第六章 化学反应与能量 -（知识点汇总）- 2021-2022学年高一化学期末考点汇总与习题演练（人教版2019必修第二册）

这是一份第六章 化学反应与能量 -（知识点汇总）- 2021-2022学年高一化学期末考点汇总与习题演练（人教版2019必修第二册），共1页。试卷主要包含了化学反应与能量变化，化学反应的速率与限度等内容，欢迎下载使用。
第六章 化学反应与能量
模块一 化学反应与能量变化
考点 放热反应与吸热反应
实验
实验6-1：镁与盐酸的反应
实验6-2：Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl晶体的反应
2、定义：
（1）放热反应：化学上把释放热量的化学反应叫做放热反应。
（2）吸热反应：化学上把吸收热量的化学反应叫做吸热反应。
注意：不论吸热还是放热反应必须是化学反应，物质的三态变化属于吸放热过程不属于吸放热反应。
化学反应必然存在能量变化，不存在既不吸热又不放热的化学反应。
常见的放热反应：
所有的燃烧反应。
所有的酸碱中和反应。
大对数化合反应。
铝热反应（2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe）。
金属与酸、水的反应。
常见的吸热反应：
大多数分解反应。
部分以碳为还原剂的还原反应（还原氧化铜、氧化铁等）。
某些晶体之间的反应（Ba(OH)2·8H2O+NH4Cl=BaCl2+NH3↑+10H2O）
盐酸与碳酸氢钠的反应。
考点 反应中化学键与能量的关系
前情回顾：
化学反应的本质是旧化学键的断裂与新化学键的形成。
物质中的原子之间是通过化学键相结合的,所以化学反应的本质是反应物中旧化学键的断裂和生成物中新化学键的形成。断开反应物中的化学键要吸收能量,形成生成物中的化学键要放出能量。如反应H(g)+Cl2(g)=2HCl(g):
注意：
同种条件下，形成1ml化学键所释放的能量与断开1ml同种化学键所吸收的能量是相同的。
键能：通常在298K、101KPa下气态分子中1ml化学键解离成气态原子所需要吸收的能量。键能越大物质越稳定。
化学反应中的两个过程：
物质吸收能量用来克服粒子间作用力，断开化学键。
粒子重新组合，形成新的化学键，放出能量。
化学反应中的两个变化：
物质变化
有新物质的生成。
能量变化
反应物与生成物键能不同，故断键吸收的能量与成键放出的能量不同，导致吸能与放能会有能量差，故反应前后会与能量变化。
化学反应中能量变化得两个类型：
吸收能量与放出能量。

结论：
E反应物的总键能-E生成物的总键能=△E
△E>0,反应为吸热反应；
△E0,反应为吸热反应；
△EFe。
外因
温度、浓度、压强、催化剂、固体反应物的表面积等对化学反应速率均有影响。
1、温度对化学反应速率的影响
升高温度化学反应速率加快，温度降低反应速率减慢。
注：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吸热、放热无关，也与反应物的状态无关。
2、浓度对化学反应速率的影响
反应物的浓度增大，反应速率加快，反应物浓度减小，反应速率减慢。
注：纯液体和固体没有浓度，所以改变反应中纯液体和固体的用量不会改变反应速率。
3、催化剂对化学反应速率的影响
催化剂的加入会使化学反应速率改变。
注：催化剂有正逆之分，正向催化剂会加快反应速率。
4、压强对化学反应速率的影响（难点）
结论：增大气态反应物的压强，化学反应速率加快，减小气态反应物的压强，化学反应速率减慢。
注：压强对化学反应速率的影响只适用于有气体参与的化学反应,改变压强对化学反应速率产生影响的根本原因是引起物质浓度的变化,只有压强的变化引起物质浓度变化时才能改变化学反应速率。
对于有气体参加的反应,增大反应体系的压强对化学反应速率的影响常有以下几种情况:
（1）恒温时，增大压强→体积减小→浓度增大→化学反应速率加快;
（2）恒温恒容时，充入反应气体反应物→总压强增大→反应物浓度增大→化学反应速率加快;
（3）恒温恒容时,充人“惰性气体”→总压强增大,但各反应物的分压不变,则浓度不发生变化,所以化学反应速率不变;
（4）恒温恒压时,充入“惰性气体”→容器容积增大引起反应物浓度减小→化学反应速率减慢。
说明:“惰性气体”是指不参与反应的气体。
其他：增大固体表面积可以增大反应速率。
考点 化学反应的限度（重点）
一、研究对象
1、可逆反应的定义：在同一条件下，正反应方向和逆反应方向均能同时进行的化学反应称为可逆反应
2、可逆反应的特点
(1)共存：反应物转化率低于100%，反应物生成物共存。
(2)双同：正逆反应是在同一条件下同时进行的。
(3)双向：可逆反应分为方向相反的两个反应，正反应和逆反应。
注意：正逆反应的热效应相反。若正反应是吸热反应，则逆反应是放热反应。
3、可逆反应的表示方法：可逆反应的化学方程式中，用“”号代替“===”号
二、化学反应的限度
1、化学平衡状态的建立
在一定条件下向反应容器中加入N2和H2发生反应N2＋3H22NH3。
2、化学平衡建立过程中化学反应速率的图像：
化学平衡状态的概念：
在一定条件下，当反应进行到一定程度时，正反应速率与逆反应速率相等，反应物的浓度和生成物的浓度都不再改变，达到一种表面静止的状态，称之为化学平衡状态，简称化学平衡
概念理解：
(1)当可逆反应达到平衡状态时，反应物和生成物的浓度不再发生变化，对应的物质的质量分数、物质的量分数、体积分数、转化率都将保持不变。
(2)达到化学平衡状态时,正反应速率和逆反应速率相等是指同一物质的消耗速率与生成速率相等。分别用不同物质表示的正、逆反应速率不一定相等。
(3)达到化学平衡状态时,各物质的浓度和质量保持不变，这里的不变不能理解为各物质的浓度和质量相等。
注意：
(1)在化学反应中,只有可逆反应才有可能达到化学平衡状态,非可逆反应不存在化学平衡状态。
(2)可逆反应在有关条件(如温度、压强等)确定的前提下才能够达到化学平衡状态,即化学平衡状态是有条件的。
(3)化学平衡状态是可逆反应在一定条件下能达到的或完成的最大程度,即该反应进行的限度。化学反应的限度决定了反应物在该条件下转化为生成物的最大转化率。
(4)不同条件下,同一可逆反应的化学反应限度不一定相同,当条件(温度、压强、各组分的浓度等)改变时,化学平衡也随之改变。
四、化学平衡状态的特征
(1)逆：化学平衡状态研究的对象是可逆反应
(2)等：平衡时，同一物质的正、逆反应速率相等，即：v正＝v逆≠0(实质)
(3)动：平衡时，反应仍在不断进行，是一种动态平衡
(4)定：平衡时，各物质的转化率(α)、百分含量(w%)、物质的量(n)、物质的质量(m)、物质的量浓度(c)、混合气体的平均摩尔质量()、混合气体的密度(ρ)、压强(P)等所有物理量全部恒定
(5)变：外界条件改变时，平衡可能被破坏，并在新的条件下建立新的化学平衡，即发生化学平衡移动
五、化学平衡标志的判断（重点）
1、直接标志
(1)正、逆反应速率相等
①同种物质：v正＝v逆≠0，(同一种物质的生成速率等于消耗速率)
②不同种物质：eq \f(v正（A）,v逆（B）)＝eq \f(A化学计量数,B化学计量数)
a.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等于化学计量数之比
b.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、间接判断依据：以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例
注意：
①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则一定处于平衡状态
②对绝热密闭容器，温度保持不变则一定处于平衡状态
③若反应中有固体或液体，平均相对分子质量一定、密度一定则一定处于平衡状态
六、控制反应条件的目的
1、(1)促进有利的化学反应:通过控制反应条件,可以提高化学反应速率提高反应物的转化率即原料的利用率,从而促进有利的化学反应进行,如物质的制备、食品的发酵等。
(2)抑制有害的化学反应:通过控制反应条件,也可以降低化学反应速率,减少甚至消除有害物质的产生或控制副反应的发生,从而抑制有害的化学反应继续进行,如食品的保鲜,金属的防腐等。
2.控制反应条件的基本措施
(1)控制化学反应速率的措施
通过改变反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)、固体的表面积以及使用催化剂等途径调控反应速率。
(2)提高转化率的措施
通过改变可逆反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)等改变可逆反应的限度,从而提高转化率。
实验
操作
在试管中加入2ml 2ml/L的盐酸，并用温度计测量温度，再将用砂纸打磨过的光亮镁条投入试管中，观察现象并测量温度变化。
实验
现象
看
有大量气泡生成
摸
试管烫手
温度计
温度升高
实验
结论
反应
原理
Mg+2HCl=MgCl2+H2↑
能量
变化
反应放出热量
实验
操作
将20g的Ba(OH)2·8H2O晶体研细后与10g的NH4Cl晶体一起放入烧杯中，并将烧杯放在滴有水的木板上，用玻璃棒迅速搅拌，闻到刺鼻气味后用玻璃片盖上烧杯，用手触摸烧杯下部，试着拿起烧杯观察现象。
实验
现象
看
烧杯与木板粘到一起
摸
烧杯外壁变得冰凉
温度计
有刺激性气体生成
实验
结论
反应
原理
Ba(OH)2·8H2O+NH4Cl=BaCl2+NH3↑+10H2O
能量
变化
反应吸收热量
微观角度
能量变化类型
表现形式
断裂反应物化化学键的总能量形成生成物化学键释放的总能量
吸收能量
吸热
宏观角度
能量变化类型
表现形式
反应物的总能量生成物的总能量
释放能量
放热
实验步骤
装置图
实验现象
原因解释
(1)将锌片和铜片插入盛有 稀硫酸的烧杯中，观察现象
Zn片：锌片溶解，表面产生无色气泡
Cu片：无变化
反应的离子方程式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑；Cu片表面无明显变化的原因：铜排在金属活动性顺序表氢的后面，不能从酸溶液中置换出氢气
(2)用导线连接锌片和铜片，观察、比较导线连接前后的现象
Zn片：锌片溶解
Cu片：铜片表面有气泡
锌与稀硫酸反应，但氢气在铜片上产生
(3)用导线连接锌片和铜片，并在锌片和铜片之间串联一个电流表，观察电流表指针是否偏转
Zn片：锌片溶解
Cu片：铜片表面有气泡
电流表A指针偏转
电流表指针偏转说明：导线中有电流；Cu片上有气泡说明：溶液中的氢离子在铜片表面获得电子发生还原反应产生氢气，从铜片上放出
结构
酸性锌锰干电池是以锌筒为负极，石墨棒为正极，在石墨棒周围填充糊状的MnO2和NH4Cl作电解质
电极反应
负极
Zn-2e-===Zn2＋
正极
2MnO2＋2NHeq \\al(＋,4)＋2e-===Mn2O3＋2NH3↑＋H2O
总反应
Zn＋2MnO2＋2NH4Cl===ZnCl2＋Mn2O3＋2NH3↑＋H2O
缺陷
酸性锌锰干电池即使不用，放置过久，锌筒也会因酸性的NH4Cl溶液腐蚀，造成漏液而失效，还会导致电器设备的腐蚀
改进措施
a.在外壳套上防腐金属筒或塑料筒制成防漏电池
b.将电池内的电解质NH4Cl换成湿的KOH，并在构造上进行改进，制成碱性锌锰电池
结构
铅蓄电池是用橡胶或微孔塑料制成的长方形外壳，正极板上有一层棕褐色的PbO2，负极板是海绵状金属铅，两极均浸在一定浓度的硫酸溶液中，且两极间用橡胶或微孔塑料隔开
电极反应
总反应
Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)
负极
Pb(s)＋SOeq \\al(2－,4)(aq)-2e-===PbSO4(s)
正极
PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SOeq \\al(2－,4)(aq)＋2e-===PbSO4(s)＋2H2O(l)
特点
常作汽车电瓶，电压稳定，使用方便安全
燃
料
电
池
的
构
成
燃料电池是一种将燃料(如氢气、甲烷、乙醇)与氧化剂(如氧气)的化学能直接转化为电能的 电化学反应装置。
燃料气可以是氢气、甲烷、乙烷、丙烷、甲醇、乙醇、葡萄糖、肼等可燃性气体，
电解质通常有四种情况：
= 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①稀硫酸
②KOH溶液
= 3 \* GB3 ③Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，其导电粒子是CO32-
= 4 \* GB3 ④固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，高温下能传导O2-离子
燃料电池装置示意图
特
点
= 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①清洁、安全、高效
②料的利用率高、能量转化率高，能量转化率达到80%以上
= 3 \* GB3 ③与常规发电厂相比，其二氧化碳排放量明显降低
= 4 \* GB3 ④与干电池或者蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是从外部提供，这时电池起着类似试管、烧杯等反应器的作用
= 5 \* GB3 \* MERGEFORMAT ⑤供电量易于调节，能适应于电器负载的变化，而且不需要很长的充电时间，在航天、军事和交通等领域有广阔的应用情景
例：在一定条件下，向2 L密闭容器中充入2 ml N2和4 ml H2发生反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，10 min时测定生成NH3 1 ml，则用N2、H2、NH3表示的平均反应速率分别为多少？
N2(g) ＋ 3H2(g) 2NH3(g)
起始 2 ml 4 ml 0
转化 0.5 ml 1.5 ml 1 ml
末 1.5 ml 2.5 ml 1 ml
在“三段式”中，转化的部分是按照化学计量系数进行反应的
v(N2)＝eq \f(0.5 ml,2 L×10 min)＝0.025 ml/(L·min)
v(H2)＝eq \f(1.5 ml,2 L×10 min)＝0.075 ml/(L·min)
v(NH3)＝eq \f(1 ml,2 L×10 min)＝0.05 ml/(L·min)
恒温恒容
恒温恒压
恒温、恒容时：
恒温、恒压时：
浓度
速率变化
v正、v逆关系
开始
反应物浓度最大
v正最大
v正＞v逆
生成物浓度为0
v逆为0
变化
反应物浓度减小
v正减小
v正＞v逆
生成物浓度增大
v逆增大
平衡
反应物浓度不变
v正不变
v正＝v逆
生成物浓度不变
v逆不变
类型
判断依据
是否是平衡状态
混合物体系中各成分的含量
①各物质的物质的量或各物质的物质的量的分数一定
平衡
②各物质的质量或各物质质量分数一定
平衡
③各气体的体积或体积分数一定
平衡
④总体积、总压强、总物质的量一定
不一定平衡
正、逆反应
速率的关系
①在单位时间内消耗了m mlA同时生成m mlA，即v(正)=v(逆)
平衡
②在单位时间内消耗了n mlB同时消耗了p mlC，则v(正)=v(逆)
平衡
③在单位时间内生成n mlB，同时消耗了q mlD，因均指v(逆)
不一定平衡
④v(A):v(B):v(C):v(D)=m:n:p:q，v(正)不一定等于v(逆)
不一定平衡
压强
①m＋n≠p＋q时，总压强一定 (其他条件一定)
平衡
②m＋n=p＋q时，总压强一定 (其他条件一定)
不一定平衡
混合气体平均相对分子质量
①一定时，只有当m＋n≠p＋q时
平衡
②一定时，但m＋n=p＋q时
不一定平衡
温度
任何反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时
平衡
颜色
反应体系内有色物质的颜色一定
平衡
体系的密度
恒温恒容时，密度一定
不一定平衡
恒温恒压时，若m＋n≠p＋q，则密度一定时
平衡
恒温恒压时，若m＋n≠p＋q，则密度一定时