化学反应与能量 优秀课件1.ppt
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1、现象:现象:镁条表面产生大量气泡镁条表面产生大量气泡温度由温度由21度,上升到度,上升到51度度现象:现象:1、产生有刺激性气味的气体、产生有刺激性气味的气体2、烧杯变凉,滴有几滴水、烧杯变凉,滴有几滴水的木片粘到了烧杯底部的木片粘到了烧杯底部3、烧杯内产物呈糊状、烧杯内产物呈糊状1、放热反应:、放热反应:(1)定义:)定义:释放热量的化学反应称为放热反应释放热量的化学反应称为放热反应(2)常见的放热反应:)常见的放热反应:所有的所有的燃烧反应和缓慢氧化反应、燃烧反应和缓慢氧化反应、所有的酸碱中和反应、所有的酸碱中和反应、大多数化合反应、大多数化合反应、铝热反应、铝热反应、活泼金属与水或酸的反
2、应活泼金属与水或酸的反应2 2、吸热反应:、吸热反应:(1)定义:)定义:吸收热量的化学反应成为吸热反应吸收热量的化学反应成为吸热反应(2)常见的吸热反应:)常见的吸热反应:大多数的分解反应大多数的分解反应、C+CO2C+H2O(g)Ba(OH)28H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3H2O+8H2O、NaHCO3+HCl=H2O+CO2+NaCl2COCO+H2NaOH固体溶于水、浓硫酸的稀释,属固体溶于水、浓硫酸的稀释,属于放热过程,不属于放热反应;于放热过程,不属于放热反应;NH4NO3固体溶于水,升华、蒸发等属固体溶于水,升华、蒸发等属于吸热过程,不属于吸热反应。于吸热过程,不属
3、于吸热反应。吸热反应和放热反应均是化学反应吸热反应和放热反应均是化学反应需要加热的反应不一定是吸热反应需要加热的反应不一定是吸热反应在可逆反应中,如果正反应为吸热,则逆反应为放热在可逆反应中,如果正反应为吸热,则逆反应为放热1、微观:化学键的断裂与形成、微观:化学键的断裂与形成反应物反应物断键断键吸收能量吸收能量 生成物生成物成键成键释放能量释放能量 吸收能量吸收能量吸热反应吸热反应反应物反应物断键断键吸收能量吸收能量 生成物的总能量生成物的总能量放热反应放热反应反应物的总能量反应物的总能量 生成物的总能量生成物的总能量吸热反应吸热反应大于大于放热放热小于小于吸热吸热(1 1)根据反应物和生成
4、物的总能量大小判断)根据反应物和生成物的总能量大小判断(2 2)根据化学键断裂和形成时能量变化大小关系判断)根据化学键断裂和形成时能量变化大小关系判断(3 3)根据经验判断)根据经验判断常见的吸放热反应常见的吸放热反应(4 4)根据生成物和反应物的相对稳定性判断)根据生成物和反应物的相对稳定性判断由由稳定的物质(能量低)稳定的物质(能量低)生成生成不稳定的物质(能量高)不稳定的物质(能量高)的反应为吸热反应,反之为放热反应的反应为吸热反应,反之为放热反应1、人类对化学反应中热能的利用、人类对化学反应中热能的利用燃烧燃烧(1)发现:始于火的发现)发现:始于火的发现(2)早期:以树枝杂草为主要能源
5、)早期:以树枝杂草为主要能源(3)现代:以煤、石油和天然气为主要能源)现代:以煤、石油和天然气为主要能源2、利用最多的化石燃料面临的两个亟待解决的问题、利用最多的化石燃料面临的两个亟待解决的问题(1)能源短缺问题日益突出)能源短缺问题日益突出(2)燃烧排放的粉尘、)燃烧排放的粉尘、SO2、NOX、CO等造成了大气污染等造成了大气污染(1)节能:主要是充分有效地利用资源。如在燃料)节能:主要是充分有效地利用资源。如在燃料利用的过程中,节能的主要环节有两个:一是燃料燃利用的过程中,节能的主要环节有两个:一是燃料燃烧阶段,提高燃料的燃烧效率;二是能量利用阶段,烧阶段,提高燃料的燃烧效率;二是能量利用
6、阶段,提高能源利用率提高能源利用率(2)理想新能源应具有资源丰富、可以再生、对)理想新能源应具有资源丰富、可以再生、对环境无污染的特点。如太阳能、氢能、风能、地热环境无污染的特点。如太阳能、氢能、风能、地热能、海洋能能、海洋能标准标准分类分类定义定义举例举例按转按转换过换过程分程分按性按性质分质分按利按利用历用历史分史分一次能源 二次能源 从自然界直接取得的自然资源 煤、石油、天然气等化石燃料,水能、风能、生物质能、太阳能等 一次能源经过加工转换后获得的能源 各种石油制品、煤气、蒸气、电力、氢能、沼气 可再生能源 不可再生能源 经过亿万年形成的短期内无法恢复的能源 石油、煤、天然气等化石燃料、
7、核能等 可持续利用的一次能源 风能、水能、生物质能、太阳能、潮汐能、沼气等 在一定历史时期和科学技术水平下,已被人们广泛利用的能源 常规能源 新能源 煤、石油、天然气、水能等 随着科技的不断发展,才开始被人类采用先进的方法加以利用的古老能源以及新发展的被人类利用先进技术所获得的能源 地热能、氢能、核能、风能、太阳能、海洋能和生物质能等(一)我国电能的主要来源(一)我国电能的主要来源火力发电火力发电化学能化学能燃料燃烧燃料燃烧热能热能蒸汽轮机蒸汽轮机机械能机械能发电机发电机电能电能缺点缺点:过程长过程长低效低效污染污染如何解决?如何解决?化学能化学能化学电池化学电池氧化还原反应氧化还原反应电能电
8、能优优点点:过程过程短短高高效效清洁清洁现象:现象:(1)锌片上有气泡产生)锌片上有气泡产生,铜片上无气泡铜片上无气泡(2)铜片上有气泡产生)铜片上有气泡产生(3)电流表指针发生偏转)电流表指针发生偏转1、定义:、定义:将化学能转化将化学能转化为为电能的装置电能的装置注:原电池中的化学注:原电池中的化学能并非全部转化为电能并非全部转化为电能,有一部分转化成能,有一部分转化成热能等其他形式的能量热能等其他形式的能量(1)水果的作用:水果中的液体相当于电解质溶液)水果的作用:水果中的液体相当于电解质溶液(2)正极材料和负极材料的种类不同)正极材料和负极材料的种类不同(3)正、负电极;电解质溶液;闭
9、合回路)正、负电极;电解质溶液;闭合回路2、构成条件:构成条件:两极一液一连线,氧化还原是条件两极一液一连线,氧化还原是条件(1)两个能导电的电极)两个能导电的电极正极和负极:正极和负极:两极的构成情况:两极的构成情况:活泼性不同的两种金属活泼性不同的两种金属金属和非金属金属和非金属 金属和化合物金属和化合物 惰性电极:惰性电极:Pt、C注:注:1、很活泼的金属单质一般不作原电池的负、很活泼的金属单质一般不作原电池的负极,如:极,如:K、Ca、Na等等2、有些原电池的两极活泼性相同,、有些原电池的两极活泼性相同,如燃料电池如燃料电池(2)要有电解质溶液或熔融的电解质)要有电解质溶液或熔融的电解
10、质电解质溶液的情况:电解质溶液的情况:电解质溶液一般要能够与负极发生反应电解质溶液一般要能够与负极发生反应电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如:电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如:O2)(3)形成闭合回路的情况:)形成闭合回路的情况:导线相连导线相连电极直接接触电极直接接触(4)氧化还原反应:)氧化还原反应:氧化还原反应是自发进行的,但自发进行氧化还原反应是自发进行的,但自发进行的氧化还原反应不一定都能设计成原电池的氧化还原反应不一定都能设计成原电池3、能否构成原电池的判断、能否构成原电池的判断四看四看(1)看电极)看电极两极为导体且存在活泼性差异两极为导体且存在活泼性差
11、异(燃料电池的电极一般为惰性电极)(燃料电池的电极一般为惰性电极)(2)看溶液)看溶液两极插入电解质溶液中两极插入电解质溶液中(3)看回路)看回路形成闭合回路或两极直接接触形成闭合回路或两极直接接触(4)看本质)看本质有无自发的氧化还原反应发生有无自发的氧化还原反应发生例题:例题:答案:答案:B4、正负极的判断方法:、正负极的判断方法:(1)电极反应:负极)电极反应:负极氧化反应,正极氧化反应,正极还原反应还原反应(2)电子或电流的流向:电子:负)电子或电流的流向:电子:负正;电流:正正;电流:正负负(3)离子流向:)离子流向:阳离子阳离子正极,阴离子正极,阴离子负极;负极;即即“正向正,负向
12、负正向正,负向负”(4)电极材料:活泼金属作负极;)电极材料:活泼金属作负极;不活泼金属、金属氧化物、非金属作正极不活泼金属、金属氧化物、非金属作正极注:不能简单的依据金属的活泼性来判断,要看反应的具体情况注:不能简单的依据金属的活泼性来判断,要看反应的具体情况举例:举例:铝镁氢氧化钠电解质,铝铜或铁铜浓硝酸电解质铝镁氢氧化钠电解质,铝铜或铁铜浓硝酸电解质(5)其他:质量增加)其他:质量增加正极,气体正极,气体正极,正极,pHpH正极正极质量减少质量减少负极,负极,举例:举例:(1)电极反应:负极)电极反应:负极氧化反应,正极氧化反应,正极还原反应还原反应(3)电子或电流的流向:电子:负)电子
13、或电流的流向:电子:负正;电流:正正;电流:正负负(2)离子流向:正向正,负向负)离子流向:正向正,负向负”(1 1)分析电极反应:)分析电极反应:负极负极 氧化产物氧化产物 正极正极 还原产物还原产物(2)注意电解质溶液环境:电极产物在电解质溶液中)注意电解质溶液环境:电极产物在电解质溶液中 应稳定存在应稳定存在 氧化反应,失电子氧化反应,失电子还原反应,得电子还原反应,得电子2、碱性介质中,若生成、碱性介质中,若生成H+,结合,结合OH-H2O1、酸性介质中,若生成、酸性介质中,若生成OH-,结合结合H+H2O 3、碱性介质中,若生成、碱性介质中,若生成CO2,结合,结合OH-CO32-4
14、、碱性介质中,若生成金属阳离子,则可能会结、碱性介质中,若生成金属阳离子,则可能会结 合合OH-沉淀沉淀M(OH)n(3 3)遵守三大守恒:质量守恒、电荷守恒、)遵守三大守恒:质量守恒、电荷守恒、转移电子守恒转移电子守恒(4)两极反应式叠加得总反应式,总反应式减去其中一个)两极反应式叠加得总反应式,总反应式减去其中一个 电极反应式,可得另一个电极的反应式电极反应式,可得另一个电极的反应式(5)规律:)规律:一般来说,金属作负极的原电池一般来说,金属作负极的原电池负极:负极:酸性或中性介质中:酸性或中性介质中:Mne-=Mnn+碱性介质中碱性介质中:Mne-+nOH-=M(OH)n正极:酸性介质
15、中:正极:酸性介质中:2H+2e-=H2 阳离子与金属反应的介质中:阳离子与金属反应的介质中:NX+xe-=N阳离子不与金属反应的介质中:阳离子不与金属反应的介质中:O2+4e-+2H2O=4OH-特殊:铝镁氢氧化钠电解质,铝铜浓硝酸电解质特殊:铝镁氢氧化钠电解质,铝铜浓硝酸电解质注:电极反应式中若有气体生成,需加注:电极反应式中若有气体生成,需加“”;若有固体生成,一般不标;若有固体生成,一般不标“”练习:写出下列原电池中的电极反应和总反应练习:写出下列原电池中的电极反应和总反应1、Mg稀硫酸稀硫酸Cu2、Fe稀盐酸稀盐酸C3、CuFeCl3溶液溶液Pt4、ZnAgNO3溶液溶液Cu5、Mg
16、NaOH溶液溶液Cu6、FeKCl溶液溶液Cu7、AlNaOH溶液溶液Mg8、Al浓硝酸浓硝酸Cu1、负极:、负极:Mg 2e-=Mg2+正极:正极:2H+2e-=H2 总反应:总反应:Mg+2H+=Mg2+H2答案:答案:2、负极:、负极:Fe2e-=Fe2+正极:正极:2H+2e-=H2 总反应:总反应:Fe+2H+=Fe2+H23、负极:、负极:Cu 2e-=Cu2+正极:正极:Fe3+e-=Fe2+总反应:总反应:Cu+2Fe3+=Cu2+2Fe2+4、负极:、负极:Zn 2e-=Zn2+正极:正极:Ag+e-=Ag总反应:总反应:Zn+2Ag+=Zn2+2Ag5、MgNaOH溶液溶液
17、Cu6、FeKCl溶液溶液Cu7、AlNaOH溶液溶液Mg8、Al浓硝酸浓硝酸Cu5、负极:、负极:Mg 2e-+2OH-=Mg(OH)2 正极:正极:O2+4e-+2H2O=4OH-总反应:总反应:2Mg+O2+2H2O=2Mg(OH)2 6、负极:、负极:Fe 2e-=Fe2+正极:正极:O2+4e-+2H2O=4OH-总反应:总反应:2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 7、负极:、负极:Al 3e-+4OH-=AlO2-+2H2O 正极:正极:2e-+2H2O=H2+2OH总反应:总反应:2Al+2OH+2H2O=2AlO2-+3H28、负极:、负极:Cu 2e-=Cu2+正极正极
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