你手心里有交錯的曲線和無來由的繭，那是歲月留下的痕跡。你站在行駛在歲月河流的船頭上，表情堅毅，你無悔的付出終會讓一段旅程熠熠閃光。高三頻道為你準備了《高三化學必修一知識點化學反應(yīng)與能量》助你成功！
一、化學反應(yīng)及能量變化
1、化學反應(yīng)的實質(zhì)、特征和規(guī)律
實質(zhì)：反應(yīng)物化學鍵的斷裂和生成物化學鍵的形成
特征：既有新物質(zhì)生成又有能量的變化
遵循的規(guī)律：質(zhì)量守恒和能量守恒
2、化學反應(yīng)過程中的能量形式：常以熱能、電能、光能等形式表現(xiàn)出來
二、反應(yīng)熱與焓變
1、反應(yīng)熱定義：在化學反應(yīng)過程中，當反應(yīng)物和生成物具有相同溫度時，所吸收或放出的熱量成為化學反應(yīng)的反應(yīng)熱。
2、焓變定義：在恒溫、恒壓條件下的反應(yīng)熱叫反應(yīng)的焓變，符號是△H，單位常用KJ/mol。
3、產(chǎn)生原因：化學鍵斷裂—吸熱化學鍵形成—放熱
4、計算方法：△H=生成物的總能量-反應(yīng)物的總能量
=反應(yīng)物的鍵能總和-生成物的鍵能總和
5、放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)
化學反應(yīng)都伴隨著能量的變化，通常表現(xiàn)為熱量變化。據(jù)此，可將化學反應(yīng)分為放熱反應(yīng)和吸
熱反應(yīng)。
(2)反應(yīng)是否需要加熱，只是引發(fā)反應(yīng)的條件，與反應(yīng)是放熱還是吸熱并無直接關(guān)系。許多放
熱反應(yīng)也需要加熱引發(fā)反應(yīng)，也有部分吸熱反應(yīng)不需加熱，在常溫時就可以進行。
中和熱
(1)定義：稀溶液中，酸和堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1mol水時的反應(yīng)熱
三、化學電池：
化學電池，是一種能將化學能直接轉(zhuǎn)變成電能的裝置，它通過化學反應(yīng)，消耗某種化學物質(zhì)，輸出電能。它包括一次電池、二次電池和燃料電池等幾大類。
不同種類的電池：
(一)一次電池
一次電池的活性物質(zhì)(發(fā)生氧化還原反應(yīng)的物質(zhì))消耗到一定程度，就不能使用了。一次電池中電解質(zhì)溶液制成膠狀，不流動，也叫干電池。常用的有普通的鋅錳干電池、堿性鋅錳電池、鋅汞電池、鎂錳干電池等。
常見的一次電池：
(1)普通鋅錳干電池
的周圍是細密的石墨和去極化劑MnO2的混合物，在混合物周圍再裝入以NH4Cl溶液浸潤ZnCl2，NH4Cl和淀粉或其他填充物(制成糊狀物)。為了避免水的蒸發(fā)，干電池用蠟封好。干電池在使用時的電極反應(yīng)為
—負極：Zn—2e=Zn2+
—正極：2NH4++2e+2MnO2=2NH3+Mn2O3+H2O
總反應(yīng)：Zn+2MnO2+2NH4+=Mn2O3+2NH3+Zn2++H2O
(2)堿性鋅錳干電池
——負極：Zn+2OH—2e=Zn(OH)2
——正極：2MnO2+2H2O+2e=2MnOOH+2OH
總反應(yīng)：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2
(3)銀一鋅電池
電子手表、液晶顯示的計算器或一個小型的助聽器等所需電流是微安或毫安級的，它們所用的電池體積很小，有“紐扣”電池之稱。它們的電極材料是Ag2O和Zn，所以叫銀一鋅電池。電極反應(yīng)和電池反應(yīng)是：
-—負極：Zn+2OH—2e=Zn(OH)2
—-正極：Ag2O+H2O+2e=2Ag+2OH
總反應(yīng)：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag
利用上述化學反應(yīng)也可以制作大電流的電池，它具有質(zhì)量輕、體積小等優(yōu)點。這類電池已用于宇航、火箭、潛艇等方面。
(4)鋰-二氧化錳非水電解質(zhì)電池
以鋰為負極的非水電解質(zhì)電池有幾十種，其中性能、最有發(fā)展前途的是鋰一二氧化錳非水電解質(zhì)電池，這種電池以片狀金屬及為負極，電解活性MnO2作正極，高氯酸及溶于碳酸丙烯酯和二甲氧基乙烷的混合有機溶劑作為電解質(zhì)溶液，以聚丙烯為隔膜，電極反應(yīng)為：
-+負極反應(yīng)：Li—e=Li
+-正極反應(yīng)：MnO2+Li+e=LiMnO2
總反應(yīng)：Li+MnO2=LiMnO2
該種電池的電動勢為2.69V，重量輕、體積小、電壓高、比能量大，充電1000次后仍能維持其能力的90%，貯存性能好，已廣泛用于電子計算機、手機、無線電設(shè)備等。
(5)鋁-空氣-海水電池
1991年，我國首例以鋁——空氣——海水為材料組成的新型電池用作航海標志燈。該電池以取之不盡的海水為電解質(zhì)，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產(chǎn)生電流。
工作原理：
3+-負極：4Al—12e==4Al
--正極：3O2+6H2O+12e==12OH
總反應(yīng)：4Al+3O2+6H2O==4Al(OH)3
特點：這種海水電池的能量比“干電池”高20—50倍。
(6)高能電池—鋰電池
該電池是20世紀70年代研制出的一種高能電池。由于鋰的相對原子質(zhì)量很小，所以比
容量(單位質(zhì)量電極材料所能轉(zhuǎn)換的電量)特別大，使用壽命長，適用于動物體內(nèi)(如心臟起搏器)。因鋰的化學性質(zhì)很活潑，所以其電解質(zhì)溶液應(yīng)為非水溶劑。
如作心臟起搏器的鋰—碘電池的電極反應(yīng)式為：負極：2Li-2e-==2Li+正極：I2+2e-==2I-總反應(yīng)式為：2Li+I2==2LiI
鋰電池
(二)二次電池
二次電池又稱充電電池或蓄電池，放電后可以再充電使活性物質(zhì)獲得再生。這類電池可以多次重復(fù)使用。
(1)鉛蓄電池是最常見的二次電池，它由兩組柵狀極板交替排列而成，正極板上覆蓋有PbO2，負極板上覆蓋有Pb，電介質(zhì)是H2SO4.
鉛蓄電池放電的電極反應(yīng)如下：
--負極：Pb(s)+SO42(aq)-2e=PbSO4(s)(氧化反應(yīng))
+-正極：PbO2(s)+SO42-(aq)十4H(aq)+2e=PbSO4(s)+2H2O(l)(還原反應(yīng))
總反應(yīng)：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)十2H2O(l)
鉛蓄電池充電的反應(yīng)是上述反應(yīng)的逆過程：
--陰極：PbSO4(s)+2e=Pb(s)+SO42(aq)(還原反應(yīng))
--+陽極：PbSO4(s)+2H2O(l)-2e=PbO2(s)+SO42(aq)十4H(aq)(氧化反應(yīng))
總反應(yīng)：2PbSO4(s)十2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)
可以把上述反應(yīng)寫成一個可逆反應(yīng)方程式：
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)十2H2O(l)
(2)堿性鎳—鎘電池：該電池以Cd和NiO(OH)作電極材料，NaOH作電解質(zhì)溶液。
負極：Cd+2OH--2e-=Cd(OH)2
正極：2NiO(OH)+2H2O+2e-=2Ni(OH)2+2OH-
總反應(yīng)式為：Cd+2NiO(OH)+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2
從上述兩種蓄電池的總反應(yīng)式可看出，鉛蓄電池在放電時除消耗電極材料外，同時還消耗電解質(zhì)硫酸，使溶液中的自由移動的離子濃度減小，內(nèi)阻增大，導電能力降低。而鎳—鎘電池在放電時只消耗水，電解質(zhì)溶液中自由移動的離子濃度不會有明顯變化，內(nèi)阻幾乎不變，導電能力幾乎沒有變化。
(3)氫鎳可充電池：該電池是近年來開發(fā)出來的一種新型可充電池，可連續(xù)充、放電500次，可以取代會產(chǎn)生鎘污染的鎳—鎘電池。
負極：H2+2OH--2e-=2H2O
正極：2NiO(OH)+2H2O+2e-=2Ni(OH)2+2OH-
總反應(yīng)式為：H2+2NiO(OH)=2Ni(OH)2
(三)燃料電池
又稱連續(xù)電池：一般以天然燃料或其它可燃物質(zhì)如H2、CH4等作為負極反應(yīng)物質(zhì)，以O(shè)2作為正極反應(yīng)物質(zhì)而形成的。燃料電池體積小、質(zhì)量輕、功率大，是正在研究的新型電池之一。
(1)氫氧燃料電池主要用于航天領(lǐng)域，是一種高效低污染的新型電池，一般用金屬鉑(是一種惰性電極，并具有催化活性)或活性炭作電極，用40%的KOH溶液作電解質(zhì)溶液。其電極反應(yīng)式為：負極：2H2+4OH--4e-=4H2O正極：O2+2H2O+4e-=4OH-總反應(yīng)式為：2H2+O2=2H2O
(2)甲烷燃料電池用金屬鉑作電極，用KOH溶液作電解質(zhì)溶液。
負極：CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O
正極：2O2+4H2O+8e-=8OH-
總反應(yīng)式為：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O
(3)甲醇燃料電池是最近摩托羅拉公司發(fā)明的一種由甲醇和氧氣以及強堿作為電解質(zhì)溶液的新型手機電池，電量是現(xiàn)有鎳氫電池或鋰電池的10倍。
負極：2CH4O+16OH--12e-=2CO32-+12H2O
正極：3O2+6H2O+12e-=12OH-
總反應(yīng)式為：2CH4O+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O
(4)固體氧化物燃料電池該電池是美國西屋公司研制開發(fā)的，它以固體氧化鋯—氧化釔為電解質(zhì)，這種固體電解質(zhì)在高溫下允許O2-在其間通過。
負極：2H2+2O2-4e-=2H2O
正極：O2+4e-=2O2-
總反應(yīng)式為：2H2+O2=2H2O
(5)熔融鹽燃料電池：
該電池用Li2CO3和的Na2CO3熔融鹽混合物作電解質(zhì)，CO為陽極燃氣，空氣與CO2的混合氣為陰極助燃氣，制得在6500C下工作的燃料電池。熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率。
負極：2CO+2CO32--4e-=4CO2
正極：O2+2CO2+4e-=2CO32-
總反應(yīng)式為：2CO+O2=2CO2
一、化學反應(yīng)及能量變化
1、化學反應(yīng)的實質(zhì)、特征和規(guī)律
實質(zhì)：反應(yīng)物化學鍵的斷裂和生成物化學鍵的形成
特征：既有新物質(zhì)生成又有能量的變化
遵循的規(guī)律：質(zhì)量守恒和能量守恒
2、化學反應(yīng)過程中的能量形式：常以熱能、電能、光能等形式表現(xiàn)出來
二、反應(yīng)熱與焓變
1、反應(yīng)熱定義：在化學反應(yīng)過程中，當反應(yīng)物和生成物具有相同溫度時，所吸收或放出的熱量成為化學反應(yīng)的反應(yīng)熱。
2、焓變定義：在恒溫、恒壓條件下的反應(yīng)熱叫反應(yīng)的焓變，符號是△H，單位常用KJ/mol。
3、產(chǎn)生原因：化學鍵斷裂—吸熱化學鍵形成—放熱
4、計算方法：△H=生成物的總能量-反應(yīng)物的總能量
=反應(yīng)物的鍵能總和-生成物的鍵能總和
5、放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)
化學反應(yīng)都伴隨著能量的變化，通常表現(xiàn)為熱量變化。據(jù)此，可將化學反應(yīng)分為放熱反應(yīng)和吸
熱反應(yīng)。
(2)反應(yīng)是否需要加熱，只是引發(fā)反應(yīng)的條件，與反應(yīng)是放熱還是吸熱并無直接關(guān)系。許多放
熱反應(yīng)也需要加熱引發(fā)反應(yīng)，也有部分吸熱反應(yīng)不需加熱，在常溫時就可以進行。
中和熱
(1)定義：稀溶液中，酸和堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1mol水時的反應(yīng)熱
三、化學電池：
化學電池，是一種能將化學能直接轉(zhuǎn)變成電能的裝置，它通過化學反應(yīng)，消耗某種化學物質(zhì)，輸出電能。它包括一次電池、二次電池和燃料電池等幾大類。
不同種類的電池：
(一)一次電池
一次電池的活性物質(zhì)(發(fā)生氧化還原反應(yīng)的物質(zhì))消耗到一定程度，就不能使用了。一次電池中電解質(zhì)溶液制成膠狀，不流動，也叫干電池。常用的有普通的鋅錳干電池、堿性鋅錳電池、鋅汞電池、鎂錳干電池等。
常見的一次電池：
(1)普通鋅錳干電池
的周圍是細密的石墨和去極化劑MnO2的混合物，在混合物周圍再裝入以NH4Cl溶液浸潤ZnCl2，NH4Cl和淀粉或其他填充物(制成糊狀物)。為了避免水的蒸發(fā)，干電池用蠟封好。干電池在使用時的電極反應(yīng)為
—負極：Zn—2e=Zn2+
—正極：2NH4++2e+2MnO2=2NH3+Mn2O3+H2O
總反應(yīng)：Zn+2MnO2+2NH4+=Mn2O3+2NH3+Zn2++H2O
(2)堿性鋅錳干電池
——負極：Zn+2OH—2e=Zn(OH)2
——正極：2MnO2+2H2O+2e=2MnOOH+2OH
總反應(yīng)：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2
(3)銀一鋅電池
電子手表、液晶顯示的計算器或一個小型的助聽器等所需電流是微安或毫安級的，它們所用的電池體積很小，有“紐扣”電池之稱。它們的電極材料是Ag2O和Zn，所以叫銀一鋅電池。電極反應(yīng)和電池反應(yīng)是：
-—負極：Zn+2OH—2e=Zn(OH)2
—-正極：Ag2O+H2O+2e=2Ag+2OH
總反應(yīng)：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag
利用上述化學反應(yīng)也可以制作大電流的電池，它具有質(zhì)量輕、體積小等優(yōu)點。這類電池已用于宇航、火箭、潛艇等方面。
(4)鋰-二氧化錳非水電解質(zhì)電池
以鋰為負極的非水電解質(zhì)電池有幾十種，其中性能、最有發(fā)展前途的是鋰一二氧化錳非水電解質(zhì)電池，這種電池以片狀金屬及為負極，電解活性MnO2作正極，高氯酸及溶于碳酸丙烯酯和二甲氧基乙烷的混合有機溶劑作為電解質(zhì)溶液，以聚丙烯為隔膜，電極反應(yīng)為：
-+負極反應(yīng)：Li—e=Li
+-正極反應(yīng)：MnO2+Li+e=LiMnO2
總反應(yīng)：Li+MnO2=LiMnO2
該種電池的電動勢為2.69V，重量輕、體積小、電壓高、比能量大，充電1000次后仍能維持其能力的90%，貯存性能好，已廣泛用于電子計算機、手機、無線電設(shè)備等。
(5)鋁-空氣-海水電池
1991年，我國首例以鋁——空氣——海水為材料組成的新型電池用作航海標志燈。該電池以取之不盡的海水為電解質(zhì)，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產(chǎn)生電流。
工作原理：
3+-負極：4Al—12e==4Al
--正極：3O2+6H2O+12e==12OH
總反應(yīng)：4Al+3O2+6H2O==4Al(OH)3
特點：這種海水電池的能量比“干電池”高20—50倍。
(6)高能電池—鋰電池
該電池是20世紀70年代研制出的一種高能電池。由于鋰的相對原子質(zhì)量很小，所以比
容量(單位質(zhì)量電極材料所能轉(zhuǎn)換的電量)特別大，使用壽命長，適用于動物體內(nèi)(如心臟起搏器)。因鋰的化學性質(zhì)很活潑，所以其電解質(zhì)溶液應(yīng)為非水溶劑。
如作心臟起搏器的鋰—碘電池的電極反應(yīng)式為：負極：2Li-2e-==2Li+正極：I2+2e-==2I-總反應(yīng)式為：2Li+I2==2LiI
鋰電池
(二)二次電池
二次電池又稱充電電池或蓄電池，放電后可以再充電使活性物質(zhì)獲得再生。這類電池可以多次重復(fù)使用。
(1)鉛蓄電池是最常見的二次電池，它由兩組柵狀極板交替排列而成，正極板上覆蓋有PbO2，負極板上覆蓋有Pb，電介質(zhì)是H2SO4.
鉛蓄電池放電的電極反應(yīng)如下：
--負極：Pb(s)+SO42(aq)-2e=PbSO4(s)(氧化反應(yīng))
+-正極：PbO2(s)+SO42-(aq)十4H(aq)+2e=PbSO4(s)+2H2O(l)(還原反應(yīng))
總反應(yīng)：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)十2H2O(l)
鉛蓄電池充電的反應(yīng)是上述反應(yīng)的逆過程：
--陰極：PbSO4(s)+2e=Pb(s)+SO42(aq)(還原反應(yīng))
--+陽極：PbSO4(s)+2H2O(l)-2e=PbO2(s)+SO42(aq)十4H(aq)(氧化反應(yīng))
總反應(yīng)：2PbSO4(s)十2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)
可以把上述反應(yīng)寫成一個可逆反應(yīng)方程式：
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)十2H2O(l)
(2)堿性鎳—鎘電池：該電池以Cd和NiO(OH)作電極材料，NaOH作電解質(zhì)溶液。
負極：Cd+2OH--2e-=Cd(OH)2
正極：2NiO(OH)+2H2O+2e-=2Ni(OH)2+2OH-
總反應(yīng)式為：Cd+2NiO(OH)+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2
從上述兩種蓄電池的總反應(yīng)式可看出，鉛蓄電池在放電時除消耗電極材料外，同時還消耗電解質(zhì)硫酸，使溶液中的自由移動的離子濃度減小，內(nèi)阻增大，導電能力降低。而鎳—鎘電池在放電時只消耗水，電解質(zhì)溶液中自由移動的離子濃度不會有明顯變化，內(nèi)阻幾乎不變，導電能力幾乎沒有變化。
(3)氫鎳可充電池：該電池是近年來開發(fā)出來的一種新型可充電池，可連續(xù)充、放電500次，可以取代會產(chǎn)生鎘污染的鎳—鎘電池。
負極：H2+2OH--2e-=2H2O
正極：2NiO(OH)+2H2O+2e-=2Ni(OH)2+2OH-
總反應(yīng)式為：H2+2NiO(OH)=2Ni(OH)2
(三)燃料電池
又稱連續(xù)電池：一般以天然燃料或其它可燃物質(zhì)如H2、CH4等作為負極反應(yīng)物質(zhì)，以O(shè)2作為正極反應(yīng)物質(zhì)而形成的。燃料電池體積小、質(zhì)量輕、功率大，是正在研究的新型電池之一。
(1)氫氧燃料電池主要用于航天領(lǐng)域，是一種高效低污染的新型電池，一般用金屬鉑(是一種惰性電極，并具有催化活性)或活性炭作電極，用40%的KOH溶液作電解質(zhì)溶液。其電極反應(yīng)式為：負極：2H2+4OH--4e-=4H2O正極：O2+2H2O+4e-=4OH-總反應(yīng)式為：2H2+O2=2H2O
(2)甲烷燃料電池用金屬鉑作電極，用KOH溶液作電解質(zhì)溶液。
負極：CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O
正極：2O2+4H2O+8e-=8OH-
總反應(yīng)式為：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O
(3)甲醇燃料電池是最近摩托羅拉公司發(fā)明的一種由甲醇和氧氣以及強堿作為電解質(zhì)溶液的新型手機電池，電量是現(xiàn)有鎳氫電池或鋰電池的10倍。
負極：2CH4O+16OH--12e-=2CO32-+12H2O
正極：3O2+6H2O+12e-=12OH-
總反應(yīng)式為：2CH4O+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O
(4)固體氧化物燃料電池該電池是美國西屋公司研制開發(fā)的，它以固體氧化鋯—氧化釔為電解質(zhì)，這種固體電解質(zhì)在高溫下允許O2-在其間通過。
負極：2H2+2O2-4e-=2H2O
正極：O2+4e-=2O2-
總反應(yīng)式為：2H2+O2=2H2O
(5)熔融鹽燃料電池：
該電池用Li2CO3和的Na2CO3熔融鹽混合物作電解質(zhì)，CO為陽極燃氣，空氣與CO2的混合氣為陰極助燃氣，制得在6500C下工作的燃料電池。熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率。
負極：2CO+2CO32--4e-=4CO2
正極：O2+2CO2+4e-=2CO32-
總反應(yīng)式為：2CO+O2=2CO2