第1章 化学反应与能量变化 核心知识梳理 课件--2026-2027学年高二上学期化学鲁科版选择性必修1

该高中化学课件聚焦“化学反应与能量转化”主题，系统梳理化学反应的热效应、电池、电解及金属腐蚀与防护核心知识，通过生活现象导入，以“概念-原理-应用”逻辑链衔接知识点，构建阶梯式学习支架。 其亮点在于结构化知识体系与实例深度融合，体现“物质性质决定用途”的化学观念，通过对比归纳（如化学与电化学腐蚀）培养科学思维，实验细节（中和热测定装置）和应用案例（氯碱工业）强化科学探究能力。助力学生系统掌握能量转化规律，提升问题解决能力，为教师提供清晰教学框架。

核心知识梳理 金属腐蚀快慢的判断 化学反应 与能量转化 化学反应的热效应 反应热 化学反应的内能变化与焓变 热化学方程式、燃烧热 盖斯定律、焓变的计算 原电池的基本概念 原电池的应用 化学电源 电池 电解 电解池的基本概念 电解池的应用 金属的腐蚀 金属的腐蚀与防护 金属的防护 化学反应的热效应 1.放热反应和吸热反应 放热反应 ①大多数 反应； ②所有的 反应； ③___________反应； ④较活泼金属与酸的反应； ⑤活泼金属与H2O的反应； ⑥铝热反应；⑦缓慢氧化反应。 化合 燃烧 酸碱中和 吸热反应 ①大多数 反应； ②铵盐和碱的反应：Ba(OH)2·8H2O与 的反应； ③C和 的反应； ④少数化合反应。 ⑤柠檬酸和NaHCO3反应 分解 NH4Cl CO2或H2O(g) 化学反应的热效应 2.反应热 当化学反应在一定的温度下进行时，反应所释放或吸收的热量称为该反应在此温度下的热效应，简称反应热。 反应吸热时Q取正值，即Q＞0；反应放热时Q取负值，即Q＜0。 符号：Q Q＝ΔE1－ΔE2 化学反应的热效应 3.中和热 定义：在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1mol液态水时所释放的热量。 实质：H+ + OH－ = H2O Q=－57.3 kJ·mol-1 实验测定中和反应的反应热 环形玻璃 搅拌棒 *试剂选用：只用稀强酸强碱；弱酸弱碱电离吸热；浓硫酸稀释放热。 *试剂用量：碱略过量，确保酸完全中和。 *装置器材：泡沫塑料隔热保温；用环形玻璃搅拌棒，禁用金属搅拌棒；温度计水银球浸没溶液，读取最高温度，可分三支温度计测酸碱、混合液。 *操作要点：操作迅速，减少散热；精准量取体积、测量温度。 *数据处理：多次平行实验，舍去偏差过大数据，取平均温度计算。 化学反应的热效应 4.焓与焓变 焓变代表等压条件下化学反应的反应热（符号为ΔH） 焓是物质所具有的能量，与内能有关的物理量（符号为H） 焓的大小也取决于物质的种类、数量及聚集状态、体系的温度、压强的影响。  H = U + pV Q p=ΔH 单位：J或kJ =H(反应产物) - H(反应物) 单位：J·mol-1或kJ·mol-1 化学反应的热效应 反应物 焓(H） Δ H ＜ 0 放热反应 反应产物 反应物 焓(H） Δ H ＞ 0 吸热反应 反应产物 当反应产物的焓大于反应物的焓时，ΔH ＞0，反应为吸热反应。 当反应产物的焓小于反应物的焓时，ΔH ＜0，反应为放热反应。 化学反应的热效应 5.热化学方程式 同时把化学反应中物质的变化和反应的焓变表示出来。 ② 注明反应时的温度和压强，因为焓变与测定条件(温度、压强等)有关。 ①必须在化学方程式的右边标明反应热ΔH的符号、数值和单位 ③ 注明反应体系中反应物和生成物的聚集状态，不用写“点燃”、“加热”等条件。 由于已经注明了物质的聚集状态，所以在热化学方程式中不再用“↑”“↓”来标记气体生成物和难溶生成物 热化学方程式中各物质的化学计量数只表示参加反应的各物质的物质的量，因此可以写成分数或整数，其∆H与系数对应成比例，系数加倍，∆H值也加倍。可逆反应的正反应与逆反应的ΔH数值相同，符号相反。 化学反应的热效应 7.反应热的计算 (1)根据热化学方程式计算 (2)根据反应物和生成物的焓： (3)根据反应物和生成物的键能： (4)根据盖斯定律： (5)根据物质的燃烧热数值： (6)根据比热容公式： ∆H与热化学方程式中各物质的物质的量成正比 ΔH＝H生成物－H反应物 ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能 热化学方程式叠加 Q(放)＝n(可燃物)×|ΔH| ∆H=cm∆t 化学反应的热效应 7.摩尔燃烧焓 在一定反应温度和压强条件下，1 mol纯物质完全氧化为同温下的指定产物时的焓变。 C→CO2(g)　 H→H2O(l) S→SO2(g)　 N→N2(g) 原电池 G e- e- 电子由负极流向正极 负极 正极 氧化反应 还原反应 阳离子移动方向→ ←阴离子移动方向 电解质溶液 原理 电流由正极流向负极 外电路 内电路 原电池 A ZnSO4溶液 CuSO4溶液 电子导体 离子导体 负极 正极 还原剂 氧化剂 Zn-2e-=Zn2+ Cu2++2e-=Cu 原电池 如何判断正负极? 电子流出的一极 化合价升高的一极 发生氧化反应的一极 较活泼的一极（一般） 阴离子移向的一极 负极 原电池 原电池原理的应用 (2)比较金属活动性强弱 (1)加快氧化还原反应的速率 (3)设计原电池 [设计思路] a.有自发的氧化还原反应； b.把氧化还原反应分为氧化反应和还原反应两个半反应，由此确定电极反应； c.确定电极材料及其电解液，构成闭合回路； d.画出原电池装置示意图。 化学电源 1. 酸性锌锰电池 总反应：Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O   负极： Zn - 2e- = Zn2+ 正极：2MnO2+2NH4++2e- =Mn2O3+ 2NH3+H2O 优点：制作简单、价格便宜。缺点：放电时间短，电压下降快。 化学电源 2. 碱性锌锰电池 负极： Zn + 2OH- -2e- =ZnO+H2O 正极： 2MnO2 + 2H2O+2e-=2MnOOH+2OH- 碱式氧化锰/氢氧化氧锰 优点：比能量和储存时间有所提高，适用于大电流和连续放电(电流稳定，放电容量、时间增大几倍,不会气涨或漏液) 缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵 总反应式： Zn+2MnO2 + H2O=ZnO+2MnOOH 化学电源 3. 铅蓄电池 （1）正负极材料 正极：PbO2 负极：Pb 电解质溶液：H2SO4(aq) （2）放电时电极反应式: 总反应：Pb + PbO2 + 2H2SO4＝2PbSO4 + 2H2O 负极: Pb + SO42- -2e-＝PbSO4 正极：PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e-＝PbSO4 + 2H2O （3）(充放电)反应式: 充电时电极反应式与放电时电极反应式相反,所以可以 把上述反应写成一个反应式： Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O。 化学电源 4. 燃料电池 (1)构成： 以还原剂(氢气、煤气、烃、肼、氨、甲醇等)为负极反应物； 以氧化剂(一般是氧气或空气)为正极反应物； 电极材料不参与氧化还原反应，一般具有很强的催化活性，多采用多孔碳或多孔镍、铂、钯等； 电解质可以是电解质溶液(碱性、酸性、中性)，也可以是固体电解质或熔融盐等 (2)特点： 氧化剂和还原剂在工作时不断从外部输入，同时将电极反应产物不断排出电池，因此燃料电池能连续不断地提供电能。 化学电源 氢氧燃料电池 酸性电解质 溶液：H2SO4 正极: O2 负极： 燃料H2 负极： 通氢气（燃料） 2H2 - 4e－ = 4H+ O2 + 4H+ + 4e－ = 2H2O 总反应： 2H2 + O2 = 2H2O 正极： 通氧气（氧化剂） 化学电源 氢氧燃料电池 负极： 通氢气（燃料） 2H2 + 4OH- – 4e- = 4H2O O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- 总反应： 2H2 + O2 = 2H2O 正极： 通氧气（氧化剂） 碱性电解质 溶液： KOH 正极: O2 负极： 燃料H2 化学电源 [注意事项] 1．电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的所有规则； 2．将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应； 3．负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关(如＋4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32-形式存在)； 4．溶液中不存在O2-：在酸性溶液中它与H＋结合成H2O、在碱性或中性溶液中它与水结合成OH-。 化学电源 负极的电极反应式 = 燃料电池总反应式 - 正极的电极反应式。 电解原理 1.电解原理 氧化反应 2Cl－－2e－ == Cl2↑ 还原反应 2Na＋+ 2e－ == 2Na 电解质溶液，熔融电解质 负极 正极 →e- →e- e- e- 阳极 铁电极 石 墨 阴极 (以电解熔融NaCl为例) 阴离子 阳离子 电解原理 2.电极材料的分类 根据电极本身是否参与反应， 分为惰性电极和活性电极: 惰性电极(C、Pt、Au)： 阴极：不管是活性电极还是惰性电极都只起导电作用，不参与反应。都是溶液中阳离子得电子。 阳极 只起导电作用，不参与反应；溶液中阴离子失电子。 活性电极(除C、Pt、Au)： 活泼金属作阳极，金属失电子被氧化， 如Fe、Cu、Ag 电解原理 3.放电顺序 阴极上，金属阳离子得电子能力越强越先放电。通常，常见阳离子的放电顺序为： Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>…… 阳极上，阳极材料为金属（铂、金等惰性金属除外）时，通常金属阳极材料优先失去电子。 阳极材料为石墨时，电解质溶液中的阴离子失去电子，阴离子失电子能力越强越先放电。通常，常见阴离子的放电顺序为： S2－>I－>Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子 电解原理 用惰性电极电解酸、碱、盐溶液(电解水型) 电解质 H2SO4 NaOH Na2SO4 溶液中离子 离子放电顺序 阳极反应式 阴极反应式 pH变化 复原加入物质 H＋ 、OH－、SO42- H＋ 、OH－、Na+ Na+ 、SO42- 、H＋ 、OH－ OH－>SO42- H＋>Na+ OH－>SO42- H＋>Na+ 4OH－－4e－=O2↑＋2H2O 4H＋＋4e－=2H2↑ 减小 增大 不变 加入H2O 2H2O －4e-＝O2↑+4H+ 4H2O +4e-＝2H2↑+4OH- 2H2O －4e-＝O2↑+4H+ 4H2O +4e-＝2H2↑+4OH- 电解后溶液的复原，从溶液中放出的气体和生成的沉淀，按照原子个数比组成具体物质再加入溶液即可。遵循“少什么加什么，少多少加多少”的原则。 电解原理 用惰性电极电解酸、碱、盐溶液（电解电解质型） 电解质 HCl CuCl2 溶液中离子 离子放电顺序 阳极反应式 阴极反应式 pH变化 —— 复原加入物质 H＋ 、Cl- 、OH－ Cu2+ 、Cl- 、H＋ 、OH－ Cl- > OH－ Cu2+>H＋ 2Cl－－2e－=Cl2↑ 2H＋＋2e－=H2↑ 增大 加入HCl Cl- > OH－ Cu2+＋2e－=Cu 加入CuCl2 电解原理 用惰性电极电解酸、碱、盐溶液（电解质和水都发生电解型） 电解质 NaCl CuSO4 溶液中离子 离子放电顺序 阳极反应式 阴极反应式 pH变化 复原加入物质 Na+ 、Cl- 、H＋ 、OH－ Cu2+ 、SO42- 、H＋ 、OH－ Cl- > OH－ Cu2+>H＋ 2Cl－－2e－=Cl2↑ 增大 加入HCl Cu2+＋2e－=Cu 加入CuO或CuCO3 H＋>Na+ OH－>SO42- 减小 2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－ 2H2O －4e-＝O2↑+4H+ 电解原理的应用 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 物理方法 热还原法 热分解法 电解法 1.电冶金 使用电解法冶炼像钾、钙、钠、镁、铝等活泼金属的方法 2NaCl === Cl2↑+2Na 电解 MgCl2 === Cl2↑+Mg 电解 2Al2O3(熔融) === 4Al + 3O2 ↑ 电解 冰晶石 电解原理的应用 2.氯碱工业（电解饱和食盐水） 阳极：2Cl－-2e－===Cl2↑ 阴极：2H++2e－===H2↑ 总反应：2Cl－+2H2O===Cl2↑+H2↑+2OH－ 电解 得电子能力：H+>Na+ 失电子能力：Cl－>OH－ 电解食盐水可以得到三种重要的化工产品——氯气、氢气和烧碱。 电解原理的应用 3.铜的电解精炼 阴极： Cu2＋＋2e－==Cu 阳极： Zn－2e－===Zn2＋、 Fe－2e－===Fe2＋、Ni－2e－===Ni2＋、 Cu－2e－===Cu2+等 （1）电解质CuSO4溶液的浓度不断减小，故工业生产中需不断补充电解质； （2）阴极增加的质量和阳极减少的质量不相等。 电解原理的应用 4.电镀 阴极：待镀金属——镀件 阳极：镀层金属 （如Cr、Ni、Ag和合金） 电解质溶液：含有镀层金属阳离子的电解质溶液——电镀液 金属的腐蚀与防护 1.金属的腐蚀 金属原子失去电子，被氧化： M − ne− = Mn+ 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属与接触到的干燥气体（如O2、Cl2、SO2等）或非电解质液体（如石油）等直接发生化学反应 不纯金属或合金跟 ______________ 接触，发生原电池反应 现象 电流产生 有 电流产生 本质 金属原子 电子而被 。 联系 两者往往同时发生， 腐蚀更普遍 电解质溶液 无 微弱 失去 氧化 电化学 金属的腐蚀与防护 根据钢铁表面水膜的酸性强弱，钢铁腐蚀可分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀两类。 (1)析氢腐蚀：金属表面的电解质溶液酸性较强，腐蚀过程中有H2放出。 负极（Fe）： 正极（C） ： Fe - 2e- === Fe2+ 2H+ + 2e- === H2↑ 总反应： Fe + 2H+ === Fe2+ + H2↑ 金属的腐蚀与防护 (2)吸氧腐蚀：钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性时，溶解的氧气参加电极反应，发生吸氧腐蚀。吸氧腐蚀更为普遍。 负极（Fe）： 正极（C） ： Fe - 2e- === Fe2+ O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- 总反应： 2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe(OH)2 后续反应： 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 = 4Fe(OH)3 2Fe(OH)3 = Fe2O3·xH2O + (3-x)H2O 金属的腐蚀与防护 2.金属腐蚀的防护 如普通钢中加入镍、铬等制成不锈钢产品，钛合金不仅具有优异的抗腐蚀性，还具有良好的生物相容性。 改变金属材料的组成 304/316不锈钢尼龙螺母 在金属表面覆盖保护层 利用化学方法、离子注入、表面渗镀等方式在金属表面形成稳定的钝化膜。 金属的腐蚀与防护 电化学保护法 (1)牺牲阳极法 —原电池原理 原理：被保护的金属作正极，活泼性更强的金属作负极。这种保护法牺牲了阳极(原电池负极)，保护了阴极(原电池的正极) 应用：锅炉内壁、船舶外壳、钢铁闸门安装镁合金或锌块。 牺牲阳极法示意图 船体上镶嵌的锌块 金属的腐蚀与防护 电化学保护法 (2)外加电流法 原理：被保护的金属作为阴极，与电源的负极相连。 应用：钢铁闸门、高压线铁架、地下管道连接直流电源的负极。 外加电流法示意图 钢闸门的防腐 —电解池原理 金属的腐蚀与防护 在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下 正极 $