2023年化学反应与能量课件.pdf

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1、优秀学习资料 欢迎下载 第二章 化学反应与能量 第一节 化学能与热能 实验 2-1铝与盐酸反应 实验记录：眼睛看到的现象 用手触摸的感觉 用温度计测量的数据 在一支试管中加入 23mL 6mol/L 的盐酸溶液 向含有盐酸溶液的试管中插入用砂纸打磨光的铝条 结 论 板书实验 2-2 氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应 实验步骤 实验现象 得出结论 将晶体混合后立即用玻璃棒快速搅拌混合物 有刺激性气味的气体产生，该气体能使湿润的紫色石蕊试纸变蓝 有 NH3 气生成 用手触摸烧杯下部 感觉烧杯变凉 反应吸热 用手拿起烧杯 烧杯下面的带有几滴水的玻璃片（或小木板）粘到了烧杯底部 反应吸收热量使体系温度降

2、低，使水结成冰 将粘有玻璃片的烧杯放在盛有热水的烧杯上一会儿再拿起 玻璃片脱离上面烧杯底部 冰融化 反应完后移走烧杯上的多孔塑料片，观察反应物 混合物成糊状 有水生成 2.用化学方程式表示上述反应：Ba(OH)28H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3+10H2O 板书实验 2-3酸碱中和反应 反应物 及用量 第一组 第二组 第三组 酸 HNO3 50 mL 1 mol/L HCl 50 mL 1 mol/L HCl 50 mL 1mol/L 碱 NaOH 50 mL 1 mol/L NaOH 50 mL 1 mol/L KOH 50 mL 1mol/L 混合前温度 室温 室温 室温 混合

3、后温度 结 论 HNO3 与 NaOH 发生中和反应时放热 HCl 与 NaOH 发生中和反应时放热 HCl 与 KOH 发生中和反应时放热 对实验进行 归纳和概括 强酸与强碱发生中和反应时放出热量 步骤一：三组学生各取一套大小相同装置，分别做一个实验并记录实验现象和数据。步骤二：汇总实验现象和数据并列表比较。步骤三：对实验进行原理性抽象 为什么强酸与强碱发生反应时都会放出热量？HNO3+NaOH=NaNO3+H2O，H+OH-=H2O HCl+NaOH=NaCl+H2O，H+OH-=H2O HCl+KOH=KCl+H2O，H+OH-=H2O 由此可见，三个反应的化学方程式虽然不同，反应物也不

4、同，但是它们的反应本质相同，都是 H+与OH-离子反应生成水的反应，属于中和反应，其离子方程式都是：H+OH-=H2O。所以，可提出推测，即中和反应都放热。由于三个反应中 H+和 OH-离子的量都相等，则生成水的量也相等，故放出的热量也相等（在上述三个实验中，温度上升的幅度接近）。形成概念 酸与碱发生中和反应生成 1molH2O 时所释放的热量称为中和热。优秀学习资料 欢迎下载 热量变化是化学反应中能量变化的主要表现形式，有些化学反应表现为向环境放出热量，有些化学反应表现出向环境吸热。1 化学反应在发生过程中是吸热还是放热，决定于E(反应物的总能量)与E(生成物的总能量)的相对大小 总结：物质

5、的燃烧一般是化学能转化成热能；但也有些化学反应相反。2.化学能与电能、光能也可以相互转化。第二节 化学能与电能 二、化学能直接转化为电能的原理与装置 1.当氧化剂和还原剂直接接触进行反应时，化学能要经过一系列能量转换才能转化为电能。2.把氧化剂和还原剂分开，使氧化反应和还原反应在两个不同区域进行。3.需要在氧化剂和还原剂之间架设桥梁使电子从氧化剂区域流向还原剂区域。4.考虑氧化反应和还原反应发生的条件和环境，化学物质的选择。Cu-Zn原电池实验：Cu、Zn 分别插入稀硫酸中。Cu、Zn 同时插入稀硫酸中，但不接触。将 Cu、Zn用导线连接起来。在 Cu、Zn 导线之间接电流表。将 Cu、Zn

6、导线互换再接电流表。板书 Zn 片发生氧化反应，Zn：Zn 2e Zn 负极 H+在 Cu片上发生还原反应，Cu：2H+2e H2 正极 师：很好，总的离子反应方程式：Zn 2+2H+Zn2+H2 2.Zn-Zn 与稀硫酸进行实验。3.Cu-石墨与稀硫酸进行实验。（在短时间内，不考虑氧气的作用）4.Zn-石墨与稀硫酸进行实验。5.Fe-Zn与稀硫酸进行实验。6.Cu-Zn 与乙醇进行实验。7.Cu-Zn 与一个西红柿进行实验。8.Cu-Zn 与两个西红柿进行实验 上述实验及现象以表格对比的形式呈现出来。两极材料不同的各种现象。不同溶液的各种现象。电极在同一容器和不同容器中的现象。化学用语化：将

7、上述成功转化实验中的反应，用氧化反应式、还原反应式和总化学方程式的形式表示出来 同一容器 不同容器 实验序号 电极材料 溶液 现象 氧化反应 还原反应 总反应 解释：2 Zn-Zn 稀 硫 酸 3 Cu-C 4 Zn-C 5 Fe-Zn 结论板书实验氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应实验步骤实验现象得出热用手拿起烧杯将粘有玻璃片的烧杯放在盛有热水的烧杯上一会儿再拿低使水结成冰玻璃片脱离上面烧杯底部冰融化混合物成糊状有水生成板优秀学习资料 欢迎下载 6 Cu Zn 7 知识拓展2.总结归纳原电池的构成条件：有两种活动性不同的金属（或非金属单质）作电极。电极材料均插入电解质溶液中。两极相连形成闭合电路

8、。3.抽象出原电池化学反应本质：较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼的金属（负极）通过外电路流向较不活泼的金属（正极）第二节 化学能与电能 电池名称 干电池(dry cell)负极 正极 2NH4+2e=2NH3+H2 H2+2MnO2Mn2O3+H2O Zn2+4NH3Zn(NH3)42+电池总反应式：2Zn+4NH4Cl+2MnO2=Zn(NH3)4Cl2+ZnCl2+Mn2O3+H2O 电池名称 蓄电池（storage battery）负极 正极 电池总反应式：表二（）电池名称 镍镉电池 锂电池 银锌电池 结论板书实验氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应实验步骤实验现象得出热用手拿起烧杯将粘

9、有玻璃片的烧杯放在盛有热水的烧杯上一会儿再拿低使水结成冰玻璃片脱离上面烧杯底部冰融化混合物成糊状有水生成板优秀学习资料 欢迎下载 总反应式 Cd+2NiO(OH)+2H2O=2Ni(OH)2+2Cd(OH)2 Li+MnO2=LiMnO2 Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag 表三 1.将化学能转变为电能有几种基本形式？（1）化学能热能机械能电能包括从大型火力发电站到小油机等各种“火力”发电装置（2）化学能热能电能包括从热电堆到热离子发电装置等各种“热电转换设备”（3）化学能电能即所谓“化学电源”，它是一种把化学能直接转变为低压直流电能的装置，简称电池 2.我国首创以铝-空气-海水电

10、池为能源的新型海水标志灯已研制成功 这种灯以取之不尽的海水为电解质溶液，靠空气中氧气使铝不断氧化而产生电流只要把灯放入海水中，数分钟后就会发出耀眼的闪光，其能量比干电池高 2050 倍试推测这种新型电池的负极是_，电极反应是_；正极是_，电极反应是_ 答案：1铝，Al-3e=Al3+；石墨（Pt）：2H2O+O2+4e=4OH-参考：番茄电池（1）取一只大的半熟番茄，相隔一定距离插入一片铜片和一片锌片。（2）把铜片和锌片的上端用导线与灵敏电流表相连（图），观察电流表的指针偏转情况。发现灵敏电流表的指针有较大的偏转。说明做成的番茄电池中产生了电流。第三节化学的速度和限度 不同的化学反应进行得快慢

11、不一样，有的反应进行得很快，瞬间就能完成，例如，氢气和氧气混合气体遇火发生爆炸，酸、碱溶液的中和反应等；有的反应则进行得很慢，例如，有些塑料的分解要几百年，而石油的形成要经过亿万年等。这些都说明了不同的化学反应具有不同的反应速率。一、化学反应速率 1.化学反应速率是用来衡量化学反应进行的快慢程度的，通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。浓度的单位常用 molL 表示，化学反应速率的单位常用 mol（L min）或 mol（L s）表示。电池名称 氢氧燃料电池 正极 O2+2H2O+4e-=4OH-负极 H2+OH-e=H2O 总反应式 2H2+O2=2H2O 有什么燃料可以

12、代替氢气 燃料电池的发展前景 21 世纪，燃料电池将是一种广泛使用的电源 实验题目 双氧水分解反应 实验步骤 在一支试管中加入 23 mL 约 5%的 H2O2，然后滴加12 滴 1mol/L 的 FeCl3 溶液 待试管中产生大量气泡时，用带火星的火柴梗检验产生的气体 实验现象 用化学方程式解释实验现象 思考问题 寻找答案 1.通过观察什么现象来判断该反应进行得快慢？2.还有哪些其他办法观察该化学反应速率？结论板书实验氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应实验步骤实验现象得出热用手拿起烧杯将粘有玻璃片的烧杯放在盛有热水的烧杯上一会儿再拿低使水结成冰玻璃片脱离上面烧杯底部冰融化混合物成糊状有水生成板优

13、秀学习资料 欢迎下载 .温度对化学反应速率影响的实验探究 根据所给出的仪器和药品设计实验方案、步骤和装置。如下图 演示实验 26.催化剂对化学反应速率影响的实验探究 补充实验 板书2对于同一化学反应，化学反应速率与下了因素有关：i.温度：在其它条件不变情况下，温度高化学反应速率快，反之，温度降低，化学反应的速率降低。列出你对问题的想法 实验题目 比较不同温度下双氧水分解反应的化学反应速率大小 实验步骤 在三支相同的试管中分别加入23 ml 约 5%的 H2O2，然后在每一支试管中滴加 2 滴 1 mol/L 的FeCl3 溶液后立即套上气球（大小相同）。等三支试管上的气球大小差不多相同时，同时

14、置于三个烧杯中观察现象。反应条件 热水 常温 冷水 实验现象 反应速率大小 得出结论。实验题目 比较不同条件下双氧水分解反应的化学反应速率大小 实验步骤 在三个相同的带活塞的漏斗中分别加入 23 mL 约 5%的 H2O2，然后在一支试管中滴加 2 滴 1 mol/L 的 FeCl3 溶液，另一支试管中加入少量 MnO2 固体。同时向三支试管中放入漏斗中的全部溶液，观察红墨水上升情况。反应条件 少量 MnO2 无催化剂 2 滴 FeCl3 溶液 实验现象 反应速率大小 得出结论。实验题目 比较铝片于不同浓度的盐酸反应的化学反应速率大小 实验步骤 在两支放有相同的铝片试管里，分别加入 10 mL

15、 1 mol L 盐酸和 10 mL 01 molL 盐酸。观察现象。观察反应现象。反应条件 10 mL 1 mol L 盐酸 01 molL 盐酸 实验现象 反应速率大小 得出结论。结论板书实验氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应实验步骤实验现象得出热用手拿起烧杯将粘有玻璃片的烧杯放在盛有热水的烧杯上一会儿再拿低使水结成冰玻璃片脱离上面烧杯底部冰融化混合物成糊状有水生成板优秀学习资料 欢迎下载 ii.催化剂：催化剂(正)加快化学反应的速率。iii.浓度：在其它条件不变情况下，浓度大化学反应速率增快。浓度减小化学反应速率减慢。活动与探究：1995 年诺贝尔化学奖授予致力于研究臭氧层被破坏问题的三位环

16、境化学家。大气中的臭氧层可滤除大量的紫外光，保护地球上的生物。近来由于大气中污染物（如冰箱制冷剂氟利昂 CF2Cl2 和汽车尾气中的氮氧化物等)不断增加使得臭氧层遭到破坏，从而造成对环境和生物的严重影响。产生 Cl 原子，Cl 原子会对臭氧层产生长久的破坏作用(臭氧的分子式为(O3)。有关反应为 CF2Cl2 CF2Cl+Cl NO2 NO+O 因此 Cl 原子或 NO2分子能消耗大量的 O3 ClO3ClO+O2 NO+O3 N2+O2 ClOOClO2 NO2+O NO+O2 总反应 O3+O=2O2 总反应 O3+O=2O2 在上述臭氧变成氧气的反应过程中，Cl 和 NO2 起什么作用？

17、应如何保护臭氧层？第三节 化学反应的速率和限度 （第 2 课时）探究实验 2-7：把 1mol/l 的 Na2SO4溶液逐滴加到 3ml-4ml 的 CaCl2溶液中，直到不再有沉淀产生为止。反应现象是：白色沉淀产生。离子反应方程式：Ca2+SO42=CaSO4 生 2：继续演示实验 2-7：过滤，取澄清溶液与小试管中，加入适量的 1mol/l 的 Na2CO3溶液，可能的现象是：有白色的沉淀 CaCO3产生，或者没有沉淀产生。例如 平衡体系 1，Ca2+SO42=CaSO4 平衡体系 2，Ca2+CO32=CaCO3 三、化学反应的条件控制 在生产生活中，促进有利的化学反应发生，抑制有害的化

18、学反应发生，这就要讨反应条件的控制。原煤含 S 量：要求 2%，否则 SO2 排放浓度会偏高；原煤粒度：要求 40mm，且越均匀越好，但不能使用粉煤；炉膛：耐高温；烟囱抽力要求有大于 20%的富余能力，氧气要适当充足，等。i 通过实验探究，同学们了解：可逆反应、化学平衡、化学平衡状态、化学反应限度。ii.控制反应条件可以使化学反应向有益的方向尽可能多、快地进行。活动与探究 1.利用 NO2平衡气体遇热颜色加深、遇冷颜色变浅来指示放热过程和吸热过程（1）按图 2-7所示将实验装置连接好。（2）向其中一个烧杯的水中投入一定量的 CaO 固体，CaO 与水反应放热，此烧杯中的 NO2 平衡混合气体的

19、红棕色变深。查找资料：NO2平衡气体遇热颜色加深，遇冷颜色变浅的反应原理。二、化学反应速率和限度 1.化学反应速率的概念化学反应速率是指化学反应进行的快慢程度。例 1：某学校设计了一节实验活动课，让学生从废旧干电池回收碳棒、锌皮、MnO2、NH4Cl、ZnCl2等物质，整个实验过程如下，请回答有关问结论板书实验氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应实验步骤实验现象得出热用手拿起烧杯将粘有玻璃片的烧杯放在盛有热水的烧杯上一会儿再拿低使水结成冰玻璃片脱离上面烧杯底部冰融化混合物成糊状有水生成板优秀学习资料 欢迎下载 题。（1）有关干电池的基本构造和工作原理。下图是干电池的基本构造图。干电池工作时负极上的电

20、极反应式是 ，MnO2的作用是除去正极上的产物，本身生成 Mn2O3，该反应的化学方程式是 _ 。（2）锌皮和碳棒的回收。用钳子和剪刀剪开回收的干电池的锌筒，将锌皮和碳棒取出，并用毛刷刷洗干净，将电池的黑色粉末移入小烧杯中。（3）氯化铵、氯化锌的提取、检验和分离。如何从黑色粉末中提取 NH4Cl、ZnCl2等晶体的混合物？写出简要的实验步骤（填操作名称）。（4）最后剩余黑色残渣的主要成分是 MnO2，还有炭黑和有机物。可用灼烧的方法除去杂质，该实验中需要用到的主要仪器除酒精灯外有 1.要根据化合价的变化,确定正负极;2.根据质量守恒、电荷守恒写出电极反应方程式。答案：（1）Zn-2e-=Zn2

21、+2MnO2+H2=Mn2O3+H2O（3）溶解、过滤、蒸发、结晶 （a）取所得晶体适量于烧杯中，加入溶解（b）取（a）所得溶液少许于试管中，加 NaOH 溶液，加热（c）产生使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体 （d）NH4+OH-=NH3.+H2O（e）取（a）所得少量溶液于试管中，加入 NaOH 溶液使全部生成沉淀，将沉淀分成三份，一份加盐酸至过量，一份加 NaOH 溶液至过量，一份加氨水至过量（f）三份白色沉淀均溶解 （4）坩埚、玻璃棒、三脚架、泥三角等 例2化学活动课上，三组学生分别用图示甲、乙两装置，探究“NaHCO3，和Na2CO3，与稀盐酸的反应”，按表中的试剂用量，在相同条件下，将两

22、个气球中的固体粉末同时倒入试管中(装置的气密性已检查)。请回答：(1)各组反应开始时_.，装置中的气球体积先变大，该装置中反应的离子方程式是_.活动与探究 120XX 年 10 月 15 日，我国成功发射“神舟五号”载人飞船。这标志着我国在航天领域的大突破：（1）肼（N2H4）是发射航天飞船常用的高能燃料。一般将液太 N2O4作为火箭的推进剂。已知 1mol液态肼与足量液态 N2O4完全反应放出 QkJ 的热量，产物是对环境无害的氮气和水蒸气，但实际发射过程中会看到有大量红色的烟雾，除了该反应可能产生少量 NO 外，产生此现象的原因可能是 。（2）最理想的燃烧热大，体积小，本身毒性小、安全的固态氢，目前人们还不能制得固态氢，因为 。（3）新型无机材料在航天工业中也有广泛应用。如飞船表面覆盖有一种耐高温的氮化硅陶瓷，该物质中各原子均满足最外层 8 电子结构，则氮化硅的化学式为 。（4）飞船上的能量主要来自于太阳能和燃料电池。常用的燃料电池是氢氧燃料电池，已知负极的反应式为：2H24e+4OH 4H2O，正极的反应式为 ，工作时 极 pH 相对较大。结论板书实验氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应实验步骤实验现象得出热用手拿起烧杯将粘有玻璃片的烧杯放在盛有热水的烧杯上一会儿再拿低使水结成冰玻璃片脱离上面烧杯底部冰融化混合物成糊状有水生成板