第六章 化学反应与能量-【新课程能力培养】2023-2024学年新教材高中化学必修第二册学习手册（人教版）

学 高中化学必修第二册 （人教版） 学 习 目 标 理解化学反应中能量变化的本质， 知道 化学能转化为电能的装置特点及原理。 知 识 梳 理 知识点 1 化学能与热能的相互转化 从能量形式上看， 化学反应中的能量变 化， 通常表现为热量的变化——吸热或放热。 1. 放热反应和吸热反应 （ 1 ） 放热反应： 释放热量的化学反应。 常见的放热反应： 所有的燃烧反应、 酸 碱中和反应、 大多数化合反应、 活泼金属跟 水或酸的置换反应、 物质的缓慢氧化等。 （ 2 ） 吸热反应： 吸收热量的化学反应。 常见的吸热反应 ： 大多数分解反应 、 碳和水蒸气的反应 、 C 和 CO 2 的反 应 、 Ba （ OH ） 2 · 8H 2 O 与 NH 4 Cl 的反应、 盐酸和碳 酸氢钠的反应等。 2. 化学反应中能量变化的原因 （微观角度） （ 1 ） 物质中的原子 （或原子团） 之间是通过 化学键相结合的。 当物质发生化学反应 时， 断开反应物中的化学键要吸收能量 （ E 吸 ）， 而形成生成物中的化学键要释 放能量 （ E 放 ）。 （ 2 ） 放热反应： E 吸 ＜E 放 ， 吸热反应： E 吸 ＞E 放 。 （ 3 ） 化学键的断裂与形成是化学反应中能量 变化的主要原因。 3. 化学反应中能量变化的决定因素 （宏观 角度） （ 1 ） 反应物的总能量大于生成物的总能量， 则化学反应释放能量， 如图甲所示。 （ 2 ） 反应物的总能量小于生成物的总能量， 则化学反应吸收能量， 如图乙所示。 第一节 化学反应与能量变化 第六章 化学反应与能量 甲 乙 温馨提示 化学反应中的两个特征： 一是有新 物质的生成， 二是伴随着能量的变化。 物质具有的能量越低， 物质的稳定 性越强， 即能量越低越稳定。 教材拓展 1. 化学键变化时能量变化的计算方法 （ 1 ） 在相同条件下， 同种、 同量的化学 键， 断裂时吸收的能量和形成时释 放的能量相等。 例如： 1 mol C — H 反应物 生成物 反应物 生成物 总 能 量 总 能 量 24 学 第六章 化学反应与能量 4. 能源及能源的利用 （ 1 ） 化石燃料： 煤、 石油、 天然气。 （ 2 ） 化石燃料的使用： 节能减排。 节能： 减少能源的使用并充分有效地利 用能源。 例如： 在燃料利用过程中， 改进锅 炉的炉型和燃料空气比、 清理积灰等方法提 高燃料的燃烧效率； 通过使用节能灯， 改进 电动机的材料和结构， 以及发电厂、 钢铁厂 余热与城市供热联产等措施促进能源循环利 用， 有效提高能源利用率。 减排： 煤和石油产品燃烧排放的粉尘、 SO 2 、 NO 2 、 CO 等大气污染物， 必须采取合 适的方法除去。 （ 3 ） 新能源 特点： 资源丰富、 可以再生、 对环境无 污染等。 常用新能源： 太阳能、 风能、 地热能、 海洋能和氢能等。 知识点 2 化学能与电能 1. 火力发电的能量转化 关键是化石燃料的燃烧 （氧化还原反应） 2. 化学电池的能量转化 化学能转化为电能， 原电池是把化学能 转变为电能的装置。 3. 铜、 锌、 稀硫酸组成的原电池工作原理 键， C — H→C+H ， 吸收 415 kJ 的能量； C+H→C — H ， 放出 415 kJ 的能量。 （ 2 ） 一个分子的所有化学键的断裂和形 成时， 计算能量变化的方法是 “求 和 ”， 例如 ： 1 mol CH 4 分子的所有 化学键断裂时， 吸收能量： 415 kJ× 4=1660 kJ 。 2. 反应物中所有化学键断裂吸收能量为 E 1 ， 生成物中所有化学键生成放出能 量为 E 2 ， 若 E 1 ＞E 2 ， 则该反应吸收的能 量为 E 1 －E 2 ； 若 E 1 ＜E 2 ， 则该反应放出 的能量为 E 2 －E 1 。 归纳总结 1. 化学反应中的两大变化： 物质变化和 能量变化。 2. 化学反应中的两大守恒： 质量守恒和 能量守恒。 3. 化学反应中的能量转化形式： 热能、 光能、 电能等， 通常主要表现为热量 的变化。 化学能 （燃料） 燃烧 热能 蒸汽 机械能 （蒸汽轮机） 发电机 电能 教材拓展 太 阳 能 、 风 能 、 地热能 、 潮 汐 能 、 原 煤 、 石 油 、 天然气等 电能 （水电 、 核电、 火电）、 蒸汽 实例 实例 从自然界中 直接取得的 能源 一次能源经 过加工 、 转 换得到的能源 概念 概念 一次 能源 二次 能源 能 源 锌 铜 H + A e - e - H + SO 2- 4 SO 2- 4 Zn 2+ H 2 25 学 高中化学必修第二册 （人教版） 原电池的总反应： Zn+H 2 SO 4 ZnSO 4 +H 2 ↑ 4. 原电池的形成条件 （ 1