學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精專題2化學反應中的能量變化【知識回顧】一、反應熱1．化學反應中的能量變化(1）化學反應中的兩大變化：物質(zhì)變化和能量變化。(2)化學反應中的兩大守恒：質(zhì)量守恒和能量守恒。（3）化學反應中的能量轉化形式：熱能、光能、電能等。通常主要表現(xiàn)為熱量的變化。2．化學反應的實質(zhì)：反應物化學鍵斷裂和生成物化學鍵形成。特征：既有物質(zhì)變化，又有能量變化。3．反應熱：指當化學反應在一定溫度下進行時，一定物質(zhì)的量的反應物之間完全反應所放出或吸收的熱量,通常用符號Q表示，單位kJ/mol。4．吸熱反應和放熱反應（1）從反應物和生成物的總能量相對大小的角度分析，如圖所示、.（2）常見的放熱反應：①所有的燃燒反應；②酸堿中和反應；③大多數(shù)的化合反應；④金屬與酸的置換反應；⑤生石灰和水反應；⑥物質(zhì)的緩慢氧化等.(3)常見的吸熱反應:①大多數(shù)的分解反應；②晶體Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl；③碳與水蒸氣、C與CO2的反應，以及以H2、CO、C為還原劑的氧化還原反應；④鹽類水解等.(4）反應是放熱還是吸熱主要取決于反應物和生成物所具有的總能量的相對大小。反應是否需要加熱，只是引發(fā)反應的條件，與反應是放熱還是吸熱并無直接關系.許多放熱反應也需要加熱引發(fā)反應，也有部分吸熱反應不需加熱,在常溫時就可以進行二、中和熱:在稀溶液中，強酸跟強堿發(fā)生中和反應生成1mol液態(tài)水時的反應熱叫中和熱。注意幾個限定詞：(1）稀溶液；（2）產(chǎn)物是1mol液態(tài)H2O；三、能源1．分類(1)化石燃料：①種類：煤、石油、天然氣。②特點：蘊藏量有限,且不再生。（2)新能源：①種類：太陽能、氫能、地熱能、風能、海洋能和生物質(zhì)能等。②特點：資源豐富，可再生，沒有污染或污染很小.(3）一次能源是指直接取自自然界沒有經(jīng)過加工轉換的各種能量和資源，它包括:原煤、原油、天然氣、太陽能等。（4)二次能源是由一次能源經(jīng)過加工或轉換得到的其他種類和形式的能源，包括煤氣、焦炭、汽油、煤油、柴油等2．能源問題：我國目前使用的主要能源是化石燃料，它們的蘊藏量有限，而且不能再生，最終將會枯竭；化石燃料的大量使用帶來嚴重的環(huán)境污染問題.四、原電池1。裝置特點：化學能轉化為電能的裝置。2.原電池的電極：（1）原電池的負極-—活潑金屬-—發(fā)生氧化反應-—向外電路提供電子。(2)原電池的正極-—不活潑金屬(或惰性電極如石墨)——發(fā)生還原反應——接受外電路提供的電子.3。原電池的構成條件:①能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應。②電解質(zhì)溶液或熔融的電解質(zhì)(構成電路或參加反應)。③由還原劑和導體構成負極系統(tǒng)，由氧化劑和導體構成正極系統(tǒng)。④形成閉合回路(兩電極接觸或用導線連接)。小結：原電池的四個判定方法：①觀察電極——兩極為導體且存在活潑性差異(燃料電池的電極一般為惰性電極)；②觀察溶液——兩極插入溶液中；③觀察回路--形成閉合回路或兩極直接接觸；④觀察本質(zhì)——原電池反應是自發(fā)的氧化還原反應。4.工作原理(以鋅-銅原電池為例）電極名稱負極正極電極材料鋅銅電極反應Zn－2e－＝Zn2＋Cu2＋＋2e－＝Cu反應類型氧化反應還原反應電子流向由負極沿導線流向正極鹽橋中離子流向陰離子流向負極，陽離子流向正極電池反應方程式Zn＋Cu2＋＝Zn2＋＋Cu5。原電池正負極的判斷的注意點（1）原電池正、負極的判斷基礎是自發(fā)進行的氧化還原反應，如果給出一個化學反應方程式判斷正、負極，可以直接根據(jù)化合價的升降來判斷，發(fā)生氧化反應的一極為負極,發(fā)生還原反應的一極為正極。（2）判斷電極時，不能簡單地依據(jù)金屬的活潑性來判斷，要看反應的具體情況，如：a。Al在強堿性溶液中比Mg更易失電子，Al作負極，Mg作正極；b.Fe、Al在濃HNO3中鈍化后，比Cu等金屬更難失電子,Cu等金屬作負極，F(xiàn)e、Al作正極.6.原電池原理在化工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及科研中的應用(1）加快氧化還原反應的速率:一個自發(fā)進行的氧化還原反應，設計成原電池時反應速率增大.例如，在Zn與稀H2SO4反應時加入少量CuSO4溶液能使產(chǎn)生H2的反應速率加快。（2）比較金屬活動性強弱：兩種金屬分別做原電池的兩極時,一般做負極的金屬比做正極的金屬活潑。（3)設計電池，制造化學電源，理論上能自發(fā)進行的氧化還原反應都可以設計成原電池。①將氧化還原反應拆成氧化反應和還原反應兩個半反應，分別作原電池的負極和正極。②確定電極材料，如發(fā)生氧化反應的物質(zhì)為金屬單質(zhì)，可用該金屬直接作負極；如為氣體（如H2)或溶液中的還原性離子，可用惰性電極(如Pt、碳棒)作負極.發(fā)生還原反應的電極材料必須不如負極材料活潑。③確定電解質(zhì)溶液,一般選用反應物中的電解質(zhì)溶液即可。④構成閉合回路.7。常見化學電源電池負極反應正極反應總反應式堿性鋅錳電池Zn+2OH－—2e－=Zn(OH）22MnO2+2H2O+2e－=2MnOOH+2OH－

Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH）2鉛蓄電池Pb(s）—2e－+SO42－（aq)PbSO4（s）PbO2（s)+2e－+4H＋(aq）+SO42－（aq）PbSO4(s）+H2O(l)Pb（s)+PbO2（s）+2H2SO4（aq）＝2PbSO4(s）+2H2O（l)燃料電池酸性2H2—4e―=4H＋O2+4e－+4H＋=2H2O2H2+O2=2H2O堿性2H2—4e－+4OH－=4H2OO2+4e－+2H2O=4OH－固體2H2-4e－=4H＋O2+4e－=2O2－【想一想】例題1：化學反應A2+B2=2AB的能量變化如圖所示，則下列說法正確的是(）A．該反應是吸熱反應B．斷裂2molA—B鍵需要吸收ykJ能量C．2molAB的總能量高于1molA2和1molB2的總能量D．斷裂1molA—A鍵和1molB—B鍵可放出xkJ能量【答案】B【解析】試題分析：A．根據(jù)圖示可知反應物的能量高于生成物的能量，因此該反應是放熱反應，錯誤；B．根據(jù)圖示可知生成物的活化能是ykJ/mol,所以斷裂2molA—B鍵需要吸收ykJ能量，正確；C．由圖可知,1molA2和1molB2的總能量高于2molAB的總能量，錯誤；D．斷裂1molA—A鍵和1molB—B鍵可吸收xkJ能量,錯誤.考點：考查考查了化學鍵的鍵能與反應的活化能及反應熱的關系的知識。例題2:銀鋅鈕扣高能電池放電時的反應為：Zn+Ag2O==ZnO+2Ag，下列說法中不正確的是A．若電解質(zhì)溶液為KOH溶液，則電池工作一段時間后pH有明顯變化 B．Zn作負極，被氧化C．Ag2O在正極上發(fā)生還原反應 D．電解質(zhì)溶液中的陰離子移向負極【答案】A【解析】試題分析：A．根據(jù)電池反應式知，KOH不參加反應，也沒有其它溶質(zhì)或溶劑生成,所以理論上該電池工作一段時間后，溶液中KOH的濃度不變,pH沒有明顯變化,A錯誤；B．該反應中Zn元素化合價由0價變?yōu)?2價，所以Zn失電子作負極，被氧化,B正確；C．該反應中Ag元素化合價由+1價變?yōu)?價,Ag2O作正極，發(fā)生還原反應，C正確；D．放電時，電解質(zhì)溶液中陰離子向負極移動，陽離子向正極移動,D正確；答案選A.考點:考查化學電源新型電池例題3:下列各組材料中不能組成原電池的是（)

A。鋅片、石墨、硫酸溶液B.銅片、銀片、氯化鐵溶液

C。鋅片、銅片、乙醇溶液D。鐵片、銅片、稀鹽酸【答案】C【解析】試題分析：A、鋅是活潑金屬,石墨能導電,鋅和硫酸能自發(fā)的發(fā)生氧化還原反應，所以能形成原電池，A錯誤；B、兩金屬的活潑性不同，且銅片能自發(fā)的與氯化鐵發(fā)生氧化還原反應，所以能形成原電池,B錯誤;C、兩金屬的活潑性不同，但是乙醇是非電解質(zhì),所以不能形成原電池，C正確；D、鐵是活潑金屬,銅能導電，鐵和硫酸能自發(fā)的發(fā)生氧化還原反應，所以能形成原電池,D錯誤，答案選C。考點:考查原電池的形成條件【練一練】1．下列說法中，不正確的是A、若形成化學鍵釋放的能量大于斷裂化學鍵所吸收的能量，則是放熱反應B、若反應物的總能量大于生成物的總能量，則是放熱反應C、化學反應中能量變化的大小與反應物的質(zhì)量多少無關D、化學反應必然伴隨著能量的變化和化學鍵的變化2．下列說法正確的是A．放熱反應發(fā)生的過程中，只放出能量B．化學反應中的能量通常表現(xiàn)為熱量的變化C．鋅與鹽酸反應是吸熱的過程D．反應物的總能量高于生成物的總能量為吸熱反應3．下列反應中能量變化與其它不同的是（)A．鋁熱反應B．燃料燃燒C．酸堿中和反應D．Ba（OH）2?8H2O與NH4Cl固體混合

4．下列圖示關系中不正確的是5．下列變化過程，屬于放熱反應的是①水蒸氣變成液態(tài)水②酸堿中和反應③濃硫酸稀釋④固體氫氧化鈉溶于水⑤氫氣在氯氣中燃燒⑥食物腐敗A．②③④⑤⑥B．②③④C．②⑤⑥D．①③⑤6．金剛石和石墨是碳元素的兩種結構不同的單質(zhì)．在100kPa時，1mol石墨轉化為金剛石，要吸收1。895kJ的能量。下列說法不正確的是（）A．石墨比金剛石穩(wěn)定 B．金剛石與石墨中的化學性質(zhì)相似C．1mol金剛石比1mol石墨的總能量高D．1mol石墨和金剛石完全燃燒時釋放的能量石墨比金剛石多7．關于右圖所示裝置的敘述錯誤的是（）A．鋅是負極,其質(zhì)量逐漸減小B．氫離子在銅表面被還原C．電子從鋅片經(jīng)導線流向銅片D．電流從鋅片經(jīng)導線流向銅片8．已知1mol氫氣完全燃燒生成水蒸氣時放出熱量242kJ，且氫氣中1mol

H-H鍵完全斷裂時吸收熱量436kJ，水蒸氣中1mol

H-O鍵形成時放出熱量463kJ，則氧氣中1mol

O=O鍵斷裂時吸收熱量為（）

A。920kJ B。496kJ C。436kJ D.188kJ9．把A、B、C、D四塊金屬泡在稀H2SO4中，用導線兩兩相連可以組成各種原電池。若A、B相連時，A為負極；C、D相連，D上有氣泡逸出；A、C相連時A極減輕;B、D相連,B為正極。則四種金屬的活潑性順序由大到小排列為（)A．A>C>D>BB．A>C〉B〉DC．B>D>C>AD．A〉B>C〉D10．于放熱反應Zn＋H2SO4==ZnSO4＋H2↑，下列敘述正確的是（）A．反應過程中的能量關系可用右圖表示B．1molZn的能量大于1molH2的能量C．若將其設計為原電池,則鋅作正極D．若將其設計為原電池,當有32。5gZn溶解時，正極放出的氣體一定為11。2L11．科學家已獲得了極具理論研究意義的N4分子，其結構為正四面體（如圖所示),與白磷分子相似.氣態(tài)時，已知斷裂1molN—N鍵吸收167kJ熱量，斷裂1molN≡N鍵吸收942kJ熱量，則(）A．N4與N2互稱為同位素 B．N4屬于一種新型的化合物C．N4化學性質(zhì)比N2穩(wěn)定 D．1molN4氣體轉化為N2時要放出882kJ能量12．某航空站安裝了一臺燃料電池，該電池可同時提供電和水蒸氣。所用燃料為氫氣，電解質(zhì)為熔融的碳酸鉀。已知該電池的總反應為2H2＋O2==2H2O,正極反應為O2＋2CO2＋4e－==2CO32—，則下列推斷正確的是A．負極反應為H2＋2OH－－2e－==2H2OB．放電時負極有CO2生成C．該電池供應2mol水蒸氣,同時轉移2mol電子D．該電池可在常溫或高溫時進行工作,對環(huán)境具有較強的適應性13．A、B、C三個燒杯中分別盛有相同物質(zhì)的量濃度的稀硫酸。（1）分別寫出B、C裝置中鐵片表面發(fā)生的電極反應：B：________________________________________.C:________________________________________。（2）A、B、C中鐵被腐蝕的速率，由快到慢的順序是____________。(3）科學工作者為心臟病人設計的心臟起搏器的電池是以Pt和Zn為電極材料，依靠人體內(nèi)液體中含有一定濃度的溶解氧、H+和Zn2+進行工作。該電池的正極反應：。14．某實驗小組同學進行如下實驗，以探究化學反應中的能量變化。（1)實驗表明：①中的溫度降低，由此判斷氫氧化鋇晶體與氯化銨晶體反應是____________(填“吸熱"或“放熱”）反應。(2）實驗②中，該小組同學在燒杯中加入5mL1。0mol/L鹽酸，再放入用砂紙打磨過的鋁條，觀察產(chǎn)生H2的速率，如圖A所示，該反應是___（填“吸熱”或“放熱"）反應，其能量變化可用下圖中的_____(填“B”或“C”）表示。圖A中0一tl段化學反應速率變化的原因是_____________.15.（1）下列反應能設計成化學能轉化為電能的裝置是;A、Zn＋CuSO4＝ZnSO4＋CuB、KOH+HCl=KCl+H2O（2）若將(1）中的反應設計成原電池,請在方框中畫出該原電池的