2021_2022学年新教材高中化学专题1化学反应与能量变化章末共享专题课件苏教版选择性必修1

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专题1　章末共享专题微专题一微专题一　热化学方程式的书写与判断一、书写热化学方程式的注意事项（1）ΔH的单位　热化学方程式的右边必须写上ΔH，并用“空格”隔开。吸热反应的ΔH为“＋”，放热反应的ΔH为“－”，单位常用kJ/mol（或kJ·mol－1）。（2）注明必要的测定条件　焓变与温度和压强等测定条件有关，故书写时必须注明反应的温度和压强，如不注明条件，即指25 ℃、1.01×105 Pa。（3）注明物质的状态　物质的状态不同，化学反应焓变的值不同，因此必须在每种物质的化学式后面注明物质状态。（4）明确化学计量数的含义　热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示物质的量，并不能表示物质的分子数，因此化学计量数可以是整数也可以是分数。（5）化学计量数与ΔH的关系　热化学方程式中各物质的化学计量数加倍，则ΔH的数值也加倍；若反应逆向进行，则ΔH改变符号，但绝对值不变。二、热化学方程式正误判断热化学方程式是表示参加反应的物质的量与反应热的关系的化学方程式。热化学方程式的书写除了遵循书写化学方程式的要求外，应侧重从以下几个方面予以考虑。1.检查ΔH符号的正误放热反应的ΔH为“－”，吸热反应的ΔH为“＋”，单位是kJ·mol－1，逆反应的ΔH与正反应的ΔH数值相同，符号相反。2.检查是否注明物质的聚集状态必须注明每种反应物和生成物的聚集状态，同一个化学反应，物质的聚集状态不同，ΔH数值不同3.检查ΔH的数值与化学计量数是否对应ΔH的大小与反应物的物质的量的多少有关，相同的反应，化学计量数不同时，ΔH不同。4.特殊反应热（1）书写表示燃烧热的热化学方程式时，可燃物的化学计量数为1；产物应为完全燃烧生成稳定的化合物，如C燃烧应生成CO2而不是CO，H2燃烧生成的是H2O（l），而不是H2O（g）。（2）书写表示中和热的热化学方程式时，H2O的化学计量数为1，并以此配平其余物质的化学计量数。 答案：D 2.完成下列反应的热化学方程式。（1）沼气是一种能源，它的主要成分是CH4，常温下，0.5 mol CH4完全燃烧生成CO2（g）和液态水时，放出445 kJ热量，则热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。（2）已知H2S完全燃烧生成SO2（g）和H2O（l），H2S的燃烧热为a kJ·mol－1，写出H2S的燃烧热的热化学方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）ΔH＝－890 kJ·mol－1  N2（g）＋3H2（g）===2NH3（l）ΔH＝－2（b＋c－a） kJ·mol－1HF（aq）===F－（aq）＋H＋（aq）　ΔH＝－10.4 kJ·mol－1（5）SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中，只存在S—F键，已知1 mol S（s）转化为气态硫原子吸收能量280 kJ，F—F键能为160 kJ·mol－1，S—F键能为330 kJ·mol－1，试写出S（s）和F2（g）反应生成SF6（g）的热化学方程式________________________________________。S（s）＋3F2（g）===SF6（g）　ΔH＝－1 220 kJ·mol－1特别提醒书写热化学方程式常见错误：（1）漏写物质的聚集状态（漏一种就全错）。（2）ΔH的符号“＋”“－”标示错误。（3）ΔH的值与各物质化学计量数不对应。（4）ΔH后不带单位或单位写错（写成kJ、kJ·mol等）。微专题二微专题二　ΔH的大小比较与计算一、ΔH的大小比较比较反应热的大小，一般从以下几个方面考虑：1.比较“反应热”或ΔH的大小时，必须带“＋”“－”符号；比较“燃烧热”“中和热”时，只需比较数值大小即可。2.参加反应的物质的量不同，则反应热的数值也会发生相应的变化，如1 mol H2完全燃烧生成液态水时放出285.8 kJ的热量，2 mol H2完全燃烧生成液态水时则放出571.6 kJ的热量。3.对于可逆反应，如3H2（g）＋N2（g）⇌2NH3（g）　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，是指生成2 mol NH3时放出92.4 kJ的热量，而不是3 mol H2和1 mol N2混合，在一定条件下反应就可放出92.4 kJ的热量，实际3 mol H2和1 mol N2混合，在一定条件下反应放出的热量小于92.4 kJ，因为该反应的反应物不能完全转化为生成物。4.同一反应中物质的聚集状态不同，反应热数值大小也不同。例如，S（g）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH1＝－Q1 kJ·mol－1；S（s）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH2＝－Q2 kJ·mol－1可以理解成固态硫变成气态硫后再发生变化，而由固态到气态是需要吸收能量的，所以Q1＞Q2、ΔH1＜ΔH2，故当同一反应中只由于聚集状态不同比较反应热的大小时，反应物为固态时放出的热量少，当生成物为固态时放出的热量多。5.中和热为稀溶液中强酸和强碱生成1 mol H2O时的反应热。若酸为浓硫酸时，由于浓硫酸溶解放热，此时生成1 mol H2O放出的热量大于57.3 kJ。二、焓变的计算1.运用盖斯定律计算计算反应热最基本的方法是应用盖斯定律。高考题中往往给出几个已知的热化学方程式，然后要求计算与之有关的目标热化学方程式的反应热，此时可应用盖斯定律进行计算。2.根据热化学方程式计算计算依据：对于相同的反应，反应热与反应物参加反应的物质的量成正比。若题目给出了相应的热化学方程式，则按照热化学方程式与ΔH的关系计算反应热；若没有给出热化学方程式，则根据条件先得出热化学方程式，再计算反应热。注意　热化学方程式中各物质的化学计量数改变时，其反应热的数值应作相同倍数的改变。3.根据反应物和生成物的能量计算（1）计算公式：ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量。（2）根据燃烧热计算，要紧扣反应物为“1 mol”、生成物为指定产物。Q放＝n（可燃物）×|ΔH|。4.根据反应物和生成物的键能计算（1）计算公式：ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和。（2）根据键能计算反应热的关键是正确找出反应物和生成物所含共价键的种类和数目，如1个H2O分子中含有2个H—O键，1个NH3分子中含有3个N—H键等。要注意晶体结构中化学键的情况，常见的有1 mol P4含有6 mol P—P键，1 mol晶体硅含有2 mol Si—Si键，1 mol石墨晶体中含有1.5 mol C—C键，1 mol金刚石含有2 mol C—C键，1 mol SiO2含有4 mol Si—O键等。  6ΔH1＋2ΔH2－4ΔH3（2）已知：C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）　ΔH＝a kJ·mol－12C（s）＋O2（g）===2CO（g）　ΔH＝－220 kJ·mol－1H—H键、O===O键和O—H键的键能分别为436 kJ·mol－1、496 kJ·mol－1和463 kJ·mol－1，则a＝　　　　。＋132解析：（2）已知①C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）　ΔH＝a kJ·mol－1，②2C（s）＋O2（g）===2CO（g）　ΔH＝－220 kJ·mol－1；根据盖斯定律由①×2－②得2H2O（g）===O2（g）＋2H2（g）　ΔH＝（2a＋220） kJ·mol－1，依据键能计算反应热可得4×463 kJ·mol－1－496 kJ·mol－1－2×436 kJ·mol－1＝（2a＋220） kJ·mol－1，解得a＝＋132。  53.1（2）SiHCl3在催化剂作用下发生反应：①2SiHCl3（g）===SiH2Cl2（g）＋SiCl4（g）　ΔH1＝48 kJ·mol－1②3SiH2Cl2（g）===SiH4（g）＋2SiHCl3（g）　ΔH2＝－30 kJ·mol－1则反应4SiHCl3（g）===SiH4（g）＋3SiCl4（g）的ΔH为　　　　kJ·mol－1。114解析：（2）根据盖斯定律，由①×3＋②得4SiHCl3（g）===SiH4（g）＋3SiCl4（g）的ΔH＝3ΔH1＋ΔH2＝114 kJ·mol－1。（3）近年来，研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下：反应Ⅰ： 2H2SO4（l）===2SO2（g）＋2H2O（g）＋O2（g）　ΔH＝＋551 kJ·mol－1反应Ⅲ：S（s）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH＝－297 kJ·mol－1反应Ⅱ的热化学方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。3SO2（g）＋2H2O（g）===2H2SO4（l）＋S（s）　ΔH＝－254 kJ·mol－1解析：由于反应Ⅱ是二氧化硫的歧化反应，且由题意可知其氧化产物和还原产物分别为H2SO4和S，根据得失电子守恒和元素守恒可写出反应Ⅱ的化学方程式为3SO2（g）＋2H2O（g）===2H2SO4（l）＋S（s）。根据盖斯定律，反应Ⅰ与反应Ⅲ的热化学方程式相加得2H2SO4（l）＋S（s）===3SO2（g）＋2H2O（g）　ΔH＝＋254 kJ·mol－1，所以反应Ⅱ的热化学方程式为：3SO2（g）＋2H2O（g）===2H2SO4（l）＋S（s）　ΔH＝－254 kJ·mol－1。    放热  （3）如图所示是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。通过计算，可知系统（Ⅰ）和系统（Ⅱ）制氢的热化学方程式分别为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，制得等量H2所需能量较少的是　　　　。 H2S（g）===H2（g）＋S（s）ΔH＝20 kJ·mol－1系统Ⅱ解析：利用盖斯定律分别将系统（Ⅰ）和系统（Ⅱ）中的三个热化学方程式相加，即可得到系统（Ⅰ）和系统（Ⅱ）制氢的热化学方程式；系统（Ⅰ）和系统（Ⅱ）制氢的反应都是吸热反应，从热化学方程式可以看出，系统（Ⅱ）制备1 mol H2需要消耗20 kJ能量，而系统（Ⅰ）制备1 mol H2需要消耗286 kJ能量，故制等量H2系统（Ⅱ）消耗的能量较少。4.把煤作为燃料可通过下列两种途径获得热量：【途径Ⅰ】C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH1＜0　①【途径Ⅱ】先制成水煤气：C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）　ΔH2＞0　②再燃烧水煤气：2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g）　ΔH3＜0　③2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH4＜0　④请回答下列问题：（1）途径Ⅰ放出的热量　　　　（填“大于”“等于”或“小于”）途径Ⅱ放出的热量。（2）ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4的等式关系是　　　　　　　　　　。等于2ΔH1＝2ΔH2＋ΔH3＋ΔH4解析：（1）由盖斯定律可知，途径Ⅰ和途径Ⅱ过程不同，但反应物和生成物相同，故两种途径放出的热量相等。（2）根据盖斯定律，由②×2＋③＋④，可得2C（s）＋2O2（g）===2CO2（g）　ΔH＝2ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＝2ΔH1。（3）12 g炭粉在氧气中不完全燃烧生成一氧化碳，放出110.35 kJ热量，其热化学方程式为________________________________________。（4）已知通常状况下，每充分燃烧1 g CO并恢复到原状态，会释放10 kJ的热量。请写出表示CO燃烧热的热化学方程式：_________________________________________________________。2C（s）＋O2（g）===2CO（g）　ΔH＝－220.7 kJ·mol－1  微专题三微专题三　“三池比较”[微训练三]1.甲烷作为一种新能源在化学领域应用广泛，如图所示，装置Ⅰ为甲烷燃料电池（电解质溶液为KOH溶液），通过装置Ⅱ实现铁棒上镀铜。请回答下列问题：（1）a处应通入　　　　（填“CH4”或“O2），b处电极上发生的电极反应式是　　　　　　　　　　　　　　　　。（2）电镀结束后，装置Ⅰ中溶液的pH　　　　（填“增大”“减小”或“不变”，下同），装置Ⅱ中Cu2＋的物质的量浓度　　　　。（3）电镀结束后，装置Ⅰ溶液中的阴离子除了OH－外还含有　　　　（忽略水解）。（4）在此过程中若完全反应，装置Ⅱ中阴极质量变化12.8 g，则装置Ⅰ中理论上消耗甲烷　　　　L（标准状况下）。CH4O2＋2H2O＋4e－===4OH－减小不变 1.12 2.氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。如图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉。铂吸附气体的能力强，性质稳定。请回答：（1）氢氧燃料电池能量转化的主要形式是　　　　　　　，在导线中电子流动方向为_________（用a、b表示）。（2）负极反应式为_____________________________________。（3）电极表面镀铂粉的原因是______________________________________________。化学能转化为电能a流向bH2－2e－＋2OH－===2H2O增大电极单位面积吸附H2、O2分子数，加快反应速率解析：（1）原电池的实质为化学能转化成电能，总反应为2H2＋O2===2H2O，其中H2在负极失电子，即电子从a流向b。（2）负极为H2失电子生成H＋，但溶液为KOH溶液，故负极反应为H2－2e－＋2OH－===2H2O。（3）铂粉的接触面积大，可以增大电极单位面积吸附H2、O2分子数，可以加快反应速率。（4）该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，电池可连续不断地提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一，金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：Ⅰ.2Li＋H2 2LiHⅡ.LiH＋H2O===LiOH＋H2↑①反应Ⅰ中的还原剂是　　　　，反应Ⅱ中的氧化剂是　　　　。②已知LiH固体密度为0.82 g·cm－3，用锂吸收224 L（标准状况）H2，生成的LiH体积与被吸收的H2体积比值为　　　　　　　　。③由②生成的LiH与H2O作用放出的H2用作电池燃料，若能量转化率为80%，则导线中通过电子的物质的量为　　　　mol。LiH2O 32 3.如图所示为某串联电池装置，其中R为变阻器，用以调节电路电流。（1）写出b、c电极的电极反应式，b：　　　　　　　　　　　，c：　　　　　　　　　　　　　　。（2）写出f电极反应式：　　　　　　　　　　　　，向此电极区域滴入酚酞的现象为　　　　　。（3）闭合K一段时间后，丙装置的电解质溶液pH　　　　（填“变大”“变小”或“不变”），原因是_________________________________________________________________________________。（4）电解一段时间后，丙装置溶液中析出芒硝（Na2SO4·10H2O），若此时通入CH4的体积为22.4 L（标准状况），则向丙装置中加入　　　　g H2O就可以将析出的沉淀溶解并使溶液恢复到原有浓度。O2＋4H＋＋4e－===2H2O 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－溶液变红不变硫酸钠为强酸强碱盐，其水溶液呈中性，用惰性电极电解硫酸钠溶液的实质是电解水，所以溶液pH不变72  微专题四微专题四　解答电解问题的规律方法1.明确电极反应规律（1）阴极：得电子，发生还原反应①一般情况下，电极本身不参加反应；②一定是电解质溶液中的阳离子“争”得电子。（2）阳极：失电子，发生氧化反应①若为活性电极，则电极本身参加反应；②若为惰性电极，则电解质溶液中的阴离子失电子而被氧化。 3.联系分析电解问题的基本思路模式（1）通电前：电解质溶液中含有哪些阴、阳离子（包括水电离出的H＋和OH－）。（2）通电时：阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，结合放电顺序分析谁先放电（注意活泼金属作阳极时阳极本身被氧化）。（3）写电极反应，并结合题目要求分析电解结果，如两极现象、水的电离平衡移动、离子浓度的变化、pH的变化等。4.判断电解后溶液pH变化的方法根据原溶液的酸碱性和电极产物即可对电解后溶液pH的变化作出正确的判断，其方法如下：（1）若电极产物只有H2而无O2，则pH变大。（2）若电极产物只有O2而无H2，则pH变小。（3）若电极产物既有O2又有H2，原溶液呈酸性则pH变小，原溶液呈碱性则pH变大，原溶液呈中性则pH不变。5.电化学计算（1）根据电子守恒法计算用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路上转移的电子数相等。（2）根据总反应式中的计量关系进行计算先写出电极反应式，再写出总反应式或直接运用总反应式，最后根据总反应式列比例式计算。（3）根据关系式计算借得失电子守恒定律关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立所需的关系式。如关系式：O2～4e－～4H＋～4OH－～4Ag～2Cu。[微训练四]1.在100 mL H2SO4与CuSO4的混合液中，用石墨作电极电解，两极上均收集到2.24 L气体（标准状况），则原混合溶液中Cu2＋的物质的量浓度为（　　）A．1 mol·L－1　　B．2 mol·L－1C．3 mol·L－1 D．4 mol·L－1 答案：A2.如图所示A为直流电源，B为电解槽，c、d为石墨电极，B中盛有100 mL NaCl和CuCl2的混合溶液，其中Cu2＋的物质的量浓度为0.1 mol·L－1，闭合S，d极收集到标准状况下的气体甲448 mL，该气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。假设溶液的体积变化忽略不计，不考虑电解产生的气体溶解和吸收。请回答下列问题：（1）电源的a极是　　，d极发生的电极反应为_______________。（2）c极理论上收集到的气体的体积是　　　　（标准状况）mL。（3）假设100 mL溶液中，c（Cu2＋）＝a mol·L－1，c（Na＋）＝b mol·L－1，Cu2＋完全放电后，理论上d极共产生甲气体的体积V（标准状况）的范围是　　　　　　　　　　　　　（用含a、b的代数式表示）。负极2Cl－－2e－===Cl2↑2242.24a L≤V≤（2.24a＋1.12b） L解析：（1）依题意知，Cl－在d极失去电子生成Cl2：2Cl－－2e－===Cl2↑，d极为电解池的阳极，c极为电解池的阴极，a极为电源负极。（2）在该混合溶液中，Cl－在d极放电，n（Cl2）＝0.02 mol，n（e－）＝0.04 mol，Cu2＋（0.01 mol）在c极获得0.02 mol e－，剩余0.02 mol e－由H＋获得，生成0.01 mol H2，标准状况下的体积为224 mL。（3）c（Cu2＋）＝a mol·L－1，当只有CuCl2提供的Cl－在d极放电时得到0.1a mol Cl2，c（Na＋）＝b mol·L－1，当溶液中所有的Cl－在d极放电时得到（0.1a＋0.05b）mol Cl2，故所得标准状况下Cl2的体积V的范围是2.24a L≤V≤（2.24a＋1.12b）L。3.如图所示装置中，b极用金属M制成，a、c、d均为石墨电极，接通电源，金属M沉积于b极，同时a、d极上产生气泡。请回答下列问题：（1）a极为　　极，c极发生的电极反应为____________________。（2）电解开始时，在B烧杯的中央滴几滴淀粉溶液，观察到的现象是　　　　　　　　　　　，电解进行一段时间后，罩在c极上的试管中也收集到了气体，此时c极上的电极反应为________________________。（3）当d极上收集到44.8 mL（标准状况）气体时停止电解，a极上放出了　　　　mol气体，若b极上沉积金属M的质量为0.432 g，则此金属的摩尔质量为　　　　。阳2I－－2e－===I2c极附近的溶液变为蓝色4OH－－4e－===2H2O＋O2↑0.001108 g/mol 4.如图所示是一个用铂丝作电极，电解MgSO4溶液的装置，电解液中加有中性红指示剂，此时溶液呈红色（指示剂的pH变色范围为6.8～8.0，酸性显红色，碱性显黄色）。回答下列问题：（1）下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是　　　　（填标号）。 A．A管溶液由红变黄　B．B管溶液由红变黄 C．A管溶液不变色 D．B管溶液不变色（2）写出A管中发生的电极反应：_______________________________________________________；写出B管中发生的电极反应：__________________________。AD2H＋＋2e－===H2↑、Mg2＋＋2OH－===Mg（OH）2↓4OH－－4e－===2H2O＋O2↑解析：（1）（2）A管内电极为电解池的阴极，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，H＋来自于水的电离，A管内Mg2＋与OH－结合生成Mg（OH）2白色沉淀，由于H＋不断放电，电极附近溶液中c（OH－）>c（H＋），溶液由酸性变为碱性，颜色由红变黄；B管内电极为电解池的阳极，电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，水电离出的OH－不断放电使B管内溶液的酸性增强，但溶液的颜色仍显红色。（3）检验a管中气体的方法是__________________________________________________________________________；检验b管中气体的方法是______________________________________________________________________________。（4）电解一段时间后，切断电源，将电解液倒入烧杯内观察到的现象是__________________________________________________。用拇指按住试管口，取出试管，靠近火焰，松开拇指，有“噗”的响声，管口有蓝色火焰用拇指按住试管口，取出试管，松开拇指，将带有火星的木条伸入试管内，木条复燃溶液呈红色、白色沉淀溶解（或大部分溶解）解析：（3）可用点燃法检验H2，若听到“噗”的声音，且管口有蓝色火焰，则证明是H2；可用带火星的木条检验O2。（4）若电解一段时间后，切断电源，将电解液倒入烧杯内，B管溶液中的H＋会溶解A管内生成的Mg（OH）2沉淀，溶液仍是MgSO4溶液，仍显红色。5.下图是一个化学过程的示意图。（1）图中甲池是　　　　装置（填“电解池”或“原电池”），其中OH－移向　　　　极（填“CH3OH”或“O2”）。（2）写出通入CH3OH的电极的电极反应式：__________________________________。（3）向乙池两电极附近滴加适量紫色石蕊溶液，附近变红的电极为　　　　电极（填“C”或“Ag”），并写出此电极的反应式：_______________________________。（4）乙池中总反应的离子方程式为____________________________________。原电池CH3OH C2H2O－4e－===O2↑＋4H＋4Ag＋＋2H2O 4Ag＋O2↑＋4H＋ （5）当乙池中Ag电极的质量增加5.40 g时，乙池的pH是　　（若此时乙池中溶液的体积为500 mL）；此时丙池某电极析出1.60 g某金属，则丙中的某盐溶液可能是　　　　（填序号）。A.MgSO4溶液 B．CuSO4溶液C．NaCl溶液 D．AgNO3溶液1BD解析：当乙池中Ag电极的质量增加5.40 g时，析出Ag的物质的量为0.05 mol，则生成H＋的物质的量为0.05 mol，由此可得溶液的pH＝1。根据放电规律，本题首先排除选项A和选项C。当乙池中Ag电极的质量增加5.40 g时，此时转移的电子数为0.05 mol，若丙池中电极上析出1.60 g金属铜，则正好转移0.05 mol电子，因此选项B正确。若丙池中为AgNO3溶液，且AgNO3溶液不足时，金属Ag全部析出后再电解水，析出Ag的质量也可能为1.6 g。