高二化學化學反應與能量變化

高二化學化學反應與能量變化第一頁，共43頁。原電池工作原理化學電源金屬的電化學腐蝕與防護電解池工作原理化學反應中的熱效應化學反應與能量變化化學能與電能的相互轉化反應熱焓變熱化學方程式蓋斯定律反應熱的計算標準燃燒熱中和熱及其測定燃料的充分燃燒氯堿工業(yè)精煉銅冶煉活潑金屬電鍍一次電池二次電池燃料電池知識結構第一頁第二頁，共43頁。1.化學反應過程中存在的變化化學反應過程中同時存在物質和能量的變化2.反應熱、焓變

化學過程中放出或吸收的熱量，叫做反應熱，在恒溫恒壓下的反應熱為“焓變”，符號用

△Ｈ表示，單位常采用kJ·mol-1?；瘜W反應的熱效應當△Ｈ為“－”或△Ｈ<0時，為放熱反應；當△Ｈ為“+”或△Ｈ>0時，為吸熱反應。要知道常見的放熱反應和吸熱反應第二頁第三頁，共43頁。1.下列敘述中正確的是()A.在稀溶液中1mol酸和1mol堿完全反應所放出的熱量,叫做中和熱B.在101kPa時1mol物質燃燒時的反應熱叫做該物質的標準燃燒熱C.熱化學方程式中,各物質前的化學計量數不表示分子個數D.如果反應物所具有的總能量小于生成物所具有的總能量,則發(fā)生的反應是放熱反應。

C基本概念練習第三頁第四頁，共43頁。2、下列說法中正確的是（）A．需要加熱方能發(fā)生的反應一定是吸熱反應B．放熱的反應在常溫下一定很容易發(fā)生C．反應是放熱還是吸熱必須看反應物和生成物所具有的總能量的相對大小D．吸熱反應在一定的條件下也能發(fā)生C第四頁第五頁，共43頁。3．下列反應屬于吸熱反應的是()A.C6H12O6(葡萄糖aq)+6O26CO2+6H2OB.CH3COOH+KOHCH3COOK+H2OC.A+BC+D；△H<0D．破壞生成物全部化學鍵所需能量小于破壞反應物全部化學鍵所需能量

酶D第五頁第六頁，共43頁。放熱反應吸熱反應定義形成原因與化學鍵強弱關系表示方法圖示有熱量放出的化學反應反應物具有的總能量大于生成物具有的總能量吸收熱量的化學反應反應物具有的總能量小于生成物具有的總能量生成物分子成鍵時釋放出的總能量大于反應物分子斷裂時吸收的總能量生成物分子成鍵時釋放出的總能量小于反應物分子斷裂時吸收的總能量ΔH<0ΔH>0放熱反應與吸熱反應的比較第六頁第七頁，共43頁。(2003·江蘇)已知在25℃、101kPa下，1gC8H18(辛烷)燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水時放出48.40kJ熱量。表示上述反應的熱化學方程式正確的是()A、C8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(g)△H=-48.40kJ·mol-1B、C8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l)△H=-5518kJ·mol-1C、C8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l)△H=+5518kJ·mol-1D、C8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l)△H=-48.40kJ·mol-1B高考題分析第七頁第八頁，共43頁。書寫熱化學方程式應注意∶（1）需注明反應的溫度和壓強。如常（25℃）、常壓（101kpa）下，可不注明溫度和壓強的條件；（2）應注明反應物和生成物的狀態(tài)；分別用s、l、g表示固體、液體、氣體；不用↑和↓（因已注明狀態(tài)）。能夠表示反應熱的化學方程式，叫做熱化學方程式。3.熱化學方程式第八頁第九頁，共43頁。（3）熱化學方程式中各物質前的化學計量數不表示分子個數?；瘜W計量數可以是整數，也可以是分數。對于相同的反應，當計量數不同時，其△H不同。（4）在方程式右端要注明△H為多少“+”或“－”kJ·mol-1。（5）熱化學方程式具有加和性，化學式前面的計量數必須與△H相對應；反應逆向進行時，△H值不變，符號相反。第九頁第十頁，共43頁。4.

標準燃燒熱

101kPa時，１mol物質完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物時所放出的熱量，叫做該物質的標準燃燒熱。單位為kJ·mol-1。如常溫常壓下，１mol甲烷完全燃燒放出890.31kJ的熱量，就是甲烷的標準燃燒熱∶

CH4(g)

+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)

△H=－890.31kJ·mol-15.中和熱的定義：在稀溶液中，酸跟堿發(fā)生中和反應而生成1molH20，這時的反應熱叫做中和熱.HCl(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)△H=-57.4KJ/mol第十頁第十一頁，共43頁。點燃1、天然氣和液化石油氣（主要成分為C3~C5的烷烴）燃燒的化學方程式分別為：CH4+2O2

CO2+2H2O，

C3H8+5O2

CO2+4H2O

現有一套以天然氣為燃料的灶具，今改用液化石油氣，應采取的正確措施是（）

A.增大空氣進入量或減小石油氣進入量

B.增大空氣進入量或增大石油氣進入量

C.減小空氣進入量或減小石油氣進入量

D.減小空氣進入量或增大石油氣進入量點燃A隨堂練習第十一頁第十二頁，共43頁。【課堂練習】：2、50mL0.50mol／L鹽酸與50mL0.55mol／LNaOH溶液在如右圖所示的裝置中進行中和反應。通過測反應過程中所放出來的熱量可計算中和熱。回答下列問題：(1)從實驗裝置上看，圖中缺少的一種玻璃用品是

。(2)燒杯間填滿碎紙條的作用是

。(3)大燒杯上如不蓋硬紙板，求得的中和熱數值

(填“偏大”、“偏小”或“無影響”)(4)實驗中改用60mL0．50mol／L鹽酸跟50mL0．55mol／LNaOH溶液進行反應，與上述實驗相比，所放出的熱量

，(填“相等”或“不相等”)。(5)用相同濃度和體積的氨水代替NaOH溶液進行上述實驗，測得的中和熱的數值會

；用50mL0．50mol/LNaOH溶液進行上述實驗，測得的中和熱的數值會

。(均填“偏大”、“偏小”或“無影響”)玻璃攪拌器

防止熱量損失偏小

不相等偏小偏小第十二頁第十三頁，共43頁。(1)化學反應的反應熱只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關，而與反應的途徑無關。若一個化學方程式可由另外幾個化學方程式相加減而得到，則該反應的焓變即為這幾個化學反應焓變的代數和。(2)理解①途徑角度：②能量守恒角度：5.蓋斯定律第十三頁第十四頁，共43頁。(3)蓋斯定律的意義：利用蓋斯定律可以間接計算某些不能直接測得的反應的反應熱3.反應熱的計算(1)反應熱數值與各物質的化學計量數成正比，因此熱化學方程式中各物質的化學計量數改變時，其反應熱數值需同時做相同倍數的改變。(2)熱化學方程式中的反應熱是指反應按所給形式完全進行時的反應熱。

(3)正、逆反應的反應熱數值相等，符號相反。第十四頁第十五頁，共43頁。已知在298K時下述反應的有關數據：C(s)+1/2O2(g)=CO(g)△H1=－110.5kJ·mol-1C(s)+O2(g)=CO2(g△H2=－393.5kJ·mol-1

則C(s)+CO2(g)=2CO(g)的△H為（）A．+283.5kJ·mol-1B．+172.5kJ·mol-1

C．－172.5kJ·mol-1D．－504kJ·mol-1

B練習第十五頁第十六頁，共43頁。練習1.(2007年高考江蘇卷，反應熱)甲醇質子交換膜燃料電池中將甲醇蒸氣轉化為氫氣的兩種反應原理是①CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g)

H=+49.0kJ·mol-1②CH3OH(g)+1/2O2(g)=CO2(g)+2H2(g)H

=－192.9kJ·mol-1下列說法正確的是()(A)CH3OH的燃燒熱為192.9kJ·mol-1(B)反應①中的能量變化如圖所示(C)CH3OH轉變成H2的過程一定要吸收能量(D)根據②推知反應：CH3OH(l)+1/2O2(g)=CO2(g)+2H2(g)的

DH＞－192.9kJ·mol-1D第十六頁第十七頁，共43頁。2.已知：(a)2H2(g)+O2=2H2O(g)△H=－Q1(b)2H2(g)+O2=2H2O(1)△H=－Q2(c)2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=－Q3(1)Q1

(填>、=、<)Q2，因為

。(2)CO和H2分別燃燒生成CO2和H2O(g)，欲得到相同的熱量，所需CO和H2的體積比是

。H2O(g)=H2O(l)△H<0Q3/Q1<練習第十七頁第十八頁，共43頁?；仡?1.什么是原電池？2.原電池中的電極是怎樣來判斷的？3.金屬腐蝕的基本類型有哪些？電化學原理與應用第十八頁第十九頁，共43頁。討論與思考：1.對于如右圖所示的原電池，對其中的電解質溶液有以下猜想：猜想一：必須是能與負極發(fā)生反應的電解質。猜想二：任意的電解質溶液均可在如右圖裝置中構成原電池。A

Fe

Cu第十九頁第二十頁，共43頁。

2.為證明猜想二是正確的，請配齊實驗用品：鐵片，銅片，導線，電流計，稀硫酸，

。你應該做的簡單操作是：

，觀察到什么現象，則說明猜想二是正確的：

.

在上述裝置中，一定是鐵作負極嗎？請舉例說明。氯化鈉溶液，燒杯將燒杯中的溶液換成氯化鈉溶液，接通電路電流計指針發(fā)生偏轉不一定。如在濃硝酸中，由于鐵鈍化，所以銅作負極練習第二十頁第二十一頁，共43頁。3.(1)今有在氫氧化鉀溶液中2H2+O2==2H2O反應，構成燃料電池，則負極應通

，正極通的是

，電極反應式分別為

，

。(2)如果把氫氧化鉀改為稀硫酸作電解質，則電極反應式分為

，

。（1）和（2）的電池液不同，反應進行后，其溶液的pH值各有何變化

？

H2O22H2+4OH-→4H2O+4e-

O2+2H2O+4e-

→4OH-H2→2H++2e-4H++O2+4e-→2H2O(1)減小(2)增大(3)如果把氫氣改為甲烷，氫氧化鉀作導電物質，則電極反應式為.CH4+10OH-+8e-→CO32-+7H2O練習第二十一頁第二十二頁，共43頁。

此電池放電時，負極發(fā)生反應的物質為（）A．AgB．Zn(OH)2C．Ag2OD．Zn充電放電2Ag+Zn(OH)2Ag2O+Zn+H2O1．銀鋅電池廣泛用于電子儀器的電源，它的充電和放電過程可表示為：D拓展練習第二十二頁第二十三頁，共43頁。2．一種新型的燃料電池，它以多孔鎳板為電極插入KOH溶液中，然后分別向兩極通入乙烷和氧氣，其總反應為：2C2H6+7O2+8KOH==4K2CO3+10H2O，有關此電池的推斷正確的是（）A．負極反應為14H2O+7O2+28e-==28OH-B．放電一段時間后，負極周圍的pH減低C．每消耗1molC2H6，則電路上轉移的電子為14molD．放電過程中KOH的物質的量濃度不變BC第二十三頁第二十四頁，共43頁。1.通過上述題目，總結出形成工作的原電池的一般條件。①自發(fā)的氧化還原反應②電極③電解質溶液④閉合回路小結2.一定是活潑性強的金屬作負極嗎？舉例說明。鎂、鋁、氫氧化鈉，鐵、銅濃硝酸第二十四頁第二十五頁，共43頁。4.判斷金屬發(fā)生吸氧腐蝕還是析氫腐蝕的依據是什么？電解質溶液為堿性，中性或者弱酸性：吸氧腐蝕電解質溶液為強酸性：析氫腐蝕3.根據已知的氧化還原反應，如何判斷正負極以及電極上發(fā)生的反應？負極氧化反應；正極還原反應第二十五頁第二十六頁，共43頁。練習如右圖所示，把鐵片和鋅片放在盛有食鹽水和酚酞的混合液中。此裝置中鋅片是

，電極反應式是

；鐵片是

，電極反應式是

；電解質溶液中，在

周圍的溶液先呈現紅色。負極Zn→2e-+Zn2+正極O2+2H2O+4e-→4OH-鐵片FeZn第二十六頁第二十七頁，共43頁。2．一種新型的燃料電池，它以多孔鎳板為電極插入KOH溶液中，然后分別向兩極通入乙烷和氧氣，其總反應為：2C2H6+7O2+8KOH==4K2CO3+10H2O，有關此電池的推斷正確的是（）A．負極反應為14H2O+7O2+28e-==28OH-B．放電一段時間后，負極周圍的pH減低C．每消耗1molC2H6，則電路上轉移的電子為14molD．放電過程中KOH的物質的量濃度不變BC燃料電池例題第二十七頁第二十八頁，共43頁?；仡櫍?.什么是電解池？2.構成電解池的基本條件是什么？3.電解池中的兩電極是怎樣判斷的？4.電解池的兩電極上分別發(fā)生什么反應？第二十八頁第二十九頁，共43頁。交流與討論：1.用石墨電極分別電解下列混合溶液，通過的電子的物質的量分別是1.2mol，請分階段寫出電子轉移的物質的量，電極反應式和總反應的化學方程式。（1）含有HCl、FeCl3、CuCl2的物質的量分別是0.3mol的混合水溶液。（2）含有NaCl和Na2S的物質的量分別為0.4mol的混合水溶液。第二十九頁第三十頁，共43頁。階段序號轉移電子的物質的量范圍陰極反應陽極反應電解反應123（0,0.3](0.3,0.9](0.9,1.2]Fe3++e-→Fe2+Cu2++2e-→Cu2H++2e-→H22Cl-→Cl2↑+2e-2Cl-→Cl2↑+2e-2Cl-→Cl2↑+2e-FeCl3=FeCl2+Cl2↑CuCl2=Cu+Cl2↑2HCl=H2

↑

+Cl2

↑第三十頁第三十一頁，共43頁。階段序號轉移電子的物質的量范圍陰極反應陽極反應電解反應122H++2e-→H2↑2H++2e-→H2↑S2-→S+2e-2Cl-→Cl2↑+2e-(0,0.8](0.8,1.2]Na2S+2H2O=2NaOH+H2↑+S↓2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2

↑第三十一頁第三十二頁，共43頁。把電能轉化為化學能的裝置CFeNaCl溶液(1)兩電極接直流電源;(2)電極插入電解質溶液;(3)形成閉合電路。陰極:與電源負極相連的電極陽極:與電源正極相連的電極2NaCl+2H2O==2NaOH+H2↑+Cl2↑通電電解池知識小結定義裝置形成條件電極電極反應電解反應陰極:還原反應2H++2e-=H2↑陽極:氧化反應2Cl--2e-=Cl2↑第三十二頁第三十三頁，共43頁。歸納：1.在電解池中，如何判斷離子在電極上的放電順序？2.某些鹽的水溶液往往電解后呈酸性或者堿性，為什么？溶液中的氫離子或者氫氧根與轉移的電子之間存在什么樣的關系？第三十三頁第三十四頁，共43頁。電極產物的判斷1.陽極產物的判斷:(先看電極后看溶液)(1)活性電極:(活動性排在Pt以前)則電極失電子,電極溶解(2)惰性電極:(如Pt.C)則看溶液中陰離子失電子能力。陰離子的放電順序:

S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根離子>F-2.陰極產物的判斷:(看陽離子得電子能力)陽離子的放電順序：

Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+第三十四頁第三十五頁，共43頁。練習1.用惰性電極電解硫酸銅的水溶液，電解一段時間后，電解液會發(fā)生什么樣的改變？若向所得的溶液中加入一定量的氫氧化銅，溶液恰好恢復到電解前狀態(tài)，請寫出電解過程中的電極反應式。酸性增強，加入氫氧化銅恢復原狀態(tài)，說明在陰極上氫離子開始放電。陰極：Cu2++2e-→Cu2H++2e-→H2陽極：O2+2H2O+4e-→4OH-第三十五頁第三十六頁，共43頁。小結原電池電解池定義形成條件兩極名稱相同點本質區(qū)別氧化反應和還原反應分別在兩個電極上發(fā)生自發(fā)

非自發(fā)，在外加直流電作用下發(fā)生第三十六頁第三十七頁，共43頁。練習1.將鐵片和鋅片放在盛有氯化鈉溶液（滴入酚酞）的表面皿中，如圖所示，最先觀察到變紅的區(qū)域是（）

A.a、cB.a、dC.b、cD.b、dFeZnFeZnabcdB第三十七頁第三十八頁，共43頁。 2.汽車上用的鉛蓄電池是以一組充滿海綿狀灰鉛的鉛板和另一組結構相似的充滿二氧化鉛的鉛板組成，用H2SO4作電解液?？偡磻綖椋篜b+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O（1）試寫出放電時的正、負極反應式正極:______________________________________負極:_______________