第二章-化学反应与能量
第一节 化学反应与热能
(第1课时）
——化学键与化学反应中
的能量变化关系
生活实例
这些能量从哪里来？
一.课前回忆
化学反应的宏观表现和微观本质是什么？
化学反应
外在表现：有新物质的生成
内在本质：
旧的化学键断裂
新的化学键的形成
二.化学反应伴随着能量的变化—微观解释
化学反应
反应物的化学键断裂-吸收能量
生成物的化学键形成-放出能量
H2 + Cl2 = 2HCl
H—H
Cl —Cl
H—Cl
吸收能量
断开
断开
吸收能量
形成
放出能量
点燃
化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。
微观解释---化学键的断开与形成
键能：拆开1 mol某化学键所吸收的能量或者形成1 mol某化学键所放出的能量叫键能， 单位：kJ/mol。
例1：1mol H2, 含有1molH-H键，断开1molH-H键，要吸收436kJ能量，而由H原子形成1mol H2，要放出436kJ能量。
例2：1molCH4→ 4C + 4H的能量变化？已知C－H的键能是415kJ/mol。
键能的含义
多少C-H键
吸收or释放
形成1mol CH4的能量变化？
1molCH4
4mol
4mol×415kJ/mol
吸收
1660kJ
吸收能量
吸收多少
键能的计算过程
化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。
断开化学键，吸收能量。
形成化学键，放出能量。
总结——微观上的解释
注意
3.能量越低，越稳定。
2.不同的物质组成不同，结构不同所包含的化学能也不同。
1.各种物质都储存有化学能。
想一想： 一个化学反应是吸收能量还是放出能量是由什么决定的呢？
三.化学反应能量变化—宏观解释
既然化学变化中有着能量变化，那么能量变化与哪些因素有关呢？
E（反应物）== E（生成物）+ E（其它）
E反应物== E生成物+ E其它
E生成物== E反应物+ E其它
1、两条基本的自然定律
（1）质量守恒定律：
（2）能量守恒定律：一种能量可以转化为另一种能
量，总能量保持不变。
2.根据能量变化情况角度分：
（1）化学上把有热量放出的化学反应叫做放热反应
（2）化学上把吸收热量的化学反应叫做吸热反应
化学反应中的守恒定律
3.微观和宏观的统一
A.反应物的键能大于生成物的键能，即反应物的总
能小于生成物的总能量，是（ ）反应。
B.反应物的键能小于生成物的键能，即反应物的总
能大于生成物的总能量，是（ ）反应。
1.从能量的角度看，断开化学键要 ，形成化学键
要 。化学反应是释放能量还是吸收能量取决于 。
2.当反应物的总能量高于生成物时，该反应为 反应；
当反应物的总能量低于生成物时，该反应为 反应。
判断：
（1）加热的反应一定是吸热反应
（2）不需要加热的反应一定是放热反应
（3）一个反应是吸热还是放热与反应
条 件没有直接联系，与反应物及生 成物的总能量的相对大小有关。
整个反应过程（放出/吸收） kJ热量
1368
1852
放出484
第二章-化学反应与能量
第一节 化学反应与热能
(第2课时）
——化学能与热能
的相互转化
一.课前回忆
如何用化学键的角度解释化学反应伴随着能量的变化？
化学反应
反应物的化学键断裂-吸收能量
生成物的化学键形成-放出能量
能量
反应过程
反应过程
反应物
生成物
能量
放热反应
吸热反应
反应物
生成物
放热还是吸热？
二.实验探究—金属与酸的反应
取一支洁净的试管，加入5 mL6 mol/L的盐酸，然后放入放入研细的铝粉，观察现象，并用温度计分别测量溶液温度的变化。
结论：金属与酸的反应为放热反应
迅速反应，有气体放出
升高
镁粉 铝粉
实验现象
温度变化情况
（二）氯化铵与氢氧化钡的反应
为什么要用玻璃棒快速搅拌？
为什么要用浸了稀硫酸的棉花放在塑料片上面？
用手触碰杯壁有什么感觉？
结论：该反应是吸热反应
使反应物能充分接触，加快反应速率
因为生成的NH3会污染空气，因此利用稀硫酸来吸收NH3
（三）酸碱中和反应
反应放热
反应放热
反应放热
同条件，强酸与强碱放出相等的热量
酸和碱发生中和反应生成1 mol H2O时所释放的热量称之为中和热
反应物用量 HNO3 20 mL HCl 20 mL HCl 20 mL
NaOH 20mL NaOH 20mL KOH 20 mL
混合前温度 室温 室温
室温
混合后温度
结 论
总 结
常见的吸热与放热反应
放热反应
物质与氧气的反应
燃料的燃烧
中和反应
金属与酸
活泼金属与水的反应
生石灰和水反应
大部分化合反应
吸热反应
C+CO2
C+H2O
H2+CuO
Ba(OH)2·8H2O+NH4Cl
Fe+H2O（g）
大部分分解反应
三.化学反应能量的利用
柴草时期
中国古代制陶图
化石能源时期
多能源时期
人类利用能源的三个阶段
判断：
（1）加热的反应一定是吸热反应
（2）不需要加热的反应一定是放热反应
（3）一个反应是吸热还是放热与反应
条 件没有直接联系，与反应物及生 成物的总能量的相对大小有关。
2、在反应H2 + Cl2 ＝2HCl中，已知H－H
键能为436kJ，Cl－Cl键能为247kJ，
H－Cl键能为431kJ，判断该反应是（ ）
A. 吸热反应 B. 放热反应
C. 吸收179kJ热量 D.放出179kJ热量
BD
提示:
Q=生成物的键能之和－反应物的键能之和
Q= 2×431 －（436＋247）＝179 kJ
生成物
反应物
第二章-化学反应与能量
第二节 化学能与电能
(第1课时）
——化学能转化为电能
化学反应的能量变化有无幕后黑手？
怎样从化学键的角度解释化学反应伴随着能
量的变化？
化学能量变化的主要表现形式？
一.课前回忆
反应物的化学键断裂（ ）能量
生成物的化学键形成（ ）能量
吸收
放出
能量守恒定律
热能
一次能源和二次能源
转换特例—煤的发电
机械能
热能
化学能
电能
燃烧
蒸汽
发电机
？
猜想
电能的形成需要什么条件？
① 电能的储存与释放涉及到电流，那么形成
电流需要什么条件？
② 现将化学能转化为电能，什么类型的反应
才有电荷的移动？
氧化还原反应的本质
电荷的定向移动形成电流
二.见证奇迹-实验2-4
探究目的
化学能
电能
实验材料
锌片、铜片、导线、
电流表、稀硫酸、烧杯
实验现象
铜片上有气泡放出
锌片不断溶解
指针发生偏转
化学能转化为电能
现 象
铜片
镁片
电流表
结论
三.透过现象看本质—原理分析
根据实验现象，你能否推出镁片和铜片上各发生什么反应？
锌片
铜片
A
透过现象看本质—实验原理分析
总反应：
镁片：
铜片：
Zn - 2e- = Zn2+ （ 反应）
2H+ + 2e- = H2↑ （ 反应）
氧化
还原
Zn＋2H+ = Zn2+ + H2↑
（ 反应）
氧化还原
化学能
电能
转化
四.原电池的内涵和外延
概念：
我们把这种化学能转化为电能的装置，称之为原电池（不可以重复使用的电池）
外延一—原电池正负极和化学反应的关系
总反应：
铝片：
铜片：
Al - 3e- = Al3+ （ 反应）
氧化
2Al＋6H+ = 2Al3+ + 3H2↑（ 反应）
氧化还原
如何根据电极电子的流向判断原电池的正负极？
负极
正极
我来挑战
-
+
1.判断此原电池的正负极
2.实验下列装置中有无电流通过，通过现象探
究构成原电池的条件
注意：能与水剧烈反应的金属不能作电
极，如钠、钾等。
（1）有两种活动性不同的金属（或一种是非
金属导体）作电极；
（2）有电解质溶液；
（3）电极间构成闭合电路；
（4）能自发进行的氧化还原反应。
两极一液一连线;自发进行氧化和还原
外延二—构成原电池的条件
1.下列装置中能组成原电池形成电流的是
（C）
A
Zn
Cu
酒精
A B
C D
没有形成闭合回路
酒精不是电解质
没有形成闭合回路
练习
第二节 化学能与电能
(第2课时）
第二章-化学反应与能量
——常见的几种化学电池
原电池的基本含义是什么？
原电池的正负极和化学反应有什么关系？
原电池构成的条件
一.课前回忆
二.常见的化学电池（干电池）
电极反应：
负极：Zn - 2e-=Zn2+ （ 氧化反应）
正极：2NH4++2e-=2NH3↑+ H2↑ （ 还原反应）
电解质为NH4Cl、 MnO2和 淀粉糊形成的糊状混合物
有什么不足之处？
使用不当时有什么危害？
怎样进行改进？
随着用电器朝着
小型化、多功能化发
展的要求，对电池的
发展也提出了小型化、
多功能化发展的要求。
体积小、性能好的碱性锌－锰电池应运而生。这类电池的重要特征是电解液由原来的中性变为离子导电性更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高。
2、可充电电池…铅蓄电池（二次电池）
负极：Pb+SO42－－ 2e－=PbSO4
正极：PbO2+SO42－+4H++2e－=PbSO4+ 2H2O
2、铅蓄电池----可充电电池（二次电池）
锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用寿命大大延长。
镍镉碱性蓄电池
锂电池
注意反应原理和判断电池的正负极
3、新型燃料电池
燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池
第三节 化学反应速率与限度
(第1课时）
第二章-化学反应与能量
——化学反应速率
生活中的现象
爆炸(瞬间)
牛奶变质(几天)
铁钉生锈(几月)
煤的形成(上亿年)
启示
从这些生活实例中,我们发现,有些化学反应进行的很慢,有些进行的很快,物理学中用速度来表示物体运动的快慢。
请思考：
在化学反应过程中，该用什么来表示一个反应的快慢呢？
化学反应速率
一、化学反应速率的含义
1.参照物：反应物单位时间内的消耗量或生成物单
位时间内的生成量
2.表达式：
3.单位：
mol/(L·min)或mol/(L·s)
注意：v表示平均反应速率，且为正值；
Δc表示指定物质的反应前后的浓度变化；
Δt表示变化所对应的时间；
★☆有关化学反应速率的简单计算
[例1] 在一密闭容器中装有N2和H2，反应开始时，N2的浓度为2mol/L；H2的浓度为5mol/L；反应开始2min时，测得容器中N2的浓度1.8mol/L，求这2min内N2、H2、NH3的平均速率各是多少？
起始浓度（mol/L）： 2 5 0
2min后浓度(mol/L): 1.8
变化浓度(mol/L): 0.2 0.6 0.4
所以:
V(N2)=
= 0.1 mol/L·min
同理: V(H2)= 0.3mol/L·min
V(NH3) = 0.2 mol/L·min
[思考与交流]各物质的速率之比和方程式计量数之比有何关系？
相等； V(N2): V(H2):V(NH3)= 1:3:2
高温高压
催化剂
4.4 0.4
3、一般不用固体或纯液体物质表示速率(其浓度视为常数)
2、各物质的速率之比等于方程式计量数之比
1、同一反应中用不同的物质来表示反应速率时其数值可能不同(但意义相同)
m A + n B == p C + q D
ひ(A)：ひ(B)：ひ(C)：ひ(D)= m ：n ： p ：q
注意：
该反应在1L密闭容器中进行，反应开始前，NH3浓度为4mol/L，O2的浓度是7mol/L，1min后， NH3的浓度变成2mol/L，求1min内，各物质的平均速率。
催化剂
△
4NH3(g)+5O2(g) == 4NO(g)+6H2O(g)
我来挑战
将等物质的量的6molA、B混合于2 L的密闭容器中发生如下反应：
3A (g) + 2B (g) ==2C(g) +2D(g)， 经过30s后，测得D的浓度为1mol/L，求各物质的平均速率。（单位用mol/L·min表示）
我来挑战2
例2、在某一化学反应中，反应物B的浓度在5s内从2.0mol/L变成0.5mol/L，在这5s内B的化学反应速率为_________。
练习：一个5L的容器中，盛入8.0mol某气体反应物，5min后，测得这种气体反应物还剩余6.8mol，这种反应物的化学反应速率为_______________。
0.3mol/(L·S)
0.048mol/(L·min)
二.有关化学反应速率的简单计算
