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课题：第一节化学反应与能量变化
第六章　化学反应与能量
实验操作 实验现象 结论
有 产生；用温度计测量，温度 。 该反应产生_____，
该反应 _____热量。
化学反应方程式：
1.实验探究：化学反应中的能量变化
任务一 认识吸热反应和放热反应
实验6-1
实验操作 实验现象 结论
有 产生；用温度计测量，温度 。 该反应产生_____，
该反应_____热量。
化学反应方程式：
升高
气泡
Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑
放出
气体
1.实验探究：化学反应中的能量变化
实验6-1
实验操作 实验现象 结论
闻到________气味； 烧杯壁_____； 玻璃片和烧杯___________； 混合物呈_____。 该反应产生NH3和H2O，
该反应 _____热量。
化学反应方程式：
1.实验探究：化学反应中的能量变化
实验6-2
的玻璃片
实验操作 实验现象 结论
闻到________气味； 烧杯壁_____； 玻璃片和烧杯_________； 混合物呈_____。 该反应产生NH3和H2O，
该反应_____热量。
化学反应方程式：
刺激性
发凉
黏结在一起
糊状
吸收
Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=
BaCl2＋2NH3↑＋10H2O
结论：化学反应有新物质生成，同时反应过程中伴有热量的释放或吸收。
1.实验探究：化学反应中的能量变化
实验6-2
的玻璃片
2.放热反应和吸热反应
(1)概念
①放热反应： 热量的化学反应。
②吸热反应： 热量的化学反应。
释放
吸收
(2)常见的放热反应和吸热反应
放热反应 吸热反应
①所有的燃烧反应
②酸碱中和反应
③大多数化合反应
④活泼金属与水或酸的反应
⑤物质的缓慢氧化
⑥铝热反应(见第八章)
①大多数分解反应
②铵盐与碱的反应，如Ba(OH)2·8H2O晶体或Ca(OH)2与NH4Cl晶体反应
③以C、H2、CO与H2O(g)反应，灼热的C与CO2反应
④NaHCO3与盐酸的反应
1.举例说明：放出(吸收)热量的变化一定是放热(吸热)反应吗？
小试牛刀1：
不一定。吸、放热反应都属于化学反应，像浓H2SO4、NaOH固体等溶于水放热，NH4NO3、KNO3、NH4Cl等固体溶于水吸热，冰融化成水吸热，以上变化过程均为物理变化，不是放（吸）热反应。
2.放热反应不用加热、吸热反应一定需要加热才能发生吗？
不一定，吸、放热反应与反应是否需要加热等条件没有直接联系，如NH4Cl晶体与Ba(OH)2·8H2O晶体常温下的反应为吸热反应，而H2和O2反应需要点燃的条件反应。
3.化学反应中能量变化的原因
(1)从化学键变化的角度理解能量变化的原因(微观探析)
①原因
吸收
吸热
释放
放热
②举例说明：H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反应过程如图所示：
吸收
释放
吸收
根据上图计算1 mol H2和1 mol Cl2断键吸收的总能量为 kJ，形成2 mol HCl共释放 kJ能量，断键吸收的总能量 成键释放的总能量，因此该反应为 反应。
679
862
放热
<
能量
反应进程
H
Cl
Cl-
H-
H-Cl
H-Cl
断1 mol H-H键吸收436kJ
断1 mol Cl-Cl键吸收243kJ
H
Cl
Cl
H
形成 2 mol
H-Cl键放出2×431 kJ即862 kJ 能量
放出能量183kJ
H2(g)＋Cl2(g)==2HCl(g)的反应过程图示：
从化学键变化导致能量变化角度放热、吸热反应的能量随反应过程的变化图。
放热反应
吸热反应
(2)从总能量高低理解能量变化的原因(宏观辨识)
物质的组成、结构与 不同，所具有的能量不同。因此，一个化学反应的能量变化取决于 和 的相对大小。
放热反应 吸热反应

化学能转化为 。 热能转化为 被生成物“储存”
释放
吸收
状态
反应物总能量
生成物总能量
热能
化学能
一般能量越低物质越稳定。
放热、吸热反应反应物与生成物的总能量随反应过程的变化图。
放热反应：反应物能量 > 生成物能量
吸热反应：反应物能量<生成物能量
1.正误判断
(1)镁条在空气中燃烧是放热反应，反应过程中所释放的能量全部转化为热能
(　　)
(2)相同条件下形成1 mol H—Cl放出的能量与断开1 mol H—Cl吸收的能量相等
(　　)
(3)对于一个化学反应来说，当化学键断裂时吸收的能量大于化学键形成时放出的能量，则反应放热(　　)
(4)已知Fe与稀盐酸的反应为放热反应，即Fe的能量大于H2的能量(　　)
(5)石墨转化为金刚石需要吸收热量，所以金刚石更稳定(　　)
小试牛刀2：
×
√
×
×
×
√
2.已知2H→H2的能量变化如图所示。下列说法不正确的是（　　）
A.2H→H2过程中形成的化学键是共价键
B.相同质量的氢气分子的能量比氢原子的能量低
C.2H→H2过程中形成1 mol新化学键放出437.6 kJ的能量
D.1 mol H2离解成2 mol H要放出437.6 kJ能量
1.人类利用能源的三个阶段
任务二 化学反应中热能的利用
柴草时期——树枝杂草
↓
化石能源时期——煤、石油、天然气
↓
多能源结构时期——太阳能、氢能、核能、风能、地热能等
2.现阶段人类获取热能的主要途径
煤的燃烧
石油的燃烧
天然气的燃烧
主要形式
储量有限，短期内不可再生
影响环境
煤、石油产品燃烧排放的粉尘、SO2、NOx、CO等是大气污染物的主要来源。
3.化石燃料利用过程中亟待解决的两方面问题
4.能源可持续发展的措施
提高燃料的燃烧效率：
改进锅炉的炉型和燃料空气比、清理积灰等
提高能源的利用率：
使用节能灯、改进电动机的材料和结构、发电厂和钢铁厂余热与城市供热联产等
开发使用新能源：
太阳能、风能、地热能、海洋能、氢能等
5.新能源
（1）特点：资源丰富、　 　、　 　等。
（2）人们比较关注的新能源：　 　能、　 　能、地热能、海洋能和　 　能等。
可以再生
对环境无污染
太阳
风
氢
小试牛刀3：
1.人类将在未来几十年内逐渐由“碳素燃料文明时代”过渡至“太阳能文明时代”（包括风能、生物质能等太阳能的转换形态），人们将适应“低碳经济”和“低碳生活”。下列说法不正确的是（　　）
A.研究菠菜蛋白质“发电”属于“太阳能文明”
B.发展太阳能经济不会减缓温室效应
C.植物进行光合作用是将太阳能转化为化学能
D.石油和天然气都属于碳素燃料
√
2.在人类生产、生活对能量的需求日益增长的今天，研究化学反应及其能量变化，对合理利用常规能源和开发新能源具有十分重要的意义。能源是人类赖以生存和发展不可缺少的因素。请完成下列问题：
(1)矿物能源是现代人类社会赖以生存的重要物质基础。目前，全球仍主要处于化石能源时期。下列不属于化石能源的是________(填字母，下同)。
A.石油 B.煤
C.天然气 D.生物质能
D
(2)下列对能源的看法合理的是________。
A.化石能源属于不可再生能源，只会越用越少
B.生物质能是一种可再生能源，有广阔的应用前景
C.太阳能、氢能、风能、地热能都属于新能源
D.我国人口众多、资源相对匮乏、环境承载能力较弱，因此要建设节约型
社会
ABCD
2Al+6H2O+2OH-===2[Al(OH)4]-+3H2↑
反应放热
氧化还原反应
CaO+H2O===Ca(OH)2
化合反应
反应放热
01
02
此外，发热包中也常见铝粉，铝通过和碱溶液发生氧化还原反应释放热量，以此实现持续发热。
自热包有不同配方，但大体上包括四类成分。最主要的是生石灰，学名氧化钙，它和水接触之后可以产生熟石灰，学名氢氧化钙。在这个过程中会释放大量热量，是发热包主要的热量来源。
2001年
2015年
2018年
近几年中国发电总量构成对比
火电仍然是中国发电的主要组成；其它形式的发电占比逐年在增加。
燃料燃烧
蒸汽轮机
发电机
化学能
热能
机械能
电能
氧化还原反应
旧键断裂和新键形成、伴随体系能量变化
氧化剂与还原剂之间发生电子的转移
火电站工作原理
火力发电有的弊端
蒸汽
化学能
(燃料)
燃烧
发电机
热能
机械能
(涡轮机)
电能
弊端
化石燃料属于不可再生资源，用化石燃料发电会造成资源的浪费
火力发电的过程中，能量经过多次转化，利用率低，能量损失大
化石燃料燃烧会产生大量的有害物质(如SO2、CO、NO2、粉尘等) ，污染环境
直接
实验探究
实验一：将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象
实验二：用导线连接锌片和铜片，观察、比较导线连接前后的现象
Zn
Cu
稀H2SO4
Zn
Cu
稀H2SO4
实验三：用导线在锌片和铜片之间串联一个电流表，观察电流表的指针
任务一：基于宏观视角认识Zn-Cu原电池的形成过程
实验现象 结 论
实验一
实验二
实验三
有电流形成
铜片表面有H2生成
铜片表面无气泡
Zn+2H+ === Zn2++H2↑
电流计指针偏转
锌片不断溶解
铜片上有气泡产生
锌片表面有气泡
铜片表面有气泡
Cu不与稀H2SO4反应
任务2：基于微观视角了解Zn-Cu原电池的基本原理
由元素守恒，H2来自于H+
Cu上H2是如何产生的？
由化合价，H+得电子变成H2
反应式为： 2H+ + 2e- ==H2↑
哪个物质失电子？
由化合价，Zn失电子生成Zn2+
反应式为： Zn - 2e－==Zn2+
电子经导线，从负极到正极
电流计指针偏转了
H+如何变成H2的
正极：2H+ + 2e- ==H2↑
负极：Zn - 2e- == Zn2+
负极
失电子
发生氧化反应
正极
得电子
发生还原反应
电子流出的一极是负极，电子流入的一极是正极
如何确定正负极？
阳离子移向正极，阴离子移向负极
正正负负
把化学能转化为电能的装置
1. 原电池：
原电池
2. 原电池的构成条件：两极一液一线一反应
④
必须存在自发的氧化还原反应
①
两个活泼性不同的电极
②
两极之间填充电解质溶液
③
必须形成闭合回路
Zn ＋2H+ === Zn2+ + H2↑
H2SO4溶液
稀硫酸
Zn
Cu
Zn2+
e-
e-
H+
H+
－
+
Zn－2e- = Zn2+
2H+ + 2e- = H2↑
氧化反应
还原反应
锌片：逐渐溶解
铜片：产生气泡
负极
正极
SO42-
e－
I
外电路
内电路
阳离子
阴离子
3.工作原理：
电子不下水
离子不上岸
电子定向移动导电
离子定向移动导电
4. 原电池正、负极的判断方法
①从电极材料：
②从电极反应现象：
③从外电路电子流动方向：
④从电极反应本质：
一般 相对较活泼金属——负极
相对较不活泼金属——正极
一般 溶解的一极——负极
有气泡产生或质量增加的一极——正极
电子流出的一极——负极
电子流入的一极——正极
被氧化的一极——负极
被还原的一极——正极
5.原电池原理的应用
（1）比较金属活动性
两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比正极的金属活泼。
例如：有两种金属a和b，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到a极溶解，b极上有气泡产生。
则：金属_____是负极，金属_____是正极；金属活动性：________。
a
b
a ＞ b
（2）增大氧化还原反应的速率
一个氧化还原反应，构成原电池时的反应速率比直接接触的反应速率快。
例如：锌和稀 H2SO4 反应时，若加入少量 CuSO4溶液，Zn 与 CuSO4 反应生成 Cu，形成 Zn | 稀硫酸 | Cu 原电池，加快产生H2的速率。
Zn
Cu
SO42－
H+
H+
H+
e－
负极：Zn－2e－=Zn2+
正极：2H++2e－=H2
将反应2Fe3+＋Cu == 2Fe2+＋Cu2+设计成原电池。
负极：Cu－2e－=Cu2+
正极：2Fe3++2e－=2Fe2+
（3）设计原电池
小试牛刀
1、有a、b、c、d四个金属电极，有关的反应装置及部分反应现象如下：
C
实验装置 d＞c
部分实验现象 a极质量减小；b极质量增加 b极有气体产生；c极无变化 d极溶解；c极有气体产生 电流计指示在导线中电流从a极流向d极
由此可判断这四种金属的活动性顺序是（　　）
A.d＞a＞c＞b　　B.b＞c＞d＞a
C.d＞a＞b＞c　　D.a＞b＞d＞c
a＞b
b＞c
d＞c
d＞a
(1)火力发电过程中，机械能转化为电能是整个能量转化的关键( )
(2)原电池的电极材料必须是金属( )
(3)原电池工作时，正极与负极转移电子数相同( )
(4)在锌铜原电池中，电子由锌通过导线流向铜，再由铜通过电解质溶液到达锌( )
(5)原电池中阳离子向正极移动( )
×
2.正误判断
√
×
×
√
A．①②⑤⑥ B．④⑥⑦⑧ C．②⑤⑥⑦ D．④⑥⑦
如果能形成原电池，请找出负极是哪一极？
3、哪些能形成原电池（ ）
D
√
√
√
√
√
简易电池的设计与制作
实验用品：
苹果，食盐水，滤纸，铜片、锌片、铝片，石墨棒，导线，电子音乐卡或发光二极管，电流表
实验过程：
(1)水果电池
(2)设计演示原电池的趣味实验
燃料燃烧
蒸汽轮机
发电机
化学能
热能
机械能
电能
概念
原电池
工作原理
构成条件
课堂总结
课堂小结

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