归纳与整理第一课时导学案

第二章

化学反应和能量

一.能量总述：

1.任何物质都储存有能量，能量的形式有多种，如热能、电能、化学能、机械能、光能等。

2.化学反应的特点是有新物质生成，新物质和反应物总能量不同，而反应中能量守恒，所以：★任何化学反应都伴随着能量的变化，变化的能量主要以热能、电能、光能等表现出来。

★一个确定的化学反应在发生过程中是吸收能量还是放出能量，取决于 。

（1）反应物总能量 生成物总能量，则化学反应为吸收能量；

（2）反应物总能量 生成物总能量，则化学反应为放出能量；

3.化学反应从化学键的角度分析，就是旧的化学键的断裂、新的化学键的形成的过程。断键和成键都伴随着能量的变化：

★断键——吸收能量； 成键——放出能量

二.化学能与热能（关键熟记哪些类型的反应吸热或放热）

1.化学反应能量变化主要以热能表现出来即吸热或者放热。

2.常见的放热反应：

高温

①所有的燃烧反应②大多数的化合反应；（CO2+C====2CO为吸热反应）③酸碱中和反应；④金属与酸或水反应置换出氢气⑤缓慢的氧化反应

3.常见的吸热反应：

（1）大多数的分解反应；

（2）以下几个反应是吸热反应：①Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl==2NH3↑+BaCl2+10H2O

高温

高温

②CO2+C====2CO ③C+H2O===CO+H2

注意：有热量放出未必是放热反应，放热反应和吸热反应必须是化学变化。某些常见的热效应：

a、

放热：①浓硫酸溶于水②NaOH溶于水③CaO溶于水，其中属于放热反应的是

b、

吸热：铵盐溶于水

★反应条件与热量变化没有必然的关系，既需要点燃或加热的反应不一定是吸热反应。

例1：下列说法正确的是（ ）

A. 物质发生化学反应都伴随着能量变化 B．伴有能量变化的物质变化都是化学变化

C．在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量总是高于生成物的总能量

D. 放热反应的发生无需任何条件

例2：

下列反应中，即属于氧化还原反应同时又是吸热反应的是 （ ）

A. Ba(OH)2.8H2O与NH4Cl反应 B. 铝与稀盐酸

C. 灼热的炭与CO2反应 D. 甲烷与O2的燃烧反应

例3：

燃烧相同质量的氢气，生成液态水放出热量Q1，生成气体水放出热量为Q2，则Q1和Q2的关系是（ ）

A. 相等 B. 大于 C. 小于 D. 无法确定

1

例4：

在H2燃烧的反应中，破坏１mol H2的化学键消耗的能量为Q1kJ, 破坏１mol O2的化学键消耗的能量为Q2kJ,形成１mol H2O的化学键释放的能量为Q３kJ，下列关系式正确的是

A．Q1＋Q2＞Q３

B．２Q1＋Q2＞4Q３

C．Q1＋Q2＜Q３

D．２Q1＋Q2＜4Q３

三.化学能与电能（要熟悉原电池工作原理与设计原电池）

1.原电池是将化学能直接转为电能的装置。

★2.形成原电池四要素（缺一不可）：（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）能自发发生氧化还原反应；（4）有电解质溶液。

例题：下列装置能够组成原电池，产生电流的是（

）

★★3.原电池工作原理：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。）

如右图所示，将铜与锌用导线连接起来一起插入稀硫酸溶液中，由于活泼性 大于 ，所以锌片 电子，电子由 流向 ，电流由 流向 ；有电流通过，形成原电池。此原电池中， 为负极，发生__________反应(“氧化”或“还原”) 为正极，发生 反应（“氧化”或“还原”）

电极反应式：负极：

正极：

电极反应总式：

★4.原电池电极判断：

（1）负极：较活泼的金属为负极，发生氧化反应；

现象为：负极本身溶解、质量减少；

（2）正极：较不活泼的金属或石墨作正极，发生还原反应。

现象为：正极一般有气泡或金属单质析出。

例1：银锌电池是广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电充电

过程可表示为： 2Ag+Zn(OH)2

放电

质是(

) Ag2O+Zn+2H2O；此电池放电时，负极上发生反应的物A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.Zn 例2：把a,b,c,d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池.若a,b相连时，a为负极；c,d相连时，d上产生大量气泡；a.c相连时，电流由c经导线流向a；b、d相连时，电子由d经导线流向b，则此四种金属的活动性由强到弱的顺序为(

) A.a＞b＞c＞d

B.a＞c＞d＞b C.c＞a＞b＞d

D.b＞d＞c＞a ★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

-

2

Fe-2 e===Fe2+

-（2）正极：溶液中阳离子+ne====单质

-Cu+ 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。

2+ Fe+Cu===Fe2++Cu ★根据原电池原理，一般来说负极容易被腐蚀、正极受保护。请解释

（1）实验室用粗锌制备氢气而不用纯锌的原因。

（2）钢铁在潮湿中容易生锈；

★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；（化合价

在负极反应；化合价 在正极反应。）

（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

如设计原电池：

2+电极反应式

负极反应式

正极反应式

负极材料

正极材料

电解质溶液

Zn+2H+==Zn2++H2↑

Fe+Cu2+==Fe2++Cu

Cu+2Fe3+==Cu2++2Fe2+

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。）

（1）化学电池有三大类型： ；

（2）特点：一次电池不可充，二次电池可循环利用，放电过程是将 能转化为 能；充电过程是将 能转化为 能。燃料电池最理想的燃料是 。

3

1．下列反应过程中的能量变化符合下图情况的是

A．酸与碱的中和反应

B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应

C．镁和盐酸的反应

D．酒精燃烧

2．对于反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)的能量变化描述正确的是

A．成键过程中吸收能量

B．断键过程中吸收能量，成键过程中释放能量

C．断键过程中释放能量

D．断键过程中释放能量，成键过程中吸收能量

3．已知H—H键能为436 KJ/mol，H—N键能为391KJ/mol，根据化学方程式：N2( g ) + 3H2( g ) = 2NH3( g ) ΔH=—92.4 KJ/mol，则N≡N键的键能是

A．431 KJ/mol B．946 KJ/mol C．649 KJ/mol D．869 KJ/mol

4．下列有关化学用语使用正确的是

A．硫原子的原子结构示意图：

B．NH4Cl的电子式：

C．核内有8个中子的碳原子：86C

D．HCO3电离的离子方程式：HCO3+H2OCO3＋H3O

5．下列说法正确的是（ ）

A．需要加热方能发生的反应一定是吸热反应

B．放热反应在常温下一定很容易发生

C．反应是放热还是吸热，必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小

D．化学反应只生成新物质，没有能量的变化

6．

如图，加入水或酸后，各装置U形管中的液柱左边高于右边的是

－－2－+

7．已知：

2SO2+O22SO3为放热反应，对该反应的下列说法中正确的是

A．SO2的能量一定高于SO3的能量 B．因该反应为放热反应，故不必加热就可发生

4

C．O2的能量一定高于SO2的能量 D．SO2和O2的总能量一定高于SO3的总能量

8．知反应：A(g)＋B(g)＝C(g)＋D(g)的能量变化如图所示，下列说法正确的是

能量

C(g)＋D(g)

生成物

ΔH＝a kJ/mol

反应物

A(g)＋B(g)

A．若此反应过程中有电子转移，可设计成原电池

B．该反应为吸热反应

C．反应物的总能量高于生成物的总能量

D．该反应只有在加热条件下才能进行

9．元素M的最高正价和负价的绝对值之差为6，M、N的离子具有相同的电子排布，则M、N所形成的化合物可能是(

)

A．MgF2

B．MgCl2

C．CaCl2

D．CaBr2

10．下列有关离子键、共价键的叙述中正确的是(

)

A．离子化合物中只存在离子键，没有共价键

B．构成单质分子的粒子中一定含有共价键

C．共价化合物分子中一定不存在离子键

D．仅由非金属元素组成的化合物中一定不含离子键

11．金刚石和石墨是碳元素的两种结构不同的单质．在101kPa时，1mol石墨转化为金刚石，要吸收1．895kJ的能量．下列说法不正确的是（

）

A．石墨比金刚石稳定

B．金刚石与石墨的性质相似

C．1mol金刚石比1mol石墨的总能量高

D．1mol石墨和金刚石完全燃烧时释放的能量石墨比金刚石少

12．某化学反应反应物的总能量大于生成物的总能量,则该反应(

)

A．是吸热反应 B．是放热反应

C．不一定遵循质量守恒定律 D．不需要加热就一定能发生

13．下列变化中属于吸热反应的是

①液态水汽化

②将胆矾加热变为白色粉末

③浓硫酸稀释

④氯酸钾分解制氧气

⑤生石灰与水反应生成熟石灰

A．③④ B．②③ C．①④⑤ D．②④

14．各图中，表示正反应是吸热反应的图是

反应过程

15．意大利罗马大学的FulvioCacace等人获得了极具理论研究意义的气态N4分子，其分子结构如图所示。已知断裂1mol N-N吸收167kJ热量，生成1 mol N≡N放出942kJ热量，根

5

据以上信息判断，下列说法正确的是

A．1mol N4转变成N2将放出882kJ热量 B．N4属于一种新型的化合物

C．N4与N2互为同分异构体 D．N4是由极性键组成的分子

116．关于下图所示的原电池，下列说法错误的是

．．Zn

G

Cu

稀硫酸

A．Cu为正极，Zn为负极

B．该装置能将化学能转化为电能

C．电子由铜片通过导线流向锌片

＋－D．正极反应为：2H＋2e＝H2↑

17．下图为铁、铜水果电池装置示意图，下列说法正确的是

A．铜片为负极

B．铁片上发生还原反应

C．该装置将电能转变为化学能

D．电子由铁片沿导线流向铜极

+18．甲醇在催化剂作用下提供质子(H)和电子，电子经外电路，质子经内电路到达另一极与2CO2+4H2O。下列关于该电池的分析：①甲醇是氧气反应，电池总反应式为2CH3OH+3O2负极②H向负极移动③负极反应：CH3OH-6e+H2O=CO2+6H ④1 mol CH3OH完全反应转移12 mol--电子 ⑤正极反应：O2+4e+2H2O==4OH

⑥该电池的电解质溶液可能是碱液。其中正确的是

A．①②⑥ B．②③④⑤ C．③ D．①③

19．铁制自来水管与下列材料作成的自来水龙头连接，自来水管锈蚀最快的是

A．铁水龙头 B．铜水龙头 C．塑料水龙头 D．陶瓷水龙头

20．

二甲醚（CH3OCH3）是一种绿色、可再生的新能源。下图是绿色电源“燃料电池”的工作原理示意图（a、b均为多

孔性Pt电极）。该电池工作时，下列说法错误的是

+-+

6

A．a电极为该电池负极

B．O2在b电极上得电子，被氧化

+C．电池工作时，a电极反应式：CH3OCH3—12e-+3H2O = 2CO2↑+12H

+D．电池工作时，燃料电池内部H从a电极移向b电极

2＋2＋21．已知Zn＋Cu＝Cu＋Zn，能实现该反应的原电池的正确组成是(

)

正极

负极

电解质溶液

A

Zn

Cu

CuCl2

B

Cu

Zn

H2SO4

C

Zn

Ag

CuSO4

D

Fe

Zn

CuCl2

22．氢氧燃料电池是一种新能源。下图为氢氧燃料电池示意图。下列说法不正确的是

A．电子由B极通过导线流向A极

B．A极是负极，B极是正极

C．该装置能将化学能转化为电能

D．产物为无污染的水，属于环境友好电池

23．下列装置的线路接通后,经过一段时间,溶液的pH值明显下降的是

24．有A、B、C、D四块金属片，进行如下实验：①A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极；②C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由C经导线流向D；③A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡；④B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，B极发生氧化反应。据此，判断四种金属的活动性顺序是（

）

7

A．A>B>D>C

B．A>C>D>B C．C>A>B>D

D．B>D>C>A

25．向足量的a、b两份锌粉中，分别加入少量且等量的稀H2SO4，同时向a中加入少量的CuSO4溶液。下图表示产生H2的体积（V）与时间（t）的关系，其中正确的是（ ）

26．下列关于原电池的叙述中错误的是

．．A．构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属

B．原电池是将化学能转变为电能的装置

C．在原电池中，电子流出的一极是负极，发生氧化反应

D．原电池放电时，电流的方向是从正极经导线到负极

27．分别按下图甲、乙所示装置进行实验，图中两个烧杯里的溶液为同浓度的稀硫酸，乙中G为电流计。请回答下列问题：

（1）以下叙述中，正确的是 。

A．甲中锌片是负极，乙中铜片是正极

B．两烧杯中铜片表面均有气泡产生

C．两烧杯中溶液的pH均增大 D．产生气泡的速率甲中比乙中慢

E．乙的外电路中电流方向Zn→Cu

（2）变化过程中能量转化的形式主要是：甲为 ，乙为 。

（3）在乙实验中，某同学发现不仅在铜片上有气泡产生，而且在锌片上也产生了少量气体，分析其原因可能是 。

（4）在乙实验中，如果把硫酸换成硫酸铜溶液，请写出铜电极的电极反应方程式： 。

28．（10分）铅蓄电池是常用的化学电源，其电极材料分别是Pb和PbO2，电解液为稀硫酸。放电时，该电池总反应式为：Pb＋PbO2＋2H2SO4

2PbSO4＋2H2O。请根据上述情况判断：

（1）该蓄电池的负极材料是_________，放电时发生_________（填“氧化”或“还原”）反应。

（2）该蓄电池放电时，电解质溶液的酸性_________（填“增大”、“减小”或“不变”），电解质溶液中阴离子移向_________（填“正”或“负”）极。

（3）已知硫酸铅为不溶于水的白色沉淀，生成时附着在电极上。试写出该电池放电时，正极的电极反应_______________________________________（用离子方程式表示）。

（4）氢氧燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于铅蓄电池。若电解质为KOH

8

溶液，则氢氧燃料电池的负极反应式为__________________________________。该电池工作3－3时，外电路每流过1×10 mol e，消耗标况下氧气_________m。

29．（8分）现有A,B,C,D四种金属片，①把A,B用导线连接后同时浸入稀硫酸溶液中，A上有气泡产生；②把C,D用导线连接后同时浸入稀硫酸溶液中，D发生还原反应；③把A, C 用导线连接后同时浸入稀硫酸溶液中,电子流动方向为A→导线→C。根据上述情况，回答下列问题：

（1）在①中，金属片_______ 发生氧化反应；

（2）在②中，金属片_______ 作负极；

（3）如果把B、D用导线连接后同时浸入稀硫酸溶液，则金属片_______上有气泡产生；

（4）上述四种金属的活动性顺序是__________________。

30．(14分)据图回答下列问题：

Ⅰ、（1)若烧杯中溶液为稀硫酸，则观察到的现象是 ___________________

负极反应式为：______________________________。

（2）若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液，则负极为________(填Mg或Al)，总反应化学方程式为____________________________________。

Ⅱ、由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，其正极的电极反应式为

Ⅲ、中国科学院长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技

术方面获得新突破，组装出了自呼吸电池及主动式电堆。甲醇燃料电池的工作原理如下图所示。

①该电池工作时，b口通入的物质为_______，

c口通入的物质为______。

②该电池负极的电极反应式为：_______

③工作一段时间后，当12．8 g甲醇完全反应生成CO2时，______________NA个电子转移。

31．（共8分）在化学反应中，只有极少数能量比平均能量高得多的反应物分子发生碰撞时才可能发生化学反应，这些分子称为活化分子，使普通分子变成活化分子所需提供的最低限度的能量叫活化能，其单位通常用kJ/mol表示。请认真观察右图，然后回答问题。

9

（1）图中所示反应是_________(填“吸热”或“放热”)反应，该反应________(填“需要” 或“不需要”)加 热，该反应的△H＝____________(用含E1、E2的代数式表示)。

（2）已知热化学方程式：H2(g)＋0.5O2(g)＝H2O(g)

△H＝－241.8 kJ/mol；该反应的活化能为167.2 kJ/mol，则其逆反应的活化能为____________________。

（3）对于同一反应，图中虚线(Ⅱ)与实线(Ⅰ)相比，活化能大大降低，活化分子的百分数增多，反应速率加快，你认为最可能的原因是_________________________。

10