《第一章 章末整合》參考課件

章末整合化學反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化

突破1突破2突破3突破4焓變(ΔH)的計算利用鍵能計算ΔH或根據(jù)蓋斯定律計算、比較ΔH是近幾年全國卷命題的必考點,特別是將熱化學方程式和蓋斯定律的應(yīng)用融合在一起的試題,很好地考查了考生對所學知識的靈活應(yīng)用和運算能力。正確計算ΔH的關(guān)鍵是合理設(shè)計反應(yīng)途徑。突破1突破2突破3突破4高考考法一利用鍵能計算ΔH典例1(2019海南化學)根據(jù)下圖中的能量關(guān)系,可求得C—H鍵的鍵能為(

)A.414kJ·mol-1B.377kJ·mol-1C.235kJ·mol-1D.197kJ·mol-1答案:A

解析:根據(jù)ΔH=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能可得,-75kJ·mol-1=717kJ·mol-1+864kJ·mol-1-4EC—H,則EC—H=414kJ·mol-1。突破1突破2突破3突破4規(guī)律方法利用鍵能計算ΔH的方法(1)計算公式:①ΔH=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能。②ΔH=斷開化學鍵吸收的能量-形成化學鍵放出的能量。(2)計算關(guān)鍵:利用鍵能計算ΔH的關(guān)鍵,就是要明確物質(zhì)中化學鍵的數(shù)目,對中學階段常見單質(zhì)、化合物中所含共價鍵的種類和數(shù)目要熟悉。突破1突破2突破3突破4變式訓練1-1通常人們把斷裂1mol某化學鍵所吸收的能量或形成1mol某化學鍵所釋放的能量看作該化學鍵的鍵能,鍵能的大小可用于估算化學反應(yīng)的ΔH。已知部分化學鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下表所示:突破1突破2突破3突破4答案:C

解析:ΔH=反應(yīng)物的總鍵能-反應(yīng)產(chǎn)物的總鍵能,根據(jù)表中的鍵能數(shù)據(jù)計算可知,H2(g)和Cl2(g)反應(yīng)生成HCl(g)的反應(yīng)是放熱反應(yīng),ΔH<0,C項錯誤。突破1突破2突破3突破4變式訓練1-2CO2與CH4經(jīng)催化重整,制得合成氣:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)已知上述反應(yīng)中相關(guān)的化學鍵鍵能數(shù)據(jù)如下:則該反應(yīng)的ΔH=

。

答案:+120kJ·mol-1解析:ΔH=[4×E(C—H)+2×E(C=O)]-[2×E(CO)+2×E(H—H)]=(4×413+2×745)kJ·mol-1-(2×1075+2×436)kJ·mol-1=+120kJ·mol-1。突破1突破2突破3突破4高考考法二利用蓋斯定律計算ΔH并書寫熱化學方程式

突破1突破2突破3突破4(3)硅粉與HCl在300℃時反應(yīng)生成1molSiHCl3氣體和H2,放出225kJ熱量,該反應(yīng)的熱化學方程式為

。

突破1突破2突破3突破4規(guī)律方法蓋斯定律應(yīng)用三步流程

突破1突破2突破3突破4變式訓練2請回答下列問題:突破1突破2突破3突破4(3)SiHCl3在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng):2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)

ΔH1=+48kJ·mol-13SiH2Cl2(g)===SiH4(g)+2SiHCl3(g)

ΔH2=-30kJ·mol-1則反應(yīng)4SiHCl3(g)===SiH4(g)+3SiCl4(g)的ΔH為

kJ·mol-1。(4)近年來,研究人員提出利用含硫物質(zhì)熱化學循環(huán)實現(xiàn)太陽能的轉(zhuǎn)化與存儲。過程如下:反應(yīng)Ⅰ:2H2SO4(l)2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g)ΔH1=+551kJ·mol-1反應(yīng)Ⅲ:S(s)+O2(g)SO2(g)

ΔH3=-297kJ·mol-1反應(yīng)Ⅱ的熱化學方程式:

。

突破1突破2突破3突破4答案:(1)+53.1

(2)+247

(3)+114(4)3SO2(g)+2H2O(g)===2H2SO4(l)+S(s)ΔH=-254kJ·mol-1解析:(1)由蓋斯定律可知,(第一個已知反應(yīng)÷2)-(第二個已知反應(yīng))可得反應(yīng):N2O5(g)===2NO2(g)+O2(g),則該反應(yīng)的ΔH=-4.4kJ·mol-1÷2-(-55.3kJ·mol-1)=+53.1kJ·mol-1。(2)將已知熱化學方程式依次編號為①②③,根據(jù)蓋斯定律,③×2-①-②,得到CH4—CO2催化重整反應(yīng)的ΔH=+247kJ·mol-1。(3)2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)

ΔH1=+48kJ·mol-1①3SiH2Cl2(g)===SiH4(g)+2SiHCl3(g)

ΔH2=-30kJ·mol-1②根據(jù)蓋斯定律:①×3+②即可得4SiHCl3(g)===SiH4(g)+3SiCl4(g)

ΔH=+114kJ·mol-1。突破1突破2突破3突破4(4)由題給示意圖可知,反應(yīng)Ⅱ為二氧化硫發(fā)生歧化反應(yīng)生成硫酸和硫,反應(yīng)的化學方程式為3SO2(g)+2H2O(g)2H2SO4(l)+S(s),由蓋斯定律可知,-(反應(yīng)Ⅲ+反應(yīng)Ⅰ)可得反應(yīng)Ⅱ,則反應(yīng)Ⅱ的ΔH=-(ΔH3+ΔH1)=-(-297kJ·mol-1)-(+551kJ·mol-1)=-254kJ·mol-1,則反應(yīng)Ⅱ的熱化學方程式為3SO2(g)+2H2O(g)===2H2SO4(l)+S(s)

ΔH=-254kJ·mol-1。突破1突破2突破3突破4電化學中電極反應(yīng)式的書寫電極反應(yīng)式的書寫是高考的重點、熱點和難點,主要涉及燃料電池、可逆電池及電解池(尤其是含離子交換膜)。突破1突破2突破3突破4高考考法一燃料電池典例3(2019全國Ⅰ,12)利用生物燃料電池原理研究室溫下氨的合成,電池工作時MV2+/MV+在電極與酶之間傳遞電子,示意圖如下所示。下列說法錯誤的是(

)A.相比現(xiàn)有工業(yè)合成氨,該方法條件溫和,同時還可提供電能B.陰極區(qū),在氫化酶作用下發(fā)生反應(yīng)H2+2MV2+===2H++2MV+C.正極區(qū),固氮酶為催化劑,N2發(fā)生還原反應(yīng)生成NH3D.電池工作時質(zhì)子通過交換膜由負極區(qū)向正極區(qū)移動突破1突破2突破3突破4答案:B

解析:題給反應(yīng)過程是在室溫條件下進行的,因此比現(xiàn)有工業(yè)合成氨的條件溫和,同時還能提供電能,A項正確;陰極區(qū)發(fā)生的是得電子的反應(yīng),而左池中發(fā)生的是失電子的反應(yīng),B項錯誤;右池為正極區(qū),氮氣發(fā)生還原反應(yīng)生成氨氣,C項正確;左池中產(chǎn)生的氫離子通過交換膜向右池移動,即由負極區(qū)移向正極區(qū),D項正確。突破1突破2突破3突破4規(guī)律方法燃料電池電極反應(yīng)的書寫第一步:寫出燃料電池反應(yīng)的總反應(yīng)一般情況下,燃料電池的總反應(yīng)與燃料的燃燒反應(yīng)一致,若產(chǎn)物能和電解質(zhì)反應(yīng)則總反應(yīng)為加和之后的反應(yīng)。如甲烷燃料電池(電解質(zhì)為NaOH溶液)中發(fā)生的反應(yīng)依次為:CH4+2O2===CO2+2H2O①CO2+2NaOH===Na2CO3+H2O②由①式+②式可得燃料電池總反應(yīng)為CH4+2O2+2NaOH===Na2CO3+3H2O。突破1突破2突破3突破4第二步:寫出電池的正極反應(yīng)根據(jù)燃料電池的特點,一般在正極上發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)是O2,隨著電解質(zhì)溶液的不同,其電極反應(yīng)有所不同,大致有以下四種情況:第三步:根據(jù)電池總反應(yīng)和正極反應(yīng),寫出負極反應(yīng)電池反應(yīng)的總反應(yīng)-電池正極反應(yīng)=電池負極反應(yīng)。因為O2不是負極反應(yīng)物,因此兩個反應(yīng)相減時要徹底消除O2。突破1突破2突破3突破4變式訓練3為體現(xiàn)節(jié)能減排的理念,中國研制出了新型固態(tài)氧化物燃料電池(SOFC),該電池的工作原理如圖所示。下列說法正確的是(

)A.電子從b極經(jīng)導線流向a極B.正極的電極反應(yīng)為O2+4e-+2H2O===4OH-C.還可以選用NaOH固體作固態(tài)電解質(zhì)D.若反應(yīng)中轉(zhuǎn)移1mol電子,則生成22.4L(標準狀況)CO2突破1突破2突破3突破4答案:A

解析:燃料電池通入氧氣的電極為正極,則a為正極,電子從b極經(jīng)導線流向a極,故A正確;介質(zhì)為固態(tài)熔融介質(zhì),不存在水溶液,則正極的電極反應(yīng)為O2+4e-===2O2-,故B錯誤;CO2能與NaOH反應(yīng)生成Na2CO3,則不可選用NaOH固體作為固態(tài)電解質(zhì),故C錯誤;若反應(yīng)中轉(zhuǎn)移1mol電子,參加反應(yīng)的氧氣為0.25mol,生成CO2為0.5mol,其體積為11.2L(標準狀況),故D錯誤。突破1突破2突破3突破4高考考法二可逆電池典例4(2019全國Ⅲ,13)為提升電池循環(huán)效率和穩(wěn)定性,科學家近期利用三維多孔海綿狀Zn(3D-Zn)可以高效沉積ZnO的特點,設(shè)計了采用強堿性電解質(zhì)的3D-Zn-NiOOH二次電池,結(jié)構(gòu)如下圖所示。電池反應(yīng)為Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。下列說法錯誤的是(

)A.三維多孔海綿狀Zn具有較高的表面積,所沉積的ZnO分散度高B.充電時陽極反應(yīng)為Ni(OH)2(s)+OH-(aq)-e-===NiOOH(s)+H2O(l)C.放電時負極反應(yīng)為Zn(s)+2OH-(aq)-2e-===ZnO(s)+H2O(l)D.放電過程中OH-通過隔膜從負極區(qū)移向正極區(qū)突破1突破2突破3突破4答案:D

突破1突破2突破3突破4規(guī)律方法1.正確分析二次電池

突破1突破2突破3突破42.利用“加減法”書寫新型二次電池放電的電極反應(yīng)若已知電池放電時的總反應(yīng),可先寫出較易書寫的一極的電極反應(yīng),然后在電子守恒的基礎(chǔ)上,由總反應(yīng)減去較易寫出的一極的電極反應(yīng),即可得到較難寫出的另一極的電極反應(yīng)。突破1突破2突破3突破4變式訓練4(2019山東濰坊質(zhì)檢)一種新型可逆電池的工作原理如圖所示。放電時總反應(yīng)為(Cn表示石墨)。下列說法正確的是(

)D.電路中每轉(zhuǎn)移3mol電子,最多有1molCn(AlCl4)被還原突破1突破2突破3突破4答案:C

突破1突破2突破3突破4高考考法三電解池典例5制備Na2S2O5也可采用三室膜電解技術(shù),裝置如圖所示,其中SO2堿吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。陽極的電極反應(yīng)為

。電解后,

室的NaHSO3濃度增加。將該室溶液進行結(jié)晶脫水,可得到Na2S2O5。

突破1突破2突破3突破4答案:2H2O-4e-===4H++O2↑

a解析:陽極發(fā)生氧化反應(yīng):2H2O-4e-===4H++O2↑,陽極室H+向a室遷移,a室中的Na2SO3轉(zhuǎn)化成NaHSO3。陰極發(fā)生還原反應(yīng),析出H2,OH-增多,Na+由a室向b室遷移,則b室中Na2SO3濃度增加。突破1突破2突破3突破4規(guī)律方法電解時電極反應(yīng)的書寫步驟

突破1突破2突破3突破4變式訓練5按要求書寫電極反應(yīng)。(1)以金屬鋁為陽極,在H2SO4溶液中電解,金屬鋁表面形成氧化膜,陽極反應(yīng)為

。

(2)用Al單質(zhì)作為陽極,石墨作為陰極,NaHCO3溶液作為電解液進行電解,生成難溶物R,R受熱分解生成化合物Q,寫出陽極生成R的電極反應(yīng):

。

(3)在酸性條件下用惰性電極電解K2MnO4溶液能得到化合物KMnO4,則陽極反應(yīng)為:

,陰極反應(yīng)為:

。

(4)將一定濃度的磷酸二氫銨(NH4H2PO4)、氯化鋰混合溶液作為電解質(zhì)溶液,以鐵棒為陽極,石墨為陰極,電解析出LiFePO4沉淀,則陽極電極反應(yīng)為

。

突破1突破2突破3突破4突破1突破2突破3突破4電化學中的串聯(lián)電路1.有外接電源電池類型的判斷方法其中甲為電鍍池,乙、丙均為一般的電解池。突破1突破2突破3突破42.無外接電源電池類型的判斷方法原電池反應(yīng)可自發(fā)進行;電解池反應(yīng)不能自發(fā)進行。如圖所示,B為原電池,A為電解池。突破1突破2突破3突破4典例6某同學組裝了如圖所示的電化學裝置,電極Ⅰ為Al,其他電極均為Cu,下列說法正確的是(

)A.電流方向:電極Ⅳ→?→電極ⅠB.電極Ⅰ發(fā)生還原反應(yīng)C.電極Ⅱ逐漸溶解D.電極Ⅲ的電極反應(yīng):Cu2++2e-===Cu突破1突破2突破3突破4答案:A

解析:帶鹽橋的①②裝置構(gòu)成原電池,Ⅰ為負極,Ⅱ為正極,裝置③為電解池。電子移動方向:電極Ⅰ→?→電極Ⅳ,電流方向與電子移動方向相反,A項正確;原電池負極在工作中發(fā)生氧化反應(yīng),B項錯誤;原電池正極上發(fā)生還原反應(yīng),Cu2+在電極Ⅱ上得電子生成Cu,該電極質(zhì)量逐漸增大,C項錯誤;電解池中陽極為活性電極時,電極本身被氧化,生成的離子進入溶液中,因為電極Ⅱ為正極,因此電極Ⅲ為電解池的陽極,其電極反應(yīng)為Cu-2e-===Cu2+,D項錯誤。突破1突破2突破3突破4規(guī)律方法串聯(lián)類電池的解題流程

突破1突破2突破3突破4變式訓練6-1用鉛蓄電池電解AgNO3、Na2SO4的溶液,a、b、c、d電極材料均為石墨。已知鉛蓄電池的總反應(yīng)為Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l),通電時a電極質(zhì)量增加,下列說法正確的是(

)A.電路中通過1mol電子時,Y電極質(zhì)量增加48gB.放電時鉛蓄電池負極的電極反應(yīng)為C.c、d電極產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量之比為1∶2D.X極為負極突破1突破2突破3突破4答案:A

解析:a極質(zhì)量增加,即析出了Ag,則a為陰極,Y為負極,X為正極,D項錯;放電時負極失電子,B項錯誤;c為陰極放出H2,d為陽極放出O2,物質(zhì)的量之比為2∶1,C項錯誤。突破1突破2突破3突破4變式訓練6-2如圖X是直流電源。Y槽中c、d為石墨棒,Z槽中e、f是質(zhì)量相同的銅棒。接通電路后,發(fā)現(xiàn)d附近顯紅色。(1)①電源上b為

(填“正”“負”“陰”或“陽”,下同)極。

②Z槽中e極為

極。

③連接Y、Z槽線路中,電子流動的方向是d

e(填“→”或“←”)。(2)①寫出c極上反應(yīng)的電極反應(yīng):

。

②寫出Y槽中總反應(yīng)的化學方程式:

。

③寫出Z槽中e極上的電極反應(yīng):

。

突破1突破2突破3突破4突破1突破2突破3突破4電化學中的“膜”化學近幾年全國卷的高考中,涉及離子交換膜的試題較多,且?？汲Ｐ?。1.離子交換膜的類型和作用突破1突破2突破3突破42.多室電解池多室電解池是利用離子交換膜的選擇透過性,即允許帶某種電荷的離子通過而限制帶相反電荷的離子通過,將電解池分為兩室、三室、多室等,以達到濃縮、凈化、提純及電化學合成的目的。如兩室電解池——工業(yè)上利用如圖兩室電解裝置制備燒堿。突破1突破2突破3突破4典例7KIO3可采用“電解法”制備,裝置如圖所示。(1)寫出電解時陰極的電極反應(yīng):

。

(2)電解過程中通過陽離子交換膜的離子主要為

,其遷移方向是

。

突破1突破2突破3突破4答案:(1)2H2O+2e-===2OH-+H2↑

(2)K+由a到b解析:(1)電解法制備KIO3時,H2O在陰極得到電子,發(fā)生還原反應(yīng):2H2O+2e-===2OH-+H2↑。(2)電解池中陽離子向陰極移動,即由電極a向電極b遷移,陽離子交換膜只允許陽離子通過,故主要是K+通過陽離子交換膜。突破1突破2突破3突破4規(guī)律方法含離子交換膜電化學裝置題的解題步驟

突破1突破2突破3突破4變式訓練7-1用一種陰、陽離子雙隔膜三室電解槽處理廢水中的,模擬裝置如圖所示。下列說法正確的是(

)A.陽極室溶液由無色變成棕黃色B.陰極的電極反應(yīng)為4OH-