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第一節 化學反應與能量變化
第六章 化學反應與能量
化學反應與熱能
實驗探究
化學反應過程中存在熱量變化——鹽酸與鎂反應前后溶液的溫度變化
實驗步驟
在一支試管中加入2 mL 2 mol/L鹽酸，并用溫度計測量其溫度。再向試管中放入用砂紙打磨光亮的鎂條，觀察現象，并測量溶液溫度的變化。
化學反應中的熱量變化
實驗現象 結論
有 產生；用溫度計測量，溫度 。 該反應產生 ，該反應 熱量。
化學反應方程式：
升高
氣泡
Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑
放出
氣體
化學反應中的熱量變化
化學反應與熱能
實驗探究
化學反應過程中存在熱量變化——氫氧化鋇與氯化銨反應前后溶液的溫度變化
實驗步驟
將20 g Ba(OH)2 ·8H2O晶體研細后與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，聞到氣味后迅速用玻璃片蓋上燒杯，用手觸摸杯壁下部，試著用手拿起燒杯。觀察現象。
化學反應中的熱量變化
實驗現象 結論
聞到________氣味；燒杯壁_____； 木片和燒杯___________； 混合物呈_____。 該反應產生NH3和H2O，該反應 _____熱量。
化學反應方程式：
刺激性
發涼
黏結在一起
糊狀
吸收
Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2＋2NH3↑＋10H2O
化學反應中的熱量變化
放熱反應與吸熱反應
1.放熱反應
把釋放熱量的化學反應稱為放熱反應。
常見的放熱反應：
所有的燃燒反應及緩慢氧化反應
酸堿中和反應
活潑金屬和酸或水的反應
大多數化合反應
鋁熱反應
少數分解反應
2H2O2 ===== 2H2O+O2↑
MnO2
2Al+Fe2O3===== 2Fe+Al2O3
高溫
化學反應中的熱量變化
2.吸熱反應
把吸收熱量的化學反應稱為放熱反應。
常見的吸熱反應：
例如：C+H2O===CO+H2
高溫
大多數分解反應
某些以C、CO、H2為還原劑還原氧化物的反應
某些晶體間的反應，如：氫氧化鋇與氯化銨的反應
鹽酸與碳酸氫鈉的反應
化學反應中的熱量變化
注意
(1)所有化學反應都會伴隨有能量的變化
(2)吸熱反應、放熱反應都指的是化學反應。有些過程也會有能量的變化，如NaOH潮解（放熱）、NaOH溶于水（放熱）、H2SO4溶于水（放熱）、NH4NO3溶于水（吸熱）等屬于吸/放熱過程，不屬于吸/放熱反應（3）
化學反應中的熱量變化
化學反應與熱能
需加熱才能發生的反應不 一定是吸熱反應，如碳和氧氣的反應，前期需加熱引發，但為放熱反應。
放熱反應常溫下不一定容易發生。如鋁熱反應
吸熱反應不一定需要加熱，如Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應在常溫下就能進行。
化學反應中的熱量變化
化學反應過程中為什么會有能量變化？為什么有的化學反應釋放熱量，有的化學反應吸收熱量？
化學反應中能量變化的原因
微觀角度——分子和原子的角度
化學反應過程——物質變化
電解水 水分子的變化
化學變化的實質
在化學變化中，分子破裂成原子，原子又重新組合成新的分子
化學反應中能量變化的原因
化學反應中能量變化的原因
微觀角度——化學鍵
化學反應過程——物質變化
一個化學反應過程，本質上就是舊化學鍵的_____和新化學鍵的_____過程
斷裂
形成
以氫氣在氯氣中燃燒為例，用化學鍵的觀點分析反應的本質過程
化學變化的實質
化學反應中能量變化的原因
①斷鍵：斷開1 mol H2中的H—H鍵要______436 kJ能量，斷開1 mol Cl2中的Cl—Cl鍵要_______243 kJ的能量。則斷鍵共需吸收______ kJ的能量。
1.從化學鍵的斷裂與形成角度看吸/放熱反應（微觀）
H2(g) ＋ Cl2(g) = 2HCl(g)（25℃，101kPa）
吸收　
吸收　
679　
②成鍵：形成2 mol HCl中的H—Cl鍵要______862 kJ的能量。
③結論：斷鍵吸收的總能量______成鍵釋放的能量，所以發生了______反應。
化學鍵的_____________是物質在化學反應中發生能量變化的主要原因。
釋放　
小于　
放熱　
斷裂和形成　
化學反應中能量變化的原因
用圖形表示化學反應中能量變化
E吸＜ E放 放熱反應
E吸 > E放 吸熱反應
化學反應中能量變化的原因
物質的組成、結構與 不同，所具有的能量不同。因此，一個化學反應的能量變化取決于 和 的相對大小。
狀態
反應物總能量
生成物總能量
釋
放
能
量
Q放
①反應物的總能量 > 生成物的總能量
（1）放熱反應
2. 從總能量高低理解能量變化的原因(宏觀辨識)
②反應物的總能量=生成物的總能量+Q放
③化學能轉化為熱能
化學反應中能量變化的原因
①生成物的總能量 > 反應物的總能量
（2）吸熱反應
②反應物的總能量 = 生成物的總能量 - Q放
③熱能轉化為化學能被生成物“儲存”
化學反應中能量變化的原因
1.穩定物生成不穩定物是 反應。
2.需要持續加熱才能進行的一般是 反應。
3.如果某反應為放熱，則逆反應為吸熱。
吸熱
吸熱
能量越低越穩定
化學反應中能量變化的原因
總結歸納
1、判斷吸熱反應和放熱反應的兩種方法
(1)根據反應物總能量和生成物總能量的相對大小判斷——反應物的總能量高于生成物的總能量的反應為放熱反應，反之為吸熱反應(宏觀角度)。
(2)根據化學鍵斷裂和形成時能量變化大小關系判斷——斷裂反應物中化學鍵吸收的總能量大于形成生成物中化學鍵釋放的總能量的反應為吸熱反應，反之為放熱反應(微觀角度)。
【拓展】鍵能
在25℃，101KPa條件下，形成或斷裂1mol 化學鍵所釋放或吸收的能量稱為化學鍵的鍵能。
畫出放熱、吸熱反應的能量隨反應過程的變化圖。
放熱反應
吸熱反應
知識提現
反應物能量
能量
生成物能量
中間物質能量
反應物能量
生成物能量
中間物質能量
能量
反應物總鍵能>生成物總鍵能
反應物總鍵能<生成物總鍵能
化學反應中能量變化的原因
化學能與熱能相互轉化的應用
人類獲取熱能的主要途徑都是通過物質的燃燒
以樹枝雜草為主
以煤、石油和天然氣為主
早期的主要能源
現代的主要能源
人類對能源的利用
化石燃料利用過程面臨的問題
儲量有限，短期內不可再生
影響環境
煤、石油產品燃燒排放的粉塵、SO2、NOx、CO等是大氣污染物的主要來源。
人類對能源的利用
太陽能、風能、地熱能、海洋能、氫能等
提高燃料的燃燒效率
提高能源利用率
太陽能 風能 地熱能
解決辦法
節能
尋找新能源
人類對能源的利用
我國目前電能主要來自火力發電，其次是水力發電
2015年我國發電總量構成圖
火力發電
水力發電
一、火力發電原理及過程
一、火力發電原理及過程
在化學反應中，物質中的化學能的變化通常表現為熱量的變化，即化學能轉變為熱能。物質中的化學能在什么條件下能轉化為電能？
燃燒
蒸汽
發電機
化學能 熱能 機械能 電能
一、火力發電原理及過程
？
一、火力發電原理及過程
電子定向移動
氧化還原反應
1. 電流是怎樣產生的？
2. 什么反應中有電子的轉移？
二、探究化學能直接轉變為電能的裝置
二、探究化學能直接轉變為電能的裝置
Zn + H2SO4 ZnSO4 + H2
Zn + 2H＋ Zn2＋ + H2↑
2e
化學能
熱能
鋅
稀硫酸
稀硫酸
Zn
Cu
將Zn片、Cu片同時插入稀硫酸中，有什么現象？
【探究1】
思考：鋅與稀硫酸反應時鋅失的電子直接給了H+，能否讓鋅失的電子間接轉移給H+呢？
【探究1】
實驗現象:
Zn片:
Cu片:
鋅表面有氣泡產生
銅表面無明顯現象
Zn +2H+ = Zn2+ +H2↑
稀硫酸
Zn
Cu
【探究2】
將Zn片、Cu片用導線連接插入稀硫酸中，有何現象？
【探究2】
思考：怎樣才能知道導線中有電子通過
實驗現象:
Zn片:
Cu片:
鋅表面部分溶解
銅片表面有氣泡產生
Zn - 2e- == Zn2+
2H+ + 2e- == H2↑
產生H2的位置發生了改變
稀硫酸
Zn
Cu
【探究3】
用導線把Zn片Cu片之間串聯一個電流表
稀硫酸
Zn
Cu
現象：
指針偏轉
有氣泡產生
鋅片不斷溶解
Zn片:
Cu片:
電流表：
【探究3】
裝置構成閉合回路，有電流通過
稀硫酸
Zn
Cu
Zn2+
e-
e-
H+
H+
三、原電池
把化學能轉化為電能的裝置稱原電池。
本質：氧化還原反應
氧化反應和還原反應分區域進行
稀硫酸
Zn
Cu
Zn2+
e-
e-
H+
H+
－
+
Zn－2e-=Zn2+
2H++2e- =H2↑
氧化反應
還原反應
鋅片：逐漸溶解
銅片：產生氣泡
負極
正極
SO42-
e－
I
外電路
內電路
陽離子
陰離子
總反應：
Zn+2H+=Zn2++H2↑
工作原理：
負極：電子流出，失電子，發生氧化反應
正極：電子流入，得電子，發生還原反應
外電路
電子：負極→沿導線→正極
電流：正極→沿導線→負極
內電路：
陽離子→正極
陰離子→負極
小結：原電池的工作原理
內電路
電子不下水
離子不上岸
形成條件一：活潑性不同的兩個電極
怎樣才能構成一個原電池呢？
稀硫酸
Cu
Cu
稀硫酸
Zn
C
稀硫酸
Zn
Zn
四、探究原電池的形成條件
√
一般，負極：較活潑的金屬作；
正極：較不活潑的金屬或非金屬導體（如石墨等）
形成條件二：電解質溶液或熔融電解質
√
酒精
Zn
Cu
硫酸銅溶液
Zn
Cu
蔗糖
Zn
Cu
四、探究原電池的形成條件
稀硫酸
稀硫酸
Cu
Zn
形成條件三：形成閉合回路
稀硫酸
Zn
Cu
四、探究原電池的形成條件
四、探究原電池的形成條件
形成閉合回路的方式有多種，可以是導線連接兩個電極，也可以是兩電極接觸。
稀硫酸
Zn
Cu
四、探究原電池的形成條件
√
稀硫酸
C
Cu
形成條件四：自發的氧化還原反應
通常，放熱反應是自發的
兩極一液一回路
小結：原電池正負極的判斷方法
電極材料
反應類型
電子流向
電極現象
離子移向
負極
正極
較活潑金屬
較不活潑金屬或
能導電的非金屬
氧化反應
還原反應
電子流出
電子流入
e-
不斷溶解
質量減小
電極增重或
有氣體產生
陰離子移向
陽離子移向
請你當醫生
你能為她開一個藥方嗎？
1．如圖所示的裝置能夠組成原電池產生電流的是(　　)
B
2. 在下圖的8個裝置中，可以構成原電池的是________
④⑥⑦
3.有關原電池的下列說法中正確的是(　　)
A．在外電路中電子由正極流向負極
B．在原電池中，電流由負極流向正極
C．原電池工作時，陽離子向正極方向移動
D．原電池工作時，陽離子向負極方向移動
C
4.在用鋅片、銅片和稀硫酸組成的原電池裝置中,經過一段時間工作后,下列說法中正確的是( )
A、鋅片是正極,銅片上有氣泡產生
B、電流方向是從 鋅片流向銅片
C、溶液中硫酸的物質的量減小
D、電解液的PH保持不變
C

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