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放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)
實(shí)驗(yàn)6-1：鎂與鹽酸的反應(yīng)
實(shí)驗(yàn)6-2：Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl晶體的反應(yīng)
1.放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)的辨析
2.常見的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)
常見的放熱反應(yīng)：
所有的燃燒反應(yīng)與緩慢氧化。
所有的酸堿中和反應(yīng)。
大多數(shù)化合反應(yīng)。
鋁熱反應(yīng)（2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe）。
金屬與酸、水的反應(yīng)
少數(shù)分解反應(yīng)（2H2O2 === 2H2O+O2↑）
常見的吸熱反應(yīng)：
大多數(shù)分解反應(yīng)。
某些以C、CO、H2為還原劑還原氧化物的反應(yīng)
某些晶體之間的反應(yīng)（Ba(OH)2·8H2O+NH4Cl=BaCl2+NH3↑+10H2O）
鹽酸與碳酸氫鈉的反應(yīng)。
【注意】關(guān)于吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的易錯(cuò)點(diǎn)
（1）“三個(gè)不一定”。
①需加熱才能發(fā)生的反應(yīng)不一定是吸熱反應(yīng)，如碳和氧氣的反應(yīng)；
②放熱反應(yīng)常溫下不一定容易發(fā)生，如鋁熱反應(yīng)；
③吸熱反應(yīng)也不一定需要加熱，如Ba(OH)2·8H2O晶體和NH4Cl晶體的反應(yīng)。
（2）吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)都是化學(xué)變化。NaOH固體溶于水是放熱過程，但不是放熱反應(yīng)；升華、蒸發(fā)等過程是吸熱過程，但不是吸熱反應(yīng)。
3.化學(xué)鍵與能量變化的關(guān)系
4.吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的判斷方法
（1）根據(jù)反應(yīng)物和生成物的總能量的相對大小判斷——決定因素。
若反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，屬于放熱反應(yīng)，反之是吸熱反應(yīng)。
（2）根據(jù)化學(xué)鍵斷裂或形成時(shí)的能量變化判斷——用于計(jì)算。
若斷裂反應(yīng)物中的化學(xué)鍵所吸收的能量小于形成生成物中的化學(xué)鍵所放出的能量，屬于放熱反應(yīng)，反之是吸熱反應(yīng)。
（3）根據(jù)反應(yīng)物和生成物的相對穩(wěn)定性判斷。
由不穩(wěn)定的物質(zhì)(能量高)生成穩(wěn)定的物質(zhì)(能量低)的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反之為吸熱反應(yīng)。
（4）根據(jù)反應(yīng)條件判斷。
凡是持續(xù)加熱才能進(jìn)行的反應(yīng)一般就是吸熱反應(yīng)。
（5）經(jīng)驗(yàn)判斷法：根據(jù)常見的放熱反應(yīng)、吸熱反應(yīng)類型判斷。
化學(xué)反應(yīng)與電能
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1.火力發(fā)電——化學(xué)能間接轉(zhuǎn)化為電能
（1）火力發(fā)電的原理
首先通過化石燃料燃燒，使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，加熱水使之汽化為蒸汽以推動(dòng)蒸汽輪機(jī)，然后帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。
（2）能量轉(zhuǎn)化過程
化學(xué)能熱能機(jī)械能電能
2.化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能——原電池
（1）定義：把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。
（2）工作原理(以銅-鋅-稀硫酸原電池為例)：
兩反應(yīng)：正極——還原反應(yīng)；負(fù)極——氧化反應(yīng)。
三方向：①電流方向：正極→負(fù)極；
②電子流動(dòng)方向(導(dǎo)線中)：負(fù)極→正極；
③陰、陽離子移動(dòng)方向(電解質(zhì)溶液中)：
陽離子：負(fù)極→正極； 陰離子：正極→負(fù)極。
（3）形成原電池的條件
①具有活動(dòng)性不同的兩個(gè)電極(金屬與金屬或金屬與能導(dǎo)電的非金屬)；
②兩電極均插入電解質(zhì)溶液中；
③電解質(zhì)溶液、電極、導(dǎo)線形成閉合回路。
④有一個(gè)能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。
3.原電池電極的判斷

4.設(shè)計(jì)原電池
依據(jù)：已知一個(gè)氧化還原反應(yīng)，首先分析找出氧化劑、還原劑，一般還原劑為負(fù)極材料(或在負(fù)極上被氧化)，氧化劑(電解質(zhì)溶液中的陽離子)在正極上被還原。
選擇合適的材料：
①電極材料：電極材料必須導(dǎo)電。負(fù)極材料一般選擇較活潑的金屬材料，或者在該氧化還原反應(yīng)中，本身失去電子的材料；正極材料一般活潑性比負(fù)極的弱，也可以是能導(dǎo)電的非金屬。
②電解質(zhì)溶液：電解質(zhì)溶液一般能與負(fù)極材料反應(yīng)。
5.化學(xué)電池
（1）一次電池——鋅錳干電池
（2）二次電池

（3）發(fā)展中的燃料電池

化學(xué)反應(yīng)的速率
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一、化學(xué)反應(yīng)速率
化學(xué)反應(yīng)速率及其表示方法
（1）概念：
化學(xué)反應(yīng)速率是用來衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢的物理量，
通常用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少量或者生成物的增加量（取正值）來表示。
（2）公式：
v（B）=?c（B）?t
v(B)表示B物質(zhì)的反應(yīng)速率；
Δc (B)表示Δt 內(nèi)B物質(zhì)的濃度變化量（反應(yīng)物取減少量，生成物取增加量）
由于化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)物濃度的減少量和生成物濃度的增加量均為正值，反應(yīng)速率也均為正值。
（3）單位：ml·L-1·min-1或ml·L-1·s-1
1 ml·L－1·s－1 =60 ml·L－1·min－1
2.化學(xué)反應(yīng)速率的正確理解
（1）在同一化學(xué)反應(yīng)里，用不同的物質(zhì)表示的反應(yīng)速率可能不同，但意義相同，
故描述反應(yīng)速率時(shí)必須指明具體的物質(zhì)。
Δc (B)固體或純液體的濃度視為常數(shù)，Δc=0
因此不用固體或純液體表示化學(xué)反應(yīng)速率。
（3）Δt 化學(xué)反應(yīng)速率是一段時(shí)間內(nèi)的平均反應(yīng)速率，而不是某一時(shí)刻的瞬時(shí)速率
3.化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算方法
（1）定義式法：利用公式v=計(jì)算化學(xué)反應(yīng)速率，也可以利用公式計(jì)算
物質(zhì)的量或物質(zhì)的量濃度變化或時(shí)間等。
（2）關(guān)系式法：同一反應(yīng)中，化學(xué)反應(yīng)速率之比=物質(zhì)的量濃度變化量之比=物質(zhì)
的量變化量之比=化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。
另外，也可以利用該等量關(guān)系書寫未知的化學(xué)方程式或找各物質(zhì)的速率關(guān)系。
4.反應(yīng)速率大小比較的兩種方法
同一化學(xué)反應(yīng)速率用不同物質(zhì)表示時(shí)數(shù)值可能不同，比較化學(xué)反應(yīng)速率的快慢不能只看數(shù)值大小，應(yīng)先統(tǒng)一單位，再比較：
（1）歸一法：換算成同一物質(zhì)、同一個(gè)單位，再比較數(shù)值大小。
（2）比值法：比較化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)計(jì)量數(shù)的比值。如反應(yīng)aA+bBcC，要
比較v(A)與v(B)的相對大小，即比較與的相對大小，若>，則用v(A)表示的反應(yīng)速率比用v(B)表示的反應(yīng)速率大。
二、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素
1.影響化學(xué)反應(yīng)速率的主要因素——內(nèi)因
反應(yīng)物本身的性質(zhì)決定化學(xué)反應(yīng)速率的大小。
2.影響化學(xué)反應(yīng)速率的外界因素——外因
（1）濃度
①固體或純液體的濃度為常數(shù)，所以增加其用量時(shí)，化學(xué)反應(yīng)速率不變。
②增大固體的表面積或?qū)⒐腆w溶于一定溶劑，能增大化學(xué)反應(yīng)速率。
（2）溫度：對任何反應(yīng)，升高溫度，化學(xué)反應(yīng)速率增大。
（3）催化劑：一般地，使用催化劑能大大加快化學(xué)反應(yīng)速率。
（4）壓強(qiáng)：壓強(qiáng)對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，是通過改變氣體的濃度來實(shí)現(xiàn)的，故一般意義上的增大壓強(qiáng)是指壓縮氣體的體積。
①對無氣體參加的化學(xué)反應(yīng)，改變壓強(qiáng)時(shí)，化學(xué)反應(yīng)速率基本不變。
如MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O。
②對有氣體參加的反應(yīng)，壓強(qiáng)對化學(xué)反應(yīng)速率的影響可簡化理解為
壓強(qiáng)改變→eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(物質(zhì)濃度改度→化學(xué)反應(yīng)速率改變,物質(zhì)濃度不變→化學(xué)反應(yīng)速率不變))
a．恒壓時(shí)：增大壓強(qiáng)體積縮小化學(xué)反應(yīng)速率增大。
b．氣體反應(yīng)體系中充入惰性氣體(不參與反應(yīng))時(shí)對反應(yīng)速率的影響
恒容：充入“惰性氣體”→總壓增大→反應(yīng)物濃度不變→化學(xué)反應(yīng)速
率不變。
恒壓：充入“惰性氣體”→體積增大→反應(yīng)物濃度減小→化學(xué)反應(yīng)速
率減小。

化學(xué)反應(yīng)的限度 化學(xué)反應(yīng)條件的控制
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一、化學(xué)反應(yīng)限度
1.化學(xué)平衡狀態(tài)
在一定條件下，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時(shí)，正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率相等，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)，簡稱化學(xué)平衡。
速率—時(shí)間(v-t)圖像如下：
2.化學(xué)平衡狀態(tài)的五大特征
(1)逆：化學(xué)平衡狀態(tài)研究的對象是可逆反應(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)
3.化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷
（1）標(biāo)志一：正、逆反應(yīng)速率相等
①同種物質(zhì)：v正＝v逆≠0，(同一種物質(zhì)的生成速率等于消耗速率)
②不同種物質(zhì)：eq \f(v正（A）,v逆（B）)＝eq \f(A化學(xué)計(jì)量數(shù),B化學(xué)計(jì)量數(shù))
a.在化學(xué)方程式同一邊的不同物質(zhì)的生成速率與消耗速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比
b.在化學(xué)方程式兩邊的不同物質(zhì)的生成(或消耗)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比
(2)標(biāo)志二：變量不變
①各組分濃度保持不變
I.各組分的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)保持不變
II.各組分的質(zhì)量或質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持不變
III.各氣體的體積或體積分?jǐn)?shù)保持不變
取決于有無非氣體
M =
m總
n總
特例：只有生成物有氣體時(shí)，體積分?jǐn)?shù)始終不變，不是變量
取決于氣體系數(shù)差
②氣體的平均相對分子質(zhì)量 M
則M不變時(shí)，即為平衡狀態(tài)
若各物質(zhì)均為氣體，且m+n≠p+q
則M不變時(shí)，不一定為平衡狀態(tài)
若有非氣體參與
若各物質(zhì)均為氣體，且m+n=p+q，
恒容
③氣體密度ρ
恒壓，且m+n=p+q
則ρ不變時(shí)，不一定為平衡狀態(tài)
若各物質(zhì)均為氣體
則ρ不變時(shí)，一定為平衡狀態(tài)
若有非氣體參與，恒壓或是恒容
則ρ不變時(shí)，不一定為平衡狀態(tài)
若各物質(zhì)均為氣體，恒壓，且m+n≠p+q
④混合氣體總壓強(qiáng)
因?yàn)楹闳?、恒溫條件下，n(g)越大則壓強(qiáng)P就越大，
則無論各成份是否均為氣體，只需考慮Δn(g)。
當(dāng)Δn(g)=0，則P為恒值，不一定是化學(xué)平衡狀態(tài)。
當(dāng)Δn(g)≠0，則P一定時(shí)，一定是化學(xué)平衡狀態(tài)。
⑤體系的顏色和溫度不變，一定是化學(xué)平衡狀態(tài)
4.化學(xué)反應(yīng)的限度
（1）化學(xué)平衡狀態(tài)是可逆反應(yīng)達(dá)到的一種特殊狀態(tài)，是在給定條件下化學(xué)反應(yīng)所
能達(dá)到的最大程度，任何可逆反應(yīng)在給定條件下的進(jìn)行程度都有一定的限度。
（2）不同條件下，同一可逆反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)限度不同；相同條件下，不同反應(yīng)的化
學(xué)反應(yīng)限度也不同。
二、化學(xué)反應(yīng)條件的控制
提高反應(yīng)速率
1.控制反應(yīng)條件的意義
提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率
（1）促進(jìn)有利的化學(xué)反應(yīng)
降低反應(yīng)速率
控制副反應(yīng)的發(fā)生
減少甚至消除有害物質(zhì)的產(chǎn)生
（2）抑制有害的化學(xué)反應(yīng)
2．反應(yīng)條件的控制
(1)控制化學(xué)反應(yīng)速率的措施
通過改變反應(yīng)體系的溫度、溶液的濃度、氣體的壓強(qiáng)(或濃度)、固體的表面積以及使用催化劑等途徑調(diào)控反應(yīng)速率。
(2)提高轉(zhuǎn)化率的措施
通過改變可逆反應(yīng)體系的溫度、溶液的濃度、氣體的壓強(qiáng)(或濃度)等改變可逆反應(yīng)的限度,從而提高轉(zhuǎn)化率。
化工生產(chǎn)中調(diào)控反應(yīng)條件時(shí)，需要考慮控制反應(yīng)條件的成本和實(shí)際可能性。
3.實(shí)例——合成氨生產(chǎn)條件的選擇：

4．以“提高煤的燃燒效率”為例
實(shí)驗(yàn)
操作
在試管中加入2ml 2ml/L的鹽酸，并用溫度計(jì)測量溫度，再將用砂紙打磨過的光亮鎂條投入試管中，觀察現(xiàn)象并測量溫度變化。
實(shí)驗(yàn)
現(xiàn)象
看
有大量氣泡生成
摸
試管燙手
溫度計(jì)
溫度升高
實(shí)驗(yàn)
結(jié)論
反應(yīng)
原理
Mg+2HCl=MgCl2+H2↑
能量
變化
反應(yīng)放出熱量
實(shí)驗(yàn)
操作
將20g的Ba(OH)2·8H2O晶體研細(xì)后與10g的NH4Cl晶體一起放入燒杯中，并將燒杯放在滴有水的木板上，用玻璃棒迅速攪拌，聞到刺鼻氣味后用玻璃片蓋上燒杯，用手觸摸燒杯下部，試著拿起燒杯觀察現(xiàn)象。
實(shí)驗(yàn)
現(xiàn)象
看
燒杯與木板粘到一起
摸
燒杯外壁變得冰涼
溫度計(jì)
有刺激性氣體生成
實(shí)驗(yàn)
結(jié)論
反應(yīng)
原理
Ba(OH)2·8H2O+NH4Cl=BaCl2+NH3↑+10H2O
能量
變化
反應(yīng)吸收熱量
類型比較
放熱反應(yīng)
吸熱反應(yīng)
形成原因
反應(yīng)物具有的總能量大于生成物具有的總能量
反應(yīng)物具有的總能量小于生成物具有的總能量
與化學(xué)鍵強(qiáng)弱的關(guān)系
生成物分子成鍵時(shí)釋放出的總能量大于反應(yīng)物分子斷裂時(shí)吸收的總能量
生成物分子成鍵時(shí)釋放的總能量小于反應(yīng)物分子斷鍵時(shí)吸收的總能量
反應(yīng)過程示意圖
電池構(gòu)成
工作原理
負(fù)極
鋅筒(寫電極材料名稱)逐漸被消耗，發(fā)生氧化反應(yīng)
電解質(zhì)
氯化銨糊
正極
石墨棒(寫電極材料名稱)，MnO2被還原，發(fā)生還原反應(yīng)
優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)
制作簡單、價(jià)格便宜、便于攜帶等
缺點(diǎn)
不能充電，放電時(shí)間短，電壓下降快

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第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)與能量變化

版本： 人教版 (2019)

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