1.吸熱反應與放熱反應(1)概念:吸熱反應即最終表現為吸收熱量的化學反應,放熱反應即最終表現為釋放熱量的化

學反應。(2)常見的吸熱反應和放熱反應①吸熱反應:碳酸氫鈉和檸檬酸的反應、氫氧化鋇晶體與氯化銨的反應、大多數分解反應

(如CaCO3的分解)、高溫下CO2和碳單質生成CO的反應、高溫下焦炭與水的反應等。②放熱反應:可燃物的燃燒、緩慢氧化、酸堿中和反應、金屬和酸或水的反應、大多數化合

反應等。第2節化學反應與能量轉化必備知識清單破1|化學反應中能量變化的本質及轉化形式知識點易錯提醒

吸熱反應和放熱反應均是化學反應。NaOH固體溶于水、濃H2SO4的稀釋,屬于

放熱過程,不屬于放熱反應;NH4NO3固體溶于水屬于吸熱過程,不屬于吸熱反應。2.化學反應中能量轉化的原因(詳見定點1)3.化學反應中能量轉化的形式化學反應的能量變化可以看作是“儲存”在物質內部的能量(化學能)轉化為熱能、電能或

光能等釋放出來的過程,或者是熱能、電能或光能等轉化為物質內部的能量(化學能)被“儲

存”起來的過程。4.研究化學反應中能量變化的意義(1)利用化學反應將化學能轉化為熱能、電能等其他形式的能量,用于生產、生活和科研。

例如,焊接鋼軌利用了鋁與氧化鐵反應產生的熱量。(2)利用熱能、電能等促使很多化學反應發生,獲得所需要的物質,如煅燒石灰石制取生石灰、太陽能光解水制氫等。1.原電池(1)定義:利用氧化還原反應將化學能直接轉化成電能的裝置。(2)工作原理:通過氧化還原反應把化學能轉化為電能。以銅鋅—稀硫酸原電池為例,示意圖

如下:2|化學反應能量轉化的重要應用——化學電池知識點原電池的總反應:2H++Zn

H2↑+Zn2+(3)原電池反應的本質是自發進行的氧化還原反應。(4)原電池構成條件2.化學電源(1)干電池(一次電池):活潑金屬做負極,負極被腐蝕或消耗,如鋅錳干電池。(2)充電電池(二次電池):兩極都參加反應的原電池,可充電循環使用,如鉛蓄電池、鋰離子電

池。(3)燃料電池:兩電極均為惰性電極,電極本身不發生反應,通入的物質在電極上發生反應,該種

電池能量轉換效率高,無污染。如30%的KOH溶液為電解質溶液的氫氧燃料電池,負極電極

反應:2H2-4e-+4OH-

4H2O;正極電極反應:O2+4e-+2H2O

4OH-;總反應方程式:2H2+O2

2H2O。3.原電池原理的應用(詳見定點2)1.化學反應必然伴隨著能量變化,這種說法正確嗎?(√)提示:在任何化學反應中,反應物所具有的總能量與生成物所具有的總能量是不會相等的,在新物質產生的同時總是伴隨著能量的變化。2.需要加熱或點燃才能發生的反應一定是吸熱反應,這種說法正確嗎?(?

)提示:加熱和點燃是反應的條件,和反應是吸熱還是放熱沒有直接關系,反應是吸熱還是放熱,是由反應物的總能量與生成物的總能量的相對大小決定的。3.所有的化學反應,都可以設計成原電池,這種說法正確嗎?(?

)提示:只有自發進行的氧化還原反應才能設計成原電池。知識辨析判斷正誤，正確的畫“√”，錯誤的畫“?”。4.原電池中,一定是還原劑做負極材料,這種說法正確嗎?(?

)提示:如氫氧燃料電池中,H2做還原劑,為負極反應物,但氫氣為氣體,不能做負極材料,只能選擇鉑棒或碳棒等固態導體做負極材料。5.原電池在工作時,電子通過電解質溶液形成電流,這種說法正確嗎?(?

)提示:電子只能由電池負極經導線流向正極,溶液中是電解質中的陰、陽離子定向移動導電。6.在原電池中,正極材料與負極材料一定是活潑性不同的金屬或金屬與可導電的非金屬,這種

說法正確嗎?

(?

)提示:在原電池中,正極材料與負極材料一般是活潑性不同的金屬或金屬與可導電的非金屬,但在燃料電池中,正、負極材料可以相同。

7.對于放熱反應2H2+O2

2H2O來說,斷裂1個

鍵和1個

鍵所吸收的總能量小于形成1個

鍵所放出的能量,這種說法正確嗎?(?

)提示:放熱反應中斷裂舊鍵吸收的總能量小于形成新鍵放出的總能量。對該反應來說,斷裂2個

鍵和1個

鍵所吸收的總能量小于形成4個

鍵所放出的能量。8.放熱反應中有熱量放出,即有熱量放出的過程一定是放熱反應,這種說法正確嗎?(?

)提示:放熱反應中,反應物的總能量高于生成物的總能量,反應中一定放出熱量;但有熱量放出的過程不一定是放熱反應,也可能是有熱量放出的物理變化,如濃硫酸的稀釋、物質的三態變化等。1.化學反應中能量轉化的原因(1)從化學鍵的角度——微觀角度1|化學反應中的能量變化定點關鍵能力定點破反應過程的圖示如下：(2)從物質本身所具有的能量角度——宏觀角度

①放熱反應:反應物的總能量>生成物的總能量。②吸熱反應:反應物的總能量<生成物的總能量。2.化學反應中能量變化的計算(1)化學反應中的能量變化計算公式①反應的能量變化=生成物能量之和-反應物能量之和。②反應的能量變化=斷裂舊化學鍵吸收的能量之和-形成新化學鍵釋放的能量之和[以2H2(g)+O2(g)

2H2O(g)為例]。斷裂1molH—H鍵吸收436kJ能量(即H—H鍵的鍵能為436kJ·mol-1),斷裂

molO

O鍵吸收249kJ能量(即O

O鍵的鍵能為498kJ·mol-1),1molH2和

molO2發生反應,吸收的能量之和為(436+249)kJ,生成1molH2O所放出的能量是930kJ,該反應的能量變化=(436+249)

kJ-930kJ=-245kJ。知識拓展

通常人們把斷裂1mol化學鍵吸收的能量看作該化學鍵的鍵能。(2)化學反應中能量變化相關計算的注意事項①分清是利用物質的總能量計算還是利用物質中所含化學鍵的鍵能計算。②利用鍵能計算時,不僅要注意物質中化學鍵的數目,還要注意參加反應的物質的物質的量。③利用鍵能計算時,若能量變化大于0,說明反應吸收的能量大于放出的能量,該反應為吸熱反

應;若能量變化小于0,說明反應吸收的能量小于放出的能量,該反應為放熱反應。④斷裂1molH—H鍵吸收的能量與形成1molH—H鍵放出的能量相等。典例N2H4(g)分解的能量變化如圖所示,則下列說法正確的是

(

)

A.該反應為放熱反應B.1molN2H4(g)的能量低于1molN2(g)的能量C.1molN2H4(g)分解生成1molN2(g)和2molH2(g)時,吸收的能量為(50.7+a)kJD.斷開舊化學鍵吸收的總能量大于形成新化學鍵所釋放的總能量D思路點撥

先根據能量變化的示意圖判斷是放熱反應還是吸熱反應,再根據相關數據計算能

量變化。解析

由圖像可知,反應物總能量低于生成物總能量,所以該反應為吸熱反應,故A錯誤;根據圖像無法比較1molN2H4(g)的能量與1molN2(g)的能量大小,故B錯誤;由圖像可知,1molN2H4(g)分解生成1molN2(g)和2molH2(g)時,吸收的能量為50.7kJ,故C錯誤;該反應為吸熱反應,所以斷開舊化學鍵吸收的總能量大于形成新化學鍵所釋放的總能量,故D正確。1.原電池的工作原理2|原電池的工作原理及應用定點(2)電子的移動方向:從負極流出,經導線流向正極。(3)離子的移動方向:陽離子向正極移動,陰離子向負極移動。(4)原電池裝置的判斷——四看①看本質:有無自發的氧化還原反應發生;②看電極:兩極為導體,且存在活潑性差異(燃料電池的電極一般為惰性電極);③看溶液:兩極插入電解質溶液中;④看回路:形成閉合回路。2.原電池原理的應用(1)加快氧化還原反應的反應速率:如實驗室用Zn和稀硫酸反應制取氫氣時,可滴入幾滴硫酸

銅溶液,形成原電池,加快反應速率。(2)比較金屬活潑性強弱:一般原電池中,活潑金屬做負極,發生氧化反應,不活潑金屬做正極,發生還原反應。(3)設計原電池①定:確定一個能夠自發進行的氧化還原反應。②拆:將氧化還原反應拆分為氧化反應和還原反應兩個“半”反應,分別作為負極和正極的

電極反應。還原劑-ne-

氧化產物(負極);氧化劑+ne-

還原產物(正極)。③找:根據氧化還原反應中的還原劑和氧化劑確定原電池的負極和電解質溶液,正極一般選

擇比負極穩定的金屬或能導電的非金屬。④畫:連接電路形成閉合回路,畫出原電池示意圖。方法技巧原電池正、負極的判斷方法典例根據所學知識,回答下列問題:(1)根據氧化還原反應2Fe3++Cu

2Fe2++Cu2+設計的原電池如圖所示,則電極X的材料應為

(填名稱),電解質溶液Y的溶質為

(填化學式)。(2)原電池可以將化學能直接轉化為電能,根據這一原理推測,能設計原電池的氧化還原反應

一般是

(填“吸熱”或“放熱”)反應,下列物質之間的化學變化能設計成原電池的

是

(填字母)。A.氧化鈣與二氧化碳反應B.碳酸氫鈉與鹽酸反應C.氫氣與氧氣反應D.氫氧化鈉與鹽酸反應(3)某學校化學興趣小組的同學發現:實驗室用稀硫酸和鋅粒制取H2時,加入幾滴硫酸銅溶液,

生成氫氣的速率明顯加快,并且反應結束后容器中有少量紅色固體剩余。已知:將氧化還原反應設計成原電池時會加快反應速率。則在本實驗中,加入幾滴CuSO4溶液可以加快生成氫

氣的速率的原因是

。實驗室中現有Na2SO4、MgSO4、

FeSO4、K2SO44種物質的溶液,可與上述實驗中CuSO4溶液起相似作用的是

。思路點撥

解答本題需掌握原電池原理的實際應用。如能把氧化還原反應分成“氧化反

應”和“還原反應”兩部分,進而確定負極和正極反應式;制備H2時若裝置中能形成原電池,

則能加快化學反應速率。解析

(1)反應2Fe3++Cu

2Fe2++Cu2+中,Cu發生氧化反應,為原電池的負極,故電極X的材料應為銅,Fe3+在石墨電極上發生還原反應,故電解質溶液Y的溶質可以為FeCl3或Fe2(SO4)3等。

(2)能設計成原電池的氧化還原反應一般是能釋放能量的放熱反應。氧化鈣與CO2的反應、

NaHCO3與鹽酸的反應、NaOH與鹽酸的反應均為非氧化還原反應,以上3個反應均不能設計

成原電池;H2與O2的反應屬于氧化還原反應且放出熱量,故可設計成原電池,C項正確。(3)Zn

為活潑金屬,加入CuSO4溶液時,溶液中發生反應Zn+CuSO4

Cu+ZnSO4,置換出Cu,形成銅鋅原電池,可加快化學反應速率。FeSO4溶液與Zn也能發生置換反應生成Fe,形成鐵鋅原電

池,加快反應速率;而Zn與另外3種物質的溶液均不能發生置換反應。答案

(1)銅FeCl3(合理即可)(2)放熱C(3)鋅粒先與CuSO4反應生成Cu附著在其表面,形成原電池FeSO4溶液1.書寫電極反應式的原則電極反應式遵循質量守恒、得失電子守恒及電荷守恒,遵循離子方程式的書寫規則,兩

電極反應式相加得電池總化學(或離子)方程式。2.電極反應式的書寫思路

3|電極反應式的書