化學(xué)反應(yīng)與能量課件

1、第二章 化學(xué)反應(yīng)與能量 第一節(jié) 化學(xué)能與熱能實驗2-1鋁與鹽酸反應(yīng)實驗記錄：眼睛看到的現(xiàn)象用手觸摸的感覺用溫度計測量的數(shù)據(jù)在一支試管中加入23mL6mol/L的鹽酸溶液向含有鹽酸溶液的試管中插入用砂紙打磨光的鋁條結(jié)論 板書實驗2-2 氫氧化鋇晶體與氯化銨晶體的反應(yīng)實驗步驟實驗現(xiàn)象得出結(jié)論將晶體混合后立即用玻璃棒快速攪拌混合物有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生，該氣體能使?jié)駶櫟淖仙镌嚰堊兯{(lán)有NH3氣生成用手觸摸燒杯下部感覺燒杯變涼反應(yīng)吸熱用手拿起燒杯燒杯下面的帶有幾滴水的玻璃片（或小木板）粘到了燒杯底部反應(yīng)吸收熱量使體系溫度降低，使水結(jié)成冰將粘有玻璃片的燒杯放在盛有熱水的燒杯上一會兒再拿起玻璃片脫離上面

2、燒杯底部冰融化反應(yīng)完后移走燒杯上的多孔塑料片，觀察反應(yīng)物混合物成糊狀有水生成2.用化學(xué)方程式表示上述反應(yīng)：Ba(OH)28H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3+10H2O板書實驗2-3酸堿中和反應(yīng)反應(yīng)物及用量第一組第二組第三組酸HNO3 50 mL 1 mol/LHCl 50 mL 1 mol/LHCl 50 mL 1mol/L堿NaOH 50 mL 1 mol/LNaOH 50 mL 1 mol/LKOH 50 mL 1mol/L混合前溫度室溫室溫室溫混合后溫度結(jié) 論HNO3與NaOH發(fā)生中和反應(yīng)時放熱HCl與NaOH發(fā)生中和反應(yīng)時放熱HCl與KOH發(fā)生中和反應(yīng)時放熱對實驗進(jìn)行歸納和概

3、括強(qiáng)酸與強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng)時放出熱量步驟一：三組學(xué)生各取一套大小相同裝置，分別做一個實驗并記錄實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)。步驟二：匯總實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)并列表比較。步驟三：對實驗進(jìn)行原理性抽象為什么強(qiáng)酸與強(qiáng)堿發(fā)生反應(yīng)時都會放出熱量？ HNO3+NaOH=NaNO3+H2O，H+ + OH- = H2O HCl+NaOH=NaCl+H2O，H+ + OH- = H2O HCl+KOH=KCl+H2O，H+ + OH- = H2O由此可見，三個反應(yīng)的化學(xué)方程式雖然不同，反應(yīng)物也不同，但是它們的反應(yīng)本質(zhì)相同，都是H+與OH-離子反應(yīng)生成水的反應(yīng)，屬于中和反應(yīng)，其離子方程式都是：H+ + OH- = H2O。所以，可提

4、出推測，即中和反應(yīng)都放熱。由于三個反應(yīng)中H+和OH-離子的量都相等，則生成水的量也相等，故放出的熱量也相等（在上述三個實驗中，溫度上升的幅度接近）。形成概念酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH2O時所釋放的熱量稱為中和熱。熱量變化是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要表現(xiàn)形式，有些化學(xué)反應(yīng)表現(xiàn)為向環(huán)境放出熱量，有些化學(xué)反應(yīng)表現(xiàn)出向環(huán)境吸熱。1化學(xué)反應(yīng)在發(fā)生過程中是吸熱還是放熱，決定于E(反應(yīng)物的總能量)與E(生成物的總能量)的相對大小總結(jié)：物質(zhì)的燃燒一般是化學(xué)能轉(zhuǎn)化成熱能；但也有些化學(xué)反應(yīng)相反。2.化學(xué)能與電能、光能也可以相互轉(zhuǎn)化。第二節(jié) 化學(xué)能與電能二、化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的原理與裝置1.當(dāng)氧化劑和還原劑直

5、接接觸進(jìn)行反應(yīng)時，化學(xué)能要經(jīng)過一系列能量轉(zhuǎn)換才能轉(zhuǎn)化為電能。2.把氧化劑和還原劑分開，使氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)在兩個不同區(qū)域進(jìn)行。3.需要在氧化劑和還原劑之間架設(shè)橋梁使電子從氧化劑區(qū)域流向還原劑區(qū)域。4.考慮氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)發(fā)生的條件和環(huán)境，化學(xué)物質(zhì)的選擇。Cu-Zn原電池實驗： Cu、Zn分別插入稀硫酸中。 Cu、Zn同時插入稀硫酸中，但不接觸。 將Cu、Zn用導(dǎo)線連接起來。 在Cu、Zn導(dǎo)線之間接電流表。 將Cu、Zn導(dǎo)線互換再接電流表。板書Zn片發(fā)生氧化反應(yīng)， Zn：Zn2eZn 負(fù)極 H+在Cu片上發(fā)生還原反應(yīng)，Cu：2H+2e H2 正極師：很好，總的離子反應(yīng)方程式： Zn 2+ +

6、2H+ Zn2+ H22. Zn-Zn與稀硫酸進(jìn)行實驗。3. Cu-石墨與稀硫酸進(jìn)行實驗。（在短時間內(nèi)，不考慮氧氣的作用）4. Zn-石墨與稀硫酸進(jìn)行實驗。5. Fe-Zn與稀硫酸進(jìn)行實驗。6. Cu-Zn與乙醇進(jìn)行實驗。7. Cu-Zn與一個西紅柿進(jìn)行實驗。8. Cu-Zn與兩個西紅柿進(jìn)行實驗上述實驗及現(xiàn)象以表格對比的形式呈現(xiàn)出來。 兩極材料不同的各種現(xiàn)象。 不同溶液的各種現(xiàn)象。 電極在同一容器和不同容器中的現(xiàn)象?；瘜W(xué)用語化：將上述成功轉(zhuǎn)化實驗中的反應(yīng)，用氧化反應(yīng)式、還原反應(yīng)式和總化學(xué)方程式的形式表示出來同一容器不同容器實驗序號電極材料溶液現(xiàn)象氧化反應(yīng)還原反應(yīng)總反應(yīng)解釋：2Zn-Zn稀硫酸3

7、Cu-C4Zn-C5Fe-Zn6CuZn7知識拓展2.總結(jié)歸納原電池的構(gòu)成條件： 有兩種活動性不同的金屬（或非金屬單質(zhì)）作電極。 電極材料均插入電解質(zhì)溶液中。 兩極相連形成閉合電路。3.抽象出原電池化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)：較活潑的金屬發(fā)生氧化反應(yīng)，電子從較活潑的金屬（負(fù)極）通過外電路流向較不活潑的金屬（正極）第二節(jié) 化學(xué)能與電能電池名稱干電池( dry cell)負(fù)極正極2NH4+ + 2e = 2NH3 + H2H2+2MnO2Mn2O3+H2OZn2+4NH3Zn(NH3)42+電池總反應(yīng)式：2Zn+4NH4Cl+2MnO2=Zn(NH3)4Cl2+ZnCl2+Mn2O3+H2O電池名稱蓄電池（st

8、orage battery）負(fù)極正極電池總反應(yīng)式：表二（）電池名稱鎳鎘電池鋰電池銀鋅電池總反應(yīng)式Cd + 2NiO(OH)+2H2O= 2Ni(OH)2 + 2Cd(OH)2Li +MnO2 = LiMnO2Zn + Ag2O+H2O= Zn(OH)2 + 2Ag表三電池名稱氫氧燃料電池正極O2 +2H2O+4e-= 4OH-負(fù)極H2+OH-e = H2O總反應(yīng)式2H2 + O2= 2H2O有什么燃料可以代替氫氣燃料電池的發(fā)展前景21世紀(jì)，燃料電池將是一種廣泛使用的電源1. 將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苡袔追N基本形式？（1）化學(xué)能熱能機(jī)械能電能包括從大型火力發(fā)電站到小油機(jī)等各種“火力”發(fā)電裝置（2）化學(xué)

9、能熱能電能包括從熱電堆到熱離子發(fā)電裝置等各種“熱電轉(zhuǎn)換設(shè)備”（3）化學(xué)能電能即所謂“化學(xué)電源”，它是一種把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪褐绷麟娔艿难b置，簡稱電池2.我國首創(chuàng)以鋁-空氣-海水電池為能源的新型海水標(biāo)志燈已研制成功這種燈以取之不盡的海水為電解質(zhì)溶液，靠空氣中氧氣使鋁不斷氧化而產(chǎn)生電流只要把燈放入海水中，數(shù)分鐘后就會發(fā)出耀眼的閃光，其能量比干電池高2050倍試推測這種新型電池的負(fù)極是_，電極反應(yīng)是_；正極是_，電極反應(yīng)是_答案：1鋁，Al - 3e = Al3+；石墨（Pt）：2H2O + O2 + 4e = 4OH-參考：番茄電池（1）取一只大的半熟番茄，相隔一定距離插入一片銅片和一片鋅片。（

10、2）把銅片和鋅片的上端用導(dǎo)線與靈敏電流表相連（圖），觀察電流表的指針偏轉(zhuǎn)情況。發(fā)現(xiàn)靈敏電流表的指針有較大的偏轉(zhuǎn)。說明做成的番茄電池中產(chǎn)生了電流。 第三節(jié)化學(xué)的速度和限度不同的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行得快慢不一樣，有的反應(yīng)進(jìn)行得很快，瞬間就能完成，例如，氫氣和氧氣混合氣體遇火發(fā)生爆炸，酸、堿溶液的中和反應(yīng)等；有的反應(yīng)則進(jìn)行得很慢，例如，有些塑料的分解要幾百年，而石油的形成要經(jīng)過億萬年等。這些都說明了不同的化學(xué)反應(yīng)具有不同的反應(yīng)速率。一、化學(xué)反應(yīng)速率1.化學(xué)反應(yīng)速率是用來衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢程度的，通常用單位時間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示。濃度的單位常用 molL表示，化學(xué)反應(yīng)速率的單位常用

11、 mol（Lmin）或mol（Ls）表示。實驗題目雙氧水分解反應(yīng)實驗步驟在一支試管中加入23 mL約5%的H2O2，然后滴加12滴1mol/L的FeCl3溶液待試管中產(chǎn)生大量氣泡時，用帶火星的火柴梗檢驗產(chǎn)生的氣體實驗現(xiàn)象 用化學(xué)方程式解釋實驗現(xiàn)象 思考問題尋找答案1.通過觀察什么現(xiàn)象來判斷該反應(yīng)進(jìn)行得快慢？ 2.還有哪些其他辦法觀察該化學(xué)反應(yīng)速率？列出你對問題的想法 .溫度對化學(xué)反應(yīng)速率影響的實驗探究根據(jù)所給出的儀器和藥品設(shè)計實驗方案、步驟和裝置。如下圖實驗題目比較不同溫度下雙氧水分解反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率大小實驗步驟在三支相同的試管中分別加入23 ml約5%的H2O2，然后在每一支試管中滴加2滴

12、1 mol/L的FeCl3溶液后立即套上氣球（大小相同）。等三支試管上的氣球大小差不多相同時，同時置于三個燒杯中觀察現(xiàn)象。反應(yīng)條件熱水常溫冷水實驗現(xiàn)象反應(yīng)速率大小得出結(jié)論。 演示實驗26.催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率影響的實驗探究實驗題目比較不同條件下雙氧水分解反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率大小實驗步驟在三個相同的帶活塞的漏斗中分別加入23 mL約5%的H2O2，然后在一支試管中滴加2滴1 mol/L的FeCl3溶液，另一支試管中加入少量MnO2固體。同時向三支試管中放入漏斗中的全部溶液，觀察紅墨水上升情況。反應(yīng)條件少量MnO2無催化劑2滴FeCl3溶液實驗現(xiàn)象反應(yīng)速率大小得出結(jié)論。 補(bǔ)充實驗實驗題目比較鋁片于不

13、同濃度的鹽酸反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率大小實驗步驟在兩支放有相同的鋁片試管里，分別加入10 mL 1 molL鹽酸和10 mL 01 molL鹽酸。觀察現(xiàn)象。觀察反應(yīng)現(xiàn)象。反應(yīng)條件10 mL 1 molL鹽酸01 molL鹽酸實驗現(xiàn)象反應(yīng)速率大小得出結(jié)論。 板書2對于同一化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)速率與下了因素有關(guān)：i.溫度：在其它條件不變情況下，溫度高化學(xué)反應(yīng)速率快，反之，溫度降低，化學(xué)反應(yīng)的速率降低。ii.催化劑：催化劑(正)加快化學(xué)反應(yīng)的速率。iii.濃度：在其它條件不變情況下，濃度大化學(xué)反應(yīng)速率增快。濃度減小化學(xué)反應(yīng)速率減慢?；顒优c探究：1995年諾貝爾化學(xué)獎授予致力于研究臭氧層被破壞問題的三位環(huán)境化

14、學(xué)家。大氣中的臭氧層可濾除大量的紫外光，保護(hù)地球上的生物。近來由于大氣中污染物（如冰箱制冷劑氟利昂CF2Cl2和汽車尾氣中的氮氧化物等)不斷增加使得臭氧層遭到破壞，從而造成對環(huán)境和生物的嚴(yán)重影響。產(chǎn)生Cl原子，Cl原子會對臭氧層產(chǎn)生長久的破壞作用(臭氧的分子式為(O3)。有關(guān)反應(yīng)為CF2Cl2 CF2Cl + Cl NO2 NO + O因此 Cl原子或NO2分子能消耗大量的O3 ClO3ClO+O2NO + O3 N2 + O2ClOOClO2NO2 + O NO + O2 總反應(yīng)O3+ O = 2O2 總反應(yīng)O3+ O = 2O2在上述臭氧變成氧氣的反應(yīng)過程中，Cl和NO2 起什么作用？應(yīng)如

15、何保護(hù)臭氧層？第三節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的速率和限度 （第2課時）探究實驗2-7：把1mol/l的 Na2SO4溶液逐滴加到3ml-4ml 的CaCl2溶液中，直到不再有沉淀產(chǎn)生為止。 反應(yīng)現(xiàn)象是：白色沉淀產(chǎn)生。離子反應(yīng)方程式：Ca2 + SO42 = CaSO4生2：繼續(xù)演示實驗2-7：過濾，取澄清溶液與小試管中，加入適量的1mol/l的 Na2CO3溶液，可能的現(xiàn)象是：有白色的沉淀CaCO3產(chǎn)生，或者沒有沉淀產(chǎn)生。例如 平衡體系1，Ca2 + SO42 = CaSO4 平衡體系2，Ca2 +CO32 = CaCO3三、化學(xué)反應(yīng)的條件控制在生產(chǎn)生活中，促進(jìn)有利的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生，抑制有害的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生，這

16、就要討反應(yīng)條件的控制。原煤含S量：要求 2%，否則SO2排放濃度會偏高；原煤粒度：要求 40mm，且越均勻越好，但不能使用粉煤； 爐膛：耐高溫；煙囪抽力要求有大于20%的富余能力，氧氣要適當(dāng)充足，等。i通過實驗探究，同學(xué)們了解：可逆反應(yīng)、化學(xué)平衡、化學(xué)平衡狀態(tài)、化學(xué)反應(yīng)限度。ii.控制反應(yīng)條件可以使化學(xué)反應(yīng)向有益的方向盡可能多、快地進(jìn)行?；顒优c探究1.利用NO2平衡氣體遇熱顏色加深、遇冷顏色變淺來指示放熱過程和吸熱過程（1）按圖2-7所示將實驗裝置連接好。（2）向其中一個燒杯的水中投入一定量的CaO固體，CaO與水反應(yīng)放熱，此燒杯中的NO2平衡混合氣體的紅棕色變深。查找資料：NO2平衡氣體遇熱

17、顏色加深，遇冷顏色變淺的反應(yīng)原理。 二、化學(xué)反應(yīng)速率和限度1. 化學(xué)反應(yīng)速率的概念化學(xué)反應(yīng)速率是指化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢程度。例1：某學(xué)校設(shè)計了一節(jié)實驗活動課，讓學(xué)生從廢舊干電池回收碳棒、鋅皮、MnO2、NH4Cl、ZnCl2等物質(zhì)，整個實驗過程如下，請回答有關(guān)問題。（1）有關(guān)干電池的基本構(gòu)造和工作原理。下圖是干電池的基本構(gòu)造圖。干電池工作時負(fù)極上的電極反應(yīng)式是 ，MnO2的作用是除去正極上的產(chǎn)物，本身生成Mn2O3，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是 _ 。（2）鋅皮和碳棒的回收。用鉗子和剪刀剪開回收的干電池的鋅筒，將鋅皮和碳棒取出，并用毛刷刷洗干凈，將電池的黑色粉末移入小燒杯中。（3）氯化銨、氯化鋅的提取、

18、檢驗和分離。如何從黑色粉末中提取NH4Cl、ZnCl2等晶體的混合物？寫出簡要的實驗步驟（填操作名稱） 。（4）最后剩余黑色殘渣的主要成分是MnO2，還有炭黑和有機(jī)物?？捎米茻姆椒ǔルs質(zhì)，該實驗中需要用到的主要儀器除酒精燈外有 1. 要根據(jù)化合價的變化,確定正負(fù)極;2.根據(jù)質(zhì)量守恒、電荷守恒寫出電極反應(yīng)方程式。答案：（1）Zn-2e-= Zn2+ 2MnO2+H2=Mn2O3+ H2O（3）溶解、過濾、蒸發(fā)、結(jié)晶 （a）取所得晶體適量于燒杯中，加入溶解（b）?。╝）所得溶液少許于試管中，加NaOH溶液，加熱（c）產(chǎn)生使?jié)駶櫦t色石蕊試紙變藍(lán)的氣體 （d）NH4+OH-= NH3.+H2O（e）?。╝）所得少量溶液于試管中，加入NaOH溶液使全部生成沉淀，