化學(xué)反應(yīng)與能量變化【化學(xué)課外】

1、化學(xué)反應(yīng)與能量變化第1課時(shí)化學(xué)反應(yīng)與熱能一、 化學(xué)反應(yīng)與能量1實(shí)驗(yàn)探究：實(shí)驗(yàn)操作試管中加入2 mL 2 molL-1鹽酸，并用溫度計(jì)測(cè)量其溫度，再向試管中放入打磨過(guò)的鎂條將20 g Ba（OH）28H2O晶體研細(xì)后與10 g NH4Cl晶體一起放入燒杯中，并將燒杯放在滴有幾滴水的木片上。用玻璃棒快速攪拌，玻璃片蓋上燒杯實(shí)驗(yàn)裝置 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象_有刺激性氣味氣體產(chǎn)生，用手觸摸杯壁下部，燒杯壁_，試著用手拿起燒杯，_鎂條逐漸溶解，有氣泡產(chǎn)生，溫度計(jì)的示數(shù)升高變涼木片黏在燒杯上實(shí)驗(yàn)結(jié)論該反應(yīng)_該反應(yīng)_化學(xué)反應(yīng)發(fā)生時(shí)伴有_放出熱量吸收熱量熱量的釋放和吸收2放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)（1）含義：放熱反應(yīng)：_的化學(xué)反應(yīng)

2、。吸熱反應(yīng)：_的化學(xué)反應(yīng)。釋放熱量吸收熱量（2）實(shí)例：放熱反應(yīng)：a鎂條、鋁片與鹽酸的反應(yīng)；b木炭、氫氣、甲烷等在氧氣中的燃燒；c氫氣與氯氣的化合。吸熱反應(yīng)：a氫氧化鋇與氯化銨的反應(yīng)；b鹽酸與碳酸氫鈉的反應(yīng)；c灼熱的炭與二氧化碳的反應(yīng)?！疚⑺伎肌慷旧钪谐３２捎孟铝蟹椒ǐ@得熱量：燒炭取暖；用電暖器取暖；天然氣壁掛爐取暖；空調(diào)取暖；地下水循環(huán)取暖等，都屬于放熱反應(yīng)嗎？提示：屬于。發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)釋放熱量才是放熱反應(yīng)，分別屬于煤炭和甲烷的燃燒反應(yīng)。是電能轉(zhuǎn)化為熱能；只是熱量的交換。二、 化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)中能量變化的關(guān)系1化學(xué)反應(yīng)中能量變化的本質(zhì)原因：（1）原因：（2）實(shí)例：計(jì)算分析：化學(xué)鍵反應(yīng)中能量

3、變化1 mol化學(xué)鍵反應(yīng)中能量變化HH吸收436 kJ共吸收679 kJClCl吸收243 kJHCl放出431 kJ共放出862 kJ結(jié)論679 kJ-862 kJ=-183 kJ，即反應(yīng)放出183 kJ熱量2多角度分析化學(xué)反應(yīng)的能量變化分析角度放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)微觀斷鍵吸收的熱量_成鍵放出的熱量斷鍵吸收的熱量_成鍵放出的熱量宏觀反應(yīng)物的總能量_生成物的總能量反應(yīng)物的總能量_生成物的總能量小于大于大于小于【巧判斷】（1）吸熱反應(yīng)需要加熱才能反應(yīng)。（）提示：。如氫氧化鋇與氯化銨的反應(yīng)吸熱，在常溫下就能進(jìn)行。（2）已知Al與稀鹽酸的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即Al的能量大于H2的能量。（）提示：。反應(yīng)放熱說(shuō)

4、明反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，即Al與稀鹽酸具有的總能量大于AlCl3與H2所具有的總能量，而Al與H2的能量大小無(wú)法比較。（3）有能量變化的物質(zhì)變化一定是化學(xué)變化。（）提示：。有能量變化的物質(zhì)變化不一定是化學(xué)變化，物質(zhì)發(fā)生物理變化時(shí)也伴有能量變化。如冰融化、氫氧化鈉的溶解等。三、 人類(lèi)對(duì)能源的利用1利用的三個(gè)階段：2化石燃料利用過(guò)程中亟待解決的兩方面問(wèn)題（1）一是其短期內(nèi)不可再生，儲(chǔ)量有限；（2）二是煤和石油產(chǎn)品燃燒排放的粉塵、SO2、NOx、CO等是大氣污染物的主要來(lái)源。3在燃料利用過(guò)程中，節(jié)能的主要環(huán)節(jié)：（1）燃料燃燒階段可通過(guò)改進(jìn)鍋爐的爐型和燃料空氣比、清理積灰等方法提高燃料的燃

5、燒效率；（2）能量利用階段可通過(guò)使用節(jié)能燈，改進(jìn)電動(dòng)機(jī)的材料和結(jié)構(gòu)，以及發(fā)電廠、鋼鐵廠余熱與城市供熱聯(lián)產(chǎn)等措施促進(jìn)能源循環(huán)利用，有效提高能量利用率。4新能源（1）特點(diǎn)：資源豐富、_。（2）人們比較關(guān)注的新能源：_能、_能、地?zé)崮?、海洋能和_能等?？梢栽偕瑢?duì)環(huán)境無(wú)污染太陽(yáng)風(fēng)氫【情境思考】2019中國(guó)（山西）國(guó)際清潔能源博覽會(huì)于2019年6月28日上午在太原開(kāi)幕。本次展會(huì)以“清潔低碳、綠色發(fā)展”為主題，聚焦煤炭清潔利用、新能源、儲(chǔ)能、節(jié)能環(huán)保等領(lǐng)域，展示新技術(shù)新產(chǎn)品新應(yīng)用，搭建中西部清潔能源及設(shè)備供需平臺(tái)，促進(jìn)煤改電、煤改氣、煤改清潔采暖在中西部的實(shí)施，加強(qiáng)霧霾的治理，有效改善呼吸環(huán)境。（1）提

6、高燃料的燃燒效率應(yīng)該從哪些方面考慮？提示：使燃料與氧氣充分接觸，如將煤粉碎、液化和氣化；通入充足的氧氣。（2）日常生產(chǎn)、生活中常常采用下列能源：煤；石油；天然氣；太陽(yáng)能；水能；氫能；核能；風(fēng)能；地?zé)崮艿?，屬于清潔能源的有哪些？提示：。清潔能源即綠色能源，是指不排放污染物、能夠直接用于生產(chǎn)生活的能源，它包括核能和可再生能源?？稍偕茉词侵冈牧峡梢栽偕哪茉矗缢Πl(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能、水能、生物能（沼氣）、地?zé)崮埽òǖ卦春退矗?、海潮能等能源。知識(shí)點(diǎn)一放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)的理解【重點(diǎn)釋疑】1放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)的比較：放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)定義釋放熱量的化學(xué)反應(yīng)吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)形成原因反應(yīng)物具有的

7、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)釋放的總能量大于反應(yīng)物分子斷鍵時(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)吸收的總能量放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)反應(yīng)過(guò)程圖示 2常見(jiàn)的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)3化學(xué)反應(yīng)遵循的兩條基本規(guī)律（1）質(zhì)量守恒定律：自然界的物質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)化時(shí)，總質(zhì)量保持不變。（2）能量守恒定律：一種形式的能量可以轉(zhuǎn)化為另一種形式的能量，但體系包含的總能量不變?！舅伎加懻摗浚?）做實(shí)驗(yàn)時(shí)，吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)都用到酒精燈，怎樣判斷該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)？放熱反應(yīng)加熱的目的是什么？提示：持續(xù)用酒精燈加熱，撤掉酒精燈反應(yīng)就

8、停止的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；開(kāi)始用酒精燈加熱，反應(yīng)開(kāi)始后，撤去酒精燈仍能繼續(xù)反應(yīng)的是放熱反應(yīng)。放熱反應(yīng)加熱的目的一般是引發(fā)反應(yīng)或加快反應(yīng)速率。（2）放熱反應(yīng)一定容易發(fā)生，吸熱反應(yīng)一定難發(fā)生嗎？提示：不一定。反應(yīng)放熱和吸熱與反應(yīng)的條件無(wú)關(guān)，有些放熱反應(yīng)必須加熱才能發(fā)生，如木炭的燃燒；而有些吸熱反應(yīng)常溫下就能發(fā)生，如Ba（OH）28H2O與NH4Cl的反應(yīng)?！景咐痉丁俊镜淅浚?019菏澤高一檢測(cè)）下列說(shuō)法正確的是（）AFe與S在加熱條件下才能發(fā)生反應(yīng)，所以該反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng)BHNO3、H2SO4分別與NaOH溶液反應(yīng)都放出熱量C分解反應(yīng)都是吸熱反應(yīng)，化合反應(yīng)都是放熱反應(yīng)D合成氨的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以

9、N2與其他物質(zhì)的反應(yīng)也是放熱反應(yīng)【解題指南】解答本題需注意以下3點(diǎn)：（1）反應(yīng)放熱還是吸熱與反應(yīng)條件無(wú)關(guān)。（2）熟記常見(jiàn)的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)類(lèi)型。（3）注意知識(shí)遷移的合理性?！窘馕觥窟xB。Fe與S雖然需加熱才能發(fā)生反應(yīng)，但反應(yīng)開(kāi)始后，停止加熱，反應(yīng)能繼續(xù)進(jìn)行，加熱只是為了引發(fā)反應(yīng)，所以該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，A錯(cuò)誤；中和反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，B正確；分解反應(yīng)不一定是吸熱反應(yīng)，如H2O2的分解反應(yīng)就是放熱反應(yīng)，化合反應(yīng)也不一定是放熱反應(yīng)，如CO2與C的反應(yīng)就是吸熱反應(yīng)，C錯(cuò)誤；與N2反應(yīng)的物質(zhì)不同，能量變化也不同，不能根據(jù)合成氨反應(yīng)的能量變化來(lái)類(lèi)推N2與其他物質(zhì)反應(yīng)的能量變化，如N2和O2在放電條件下生成

10、NO就是吸熱反應(yīng)，D錯(cuò)誤?！灸割}追問(wèn)】（1）上題B項(xiàng)含有等物質(zhì)的量H2SO4的稀硫酸、濃硫酸分別與足量的氫氧化鈉溶液反應(yīng)放出的熱量相等嗎？提示：不相等。濃硫酸與足量的氫氧化鈉溶液反應(yīng)放出的熱量除了中和反應(yīng)放出的熱量，還有濃硫酸稀釋放出的熱量。（2）從物質(zhì)能量的角度解釋上題D項(xiàng)合成氨反應(yīng)放熱的原因？提示：合成氨反應(yīng)中，參加反應(yīng)的N2和H2的總能量大于生成的NH3的總能量，故反應(yīng)放熱?！疽?guī)律方法】放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)判斷“四”方法（1）依據(jù)反應(yīng)條件判斷。通常需要持續(xù)加熱的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。（2）依據(jù)能量變化圖象判斷。反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，則反應(yīng)為放熱反應(yīng)；反之，則為吸熱反應(yīng)。（3）依據(jù)斷鍵

11、和成鍵所吸收和釋放的能量數(shù)據(jù)判斷。如果舊鍵斷裂吸收的能量大于新鍵形成釋放的能量，則為吸熱反應(yīng)；反之，為放熱反應(yīng)。（4）經(jīng)驗(yàn)判斷法：根據(jù)常見(jiàn)的放熱反應(yīng)、吸熱反應(yīng)的類(lèi)型判斷?！具w移應(yīng)用】1（2019邯鄲高一檢測(cè)）下列說(shuō)法正確的是（）A任何化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量的變化BH2O（g）H2O（l）該過(guò)程放出大量的熱，所以該過(guò)程是化學(xué)變化C化學(xué)反應(yīng)中能量的變化都表現(xiàn)為熱量的變化D對(duì)于如圖所示的過(guò)程，是吸收能量的過(guò)程【解析】選A。任何化學(xué)反應(yīng)都有能量的變化，但有能量變化的過(guò)程不一定是化學(xué)變化，如物質(zhì)的三態(tài)變化，雖然存在能量變化，但不存在舊化學(xué)鍵的斷裂與新化學(xué)鍵的形成，故不是化學(xué)變化，B項(xiàng)錯(cuò)誤；化學(xué)反應(yīng)中能量變

12、化的形式有多種，除熱能外，還有光能、電能等，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由圖象知，該過(guò)程中反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，故該過(guò)程中放出能量，D項(xiàng)錯(cuò)誤。2（2019濟(jì)南高一檢測(cè)）已知2SO2+O2 2SO3為放熱反應(yīng)，對(duì)該反應(yīng)的下列說(shuō)法正確的是（）AO2的能量一定高于SO2的能量B2 mol SO2和1 mol O2的總能量一定高于2 mol SO3的總能量CSO2的能量一定高于SO3的能量D因該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故不必加熱就可發(fā)生【解析】選B。因反應(yīng)2SO2+O2 2SO3為放熱反應(yīng)，所以2 mol SO2和1 mol O2的能量和一定高于2 mol SO3的能量，A錯(cuò)誤，B正確，C錯(cuò)誤；化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是舊鍵

13、的斷裂和新鍵的形成，而斷鍵過(guò)程需要吸收能量，故放熱反應(yīng)有些也需要一定條件，該反應(yīng)是放熱的，但需要加熱才能發(fā)生，D錯(cuò)誤?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】1下列各圖中，表示吸熱反應(yīng)的圖是（）【解析】選A。反應(yīng)物的總能量小于生成物的總能量則為吸熱反應(yīng)。2（2019廊坊高一檢測(cè)）關(guān)于吸熱反應(yīng)的說(shuō)法正確的是（）A凡需加熱的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)B只有分解反應(yīng)才是吸熱反應(yīng)C使用催化劑的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)DCO2與CaO化合是放熱反應(yīng)，則CaCO3分解是吸熱反應(yīng)【解析】選D。反應(yīng)放熱還是吸熱與是否加熱無(wú)直接的關(guān)系，與是否使用催化劑也無(wú)直接關(guān)系，多數(shù)吸熱反應(yīng)需要加熱，但有的不需要加熱，例如Ba（OH）28H2O與NH4Cl的反應(yīng)是吸熱反

14、應(yīng)，且該反應(yīng)屬于復(fù)分解反應(yīng)，故A、B、C三項(xiàng)錯(cuò)。放熱反應(yīng)的逆過(guò)程一定是吸熱反應(yīng)，D正確?！舅仞B(yǎng)提升】隨著人們生活節(jié)奏的加快，市場(chǎng)上出現(xiàn)了多種類(lèi)型的“即食飯盒”等快速給食物加熱的產(chǎn)品。下面讓我們探究它們的工作原理。（1）有一“自熱米飯”的廣告播得很火，它介紹在食用時(shí)，將一無(wú)色液體加入一白色固體中，放上裝米飯的盒子，過(guò)幾分鐘米飯馬上就熱氣騰騰，可以食用了，非常方便。請(qǐng)你推測(cè)其白色固體和無(wú)色液體可能是如下哪個(gè)組合？（）A硝酸銨和水B濃硫酸和水C氧化鈣和水D固體酒精和水提示：選C。硝酸銨溶于水吸熱，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；濃硫酸具有腐蝕性，且操作不方便，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；氧化鈣與水反應(yīng)放出大量的熱，C選項(xiàng)正確；酒精溶于

15、水時(shí)熱效應(yīng)不明顯，D選項(xiàng)錯(cuò)誤。（2）目前市面上有一種新型飯盒“即熱飯盒”，其原理是在飯盒底部有兩層，一層存放水，另一層存放鎂和鐵的混合物。使用時(shí)打開(kāi)隔離層，即發(fā)生反應(yīng)：Mg+2H2O=X+H2。請(qǐng)根據(jù)以上信息回答下列各題： 該飯盒底部“即熱”存在什么能量之間的轉(zhuǎn)化？提示：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能。 已知X是一種堿，則X的化學(xué)式是什么？你推斷X的化學(xué)式的依據(jù)是什么？提示：根據(jù)質(zhì)量守恒（原子守恒）定律可知X的化學(xué)式為Mg（OH）2。上述化學(xué)反應(yīng)屬于哪種基本反應(yīng)類(lèi)型？由該反應(yīng)可知化學(xué)反應(yīng)發(fā)生時(shí)都伴隨什么變化？提示：置換反應(yīng)?；瘜W(xué)反應(yīng)發(fā)生時(shí)都伴隨著物質(zhì)的變化和能量的變化。知識(shí)點(diǎn)二利用化學(xué)鍵計(jì)算化學(xué)反應(yīng)中的能量

16、變化【重點(diǎn)釋疑】1化學(xué)鍵與能量變化的關(guān)系：2計(jì)算公式：用Q（吸）表示反應(yīng)物分子化學(xué)鍵斷裂時(shí)吸收的總能量，Q（放）表示生成物分子化學(xué)鍵形成時(shí)放出的總能量。公式：Q=Q（吸）-Q（放）利用化學(xué)鍵形成和斷裂時(shí)的能量變化計(jì)算化學(xué)反應(yīng)中的能量變化：【思考討論】（1）對(duì)于放熱反應(yīng)：2H2+O2 2H2O來(lái)說(shuō)，“斷裂1個(gè)HH鍵和1個(gè)OO鍵所吸收的能量小于形成1個(gè)HO鍵所放出的能量”這種說(shuō)法是否正確？點(diǎn)燃=提示：不正確。在反應(yīng)2H2+O2 2H2O中，每斷裂1個(gè)OO鍵，同時(shí)斷裂2個(gè)HH鍵，形成4個(gè)HO鍵；正確說(shuō)法是斷裂2個(gè)HH鍵和1個(gè)OO鍵所吸收的能量小于形成4個(gè)HO鍵所放出的能量。點(diǎn)燃=（2）如圖是1 mo

17、l氫氣燃燒的能量變化圖，試分析a、b表示的含義。提示：化學(xué)反應(yīng)發(fā)生時(shí)首先斷裂反應(yīng)物中的化學(xué)鍵，再形成生成物中的化學(xué)鍵，故a表示破壞1 mol HH鍵、05 mol OO鍵所吸收的能量，b表示形成2 mol HO鍵所放出的能量。【案例示范】【典例】斷開(kāi)1 mol HH鍵、1 mol NH鍵、1 mol NN鍵分別需要吸收的能量為436 kJ、391 kJ、946 kJ。（1）1 mol N2完全反應(yīng)生成NH3需_（填“吸收”或“放出”）能量_kJ。（2）1 mol H2完全反應(yīng)生成NH3需_（填“吸收”或“放出”）能量_kJ。（不考慮可逆反應(yīng)）【思維建?！拷獯鹄面I能計(jì)算熱量的試題思路如下：【解

18、析】本題可以從斷鍵吸收的能量數(shù)值與成鍵放出的能量數(shù)值的相對(duì)大小來(lái)判斷，若E（斷鍵）E（成鍵），則為吸熱反應(yīng)；若E（斷鍵）587 kJ，所以該反應(yīng)是放出能量的反應(yīng)；根據(jù)反應(yīng)式可知該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，也是氧化還原反應(yīng)。【補(bǔ)償訓(xùn)練】1（2019孝感高一檢測(cè)）化學(xué)反應(yīng)A2+B2=2AB的能量變化如圖所示，則下列說(shuō)法正確的是（）A1 mol A2和1 mol B2完全反應(yīng)吸收（y-x） kJ熱量B斷裂1 mol AA鍵和1 mol BB鍵放出x kJ的能量C斷裂2 mol AB鍵需要吸收y kJ的能量D2 mol AB的總能量高于1 mol A2和1 mol B2的總能量【解析】選C。從題圖可以看出，反應(yīng)

19、物的總能量高于生成物的總能量，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，1 mol A2和1 mol B2完全反應(yīng)放出（y-x） kJ熱量，A、D項(xiàng)錯(cuò)誤；斷鍵時(shí)需要吸收能量，B項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確。2（2019濰坊高一檢測(cè)）化學(xué)反應(yīng)可視為舊鍵斷裂和新鍵形成的過(guò)程。化學(xué)鍵的鍵能是形成（或斷開(kāi)）1 mol化學(xué)鍵時(shí)釋放（或吸收）的能量。已知白磷和P4O6的分子結(jié)構(gòu)如圖所示，現(xiàn)提供斷裂（或形成）1 mol以下化學(xué)鍵的吸收（或放出）的能量（kJ）：PP：198，PO：360，OO：498，則反應(yīng)P4（白磷）+3O2=P4O6生成1 mol P4O6（）A放出1 638 kJ熱量B吸收1 638 kJ熱量C放出126 kJ熱量D吸收

20、126 kJ熱量【解析】選A。由反應(yīng)方程式知，該反應(yīng)的能量變化包括1 mol P4、3 mol O2斷裂鍵吸收的能量和1 mol P4O6形成鍵放出的能量。由各物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)知1 mol P4含6 mol PP鍵，3 mol O2含3 mol OO鍵，1 mol P4O6含12 mol PO鍵，故 （198 kJ6+498 kJ3）-360 kJ12=-1 638 kJ，即放出1 638 kJ熱量?！舅仞B(yǎng)提升】據(jù)巴西政府網(wǎng)站公布的消息，巴西國(guó)家空間研究所的研發(fā)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出了一種可作火箭和衛(wèi)星引擎推動(dòng)劑的新型燃料，其原料以低價(jià)的乙醇為主，大大壓縮發(fā)射成本。（1）已知乙醇的結(jié)構(gòu)式為 ，1 mol C

21、2H5OH含有共價(jià)鍵的物質(zhì)的量是多少？提示：1 mol 乙醇含有1 mol CC鍵、5 mol CH鍵、1 mol CO鍵、1 mol OH鍵，共8 mol。（2）乙醇燃燒是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)？提示：燃燒均為放熱反應(yīng)。（3）已知斷開(kāi)或生成1 mol化學(xué)鍵的數(shù)據(jù)如下：化學(xué)鍵CCCHOOHOCOCO鍵能/（kJmol-1）348413498463351745則1 mol乙醇與O2完全燃燒生成CO2和H2O放出的能量是多少？提示： C2H5OH（g）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（g），則斷裂化學(xué)鍵吸收的能量為348 kJ+5413 kJ+351 kJ+463 kJ+3498 kJ=4

22、721 kJ，生成化學(xué)鍵放出的能量為2 mol2745 kJmol-1+3 mol2463 kJmol-1=5 758 kJ，整個(gè)過(guò)程放出能量，能量變化為5 758 kJ-4 721 kJ=1 037 kJ。【課堂回眸】第2課時(shí)化學(xué)反應(yīng)與電能一、 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能1化學(xué)能間接轉(zhuǎn)化為電能（2）關(guān)鍵燃燒（氧化還原反應(yīng)）?！厩榫乘伎肌炕鹆Πl(fā)電是我國(guó)主要的發(fā)電方式。簡(jiǎn)單的說(shuō)就是利用燃料發(fā)熱，加熱水，形成高溫高壓過(guò)熱蒸汽，然后蒸汽沿管道進(jìn)入汽輪機(jī)中不斷膨脹做功，沖擊汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子（電磁場(chǎng)）旋轉(zhuǎn)，定子線圈切割磁感線，發(fā)出電能。（1）火力發(fā)電存在幾種形式的能量轉(zhuǎn)化？提示：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能

23、、熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能3種形式。（2）試分析火力發(fā)電有哪些弊端？提示：使用的化石燃料屬于不可再生資源；化石燃料的燃燒會(huì)產(chǎn)生大量的有害氣體（如SO2、CO等）及粉塵，污染環(huán)境；能量經(jīng)過(guò)多次轉(zhuǎn)化，能量利用率低。2化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能原電池（1）實(shí)驗(yàn)探究：實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論 _鋅與稀硫酸_，銅與稀硫酸_鋅片上有氣泡，銅片上無(wú)氣泡反應(yīng)不反應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論 _產(chǎn)生H2（還原反應(yīng)）的位置發(fā)生了改變 _該裝置將_轉(zhuǎn)化為_(kāi)鋅片上無(wú)氣泡，銅片上有氣泡鋅片上無(wú)氣泡，銅片上有氣泡，電流表指針偏轉(zhuǎn)化學(xué)能電能（2）原理分析：（3）原電池：定義：把_的裝置叫原電池。化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能工作原理：

24、（以銅-鋅-稀硫酸原電池為例）電極材料電極名稱電子轉(zhuǎn)移電極反應(yīng)式反應(yīng)類(lèi)型鋅負(fù)極_銅正極_電池反應(yīng)的離子方程式_失電子Zn-2e-=Zn2+氧化反應(yīng)得電子2H+2e-=H2還原反應(yīng)Zn+2H+=Zn2+H2【巧判斷】（1）鹽酸與氫氧化鈉溶液混合放熱，故可以設(shè)計(jì)原電池反應(yīng)。（）提示：。鹽酸與氫氧化鈉的反應(yīng)不是氧化還原反應(yīng)。（2）銅-鋅-稀硫酸原電池中，銅換成石墨棒也能產(chǎn)生電流。（）提示：。原電池中正極材料不參與反應(yīng)，只起到導(dǎo)電的作用，石墨棒可以導(dǎo)電。二、化學(xué)電池新能源和可再生能源的重要組成部分1一次電池鋅錳干電池構(gòu)造示意圖 工作原理負(fù)極_鋅被氧化，逐漸消耗電解質(zhì)氯化銨糊正極_被還原特點(diǎn)放電后_充電

25、便于攜帶，價(jià)格低鋅筒石墨棒二氧化錳不能2二次電池【微思考】生活中電動(dòng)車(chē)、手機(jī)的電池屬于一次電池還是二次電池？提示：電動(dòng)車(chē)、手機(jī)的電池都可以反復(fù)充電使用，都屬于二次電池。3發(fā)展中的燃料電池知識(shí)點(diǎn)一原電池的構(gòu)成條件及正負(fù)極的判斷方法【重點(diǎn)釋疑】1原電池的構(gòu)成條件“兩極一液一線一反應(yīng)”2原電池的工作原理（1）兩反應(yīng)：正極還原反應(yīng)；負(fù)極氧化反應(yīng)。（2）三方向：電流方向：正極負(fù)極；電子流動(dòng)方向（導(dǎo)線中）：負(fù)極正極；陰陽(yáng)離子移動(dòng)方向（電解質(zhì)溶液中）：陽(yáng)離子：負(fù)極正極；陰離子：正極負(fù)極。3原電池正負(fù)極的判斷方法【易錯(cuò)提醒】（1）構(gòu)成原電池的兩電極材料不一定都是金屬，正極材料可以為導(dǎo)電的非金屬，例如石墨。兩極

26、材料可能參與反應(yīng)，也可能不參與反應(yīng)。（2）兩個(gè)活潑性不同的金屬電極用導(dǎo)線連接，共同插入電解質(zhì)溶液中不一定構(gòu)成原電池，必須有一個(gè)能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。（3）在判斷原電池正負(fù)極時(shí)，既要考慮金屬活潑性的強(qiáng)弱，也要考慮電解質(zhì)溶液性質(zhì)。如Mg-Al-HCl溶液構(gòu)成的原電池中，負(fù)極為Mg；但是Mg-Al-NaOH溶液構(gòu)成的原電池中，負(fù)極為Al，正極為Mg?！舅伎加懻摗浚?）原電池內(nèi)部陰、陽(yáng)離子如何移動(dòng)？移動(dòng)的原因是什么？提示：陰離子要移向負(fù)極，陽(yáng)離子要移向正極。這是因?yàn)樨?fù)極失電子，生成大量陽(yáng)離子積聚在負(fù)極附近，致使該極附近有大量正電荷，所以溶液中的陰離子要移向負(fù)極；正極得電子，該極附近的陽(yáng)離子因得電子

27、生成電中性的物質(zhì)而使該極附近帶負(fù)電荷，所以溶液中的陽(yáng)離子要移向正極。（2）兩個(gè)活潑性不同的金屬電極用導(dǎo)線連接，共同通入電解質(zhì)溶液中就能構(gòu)成原電池嗎？提示：不一定。構(gòu)成原電池除具備兩種活潑性不同的金屬電解質(zhì)溶液形成閉合回路外，還必須有一個(gè)能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，如圖由于Cu、Ag都不能與稀硫酸反應(yīng)，故不能構(gòu)成原電池?！景咐痉丁俊镜淅浚?019淄博高一檢測(cè)）如圖所示電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，同時(shí)A極的質(zhì)量減小，B極上有氣泡產(chǎn)生，C為電解質(zhì)溶液，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）AB極為原電池的正極BA、B、C分別為Zn、Cu和稀鹽酸CC中陽(yáng)離子向A極移動(dòng)DA極發(fā)生氧化反應(yīng)【思維建?！拷獯鹩嘘P(guān)原電池問(wèn)題的思維流

28、程如下：【解析】選C。原電池中，負(fù)極金屬失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，溶解，質(zhì)量減小，故A極為負(fù)極，B極為正極，A、D項(xiàng)正確；A、B、C分別為Zn、Cu和稀鹽酸時(shí)，可以構(gòu)成原電池，且現(xiàn)象符合題意，B項(xiàng)正確；電解質(zhì)溶液中陽(yáng)離子移向正極，C項(xiàng)錯(cuò)誤。【母題追問(wèn)】（1）若將“B極上有氣泡產(chǎn)生”改為“B極上有金屬析出”，答案選什么？提示：選BC。“B極上有金屬析出”說(shuō)明在正極上電解質(zhì)溶液中的金屬陽(yáng)離子發(fā)生還原反應(yīng)，B項(xiàng)也錯(cuò)誤。（2）將上題B項(xiàng)改為“A、B、C分別為Fe、Cu和濃硝酸”，能否構(gòu)成原電池？若能，正負(fù)極分別是什么？提示：能構(gòu)成原電池。由于Fe被濃硝酸鈍化，F(xiàn)e作正極，Cu為負(fù)極?！具w移應(yīng)用】1（20

29、19汕頭高一檢測(cè)）某小組為研究原電池原理，設(shè)計(jì)如圖裝置。下列敘述正確的是（）Aa和b不連接時(shí)，鐵片上會(huì)有H2產(chǎn)生Ba和b用導(dǎo)線連接時(shí)，鐵片上發(fā)生的反應(yīng)為Cu2+2e-=CuCa和b用導(dǎo)線連接時(shí)，電子由a流向bD無(wú)論a和b是否連接，鐵片均會(huì)溶解，溶液從藍(lán)色逐漸變成淺綠色【解析】選D。A項(xiàng)，a和b不連接時(shí)，鐵和Cu2+發(fā)生置換反應(yīng)而析出銅，沒(méi)有氫氣生成，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，a和b用導(dǎo)線連接時(shí)構(gòu)成原電池，鐵是負(fù)極，鐵片上發(fā)生氧化反應(yīng)：Fe-2e-=Fe2+，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，F(xiàn)e比銅活潑，形成原電池反應(yīng)時(shí)Fe為負(fù)極，則電子由b流向a，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，無(wú)論a和b是否連接，鐵片均會(huì)溶解，都生成亞鐵離子，溶液由藍(lán)色變?yōu)闇\綠

30、色，D正確。2（2019邯鄲高一檢測(cè)）將鐵片和銀片用導(dǎo)線連接置于同一稀鹽酸溶液中，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，下列各項(xiàng)敘述正確的是（）A負(fù)極有Cl2逸出，正極有H2逸出B負(fù)極附近Cl-的濃度減小C正極附近Cl-的濃度逐漸增大D溶液中Cl-的濃度基本不變【解析】選D。鐵片和銀片用導(dǎo)線連接置于同一稀鹽酸溶液中構(gòu)成原電池，鐵作負(fù)極，發(fā)生反應(yīng)Fe-2e-=Fe2+，銀作正極，發(fā)生反應(yīng)2H+2e-=H2，故A錯(cuò)誤；溶液中Cl-移向負(fù)極，負(fù)極附近Cl-的濃度增大，正極附近Cl-的濃度逐漸減小，而溶液中Cl-的濃度基本不變，B、C錯(cuò)誤，D正確。【補(bǔ)償訓(xùn)練】1 關(guān)于如圖所示的裝置的敘述中正確的是（）A銅是正極B溶液中的F

31、e3+向銅棒移動(dòng)C電子從銅片經(jīng)導(dǎo)線流向碳棒D碳棒上有紅色銅生成【解析】選C。首先書(shū)寫(xiě)此電池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式（電池反應(yīng)式）2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+，在此反應(yīng)中銅失電子，作原電池負(fù)極，電子從銅片經(jīng)導(dǎo)線流向碳棒，在碳棒上電子與溶液中的Fe3+結(jié)合生成Fe2+，所以碳棒作正極，溶液中的陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，即溶液中的Fe3+向正極碳棒移動(dòng)。2（2019長(zhǎng)沙高一檢測(cè)）下列各組材料中，不能組成原電池的是（）ABCD兩極材料Zn片，石墨Cu片，Ag片Zn片，Cu片F(xiàn)e片，Cu片插入溶液H2SO4AgNO3溶液蔗糖溶液稀鹽酸【解析】選C。構(gòu)成原電池的條件是活潑性不同的金屬或金屬和非金屬，導(dǎo)線相連并

32、插入電解質(zhì)溶液中，則A、B、D均可以構(gòu)成原電池，C中蔗糖是非電解質(zhì)，故C不能構(gòu)成原電池?！舅仞B(yǎng)提升】近年來(lái)野外生存的真人秀節(jié)目在各大衛(wèi)視頻繁播放。某節(jié)目中野外生存達(dá)人用一個(gè)檸檬、一排銅釘和一排鋅釘制作的水果電池用于野外生火。某同學(xué)感到好奇自己制作了一個(gè)這樣的“超級(jí)檸檬電池”。（1）該電池的電池反應(yīng)是什么？提示：該電池利用了金屬鋅與酸的反應(yīng)，離子方程式為Zn+2H+=Zn2+ H2。（2）若用鐵片代替鋅片LED燈能不能亮？ 若用鐵片代替銅片呢？提示：若用鐵片代替鋅片，由于鐵能與酸反應(yīng)，LED燈仍然能亮；若用鐵片代替銅片，由于鋅比鐵活潑，仍然發(fā)生反應(yīng)Zn+2H+=Zn2+ H2，LED燈仍然能亮。

33、（3）若用銀片代替鋅片LED燈能不能亮？提示：不能。銀片代替鋅片，銀和銅都不能與酸反應(yīng)，無(wú)電流產(chǎn)生，LED燈不亮。（4）由上面分析可知構(gòu)成原電池的條件有哪些？提示：兩個(gè)活潑性不同的金屬電極或金屬與石墨；電解質(zhì)溶液；閉合回路；自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。知識(shí)點(diǎn)二原電池原理的應(yīng)用【重點(diǎn)釋疑】1加快化學(xué)反應(yīng)速率一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，設(shè)計(jì)成原電池可以加快反應(yīng)速率。2比較金屬活潑性強(qiáng)弱： 兩種金屬分別作原電池的兩極時(shí)，一般作負(fù)極的金屬比作正極的金屬活潑。3用于金屬保護(hù)將被保護(hù)的金屬與比其活潑的金屬連接。4設(shè)計(jì)原電池（1）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

34、負(fù)極上被氧化），氧化劑為電解質(zhì)溶液中的陽(yáng)離子（或在正極上被還原）。（2）步驟：以Fe+CuSO4=FeSO4+Cu為例。步驟實(shí)例將反應(yīng)拆分為電極反應(yīng)負(fù)極反應(yīng)Fe-2e-=Fe2+正極反應(yīng)Cu2+2e-=Cu步驟實(shí)例選擇電極材料負(fù)極：較活潑金屬，一般為發(fā)生氧化反應(yīng)的金屬Fe正極：活潑性弱于負(fù)極材料的金屬或石墨Cu或C選擇電解質(zhì)一般為與負(fù)極反應(yīng)的電解質(zhì)CuSO4溶液步驟實(shí)例畫(huà)出裝置圖 【思考討論】（1）在原電池中，負(fù)極材料的金屬性一定大于正極材料嗎？提示：一般原電池中負(fù)極材料的金屬性大于正極材料，在特殊情況下也有特例，如Al-Mg-NaOH原電池中，Al在強(qiáng)堿性溶液中比Mg更易失電子，Al作負(fù)極，

35、Mg作正極。（2）如何利用Cu+2AgNO3=Cu（NO3）2+2Ag設(shè)計(jì)原電池？提示：該氧化還原反應(yīng)可拆分為如下兩個(gè)半反應(yīng)：氧化反應(yīng)（負(fù)極反應(yīng)）：Cu-2e-=Cu2+。還原反應(yīng)（正極反應(yīng)）：2Ag+2e-=2Ag。故Cu作負(fù)極，活潑性比Cu差的材料作正極，如Ag、C等，AgNO3溶液作電解質(zhì)溶液。如圖：【案例示范】【典例1】（2019岳陽(yáng)高一檢測(cè)） 把A、B、C、D四塊金屬泡在稀H2SO4中，用導(dǎo)線兩兩相連可以組成各種原電池。若A、B相連時(shí)，A為負(fù)極；C、D相連時(shí)，D上有氣泡逸出；A、C相連時(shí)，A極減輕；B、D相連時(shí)，B為正極。則四種金屬的活潑性順序由大到小排列為（）AACDBBACBDC

36、BDCADABCD【解題指南】解答本題要注意兩點(diǎn)：（1）原電池中，負(fù)極金屬的活潑性大于正極金屬；（2）熟練掌握原電池正負(fù)極的判斷依據(jù)?！窘馕觥窟xA。A、B相連時(shí)，A為負(fù)極，則說(shuō)明A與B相比較，A更加活潑；C、D相連，D上有氣泡逸出，則C為電源的負(fù)極，C比D活潑；A、C相連時(shí)，A極減輕，A參與了電極反應(yīng)，被消耗，應(yīng)是活潑金屬；B、D相連，B為正極，則D是活潑金屬，作電源的負(fù)極。故有ACDB。【典例2】鐵及鐵的化合物應(yīng)用廣泛，如FeCl3可用作催化劑、印刷電路銅板腐蝕劑和外傷止血?jiǎng)┑?。?）寫(xiě)出FeCl3溶液腐蝕印刷電路銅板的離子方程式：_。（2）若將（1）中的反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池，請(qǐng)?jiān)诜娇騼?nèi)畫(huà)出原電

37、池的裝置圖，標(biāo)出正、負(fù)極，并寫(xiě)出電極反應(yīng)式。正極反應(yīng)式：_負(fù)極反應(yīng)式：_【思維建?！拷獯稹霸O(shè)計(jì)原電池”類(lèi)試題思維流程如下：【解析】依據(jù)反應(yīng)：2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+。氧化反應(yīng)為Cu-2e-=Cu2+，還原反應(yīng)為2Fe3+2e-=2Fe2+，則設(shè)計(jì)思路明確：原電池組成為Cu是負(fù)極，正極材料選用比銅不活潑的鉑或?qū)щ姷姆墙饘偃缡?，電解質(zhì)溶液選用FeCl3溶液。答案：（1）2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+（2）裝置圖 2Fe3+2e-=2Fe2+Cu-2e-=Cu2+【誤區(qū)警示】設(shè)計(jì)原電池裝置的兩個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)（1）能設(shè)計(jì)成原電池的反應(yīng)一般是自發(fā)的放熱的氧化還原反應(yīng)，吸熱反應(yīng)不可能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。（2）設(shè)計(jì)原電池時(shí)，負(fù)極材料確定之后，正極材料的選擇范圍較廣，只要合理都可以?！具w移應(yīng)用】1（2019菏澤高一檢測(cè)）過(guò)量鐵與少量稀硫酸反應(yīng)，為了加快反應(yīng)速率，但是又不影響生成氫氣的總量，可以采取的措施是（）A加入適量NaCl溶液B加入適量的水C加入幾滴硫酸銅溶液D再加入少量稀硫酸【解析】選C。若加入NaCl溶液或水，會(huì)將稀硫酸稀釋?zhuān)琧（H+）減小，反應(yīng)速率減慢；若加入幾滴CuSO4溶液，則發(fā)生反應(yīng)Fe+Cu2+=Cu+Fe2+，析出的Cu與Fe、稀硫酸形成原電