2022高一化学教案第4讲 化学反应与能量变化.doc

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1、第4讲 化学反应与能量变化满分晋级 化学反应与能量变化1级原电池化学反应与能量变化3级化学反应与能量化学反应与能量变化7级原电池原理及其应用新课标剖析 高考要求内 容要 求 层 次具 体 要 求化学反应与能量知道化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。了解吸热反应和放热反应的含义，会判断反应的吸放热情况。了解原电池的概念和形成条件，掌握原电池的工作原理，会判断原电池的正负极。初步学会原电池的正负极电极反应的书写。4.1 化学能与热能知识点睛一、 化学反应与能量变化1物质中原子之间是通过化学键相结合的。当物质发生化学反应时，断开反应物中的化学键要吸收能量，而形成生成物中的化学键要放出能

2、量。化学键的断裂和形成正是化学反应中能量变化的主要原因。2不同物质的组成不同，结构不同，所含的化学键也不同。在化学反应中，随着物质的变化，既有反应物中化学键的断裂，又有生成物中化学键的形成，化学能也随之而改变。【注意】断开和形成1mol化学键吸收和放出的能量数值相等；物质发生化学反应与体系的能量变化是同时发生的，只要有化学反应就一定有能量变化。3两条基本的自然定律质量守恒定律：参加化学反应的反应物的总质量等于反应后生成物的总质量。能量守恒定律：一种形式的能量转化为另一种形式的能量，体系包含的总能量不变。二、 化学能与热能的相互转化1吸热反应、放热反应如果将反应物具有的总能量定为E反，生成物具有

3、的总能量定为E生，则：若E反E生，则反应放出热量，通常称为放热反应；若E反E生，则反应吸收热量，通常称为吸热反应。【注意】各种物质都存在化学能，不同物质所含的化学能不同。2常见的放热反应：绝大多数化合反应是放热反应；所有的燃烧反应都是放热反应；酸碱中和反应是放热反应；活泼金属与水或酸的反应；铝热反应。【备注】绝大多数自发的氧化还原反应都是放热反应。3常见的吸热反应：大多数分解反应；Ba(OH)28H2O固体与NH4Cl固体反应；以C、H2、CO等为还原剂的反应，如C+CO2高温2CO。【注意】一个化学反应是吸热反应还是放热反应与是否加热无关。例如：氢氧化钡与氯化铵的反应是吸热反应但不需要加热，

4、碳酸钙分解是吸热反应需要加热，白磷在空气中能自燃是放热反应，氢气在空气中燃烧需要点燃但是放热反应。4中和热 （1）酸与碱发生中和反应，生成1molH2O时所释放的热量称为中和热。 （2）一般情况下，中和热的数值是57.3kJ/mol。可以通过实验测定（选修4中进行讲解）。【注意】 中和热定义中的酸碱一般是稀的强酸和强碱溶液（浓H2SO4，NaOH固体遇水放热，弱酸或弱碱电离吸热）。 反应中必须只是简单的中和，不能有别的物质产生（如沉淀等）。 必须是生成1molH2O时放出的热量，才能称为中和热。例题精讲考点1： 化学反应与能量变化专题【例1】 对于放热反应2H2+O2点燃2H2O，下列说法中正

5、确的是（ ）A产物H2O所具有的总能量高于反应物H2和O2所具有的总能量B反应物H2和O2所具有的总能量高于产物H2O所具有的总能量C反应物H2和O2所具有的总能量等于产物H2O所具有的总能量D反应物H2和O2具有的能量相等【答案】B【例2】 下列对于化学键与化学反应中能量变化的关系叙述正确的是（ ）A物质发生化学反应时，断开反应物中的化学键要放出能量B物质发生化学反应时，形成生成物中的化学键要吸收能量C断开1molC-H键要放出415kJ能量，那么断开1 molCH4中所有C-H键则要放出4mol415kJ/mol=1660 kJD化学键的断裂和形成是化学反应中的能量变化的主要原因【答案】D

6、【例3】 下图中，表示吸热反应的是（ ）【答案】A【例4】 在一定条件下A与B反应可生成C和D，其能量变化如下图 （1）若E1E2，反应体系的总能量（填“升高”、“降低”） ，为（填“吸热”、“放热”） 反应，其原因是 。（2）若E1ACD【例15】 根据下列事实：AB2=A2B；D2H2O=D(OH)2H2；以B、E为电极与E的盐溶液组成原电池，电极反应为E22e=E，B2e=B2，由此可知A2、B2、D2、E2的氧化性强弱关系是（ ）AD2A2B2E2BA2B2D2E2CD2E2A2B2DE2B2A2D2【答案】D【例16】 将Mg条、Al条平行插入一定浓度的NaOH溶液中，用电线连接成原

7、电池。此电池工作时，下列叙述正确的是（ ）AMg比Al活泼，Mg失去电子被氧化成Mg2+BAl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【答案】B 【例17】 甲、乙两位学生想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，两人均使用镁片与铝片做电极，但甲将电极放入6 molL-1的H2SO4溶液中，乙将电极放入6molL-1NaOH溶液中，如图所示。 （1）写出甲池中正极的电极反应式：正极： 。 （2）写出乙池中负极的电极反应式和总反应的离子方程式，负极： 。总反应的离子方程式： 。（3）由此实验可得到如下哪些

8、正确的结论? (填序号)。 A利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的介质 B镁的金属性不一定比铝的金属性强 C该实验说明金属活动性顺序表已过时，已没有实用价值 D该实验说明化学研究对象复杂，反应受条件影响较大，因此应具体问题具体分析 （4）上述实验也反过来证明了“直接利用金属活动性顺序表判断原电池中的正负极”这种做法 (填“可靠”或“不可靠”)。如不可靠，请你提出1个判断原电池正负极的可行的实验方案 (如“可靠”，此空可不填)。【答案】（1）；（2）2Al+8OH- - 6e-=2AlO2-+4H2O；2Al+2OH-+2H2O=2AlO2- +3H2；（3）AD；（4）不可靠；把

9、两种金属做电极连上电流计后插入电解质溶液形成原电池。利用电流计测定电流的方向，从而判断电子移动方向，即流出电子一极为原电池的负极，另一极为正极。【例18】 镍、镉(NiCd)电池是一种可充电电池，其反应的化学方程式为： Cd(OH)2+Ni(OH)2Cd+NiO(OH)2+H2O，由此可知，该电池的负极材料是（ ）ACd BNiO(OH)2 CCd(OH)2 DNi(OH)2【答案】A【例19】 银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，总反应为Ag2OZnH2O=2AgZn(OH)2，下列说法中不正确的是() A原电池放电时，负极上发生反应的物质

10、是ZnB负极发生的反应是Zn2OH2e=Zn(OH)2C工作时，负极区溶液碱性减弱，正极区溶液碱性增强D溶液中OH向正极移动，K、H向负极移动【答案】D【例20】 日常所用干电池的电极分别为碳棒(上面有铜帽)和锌皮，以糊状NH4Cl和ZnCl2作电解质(其中加入MnO2吸收H2)，电极反应式可简化为：Zn2e=Zn2，2NH2e=2NH3H2(NH3与Zn2能生成一种稳定的物质)。根据上述判断，下列结论正确的是（ ）多选AZn为正极，碳为负极BZn为负极，碳为正极C工作时，电子由Zn极经过电路流向碳极D长时间连续使用该电池时，内装糊状物不可能流出腐蚀用电器【答案】BC【例21】 （1）将锌片和

11、银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。锌片上发生的电极反应： ； 银片上发生的电极反应： 。（2）若该电池中两电极的总质量为60 g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47 g，试计算：产生氢气的体积(标准状况)；通过导线的电量。(已知NA = 6.021023 /mol，电子电荷为1.601019 C)【答案】（1）Zn2e = Zn2；2H2e = H2 （2）锌片与银片减轻，是因与酸反应： Zn2H = Zn2H2 转移2e = = 得V(H2) = 4.5 L； Q = 3.8104 C。【例22】 某固体酸燃料电池以Ca(HSO4)2固体为电解质传递

12、H+，其基本结构见下图，电池总反应可表示为：2H2+O22H2O，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极上的电极反应式为：O2+2H2O+4e-4OHC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【答案】D【例23】 一种新型燃料电池，它是用两根金属做电极插入KOH溶液中，然后向两极上分别通甲烷和氧气，其电池反应为：X极：,Y极： 下列关于此燃料电池的有关说法中错误的是（ ） A通入甲烷的电极（X）为电池的负极，通入氧气的电极（Y）为电池正极B放电一段时间后，电解质溶液中KOH的物质的量改变C在标准状况下，通过5.6L氧气，完全

13、反应后有1.0mol的电子发生转移D放电时，通过甲烷的一极附近的pH升高【答案】DPbPbW溶液baGPbO2涂层【例24】 有A、B、C、D四种短周期元素，其原子序数依次增大。A、B可形成A2B和A2B2两种化合物，B、C同主族且可形成CB2和CB3两种化合物。 回答下列问题。（1）A2B的电子式为_。（2）CB2通入A2B2溶液中可被氧化为W，用W的溶液（体积为1L，假设变化前后溶液体积变化忽略不计）组装成原电池（如图）。在b电极上发生的反应可表示为：，则在a电极上发生的反应可表示为 。若电池工作一段时间后，a极消耗0.05 mol Pb，则硫酸的物质的量为 。（3）金属元素E是中学化学常

14、见元素，位于元素周期表的第四周期。该元素可与D形成ED2和ED3两种化合物。将E的单质浸入ED3溶液中（如下图甲所示），溶液由黄色逐渐变为浅绿色，该反应的离子方程式为 。单质E单质EG石墨ED3溶液（乙）ED3溶液（甲）（4）依据(3)中的反应，可用单质E和石墨为电极设计一个原电池，则在该原电池工作时，石墨一极发生的反应可以表示为 。比较甲、乙两图，说明石墨除形成闭合回路外所起的作用是 。【答案】（1） （2） ；0.1mol （3）Fe +2Fe3+ = 3Fe2+（4）2Fe3+2e- = 2Fe2+ 将还原反应和氧化反应在电解质溶液中的不同区域内发生直击高考（2013年北京卷 6）下列设

15、备工作时，将化学能转化为热能的是（ ） ABCD硅太阳能电池锂离子电池太阳能集热器燃气灶【命题立意】本题主要考查能量转化。【高考难度】题目难度较低。【难点分析】A为太阳能转化为电能；错；B为化学能转化为电能，错；C为太阳能转化为热能，错；D为化学能转化为热能。【答案】D（2010年全国卷 10）右图是一种染料敏化太阳能电池的示意图。电池的一个点极由有机光敏燃料（S）涂覆在纳米晶体表面制成，另一电极由导电玻璃镀铂构成，电池中发生的反应为：（激发态）；，下列关于该电池叙述错误的是（ ）A电池工作时，是将太阳能转化为电能B电池工作时，离子在镀铂导电玻璃电极上放电C电池中镀铂导电玻璃为正极D电池的电解

16、质溶液中I-和I3-的浓度不会减少【命题立意】本题主要考查原电池原理。【高考难度】题目难度较高。【难点分析】B选项错误，从示意图可看在外电路中电子由负极流向正极，也即镀铂电极做正极，发生还原反应：I3-+2e-=3I-；A选项正确，这是个太阳能电池，从装置示意图可看出是个原电池，最终是将光能转化为化学能，应为把上面四个反应加起来可知，化学物质并没有减少；C正确，见B选项的解析；D正确，此太阳能电池中总的反应一部分实质就是：I3-3I-的转化（还有I2+I-I3-），另一部分就是光敏有机物从激发态与基态的相互转化而已，所有化学物质最终均不被损耗。【答案】B（2013年上海卷 8）糕点包装中常见的

17、脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等，其脱氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相同。下列分析正确的是（ ）A脱氧过程是吸热反应，可降低温度，延长糕点保质期B脱氧过程中铁作原电池正极，电极反应为：Fe-3e-Fe3+C脱氧过程中碳做原电池负极，电极反应为：2H2O+O2+4e-4OH-D含有1.12g铁粉的脱氧剂，理论上最多能吸收氧气336mL（标准状况）【命题立意】本题主要考查原电池原理。【高考难度】题目难度中等。【难点分析】根据题意铁作为电池负极（Fe-2e-=Fe2+），碳作原电池正极（2H2O+O2+4e-=4OH-），因此BC错误，脱氧过程是放热反应，A项错误，D项生成的Fe2+继续被O2氧化。【答案】D