6.1 化学反应与能量变化(课件)-【学而思·PPT课件分层练习】2024-2025学年高一化学必修2（人教版2019）

第六章　化学反应与能量 第一节　化学反应与能量变化 1.放热反应与吸热反应 (1)放热反应:释放热量的化学反应。 (2)吸热反应:吸收热量的化学反应。 必备知识 清单破 知识点 1　化学反应与热能 第1讲　描述运动的基本概念 放热反应 吸热反应 ①所有燃烧反应 ②酸碱中和反应 ③大多数化合反应 ④活泼金属跟水或酸的反应 ⑤物质的缓慢氧化 ⑥铝热反应 ①大多数分解反应 ②铵盐与碱的反应,如Ba(OH)2·8H2O或 Ca(OH)2与NH4Cl反应 ③部分化合反应,如C与CO2反应 ④NaHCO3与盐酸的反应 2.常见的放热反应和吸热反应 第1讲　描述运动的基本概念 3.有关吸热反应和放热反应理解的几个“不一定” (1)放热反应不一定容易发生,如合成氨反应需要在高温、高压和催化剂作用下才能发生;吸 热反应不一定难发生,如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应在常温下能发生。 (2)需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应,如硫与铁的反应;吸热反应不一定需要加热, 如Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体的反应。 (3)放热过程不一定是放热反应,如NaOH固体的溶解和浓硫酸的稀释是放热过程,但不是放热 反应;吸热过程不一定是吸热反应,如升华、蒸发等过程是吸热过程,但不是吸热反应。 第1讲　描述运动的基本概念 1.从化学键角度理解化学反应中的能量变化 知识点 2　化学反应中存在能量变化的原因 第1讲　描述运动的基本概念 放热反应 吸热反应         2.从物质储存化学能角度理解化学反应中的能量变化 化学反应中能量变化决定于反应物的总能量和生成物的总能量的相对大小。 第1讲　描述运动的基本概念 化学能转化为热能 热能转化为化学能被生成物“储存” 各种物质都具有能量,物质的组成、结构与状态不同,所具有的能量不同。化学反应的能量 转化遵循能量守恒定律 第1讲　描述运动的基本概念 1.现阶段人类对能源的利用 现阶段人类获取热能的主要途径是物质的燃烧;使用最多的常规能源是化石燃料(煤、石油 和天然气)。 2.化石燃料获取能量面临的问题 (1)储量有限,短期内不可再生。 (2)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.节能减排的措施 (1)燃料燃烧阶段提高燃料的燃烧效率。 (2)能量利用阶段提高能源的利用率。 (3)开发使用新能源,目前人们比较关注的新能源有太阳能、风能、地热能、海洋能和氢能等。 知识点 3　化学能与热能相互转化的应用 第1讲　描述运动的基本概念 1.火力发电——化学能间接转化为电能 (1)火力发电原理:首先通过化石燃料燃烧,使化学能转化为热能,加热水使之汽化为蒸汽以推 动蒸汽轮机,然后由蒸汽轮机带动发电机发电。 (2)能量转化过程:化学能  热能  机械能  电能。其中能量转化的 关键环节是燃料燃烧(氧化还原反应)。 2.原电池——化学能直接转化为电能 (1)概念:把化学能直接转化为电能的装置叫做原电池。原电池反应的本质是氧化还原反 应。 (2)原电池的工作原理(以铜锌原电池为例) 知识点 4　化学反应与电能 第1讲　描述运动的基本概念   原电池总反应:Zn+2H+  Zn2++H2↑。 (3)原电池中电子、离子的移动规律 　　在原电池中,电子在导线中定向移动(由负极流出,流入正极),离子在溶液中定向移动(阳 离子移向正极,阴离子移向负极),即“电子不下水,离子不上岸”或“电子走陆路,离子走水 路”,它们共同组成了一个完整的闭合回路。 第1讲　描述运动的基本概念 1.一次电池——锌锰干电池 (1)结构   (2)原理 负极(锌筒):Zn-2e-  Zn2+; 正极(石墨棒):2MnO2+2N +2e-  Mn2O3+2NH3+H2O; 知识点 5　常见的化学电源 第1讲　描述运动的基本概念 总反应:Zn+2MnO2+2N   Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O。 (3)特点:放电之后不能充电,内部的氧化还原反应是不可逆的。 2.充电电池 (1)原理 　　充电电池又称二次电池。充电电池在放电时所进行的氧化还原反应,在充电时又逆向进 行,生成物重新转化为反应物,使充电、放电可在一定时间内循环进行。充电电池中充、放 电时能量的转化关系是:电能   化学能。 (2)常见充电电池:铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。 3.燃料电池 (1)概念:燃料电池是通过燃料与氧化剂分别在两个电极上发生氧化反应和还原反应,将化学 能直接转化为电能的装置。 第1讲　描述运动的基本概念 (2)优点:燃料电池与火力发电相比,其燃料的利用率高、能量转化率高。与干电池或者蓄电 池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部,而是由外设装备提供燃料和氧化剂等。 拓展链接    ①燃料电池的电极本身不参与反应,氧化剂、还原剂在电极上发生反应,所以燃 料电池的两个电极可以是同种材料。 ②燃料电池内发生的并不是燃烧反应。燃料电池是利用原电池原理,使燃料与氧化剂在温和 的条件下进行反应,避免了剧烈燃烧,所以燃料电池的电极反应式和总反应都不用写反应条 件。 第1讲　描述运动的基本概念 1.对于放热反应2H2+O2  2H2O来说,断裂1个 键和1个 键所吸收的总能量 小于形成1个 键所放出的能量。这种说法正确吗? (　    ) 放热反应中断裂旧键吸收的总能量小于形成新键放出的总能量。对于2H2+O2   2H2O来说,断裂2个 键和1个 键所吸收的总能量小于形成4个 键 所放出的能量。 2.放热反应中有热量放出,即有热量放出的过程一定是放热反应。这种说法正确吗? (　    ) 放热反应中,反应物的总能量高于生成物的总能量,反应中一定放出热量;但有热 量放出的过程不一定是放热反应,也可能是有热量放出的物理变化,如浓硫酸的稀释等。 知识辨析 判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ✕” 。 ✕ ✕ 提示 提示 第1讲　描述运动的基本概念 3.形成1 mol O2中的化学键时要放出493 kJ的能量,形成1 mol N2中的化学键时要放出946 kJ 的能量,因此在常温下N2比O2稳定。这种说法正确吗? (　    ) 形成1 mol N2中的化学键放出的热量比形成1 mol O2中的化学键放出的能量多,则断 裂相同物质的量的N2、O2中的化学键时,N2吸收的能量多,因此在常温下N2比O2稳定。 4.盐酸与NaOH溶液、Fe的反应均为放热反应,均可设计成原电池。这种说法正确吗? (　    ) 一般放热的氧化还原反应可以设计成原电池,盐酸与NaOH溶液的反应虽然放出 热量,但不是氧化还原反应,不能设计成原电池。 5.Mg、Al与NaOH溶液构成的原电池中,由于金属性Mg>Al,因此负极为Mg,正极为Al。这种 说法正确吗? (　    ) 在判断原电池正、负极时,既要考虑金属活动性强弱,也要考虑电解质溶液的性 质,虽然金属性Mg>Al,但Mg和NaOH溶液不反应,而Al能和NaOH溶液反应,故该电池中Al为 负极,Mg为正极。 ✕ ✕ √ 提示 提示 提示 第1讲　描述运动的基本概念 6.化学电池中的负极反应一定是电极材料失电子。这种说法正确吗? (　    ) 化学电池中的负极反应不一定是电极材料失电子,如燃料电池中负极反应是燃料 失电子,电极材料不发生反应。 7.需要加热或点燃才能发生的反应一定是吸热反应,这种说法正确吗? (　    ) 加热和点燃是反应的条件,和反应是吸热还是放热没有直接关系,反应是吸热还是 放热,是由反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小决定的。 ✕ ✕ 提示 提示 第1讲　描述运动的基本概念 关键能力 定点破 定点1　放热反应与吸热反应的判断 判断角度 判断依据 由化学键变化角度 判断 如果旧化学键断裂吸收的能量大于新化学键形成释放的能量,则该反应为吸热反应;反之为放热反应 根据反应的热效应 判断 如果反应后体系温度降低,则该反应属于吸热反应;反之则属于放热反应 根据能量变化曲线 判断 根据能量变化曲线起点、终点的位置高低进行判断,起点位置高于终点位置的为放热反应,反之为吸热反应 第1讲　描述运动的基本概念 根据反应 条件判断 一般情况下,需持续加热才能进行的是吸热反应,反之为放热反应。如C+CO2  2CO为吸热反应 根据反应 类型判断 物质的燃烧反应、酸碱中和反应、金属与酸的反应等通常为放热反应;盐的分解等通常为吸热反应 根据反应的方向性 判断 如果某反应为放热反应,则该反应的逆向反应为吸热反应,反之也成立 第1讲　描述运动的基本概念   1.根据物质具有的能量计算:反应的能量变化=生成物的能量之和-反应物的能量之和。 例如,化学反应 N2(g)+ H2(g)  NH3(g)的能量变化如图所示:   定点2　化学反应中能量变化的计算 由上图可知,该反应是放热反应,反应过程中放出的热量为(b-a) kJ。 2.根据断裂和形成化学键时的能量变化计算:反应的能量变化=反应物断键吸收的总能量-生 成物成键放出的总能量。 特别提醒    应用公式计算化学反应能量变化时需要特别注意,是利用物质具有的能量计算还 是利用物质断、成键所需能量进行计算。利用断、成键所需能量进行计算时,要注意物质的 组成情况,不仅要注意物质中化学键的数目,还要注意参加反应的物质的物质的量。 第1讲　描述运动的基本概念   1.原电池的判断 (1)先分析有无外接电源,无外接电源的可能为原电池。 (2)依据原电池的形成条件,主要为“四看”: 一看本质:有无自发的氧化还原反应发生; 二看电极:两极为导体,且存在活泼性差异(燃料电池的电极一般为惰性电极); 三看溶液:两极插入电解质溶液中; 四看回路:形成闭合回路。 定点3　原电池及其正、负极的判断 第1讲　描述运动的基本概念 2.原电池正、负极的判断 (1)一般规律 (2)燃料电池正、负极的判断 　　燃料电池中电极一般为惰性材料(如Pt、石墨),电极不参与反应,仅传导电子。其中通入 燃料的电极为负极,通入O2(或其他助燃性物质)的电极为正极。 第1讲　描述运动的基本概念   1.加快氧化还原反应的反应速率 如实验室用Zn和稀硫酸反应制取氢气时,可滴入几滴硫酸铜溶液,形成原电池,加快反应速 率。 2.比较金属活泼性强弱 一般原电池中,活泼金属作负极,发生氧化反应,不活泼金属作正极,发生还原反应。 定点4　原电池原理的应用 第1讲　描述运动的基本概念 3.设计原电池 4.保护金属设备 使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。(此部分内容将在选择性必修1中详细讲解) 第1讲　描述运动的基本概念   1.书写电极反应式的原则 　　电极反应式遵循质量守恒及电荷守恒,遵循离子方程式的书写规则,由两电极反应式和 得失电子守恒可写出电池总化学(或离子)方程式。 2.电极反应式的书写思路   定点5　电极反应式的书写 第1讲　描述运动的基本概念 特别提醒    (1)若某电极反应式较难书写,可先写出较易的电极反应式,在保证电子转移数目 相同的情况下,用总反应减去较易的电极反应式,即可得出较难写的电极反应式。如CH3OCH3 (二甲醚)酸性燃料电池中: 总反应:CH3OCH3+3O2  2CO2+3H2O 正极:3O2+12H++12e-  6H2O 负极:CH3OCH3+3H2O-12e-  2CO2+12H+ (2)电极反应中转移的电子总数与总反应方程式中转移的电子总数相同。 第1讲　描述运动的基本概念 典例 人们应用原电池原理制作了多种电池,以满足不同的需要。以下每小题中的电池广泛 应用于日常生活、生产和科学技术等方面,请根据题中提供的信息,回答下列问题。 (1)铅酸蓄电池在放电时发生的总反应为Pb+PbO2+2H2SO4  2PbSO4+2H2O。负极反应式 为　　　　　　　　　　　    。 (2)燃料电池是一种高效、环境友好的供电装置,以甲醇作燃料的电池,工作原理如图所示。   ①负极反应物是　　    ,H+从　　    极移到　　    极(填“a”或“b”)。 ②正极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　    ,负极反应 式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　    。 第1讲　描述运动的基本概念 思路点拨    解答本题的关键是明确电极反应的类型,正极反应为氧化剂+电子  还原产物; 负极反应为还原剂-电子   氧化产物。 解析    (1)在原电池中负极发生失电子的氧化反应,铅酸蓄电池放电时负极反应式为Pb-2e-+ S PbSO4。 (2)根据图示可知,CH3OH发生失电子的氧化反应生成CO2,b极为负极;O2发生得电子的还原反 应生成H2O,a极为正极。①负极反应物为CH3OH,原电池中阳离子向正极迁移,则H+从负极(b 极)移到正极(a极)。②正极O2发生得电子的还原反应生成H2O,1 mol O2得到4 mol电子,正极 反应式为3O2+12e-+12H+  6H2O;负极CH3OH发生失电子的氧化反应生成CO2,1 mol CH3 OH失去6 mol电子生成1 mol CO2,负极反应式为2CH3OH-12e-+2H2O  2CO2↑+12H+。 答案    (1)Pb-2e-+S   PbSO4 (2)①CH3OH　b　a　②3O2+12e-+12H+  6H2O　2CH3OH-12e-+2H2O  2CO2↑+12H+ 第1讲　描述运动的基本概念 $$