新教材 苏教版高中化学必修第二册 专题6化学反应与能量变化 知识点考点重点难点总结.docx
《新教材 苏教版高中化学必修第二册 专题6化学反应与能量变化 知识点考点重点难点总结.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新教材 苏教版高中化学必修第二册 专题6化学反应与能量变化 知识点考点重点难点总结.docx（33页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
新教材苏教版高中化学必修第二册专题6化学反应与能量变化知识点考点重点难点总结
专题6化学反应与能量变化
第一单元化学反应速率与反应限度
第1课时 化学反应速率及影响因素
基础知识
一、化学反应速率
1．化学反应速率及其表示方法
（1）概念：
化学反应速率是用来衡量化学反应过程进行快慢程度的物理量。
（2）表示方法：
可用单位时间内反应物浓度的减少或者生成物浓度的增加（均取正值）来表示。
（3）计算：
表达式为v＝
或v＝
。
式中：
Δc为浓度的变化量，一般以mol·L－1为单位；
Δt为时间，一般以s或min为单位。
（4）常用单位：
mol·L－1·s－1或mol·L－1·min－1。
2．规律
对于同一反应，用不同的物质来表示反应速率，其比值一定等于化学方程式中相应的化学计量数之比。
如对于反应：
mA（g）＋nB（g）
pC（g）＋qD（g），v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D）＝m∶n∶p∶q。
微点拨：
（1）一个确定的化学反应涉及反应物、生成物等多种物质，因而定量表示一个化学反应的反应速率时，必须指明是用哪一种反应物或哪一种生成物来表示。
（2）无论是用某一反应物表示还是用某一生成物表示，其化学反应速率都取正值，而且是某一段时间内的平均速率，不是某一时刻的瞬时速率。
（3）在一定温度下，对于固体和纯液体物质来说，其单位体积里的物质的量不会改变，即它们的物质的量浓度为常数，故一般不用固体或纯液体物质来表示反应速率。
在体积为100mL的溶液中，发生下列反应：
16H＋＋2MnO
＋10Br－===2Mn2＋＋5Br2＋8H2O。
已知，反应开始时，Br－的物质的量为0.01mol；经过10s后，Br－的物质的量变为0.002mol。
假设反应过程中溶液的体积保持不变，则在这10s内，Br－消耗的平均速率是多少？
[提示] Δc（Br－）＝Δn（Br－）/V＝（0.01mol－0.002mol）/0.1L＝0.08mol/L－1，v＝
＝0.08mol/·L－1÷10s＝0.008mol/·L－1·s－1。
二、影响化学反应速率的因素
1．[基础实验]化学反应速率的影响因素
实验1.催化剂对化学反应速率的影响
实验操作
实验现象
①有少量气泡出现
②产生大量气泡
实验结论
MnO2可以使H2O2分解的速率加快
微点拨：
催化剂有正、负之分，正催化剂能加快反应速率，负催化剂减慢反应速率，不特别指明的条件下，均指正催化剂。
催化剂只对某一特定反应具有催化作用，即有专一性。
实验2.温度对化学反应速率的影响
实验操作
试管中均为5mL12%的H2O2溶液
实验现象
①产生气泡速率较慢
②产生气泡速率较快
实验结论
其他条件相同时，用水浴加热，化学反应速率增大，常温，化学反应速率减小
实验3.浓度对化学反应速率的影响
实验操作
实验现象
①产生气泡速率较慢
②产生气泡速率较快
实验结论
其他条件相同时，增大浓度，化学反应速率增大，减小浓度，化学反应速率减小
实验4.反应物状态对化学反应速率的影响
实验操作
取两支试管，向其中一支加入约5g块状大理石，另一支加入约5g粉末状大理石，再各加入5mL4mol·L－1盐酸，观察并记录实验现象
现象与结论
块状大理石与盐酸反应的速率较慢，粉末状大理石与盐酸反应的速率快，说明增大反应物的接触面积，能增大反应速率
微点拨：
影响化学反应速率的因素除温度、催化剂和反应物浓度外，还有反应物的状态、固体的表面积等许多因素。
2.控制变量法
受多因素影响的问题每次只改变其中的一个因素，而控制其余几个因素不变，研究被改变的因素对事物发展的影响。
这样，就将多因素问题拆解为多个单因素问题分别开展研究，化繁为简，再进行综合分析，最后得出结论。
这种方法称为控制变量法。
重难点1：
化学反应速率的计算与比较（素养养成——宏观辨识与微观探析）
化学反应在我们的生活、生产、科研中无处不在。
[问题1] 观察上面图片，说说哪些图片表示的过程中化学反应较快？
哪些表示的化学反应较慢？
[提示] 火箭发射、汽油的燃烧过程中化学反应较快；溶洞的形成、铁制品生锈过程中化学反应较慢。
[问题2] 探究在同一化学反应中，用不同物质表示该反应的速率时，各数据之间有什么关系？
[提示] 在同一化学反应中，用不同物质的浓度变化表示的化学反应速率之比等于该化学方程式中相应物质的化学计量数之比，这是有关化学反应速率的计算或换算的依据。
1．化学反应速率的计算方法
（1）根据v（A）＝
＝
计算。
（2）根据同一化学反应不同物质的速率之比等于化学方程式中相应的化学计量数之比计算。
2．反应速率大小比较的两种方法
同一化学反应速率用不同物质表示时数值可能不同，比较化学反应速率的快慢不能只看数值大小，还要进行一定的转化：
（1）换算成同一物质、同一单位表示，再比较数值大小。
（2）比较化学反应速率与化学计量数的比值。
如反应aA＋bB
cC，要比较v（A）与v（B）的相对大小，即比较
与
的相对大小，若
＞
，则用v（A）表示的反应速率比用v（B）表示的反应速率大。
重难点2：
探究影响化学反应速率的因素（素养养成——证据推理与模型认知）
在一密闭容器中充入1molH2和1molI2，压强为p（Pa），并在一定温度下使其发生反应：
H2（g）＋I2（g）
2HI（g）。
该密闭容器有一个可移动的活塞（如图）。
[问题1] 向下压缩活塞，容器内气体压强如何变化？
气体浓度如何变化？
反应速率如何变化？
[提示] 向下压缩活塞，气体压强增大，气体浓度增大，化学反应速率加快。
[问题2] 保持容器的容积不变，向其中充入氦气（He），反应速率如何变化？
[提示] 充入氦气，尽管压强增大，但反应物浓度不变，反应速率不变。
[问题3] 保持容器内气体压强不变，向其中充入氦气（He），反应速率如何变化？
[提示] 充入氦气，尽管压强不变，但容器的体积增大，反应物浓度减小，反应速率减小。
1．浓度对反应速率影响的理解
（1）固体或纯液体的浓度为常数，所以增加其用量时，化学反应速率不变。
（2）增大固体的表面积或将固体溶于一定溶剂，能增大化学反应速率。
2．压强对反应速率影响的理解
压强对反应速率的影响，是通过改变气体的浓度来实现的，故一般意义上的增大压强是指压缩气体的体积。
（1）对无气体参加的化学反应，改变压强时，化学反应速率基本不变。
如MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O。
（2）对有气体参加的化学反应，压强对化学反应速率的影响可简化理解为
压强改变→
①恒温时：
增大压强
体积缩小
反应速率增大。
②气体反应体系中充入惰性气体（不参与反应）时对反应速率的影响：
恒容：
充入惰性气体―→总压增大―→反应物浓度不变―→反应速率不变。
恒压：
充入惰性气体―→体积增大―→反应物浓度减小―→反应速率减小。
第2课时 化学反应的限度
基础知识
一、化学反应的限度
1．可逆反应
（1）概念：
在同一条件下，既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的化学反应。
（2）特征：
反应不能进行到底，或者在一定条件下反应物与生成物同时存在。
在书写化学方程式时，可逆反应用符号“
”表示。
常温下，在0.1mol·L－1醋酸水溶液中，大约只有1%的醋酸分子电离成H＋和CH3COO－，绝大多数仍以CH3COOH的形式存在，所以醋酸是一种弱酸。
请用电离方程式表示上述过程，并用文字解释其特征。
[提示] CH3COOH
CH3COO－＋H＋。
该过程是一个可逆过程。
2．
（1）实验验证：
已知KSCN溶液遇Fe3＋变为红色，该反应可以用于溶液中Fe3＋的检验。
常温下FeCl3溶液和KI溶液能发生反应：
2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2。
实验步骤
实验现象
实验结论
向5mL0.1mol/LKI溶液中加入1mL0.1mol/LFeCl3溶液并振荡
溶液由无色变成黄褐色
有碘单质生成
向充分反应后的溶液中加入2mL苯，振荡后静置
液体分层，下层呈浅绿色，上层呈紫红色
Fe3＋被还原成Fe2＋，I－被氧化成I2
取下层溶液，滴加KSCN溶液
溶液呈红色
下层溶液中含有Fe3＋
（2）反应实质：
由实验可知，反应物Fe3＋（I－过量条件下）不能完全转化为生成物（Fe2＋），即Fe3＋与I－发生的反应是有一定限度的；Fe3＋与I－发生反应的离子方程式为2Fe3＋＋2I－
2Fe2＋＋I2。
把1molN2和3molH2充入密闭容器中充分反应，最终可以生成2molNH3吗？
[提示] 不能；因为该反应为可逆反应，反应不能进行到底，故不能生成2molNH3。
二、化学平衡状态
1．化学平衡的建立
对于可逆反应2Fe3＋＋2I－
2Fe2＋＋I2，其化学反应速率与时间的关系如图所示。
①反应开始时，正反应速率最大，原因是反应物浓度最大；逆反应速率为0，原因是生成物浓度为0；
②反应进行中，正反应速率的变化是逐渐减小，原因是反应物浓度逐渐减小；逆反应速率的变化是逐渐增大，原因是生成物浓度逐渐增大；
③反应一段时间（t1）后，正反应速率和逆反应速率的关系是大小相等，反应物的浓度不再改变，生成物的浓度不再改变。
在一定条件下，在固定体积的密闭容器中加入一定物质的量的SO2、和O2气体，两者发生反应生成SO3气体。
请描述从反应开始至平衡状态时各物质浓度的变化和正、逆反应速率的变化。
[提示] 反应开始时，SO2和O2气体浓度最大，正反应速率最大；SO3气体浓度为0，逆反应速率为0。
反应进行中，SO2和O2气体浓度逐渐减小，正反应速率逐渐减小；SO3气体浓度逐渐增大，逆反应速率逐渐增大。
反应一段时间后，正反应速率和逆反应速率大小相等，各物质浓度不再改变。
2．化学平衡状态
（1）化学平衡状态的概念：
如果外界条件（温度、浓度、压强等）不发生改变，当可逆反应进行到一定程度时，正反应速率与逆反应速率相等，反应物的浓度与生成物的浓度不再发生改变，达到一种表面“静止”的状态，称为“化学平衡状态”，简称化学平衡。
（2）化学平衡状态的特征
3．影响化学反应的限度的因素
（1）决定因素：
化学反应的限度首先取决于反应物的化学性质。
不同的可逆反应在给定条件下的化学反应限度不同，反应物的最大转化率不同。
（2）外界因素：
化学反应的限度受温度、浓度、压强等条件的影响。
改变其中的一个条件，可以在一定程度上改变一个化学反应的限度。
在一定条件下，一个可逆反应进行到最大限度，也就是达到化学平衡状态，这时正、逆反应都停止了吗？
[提示] 可逆反应达到化学平衡状态，反应并没有停止，正、逆反应仍在进行，只是正、逆反应速率相等。
重难点1：
化学平衡状态的标志（素养养成——宏观辨识与微观探析）
德国化学家哈伯（F.Haber,1868～1934）从1902年开始研究由氮气和氢气直接合成氨。
于1908年申请专利，即“循环法”，在此基础上，他继续研究。
于1909年改进了合成方法，氨的产率达到8%。
这是工业普遍采用的直接合成法。
合成氨的反应式为：
N2＋3H2
2NH3，假设该反应在体积不变的密闭容器中发生反应，分析思考下列问题：
[问题1] 容器内混合气体的密度不随时间变化时，该反应是否达到平衡状态？
[提示] 因容器的体积不变，而混合气体的总质量不改变，则无论平衡与否，混合气体的密度均不变，不能判断反应是否达到平衡状态。
[问题2] 根据上面问题分析哪些物理量能够作为合成氨反应达到平衡的标志？
[提示] 压强、浓度等随着反应进行而变化的物理量，如果不再变化，则说明反应已经达到平衡状态。
[问题3] 单位时间内生成2amolNH3，同时消耗amolN2时，该反应是否达到平衡状态？
[提示] 两反应速率均表示正反应速率，反应进行的任何阶段均成比例，不能判断反应是否达到平衡状态。
1．直接标志——“正逆相等”
（1）v正＝v逆
①同一种物质的生成速率等于消耗速率；
②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；
③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．间接标志——“变量不变”
（1）反应体系中的总压强不随时间的改变而变化（适用于反应前后气体体积不等的反应）。
（2）对于反应混合物中存在有颜色变化的物质的可逆反应，若体系中颜色不再改变，则反应达到平衡状态。
（3）全是气体参加的且反应前后化学计量数改变的可逆反应，平均相对分子质量保持不变。
（4）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。
重难点2：
利用“三段式法”对化学反应速率、化学平衡进行简单计算（素养养成——证据推理与模型认知）
解答有关化学反应速率和化学平衡的计算题时，一般需要写出化学方程式，列出起始量、变化量及平衡量，再根据题设其他条件和定律列方程求解。
如：
mA（g）＋nB（g）
pC（g）＋qD（g）
起始/mol a b 0 0
转化/mol mx nx px qx
平衡/mol a－mx b－nx px qx
（1）关于反应物转化率的计算
A的转化率＝
×100%（计算式中A的量可以指反应物的物质的量、质量、浓度、体积等）。
（2）关于某组分的体积分数的计算
A的体积分数＝
×100%。
微点拨：
（1）转化量与化学方程式中各物质的化学计量数成比例。
（2）这里a、b可指物质的量、浓度、体积等。
（3）对反应物：
平衡时的量＝起始的量－转化的量；对生成物：
平衡时的量＝起始的量＋转化的量。
微专题1化学反应速率和反应限度图像题分析
化学反应速率和化学平衡图像题是化学试题中的一种特殊题型，其特点是图像是题目的主要组成部分，把所要考查的化学知识寓于图中曲线上，具有简明、直观、形象的特点。
化学反应速率和化学平衡图像题目分析方法如下：
（1）看图像
①看面，弄清楚横、纵坐标所表示的含义；
②看线，弄清楚线的走向和变化趋势；
③看点，弄清楚曲线上点的含义，特别是曲线上的转折点、交点、最高点、最低点等；
④看辅助线，作横轴或纵轴的垂直线（如等温线、等压线、平衡线等）；
⑤看量的变化，弄清楚是物质的量的变化、浓度的变化，还是转化率的变化。
（2）想规律
如各物质的转化量之比与化学计量数之比的关系，各物质的化学反应速率之比与化学计量数之比的关系，外界条件的改变对化学反应速率的影响规律以及反应达到平衡时，外界条件的改变对正、逆反应速率的影响规律等。
（3）做判断
利用有关规律，结合图像，通过对比分析，做出正确判断。
[典例] 在温度和容积不变的密闭容器中，A气体与B气体反应生成C气体。
反应过程中，反应物与生成物的浓度随时间变化的曲线如图所示，则下列叙述正确的是（ ）
A．该反应的化学方程式为A（g）＋3B（g）
2C（g）
B．到达t1s时刻该反应停止
C．（t1＋10）s时，升高温度，正、逆反应速率加快
D．若该反应在绝热容器中进行，也在t1时刻达到平衡
C [A项，从开始到t1s，A的浓度减小了（0.8－0.2）mol·L－1＝0.6mol·L－1，B的浓度减小了（0.5－0.3）mol·L－1＝0.2mol·L－1，C的浓度增大了（0.4－0）mol·L－1＝0.4mol·L－1，所以该反应的化学方程式为3A（g）＋B（g）
2C（g），错误；B项，在t1s时，反应达到平衡状态，但是反应仍在进行，错误；C项，升高温度，正、逆反应速率均加快，正确；D项，若该反应在绝热容器中进行，随反应的进行温度会发生变化，反应速率也会发生变化，不会在t1时刻达到平衡，错误。
]
第二单元 化学反应中的热
基础知识
一、放热反应与吸热反应
1．放热反应与吸热反应
（1）放热反应：
放出热量的化学反应，如燃烧反应、中和反应等。
（2）吸热反应：
吸收热量的化学反应，如高温下煅烧石灰石等反应。
微点拨：
需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应（如炭的燃烧），不需要加热就能进行的反应也不一定是放热反应（如Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl的反应）。
2．化学能与热能转化的实验探究
（1）镁与盐酸反应
实验操作
实验现象
实验结论
产生大量气泡、温度计指示温度升高
镁与盐酸反应的离子方程式为Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑，该反应放出热量
（2）Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl晶体反应
实验操作
实验现象
实验结论
a.有刺激性气味气体产生
b．用手摸烧杯底部有冰凉感觉
c．用手拿起烧杯，玻璃片黏结到烧杯的底部
d．烧杯内反应物成糊状
化学方程式为Ba（OH）2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O，该反应吸收热量
由上述实验可知，化学反应都伴随着能量变化，有的放出能量，有的吸收能量。
3．热化学方程式
（1）概念：
表示化学反应中放出或吸收的热量的化学方程式。
（2）意义：
不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。
（3）实例：
8gCH4气体完全燃烧生成CO2和液态水，放出445kJ的热量，则该反应的热化学方程式为CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l） ΔH＝－890kJ·mol－1。
微点拨：
（1）在热化学方程式中，要标明所有物质在反应条件下的状态（气态、液态、固态分别用g、l、s表示）。
（2）反应放出或吸收的热用ΔH表示，负值表示在该条件下反应放热，正值表示在该条件下反应吸热。
CaCO3受热分解的热化学方程式为CaCO3（s）===CaO（s）＋CO2（g） ΔH＝178.2kJ·mol－1，该热化学方程式表示的含义是什么？
[提示] 表示1molCaCO3固体完全分解生成1molCaO固体和1molCO2气体吸收178.2kJ的热量。
4．化学反应中能量变化的原因
（1）宏观解释——反应物与生成物的总能量不同。
宏观解释
放热反应示意图
吸热反应示意图
（2）微观角度——反应物断键吸收的能量与生成物成键释放的能量不同。
微观解释
反应物、生成物中化学键的变化关系
能量
变化
断裂旧化学键吸收的总能量＜形成新化学键释放的总能量
放出
能量
断裂旧化学键吸收的总能量
＞形成新化学键释放的总能量
吸收
能量
已知下列物质的键能：
H—H
Cl—Cl
H—Cl
键能/（kJ·mol－1）
436.4
242.7
431.8
对于反应：
H2＋Cl2===2HCl，若生成2molHCl，反应过程中断裂化学键共吸收的能量是多少？
形成化学键共放出的能量是多少？
依据以上两个数据判断该反应是放出还是吸收能量，并确定放出或吸收能量的多少。
[提示] 反应过程中断裂化学键共吸收的能量是436.4kJ＋242.7kJ＝679.1kJ，形成化学键共放出的能量是431.8kJ×2＝863.6kJ，由于863.6＞679.1，故该反应放出能量，放出的能量为863.6kJ－679.1kJ＝184.5kJ。
二、燃料燃烧释放的能量
1．燃料的热值
在一定条件下单位质量的可燃物完全燃烧所放出的热，单位是kJ·g－1。
2．燃料使用的现状与问题
（1）当前我国使用最多的能源：
化石燃料，即煤、石油、天然气。
（2）化石燃料需亟待解决的问题：
（3）解决燃料燃烧存在问题的研究方向
①研究化石燃料完全燃烧的条件和减少燃料燃烧产生的热量损耗的技术，研究提高燃料利用率的措施；
②防止燃料燃烧造成的环境污染；
③通过化学方法把石油、煤等化石燃料转化为清洁燃料；
④开发氢能、核能、太阳能等清洁、高效的新能源。
三、氢燃料的应用前景
1．氢能的优点
2．氢能利用存在的问题
（1）廉价的制氢技术——首要难点
①原因：
制氢需要消耗大量的能量且效率低。
②解决途径：
将太阳能转化为电能，再将水催化电解获得氢气，其中最关键的高效、廉价、绿色的催化技术已有突破性进展。
（2）安全可靠的贮氢和输氢方法——关键
①原因：
H2密度小、熔点低、难液化，贮存液氢的容器要求高。
②解决途径：
研究具备良好吸收和释放氢气性能的合金（如镧镍合金等）。
重难点1：
探究化学反应中能量变化的原因（素养养成——宏观辨识与微观探析）
材料1：
利用化学键的能量变化可粗略计算化学反应过程中的能量变化。
以反应H2＋Cl2===2HCl为例：
材料2：
能量有各种不同的形式，它能从一种形式转化为另一种形式，或者从一物体传递给另一物体，但在转化和传递过程中，能量的总值是保持不变的（这叫能量守恒定律）。
因此在化学反应过程中，与质量守恒一样，能量也是守恒的。
[问题1] 断裂1molH—H和1molCl—Cl形成H和Cl，能量有什么变化？
数值为多少？
[提示] 吸收能量。
数值为436kJ＋243kJ=679kJ。
[问题2] H与Cl形成2molH—Cl，能量有什么变化？
数值为多少？
[提示] 放出能量。
数值为2×431kJ=862kJ。
[问题3] 1molH2与1molCl2生成2molHCl气体，能量有什么变化？
数值为多少？
[提示] 放出能量。
数值为2×431kJ－436kJ－243kJ＝183kJ。
[问题4] 请从能量的角度分析化学反应中为什么一定存在能量变化？
化学反应放热还是吸热取决于什么因素？
[提示] 由于化学反应中反应物能量之和与生成物能量之和不相等，所以化学反应中一定有能量变化。
一个化学反应是释放能量还是吸收能量取决于反应物总能量与生成物总能量的相对大小。
1．从化学键的角度理解化学反应过程中的能量变化
化学反应过程中的能量变化来源于化学反应过程中旧化学键断裂与新化学键形成时的能量变化。
（1）若反应物中的化学键断开时吸收的能量高于生成物成键释放的能量，则该反应吸收能量，吸收的能量＝反应物分解吸收的总能量－生成物形成释放的总能量。
（2）若反应物中的化学键断开时吸收的能量低于生成物成键释放的能量，则该反应放出能量，放出的能量＝生成物形成释放的总能量－反应物分解吸收的总能量。
2．从总能量的角度理解化学反应过程中的能量变化
一个确定的化学反应是吸收能量还是放出能量取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。
具体情况见下表：
放热反应
吸热反应
能量
变化
反应物的总能量大于生成物的总能量
反应物的总能量小于生成物的总能量
键能
变化
生成物的总键能大于反应物的总键能
生成物的总键能小于反应物的总键能
图示
常见实例
①金属与水或酸的反应；②金属氧化物与水或酸的反应；③可燃物的燃烧反应及缓慢氧化；④酸与碱的中和反应；⑤大部分化合反应
①大部分分解反应；
②Ba（OH）2·8H2O和NH4Cl的反应；
③高温下焦炭与水的反应
重难点2：
热化学方程式的书写与正误判断（素养养成——证据推理与模型认知）
氢气在氧气中燃烧的热量变化，可用下列热化学方程式分别表示：
①
升级会员 