高中化學選修4學案專題一化學反應與能量變化本專題整合提升

本專題整合提升一、反應熱的計算1．計算依據(jù)(1)運用蓋斯定律計算計算反應熱最基本的方法是應用蓋斯定律。高考題中往往給出幾個已知的熱化學方程式，然后要求計算與之有關的目標熱化學方程式的反應熱，此時可應用蓋斯定律進行計算。(2)根據(jù)熱化學方程式計算計算依據(jù)：反應熱與反應物中各物質(zhì)的量成正比。若題目給出了相應的熱化學方程式，則按照熱化學方程式與ΔH的關系計算反應熱；若沒有給出熱化學方程式，則根據(jù)條件先得出熱化學方程式，再計算反應熱。注意：熱化學方程式中各物質(zhì)的化學計量數(shù)改變時，其反應熱的數(shù)值應做相同倍數(shù)的改變。(3)根據(jù)反應物和生成物的能量計算①計算公式：ΔH＝生成物的總能量－反應物的總能量。②根據(jù)燃燒熱計算，要緊扣反應物為“1mol”、生成物為穩(wěn)定的氧化物。Q放＝n(可燃物)×ΔH。(4)根據(jù)反應物和生成物的鍵能計算①計算公式：ΔH＝反應物的鍵能總和－生成物的鍵能總和。②根據(jù)鍵能計算反應熱的關鍵是正確找出反應物和生成物所含共價鍵的數(shù)目，如H2O中含有2個共價鍵，NH3分子中含有3個共價鍵等。要注意晶體結(jié)構(gòu)中化學鍵的情況，常見的有1molP4含有6molP—P鍵，1mol晶體硅含有2molSi—Si鍵，1mol石墨晶體中含有1.5molC—C鍵，1mol金剛石含有2molC—C鍵，1molSiO2含有4molSi—O鍵等。2．反應熱的常用計算方法在依據(jù)熱化學方程式計算反應熱的過程中(即反應物或生成物的質(zhì)量、物質(zhì)的量或體積與反應熱成正比關系，依據(jù)這個正比關系可以計算一定量的物質(zhì)反應所放出(吸收)的熱量或與已知熱效應相對應的物質(zhì)的消耗(生成)量，或混合氣體中各成分的物質(zhì)的量之比)有時要考慮到以下幾種方法的運用：(1)方程式疊加法根據(jù)可直接測定的化學反應的反應熱間接計算難以直接測定的化學反應的反應熱，需要應用蓋斯定律來分析問題。解題時，常用已知反應熱的熱化學方程式相互加合(加、減等數(shù)學計算)，得到未知反應熱的熱化學方程式，則相應的反應熱作相同的加合即為所求的反應熱。(2)十字交叉法十字交叉法是通常用來計算溶液濃縮及稀釋、混合氣體的平均組成、混合溶液中某種離子濃度、混合物中某種成分的質(zhì)量分數(shù)等的一種常用方法，一般能列出一個二元一次方程組來求解的命題，均可用十字交叉法，某些反應熱的計算中也可使用十字交叉法。(3)平均值法平均值法特別適用于缺少數(shù)據(jù)而不能直接求解的計算。當兩種或兩種以上物質(zhì)混合時，不論以何種比例混合，均存在一個平均值，解題時只要抓住平均值，就能避繁就簡，迅速解題。平均值法有：平均相對分子質(zhì)量法、平均分子式法、平均體積法、平均原子法和平均反應熱法等。平均反應熱法是利用兩種混合物中每摩爾物質(zhì)在反應中的反應熱的平均值推斷混合物組成的解題方法，常用于有兩種物質(zhì)的反應熱的計算。(4)關系式法對于多步反應，可根據(jù)各種關系(主要是化學方程式、守恒等)，列出對應的關系式，快速地在要求的物質(zhì)的數(shù)量與題目給出物質(zhì)的數(shù)量之間建立定量關系，從而免除了涉及中間過程的大量運算，不但節(jié)約了運算時間，還避免了運算出錯對計算結(jié)果的影響，是經(jīng)常使用的方法之一。(5)列方程或方程組法根據(jù)題給的熱化學方程式，利用相應數(shù)值關系列方程或方程組求解。二、原電池電極反應式和總反應式的書寫1．整體思路(1)如果題目僅給出原電池的裝置圖①首先找出原電池的正、負極，即分別找出氧化劑和還原劑。②結(jié)合電解質(zhì)判斷出還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物。③寫出電極反應式(注意兩極得失電子數(shù)相等)，將兩電極反應式相加可得總反應式。(2)如果題目僅給出原電池的總反應式①分析原電池總反應式中各元素的化合價變化情況，找出氧化劑及其對應的還原產(chǎn)物，氧化劑參加的反應即為正極反應；找出還原劑及其對應的氧化產(chǎn)物，還原劑參加的反應即為負極反應。②當氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物由多種元素組成時，還應注意電解質(zhì)的反應。③若有一個電極反應較難寫出，可先寫出較易寫出的電極反應，然后再利用總反應式減去該電極反應即得到另一個電極反應。2．負極與正極上的電極反應式的書寫方法(1)負極①若負極材料本身被氧化，其電極反應式有兩種情況：一種是負極金屬失電子后生成的金屬陽離子不與電解質(zhì)溶液反應，此時的電極反應可表示為M－ne－=Mn＋；另一種是負極金屬失電子后生成的金屬陽離子與電解質(zhì)溶液反應，此時的電極反應要將金屬失電子的反應、金屬陽離子與電解質(zhì)溶液的反應疊加在一起書寫，如鉛蓄電池的負極反應為Pb＋SOeq\o\al(2－,4)－2e－=PbSO4。②若負極材料本身不反應，如燃料電池，在書寫負極反應式時，要將燃料失電子的反應及其產(chǎn)物與電解質(zhì)溶液的反應疊加在一起書寫，如氫氧燃料電池(KOH溶液為電解質(zhì)溶液)的負極反應為H2＋2OH－－2e－=2H2O。(2)正極①首先，判斷在正極發(fā)生反應的物質(zhì)。a．當負極材料與電解質(zhì)溶液能自發(fā)地發(fā)生化學反應時，在正極上發(fā)生電極反應的物質(zhì)是電解質(zhì)溶液中的某些微粒；b．當負極材料與電解質(zhì)溶液不能自發(fā)地發(fā)生化學反應時，在正極上發(fā)生電極反應的物質(zhì)是溶解在電解質(zhì)溶液中的O2。②然后，根據(jù)具體情況寫出正極反應式，在書寫時也要考慮正極反應產(chǎn)物是否與電解質(zhì)溶液反應的問題，若參與反應也要書寫疊加式。3．加減法書寫電極反應式無論是平時考試還是高考，書寫電極反應式都是考查的重要內(nèi)容之一。利用加減法寫電極反應式是一種行之有效的方法。①加減法的依據(jù)。電極反應是指物質(zhì)在原電池兩極上發(fā)生電子的得、失，是氧化還原反應的半反應。正、負極發(fā)生的電極反應式可寫成：正極：氧化劑＋ne－＋電解質(zhì)溶液=還原產(chǎn)物＋其他物質(zhì)；負極：還原劑＋電解質(zhì)溶液－ne－＝氧化產(chǎn)物＋其他物質(zhì)正、負極電極反應式相加即得電池總反應式：氧化劑＋還原劑＋電解質(zhì)溶液=還原產(chǎn)物＋氧化產(chǎn)物＋其他物質(zhì)。注意：電解質(zhì)溶液是否參與反應、有無其他物質(zhì)生成隨具體情況而定。若知電池總反應式和某一電極反應式，用電池總反應式減去某一電極反應式即可得另一電極反應式。②用加減法書寫電極反應式的步驟：a．寫出電池總反應式(離子方程式)。b．寫出較易判斷出的電極反應式。c．用總反應式減去已寫出的電極反應式即得另一電極反應式。d．檢驗電極反應式的電荷、電子轉(zhuǎn)移、質(zhì)量是否守恒。4．書寫電極反應式時應注意的問題(1)兩電極得失電子數(shù)目相等。(2)電極反應式常用“=”而不用“→”表示。(3)電極反應式中若有氣體生成，需要加“↑”；而弱電解質(zhì)或難溶物均以分子式表示，其余以離子符號表示。(4)書寫電極反應式時要保證電荷守恒、原子守恒，可在電極反應式一端根據(jù)需要添加H＋或OH－或H2O。(5)兩電極反應式和電池總反應式中，若已知其中兩個，可由方程式的加減得到第三個。三、電化學的核心考點1．化學電源(1)原電池的工作原理是高考必考內(nèi)容之一。此類題?？疾樾滦碗姵氐恼摌O判斷，電子轉(zhuǎn)移的方向，電極反應式書寫，電極反應與氧化反應、還原反應的關系，物質(zhì)消耗與pH的相關計算等，綜合性強，難度較大。(2)解此類題的方法：依據(jù)物質(zhì)變化或電子流向等信息判斷原電池的正負極→書寫電極反應式→按電子守恒(或電極反應式)來計算物質(zhì)消耗量及pH。(3)原電池正負極的判斷方法①兩種不同的金屬電極與非氧化性酸構(gòu)成的原電池，活動性強的金屬為負極。②兩種不同的金屬電極與非氧化性酸構(gòu)成的原電池，產(chǎn)生氣泡的電極為正極。③兩種不同的金屬電極與鹽溶液構(gòu)成的原電池，電極質(zhì)量增重的為正極，電極質(zhì)量減輕的為負極。④電子流出的一極為負極，電子流入的一極為正極。⑤電解質(zhì)溶液陽離子移向的一極為正極，陰離子移向的一極為負極。⑥燃料電池中，通入氧氣的一極為正極，通入可燃性氣體的一極為負極。2．電解池(1)電解裝置的分析①串聯(lián)電解裝置，抓住兩點：一是電子守恒，即通過各電極的電量相等；二是陰極與陽極相接，以此類推，同一裝置中必有陰極和陽極。②分析電解裝置，判斷電極反應，根據(jù)電極質(zhì)量變化，判斷電極名稱。電源負極與電解池的陰極相連。③根據(jù)電解質(zhì)溶液中的陽、陰離子和離子放電順序，書寫電極反應方程式。④根據(jù)電極反應式、電解總反應式判斷溶液中各組分的變化以及溶液濃度、酸堿性的變化。(2)電解過程的分析①鐵在電極反應(原電池、電解池)中只能轉(zhuǎn)化成亞鐵離子。②離子放電順序與濃度有關，等濃度條件下，陰、陽離子放電順序一定。③離子遷移速率遠小于離子參與反應的速率，如氯堿工業(yè)中，OH－主要在陰極區(qū)，而不是遷移到陽極區(qū)。④第一種離子優(yōu)先完全反應后，第二種離子才可能反應。⑤書寫電解方程式時，要考慮產(chǎn)物的溶解性，如電解氯化鈉溶液與電解氯化鎂、氯化鋁溶