第1章 化学反应与能量转化 章末小节(Word教参)-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中化学选择性必修1（鲁科版2019 SHD版）

(一)主干知识·系统整合　 　　　　　　　　　　 一、化学反应的热效应 二、原电池 三、电解池 四、金属的腐蚀与防护 1.热化学方程式与一般化学方程式相比，有哪些不同？ 提示：(1)热化学方程式不但表达了物质变化，还表达了能量变化。(2)热化学方程式在普通化学方程式基础上，标注出各物质的聚集状态，在后面用ΔH表示能量变化。(3)一个化学反应可以有无数个热化学方程式，ΔH值与方程式系数成比例便可。化学方程式中的系数只能是整数，热化学方程式中的系数可以是分数。 2．如何利用化学反应的键能计算反应的焓变？ 提示：ΔH＝反应物的化学键断裂吸收的能量总和－反应产物的化学键形成时放出的能量总和。 3．如何利用盖斯定律书写热化学方程式？ 提示：将热化学方程式进行适当的“乘”“除”“加”“减”等变形后，由过程的热效应进行计算。 4．原电池中负极材料一定比正极材料活泼吗？ 提示：原电池的负极材料不一定比正极材料活泼，如Mg­Al­NaOH(aq)原电池中，Al作负极。 5．可充电电池的充电、放电过程的原理分别是什么？两过程是否是可逆反应？ 提示：可充电电池放电时是原电池，把化学能转变为电能，充电时是电解池，把电能转变为化学能，因为两过程是在不同条件下进行的反应，所以不属于可逆反应。 6．根据电极反应方程式书写总反应方程式时需要注意什么？ 提示：由电极反应式相加得总反应方程式前，必须使两电极反应式中得失电子数相等。 7．生活中金属的电化学腐蚀中析氢腐蚀与吸氧腐蚀哪个更普遍些？为什么？ 提示：吸氧腐蚀。金属活动性顺序表中氢以前的金属是在一些水膜酸性较强的情况下才发生析氢腐蚀的，氢以后的金属只能发生吸氧腐蚀，且生活中金属表面形成的水膜酸性一般较弱甚至呈中性，故以吸氧腐蚀为主。 8．在相同条件下，镀锌铁与镀锡铁的镀层均破损后，哪种铁腐蚀得更快？ 提示：镀锡铁。镀层破坏后，镀锌铁与镀锡铁均易形成原电池，由于金属活动性：锌>铁>锡，故前者锌做负极，铁被保护，而后者铁做负极加快腐蚀。 (二)课题探究·提升素养　 　　　　　　　　微项目　设计载人航天器用化学电池与氧气再生方案 ——化学反应中能量及物质的转化利用 　　　　　　　　　　　　　 项目活动一 尝试设计载人航天器用化学电池 [探究活动] 1．氢氧燃料电池为什么适合做短寿命载人航天器的电源？ 提示：与其他化学电池相比，氢氧燃料电池具有单位质量输出电能较高、反应生成的水可作为航天员的饮用水、氧气可以作为备用氧源供给航天员呼吸等优点，因此特别适合做短寿命载人航天器的电源。 2．下面是简易氢氧燃料电池和“阿波罗”飞船氢氧燃料电池装置图，两种电池相比，“阿波罗”飞船氢氧燃料电池有何优点？又有何缺点？ 提示：“阿波罗”飞船氢氧燃料电池的燃料由电池外部输入，电流更持久。“阿波罗”飞船氢氧燃料电池的缺点是：产生的水能够稀释电解质溶液，导致电池内阻增大，从而降低电池的工作效率。 3．甲醇燃料电池以氢氧化钾溶液为电解质溶液，反应前后氢氧化钾溶液的浓度如何改变？若想使电解质溶液恢复原浓度应如何操作？ 提示：甲醇燃料电池以氢氧化钾溶液为电解质溶液，两极反应分别为3O2＋12e－＋6H2O===12OH－和CH4O－6e－＋8OH－ === CO＋6H2O ，若转移电子为12 mol，则正极上生成12 mol的氢氧根离子，负极上消耗16 mol的氢氧根离子，由此可判断反应后氢氧化钾溶液的浓度降低，若要使电解质溶液复原可以向溶液中添加氢氧化钾固体。 [生成认知] 1．“阿波罗”飞船燃料电池的工作原理 (1)“阿波罗”飞船燃料电池(离子导体为KOH溶液) 负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O； 正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 (2)“阿波罗”登月飞船一代燃料电池(离子导体为H2SO4溶液) 负极：2H2－4e－===4H＋； 正极：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。 2．“神舟”飞船中镍镉碱性蓄电池反应原理 当飞船进入光照区时 太阳能电池为用电设备供电，同时为镍镉电池充电，镍镉电池的电极反应为负极：Cd(OH)2＋2e－===Cd＋2OH－；正极：2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===2NiOOH＋2H2O 当飞船进入阴影区时 由镍镉电池提供电能，电极反应为负极：Cd＋2OH－－2e－===Cd(OH)2；正极：2NiOOH＋2H2O＋2e－===2Ni(OH)2＋2OH－ [跟踪训练] 1．质子交换膜燃料电池(PEMFC)常作为电动汽车的动力源。该燃料电池以氢气为燃料，空气为氧化剂，铂作催化剂，导电离子是H＋。下列对该燃料电池的描述中正确的是(　 ) ①正极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O ②负极反应为2H2－4e－===4H＋ ③总的化学反应为2H2＋O22H2O ④氢离子通过电解质