- 放热反应释放能量——使周围环境升温；吸热反应吸收能量——使周围环境降温。
- 反应能量图显示活化能和总能量变化；(HT) 键能计算得出相同结论。
- 化学电池和燃料电池将反应能量转化为电能。
能量变化
AQA · GCSE · 化学 · 知识点 5
5.1
Energy changes: reactions that heat and reactions that cool
词汇
训练
| English | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| exothermic/eɡzəˈðɜːmɪk/ | 放热 | fàng rè |
| endothermic/ˌendəʊˈθɜːmɪk/ | 吸热 | xī rè |
| activation energy/ˌæktɪˈveɪʃn ˈenədʒi/ | 活化能 | huó huà néng |
| reaction profile/rɪˈækʃn ˈprəʊfaɪl/ | 反应能量图 | fǎn yìng néng liàng tú |
| fuel cell/ˈfjuːəl sel/ | 燃料电池 | rán liào diàn chí |
| rechargeable/rɪˈtʃɑːdʒəbl/ | 可充电 | kě chōng diàn |
| bond energy/bɒnd ˈenədʒi/ | 键能 | jiàn néng |
5.1
放热与吸热反应（4.5.1.1–4.5.1.3）
教学大纲
放热反应与吸热反应（AQA 8462 陈述 4.5.1.1-4.5.1.3）。
- 根据温度变化定义放热反应和吸热反应，并举例说明其应用。
- 绘制并解读包含活化能和总能量变化的反应进程图。
- （高中）利用键能计算总能量变化，并解释两类反应之间的差异。
来源：Cambridge International 教学大纲
能量守恒：传递给环境的能量来自产物的能量储存。放热反应向外传递能量——环境温度升高（燃烧、多数氧化反应、中和反应；用途：暖手袋、自热罐）。吸热反应从环境吸收能量——温度下降（热分解、柠檬酸+碳酸氢钠；用途：运动冷敷包）。根据环境温度的变化判断反应类型；无需进行 ΔH 计算。
反应能量图：反应需要碰撞粒子具备至少活化能。绘制并解读能级图——反应物与产物的相对能量、从反应物能级指向峰值的活化能箭头、总能量变化以及中间的曲线。放热反应中产物位于反应物下方；吸热反应中产物位于反应物上方。
(HT) 键能：断裂反应物键需提供能量，形成产物键会释放能量：
- 放热反应——成键释放的能量多于断键所需的能量；
- 吸热反应——断键所需的能量多于成键释放的能量。
总变化 = Σ(断裂键的键能) − Σ(形成键的键能)。催化剂降低活化能——但不改变总能量变化。
RP4: 探究影响反应溶液温度变化的变量（如体积/浓度）—— 规划变量、测量 ΔT、绘图并得出结论。
5.2
化学电池与燃料电池——仅限化学（4.5.2）
教学大纲
化学电池与燃料电池，仅涉及化学原理（AQA 8462 陈述 4.5.2）。
- 解释电池如何产生电能以及电压取决于哪些因素。
- 比较不可充电电池与可充电电池的特点。
- 描述氢燃料电池及其（高级水平）电极半反应方程式，并将其与可充电电池进行比较。
来源：Cambridge International 教学大纲
原电池 包含发生化学反应以产生电能的化学物质。电压取决于 电极类型 和 电解质；简单原电池由电解液中的 两种不同金属 组成，其中 更活泼的金属 产生更高的电压（因为它更容易释放电子）。电池组 = 多个电池 串联 以获得更高电压。
不可充电（碱性）电池在反应物耗尽时停止工作；可充电电池 在通入外部电流时逆转其反应。
燃料电池：燃料（如 氢气）和氧气持续供应；燃料通过 电化学氧化 产生电势差。总反应：氢气 → 水。与可充电电池相比进行评估：使用时无污染物，可连续补充燃料；但氢气的储存、生产和成本是劣势。（HT）氢燃料电池的半反应方程式：
- 负极：2 H₂ → 4 H⁺ + 4e⁻ （或 2 H₂ + 4 OH⁻ → 4 H₂O + 4e⁻）
- 正极：O₂ + 4 H⁺ + 4e⁻ → 2 H₂O （或 O₂ + 2 H₂O + 4e⁻ → 4 OH⁻）
5.2
Checklist before you call this topic done
- 根据温度变化定义放热/吸热反应，各举两个例子和两个用途。
- 绘制两种反应曲线图，标出活化能和总能量变化。
- （HT）从正反两个方向计算键能总和；催化剂对反应曲线的影响。
- （化学）原电池电压影响因素；可充电与不可充电电池的区别；燃料电池方程式及评估。