1、在任何的化学反应中总伴有 能量的变化。
原因:当物质发生化学反应时,断开反应物中的化学键要吸收能量,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应中能量变化的主要原因。一个确定的化学反应在发生过程中是吸收能量还是放出能量,决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。E反应物总能量>E生成物总能量,为放热反应。E反应物总能量<E生成物总能量,为吸热反应。
2、常见的放热反应和吸热反应
常见的放热反应:①所有的燃烧与缓慢氧化。②酸碱中和反应。③金属与酸反应制取氢气。
④大多数化合反应(特殊:C+CO22CO是吸热反应)。
常见的吸热反应:
①以C、H 2、CO为还原剂的氧化还原反应如:C(s)+H 2O(g) CO(g)+H 2(g)。
②铵盐和碱的反应如Ba(OH)2·8H2O+NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O
③大多数分解反应如KClO3、KMnO4、CaCO3的分解等。
3、能源的分类:
形成条件 | 利用历史 | 性质 | |
---|---|---|---|
一次能源 | 常规能源 | 可再生资源 | 水能、风能、生物质能 |
不可再生资源 | 煤、石油、天然气等化石能源 | ||
新能源 | 可再生资源 | 太阳能、风能、地热能、潮汐能、氢能、沼气 | |
不可再生资源 | 核能 | ||
二次能源 | (一次能源经过加工、转化得到的能源称为二次能源)
电能(水电、火电、核电)、蒸汽、工业余热、酒精、汽油、焦炭等 |
[思考]一般说来,大多数化合反应是放热反应,大多数分解反应是吸热反应,放热反应都不需要加热,吸热反应都需要加热,这种说法对吗?试举例说明。
点拔:这种说法不对。如C+O2=CO2的反应是放热反应,但需要加热,只是反应开始后不再需要加热,反应放出的热量可以使反应继续下去。Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应是吸热反应,但反应并不需要加热。
化学能与电能
1、化学能转化为电能的方式:
电能
(电力) |
火电(火力发电) | 化学能→热能→机械能→电能 | 缺点:环境污染、低效 |
原电池 | 将化学能直接转化为电能 | 优点:清洁、高效 |
2、原电池原理
(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: 通过氧化还原反应(有电子的转移)把化学能转变为电能。
(3)构成原电池的条件: (1)电极为导体且活泼性不同;(2)两个电极接触(导线连接或直接接触);(3)两个相互连接的电极插入电解质溶液构成闭合回路。
(4)电极名称及发生的反应:
负极: 较活泼的金属作负极,负极发生 氧化反应,
电极反应式: 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: 较不活泼的金属或石墨作正极,正极发生 还原反应,
电极反应式: 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加。
(5)原电池正负极的判断方法:
①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(MnO 2)等作正极。
②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。
③根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。
④根据原电池中的反应类型:
负极: 失电子,发生 氧化反应,现象通常是电极本身消耗,质量减小。
正极: 得电子,发生 还原反应,现象是常伴随金属的析出或H 2的放出。
(6)原电池电极反应的书写方法:
(i)原电池反应所依托的化学反应原理是 氧化还原反应,负极反应是 氧化反应,正极反应是 还原反应。因此书写电极反应的方法归纳如下:
①写出总反应方程式。
②把总反应根据电子得失情况,分成氧化反应、还原反应。
③氧化反应在负极发生,还原反应在正极发生,反应物和生成物对号入座,注意酸碱介质和水等参与反应。
(ii)原电池的总反应式一般把正极和负极反应式相加而得。
(7)原电池的应用:①加快化学反应速率,如粗锌制氢气速率比纯锌制氢气快。②比较金属活动性强弱。③设计原电池。④金属的腐蚀。
2、化学电源基本类型:
① 干电池:活泼金属作负极,被腐蚀或消耗。如:Cu-Zn原电池、锌锰电池。
② 充电电池:两极都参加反应的原电池,可充电循环使用。如铅蓄电池、锂电池和银锌电池等。
③ 燃料电池:两电极材料均为惰性电极,电极本身不发生反应,而是由引入到两极上的物质发生反应,如H 2、CH 4燃料电池,其电解质溶液常为碱性试剂(KOH等)。