新鲁科版必修2-2.2化学反应中能量变化
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2.从物质内部能量的角度分析化学反应中能量变化
E(反)
能量E(反) E(生)
能量E(生) E(反) E(生)
热能、光 能、电能
热能、光 能、电能
一个确定的化学反应发生时是吸收能量还是释放能量， 取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。
如果反应物的总能量大于生成物的总能量，就会向外界 释放能量—放热反应；
开关。
设计思路及依据
Zn+2H+====Zn2++H2↑
确定 选择负极反应物:_ 锌_片__ 负极 选择负极材料:___锌片 _
确定 正极
选择正极反应物:___氢_ 离_子__ 选择正极材料:_____铜__片____
构成闭 选择离子导体:___稀___硫___酸___ 合回路 选择电子导体:___导线 _
实验装置
实验现象
电流表指针 偏转，锌片 逐渐溶解； 正极材料表 面有气泡生 成。
负极反应物为金属时：负极反应物同时为负极材料 负极反应物不导电时：另选可以导电的电极材料（如石墨、金属单质）
能导电的固体【金属（活动性比负极弱）或石墨】
电解质溶液或熔融的电解质（可以电离出正极反应物离子） 燃料电池正极反应物为O2，电解质不做反应物
电解质溶液：
燃料电池中发生的反应：2H2 + O2 = 2H2O
离子导体
原电池的工作原理：对于一个自发的氧化还原反应，还原剂和氧化剂分别在两个 不同的区域（电极）发生氧化反应和还原反应，并通过能导电的物质（导线、电 解质溶液或熔融的电解质）形成闭合回路产生电流，化学能转化为电能。
根据原电池原理，完成下列填空。
化学能
化学能是指储
存在物质当中的
能量。不同的物
质不仅组成不同、
结构不同，所包
含的化学能也不
同。 1. 化学反应中能量变化的本质是什么？ 2. 木炭在空气中燃烧时，化学能会转化成哪些形式的能量？ 3. 电解水的过程中，电能转化成化学能。那么化学能可以转化成电能吗？
一、化学反应中能量变化的本质及转化形式
如果反应物的总能量小于生成物的总能量，就会从外界 吸收能量—吸热反应。
1.从化学键的角度分析
微观角度
断裂化学键吸收的能量＜形成化学键释放的能量
断裂化学键吸收的能量＞形成化学键释放的能量
2.从物质内部能量的角度分析
宏观角度
反应物的总能量＞生成物的总能量
反应物的总能量＜生成物的总能量
铝热反应焊接钢轨
氢能被视为 21 世纪最具发展潜力的清洁能源， 世界上许多国家和地区已经广泛开展了氢能研 究。
20 世纪 50 年代，科学家利用液氢作为超音速 和亚音速飞机的燃料，成功地使氢能飞机上天。
氢氧燃料电池被认为是利用氢能解决未来人
类能源危机的途径之一。氢氧燃料电池可将化 学能直接转换为电能，能量转换效率通常为 60% ～ 80%，而且污染少、噪音小、装置可大 可小、使用方便。
燃烧反应 中和反应 金属与酸或水的反应 铝热反应 大部分化合反应
碳酸氢钠与柠檬酸的反应 氢氧化钡晶体与氯化铵的反应 碳单质与二氧化碳的反应 大部分分解反应（碳酸钙分解反应）
交流·研讨
请根据下列信息判断氢气燃烧生成水蒸气时是吸收能量还是 释放能量。
<
1.从化学键的角度分析化学反应中能量变化
在化学反应过程中，如果形成新化学键释放的能量大于破
2.将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中。 然后向小烧杯中加入盐酸,反应剧烈,醋酸逐渐凝固。由此可知( ) A.NH4HCO3与盐酸的反应是放热反应 B.该反应中,热能转化为产物内部的能量 C.反应物的总能量高于生成物的总能量 D.反应物中化学键断裂吸收的能量少
3.下列图中能正确表示X + 3Y ＝ 2Z(放热反应)过程的 能量变化的是（ ）
实验现象： b装置中电流表指针发生明显偏转。
燃料电池中发生的反应：2H2 + O2 = 2H2O
原电池的构成
判断下列哪些装置属于原电池？
原电池的工作原理
传导电子： 电子导体
H2失电子发生氧化反应 电极反应： H2-2e-=2H+
负极 阳 离 子 H +
阴离子SO42-
O2得电子发生还原反应 电极反应： O2+4e-+4H+=2H2O 正极
在化学反应过程中，破坏旧化学键需要吸收一定的能量来 克服原子（或离子）之间的相互作用，形成新化学键时又要释 放一定的能量。因此，化学反应中不仅有物质生成，而且伴随 着能量变化。
活动·探究
感受化学反应中的能量变化
结合课本P47页，利用所给用品进行实验，感受化学反应中的 能量变化。
实验用品 锌粉，铁粉，碳酸氢钠，稀盐酸，柠檬酸，蒸馏水； 试管，烧杯，温度计，胶头滴管，药匙。
A
B
C
D
第二课时
化学反应能量转化的重要应用 ——化学电池
各式各样的化学电池
二、化学反应能量转化的重要应用——化学电池
原电池：利用氧化还原反应将化学能直接转化成电能的装置。
原电池的发明历史可追溯到18世纪末期，当时意大 利生物学家伽伐尼正在进行著名的青蛙实验，当用金属 手术刀接触蛙腿时，发现蛙腿会抽搐。大名鼎鼎的伏特 认为这是金属与蛙腿组织液(电解质溶液)之间产生的电 流刺激造成的。1800年，伏特据此设计出了被称为伏打 电堆的装置，锌为负极，银为正极，用盐水作电解质溶 液。1836年，丹尼尔发明了世界上第一个实用电池，并 用于早期铁路信号灯。
1.初中区分化学变化和物理变化依据 是否有新物质生成。 2.化学反应的实质是 旧化学键断裂 和 新化学键形成 。 化学键的断裂和形成伴随着 能量 的变化，旧化学键 断裂需要 吸收 能量 ，新化学键的形成会 释放 能量。
应用
应用
在以下两个你熟悉的化学反应中，除了物质的变化外，是否还有能
量的变化？如果有，是什么样的能量变化？
坏旧化学键吸收的能量，就会有一定的能量以热能、电能或光
能等形式释放出来——放热反应； 如果形成新化学键释放的能量小于破坏旧化学键吸收的能量，
则需要吸收能量——吸热反应。
综上所述，可将化学反应的过程看做“储存”在物质内部的能 量转化为热能、电能或光能等释放出来的过程，或者是热能、电 能或光能等转化为物质内部的能量被“储存”起来的过程。
—旧化学键断裂和 新化学键形成
——化学能转化为热能、 光能、电能等
吸热反应
放热反应
——断键吸收能量和成键释 （微观角度）放能量的相对大小
——反应物总能量和生成物 （宏观角度）总能量相对大小
1.下列说法正确的是( ) A.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 B.NaOH溶于水是放热反应 C.反应物和生成物所具有的总能量决定了放热还是吸热 D.断开化学键放热,形成化学键吸热
2.X、Y两根金属棒插入Z溶液中构成如图所示装置，实验中电流表指针发 生偏转，同时X棒变粗，Y棒变细，则X、Y、Z可能是下列中的( D )
编号
X
Y
A
Zn
Cu
B
Cu
Zn
C
Cu
Ag
D
Ag
Zn
Z 稀硫酸 稀硫酸 硫酸铜溶液 硝酸银溶液
谢谢大家！
活动·探究
实验内容
实验现象
镁粉逐渐溶解,有无 色气泡生成,反应后 溶液温度升高。
结论
反应放出热量
有无色气泡生成,反 应后溶液温度降低。
反应吸收热量
每一个化学反应都伴随着能量的变化，有的反应吸收 能量，有的反应释放能量。
一、化学反应中能量变化的本质及转化形式
化学 吸热反应： 吸收热量的化学反应 反应 放热反应： 释放热量的化学反应
负极
还原剂-e-=氧化产物 (Zn-2e-=Zn2+)
锌逐渐被腐蚀
正极
氧化剂+e-=还原产物 (Cu2++2e-=Cu)
析出红色固体
Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu
实验目的 利用所给用品设计装置并进行实验，将下列反应所释放的能量
转化为电能。Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑
实验用品 锌片，铜片，石墨棒，稀硫酸，稀盐酸；烧杯，导线，电流表，
方法导引
设计原电池的基本思路
氧化还原反应 分开进行
形成闭合回路
化学电池
课堂小结
课堂练习
1.氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上，其反应原理示意图如下所示。 下列有关氢氧燃料电池的说法，正确的是( D )
A.该电池工作时电能转化为化学能 B.该电池中电极a是正极 C.外电路中电子由电极b通过导线流向电极a D.该电池的总反应：2H2＋O2===2H2O
2.从物质内部能量的角度分析化学反应中能量变化
E(反)
能量E(反) E(生)
能量E(生) E(反) E(生)
热能、光 能、电能
热能、光 能、电能
一个确定的化学反应发生时是吸收能量还是释放能量， 取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。
如果反应物的总能量大于生成物的总能量，就会向外界 释放能量—放热反应；
开关。
设计思路及依据
Zn+2H+====Zn2++H2↑
确定 选择负极反应物:_ 锌_片__ 负极 选择负极材料:___锌片 _
确定 正极
选择正极反应物:___氢_ 离_子__ 选择正极材料:_____铜__片____
构成闭 选择离子导体:___稀___硫___酸___ 合回路 选择电子导体:___导线 _
实验装置
实验现象
电流表指针 偏转，锌片 逐渐溶解； 正极材料表 面有气泡生 成。
负极反应物为金属时：负极反应物同时为负极材料 负极反应物不导电时：另选可以导电的电极材料（如石墨、金属单质）
能导电的固体【金属（活动性比负极弱）或石墨】
电解质溶液或熔融的电解质（可以电离出正极反应物离子） 燃料电池正极反应物为O2，电解质不做反应物
电解质溶液：
燃料电池中发生的反应：2H2 + O2 = 2H2O
离子导体
原电池的工作原理：对于一个自发的氧化还原反应，还原剂和氧化剂分别在两个 不同的区域（电极）发生氧化反应和还原反应，并通过能导电的物质（导线、电 解质溶液或熔融的电解质）形成闭合回路产生电流，化学能转化为电能。
根据原电池原理，完成下列填空。
化学能
化学能是指储
存在物质当中的
能量。不同的物
质不仅组成不同、
结构不同，所包
含的化学能也不
同。 1. 化学反应中能量变化的本质是什么？ 2. 木炭在空气中燃烧时，化学能会转化成哪些形式的能量？ 3. 电解水的过程中，电能转化成化学能。那么化学能可以转化成电能吗？
一、化学反应中能量变化的本质及转化形式
如果反应物的总能量小于生成物的总能量，就会从外界 吸收能量—吸热反应。
1.从化学键的角度分析
微观角度
断裂化学键吸收的能量＜形成化学键释放的能量
断裂化学键吸收的能量＞形成化学键释放的能量
2.从物质内部能量的角度分析
宏观角度
反应物的总能量＞生成物的总能量
反应物的总能量＜生成物的总能量
铝热反应焊接钢轨
氢能被视为 21 世纪最具发展潜力的清洁能源， 世界上许多国家和地区已经广泛开展了氢能研 究。
20 世纪 50 年代，科学家利用液氢作为超音速 和亚音速飞机的燃料，成功地使氢能飞机上天。
氢氧燃料电池被认为是利用氢能解决未来人
类能源危机的途径之一。氢氧燃料电池可将化 学能直接转换为电能，能量转换效率通常为 60% ～ 80%，而且污染少、噪音小、装置可大 可小、使用方便。
燃烧反应 中和反应 金属与酸或水的反应 铝热反应 大部分化合反应
碳酸氢钠与柠檬酸的反应 氢氧化钡晶体与氯化铵的反应 碳单质与二氧化碳的反应 大部分分解反应（碳酸钙分解反应）
交流·研讨
请根据下列信息判断氢气燃烧生成水蒸气时是吸收能量还是 释放能量。
<
1.从化学键的角度分析化学反应中能量变化
在化学反应过程中，如果形成新化学键释放的能量大于破
2.将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中。 然后向小烧杯中加入盐酸,反应剧烈,醋酸逐渐凝固。由此可知( ) A.NH4HCO3与盐酸的反应是放热反应 B.该反应中,热能转化为产物内部的能量 C.反应物的总能量高于生成物的总能量 D.反应物中化学键断裂吸收的能量少
3.下列图中能正确表示X + 3Y ＝ 2Z(放热反应)过程的 能量变化的是（ ）
实验现象： b装置中电流表指针发生明显偏转。
燃料电池中发生的反应：2H2 + O2 = 2H2O
原电池的构成
判断下列哪些装置属于原电池？
原电池的工作原理
传导电子： 电子导体
H2失电子发生氧化反应 电极反应： H2-2e-=2H+
负极 阳 离 子 H +
阴离子SO42-
O2得电子发生还原反应 电极反应： O2+4e-+4H+=2H2O 正极
在化学反应过程中，破坏旧化学键需要吸收一定的能量来 克服原子（或离子）之间的相互作用，形成新化学键时又要释 放一定的能量。因此，化学反应中不仅有物质生成，而且伴随 着能量变化。
活动·探究
感受化学反应中的能量变化
结合课本P47页，利用所给用品进行实验，感受化学反应中的 能量变化。
实验用品 锌粉，铁粉，碳酸氢钠，稀盐酸，柠檬酸，蒸馏水； 试管，烧杯，温度计，胶头滴管，药匙。
A
B
C
D
第二课时
化学反应能量转化的重要应用 ——化学电池
各式各样的化学电池
二、化学反应能量转化的重要应用——化学电池
原电池：利用氧化还原反应将化学能直接转化成电能的装置。
原电池的发明历史可追溯到18世纪末期，当时意大 利生物学家伽伐尼正在进行著名的青蛙实验，当用金属 手术刀接触蛙腿时，发现蛙腿会抽搐。大名鼎鼎的伏特 认为这是金属与蛙腿组织液(电解质溶液)之间产生的电 流刺激造成的。1800年，伏特据此设计出了被称为伏打 电堆的装置，锌为负极，银为正极，用盐水作电解质溶 液。1836年，丹尼尔发明了世界上第一个实用电池，并 用于早期铁路信号灯。
1.初中区分化学变化和物理变化依据 是否有新物质生成。 2.化学反应的实质是 旧化学键断裂 和 新化学键形成 。 化学键的断裂和形成伴随着 能量 的变化，旧化学键 断裂需要 吸收 能量 ，新化学键的形成会 释放 能量。
应用
应用
在以下两个你熟悉的化学反应中，除了物质的变化外，是否还有能
量的变化？如果有，是什么样的能量变化？
坏旧化学键吸收的能量，就会有一定的能量以热能、电能或光
能等形式释放出来——放热反应； 如果形成新化学键释放的能量小于破坏旧化学键吸收的能量，
则需要吸收能量——吸热反应。
综上所述，可将化学反应的过程看做“储存”在物质内部的能 量转化为热能、电能或光能等释放出来的过程，或者是热能、电 能或光能等转化为物质内部的能量被“储存”起来的过程。
—旧化学键断裂和 新化学键形成
——化学能转化为热能、 光能、电能等
吸热反应
放热反应
——断键吸收能量和成键释 （微观角度）放能量的相对大小
——反应物总能量和生成物 （宏观角度）总能量相对大小
1.下列说法正确的是( ) A.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 B.NaOH溶于水是放热反应 C.反应物和生成物所具有的总能量决定了放热还是吸热 D.断开化学键放热,形成化学键吸热
2.X、Y两根金属棒插入Z溶液中构成如图所示装置，实验中电流表指针发 生偏转，同时X棒变粗，Y棒变细，则X、Y、Z可能是下列中的( D )
编号
X
Y
A
Zn
Cu
B
Cu
Zn
C
Cu
Ag
D
Ag
Zn
Z 稀硫酸 稀硫酸 硫酸铜溶液 硝酸银溶液
谢谢大家！
活动·探究
实验内容
实验现象
镁粉逐渐溶解,有无 色气泡生成,反应后 溶液温度升高。
结论
反应放出热量
有无色气泡生成,反 应后溶液温度降低。
反应吸收热量
每一个化学反应都伴随着能量的变化，有的反应吸收 能量，有的反应释放能量。
一、化学反应中能量变化的本质及转化形式
化学 吸热反应： 吸收热量的化学反应 反应 放热反应： 释放热量的化学反应
负极
还原剂-e-=氧化产物 (Zn-2e-=Zn2+)
锌逐渐被腐蚀
正极
氧化剂+e-=还原产物 (Cu2++2e-=Cu)
析出红色固体
Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu
实验目的 利用所给用品设计装置并进行实验，将下列反应所释放的能量
转化为电能。Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑
实验用品 锌片，铜片，石墨棒，稀硫酸，稀盐酸；烧杯，导线，电流表，
方法导引
设计原电池的基本思路
氧化还原反应 分开进行
形成闭合回路
化学电池
课堂小结
课堂练习
1.氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上，其反应原理示意图如下所示。 下列有关氢氧燃料电池的说法，正确的是( D )
A.该电池工作时电能转化为化学能 B.该电池中电极a是正极 C.外电路中电子由电极b通过导线流向电极a D.该电池的总反应：2H2＋O2===2H2O