1、第一节 化学反应与能量变化一、化学反应与热能(一)常见的放热反应: (二)常见的吸热反应: (三)化学反应中能量变化的原因1、微观:化学键的断裂与形成反应物断键 能量 生成物成键 能量 能量 反应反应物断键 能量 生成物的总能量 反应反应物的总能量 生成物成键 释放能量 吸收 能量 吸热 反应反应物断键 吸收能量 生成物的总能量 放热 反应反应物的总能量生成物的总能量 吸热 反应注:物质越稳定,自身具有的能量越 低 3、能源分类:(1)常见的一次能源,也属于不可再生能源: 煤 、 石油 、 天然气 (2)常见的二次能源: 电能 (3)常见的新能源: 地热能、氢能、核能、风能、太阳能、海洋能和生
2、物质能 二、化学反应与电能(一)原电池1、定义:将 化学 能转化为 电 能的装置2、构成条件: 两极一液一连线,氧化还原是条件 3、正负极的判断方法:(1)电极反应:负极 氧化 反应,正极 还原 反应(2)电子或电流的流向:电子: 负 极出, 正 极入;电流: 正 极 负 极(3)离子流向:阳离子 正 极,阴离子 负 极;(4)电极材料:一般情况下,活泼金属作 负 极;不活泼金属、金属氧化物、非金属作 正 极(5)其他:一般情况下,质量增加 正 极,质量减少 负 极,气体 正 极,pH 正 极4、电极反应式的书写(1)规律:一般来说,金属作负极的原电池,根据不同的电解质,可以写出不同的电极反应
3、:负极:酸性或中性介质中: Mne-=Mn+ 碱性介质中:Mne-+nOH-=M(OH)n 正极:酸性介质中: 2H+2e-=H2 阳离子与金属反应的电解质中: NX+xe-=N 阳离子不与金属反应的电解质中: O2+4e-+2H2O=4OH- (2)练习:写出下列原电池中的电极反应和总反应Mg稀硫酸Cu :负极: Mg 2e -=Mg2+ 正极: 2H+2e-=H2 总反应: Mg+ 2H+= Mg2+ H2 Fe稀盐酸C :负极: Fe2e -=Fe2+ 正极: 2H+2e-=H2 总反应: Fe+ 2H+=Fe2+ H2 CuFeCl3溶液Pt :负极: Cu 2e -=Cu2+ 正极:
4、 Fe3+e-=Fe2+ 总反应: Cu +2Fe3+=Cu2+ +2Fe2+ ZnAgNO3溶液Cu:负极: Zn 2e -=Zn2+ 正极: Ag+e-=Ag 总反应: Zn +2Ag+= Zn2+2Ag MgNaOH溶液Cu:负极: Mg 2e -+2OH-=Mg(OH)2 正极: O2+4e-+2H2O=4OH- 总反应: 2Mg+ O2+2H2O=2Mg(OH)2 FeKCl溶液Cu:负极: Fe 2e -=Fe2+ 正极: O2+4e-+2H2O=4OH- 总反应: 2Fe+ O2+2H2O=2Fe(OH)2 AlNaOH溶液Mg:负极:Al 3e -+4OH-=AlO2-+2H2
5、O 正极: 2e-+2H2O= H2+ 2OH 总反应: 2Al+2OH+2H2O=2AlO2-+3H2 Al浓硝酸Cu :负极: Cu 2e -=Cu2+ 正极: 2H+NO3- +e-= H2O+NO2 总反应: Cu+4H+2NO3-=Cu2+2H2O+2NO2 5、原电池的应用(1)形成原电池,可以 加快 氧化还原反应的反应的速率 (2)保护金属设备:被保护金属作 正 极(二)常见的化学电源1、分类: 一次电池 、 二次电池(也加可充电电池) 、 燃料电池 2、一次电池举例:普通锌锰干电池负极电极反应: Zn-2e-=Zn2+ 3、二次电池(可充电电池)举例:铅酸蓄电池(1)电极材料:
6、负极:Pb 正极: PbO2 电解质: H2SO4 (2)电极反应式:负极: Pb-2e-+SO42-=PbSO4 正极: PbO2+4H+2e-+SO42-=PbSO4+2H2O 总反应: Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O 4、燃料电池(1)特点:燃料电池中,燃料(还原性气体等)作 负 极,发生 氧化 反应氧化剂(通常为氧气)作 正 极,发生 还原 反应(2)种类氢氧燃料电池电解质酸性中性碱性负极反应H2-2e-=2H+H2-2e-=2H+H2-2e-+2OH-=2H2O正极反应O2+4e-+4H+=2H2OO2+4e-+2H2O=4OH-O2+4e+2H2O=4OH-总
7、反应2H2+O2=2H2O甲烷燃料电池电解质H2SO4KOH负极反应CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O正极反应O2+4e-+4H+=2H2OO2+4e-+2H2O=4OH-总反应CH4+2O2=CO2+2H2OCH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O乙醇燃料电池电解质H2SO4KOH负极反应C2H6O-12e-+3H2O=2CO2+12H+C2H6O-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O正极反应O2+4e-+4H+=2H2OO2+4e-+2H2O=4OH-总反应C2H6O+3O2=2CO2+3H2OC2H6O+3O2+4OH-=2CO32-+5H2O(6)燃料电池中常见正极反应式的书写在酸性溶液中: O2+4e-+4H+=2H2O 在碱性或中性溶液中: O2+4e-+2H2O=4OH- 注:燃料电池的总反应就是各种物质的 燃烧 反应,但不写反应条件