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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. 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，断开旧的化学键要吸收能量，而形成新的化学键要放出能量，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。

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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

3. 反应物的总能量>生成物的总能量 即为放热反应

反应物的总能量<生成物的总能量 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。

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第二节

化学能与电能

1、原电池是将化学能直接转为电能的装置。

2、形成原电池三要素：

（1）有两个活泼性不同的金属或非金属（石墨）作电极；

（2）形成闭合电路；

（3）有电解质溶液

注意：必须能自发发生氧化还原反应

3、池工作原理：利用氧化还原反应将化学能转化为电能。（注意：不是所有的氧化还原反应都能设计成原电池，如钠与水反应。）

4、原电池电极判断：

（1）、根据组成原电池的两极材料判断

一般是活动性较强的金属为负极；

活动性较弱的金属或能导电的非金属为正极。

（2）、根据电流方向或电子流动方向判断

电流是由正极流向负极；电子流动方向是由负极流向正极。

（3）、根据原电池中电解质溶液内离子的定向移动方向判断

在原电池的电解质溶液内，阳离子移向正极；阴离子移向负极。

（4）、根据原电池中两极发生的变化来判断

原电池的负极总是失电子发生氧化反应，

正极总是得电子发生还原反应。

（5）、根据现象判断

溶解的一极为负极；

增重或有气泡放出的一极为正极。

5、原电池的电极反应式的书写：（以铁—铜、硫酸铜溶液为电解质为例）

（1）负极：负极本身

–ne-===金属阳离子

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Fe-2 e-===Fe2+

（2）正极：溶液中阳离子+ne-====单质

Cu2++ 2 e-==Cu （3）电极反应总式：将负极与正极电极反应加起来就得电极反应加起来。

Fe+Cu2+===Fe2++Cu 6、根据氧化还原反应设计原电池：

步骤：（1）写出正极、负极电极反应式；

（2）选正、负极材料，电解质溶液。

负极：反应中失去电子的金属单质

正极：选取活泼性比负极弱的金属或石墨（最好是石墨）

电解质溶液：选取反应中含阳离子的电解质溶液

7、发展中的化学能源：（要掌握的电池在课本上，自己去记住电池的电极反应和总反应。）

氢氧燃料电池

酸性电解质：

负极：

2H2-4e-==4H+ 正极：

O2+4H++4e-==2H2O 总反应：2H2+O2==2H2O 碱性电解质

负极:

2H2-4e-+4OH- ==4H2O 正极:

O2+2H2O+4e- ==4OH-

总反应: 2H2+O2==2H2O

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第三节、化学反应速率与限度

一、反应速率υ：表示化学反应快慢的物理量。

1、不同的化学反应有快有慢，化学中用反应速率表示化学反应的快慢

2、反应速率表示方法：单位时间内某反应物的减少量或生成物浓度增加量。即：

υ（A）==A的变化浓度÷反应时间

==△C/t ==△n/Vt

3、注意：

（1）一个化学反应速率是平均速率而不是瞬时速率；

（2）同一个反应的速率可以用不同的物质（气态或液态）来表示，其数值可能不同，但其意义相同。

★各物质速率比===各物质的化学计量数比

4、影响反应速率大小的因素：

（1）内因（决定化学反应速率的主要因素）：反应物自身的性质

（2）外因：①浓度大，反应快；②温度高，反应快；③使用催化剂反应快；④接触面积大，反应快；⑤配成溶液反应快；⑥形成原电池负极溶解快。

二、化学反应限度与化学平衡

1、绝大多数化学反应都有可逆性，可逆程度较小（可以忽略）的称为不可逆反应；可逆程度较大（不可以省略）的称为可逆反应。如N2+3H22NH3称为可逆反应。

★★当一个可逆反应达到化学平衡（反应物和生成物浓度不再改

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变）时，即达到这个反应的最大限度。

2、可逆反应的特点：可逆反应只能进行到一定程度，不会完全反应

★反应物和生成物共存。

3、可逆反应达到平衡的特征：逆、等、动、定、变

逆——反应可逆

等——达到平衡时，V正==V逆（单位时间内消耗与生成同一种物质的浓度相同）

动——动态平衡（反应达到平衡，并不是说停止反应，正逆反应仍在不断进行着）

定——只要条件不变，各物质的浓度就不再改变

变——外界条件改变，化学平衡状态也会发生改变。

4、怎样判断一个反应是否达到平衡

（1）、正反应速率与逆反应速率相等；

（2）、反应物与生成物浓度不再改变；

（3）、混合体系中各组分的质量分数不再发生变化；

（4）、条件变，反应所能达到的限度发生变化。

三、化学反应条件的控制

1、目的：通过改变速率使反应向着人们需要的方向进行

2、措施：改变化学反应的条件可以改变反应速率和限度。

3、转化率==转化量/起始量×100%

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