化学反应与能量（填充）

1、化学反应与能量 考点扫描1化学反应中能量转化的原因，常见的能量转化形式。2化学能与热能的相互转化。吸热反应、放热反应、反应热等概念。3热化学方程式的含义，用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。4能源是人类生存和社会发展的重要基础。化学在解决能源危机中的重要作用。5原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。 常见化学电源的种类及其工作原理。6金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。知识点拨一化学反应中的能量变化1化学反应中能量变化的原因能量变化实质 放热反应 吸热反应 表现形式 放出热量 吸收热量 内能变化 降低 升高 键能变化 增大 减小 焓变 H；H 常见

2、放热和吸热反应放热反应：燃烧反应；酸碱中和反应；大多数化合反应；金属跟酸或水的反应；铝热反应；溶解放热：烧碱、生石灰、浓硫酸；铁的腐蚀；原子得到电子等。吸热反应：大多数分解反应（如氯酸钾、高锰酸钾、碳酸钙）；C(s)+H2O(g)CO(g)+H2；C+CO22CO；Ba(OH)2·8H2O+2NH4ClBaCl2+2NH3·H2O+8H2O；实验室制氨气；溶解吸热：硝酸氨；电离(HF除外)和水解；原子失去电子等。2反应热和焓变定义：在恒温、恒压条件下，化学反应过程中放出或吸收的热量。符号：H。单位：一般采用kJ/mol。可直接测量，测量仪器叫量热计。研究对象：一定压强下，在

3、敞口容器中发生的反应所放出或吸收的热量。焓变表示H与生成物、反应物的能量关系为：H；H与生成物键能之和、反应物键能之和的关系为：H当H为“”或H<0时，表示放热，即为放热反应。 当H为“”或H>0时，表示吸热，即为吸热反应。3热化学反应方程式概念：表明反应所放出或吸收的热量的化学方程式。意义：不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了反应中的能量变化。4书写热化学反应方程式注意事项：热量变化放右边。书写热化学方程式注意事项：注意反应物和产物的聚集状态不同，反应热H不同。气体用“g”，液体用“l”，固体用“s”，溶液用“aq”，热化学方程式中不用和。热化学方程式的化学计量数可以是整数也

4、可以是简单分数，因为该化学计量数表示的物质的物质的量，不表示物质的分子数或原子数。H与前面的热化学方程式的系数是相关互动的，H只能写在标有反应物和生成物状态的化学方程式的后面，H要表明“”或“”，若为放热反应，H为“”；若为吸热反应，H为“”；化学计量数必须与H相对应，若化学计量数加倍，则H也要加倍；当反应逆向进行时，其反应热与正反应的的反应热数值相同，符号相反。反应热H与测定条件（温度、压强）有关，因此要注明H的测定条件。若是在通常状况（25，1.01×105Pa）下，可不注明条件。5盖斯定律盖斯定律：在化学反应中，放出或吸收的热量，仅决定于反应物初始状态和生成物的最终状态，而与反

5、应的途径无关。（或叙述为：若一个反应可以分步进行，则各步反应的反应热总和与这个反应一次发生时的反应热相同。）实质上是能量守恒定律在化学反应中的具体体现。6标准燃烧热和中和热标准燃烧热定义：1.01×105Pa下，1mol物质完全燃烧，生成稳定物质时所放出的热量。注意事项：1mol反应物；完全燃烧（CCO2、HH2O、SSO2、NN2、ClHCl；PP2O5，物质状态为1atm、25时的常见状态）；表述物质燃烧热时新教材要求带“”或“”。中和热：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成1molH2O时的热效应。1molH2O；稀溶液（不包括离子在水溶液中的生成热、物质的溶解热、电离热）；描

6、述中和热时新教材要求带“”或“”。7化学与能源能源定义：可以提供能量的自然资源(化石燃料、阳光、风力、流水、潮汐等)。能源分类：按形成和能源分类 来自太阳辐射的能量 太阳能、煤、石油、天然气、生物内能、风能 来自地球内部的能量 地热、核能、水势能 来自天体的引力能 潮汐能 按转换过程分 按利用历史分 按性质分 一次能源 常规能源 可再生能源 水能、生物能、风能 不可再生能源 煤、石油、天然气等矿物能源 新能源 可再生能源 太阳能、地热、沼气、潮汐能、风能 不可再生能源 核能 二次能源 如电能（水电、核电）、汽油、焦炭、工业余热等。 燃料充分利用的途径：材料充分燃烧的必要条件燃烧时要有足够的空气

7、（如鼓入空气、O2等，并非越多越好）；燃料与空气要有足够大的接触面积（固体粉碎、气化等）。新能源的开发调整和优化能源结构，降低化石燃料在能源结构中的比率。最有希望的新能源是：太阳能、燃料电池、风能、氢能等，这些新能源的特点是资源丰富，且有些是可再生性能源对环境无污染或污染小。 8中和热的测定实验步骤：在大烧杯底垫泡沫塑料(或纸条)，使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料(或纸条)，大烧杯上用泡沫塑料板(或硬纸板)作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过，以达到保温、隔热、减少实验过程中热量损失的目的，如图所示。用一个量筒量取50mL0.50

8、mol/L盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记录数据。然后把温度计上的酸用水冲洗干净。用另一个量筒量取50mL 0.55 mol/L NaOH溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度，记录数据。把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯(注意不要洒到外面)。用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，记为终止温度。重复实验两次，取测量所得数据的平均值作为计算依据。中和热的计算：H0.418(T2T1)/0.025KJ/mol。实验说明：量热器的保温隔热的效果要好；盐酸和NaOH溶液浓度的配制须准确，且NaOH溶液的浓度须稍大于盐

9、酸的浓度；读取溶液混合后的最高温度。二原电池1原电池是把化学能转化为电能的装置。构成电池的条件是：有两种活泼性不同的导体(金属或非金属作电极)；两个电极均需插入电解质溶液；两电极必须相互接触或连接。电极材料的选择电极 电极材料 反应类型 电子流向 负极 强还原性金属 氧化反应 负极向外电路提供电子 正极 弱还原性金属(或非金属石墨) 还原反应 正极从外电路得到电子 电流方向：外电路：正极导线负极(电子定向移动，其移动方向与电流方向相反)。内电路：负极导线正极(阴阳离子定向移动，阴离子会向负极移动，而阳离子会向正极移动)。原电池正负极的判断根据构成原电池的必要条件之一：活泼金属作负极（注意：如M

10、g、Al与NaOH溶液形成原电池；Fe、Cu与浓硝酸形成原电池，都是相对不活泼金属作负极）。根据电子流向或者电流方向确定：电流是由正极流向负极，电子流动方向是由负极流向正极。根据氧化还原反应确定：原电池的负极总是失电子发生氧化反应，正极总是得电子发生还原反应。根据原电池里电解质溶液内离子的定向流动方向判断：在原电池的电解质溶液内，阳离子移向的极是正极，阴离子流向的极为负极。2原电池的应用金属的腐蚀金属腐蚀的分类 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属与氧化剂直接接触反应 不纯金属或合金根电解质熔液反应 现象 无电流产生 有微弱电流 本质 金属被氧化 较活泼金属被氧化（一般） 相互关系 往往同时发生

11、钢铁的腐蚀分类 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 负极反应 正极反应 总反应 金属的防护：改变金属的内部组织结构；在金属表面覆盖保护层（涂油脂、油漆，覆盖搪瓷、塑料，电镀、热镀、喷镀，在钢铁表面形成致密而稳定的氧化膜）；电化学保护法（阴极保护）。金属腐蚀：指金属或合金周围接触到气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。金属腐蚀的本质是金属原子失去电子变成阳离子的过程。A金属腐蚀快慢一般规律：电解池的阳极>原电池原理的负极化学腐蚀有防腐措施的腐蚀>原电池的正极>电解池的阴极；B同种金属的腐蚀在强电解质中>弱电解质中>非电解质中；C活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，腐蚀越快；

12、D对同一电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。 发明制造化学电源：干电池(一般是锌锰原电池)负极(锌筒) ；正极(石墨) 总反应为： 应用：手电筒、收录机等铅蓄电池负极： ；正极 ；总反应方程式： 应用：国防、科研、交通、生产和生活锂电池锂作负极，其他导体作正极优点：质量轻，电压高，工作效率高，贮存寿命长。应用：电脑、照相机、手表、心脏起搏器等新型燃料电池氢氧燃料电池(电解质：稀硫酸）负极： ；正极： 总反应方程式：2H2+O2=2H2O氢氧燃料电池(电解质：KOH溶液）负极： ；正极： -；总反应方程式： 注意：原电池电极反应式书写关键A明确电池的负极反应物是电极本身还是其他物质、反

13、应产物及化合价的变化；B确定电池的正极反应物是电解质溶液中的离子，还是其他物质（如溶有或通入的氧气）；C判断是否存在特定的条件（如介质中的微粒H+、OH- 非放电物质参加反应），进而推断电解质溶液的酸碱性的变化；D总的反应式是否满足质量守衡、得失电子守衡、电荷守衡。原电池反应可加快化学反应速率：如纯锌与盐酸反应制H2反应速率较慢，若滴入几滴CuCl2溶液，使置换出来的铜紧密附在锌表面，形成许多微小的原电池，可大大加快化学反应。判断原电池中两电极的活动性。三电解池1电解与电解池定义：使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解。借助于电流引起氧化还原反应的装置，也就是把电能转

14、变为化学能的装置，叫做电解池或电解槽。构成电解池(电解槽)的条件：有外加直流电源。有电解质溶液或熔融的离子化合物。有两个电极(材料为金属或石墨，两极材料可相同或不同)：阴极：与直流电源的负极直接相连的一极。阳极：与直流电源的正极直接相连的一极。两个电极要与电解质溶液接触并形成回路。注意：电解池的阴、阳极完全由外加直流电源的负、正极确定，与电极材料本身的性质无关。而原电池的正、负极则由构成电极材料本身的性质决定。惰性电极和活性电极：惰性电极(C、Pt等)：只起导电作用，不参与反应；活性电极(除Pt、Au外的其余金属)：当作阳极时，除起导电作用外，还失去电子变成金属阳离子进入溶液中。电解原理：阴极

15、：阴极发生还原反应溶液中的金属阳离子或H得电子电极的质量增加或放出H2电极本身一定不参加反应。阳极：阳极发生氧化反应活性电极溶解或惰性电极时溶液中的阴离子(或OH)失去电子电极的质量减轻或放出O2或析出非金属单质。电子流向：外接电源(+)外接电源(一)电解池阴极溶液中离子定向移动电解池阳极外接电源(+)。电流方向：与电子流向相反。离子的放电顺序：在阴极：在阴极上发生的是得电子反应，因此，电极本身只起导电作用而不能发生氧化还原反应，发生反应的是溶液中的阳离子，在阴极得电子的难易顺序为：Ag+>Fe3+>Cu2+>(H+)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Z

16、n2+>A13+>Mg2+>Na+。说明：当此放电顺序适用于阳离子浓度相差较大的溶液时，顺序要有相应的变动(当溶液中H+只来自于水电离时，H+的放电顺序介于A13+和Zn2+之间)。在阳极：如果用惰性电极(如Pt、Au、石墨等)做阳极，则溶液中较易失电子的阴离子在阳极上失电子而被氧化。如果用活泼金属做阳极，则阳极依金属活泼性强弱的顺序本身失电子被氧化成为阳离子进入溶液。失电子能力由强到弱顺序：K>Ca>Na>Mg>Al>Zn>Sn>Pb>Cu>Hg>Ag>S2>I>Br>Cl>OH>

17、;NO3>SO42>F。用惰性电极作阳极电解酸、碱、盐水溶液的规律物质 代表物 参加电解的物质 阴极(区)产物 阳极(区)产物 溶液pH的变化 酸 含氧酸 H2SO4、HNO3 无氧酸(除HF) HCl 碱 强碱 NaOH、KOH 盐 不活泼金属的无氧酸盐 CuCl2 活泼金属的无氧酸盐 NaCl 不活泼金属的含氧酸盐 CuSO4、AgNO3 活泼金属的含氧酸盐 K2SO4、NaNO3KNO3、Na2SO4 归纳：电解含氧酸、强碱和活泼金属含氧酸盐的水溶液，实际上都是电解水，即：2H2O2H2+O2电解无氧酸(HF除外)、不活泼金属无氧酸的水溶液，就是电解溶质本身，如：2HClH2

18、+Cl2；CuCl2Cu+C12电解活泼金属无氧酸盐溶液时，电解的总化学方程式的通式可表示为，即：溶质+H2OH2+碱+卤素单质X2(或S)电解不活泼金属含氧酸盐的溶液时，电解的总化学方程式的通式可表示为：溶质+H2OO2+酸+金属单质电解时，电解后判断溶液pH的变化：先分析原溶液的酸碱性，再看电极产物：如果只产生H2而没有O2，则pH变大；如果只产生O2而无H2，则pH变小；如果既产生O2又有H2，a若原溶液呈酸性则pH减小，b若原溶液呈碱性pH增大，c若原溶液呈中性pH不变，如果既无O2产生也无H2产生，则溶液的pH均趋于7。若只生成H2，pH增大若只生成O2，则pH减小。若同时生成H2和

19、O2，则分为三种情况：电解酸的溶液，pH减小；电解碱的溶液，pH增大；电解盐的溶液，pH不变。恢复电解前溶液状态，应加入的试剂原则：“出什么加什么”类似电解H2SO4、Na2SO4、NaOH相当于电解水，阳极析出O2，阴极析出H2，则应加“H2O”。类似电解AgNO3、CuSO4阳极析出O2，阴极析出金属单质，应加对应金属氧化物“CuO、Ag2O”。类似电解NaCl、KBr阳极析出非金属单质，阴极析出H2，应加入气态氢化物“HCl、HBr”。类似电解CuCl2、CuBr2阳极析出非金属单质，阴极析出金属单质，则应加入电解质本身“CuCl2、CuBr2”。2电解原理的应用制取物质（如氯碱工业）：

20、电解饱和氯化钠溶液A实验步骤：按图装置，在U形管里倒入饱和食盐水，插入一根石墨棒作阳极，一根铁棒作阴极。同时在两边管中各滴入几滴酚酞试液，并用湿润的碘化钾淀粉试纸检验阳极放出的气体。接通直流电源后，注意管内发生的现象。B实验现象：阳极上有气泡逸出，气体呈黄绿色，有刺激性气味，使湿润的碘化钾淀粉试纸变为蓝色，阳极区溶液由无色变为黄绿色。阴极上有气泡逸出，气体无色、无味。阴极区溶液由无色变为浅红色，红色逐渐加深、区域逐渐扩大。C实验结论：用惰性材料作阳极，电解食盐的饱和溶液，生成Cl2、H2和NaOH。阳极： （放电顺序：Cl>OH）阴极： （放电顺序：H>Na）在上述反应中，由于H在

21、阴极上得到电子而生成H2，破坏了附近的水的电离平衡，促进了水继续电离，结果阴极区溶液里OH的浓度增大而呈现碱性。离子交换膜法制烧碱（涉及化学与技术）A离子交换膜电解槽的组成由阳极（金属钛网）、阴极（碳钢网）、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成，每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成。B阳离子交换膜的作用将电解槽隔成阴极室和阳极室，它只允许阳离子（Na）通过，而阻止阴离子（Cl、OH）和气体通过。这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH作用生成NaClO而影响烧碱的质量。C离子交换膜法电解制烧碱的主要生产流程电镀：应用电解原理，在某些金属或非金属表

22、面镀上一薄层其它金属或合金的过程。电镀时，镀件作阴极，镀层金属作阳极，选择含有镀层金属阳离子的盐溶液为电解质溶液。电镀过程中该金属阳离子浓度不变。精炼铜：以精铜作阴极，粗铜作阳极，以硫酸铜为电解质溶液，阳极粗铜溶解，阴极析出铜，溶液中Cu2+浓度减小。电冶活泼金属：电解熔融状态的Al2O3、MgCl2、NaCl可得到金属单质。小结：铜的电解精炼、电镀铜项目 铜的电解精炼 电镀铜 含义 利用电解原理将粗铜中的杂质(如锌、铁、镍、银、金等)除去，以获得电解铜(含Cu的质量分数达99959998)的过程 利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其他金属(铜)或合金的过程 目的 制得电解铜，以增强铜的导

23、电性 使金属更加美观耐用，增强防锈抗腐能力 电解液 CuSO4溶液(加入一定量的硫酸) 含有镀层金属离子(Cu2)的电解质溶液作电镀液(如CuSO4溶液) 阳极材料 粗铜 镀层金属(Cu) 阴极材料 纯铜 待镀金属制品 电极反应 阴极 阳极 特点 阳极反应为粗铜中的Cu及杂质失去电子而溶解。溶液中CuSO4的浓度基本不变。 阳极本身失去电子而溶解。溶液中金属阳离子的浓度保持不变。溶液的pH保持不变。 说明 当阳极上的Cu失去电子变成Cu2+溶解后，银、金等金属杂质以单质的形式沉积于电解槽底，形成阳极泥 铜镀层通常主要用于电镀其他金属之前的预镀层，以使镀层更加牢固和光亮电镀工业的废水中常含剧毒物

24、质如氰化物、重金属等。因此必须经过处理才能排放。 精题精讲 1 下列说法正确的是( )A需要加热才能发生的反应一定是吸热反应B任何放热反应在常温条件下一定能发生反应C反应物和生成物所具有的总能量决定了反应物是放热还是吸热D吸热反应在一定条件下(如常温、加热等)也能发生反应 2 (07江苏)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是CH3OH(g)H2O(g) = CO2(g)3H2(g)；DH = + 49.0 kJ·mol1CH3OH(g)1/2O2(g) = CO2(g)2H2(g)；DH =192.9 kJ·mol1 下列说法正确的是( )ACH3O

25、H的燃烧热为192.9 kJ·mol1B反应中的能量变化如图所示CCH3OH转变成H2的过程一定要吸收能量D根据推知反应： CH3OH(l)+1/2O2(g) = CO2(g)+2H2(g)的DH192.9 kJ·mol13（06江苏）下列各组热化学方程式中，化学反应的H前者大于后者的是（ ）C(s)O2(g)=CO2(g)；H1C(s)O2(g)=CO(g)；H2S(s)O2(g)=SO2(g)；H3S(g)O2(g)=SO2(g)；H4H2(g)1/2O2(g)=H2O(l)；H52H2(g)O2(g)=2H2O(l)；H6CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)；H

26、7 CaO(s)H2O(l)=Ca(OH)2(s)；H8A BC D 4将0.3mol的气态高能燃料乙硼烷（B2H6）在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5kJ热量，该反应的热化学方程式为_。又已知：H2O（g）=H2O（l）；H244.0kJ/mol，则11.2L（标准状况）乙硼烷完全燃烧生成气态水时放出的热量是_kJ。 5(06深圳)1840年前后，俄国科学家盖斯(Hess)指出，一个化学反应的热效应，仅与反应物的最初状态及生成物的最终状态有关，而与中间步骤无关，这就是著名的“盖斯定理”。现已知，在101 KPa下，CH4(g)、H2(g)、C(s)的燃烧热分别为890.

27、83 kJ·mol1、285.83 kJ·mol1和393.51 kJ·mol1,则反应C(s) + 2 H2(g) = CH4(g)的反应热H =_，根据以上信息，你认为“盖斯定理”在我们确定一些化学反应的反应热时有何重要意义_。 6把a、b、c、d四块金属浸入稀硫酸中，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，电流由d到c；a、c相连时， c极上产生大量气泡；b、d相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序为（ ）Aa>b>c>dB.a>c>d>bC.c>a>b>d D.b&

28、gt;d>c>a 7 （06上海）将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是（ ）A两烧杯中铜片表面均无气泡产生B甲中铜片是正极，乙中铜片是负极C两烧杯中溶液的pH均增大D产生气泡的速度甲比乙慢 8右图中x、y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板有无色无臭气体放出，符合a极板 b极板 x电极 z溶液的组合是 A锌 石墨 负极 CuSO4B石墨 石墨 负极 NaOHC银 铁 正极 AgNO3D铜 石墨 负极 CuCl2 9 （06四川）下列描述中，不符合生产实际的是（ ）A电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极B电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极C电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极D在镀件上电镀锌，用锌作阳极 10（06天津）我国首创的海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。电池总反应为：4Al+3O2+6H2O4Al(OH)3，下列说法不正确的是（ ）正极反应为：22244电池工作时，电流由铝电极沿导线流向铂电极以网状的铂为正极，可增大与氧气的接触面积该电池通常只需要更换铝板就可继续使用 11（06江苏）锂离子电池已经成为新一代实用化的蓄电池，该电池具有能量密度大、电压高的特性。锂离子电池放电时的电极反应式为负极反应：C6LixeC