第一章 化学反应与能量变化（期中复习课件）高二化学上学期苏教版

化学反应与能量变化 第一章 考点串讲 目 录 CONTENTS 01 02 03 化学能与电能的转化 化学反应的热效应 金属的腐蚀与防护 思 维 导 图 第一章 化学反应与能量变化 化学反应的热效应 金属的腐蚀与防护 化学能与电能的转化 反应热 焓变 热化学方程式 原电池原理的应用 原电池的工作原理 金属的电化学腐蚀 金属的电化学防护 反应热的测量 盖斯定律及其应用 标准燃烧热和热值 化学电源 电解池的工作原理 电解池的应用 化学反应的热效应 1 考 点 梳 理 考点01 反应热 焓变 即：在等温条件下，化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量，称为化学反应的热效应，简称反应热。 体系 环境 热量 在化学反应过程中，当反应物和生成物具有相同温度时， 所吸收或放出的热量称为化学反应的反应热。 5 考 点 梳 理 考点01 反应热 焓变 放热反应 吸热反应 ∆H ＜0 ∆H＝∑H(生成物）－ ∑H(反应物） ∆H ＞0 宏观角度 体系的能量升高 E反＞E生 E反＜E生 体系的能量降低 6 考 点 梳 理 考点01 反应热 焓变 吸热反应 旧化学键断裂吸收能量 新化学键形成释放能量 反应物的键能总和 生成物的键能总和 微观角度 物质能量越低，键能越大 ΔH＝反应物键能总和（E1）－生成物键能总和（E2） 7 考 点 梳 理 考点02 热化学方程式 1.写出相应的化学方程式。热化学方程式中各物质化学式前的化学计量数只表示其物质的量，可以是整数或分数，但必须是最简整数或最简分数。 2.同一化学反应，物质的化学计量数不同，反应的ΔH也不同。 化学方程式后面空一格标注ΔH，若为放热反应，ΔH为“－”； 若为吸热反应，ΔH为“＋”。根据化学方程式中的化学计量数计算写出ΔH的数值。ΔH单位是kJ·mol－1。 3.不用标明反应条件，不用标“↑”或“↓”，标注各物质聚集状态。 在物质后面用括号标注各物质的聚集状态：气体用“g”，液体用“l”，固体用“s”，溶液用“aq”。 8 考 点 梳 理 考点02 热化学方程式 1.对一个热化学反应，ΔH的单位中“mol－1”不是指每摩尔具体物质，而是指“每摩尔反应”。因此ΔH必须与热化学方程式一一对应。 2.可逆反应的ΔH表示的是当反应物按化学计量数完全反应时产生的热效应，实际反应中，若按化学计量数放入反应物，产生的热量偏小，如2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＝－196.6 kJ·mol－1，若2 mol SO2与1 mol O2反应，放出的热量小于196.6 kJ。 注意： 9 考 点 梳 理 考点02 热化学方程式 H2O O2 N2 CO2 2个O—H 1个O=O 1个N N 2个C=O CH4 金刚石 石墨 P4(白磷) 4个C—H 2个C—C 1.5个C—C 6个P—P 1．计算依据：ΔH＝反应物中键能总和－生成物中键能总和 2．明确物质中化学键个数 键能与反应热的计算 10 考 点 梳 理 考点03 反应热的测量 简易量热计 用简易量热计测定盐酸与氢氧化钠溶液反应的反应热。 11 考 点 梳 理 考点03 反应热的测量 大量实验证明： 25 ℃和101 kPa下，强酸与强碱稀溶液发生中和反应生成1 mol液态水时，放出57.3 kJ的热量。 中和热 H＋(aq)＋OH－(aq)==H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ/mol 12 考 点 梳 理 考点03 反应热的测量 注意： 中和热定义中的“稀溶液”一般是指酸、碱的物质的量浓度均小于或等于 1 mol/L的溶液 中和热不包括其他离子在水溶液中的生成热、物质的溶解热、电解质电离时所伴随的热效应。 中和热以生成1 mol H2O为基准，是一个定值 13 考 点 梳 理 考点04 盖斯定律及其应用 1840年，俄国化学家盖斯在分析了许多化学反应的热效应的基础上，总结出一条规律：“一个化学反应，不论是一步完成，还是分几步完成，其总的热效应是完全相等的。”这个规律被称为盖斯定律。 H2SO4 H2SO4·H2O H2SO4·2H2O H2SO4·3H2O ΔH1 ΔH2 ΔH3 ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3 ΔH 14 考 点 梳 理 考点04 盖斯定律及其应用 ΔH＝ ＝ ΔH1＋ΔH2 ΔH3＋ΔH4＋ΔH5 15 考 点 梳 理 考点04 盖斯定律及其应用 加合法 运用所给热化学方程式通过加减乘除的方法得到所求的热化学方程式。 加合法 运用盖斯定律计算反应热的方法 01 16 考 点 梳 理 考点04 盖斯定律及其应用 虚拟路径法 则有ΔH＝ ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。 运用盖斯定律计算反应热的方法 02 若反应物A变为生成物D，可以有两个途径 ①由A直接变成D，反应热为ΔH； ②由A经过B变成C，再由C变成D，每步的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3。 如图所示： 17 考 点 梳 理 考点05 标准燃烧热和热值 在101kPa下，1 mol物质完全燃烧的反应热叫做该物质的标准燃烧热。 标准燃烧热 是指物质中含有的N转化为N2(g)，H转化为H2O(l)，C转化为CO2(g)。 1 标准燃烧热是反应热的一种 2 单位为kJ·mol－1或kJ/mol 18 考 点 梳 理 热值： 在一定条件下1g的可燃物完全燃烧所放出的热，单位是 。 热值排序： 氢气>天然气>石油>煤炭 考点05 标准燃烧热和热值 19 典 例 精 讲 化学反应的热效应 【典例1】物质变化与能量变化是化学反应的两大特征， 下列有关化学反应中的能量变化说法不正确的是 A．所有的化学反应都有能量变化，一个反应不是吸热就是放热 B．反应A+B=C的过程如图所示，可知该反应为放热反应 C．乙醇燃烧生成CO2(g)和H2O(l)是放热反应，说明乙醇断键吸收的能量比形成CO2(g)和H2O(l)放出的总能量少 D．吸热反应需要加热才能进行，放热反应都不需要加热 【答案】D 20 典 例 精 讲 化学反应的热效应 【典例2】下列说法正确的是 A．在化学反应中发生物质变化的同时，一定发生能量变化 B．△H>0表示放热反应，△H<0表示吸热反应 C．△H的大小与热化学方程式中化学计量数无关 D．生成物释放的总能量大于反应物吸收的总能量时，△H>0 【答案】A 21 典 例 精 讲 化学反应的热效应 【典例3】某实验小组学生用 的稀硝酸与 的 溶液在如图所示的装置中进行中和反应，通过测定反应过程中放出的热量可计算中和反应的反应热。下列说法不正确 A．图中实验装置缺少玻璃搅拌器 B．若用铜丝做成搅拌器，求得的反应热偏大 C．把稀硝酸体积改为 ，所求中和反应的反应热改变 D．烧杯间填满碎纸条的作用是减少实验过程中的热量损失，减小实验误差 【答案】C 22 典 例 精 讲 化学反应的热效应 【典例4】依据如下反应可知某纯物质的燃烧热的是(燃烧热数值正确) A．2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H=-221kJ•mol-1 B．CH4(g)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(g) △H=-890.3kJ•mol-1 C．4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(l) △H =-1265.2kJ•mol-1 D．2H2S(g)+O2(g)=2H2O(l)+2S(s) △H =-632kJ•mol-1 【答案】C 23 化学能与电能的转化 2 考 点 梳 理 考点01 原电池的工作原理 负极 氧化反应 正极 还原反应 + - e- 外电路 电子迁移：负→正 内电路 离子迁移： 阳离子：移向正极 阴离子：移向负极 角度1 电极反应 角度2 粒子迁移 原电池原理示意图 25 考 点 梳 理 考点01 原电池的工作原理 盐桥的作用 ③避免电极与电解质溶液直接反应，相比单液原电池有利于最大程度地将化学能转化为电能。 ①形成闭合回路。 ②平衡两侧溶液的电荷， 使溶液保持电中性。 双液电池的工作原理 CuSO4溶液 Zn Cu e- Zn2+ Cu2+ Cl- K+ ZnSO4溶液 e- 26 考 点 梳 理 考点01 原电池的工作原理 电子不下水 离子不上岸 27 考点02 原电池电极反应式的书写 考 点 梳 理 书写原则： 电极反应式遵循质量守恒、得失电子守恒及电荷守恒，遵循离子方程式的书写规则，两电极反应式相加得电池总化学(或离子)方程式。 (1)定电极，标得失。按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，判断出电极反应产物，找出得失电子的数量。 (2)看环境，配守恒。电极产物在电解质溶液中应能稳定存在，如碱性介质中生成的H＋应让其结合OH－生成水。电极反应式要依据电荷守恒和质量守恒、得失电子守恒等加以配平。 (3)两式加，验总式。电极反应式要依据电荷守恒和质量守恒、得失电子守恒等加以配平。 复杂电极反应式＝总反应式－简单的电极反应式。 考点03 原电池原理的应用 考 点 梳 理 1．比较金属活动性强弱 对于酸性电解质，一般是负极金属的活动性较强，正极金属的活动性较弱。 2．加快氧化还原反应的速率 构成原电池的反应速率比直接接触的反应速率快。 3．设计原电池 将电池总反应拆成两个半反应，即原电池的负极反应和正极反应。 确定负极材料、正极材料和电解质溶液。 画出装置图，并注明电极材料和电解质溶液。 4．金属防护 被保护的金属做正极。 考点04 化学电源 考 点 梳 理 碱性锌锰干电池总反应式： Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2 一次电池 负极： 正极： Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－ 正极 金属 外壳 离子型导电隔膜 Zn粉 KOH 混合物 负极 铜针 MnO2 KOH 混合物 e- + - 考 点 梳 理 考点04 化学电源 铅蓄电池 负极： 正极： Pb+SO4 2--2e-=PbSO4 Pb PbO2 硫酸溶液 电解质： PbO2+SO42-+4H++2e- =PbSO4+ 2H2O 总反应：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4 +2H2O 放电过程中， 负极质量的变化是 ，电解质溶液pH的变化是 。 放电过程 增大 增大 考 点 梳 理 考点04 化学电源 2H2 - 4e- === 4H+ O2 + 4H+ + 4e- === 2H2O 氢氧燃料电池（酸性介质） 负极：氢气 正极： 氧气 电解质溶液：硫酸 电池总反应： 2H2 + O2 =2 H2O 酸性溶液电极反应式不能出现OH－ 考 点 梳 理 考点04 化学电源 氢氧燃料电池（碱性介质） 负极：氢气 正极： 氧气 电解质溶液：氢氧化钾溶液 电池总反应： 2H2 + O2 = 2H2O 2H2－4e－＋4OH－===4H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 碱性溶液电极反应式不能出现H＋ 考点05 电解池工作原理 考 点 梳 理 与电源 负极相连 与电源 正极相连 电解质溶液或熔融电解质 ①具有直流电源 ②两个电极(阴极、阳极) ③电解质溶液或熔融电解质 ④形成闭合回路 电解池的构成条件 考点05 电解池工作原理 考 点 梳 理 2Cl－－2e－===Cl2↑ 发生 反应 电解熔融氯化钠 2Na＋＋2e－===2Na 发生 反应 阴极： 阳极： 还原 氧化 考点05 电解池工作原理 考 点 梳 理 电解池工作原理 示意图 电解质溶液 或熔融电解质 阳离子移向电解池的阴极； 阴离子移向电解池的阳极。 阴极： 阳极： 发生还原反应 发生氧化反应 电子流向： 从电源负极流向电解池的阴极，从电解池的阳极流向电源的正极。 离子流向： 阴(极)得(e－)阳(极)失(e－) 考点05 电解池工作原理 考 点 梳 理 电解CuCl2溶液 通电前： CuCl2 == Cu2+ + 2Cl- H2O H+ + OH- 向阴极迁移 向阳极迁移 通电时： 氧化反应 放电顺序 Cl- ＞ OH- 还原反应 Cu2＋ ＞H+ 放电顺序 2Cl－－2e－==Cl2↑ Cu2＋＋2e－==Cu 考点06 电解池的相关规律 考 点 梳 理 电极反应规律 阴极 无论是惰性电极还是活泼电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。 阳离子放电顺序： Ag＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Fe2＋>Zn2＋…… 氧化性： 阴极发生还原反应，氧化性强的粒子优先放电 Ag＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Fe2＋>Zn2＋…… 考点06 电解池的相关规律 考 点 梳 理 电极反应规律 阳极 溶液中还原性强的阴离子失去电子被氧化，或者电极材料本身失去电子被氧化而溶入溶液中。 还原性： 阳极发生氧化反应，还原性强的粒子优先放电 活泼金属阳极>S2－>I－>Cl－>OH－>含氧酸根。 其放电顺序： 活泼金属阳极>S2－>I－>Cl－>OH－>含氧酸根。 考点06 电解池的相关规律 考 点 梳 理 电解类型（惰性电极） 考点07 电解原理的应用 考 点 梳 理 氯碱工业 (1)阳极反应：2Cl－－2e－==Cl2↑(氧化反应) (2)阴极反应：2H2O＋2e－==H2↑＋2OH－(还原反应) (3)总反应：①化学方程式：2NaCl＋2H2O 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ ②离子方程式：2Cl－＋2H2O 2OH－＋H2↑＋Cl2↑ 考点07 电解原理的应用 考 点 梳 理 电镀 材料 电极反应式 阴极 Fe Cu2＋＋2e－==Cu 阳极 Cu Cu－2e－==Cu2＋ 电解质溶液 CuSO4溶液 考点07 电解原理的应用 考 点 梳 理 电解精炼铜 粗铜中比铜活泼的金属锌、铁等，失去电子形成阳离子而溶解(残留在溶液中)；比铜不活泼的金属银、金等，以金属单质的形式沉积在电解槽的底部(形成阳极泥)；粗铜中的铜在纯铜上析出。 考点07 电解原理的应用 考 点 梳 理 电冶金 1．金属冶炼的本质 使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程。 如 Mn＋＋ne－==M 2．电冶金 电解是最强有力的氧化还原手段，适用于一些活泼金属单质的制取，如冶炼钠、钙、镁、铝等活泼金属。 典 例 精 讲 化学能与电能的转化 【典例1】有关如图所示原电池(盐桥中吸附有KNO3饱和溶液)的叙述不正确的是(　 　) A．盐桥中的K＋向Cu片移动 B．电子沿导线由Cu片流向Ag片 C．正极的电极反应是Ag＋＋e－==Ag D．Cu片上发生氧化反应，Ag片上发生还原反应 【答案】A 45 典 例 精 讲 化学能与电能的转化 【典例2】把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，外电路的电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡；b、d相连时，d极逐渐溶解，则四种金属的活动性由强到弱的顺序为（ ） A．a>b>c>d B．a>c>d>b C．c>a>d>b D．b>d>c>a 【答案】B 46 典 例 精 讲 化学能与电能的转化 【典例3】NO2是大气的主要污染物之一，某研究小组设计如图所示的装置对NO2进行回收利用，装置中a、b均为多孔石墨电极。下列说法错误的是 A．a为电池的负极，发生氧化反应 B．电子流向a电极→用电器→b电极→溶液→a电极 C．一段时间后，a极附近HNO3浓度增大 D．电池总反应为4NO2+O2+2H2O=4HNO3 【答案】B 47 典 例 精 讲 化学能与电能的转化 【典例4】设计原电池装置证明Fe3＋的氧化性比Cu2＋强。 （1）写出能说明氧化性Fe3＋大于Cu2＋的离子方程式：___________________________________。 （2）若要将上述反应设计成原电池，电极反应式分别是： ①负极：_________________ ②正极：_________________。 （3）画出装置图，指出电极材料和电解质溶液： 2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋ Cu-2e-=Cu2＋ 2Fe3＋＋2e-=2Fe2＋ 48 金属的腐蚀与防护 3 考点01 金属的电化学腐蚀 考 点 梳 理 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 现象 本质 反应类型 腐蚀速度 互相关系 不纯金属或合金与电解质溶液接触 无电流 有微弱电流产生 金属与非电解质（O2、Cl2等）直接接触 金属被氧化 较活泼金属被氧化 两者同时发生，但电化学腐蚀更普遍，危害更大 化学腐蚀<电化学腐蚀 氧化还原反应 原电池反应 考点01 金属的电化学腐蚀 考 点 梳 理 类别 项目　　 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 图形描述     条件 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈中性 考点01 金属的电化学腐蚀 考 点 梳 理 类别 项目　　 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 负极 正极 总反应 Fe－2e－===Fe2＋ 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋4e－＋2H2O===4OH－ Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 后续反应 最终生成铁锈(主要成分为Fe2O3·xH2O)，反应如下：__________________ _， 2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O 联系 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3 通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍 考点02 金属的电化学防护 考 点 梳 理 （1）牺牲阳极的阴极保护法 原理 ________原理 电极 要求 被保护的金属作______极， 活泼性更强的金属作______极 应用 原电池 正 负 锅炉内壁、船舶外壳安装镁合金或锌块 考点02 金属的电化学防护 考 点 梳 理 （2）外加电流的阴极保护法 原理 ________原理 电极 要求 被保护的金属作为_____极， 与电源的____极相连 应用 电解池 阴 负 钢铁闸门，地下管道连接电源负极 考点02 金属的电化学防护 考 点 梳 理 金属的其他防护方法 （1）加涂保护层 如采用喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法，使金属与空气、水等物质隔离，防止金属被氧化腐蚀。 （2）改变金属的内部结构 如把铬、镍等金属加入普通钢中制成耐腐蚀的不锈钢。 同一金属在相同电解质溶液中，腐蚀快慢如下： 考点03 金属腐蚀的快慢比较 考 点 梳 理 (1)对同一种金属来说，腐蚀的快慢： 强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液。 (2)活动性不同的两金属： 活动性差别越大，活动性强的金属腐蚀越快。 (3)对同一种电解质溶液来说： 溶液浓度越大，腐蚀越快，且氧化剂浓度越高，氧化性越强，腐蚀越快。 (4)不同原理引起的腐蚀的速率： 电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。 (5)从防腐措施方面分析腐蚀的快慢： 外加电流的保护法防腐<牺牲阳极的保护法防腐<有一般防护条件的防腐<无防护条件的防腐。 考点03 金属腐蚀的快慢比较 考 点 梳 理 (1)对同一种金属来说，腐蚀的快慢： 强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液。 (2)活动性不同的两金属： 活动性差别越大，活动性强的金属腐蚀越快。 (3)对同一种电解质溶液来说： 溶液浓度越大，腐蚀越快，且氧化剂浓度越高，氧化性越强，腐蚀越快。 (4)不同原理引起的腐蚀的速率： 电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。 (5)从防腐措施方面分析腐蚀的快慢： 外加电流的保护法防腐<牺牲阳极的保护法防腐<有一般防护条件的防腐<无防护条件的防腐。 典 例 精 讲 金属的腐蚀与防护 【典例1】下列事实中，与电化学腐蚀无关的是 A．用铜质铆钉铆接铁板，铁板易被腐蚀 B．在空气中，银器表面会生成一层黑色的物质 C．在远洋海轮的船体吃水线以下焊上一定数量的锌板 D．埋在潮湿土壤里的铁管比埋在干燥土壤里的铁管更容易被腐蚀 【答案】B 58 典 例 精 讲 【典例2】如图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和盐酸，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是 A．生铁块中的碳是原电池的正极 B．红墨水柱两边的液面变为左低右高 C．两试管中相同的电极反应式是Fe-2e-=Fe2＋ D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀 【答案】B 金属的腐蚀与防护 59 典 例 精 讲 【典例3】下列关于金属的腐蚀与防护的叙述不正确的是 A．图①马口铁(镀锡铁)即使镀层破损，依然不易生锈 B．图②若将钢闸门与电源的负极相连，可防止钢闸门腐蚀 C．图②若断开电源，钢闸门将发生吸氧腐蚀 D．图③若金属M比铁活泼，可防止钢铁输水管腐蚀 【答案】A 金属的腐蚀与防护 60 典 例 精 讲 【典例4】下列关于如图所示的实验装置的判断中错误的是 A．若X为碳棒，开关K置于A处可减缓铁的腐蚀 B．若X为锌棒，开关K置于A或B处均可减缓铁的腐蚀 C．若X为碳棒，开关K置于B处时，铁电极上发生的反应为2H++2e-=H2↑ D．若X为锌棒，开关K置于B处时，为牺牲阳极的阴极保护法 【答案】C 金属的腐蚀与防护 61 kJ·g－1 $$