-1,反應(yīng)開(kāi)始前容器中A、B的物質(zhì)的量:n(A)=n(B)=

mol。

(2)B的平均反應(yīng)速率:v(B)=

mol·L-1·min-1。

(3)x的值為

。

答案:(1)0.75

3

(2)0.05

(3)2解析:(1) 3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g)起始量/mol

a

a

0

0變化量/mol

1.5

0.5

1

15

min末/mol

a-1.5

a-0.5

0.1×2×5

0.5×2三、化學(xué)反應(yīng)速率及平衡圖像問(wèn)題的分析方法化學(xué)反應(yīng)速率及化學(xué)平衡的圖像,能直觀描述反應(yīng)進(jìn)行的快慢、反應(yīng)進(jìn)行的程度等問(wèn)題。圖像題是化學(xué)中常見(jiàn)的一種題目,做這類題既要讀文字內(nèi)容,又要讀圖。解答化學(xué)反應(yīng)速率圖像題可采用“一看”“二想”“三判斷”的方法。1.“一看”——看圖像。(1)看坐標(biāo)軸:弄清縱、橫坐標(biāo)表示的含義;(2)看線:弄清線的走向、趨勢(shì);(3)看點(diǎn):弄清曲線上點(diǎn)的含義,特別是一些特殊點(diǎn),如曲線的折點(diǎn)、交點(diǎn)、最高點(diǎn)與最低點(diǎn)等;(4)看量的變化:弄清是物質(zhì)的量的變化還是濃度的變化。2.“二想”——想規(guī)律。如各物質(zhì)的變化量之比與化學(xué)計(jì)量數(shù)之比的關(guān)系、各物質(zhì)的速率之比與化學(xué)計(jì)量數(shù)之比的關(guān)系等。3.“三判斷”——通過(guò)對(duì)比分析,作出正確判斷?！纠}3】

在某溫度下的2L密閉容器中,A、B兩種氣體間發(fā)生相互轉(zhuǎn)化反應(yīng),實(shí)驗(yàn)測(cè)得A、B的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化的曲線如圖所示。(1)該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

。

(2)反應(yīng)從開(kāi)始至4min時(shí),A的平均反應(yīng)速率為

。

(3)4min時(shí),反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)?

(填“是”或“否”);8min時(shí),v正(A)

(填“>”“<”或“=”)v逆(A)。

答案:(1)2A B (2)0.05mol·L-1·min-1 (3)否=解析:(1)分析圖中從反應(yīng)開(kāi)始到第4

min時(shí),A、B的物質(zhì)的量變化:A減少0.4

mol,B增加0.2

mol,可知A為反應(yīng)物,B為生成物,且反應(yīng)為可逆反應(yīng)(因?yàn)榉磻?yīng)最終達(dá)到化學(xué)平衡),因此化學(xué)方程式為2AB。(2)反應(yīng)從開(kāi)始至4

min時(shí),A的平均未建立平衡,正在向正反應(yīng)方向進(jìn)行;8

min時(shí),反應(yīng)已達(dá)到平衡,v正(A)=v逆(A)。四、化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)中的能量變化1.物質(zhì)的穩(wěn)定性與能量高低的關(guān)系。物質(zhì)本身的能量越高,物質(zhì)就越不穩(wěn)定,越容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng);反之,物質(zhì)本身的能量越低,物質(zhì)就越穩(wěn)定,越不易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。2.ΔH的計(jì)算公式。ΔH=反應(yīng)物斷鍵吸收的總能量(或總鍵能)-生成物成鍵放出的總能量(或總鍵能)。3.放熱過(guò)程不一定是放熱反應(yīng),如沸水降溫過(guò)程中放熱,但沒(méi)有發(fā)生化學(xué)變化,不是放熱反應(yīng)。吸熱過(guò)程不一定是吸熱反應(yīng),如升華、蒸發(fā)等過(guò)程是吸熱過(guò)程,但不是吸熱反應(yīng)?！纠}4】

在1×105Pa和298K時(shí),將1mol氣態(tài)AB分子分離成氣態(tài)A原子和B原子所需要的能量稱為鍵能(kJ·mol-1)。下面是一些共價(jià)鍵的鍵能(已知N2分子中有一個(gè),氨分子中有三個(gè)相同的N—H):(1)根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)判斷工業(yè)合成氨的反應(yīng)N2(g)+3H2(g)

2NH3(g)是

(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。

(2)在298K時(shí),取1mol氮?dú)夂?mol氫氣放入一密閉容器中,在催化劑存在下進(jìn)行反應(yīng)。若反應(yīng)完全,設(shè)反應(yīng)放出或吸收的熱量為Q1,則Q1的值為

。

(3)實(shí)際生產(chǎn)中,1mol氮?dú)馀c3mol氫氣反應(yīng),放出或吸收的熱量為Q2,Q1與Q2比較,正確的是

(填字母)。

A.Q1>Q2 B.Q1<Q2 C.Q1=Q2你作出此選擇的原因是

。

答案:(1)放熱(2)92.4kJ(3)A該反應(yīng)為可逆反應(yīng),在密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),1molN2和3molH2不能完全反應(yīng)生成2molNH3,因而放出的熱量小于92.4kJ解析:(1)化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是反應(yīng)物化學(xué)鍵斷裂、生成物化學(xué)鍵形成的過(guò)程,斷裂化學(xué)鍵吸收能量,形成化學(xué)鍵放出能量。N2+3H22NH3的反應(yīng)中斷裂化學(xué)鍵共吸收的能量為:945.6

kJ+3×436.4

kJ=2

254.8

kJ,形成化學(xué)鍵共放出的能量為2×3×391.2

kJ=2

347.2

kJ,所以該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。(2)1

mol

N2與3

mol

H2完全反應(yīng)放出的熱量為2

347.2

kJ-2

254.8

kJ=92.4

kJ。(3)由于該反應(yīng)為可逆反應(yīng),反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)1

mol

N2和3

mol

H2不能完全反應(yīng)生成2

mol

NH3,因而放出的熱量小于92.4

kJ。五、新型電源中電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)1.電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)的一般步驟。2.根據(jù)總方程式,書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式。(1)書(shū)寫(xiě)步驟。①寫(xiě)出電池總反應(yīng)式,標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目(ne-)。②找出正、負(fù)極,失電子的電極為負(fù)極;確定溶液的酸堿性。③寫(xiě)電極反應(yīng)式。負(fù)極反應(yīng):還原劑-ne-══氧化產(chǎn)物正極反應(yīng):氧化劑+ne-══還原產(chǎn)物(2)書(shū)寫(xiě)技巧。若某電極反應(yīng)式較難寫(xiě)時(shí),可先寫(xiě)出較易的電極反應(yīng)式,該電極反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)必須與總方程式中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相同;然后用總反應(yīng)式減去較易寫(xiě)的電極反應(yīng)式,即可得出較難寫(xiě)的電極反應(yīng)式。如CH3OCH3(二甲醚)酸性燃料電池中負(fù)極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)方法如下。總反應(yīng)式:CH3OCH3+3O2══2CO2+3H2O正極:3O2+12H++12e-══6H2O負(fù)極:CH3OCH3+3H2O-12e-══2CO2+12H+3.氫氧燃料電池在四種常見(jiàn)介質(zhì)中的電極反應(yīng)。

【例題5】

有一種MCFC型燃料電池,該電池所用燃料為H2,電解質(zhì)為熔融的K2CO3。電池的總反應(yīng)為2H2+O2══2H2O,負(fù)極反應(yīng)為H2+-2e-══H2O+CO2。下列說(shuō)法正確的是(

)。A.電路中的電子經(jīng)正極、熔融的K2CO3、負(fù)極后再到正極,形成閉合回路B.電池放電時(shí),電池中

的物質(zhì)的量將逐漸減小C.正極反應(yīng)為2H2O+O2+4e-══4OH-D.放電時(shí)

向負(fù)極移動(dòng)答案:D【例題6】

Li-SOCl2電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳,電解液是LiAlCl4-SOCl2。電池的總反應(yīng)可表示為4Li+2SOCl2══4LiCl+S+SO2↑。請(qǐng)回答下列問(wèn)題。(1)電池的負(fù)極材料為

,發(fā)生的電極反應(yīng)為

。

(2)電池正極發(fā)生的電極反應(yīng)為

。

答案:(1)鋰4Li-4e-══4Li+(2)2SOCl2+4e-══4Cl-+S+SO2↑解析:分析反應(yīng)的化合價(jià)變化,可知Li失電子,在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng);SOCl2得電子,在正極發(fā)生還原反應(yīng)。(1)負(fù)極材料為L(zhǎng)i(還原劑),4