课件34张PPT。专题1 化学反应与能量变化第一单元 化学反应中的热效应第1课时 化学反应的焓变阅读思考自主检测任务一、快速阅读教材第2页与第3页前两段的内容,分别完成下列问题:
1.化学反应过程中,除了物质变化外,还有什么变化?
提示:化学反应过程中,除了物质变化外,还有能量变化。
2.什么是反应热?根据化学反应中的能量变化,我们将化学反应分为哪两类?
提示:在化学反应过程中,当反应物和生成物具有相同温度时,所吸收或放出的热量称为化学反应的反应热。根据化学反应中的能量变化,我们将化学反应分为放热反应和吸热反应。阅读思考自主检测3.什么是焓变?焓变的符号、单位分别是什么?焓变的正负有何含义?
提示:在恒温、恒压的条件下,化学反应过程中吸收或释放的热量称为反应的焓变。焓变的符号是ΔH,单位常用kJ·mol-1。放热反应的ΔH<0,吸热反应的ΔH>0。阅读思考自主检测任务二、请仔细阅读教材3~5页,分别完成下列任务:
1.什么是热化学方程式?
提示:能够表示反应热的化学方程式叫做热化学方程式。
2.同一个化学反应的ΔH是一个定值,这种说法对吗?
提示:不对。ΔH与化学方程式中各物质的聚集状态、化学计量数等有关。
3.结合教材第5页“图1-3”,N2与O2反应生成NO的热化学方程式应如何书写?
提示:N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH=180 kJ·mol-1阅读思考自主检测1.H2在O2中燃烧生成气态H2O的反应是一个放热反应,在反应过程中( )
A.核能转化为热能
B.化学能转化为热能
C.生成物的总能量等于反应物的总能量
D.生成物的总能量大于反应物的总能量
答案:B
2.热化学方程式中符号“s”代表物质状态为( )
A.固态 B.液态
C.气态 D.溶液
答案:A阅读思考自主检测3.下列说法正确的是( )
A.焓变是指1 mol物质参加反应时的能量变化
B.当反应放热时ΔH>0,反应吸热时ΔH<0
C.在加热条件下发生的反应均为吸热反应
D.一个化学反应中,当反应物总能量大于生成物总能量时,反应放热,ΔH为负值
答案:D探究问题知识点拨重点难点重要考向1.在你学过的反应类型中,常见的放热反应和吸热反应有哪些?
提示:常见的放热反应有:①大多数化合反应;②所有的燃烧反应;③酸碱中和反应;④金属与酸反应。
常见的吸热反应有:①大多数分解反应;
②Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应;③C和CO2、C和H2O(g)反应。
2.如何判断某个反应是吸热反应,还是放热反应?
提示:(1)可以根据旧键断裂吸收的能量与新键生成时放出的能量的相对大小判断;(2)根据反应物和产物内能的大小判断;(3)根据反应焓变的正负号判断。探究问题知识点拨重点难点重要考向3.书写热化学方程式有哪些注意事项?
提示:①方程式要配平,ΔH放右边,吸热用“+”,放热用“-”。
②要在ΔH后注明温度和压强;未指明条件的是指25 ℃、1.01×105Pa。
③注明反应物、生成物的聚集状态(s、l、g、aq)。
物质的量相同,聚集状态不同,热效应不同。
④反应热的数值要跟反应物的物质的量相对应。探究问题知识点拨重点难点重要考向1.吸热反应和放热反应
(1)从反应物和生成物总能量相对大小的角度分析,如图所示。(2)从化学反应实质的角度分析 探究问题知识点拨重点难点重要考向2.焓变与反应热
(1)焓变(ΔH)
ΔH=H(生成物)-H(反应物)。单位为kJ·mol-1。放热反应的ΔH<0,吸热反应的ΔH>0。
(2)反应热
指当化学反应在一定温度下进行时,反应所放出或吸收的热量。
(3)焓变与反应热的关系
对于等压条件下进行的化学反应,如果反应中的能量变化全部转化为热能,则焓变等于反应热。探究问题知识点拨重点难点重要考向3.书写热化学方程式的“四个注意”
(1)注意ΔH及其单位。
①ΔH一般写在热化学方程式的右侧,单位为kJ·mol-1。
②若为吸热反应,ΔH>0;若为放热反应,ΔH<0。
(2)注意反应条件。
一般情况下,ΔH是在25 ℃、1.01×105Pa条件下测定的,可不注明反应条件;若为其他条件,需注明温度和压强。
(3)注意物质的聚集状态。
对于同一反应,反应物和生成物的聚集状态不同时,ΔH也就不同,因此书写热化学方程式时,必须用g、l、s或aq注明各物质的状态。其原因如下:探究问题知识点拨重点难点重要考向(4)注意对热化学方程式中化学计量数含义的理解。
①热化学方程式中各物质前的化学计量数只表示物质的物质的量,可以是整数,也可以是分数。
②ΔH与化学计量数一一对应,如化学计量数加倍,ΔH也加倍,反之亦然。重点难点重要考向考向一考向二考向三考向一 放热反应和吸热反应的概念判断
【例题1】 下列说法中正确的是( )
①需要加热方能发生的反应一定是吸热反应 ②放热反应在常温下一定很容易发生 ③反应是吸热还是放热取决于反应物和生成物所具有的总能量的大小 ④吸热反应在一定条件下也能发生
A.①② B.②③ C.①④ D.③④
解析:反应是吸热还是放热主要取决于反应物和生成物所具有的总能量的大小。放热反应和吸热反应在一定条件下都能发生。反应开始需加热的反应可能是吸热反应,也可能是放热反应。例如C+O2 CO2的反应为放热反应,但反应开始也需要加热,即需要向反应体系先提供一定的能量。
答案:D重点难点重要考向考向一考向二考向三规律方法点拨理解放热反应和吸热反应的注意事项
(1)反应开始时需要加热的反应可能是吸热反应,也可能是放热反应。有的放热反应在反应开始时需要加热,反应开始后会放出一定的热量,如果放出的热量可使反应维持下去,则反应过程中不需要再加热。
(2)常温下就能进行的反应不一定都是放热反应,如氢氧化钡和氯化铵的反应。
(3)任何化学反应都伴随着能量变化,但能量变化不一定都表现为热量变化,还可能以声、光、电等形式表现出来。
(4)放出热量(或吸收热量)的物质变化过程不一定是放热反应(或吸热反应),如水蒸气冷凝为水放热,干冰升华吸热,它们不是放热反应或吸热反应,而是物理变化过程。重点难点重要考向考向一考向二考向三成功体验1下列说法正确的是( )
A.物质发生化学反应都伴随着能量变化
B.伴有能量变化的物质变化都是化学变化
C.凡是经过加热而发生的反应都是吸热反应
D.在一个确定的化学反应关系中,反应物的总能量总是高于生成物的总能量
解析:物质发生化学反应都伴随着能量变化,而伴有能量变化的物质变化不一定是化学变化(如物质发生“三态”变化、核变化也都伴有能量变化),故A项正确,B项错误。很多放热反应也需要加热才能发生,C项错误。在一个确定的化学反应关系中,反应物的总能量(设为x)与生成物的总能量(设为y)之间的关系为:x>y,化学反应为放热反应;x答案:A重点难点重要考向考向一考向二考向三考向二 化学反应中能量变化的原因
【例题2】 导学号220140002SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)反应过程的能量变化如图所示。已知1 mol SO2(g)被氧化为1 mol SO3(g)的ΔH1=-99 kJ·mol-1。
请回答下列问题:
(1)该反应属于 反应(填“放热”或“吸热”)。?
(2)从化学键的角度分析,F代表什么意义? 。?
(3)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 (填“无影响”“有影响”或“不确定”)。?
(4)图中ΔH= kJ·mol-1。?重点难点重要考向考向一考向二考向三解析:(1)由题目条件可知,1 mol SO2(g)被氧化为1 mol SO3(g)的ΔH1=-99 kJ·mol-1<0,该反应为放热反应。
(2)E代表旧键断裂时吸收的能量,则F代表新键形成时释放的能量。
(3)E值的大小代表了断裂旧键时所吸收的能量,而反应热的数值取决于旧键断裂吸收的能量与新键形成释放的能量的差值,所以E的大小对反应热无影响。
(4)图示代表2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)反应过程的能量变化,所以ΔH=2×(-99) kJ·mol-1=-198 kJ·mol-1。
答案:(1)放热
(2)新键形成释放的能量
(3)无影响
(4)-198重点难点重要考向考向一考向二考向三规律方法点拨反应热、焓变的图像问题的解题思路
反应热、焓变的图像辨析题是经常会出现的一类题目,解题的关键是能根据图像纵横坐标的意义,根据曲线的走向,顺利判断出物质在反应过程中的能量变化情况。同时,对于焓变、反应热、键能、物质的能量等概念要有清晰的认识。重点难点重要考向考向一考向二考向三下列示意图中,能正确表示总反应过程中能量变化的是( ) 重点难点重要考向考向一考向二考向三解析:由A+B X为吸热反应,故X的能量高于A和B的能量和,可排除A项和C项;而总反应A+B C为放热反应,故C的能量小于A和B的能量和,B项错误,D项正确。
答案:D重点难点重要考向考向一考向二考向三考向三 热化学方程式的书写
【例题3】 导学号22014001燃烧a g乙醇(液态)生成CO2气体和液态H2O放出的热量为Q (Q>0)kJ,经测定a g 乙醇与足量Na反应能生成H2 5.6 L(标准状况),则乙醇燃烧的热化学方程式正确的是( )重点难点重要考向考向一考向二考向三解析:热化学方程式中物质前的数字只表示物质的量,因此,应首先计算1 mol乙醇燃烧的反应热。
2C2H5OH+2Na 2C2H5ONa+H2↑
2 mol 22.4 L
n(C2H5OH) 5.6 L
所以n(C2H5OH)=0.5 mol,即a g乙醇的物质的量为0.5 mol。由题意知1 mol液态乙醇燃烧生成CO2气体和液态H2O,放出的热量应该为2Q kJ,因此D正确。
答案:D重点难点重要考向考向一考向二考向三规律方法点拨解本题时应注意以下3点:
(1)热化学方程式中物质前的数字只表示各物质的物质的量。
(2)分清ΔH正负的意义。若为放热反应,ΔH为负值;若为吸热反应,ΔH为正值。
(3)在有关化学方程式的计算中,列比例式时要注意各物理量的对应关系。重点难点重要考向考向一考向二考向三成功体验3已知充分燃烧a g乙炔(C2H2)气体时生成1 mol二氧化碳气体和液态水,并放出热量b kJ(b>0),则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是( )解析:该反应为放热反应ΔH<0,所以B、D错误。由于生成1 mol CO2时放出b kJ的热量,所以生成4 mol CO2时放出热量为4b kJ,A正确,C错误。
答案:A1 2 3 41.下列说法中正确的是( )
A.放热反应不需要加热就能反应,吸热反应不加热就不能反应
B.物质发生化学变化都伴随有能量的变化
C.伴有能量变化的物质变化都是化学变化
D.吸热反应在任何条件都不能发生
答案:B1 2 3 42.关于化学反应与能量的说法正确的是( )
A.中和反应是吸热反应
B.燃烧属于放热反应
C.化学键断裂放出能量
D.反应物总能量与生成物总能量一定相等
解析:中和反应是放热反应,A错误;燃烧是放热反应,B正确;化学键断裂吸收能量,C错误;反应物的总能量和生成物的总能量一定不相等,D项错误。
答案:B1 2 3 43.在相同的条件下,氯分子和氯原子比较,它们的能量是 ( )
A.Cl2的能量低于2Cl的能量
B.Cl2的能量高于2Cl的能量
C.Cl2的能量等于2Cl的能量
答案:A1 2 3 44.导学号22014002(1)已知1 mol Na单质在足量O2中燃烧,恢复至室温,放出255.5 kJ热量,写出该反应的热化学方程式: 。?
(2)晶体硅(熔点1 410 ℃)是良好的半导体材料。由粗硅制纯硅过程如下:
在上述由SiCl4制纯硅的反应中,测得每生成1.12 kg硅需吸收a(a>0) kJ热量,写出该反应的热化学方程式: 。?
(3)在25 ℃、101 kPa下,已知硅元素的气态氢化物(SiH4)在氧气中完全燃烧后恢复至原状态,平均每转移1 mol电子放热190.0 kJ,该反应的热化学方程式是 。?1 2 3 4课件26张PPT。第2课时 反应热的测量与计算 能源的充分利用阅读思考自主检测任务一、阅读教材第6页至第7页,认真领会其中的含义,回答下列问题:
1.在测量盐酸与氢氧化钠溶液反应的反应热实验中,实验操作步骤中向烧杯中倒碱液时为什么一定要迅速?实验中用的环形玻璃搅拌棒,能不能用金属搅拌棒?
提示:①向烧杯中倒碱液时一定要迅速,目的是为了减少中和反应过程中的热量损失。②搅拌器要用玻璃的而不用金属的,因为金属传递热更容易,使热量损失。
2.盖斯定律的内容是什么?盖斯定律有什么重要应用?
提示:①一个化学反应,不论是一步完成,还是几步完成,其总的热效应是完全相同的,这个规律被称为盖斯定律。
②运用盖斯定律可以方便地计算出不易测定的反应的热效应。阅读思考自主检测3.在化学科学研究中,常常需要知道物质在发生化学反应时的反应热,但有些反应的反应热很难直接测得,我们怎样才能获得它们的反应热数据呢?
提示:可应用盖斯定律求解。若一个反应的化学方程式可由另外几个反应的化学方程式相加减得到,则该反应的焓变亦可以由这几个反应的焓变相加减而得到。阅读思考自主检测任务二、认真阅读教材第9页到第11页的内容,分别完成下列任务:
1.什么是标准燃烧热?燃烧放出的热量与标准燃烧热有什么不同?
提示:①在101 kPa下,1 mol物质完全燃烧的反应热叫做该物质的标准燃烧热。②燃烧放出的热量与物质的多少有关,燃烧的物质越多,放出的热量就越多,而标准燃烧热规定是1 mol的可燃物。另外,研究燃烧放出的热量并未限定燃烧产物的形态,而研究标准燃烧热必须是生成稳定的产物。所以,不同量的同一物质完全燃烧,放出的热量可能不同,但标准燃烧热是一定的。阅读思考自主检测2.什么是能源?它包括哪些种类?能源的开发和利用有什么重要意义?
提示:能源就是能提供能量的自然资源,包括化石燃料(煤、石油、天然气),阳光,风力,流水,潮汐以及柴草等。能源的开发和利用可以用来衡量一个国家或地区的经济发展和科学技术水平。
3.世界上最重要的化石燃料有哪些?有何优点?
提示:化石燃料通常包括煤(主要成分碳)、石油(主要为烃的混合物,其中重要产品汽油的主要成分为辛烷C8H18)、天然气(主要成分甲烷)。优点:热值都很高。阅读思考自主检测1.下列热化学方程式中的ΔH能表示可燃物标准燃烧热的是( )答案:D 2.氢气是一种很有前途的能源物质,以水为原料大量制取氢气的最理想的途径是( )
A.利用太阳能直接使水分解产生氢气
B.以焦炭和水制取水煤气后分离出氢气
C.用铁跟盐酸反应放出氢气
D.由热电站提供电力电解水产生氢气
答案:A探究问题知识点拨重点难点重要考向1.中和反应热是指在稀溶液中,酸跟碱反应生成1 mol水时的反应热。那么在测定中和反应的反应热时,能否用KOH溶液与稀硝酸反应?
提示:能,反应的实质为H++OH- H2O,故反应热相等。
2.计算化学反应的焓变有哪些途径?
提示:(1)根据化学方程式计算,焓变与反应物各物质的物质的量成比例。
(2)根据反应物和生成物的键能计算:
ΔH=断裂旧键所需能量-生成新键释放能量。
(3)根据盖斯定律计算:将热化学方程式进行适当的加、减等处理后,通过各过程的热效应进行计算、比较。探究问题知识点拨重点难点重要考向1.用简易量热计测定反应热注意事项
(1)环形玻璃搅拌棒的作用:匀速搅拌,使溶液混合均匀。实验中不能用金属搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒,因为金属易导热,使热量损失较大。
(2)简易装置中碎泡沫塑料(或碎纸条)的作用:保温隔热、减少实验过程中热量损失。
(3)不能用同一个量筒、温度计测量盐酸和NaOH溶液的体积或温度。因为量筒内壁、温度计上的酸会和碱发生反应而使热量散失。
(4)酸、碱混合时,要把烧杯中的NaOH溶液快速倒入量热计中而不能缓缓倒入,若动作迟缓,将会使热量损失过多而使误差增大。探究问题知识点拨重点难点重要考向2.由盖斯定律求焓变的常用方法
(1)加和法:
①方法:运用所给热化学方程式通过加减(或乘除)的方法得到所求热化学方程式,同时反应热也做相应的变化。
②举例。
已知:探究问题知识点拨重点难点重要考向所求热化学方程式为 ③应用加和法计算反应热的注意事项
a.热化学方程式相加(或相减),则反应热就相应地相加(或相减)。
b.反应热数值与各物质的化学计量数成比例:化学计量数乘以(或除以)某个数,则反应热就相应地乘以(或除以)这个数。
c.可逆反应中,热化学方程式中的反应热是指反应按所给形式完全进行时的反应热;正、逆反应的反应热数值相等,符号相反。探究问题知识点拨重点难点重要考向(2)虚拟路径法:
①原理:先根据题意虚拟转化过程,然后根据盖斯定律列式求解,即可求得待求的反应热。可表示如下。
若反应物A变为生成物D,可以有两个途径:则有ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3
②实例。
已知下列两个热化学方程式:探究问题知识点拨重点难点重要考向若要写出白磷转化为红磷的热化学方程式可虚拟如下过程: 根据盖斯定律:
ΔH=ΔH1+(-ΔH2)×4
=-2 983.2 kJ·mol-1+738.5 kJ·mol-1×4
=-29.2 kJ·mol-1,
则白磷转化为红磷的热化学方程式为
P4(s,白磷) 4P(s,红磷) ΔH=-29.2 kJ·mol-1。重点难点重要考向考向一考向二考向一 有关反应热测量的考查
【例题1】 50 mL 0.50 mol·L-1盐酸与50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液在如右图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可测定中和反应的反应热。
完成下列问题:
(1)从实验装置上看,图中尚缺少的一种玻璃用品是 ,该玻璃用品不能用铜质仪器代替的理由是 。?重点难点重要考向考向一考向二(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(ΔH)会 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。?
(4)实验中改用60 mL 0.50 mol·L-1盐酸与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”),理由是? 。?重点难点重要考向考向一考向二解析:中和反应放出的热量跟生成水的物质的量有关。(1)本实验成败的关键是准确测量反应后的温度。因此所用装置必须保温、绝热且可使体系温度尽快达到一致,故缺少的仪器应为环形玻璃搅拌棒。(2)碎纸条的作用为减少实验过程中的热量损失。(3)大烧杯上不盖硬纸板时,会有较多的热量散失而导致求得的放出的热量数值偏小。(4)用50 mL 0.50 mol·L-1盐酸与50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液反应时,盐酸不足,反应掉的NaOH为0.025 mol。改用60 mL 0.50 mol·L-1盐酸与50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液进行反应时,NaOH不足,反应掉的NaOH为0.027 5 mol。两种情况反应掉的NaOH的物质的量不同,故放出的热量不相等。重点难点重要考向考向一考向二答案:(1)环形玻璃搅拌棒 铜质材料传热快,热量损失大
(2)减少实验过程中的热量损失
(3)偏大
(4)不相等 反应物物质的量不同,故放出的热量不相等
规律方法点拨弱酸、弱碱在水溶液中不能完全电离,存在着电离平衡。弱酸或弱碱参与中和反应的同时,伴随着电离,电离过程要吸收热量,此热量就要由H+与OH-结合成水分子放出的热量来抵偿,所以总的来说生成1 mol水时的反应热ΔH大于57.3 kJ·mol-1。浓硫酸参加中和反应存在一个稀释过程,浓硫酸的稀释要放出热量,所以此时生成1 mol水时的反应热ΔH小于57.3 kJ·mol-1。重点难点重要考向考向一考向二成功体验1用简易量热计测定中和反应的反应热的实验中,使用下列用品不是为了减小实验误差的是 ( )
A.保温外筒 B.杯盖
C.温度计 D.环形玻璃搅拌棒
解析:为减小中和反应热的实验误差,必须让反应充分进行,且不能使反应产生的热量散失。
答案:C重点难点重要考向考向一考向二考向二 反应热的计算
【例题2】 实验中不能直接测出由石墨和氢气生成甲烷反应的ΔH,但可测出下面几个反应的热效应:解析:因为反应式中ΔH1、ΔH2、ΔH3和ΔH4之间有以下关系:
ΔH2+ΔH3×2-ΔH1=ΔH4
所以ΔH4=ΔH2+2ΔH3-ΔH1=-393.5 kJ·mol-1+2×(-285.8 kJ·mol-1)-(-890.3 kJ·mol-1)=-74.8 kJ·mol-1。
答案:ΔH4=-74.8 kJ·mol-1重点难点重要考向考向一考向二规律方法点拨应用盖斯定律进行简单计算应注意的几点问题
(1)当热化学方程式乘以或除以某数时,ΔH也相应乘以或除以某数。
(2)将热化学方程式进行加减运算时,ΔH也同样要进行加减运算,且要带“+”“-”符号,即把ΔH看作一个整体进行运算。
(3)通过盖斯定律计算比较反应热的大小时,同样要把ΔH看作一个整体。
(4)在设计的反应过程中常会遇到同一物质固、液、气三态的相互转化,物质的状态由固→液→气变化时,会吸热;反之会放热。
(5)当设计的反应逆向进行时,其反应热与正反应的反应热数值相等,符号相反。重点难点重要考向考向一考向二成功体验2导学号22014005(2016河北衡水测控)物质A在一定条件下可发生一系列变化。由图可判断下列关系错误的是( )
A.A→F,ΔH=-ΔH6
B.ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6=1
C.C→F,|ΔH|=|ΔH1+ΔH2+ΔH6|
D.|ΔH1+ΔH2+ΔH3|=|ΔH4+ΔH5+ΔH6|
解析:依据盖斯定律来分析判断。
A→F和F→A的焓变数值相等符号相反,A项正确;由A循环到A,能量变化为0,ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6=0,B项错误;由C→F,ΔH=ΔH3+ΔH4+ΔH5,由F→C,ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH6,二者的绝对值相等,C项正确;D项等式两边分别表示由A→D和由D→A的ΔH的绝对值,二者相等,D项正确。
答案:B1 2 3 41.在测定中和热的实验中,下列说法正确的是( )
A.使用环形玻璃搅拌棒是为了加快反应速率,减小实验误差
B.为了准确测定反应混合溶液的温度,实验中温度计水银球应与小烧杯底部接触
C.用0.5 mol·L-1NaOH溶液分别与0.5 mol·L-1的盐酸、硝酸溶液反应,若所取的溶液体积相等,则测得的中和热数值不同
D.在测定中和热实验中需要使用的仪器有天平、量筒、烧杯、滴定管、温度计
解析:在中和反应热的测定中,使用环形玻璃搅拌棒的目的是使反应物混合均匀,加快反应,减小误差,A正确;B项中温度计水银球不能接触烧杯底部,B错误;C项中反应的实质均为H++OH- H2O,故反应热相同,C错误;D项,实验所需仪器中不需要天平、滴定管,D错误。
答案:A1 2 3 42.已知下列热化学方程式
ΔH3其中ΔH3的值是( )
A.-441.8 kJ·mol-1 B.-254.6 kJ·mol-1
C.-438.9 kJ·mol-1 D.-260.4 kJ·mol-1
解析:ΔH3=-351.1 kJ·mol-1+90.7 kJ·mol-1=-260.4 kJ·mol-1。
答案:D1 2 3 43.已知H2(g)+Br2(l) 2HBr(g) ΔH=-72 kJ·mol-1,蒸发1 mol Br2(l)需要吸收的能量为30 kJ,其他的相关数据如下表:则表中a为( )
A.404 B.260 C.230 D.200答案:D 1 2 3 44.已知H+(aq)+OH-(aq) H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1,回答下列问题。
(1)用含20 g NaOH的稀溶液跟足量稀盐酸反应放出 kJ的热量。?
(2)用含0.5 mol H2SO4的稀溶液跟足量稀KOH溶液反应,此反应的中和反应热ΔH为 。?
(3)如果将(1)反应中的稀盐酸换成稀硫酸,反应放出的热量 (填“大于”“小于”或“等于”)(1)放出的热量。?
解析:(1) =0.5 mol,所以0.5 mol NaOH与足量稀盐酸反应放出的热量为0.5 mol×57.3 kJ·mol-1=28.65 kJ。
答案:(1)28.65
(2)-57.3 kJ·mol-1
(3)等于课件31张PPT。第二单元 化学能与电能的转化第1课时 原电池的工作原理阅读思考自主检测任务一、阅读教材第13页的前言及活动与探究,认真领会其中的含义,回答下列问题:
和同学合作完成活动与探究中的【实验1】和【实验2】,请回答下列问题:
(1)实验1的现象是什么?
(2)实验2的现象是什么?
(3)在实验1和实验2中能量是如何转化的?
提示:(1)锌粉消失,有红色物质生成,温度计显示温度升高。
(2)锌片变细,铜片表面附着红色物质,电流计指针发生偏转,取出盐桥后电流计指针不再发生偏转。
(3)实验1是化学能转化为热能,实验2是化学能转换为电能。阅读思考自主检测任务二、认真阅读教材第13页的内容,分别完成下列任务:
1.在教材图1-9所示的铜锌原电池中,锌发生了什么反应?铜极上发生了什么反应?盐桥中离子是怎样移动的?
提示:锌失电子发生氧化反应,溶液中Cu2+在铜极上得电子发生还原反应。盐桥中的Cl-移向ZnSO4溶液,K+移向CuSO4溶液。
2.阅读P14页,掌握电池反应的书写,试着填写活动与探究中的问题。阅读思考自主检测1.下图所示装置中能够组成原电池并显著产生电流的是( )答案:B
2.在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片,下列叙述正确的是( )
A.正极附近的 浓度逐渐增大
B.电子通过导线由铜片流向锌片
C.正极有O2逸出
D.铜片上有H2逸出
答案:D探究问题知识点拨重点难点重要考向1.所有化学反应的化学能均能直接转换成电能吗?
提示:不是。只有自发的放热的氧化还原反应的化学能才能直接转换成电能。
2.根据原电池原理分析,原电池的负极反应一定是电极材料失去电子吗?
提示:不一定。原电池反应的实质是发生了氧化还原反应,负极上发生氧化反应,但不一定是电极材料被氧化。有些电池的电极材料不发生反应,如燃料电池的两个电极均不参加电极反应,只是起导体的作用。
3.原电池中较活泼的金属电极一定是负极吗?
提示:不一定。要注意电解质溶液对电极类型的影响。例如,镁铝电极在稀硫酸中构成原电池,镁为负极,铝为正极;但若以氢氧化钠溶液为电解质溶液,则铝为负极,镁为正极。探究问题知识点拨重点难点重要考向1.原电池的工作原理和正负极的判断
(1)原电池的工作原理:
①反应类型:负极发生氧化反应,正极发生还原反应。
②电子的移动方向:电子从负极流出,经导线流向正极。
③离子的移动方向:阳离子向正极移动,阴离子向负极移动。探究问题知识点拨重点难点重要考向(2)原电池正负极的判断: 探究问题知识点拨重点难点重要考向2.原电池电极反应式的书写
(1)书写电极反应式的原则:电极反应要遵循质量守恒、电子守恒及电荷守恒。另外还遵循:
①加和性原则:两电极反应式相加,消去电子后得电池总反应式。利用此原则,电池总反应式减去已知的一电极反应式得另一电极反应式。
②共存原则:碱性溶液中,CO2不可能生成,电极反应式中不出现H+;同样酸性溶液中,电极反应式中不出现OH-。根据此原则,物质得失电子后在不同的电解质环境中所存在的形式不同。探究问题知识点拨重点难点重要考向(2)根据装置书写电极反应式:首先根据题目给定的图示装置特点,结合原电池正负极的判断方法,确定原电池的正负极及放电的物质。
①负极反应:活泼金属或H2(或其他还原剂)失去电子生成金属阳离子或H+(或其他氧化产物)。
②正极反应:阳离子得电子生成单质或氧气得电子。
③电池总反应方程式:结合电子守恒,将正、负极电极反应式相加即得到电池总反应方程式。探究问题知识点拨重点难点重要考向3.根据电池总反应式书写各电极反应式的一般步骤
(1)列物质,标得失:根据总反应方程式列出总式两边有元素化合价变化的物质,并根据化合价变化确定转移电子数。
(2)选离子,配电荷:根据电解质溶液的酸碱性,用H+或OH-或其他离子配平,使两边电荷总数相等。
(3)配个数,巧用水:利用H2O使两边的元素守恒。
(4)两式加,验总式:将正、负极反应式相加,若得到总反应式,说明写法正确。重点难点重要考向考向一考向二考向三考向一 有关原电池的工作原理及正负极判断的考查
【例题1】 下列叙述是小明做完铜、锌原电池的实验后得出的结论和认识,你认为正确的是( )
A.构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属
B.由铜、锌作电极与硫酸铜溶液组成的原电池中,铜是负极
C.电子沿导线由锌流向铜,通过硫酸溶液被氢离子得到而放出氢气
D.铜锌原电池工作时,若有13 g锌被溶解,电路中就有0.4 mol电子通过重点难点重要考向考向一考向二考向三解析:两种活泼性不同的金属与电解质溶液能够组成原电池,但不能因此说构成原电池电极的材料一定都是金属,如锌和石墨电极也能跟电解质溶液组成原电池。在原电池中,活泼金属失去的电子流向不活泼的电极,因此活泼金属是负极。但电子不能通过电解质溶液,应该是氢离子在铜极上得到由导线转移过来的电子。铜锌原电池工作时,锌负极失电子,电极反应为Zn-2e- Zn2+,1 mol Zn失去2 mol电子,0.2 mol锌(质量为13 g)被溶解,电路中有0.4 mol 电子通过。故选D。
答案:D重点难点重要考向考向一考向二考向三成功体验1下列关于原电池的叙述正确的是( )
A.构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属
B.原电池是将化学能转化为电能的装置
C.在原电池中,电子流出的一极是负极,该电极被还原
D.原电池放电时,电流的方向是从负极到正极
解析:构成原电池的正、负极可以用金属电极与非金属电极,如石墨作电极;原电池中电子流出的一极发生氧化反应,电流的方向是从正极经外电路流向负极,与电子流动的方向是相反的。
答案:B重点难点重要考向考向一考向二考向三考向二 有关原电池电极反应式书写的考查
【例题2】 将铝片和铜片用导线相连,一组插入浓硝酸中,一组插入稀NaOH溶液中,分别形成了原电池。
(1)在这两个原电池中,负极分别为( )
A.铝片、铜片 B.铜片、铝片
C.铝片、铝片 D.铜片、铜片
(2)写出插入浓硝酸中形成原电池的电极反应式? 。?
(3)写出插入稀NaOH溶液中,形成原电池的电极反应式 。?重点难点重要考向考向一考向二考向三解析:(1)将铝片和铜片用导线相连,插入浓硝酸中,由于Al被浓硝酸钝化,不能持续反应,而Cu却能与浓硝酸持续反应,所以Cu为负极;插入稀NaOH溶液中,Al与NaOH溶液反应,Al失去电子,所以Al作为负极。(2)Al~Cu~浓硝酸组成的原电池的电极反应式:负极重点难点重要考向考向一考向二考向三规律方法点拨书写电极反应式时应注意:
(1)负极失去电子发生氧化反应;在正极上,溶液中阳离子或氧化性强的离子或分子得到电子,发生还原反应。
(2)两极转移的电子数相等。
(3)注意电极产物是否与电解质溶液反应,若反应,一般要将电极反应和电极产物与电解质溶液发生的反应合并。重点难点重要考向考向一考向二考向三成功体验2如图,下列判断中正确的是( )
A.烧杯a中的溶液中OH-的浓度增大
B.烧杯b中发生还原反应解析:Zn比Fe活泼,所以Zn作负极,发生氧化反应,电极反应式为2Zn-4e- 2Zn2+;Fe作正极,氧气在该电极上发生还原反应,电极反应式为2H2O+O2+4e- 4OH-,反应后溶液中OH-的浓度增大。
答案:A重点难点重要考向考向一考向二考向三考向三 原电池原理的应用
【例题3】 导学号22014008甲、乙两位同学想利用原电池反应判断金属的活动性顺序,两人均使用镁片与铝片作电极,但甲同学将电极放入3 mol·L-1的H2SO4溶液中,乙同学将电极放入3 mol·L-1的NaOH溶液中,如图所示。重点难点重要考向考向一考向二考向三(1)如果甲、乙同学均认为若构成原电池的电极材料都是金属,则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼,则甲会判断出 的活动性更强,而乙会判断出 的活动性更强(填元素符号)。?
(2)由此实验,可得到哪些正确的结论? (选填序号)。?
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已不适用,没有使用价值
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重点难点重要考向考向一考向二考向三(3)上述实验也反过来证明了“直接利用金属活动性顺序判断原电池的正、负极”的做法 (填“可靠”或“不可靠”)。如不可靠,请你提出另一个判断原电池正、负极的可行方案: ? (如可靠,此空可不填)。?
解析:在NaOH溶液作介质的装置中,镁片不与碱溶液反应,无法失去电子,作正极;故负极应该是铝片,从而进一步说明原电池反应都是自发进行的氧化还原反应。在确定“直接利用金属活动性顺序判断原电池的正、负极”的做法不可靠之后,要设计可行方案,就必须根据氧化还原反应实质(有电子转移),结合实验装置,利用电流计测定电流的方向,从而判断电子流动方向,再确定原电池的正、负极。重点难点重要考向考向一考向二考向三答案:(1)Mg Al (2)AD
(3)不可靠 将两种金属连上电流计后插入电解质溶液中,构成原电池,利用电流计测定电流的方向,从而判断电子的流动方向,由此确定原电池的正、负极重点难点重要考向考向一考向二考向三成功体验3有A、B、C、D、E五块金属片,进行如下实验:①A、B用导线相连后,同时浸入稀硫酸中,A极为负极;②C、D用导线相连后,同时浸入稀硫酸中,电流由D→导线→C;③A、C相连后,同时浸入稀硫酸中,C极产生大量气泡;④B、D相连后,同时浸入稀硫酸中,D极发生氧化反应;⑤用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液,E先析出。据此判断五种金属的活动性顺序是( )
A.A>B>C>D>E B.A>C>D>B>E
C.C>A>B>D>E D.B>D>C>A>E重点难点重要考向考向一考向二考向三解析:金属与稀硫酸组成原电池,活泼金属为负极,失去电子,发生氧化反应,较不活泼的金属为正极,H+在正极电极表面得到电子生成H2,电子运动方向由负极→正极,电流方向则由正极→负极。在题述原电池中,A-B原电池,A为负极;C-D原电池中,C为负极;A-C原电池,A为负极;B-D原电池,D为负极;E先析出则E不活泼。综上可知,B项正确。
答案:B1 2 3 4 51.下列反应可用于设计原电池的是( ) 解析:氧化还原反应才能用于设计原电池。
答案:B1 2 3 4 52.关于如图所示装置的叙述正确的是 ( )
A.铜是阳极,铜片上有气泡产生
B.铜片质量逐渐减小
C.电流从锌片经导线流向铜片
D.氢离子在铜片表面被还原
解析:题给装置是一个铜锌原电池装置,其中锌作负极,锌片失去电子逐渐溶解而质量减小;铜作正极,氢离子在铜片上放电,析出氢气,电池中电子是从锌片经导线流向铜片,而电流方向则正好相反,所以选D。
答案:D1 2 3 4 53.将纯锌片和纯铜片按图方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间,以下叙述正确的是( )
A.两烧杯中铜片表面均无气泡产生
B.甲中铜片是正极,乙中铜片是负极
C.两烧杯中溶液的pH均增大
D.产生气泡的速度甲比乙慢
解析:本题设计了原电池与非原电池装置,考查对所学理论知识的掌握程度。由题所给图示可知,甲为原电池,铜为正极,发生反应:2H++2e- H2↑,反应速率加快;乙不能构成原电池(无闭合回路),只在锌片上发生反应:Zn+2H+ Zn2++H2↑,二者都消耗H+,故溶液pH都增大,答案为C。
答案:C1 2 3 4 54.如图为番茄电池,下列说法正确的是( )
①Zn是负极 ②电子由Zn经外电路流向Cu ③Zn-2e- Zn2+ ④溶液中H+向锌棒迁移 ⑤铜电极附近会出现蓝色
A.①②
B.①②③
C.②③④⑤
D.①②③④
答案:B1 2 3 4 55.用铜、银、AgNO3溶液设计一个原电池,这一原电池的正极是 ,负极是 ,负极的电极反应式是 ,总反应式是 。?
解析:构成原电池必须满足三个条件:闭合回路;活动性不同的电极;电解质溶液。再由装置特征,两电极中活泼的金属为负极失电子,发生氧化反应,另一极即为正极。课件25张PPT。第2课时 化学电源阅读思考自主检测任务一、阅读教材第15页及第16页内容,了解常见化学电源的分类,回答下列问题:
1.人们根据原电池反应原理设计了化学电源,生活中的化学电源通常有哪些?
提示:生活中的化学电源通常有一次电池、二次电池和燃料电池等。
2.生活中人们使用最广泛的一次电池有哪些?
提示:生活中人们使用最广泛的一次电池是干电池,如锌锰干电池、银锌钮扣电池等。阅读思考自主检测3.仔细阅读第15页有关银锌钮扣电池和锌锰干电池的内容,完成问题解决中的问题。阅读思考自主检测任务二、认真阅读教材第16页有关燃料电池的内容以及第17页有关铅蓄电池的内容,分别完成下列任务:
1.燃料电池工作过程中所用的燃料需要点燃吗?燃料和氧化剂分别在什么电极放电?发生什么类型的反应?
提示:燃料电池工作过程中所用的燃料不需要点燃。燃料在负极失电子发生氧化反应,氧化剂在正极得电子发生还原反应。
2.铅蓄电池的电极材料和电解质溶液分别是什么?它有哪些优、缺点?
提示:铅蓄电池的正极为PbO2,负极为Pb,电解质为硫酸。优点:性能优良、价格低廉、安全可靠,可多次充放电。缺点:比能量低,废弃电池污染环境等。阅读思考自主检测A.负极,并被氧化 B.负极,并被还原
C.正极,并被氧化 D.正极,并被还原
答案:A
2.氢氧燃料电池已用于航天飞机,它是以铂作电极,KOH溶液作电解质,正极反应为:O2+2H2O+4e- 4OH-,负极反应为:2H2+4OH--4e- 4H2O,下列叙述不正确的是( )
A.H2在负极发生氧化反应
B.燃料电池的能量转化率可达100%
C.是一种高效、环保的发电装置
D.供电时的总反应为:2H2+O2 2H2O
答案:B探究问题知识点拨重点难点重要考向1.锌锰干电池使用一段时间后,锌筒有何变化?
提示:锌锰干电池中Zn为负极,使用过程中Zn不断被氧化消耗,所以锌筒会变薄。
2.何谓燃料电池?燃料电池有什么优点?
提示:燃料电池是利用燃料和氧化剂之间发生的氧化还原反应,将化学能直接转化为电能的化学电源。燃料电池能连续不断地提供电能,而且能量转换效率远高于普通燃料燃烧的能量转换效率,应用燃料电池建立的发电站,具有能量转换效率高、排放的废弃物少、运行噪音小等优点。探究问题知识点拨重点难点重要考向3.CH4燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)的电极反应与电池反应如何书写?4.铅蓄电池放电时发生的是什么电化学反应?充电时呢?
提示:铅蓄电池放电时发生的是原电池反应,充电时发生的是电解反应。探究问题知识点拨重点难点重要考向1.燃料电池
(1)燃料电池的特点
①连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能。
②燃料电池的电极本身不包含活性物质,在电池放电过程中电极本身不参与反应。
③工作时,燃料和氧化剂连续地由外部供给,在电极上不断地进行反应,生成物不断地被排除,于是电池就连续不断地提供电能。探究问题知识点拨重点难点重要考向(2)几种燃料电池的工作原理 探究问题知识点拨重点难点重要考向探究问题知识点拨重点难点重要考向2.二次电池
(1)二次电池的特点
发生氧化还原反应的物质(电极、电解质溶液)大部分被消耗后,又可以通过充电而获得再生恢复其供电能力。
(2)常见的二次电池的组成及工作原理探究问题知识点拨重点难点重要考向重点难点重要考向考向一考向二考向一 燃料电池电极反应式的书写
【例题1】 某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H+,其基本结构如图所示,电池总反应可表示为:2H2+O2 2H2O,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
B.b极上的电极反应式为O2+2H2O+4e- 4OH-
C.每转移0.1 mol电子,消耗1.12 L的H2
D.H+由a极通过固体酸电解质传递到b极重点难点重要考向考向一考向二解析:本题考查了原电池的工作原理,包括电子的流向、电极反应式的书写、离子移动方向及电极产物“量”的计算。由电极反应式可知,通入氢气的一极为负极,通入氧气的一极为正极,故a为负极、b为正极,电子应该是通过外电路由a极流向b极,A错;B项,b极上的电极反应式为O2+4H++4e- 2H2O,B错;C项,没有注明此时是否处于标准状况下,故无法计算气体的体积,C错。
答案:D
规律方法点拨书写燃料电池电极反应式应注意的几点问题
(1)电池的负极一定是可燃性气体失电子,发生氧化反应。
(2)电池的正极一定是助燃性气体得电子,发生还原反应。
(3)电极材料一般不参加化学反应,只起传导电子的作用。
(4)电极反应式作为一种特殊的反应方程式,也必须遵循原子守恒、电荷守恒规律。重点难点重要考向考向一考向二成功体验1下图为氢氧燃料电池原理示意图,按照此图的提示,下列叙述不正确的是( )A.a电极是负极
B.b电极的电极反应式为4OH--4e- 2H2O+O2↑
C.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
D.氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂、氧化剂全部贮藏在电池内的新型发电装置重点难点重要考向考向一考向二解析:选项A中a电极通氢气,氢气是还原性的气体,是负极,正确。选项B中参加反应的应是氧气,电极反应为2H2O+O2+4e- 4OH-,错误。选项C中该燃料电池总反应生成水,是绿色电源,正确。选项D中燃料电池在工作时,氢气、氧气不断从外界输入,同时将电极反应产物不断排出电池,正确。
答案:B重点难点重要考向考向一考向二考向二 二次电池电极反应式的书写
【例题2】 铁镍蓄电池又称爱迪生电池,放电时的总反应为:
Fe+Ni2O3+3H2O Fe(OH)2+2Ni(OH)2
下列有关该电池的说法不正确的是( )
A.电池的电解液为碱性溶液,正极为Ni2O3、负极为Fe
B.电池放电时,负极反应为Fe+2OH--2e- Fe(OH)2
C.电池充电过程中,阴极附近溶液的pH降低
D.电池充电时,阳极反应为2Ni(OH)2+2OH--2e- Ni2O3+3H2O重点难点重要考向考向一考向二解析:因为放电时的反应中有氢氧化物生成,故电解质溶液是碱性溶液,因为铁的化合价升高,镍的化合价降低,故铁是负极,氧化镍是正极,故A和B均正确;充电时的阴极反应为Fe(OH)2+2e- Fe+2OH-,故此时阴极附近溶液的pH增大,故C错误;根据所给的放电时的电池反应可推知D正确。
答案:C规律方法点拨(1)二次电池在充电时,正、负电极上发生的反应正好与放电时发生的反应相反,因而充电时,二次电池的正极应与充电电源的正极相连接,电池的负极应与充电电源的负极相连接。
(2)充电时发生的电极反应和总反应是放电时发生的反应的逆过程。重点难点重要考向考向一考向二成功体验2一种充电电池放电时的电极反应为H2+2OH--2e-2H2O,NiO(OH)+H2O+e- Ni(OH)2+OH-,当为电池充电时,与外电源正极连接的电极上发生的反应是( )
A.H2O的还原 B.NiO(OH)的还原
C.H2的氧化 D.Ni(OH)2的氧化
解析:放电时为原电池反应,负极上失去电子,正极上得到电子;充电时为电解反应,与外电源正极连接的电极为阳极,由放电时的电极反应式知,阳极上发生的是Ni(OH)2的氧化反应,D正确。
答案:D1 2 3 41.下列说法错误的是( )
A.碱性锌锰电池是二次电池
B.铅蓄电池是二次电池
C.二次电池又叫蓄电池,它放电后可以再充电使活性物质获得再生
D.燃料电池的活性物质没有储存在电池内部
解析:碱性锌锰电池是一次性电池,铅蓄电池是二次性电池。
答案:A1 2 3 42.锌银电池广泛用作各种电子仪器的电源,它的电池反应是Zn+Ag2O+H2O 2Ag+Zn(OH)2,则负极上发生反应的物质是( )
A.Ag B.Zn(OH)2
C.Ag2O D.Zn
解析:判断原电池的正、负极,要根据总反应式确定失电子物质和得电子物质,然后根据在原电池中失去电子的物质作负极作出判断。由题给总方程式得Zn+2OH--2e- Zn(OH)2,故Zn为负极。
答案:D1 2 3 43.导学号22014012高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为:
3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH
下列叙述不正确的是( )
C.放电时每转移3 mol电子,正极有1 mol K2FeO4被氧化
D.放电时正极附近溶液的碱性增强答案:C 1 2 3 44.氯铝电池是一种新型的燃料电池,电解质溶液是KOH溶液,试回答下列问题:
(1)通入氯气的电极是 (填“正”或“负”)极,电极反应式为: 。?
(2)加入铝的电极是 (填“正”或“负”)极,电极反应式为: 。?
(3)电子从 极流向 极(填“Al”或“Cl2”)。?课件36张PPT。第3课时 电解池的工作原理及应用阅读思考自主检测任务一、快速阅读教材第18页以及第19页前2段,思考下列问题:
1.原电池能够实现化学能向电能的转化,工业生产中人们要想使不能自发进行的氧化还原反应顺利进行,一般采取什么方法?
提示:通过电解可以使不能自发进行的氧化还原反应顺利进行。
2.教材图1-19为熔融电解质导电的实验,也是工业上生产金属钠的方法,熔融的氯化钠为什么能导电?
提示:氯化钠在熔融的状态下电离出自由移动的Na+和Cl-,在电流的作用下,Na+向和电源负极相连的电极移动,Cl-向和电源正极相连的电极移动,形成闭合回路,从而能导电。阅读思考自主检测3.什么是电解?电解池的定义是什么?在电解池的装置中,阴、阳极分别发生什么反应?
提示:在直流电的作用下,在两极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫做电解。电解池就是将电能转化为化学能的装置。在电解池装置中阴极发生还原反应,阳极发生氧化反应。阅读思考自主检测任务二、认真阅读教材第19页活动与探究至第21页的内容,分别完成下列任务:
1.用石墨电极电解氯化铜溶液时,溶液中存在Cu2+、H+、Cl-和OH-,在直流电作用下,哪些离子优先放电?为什么?
提示:理论上Cu2+、H+都可以在阴极放电而被还原,但由于Cu2+氧化性大于H+,故Cu2+先放电;同理Cl-和OH-都可以在阳极放电而被氧化,但由于Cl-还原性大于OH-,故Cl-先放电。
2.电解原理在工业生产中有哪些应用?
提示:电解活泼金属的熔融盐冶炼金属,如钠、铝、镁等金属的冶炼;电解饱和食盐水生产烧碱和氯气;电解精炼铜等。阅读思考自主检测3.什么是电镀?电镀时,对阳极、阴极以及电解质溶液有什么要求?
提示:电镀是应用电解原理在某些金属或非金属材料表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。电镀时通常以待镀的金属制品为阴极,以镀层金属为阳极,用含镀层金属阳离子的溶液作电解质溶液。阅读思考自主检测1.(2016江苏徐州测试)右图是电解CuCl2溶液的装置,其中c、d为石墨电极。则下列有关的判断正确的是 ( )
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
答案:C
2.在铁制品上镀上一层锌层,以下电镀方案中合理的是( )
A.锌作阳极,铁制品作阴极,溶液中含Fe2+
B.锌作阴极,铁制品作阳极,溶液中含Zn2+
C.锌作阴极,铁制品作阳极,溶液中含Fe3+
D.锌作阳极,铁制品作阴极,溶液中含Zn2+
答案:D探究问题知识点拨重点难点重要考向1.电解池的阴、阳极与两极材料的金属活动性有关吗?
提示:电解池的阴、阳极取决于外接电源的正负极,与电极材料的金属活动性无关。
2.电解质溶液导电一定发生了化学变化,这种说法正确吗?
提示:电解质溶液的导电过程,就是该溶液的电解过程,一定发生化学变化。
3.氯碱工业中离子交换膜在电解槽中的作用是什么?
提示:将阴极、阳极区隔开,防止氯气与阴极区的氢气混合发生爆炸,防止氯气与阴极区的NaOH溶液反应,降低NaOH产品纯度。探究问题知识点拨重点难点重要考向4.为什么电解精炼铜的电解槽里会有含金、银等杂质的“阳极泥”?
提示:在金属活动性顺序中,位于铜之后的金、银等杂质,因为失电子能力比铜弱,难以在阳极失去电子变成阳离子溶解,当阳极上的铜失去电子变成离子溶解之后,它们以金属单质的形式沉积在电解槽底,形成阳极泥。阳极泥可作为提炼金、银等贵重金属的原料。探究问题知识点拨重点难点重要考向1.电解产物的判断及电极反应式的书写
(1)电解产物的判断及规律
①阳极产物的判断
首先看电极,如果是活泼电极,则电极材料优先失电子,电极被溶解。如果是惰性电极(Pt、Au、石墨等),则要看溶液中离子的失电子能力,此时根据阴离子放电顺序加以判断(放电顺序即为得、失电子能力顺序)。阳极上阴离子放电顺序:S2->I->Br->Cl->OH-(水)>含氧酸根>F-。
②阴极产物判断
电极本身不参加反应,电解质溶液中氧化性强的阳离子优先得电子,常见阳离子的放电顺序为:探究问题知识点拨重点难点重要考向(2)电极反应式的书写
①首先判断阴、阳极,分析电极材料,判断是电极材料放电还是溶液中的离子放电。阳极为活泼金属电极时,电极材料放电。
②再分析溶液中的离子种类,根据离子放电顺序,分析电极反应,并判断电极产物,写出电极反应式。
③电解水溶液时,应注意放电顺序排在H+、OH-之后的离子一般不参与放电反应。
(3)电解化学方程式的书写
①必须在长等号上标明通电。
②只有电解质被电解,电解化学方程式中只写电解质及电解产物。探究问题知识点拨重点难点重要考向③只有水被电解,只写水及电解产物即可。
如:电解稀硫酸、电解NaOH溶液、电解Na2SO4溶液时,化学方程式可以写为:2H2O 2H2↑+O2↑。
④电解质、水同时被电解,则都要写。
如电解饱和食盐水:2NaCl+2H2O H2↑+Cl2↑+2NaOH。探究问题知识点拨重点难点重要考向2.以惰性电极电解电解质溶液的类型 探究问题知识点拨重点难点重要考向探究问题知识点拨重点难点重要考向探究问题知识点拨重点难点重要考向探究问题知识点拨重点难点重要考向3.有关电化学的计算
电解池中有关量的计算或判断主要包括以下几方面:根据直流电源提供的电量求产物的量(析出固体的质量、产生气体的体积等)、溶液的pH、相对原子质量或某元素的化合价、化学式等。解题依据是得失电子守恒,有如下解题方法:
(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,最后根据总反应式计算。
(3)根据关系式计算:根据得失电子守恒关系,在已知量与未知量之间,建立计算所需的关系式,如:
4e-~4Ag~2Cu~2Cl2~2H2~O2~4H+~4OH-重点难点重要考向考向一考向二考向三考向一 有关电解产物判断及电极反应式书写的考查
【例题1】 (2016浙江宁波期中)用惰性电极电解物质的量之比为1∶3的CuSO4和NaCl的混合溶液,可能发生的反应有( )A.①②③ B.①②④ C.②③④ D.②④ 重点难点重要考向考向一考向二考向三答案:C
规律方法点拨要依据离子的放电顺序和离子的物质的量有序分析混合溶液的电解,理清发生电解的溶质和实际放电的离子。重点难点重要考向考向一考向二考向三成功体验1如图某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。滤纸先用硫酸钠、无色酚酞的混合液浸湿,然后平铺在一块铂片上,接通电源后,用铅笔在滤纸上写“嫦娥奔月”,会出现红色字迹。下列叙述正确的是( )
A.铅笔端作阴极,铂片端发生还原反应
B.铅笔端有少量钠生成
C.硫酸钠溶液不可以用硝酸钾溶液替代
D.铂片端发生电极反应:4OH--4e- 2H2O+O2↑重点难点重要考向考向一考向二考向三答案:D 重点难点重要考向考向一考向二考向三考向二 电解类型及有关计算
【例题2】 下表中各组溶液电解一段时间后,再加入相关物质,溶液能恢复原状况的是( )重点难点重要考向考向一考向二考向三解析:对于A,在阳极产生Cl2,在阴极产生H2,应补充H、Cl元素,故应加HCl。A项中加盐酸则多引入了水,A不正确。对于B,只分解了水,补充水是正确的。对于C,阳极放出O2,阴极析出Cu,应补充CuO。CuO+H2SO4 CuSO4+H2O,也可补充CuCO3。对于D,因阳极材料是铁,所以电极反应式是:应补H去Fe,故只加一种物质无法使溶液恢复原状。
答案:B
规律方法点拨要使溶液复原,需同时考虑微粒成分及浓度以及溶液的体积,因此,基本要求是电解过程中从溶液中“析出”(气体或固体等)物质的元素重新“组合”为新的化合物,加入到反应后的溶液中来实现“复原”。重点难点重要考向考向一考向二考向三成功体验2下列各组中,每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是( )
A.HCl、CuCl2、Ba(OH)2 B.NaOH、CuSO4、H2SO4
C.NaOH、H2SO4、Ba(OH)2 D.NaBr、H2SO4、Ba(OH)2
解析:电解CuCl2、CuSO4溶液时,阴极生成Cu;电解HCl、NaBr溶液时,阳极生成Cl2、Br2。
答案:C重点难点重要考向考向一考向二考向三考向三 电解原理的应用
【例题3】(2016南京质检)如图所示,A为直流电源,B为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞溶液的滤纸,C为电镀槽,接通电路后,发现B上的c点显红色,请填空。
(1)电源A的a为 极。?
(2)滤纸B上发生的总反应方程式为 。?
(3)欲在电镀槽中实现铁上镀铜,接通K,则电极e的电极材料为 ,f极上发生的反应为 。?重点难点重要考向考向一考向二考向三解析:由于B上的c点显红色,说明c作阴极,所以a为电源的正极,b为负极。由于C为电镀槽,则e应为铜电极,f极上应发生还原反应:Cu2++2e- Cu。
答案:(1)正规律方法点拨①由电镀原理可确定电镀槽的组成。例如,要实现铁上镀铜,则以Cu为阳极,Fe为阴极,含Cu2+的溶液为电镀液。②当在镀件上镀一层锌、镍、锡等金属时,在阴极优先放电的是Zn2+、Ni2+、Sn2+等,而不是H+。金属活动性顺序中“氢前铝后”的离子如Zn2+、Sn2+等,虽然它们的放电能力比H+弱,但在电镀条件下可在阴极放电。重点难点重要考向考向一考向二考向三成功体验3(2016福州检测)下列关于如图所示的四个装置的说法,正确的是( )重点难点重要考向考向一考向二考向三A.①装置中阴极处产生的气体能够使湿润淀粉KI试纸变蓝
B.②装置中待镀铁制品应与电源正极相连
C.③装置中电子由b极流向a极
D.④装置中的离子交换膜可以避免生成的Cl2与NaOH溶液反应
解析:①中阴极产生Cu;②中待镀制品作阴极,与负极连接;③中a是负极,电子由a流向b;④中离子交换膜能阻止气体分子和阴离子通过。
答案:D1 2 3 4 51.下列说法错误的是( )
A.电解质的导电过程是化学变化,而金属的导电是物理变化
B.电解质溶液导电的过程,就是电解质被电解的过程
C.电解质在任何条件下均可以导电
D.电解质溶液在导电过程中一定有新物质生成
解析:在电解过程中发生氧化还原反应一定有新物质生成,所以是化学变化;而金属导电是靠自由电子的定向移动,无新物质生成,是物理变化,故A、B、D项正确。电解质要导电只有在电离的条件下,存在自由移动的离子时才能导电,所以C项错误。
答案:C1 2 3 4 52.在原电池和电解池的电极上所发生的反应,同属还原反应的是( )
A.原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应
B.原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应
C.原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应
D.原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应
解析:原电池中,“负氧正还”,电解池中,“阳氧阴还”。
答案:B1 2 3 4 53.某同学按右图所示的装置进行电解实验。下列说法正确的是( )
A.电解过程中,铜电极上有H2产生
B.电解初期,主反应方程式为:Cu+H2SO4 CuSO4+H2↑
C.电解一定时间后,铜电极质量增加
D.整个电解过程中,H+的浓度不断增大答案:B 1 2 3 4 54.写出以惰性电极电解下列各物质的阴、阳极电极反应式及总反应式。
(1)CuSO4溶液:阴极 ;?
阳极 ;?
总反应 。?
(2)Na2SO4溶液:阴极 ;?
阳极 ;?
总反应 。?
(3)NaCl溶液:阴极 ;?
阳极 ;?
总反应 。?1 2 3 4 51 2 3 4 55.导学号22014015(2016全国乙)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。
下列叙述正确的是( )
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- O2↑+4H+,故正极区pH减小,A选项错误;Na+移向负极区,生成NaOH, 移向正极区,生成H2SO4,B选项正确;根据负极区电极反应可知C选项错误;每通过1 mol 电子,有0.25 mol O2生成,D选项错误。
答案:B课件32张PPT。第三单元 金属的腐蚀与防护阅读思考自主检测任务一、快速阅读教材第23、24页,回答下列问题:
1.日常生产生活中,金属腐蚀有哪些危害?
提示:生产生活中金属腐蚀所带来的损失非常巨大,金属设备的腐蚀经常导致工厂停产,金属腐蚀还会使桥梁、建筑物等损坏甚至坍塌,地下金属管道会因腐蚀而泄漏,金属船体会因腐蚀而损坏,许多场所的金属腐蚀还会导致火灾、爆炸等安全事故的发生。
2.什么是化学腐蚀?什么是电化学腐蚀?哪种腐蚀危害更严重?
提示:化学腐蚀是指金属与其他物质直接接触发生氧化还原反应而引起的腐蚀,电化学腐蚀是指不纯的金属或合金发生原电池反应,使较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀。电化学腐蚀比化学腐蚀造成的危害更严重。阅读思考自主检测3.钢铁的电化学腐蚀有哪些类型?它们分别在什么条件下发生?
提示:电化学腐蚀可分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀。在一般情况下,如果钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性,但溶有一定量的氧气,发生反应时吸收氧气的腐蚀,就叫吸氧腐蚀。如果钢铁表面的水膜酸性较强,发生腐蚀时,放出氢气,该电化学腐蚀就叫析氢腐蚀。阅读思考自主检测任务二、认真阅读教材第25页到第26页的内容,分别完成下列任务:
1.防止金属锈蚀最常用的方法是什么?请举例说明。
提示:防止金属锈蚀最常用的方法是在金属的表面覆盖保护层,如在钢铁表面涂油或油漆、覆盖塑料、镀不活泼金属等。阅读思考自主检测2.利用电化学原理来对金属进行保护通常有牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法,这两种电化学保护法是怎样对金属进行保护的?
提示:牺牲阳极的阴极保护法:将被保护的金属制品和活泼金属相连,让活泼金属作原电池的负极(阳极),失去电子;则金属制品作为原电池的正极(阴极)被保护。
外加电流的阴极保护法:将被保护的金属和电源的负极连接,另选一块能导电的惰性材料接电源正极。通电后,使金属表面产生负电荷(电子)的聚积,抑制了金属失电子的作用,从而防止金属被腐蚀。阅读思考自主检测1.随着工业的发展,大气污染越来越严重,酸雨对各种金属材料的腐蚀令人触目惊心,下列关于金属腐蚀的说法不正确的是( )
A.某酸雨地区,降雨与铁质工业器械间的反应实质为Fe+2H+ Fe2++H2↑
B.将某含碳铁质物件放入食盐水中,铁器会发生吸氧腐蚀,正极反应为2H2O+O2+4e- 4OH-
C.镁铝合金投入到NaOH溶液中,形成原电池,虽然金属镁活泼,但铝做负极
D.金属钠露置在空气中,会发生变质,发生的反应属于电化学腐蚀
答案:D阅读思考自主检测2.表面有损伤的镀铜铁器在潮湿空气中发生电化学腐蚀时,负极发生的反应是( )答案:B 探究问题知识点拨重点难点重要考向1.金属腐蚀的本质是什么?有化学反应发生的金属腐蚀都是化学腐蚀过程吗?
提示:金属腐蚀的本质都是金属原子失去电子而被氧化的过程。有化学反应发生的金属腐蚀不一定都是化学腐蚀。化学腐蚀与电化学腐蚀都有化学反应发生,区别在于电化学腐蚀发生原电池反应,有电流产生,而化学腐蚀无电流产生。
2.纯铁与生铁相比哪一种更容易生锈?
提示:生铁中杂质成分较多,更易形成原电池,更容易生锈。探究问题知识点拨重点难点重要考向3.钢铁很容易生锈而被腐蚀,每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。
以下是铁闸门常用的两种防护方式,甲图中是将铁闸门与较活泼的金属锌相连,乙图是将铁闸门与直流电源某一极相连,直流电源另一极与石墨电极相连接。探究问题知识点拨重点难点重要考向(1)甲图中的防护方式是利用什么原理进行保护的?
提示:铁闸门上连接一块比铁活泼的金属,如锌,就可使锌失去电子,锌被溶解,而铁被保护,它是利用原电池原理进行保护的。
(2)乙图中铁闸门与直流电源哪一极相连?试分析该金属防护的原理。
提示:铁闸门与直流电源负极相连接。通电后,电子流向被保护的铁闸门,在铁闸门表面积累了大量的负电荷,从而抑制钢铁失去电子,阻止了铁闸门被腐蚀。
(3)若甲图中铁闸门与不活泼的金属铜相连,乙图中铁闸门与电源的连接方式与上题相反,此时铁闸门还被保护吗?
提示:不被保护,此时两图中铁闸门均加快了腐蚀速率。探究问题知识点拨重点难点重要考向1.化学腐蚀与电化学腐蚀 探究问题知识点拨重点难点重要考向2.钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀 探究问题知识点拨重点难点重要考向3.金属腐蚀快慢的一般规律
(1)在同一电解质溶液中,金属腐蚀由快到慢的顺序为:电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>应用原电池原理保护措施的腐蚀>应用电解原理保护措施的腐蚀。
(2)同一种金属在不同介质中腐蚀由快到慢的顺序为:强电解质溶液中的腐蚀>弱电解质溶液中的腐蚀>非电解质溶液中的腐蚀。
(3)对于活动性不同的两种金属,活动性差别越大,氧化还原反应速率越快,活动性越强的金属腐蚀越快。
(4)对于同一种电解质溶液,电解质溶液浓度越大,金属腐蚀越快(钝化除外)。
(5)一般来说,纯度越高的金属,腐蚀的速率越慢(纯铁几乎不被腐蚀)。探究问题知识点拨重点难点重要考向(6)不纯的金属或合金,在潮湿的空气中腐蚀速率远大于在干燥、隔绝空气条件下的腐蚀速率。
4.金属防护的方法
(1)改变金属的内部组织结构,使金属的性质改变,成为耐腐蚀的合金。例如制成不锈钢。
(2)在金属表面覆盖保护层,这可阻止金属与周围的物质接触。例如涂漆、搪瓷、电镀、表面钝化、涂油脂等。
(3)应用电化学原理保护——电化学保护法。
①牺牲阳极的阴极保护法:此法应用原电池原理,让被保护金属作为原电池正极,另外一种活动性较强的金属作为原电池负极。
②外加电流的阴极保护法:此法应用电解原理,让被保护金属作阴极接电源的负极,惰性电极作辅助阳极接电源正极。重点难点重要考向考向一考向二考向三考向一 金属的腐蚀
【例题1】 如图装置中,U形管内为红墨水,a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液,各加入生铁块,放置一段时间。下列有关描述错误的是( )
A.生铁块中的碳是原电池的正极
B.红墨水柱两边的液面变为左低右高
D.a试管中发生了吸氧腐蚀,b试管中发生了析氢腐蚀重点难点重要考向考向一考向二考向三答案:B 重点难点重要考向考向一考向二考向三成功体验1(2016江苏连云港测试)钢铁生锈过程发生如下反应: 下列说法中正确的是( )
A.反应①②中电子转移数目相等
B.反应①中氧化剂是氧气和水
C.与铜质水龙头连接处的钢质水管不易发生腐蚀
D.钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀重点难点重要考向考向一考向二考向三解析:由①②知,当1 mol O2参与反应时两反应均转移4 mol电子,A项正确;由①知,Fe是还原剂,O2是氧化剂,H2O在反应前后各元素化合价不变,B项错误;钢质水管与铜质水龙头连接后形成原电池,铁为负极,加速腐蚀,C项错误;钢铁在潮湿的空气中能形成原电池,发生电化学腐蚀,D项错误。
答案:A重点难点重要考向考向一考向二考向三考向二 金属腐蚀的快慢规律
【例题2】 (2016杭州调考)下列关于金属腐蚀的说法中不正确的是( )
A.若铜件表面的水膜酸性较强,则铜易发生析氢腐蚀
B.金属化学腐蚀的实质是M-ne- Mn+,电子直接转移给氧化剂
C.银的金属活动性很弱,但银制品在空气中久置也易变暗、变黑
D.化学腐蚀的速率随着温度升高而加快
解析:Cu与H+不能自发反应,所以即使水膜的酸性较强,铜件也不是发生析氢腐蚀,A项错误;金属发生化学腐蚀时,金属与氧化剂之间直接发生电子转移,银制品易与含硫化合物、O3等反应而变暗、变黑,化学腐蚀速率随温度升高而加快,所以B、C、D项正确。
答案:A重点难点重要考向考向一考向二考向三规律方法点拨化学腐蚀和电化学腐蚀的主要区别在于是否发生原电池反应。电化学腐蚀中,在金属活动性顺序中位于氢前面的金属可能发生析氢腐蚀,而位于氢之后的金属只能发生吸氧腐蚀。重点难点重要考向考向一考向二考向三成功体验2(2016浙江嘉兴测试)如图所示,各烧杯中盛有海水,铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为 。?重点难点重要考向考向一考向二考向三解析:先判断装置是形成原电池还是电解池,再分析金属Fe作正极还是负极,阳极还是阴极。图示⑤中Fe作为电解池的阳极,腐蚀速率最快。②③④均为原电池,③中Fe为正极,不被腐蚀;②④中Fe均为负极,被腐蚀;Fe和Cu的金属活动性差别比Fe和Sn的大,故④中铁腐蚀速率比②中的快。⑥中Fe是电解池的阴极,最难被腐蚀。则腐蚀速率由快到慢的顺序为⑤④②①③⑥。
答案:⑤④②①③⑥重点难点重要考向考向一考向二考向三考向三 金属的防护
【例题3】利用如图所示装置可以模拟铁的电化学防护。
若X为石墨棒,为减缓铁的腐蚀,开关K应置于 处。?
若X为锌,开关K置于M处,该电化学防护法称为 。?
解析:铁被保护,可以作原电池的正极,或者电解池的阴极,故若X为石墨棒,开关K应置于N处,Fe作阴极受到保护;若X为锌,开关K置于M处,铁作正极,受到锌的保护,称为“牺牲阳极的阴极保护法”。
答案:N 牺牲阳极的阴极保护法重点难点重要考向考向一考向二考向三规律方法点拨“牺牲阳极的阴极保护法”虽然叫阳极、阴极,但实际上不是电解原理而是原电池原理,是牺牲了负极而保护了正极。重点难点重要考向考向一考向二考向三成功体验3下列金属防腐的措施中,使用外加电流的阴极保护法的是( )
A.水中的钢闸门连接直流电源的负极
B.金属护栏表面涂漆
C.汽车底盘喷涂高分子膜
D.地下钢管连接镁块
解析:A项,钢闸门连接直流电源的负极,作为电解池的阴极而被保护,属于外加电流的阴极保护法;B项和C项是金属表面覆盖保护层以隔绝空气,防止腐蚀;D项,构成原电池,镁比铁活泼,铁作为正极而被保护,是牺牲阳极的阴极保护法。
答案:A1 2 3 41.下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是( )
A.钢管与电源正极连接,钢管可被保护
B.铁遇冷浓硝酸表面钝化,可保护内部不被腐蚀
C.钢管与铜管露天堆放在一起,钢管不易被腐蚀
D.钢铁发生析氢腐蚀时,负极反应是Fe-3e- Fe3+
解析:在外加电源保护时,被保护的金属要与电源的负极相连,A项错。铁与铜接触易构成原电池,铁作负极,铁更易被腐蚀,C项错。铁发生析氢腐蚀时,负极反应是Fe-2e- Fe2+,D项错。
答案:B1 2 3 42.铁是用途最广的金属材料之一。为探究铁的化学性质,某同学将盛有铁屑的试管塞上蓬松的棉花,然后倒置在水中(如右图所示)。数天后,他观察到的现象是( )
A.铁屑不生锈,试管内液面上升
B.铁屑不生锈,试管内液面高度不变
C.铁屑生锈,试管内液面上升
D.铁屑生锈,试管内液面高度不变答案:C 1 2 3 43.关于如图装置的叙述中正确的是( )
A.铝是负极,铝片上析出无色气体
B.石墨是阳极,石墨棒上析出黄绿色气体
C.溶液中两电极间产生白色沉淀
D.溶液中先产生白色沉淀,最后沉淀溶解1 2 3 4答案:C 1 2 3 44.如图烧杯中试管内有一根铁丝,放置数天观察。
(1)若试管内液面上涨,则原溶液呈 性,发生 腐蚀,电极反应:负极 ;正极 。?
(2)若试管内液面下降,则原溶液呈强 性,发生 腐蚀,电极反应:负极 ;正极 。?课件33张PPT。专题1 习题课任务一任务二知识网整合构建
复习回顾本专题所学内容,完善下列知识网,熟练掌握本专题的知识结构。任务一任务二小专题概括总结
1.利用盖斯定律计算反应热的一般步骤是什么?
2.判断原电池正、负极以及书写电极反应式时,一般从哪几个方面考虑?
3.有关电解计算常用的基本方法和技巧有哪些?探究活动一探究活动二探究活动三提炼利用盖斯定律计算反应热的一般步骤
【典型例题】 用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出印刷电路板金属粉末中的铜。已知:在H2SO4溶液中,Cu与H2O2反应生成Cu2+和H2O的热化学方程式为 。?探究活动一探究活动二探究活动三答案:Cu(s)+H2O2(l)+2H+(aq) Cu2+(aq)+2H2O(l)
ΔH=-319.68 kJ·mol-1探究活动一探究活动二探究活动三规律方法点拨1.利用盖斯定律计算反应热的一般步骤:
(1)若目标热化学方程式中的某种反应物在某个已知热化学方程式中作生成物(或目标方程式中的某种生成物在某个已知热化学方程式中作反应物),可把该热化学方程式的反应物和生成物颠倒,相应的ΔH改变符号。
(2)将每个已知热化学方程式两边同乘以某个合适的数,使已知热化学方程式中某种反应物或生成物的化学计量数与目标热化学方程式中的该反应物或生成物的化学计量数一致。热化学方程式中的ΔH也进行相应的换算。
(3)将已知热化学方程式进行叠加,相应的热化学方程式中的ΔH也进行叠加。探究活动一探究活动二探究活动三2.利用盖斯定律计算反应热的思维模型
先确定待求的化学反应方程式?找出待求热化学方程式中各物质在已知热化学方程式中的位置?根据待求热化学方程式中各物质的化学计量数和位置对已知热化学方程式进行处理,得到变形后的新热化学方程式?将新得到的热化学方程式进行加减,反应热也需要相应加减?结果探究活动一探究活动二探究活动三学以致用导学号22014018黑火药是中国古代的四大发明之一,其爆炸的热化学方程式为:ΔH3=c kJ·mol-1
则x为( )
A.3a+b-c B.c-3a-b
C.a+b-c D.c-a-b探究活动一探究活动二探究活动三解析:由碳的标准燃烧热,可得热化学方程式:C(s)+O2(g) CO2(g) ΔH1=a kJ·mol-1 ①,对题目中的热化学方程式依次编号:②③④,根据盖斯定律,②=①×3+③-④,则ΔH=ΔH1×3+ΔH2-ΔH3,即x=3a+b-c,故A项正确。
答案:A探究活动一探究活动二探究活动三提炼原电池的判断与电极反应式的书写的常用方法
【典型例题】 (2016江苏镇江测试)锂电池是一代新型高能电池,它以质量轻、能量高而受到了普遍重视,目前已研制成功多种锂电池,某种锂电池的电池反应为Li+MnO2 LiMnO2,下列说法中正确的是( )解析:根据电池反应判断:Li被氧化,应为负极材料,其失电子成为Li+;正极放电的为MnO2,发生还原反应变为 。
答案:B探究活动一探究活动二探究活动三规律方法点拨原电池的判断与电极反应式的书写
(1)原电池的判定:是不是原电池可根据“五看”确定——①看电源;②看两极;③看溶液;④看回路;⑤看本质。
(2)原电池的正、负极的确定:①由两极的相对活泼性确定(注意电解质的影响);②由电极变化情况确定;③根据实验现象确定;④如两极都是惰性电极(一般用于燃料电池),则可以通过电极反应来分析,发生氧化反应的气体(或对应物质)所对应的一极为负极;⑤如果题目给定的是图示装置,可根据电子流动方向或其他提示来分析正、负极。探究活动一探究活动二探究活动三(3)书写电极反应式
原电池的电极名称一旦确定,则相应电极的电极反应也随之确定。但书写电极反应式时还需注意以下几点:
①两极电极反应式中的电子得失数目(一般)保持相等。
②看负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子能否共存,若不能共存,则该电解质溶液中的阴离子也要写入负极的电极反应式中。如CH4-O2-KOH溶液构成的燃料电池中,CH4发生氧化反应,O2发生还原反应,CH4在负极被氧化成CO2,而CO2又与电解液中KOH反应转化为 ,故负极反应式为CH4+10OH--8e-
+7H2O。
③当正极上的反应物质为O2时(吸氧腐蚀),要注意电解质溶液的性质。溶液为碱性时,电极反应式中不能出现H+;溶液为酸性时,电极反应式中不能出现OH-。探究活动一探究活动二探究活动三④知道总反应式时,可以先分析此反应中的氧化反应或还原反应(即分析有关元素的化合价变化情况),再写出其离子反应方程式;将各反应式看做数学中的代数式,用总反应式减去较易写出一极(一般为负极)的电极反应式,即得另一极的电极反应式。
⑤对于二次电池反应,需要看清楚“充电、放电”的方向,放电过程体现原电池原理,充电过程体现电解池原理。探究活动一探究活动二探究活动三学以致用按下列要求自制铜、镁简易电池,并回答有关问题。
A.用砂纸擦净一块铜片和镁条。
B.用NH4Cl溶液浸湿一张滤纸,并把浸湿的滤纸放在镁条上。
C.把滤纸和镁条放在一块塑料板上。
D.把镁条连接到万用电表的负端钮。
E.把铜片压在滤纸上。
F.把铜片连接到万用电表的正端钮。
G.记录电压。探究活动一探究活动二探究活动三请回答下列问题。
(1)在以上简易电池中, 是负极, 是正极, 是电解质溶液。?
(2)在以上电池中,电子由 经 流向 。?
解析:根据题中信息和图可判断,Mg-Cu-NH4Cl构成原电池,活泼金属作负极,较不活泼金属作正极,即Mg作负极,Cu作正极,NH4Cl溶液作电解质溶液;在原电池中电子是从负极经外电路流向正极。
答案:(1)Mg Cu NH4Cl溶液
(2)负极(或镁极) 外电路或万用电表 正极(或铜极)探究活动一探究活动二探究活动三提炼有关电解计算的基本方法和技巧
【典型例题】 (2016江苏南通期末)如下图所示,电解5 min时,测得铜电极的质量增加2.16 g。试回答:探究活动一探究活动二探究活动三(1)电源中X极是 (填“正”或“负”)极。?
(2)C中Ag电极上的电极反应为 。?
(3)如果电解质均足量,那么从左到右,A、B中4个电极上电极产物的物质的量之比是?
(不考虑Cl2的溶解及与碱的反应)。
(4)若通电5 min时,B中共收集到224 mL(标准状况下)气体,溶液体积为200 mL(电解前后溶液的体积变化忽略不计),则通电前c(CuSO4)= 。?
(5)若A中KCl溶液的体积也是200 mL,则电解后溶液的pH= 。?探究活动一探究活动二探究活动三解析:装置A是单一电解质的电解,装置B是混合电解质的电解,装置C是电镀。
(1)铜极增重,说明银在铜极析出,则铜极为阴极,X为负极。
(2)Ag为阳极,电极反应为Ag-e- Ag+。
(3)如果KCl、CuSO4、AgNO3均足量,那么A、B中4个电极的电极产物依次是H2、Cl2、Cu、O2,由关系式4e-~2H2~2Cl2~2Cu~O2可知,其物质的量之比为2∶2∶2∶1。
(4)当铜电极增重2.16 g时,线路中通过的电子为0.02 mol。由4e-~O2,可知B中产生的O2为0.005 mol,即112 mL。但B中共收集到224 mL气体,说明还有112 mL是H2,即Cu2+全部在阴极放电后,H+接着放电产生了112 mL H2,则通过0.01 mol电子时,Cu2+已被电解完。由2e-~Cu,可知n(Cu2+)=0.005 mol,则:c(CuSO4)=0.005 mol÷0.2 L=0.025 mol·L-1。探究活动一探究活动二探究活动三(5)由4e-~4OH-知,A中生成0.02 mol OH-,则:c(OH-)=0.1 mol·L-1,pH=13。
答案:(1)负 (2)Ag-e- Ag+
(3)2∶2∶2∶1 (4)0.025 mol·L-1 (5)13探究活动一探究活动二探究活动三规律方法点拨电解计算通常包括两极产物的定量计算、溶液质量和溶质质量分数变化的计算、溶液的pH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计算等。
电解计算通常可以依据电子得失守恒原理,通过“转移电子数相等”之桥,由电极反应式、总反应式或关系式进行计算,可概括为下列三种方法。探究活动一探究活动二探究活动三1.常用公式 【提示:】1 mol电子的电量F=6.023×1023 mol-1×1.60×10-19 C≈96 500 C·mol-1,这个常数称为法拉第电解常数。
2.常用电极反应式和电解方程式
主要包括OH-、Cl-、Cu、Ag、Cu2+、Ag+、H+放电的电极反应式,H2O、NaCl溶液、CuSO4溶液的电解方程式。探究活动一探究活动二探究活动三3.常用关系式
以通过4 mol e-为基准,可构建如下关系式:式中M为金属,n为其化合价。
例如,可依据通过的电量来计算电子的物质的量,再计算电极产物的质量(或气体在标准状况下的体积)、溶液的pH等。如:用Pt作电极电解CuSO4溶液,电流为a A,通电t min,则电量Q=a×t×60 C探究活动一探究活动二探究活动三学以致用(2016江苏镇江测试)用惰性电极实现电解,下列说法中正确的是( )
A.电解稀硫酸,实质上是电解水,故溶液pH不变
B.电解稀氢氧化钠溶液,要消耗OH-,故溶液pH减小
C.电解硫酸钠溶液,在阴极和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2
D.电解氯化铜溶液,在阴极和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1探究活动一探究活动二探究活动三解析:电解稀硫酸和稀NaOH溶液的实质都是电解水,由于水的消耗,c(H+)和c(OH-)分别变大,溶液的pH分别减小和增大,A、B项均错误;电解Na2SO4溶液的实质也是电解水,在阴极和阳极上分别析出H2和O2,其物质的量之比为2∶1,C项错误;电解CuCl2溶液,在阴极和阳极上析出的产物分别是Cu和Cl2,其物质的量之比为1∶1,D项正确。
答案:D1234561.(2016江苏盐城质检)SF6是一种优良的绝缘气体,分子结构中只存在S—F键。已知1 mol S(s)转化为气态硫原子吸收能量280 kJ,断裂1 mol F—F、S—F键需吸收的能量分别为160 kJ、330 kJ。则S(s)+3F2(g) SF6(g)的反应热ΔH为( )
A.-1 780 kJ·mol-1 B.-1 220 kJ·mol-1
C.-450 kJ·mol-1 D.430 kJ·mol-1
解析:由S(s)→S(g),需吸收280 kJ能量,3 mol F2(g)发生反应,需断裂3 mol F—F键,生成1 mol SF6(g)会形成6 mol S—F键,又ΔH=吸收的总能量-释放的总能量,故ΔH=(280+3×160-6×330) kJ·mol-1=-1 220 kJ·mol-1。
答案:B1234562.室温下,将1 mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低,热效应为ΔH1;将1 mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高,热效应为ΔH2;CuSO4·5H2O受热分解的化学方程式为:CuSO4·5H2O(s) CuSO4(s)+5H2O(l),热效应为ΔH3。则下列判断正确的是( )
A.ΔH2>ΔH3 B.ΔH1<ΔH3
C.ΔH1+ΔH3=ΔH2 D.ΔH1+ΔH2>ΔH3由盖斯定律:ΔH3=ΔH1-ΔH2,则ΔH3>0。
则ΔH3>ΔH2,A项错误;ΔH3>ΔH1,B项正确;ΔH2=ΔH1-ΔH3,C项错误;ΔH1+ΔH2<ΔH3,D项错误。
答案:B1234563.导学号22014019(2016海南高考)(双选)某电池以K2FeO4和Zn为电极材料,KOH溶液为电解质溶液。下列说法正确的是( )
A.Zn为电池的负极
C.该电池放电过程中电解质溶液浓度不变
D.电池工作时OH-向负极迁移
解析:A.根据化合价升降判断,Zn化合价只能上升,故为负极材料,K2FeO4为正极反应物,正确;B.KOH溶液为电解质溶液,则正极反应式为2Fe +8H2O+6e- 2Fe(OH)3+10OH-,错误;C.该电池放电过程中电解质溶液浓度减小,错误;D.电池工作时阴离子OH-向负极迁移,正确;故选AD。
答案:AD1234564.将含有0.4 mol Cu(NO3)2和0.4 mol KCl的水溶液1 L,用铂电极电解一段时间后,在一个电极上析出0.3 mol Cu,此时在另一电极上放出气体的体积(标准状况)约为( )
A.5.6 L B.6.72 L C.2.8 L D.13.44 L
解析:阴离子有Cl-、OH-、 ,Cl-优先反应,当Cl-反应完全,则OH-反应;阳离子有Cu2+、H+、K+,Cu2+优先反应,溶液中共有0.4 mol Cu2+,有0.3 mol Cu析出,Cu2+未完全反应,则转移的电子为0.3 mol×2=0.6 mol,当阴离子Cl-完全反应,则转移的电子为0.4 mol e-,所以OH-也要反应,其转移的电子数为0.6 mol-0.4 mol=0.2 mol,由4OH--4e- 2H2O+O2↑,求出0.05 mol O2,则其在标准状况下的体积为5.6 L。
答案:A1234565.(2016四川理综,节选)工业上常用磷精矿[Ca5(PO4)3F]和硫酸反应制备磷酸。已知25 ℃,101 kPa时:ΔH=-937 kJ·mol-1
则Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是? 。
答案:Ca5(PO4)3F(s)+5H2SO4(l) 5CaSO4(s)+3H3PO4(l)+HF(g) ΔH=-418 kJ·mol-11234566.(1)(2016杭州检测)用惰性电极电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢,装置如图所示,电解池中的隔膜仅阻止气体通过。电解时阳极的电极反应式为? 。?123456(2)电化学降解 的原理如图所示。请回答问题: 电源正极为 (填“A”或“B”),阴极反应式为 ;若电解过程中转移了2 mol电子,则膜两侧电解液的质量变化(Δm左-Δm右)为 g。?123456123456阳极反应为:4OH--4e- O2↑+2H2O,当转移2 mol电子时,左侧有2 mol OH-放电,生成16 g O2,同时有2 mol H+生成,H+通过质子交换膜向右侧移动,所以左侧溶液质量减少了16 g+2 g=18 g;右侧生成了5.6 g N2,同时又增加了2 mol H+,所以右侧溶液质量减少了3.6 g,两侧质量变化为18 g-3.6 g=14.4 g。
