化学反应中的能量变化记忆
我们在做化学实验时，经常会感受到有热量的变化，比如钠与水的反应等，其实在化学反应中，不仅有物质的变化，即新物质的生成，而且还伴随着能量的变化，小编整理了相关资料，希望能帮助到您。
化学反应中的能量变化
一、详析化学反应中能量的变化
我们在做化学实验时，经常会感受到有热量的变化，比如钠与水的反应等，其实在化学反应中，不仅有物质的变化，即新物质的生成，而且还伴随着能量的变化，有的反应是吸热的，有的反应是放热的。而化学反应中物质变化的实质是旧化学键断裂和新化学键形成。
化学反应是化学科学研究的核心，化学反应过程中的物质变化要遵循质量守恒定律，而能量变化要遵循能量守恒定律。在化学反应过程中一定存在着能量的变化，而这些能量变化大多数表现为热量的变化，这就实现了化学能与热能的转化。
1.从化学键的角度理解
在化学变化前后，参加反应的原子的种类和个数并没有改变，只是进行了原子之间的重组和整合;原子进行重组、整合的过程，实际上就是反应物中化学键断裂和生成物中化学键形成的过程。由于反应物中化学键的断裂要消耗能量，而生成物中化学键的形成要释放能量，因此我们将化学反应中能量变化表示为
这样，当反应中吸收的能量大于释放的能量时，反应表现为吸收能量，该反应为吸热反应;
当反应中吸收的能量小于释放的能量时，反应表现为放出能量，该反应为放热反应。
【典例1】 已知：①1 mol H2分子中化学键断裂时需吸收436 kJ 的能量;②1 mol Cl2分子中化学键断裂时需吸收243 kJ的能量;③由氢原子和氯原子形成1 mol HCl分子时释放 431 kJ 的能量。则1 mol H2和1 mol Cl2反应生成氯化氢气体时的能量变化为()
A.放出能量183 kJ B.吸收能量183 kJ
C.吸收能量248 kJ .吸收能量862 kJ
解析 根据反应的化学方程式：H2+Cl22HCl，可知在反应过程中，断裂1 mol H—H键、1 mol Cl—Cl键，同时形成2mol H—Cl键。计算可知生成2 mol HCl气体时，吸收的热量为436 kJ+243kJ=679 kJ，放出的热量为431 kJ×2=862 kJ，故反应中放出的热量为862kJ-679 kJ=183 kJ，A对。
答案 A
特别提示 从化学键的角度看能量变化时，首先要明确物质内部的化学键的数目。要是对物质中化学键的数目认识错误，就会导致错误的计算结果，比如每个水分子中含有的H—O键的数目为2个。
2.从化学能的角度理解
自然界中存在着成千上万种物质，但不同的物质能量不同，因此在化学反应前后反应物和生成物所具有的能量也是不同的。我们还可以从化学能的角度，也就是从反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小来看一个化学反应的能量变化。
若反应物的总能量生成物的总能量，则化学反应放出能量，该反应为放热反应;
若反应物的总能量生成物的总能量，则化学反应吸收能量，该反应为吸热反应。
3.化学反应中能量变化的计算
(1)用E(反应物)表示反应物的总能量，E(生成物)表示生成物的总能量，ΔQ表示能量变化，则：
ΔQ=E(生成物)-E(反应物)。
(2)用Q(吸)表示反应物分子断裂时吸收的总能量，Q(放)表示生成物分子成键时放出的总能量，ΔQ表示能量变化，则：ΔQ=Q(吸)-Q(放)。
【典例2】 下列有关化学反应中能量变化的理解，正确的是()
A.凡是伴随能量变化的过程都是化学变化
B.在化学反应过程中总是伴随着能量的变化
C.在确定的化学反应中反应物的总能量一定等于生成物的总能量
D.在确定的化学反应中反应物的总能量总是高于生成物的总能量
解析 在化学变化中，既有物质的变化又有能量的变化，但是有能量变化的过程不一定就是化学变化，如水的三态变化。在确定的化学反应中，反应物的总能量不等于生成物的总能量，当反应物的总能量大于生成物的总能量时，反应放热;当反应物的总能量小于生成物的总能量时，反应吸热。
答案 B
二、从氧化还原反应原理分析原电池
原电池是把化学能转化为电能的装置。构成原电池的条件有哪些?是不是所有的化学反应均可以设计成原电池呢?在学习过程中，这些问题可能一直使同学们感到困惑，下面我们一起来分析，解开困惑。
1.原电池与氧化还原反应的关系
我们在学习氧化还原反应时，经常用单线桥或双线桥标注电子转移的方向和数目，如：
氧化还原反应中存在电子的得失，在该反应中，线桥仿佛是一根导线，假如电子能在导线上流动，就会由电子的转移变成电子的定向移动，也就形成了电流。因此，并不是所有的反应均可以设计成原电池，只有自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池。
从单线桥上看，可将导线一端连接在锌极上，另一端当然不可能直接放在溶液中，因此可将另一端连接在一个能导电的电极上，如石墨电极。这样连接后，在整个装置中就会出现与原来不同的实验现象：氢气在石墨电极上大量产生。为什么会出现这样的现象呢?原因在于：当锌片直接放入硫酸溶液中时，锌失去的电子集中在锌片表面，溶液中的H+在锌的表面获得电子生成氢气。而当锌、石墨共同放入硫酸溶液并用导线连接时，电子就会沿导线流向石墨电极，这样在石墨电极表面聚集了大量电子，溶液中的H+移向石墨电极并获得这些电子生成氢气。在这个过程中，电子在导线中实现了定向移动，即形成了电流。这样，化学反应的化学能就转变成了电能，这样的装置我们称之为原电池。
2.原电池的构成
从以上分析可以看出，原电池是由两个活动性不同的电极、电解质溶液构成的闭合回路，也就是说原电池的构造是：①两个活动性不同的电极;②电解质溶液;③闭合回路，如下图。
在原电池中，科学上规定把电子流出的一极称为负极(较活泼的金属);把电子流入的一极(较不活泼的金属或惰性电极)称为正极。在上面的原电池中，锌为负极，发生氧化反应：Zn-2e-=Zn2+，石墨为正极，发生还原反应：2H++2e-=H2↑，这两个半反应恰好是氧化还原反应中的两个线桥。
也就是说，原电池实质上是将氧化反应和还原反应分到了两个电极上进行，使其分别成为一个“半反应”，因此，根据氧化还原反应方程式可以很容易地设计原电池装置。
【典例3】 人造地球卫星上使用的一种高能电池——银锌蓄电池，其电池的电极反应式为Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O，Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-。据此判断Ag2O是()
A.负极，被氧化 B.正极，被还原
C.负极，被还原 D.正极，被氧化
解析 由题给电极反应式可知，Ag2O得到电子，发生还原反应，作原电池的正极。
答案 B
3.电子的流向及离子的流向
整个原电池装置是一个闭合回路，在外电路中(导线)是靠电子的定向移动导电，在溶液中则是靠阴、阳离子的定向移动导电。在外电路中，电子是由负极流向正极，电流的方向与电子移动的方向相反，由正极流向负极。在溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极，这里我们只需记住：阳离子一定移向发生还原反应的极，即阳离子一定是为获得电子而奔去。
原电池的工作原理(以铜锌原电池为例)如下图所示：
4.电子的得失守恒
电子守恒法是依据氧化还原反应中氧化剂得到的电子总数与还原剂失去的电子总数相等这一原则进行计算的。电子守恒法是氧化还原反应计算的最基本的方法，而原电池反应就是一种典型的氧化还原反应，只不过氧化反应和还原反应在负极和正极分别发生。因此可以利用电子守恒法来处理原电池的有关计算。具体来说就是正极得到的电子总数与负极失去的电子总数相等。
【典例4】(1)将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流表。
锌片上发生的电极反应为 。
银片上发生的电极反应为 。
(2)若该电池中两电极的总质量为60 g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47 g，试计算：
①产生氢气的体积(标准状况);②通过导线的电量。(已知NA=6.02×1023 mol-1，电子的电荷量为1.60×10-19 C)
解析 (1)在锌片、银片、稀硫酸组成的原电池中，锌片作负极，其电极反应为Zn-2e-===Zn2+;银片作正极，其电极反应为2H++2e-===H2↑;则电池总反应式为Zn+2H+===Zn2++H2↑。(2)根据电极反应式找出已知量与电量之间的定量关系进行计算。①电极减少的质量等于生成氢气所消耗的锌的质量，设产生的氢气体积为x，则：
Zn+2H+===Zn2++H2↑
65 g 22.4 L
60 g-47g=13 g x
x=13 g×22.4 L÷65 g=4.48 L。
②反应消耗的锌的物质的量为13 g÷65 g·mol-1=0.2 mol。1 mol Zn变为Zn2+时，转移2 mol e-，则通过的电量为0.2 mol×2×6.02×1023 mol-1×1.60×10-19C≈3.85×104 C。
答案(1)Zn-2e-===Zn2+2H++2e-===H2↑
(2)①4.48 L②3.85×104C
三、原电池正极和负极的判断方法
1.根据电极材料判断
一般是活泼性较强的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。
2.根据电流方向或电子流动方向判断
电流由正极流向负极;电子由负极流向正极。
3.根据原电池里电解质溶液中离子的移动方向
在原电池的电解质溶液中，阳离子移向的极为正极，阴离子移向的极为负极。
4.根据原电池两极发生的变化判断
原电池的负极发生失电子的氧化反应，正极发生得电子的还原反应。
5.根据现象判断
溶解的一极为负极，增重或有气泡放出的一极为正极。
特别提示 在判断原电池正、负极时，不要只根据金属活动性的相对强弱，有时还与电解质溶液有关，如Mg-Al和NaOH溶液构成的原电池中，由于Mg不与NaOH溶液反应，虽然金属性MgAl，但在该条件下是Al作负极。因此要根据具体情况来判断正、负极。
【典例5】 根据反应：2Ag++Cu===Cu2++2Ag，设计如图所示原电池，下列说法错误的是()
A.X可以是银或石墨
B.Y是硫酸铜溶液C.电子从铜电极经外电路流向X电极
D.X极上的电极反应式为Ag++e-===Ag
解析 由电池反应2Ag++Cu===2Ag+Cu2+可知，铜作负极，电极反应为Cu-2e-===Cu2+;X为正极，可以是比铜不活泼的银或石墨等，电极反应为Ag++e-===Ag;电解质溶液中需含有Ag+，
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