(共20张PPT)
第四单元 太阳能、生物质能和氢能的利用
D
1．最清洁的能源是(
A．煤
)。
B．天然气
C．乙醇汽油
D．氢能
石油
天然气
2．三大化石燃料是指煤、______、________。
化学能
3．绿色植物进行光合作用是将太阳能转化为_______。
一、太阳能的利用
1．大自然利用太阳能最成功的是植物的__________。在太
阳光作用下，植物体内的叶绿素把水、二氧化碳转化为_______，
进而生成淀粉、纤维素，把光能转化为化学能。
C6H12O6＋6O2
6H2O＋6CO2
葡萄糖
光合作用
太阳能的利用方式 太阳能的利用实例
直接
利用
方式 _____________ 太阳能热水器、反射式太阳灶等
光—电转换 太阳能的大规模利用主要是用于____
光—化学能转换 太阳光分解水等
光—生物质能转换 其本质是__________________
间接利用方式 煤、石油、天然气的形成
2．太阳能的利用方式
光－热转换
发电
光－化学能转换
二、生物质能的利用
1．来源
生物质能来源于植物及其加工产品所贮存的能量。生物质
包括农业废弃物(如植物的秸秆、枝叶)、水生植物、油料植物、
城市与工业有机废弃物、动物粪便等。
2．生物质能的利用方式
(1)直接燃烧。
燃烧反应表示为___________________________________。
(C6H10O5)n＋6nO2
6nCO2＋5nH2O
(2)生物化学转换。
甲烷
①制取沼气：将植物秸秆、枝叶、杂草和人畜粪便加入沼
气发酵池中，在厌氧条件下，经过沼气细菌的作用，生成沼气。
沼气的主要成分是_____。沼气是一种清洁、高效的气体燃料，
其燃烧的反应方程式：________________________________。
②粮食发酵制乙醇：用含糖类、淀粉较多的农作物(如玉米、
高粱)为原料，在催化剂存在下，经水解和细菌发酵，可以制得
乙醇。乙醇可以直接作为燃料，也可以和汽油混合后作发动机
燃料。有关反应方程式：________________________________
_________________________________。
CH4＋2O2
CO2＋2H2O
(C6H10O5)n＋nH2O
nC6H12O6，
C6H12O6
2CH3CH2OH＋2CO2↑
(3)热化学转换。
使生物质在一定条件下发生化学反应，产生热值较高的可
燃气体。
三、氢能的开发与利用
1．氢能源及其利用
氢气完全燃烧热值大，燃烧的产物是水，不会污染环境，
被人们看作理想的“绿色能源”。
2．氢气的制备方法
(1)电解法。
电能
电解法是目前用得最多的方法，但耗费大量的______，
成本太高，难以普遍使用。
(2)光解法。
在催化剂作用下利用太阳能，将水分解生成氢气，这种方法
是制氢气的主要研究方向。其主要难题是催化剂的选择和制取。
(3)生物法。
利用蓝绿藻等低等植物和微生物在阳光作用下使水分解释
放氢气。
3．氢气的贮存
氢气的熔沸点很低，难以液化，所以氢气的贮存运输一度成
为科学难题，现在科学家发现的___________解决了这一科学难
题。
贮氢合金
氢能的开发与利用
1．氢能的优点
(1)原料来源广。以水为原料制备氢气，水在自然界中储量
大，特别是海水。
(2)热值高。氢气完全燃烧放出热量约为等质量汽油完全燃
烧放出热量的 3 倍。
(3)燃烧快且易充分燃烧。
(4)无污染。氢气跟氧气反应释放能量并生成水，水既无污
染又可循环利用。
2．氢能的利用方式
(1)利用氢和氧化剂发生反应放出的热能。
(2)利用氢和氧化剂在催化剂作用下的电化学反应直接获
取电能。
(3)利用氢的热核反应释放出的核能，这是氢能的一种特殊
应用。
3．开发与利用氢能需要克服的问题
在生活和生产实践中大量应用氢能源，需要解决由水制备
氢气的能耗、氢气的贮存和运输三大关键难题。贮氢合金的发
现和应用，开辟了解决氢气贮存、运输难题的新途径。
4．氢能生产与利用的途径
图 2－4－1
5．应用
贮氢合金已具有相当广泛的应用。以贮氢合金贮存的氢气
为动力的氢能汽车已有实验样品，我国在 1980 年就研制出一辆
氢能汽车。科学家们预言，氢能将成为 21 世纪的重要能源。
太阳能的利用
[例1]利用太阳能，使燃料循环使用有如下构思和方案：
①CO2
CO ＋ O2 ； ②2H2O
2H2 ＋ O2 ； ③CO2 ＋
2H2O
CH4＋2O2。要实现上述构想，关键是(
)。
A．如何使物质吸收光能转变为其他物质
B．寻找催化剂
C.利用光能
D．利用绿色植物
解析：题中的CO2、H2O 等都是利用太阳能转变为燃料，
把太阳能转化为化学能“储存”起来，以实现燃料循环使用，
要实现上述构想关键是如何使物质吸收太阳能转变为其他物
质，如何选择合适的催化剂或反应条件等。
答案：A
1．下列属于直接利用太阳辐射能的方式是(
)。
D
①光—热转换；②光—电转换；③光—化学能转换；
④光—生物质能转换。
A．①②③
C．①②④
B．①③④
D．①②③④
A．太阳能以光波形式传送到地面
B．化石燃料蕴藏的能源来自太阳能
C．太阳能是洁净能源，不污染环境
D．食用植物体内的淀粉、蛋白质等属直接利用能源
D
生物质能的利用
[例2](双选)下列能源的利用方式中，属于生物质能的利用
的是(
)。
AD
A．将植物枝叶、作物秸秆发酵产生沼气
B．太阳能发电
C．乙醇燃烧放热
D．粮食酿酒
质能的利用方式之一，但直接燃烧乙醇则是化学能转变成热能
的过程。
解析：生物质能是指植物利用光合作用将太阳能转化为自
身储存的生物能，它属于太阳能的一种体现形式。生物质能的
利用方式很多，可直接燃烧，可发生生物化学转换，可发生热
化学转换。此题易错选 C 项，利用植物制取乙醇的过程为生物
3．下列对城市废弃物中生物质能利用 的是(
)。
A．把废弃物运到乡下找个地方填埋掉
A
B.对废弃物进行处理后焚烧，利用产生的热能供暖和发电
C.把废弃物进行生物化学转换获取 CH4
D.让废弃物在一定条件下发生化学反应，产生热值较高的
可燃性气体
氢能的制备和利用
是(
)。
A．构成水的氢和氧都是可以燃烧的物质，因此可研究在
水不分解的情况下，使氢成为二级能源
B．设法将太阳光聚焦，产生高温使水分解产生氢气
C．寻找高效催化剂，使水分解产生氢气
D．寻找特殊化学物质，用于开发廉价能源，以分解水制
取氢气
解析：氢气燃烧或者通过化学反应转化为水的过程放热，
欲利用水制取氢气，就是研究如何将水分解为氧气和氢气，B、
C、D 三项都是其研究方向；A 中氧气不是可燃物，且水不分解
无法产生氢气。
答案：A
4．(1)氢能是 21 世纪极具发展前景的新能源之一，它既是
绿色能源，又可循环使用。请在图 2－4－2 的两个空格中填上
循环过程中反应物和生成物的分子式，以完成理想的氢能循环
体系图(循环中接受太阳能的物质在自然界中广泛存在)。
图 2－4－2
H2O
H2、O2
(2)从能量转换的角度看，过程Ⅱ上主要是___(填字母)。
B
A．氢能转化为化学能
B．化学能转化为电能
C．太阳能转化为热能
D．电能转化为化学能
解析：题中指出，图是“氢能循环体系图”，“循环中接
受太阳能的物质在自然界中广泛存在”。图中还标出了太阳能、
燃料电池的信息，综合可知，这个循环的周期是(共21张PPT)
一
化学反应速率的计算与化学平衡状态的判断
化学反应速率是描述化学反应进行快慢的物理量，表示
单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量，是一
个平均值，可以用反应物或生成物中任意物质表示，但纯液体
和固体的浓度视为定值，一般不用来表示化学反应速率。化学
平衡的研究对象是可逆反应，化学平衡的根本标志是 v(正)＝
v(逆)>0，化学平衡是一个动态平衡，且是有一定条件的，当条
件发生改变时，化学平衡将发生移动，直到达到新条件下的化
学平衡。
[ 例1](2011年海南化学，双选) 对于可逆反应 H2(g) ＋
I2(g)
2HI(g)，在温度一定下由 H2(g)和 I2(g)开始反应，下列
说法正确的是(
)。
BD
A．H2(g)的消耗速率与 HI(g)的生成速率之比为 2∶1
B．反应进行的净速率是正、逆反应速率之差
C．正、逆反应速率的比值是恒定的
D．达到平衡时，正、逆反应速率相等
解析：A 选项所述速率均为正反应速率，对应比值等于计
量数之比，即 1∶2；B 选项出现的净速率在中学没出现过，但
根据平均速率的公式，可知其正确；C 项错误，反应达到平衡
前，正反应速率是减小的过程，而逆反应速率是增大的过程，
比值是变化的。
二 吸热反应与放热反应，热化学方程式
化学反应按能量变化可分为吸热反应与放热反应，当反应
物的总能量大于生成物的总能量或者形成化学键释放的能量大
于断裂化学键吸收的能量，化学反应表现为向外界放出热量，
即该反应是放热反应；当反应物的总能量小于生成物的总能量
或者形成化学键释放的能量小于断裂化学键吸收的能量，化学
反应表现为向外界吸收热量，即该反应是吸热反应。热化学方
程式的判断与书写时要注意各物质的聚集状态(反应物和生成
物)，ΔH 值的正负号以及单位物质的ΔH 数值是否正确等。
P4(白磷，s)；ΔH＝＋17 kJ·mol－1，根
[例2]4P(红磷，s)
据以上方程式，下列推论正确的是 ( )。
A．当 1 mol 白磷完全转变成红磷时放出 17 kJ 热量
B．正反应是一个放热反应
C．当 4 g 红磷转变成白磷时吸收 17 kJ 热量
D．白磷比红磷稳定
解析：由热化学方程式可知，红磷转化为白磷是吸热反应，
物质发生化学反应释放或吸收热量一定要与物质的物质的量关
系对应；4 mol 红磷转化为 1 mol 白磷需要吸收 17 kJ 的能量；
物质的稳定性与物质所处的能量状态有关，物质具有的能量越
低越稳定，这里红磷比白磷稳定。
A
三
原电池与电解池
原电池和电解池的本质都是氧化还原反应，原电池是将化
学能转化为电能，而电解池是将电能转化为化学能。它们的装
置的区别是看是否有外加直流电源。需要注意的是原电池的电
极叫正、负极，而电解池的电极叫阴、阳极，注意它们的判断
及电极反应式的书写。在原电池中阳离子向正极移动，阴离子
向负极移动，而在电解池中阳离子向阴极移动，阴离子向阳极
移动，即离子在电场的作用下，发生移动。
的下列说法 的是(
[例 3](2011 年福建理综)研究人员研制出一种锂水电池，可
作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材
料，以 LiOH 为电解质，使用时加入水即可放电。关于该电池
)。
A．水既是氧化剂又是溶剂
B．放电时正极上有氢气生成
C．放电时OH－向正极移动
D．总反应为：2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑
答案：C
解析：原电池放电时OH－是向负极移动的，所以C是错误的。这种电池名称叫锂水电池，可推测其总反应为：2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑，再写出其电极反应如下：
负极：2Li－2e－===2Li＋；
正极：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑。
结合选项分析A、B、D都是正确的。
(
)。
B
A．实验室用 H2O2 分解制 O2，加入 MnO2 后，反应速率明
显增大
B．在金属钠与足量水反应中，增加水的量能增大反应速率
C．2SO2＋O2
2SO3 反应中，SO2 的转化率不能达到100%
D．实验室用碳酸钙和盐酸反应制取 CO2，用粉末状碳酸
钙比块状的反应要快
解析：纯液体的浓度视为定值，增加其用量不会改变化学
反应速率。
一段时间后反应达到平衡。对该反应描述 的是(
2．在一定温度下，将等物质的量的 CO 和水蒸气通入恒容
密闭容器中，发生如下反应：CO(g)＋H2O(g)
CO2(g)＋H2(g)，
)。
A．达平衡时 CO 的物质的量达到最小
D
B．此间 CO2 和 H2 的浓度总是相等
C．未达平衡前正反应速率总是大于逆反应速率
D．若在 CO 中引入18O，则达平衡时，18O 只可能存在于
CO 和 CO2 中
3．根据图 2－Z－1 提供的信息，下列所得结论正确的是
( )。
图 2－Z－1
B
A.该反应是吸热反应
B.该反应的生成物比反应物稳定
C.该反应一定可以设计成为原电池
D.该反应向外界放出的热量为 E2－E3
解析：题目未给出该反应是否是氧化还原反应，因此不能
确定能否设计成原电池；反应对外放出的热量只与反应物和生
成物的总能量有关，与反应的中间过程无关，所以这里放出的
热量是E1－E3。
＋52 kJ·mol－1 的叙述中，正确的是(
4．下列对热化学方程式：H2(g)＋ I2(g)===2HI(g)；ΔH＝
)。
C
A．1 mol 氢气和 1 mol 碘蒸气完全反应能放出 52 kJ 的热
量
B．1 个氢分子和 1 个碘分子完全反应需要吸收 52 kJ 的热
量
C．1 mol H2(g)与 1 mol I2(g)完全反应生成 2 mol 的 HI 气体
需吸收 52 kJ 的热量
D．1/2 mol H2(g)与 1/2 mol I2(g)完全反应放出 26 kJ 的热量
5．可用电解法提取氯化铜废液中的铜，下列有关该实验的
说法正确的是(
)。
B
A．用铜片连接电源的正极，另一电极用铂片
B．用碳棒连接电源的正极，另一电极用铜片
C．用氢氧化钠溶液吸收阴极产物
D．用带火星的木条检验阳极产物
6．下列关于能源的研究方向合理的是(
)。
D
A．研究提高化石能源的利用效率
B．开发生物质能的利用新技术
C．寻找有效的催化剂使水在温和条件下分解
D．以上都合理
7．在氢气与氯气反应生成氯化氢气体的反应中，若断裂
1 mol H－H 键要吸收 436 kJ 的能量，断裂 1mol Cl－Cl 键要吸
收 243 kJ 的能量，形成 1 mol H－Cl 键要放出 432 kJ 的能量，
则表示 1 mol 氢气在氯气中充分燃烧的热化学方程式是：
____________________________________________。
解析：计算ΔH＝(436＋243)kJ/mol－432×2 kJ/mol＝
－185 kJ/mol。然后按书写热化学方程式的方法书写即可。
H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH ＝－185 kJ/mol
实验
序号 金属
质量/g 金属
状态 c(H2SO4)
－1
/mol·L V(H2SO4)
/mL 溶液温度/℃ 金属消失
的时间/s
反应前 反应后
1 0.10 丝 0.5 50 20 34 500
2 0.10 粉末 0.5 50 20 35 50
3 0.10 丝 0.7 50 20 36 250
4 0.10 丝 0.8 50 20 35 200
5 0.10 粉末 0.8 50 20 36 25
6 0.10 丝 1.0 50 20 35 125
7 0.10 丝 1.0 50 35 50 50
8 0.10 丝 1.1 50 20 34 100
9 0.10 丝 1.1 50 20 44 40
8．下表是稀硫酸与某金属反应的实验数据：
分析上述数据，回答下列问题：
固体反应物的表面积
(1)实验 4 和 5 表明，____________________对反应速率有
影响，___________，反应速率越快，能表明同一规律的实验还
有________(填实验序号)。
表面积越大
1 和 2
(2)仅表明反应物浓度对反应速率产生影响的实验有_____
_______________________________________(填一组实验序号)。
(3)本实验中影响反应速率的其他因素还有_____________
__________________，其实验序号是________。
(4)实验中的所有反应，反应前后溶液的温度变化值(约 15
℃)相近，推测其原因：___________________________________
______________________________________________________
_________。
(或 1 和 3、或 1 和 4、或 4 和 6、或 6 和 8 等)
3 和 4
6 和 7
(或反应前溶液温度)
开始反应温度
因为所有反应中，金属质量和硫酸溶
液体积均相等，且硫酸过量，产生热量相等，所以溶液温度变
化值相近(共28张PPT)
第三单元 化学能与电能的转化
第1课时
化学能转化为电能
化学电源
AD
解析：注意同素异形体之间的转化是非氧化还原反应。
2．在化学反应中伴随着能量变化，有的化学反应需要吸收
能量，有的化学反应则放出能量，试写一个放热反应的例子：
____________________________________ (用化学方程式表示)。
3．在氧化还原反应中，氧化剂_____电子，发生_____反应，
还原剂_____电子，发生_____ 反应，氧化还原反应的本质是
_______的过程。
得到
还原
失去
氧化
电子转移
NaOH＋HCl===NaCl＋H2O(任举一例)
一、化学能转化为电能
1．原电池
化学能
电能
(1)含义：将______转化为______的装置。
(2)原电池的原理。
氧化还原反应
失去电子
负
在原电池中，发生的化学反应是______________。还原剂
在发生氧化反应的一极上_________，作___极，电子通过原电
池的___极经导线(或外电路)流向___极，在___极上氧化剂得到
电子，发生还原反应，在电解质溶液中，阳离子向____极移动，
阴离子向____极移动，形成闭合回路。
正
正
正
负
负
负极：___，电极反应式：________________(_____反应)。
正极：___，电极反应式：_________________(____反应)。
总反应式：________________________。
电子流向：___________(用电极表示)。
Zn→Cu
Zn
Zn－2e－===Zn2＋
氧化
Cu
2H＋＋2e－===H2↑
还原
Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑
(3)铜锌原电池。
图 2－3－1
2．钢铁的电化学腐蚀
(1)电化学腐蚀。
电解质溶液
原电池
氧化
不纯的金属跟____________接触，发生_______反应，比较
活泼的金属失去电子而被_____。
(2)钢铁腐蚀。
H＋和 OH－
O2
①环境：在潮湿的空气里钢铁表面吸附一层水膜，水膜里
含有少量___________，还溶解了____，形成电解质溶液。
②电极反应：负极(Fe)：____________________；
2Fe－4e－===2Fe2＋
正极(C)：___________________________。
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
二、化学电源
1．化学电源的分类
一次
二次
(1)_____电池：用过之后不能复原，如锌锰干电池。
(2)_____电池：充电之后能够继续使用，如铅蓄电池。
2．常见的化学电源
(1)锌锰干电池。
锌筒为负极，石墨为正极，总反应式： Zn ＋2NH4Cl ＋
2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnO(OH)。
(2)铅蓄电池。
PbO2
Pb
稀硫酸
①正极材料为______，负极材料为___，电解质为_______。
②电池总反应式：
PbO2＋Pb＋2H2SO4
2PbSO4＋2H2O。
(3)氢氧燃料电池。
①特点：燃料可以源源不断输入电池，是一种高效、低污
染的电源。
②电极反应式(以 KOH 为电解质溶液)
负极：_________________________。
正极：_________________________。
总反应式：2H2＋O2===2H2O。
2H2＋4OH－－4e－===4H2O
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
原电池形成条件的探究
1．实验原理
Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑。
2．实验装置(以铜锌原电池为例)
图 2－3－2
实验序号 实验步骤 实验现象
实验 1 把一块锌片和一块铜片分
别插入盛有稀硫酸的烧杯
中，观察现象 铜片表面________，锌片表面
产生无色气泡且不断溶解
实验 2 把一块锌片和一块铜片同
时插入盛有稀硫酸的烧杯
中，观察现象
实验 3 用导线把实验 2 中的锌片
和铜片连接起来，观察现象 铜片表面_______________，
锌片不断溶解
实验 4 在实验 3 的导线中间连接
一个灵敏电流计，观察现象 铜片表面产生无色气泡，锌片
不断溶解，电流计指针_____
3．实验步骤及现象
无现象
产生无色气泡
偏转
1．实验 1、2、4 均产生无色气泡，其成分是____(填化学
式)。由实验 1、2 可知活泼性：Zn____Cu。
H2
>
2．实验 4 中电子流向：_________(用电极表示，下同)，
电流方向：________。
Zn→Cu
Cu→Zn
3．实验________(填实验序号)形成了原电池。
3 和4
4．若其他条件相同，实验 1、2、4 比较，实验 4(填实验
序号)产生气泡的速率最快。可以得出什么结论：_____________
______________________________。
发生原电池
反应可以加快化学反应速率
原电池的形成条件及正负极的判断
1．形成原电池的四个条件
(1)具有能自发发生的氧化还原反应。
(2)有两个电极。
(3)有电解质(电解质溶液或熔融态电解质或固态电解质)。
(4)电极和电解质组成闭合电路。
只有满足原电池形成的条件的装置才能构成原电池。
2．原电池正、负极的判断方法
(1)由组成原电池的两极电极材料判断：一般是活泼性强的金
属为负极；活泼性较弱的金属或能导电的非金属(石墨)为正极。
(2)根据电流方向或电子流向判断：在外电路(或导线)上，
电流是由正极流向负极；电子是由负极流向正极。
(3)根据原电池电解质溶液中离子的移动方向判断：在原电
池的电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极。
(4)根据原电池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，而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。
电极反应式、原电池反应式的书写
1．书写方法
(1)首先判断原电池的正、负极，负极发生氧化反应，正极
发生还原反应，然后再写正、负极的电极反应式。
(2)如果一极的电极反应式较难直接写出，可用电池总反应
式减去另一极的电极反应式得到。
(3)原电池反应式由正、负极反应式相加得到，但要注意正、
负极电荷守恒。
2．书写电极反应式应注意的问题
(1)注意分析正、负极是否直接参与反应。如氢氧燃料电池
的正、负极为 Pt，直接参与反应的是通入的氢气和氧气。
(2)注意分析原电池中电解质溶液成分，看是否与负极产生
的阳离子(或物质)发生复分解反应，若发生，则需要将两个反
应合并。如某氢氧燃料电池，电解质溶液为 KOH，负极反应式
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
而不用纯锌的原因是粗锌中的杂质和锌、稀 H2SO4 溶液形成原
电池，使产生 H2 的速率加快。
2．比较金属的活动性强弱
原电池中，一般活动性较强的金属为负极，活动性较弱的
金属为正极。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：A>B。
3．设计原电池
从理论上说，任何一个氧化还原反应都可以设计成原电池。
例如反应 Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2 可设计成如图 2－3－3
所示的原电池，该原电池的电极反应式为：
图 2－3－3
负极(Cu)：Cu－2e－===Cu2＋(氧化反应)
正极(C)：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋(还原反应)
原电池判断及其工作原理
[例 1](2011 年广东中山检测)下列各装置能组成原电池的是
(
)。
B
解析：A 中两个电极都是 Zn，活泼性相同，无法形成原电
池；B 中满足原电池的形成条件，可形成原电池；C 中酒精是
非电解质，在水溶液中不存在自由移动的离子，也不能形成原
电池；D 中没有形成闭合回路，也不能形成原电池。
判断能否形成原电池常会出现以下设计错误：①设计两个
活泼性相同的电极，但是需注意燃料电池的电极可以相同；②
电解质为非电解质；③没有形成闭合回路；④所发生的反应是
非氧化还原反应或不发生反应。
1．(2011 年广东汕头检测)如下图，下列装置能产生有效电
流的是(
)。
C
解析：A 中所给的物质间不发生反应；B 中酒精是非电解
质；D 中虽然能形成原电池，但不能产生有效电流。
2．由铝、铁、铜、银和硝酸银溶液，可以组成原电池的总
数为(
)。
D
A．3 种
C．5 种
B．4 种
D．6 种
解析：可以形成铜—铝、铜—铁、银—铜、银—铝、银—
铁、铁—铝，且电解质均为AgNO3 的六种原电池。
电极的判断、电极反应式的书写及原电池的应用
[例 2]科学工作者为心脏病人设计的心脏起搏器的电池是
以 Pt 和 Zn 为电极材料，依靠人体内体液中含有一定浓度的溶
解氧、H＋和 Zn2＋进行工作，回答下列问题：
Zn
(1)负极材料是____，电极反应式是___________________。
(2)正极材料是___，电极反应式是____________________。
解析：电极材料分别是Pt 和 Zn，Zn 比 Pt 活泼，所以 Zn
作负极，Pt 作正极。在负极上，Zn 失电子变为Zn2＋，正极的
Pt 不能得电子，只能是人体内体液中的溶解氧得电子。
Pt
2Zn－4e－===2Zn2＋
O2＋4H＋＋4e－===2H2O
的 CuSO4 溶液。
负极为____，电极反应式为
______________________。
正极为____，电极反应式为
______________________。
Cu
3．如图2－3－4所示装置，烧杯中盛有200 mL 1 mol·L－1
图 2－3－4
Zn
Zn－2e－===Zn2＋
Cu2＋＋2e－===Cu
4．(2011 年广东广州检测)将纯锌片和纯铜片按图 2－3－5
所示的方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的
是(
)。
C
图 2－3－5
A．甲中铜片是负极
B．两烧杯中铜片表面均无气泡产生
C．产生气泡的速度甲比乙快
D．两烧杯中溶液的 pH 均减小
实用型化学电源
[例3]以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图
2－3－6 所示。关于该电池的叙述正确的是( )。
图 2－3－6
答案：B
解析：高温下，微生物的蛋白质发生变性，A错误；放电过程中，H＋移向正极区，C错误；葡萄糖燃料电池的总反应式为：C6H12O＋6O2―→6CO2＋6H2O，即1 mol O2～1 mol CO2，每消耗1 mol O2，理论上生成标准状况下CO2气体为22.4 L，D错误。
5．(2011 年广东揭阳检测)下列说法中正确的是(
)。
A．镍氢电池、锂离子电池和碱性锌锰干电池都是二次电池
B．燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池
C．化学电池的反应基础是氧化还原反应
D．铅蓄电池放电的时候正极是 Pb，负极是 PbO2
解析：碱性锌锰干电池是一次电池，不能反复充放电；氢
氧燃料电池产物是水，不会污染环境；铅蓄电池放电时负极是
Pb，正极是PbO2。
C
6．(2011 年广东梅州检测)氢氧燃料电池可以使用在航天飞
机上，其反应原理示意图如图 2－3－7。下列有关氢氧燃料电
池的说法正确的是(
)。
D
A．该电池工作时电能转化为化学能
B．该电池中电极 b 是负极
C．外电路中电子由电极 b 通过导线
流向电极 a
D．该电池的总反应：2H2＋O2===2H2O
图 2－3－7(共21张PPT)
第2课时
化学反应的限度
1．为使可燃物充分燃烧，下列措施 的是( )。
A．适当增加空气
C
B．将煤粉碎后燃烧
C．降低可燃物的着火点
D．将液体燃料雾化后燃烧
解析：可燃物的着火点是可燃物的固有属性，无法改变。
)。
B
2．下列过程中发生了可逆反应的是(
A．盐酸与氢氧化钠反应
B．氯气溶于水
C．铁与稀盐酸反应
D．木炭在氧气中燃烧
3．在合成氨反应中(N2＋3H2
高温、高压
催化剂
2NH3)，NH3 的浓度
在 30 min 内由 0.2 mol/L 变为 3.2 mol/L ，那么用 N2 表示该反
应的化学反应速率：v(N2)＝_______________。
0.05 mol/(L·min)
一、可逆反应
正反应方向
逆反应方向
1．定义：在同一条件下既可以向___________进行，同时
又可以向_____________进行的反应。
”表示可逆反应式。
2．表示方法：用“
3．特征
(1)正反应和逆反应发生的条件______。
相同
(2)可逆反应都有一定限度，反应物_____完全转化为生成
物，反应物和生成物同时存在。
不能
(3)可逆反应具有普遍性，大多数化学反应都是可逆反应。
二、化学平衡状态
1．定义
相等
不再发生变化
可逆反应在一定条件下进行到一定程度时，正反应速率和
逆反应速率______，反应物和生成物的浓度_______________，
反应达到化学平衡状态。
2．建立过程
0
(1)反应开始时，v(正)很大，v(逆)为____。
(2)反应进行时，反应物减少→v(正)_____，生成物由无到
有逐渐增多→v(逆)_____。
减小
增大
(3)反应达到平衡时，v(正)____(填“>”、“<”或“＝”)v(逆)，
＝
反应中混合物各组分的浓度不再发生变化。
(4)化学平衡建立过程中速率的变化图像。
图 2－1－1
化学平衡特征的理解
1．“逆”
化学平衡研究的对象是可逆反应，化学平衡状态只存在于
可逆反应中。
2．“动”
达到平衡状态的可逆反应，化学反应并没有停止，只不过
是正反应速率等于逆反应速率，各种物质的浓度不再发生变化
而已，因此化学平衡是一种动态平衡。
3.“等”
化学平衡的实质是正、逆反应速率相等，即同一物质的消
耗速率与生成速率相等，即 v(正)＝v(逆)>0。这里的正、逆反应
速率相等既可以理解为宏观上的同一物质的消耗速率等于生成
速率；也可以理解为微观上的同一物质分子化学键的断裂速率
与形成速率相等。如反应 N2＋3H2
高温、高压
催化剂
2NH3，单位时间
内有 a mol N2 反应掉，同时也有 a mol N2 生成，和单位时间内
有 6a mol H—H 键断裂，同时又有 6a mol H—H 键形成，这两
种情况都表示在给定的条件下，该反应已经达到化学平衡。
4．“定”
反应物的浓度和生成物的浓度不再改变，即反应物和生成
物中各物质的浓度、各物质的质量、各物质的物质的量以及各
物质的质量分数和各物质的百分含量都保持一定。即在该条件
下，该可逆反应达到了最大限度。
5．“变”
化学平衡是在一定条件下建立的，平衡是相对的，当影响
化学平衡的外界条件发生改变时，原化学平衡就会被破坏，在
新的条件下会建立新的平衡，即化学平衡发生移动。
化学平衡状态的判据
1．达到化学平衡的标志
(1)v(正)＝v(逆)>0。
(2)反应物的浓度、生成物的浓度、各物质在总量中所占的
百分比均不变。
2．化学平衡的常用判据
(1)直接判据。
①依据“v(正)＝v(逆)>0”判断反应达到平衡状态。
②体系中各组分的物质的量浓度或体积分数或物质的量分
数保持不变。
③对同一物质而言，单位时间内，断裂的化学键的物质的
量与形成的化学键的物质的量相等。
(2)间接判据。
①对于有气体参加或生成，且反应前后气体总体积发生改
变的可逆反应，体系的总压强不再随时间而变化。例如当体系
总压强不再随时间改变时，反应 N2(气)＋3H2(气)
2NH3(气)
已达平衡。
②对于有气体参加或生成，且反应前后气体总体积发生改
变的可逆反应，所有气体的平均相对分子质量不再随时间而变
化。例如当体系中混合气体平均相对分子质量不再随时间改变
时，反应 2SO2(气)＋O2(气)
2SO3(气)已达平衡。
③对于有颜色的物质参加或生成的可逆反应，体系的颜色
不再随时间而变化。例如当体系颜色不再随时间发生改变时，
反应 2NO2(气)
N2O4(气)已达平衡。
④体系中某反应物的转化率或某生成物的产率达到最大值
且不再随时间而变化。
[例 1]下列说法 的是( )
化学平衡的特征
A．决定化学反应速率的主要因素是浓度、温度、压强、
催化剂等
B．化学反应的速率和限度均可以通过改变化学反应条件
而改变
C．化学反应达到平衡状态时，只要条件不改变，各物质
的浓度就不再改变
D．化学平衡状态是一种动态平衡
解析：决定化学反应速率的主要因素是物质本身的性质，
而浓度、温度、压强、催化剂等只是影响化学反应速率的外界
因素，非主要因素；化学平衡五大特征：“逆”、“动”、“等”、
“定”、“变”，B、C、D 三项分别体现化学平衡的“变”、
“定”、“动”三个特征。
答案：A
1．(2010 年广东湛江检测)可逆反应达到平衡的重要特征是
(
)。
D
A．反应停止了
B．正、逆反应的速率均为零
C．正、逆反应都还在继续进行
D．正、逆反应的速率相等且不等于零
2．哈伯因发明了由氮气和氢气合成氨气的方法而获得 1918
年诺贝尔化学奖。现向一密闭容器中充入 1 mol N2 和 3 mol H2，
在一定条件下使该反应发生，有关说法正确的是(
)。
A．达到化学平衡时，N2 将完全转化为 NH3
B．达到化学平衡时，N2、H2 和 NH3 的物质的量浓度一定
相等
C．达到化学平衡时，N2、H2 和 NH3 的物质的量浓度不再
变化
D．达到化学平衡时，正反应和逆反应的速率都为零
解析：N2 和 H2 合成NH3 的反应是可逆反应，可逆反应都
有一定限度，反应物不能完全转化为生成物，A 错；在反应进
行到某一时刻，N2、H2、NH3 三种物质的浓度相等，但此时可
能达到化学平衡，也可能未达到化学平衡，B 错；化学平衡是
一种动态平衡，正逆反应速率相等，但不为零，D 错。
答案：C
化学平衡状态的判断
[例2](2011 年广东揭阳检测)一定温度下在容积恒定的密闭
容器中，进行如下可逆反应 A(固)＋2B(气)
下列叙述能表明该反应已达到平衡状态的是(
C(气)＋D(气)，
)。
①混合气体的密度不再变化时；②容器内气体的压强不再
变化时；③混合气体的总物质的量不再变化时；④B 物质的量
浓度不再变化时；⑤当 v正(C)＝v逆(D)时；⑥当 v正(B)＝2v逆(C)
时。
A．①④⑤⑥
C．②④⑤⑥
B．②③⑥
D．只有④
解析：①由于A 是固体，混合气体的密度不再发生变化，
说明混合气体总质量保持不变，反应达到化学平衡；②由于该
可逆反应反应前后气体分子总数保持不变，压强不变无法判断
反应是否处于化学平衡状态；③同②，也无法判断；④可以判
断该反应处于化学平衡状态；⑤、⑥，v正＝v逆表明该可逆反应
已达到化学平衡状态。
答案：A
3．对于固定体积的密闭容器中进行的气体反应 A(气)＋
B(气)
C(气)＋D(气)
可以说明在恒温下已达到平衡的是 (
)。
C
A．反应容器的压强不随时间而变化
B．混合气体总物质的量不随时间而变化
C．A、B、C 三种气体的生成速率相等
D．反应混合气体的密度不随时间而变化
解析：这是一个反应前后气体体积不变的反应，总物质的
量、总压强、总分子数、气体密度等不变都无法判断反应是否
已达平衡；A、B、C 的生成速率相等，A、B 是反应物，C 是
生成物，它们的生成速率相等是 v 正＝v 逆的变式，此时反应已
达平衡。
4 ． ( 双选) 一定温度下 ，向 a L 密闭容器中加入 2 mol
NO2(气)，发生如下反应 2NO2
2NO＋O2，此反应达到平衡
状态的标志是(
)。
BD
A．混合气体的密度不再变化
B．混合气体的颜色不再变化
C．混合气体中 NO2、NO、O2 的物质的量之比为 2∶2∶1
D．v正(NO2)＝2v逆(O2)
解析：a L 密闭容器即体积不变，因混合气体的质量不变，
所以气体的密度不随反应变化而变化；颜色不再变化是平衡标
志；n(NO2)∶n(NO)∶n(O2)＝2∶2∶1 是各物质的物质的量的比
值，与平衡无关；D 项即为v正＝v逆。(共25张PPT)
专题二
化学反应与能量转化
第一单元 化学反应速率与反应限度
第1课时
化学反应速率
1．在一定温度下，盐酸的浓度和体积相等，下列反应进行
得最快的是 (
)。
D
A．Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑
B．Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑
C．2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
D．2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑
2．化学变化有新物质生成，都遵循_____________定律，
都伴随有_____变化。
质量守恒
能量
3．实验室常用二氧化锰和双氧水来制取氧气，其中二氧化
锰的作用是_________。
作催化剂
。
一、化学反应速率
1．定义
化学反应速率是用来衡量______________________的
物理量。
化学反应进行快慢程度
2．表示方法
反应物浓度的减少
通常用单位时间内_________________或__________
_________来表示。
生成物浓度
3．数学表达式：
v=
mol/(L·min)
mol/(L·s)
4．常用单位：___________或____________。
的增加
Δc
Δt
二、影响化学反应速率的因素
反应物的性质
1．内因：主要取决于______________。
2．外因
(1)反应物的浓度：其他条件相同时，反应物的浓度越大，
反应速率______。
越大
越大
(2)反应的温度：反应的温度越高，反应速率______。
(3)催化剂：加入催化剂能显著地增大反应速率。
(4)反应物的_______________、固体反应物的__________
等也是影响反应速率的因素。
接触面积大小
颗粒大小
实验
步骤 取两支试管①、②，各加入 5 mL 12%的 H2O2 溶液，将①放入
热水浴烧杯中，观察并比较①、②两支试管发生的变化
实验
装置
实验
现象 两试管中产生气泡的速率相对大小：①>(填“>”、“<”或“＝”)②
实验一
温度对化学反应速率的影响
O2
带火星
1．双氧水分解产生的气体是____(填化学式)，可用______
_______检验。
>
2．两支试管的反应速率相对大小：①____(填“>”、“<”或
“＝”)②。
温度
温度
越大
3．实验一表明_____影响化学反应速率，_____越高，化学
反应速率______。
的木条
实验
步骤 取两支试管③、④，各加入 5 mL 4%的 H2O2 溶液，用药
匙向试管④中加入少量的二氧化锰粉末，观察发生的变化
实验
装置
实验
现象 溶液中产生气泡的速率相对大小：③<(填“>”、“<”或
“＝”)④
实验二
催化剂对化学反应速率的影响
1．两支试管中反应速率相对大小：③____(填“>”、“<”或
“＝”)④。
<
催化剂
催化剂
2 ．实验二表明______ 影响化学反应速率，加入合适的
________，化学反应速率显著增大。
3．写出试管④中发生的化学反应方程式：_______
__________________________ (注明反应条件)。
MnO2
2H2O2====2H2O＋O2↑
实验
步骤 取两支试管⑤、⑥，试管⑤加入 5 mL 4%的 H2O2 溶液，
试管⑥加入 5 mL 12%的 H2O2 溶液，再向两试管中滴加几滴 0.2 mol/L 的 FeCl3 溶液，观察产生气泡的快慢
实验
装置
实验
现象 溶液中产生气泡的速率相对大小：⑤<(填“>”、“<”或
“＝”)⑥
实验三
浓度对化学反应速率的影响
1．两支试管的反应速率相对大小：⑤____(填“>”、“<”或
“＝”)⑥。
2．0.2 mol/L 的 FeCl3 溶液的作用是___________。
3．实验三表明___________影响化学反应速率，_____越大，
化学反应速率_____。
反应物浓度
浓度
越大
<
作催化剂
化学反应速率的理解
1.化学反应速率的特征
(1)对于一个确定的化学反应，在定量表示该反应的反应速
率时，必须指明用哪一种反应物或生成物来表示。
(2)化学反应速率是指某化学反应一段时间内的平均反应
速率，而非某一时刻的瞬时速率，恒取正值。
(3)在一定温度下，固体和纯液体的物质的量浓度视为常
数，因此在有固体或纯液体参与的化学反应中通常不用固体或
纯液体来表示化学反应速率。
(4) 同一反应中选用不同物质表示化学反应速率，数值可
能不同，但是表示的意义相同。
2．不同物质表示的化学反应速率之间的关系
同一反应中各物质的化学反应速率之比等于方程式中各物
质的化学计量数之比。即对于反应：aA＋bB===cC＋dD，有
v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝a∶b∶c∶d。
影响化学反应速率的因素
1．内在因素：反应物自身的性质是影响化学反应速率的内
在因素。如相同条件下，形状相同的 Mg、Zn、Cu 与稀盐酸反
应，由金属活动性顺序可知活泼性：Mg>Zn(>H)>Cu，那么反
应速率 Mg 最快，Zn 次之，而 Cu 不反应。
2．外界因素
(1)温度：升高温度对任何反应来说，反应速率总是增大的。
一般温度每升高 10 ℃，反应速率增大到原来的 2～4 倍。
(2)浓度：只与有气体参加的反应或溶液中的反应有关。反
应物浓度越大，反应速率越大。固体或纯液体，其浓度一般视
为定值，改变物质的量不影响化学反应速率，但固体的表面积
可以影响化学反应速率。
(3)压强：只适用于有气体参加的反应。压强对化学反应速
率的影响，实质上是压强改变而引起有关气体的浓度发生改变，
从而引起反应速率变化。
(4)催化剂：选择合适的催化剂能成千上万倍地增大化学反
应速率。
(5)影响化学反应速率的其他因素：固体表面积、物质的状
态、光、电磁波、超声波等也能影响化学反应速率。如反应物
的接触面积越大，化学反应速率越大。
探究影响化学反应速率因素的方法是控制变量法，即定多
变一。如探究浓度对反应速率的影响，其他条件均相同，只允
许浓度不同来设计实验进行探究。
化学反应速率的计算及大小比较
[例1]反应4NH3(气)＋5O2(气)
4NO(气)＋6H2O(气)在 10 L
密闭容器中进行，半分钟后，水蒸气的物质的量增加了 0.45 mol，
)。
则此反应的平均速率 v(X)可表示为(
A．v(NH3)＝0.010 0 mol/(L·s)
B．v(O2)＝0.001 0 mol/(L·s)
C．v(NO)＝0.001 0 mol/(L·s)
D．v(H2O)＝0.045 mol/(L·s)
答案：C
解析：用水蒸气表示的化学反应速率为v(H2O)＝0.45 mol/(10 L·30 s)＝0.001 5 mol/(L·s)，由同一反应用各物质表示的化学反应速率之比等于各物质的化学计量数之比，可计算出v(NH3)＝0.001 0 mol/(L·s)，v(O2)＝0.001 25 mol/(L·s)，v(NO)＝0.001 0 mol/(L·s)。
[例2](2010 年广东湛江检测)可逆反应：A(气)＋3B(气)
2C(气)＋2D(气)在四种不同情况下的反应速率分别如下，其中
反应速率 v 最大的是(
)。
B
A．v(A)＝0.15 mol/(L·min) B．v(B)＝0.6 mol/(L·min)
C．v(C)＝0.3 mol/(L·min)
D．v(D)＝0.1 mol/(L·min)
解析：根据化学反应速率之比等于化学方程式中各物质化学
计量数之比，把用不同物质表示的反应速率转化为用同一种物质
表示的反应速率，再比较大小。当v(A)＝0.15 mol/(L·min)时，用
其余各物质表示的反应速率分别为v(B)＝0.45 mol/(L·min)，v(C)
＝0.3 mol/(L·min)，v(D)＝0.3 mol/(L·min)，与各选项比较易知B
项表示的反应速率最大。
(1)计算化学反应速率时，应以浓度的变化量计算，而不能
用物质的量的变化量计算。
(2)比较同一反应化学反应速率的大小，首先是将用不同物
质表示的化学反应速率转化为用同一物质表示，然后比较数字
的大小即可。
(3)无论是计算化学反应速率还是比较其大小，需要注意选
项或题目速率的单位。
1.反应: 4NH3(气)＋5O2(气)
4NO(气)＋6H2O(气)在 5 L
密闭容器中进行，半分钟后，NO 的物质的量增加了 0.3 mol，
则表示此反应的速率正确的是(
)。
C
A．v(O2)＝ 0.01 mol/(L·s) B．v(NO)＝ 0.005 mol/(L·s)
C．v(H2O)＝ 0.003 mol/(L·s) D．v(NH3)＝ 0.02 mol/(L·s)
2．可逆反应：A(气)＋3B(气)
C(气)＋2D(气)在四种不
同情况下反应速率分别如下，其中反应速率最大的是(
)。
A．v(A)＝0.15 mol/(L·min)
C
B．v(B)＝0.6 mol/(L·min)
C．v(C)＝0.4 mol/(L·min)
D．v(D)＝0.2 mol/(L·min)
解析：将用各物质表示的化学反应速率转化为用A 表示的化
学反应速率依次为 v(A)＝0.15 mol/(L·min)，v(A)＝0.2 mol/(L·min)，
v(A)＝0.4 mol/(L·min)，v(A)＝0.1 mol/(L·min)，可知C 项反应速率
最大。
影响化学反应速率的因素
[例3]为了说明影响化学反应快慢的因素，甲、乙、丙、丁
的是(
)。
A．将相同大小、相同形状的镁条和铝条与相同浓度的盐
酸反应时，两者的速率一样大
B．在相同条件下，等质量的大理石块与大理石粉末与相
同浓度的盐酸反应时，大理石粉末放出二氧化碳的速率快
C．将浓硝酸分别放在冷暗处和强光照射下，会发现光照
可以加快浓硝酸的分解
D．两支试管中分别加入相同质量的氯酸钾，其中一支中
再加入少量二氧化锰，同时加热，产生氧气的快慢不同
解析：镁比铝活泼，镁条反应更快，A 错；反应物颗粒越
小，反应物之间的接触面积越大，反应越快，B 正确；C 项光
照对某些反应有影响，正确；D 项催化剂对反应速率有影响，
正确。
答案：A
3．盐酸倒在碳酸钠粉末上，能使反应的最初速率加快的是
(
)。
C
A．增加碳酸钠的用量
B．盐酸浓度不变，使用量增加一倍
C．盐酸浓度增加一倍，使用量减半
D．盐酸浓度不变，使用量减半
4．对于在溶液间进行的反应，对反应速率影响最小的因素
是(
C
)。
A．温度
C．压强
B．浓度
D．催化剂(共29张PPT)
第二单元 化学反应中的热量
A．石油
B．天然气
C．煤气
D．煤
C
(3)CO2＋C=====2CO，___________。
2．判断下列反应是吸热反应还是放热反应。
(1)2H2 ＋O2
2H2O ，___________( 填“吸热反应”或
“放热反应”，下同)。
放热反应
(2)CaCO3
CaO＋CO2↑，____________。
吸热反应
高温
吸热反应
3．写出甲烷燃烧的化学方程式：_______________________。
点燃
CH4＋2O2 CO2＋2H2O
一、化学反应中的热量变化
热量的放出或吸收
许多化学反应主要表现为____________________。
1．吸热反应和放热反应
热量放出
吸收热量
化学上把有_________的化学反应称为放热反应，把______
的化学反应称为吸热反应。
2．热化学方程式
(1)含义。
放出或吸收
用热化学方程式可以表示化学反应中___________的热量。
(2)热化学方程式的书写。
化学反应方程式
①写出正确的________________；
s、l、g、aq
②用______________在各物质化学式后标明状态；
③用_____标明反应放出或吸收的热量。ΔH＞0 表示______
_____；ΔH＜0 表示__________。
ΔH
吸收
放出热量
例如：1 mol 气态 H2 与 1/2 mol 气态 O2 反应生成 1 mol 液
态水，放出 285.8 kJ 的热量，其热化学方程式为：___________
热量
____________________________________________。
3．能量变化的原因
吸收
放出
大于
小于
(1)微观：物质发生化学反应时，断开化学键需要____能量，
形成化学键则会______能量。若反应过程中断开化学键所吸收
的能量_____形成化学键所放出的能量，则反应过程中吸收能
量；若反应过程中断开化学键所吸收的能量_____形成化学键所
放出的能量，则反应过程中放出能量。
(2)宏观：反应物的总能量______生成物的总能量，则反应
吸收能量；反应物的总能量_____生成物的总能量，则反应放出
能量。
小于
大于
二、燃料的燃烧
1．燃料燃烧放出的热量
放出
吸收
燃料燃烧放出的热量的多少，等于燃烧时形成生成物分子
的化学键______的总能量与断裂反应物分子的化学键_____的
总能量之差。
2．燃料充分燃烧的措施
(1)足够多的空气。
(2)燃料与空气有足够大的接触面积。
实验序号 实验步骤 实验现象
实验 1 向一支试管中放入用砂纸打磨光亮
的镁条，然后加入 2～3 mL 2 mol/L
的稀盐酸，用手触摸试管外壁 镁 条 表 面 有 _____ 产生，试管外壁_____ (填“发冷”或“发烫”)
实验 2 在 100 mL 的小烧杯中加入约 20 g
已研磨的 Ba(OH)2·8H2O 晶体，然后
加入约 10 g NH4Cl 晶体，用玻璃棒
搅拌均匀，用手触摸烧杯外壁 固体变成糊状，能闻
到______ 气味，用手
触摸烧杯外壁的感
受：_____(填“发冷”
或“发烫”)
化学反应中的热量变化探究实验
气泡
发烫
发冷
刺激性
放热
1．实验 1 的化学反应方程式为：_______________________，
由手的感受得知该反应是______( 填“放热”或“吸热”) 反
应。用砂纸打磨镁条的目的是______________________。
2．实验 2 产生有气味的物质是______(填化学式)，固体变
成糊状的原因是______________ 。由手的感受得知该反应是
_____(填“放热”或“吸热”)反应。
反应有水生成
Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑
除去镁条表面的氧化物
NH3
吸热
化学反应中的热量变化
1．常见的吸热反应和放热反应
(1)常见的吸热反应：大多数分解反应，铵盐与碱的反应，
以 C、CO 和 H2 为还原剂的氧化还原反应，C＋CO2
2CO，
C＋H2O(g)
CO＋H2,3Fe＋4H2O(g)
Fe3O4＋4H2 等等。
(2)常见的放热反应：活泼金属与酸(或水)的置换反应，燃
烧反应，酸碱中和反应和大多数化合反应等等。
2．化学反应中能量变化的原因
化学反应中吸收或放出能量是物质遵循能量守恒定律的体现。
(1)化学键与能量的关系。
图 2－2－1
从微观上讲，若断裂旧化学键吸收的能量高于形成新化学键
放出的能量，化学反应表现为吸收能量，反之则表现为放出能量。
(2)化学反应吸收或放出能量与物质具有的能量的关系。
反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小是化学反应
中放热或吸热的实质。
Ⅰ.反应物总能量小于生成物总能量
Ⅱ.反应物总能量大于生成物总能量
图 2－2－2
用 E反表示反应物所具有的总能量，E生表示生成物所具有
的总能量。
①若 E反>E生，则为放热反应。
②若 E反(3)键能、物质具有的能量与分子稳定性的关系。
①拆开 1 mol 气态物质中某种共价键需要吸收的能量，就是
该共价键的键能。共价键的键能越大，该共价键越牢固，断裂该
共价键所吸收的能量越多，含有该共价键的物质分子越稳定。
②物质具有的能量越低，其分子越稳定，参加反应时，断
裂化学键吸收的能量就越多；反之，物质具有的能量高，则其
分子不稳定，参加反应时，断裂化学键所需能量低。
热化学反应方程式的书写及反应热的计算
1．热化学反应方程式的书写
(1)一定要标明物质的聚集状态：物质的聚集状态不同，反
应热的数值和符号可能都不同。物质的聚集状态：g(气)、l(液)、
s(固)、aq(溶液)。
(2)注意ΔH 的取值和单位：ΔH 表示一定条件下反应放出或
吸收的热量，若为放热反应，ΔH 的值为“－”；若为吸热反应，
ΔH 的值为“＋”。ΔH 的单位一般为 kJ·mol－1。
(3)化学计量数、物质的量与ΔH 的关系：热化学方程式中
的化学计量数仅表示参与反应的各物质物质的量的多少，不具
有微观意义，可以取整数，也可以取分数。当物质的量改变多
少倍时，ΔH 值也要相应地改变多少倍。若反应向逆反应方向进
行时，ΔH 数值不变，符号改变(即要异号)。
共价键 H—H O—O H—O
键能/kJ·mol－1 436.4 496 462.8
2．反应热的计算方法
ΔH＝∑键能(反应物)－∑键能(生成物)
若ΔH<0，为放热反应；若ΔH>0，为吸热反应。
例如：H—H、O—O、H—O 的键能如下：
则反应 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)中的能量变化即为生成
4 mol H—O 键放出的能量与断开 2 mol H—H 键、1 mol O—O 键
吸收的能量的差值：
4 mol×462.8 kJ·mol－1－2 mol×436.4 kJ·mol－1－1 mol×
496 kJ·mol－1＝482.4 kJ
化学反应中的热量变化
[例1](2011 年广东湛江检测)已知将 Ba(OH)2·8H2O 晶体与
NH4Cl 晶体混合后，温度下降。下列能表示两种物质反应过程
中能量变化的示意图的是(
)。
解析：Ba(OH)2·8H2O 晶体与 NH4Cl 晶体混合反应后温度下
降，说明反应吸收了热量，即是生成物的总能量高于反应物的
总能量。结合图像，A 满足；B、D 两项表示的是反应物的总能
量高于生成物的总能量；C 项表示的是反应物的总能量等于生
成物的总能量。
答案：A
1．对于反应中的能量变化，下列表述正确的是(
)。
A．放热反应中，反应物的总能量大于生成物的总能量
A
B．断开化学键的过程会放出能量
C．加热才能发生的反应一定是吸热反应
D．氧化反应均为吸热反应
2．已知反应 A＋2B===2C＋3D 是一个吸热反应，则下列
说法中正确的是(
)。
C
A．A 的能量比 C 的能量高
B．该反应一定要加热才能发生
C．反应物的能量总和比生成物的能量总和小
D．反应中断键时吸收的能量比形成化学键时放出的能量少
解析：有些吸热反应不需要加热也能发生。
3．(2011 年广东梅州检测)下列反应属于吸热反应的是(
)。
C
A．Ba(OH)2 与 HCl 的中和反应
B．葡萄糖在人体内氧化分解
C．Ba(OH)2·8H2O 与 NH4Cl 反应
D．锌粒与稀 H2SO4 反应制取 H2
热化学方程式的书写
答案：A
解析：热化学方程式需要标明物质聚集状态，这里的聚集状态是题目给定的状态，不能随意给出物质的聚集态，即使该条件下O2和CO2都是气体，但是仍需标出它们的聚集状态，C、D错误；甲醇燃烧是放热反应，ΔH<0，B错误；1 g甲醇完全燃烧生成CO2和液态H2O，放出22.68 kJ的热量，1 mol甲醇完全燃烧生成CO2和液态H2O，应放出725.8 kJ的热量，A正确。
4．已知 0.5 mol H2 完全燃烧生成液态水时放出 142.9 kJ 的
热量，以下热化学方程式正确的是(
)。
D
解析：C 中未标明物质的聚集状态，热化学方程式无意义；
物质反应放出或吸收的热量与参加反应的物质的物质的量成正
比，A 错误；B 中该反应是放热反应，ΔH 的取值符号错误。
A．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－142.9 kJ/mol
B．2H2(g)＋O2(g) ===2H2O(l) ΔH＝＋571.6 kJ/mol
C．2H2＋O2===2H2O ΔH＝－571.6 kJ/mol
D．H2(g)＋O2(g) ===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ/mol
反应热的计算
ΔH，其中正确的是(
)。
图 2－2－3
[例3]白磷与氧气可发生如下反应P4＋5O2===P4O10。已知断裂下列各化学键需要吸收的能量分别为P－P a kJ·mol－1、 P－O b kJ·mol－1、P＝O c kJ·mol－1、O＝O d kJ·mol－1。
根据图2－2－3所示的分子结构和有关数据估算该反应的
A．(6a＋5d－4c－12b) kJ·mol
－1
B．(4c＋12b－6a－5d) kJ·mol
C．(4c＋12b－4a－5d) kJ·mol
－1
－1
D．(4a＋5d－4c－12b) kJ·mol
－1
答案：A
解析：化学反应的实质是旧化学键断裂、新化学键形成的过程，其中旧化学键断裂吸收能量，新化学键形成释放能量，反应方程式：P4＋5O2===P4O10中有6 mol P－P键和5 mol O－O键断裂，同时生成4 mol P＝O键和12 mol P－O键，因此ΔH＝(6a＋5d－4c－12b) kJ·mol－1。
ΔH 的计算方法：(1)ΔH＝反应物的键能之和－生成物的键
能之和。
(2)ΔH＝生成物总能量－反应物总能量。
注意：此时两种方法均已考虑ΔH 取值的正负。
5．化学键的键能是指破坏(或形成)1 mol 化学键所吸收(或
放出)的能量。化学反应就是旧键断裂和新键形成的过程。现查
得：H－H、Cl－Cl 和 H－Cl 的键能分别为436 kJ/mol、243 kJ/mol
和 431 kJ/mol，请用此数据估计，由 Cl2、H2 生成 1 mol HCl 时
的热效应(
)。
A．放热 183 kJ
B．放热 91.5 kJ
C．吸热 183 kJ
D．吸热 91.5 kJ
答案：B
解析：1 mol Cl2和1 mol H2完全反应生成2 mol HCl，反应物1 mol Cl2和1 mol H2具有的键能共为243 kJ＋436 kJ ＝679 kJ，生成物2 mol HCl具有的键能为2 mol ×431 kJ/mol＝862 kJ，即生成物释放的总能量大于反应物吸收的总能量，是放热反应，生成 1 mol HCl放出的热量为(862 kJ－679 kJ)÷2＝91.5 kJ。(共19张PPT)
第2课时
电能转化为化学能
)。
C
1．下列化学反应可设计成原电池的是(
A．BaCl2＋CuSO4===BaSO4↓＋CuCl2
B．CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O
C．Zn＋2AgNO3===Zn(NO3)2＋2Ag
D．Ba(OH)2＋H2SO4===BaSO4↓＋2H2O
2．回忆电解水实验，与电源正极相连的电极产生_____，
与电源负极相连的电极产生_____。电解水的化学方程式为：
__________________________。
氧气
氢气
电解法
3．活泼金属 Na、Ca、Mg、Al 等的冶炼方法是_______。
一、电解原理
1．电解原理
氧化还原反应
使电流通过电解质溶液而在两极发生_________________
的过程。
2．电解池
电能
化学能
(1)电解池：将______转化为_______的装置。
(2)电极名称及电极反应。
图 2－3－8
阴极
阳极
还原反应
氧化反应
(3)电解氯化铜。
还原
①Cu2＋向阴极移动，发生_____反应，电极反应式为：
_______________________。
②Cl－向阳极移动，发生_____反应，电极反应式为：
______________________。
氧化
③总反应式为：_______________________。
二、电解原理的应用
1．活泼金属的冶炼
(1)电解熔融氧化铝制铝：_____________________________。
(2)电解熔融氯化钠制钠：_________________________。
Cu2＋＋2e－===Cu
2Cl－－2e－===Cl2↑
4Al＋3O2↑
2Al2O3(熔融)
CuCl2
Cu＋Cl2↑
2NaCl(熔融) 2Na＋Cl2↑
2．电解精炼铜
(1)电解槽的构成。
阳极
阴极
CuSO4 溶液
粗铜作______，纯铜作_____，用硫酸酸化的____________
作电解液。
(2)反应特点。
阳离子
阳极泥
①阳极：金属铜和比铜活泼的金属杂质转化为_______进入
溶液，不活泼( 与铜相比 ) 的金属杂质在阳极沉积下来形成
________。
②阴极：有______析出。
纯铜
③电解精炼铜的过程中，电解液的浓度_____。
减小
电解氯化铜实验
1．实验原理：CuCl2
Cu＋Cl2↑。
2．实验装置
图 2－3－9
3．实验操作步骤
在 U 形管中加入饱和 CuCl2 溶液，用石墨棒作电极，按图
2－3－9 连接好实验装置，接通电源，电解数分钟后，观察阴
极和阳极的现象，用湿润的淀粉 KI 试纸置于阳极的支管口处，
观察现象。
4．实验现象
(1)阴极：_______________。
有红色物质析出
(2)阳极：______________。放湿润的淀粉 KI 试纸后，能
观察到的现象：__________。
有气泡产生
试纸变蓝
1．阴极上产生的物质是____(填化学式，下同)，阳极上产
生的物质是_____。
Cu
Cl2
2．湿润的淀粉 KI 试纸有现象的原因：__________________
_______________________(用离子方程式及文字表述)。
3．本实验的设计缺陷是______________________。如何改
进使既能观察到上述的实验现象，又不存在设计缺陷：______
_____________________________________________________
_____________________________________。
产生的氯气会污染环境
Cl2＋2I－===I2＋2Cl－，
淀粉遇碘单质变蓝
将阳极
支管口的气体用导管连接依次通过两个洗气瓶，第一个盛装淀
粉碘化钾溶液，第二个盛装氢氧化钠溶液
电解池的形成条件
1．外加直流电源，形成闭合回路。
2．与直流电源相连的两个电极。可以是惰性电极，如石墨、
Pt 等；也可以是活性电极，如精炼铜的粗铜作阳极，纯铜作阴
极。
(1)阴极：与电源的负极相连，发生还原反应。
(2)阳极：与电源的正极相连，发生氧化反应。
3．电解质溶液(或熔融电解质)。
装置 原电池 电解池
实例
原理 使氧化还原反应中电子的转移
做定向移动，从而形成电流。这
种把化学能转变为电能的装置
叫做原电池 使电流通过电解质溶液而在两
极上引起氧化还原反应的过程
叫做电解。这种把电能转变为
化学能的装置叫做电解池
形成
条件 ①两个电极；
②电解质溶液；
③形成闭合回路；
④自发发生氧化还原反应 ①直流电源，形成闭合回路；
②电极(惰性电极或活性电
极)；
③电解质(水溶液或熔化状态)
原电池和电解池的比较
装置 原电池 电解池
电极
名称 由电极本身决定：
负极：电子流出，发生氧化反应 由外电源决定：
阳极：连接电源的正极；
阴极：连接电源的负极
电子
流向 负极流向正极 阳极 电源正极
阴极 电源负极
电流
方向 正极→外电路→负极 电源正极→阳极→阴极→电源
负极
电极
反应
负极：Zn－2e－===Zn2＋ (氧化
反应)
正极：2H＋ ＋2e－=== H2↑(还
原反应)
阴极：Cu2+＋ 2e－===Cu(还原
反应)
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧
化反应)
能量
转化 化学能→电能 电能→化学能
正极：电子流入,发生还原反应;
续表
电解原理
[例1]下列有关电解的叙述正确的是(
)。
①电解是把电能转化为化学能；②电解是把化学能转化为
电能；③电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化；
④不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理可以实现；
⑤任何溶液被电解时，必然导致氧化还原反应的发生。
A．①②③④
C．③④
B．②③⑤
D．①③④⑤
解析：从能量角度看，电解是把电能转化为化学能的过程，
故①对，②错；电解质溶液的导电过程，必将伴随着两个电极
上氧化还原反应的发生，同时生成新物质，故③、⑤对；某些
不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理也可以实现，
如电解熔融 NaCl 制金属 Na 故④对。
答案：D
1．若某电能与化学能的转化装置(电解池或原电池)中发生
的总反应式是：Cu ＋ 2H＋===Cu2＋ ＋ H2↑，则下列关于该装
置的有关说法正确的是(
)。
C
A．该装置可能是原电池，也可能是电解池
B．该装置只能是原电池，且电解质溶液为硝酸
C．该装置只能是电解池，且金属铜为该电解池的阳极
D．该装置只能是原电池，且电解质溶液不可能为盐酸
解析：原电池的原理是基于一个能够自发发生的氧化还原反
应，而题目中给出的铜在金属活动性顺序中位于氢之后，不能从
酸中置换出氢气(即该反应不能自发发生)，因此不能设计成原电
池，欲使反应发生，只能是电解池，且铜作电解池的阳极。
2．用石墨作电极电解 CuCl2 溶液，下列说法正确的是(
)。
D
A．阳极上产生氢气
B．阴极附近溶液呈红色
C．阴极上产生氯气
D．阴极上产生红色物质
铜的电解精炼
A．①③
C．③④
B．②④
D．②③
[例2]以硫酸铜溶液作电解液，对含有杂质Fe、Zn、Ag的粗铜进行电解精炼。下列叙述正确的是( )。
①粗铜与直流电源负极相连；
②阴极发生的反应为：Cu2＋＋2e－===Cu；
③电路中每通过3.01×1023个电子，得到的精铜质量为16 g；
④杂质Ag以Ag2SO4的形式沉入电解槽形成阳极泥。
答案：D
解析：电解过程中，粗铜作阳极，连接电源的正极；精铜作阴极，连接电源的负极，因此①错误，②正确；根据阴极反应Cu2＋＋2e－===Cu，电路中每通过2 mol(即1.204×1024个)e－，得到精铜64 g，则电路中每通过3.01×1023个电子，得到的精铜质量为16 g，③正确；由于粗铜中主要成分为铜，只要有金属铜存在，Ag就不会放电，因此Ag以单质形式存在于阳极泥中，④错误。
3．(双选)下列关于电解精炼铜的叙述中 的是(
AC
)。
A．精铜板：阳极
B．电解时，阳极发生氧化反应，而阴极发生的反应为：
Cu2＋＋2e－===Cu
C．粗铜中所含的 Ni、Fe、Zn 等杂质，电解后以单质形式
沉积槽底，形成阳极泥
D．电解铜的纯度可达 99.95%～99.98%
解析：精铜作阴极；Ni、Fe、Zn 均比 Cu 活泼，更容易失
电子形成阳离子进入溶液，不可能以单质形式存在于阳极泥中。
