化学反应和能量复习学案.doc

化学反应和能量、电化学专题复习强化记 第一部分 能量总述1.任何物质都储存有能量，能量的形式有多种，如热能、电能、化学能、机械能、光能等。2.化学反应的特点是有新物质生成，新物质和反应物总能量不同，而反应中能量守恒，所以：任何化学反应都伴随着能量的变化，变化的能量主要以热能、电能、光能等表现出来。一个确定的化学反应在发生过程中是吸收能量还是放出能量，取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。（1）反应物总能量 生成物总能量，则化学反应为吸收能量；（2）反应物总能量 生成物总能量，则化学反应为放出能量；3.化学反应从化学键的角度分析，就是旧的化学键的断裂、新的化学键的形成的过程。断键和成键都伴随着能量的变化：断键吸收能量； 成键放出能量4、能源的分类：形成条件利用历史性质一次能源常规能源可再生资源水能、风能、生物质能不可再生资源煤、石油、天然气等化石能源新能源可再生资源太阳能、风能、地热能、潮汐能、氢能、沼气不可再生资源核能二次能源（一次能源经过加工、转化得到的能源称为二次能源）电能（水电、火电、核电）、蒸汽、工业余热、酒精、汽油、焦炭等第二部分 化学能与热能（关键熟记哪些类型的反应吸热或放热）1.化学反应能量变化主要以热能表现出来即吸热或者放热。高温2.常见的放热反应：所有的燃烧反应大多数的化合反应；（CO2+C=2CO为吸热反应）酸碱中和反应；金属与酸或水反应置换出氢气缓慢的氧化反应3.常见的吸热反应：（1）大多数的分解反应；高温（2）以下几个反应是吸热反应：高温Ba(OH)28H2O+2NH4Cl=2NH3+BaCl2+10H2O CO2+C=2CO C+H2O=CO+H2注意：有热量放出未必是放热反应，放热反应和吸热反应必须是化学变化。某些常见的热效应：a、 放热：浓硫酸溶于水NaOH溶于水CaO溶于水，其中属于放热反应的是 b、 吸热：铵盐溶于水 思考一般说来，大多数化合反应是放热反应，大多数分解反应是吸热反应，放热反应都不需要加热，吸热反应都需要加热，这种说法对吗？试举例说明。点拔：这种说法不对。如CO2CO2的反应是放热反应，但需要加热，只是反应开始后不再需要加热，反应放出的热量可以使反应继续下去。Ba(OH)28H2O与NH4Cl的反应是吸热反应，但反应并不需要加热。练习1、下列反应中，既属于氧化还原反应同时又是吸热反应的是（ ）A.Ba(OH)2.8H2O与NH4Cl反应 B.灼热的炭与CO2反应C.铝与稀盐酸 D.H2与O2的燃烧反应2、已知反应XYMN为放热反应，对该反应的下列说法中正确的是（ ）A. X的能量一定高于M B. Y的能量一定高于N C. X和Y的总能量一定高于M和N的总能量 D. 因该反应为放热反应，故不必加热就可发生3、下列说法正确的是（ ）A. 物质发生化学反应都伴随着能量变化 B伴有能量变化的物质变化都是化学变化C在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量总是高于生成物的总能量D. 放热反应的发生无需任何条件第三部分 化学能与电能（要熟悉原电池工作原理与设计原电池）1.原电池是将化学能直接转为电能的装置。2.形成原电池四要素（缺一不可）：（1）有两个活泼性不同的金属或非金属（石墨）作电极；（2）形成闭合电路；（3）能自发发生氧化还原反应；（4）有电解质溶液。例题1：下列装置能够组成原电池，产生电流的是（ ）3.原电池工作原理：利用氧化还原反应将化学能转化为电能。（注意：不是所有的氧化还原反应都能设计成原电池，如钠与水反应。）【练习】4如右图所示，将铜与锌用导线连接起来一起插入稀硫酸溶液中，由于活泼性 大于 ，所以锌片 电子，电子由 流向 ，电流由 流向 ；有电流通过，形成原电池。此原电池中， 为负极，发生_反应(“氧化”或“还原”) 为正极，发生 反应（“氧化”或“还原”）电极反应式：负极：正极：电极反应总式：4.原电池电极判断：（1）负极：较活泼的金属为负极，发生氧化反应；现象为：负极本身溶解、质量减少；电子则由负极经外电路流向原电池的正极。（2）正极：较不活泼的金属或石墨作正极，发生还原反应。现象为：正极一般有气泡或金属单质析出。例2：用锌棒、石墨和CuCl2溶液组成的原电池，锌棒为_极，电极上发生的是_反应（填“氧化”或“还原”），该电极反应式为_，观察到的现象为_；石墨为_极，电极上发生的是_反应（填“氧化”或“还原”），该电极反应式为_，观察到的现象为_；原电池反应的离子方程式为_。例3：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，d上产生大量气泡；a.c相连时，电流由c经导线流向a；b、d相连时，电子由d经导线流向b，则此四种金属的活动性由强到弱的顺序为( )A.abcd B.acdb C.cabd D.bdca5.原电池的电极反应式的书写：（以铁铜、硫酸铜溶液为电解质为例）（1）负极：负极本身 ne-=金属阳离子 Fe-2 e-=Fe2+（2）正极：溶液中阳离子+ne-=单质 Cu2+ 2 e-=Cu（3）电极反应总式：将负极与正极电极反应加起来就得电极反应加起来。 Fe+Cu2+=Fe2+Cu根据原电池原理，一般来说负极容易被腐蚀、正极受保护。请解释（1）实验室用粗锌制备氢气而不用纯锌的原因。（2）钢铁在潮湿中容易生锈；6.根据氧化还原反应设计原电池：步骤：（1）写出正极、负极电极反应式；（化合价 在负极反应；化合价 在正极反应。）（2）选正、负极材料，电解质溶液。负极：反应中失去电子的金属单质正极：选取活泼性比负极弱的金属或石墨（最好是石墨）电解质溶液：选取反应中含阳离子的电解质溶液如设计原电池：电极反应式Zn+2H+=Zn2+H2Fe+Cu2+=Fe2+CuCu+2Fe3+=Cu2+2Fe2+负极反应式正极反应式负极材料正极材料电解质溶液Zn C 7、原电池的电极方程式和总方程式的书写 （1）没给总方程式【举例】判断正负极（根据定义（主要依据）或金属的活泼性）写出电解反应式（注意生成的新离子能不能稳定存在电解质溶液中，若不能，在写反应式时应写出最稳定的物质）写出总方程式（电子守恒）CuSO4溶液【例题4】将镁片和铝片用导线相连，插入H2SO4溶液中，写出两池中的电极反应式和电池反应式。【解答】MgAl稀H2SO4原电池：负极（Mg）：Mg = Mg2+ + 2e （氧化反应） 正极（Al）：2H+ + 2e= H2（还原反应）电池反应：Mg + 2H+ = Mg2+ + H2【练习5】将镁片和铝片用导线相连，插入NaOH溶液中，写出两池中的电极反应式和电池反应式AlMgNaOH原电池：负极（ ）： 正极（ ）： 电池反应： （2）给出总方程式CH4+O2H2OKOH溶液【例题5】甲烷燃料电池：CH4 + O2 + 2OH = CO32 + 3H2O判断正负极（把总反应式拆成氧化反应和还原反应）写出电解反应式（注意生成的新离子能不能稳定存在电解质溶液中，若不能，在写反应式时应写出最稳定的物质）两式加，验总式注意：若只能写出较简单一极反应式，在遵循电子守恒的条件下，可将总反应式减去阳极反应式，即得另一极反应式【解答】正极好写：4H2O + 2O2 + 8e = 8OH负极：CH4 + 10OH =CO32+ 7H2O + 8e （总正）说明碱液的作用：消除CO2对CH4吸收的影响。重点强调：电解质溶液有时候也会参与电极的反应【巩固】【练习】6、电极反应式的书写： 原电池反应一般都是自发进行的，因而在写电极反应时，首先将总反应变换成反应（负极）和反应（正极）。如：2FeCl3 Cu 2FeCl2 CuCl2 ，正极：；负极：。其中，Fe电极为负极时，被氧化为离子。正极反应与负极反应的得失电子数要。正极反应与负极反应直接相加可得原电池的。电极产物是否与电解质溶液中的有关成分作用，若有作用则要一块写出。每个反应之前均须标明电极的属性。要点强化指导 1原电池是将化学能原转化为的热能而改转化为电能，并不是放热反应就能设计成原电池，而是能自发的氧化还原反应理论上可设计成原电池。2电极材料有时并不一定是金属（如石墨碳棒），有时还可以是相同的金属（如金属铂），但电极反应一定是氧化还原反应。如：氢氧燃料电池。3负极与电解质溶液的溶质不一定要求发生反应，但负极上一定有物质失去电子变成阳离子或消耗阴离子。：书写燃料电池电极反应式必须遵循的原则：（1）电池的负极一定是可燃性气体（如H2、CO、CH4）在失电子时，发生氧化反应，电池的正极一定是助燃性气体（如O2），在得电子时，发生还原反应。（2）电极材料一般不发生化学反应，只起传导电子的作用。（3）电极反应式作为一种特殊的电子反应方程式，也必须遵循原子守恒、电荷守恒的规律。（4）写电极反应式时，一定要注意电解质是什么，其中的离子要和电极反应式中出现的离子相对应。例如：宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池，电解质溶液是KOH，其中H2为负极，O2为正极，电极反应式为：正极 O2+2H2O+4e=4OH 还原反应 负极 2H2+4OH4e=4H2O 氧化反应电解质溶液中的OH和电极反应式中OH相对应，符合原子守恒，电荷守恒。（二）原电池正、负极的判断与电极反应式的书写1. 正、负极的判断(见右图)2. 电极反应式的书写（1）一般电极反应式的书写（2）复杂电极反应式的书写：（三）电极产物的判断、电解类型和电解规律1. 电极产物的判断2. 电解类型（惰性电极）见非常学案P93电解规律口诀： 惰性材料作电极，两极接通直流电。含氧酸，可溶碱，活动金属含氧盐，电解实为电解水。 无氧酸电解自身解，pH变大浓度减。活动金属无氧盐，电解得到相应碱。不活动金属无氧盐， 成盐元素两极见；不活动金属含氧盐，电解得到相应酸。非惰性材料作电极， 常见电镀和精炼；镀件金属作阴极，镀层金属阳极连；阳粗阴纯为精炼， 电解液含相应盐。电解都有共同点，阳极氧化阴还原。（四）电极反应式的书写及电解计算1. 电极反应式和电解总反应式的书写 （1）电极反应式 确定电极 与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极。 确定电极反应 阳极发生氧化反应。若是活泼金属电极，电极材料放电，若是惰性电极，溶液中阴离子放电。阴极发生还原反应，溶液中的阳离子放电。 写电极反应式 在原子守恒和电荷守恒的基础上写出电极反应式。 （2）电解总反应式 在确保两极转移电子数目相同的条件下，将两电极反应式合并即得总反应式。 总反应式要注明条件：通电。若电解的H+或OH-来自于H2O，方程式中要以水分子的形式书写。 2. 电解的有关计算 （1）常见计算类型： 两极产物的定量计算（求析出固体的质量、产生气体的体积等）； 溶液pH的计算； 相对原子质量和阿伏加德罗常数测定的计算； 判断某元素的化合价或确定物质的化学式； 根据电量求产物的量或根据产物的量求电量等。 （2）解答此类问题的常用方法： 守恒法：原子守恒、电量守恒等；总反应式法； 关系式法，如串联电路各极析出物质的量的关系：2H2O22Cl22Cu4Ag4H+4OH-4e-例6在如下图所示的装置中，若通入直流电5 min时，铜电极质量增加2.16 g，试回答：(1)电源电极X名称为_。(2)通电5 min时，B中共收集224 mL气体(标准状况)，溶液体积为200 mL。则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为_(设电解前后溶液体积无变化)。(3)若A中KCl溶液的体积也是200 mL，电解后，溶液的c(OH)为_(设电解前后溶液体积无变化)。解析：(1)C装置的铜电极质量增加，说明铜极上有金属析出，即溶液中的银离子被还原生成银单质，故铜极为阴极，由此可确定X极为负极。 (2)B装置两极上电子转移的数目与C装置中转移的电子数目相同。C装置