化學(xué)反應(yīng)與能量變化-2022-2023學(xué)年高一化學(xué)期中期末復(fù)習(xí)微專題(人教版2019必修第二冊)

微專題04化學(xué)反應(yīng)與能量變化考點(diǎn)1化學(xué)能與熱能[典例1]下列變化中屬于吸熱反應(yīng)的是()①液態(tài)水汽化②將膽礬加熱變?yōu)榘咨勰劭列遭c固體溶于水④氯酸鉀分解制氧氣⑤生石灰跟水反應(yīng)生成熟石灰⑥干冰升華A．①④B．②④C．③⑤D．④⑥[答案]B[解析]注意吸熱或放熱過程與吸熱反應(yīng)或放熱反應(yīng)的區(qū)別。①③⑥均為物理變化，不屬于吸熱反應(yīng)。②CuSO4·5H2O受熱分解生成CuSO4和H2O，屬于吸熱反應(yīng)。④KClO3分解是吸熱反應(yīng)。⑤是放熱反應(yīng)。[核心素養(yǎng)]1．放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)的比較：E：物質(zhì)的總能量；Q(吸)：反應(yīng)物分子斷鍵時(shí)吸收的總能量；Q(放)：生成物分子成鍵時(shí)放出的總能量。2.常見的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)：3．吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的判斷方法(1)根據(jù)反應(yīng)物和生成物的總能量的相對大小判斷——決定因素。若反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，屬于放熱反應(yīng)，否則是吸熱反應(yīng)。(2)根據(jù)化學(xué)鍵破壞或形成時(shí)的能量變化判斷——用于計(jì)算。若破壞反應(yīng)物中的化學(xué)鍵所吸收的能量小于形成生成物中化學(xué)鍵所放出的能量，屬于放熱反應(yīng)，否則是吸熱反應(yīng)。(3)根據(jù)反應(yīng)物和生成物的相對穩(wěn)定性判斷。由不穩(wěn)定的物質(zhì)(能量高)生成穩(wěn)定的物質(zhì)(能量低)的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反之為吸熱反應(yīng)。(4)根據(jù)反應(yīng)條件判斷。凡是持續(xù)加熱才能進(jìn)行的反應(yīng)一般就是吸熱反應(yīng)。特別注意：化學(xué)反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)與反應(yīng)條件無必然的關(guān)系。具體如下：[典例2](雙選)化學(xué)反應(yīng)中的能量變化是由化學(xué)反應(yīng)中舊化學(xué)鍵斷裂時(shí)吸收的能量與新化學(xué)鍵形成時(shí)放出的能量不同引起的。如下圖為N2(g)和O2(g)反應(yīng)生成NO(g)過程中的能量變化：下列說法正確的是()A．通常情況下，NO比N2穩(wěn)定B．通常情況下，N2(g)和O2(g)混合不能直接生成NOC．1molN2(g)和1molO2(g)具有的總能量小于2molNO(g)具有的總能量D．1molN2(g)和1molO2(g)反應(yīng)放出的能量為180kJ[答案]BC[解析]通常情況下，N2比NO穩(wěn)定，A錯(cuò)誤；放電條件下，N2(g)和O2(g)才能反應(yīng)生成NO，B正確；由圖知1molN2(g)和1molO2(g)反應(yīng)吸收的熱量為946kJ＋498kJ－2×632kJ＝180kJ，則1molN2(g)和1molO2(g)具有的總能量小于2molNO(g)具有的總能量，C正確，D錯(cuò)誤。1鍵能：共價(jià)鍵的鍵能是指生成1mol共價(jià)鍵所放出的能量或破壞1mol共價(jià)鍵所消耗的能量。2鍵能與物質(zhì)的穩(wěn)定性：鍵能越大，共價(jià)鍵越牢固，形成的物質(zhì)越穩(wěn)定，則該物質(zhì)本身所具有的能量越低。2．化學(xué)鍵與能量變化的關(guān)系：3.計(jì)算公式：用Q(吸)表示反應(yīng)物分子斷裂時(shí)吸收的總能量，Q(放)表示生成物分子成鍵時(shí)放出的總能量。公式：ΔQ＝Q(吸)－Q(放)利用化學(xué)鍵的能量變化計(jì)算化學(xué)反應(yīng)中的能量變化：ΔQ＝Q(吸)－Q(放)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(ΔQ<0，為放熱反應(yīng),ΔQ>0，為吸熱反應(yīng)))[典例3]有專家指出，如果利用太陽能使燃燒產(chǎn)物如CO2、H2O、N2等重新組合，那么，不僅可以消除對大氣的污染，還可以節(jié)約燃料，緩解能源危機(jī)。觀察下面圖示，判斷在此構(gòu)想的物質(zhì)循環(huán)中，太陽能最終轉(zhuǎn)化為()A．化學(xué)能B．熱能C．生物質(zhì)能D．電能[答案]B[解析]理解圖示的轉(zhuǎn)化關(guān)系便可順利解題。關(guān)鍵信息是利用太陽能使CO2、H2O、N2等重新組合，根據(jù)圖示可知燃料燃燒后轉(zhuǎn)化為燃燒產(chǎn)物并放出熱量，燃燒產(chǎn)物又結(jié)合太陽能轉(zhuǎn)化為燃料，如此循環(huán)可知太陽能最終轉(zhuǎn)化為熱能。故選B。考點(diǎn)2化學(xué)能與電能[典例4]按下圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，若x軸表示流入正極的電子的物質(zhì)的量，則y軸可以表示()①c(Ag＋)②c(NOeq\o\al(－,3))③a棒的質(zhì)量④b棒的質(zhì)量⑤溶液的質(zhì)量A．①③ B．②④C．①③⑤ D．②④⑥[答案]A[解析]根據(jù)圖中裝置可判斷，F(xiàn)e、Ag、AgNO3構(gòu)成的原電池中，活潑金屬Fe為負(fù)極，Ag為正極，F(xiàn)e和硝酸銀之間發(fā)生氧化還原反應(yīng)，所以銀離子濃度減小，硝酸根濃度不變，①正確、②錯(cuò)誤；在負(fù)極上金屬鐵本身失電子，即a棒質(zhì)量減輕，③正確；正極b棒上析出金屬銀，即b棒質(zhì)量增加，④錯(cuò)誤；負(fù)極上金屬鐵本身失電子，正極Ag上析出金屬銀，所以溶液的質(zhì)量是增加了Fe，但是析出了Ag，在轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等情況下，析出的金屬質(zhì)量多，所以溶液質(zhì)量減輕，但不能為零，⑤錯(cuò)誤。故A正確。[典例5]在如圖所示的8個(gè)裝置中，屬于原電池的是。(填序號)[解析]①②不是由兩個(gè)電極構(gòu)成的，③兩電極的活動(dòng)性應(yīng)不同，⑤無電解質(zhì)溶液，⑧不形成閉合回路，只有④⑥⑦滿足形成原電池的三個(gè)條件，形成了原電池。[答案]④⑥⑦[核心素養(yǎng)]1.原電池的構(gòu)成條件和工作原理2.原電池正、負(fù)極的判斷提醒：原電池的正極和負(fù)極既與電極材料的性質(zhì)有關(guān)，又與電解質(zhì)溶液有關(guān)，不要形成活潑電極一定作負(fù)極的思維定勢。[練]某化學(xué)興趣小組為了探究鋁電極在原電池中的作用，在常溫下，設(shè)計(jì)并進(jìn)行了以下一系列實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄如下表。編號電極材料電解質(zhì)溶液電流表指針偏轉(zhuǎn)方向1Al、Mg稀鹽酸偏向Al2Al、Cu稀鹽酸偏向Cu3Al、C(石墨)稀鹽酸偏向石墨4Al、Mg氫氧化鈉溶液偏向Mg5Al、Zn濃硝酸偏向Al試根據(jù)表中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象回答下列問題：(1)實(shí)驗(yàn)1、2中Al所作的電極(正極或負(fù)極)是否相同？________(填“是”或“否”)。(2)由實(shí)驗(yàn)3完成下列填空：①鋁作________極，電極反應(yīng)式：________________________；②石墨作________極，電極反應(yīng)式：_____________________；③電池總反應(yīng)式：______________________。(3)實(shí)驗(yàn)4中鋁作負(fù)極還是正極？________。理由是__________。寫出鋁電極的電極反應(yīng)式：_____________________________。(4)解釋實(shí)驗(yàn)5中電流表指針偏向鋁的原因：___________________。(5)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)出影響鋁在原電池中作正極或負(fù)極的因素：______________________________。[解析](1)在稀鹽酸中，活動(dòng)性：Mg＞Al＞Cu。由實(shí)驗(yàn)1和2可知，原電池中電流表指針是偏向正極，故Al所作的電極不相同。(2)實(shí)驗(yàn)3中電流表指針偏向石墨，故Al作負(fù)極，負(fù)極上Al失去電子被氧化為Al3＋，石墨作正極，正極上鹽酸中的H＋得到電子被還原為H2。(3)在NaOH溶液中，Al與NaOH反應(yīng)，Mg與NaOH不反應(yīng)，則Al作負(fù)極，Mg作正極。(4)Al在濃硝酸中發(fā)生鈍化，Zn在濃硝酸中被氧化，即在濃硝酸中，Zn作負(fù)極，Al作正極，所以在實(shí)驗(yàn)5中電流表指針偏向鋁。[答案](1)否(2)①負(fù)2Al－6e－=2Al3＋②正6H＋＋6e－=3H2↑③2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑(3)負(fù)極Al與NaOH溶液反應(yīng)，而Mg不與NaOH溶液反應(yīng)Al－3e－＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O(4)Al在濃硝酸中鈍化，Zn在濃硝酸中發(fā)生反應(yīng)，被氧化，即在濃硝酸中Zn作原電池的負(fù)極，Al作原電池的正極(5)另一個(gè)電極材料的活動(dòng)性；電解質(zhì)溶液[典例5]鐵及鐵的化合物應(yīng)用廣泛，如FeCl3可用作催化劑、印刷電路銅板和外傷止血?jiǎng)┑取?1)寫出FeCl3溶液腐蝕印刷電路銅板的離子方程式：。(2)若將(1)中的反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池，請畫出原電池的裝置圖，標(biāo)出正、負(fù)極，并寫出電極反應(yīng)式。(3)某科研人員發(fā)現(xiàn)劣質(zhì)不銹鋼在酸中腐蝕緩慢，但在某些鹽溶液中腐蝕現(xiàn)象明顯。請從提供的藥品：濃H2SO4、NaOH溶液、CuO、Cu中選擇兩種(蒸餾水可任選)，設(shè)計(jì)最佳實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證劣質(zhì)不銹鋼易被腐蝕。有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：；劣質(zhì)不銹鋼腐蝕的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：。[解析]由于Fe3＋具有較強(qiáng)的氧化性，能將銅氧化而溶解，所以將印刷電路銅板插入FeCl3溶液中時(shí)會(huì)發(fā)生反應(yīng)生成FeCl2和CuCl2，其反應(yīng)的離子方程式為2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋；如果要將它設(shè)計(jì)成原電池，則應(yīng)選用銅作原電池的負(fù)極，這樣使銅與FeCl3溶液反應(yīng)，再選一個(gè)比銅不活潑的金屬或其他導(dǎo)電物質(zhì)作正極，如選擇銀或石墨等作為正極材料；由于劣質(zhì)不銹鋼在酸中腐蝕緩慢，但在某些鹽溶液中腐蝕現(xiàn)象明顯，所以應(yīng)找一種鹽溶液來與不銹鋼反應(yīng)，在所提供的四種物質(zhì)中能形成鹽的有三種：濃硫酸和NaOH、濃硫酸和氧化銅、濃硫酸與銅。但第一種形成的Na2SO4不與鐵反應(yīng)，第二種濃硫酸(或加水形成稀硫酸)和氧化銅反應(yīng)后得到硫酸銅溶液，再與鐵反應(yīng)生成銅和硫酸亞鐵溶液，第三種濃硫酸與銅反應(yīng)也能得到硫酸銅，但同時(shí)會(huì)得到有毒氣體二氧化硫，所以第二種方法最佳，最佳的方法是選擇濃硫酸和氧化銅反應(yīng)配制鹽溶液。[答案](1)2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋。(2)正極:Fe3＋＋e－=Fe2＋(或2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋)；負(fù)極:Cu－2e－=Cu2＋。(3)CuO＋H2SO4=CuSO4＋H2O，CuSO4＋Fe=FeSO4＋Cu；不銹鋼表面有紅色物質(zhì)生成。設(shè)計(jì)原電池步驟如下：(1)以自發(fā)發(fā)生的氧化還原反應(yīng)為基礎(chǔ)。(2)把氧化還原反應(yīng)分解為氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個(gè)半反應(yīng)，從而確定電極反應(yīng)。(3)以兩極反應(yīng)為原理，確定電極材料以及電解質(zhì)溶液。(4)畫出示意圖。[核心素養(yǎng)]1．加快氧化還原反應(yīng)的速率(1)原理：原電池中，氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩極進(jìn)行，使溶液中離子運(yùn)動(dòng)時(shí)相互的干擾減小，使反應(yīng)速率增大。(2)實(shí)例：實(shí)驗(yàn)室用Zn和稀硫酸反應(yīng)制取氫氣時(shí)，可滴入幾滴硫酸銅溶液，形成原電池，加快反應(yīng)速率。2．比較金屬活潑性強(qiáng)弱(1)原理：一般原電池中，活潑金屬作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，不活潑金屬作正極，發(fā)生還原反應(yīng)。(2)實(shí)例：有兩種金屬A和B，用導(dǎo)線連接后插入到稀硫酸中，觀察到A極溶解，B極上有氣泡產(chǎn)生。由原電池原理可知，金屬活動(dòng)性A>B。3．設(shè)計(jì)原電池(1)首先將已知氧化還原反應(yīng)拆分為兩個(gè)半反應(yīng)。氧化反應(yīng)：還原劑－ne－=氧化產(chǎn)物；還原反應(yīng)：