2022高二化学学案第一章化学反应与能量转化章末总结(鲁科版选修4).docx

第一章化学反响与能量转化章末总结学案〔鲁科版选修4〕
专题一盖斯定律的应用
化学反响无论是一步完成还是分几步完成，其反响焓变是一样的。也就是说，化学反响的反响热只与反响物的始态(各反响物)和终态(各反响产物)有关，而与具体反响进行的途径无关。如果一个反响可以分几步进行，那么各步反响的反响热之和与该反响一步完成时的反响热相同，这就是盖斯定律。
计算反响热时，盖斯定律可简单理解为：如果一个化学方程式可由另外几个化学方程式相加减而得到，那么该化学反响的焓变也可由这几个化学反响的焓变相加减而得到。
例1热化学方程式：(1)Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g)ΔH＝－25kJ·mol－1
(2)3Fe2O3(s)＋CO(g)===2Fe3O4(s)＋CO2(g)ΔH＝－47kJ·mol－1
(3)Fe3O4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO2(g)
ΔH＝19kJ·mol－1
写出FeO(s)被CO复原生成Fe和CO2的热化学方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析依据盖斯定律，不管反响是一步完成还是分几步完成，其反响热是相同的。我们可以从题目中的有关方程式分析：从方程式(3)与方程式(1)可看出有我们需要的物质。但是方程式(3)必须通过方程式(2)中的有关物质才能和方程式(1)结合起来。将方程式(1)×1/2－方程式(2)×1/6－方程式(3)×1/3；可表示为(1)×1/2－(2)×1/6－(3)×1/3得：FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO2(g)ΔH＝(－25kJ·mol－1)×1/2－(－47kJ·mol－1)×1/6－19kJ·mol－1×1/3＝－11kJ·mol－1。
答案FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO2(g)ΔH＝－11kJ·mol－1
变式训练1用CH4催化复原NOx，可以消除氮氧化物的污染。例如：
①CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－574kJ·mol－1
②CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－1160kJ·mol－1
以下说法不正确的选项是()
A．假设用标准状况下4.48LCH4复原NO2生成N2和水蒸气，放出的热量为173.4kJ
B．由反响①可推知：CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(l)ΔH<－574kJ·mol－1
C．反响①②转移的电子数相同
D．反响②中当4.48LCH4反响完全时转移的电子总数为1.60mol
答案D
解析根据盖斯定律，将①②相加得到如下热化学方程式：CH4(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－867kJ·mol－1，标准状况下4.48LCH4的物质的量为0.2mol，放出的热量为0.2mol×867kJ·mol－1＝173.4kJ；由于液态水生成气态水需要吸收热量，所以生成液态水的反响放出的热量多，放热越多，那么ΔH越小，即ΔH<－574kJ·mol－1；反响②中每1molCH4反响完全时转移的电子总数为8mol,4.48LCH4的物质的量无法求算，因为没有指明气体的温度和压强。
变式训练2：
(1)Zn(s)＋1/2O2(g)===ZnO(s)ΔH＝－348.3kJ·mol－1
(2)2Ag(s)＋1/2O2(g)===Ag2O(s)ΔH＝－31.0kJ·mol－1
那么Zn(s)＋Ag2O(s)===ZnO(s)＋2Ag(s)的ΔH等于()
A．－317.3kJ·mol－1B．－379.3kJ·mol－1
C．－332.8kJ·mol－1D．317.3kJ·mol－1
答案A
解析根据盖斯定律ΔH＝－348.3kJ·mol－1－(－31.0kJ·mol－1)＝－317.3kJ·mol－1，应选A。
专题二原电池与电解池的比较

原电池
电解池
定义
将化学能转变成电能的装置
将电能转变成化学能的装置
装置举例

形成条件
①活泼性不同的两个电极②同时插入同一电解质溶液(一般地，电解质溶液与活泼性较强的电极发生氧化复原反响) ③用导线相互连接或直接接触组成闭合回路
① 两电极接直流电源
②两电极同时插入同一电解质溶液(或熔化的电解质) ③用导线相互连接组成闭合回路
电极名称及判断
负极：电子流出的极或较活泼的金属电极或发生氧化反响的电极
正极：电子流入的极或较不活泼的金属电极或发生复原反响的电极

电极分类(依材料分)：有惰性电极(如石墨、Pt、Au电极)和活泼电极(除石墨、Pt、Au以外的电极)
阴极：与电源负极相连的极
阳极：与电源正极相连的极
反响原理

电极反响
负极：电极本身或者其他某些物质失电子，发生氧化反响
正极：电极本身不反响，溶液中的某些阳离子在正极上获得电子或者其他某些物质得电子，发生复原反响
阳极：假设为惰性电极，那么电极本身不反响，溶液中的阴离子失去电子；假设为活泼电极，那么电极本身失电子，发生氧化反响
阴极：电极本身不反响(不管是惰性电极还是活泼电极)
溶液中阳离子在阴极上获得电子，发生复原反响
应用
① 金属的防护
②制造新的化学电源
①电冶(冶炼Na、Mg、Al)；②精炼(如铜的电解精炼)；③电镀(如镀铜)；④氯碱工业
例2按图所示装置进行实验，并答复以下问题：
(1)判断装置的名称：A池为________，B池为______。
〔2〕锌极为______极，电极反响式为_______________________________________；
铜极为______极，电极反响式为___________________________________________；
石墨棒C1为____极，电极反响式为_______________________________________；
石墨棒C2附近发生的实验现象为__________________________________________。
(3)当C2极析出224mL气体(标准状况)时，锌的质量________(填“增加〞或“减少〞)______g，CuSO4溶液的质量________(填“增加〞或“减少〞)________g。
解析A池中Zn、Cu放入CuSO4溶液中构成原电池，B池中两个电极均为石墨电极，在以A为电源的情况下构成电解池，即A原电池带动B电解池，A池中Zn为负极，Cu为正极，B池中C1为阳极，C2为阴极，析出H2，周围OH－富集，酚酞变红，且n(H2)＝0.01mol，故电路上转移电子的物质的量为0.01mol×2＝0.02mol，根据得失电子守恒，锌极有0.01molZn溶解，即Zn极重量减少0.01mol×65g·mol－1＝0.65g，铜极上有0.01molCu析出，即CuSO4溶液增加了0.01mol×(65g·mol－1－64g·mol－1)＝0.01g。
答案(1)原电池电解池
(2)负Zn―→Zn2＋＋2e－正Cu2＋＋2e－―→Cu阳2Cl－―→Cl2↑＋2e－有无色气体产生，附近溶液出现红色(3)减少0.65增加0.01
变式训练32008年5月12日我国四川汶川发生特大地震，为防止在大灾之后疫病流行，全国各地向灾区运送了大量的各种消毒液，如NaClO溶液。某校探究性学习小组对消毒液次氯酸钠(NaClO)的制备与性质等进行了探究。
甲同学：为制备消毒液，探究并制作了一种家用环保型消毒液(NaClO溶液)发生器，设计了如下列图的装置，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液。请完成以下问题：假设通电时，为使生成的Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，那么电源的a电极名称为______极(填“正〞、“负〞、“阴〞或“阳〞)，与其相连的电极的电极反响式为
________________________________________________________________________；
装置溶液中反响生成NaClO的离子方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
乙同学：从某超市中查询到某品牌消毒液包装说明的局部内容摘录如下：
主要有效成分为次氯酸钠，有效氯含量8 000～10 000 mg·L－1。可用于各类家居用品、餐具、棉织衣物等的消毒，对彩色织物可能有褪色作用。切勿用于丝绸、毛、尼龙、皮革、油漆表
面，勿用于铝、铜、碳钢制品。本品须密封，置阴凉暗处保存。
请完成以下实验探究过程：
Ⅰ.阅读材料，根据学过的知识判断问题
(1)当负极有1mol气体生成时，转移电子的物质的量为________mol，在________极(填“正〞或“负〞)滴入紫色石蕊试液会变红，在________极(同上)滴入酚酞试液会变红。
(2)该消毒液还具有的化学性质是________(填序号)。
A．强氧化性B．强复原性C．不稳定性D．漂白性E．弱酸性
Ⅱ.确定要研究的问题
该消毒液对碳钢制品的腐蚀原理。
Ⅲ.设计方案，实施探究
(1)用烧杯取少量样品，将一颗光亮的普通碳钢钉放入烧杯，浸泡一段时间。预期的实验现象是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)为了进一步探究碳钢钉在该消毒液(NaClO)中的腐蚀原理，丁同学设计了如图实验装置，写出炭(C)极上发生的电极反响式
________________________________________________________________________。
答案(1)甲：负2H＋＋2e－―→H2↑Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O
乙：Ⅰ.(1)2负正
(2)AD
Ⅲ.(1)钢钉外表有红褐色物质生成
(2)ClO－＋2e－＋H2O―→Cl－＋2OH－
专题三电化学的有关计算
1．原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算，溶液中离子浓度的计算，相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算，根据电量求产物的量与根据产物的量求电量的计算。不管哪类计算均可概括为以下三种方法：
(1)根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。
(2)根据总反响式中的计量数关系计算：先根据电极反响式写出总反响式或直接运用总反响式列比例式计算。
(3)根据关系式计算：由得失电子守恒定律关系建立量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。
2．解决电解问题的根本思路模式
(1)通电前：电解质溶液中含有哪些阴、阳离子(包括水电离出的H＋和OH－)。
(2)通电时：阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，结合放电顺序分析谁优先放电。
(3)写电极反响式，并结合题目要求分析电解结果，如两极现象、电解质溶液中pH的变化、离子浓度的变化等。
例3将500mL0.1mol·L－1的CuSO4和1mol·L－1的NaCl混合溶液，用石墨为电极电解。一段时间后在阳极收集到4.48L(标准状况下)气体，溶液体积几乎没有变化。求：
(1)阴极析出铜的质量。
(2)电解后溶液中NaCl的物质的量浓度。
(3)电解后溶液中[OH－]的浓度。
解析(1)由题知阳极得到的气体为Cl2，混合溶液中电解总反响式为：
Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑
2mol64g22.4L
nm4.48L
即n＝(2mol×4.48L)/22.4L＝0.4mol
m＝＝12.8g
而在溶液中可得到Cu：
m′＝0.5L×0.1mol·L－1×64g·mol－1＝3.2g
故阳离子除Cu2＋放电外，还有H＋放电。
(2)[NaCl]＝[Cl－]＝(0.5L×1mol·L－1－0.4mol)/0.5L＝0.2mol·L－1
(3)[OH－]＝(0.4mol－0.1mol)/0.5L＝0.6mol·L－1
答案(1)3.2g(2)0.2mol·L－1(3)0.6mol·L－1
变式训练41.0L等物质的量浓度的KNO3和Cu(NO3)2的混合液，用石墨做电极进行电解，当通电一段时间后，两极均收集到22.4L气体(标准状况下)，那么原混合液中[NO]为()
A．1mol·L－1B．2mol·L－1C．3mol·L－1D．4mol·L－1
答案C
解析电解KNO3和Cu(NO3)2的混合液时，两极的电极反响为：阳极：4OH－―→O2↑＋2H2O＋4e－
阴极：
阳极收集到22.4LO2，那么电路中通过了4mole－，阴极上产生1molH2时得到2mole－，那么Cu2＋放电所得到的电子为2mol，即原溶液中有1molCu2＋，[Cu2＋]＝1.0mol·L－1。
由题意知[KNO3]＝[Cu(NO3)2]，那么[NO]＝[KNO3]＋2[Cu(NO3)2]＝1＋2×1＝3mol·L－1。