1、化学二轮复习资料 化学反应与能量专题第四专题：化学反应与能量专题一、要点热点概括1、考查盖斯定律的应用例1（07山东）28（2）用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。例如：CH4(g)4NO2(g)4NO(g)CO2(g)2H2O(g) H574 kJmol1CH4(g)4NO(g)2N2(g)CO2(g)2H2O(g) H1160 kJmol1若用标准状况下4.48 L CH4还原NO2至N2，整个过程中转移的电子总数为 （阿伏加德罗常数的值用NA表示），放出的热量为 kJ。例2（08山东）29北京奥运会“祥云”火炬燃料是丙烷（C3H8），亚特兰大奥运会火炬燃料是丙烯（C3H6）。（
2、1）丙烷脱氢可得丙烯。已知：C3H8(g)CH4(g)HCCH(g)H2(g) H1156.6kJmol-1CH3CHCH2(g)CH4(g)HCCH(g) H232.4kJmol-1 则相同条件下，反应C3H8(g)CH3CHCH2 (g)H2(g)的H kJmol1。例3（09山东）28（2）已知：O2(g)O2(g)e H11175.7 kJmol1PtF6(g)ePtF6(g) H2771.1 kJmol1O2PtF6(S) O2(g)PtF6(g) H3482.2 kJmol1则反应O2(g)+ PtF6(g)= O2PtF6(S)的H_ kJmol1。2、关于反应过程中能量变化图像
3、的考查例4（09宁夏）28.2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)反应过程的能量变化如图所示。已知1mol SO2(g)氧化为1mol SO3的H99kJmol1。请回答下列问题：（1）图中A、C分别表示 、 ，E的大小对该反应的反应热有无影响？ 。该反应通常用V2O5作催化剂，加V2O5会使图中B点升高还是降低？ ，理由是 ；（2）图中H= KJmol1；3、考查热化学方程式的书写例5（1）火箭推进器常以气态联氨(N2H4)为燃料、液态过氧化氢为助燃剂进行热能提供。反应过程中生成的气体可参与大气循环。测得当反应过程中有1mol水蒸气生成时放出161kJ的热量。试写出反应过程中的热化学方程
4、式：_。（2）工业生产硫酸过程中，SO2在接触室中被催化氧化为SO3，已知该反应为一放热反应。现将2mol SO2、1mol O2充入一密闭容器充分反应后，放出热量98.3 kJ，此时测得SO2的转化率为50%，其热化学方程式可表示为_。4、考查电池的能量转化率例6（10年山东）28（4）以H2为燃料可制成氢氧燃料电池。 已知 2H2（g）+O2（g）=2H2O(I) H572KJmol1 某氢氧燃料电池释放2288KJ电能时，生成1mol液态水，该电池的能量转化率为 。5多形式考查电极方程式的书写（1）基础反应直接写例7（07山东）29铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电
5、路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。（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 。（2）结合新信息写例8（09山东）29ZnMnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2NH4Cl混合溶液。（3）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 。（3）结合新信息与原子守恒、电子守恒、电荷守恒、离子放电顺序等基础知识综合写例9（10山东）29对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。（1） 以铝材为阳极，在H2SO4 溶液中电解，铝材表面形
6、成氧化膜，阳极电极反应为_。例10（08重庆）26（2）如图所示装置可用于制备N2O5，则N2O5在电解池的_区生成，其电极反应式为 _ 。6燃料电池总反应式或电极反应式的书写例11（08山东）29（2）以丙烷为燃料制作新型燃料电池，电池的正极通入O2和CO2，负极通入丙烷，电解质是熔融碳酸盐。电池反应方程式为 。例12设计出燃料电池使汽油氧化直接产生电流是本世纪最富有挑战性的课题之一，最近有人制造了一种燃料电池，一个电极通入空气，另一电极通入汽油蒸气，电池的电解质是掺杂了Y2O3的 ZrO2晶体，它在高温下能传导O2，回答如下问题：（1） 以丁烷代表汽油，这个电池放电时发生的化学反应的化学方
7、程式：_。（2）这个电池的正极发生的反应式：_，负极发生的反应式：_，固体电解质里的O2的移动方向是：_，向外电路释放电子的电极是：_。7电化学原理的考查例13（08山东）29（2）以丙烷为燃料制作新型燃料电池，电池的正极通入O2和CO2，负极通入丙烷，电解质是熔融碳酸盐。电池放电时，CO32移向电池的 （填“正”或“负”）极。例14（09山东）29、ZnMnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2NH4Cl混合溶液。（1）该电池的负极材料是。电池工作时，电子流向（填“正极”或“负极”）。8电化腐蚀及防护知识的考查原电池原理的应用例15（07山东）29（4）某科研人员发现劣质不锈钢在酸中腐
8、蚀缓慢，但在某些盐溶液中腐蚀现象明显。请从下表提供的药品中选择两种（水可任选），设计最佳实验，验证劣质不锈钢易被腐蚀。氢氧化物开始沉淀时的pH氢氧化物沉淀完全时的pHFe31.93.2Fe27.09.0Cu24.76.7提供的药品：Cl2、浓H2SO4、NaOH溶液、CuO、Cu有关反应的化学方程式 。劣质不锈钢腐蚀的实验现象 。例16（09山东）29ZnMnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2NH4Cl混合溶液。（2）若ZnCl2NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是_。例17（10山东）29对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。（3）利用右图装置
9、，可以模拟铁的电化学防护。若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于 处。若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为 。9关于电解的简单计算例18（09山东）29（3）MnO2的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液。若电解电路中通过2mol电子，MnO2的理论产量为_g。10关于电极材料的选择电解原理的应用例19（10山东）29对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。（2）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 。二、问题概括应试指导1问题概括（1）关于盖斯定律的应用不注意已知热化学方程式与所求热化学方程式之间的关系，将已知方程随意加减，导致结果出错。运算
10、时，有时需要变换已知方程的化学计量数或方向，此时，对应方程的H的数值和符号可能就要随之发生变化，但往往容易忽略，导致计算结果出错。“求差法”与“求和法”相比，求差法更容易出错。 因粗心出错。如将H的数值进行加减时出错，或漏掉H的符号和单位等。如07山东试题第28甚至出现数据倍数错误及小数点位置错误。不注意题目信息。如07山东试题第28（2）忽略“4.48L”，导致数据出错。对新信息不适应，如08山东第29题（1）小题，将盖斯定律应用于有机反应，少部分同学就感觉不适应，出现计算或书写错误。再如09山东28题（2）小题，也是一个较陌生的情景，据有关统计，有超过1/3同学答错。答错的同学中计算错误（
11、数值接近正确答案）每考场约五人，符号答错的平均1.5人，计算方法错误（数值远离正确答案）的每考场约五人。令人深思。（2）关于反应过程中能量变化图像不明确图像的形式及含义。不注意题目信息，如09海南第28题，图象所代表的是“2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)反应过程的能量变化”（注意是2molSO2(g)），而已知反应热却是1molSO2(g) 氧化为1mol SO3的H，有些同学没有注意到这一点，将第（2）小题的H填成了99kJmol1。（3）关于热方程式的书写对热化学方程式的书写要求不清楚，导致写出的热化学方程“丢三落四”，如不配平、状态不写、丢掉H的正负号及单位等。对于燃烧热、中和
12、热概念的内涵及其描述把握的不准确，导致书写燃烧热中和热等特殊的热化学方程式时出错。计算能力差，或不注意H与化学计量数的关系，再加上粗心，导致H数值出错。（4）关于电极方程式的书写不注意关键字词，如09山东试题的把“阴”当成“阳”。不注意信息要点，思维无序，如10山东试题，不注意“氧化膜”，电极方程式写成Al3eAl3；不能从反应物中氧元素引发思考反应物。关于电化学的理论基础不牢固，如07山东第29题（2）小题，少部分学生书写电极反应式时张冠李戴，或将正极还原产物写为Fe，甚至出现配平错误。对于新情境、新信息题缺乏必要的训练和总结，学生就会感到“发懵”，不知如何下手，不知道如何依据科学的方法，提
13、取并结合题目有效信息进行解题。写出的电极反应式错误百出。例如09山东第29题（3）小题，考查在新情境中对电解过程进行分析，确立阴极的电极反应式。起点高、落点低，大多数考生因没有抓住“酸化的MnSO4溶液”而答错，有超过三分之一的考生从Mn的角度作答。对种类繁多的燃料电池的工作原理燃料氧化释放的化学能转变为电能认识不清，因此也不清楚燃料氧化的总反应式（有时受介质的影响）与电池总反应式的关系，东拼西凑。例如08山东第29题（2）小题，有近一半的考生把电池反应式写错，将CO32或HCO3写入方程式或出现配平错误。不注重细节（不严肃）丢分。例如10山东第29题，电极反应式中的电子写成e就不得分。（5）
14、关于电化学原理的考查主要问题是不能将氧化还原及能量转化的思想应用于电化学的学习，面对电极的判断、电极名称，电极反应类型、电极现象、电子或电流的流向、电解质中离子的移向等诸多问题不知从何下手，甚至是乱猜一气。（6）关于电化腐蚀及防护知识的考查原电池原理的应用不能活学活用，不能由金属的腐蚀和防护联想到原电池知识。如09山东第29题（2）小题，许多考生未从形成原电池角度分析金属腐蚀，导致失分。对金属腐蚀和防护的原理、分类不清楚，故回答问题时偏离主题。如07山东第29题（4）小题在回答实验现象时不能从置换出铜的角度回答。对电化学防护的名称记忆混乱，只靠机械记忆，不能联系原电池原理进行理解记忆。如10山
15、东第29题（3）小题，电化学防护法的名称填写不规范。对于原电池原理的其它应用，如能够加快某些置换反应的反应速率不甚了解；对于原电池的设计思路不清楚。如07山东第29题（2）小题，所画的原电池装置不完整，个别还出现了外加电源，电极材料及电解质溶液选择错误，标错电极名称，甚至未形成闭合回路。不能灵活运用题目信息，如07山东第29题（4）小题，不能由表中提供的药品制备出题目所需的盐溶液。实验现象也不能从置换出铜的角度回答。不注意关键字词，如07山东第29题（4）小题，没有注意题目中的“水可任选”及“最佳”，在制备硫酸铜时选用了CuO和浓H2SO4或Cu和浓H2SO4。（7）关于电解的简单计算对于电解
16、的原理不清楚，不能准确判断电极反应或电池反应，使计算缺少定性依据。不能利用题目情景信息，判断出新情境下的电极反应。如09山东29题（3）小题，不能判断出阳极变化：Mn2+2eMnO2，因而也就不能找到电路中转移电子数与MnO2的关系。受思维定势限制，认为该类计算必须写出电极反应或电池总反应式才能进行进一步计算，如09山东29题（3）小题，但该电池的阳极反应式或电池总反应式是比较难写的，这样难住了一部分同学。对于电解型计算题的解题方法不明确，抓不住解题的关键和“灵魂”。综合以上因素，09山东29题（3）小题有近一半的学生在考场上出错，足以引起大家的重视。（8）关于电极材料的选择不明确电极材料与电
17、化学原理及电极反应的关系的关系，在面临设计原电池、处理电化学防腐、书写电极反应式、设计电解池、电镀池、电解精炼等问题时出错。平时处理问题时，只注重常规问题的处理，不注意问题的合理拓展和深挖。如2010年山东29题（2）小题，也许多数同学知道电镀铜时用铜作阳极，但对于其作用却不能准确描述，实际阅卷时，类似“保持Cu2平衡、保证Cu2浓度、防止Cu2浓度下降、补充Cu2、提供Cu2、增加Cu2浓度、保持Cu2的数量、不断提供Cu2+”等是均不给分的。2应试指导（1）关于盖斯定律的应用要明确热化学方程式之间可以进行代数变换等数学处理。该定律使用时应注意： 热效应与参与反应的各物质聚集状态、完成反应的
18、物质数量，反应进行的方式等因素均有关，这就要求涉及的各个反应式必须是严格完整的热化学方程式。根据盖斯定律进行反应热计算的试题，关键是找出欲求的热化学方程式与已知的几个热化学方程式的关系，通过必要的加减乘抵销掉欲求热化学方程式中没有的物质，得到热化学方程式中应有的物质方法示例：如上述例1需要抵消掉NO，例2需要抵消掉HCCH，例3则需要抵销掉两种物质O2和PtF6。尽量使用“加和法”减少出错率。方法示例：如上述例2，只需将第二个方程变一下方向（H同时变符号），然后与第一个方程相加即可；而例3则只需将第三个方程变一下方向（H同时变符号），然后与前两个方程相加即可。一定要注意题目信息，解题时要严肃、
19、认真、仔细、规范，关注易错点的训练。同时要加强新情境、新信息题的训练。（2）关于反应过程中能量变化图像明确常见能量图象的表达形式及含义。化学反应的能量变化取决于反应物和生成物具有的总能量的相对大小，取决于发生反应破坏旧的化学键吸收的能量与形成新的化学键放出能量的相对大小。这是理解化学反应热效应的两种角度，如放热反应可以分别表示为图中两种图像：熟悉常见考查形式。例如：除了08海南第15题及09海南第28题，还有：例20（08全国II）26红磷 P (s）和 Cl2(g）发生反应生成 PCl3(g）和 PCl5(g）。反应过程和能量关系如图所示（图中的H表示生成 l mol 产物的数据）。根据上图
20、回答下列问题： ( l ) P 和 CI2反应生成 PC13 的热化学方程式是_。( 2 ) PC15 分解成 PC13 和 Cl2的热化学方程式是_。 ( 3 ）工业上制备 PC15 通常分两步进行，先将 P 和 C12 反应生成中间产物 PC13 ，然后降温，再和 Cl2 反应生成 PCl5 。原因是_( 4 ) P 和 C12 分两步反应生成 1 mol PC15 的H3=_，一步反应生成 1 mol PC15 的H4_ _H3（填“大于”、“小于”或“等于”）。例21化学反应N2+3H2=2NH3的能量变化如图所示：请写出由N2(g)与H2(g)反应生成NH3(1)的热化学方程式：_。
21、因此，要注意理解图像中H及E的含义以及根据图象求算已知反应的焓变H的方法，两种图像，两种视角，形式有别，实质相同。能量变化是化学变化的另一条线索，关注其考查方式，才能更好的理解并灵活运用能量图像解题，突破难点，形成思路方法。（3）关于热方程式的书写注意H的符号和单位。注意热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量，并不表示物质的分子或原子数。因此化学计量数可以是整数，也可以是分数。注意反应物和产物的聚集状态不同，反应热H不同。因此，必须注明物质的聚集状态才能完整地体现出热化学方程式的意义。气体用“g”，液体用“l”，固体用“s”，溶液用“aq”。要特别注意“l”和“aq”
22、区别。热化学方程式是表示反应已完成的数量。由于H与反应完成物质的量有关，所以方程式中化学式前面的化学计量数必须与H相对应，如果化学计量数加倍，则H也要加倍。当反应向逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。（4）关于燃料电池的能量转化率考查 燃料电池的能量转化率，当然，这种能量转化关系也可以通过产物的量体现出来。（5）关于电极方程式常见电极方程式要写熟（包括得失电子配平）要以信息中明确的物质来确定反应物或生成物，而不能仅凭自己的印象。例如10年山东29题，“铝材表面形成氧化膜”故阳极产物应是Al2O3而不是Al3+。要根据前后元素的种类和离子放电顺序确定其它反应物和生成物。如09
23、山东第29题（3）小题，在阴极放电（得电子）的应是H+，而不是Mn2+。要根据溶液的酸碱性来确定其它的反应物和生成物（即介质参与电极反应的原则）。例如碱性甲烷燃料电池，甲烷在负极的产物之一CO2就会与电解液中的OH反应生成CO32。建议用“三步守恒法”书写电极反应式（包括燃料电池）。即：第一步：得失电子守恒。即根据正、负极发生氧化还原反应的物质的化合价变化，写出正、负极的物质及其得失电子的数目和产物。第二步：电荷守恒。结合电解质溶液，根据电荷守恒配平正、负极反应式。第三步：原子守恒。说明：上述方法比原来的方法，即“先写出电池的正极反应式，然后在电子守恒的基础上利用总反应式减去正极反应式即得负极
24、反应式。”的方法要简便得多，也不易出错。方法示例1：上述例9：第一步：先明确电子守恒（注意反应物及产物正确形式）：2Al6eAl2O3第二步：再电荷守恒（注意溶液的酸碱性）：2Al6eAl2O36H第三步：原子守恒（体系中只有水能同时提供产物中的氢元素和氧元素）：2Al+3H2O6eAl2O3+6H+方法示例2：上述例10：第一步：先明确电子守恒：N2O42eN2O5第二步：再电荷守恒（注意隔膜允许H+通过）：N2O42eN2O52H+第三步：原子守恒（体系中只有无水硝酸能同时提供产物中的氢元素和氧元素）：N2O42HNO32e 2N2O52H方法示例3：上述例10：负极反应式的书写第一步：先
25、明确电子守恒：C4H1026e=4CO2+5H2O第二步：再电荷守恒：C4H1026e+13O2=4CO2+5H2O（注：对于熔融盐电池或含某种粒子的导电固体电解质的原电池，被传导的位子一般是某一极生成而在另一极要参与电极反应。）第三步：原子守恒：C4H10+13O226e=4CO2+5H2O（6）关于电化学原理的考查电化学原理的复习，要能将氧化还原及能量转化的思想应用于电化学的学习和记忆，还要学会练习生活实际（如普通干电池，两极就称作正、负极，而不是阴、阳极，并且碳棒（不活泼）做的是正极，外壳（活泼金属）做负极。），更要学会“牵一发而动全身”。如知道了电路中电子的流向就能判断原电池正（电子流
26、入）、负极（电子流出）或电解池的阴（电子流入）、阳极（电子流出）推导电极反应（电子流出一极失电子发生氧化反应）电极现象（根据反应）电解液中离子的移向（阴离子与电子的流向相同，阳离子与与电子的移向相反）。上述几点，知道任意一点，就可以推导另外几点。另外，记忆要有方法，如电池中离子的移向，除按上述方法，阴离子必然移向正电荷聚集的一级，阳离子必然移向电子聚集的一级。方法示例：上述例13，电子的流向为：负极正极，正极是电子聚集的一级，而CO32是阴离子，根据同性相斥，异性相吸的原理，必然移向负极。（7）关于原电池原理的应用电化腐蚀及防护、加快反应速率、设计原电池等金属的腐蚀分为化学腐蚀和电化腐蚀，化学
27、腐蚀则包括金属被环境中的氧化剂（如Cl2、O2、S等）直接氧化，或被环境中酸碱腐蚀，也可能是与环境中的盐溶液发生了置换反应。要理解金属发生电化腐蚀（特别是钢铁的吸氧腐蚀）的原因及防止金属腐蚀的措施，对于金属防护的名称不能模糊，关键字不能错，否则不给分。如10山东第29题（3）小题，答成“活泼金属保护法、阴极保护法、原电池保护法、牺牲负极的阳极保护法，正、负极保护法”等等一律不给分，核心是体现“牺牲阳极”。要明确原电池反应可以加快化学反应速率。由于原电池将氧化还原反应拆成两个半反应且有电流产生，因而反应速率加快设计原电池时要紧扣原电池的三个条件具体方法是：第一步：首先将已知氧化还原反应拆分为两个
28、半反应。第二步：根据原电池的电极反应特点，结合两个半反应找出正负极材料（负极就是失电子的物质，正极用比负极活泼性差的金属即可，也可以用石墨）及电解质溶液第三步：电解质溶液的选择：电解质是使负极放电的物质因此电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极反应（如空气中的氧气）但如果两个半反应分别在两个容器中进行（中间连接盐桥），则左右两个容器中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子如在铜、锌、硫酸构成的原电池中，负极金属锌浸泡在含有Zn2+的电解质溶液中，而正极铜浸泡在含有Cu2+的溶液中第四步：电极材料的选择。在原电池中，选择还原性较强的物质作为负极；氧化性较强的物
29、质作为正极并且，原电池的电极必须导电电池中的负极必须能够与电解质溶液反应，容易失去电子，因此负极一般是活泼的金属材料（也可以是还原性较强的非金属材料如H2CH4等）第五步：按要求画出原电池装置图（8）关于电解的简单计算加强对电化学原理的理解和应用，如必须掌握电极材料、离子的放电顺序及电极反应式的书写技巧。强化对新情境、新信息题的强化训练，学会对题目信息的理解和应用。例如09山东29题（3）小题，只要找到关系：MnSO4MnO22 e，题目会迎刃而解。解答此类试题的方法总结为两种：一是根据电解方程式或电极方程式列比例式求解；二是利用各电极、线路中转移的电子数目守恒等式求解。但无论哪类计算，均可依据电子守恒原理，通过“转移电子总数相等”之桥，找出相关物之间的对应关系式进行计算。可以说，电子守恒是我们解电化
