高中化学人教版必修第二册化学反应与能量变化《讲义教师版》Word文件下载.docx

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A．太阳能集热器

B．风力发电

C．铅蓄电池

D．燃气灶

【答案】D

【解析】

题干解析:

略。

例2.航天飞机用铝粉与高氯酸铵（NH4C1O4）的混合物为固体燃料，点燃时铝粉氧化放热引发高氯酸铵反应。

其方程式可表示为：

，下列对此反应的叙述中错误的是（ 

）

A．上述反应属于分解反应

B．上述反应瞬间产生大量高温气体推动航天飞机飞行

C．反应从能量变化上说，主要是化学能转变为热能和动能

D．在反应中高氯酸铵起氧化剂作用

A符合一种物质生成两种或两种以上的物质的反应是分解反应,反应前后有元素化合价的变化是氧化还原反应,所以A选项是正确的;

B反应瞬间产生大量高温气体推动航天飞机飞行,所以B选项是正确的;

C化学反应是放热反应,化学能转化为热能,推进航天器升空说明燃烧产生的热能转化为动能,所以C选项是正确的;

D反应NH4ClO4中N、O元素的化合价升高,被氧化作还原剂,Cl元素的化合价降低被还原作氧化剂,所以NH4ClO4既是氧化剂又是还原剂,故D错误;

所以该题选D.

例3.下列选项中说明氢气作为燃料的优点的是（ 

）

①燃烧时发生氧化反应 

②充分燃烧的产物不污染环境

③氢气是一种再生能源 

④燃烧时放出大量热量

A．①②③ 

B．①②④ 

C．①③④

D．②③④

氢气能源是环保可再生能源，且燃烧时放出大量的热量。

例4.以下叙述中错误的是 

（ 

A．钠原子与氯气反应生成食盐后，其结构的稳定性增强，体系的能量降低

B．物质燃烧可看作“储存”在物质内部的能量（化学能）转化为热能释放出来

C．反应物的总能量低于生成物的总能量时，则反应释放能量

D．当断开旧键吸收的能量大于形成新键放出的能量时，该反应为 

吸收能量的反应

【答案】C

钠原子最外层只有一个电子，当它失去1个电子后可以形成8电子稳定结构，使体系的能量降低，所以A正确；

物质燃烧放热，化学能转化为热能，B正确；

反应物的总能量低于生成物的总能量时，则反应应该是吸收能量，故C错误；

任何化学反应都经历了旧键断裂（吸收能量）和新键形成（放出能量）的过程，故都伴随 

着能量的变化，但释放能量还是吸收能量，不是由反应条件确定的，如：

合成氨需要 

在高温下进行，却是释放能量的反应，可以由断键吸收的能量与形成新键放出的能最大小来确定，D正确。

例5.下列有关能量转换的说法正确的是（ 

A．煤燃烧是化学能转化为热能的过程

B．化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能

C．动物体内葡萄糖被氧化成CO2是热能转变成化学能的过程

D．植物通过光合作用将CO2转化为葡萄糖是太阳能转变成热能的过程

【答案】AB

A.煤燃烧是化学能转化为热能的过程；

B.植物的光合作用是将光能（太阳能）转化为化学能，将无机物转化为有机物；

C.动物体内葡萄糖被氧化成CO2是化学能转变成热能的过程；

D.植物通过光合作用将CO2转化为葡萄糖是太阳能转变成化学能的过程.

例6.下列关于燃料充分燃烧的说法，不正确的是（　　）

A．空气量越多越好料

B．应通入适量的空气

C．固体燃料燃烧前要粉碎

D．液体燃料燃烧时可以以雾状喷出

【答案】A

A．通入空气的量过大、空气的量过多会带走热量，故A错误；

B．通入适量的空气使燃烧充分，故B正确；

C．因固体燃料粉碎，燃烧会增大与氧气的接触面积，有利用充分燃烧，故C正确；

D．液体燃料雾化，燃烧会增大与氧气的接触面积，有利用充分燃烧，故D正确．故选A．

当堂总结

（1）破坏旧的化学键时，需要从环境吸收能量来破坏原子间的相互吸引；

在形成新的化学键时，由于原子间的相互吸引而对外释放能量，化学键的断裂与形成是能量变化的主要原因。

（2）键能越大，分子越稳定

（3）当反应物的总键能大于生成物的总键能时，反应吸热，当反应物的总键能小于生成物的总键能时，反应放热

吸热反应、放热反应

（一）1.探究化学反应过程中的能量变化

实验药品：

生石灰、水、Zn、盐酸、Ba（OH）2·

8H2O、NH4Cl、NaOH溶液

实验内容

现象

结论

CaO与H2O

固体溶解，放出大量热

该反应是放热反应

Al与盐酸

铝与盐酸反应，放出大量气泡，温度升高

Ba（OH）2·

8H2O与NH4Cl

①玻璃片（小木板）会与小烧杯粘结在一起

②少许刺激性气味气体产生

③有水生成

该反应是吸热反应

NaOH溶液与盐酸

温度升高

该反应是是放热反应。

【注】中和热：

在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成1mol液态水时的反应热叫做中和热。

2.常见的放热反应和吸热反应

放热反应：

所有的燃烧反应、中和反应、溶液中的置换反应、一般的化合反应

吸热反应：

弱电解质的电离、强碱与铵盐的反应、一般的分解反应

【规律总结】

（1）键能越大，化学键越牢固，含该键的分子越稳定。

每一个化学反应都伴随有能量的改变，有的对外释放能量，有的从外界吸收能量。

如果新化学键的形成所释放的能量大于破坏旧化学键所吸收的能量，该反应就是放热反应；

如果新化学键的形成所释放的能量小于破坏旧化学键所吸收的能量，该反应就是吸热反应。

（2）任何化学反应除遵循质量守恒外，同样也遵循能量守恒。

反应物与生成物的能量差若以热量形式表现即为放热反应或吸热反应。

能量公式化：

E（反应物）＝E（生成物）＋Q

（能量守恒定律）

E（反应物）－E（生成物）＝Q

Q>

0为放热反应

Q<

0为吸热反应

例1.氢氯混合气体在光照的条件下可以发生爆炸。

在反应过程中，假设破坏1mol氢气中的化学键需要消耗的能量为Q1kJ，破坏1mol氯气中的化学键需要消耗的能量为Q2kJ，形成1mol氯化氢可以释放出的能量为Q3kJ。

下列关系正确的是（ 

A．Q1＋Q2>

Q3 

B．Q1＋Q2>

2Q3 

C．Q1＋Q2<

D．Q1＋Q2<

2Q3

破坏1molH2中的化学键消耗的能量为Q1kJ,则H−H键能为Q1kJ/mol，

破坏1molCl2中的化学键消耗的能量为Q2kJ,则Cl−Cl键能为Q2kJ/mol，

形成1molHCl中的化学键释放的能量为Q3kJ,则H−Cl键能为Q3kJ/mol，

反应H2（g）+Cl2（g）═2HCl（g）的焓变：

△H=反应物的总键能−生成物的总键能=Q1kJ/mol+Q2kJ/mol−2Q3kJ/mol=（Q1+Q2−2Q3）kJ/mol，

由于氢气在氯气中燃烧,反应热△H<

0,即（Q1+Q2−2Q3）<

0，

所以Q1+Q2<

2Q3，

故选D.

例2.（双选）吸热反应一定是（ 

A．释放能量

B．储存能量

C．反应物的总能量低于生成物的总能量

D．反应物的总能量高于生成物的总能量

【答案】BC

当反应物的总能量高于生成物的总能量时,则反应是放热反应

当反应物的总能量低于生成物的总能量时,则反应是吸热反应

例3.下列说法中不正确的是（ 

A．化学反应中的能量变化，通常表现为热量的变化

B．反应物的总能量高于生成物的总能量时发生放热反应

C．Ba（OH）2·

8H2O与NH4Cl的反应是吸热反应

D．凡是放热反应不需要加热就能发生

绝多数燃烧反应都需要点燃提供热量，而加热之后发生的燃烧反应是放热反应。

例4.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

生成物总能量高于反应物总能量,也就是吸热反应，所以选A.常见的放热反应：

酸碱中和、活泼金属与水与酸的反应、所有的燃烧反应、铝热反应、大多数化合反应；

常见的吸热反应：

大多数分解反应，以碳为还原剂的氧化还原反应，Ba（OH）2·

8H2O与NH4Cl晶体的反应。

（1）化学反应是吸热还是放热，取决于反应物与生成物总能量的相对大小，与反应条件无关.

（2）当反应物的总能量高于生成物的总能量时,则反应是放热反应,当反应物的总能量低于生成物的总能量时,则反应是吸热反应.

（3）常见的放热反应：

大多数分解反应，部分以碳为还原剂的氧化还原反应.Ba（OH）2·

8H2O与NH4Cl晶体的反应.

社会发展与能源利用

（一）生物体中能量的转化

能量转化在生物界也是普遍存在的。

例如，植物通过光合作用，使光能转化为化学能储存在所形成的淀粉等糖类中，人通过膳食，将淀粉等糖类物质摄入体内，并通过体内的一系列化学反应，释放出能量，以维持人的生理活动。

糖类在人体内发生了氧化还原反应与体外的燃烧相比，本质相同，最终产物，都是二氧化碳和水，所放出的能量也是相等的。

但是，两者的反应条件和进行方式并不相同。

生物氧化是在体温条件和酶的催化下，经一系列连续的化学反应，逐步进行的，能量的转化率和利用率都很高。

而糖类在体外的燃烧，通常需要在高温下才能进行，当反应进行剧烈，时常伴随着发光和发热，能量很难得到理想的转化和充分的利用。

∙多能源时期

人类已经进入新的能源利用时期，可再生能源和清洁能源将成为新能源的主力军。

太阳能、氢能、核能、生物质能、地热能、潮汐能、风能，将成为能源家族的重要成员。

氢能和生物质能的核心仍是化学反应，所以能源的开发和利用离不开化学。

例1.下列选项中说明氢气作为燃料的优点的是（ 

例2.以下叙述中错误的是 

例3.下列有关能量转换的说法正确的是（ 

例4.下列关于燃料充分燃烧的说法，不正确的是（　　）

（1）太阳能，氢能，核能，生物质能，地热能，潮汐能，风能等清洁能源在化学与生活类的题目中出现频率很高，题目难度不大，学生可能因为缺乏常识犯错。

（2）化学键的断裂和形成伴随能量的变化，任何化学反应均伴有能量的变化，能量可以体现为热能，光能，电能等，且能量变化的大小与反应物的量有关

（3）化学反应中能量的转化，要求学生了解反应中太阳能、化学能、热能之间的转化过程。

化学能转化为电能

一、一次能源和二次能源

1．能源按其来源可分为一次能源和二次能源。

能源类别

定义

实例

一次能源

直接从自然界中取得的能源

太阳能、风能、地热能、潮汐能、原煤、石油、天然气等

二次能源

由一次能源经过加工、转换得到的能源

电能（水电、火电、核电）、蒸汽能、机械能等

2．二次能源——火力发电

（1）火力发电原理：

首先通过化石燃料燃烧，使化学能转变为热能，加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，然后带动发电机发电。

（2）能量转换过程：

化学能热能机械能电能。

其中能量转换的关键环节是燃烧。

（3）火力发电弊端：

①煤属于不可再生资源，用一点少一点，用煤发电会造成资源的浪费。

②能量经过多次转化，利用率低，能量损失大。

③煤燃烧会产生有害物质（如SO2、CO、NO2、粉尘等），污染环境。

二、化学能直接转化为电能

1．按要求完成下列实验

实验步骤

解释或说明

锌片逐渐溶解，表面有气泡；

铜片表面无气泡

锌与稀硫酸发生置换反应产生H2，而铜则不能

锌片逐渐溶解，铜片表面有气泡，电流表指针发生偏转

锌与稀硫酸反应，但氢气在铜片上产生，导线中有电流

两锌片逐渐溶解且表面都有气泡，电流表指针不偏转

锌与稀硫酸反应，但导线中无电流

无现象

乙醇是非电解质，与Zn、Cu都不反应

2．原电池

（1）概念：

是将化学能转变为电能的装置；

原电池的反应本质是氧化还原反应。

（2）构成条件

①原电池反应必须是自发的氧化还原反应；

②具有活动性不同的两个电极（金属与金属或金属与能导电的非金属）；

③两电极均插入电解质溶液中；

④电解质溶液、电极、导线形成闭合回路。

（3）原电池的工作原理

原电池总反应式：

Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。

4.能量转化过程：

原电池在工作时，负极失电子，电子通过导线流向正极，被氧化性物质得到，闭合回路中形成电流，化学能转变为电能。

例1.下列有关燃煤发电的一系列能量转换的过程，正确的是（ 

A．化学能→热能→机械能→电能

B．热能→化学能→机械能→电能

C．机械能→化学能→热能→电能

D．热能→机械能→化学能→电能

燃煤发电原理：

例2.下列叙述不正确的是（ 

A．根据一次能源和二次能源的划分，氢气为二次能源

B．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

C．火力发电是将燃料中的化学能直接转化为电能的过程

D．火力发电时，化学能转化为热能的过程实际上是氧化还原反应的过程，伴有能量的变化

氢气不能从自然界中直接取得，是二次能源；

电能也是二次能源，且使用方便、污染最小；

以煤为原料，火力发电的能量转化过程为

。

例3.

（2021春∙龙凤区校级期末）化学能可与热能、电能等相互转化。

下列表述不正确的是（　）

A．化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与形成

B．能量变化是化学反应的基本特征之一

C．图I所示的装置能将化学能转变为电能

D．图II所示的反应为放热反应

A．化学反应时断键要吸收能量，成键要放出能量，所以化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与生成，故A正确；

B．反应过程中一定伴随能量变化，能量变化是化学反应的基本特征之一，故B正确；

C．图I所示的装置没形成闭合回路，不能形成原电池，没有电流通过，所以不能把化学能转变为电能，故C错误；

D．图II所示的反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，所以该反应为放热反应，故D正确；

例4.

（2021春∙息县期中）下列能源中属于一次能源的是（　）

A．煤

B．锂电池

C．氢能

D．汽油

像煤、石油、天然气、风能、地热能等能源，可以从自然界直接获取的统称为一次能源。

电能、氢能、汽油是必须通过一次能源的消耗才能获得的，所以称为二次能源。

例5.

（2018∙启东市校级学业考试）下列选项描述的过程能实现化学能转化为热能的是（　）

A．

光合作用

B．

烧炭取暖

C．

风力发电

D．

电解冶炼

【答案】B

A．光合作用是太阳能转变化为化学能，故A错误；

B．烧炭取暖是化学能转化成热能，故B正确；

C．风力发电是风能转化为电能，故C错误；

D．电解冶炼是电能转化为化学能，故D错误。

例6.

（2016秋∙唐山期末）下列设备工作时，将化学能转化为热能的是（　）

太阳能生热器

硅太阳能电池

燃气灶

锂离子电池

A．太阳能生热器是将太阳能转化为热能，故A错误；

B．硅太阳能电池是将太阳能转化为电能，故B错误；

C．燃气灶是将燃气的化学能转化为热能，故C正确；

D．锂离子电池是将化学能转化为电能，故D错误；

1．原电池闭合回路的形成有多种方式，可以是导线连接两个电极，也可以是两电极相接触。

2．自发发生的氧化还原反应并不一定是电极与电解质溶液反应，也可能是电极与溶解的氧气等发生反应，如将铁与石墨相连插入食盐水中。

原电池

1．原电池的工作原理

（1）反应类型：

负极发生氧化反应，正极发生还原反应。

（2）电子的移动方向：

负极流出，经导线流向正极。

（3）离子的移动方向：

阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。

2．原电池正、负极的判断

3．原电池原理的应用

（1）比较金属活动性

作负极的金属活动性强，作正极的金属活动性弱。

（2）改变化学反应速率

如：

在Zn和稀硫酸反应时，滴加少量CuSO4溶液，则Zn置换出的铜和锌能构成原电池的正、负极，从而加快Zn与稀硫酸反应的速率。

（3）设计原电池

把Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋设计成原电池，可用Fe作负极，铜（或石墨）作正极，FeCl3溶液作电解质溶液。

（4）保护金属设备

船体是钢铁材料，在海水中易被腐蚀，在船体外壳焊接上比铁活泼的金属（如Zn），则构成以Zn、Fe为电极的原电池，Zn被消耗掉而Fe得到保护。

例1.下列关于原电池的叙述中正确的是（ 

A．把电能转化为化学能的装置

B．活泼金属作正极，不活泼金属作负极

C．外电路中电子从负极流向正极

D．正极发生氧化反应

原电池是把化学能转化为电能的装置。

在原电池中，活泼金属作负极，失去电子发生氧化反应；

不活泼金属作正极，得到电子发生还原反应；

其电子在外电路中的流向是从负极流向正极，电子流出的一极为负极，电子流入的一极为正极。

例2.铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中，锌片是（ 

A．阴极 

B．正极 

C．负极

D．阳极

铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中形成原电池，锌比铜活泼，在原电池中作负极。

例3.下列四个化学反应中，你认为理论上不可用于设计原电池的是（ 

A．2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑

B．2H2＋O2 

点燃 

2H2O

C．Mg3N2＋6H2O===3Mg（OH）2＋2NH3↑

D．CH4＋2O2=CO2＋2H2O

理论上用于设计原电池的反应，是常温下能够自发进行的氧化还原反应。

1．规避原电池工作原理的3个失分点

（1）原电池闭合回路的形成有多种方式，可以是导线连接两个电极，也可以是两电极相接触。

（2）电解质溶液中阴、阳离子的定向移动，与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。

（3）无论在原电池还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液。

2．判断原电池正、负极的5种方法

说明：

原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成活泼电极一定作负极的思维定势。

干电池

1．锌锰干电池

（1）结构：

锌锰干电池是以锌筒为负极，石墨棒为正极，在石墨棒周围填充糊状的MnO2和NH4Cl作电解质。

（2）原理：

锌锰电池是一次性电池，放电之后不能充电，内部的氧化还原反应是不可逆的。

负极发生的电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，正极发生的电极反应