1、- 1 -化学反应与能量变化复习学案（1）化学反应的热效应1焓变：符号为 H，常用单位为 。当 H0 时，反应为放热反应。常见的放热反应有：酸碱中和反应、燃烧反应、金属与水或酸的反应、大多数的化合反应等；当 H0 时，反应为吸热反应。常见的吸热反应有：铵盐与碱的反应、大部分分解反应、以C、H 2、CO 为还原剂的氧化还原反应（C 、H 2、CO 的燃烧除外） 。说明：吸热反应有的不需要加热如：a（OH） 28H2O 和 NH4Cl 固体反应，多数需要加热，放热反应有的开始时需要加热以使反应启动。即反应的吸、放热与反应条件无关。【例 1】下列反应中属于氧化还原反应，且 H0 的反应是（ ）A镁与
2、盐酸反应放出氢气 B氢氧化钠与盐酸的反应C灼热的碳与 CO2 反应 DBa(OH) 28H2O 与 NH4Cl 反应2反应热（焓变）的计算：（1）计算公式：H = H(产物) H(反应物)= (反应物 总键能) (生成物总键能)（2）化学反应过程能量变化图示【例 2】已知反应：X+Y=M+N；H0，下列对该反应的说法中正确的是（ ）AX 的能量一定高于 M BX 和 Y 的总能量一定高于 M 和 N 的总能量CY 的能量一定高于 N D因为该反应为放热反应，故不必加热就可发生3热化学方程式（1）热化学方程式：表明化学反应所放出或吸收的热量的的化学方程式。叫做热化学方程式。热化学方程式能表示出化
3、学反应中的物质的变化，也能表明出化学反应的焓变。（2）书写热化学方程式时的注意点要注明 ，但中学化学中所用 H 的数据一般都是在 101kPa 和 25时的数据，因此可不特别注明；需注明 H 的“+”与“ ”， “+”表示 ， “”表示 ；比较 H 的大小时，要考虑 H 的正负。要注明反应物和生成物的状态。g 表示 ，l 表示 ，s 表示 ；aq 表示 。各物质前的化学计量数表示 ，可以是整数也可以是分数。【例 3】0.3 mol 气态高能燃料乙硼烷（分子式 B2H6） ，在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出 649.5 kJ 的热量，则其热化学方程式为 。【例 4】已知在 101
4、kPa、25 条件下，2 mol 氢气完全燃烧生成水蒸气放出 484kJ 的热量，下列热化学方程式正确的是（ ）AH 2O(g)H 2 (g)+ 1/2O2(g) H+242 kJmolB2H 2 (g)+ O2(g) 2H 2O(l) H-484 kJmolCH 2 (g)+ 1/2O2(g) H 2O(g) H+242 kJmolD2H 2 (g)+ O2(g) 2H 2O(g) H+484 kJmol4盖斯定律的应用：化学反应的反应热只与反应的最初状态和生成物的最终状态有关，与这个反应的变化途径无关。（即对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应的热效应是一样的）【例 5】（
5、09 年海南化学12）已知：Fe2O3(s) C(s)= CO2(g)2Fe(s) H=234.1kJmol132 32C(s)O 2(g)=CO2(g) H=393.5kJmol 1则 2Fe(s) O2(g)=Fe2O3(s)的H 是32A824.4kJmol 1 B627.6kJmol 1C744.7kJmol 1 D169.4kJmol 1【例 6】 肼（N 2H4）是火箭发动机的一种燃料，反应时 N2O4 为氧化剂，反应生成 N2 和水蒸气。已知：N 2(g) + 2O2(g)N 2O4(g)； H+ 8.7kJ/mol N2H4(g) + O2(g)N 2(g) + 2H2O(g)
6、； H534 kJ/mol下列表示肼和 N2O4 反应的热化学方程式，正确的是 ( )A2N 2H4(g) + N2O4(g) 3N2(g) + 4H2O(g)； H1076.7 kJ/molB N2H4(g) + 1/2N2O4(g) 3/2N 2(g) + 2H2O(g)； H1076.7 kJ/molC 2N2H4(g) + N2O4(g) 3N2(g) + 4H2O(g)； H542.7 kJ/molD2N 2H4(g) + N2O4(g) 3N2(g) + 4H2O(g)； H1059.3 kJ/mol 【例 7】 （09 广东化学23）m 磷单质及其化合物的有广泛应用。由磷灰石主要
7、成分 Ca5(PO4)3F在高温下制备黄磷（P 4）的热化学方程式为：4Ca5(PO4)3F(s)+2lSiO2(s)+30C(s)=3P4(g)+20CaSiO3(s)+30CO(g)+SiF4(g) H上述反应中，副产物矿渣可用来 。已知相同条件下：4Ca5(PO4)3F(s)+3SiO2(s)=6Ca3(PO4)2(s)+2CaSiO3(s)+SiF4(g) H12Ca3(PO4)2(s)+10C(s)=P4(g)+6CaO(s)+10CO(g) H2SiO2(s)+CaO(s)=CaSiO3(s) H3用 H1、 H2 和 H3 表示 H， H= 【例 8】 （2010 重庆卷12）已
8、知 H2(g)+Br2(l)=2HBr(g)；H=72kJ/mol 蒸发 1mol Br2（l ）需要吸收的能量为 30kJ，其它相关数据如下表：- 2 -则表中 a 为A404 B260 C230 D200【例 9】 （2010 年北京理综 26） 在 微 生 物 作 用 的 条 件 下 ， NH 经 过 两 步 反 应 被 氧 化 成 NO 。 两 步 反 应 的 能 量 变 化 示 意 图 如 下 ：4 3第一步反应是 反应（选填“放热”或“吸热” ） ，判断依据是 。1 mol NH (aq)全部氧化成 NO (aq)的热化学方程式是 。43化学反应与能量变化复习学案（2）化学能转化为
9、电能电池1原电池反应原理知 识 要 点概念 将化学能转化为电能的装置构成条件 两个活性 不一样 的电极 ； 存在电解质溶液 ； 电极、电解质溶液形成闭合回路 ； 存在一个 自发进行 的氧化还原反应；电极判断 负极：还原性相对较强的极，失去 e ，发生氧化反应；正极：还原性相对较弱的极，得到 e ，发生还原反应。工作原理 外电路：电子由负极流向正极，电流由正极流向负极。溶液中：阴离子移向负极，阳离子移向正极。【例1】铜 锌 原电池工 作 原理：2原电池的应用（1）设计原电池：【例 2】 利用 Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2 的氧化还原反应设计原电池，画出原电池装置图，写出电极材料名
10、称及电极反应方程式。负极( )： (发生 ) 正极( )： (发生 ) 【例 3】 可以将反应 Zn+Br2=ZnBr2 设计成蓄电池，下列 4 个电极反应： Br2 +2e =2Br-；2 Br 2e = Br2；Zn2e =Zn2+； Zn 2+ +2e =Zn。其中分别表示充电时阳极反应和放电时负极反应的是（ ）A和 B 和 C和 D和【例 4】 理论上不能设计为原电池的化学反应是（注：H0 为放热反应） （ ）ACH 4 + 2O2 = CO2 + 2H2O；H 0 BHNO 3 + NaOH = NaNO3 + H2O；H0C2H 2 + O2 = 2H2O；H0 D2FeCl 3
11、+ Fe= 3FeCl2； H0（2）比较金属的活动性强弱：一般情况下：活泼性强的金属为负极，活动性弱的金属为正极。【例 5】有 A、B、C、D 四种金属，将 A、B 用导线连接起来浸入电解质溶液中，B 不易腐蚀。将 A、D 分别投入等浓度的盐酸中，D 比 A 反应剧烈。将铜浸入 B 的盐溶液里，无明显变化，将铜浸入 C 的盐溶液里，有金属 C 析出。据此推断它们的活动性由强到弱的顺序是（ ）A C、C 、A、B B D、A、B、C C D、B 、A、C D B、A、D、C（3）用于金属的腐蚀和防护钢铁的腐蚀：_腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因。析氢腐蚀(酸性环境)负极：_；正极：_吸氧腐蚀- 3
12、 -负极：_；正极：_ _ _牺牲阳极保护法：即将_的金属作为保护极，与被保护金属相连构成_,_的金属将作为负极发生_ 反应而消耗，被保护金属作为正极就可以避免腐蚀。阴极电保护 法：即将被保护金属与外加直流电源的 _极相连让其成为阴极，而将外加直流电源的_极接到一些废铁上，使废铁成为阳极。【例 6】 下列各情况，在其中下列各情况，在其中 Fe 片腐蚀由快到慢的顺序是片腐蚀由快到慢的顺序是 【例 7】 如图所示水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天后观察：(1)铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于 腐蚀。(2)若试管内液面上升，则原溶液呈 性，发生 腐蚀，电极反应式：负极： ，正极： 。 (3)若试管内液
13、面下降，则原溶液呈 性，发生 腐蚀，电极反应式：负极 ，正极 。【例 8】 小芳同学设计了甲、乙两个实验，以研究钢铁在不同环境下腐蚀的情况，实验装置如下图所示。操作过程是：分别在水槽中的试管内放一枚铁钉，放置数天后均观察到铁钉生锈 21 世纪教育网请你根据有关实验现象，填写相应内容：甲试管内液面上升，则溶液呈 性，发生了 （填“析氢”或“ 吸氧”）腐蚀，负极的电极反应式为： 。乙试管内液面下降，则溶液呈 性，发生了 （填“析氢”或“吸氧” ）腐蚀，正极的电极反应为： 。（4）加快氧化还原反应的速率：【例 9】 100mL 浓度为 2mol/L 的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生
14、成氢气的总量，可采用的方法是（ ） 。A加入适量的 6mol/L 的盐酸 B加入数滴氯化铜溶液C加入适量蒸馏水 D加入适量的氯化钠溶液 【例 10】 等质量的两份锌粉 a、b，分别加入过量的稀 H2SO4，同时向 a 中加入少量的 CuSO4 溶液，下列图表示产生 H2 的体积（ V）与时间（t ）的关系，其中正确的是： （5）原电池其他应用：【例 11】 银器长时间使用后逐渐变成黑色，这是由于生成了 Ag2S，有人设计了用原电池原理加以除去，其处理方法为：将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中，再将黑色的银器浸入溶液中与铝制容器接触，放置一段时间后，黑色就会褪去且不会损失银，反应过程中产生臭鸡
15、蛋气味的气体。试回答：在此原电池中负极发生的反应为： ；正极发生的反应为： ；电池的总反应方程式为： 。（6）燃料电池：碱性条件下的氢氧燃料电池正负极材料均为 ， 和 源源不断的通到电极上， 是电解质溶液，负极： ，正极： ；总反应式为： 。酸性条件下的氢氧燃料电池正负极材料均为 ， 和 源源不断的通到电极上， 是电解质溶液，负极： ，正极： ；总反应式为： 。（6）蓄电池：【例 12】 常见铅蓄电池是二次电池，其电极材料分别为 Pb 和 PbO2，电解液为稀 H2SO4 溶液，工作时的总反应式为 Pb PbO 2 2H2SO4 2PbSO4 2H 2O。请依据上述情况判断：铅蓄电池的负极材料
16、是 。请依据两极材料和总反应，写出放电时正极反应是 。请依据总反应式和正极反应式，写出放电时负极反应是 。放电时，电解质溶液中阴离子移向 极；电流方向从 极流向 极。放电时，电解质溶液的酸性 （填“增强” 、 “减弱”或“不变” ） 。充电时，电解质溶液中阴离子移向 极；电池负极和外接电源的 极相连此时电池的正极式电解池的 极，电极反应为 - 4 -【巩固练习】1 下 列 装 置 属 于 原 电 池 的 是 （ ）A B C D E F GH2关于如图所示装置的叙述，正确的是（ ）A铜是正极，铜片上有气泡产生 B铜片质量不断减少C电流从锌片经导线流向铜片 D氢离子在铜片表面被还原 3已知空气-
17、锌电池的电极反应为：锌片：Zn+2OH 2e ZnO+H 2O 石墨：O 2+2H2O+4e 4OH 根据此判断，锌片是( )A负极，并被氧化 B负极，并被还原 C正极，并被氧化 D正极，并被还原4氢氧燃料电池是将多孔镍电极放置在 KOH 溶液中，然后分别向两极通入 H2 和 O2，即可产生电流。下列叙述中正确的是（ ）A通入 H2 的电极为正极B正极的电极反应式为：O 2+2H2O+4 e=4OHC工作时，负极区溶液 pH 不变D工作时，溶液中的阴离子移向正极5将 Mg 条、Al 条平行插入一定浓度的 NaOH 溶液中，用导线、用电器连接成原电池。此电池工作时，下列叙述中正确的是（ ）AMg
18、 比 Al 活泼，Mg 失去电子被氧化成 Mg2BAl 表面虽有氧化膜，但可不必处理C该电池的内外电路中，电流均是由电子定向移动形成的DAl 是电池的负极，开始工作时，溶液中会立即有白色沉淀析出6将铜棒和铝棒用导线连接后，插入浓硝酸溶液中，下列叙述正确的是（ ）A该装置能构成原电池，其中铝是负极 B该装置能构成原电池，其中铜是负极C该装置不能构成原电池 D以上说法均不正确7 （2010 安徽卷 11）某固体酸燃料电池以 CaHSO4 固体为电解质传递 H ，其基本结构见下图，电池总反应可表示为：2H 2O 22H 2O，下列有关说法正确的是（ ）A电子通过外电路从 b 极流向 a 极Bb 极上
19、的电极反应式为：O 22H 2O4e 4OH C每转移 0.1 mol 电子，消耗 1.12 L 的 H2DH 由 a 极通过固体酸电解质传递到 b 极8 （2010 江苏卷 11）右图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法正确的是（ ）A该系统中只存在 3 种形式的能量转化B装置 Y 中负极的电极反应式为：O 2+2H2O+4e = 4OH C装置 X 能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生D装置 X、Y 形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化化学反应与能量变化复习学案（3）电能转化为化学能电解1电解：电流通过电解质溶液（或熔融的电解质）而在阴阳两极引起氧化还原反应
20、的过程。2电解池（电解槽）：把电能转化为化学能的装置叫电解池（电解槽）两个电极：阳极（发生氧化反应） 、阴极（发生还原反应）电解池（电解槽）的组 成 电解质溶液（或熔融的电解质）外接电源（直流电）并形成闭合回路 3电解池工作原理：4电极上阴阳离子放电的一般规律（1）阳极放电顺序及对应的氧化产物：电极产物电解液(实例)阳极 阴极相当于电解何物 pH 值变化为恢复可加入的物质含氧酸(H 2SO4)可溶性强碱(NaOH)活泼金属含氧酸盐(Na 2SO4)无氧酸(HCl)不活泼金属无氧酸盐(CuCl 2)活泼金属无氧酸盐 (NaCl)不活泼金属含氧酸盐(CuSO 4)- 5 -（2）阴极放电（阳离子得
21、电子被还原）顺序及对应的还原产物：5电解原理规律：6电解原理的应用（1）电解精炼铜阳极（粗铜）：Mne =Mn+（氧化反应）（M Zn、Fe、Ni、Cu ）阴极（精铜）： (还原反应)（2）电镀 （以镀铜为例来说明）阳极（镀层金属）： （氧化反应）阴极（镀件金属）： (还原反应)电解质溶液：镀层金属阳离子（如 CuSO4 溶液）的盐溶液 （3）电解法冶炼活泼金属Na、Mg 、Al 等活泼金属都可用电解它们的熔融盐或氧化物制得。如制 Al：阳极： （氧化反应）阴极： (还原反应)总反应： 2Al2O3 4Al3O 2（冰晶石主要作用：降低 Al2O3 的熔点）（4）氯碱工业：2NaCl2H 2O
22、 H22NaOH Cl2阳极： （氧化反应）阴极： （还原反应） ，阴极副产物是 。【例 1】 下列关于铜电极的叙述正确的是（ ）A铜锌原电池中铜是正极，锌是负极B用电解法精炼粗铜时，粗铜作阴极C在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极D电解稀硫酸制 H2、O 2 时铜作阳极【例2】 下图中能验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是（ ） 【例 3】 （09 安徽卷 12）Cu 2O 是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取.Cu 2O 的电解池示意图如下，点解总反应：2Cu+H 2O=Cu2O+H2。下列说法正确的是（ ）A石墨电极上产生氢气B铜电极发生还原反应C铜电极接直流电源的负极D当有 0
23、.1mol 电子转移时，有 0.1molCu2O 生成。【例 4】 能够使反应 Cu + 2H2O=Cu(OH)2 + H2发生的是 （ ）A用铜片作阴、阳极，电解氯化铜溶液B用铜片作阴、阳极，电解硫酸钾溶液C铜锌合金在潮湿空气中发生电化学腐蚀D铜片作原电池的负极，碳棒作原电池的正极，氯化钠作电解质溶液【巩固练习】1下列图示中关于铜电极的连接错误的是（ ） 2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 pH 不变B电解稀氢氧化钠溶液，要消耗 OH ，故溶液 pH 减小C电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为 1:2D电解氯化铜溶液，在阴
24、极上和阳极上析出产物的物质的量之比为 1:13用 Cu 电极电解 CuSO4 溶液时，溶液的 pH 随时间（t）变化的关系如下图所示。则曲线与实际情况相符的是（ ）- 6 -4用 Pt 电极电解 CuSO4 和 KNO3 的混合液 500mL，经一段时间后，两极均得到 11.2L（标准状况下）气体，则此混合液 c（CuSO 4）为（ ）A0.5molL 1 B0.8molL 1 C1molL 1 D1.5molL 15用惰性电极电解 Fe2(SO4)3 和 CuSO4 的混合液，且已知 Fe2(SO4)3Cu=2FeSO 4CuSO 4，下列说法正确的是( )A阴极反应式为：Cu 2 2e =
25、Cu，当有 Cu2 存在时 Fe3 不放电B阴极上首先析出铁，然后析出铜C首先被电解的是 Fe2(SO4)3 和 H2O，后被电解的是 CuSO4 和 H2OD阴极上不可能析出铜6下图中 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 极板处有无色无臭气体放出，符合这一情况的是（ ）a 极板 b 极板 X 电极 Z 溶液A锌 石墨 负极 CuSO 4B石墨 石墨 负极 NaOHC银 铁 正极 AgNO 3D铜 石墨 负极 CuCl 27实验室用蓄电池电解饱和食盐水制取氯气，已知铅蓄电池放电时发生如下反应：负极：PbSO =PbSO42e 正极：PbO 24H SO 2e =P
26、bSO42H 2O,今若制得 Cl20.05mol,24 4这时电池内消耗的 H2SO4 的物质的量至少是A0.025mol B0.050mol C0.10mol D0.20mol8关于如图所示装置的叙述中，正确的是 （ ）A铜是阳极，铜片上有气泡产生 B铜片质量逐渐减少C铜离子在铜片表面被还原 D电流从锌片经导线流向铜片9金属镍(Ni)有广泛的用途。粗镍中含有少量 Fe、Zn、 Cu、Pt 等杂质，可用电解法制备高纯度的镍。下列叙述中正确的是（已知氧化性：Fe 2+Ni 2+Cu 2+） （ ）A阳极发生还原反应，其电极反应为 Ni2+ + 2e- =NiB电解过程中，阳极质量的减少与阴极质
27、量的增加相等C电解后，溶液中存在的金属阳离子只有 Fe2+D电解后，电解槽底部的阳极泥中只有 Cu 和 Pt10右图是电解 CuCl2 溶液的装置，其中 c、d 为石墨电极。则下列有关判断正确的是（ ）Aa 为负极、b 为正极 Ba 为阳极，b 为阴极C电解过程中，氯离子浓度不变 D电解过程中，d 电极质量增加11 用 碳 棒 作 电 极 ， 在 H+、 Na+、Cu 2+、Ag +、Cl 、 NO3 、SO 42 等离子中选出适当离子组成电解质，电解其溶液： 当 阴 极 放 出 H2，阳极 放 出 O2 时，电解质的名称是 ； 当 阴 极 析 出 金 属 ，阳极 放 出 O2 时，电解质的名
28、称是 ； 当 阴 极 放 出 H2，阳极 放 出 Cl2 时，电解质的名称是 ； 电 解 过 程 中 电 解 质 和 水 都 减 少 时 ， 电解质的名称是 ； 通 过 电 子 的 物 质 的 量 与 阴 极 析 出 的 金 属 、 阳 极 析 出 的 气 体 的 物 质 的 量 之 比 为 4 2 1 时 ， 电 解 质的 化 学 式 是 。12电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池，装有电解液 a；X 、Y 是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：（1 ）若 X、Y 都是惰性电极，a 是饱和 NaCl 溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则电解池中 X
29、 极上的电极反应式为 。在 X 极附近观察到的实验现象是 。Y 电极上的电极反应式为 。检验该电极反应产物的方法是 。（2 ）如要用电解方法精炼粗铜，电解液 a 选用 CuSO4 溶液，则X 电极的材料是 ，电极反应式为 。Y 电极的材料是 ，电极反应式为 。（说明：杂质发生的电极反应不必写出）（3 ）若要在铁制品表面镀上一层银，则可选用 溶液为电解液，X 电极的材料是 ，电极反应式为 。Y 电极的材料是 ，电极反应式为 。13. 据报道，最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，a A X Y + - 7 -电量可达现在使用的镍氢电池或锂电池的十倍，可连续使用一个月才充一次电。其电池反应为：2CH3OH + 3O2 + 4OH 2CO32 + 6H2O，则下列说法错误的是放电时 CH3OH 参与反应的电极为正极充电时电解质溶液的 pH 逐渐增大 放电时负极的电极反应为：CH 3OH6e 8OH CO32 + 6H2O充电时每生成 1 mol CH3OH 转移 6 mol 电子
