高二化学选修四专题复习化学反应与能量变化.doc

高二化学选修四专题复习
【专题一 化学能与热能】
考点一　化学反应的焓变
1．吸热反应和放热反应
(1)从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析，如图所示。

(2)从反应热的量化参数——键能的角度分析

(3)反应热ΔH的基本计算公式
ΔH=生成物的总能量——反应物的总能量
ΔH=反应物的总键能之和——生成物的总键能之和
例题1、某反应过程中体系的能量变化如图所示，下列说法错误的是 (　　)

A．反应过程可表示为 ―→ ―→

B．E1为反应物的平均能量与过渡态的能量差，称为正反应的活化能
C．正反应的热效应为ΔH＝E1－E2<0，所以正反应为放热反应
D．此图中逆反应的热效应ΔH＝E1－E2<0，所以逆反应为放热反应
考点二　热化学方程式的书写
(1)注明反应条件：反应热与测定条件(温度、压强等)有关。绝大多数反应是在25 ℃、101 kPa下进行的，可不注明。
(2)注明物质状态：常用______、______、______、______分别表示固体、液体、气体、溶液。
(3)注意符号单位：ΔH应包括“＋”或“－”、数字和单位(kJ·mol－1)。
(4)注意守恒关系：①原子守恒和得失电子守恒；②能量守恒。(ΔH与化学计量数相对应)
(5)区别于普通方程式：一般不注“↑”、“↓”以及“点燃”、“加热”等。
(6)注意热化学方程式的化学计量数
热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量，可以是整数，也可以是分数。且化学计量数必须与ΔH相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。
例题2．已知在1×105 Pa、298 K条件下，2 mol氢气燃烧生成水蒸气，放出484 kJ热量，下列热化学方程式正确的是 (　　)
A．H2O(g)===H2(g)＋O2(g)　ΔH＝－242 kJ·mol－1
B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－484 kJ·mol－1
C．H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－242 kJ
D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－484 kJ·mol－1
考点三　中和热和燃烧热
比较项目
燃烧热
中和热
相同点
能量变化
____反应
ΔH
ΔH__0，单位：________
不同点
反应物的量
____ mol (O2的量不限)
可能是1 mol，也可能是0.5 mol
生成物的量
不限量
H2O是 ____ mol
反应热的含义
__________时，____ mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量；不同反应物，燃烧热不同
________中强酸跟强碱发生中和反应生成 ____ mol H2O时所释放的热量；不同反应物的中和热大致相同，均约为______ kJ·mol－1
例题3．下列关于热化学反应的描述中正确的是(　　)
A．HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热ΔH＝2×(－57.3) kJ·mol－1
B．CO(g)的燃烧热是283.0kJ·mol－1，则2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)反应的ΔH＝＋(2×283.0) kJ·mol－1
C．1 mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热
D．稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol水，放出57.3 kJ热量
【规律与方法】
一、反应热大小的比较
1． 比较ΔH的大小时需带正负号吗？

2． 怎样比较两个反应的ΔH大小？
(1) 、同一反应，生成物状态不同时，同一反应，反应物状态不同时。采用图像法比较。
A(g)＋B(g)===C(g)　ΔH1<0
A(g)＋B(g)===C(l)　ΔH2<0

(2) 两个有联系的不同反应相比， 物质完全燃烧时放出的热量大于不完全燃烧时放出的热量。
C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1<0
C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH2<0
例4、下列各组热化学方程式中，化学反应的ΔH前者大于后者的是 (　　)
①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1
C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH2
②S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH3
S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH4
③H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH5
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH6
④CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH7
CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(s)　ΔH8
A．① B．④ C．②③④ D．①②③
二、利用盖斯定律书写热化学方程式

【例5】　已知：(1)C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1
(2)H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH2＝－285.8 kJ·mol－1
(3)CH3COOH(l)＋2O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l) ΔH3＝－870.3 kJ·mol－1
根据以上方程式可以计算出2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)的反应热为 (　　)
A．＋244.1 kJ·mol－1 B．－488.3 kJ·mol－1
C．－996.6 kJ·mol－1 D．＋996.6 kJ·mol－1
【巩固练习】
1．25 ℃、101 kPa时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3 kJ·mol－1，辛烷的燃烧热为5 518 kJ·mol－1。下列热化学方程式书写正确的是 (　　)
A．2H＋(aq)＋SO(aq)＋Ba2＋(aq)＋2OH－(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
B．KOH(aq)＋H2SO4(浓)===K2SO4(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
C．C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)
ΔH＝－5 518 kJ·mol－1
D．2C8H18(g)＋25O2(g)===16CO2(g)＋18H2O(l)　ΔH＝－5 518 kJ·mol－1
2．下面均是正丁烷与氧气反应的热化学方程式(25℃，101 kPa)：
①C4H10(g)＋O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(l) ΔH＝－2 878 kJ·mol－1
②C4H10(g)＋O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(g) ΔH＝－2 658 kJ·mol－1
③C4H10(g)＋O2(g)===4CO(g)＋5H2O(l) ΔH＝－1 746 kJ·mol－1
④C4H10(g)＋O2(g)===4CO(g)＋5H2O(g) ΔH＝－1 526 kJ·mol－1
由此判断，正丁烷的燃烧热是 (　　)
A．ΔH＝－2 878 kJ·mol－1 B．ΔH＝－2 658 kJ·mol－1
C．ΔH＝－1 746 kJ·mol－1 D．ΔH＝－1 526 kJ·mol－1
3．下列热化学方程式书写正确的是(ΔH的绝对值均正确) (　　)
A．C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g) ΔH＝－1 367.0 kJ·mol－1(燃烧热)
B．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l) ΔH＝＋57.3 kJ·mol－1(中和热)
C．S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－296.8 kJ·mol－1(反应热)
D．2NO2===O2＋2NO ΔH＝＋116.2 kJ·mol－1(反应热)
4、据报道，科学家开发出了利用太阳能分解水的新型催化剂。下列有关水分解过程的能量变化示意图正确的是 (　　)

5、下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是 (　　)
A．生成物总能量一定低于反应物总能量
B．放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率
C．应用盖斯定律，可计算某些难以直接测量的反应焓变
D．同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同
6、已知：（1）Zn（s）+O2（g）=== ZnO(s)，ΔH= -348.3 kJ·mol-1，
（2）2Ag(s)+ O2（g）=== Ag2O(s)，ΔH= -31.0 kJ·mol-1，
则Zn（s）+ Ag2O(s) === ZnO(s)+ 2Ag(s)的ΔH等于（ ）
A．-379.3 kJ·mol-1           B．-317.3 kJ·mol-1    
C．-332.8 kJ·mol-1  D．317.3 kJ·mol-1

7．已知某反应A(g)＋B(g)===C(g)＋D(g)，过程中的能量变化如图所示，回答下列问题。

(1)该反应是________反应(填“吸热”或“放热”)，该反应的ΔH＝________kJ·mol－1(用含E1、E2的代数式表示),1 mol气体A和1 mol气体B具有的总能量比1 mol气体C和1 mol气体D具有的总能量________(填“一定高”、“一定低”或“高低不一定”)。
(2)若在反应体系中加入催化剂使逆反应速率增大，则E1和E2的变化是：E1______，E2______，ΔH______(填“增大”、“减小”或“不变”)。

【专题二 化学能与电能】
考点一 原电池
1．概念：把________能转化为________能的装置。
2．工作原理：以锌铜原电池为例

电极名称
负极
正极
电极材料

电极反应

反应类型

电子流向

由 沿 流向
盐桥中离子移向
盐桥含饱和KCl溶液，K+移向 ，Cl-移向
盐桥的组成和作用
(1)盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼脂制成的胶冻。
(2)盐桥的作用：①连接内电路，形成闭合回路；②平衡电荷，使原电池不断产生电流。
3．原电池构成条件
(1)两个______________的电极。
(2)将电极插入________________中。
(3)用导线连接电极构成__________。
(4)能自发进行的____________。
4．正、负极判断

例题1、下图为一种原电池，下列有关说法中正确的是(　　)

A．甲中盛硫酸锌溶液，乙中盛硫酸铜溶液，锌为阴极
B．乙中盛硫酸铜溶液，铜离子在铜电极上被氧化
C．电池工作时，盐桥中的阳离子移向甲，阴离子移向乙，溶液仍保持电中性
D．取出盐桥，电流表指针即回到零点
例题2．分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是 (　　)

A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极
B．②中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑
C．③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
D．④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
D．④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
考点二 电解池
1．能量转化形式：________转化为________。
2．电解池
(1)构成条件：①有与________相连的两个电极。②__________(或__________)。
③形成____________。
(2)电极名称及电极反应(如图)

(3)电子和离子移动方向
①电子：从电源________流向电解池的________；从电解池的________流向电源的________。
②离子：阳离子移向电解池的________；阴离子移向电解池的________。
例题3、用惰性电极进行下列电解，有关说法正确的是(　　)
①电解稀硫酸　②电解CuSO4溶液　③电解KOH溶液　④电解NaCl溶液
A．电解进行一段时间后四份溶液的pH均增大
B．反应②中电解一段时间后，向溶液中加入适量的CuO可使溶液恢复电解前的情况
C．反应③中阳极消耗OH－，故溶液浓度变小
D．反应④中阴、阳两极上产物的物质的量之比为2∶1
　考点二　电解原理的应用
1．电解饱和食盐水
(1)电极反应
阳极反应式：__________________(________反应)
阴极反应式：__________________(________反应)
(2)总反应方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
离子反应方程式：
(3)应用：氯碱工业制________、________和________。
2．电镀右图为金属表面镀银的工作示意图，据此回答下列问 题：
(1)镀件作____极，镀层金属银作____极。
(2)电解质溶液是___________________________________。
(3)电极反应：
阳极：__________________________________________________________________；
阴极：__________________________________________________________________。
(4)特点：____极溶解，____极沉积，电镀液的浓度________。
3．电解精炼铜
(1)电极材料：阳极为________；阴极为________。
(2)电解质溶液：含Cu2＋的盐溶液。
(3)电极反应：
阳极：________________________；
阴极：_____________________ 。
(4)特点：电镀液的浓度________。相同时间内，两极质量变化 （填“相同”或“不同”）
4．电冶金：利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Mg、Al等。
(1)冶炼钠：
(2)冶炼铝：
例题4．利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是（ ）
A．电解时以精铜作阳极
B．电解时阴极发生氧化反应
C．粗铜连接电源负极，其电极反应是Cu－2e－===Cu2＋
D．电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥
考点三　金属的腐蚀和防护
1．金属腐蚀的本质
金属原子__________变为__________，金属发生________________________________。
2．析氢腐蚀与吸氧腐蚀
以钢铁的腐蚀为例进行分析：

析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件

电
极
反
应
负极

正极

总反应式

联系
________更普遍

3．金属的防护
(1)电化学防护
①牺牲阳极的阴极保护法—______原理
a．________：被保护金属活泼的金属；b．________：被保护的金属设备。
②外加电流的阴极保护法—________原理
a．________：被保护的金属设备；b．________：惰性金属。

例题5．下面各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是 (　　)

A．④>②>①>③ B．②>①>③>④
C．④>②>③>① D．③>②>④>①
【规律与方法】、
一、应对电化学定量计算的三种方法
1、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，如
物质：　　2H2～O2～2Cl2～2Cu～4Ag～4H＋～4OH－～4e－
n(mol) 2 1 2 2 4 4 4 4
二、电极反应式的书写
(1)列物质→先确定电解池的阴阳极，列出两极上的反应物和生成物，
(2)标得失→分析化合价的升降，找出得失电子数
⑶看环境配守恒→ ① 配平电荷 ②配平原子
【例题6】
（2010山东高考）以铝为阳极，在H2SO4 溶液中电解，铝材表面形成氧化膜。写出阳极的电极反应式，

【重点突破】
Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4十2H2O
放电
充电
1、铅蓄电池是一种典型的可充电电池， 电池总反应式为：
请写出其充电时阴极反应式：__________________

2、燃料电池是将燃料具有的化学能直接变为电能的发电装置。请写出甲烷燃料电池在碱性条件下，负极电极反应式

3、以铁为阳极电解浓氢氧化钠溶液，制备FeO42-,阳极电极反应为：__________________
【巩固练习】
1、MnO2的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液。阴极的电极反应式是_____________________________________________。若电解电路中通过2 mol电子，MnO2的理论产量为_____ g。
2、（2012潍坊二模）氨的合成是最重要的化工生产之一，直接供氨式碱性燃料电池的电极反应为4NH3+3O2=2N2+6H2O,试写出电池的负极反应式为，__________________从理论上分析该电池工作过程中________ (填需要或不需要)补充碱（KOH）
3、（2012·青岛一模）一种新型燃料电池，一极通入空气，一极通入CH3OH(g)，电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在熔融状态下能传导O2－。则在该熔融电解质中，O2－向 （ 填“正”或“负”)极移动，电池负极电极反应为： 　　　 ；
4、（2012·泰安一模）（2）用Na2CO3熔融盐作电解质，CO、O2为原料组成的新型电池的研究取得了重大突破。该电池示意图如右：
负极电极反应式为________________，为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定，电池工作时必须有部分A物质参加循环。A物质的化学式为_______________。
三、可充电电池原理示意图

【当堂检测】
1．用电解法提取氯化铜废液中的铜，方案正确的是 (　　)
A．用铜片连接电源的正极，另一电极用铂片
B．用碳棒连接电源的正极，另一电极用铜片
C．用氢氧化钠溶液吸收阴极产物
D．用带火星的木条检验阳极产物
2．以KCl和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是（ ）
A．未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程
B．因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系
C．电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率
D．镀锌层破损后即对铁制品失去保护作用
3、铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为Fe＋Ni2O3＋3H2O===Fe(OH)2＋2Ni(OH)2
下列有关该电池的说法不正确的是 (　　)
A．电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极为Fe
B．电池放电时，负极反应为Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2
C．电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低
D．电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===Ni2O3＋3H2O
4、根据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如图所示，其中盐桥内装琼脂­饱和KNO3溶液。

请回答下列问题：
(1)电极X的材料是__________；电解质溶液Y是________________________________。
(2)银电极为电池的______极，写出两电极的电极反应式：
银电极：_____________________________；
X电极：_____________________________。
(3)外电路中的电子是从______电极流向________电极。
(4)盐桥中向CuSO4溶液中迁移的离子是__________(填序号)。
A．K＋ B．NO C．Ag＋ D．SO
(5)其中CuSO4溶液能否被H2SO4(稀)溶液代替________。Ag电极能否被石墨代替_____。

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