课件61张PPT。专题2 化学反应与能量转化
第一单元 化学反应速率与反应限度1.了解化学反应速率及其简单计算。
2.认识影响化学反应速率的因素，并能解释有关问题。
3.认识可逆反应的进行有一定的限度。
4.知道可逆反应在一定条件下能达到化学平衡状态。
5.了解化学平衡状态的特征和判断方法。
6.了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用。一、化学反应速率
1.化学反应速率的含义及表示方法：进行快慢程度反应物浓度生成物浓度mol·L-1·s-1或mol·L-1·min-1 0.5 mol·L-1·min-1 2.影响化学反应速率的因素：
(1)内因：化学反应速率的大小主要取决于_____________。
(2)外因：在其他条件相同时：反应物的性质越大越高气体反应的压强越大使用催化剂二、化学反应的限度
1.可逆反应：正反应方向逆反应方向不能2.化学平衡状态：
(1)化学平衡状态——“四个一”：可逆反应正反应速率和逆反应速率反应物和生成物的浓度(2)特征：
①化学平衡是一种_____平衡，即在平衡状态时化学反应仍在进
行，但反应混合物的组成保持_____。
②当外界条件改变时，原化学平衡状态_______，一段时间后会
达到_____________。动态不变被破坏新的平衡状态【思考辨析】
1.判断正误：
(1)化学反应速率快的反应比速率慢的反应现象明显。( )
分析：很多化学反应在反应中并无明显的实验现象。
(2)表面积相同的钠和镁分别与1 mol·L-1的盐酸反应，反应速
率相同。( )
分析：反应物的性质是影响反应速率的决定因素，虽然固体的
表面积相同，酸的浓度也相同，但反应物的性质不同，故反应
速率不同。××(3)水电解生成氢气、氧气和氢气、氧气反应生成水的反应互为
可逆反应。( )
分析：可逆反应的前提是“两同”——同条件、同时，以上两
个反应都不具备，所以不是互为可逆反应。
(4)在可逆反应体系中，气体的总物质的量不变时，说明可逆反
应达到平衡状态。( )
分析：必须是反应前后气态物质化学计量数发生变化的反应，
其气体的总物质的量不变时，才能说明该可逆反应达到平衡状
态。××2.问题思考：
(1)同一个化学反应用不同的物质表示的反应速率的数值相同吗?试解释其原因。
分析：不一定相同。如果化学反应方程式中两种物质的化学计量数不同，则表示的反应速率的数值就不同，但其意义相同。
(2)实验室常用锌和稀硫酸反应制取氢气，为了提高产生氢气的速率，可以采取哪些措施?
分析：可以适当增加稀硫酸的浓度、升高反应的温度，将锌片变成锌粉增大接触面积等。【知识链接】
①催化剂
化学反应里能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质叫做催化剂。使化学反应速率加快的催化剂，叫做正催化剂;使化学反应速率减慢的催化剂，叫做负催化剂。中学化学中一般指正催化剂。
②其他因素
增大一定量固体的表面积(如粉碎)，可增大反应速率，光照一般也可增大某些反应的速率;此外，超声波、电磁波、溶剂等对反应速率也有影响。一、化学反应速率
1．化学反应速率的正确理解：
(1)化学反应涉及反应物、生成物多种，同一化学反应用不同物质表示化学反应速率时数值可能不同，但意义相同。所以表示化学反应速率时必须指明是用哪一种物质来表示的。
(2)Δc表示的是物质的量浓度的变化，固态物质和纯液态物质的浓度在一定温度下是常量，所以反应速率不能用固态物质或纯液态物质来表示。(3)化学反应速率是一段时间内的平均反应速率，不是瞬时速率。
(4)无论用反应物表示还是用生成物表示，化学反应速率都是正值。2．化学反应速率的计算：
(1)定义式法：利用公式 计算化学反应速率，亦可利用
该公式计算浓度变化量或时间。(2)关系式法：
对于可逆反应：aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g)，满足如下关
系：v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=a∶b∶c∶d=Δc(A)∶Δc(B)∶
Δc(C)∶Δc(D)=Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)∶Δn(D)。
上述关系可总结为：
化学反应速率数值之比=化学计量数之比=物质的量浓度变化之
比=物质的量变化之比。【学而后思】
(1)化学反应速率是某一时刻的瞬时速率吗?
提示：不是。通常所说的化学反应速率是指一定时间段内的平均反应速率。
(2)根据反应速率的概念讨论：能否用固体或纯液体物质来表示化学反应速率?
提示：不能。在一定温度下，固体和纯液体物质单位体积内的物质的量保持不变，即物质的量浓度为不变的常数，因此不能选用固体或纯液体物质来表示化学反应速率。(3)如何利用化学反应速率的数值比较反应的快慢?
提示：比较同一化学反应的速率的大小时，应先将不同物质表示的反应速率转化为同一物质的反应速率，并且转化为同一单位后再进行比较，数值大的反应速率快。二、影响化学反应速率的因素
1.内因：
(1)规律：反应物本身的性质是化学反应速率的决定因素。反应物的化学性质越活泼，化学反应速率越快;反之，化学反应速率越慢。
(2)实例：表面积相同的两个镁片和铁片分别与同浓度的盐酸反应时，前者反应速率更快。2.常见四大外因：
其他条件不变时：
(1)浓度：增大反应物(或生成物)浓度，反应速率增大;
减小反应物(或生成物)浓度，反应速率减小。
(2)温度：升高体系温度，反应速率增大;
降低体系温度，反应速率减小。(3)压强(对于有气体参加的反应)：
增大体系压强，反应速率增大;
减小体系压强，反应速率减小。
(4)催化剂：使用催化剂能显著地加快反应速率。【知识备选】压强对反应速率影响的理解
改变气体的压强，实质上是改变气体物质的浓度，从而达到改
变(增大或减小)化学反应速率的目的。
常有下列几种情况：
(1)恒温时：增大压强 体积缩小 浓度增大
反应速率加快。(2)恒容时：①充入气体反应物 总压增大 浓度
增大 反应速率加快。
②充入“惰气” 总压增大(各分压不变) 浓度不变
反应速率不变。(“惰气”是指不参与该反应的气体，并不是
专指稀有气体)(3)恒压时：充入“惰气” 体积增大 各反应物
浓度减小 反应速率减慢。
总之，在其他条件一定时，改变压强，若引起浓度改变，则化
学反应速率改变。
另外，由于压强的变化对固体、液体或溶液的体积影响很小，
因而对它们浓度改变的影响也很小，可以认为改变压强对它们
的反应速率无影响。【学而后思】
(1)增加反应物的量，一定能增大反应速率吗?试解释其原因。
提示：不一定。固体反应物的浓度是一常数，故增加固体的用量，化学反应速率不变。但因反应物的用量增加，产物的产量可能会增加。
(2)对于有气体参加的反应而言，增大压强，反应速率一定增大吗?试解释其原因。
提示：不一定。改变压强，对化学反应速率产生影响的根本原因是引起浓度改变。当压强改变，但对物质的浓度无影响时，化学反应速率不变。如恒容密闭容器中通入惰性气体时，化学反应速率不变。三、判断化学平衡状态的依据【学而后思】
(1)可逆反应达到平衡后，反应是否停止了?为什么?
提示：化学反应已达化学平衡状态时，反应并没有停止，只是
正反应速率等于逆反应速率，单位时间内平衡混合体系中的各
物质消耗了多少，同时又会生成多少，各物质的物质的量不
变，从外观上看反应好像是停止了，实际上反应处于动态平衡
状态，没有停止。
(2)对于反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，当v(H2)正=3v(N2)正
时，能判断化学反应达到平衡状态吗?
提示：不能。两个速率都是正反应速率，反应过程中始终存在
关系v(H2)正=3v(N2)正，不能确定反应达到平衡状态。类型 一 化学反应速率的计算与比较?
【典例】将等物质的量的A、B混合于2 L的密闭容器中，发生
如下反应：3A(g)+B(g) xC(g)+2D(g)，5 min后，测得D的
浓度为0.5 mol·L-1，c(A)∶c(B)=3∶5，C的平均反应速率是
0.1 mol·L-1·min-1。下列说法中不正确的是( )
A.此时B的浓度为1.25 mol·L-1
B.反应开始前放入容器中A、B的物质的量各为2 mol
C.5 min内A的平均反应速率为0.15 mol·L-1·min-1
D.x的值是2【解题指南】解答本题时要注意以下两点：
(1)利用速率之比等于化学计量数之比求算B的浓度及x的值。
(2)物质的起始浓度=物质的浓度的变化+反应至某一时刻时物质的浓度。【解析】选B。5 min时D的浓度为0.5 mol·L-1，则D的平均反
应速率v(D) 即v(C)=v(D)，由反
应速率之比等于化学计量数之比可知x=2。同理可知v(A)=
0.15 mol·L-1·min-1，v(B)=0.05 mol·L-1·min-1。由此可
知在5 min内A的浓度减少量为0.75 mol·L-1，B的浓度减少量
为0.25 mol·L-1;假设A、B的起始浓度为c，可得=
c=1.5 mol·L-1，故5 min后B的浓度为
1.5 mol·L-1-0.25 mol·L-1=1.25 mol·L-1，A、B的起始物质
的量为1.5 mol·L-1×2 L=3 mol。【互动探究】(1)在反应进行到5 min时，物质C的物质的量浓度为多少?
提示：Δc(C)=v(C)×Δt=0.1 mol·L-1·min-1×5 min=
0.5 mol·L-1。(2)若在另一条件下测得反应速率v(A)=0.6 mol·L-1·min-1，
则与题中相比，表明该反应进行快的是哪一个?
提示：先将以上用A表示的反应速率转化为用C表示的反应速率，由v(A)∶v(C)=3∶2，则v(C)=0.4 mol·L-1·min-1>
0.1 mol·L-1·min-1，故反应速率v(A)=0.6 mol·L-1·min-1的反应进行得快。类型 二 外界条件对化学反应速率的影响?
【典例】在C(s)+CO2(g) 2CO(g)反应中，可使反应速率增
大的措施是( )
①增大压强 ②增加C的量
③通入CO2 ④恒压下充入N2
⑤恒容下充入N2 ⑥通入CO
A.①③④ B.②④⑥
C.①③⑥ D.③⑤⑥【解题指南】解答本题应注意以下两点：
(1)反应物C是固体。
(2)恒压和恒容时充入N2，对反应的影响不同。【解析】选C。①增大压强，气体浓度变大，反应速率加快;
②增加固体反应物的量，其浓度不变，不能加快反应速率;
③通入CO2相当于增大反应物浓度，反应速率加快;④恒压下充入N2，容器体积扩大，气体物质的浓度减小，反应速率减小;⑤恒容下充入N2，参加反应的各物质浓度不变，反应速率不变;⑥通入CO即增大生成物的浓度，最终使正、逆反应速率都增大。【误区警示】压强对化学反应速率影响的判断误区
压强对化学反应速率的影响的本质是通过改变气体的体积从而引起气体的浓度的变化。如果增大气体压强，不能改变反应气体的浓度，则不影响化学反应速率。【变式训练】(2013·东莞高一检测)NO和CO都是汽车尾气中的有害物质，它们能缓慢地起反应，生成N2和CO2。对此反应的下列叙述中正确的是( )
A.使用催化剂不能加快反应速率
B.降低压强能加快反应速率
C.升高温度能加快反应速率
D.改变压强对反应速率无影响
【解析】选C。使用催化剂可以加快反应速率;由于该反应既有气体参加，又有气体生成，所以改变压强会对化学反应速率产生影响;升高温度可以加快反应速率。【变式备选】合成氨反应：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
ΔH =-92.4 kJ·mol-1，在反应过程中，正反应速率的变化如
下图。下列说法正确的是( )
A.t1时降低了温度 B.t2时使用了催化剂
C.t3时增大了压强 D.t4时降低了温度【解析】选B。若降低了温度，反应速率应降低，而t1时反应速率增大，A错误;t2时反应速率增大，并且正、逆反应速率同等程度增大，是加入了催化剂，B正确;t3时反应速率应降低，不可能是增大了压强，C错;t4时若降低了温度，反应速率应该有突降而不是逐渐降低，D错误。类型 三 化学平衡状态的判断?
【典例】(2013·台州高一检测)一定温度下，可逆反应
3X(g)+Y(g) 2Z(g)达到化学平衡的标志是( )
A.单位时间内生成3nmol X，同时消耗nmol Y
B.X的生成速率与Z的生成速率相等
C.X、Y、Z的浓度相等
D.X、Y、Z的分子个数比为3∶1∶2【解题指南】解答本题时要注意以下两点：
(1)速率标志一定满足“异向”，且等于化学计量数之比。
(2)注意一些与化学平衡状态无关“量”的判断。【解析】选A。A项，由单位时间内生成3n mol X，可得出同时生成n mol Y，又因为同时消耗n mol Y，故有v(Y)正=v(Y)逆，A正确;当2v(X)逆=3v(Z)正时反应才达到平衡状态;B项不正确;C项，各物质的浓度相等，与反应是否达到平衡状态无关;D项，X、Y、Z的分子个数比为3∶1∶2，也与化学反应平衡无关，故C、D皆错。【方法规律】判断化学平衡状态的两个标志
(1)“动态标志”即“速率标志”，指的是当用同种物质表示时，只要符合v(正)=v(逆)，或在相同的时间内，某物质的生成量=某物质的消耗量;当用不同的物质表示时，要注意表明不同方向的反应速率，即正、逆两个方向;再就是根据某物质的反应速率和化学计量数，求算出另外一种物质的反应速率，只要满足同种物质的v(正)=v(逆)即可。
(2)“静态标志”指的是反应体系中，各物质的物质的量浓度、质量分数等不变，而不是各物质的浓度相等或分子数满足一定的关系，这一点极具有迷惑性。【变式训练】在一定温度下，反应：2A(s)+2B(g) C(g)+D(g)
在恒容容器中进行，不能说明该反应已经达到平衡的是( )
A.容器内的压强不再随时间而变化
B.混合气体的密度不再随时间而变化
C.A的质量不再改变
D.单位时间内生成2amol A，同时生成amol C【解析】选A。反应前后气体的总物质的量保持不变，又知容器恒容，故压强为一定值，不随着时间的变化而变化，A项符合题意;A为固体，根据质量守恒可知反应后气体的质量增大。又知容器恒容，故平衡前密度随着时间的变化而逐渐增大，B项不符合题意;A的质量不再改变时，说明物质A的正逆反应速率相等，C项不符合题意;此时A、C表示的反应速率方向相反，且大小满足化学计量数之比，D项不符合题意。1.下列关于化学反应速率的说法中，不正确的是( )
A.化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的物理量
B.化学反应速率通常用单位时间内生成或消耗某物质的质量的多少来表示
C.在同一个反应中，各物质的反应速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比
D.化学反应速率的常用单位有mol·L-1·s-1和mol·L-1·min-1
【解析】选B。化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。2.反应3X(g)+Y(g) 2Z(g)+2W(g)在2 L密闭容器中进行，
5 min后Y减少了0.5 mol，则此反应的平均速率v为( )
A.v(X)=0.05 mol·L-1·min-1
B.v(Z)= 0.10 mol·L-1·min-1
C.v(Y)=0.10 mol·L-1·min-1
D.v(W)=0.05 mol·L-1·s-1【解析】选B。由于在5 min后Y减少了0.5 mol，根据化学反应
速率的计算公式：v(Y)=Δc/Δt= =
0.05 mol·L-1·min-1，根据速率之比等于化学计量数之比可
以求得：v(X)=0.15 mol·L-1·min-1、v(Z)=v(W)
=0.10 mol·L-1·min-1。3.增大压强，不会使下列化学反应的反应速率发生变化的是
( )
A.2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)
B.H2(g)+I2(g) 2HI(g)
C.N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
D.FeCl3+3KSCN Fe(SCN)3+3KCl
【解析】选D。固体和液体的分子之间的距离很小，不容易被
压缩，增大压强，浓度几乎不发生变化，所以压强对没有气体
参加的反应的反应速率无影响。4.对化学反应限度的叙述，错误的是( )
A.可逆反应都有一定的限度
B.化学反应的限度是不可改变的
C.化学反应的限度与时间的长短无关
D.化学反应达到限度时，正、逆反应速率相等【解析】选B。化学平衡状态是可逆反应进行的最大限度，此时，正、逆反应速率相等，A、D均正确;外界条件改变时，化学平衡可能会发生移动，即化学反应的限度发生了改变，B错误;化学平衡的建立与途径无关，即在外界条件不变的情况下，可逆反应无论是从正反应开始，还是从逆反应开始或从中间状态开始，都可以建立同一个化学平衡，在不同的过程中，所用的时间可能不同，所以化学反应的限度与时间的长短无关，C正确。5.在2 L容器中3种物质间进行反应，X、Y、Z的物质的量随时
间的变化曲线如图。反应在t时达到平衡，如图所示：
(1)该反应的化学方程式是 。
(2)反应起始至t，Y的平均反应速率是 。【解析】(1)由题干图像可以看出，反应中X的物质的量减小，
Y、Z的物质的量增多，则X为反应物，Y、Z为生成物。t时刻
后，X的物质的量为定值且不为零，为可逆反应，且
Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(Z)=0.8 mol∶1.2 mol∶0.4 mol
=2∶3∶1，则反应的化学方程式为2X 3Y+Z。
(2)在t min时间内，用Y表示反应的平均速率
答案：(1)2X 3Y+Z (2)外界条件对化学反应速率影响的实验探究
如表是稀硫酸与某金属反应的实验数据(其中每组实验取用金属的质量均为0.10 g，稀硫酸的体积均为50 mL)：请结合上表中实验数据探究以下问题：
(1)实验4和5表明了对反应速率的哪些影响?能表明同一规律的实验还有哪些?
提示：对比实验4和5，其反应条件的区别为金属的状态，实验4为丝状，实验5为粉末状。这说明固体反应物的表面积对反应速率有影响。从金属消失的时间可看出，固体反应物表面积越大，反应速率越快。能表明同一规律的实验还有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哪些?
提示：观察表中数据可看出实验1、3、4、6、8及实验2、5所选择的实验条件仅是反应物浓度不同，能表明反应物浓度对反应速率产生影响。
(3)本实验中影响反应速率的其他因素还有什么?其实验序号是什么?
提示：本实验中影响反应速率的因素还有温度。其实验序号分别为6和7、8和9。(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，推测其原因是什么?
提示：因为所有反应中，金属质量和稀硫酸溶液体积均相等且稀硫酸过量，产生热量相等，所以溶液温度变化值相近。课件54张PPT。第二单元 化学反应中的热量1.通过生产和生活中的一些实例，了解化学能可转化为热能、电能、光能等。
2.通过实验得出吸热反应和放热反应的概念，并能从反应物的总能量与生成物的总能量的变化理解反应热的概念。
3.认识化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的根本原因。4.初步学习热化学方程式的书写，并能进行一些简单的能量变化计算。
5.了解提高燃料燃烧效率的方法，合理利用化石燃料，减少燃料对环境的污染，认识开发高能清洁燃料的重要性。一、化学反应中的热量变化
1.化学反应的分类：放热吸热2.化学反应中能量①变化的解释：
(1)能量变化与化学键的关系②：
①若E1>E2，为_____反应。
②若E11.概念：能表示化学反应中_________________的化学方程
式。
2.书写——“三字诀”：放出或吸收的热量gls放吸kJ·mol-1 例如：已知1 mol C与1 mol O2完全反应生成1 mol CO2放出
393.6 kJ热量，则该反应的热化学方程式为
___________________________________________。C(s)+O2(g)====CO2(g) ΔH =-393.6 kJ·mol-1三、燃料燃烧释放出的热量
燃料燃烧释放出的热量③等于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_____的总能量的差。放出吸收【思考辨析】
1.判断正误：
(1)化学反应过程中一定有能量的变化。( )
分析：由于化学反应中反应物总能量和生成物总能量不可能完
全相等，故化学反应过程中一定会有能量变化。
(2)化学反应中能量变化的形式只有热能的变化。( )
分析：化学反应中能量变化的主要形式为热能的变化，但也有
其他形式能量的变化，如光能等。√×(3)化学反应中的能量变化与化学键的断裂与形成有关。( )
分析：化学反应过程中伴随着旧键的断裂和新键的形成，旧化
学键断裂时需要吸收能量，而形成新键需要放出能量，由此使
得反应中伴随着能量变化。
(4)质量相同的不同燃料完全燃烧时放出的热量相同。( )
分析：各种燃料的热值不同，故质量相同的不同燃料完全燃烧
时放出的热量不同。√×2.问题思考：
(1)反应开始需要加热的反应一定是吸热反应吗?
分析：不一定，如碳的燃烧反应，虽然该反应是放热反应，但反应开始前需要加热。
(2)热化学方程式中的物质前的化学计量数可以表示分子个数吗?
分析：热化学方程式中的物质前的化学计量数只能表示物质的物质的量，而不能表示分子个数，故它可以用整数，也可用分数。【知识链接】
①能量
能量是度量物质运动的一种物理量。对应于不同形式的运动，能量分为机械能、分子内能、电能、化学能、原子能等，在一定条件下，不同形式的能量可以相互转化。
②能量变化与化学键的关系
能量变化与化学键的关系可以用键能来衡量。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。若反应物的键能总和大于生成物的键能总和，为吸热反应;若反应物的键能总和小于生成物的键能总和，为放热反应。③燃料燃烧释放出热量的多少
燃料燃烧释放出热量的多少可以用热值来衡量，热值是指在一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出的热量。一、吸热反应与放热反应的比较【学而后思】
(1)所有的吸热过程都是吸热反应吗?所有的放热过程都是放热反应吗?
提示：吸热反应和放热反应的前提都是化学反应，吸热过程、放热过程不同于吸热反应和放热反应。如浓硫酸的稀释、氢氧化钠固体溶于水均属于放热过程而不是放热反应;又如硝酸铵溶于水、碘升华、水蒸发等均属于吸热过程而不是吸热反应。(2)放热反应一定容易发生，吸热反应一定难发生吗?
提示：不一定。反应放热和吸热与反应的条件无关，有些放热反应必须加热才能发生，如木炭的燃烧;而有些吸热反应常温下就能发生如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应。二、热化学方程式书写的“四个注意”
1.注意化学计量数：热化学方程式中各物质化学式前的化学计量数仅表示该物质的物质的量，并不表示物质的分子数或原子数。因此化学计量数以“mol”为单位，数值可以是整数，也可以是分数。
2.注意反应条件：一般情况下，ΔH是在25℃、1.01×105Pa条件下测定的，可不注明反应条件;若为其他条件，需注明温度和压强。3.注意物质的聚集状态：对于同一反应，反应物和生成物的聚集状态不同时，ΔH 也就不同，因此书写热化学方程式时，必须用g、l、s或aq注明各物质的状态。其原因如下：4.注意ΔH 的符号和数值：
(1)ΔH 的符号：
若为放热反应，ΔH 为“-”，若为吸热反应，ΔH 为“+”。
(2)ΔH 的数值：
由于ΔH 与反应完成的物质的量有关，所以化学计量数必须与ΔH 相对应。若化学计量数加倍，则ΔH 也加倍，反之亦然。【学而后思】
(1)热化学方程式中ΔH 的单位kJ·mol-1，代表每生成1 mol
产物时能量的变化吗?
提示：kJ·mol-1中的mol并不表示某一具体物质，而是表示
“1 mol反应”，或者说是“1 mol反应过程”，是指1 mol特
定的反应组合，数值随化学方程式中的化学计量数不同而不同。(2)当反应逆向进行时，其ΔH 与正反应的ΔH 数值有什么关系?
提示：当反应逆向进行时，其ΔH 与正反应的ΔH 数值相等，符号相反。【知识备选】计算ΔH 的三种方法
1.根据热化学方程式进行计算(ΔH 和方程式中物质的化学计量数成正比)。
2.根据反应物和生成物的键能计算：
ΔH =反应物的总键能-生成物的总键能。
3.根据反应物和生成物的总能量计算：
ΔH =生成物的总能量-反应物的总能量。类型 一 吸热反应与放热反应?
【典例】已知反应X+Y====M+N为吸热反应，对这个反应的下列说法中正确的是( )
A.X的能量一定低于M的，Y的能量一定低于N的
B.因为该反应为吸热反应，故一定要加热反应才能进行
C.破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量
D.X和Y的总能量一定低于M和N的总能量【解题指南】解答本题时要注意以下两点：
(1)应通过反应物和生成物总能量的相对大小判断反应的吸热、放热。
(2)反应的吸热、放热与反应条件无直接关系。【解析】选D。反应为吸热反应，故反应物的总能量小于生成物的总能量，所以X和Y的总能量一定低于M和N的总能量，但无法判断X与M、Y与N的能量高低，故A错误、D正确;反应的吸热、放热与反应条件无直接关系，需加热的反应也可能是放热反应，如铝与氧化铁的反应需要在高温下才能进行，但该反应为放热反应，又如氯化铵与氢氧化钡晶体的反应为吸热反应，但反应时无需加热，B错误;作为吸热反应，破坏反应物中的化学键所吸收的能量应大于形成生成物中化学键所放出的能量，C错误。【变式训练】(2013·东城区高一检测)下列说法正确的是
( )
①需要加热方能发生的反应一定是吸热反应
②放热的反应在常温下一定很容易发生
③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
④放热反应加热到一定温度引发后，停止加热反应也能继续进行
A.只有③④ B.只有①②
C.①②③④ D.②③④【解析】选A。需加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如铝热反应;放热反应常温下不一定容易发生，如铝热反应;反应是放热还是吸热取决于反应物、生成物所具有的总能量的相对大小;由于放热反应在反应过程中放出热量，可以维持反应的继续进行，所以停止加热后反应也可以继续进行。【变式备选】对于化学反应中的能量变化，表述正确的是
( )
A.中和反应是吸热反应
B.燃烧属于放热反应
C.断开化学键的过程会放出能量
D.加热才能发生的反应一定是吸热反应
【解析】选B。中和反应均为放热反应，A错;断开化学键的过程会吸收能量，C错;反应的吸热、放热与反应条件无直接关系，D错。类型 二 热化学方程式的书写?
【典例】(2013·台州高一检测)在25℃、101 kPa下，1 g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68 kJ，下列热化学方程式正确的是( )A.CH3OH(l)+ O2(g)====CO2(g)+2H2O(l)
ΔH =+725.8 kJ·mol-1
B.2CH3OH(l)+3O2(g)====2CO2(g)+4H2O(l)
ΔH =-1 452 kJ·mol-1
C.2CH3OH(l)+3O2(g)====2CO2(g)+4H2O(l)
ΔH =-725.8 kJ·mol-1
D.2CH3OH(l)+3O2(g)====2CO2(g)+4H2O(g)
ΔH =-1 452 kJ·mol-1【解题指南】解答本题时要注意以下3点：
(1)计算出1 mol甲醇燃烧放热数值。
(2)标明各物质的聚集状态。
(3)注意焓变的正负，数值要与反应物的物质的量对应。【解析】选B。本题考查热化学方程式的书写，首先计算1 mol甲醇燃烧放热数值为32×22.68 kJ=725.8 kJ，即1 mol甲醇完全燃烧的ΔH =-725.8 kJ·mol-1。A项，ΔH 的正负错;C项，数值错误;D项，水的状态标注错误。【名师点评】讲解本题时要注意以下两点：
(1)反应物和生成物的聚集状态不同，ΔH 也不同。因此，必须准确注明物质的聚集状态。
(2)化学方程式中的化学计量数必须与ΔH 相对应，可以同时增大或减小相同的倍数。【方法规律】“三看”法判断热化学方程式的正误
(1)“一看”ΔH 的符号是否正确(根据反应是放热还是吸热)。
(2)“二看”物质的聚集状态是否正确(根据题中表述)。
(3)“三看”ΔH 的数值是否正确(根据能量与化学计量数的对应关系)。【变式训练】甲烷是一种高效清洁的新能源，0.25 mol甲烷完全燃烧生成液态水时放出222.5 kJ热量，则下列热化学方程式中正确的是( )
A.2CH4(g)+4O2(g)====2CO2(g)+4H2O(l) ΔH =+890 kJ·mol-1
B.CH4(g)+2O2(g)====CO2(g)+2H2O(l) ΔH =+890 kJ·mol-1
C.CH4(g)+2O2(g)====CO2(g)+2H2O(l) ΔH =-890 kJ·mol-1
D.2CH4(g)+4O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l) ΔH =-890 kJ·mol-1【解析】选C。根据题中所给条件，1 mol甲烷完全燃烧生成液
态水时放出的热量为：222.5 kJ× =890 kJ，即1 mol
甲烷完全燃烧生成液态水时反应放出的热量为890 kJ，所以
ΔH = -890 kJ·mol-1。故选C。1.(2013·六安高一检测)化学反应的发生必然伴随有能量的转化，其最根本原因是( )
A.化学反应中一定有新物质生成
B.化学反应中旧的化学键的断裂需要吸收能量，新的化学键的生成能够放出能量
C.化学反应通常需要加热等条件才能发生
D.能量变化是化学反应的基本特征之一【解析】选B。化学反应是吸热还是放热取决于反应过程中旧化学键断裂吸收的总能量与新化学键形成放出的总能量的相对多少或生成物具有的总能量与反应物具有的总能量的相对大小。2.(2013·重庆高一检测)下列反应中反应物总能量高于生成物总能量的是( )
A.二氧化碳与碳生成一氧化碳
B.碳与水蒸气生成一氧化碳和氢气
C.碳酸钙受热分解
D.盐酸与氢氧化钠反应
【解析】选D。由题意“反应物总能量高于生成物总能量”可知，该反应一定为放热反应;D项，中和反应为放热反应，故答案选D。其他各项皆为吸热反应。3.(2013·聊城高一检测)下列各图中，能够表示化学反应是吸
热反应的是( )
【解析】选A。吸热反应中反应物的总能量小于生成物的总能
量，A项正确。4.已知：H2(g)+F2(g)====2HF(g) ΔH =-270 kJ·mol-1
下列说法正确的是( )
A.氟化氢气体分解生成氢气和氟气的反应是放热反应
B.1 mol H2与1 mol F2反应生成2 mol液态HF放出的热量小于270 kJ
C.在相同条件下，1 mol H2与1 mol F2的能量总和大于2 mol HF气体的能量
D.该反应中的能量变化可用下图来表示【解析】选C。A项，由题中所给热化学方程式可知，该反应的正反应为放热反应，则逆反应为吸热反应，A错;B项，由于同种物质液态时的能量小于气态时的能量，故1 mol H2与1 mol F2反应生成2 mol液态HF放出的热量大于270 kJ，B错;D项，正确的图示应是1 mol H2与1 mol F2的能量总和大于2 mol HF气体的能量，D错。5.已知一定条件下，CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)反应过程
能量变化如图所示，该反应为 反应(填“吸热”或
“放热”)，反应的热化学方程式为 。【解析】由题干图像可知，反应物的总能量高于生成物的总能
量，所以该反应为放热反应;又由图可知，反应物转化为生成
物时，放出的热量为41 kJ，故该反应的ΔH =-41 kJ·mol-1。
答案：放热
CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH =-41 kJ·mol-1化学反应中物质变化和能量变化探究
如下图是化学反应中物质变化和能量变化的示意图：氢气和氧气反应生成1 mol水蒸气时的能量变化过程如下图所示：依据上述两图回答以下探究问题：
(1)分析讨论：结合上例分析，2H2+O2====2H2O的反应中化学键是怎样变化的?能量是如何变化的?可得出什么结论?
提示：化学键的变化的过程是氢氢键和氧氧键发生断裂形成氢氧键的过程，整个过程是释放能量的过程，从而得出的结论是：化学反应热量变化就来源于旧化学键的破坏和新化学键的形成所发生的能量变化。(2)由于反应2H2+O2====2H2O是放热的，能否说2 mol H2能量比2 mol H2O的能量高?为什么?
提示：不能。放热反应是反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量，应该是2 mol H2和1 mol O2具有的总能量大于
2 mol H2O具有的总能量。(3)通过能量变化关系和上图分析化学反应2H2+O2====2H2O，反应物总能量和生成物总能量的相对大小是什么?
提示：由于反应是放热的，所以反应物的总能量比生成物的总能量大。(4)你能否根据上述反应中能量变化的关系画出反应过程与反应物、生成物总能量之间的关系图?
提示：课件70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1.体验化学能与电能转化的实验探究过程，了解原电池的工作原理。
2.能写出电极反应和电池反应的方程式。
3.了解常见化学电源及其在生产生活中的应用。
4.能够根据化合价的变化判断常见化学电源的正、负极。
5.了解金属电化学腐蚀的原理。一、原电池
1.原电池及构成条件：
(1)原电池：将化学能①转变为_____的装置。电能(2)构成条件：
①实验探究没有明显现象不反应有无色气体产生2H++Zn====Zn2++H2↑有无色气体产生H+在铜片上得到电子被还原成氢气不断溶解发生偏转锌片铜片②构成条件活泼性不同电解质溶液闭合回路2.原电池的工作原理：
(1)粒子流向：
①外线路电子流向：_______________。
②内线路离子流向：电解质溶液中，H+流向_____，
流向_____。从锌片流向铜片铜片锌片(2)电极反应：锌片铜片失电子得电子氧化反应还原反应Zn-2e-====Zn2+2H++2e-====H2↑Zn+2H+====Zn2++H2↑二、金属的电化学腐蚀
1.电化学腐蚀：
(1)条件：不纯的金属跟___________接触。
(2)结果：发生_______反应，_________的金属失去电子而被
氧化。电解质溶液原电池比较活泼2.钢铁的腐蚀：
(1)条件：
①电极：铁和少量___形成两个电极。
②电解质溶液：水膜中含有少量_______及_____等。碳H+和OH-氧气(2)电极反应(以吸氧腐蚀为例)：
①负极反应式：________________。
②正极反应式：__________________。
(3)铁锈的形成过程：
①Fe2++2OH-====Fe(OH)2
②4Fe(OH)2+O2+2H2O====4Fe(OH)3
③Fe(OH)3在一定条件下脱水生成红色的铁锈
(主要成分为Fe2O3·xH2O)。2Fe-4e-====2Fe2+2H2O+O2+4e-====4OH-三、化学电源
1.制造原理：_______原理。
2.优点：___________远大于燃料燃烧。原电池能量转化率3.化学电源的分类：
(1)_____电池：用过之后不能复原，如锌锰干电池等。
(2)二次电池②：放完电后可以充电，充电后能继续使用，如银
锌纽扣电池、铅蓄电池、镍氢电池等。
(3)燃料电池③：燃料和氧化剂分别在两个电极上反应，如氢氧
燃料电池、甲醇-空气燃料电池等。一次负极：___________________(氧化反应);
正极：__________________(还原反应);
总反应式：______________。2H2-4e-+4OH-====4H2OO2+2H2O+4e-====4OH-2H2+O2====2H2O【思考辨析】
1.判断正误：
(1)铜—锌—稀硫酸构成的原电池中，由于锌更活泼，所以锌片
上有气泡产生。( )
分析：由于铜片为正极，H+在正极得电子，发生还原反应而产
生氢气，因此应在铜片上有大量气泡产生。
(2)将铜片和锌片用导线连接插入酒精中，电流计指针发生偏
转。( )
分析：酒精不是电解质，不能构成闭合回路，不能形成原电
池，电流计指针不会发生偏转。××(3)原电池中外电路中的电子的流向是由正极流向负极。( )
分析：原电池中外电路中的电子的流向是由负极流向正极的。
(4)在空气中，纯铁比生铁(含有碳杂质)更易腐蚀。( )
分析：生铁由于含有碳杂质，其表层吸附水膜后，形成了一层
电解质溶液，因此可形成原电池而造成电化学腐蚀，而纯铁中
无杂质，不易形成原电池，因此生铁更易腐蚀。××2.问题思考：
(1)请思考作原电池两极的材料有什么样的要求?
分析：首先必须能导电，如金属材料、石墨等;其次，若两极都是金属，则活泼性必须不同，且一般负极材料和电解质溶液能发生化学反应。
(2)化学反应都可用来设计原电池吗?试说明理由。
分析：不是。原电池反应过程中有电子的转移，形成原电池的化学反应必须是氧化还原反应。(3)原电池的电极材料是否一定参加电极反应?试举例说明。
分析：原电池的电极材料有的参加反应，如铜锌原电池的负极材料金属锌表现为电极溶解，但是有的原电池负极材料并不参加电极反应(如燃料电池);原电池的正极材料通常不参加电极反应，如铜锌原电池的正极材料金属铜不参加反应。【知识链接】
①化学能
化学能是物质发生化学反应时所释放的能量，是一种很隐蔽的能量，它不能直接用来做功，只有在发生化学变化的时候才释放出来，变成热能或者其他形式的能量。
②二次电池
利用化学反应的可逆性，可以组建成一个新电池，即当一个化学反应转化为电能之后，还可以用电能使化学体系修复，然后再利用化学反应转化为电能。③燃料电池
一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。具有以下特点：能量转化效率高，燃料和空气分别送进燃料电池，它直接将燃料的化学能转化为电能，中间不经过燃烧过程。一、原电池原理及正、负极的判断
1.原电池的工作原理：2.原电池的判断方法——“四看”：3.原电池正、负极的判断方法：【知识备选】
电化学中常用的氧化还原反应的知识
(1)氧化还原反应中概念间的关系：(2)金属的还原性及其离子的氧化性：【学而后思】
(1)较活泼的金属一定作原电池负极吗?试举例说明。
提示：不一定。一般是较活泼金属作原电池负极，较不活泼的金属或导电的非金属作正极，但也有较不活泼的金属作负极的，如镁—铝电极在稀硫酸中构成原电池，镁为负极，铝为正极;但若以氢氧化钠为电解质溶液，则铝为负极，镁为正极。
(2)原电池两极转移的电子数有何关系?
提示：原电池中，负极失去电子发生氧化反应。正极上得到电子发生还原反应，根据氧化还原反应中电子守恒定律知，正极上得电子总数与负极上失电子总数相等。二、原电池原理的应用
1.比较金属的活泼性强弱：两种金属分别作为原电池的两个电极时，一般作负极的金属的活泼性较强。
2.加快化学反应速率：原电池的化学反应速率大于一般的化学反应速率。例如：实验室利用Zn与稀硫酸反应制氢气时，可向溶液中滴加少量CuSO4溶液，形成Cu—Zn原电池，加快反应进行。3.设计原电池：例如：依据反应Zn+FeSO4====ZnSO4+Fe设计成原电池的思路如下：【学而后思】
(1)若给出的是离子反应Zn+Fe2+====Zn2++Fe，则该电池的电解质可能有哪些?
提示：可能有FeSO4、FeCl2或Fe(NO3)2。
(2)某同学设计原电池时将锌片和铜片作电极插入蔗糖溶液并用导线相连，请问该同学能成功吗?并分析其原因。
提示：不能。因为蔗糖不是电解质，缺少构成原电池的条件之一——电解质溶液。(3)反应CaO+H2O====Ca(OH)2是一个放热反应，请思考能否根据该反应来设计原电池?为什么?
提示：不能。该反应虽是一个放热反应，但其不是一个氧化还原反应，构成原电池的反应必须是自发的氧化还原反应。三、原电池电极反应式的书写方法
1.一般电极反应式的书写：2.复杂电极反应式的书写：正、负极反应式相加即可得到原电池总反应式，相加时应注意正、负极得失电子数目要相等。因此，复杂的电极反应式=原电池总反应-简单的电极反应式。【学而后思】
(1)已知铅蓄电池的总反应式为Pb+PbO2+4H++
2PbSO4+2H2O，正极反应式为PbO2+2e-+4H++ ====PbSO4+
2H2O，其负极反应式是怎样的?
提示：由总反应-电极反应=另一个电极反应，得铅蓄电池的负
极反应式为Pb-2e-+ ====PbSO4。(2)已知甲烷、空气、KOH燃料电池的正极反应式为O2+4e-
+2H2O====4OH-，负极反应式为CH4-8e-+10OH-==== +7H2O，
那么其总反应式是怎样的?
提示：由两个电极反应(电极反应转移电子必须相等)相加=总
反应，可得总反应式为CH4+2O2+2OH-==== +3H2O。类型 一 原电池原理?
【典例】(2013·东城区高一检测)如图所示是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡上的记录如下，则卡片上的描述合理的是( )A.①②③ B.②④
C.②③④ D.③④⑤【解题指南】解答本题要注意以下两点：
(1)熟练掌握原电池的原理，负极发生氧化反应，正极发生还原反应。
(2)原电池外电路中电子的流向是从负极流向正极。【解析】选B。铜锌形成原电池的时候，锌是负极，铜为正极;由于锌失去电子变成锌离子进入溶液中，电子通过外电路流向正极，溶液中的氢离子在正极上得到电子，变成氢气，发生还原反应;由于阳离子向正极移动，所以阴离子硫酸根离子向负极移动;若有0.5 mol电子流经导线，由于正极的电极反应式为2H++2e-====H2↑，所以会产生0.25 mol的氢气;电子的流向是由负极流向正极，所以应该是由Zn→Cu;正极反应式是2H++2e-====H2↑，发生还原反应。【变式训练】(2013·江苏高考)Mg-H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示意图如下。该电池工作时，下列说法正确的是( )A.Mg电极是该电池的正极
B.H2O2在石墨电极上发生氧化反应
C.石墨电极附近溶液的pH增大
D.溶液中Cl-向正极移动
【解析】选C。在原电池中活泼金属做负极，即Mg为负极，A错误;通入H2O2的一极为正极，故在反应过程中得电子发生还原反应，B错误;石墨电极处的电极反应式为H2O2+2e-+2H+====2H2O，溶液pH增大，C正确;原电池中，电解质溶液中的阴离子向负极移动，D错误。【变式备选】如图为铜锌原电池示意图，
下列说法中正确的是( )
A.铜是电池的负极，锌是正极
B.电子由铜片经导线流向锌片
C.铜电极附近溶液因产生Cu2+而变蓝
D.将铜电极换成石墨电极时总反应不变【解析】选D。锌比铜活泼，所以锌电极为负极，铜电极为正极，电子应从负极流向正极，锌为负极，失电子，故电子应由锌片经导线流向铜片，故A、B均错误;铜作为正极材料，自身并不参与电极反应，正极发生反应的为溶液中的氢离子，C错误;构成原电池的两电极材料，可为金属与金属，也可为金属与非金属，锌比石墨活泼，故锌仍为原电池负极，总反应为Zn+2H+====Zn2++H2↑。类型 二 原电池原理的应用?
【典例】(2013·台州高一检测)理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。请利用反应“Cu+2Ag+====
2Ag+Cu2+”设计一个化学电池(正极材料用碳棒)回答下列问题：
(1)该电池的负极材料是 ，发生 反应(填“氧化”或“还原”)，电解质溶液是 ;
(2)正极上出现的现象是 ;
(3)若导线上转移电子1 mol，则生成阳极产物的质量为 g。【解题指南】解答该题要注意以下3点：
(1)在金属的置换反应中较活泼金属作负极;
(2)较不活泼的金属在正极析出;
(3)电解质是含不活泼金属离子的可溶性盐。【解析】在Cu+2Ag+====2Ag+Cu2+中，Cu作还原剂，应作原电池的负极，失去电子，发生氧化反应;Ag+作氧化剂，在原电池的正极得电子，故碳棒上有银白色物质析出，且每转移1 mol电子，则生成银108 g;电解质是含Ag+的可溶性盐，通常是AgNO3溶液。
答案：(1)Cu 氧化 AgNO3溶液
(2)碳棒上出现银白色物质 (3)108【名师点评】讲解本题时应注意以下3点：
(1)能够设计成原电池的反应，一定是氧化还原反应;
(2)设计原电池时注意构成原电池的三个条件“两极一液一回路”;
(3)原电池两极转移的电子数相等，可以用其来计算电极质量的变化或产生气体的体积等。【互动探究】
(1)正极材料换为银棒可以吗?负极换为铁棒可以吗?
提示：正极材料可以是碳棒，也可是比铜活泼性差的金属如银棒，但负极材料必须是铜，若换为铁棒，则负极是Fe-2e-====Fe2+。(2)请按要求画出该原电池的装置图。
提示：【方法规律】原电池设计类题目的解题流程【变式训练】(2013·蚌埠高一检测)把A、B、C、D四块金属泡在稀硫酸中，用导线两两相连可以组成各种原电池。若A、B相连时，A为负极;C、D相连，D上有气泡逸出;A、C相连时，A极减轻;B、D相连，B为正极。则四种金属的活动性顺序由大到小排列为( )
A.A>C>D>B B.A>C>B>D
C.A>B>C>D D.B>D>C>A【解析】选A。应用原电池原理比较金属活动性时，注意电子流向、电流方向、正负极、氧化反应、还原反应与活动性的关系。根据原电池原理，作为负极的金属活动性比正极金属的活动性强。电子流动方向是由负极流向正极，电流方向与电子流动方向相反，因此可依次作出如下判断：活动性：①A>B;
②C>D;③A>C;④D>B。故金属活动性A>C>D>B，故应选A。【变式备选】铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。
(1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式__________
?
。(2)若将(1)中的反应设计成原电池，请在方框内画出原电池的
装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。
负极反应式： ;
正极反应式： 。【解析】(1)FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板，应为FeCl3与Cu的反应，其离子方程式为Cu+2Fe3+====Cu2++2Fe2+。
(2)由反应Cu+2Fe3+====Cu2++2Fe2+可知：铜由0价变为+2价，失电子，发生氧化反应，为负极材料，负极反应式为Cu-2e-====Cu2+;Fe3+由+3价变为+2价，得电子，为正极反应物，故电解质溶液为FeCl3溶液，正极反应式为2Fe3++2e-====2Fe2+。而正极材料只要是活泼性比铜差的导体即可，如石墨、银、铂等。答案：(1)Cu+2Fe3+====Cu2++2Fe2+
(2)
Cu-2e-====Cu2+
2Fe3++2e-====2Fe2+1.(2013·郑州高一检测)下列装置可以构成原电池的是( )【解析】选C。原电池构成的三个条件是：活泼性不同的两个电极(A错误)，电解质溶液(B错误)，用导线连接构成闭合回路(D错误)，C满足三个条件。2.对原电池的电极名称，下列叙述中错误的是( )
A.电子流入的一极为正极
B.比较不活泼的一极为正极
C.电子流出的一极为负极
D.发生氧化反应的一极为正极
【解析】选D。发生氧化反应的一极为负极，正极得电子，发生还原反应。3.钢铁发生吸氧腐蚀时，负极上发生的电极反应式是( )
A.2H++2e-====H2↑
B.Fe-2e-====Fe2+
C.2H2O+O2+4e-====4OH-
D.Fe-3e-====Fe3+
【解析】选B。钢铁发生吸氧腐蚀时，负极应失电子，发生氧化反应，反应物为铁，其电极反应式为Fe-2e-====Fe2+。4.下列反应不可用于设计原电池的是( )
A.NaOH+HCl====NaCl+H2O
B.2CH3OH+3O2====2CO2+4H2O
C.Zn+2HCl====ZnCl2+H2↑
D.4Al+3O2+6H2O====4Al(OH)3
【解析】选A。能够用于设计原电池的反应必须是氧化还原反应。NaOH+HCl====NaCl+H2O属于复分解反应，不属于氧化还原反应。5.A、B、C三个烧杯均盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。
(1)A中反应的离子方程式为 。
(2)B中Sn作 极，电极反应式为 ;
Sn极附近溶液的酸性 (填“增大”“减小”或“不
变”)。
(3)C中Zn作 极，Fe极观察到的现象是 。【解析】(1)A中铁与稀硫酸发生化学反应，离子反应为Fe+2H+====Fe2++H2↑。
(2)B、C都是原电池装置，B装置中：Fe是负极，Sn是正极，负极反应为Fe-2e-====Fe2+，正极反应为2H++2e-====H2↑，c(H+)减小。
(3)C装置中：Zn是负极，失电子不断溶解，Fe作正极，氢离子放电产生氢气。
答案：(1)Fe+2H+====Fe2++H2↑
(2)正 2H++2e-====H2↑ 减小
(3)负 有无色气泡产生原电池构成条件的实验探究
上图是铜锌原电池示意图，某同学为了进一步探究该原电池的
构成条件及原电池外电路上电子的流向，进行了以下实验探
究：(1)若单独将锌片插入H2SO4溶液中有什么现象?为什么?
提示：锌片逐渐溶解，有大量气泡产生。因为锌的活泼性比氢强，所以锌可以将氢离子还原成氢气。
(2)若单独将铜片插入H2SO4溶液中有什么现象?为什么?
提示：铜片不溶解，无气泡产生。原因是铜的活泼性比氢弱，所以铜不能将氢离子还原成氢气。(3)将锌片，铜片平行插入H2SO4溶液中，有什么现象?
提示：锌片逐渐溶解，在锌片上产生大量气泡，铜片无变化。(4)若将锌片，铜片用一导线连接再浸在H2SO4溶液中，有什么现象?
提示：锌片逐渐溶解，铜片上有大量气泡产生。(5)铜片与稀硫酸不反应，但与锌片相连后，铜片上为什么有气泡产生?气体是什么?导线间接一电流计有何现象产生?为什么?
提示：当铜片和锌片用导线相连后浸入稀硫酸中，形成原电池，锌作负极，铜作正极，锌片失去电子逐渐溶解形成锌离子进入溶液中，电子通过外电路由负极流向正极，溶液中的氢离子在铜电极上得到电子形成氢气放出。若在导线间连接一电流计会看到电流计指针发生偏转，原因是导线上有电子通过，电子的定向流动就会形成电流。(6)通过上述实验，请总结构成原电池的条件是什么?
提示：通过上述实验，构成原电池的条件有3点：
①有活动性不同的两个电极;
②电解质溶液;
③形成闭合回路。课件62张PPT。第2课时 电能转化为化学能1.通过对电解氯化铜溶液的实验探究，认识电能转化为化学能的装置。
2.初步认识电解反应原理。
3.能够正确书写电极反应式。
4.能根据原电池、电解池的构成条件识别原电池、电解池。
5.认识电解原理在电解饱和食盐水、电解氧化铝、电镀和铜的电解精炼中的应用。
6.了解可用电解法制备一些活泼金属单质和非金属单质。一、电解池
1.电解池：将_____转化为_______的装置。
2.电解池的四个构成条件：
(1)两个电极。
(2)电解质溶液或熔融电解质。
(3)直流电源。
(4)构成闭合回路。电能化学能3.电解原理(以惰性电极①电解氯化铜溶液为例)：正极负极黄绿色有刺激性气味的气体红色物质失氧化还原2Cl--2e-====Cl2↑Cu2++2e-====Cu负极阳极正极阴极阳极得阴极二、电解的应用
1.制备物质：用电解法可制备Na、Mg、Al、F2、Cl2等活泼的金
属和非金属等。
(1)电解NaCl溶液制备烧碱、H2、Cl2：
反应可表示为________________________________。
(2)电解熔融的氧化铝获取铝：
反应可表示为__________________________。
(3)电解熔融的氯化镁获取镁：
反应可表示为________________________。2.电镀②：利用电解原理可以对某些器件进行电镀。
3.铜的电解精炼：(1)构成：
(2)电极反应：
阳极：______________、______________等。
阴极：______________。
(3)反应特点：
①比铜_____的金属：以阳离子形式存在于溶液中。
②比铜_______的金属：形成阳极泥。
③电解过程中电解质溶液浓度降低，需及时补充。粗铜纯铜硫酸酸化的硫酸铜溶液Zn-2e-====Zn2+Cu-2e-====Cu2+Cu2++2e-====Cu活泼不活泼【思考辨析】
1.判断正误：
(1)电解池中的两个电极活泼性一定不同。( )
分析：电解池中的两个电极的活泼性可以不同，也可以相同，
但必须是导体。
(2)电解池的阳极失电子，发生氧化反应。( )
分析：电解池的阳极连接电源正极，失电子，发生氧化反应。×√(3)原电池放电和电解池充电互为可逆反应。( )
分析：原电池放电是将化学能转化为电能，电解池是将电能转
化为化学能，二者是一个相反的过程，但反应条件不同，不是
同时进行的，故不属于可逆反应。
(4)电镀时应把镀件金属作为阴极材料。( )
分析：电解池中阴极发生还原反应，镀层离子在阴极上得电子
被还原，生成致密的镀层。×√(5)电解精炼铜时，电解液的浓度保持不变。( )
分析：电解精炼铜时阳极的粗铜中含有比铜活泼的金属，当它
们失去电子时，阴极上也有铜析出，故溶液中的铜离子的浓度
会减小。×2.问题思考：
(1)电解质溶液的导电与金属导电相对比有何不同?
分析：电解质溶液导电是通过阴、阳离子的定向移动完成的，导电过程中两个电极上发生化学反应，是化学变化;金属导电是通过自由电子的定向移动实现的，导电过程中没有新物质生成，是物理过程。(2)电解过程中阴、阳离子的移动方向与在原电池中的一样吗?试分析说明。
分析：不一样。
原电池中：阳离子→正极，阴离子→负极;
电解池中：阳离子→阴极(与电源负极相连)，
阴离子→阳极(与电源正极相连)。【知识链接】
①惰性电极
在电解池中，电极本身不参与反应的电极称为惰性电极，只起传递电子的作用;反之称为非惰性电极。石墨、铂等电极为惰性电极，其他电极一般为非惰性电极。
②电镀
利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其他金属或合金的过程。电镀时，镀层金属作阳极，待镀的器件作阴极，含镀层金属阳离子的溶液作电镀液，镀层金属的阳离子在待镀器件表面被还原形成镀层，从而起到防止腐蚀，提高耐磨性、导电性、反光性及增进美观等作用。一、电解池中的电极反应
1.电极反应：
(1)电极的确定：
①根据电源正负极判断
与电源正极相连的是阳极;与电源负极相连的是阴极。
②根据反应类型判断
发生氧化反应的是阳极;发生还原反应的是阴极。③根据电流方向判断
电流流入的极是阳极;电流流出的极是阴极。
④根据离子流向判断：阴离子不断移向的是阳极;阳离子不断移向的是阴极。(2)电极反应的确定：
①阳极：若为活泼电极(除Au、Pt、石墨以外的金属材料)，则电极材料失去电子变成金属阳离子，发生氧化反应。若为惰性电极，则是溶液中的阴离子移向阳极，失去电子，发生氧化反应。
②阴极：溶液中的阳离子移向阴极，得到电子，发生还原反应。2.电解反应方程式的书写：
(1)写出两电极反应式。
(2)在确保两极电子转移数目相同的条件下，将两电极反应式合并即得总反应式。
(3)总反应式要注明条件：通电。【知识备选】电解中离子放电的顺序
(1)阴离子放电顺序：
(2)阳离子放电顺序：【学而后思】
(1)电解池两极转移的电子数有何关系?
提示：电解池中，阳极上失去电子发生氧化反应，阴极上得到电子发生还原反应，根据氧化还原反应中电子守恒定律知，阴极上得电子总数与阳极上失电子总数相等。
(2)若在铁片上电镀铜，怎样选择电极材料和电解质溶液?
提示：电解池的阳极上发生氧化反应，阴极上发生还原反应。若在铁片上镀铜，就是使Cu2+在铁片上还原析出，故铁片应为电解池的阴极，电解质溶液应是含Cu2+的溶液(如CuSO4溶液)，为保持溶液中Cu2+的浓度不变，阳极材料应用单质铜。二、原电池与电解池的比较【学而后思】
(1)如何判断装置是电解池还是原电池?
提示：①若无外接电源，可能是原电池，然后根据电池的形成条件判定。
②若有外接电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解池或电镀池，若阳极金属与电解质溶液中的金属离子相同则为电镀池。
③若为无明显外接电源的串联电路，则应利用题中信息找出能发生自发氧化还原反应的装置为原电池。(2)如何判断装置是电镀池还是电解精炼池?
提示：两极材料不同，且阳极金属与电解质溶液中的金属离子相同的为电镀池;两极材料相同，且阳极金属与电解质溶液中的金属离子相同的为电解精炼池。类型 一 电解池原理?
【典例】(2013·温州高一检测)如图是电解NaCl溶液的装置，其中c、d为石墨电极。则下列有关的判断错误的是( )A.a为正极、b为负极
B.c为阳极、d为阴极
C.电解过程中，溶液的碱性逐渐增强
D.电解过程中，将湿润淀粉KI试纸靠近d电极，看到试纸变蓝【解题指南】解答本题注意以下两点：
(1)根据电流方向准确判断电源的正负极。
(2)根据溶液中的离子的放电顺序准确推断出阴阳两极上的电极反应及现象。【解析】选D。根据电流方向可知a为电源正极，b为电源负极。c极与电源正极相连，为电解池的阳极，发生氧化反应，对应的电极反应为2Cl--2e-====Cl2↑，将湿润淀粉KI试纸靠近c电极，看到试纸变蓝;d极与直流电源的负极相连，为电解池的阴极，发生还原反应，对应的电极反应为2H2O+2e-====2OH-+H2↑，所以电解后溶液的碱性增强。【名师点评】讲解本题时应注意讲清以下3点：
(1)强调学生必须明确外接电源与电解池的阴阳极的对应关系，即与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极。
(2)明确在电解中一些常见离子的放电顺序。
(3)熟记电解池电极的反应类型：阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。【方法规律】用惰性电极电解溶液时，离子的放电顺序
(1)阳极：按照阴离子的还原性顺序放电：
S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子( )>F-。
(2)阴极：按照阳离子的氧化性顺序放电：
Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+。【变式训练】(双选)关于用惰性电极电解CuCl2溶液的实验的说法正确的是( )
A.溶液中Cu2+向阳极移动，Cl-向阴极移动
B.阳极上发生还原反应，阴极上发生氧化反应
C.阴极反应：Cu2++2e-====Cu
D.可以用湿润的KI-淀粉试纸检验阳极产生的气体为Cl2
【解析】选C、D。溶液中Cu2+向阴极移动，Cl-向阳极移动，A错误;阴极发生还原反应：Cu2++2e-====Cu，阳极发生氧化反应：2Cl--2e-====Cl2↑，可以用湿润的KI-淀粉试纸检验阳极产生的气体Cl2，故B错误，C、D正确。【变式备选】现将氯化铝溶液蒸干灼烧并熔融后用铂电极进行电解，下列有关电极产物的判断正确的是( )
A.阴极产物是氢气 B.阳极产物是氧气
C.阴极产物是铝和氧气 D.阳极产物只有氯气
【解析】选B。将氯化铝溶液蒸干灼烧得到Al2O3，电解熔融的Al2O3，阳极为O2-放电，阳极产物为氧气;阴极为Al3+放电，阴极产物为Al。类型 二 电解池原理的应用?
【典例】(2013·余姚高一检测)电解原理在化学工业中有广泛
应用。如图表示一个电解池，装有电解液a;X、Y是两电极板，
通过导线与直流电源相连。
回答以下问题：(1)若X、Y都是惰性电极，a是饱和CuCl2溶液，则
①电解池中Y极上的电极反应式为 。
②检验Y电极反应产物的方法是 。
③当导线上通过3.01×1023个电子时，X电极生成的物质的质量为 。
(2)如要用电解方法精炼粗铜，电解质溶液a选用CuSO4溶液，则
①X的电极材料是 ，电极反应式为 。
②Y的电极材料是 ，电极反应式为 。
(说明：杂质发生的电极反应不必写出)【解析】(1)该装置为利用惰性电极电解CuCl2溶液的实验装
置，其中X极为阴极，Y极为阳极。其电极反应式为：阳极(Y
极)2Cl--2e-====Cl2↑，阴极(X极)Cu2++2e-====Cu，电解总反
应式CuCl2 Cu+Cl2↑。由以上电极反应式可得知在Y极附
近有Cl2产生，可以把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近检
验Cl2的产生，若试纸变蓝，说明有Cl2产生。当导线上通过
3.01×1023个电子时，其物质的量为0.5 mol，根据电子转移
守恒，X电极生成0.25 mol Cu，质量为16 g。(2)根据电解精炼铜装置的构成可知：粗铜作为阳极材料，纯
铜作为阴极材料，含有铜离子的可溶性盐溶液作为电解液。因此
电极X作为阴极，其材料为纯铜，电极反应为Cu2++2e-====Cu;
电极Y作为阳极，其材料应为粗铜，电极反应为Cu-2e-====Cu2+。答案：(1)①2Cl--2e-====Cl2↑
②把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色
③16 g
(2)①纯铜 Cu2++2e-====Cu
②粗铜 Cu-2e-====Cu2+【变式训练】(2013·蚌埠高一检测)下列关于电解法精炼粗铜的叙述中不正确的是( )
A.粗铜板作阳极
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Ni、Fe、Zn等金属杂质，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】选C。电解法精炼粗铜时以粗铜为阳极，发生反应
Cu-2e-====Cu2+，在此以前由于粗铜中的Ni、Fe、Zn均比铜容易失去电子，这些金属首先失去电子变成Ni2+、Fe2+、Zn2+进入溶液，而其中的金、银等活动性较弱的金属在阳极沉积下来，形成阳极泥。以纯铜为阴极，电极反应为Cu2++2e-====Cu，而Ni2+、Fe2+、Zn2+得电子能力弱于Cu2+，这些金属离子不可能重新变成金属，最后存在于电解质溶液中。经电解精炼铜后，铜的纯度高达99.95%～99.98%。类型 三 电解池与原电池的比较?
【典例】
在一个U形管里盛有氯化铜溶液，并插入两块锌片作电极，按如图连接：(1)如果把开关K接A，该装置应是 ，Zn(Ⅰ)极是 极，电极反应式为? 。
(2)上述反应进行5 min后，置换开关K至C，则该装置是 ，Zn(Ⅱ)极是 极，电极反应式是 。
(3)上述装置进行2 min后，再置换开关K至B，则Zn(Ⅰ)极发生反应的化学方程式为 ，
Zn(Ⅱ)极发生的有关电化学的反应方程式为? 。【解析】(1)开关K接A时，有外接电源连入，应为电解池，Zn(Ⅰ)极与电源的正极相连，为电解池的阳极，其电极反应式为Zn-2e-====Zn2+;而Zn(Ⅱ)极与电源的负极相连，为电解池的阴极，其电极反应式为Cu2++2e-====Cu;
(2)由第(1)问知，在Zn(Ⅱ)极上有铜析出，当置换开关K至C时，会形成铜锌原电池。Zn(Ⅱ)极为铜电极，应为原电池的正极，其电极反应式为Cu2++2e-====Cu;
(3)当上述装置进行2 min后，再置换开关K至B时，Zn(Ⅰ)极直接与氯化铜溶液发生如下反应：CuCl2+Zn====Cu+ZnCl2;而此时Zn(Ⅱ)极上由于有铜析出，会形成铜锌原电池。其正极反应式为Cu2++2e-====Cu，负极反应式为Zn-2e-====Zn2+。答案：(1)电解池 阳 Zn-2e-====Zn2+
(2)原电池 正 Cu2++2e-====Cu
(3)Zn+CuCl2====Cu+ZnCl2
负极：Zn-2e-====Zn2+，
正极：Cu2++2e-====Cu【互动探究】(1)当开关K接A时，若将Zn(Ⅰ)极的电极材料改为石墨电极，反应中的现象有哪些?
提示：开关K接A时，有外接电源连入，应为电解池，将Zn(Ⅰ)极的电极材料改为石墨电极，由于该电极与电源正极相连，则电解池的阳极为惰性电极，阳极反应式为2Cl--2e-====Cl2↑，阴极反应式为Cu2++2e-====Cu;故有如下现象：Zn(Ⅱ)极上有红色物质析出，阳极上有黄绿色气体产生，蓝色溶液的颜色变浅。(2)当开关K接A时，线路中转移4 mol电子，Zn(Ⅱ)极上产生物质的质量为多少?
提示：开关K接A时，有外接电源连入，应为电解池，Zn(Ⅱ)极为阴极，其电极反应式为Cu2++2e-====Cu，又知线路中转移的电子与阴极上得到的电子相等，则由电极反应式可得，析出铜的物质的量为2 mol，其质量为128 g。1.下列关于电解池的叙述中，不正确的是( )
A.与电源正极相连的是电解池的阴极
B.与电源负极相接的是电解池的阴极
C.在电解池的阳极发生氧化反应
D.电子从电源的负极沿导线流向电解池的阴极
【解析】选A。与电源正极相连的是电解池的阳极。2.电解池中，阳极的电极材料一定( )
A.发生氧化反应 B.与电源正极相连
C.是铂电极 D.得电子
【解析】选B。阳极材料若为活泼金属将直接失去电子发生氧化反应，若为惰性材料，则电极材料不发生反应;阳极的电极材料一定是与电源的正极相连，故选B。3.如图所示的装置能够组成电解池的是( )
【解析】选C。根据电解池的形成条件一一对比判断。构成电
解池的条件：外加直流电源，连接固体电极材料，并且与电解
质溶液构成闭合回路。4.关于惰性电极电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是( )
A.在电解过程中H+向阴极移动，Cl-向阳极移动
B.电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠
C.若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色
D.电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性
【解析】选A。电解氯化钠水溶液，阳极Cl-放电生成氯气;阴极H+放电，生成氢气，B错;阴极附近由于H+减少，余下大量
OH-，溶液显碱性，遇酚酞变红，C错;电解一段时间后溶液呈碱性，D错。5.甲、乙两池电极材料都是铁棒与碳棒(如图)。请回答下列问题：(1)若两池中均盛放CuSO4溶液，反应一段时间后：
①有红色物质析出的是：甲池中的 棒;乙池中的 棒。
②在乙池中阳极的电极反应式是 。
(2)若两池中均盛放饱和NaCl溶液：
①写出乙池中总反应的离子方程式： 。
②将湿润的KI-淀粉试纸放在乙池附近，发现试纸变蓝，待一段时间后又发现蓝色褪去。这是因为过量的Cl2将生成的I2氧化。若反应的Cl2和I2的物质的量之比为5∶1，且生成两种酸，则该反应的化学方程式为? 。【解析】(1)铜析出的电极反应式为Cu2++2e-====Cu，故应为原电池的正极或电解池的阴极。甲为原电池，Fe比C活泼，Fe为负极，C为正极，乙为电解池，由电子的流向，可判断Fe为阴极，C为阳极;故有红色物质析出的是：甲池中的碳棒;乙池中的铁棒。乙池中阳极的电极反应式为4OH--4e-====2H2O+O2↑。(2)乙为电解池，C为阳极，为惰性电极，电解质溶液为饱和
NaCl溶液，则该电解总反应的离子方程式为2Cl-+2H2O
H2↑+Cl2↑+2OH-;Cl2为氧化剂，其产物为HCl，则5 mol Cl2完
全反应得到10 mol电子，I2被氧化，假设其产物中的碘元素价
态为m，则由得失电子守恒可得：10 mol=1 mol×2×(m-0)，
m=5，则其对应的产物为HIO3，则其反应方程式为
5Cl2+I2+6H2O====10HCl+2HIO3。答案：(1)①碳 铁 ②4OH--4e-====2H2O+O2↑
(2)①2Cl-+2H2O H2↑+Cl2↑+2OH-
②5Cl2+I2+6H2O====10HCl+2HIO3电解饱和食盐水的实验探究
从下图选择必要的装置可进行电解饱和食盐水及产物体积测定、产物验证的实验。请结合电解原理及相关物质的性质思考以下问题：
(1)A极和B极发生的电极反应式分别是什么?
提示：A极铁棒只能作阴极，产生H2，电极反应式为
2H++2e-====H2↑;B极为阳极，产生Cl2，电极反应式为
2Cl--2e-====Cl2↑。(2)用上述气体实验装置制取0.002 mol H2时，各仪器接口的正确连接顺序是什么?
提示：A极为阴极，产生H2，测定氢气的体积可以用排水法，而最后产生氢气的体积为44.8 mL，所以应该选择100 mL的量筒，连接顺序应为A接G、F接H。
(3)用于检验产物氯气的装置应如何连接?
提示：检验Cl2可以用淀粉KI溶液，最后将多余的Cl2用NaOH溶液吸收，防止污染空气，所以连接顺序应为B接D、E接C。(4)证明产物中有氯气的实验现象是什么?
提示：氯气可将碘离子氧化为碘单质，淀粉遇碘单质变蓝色。故证明产物中有氯气的实验现象为淀粉KI溶液变蓝色。课件51张PPT。第四单元 太阳能、生物质能
和氢能的利用1.了解太阳能、生物质能和氢能利用的现状。
2.了解开发利用太阳能的广阔前景和尚未攻克的技术难题。
3.认识开发、利用高能、清洁能源的重要性和迫切性。一、人类目前使用的主要能源及面临问题
1.主要能源：人类目前使用的主要能源大多来自_________和
_______等化石燃料。
2.面临问题：
(1)储量有限。
(2)对环境污染严重。煤、石油天然气二、太阳能的利用光合作用光能转化为热能光能转化为电能光能转化为化学能热能机械能化学能热能三、生物质能①的来源和利用
1.来源：_________________所贮存的能量。植物及其加工产品2.利用：
(1)直接燃烧：植物枝叶的燃烧反应可表示为(以纤维素代表枝
叶的成分)：
_______________________________。(2)生物化学转换：
①用植物的秸秆、枝叶、杂草和人畜粪便等制取沼气，其主要
成分是___;同时提供优良的肥料。
②用含糖类、淀粉较多的农作物为原料制取乙醇。反应为
____________________________，
__________________________。
(3)热化学转换：使生物质在一定条件下发生化学反应，产生
_________的可燃气体。热值较高CH4四、氢能的开发和利用
1.能源特点：2.氢能开发利用的困难与解决方法
(1)困难：能耗高、贮存和运输困难等。
(2)方法：
①在光分解催化剂存在条件下，在特定的装置中，利用_______
分解水制氢气。
②利用_______等低等植物和微生物在阳光作用下分解水释放出
氢气。
③发现和应用贮氢材料②，解决氢气的贮存和运输问题。太阳能蓝绿藻【思考辨析】
1.判断正误：
(1)煤、石油与天然气均由生物演变而成，故属于可再生资源。
( )
分析：煤、石油与天然气属于化石燃料，均由远古生物深埋地
下历经几百万年演变而成，不可再生。
(2)储存在化石燃料中的化学能是由太阳能间接转化而来的。
( )
分析：绿色植物通过光合作用吸收太阳能，绿色植物再经过演
变后变为化石燃料。×√(3)用淀粉作原料制备乙醇属于太阳能的直接利用。( )
分析：用淀粉作原料可经过化学反应得到乙醇，应属于生物质
能的利用。
(4)氢能的利用有利于节能减排。( )
分析：氢气燃烧后的产物为水，对环境无污染，有利于减排，
但以水为原料制备氢气时需要消耗大量的电能，并不节能。××2.问题思考：
(1)长时间使用煤、石油和天然气后会出现什么现象?其后果如何?
分析：煤、石油和天然气属于非再生能源，长时间使用会导致能源枯竭，且化石能源会产生大量的CO2，使温室效应加剧。(2)根据能量守恒原理，能量不会消失，那么还有必要节约能源吗?
分析：能量不会减少，也不会增加，但能量是以不同的形式贮存在各类物质中的，大部分物质的能量和转化方式不能被人类所利用，作为能源可被人类利用的物质并不多，且有许多不能再生，所以我们必须要节约能源。【知识链接】
①生物质能
是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。
②贮氢材料
在一定温度和氢气压强下能迅速吸氢，适当加温或减小氢气压强时又能放氢的材料。贮氢材料多为易与氢起作用的某些过渡金属、合金或金属间化合物。一、能源的类型
根据不同的标准，可对能源进行如下分类：【学而后思】
(1)生物质能是二次能源吗?试说明原因。
提示：生物质能来源于植物及其加工产品所贮存的能量，是从自然界取得的未经任何改变或转换的能源，属于一次能源。
(2)氢能、核能均是无污染的高效能源吗?
提示：氢能是无污染的高效能源，核能是有污染的高效能源。二、能源的开发与利用
1.生物质能的利用：2.氢能的利用：【学而后思】
(1)使用乙醇汽油的优点是什么?
提示：乙醇是可再生能源，使用乙醇汽油可以减少化石燃料的使用，提高燃料的利用率，减少大气污染。
(2)氢气制造技术有水电解法、水热化学制氢法、水光电池分解法等，哪种方法是最有发展前景的?
提示：水光电池分解法。前两种方法需要消耗大量的电能或热能，而第三种方法可以利用清洁廉价的太阳能，是最有发展前景的方法。类型 一 能源的分类与转换?
【典例】(2013·杭州高一检测)可再生能源是我国重要的能源资源，在满足能源需求、改变能源结构、减少环境污染、促进经济发展等方面具有重要作用。应用太阳能光伏发电技术，是实现节能减排的一项重要措施。下列有关分析不正确的是( )
A.风能、太阳能、生物质能等属于可再生能源
B.推广可再生能源有利于经济可持续发展
C.上图是太阳能光伏电池原理图，图中A极为正极
D.光伏电池能量转化方式是太阳能直接转化为电能【解题指南】解答本题要注意以下两点：
(1)可再生能源具有取之不尽、用之不竭的特点。
(2)根据电流方向判断电极种类。【解析】选C。风能、太阳能、生物质能等是在自然界中可以不断再生、永续利用的能源，具有取之不尽、用之不竭的特点，属于可再生能源，A正确;推广可再生能源有利于经济可持续发展，B正确;外电路中电流由正极流向负极，由图中的电流可知A极应为负极，C不正确;光伏电池发电是将光能直接转化为电能，D正确。【名师点评】讲解本题时应注意以下两点：
(1)可再生能源与不可再生能源的区别：能否永续利用。
(2)如何根据电流方向判断电源的正负极：外电路中电流由正极流向负极。【变式训练】下列关于能量转换的认识中，不正确的是( )
A.AgBr见光分解时，主要是光能转化为化学能
B.甲烷燃烧是将全部的化学能转化为热能
C.电池长时间使用会发热，说明部分化学能转变成热能
D.光合作用是将太阳能转化成化学能
【解析】选B。甲烷在氧气中剧烈燃烧，产生淡蓝色火焰，放出大量的热，所以该过程中除了将化学能转化为热能外，还有一部分化学能转化为光能。【变式备选】人类将在几十年内逐渐由“碳素燃料文明时代”过渡至“太阳能文明时代”(包括风能、生物质能等太阳能转换形态)，届时人们将适应“低碳经济”和“低碳生活”。下列说法不正确的是( )
A.煤、石油和天然气都属于碳素燃料
B.发展太阳能经济有助于减缓温室效应
C.太阳能电池可将太阳能直接转化为电能
D.目前研究菠菜蛋白质“发电”不属于太阳能文明【解析】选D。煤、石油和天然气属于化石燃料，均含有碳元素，均属于碳素燃料，提供能量的过程中，会产生CO2，产生温室效应，而太阳能的利用有多种方式，如光热转化、光电转化等，这样可减少CO2的排放，A、B均正确;利用光电效应，太阳能电池可将太阳能直接转化为电能，C正确;菠菜蛋白质“发电”是指通过菠菜的光合作用产生电流，是对太阳能的间接利用，属于太阳能文明。类型 二 新能源的开发和利用?
【典例】美国的《科学美国人》杂志在“地球的能量资源”一文中提供了如下数据：
到达地球表面的太阳辐射能的几个主要去向请选用以上数据计算：
(1)地球对太阳能的利用率约为 。
(2)通过光合作用，每年有 kJ的太阳能转化为化
学能(每年按365天计)。
(3)每年由绿色植物通过光合作用(6CO2+6H2O C6H12O6+6O2)
为我们生存的环境除去二氧化碳的质量为A。试根据能量关系
列出A的计算式：A= kg(列式中缺少的数据用符号表
示)，所缺数据的化学含义为 。【解题指南】本题是一道综合信息题。解题的关键是正确理解“地球对太阳能的利用率”的含义，水、大气和光合作用产生的糖类，都是人们生存所必不可少的，所以地球利用的太阳能包括水循环吸热+大气流动吸热+光合作用吸热。【解析】地球对太阳能的利用率为
利用率=
通过光合作用，每年太阳能转化的化学能为
365×24×3 600 s×40×109kJ·s-1≈1.26×1018kJ;
设每生成1 mol葡萄糖所需吸收的能量为Q，由：6CO2+6H2O C6H12O6+6O2 ΔH =Q
6×44 g×10-3kg·g-1 QkJ
A 1.26×1018kJ
则：A=
Q为生成1 mol葡萄糖所需吸收的能量。答案：(1)23.3%
(2)1.26×1018
(3)
每生成1 mol葡萄糖所需吸收的能量【变式训练】关于用水制取二次能源氢气，以下研究方向不正确的是( )
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，使氢成为二次能源
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】选A。氢能源指氢气能源，在水不分解的情况下，得不到氢气，且氧不可燃烧，所以A的说法是错误的。利用太阳能、使用催化剂等都是对水作用，能够使水分解，生成H2。【变式备选】(2013·蚌埠高一检测)氢气虽然是一种理想的绿色能源，但目前仍处在研究、实验阶段，还未得到广泛应用，其原因可能是( )
A.氢气虽可由水制备获得，但水资源严重匮乏
B.氢气制备耗能巨大，廉价制氢技术尚未成熟
C.氢气贮存、运输等安全技术已经很好地解决了
D.氢气燃烧产物虽无污染，但其放出热量较少【解析】选B。氢气是一种放出热量多、无污染的、理想的绿色能源，但目前仍处在研究、实验阶段，不是由于水资源的原因，我国淡水资源不是很丰富，但是海水资源比较丰富，A项错;氢气可以由水制备，但是需要消耗大量的能源，廉价制氢技术尚未成熟，B项正确;氢气在贮存、材料研发和运输等安全技术方面还有待提高与完善，C项错;氢气燃烧产物为H2O，无污染，1 mol氢气燃烧放热为285.8 kJ热量，单位质量的氢气燃烧时放热较多，D项错。1.下列有关能源的叙述正确的是( )
A.水能、电能、风能属一次能源
B.蒸汽、电能属二次能源
C.汽油、酒精属一次能源
D.石油、煤属二次能源
【解析】选B。水能、风能、石油、煤属一次能源，电能、蒸汽、汽油、酒精属二次能源。2.下列有关太阳能的说法不正确的是( )
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
【解析】选D。食用植物体内的淀粉、蛋白质等，物质中的化学能转化为热能，再被利用。3.绿色能源是指使用后不会对环境造成污染的能源，下列属于绿色能源的是( )
①太阳能 ②风能 ③石油
④煤 ⑤木材 ⑥潮汐能
A.①②⑥ B.②③④
C.①②⑤ D.②⑤⑥
【解析】选A。绿色能源属于新能源，符合条件的有太阳能、风能和潮汐能。4.下列过程中的能量转化，属于太阳能转化为生物质能的是
( )
A.石油燃烧 B.植物的光合作用
C.核电站发电 D.太阳能电池供电
【解析】选B。石油燃烧属于化石燃料的利用，把化学能转化为热能;植物的光合作用是将太阳能转化为生物质能;核电站发电是核能利用，将核能转化为电能;太阳能电池供电是太阳能转化为电能。5.城市使用的燃料，现大多用煤气、液化石油气。煤气的主要
成分是一氧化碳和氢气的混合气体，它由煤炭与水蒸气反应制
得，故又称水煤气。
(1)试写出制取煤气的主要化学反应方程式： 。
(2)液化石油气的主要成分是丙烷，丙烷燃烧的热化学方程式
为C3H8(g)+5O2(g) 3CO2(g)+4H2O(l)
ΔH =-2 220.0 kJ·mol-1已知CO气体燃烧的热化学方程式为CO(g)+ O2(g)====CO2(g)
ΔH =-282.57 kJ·mol-1
试比较同物质的量的C3H8和CO燃烧，产生的热量比值约
为 。(3)已知氢气燃烧的热化学方程式为2H2(g)+O2(g)====2H2O(l)
ΔH =-571.6 kJ·mol-1
试比较同质量的氢气和丙烷燃烧，产生的热量比值约为 。
(4)氢气是未来的能源，具有的优点是?
。【解析】水煤气的主要成分是CO和H2，高温下用碳和水蒸气反
应制取。1 mol C3H8反应放热2 220 kJ，1 mol CO完全燃烧放
热282.57 kJ，因此产生的热量比值约为2 220∶282.57
≈7.86∶1。1 mol H2完全燃烧放热285.8 kJ，等质量的H2和
丙烷燃烧产生的热量比值为 氢气作为能源来
源丰富，单位质量的氢气燃烧时放出热量多且燃烧后不产生污
染。答案：(1)C+H2O(g) CO+H2
(2)7.86∶1 (3)2.83∶1
(4)来源丰富，单位质量的氢气燃烧时放出热量多，产物无污
染能量转化关系的拓展应用
如图为生物燃料生产、循环的过程。观察分析图中的转化，思考探究以下问题：
(1)从能源的可再生性角度来看，在未来一个较短的时期内，最有潜力替代石油的能源是什么?
提示：最有潜力替代石油的能源是生物质能。
(2)光能→生物质能转化的本质是什么?
提示：本质为光能→化学能的转换。植物通过光合作用，吸收太阳辐射能，将CO2和H2O转化为具有较高生物质能的糖类。(3)图中涉及的能量转化形式有哪些?
提示：太阳能转化为化学能;化学能转化为生物质能;生物质能
转化为化学能;化学能转化为机械能和热能。
(4)乙醇是目前使用较多的生物燃料，试写出用玉米等含糖类
较多的农作物为原料，制得乙醇的化学方程式。
提示：(C6H10O5)n+nH2O nC6H12O6
C6H12O6 2CH3CH2OH+2CO2↑。
