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第六章　化学反应与能量
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第一节　化学反应与能量变化
1．化学反应与热能
(1)知道化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。
(2)知道反应物和生成物总能量的相对高低是反应过程中能量变化的决定因素。
(3)了解化学能与热能的相互转化。
(4)了解能量转化在生产、生活中的应用。
2．化学反应与电能
(1)能举例说明化学能转化为电能的实例及其应用。
(2)掌握化学电池的工作原理及构成条件。
(3)了解研制新型电池的重要性及常用的化学电源。
(4)理解燃料电池的工作原理。
第二节　化学反应的速率与限度
1．化学反应的速率
(1)掌握化学反应速率的含义及表示方法。
(2)了解影响化学反应速率的因素。
(3)初步了解控制化学反应速率的方法。
2．化学反应的限度
(1)认识可逆反应及其特征。
(2)了解并会判断化学平衡状态。
3．化学反应条件的控制
初步了解化学反应条件的控制。
学法指导
1．把握内涵，懂实质。了解一个化学反应的发生必然伴随能量变化，能量变化的根本原因是旧的化学键断裂吸收能量与新的化学键生成释放能量的不等。
2．理解本质，重应用。了解化学能与电能的转化是建立在氧化还原反应的基础之上的，紧扣氧化还原反应的概念与知识，理解原电池的原理及其在化学电源中的实际应用。
3．明确概念，练规范。理解化学反应速率的概念，学会运用“三段式”进行相关计算，规范做题掌握规律方法。
4．了解特征，会判断。深刻理解化学反应限度的特征，学会判断一个可逆反应到达化学平衡状态的方法。
第一节　化学反应与能量变化
第1课时　化学反应与热能
学习目标
核心素养
1．通过实验探究，了解化学反应与热能的关系。能够辨析放热反应和吸热反应。2．了解化学反应体系能量改变与化学键的断裂和形成有关，从化学键的角度认识和解释化学反应的热效应。
宏观辨识与微观探析：能分析物质化学变化和伴随发生的能量转化与物质微观结构之间的关系。变化观念与平衡思想：能认识到物质运动和变化是永恒的，能认识化学变化伴随着能量变化。科学态度与社会责任：能主动关注与环境保护、资源开发等有关的社会热点问题，形成与环境和谐共处、合理利用自然资源的观念。
新课情景呈现
700多年前，著名的意大利旅行家马可·波罗到过中国，看见中国人烧煤炼铁，这是他生平第一次看到煤做燃料，马可·波罗在他的游记里记载了这件新鲜事。书中写到，中国有一种黑色石头，能燃烧，着起火来像火柴一样，而且终夜不灭。现代科学可以这样解释，煤中含有大量的碳，燃烧时放出热能。你一定想知道，这种能量从何而来？它与化学物质和化学反应有什么关系？请随我一起走进教材第二章第一节：化学反应与热能。
课前素能奠基
新知预习
一、化学反应与能量
1．实验探究：
实验操作
试管中加入2
mL
2
mol·L－1盐酸，并用温度计测量其温度，再向试管中放入打磨过的镁条
将20
g
Ba(OH)2·8H2O晶体研细后与10
g
NH4Cl晶体一起放入烧杯中，并将烧杯放在滴有几滴水的木片上。用玻璃棒快速搅拌，玻璃片盖上烧杯
实验装置
实验现象
__镁条逐渐溶解，有气泡产生，温度计的示数升高__
有刺激性气味气体产生，用手触摸杯壁下部，烧杯壁__变凉__，试着用手拿起烧杯，__木片黏在烧杯上__
实验结论
该反应__放出热量__
该反应__吸收热量__
化学反应发生时伴有__热量的释放和吸收__
2．放热反应和吸热反应
(1)含义：
①放热反应：__释放热量__的化学反应。
②吸热反应：__吸收热量__的化学反应。
(2)实例：
①放热反应：
a．镁条、铝片与盐酸的反应；
b．木炭、氢气、甲烷等在氧气中的燃烧
c．氢气与氯气的化合。
②吸热反应：
a．氢氧化钡与氯化铵的反应；
b．盐酸与碳酸氢钠的反应；
c．灼热的炭与二氧化碳的反应。
二、化学键与化学反应中能量变化的关系
1．化学反应中能量变化的本质原因：
(1)原因：
(2)实例：
计算分析：
化学键
反应中能量变化
1
mol化学键
反应中能量变化
H—H
吸收436
kJ
Cl—Cl
吸收243
kJ
共吸收679
kJ
H—Cl
放出431
kJ
共放出862
kJ
结论
679
kJ－862
kJ＝－183
kJ，即反应放出183
kJ热量
　
2．多角度分析化学反应的能量变化
分析角度
放热反应
吸热反应
微观
断键吸收的热量__小于__成键放出的热量
断键吸收的热量__大于__成键放出的热量
宏观
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
三、人类对能源的利用
1．利用的三个阶段：
—树枝杂草
↓
—煤、石油、天然气
↓
—太阳能、氢能、核能、风能、地热能等
2．化石燃料利用过程中亟待解决的两方面问题
(1)一是其短期内不可再生，储量有限；
(2)二是煤和石油产品燃烧排放的粉尘、SO2、NOx、CO等是大气污染物的主要来源。
3．在燃料利用过程中，节能的主要环节：
(1)燃料燃烧阶段——可通过改进锅炉的炉型和燃料空气比、清理积灰等方法提高燃料的燃烧效率；
(2)能量利用阶段——可通过使用节能灯，改进电动机的材料和结构，以及发电厂、钢铁厂余热与城市供热联产等措施促进能源循环利用，有效提高能量利用率。
4．新能源
(1)特点：资源丰富、__可以再生，对环境无污染__。
(2)人们比较关注的新能源：__太阳__能、__风__能、地热能、海洋能和__氢__能等。
预习自测
1．判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)吸热反应需要加热才能反应。(　×　)
(2)已知Al与稀盐酸的反应为放热反应，即Al的能量大于H2的能量。(　×　)
(3)有能量变化的物质变化一定是化学变化。(　×　)
(4)地下水循环取暖属于放热反应。(　×　)
(5)空调取暖属于放热反应。(　×　)
解析：(1)如氢氧化钡与氯化铵的反应吸热，在常温下就能进行。(2)反应放热说明反应物的总能量大于生成物的总能量，即Al与稀盐酸具有的总能量大于AlCl3与H2所具有的总能量，而Al与H2的能量大小无法比较。(3)有能量变化的物质变化不一定是化学变化，物质发生物理变化时也伴有能量变化。如冰融化、氢氧化钠的溶解等。(4)是热量的交换。(5)是电能转化为热能。
2．下列变化过程中需要吸收能量的是(　D　)
A氢气球发生燃烧爆炸
B．向污染的河水中投入生石灰
C．
D．
解析：H2的燃烧属放热反应，A项错误；CaO与H2O发生化合反应，放出热量，B项错误；氯原子结合成氯气分子，形成化学键放出能量，C项错误；H2分子拆为氢原子，破坏化学键，吸收能量，D项正确。
3．新能源的开发利用是人类社会可持续发展的重要课题。
下列属于新能源的是(　A　)
A．氢气　　
B．煤炭
C．天然气　　
D．石油
解析：新能源包括太阳能、核能、风能、氢能等；煤、石油、天然气是化石燃料，属常规能源，所以选A。
4．白磷、红磷是磷的两种同素异形体。
某温度下1
mol白磷转化为红磷放出29.2
kJ的热量，则下列叙述正确的是(　B　)
A．白磷比红磷稳定
B．红磷比白磷稳定
C．1
mol白磷比1
mol红磷含有的总能量低
D．红磷转化为白磷要放热
解析：已知某温度下，1
mol白磷转化为红磷放出29.2
kJ热能，则白磷转化成红磷是放热的，说明红磷更稳定，A错，B正确；物质具有的能量越低越稳定，C错；红磷转化为白磷是吸热的，D错。
课堂素能探究
放热反应与吸热反应的理解,
知识点?
问题探究
1．做实验时，吸热反应和放热反应都用到酒精灯，怎样判断该反应是吸热反应还是放热反应？放热反应加热的目的是什么？
提示：持续用酒精灯加热，撤掉酒精灯反应就停止的反应是吸热反应；开始用酒精灯加热，反应开始后，撤去酒精灯仍能继续反应的是放热反应。放热反应加热的目的一般是引发反应或加快反应速率。
2．放热反应一定容易发生，吸热反应一定难发生吗？
提示：不一定。反应放热和吸热与反应的条件无关，有些放热反应必须加热才能发生，如木炭的燃烧；而有些吸热反应常温下就能发生，如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应。
知识归纳总结
1．放热反应与吸热反应的比较：
放热反应
吸热反应
定义
释放热量的化学反应
吸收热量的化学反应
形成原因
反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量
反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量
与化学键强弱的关系　
生成物分子成键时释放的总能量大于反应物分子断键时吸收的总能量
生成物分子成键时释放的总能量小于反应物分子断键时吸收的总能量
反应过程图示
2．常见的放热反应和吸热反应
3．放热反应和吸热反应的判断方法
(1)根据反应物和生成物的总能量大小判断。反应物的总能量大于生成物的总能量的反应为放热反应，反之为吸热反应。
(2)根据化学键断裂和形成时能量变化大小关系判断。
破坏反应物中化学键吸收的能量大于形成生成物中化学键放出的能量的反应为吸热反应，反之为放热反应。
(3)根据经验规律判断。
用常见吸热和放热的反应类型来判断。
4．化学反应遵循的两条基本规律
(1)质量守恒定律：自然界的物质发生转化时，总质量保持不变。
(2)能量守恒定律：一种形式的能量可以转化为另一种形式的能量，但体系包含的总能量不变。
┃┃典例剖析__■
典例1
某反应的能量变化如图所示。则有关该反应的叙述正确的是(　B　)
A．是吸热反应
B．生成物比反应物稳定
C．该反应一定是氧化还原反应
D．向外界放出的热量为(E2－E3)
解析：该反应的反应物能量高于生成物，是放热反应，故A错误；生成物能量低于反应物，所以生成物比反应物稳定，故B正确；该反应不一定是氧化还原反应，故C错误；向外界放出的热量为(E1－E3)，故D错误。
┃┃变式训练__■
1．对放热反应：A＋B===C＋D，以下说法一定正确的是(EA、EB、EC、ED分别表示物质A、B、C、D所具有的能量)(　A　)
A．EA＋EB>EC＋ED
B．EA>EB＋EC
C．EA>EB
D．EA＋EB解析：反应物的总能量大于生成物的总能量的反应属放热反应，则有EA＋EB>EC＋ED，A正确。
知识点?
利用化学键计算化学反应中的能量变化,
问题探究
1．对于放热反应：2H2＋O22H2O来说，“断裂1个H—H键和1个O===O键所吸收的能量小于形成1个H—O键所放出的能量”这种说法是否正确？
提示：不正确。在反应2H2＋O22H2O中，每断裂1个O===O键，同时断裂2个H—H键，形成4个H—O键；正确说法是断裂2个H—H键和1个O===O键所吸收的能量小于形成4个H—O键所放出的能量。
2．如图是1
mol氢气燃烧的能量变化图，试分析a、b表示的含义。
提示：化学反应发生时首先断裂反应物中的化学键，再形成生成物中的化学键，故a表示破坏1
mol
H—H键、0.5
mol
O===O键所吸收的能量，b表示形成2
mol
H—O键所放出的能量。
知识归纳总结
1．化学键与能量变化的关系
2．计算公式
用Q(吸)表示反应物分子化学键断裂时吸收的总能量，Q(放)表示生成物分子化学键形成时放出的总能量。
公式：ΔQ＝Q(吸)－Q(放)
利用化学键形成和断裂时的能量变化计算化学反应中的能量变化：
ΔQ＝Q(吸)－Q(放)
3．实例(以H2＋Cl2===2HCl为例)：
(1)图示分析：
H—H
H　　　　H
＋　
＋
Cl—ClCl　
Cl
　　　　　
↓　　↓放出436
kJ·mol－1
　　　　　　　　　H—Cl　　
H—Cl
(2)计算分析：
化学键
反应中能量变化
1
mol
A—B化学键
反应中能量变化
H—H
吸收436
kJ
共吸收679
kJ
Cl—Cl
吸收243
kJ
H—Cl
放出431
kJ
共放出862
kJ
结论
679
kJ－862
kJ＝－183
kJ，即反应放出183
kJ热量
点拨：反应热与化学键键能的关系
(1)键能：在标准状况下，将1
mol气态分子AB(g)解离为气态原子A(g)、B(g)所需的能量，用符号E表示，单位为kJ·mol－1。
(2)反应热与化学键键能的关系：反应热Q＝反应物的键能之和－生成物的键能之和，Q<0，反应放热，Q>0，反应吸热。以反应H2＋Cl2===2HCl为例：H—H键、Cl—Cl键和H—Cl键的键能分别为436
kJ·mol－1、243
kJ·mol－1、431
kJ·mol－1，则反应热Q＝(436
kJ·mol－1＋243
kJ·mol－1)－2×431
kJ·mol－1＝－183
kJ·mol－1<0，反应放热。
┃┃典例剖析__■
典例2
根据如图所示的信息，下列叙述错误的是(　B　)
H2O(g)
A．1
mol
H2的共价键形成放出436
kJ能量
B．氢气跟氧气反应生成水的同时吸收能量
C．1
mol
H2(g)跟
mol
O2(g)反应生成1
mol
H2O(g)释放能量220
kJ
D．1
mol
H2(g)与
mol
O2(g)的总能量大于1
mol
H2O(g)的能量
解析：A项，对同一种化学键来说，断裂时吸收的能量与形成时放出的能量相等，正确；B项，H2在O2中燃烧为放热反应，错误；C项，ΔQ＝Q(吸)－Q(放)＝(436
kJ＋249
kJ)－905
kJ＝－220
kJ，说明该反应释放出220
kJ能量，正确；D项，放热反应的反应物总能量大于生成物总能量，正确。
┃┃变式训练__■
2．已知断裂1
mol共价键所需要吸收的能量分别为H—H：436
kJ，I—I：151
kJ，H—I：299
kJ，下列对H2(g)＋I2(g)2HI(g)的反应类型判断错误的是(　B　)
A．放出能量的反应
B．吸收能量的反应
C．氧化还原反应
D．可逆反应
解析：反应的热量变化等于反应物键能总和减去生成物键能总和，即436＋151－2×299＝－11(kJ)<0，属放热反应，B错误。
名师博客呈现
能源的多角度分类
分类依据
种类
举例
来源
来自太阳辐射的能量
太阳能、煤、石油、天然气、生物质能、风能
来自地球内部的能量
地热能、核能、水能
来自天体的引力能量
潮汐能
转换过程
一次能源
太阳能、煤、石油、天然气、生物质能、风能
二次能源
石油制品、煤气、电能
利用历史
化石燃料
煤、石油、天然气
新能源
太阳能、风能、地热能、核能、氢能、生物质能
性质
可再生能源
太阳能、风能、水能、生物质能
不可再生能源
煤、石油、天然气、核能
〔即时训练〕
“能源分类相关图”如图所示，四组能源选项中全部符合图中阴影部分的能源是(　C　)
A．煤炭、石油、潮汐能
B．水能、生物质能、天然气
C．太阳能、风能、沼气
D．地热能、海洋能、核能
解析：A项，煤炭、石油不是新能源，也不是可再生能源；B项，天然气不是新能源，也不是可再生能源；D项，地热能是来自地球内部的能源，核能不是可再生能源，也不是来自太阳的能源。
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1
-第2课时　化学反应与电能
学习目标
核心素养
1．通过实验探究，认识化学能可以转化为电能，从氧化还原反应的角度初步认识原电池的工作原理。2．通过对原电池的学习，体会提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性。3．通过原电池的学习，能举出化学能转化为电能的实例，能辨识简单原电池的构成要素，并能分析简单原电池的工作原理。
宏观辨识与微观探析：能从宏观(能量变化)和微观(电子转移)相结合的视角分析原电池的组成和工作原理科学探究与创新意识：能根据教材中原电池原理的实验探究方案，完成实验操作，观察物质及其变化的现象，客观地进行记录，对实验现象作出解释。科学态度与社会责任：通过对原电池的学习，体会提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性。主动关心与资源开发等有关的社会热点问题。
新课情景呈现
从前在伦敦上流社会，有一位贵族夫人格林太太，幼年时因蛀牙补过一颗不锈钢的假牙。不料后来，她又因为车祸掉了一颗牙，为了显示她的富有，她装了一颗黄金假牙。自此以后，她就经常出现头痛、失眠、心情烦躁等症状。更奇怪的是，众多的医学专家为她检查后，都找不到病因，这位夫人整日感到精神萎靡，找遍各大医院会诊也不见效果。格林太太的病因到底是什么呢？
原来这种病态与车祸有关：“车祸—假牙—病症”。两颗假牙为活泼性不同的金属，与唾液中的电解质接触，会产生电流从而刺激神经使格林太太头痛。那么，为何会产生电流呢？让我们走进教材学习化学反应与电能
课前素能奠基
新知预习
一、化学能转化为电能
1．化学能间接转化为电能
(1)过程：
化学能热能机械能电能
(2)关键——燃烧(氧化还原反应)。
2．化学能直接转化为电能——原电池
(1)实验探究：
实验装置
实验现象
实验结论
__锌片上有气泡，铜片上无气泡__
锌与稀硫酸__反应__，铜与稀硫酸__不反应__
__锌片上无气泡，铜片上有气泡__
产生H2(还原反应)的位置发生了改变
__锌片上无气泡，铜片上有气泡，电流表指针偏转__
该装置将__化学能__转化为__电能__
(2)原理分析：
(3)原电池：
①定义：把__化学能转化为电能__的装置叫原电池。
②工作原理(以铜－锌－稀硫酸原电池为例)
电极材料
电极名称
电子转移
电极反应式
反应类型
锌
负极
__失电子__
__Zn－2e－===Zn2＋__
__氧化反应__
铜
正极
__得电子__
__2H＋＋2e－===H2↑__
__还原反应__
电池反应的离子方程式
__Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑__
二、化学电池——新能源和可再生能源的重要组成部分
1．一次电池——锌锰干电池
构造示意图
工作原理
负极
__锌筒__
锌被氧化，逐渐消耗
电解质
氯化铵糊
正极
__石墨棒__
__二氧化锰__被还原
特点
放电后__不能__充电
便于携带，价格低
2．二次电池
3．发展中的燃料电池
预习自测
1．能源可分为一次能源和二次能源。据此判断，下列叙述正确的是(　D　)
A．天然气是二次能源　　　
B．石油是二次能源
C．电能是一次能源
D．水力是一次能源
解析：自然界中存在的能源为一次能源，如煤、石油、天然气、水力等，电能是二次能源，D项正确。
2．原电池产生电流的本质原因是(　D　)
A．原电池中溶液能电离出自由移动的离子
B．有两根导线将两个活泼性不同的电极连接
C．电极上进行的氧化还原反应的生成物为电子
D．电极上进行的氧化还原反应中会有电子的转移
解析：电子的定向移动形成电流，氧化还原反应中有电子的转移，D项正确。
3．下列装置中，能构成原电池的是(　C　)
A．只有甲
B．只有乙
C．只有丙
D．除乙均可以
解析：构成原电池的条件是：①活泼性不同的两电极，②两电极插入电解质溶液，③用导线连接形成闭合回路，④能发生自发的氧化还原反应，只有丙符合，选C。
4．如图所示的装置中，M为活动性顺序位于氢之前的金属，N为石墨棒。关于此装置的下列叙述中，不正确的是(　D　)
A．N上有气体放出
B．M为负极，N为正极
C．是化学能转变为电能的装置
D．导线中有电流通过，电流方向是由M到N
解析：据题意知，此装置为原电池，M端为负极，N端为正极，有H2生成，是化学能转化为电能的装置，电流由N到M，选D。
5．有A、B、C、D四种金属，当A、B组成原电池时，电子流动方向A→B；当A、D组成原电池时，A为正极；B与C构成原电池时，电极反应式为C2＋＋2e－===C，B－2e－===B2＋，则A、B、C、D金属性由强到弱的顺序为(　C　)
A．A>B>C>D
B．A>B>D>C
C．D>A>B>C
D．D>C>A>B
解析：A、B组成原电池时，电子流动方向A→B，金属性A>B；A、D组成原电池时，A为正极，金属活动性D>A；B、C构成原电池时，据电极反应，金属活动性B>C，综上述得金属活动性D>A>B>C，选C。
6．对于原电池的电极名称叙述有错误的是(　C　)
A．发生氧化反应的为负极
B．正极为电子流入的一极
C．比较不活泼的金属为负极
D．电流的方向由正极到负极
解析：在原电池中比较活泼的金属为负极，发生氧化反应，A正确，C错误；原电池中电流的方向由正极到负极，电子的方向由负极到正极，B、D正确。
课堂素能探究
知识点?
原电池的工作原理,
问题探究
1．原电池内部阴、阳离子如何移动？移动的原因是什么？
提示：阴离子要移向负极，阳离子要移向正极。这是因为负极失电子，生成大量阳离子积聚在负极附近，致使该极附近有大量正电荷，所以溶液中的阴离子要移向负极；正极得电子，该极附近的阳离子因得电子生成电中性的物质而使该极附近带负电荷，所以溶液中的阳离子要移向正极。
2．两个活泼性不同的金属电极用导线连接，共同通入电解质溶液中就能构成原电池吗？
提示：
不一定。构成原电池除具备①两种活泼性不同的金属②电解质溶液③形成闭合回路外，还必须有一个能自发进行的氧化还原反应，如图由于Cu、Ag都不能与稀硫酸反应，故不能构成原电池。
知识归纳总结
1．原电池的构成条件——“两极一液一线一反应”
(1)两极——两种活泼性不同的金属(或一种为能导电的非金属)。
(2)一液——电解质溶液。
(3)一线——形成闭合回路。
(4)一反应——能自发进行的氧化还原反应。
2．原电池工作原理：
(1)装置示意图：
(2)工作原理(以铜、锌、稀硫酸原电池为例)
知识要点
实例
电极构成
负极：还原性相对较强的金属正极：还原性相对较弱的金属或导电非金属
锌板——负极铜板——正极
电极反应
负极：失去电子，氧化反应正极：得到电子，还原反应
负极：Zn－2e－===Zn2＋正极：2H＋＋2e－===H2
电子流向、电流方向
外电路：电子由负极流向正极，电流方向相反；内电路：阴离子移向负极，阳离子移向正极，电流由负极流向正极
外电路：电子由锌板经导线流向铜板内电路：SO移向锌板(负极)；Zn2＋移向铜板(正极)
电极反应式与总反应式的关系　　
两个电极反应式相加，即得总反应式
负极：Zn－2e－===Zn2＋正极：2H＋＋2e－===H2总反应式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2
3．原电池正负极的判断方法：
点拨：(1)构成原电池的两电极材料不一定都是金属，正极材料可以为导电的非金属，例如石墨。两极材料可能参与反应，也可能不参与反应。
(2)两个活泼性不同的金属电极用导线连接，共同插入电解质溶液中不一定构成原电池，必须有一个能自发进行的氧化还原反应。
(3)在判断原电池正负极时，既要考虑金属活泼性的强弱也要考虑电解质溶液性质。如Mg—Al—HCl溶液构成的原电池中，负极为Mg；但是Mg—Al—NaOH溶液构成的原电池中，负极为Al，正极为Mg。
┃┃典例剖析__■
典例1
如图是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，记录如下，其中描述合理的是(　B　)
实验后的记录：
①Zn为正极，Cu为负极。
②H＋向负极移动。
③电子流动方向：从Zn经外电路流向Cu。
④Cu极上有H2产生。
⑤Zn极上发生氧化反应。
⑥正极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋
A．①②③　　　　　　
B．③④⑤
C．④⑤⑥
D．②③④
【延伸探究】(1)该电池中电流的方向，是从__铜__电极(填材料名称，下同)经外电路流向__锌__电极。
(2)该电池中，每有1
mol电子流过导线，负极减少__32.5__g，正极产生__0.5__
mol
H2。
解析：在该原电池中，Zn比Cu活泼，故Zn作负极，发生氧化反应；Cu作正极，电子由Zn流出经导线流向Cu，负极反应为Zn－2e－===Zn2＋，正极反应为2H＋＋2e－===H2↑，在溶液中H＋向正极移动，SO向负极移动。
【延伸探究】(1)电流的方向和电子移动的方向相反。
(2)根据负极电极反应Zn－2e－===Zn2＋，故每转移1
mol电子时，Zn溶解0.5
mol，质量为32.5
g。正极反应为2H＋＋2e－===H2↑，故每转移1
mol电子时，产生H2
0.5
mol。
┃┃变式训练__■
1．如图所示电流计的指针发生偏转，同时A极的质量减小，B极上有气泡产生，C为电解质溶液，下列说法错误的是(　C　)
A．B极为原电池的正极
B．A、B、C分别为Zn、Cu和稀盐酸
C．C中阳离子向A极移动
D．A极发生氧化反应
解析：由题意知，A为原电池负极，发生氧化反应，B为正极，溶液中阳离子向正极移动，C项错误。
原电池原理的应用,
知识点?
问题探究
1．在原电池中，负极材料的金属性一定大于正极材料吗？
一般原电池中负极材料的金属性大于正极材料，在特殊情况下也有特例，如Al－Mg－NaOH原电池中，Al在强碱性溶液中比Mg更易失电子，Al作负极，Mg作正极。
2．如何利用Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag设计原电池？
该氧化还原反应可拆分为如下两个半反应：氧化反应(负极反应)：Cu－2e－===Cu2＋。还原反应(正极反应)：2Ag＋＋2e－===2Ag。故Cu作负极，活泼性比Cu差的材料作正极，如Ag、C等，AgNO3溶液作电解质溶液。如图。
知识归纳总结
1．加快化学反应速率
一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池可以加快反应速率。
—
|
—
2．比较金属活泼性强弱：
两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。
—
|
—
3．用于金属保护
将被保护的金属与比其活泼的金属连接。
4．设计原电池
(1)依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂为电解质溶液中的阳离子(或在正极上被还原)。
(2)步骤：以Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu为例。
步骤
实例
将反应拆分为电极反应
负极反应
Fe－2e－===Fe2＋
正极反应
Cu2＋＋2e－===Cu
选择电极材料
负极：较活泼金属，一般为发生氧化反应的金属
Fe
正极：活泼性弱于负极材料的金属或石墨
Cu或C
选择电解质
一般为与负极反应的电解质
CuSO4溶液
画出装置图
┃┃典例剖析__■
典例2
理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。请利用反应“Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋”设计一个化学电池(正极材料用碳棒)，回答下列问题：
(1)该电池的负极材料是__Cu__，发生__氧化__反应(填“氧化”或“还原”)，电解质溶液是__AgNO3溶液__。
(2)正极上出现的现象是__碳棒上出现银白色物质__。
(3)若导线上转移电子1
mol，则生成银__108__g。
解析：(1)根据电池的总反应，可知负极一般是失电子的物质，所以负极材料应该是铜，发生氧化反应，电解质溶液是一种可溶性的银盐溶液，所以是AgNO3溶液。
(2)正极上是溶液中的银离子得到电子变成银单质，所以正极上的现象是碳棒上出现银白色物质。
(3)当导线上转移1
mol电子的时候，正极上会析出1
mol银单质，所以正极上生成的银的质量是108
g。
┃┃变式训练__■
2．根据下列事实：①A＋B2＋===A2＋＋B；②D＋2H2O===D(OH)2＋H2↑；③以B、E为电极与E的盐溶液组成原电池，电极反应为E2＋＋2e－===E，B－2e－===B2＋。由此可知A2＋、B2＋、D2＋、E2＋的氧化性强弱关系是(　D　)
A．D2＋>A2＋>B2＋>E2＋
B．A2＋>B2＋>D2＋>E2＋
C．D2＋>E2＋>A2＋>B2＋
D．E2＋>B2＋>A2＋>D2＋
解析：A可置换B，D能置换水中氢，金属活动性D>A>B，由B、E组成的原电池反应知金属活动性B>E，则金属活动性D>A>B>E，金属活动性强的对应阳离子氧化性弱，则氧化性E2＋>B2＋>A2＋>D2＋，选D。
名师博客呈现
设计原电池的一般思路
(1)将已知氧化还原反应拆分成两个半反应
氧化反应：还原剂－ne－===氧化产物
还原反应：氧化剂＋ne－===还原产物
正极反应式＋负极反应式―→电池总反应式
(2)根据总反应式并结合两个半反应，找出正、负极材料及电解质溶液。
①电极材料的选择：选活泼性较强的金属作负极，活泼性较弱的金属或能导电的惰性材料作正极。
②电解质溶液的选择：电解质溶液一般要能与负极发生反应，可参照总反应式选择电解质溶液。
〔即时训练〕
如图为锌、铜水果电池装置示意图，下列说法正确的是(　D　)
A．铜片为负极，发生还原反应
B．锌片上发生还原反应：Zn－2e－===Zn2＋
C．该装置将电能转变为化学能
D．电子由锌片沿导线流向铜极
解析：原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子由负极经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。锌的金属性强于铜，锌是负极，铜是正极，A错误；锌片是负极，发生氧化反应：Zn－2e－===Zn2＋，B错误；该装置是原电池，将化学能转变为电能，C错误；电子由负极锌片沿导线流向正极铜极，D正确。
PAGE
-
1
-第1课时　化学反应的速率
学习目标
核心素养
1．通过对反应平均速率的学习，了解化学反应平均速率的表示方法。2．通过实验探究，了解影响化学反应速率的因素，能从化学反应快慢的角度解释生产、生活中简单的化学现象。
宏观辨识与微观探析：能从宏观角度认识化学反应的快慢。变化观念和平衡思想：认识反应条件对化学反应速率的影响，能运用化学反应原理分析影响化学变化的因素，初步学会运用变量控制的方法研究化学反应科学探究和创新意识：能对化学反应速率的影响因素提出可能的假设，依据假设设计实验方案，完成实验操作，基于实验事实得出结论，提出自己的看法。
新课情景呈现
日常生活和生产中我们会遇到很多化学反应，有的反应进行地轰轰烈烈瞬间完成(如图1烟花的燃放)，而有些反应却是在潜移默化中完成的(如图2铁的生锈)，有的则需要上亿年的时间(如煤、石油的形成)。所以有的化学反应进行得快，有的化学反应进行得慢，那么我们在日常生活中怎样判断一个化学反应的快慢呢？我们如何能改变化学反应的快慢呢？
课前素能奠基
新知预习
一、化学反应速率的含义及表示方法：
—
|
—
|
—__v＝__
|
—
|
—
点拨：(1)在一定温度下，固体和纯液体的浓度是恒定常数，故不能用固体和纯液体物质表示化学反应速率。
(2)在同一化学反应里，用不同的物质表示的反应速率数值可能不同，但意义相同。
(3)化学反应速率是一段时间内的平均反应速率，而不是瞬时速率。
二、影响化学反应速率的因素：
1．内因：影响化学反应速率的主要因素是反应物本身的性质。
2．外因：
(1)实验探究：
①催化剂的影响：
实验操作
实验现象
__加入FeCl3溶液产生气泡的速率明显加快__
实验结论
__催化剂可以加快反应速率__
②温度的影响：
实验操作
实验现象
__浸在热水里的试管中产生气泡的速率明显快于浸在冷水中的试管__
实验结论
__温度越高速率越快__
③浓度的影响：
实验操作
实验现象
__不加水的试管中产生气泡的速率更快__
实验结论
__浓度越大反应速率越快__
(2)外界因素对速率的影响：
其他条件不变时，改变某一条件：
影响因素
速率变化
催化剂
__加快__
温度
升高
__加快__
降低
__降低__
浓度
增大
__加快__
减小
__降低__
压强(对有气体参加的反应)
增大(缩小容器体积)
__加快__
减小(增大容器体积)
__降低__
预习自测
1．关于化学反应速率的说法正确的是(　D　)
A．化学反应速率可表示反应进行的程度
B．化学反应速率是指一定时间内，任何一种反应物浓度的减少或任何一种生成物浓度的增加
C．对于任何化学反应来说，反应速率越快，反应现象就越明显
D．根据反应速率的大小可知化学反应进行的相对快慢
解析：化学反应速率表示反应进行的快慢，不能表示反应进行的程度，A错误；反应中固体和纯液体不能表示反应速率，B错误；酸碱中和反应，如盐酸和NaOH溶液的反应瞬间完成，速率大，但现象不明显，C错误；化学反应速率的大小是衡量反应快慢的物理量，D正确。
2．对于化学反应3W(g)＋2X(g)===4Y(g)＋3Z(g)，下列反应速率关系中，正确的是(　C　)
A．v(W)＝3v(Z)　　　　　
B．2v(X)＝3v(Z)
C．2v(X)＝v(Y)
D．3v(W)＝2v(X)
解析：化学反应中，用不同物质表示的反应速率与方程式对应物质系数成正比，只有C项正确。
3．下列有关化学反应速率的说法中正确的是(　A　)
A．氢气与氮气能够缓慢地反应生成氨气，使用合适的催化剂可以提高化学反应速率
B．等质量的锌粉和锌片与相同体积、相同浓度的盐酸反应，反应速率相等
C．用铁片与硫酸制备氢气时，浓硫酸可以加快产生氢气的速率
D．增大反应CO2(g)＋H2(g)??CO(g)＋H2O(g)的压强，反应速率不变
解析：使用合适催化剂能加快反应速率，A项正确；锌粉与锌片接触面积不相等，速率不同，B项错误；常温下，铁遇浓硫酸发生钝化且不生成氢气，C项错误；对有气体参加的反应，加压时速率增大，D项错误。
4．硝酸是工业生产中的重要原料，工业制备硝酸的流程为NH3→NO→NO2→HNO3．
其中一个重要反应4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g)在10
L密闭容器中进行，半分钟后，水蒸气的物质的量增加了0.45
mol，则此反应的速率v(X)(反应物的消耗速率或产物的生成速率)可表示为(　C　)
A．v(NH3)＝0.010
mol·L－1·s－1
B．v(O2)＝0.001
0
mol·L－1·s－1
C．v(NO)＝0.001
0
mol·L－1·s－1
D．v(H2O)＝0.045
mol·L－1·s－1
解析：反应中用不同物质表示的速率比与方程式中对应物质系物成正比，因
v(H2O)＝
＝0.001
5
mol·L－1·s－1
v(NH3)＝v(NO)
＝0.001
5
mol·L－1·s－1×
＝0.001
mol·L－1·s－1
v(O2)＝0.001
5
mol·L－1·s－1×
＝0.001
25
mol·L－1·s－1，只有C项正确。
5．古代皇室专用版冰箱——“冰鉴”。在周朝的时候，古人就发明了一种东西，专门用来保存“冰”。最开始的时候，冰鉴只是用来保存冰，让皇帝解暑用的，而到了后面，有个御膳房的厨师发现：在北方，冬天下雪的时候，寒气可以让食物“更长久”的保鲜，而冰也是一种寒气，所以就发明了用冰鉴进行保鲜。
(1)古代的“冰鉴”和现代的冰箱能够较长时间保存食物的原理是什么？__通过降低温度，降低化学反应的速率，起到延长食品保存时间的作用。__
(2)生活中用煤粉代替煤块并向炉膛鼓风，可以使炉火更旺，原理是什么？__增大煤与空气的接触面积，加快反应速率。__
课堂素能探究
化学反应速率的正确理解与比较,
知识点?
问题探究
1．锌与稀硫酸反应制取氢气反应中，哪些物质可以表示该反应的速率？
提示：硫酸、硫酸锌。硫酸、硫酸锌溶解于水中，浓度可以表示；锌是固体，浓度几乎不变；由于氢气脱离了溶液，故其浓度无法表示。
2．对于反应3A(g)＋B(g)===2C(g)＋2D(g)，在不同条件下，用A、B表示的反应速率分别为条件①v(A)＝0.6
mol·L－1·min－1；条件②v(B)＝0.45
mol·L－1·min－1；则该反应在条件①的速率比条件②的速率快吗？
提示：同一个化学反应，用不同物质表示其反应速率时，数值可能不同，所以比较同一个化学反应的反应速率的相对大小时，不能直接比较数值大小，应先转化为同一物质、同一单位，然后再比较其数值大小，数值越大表明反应越快。将条件①的速率换算成用B表示的速率为v(B)＝0.2
mol·L－1·min－1，即条件②的速率比条件①的速率快。
知识归纳总结
1．正确理解化学反应速率
2．化学反应速率的比较方法：
(1)归一法：
(2)比值法：
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：
若>
―→
v(A)>v(B)
3．化学反应速率的计算：
(1)公式法：
v(A)＝＝
(2)“三段式”法：
①写出有关反应的化学方程式。
②找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。
③根据已知条件列方程式计算。
例如，反应　　mA　＋　　nB　　??　　pC
t0
s/mol·L－1
a
b
0
转化/mol·L－1
x
t1
s/mol·L－1
a－x
b－
则：v(A)＝
mol·L－1·s－1、
v(B)＝
mol·L－1·s－1、
v(C)＝
mol·L－1·s－1。
┃┃典例剖析__■
典例1
一定温度下，向容积为2
L的密闭容器中通入两种气体发生化学反应，反应中各物质的物质的量变化如图所示，下列对该反应的推断合理的是(　C　)
A．该反应的化学方程式为3B＋4D??6A＋2C
B．反应进行到1
s时，v(A)＝v(D)
C．反应进行到6
s时，B的平均反应速率为0.05
mol·L－1·s－1
D．反应进行到6
s时，各物质的反应速率相等
解析：由图知，A、D分别增加了1.2
mol和0.4
mol，B、C分别减少了0.6
mol和0.8
mol，所以A、D为生成物，B、C为反应物，A、B、C、D变化的物质的量比为6∶3∶4∶2，反应方程式为3B＋4C===6A＋2D，A错；反应到1
s时，v(A)＝0.3
mol·L－1·s－1，v(D)＝0.1
mol·L－1·s－1，B错；反应到6
s时，v(B)＝0.05
mol·L－1·s－1，C正确；由于方程式中各物质系数不相等，用各物质表示的反应速率也不相等，D错。
┃┃变式训练__■
1．在2A＋B===3C＋4D反应中，表示该反应速率最快的是(　B　)
A．v(A)＝0.5
mol·L－1·s－1
B．v(B)＝0.3
mol·L－1·s－1
C．v(C)＝0.8
mol·L－1·s－1
D．v(D)＝1
mol·L－1·s－1
解析：反应速率之比等于化学计量数之比，则化学反应速率与化学计量数的比值越大，反应速率越快，A．＝0.25；B．＝0.3；C．＝0.267；D．＝0.25；所以反应速率大小顺序为B>C>A＝D，反应速率最快的是B。
化学反应速率的影响因素,
知识点?
问题探究
1．实验室常用30%左右的硫酸与足量的锌粒反应制取H2，当反应一段时间后，气泡变得稀少了，如果添加一些适当浓度的硫酸溶液到反应容器中，气泡又会重新增多起来，原因是什么？
提示：反应的离子方程式为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。c(H＋)的大小影响着该反应的反应速率。气泡变稀少了，是因为c(H＋)减小了，反应速率减慢。添加一些适当浓度的硫酸溶液，由于溶液中c(H＋)又迅速增大，因而反应速率加快，产生气泡的速率又加快了。
2．在恒压条件下，发生反应N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)，向容器中通入氦气，化学反应速率如何变化？
提示：减小。总压强不变，通入氦气体积增大，反应物的浓度减小，反应速率减小。
3．在恒容条件下，发生反应N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)，向容器中通入氦气，化学反应速率如何变化？
提示：不变。容器体积不变，通入氦气，反应物的浓度不变，反应速率不变。
知识归纳总结
1．内因
2．外因
在其他条件相同时，改变某一条件：
影响因素
影响结果
浓度
增大反应物的浓度，速率加快；减小反应物的浓度，速率减慢
温度
升高温度，速率加快；降低温度，速率减慢
压强
增大气态反应物的压强，速率加快；减小气态反应物的压强，速率减慢
催化剂
使用催化剂能极大地加快反应速率
固体反应物的表面积
增大固体反应物的表面积，化学反应速率加快；减小固体反应物的表面积，化学反应速率减慢
其他
形成原电池、使用合适的溶剂等也影响化学反应速率
点拨：(1)由于增大反应物浓度造成的反应速率减慢，此时要考虑常温下铁和铝在浓硫酸和浓硝酸中的钝化。例如，铁和稀硫酸生成氢气的反应，若将稀硫酸换成浓硫酸，发生钝化，反应不进行。
(2)中学阶段一般只讨论其他条件相同时，改变一个条件对化学反应速率的影响。
┃┃典例剖析__■
典例2
下列条件下的反应，放出氢气最快的是(　B　)
金属(相同粉末状)和物质的量(mol)
酸的浓度和体积(mL)
反应温度
A
Fe
0.1
3
mol·L－1
HCl
10
20
℃
B
Al
0.1
3
mol·L－1
HCl
10
20
℃
C
Cu
0.1
4
mol·L－1
H2SO4
10
20
℃
D
Mg
0.1
6
mol·L－1
HNO3(稀)
10
20
℃
解析：因决定化学反应速率的因素是反应物本身的性质，在上述金属中镁的活泼性最强，但硝酸与金属反应得不到氢气，4
mol·L－1
H2SO4中氢离子的浓度为8
mol·L－1，但Cu不与稀硫酸反应，金属与酸反应的本质是与氢离子反应，3
mol·L－1
HCl中氢离子的浓度为3
mol·L－1，Al比Fe活泼，所以放出氢气最快的是Al。
┃┃变式训练__■
2．下列条件一定能使化学反应速率增大的是(　A　)
①增加反应物的物质的量　②升高温度
③缩小反应容器的体积　④加入生成物
A．只有②
B．②③
C．①②
D．全部
解析：若增加固体反应物的物质的量，不会引起速率变化，①错；升温会使所有反应速率加快，②正确；缩小反应容器的体积，即增大压强，仅适用于有气体参加的反应，③错；加入固体生成物，不会引起速率变化，④错；所以选A。
名师博客呈现
1．分析影响化学反应速率因素的一般步骤
2．分析判断反应速率大小时应遵循的思路
〔即时训练〕
下列有关反应速率的说法正确的是(　D　)
A．用铁片和稀硫酸反应制氢气时，改用98%的硫酸可以加快反应速率
B．100
mL
2
mol·L－1的盐酸跟锌片反应，加入适量的氯化钠溶液，反应速率不变
C．SO2的催化氧化反应是一个放热的反应，所以升高温度，反应速率变慢
D．汽车尾气中的NO和CO可以缓慢反应生成N2和CO2，减小压强反应速率变慢
解析：浓硫酸与Fe反应生成SO2气体，不是H2，A错；加入氯化钠溶液，H＋浓度减小，反应速率减小，B错；对任何反应，升高温度，速率加快，C错；对有气体参加的反应，减小压强，速率减慢，D正确。
PAGE
-
1
-第2课时　化学反应的限度、化学反应条件的控制
学习目标
核心素养
1．通过对化学反应限度的学习，了解可逆反应的含义，知道可逆反应在一定条件下能达到化学平衡状态。2．通过对化学反应限度的学习，能描述化学平衡状态，判断化学反应是否达到平衡。3．能从化学反应快慢和限度的角度解释生产、生活中简单的化学现象，了解化学反应条件的控制。
宏观辨识与微观探析：能从宏观和微观角度认识化学反应的限度，能够判断化学反应是否达到平衡状态。变化观念与平衡思想：形成化学变化是有条件的观念，认识反应条件对速率和化学平衡的影响，能运用化学反应原理分析影响化学变化的因素。能从质量守恒，并运用动态平衡的观点看待和分析化学变化。证据推理与模型认知：能理解、描述和表示化学平衡模型，并运用于理论模型解释或推测可逆反应的变化。
新课情景呈现
装有NO2和N2O4混合气体的装置两端的球形容器分别浸入冷水和热水中，为什么两者现象不同，让我们走进教材学习化学反应的限度和化学反应条件的控制。
课前素能奠基
新知预习
一、化学反应限度
1．可逆反应
(1)定义：__在同一条件下正反应方向和逆反应方向均能进行的化学反应叫可逆反应__。
(2)可逆反应特点
—
|
—
|
—反应物和生成物同时存在
2．化学平衡的建立：
(1)化学平衡建立的分析：
①浓度对速率的影响的角度：
在一定条件下，向反应容器中加入N2和H2发生反应：N2＋3H2??2NH3。
浓度
速率变化
v正、v逆关系
开始
反应物浓度__最大__
v正__最大__
v正__>__v逆
生成物浓度__最小__
v逆__最小__
变化
反应物浓度__减小__
v正__减小__
v正__>__v逆
生成物浓度__增大__
v逆__增大__
平衡
反应物浓度__不变__
v正__不变__
v正__＝__v逆
生成物浓度__不变__
v逆__不变__
②利用速率－时间(v－t)图象分析：
(2)化学平衡状态的概念：在一定条件下，可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物的浓度和生成物的浓度都__不再改变__，达到一种表面静止的状态。
(3)化学反应的限度：
①化学平衡状态是可逆反应达到给定条件下所能达到的__最大程度__。
②任何可逆反应在给定条件下的进行程度都有一定的限度。
③改变反应条件可以在一定程度上改变一个化学反应的限度，即改变该反应的化学平衡。
二、化学反应条件的控制
1．目的：
—
—促进有利反应—
——
2．化工生产中反应条件的调控：
(1)考虑因素：
化工生产中调控反应条件时，需要考虑控制反应条件的__成本__和__实际可能性__。
(2)实例——合成氨生产条件的选择：
—
—400～500
℃—
—10～30
MPa—
预习自测
1．判断下列说法是否正确(正确的打“√”，错的打“×”)
(1)一个可逆反应达到的平衡状态就是该反应所能达到的最大限度。(　×　)
(2)化学反应达到平衡状态时，该反应停止了。(　×　)
(3)可逆反应达到平衡状态时，各反应物、生成物的浓度相等。(　×　)
解析：(1)化学平衡状态是可逆反应达到给定条件下所能达到的最大程度，条件改变限度可能改变。(2)可逆反应达到的平衡状态是动态平衡。(3)可逆反应达到平衡状态时，各反应物、生成物的浓度不再改变，并非相等。
2．对于化学反应的限度的叙述，错误的是(　D　)
A．任何可逆反应都有一定的限度
B．化学反应达到限度时，正逆反应速率相等
C．化学反应的限度与时间的长短无关
D．化学反应的限度是不可改变的
解析：当外界条件发生改变时，如果正逆反应速率不再相等，化学反应的限度发生改变，所以选D。
3．一定条件下的密闭容器中，可逆反应2A(g)??B(g)＋3C(g)在下列四种状态中处于平衡状态的是(　C　)
反应速率/mol·L－1·min－1
A
B
C
D
v(正)
v(A)＝2
v(A)＝1
v(A)＝1
v(A)＝2
v(逆)
v(B)＝2
v(B)＝1.5
v(C)＝1.5
v(C)＝2
解析：按照平衡状态的特点，将不同物质表示的反应速率转化成同一物质的正、逆反应速率，然后作出判断，C项的v(正)、v(逆)相等，选C。
4．生活中有很多现象都存在化学知识，如炉火越扇越旺，但蜡烛的火焰一扇就灭。
(1)同样是扇风结果为什么不同，试解释其中的原因？
__“炉火越扇越旺”是扇风为燃烧提供了足量的氧气促进燃烧；“蜡烛的火焰一扇就灭”是由于空气流动带走大量的热量，使温度降低，低于了蜡烛的着火点。__
(2)为了提高燃料的燃烧效率，应如何调控燃烧反应的条件？__①燃料与空气或氧气接触，且空气要适当过量。②尽可能使燃料充分燃烧，提高能量的转化率。③尽可能充分地利用燃料燃烧所释放出的热量，提高热能的利用率。__
课堂素能探究
知识点
化学反应(限度)平衡状态的理解和判断
问题探究
某恒温恒容密闭容器中，发生如下反应：2A(g)＋B(g)??3C(g)＋D(s)，混合气体的压强不再改变能否表明该反应已达到平衡状态？
提示：不能。D是固体，反应前后气体的物质的量不变，由于容器的体积不变，故气体的压强始终不变，因此压强不再改变，不能表明该反应已达到平衡状态。
知识归纳总结
1．化学平衡状态的特征——“五字诀”
化学平衡状态的特征概括为逆、等、动、定、变，即：
○逆
—化学平衡研究的对象是可逆反应
○等
—达到化学平衡状态时，正反应速率和逆反应速率相等
○动
—化学平衡是一种表面静止状态，反应并未停止，是一种动态平衡
○定
—达到化学平衡状态后，各组分浓度保持不变，不随时间变化而变化
○变
—外界条件发生改变时，原平衡状态将被打破，再在新条件下建立新的平衡状态
2．化学平衡状态判断“三关注”“一等一不变”
(1)三关注：
①关注反应条件，是恒温恒容，恒温恒压，还是绝热恒容容器；
②关注反应特点，是等体积反应，还是非等体积反应；
③关注特殊情况，是否有固体参加或生成，或固体的分解反应。
(2)一等一不变：
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┃┃典例剖析__■
典例
一定温度下，固定容积的密闭容器，反应2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)，达到化学平衡状态的标志是(　C　)
①n(SO2)∶n(O2)∶n(SO3)＝2∶1∶2　②SO2的浓度不再发生变化　③容器中的压强不变　④单位时间内生成n
mol
SO3，同时生成2n
mol
O2　⑤混合气体的平均相对分子质量不变
A．①④⑤
B．①②④
C．②③⑤
D．①③⑤
解析：达到化学平衡状态的标志：正反应速率等于逆反应速率，平衡时混合物中各组成成分的含量不变。反应体系中SO2、O2、SO3的物质的量之比为2∶1∶2，仅仅是反应过程中的一种可能，因此不能作为判断平衡状态的依据，①错误；SO2的浓度不再发生变化，说明反应达到平衡状态，②正确；对于反应前后体积变化的反应，容器内压强不再发生变化，说明反应达到平衡状态，③正确；单位时间内生成n
mol
SO3，同时生成2n
mol
O2，不满足反应速率之比等于相应的化学计量数之比，没有达到平衡状态，④错误；混合气体的质量不变，若未达平衡状态则总物质的量发生变化，因此混合气体的平均相对分子质量不变，说明反应达到平衡状态，⑤正确。
┃┃变式训练__■
　在一定温度下，反应A2(g)＋B2(g)??2AB(g)达到反应限度的标志是(　D　)
A．容器内气体的总压强不随时间变化而变化
B．A2和B2物质的量之和与AB的物质的量相等
C．c(A2)∶c(B2)∶c(AB)＝1∶1∶2
D．A2、B2和AB的物质的量不再改变
解析：该反应前后气体的化学计量数相等，气体的总压强为“不变量”，所以容器内气体的总压强不随时间变化而变化不能说明达到反应限度，A错误；反应是否达到反应限度，与A2、B2的物质的量之和是否与AB的物质的量相等无关，B错误；反应是否达到反应限度与各物质的浓度之比无关，C错误；A2、B2和AB的物质的量不再变化，说明反应达到化学平衡状态，即达到反应限度，D正确。
名师博客呈现
化学反应速率与限度的图像题解题通法
化学反应速率与化学反应限度问题常以图像的形式出现在平面直角坐标系中，可能出现反应物的物质的量、浓度、压强、时间等因素。这类问题要按照“一看、二想、三判断”这三步来分析。
(1)“一看”——看图像
①看面，弄清楚横、纵轴所表示的含义；
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)“二想”——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)“三判断”
利用有关规律，结合图像，通过对比分析，作出正确判断。
〔即时训练〕
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(　C　)
A．该反应的化学方程式是A(g)＋3B(g)??2C(g)
B．达到t1
s时该反应已停止
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
s时达到平衡
解析：A项，从开始到t1
s，A的浓度减小了0.8－0.2＝0.6
(mol·L－1)，B的浓度减小了0.5－0.3＝0.2
(mol·L－1)，C的浓度增大了0.4－0＝0.4
(mol·L－1)，所以该反应的化学方程式为3A(g)＋B(g)??2C(g)，错误；B项，t1
s时，反应达到平衡状态，正、逆反应速率相等，但反应并没有停止，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
s时达到平衡，错误。
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