6.1.2化學(xué)反應(yīng)與能量變化高一下學(xué)期學(xué)案（人教版2019）（原卷版）

第六章化學(xué)反應(yīng)與能量第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)與能量變化第二課時(shí)化學(xué)反應(yīng)與電能學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)1．通過(guò)查閱資料、閱讀思考，能舉出化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的實(shí)例，辨識(shí)簡(jiǎn)單原電池的正負(fù)極及正負(fù)極上發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)類型。2．通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究、討論交流，知道原電池概念及原電池工作原理是利用氧化還原反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，知道構(gòu)成原電池的條件。3.通過(guò)觀察現(xiàn)象、原理分析，會(huì)判斷原電池的正極、負(fù)極，能正確書寫簡(jiǎn)單原電池的電極反應(yīng)式，了解常見(jiàn)的化學(xué)電源，感受化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的奇妙。重點(diǎn)：原電池概念、原理、組成及應(yīng)用難點(diǎn)：原電池工作原理及構(gòu)成條件自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)一、化學(xué)反應(yīng)速率1、概念：化學(xué)反應(yīng)速率是用來(lái)衡量過(guò)程進(jìn)行快慢程度的物理量2、表示方法：通常用單位時(shí)間內(nèi)的減少量或生成物濃度的增加量(均取正值)來(lái)表示3、表達(dá)式：式中：Δc為濃度的變化量，一般以mol·L－1為單位；Δt為時(shí)間，一般以s或min為單位4、單位：mol/(L·s)、mol/(L·min)、mol/(L·h)5、適用范圍：所有的化學(xué)反應(yīng)(主要是氣體和溶液)6、三段式求反應(yīng)速率二、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素：實(shí)驗(yàn)探究——外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響控制變量法1.溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率影響的探究實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象①產(chǎn)生氣泡速率最慢②產(chǎn)生氣泡速率較快③產(chǎn)生氣泡速率最快實(shí)驗(yàn)結(jié)論2.濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率影響的探究實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象裝有12%H2O2溶液的試管產(chǎn)生氣泡速率更快實(shí)驗(yàn)結(jié)論3.催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率影響的探究實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象①無(wú)明顯現(xiàn)象②能產(chǎn)生大量氣泡③能產(chǎn)生大量氣泡實(shí)驗(yàn)結(jié)論4.固體反應(yīng)物表面積對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率影響的探究實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象加粉末狀碳酸鈣的試管內(nèi)產(chǎn)生氣泡較快，加塊狀碳酸鈣的試管內(nèi)產(chǎn)生氣泡較慢實(shí)驗(yàn)結(jié)論三、化學(xué)反應(yīng)的限度（一）化學(xué)平衡的研究對(duì)象——可逆反應(yīng)1、可逆反應(yīng)的定義：在同一條件下，正反應(yīng)方向和逆反應(yīng)方向均能同時(shí)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)稱為可逆反應(yīng)2、可逆反應(yīng)的特點(diǎn)(1)反應(yīng)不能進(jìn)行到底(2)在一定條件下反應(yīng)物與生成物同時(shí)存在(3)正、逆反應(yīng)方向同時(shí)進(jìn)行3、可逆反應(yīng)的表示方法：可逆反應(yīng)的化學(xué)方程式中，用“”號(hào)代替“=”號(hào)（二）、化學(xué)反應(yīng)的限度1、化學(xué)平衡的建立(1)濃度對(duì)速率的影響的角度對(duì)可逆反應(yīng)2SO2＋O22SO3，在一定溫度下，將2molSO2(g)和1molO2(g)通入一定體積的密閉容器中濃度速率變化v正、v逆關(guān)系反應(yīng)開始反應(yīng)物濃度最大v正最大v正＞v逆生成物濃度為0v逆為0反應(yīng)進(jìn)行中反應(yīng)物濃度逐漸減小v正逐漸減小v正＞v逆生成物濃度逐漸增大v逆增大反應(yīng)一段時(shí)間(t1)后反應(yīng)物濃度不再改變v正不變v正＝v逆≠0生成物濃度不再改變v逆不變(2)利用速率—時(shí)間(v-t)圖像分析2．化學(xué)反應(yīng)的限度(1)化學(xué)平衡狀態(tài)是可逆反應(yīng)在一定條件下所能達(dá)到的或完成的最大程度，即該反應(yīng)進(jìn)行的限度。(2)對(duì)化學(xué)反應(yīng)限度的理解①化學(xué)反應(yīng)的限度決定了反應(yīng)物在一定條件下的最大轉(zhuǎn)化率。②同一可逆反應(yīng)，不同條件下，化學(xué)反應(yīng)的限度不同，即改變反應(yīng)條件可以在一定程度上改變一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的限度。3、化學(xué)平衡狀態(tài)的概念：在一定條件下，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時(shí)，相等，反應(yīng)物的濃度和生成物的濃度都不再改變，達(dá)到一種表面靜止的狀態(tài)，稱之為化學(xué)平衡狀態(tài)，簡(jiǎn)稱化學(xué)平衡4、化學(xué)平衡狀態(tài)的特征(1)逆：化學(xué)平衡狀態(tài)研究的對(duì)象是可逆反應(yīng)(2)等：平衡時(shí)，同一物質(zhì)的正、逆反應(yīng)速率相等，即：v正＝v逆≠0(實(shí)質(zhì))(3)動(dòng)：平衡時(shí)，反應(yīng)仍在不斷進(jìn)行，是一種動(dòng)態(tài)平衡(4)定：平衡時(shí)，各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率(α)、百分含量(w%)、物質(zhì)的量(n)、物質(zhì)的質(zhì)量(m)、物質(zhì)的量濃度(c)、混合氣體的平均摩爾質(zhì)量()、混合氣體的密度(ρ)、壓強(qiáng)(P)等所有物理量全部恒定(5)變：外界條件改變時(shí)，平衡可能被破壞，并在新的條件下建立新的化學(xué)平衡，即發(fā)生化學(xué)平衡移動(dòng)四、化學(xué)反應(yīng)條件的控制1、化學(xué)反應(yīng)條件的控制(1)目的①②(2)基本措施①改變化學(xué)反應(yīng)速率：改變反應(yīng)物的溫度、溶液中溶質(zhì)的濃度、氣體壓強(qiáng)(或濃度)、固體表面積以及催化劑的合理使用等②改變可逆反應(yīng)進(jìn)行的限度：改變可逆反應(yīng)體系的溫度、溶液中溶質(zhì)的濃度、氣體壓強(qiáng)(或濃度)等(3)考慮因素：學(xué)習(xí)過(guò)程學(xué)習(xí)過(guò)程情景導(dǎo)入：電能是現(xiàn)代社會(huì)中應(yīng)用最廣泛，使用最方便、污染最小的一種二次能源，又稱電力。小到日常生活中使用的手提電腦、、相機(jī)、攝像機(jī)……大到火箭上天、神州六號(hào)宇宙飛船遨游太空，這一切都依賴于電池的應(yīng)用。播放電池的發(fā)展史（見(jiàn)PPT視頻）一、原電池原理及構(gòu)成條件活動(dòng)一、探究化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化任務(wù)一、閱讀思考：閱讀教材P36頁(yè)內(nèi)容，思考生活中人們使用的電能來(lái)自于哪里?火力發(fā)電中化學(xué)能是如何轉(zhuǎn)化為電能的？有何優(yōu)缺點(diǎn)？任務(wù)二、實(shí)驗(yàn)探究：根據(jù)教材P36頁(yè)【實(shí)驗(yàn)63】，完成實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析實(shí)驗(yàn)原理，填寫表格內(nèi)容：任務(wù)三、討論交流：結(jié)合【實(shí)驗(yàn)63】，以銅-鋅-稀硫酸原電池為例，思考什么是原電池？有何特點(diǎn)？你認(rèn)為構(gòu)成原電池的條件是什么？并填寫表格內(nèi)容?；顒?dòng)二、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的原電池任務(wù)一、實(shí)驗(yàn)探究：結(jié)合教材P37頁(yè)“探究”內(nèi)容，完成教材三個(gè)實(shí)驗(yàn)，并回答“問(wèn)題核討論”的三個(gè)問(wèn)題。注意：原電池的設(shè)計(jì)方法：①找—找一個(gè)能夠自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，只有自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)才能被設(shè)計(jì)成原電池；②拆—將氧化還原反應(yīng)拆分為氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個(gè)半反應(yīng)，分別作為負(fù)極和正極的電極反應(yīng)，還原劑－ne－=氧化產(chǎn)物(負(fù)極電極反應(yīng))，氧化劑＋ne－=還原產(chǎn)物(正極電極反應(yīng))；③定—根據(jù)氧化還原反應(yīng)中的還原劑和氧化劑確定原電池的負(fù)極和電解質(zhì)溶液，正極一般選擇比負(fù)極活潑性差的金屬或能導(dǎo)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。任務(wù)二、歸納小結(jié)：請(qǐng)畫出原電池的工作原理示意圖，思考如何判斷原電池的正負(fù)極？注意：①反應(yīng)類型是負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)；②電子的移動(dòng)方向是從負(fù)極流出，經(jīng)導(dǎo)線流向正極（電子不下水）；③離子的移動(dòng)方向是陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)（離子不上岸）。②原電池正、負(fù)極的判斷方法：注意：一般是較活潑金屬作負(fù)極，較不活潑金屬作正極，但也要注意電解質(zhì)溶液的性質(zhì)。①鎂鋁用導(dǎo)線連接插入稀硫酸中，鎂作負(fù)極，鋁作正極；若電解質(zhì)是氫氧化鈉，則鎂作正極，鋁作負(fù)極。②銅鋁用導(dǎo)線連接插入稀硫酸中，鋁作負(fù)極，銅作正極；若插入濃硝酸中，鋁作正極，銅作負(fù)極。二、原電池原理的應(yīng)用活動(dòng)一、幾種常見(jiàn)的化學(xué)電源任務(wù)一、閱讀思考：閱讀教材P38頁(yè)內(nèi)容，思考一次電池、二次電池、燃料電池的概念和特點(diǎn)分別是什么？并完成表格內(nèi)容。任務(wù)二、討論交流：原電池原理在化學(xué)上有哪些應(yīng)用？活動(dòng)二、探究發(fā)展中的燃料電池任務(wù)一、閱讀思考：結(jié)合教材P39頁(yè)“科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)—發(fā)展中的燃料電池”內(nèi)容，思考燃料電池的概念是什么？有何優(yōu)點(diǎn)？任務(wù)二、討論交流：以氫氧燃料電池和甲烷燃料電池為例，思考如何書寫電極反應(yīng)式？注意：若某電極反應(yīng)式較難寫出時(shí)，可先寫出較易寫的電極反應(yīng)式，然后根據(jù)得失電子守恒，用總反應(yīng)式減去較易寫的電極反應(yīng)式，即可得出較難寫的電極反應(yīng)式。課堂練習(xí)課堂練習(xí)1．中國(guó)化學(xué)家研究出一種新型復(fù)合光催化劑()，能利用太陽(yáng)光高效分解水，原理如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是A．通過(guò)該催化反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能向化學(xué)能的轉(zhuǎn)化B．反應(yīng)Ⅰ中涉及到O－H鍵的斷裂和H－H、O－O鍵的形成C．反應(yīng)Ⅱ?yàn)?H2O22H2O+O2↑D．通常情況下水難以分解成H2和O2，是因?yàn)镠2O分子間作用力2．常溫下，用鐵片與稀硫酸反應(yīng)制取氫氣時(shí)，下列措施不能使氫氣生成速率加快的是A．滴加幾滴溶液 B．增大硫酸的濃度，用98%的濃硫酸C．對(duì)該反應(yīng)體系加熱 D．不用鐵片，改用鐵粉3．對(duì)如圖所示原電池裝置描述正確的是A．石墨電極作負(fù)極 B．鐵片上的反應(yīng)：Fe3e=Fe3+C．鐵電極附近溶液中氫離子濃度增大 D．電流由石墨電極通過(guò)導(dǎo)線流向鐵電極4．北京冬奧會(huì)秉承“綠色辦奧”的理念，首次使用氫能作為火炬燃料。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．火炬燃料的燃燒包含化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能的過(guò)程B．燃燒反應(yīng)中，反應(yīng)物的總能量一定高于生成物的總能量C．火炬使用氫能燃料，碳排放量為零D．需要加熱的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)5．高鐵酸鉀是高能電池的材料，某堿性高鐵酸鉀電池工作原理：，簡(jiǎn)易裝置如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式為B．放電時(shí)，電子由鐵極流出，經(jīng)外電路流向石墨極C．充電時(shí)，陰極區(qū)電解質(zhì)溶液pH升高D．充電時(shí)，每轉(zhuǎn)移電子時(shí)理論上生成6．下列關(guān)于能源的敘述錯(cuò)誤的是A．化石能源物質(zhì)內(nèi)部蘊(yùn)涵著大量的能量B．綠色植物進(jìn)行光合作用時(shí)，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能“貯存”起來(lái)C．物質(zhì)的化學(xué)能可以在不同的條件下轉(zhuǎn)化為熱能、電能被人類利用D．放熱反應(yīng)釋放能量，在常溫下就能發(fā)生7．有甲、乙兩位同學(xué)，他們一起做了水果電池的實(shí)驗(yàn)，測(cè)得的數(shù)據(jù)如下表：實(shí)驗(yàn)序號(hào)電極材料水果品種電極間距/cm電壓/mV1鋅銅菠蘿39002鋅鋁菠蘿36503鋅鋁蘋果3450下列敘述中不正確的是()A．實(shí)驗(yàn)1中鋅為負(fù)極，電子由鋅經(jīng)導(dǎo)線流向銅B．實(shí)驗(yàn)2中鋁為負(fù)極，鋁失去電子，電流由鋅經(jīng)導(dǎo)線流向鋁C．實(shí)驗(yàn)3中鋁為負(fù)極，電極反應(yīng)為Al－3e－=Al3＋D．水果電池的電壓只跟水果的品種有關(guān)8．“除氫氣外，烴、肼、甲醇、氨、煤氣等液體或氣體，均可作燃料電池的燃料”。已知肼燃燒時(shí)發(fā)生下列反應(yīng)，N2H4+O2N2+2H2O。以Pt為電極，以硫酸為電解質(zhì)溶液組成肼燃料電池，下列關(guān)于肼燃料電池的說(shuō)法中不正確的是

)A．肼是燃料電池的負(fù)極反應(yīng)物，O2是正極反應(yīng)物B．肼燃料電池的正極反應(yīng)為O2+2H2O+4e－=4OH－C．肼燃料電池的負(fù)極反應(yīng)為：N2H4—4e—=N2↑+4H+D．電池工作過(guò)程中H+向正極移動(dòng)，但H+物質(zhì)的量不變9．鋅銅原電池裝置如圖所示，下列說(shuō)法正確的是A．鋅電極上發(fā)生的反應(yīng)：Zn?2e=Zn2+B．電流從鋅片流向銅片C．鹽橋中K+向負(fù)極移動(dòng)D．銅電極上發(fā)生氧化反應(yīng)10．下列說(shuō)法正確的是A．化學(xué)反應(yīng)中的能量變化都表現(xiàn)為熱量的變化B．需要加熱才能發(fā)生的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)C．放熱反應(yīng)在常溫下一定很容易發(fā)生D．反應(yīng)是吸熱還是放熱必須看舊鍵斷裂時(shí)吸收的能量和新鍵形成時(shí)釋放的能量的大小11．如圖為某反應(yīng)分別在有和沒(méi)有催化劑條件下的能量變化示意圖，下列說(shuō)法不正確的是A．反應(yīng)過(guò)程b有催化劑參與B．該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，熱效應(yīng)等于ΔHC．有催化劑條件下，反應(yīng)的活化能等于E1＋E2D．反應(yīng)過(guò)程a需要外界供給能量才能持續(xù)進(jìn)行12．下列過(guò)程中存在放熱反應(yīng)的是A．碘升華 B．大理石加熱分解C．硫酸銅粉末遇水變成藍(lán)色晶體 D．濃硫酸溶于水13．在探究檸檬電池的工作原理時(shí)，某課外小組同學(xué)按如圖所示連接二極管和檸檬，二極管發(fā)光。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．銅片為正極 B．鋅片為負(fù)極C．檸檬電池將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 D．負(fù)極的電極反應(yīng)式為14．下圖為某鋅銅原電池示意圖，下列說(shuō)法正確的是A．鋅片為負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)B．電子由銅片通過(guò)導(dǎo)線流向鋅片C．反應(yīng)后，溶液的質(zhì)量增加D．正極的電極反應(yīng)式：15．研究物質(zhì)變化時(shí)，人們可以從不同的角度、不同的層面來(lái)認(rèn)識(shí)物質(zhì)變化時(shí)所引起的化學(xué)鍵及能量變化。據(jù)此判斷以下敘述中錯(cuò)誤的是A．金屬鈉與氯氣反應(yīng)生成氯化鈉后，其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性增強(qiáng)，體系的能量降低B．物質(zhì)燃燒可看成“儲(chǔ)存”在物質(zhì)內(nèi)部的能量(化學(xué)能)轉(zhuǎn)化為熱能釋放出來(lái)C．氮分子內(nèi)部存在著很強(qiáng)的共價(jià)鍵，故通常狀況下氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)很不活潑D．1mol硫酸與足量氫氧化鈉發(fā)生中和反應(yīng)生成水所釋放的熱量稱為中和熱。16．人們應(yīng)用原電池原理制作了多種電池,以滿足不同的需要。以下每小題中的電池廣泛使用于日常生活、生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)等方面,請(qǐng)根據(jù)題中提供的信息,完成下面題目。(1)鉛在蓄電池時(shí)發(fā)生的電池反應(yīng)式為放電，正極反應(yīng)式為。(2)溶液常用于腐蝕印刷電路銅板，發(fā)生反應(yīng):,若將此反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池，則被腐蝕銅的質(zhì)量為1.28g時(shí)，線路中轉(zhuǎn)移_摩爾電子。(3)將鋁片和銅片用連接，插入硝酸中，原電池，正極為（填入“銅”或“鋁”,下同）將其插件燒成原電池，將其作為答案。(4)鋰電池的體積小、性能好，是常用的一次電池。該電池反應(yīng)原理如圖所示,其中電解質(zhì)溶于混合有機(jī)溶劑中，通過(guò)電解質(zhì)遷移入晶格中，生成。①外電路的電子方向是由(填字母，下同)極流向極。②電池正極反應(yīng)式為。③可與KOH和在高溫下反應(yīng)，生成，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為。17．依據(jù)事實(shí)，回答下列問(wèn)題。（1）在25℃、101kPa時(shí)，1.0gC8H18(l，辛烷)燃燒生成CO2(g)和H2O(l)，放出48.40kJ的熱量，則C8H18(l)的燃燒熱為kJ/mol。（2）已知N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)；ΔH=+67.7kJ/mol，N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)；ΔH=534kJ/mol，根據(jù)蓋斯定律寫出肼(N2H4)與NO2完全反應(yīng)生成氮?dú)夂蜌鈶B(tài)水的熱化學(xué)方程式。（3）某反應(yīng)過(guò)程中的能量變化如圖所示，則該反應(yīng)是（填“放熱”或“吸熱”）反應(yīng)，判斷依據(jù)是。（4）已知：2NH3(g)+3Cl2(g)=N2(g)+6HCl(g)

ΔH=–462kJ?mol1，則斷開1molH–N鍵與斷開1molH–Cl鍵所需能量相差約為kJ。18．分別按如圖甲、乙所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，圖中兩個(gè)燒杯里的溶液為同濃度的稀硫酸，乙中?為電流表。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)以下敘述中，正確的是(填字母)。A．甲中鋅片是負(fù)極，乙中銅片是正極B．兩燒杯中銅片表面均有氣泡產(chǎn)生C．乙溶液中向銅片方向移動(dòng)D．產(chǎn)生氣泡的速度甲中比乙中慢E．乙的外電路中電流方向Cu→Zn(2)乙中變化過(guò)程中能量轉(zhuǎn)化的主要形式：。(3)在乙實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)發(fā)現(xiàn)不僅在銅片上有氣泡產(chǎn)生，而且在鋅片上也產(chǎn)生了氣體，分析原因可能是：。(4)在乙實(shí)驗(yàn)中，如果把硫酸換成硫酸銅溶液，請(qǐng)寫出電極反應(yīng)式及總反應(yīng)離子方程式：正極：，負(fù)極：，總反應(yīng)：。當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.5mol電子時(shí)，消耗負(fù)極材料的質(zhì)量為：g19．圖為某化學(xué)興趣小組探究不同條件下化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。請(qǐng)根據(jù)原電池原理回答問(wèn)題：(1)若電極a為Zn、電極b為Cu、電解質(zhì)溶液為稀硫酸，該裝置工作時(shí)，SO向極(填a或b)移動(dòng)，正極的電極反應(yīng)式為。(2)若電極a為Fe、電極b為Ag、電解質(zhì)溶液為硝酸銀，該原電池工作時(shí)，原電池的負(fù)極材料為