化學(xué)反應(yīng)與熱能和電能的相互傳化

1、學(xué)而優(yōu)教育一、化學(xué)反應(yīng)與熱能的轉(zhuǎn)化1.兩個(gè)基本的自然定律質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律(1)質(zhì)量守恒定律:自然界中的物質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)化時(shí)總質(zhì)量保持不變。(2)能量守恒定律:不同形式的能量發(fā)生轉(zhuǎn)換時(shí)總能量保持不變?；瘜W(xué)能是能量的一種形式,可以轉(zhuǎn)化為熱能和電能等。2.吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能時(shí),化學(xué)反應(yīng)通?？煞譃槲鼰岱磻?yīng)和放熱反應(yīng)。當(dāng)反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量時(shí),該反應(yīng)是放熱反應(yīng),當(dāng)反應(yīng)物的總能量小于生成物的總能量時(shí),該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。3.實(shí)驗(yàn)探究(1)鋁和稀鹽酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有 產(chǎn)生;用溫度計(jì)測量,其水銀柱 離子方程式實(shí)驗(yàn)結(jié)論該反應(yīng)是 反應(yīng)(2)氫氧化鋇晶體與氯化銨反應(yīng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象聞到 氣味,燒

2、杯壁 ,玻璃片和燒杯 ,混合物呈糊狀化學(xué)方程式實(shí)驗(yàn)結(jié)論該反應(yīng)是 反應(yīng)(3)鹽酸與氫氧化鈉反應(yīng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象混合后溶液比原兩種溶液的溫度高離子方程式實(shí)驗(yàn)結(jié)論該反應(yīng)是 反應(yīng)練習(xí)1.化學(xué)反應(yīng)中通常伴隨著能量的變化,下列說法中錯(cuò)誤的是()。A.煤燃燒時(shí)將部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能B.光合作用時(shí)將光能轉(zhuǎn)化為電能C.火藥爆炸時(shí)將部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能D.鎂條燃燒時(shí)將部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能2.下列反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)的是()。A.氫氧化鋇晶體和氯化銨晶體的反應(yīng)B.能量變化如下圖所示的反應(yīng)C.化學(xué)鍵斷裂吸收的熱量比化學(xué)鍵生成放出的熱量多的反應(yīng)D.燃燒反應(yīng)和中和反應(yīng)3.化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,通常表現(xiàn)為熱量的變化,如Ba(OH)2&

3、#183;8H2O 與NH4Cl的反應(yīng)要吸收熱量,在化學(xué)上叫作吸熱反應(yīng)。其原因是()。A.反應(yīng)物NH4Cl所具有的能量比較低B.反應(yīng)物Ba(OH)2·8H2O所具有的能量比較低C.反應(yīng)物所具有的總能量高于生成物所具有的總能量D.反應(yīng)物所具有的總能量低于生成物所具有的總能量低4.下列反應(yīng)中一定屬于放熱反應(yīng)的是(填序號(hào))。 H2SO4與Ba(OH)2溶液反應(yīng)Mg與CH3COOH溶液反應(yīng)燃燒反應(yīng)復(fù)分解反應(yīng)C與CO2反應(yīng)Na2O2與水反應(yīng)膽礬受熱分解【答案】二、化學(xué)反應(yīng)與電能的轉(zhuǎn)化一、一次能源和二次能源1.定義:一次能源是直接從自然界取得的能源,一次能源經(jīng)加工、轉(zhuǎn)換得到的能源是二次

4、能源。2.實(shí)例:a.風(fēng)力b.原煤c.天然氣d.石油e.電力f.流水g.蒸汽,其中屬于一次能源的是 ;屬于二次能源的是 。二、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能1.燃煤發(fā)電的能量轉(zhuǎn)化化學(xué)能熱能機(jī)械能電能2.原電池(1)定義:將 能轉(zhuǎn)變?yōu)?能的裝置。(2)工作原理(以銅-鋅-稀硫酸原電池為例). 失去電子,發(fā)生 反應(yīng),電極反應(yīng)為 ,所以鋅片為原電池的 極。. 在銅片上得電子,發(fā)生 反應(yīng),電極反應(yīng)為 ,所以銅片為原電池的 極。1.鹽酸與氫氧化鈉溶液反應(yīng)是放熱反應(yīng),該反應(yīng)可以設(shè)計(jì)成原電池嗎?為什么?2.如何判斷原電池的正、負(fù)極?3.構(gòu)成原電池的條件有哪些?4.原電池原理的應(yīng)用有哪些?三、探究:原電池的工作原理及應(yīng)用按如

5、圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),回答下列問題:(1)銅片、鋅片上各有什么現(xiàn)象?(2)電流計(jì)的指針是否偏轉(zhuǎn)?電子移動(dòng)方向與電流方向相反,由此推斷電子在原電池中是如何流動(dòng)的?(3)如果銅片和鋅片之間沒有導(dǎo)線相連,銅片和鋅片上各有何現(xiàn)象?(4)分別改變下列條件,繼續(xù)觀察電流計(jì)指針是否偏轉(zhuǎn)。將鋅片換成石墨;將稀硫酸換成乙醇;將銅片換成石墨;一燒杯中放銅片與稀硫酸,另一燒杯中放鋅片與稀硫酸,用導(dǎo)線將鋅片與銅片相連。(5)形成原電池必須滿足哪些條件?問題1.將鋁片、鐵片放入稀硫酸中,用導(dǎo)線相連組成原電池,該電池的負(fù)極是什么?請說明理由,并寫出其負(fù)極反應(yīng)式。2.選擇合適的正極材料、負(fù)極材料、電解質(zhì)溶液,將反應(yīng):Fe+C

6、u2+Fe2+Cu設(shè)計(jì)成原電池,并寫出正、負(fù)極的電極反應(yīng)式。解題方法一、原電池正、負(fù)極的判斷方法1.根據(jù)電極材料判斷:一般來講,活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬為負(fù)極,活動(dòng)性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極。2.根據(jù)電流方向或電子流動(dòng)方向判斷:在外電路上,電流由正極流向負(fù)極,電子由負(fù)極流向正極。3.根據(jù)反應(yīng)類型判斷:原電池的負(fù)極總是失電子發(fā)生氧化反應(yīng),正極總是得電子發(fā)生還原反應(yīng)。4.根據(jù)現(xiàn)象判斷:溶解的一極為負(fù)極,增重或有氣泡放出的一極為正極。二、如何設(shè)計(jì)原電池1.電解質(zhì)溶液的選擇電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng),或者電解質(zhì)溶液中溶解的其他物質(zhì)能與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)(如空氣中的氧氣)。2.電極材料的選擇在原電池中

7、,一般選擇活潑性較強(qiáng)的金屬作負(fù)極,活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的惰性電極材料作正極。負(fù)極材料或還原性物質(zhì)在負(fù)極上失去電子被氧化,氧化性物質(zhì)在正極上得到電子被還原。練習(xí)1.下列各裝置中能構(gòu)成原電池的是()。2.能源可分為一次能源和二次能源,自然界中以現(xiàn)成形式提供的能源稱一次能源,需依靠其他能源的能量間接制取的能源稱為二次能源。據(jù)此判斷,下列敘述正確的是()。A.天然氣是二次能源B.石油是二次能源C.電能是一次能源D.水力是一次能源3.下列有關(guān)原電池的說法中不正確的是()。A.任何氧化還原反應(yīng)原則上都可以設(shè)計(jì)成原電池B.原電池中電子從負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流入正極C.原電池中正極得電子數(shù)與負(fù)極失電子數(shù)一定相等D.

8、銅-鋅-稀硫酸組成的原電池,電解質(zhì)溶液中H+向負(fù)極移動(dòng)4.鐵及鐵的化合物應(yīng)用廣泛,如FeCl3可用作催化劑、印刷電路銅板腐蝕劑和外傷止血?jiǎng)┑取?1)寫出FeCl3溶液腐蝕印刷電路銅板的離子方程式:。 (2)若將(1)中的反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池,請畫出原電池的裝置圖,標(biāo)出正、負(fù)極,并寫出電極反應(yīng)式。正極:; 負(fù)極:。 一、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能1.兩個(gè)基本的自然定律質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律(1)質(zhì)量守恒定律:自然界中的物質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)化時(shí)總質(zhì)量保持不變。(2)能量守恒定律:不同形式的能量發(fā)生轉(zhuǎn)換時(shí)總能量保持不變。化學(xué)能是能量的一種形式,可以轉(zhuǎn)化為熱能和電能等。2.吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)

9、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能時(shí),化學(xué)反應(yīng)通?？煞譃槲鼰岱磻?yīng)和放熱反應(yīng)。當(dāng)反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量時(shí),該反應(yīng)是放熱反應(yīng),當(dāng)反應(yīng)物的總能量小于生成物的總能量時(shí),該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。3.實(shí)驗(yàn)探究(1)鋁和稀鹽酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有氣體產(chǎn)生;用溫度計(jì)測量,其水銀柱上升離子方程式2Al+6H+2Al3+3H2實(shí)驗(yàn)結(jié)論該反應(yīng)是放熱反應(yīng)(2)氫氧化鋇晶體與氯化銨反應(yīng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象聞到刺激性氣味,燒杯壁變冷,玻璃片和燒杯粘在一起,混合物呈糊狀化學(xué)方程式Ba(OH)2·8H2O+2NH4ClBaCl2+2NH3+10H2O實(shí)驗(yàn)結(jié)論該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)(3)鹽酸與氫氧化鈉反應(yīng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象混合后溶液比原兩種溶液的溫度高離子方程式H

10、+OH-H2O實(shí)驗(yàn)結(jié)論該反應(yīng)是放熱反應(yīng)2.化學(xué)反應(yīng)中有許多反應(yīng)需要加熱才能進(jìn)行,是不是需要加熱才能進(jìn)行的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)?【答案】不一定;判斷某反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng),不能通過反應(yīng)的條件(是否需要加熱)來判斷,需要加熱才能進(jìn)行的反應(yīng)也有可能是放熱反應(yīng),如鋁熱反應(yīng)、燃燒反應(yīng)等。3.水結(jié)冰是否屬于放熱反應(yīng)?為什么?【答案】不屬于;因?yàn)樗Y(jié)冰不屬于化學(xué)反應(yīng),吸熱反應(yīng)或放熱反應(yīng)必須是化學(xué)反應(yīng)中的熱量變化。練習(xí)1.化學(xué)反應(yīng)中通常伴隨著能量的變化,下列說法中錯(cuò)誤的是()。A.煤燃燒時(shí)將部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能B.光合作用時(shí)將光能轉(zhuǎn)化為電能C.火藥爆炸時(shí)將部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能D.鎂條燃燒時(shí)將部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化

11、為光能【解析】煤是重要的能源,燃燒時(shí)放出大量的熱能、光能等,A項(xiàng)正確;光合作用時(shí),是將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,而不是轉(zhuǎn)化為電能,B項(xiàng)錯(cuò)誤;火藥爆炸時(shí),部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,C項(xiàng)正確;鎂條燃燒時(shí)放出大量的熱,發(fā)出耀眼的白光,故鎂條的部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化成了光能,D項(xiàng)正確?！敬鸢浮緽2.下列反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)的是()。A.氫氧化鋇晶體和氯化銨晶體的反應(yīng)B.能量變化如下圖所示的反應(yīng)C.化學(xué)鍵斷裂吸收的熱量比化學(xué)鍵生成放出的熱量多的反應(yīng)D.燃燒反應(yīng)和中和反應(yīng)【解析】A項(xiàng),氫氧化鋇晶體和氯化銨晶體的反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng);B項(xiàng),生成物的總能量比反應(yīng)物的總能量大,為吸熱反應(yīng);C項(xiàng),化學(xué)鍵斷裂吸收的熱量比化學(xué)鍵生成放出的熱量多

12、的反應(yīng)為吸熱反應(yīng);D項(xiàng),可燃物的燃燒以及酸堿中和反應(yīng)都屬于放熱反應(yīng)?！敬鸢浮緿3.化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,通常表現(xiàn)為熱量的變化,如Ba(OH)2·8H2O 與NH4Cl的反應(yīng)要吸收熱量,在化學(xué)上叫作吸熱反應(yīng)。其原因是()。A.反應(yīng)物NH4Cl所具有的能量比較低B.反應(yīng)物Ba(OH)2·8H2O所具有的能量比較低C.反應(yīng)物所具有的總能量高于生成物所具有的總能量D.反應(yīng)物所具有的總能量低于生成物所具有的總能量低【解析】反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量,在反應(yīng)時(shí)反應(yīng)物就要吸收能量生成生成物,這就相當(dāng)于熱能轉(zhuǎn)化為物質(zhì)內(nèi)部的能量而“貯存”起來。【答案】D4.下列反應(yīng)中一定屬于放熱反應(yīng)的

13、是(填序號(hào))。 H2SO4與Ba(OH)2溶液反應(yīng)Mg與CH3COOH溶液反應(yīng)燃燒反應(yīng)復(fù)分解反應(yīng)C與CO2反應(yīng)Na2O2與水反應(yīng)膽礬受熱分解【答案】二、化學(xué)反應(yīng)與電能的轉(zhuǎn)化一、一次能源和二次能源1.定義:一次能源是直接從自然界取得的能源,一次能源經(jīng)加工、轉(zhuǎn)換得到的能源是二次能源。2.實(shí)例:a.風(fēng)力b.原煤c.天然氣d.石油e.電力f.流水g.蒸汽,其中屬于一次能源的是abcdf;屬于二次能源的是eg。二、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能1.燃煤發(fā)電的能量轉(zhuǎn)化化學(xué)能熱能機(jī)械能電能2.原電池(1)定義:將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。(2)工作原理(以銅-鋅-稀硫酸原電池為例).鋅片失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng),電

14、極反應(yīng)為Zn-2e-Zn2+,所以鋅片為原電池的負(fù)極。.H+在銅片上得電子,發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)為2H+2e-H2,所以銅片為原電池的正極。1.鹽酸與氫氧化鈉溶液反應(yīng)是放熱反應(yīng),該反應(yīng)可以設(shè)計(jì)成原電池嗎?為什么?【答案】不可以;因?yàn)樵O(shè)計(jì)成原電池的反應(yīng)必須是氧化還原反應(yīng)。2.如何判斷原電池的正、負(fù)極?【答案】失去電子的電極為負(fù)極,得到電子的電極為正極(或發(fā)生氧化反應(yīng)的電極為負(fù)極,發(fā)生還原反應(yīng)的電極為正極)。3.構(gòu)成原電池的條件有哪些?【答案】構(gòu)成原電池的條件有:兩個(gè)活潑性不同的電極(燃料電池中也可以是兩個(gè)相同的電極);電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì));電極用導(dǎo)線相連并插入電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì));

15、能自發(fā)進(jìn)行的一個(gè)氧化還原反應(yīng)。4.原電池原理的應(yīng)用有哪些?【答案】制作電池、比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱、防止金屬被腐蝕、提高化學(xué)反應(yīng)速率等。三、探究:原電池的工作原理及應(yīng)用按如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),回答下列問題:(1)銅片、鋅片上各有什么現(xiàn)象?(2)電流計(jì)的指針是否偏轉(zhuǎn)?電子移動(dòng)方向與電流方向相反,由此推斷電子在原電池中是如何流動(dòng)的?(3)如果銅片和鋅片之間沒有導(dǎo)線相連,銅片和鋅片上各有何現(xiàn)象?(4)分別改變下列條件,繼續(xù)觀察電流計(jì)指針是否偏轉(zhuǎn)。將鋅片換成石墨;將稀硫酸換成乙醇;將銅片換成石墨;一燒杯中放銅片與稀硫酸,另一燒杯中放鋅片與稀硫酸,用導(dǎo)線將鋅片與銅片相連。(5)形成原電池必須滿足哪些條件?

16、【答案】(1)銅片上有氣泡冒出,鋅片逐漸溶解。(2)電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn);電子由鋅片經(jīng)導(dǎo)線流入銅片(電子從負(fù)極流出經(jīng)導(dǎo)線流入正極)。(3)銅片上沒有任何現(xiàn)象發(fā)生,鋅片上有氣泡冒出。(4)不偏轉(zhuǎn);不偏轉(zhuǎn);偏轉(zhuǎn);不偏轉(zhuǎn)。(5)兩種活潑性不同的金屬電極(或一種為能導(dǎo)電的非金屬電極);電解質(zhì)溶液;自發(fā)的氧化還原反應(yīng)(其中一種電極必須能與電解質(zhì)溶液發(fā)生反應(yīng));形成閉合回路。1.將鋁片、鐵片放入稀硫酸中,用導(dǎo)線相連組成原電池,該電池的負(fù)極是什么?請說明理由,并寫出其負(fù)極反應(yīng)式?！敬鸢浮夸X片作負(fù)極;因?yàn)殇X比鐵活潑;負(fù)極的反應(yīng)式為Al-3e-Al3+。2.選擇合適的正極材料、負(fù)極材料、電解質(zhì)溶液,將反應(yīng):Fe+

17、Cu2+Fe2+Cu設(shè)計(jì)成原電池,并寫出正、負(fù)極的電極反應(yīng)式?！敬鸢浮胯F片作負(fù)極,銅片(或石墨)作正極,硫酸銅溶液作電解質(zhì)溶液;正極反應(yīng)式:Cu2+2e-Cu;負(fù)極反應(yīng)式:Fe-2e-Fe2+。一、原電池正、負(fù)極的判斷方法1.根據(jù)電極材料判斷:一般來講,活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬為負(fù)極,活動(dòng)性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極。2.根據(jù)電流方向或電子流動(dòng)方向判斷:在外電路上,電流由正極流向負(fù)極,電子由負(fù)極流向正極。3.根據(jù)反應(yīng)類型判斷:原電池的負(fù)極總是失電子發(fā)生氧化反應(yīng),正極總是得電子發(fā)生還原反應(yīng)。4.根據(jù)現(xiàn)象判斷:溶解的一極為負(fù)極,增重或有氣泡放出的一極為正極。二、如何設(shè)計(jì)原電池1.電解質(zhì)溶液的選擇電解

18、質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng),或者電解質(zhì)溶液中溶解的其他物質(zhì)能與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)(如空氣中的氧氣)。2.電極材料的選擇在原電池中,一般選擇活潑性較強(qiáng)的金屬作負(fù)極,活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的惰性電極材料作正極。負(fù)極材料或還原性物質(zhì)在負(fù)極上失去電子被氧化,氧化性物質(zhì)在正極上得到電子被還原。1.下列各裝置中能構(gòu)成原電池的是()?！敬鸢浮緽2.能源可分為一次能源和二次能源,自然界中以現(xiàn)成形式提供的能源稱一次能源,需依靠其他能源的能量間接制取的能源稱為二次能源。據(jù)此判斷,下列敘述正確的是()。A.天然氣是二次能源B.石油是二次能源C.電能是一次能源D.水力是一次能源【解析】天然氣、石油是化石燃料,都是一次能源;電能如火力發(fā)電是通過化石燃料的燃燒,使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能,加熱使水轉(zhuǎn)化為蒸汽推動(dòng)蒸汽輪機(jī),然后帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電得到的,是二次能源;水力是直接從自然界取得的能源,是一次能源。【答案】D3.下列有關(guān)原電池的說法中不正確的是()。A.任何氧化還原反應(yīng)原則上都可以設(shè)計(jì)成原電池B.原電池中電子從負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流入正極C.原電池中正極得電子數(shù)與負(fù)極失電子數(shù)一定相等D.銅-鋅-稀硫酸組成的原電池,電解質(zhì)溶液中H