(通用版)2018-2019版高中化学 第二章 化学反应与能量微型专题重点突破(三)学案 新人教版必修2.doc
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1、1第二章 化学反应与能量微型专题重点突破(三)一、吸热反应与放热反应的判断例 1 下列反应属于吸热反应的是( )二氧化碳与灼热的炭反应生成一氧化碳葡萄糖在人体内被氧化分解锌粒与稀 H2SO4反应制取 H2Ba(OH) 28H2O 固体与 NH4Cl 固体反应植物通过光合作用将 CO2转化为葡萄糖A B C D考点 化学反应中能量变化题点 吸热反应与放热反应的判断答案 D解析 二氧化碳与灼热的炭反应生成一氧化碳是吸热反应;葡萄糖在人体内被氧化分解是放热反应;锌粒与稀 H2SO4反应制取 H2是放热反应;Ba(OH) 28H2O 固体与 NH4Cl 固体的反应是吸热反应;植物通过光合作用将 CO2
2、转化为葡萄糖是吸热反应。2放热反应和吸热反应的判断(1)根据反应物和生成物的总能量大小判断反应物的总能量大于生成物的总能量的反应为放热反应,反之为吸热反应。(2)根据化学键断裂和形成时能量变化大小的关系推断破坏反应物中化学键吸收的能量大于形成生成物中化学键放出的能量的反应为吸热反应,反之为放热反应。(3)根据经验规律判断用常见吸热和放热的反应类型来判断。(4)根据生成物和反应物的相对稳定性判断由稳定的物质生成不稳定的物质的反应为吸热反应,反之为放热反应。(5)根据反应条件判断需要持续加热才能进行的反应是吸热反应。反之,一般为放热反应。变式 1 下列图示变化为吸热反应的是( )答案 A解析 A
3、项中生成物的总能量高于反应物的总能量,只能通过吸收能量才能实现;B 项则恰好相反;C 项中浓硫酸溶于水放出热量,但此过程是物理变化,没有发生化学反应;D 项是放热反应。二、原电池正负极的判断例 2 (2017唐山期中)下列叙述中正确的是( )A原电池的负极得到电子,发生还原反应B原电池中较活泼的金属作正极C原电池中的电极一定是两种不同的金属D原电池中发生氧化反应的电极是负极考点 原电池的基础知识与应用3题点 原电池正负极的判断及工作原理答案 D解析 原电池的负极失去电子,发生氧化反应,故 A 错误,D 正确;在原电池中,一般是较活泼的金属作负极,故 B 错误;原电池的两个电极可以是两种不同的金
4、属,也可以是金属和导电的非金属,故 C 错误。4原电池正、负极的判断易错警示原电池的正极和负极与电极材料的性质有关,也与电解质溶液有关,不要形成活泼电极一定作负极的思维定势。变式 2 将用导线连接的电极 X、Y 插入装有硫酸铜溶液的烧杯中(外电路中电子流向如图所示)。据此判断下列说法正确的是( )A外电路中电流方向为 XYB若电极材料分别为锌片和铜片,则 Y 为锌片CX 极上发生还原反应D若电极材料都是金属,则金属活动性:XY答案 D解析 A 项,原电池中电子由负极经外电路流向正极,外电路中电流方向与电子流向相反,故电流方向为 Y外电路X,错误;B 项,若电极材料分别为锌片和铜片,则锌为负极,
5、即X 为锌片,错误;C 项,X 极是负极,发生氧化反应,错误;D 项,若电极材料都是金属,则负极金属活动性大于正极,金属活动性:XY,正确。三、原电池电极反应式的书写例 3 高铁电池是一种新型可充电电池,与普通电池相比,该电池能较长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为 3Zn2K 2FeO48H 2O 3Zn(OH)22Fe(OH) 34KOH。请放 电 充 电回答下列问题:(1)放电时,正极发生_(填“氧化”或“还原”)反应,则正极反应式为_。(2)放电时,_(填“正”或“负”)极附近溶液的碱性增强。5考点 原电池的基础知识及应用题点 电极反应式的书写答案 (1)还原 FeO 3e 4
6、H 2O=Fe(OH)35OH (2)正24解 析 根 据 高 铁 电 池 放 电 时 总 反 应 方 程 式 可 知 , Zn 为 负 极 , 负 极 电 极 反 应 式 为Zn 2e 2OH =Zn(OH)2,由电池的总反应方程式负极反应式正极反应式可知,正极反应式为 FeO 3e 4H 2O=Fe(OH)35OH ,正极区生成 OH 且消耗水,OH 浓度增大,24故正极附近溶液的碱性增强。原电池电极反应式的书写变式 3 (1)铝空气燃料电池是一种新型的燃料电池,其工作原理如图所示,其中电解质溶液是 KOH 溶液,正极反应式为 O22H 2O4e =4OH 。试完成下列问题:通入空气的电极
7、是_(填“正”或“负”)极。Al 电极是_(填“X”或“Y”)电极。电池总反应式为_(写离子方程式)。(2)航天技术中使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便和无污染等优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两种,它们放电时的电池总反应式都为 2H2O 2=2H2O。酸式氢氧燃料电池的电解质溶液是稀硫酸,其负极反应式为 2H24e =4H ,则其正极反应式为_。碱式氢氧燃料电池的电解质溶液是 KOH 溶液,则其负极反应式为_。答案 (1)正 X 4Al4OH 3O 2=4AlO 2H 2O 2(2)O 24H 4e =2H2O 2H 24OH 4e =4H2O6解析 (1)该燃料电池中 Al 失电子作负极,O
8、2得电子,则通入空气的电极作正极;电子由 X电极流向 Y 电极,所以 X 电极为 Al,作负极,Y 电极为通入空气的电极,作正极,电池总反应式为 4Al4OH 3O 2=4AlO 2H 2O。(2)两电极的反应式相加即得电池总反应式,因 2此,用电池总反应式减去某一电池的反应式,即得另一电极的反应式,故酸式氢氧燃料电池的正极反应式为 O24H 4e =2H2O。碱式氢氧燃料电池的正极反应式为O22H 2O4e =4OH ,负极反应式为 2H24OH 4e =4H2O。四、原电池的设计例 4 铁及铁的化合物应用广泛,如 FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。(1)写出 FeC
9、l3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式:_。(2)若将(1)中的反应设计成原电池,请画出原电池的装置图,标出正、负极,并写出电极反应式:负极反应:_;正极反应:_。考点 原电池的基础知识及应用题点 原电池的设计答案 (1)2Fe 3 Cu= =2Fe2 Cu 2(2)装置如图所示:Cu2e =Cu2 2Fe 3 2e =2Fe2解析 该氧化还原反应可拆分为如下两个半反应:氧化反应(负极反应):Cu2e =Cu2 。还原反应(正极反应):2Fe 3 2e =2Fe2 。故 Cu 作负极,活动性比 Cu 差的材料作正极,如 Ag、C 等,FeCl 3溶液作电解质溶液。原电池的设计方法(1)定:确定一
10、个能够自发进行的氧化还原反应。(2)拆:将氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应,分别作为负极和正极的电极反应,还原剂 ne =氧化产物(负极电极反应);氧化剂 ne =还原产物(正极电极反应)。(3)找:根据氧化还原反应中的还原剂和氧化剂确定原电池的负极和电解质溶液,正极一般7选择比负极稳定的金属或能导电的非金属。(4)画:连接电路形成闭合回路,画出原电池示意图。变式 4 依据氧化还原反应 2Ag Cu= =Cu2 2Ag 设计的原电池如图所示。下列有关说法不正确的是( )A电极 X 的材料是 CuB电解质溶液 Y 是 CuSO4溶液C电子从 X 电极经导线流向 Ag 电极DAg 电
11、极为电池的正极,电极反应为 Ag e =Ag答案 B解析 根据总反应式可知铜失去电子,溶液中的银离子得到电子,铜是负极,银是正极,则电极 X 的材料是 Cu,A 项正确;溶液中的银离子得到电子,电解质溶液 Y 是硝酸银溶液,B项错误;负极失去电子,则电子从 X 电极经导线流向 Ag 电极,C 项正确;根据以上分析可知 Ag 电极为电池的正极,电极反应为 Ag e =Ag,D 项正确。五、新情境下原电池原理的多角度考查例 5 (2017北京朝阳区高一月考)MgH 2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液,示意图如图所示。该电池工作时,下列说法正确的是( )AMg 电极是该电
12、池的正极BH 2O2在石墨电极上发生氧化反应C石墨电极附近溶液的 pH 增大D溶液中 Cl 向正极移动考点 原电池的基础知识与应用题点 新情境下原电池原理的多角度考查答案 C解析 MgH 2O2电池,活泼金属(Mg)作负极,发生氧化反应:Mg2e =Mg2 ,H 2O2在正极(石墨电极)发生还原反应:H 2O22e =2OH (由于电解质为中性溶液,则生成 OH ),A 项、B 项错误,C 项正确。由于负极阳离子(Mg 2 )增多,则 Cl 向负极移动平衡电荷,D 错误。8(1)根据原电池原理判断电池的正、负极及电子(或电流)流动方向。(2)分别书写正、负极电极反应式并分析两极可能产生的现象。
13、(3)根据电极反应式判断电解质溶液的 pH 变化和离子迁移方向。变式 5 一种以 NaBH4和 H2O2为原料的新型电池的工作原理如图所示。下列说法错误的是( )A电池的正极反应为 H2O22e =2OHB电池放电时 Na 从 a 极区移向 b 极区C电子从电极 b 经外电路流向电极 aDb 极室的输出液经处理后可输入 a 极室循环利用答案 C解析 A 项,正极发生反应:H 2O22e =2OH ,正确;B 项,放电时为原电池,阳离子移向正极,电极 b 为正极,正确;C 项,电子由负极经外电路流向正极,应该由电极 a 流向电极 b,错误;D 项,产生的氢氧化钠溶液可以循环使用,正确。1(201
14、8济南一中期中)化学能可与热能、电能等相互转化。下列表述不正确的是( )A有能量变化是化学反应的基本特征之一B图所示的装置能将化学能转变为电能C图所示的反应为放热反应D化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与形成答案 B解析 化学反应过程中,除了有新物质生成,一定伴随能量的变化,所以有能量变化是化学反应的基本特征之一,A 项正确;图所示的装置不能形成闭合回路,不能构成原电池,化9学能不能转变为电能,B 项错误;根据图像知,反应物总能量大于生成物总能量,则该反应是放热反应,C 项正确;化学反应总是伴随着能量变化,断键需要吸收能量,成键放出能量,所以化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与
15、形成,D 项正确。2(2018天一大联考三)已知反应 H2(g)I 2(g)2HI(g)中,每生成 2 mol HI 时会有 a kJ 的能量放出,又知有关化学键键能如下:下列说法正确的是( )A1 mol H 2的能量比 2 mol H 的能量高B将 0.5 mol H2与 1 mol I2(g)混合充分反应后放出的热量为 0.5a kJCHI 键的键能为 0.5(a b c) kJmol1DHI HI 是吸热变化答案 C解析 断开化学键需要吸热,即 H2 HH 为吸热过程,则 1 mol H2的能量比 2 mol H 的能量低,故 A 项错误;根据题意,生成 2 mol HI 时会有 a
16、kJ 的能量放出,将 0.5 mol H2与 1 mol I2(g)混合充分反应后生成的 HI 少于 0.5 mol,放出的热量少于 0.5a kJ,故 B 项错误;反应放出 的 热 量 放 出 的 热 量 吸 收 的 热 量 HI 键 的 键 能 2 b kJmol 1 c kJmol 1 a kJmol1 ,则 HI 键的键能为 0.5(a b c) kJmol1 ,故 C 项正确;HI HI 形成化学键是放热过程,故 D 项错误。3(2018阜阳期中)已知 H OH =H2O 生成 1 mol H2O 放出热量 57.3 kJ,下列反应中符合该特点的是( )A1 mol 稀硫酸与足量稀
17、NaOH 溶液反应B稀盐酸与氨水反应生成 1 mol H2OC稀盐酸与稀 Ba(OH)2溶液反应生成 1 mol 水D稀 NaOH 与 95%浓硫酸反应生成 1 mol 水答案 C解析 本题要明确中和热的概念,中和热是指在稀溶液中,酸与碱发生中和反应生成 1 mol水所放出的热量。强酸与强碱在稀溶液中反应生成 1 mol 水均放出 57.3 kJ 的热量。A 中放出热量应为 257.3 kJ;B 中放出热量(即中和热)应略小于 57.3 kJ,因弱酸、弱碱在水中电离要吸收一部分热量,故多数强酸与弱碱,弱酸与强碱的中和反应热值小于 57.3 kJmol1 ;D 中浓硫酸稀释要放热。4(2018宿
18、迁期中)原电池装置中 X、Y 为两电极,电解质溶液为稀硫酸,外电路中的电子流向如图所示,对此装置的下列说法正确的是( )10A外电路的电流方向:X外电路YB若两电极分别为 Zn 和石墨棒,则 X 为石墨棒,Y 为 ZnC若两电极都是金属,则它们的活泼性为 XYDX 极上发生的是还原反应,Y 极上发生的是氧化反应答案 C解析 电流的方向是正电荷的移动方向,所以外电路的电流方向:Y外电路X,A 项错误;若两电极分别为 Zn 和碳棒,由于活动性:ZnC,则 X 为 Zn,Y 是碳棒,B 项错误;若两电极都是金属,根据原电池的构成条件,活动性强的失去电子,作负极,则它们的活动性:XY,C 项正确;X
19、极失去电子,发生氧化反应,Y 极上获得电子,发生的是还原反应,D 项错误。5(2018新疆建设兵团二中期中)电动自行车由于灵活、快捷、方便,已成为上班族的主要代步工具,其电源常采用铅蓄电池。反应原理:Pb(s)PbO 2(s)2H 2SO4(aq)2PbSO4(s)2H 2O(l)。根据此反应判断下列叙述错误的是( )放 电 充 电A放电时负极反应:Pb(s)SO (aq)2e =PbSO4(s)24B充电时电能转化为化学能C放电时,电解液的密度增大D充电时,电解液的 pH 减小答案 C解析 根据总反应式可知放电时负极铅发生失去电子的氧化反应,反应为 Pb(s)SO (aq)242e =PbS
20、O4(s),A 项正确;充电时电能转化为化学能,B 项正确;放电时消耗硫酸,生成难溶性硫酸铅和水,电解液的密度减小,C 项错误;充电时生成硫酸,氢离子浓度增大,电解液的 pH 减小,D 项正确。6(2018哈六中期中)有关电化学知识的描述正确的是( )ACaOH 2O=Ca(OH)2,可以放出大量的热,故可把该反应设计成原电池,把其中的化学能转化为电能B某原电池反应为 Cu2AgNO 3=Cu(NO3)22Ag,装置中一定是银作正极C因为铁的活泼性强于铜,所以将铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中,若能组成原电池,必是铁作负极、铜作正极D理论上说,任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池11答案
21、 D解析 所给反应不是氧化还原反应,没有电子转移,虽然为放热反应,但不能将该反应设计成原电池,A 项错误;根据所给反应,负极材料应该是 Cu,但正极材料可以用 Ag,也可以用碳棒等惰性电极,B 项错误;当铁和铜作为电极放入浓硝酸中时,铁因钝化瞬间停止反应,而铜可持续被浓硝酸溶解,所以铜是负极,C 项错误。7(2017江苏启东中学高一月考)下列四组原电池,其中放电后电解质溶液质量增加,且在正极有单质生成的是( )ACu、Ag、AgNO 3溶液 BZn、Cu、浓 H2SO4CFe、Zn、CuSO 4溶液 DFe、C、Fe 2(SO4)3溶液答案 C解析 电池反应式为 Cu2AgNO 3=Cu(NO
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