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第一节 化学反应与能量变化
第六章 化学反应与能量
化学反应与热能
实验探究
化学反应过程中存在热量变化——盐酸与镁反应前后溶液的温度变化
实验步骤
在一支试管中加入2 mL 2 mol/L盐酸，并用温度计测量其温度。再向试管中放入用砂纸打磨光亮的镁条，观察现象，并测量溶液温度的变化。
化学反应中的热量变化
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
化学反应中的热量变化
化学反应与热能
实验探究
化学反应过程中存在热量变化——氢氧化钡与氯化铵反应前后溶液的温度变化
实验步骤
将20 g Ba(OH)2 ·8H2O晶体研细后与10 g NH4Cl晶体一起放入烧杯中，并将烧杯放在滴有几滴水的木片上。用玻璃棒快速搅拌，闻到气味后迅速用玻璃片盖上烧杯，用手触摸杯壁下部，试着用手拿起烧杯。观察现象。
化学反应中的热量变化
实验现象 结论
闻到________气味；烧杯壁_____； 木片和烧杯___________； 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
化学反应中的热量变化
放热反应与吸热反应
1.放热反应
把释放热量的化学反应称为放热反应。
常见的放热反应：
所有的燃烧反应及缓慢氧化反应
酸碱中和反应
活泼金属和酸或水的反应
大多数化合反应
铝热反应
少数分解反应
2H2O2 ===== 2H2O+O2↑
MnO2
2Al+Fe2O3===== 2Fe+Al2O3
高温
化学反应中的热量变化
2.吸热反应
把吸收热量的化学反应称为放热反应。
常见的吸热反应：
例如：C+H2O===CO+H2
高温
大多数分解反应
某些以C、CO、H2为还原剂还原氧化物的反应
某些晶体间的反应，如：氢氧化钡与氯化铵的反应
盐酸与碳酸氢钠的反应
化学反应中的热量变化
注意
(1)所有化学反应都会伴随有能量的变化
(2)吸热反应、放热反应都指的是化学反应。有些过程也会有能量的变化，如NaOH潮解（放热）、NaOH溶于水（放热）、H2SO4溶于水（放热）、NH4NO3溶于水（吸热）等属于吸/放热过程，不属于吸/放热反应（3）
化学反应中的热量变化
化学反应与热能
需加热才能发生的反应不 一定是吸热反应，如碳和氧气的反应，前期需加热引发，但为放热反应。
放热反应常温下不一定容易发生。如铝热反应
吸热反应不一定需要加热，如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应在常温下就能进行。
化学反应中的热量变化
化学反应过程中为什么会有能量变化？为什么有的化学反应释放热量，有的化学反应吸收热量？
化学反应中能量变化的原因
微观角度——分子和原子的角度
化学反应过程——物质变化
电解水 水分子的变化
化学变化的实质
在化学变化中，分子破裂成原子，原子又重新组合成新的分子
化学反应中能量变化的原因
化学反应中能量变化的原因
微观角度——化学键
化学反应过程——物质变化
一个化学反应过程，本质上就是旧化学键的_____和新化学键的_____过程
断裂
形成
以氢气在氯气中燃烧为例，用化学键的观点分析反应的本质过程
化学变化的实质
化学反应中能量变化的原因
①断键：断开1 mol H2中的H—H键要______436 kJ能量，断开1 mol Cl2中的Cl—Cl键要_______243 kJ的能量。则断键共需吸收______ kJ的能量。
1.从化学键的断裂与形成角度看吸/放热反应（微观）
H2(g) ＋ Cl2(g) = 2HCl(g)（25℃，101kPa）
吸收　
吸收　
679　
②成键：形成2 mol HCl中的H—Cl键要______862 kJ的能量。
③结论：断键吸收的总能量______成键释放的能量，所以发生了______反应。
化学键的_____________是物质在化学反应中发生能量变化的主要原因。
释放　
小于　
放热　
断裂和形成　
化学反应中能量变化的原因
用图形表示化学反应中能量变化
E吸＜ E放 放热反应
E吸 > E放 吸热反应
化学反应中能量变化的原因
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。
状态
反应物总能量
生成物总能量
释
放
能
量
Q放
①反应物的总能量 > 生成物的总能量
（1）放热反应
2. 从总能量高低理解能量变化的原因(宏观辨识)
②反应物的总能量=生成物的总能量+Q放
③化学能转化为热能
化学反应中能量变化的原因
①生成物的总能量 > 反应物的总能量
（2）吸热反应
②反应物的总能量 = 生成物的总能量 - Q放
③热能转化为化学能被生成物“储存”
化学反应中能量变化的原因
1.稳定物生成不稳定物是 反应。
2.需要持续加热才能进行的一般是 反应。
3.如果某反应为放热，则逆反应为吸热。
吸热
吸热
能量越低越稳定
化学反应中能量变化的原因
总结归纳
1、判断吸热反应和放热反应的两种方法
(1)根据反应物总能量和生成物总能量的相对大小判断——反应物的总能量高于生成物的总能量的反应为放热反应，反之为吸热反应(宏观角度)。
(2)根据化学键断裂和形成时能量变化大小关系判断——断裂反应物中化学键吸收的总能量大于形成生成物中化学键释放的总能量的反应为吸热反应，反之为放热反应(微观角度)。
【拓展】键能
在25℃，101KPa条件下，形成或断裂1mol 化学键所释放或吸收的能量称为化学键的键能。
画出放热、吸热反应的能量随反应过程的变化图。
放热反应
吸热反应
知识提现
反应物能量
能量
生成物能量
中间物质能量
反应物能量
生成物能量
中间物质能量
能量
反应物总键能>生成物总键能
反应物总键能<生成物总键能
化学反应中能量变化的原因
化学能与热能相互转化的应用
人类获取热能的主要途径都是通过物质的燃烧
以树枝杂草为主
以煤、石油和天然气为主
早期的主要能源
现代的主要能源
人类对能源的利用
化石燃料利用过程面临的问题
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。
人类对能源的利用
太阳能、风能、地热能、海洋能、氢能等
提高燃料的燃烧效率
提高能源利用率
太阳能 风能 地热能
解决办法
节能
寻找新能源
人类对能源的利用
我国目前电能主要来自火力发电，其次是水力发电
2015年我国发电总量构成图
火力发电
水力发电
一、火力发电原理及过程
一、火力发电原理及过程
在化学反应中，物质中的化学能的变化通常表现为热量的变化，即化学能转变为热能。物质中的化学能在什么条件下能转化为电能？
燃烧
蒸汽
发电机
化学能 热能 机械能 电能
一、火力发电原理及过程
？
一、火力发电原理及过程
电子定向移动
氧化还原反应
1. 电流是怎样产生的？
2. 什么反应中有电子的转移？
二、探究化学能直接转变为电能的装置
二、探究化学能直接转变为电能的装置
Zn + H2SO4 ZnSO4 + H2
Zn + 2H＋ Zn2＋ + H2↑
2e
化学能
热能
锌
稀硫酸
稀硫酸
Zn
Cu
将Zn片、Cu片同时插入稀硫酸中，有什么现象？
【探究1】
思考：锌与稀硫酸反应时锌失的电子直接给了H+，能否让锌失的电子间接转移给H+呢？
【探究1】
实验现象:
Zn片:
Cu片:
锌表面有气泡产生
铜表面无明显现象
Zn +2H+ = Zn2+ +H2↑
稀硫酸
Zn
Cu
【探究2】
将Zn片、Cu片用导线连接插入稀硫酸中，有何现象？
【探究2】
思考：怎样才能知道导线中有电子通过
实验现象:
Zn片:
Cu片:
锌表面部分溶解
铜片表面有气泡产生
Zn - 2e- == Zn2+
2H+ + 2e- == H2↑
产生H2的位置发生了改变
稀硫酸
Zn
Cu
【探究3】
用导线把Zn片Cu片之间串联一个电流表
稀硫酸
Zn
Cu
现象：
指针偏转
有气泡产生
锌片不断溶解
Zn片:
Cu片:
电流表：
【探究3】
装置构成闭合回路，有电流通过
稀硫酸
Zn
Cu
Zn2+
e-
e-
H+
H+
三、原电池
把化学能转化为电能的装置称原电池。
本质：氧化还原反应
氧化反应和还原反应分区域进行
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
总反应：
Zn+2H+=Zn2++H2↑
工作原理：
负极：电子流出，失电子，发生氧化反应
正极：电子流入，得电子，发生还原反应
外电路
电子：负极→沿导线→正极
电流：正极→沿导线→负极
内电路：
阳离子→正极
阴离子→负极
小结：原电池的工作原理
内电路
电子不下水
离子不上岸
形成条件一：活泼性不同的两个电极
怎样才能构成一个原电池呢？
稀硫酸
Cu
Cu
稀硫酸
Zn
C
稀硫酸
Zn
Zn
四、探究原电池的形成条件
√
一般，负极：较活泼的金属作；
正极：较不活泼的金属或非金属导体（如石墨等）
形成条件二：电解质溶液或熔融电解质
√
酒精
Zn
Cu
硫酸铜溶液
Zn
Cu
蔗糖
Zn
Cu
四、探究原电池的形成条件
稀硫酸
稀硫酸
Cu
Zn
形成条件三：形成闭合回路
稀硫酸
Zn
Cu
四、探究原电池的形成条件
四、探究原电池的形成条件
形成闭合回路的方式有多种，可以是导线连接两个电极，也可以是两电极接触。
稀硫酸
Zn
Cu
四、探究原电池的形成条件
√
稀硫酸
C
Cu
形成条件四：自发的氧化还原反应
通常，放热反应是自发的
两极一液一回路
小结：原电池正负极的判断方法
电极材料
反应类型
电子流向
电极现象
离子移向
负极
正极
较活泼金属
较不活泼金属或
能导电的非金属
氧化反应
还原反应
电子流出
电子流入
e-
不断溶解
质量减小
电极增重或
有气体产生
阴离子移向
阳离子移向
请你当医生
你能为她开一个药方吗？
1．如图所示的装置能够组成原电池产生电流的是(　　)
B
2. 在下图的8个装置中，可以构成原电池的是________
④⑥⑦
3.有关原电池的下列说法中正确的是(　　)
A．在外电路中电子由正极流向负极
B．在原电池中，电流由负极流向正极
C．原电池工作时，阳离子向正极方向移动
D．原电池工作时，阳离子向负极方向移动
C
4.在用锌片、铜片和稀硫酸组成的原电池装置中,经过一段时间工作后,下列说法中正确的是( )
A、锌片是正极,铜片上有气泡产生
B、电流方向是从 锌片流向铜片
C、溶液中硫酸的物质的量减小
D、电解液的PH保持不变
C

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