-
第六章
化学反应与能量
第一讲
化学能与热能
考点
1
焓变与反应热
一、焓变与反应热
1
．
焓变：
在恒压条件下化学反应的热效应，其符号为<
/p>
Δ
H
，单位是
k
J/mol
。
2
．
反应热：
化学反应中放出或吸收的热量。
二、吸热反应和放热反应
1
．
反应特点
(1)
从能量高低的角度分析
对于吸热反应：反应物的总能量＝生成物的总能量－吸收的热
量；
对于放热反应：反应物的总能量＝生成物的总能量＋放出
的热量。
(2)
从化学键的角度分析
2
．
常见的
吸热反应和放热反应
(1)
吸热反应
：大多数分解反应、盐的水解反应、
Ba(OH)
2
·
8H
2
O
和
NH
4
Cl
反应、
C
与
H
2
O(g)
反应、
C
与
CO
2
反应。
(2)
放热反应：大多数化合反应、中和
反应、金属与酸的反应、所有的燃烧反应。
考点
2
热化学方程式
1
．
热化学方程式的概念
表示参加化学反应的物质的量和反应热的关系的化学方程式。
2
．
热化学方程式的意义
1
表明了化学反应中
的物质变化和能量变化，如
2H
2
(g
)
＋
O
2
(g
)===2H
2
O(l)
Δ
H
＝－
571
.
6
kJ·
mol
25
℃、
101
kPa
时，
2
mol
氢气和
1
mol
氧气反应生成
2
mol
液态水时放出
571
.
6
kJ
的热量。
3
．
热化学方程式的书写
写
-
写出配平的化学方程式
|
< br>
标
-
标出各物质的聚集状态和
反应时的温度、压强
|
注
-
注明
Δ
H
的正负号、数值和单位
4
．
书写热化学方程式
“
六注意
”
－
1
表示
考点
3
燃烧热、中和热及能源
1
．
燃烧热和中和热的比较
能量变化
相同点
Δ
H
及其单位
反应物的量
生成物的量
不同点
反应热含义
1mol
不确定
101 kPa
时，
1 mol
纯物质完全燃烧
Δ
H
＜
0
，单位均为
kJ·
mol
1
不一定为
1 mol
生成物水为
1 mol
在稀溶液里，酸与碱发生中和反应生
－
燃烧热
放热
中和热
生成稳定的氧化物时所放出的热量
成
1
mol
水时所放出的热量
燃烧热为<
/p>
Δ
H
＝－
a
kJ
·
mol
1<
/p>
(
a
＞
0)
－
表示方法
强酸与强碱反应的中和热为
57
.
3
kJ·
mol
－
1
或
Δ
H
＝
－
57
.
3kJ
·
mol
1
－
“
完全燃
烧
”
是指物质中元素完全转变成对应的稳定氧化物
，
如
C
→
< br>CO
2
(g)
，
H
→
H
2
O(l)
，
S
→
< br>SO
2
(g)
等。
2
2
．
中和热的测定
(1)
装置
(
请在横线上填写仪器名称
)
(2)
计算公式
(
m
1
＋
m
2
)
·
c<
/p>
·
(
t
2
－
t
1
)
－
－
Δ
H
＝－
×
10
3
kJ
·
mol
1
n
t
1
< br>为起始温度，
t
2
为终止温度，
m
1
、
m
2
为酸、碱溶液的质量
(
< br>单位为
g)
，
c
为中和后生成的溶液的比热
容
(4
.
18 J·
g
1
·℃
1
)
，
< br>n
为参加反应的酸或碱的物质的量
(
单位为
mol)
。
3
．
能源
－
－
考点
4
有关反应热的计算
一、利用热化学方程式计算
反应热与
反应物的物质的量成正比。根据已知的热化学方程式和已知的反应物或生成物的物质的量，
可以计算反应放出或吸收的热量；根据一定量的反应物或生成物的量计算出反应放出或吸收的热量，换算
成
1
mol
反应物或生成物的热效应，也可以书写热化学方程式。
二、利用旧键断裂和新键形成过程中的能量差计算
Δ
H
＝反应物的总键能之和－生成物的总键能之和
。
若反应物旧化学键断裂吸收能量
E
1
，生成物新化学键形成放出能量
E<
/p>
2
，则反应的
Δ
H
＝
E
1
－<
/p>
E
2
。
三、利用盖斯定律计算
1
．盖斯定律是指化学反应不管是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的，即化学反应的反应< /p>
热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。
2
．在具体的应用过程中，采用以下五个步骤就能快速、准确地解决
问题。
(1)
写：写出目标方程式<
/p>
(
题目中要求书写的热化学方程式
)
，配平。
3
(2)
比：将已知方程式和目标方程式比较，分析物质类别、位
置
(
在反应物中还是在生成物中
)
的区别。
(3)
倒：为了将已知方程式相加得到目标方程式，可将方程式颠倒过来，反应热的数值不变，但符号要
相反。这样，可以避免减法运算中容易出现的错误。
(4)
乘：为了将方程式相加得到目标方程式，可将方程式乘以某个数
< br>(
可以是分数
)
，反应热也要进
行相
应地运算。
(5)
加：倒、乘两个方面做好了，只要将方程式相加即可得目标方程式，反应热也相加即可。注意：
Δ
H
要带着“＋”“－”符号进行运算。
4
第二讲
原电池
新型化学电源
考点
1
原电池及其工作原理
一、原电池的概念和反应本质
原电池
是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。
二、原电池的构成条件
1
．
一看反应
看是否有能自发进行的氧化还原反应发生
(
一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应
)
。
2
．
二看两电极：
一般是活泼性不同的两电极。
3
．
三看是否形成闭合回路
形成闭合回路需三个条件：
(1)
电解质溶液；
(2)
两电极直接或间接接触；
(3)
两电极插入电解质溶液中。
三、原电池的工作原理
如图是两种锌铜原电池示意图：
1
．
反应原理
电极名称
电极材料
电极反应
反应类型
电池反应
2
.
原电池中的三个方向
(1)
电子流动方向：从负极流出沿导线流入正极；
5
负极
锌片
Zn
－
2e
===Zn
2
氧化反应
＋
< br>＋
－
＋
＋
正极
铜片
Cu
2
＋
2e
===Cu
还原反应
－
Zn
＋
Cu
2
===Zn
2
＋
Cu
(2)
电流流动方向：从正极沿导线流向负极；
(3)
离子迁移方向：电解质溶液中，阴离子向负极
迁移，阳离子向正极迁移。
四、盐桥原电池的组成和作用
1
．盐桥原电池中半电池的构成条件：电极金属和其对应的盐溶液。一般不要任意替换成其他阳
离子
盐溶液，否则可能影响效果。盐桥中装有饱和的
KCl
、
KNO
3
等溶液
和琼胶制成的胶冻。
2
．
盐桥的作用
(1)
连接内电路，形成闭合回路；
(2)
平衡电荷，使原电池不断产生电流。
考点
2
原电池原理的应用
1
．
设计制作化学电源
(1)
首先将氧化还原反应分成两个半反应。
(2)
根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。
2
．
比较金属活
动性强弱
两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属
比作正极的金属活泼。
3
．
加快氧化还原反应的速率
一个自发进行的氧化
还原反应，设计成原电池时反应速率加快。例如：在
Zn
与稀<
/p>
H
2
SO
4
反应时，加
入少量
CuSO
4
溶液能使产生
H
2
的反应速率加快。
4
．
用于金属的防护
使被保护的金属制
品作原电池正极而得到保护。例如：要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可
用导线
将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。
考点
3
化学电源及电极反应式的书写
一、一
次电池
——
碱性锌锰干电池
负极材料：
Zn
，电极反应式：
Zn
＋
2OH
－
2e
===Zn(OH)
2
；
正极材料：
MnO
2
，电极反应式：
2MnO
2
＋
2H
2
O
＋
2e
===2MnOOH
＋
2OH
；
6
－
－
－
－
总反应：
Zn
＋
2MnO
2
＋
2H
2
O=
==2MnOOH
＋
Zn(OH)
2<
/p>
。
二、二次电池
(
以铅蓄电池为例
)
1
．
放电时的反应
(1)
负极：
Pb(s)
< br>＋
SO
2
4
(aq)
－
2e
===PbSO<
/p>
4
(s)(
氧化反应
)
；
(2)
正极：
PbO
2
(s)
＋
4H
(aq)
＋
SO
2
4
(aq)<
/p>
＋
2e
===PbSO
< br>4
(s)
＋
2H
2
O(l)(
还原反应
)
；
(3)
总反应
：
Pb(s)
＋
PbO
2
(s)
＋
2H
2
SO
4
(aq)===2
PbSO
4
(s)
＋
< br>2H
2
O(l)
。
2
．
充电时的反应
(1)
阴极：
Pb
SO
4
(s)
＋
2e
===Pb(s)
＋
SO
2
4
(aq)(
还原
反应
)
；
(
2)
阳极：
PbSO
4
(s)
＋
2H
2
O(l)
－
2e
===Pb
O
2
(s)
＋
4H
(aq)
＋
SO
< br>2
4
(aq)(
氧化反应
)
；
(3)
总反应：
2PbSO
4
(s)
＋
2H
2
O(l)===Pb(s)
＋
PbO
2
(s)
＋
2H
2
SO
4
(aq)
。
三、燃料电池
氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。
负极反应式
正极反应式
电池总反应式
四、电极反应式书写技巧和步骤
首先
明确电极反应式属于以离子反应表达的氧化还原半反应，要遵循离子方程式的拆分物质的规则。
< br>
1
．先写出电极反应式的主要框架
(
待配平
)
(1)
酸性电解液
< br>负极：还原剂－
x
e
→氧化产物
＋
H
正极：氧化剂＋
x
e
＋
H
→还原产物
(2)
非酸性电解液
(
或质
)(
包
括碱溶液、熔融碳酸盐及氧化物
)
7
－
＋
－<
/p>
＋
－
＋
－
－
－
＋
－
－
－
－
酸性
2H
2
－
4e
===4H
O
2
＋
4H
＋
4e
===2H
2
O <
/p>
＋
－
－
＋
碱性
2H
2
＋
4OH
－
4e
===4H
2
O
O
2
＋
2H
2
O
＋
4e
==
=4OH
－
－
－
－
2H
2
＋
O
2
===2H
2
O
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