学练考高中化学 专题1 化学反应与能量变化课件 苏教版选修4.ppt

专题1化学反应与能量变化 第一单元化学反应中的热效应第二单元化学能与电能的转化第三单元金属的腐蚀与防护专题总结提升 第一单元化学反应中的热效应 第1课时化学反应的焓变 第1课时化学反应的焓变 第1课时 第1课时 自主探究 一 反应热和焓变1 反应热 在化学反应过程中 当反应物和生成物具有相同的 时 所 或 的热量 2 焓变 在 的条件下 化学反应过程中 或 的热量 符号 常用单位 想一想 书写焓变包括几部分 答案 三部分 符号 数值 单位 自主探究 温度 吸收 放出 恒温 恒压 吸收 释放 h kj mol 1 3 h与吸热反应和放热反应的关系 1 当 h 0时 反应物的总能量 生成物的总能量 反应过程 热量 为吸热反应 2 当 h 0时 反应物的总能量 生成物的总能量 反应过程 热量 为放热反应 二 化学键与化学反应中能量变化的关系发生化学反应时 断开反应物中的化学键要 能量 形成生成物中的化学键要 能量 想一想 1molnh3中含有哪些化学键 答案 1molnh3中含有3moln h键 第1课时 自主探究 小于 吸收 大于 放出 吸收 放出 三 用图像表示焓变与物质能量 化学键的关系 想一想 1 图1 1 1中a b c d e分别代表什么意义 a b c d e 第1课时 自主探究 旧键断裂吸收的能量 生成新键放出的能量 反应热 生成物的总能量 反应物的总能量 2 该反应是吸热反应还是放热反应 答案 放热反应 3 若已知 2h2 g o2 g 2h2o g h1 q12h2 g o2 g 2h2o l h2 q2则 h1 h2 q1 q2 填 或 第1课时 自主探究 四 热化学方程式1 定义 能够表示 的化学方程式 2 特点 1 指明了反应时的 和 若在25 101kpa时进行反应 可不注明 2 在化学方程式右边注明 h的 和 3 所有反应物和生成物都用括号注明了它们在反应时的 常用 分别表示固 液 气 第1课时 自主探究 反应热 温度 压强 单位 状态 s l g 4 化学计量数只表示 因此可以为 5 化学计量数和反应热数值可以同时增大或减小 倍数 3 意义 不仅表示化学反应中的 变化 而且表示化学反应中的 变化 想一想 同一个化学反应 是否只有一种形式的热化学方程式 答案 不是 方程式前的化学计量数可以不同 第1课时 自主探究 物质的量 分数 相同 物质 能量 第1课时 典例类析 类型一焓变与物质能量的关系1 焓变与物质能量的关系 1 如果反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量 那么由反应物转化为生成物时能量主要以热能形式放出 为放热反应 h0 2 计算反应热的公式 h e 生成物 e 反应物 典例类析 例1已知反应 x y m n为放热反应 对该反应的下列说法正确的是 a x的能量一定高于mb x和y的总能量一定高于m和n的总能量c y的能量一定高于nd 因为该反应是放热反应 故不必加热反应就可发生 答案 b 解析 当反应物的总能量高于生成物的总能量时 反应放热 故b项正确 放热反应不一定不需要加热 如铝热反应需要高温引发 d项错误 第1课时 典例类析 变式图1 1 2中 表示吸热反应的是 图1 1 2 第1课时 典例类析 答案 a 解析 反应物的总能量小于生成物的总能量 则反应过程中吸收能量 即为吸热反应 故选择a 第1课时 典例类析 类型二反应热与物质化学键的断裂和形成的关系2 由化学键断裂和形成的变化求焓变的公式 h 反应物化学键断裂吸收的能量总和 生成物的化学键形成放出的能量总和 第1课时 典例类析 例2 双选 已知 1molh2分子中化学键断裂时需要吸收436kj的能量 1molcl2分子中化学键断裂时需要吸收243kj的能量 由h原子和cl原子形成1molhcl分子时释放431kj的能量 下列叙述正确的是 a 1molhcl分子中化学键断裂时需要吸收431kj的能量b 氢气和氯气反应生成2mol氯化氢气体 反应的 h 183kj mol 1c 氢气和氯气反应生成2mol氯化氢气体 反应的 h 183kj mol 1d 氢气和氯气反应生成1mol氯化氢气体 反应的 h 183kj mol 1 第1课时 典例类析 答案 ac 解析 化学键的生成和断裂是互逆的两个过程 a项正确 利用键能计算反应热的方法 h e 反应物 e 生成物 即反应热等于反应物的键能总和与生成物的键能总和之差 氢气和氯气的反应可表示为 h h cl cl 2h cl 可知断裂了1molh h键和1molcl cl键 同时生成了2molh cl键 根据反应热与键能的关系 h e 反应物 e 生成物 436kj mol 1 243kj mol 1 2 431kj mol 1 183kj mol 1 因此选项c正确 第1课时 典例类析 点评 本题从化学反应的本质上考查了化学反应的能量变化 是高考的热点 利用能量守恒来理解键能和反应热之间的关系 可以相互求算未知能量 明确化学反应本质是旧键断裂 新键形成的过程 第1课时 典例类析 变式1白磷与氧气可发生如下反应 p4 5o2 p4o10 已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为 p pakj mol 1 p obkj mol 1 p ockj mol 1 o odkj mol 1 根据图1 1 3所示的分子结构和有关数据估算该反应的 h 其中正确的是 a 6a 5d 4c 12b kj mol 1b 4c 12b 6a 5d kj mol 1c 4c 12b 4a 5d kj mol 1d 4a 5d 4c 12b kj mol 1 第1课时 典例类析 答案 a 解析 化学反应的过程就是旧化学键断裂和新化学键形成的过程 旧键断裂吸收能量 新键形成要放出能量 由图可以看出 1molp4中有6mol的p p 5mol的o2中含有5molo o 1mol的p4o10中含有4mol的p o 12mol的p o 所以 h 6a 5d 4c 12b kj mol 1 第1课时 典例类析 变式2请根据下列信息判断氢气燃烧生成水蒸气时的能量变化 正确的是 a 释放能量b 吸收能量c 既不放出也不吸收能量d 无法判断 第1课时 典例类析 第1课时 典例类析 答案 a 解析 该过程吸收的总能量为436kj 249kj 685kj 放出的热量为930kj 因此生成1mol水蒸气时要释放能量 第1课时 正误立判 1 在任何条件下 一个化学反应的反应热就是其焓变 答案 解析 焓变在压强不变的条件下等于反应热 2 化学反应过程中一定有能量的改变 答案 解析 反应物和生成物的能量必不相同 3 化学反应过程中有吸热反应和放热反应 说明在化学反应中 能量也守恒 答案 解析 化学反应过程中质量和能量均守恒 正误立判 4 反应条件 点燃或加热 对热效应有影响 所以热化学方程式必须注明反应条件 答案 解析 反应条件与反应热无关 热化学方程式中不需要注明反应发生的条件 5 比较 h大小 只需比较数值 不用考虑正负号 答案 解析 h既包括数值也包括正负号 比较时应该全面考虑 第1课时 正误立判 第2课时反应热的测量与计算能源的充分利用 第2课时反应热的测量与计算能源的充分利用 第2课时 第2课时 自主探究 一 反应热的测量1 原理 中和反应的反应热 h cm t 1 c为体系的比热容 稀溶液则认为是水的比热容 指单位质量的物质温度升高 所需吸收的热量 2 m 反应后溶液的总质量 2 所用仪器及主要操作 所用仪器为 测量时将反应物加入到 中 并用 搅拌 使之迅速混合 测量反应前后溶液的 即可计算反应热 自主探究 1 量热计 量热计 环形玻璃搅拌棒 温差 想一想 测量中和反应的反应热时 使用0 50mol l盐酸和0 50mol lnaoh溶液反应 为什么不用浓h2so4或醋酸呢 答案 因为浓硫酸在稀释过程中要放出大量的热 而醋酸为弱酸 参加反应过程中继续电离时要吸收热量 因此均会影响中和热的测定结果 第2课时 自主探究 二 反应热的计算1 盖斯定律 1 内容 一个化学反应 无论是一步完成 还是分几步完成 其总的热效应 即化学反应的焓变只与反应的 和 有关 而与反应的 无关 2 应用 若一个化学方程式可由几个化学方程式相加减而得到 则该化学反应的焓变即为这几个化学反应焓变的 3 意义 对于 的反应 可应用盖斯定律计算求得 第2课时 自主探究 完全相同 始态 终态 途径 代数和 不能或不易由实验直接测定反应热 2 反应热的计算 1 依据 和 2 方法 则有 h4 h1 h2 h3 第2课时 自主探究 热化学方程式 盖斯定律 第2课时 自主探究 煤 石油 天然气 太阳能 氢能 风能 国民经济 社会发展 2 标准燃烧热 1 概念 在101kpa下 物质 的反应热 物质 所放出的热量称为该物质的热值 物质完全燃烧是指物质中所含的碳元素转化为 氢元素转化为 氮元素转化为 2 单位 标准燃烧热的单位为 热值单位为 3 意义 衡量 第2课时 自主探究 1mol 完全燃烧 1g 完全燃烧 co2 g h2o l n2 g kj mol 1 kj g 1 燃料燃烧放出热量的大小 第2课时 典例类析 类型一中和热概念的理解1 中和热 1 概念 酸跟碱的稀溶液发生中和反应生成1mol液态水所放出的热量 2 几点说明 稀溶液是指溶液浓度小 酸或碱都完全电离的状态 中和热不包括离子在水溶液中的生成热 物质的溶解热 电解质电离的吸热所伴随的热效应 典例类析 第2课时 典例类析 例1下列关于中和热的说法不正确的是 a 发生酸碱中和反应时所放出的热量叫中和热b 中和反应的实质是h 与oh 结合生成水 若有其他物质生成 这部分反应热不在中和热内c 在稀溶液中 酸跟碱发生中和反应生成1mol水时所放出的热量称为中和热d 中和热不包括物质溶解 电离 水合等过程中的热效应 第2课时 典例类析 答案 a 解析 中和热的定义强调强酸 强碱的稀溶液反应生成1mol水所放出的热量 就是避免其他反应的反应热或酸碱的溶解热等的干扰 b项说法正确 如硫酸与氢氧化钡溶液的反应中有硫酸根离子与钡离子的反应热 这部分热量不能算作中和热 点评 在稀溶液中 酸和碱发生中和反应而生成1mol水时放出的热量叫中和热 中和反应的实质是 h oh h2o 当强酸与强碱在稀溶液中发生中和反应时 都有 h aq oh aq h2o l h 57 3kj mol 1 第2课时 典例类析 变式已知h aq oh aq h2o l h 57 3kj mol 1 现有下列反应 1 h2so4 aq 2naoh aq na2so4 aq 2h2o l 2 h2so4 aq ba oh 2 aq baso4 s 2h2o l 3 hcl aq nh3 h2o aq nh4cl aq h2o l 4 ch3cooh aq naoh aq ch3coona aq h2o l 其中反应热符合 h 57 3kj mol 1的是 a 1 2 b 2 3 c 3 4 d 都不符合 第2课时 典例类析 答案 d 解析 根据题中的热化学方程式 h 57 3kj mol 1应该生成1mol液态水 1 2 生成2mol水 不正确 3 中碱为弱碱 4 中酸为弱酸 故 3 4 也不正确 第2课时 典例类析 类型二中和热的测定1 实验药品 50ml0 50mol l 1的盐酸和50ml0 50mol l 1的氢氧化钠溶液 第2课时 典例类析 第2课时 典例类析 3 要使用同一支温度计 分别先后测量酸 碱及混合液的温度时 测定一种溶液后温度计必须用水冲洗干净并用滤纸擦干 温度计的水银球部分要完全浸入溶液中 且要稳定一段时间再记下读数 4 操作时动作要快 尽量减少热量的散失 5 实验中若用弱酸代替强酸 或用弱碱代替强碱 因中和过程中电离吸热 会使测得中和热的数值偏低 第2课时 典例类析 例250ml0 50mol l 1盐酸与50ml0 55mol l 1naoh溶液在如图1 1 5所示的装置中进行中和反应 通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热 回答下列问题 1 从实验装置上看 图中尚缺少的一种玻璃用品是 2 烧杯间填满碎纸条的作用是 3 大烧杯上如不盖硬纸板 求得的中和热数值 填 偏大 偏小 或 无影响 第2课时 典例类析 图1 1 5 4 实验中改用60ml0 50mol l 1盐酸跟50ml0 55mol l 1naoh溶液进行反应 与上述实验相比 所放出的热量 填 相等 或 不相等 所求中和热 填 相等 或 不相等 简述理由 答案 1 环形玻璃搅拌棒 2 减少实验过程中的热量损失 3 偏小 4 不相等相等因为中和热是指酸跟碱发生中和反应生成1molh2o所放出的能量 与酸碱的用量无关 第2课时 典例类析 解析 1 本实验成败的关键是准确测量反应后的温度 因此所用装置必须保温 绝热且可使体系温度尽快达到一致 故缺少的仪器应为环形玻璃搅拌棒 2 碎纸条的作用为减少实验过程中的热量损失 3 不盖硬纸板会损失部分热量 故所测结果偏低 4 由中和热概念可知 中和热只与生成水的量有关 而与过量的酸碱无关 但液体体积增大 温差减小 不便测量 点评 为提高中和热测定的准确性 实验时应注意 1 搅拌或倾倒时不要有溶液损失 2 准确读取混合液的最高温度值 3 溶液浓度不能太浓或太稀 第2课时 典例类析 类型三计算反应热的常用方法1 盖斯定律的应用 1 热化学方程式的叠加法热化学方程式与数学上的方程式相似 可以移项并同时改变正负号 各项的化学计量数包括 h的数值可以同时扩大或缩小相同的倍数 几个热化学方程式可以叠加或相减 对应的反应热进行相应的加减得到一个新的热化学方程式 温馨提示 反应热数值与各物质的化学计量数成正比 因此热化学方程式中各物质的化学计量数改变时 其反应热数值需同时做相同倍数的改变 第2课时 典例类析 热化学方程式相加减时 同种物质相加减 反应热也随之相加减 所求之和为其代数和 正 逆反应的反应热数值相等 符号相反 2 虚拟路径法此法可以求算无法测量的反应的反应热 如 在理论上计算石墨生成co时的热效应 可以设计如下测定路线 第2课时 典例类析 2 根据热化学方程式计算反应热与反应各物质的物质的量成正比 3 根据化学键断裂和形成过程中的能量变化来计算反应热等于破坏旧化学键吸收的能量与形成新化学键放出的能量之差 h e 反应物总键能 e 生成物总键能 4 根据物质所具备的能量计算 h e 生成物 e 反应物 第2课时 典例类析 例3化学反应n2 3h2 2nh3的能量变化如图1 1 7所示 该反应的热化学方程式是 第2课时 典例类析 第2课时 典例类析 答案 a 第2课时 典例类析 第2课时 典例类析 答案 a 第2课时 典例类析 第2课时 典例类析 第2课时 典例类析 类型四热化学方程式的正误判断书写热化学方程式应注意的问题1 注意 h的符号和单位 h写在方程式右边 且中间留有空格 放热反应 h为 吸热反应 h为 单位为kj mol 1或kj mol 但这一值并不是指每摩尔具体物质反应时伴随的能量变化 而是指给定形式的具体反应以各物质的化学计量数计量其物质的量时伴随的能量变化 2 注意测定条件 不注明条件说明温度为25 压强为101kpa 第2课时 典例类析 3 注意物质的聚集状态 热化学方程式中不能出现 或 而用 s l g aq 分别表示固 液 气和溶液 4 注意化学计量数 反应热与参加反应的物质的量有关 因此方程式中的化学计量数须与 h相对应 当反应逆向进行时 其反应热与正反应的反应热数值相等 符号相反 第2课时 典例类析 第2课时 典例类析 答案 d 解析 b项表示反应热的符号弄反了 错误 c项忽视了生成物为液态水 错误 a项根据方程式的化学计量数 应该是2mol氢气燃烧放出的热量 应为571 6kj mol 1 2g氢气是1mol 放出的热量才为285 8kj mol 1 点评 热化学方程式的易错点主要集中在忽视物质聚集状态 混淆吸热和放热 即符号弄错 热化学方程式中化学计量数与反应热数值不对应等 第2课时 典例类析 第2课时 典例类析 答案 c 解析 该反应放热 h应为负值 故bd项错误 生成1mol二氧化碳气体 放出热量bkj 则生成4mol二氧化碳气体 放出热量4bkj c项正确 第2课时 典例类析 类型五燃烧热1 定义 在25 101kpa时 1mol物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量 第2课时 典例类析 特别提醒 生成不稳定的化合物所放出的热量不是燃烧热 稳定的化合物还包含在常温下状态的稳定 例如c co2 g h h2o l h2s s so2 g cl hcl g 可燃物必须是1mol 2 单位 单位一般用kj mol 1 3 意义 c的燃烧热为 393 5kj mol 1 表示在101kpa时 1molc完全燃烧放出393 5kj的热量 表示为 h 393 5kj mol 1 第2课时 典例类析 4 研究物质标准燃烧热的意义了解化学反应完成时产生热量的多少 以便更好地控制反应条件 充分利用能源 5 标准燃烧热与中和热的区别与联系 第2课时 典例类析 第2课时 典例类析 第2课时 典例类析 则氢气的燃烧热为 a 241 8kj mol 1b 483 6kj mol 1c 285 8kj mol 1d 571 6kj mol 1 答案 c 解析 在101kpa时 1mol物质完全燃烧生成稳定化合物时所放出的热量 叫做该物质的燃烧热 第2课时 典例类析 变式根据热化学方程式 s s o2 g so2 g h 296 8kj mol 1 分析下列说法中不正确的是 a s s 的燃烧热为 296 8kj mol 1b s g o2 g so2 g 放出的热量大于296 8kjc s g o2 g so2 g 放出的热量小于296 8kjd 形成1molso2的化学键所释放的总能量大于断裂1mols s 和1molo2 g 中的化学键所吸收的总能量 第2课时 典例类析 答案 c 解析 硫由固态到气态要吸收热量 所以相同条件下气态硫放出的热量比固态硫要多 故c错误 该反应是放热反应 所以成键所放出的能量比断键所吸收的热量高 第2课时 典例类析 类型六能源及能源的综合利用1 重要的化石燃料 煤 石油 天然气 2 煤作燃料的利弊问题 1 煤是重要的化工原料 把煤作燃料简单烧掉太可惜 应该综合利用 2 煤直接燃烧时产生so2等有毒气体和烟尘 对环境造成严重污染 3 煤作为固体燃料 燃烧反应速率小 热利用效率低 且运输不方便 4 可以通过清洁煤技术 如煤的液化和气化 以及实行烟气净化脱硫等 大大减少燃煤对环境造成的污染 提高煤燃烧的热利用率 第2课时 典例类析 3 新能源的开发 1 调整和优化能源结构 降低燃煤在能源结构中的比率 节约油气资源 加强科技投入 加快开发水电 核电和新能源等就显得尤为重要和迫切 2 最有希望的新能源是太阳能 燃料电池 风能和氢能等 这些新能源的特点是资源丰富 且有些可以再生 为再生性能源 对环境没有污染或污染小 第2课时 典例类析 例 能源是人类生存和发展的重要支撑因素 常规能源 煤 石油 天然气等 日益减少 促使人们去研究能源的利用率和新能源 如太阳能 氢能 核能等 开发 1 我国目前最主要的能源品种是 能源利用中存在的主要问题有 2 为减少污染 提高燃料利用率 下列措施可以达到目的的是 a 将城市居民燃煤改为使用气体燃料b 若将原来烧天然气的灶具改烧石油液化气 应增大空气进入量或减少液化气的进入量c 研制燃料电池d 在农村大力发展沼气 第2课时 典例类析 第2课时 典例类析 答案 1 煤人均能源占有量小 能源利用率低 单位产值能耗高 2 abcd 3 h2单位质量热值高燃烧产物只有水 对环境无污染来源 水 较为丰富 解析 方程式 2 可得总方程式为2h2o h2 o2 即水的分解 可知设计的上述过程是用来制取氢气的 点评 能源和环保问题是当今的世界性问题 也是高考的热点问题 在考试中也总是相伴考查的 因此 同学们要多关注社会新闻 并与我们学到的知识联系起来 第2课时 典例类析 第2课时 典例类析 试比较燃烧同物质的量的c3h8和co 产生的热量比值约为 3 已知氢气燃烧的热化学方程式为 2h2 g o2 g 2h2o l h 571 6kj mol 1试比较燃烧同质量的氢气和丙烷 产生的热量比值约为 4 氢气是未来的能源 除产生的热量多之外 还具有的优点是 第2课时 典例类析 第2课时 典例类析 第2课时 正误立判 1 溶液中氢离子与氢氧根离子反应生成1molh2o的反应热就是中和热 答案 解析 必须是稀溶液中已经电离出来的氢离子和氢氧根离子 2 燃料的标准燃烧热越高 则其热值也越大 答案 解析 标准燃烧热是以物质的量为单位的 而热值是以质量为单位的 因此它们之间的换算还与摩尔质量有关 正误立判 3 将固体碳制成水煤气使用 放出的能量与等质量的碳直接燃烧放出的能量相等 答案 解析 根据盖斯定律可判断 4 在测量中和热实验过程中 每次实验至少要测量三次温度 答案 解析 需要测量的温度为反应前酸 碱溶液的温度 反应过程中的最高温度 第2课时 正误立判 5 氢气由于便于贮存和运输而成为最好的绿色能源 答案 解析 由于氢气的燃烧产物水不污染环境 所以为绿色能源 但由于为气体 所以运输和贮存有一定难度 第2课时 正误立判 第二单元化学能与电能的转化 第1课时原电池的工作原理 第1课时原电池的工作原理 第1课时 第1课时 自主探究 一 构成原电池的条件1 两个 不同的电极 材料可以是 或 2 电极均插入 中 3 构成 4 能自发的发生氧化还原反应 自主探究 活泼性 金属 导电的非金属 电解质溶液 闭合回路 想一想 利用2ag 2hcl 2agcl h2 这一反应能形成原电池吗 naoh hcl nacl h2o呢 答案 这两个反应均不能形成原电池 前一个反应不能自发进行 后一个反应不是氧化还原反应 第1课时 自主探究 二 原电池的工作原理 以铜锌原电池为例 第1课时 自主探究 锌片逐渐溶解 铜片上有红色物质沉积 失电子 得电子 负极 正极 第1课时 自主探究 流出 流入 氧化反应 还原反应 zn 2e zn2 cu2 2e cu zn cu2 cu zn2 第1课时 自主探究 盐桥中的cl 会移向znso4溶液 k 移向cuso4溶液 使znso4溶液和cuso4溶液均保持电中性 氧化还原反应得以继续进行 从而使原电池不断地产生电流 想一想 电极反应与电池反应有何区别与联系 答案 电极反应为每个电极上发生的反应 而电池反应属于总反应 第1课时 自主探究 第1课时 典例类析 类型一原电池工作原理1 无盐桥原电池的工作原理 典例类析 第1课时 典例类析 2 有盐桥原电池的工作原理 第1课时 典例类析 3 原电池正负极的判断方法 1 据组成原电池的两极材料判断 一般情况下是较活泼的金属为负极 较不活泼的金属或能导电的非金属为正极 当两种金属 或一种金属与一种非金属 作电极时 若有一金属能与电解质溶液 包括其中溶解的o2 co2 自发进行氧化还原反应 则该金属无论强弱 一定作为负极 若两金属都能与电解质溶液反应 则相对较活泼的金属应作为原电池的负极失去电子 2 据电流方向或电子流动方向判断 在外电路 电流总是由正极流向负极 电子总是由负极流向正极 第1课时 典例类析 3 据电解质溶液里离子的定向移动方向判断 在内电路的电解质溶液里 阳离子总是移向正极 阴离子总是移向负极 4 据两极发生的反应判断 原电池的负极总是失去电子发生氧化反应 正极总是得到电子发生还原反应 5 根据电极的变化情况判断 原电池工作后 若某一电极不断溶解或质量不断减少 则该电极发生氧化反应 为负极 若某一电极有气体或质量不断增加或不变 则该电极发生还原反应 为正极 第1课时 典例类析 例1 双选 铜锌原电池 如图1 2 1 工作时 下列叙述正确的是 a 正极反应为 zn 2e zn2 b 电池反应为 zn cu2 zn2 cuc 在外电路中 电子从负极流向正极d 盐桥中的k 移向znso4溶液 第1课时 典例类析 第1课时 典例类析 图1 2 1 答案 bc 解析 zn作负极失电子 zn 2e zn2 盐桥中的cl 移向znso4溶液 保持电中性 cu作正极 溶液中的cu2 在正极上得电子 cu2 2e cu 盐桥中的k 移向cuso4溶液 电池总反应为 zn cu2 zn2 cu 外电路中电子从负极流向正极 第1课时 典例类析 变式如图1 2 2 在盛有稀h2so4的烧杯中放入用导线连接的电极x y 外电路中电子流向如图1 2 2所示 下列关于该装置的判断正确的是 a 外电路的电流方向为 x 外电路 yb 若两电极分别为fe和碳棒 则x为fe y为碳棒c x极上发生的是还原反应 y极上发生的是氧化反应d 溶液中阳离子向x极移动 阴离子向y极移动 第1课时 典例类析 答案 b 解析 电子由负极流向正极 可知x为负极 发生氧化反应 y为正极 发生还原反应 电流流向与电子流向相反 y 外电路 x 溶液中阳离子移向正极得电子 第1课时 典例类析 类型二原电池工作原理的应用1 设计原电池 1 将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应 分别作原电池的负极和正极反应式 2 确定电极材料如发生氧化反应的物质为金属单质 可用该金属直接作负极 如为气体 如h2 或溶液中的还原性离子 可用惰性电极 如pt 碳棒 作负极 正极的电极材料必须不如负极材料活泼 3 确定电解质溶液一般选用反应物中的电解质溶液即可 第1课时 典例类析 4 构成闭合回路 2 比较金属的活动性例如 有两种金属a和b 用导线连接插入到稀h2so4中 观察到a极溶解 b极上有气泡产生 根据电极现象判断a是负极 b是正极 由原电池原理可知 金属活动性a b 3 加快反应速率构成原电池时反应速率比直接接触时的反应速率快 如锌与稀硫酸反应时 向稀硫酸中加入少量cuso4 使产生h2的速率加快 原因是锌 铜 铜单质是锌与cu2 反应生成的 与稀硫酸构成原电池 第1课时 典例类析 例2利用反应zn 2fe3 zn2 2fe2 设计一个带盐桥的原电池 并在下面方框内画出实验装置图 并指出正极为 电极反应式为 负极为 电极反应式为 此装置中盐桥的作用是 第1课时 典例类析 答案 pt2fe3 2e 2fe2 znzn 2e zn2 使两个半电池连成一个通路 使两溶液保持电中性 第1课时 典例类析 第1课时 典例类析 点评 本题主要考查利用原电池原理设计原电池 其关键就是正确找出原电池的正 负极材料和电解质溶液 第1课时 典例类析 变式将等质量的两份锌粉a b 分别加入过量的稀硫酸 同时向a中加少许胆矾晶体 下列各图表示产生氢气的体积v l 与时间t min 的关系 其中正确的是 第1课时 典例类析 答案 a 解析 向a中加入少量的cuso4 则有zn cu2 cu zn2 消耗一部分zn 产生h2的量减少 但生成的cu附于zn上又组成铜锌原电池 加快反应速率 因此曲线a的斜率大于曲线b的斜率 第1课时 典例类析 例3有a b c d四块金属片 进行如下实验 a b用导线连接后 同时浸入稀h2so4溶液中 a极为负极 c d用导线连接后 同时浸入稀h2so4溶液中 电流由d 导线 c a c相连后 同时浸入稀h2so4溶液中 c极上产生大量气泡 b d用导线连接后 同时浸入稀h2so4溶液中 d极上发生氧化反应 据此 判断四种金属的活动性顺序是 a a b c db a c d bc c a b dd b d c a 第1课时 典例类析 答案 b 解析 金属与稀硫酸组成原电池 活泼金属为负极 失去电子发生氧化反应 较不活泼的金属为正极 h 在正极表面得到电子生成氢气 电子运动方向由负极 正极 电流方向由正极 负极 在题述原电池中 a b原电池 a为负极 c d原电池 c为负极 a c原电池 a为负极 b d原电池 d为负极 综上可知 金属活动性 a c d b 第1课时 典例类析 第1课时 正误立判 1 两个金属性不同的电极与一种电解质溶液形成闭合回路就能形成原电池 答案 解析 根据构成原电池的条件可知 还缺少自发进行的氧化还原反应的条件 2 原电池中发生氧化反应的一极为正极 答案 解析 发生氧化反应的一极为负极 正误立判 3 电子由负极流出 经过用电器后从正极流入 答案 4 由于外电路要消耗电流 所以由负极流出的电子可能与正极流入的电子的物质的量不同 答案 解析 根据电子守恒判断 负极流出的电子与正极流入的电子的物质的量相同 第1课时 正误立判 5 图1 2 4中电子由zn极流向cu 盐桥中的cl 移向cuso4溶液 答案 解析 锌铜原电池中 锌作负极 铜作正极 电子由锌极流向铜极 盐桥中的cl 向负极区移动 移向znso4溶液 第1课时 正误立判 第2课时化学电源 第2课时化学电源 第2课时 第2课时 自主探究 1 锌锰干电池 电池 自主探究 一次 第2课时 自主探究 石墨棒 金属棒 锌筒 锌筒 nh4cl koh 2mno2 2h2o 2e 2mnooh 2oh zn 2e 2oh zn oh 2 zn 2mno2 2h2o zn oh 2 2mnooh 2 银锌纽扣电池 电池 1 组成正极为 负极为 电解质溶液为 溶液 2 电极反应和电池反应正极反应 负极反应 电池反应 第2课时 自主探究 一次 ag2o zn koh h2o ag2o 2e 2ag 2oh zn 2oh 2e zn oh 2 h2o ag2o zn 2ag zn oh 2 3 铅蓄电池 电池 1 组成正极为 负极为 电解质溶液为 溶液 2 电极反应和电池反应放电时电极反应 负极 正极 第2课时 自主探究 二次 pbo2 pb h2so4 充电时电极反应 阳极 阴极 电池反应可表示为pb pbo2 2h2so42pbso4 2h2o4 燃料电池 以氢氧燃料电池为例 1 组成正极和负极为 电解质溶液为 或 第2课时 自主探究 多孔金属电极 酸 碱 2 电极反应和电池反应 酸性溶液作电解质溶液正极反应 负极反应 电池反应 第2课时 自主探究 o2 4e 4h 2h2o 2h2 4e 4h 2h2 o2 2h2o 碱性溶液作电解质溶液正极反应 负极反应 电池反应 想一想 甲烷燃料电池的电解质溶液为酸性还是碱性更适合 答案 碱性 第2课时 自主探究 o2 4e 2h2o 4oh 2h2 4e 4oh 4h2o 2h2 o2 2h2o 第2课时 典例类析 类型一一次电池1 一次电池的类型在化学电源中一次电池最常见 其中使用最广泛的是干电池 如普通锌锰干电池 碱性锌锰干电池 银锌纽扣电池等 2 一次电池的工作原理 1 普通锌锰干电池构造简单 价格便宜 但存在放电时间短 放电后电压下降快等缺点 碱性锌锰电池比普通锌锰干电池性能优越 它的比能量大 提供较大电流并逐渐放电 典例类析 2 银锌钮扣电池的电极分别为ag2o和zn 电解质溶液为koh溶液 发生氧化还原反应生成ag和zno 3 电池反应和电极反应 1 碱性锌锰电池负极反应 zn 2oh 2e zn oh 2正极反应 2mno2 2h2o 2e 2mnooh 2oh 总反应 zn 2mno2 2h2o 2mnooh zn oh 2 2 钮扣电池负极 zn 2oh 2e zn oh 2正极 ag2o h2o 2e 2ag 2oh 总反应式 zn ag2o h2o zn oh 2 2ag 第2课时 典例类析 例1碱性电池具有容量大 放电电流大的特点 因而得到广泛应用 锌锰碱性电池以koh溶液为电解质溶液 电池总反应式为zn s 2mno2 s 2h2o l 2mnooh s zn oh 2 s 下列说法错误的是 a 电池工作时 锌失去电子b 电池正极的电极反应式为2mno2 s 2h2o l 2e 2mnooh s 2oh aq c 电池工作时 电子由正极通过外电路流向负极d 外电路中每通过0 2mol电子 锌的质量理论上减小6 5g 第2课时 典例类析 答案 c 解析 电池工作时锌在负极失去电子 a正确 只要能够正确理解正极的反应物是mno2 同时能够应用电子转移数目 电荷守恒与元素守恒 即可正确书写 从上述三个方面检验b正确 c中外电路的电子由负极流出 正极流入 故c错误 d中根据简单的计算 反应时1molzn失去2mol电子 即可判断d正确 点评 根据原电池原理结合氧化还原反应的有关常识可判断出原电池的电极及其反应式 电子得失情况及流向 第2课时 典例类析 变式微型钮扣电池在现代生活中有广泛应用 有一种银锌电池 其电极分别是ag2o和zn 电解质溶液为koh 总反应式为 ag2o zn h2o 2ag zn oh 2 根据上述反应判断下列叙述中正确的是 a 在使用过程中 电池负极区溶液的碱性增强b 使用过程中 电子由ag2o极经外电路流向zn极c zn是负极 ag2o是正极d zn电极发生还原反应 ag2o电极发生氧化反应 第2课时 典例类析 答案 c 解析 由总反应式ag2o zn h2o 2ag zn oh 2可知zn发生氧化反应 为电池的负极 ag2o发生还原反应 为正极 电子由负极 zn 经外电路流向正极 ag2o 故b d错 c正确 负极的电极反应为zn 2oh 2e zn oh 2 故使用过程中电池负极区溶液的ph减小 a错 第2课时 典例类析 类型二二次电池1 二次电池的类型目前最常见的二次电池是铅蓄电池 已经开发出镍镉电池 镍氢电池 锂电池和锂离子电池等二次电池 2 铅蓄电池的构造负极 pb 正极 pbo2 电解质溶液 h2so4溶液 3 铅蓄电池的工作原理 第2课时 典例类析 第2课时 典例类析 4 铅蓄电池的优点和缺点 优点是电压平稳 使用方便 安全可靠 价格低廉 所以使用广泛 缺点是比能量低 笨重 废弃电池污染环境 第2课时 典例类析 例2铅蓄电池的工作原理为 pb pbo2 2h2so4 2pbso4 2h2o 研读图1 2 下列判断不正确的是 第2课时 典例类析 第2课时 典例类析 答案 c 第2课时 典例类析 变式化学电池在通讯 交通及日常生活中有着广泛的应用 1 目前使用的镍 ni 镉 cd 电池 其电池总反应式可表示为 cd 2nio oh 2h2o2ni oh 2 cd oh 2已知ni oh 2和cd oh 2均难溶于水但能溶于酸 以下说法正确的是 以上反应可逆 以上反应不可逆 cd为电池的正极 第2课时 典例类析 放电时化学能转变为电能a b c d 2 废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物 有资料表明 一节废镍镉电池可以使1m2面积的耕地失去使用价值 在酸性土壤中这种污染尤为严重 这是因为 第2课时 典例类析 答案 1 b 2 ni oh 2和cd oh 2均能溶于酸溶液 加快了金属元素的迁移过程 解析 1 镍镉电池的充电和放电在不同条件下进行 不是可逆反应 电池在放电时发生原电池反应 将化学能转化为电能 cd在放电时失电子 为电池的负极 第2课时 典例类析 类型三燃料电池1 氢氧燃料电池 1 碱性电解质负极 2h2 4e 4oh 4h2o正极 o2 2h2o 4e 4oh 总反应式 2h2 o2 2h2o 2 酸性电解质负极 2h2 4e 4h 正极 o2 4h 4e 2h2o总反应式 2h2 o2 2h2o 第2课时 典例类析 第2课时 典例类析 第2课时 典例类析 第2课时 典例类析 4 电解质为固体电解质 如固体氧化锆 氧化钇 该固体电解质在高温下可允许o2 在其间通过 故其正极反应式应为o2 4e 2o2 综上所述 燃料电池正极反应式本质都是o2 4e 2o2 在不同电解质环境中 其正极反应式的书写形式有所不同 因此在书写正极反应式时 要特别注意所给电解质的状态和电解质溶液的酸碱性 第2课时 典例类析 3 燃料电池负极反应式的书写燃料电池负极反应物种类比较繁多 可为氢气 水煤气 甲烷 丁烷 甲醇 乙醇等可燃性物质 不同的可燃物有不同的书写方式 要想先写出负极反应式相当困难 一般燃料电池的负极反应式都是采用间接方法书写 即按上述要求先正确写出燃料电池的总反应式和正极反应式 然后在电子守恒的基础上用总反应式减去正极反应式即得负极反应式 第2课时 典例类析 例3以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图1 2 所示 关于该电池的叙述正确的是 第2课时 典例类析 第2课时 典例类析 答案 b 解析 微生物主要成分是蛋白质 高温条件下蛋白质变性 失去活性 a不正确 通入燃料c6h12o6的极为负极 负极反应为 c6h12o6 6h2o 24e 6co2 24h 能放出co2应该是酸性 所以右边写h 不能在左边加oh 右边写h2o b项正确 正极反应为 6o2 24h 24e 12h2o 从两极反应可知 负极生成h 正极消耗h 即通过质子交换膜从负极到正极传导h 选项c不正确 从总反应c6h12o6 6o2 6co2 6h2o可知 每消耗1mol氧气 理论上能生成标准状况下co2气体22 4l d项错 第2课时 典例类析 变式 可用于电动汽车的铝 空气燃料电池 通常以nacl溶液或naoh溶液为电解液 铝合金为负极 空气电极为正极 下列说法正确的是 a 以nacl溶液或naoh溶液为电解液时 正极反应都为 o2 2h2o 4e 4oh b 以naoh溶液为电解液时 负极反应为 al 3oh 3e al oh 3 c 以naoh溶液为电解液时 电池在工作过程中电解液的ph保持不变d 电池工作时 电子通过外电路从正极流向负极 第2课时 典例类析 答案 a 第2课时 典例类析 变式 一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪 负极上的反应为ch3ch2oh 4e h2o ch3cooh 4h 下列有关说法正确的是 a 检测时 电解质溶液中的h 向负极移动b 若有0 4mol电子转移 则在标准状况下消耗4 48l氧气c 电池反应的化学方程式为ch3ch2oh o2 ch3cooh h2od 正极上发生的反应为o2 4e 2h2o 4oh 第2课时 典例类析 答案 第2课时 典例类析 第2课时 正误立判 1 锌锰干电池可分为普通和碱性两种 其反应原理相同 答案 解析 锌锰干电池在酸性和碱性条件下的原理不同 酸性得到zn2 碱性得到zn oh 2 2 铅蓄电池为二次电池 可反复充电和放电 其反应过程为可逆反应 所以使用过程中不需要补充其他物质 答案 解析 铅蓄电池在使用一段时间后需要加入浓度较大的硫酸 正误立判 第2课时 正误立判 3 银锌钮扣电池的电解质溶液为碱性 但使用酸性电解质溶液也可以 答案 解析 锌在酸性条件下与酸反应 4 由于电池中的电解质溶液中含有的一些金属离子会对土壤和水源造成污染 因此废旧电池必须回收 答案 第2课时 正误立判 答案 第3课时电解池的工作原理及应用 第3课时电解池的工作原理及应用 第3课时 第3课时 自主探究 一 电解原理1 电解在 的作用下 在两电极上分别发生 反应和 反应的过程 2 电解池 1 定义 将 转化为 的装置 2 组成 电源 电极材料 电解质溶液或 电解质 自主探究 直流电 氧化 还原 电能 化学能 直流 固体 熔融 第3课时 自主探究 正极 氧化 还原 负极 4 电极反应及电池反应 以电解熔融nacl为例 电极反应 阳极 阴极 电解反应 二 电解原理的应用1 制取比较活泼的金属 1 电解熔融氯化镁制金属镁电解反应 第3课时 自主探究 2cl 2e cl2 2na 2e na 2 电解冶炼铝电解反应 想一想 能用电解熔融alcl3来制取al吗 答案 不能 alcl3为共价化合物 熔融alcl3不导电 第3课时 自主探究 2 电解精炼金属 以精炼铜为例 1 电解池的组成阳极为 阴极为 电解质溶液为 或 2 电极反应阳极反应 cu 2e cu2 阴极反应 cu2 2e cu 想一想 电解精炼金属时对电解液有什么要求 答案 电解质溶液中一定有精炼的金属阳离子 第3课时 自主探究 粗铜 精铜 cuso4溶液 cucl2溶液 3 电解饱和食盐水制备烧碱 氢气和氯气 1 原理分析及电极反应 溶液中的离子及移动方向食盐水中存在的离子 其中 移向阳极 移向阴极 阳极离子放电顺序 电极反应 反应 第3课时 自主探究 na h cl oh cl oh na h cl oh 2cl 2e cl2 氧化 阴极离子放电顺序 电极反应 反应 2 电极产物 阳极产生 阴极产生 3 电解反应方程式 离子方程式 想一想 电解cuso4溶液时 在阴 阳极上的产物是什么 答案 电解cuso4溶液阳极产物为o2 阴极为cu和h2so4 第3课时 自主探究 h na 2h 2e h2 还原 cl2 h2和naoh 4 电镀 1 定义 应用 原理 在某些金属或非金属材料表面镀上一薄层其他 或 的过程 2 目的 使金属 能力增强 增加金属表面硬度或美观性等 3 电镀池构成镀层金属作 待镀金属制品作 含有 的溶液作电解质溶液 第3课时 自主探究 电解 金属 合金 抗腐蚀 阳极 阴极 镀层金属离子 如在金属餐具上镀银 电极材料 阳极 阴极 电解质溶液 agno3溶液 电极反应 阳极 阴极 第3课时 自主探究 单质银 金属餐具 ag e ag ag e ag 想一想 电极材料有何特点 什么是惰性电极 什么是活性电极 答案 电极材料必须具有导电性能好 损耗小 造型容易 并具有加工稳定性好 效率高 材料来源丰富 价格便宜等特点 不易得失电子的 一般不与电解液反应的电极 为惰性电极 而容易失去电子能够与电解液反应的电极为活性电极 第3课时 自主探究 第3课时 典例类析 类型一电解原理及电解规律一 电解池中各极产物的判断1 阳极产物的判断 1 活性金属电极 电极金属失去电子 被氧化 形成对应的金属阳离子 2 惰性电极 pt au c 电解质溶液中的阴离子失去电子 生成对应的非金属单质 阴离子放电顺序 s2 i br cl oh 含氧的酸根离子 典例类析 2 阴极产物的判断与电极材料无关 直接根据阳离子放电顺序进行判断 阳离子的放电顺序为 ag hg2 fe3 cu2 h h 浓度较大时 pb2 sn2 fe2 zn2 h h 浓度较小时 al3 mg2 na ca2 k 二 用惰性电极电解电解质溶液的规律小结 第3课时 典例类析 第3课时 典例类析 第3课时 典例类析 例1图1 2 为直流电源电解稀na2so4水溶液的装置 通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液 下列实验现象中正确的是 第3课时 典例类析 a 逸出气体的体积 a电极的小于b电极的b 一电极逸出无味气体 另一电极逸出刺激性气味气体c a电极附近呈红色 b电极附近呈蓝色d a电极附近呈蓝色 b电极附近呈红色 答案 d 第3课时 典例类析 第3课时 典例类析 点评 本题考查的是根据电解规律判断电解产物及电解质溶液的变化 变式 某同学按如图1 2 8所示的装置进行电解实验 下列说法不正确的是 第3课时 典例类析 第3课时 典例类析 第3课时 典例类析 变式 用惰性电极实现电解 下列说法正确的是 a 电解稀硫酸溶液 实质上是电解水 故溶液的ph不变b 电解稀naoh溶液 要消耗oh 故溶液的ph减小