高一化学第二章教学课件 -

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第二章 化学反应与能量

1. 化学能与热能

(1)化学反应中能量变化的主要原因:化学键的断裂和形成

(2)化学反应吸收能量或放出能量的决定因素:反应物和生成物的总能量的相对大小

a. 吸热反应: 反应物的总能量小于生成物的总能量

b. 放热反应: 反应物的总能量大于生成物的总能量

(3)化学反应的一大特征:化学反应的过程中总是伴随着能量变化,通常表现为热量变化 练习:

氢气在氧气中燃烧产生蓝色火焰,在反应中,破坏1molH-H键消耗的能量为Q1kJ,破坏1molO = O键消耗的能量为Q2kJ,形成1molH-O键释放的能量为Q3kJ。下列关系式中正确的是( B ) A.2Q1+Q2>4Q3 C.Q1+Q2

B.2Q1+Q2<4Q3 D.Q1+Q2=Q3

(4)常见的放热反应:

A. 所有燃烧反应; B. 中和反应; C. 大多数化合反应; D. 活泼金属跟水或酸反应; E. 物质的缓慢氧化 F.铝热反应 (5)常见的吸热反应:A. 大多数分解反应;

C.氯化铵与八水合氢氧化钡的反应。 (6)中和热:(重点)

A. 概念:稀的强酸与强碱发生中和反应生成1mol H2O(液态)时所释放的热量。

2. 化学能与电能

格林太太,漂亮、开朗、乐观,身体健康,脸上有着“永恒的微笑”。其中一颗是黄金的—这是格林太太富有的标志;另一颗是不锈钢做的—这是一次车祸后留下的痕迹。令人百思不解的是,打从车祸以后,格林太太经常头痛,夜间失眠,心情烦躁……

(1)原电池(重点)工作原理:较活泼的金属发生氧化反应,电子从较活泼的金属(负极)通过外电路流向较不活泼的金属(正极)。 a. 负极:失电子(化合价升高),发生氧化反应 b. 正极:得电子(化合价降低),发生还原反应

①原电池的工作原理是将氧化还原反应分在正(氧化)、负(还原)两极进行,负极上失去的电子流入正极,从而产生电流

②正负两极上进出电子总数相等,根据电子守恒原理可进行许多有关电极反应

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的计算。

③原电池反应跟直接反应差别:反应速率加快;一般只有一个电极直接参加反应。

④利用原电池原理 可制作各种电池,如干电池、铅蓄电池、银锌电池、锂电池、氢氧燃料电池……。

C. 原电池的构成条件 :两极一液一连线

① 两种活泼性不同的金属(或其中一种为能导电的非金属,如“碳棒”)作电极。其中较活泼金属为负极。较不活泼金属(或非金属)为正极(正极一般不参与电极反应,只起导电作用)。

② 电解质溶液 ③ 形成闭合电路④ 能自发地发生氧化还原反应 D. 原电池正、负极的判断:

a. 负极:电子流出的电极(较活泼的金属),金属化合价升高

b. 正极:电子流入的电极(较不活泼的金属、石墨等):元素化合价降低 E. 金属活泼性的判断: a. 金属活动性顺序表

b. 原电池的负极(电子流出的电极,质量减少的电极)的金属更活泼 ; c. 原电池的正极(电子流入的电极,质量不变或增加的电极,冒气泡的电极)为较不活泼金属 F. 原电池的电极反应:(难点) a. 负极反应:X-ne=Xn-

b. 正极反应:溶液中的阳离子得电子的还原反应 (2)原电池的设计:(难点)

根据电池反应设计原电池:(三部分+导线) A. 负极为失电子的金属(即化合价升高的物质) B. 正极为比负极不活泼的金属或石墨

C. 电解质溶液含有反应中得电子的阳离子(即化合价降低的物质) (3)金属的电化学腐蚀

A. 不纯的金属(或合金)在电解质溶液中的腐蚀,关键形成了原电池,加速了金属腐蚀

B. 金属腐蚀的防护:

a. 改变金属内部组成结构,可以增强金属耐腐蚀的能力。如:不锈钢。 b. 在金属表面覆盖一层保护层,以断绝金属与外界物质接触,达到耐腐蚀的效果。(油脂、油漆、搪瓷、塑料、电镀金属、氧化成致密的氧化膜) c. 电化学保护法:

牺牲活泼金属保护法,外加电流保护法 (4)发展中的化学电源

A. 干电池(锌锰电池)a. 负极:Zn -2e - = Zn 2+ b. 参与正极反应的是

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MnO2和NH4+

B. 充电电池 a. 铅蓄电池: 铅蓄电池充电和放电的总化学方程式

放电时电极反应:

负极:Pb + SO42--2e-=PbSO4

正极:PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e-= PbSO4 + 2H2O

b. 氢氧燃料电池:它是一种高效、不污染环境的发电装置。它的电极材料一般为活性电极,具有很强的催化活性,如铂电极,活性炭电极等。①燃料电池的能量转化率很高,氢氧燃料电池 除能量转化率 高外还可持续使用,不污染环境。②一般的可燃物均可与O2组成燃料电池,如H2、CO、CH4、乙醇等。③燃料电池一般以碱性介质作电解液,也可用酸性介质作电解液,二者电极上应式是有区别的。

总反应:2H2 + O2=2H2O

电极反应为(电解质溶液为KOH溶液)

负极:2H2+4OH--4e- → 4H2O 正极:O2+2H2O+4e- → 4OH- (5)书写电极反应式,注意几点:

(1)电极反应是一种离子反应,遵循书写离子反应式的一切规则; (2)负极失电子所得氧化产物、正极得电子所得还原产物,与溶液的酸碱性有关;

(3)两极电极反应式中的电子得失数目(一般)保持相等。

(4)两极反应相加得到总反应,总反应减去负极反应得到正极反应、总反应减去正极反应得到负极反应。

1.下列说法中正确的是( D ) A.原电池是把电能转化为化学能的装置

B.原电池中电子流出的一极是正极 ,发生氧化反应 C.原电池两极均发生氧化反应和还原反应 D.原电池中的阳离子向正极移动 2.将锌片和铜片用导线连接置于稀硫酸 中,下列说法正确的是( B ) A锌片的质量逐渐增大 B电流方向是从铜片向锌片 C H+在铜片表面被氧化 D 正极附近SO42-浓度逐渐增大

3.X、Y、Z、W四种金属片进入稀盐酸中,用导线连接,可以组成原电池,实验结果如下图所示:

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则四种金属的活泼性由强到弱的顺序为__ZYXW_______________

4.把a,b,c,d 4块金属片浸入稀硫酸中,用导线两两相连组成原电池.若a,b相连时,a为负极;c,d相连时,d上产生大量气泡;a,c相连时,电流由c经导线流向a;b、d相连时,电子由d经导线流向b,则此4种金属的 活动性由强到弱的顺序为( B )

A.a>b>c>d

B.a>c>d>b

C .c>a>b>d D.b>d>c>a 5.已知空气--锌电池的电极反应为:

锌片:Zn +2OH-2e- = ZnO + H2O 石墨: O2+H2O+4e- = 4OH- 根据此判断,锌片是( A ) A.负极,并被氧化 B. 负极,并被还原 C.正极,并被氧化 D.正极,并被还原

6.银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源,它的电极反应是: Zn + Ag2O+H2O=2Ag +Zn(OH)2,则负极上发生反应的物质是( D ) A.Ag B. Zn(OH)2 C. Ag2O D. Zn

7.利用金属a(活动性比氢强)与碳棒b构成原电池,电解质溶液为稀硫酸, 关于此装置的下列说法中不正确的是( C )

A.a为负极,b为正极 B.碳棒上有气体逸出,溶液的pH增大 C.导线上有电流,电流的方向从a到b D.反应后a极质量减少 8、请你根据化学反应:Cu+2FeCl3 =CuCl2 +2FeCl2设计原电池,并写出电极反应式。负极(铜):Cu-2e =Cu 正极(石墨):2Fe +2e =2Fe2+

9、将反应:2FeCl3+Fe=3FeCl2设计成原电池,判断正负极并写出电极反应。 负极(铁):Fe-2e-=Fe 正极(石墨):2Fe + 2e-=3Fe 10.燃料电池(新型电池) 氢氧燃料电池

(1)在酸性溶液中的电极反应 (2)在碱性溶液中的电极反应 负极: 2H2 - 4e- =4H+ 负极: 2H2 - 4e- + 4OH-=4H2O 正极: O2+ 4H+ + 4e-=2H2O 正极: O2+2H2O + 4e-=4OH- 11、下列叙述中,可以说明金属甲比乙活泼性强的是C

A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中,乙溶解,甲上有H2气放出;

2+

3+

2+

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B.在氧化–还原反应中,甲比乙失去的电子多; C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极; D.同价态的阳离子,甲比乙的氧化性强 12、下列制氢气的反应速率最快的是D

A.纯锌和1mol/L 硫酸; B.纯锌和18 mol/L 硫酸 C.粗锌和 1mol/L 硫酸

D.粗锌和1mol/L 硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液

13、在Cu-Zn原电池中,200mLH2SO4 溶液的浓度为0.125mol/L , 若工作一段时间后,从装置中共收集到 0.168L升气体,则流过导线的电子为_0.015 mol,溶液的pH值为____4 -lg3.75_____?(溶液体积变化忽略不计) 根据电极反应:Zn-2e-=Zn2+ 2H+ —— 2e——H2

2H++2e- =H2↑ 2 2 22.4

x x 0.168

解得: x =0.015 (mol)

c(H+)余=0.2×0.125×2-0.015/0.2=3.75×10-4(mol/L )pH =-lg3.75 ×10-4=4 -lg3.75 答:

14、下列各情况,在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是213

金属腐蚀的类型

? 化学腐蚀 (无电流产生)

? 电化腐蚀 析氢腐蚀(有电流产生) (常见普遍) 吸氧腐蚀

15、“析氢”腐蚀 “吸氧”腐蚀

阳极(负极): Fe – 2e- = Fe2+ 阳极(负极):Fe – 2e- = Fe2+ 阴极(正极):2H+ +2e- = H2 阴极(正极):O2 + 2H2O +4e- = 4OH- 2H2O = 2H+ + 2OH-

总的过程:Fe+2H2O = Fe(OH)2 + H2↑

Fe(OH)2进一步被氧化为Fe(OH)3, Fe(OH)3及其脱水产物Fe2O3·xH2O、Fe2O3等是红褐色铁锈的主要成分。

? 两种腐蚀同时存在,但钢铁的腐蚀主要是吸氧腐蚀 金属越活泼,越易失电子,化学腐蚀越严重

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