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鲁科版化学选修四第一章知识点总结打印版第1章 化学反应与能量转化第1节 化学反应的热效应教学重点：反应热概念的含义；热化学方程式的正确书写；热化学方程式的正确书写以及反应焓变的计算。从物质结构的角度看，化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的生成，因此几乎所有的化学反应都伴随着能量的释放或吸收。通过过去对化学的学习，我们知道在化学反应中，化学能可以与多种形式的能量发生转化，其中最普遍的能量转化是化学能与热能之间的转化。因此可以将化学反应分为放热反应和吸热反应。第1节 化学反应的热效应类型比较放热反应吸热反应定义有热量放出的化学反应吸收热量的化学反应形成原因反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量与化学键强弱关系生成物分子成键时释放出的总能量大于反应物分子断裂旧键时吸收的总能量生成物分子成键时释放出的总能量小于反应物分子断裂旧键时吸收的总能量常见的放热反应：活泼金属与水或酸的反应 酸碱中和反应 燃烧反应 多数化合反应常见的吸热反应：多数分解反应，如CaCO3 CaO+CO22NH4Cl（s）+Ba(OH)28H2O（s）BaCl2+2NH3 +10H2OC(s)+H2O(g) CO+H2 CO2+C 2CO注意：化学反应是放热还是吸热，与反应条件（加热或不加热）没有关系。放热反应和吸热反应我们还可以借助下面的图像来理解。生成物反应物能量反应过程放热反应生成物反应物能量反应过程吸热反应下列对化学反应热现象的说法不正确的是（ AC ）A.放热反应时不必加热 B.化学反应一定有能量变化C.一般地说，吸热反应加热后才能发生 D.化学反应的热效应的数值与参加反应的物质的多少有关为了定量描述化学反应中释放或吸收的热能，化学上把化学反应在一定温度下进行时，反应所释放或吸收的热量称之为该温度下的热效应，简称反应热。一、化学反应的反应热（一）反应热1、定义：当化学反应在一定的温度下进行时，反应所释放或吸收的热量称为该反应在此温度下的热效应，简称反应热。2、反应热的意义：描述化学反应释放或吸收热量的物理量.3、符号： Q0 反应放热 Q QHg2+ Fe3+Cu2+ H+（酸）Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+ H+（水）Al3+Mg2+Na + Ca2+ K+ 阳极：阴离子失电子顺序：活性电极阴离子。即： CuHg AgS2IBrClOH（ NO3、SO42含氧酸根）一、选择题1. 近年来，加“碘”食盐较多的使用了碘酸钾(KIO3)，碘酸钾在工业上可用电解法制取。以石墨和不锈钢为电极，以KI溶液为电解液，在一定条件下电解，反应方程式为：电解KI + 3H2O KIO3 + 3H2。下列有关说法正确的是 A电解时，石墨作阴极，不锈钢作阳极 B电解时，阳极反应是：I 6e + 3H2O = IO3 + 6H+ C溶液调节至强酸性，对生产有利D电解前后溶液的pH几乎不变2. 某同学设计了一种电解法制取Fe(OH)2的实验装置(如右图)。通电后，溶液中产生白色沉淀，且较长时间不变色。下列说法中正确的是 A电源中“a”为负极，“b”为正极B. 电解池中的电解液不可以是NaCl溶液a电源bABCB电极发生的反应：2H2O+2e-=H2+2OH-DA.B两端都必须使用铁作电极3. 以Fe为阳极，Pt为阴极，对足量的 Na2SO4 溶液进行电解，一段时间后得到4 mol Fe(OH)3沉淀，此间共消耗水的物质的量为 A6mol B8mol C10mol D12mol4. 用惰性电极实现电解，下列说法正确的是 A电解氢氧化钠稀溶液，溶液浓度增大pH变小B电解氯化钠溶液，溶液浓度减小pH不变C电解硝酸银溶液，要消耗OH-溶液pH变小D电解稀硫酸，实质是电解水，溶液pH不变5. 将质量相等的铜片和铂片插入硫酸铜溶液中，铜片与电源正极相连铂片与电源负极相连，以电流强度1A通电10min，然后反接电源，以电流强度2A继续通电10min。下列表示铜电极.铂电极.电解池中产生气体的质量和电解时间的关系图正确的是6. 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CuSO4B石墨石墨负极NaOHC银铁正极AgNO3D铜石墨负极CuCl27. 在一盛有饱和Na2CO3溶液的烧杯中插入惰性电极，保持温度不变，通电一段时间后： A、溶液的PH值增大； B、Na+和CO32-的浓度减小；C、溶液的浓度增大； D、溶液的浓度不变，有晶体析出；8. 用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，再加入一定质量的另一种物质（括号内），溶液能与原来溶液完全一样的是： A、CuCl2（CuO）；B、NaOH（NaOH）；C、NaCl（HCl）； D、CuSO4Cu（OH）29. 将分别盛有熔融KCl、MgCl2、Al2O3（熔有冰晶石）的三个电解槽，在一定条件下通电一段时间后，析出K、Mg、Al的物质的量之比是： A、1：2：3；B、3：2：1；C、6：3：1；D、6：3：2；二、填空题14. 在如图用石墨作电极的电解池中，放入500mL含一种溶质的某蓝色溶液进行电解，观察到A电极表面有红色的固态物质生成，B电极有无色气体生成；当溶液中的原有溶质完全电解后，停止电解，取出A电极，洗涤、干燥、称量、电极增重1.6g。请回答下列问题：（1）A接的是电源的 极，B是该装置 。（2）写出电解时反应的总离子方程式。（3）电解后溶液的pH为 ；要使电解后溶液恢复到电解前的状态， 则需加入 ，其质量为 。（假设电解前后溶液的体积不变）三、计算题18. 电解1mol/L CuSO4和0.1mol/L Cu(NO3)2的混合液100mL，当阳极析出896mL（标准状况）气体时，切断电源，使电极仍浸在溶液中，经充分反应后，阴极比原来增重多少克？溶液的pH是多少？（lg2=0.3）19. 向8克二价金属的氧化物固体中加入稀硫酸，使其恰好完全溶解，已知所消耗的硫酸体积为100毫升，在所得溶液插入铂电极进行电解，通电一定时间后，在一个电极上收集到224毫升（标准状况）氧气，在另一个电极上得到1.28克该金属。（1）根据计算确定金属氧化物的名称。（2）计算通电后硫酸溶液的物质量浓度（溶液体积按100毫升计算）。一、选择题123456789BDBCCAADCD二、填空题14.（1）4OH-4e-=2H2O+O2 （2）2Cu2+2H2O 2Cu+O2+4H+ （3）1；CuO，2g 15.（1）略 （2）b a c （3）0.05mol/L19.（1）氧化铜（2）硫酸溶液的浓度为0.2mol/L。第二课时电解的几种类型 （1）电解含氧酸、强碱溶液及活泼金属的含氧酸盐，实质上是电解水，电解水型；（2）电解不活泼金属无氧酸盐，实际上是电解电解质本身，分解电解质型；（3）电解不活泼金属的含氧酸盐，放氧生酸型；（4）电解活泼金属（K/Ca/Na）的无氧酸盐，放氢生碱型；电解的类型：电解水型、分解电解质型、放氧生酸型、放氢生碱型（一）电解食盐水现象：电流流向： 电子流向： 阴阳极反应方程式（滴加酚酞红，红色先出现在哪？）：阴极：2H+2e- H2 阳极：2Cl- Cl2+2e- 总方程式（阴极产物，阳极产物各是什么？）：总反应式：2NaCl+2H2O = 2NaOH+H2+Cl2 (条件:通电) 溶液PH值变化：氯碱工业示意图及阳离子交换膜的两个优点。Na+Na+H2O(含少量NaOH)NaOH浓溶液NaCl稀溶液NaCl浓溶液H2Cl2阳离子交换膜【讲解】在电解过程中，由于阴极区OH浓度变小，水的电离平衡向生成H和OH的方向移动，随着H不断变为氢原子并最终形成氢气逸出，使阴极区溶液中的OH越来越多。用隔膜就可以阻止OH移向阳极，则使氢氧化钠可以在阴极附近的溶液中富集，由阴极溶液可以得到烧碱。还可以得到另外两种重要的化工产品氯气和氢气。第三课时一、铜的电解精练现象： 电流流向： 电子流向： 阴阳极反应方程式：阴极：Cu2+ + 2e- Cu 阳极：Cu Cu2+2e-电解的副产物二、电镀电镀：是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。注意点: 电极：阴极镀件 (待镀金属制品) 阳极镀层金属或惰性电极电镀液：含有镀层金属离子的电解质溶液。 电解池、电解精练池、电镀池的比较电解池电解精练池电镀池定义将电能转变成化学能的装置应用电解原理将不纯的金属提纯的装置应用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属的装置形成条件两电解接直流电源电极插入电解质溶液或熔融电解质中形成闭合回路不纯金属接电源正极，纯的金属接电源负极 电解质溶液须待提纯金属的离子镀层金属接电源正极，待镀金属接电源负极 电镀液须含有镀层金属的离子电极名称阳极：电源正极相连阴极：电源负极相连阳极：不纯金属阴极：纯金属阳极：镀层金属阴极：镀件电极反应阳极：氧化反应阴极：还原反应1.（1）a 、b哪一极为正极？（2）若要给铁叉镀锌，a极选用什么材料？选择何种溶液？（3）若要给铁叉镀金，a极选用什么材料？选择何种溶液？2. 工业上采用Fe、C为电极电解K2MnO4溶液制KMnO4（1）电解时,应以 作阴极，电解过程中阴极 附近溶液pH将会 ,（2）阳极反应式为 ，（3）总电解反应式为 . 答案: Fe 增大 MnO42e- =MnO4 2K2MnO4+2H2O=2KMnO4+2KOH+H2【讲解】 例一：铂电极电解1LCu(NO3)2和KNO3混合溶液,通电一段时间,两极均产生11.2L(S.T.P)气体.求电解后溶液的pH,并确定析出铜的物质的量.解析：阳极 4OH-4e-=2H2O+O2 阴极 Cu2+2e- =Cu 2H+2e- =H2 阳极转移电子的物质的量为: 0.54 = 2mol,消耗4OH- 2mol,即产生H+ 2mol. 阴极生成0.5molH2,消耗H+ 1mol;所以溶液中C(H+)=1mol/L pH=0 生成H2转移的电子:0.5 2=1mol,故还有1mole- 用于还原Cu2+,可析出铜为0.5mol.【练习】1.用石墨电极电解100mL H2SO4与CuSO4的混合液，通电一段时间后，两极均收集到2.24L（标况）气体，则原混合液中Cu2+的物质的量浓度为（ ） A.1mol/L B.2mol/L C.3mol/L D.4mol/L2.某硝酸盐晶体化学式为M(NO3)xnH2O，式量为242，将1.21g该晶体溶于水配成100mL溶液，用惰性电极进行电解。当有0.01 mol 电子转移时，溶液中金属离子全部析出，此时阴极增重0.32g。求：金属M的相对原子质量及 x、n 值；电解溶液的pH（溶液体积仍为100mL）。 Mx+ + xe- = M0.005mol 0.01mol 0.32g 所以：x = 2 ；Ar(M) = 64 ；n = 3 产生H+为0.01mol，pH=13.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极板处有无色无臭气体放出,符合这一情况的4.根据金属活动顺序表，Cu不能发生如下反应：Cu + 2H2O=Cu(OH)2+ H2。但选择恰当电极材料和电解液进行电解，这个反应就能变为现实。下列四种电极材料和电解液中，能实现该反应最为恰当的是ABCD阳极石墨CuCuCu阴极石墨石墨FePt电解液CuSO4溶液Na2SO4溶液H2SO4溶液H2O5.按下图的装置进行电解实验：A极是铜锌合金，B极为纯铜，电解质中含有足量的铜离子。通电一段时间后，若A极恰好全部溶解，此时B极质量增加7.68克，溶液质量增加0.03克，A合金中Cu、Zn原子个数比为A 41 B 31 C 21 D 任意比第3节 化学能转化为电能电池原电池的工作原理，写出简单的电极反应及电池反应，金属腐蚀的电化学原理以及据此而设计的防护原理。原电池的工作原理，金属发生吸氧腐蚀的电化学原理。 将锌粉加入CuSO4溶液中，测量温度的变化，分析能量变化情况。【现象】锌片溶解，表面产生了一层红色的固体物质，溶液颜色变浅，温度升高。【分析】发生的反应为：Zn Cu2 = Zn2 Cu在这个反应中，锌失电子，直接给了与它接触的铜离子。该反应失将化学能转化为了热能。注意分析溶液中的阴阳离子的移向问题CuSO4溶液 G Zn Cu 如果锌粉加入CuSO4溶液的反应是放热反应，试设计试验将反应释放的能量转化为电能。【现象】（1）电流表指针发生偏转；（2）锌片溶解，其表面出现一层红色的固体物质；（3） CuSO4溶液颜色变浅；4）铜表面也出现一层红色的固体物质；5）溶液温度略有升高。【分析】（1）（2）说明Zn失去电子变成Zn2+，故在锌片上发生的反应为： Zn Zn2+ + 2e （氧化反应） （3）（4）说明溶液中的Cu2+在铜片上得到电子变成Cu，故在铜片上发生的反应为： Cu2+ + 2e Cu （还原反应） （1）（2）（3）（4）说明化学能转化为电能一、原电池的工作原理1、原电池：通过氧化还原反应，将化学能转化为电能的装置。（2）（5）说明了锌片不纯有少量的Cu2+直接在Zn的表面得到电子被还原，故有少量的化学能转化为热量释放出来。2、原电池的构成：（1）自发的氧化还原反应（2）两个活泼性不同的电极（3）电解质溶液或熔融液 金属与金属 金属与非金属 金属与金属化合物 惰性电极（4）闭合电路 （1）负极：发生氧化反应的电极；失去电子的电极，电流的流入极；较活泼的电极；阴离子移向负极；常见溶解的电极（2）正极：发生还原反应的电极；得到电子的电极，电流的流出极；较不活泼的电极；阳离子移向负极常见由气泡冒出或由金属析出的电极【观察思考】P21的双液原电池Zn Cu G 1mol/LZnSO4溶液 1mol/LCuSO4溶液 【现象】锌片溶解，铜片表面有红色的固体物质析出，铜片质量增加。【分析】外电路：电子流向和得失电子的情况。 内电路：离子移动的方向【比较】双液原电池比单液原电池的优点（由现象的比较到本质的比较）：（1）有利于最大程度的将能量转化为电能。（2）可以获得单纯的电极反应，便于分析电极过程。5、原电池的电极方程式和总方程式的书写 （1）没给总方程式 G Zn C 【举例】 CuSO4溶液【板书】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）【练习】将镁片和铝片用导线相连，分别同时插入H2SO4和NaOH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+ + H2AlMgNaOH原电池：负极（Al）：2Al+8OH=2Al(OH)4+4H2O+6e（氧化反应） 正极（Mg）：6H2O+6e=3H2+6OH（还原反应） 电池反应：2Al+2OH+2H2O=2Al(OH)4+3H22）给出总方程式【举例】甲烷燃料电池：CH4 + O2 + 2OH = CO32 + 3H2OCH4+O2H2OKOH溶液判断正负极（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