高中化學(xué)魯科版化學(xué)反應(yīng)原理第一章化學(xué)反應(yīng)原理與能量轉(zhuǎn)化單元測(cè)試【區(qū)一等獎(jiǎng)】

章末重難點(diǎn)專題突破一放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)的比較與判斷化學(xué)反應(yīng)根據(jù)能量的變化(反應(yīng)過(guò)程中是放出熱量，還是吸收熱量)分為放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)。類型比較放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)定義放出熱量的化學(xué)反應(yīng)吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)宏觀原因反應(yīng)物具有的總能量大于反應(yīng)產(chǎn)物具有的總能量反應(yīng)物具有的總能量小于反應(yīng)產(chǎn)物具有的總能量微觀解釋與鍵能的關(guān)系反應(yīng)物的鍵能總和>反應(yīng)產(chǎn)物的鍵能總和，吸收熱量反應(yīng)物的鍵能總和<反應(yīng)產(chǎn)物的鍵能總和，放出熱量焓變?chǔ)<0ΔH>0圖示能量變化體系的能量降低體系的能量升高實(shí)例H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)ΔH＝－kJ·mol－1C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH＝131．5kJ·mol－1常見(jiàn)反應(yīng)類型①所有的燃燒反應(yīng)②酸堿中和反應(yīng)③大多數(shù)化合反應(yīng)④金屬跟酸(或水)的置換反應(yīng)⑤金屬單質(zhì)間的置換反應(yīng)①大多數(shù)分解反應(yīng)②鹽的水解和弱電解質(zhì)的電離③Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應(yīng)④C與H2O(g)，C與CO2反應(yīng)[特別提示](1)任何化學(xué)反應(yīng)在發(fā)生物質(zhì)變化的同時(shí)都伴隨著能量變化。(2)化學(xué)反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)，與反應(yīng)條件和反應(yīng)類型沒(méi)有直接的因果關(guān)系。常溫下能進(jìn)行的反應(yīng)可能是吸熱反應(yīng)，高溫條件下進(jìn)行的反應(yīng)也可能是放熱反應(yīng)。(3)熟悉一些常見(jiàn)的放熱反應(yīng)、吸熱反應(yīng)，是快速準(zhǔn)確判斷反應(yīng)類型的基礎(chǔ)。【典例1】下列反應(yīng)既屬于氧化還原反應(yīng)，又屬于吸熱反應(yīng)的是()A．鎂條在空氣中燃燒B．Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應(yīng)C．鋁片與稀鹽酸的反應(yīng)D．灼熱的炭與CO2的反應(yīng)解析化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)，取決于反應(yīng)物和生成物所具有的總能量的相對(duì)大小。具體判斷的依據(jù)是要熟悉常見(jiàn)的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)的類型及其實(shí)例。本題中，A、C、D都是氧化還原反應(yīng)，其中只有D是吸熱反應(yīng)，B反應(yīng)為Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl=BaCl2＋2NH3↑＋10H2O，是吸熱反應(yīng)，但卻是非氧化還原反應(yīng)，故正確答案為D。答案D【典例2】已知：H2(g)＋F2(g)=2HF(g)ΔH＝－270kJ·mol－1，下列說(shuō)法正確的是()A．氟化氫氣體分解生成氫氣和氟氣的反應(yīng)是放熱反應(yīng)B．1molH2與1molF2反應(yīng)生成2mol液態(tài)HF放出的熱量小于270kJC．在相同條件下，1molH2與1molF2的能量總和小于2molHF氣體的能量D．該反應(yīng)中的能量變化可用下圖來(lái)表示解析由熱化學(xué)方程式可知ΔH<0，H2和F2反應(yīng)生成HF是放熱反應(yīng)，則HF分解生成H2和F2為吸熱反應(yīng)，A錯(cuò)誤；HF(g)轉(zhuǎn)變?yōu)镠F(l)放熱，則1molH2與1molF2反應(yīng)生成2mol液態(tài)HF，放出的熱量大于270kJ，B錯(cuò)誤；該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，C錯(cuò)誤；該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，D正確。答案D二熱化學(xué)方程式的書寫方法與正誤判斷熱化學(xué)方程式是表明反應(yīng)所放出或吸收熱量的化學(xué)方程式。它不僅能表明化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化，而且也能表明化學(xué)反應(yīng)中的能量變化。1．書寫方法要求(1)必須在化學(xué)方程式的右邊標(biāo)明反應(yīng)熱ΔH的符號(hào)、數(shù)值和單位(ΔH與最后一種生成物之間留一空格)：ΔH＝________________________?！?hào)數(shù)值單位(2)ΔH與測(cè)定條件(溫度、壓強(qiáng)等)有關(guān)、因此應(yīng)注明ΔH的測(cè)定條件。絕大多數(shù)ΔH是在25℃、100kPa下測(cè)定的，此時(shí)可不注明溫度和壓強(qiáng)。(3)反應(yīng)熱與物質(zhì)的聚集狀態(tài)有關(guān)，因此必須注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)(s，l，g)，溶液中的溶質(zhì)標(biāo)明“aq”?；瘜W(xué)式相同的同素異形體除標(biāo)明狀態(tài)外還需標(biāo)明其名稱[如C(金剛石，s)]。熱化學(xué)方程式中不標(biāo)“↑”和“↓”，不在等號(hào)或箭頭上寫“點(diǎn)燃、△、高溫、催化劑”等條件。(4)熱化學(xué)方程式中的系數(shù)只表示物質(zhì)的量而不表示分子數(shù)或原子數(shù)。因此系數(shù)可以是整數(shù)，也可以是分?jǐn)?shù)。[特別提示](1)ΔH是一個(gè)宏觀量，它與反應(yīng)物的物質(zhì)的量成正比，所以方程式中的ΔH必須與系數(shù)相對(duì)應(yīng)，如果系數(shù)加倍，則ΔH也隨之加倍，當(dāng)反應(yīng)方向變化時(shí)，ΔH的值也隨之變號(hào)。(2)根據(jù)燃燒熱、中和熱書寫的熱化學(xué)方程式，要符合燃燒熱、中和熱的定義。2．常見(jiàn)錯(cuò)誤要回避(1)漏寫物質(zhì)的聚集狀態(tài)(漏一種就全錯(cuò))；(2)ΔH的符號(hào)標(biāo)示錯(cuò)誤；(3)ΔH的值與各物質(zhì)系數(shù)不對(duì)應(yīng)；(4)ΔH后不帶單位或單位寫錯(cuò)(寫成kJ、kJ·mol等)。3．正誤判斷方法判斷熱化學(xué)方程式的正誤時(shí)要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行檢查：(1)熱化學(xué)方程式是否已配平，是否符合客觀事實(shí)；(2)各物質(zhì)的聚集狀態(tài)是否標(biāo)明；(3)反應(yīng)熱ΔH的數(shù)值與該熱化學(xué)方程式的系數(shù)是否對(duì)應(yīng)；(4)反應(yīng)熱ΔH的符號(hào)是否正確，放熱反應(yīng)時(shí)ΔH為“－”，吸熱反應(yīng)時(shí)ΔH為“＋”(常省略“＋”)?！镜淅?】燃燒1g乙炔生成二氧化碳和液態(tài)水放出熱量50kJ，則下列熱化學(xué)方程式書寫正確的是()A．2C2H2(g)＋5O2(g)=4CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝50kJ·mol－1B．C2H2(g)＋eq\f(5,2)O2(g)=2CO2(g)＋H2O(l)ΔH＝－1300kJC．2C2H2＋5O2=4CO2＋2H2OΔH＝－2600kJD．2C2H2(g)＋5O2(g)=4CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－2600kJ·mol－1解析本題可結(jié)合熱化學(xué)方程式的書寫規(guī)則來(lái)具體分析。書寫熱化學(xué)方程式時(shí)，ΔH只能寫在化學(xué)方程式的右邊，若為放熱反應(yīng)，則ΔH為“－”；若為吸熱反應(yīng)，則ΔH為“＋”(常省略“＋”)，其單位一般為kJ·mol－1，故A、B、C項(xiàng)錯(cuò)誤；并且反應(yīng)物和生成物的聚集狀態(tài)不同，反應(yīng)熱的數(shù)值可能不同，因此必須在反應(yīng)方程式中用括號(hào)注明反應(yīng)物和生成物在反應(yīng)時(shí)的聚集狀態(tài)(s、l、g)，ΔH必須與反應(yīng)方程式中化學(xué)式前面的系數(shù)相對(duì)應(yīng)，如果系數(shù)加倍，則ΔH也要加倍。答案D【典例4】已知充分燃燒ag乙炔氣體時(shí)生成1mol二氧化碳?xì)怏w和液態(tài)水，并放出熱量bkJ，則乙炔燃燒的熱化學(xué)方程式正確的是()A．2C2H2(g)＋5O2(g)=4CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－2bkJ·mol－1B．C2H2(g)＋eq\f(5,2)O2(g)=2CO2(g)＋H2O(l)ΔH＝2bkJ·mol－1C．2C2H2(g)＋5O2(g)=4CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－4bkJ·mol－1D．2C2H2(g)＋5O2(g)=4CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝bkJ·mol－1解析放熱反應(yīng)中ΔH＜0，所以B、D錯(cuò)誤；生成1molCO2時(shí)放出bkJ的熱量，所以，生成4molCO2時(shí)放出的熱量為4bkJ，所以C正確。答案C三圖解原電池正、負(fù)極的判斷方法原電池中電極的判斷角度可如下所示：[特別提示]判斷一個(gè)原電池中的正、負(fù)極，最根本的方法是失電子(發(fā)生氧化反應(yīng))的一極是負(fù)極，得電子(發(fā)生還原反應(yīng))的一極是正極。如果給出一個(gè)化學(xué)方程式判斷正、負(fù)極，可以直接根據(jù)化合價(jià)的升降來(lái)判斷，化合價(jià)升高發(fā)生氧化反應(yīng)的一極為負(fù)極，化合價(jià)降低發(fā)生還原反應(yīng)的一極為正極?！镜淅?】將鎂條、鋁條平行插入盛有一定濃度的NaOH溶液的燒杯中，用導(dǎo)線和檢流計(jì)連接成原電池，裝置如圖所示。此電池工作時(shí)，下列敘述正確的是()A．Mg比Al活潑，Mg失去電子被氧化成Mg2＋B．鋁條表面雖有氧化膜，但可不必處理C．該電池的內(nèi)外電路中，電流均是由電子定向移動(dòng)形成的D．Al是電池負(fù)極，開(kāi)始工作時(shí)溶液中會(huì)立即有白色沉淀析出解析本題是新情境下原電池的相關(guān)試題，解題的關(guān)鍵仍然是要明確原電池工作時(shí)所對(duì)應(yīng)的自發(fā)氧化還原反應(yīng)，在堿性條件下，金屬鎂不能發(fā)生反應(yīng)，而單質(zhì)Al則能與NaOH反應(yīng)生成Na[Al(OH)4]和H2，則Al為還原劑，作原電池負(fù)極。A項(xiàng)，電解質(zhì)溶液為NaOH溶液，Al失電子，為負(fù)極，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，鋁條表面的氧化膜為Al2O3，Al2O3能與NaOH反應(yīng)，故不必處理，正確；C項(xiàng)，在內(nèi)電路中電流是由陰、陽(yáng)離子定向移動(dòng)形成的，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，電池工作時(shí)鋁元素的反應(yīng)為Al→[Al(OH)4]－，所以無(wú)沉淀產(chǎn)生，錯(cuò)誤。答案B四原電池電極反應(yīng)式的書寫規(guī)律和方法1．根據(jù)裝置書寫電極反應(yīng)式(1)先分析題目給定的圖示裝置，確定原電池正、負(fù)極上的反應(yīng)物，并標(biāo)出相同數(shù)目電子的得失。(2)負(fù)極反應(yīng)式的書寫常見(jiàn)電池負(fù)極反應(yīng)特點(diǎn)負(fù)極反應(yīng)式書寫方法鋅錳干電池(Zn－C－NH4Cl)①負(fù)極(Zn)本身失去電子生成陽(yáng)離子(Zn2＋)②生成的陽(yáng)離子不與電解質(zhì)溶液成分反應(yīng)直接寫出負(fù)極反應(yīng)式：Zn－2e－=Zn2＋鉛蓄電池(Pb—PbO2—H2SO4)①負(fù)極(Pb)本身失去電子生成陽(yáng)離子(Pb2＋)②生成的陽(yáng)離子(Pb2＋)與電解質(zhì)溶液成分(SOeq\o\al(2－,4))反應(yīng)將①和②進(jìn)行疊加：Pb－2e－＋SOeq\o\al(2－,4)=PbSO4↓甲烷燃料電池(Pt—Pt—KOH)①負(fù)極本身不反應(yīng)，燃料失去電子被氧化將①和②進(jìn)行疊加：CH4－8e－＋10OH－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O②燃料反應(yīng)產(chǎn)物與電解質(zhì)溶液成分有些能反應(yīng)(3)正極反應(yīng)式的書寫①首先判斷在正極發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)：當(dāng)負(fù)極材料與電解質(zhì)溶液能自發(fā)地發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，在正極上發(fā)生電極反應(yīng)的物質(zhì)是電解質(zhì)溶液中的某種微粒；當(dāng)負(fù)極材料與電解質(zhì)溶液不能自發(fā)地發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，在正極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是溶解在電解質(zhì)溶液中的O2。②然后再根據(jù)具體情況寫出正極反應(yīng)式，在書寫時(shí)也要考慮正極反應(yīng)產(chǎn)物是否與電解質(zhì)溶液反應(yīng)的問(wèn)題，若參與反應(yīng)也要書寫疊加式。③燃料電池的正極反應(yīng)式電解質(zhì)是堿性或中性溶液：O2＋2H2O＋4e－=4OH－，電解質(zhì)是酸性溶液：O2＋4H＋＋4e－=2H2O。(4)正、負(fù)電極反應(yīng)式相加得到電池反應(yīng)的總反應(yīng)方程式。2．根據(jù)總反應(yīng)式寫電極反應(yīng)式如果題目給定的是總反應(yīng)式，可分析此反應(yīng)中的氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)(即分析有關(guān)元素的化合價(jià)變化情況)，再選擇一個(gè)簡(jiǎn)單變化情況寫電極反應(yīng)式，另一極的電極反應(yīng)式可直接寫出或?qū)⒏鞣磻?yīng)式看作數(shù)學(xué)中的代數(shù)式，用總反應(yīng)式減去已寫出的電極反應(yīng)式即得結(jié)果。以2H2＋O2=2H2O為例，當(dāng)電解質(zhì)溶液為KOH溶液時(shí)的電極反應(yīng)式的書寫步驟如下：(1)根據(jù)總反應(yīng)方程式分析有關(guān)元素化合價(jià)的變化情況，確定2molH2失掉4mol電子，初步確定負(fù)極反應(yīng)式為2H2－4e－=4H＋。(2)根據(jù)電解質(zhì)溶液為堿性，與H＋不能共存，反應(yīng)生成水，推出OH－應(yīng)寫入負(fù)極反應(yīng)式中，故負(fù)極反應(yīng)式為2H2＋4OH－－4e－=4H2O。(3)用總反應(yīng)式2H2＋O2=2H2O減去負(fù)極反應(yīng)式得正極反應(yīng)式：2H2O＋O2＋4e－=4OH－。3．可充電電池電極反應(yīng)式的書寫在書寫可充電電池電極反應(yīng)式時(shí)，要明確電池和電極，放電為原電池，充電為電解池。(1)原電池的負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，對(duì)應(yīng)元素化合價(jià)升高。(2)原電池的正極發(fā)生還原反應(yīng)，對(duì)應(yīng)元素化合價(jià)降低?！镜淅?】氫氧燃料電池的工作原理如下圖所示。通常氫氧燃料電池有酸式(當(dāng)電解質(zhì)溶液為硫酸時(shí))和堿式[當(dāng)電解質(zhì)溶液為NaOH(aq)或KOH(aq)時(shí)]兩種。試回答下列問(wèn)題：(1)酸式電池的電極反應(yīng)：負(fù)極：________________________________________________________________________，正極：________________________________________________________________________；電池總反應(yīng)：__________________________________；電解質(zhì)溶液pH的變化________(填“變大”、“變小”或“不變”)。(2)堿式電池的電極反應(yīng)：負(fù)極：________________________________________________________________________，正極：________________________________________________________________________；電池總反應(yīng)：____________________________________________；電解質(zhì)溶液pH的變化________(填“變大”、“變小”或“不變”)。解析燃料電池所用的介質(zhì)(電解質(zhì)溶液或相當(dāng)于電解質(zhì)溶液)不同，相應(yīng)的電極反應(yīng)就不同；但無(wú)論如何書寫，兩電極反應(yīng)相疊加始終等于燃料的燃燒反應(yīng)。這也是驗(yàn)證電極反應(yīng)是否正確的一種方法。(1)正極上，O2得電子變?yōu)镺2－，溶液中O2－不能單獨(dú)存在，酸性條件下與H＋結(jié)合生成H2O；負(fù)極上，H2失電子變?yōu)镠＋，H＋進(jìn)入電解質(zhì)溶液。電池總反應(yīng)為H2在O2中燃燒的反應(yīng)，由于有水生成，溶液將逐漸變稀，故pH增大。(2)正極上，O2得電子變?yōu)镺2－，溶液中O2－不能單獨(dú)存在，堿性條件下與H2O分子結(jié)合生成OH－；負(fù)極上，H2失電子變?yōu)镠＋，堿性條件下H＋不能大量存在，與OH－結(jié)合生成水。電池總反應(yīng)也是H2在O2中的燃燒反應(yīng)。同樣，由于有水生成，c(OH－)變小，pH變小。答案(1)2H2－4e－=4H＋O2＋4e－＋4H＋=2H2O2H2＋O2=2H2O變大(2)2H2－4e－＋4OH－=4H2OO2＋4e－＋2H2O=4OH－2H2＋O2=2H2O變小【典例7】鎂及其化合物一般無(wú)毒(或低毒)、無(wú)污染，鎂電池放電時(shí)電壓高且平穩(wěn)，因此鎂電池越來(lái)越成為人們研制綠色電池的焦點(diǎn)。其中一種鎂電池的反應(yīng)：xMg＋Mo3S4eq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))MgxMo3S4；在鎂電池放電時(shí)，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．Mg2＋向正極遷移B．正極反應(yīng)：Mo3S4＋2xe－=Mo3Seq\o\al(2x－,4)C．Mo3S4發(fā)生氧化反應(yīng)D．負(fù)極反應(yīng)：xMg－2xe－=xMg2＋解析可充電電池放電時(shí)為原電池，從電池反應(yīng)分析可知，Mg作電池的負(fù)極，放電時(shí)被氧化，負(fù)極反應(yīng)：xMg－2xe－=xMg2＋；Mo3S4作電池的正極，放電時(shí)將被還原，正極反應(yīng)：Mo3S4＋2xe－=Mo3Seq\o\al(2x－,4)；外電路中電子由負(fù)極流向正極，在電池內(nèi)部負(fù)極產(chǎn)生陽(yáng)離子，并向正極遷移；所以A、B、D項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤。答案C五電解池和原電池的比較與判斷1．電解池和原電池的原理比較裝置類別原電池電解池原理使氧化還原反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移做定向移動(dòng)，從而形成電流使電流通過(guò)電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)而在陰、陽(yáng)兩極引起氧化還原反應(yīng)的過(guò)程裝置特點(diǎn)將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能實(shí)例電極名稱負(fù)極正極陰極陽(yáng)極反應(yīng)類型氧化反應(yīng)還原反應(yīng)還原反應(yīng)氧化反應(yīng)反應(yīng)特征自發(fā)的氧化還原反應(yīng)(主動(dòng))借助電流(被動(dòng))電極判斷由電極本身決定正極：流入電子負(fù)極：流出電子由外電源決定陽(yáng)極：連電源正極陰極：連電源負(fù)極電子流向負(fù)極→外電路→正極電解池陽(yáng)極→電源正極→電源負(fù)極→電解池陰極離子移動(dòng)陽(yáng)離子向正極移動(dòng)陰離子向負(fù)極移動(dòng)陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)2.電解池和原電池的判斷(1)先分析有無(wú)外接電源，無(wú)外接電源的可能為原電池，然后用原電池的構(gòu)成條件判斷確定。(2)有外接電源的為電解池。其中，當(dāng)陽(yáng)極金屬與電解質(zhì)溶液中的金屬陽(yáng)離子相同時(shí)，則為電鍍池；其余情況為電解池。[特別提示]原電池、電解池都有兩個(gè)電極。原電池兩個(gè)電極的名稱是正極和負(fù)極，為活動(dòng)性不同的金屬或金屬與能導(dǎo)電的非金屬，此時(shí)負(fù)極與電解質(zhì)溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)，燃料電池中為惰性電極，兩極反應(yīng)的物質(zhì)為可燃性氣體和氧氣；電解池兩個(gè)電極的名稱是陰極和陽(yáng)極，可以是惰性電極也可以是活潑性電極，電極本身和電解質(zhì)溶液沒(méi)有反應(yīng)關(guān)系?！镜淅?】如圖所示，下列敘述正確的是()A．Y為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)B．X為正極，發(fā)生氧化反應(yīng)C．Y與濾紙接觸處有氧氣生成D．X與濾紙接觸處變紅色解析分析題給圖示可知，Zn片作負(fù)極，Cu片作正極，故右側(cè)裝置為電解池，X為陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；陰極為H2O電離出的H＋放電，生成H2，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；X為活性電極，電極反應(yīng)為Cu－2e－=Cu2＋，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案A【典例9】為增強(qiáng)鋁的耐腐蝕性，現(xiàn)以鉛蓄電池為外電源，以Al作陽(yáng)極、Pb作陰極，電解稀硫酸，使鋁表面的氧化膜增厚。反應(yīng)原理如下：電池：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)＋2H2O(l)電解池：2Al＋3H2O通電,Al2O3＋3H2↑電解過(guò)程中，以下判斷正確的是()選項(xiàng)電池電解池AH＋移向Pb電極H＋移向Pb電極B每消耗3mo