化学反应与能量 单元复习

成才之路·化学路漫漫其修远兮吾将上下而求索人教版·必修②化学反应与能量第二章章末复习提升第二章专题突破·纵引横连2知识网络·宏观掌控1知识网络·宏观掌控本章内容包括化学能与热能、化学能与电能、化学反应速率和限度等三部分内容，经常考查的知识点有常见的吸热反应和放热反应，原电池的工作原理，电极反应式的书写等，原电池的应用、化学反应速率的表示法，外界条件对反应速率的影响，可逆反应，化学平衡的概念及化学平衡的标志，控制化学反应快慢和限度的技术应用等。其命题多以选择题、填空题、简答题的形式出现，其中化学反应的实质、能量转化及化学反应的应用等仍是高考的重点和热点。专题突破·纵引横连●专题归纳1．化学反应的实质化学反应的过程是旧物质的消耗和新物质生成的过程，因此化学反应的本质就是旧化学键断裂和新化学键形成的过程。化学反应中的能量变化(1)化学反应过程中反应物的化学键被破坏。如H2＋F2===2HF，H—H、F—F键均被破坏。(2)对离子化合物，其溶于水后，便成为自由．．移动的阴、阳离子，离子键被破坏。其熔化后，也成为自由移动的阴、阳离子，离子键被破坏。(3)对于共价化合物，有些共价化合物溶于水后，能与水作用，其分子内共价键被破坏。如HCl、HBr等。(4)化学反应的实质就是旧键的断裂和新键的形成。如H2＋Cl2=====点燃2HCl的形成过程为：H—H―→H·＋·H，Cl—Cl―→∶Cl·····＋·Cl····∶再发生H·＋·Cl····∶―→H∶Cl····∶。键的断裂需要吸热(如上例中的“点燃”即是提供断键所需能量)，新键的形成一般释放能量，对于一个反应是吸热还是放热，就是比较吸收的总能量和释放的总能量的大小。2．吸热反应与放热反应吸热反应，从字面上讲就是吸收热量的反应，而放热反应，就是放出热量的反应。若从本质上分析，则可以从两个角度进行理解。一是从化学键的断裂与形成角度；二是从物质本身具有的能量角度。下面就逐一举例说明。(1)化学键断裂与形成角度①若E1E2，化学反应表现为吸热反应；②若E1E2，化学反应表现为放热反应。(2)物质本身能量角度①若E′E″，化学反应表现为放热反应；②若E′E″，化学反应表现为吸热反应。(3)对吸热反应和放热反应理解的两个误区。①吸热反应很难进行，放热反应较易进行。()吸热反应、放热反应只是从能量的变化角度分析的，吸收热量的化学反应是吸热反应，放出热量的化学反应是放热反应，与反应的难易无关。②吸热反应一定需要加热或点燃，放热反应一定不用加热或点燃。()吸热反应、放热反应与反应条件无必然的关系。有些吸热反应常温下就能进行，如NH4Cl(s)与Ba(OH)2·8H2O(s)的反应，有些放热反应需要加热或点燃才能发生，如木炭的燃烧。3．化学反应中物质变化、化学键变化、能量变化的关系4．化学能与热能的相互转化能量的形式有多种。蕴藏在物质内部与化学键的变化相关联的能量为化学能。自然界里的能量除了化学能以外，还有热能、光能、电能等。化学反应伴随着能量变化是化学反应的一大特征，从能量形式上看，主要是化学能与热能之间的相互转化。化学物质中的化学能通过化学反应转化为热能，是人类生存和发展的动力之源；而热能转化为化学能又是人们进行科学研究，创造新物质不可或缺的条件和途径。5．化学反应中能量变化的计算(1)用E(反应物)表示反应物的总能量，E(生成物)表示生成物的总能量，ΔQ表示能量变化，则：ΔQ＝E(生成物)－E(反应物)。(2)用Q(吸)表示反应物分子断裂时吸收的总能量，Q(放)表示生成物分子成键时放出的总能量，ΔQ表示能量变化，则：ΔQ＝Q(吸)－Q(放)。(2015·山东省潍坊市五县高一下学期期中)以下叙述错误的是()A．氢气与氯气反应后，体系的能量降低B．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应C．若生成物的总能量高于反应物的总能量，则反应过程吸收能量D．化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成●典例透析【解析】A．氢气与氯气反应是化合反应属于放热反应，故体系能量降低，A正确；B.吸热反应不一定需要加热，例如：Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl反应，不需要加热，但却是吸热反应，故B错误；C.若生成物的总能量高于反应物的总能量，则反应过程吸收能量，若反应物的总能量高于生成物的总能量，则反应过程放出能量，故C正确；D.化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成，D正确，此题选B。【答案】B下列变化过程属于吸热的是()A．NH4Cl的溶解B．SO2的催化氧化C．NO2转化成N2O4D．生石灰转化为熟石灰【解析】A．NH4Cl溶解是吸热过程，正确；B.SO2的催化氧化是化合反应，属于放热反应，错误；C.NO2转化成N2O4是化合反应，属于放热过程，错误；D.生石灰变熟石灰是化合反应，属于放热反应，错误。【答案】A(2015·广东省东莞市莞美学校高一下学期第一次月考)下列说法正确的是()A．化学反应未必伴随能量变化B．放热反应全部不需要加热即可发生C．需要加热条件的化学反应都是吸热反应D．化学变化中的能量变化主要由化学键变化引起的【解析】化学反应过程中必然伴随有能量变化，而化学反应可以分为旧键断裂和新键形成两个过程，前者吸热，后者放热，化学反应的吸放热取决于两个过程的热量多少。【答案】D金刚石和石墨是碳元素的两种单质(同素异形体)。在100kPa时，1mol金刚石和1mol石墨在氧气中完全燃烧放出的热量分别为395.4kJ和393.5kJ，下列说法不正确的是()A．1mol石墨转化为1mol金刚石时要吸收1.9kJ的热能B．1mol石墨比1mol金刚石的能量低C．1mol石墨的总键能比1mol金刚石的总键能小1.9kJD．石墨比金刚石稳定【解析】石墨和金刚石完全燃烧都生成CO2,1mol金刚石完全燃烧时比1mol石墨多放热395.4kJ－393.5kJ＝1.9kJ，说明1mol金刚石比1mol石墨的能量高，石墨比金刚石稳定。【答案】C●专题归纳1．原电池的构成一般符合以下条件：(1)具有活动性不同的两极，较活泼的金属作负极，发生氧化反应；较不活泼的金属或非金属(石墨等)作正极得到电子，发生还原反应，本身不变。(2)具有电解质溶液。(3)用导线相连，组成闭合回路，或具备将化学能转变为电能的条件。(4)能自发地发生氧化还原反应。许多题目都围绕上述条件进行原电池的判断。原电池的构造及工作原理2．原电池的工作原理。(1)负极和正极。①负极。a．电极材料——较活泼的金属；b．电子流向——流出电子的一极；c．反应类型——发生氧化反应的一极；d．离子流向——阴离子移向的一极。②正极。a．电极材料——较不活泼的金属或能导电的非金属；b．电子流向——流入电子的一极；c．反应类型——发生还原反应的一极；d．离子流向——阳离子移向的一极。(2)电极反应式的书写。负极：还原剂－ne－===氧化产物；正极：氧化剂＋ne－===还原产物。3．原电池电极反应式的书写(1)书写方法按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应的规律，根据原电池总反应式正确判断出两极物质反应生成的产物，然后结合电解质溶液所能提供的离子，结合质量守恒、电荷守恒配平电极反应式。具体步骤为：①列物质，标得失；②选离子，配电荷；③配个数，巧用水；④两式加，验总式。(2)写电极反应式时应注意：①两极得失电子数相等；②电极反应式常用“===”，不用“―→”；③电极反应式中若有气体生成，需加“↑”；若有固体生成，一般不标“↓”。原电池的总反应式一般把正极和负极的电极反应式相加而得。4．原电池原理的应用(1)加快化学反应速率。(2)比较金属活动性强弱。(3)防止金属的腐蚀(设计成原电池的正极)。(4)设计化学电源。●典例透析(2015·江西省九江市彭泽县二中高一下学期期中)如图将锌片和铜片用导线连接后放入稀硫酸溶液中，发生原电池反应，下列叙述错误的是()A．溶液的pH增大B．溶液中的Zn2＋浓度增大C．溶液中的SO2－4浓度增大D．溶液的密度增大【答案】C【解析】原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。锌的金属性强于铜，锌是负极，失去电子。铜是正极，溶液中的氢离子在正极得到电子放出氢气，则A.氢离子浓度降低，溶液的pH增大，A正确；B.锌溶解溶液中的Zn2＋浓度增大，B正确；C.溶液中的SO2－4浓度不变，C错误；D.硫酸锌溶液的密度大于硫酸，则溶液的密度增大，D正确，答案选C。(2015·经典习题选萃)Al—Mg在不同的电解质溶液中分别构成原电池A、B。如图所示：(1)指出各池中的负极材料并写出其电极反应式。①负极材料：A池________，B池________。②电极反应式：A池：正极：_______________________，负极：________________________。B池：正极：_____________________，负极：_____________________。(2)从构成原电池的几个组成部分来看，判断原电池负极，除了要考虑金属的活泼性外，还要考虑_____________。解析】A池中：据金属活泼性顺序及电解质溶液为稀H2SO4，故Mg作该原电池的负极，其电极反应式为：Mg－2e－===Mg2＋溶液中的H＋在Al极(正极)上获得电子放出H2，其电极反应式为：2H＋＋2e－===H2↑B池中：因电解质溶液为NaOH溶液，尽管Mg的活泼性比Al强，但Mg与NaOH不反应，而Al能与NaOH溶液发生氧化还原反应，所以B池中Al为负极，其电极反应式为：Al＋4OH－－3e－===AlO－2＋2H2OMg极为正极，其电极反应式为：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑总反应式为：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－2＋3H2↑【答案】(1)①MgAl②2H＋＋2e－===H2↑Mg－2e－===Mg2＋6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑2Al＋8OH－－6e－===2AlO－2＋4H2O(2)电解质溶液的性质，较易与电解质溶液反应的金属作原电池的负极(2015·浙江省杭州地区重点中学高一第二学期期中)我国首创的海洋电池以铝板、铂网作电极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。电池总反应为：4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3，下列判断不正确的是()A．电池工作时，电子由铝板沿导线流向铂网B．铂电极做成网状，可增大与氧气的接触面积C．正极反应为：O2＋H2O＋2e－===2OH－D．该电池通常只需要更换铝板就可继续使用【解析】A．根据电池总反应可知Al为负极，所以电池工作时，电子由铝板沿导线流向铂网，正确；B.网状结构可增大表面积，所以铂电极做成网状，可增大与氧气的接触面积，正确；C.正极上O2得电子生OH－，配平可得电极方程式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，错误；D.该电池负极铝板参与反应，逐渐减少，所以该电池通常只需要更换铝板就可继续使用，正确。【答案】C化学反应速率、化学反应限度●专题归纳1．化学反应速率(1)化学反应速率的三种计算方法。①定义式法。公式v＝ΔcΔt。②关系式法。化学反应速率之比＝物质的量浓度变化之比＝物质的量变化之比＝化学计量数之比。③三段式法。(2)影响化学反应速率的因素。增大化学反应速率的五种方法：增大反应物浓度；增大压强；升高温度；加入催化剂；增大固体的表面积。2．化学反应的限度(1)对化学平衡状态理解的“三种误区”。①反应物完全转化成生成物。()可逆反应中反应物不能100%的转化，反应物和生成物共存。②化学反应停止了。()反应达到化学平衡状态时，反应并没有停止，实际上正反应与逆反应始终在进行，只是正反应速率等于逆反应速率。③外界条件改变对平衡状态无影响。()任何化学平衡状态均是相对的、有条件的，当外界条件变化时，化学平衡状态也会发生相应的变化。(2)化学平衡状态判断的“两种误区”。①各组分的浓度相等证明反应达到平衡状态。()②各组分的分子数等于化学计量数之比证明反应达到平衡状