化学反应与能量转化
【学习目标】
1．通过了解化学反应中能量变化的实质，学会从微观的角度认识化学反应。
2．通过生产生活中的实例，了解化学能与热能的相互转化。
3．了解原电池的工作原理。
4．能写出电极反应式和电池反应方程式。
5．学会设计简单原电池装置。
【学习重难点】
重点：学会从微观的角度认识化学反应；了解原电池的工作原理。
难点：了解化学能与热能的相互转化；能写出电极反应式和电池反应方程式。
【学习过程】
第一课时
【自主预习】
1．在化学反应过程中，破坏旧化学键，需要____________一定的能量来克服原子（离子）间的相互作用；形成新化学键时，又要____________一定的能量。因此，在化学反应中，不仅有________________________，而且还伴随着________________________。
2．思考：你所知道的能量类型有哪几种？
【合作学习
自主探究】
1．从化学键的角度分析，一个化学反应满足什么条件时吸收能量（释放能量）？
2．化学反应中的能量变化通常主要表现为____________。常见放热反应有哪些类型？试举例说明。
3．化学反应中____________（填“一定”或“不一定”，下同）有新物质生成，____________有能量的变化，____________有化学键的变化。释放能量的反应____________不需要外界条件，吸收能量的反应____________需要外界条件。化学反应中生成物“储存”的能量____________比反应物“储存”的能量高。离子键在形成过程中____________有电子的得失，共价键在形成过程中____________发生共用电子对的偏移，共价化合物中____________不含离子键，离子化合物中____________不含共价键。
4．多角度认识化学反应过程
（1）从原子与分子角度：________________________________________________。
（2）从化学键的角度：化学反应是____________________________________。
（3）从能量变化的角度：化学反应总是伴随着____________________________________。
【典题解悟】
例1．下列说法中正确的是（
）
A．物质发生化学反应都伴随着能量变化
B．伴有能量变化的物质变化都是化学变化
C．在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量与生成物的总能量一定不同
D．一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量总是高于生成物的总能量
答案：AC
分析：物质发生化学反应都伴随着能量的变化，伴有能量变化的物质变化不一定是化学变化，物质发生物理变化、核变化（如原子弹的爆炸）也都伴有能量变化。在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量（设为x）与生成物的总能量（设为y）之间的关系为：①x>y，化学反应为放热反应；②xx≠y
点评：本题主要考查对化学反应中物质变化和能量变化的理解和使用。
例2．下列反应中属于吸热反应的是（
）
①
液态水汽化
②将明矾加热变为白色粉末
③
浓硫酸稀释
④
氯酸钾分解制氧气
⑤
生石灰跟水反应生成熟石灰
A．①④
B．②③
C．①④⑤
D．②④
答案：D
分析：放热反应⑤
，吸热反应②④
，液态水汽化是物理过程；浓硫酸稀释是物理过程。
点评：放热反应和吸热反应都必须是化学反应。
【精练反馈】
1．对于ⅣA族元素，下列叙述中不正确的是（
）
A．SiO2和CO2中Si和O，C和O之间都是共价键
B．C、Si、Ge的最外层电子数都是4，次外层电子数都是8
C．CO2和SiO2都是酸性氧化物，在一定条件下都能和氧化钙反应
D．该族元素的主要化合价是－4和＋2
2．已知反应2H
H2可放出437.6
kJ的热量，下列说法正确的是（
）
A．氢分子内每个氢原子都达到了8电子稳定结构
B．氢分子能量比氢原子能量低
C．1
mol氢气理解成2
mol氢原子要放出437.6
kJ的热量
D．氢原子还原性比氢分子弱
3．下列说法不正确的是（
）
A．任何化学反应都伴随能量变化
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，则反应释放出能量
D．若化学键形成时释放的能量小于破坏旧化学键所需要吸收的能量，则反应吸收能量
4．天然气（CH4），液化石油气（C3H8）燃烧的化学方程式为CH4＋2O2
CO2＋2H2O
C3H8＋5O2＝3CO2＋4H2O，现在有一套以天然气为燃料的灶具，欲改为燃烧液化石油气，应采取的正确措施是（
）
A．减少空气进入量，增大石油气进入量
B．增大空气进入量，减少石油气进入量
C．增大空气进入量，也增大石油气进入量
D．增大空气进入量，或减少石油气进入量
5．下列结构中有离子键的是（
）
A．干冰
B．NH4Cl
C．Na2O2
D．HI
6．下列说法正确的是（
）
A．两个非金属原子之间不可能形成离子键
B．非金属原子之间不可能形成离子键
C．离子化合物中可能有共价键
D．共价化合物中可能有离子键
7．下列物质中，既含有离子键，又含有共价键的是（
）
A．H2O
B．CaCl2
C．NaOH
D．Cl2
8．下列性质中，可以证明某化合物内一定存在离子键的是（
）
A．可溶于水
B．具有较高的熔点
C．水溶液能导电
D．熔融状态能导电
9．下列电子式书写正确的是（
）
10．（2007重庆）已知1
g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121
kJ，且氧气中1
molO=O键完全断裂时吸收热量496
kJ，水蒸气中1
molH—O键形成时放出热量463
kJ，则氢气中1
molH—H键断裂时吸收热量为（
）
A．920
kJ
B．557
kJ
C．436
kJ
D．188
kJ
11．（2006上海）下列反应中生成物总能量高于反应物总能量的是（
）
A．碳酸钙受热分解
B．乙醇燃烧
C．铝粉与氧化铁粉末反应
D．氧化钙溶于水
12．已知25
℃、10l
kPa条件下：
由此得出的正确结论是（
）
A．等质量的O2比O3能量低，由O2变O3为吸热反应
B．等质量的O2比O3能量低，由O2变O3为放热反应
C．O3比O2稳定，由O2变O3为吸热反应
D．O2比O3稳定，由O2变O3为放热反应
13．下列反应属于吸热反应的是（
）
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）2·8H20与NH4Cl反应
D．锌粒与稀H2S04反应制取H2
14．化学键的断裂和形成的观点不能用于解释下列化学事实中的（
）
A．氧化还原反应
B．化学反应的能量变化
C．加成反应
D．化学反应过程的本质
15．下列叙述正确的是（
）
A．物质燃烧不一定是放热反应
B．放热反应不需要从外界吸收任何能量就能发生
C．在一个确定的化学反应中，反应物总能量总是高于生成物总能量
D．化学反应除了生成新的物质外，还伴随着能量的变化
16．下列物质中：N2、H2O、Na2O2、CaCl2、KOH、NaF，只含有共价键的物质是_______；只含有离子键的物质是_______；既含有离子键又含有共价键的物质是_______。
17．在H、Na、O、Cl四种元素中，由两种元素组成的离子化合物有_______、_______、_______、_______；由两种元素组成的共价化合物有_______、_______、_______。
18．有下列物质：①金属铜
②NaOH
③I2
④MgCl2
⑤Na2O2
⑥氩气
回答下列问题：
（1）不存在化学键的是____________________________
（2）存在金属键的是____________________________
（3）只存在非极性键的是____________________________
（4）只存在离子键的是____________________________
（5）既存在离子键又存在极性键的是____________________________
（6）既存在离子键又存在非极性键的是____________________________
【参考答案】
1．B
2．B
3．B
4．D
5．BC
6．AC
7．C
8．D
9．B
10．C
11．A
12．A
13．C
14．A
15．D
16-18．略
第二课时
【教材整理】
铜锌原电池实验：
1．实验装置
2．实验现象及分析
实验现象
检流计指针偏转；锌片溶解，铜片变粗
电极反应
负极（锌极）：Zn－2e－===Zn2＋，
氧化反应
正极（铜极）：Cu2＋＋2e－===Cu，
还原反应
电子流向
电子由锌片通过导线流向铜片
电池反应
Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu
能量转换
化学能转化成电能
原电池工作原理：
1．原电池
（1）定义：能将化学能转化为电能的装置。
（2）电极名称及电极反应。
①负极：电子流出的一极，发生氧化反应。
②正极：电子流入的一极，发生还原反应。
（3）原电池的构成条件。
①两个活泼性不同的电极（两种金属或一种金属和一种能导电的非金属）。
②电解质溶液。
③构成闭合回路。
④能自发发生的氧化还原反应。
2．工作原理
外电路中电子由负极流向正极；内电路（电解质溶液）中阴离子移向负极，阳离子移向正极；电子发生定向移动从而形成电流，实现了化学能向电能的转化。
1799年，意大利科学家伏特发明了世界上最早的电池——伏特电池。
1836年，英国科学家丹尼尔对“伏特电池”进行了改良，制造了一个能稳定工作的铜锌原电池，称为“丹尼尔电池”。其基本构造如图所示。
问题思考：
（1）该装置中电子移动方向如何？溶液中的SO通过盐桥移向锌极吗？
【提示】该原电池中负极是锌，正极是铜，电子由锌极流向铜极，盐桥中的K＋向正极移动，Cl－向负极移动，从而平衡电荷，溶液中的SO不会通过盐桥移向锌极。
（2）取出盐桥，检流计指针还会偏转吗？
【提示】取出盐桥，不能构成闭合回路，检流计指针不会偏转。
（3）将盐桥改为铜导线连接两种溶液，检流计指针还能偏转吗？
【提示】将盐桥改为铜导线连接两种溶液，不能构成原电池，检流计指针不发生偏转。
（4）根据以上现象分析，盐桥起了什么作用？
【提示】盐桥起到了使整个装置构成闭合回路的作用，同时能阻止反应物的直接接触。盐桥中Cl－向ZnSO4溶液迁移，K＋向CuSO4溶液迁移，分别中和过剩的电荷，使溶液保持电中性，反应可以继续进行。
原电池中的几个判断：
1．原电池正负极的判断依据
（1）依据电极材料的活泼性判断
负极：活泼性相对强的一极；
正极：活泼性相对弱的一极。
（2）依据电子流向或电流流向判断
负极：电子流出或电流流入的一极；
正极：电子流入或电流流出的一极。
（3）依据溶液中离子移动的方向判断
负极：阴离子移向的一极；
正极：阳离子移向的一极。
（4）依据两极的反应类型判断
负极：发生氧化反应的一极；
正极：发生还原反应的一极。
（5）依据电极反应的现象判断
负极：溶解或减轻的一极；
正极：增重或生成气体的一极。
【特别提醒】正极的作用是导体及产生电势差，它不参与化学反应。负极反应不一定是负极材料本身的反应，有的原电池的负极既是导体又是负极反应物，有的原电池负极的作用是导体，它不参与反应。
原电池原理的应用：
1．加快氧化还原反应的速率
①实验室用粗锌和稀盐酸或稀硫酸反应制H2，加快反应速率；
②如果用纯锌和稀盐酸或稀硫酸反应制H2，可加入少量的CuSO4溶液加快反应速率。
2．比较金属的活动性强弱
原电池中，负极的金属活动性＞正极的金属活动性。
3．设计原电池
①将已知氧化还原反应拆分为两个半反应；
②根据原电池的电极反应特点，结合两个半反应找出正负极材料及电解质溶液。
【精练反馈】
题组1原电池原理
1．如图所示的装置能构成原电池产生电流的是（
）
【解析】A项中的电极相同；C项中未构成闭合回路；D项中酒精是非电解质。
【答案】B
2．图1是铜锌原电池示意图。图2中，x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量，y轴表示（
）
图1
图2
A．铜棒的质量
B．c（Zn2＋）
C．c（H＋）
D．c（SO）
【解析】该装置构成原电池，Zn是负极，Cu是正极。A．在正极Cu上溶液中的H＋获得电子变为氢气，Cu棒的质量不变，错误；B．由于Zn是负极，不断发生反应Zn－2e－===Zn2＋，所以溶液中c（Zn2＋）增大，错误；C．由于反应不断消耗H＋，所以溶液的c（H＋）逐渐降低，正确；D．SO不参加反应，其浓度不变，错误。
【答案】C
3．锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是（
）
A．铜电极上发生氧化反应
B．电池工作一段时间后，甲池的c（SO）减小
C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加
D．阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡
【解析】A．Cu作正极，电极上发生还原反应，错误；B．电池工作过程中，SO不参加电极反应，故甲池的c（SO）基本不变；C．电池工作时，甲池反应为Zn－2e－===Zn2＋，乙池反应为Cu2＋＋2e－===Cu，甲池中Zn2＋会通过阳离子交换膜进入乙池，以维持溶液中电荷平衡，由电极反应式可知，乙池中每有64
g
Cu析出，则进入乙池的Zn2＋为65
g，溶液总质量略有增加，正确；D．由题干信息可知，阴离子不能通过阳离子交换膜。
【答案】C
题组2正负极判断
4．原电池的正极一定是（
）
A．化学性质较活泼的金属
B．化学性质较不活泼的金属
C．电子流出的一极
D．电子流入的一极
【解析】正极的判断方法：（1）外电路电流流出，电子流入的一极；（2）发生还原反应；（3）化学性质较不活泼的金属或惰性电极；（4）阳离子移向的一极；（5）常见有气泡冒出或有金属析出的电极。
【答案】D
5．在如图所示的水果电池中，外电路上的电流从X电极流向Y电极。若X为铁，则Y可能是（
）
A．锌
B．石墨
C．银
D．铜
【解析】电流的方向与电子的移动方向相反，由已知条件知电子由Y电极流向X电极，因此Y电极的金属活动性强于铁，故Y电极只能为选项中的锌。
【答案】A
6．某原电池，将两金属X、Y用导线连接，同时插入相应的电解质溶液中，发现Y电极质量增加，则可能是下列情况中的（
）
A．X是负极，电解质溶液为CuSO4溶液
B．X是负极，电解质溶液为稀H2SO4溶液
C．X是正极，电解质溶液为CuSO4溶液
D．X是正极，电解质溶液为稀H2SO4溶液
【解析】Y电极质量增加，说明溶液中的阳离子得电子而在Y极（正极）上析出金属形成的。
【答案】A
题组3原电池原理的应用
7．把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，外电路电流由d到c；a、c相连时，c上产生大量气泡；b、d相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性由强到弱的顺序为（
）
A．a>b>c>d
B．a>c>d>b
C．c>a>b>d
D．b>d>c>a
【解析】在金属与稀硫酸组成的原电池中活泼金属作负极。所以有a＞b，c＞d，a＞c，d＞b。
【答案】B
8．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（
）
A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生
B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极
C．两烧杯中溶液的pH均增大
D．产生气泡的速度甲比乙慢
【解析】由题目所给图示可知，甲为原电池，铜作正极，发生反应：2H＋＋2e－===H2↑，反应速率加快；乙不能构成原电池（无闭合回路），只在锌片上发生反应：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，二者都消耗H＋，故溶液的pH都增大。
【答案】C
9．依据氧化还原反应：2Ag＋（aq）＋Cu（s）===Cu2＋（aq）＋2Ag（s）设计的原电池如图所示。
请回答下列问题：
（1）电极X的材料是______；电解质溶液Y是______。
（2）银电极为电池的________极，发生的电极反应为_____________；X电极上发生的电极反应为_______________________________________________。
（3）外电路中的电子是从________电极流向________电极。
【解析】由题给反应可知以下信息
电极
材料
电极反应
负极
Cu
Cu－2e－===Cu2＋
正极
Ag
Ag＋＋e－===Ag
则X为Cu，Y为AgNO3溶液。
【答案】（1）铜
AgNO3溶液
（2）正
Ag＋＋e－===Ag
Cu－2e－===Cu2＋
（3）铜
银
13
/
13(共98张PPT)
化学反应与能量转化
第1课时 化学反应中能量变化的本质及转化形式
一、实验探究化学变化中的能量变化
1.【活动探究】
实验操作
实验现象
有关化学方程式或结论
镁粉逐渐_____，
生成_____，反应
后溶液温度_____
____________
__________；
反应是_____反应
溶解
气泡
升高
Mg+2HCl====
MgCl2+H2↑
放热
实验操作
实验现象
有关化学方程式或结论
反应生成_____，
反应后溶液温度
_____
反应是
_____反应
气泡
降低
吸热
2.结论：每一个化学反应都伴随着能量的变化，有的反应_____能量（放热反应），有的反应_____能量（吸热反应）。
释放
吸收
【情境·思考】
古诗《石灰吟》：
千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲。
粉骨碎身浑不怕，要留清白在人间。
是一首托物言志诗。作者以石灰作比喻，表达自己为国尽忠，不怕牺牲的意愿和坚守高洁的决心。通过古诗的描述，制取石灰的反应是放热反应还是吸热反应？石灰遇水的反应呢？
提示：碳酸钙变为氧化钙的反应为吸热反应，氧化钙变为氢氧化钙的反应为放热反应。
二、化学反应中能量变化的实质和原因分析
1.化学反应的实质
2.化学反应中能量变化的原因
（1）能量变化的原因：旧化学键破坏时要_____能量（E1），新化学键形成时要_____能量（E2）。
吸收
释放
（2）反应吸收能量和放出能量的原因：
①从化学键角度分析：若E1>E2，则反应_____能量；若E1②从物质能量角度分析：若
，则反
应_____能量；若
，则反应_____能量。
吸收
释放
放出
吸收
3.能量转化的形式
化学能
_________、_________或_________等。?
热能
电能
光能
4.计算
根据下列信息分析氢气燃烧生成水蒸气时能量的变化情况
（1）断裂1
mol
H2和
mol
O2中的化学键吸收的总能量：
_____________________。?
（2）形成1
mol
H2O时释放的总能量：_______。?
（3）燃烧1
mol
H2生成水蒸气时_____能量____kJ。
436
kJ+249
kJ=685
kJ
930
kJ
放出
245
【微思考】
是不是放热反应不需要加热就能发生？吸热反应需要加热才能发生？
提示：不是。反应是放热反应还是吸热反应与反应的条件无关，如煤的燃烧是放热反应，但一般需要加热才能发生；氯化铵和氢氧化钙的反应是吸热反应，但不加热就能发生。
【巧判断】
（1）化学反应过程中不一定都有能量变化（
）
提示：×。因为化学变化中需断裂的化学键与形成的化学键不同，所以一定伴随着能量的变化。
（2）镁带燃烧时，化学能全部转化为热能（
）
提示：×。镁带燃烧时发出耀眼的白光，所以化学能一部分变为光能。
（3）有能量放出的变化都是放热反应，吸收能量的变化都是吸热反应（
）
提示：×。物理变化也可能伴随着能量的变化。
知识点一 化学反应中能量的变化原因及计算
【重点释疑】
1.化学反应的能量变化分析：
（1）从化学键的角度：
①E1>E2：反应吸收能量（吸热反应）。
②E1可以总结为新大于旧，反应放热；旧大于新，反应吸热。
（2）从物质内部能量变化的角度——“两个过程”：
①可以看作是热能、电能或光能等物质外部的能量被“储存”起来的过程。
②可以看作是“储存”在物质内部的能量（化学能）转化成热能、光能或电能等释放出来的过程。
2.化学反应中能量计算的步骤
（1）根据化学方程式确定断键、成键的物质的量。
（2）确定断键吸收的总能量和成键释放的总能量。
（3）计算反应的能量变化：
①若反应释放能量。
E=成键时释放能量之和-断键时吸收能量之和
②若反应吸收能量。
E=断键时吸收能量之和-成键时释放能量之和
【易错提醒】分析化学反应中的能量变化时，应注意以下两点：
（1）物质所含能量越低越稳定。化学反应中的能量变化与化学键的断裂和形成有关，断裂化学键吸收的能量等于形成该化学键时释放的能量，能量值越大，化学键越牢固，物质本身越稳定，物质的能量越低。
（2）由于任何化学反应中都存在化学键的断裂与生成，因此，任何化学反应在发生物质变化的同时必然发生能量的变化。也就是说任何化学反应中反应物具有的总能量与生成物具有的总能量一定不相等。
【思考·讨论】
如图，若试管中的无色液体是稀硫酸，向其中加入镁条，可以观察到U形管中有什么现象？产生此现象的原因是什么？
提示：看到U形管a端液面下降，b端液面上升。原因是镁条与稀硫酸反应放热，致使瓶内气压大于外界气压，从而将U形管中的红色墨水压往U形管的右侧。
【案例示范】
【典例】下表中的数据表示破坏1
mol化学键需消耗的
能量，根据表中数据计算以下反应生成1
mol
CO2时的
热量变化（
）
CH4（g）+2O2（g）
CO2（g）+2H2O（g）
化学键
C—H
O—O
O＝O
C—O
C＝O
H—O
能量（kJ）
415
138
498
343
798
465
A.放出热量800
kJ
B.放出热量1
520
kJ
C.吸收热量110
kJ
D.放出热量610
kJ
【思维建模】利用化学键计算反应中能量变化的解答思路如下：
【解析】选A。1个CH4中含4个C—H键，1个O2中含1个O＝O键，1个CO2中含2个C＝O键，1个H2O中含2个H—O键。生成1
mol
CO2时，断裂4
mol
C—H键和2
mol
O＝O键，吸收的热量为Q吸=4EC-H+2
=4×415
kJ+2×498
kJ=2
656
kJ。形成4
mol
H—O键和2
mol
C＝O键，释放的热量为Q放=4EO-H+2
=4×465
kJ+2×798
kJ=3
456
kJ，因为Q放>Q吸，所以反应放热。放出的热量为ΔQ=Q放-Q吸=3
456
kJ-2
656
kJ=800
kJ。
【母题追问】（1）因为甲烷生成二氧化碳的反应是放热反应，能不能说甲烷具有的能量大于二氧化碳？
提示：不可以。放热反应是指反应物总能量大于生成物总能量。
（2）当反应生成液态水时，反应放出的热量是变多还是变少？
提示：变多。气态水变为液态水时放热。
【误区警示】（1）断裂化学键需要吸收的能量越多，物质内部的能量越低，物质越稳定，即能量越低越稳定。
（2）通过化学键的断裂、形成来计算化学反应中能量变化时，要注意物质内部化学键的数量。
【迁移·应用】
1.（2019·威海高一检测）已知1
g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出能量121
kJ，且氧气中1
mol
O＝O键完全断裂时需要吸收能量496
kJ，水蒸气中1
mol
H—O键形成时放出能量463
kJ，则氢气中1
mol
H—H键断裂时吸收的能量为（
）
A.920
kJ
B.557
kJ
C.436
kJ
D.188
kJ
【解析】选C。由1
g
H2完全燃烧生成水蒸气时放出能
量121
kJ可知：2
g
H2（即含1
mol
H—H键）完全燃烧生成水蒸气时放出的能量为121
kJ×2=242
kJ。由化学
方程式：H2（g）+
O2（g）
H2O（g），可设1
mol
H—H键断裂吸收的能量为Q，则：Q+
×496
kJ-2×463
kJ=-242
kJ，Q=436
kJ。
2.下列关于反应能量的说法中正确的是（
）
A.化学反应中的能量变化，都表现为热量的变化
B.化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因
C.已知反应：Zn（s）+CuSO4（aq）====ZnSO4（aq）+Cu（s）为放热反应，则反应物总能量<生成物总能量
D.相同条件下，如果1
mol氢原子所具有的能量为E1，
1
mol氢分子的能量为E2，则2E1=E2
【解析】选B。化学反应中的能量变化，不是都表现为热量的变化，还可能有其他能量的变化，如光能等，A项错误；放热反应中反应物的总能量大于生成物的总能量，C项错误；分子变成原子需要破坏化学键，吸收能量，2E1>E2，D项错误。
【补偿训练】
（2019·南京高一检测）化学反应的发生必然伴随有能量的转化，其最根本的原因是（
）
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断裂需要吸收能量，新的化学键生成需要放出能量
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。任何化学反应，反应物中化学键与生成物中化学键均不可能相同，或者说反应物与生成物不可能相同，故旧键断裂吸收的能量与新键形成放出的能量不可能相等，反应物具有的能量与生成物具有的能量不可能相等。
【素养提升】
合成氨指由氮和氢在高温高压和催化剂条件下直接合
成的氨，为一种基本无机化工流程。合成氨工业在20世
纪初期形成，开始用氨作火炸药工业的原料，为战争服
务，第一次世界大战结束后，转向为农业、工业服务。
随着科学技术的发展，对氨的需求量日益增长。德国化学家哈伯从1902年开始研究由氮气和氢气直接合成氨，
于1908年申请专利，即“循环法”。
氨的合成反应为N2+3H2
2NH3，1
mol
N2完全
反应时放出的能量为92.4
kJ。若断开1
mol
H—H键吸
收的能量为436
kJ，形成1
mol
H—N键放出的能量为
391
kJ，请判断断开1
mol
N≡N键需吸收的能量是多少？
提示：945.6
kJ。设断开1
mol
N≡N键需吸收的能量为x，根据反应放出的能量=形成新键放出的能量-断开旧键吸收的能量，代入数据：92.4
kJ=6×391
kJ-3×
436
kJ-x，x=945.6
kJ。
知识点二 放热反应和吸热反应的比较
【重点释疑】
放热反应和吸热反应的比较
类型
比较
放热反应
吸热反应
定 义
释放热量的化学反应
吸收热量的化学反应
类型比较
放热反应
吸热反应
形成
原因
反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量
反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量
图示
类型比较
放热反应
吸热反应
常见
类型
（1）大多数化合反应；
（2）酸碱中和反应；
（3）燃烧反应，如木炭、CH4、H2、CO等在空气中的燃烧，H2在Cl2中的燃烧等；
（4）金属与酸的反应；
（5）铝热反应；
（6）活泼金属氧化物与水反应
（1）大多数分解反
应，如CaCO3
CaO+CO2↑等；
（2）Ba（OH）2·8H2O
与NH4Cl固体反应；
（3）C与水蒸气反
应、C与CO2反应等
【易错提醒】化学反应中能量变化的“不一定”
（1）需加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如碳和氧气的反应。
（2）放热反应常温下不一定容易发生，如铝热反应。
（3）吸热反应也不一定需要加热，如Ba（OH）2·8H2O晶体和NH4Cl晶体的反应。
（4）放热（或吸热）过程不一定是放热（或吸热）反应，如冰融化是吸热过程而不是吸热反应。
【思考·讨论】
如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什么？
提示：遇到水放热的物质一般用生石灰。
【案例示范】
【典例】结合已知信息判断下列反应是吸热反应还是放热反应：
（1）通过反应物、产物能量的变化判断下列反应是吸热反应还是放热反应：
（2）通过计算判断反应H2+Cl2
2HCl是放热反应还是吸热反应。
（3）如图通过实验现象判断反应是吸热反应还是放热反应。现象：
反应后发现沾有水的玻璃片和烧杯冻在一起。
（4）根据常见的放热反应和吸热反应判断下列反应哪些属于放热反应：①Al与Fe2O3的反应 ②Mg与CH3COOH溶液的反应 ③燃烧反应 ④中和反应 ⑤复分解反应
【解析】（1）反应A中反应物能量小于生成物能量，是吸热反应，反应B中反应物能量大于生成物能量是放热反应。
（2）断裂旧化学键吸收的总能量应该是断裂1
mol
H—H键与1
mol
Cl—Cl键所吸收的能量之和，即436
kJ+
243
kJ=679
kJ。形成新化学键放出的总能量应该是
形成2
mol
H—Cl键所放出的能量，即2×431
kJ=
862
kJ。放出的能量大于吸收的能量，所以反应是放热反应。
（3）反应后水结冰，说明反应吸热，是吸热反应。
（4）常见的放热反应有：燃烧反应、酸碱中和反应、铝热反应、活泼金属与酸或H2O的反应
答案：（1）A吸热反应、B放热反应
（2）放热反应 （3）吸热反应 （4）①②③④
【迁移·应用】
（2018·天津合格考）下列反应过程中的能量变化符合如图所示的是（
）
A.CH4的燃烧
B.CaCO3的分解
C.Mg和稀硫酸的反应
D.酸和碱的中和反应
【解析】选B。由图可知，反应物能量小于生成物能量，是吸热反应，碳酸钙分解是吸热反应。
【补偿训练】
1.下列反应符合图示的是（
）
A.铝片与盐酸的反应
B.Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl晶体的反应
C.酸碱中和反应
D.甲烷在氧气中的燃烧反应
【解析】选B。据图可知，该反应属于吸热反应。给出的四个反应中，活泼金属与酸反应、中和反应及燃烧反应均是放热反应，Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl晶体的反应是吸热反应。
2.下列说法正确的是（
）
A.化学反应都伴随着能量的变化，通常表现为热量的变化
B.需要加热的反应一定是吸收热量的反应
C.电解水生成氢气和氧气的反应是吸热反应，又是分解反应，所以分解反应一定是吸收热量的反应
D.放出热量的反应常温下易发生
【解析】选A。化学反应中的能量变化通常表现为热量
的变化，也可表现为光能或电能的变化，A项正确；反应是吸收还是放出热量，决定于反应物断键吸收的能量与形成生成物中的新键释放的能量的相对大小，与反应时是否加热或反应类型等无必然联系，B、C两项不正确；一个化学反应是否易发生与许多因素有关，放出热量的反应在常温下也不一定易发生，如燃烧反应等，D项不正确。
【规律方法】放热反应和吸热反应的判断方法
（1）根据反应物和生成物的总能量大小判断。
（2）根据化学键断裂和形成时能量变化大小关系判断。
（3）根据经验规律判断——用常见吸热和放热的反应类型来判断。
（4）根据生成物和反应物的相对稳定性判断——由稳定的物质生成不稳定的物质的反应为吸热反应，反之为放热反应。
【课堂回眸】
第2课时
化学反应能量转化的
重要应用——化学电池
一、原电池的构造及原理
1.原电池原理
（1）原电池：一种利用_____________将_______________
_______的装置。
氧化还原反应
化学能直接转化
成电能
（2）原电池原理
①氢氧燃料电池
②原电池原理（以氢氧燃料电池为例）
实验装置
原电池
原理
还原剂和氧化剂分别在两个不同的区域
发生_____反应和_____反应，并通过能导
电的物质形成_________产生_____
两极
反应
负极
氢气_______，发生_____反应
正极
氧气_______，发生_____反应
电子转移
电子由___极通过导
线流向___极，形成电流
氧化
还原
闭合回路
电流
失电子
氧化
得电子
还原
负
正
2.原电池的构造
【做一做】
如图为由锌、石墨棒和硫酸铜溶液组成的原电池
（1）负极反应物是___，___电子发生_____反应；
（2）正极反应物是____，___电子发生_____反应；
（3）工作时以上原电池中_____能转化为___能。
Zn
氧化
Cu2+
还原
化学
电
失
得
二、原电池的设计
1.基本思路
2.具体流程
3.实例
（1）原电池设计
依据
Zn+2H+====Zn2++H2↑
实验现象
确定
负极
选择负极反应物：_____
锌片_____
_____；正
极材料___
_______
_______。
选择负极材料：_____
确定
正极
选择正极反应物：_______
选择正极材料：___________
构成闭
合回路
选择离子导体：
_______________
选择电子导体：_____
锌片
锌片
氢离子
石墨或铜片
稀硫酸或稀盐酸
导线
逐渐
溶解
表
面有气
泡生成
（2）装置
①装置
②电极反应
负极反应：______________，_____反应；
正极反应：2H++2e-====H2↑，还原反应。
Zn-2e-====Zn2+
氧化
【巧判断】
（1）原电池中电子由负极通过导线到正极，然后由正极经溶液再到负极，形成闭合回路。（
）
提示：×。导电时溶液中没有电子的移动，只有阴阳离子的定向移动。
（2）原电池中两电极如果都是金属，一般活泼的金属作负极。（
）
提示：√。活泼的金属容易失电子，原电池中失电子的一极为负极。
（3）铜、锌、稀硫酸组成的原电池中，如果把稀硫酸换成乙醇溶液，也能形成原电池。（
）
提示：×。原电池中的溶液需要为电解质溶液，乙醇是非电解质。
三、原电池的分类
【微思考】
燃料电池中燃料是负极反应物还是正极反应物？
提示：负极。在燃料电池中燃料燃烧失电子作负极反应物。氧气得电子作正极反应物。
【情境·思考】
现在的电动车上绝大多数装的是铅酸蓄电池，因为铅酸蓄电池成本低，性价比高。1860年，法国的普朗泰发明出用铅作电极的电池。这种电池的独特之处是，当电池使用一段时间后电压下降时，可以给它通以反向电流，使电池电压回升。因为这种电池能充电，可以反复使用，所以称它为“铅酸蓄电池”。
蓄电池是一种可充电的电池，广泛应用于电动车、汽车等行业。蓄电池放电时和充电时能量转化是否一样？
提示：不一样。放电时是化学能转化为电能，充电时是电能转化为化学能。
知识点一 原电池的原理及电极判断
【重点释疑】
1.原理（以铜锌原电池为例）
2.正负极的判断
【易错提醒】判断正负极时应注意的几个问题
（1）活泼性强的不一定是负极，如镁和铝放入氢氧化钠溶液中形成原电池，铝是负极；铜和铝放入浓硝酸中形成原电池，由于铝的钝化，铜是负极。
（2）燃料电池中电极不参与反应，通入燃料的一极为负极，通入助燃剂（一般为氧气）的一极为正极。
（3）如果给了电池反应，正负极还可以根据化合价的改变来判断，化合价升高的物质失电子，为负极；化合价降低的物质得电子，为正极。
【思考·讨论】
（1）原电池原理中的“闭合回路”，其含义是什么？
提示：原电池在工作时，带电粒子是按照一定的规律，沿一定方向运动的，应当从两方面掌握：一是溶液中的阴离子向负极方向运动，而阳离子向正极方向运动；二是导线上电子从负极流向正极（电流从正极流向负极）。整个回路上带同种电荷的粒子沿一个方向不停地运动。
（2）电池的负极只能是金属材料吗？
提示：不是。燃料电池的负极就不是金属如氢氧燃料电池负极材料为石墨。
【案例示范】
【典例】（2019·临沂高一检测）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
【思维建模】解答原电池原理型试题的思维流程如下：
【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；阳离子向正极移动，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。
【母题追问】（1）若将上题图示中的电解质溶液变成硫酸铜溶液，能否形成原电池？若能，请写出电极反应式；若不能，请说明理由。
提示：可以形成，只不过是溶液里的氢离子参加反应变成铜离子参加反应。其电极反应如下：负极（Zn）：Zn-2e-====Zn2+；正极（Cu）：Cu2++2e-====Cu。
（2）若此原电池有0.5
mol电子流经导线，此时锌电极的质量将如何变化？
提示：由原电池原理可知，锌电极的质量将减少，由Zn-2e-====Zn2+可知，有0.5
mol电子流经导线时减少的质量为16.25
g。
【迁移·应用】
1.（2019·聊城高一检测）
一种新型的电池，总反应：
3Zn+2
+8H2O====2Fe（OH）3↓+3Zn（OH）2↓+4OH-，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是（
）
A.Zn极是负极，发生氧化反应
B.随着反应的进行，溶液的pH增大
C.电子由Zn极流出到石墨电极，再经过溶液回到Zn极，
形成回路
D.石墨电极上发生的反应为
+3e-+4H2O====
Fe（OH）3↓+5OH-
【解析】选C。根据电池总反应，Zn的化合价升高，根据原电池的工作原理，即锌作负极，发生氧化反应，故A说法正确；根据电池总反应方程式，生成OH-，溶液的pH增大，故B说法正确；根据原电池的工作原理，电子从Zn电极流出经外电路流向石墨，电解质溶液应是阴阳离子定向移动，没有电子通过，故C说法错误；负极电极反应式为Zn+2OH--2e-====Zn（OH）2↓，正极反应式为
+4H2O+3e-====Fe（OH）3
↓+5OH-，故D说法正确。
2.番茄是人们爱吃的水果，也是餐桌上的美食，你能想到利用番茄来制作番茄电池吗？如图为某兴趣小组制作的番茄电池，但电路接通后，检流计的指针发生了偏转。下列说法正确的是（
）
A.电子由铜通过导线流向锌
B.该装置是将电能转化为化学能的装置
C.锌电极发生氧化反应
D.电流由锌通过导线流向铜
【解析】选C。A项，铜作正极，锌作负极，因此电子由锌通过导线流向铜，故错误；B项，该装置将化学能转化为电能，故错误；C项，锌作负极失去电子，发生氧化反应，故正确；D项，电子与电流的方向相反，因此电流由铜极通过导线流向锌极，故错误。
【补偿训练】
（2019·廊坊高一检测）下列说法中正确的是（
）
A.原电池是把电能转化为化学能的装置
B.原电池中电子流出的一极是正极，发生氧化反应
C.原电池中电流从负极流出，从正极流入
D.原电池中的阳离子向正极移动
【解析】选D。原电池是把化学能转化为电能的装置；原电池中电子流出的一极是负极，发生氧化反应；电流从正极流出，从负极流入；原电池中的阳离子向正极移动，发生还原反应。
【素养提升】
1.如图是铅蓄电池的结构示意图，电池反应的总方程
式：Pb
+
PbO2
+
2H2SO4
2PbSO4↓
+
2H2O，则原电
池放电时负极反应物和正极反应物分别是什么？
提示：根据化合价变化判断，Pb的化合价升高，发生氧化反应，作负极材料和反应物；
PbO2中铅元素化合价降低，作正极材料和反应物。
2.如图是酸性和碱性锌锰干电池示意图。
酸性和碱性电池的负极材料、负极反应是否一样？
提示：负极材料都是锌，发生的反应不一样。酸性条件下为Zn-2e-====Zn2+，碱性条件下为Zn-2e-+2OH-====Zn（OH）2。
3.以下是酸性、碱性氢氧燃料电池的示意图。
电池工作时，负极反应物氢气和正极反应物氧气在两种电池中分别生成什么物质？
提示：氢气在酸性氢氧燃料电池中变为氢离子，在碱性氢氧燃料电池中变为水；氧气在酸性氢氧燃料电池中变为水，在碱性氢氧燃料电池中变为氢氧根离子。
知识点二 原电池原理的应用
【重点释疑】
【思考·讨论】
（1）所有化学反应，都能设计成原电池吗？
提示：不是。原电池的工作原理是使氧化还原反应中转移的电子作定向移动，故只有自发的氧化还原反应才能设计成原电池。
（2）原电池中一定是较活泼金属作负极，较不活泼金属作正极吗？
提示：不一定，如镁条、铝条连接，插入氢氧化钠溶液中，形成的原电池铝作负极，镁作正极。
【案例示范】
【典例1】利用生活或实验室中常用物品，根据氧化还原反应知识和电学知识，自己动手设计一个原电池。实验原理：Fe+2H+====Fe2++H2↑。
（1）如何选择电池的正负极材料？（宏观辨识与微观探析）
（2）如何选择离子导体？除了以上物质还缺少什么实验用品（已有耳机）？（证据推理与模型认知）
（3）实验装置如图：（科学探究与创新意识）
①按如图所示连接好实验仪器，注意观察（耳朵听）耳机是否有声音发出，如果没有，可将原电池的两个电极中的一极接触耳机插头上的一极（注意：接触的同时耳机的另一个极是连接在原电池的另一个电极上的），这时可以听见耳机发出“嚓嚓嚓”声音。其原因是在原电池中，由化学能转化为什么能？
②如果将装置中的耳机改为电流计，则铁钉应该接电流计的什么极？电极反应是什么？另一极应该接电流计的什么极，发生氧化反应还是还原反应？
【解析】（1）原电池的构成条件是电极、导线、电解质溶液。负极应用铁钉或铁条，正极可选铜棒、铜钉或石墨（如铅笔芯）等；
（2）离子导体可以选择稀硫酸溶液，应盛放在烧杯中，电子导体应用导线。
（3）原电池是将化学能转化为电能的装置，电流计的负极应与电源负极相连，负极发生氧化反应，正极发生还原反应。
答案：（1）负极：铁钉或铁条 正极：铜钉（其他的惰性电极如铅笔芯、铂等都正确）
（2）稀硫酸
烧杯、导线
（3）①电能 ②负极
Fe-2e-====Fe2+ 正极 还原反应
【规律方法】原电池的设计一般思路：
设计原电池时，首先要根据所提供的氧化还原反应的特点进行设计。原电池的设计要紧扣原电池的构成条件。具体方法是
（1）以自发进行的氧化还原反应为基础。
（2）分析氧化还原反应，从中找出氧化剂和还原剂，并把氧化还原反应分解为氧化反应和还原反应两个半反应，从而确定电极反应。
（3）以电极反应为基础，根据原电池的工作原理确定电极材料和电解质溶液。通常还原剂即为负极材料，氧化剂为电解质溶液中的某种阳离子，正极材料必须比负极材料的活泼性弱或选石墨作电极。
【典例2】（2019·巢湖高一检测）①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。①②相连时，外电路电流从②流向①；①③相连时，③为正极；②④相连时，②上有气泡逸出；③④相连时，③的质量减少。据此判断这四种金属活泼性由大到小的顺序是（
）
A.①③②④
B.①③④②
C.③④②①
D.③①②④
【思维建模】利用原电池判断金属性强弱的一般思路为
【解析】选B。由题意知：①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。①②相连时，外电路电流从②流向①，则金属活泼性①大于②；①③相连时，③为正极，则金属活泼性①大于③；②④相连时，②上有气泡逸出，则金属活泼性④大于②；③④相连时，③的质量减少，则金属活泼性③大于④，故正确顺序为①③④②。
【迁移·应用】
1.（2019·滨州高一检测）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+6H2O====2Na[Al（OH）4]+3H2↑
B.2H2+O2
2H2O
C.Zn+CuSO4====Cu+ZnSO4
D.Na2CO3+2HCl====2NaCl+H2O+CO2↑
【解析】选D。D项中的反应不属于氧化还原反应，不能设计成原电池。
2.（2019·杭州高一检测）一个原电池总反应为Zn+Cu2+
====Zn2++Cu，该电池材料及电解质溶液可能是（
）
选项
正极
负极
电解质溶液
A
Zn
Cu
CuCl2
B
Cu
Zn
H2SO4
C
Cu
Zn
CuSO4
D
Ag
Cu
CuSO4
【解析】选C。原电池总反应为Zn+Cu2+====Zn2++Cu，可得出其负极反应：Zn-2e-====Zn2+（氧化反应），正极反应：Cu2++2e-====Cu（还原反应），因此负极材料只能是Zn。正极为Cu2+得电子还原成铜，电解质应为可溶性铜盐，正极材料为活泼性比Zn弱的Cu、Fe（或C、Pt）等。
【课堂回眸】
谢
谢化学反应与能量转化
【教学目标】
知识目标：
1．理解化学反应中能量变化的实质；知道化学键的断裂和形成是能量变化的主要原因。
2．初步学会从微观的角度认识化学反应。
3．通过对铜锌原电池的分析，了解原电池的工作原理。
4．判断原电池的正负极和电极反应的书写。
能力目标：
1．学会从微观的角度认识化学反应中能量变化的实质。
2．通过对铜锌原电池的分析，了解实验研究和理论研究在科学探究方面的意义。
3．在学习过程中，学会运用观察、分析、迁移等思维方法来建构新的概念。
情感态度和价值观：
1．体会思考带给人的愉快情感体验，感悟化学学科学习的乐趣。
2．养成良好的实事求是的科学态度。
3．关注与化学有关的社会热点问题和科技前沿问题，增强环境保护意识，逐步形成可持续发展的思想。
【教学重点】
1．化学反应中能量变化的实质。
2．原电池的概念、原理、组成及应用。
【教学难点】
1．从微观的角度认识化学反应中能量变化的实质
2．通过对原电池实验的研究，引导学生从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质，以及这种转化的综合利用价值。
【教学方法】
采用探究式学习方式：提出问题→明确任务→制定计划→进行实验→收集证据→解释与结论→反思与评价→表达与交流
【教学准备】
1．学生：按每4名同学为一组进行分组，以小组为单位预习探究实验，了解实验的主要目的与具体步骤；
2．教师：准备多媒体教学设备及探究实验的仪器和药品。
【教学过程】
第一课时
【引入】
嫦娥一号奔月是什么产生的能量把火箭推向天空？
【提问】
上节课学习了化学反应过程中，物质变化的实质是旧化学键的断裂和新化学键的生成，请同学们分析以下两个反应中化学键变化的情况：
2H2+O22H2O
2H2O2H2↑+O2↑
【过渡】
我们研究化学反应就是要很好地利用化学反应，不仅仅可以利用化学反应制取新物质，还可以利用化学反应过程中的能量。比如：远古时期的人通过钻木取火，并利用燃烧放出的能量烧烤食物、取暖；当今社会，煤、石油、天然气是主要能源。煤、石油、天然气在燃烧反应中释放出的能量广泛使用于工业、农业、科学技术、日常生活各个领域。有数据统计，近年来我国煤、石油、天然气的消耗占主要能源总量的94.9%。可见，我们研究化学反应过程中的能量变化是非常有意义的。
【板书】一、化学反应中能量变化的本质及转化形式
1．化学键与化学反应中能量的关系
【师生互动】
【设问】
大家知道，镁、硫等燃烧会放出大量的热，是不是所有的化学反应都会放出热量呢？在化学反应过程中是不是都伴随着能量的变化呢？能量的变化是不是都是释放能量呢？有没有吸收能量的化学反应呢？
【引入实验】
下面就让我们通过三个实验来感受化学反应中的能量变化。在实验过程中，利用温度计测量温度的变化来判断一个化学反应是释放能量、还是吸收能量。如果反应中温度升高，则是释放能量；如果反应中温度降低，则是吸收能量。
【学生交流，明确实验方案】
学生甲：实验1：先记录室温；取一支试管加入3毫升氢氧化钠溶液，再加入3毫升盐酸，振荡，用温度计测量此时溶液的温度，并记录。
学生乙：实验2：取一支试管加入少量锌粉，再加入5毫升盐酸，当反应进行到有大量气泡产生时，用温度计测量此时溶液的温度，并记录。
学生丙：实验3：取一个小烧杯加入约10克氢氧化钡晶体，再加入约5克氯化铵固体，立即用玻璃棒迅速搅拌，使充分反应，用手触摸试管外壁。用温度计测量此时混合物的温度，并记录。
【实验指导】
这个实验的注意事项有2点：注意正确使用温度计；实验3生成的钡盐有毒，注意药品的回收及个人卫生。
【学生探究实验】
学生分小组实验
【交流与讨论】
实验结束，交流每个小组记录的数据
实验内容
实验现象
实验结论
NaOH溶液与盐酸反应
锌粉与HCl反应
Ca（OH）2与NH4Cl反应
【实例思考】
根据下列信息判断氢气燃烧生成水蒸气时，是释放能量还是吸收能量？
每一个化学反应都伴随着能量的变化，有的释放能量，有的吸收能量。
[试一试]下列化学反应是释放能量还是吸收能量？
1．2Mg+O2=2MgO
2．C+CO2=2CO
3．2KClO3
=2KCl+3O2↑
4．H2SO4+2KOH=K2SO4+2H2O
5．Mg+2HCl=MgCl2+H2
↑
6．Ba（OH）2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O
7．2Al+Fe2O3=Al2O3+2Fe
【判断对错】
分析以下两位同学的观点，哪个对，哪个错，为什么？
学生甲：凡经加热而发生的化学反应都是吸收能量的。
学生乙：不一定。有些反应在启动时要加热，反应开始后不再加热就能继续进行，如燃烧反应，这类反应是释放能量的。
通过分析我们明确：需加热的反应不一定都是吸收能量的；判断一个反应是吸收能量还是释放能量不能以条件为依据。
【设问】
那么为什么燃烧反应在启动时要加热，而反应开始后不再加热就能继续进行？为什么有的化学反应吸收能量，而有的化学反应释放能量？
【知识准备】
因为在反应过程中破坏旧化学键需要吸收一定的能量克服原子（或离子）间的相互作用，而形成新化学键时，又要释放一定的能量。
【课堂总结】
E1>E2
反应吸收能量
E1反应释放能量
现在我们就可以回答为什么燃烧反应在启动时要加热，而反应开始后不再加热也能继续进行这个问题了。
【练习巩固】
1．在H2+Cl22HCl反应过程中，破坏1
mol氢气中的化学键吸收的能量为Q1KJ，破坏1
mol氯气中的化学键吸收的能量为Q2KJ，形成1
mol氯化氢中的化学键释放的能量为Q3KJ。下列关系式中，正确的是（
）
A．Q1+Q2>Q3
B．Q1+Q2<2Q3
C．Q1+Q2D．Q1+Q2>2Q3
2．研究化学反应中能量变化的意义
【迁移使用】
1．你能列举出化学能与其他形式能转化的实例吗？这些转化有什么实际意义？
2．在使用能源的时候我们应该注意什么问题？
【图片展示】
1．能源的形式。
2．化学反应过程中能量的转化：化学能与热能、电能、光能的转化。
可以把化学反应的过程看作“储存”在物质内部的能量（化学能）转化为热能、电能和光能等释放出来，或者是热能、电能、光能等转化为物质内部能量（化学能）被“储存”起来的过程。
【归纳总结】
【作业布置】
课后小论文：以氢气燃烧生成水为例，从多个不同的角度谈谈你对化学变化的认识。
【板书设计】
一、化学反应中能量变化的本质及转化形式
1．化学键与化学反应中能量的关系
∑E（反应物）＞∑E（生成物）——放热反应（能量释放）
∑E（反应物）＜∑E（生成物）——放热反应（能量释放）
2．研究化学反应中能量变化的意义
第二课时
【引入】
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，又称电力。例如，日常生活中使用的手提电脑、手机、相机、摄像机……这一切都依赖于电池的应用。那么，电池是怎样把化学能转变为电能的呢？我们这节课来一起复习一下有关原电池的相关内容。
【板书】二、化学反应能量转化的重要应用——电池
（一）原电池的工作原理
讲：铜片、锌片、硫酸都是同学们很熟悉的物质，利用这三种物质我们再现了1799年意大利物理学家----伏打留给我们的历史闪光点！
【实验探究】（铜锌原电池）
实验步骤
现象
1．锌片插入稀硫酸
2．铜片插入稀硫酸
3．锌片和铜片上端连接在一起插入稀硫酸
【问题探究】
1．锌片和铜片分别插入稀硫酸中有什么现象发生？
2．锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸中，现象又怎样？为什么？
3．锌片的质量有无变化？溶液中c（H+）如何变化？
4．锌片和铜片上变化的反应式怎样书写？
5．电子流动的方向如何？
讲：我们发现检流计指针偏转，说明产生了电流，这样的装置架起了化学能转化为电能的桥梁，这就是生活中提供电能的所有电池的开山鼻祖----原电池。
【板书】（1）原电池概念：学能转化为电能的装置叫做原电池。
问：在原电池装置中只能发生怎样的化学变化？
学生：Zn+2H+=Zn2++H2↑
讲：为什么会产生电流呢？
答：其实锌和稀硫酸反应是氧化还原反应，有电子的转移，但氧化剂和还原剂热运动相遇发生有效碰撞电子转移时，由于分子热运动无一定的方向，因此电子转移不会形成电流，而通常以热能的形式表现出来，激烈的时候还伴随有光、声等其他的形式的能量。显然从理论上讲，一个能自发进行的氧化还原反应，若能设法使氧化与还原分开进行，让电子的不规则转移变成定向移动，便能形成电流。所以原电池的实质就是将氧化还原的电子转移变成电子的定向移动形成电流。
（2）实质：将一定的氧化还原反应的电子转移变成电子的定向移动。即将化学能转化成电能的形式释放。
【设问】
那么这个过程是怎样实现的呢？我们来看原电池原理的工作原理。
（3）原理：（负氧正还）
【设问】
在锌铜原电池中哪种物质失电子？哪种物质得到电子？
学生：活泼金属锌失电子，氢离子得到电子
【设问】
导线上有电流产生，即有电子的定向移动，那么电子从锌流向铜，还是铜流向锌？
学生：锌流向铜
讲：当铜上有电子富集时，又是谁得到了电子？
学生：溶液中的氢离子
讲：整个放电过程是：锌上的电子通过导线流向用电器，从铜流回原电池，形成电流，同时氢离子在正极上得到电子放出氢气，这就解释了为什么铜片上产生了气泡的原因。
讲：我们知道电流的方向和电子运动的方向正好相反，所以电流的方向是从铜到锌，在电学上我们知道电流是从正极流向负极的，所以，锌铜原电池中，正负极分别是什么？
实验：我们用干电池验证一下我们分析的正负极是否正确！
讲：我们一般用离子反应方程式表示原电池正负极的工作原理，又叫电极方程式或电极反应。一般先写负极，所以可表示为：
负极（Zn）：Zn－2e＝Zn2＋（氧化）
正极（Cu）：2H＋＋2e＝H2↑（还原）
讲：其中负极上发生的是氧化反应，正极上发生的是还原反应，即负氧正还。
注意：电极方程式要①注明正负极和电极材料；②满足所有守衡
总反应是：Zn+2H+=Zn2++H2↑
讲：原来一个自发的氧化还原反应通过一定的装置让氧化剂和还原剂不规则的电子转移变成电子的定向移动就形成了原电池。
转折：可以看出一个完整的原电池包括正负两个电极和电解质溶液，及导线。那么铜锌原电池中的正负极和硫酸电解质能否换成其他的物质呢？
过渡：也就是构成原电池要具备怎样的条件？
（二）原电池的构成条件
1．活泼性不同的两电极
2．电解质溶液
3．形成闭合回路（导线连接或直接接触且电极插入电解质溶液
4．自发的氧化还原反应（本质条件）
保证锌铜原电池原理不变，正负极可换成哪些物质？（C、Fe、Sn、Pb、Ag、Pt、Au等）
【设问】
锌铜原电池中硫酸能换成硫酸钠吗？判断是否构成原电池，是的写出原电池原理。
（1）镁铝/硫酸；铝碳/氢氧化钠；锌碳/硝酸银；铁铜在硫酸中短路；锌铜/水；锌铁/乙醇；硅碳/氢氧化钠
（2）[锌铜/硫酸（无导线）；碳碳/氢氧化钠]若一个碳棒产生气体11．2升，另一个产生气体5．6升，判断原电池正负极并求锌片溶解了多少克？设原硫酸的浓度是1mol/L，体积为3L，求此时氢离子浓度。
（3）银圈和铁圈用细线连在一起悬在水中，滴入硫酸铜，问是否平衡？（银圈下沉）
（4）Zn/ZnSO4//Cu/CuSO4盐桥（充满用饱和氯化钠浸泡的琼脂）
（5）铁和铜一起用导线相连插入浓硝酸中
镁和铝一起用导线相连插入氢氧化钠中
思考：如何根据氧化还原反应原理来设计原电池呢？
请将氧化还原反应
Zn
+
Cu2+
=
Cu
+
Zn2+设计成电池：
此电池的优点：能产生持续、稳定的电流。
其中，用到了盐桥，什么是盐桥？
盐桥中装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的胶冻，胶冻的作用是防止管中溶液流出。
盐桥的作用是什么？
可使由它连接的两溶液保持电中性，否则锌盐溶液会由于锌溶解成为Zn2+而带上正电，铜盐溶液会由于铜的析出减少了Cu2+而带上了负电。
盐桥保障了电子通过外电路从锌到铜的不断转移，使锌的溶解和铜的析出过程得以继续进行。
导线的作用是传递电子，沟通外电路。而盐桥的作用则是沟通内电路。
（三）原电池的工作原理
正极反应：得到电子（还原反应）
负极反应：失去电子（氧化反应）
总反应：正极反应+负极反应
想一想：如何书写复杂反应的电极反应式？
较繁电极反应式=总反应式-简单电极反应式
例：熔融盐燃料电池具有高的放电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气为正极助燃气，已制得在650℃下工作的燃料电池，试完成有关的电极反应式：
负极反应式为：2CO+2CO32--4e-=4CO2
正极反应式为：2CO2+O2+4e-=2CO32-
电池总反应式：2CO+O2=2CO2
（四）原电池中的几个判断
1．正极负极的判断：（一般）
正极：活泼的一极
负极：不活泼的一极
思考：这方法一定正确吗？
2．电流方向与电子流向的判断
电流方向：正→负
电子流向：负→正
电解质溶液中离子运动方向的判断
阳离子：向正极区移动
阴离子：向负极区移动
【分层次随堂练习】
基础巩固：
1．下列关于原电池的叙述正确的是（
）
A．原电池是将电能转化为化学能的装置
B．原电池中发生的反应不一定是氧化还原反应
C．构成原电池的两个电极必须是两种不同的金属
D．在原电池中，由于电子定向移动或离子定向移动，形成闭合回路，从而产生电流
2．下列各图所示装置属于原电池的是（
）
3．下列有关原电池工作原理的说法中，不正确的是（
）
A．电池负极发生氧化反应
B．电池正极发生还原反应
C．电子流向是从负极流向正极（外电路）
D．电流方向是从负极流向正极（外电路）
4．依据氧化还原反应：2Ag+（aq）+
Cu（s）===
Cu2+（aq）+2Ag（s）设计的原电池如下图所示。
请回答下列问题：
（1）电极X的材料是_________；电解质溶液Y是_________；
（2）银电极为电池的_________极，发生的电极反应为________________________；X电极上发生的电极反应为___________________________；
（3）外电路中的电子是从_________电极流向_________电极。
【作业布置】
某化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果记录如下。试根据下表中的实验现象回答下列问题：
（1）实验1、2中Al所做的电极是否相同？
（2）写出实验3中的电极反应和电池反应。
（3）实验4中Al做正极还是负极？为什么？写出Al电极的电极反应。
（4）解释实验5中电流计指针偏向Al的原因。
（5）根据实验结果总结：在原电池中金属铝做正极还是做负极，受到哪些因素的影响？
【板书设计】
二、化学反应能量转化的重要应用——电池
（一）原电池的工作原理
（1）原电池概念
（2）实质：
（3）原理：
（二）原电池的构成条件
（三）原电池的工作原理：
（1）总反应的书写
（2）电极反应的书写
（四）原电池正负极的判断
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