第二章 化学反应与能量
第一节 化学能与热能
一、化学键与化学反应中能量的变化关系 1.任何化学反应都伴随有能量的变化
2.分子或化合物里的原子之间是通过_____________结合的。
3.化学反应的本质是：旧化学键的断裂与新化学键的形成
旧化学键的断裂与新化学键形成是与能量联系在一起的，断开旧的化学键要_______能量，而形成新的化学键要_________能量，因此，化学反应都伴随有能量的变化。各种物质都储存有化学能，不同物质组成不同，结构不同，所包含的化学能也不同。 二、化学能与热能的相互转化
类型 放热反应 反应物的总能量大于生成物的总能量
能量变化遵循能量守恒原理
化学能转化为热能量能利用 1.有的化学反应的发生，要从环境中吸收能量，以化学能的形式储存在物质内部；有的化学反应的发生，要向环境中释放能量，使自身体系能量降低。即一种能量可以转化为另一种能量，但总量不变，这就是能量守恒定律。
2. 化学反应中的能量变化，通常主要表现为热量的变化---吸热或放热，也有其它的表现形式，如电能，光能等。
3. 反应物的总能量=生成物的总能量 + 热能 即为放热反应 反应物的总能量==生成物的总能量 - 热能 即为吸热反应
4. 中和热：酸与碱发生中和反应生成1 mol H2O时所释放的热量。 中和反应为放热反应；强酸与强碱反应的中和热为一固定数值。 [练习]
１. １mol Ｈ-Ｈ键的键能是436KJ, １mol I – I 键的键能是151KJ， １molH-I 键的健能是299KJ。
则H2（g）+I2（g）=2HI（g）的反应是（ ）
Ａ. 吸热反应 Ｂ. 放热反应 Ｃ. 分解反应 Ｄ.可逆反应 2．指出下列说法的正误
Ａ.生物体内进行的缓慢氧化反应是放热反应。 Ｂ.化学键断裂吸收的能量越多，化学键越牢固。 Ｃ.植物光合作用吸收太阳能，与化学能无关。Ｄ.柴草的燃烧与化学能无关。 3．下列反应中属吸热反应的是 （ ）
A.镁与盐酸反应放出氢气 B.氢氧化钠与盐酸的反应 C.硫在空气或氧气中燃烧 D.Ba(OH)2?8H2O与NH4Cl反应 4. 下列说法不正确的是 （ ）
反应物的总能量小于吸热反应 生成物的总能量 燃料充分燃烧 新能源的开发 减少污染
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A. 化学反应除了生成新物质外，还伴随着能量的变化 B. 放热反应不需要加热即可发生 C. 需要加热条件的化学反应都是吸热反应
D. 1mol硫酸与足量氢氧化钠发生中和反应生成水所释放的热量称为中和热。
5. 化石燃料主要包括 等，属非再生能源。 6.下列说法正确的是( )
A．需加热才能发生的反应一定是吸热反应 B．放热的反应在常温下一定易进行
C．反应是放热还是吸热是由反应物和生成物所具有的能量的相对大小决定的 D．吸热反应在一定条件下也进行
7.下列反应既是氧化还原反应,又是放热反应的是( )
A．铝与稀盐酸的反应 B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应 C．灼热的碳与二氧化碳的反应 D．甲烷在氧气中的燃烧反应
8．已知反应：X＋Ｙ＝＝Ｍ＋Ｎ为放热反应，对该反应的下列说法中正确的是（ ） Ａ.Ｘ的能量一定高于Ｍ Ｂ. Ｙ的能量一定高于Ｎ C. X和Y的总能量一定高于M和N的总能量
D. 因为该反应为放热反应，故不必加热反应就可发生
9. 能源可化分为一级能源和二级能源。自然界以现成方式提供的能源称为一级能源；需依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二级能源。氢气是一种高效而没有污染的二级能源，它可以由自然界中大量存在的水来制取：
2Ｈ２Ｏ（l）===2H2（g）+O2（g）该反应要吸收大量的热 根据上述内容回答下列问题
（１）下列叙述正确的是（ ）
Ａ. 电能是二级能源 Ｂ. 水能是二级能源 Ｃ. 天然气是一级能源 Ｄ. 水煤气是一级能源 （２）关于用水制取二级能源氢气，以下研究方向下正确的是（ ）
Ａ.构成水的氢和氧都是可以燃烧的物质，因此可研究水不分解的情况下，使氢气成为二级能源。 B. 设法将太阳光聚集，产生高温，使水分解产生氢气。 C. 寻找高效催化剂，使水分解产生氢气，同时释放能量。
D. 寻找特殊催化剂，用于开发廉价能量，以分解水制取氢气。
10．煤中含有少量硫，如果煤中混合适量的氧化钙，则在煤的燃烧过程中，可以减少二氧化硫的排
放，用化学元素方程式表示其原因。
第二节 化学能与电能
一、一次能源和二次能源
___________从自然界取得的能源称为一次能源，如流水、风力、原煤、石油、天然气等，一次能源经过加工，转换得到的能源为二次能源，如电力、蒸汽、氢能等。
二、化学电源
1、原电池：将化学能转化为电能的装置。
2、形成条件：能发生氧化还原反应，活性不同的两个电极，闭合的回路，电解质溶液。 3、电极名称：
负极：一般为活泼金属，失电子，化合价升高，发生氧化反应。 正极：一般为较不活泼金属(或非金属)，电极周围的阳离子得电子，化合价降低，发生还原反应。 简略为：负氧正还
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4、示例电池和电极反应：
①干电池 电极反应：
—2+
负极（锌筒）：Zn — 2e = Zn；
正极（石墨）： 总反应：Zn + ②．铅蓄电池 电极反应： 负极：
总反应：Pb+PbO2+2H2SO4
2+
+ Zn；
正极：2H2O+2PbSO4
③．锂电池
总反应：8Li + 3SOCl2 = 6LiCl + Li2SO4 + 2S ④锌锰电池
正极 负极 总反应
⑤碱性锌锰电池
正极 负极 总反应
⑥碱性镍镉电池
正极 负极 总反应
⑦．燃料电池：燃料电池： 是使燃料与氧化剂反应直接产生电流的一种原电池
当电解质溶液呈酸性时：
负极：2H2－4e?=4H+ 正极：Ｏ2＋4 e? ＋4H+ =2H2O 当电解质溶液呈碱性时：
负极： 2H2＋4OH?－4e?＝4H2O 正极：Ｏ2＋2H2O＋4 e?＝4OH?
另一种燃料电池是用金属铂片插入KOH溶液作电极，又在两极上分别通甲烷燃料和氧气氧化剂。电极反应式为：
－－
负极：CH4＋10OH＋8e＝7H2O； 正极：4H2O＋2O2＋8e-＝8OH-。
电池总反应式为：CH4＋2O2＋2KOH＝K2CO3＋3H2O 四、电解原理
1、电解池：将电能转化为化学能的装置叫电解池。
2、电解原理：使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解。 3、电极名称：
阴极：与电源负极相连的电极称为阴极，发生还原反应。 阳极：与电源正极相连的电极称为阳极，发生氧化反应。 4、电解应用举例
①、电解食盐水——氯碱工业
（1）电极反应
阴极：2H++2e- = H2↑ 阳极：2Cl-+2e- = Cl2↑ （2）电解总的化学方程式和离子方程式
化学方程式：2H2O+2NaCl
2NaOH+ H2↑+ Cl2↑
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离子方程式：2H2O+2Cl-2OH-+ H2↑+ Cl2↑
②、电解熔融氯化钠
（1）电极反应
阴极：2Na++2e- =2Na 阳极：2Cl--2e- = Cl2↑
（2）电解总的化学方程式 2NaCl(熔融)
2Na+ Cl2↑
③、电解熔融氯化镁
（1）电极反应
阴极：Mg2++2e- = Mg 阳极：2Cl--2e- = Cl2↑ （2）电解总的化学方程式 MgCl2(熔融)
Mg+ Cl2↑
④、电解熔融氧化铝
（1）电极反应
阴极：4Al3++12e- =4Al 阳极：6O2-+12e- =3O2↑
（2）电解总的化学方程式 2Al2O3(熔融)
4Al+3O2↑
[练习]
14. 下列说法正确的是（ ） A．原电池是把电能转化为化学能的装置 B．原电池中电子流出的一极是正极发生氧化反应 C．原电池的两极发生的反应均为氧化还原反应 D．形成原电池后，原电池中的阳离子向正极移动
15. 往盛有纯Zn和稀H2SO4的容器中,滴入少量的CuSO4溶液,反应的速率大大加快。 这是因为滴入CuSO4溶液后，Zn将Cu2+置换成Cu，Cu附在Zn的表面。此时Zn、Cu和
稀H2SO4形成了无数个微小的原电池。（H+在Cu表面得电子比在Zn表面更易得到电子。因为Zn周围有Zn2+，H+受Zn2+的排斥。）从而使反应速率大大加快。
16. 把a、b、c、d四种金属片浸泡在稀H2SO4中，用导线两两相连可以组成各种原电池。若a、b
相连时，a为负极；c、d相连时，c为负极；a、c相连时，c为正极；b、d相连时，b为正极，则这四种金属活动性顺序由大到小为（ ） A．a > b > c > d B．a > c > d > b C．c > a > b > d D．b > d > c > a
17. 等质量的两份锌粉a、b，分别加入过量的稀H2SO4，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，下列图表示产生H2的体积（V）与时间（t）的关系，其中正确的是：（ ）
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第三节 化学反应的速率和限度
1、化学反应速率
用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加来表示。 计算公式为＝△C / △t 时间：（如每秒、每分、每小时） 反应速率的单位mol/(L?s ) mol/(L?min) mol/(L?h)
（1） 现表示的化学反应速率是平均速率，同一反应用不同物质表示的化学反应速率数值可能不同，必须注明物质。
（2）起始浓度不一定按比例，但是转化浓度一定按比例。
（3）同一反应各物质的反应速率之比等于化学计量数之比。例：2A(g)+3B (g)ν(A):ν(B):ν(C):ν(D) = 2 ：3 ：1 ：4 【练习】
18. 某一反应物的浓度是2摩尔/升，经过两分钟的反应，它的浓度变成了1.6摩尔/升，求该反应
的反应速率。
19. 在一定条件下N2 + 3H2 2NH3 的反应中，起始C(N2) 为2mol/L，C(H2)为5mol/L， 反应到2分钟时，测得 C(NH3 )为0.4mol/L，(1)分别用N2 、 H2、 NH3 表示反应速率。 (2)反应到2分钟时C(N2) 为_________， C(H2)_________。
2影响化学反应速率的因素：
内因：由参加反应的物质的结构和性质决定的（主要因素）。 外因：①温度：升高温度，增大速率
②催化剂：一般加快反应速率（正催化剂）
③浓度：增加C反应物的浓度，增大速率（溶液或气体才有浓度可言）
④压强：增大压强，增大速率（适用于有气体参加的反应） ⑤其它因素：如光（射线）、固体的表面积（颗粒大小）、反应物的状态（溶剂）、原电池等
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C(g)+4D(g)