2020高二化学 第一章化学反应与能量转化章末总结学案 鲁科版选修4

第一章 化学反应与能量转化 章末总结 学案（鲁科版选修4）专题一 盖斯定律的应用 化学反应无论是一步完成还是分几步完成，其反应焓变是一样的。也就是说，化学反应的反应热只与反应物的始态(各反应物)和终态(各反应产物)有关，而与具体反应进行的途径无关。如果一个反应可以分几步进行，则各步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热相同，这就是盖斯定律。计算反应热时，盖斯定律可简单理解为：如果一个化学方程式可由另外几个化学方程式相加减而得到，则该化学反应的焓变也可由这几个化学反应的焓变相加减而得到。例1 已知热化学方程式：(1)Fe2O3(s)3CO(g)=2Fe(s)3CO2(g) H25 kJmol1(2)3Fe2O3(s)CO(g)=2Fe3O4(s)CO2(g) H47 kJmol1(3)Fe3O4(s)CO(g)=3FeO(s)CO2(g)H19 kJmol1写出FeO(s)被CO还原生成Fe和CO2的热化学方程式：_。解析 依据盖斯定律，不管反应是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的。我们可以从题目中的有关方程式分析：从方程式(3)与方程式(1)可看出有我们需要的物质。但是方程式(3)必须通过方程式(2)中的有关物质才能和方程式(1)结合起来。将方程式(1)1/2方程式(2)1/6方程式(3)1/3；可表示为(1)1/2(2)1/6(3)1/3得：FeO(s)CO(g)=Fe(s)CO2(g) H(25 kJmol1)1/2(47 kJmol1)1/619 kJmol11/311 kJmol1。答案 FeO(s)CO(g)=Fe(s)CO2(g) H11 kJmol1变式训练1 用CH4催化还原NOx，可以消除氮氧化物的污染。例如：CH4(g)4NO2(g)=4NO(g)CO2(g)2H2O(g) H574 kJmol1CH4(g)4NO(g)=2N2(g)CO2(g)2H2O(g) H1 160 kJmol1下列说法不正确的是( )A若用标准状况下4.48 L CH4还原NO2生成N2和水蒸气，放出的热量为173.4 kJB由反应可推知：CH4(g)4NO2(g)=4NO(g)CO2(g)2H2O(l) H574 kJmol1C反应转移的电子数相同D反应中当4.48 L CH4反应完全时转移的电子总数为1.60 mol答案 D解析 根据盖斯定律，将相加得到如下热化学方程式：CH4(g)2NO2(g)=N2(g)CO2(g)2H2O(g) H867 kJmol1，标准状况下4.48 L CH4的物质的量为0.2 mol，放出的热量为0.2 mol867 kJmol1173.4 kJ；由于液态水生成气态水需要吸收热量，所以生成液态水的反应放出的热量多，放热越多，则H越小，即H574 kJmol1；反应中每1 mol CH4反应完全时转移的电子总数为8 mol,4.48 L CH4的物质的量无法求算，因为没有指明气体的温度和压强。变式训练2 已知：(1)Zn(s)1/2O2(g)=ZnO(s) H348.3 kJmol1(2)2Ag(s)1/2O2(g)=Ag2O(s) H31.0 kJmol1则Zn(s)Ag2O(s)=ZnO(s)2Ag(s)的H等于( ) A317.3 kJmol1 B379.3 kJmol1C332.8 kJmol1 D317.3 kJmol1答案 A解析 根据盖斯定律H348.3 kJmol1(31.0 kJmol1)317.3 kJmol1，故选A。专题二 原电池与电解池的比较原电池电解池定义将化学能转变成电能的装置将电能转变成化学能的装置装置举例形成条件活泼性不同的两个电极同时插入同一电解质溶液(一般地，电解质溶液与活泼性较强的电极发生氧化还原反应) 用导线相互连接或直接接触组成闭合回路 两电极接直流电源两电极同时插入同一电解质溶液(或熔化的电解质) 用导线相互连接组成闭合回路电极名称及判断负极：电子流出的极或较活泼的金属电极或发生氧化反应的电极正极：电子流入的极或较不活泼的金属电极或发生还原反应的电极电极分类(依材料分)：有惰性电极(如石墨、Pt、Au电极)和活泼电极(除石墨、Pt、Au以外的电极)阴极：与电源负极相连的极阳极：与电源正极相连的极反应原理电极反应负极：电极本身或者其他某些物质失电子，发生氧化反应正极：电极本身不反应，溶液中的某些阳离子在正极上获得电子或者其他某些物质得电子，发生还原反应阳极：若为惰性电极，则电极本身不反应，溶液中的阴离子失去电子；若为活泼电极，则电极本身失电子，发生氧化反应阴极：电极本身不反应(不论是惰性电极还是活泼电极)溶液中阳离子在阴极上获得电子，发生还原反应应用 金属的防护制造新的化学电源电冶(冶炼Na、Mg、Al)；精炼(如铜的电解精炼)；电镀(如镀铜)；氯碱工业例2 按图所示装置进行实验，并回答下列问题：(1)判断装置的名称：A池为_，B池为_。（2）锌极为_极，电极反应式为_；铜极为_极，电极反应式为_；石墨棒C1为_极，电极反应式为_；石墨棒C2附近发生的实验现象为_。(3)当C2极析出224 mL气体(标准状况)时，锌的质量_(填“增加”或“减少”)_g，CuSO4溶液的质量_(填“增加”或“减少”)_g。解析 A池中Zn、Cu放入CuSO4溶液中构成原电池，B池中两个电极均为石墨电极，在以A为电源的情况下构成电解池，即A原电池带动B电解池，A池中Zn为负极，Cu为正极，B池中C1为阳极，C2为阴极，析出H2，周围OH富集，酚酞变红，且n(H2)0.01 mol，故电路上转移电子的物质的量为0.01 mol20.02 mol，根据得失电子守恒，锌极有0.01 mol Zn溶解，即Zn极重量减少0.01 mol65 gmol10.65 g，铜极上有0.01 mol Cu析出，即CuSO4溶液增加了0.01 mol(65 gmol164 gmol1)0.01 g。答案 (1)原电池 电解池(2)负 ZnZn22e 正 Cu22eCu 阳 2ClCl22e 有无色气体产生，附近溶液出现红色 (3)减少 0.65 增加 0.01变式训练3 2020年5月12日我国四川汶川发生特大地震，为防止在大灾之后疫病流行，全国各地向灾区运送了大量的各种消毒液，如NaClO溶液。某校探究性学习小组对消毒液次氯酸钠(NaClO)的制备与性质等进行了探究。 甲同学：为制备消毒液，探究并制作了一种家用环保型消毒液(NaClO溶液)发生器，设计了如图所示的装置，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液。请完成下列问题：若通电时，为使生成的Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，则电源的a电极名称为_极(填“正”、“负”、“阴”或“阳”)，与其相连的电极的电极反应式为_；装置溶液中反应生成NaClO的离子方程式为_。乙同学：从某超市中查询到某品牌消毒液包装说明的部分内容摘录如下：主要有效成分为次氯酸钠，有效氯含量8 00010 000 mgL1。可用于各类家居用品、餐具、棉织衣物等的消毒，对彩色织物可能有褪色作用。切勿用于丝绸、毛、尼龙、皮革、油漆表面，勿用于铝、铜、碳钢制品。本品须密封，置阴凉暗处保存。请完成以下实验探究过程：.阅读材料，根据学过的知识判断问题(1)当负极有1 mol气体生成时，转移电子的物质的量为_mol，在_极(填“正”或“负”)滴入紫色石蕊试液会变红，在_极(同上)滴入酚酞试液会变红。(2)该消毒液还具有的化学性质是_(填序号)。 A强氧化性 B强还原性 C不稳定性 D漂白性 E弱酸性.确定要研究的问题该消毒液对碳钢制品的腐蚀原理。.设计方案，实施探究(1)用烧杯取少量样品，将一颗光亮的普通碳钢钉放入烧杯，浸泡一段时间。预期的实验现象是_。(2)为了进一步探究碳钢钉在该消毒液(NaClO)中的腐蚀原理，丁同学设计了如图实验装置，写出炭(C)极上发生的电极反应式_。 答案 (1)甲：负 2H2eH2 Cl22OH=ClClOH2O乙：.(1)2 负 正(2)AD.(1)钢钉表面有红褐色物质生成(2)ClO2eH2OCl2OH专题三 电化学的有关计算1原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算，溶液中离子浓度的计算，相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算，根据电量求产物的量与根据产物的量求电量的计算。不论哪类计算均可概括为下列三种方法：(1)根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。(2)根据总反应式中的计量数关系计算：先根据电极反应式写出总反应式或直接运用总反应式列比例式计算。(3)根据关系式计算：由得失电子守恒定律关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。2解决电解问题的基本思路模式(1)通电前：电解质溶液中含有哪些阴、阳离子(包括水电离出的H和OH)。(2)通电时：阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，结合放电顺序分析谁优先放电。(3)写电极反应式，并结合题目要求分析电解结果，如两极现象、电解质溶液中pH的变化、离子浓度的变化等。例3 将500 mL 0.1 molL1的CuSO4和1 molL1的NaCl混合溶液，用石墨为电极电解。一段时间后在阳极收集到4.48 L(标准状况下)气体，溶液体积几乎没有变化。求：(1)阴极析出铜的质量。(2)电解后溶液中NaCl的物质的量浓度。(3)电解后溶液中OH的浓度。解析 (1)由题知阳极得到的气体为Cl2，混合溶液中电解总反应式为：Cu22Cl Cu Cl2 2 mol 64 g 22.4 L n m 4.48 L即n(2 mol4.48 L)/22.4 L0.4 molm12.8 g而在溶液中可得到Cu：m0.5 L0.1 molL164 gmol13.2 g故阳离子除Cu2放电外，还有H放电。(2)NaClCl(0.5 L1 molL10.4 mol)/0.5 L0.2 molL1(3)OH(0.4 mol0.1 mol)/0.5 L0.6 molL1答案 (1)3.2 g (2)0.2 molL1 (3)0.6 molL1变式训练4 1.0 L等物质的量浓度的KNO3和Cu(NO3)2的混合液，用石墨做电极进行电解，当通电一段时间后，两极均收集到22.4 L气体(标准状况下)，则原混合液中NO为( ) A1 molL1 B2