浙江省高中化学学考复习系列3化学反应与能量变化教案学案.docx
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浙江省高中化学学考复习系列3化学反应与能量变化教案学案
浙江省高中化学学考复习系列
——化学反应与能量变化教案与学案
一、2018年学考大纲考点
1.化学反应中的热效应
①化学反应中能量转化的主要形式(a)
②吸热反应和放热反应(a)
③从化学反应中的反应物的总能量与生成物的总能量变化理解反应中的热效应(b)
④提高燃料燃烧效率的方法(a)
⑤化学键的断裂和形成与反应中能量的变化(b)
⑥热化学反应方程式的书写(a)
⑦利用热化学方程式进行简单的计算(b)
2.化学反应速率与限度
①化学反应速率及简单计算(a)
②影响化学反应速率的因素(a)
③化学反应的限度(a)
④化学平衡的概念(a)
⑤化学平衡状态的特征(a)
3.化学能与电能的转化
①原电池的概念(a)
②铜-锌原电池原理及电极反应式(b)
③电解池的概念(a)
④电解CuCl2溶液的原理及电极反应式(b)
4.太阳能、生物质能和氢能的利用
①太阳能开发利用的途径和方式(a)
②生物质能的利用途径(a)
③氢能的优点、开发与利用现状了解化石燃料的不可再生性及其给环境带来的问题。
(a)
二、知识网络构建
1、化学反应中的能量变化
(1)从化学键断裂与形成角度
化学键断裂:
吸收能量(E1);
化学键形成:
放出能量(E2);
反应过程中能量变化:
∆E=E1-E2;∆E>0,反应吸热;∆E<0,反应放热。
说明:
-----键能:
1mol化学键断裂或形成说吸收或释放的能量叫键能。
-----化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。
(2)从物质能量的角度
反应物总能量生成物总能量
生成物总能量反应物总能量
放热反应吸热反应
说明:
----能量守恒定律:
能量不会自然产生,也不会自然消失,只能从一种形成转化为另一种形式的能量,能量是守恒的。
----化学反应中能量变化通常表现为热量的变化,即放热或吸热。
----常见的放热反应:
燃烧、中和反应、化合反应、金属与酸反应。
----常见的吸热反应:
分解反应、Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应。
(3)热化学反应方程式
①反应热概念:
在化学反应过程中放出或吸收的热量,通常叫做反应热,又称焓变。
----反应热符号为∆H,单位一般采用kJ/mol;
----放热反应:
∆H为“-”或∆H<0;
----吸热反应:
∆H为“+”或∆H>0。
②热化学反应方程式
----概念:
表明反应放出货吸收热量的化学方程式;
----意义:
不仅表明了化学反应中的物质变化,同时也表明了化学反应中的能量变化。
③热化学反应方程式书写
---写好化学反应方程式;
----注明方程式中反应物和生成物的状态,用s、l、g、aq分别表示固体、液体、气体、溶液,物质状态不再用箭头表示;
----注明反应过程中的热量变化,∆H后面需要注明温度和压强,一般101kPa,298K条件下,不注明,并用“+”或“-”表示放热或吸热;
----∆H与方程式中计量数有关系,计量数以“mol”为单位,可以是小数或分数;
---根据能量守恒定律,若反应逆向进行,∆H符号改变,绝对值不变。
2、化学能与电能的转化
(1)化学能转化为电能(原电池)
①原电池概念:
把化学能转化为电能的装置叫原电池。
(以铜-锌原电池为例)
②原电池形成条件:
活泼性不同两个电极(正极、负极)、电解质溶液、闭合的回路、自动的氧化还原反应。
③电极判断:
----负极:
较活泼的电极为负极,电子流出的一极为负极,发生氧化反应的一极为负极。
----正极:
不活泼的电极为正极,电子流入的一极为正极,发生还原反应的一极为正极。
说明:
电极判断是不能具体的比较活泼性,要看具体的反应情况。
④电子流向:
负极→导线→正极;电流方向:
正极→负极;离子迁移:
阳离子→正极。
⑤电极反应书写:
----负极:
氧化反应,失电子;
----正极:
还原反应,得电子;
----总电极反应:
负极反应+正极反应
说明:
电极反应的书写时,注意介质是否参与反应,电极反应也遵循质量守恒、电荷守恒、电子守恒。
(2)常见的化学电源
①一次电池:
----锌锰干电池:
负极为Zn,正极MnO2,电解质KOH,Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2
----锂电池:
正极石墨,负极为Li,电解质LiAlCl4,SOCl2。
----锌银电池:
正极Ag2O,负极为Zn,电解质KOH。
②二次电池
----铅蓄电池
正极:
PbO2,负极:
Pb,电解质:
浓H2SO4
总电极反应:
PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O
③燃料电池
----特征:
正极:
O2;总反应:
燃烧方程式;
----电极反应书写:
先写燃烧总方程式,再写正极反应,最后写总反应-正极反应=负极反应
(3)电能转化为化学能(电解池)
①电解池概念:
电能转化为化学能的装置(以电解CuCl2为例)
②电解池组成:
两个电极、直流电源、电解质溶液、闭合回路。
③电极的判断:
----阳极:
与直流电源正极相连的电极,发生氧化反应;
----阴极:
与直流电源负极相连的电极,发生还原反应;
④电子流向:
电源负极→导线→阴极→阳极→导线→电源正极;
离子迁移:
阳离子移向阴极,阴离子移向阳极
⑤电极反应:
----阳极:
发生氧化反应
若为活性电极,则电极本身失去电子,发生氧化反应;
若为惰性电极,电极本身不参与反应,而是溶液中的阴离子失去电子发生氧化反应;
溶液中阴离子放电顺序:
S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-
----阴极:
发生还原反应
电极本身不参与电极反应,溶液中的阳离子在电极上获得电子,发生还原反应;
溶液中阳离子放电顺序:
Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+………
----总电极反应:
两极反应相加,并考虑介质是否参与反应。
(4)电解池的应用
①氯碱工业(电解饱和食盐水)
②粗铜精制
③电镀
3、化学反应速率与限度
(1)化学反应速率
①定义:
化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的物理量,通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增大来表示。
②计算公式:
v=∆c/∆t
③单位:
mol/L·min或mol/L·s或mol/L·h
④化学反应速率的理解:
----反应速率均取正值,即v>0;
----一定温度下,固体和纯液体物质,单位体积的物质的量保持不变,化学反应速率被视为常数;
----化学反应速率是指一段时间内的平均反应速率,不是某时刻的瞬时速率;
----同一化学反应,同一时间段内,用不同的物质表示反应速率,数值上可能不同,但是表达的意义相同;
----同一反应中,不同物质表示反应速率是,其数值之比等于各物质的化学计量之比。
⑤影响化学反应速率的因素
温度、浓度、压力、催化剂,等。
(2)化学反应的限度
①可逆反应:
在同一条件下,既能向正方向进行,同时又能向逆方向进行的反应叫可逆反应。
----可逆反应化学方程式中,用可逆符号链接;
----正反应:
通常把向生成物方向进行的反应叫做正反应;
----逆反应:
把向反应物方向进行的反应叫做逆反应;
---可逆反应必须同一条件下,正反两方向进行,否则不能称为可逆反应。
②化学平衡:
如果外界条件不发生变化,当化学反应进行到一定程度时,正反应速率与逆反应速率相等,反应物的浓度与生物成物的浓度不再改变,达到一种表面静止的状态,我们称这种状态为化学平衡状态。
③化学平衡的特征:
----逆:
只有可逆反应才能达到化学平衡;
----等:
是动态的平衡,正逆反应仍在不停的进行;
----动:
V正=V逆,不等于0;
----定:
各组分的浓度及百分含量保持不变;
----变:
当影响化学平衡的外界条件发生改变,使V正与V逆不相等,则平衡会发生移动,并会达到新的平衡状态。
④影响化学平衡的因素:
----温度:
----浓度:
----压强:
----催化剂:
⑤勒沙特列原理:
如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、温度、压强),平衡会向着减弱这个改变的方向移动。
三、课堂练习
(一)化学发应中的热效应
1、下列各反应中,符合右图所示能量变化的是
A.金属钠与水反应
B.氧化钙与水反应
C.氢气在氧气中燃烧
D.氢氧化钡晶体[Ba(OH)2·8H2O]与氯化铵晶体混合反应
2、右图为反应2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)的能量变化示意图。
下列说法正确的是
A.拆开2molH2(g)和1molO2(g)中的化学键成为H、O原子,
共放出1368kJ能量
B.由H、O原子形成2molH2O(g),共吸收1852kJ能量
C.2molH2(g)和1molO2(g)反应生成2molH2O(g),共吸收
484kJ能量
D.2molH2(g)和1molO2(g)反应生成2molH2O(g),共放出484kJ能量
3、下列各反应的能量变化分别用如下形式的示意图表示,其中正确的是
A.化石燃料的燃烧
B.植物的光合作用
C.氢气与氧气反应
D.氢气与氯气反应
4、2A(g)
B(g)ΔH1(ΔH1<0);2A(g)
B(l)ΔH2;下列能量变化示意图正确的是
ABCD
5、根据能量变化示意图,下列热化学方程式正确的是
A.N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)△H=—(b—a)kJ·mol—1
B.N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)△H=—(a—b)kJ·mol—1
C.2NH3
(1)=N2(g)+3H2(g)△H=2(a+b—c)kJ·mol—1
D.2NH3
(1)=N2(g)+3H2(g)△H=2(b+c—a)kJ·mol—1
6、根据下图所示的N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化情况,判断下列说法正确的是
A.N2(g)与O2(g)反应生成NO(g)是放热反应
B.2molO原子结合生成O2(g)时需要吸收498kJ能量
C.1molNO(g)分子中的化学键断裂时需要吸收632kJ能量
D.N2(g)+O2(g)=2NO(g)的反应热ΔH=+1444kJ·molˉ1
7、已知断裂1molH2(g)中的H﹣H键需要吸收436.4KJ的能量,断裂1molO2(g)中的共价键需要吸收498KJ的能量,生成H2O(g)中的1molH﹣O键能放出462.8KJ的能量.下列说法正确的是( )
A.断裂1molH2O中的化学键需要吸收925.6KJ的能量
B.2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=﹣480.4KJ•mol﹣1
C.2H2O(l)═2H2(g)+O2(g)△H=471.6KJ•mol﹣1
D.H2(g)+
O2(g)═H2O(l)△H=﹣240.2KJ•mol﹣1
8、在25℃,101kPa下,0.2molC2H2完全燃烧生成CO2和H2O(l)时放出259.92kJ热量。
表示上述反应的热化学方程式正确的是
A.2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(g)ΔH=+259.92kJ·molˉ1
B.2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-259.92kJ·molˉ1
C.2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(g)ΔH=+2599.2kJ·molˉ1
D.2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-2599.2kJ·molˉ1
9、已知1molCH4气体完全燃烧生成气态CO2和液态H2O,放出890.3kJ热量,则表示该反应的热化学方程式正确的是
A.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH=+890.3kJ·molˉ1
B.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3kJ·molˉ1
C.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=+890.3kJ·molˉ1
D.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3kJ·molˉ1
10、氢卤酸的能量关系如图所示,下列说法正确的是
A.已知HF气体溶于水放热,则HF的△H1<0
B.相同条件下,HCl的△H2比HBr的小
C.相同条件下,HCl的(△H3+△H4)比HI的大
D.一定条件下,气态原子生成1molH-X键放出akJ
能量,则该条件下△H2=akJ·mol-1
11、根据Ca(OH)2/CaO体系的能量循环图:
下列说法正确的是
A.ΔH5>0B.ΔH1+ΔH2=0
C.ΔH3=ΔH4+ΔH5D.ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5=0
(二)化学反应速率与限度
1、化合物A在一定条件下发生分解反应,反应物浓度随反应时间的变化如图所示。
则化合物A在4~8min间的平均反应速率为
A.0.20mol·Lˉ1·minˉ1
B.0.25mol·Lˉ1·minˉ1
C.0.30mol·Lˉ1·minˉ1
D.0.50mol·Lˉ1·minˉ1
2、一定条件下,在容积为1L的密闭容器中发生反应:
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g),1min后测得生成0.06molNH3,则该段时间内N2的化学反应速率(mol・L-1・min-1)为
A.001B.0.02C.0.03D.0.06
3、某温度时,2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)反应2s后,NO的浓度减少了0.06mol·Lˉ1,则以O2表示该时段的化学反应速率是
A.0.03mol·Lˉ1·sˉ1B.0.015mol·Lˉ1·sˉ1
C.0.12mol·Lˉ1·sˉ1D.0.06mol·Lˉ1·sˉ1
4、一定条件下,反应4NH3(g)+5O2(g)
4NO(g)+6H2O(g)在5L密闭容器中进行,10s时,水蒸气的物质的量增加了0.60mol,则前10s的平均反应速率为
A.υ(NH3)=0.008mol·Lˉ1·sˉ1
B.υ(NO)=0.04mol·Lˉ1·sˉ1
C.υ(O2)=0.006mol·Lˉ1·sˉ1
D.υ(H2O)=0.06mol·Lˉ1·sˉ1
5、可逆反应在一定条件下达到化学平衡时,下列说法不正确的是
A.正反应速率等于逆反应速率B.反应物和生成物浓度不再发生变化
C.反应体系中混合物的组成保持不变D.正、逆反应速率都为零
6、X(g)+3Y(g)
2Z(g)ΔH=-akJ·molˉ1,一定条件下,将1molX和3molY通入2L的恒容密闭容器中,反应10min,测得Y的物质的量为2.4mol。
下列说法正确的是
A.10min内,Y的平均反应速率为0.03mol·Lˉ1·sˉ1
B.第10min时,X的反应速率为0.01mol·Lˉ1·minˉ1
C.10min内,消耗0.2molX,生成0.4molZ
D.10min内,X和Y反应放出的热量为akJ
7、在一定条件下,可逆反应X(g)+2Y(g)
2Z(g)△H=—akJ·mol—1,达到化学平衡时,下列说法一定正确的是
A.反应放出akJ热量B.X和Y的物质的量之比为1:
2
C.反应物和生成物的浓度都不再发生变化
D.X的正反应速率等于Z的逆反应速率
8、已知:
X(g)+2Y(g)⇌3Z(g)△H=﹣aKJ•mol﹣1(a>0).下列说法不正确的是( )
A.0.1molX和0.2molY充分反应生成Z的物质的量一定小于0.3mol
B.达到化学平衡状态时,X、Y、Z的浓度不再发生变化
C.达到化学平衡状态时,反应放出的总热量可达akJ
D.升高反应温度,逆反应速率增大,正反应速率减小
9、相同温度和压强下,在容积为2L的密闭容器中发生反应:
2HI(g)
H2(g)+I2(g),达到平衡状态的标志是
A.c(H2)保持不变
B.2ν正(HI)=ν逆(I2)
C.混合气体的密度不再改变
D.拆开2molH-I共价键,同时生成1molH-H共价键
10、反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)ΔH<0,若在恒压绝热容器中发生,下列选项表明反
应一定已达平衡状态的是
A.容器内的温度不再变化
B.容器内的压强不再变化
C.相同时间内,断开H-H键的数目和生成N-H键的数目相等
D.容器内气体的浓度c(N2):
c(H2):
c(NH3)=1:
3:
2
11、一定条件下,0.3molX(g)与0.3molY(g)在体积为1L的密闭容器中发生反应:
X(g)+3Y(g)
2Z(g),下列示意图合理的是
A
B
C
D
12、为研究某溶液中溶质R的分解速率的影响因素,分别用三份不同初始浓度的R溶液在不同温度下进行实验,c(R)随时间变化如图。
下列说法不正确的是
A.25℃时,在10~30min内,R的分解平均速率为0.030mol·L—1·min—1
B.对比30℃和10℃曲线,在50min时,R的分解百分率相等
C.对比30℃和25℃曲线,在0~50min内,能说明R的分解平均速率随温度升高而增大
D.对比30℃和10℃曲线,在同一时刻,能说明R的分解速率随温度升高而增大
13、已知:
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH=-92.4kJ·molˉ1。
起始反应物为N2和H2,物质的量之比为1︰3,且总物质的量不变,在不同压强和温度下,反应达到平衡时,体系中NH3的物质的量分数如下表:
温度
物质的量分数
压强
400℃
450℃
500℃
600℃
20MPa
0.387
0.274
0.189
0.088
30MPa
0.478
0.359
0.260
0.129
下列说法正确的是
A.体系中NH3的物质的量分数越大,则正反应速率越大
B.反应达到平衡时,N2和H2的转化率之比均为1
C.反应达到平衡时,放出的热量均为92.4kJ
D.600℃,30MPa下反应达到平衡时,生成NH3的物质的量最多
14、对水样中溶质M的分解速率影响因素进行研究.在相同温度下,M的物质的量浓度(mol•L﹣1)随时间(min)变化的有关实验数据见表.下列说法不正确的是( )
时间
水样
0
5
10
15
20
25
Ⅰ(pH=2)
0.4
0.28
0.19
0.13
0.10
0.09
Ⅱ(pH=4)
0.4
0.31
0.24
0.20
0.18
0.16
Ⅲ(pH=4)
0.20
0.15
0.12
0.09
0.07
0.05
Ⅳ(pH=4,含Ca2+)
0.20
0.09
0.05
0.03
0.01
0
A.在0~20min内,Ⅰ中M的分解速率为0.015mol•L﹣1•min﹣1
B.水样酸性越强,M的分解速率越快
C.在0~20min内,Ⅲ中M的分解百分率比Ⅱ大
D.由于Ca2+存在,Ⅳ中M的分解速率比Ⅰ快
15、某工业流程中,进入反应塔的混合气体中NO和O2的物质的量分数分别为0.10和0.06,发生化学反应2NO(g)+O2(g)=2NO2(g),在其他条件相同时,测得实验数据如下表:
压强/(×105Pa)
温度/℃
NO达到所列转化率需要时间/s
50%
90%
98%
1.0
30
12
250
2830
90
25
510
5760
8.0
30
0.2
3.9
36
90
0.6
7.9
74
根据表中数据,下列说法正确的是
A.升高温度,反应速率加快
B.增大压强,反应速率变慢
C.在1.0×105Pa、90℃条件下,当转化率为98%时的反应已达到平衡
D.若进入反应塔的混合气体为amol,反应速率以v=△n/△t表示,则在8.0×105Pa、30℃条件下转化率从50%增至90%时段NO的反应速率为4a/370mol·s-1
(三)化学能与电能的转化
1、如图为铜锌原电池示意图,下列说法不正确的是
A.该原电池中,铜为正极
B.该原电池中,电子由铜片经过导线流入锌片
C.该原电池工作一段时间后,溶液的酸性减弱
D.该原电池工作一段时间后,锌片质量减小
2、如图是铜锌原电池的示意图。
当该原电池工作时,下列说法正确的是
A.铜片上产生O2B.锌片为原电池的负极
C.电子由铜片经导线流向锌片D.铜片上发生氧化反应
3、如图所示进行实验,下列说法不正确的是
A.装置甲的锌片上和装置乙的铜片上均可观察到有气泡产生
B.甲、乙装置中的能量变化均为化学能转化为电能
C.装置乙中的锌、铜之间用导线连接电流计,可观察到电流计指针发生偏转
D.装置乙中负极的电极反应式:
Zn-2eˉ=Zn2+
4、Mg-H2O2电池是一种化学电源,以Mg和石墨为电极,海水为电解质溶液,示意图如下。
下列说法不正确的是
A.石墨电极是该电池的正极
B.石墨电极上发生还原反应
C.Mg电极的电极反应式:
Mg-2e-=Mg2+
D.电池工作时,电子从Mg电极经导线流向石墨
电极,再从石墨电极经电解质溶液流向Mg电极
5、在一块表面无锈的铁片上滴食盐水,放置一段时间后看到铁片上有铁锈出现。
铁片腐蚀过程中发生的总化学方程式:
2Fe+2H2O+O2===2Fe(OH)2,Fe(OH)2进一步被氧气氧化为Fe(OH)3,再在一定条件下脱水生成铁锈,其原理如图。
下列说法正确的是
A.铁片发生还原反应而被腐蚀
B.铁片腐蚀最严重区域应该是生锈最多的区域
C.铁片腐蚀中负极发生的电极反应:
2H2O+O2+4e—===4OH—
D.铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池,发生了电化学腐蚀
6、银锌电池是一种常见化学电源,其原理反应:
Zn+Ag2O+H2O═Zn(OH)2+2Ag,其工作示意图如图.下列说法不正确的是( )
A.Zn电极是负极
B.Ag2O电极上发生还原反应
C.Zn电极的电极反应式:
Zn﹣2e﹣+2OH﹣═Zn(OH)2
D.放电前后电解质溶液的pH保持不变
7、金属(M)-空气电池的工作原理如图所示。
下列说法不正确的是
A.金属M作电池负极
B.电解质是熔融的MO
C.正极的电极反应:
O2+4e‾+2H2O
4OH‾
D.电池反应:
2M+O2+2H2O
2M(OH)2
8、锂(Li)-空气电池的工作原理如图所示。
下列说法不正确的是
A.金属锂作负极,发生氧化反应
B.Li+通过有机电解质向水溶液处移动
C.正极的电极反应:
O2+4e-=2O2-
D.电池总反应:
4Li+O2+2H2O=4LiOH
9、将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上,一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区(a)已被腐蚀而变暗,在液滴外沿棕色铁锈环(b),如图所示。
导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量
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