1、第六章 化学反应与能量第一讲化学能与热能考点1焓变与反应热一、焓变与反应热1焓变：在恒压条件下化学反应的热效应，其符号为H，单位是kJ/mol。2反应热：化学反应中放出或吸收的热量。二、吸热反应和放热反应1反应特点(1)从能量高低的角度分析对于吸热反应：反应物的总能量生成物的总能量吸收的热量；对于放热反应：反应物的总能量生成物的总能量放出的热量。(2)从化学键的角度分析2常见的吸热反应和放热反应(1)吸热反应：大多数分解反应、盐的水解反应、Ba(OH)28H2O和NH4Cl反应、C与H2O(g)反应、C与CO2反应。(2)放热反应：大多数化合反应、中和反应、金属与酸的反应、所有的燃烧反应。考点
2、2热化学方程式1热化学方程式的概念表示参加化学反应的物质的量和反应热的关系的化学方程式。2热化学方程式的意义表明了化学反应中的物质变化和能量变化，如2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1表示25 、101 kPa时，2 mol氢气和1 mol氧气反应生成2 mol液态水时放出 571.6 kJ的热量。3热化学方程式的书写-写出配平的化学方程式-4书写热化学方程式“六注意”考点3燃烧热、中和热及能源1燃烧热和中和热的比较燃烧热中和热相同点能量变化放热H及其单位H0，单位均为kJmol1不同点反应物的量1mol不一定为1 mol生成物的量不确定生成物水为1 mol反应热含
3、义101 kPa 时，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量在稀溶液里，酸与碱发生中和反应生成1 mol水时所放出的热量表示方法燃烧热为HakJmol1(a0)强酸与强碱反应的中和热为57.3 kJmol1或H57.3kJmol1“完全燃烧”是指物质中元素完全转变成对应的稳定氧化物，如CCO2(g)，HH2O(l)，SSO2(g)等。2中和热的测定(1)装置(请在横线上填写仪器名称)(2)计算公式H103kJmol1t1为起始温度，t2为终止温度，m1、m2为酸、碱溶液的质量(单位为g)，c为中和后生成的溶液的比热容(4.18 Jg11)，n为参加反应的酸或碱的物质的量(单位为
4、mol)。3能源考点4有关反应热的计算一、利用热化学方程式计算反应热与反应物的物质的量成正比。根据已知的热化学方程式和已知的反应物或生成物的物质的量，可以计算反应放出或吸收的热量；根据一定量的反应物或生成物的量计算出反应放出或吸收的热量，换算成1 mol反应物或生成物的热效应，也可以书写热化学方程式。二、利用旧键断裂和新键形成过程中的能量差计算H反应物的总键能之和生成物的总键能之和。若反应物旧化学键断裂吸收能量E1，生成物新化学键形成放出能量E2，则反应的HE1E2。三、利用盖斯定律计算1盖斯定律是指化学反应不管是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的，即化学反应的反应热只与反应体系的始态和
5、终态有关，而与反应的途径无关。2在具体的应用过程中，采用以下五个步骤就能快速、准确地解决问题。(1)写：写出目标方程式(题目中要求书写的热化学方程式)，配平。(2)比：将已知方程式和目标方程式比较，分析物质类别、位置(在反应物中还是在生成物中)的区别。(3)倒：为了将已知方程式相加得到目标方程式，可将方程式颠倒过来，反应热的数值不变，但符号要相反。这样，可以避免减法运算中容易出现的错误。(4)乘：为了将方程式相加得到目标方程式，可将方程式乘以某个数(可以是分数)，反应热也要进行相应地运算。(5)加：倒、乘两个方面做好了，只要将方程式相加即可得目标方程式，反应热也相加即可。注意：H要带着“”“”
6、符号进行运算。第二讲原电池新型化学电源考点1原电池及其工作原理一、原电池的概念和反应本质原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。二、原电池的构成条件1一看反应看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。2二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。3三看是否形成闭合回路形成闭合回路需三个条件：(1)电解质溶液；(2)两电极直接或间接接触；(3)两电极插入电解质溶液中。三、原电池的工作原理如图是两种锌铜原电池示意图：1反应原理电极名称负极正极电极材料锌片铜片电极反应Zn2e=Zn2Cu22e=Cu反应类型氧化反应还原反应电池反应ZnCu2=Zn2C
7、u2.原电池中的三个方向(1)电子流动方向：从负极流出沿导线流入正极；(2)电流流动方向：从正极沿导线流向负极；(3)离子迁移方向：电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移。四、盐桥原电池的组成和作用1盐桥原电池中半电池的构成条件：电极金属和其对应的盐溶液。一般不要任意替换成其他阳离子盐溶液，否则可能影响效果。盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。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。考点2原电池原理的应用1设计制作化学电源(1)首先将氧化还原反应分成两个半反应。(2)根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电
8、解质溶液。2比较金属活动性强弱两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。3加快氧化还原反应的速率一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率加快。例如：在Zn与稀H2SO4反应时，加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。4用于金属的防护使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。例如：要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。考点3化学电源及电极反应式的书写一、一次电池碱性锌锰干电池负极材料：Zn，电极反应式：Zn2OH2e=Zn(OH)2；正极材料：MnO2，电极反应式：2MnO22H2O2e=2MnOOH2O
9、H；总反应：Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2。二、二次电池(以铅蓄电池为例)1放电时的反应(1)负极：Pb(s)SO(aq)2e=PbSO4(s)(氧化反应)；(2)正极：PbO2(s)4H(aq)SO(aq)2e=PbSO4(s)2H2O(l)(还原反应)；(3)总反应：Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)2H2O(l)。2充电时的反应(1)阴极：PbSO4(s)2e=Pb(s)SO(aq)(还原反应)；(2)阳极：PbSO4(s)2H2O(l)2e=PbO2(s)4H(aq)SO(aq)(氧化反应)；(3)总反应：2PbSO4(s)2H2O(l
10、)=Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)。三、燃料电池氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。酸性碱性负极反应式2H24e=4H2H24OH4e=4H2O正极反应式O24H4e=2H2OO22H2O4e=4OH电池总反应式2H2O2=2H2O四、电极反应式书写技巧和步骤首先明确电极反应式属于以离子反应表达的氧化还原半反应，要遵循离子方程式的拆分物质的规则。1先写出电极反应式的主要框架(待配平)(1)酸性电解液负极：还原剂xe氧化产物H正极：氧化剂xeH还原产物(2)非酸性电解液(或质)(包括碱溶液、熔融碳酸盐及氧化物)负极：还原剂xe阴离子 氧化产物正极：氧化剂xe阴
11、离子还原产物2依据化合价变化分别标出氧化剂与电子的比例、还原剂与电子的比例，也就是配平氧化剂、还原剂和电子的系数。3根据电荷守恒配平离子，注意要把得电子看作负电荷，失电子看作正电荷处理。4最后根据元素守恒配平其余物质。第三讲电解池金属腐蚀与防护考点1电解原理一、电解使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。在此过程中，电能转化为化学能。二、电解池1电极名称及电极反应式以用惰性电极电解CuCl2溶液为例：总反应方程式：CuCl2CuCl2。2电解池中电子和离子的移动注意：电子只在导线中移动，不可流经溶液。三、阴、阳极的判断及电极反应式的书写1判断电解池的阴、阳极
12、(1)根据外接电源的正、负极判断电源正极连接阳极；电源负极连接阴极。(2)根据电极产物判断电极溶解、逸出O2(或电极区变酸性)或逸出Cl2的为阳极；析出金属、逸出H2(或电极区变碱性)的为阴极。2电极反应式的书写步骤(1)分析电解质水溶液的组成：找全离子并分阴、阳两组(不要忘记水溶液中的H和OH)。(2)排出阴、阳两极的放电顺序阳极活性电极(Zn、Fe、Cu等)：电极材料失电子；惰性电极(Pt、Au、石墨等)：S2IBrClOH含氧酸根。阴极AgFe3Cu2H(酸中)Fe2Zn2。(3)写出两极电极反应式阳极：活性电极失去电子生成相应的金属阳离子；溶液中的阴离子失去电子生成相应的单质或高价态化
13、合物。阴极：溶液中的阳离子得到电子生成相应的单质或低价态化合物。(4)写出电解总反应式在两极转移电子数目相同的前提下，两极反应式相加即可得总反应的化学方程式或离子方程式。考点2电解原理的应用一、电解饱和食盐水1电极反应阳极：2Cl2e=Cl2(反应类型：氧化反应)。阴极：2H2e=H2(反应类型：还原反应)。2总反应化学方程式及离子方程式化学方程式：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2；离子方程式：2Cl2H2O2OHH2Cl2。3应用：氯碱工业制烧碱、氯气和氢气。二、电镀和电解精炼铜电镀(Fe表面镀Cu)电解精炼铜阳极电极材料镀层金属铜粗铜(含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质)电极反应C
14、u2e=Cu2Zn2e=Zn2Fe2e=Fe2Ni2e=Ni2Cu2e=Cu2阴极电极材料待镀金属铁纯铜电极反应Cu22e=Cu电解质溶液含Cu2的盐溶液注：电解精炼铜时，粗铜中的Ag、Au等不反应，沉积在电解池底部形成阳极泥三、电冶金利用电解熔融盐或氧化物的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。1冶炼钠2NaCl(熔融)2NaCl2电极反应：阳极：2Cl2e=Cl2；阴极：2Na2e=2Na。2冶炼镁MgCl2(熔融)MgCl2电极反应：阳极：2Cl2e=Cl2；阴极：Mg22e=Mg。3冶炼铝2Al2O3(熔融)4Al3O2电极反应：阳极：6O212e=3O2；阴极：4Al312e=
15、 4Al。考点3有关电化学的计算一、有关电化学的计算1计算类型原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算、产物的量与电量关系的计算等。2方法技巧(1)根据电子守恒计算用于串联电路中阴阳两极产物、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)根据总反应式计算先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。(3)根据关系式计算根据得失电子守恒建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。如以通过4 mol e为桥梁可构建如下关系式：(式中M为金属，n为其离子的化合价数值)二、多池串联装置中电池
16、类型的判断将原电池和电解池结合在一起，或几个电解池串联在一起，综合考查化学反应中的能量变化、氧化还原反应、化学实验和化学计算等知识，是高考中电化学部分的重要题型。解答该类试题时电池种类的判断是关键，整个电路中各个电池工作时电子守恒是数据处理的法宝。1直接判断非常直观明显的装置，如有燃料电池、铅蓄电池等在电路中时，则其他装置为电解池。如图：A为原电池，B为电解池。2根据电池中的电极材料和电解质溶液判断原电池一般是两个不同的金属电极或一个金属电极和一个碳棒作电极；而电解池则一般都是两个惰性电极，如两个铂电极或两个碳棒电极。原电池中的电极材料和电解质溶液之间能发生自发的氧化还原反应，电解池的电极材料
17、一般不能和电解质溶液自发反应。如图：A为电解池，B为原电池。3根据电极反应现象判断在某些装置中根据电极反应现象可判断电极，并由此判断电池类型。如图：若C极溶解，D极上析出Cu，B极附近溶液变红，A极上放出黄绿色气体，则可知乙是原电池，D是正极，C是负极，甲是电解池，A是阳极，B是阴极。B、D极发生还原反应，A、C极发生氧化反应。4原电池和电解池的组合装置的思维模型三、综合装置中的有关计算原电池和电解池综合装置的有关计算的根本依据就是电子转移的守恒，分析时要注意两点：串联电路中各支路电流相等；并联电路中总电流等于各支路电流之和。在此基础上分析处理其他各种数据。图中装置甲是原电池，乙是电解池，若电
18、路中有0.2 mol电子转移，则Zn极溶解 6.5 g，Cu极上析出H22.24L(标准状况)，Pt极上析出Cl20.1mol，C极上析出Cu6.4g。甲池中H被还原，生成H2和ZnSO4，溶液pH变大；乙池中是电解CuCl2，由于Cu2浓度的减小使溶液pH微弱增大，电解后再加入适量CuCl2固体可使溶液复原。考点4金属的腐蚀与防护一、化学腐蚀和电化学腐蚀的比较类型化学腐蚀电化学腐蚀条件金属与接触到的干燥气体或非电解质液体直接反应不纯金属接触到电解质溶液发生原电池反应本质Mne=Mn现象金属被腐蚀较活泼金属被腐蚀区别无电流产生有电流产生联系两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍二、钢铁的析氢腐蚀和
19、吸氧腐蚀类型析氢腐蚀吸氧腐蚀水膜性质(强)酸性弱酸性或中性正极反应2H2e=H22H2OO24e=4OH负极反应Fe2e=Fe2总反应Fe2H= Fe2H22FeO22H2O=2Fe(OH)2其他反应铁锈的形成：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(铁锈)(3x)H2O三、金属的防护1电化学防护(1)牺牲阳极的阴极保护法利用原电池原理负极(阳极)是作保护材料的金属；正极(阴极)是被保护的金属设备。(2)外加电流的阴极保护法利用电解原理阴极是被保护的金属设备；阳极是惰性电极。2其他方法(1)改变金属内部结构，如制成合金；(2)使金属与空气、水等物质隔离，如电镀、喷油漆等。16
