新苏教版高中化学选择性必修1专题1 化学反应与能量变化体系构建　体验高考

新苏教版高中化学选择性必修1《化学反应原理》PAGEPAGE1体系构建体验高考1．化学反应的热效应化学反应的热效应eq\b\lc\{\rc\(\a\al(化学反应中的热量变化\b\lc\{\rc\(\a\al(本质原因：化学反应是旧键断裂和新键形成的过程,焓变：符号为ΔH，单位是kJ·mol－1或J·mol－1,吸热反应：ΔH>0,放热反应：ΔH<0,反应热的测量：一般利用量热计进行测量,反应热的计算：可利用盖斯定律计算无法直接测量的反应热)),热化学方程式\b\lc\{\rc\(\a\al(概念：能够表示反应热的化学方程式,书写\b\lc\{\rc\(\a\al(①注明各物质的聚集状态,②化学计量数可以是整数，也可以是分数,③注明温度、压强25℃、101kPa时可以不注明,④标出ΔH的数值、符号和单位)),应用：反应热计算的依据)),燃料的燃烧利用\b\lc\{\rc\(\a\al(①标准燃烧热：在101kPa下，1mol物质完全燃烧的反应热,②热值：1g物质完全燃烧的反应热))))2．原电池原理及应用原电池eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(原电池工作原理\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(能量变化：化学能转化为电能,形成条件：①两个活泼性不同的电极；②电解质溶液；,③闭合回路；④自发的氧化还原反应,反应原理\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1()))),化学电源：一次电池、二次电池、燃料电池等))3．电解原理及应用电解eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(概念：在直流电的作用下，在两电极上分别发生氧化反应和还原,反应的过程,电解池\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(能量变化：电能转化为化学能,形成条件：①与直流电源相连的两个电极；②电解质溶液；,③闭合回路,反应原理\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1()))),应用\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(氯碱工业：2NaCl＋2H2O\o(=,\s\up7(通电))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑,电镀\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(概念：应用电解的原理在某些金属或其他材料制品,表面镀上一薄层其他金属或合金的过程,形成条件：①待镀金属制品作阴极；②镀层金属作,阳极；③电镀液中含有镀层金属离子)),铜的电解精炼))))4．金属的腐蚀与防护金属的腐蚀与防护eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(金属腐蚀\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(化学腐蚀,电化学腐蚀\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(析氢腐蚀,吸氧腐蚀)))),金属防护\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(电化学防护\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(牺牲阳极的阴极保护法,外加电流的阴极保护法)),改变金属组成或结构、在表面覆盖保护层等))))考向一反应热的计算及盖斯定律的应用例1(1)[2021·湖南，16(1)]氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过下面两种方法由氨气得到氢气。方法Ⅰ.氨热分解法制氢气相关化学键的键能数据化学键N≡NH—HN—H键能E/(kJ·mol－1)946436.0390.8在一定温度下，利用催化剂将NH3分解为N2和H2。回答下列问题：反应2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)ΔH＝____________________kJ·mol－1。(2)[2021·全国甲卷，28(1)]二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题：二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g)该反应一般认为通过如下步骤来实现：①CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)ΔH1＝41kJ·mol－1②CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g)ΔH2＝－90kJ·mol－1总反应的ΔH＝________kJ·mol－1；若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是__________(填标号)，判断的理由是_________________________________________。答案(1)90.8(2)－49AΔH1为正值，ΔH2和ΔH为负值，反应①的活化能大于反应②的活化能解析(1)根据反应热＝反应物的总键能－生成物的总键能，2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)ΔH＝390.8kJ·mol－1×3×2－(946kJ·mol－1＋436.0kJ·mol－1×3)＝90.8kJ·mol－1。(2)根据盖斯定律可知，①＋②可得二氧化碳加氢制甲醇的总反应为CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH＝41kJ·mol－1＋(－90kJ·mol－1)＝－49kJ·mol－1；该反应总反应为放热反应，因此生成物总能量低于反应物总能量，反应①为慢反应，因此反应①的活化能高于反应②，同时反应①的反应物总能量低于生成物总能量，反应②的反应物总能量高于生成物总能量，因此示意图中能体现反应能量变化的是A项。考向二原电池工作原理及新型电池例2(2021·浙江1月选考，22)镍镉电池是二次电池，其工作原理示意图如下(L为小灯泡，K1、K2为开关，a、b为直流电源的两极)。下列说法不正确的是()A．断开K2、合上K1，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能B．断开K1、合上K2，电极A为阴极，发生还原反应C．电极B发生氧化反应过程中，溶液中KOH浓度不变D．镍镉二次电池的总反应式：Cd＋2NiOOH＋2H2Oeq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))Cd(OH)2＋2Ni(OH)2答案C解析断开K2、闭合K1时该装置为原电池，能量转化形式为化学能转化为电能，A正确；断开K1、闭合K2时该装置为电解池，电极A与外接电源负极相连作阴极，发生还原反应，B正确；电极B发生氧化反应过程中电池充电，阳极反应为2Ni(OH)2－2e－＋2OH－=2NiOOH＋2H2O，阴极反应为Cd(OH)2＋2e－=Cd＋2OH－，电池总反应为2Ni(OH)2＋Cd(OH)2=Cd＋2NiOOH＋2H2O，因生成了水，则溶液中KOH浓度减小，C错误；二次电池的充、放电是一个相反的过程，则该电池的总反应式为Cd＋2NiOOH＋2H2Oeq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))Cd(OH)2＋2Ni(OH)2，D正确。例3(2020·山东，10)微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用如图装置处理有机废水(以含CH3COO－的溶液为例)。下列说法错误的是()A．负极反应为CH3COO－＋2H2O－8e－=2CO2↑＋7H＋B．隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜C．当电路中转移1mol电子时，模拟海水理论上除盐58.5gD．电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2∶1答案B解析由装置示意图可知，负极区CH3COO－发生氧化反应生成CO2和H＋，A项正确；隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜，才能使模拟海水中的氯离子移向负极，钠离子移向正极，达到海水淡化的目的，B项错误；电路中有1mol电子通过时，电解质溶液中有1mol钠离子移向正极，1mol氯离子移向负极，C项正确；负极产生CO2：CH3COO－＋2H2O－8e－=2CO2↑＋7H＋，正极产生H2：2H＋＋2e－=H2↑，根据电荷守恒，正、负极产生气体的物质的量之比为2∶1，D项正确。考向三电解池工作原理及应用例4(2021·全国甲卷，13)乙醛酸是一种重要的化工中间体，可采用如图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－，并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是()A．KBr在上述电化学合成过程中只起电解质的作用B．阳极上的反应式为：＋2H＋＋2e－→＋H2OC．制得2mol乙醛酸，理论上外电路中迁移了1mol电子D．双极膜中间层中的H＋在外电场作用下向铅电极方向迁移答案D解析KBr在上述电化学合成过程中除作电解质外，同时还是电解过程中阳极的反应物，生成的Br2为乙二醛制备乙醛酸的中间产物，故A错误；阳极上Br－失去电子生成Br2，Br2将乙二醛氧化为乙醛酸，故B错误；电解过程中阴、阳极均生成乙醛酸，1mol乙二酸生成1mol乙醛酸转移的电子为2mol，1mol乙二醛生成1mol乙醛酸转移的电子为2mol，根据转移电子守恒可知制得2mol乙醛酸时，理论上外电路中迁移了2mol电子，故C错误；由上述分析可知，双极膜中间层的H＋在外电场作用下移向阴极，即H＋移向铅电极，故D正确。考向四金属的腐蚀与防护例5(2020·江苏，11)将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在如图所示的情境中，下列有关说法正确的是()A．阴极的电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋B．金属M的活动性比Fe的活动性弱C．钢铁设施表面因积累大量电子而被保护D．钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快答案C解析阴极得电子，A错误；金属M失电子，其活动性应比铁强，B错误；M失去的电子流入钢铁设施表面，钢铁设施不易失去电子而被保护，C正确；海水中所含电解质的浓度远大于河水中的，因此钢铁设施在海水中被腐蚀的速率快，D错误。例6(2017·全国卷Ⅰ,11)支撑海港码头基础的钢桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是()A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩C．高硅铸铁的作用是作为损耗