(讲义)第6章 第1节 能力课时3 反应中能量的计算和新型电池的分析-【提分教练】2023-2024学年新教材高中化学必修第二册(人教版2019)

能力课时3　反应中能量的计算和新型电池的分析 1．根据化学键学会计算能量变化。 2．掌握新型电池的原理分析和电极反应式书写。 反应中能量的有关计算 1．利用反应物与生成物的总能量计算能量变化 (1)放热反应：Q(放)＝反应物的总能量－生成物的总能量。 (2)吸热反应：Q(吸)＝生成物的总能量－反应物的总能量。 2．利用化学键的变化计算能量变化 (1)放热反应：Q(放)＝生成物成键放出的总能量－反应物断键吸收的总能量。 (2)吸热反应：Q(吸)＝反应物断键吸收的总能量－生成物成键放出的总能量。 【典例1】　化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。已知白磷和P4O6的分子结构如图所示，现提供以下化学键的键能(kJ·mol－1)：P—P：198　P—O：360　O===O：498，则依据反应P4(白磷)＋3O2===P4O6，生成1 mol P4O6时的能量变化为(　　) A．吸收1 638 kJ的能量 B．放出1 638 kJ的能量 C．吸收126 kJ的能量 D．放出126 kJ的能量 B　[由题意可知，生成1 mol P4O6时，断裂1 mol P4(白磷)中P—P和3 mol O2中O===O共吸收6 mol×198 kJ·mol－1＋3 mol×498 kJ·mol－1＝2 682 kJ能量，形成1 mol P4O6中P—O放出12 mol×360 kJ·mol－1＝4 320 kJ能量，故生成1 mol P4O6时共放出(4 320－2 682)kJ＝1 638 kJ能量，B正确。] 1．H2在Cl2中燃烧的化学方程式为H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)，已知在相同条件下，有如图所示的能量变化，下列说法正确的是(　　) A．H2、Cl2和HCl分子中的化学键都是非极性键 B．1 mol H2与1 mol Cl2的总能量小于2 mol HCl的总能量 C．1 mol H2与1 mol Cl2反应生成2 mol HCl时，反应放出的能量为(2Q3－Q1－Q2)kJ D．1 mol H2与1 mol Cl2反应生成2 mol HCl的过程中(Q1＋Q2)＞2Q3 C　[H2、Cl2分子中的化学键是非极性键，HCl分子中的化学键是极性键，A项错误；根据反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)放出能量可知，1 mol H2和1 mol Cl2的总能量一定大于2 mol HCl的总能量，B项错误；由题给图示可知，断开1 mol H—H和1 mol Cl—Cl分别需要吸收Q1 kJ、Q2 kJ的能量，形成1 mol H—Cl放出Q3 kJ的能量，则反应放出的能量为(2Q3－Q1－Q2)kJ，C项正确；若反应过程中(Q1＋Q2)＞2Q3，则反应吸收能量，与实际不符，D项错误。] 2．1 mol H2(g)与足量O2(g)充分反应生成1 mol H2O(g)，放出242 kJ的热量，则1 mol H2(g)和 mol O2(g)的总能量比1 mol H2O(g)的总能量________(填“高”或“低”)________ kJ。 [答案]　高　242 常见新型化学电池的原理分析 1．原电池的工作原理 2．电极反应式的书写 (1)原电池负极反应式的书写 ①较活泼金属作负极时，电极本身被氧化 若生成的阳离子不与电解质溶液反应，其产物可直接写为金属阳离子，如Zn－2e－===Zn2＋，Cu－2e－===Cu2＋。 若生成的金属阳离子与电解质溶液反应，其电极反应为两反应合并后的反应。如铅酸蓄电池负极反应为Pb＋SO－2e－===PbSO4。 ②负极本身不反应 氢氧(酸性)燃料电池，负极反应为H2－2e－===2H＋；氢氧(碱性)燃料电池，负极反应为H2＋2OH－－2e－===2H2O。 (2)原电池正极反应式的书写 书写时总的原则是首先根据元素化合价变化或氧化性强弱判断得电子的粒子，其次确定该粒子得电子后生成什么物质。 如氢氧(酸性)燃料电池，正极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O； 氢氧(碱性)燃料电池，正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 (3)书写复杂电极反应式的方法——加减法 ①写出总反应，如Li＋LiMn2O4===Li2Mn2O4。 ②写出其中较为简单的一个半反应(正极或负极)，如Li－e－===Li＋(负极)。 ③利用总反应与上述一极的反应相减，即得另一电极的反应式，如LiMn2O4＋Li＋＋e－===Li2Mn2O4(正极)。 【典例2】　高铁电池是一种新型可充电电池，与普通电池相比，该电池能较长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应式为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。请回答下列问题： (1)放电时，正极发生________(填“氧