人教版 (新课标)必修2第二章 化学反应与能量综合与测试教案

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章末素能提升



专题一　化学反应中的能量
放热反应和吸热反应的理解
(1)反应放热或吸热，关键取决于反应物与生成物的总能量的相对大小，与反应条件无必然关系。很多放热反应需要加热或点燃才能发生，而有些吸热反应不需加热即能发生。
(2)对于可逆反应，若正反应为吸热反应，则逆反应为放热反应，且放出的热量和吸收的热量相等。
(3)对同一化学反应而言，反应放出(或吸收)的热量与物质的状态及参加反应的反应物的量有关。
〔触及高考〕
例题1 将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中，然后向小烧杯中加入盐酸，发生剧烈反应，醋酸逐渐凝固。由此可见(　B　)
A．NH4HCO3和盐酸的反应是放热反应
B．该反应中，热能转化为产物内部的能量
C．反应物的总能量高于生成物的总能量
D．NH4HCO3与HCl键能总和小于NH4Cl、CO2、H2O键能总和
解析：醋酸逐渐凝固说明反应吸收热量导致醋酸溶液温度降低，即NH4HCO3与HCl的反应为吸热反应，A项错误；因反应为吸热反应，即吸收的热量转化为产物内部的能量，故B项正确；因反应为吸热反应，则反应后生成物的总能量高于反应物的总能量，反应物键能总和大于生成物键能总和，C、D项错误。
〔考题探析〕(2018·山东师大附中期中)反应A＋B===2C，在反应过程中，断裂1 mol A中的化学键消耗的能量为Q1 kJ，断裂1 mol B中的化学键消耗的能量为Q2 kJ，形成1 mol C中的化学键释放的能量为Q3 kJ；1 mol A所含化学能为E1 kJ,1 mol B所含化学能为E2 kJ,1 mol C所含化学能为E3 kJ。下列说法中一定正确的是(　A　)
A．若Q1＋Q2Q3，则反应为放热反应
C．若E1＋E2>E3，则反应为放热反应
D．若E1＋E2>E3，则反应为吸热反应
解析：A项，Q1＋Q22Q3，若Q1＋Q2>2Q3，反应吸热，故错误；C项，E1＋E2>E3，不一定E1＋E2>2E3，故错误；D项，E1＋E2>E3，可能E1＋E2>2E3，若E1＋E2>2E3反应放热，故错误。
〔临场练兵〕在化学反应中，只有极少数能量比平均能量高得多的反应物分子发生碰撞时才可能发生化学反应，这些分子被称为活化分子。使普通分子变成活化分子所需提供的最低限度的能量叫活化能。请认真观察下图，然后回答问题。

(1)图中所示反应是__放热__(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)已知拆开1 mol H—H键、1 mol I—I键、1 mol H—I键分别需要吸收的能量为436 kJ、151 kJ、299 kJ。则由1 mol氢气和1 mol碘反应生成HI会__放出__(填“放出”或“吸收”)__11__kJ的热量。在该化学反应过程中，是将__化学__能转化为__热__能。
(3)下列反应中，属于放热反应的是__①②③⑤⑦__(填序号，下同)，属于吸热反应的是__④⑥__。
①物质燃烧　②炸药爆炸　③酸碱中和反应　④二氧化碳通过炽热的炭黑　⑤食物因氧化而腐败　⑥Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应　⑦铁粉与稀盐酸反应
解析：(1)由图可知反应物的总能量高于生成物的总能量，故该反应为放热反应。(2)H2(g)＋I2(g)===2HI(g)，断裂1 mol H—H键和1 mol I—I键需要吸收热量436 kJ＋151 kJ＝587 kJ，生成2 mol HI放出热量2×299 kJ＝598 kJ。所以1 mol氢气和1 mol碘反应生成HI放出热量11 kJ；放热反应过程中的能量转化是化学能转化为热能。(3)中和反应、燃烧反应、有氧参与的氧化还原反应、多数化合反应等属于放热反应；多数分解反应、二氧化碳通过炽热的炭黑、Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应等属于吸热反应。
专题二　原电池的工作原理
原电池的工作原理
原电池的工作原理是高考考查的热点，考查点为
—
↓
—电子由负极经导线流向正极。
↓
—阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。
↓
—
〔触及高考〕
例题2 (2018·江苏，10)下列说法正确的是(　C　)
A．氢氧燃料电池放电时化学能全部转化为电能
B．反应4Fe(s)＋ 3O2(g) === 2Fe2O3(s)常温下可自发进行，该反应为吸热反应
C．3 mol H2与1 mol N2混合反应生成NH3，转移电子的数目小于6×6.02×1023
D．在酶催化淀粉水解反应中，温度越高淀粉水解速率越快
解析：C对：3 mol H2与1 mol N2反应，若全部生成NH3，转移电子数目为6×6.02×1023，但H2与N2的反应是可逆反应，所以3 mol H2与1 mol N2混合反应生成NH3，转移电子的数目小于6×6.02×1023。A错：能量在转化过程中会消耗，因此氢氧燃料电池放电时，化学能不可能全部转化为电能。B错：铁与氧气的反应是放热反应。D错：在酶催化淀粉水解反应中，温度过高，酶的活性降低，淀粉水解速率变小。
〔考题探析〕(2018·安徽宣城期末调研测试)某兴趣小组设计的简易原电池装置如下图所示。该电池工作时，下列说法正确的是(　B　)

A．锌片作正极
B．铜片上有气泡产生
C．将电能转化为化学能
D．电子由铜片经导线流向锌片
解析：A项，根据原电池的工作原理，活泼金属作负极，锌比铜活泼，锌作负极，故错误；B项，铜作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，铜片上有气泡冒出，故正确；C项，此装置为原电池装置，是化学能转化为电能，故错误；D项，根据原电池的工作原理，电子从负极经外电路流向正极，即从锌片经外电路流向铜片，故错误。
〔临场练兵〕为满足不同的需要，人们应用原电池原理制作了多种电池。
(1)铅蓄电池是目前机动车、船舶等不可缺少的动力能源，铅蓄电池在放电时发生的电池反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。则铅蓄电池的负极为__Pb__，正极为__PbO2__。
(2)FeCl3溶液常用于腐蚀印刷电路铜板，其反应的离子方程式为__2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋__，若将此反应设计成原电池，则负极所用电极材料为__铜(或Cu)__，正极反应式为__Fe3＋＋e－===Fe2＋__。
(3)燃料电池是一种高效、环境友好的供电装置，下图是甲烷燃料电池原理示意图，其电池反应方程式为__CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O__。

解析：(1)根据发生的电池反应可判断，Pb失电子发生氧化反应，是负极，PbO2得电子发生还原反应，是正极。(2)FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板反应的离子方程式为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，若将此反应设计成原电池，则负极所用电极材料应为铜，正极发生还原反应：Fe3＋＋e－===Fe2＋。(3)燃料电池工作时发生的反应类似于燃料的燃烧。甲烷燃料电池工作时CH4与O2反应生成CO2和H2O，CO2与NaOH溶液继续反应生成Na2CO3和H2O，故总反应的化学方程式为CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。
专题三　化学反应速率的比较及计算
应用“三段法”进行有关化学反应速率的计算：
1．计算模式：设a mol·L－1、b mol·L－1分别为A、B两物质的起始浓度，mx mol·L－1为反应物A的转化浓度，nx mol·L－1为B的转化浓度，则：
　　　　　　　　　mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)
起始浓度( mol·L－1)　a　　　b　　　　0　　　0
转化浓度( mol·L－1)　mx　　nx　　　 px　　　qx
终态浓度( mol·L－1)a－mx　 b－nx　　px　　　qx
2．基本步骤
(1)确定反应物或生成物的起始加入量。
(2)确定反应过程中各物质的变化量。
(3)确定反应进行至某时刻时各物质的量。
(4)依据题干中的条件建立等式关系进行解答。
(5)应用化学反应速率之比＝物质的量浓度变化之比＝物质的量变化之比＝化学计量数之比。
〔触及高考〕
例题3 (2015·广东卷改编)用O2将HCl转化为Cl2，可提高效益，减少污染。该反应的化学方程式如下。
4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)
一定条件下测得反应过程中n(Cl2)的数据如下：
t/min
0
2.0
4.0
6.0
8.0
n(Cl2)/10－3 mol
0
1.8
3.7
5.4
7.2
计算2.0～6.0 min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率(以mol·min－1为单位，写出计算过程)。
解：v(HCl)＝2v(Cl2)
＝2Δn(Cl2)/Δt
＝2×(5.4－1.8)×10－3mol/(6.0－2.0)min
＝1.8×10－3mol·min－1
答：以HCl的物质的量变化表示的反应速率为1.8×10－3mol·min－1。
〔考题探析〕在一定温度下容积不变的容器中进行反应2X(g)2Y(g)＋Z(g)，若Y的浓度由0.048 mol·L－1增加到0.12 mol·L－1需18 s，那么由0.12 mol·L－1增加到0.2 mol·L－1，需要反应的时间是(　C　)
A．等于20 s　　　 B．等于18 s
C．大于20 s D．大于18 s
〔临场练兵〕已知某反应aA(g)＋bB(g)2C(g)的各物质浓度数据如下：

A
B
C
起始浓度/(mol·L－1)
3.0
1.0
0
2 s末浓度/(mol·L－1)
1.8
0.6
0.8
据此可推算出上述化学方程式中各物质的化学计量数之比是(　B　)
A．9∶3∶4　　　　　 B．3∶1∶2
C．2∶1∶3 D．3∶2∶1
专题四　化学反应速率的有关图象及化学反应限度
解答化学反应速率图象题的分析方法
对于化学反应速率的有关图象问题，可按以下的方法进行分析：
(1)认清坐标系，搞清纵、横坐标所代表的意义，并与有关的原理挂钩。
(2)看清起点，分清反应物，生成物，浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物，一般生成物多数以原点为起点。
(3)抓住变化趋势，分清正、逆反应，吸、放热反应，升高温度时，v在速率一时间图上，要注意看清曲线是连续的还是跳跃的，分清渐变和突变，大变和小变。例如，升高温度，v小增，增大反应物浓度，v渐变。
(4)注意终点，例如在浓度——时间图上，一定要看清终点时反应物的消耗量，生成物的增加量，并结合有关原理进行推理判断。
〔触及高考〕
例题4 (2017·江苏，10)H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得70 ℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是(　D　)

A．图甲表明，其他条件相同时，H2O2浓度越小，其分解速率越快
B．图乙表明，其他条件相同时，溶液pH越小，H2O2分解速率越快
C．图丙表明，少量Mn2＋存在时，溶液碱性越强，H2O2分解速率越快
D．图丙和图丁表明，碱性溶液中，Mn2＋对H2O2分解速率的影响大
解析：由图甲可知，起始时H2O2的浓度越小，曲线下降越平缓，说明反应速率越慢，A项错误；OH－的浓度越大，pH越大，即0.1 mol·L－1 NaOH对应的pH最大，曲线下降最快，即H2O2分解最快，B项错误；由图丙可知，相同时间内，0.1 mol·L－1 NaOH条件下H2O2分解最快，0 mol·L－1 NaOH条件下H2O2分解最慢，而1.0 mol·L－1 NaOH条件下H2O2的分解速率处于中间，C项错误；由图丁可知，Mn2＋越多，H2O2的分解速率越快，说明Mn2＋对H2O2分解速率影响较大，D项正确。
〔考题探析〕在一密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 mol·L－1、0.1 mol·L－1、0.2 mol·L－1，当反应达到平衡时，可能存在的数据是(　B　)
A．SO2为0.4 mol·L－1，O2为0.2 mol·L－1
B．SO2为0.25 mol·L－1
C．SO2、SO3均为0.15 mol·L－1
D．SO3为0.4 mol·L－1
解析：首先采用极限法分析。若反应向右进行到底，则有：c(SO2)＝0，c(O2)＝0，c(SO3)＝0.4 mol·L－1；若反应向左进行到底，则有：c(SO2)＝0.4 mol·L－1，c(O2)＝0.2 mol·L－1，c(SO3)＝0。化学反应的限度决定了可逆反应中的各种成分是不可能完全转化的，所以平衡时各物质的浓度范围为0