1、-1-第十二讲第十二讲 化学反应与能量变化化学反应与能量变化-2-第十二讲 化学反应与能量变化课标导引知识整合课标导引课标要点学考要求1.吸热反应和放热反应水平12.化学键的断裂和形成与反应中能量变化的关系 水平23.从化学反应中的反应物的总能量与生成物的总能量变化理解反应中的热效应水平24.原电池的概念、构成条件水平15.锌铜原电池原理及电极反应式水平26.常见化学电源水平2-3-第十二讲 化学反应与能量变化课标导引知识整合知识整合一、化学反应与热能1.放热反应与吸热反应类型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反应举例燃烧反应酸碱中和反应活泼金属与水(或酸)的置换反应大多
2、数的化合反应氢氧化钡与氯化铵的反应盐酸与碳酸氢钠的反应灼热的炭与二氧化碳的反应大多数的分解反应-4-第十二讲 化学反应与能量变化课标导引知识整合知识整合(1)对于可逆反应,若正反应是放热反应,则逆反应必定属于吸热反应。(2)需要加热或高温条件下发生的化学反应不一定就是吸热反应。-5-第十二讲 化学反应与能量变化课标导引知识整合知识整合2.化学反应中能量变化的原因 类型放热反应吸热反应化学键角度反应物断键吸收的总能量生成物成键放出的总能量-6-第十二讲 化学反应与能量变化课标导引知识整合知识整合类型 放热反应吸热反应能量角度反应物的总能量生成物总能量反应物的总能量生成物总能量-7-第十二讲 化学
3、反应与能量变化课标导引知识整合知识整合3.能源的利用(1)化石燃料面临的两个问题:短期内不可再生,储量有限;燃烧排放的粉尘、SO2、NOx、CO等造成大气污染。(2)节能:主要是充分、有效地利用能源。如在燃料燃烧阶段提高燃料的燃烧效率,在能量利用阶段提高能源利用率。(3)理想的新能源:应具有资源丰富、可以再生、对环境无污染等特点。-8-第十二讲 化学反应与能量变化课标导引知识整合知识整合典例典例1下列关于化学反应中的能量转化描述正确的是()A.化学反应总伴随着能量变化B.吸热反应一定需要加热条件下才能实现C.弱酸与强碱的中和反应是吸热反应D.放热反应的反应物化学键断裂时也会放出热量答案 A解析
4、 吸热反应不一定需要加热才能发生,如Ba(OH)28H2O与NH4Cl的反应常温下就可进行,B项错误。中和反应都为放热反应,C项错误。无论吸热反应还是放热反应,反应物化学键断裂时都需要吸收热量,D项错误。-9-第十二讲 化学反应与能量变化课标导引知识整合知识整合典例典例2(2021年浙江7月学考)在25 和101 kPa条件下,断开1 mol H2(g)中的化学键要吸收436 kJ的能量,断开1 mol Cl2(g)中的化学键要吸收243 kJ的能量,形成2 mol HCl(g)中的化学键要释放862 kJ的能量。下列说法正确的是()A.H(g)和Cl(g)形成HCl(g)的过程要吸收能量B.
5、等质量的HCl(l)与HCl(g)具有相同的能量C.H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)的能量关系可用如图表示D.在H2和Cl2的反应过程中,断开化学键吸收的总能量大于形成化学键释放的总能量-10-第十二讲 化学反应与能量变化课标导引知识整合知识整合答案 C解析 H(g)和Cl(g)形成HCl(g)为化学键的形成过程,要释放能量,故A项错误;物质由液态变为气态需要吸收能量,所以等质量的HCl(l)与HCl(g)的能量HCl(l)HCl(g),故B项错误;由H=E断-E成=(243+436-862)kJmol-1=-183 kJmol-1为放热反应,所以H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)
6、的能量关系可用如图表示,故C项正确;由C分析可知,在H2和Cl2的反应过程中,断开化学键吸收的总能量小于形成化学键释放的总能量,故D项错误。-11-第十二讲 化学反应与能量变化课标导引知识整合知识整合典例典例3(2020年浙江7月学考,改编)根据能量变化示意图,下列说法正确的是()A.断开1 mol HCl(g)中的HCl需要吸收b kJ能量B.反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g),反应物的总能量小于生成物的总能量C.1 mol H2按下式反应:H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g),放出热量(b-a)kJD.2 mol HCl(l)分解成1 mol H2(g)和1 mol Cl2(
7、g)需要吸收c kJ热量-12-第十二讲 化学反应与能量变化课标导引知识整合知识整合答案 C解析 根据能量变化示意图,断开1 mol HCl(g)中的HCl需要吸收0.5b kJ能量,A不正确;H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)属于放热反应,所以反应物的总能量大于生成物的总能量,B不正确;断裂1 mol H2(g)和1 mol Cl2(g)中的化学键共吸收a kJ的能量,形成2 mol HCl(g)中的化学键共放出b kJ的能量,所以1 mol H2发生该反应时共放出热量(b-a)kJ,C正确;2 mol HCl为液态,题目已知HCl为气态(g),D不正确。故选C。-13-第十二讲 化学
8、反应与能量变化课标导引知识整合知识整合典例典例4下列关于能源利用的说法中正确的是()A.储氢材料在使用中,氢分子被吸收时,在合金表面变成氢原子,放出热量B.对城市废弃物进行处理后焚烧,利用产生的热量供暖和发电C.利用化石燃料不会带来环境污染问题D.将氢气作为燃料使用的优点之一是成本低-14-第十二讲 化学反应与能量变化课标导引知识整合知识整合答案 B解析 氢分子在合金表面变成氢原子,该过程氢分子中化学键发生断裂,需要吸收能量,A不正确;对城市废弃物进行处理后焚烧,利用产生的热量供暖和发电,B正确;化石燃料使用过程中往往会造成一定的环境污染,C不正确;氢气主要来源是水,由水制备氢气能耗大、成本高
9、,D不正确。故选B。-15-第十二讲 化学反应与能量变化课标导引知识整合知识整合二、化学反应与电能1.原电池(1)定义:把化学能转化为电能的装置叫做原电池。(2)锌铜原电池的工作原理-16-第十二讲 化学反应与能量变化课标导引知识整合知识整合(3)原电池的构成条件有一个自发的氧化还原反应有电解质溶液或熔融状态形成闭合回路-17-第十二讲 化学反应与能量变化课标导引知识整合知识整合(4)原电池正、负极的常见判断方法-18-第十二讲 化学反应与能量变化课标导引知识整合知识整合(5)电极反应式与电池方程式的书写方法列物质标得失负极发生氧化反应,正极发生还原反应负极:Zn-2e-=Zn2+正极:2H+
10、2e-=H2 总反应:Zn+2H+=Zn2+H2-19-第十二讲 化学反应与能量变化课标导引知识整合知识整合典例典例5下列可以形成原电池的是()答案 A解析 选项B中电极材料都是锌,活泼性相同,不能形成原电池;选项C中蔗糖是非电解质,其溶液不导电,不能形成原电池;选项D中,电解质溶液不连通,不能形成原电池。-20-第十二讲 化学反应与能量变化课标导引知识整合知识整合典例典例6(2021年浙江1月学考)锌(Zn)-空气电池的总反应式:2Zn+O2+2H2O=2Zn(OH)2,装置如图所示。下列说法不正确的是()A.多孔石墨电极上发生还原反应B.电子从锌电极经过KOH溶液流向石墨电极C.负极的电极
11、反应:Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2D.电池工作时,电解质溶液中K+的数目保持不变-21-第十二讲 化学反应与能量变化课标导引知识整合知识整合答案 B解析 分析总反应中元素化合价变化情况可知:Zn为负极,发生氧化反应;石墨为正极,发生还原反应。通入的氧气在多孔石墨电极上发生还原反应,A正确;电子从负极(锌电极)经外电路流向正极(石墨电极),B不正确;负极的电极反应为Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2,C正确;电池工作时,K+没有参与电极反应,所以电解质溶液中K+的数目保持不变,D正确。故选B。-22-第十二讲 化学反应与能量变化课标导引知识整合知识整合2.常见的化学电池一次电池:常
12、见的有碱性锌锰电池,锌为负极、MnO2为正极、KOH为电解质溶液。这种电池放电后不能充电,属于一次电池。二次电池:常见的有铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。放电时所进行的氧化还原反应,在充电时可以逆向进行,使电池恢复到放电前的状态,实现放电与充电的循环。燃料电池:是一种连续地将燃料(如H2、CH4、乙醇)和氧化剂(如O2)的化学能直接转化为电能的化学电源,具有清洁、安全、高效等特点。-23-第十二讲 化学反应与能量变化课标导引知识整合知识整合典例典例7(2020年浙江7月学考)机动车使用的铅酸蓄电池构造如图所示,其电池反应的方程式为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。电池工
13、作时,下列说法不正确的是()A.铅为正极B.二氧化铅发生还原反应C.电子从铅电极经导线流向二氧化铅电极D.铅电极的电极反应式:Pb-2e-+=PbSO4-24-第十二讲 化学反应与能量变化课标导引知识整合知识整合答案 A解析 分析电池反应中铅元素的化合价变化,金属铅中铅元素化合价升高,发生氧化反应,铅为负极,A不正确;PbO2中的铅元素化合价降低,发生还原反应,二氧化铅为正极,B正确;电子从负极(铅)经导线流向正极(二氧化铅),C正确;铅电极的电极反应式:Pb-2e-+=PbSO4,D正确。故选A。-25-第十二讲 化学反应与能量变化课标导引知识整合知识整合典例典例8(2021年浙江7月学考)
14、某兴趣小组以相同大小的铜片和锌片为电极研究水果电池。装置如图,实验所得数据如下:电池工作时,下列说法不正确的是()A.化学能主要转化为电能B.负极的电极反应为Zn-2e-Zn2+C.电子从锌片经水果流向铜片D.水果种类和电极间距离对电流的大小均有影响实验编号水果种类 电极间距离/cm 电流/A1番茄198.72番茄272.53苹果227.2-26-第十二讲 化学反应与能量变化课标导引知识整合知识整合答案 C解析 电池工作时(原电池),将化学能转化为电能,故A正确;由图示分析可知,Zn为负极,失去电子,发生氧化反应,即负极的电极反应式为Zn-2e-=Zn2+,故B正确;电子从锌片经导线流向铜片,而不能经水果流向铜片,故C错误;由表中的数据分析可知不同的水果以及同种水果间距离的不同,则电流的大小也不同,所以水果种类和电极间距离对电流的大小均有影响,故D正确。
