高考化学考前阅读之四化学反应中的能量变化 4页

2014 高考化学考前阅读之四 化学反应中的能量变化 一、反应热： 主要考点：热化学方程式的书写；用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。 【知识点】 化学反应中的能量变化主要是化学能和热能以及电能的转化，人类现在使用中的大部分 能量是来自于太阳能 反应热仅与反应体系的始状态和终状态有关，与反应的途径无关。（盖斯定律）。 △H 与化学方程式相对应，与反应量无关，与是否可逆无关。反应方程式确定，△H 确 定。 【例 1】将盛有 NH4HCO3 粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中。然后向小烧杯中加 入盐酸，反应剧烈，醋酸逐渐凝固。由此可见 A. NH4HCO3 和盐酸的反应是放热反应 B.该反应中，热能转化为产物内部的能量 C.反应物的总能量高于生成物的总能量 D.反应的热化学方程式为：NH4HCO3+HCl→NH4Cl+CO2↑+H2O-Q 2.热化学方程式 【知识点】 ①反应热与化学反应方程式相对应；正、逆反应过程的反应热数值相等，符号相反；可逆反应的 △H 指完全反应时的反应热，与起始加入的量和实际反应的量无关。 ②必须标明反应物和生成物的聚集状态，同素异形体还要写名称、稀溶液用(aq)表示 ③必须注明△H 的“+”“ -”； 单位：一般为 kJ·mol－1 ④△H 与转化率对应的简单计算是考查热点 【例 2】用 Cl2 生产某些含氯有机物时会产生副产物 HC1。利用反应 A，可实现氯的循环利 用。 反应 A: 4HCl+O2 2Cl 2+2H2O 已知:反应 A 中，2 mol Cl 2 和 2mol H2O 充分反应达平衡时，吸收 57.8kJ 的热量，此时 Cl 2 的转 化率为 50%，则反应 A 的热化学方程式是_______________ 3.盖斯定律 【知识点】 ①根据盖斯定律可计算某些难以直接测量的反应的焓变 ②△H 与能量利用率、转移电子数等相对应的简单计算是考查热点 ③应用盖斯定律计算反应热的一般方法：加减法 注意：已知反应不一定全部用到。 【例 3】 1.已知：某条件下，①N2(g)+O2(g) = 2NO(g) △H=+180.5kJ/mol ②N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H=－92.4kJ/mol ③2H2(g)+O2(g) = 2H2O(g) △H=－483.6kJ/mol 工业上利用氨的催化氧化来制备生产硝酸所需要的 NO，同时生成气态水。请结合上述 反应，写出该反应的热化学方程式______________________________________；若该反 应放出的热量为 226.3 kJ，则有_______g 氨气参加反应，转移的电子数为 ，用 这些热量在合适条件下转化成电能并放电引发反应①，共生成 0.2mol NO，则能量利用 率为__________。 2.工业上利用天然气(主要成分为 CH4)与 CO2 进行高温重整制备 CO，已知 CH4、H2 和 CO 的燃烧 热(△H)分别为 —890.3 KJ·mol-1、—285.8 KJ·mol-1、—283.0 KJ·mol-1，则生成 1 m3(标准 状况)CO 所需热量为 ； 二、电化学 主要考点：电极、电极材料、电极产物；电子、离子、电流移动方向；电极、电池反 应书写；电解质溶液 pH 计算；金属的腐蚀、防护；电解产物量、能量转化计算 1．原电池和电解池工作原理及电极反应式的书写 【规律】 ①二次电池（蓄电池）放电时为原电池，充电时为电解池，原电池的两电极名称为正、 负极，电解池的两电极为阴、阳极，阴极、正极为还原反应；阳极、负极为氧化反应。 ②以 H2、CO、CH4、C2H6、CH3OH、SO2 为燃料的燃料电池，通入燃料的一极为负极， 燃料 CO、CH4、C2H6、CH3OH 等在不同的电解质溶液中反应的产物分别为： 通入 O2 的一极为正极，通入 O2 的一极电极反应为: ③书写电极反应式的规律：写产物（从化合价变化入手分析，关注阳极，关注放电顺序， 关注目标产物）配守恒（化合价升降守恒）看介质，平氢氧(电极产物在电解质溶液 的环境中，应该能够稳定存在，如碱性介质中生成的 H+应该让其结合 OH-生成水，同 时遵循电子守恒和质量守恒）。 ④计算反应物和产物的量、溶液的 pH、转移电子数等：注意找准反应中各物质间量的 关系，善于利用电子守恒和质量守恒规律。两极附近溶液的 pH 变化关键看离子（或 分子）的放电规律 【例 4】为增强铝的耐腐蚀性，现以铅蓄电池为外电源，以 Al 作阳极、Pb 作阴极，电 解稀硫酸，使铝表面的氧化膜增厚。其反应原理如下： 电池： Pb(s) + PbO2(s) + 2H2SO4(aq) =2PbSO4(s) + 2H2O(l) 电解质为酸性溶液或固体氧化物或熔融碳酸盐：CO2 电解液为碱性：CO32－ 电解池：2Al+3O2 Al2O3+3H2 电解过程中，以下判断正确的是 电池 电解池 A H+移向 Pb 电极 H+移向 Pb 电极 B 每消耗 3molPb 生成 2molAl2O3 C 正 极 ： PbO2+4H++2e=Pb2++2H2O 阳极：2Al+3H2O-6e=Al2O3+6H+ D 2.熔融状态下，钠和 FeCl2 能组成可充电电池（装置示意图如下），反应原理为：2Na + FeCl2 Fe + 2NaCl 放电时，电池的正极反应式为__________________________： 充电时，______________（写物质名称）电极接电源的负极； 该电池的电解质为_________。 3.［2012·新课程全国］高铁酸钾(K2FeO4)是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池 材料。FeCl3 和 KClO 在强碱性条件下反应可制取 K2FeO4，其反应的离子方程式 为 ；与 MnO2—Zn 电池类似，K2FeO4—Zn 也可以组成碱性电池， K2FeO4 在电池中作为正极材料，其电极反应式为 ，该电 池总反应的离子方程式为 。 2．电化学原理的应用 ①原电池，电解池的设计原则：原电池必须为自发的氧化还原反应。电解池必须接直流 电源。 ②金属腐蚀与防护、氯碱工业、金属精炼和电镀 【例 5】 1.铁及铁的化合物应用广泛，如 FeCl3 可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止剂 （1）写出 FeCl3 溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式 。 （2）若将（1）中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、负极，并写 出电极反应式。正极反应 负极反应 。 充电 放电 思考：若要设计装置完成反应 Cu＋2H2O＝Cu（OH）2+H2.说出装置名称并指出两极及 材料，电解质溶液？ 2.(1)以铝材为阳极，在 H2SO4 溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应为 ____________________________________________。 (2) MnO2 的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的 MnSO4 溶液。阴极的电极反 应式是　　　　。若电解电路中通过 2mol 电子，MnO2 的理论产量为　　　　 (3)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是______。 (4)工业上电解硫酸锌溶液可实现电解法炼锌（控制条件，使 H＋难放电、阳极电极不 溶解）。写出相关的电解化学方程式： 。 将干净的铁片浸在熔化的液体锌里可制得热镀锌铁板，这种铁板具有很强的耐腐 蚀能力。镀锌铁板的镀锌层一旦被破坏后，锌将作为原电池的 极发生 反应而损耗，铁受到保护。 （5）V2O5 的催化循环机理可能为：V2O5 氧化 SO2 时，自身被还原为四价钒化合物； 四价钒化合物再被氧气氧化。写出该催化循环机理的化学方程式 。