专题二 化学反应及其能量变化 (教师版)

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专题二 化学反应及其能量变化
【考纲要求】
（1）物质的组成、性质和分类
①了解分子、原子、离子等概念的含义。了解原子团的定义。
②理解物理变化与化学变化的区别与联系。
③理解混合物和纯净物、单质和化合物、金属和非金属的概念。
④理解酸、碱、盐、氧化物的概念及其相互联系。
（2）化学用语
①熟记并正确书写常见元素的名称、符号、离子符号。
②熟悉常见元素的化合价。能根据化合价正确书写化学式（分子式），或根据化学式判断元素的化合价。
③了解原子结构示意图、分子式、结构式和结构简式的表示方法。
④能正确书写化学方程式和离子方程式，并能进行有关计算。
（3）化学反应与能量
①了解氧化还原反应的本质是电子的转移。掌握氧化还原反应的有关知识（配平、氧化反应与还原反应、物质的氧化性与还原性强弱判断）。
②了解化学反应中能量转化的原因，能说出常见的能量转化形式。
③了解化学能与热能的相互转化。了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。
④了解热化学方程式的含义，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。
⑤了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。了解化学在解决能源危机中的重要作用。
⑥了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。了解常见化学电源的种类及其工作原理。
⑦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。
⑧了解离子反应的概念、离子反应发生的条件。了解常见离子的检验方法。
【知识回顾】
第一讲 物质的分类、化学用语的书写及无机反应的分类
一、物质的组成、分类、性质和变化
1．物质的组成和分类
注：（1）组成物质的几种微粒的概念
①分子：分子是保持物质化学性质的一种微粒。分子是由原子组成的，不显电性。
②原子：原子是化学变化中的最小微粒。原子由原子核和核外电子构成，呈电中性。
③离子：离子是带电的原子或原子团。根据离子电荷电性的差异，离子可分为阳郭子和阴离子。带正电荷的是阳离子，带负电荷的是阴离子。[Fe(SCN)]2+是带正电荷的原子团。NO3-、SO42-是带负电荷原子团。
④原子团：两个或多个原子结合在一起，在许多化学反就中作为一个整体参加，好象一个原子一样，这样的原子的集团叫做原子团。如OH- 、NO3-、SO42-
（2）无机化合物分类
氢化物：如HCl、H2O、NH3、NaH 等
不成盐氧化物：如NO、CO、NO2等
氧化物：酸性氧化物：如CO2、SO3、P2O5等
成盐氧化物： 碱性氧化物：如Na2O、K2O、BaO等
两性氧化物：如Al2O3等
过氧化物 ：如Na2O2、H2O2等
按电离出的H+个数（一元酸、二元酸、三元酸等）
无机化合物 按酸根是否含氧（无氧酸和含氧酸）
酸 按有无挥发性（挥发性酸和不挥发性酸）
按酸性强弱（强酸和弱酸）
按水溶性（可溶性和难溶性）
碱 按碱性强弱（强碱和弱碱）
正盐：如BaSO4、KNO3、NH4Cl等
盐 酸式盐：如NaHCO3、NaHSO4、NaHS等
碱式盐：如Cu2(OH)2CO3等
复盐：如KAl(SO4)2 ·12H2O等
2．物质的性质和变化
表现出 决定
子
表现
没有新物质
生成
决定 决定
化学变化 有新物质
中表现出来 生成
表现出 表现
在物质的组成、分类、性质和变化这一知识块中，包含着大量的基本概念，是化学概念的主要集中营，也是高考命制概念型试题的“原料库”，复习中应充分了解概念的形成、内涵、适用条件、应用范围和不同概念之间的联系，运用抓“关键词”法、比较法、联系法等方法学好基本概念。
例如，学习中可以进行对“同类”概念抓“异”（不同点）的挖掘，对“对立”概念抓“同”（相同点）的开发。所谓“同类”概念，即概念之间有某些相同的含义，如“同位素、同素异形体、同分异构体、同系物、同类物、同一物质”；“溶解平衡、化学平衡、水解平衡、电离平衡”；“加热、微热、高温、锻烧、灼烧、自燃”；“酸性的强弱、酸的强弱、酸的浓度、pH，酸的氧化性和氧化性酸”；“蒸馏、分馏”；“电离、电解、电镀、电泳、通电”；“水化、水解、水合”等等，对这些“同类”概念，可列表比较，分析异同，以便于理解记忆。所谓“对立”概念，即概念之间有彼此相反而截然对立的概念，如“化合与分解”、“氧化与还原”、“中和与水解”、“溶解与结晶”、“加成与消去”、“电解池与原电池”、“电解质与非电解质”等，将它们联系对比，也是一种行之有效、深化并掌握概念的重要方法。
注：1、各种“水”汇集
(一)纯净物：重水D2O；超重水T2O；蒸馏水H2O；双氧水H2O2；水银Hg； 水晶SiO2。
(二)混合物：氨水(分子：NH3、H2O、NH3·H2O；离子：NH4+、OH 、H+)
氯水(分子：Cl2、H2O、HClO；离子：H+、Cl 、ClO 、OH )
苏打水(Na2CO3的溶液) 生理盐水(0.9%的NaCl溶液)
水玻璃(Na2SiO3水溶液) 卤水(MgCl2、NaCl及少量MgSO4)
水泥(2CaO·SiO2、3CaO·SiO2、3CaO·Al2O3) 王水（由浓HNO3和浓盐酸以1∶3的体积比配制成的混合物）
2、各种“气”汇集
(一)无机的：爆鸣气(H2与O2)； 水煤气或煤气(CO与H2)；碳酸气(CO2)
(二)有机的：天然气(又叫沼气、坑气，主要成分为CH4)
液化石油气(以丙烷、丁烷为主) 裂解气(以CH2=CH2为主) 焦炉气(H2、CH4等)
电石气(CH≡CH，常含有H2S、PH3等)
二．重要的化学用语
化学用语是最重要而富有特色的化学语言，是化学试题的组成部分，是多数非选择题的设问点和赋分点。为避免由于化学用语书写不规范而造成不应有的失分，应注意三点：一要意识到化学用语是写在答题卡上呈现给阅卷教师的重要信息，书写一错（即便稿纸上的推断再正确）便不能得分，切实提高对规范书写的认识；二要熟悉各种化学用语的内涵、书写特点和要求，努力做到正确书写；三要从各次考试中发现书写错误，寻找错写原因，不断纠正，逐渐杜绝不规范书写。
【例1】1999年曾报导合成和分离了含高能量的正离子N5+的化合物N5AsF6,下列叙述错误的是（2000年全国高考题）
A.N5+共有34个核外电子 B.N5+中氮-氮原子间以共用电子对结合
C.化合物N5AsF6中As化合价为+1 D.化合物N5AsF6中F化合价为-1
【例2】（2005年，天津）某粒子的结构示意图为，下列说法中不正确的是（ ）
A．该元素原子的原子核外有2个电子层
B．该元素是一种金属元素
C．该粒子是阳离子
D．该粒子具有稳定结构
【例3】（2004·江苏）下列各项中表达正确的是（ ）
A．F一的结构示意图： B．CO2的分子模型示意图：
C．NaCl 的电子式： D．N2的结构式：
【例4】以下有些结构简式，书写得不规范、不正确。请在它们后面打一个×，并把你认为正确的写法写在后面。
1）乙醇HOCH2CH3
【例5】表示下列变化的化学用语正确的是( Ｄ )
【例6】列结构图中，代表原子序数从1到10的元素的原子实（原子实是原子除去最外层电子后剩余的部分），黑点代表未用于形成共价键的最外层电子，短线代表价键。
根据各图表示的结构特点，写出该分子的化学式：
A：______ B：_______ C：_______ D：_______ 答案：NH3 ；HCN ；CO（NH2）2 ；BF3
三．无机反应分类
1.分类:
2.规律总结:
（1）化合：
二合一
三合一的反应：
NH3＋H2O＋CO2 ——
4Fe(OH)3＋O2＋2H2O ——
4NO2＋O2＋2H2O ——
4NO＋3O2＋2H2O ——
CaCO3＋CO2＋H2O ——
Na2CO3＋CO2＋H2O ——
AlO2－＋Al3+＋H2O ——
（2）分解
①热分解反应：典型的特征是一种物质加热（1变2或1变3）。
②含有电解熔融的Al2O3来制备金属铝、电解熔融的NaCl来制备金属钠
③一种物质分解成三种物质：
2KMnO4 ——
NH4HCO3 ——
(NH4)2CO3 ——
NaHCO3 ——
Ca(HCO3)2 ——
Cu2(OH)2CO3 ——
HNO3——
（3）置换
1、金属单质置换其它单质
（1）金属单质之间的置换反应
Fe+CuSO4 FeSO4+Cu
2Al＋Fe2O3 2Fe＋Al2O3
Na+KCl NaCl+K
（2）金属置换氢气
Zn＋H2SO4(稀) ZnSO4+H2
2Na +2H2O 2NaOH+H2
2Na+2CH3CH2OH 2CH3CH2ONa+H2
Mg+2H2O Mg(OH)2+H2
2Al+6H2O 2Al(OH)3+3H2
（3）金属置换碳
2Mg+CO2 2 MgO+C
2、非金属单质置换其它单质
（1）氢气置换金属
H2＋CuO Cu＋H2O
3H2＋Fe2O3 2Fe＋3H2O
（2）氢气置换非金属
2H2＋SiCl4 Si＋4HCl
（3）碳置换金属
C＋CuO Cu＋CO(或CO2)
（4）碳置换非金属
C＋H2O CO＋H2
2C＋SiO2 Si＋2CO
（5）硅置换氢气
Si＋4HF SiF4 ＋2H2↑
（6）氧气置换非金属
O2＋2H2S 2S＋2H2O
3O2＋4NH3 2N2＋6H2O
（7）氟气置换氧气
2F2＋2H2O O2＋4HF
（8）氯气置换非金属
Cl2＋2NaBr 2NaCl＋Br2
Cl2＋2KI 2KCl＋I2
3Cl2＋2NH3 6HCl＋N2
3Cl2＋8NH3 6NH4Cl＋N2
Cl2＋H2S(Na2S) 2HCl(NaCl)＋S
（9）溴置换非金属
Br2＋2KI 2KBr＋I2
Br2＋H2S(Na2S) 2HBr(NaBr)＋S
（10）碘置换硫
I2＋H2S(Na2S) 2HI(NaI)＋S
（4）复分解：
注：①通入二氧化碳气体最终能生成沉淀的物质：苯酚钠溶液、硅酸钠溶液、偏铝酸钠溶液、饱和碳酸钠溶液。
苯酚钠溶液： ；
硅酸钠溶液： ；
饱和碳酸钠溶液： ；
偏铝酸钠溶液： ；
②操作不同现象不同的反应: Na2CO3和盐酸；AlCl3和NaOH，NaAlO2和盐酸；AgNO3和氨水；FeCl3和Na2S;H3PO4和Ca(OH)2反应。
③先沉淀后澄清的反应：
AlCl3溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀，继续滴加沉淀溶解： ；
AgNO3溶液中滴加稀氨水，先沉淀后澄清： ；
NaAlO2溶液中滴加盐酸，也是先沉淀后澄清： ；
澄清石灰水通入二氧化碳，先沉淀后澄清： ；
次氯酸钙溶液中通入二氧化碳，先沉淀后澄清： ；
KAl(SO4)2与NaOH溶液： ；
③同时生成沉淀和气体的反应：
Mg3N2＋H2O—— ；
CaC2＋H2O—— ；
Na2S2O3＋H2SO4—— ；
Ba(OH)2＋(NH4)2SO4—— ；
Al3+、Fe3+－——S2－、CO32－、HCO3－间的双水解反应：
Al3+＋S2－—— ；
Al3+＋HCO3－—— ；
Fe3+＋CO32―—— ；
④制酸
3.例题讲解：
【例1】图表示的反应关系中，部分产物被略去，已知1mol白色固体粉末X完全分解后，恢复到室温，生成白色固体A，无色液体B，无色气体C各1mol，E、X、G的焰色反应均为黄色。
请回答下列问题：
（1）写出下列物质的化学式：X： E： G： D：
（2）写出G+C→X反应的化学方程式
（3）写出X+E A的离子方程式
答案：（1）X：NaHCO3 E：NaOH；G：NaAlO2 D： Al(OH)3
（2）（3分）NaAlO2+CO2+2H2O=NaHCO3+Al(OH)3↓
（3）（3分）HCO+OH－=CO+H2O
【例2】1 . 某单质X能从盐溶液中置换出单质Y，由此可知（ ）
A．当X、Y都是金属时，X一定比Y活泼
B．当X、Y都是非金属时， Y一定比X活泼
C．当X是金属时，Y可能是金属，也可能是非金属
D．当X是非金属时，Y可能是金属，也可能是非金属
【例3】 A、B、C、D、E、F六种物质相互转化关系如下图所示（反应条件未标出）其中反应①是置换反应。
（1）如果A、D、F都是非金属单质，且A、D所含元素同主族，A、F所含元素同周期，则反应①的化学方程式是：
（2）若A是常见的金属单质，D、F是气体单质，反应①在水溶液中进行，则反应②（在水溶液中进行）的离子方程式是 ；已知1gD与F反应生成B时放出92.3KJ的热量，写出该反应的热化学反应方程式 。
（3）若B、C、F都是气态单质，且B有毒，③和④两个反应中都有水生成，反应②需要放电才能发生，A、D相遇有白烟生成，则C的电子式为 ，反应①的化学方程式是 。
（4）若A、D为短周期元素单质，且所含元素的原子序数A是D的2倍，所含元素的原子核外最外层电子数D是A的2倍，③和④两个反应中却有红棕色气体生成，则反应④的化学方程式为： 。
答案
（1）2C＋SiO2 Si＋2CO↑
（2）2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-
H2(g)+Cl2 (g) 2HCl(g)；△H= -184.6KJ/mol
（3） ；3Cl2＋2NH3 6HCl＋N2
（4）C+4HNO3（浓） CO2↑+4N2O↑+2H2O
【例4】甲、乙、丙、丁四种单质在点燃的条件下反应生成X、Y、Z、W四种化合物，转化关系如右图所示，又知：
①甲、乙、丙均为短周期元素的单质，常温下均为气态，丁是日常生
活中的常见金属；
②常温下,X是无色液体,Y是黑色固体；
③丙在乙中燃烧发生苍白色火焰，丁在乙中燃烧生成棕色烟，W的
水溶液呈黄色。请填空：
（1）丁在甲和X同时存在的条件下，容易被腐蚀，写出电子反应式：
负极：__________________________ 正极：_________________________________
（2）将饱和W的溶液滴入到热的X中煮沸几分钟，反应的化学方程式为_________________________。
（3）Y与足量的稀HNO3反应的离子方程式为： ______________________________ 。
（4）在一定条件下，丁分别Y、Z反应生成等物质的量的丙时，消耗丁的物质的量之比为___________。
答案：
（4）3：4
【例5】在一定条件下，金属单质X和非金属单质Y能够反应，生成化合物Z，Z能与水发生水解反应生成气体G和白色沉淀P（如下框图所示），已知气体G与空气之密度比约为1.17。请填空：
⑴ 组成单质X和Y的元素分别属第 族和第 族；
⑵ Z与水发生水解反应方程式 ；
⑶ 每生成1mol的化合物Z，反应中转移 mol的电子。
答案：（1）（每空2分）ⅢA ⅥA
（2）（3分）Al2S3 + 6H2O === 2Al(OH)3↓+ 3H2S↑
（3）（3分）6
【例6】下列框图所表求援 各种物质的转化过程A、B、C、为中学化学中常见的两种组成的化合物，甲、乙、丙为单质。
请回答下列问题：
（1） 上述框图所示变化过程属于化合反应的
有 ，属于置换反应的有
（2）甲、C的化学式为 ，
A与甲反应的化学方程式为
答案：(1)①③④；② (2)Mg，CO;2Mg+C02 点燃2MgO+C
【例7】A、B、C是常见单质，X、Y、Z是氧化物，它们之间有如下转化关系：
请写出符合下列要求的化学方程式：
（1）若X为CO2，则：
反应① 。
（2）若X为Fe3O4，则：
反应① ；
反应② 。
答案：(1）2Mg+CO2 2MgO+C
（2）①8Al+3Fe3O4 4Al2O3+9Fe ②3Fe+4H2O(g) Fe2O4+4H2
【例8】如图所示：
其中A、G是固体单质，其余是化合物。X是常用于切割和焊接金属的可燃性气体；Y是一种难溶于水的白色固体，它的式量是100。
请填空：
（1）D的电子式是 。
（2）A跟D反应的化学方程式是 ；该反应的反应热△H 0（填“＜、=、＞” 。
答案:（1）
（2）2Mg+CO2=====2MgO+C， < （3） CaO+3C=====CaC2+CO↑
[例9]有 A、B、C、D四种单质，在一定条件下，A、B、C分别跟 D发生化合反应相应生成甲、乙、丙（甲、乙、丙每个分子中都含有10个电子）而B跟C发生化合反应生成丁，这些单质和化合物之间发生如下反应关系：
（1）写出下列物质的化学式
甲______________乙___________丙_____________丁_____________
（2）写出反应①②③的化学方程式
①_____________________________②______________________________③_______________________答案：(1) HF、H2O、NH3、NO (2) 2F2 + 2H2O ==4HF+ O2 4NH3+ 5O2==4NO +6H2O 4NH3+ NO==5N2 +6H2O
【例10】下图每一个方框内的字母代表一种物质，常温常压下，A、B、C、D均为主族元素形成的单质，且B为金属，其它三个为双原子分子的气体，它们在一定条件下，发生图中所示的化合反应，得到化合物E、F、G、H和J，这些化合物在常温常压下的状态及颜色已在图中注明，有关反应的化学计量数为：
①A与B按物质的量之比n(A): n(B)=1:2完全反应生成G
②B与C按物质的量之比n(B):n(C)=3:1完全反应生成F
③C与D按物质的量之比n(C):n(D)=1:3完全反应生成E
请填空：
（1）物质B是 ，物质D是 。
（2）B与C反应生成F的化学方程式为： 。
（3）由H生成I的化学方程式为： 。
（4）将F溶于足量的稀盐酸中，所发生的化学反应方程式为：
（5）写出生成E的化学方程式
答案：（1）Mg(镁)， H2（氢） （2）3Mg+N2 Mg3N2
（3）O2+2NO====2NO2 （4）Mg3N2+8HCl=3MgCl2+2NH4Cl
（5）N2+3H2 2NH3
【例11】Ｘ、Ｙ、Ｚ为三种常见的单质，Ｚ为绿色植物光合作用后的产物之一，Ａ、Ｂ为常见化合物。它们在一定条件下可以发生如图反应（均不是在溶液中进行的反应）（以下每个空中只需填入一种物质）
(1)当X、Y均为金属时，A为　　 　Ｂ为　　　　
(2)当Ｘ为金属，Ｙ为非金属时，Ａ为　 Ｂ为　　　　　
(3)当Ｘ为非金属，Ｙ为金属时，Ａ为　 Ｂ为　　　　
答案:（1）A为Fe2O3、 Fe3O4、FeO、CuO等，B为Al2O3。
（2）A为CO2，B为MgO或A为H2O（g）,B为Fe3O4。
（3）A为CuO、Fe2O3等，B为H2O或CO2
[例12]（08海南卷）下图表示某固态单质A及其化合物之间的转化关系(某些产物和反应条件已略去)。化合物B在常温常压下为气体，B和C的相对分子质量之比为4：5，化合物D是重要的工业原料。
(1)写出A在加热条件下与H2反应的化学方程式
_________________________________________________________
(2)写出E与A的氢化物反应生成A的化学方程式_______________
(3)写出一个由D生成B的化学方程式___________________ ；
(4)将5mL0.10mol·L－1的E溶液与10mL0.10 mol·L－1的NaOH溶液混合。
①写出反应的离子方程式____________________________________；
②反应后溶液的pH ______7(填“大于”、“小于”或“等于”)，理由是________；
③加热反应后的溶液，其pH______ (填“增大”、“不变”或“减小”)，理由是___________________________。
【答案】
（1）H2+SH2S（写成可逆反应也正确）。
(2）H2SO3 + 2H2S=3S + 3H2O。
(3）C+2H2SO4（浓）CO2 ↑+2SO2 ↑+2H2O或Cu+ 2H2SO4（浓）CuSO4 +SO2 ↑+ 2H2O等。
(4）①H2SO3 +2OH— = SO32— + 2H2O。
②大于；Na2SO3溶液中SO32-发生水解使溶液显碱性。
③增大；升高温度促进Na2SO3溶液的水解。
【例13】（08全国Ⅰ卷）V、W、X、Y、Z是由周期表中1～20号部分元素组成的5种化合物，其中V、W、X、Z均为两种元素组成，上述5种化合物涉及的所有元素的原子序数之和等于35。它们之间的反应关系如下图：
(1）5种化合物分别是V　　　　、W　　　　、X　　　　、Y　　　　、Z　　　　。（填化学式）
(2）由上述5种化合物中2种化合物反应可生成一种新化合物，它包含了5种化合物中的所有元素，生成该化合物的化学方程式是　　　　　　　　　　　。
(3）V的电子式是　　　　　　　　　　　。
【答案】(1)CaC2；CaO；CO2；Ca(OH)2；C2H2。 (2)Ca(OH)2＋2CO2===Ca(HCO3)2 。
【例14】（（2003年广东卷）根据下列反应框图填空，已知反应①是工业上生产化合物D的反应，反应⑤是实验室鉴定化合物E的反应。
（1）单质L是 。
（2）化合物B是 。
（3）图中除反应①以外，还有两个用于工业生产的反应，是 和 （填代号）。
它们的化学反应方程式分别是 和 。
【答案】（1）H2 （2）H2O （3）②，④
2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 2Ca(OH)2＋2Cl2＝Ca(OCl)2＋CaCl2＋2H2O
【例15】（2005年江苏卷）右图中每一方框的字母代表一种反应物或生成物：
已知气态烃D（其密度在同温同压下是氢气密度的13倍）跟物质F反应时产生明亮而带浓烈黑烟的火焰。请写出下列字母代表的物质的化学式（分子式）：
A 、B 、D________、E 、H__________。
【例16】（2005年全国卷）已知A、B、C、D为气体，E、F为固体，G是氯化钙，它们之间的转换关系如下图所示：
⑴ D的化学式（分子式）是_____________，E的化学式（分子式）是_____________。
⑵ A和B反应生成C的化学方程式是______________________________。
⑶ E和F反应生成D、H和G的化学方程式是___________________________________。
颜色、状态
气味、光泽
密度、熔点
沸点、溶解性
导电、导热性
硬度、比热等
物理
性质
物理
变化
金属性、非金属性、稳定性、氧化性、还原性、酸碱性等
化学性质
化学
变化
伴随物质变化和能量变化，实质是旧键断裂和新键生成
高温
△
高温
△
△
点燃
高温
△
高温
△
高温
△
高温
点燃
③
④
F
A
B
D
C
①
F
②
E
F
高温
N
N
‥
‥
‥
∶
∶
单质X
单质Y
化合物Z
气体G
沉淀P
高温
点燃
高温、高压
催化剂
Ca
2+
C
C
2－
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