专题1 化学反应的能量变化（复习课件） 化学苏教版2019选择性必修1

专题一 化学反应与能量变化 苏教版2019选择性必修1 考点串讲 专题复习课件 化学能与电能的转化 2 化学反应的热效应 1 知识导航 金属的腐蚀与防护 3 知识导航 明·复习目标 1.认识化学能与热能相互转化的规律 2.能运用盖斯定律计算反应的焓变 3.理解原电池的构成及工作原理 4.掌握电解池原理并能利用电解原理提出物质转化的方案 5.能从电化学角度理解金属腐蚀现象 6.能结合实例提出金属防护的常用方法 化学反应与能量变化 化学反应的热效应 化学能与电能的转化 反应热 焓变 热化学方程式 原电池的工作原理 化学电源 理·核心要点 金属的腐蚀与防护 金属的电化学腐蚀与防护 反应热的测量 盖斯定律及应用 标准燃烧热和热值 电解池的工作原理 电解原理的应用 01 化学反应的热效应 考点1 反应热 焓变 化学反应的热效应 汇·考点梳理 化学反应中的热量变化，从微观的角度说，是旧化学键断裂吸收的热量与新化学键生成放出的热量的差值。如下图所示： a：旧化学键断裂吸收的热量 b：新化学键生成放出的热量 c：化学反应中所释放的热量 考点1 反应热 焓变 化学反应的热效应 汇·考点梳理 ①所有燃烧反应 ②酸碱中和反应 ③大多数化合反应 ④活泼金属跟水或酸的反应 ⑤物质的缓慢氧化 1、放热反应 ①大多数分解反应（煅烧CaCO3） ②铵盐与碱的反应，如NH4Cl与Ca(OH)2反应 ③C与H2O(g)反应，C与CO2反应 ④NaHCO3与盐酸的反应 2、吸热反应 考点1 反应热 焓变 化学反应的热效应 汇·考点梳理 物质的各种能量的总和。受温度、压强、物质的聚集状态和组成的影响。 1、内能 在等温条件下，化学反应体系向环境释放或吸收的热量，称为化学反应的热效应，简称反应热。 2、反应热 Q，单位：KJ ΔH， 单位： kJ·mol-1 kJ/mol 3、焓变 在等温、恒压条件下，化学反应吸收或放出的热。 △H＞0----吸热反应；△H<0----放热反应 考点1 反应热 焓变 化学反应的热效应 汇·考点梳理 宏观角度 △H=生成物总能量—反应物总能量 放热反应 △H=生成物总能量—反应物总能量 吸热反应 考点1 反应热 焓变 化学反应的热效应 汇·考点梳理 微观角度 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 ΔH＝反应物中键能总和（E1）－生成物中键能总和（E2） 微观角度 考点2 热化学方程式 化学反应的热效应 汇·考点梳理 1.定义: 表示反应热的化学方程式。 3、化学计量数表示物质的量，可以是整数也可以是分数！表示物质的量。 2、涵义：指一个化学反应完全进行到底（反应物全部转化为生成物），理论上可以产生的热。 热化学方程式 △H=－92.4 kJ •mol－1 物质变化 能量变化 考点2 热化学方程式 化学反应的热效应 汇·考点梳理 1、写出化学方程式：反应条件、↑、↓等不用标！ 2、注明反应物与生成物的状态：“g”表示气体，“l”表示液体，“s”表示固体，“aq”表示水溶液。化学式相同的同素异形体，需注明名称。如金刚石表示为“C（金刚石，s）” 3、注明反应热△H（注意单位和符号）：吸热为正、放热为负，单位为kJ/mol。 4、注明反应时的温度和压强：若不标明温度和压强，则默认为25℃、101 kPa。 5、检查 注意事项 查原理 查状态 查符号 查单位 查数值 考点3 反应热的测量 化学反应的热效应 汇·考点梳理 简易量热计 为什么要使两烧杯杯口均与盖板平齐？ 填碎泡沫塑料的作用是什么？ 环形玻璃搅拌棒如何操作？ 保温隔热，减少热量损失。 上下搅拌 对此装置，你有何更好的建议？ 若换用隔热、密封性能更好的装置（如保温杯）会使实验结果更准确。 实验仪器 中和热：在稀强酸与稀强碱发生中和反应生成 1molH2O的反应热。 考点3 反应热的测量 化学反应的热效应 汇·考点梳理 实验的关键及其注意事项 迅速反应，防止热量散失。 在测量反应混合液的温度时要随时读取温度值，记录下最高温度值。 温度计不要靠在容器壁上或插入容器底部。 不可将温度计当搅拌棒使用；环形玻璃搅拌棒应上下移动。 为保证盐酸被完全中和，碱的浓度稍大。 考点4 盖斯定理及应用 化学反应的热效应 汇·考点梳理 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 G.H.Hess, 1802-1850 考点4 盖斯定理及应用 化学反应的热效应 汇·考点梳理 在恒压条件下，反应热等于焓变（ΔH），而ΔH仅与反应的起始状态和反应的最终状态有关，而与反应的途径无关。 ΔH＝ ＝ ΔH1＋ΔH2 ΔH3＋ΔH4＋ΔH5 考点5 标准燃烧热和热值 化学反应的热效应 汇·考点梳理 1、标准燃烧热：在101KPa时，1mol物质完全燃烧的反应热叫做该物质的标准燃烧热。 2、热值：1g物质完全燃烧所放出的热量叫做该物质的热值。 生成的产物是稳定的物质：N→N2(g)、H→H2O(l)、C→CO2(g)、S→SO2(g) 。 1 标准燃烧热是反应热的一种 2 单位为kJ·mol－1或kJ/mol 【典例01-1】【反应热 焓变】如图是H2与Cl2发生反应生成HCl的途径和三个状态的能量，有关说法错误的是（ ） C 析·典型范例 A．步骤2是放热过程 B．三个状态的能量E2最大 C．要实现步骤1的转化，必须加热 D．该反应的ΔH＜0 18 析·典型范例 【典例01-2】【反应热 焓变】已知反应X+Y===M+N为吸热反应，对于这个反应下列说法中正确的是（ ） D A．X的能量一定低于M的，Y的能量一定低于N的 B．因为该反应为吸热反应，故一定要加热，反应才能进行 C．破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量 D．X和Y的总能量一定低于M和N的总能量 19 练·技能实战 【演练01】【反应热 焓变】已知一些化学键的键能数据如表所示： 化学键 C—H C—F H—F F—F 键能/(kJ •mol－1) 414 489 565 155 请根据键能数据估算CH4(g)和F2(g)反应生成CF4(g)和HF(g)的热化学方程式：_________________________________________________________。 CH4(g)＋4F2(g)===CF4(g)＋4HF(g) ΔH＝－1 940 kJ•mol－1 20 析·典型范例 【典例02】【热化学方程式】发射卫星时可用肼（N2H4）作燃料，已知在298 K、101 kPa时1 g液态肼燃烧生成氮气和液态水，释放19.44 kJ的热量。观察并分析下列肼燃烧反应的热化学方程式，判断这些热化学方程式是否正确。 （1）N2H4＋O2=N2＋2H2O ΔH＝－622.08 kJ·mol－1 （2）N2H4(l)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(l) ΔH＝ 622.08 kJ·mol－1 （3）N2H4(l)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(l) ΔH =－622.08 kJ·mol－1 （4）N2H4(l)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－622.08 kJ·mol－1 （5）1/2 N2H4(l) ＋ 1/2 O2(g) =1/2 N2(g)＋H2O(l) ΔH＝－311.04 kJ·mol－1 21 练·技能实战 【演练02】【热化学方程式】25 ℃、101 kPa时，1 g甲烷气体完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水，放出55.64 kJ的热，写出该反应的热化学方程式。 则该反应的热化学方程式为 CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.2 kJ·mol－1 ＝ 1 mol×16 g·mol－1 x 1 g 55.64 kJ 解：甲烷燃烧的化学方程式为 CH4＋2O2===CO2＋2H2O 点燃 答：甲烷气体完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水的热化学方程式为 CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.2 kJ·mol－1 设 1 mol甲烷完全燃烧放出的热为 x，则有 解得x ≈ 890.2 kJ 22 析·典型范例 【典例03】【反应热的测量】实验中若改用50 mL 0.50 mol/L的稀硫酸和100 mL 0.50 mol/L的NaOH溶液，所测中和热的数值是否约为本实验结果的二倍？ 中和热与反应物的量无关！ 23 练·技能实战 【演练03】【反应热的测量】实验能否做出如下改动： ①用浓硫酸代替稀盐酸溶液进行实验？ ②用醋酸代替稀盐酸溶液进行实验？ ③稀硫酸和氢氧化钡进行中和热实验测定？ 否，浓硫酸稀释时放热。 否，醋酸是弱酸。 否，硫酸与氢氧化钡反应除生成水外，还生成硫酸钡沉淀，生成沉淀过程中放热。 24 析·典型范例 【典例04】【盖斯定律及应用】 N2O、NO和NO2等氮氧化物是空气污染物。含氮的化合物(如)的污水需处理后才能排放。用水吸收NOx的相关热化学方程式如下： 2NO2(g)+H2O(l)===HNO3(aq)+HNO2(aq)　ΔH=-116.1 kJ·mol-1 3HNO2(aq)===HNO3(aq)+2NO(g)+H2O(l)　ΔH=75.9 kJ·mol-1 反应3NO2(g)+H2O(l)===2HNO3(aq)+NO(g)的ΔH=　　　 kJ·mol-1。 -136.2 25 练·技能实战 【演练04】【盖斯定律及应用】黑火药是中国古代的四大发明之一，其爆炸的热化学方程式为S(s)+2KNO3(s)+3C(s)===K2S(s)+N2(g)+3CO2(g)　ΔH 已知：C(s)+O2(g)===CO2(g)　ΔH1 S(s)+2K(s)===K2S(s)　ΔH2 2K(s)+N2(g)+3O2(g)===2KNO3(s)　ΔH3 则ΔH=　　　　　　　。 3ΔH1+ΔH2-ΔH3 26 析·典型范例 【典例05】【标准燃烧热和热值】甲醇是一种高效清洁的新能源，1 mol甲醇完全燃烧生成液态水时放出900 kJ热量，则下列关于甲醇标准燃烧热的热化学反应方程式正确的是 A.2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l)　ΔH=-1 800 kJ·mol-1 B.CH3OH(l)+O2(g)===CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=-900 kJ·mol-1 C.CH3OH(l)+O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-900 kJ·mol-1 D.2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l)　ΔH=1 800 kJ·mol-1 √ 27 练·技能实战 【演练05】【标准燃烧热和热值】 (1)在101 kPa下，1 mol纯物质燃烧的反应热就是其标准燃烧热 (2)1 mol H2完全燃烧生成1 mol水蒸气时的反应热为H2的标准燃烧热 (3)表示标准燃烧热的热化学方程式可以有无数个 (4)标准燃烧热的数值与参与反应的可燃物的物质的量成正比 (5)所有物质的标准燃烧热的ΔH均小于0 × × √ × × 28 02 化学能与电能的转化 考点1 原电池的工作原理 化学能与电能的转化 汇·考点梳理 电子不下水 离子不上岸 考点1 原电池的工作原理 化学能与电能的转化 汇·考点梳理 3、形成闭合回路 4、自发进行的氧化还原反应 2、电解质溶液中 1、两种活泼性不同的金属(或C)电极 原电池构成条件 定义 将化学能转化为电能的装置 考点1 原电池的工作原理 化学能与电能的转化 汇·考点梳理 负极 电极名称 正极 活泼性较强的金属 电极材料 活泼性较弱的金属或能导电非金属 电子流出 电子流向 发生氧化反应 反应类型 电子流入 发生还原反应 吸引阴离子 离子流向 吸引阳离子 溶解的一极 实验现象 增重或有气泡放出 考点1 原电池的工作原理 化学能与电能的转化 汇·考点梳理 盐桥的作用 ③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 Cu e- Zn2+ Cu2+ Cl- K+ 【打破思维定势】氧化剂和还原剂不直接接触也能发生反应。 考点1 原电池的工作原理 化学能与电能的转化 汇·考点梳理 (1)确定正负极和在正负极上反应的物质 (4) 注意酸性介质或碱性介质 负极： 正极： Fe－2e - = Fe2+ (2)确定得失电子的数目与生成微粒 (3)完全电离的物质以离子形式表示 (5)写总方程式时注意电子得失守恒 总反应： 即: 负极与电解质溶液反应 Fe+2H+ = Fe 2+ +H2↑ 2H++2e - = H2↑ H2SO4 (aq) Ag Fe 考点2 化学电源 化学能与电能的转化 汇·考点梳理 化学 电池 一次电池：干电池 二次电池（充电电池）：铅蓄电池 燃料电池：氢氧燃料电池 考点2 化学电源 化学能与电能的转化 汇·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2 化学电源 化学能与电能的转化 汇·考点梳理 负极: Pb- 2e-+ SO4 2 - =PbSO4 正极: PbO2+4H++SO42- + 2e- = PbSO4 +2H2O 放电： 总反应： 充电： PbSO4 =Pb+ SO42- PbSO4 +2H2O = PbO2 + 4H++ SO42- 阴极: 与外接电源负极相连 阳极: 与外接电源正极相连 +2e- -2e- 考点2 化学电源 化学能与电能的转化 汇·考点梳理 锂离子电池的工作原理示意图 电池总反应：LixC6＋Li(1-x)CoO2=LiCoO2＋6C 以钴酸锂-石墨锂电池为例 负极： Li(1－x)CoO2＋xLi＋＋xe－=LiCoO2 LixC6－xe－=6C＋xLi＋ 正极： 考点2 化学电源 化学能与电能的转化 汇·考点梳理 2H2 + O2 == 2H2O 4e- 反应原理： 电极: Pt或石墨制作的惰性电极 电解质溶液: 硫酸溶液 负极： 2H2 - 4e- = 4H+ 正极： O2+ 4H++ 4e- = 2H2O 总反应：2H2 + O2 = 2H2O 思考：电池工作一段时间后，上述溶液的pH如何变化？ 酸性减弱，pH变大。 氢氧燃料电池结构(酸性) 考点2 化学电源 化学能与电能的转化 汇·考点梳理 负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O 正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 氢氧燃料电池结构(碱性) 考点3 电解池的工作原理 化学能与电能的转化 汇·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3 电解池的工作原理 化学能与电能的转化 汇·考点梳理 ①具有直流电源 ②阴阳极 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 电解法是一种强制性氧化还原手段，可以完成非自发的氧化还原反应。 考点3 电解池的工作原理 化学能与电能的转化 汇·考点梳理 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＋…… 阴极发生还原反应，氧化性强的粒子优先放电 化学能与电能的转化 汇·考点梳理 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。 阳极放电顺序： 活泼金属阳极>S2－>I－>Cl－>OH－>含氧酸根。 阳极发生氧化反应，还原性强的粒子优先放电 考点3 电解池的工作原理 考点4 电解原理的应用 化学能与电能的转化 汇·考点梳理 2H2O＋2e－==H2↑+2OH－ 2Cl－－2e－==Cl2↑ 2NaCl + 2H2O 通电 H2 ↑ + 2NaOH + Cl2↑ 考点4 电解原理的应用 化学能与电能的转化 汇·考点梳理 阳极：Ag－e－===Ag＋ 阴极：Ag＋＋e－===Ag ②阴极-待镀金属 ①阳极-镀层金属 ③电解液-含镀层金属阳离子的盐溶液 一多、一少、一不变 一多——阴极上有镀层金属沉积 一少——阳极上有镀层金属溶解 一不变——电解质溶液的浓度不变 考点4 电解原理的应用 化学能与电能的转化 汇·考点梳理 CuSO4溶液 反应原理 Cu–2e- == Cu2+ Fe–2e- == Fe2+ 阳极：放电顺序： 金属 ＞ OH- ＞ SO 2- 4 Zn－2e－== Zn2＋ 阴极：放电顺序： Cu2+ ＞ Fe2+ Cu2＋＋2e－== Cu 纯铜 粗铜 ①电解质溶液浓度在电镀前后不相等； ②阴极增加的质量和阳极减少的质量不相等。 析·典型范例 【典例01】【原电池的工作原理】 48 练·技能实战 【演练01】【原电池工作原理】 49 析·典型范例 【典例02】【化学电源】 50 练·技能实战 【演练02】【化学电源】 51 析·典型范例 【典例03】【电解池的工作原理】 B 52 练·技能实战 【演练03】【电解池工作原理】 53 析·典型范例 【典例04】【电解原理的应用】 B 54 练·技能实战 【演练04】【电解原理的应用】 55 03 金属的腐蚀与防护 汇·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1 金属的腐蚀与防护 汇·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 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 考点1 金属的腐蚀与防护 58 汇·考点梳理 在金属中添加其他金属或非金属制成性能优异的合金。如普通钢加入镍、铬制成不锈钢，钛合金不仅具有优异的抗腐蚀性能且具有良好的生物相容性。 1 改变金属的组成或结构 考点1 金属的腐蚀与防护 59 汇·考点梳理 在金属表面覆盖致密的保护层，隔离空气、水、电解质溶液。 2 在金属表面覆盖保护层 ①非金属保护层：如喷油漆、涂油脂。 ②金属保护层：如铁制品上镀铜、锌等。 考点1 金属的腐蚀与防护 汇·考点梳理 3 电化学防护 ①原理： 原电池原理 (1) 牺牲阳极的阴极保护法： ②应用： 常用于保护海轮外壳及石油管道等。 活泼性强的金属做负极，被保护金属做正极。 考点1 金属的腐蚀与防护 观看 汇·考点梳理 （2）外加电流的阴极保护法： 被保护的金属与外接电源负极相连做阴极。 电解池原理 ①原理： ②应用： 用于防止土壤、海水及河水中金属设备的腐蚀。 考点1 金属的腐蚀与防护 析·典型范例 【典例01】【金属的腐蚀与防护】 63 练·技能实战 【演练01】【金属的腐蚀与防护】 64 感谢 您的聆听 THANKS 苏教版2019必修第二册 $$