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化學(xué)能與熱能
1、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能的形式及原因 當(dāng)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí),斷開反應(yīng)物中的化學(xué)鍵要吸收能量,形成生成物中的化學(xué)鍵要放出能量;瘜W(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因。
一個(gè)確定的化學(xué)反應(yīng)在發(fā)生過程中是吸收能量還是放出能量,決定于反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的相對(duì)大小。
(1)E(反應(yīng)物總能量)>E(生成物總能量),為放熱反應(yīng),化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能。這是人類利用化學(xué)能的較為主要的形式。
(2)E反應(yīng)物總能量
2、常見的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)
(1)常見的放熱反應(yīng):
、偎械娜紵c緩慢氧化;②酸堿中和反應(yīng);③金屬與酸或水反應(yīng);④大多數(shù)化合反應(yīng)(特殊:C+CO2=2CO是吸熱反應(yīng))。
(2)常見的吸熱反應(yīng):
①以C、H2、CO為還原劑的氧化還原反應(yīng)如:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g);②銨鹽和堿的反應(yīng)如Ba(OH)2·8H2O+NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O;③大多數(shù)分解反應(yīng)如KClO3、KMnO4、CaCO3的分解等。
3、基本概念 ⑴能量守恒定律:一種形式的能量轉(zhuǎn)化為另一種形式的能量,轉(zhuǎn)化途徑與能量形式可以不同,但體系中包含的總能量是不變的。
、浦泻蜔幔簭(qiáng)酸與強(qiáng)堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)生成1mol水,所釋放出的能量,叫做中和熱。
化學(xué)能與電能
1、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的方式 火電(火力發(fā)電):化學(xué)能→熱能→機(jī)械能→電能 缺點(diǎn):環(huán)境污染、低效
2、原電池原理
、鸥拍睿喊鸦瘜W(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池。
、圃姵氐墓ぷ髟恚和ㄟ^氧化還原反應(yīng)(有電子的轉(zhuǎn)移)把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?/p>
⑶原電池的組成:①活潑性不同的金屬作為電極;②兩個(gè)相互連接的電極插入電解質(zhì)溶液構(gòu)成閉合回路。
⑷電極名稱及發(fā)生的反應(yīng):
、儇(fù)極:較活潑的金屬作負(fù)極,負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng);
電極反應(yīng)式為:較活潑金屬-ne-=金屬陽離子
負(fù)極現(xiàn)象為:負(fù)極溶解,負(fù)極質(zhì)量減少。
、谡龢O:較不活潑的金屬或石墨作正極,正極發(fā)生還原反應(yīng);
電極反應(yīng)式為:溶液中陽離子+ne-=單質(zhì)
正極的現(xiàn)象:一般有氣體放出或正極質(zhì)量增加。
⑸原電池正負(fù)極的判斷方法:
、僖罁(jù)原電池兩極的材料:較活潑的金屬作負(fù)極(K、Ca、Na太活潑,不能作電極);較不活潑金屬或可導(dǎo)電非金屬(石墨)、氧化物(MnO2)等作正極。
、诟鶕(jù)電流方向或電子流向:(外電路)的電流由正極流向負(fù)極;電子則由負(fù)極經(jīng)外電路流向原電池的正極。
、鄹鶕(jù)原電池中的反應(yīng)類型:
負(fù)極:失電子,發(fā)生氧化反應(yīng),現(xiàn)象通常是電極本身消耗,質(zhì)量減小。
正極:得電子,發(fā)生還原反應(yīng),現(xiàn)象是常伴隨金屬的析出或H2的放出。
⑸原電池電極反應(yīng)的書寫方法:
、僭姵胤磻(yīng)所依托的化學(xué)反應(yīng)原理是氧化還原反應(yīng),負(fù)極反應(yīng)是氧化反應(yīng),正極反應(yīng)是還原反應(yīng)。
、谠姵氐目偡磻(yīng)式一般把正極和負(fù)極反應(yīng)式相加抵消掉電子而得。
、试姵氐膽(yīng)用:
、偌涌旎瘜W(xué)反應(yīng)速率,如粗鋅制氫氣速率比純鋅制氫氣快。②比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱。③設(shè)計(jì)原電池。④金屬的腐蝕。
、嘶瘜W(xué)電源基本類型:
、俑呻姵兀夯顫娊饘僮髫(fù)極,被腐蝕或消耗。如:Cu-Zn原電池、鋅錳電池。
、诔潆婋姵兀簝蓸O都參加反應(yīng)的原電池,可充電循環(huán)使用。如鉛蓄電池、鋰電池和銀鋅電池等。
、廴剂想姵兀簝呻姌O材料均為惰性電極,電極本身不發(fā)生反應(yīng),而是由引入到兩極上的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),如H2、CH4燃料電池,其電解質(zhì)溶液常為堿性試劑(KOH等)。
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