1、第第 1 章章 化学反应与能量转化化学反应与能量转化 第第 1 节节 化学反应的热效应化学反应的热效应 第 1 课时 化学反应的反应热 化学反应的焓变 目标导航 预习导引 1.了解化学反应能量变化的实质,知道化学能与热能的转化是 化学反应中能量转化的主要形式,能举例说明化学反应的热效 应在生产生活中的广泛应用。 2.了解反应热和焓变的含义,明确焓变与键能的关系。 3.通过测定中和反应的反应热的实验,理解测定反应热的基本 原理,初步学会测定反应热的实验方法。 4.了解反应热效应的定量描述与反应条件的关系,能从能量角 度理解物质的稳定性和化学学科的重要性 1.了解化学反应能量变化与物质本身所具有的
2、能量及键能的 关系。 2.能够用“焓变”及其符号(H)来表示反应热。 3.理解中和反应的反应热实验测定的基本原理和实验方法 目标导航 预习导引 一 二 一、化学反应的热效应 1.当化学反应在一定的温度下进行时,反应所释放或吸收的热量 称为在此温度下的热效应,简称为反应热,其符号为Q。当反应吸热 时,反应热为正值;当反应放热时,反应热为负值。用实验方法和理 论方法研究反应热的化学分支称为热化学。 2.反应热的测定 (1)测定反应热的仪器称为量热计,它由内、外两个筒组成,内筒 是反应容器,外筒起保温作用。测定时,将反应物加入内筒并使之 迅速混合,测量反应前后溶液温度的变化值。 (2)计算:用C表示
3、体系的热容,其单位是J K-1;用T1和T2分别表示反 应前后体系的温度,则反应热的计算公式为Q=-C(T2-T1)。 3.强酸、强碱发生中和反应的离子方程式可表示为 H+OH- H2O。 目标导航 一 二 预习导引 二、化学反应的焓变 1.焓 描述物质所具有的能量的物理量,符号是H。 2.反应焓变(H) (1)定义:反应产物的总焓与反应物的总焓之差。 (2)表达式:H= H(反应产物)-H(反应物)。 (3)与反应热的关系:热化学研究表明,对于在等压条件下进行的 化学反应,如果反应中物质的能量全部转化为热能(同时可能伴随 着反应体系体积的改变),则该反应的反应热就等于反应前后物质 的焓的改变
4、,即Qp=H。 目标导航 一 二 预习导引 如果H0,即反应产物的焓大于反应物的焓,说明反应是吸收能 量的,为吸热反应; 如果H0,即反应产物的焓小于反应物的焓,说明反应是释放能 量的,为放热反应。 (4)与键能的关系 H= E(反应物的键能之和)-E(生成物的键能之和) 预习交流 为了减小误差,某同学在实验中两次测定中和反应的反应热。第 一次是用50 mL 0.50 mol L-1的盐酸和50 mL 0.50 mol L-1氢氧化钠 溶液,第二次是用100 mL 0.50 mol L-1的盐酸和100 mL 0.50 mol L-1 的NaOH溶液。你预测该同学两次测得的反应热结果如何? 答
5、案：两倍关系。 问题导学 即时检测 一 二 三 一、化学反应的反应热 活动与探究 请同学们完成以下表格。 类型比较 放热反应 吸热反应 定义 有热量放出的化学反应 吸收热量的化学反应 形成原因 反应物具有的总能量 大于生成物具有的总 能量 反应物具有的总能量小于生成 物具有的总能量 与化学键 强弱的关 系 生成物分子成键时释 放的总能量大于反应 物分子断键时吸收的 总能量 生成物分子成键时释放的总能 量小于反应物分子断键时吸收 的总能量 问题导学 即时检测 一 二 三 类型比较 放热反应 吸热反应 表示方法 H0 实例 物质的燃烧;中 和反应;多数化合 反应;活泼金属与 水或酸的反应 多数分解
6、反应;碳与 CO2、水蒸气的反应等; Ba(OH)2 8H2O 与 NH4Cl 的 反应 问题导学 即时检测 一 二 三 迁移与应用 例1化学反应中的能量变化通常表现为热量的变化,下列图示能 表示Ba(OH)2 8H2O与NH4Cl的反应过程中能量变化的是( )(导 学号52160001) 问题导学 即时检测 一 二 三 解析：Ba(OH)2 8H2O与NH4Cl反应吸收热量,即生成物的总能量 大于反应物的总能量。 答案：A 问题导学 即时检测 一 二 三 迁移训练1下列图像分别表示有关反应的反应过程与能量变化 的关系。 (导学号52160002) 问题导学 即时检测 一 二 三 据此判断下列
7、说法中正确的是( ) A.石墨转变为金刚石是吸热反应 B.白磷比红磷稳定 C.S(g)+O2(g)SO2(g) H1 S(s)+O2(g)SO2(g) H2 则 H1H2 D.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) H0 答案：A 问题导学 即时检测 一 二 三 物质发生化学反应一定伴随着能量变化,但伴有能量变化的物 质变化不一定都是化学变化。如液态水变成冰伴有能量变化,但是 物理变化。 化学反应的能量变化主要表现为热量变化,但并不完全是热量 变化,还有光能、电能等的变化,或者是热能、电能或光能等转化 为物质内部的能量(化学能)被“储存”起来的过程。 反应条件与该反应的能量变化之间没
8、有必然联系。放热反应 有时也需要加热才能进行,如H2和O2的反应;有些吸热反应不需加 热也能进行,如Ba(OH)2 8H2O与NH4Cl之间的反应。 问题导学 即时检测 一 二 三 二、反应热的测定 活动与探究 50 mL 0.50 mol L-1盐酸与50 mL 0.55 mol L-1 NaOH溶液在如图 所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中放出的热量可 计算中和反应的反应热。回答下列问题: 问题导学 即时检测 一 二 三 (1)从实验装置上看,图中尚缺少的一种玻璃仪器是 。 (2)烧杯间填满碎纸条的作用是 。 (3)若大烧杯上不盖硬纸板,求得的反应热 (填“偏大”“偏 小”或“无
9、影响”)。 (4)实验中改用60 mL 0.50 mol L-1盐酸跟50 mL 0.55 mol L-1 NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所放出的热量 (填 “相等”或“不相等”)。 (5)用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验,测得 的反应热会 (填“偏大”“偏小”或“无影响”,下同);用50 mL 0.50 mol L-1 NaOH溶液进行上述实验,测得放出的热量可能 会 。 问题导学 即时检测 一 二 三 解析：(5)NH3 H2O是弱碱,在反应过程中会发生电离,电离是吸 热过程;用50 mL 0.50 mol L-1 NaOH溶液进行上述实验,可能使酸没 有完全反应
10、。 答案：(1)搅拌器 (2)保温隔热,减少实验中的热量损失 (3)偏大 (4)不相等 (5)偏大 偏小 问题导学 即时检测 一 二 三 思考与交流 在测定中和反应的反应热的实验操作中可能的误差来源有哪些? 答案：量取溶液的体积有误差(测量结果是按100 mL的酸、碱 进行计算,若实际量取时,多于100 mL或小于 100 mL都会造成误差)。 温度计的读数有误。 实验过程中有液体洒在外面。混合 酸、碱溶液时,动作缓慢,导致实验误差。 隔热操作不到位,致使 实验过程中热量损失而导致误差。 测酸温度后的温度计未用 水清洗便立即去测碱的温度, 致使热量损失而引起误差。 问题导学 即时检测 一 二
11、三 三、焓变 活动与探究 1.焓变与键能的关系 吸收能量 E1 反应物生成物 放出能量 E2 E1E2反应 能量 H 0 E1 放出 E(反应物的键能之和)-E(生成物的 键能之和) 问题导学 即时检测 一 二 三 2.焓变与物质能量的关系 类型比较 放热反应 吸热反应 关系 反应物具有的总能量 生成物具有的 总能量 反应物具有的总能量 生成物具有的总能量 表示方法 H 0 H 0 图示 大于 小于 问题导学 即时检测 一 二 三 类型比较 放热反应 吸热反应 实例 H2(g)+Cl2(g) 2HCl(g) H=-183 kJ mol-1 C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) H=+1
12、31.3 kJ mol-1 问题导学 即时检测 一 二 三 迁移与应用 例2已知反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)为吸热反应,试 画出其反应过程中能量变化图像。 解析：吸热反应随着反应的进行体系能量应增大,可类比焓变与 物质能量关系图得出。 答案： 问题导学 即时检测 一 二 三 迁移训练22SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)反应过程的能量变化如 图所示。已知1 mol SO2(g)氧化为1 mol SO3(g)的H=-99 kJ mol-1。 (导学号52160003) 问题导学 即时检测 一 二 三 请回答下列问题: (1)该反应属于 反应(填“放热”或“吸热”)
13、。 (2)图中A、C分别表 示 、 。 (3)从化学键的角度分析,E、F、H1分别代表什么意义? E ; F ; H1 。 (4)改变反应条件可改变E值大小,如加入V2O5作催化剂,可使E值 减小。E的大小对该反应的反应热有无影响? 。 (5)图中H1= kJ mol-1。 (6)若已知1 mol SO2(g)氧化为1 mol SO3(l)的H=-Q kJ mol-1,则 H H,Q 99(填“”“ 温馨提示：(1)反应热等于旧化学键断裂吸收的能量与新化学键 生成放出的能量差。 (2)物质由气态转化成液态要放出热量。 (3)比较H的大小,要将“+”“-”号包括在内。 问题导学 即时检测 一 二
14、 三 从能量储存和化学键变化的角度认识化学反应中的能量变化: 一个确定的化学反应在发生过程中是吸收能量还是放出能量, 决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。反应物与 生成物的能量差若以热能形式表现,即为放热或吸热;如果反应物 所具有的总能量大于生成物所具有的总能量,反应为放热反应;如 果反应物所具有的总能量小于生成物所具有的总能量,反应为吸热 反应。 放热反应 吸热反应 问题导学 即时检测 一 二 三 能量守恒是任何变化过程所必须遵守的。化学反应中的能量守 恒可用以下式子表示:H=H(生成物)-H(反应物)。若焓变H0,为 吸热反应;若焓变H0 D.H的大小与反应所处条件无关 解析：
15、化学反应一定有能量变化,故A不正确;生成物的键能大于反 应物键能时,反应放热,故B不正确;H=H(生成物)-H(反应物),H(生 成物)H(反应物)则H0,反应吸热,C正确;H的大小与反应物的 量相关,也与反应所处的温度等有关。 答案：C 问题导学 即时检测 1 2 3 4 5 2.氢气在氧气中燃烧产生蓝色火焰,在反应中,破坏1 mol HH键消 耗的能量为Q1 kJ,破坏1 mol O O键消耗的能量为Q2 kJ,形成1 mol HO键释放的能量为Q3 kJ。下列关系式中正确的是( ) (导学号52160004) A.2Q1+Q24Q3 B.2Q1+Q24Q3 C.Q1+Q2Q3 D.Q1+
16、Q2=Q3 解析：本题是“根据键能计算反应热”的变形题,从微观结构上考查 对放热反应和吸热反应本质的理解。氢气在氧气中燃烧O2+2H2 2H2O,反应放热。在反应中,要破坏2 mol HH键、1 mol O O键, 形成4 mol HO键。所以2Q1+Q2Br2I2 b.I2Br2Cl2 预测1 mol H2在足量F2中燃烧比在Cl2中放热 。 键 H-H Br-Br I-I Cl-Cl H-Cl H-I H-Br 键能 436 193 151 247 431 299 356 问题导学 即时检测 1 2 3 4 5 解析：本题涉及键能与吸、放热的关系,考查了键能与反应热的定 量关系。(1)1
17、mol H2在2 mol Cl2中燃烧,参加反应的H2和Cl2都是1 mol,生成2 mol HCl,则放出热量:431 kJ mol-12 mol-436 kJ mol- 11 mol-247 kJ mol-11 mol=179 kJ。(2)反应H2+X2 2HX中, 若1 mol H2和1 mol X2反应生成2 mol HX,就有1 mol HH键和1 mol XX键断裂,2 mol HX键生成,放出的热量Q(HX)=2 molE(HX)-1 molE(HH)-1 molE(XX),将表中数据代入 可算得:Q(HCl)Q(HBr)Q(HI),故H2在Cl2中燃烧放热最多,在I2中 放热最
18、少,选a;由此预测1 mol H2在足量F2中燃烧放热比在Cl2中放 热多。 答案：(1)179 (2)a 多 第 2 课时 热化学方程式 反应焓变的计算 目标导航 预习导引 1.认识热化学方程式的意义,能正确书写热化学方程式。 2.了解化学在解决能源危机中的重要作用及常用的节能方 法 1.认识热化学方程式的意义并能正确书写热化学方程式。 2.能用盖斯定律进行有关焓变的简单计算 目标导航 预习导引 一 二 一、热化学方程式 1.在热化学中,把一个化学反应中物质的变化和反应的焓变同时 表示出来的化学方程式称为热化学方程式。 2.书写热化学方程式应注意的问题: (1)要在物质的化学式后面用括号标明
19、反应物和生成物的状态。 一般用英文小写字母g、l、s分别表示物质的气态、液态和固态。 水溶液中溶质则用aq表示。 (2)在H后要注明温度,因为在不同温度下进行同一反应,其反应 焓变是不同的。如果不标明温度和压强,则表示在298 K、101 kPa 条件下的反应热。 (3)H的单位是kJ mol-1或J mol-1。 目标导航 预习导引 一 二 (4)在热化学方程式中,物质化学式前面的化学计量数(或系数)表 示物质的量,可以用整数或简单分数表示。同一化学反应,热化学 方程式中物质的化学计量数不同,H也不同。根据焓的性质,若热 化学方程式中各物质的化学计量数加倍,则H的数值也加倍;若反 应逆向进行
20、,则H改变符号,但绝对值不变。 目标导航 一 二 预习导引 二、反应焓变的计算 盖斯定律:一个化学反应,不论是一步完成,还是分几步完成,其总 的焓变是相同的。如下图所示:反应物A变为生成物D,可以有两个 途径:由A直接变成D,反应热为H;由A经过B变成C,再由C变 成D,每步的反应热分别是H1、H2、H3。则H与H1、H2、 H3的关系为H=H1+H2+H3。 目标导航 一 二 预习导引 预习交流 热化学方程式表示的意义有哪些? 答案：热化学方程式的意义: 热化学方程式既能表示物质的变化,又能表示反应的焓变; 焓变除跟物质的量有关外,还与反应物和生成物的聚集状态有 关; 热化学方程式中各物质的
21、化学计量数只表示物质的量,不代表 各物质的分子数,因此热化学方程式中的化学计量数可以是整数, 也可以是分数,但焓变也随化学计量数的变化而变化。 问题导学 即时检测 一 二 一、热化学方程式 活动与探究 试比较以下两个热化学方程式: .2H2(g)+O2(g)2H2O(l) H=-571.6 kJ mol-1 .H2(g)+1 2O2(g) H2O(l) H=-285.8 kJ mol-1 写出书写热化学方程式应注意什么问题? 答案：热化学方程式用焓变表示反应过程的能量变化。若为 放热反应,H为“-”,表示体系焓降低;若为吸热反应,H为“+”,表示 体系焓升高。 由于反应物和生成物的聚集状态不同
22、,焓变H不同,因此,必须 注明各物质的聚集状态,气体用“g”,液体用“l”,固体用“s”,溶液用 “aq”。热化学方程式中一般不注明“”和“”。 问题导学 即时检测 一 二 热化学方程式中的计量数是表示参加反应的物质的物质的量。 由于H与物质的物质的量成正比,如果化学方程式中各物质的化 学计量数加倍,则H也要加倍。当反应逆向进行时,其H数值相等, 符号相反。 热化学方程式一般不要写反应条件。 H的单位为“Jmol-1”或“kJmol-1”。 问题导学 即时检测 一 二 迁移与应用 例1在2016中国南京甲醇产业大会上,甲醇燃料被寄予厚望,已 知:(导学号52160006) 2H2(g)+O2(
23、g)2H2O(l)H1=-571.8 kJ mol-1; CH3OH(g)+1 2O2(g) CO2(g)+2H2(g) H2=-192.9 kJ mol-1 (1)甲醇蒸气完全燃烧的热化学方程式为 。 (2)反应中的能量变化如图所示,则H2= (用含有E1、 E2的字母表示)。 问题导学 即时检测 一 二 (3)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,叫做该物质的燃烧热,则H2(g)的燃烧热为 。 (4)请你分析H2(g)作为能源比甲醇蒸气作为能源的优点: (写 出两点即可)。 解析：(1)根据盖斯定律,反应+反应可得甲醇蒸气完全燃烧 的热化学方程式为:C
24、H3OH(g)+3 2O2(g) CO2(g)+2H2O(l) H=- 764.7 kJ mol-1。 (2)反应的最终能量变化只与始态、终态能量有关,与中间状态无 关,故 H2=E1-E2。 (3)根据燃烧热的定义可知,H2(g)的燃烧热为571.8 2 kJ mol-1=285.9 kJ mol-1。 (4)氢气的燃烧产物对环境无影响,而且完全燃烧放出的热量较 高。 问题导学 即时检测 一 二 H=-764.7 kJ mol-1 (2)E1-E2 (3)285.9 kJ mol-1 (4)H2燃烧的产物是水,对环境无任何污染;等质量的H2完全燃烧 放出的热量比CH3OH(g)的高(其他合理
25、答案也可) 答案：(1)CH3OH(g)+3 2O2(g) CO2(g)+2H2O(l) 问题导学 即时检测 一 二 迁移训练根据碘与氢气反应的热化学方程式 ()I2(g)+H2(g)2HI(g) H=-9.48 kJ mol-1 ()I2(s)+H2(g)2HI(g) H=+26.48 kJ mol-1 下列判断正确的是( ) (导学号52160007) A.254 g I2(g)中通入2 g H2(g),反应放热9.48 kJ B.1 mol固态碘与1 mol气态碘所含的能量相差17.00 kJ C.反应()的产物比反应()的产物稳定 D.反应()的反应物总能量比反应()的反应物总能量低
26、答案：D 问题导学 即时检测 一 二 由于焓变H与测定条件(温度、压强等)有关,因此书写热化学 方程式时应注明H的测定条件。绝大多数化学反应的H是在298 K、101 kPa下测定的,因此若不注明则指298 K、101 kPa。 热化学方程式中各物质的化学计量数仅表示该物质的物质的 量,并不表示物质的分子数或原子数。因此热化学方程式中各物质 的化学计量数可以是整数,也可以是分数。 H的单位为“J mol-1”或“kJ mol-1”。其真正含义是指化学方程 式中的各物质的物质的量用“mol”来衡量时,所对应的能量变化是 多少焦(或千焦),并非特指“1 mol物质参加反应时,吸收或放出的热 量”。
27、 问题导学 即时检测 一 二 二、反应焓变的计算 活动与探究 请举例描述盖斯定律的内容。 答案：化学反应的反应热只与反应体系的始态(各反应物)和终 态(各生成物)有关,而与反应的途径无关。如果一个反应可以分几 步进行,则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热 是相同的,这就是盖斯定律。 例如:由AB可以设计以下两个途径: 途径一:AB(H)途径二:ACB(H1+H2)则H=H1+H2 问题导学 即时检测 一 二 迁移与应用 例2利用盖斯定律回答下列问题:已知热化学方程式: (导学号 52160008) 由金刚石转化为石墨的热化学方程式 为 ,由热化学方程式看来,更稳 定的碳的同素异形
28、体是 。 C(s,金刚石)+O2(g)CO2(g)H=-395.4 kJ mol-1 C(s,石墨)+O2(g)CO2(g)H=-394 kJ mol-1 解析：将反应减去反应得:C(s,金刚石) C(s,石墨) H=-1.4 kJ mol-1;由于金刚石转化为石墨为放热反应,因此石墨比 金刚石稳定。 答案：C(s,金刚石) C(s,石墨) H=-1.4 kJ mol-1 石墨 问题导学 即时检测 一 二 反应热效应只与反应体系的始态、终态有关。 给定热化学方程式的反应热总值一定。 热化学方程式之间可以进行数学处理,反应热也可以进行相应 处理。 问题导学 即时检测 1 2 3 4 5 6 7
29、1.已知反应:101 kPa 时,2C(s)+O2(g)2CO(g) H=-221 kJ mol-1 稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq)H2O(l) H=-57.3 kJ mol-1 下列结论正确的是( ) A.1 mol碳完全燃烧时HI-Br-Cl-OH-含氧酸根离子,此时根据阴 离子放电顺序加以判断。 阴极产物的判断: 直接根据阳离子放电顺序进行判断,阳离子放电顺序与金属活动 顺序相反,常见为Ag+Fe3+Cu2+H+。 问题导学 即时检测 一 二 电解质溶液的导电过程,就是该溶液的电解过程。 电解质溶液的导电过程发生化学变化。 电解池的阴阳极取决于外接电源的正负极,与电极材料的金属
30、活动性无关。 阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应。 电解池中,阴离子移向阳极,阳离子移向阴极。 问题导学 即时检测 一 二 二、电解的有关计算 活动与探究 500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c( )=6 mol L-1,用石 墨作电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到22.4 L气体 (标准状况),假定电解后溶液体积仍为500 mL,下列说法中不正确的 是( ) A.原混合溶液中c(K+)为2 mol L-1 B.上述电解过程中共转移4 mol电子 C.电解得到的Cu的物质的量为0.5 mol D.电解后溶液中c(H+)为4 mol L-1 答案：C NO3 - 问题
31、导学 即时检测 一 二 迁移与应用 例题将含有0.4 mol CuSO4和0.2 mol NaCl的水溶液1 L,用惰性电 极电解一段时间后,在一个电极上得到0.3 mol Cu,若不考虑气体的 溶解,则另一个电极上析出气体在标准状况下的体积为( ) (导 学号52160012) A.4.48 L B.5.6 L C.6.72 L D.13.44 L 解析：阴极反应为 Cu2+2e-Cu,因为反应的 n(Cu2+)=0.3 mol, 而电解质溶液中 n(Cu2+)的总量为 0.4 mol,说明 Cu2+过量,电解中共 转移 0.6 mol 电子。由电子守恒可知,阳极上的反应应失去 0.6 mo
32、l 电子。阳极首先发生 2Cl-2e-Cl2,因为 0.2 mol Cl-只能失去 0.2 mol 电子,另外 0.4 mol 电子只能由水电离出的 OH-失去,阳极反应还 有 4OH-4e-2H2O+O2,则阳极共放出气体体积:(0.1 mol+0.1 mol) 22.4 L mol-1=4.48 L,故应选 A。 答案：A 问题导学 即时检测 一 二 迁移训练1用石墨电极电解100 mL H2SO4和CuSO4的混合溶液, 通电一段时间后,两极均收集到2.24 L气体(标准状况下),原混合溶 液中Cu2+的物质的量浓度为 ( ) A.1 mol L-1 B.2 mol L-1 C.3 mo
33、l L-1 D.4 mol L-1 答案：A 迁移训练2将分别盛有饱和KCl溶液和CuSO4溶液的两个电解槽 (电极均为石墨电极)串联,通电一段时间后,在甲池(饱和KCl溶液) 的阳极收集到1.12 L气体(标准状况下),如果乙池溶液(CuSO4溶液) 的体积为1 L,则电解后乙池溶液的c(H+)为 mol L-1(电解 过程中溶液体积不变)。 答案：0.1 问题导学 即时检测 1 2 3 4 5 6 1.用铂电极(惰性)电解下列溶液时,阴极和阳极上的主要产物分别 是H2和O2的是( ) A.稀NaOH溶液 B.HCl溶液 C.CuSO4溶液 D.酸性AgNO3溶液 解析：根据阴离子、阳离子的
34、放电顺序,由阴极和阳极上的主要产 物分别是H2和O2可知,溶液中存在的阳离子放电顺序肯定在H+之 后;溶液中存在的阴离子放电顺序也肯定也在OH之后。B的电极 产物是氢气和氯气;C的电极产物是Cu和氧气;D的电极产物是银和 氧气。所以答案选择A。 答案：A 问题导学 即时检测 1 2 3 4 5 6 2.下列叙述中不正确的是( ) A.电解池的阳极上发生氧化反应,阴极上发生还原反应 B.直流电源与电解池连接后,电子从电源负极流向电解池阳极 C.电解质溶液中的阴离子移向电解池的阳极 D.电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极 解析：根据电解原理,原电池(直流电源)跟电解池连接后,电子从电 池负极沿
35、导线流向电解池阴极。对电解池的阴阳两极的记忆,可用 音同字不同加强记忆,如可用“氧化反应阳极”这一对应关系帮 助记忆。也可以用外接电源的正负极来判断电解池两个电极是阳 极还是阴极,如“正极阳极”,“负极阴极”。 答案：B 问题导学 即时检测 1 2 3 4 5 6 3.如图是电解CuCl2溶液的装置,其中c、d为石墨电极,则下列有关 判断正确的是( ) A.a为负极,b为正极 B.a为阳极,b为阴极 C.电解过程中,d电极质量增加 D.电解过程中,氯离子浓度不变 解析：电流从电源的正极流出,故a为电源的正极,b为负极;与电源 正极相连的c为阳极,与电源负极相连的d为阴极。在电解过程 中,Cu2
36、+移向阴极d,在阴极放电析出Cu,所以d电极质量增加;Cl-移向 阳极c,在阳极放电析出Cl2,溶液中氯离子浓度降低。 答案：C 问题导学 即时检测 1 2 3 4 5 6 4.用石墨作电极,电解1 mol L-1下列物质的溶液,电解完毕,溶液的酸 碱度保持不变的是( ) (导学号52160013) A.HCl B.NaOH C.Na2SO4 D.NaCl 解析：电解HCl溶液生成H2、Cl2,溶液酸性降低;电解NaOH、NaCl 溶液c(OH-)都增大,碱性增强;电解Na2SO4溶液即为电解水,酸碱性 不变。 答案：C 问题导学 即时检测 1 2 3 4 5 6 5.用惰性电极电解下列溶液一
37、段时间后再加入一定量的某种纯净 物(方括号内的物质),能使溶液恢复到原来的成分和浓度的是( ) A.AgNO3AgNO3 B.NaOHH2O C.KClKCl D.CuSO4Cu(OH)2 解析：A 项:4AgNO3+2H2O4Ag+O2+4HNO3,脱离反应体系的 物质是 4Ag+O2,相当于 2Ag2O,所以应当加入适量 Ag2O 才能复原 (加入 AgNO3,会使 NO3 - 的量增加);B 项:2H2O2H2+O2,脱离反 应体系的是 2H2+O2,相当于 2H2O,加入适量水可以复原;C 项:2KCl+2H2O2KOH+H2+Cl2,脱离反应体系的是 H2+Cl2,相 当于 2HCl
38、,应通入适量 HCl 气体才能复原(加入盐酸时,同时也增加 了水);D 项:2CuSO4+2H2O2H2SO4+2Cu+O2,脱离反应体系的是 2Cu+O2,相当于 2CuO,加入适量 CuO 可以复原。 答案：B 问题导学 即时检测 1 2 3 4 5 6 6.按图甲装置进行实验,若图乙中横坐标x表示通过电极的电子的 物质的量。下列叙述正确的是( ) (导学号52160014) A.F表示反应生成Cu的物质的量 B.E表示反应实际消耗H2O的物质的量 C.E表示反应生成O2的物质的量 D.F表示反应生成H2SO4的物质的量 问题导学 即时检测 1 2 3 4 5 6 解析：电解CuSO4溶液
39、的化学方程式为2CuSO4+2H2O 2Cu+O2+2H2SO4,当转移4 mol e-时,分别生成2 mol Cu、1 mol O2、 2 mol H2SO4、消耗2 mol H2O,故B正确。 答案：B 第 2 课时 电解原理的应用 目标导航 预习导引 了解电解原理在金属冶炼、氯碱工业和电镀等生产、生活 中的应用 能正确书写电解 NaCl 溶液、电解精炼铜的电极反应式 目标导航 预习导引 1.电解饱和食盐水制备烧碱、氯气和氢气 按图装置,在U形管里倒入饱和食盐水,插入一根石墨棒作阳极, 一根铁棒作阴极。同时在两边管中各滴入几滴酚酞溶液,并用湿润 的碘化钾淀粉试纸检验阳极放出的气体。 接通直
40、流电源后,观察到管内发生的现象为阳极上产生的黄绿色 气体能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝,阴极上有气泡产生并伴随阴 极区显红色,阳极产物为氯气;阴极产物为氢气和氢氧化钠。 目标导航 预习导引 写出电极反应式及电解的总化学方程式、离子方程式: 阴极反应式:2H+2e-H2。 阳极反应式:2Cl-2e-Cl2。 总化学方程式:2NaCl+2H2OCl2+H2+2NaOH。 离子方程式:2Cl-+2H2OCl2+H2+2OH-。 目标导航 预习导引 2.铜的电解精炼 电解法制精铜时,以精铜作阴极,粗铜作阳极,硫酸酸化的硫酸铜 溶液作电解液;阴极反应式:Cu2+2e- Cu,阳极主要反应式: Cu-2e-
41、 Cu2+;作为杂质的较活泼金属氧化后的阳离子留在电 解液中,比铜不活泼的金属杂质则沉积在阳极底部,形成阳极泥,其 主要成分是银、金、铂。 目标导航 预习导引 3.电镀 (1)电镀就是应用电解原理,在金属表面上镀上一薄层金属或合金 的过程。 (2)电镀的主要目的是增强金属的抗腐蚀能力、耐磨性或改善金 属制品的外观。 (3)电镀的一般规律:在电镀槽中,阴极材料为镀件,阳极材料为镀 层金属,电镀液为含镀层金属离子的溶液。 目标导航 预习导引 用如图所示装置实现电镀,请写出电极反应式: 阴极:Cu2+2e- Cu;阳极:Cu-2e- Cu2+,电镀时溶液中Cu2+ 浓度不变(填“变大”“变小”或“不
42、变”)。 电镀铜实验装置 目标导航 预习导引 预习交流 能否利用右图装置生产漂白液?电源a、b极分别是何种电极?能 否写出产生漂白液的电解反应? 答案：可以。a 为电源的负极,A 极反应: 2H2O+2e-H2+2OH- b 为电源正极,B 极反应:2Cl-2e-Cl2。 电解质溶液为 NaCl 溶液。 溶液中发生反应:Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O 总反应式:NaCl+H2ONaClO+H2 问题导学 即时检测 一 二 一、电解食盐水 活动与探究 按如图所示装置,向U形管中加入饱和食盐水,两端各加一滴酚酞 溶液,插入两根石墨棒作电极,接通直流电,将一条湿润的碘化钾淀 粉试纸置于阳极
43、管口,将一小试管套在阴极支管上收集并检验其中 气体。 问题导学 即时检测 一 二 请根据观察到的现象推测溶液中的离子在直流电作用下的放电 顺序是怎样的?请写出电极反应式和电解方程式。 现象: 。 推测:氯化钠溶液中有Na+、H+、OH-、Cl-四种离子,在直流电作 用下,Na+、H+向阴极移动,H+得电子生成氢气;OH-、Cl-向阳极移 动,Cl-失电子生成氯气。 电极反应式:阴极 阳极 电解方程式: 答案：两石墨棒上均有气泡产生,湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝色, 试管中收集到的气体靠近火焰时可听到爆鸣声,U形管左端的溶液 变红色 2H+2e-H2 2Cl-2e-Cl2 2NaCl+2H2O2Na
44、OH+H2+Cl2 问题导学 即时检测 一 二 思考与交流 如何判断电解过程中的电极产物? 答案：判断电解过程中电极产物的依据:电极材料的性质和离子 放电顺序。离子放电顺序取决于离子本身的性质及其浓度。 阳极:若为惰性电极,则阴离子放电(失电子,发生氧化反应),放 电顺序为S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根离子F-。 若为活泼电极,则电极本身失去电子而放电,电极溶解(因为活 泼电极的还原性几乎大于一切阴离子)。 阴极:无论是惰性电极,还是活性电极,阴极总是受到保护,不会参 与电极反应,始终为阳离子放电(得电子,发生还原反应),放电顺序 (金属活动性顺序的反向)为 Ag+Hg2+Fe3+Cu2
45、+H+(酸)Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+H+(H2O)Al3+ Mg2+Na+Ca2+K+。 问题导学 即时检测 一 二 因此,判断电解过程中的电极产物的步骤:分析电解质溶液的 组成,找全离子(包括水电离出的H+及OH-)并分为阴、阳两组;分 析离子的放电顺序;确定电极,写出电极反应式。 问题导学 即时检测 一 二 阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。放电顺序 取决于离子本身的性质,也与离子浓度及电极材料有关。 电解时所使用的电极分为两类:一类为惰性电极,只导电(如铂、 金、石墨等),并不参与反应;另一类为活性电极(除铂、金及石墨 等)。活性电极若作阴极,只起导体的作用;若为阳极,
46、发生氧化反应 的往往是电极本身。当电解质溶液中的溶质为阳极材料的盐溶液 时,电解池即成为电镀池或电解精炼池。 电极上物质的变化情况以及电子的转移情况用电极反应式来 表示,当电解质溶液中存在多种阳离子或者多种阴离子时,电解质 溶液中各种离子在两极上得失电子是有一定顺序的,称之为放电顺 序。 问题导学 即时检测 一 二 二、铜的电解精炼 活动与探究 火法炼铜得到的粗铜中含多种杂质(如锌、金、银等),其性能远 不能达到工业应用的要求,工业上常使用电解精炼法将粗铜提纯, 电解精炼铜如图所示: 请同学们分别写出阳极、阴极的反应,并分析电解液发生的变化。 问题导学 即时检测 一 二 答案：阴极反应:Cu2
47、+2e-Cu;阳极反应:Zn-2e-Zn2+、Cu- 2e-Cu2+等,粗铜中的锌等较活泼的金属杂质形成阳离子进入溶 液并留在溶液中,Cu2+浓度不断减小。 问题导学 即时检测 一 二 思考与交流 同学们能够分别说出一般的电镀池与铜的电解精炼池的组成吗? 答案：一般电镀池的组成:待镀的金属制品作阴极,镀层金属作 阳极,含有镀层金属离子的溶液作电解质溶液(即电镀液)。 铜的电解精炼池:用精铜作阴极,粗铜作阳极,用可溶性的铜盐溶 液作电解液。 粗铜中的锌、镍、铁等较活泼的金属杂质形成阳离子进入溶 液并留在溶液中。 不如铜活泼的银、金、铂等金属在电解过程中不发生反应,最 终沉积在电解池的底部,形成阳
48、极泥。 问题导学 即时检测 1 2 3 4 5 1.(2016课标全国乙,11)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理 如图所示,采用惰性电极,ab、cd均为离子交换膜,在直流电场的作 用下,两膜中间的Na+和 可通过离子交换膜,而两端隔室中离子 被阻挡不能进入中间隔室。 SO4 2- 下列叙述正确的是( ) (导学号52160015) A.通电后中间隔室的 向正极迁移,正极区溶液pH增大 B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品 C.负极反应为2H2O-4e- O2+4H+,负极区溶液pH降低 D.当电路中通过1 mol电子的电量时,会有0.5 mol的O2生成 SO4 2- 问题导学 即时检测 1 2 3 4 5 解析：在负极区发生的电极反应为4H2O+4e- 2H2+4OH-,在正 极区发生的电极反应为2H2O-4e-
