内容正文:
专题01 金属及其化合物
考点01 金属的物理性质
1. 金属在元素周期表中的位置
(1)无金属元素的族:第ⅦA族、0族
(2)全为金属的族:第ⅡA族、全部副族(ⅠB~ⅦB)、Ⅷ族
2. 金属通性
性质
内容
状态
常温下除Hg为液体外均为固体
颜色
多为银白色;Cu紫红色、Au黄色、Bi微红
光泽
不透明,多有金属光泽
导电性
自由电子定向移动形成电流
导热性
自由电子运动传递能量
延展性
可压成薄片或拉成细丝
3. 常见金属的特性数值
(1)密度:Au=19.3 g/cm³,Al=2.7 g/cm³
(2)熔点:W=3410℃,Sn=232℃
(3)硬度(以金刚石=10为标准):Cr=9,Pb=1.5
(4)导电性(以Ag=100):Pb=7.9,Al=61
4. 合金
(1)定义:两种或两种以上金属(或金属和非金属)熔合而成的具有金属特性的物质,属混合物,至少含一种金属。
(2)性能:合金硬度>组成纯金属;合金熔点<组成纯金属
(3)含碳量:生铁2%~4.3%,钢0.03%~2%;含碳量越大硬度越大,越小韧性越好
(4)锡铅合金熔点183℃(Sn 232℃,Pb 327℃);钠钾合金熔点-10℃(Na 98℃,K 64℃)
【易错点】
(1) 电线用Al不用Ag:Al密度小、价廉、资源丰富,虽导电性Ag(100)>Al(61)。
(2) 合金一定是混合物,不是化合物。
(3) 含碳量越高硬度越大但韧性越差。
(4) 18K黄金、钛合金均属合金。
(5) 金属粉末状态颜色与块状不同。
(6) 合金内原子层之间相对滑动困难→硬度大。
考点02 金属元素的原子结构特点
1.金属原子最外层电子数一般少于4,半径较大,易失电子。
2.主族金属最高正价=最外层电子数;副族元素还可失去内层电子。
3.金属活动性顺序:K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
4.还原性减弱→对应阳离子氧化性增强:
K⁺<Ca²⁺<Na⁺<Mg²⁺<Al³⁺<Zn²⁺<Fe²⁺<Sn²⁺<Pb²⁺<H⁺<Cu²⁺<Fe³⁺<Hg²⁺<Ag⁺
【易错点】
(1) Fe³⁺氧化性强于Cu²⁺,位于Cu²⁺之后。
(2) 金属越活泼,其阳离子氧化性越弱。
(3) 副族金属可显多种价态。
(4) 碱金属随原子序数增大失电子能力增强(同主族)。
(5) 金属只显还原性,无氧化性。
考点03 金属的化学性质
1. 钠与非金属反应
反应
方程式
现象
室温与O₂
4Na+O₂=2Na₂O
表面变暗
加热与O₂
2Na+O₂ Na₂O₂
黄色火焰,淡黄色固体
与S
2Na+S=Na₂S(研磨爆炸)
火星四射
与Cl₂
2Na+Cl₂ 2NaCl
黄色火焰,大量白烟
与H₂
2Na+H₂ 2NaH
—
与N₂
6Na+N₂ 2Na₃N
—
Na₂O→Na₂O₂
2Na₂O+O₂ 2Na₂O₂
Na₂O₂比Na₂O稳定
2. 铁与非金属反应
3Fe+2O₂ Fe₃O₄(火星四射,黑色固体)
2Fe+3Cl₂ 2FeCl₃(棕黄色烟)
Fe+S FeS
2Fe+3Br₂=2FeBr₃
Fe+I₂=FeI₂(碘氧化性弱,生成+2价)
3. 金属与水反应
2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑(浮、熔、游、响、红)
3Fe+4H₂O(g) Fe₃O₄+4H₂(铁与水蒸气)
2Al+6H₂O 2Al(OH)₃+3H₂↑
4. 金属与酸/盐反应
钠与盐溶液(先与水反应):
2Na+2H₂O+CuSO₄=Na₂SO₄+Cu(OH)₂↓+H₂↑
6Na+6H₂O+Fe₂(SO₄)₃=3Na₂SO₄+2Fe(OH)₃↓+3H₂↑
2Na+2NH₄Cl=2NaCl+2NH₃↑+H₂↑
铁:
Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑(生成+2价)
常温Fe遇冷浓H₂SO₄、浓HNO₃钝化
Fe(少)+4HNO₃(稀)=Fe(NO₃)₃+NO↑+2H₂O
3Fe(过)+8HNO₃(稀)=3Fe(NO₃)₂+2NO↑+4H₂O
Fe+6HNO₃(浓) Fe(NO₃)₃+3NO₂↑+3H₂O
Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺;Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu
铝:
2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂↑
常温遇冷浓H₂SO₄、浓HNO₃钝化
Al+6HNO₃(浓) Al(NO₃)₃+3NO₂↑+3H₂O
【易错点】
(1) Fe与Cl₂生成FeCl₃(强氧化剂氧化为+3),与HCl只生成FeCl₂。
(2) Fe与I₂只生成FeI₂(碘氧化性弱)。
(3) 钠失火不能用水,用干燥沙土灭火。
(4) 钠与盐溶液先与水反应,再考虑NaOH与盐反应。
(5) 钠与乙醇反应:慢、沉(不熔成球)。
(6) 浓硝酸/浓硫酸冷时钝化,加热可反应。
(7) 实验中钠取用后剩余放回原瓶(煤油中)。
考点04 金属的冶炼
1.冶炼原理:Mⁿ⁺+ne⁻→M
金属位置
方法
还原剂
典型方程式
K~Al
电解法
强大电流
2Al₂O₃(熔融) 4Al+3O₂↑(冰晶石作助熔剂)
2NaCl(熔融) 2Na+Cl₂↑
Zn~Cu
热还原法
H₂/CO/C/Al
Fe₂O₃+3CO 2Fe+3CO₂
WO₃+3H₂ W+3H₂O
Cr₂O₃+2Al 2Cr+Al₂O₃(铝热反应)
Hg、Ag
热分解法
加热
2HgO 2Hg+O₂
2Ag₂O 4Ag+O₂
Pt、Au
物理法富集
—
—
2.其他方法:
湿法炼铜:Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu
火法炼铜:Cu₂S+O₂ 2Cu+SO₂
【易错点】
(1) 电解熔融化合物(不电解水溶液,否则阴极放H⁺)。
(2) 冶炼Al用Al₂O₃(AlCl₃为共价化合物,熔融不导电);冶炼Mg用MgCl₂(MgO熔点过高)。
(3) 铝热剂=Al+难熔金属氧化物(Al+MgO不是铝热剂)。
(4) K不用电解法(K溶于熔融KCl且易气化)。
(5) 镁带需打磨;纸漏斗需润湿;垫细沙防炸裂。
(6) 经济性:热分解>焦炭>铝热>电解;环保:H₂>CO。
考点05 氧化钠和过氧化钠
1.Na₂O与Na₂O₂对比表
项目
Na₂O
Na₂O₂
氧的化合价
-2
-1
n(Na⁺):n(阴)
2:1
2:1
颜色
白色
淡黄色
类别
碱性氧化物
过氧化物(非碱性氧化物)
生成
4Na+O₂=2Na₂O
2Na+O₂ Na₂O₂
与O₂
2Na₂O+O₂ 2Na₂O₂
不反应
与H₂O
Na₂O+H₂O=2NaOH
2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑
与CO₂
Na₂O+CO₂=Na₂CO₃
2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂
与HCl
Na₂O+2HCl=2NaCl+H₂O
2Na₂O₂+4HCl=4NaCl+O₂↑+2H₂O
漂白性
无
有(强氧化性漂白)
用途
制NaOH
漂白剂、消毒剂、供氧剂
2.Na₂O₂关键关系:
2Na₂O₂ ~ O₂ ~ 2e⁻;n(e⁻)=n(Na₂O₂)=2n(O₂)
1 mol Na₂O₂参加反应转移1 mol电子
与CO₂、H₂O反应,气体减少量=生成O₂量=原气体体积的1/2
3.Na₂O₂与CO/H₂燃烧产物计算(必记结论):
H₂+Na₂O₂=2NaOH;CO+Na₂O₂=Na₂CO₃
a g H₂或CO(或混合气)完全燃烧后产物通入足量Na₂O₂,固体增重a g
通式:(CO)ₘ(H₂)ₙ型物质燃烧产物通过Na₂O₂均增重a g
常见:CH₂O、CH₄O、C₂H₄O₂(乙酸/甲酸甲酯)、C₆H₁₂O₆
CₓHᵧO_z燃烧后通入Na₂O₂:x=z增重a g;x>z增重>a g;x<z增重<a g
【易错点】
(1) Na₂O₂阴离子为O₂²⁻,阴阳离子比1:2(不是1:1)。
(2) Na₂O₂不是碱性氧化物(与酸反应除盐+水外还有O₂)。
(3) Na₂O₂滴入酚酞水溶液:先变红后褪色(漂白性)。
(4) Na₂O₂与SO₂反应:Na₂O₂+SO₂=Na₂SO₄(不产生O₂)。
(5) Na₂O₂中Na₂O₂既是氧化剂又是还原剂(O的歧化)。
(6) Na长期露置变化:Na→Na₂O→NaOH→Na₂CO₃·10H₂O→Na₂CO₃。
考点06 碳酸钠和碳酸氢钠
1.Na₂CO₃ vs NaHCO₃对比表
项目
Na₂CO₃
NaHCO₃
俗名
纯碱、苏打
小苏打
状态
白色粉末
白色细小晶体
溶解性
大
小
溶液碱性
较强
较弱
热稳定性
稳定
2NaHCO₃ Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑
与HCl
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑
反应剧烈度
慢
快、剧烈
与NaOH
不反应
NaHCO₃+NaOH=Na₂CO₃+H₂O
与Ca(OH)₂
Na₂CO₃+Ca(OH)₂=CaCO₃↓+2NaOH
少量:NaHCO₃+Ca(OH)₂=CaCO₃↓+H₂O+NaOH
过量:2NaHCO₃+Ca(OH)₂=CaCO₃↓+2H₂O+Na₂CO₃
与BaCl₂
Na₂CO₃+BaCl₂=BaCO₃↓+2NaCl
不反应
与CO₂+H₂O
Na₂CO₃+H₂O+CO₂=2NaHCO₃
不反应
溶于水热效应
放热
吸热
用途
玻璃、肥皂、纺织等
发酵粉、灭火器、治胃酸
2.互滴鉴别(重要):
(1)向Na₂CO₃滴HCl:先无气,后有气
(2)向HCl滴Na₂CO₃:立即大量气泡
3.鉴别方法:
(1)加热:分解产生使石灰水变浑浊气体的是NaHCO₃
(2)与HCl反应剧烈度
(3)加BaCl₂:有沉淀的是Na₂CO₃
(4)测pH:大的是Na₂CO₃
4.除杂:
混合物(杂质)
试剂/方法
Na₂CO₃固体(NaHCO₃)
加热
NaHCO₃溶液(Na₂CO₃)
通入足量CO₂
Na₂CO₃溶液(NaHCO₃)
加适量NaOH
5.侯氏制碱法:
原料:食盐、NH₃、CO₂
原理:NH₃+NaCl+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl
2NaHCO₃ Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O
循环利用:CO₂、饱和食盐水
6.稳定性规律:可溶碳酸盐>不溶碳酸盐>酸式碳酸盐>碳酸
Na₂CO₃>NaHCO₃>H₂CO₃;CaCO₃>Ca(HCO₃)₂>H₂CO₃
【易错点】
(1) NaHCO₃固体受热易分解,但溶液中受热不分解。
(2) 除CO₂中HCl用饱和NaHCO₃(不用Na₂CO₃,会消耗CO₂)。
(3) NaHCO₃与HCl离子方程式:HCO₃⁻不可拆。
(4) 鉴别Na₂CO₃/NaHCO₃不能用NaOH(前者不反应后者无现象),不能用石灰水(均生沉淀)。
(5) 注意Ca(OH)₂少量/过量与NaHCO₃产物不同。
(6) NaHCO₃既能与酸反应又能与碱反应。
考点07 氢氧化钠
1.性质:俗名烧碱/火碱/苛性钠,白色固体,易潮解,溶于水放热,强腐蚀性。
2.反应:
(1)与酸:NaOH+HCl=NaCl+H₂O
(2)与CO₂(少):CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O
(3)与CO₂(过):CO₂+NaOH=NaHCO₃
(4)与盐:2NaOH+CuSO₄=Cu(OH)₂↓+Na₂SO₄
(5)与NaHSO₄:NaHSO₄+NaOH=Na₂SO₄+H₂O
(6)与NaHCO₃:NaHCO₃+NaOH=Na₂CO₃+H₂O
(7)与Al:2NaOH+2Al+6H₂O=2NaAl(OH)₄+3H₂↑
3.CO₂与NaOH量的关系:
n(OH⁻)/n(CO₂)
产物
≥2
Na₂CO₃(NaOH可能过量)
=2
Na₂CO₃
1~2
Na₂CO₃+NaHCO₃
≤1
NaHCO₃
4.盐酸滴入碳酸盐图像:
(1)Na₂CO₃滴HCl:Oa=ab(先转HCO₃⁻再产气)
(2)NaHCO₃滴HCl:Oa=0
(3)NaOH+Na₂CO₃滴HCl:Oa>ab
(4)Na₂CO₃+NaHCO₃滴HCl:Oa<ab
【易错点】
(1) 潮解≠风化(NaOH潮解,Na₂CO₃·10H₂O风化)。
(2) CO₂通NaOH产物随量变化。
(3) NaOH与酸式盐反应:强酸酸式盐生成正盐+水;弱酸酸式盐如NaHCO₃也能反应。
(4) Al与NaOH反应生成NaAl(OH)₄(或NaAlO₂+H₂O)。
(5) NaOH保存:密封防潮、防CO₂。
考点08 铁的氧化物
项目
FeO
Fe₂O₃
Fe₃O₄
俗名
—
铁红
磁性氧化铁
颜色
黑色粉末
红棕色
黑色(有磁性)
化合价
+2
+3
+2,+3
稳定性
6FeO+O₂ 2Fe₃O₄
稳定
稳定
类别
碱性氧化物
碱性氧化物
特殊氧化物
与H⁺
FeO+2H⁺=Fe²⁺+H₂O
Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O
Fe₃O₄+8H⁺=Fe²⁺+2Fe³⁺+4H₂O
与HNO₃
3FeO+10H⁺+NO₃⁻=3Fe³⁺+NO↑+8H₂O
同上
Fe₃O₄+10H⁺+NO₃⁻=3Fe³⁺+NO↑+5H₂O
与HI
FeO+2H⁺=Fe²⁺+H₂O
Fe₂O₃+6H⁺+2I⁻=2Fe²⁺+3H₂O+I₂
Fe₃O₄+8H⁺+2I⁻=3Fe²⁺+4H₂O+I₂
Fe₃O₄=FeO·Fe₂O₃
炼铁:Fe₂O₃+3CO 2Fe+3CO₂
【易错点】
(1) Fe₃O₄不是碱性氧化物。
(2) FeO遇HNO₃发生氧化还原,+2→+3。
(3) Fe₂O₃遇HI发生氧化还原(I⁻被氧化为I₂)
(4) Fe₃O₄遇氧化性酸:+2价Fe被氧化为+3价。
(5) FeO不稳定,易被O₂氧化:6FeO+O₂ →2Fe₃O₄。
(6) Fe₃O₄写作FeO·Fe₂O₃形式(FeO:Fe₂O₃=1:1)。
考点09 铁的氢氧化物
项目
Fe(OH)₂
Fe(OH)₃
类别
二元弱碱
三元弱碱
颜色
白色
红褐色
与H⁺
Fe(OH)₂+2H⁺=Fe²⁺+2H₂O
Fe(OH)₃+3H⁺=Fe³⁺+3H₂O
与HNO₃
2Fe(OH)₂+8H⁺+NO₃⁻=2Fe³⁺+NO↑+6H₂O
Fe(OH)₃+3H⁺=Fe³⁺+3H₂O
与HI
Fe(OH)₂+2H⁺=Fe²⁺+2H₂O
2Fe(OH)₃+6H⁺+2I⁻=2Fe²⁺+I₂+6H₂O
稳定性
Fe(OH)₂ FeO+H₂O(隔绝空气)
2Fe(OH)₃ Fe₂O₃+3H₂O
1.关键转化:
4Fe(OH)₂+O₂+2H₂O=4Fe(OH)₃(白色→灰绿色→红褐色)
空气中加热:4Fe(OH)₂+O₂ 2Fe₂O₃+4H₂O(得不到FeO)
2.制备:
Fe²⁺+2OH⁻=Fe(OH)₂↓(白色)
Fe³⁺+3OH⁻=Fe(OH)₃↓ 或 Fe³⁺+3NH₃·H₂O=Fe(OH)₃↓+3NH₄⁺
3.Fe(OH)₂制备防氧化措施:
(1)FeSO₄溶液现配现用,加少量铁粉。
(2)蒸馏水和NaOH溶液煮沸除O₂。
(3)长滴管伸入FeSO₄液面下挤出NaOH。
(4)液面上覆盖煤油/苯隔绝空气。
【易错点】
(1) Fe(OH)₂遇HNO₃/浓H₂SO₄发生氧化还原反应(非复分解)。
(2) Fe(OH)₃遇HI发生氧化还原(I⁻被氧化)。
(3) 空气中加热Fe(OH)₂得到的是Fe₂O₃不是FeO。
(4) Fe(OH)₂在空气中迅速由白色→灰绿色→红褐色。
(5) 配Fe(OH)₂时滴管必须插入液面下。
(6) Fe(OH)₃可用于净水(胶体吸附)。
考点10 铁盐(Fe³⁺)和亚铁盐(Fe²⁺)
1.Fe³⁺的氧化性(黄色/棕黄色溶液):
(1)2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺
(2)2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺(腐蚀铜电路板)
(3)2Fe³⁺+2I⁻=2Fe²⁺+I₂
(4)不能共存离子:S²⁻、I⁻、HS⁻、SO₃²⁻
2.Fe²⁺的还原性(浅绿色溶液):
(1)2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl⁻
(2)2Fe²⁺+Br₂=2Fe³⁺+2Br⁻
(3)2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O
3.Fe²⁺的氧化性:Fe²⁺+Zn=Fe+Zn²⁺
Fe(OH)₃胶体制备:FeCl₃+3H₂O Fe(OH)₃(胶体)+3HCl(饱和FeCl₃滴入沸水)
4.Fe³⁺/Fe²⁺检验:
离子
方法
现象
Fe³⁺
加KSCN
变红(Fe³⁺+3SCN⁻=Fe(SCN)₃)
Fe³⁺
加NaOH
红褐色沉淀
Fe³⁺
观察
棕黄色
Fe²⁺
先加KSCN后加氯水
无变化→变红
Fe²⁺
加铁氰化钾K₃[Fe(CN)₆]
蓝色沉淀Fe₃[Fe(CN)₆]₂
5.铁三角转化:
Fe → Fe²⁺:稀HCl/CuSO₄
Fe → Fe³⁺:Cl₂/浓HNO₃
Fe²⁺ → Fe³⁺:Cl₂/HNO₃/H₂O₂/KMnO₄
Fe³⁺ → Fe²⁺:Fe/Cu/I⁻
Fe²⁺ → Fe:Zn
Fe³⁺ → Fe:还原(极少用)
氧化性强弱:Cl₂>Fe³⁺>Cu²⁺>Fe²⁺
【易错点】
(1) 检验Fe²⁺不能先加氯水(会先氧化为Fe³⁺,混入干扰)。
(2) KSCN与Fe³⁺生成的Fe(SCN)₃不是沉淀,是红色溶液。
(3) 制Fe(OH)₃胶体用饱和FeCl₃滴入沸水,不能搅拌、不能久煮。
(4) Fe³⁺与I⁻不共存(发生氧化还原),但常温下Fe³⁺与Br⁻可共存。
(5) Fe²⁺溶液保存:加少量铁粉+加酸防水解。
(6) 混合溶液中检验Fe²⁺用酸性KMnO₄褪色(不能用氯水,因不能区分Fe³⁺)。
考点11 铝及其重要化合物
1. 铝的化学性质:
(1)与O₂:4Al+3O₂ 2Al₂O₃(耀眼白光)
(2)钝化:常温下铝遇冷的浓HNO₃、浓H₂SO₄钝化
(3)铝热反应:
2Al+Fe₂O₃ Al₂O₃+2Fe
2Al+Cr₂O₃ 2Cr+Al₂O₃
(4)可铝热的氧化物:V₂O₅、Cr₂O₃、MnO₂、Fe₂O₃
(5)与热水:2Al+6H₂O 2Al(OH)₃+3H₂↑
(6)与盐酸:2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂↑
(7)与稀H₂SO₄:2Al+3H₂SO₄=Al₂(SO₄)₃+3H₂↑
(8)与NaOH:2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑
(9)与浓HNO₃共热:Al+6HNO₃(浓) Al(NO₃)₃+3NO₂↑+3H₂O
2.Al(OH)₃两性:
(1)Al(OH)₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O(弱酸性)
(2)Al(OH)₃+3HCl=AlCl₃+3H₂O(弱碱性)
(3)一元弱酸或三元弱碱
(4)只溶于强酸强碱,不溶于弱酸弱碱
3.Al₂O₃两性:
(1)与碱:Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O
(2)与酸:Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O
(3)不溶于弱酸弱碱
【易错点】
(1) 铝热剂=Al+难熔金属氧化物(不能是MgO,因Mg比Al活泼)。
(2) 铝热反应需镁带引燃+KClO₃作引燃剂。
(3) Al(OH)₃不溶于氨水(弱碱)。
(4) Al与NaOH反应中水也是氧化剂(H₂中H来自NaOH和H₂O)。
(5) 浓硝酸/浓硫酸冷时钝化(常温),加热可反应。
(6) 等量Al分别与足量HCl和NaOH反应,产生H₂相等(守恒:3e⁻/Al)。
(7) NaAlO₂遇盐酸:少量NaAlO₂+HCl+H₂O=Al(OH)₃↓+NaCl;过量HCl使Al(OH)₃溶解。
考点12 化学能与热能(吸热反应与放热反应)
一、常见放热反应:
1.所有燃烧反应(含Mg在CO₂中燃烧)
2.所有酸碱中和反应
3.大多数化合反应(如CaO+H₂O=Ca(OH)₂)
4.活泼金属与水、酸反应
5.铝热反应:2Al+Fe₂O₃ 2Fe+Al₂O₃
6.缓慢氧化
二、常见吸热反应:
1.大多数分解反应(NH₄Cl NH₃↑+HCl↑;CaCO₃ CaO+CO₂↑)
2.以C、CO、H₂为还原剂的氧化还原(H₂+CuO Cu+H₂O)
3.Ba(OH)₂·8H₂O+2NH₄Cl=BaCl₂+2NH₃↑+10H₂O(固态铵盐+碱)
4.C+CO₂ 2CO;C+H₂O(g) CO+H₂
5.NaHCO₃与盐酸反应
三、能量变化原因:
1.主要原因(化学键):旧键断裂吸收能量E₁,新键生成释放能量E₂
E₂>E₁:放热反应
E₂<E₁:吸热反应
2.决定因素(总能量):
反应物总能量>生成物总能量:放热
反应物总能量<生成物总能量:吸热
四、典型计算(H₂+Cl₂=2HCl):
断键吸热:436+243=679 kJ
成键放热:2×431=862 kJ
净放热:183 kJ
【易错点】
(1) 需加热≠吸热反应(如C燃烧需点燃但放热)。
(2) 放热反应在常温下不一定容易发生(如N₂+H₂合成NH₃)。
(3) 高温反应不一定吸热(如铝热反应高温但放热)。
(4) 吸热反应不一定需要加热(如Ba(OH)₂·8H₂O+NH₄Cl常温即吸热)。
(5) 物理变化的能量变化不是吸/放热反应(浓H₂SO₄/NaOH溶于水放热但非反应)。
(6) 同一物质能量:g>l>s;稳定性:g<l<s。
(7) 反应停止加热后能继续进行→放热反应;持续加热才能进行→吸热反应。
(8) 可逆反应正放则逆吸。
考点13 化学能与电能的转化(原电池)
1.原电池形成条件:
(1)两个活泼性不同的电极(金属-金属/金属-非金属导体)
(2)电解质溶液(或熔融电解质)
(3)形成闭合回路
(4)能自发进行的氧化还原反应
2.正负极判断
判断依据
负极
正极
电极材料
较活泼金属
较不活泼金属/非金属
反应类型
氧化反应
还原反应
电子流向
流出
流入
电流流向
流入
流出
离子流向
阴离子移向
阳离子移向
电极质量
减少或不变
增大或不变
电极现象
变细/溶解
析出固体/气泡
特殊例子(电解质决定正负极):
Mg-Al-HCl:负极Mg
Mg-Al-NaOH:负极Al,正极Mg(Al与NaOH反应而Mg不反应)
3.电池分类:
类型
特点
举例
一次电池(干电池)
不能充电
锌锰电池、银锌电池
二次电池(充电电池)
可重复充放电
铅蓄电池、锂电池、镍镉电池
燃料电池
燃料/氧化剂连续供给
H₂-O₂、CH₄、CH₃OH燃料电池
4.典型电极反应式:
(1)氢氧燃料电池(酸性):
负极:H₂-2e⁻=2H⁺
正极:O₂+4H⁺+4e⁻=2H₂O
(2)氢氧燃料电池(碱性):
负极:H₂-2e⁻+2OH⁻=2H₂O
正极:O₂+2H₂O+4e⁻=4OH⁻
(3)铅蓄电池:
负极:Pb-2e⁻+SO₄²⁻=PbSO₄
正极:PbO₂+2e⁻+4H⁺+SO₄²⁻=PbSO₄+2H₂O
(4)Mg-Al-NaOH电池:
负极:Al-3e⁻+4OH⁻=AlO₂⁻+2H₂O
5.原电池应用:
(1)加快反应速率(粗锌制H₂比纯锌快)
(2)比较金属活动性(负极活泼性>正极)
(3)设计原电池(拆半反应→选材料)
6.设计实例(Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu):
(1)负极:Fe(Fe-2e⁻=Fe²⁺)
(2)正极:Cu或C(Cu²⁺+2e⁻=Cu)
(3)电解:CuSO₄溶液
7.电极反应式书写三步:
(1)列物质,标得失
(2)看环境,配守恒(酸性无OH⁻、碱性无H⁺;电荷+原子+电子守恒)
(3)两式加,验总式
【易错点】
(1) 正极不一定是金属,可以是石墨等导电非金属。
(2) 两金属活泼性不同不一定构成原电池(必须有自发氧化还原反应)。
(3) 判正负极不能只看金属活泼性,要看与电解质反应情况(Mg-Al-NaOH中Al是负极)。
(4) 燃料电池电极本身不反应(仅催化),燃料和氧化剂从外部连续输入。
(5) 碱性介质电极反应式不能出现H⁺;酸性介质不能出现OH⁻。
(6) 难写电极反应可用总反应-另一极反应得到。
(7) 铅蓄电池放电时两极均生成PbSO₄。
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