2023-2024学年人教版新教材必修第二册 第六章第一节 化学反应与能量变化 学案

第一节化学反应与能量变化知识点一放热反应与吸热反应1．实验探究(1)向Mg与稀盐酸反应的溶液中插入温度计，温度计显示的温度，说明该反应为反应。(2)将20gBa(OH)2·8H2O晶体研细后与10gNH4Cl晶体混合放入烧杯中，并将烧杯放在滴有几滴水的木片上。用玻璃棒快速搅拌，闻到气味后迅速用玻璃片盖上烧杯，用手触摸杯壁下部感觉冰凉，烧杯与木片间有结冰现象，说明该反应为反应。2．放热反应与吸热反应(1)放热反应：的化学反应，如活泼金属与酸的反应，燃烧反应，中和反应等。(2)吸热反应：的化学反应，如氢氧化钡与氯化铵的反应，盐酸与碳酸氢钠的反应，灼热的炭与二氧化碳的反应等。知识点二化学反应过程中能量变化的原因1．从化学键的断裂与形成分析2．从物质具有的能量分析物质具有的能量与物质的组成、结构、状态有关。(1)从物质具有的能量理解两反应①放热反应可以看成是反应物所具有的化学能转化为热能释放出来。②吸热反应可以看成是热能转化为化学能被生成物所“储存”。(2)图示理解结论：化学反应中的能量变化取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。知识点三人类对能源的利用早期以为主要能源，现代以煤、石油和天然气为主要能源。1．化石燃料利用过程中亟待解决的两方面问题(1)一是其短期内，储量有限；(2)二是煤和石油产品燃烧排放的粉尘、等是大气污染物的主要来源。2．在燃料利用过程中，节能的主要环节(1)燃料燃烧阶段——可通过改进锅炉的炉型和燃料空气比、清理积灰等方法提高燃料的；(2)能量利用阶段——可通过使用节能灯，改进电动机的材料和结构，以及发电厂、钢铁厂余热与城市供热联产等措施促进能源循环利用，有效提高能源。3．新能源(1)特点：资源丰富、、等。(2)人们比较关注的新能源：能、能、地热能、海洋能和氢能等。知识点四化学能转化为电能1．火力发电(1)火力发电原理：通过燃烧时发生的氧化还原反应，使能转化为能，加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，带动发电。间接实现了化学能转化为电能。(2)能量转换过程：能能能能。其中能量转换的关键环节是。2．化学能直接转化为电能——原电池(1)定义：把化学能转变为电能的装置。(2)工作原理(以铜锌稀硫酸原电池为例)：原电池原理示意图电极材料电极名称电子流向电极反应式反应类型锌负极反应铜正极2H＋＋2e－=H2↑反应总反应现象：锌片溶解，铜片上有气泡产生，电流表指针发生偏转。知识点五常见化学电源1．锌锰干电池(1)结构：锌锰干电池是以锌筒作极，石墨棒作极，氯化铵糊作。(2)原理：锌锰干电池属于电池，放电之后不能充电(内部的氧化还原反应无法逆向进行)。负极发生的电极反应为，正极发生的电极反应为2MnO2＋2NHeq\o\al(＋,4)＋2e－=Mn2O3＋2NH3↑＋H2O。2．充电电池(1)充电电池属于电池。有些充电电池在放电时所进行的反应，在充电时可以进行，生成物重新转化为反应物，使充电、放电可在一定时间内循环进行。充电电池中能量的转化关系是化学能eq\o(,\s\up12(放电),\s\do4(充电))电能。(2)常见的充电电池：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。3．燃料电池(了解)(1)燃料电池一种将燃料(如氢气、甲烷、乙醇)和氧化剂(如氧气)的化学能直接转化为电能的电化学反应装置。(2)eq\x(特点)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(清洁、安全、高效等,能量转化率可以达到80%以上,反应物不是储存在电池内部，而是从外部提供,供电量易于调节))【针对训练】1.下列设备工作时，主要将化学能转化为热能的是()ABCD家用燃气灶锌锰干电池锂离子电池硅太阳能电池A.A B.B C.C D.D2.下列装置可以形成原电池的是()A.A B.B C.C D.D3.氢气和氧气发生反应的过程，可用如图所示模型表示（“—”表示化学键）。下列有关说法不正确的是()A.过程I是吸热过程B.该反应为放热反应C.状态a的总能量大于状态d的总能量D.该反应中的化学能只能与热能发生转化4.如图为连有发光二极管的柠檬电池装置，下列说法正确的是()A.铁环为柠檬电池的正极B.电子由发光二极管经导线流向铁环C.负极反应式为D.可将柠檬换成盛装酒精的装置5.1mol（g）与1mol（g）反应生成HI（g）释放出8.7kJ热量，有关数据如图所示：下列说法不正确的是()A.和的总能量低于HI的能量B.破坏1molH—I键需要的能量是298.7kJC.1molHI（g）完全分解生成（g）和（g）时吸收4.35kJ热量D.（g）中的H—H键比HI（g）中的H—I键牢固6.如图所示，有关化学反应和能量变化的说法正确的是()A.图甲表示的是吸热反应的能量变化B.图乙中反应物比生成物稳定C.图甲可以表示固体与反应的能量变化D.图甲不需要加热就能发生，图乙一定需要加热才能发生7.我国科学家设计的“海泥电池”，既可用于深海水下仪器的电源补给，又有利于海洋环境污染治理，其中微生物代谢产物显酸性，电池工作原理如图所示。下列说法错误的是()A.A电极为正极B.质子从海底沉积层通过交接面向海水层移动C.负极的电极反应式为D.海水和海泥作为电解质的一部分，富含盐分，导电性强，有利于输出电能8.下列分析中正确的是()A.将氯气通入盛有和NaOH的混合溶液的烧杯中，烧杯壁发烫，说明反应物的总能量高于生成物的总能量，反应过程中放出能量B.1mol在氯气中完全燃烧，放出180kJ能量，则断开1mol和1mol中的化学键需要吸收的能量比形成1molHCl中的化学键释放的能量少180kJC.干燥的碘粉与铝粉混合无明显现象，滴上一滴水会冉冉升起紫色的碘蒸气，最后得到白色的，说明碘和铝发生的反应是放热反应D.精确实验测得在常温下也能微弱电离：，该过程是放热过程9.形成的过程，化学键的键能是形成（或断裂）1mol化学键时释放（或吸收）的能量。已知白磷和的分子结构如图所示。现提供以下化学键的键能，则反应中，消耗1mol的能量变化为()化学键P—PP—OOO键能/198360497A.吸收1641kJ的能量 B.放出1641kJ的能量C.吸收126kJ的能量 D.放出126kJ的能量10.化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是()A.甲装置溶液中向Cu电极方向移动，电子由Zn电极经电解质溶液流向Cu电极B.乙装置正极的电极反应式为C.丙装置中，锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄D.使用一段时间后，丁装置中电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降

答案以及解析1.答案：A解析：家用燃气灶工作时，能将化学能转化为热能，A项符合题意；锌锰干电池工作时，能将化学能转化为电能，B项不符合题意；锂离子电池充电时，能将电能转化为化学能，锂离子电池放电时，能将化学能转化为电能，C项不符合题意；硅太阳能电池工作时，能将太阳能转化为电能，D项不符合题意。2.答案：B解析：形成原电池的一般条件有：①有两个活泼性不同的电极；②将电极插入电解质溶液中；③两电极间构成闭合回路；④能自发进行氧化还原反应。A项，煤油不是电解质，该装置不能形成原电池；B项，铝比铜活泼，铝能与NaOH溶液发生氧化还原反应，该装置中铝作负极，铜作正极，该装置能形成原电池；C项，镁、铜之间没有构成闭合回路，该装置不能形成原电池；D项，该装置中两电极间没有构成闭合回路，该装置不能形成原电池。3.答案：D解析：由图可知，过程I中氢气和氧气中的化学键发生断裂，则过程I是吸热过程，A项正确；该反应为氢气与氧气作用生成水的反应，为放热反应，B项正确；氢气与氧气作用生成水的反应中，反应物的总能量大于生成物的总能量，则状态a的总能量大于状态d的总能量，C项正确；通过燃料电池可将该反应中的化学能转化为电能，D项错误。4.答案：C解析：铁的活泼性大于铜，铁环为柠檬电池的负极，电子由铁环经导线流向发光二极管，负极反应式为，故A、B项错误，C项正确；酒精不是电解质，不能导电，不能将柠檬换成盛装酒精的装置，D项错误。5.答案：A解析：和反应的化学方程式为，该反应为放热反应，所以1mol（g）和1mol（g）的总能量高于2molHI（g）的能量，A项错误；设破坏1molH—I键需要的能量为kJ，则有2kJ-436kJ-152.7kJ=8.7kJ，解得=298.7，B项正确；生成2molHI（g）释放出8.7kJ热量，则1molHI（g）完全分解生成（g）和（g）时吸收的热量=，C项正确；根据破坏1molH—H键和1molH—I键所需能量的数据可知，（g）中的H—H键比HI（g）中的H—I键牢固，D项正确。6.答案：B解析：由图甲可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，表示的是放热反应的能量变化，A错误；图乙中反应物的总能量小于生成物的总能量，根据能量最低原理，则反应物比生成物稳定，B正确；固体与的反应为吸热反应，则不能用图甲表示其能量变化，C错误；图甲表示放热反应，有些放热反应需要加热才能发生，如碳的燃烧，图乙表示吸热反应，有些吸热反应不需要加热即可发生，如固体与的反应，D错误。7.答案：C解析：由图可知，A电极上转化为，氧元素的化合价降低，发生还原反应，所以A电极是正极，B电极是负极。由分析可知，A电极是正极，B电极是负极，A正确；质子带正电荷，放电时向正极移动，所以质子由B电极向A电极移动，即从海底沉积层通过交接面向海水层移动，B正确；在微生物作用下与反应生成和在负极上失去电子生成S单质，电极反应式为，C错误；海水和海泥作为电解质的一部分，富含盐分，可增强导电性，有利于电池电能的输出，D正确。8.答案：AC解析：放热反应中反应物的总能量高于生成物的总能量，A正确；1mol和1mol反应生成2molHCl，进行能量比较时，应以形成2molHCl中的化学键放出的能量进行计算，B错误；碘和铝发生化合反应生成，放出的热使碘升华，所以该反应是放热反应，C正确；电离过程是在水溶液中或熔融状态下产生自由移动离子的过程，水电离时断裂化学键，所以水的电离是吸热过程，D错误。9.答案：B解析：反应中，和的化学键断裂，（白磷）中有6条P—P键，中有1条OO键，故断键吸收的能，根据图像，中有12条P—O键，故成键放出的能量，放