能量转化

曹县一中高中三年级化学学科学案编写人:杨东峰审核人:李长南第10周

《化学反应原理》第一章化学反应与能量变化

第一节化学反应的热效应

【考纲要求】

1.了解化学反应中能量变化的原因,能说出常见能量转化形式。

2.了解吸热反应、放热反应、反应热、中和热的概念。

3.了解热化学方程式的含义,能根据盖斯定律进行有关反应热的简单计算。【自主学习】

考点一、化学反应与反应热

1、化学反应的实质与特点:

(1)化学反应的实质是。

(2)化学反应的特点是:既有生成,又有的变化或转换。

2、反应热:

(1)概念:化学上规定,当化学反应在一定的温度下进行时,反应

热量为该反应在此温度下的热效应,简称反应热。

(2)表示方法:用表示,若为表示反应吸热,若为表示反应放热。

【问题探究】需要加热的一定是吸热反应,放热反应不需加热就可进行就能发生,这种说法对吗?

3、燃烧热:在101kPa时,物质完全燃烧生成

氧化物所放出的热量,叫做该物质的燃烧热.

4、中和热:

(1)在稀溶液中,强酸稀溶液和强碱的稀溶液发生中和反应而生成,

这时的反应热(即所放出的热量)叫做中和热.表示为:

H+(aq)+OH-(aq)==H

O(l);ΔH(298K)=-57.3 kJ·mol-1

2

(2)中和热的测定:实验用品、装置、步骤。( 见教材 )

(3)注意事项:①为保证盐酸被完全中和,所用稀氢氧化钠稍过量。

②采用稀的强酸、强碱。

【问题探究】:换用弱酸或弱碱会影响中和热的数值吗?若将稀盐酸换成浓硫酸呢?

【特别提示】:① 化学反应不仅遵守质量守恒,而且遵守能量守恒,能量变化主要以热能形式,也有其他形式的能量变化。

② 反应热与键能的关系:键能越大,物质越稳定,而物质越稳定,本身具有的能量越低。如果反应物的键能总和小于生成物的键能总和,反应发生时就会(填放热或吸热),反之。

【典例分析1】下列变化中属于吸热反应的是()

①液态水汽化②将胆矾加热变为白色粉末③浓硫酸稀释④氯酸钾分解制氧气⑤生石灰跟水反应生成熟石灰

考点二、化学反应的焓变

1、焓():描述物质所具有的的物理量。

2、化学反应的焓变(?H):

反应产物的总焓与反应物的总焓之差。即△H=H(反应产物)-H(反应物)3、反应热与焓变的关系:

对于下的化学反应,若反应中物质的能量变化全部转成,(没有转化为电能、光能等),则该反应的反应热等于反应前后物质的焓变。即Q

=?H,(Qp表示在不变的条件下化学反应的反应热。)

P

考点三、热化学方程式

1、概念:能表示参加反应物质的量和反应热之间的关系的化学方程式。

2、意义:既表明了化学反应中的变化,又表明了化学反应中的变化的化学方程式。

【典例分析2】:2H

2(g)+O

2

(g)=2H

2

O(g)ΔH(298K)=-571.6 kJ〃mol-1

表示在298K时,与反应,生成

放出571.6kJ的热量。

3、书写注意事项:

a、要注明反应物和生成物的(同素异形体、要注明名称),

因为物质所具有的能量与其聚集状态有关,即反应物的状态不同,△H也不同。

b、要注明反应温度和压强。因为△H的大小和反应的温度和压强有关,如不注明,即表示在101kPa和25°C。

c、热化学方程式中的化学计量数不表示分子个数,而是表示,

故化学计量数可以是整数,也可以是分数。相同物质的化学反应,当化学计量数改变时,其△H也同等倍数的改变。

d、△H:在热化学方程式中△H的“+”“-”一定要注明,“+”代

表,“-”代表。△H的单位是:或。【典例分析3】:1克甲烷在空气中燃烧,恢复常温下测得放出热量55.625kJ,试写出热化学方程式。

考点四、化学反应焓变的计算

1.根据键能数据计算:△H = E(反应物)- E(生成物)或

△H = E(断键)- E(成键)

【针对训练1】已知1mol氢气分子中化学键断裂时需吸收436kJ的能量,1mol 氯气分子中化学键断裂时需吸收243kJ的能量,由H原子和C原子形成1mol

化学键时释放431kJ的能量.写出热化学方程式。

2.根据热化学方程式计算:

反应热与反应物或生成物德物质的量成正比

3.根据实验数据计算:

△H = Q =- C * △T 或△H = Q = - Cm * △T

4.盖斯定律及其应用:

(1)盖斯定律的涵义:

对于一个化学反应,无论是一步完成,还是分几步完成,其反应焓变_______。也就是说,化学反应的反应热只与反应的(各反应物)和

(各生成物)有关,而与具体的反应途径无关。

(2)盖斯定律的应用

若一个化学方程式可由另外几个化学方程式相加减而得到,则该化学反应的焓变即为这几个化学反应的焓变的代数和。

=-393.5kJ·mol-1【典例分析4】已知:C(s)+ O2(g)= CO2(g)△H

1

CO(g)+0.5O2(g)= CO2(g)△H3=-283.0kJ·mol-1

则 C(s)+0.5O2(g)=CO(g) △H3=?

【随堂检测】见领航78页

曹县一中高中三年级化学学科学案编写人:刘付云审核人:李长南第10周

第二节电能转化为化学能----电解

【考纲要求】

1.了解化学能与热能的相互转化,

2.了解能源是人类生存和社会发展的基础,化学在解决能源危机中的作用。

3.了解电解池的工作原理。能写出电极反应。

【自主复习】

考点一、电解的原理

1、概念:在的作用下,电解质在两电极上分别发生和的过程叫做电解。

2、装置a. 把转化为的装置叫(或电解槽)

b. 构成条件:①(可同可不同)

②(或熔融的电解质)

③并形成闭合回路

3、原理

a.电极(由外接直流电源决定):与外接电源负极相连的电极称,与外接电源正极相连的电极称。

b.电子: 电子从外加电源的极流出,流到电解池的极,再从极流回电源极。(注:电子只在外电路定向移动,不能从溶液中移动)

c.离子: 阳离子向极移动, 阴离子向极移动.

【典例分析1】:电解熔融氯化钠时:通电前, Na+ Cl-在无规则运动。通电后, Na+移向极(与电源相连),Cl-移向极(与电源相连)。电子从电源负极流向电解池的极,电极反应式为 ,发生反应;电子从电解池阳极流向电源的极,电极反应式

为 ,发生 反应。总反应为

4、电极上阴阳离子放电的一般规律(即电解产物的判断)

阳极 :① 若为金属做阳极(除Pt 、Au 外),则电极本身失去电子而放电。

② 若为惰性电极(C 、Pt 、Au 等),则溶液中阴离子放电顺序: S 2— > I — > Br — > Cl — > OH — > 含氧酸根离子 > F —

阴极:无论是惰性电极,还是活性电极,阴极都不会参与电极反应,始终为阳离子放电。顺序:Ag + >Fe 3+ >Cu 2+ > H + >Fe 2+ (与金属活动性相反) 【特别提示】:离子放电顺序一般与下列三点因素有关:

① 金属(或非金属)活泼性有关。② 离子浓度有关。③ 电极材料有关。 【设疑激思】:如下页图,回答下列相关问题:

(1)从理论上来说,合上开关后,整个装置中是否有电流产生? 如果有,左右两部分分别相当于什么装置?简述理由。

(2)写出右侧装置中的电极反应。

CuSO 4溶液

H 2SO 4溶液

铜棒

Cu

Zn

5、电解实例(阳极为惰性电极,电解下列溶液)

电解类型举例

电极反应

溶液pH

变化

溶液复原方

类别实例

电解水型含氧酸

H

2

SO

4

强碱

NaOH 活泼金属

含氧酸盐

Na

2

SO

4

电解溶质型无氧酸

HCl 不活泼金

属的无氧

酸盐

CuCl

2

放氢生碱型活泼金属

无氧酸盐

NaCl

放氧生酸型不活泼金

属的含氧

酸盐

CuSO

4

考点二、电解原理的应用

1.氯碱工业

工业上用电解饱和食盐水(NaCl溶液)的方法制取烧碱(NaOH)、氯气

(Cl

2)、氢气(H

2

),并以它们为原料生产一系列其他化工产品的化工生产过程

统称氯碱工业(基础化工之一)。氯碱工业在化工、轻工、纺织、冶金、石化及公用事业等方面有重要应用。

原理:阳极(C):

阴极(Fe):

总反应:

2.电解精炼铜

①做阴极②(含杂质Zn、Fe、Ni、Ag、Au等)阳极③做电解质溶液并与外电源形成闭合回路。

阳极反应式:

阴极反应式:

【特别提示】:活泼性在铜之后的银、金等还原性比铜差的,不能失去电子,它们以单质的形式留在溶液中,成为阳极泥。

3.电镀(以镀铜为例来说明)

①做阴极②(如铜)做阳极

)的盐溶液作电解质溶液,并与外电源形成闭合回路③(如CuSO

4

阳极反应式:

阴极反应式:

【特别提示】:在电镀装置中,锌离子先于氢离子放电(离子浓度有关)。【问题探究】:电解进行时,溶液中的离子浓度一定会减小吗?

4.冶炼活泼金属:电解法冶炼钠、镁、铝等活泼金属。例如电解冶炼铝:

阳极反应:;阴极反应:。【典例分析2】:镍有广泛的用途。粗镍中含少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质,可用电解法制备高纯度镍,下列叙述正确的是(氧化性Fe2+<Ni2+<Cu2+) ( )

A 阳极发生还原反应,其电极反应式:Ni2++2e-→Ni

B 电解过程中,阳极质量的减少与阴极质量的增加相等

C 电解后,溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+和Zn2+

D 电解后,电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt

【随堂检测】见领航81--82页

曹县一中高中三年级化学学科学案

编写人:刘付云 审核人:李长南 第10周

第三节 化学能转化为电能---电池

【考纲要求】

1.了解原电池的工作原理,能写出电极反应和电池反应方程式。

2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。

3.理解金属发生电化学腐蚀的原因,金属腐蚀的危害,防止金属腐蚀的措施。 【自主学习】

考点一、原电池的工作原理

(1)、原电池的定义: (2)、原电池的构成条件:

a. b. c. 。 【特别提示】:从理论上说,任何一个自发的氧化还原反应均可设计成原电池。 (3)、原电池的工作原理:(一般是溶液中的离子参与反应)。

①电极:负极:一般为 金属, 电子, 发生 反应。 正极:一般为 金属或 , 电子,发生 反应 ②电极反应(以铜锌原电池为例):

电极反应: 负极

能量转化

正极 原电池总反应:

③电子流向:从 极(Zn )经外电路流向 极(Cu ); 电流方向:从 极(Cu )流向 极(Zn )。 【典例分析1】:对下图中装置加以必要的连接并填空: (1)在A 图中,使铜片上冒H 2气 泡.请加以必要的连接,连接后的

稀硫

Cu(NO 3)2溶液

a

b

装置叫。电子流向。

(2)电极反应式:锌板:

铜板:。

(3)在图B中,a、b均为惰性电极,请加以必要的连接,使连接后a极板上析出铜,b极板上析出,则该装置叫。电极反应式:a极,b极。

【针对训练1】:若将A中稀H

2SO

4

改为CuSO

4

溶液,请写出电极反应式:

锌板:铜板:

【针对训练2】:已知反应Cu+2FeCl

3==CuCl

2

+2FeCl

2

,请设计成原电池,画出

装置图注明电极材料及电解质溶液的名称,并写出电极反应式。

考点二、化学电源(能实际应用的原电池)

(1)、碱性锌锰干电池(一次性电池)

负极(锌):

正极(石墨):

电池反应:

(2)、铅蓄电池(二次性电池)

负极:

正极:

电池反应:

(3)、氢-氧燃料电池

负极是多孔的镍电极,正极为覆盖氧化镍的镍电极,电解质溶液是KOH

溶液,在负极通入H

2,正极通入O

2

,电极反应:

负极:,正极:,

电池反应:。

【典例分析2】:阿波罗宇宙飞船上使用的是氢氧燃料电池,其电池反应为

2H

2+O

2

==2H

2

O,电解液为KOH,反应保持在较高温度,使H

2

O蒸发,下列叙述正

确的是()

A、此电池能发出蓝色火焰

B、H

2为正极,O

2

为负极

C、工作时,电解液的pH不断减小

D、电极反应为:负极 2H

2+4OH--4e-==4H

2

O 正极O

2

+2H

2

O+4e-==4OH-

【针对训练3】:

(1)把氢-氧燃料电池的电解质溶液改为稀H

2SO

4

,则电极反应:

负极:正极:。

(2)若把H

2改为CH

4

,电解质溶液仍为KOH溶液,则电极反应:

负极:正极:,电池反应:。

【小结】:原电池和电解池知识总结比较表

内容原电池电解池

能量转变形式

电极名称

电极反应类型

电子运动方向

离子移动方向

考点三、金属的腐蚀与防护

1、金属的腐蚀分为两类:

①化学腐蚀:金属或合金直接与周围介质发生反应而产生的腐蚀。

②电化腐蚀:不纯的金属或合金因发生原电池反应而造成的腐蚀。

而金属的腐蚀以为主.(以钢铁的腐蚀为例:)

吸氧腐蚀:条件,

负极:;正极:

析氢腐蚀:条件,

负极:;正极:

2、金属腐蚀快慢规律

(1)电解引起的腐蚀》原电池引起的腐蚀》化学腐蚀》有防护的腐蚀

(2)电化学腐蚀规律:同一金属:强电解质》弱电解质》非电解质不同金属:活动性差别越大,活动性强的金属腐蚀越快

3.金属的防护:一般有三条途径:

①改变金属内部组成结构,可以增强金属耐腐蚀的能。如。

②在金属表面覆盖保护层,以隔绝金属与外界物质接触,达到耐腐蚀的效果(油脂、油漆、搪瓷、塑料、电镀金属、氧化成致密的氧化膜)。

例如:在铁表面镀上锌(白铁)或锡(马口铁),一旦破损,则因原电池反应,白铁外的锌可进一步起保护作用,马口铁外的锡反而会(填“加快”或“减慢”)腐蚀。

③电化学保护法:牺牲阳极的阴极保护法

..........、阴极电保护法。

【典例剖析3】:分别放置在如图所示装置(都盛有0.1mol〃L-1的H

2SO

4

溶液)中的四个相同的纯锌片,腐蚀最快的是()

能量转化

【随堂检测】见领航84--85页、领航87页

第三节

考点一、原电池的工作原理(1) 把化学能转变为电能的装置 (2) a.有两种活动性不同的金属(或一种是非金属导体)作电极 b.有电解质溶液 c.形成闭合回路(3) ① 活泼、失、氧化;不活泼、、非金属、得、还原② Zn -2e-

=Zn2+、2H+ + 2e- = H

2↑、Zn +2H+= Zn2+ + H

2

↑③ 负、正;正、负

【针对训练1】(1)原电池、Zn -2e- =Zn2+、2H+ + 2e- = H

2

↑ (2)电解

池、氧气、Cu2+ + 2e- =Cu 、4OH- -4e- =2H

2O +O

2

↑ 【针对训练2】 1. 负极:

Zn -2e- =Zn2+正极:Cu2+ + 2e- =Cu、由锌板(负极)经外电路流向铜板(正极)【针对训练3】 Cu - 2e- = Cu2+、2Fe3+ + 2e- =2Fe2+

考点二、化学电源

(1)Zn+2OH--2e-=Zn(OH)

2、2MnO

2

+H

2

O+2e-=Mn

2

O

3

+2OH-、Zn+2MnO

2

2H

2O=Zn(OH)

2

+Mn

2

O

3

(2)Pb +SO

4

2--2e = PbSO

4

、PbO

2

+4H++SO

4

2-+2e- =PbSO

4

+2H

2O、Pb+PbO

2

+2H

2

SO

4

=2PbSO

4

+2H

2

O (3)2H

2

-4e-+4OH-=4H

2

O、O

2

+2H

2

O+4e

-=4OH-【针对训练5】 C、D 【针对训练6】(1)负极:2H

2

-4e=4H+正极:

O

2+4H++4e-=2H

2

O

(2)负极:CH

4-8e-+10OH-=CO

3

2-+7H

2

O 正极:2O

2

+4H

2

O+8e-=8OH-

考点三、金属的腐蚀与防护

(1)、钢铁表面的水膜酸性很弱或呈中性、2Fe-4e-=2Fe2+、O

2+2H

2

O+4e-=4OH

-;钢铁表面的水膜呈酸性、Fe-2e-=Fe2+、2H+2e-=H

2↑;4Fe(OH)

2

+O

2

2H

2O=4Fe(OH)

3

(2)不锈钢;加速【针对训练7】 C

考点一、电解的原理

(1)、直流电、氧化反应、还原反应

(2)、电能、化学能、电解池;两个电极、电解质溶液、外接电源(直流电)(3)、阴极、阳极、负、阴、阳、正;阴、阳 [针对训练] 阴(负极)、阳

(正极)、阴、Na+ + e-=Na、还原、正、2Cl—+ 2e-=Cl

2、氧化、2NaCl=Na+Cl

2

【设疑激思】(1)有、左侧原电池、右侧电解池,左:Cu-2e-=Cu2+右:Cu2++2e-=Cu

原电池电解池

能量转变

形式

化学能转化为电能电能转化为化学能

电极名称负极:较活泼金属

正极:较不活泼的金属(或能导电

的非金属)

阳极:与电源正极

相连

阴极:与电源负极

相连

电极反应类型负极:氧化反应

正极:还原反应

阳极:氧化反应

阴极:还原反应

电子运动方向负极经导线流向正极

电源负极经导线流

向阴极

阳极经导线流向电

源正极

离子移动方向阳离子向正极移动

阴离子向负极移动

阳离子向阴极移动

阴离子向阳极移动

(4)、放电(5)、

电解类型举例

电极反应

溶液

pH

变化

溶液

原方

类别实例

电解水型含氧酸H

2

SO

4

阳极:

4OH—-4e—=O

2

↑+2H

2

O

阴极:4H++4e—=2H

2

减小

H

2

O 强碱NaOH

增大

活泼金属的

含氧酸盐

Na

2

SO

4

不变

电解溶质型无氧酸HCl

阳极2Cl—-2e—

=Cl

2

阴极:4H++4e—=2H

2

增大HCl

不活泼金属的

无氧酸盐

CuCl

2

阳极2Cl—-2e- =Cl

2

阴极:Cu2++2e—=Cu

CuCl

2

放氢生碱型活泼金属的

无氧酸盐

NaCl

阳极2Cl—-2e—= Cl

2

阴极:

2H

2

O+2e—=H

2

↑+2OH-

增大HCl

放氧生酸型不活泼金属的

含氧酸盐

CuSO

4

阴极:2Cu2++4e—=2Cu

阳极:

4OH—-4e—=O

2

↑+2H

2

O

减小CuO

考点二、电解原理的应用

(1)阳离子交换膜电解池(槽)(2)纯铜、粗铜、含Cu2+的盐溶液(3)、镀件、镀层金属、含镀层金属阳离子(4)6O2——12e—== 3O

2

↑、4Al3++ 12e—==4Al 【针对训练】D

第一节考点一、1.释放、吸收2.1、稳定3.1molH

2

O 【特别提示】:②放热、吸热

考点二、1.焓、H 2.等压、热能、压强

考点三、2.物质、能量 3.c.物质的量 d.吸热、放热、kJ·mol-1、J·mol-1

【针对训练1】:CH

4(g)+2O

2

=CO

2

(g)+2H

2

O(l) ΔH = —890 kJ·mol-1

考点四、一样、始态、终态 2. ΔH

2+ΔH

3

、ΔH

1

-ΔH

2

考点五、1.反应能否自发进行、放热【特别提示】:碳酸氢铵和醋酸的反应、碳酸铵的分解等、较高温度、碳酸钙的分解 2.混乱度、S、混乱度、其聚集状态及外界条件、>、>【特别提示】:①反应产物、反应物、正值②常温常压、常温常压、温度、一定条件3.焓变、熵变、ΔH-TΔS、能自发、平衡、不能自发、ΔH-TΔS<0 、平衡

【针对训练2】:C 【针对训练3】:B优化考试心理

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