第1课时 化学反应的速率
素养要求
1.能从微观视角理解化学反应速率的影响因素；
2．学会“变量控制”的科学方法，增强证据推理意识；
3．了解化学反应速率及其影响因素与生活密切相关，对化工生产有重要现实意义。
一、化学反应速率
1．表示法
化学反应速率通常用单位时间内____________的减少或____________的增大来表示(取____值)。
2．公式
v(A)＝式中的Δt表示________________，
Δc表示______________________________________。
提醒 一个确定的化学反应涉及反应物、生成物等多种物质，因而定量表示化学反应速率时，必须指明是用哪一种反应物或生成物来表示的。
3．单位
浓度常以________为单位，时间常以________为单位，化学反应速率的单位相应为____________或________。
提醒 要注意单位的书写形式，小括号不能省略，也可写为mol·L－1·min－1或mol·L－1·s－1。
4．规律
对于同一反应，用不同的物质来表示反应速率，其比值一定等于化学方程式中相应的________________________________________________________________________。
如对于反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝________________________________________________________________________。
提醒 化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的物理量，同一化学反应用不同的物质来表示化学反应速率时，其数值可以不同，但这些数值所表示的意义相同。
【学而思】
1.(1)对于反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)，能否用C和H2O来表示该反应的化学反应速率？
(2)反应CO2(g)＋C(s)2CO(g)中，用CO2(g)、CO(g)表示同一时间段的化学反应速率的数值是否相等？它们之间有什么关系？表示的意义是否相同？
2．对于反应3A(g)＋B(g)===2C(g)＋2D(g)，在不同条件下，用A、B表示的反应速率分别为条件①v(A)＝0.6 mol·L－1·min－1；条件②v(B)＝(0.45 mol·L－1·min－1)；则该反应在条件①的速率比条件②的速率快吗？
二、影响化学反应速率的因素
1．温度对化学反应速率影响的探究
实验 试管中均为2～3 mL相同浓度的滴有FeCl3溶液的H2O2溶液
实验现象 ①产生气泡速率______ ②产生气泡速率______ ③产生气泡速率______
实验结论 对于反应2H2O2催化剂2H2O＋O2↑来说，温度越高，H2O2的分解速率越______
2.反应物浓度的影响
实验操作
实验现象 ____________________________________________
实验结论 ____________________________________________
3.催化剂对化学反应速率影响的探究
实验
实验现象 ①有______气泡出现 ②产生____气泡 ③产生______气泡
实验结论 MnO2、FeCl3可以使H2O2的分解速率______
提醒 无论是放热反应还是吸热反应，升温都能加快化学反应速率，不能认为升温只会加快吸热反应的反应速率。温度对反应速率的影响与反应物的状态无关。
4．影响化学反应速率的其他因素
除________外，还有________、反应物的______、固体__________、压强、溶剂、光照等许多因素。人们可以通过这些因素来调控化学反应速率。
提醒 对于有气体参加的化学反应，在其他条件相同时，增大反应体系的压强，化学反应速率增大，减小反应体系的压强，化学反应速率减小。
【学而思】
1.下列措施或事实中，分别利用或体现了哪些影响反应速率的因素？
(1)氮气与氢气反应生成氨气需加压。____________
(2)H2O2分解需加MnO2。____________
(3)集气瓶中有H2和Cl2的混合气体，在瓶外点燃镁条时发生爆炸。____________
(4)同浓度、同体积的盐酸中放入同样大小的锌粒和镁块，产生气体有快有慢。____________
2.
在一密闭容器中充入1 mol H2和1 mol I2，压强为p(Pa)，并在一定温度下使其发生反应：
H2(g)＋I2(g) 2HI(g)。该密闭容器有一个可移动的活塞(如图所示)。向下压缩活塞，容器内气体压强如何变化？气体浓度如何变化？反应速率如何变化？
3．合成氨的反应中，保持容器的容积不变，向其中充入氦气(He)，反应速率如何变化？如果保持容器内气体压强不变，向其中充入氦气(He)，反应速率如何变化？
[即时练]
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)由v＝计算平均速率，用反应物表示为正值，用生成物表示为负值。( )
(2)同一化学反应，相同条件下用不同物质表示的反应速率，其数值可能不同，但表示的意义相同。( )
(3)化学反应速率为0.8 mol·L－1·s－1是指1 s时某物质的浓度为0.8 mol·L－1。( )
(4)升温时不论吸热反应还是放热反应，反应速率都增大。( )
(5)一定量的锌与过量的稀硫酸反应制取氢气，为减慢反应速率而又不影响生成H2的量，可向其中加入KNO3溶液。( )
(6)碳酸钙与盐酸反应的过程中，再增加CaCO3固体，反应速率不变，但把CaCO3固体粉碎，可以加快反应速率。( )
2．下列关于化学反应速率的说法中，正确的是( )
A．化学反应速率是指一定时间内任何一种反应物物质的量的减少或任何一种生成物物质的量的增加
B．化学反应速率为0.8 mol·L－1·s－1是指1 s时某物质的浓度为0.8 mol·L－1
C．根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢
D．对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显
3．在某一化学反应中，反应物A的浓度在10 s内从0.8 mol·L－1变为0.2 mol·L－1，则在这10 s内A的化学反应速率为( )
A．0.02 mol·L－1
B．0.02 mol·L－1·s－1
C．0.06 mol·L－1·s－1
D．0.06 mol·L－1·min－1
4．下列各组化学反应，反应速率最快的是( )
选项 反应物 反应物浓度 反应温度
A H2和F2 均为0.02 mol·L－1 5 ℃
B H2和Br2 均为1 mol·L－1 200 ℃
C H2和Cl2 均为1 mol·L－1 100 ℃
D H2和N2 均为4 mol·L－1 300 ℃
5.H2O2可用于羊毛、生丝、纸浆等的漂白。5% H2O2溶液在常温下分解速率很慢，为了加快H2O2分解，改变某一条件，下列装置与改变的条件相对应的是( )
A．甲—温度、乙—浓度、丙—催化剂
B．甲—浓度、乙—催化剂、丙—温度
C．甲—催化剂、乙—温度、丙—浓度
D．甲—温度、乙—催化剂、丙—浓度
6．在下列事实中，各是什么因素影响了化学反应速率。
(1)集气瓶中H2和Cl2的混合气体，在瓶外点燃镁条时发生爆炸：_________________________________。
(2)黄铁矿煅烧时要粉碎成碎粒：_______________________________。
(3)熔化的KClO3放出气泡很慢，撒入少量MnO2，则很快产生气体：_________________________________。
(4)同浓度、同体积的盐酸放入同样大小的锌粒和镁条，产生气体有快有慢：___________________________________。
(5)同样大小的石灰石分别与0.1 mol·L－1盐酸和(1 mol·L^(-1))盐酸反应，速率不同：________________________________________。
(6)夏天食品容易变质，而冬天不易发生该现象：______________________。
目标1 化学反应速率的判断与计算
例1. 反应4A(s)＋3B(g)===2C(g)＋D(g)，经2 min，B的浓度减少0.6 mol·L－1。对此反应速率的表示正确的是( )
A．用A表示的反应速率是0.4 mol·L－1·min－1
B．分别用B、C、D表示反应速率，其比值是3∶2∶1
C．在2 min末的反应速率，用B表示是0.3 mol·L－1·min－1
D.在2 min内的反应速率，用C表示是0.3 mol·L－1·min－1
例2. 反应：3A(g)＋B(g)===2C(g)＋2D(g)，在不同条件下，用不同物质表示其反应速率，分别为
①v(A)＝0.6 mol·L－1·min－1；
②v(B)＝0.45 mol·L－1·min－1；
③v(C)＝0.015 mol·L－1·min－1；
④v(D)＝0.45 mol·L－1·min－1
则此反应在不同条件下进行最快的是( )
A．① B．② C．③ D．④
关键能力
1.化学反应速率的计算方法
(1)定义式法：利用公式v＝计算化学反应速率，亦可利用该公式计算浓度变化量或时间。
(2)关系式法：同一反应中，化学反应速率之比＝物质的量浓度变化量之比＝物质的量变化量之比＝化学计量数之比。
2．反应速率大小比较的两种方法
(1)定性比较法
通过明显的实验现象(如反应的剧烈程度、产生气泡或沉淀的快慢等)或分析化学反应发生的条件(温度、浓度、压强、催化剂等)来定性判断化学反应的快慢。
(2)定量比较法
对同一化学反应，用不同物质表示化学反应速率时，数值可能不同。比较时应统一单位。
①归一法：根据用不同物质表示的化学反应速率之比等于化学方程式中化学计量数之比，将用不同物质表示的化学反应速率换算为用同一种物质表示的化学反应速率，最后依据数值大小进行比较。
②比值法：可通过比较用某一物质表示的化学反应速率与其对应的化学计量数的比值进行判断，比值大的化学反应速率快。如对于反应：aA(g)＋bB(g)===cC(g)＋dD(g)，若>，则用A表示的反应速率快。
归纳 化学反应速率的几个要点
(1)在同一化学反应里，用不同的物质表示的反应速率可能不同，但意义相同，故描述反应速率时必须指明具体的物质。
(2)固体或纯液体的浓度视为常数，因此不用固体或纯液体表示化学反应速率。
(3)化学反应速率是一段时间内的平均反应速率，而不是某一时刻的瞬时速率。
[对点练]
1．对于化学反应3W(g)＋2X(g)===4Y(g)＋3Z(g)，下列反应速率关系中正确的是( )
A．v(W)＝3v(Z) B．2v(X)＝3v(Z)
C．2v(X)＝v(Y) D．3v(W)＝2v(X)
2．在2 L的密闭容器中有如下图所示的反应。
看图按要求回答下列问题：
(1)图中，反应物：Ⅰ是________，Ⅱ是________。
(2)写出反应的方程式：
Ⅰ________________________________________________________________________，
Ⅱ________________________________________________________________________。
(3)在图Ⅱ中，以0～10 s内的平均反应速率计算，t＝6 s时A的浓度是________mol·L－1。
[示例] 在一定条件下，向2 L密闭容器中充入2 mol N2和4 mol H2发生反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，10 min时测定生成NH3 1 mol，则用N2、H2、NH3表示的平均反应速率分别为多少？三者之比为多少？
目标2 影响化学反应速率的因素与分析
例3. 控制变量法是科学研究的重要方法。相同质量的Fe与足量稀硫酸分别在下列条件下发生反应，其中化学反应速率最大的是( )
选项 硫酸浓度 反应温度 铁的状态
A 0.5 mol·L－1 20℃ 块状
B 0.5 mol·L－1 20℃ 粉末状
C 1 mol·L－1 35℃ 块状
D 2 mol·L－1 35℃ 粉末状
拓展 变量控制
科学研究中，对于多因素(多变量)的问题，常常采用只改变其中的某一个因素，控制其他因素不变的研究方法，使多因素的问题变成几个单因素的问题，分别加以研究，最后再将几个单因素问题的研究结果加以综合。这种变量控制的方法是科学探究中常用的方法。
关键能力
影响化学反应速率的因素
特别提示 三点注意
(1)固体表面积：固体颗粒越小，其单位质量的表面积越大，与其他反应物的接触面积越大，化学反应速率越大。
(2)反应物状态：一般来说，配成溶液或反应物是气体，都能增大反应物之间的接触面积，有利于增大反应速率。
(3)形成原电池，可以增大氧化还原反应的反应速率。
[对点练]
3．下列各组反应(表中物质均为反应物)，在反应刚开始时，放出H2的速率最大的是( )
4.
把镁条投入盛有盐酸的敞口容器中，产生氢气的速率变化曲线如图所示。下列因素中，影响该反应速率的是( )
①盐酸的浓度 ②镁条的表面积 ③溶液的温度
④Cl－的浓度
A．①④ B．③④
C．①③ D．②③
第二节 化学反应的速率与限度
第1课时 化学反应的速率
知识基础
一、
1．反应物浓度 生成物浓度 正
2．某段时间间隔 该段时间内的反应物或生成物的浓度的变化
3．mol/L min(分)或s(秒) mol/(L·min) mol/(L·s)
4．化学计量数之比 m∶n∶p∶q
【学而思】
1．(1)提示：该反应的化学反应速率不能用C(s)表示，可以用H2O(g)表示，固体或纯液体的浓度可视为常数，因此不用固体或纯液体表示化学反应速率。若反应中水为气体，可以用来表示反应速率，若水为液体，则不能用水表示反应速率。
(2)提示：数值不相等，速率之比为1∶2(即化学计量数之比)，但表示的意义相同。
2．提示：同一个化学反应，用不同物质表示其反应速率时，数值可能不同，所以比较同一个化学反应的反应速率的相对大小时，不能直接比较数值大小，应先转化为同一物质、同一单位，然后再比较其数值大小，数值越大表明反应速率越快。将条件①的速率换算成用B表示的速率为v(B)＝，即条件②的速率比条件①的速率快。
二、
1．最慢 较快 最快 快
2．不加水的试管中产生气泡的速率更快 浓度越大反应速率越快
3．少量 大量 大量 加快
4．温度和催化剂 反应物浓度 状态 表面积
【学而思】
1．(1)压强 (2)催化剂 (3)光 (4)反应物本身的性质
2．提示：向下压缩活塞，气体压强增大，浓度增大，化学反应速率加快。
3．提示：保持容器的容积不变，充入氦气，尽管压强增大，但反应物浓度不变，反应速率不变；保持容器内气体压强不变，充入氦气，尽管压强不变，但容器的体积增大，反应物浓度减小，反应速率减小。
[即时练]
1．答案：(1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)× (6)√
2．解析：化学反应速率一般以某物质单位时间内的浓度(mol·L－1)变化量来表示，A错误；反应速率为0.8 mol·L－1·s－1表示1 s内某物质的浓度平均变化了0.8 mol·L－1，而不是1 s 时的实际浓度，B错误；反应速率越大，反应越快，反应速率越小，反应越慢，C正确；反应速率的快慢有时不一定能察觉，如酸碱中和反应瞬间就能完成，但几乎没有明显现象发生，D错误。
答案：C
3．解析：10 s内A的化学反应速率为(0.8 mol·L－1－0.2 mol·L－1)÷10 s＝0.06 mol·L－1·s－1。
答案：C
4．解析：对于不同的化学反应，反应物本身的化学性质是反应速率快慢的决定性因素，题中F2的氧化性最强，与H2反应的速率最快。
答案：A
5．解析：由题图可知，甲与常温下5% H2O2溶液的试管装置相比，在60 ℃的热水浴中反应速率快，则改变的条件是温度；乙与常温下5% H2O2溶液的试管装置相比，用10%的过氧化氢溶液反应速率快，则改变的条件是浓度；丙与常温下5% H2O2溶液的试管装置相比，加了催化剂氯化铁，则改变的条件是催化剂，所以装置与改变的条件相对应的是甲—温度、乙—浓度、丙—催化剂。
答案：A
6．答案：(1)光 (2)反应物的接触面积 (3)催化剂
(4)反应物本身的性质 (5)反应物的浓度 (6)反应温度
核心素养
[例1] 解析：化学反应速率不能用固体或纯液体的物质的量浓度变化来表示，故A错误；同一反应用不同的物质表示化学反应速率，速率之比等于化学计量数之比，B正确；化学反应速率是平均速率而不是瞬时速率，C错误；利用v＝计算可知D错误。
答案：B
[例2] 解析：化学反应速率之比等于化学反应方程式中的化学计量数之比，即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝3∶1∶2∶2，则用A表示的化学反应速率分别为①v(A)＝0.6 mol·L－1·min－1；②中v(A)＝3v(B)＝0.45 mol·L－1·min－1×3＝1.35 mol·L－1·min－1；③中v(A)＝v(C)＝×0.015 mol·L－1·min－1＝0.022 5 mol·L－1·min－1；④中v(A)＝v(D)＝×0.45 mol·L－1·min－1＝，所以在不同条件下，进行最快的是②，B正确。
答案：B
[对点练]
1．解析：化学反应速率之比等于化学方程式的化学计量数之比，则v(W)＝v(Z)，3v(X)＝2v(Z)，2v(X)＝v(Y)，2v(W)＝3v(X)。
答案：C
2．解析：在图Ⅰ和图Ⅱ中，都是A的浓度随反应的进行不断减少至不变，B、C的浓度随反应的进行不断增多至不变，所以A为反应物，B、C为生成物。不同的是图Ⅰ中A的最终浓度为0，图Ⅱ中A的最终浓度不为0，所以图Ⅰ中的反应是不可逆反应，图Ⅱ中的反应是可逆反应。图Ⅱ中，10 s内，Δc(A)＝1.2 mol·L－1－0.8 mol·L－1＝0.4 mol·L－1，所以6 s内Δc(A)＝6 s×＝，此时c(A)＝1.2 mol·L－1－0.24 mol·L－1＝。
答案：(1)A A (2)3A===2B＋C A B＋2C (3)0.96
[示例] 答案：
N2(g) ＋ 3H2(g) 2NH3(g)
n(始)(mol) 2 4 0
Δn(mol) 0.5 1.5 1
n(10 min时)(mol) 1.5 2.5 1
所以v(N2)＝＝0.025 mol·L－1·min－1
v(H2)＝＝0.075 mol·L－1·min－1
v(NH3)＝＝0.05 mol·L－1·min－1
v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)＝1∶3∶2。
[例3] 解析：温度越高，反应速率越快，C和D的温度均为35℃，且D中硫酸的浓度最大可以加快反应速率，Fe为粉末状，能增大与稀硫酸的接触面积，同样可加快反应速率，则D中反应速率最快。
答案：D
[对点练]
3．解析：影响反应速率的内因是反应物本身的性质，外因是反应条件，C速率最小。Mg与HNO3不会产生氢气，B、D只比较c(H＋)即可，而盐酸为一元强酸，硫酸为二元强酸，因此相同浓度的盐酸与硫酸中，硫酸的c(H＋)大于盐酸，D符合题意。
答案：D
4．解析：镁与盐酸反应的离子方程式为Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑，与H＋有关，与Cl－无关。在镁与盐酸的反应中，刚开始时H＋的浓度最大，反应速率应最大，但由于此反应为放热反应，温度升高，化学反应速率还会增大，随着化学反应的进行，H＋浓度逐渐减小，化学反应速率又逐渐减慢。
答案：C第2课时 化学反应的限度 化学反应条件的控制
素养要求
1.了解可逆反应的含义，知道可逆反应在一定条件下能达到化学平衡。
2．体会从限度和快慢两个方面去认识和调控化学反应的重要性。
3．认识化学变化是有条件的，学习运用变量控制方法研究化学反应，了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用。
一、化学反应的限度
1．可逆反应
(1)定义：在同一条件下________和________均能进行的化学反应。
(2)特点
在________，正向反应(反应物→生成物)和逆向反应(生成物→反应物)________。
例如：SO2和H2O反应的化学方程式为________________________。
特别提示 可逆反应的特点及表示方法
(1)双向性——正反应和逆反应发生的条件相同。
(2)双同性——正反应和逆反应在同一条件下同时进行。
(3)共存性——不管反应时间长短，反应物总有剩余，最终反应物与生成物共存。
(4)表示方法
书写可逆反应的化学方程式时不用“===”而用“ ”。
2．化学平衡状态
(1)化学平衡的建立
在一定条件下，向反应容器中加入N2和H2发生反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)。
项目 浓度 速率变化 v正、v逆关系
开始 反应物浓度______ v正______ v正______v逆
生成物浓度______ v逆______
变化 反应物浓度______ v正______ v正______v逆
生成物浓度______ v逆______
平衡 反应物浓度______ v正______ v正______v逆
生成物浓度______ v正______
(2)化学平衡建立过程中的速率—时间(v t)图像如图所示。
(3)化学平衡和限度
①化学平衡状态：在一定条件下，________反应进行到一定程度时，____________与____________相等，____________________________都不再改变，达到一种表面静止的状态，简称化学平衡。
②化学反应的限度：化学平衡状态是可逆反应在一定条件下所能达到或完成的____________。
提醒 关于化学平衡状态的四个要点
(1)前提：“一定条件\”，即正、逆反应必须在同一反应条件(如温度、压强等)下进行。
(2)使用范围：“可逆反应\”，反应不能进行到底，反应物和生成物同时存在于同一反应体系中。
(3)微观实质：正、逆反应速率相等。
(4)宏观特征：各组分的浓度保持不变。
【学而思】
1.(1)已知2SO2＋O22SO3，则在催化剂、加热条件下，将2 mol SO2和1 mol O2充入密闭容器中进行反应，最终能否生成2 mol SO3
(2)可逆反应进行一定时间后，各组分的浓度相等或正好等于化学计量数之比时，可逆反应是否达到平衡？
2．(1)恒容密闭容器中的可逆反应2NO2(g) 2NO(g)＋O2(g)，单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO，能否说明该反应已达到平衡状态？若混合气体的颜色不再改变，能否说明？请说明理由。
(2)恒容密闭容器中，通入1 mol CO2和3 mol H2发生反应CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)，体系中＝，且保持不变，能否说明该反应已达到平衡状态？若混合气体的平均相对分子质量不变，能否说明？请说明理由。
(3)在温度和体积一定时，发生反应2HI(g) H2(g)＋I2(g)，容器内压强不再变化，能否说明该反应已达到平衡状态，请说明理由。
二、化学反应条件的控制
1．条件控制的意义
2．条件控制在工业合成氨中的应用
(1)化学理论：________温、________压时有利于提高氨的产率。
(2)工业实际：
①温度——温度低，氨的产率高，反应速率小，达到化学平衡所需时间长，生产成本高，工业上通常选择在____________下进行。
②压强——压强越大，氨的产率越高，对动力和生产设备的要求也越高，采用的压强通常为____________。
特别提示 控制反应条件的两个角度及方法
(1)控制化学反应速率
通过改变温度、浓度、压强、催化剂、固体的接触面积等影响化学反应速率的条件，使反应速率达到预想值。
(2)控制化学反应的限度
通过改变温度、浓度、压强等影响平衡状态的条件，使可逆反应达到预想限度。
注意：在实施上述两项“控制”时，还要考虑到使“速率”和“限度”的综合效果最佳，不能片面追求某一方面最佳。
【学而思】
1.高炉炼铁时，实际消耗的焦炭远高于理论计算量，为什么？
2．以下是2SO2＋O22SO3在不同条件下达到平衡状态时SO2的转化率。
从以上数据分析，要实现SO2转化率为93.5%，需控制的反应条件是什么？提高该化学反应限度的途径有哪些？
[即时练]
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)任何可逆反应都有一定的限度。( )
(2)化学反应达到限度时，正、逆反应速率相等。( )
(3)化学反应的限度与时间的长短无关。( )
(4)化学反应的限度是不可改变的。( )
(5)化学平衡的建立与反应条件密切相关。( )
(6)达到化学平衡状态时，化学反应即停止。( )
2．下列说法正确的是( )
A．H2可燃烧生成水，水可电解生成H2，上述两个反应互为可逆反应
B．用含18O的氧气氧化不含18O的SO2时，反应一段时间后，SO2中也会含有18O
C．可逆反应的反应物在一定的条件下也能完全反应
D．可逆反应不可能有能量变化
3．下列说法中不正确的是( )
A．一个可逆反应达到平衡状态，就是这个反应在该条件下所能达到的限度
B．当一个可逆反应达到平衡状态时，这个反应的正反应速率和逆反应速率相等
C．可以通过控制反应条件，使2 mol SO2与1 mol O2反应生成2 mol SO3
D．化学反应的限度可以通过改变条件来改变
4．化学反应限度的调控在工业生产和环保技术等方面得到了广泛的应用。如果设法提高化学反应的限度，下面说法中错误的是( )
A．能够节约原料和能源
B．能够提高产品的产量
C．能够提高经济效益
D．能够提高化学反应速率
5．对于工业合成氨反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，以下分析不正确的是( )
A．可以通过改变温度、压强控制合成氨的反应限度
B．高压比常压条件更有利于合成氨的反应，提高氨气的产率
C．500 ℃左右比室温更有利于合成氨的反应，提高氨气的产率
D．合成氨工业采用高压，不仅能提高转化率，还能缩短到达平衡的时间
6．某温度下，在2 L密闭容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。
(1)由图中数据分析，该反应的化学方程式为____________________。
(2)反应开始至2 min，Z的平均反应速率为________________。
(3)判断第5 min时反应是否达到平衡？________(填“是”或“否”)；第5 min时，Z的生成速率________Z的消耗速率(填“大于”“小于”或“等于”)。
目标1 化学平衡的建立——化学反应的限度
例1. 如图所示为可逆反应X2＋3Y2 2Z2在反应过程中的反应速率v(mol·L－1·min－1)随时间t(min)变化的关系曲线，下列叙述正确的是( )
A．t1 min时，只有正反应在进行
B．t1 min时，反应达到平衡状态
C．t2～t3 min，反应不再进行
D．t2～t3 min，各物质的浓度不再发生变化
关键能力
一、化学平衡的建立过程
1．速率变化
2．图像表示
二、化学平衡状态的特征
1．本质(动态特征)：v正＝v逆≠0
(1)同种物质：同一物质的生成速率等于其消耗速率；
(2)不同物质必需标明是“异向”的反应速率关系，如反应aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)，＝时，反应达到平衡状态。
2．表现(静态特征)：各种“量”不变
(1)各物质的质量、物质的量、浓度不变。
(2)各物质的百分含量(物质的量分数、质量分数、体积分数)不变。
(3)温度、压强(化学方程式两边气体体积不相等的反应)或颜色(某组分有颜色)不变。
[对点练]
1．对于化学反应的限度的叙述，错误的是( )
A．任何可逆反应都有一定的限度
B．化学反应达到限度时，正、逆反应速率相等
C．化学反应的限度与时间的长短无关
D．化学反应的限度是不可改变的
2．在已达到平衡的可逆反应2SO2＋O22SO3中，充入由18O组成的氧气一段时间后，18O存在于下列物质中的( )
A．多余的氧气中
B．生成的三氧化硫中
C．氧气和二氧化硫中
D．二氧化硫、氧气和三氧化硫中
3．哈伯因发明了由氮气和氢气合成氨气的方法而获得1918年诺贝尔化学奖。现向一密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2，在一定条件下使该反应发生。下列说法正确的是( )
A．达到化学平衡时，N2将完全转化为NH3
B．达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量浓度一定相等
C．达到化学平衡时，正反应和逆反应的速率都为0
D．达到化学平衡时，3v正(N2)＝v逆(H2)
目标2 化学平衡状态的判断
例2. 在一定温度下，反应H2(g)＋I2(g) 2HI(g)达到化学平衡状态的标志是( )
A．单位时间内生成n mol H2，同时就有n mol HI生成
B．单位时间内有n mol H2生成，同时就有n mol I2生成
C.容器内气体的总压强不随时间的变化而变化
D．1个H—H键断裂的同时，有2个H—I键断裂
特别提示 判断化学平衡状态的技巧
判断平衡状态，技巧是“正逆相等、变量不变”。
(1)“正逆相等”：若是同一物质，正、逆反应速率相等；若是不同物质，正、逆反应速率之比等于化学计量数之比。
(2)“变量不变”：变量即平衡前是一直变化的物理量，当这个变量不再发生改变时，可以判断反应达到平衡状态。
关键能力
化学平衡状态的判断标志
1．直接标志
(1)v正＝v逆
①同一种物质的生成速率等于消耗速率；
②在化学方程式同一边的不同物质的生成速率与消耗速率之比都等于化学计量数之比；
③在化学方程式两边的不同物质的生成(或消耗)速率之比等于化学计量数之比。
(2)各组分的浓度保持一定
①各组分的浓度不随时间的改变而改变；
②各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数不随时间的改变而改变。
2．间接标志
(1)反应体系中的总压强不随时间的改变而变化(适用于反应前后气体体积不等的反应)。
(2)对于反应混合物中存在有颜色变化的物质的可逆反应，若体系中颜色不再改变，则反应达到平衡状态。
(3)全是气体参加的反应前后化学计量数改变的可逆反应，平均相对分子质量保持不变。
(4)对同一物质而言，断裂化学键的物质的量与形成化学键的物质的量相等。
提醒 化学平衡状态判断的“两种误区”
(1)各组分的浓度相等证明反应达到平衡状态。
(2)各组分的分子数之比等于化学计量数之比证明反应达到平衡状态。
反应达到化学平衡状态时，各组分的浓度保持不变，但不一定相等，也不一定等于化学计量数之比。
[对点练]
4．可逆反应2NO2 2NO＋O2在体积固定的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是( )
①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2
②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO
③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态
④混合气体的颜色不再改变的状态
⑤混合气体的密度不再改变的状态
⑥混合气体的压强不再改变的状态
⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
A．①④⑥⑦ B．②③⑤⑦
C．①③④⑤ D．全部
5．对于可逆反应M＋N Q达到平衡状态时，下列说法正确的是( )
A．M、N、Q三种物质的浓度一定相等
B．M、N全部变成了Q
C．反应物和生成物的浓度都保持不变
D．反应已经停止
第2课时 化学反应的限度 化学反应条件的控制
知识基础
一、
1．(1)正反应方向 逆反应方向 (2)同一条件下 同时进行 SO2＋H2O H2SO3
2．(1)最大 最大 最小 最小 > 减小 减小 增大 增大 > 不变 不变 不变 不变 ＝
(3)可逆 正反应速率 逆反应速率 反应物的浓度和生成物的浓度 最大程度
【学而思】
1．(1)提示：不能。可逆反应中，正反应和逆反应同时进行，均不能进行到底。即在可逆反应体系中，反应物和生成物共存，所以2 mol SO2和1 mol O2不可能完全转化为SO3，最终生成的SO3的物质的量肯定小于2 mol。
(2)提示：不一定。可逆反应达到平衡时，各组分的浓度保持不变，不一定相等，也不一定等于化学计量数之比。
2．(1)提示：单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO，其中描述的都是正反应方向的速率，不能说明反应是否处于平衡状态。混合气体的颜色不变，即c(NO2)保持不变，能说明反应处于平衡状态。
(2)提示：是不变量，不能说明反应是否达到平衡。因反应前后的气体物质的量不同，混合气体的平均相对分子质量不变，表明反应已达到平衡状态。
(3)提示：不能。在该反应中，反应前后的气体的总物质的量不变，反应无论是否达到化学平衡，反应容器内压强都不随时间变化。
二、
1．(1)速率 利用率 (2)速率 副反应 有害物质
2．(1)低 高 (2)400 ℃～500 ℃ 10 MPa～30 MPa
【学而思】
1．提示：高炉中发生的反应CO2＋C 2CO为可逆反应，不能完全反应。CO与Fe2O3反应也不能完全转化为Fe和CO2。
2．提示：500 ℃、0.1 MPa。由表可知，要提高反应限度，可以采取增大压强或在一定范围内降低温度等方法。
[即时练]
1．答案：(1)√ (2)√ (3)√ (4)× (5)√ (6)×
2．答案：B
3．解析：对于可逆反应，达到平衡状态时，正、逆反应速率相等，反应物的转化率最大，A、B正确；2SO2＋O2 2SO3是可逆反应，无论怎样控制条件，反应物的转化率都不可能达到100%，即2 mol SO2与1 mol O2反应，不会生成2 mol SO3，C错误；化学反应的限度可通过改变条件，如温度、压强等来改变，D正确。
答案：C
4．解析：提高化学反应的限度，可使更多的反应物转化为生成物，提高产品的产量，提高原料的利用率，但不一定提高化学反应速率。
答案：D
5．解析：可以改变外界条件控制化学反应的限度，A正确；压强越大，氨的产率越高，B正确；合成氨的生产在温度较低时，氨的产率较高，C错误；压强越大，氨的产率越高，反应物的转化率越高，同时，压强越高，化学反应速率越快，达到平衡的时间越短，D正确。
答案：C
6．解析：由题图可知，2 min后各物质的物质的量都不再发生改变且均不为0，说明该反应是可逆反应。(1)书写反应的化学方程式，关键是确定反应物、生成物以及化学方程式中各物质的化学计量数。一般反应物的物质的量随反应的进行不断减小，生成物的物质的量随反应的进行不断增加，由题图可知，X、Y为反应物，Z为生成物。结合图示中2 min内X、Y、Z物质的量的变化量可知，Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(Z)＝(1.0－0.7)mol∶(1.0－0.9) mol∶(0.2－0)mol ＝3∶1∶2，故该反应的化学方程式中X、Y、Z的化学计量数之比为3∶1∶2。(2)欲求Z物质在2 min内的平均反应速率，可先求出Z的物质的量浓度的变化量，再根据反应速率的计算式v＝求解。(3)第5 min时，各物质的物质的量不变，说明反应达到平衡状态，此时v正＝v逆。
答案：(1)3X＋Y 2Z (2)0.05 mol·L－1·min－1
(3)是 等于
核心素养
[例1] 解析：从题图可知，t1 min时，正、逆反应同时进行，A错误；t2 min时，反应达到平衡状态，B错误；平衡状态为动态平衡，C错误；反应达到平衡状态后，各物质的浓度不再发生变化，D正确。
答案：D
[对点练]
1．解析：任何可逆反应都有一定的限度，当反应达到限度时，反应达到化学平衡，此时v(正)＝v(逆)。对同一个达到化学平衡的可逆反应，当外界条件不变时，反应的限度不变，与时间长短无关，但当外界条件发生改变，引起v(正)与v(逆)不相等时，化学平衡被破坏，化学反应的限度也会发生改变。
答案：D
2．解析：该反应为可逆反应，18O的加入定会与SO2结合生成含18O的SO3，同时含18O的SO3又会分解得到SO2和O2，使SO2、O2中也含有18O，因此18O存在于SO2、O2、SO3这三种物质中。
答案：D
3．答案：D
[例2] 解析：生成H2是逆反应，生成HI是正反应，根据化学方程式中的化学计量数关系，如果正、逆反应速率相等，则生成n mol H2的同时应有2n mol HI生成，A错误；生成H2和生成I2均是逆反应，没有说明正反应速率，且不管平衡是否建立，只要反应进行，生成H2和I2的物质的量之比始终为1∶1，B错误；该反应前后气体总的物质的量保持不变，在其他条件一定时，反应从开始到反应达到平衡状态时，压强就一直保持不变，故气体总的压强不变不能说明反应已经达到平衡状态，C错误；断裂H—H键是正反应，断裂H—I键是逆反应，根据化学方程式的化学计量数关系，断裂1个H—H键的同时，有2个H—I键断裂，其正反应速率等于逆反应速率，D正确。
答案：D
[对点练]
4．解析：①中单位时间内生成n mol O2的同时必消耗2n mol NO2，知v正＝v逆，所以①能说明达到平衡状态；②所描述的都是指正反应方向的速率，无法判断；③无论反应是否达到平衡状态，物质的反应速率之比都等于化学方程式中物质的化学计量数之比；④有色气体的颜色不变能够说明反应达到了化学平衡状态；因为容器体积固定，密度是一个常数，所以⑤不能说明；该反应是一个反应前后气体体积不等的反应，容器的体积又固定，所以⑥⑦均能说明反应达到化学平衡状态。
答案：A
5．解析：平衡时反应物、生成物的浓度之比应从两个方面考虑：一是反应物的起始浓度，二是化学方程式中的化学计量数。如2 mol M与1 mol N反应，无论怎样反应，M与N的浓度永远不相等，所以“M、N、Q三种物质的浓度一定相等”这种说法是错误的，A错误；此反应是可逆反应，B错误；反应物和生成物的浓度都保持不变，可以说明反应达到平衡状态，但未停止，C正确，D错误。
答案：C实验活动7 化学反应速率的影响因素
实验目的
1．体验浓度、温度和催化剂对化学反应速率的影响。
2．理解改变反应条件可以调控化学反应的速率。
实验原理
1．硫代硫酸钠与硫酸的反应
硫代硫酸钠与硫酸反应会生成不溶于水的硫：
Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O
比较浑浊现象出现所需时间的长短，可以判断该反应进行的快慢。
2．过氧化氢分解会产生氧气，在有或无催化剂存在下进行对比实验，通过观察氧气产生的快慢可以看出催化剂对该反应速率的影响。
实验用品
器材：烧杯、试管、量筒、试管架、胶头滴管、温度计、药匙、秒表。
试剂：0.1 mol·L－1 Na2S2O3溶液、0.1 mol·L－1H2SO4溶液、10% H2O2溶液、1 mol·L－1 FeCl3溶液、MnO2粉末、蒸馏水。
实验过程和结论
1．浓度对化学反应速率的影响
2.温度对化学反应速率的影响
3.催化剂对化学反应速率的影响
问题和讨论
1．锌与稀硫酸反应制取氢气的实验中，为加快生成氢气的速率，通常用锌粉代替锌粒，其原因是什么？
2．请从化学反应快慢的角度解释为什么使用电冰箱保存食物？
练习与应用
草酸与高锰酸钾在酸性条件下能够发生如下反应：
Mn＋H2C2O4＋H＋―→Mn2＋＋CO2↑＋H2O(未配平)。用4 mL 0.001 mol·L－1 KMnO4溶液与2 mL (0.01 mol·L－1) H2C2O4溶液，研究不同条件对化学反应速率的影响，改变的条件如表所示。
组别 10%硫酸体积/mL 温度/℃ 其他物质
Ⅰ 2 20 —
Ⅱ 2 20 10滴饱和 MnSO4溶液
Ⅲ 2 30 —
Ⅳ 1 20 1 mL蒸馏水
(1)如果研究催化剂对化学反应速率的影响，使用实验________和________(用Ⅰ～Ⅳ表示，下同)；
(2)如果研究温度对化学反应速率的影响，使用实验________和________。
(3)对比实验Ⅰ和Ⅳ，可以研究________对化学反应速率的影响，实验Ⅳ中加入1 mL蒸馏水的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
实验活动7 化学反应速率的影响因素
实验过程和结论
1．< 越快
2．> 越快
3．快 催化剂可以加快反应速率
问题和讨论
1．提示：反应物的接触面积越大，反应速率越快，锌粉的表面积远大于锌粒，用锌粉代替锌粒时，增大了锌与硫酸的接触面积，使生成氢气的速率加快。
2．提示：食物腐败是因为发生了化学反应，在其他条件相同时，温度越低，化学反应越慢，人们用电冰箱把食物放置在低温下保存，以减缓食物的腐败。
练习与应用
解析：(1)(2)研究某一因素对化学反应速率的影响时，要保证其他各条件完全相同。(3)对比Ⅰ和Ⅳ，反应的温度、溶液的体积等都相同，仅有c(H＋)不同，故可研究c(H＋)对反应速率的影响。加1 mL水的目的是确保c(KMnO4)、c(H2C2O4)不变和溶液总体积不变。
答案：(1)Ⅰ Ⅱ (2)Ⅰ Ⅲ
(3)c(H＋)或c(H2SO4)
确保所有实验中c(KMnO4)、c(H2C2O4)不变和溶液总体积不变第一节 化学反应与能量变化
第1课时 化学反应与热能
素养要求
1.认识物质具有能量，认识吸热反应与放热反应。
2．了解化学反应体系能量改变与化学键的断裂和形成有关。
3．知道化学反应可以实现化学能与其他能量形式的转化，体会提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料的重要性。
一、吸热反应和放热反应
1．实验探究
(1)镁条和稀盐酸的反应
实验现象 有______产生；用温度计测量，水银柱_____________________________
离子反应 _______________________________________________
实验结论 活泼金属与酸反应是______反应
(2)Ba(OH)2·8H2O和氯化铵反应
实验现象 闻到______气味，烧杯壁______；木片和烧杯________，混合物呈______
化学反应 ____________________________________________________________
实验结论 该反应是______反应
2.放热反应和吸热反应
(1)放热反应：________的化学反应，如_________________________等。
(2)吸热反应：________的化学反应，如__________________________等。
【学而思】
1.做实验时，不管是吸热反应还是放热反应可能用到酒精灯加热，怎样判断该反应是吸热反应还是放热反应？放热反应加热的目的是什么？
2．适合外出旅游时使用的“即热快餐”，其外层分别包装了两种互不接触的化学物质，使用时将两种物质接触并反应，对食物进行加热。下列几组物质：生石灰和水、浓硫酸和水、食盐和水、硝酸铵和水，其中最适合的是哪种？
二、化学反应中能量变化的原因
1．化学反应中能量变化的原因——微观角度
结论：化学键的____________是物质在化学反应中发生能量变化的主要原因。
2．化学反应中能量变化的决定因素——宏观角度
(1)从物质具有的能量理解两反应
①放热反应：可看成反应物所具有的________能转化为________能释放出来。
②吸热反应：可看成________能转化为________能被生成物所“储存”。
(2)化学反应中能量变化图示
结论：化学反应中的能量变化决定于________________________________________的相对大小。
【学而思】
1.根据H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)中能量变化的数据，探索化学反应前后的能量变化。
2.如图是1 mol氢气燃烧的能量变化图，试分析a、b表示的含义。
提醒 化学反应中能量转化的形式
(1)化学反应的能量变化还可以看做是“储存”在物质内部的能量(化学能)转化为热能、电能或光能等释放出来的过程。
(2)化学反应的能量变化也可以看做是热能、电能或光能等物质外部的能量转化为物质内部的能量(化学能)被“储存”起来的过程。
三、人类对能源的利用
1．人类利用能源的三个阶段
2．化石燃料利用过程中亟待解决的两方面问题
(1)一是其短期内________，储量有限；
(2)二是煤和石油产品燃烧排放的粉尘、________、________________、________等是大气污染物的主要来源。
3．在燃料利用过程中，节能的主要环节
(1)燃料燃烧阶段——可通过改进锅炉的炉型和燃料空气比、清理积灰等方法提高燃料的____________；
(2)能量利用阶段——可通过使用节能灯，改进电动机的材料和结构，以及发电厂、钢铁厂余热与城市供热联产等措施促进能源循环利用，有效提高________________。
4．新能源
拓展 1.碳达峰：就是指CO2年总量的排放在某一个时期达到历史最高值，达到峰值之后逐步降低。
2．碳中和：是指CO2的排放总量和减少总量相当；当在一定时期内，通过植树、节能减排、碳捕集、碳封存等方式抵消人为产生的二氧化碳，实现二氧化碳净排放为零，也就实现了“碳中和”。
[即时练]
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)化学反应必然伴随能量变化。( )
(2)化学键断裂需要吸收能量，化学键形成会放出能量。( )
(3)相同条件下由原子形成1 mol H—Cl键所放出的能量与断开1 mol H—Cl键吸收的能量相等。( )
(4)放出能量越多的反应通常生成物越不稳定。( )
(5)NaOH溶于水要释放能量。( )
(6)煤、石油和天然气都是化石能源。( )
(7)柴草燃烧时，化学能全部转化为热能。( )
2．化学反应的发生必然伴有能量的转化，其最根本原因是( )
A．化学反应中一定有新物质生成
B．化学反应中旧的化学键的断裂需要吸收能量，新的化学键的形成需要放出能量
C．化学反应通常需要加热等条件才能发生
D．能量变化是化学反应的基本特征之一
3．下列各图中，表示该化学反应是吸热反应的是( )
4．已知：Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑，测得反应过程中溶液温度升高。下列说法中不正确的是( )
A．属于放热反应
B．属于氧化还原反应
C．生成物的总能量高于反应物的总能量
D．化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因
5．下列反应中，属于放热反应的是________，属于吸热反应的是________(填序号)。
①煅烧石灰石(主要成分是CaCO3)制生石灰(CaO)
②燃烧蜂窝煤取暖 ③炸药爆炸 ④硫酸与氢氧化钾溶液反应 ⑤生石灰与水作用制熟石灰 ⑥食物腐败 ⑦碳与水蒸气反应制得水煤气
目标1 化学反应中能量变化的分析与计算
例1.如图是某化学反应过程中能量变化的曲线图。下列叙述正确的是( )
A．该反应为吸热反应
B．该图可以表示Zn与HCl溶液反应的能量变化
C．该反应先发生物质变化后发生能量变化
D．断开反应物化学键吸收的能量大于形成生成物化学键放出的能量
提醒 从能量守恒的角度来看，反应物断键吸收的总能量＋反应物的总能量＝生成物成键释放的总能量＋生成物的总能量。
例2. 根据下面的信息，判断下列叙述正确的是( )
形成1 mol H2O的共价键,释放930 kJ能量H2O(g)
A．氢气与氧气反应生成水的同时释放能量
B．氢气与氧气反应生成水的同时吸收能量
C．1 mol H2与mol O2反应生成1 mol H2O一定释放能量245 kJ
D．2 mol H2(g)与1 mol O2(g)反应生成2 mol H2O(g)吸收能量490 kJ
提醒 1.注意计算共价化合物中的共价键数目，如1 mol H2O中含有2 mol H—O键，1 mol H2O2中含有2 mol H—O键和1 mol O—O键。
2．计算时要注意化学计量数与共价键总数的关系，不能按1 mol计算，要根据实际配平的化学方程式计算反应物或生成物的总能量。
关键能力
1.化学反应中能量变化的关系
化学反应完成后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，下表形象地表示了这种关系。
2.化学反应中能量变化的计算
以H2＋Cl2===2HCl为例
特别提示 从化学键的角度理解化学反应过程中的能量变化
(1)若反应物中的化学键断开时吸收的能量高于生成物成键释放的能量，则该反应吸收能量，吸收的能量＝反应物化学键断裂吸收的总能量－生成物形成释放的总能量。
(2)若反应物中的化学键断开时吸收的能量低于生成物成键释放的能量，则该反应放出能量，放出的能量＝生成物形成释放的总能量－反应物化学键断裂吸收的总能量。
[对点练]
1．已知反应A＋B===C＋D为放热反应，对于该反应，下列说法中正确的是( )
A．A和B的总能量一定高于C和D的总能量
B．B的能量一定高于D
C．因为该反应为放热反应，故不加热反应就一定能发生
D．A的能量一定高于C
2．化学反应A2＋B2===2AB的能量变化如图所示，则下列说法正确的是( )
A．该反应是吸热反应
B．断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键放出x kJ的能量
C．断裂2 mol A—B键需要吸收y kJ的能量
D．2 mol AB的总能量高于1 mol A2和1 mol B2的总能量
目标2 吸热反应和放热反应的判断
例3. 下列反应一定属于放热反应的是( )
①硫酸与Ba(OH)2溶液混合 ②Mg与CH3COOH溶液的反应 ③燃烧 ④中和反应 ⑤复分解反应
A．①②③④ B．②③④⑤
C．①③④⑤ D．全部
归纳 常见的吸热反应有：大多数的分解反应，C和CO2、C和H2O的反应，Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应等。常见的放热反应有：大多数的化合反应，酸碱中和反应，金属与酸或水的反应，燃烧反应，爆炸反应等。
关键能力
吸热反应和放热反应的判断方法
(1)根据反应物和生成物的总能量的相对大小判断——决定因素。
若反应物的总能量大于生成物的总能量，属于放热反应，反之是吸热反应。
(2)根据化学键断裂或形成时的能量变化判断——用于计算。
若断裂反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量，属于放热反应，反之是吸热反应。
(3)根据反应物和生成物的相对稳定性判断。
由不稳定的物质(能量高)生成稳定的物质(能量低)的反应为放热反应，反之为吸热反应。
(4)根据反应条件判断。
凡是持续加热才能进行的反应一般就是吸热反应。
特别提示 吸热反应和放热反应均是化学反应。注意某些吸热过程和放热过程不属于化学反应。如：NaOH固体溶于水，浓硫酸稀释属于放热过程；NH4NO3固体溶于水属于吸热过程，三者都不是化学反应，也就不属于吸热反应或放热反应。
吸热反应与放热反应与反应是否需要加热没有关系。
[对点练]
3．H2与O2发生反应的过程模型图示如下(“—”表示化学键)，下列说法错误的是( )
A．过程Ⅰ是吸热过程
B．过程Ⅲ一定是放热过程
C．该反应过程既有非极性键断裂，又有极性键形成
D．该反应的能量转化形式只能以热能的形式进行
4．某化学反应，设反应物总能量为E1，生成物总能量为E2。如果把化学反应中能量的变化看成是物质内部的能量与热能之间进行转变，则：
(1)若E1>E2，则该反应为________热反应，该反应的过程可看成是“贮存”在物质内部的能量转化为________能而被释放出来的过程。
(2)若E1
第六章 化学反应与能量
第一节 化学反应与能量变化
第1课时 化学反应与热能
知识基础
一、
1．(1)气泡 上升 Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑ 放热
(2)刺激性 发凉 黏结在一起 糊状
Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O
吸热
2．(1)释放热量 镁条、铝片与盐酸的反应，木炭、氢气、甲烷等在氧气中的燃烧，氢气与氯气的化合反应
(2)吸收热量 氢氧化钡与氯化铵的反应，盐酸与碳酸氢钠的反应，灼热的炭与二氧化碳的反应
【学而思】
1．提示：持续用酒精灯加热，撤掉酒精灯反应就停止的反应是吸热反应；开始用酒精灯加热，反应开始后，撤去酒精灯仍能继续反应的是放热反应。放热反应加热的目的一般是引发反应。
2．提示：生石灰和水。生石灰与水反应放出大量的热，宜使用；浓硫酸溶于水放热，但浓硫酸具有极强的腐蚀性，不可用于食品；食盐和水不反应，食盐溶于水不能对食物进行加热；硝酸铵溶于水吸收热量，不能给食物加热。
二、
1．吸收 释放 断裂和形成
2．(1)化学 热 热 化学
(2)释放 吸收 反应物总能量与生成物总能量
【学而思】
1．679 862 183 高于
2．提示：化学反应发生时首先断裂反应物中的化学键，再形成生成物中的化学键，故a表示断裂1 mol H—H键、0.5 mol O===O键所吸收的能量，b表示形成2 mol H—O键所放出的能量。
三、
1．煤 石油 天然气
2．(1)不可再生 (2)SO2 NOx CO
3．(1)燃烧效率 (2)能源利用率
4．再生 无污染 太阳 风 海洋 氢
[即时练]
1．答案：(1)√ (2)√ (3)√ (4)× (5)√ (6)√ (7)×
2．答案：B
3．解析：吸热反应中反应物的总能量低于生成物的总能量，A项正确。
答案：A
4．解析：反应过程中溶液温度升高，说明该反应为放热反应，A正确；该反应中Mg元素、H元素化合价发生改变，属于氧化还原反应，B正确；由于该反应为放热反应，故生成物总能量低于反应物总能量，C错误；化学键断裂需要吸收能量，成键会放出能量，故化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因，D正确。
答案：C
5．答案：②③④⑤⑥ ①⑦
核心素养
[例1] 解析：A错，由图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，则该反应是放热反应。B对，Zn和HCl溶液反应生成ZnCl2和H2，并放出热量，符合图示能量变化。C错，化学反应过程中，物质变化和能量变化同时发生。D错，该反应是放热反应，断开反应物中化学键吸收的能量小于形成生成物中化学键放出的能量。
答案：B
[例2] 解析：由题中信息可知，1 mol H2(g)的共价键断裂吸收能量436 kJ， mol O2(g)的共价键断裂吸收能量249 kJ，两项共吸收能量685 kJ；形成2 mol H—O键时共释放能量930 kJ。在1 mol H2(g)与 mol O2(g)反应生成1 mol H2O(g)的过程中，放出的能量比吸收的能量多245 kJ，C项中缺少物质的状态，所以释放的能量不一定是245 kJ。
答案：A
[对点练]
1．解析：该反应为放热反应，所以反应物的总能量大于生成物的总能量，即A和B的总能量一定高于C和D的总能量，A正确；化学反应的放热、吸热只与反应物的总能量和生成物的总能量有关，故B的能量与D的能量关系无法确定，A的能量与C的能量关系也无法确定，B、D错误；化学反应的放热、吸热与反应条件(如加热)无关，C错误。
答案：A
2．解析：从题图可以看出，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应是放热反应，A、D错误；断键时需要吸收能量，B错误，C正确。
答案：C
[例3] 解析：硫酸与Ba(OH)2溶液混合，酸、碱发生中和反应，是放热反应。镁与CH3COOH溶液的反应也是放热反应。燃烧一般是指物质与氧发生的剧烈的发光、发热的反应，因而是放热反应。复分解反应有的是放热反应，如中和反应；有的是吸热反应，如氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应。
答案：A
[对点练]
3．解析：由题图可知，过程Ⅰ中H2和O2中的共价键断裂，吸收能量，A正确；过程Ⅲ中2H＋O―→H2O，形成共价键释放能量，B正确；H2和O2中的共价键是非极性共价键，发生断裂，H2O中的共价键是极性共价键，是反应形成的，C正确；H2＋O2―→H2O(未配平)是氧化还原反应，燃烧时化学能主要转化为热能和光能，D错误。
答案：D
4．解析：(1)反应物的总能量大于生成物的总能量，则反应进行的结果必然是部分能量被释放出来。(2)反应物的总能量小于生成物的总能量，则反应进行时，必然有外部能量参与到反应中来。
答案：(1)放 热
(2)吸 吸收能量 热能转化为物质内部的能量而被“贮存”起来第2课时 化学反应与电能
素养要求
1.知道化学反应可以实现化学能与其他能量形式的转化，以原电池为例认识化学能可以转化为电能。
2．通过原电池的学习，能辨识简单原电池的构成要素，能分析简单原电池的工作原理。
3．通过原电池的学习，体会研制新型电池的重要性，体会提高燃料燃烧效率，开发高能清洁燃料的重要性。
一、化学能转化为电能
1．燃煤发电的能量转化
(1)过程：化学能____能________能电能
(2)________(氧化还原反应)是使化学能转化为电能的关键。
2．化学能直接转化为电能——原电池
(1)实验探究——【实验6－3】
实验装置 实验现象 实验结论
______________ 锌与稀硫酸________，铜与稀硫酸________
______________ ________参与反应，__________上产生氢气
______________ 该装置将________转化为________
特别提示 原电池原理演示实验的注意点
(1)实验中所用的酸是稀硫酸，也可以用稀盐酸，但不能用浓硫酸或硝酸。
(2)实验中用到的电极的表面积要大，并且要洁净，实验前最好用酸将锌片和铜片洗几遍，然后用水洗干净。如果锌片和铜片上有杂质，会形成较多的微电池，导致实验现象不明显。锌片应该用纯锌，若用粗锌则锌片上也会产生气泡。
(2)原电池概念：将________能转变为______能的装置。
(3)铜锌原电池工作原理(以Cu Zn 稀H2SO4原电池为例)：
电极材料 电子转移 电极反应式 反应类型
Zn ________ __________________ ________
Cu ________ __________________ ________
电池总反应：____________________。
(4)反应本质：原电池反应的本质是__________________。
【学而思】
1.下列装置中能够组成原电池的有哪些？其他不能构成原电池的请分别说明理由。
2.
判断出如图所示原电池的正负极，并指出电子、电流和溶液中离子的移动方向。
3.
某同学为了探究原电池产生电流的过程，设计了如图实验。写出此电池的负极的电极反应式及总反应的离子方程式。
二、常见的化学电源
1．一次电池——锌锰干电池
2.二次电池
3．燃料电池
【学而思】
1.结合所学知识判断：干电池与充电电池的本质区别；燃料电池与干电池或蓄电池的主要差别。
2．燃料电池当以氢气为燃料时，产物为水；通氢气等可燃性气体的一极为电池的什么极？氢氧燃料电池往往以KOH溶液或硫酸溶液作电解质溶液，两种电解质溶液工作时溶液的pH如何变化？
3．部分心脏病患者需要植入心脏起搏器，一种心脏起搏器以铂和锌为电极材料，依靠人体血液中有一定浓度的O2和H2O进行工作。该心脏起搏器的负极材料和正极材料分别是什么？写出负极的电极反应式。
[即时练]
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)火力发电是化学能间接转化为电能的过程。( )
(2)将铜片和锌片用导线连接插入酒精中，电流表指针发生偏转。( )
(3)在铜—锌—稀硫酸原电池中，电子由锌通过导线流向铜，再由铜通过电解质溶液到达锌。( )
(4)原电池中阳离子向正极移动。( )
(5)原电池中的负极反应一定是电极材料失电子。( )
(6)锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细。( )
(7)氢氧燃料电池是将热能直接转变为电能。( )
(8)氢氧燃料电池工作时氢气在负极上被氧化。( )
(9)HCl＋NaOH===NaCl＋H2O是放热反应，可以设计成原电池。( )
2．对于原电池的电极名称，叙述有错误的是( )
A．发生氧化反应的一极为负极
B．正极为电子流入的一极
C．有气泡产生的电极为负极
D．电流流出的一极为正极
3．锌—铜—西红柿电池装置示意图如图所示，下列说法正确的是( )
A.铜片为正极，发生氧化反应
B．锌片上发生还原反应：
Zn－2e－===Zn2＋
C．该装置将电能转变为化学能
D．电子由锌片沿导线流向铜片
4.
原电池原理的发现和各种电池装置的发明，改变了人们的生活方式。下列关于如图所示原电池装置的说法不正确的是( )
A．Zn为原电池的负极
B．电极质量减小65 g时，产生1 mol气体
C．外电路电流从Zn经导线流向Cu
D．Cu上发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑
5．下列关于充电电池的叙述，不正确的是( )
A．充电电池又叫二次电池
B．充电电池可以无限制地反复充电、放电
C．废弃的镍镉电池不可以随意丢弃，会污染环境
D．较长时间不使用电器时，最好从电器中取出电池，并妥善存放
目标1 原电池原理分析
例1. 如图是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡片上记录如下，在卡片上描述合理的是( )
A．①②③ B．③④⑤
C．④⑤⑥ D．②③④
特别提示 电池内、外电路中电流的形成
外电路中电流的形成靠的是电子的定向移动；内电路中电流的形成靠的是离子的定向移动。
要特别注意“电子不下水，离子不上岸”。
例2. 写出下列原电池的电极反应和总反应(属于离子反应的，用离子方程式表示)。
负极 正极 电解质溶液
(1) 铁 铜 稀硫酸
(2) 铜 银 AgNO3溶液
(3) H2 O2 KOH溶液
(1)负极：_________________________________________；
正极：_________________________________________；
总反应式：_________________________________________；
(2)负极：_________________________________________；
正极：_________________________________________；
总反应式：_________________________________________；
(3)负极：_________________________________________；
正极：_________________________________________；
总反应式：_________________________________________。
特别提示 书写电极反应的基本规则
(1)两极得失电子数目相等。
(2)电极反应式常用“===”表示，不用“―→”表示。
(3)电极反应式中若有气体生成，需加“↑”；而有固体生成时，由于固体附着在电极上，不必加“↓”。
(4)书写电极反应式时要保证电荷守恒、元素守恒，可在电极反应式一端根据需要添加H＋、OH－或H2O。
关键能力
1.原电池的工作原理
(1)反应类型：负极发生氧化反应，正极发生还原反应。
(2)电子的移动方向：负极流出，经导线流向正极。
(3)离子的移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。
2．原电池正负极的判断
3．电极反应的书写方法
(1)原电池正极反应的书写方法
书写时总的原则是首先根据化合价变化或氧化性强弱判断得电子的微粒；其次确定该微粒得电子后生成什么物质。
如氢氧(酸性)燃料电池，正极反应为
O2＋4H＋＋4e－===2H2O；
氢氧(碱性)燃料电池，正极反应为
O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
(2)原电池负极反应的书写方法
①较活泼金属作负极时，电极本身被氧化。
a．若生成的阳离子不与电解质溶液反应，其产物可直接写为金属阳离子，如Zn-2e-===Zn 2＋，(Cu-2 e-===Cu2＋。
b．若生成的金属阳离子与电解质溶液反应，其电极反应为两反应合并后的反应。如Mg Al(KOH)原电池，负极反应为Al＋4OH－－3e－===[Al(OH)4]－；铅蓄电池负极反应为Pb+S－2e－===PbSO4。
②负极本身不反应
氢氧(酸性)燃料电池，负极反应为
H2－2e－===2H＋；
氢氧(碱性)燃料电池，负极反应为
H2＋2OH－－2e－===2H2O。
[对点练]
1．2022年11月30日，神舟十五号载人飞船成功将3名航天员送入空间站，空间站中一种能量储存系统原理如图所示，图中没有涉及的能量转化形式是( )
A．电能转化为化学能 B．太阳能转化为电能
C．化学能转化为电能 D．太阳能转化为动能
2.如图是用化学电源使LED灯发光的装置。下列说法错误的是( )
A.铜片表面有气泡生成
B．装置中存在“化学能→电能→光能”的转换
C．如果将稀硫酸换成柠檬汁，导线中不会有电子流动
D.如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向不变
3．下列叙述正确的是( )
①原电池是把化学能转化为电能的一种装置
②原电池的正极发生氧化反应，负极发生还原反应
③不能自发进行的氧化还原反应，通过原电池的装置均可实现
④碳棒不能用来作原电池的正极
⑤反应Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋，能以原电池的形式来实现
A．①⑤ B．①④⑤
C．②③④ D．②⑤
目标2 常见化学电源分析与应用
例3. 下列有关电池的叙述不正确的是( )
A．水果电池是方便实用的家用电池
B．铅蓄电池是一种常用的二次电池
C．氢氧燃料电池是一种高效、无污染的发电装置
D．锌锰干电池工作一段时间后，锌外壳逐渐变薄
提醒 1.燃料电池中，助燃性气体作正极，可燃性气体作负极。
2．燃料电池工作不是燃料燃烧，由于该类电池反应与燃料的燃烧反应一致(若产物能和电解质反应则总反应为加和后的反应)，故称为燃料电池。
关键能力
几种电池的特点
名称 干电池(一次电池) 充电电池(二次电池) 燃料电池
特点 ①活性物质(发生氧化还原反应的物质)消耗到一定程度后，不能再使用 ②电解质溶液为胶状，不流动 ①放电后可再充电使活性物质获得再生 ②可以多次充电，重复使用 ①电极本身不包含活性物质，只是一个催化转换元件 ②工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排出
举例 普通的锌锰电池、碱性锌锰电池、银锌电池等 铅蓄电池、锂电池、镍镉电池等 氢氧燃料电池、CH4燃料电池、CH3OH燃料电池等
归纳 干电池是一次性电池，放电之后不能充电，即内部的氧化还原反应是不可逆的；充电电池又称二次电池，它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态；燃料电池与干电池或蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是由外设装备提供燃料和氧化剂等。
[对点练]
4．下列几种化学电池中，不属于可充电电池的是( )
A．碱性锌锰电池 B．手机用锂电池
C．汽车用铅蓄电池 D．玩具用镍氢电池
5．下列有关锌锰干电池的说法正确的是( )
A．锌外壳是正极，碳棒是负极材料
B．在外电路中电子从碳棒流向锌外壳
C．电流从碳棒流到锌上
D．在电池内部阳离子从碳棒向锌外壳移动
6．汽车的启动电源常用铅蓄电池，其放电时的电池反应如下：PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，根据此反应判断，下列叙述中正确的是( )
A．Pb是正极
B．PbO2得电子，被氧化
C．负极反应式为Pb+S－2e－===PbSO4
D．电池放电时，溶液的酸性增强
第2课时 化学反应与电能
知识基础
一、
1．(1)热 机械 (2)燃烧
2．(1)锌片溶解，表面产生气泡，铜片上无气泡 反应 不反应 锌片溶解，铜片上有气泡 锌片 铜片 锌片溶解，铜片上有气泡，电流表指针偏转 化学能 电能
(2)化学 电
(3)失电子 Zn－2e－===Zn2＋ 氧化反应 得电子 2H＋＋2e－===H2↑ 还原反应 Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑
(4)氧化还原反应
【学而思】
1．提示：④⑥⑦。①②只有一个电极，③两电极的活动性相同，⑤酒精为非电解质，不能导电，⑧未形成闭合回路。
2．提示：负极为Zn，正极为Cu；电子从负极(Zn)经过导线移向正极(Cu)，电流的方向与电子移动的方向相反，从正极(Cu)经过导线流向负极(Zn)；阳离子(Cu2＋)向正极(Cu)移动，阴离子)向负极(Zn)移动。
3．提示：负极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，总反应的离子方程式为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu。
二、
1．锌筒 石墨棒 二氧化锰 氯化铵糊 不能
2．铅酸蓄 锂离子 化学能 电能 电能 化学能 氧化还原
3．燃料 氧化剂 化学能 电能 清洁 安全 高效
【学而思】
1．提示：干电池是一次性电池，放电之后不能充电，即内部的氧化还原反应是不可逆的；充电电池又称二次电池，它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。
燃料电池与干电池或蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是由外部装备提供燃料和氧化剂等，这时电池起着类似于试管、烧杯等反应器的作用。
2．提示：氢气发生氧化反应，故通H2一端的电极为负极；以氢气为燃料时，产物为水，故碱性环境(如KOH溶液)中pH减小，酸性环境(如硫酸溶液)中pH增大。
3．提示：正极是铂，负极是锌，电解质溶液是人体血液，工作时，负极锌失电子被氧化，负极的电极反应式为
Zn－2e－===Zn2＋。
[即时练]
1．答案：(1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)×
(7)× (8)√ (9)×
2．解析：有气泡(H2)产生的一极发生还原反应，是正极。
答案：C
3．答案：D
4．解析：锌的活泼性强于铜，Zn为原电池的负极，A正确；电池总反应为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，Zn极减少65 g即1 mol，产生1 mol H2，B正确；Zn为原电池的负极，Cu为原电池的正极；外电路电流从Cu经导线流向Zn，C错误；Cu为原电池正极，Cu上氢离子得电子生成氢气，发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑，D正确。
答案：C
5．解析：充电电池可循环使用，但充、放电次数仍有限制，有一定的使用寿命，B错误；镍镉电池含有重金属离子、酸、碱等，随意丢弃对生态环境和公众健康危害很大，故应对废电池进行集中处理，不能随意丢弃，C正确。
答案：B
核心素养
[例1] 解析：在该原电池中，Zn比Cu活泼，故Zn作负极，Cu作正极，电子由Zn流出经导线流向Cu片，负极反应为Zn－2e－===Zn2＋，正极反应为2H＋＋2e－===H2↑，故转移1 mol 电子时，产生H2 0.5 mol，在溶液中H＋向正极移动向负极移动，故①②⑥错误，③④⑤正确，选B项。
答案：B
[例2] 解析：(1)铁作负极失2e－，被氧化生成Fe2＋，溶液中H＋得到电子被还原为H2。(2)Cu作负极失2e－，被氧化生成Cu2＋，溶液中的Ag＋得到电子被还原为Ag。(3)氢气从负极通入，失电子被氧化；氧气从正极通入，得电子被还原。因为电解质溶液为KOH溶液，故负极反应式不能写成H2－2e－===2H＋，而应为H2＋2OH－－2e－===2H2O。
答案：(1)Fe－2e－===Fe2＋ 2H＋＋2e－===H2↑
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
(2)Cu－2e－===Cu2＋ 2Ag＋＋2e－===2Ag
Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag
(3)2H2＋4OH－－4e－===4H2O
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
2H2＋O2===2H2O
[对点练]
1．解析：在装置X中，太阳能电池产生的电能，将水电解生成O2和H2，实现电能转化为化学能，A不符合题意；在太阳能电池板上，太阳能转化为电能，B不符合题意；在装置Y中，O2、H2反应转化为H2O，将化学能转化为电能，C不符合题意；马达工作时，电能转化为机械能，该图中没有涉及太阳能转化为动能，D符合题意。
答案：D
2．答案：C
3．解析：原电池是把化学能转化为电能的一种装置，①正确；在发生反应时，原电池的正极要得到电子而发生还原反应，负极要失去电子而发生氧化反应，②错误；铜与稀硫酸不能发生反应，若用铜作负极，碳棒作正极，稀硫酸作电解质溶液，组成原电池，此反应仍然不能发生，③错误；碳棒可以用来作原电池的正极，④错误；可以用铜作负极，碳棒作正极，AgNO3溶液作电解质溶液，组成原电池，此时即可发生反应Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋，⑤正确。A正确。
答案：A
[例3] 解析：水果电池产生的电流非常微弱且不能连续长时间放电，不能作为家用电池；铅蓄电池是一种常用的二次电池，氢氧燃料电池产物为水，无污染；锌锰干电池工作时，Zn放电被消耗，故工作一段时间后锌外壳会逐渐变薄，B、C、D正确，A错误。
答案：A
[对点练]
4．答案：A
5．解析：在锌锰干电池中，锌外壳是负极，碳棒是正极，故A错误；在外电路中电子从锌外壳流向碳棒，故B错误；电流的方向与电子的流向相反，应从碳棒流向锌，故C正确；电池内部，阳离子向正极碳棒移动，故D错误。
答案：C
6．解析：从铅蓄电池的放电反应可以看出，放电过程中Pb失去电子变为Pb2＋，发生氧化反应，因而Pb是负极，A错误；PbO2得到电子发生还原反应，被还原，B错误；电池放电过程中消耗了H＋，使溶液的酸性减弱，D错误。
答案：C实验活动6 化学能转化成电能
实验目的
1．理解氧化还原反应在化学能转化成电能过程中的作用，体会化学的价值。
2．认识原电池的构成要素及其作用。
实验用品
器材：烧杯、导线、电流表。
试剂：锌片、铜片、石墨棒、稀硫酸。
实验过程和结论
1．电极材料的实验
(1)用导线将电流表分别与两个电极相连接，使两个电极接触。
实验操作 电极材料 电流表指针 解释
锌片、铜片 ________ ____________ ____________ ____________ ____________
锌片、石墨棒 不偏转
(2)将电极插入盛有稀硫酸的烧杯中。
实验操作 实验现象 解释
______________ ______________ ____________________ ____________________
______________ ______________ ______________ ____________________ ____________________ ____________________
锌片上有气泡，石墨棒上无气泡 ____________________ ____________________ ____________________
2.原电池实验
选择不同的电极材料，以及稀硫酸、导线和电流表，组装原电池，如图：
试验其能否产生电流，并作出解释。
编号 电极材料 实验现象 解释
① 锌片、铜片 锌片上无气泡，铜片上有气泡，电流表指针偏转 ______________ ______________
② 锌片、 石墨棒 锌片上无气泡，石墨棒上__________，电流表指针________ ______________ ______________
③ 铜片、 石墨棒 无明显现象 ______________ ______________
问题和讨论
1．根据以上实验，说明原电池的工作原理和构成要素，以及组装原电池的操作注意事项。
2．能否用铁片作为电极代替铜锌原电池中的锌片？为什么？
3．若将稀硫酸换为硫酸铜溶液，①～③能否构成原电池？
练习与应用
1．现有如下两个反应：
A．NaOH＋HCl===NaCl＋H2O
B．Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋
(1)根据两反应本质，判断能否设计成原电池____________________。
(2)如果不能，说明其原因________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)如果可以，则写出正负极材料、其电极反应式、反应类型(“氧化反应”或“还原反应”)。
负极：________________，________________，________________；
正极：________________，________________，________________。
2．为了探究影响铝在原电池中作正极或负极的因素，设计如下实验。
电解质 溶液 左侧电 极材料 实验现象 解释
稀硫酸 镁片 镁片上无气泡，铝片上有气泡，电流表指针偏转 ________________ ________________
稀硫酸 铜片 铝片上无气泡，铜片上有气泡，电流表指针偏转 ________________ ________________
氢氧化 钠溶液 镁片 铝片上无气泡，镁片上有气泡，电流表指针偏转 ________________ ________________ ________________
实验 结论 铝在原电池中作正极或负极的影响因素有________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________
3.研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电，
总反应为2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑。
(1)该电池的负极是________，负极反应是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)正极现象是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)放电时OH－向____________移动(填“正极”或“负极”)。
实验活动6 化学能转化成电能
实验过程和结论
1．(1)不偏转 没有电解质溶液，不发生氧化还原反应
(2)锌片上有气泡 锌与稀硫酸反应生成氢气 锌片上有气泡，铜片上无气泡 锌与稀硫酸反应生成氢气，铜与稀硫酸不反应 锌与稀硫酸反应生成氢气，石墨棒与稀硫酸不反应
2．①构成原电池，将化学能转化为电能 ②有气泡 偏转 构成原电池，将化学能转化为电能 ③无氧化还原反应发生，不能构成原电池
问题和讨论
1．提示：构成原电池的条件有①两种活泼性不同的金属；②电解质溶液；③形成闭合回路；④有—个能自发进行的氧化还原反应。原电池是将氧化反应和还原反应分别在不同的区域发生，使电子在导线中转移，产生电流。
2．提示：铁片代替锌片后，铁能够与稀硫酸反应，仍然具备构成原电池的条件，仍然有电流产生。
3．提示：由于锌能与硫酸铜发生氧化还原反应，故①②仍然构成原电池，③不能。
练习与应用
1．解析：(1)只有自发的氧化还原反应才能设计成原电池，B是氧化还原反应且能自发进行。(3)根据电池反应式Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋可知，Cu失电子作负极，负极材料是Cu，正极材料应是比铜不活泼的金属或能导电的非金属；Ag＋得电子，所以此电解质溶液只能为AgNO3溶液。
答案：(1)A反应不能，B反应可以
(2)A反应不是氧化还原反应，没有电子转移
(3)Cu Cu－2e－===Cu2＋ 氧化反应 碳棒、银、铂、金(任选其一) Ag＋＋e－===Ag 还原反应
2．答案：镁比铝活泼，铝作正极 铝比铜活泼，铝作负极 铝能与氢氧化钠溶液发生氧化还原反应，而镁不能 另一电极的活泼性、电解质溶液
3．解析：金属锂比铁活泼，作原电池的负极，电极反应式为Li－e－===Li＋，LiOH溶液中的阳离子有Li＋和H＋，由于氧化性H＋>Li＋，所以正极反应是2H＋＋2e－===H2↑，正极产生无色气体；在原电池的放电过程中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以OH－向负极移动。
答案：(1)锂 Li－e－===Li＋
(2)有无色气体产生
(3)负极
