高三化学考试说明全解全析22化学反应与能量转化.docx
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高三化学考试说明全解全析22化学反应与能量转化
2化学基本概念和基本理论
(2)化学反应与能量转化(9点)
考点①能正确书写化学方程式,并能根据质量守恒定律进行有关计算。
【解析】1化学方程式的书写:
“反应物”+“反应物”条件(催化剂、△等)“生成物”↑+“生成物”↓
有机反应用“
”表示生成。
(1)非氧化还原反应方程式的书写:
根据“质量守恒”配平——左右两边“元素种类相同,同种元素原子个数相等”。
例1.(2012·江苏·20)
(1)②Al4C3与盐酸反应(产物之一是含氢量最高的烃)的
化学方程式为。
练1.写出甲酸和碳酸钾生产二甲酸钾[KH(HCOO)2]的化学方程式:
。
(2)氧化还原反应方程式的书写:
先根据“得失电子守恒”配平,再根据“质量守恒”配平。
例2.(2012·江苏·19)
(1)①用稀硫酸溶解铜帽时加入30%H2O2的目的是:
(用化学方程式表示):
。
练2.(2013·江苏·16)
(2)菱镁矿(主要成分为MgCO3,含少量FeCO3)用稀硫酸酸溶后
加入H2O2氧化时,发生反应的化学方程式为。
(3)“氧化还原型”离子反应方程式的书写:
①得失电子守恒,②电荷守恒,③质量守恒。
例3.(2014·江苏·19)
(1)向含碘废液中加入稍过量的Na2SO3溶液,将废液中的I2还原为
I-,其离子方程式为:
。
练3.(2013·江苏·16)(4)③A中得到的淡黄色固体与热的NaOH溶液反应,产物中元素
最高价态为+4,写出该反应的离子方程式:
。
例4.氯溴海因(C5H6BrClN2O2)是一种比较安全的氯气和氯制剂的替代产品,其结构式为
,氯溴海因在水中的水解过程比较复杂,主要是水解生成次卤酸和海因,请写出该反应的化学方程式:
。
(4)从“反应历程”写化学反应方程式:
方法见“1.化学科学特征和基本研究方法——考点
(2)【解析】3.例5.”P2
例5.汽车排放的尾气中含有NO2,NO2是城市大气污染的主要污染物之一,在日光照射下,NO2发生一系列光化学烟雾的循环反应,从而不断产生O3,加重空气污染。
反应过程为①2NO2→2NO+2O,②2NO+O2→2NO2,③O+O2→O3。
下列对该反应过程及生成物叙述正确的是()
A.NO2起催化剂作用B.NO起催化剂作用
C.NO2只起氧化剂作用D.O3与O2为同分异构体
上列反应的总反应式是。
【解题技巧】
依据“质量守恒”,化学方程式可以相加减,一些较复杂反应可以理解为几步反应之和。
如铅蓄电池,
,放电时的正极反应,可理解为:
PbO2+2e-=Pb2++2O2-
2O2-+4H+=2H2O
+)Pb2++SO42-=PbSO4↓
PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O
例6.在隔膜法电解食盐水时,电解槽分隔为阳极区和阴极区,防止Cl2与NaOH反应;采用无隔膜电解冷的食盐水时,Cl2与NaOH充分接触,产物仅是NaClO和H2,
相应的化学方程式为:
。
【解析】2根据质量守恒定律进行有关计算
(1)质量守恒定律
——在化学反应中,参加反应的各物质的质量总和等于反应后生成各物质的质量总和。
(2)微观认识:
元素种类不变,原子个数不变。
(3)用于计算:
①原子守恒——同种元素,反应前后原子个数不变。
②根据化学方程式中各物质的质量比,可求出生成物或反应物的质量。
③化学方程式可加减。
例7.1.92g铜和一定量的浓硝酸反应,随着铜的不断减少,反应生成的气体颜色也逐渐变浅;当铜全部反应时,共收集到标准状况下的气体1.12L,则反应中消耗的HNO3的物质的量是()
A.0.12molB.0.1molC.0.11molD.0.2mol
例8.在一定条件下,16gA和22gB恰好反应生成C和4.5gD。
在相同条件下,8gA和
15gB反应可生成D和0.125molC。
从上述事实可推知C的式量为。
例8.(2008·全国理综Ⅰ·26)实验室可由软锰矿(主要成分为MnO2)制备KMnO4,方法如下:
软锰矿与过量固体KOH和KClO3在高温下反应,生成锰酸钾(K2MnO4)和KCl;用水溶解,滤去残渣,滤液酸化后,K2MnO4转变为MnO2和KMnO4;滤去MnO2沉淀,浓缩滤液,结晶得到深紫色的针状KMnO4。
请回答:
(1)软锰矿制备K2MnO4的化学方程式是;
(2)K2MnO4制备KMnO4的离子方程式是;
(3)若用2.5g软锰矿(含MnO280%)进行上述实验,计算KMnO4的理论产量;
(4)KMnO4能与热的经硫酸酸化的Na2C2O4反应生成Mn2+和CO2,该反应的化学方程式是:
;
(5)上述制得的KMnO4产品0.165g,恰好与0.335g纯Na2C2O4反应完全,计算该KMnO4的纯度。
考点②能说明化学反应中能量转化的主要原因,知道化学变化中常见的能量转化形式。
【解析】1化学反应伴有能量变化的原因:
(1)从反应物与生成物能量的高低解释:
反应物与生成物有能量差。
①从图示认识:
②从文字认识:
反应物的总能量高于生成物的总能量,热反应;
反应物的总能量低于生成物的总能量,热反应。
(2)从化学键的角度解释:
化学反应的本质是旧化学键的断裂,新化学键的形成。
旧键断裂吸收能量大于新键形成释放能量,热反应;
旧键断裂吸收能量小于新键形成释放能量,热反应。
【解析】2化学变化中常见的能量转化形式
化学能→热能、光能、电能;热能、电能→化学能
考点③了解化学能与热能的相互转化及其应用。
了解吸热反应、放热反应、反应热(焓变)等概念。
【解析】1化学能与热能的相互转化及其应用
化学能转化成热能:
燃烧放热,人类最主要的能量来源。
热能转化成化学能:
CaCO3高温CaO+CO2↑,金属冶炼,……,获取所需的物质。
【解析】2吸热反应、放热反应、反应热(焓变)
(1)吸热反应:
吸收热量的化学反应,常见的吸热反应:
①大多数分解反应;②C+H2O(g)高温CO+H2;
③C+CO2高温2CO;④Ba(OH)2+2NH4Cl=BaCl2+2H2O+2NH3↑
(2)放热反应:
放出热量的化学反应,常见的放热反应:
①所有燃烧反应;②金属跟酸或水反应;
③酸碱中和反应;④大多数化合反应。
(3)反应热(焓变)
反应热:
在化学反应过程中,当反应物和生成物具有相同温度时,所吸收或放出的热量称为化学反应的反应热。
焓变:
在恒温、恒压的条件下,化学反应过程中吸收或放出的热量称为反应的焓变,用△H表示,单位常采用kJ·mol-1。
中学阶段默认状态为25℃、101kPa,焓变就称为反应热。
【基础训练】
例1.下列反应前后物质的总能量变化可用右图表示的是()
A.石灰石在高温下的分解反应
B.生石灰和水的反应
C.盐酸与氢氧化钠溶液的反应
D.木炭在氧气中燃烧
例2.(2008·江苏学测·14)关于化学反应与能量的说法正确的是()
A.中和反应是吸热反应B.燃烧属于放热反应.
C.化学键断裂放出能量D.反应物总能量与生成物总能量一定相等
例3.(2010·江苏学测·18)对于反应中的能量变化,表述正确的是()
A.放热反应中,反应物的总能量大于生成物的总能量.
B.断开化学键的过程会放出能量
C.加热才能发生的反应一定是吸热反应D.氧化反应均为吸热反应
考点④能正确书写热化学方程式,能根据盖斯定律进行有关反应热的简单计算。
【解析】1书写热化学方程式
(1)热化学方程式概念:
能够表示反应热的化学方程式。
(2)热化学方程式与化学反应方程式区别:
①必须标明各物质的聚集状态,气态(g)、液态(l)、固态(s)。
②△H包含符号、数值和单位:
“-”表示吸热,“+”表示放热,单位为kJ·mol-1。
③热化学方程式的计量数只表示物质的量,可以是整数,也可以是分数。
(3)热化学方程式书写:
例1.标准状况下,44.8LC2H2(g)在O2(g)中完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l),放出2598.8kJ热量,写出其热化学反应方程式。
解:
①求出1molC2H2(g)完全燃烧放出的热:
标准燃烧热Q(C2H2)=
②写出化学反应方程式:
2C2H2+5O2=4CO2+2H2O
③求出2molC2H2完全燃烧放出的热:
q(C2H2)=2Q(C2H2)=
④写出热化学方程式:
2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)△H=-2598.8kJ·mol-1
练1.0.3mol的气态高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧气中燃烧,生成固态三氧化二硼和液态水,放出649.5kJ的热量。
写出反应的热化学方程式。
【解析】2根据盖斯定律进行有关反应热的简单计算
(1)盖斯定律:
一个化学反应,不论是一步完成,还是分几步完成,其总的热效应是完全相同的。
(2)定律实质:
一个化学反应的焓变仅与反应的起始状态和反应的最终状态有关,而与反应的途径无关。
(3)定律理解:
间接获得C(石墨)+
O2(g)=CO(g)的反应热
方法1过程设计
方法2盖斯定律
方法3代数运算
△H1=△H2+△H3
△H1=△H2+△H3
设计
1C(石墨)+1O2(g)=1CO2(g)△H1
+)1CO2(g)=1CO(g)+
O2(g)-△H2
1C(石墨)+
O2(g)=CO(g)△H3
△H3=△H1-△H2
(4)定律结论:
若一个反应的焓变△H=akJ·mol-1,则其逆反应的焓变△H=-akJ·mol-1。
例2.(2014·江苏·10)已知:
C(s)+O2(g)=CO2(g)△H1;CO2(g)+C(s)=2CO(g)△H2;
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H3;4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s)△H4;
3CO(g)+Fe2O3(s)=3CO2(g)+2Fe(s)△H5。
下列关于上述反应焓变的判断正确的是()
A.△H1>0,△H3<0B.△H2>0,△H4>0
C.△H1=△H2+△H3.D.△H3=△H4+△H5
【解析】
(1)常见放热反应:
①所有燃烧反应;②金属跟酸或水反应;
③酸碱中和反应;④大多数化合反应。
(2)常见的吸热反应:
①大多数分解反应;
②C+H2O(g)高温CO+H2;
③C+CO2高温2CO;
④Ba(OH)2+2NH4Cl=BaCl2+2H2O+2NH3↑
反应1放热△H1<0,反应2吸热△H2>0,反应3放热△H3<0,反应4放热。
A项,错误,△H1<0;
B项,错误,△H4<0;
C项,正确,
CO2(g)+C(s)=2CO(g)△H2
+)2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H3
C(s)+O2(g)=CO2(g)△H1=△H2+△H3;
D项,错误,
4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s)△H4
+)6CO(g)+2Fe2O3(s)=6CO2(g)+4Fe(s)2△H5
6CO(g)+3O2(g)=6CO2(g)△H=△H4+2△H5
∴2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H3=
。
练2.(2007·江苏·7)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是
①CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g)△H=+49.0kJ·mol-1
②CH3OH(g)+
O2(g)=CO2(g)+2H2(g)△H=-192.9kJ·mol-1
下列说法正确的是()
A.CH3OH的燃烧热为192.9kJ·mol-1
B.反应①中的能量变化如右图所示
C.CH3OH转变成H2的过程一定要吸收能量
D.根据②推知反应:
CH3OH(l)+
O2(g)=CO2(g)+2H2(g)的△H>-192.9kJ·mol-1
练3.(2011·江苏·20)已知:
CH4(g)+H2O(g)==CO(g)+3H2(g)△H=206.2kJ·mol-1
CH4(g)+CO2(g)==2CO(g)+2H2(g)△H=247.4kJ·mol-1
2H2S(g)==2H2(g)+S2(g)△H=169.8kJ·mol-1
(1)以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。
CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和
H2(g)的热化学方程式为。
考点⑤理解氧化还原反应的本质,了解氧化还原反应在生产、生活中的应用。
【解析】1氧化还原反应
(1)氧化还原反应的本质和特征
①本质:
电子的转移(电子的得失和共用电子对的偏移)
②特征:
化合价的变化(也是判断依据)
例1.氧化还原反应的实质是()
A.电子的转移.B.化合价的升降
C.氧元素的得失D.分子中原子重新组合
例2.(2008·江苏学测·10)下列反应属于氧化还原反应的是()
A.H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2OB.2NaHCO3△Na2CO3+CO2↑+H2O
C.NH3+HCl=NH4C1D.CuO+H2△Cu+H2O.
(2)氧化还原反应中概念关系:
失电子,化合价升高,被氧化(发生氧化反应),作还原剂(具有还原性);
得电子,化合价降低,被还原(发生还原反应),作氧化剂(具有氧化性)。
例3.(2014·江苏学测·15)我国古代就有湿法炼铜的记载“曾青得铁则化为铜”,
反应为Fe+CuSO4=Cu+FeSO4。
有关该反应的说法正确的是()
A.Fe是氧化剂B.CuSO4是还原剂
C.Fe被氧化.D.CuSO4发生氧化反应
(3)定量关系:
化合价升高总数=化合价降低总数
||||
失电子总数=得电子总数——这也是配平的依据。
例4.铜与一定量浓硝酸反应,得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体,这些气体与
5.6LO2(标准状况)混合后通入水中,所有气体完全被水吸收生成硝酸。
则消耗铜的质量为()
A.16gB.32gC.64gD.无法计算
解析:
Cu+HNO3→Cu(NO3)2+NO2+N2O4+NO+H2O
NO2+N2O4+NO+H2O+O2→HNO3
总反应:
Cu+HNO3+O2→Cu(NO3)2+H2O
则有:
2n(Cu)=4×
,解得n(Cu)=0.5mol。
(4)氧化还原反应中电子转移的表示方法
双线桥——配平的方法
单线桥——标电子转移的方法
步骤:
一标变价,
二画线桥,
三注电子得和失
方法:
根据“双线桥”
线桥从失电子原子画出,箭头指向得电子原子,线桥上标出电子转移总数
失电子,化合价升高,被氧化(发生氧化反应),CO作还原剂(具有还原性);
得电子,化合价降低,被还原(发生还原反应),Fe2O3作氧化剂(具有氧化性性)。
例5.(2013·江苏学测·25)
(4)写出Cl2与FeCl2溶液反应的化学方程式,并用单线桥标出电子转移的方向和数目:
。
(5)氧化还原反应规律
①“价态”规律:
同种元素的不同价态发生氧化还原反应
归中反应:
“价态只相近不相交”,如:
(正确),
(错误)
例6.判断正误(2010·江苏·5)
C.在反应KIO3+6HI=KI+3I2+3H2O中每生成3molI2转移的电子数为6NA()
歧化反应:
“价态从中间向两边”,如:
例7.判断正误(2013·江苏·7)
D.标准状况下,6.72LNO2与水充分反应转移的电子数目为0.1NA()
②“先后”规律:
氧化性(或还原性)强的物质先反应。
例8.电解饱和食盐水,阴极的离子有Na+、H+,阴极反应式为。
③“强弱”规律:
例9.(2010·江苏·8)D.相同条件下,溶液中Fe3+、Cu2+、Zn2+的氧化性依次减弱,用两个离子反应方程式证明这一结论:
、。
【解析】2氧化还原反应在生产、生活中的应用。
(1)利用氧化还原反应实现不同价态物之间的转化。
(2)“原电池”利用自发进行的氧化还原反应将化学能转化为电能;
“电解池”利用电能转化为化学能使不能自发进行的氧化还原反应得以进行。
……
(3)高考中氧化还原反应的考察
①氧化还原型离子共存:
例1.判断正误(2011·江苏·4)
A.1.0mol·L1的KNO3溶液:
H+、Fe2+、Cl-、SO42-一定能大量共存()
例2.判断正误(2009·江苏·7)
B.含有0.1mol·L-1Fe3+的溶液中:
K+、Mg2+、I-、NO3-一定能大量共存()
②氧化还原中电子转移数与NA结合考察(以“归中反应”和“歧化反应”为主):
例3.判断正误(2012·江苏·8)
A.标准状况下,0.1molCl2溶于水,转移的电子数目为0.1NA()
例4.判断正误(2011·江苏·8)
D.常温常压下,Na2O2与足量水反应,共生成0.2molO2,转移电子的数目为0.4NA.()
例5.判断正误(2009·江苏·4)
B.标准状况下,2.24LCl2与过量的稀NaOH溶液反应,转移的电子总数为0.2NA()
③氧化还原型离子反应方程式的正误判断:
例6.判断下列指定反应的离子方程式是否正确:
(1)(2014·江苏·7)A.Cu溶于稀HNO3:
Cu+2H++NO3-=Cu2++NO2↑+H2O()
(2)(2012·江苏·9)A.用KIO3氧化酸性溶液中的KI:
5I-+IO3-+3H2O=3I2+6OH-()
(3)(2011·江苏·6)A.FeCl3溶液与Cu的反应:
Cu+Fe3+=Cu2++Fe2+()
(4)(2011·江苏·6)B.NO2与水的反应:
3NO2+H2O=2NO3-+NO+2H+.()
(5)(2010·江苏·3)C.用稀氢氧化钠溶液吸收二氧化氮:
2OH-+2NO2=NO3-+NO↑+H2O
()
(6)(2009·江苏·12)D.在强碱性溶液中次氯酸钠与Fe(OH)3反应生成Na2FeO4:
3ClO-+2Fe(OH)3=2FeO42-+3Cl-+H2O+4H+()
④氧化还原中依据得失电子的计算
例7.(2013·江苏·20)
(2)白磷中毒后可用CuSO4溶液解毒,解毒原理可用下列化学方程式表示:
11P4+60CuSO4+96H2O==20Cu3P+24H3PO4+60H2SO4
60molCuSO4能氧化白磷的物质的量是。
⑤氧化还原反应方程式的书写(涉及反应物、产物的判断和配平)
例8.(2012·江苏·16)(4)生产中溶液需保持弱碱性,在酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解,
产物之一是NO,其反应的离子方程式为。
例9.(2012·江苏·18)
(2)上述滴定若不加稀硫酸酸化,MnO4-被H2O2还原为MnO2,其离子方程式为:
。
例10.(2012·江苏·19)
(1)①铜帽用稀硫酸溶解时加入H2O2的目的是(用化学方程式表示):
。
⑥电化学中(涉及电极反应式的书写、电池反应式的书写、反应类型判断)
例11.(2005·江苏·14)高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池长时间保持稳定的放电电压。
高铁电池的总反应为:
3Zn+2K2FeO4+8H2O
3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH,
下列叙述不正确的是()
A.放电时负极反应为:
Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2
B.充电时阳极反应为:
Fe(OH)3-3e-+5OH-=FeO42-+4H2O
C.放电时每转移3mol电子,正极有1molK2FeO4被氧化
D.放电时正极附近溶液的碱性增强
例12.(2012·江苏·20)(3)铝电池性能优越,Al-AgO电池可用作水下动力电源,其原理如下图所示。
该电池反应的化学方程式为:
。
考点⑥理解原电池和电解池的工作原理,能写出常见的简单电极反应和电池反应方程式。
【解析】1原电池的工作原理
(1)原电池概念:
原电池是把化学能转化为电能能的装置。
(2)“铜锌原电池”:
材料
电极反应
电极现象
正极
负极
总离子反应式
“双线桥”分析
总离子反应式
能量转化形式
能转化为能
闭合回路中
外电路中:
电子从到,电流从到;
盐桥中:
Cl-进入溶液,K+进入溶液,
即原电池中:
阴离子移向极,阳离子移向极。
(3)电极名称及电极反应。
负极:
金属较活泼,失去电子,电子流出,发生氧化反应。
正极:
金属较不活泼,得到电子,电子流入,发生还原反应。
(4)设计原电池
步骤1:
找到“自发进行的氧化还原反应”,用双线桥分析:
步骤2:
根据得失电子,写出“正、负极的电极反应”:
负极:
Fe-2e-=Fe2+正极:
Cu2++2e-=Cu
步骤3:
画出原电池构造示意图,根据电解质溶解性、电极活泼性标出电解质溶液和电极材料:
单池模式
双池模式
例1.
(2013·江苏·9)Mg-H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。
该电池以海水为
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- 化学 考试 说明 全解全析 22 化学反应 能量 转化