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1、第二章 化学反映与能量第一节 化学能与热能一化学键与能量变化关系关系：在任何的化学反映中总伴有能量的变化。因素：当物质发生化学反映时，从微观来看，断开反映物中的化学键要吸取能量，而形成生成物中的化学键要放出能量。化学键的断裂和形成是化学反映中能量变化的重要因素。一个拟定的化学反映在发生过程中是吸取能量还是放出能量，决定于反映物的总能量与生成物的总能量的相对大小。反映热（宏观）含义化学反映中吸取或放出的热量符号Q单位kJmol-1与能量变化的关系Q0，反映吸取热量（E反映物总能量E生成物总能量，为吸热反映）Q0，反映放出热量（E反映物总能量E生成物总能量，为放热反映）2、常见的放热反映和吸热反映
2、（1）常见的放热反映： 所有的燃烧与缓慢氧化；酸碱中和反映（中和热）；金属与酸、水反映制氢气；大多数化合反映（特殊：CCO2=2CO是吸热反映）；铝热反映注：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反映生成1 mol液态水时的反映热叫做中和热 . 必须是酸和碱的稀溶液，由于浓酸溶液和浓碱溶液在互相稀释时会放热 . 强酸和强碱的稀溶液反映才干保证H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)中和热均为57.3 kJmol-1，而弱酸或弱碱在中和反映中由于电离吸取热量，其反映热小于57.3 kJmol-1；.以生成1 mol水为基准（2）常见的吸热反映： C、H2、CO为还原剂的氧化还原反映如：C(s)H2O(g)
3、 CO(g)H2(g)。 盐和碱的反映如Ba(OH)28H2O2NH4ClBaCl22NH310H2O 多数分解反映如KClO3、KMnO4、CaCO3的分解等。（但过氧化氢的分解是放热反映） 水解，弱电解质的电离注：反映条件与吸放热无关。（3）放热反映与吸热反映的比较类型比较 放热反映 吸热反映定义 放出热量的化学反映吸取热量的化学反映形成因素反映物具有的总能量大于生成物具有的总能量反映物具有的总能量小于生成物具有的总能量与化学键变化的关系生成物分子成键时释放出的总能量大于反映物分子断裂时吸取的总能量生成物分子成键时释放出的总能量小于反映物分子断裂时吸取的总能量注：= Q，中学阶段两者通用第
4、二节 化学能与电能（1）概念：把化学能直接转化为电能的装置叫做原电池。（2）原电池的工作原理：通过氧化还原反映（有电子的转移）把化学能转变为电能。（3）构成原电池的条件：有活泼性不同的两个电极 “两极”； 电解质溶液 “一液” ；自发的氧化还原反映“一反映”； 闭合回路“成回路”（4）电极名称及发生的反映：“离子不上岸，电子不下水”外电路：负极导线正极 内电路：盐桥中阴离子移向负极的电解质溶液，盐桥中阳离子移向正极的电解质溶液。负极：较活泼的金属作负极，负极发生氧化反映，电极反映式：较活泼金属ne金属阳离子负极现象：负极溶解，负极质量减少。正极：较不活泼的金属或非金属作正极，正极发生还原反映，
5、电极反映式：溶液中阳离子ne单质正极的现象：一般有气体放出或正极质量增长。（5）原电池正负极的判断方法：依据原电池两极的材料：较活泼的金属作负极（K、Ca、Na太活泼，不能作电极）；较不活泼金属或可导电非金属（石墨）、氧化物（MnO2）等作正极。根据电流方向或电子流向：（外电路）的电流由正极流向负极；电子则由负极经外电路流向原电池的正极。 据内电路离子的迁移方向：阳离子流向原电池正极，阴离子流向原电池负极。“正正负负” 据原电池中的反映类型：“负氧化，正还原”负极：失电子，电子流出，发生氧化反映，现象通常是电极自身消耗，质量减小。正极：得电子，电子流入，发生还原反映，现象是常随着金属的析出或H
6、2的放出。（6）原电池电极反映的书写方法：（i）原电池反映所依托的化学反映原理是氧化还原反映，负极反映是氧化反映，正极反映是还原反映。因此书写电极反映的方法归纳如下：写出总反映方程式。 把总反映根据电子得失情况，提成氧化反映、还原反映。氧化反映在负极发生，还原反映在正极发生，反映物和生成物对号入座，注意酸碱介质和水等参与反映。（ii）原电池的总反映式一般把正极和负极反映式相加而得。总结：“找剂产配电子配电荷配水”（7）原电池的应用：加快化学反映速率，如粗锌制氢气速率比纯锌制氢气快。比较金属活动性强弱。设计原电池。金属的防腐。总结：经典原电池的电极方程式（已附纸）2.一次电池（1）常见一次电池：
7、普通（酸性）锌锰电池、碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池锌锰电池是最早使用的干电池。锌锰电池的电极分别是锌（负极）和碳棒（正极），内部填充的是糊状的MnO2和NH4Cl。电池的两极发生的反映是：正极：2NH4+2MnO2+2e 2NH3+Mn2O3+H2O 负极：Zn2e Zn2+ 总反映：Zn+2MnO2+2NH4+Zn2+Mn2O3+2NH3+H2O碱性锌锰电池。用KOH电解质溶液代替NH4Cl作电解质时，无论是电解质还是结构上都有较大变化，电池的比能量和放电电流都能得到显著的提高。它的电极反映如下：负极： Zn+2OH-2e-=Zn(OH)2 正极： 2MnO2+H2O+2e-=Mn2O3+
8、2OH-总反映： Zn+2MnO2+H2O=Zn(OH)2+Mn2O3银锌电池纽扣电池。该电池使用寿命较长，广泛用于电子表和电子计算机。其电极分别为Ag2O和Zn，电解质为KOH溶液。其电极反映式为：高能电池锂电池。该电池是20世纪70年代研制出的一种高能电池。由于锂的相对原子质量很小，所以比容量（单位质量电极材料所能转换的电量）特别大，使用寿命长。如作心脏起搏器的锂碘电池的电极反映式为：锌空电池锌空气电池是一类结构特殊的品种。负极采用了锌合金。而正极材料，则是空气中的氧。在储存时一般保持密封，所以基本上没有自放电阴极： Zn + 2OH ZnO + H2O + 2e 阳极： O2 + 2H2
9、O + 4e4OH 综合： 2Zn + O2 + 2e 2ZnO（2）二次电池：放电后可以再充电使活性物质获得再生，可以多次反复使用，又叫充电电池或蓄电池。铅蓄电池放电：负极（铅）： Pb2e-PbSO4 正极（氧化铅）： PbO24H+ 2e-PbSO42H2O 充电：阴极： PbSO42H2O2e-PbO24H+ 放电 充电 阳极： PbSO42e-Pb 两式可以写成一个可逆反映： PbO2Pb2H2SO4 2PbSO42H2O镍铬电池。优势是：放电时电压变化不大，内阻小，对轻度的过充过放相对镍氢电池和锂电池来说容忍度较大。（易导致污染）镍镉电池最致命的缺陷是，在充放电过程中假如解决不妥，
10、会出现严重的“记忆效应”，使得服务寿命大大缩短。负极反映：Cd+2OH-Cd(OH)2+2e- 正极反映：2e-+NiO2+2H2ONi(OH)2+2OH-总反映：Cd+NiO2+2H2OCd(OH)2+Ni(OH)23.燃料电池氢气与氧气混合，总反映方程式：2H222H2O当电解质溶液呈酸性时： 负极：2H24e- 4H+ 正极：24 e- +4H+2H2O当电解质溶液呈碱性时： 负极：2H24OH-4e-4H2O 正极：22H2O4 e-4OH-另一种燃料电池是用金属铂片插入KOH（碱性）溶液作电极，又在两极上分别通甲烷（燃料）和氧气（氧化剂）。电池总反映式为：CH42O22KOHK2CO
11、33H2O电极反映式为：负极：CH410OH-8e-CO32-7H2O 正极：4H2O2O28e-8OH-性质 类别 原电池 电解池 电镀池定义（装置特点）将化学能转变成电能的装置将电能转变成化学能的装置应用电解原理在某些金属表面镀上一侧层其他金属反映特性 自发反映 非自发反映 非自发反映 装置特性无电源，两级材料不同有电源，两级材料可同可不同 有电源 形成条件活动性不同的两极电解质溶液形成闭合回路两电极连接直流电源两电极插入电解质溶液形成闭合回路1镀层金属接电源正极，待镀金属接负极；2电镀液必须具有镀层金属的离子 电极名称负极：较活泼金属正极：较不活泼金属（能导电非金属）阳极：与电源正极相连
12、阴极：与电源负极相连名称同电解，但有限制条件阳极：必须是镀层金属阴极：镀件 电极反映负极：氧化反映，金属失去电子正极：还原反映，溶液中的阳离子的电子或者氧气得电子（吸氧腐蚀）阳极：氧化反映，溶液中的阴离子失去电子，或电极金属失电子阴极：还原反映，溶液中的阳离子得到电子阳极：金属电极失去电子阴极：电镀液中阳离子得到电子电子流向负极正极 电源负极阴极电源正极阳极 同电解池溶液中带电粒子的移动阳离子向正极移动阴离子向负极移动阳离子向阴极移动阴离子向阳极移动 同电解池联系 在两极上都发生氧化反映和还原反映注：析氢腐蚀腐蚀过程中不断有氢气放出 条件：潮湿空气中形成的水膜,酸性较强（水膜中溶解有CO2、S
13、O2、H2S等气体）电极反映：负极: Fe2e-= Fe2+ 正极: 2H+2e-=H2 总式：Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 吸氧腐蚀反映过程吸取氧气条件：中性或弱酸性溶液电极反映：负极: 2Fe 4e- = 2Fe2+正极: O2+4e- +2H2O = 4OH- 总式：2Fe + O2 +2H2O =2 Fe(OH)2 离子方程式：Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2 生成的 Fe(OH)2被空气中的O2氧化，生成 Fe(OH)3 ， Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3Fe(OH)3脱去一部分水就生成Fe2O3XH2O（铁锈重要成分）规律总结：金属腐蚀快慢的规律：在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防腐措施的腐蚀防腐措施由好到坏的顺序如下：外接电源的阴极保护法牺牲负极的正极保护法有一般防腐条件的腐蚀无防腐条件的腐蚀总结：化学电源四、化学反映的速率和限度1、化学反映的速率（1）概念：化学反映速率通常用单位时间内反映物浓度的减少量或生成物浓度的增长量（均取正值）来表达。 计算公式：v(B)Ct 单位：mol/(Ls)或mol/(Lmin) B为溶液或气体，若B为固体或纯液体不计算速率。 规律：速率比方程式系数比 化学反映速率通常指的是某物质在某一段时间内
