2023-2024學(xué)年人教版新教材必修第二冊 第六章第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)與能量變化 學(xué)案

第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)與能量變化知識點一放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)1．實驗探究(1)向Mg與稀鹽酸反應(yīng)的溶液中插入溫度計，溫度計顯示的溫度，說明該反應(yīng)為反應(yīng)。(2)將20gBa(OH)2·8H2O晶體研細(xì)后與10gNH4Cl晶體混合放入燒杯中，并將燒杯放在滴有幾滴水的木片上。用玻璃棒快速攪拌，聞到氣味后迅速用玻璃片蓋上燒杯，用手觸摸杯壁下部感覺冰涼，燒杯與木片間有結(jié)冰現(xiàn)象，說明該反應(yīng)為反應(yīng)。2．放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)(1)放熱反應(yīng)：的化學(xué)反應(yīng)，如活潑金屬與酸的反應(yīng)，燃燒反應(yīng)，中和反應(yīng)等。(2)吸熱反應(yīng)：的化學(xué)反應(yīng)，如氫氧化鋇與氯化銨的反應(yīng)，鹽酸與碳酸氫鈉的反應(yīng)，灼熱的炭與二氧化碳的反應(yīng)等。知識點二化學(xué)反應(yīng)過程中能量變化的原因1．從化學(xué)鍵的斷裂與形成分析2．從物質(zhì)具有的能量分析物質(zhì)具有的能量與物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、狀態(tài)有關(guān)。(1)從物質(zhì)具有的能量理解兩反應(yīng)①放熱反應(yīng)可以看成是反應(yīng)物所具有的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能釋放出來。②吸熱反應(yīng)可以看成是熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能被生成物所“儲存”。(2)圖示理解結(jié)論：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化取決于反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的相對大小。知識點三人類對能源的利用早期以為主要能源，現(xiàn)代以煤、石油和天然氣為主要能源。1．化石燃料利用過程中亟待解決的兩方面問題(1)一是其短期內(nèi)，儲量有限；(2)二是煤和石油產(chǎn)品燃燒排放的粉塵、等是大氣污染物的主要來源。2．在燃料利用過程中，節(jié)能的主要環(huán)節(jié)(1)燃料燃燒階段——可通過改進(jìn)鍋爐的爐型和燃料空氣比、清理積灰等方法提高燃料的；(2)能量利用階段——可通過使用節(jié)能燈，改進(jìn)電動機(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，有效提高能源。3．新能源(1)特點：資源豐富、、等。(2)人們比較關(guān)注的新能源：能、能、地?zé)崮?、海洋能和氫能等。知識點四化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能1．火力發(fā)電(1)火力發(fā)電原理：通過燃燒時發(fā)生的氧化還原反應(yīng)，使能轉(zhuǎn)化為能，加熱水使之汽化為蒸汽以推動蒸汽輪機(jī)，帶動發(fā)電。間接實現(xiàn)了化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。(2)能量轉(zhuǎn)換過程：能能能能。其中能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是。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)：原電池原理示意圖電極材料電極名稱電子流向電極反應(yīng)式反應(yīng)類型鋅負(fù)極反應(yīng)銅正極2H＋＋2e－=H2↑反應(yīng)總反應(yīng)現(xiàn)象：鋅片溶解，銅片上有氣泡產(chǎn)生，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。知識點五常見化學(xué)電源1．鋅錳干電池(1)結(jié)構(gòu)：鋅錳干電池是以鋅筒作極，石墨棒作極，氯化銨糊作。(2)原理：鋅錳干電池屬于電池，放電之后不能充電(內(nèi)部的氧化還原反應(yīng)無法逆向進(jìn)行)。負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)為，正極發(fā)生的電極反應(yīng)為2MnO2＋2NHeq\o\al(＋,4)＋2e－=Mn2O3＋2NH3↑＋H2O。2．充電電池(1)充電電池屬于電池。有些充電電池在放電時所進(jìn)行的反應(yīng)，在充電時可以進(jìn)行，生成物重新轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物，使充電、放電可在一定時間內(nèi)循環(huán)進(jìn)行。充電電池中能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系是化學(xué)能eq\o(,\s\up12(放電),\s\do4(充電))電能。(2)常見的充電電池：鉛酸蓄電池、鎳氫電池、鋰離子電池等。3．燃料電池(了解)(1)燃料電池一種將燃料(如氫氣、甲烷、乙醇)和氧化劑(如氧氣)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的電化學(xué)反應(yīng)裝置。(2)eq\x(特點)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(清潔、安全、高效等,能量轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到80%以上,反應(yīng)物不是儲存在電池內(nèi)部，而是從外部提供,供電量易于調(diào)節(jié)))【針對訓(xùn)練】1.下列設(shè)備工作時，主要將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能的是()ABCD家用燃?xì)庠钿\錳干電池鋰離子電池硅太陽能電池A.A B.B C.C D.D2.下列裝置可以形成原電池的是()A.A B.B C.C D.D3.氫氣和氧氣發(fā)生反應(yīng)的過程，可用如圖所示模型表示（“—”表示化學(xué)鍵）。下列有關(guān)說法不正確的是()A.過程I是吸熱過程B.該反應(yīng)為放熱反應(yīng)C.狀態(tài)a的總能量大于狀態(tài)d的總能量D.該反應(yīng)中的化學(xué)能只能與熱能發(fā)生轉(zhuǎn)化4.如圖為連有發(fā)光二極管的檸檬電池裝置，下列說法正確的是()A.鐵環(huán)為檸檬電池的正極B.電子由發(fā)光二極管經(jīng)導(dǎo)線流向鐵環(huán)C.負(fù)極反應(yīng)式為D.可將檸檬換成盛裝酒精的裝置5.1mol（g）與1mol（g）反應(yīng)生成HI（g）釋放出8.7kJ熱量，有關(guān)數(shù)據(jù)如圖所示：下列說法不正確的是()A.和的總能量低于HI的能量B.破壞1molH—I鍵需要的能量是298.7kJC.1molHI（g）完全分解生成（g）和（g）時吸收4.35kJ熱量D.（g）中的H—H鍵比HI（g）中的H—I鍵牢固6.如圖所示，有關(guān)化學(xué)反應(yīng)和能量變化的說法正確的是()A.圖甲表示的是吸熱反應(yīng)的能量變化B.圖乙中反應(yīng)物比生成物穩(wěn)定C.圖甲可以表示固體與反應(yīng)的能量變化D.圖甲不需要加熱就能發(fā)生，圖乙一定需要加熱才能發(fā)生7.我國科學(xué)家設(shè)計的“海泥電池”，既可用于深海水下儀器的電源補(bǔ)給，又有利于海洋環(huán)境污染治理，其中微生物代謝產(chǎn)物顯酸性，電池工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是()A.A電極為正極B.質(zhì)子從海底沉積層通過交接面向海水層移動C.負(fù)極的電極反應(yīng)式為D.海水和海泥作為電解質(zhì)的一部分，富含鹽分，導(dǎo)電性強(qiáng)，有利于輸出電能8.下列分析中正確的是()A.將氯氣通入盛有和NaOH的混合溶液的燒杯中，燒杯壁發(fā)燙，說明反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，反應(yīng)過程中放出能量B.1mol在氯氣中完全燃燒，放出180kJ能量，則斷開1mol和1mol中的化學(xué)鍵需要吸收的能量比形成1molHCl中的化學(xué)鍵釋放的能量少180kJC.干燥的碘粉與鋁粉混合無明顯現(xiàn)象，滴上一滴水會冉冉升起紫色的碘蒸氣，最后得到白色的，說明碘和鋁發(fā)生的反應(yīng)是放熱反應(yīng)D.精確實驗測得在常溫下也能微弱電離：，該過程是放熱過程9.形成的過程，化學(xué)鍵的鍵能是形成（或斷裂）1mol化學(xué)鍵時釋放（或吸收）的能量。已知白磷和的分子結(jié)構(gòu)如圖所示?，F(xiàn)提供以下化學(xué)鍵的鍵能，則反應(yīng)中，消耗1mol的能量變化為()化學(xué)鍵P—PP—OOO鍵能/198360497A.吸收1641kJ的能量 B.放出1641kJ的能量C.吸收126kJ的能量 D.放出126kJ的能量10.化學(xué)電源在日常生活和高科技領(lǐng)域中都有廣泛應(yīng)用。下列說法不正確的是()A.甲裝置溶液中向Cu電極方向移動，電子由Zn電極經(jīng)電解質(zhì)溶液流向Cu電極B.乙裝置正極的電極反應(yīng)式為C.丙裝置中，鋅筒作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，鋅筒會變薄D.使用一段時間后，丁裝置中電解質(zhì)溶液的酸性減弱，導(dǎo)電能力下降

答案以及解析1.答案：A解析：家用燃?xì)庠罟ぷ鲿r，能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，A項符合題意；鋅錳干電池工作時，能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，B項不符合題意；鋰離子電池充電時，能將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，鋰離子電池放電時，能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，C項不符合題意；硅太陽能電池工作時，能將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，D項不符合題意。2.答案：B解析：形成原電池的一般條件有：①有兩個活潑性不同的電極；②將電極插入電解質(zhì)溶液中；③兩電極間構(gòu)成閉合回路；④能自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)。A項，煤油不是電解質(zhì)，該裝置不能形成原電池；B項，鋁比銅活潑，鋁能與NaOH溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)，該裝置中鋁作負(fù)極，銅作正極，該裝置能形成原電池；C項，鎂、銅之間沒有構(gòu)成閉合回路，該裝置不能形成原電池；D項，該裝置中兩電極間沒有構(gòu)成閉合回路，該裝置不能形成原電池。3.答案：D解析：由圖可知，過程I中氫氣和氧氣中的化學(xué)鍵發(fā)生斷裂，則過程I是吸熱過程，A項正確；該反應(yīng)為氫氣與氧氣作用生成水的反應(yīng)，為放熱反應(yīng)，B項正確；氫氣與氧氣作用生成水的反應(yīng)中，反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，則狀態(tài)a的總能量大于狀態(tài)d的總能量，C項正確；通過燃料電池可將該反應(yīng)中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，D項錯誤。4.答案：C解析：鐵的活潑性大于銅，鐵環(huán)為檸檬電池的負(fù)極，電子由鐵環(huán)經(jīng)導(dǎo)線流向發(fā)光二極管，負(fù)極反應(yīng)式為，故A、B項錯誤，C項正確；酒精不是電解質(zhì)，不能導(dǎo)電，不能將檸檬換成盛裝酒精的裝置，D項錯誤。5.答案：A解析：和反應(yīng)的化學(xué)方程式為，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以1mol（g）和1mol（g）的總能量高于2molHI（g）的能量，A項錯誤；設(shè)破壞1molH—I鍵需要的能量為kJ，則有2kJ-436kJ-152.7kJ=8.7kJ，解得=298.7，B項正確；生成2molHI（g）釋放出8.7kJ熱量，則1molHI（g）完全分解生成（g）和（g）時吸收的熱量=，C項正確；根據(jù)破壞1molH—H鍵和1molH—I鍵所需能量的數(shù)據(jù)可知，（g）中的H—H鍵比HI（g）中的H—I鍵牢固，D項正確。6.答案：B解析：由圖甲可知，反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，表示的是放熱反應(yīng)的能量變化，A錯誤；圖乙中反應(yīng)物的總能量小于生成物的總能量，根據(jù)能量最低原理，則反應(yīng)物比生成物穩(wěn)定，B正確；固體與的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，則不能用圖甲表示其能量變化，C錯誤；圖甲表示放熱反應(yīng)，有些放熱反應(yīng)需要加熱才能發(fā)生，如碳的燃燒，圖乙表示吸熱反應(yīng)，有些吸熱反應(yīng)不需要加熱即可發(fā)生，如固體與的反應(yīng)，D錯誤。7.答案：C解析：由圖可知，A電極上轉(zhuǎn)化為，氧元素的化合價降低，發(fā)生還原反應(yīng)，所以A電極是正極，B電極是負(fù)極。由分析可知，A電極是正極，B電極是負(fù)極，A正確；質(zhì)子帶正電荷，放電時向正極移動，所以質(zhì)子由B電極向A電極移動，即從海底沉積層通過交接面向海水層移動，B正確；在微生物作用下與反應(yīng)生成和在負(fù)極上失去電子生成S單質(zhì)，電極反應(yīng)式為，C錯誤；海水和海泥作為電解質(zhì)的一部分，富含鹽分，可增強(qiáng)導(dǎo)電性，有利于電池電能的輸出，D正確。8.答案：AC解析：放熱反應(yīng)中反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，A正確；1mol和1mol反應(yīng)生成2molHCl，進(jìn)行能量比較時，應(yīng)以形成2molHCl中的化學(xué)鍵放出的能量進(jìn)行計算，B錯誤；碘和鋁發(fā)生化合反應(yīng)生成，放出的熱使碘升華，所以該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，C正確；電離過程是在水溶液中或熔融狀態(tài)下產(chǎn)生自由移動離子的過程，水電離時斷裂化學(xué)鍵，所以水的電離是吸熱過程，D錯誤。9.答案：B解析：反應(yīng)中，和的化學(xué)鍵斷裂，（白磷）中有6條P—P鍵，中有1條OO鍵，故斷鍵吸收的能，根據(jù)圖像，中有12條P—O鍵，故成鍵放出的能量，放