第二章 化学反应与能量 学生.docx
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第二章化学反应与能量学生
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变化的关系
1．化学反应中能量变化的原因
（1）物质中的原子之间是通过________相结合的。
（2）断开反应物中的化学键要______能量；形成生成物中的化学键要______能量。
（3）化学键的____________是物质在化学反应中发生能量变化的主要原因。
2．决定化学反应中能量变化的因素
一个确定的化学反应是吸收能量还是放出能量取决于__________________与
__________________的相对大小。
当反应物的总能量______生成物的总能量时，化学反应放出能量；
当反应物的总能量______生成物的总能量时，化学反应吸收能量。
二、化学能与热能的相互转化
1．两条基本的自然定律
（1）质量守恒定律：
自然界的物质发生转化时，____________不变。
（2）能量守恒定律：
一种形式的能量可以转化为另一种形式的能量，但是体系包含的
________不变。
2．化学能与热能的相互转化
（1）化学能转化为热能
①盐酸与铝反应后，溶液温度______，说明该反应是______反应；
②Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl反应，烧杯______，玻璃片与烧杯粘在一起，说明该反应是
______反应。
③中和热
酸与碱发生中和反应生成__________时所释放的热量。
（2）热能转化为化学能
人们利用热能可以促使化学反应的发生，从而探索物质的________、________或
__________________，如______________________________等。
三、人类利用能源的三个阶段
1．柴草时期
该时期从火的发现至18世纪产业革命，以树枝杂草为主要能源。
2．化石能源时期
从18世纪中期到现代，以____________________为主要能源。
3．多能源结构时期
以可再生能源和清洁能源（______能源）为主要能源，主要包括__________、______、
______、生物质能等
知识点一 化学反应与能量变化
1．下列对化学反应的认识错误的是（ ）
A．会引起化学键的变化B．会产生新的物质
C．必然引起物质状态的变化D．必然伴随着能量的变化
2．下列说法不正确的是（ ）
A．每一个化学反应都会伴随着能量变化
B．化学反应中的能量变化都表现为热量的变化
C．反应物的总能量高于生成物的总能量时，反应放出热量
D．反应物的总能量低于生成物的总能量时，反应吸收热量
3．下列说法不正确的是（ ）
A．任何分子或化合物都是通过原子间形成化学键相结合的
B．物质发生化学反应时，断开反应物中的化学键要吸收能量，而形成生成物中的化学
键要放出能量
C．化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因
D．分子的稳定性与化学键强弱有关
知识点二 放热反应与吸热反应
4．已知2H2＋O2
2H2O。
下列关于该反应的说法中错误的是（ ）
①该反应是一个放热反应 ②参加反应的氢气和氧气的总能量高于反应生成的水的总能量 ③该反应是一个吸热反应 ④参加反应的氢气和氧气的总能量低于反应生成的水的
总能量
A．①②B．①④C．②③D．③④
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．是放热反应还是吸热反应主要由反应物、生成物所具有的总能量的相对大小决定
D．吸热反应发生过程中要不断从外界获得能量，放热反应发生时不需要从外界获得能
量
知识点三 化学键与化学反应中的能量变化
6．下列说法正确的是（ ）
A．只要有一种反应物的键能大于一种生成物的键能，这个反应就是放热反应
B．只要有一种反应物的键能大于一种生成物的键能，这个反应就是吸热反应
C．反应物的键能之和比生成物的键能之和大得越多，反应放出的能量就越多
D．反应物的键能之和比生成物的键能之和大得越多，反应吸收的能量就越多
7．氢气在氯气中燃烧时发出苍白色火焰，在反应过程中，破坏1mol氢气中的化学键消耗的能量为akJ，破坏1mol氯气中的化学键消耗的能量为bkJ，形成1molHCl中的化
学键释放的能量为ckJ，下列关系中正确的是（ ）
A．b＞cB．a＋b＞2c
C．a＋b＜cD．a＋b＜2c
知识点四 化学能在生产生活中的应用
8．“摇摇冰”是一种即用即冷的饮料。
吸食前将饮料罐隔离层中的化学物质和水混合后摇动就会制冷。
该化学物质是（ ）
A．氯化钠 B．固体硝酸铵
C．生石灰D．蔗糖
9．下图是一个一次性加热杯的示意图。
当水袋破裂时，水与固体碎块混合，杯内食物温度逐渐上升。
制造此加热杯可选用的固体碎块是（ ）
A．硝酸铵B．生石灰C．氯化镁D．食盐
1．下列过程一定释放能量的是（ ）
A．化合反应B．分解反应
C．分子拆成原子D．原子组成分子
2．已知2SO2＋O2
2SO3为放热反应，对该反应的下列说法正确的是（ ）
A．O2的能量一定高于SO2的能量
B．SO2和O2的总能量一定高于SO3的总能量
C．SO2的能量一定高于SO3的能量
D．因该反应为放热反应，故不必加热就可发生
3．下列反应既是氧化还原反应，又是吸热反应的是（ ）
A．铝片与稀H2SO4的反应
B．Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl的反应
C．灼热的炭与CO2的反应
D．甲烷在O2中的燃烧反应
4．下列有关能量转换的说法不正确的是（ ）
A．煤燃烧是化学能转化为热能的过程
B．化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能
C．动物体内葡萄糖被氧化成CO2是热能转变成化学能的过程
D．植物通过光合作用将CO2转化为葡萄糖是太阳能转变成化学能的过程
5．化学反应A2＋B2===2AB的能量变化如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A．该反应是吸热反应
B．断裂1molA—A键和1molB—B键能放出xkJ的能量
C．断裂2molA—B键需要吸收ykJ的能量
D．2molAB的总能量高于1molA2和1molB2的总能量
练方法技巧
——化学能与热能转化的有关计算方法
6．已知25℃、101kPa下，含1mol碳原子的石墨完全燃烧生成CO2放出热量393.51kJ；
含1mol碳原子的金刚石完全燃烧生成CO2放出395.41kJ的热量。
据此判断，下列说法正确的是（ ）
A．由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低
B．由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的高
C．由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低
D．由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的高
7．已知：
①1molH2分子中化学键断裂时需要吸收436kJ的能量；
②1molCl2分子中化学键断裂时需要吸收243kJ的能量；
③由H原子和Cl原子形成1molHCl分子时释放431kJ的能量。
下列叙述中正确的是（ ）
A．氢气和氯气反应生成氯化氢气体是放热反应，所以不需要条件就能自发进行
B．氢气和氯气反应生成2mol氯化氢气体，反应吸收183kJ的热量
C．氢气和氯气反应生成2mol氯化氢气体，反应放出183kJ的热量
D．氢气和氯气反应生成1mol氯化氢气体，反应放出183kJ的热量
第二节 化学能与电能
一、能源的分类
1．一次能源：
______________的能源。
2．二次能源：
一次能源经过______、______得到的能源。
二、化学能转化为电能
1．化学能通过燃烧转化为电能——火电
（1）能量转化过程：
化学能
______
________
______
（2）能量转化的关键步骤：
__________________是化学能转化为电能的关键。
2．原电池
（1）实验探究
实验装置
实验现象
铜片：
______________
锌片：
______________
电流表：
________________
结论
有______产生，装置中______转化为____
（2）原电池：
将__________转化为________的装置。
（3）工作原理：
锌失去电子，作______极，发生的反应为________，电子通过导线流向铜片，溶液中的____在Cu片上得电子生成____，铜片作____，发生的反应为________。
（4）反应本质：
原电池反应的本质是__________。
（5）原电池的构成条件
①具有__________的两个电极；
②能自发进行的氧化还原反应；
③电极间____________；
④电解质溶液。
（6）原电池的正、负极判断
负极
正极
电极材料
活泼性____的金属
活泼性____的金属或能导电的______
电子流动方向
电子____极
电子____极
电解质溶液中离子定向移动方向
____离子移向的极
____离子移向的极
发生的反应
____反应
____反应
反应现象
电极溶解
电极______或有________
知识点一 一次能源与二次能源
1．能源可分为一次能源和二次能源，自然界以现成形式提供的能源称为一次能源，需依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二次能源。
据此判断下列叙述正确的是（ ）
A．天然气是二次能源B．石油是二次能源
C．电能是一次能源D．水力是一次能源
2．下列叙述不正确的是（ ）
A．根据一次能源和二次能源的划分标准，氢气为二次能源
B．电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源
C．火力发电是将燃料中的化学能直接转化为电能的过程
D．在火力发电时，化学能转化为热能的过程实际上是氧化还原反应发生的过程，伴随
着能量的变化
知识点二 原电池的构成
3．下列装置能构成原电池的是（ ）
4．某原电池工作时总的反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，该原电池的组成可能是（ ）
A．Zn为正极，Cu为负极，CuCl2溶液作电解质溶液
B．Cu为正极，Zn为负极，稀H2SO4作电解质溶液
C．Cu为正极，Zn为负极，CuSO4溶液作电解质溶液
D．Fe为正极，Zn为负极，ZnSO4溶液作电解质溶液
知识点三 原电池的工作原理
5．下面是四个化学反应，你认为理论上不可用于设计原电池的化学反应是（ ）
A．2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
B．2H2＋O2
2H2O
C．Mg3N2＋6H2O===3Mg（OH）2＋2NH3↑
D．CH4＋2O2―→CO2＋2H2O
6．将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是
（ ）
①两烧杯中铜片表面均无气泡产生
②甲中铜片是正极，乙中铜片是负极
③两烧杯中溶液的c（H＋）均减小
④产生气泡的速率甲比乙慢
⑤甲中SO
向Zn片移动，H＋向Cu片移动
⑥乙中电流从Cu片流向Zn片
⑦甲乙两烧杯中Cu片的质量均不变
A．①②③B．③⑤⑦C．④⑤⑥D．②③④⑤⑦
知识点四 原电池原理的应用
7．一学生欲通过实验判断X、Y、Z、W四块金属的活泼性，做了如下实验并得结论：
当X、Y组成原电池时，Y为负极；当Z、W组成原电池时，W为正极；W能从含Y
离子的盐溶液中置换出单质Y，据此可知它们的活泼性顺序是（ ）
A．Z＞W＞X＞YB．X＞Y＞Z＞W
C．X＞Y＞W＞ZD．Z＞W＞Y＞X
8．某金属能和盐酸反应生成氢气，该金属与锌组成原电池时，锌作为负极，则该金属可能为（ ）
A．铝B．铜C．锡D．硅
练基础落实
1．对于原电池的电极名称叙述有错误的是（ ）
A．发生氧化反应的为负极
B．正极为电子流入的一极
C．比较不活泼的金属为负极
D．电流的方向由正极到负极
2．下面是四个化学反应，你认为理论上不可用于设计原电池的化学反应是（ ）
A．Zn＋Ag2O＋H2O===Zn（OH）2＋2Ag
B．Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O
C．Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4
D．C＋CO2
2CO
3．茫茫黑夜中，航标灯为航海员指明了方向。
航标灯的电源必须长效、稳定。
我国科技工作者研制出以铝合金、Pt Fe合金网为电极材料的海水电池。
在这种电池中（ ）
①铝合金是正极 ②铝合金是负极 ③海水是电解液 ④铝合金电极发生还原反应
A．②③B．②④C．①②D．①④
4．下列烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜电极上能产生气泡的是（ ）
5.
如图所示，两电极一为碳棒，一为铁片，若电流表的指针发生偏转，且a极上有大量气
泡生成，则以下叙述正确的是（ ）
A．a为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸
B．b为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液
C．a为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸
D．b为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液
练方法技巧
——原电池正、负极及电极反应的判断
6．镍镉（Ni Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充放电反应按下式进行：
Cd（OH）2＋2Ni（OH）2
Cd＋2NiO（OH）＋2H2O由此可知，该电池放电时的负极材料是（ ）
A．Cd（OH）2 B．Ni（OH）2 C．CdD．NiO（OH）
7．据报道，美国正在研究用锌电池取代目前广泛使用的铅蓄电池，锌电池具有容量大、
污染少等优点，其电池反应为2Zn＋O2===2ZnO，其原料为锌粉、电解液和空气。
则下
列叙述正确的是（ ）
A．锌为正极，空气进入负极
B．负极反应为Zn－2e－===Zn2＋
C．正极发生氧化反应
D．电解液是酸溶液
练综合拓展
8．有甲、乙两位学生均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，两人均使用镁片与铝
片作电极，但甲同学将电极放入6mol·L－1H2SO4溶液中，乙同学将电极放入6mol·L－1
的NaOH溶液中，如下图所示。
（1）写出甲池中正极的电极反应式：
正极：
____________________________________________________________。
（2）写出乙池中负极的电极反应式和总反应的离子方程式：
负极：
________________________________________________________________。
总反应的离子方程式：
______________________________________________。
（3）如果甲与乙同学均认为“构成原电池的电极材料如果都是金属，则构成负极材料的金
属应比构成正极材料的金属活泼”，则甲会判断出________活动性更强，而乙会判断出
________活动性更强（填写元素符号）。
（4）由此实验，可得到如下哪些正确结论？
（ ）
A．利用原电池反应判断金属活动顺序时应注意选择合适的介质
B．镁的金属性不一定比铝的金属性强
C．该实验说明金属活动顺序表已过时，已没有实用价值
D．该实验说明化学研究对象复杂、反应受条件影响较大，因此应具体问题具体分析
（5）上述实验也反过来证明了“直接利用金属活动顺序表判断原电池中的正负极”这种
做法________（可靠或不可靠）。
如不可靠，请你提出另一个判断原电池正负极的可行实
验方案_________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
（如可靠，此空可不填）。
发展中的化学电源
一、原电池工作原理的应用
1．加快氧化还原反应速率
如实验室用Zn和稀H2SO4（或稀HCl）反应制H2，常用粗锌，它产生H2的速率快。
原因
是粗锌中的杂质和锌、稀H2SO4形成________，加快了反应，使产生H2的速率加快。
2．比较金属的活动性强弱
原电池中，一般活动性强的金属为____极，活动性弱的金属为____极。
例如有两种金属
A和B，用导线连接后插入到稀硫酸中，观察到A极溶解，B极上有气泡产生，由原电
池原理可知，金属活动性______。
3．设计原电池
已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般________为负极材料（或在
负极上被______），________（电解质溶液中的阳离子）在正极上被还原。
例如，利用Cu
＋2AgNO3===Cu（NO3）2＋2Ag的氧化还原反应可设计成如图所示的原电池，该原电池的
电极反应式为：
负极（Cu）：
______________________（氧化反应）
正极（C）：
________________________（还原反应）
4．化学电源
人们利用原电池原理，将______能直接转化为____能，制作了多种电池。
如干电池、蓄
电池、充电电池、高能燃料电池等，以满足不同的需要。
在现代生活、生产和科学技术
的发展中，电池发挥着重要的作用，大至宇宙火箭、人造卫星、飞机、轮船，小至电脑、
电话、电子手表、心脏起搏器等，都离不开各种各样的电池。
二、发展中的化学电源
1．干电池
普通锌锰干电池
电池组成：
____作负极；位于中央的顶盖带有__________作正极；电解质是______糊。
负极反应为________________。
2．充电电池
充电电池是一种____________。
充电放电可循环进行，至一定周期后终止。
最早也是使
用最广泛的是铅蓄电池，______是Pb，______是PbO2，电解质是________。
封闭式体积小的充电电池——镍镉电池，负极是________，正极是__________，电解质
是__________。
另外还有锂离子电池等。
3．燃料电池
燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置。
如氢氧燃料电池，在负极上发生氧化反应
的是________，在正极上发生还原反应的是________，产物是________。
燃料电池与干电池的主要区别在于________不是储存在电池内部，而是用外加的设备提
供______和________等，使反应连续进行。
电池反应：
2H2＋O2===2H2O
（1）电解质溶液为稀硫酸：
负极：
_____________________________________________________________，
正极：
_______________________________________________________________。
（2）电解质溶液为KOH溶液：
负极：
________________________________________________________________
正极：
______________________________________________________________。
知识点一 化学电源电极的判断及电极反应方程式的书写
1．如下图，锌锰干电池在放电时总反应方程式可表示为Zn＋2MnO2＋2NH
===Zn2＋＋
Mn2O3（s）＋2NH3↑＋H2O。
在此电池放电时，正极（碳棒）上发生反应的物质是（ ）
A．ZnB．碳
C．MnO2和NH
D．Zn2＋和NH3
2．人造地球卫星用到一种高能电池——银锌蓄电池，其电池电极反应为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。
据此判断氧化银是（ ）
A．负极，并被氧化B．正极，并被还原
C．负极，并被还原D．正极，并被氧化
3．2009年奔驰和宝马汽车公司推出锂电池混合动力车。
该锂电池具有高能量、寿命长、
可靠性高等优点，即使是在非常低的温度下作业也能有出色的表现。
某种锂电池的总反
应为Li＋MnO2===LiMnO2，下列说法不正确的是（ ）
A．Li是负极，电极反应为Li－e－===Li＋
B．Li是正极，电极反应为Li＋e－===Li－
C．MnO2是正极，电极反应为MnO2＋e－===MnO
D．锂电池是一种环保型电池
知识点二 燃料电池
4．燃料电池是燃料（如CO、H2、CH4等）跟氧气（或空气）起反应将化学能转变为电能的装置，若电解质溶液是强碱溶液，下面关于甲烷燃料电池的说法正确的是（ ）
A．负极反应式：
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B．负极反应式：
CH4＋8OH－－8e－===CO2＋6H2O
C．随着放电的进行，溶液中的氢氧根离子浓度不变
D．放电时溶液中的阴离子向负极移动
5．科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电。
电池的负极反应为（ ）
A．H2＋2OH－－2e－===2H2O
B．O2＋4H＋＋4e－===2H2O
C．H2－2e－===2H＋
D．O2＋2H2O＋4e－===4OH－
练基础落实
1．下列有关电池的说法不正确的是（ ）
A．手机上用的锂离子电池属于二次电池
B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极
C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能
D．锌锰干电池中，锌电极是负极
2．日常所用干电池的电极分别为石墨棒（上面有铜帽）和锌皮，以糊状NH4Cl和ZnCl2作电解质（其中加入MnO2吸收H2），电极反应式可简化为：
Zn－2e－===Zn2＋，2NH
＋2e－
===2NH3↑＋H2↑（NH3与Zn2＋能生成一种稳定的物质）。
根据上述判断，下列结论正确的是（ ）
①锌为正极，石墨为负极 ②锌为负极，石墨为正极
③工作时，电子由石墨极经过外电路流向锌极
④长时间连续使用时，内装糊状物可能流出腐蚀用电器
A．①③B．②③C．③④D．②④
3．燃料电池是目前电池研究的热点之一。
现有某课外小组自制的氢氧燃料电池，如图所示，a、b均为惰性电极。
下列叙述不正确的是（ ）
A．a极是负极，该电极上发生氧化反应
B．b极反应是O2＋4OH－－4e－===2H2O
C．总反应方程式为2H2＋O2===2H2O
D．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
4．铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解质溶液为硫酸，工作时反应为：
Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O
下列结论正确的是（ ）
A．Pb为正极被氧化
B．SO
只向PbO2极移动
C．电解质溶液密度不断减小
D．溶液的pH值不断减小
5.
根据反应：
2Ag＋
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