專題6化學反應與能量變化-2023-2024學年高一化學單元速記巧練（2019）（教師版）

專題6化學反應與能量變化必背知識清單01化學反應速率一、化學反應速率的概念及表示方法1．概念：化學反應速率是用來衡量化學反應的快慢的物理量。2．表示方法：可用單位時間內(nèi)反應物濃度的減小或生成物濃度的增加來表示。3．表達式：v＝eq\f(Δc,Δt)或v＝eq\f(Δn,V·Δt)。其中：Δc為濃度的變化量，一般以mol·L1為單位，Δn為物質(zhì)的量的變化量，單位是mol；Δt為時間，單位常用min、s、hr表示。4．常用單位：mol·L1·min1、mol·L1·s1?！練w納小結(jié)】對化學反應速率的理解(1)Δt表示某一時間段，故化學反應速率是平均速率，而非瞬時速率。(2)表示化學反應速率時，必須指明具體的物質(zhì)，因為同一化學反應，用不同的物質(zhì)表示反應速率，其數(shù)值可能不同。例如，化學反應N2＋3H22NH3，用H2表示該反應的反應速率時寫成v(H2)。(3)對于有固體或純液體參加的反應，由于固體或純液體的濃度為常數(shù)，所以不用固體或純液體表示反應速率。(4)對于反應aA＋bB=cC＋dD(A、B、C、D均不是固體或純液體)，v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)∶Δn(D)＝Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(C)∶Δc(D)＝a∶b∶c∶d。(5)在同一時間內(nèi)的同一個化學反應里，雖然用不同物質(zhì)表示的化學反應速率不一定相同，但它們表示的意義相同，即一種物質(zhì)的化學反應速率就代表了整個化學反應的反應速率。二、化學反應速率的簡單計算1．根據(jù)定義式計算：v(A)＝eq\f(Δc(A),Δt)。已知任意兩個量，可求第三個量。2．化學計量數(shù)轉(zhuǎn)換法對于同一個化學反應，用不同物質(zhì)的濃度變化表示的反應速率之比等于相應物質(zhì)在反應方程式中的化學計量數(shù)之比。例如：對于反應aA(g)＋bB(g)=cC(g)＋dD(g)，v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝a∶b∶c∶d。3．三段式計算設(shè)amol·L－1、bmol·L－1分別為A、B兩物質(zhì)的起始濃度，mxmol·L－1為反應物A的轉(zhuǎn)化濃度，nxmol·L－1為B的轉(zhuǎn)化濃度，則：mA(g)＋nB(g)=pC(g)＋qD(g)起始濃度/mol·L－1ab00轉(zhuǎn)化濃度/mol·L－1mxnxpxqx某時刻濃度/mol·L－1a－mxb－nxpxqx三、化學反應速率的快慢比較方法(1)歸一法：將不同物質(zhì)表示的速率換算成同一物質(zhì)表示的反應速率，再進行比較。(2)比值法：將不同物質(zhì)表示的反應速率除以化學計量數(shù)，反應速率與對應物質(zhì)的化學計量數(shù)之比越大，它的反應速率越大。如反應aA(g)＋bB(g)=cC(g)＋dD(g)，可以通過比較不同情況下eq\f(v(A),a)、eq\f(v(B),b)、eq\f(v(C),c)、eq\f(v(D),d)的相對大小，該比值越大，化學反應速率越大。(3)比較反應速率時，若化學反應速率的單位不一致，要先將反應速率的單位換算為同一單位。如1mol·L－1·s－1=60mol·L－1·min－1。必背知識清單02影響化學反應速率的因素一、影響化學反應速率的決定因素（內(nèi)因）化學反應速率的大小主要取決于反應物的性質(zhì)。例如：Mg、Zn分別與等濃度的鹽酸反應時，Mg發(fā)生的反應更劇烈，反應更快。二、影響化學反應速率的外界因素1．濃度：當其他條件不變時，反應物濃度越大，反應速率越快。(1)只適用于有氣體參加或在溶液中進行的化學反應。(2)固體或純液態(tài)物質(zhì)的濃度是一個常數(shù)，改變其用量，對化學反應速率無影響。2．溫度：當其他條件不變時，升高溫度，反應速率加快。(1)對任何化學反應都適用，且不受反應物狀態(tài)的影響。(2)不論是吸熱反應還是放熱反應，升高溫度都能增大化學反應速率，降低溫度都能減小化學反應速率。3．壓強：當其他條件不變時，增大壓強（縮小容器體積），反應速率加快。(1)壓強對化學反應速率的影響實質(zhì)是通過改變濃度對化學反應速率的影響實現(xiàn)的。若縮小容器體積，反應物和生成物的濃度都增大；若增大容器體積，反應物和生成物的濃度都減小。(2)由于固體或液體的體積受壓強的影響很小，所以壓強只影響有氣體參加的化學反應的反應速率。(3)改變壓強必須引起反應物或生成物的濃度改變才能改變化學反應速率，否則，化學反應速率不變。(4)壓強改變的常見方式及對反應速率的影響①恒溫恒容：充入稀有氣體→容器壓強增大→各反應物的濃度不變→化學反應速率不變。②恒溫恒壓：充入稀有氣體→容器體積增大→各反應物的濃度減小→化學反應速率減小。③恒溫：縮小容器體積→容器壓強增大→反應物濃度增大→化學反應速率增大。④恒溫恒容：充入一種反應物→增大反應物濃度→化學反應速率增大。4．催化劑：當其他條件不變時，使用適當?shù)拇呋瘎┠茱@著地增大化學反應速率。(1)催化劑可能參與化學反應，但其化學性質(zhì)在反應前后保持不變。(2)催化劑只有在適宜的溫度下才能最大限度地顯示其催化作用，不同的催化劑所需要的適宜溫度不一定相同。5．其他因素(1)增大固體反應物的接觸面積：固體顆粒越小，其單位質(zhì)量的表面積越大，與其他反應物的接觸面積越大，化學反應速率越大。(2)反應物狀態(tài)：一般來說，配成溶液或反應物是氣體，都能增大反應物之間的接觸面積，有利于增大反應速率。(3)光照等條件對一些化學反應的速率也有一定影響?！練w納小結(jié)】濃度、壓強對速率的影響(1)增大反應物的濃度反應速率不一定增大，如鐵和稀硫酸生成氫氣的反應，若將稀硫酸換成濃硫酸，反應速率降低。此時要考慮常溫下鐵在濃硫酸中的鈍化。(2)壓強對反應速率的影響：有氣體參加的反應，改變壓強對反應速率的影響實質(zhì)是改變體積，使反應物的濃度改變。①壓縮體積或恒容充入反應物，使壓強增大，都能加快化學反應速率。②體積不變，充入不參與反應的氣體。雖然總的壓強增大，但反應物濃度不發(fā)生變化，故化學反應速率不變。③體積可變的恒壓容器，充入不參與反應的氣體。雖然壓強不變，但容器體積增大，反應物濃度減小，故化學反應速率減小。三、調(diào)控化學反應速率的方法1．變量控制法將多個因素問題拆解為多個單因素問題分別開展研究，再進行綜合分析，得出最后結(jié)論，這種方法稱為變量控制法。2．調(diào)控化學反應速率的方法在分析影響H2O2分解反應速率的因素的實驗中，影響反應速率（因變量）的因素有催化劑、溫度、濃度等。探究催化劑對H2O2分解反應速率的影響，自變量是催化劑；探究溫度對H2O2分解反應速率的影響，自變量是溫度；探究濃度對H2O2分解反應速率的影響，自變量是濃度。3．控制變量法解決問題的基本思路“探究化學反應速率的影響因素”屬于探究反應規(guī)律類型的任務。設(shè)計此類任務實驗方案的關(guān)鍵是變量控制，可按以下步驟進行思考。（1）定研究對象，如選定符合實驗要求的化學反應。（2）確定自變量和因變量。在本實驗中，自變量為濃度、溫度、接觸面積、催化劑等外界條件，因變量為化學反應速率。（3）設(shè)計實驗操作，改變單一自變量。在此過程中，要明確通過實驗操作應控制哪個自變量改變、哪些自變量不變。（4）確定因變量的觀測指標。在本實驗中，應確定通過觀察哪些現(xiàn)象來判斷化學反應的快慢。必背知識清單03化學反應的限度一、可逆反應1．概念：在同一條件下，既能向正反應方向又能向逆反應方向進行的化學反應。在書寫化學方程式時，可逆反應用符號“表示。2．可逆反應的特點(1)正反應和逆反應發(fā)生的條件相同。若正向進行和逆向進行的反應所需要的條件不同，不能稱為可逆反應。(2)正、逆反應同時存在，同時進行。(3)反應不能進行徹底，反應物和生成物共存。(4)能量轉(zhuǎn)化互逆。若正反應吸收能量，則逆反應釋放能量。二、化學反應的限度1．化學反應的限度：根據(jù)可逆反應的特征，可知可逆反應有一定的限度。說明Cl2和H2O的反應是可逆反應的證據(jù)是：氯水既含有Cl2、H2O、HClO分子，也含有H+、Cl、ClO等離子?；瘜W方程式為Cl2+H2OHCl+HClO。2．化學反應的限度的實驗探究(1)實驗原理：根據(jù)可逆反應的特征，要驗證一個化學反應的限度，必須檢驗反應體系中既存在反應物，又存在生成物。(2)實驗方法：需要分別檢驗反應物和生成物，其中被檢驗的反應物必須是少量的。如在探究FeCl3與KI反應的實驗中，用少量FeCl3溶液和過量KI溶液反應，在分離并檢驗I2后，再檢驗反應體系中是否有Fe3+存在。從反應后的溶液中分離并檢驗I2的實驗操作是：向反應后的溶液中加入苯，振蕩、靜置，實驗現(xiàn)象是溶液分為兩層，上層為紫紅色。檢驗反應后的溶液中仍然存在Fe3+的操作和現(xiàn)象是：取下層液體，滴加KSCN溶液，溶液變?yōu)榧t色。三、化學平衡狀態(tài)1．化學平衡的建立（以2SO2＋O22SO3為例）對于可逆反應2SO2＋O22SO3，在一定溫度下，將2molSO2(g)和1molO2(g)通入一定體積的密閉容器中。其化學反應速率與時間關(guān)系如圖所示。(1)反應開始時：v正最大，v逆為0，原因是反應物濃度最大，生成物濃度為0。(2)反應進行中，v正逐漸減小，v逆逐漸增大，原因是反應物濃度逐漸減小，生成物濃度逐漸增大。(3)反應一段時間(t1)后，v正=v逆，反應物和生成物的濃度不再發(fā)生變化。2．化學平衡狀態(tài)(1)概念：在一定條件下，可逆反應進行到一定程度時，正反應速率與逆反應速率相等，反應物和生成物的濃度不再發(fā)生變化，這種狀態(tài)稱為化學平衡狀態(tài)。(2)特征：①逆：只有可逆反應才能在一定條件下建立化學平衡狀態(tài)。②等：反應達到平衡時，v正=v逆。③動：化學平衡狀態(tài)是一種動態(tài)平衡。達到平衡狀態(tài)時，正反應和逆反應都依然在進行。④定：達到平衡狀態(tài)時，反應混合物的組成保持不變。⑤變：當反應條件發(fā)生改變時，原有的平衡狀態(tài)打破，一段時間后反應會達到新的平衡狀態(tài)。四、化學平衡狀態(tài)的判斷方法可逆反應達到平衡狀態(tài)時主要有以下兩個特征：①v正＝v逆；②混合物中各組分的濃度保持不變。以上兩個特征可作為判斷可逆反應達平衡的標志。歸納如下：1．直接標志(1)v正＝v逆a．同一種物質(zhì)的生成速率等于消耗速率；b．在化學方程式同一邊的不同物質(zhì)的生成速率與消耗速率之比等于化學計量數(shù)之比；c．在化學方程式兩邊的不同物質(zhì)的生成(或消耗)速率之比等于化學計量數(shù)之比。(2)各組分的濃度保持不變a．各組分的濃度不隨時間的改變而改變；b．各組分的質(zhì)量分數(shù)、物質(zhì)的量分數(shù)、體積分數(shù)不隨時間的改變而改變。2．間接標志(1)在恒溫恒容條件下，反應體系中的總壓強不隨時間的改變而變化(適用于反應前后氣體分子數(shù)不等的反應)。(2)在恒溫恒壓條件下，反應體系中的總體積不隨時間的改變而變化(適用于反應前后氣體分子數(shù)不等的反應)。(3)反應體系中混合氣體的總物質(zhì)的量不隨時間的變化而變化（適用于反應前后氣體分子數(shù)不等的反應）。(4)對于反應混合物中存在有顏色變化的物質(zhì)的可逆反應，若體系中顏色不再改變，則反應達到平衡狀態(tài)。必背知識清單04吸熱反應和放熱反應一、吸熱反應和放熱反應1．化學反應過程中能量轉(zhuǎn)化形式化學反應中，反應物轉(zhuǎn)化為生成物的同時，必然發(fā)生能量的變化。反應中的化學能可以轉(zhuǎn)化為熱能、光能、電能等，熱能、光能、電能也可以轉(zhuǎn)化為化學能。2．放熱反應和吸熱反應的概念把放出熱的化學反應稱為放熱反應，把吸收熱的化學反應稱為吸熱反應。3．常見的放熱反應和吸熱反應(1)常見的放熱反應①所有的燃燒反應：劇烈的發(fā)光、發(fā)熱的化學反應。如：木炭、H2、CH4等在氧氣中的燃燒，H2在Cl2中的燃燒。②酸堿中和反應：H＋＋OH－=H2O。③大多數(shù)的化合反應，例外：C＋CO2eq\o(=,\s\up7(高溫))2CO(吸熱反應)。④鋁熱反應：如2Al+Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe+Al2O3。⑤活潑金屬與酸或H2O放出氫氣的反應：如Mg＋2H＋=Mg2++H2↑。⑥物質(zhì)的緩慢氧化。(2)常見的吸熱反應①銨鹽與堿的反應：如2NH4Cl+Ca(OH)2eq\o(=,\s\up7(△))CaCl2+2NH3↑+2H2O。②大多數(shù)的分解反應：如NH4Cleq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋HCl↑。③CO2+Ceq\o(=,\s\up7(高溫))2CO、C+H2Oeq\o(=,\s\up7(高溫))CO+H2（制取水煤氣）；④以C、H2、CO為還原劑的氧化還原反應：如CO＋CuOeq\o(=,\s\up7(△))Cu＋CO2。⑤需要持續(xù)加熱的反應。二、熱化學方程式1．熱化學方程式(1)概念：定量表示一個特定的化學反應中吸收或放出熱的化學方程式?；瘜W反應過程中放出或吸收的熱用ΔH表示，單位：kJ·mol1。(2)意義：不僅表明了化學反應中的物質(zhì)變化，也表明了化學反應中的能量變化。2．熱化學方程式的書寫(1)熱化學方程式中要標明所有物質(zhì)的狀態(tài)，用g、l、s分別代表氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)。(2)熱化學方程式中各物質(zhì)前的化學計量數(shù)不表示分子個數(shù)，只表示物質(zhì)的量。熱化學方程式中各物質(zhì)的化學計量數(shù)可以是整數(shù)，也可以是分數(shù)，但必須是最簡整數(shù)或最簡分數(shù)。(3)由于ΔH與反應已完成的各物質(zhì)的物質(zhì)的量有關(guān)，所以熱化學方程式中的化學計量數(shù)與ΔH的值相對應，如果化學計量數(shù)加倍，則ΔH也加倍。例如：CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890kJ·mol－1eq\f(1,2)CH4(g)＋O2(g)=eq\f(1,2)CO2(g)＋H2O(l)ΔH＝－445kJ·mol－1(4)可逆反應的ΔH含義：不論化學反應是否可逆，熱化學方程式中的反應熱ΔH表示反應進行到底(完全轉(zhuǎn)化)時的能量變化。例如：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1是指1molN2(g)和3molH2(g)完全轉(zhuǎn)化為2molNH3(g)時放出的熱量為92.4kJ。三、化學反應中能量變化1．化學反應的能量變化與物質(zhì)內(nèi)部能量的關(guān)系(1)從物質(zhì)內(nèi)部能量分析化學反應過程：化學反應的過程可看作“儲存”在物質(zhì)內(nèi)部的能量(化學能)轉(zhuǎn)化為熱能、電能或光能等形式釋放出來，或者是熱能、電能或光能等轉(zhuǎn)化為物質(zhì)內(nèi)部的能量(化學能)被“儲存”起來的過程。(2)化學反應的能量變化與物質(zhì)內(nèi)部能量的關(guān)系圖Ⅰ中反應物的總能量大于生成物的總能量，反應放出能量；圖Ⅱ中反應物的總能量小于生成物的總能量，反應吸收能量。2．從化學鍵角度解釋化學反應中的能量變化物質(zhì)發(fā)生化學反應時，斷開化學鍵時需要吸收能量，形成化學鍵時需要放出能量。化學反應中的能量變化如圖所示：①若E1>E2，表示斷開化學鍵所吸收的能量大于形成化學鍵所放出的能量，反應過程吸收能量。②若E1<E2，表示斷開化學鍵所吸收的能量小于形成化學鍵所放出的能量，反應過程放出能量。3．利用鍵能估算化學反應中的能量變化(1)共價鍵的鍵能：①共價鍵的鍵能是指斷開氣態(tài)物質(zhì)中1mol某種共價鍵生成氣態(tài)原子需要吸收的能量，共價鍵的鍵能越大，共價鍵越牢固。②共價鍵鍵能的意義：如：HH的鍵能為436.4kJ·mol1，則H2(g)=2H(g)，ΔH＝436.4kJ·mol－1。(2)利用鍵能估算化學反應的反應熱ΔH＝反應物斷開化學鍵吸收的總能量—生成物形成化學鍵放出的總能量必背知識清單05能源的充分利用一、燃料燃燒釋放的能量1．燃料的熱值熱值是指一定條件下單位質(zhì)量的可燃物完全燃燒所放出的熱。熱值的單位是kJ·g1。常見的燃料中，熱值最大的是氫氣，其次是天然氣，較小的是石油、煤炭。2．常見能源與新型能源(1)常規(guī)能源（化石能源）：煤、石油、天然氣等能源，稱為常規(guī)能源。(2)新型能源：新能源一般是指在新技術(shù)基礎(chǔ)上加以開發(fā)利用的可再生能源，包括：太陽能、生物質(zhì)能、水能、風能、地熱能、波浪能、洋流能和潮汐能等。此外還有氫能、沼氣、酒精、甲醇等。(3)重點開發(fā)的能源：太陽能、風能、生物質(zhì)能、潮汐能、地熱能、氫能和核能等。3．化石燃料燃燒對環(huán)境的影響及解決方法(1)化石燃料燃燒對環(huán)境的影響①煤等化石燃料燃燒常伴隨著大量煙塵、CO、SO2、氮氧化物(NOx)等有害物質(zhì)的排放。②SO2、氮氧化物(NOx)能導致酸雨。③燃料燃燒過程中，一般只有1/3可以實現(xiàn)有效轉(zhuǎn)化，其他部分則轉(zhuǎn)化為廢氣排出或損耗掉，燃料使用效率不高。(2)解決化石燃料對環(huán)境影響的方法①減少作為燃料的煤和石油的開采。②利用化學方法將化石燃料轉(zhuǎn)化為清潔燃料。③開發(fā)優(yōu)質(zhì)的新能源，氫能、水能、太陽能、風能等都是更清潔、更高效的能源。二、氫燃料的應用前景1．氫燃料的優(yōu)點(1)氫氣的熱值高。(2)氫氣的燃燒產(chǎn)物只有水，是一種清潔能源。2．氫燃料面臨的問題和解決方法(1)制氫和儲氫是氫燃料大規(guī)模使用面臨的課題。(2)將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，再將水催化電解獲得氫氣，最關(guān)鍵的高效、廉價、綠色的催化技術(shù)已有突破性進展。(3)貯氫合金是解決氫氣貯存問題的新的方向。貯氫合金在一定條件下吸收氫氣形成金屬氫化物。三、太陽能及其利用1．太陽能的轉(zhuǎn)化(1)植物體內(nèi)的葉綠素等物質(zhì)將水、二氧化碳轉(zhuǎn)化為葡萄糖，進而生成淀粉、纖維素，其本質(zhì)是發(fā)生了光—生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化。植物的光合作用：6H2O+6CO2eq\o(,\s\up7(光),\s\do5(葉綠素))C6H12O6+6O2(2)動物攝入體內(nèi)的淀粉、纖維素能水解轉(zhuǎn)化為葡萄糖，葡萄糖氧化生成二氧化碳和水，釋放出熱，供給生命活動的需要。淀粉、纖維素水解：(C6H10O5)n+nH2Oeq\o(,\s\up7(催化劑))nC6H12O6葡萄糖氧化：C6H12O6(s)+6O2(g)===6H2O(l)+6CO2(g)ΔH＝2806kJ·mol－12．人類直接利用太陽能的方式(1)光—熱轉(zhuǎn)換基本原理：利用太陽輻射能加熱物體獲得熱能。(2)光—電轉(zhuǎn)換①光—熱—電轉(zhuǎn)換：利用太陽能集熱器發(fā)電，太陽能集熱器吸收的熱能使水轉(zhuǎn)化為水蒸氣，再驅(qū)動汽輪機發(fā)電。②光—電直接轉(zhuǎn)換：利用光電效應，將太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能。光—電轉(zhuǎn)換的基本裝置是太陽能電池。必背知識清單06原電池的工作原理1．原電池的工作原理(1)原電池的概念：將化學能轉(zhuǎn)化成電能的裝置稱為原電池，在原電池中發(fā)生的化學反應是氧化還原反應。(2)工作原理：以Zn－H2SO4－Cu原電池為例電極材料鋅銅電極名稱負極正極電極反應Zn－2e－=Zn2＋2H＋＋2e－=H2↑反應類型氧化反應還原反應外電路電子流向由鋅片（負極）沿導線流向銅片（正極）內(nèi)電路離子移向溶液中H+向正極移動，在銅片上被還原為H2；溶液中SOeq\o\al(2－,4)向負極移動。原電池總反應Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑(3)能量轉(zhuǎn)化過程：原電池在工作時，負極失去電子，電子通過導線流向正極，溶液中氧化性物質(zhì)得到此電子，發(fā)生還原反應，這樣氧化反應和還原反應不斷發(fā)生，負極不斷地失電子，失去的電子不斷地通過導線流向正極，被氧化性物質(zhì)得到，閉合回路中不斷有電子流產(chǎn)生，也就形成了電流，化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?．原電池的形成條件(1)兩個活動性不同的電極。(2)電解質(zhì)溶液。(3)電極、導線和電解質(zhì)溶液形成閉合回路。(4)自發(fā)進行的氧化還原反應。【歸納小結(jié)】1．原電池的判斷方法一看本質(zhì)：原電池反應是自發(fā)進行的氧化還原反應。二看電極：具有兩個活潑性不同的電極(燃料電池的電極一般都是惰性電極)。三看溶液：電解質(zhì)溶液(一般負極材料與電解質(zhì)溶液反應)。四看回路：電極、電解質(zhì)溶液構(gòu)成閉合回路。2．原電池正、負極的判斷方法必背知識清單07原電池原理的應用一、原電池原理的應用1．加快氧化還原反應速率如實驗室用Zn和稀H2SO4(或稀HCl)反應制H2，常用粗鋅，它產(chǎn)生H2的速率快。原因是粗鋅中的雜質(zhì)和鋅、稀H2SO4形成原電池，加快了反應，使產(chǎn)生H2的速率加快。2．比較金屬的活動性強弱原電池中，一般活動性強的金屬為負極，活動性弱的金屬為正極。例如有兩種金屬A和B，用導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，金屬活動性A>B。3．設(shè)計原電池(1)已知一個氧化還原反應，首先分析找出氧化劑、還原劑，一般還原劑為負極材料(或在負極上被氧化)，氧化劑(電解質(zhì)溶液中的陽離子)在正極上被還原。例如，利用Cu＋2AgNO3Cu(NO3)2＋2Ag的氧化還原反應可設(shè)計成如圖所示的原電池，該原電池的電極反應式為：負極(Cu)：Cu－2e－=Cu2＋(氧化反應)正極(C)：2Ag＋＋2e－=2Ag(還原反應)(2)設(shè)計原電池的具體方法①將已知的氧化還原反應拆分為兩個半反應：氧化反應和還原反應。②選擇電極材料和電解質(zhì)溶液：要結(jié)合原電池的電極反應特點和兩個半反應選擇。電極材料的選擇：一般選擇較活潑的金屬作負極，較不活潑金屬或非金屬導體作正極。負極一般能與電解質(zhì)溶液或電解質(zhì)溶液中溶解的物質(zhì)反應。電解質(zhì)溶液的選擇：電解質(zhì)溶液一般能與負極發(fā)生反應，或者電解質(zhì)溶液中溶解的物質(zhì)能與負極發(fā)生反應。③按要求畫出原電池裝置圖，作必要的標注，注意形成閉合回路。【歸納小結(jié)】1．原電池電極反應式書寫要點(1)正確判斷原電池的負極和正極，確定兩極上分別發(fā)生的具體反應。(2)確認電極得失電子后的產(chǎn)物是否與電解質(zhì)溶液發(fā)生反應，若能反應，則應寫與電解質(zhì)溶液反應后的電極反應式。(3)在正極上，若是電解質(zhì)溶液中的某種離子被還原，提供該離子的電解質(zhì)無論電離難易如何，一律寫離子符號(而在原電池反應中，要遵循離子方程式的書寫規(guī)則，只有易溶的強電解質(zhì)用離子符號表示)。2．電極反應式的書寫方法(1)負極反應式的書寫先判斷負極材料，然后再分析其反應特點，并注意電解質(zhì)溶液的成分對電極產(chǎn)物的影響。(2)正極反應式的書寫①首先判斷在正極發(fā)生反應的物質(zhì)當負極材料與電解質(zhì)溶液能自發(fā)的發(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)溶液中的某種微粒；當負極材料與電解質(zhì)溶液不能自發(fā)的發(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再根據(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。二、鋼鐵的電化學腐蝕1．鋼鐵的電化學腐蝕原理(1)電解質(zhì)溶液：在潮濕的空氣里，鋼鐵表面吸附了一薄層水膜，水膜里含有少量H+、OH和O2等。(2)電極：鋼鐵里的鐵和少量碳形成了無數(shù)微小的原電池，其中，負極為Fe，正極為碳。(3)電極反應式：①負極Fe2e=Fe2+，②正極O2+2H2O+4e=4OH。(4)鐵銹的形成：①2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2②4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3③Fe(OH)3脫水：鐵銹主要成分Fe2O3·xH2O。2．電化學腐蝕不純的金屬與電解質(zhì)溶液接觸，發(fā)生原電池反應，較活潑金屬失去電子而被氧化。必背知識清單08化學電源1．概念及分類(1)利用原電池原理，將化學能直接轉(zhuǎn)化為電能?；瘜W電源的能量轉(zhuǎn)化率比燃料燃燒高得多。(2)化學電源有一次電池、二次電池和燃料電池等。一次電池用過之后不能復原，二次電池充電后能繼續(xù)使用。2．常見的化學電源(1)一次電池：鋅錳干電池。(2)二次電池：銀鋅紐扣電池、鉛蓄電池、鎳氫電池、鋰電池等。(3)燃料電池：氫氧燃料電池、甲醇空氣燃料電池等。3．燃料電池(1)燃料電池與火力發(fā)電相比，其燃料的利用率高、能量轉(zhuǎn)化率高。與干電池或者蓄電池的主要差別在于反應物不是儲存在電池內(nèi)部，而是由外設(shè)裝備提供燃料和氧化劑等。(2)氫氧燃料電池：在負極上發(fā)生氧化反應的是H2，在正極上發(fā)生還原反應的是O2，產(chǎn)物是H2O。(3)以KOH溶液為電解質(zhì)溶液的氫氧燃料電池的電極反應如下：負極：2H2+4OH4e=4H2O(氧化反應)；正極：O2＋2H2O＋4e－=4OH－(還原反應)；電池反應：2H2＋O2=2H2O。必背知識清單09電解和電解池1．電解池：電解池是將電能轉(zhuǎn)化為化學能的裝置。電解池中，與直流電源正極相連的電極為陽極，與負極相連的電極為陰極。2．電解在物質(zhì)制備中的應用(1)電解水制取氫氣和氧氣：2H2Oeq\o(=====,\s\up7(通電))H2↑+O2↑(2)電解飽和食鹽水：2NaCl+2H2Oeq\o(=====,\s\up7(通電))2NaOH+H2↑+Cl2↑(3)冶煉Na、Mg、Al等活潑金屬（寫出相應的化學方程式）①冶煉金屬鈉：2NaCleq\o(=====,\s\up7(通電))2Na+Cl2↑②冶煉金屬鎂：MgCl2eq\o(=====,\s\up7(通電))Mg+Cl2↑③冶煉金屬鋁：2Al2O3eq\o(=,\s\up7(通電),\s\do5(冰晶石))4Al+3O2↑(4)電解氧化鋁的電極反應式：陰極：Al3++3e===Al陽極：2O24e===O2↑化學反應是化學科學研究的核心，化學反應過程中的物質(zhì)變化要遵循質(zhì)量守恒定律，而能量變化要遵循能量守恒定律。在化學反應過程中一定存在著能量的變化，而這些能量變化大多數(shù)表現(xiàn)為化學能與熱能、化學能與電能的轉(zhuǎn)化?！镜淅?】根據(jù)圖中的能量關(guān)系，可求得C—H的鍵能為()A．414kJ·mol－1 B．377kJ·mol－1C．235kJ·mol－1 D．197kJ·mol－1答案：A解析：根據(jù)圖示可知1molCH4分解變?yōu)?molC(g)原子和4molH(g)原子共吸收的能量是(75＋717＋864)kJ＝1656kJ的能量，則C—H鍵的鍵能為1656kJ÷4mol＝414kJ·mol－1?！镜淅?】鋁—空氣電池以高純度鋁(含鋁99.99%)為負極，鉑鐵合金為正極，海水為電解質(zhì)溶液，工作原理如圖所示。下列說法正確的是()A．鋁—空氣電池要及時回收處理，以免造成重金屬污染B．正極制成魚鰓狀的目的是增大鉑鐵合金與海水中溶解氧的接觸面積C．每消耗1molAl，電解質(zhì)溶液中會有3mol電子通過D．該電池工作時，鉑鐵合金比高純鋁更容易被腐蝕答案：B解析：鋁不屬于重金屬，A錯誤；正極制成魚鰓狀的目的是增大鉑鐵合金與海水中溶解氧的接觸面積，從而加快反應速率，B正確；電子只能沿導線轉(zhuǎn)移，電解質(zhì)溶液中移動的是離子，C錯誤；該電池工作時鉑鐵合金是正極，不易被腐蝕，D錯誤。【典例3】為了提高煤的利用率，人們先把煤轉(zhuǎn)化為CO和H2，再將它們轉(zhuǎn)化為甲醇，某實驗人員在一定溫度下的密閉容器中，充入一定量的H2和CO，發(fā)生反應：2H2(g)＋CO(g)=CH3OH(g)，測定的部分實驗數(shù)據(jù)如下：t/s05001000c(H2)/mol·L－15.003.522.48c(CO)/mol·L－12.50(1)在500s內(nèi)用H2表示的化學反應速率是_________________________________。(2)在1000s內(nèi)用CO表示的化學反應速率是________，1000s時CO的轉(zhuǎn)化率是______________。(3)在500s時生成的甲醇的濃度是____________。答案：(1)2.96×10－3mol·L－1·s－1(2)1.26×10－3mol·L－1·s－150.4%(3)0.74mol·L－1解析：(1)在500s內(nèi)，v(H2)＝eq\f(5.00mol·L－1－3.52mol·L－1,500s)＝2.96×10－3mol·L－1·s－1。(2)在1000s時反應的H2濃度是Δc(H2)＝5.00mol·L－1－2.48mol·L－1＝2.52mol·L－1，則反應的CO的濃度是Δc(CO)＝eq\f(1,2)Δc(H2)＝1.26mol·L－1，用CO表示此段時間的平均速率為v(CO)＝eq\f(1.26mol·L－1,1000s)＝1.26×10－3mol·L－1·s－1，CO的轉(zhuǎn)化率為eq\f(1.26mol·L－1,2.50mol·L－1)×100%＝50.4%。(3)在500s時反應的H2的濃度為c(H2)＝1.48mol·L－1，則生成的CH3OH的濃度為c(CH3OH)＝eq\f(1,2)Δc(H2)＝0.74mol·L－1。【典例4】在1×105Pa和298K時，將1mol氣態(tài)AB分子分離成氣態(tài)A原子和B原子所需要的能量稱為鍵能(kJ·mol－1)。下面是一些共價鍵的鍵能(已知N2分子中有一個N≡N，氨分子中有三個等價的N—H)：共價鍵H—HN≡NN—H鍵能/kJ·mol－1436945391(1)根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)判斷工業(yè)合成氨的反應N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)是________(填“吸熱”或“放熱”)反應。(2)在298K時，取1mol氮氣和3mol氫氣放入一密閉容器中，在催化劑存在下進行反應。理論上(假設(shè)完全反應生成2molNH3)放出或吸收的熱量為Q1，則Q1的數(shù)值為________kJ。(3)實際生產(chǎn)中，放出或吸收的熱量為Q2，Q1與Q2比較，正確的是________(填字母)。A．Q1>Q2 B．Q1<Q2 C．Q1＝Q2你作出此選擇的原因是_____________________________________________________。答案：(1)放熱(2)93(3)A該反應為可逆反應，在密閉容器中反應達到平衡時，1molN2和3molH2不能完全反應生成2molNH3，因而放出的熱量小于93kJ解析：(1)化學反應的實質(zhì)就是反應物中化學鍵斷裂、生成物中化學鍵形成的過程，斷裂化學鍵吸收能量，形成化學鍵放出能量。N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的反應中斷裂化學鍵共吸收的能量為945kJ＋3×436kJ＝2253kJ，形成化學鍵共放出的能量為2×3×391kJ＝2346kJ，所以該反應為放熱反應。(2)理論上放出的熱量為2346kJ－2253kJ＝93kJ。(3)由于該反應為可逆反應，反應達平衡時1molN2和3molH2不能完全反應生成2molNH3，因而放出的熱量小于93kJ?！镜淅?】利用NO2平衡混合氣體遇熱顏色加深、遇冷顏色變淺來指示放熱過程和吸熱過程。①按圖所示連接實驗裝置。②向甲燒杯中加入一