化学必背知识手册分类专题08 热化学和电化学【高考化学必背知识手册】28

专题8热化学和电化学必背知识手册考点1反应热热化学方程式一、放热反应和吸热反应1．前提条件：必须是化学反应（1）物质的溶解过程：主要发生物理变化①放热过程：浓硫酸、NaOH固体溶于水②吸热过程：NH4NO3固体溶于水（2）状态变化：发生物理变化①放热过程：凝固、液化、凝华等②吸热过程：升华、汽化、熔化等（3）化学键的变化①放热过程：化学键的形成过程，如2H→H2，Na++Cl－＝NaCl②吸热过程：化学键的断裂过程，如H2→2H，NaCl＝Na++Cl－2．本质判据（1）能量角度①放热反应：反应物的能量总和＞生成物的能量总和②吸热反应：反应物的能量总和＜生成物的能量总和（2）键能角度①放热反应：反应物的键能总和＜生成物的键能总和②吸热反应：反应物的键能总和＞生成物的键能总和3．条件判据（1）需要持续加热才能进行的反应一般是吸热反应（2）反应开始需要加热，停热后仍能继续进行，一般是放热反应4．现象判据（1）反应体系的温度变化①体系的温度升高：放热反应②体系的温度降低：吸热反应（2）密闭体系的压强变化①体系的压强增大：放热反应②体系的压强减小：吸热反应（3）液体的挥发程度①液体的挥发程度增大：放热反应②液体的挥发程度减小：吸热反应（4）催化剂的红热程度①停热后催化剂继续红热：放热反应②停热后催化剂不再红热：吸热反应4．经验判据（1）放热反应①金属和金属氧化物与酸或水的反应②可燃物的燃烧反应及缓慢氧化③酸和碱的中和反应④铝热反应，如2Al+Fe2O32Fe+Al2O3⑤大多数的化合反应。如2NO2N2O4（2）吸热反应①大多数的分解的反应（2H2O22H2O+O2↑除外）②铵盐和碱反应，如Ba（OH）2•8H2O+2NH4Cl＝BaCl2+2NH3•H2O+8H2O③盐的水解反应④两个特殊反应：C+CO22CO、C+H2O（g）CO+H2⑤碳酸氢钠与盐酸的反应5．自发判据：△H－T△S＜0（1）A（g）+B（l）＝C（l）自发进行，ΔH＜0（2）2AB（g）C（g）+3D（g）高温自发，ΔH＜06．注意事项（1）反应的热效应与反应条件无必然关系①在高温下才能进行的化学反应不一定是吸热反应②在常温下进行的化学反应不一定是放热反应③使用催化剂的反应不一定是吸热反应（2）反应的热效应与反应是化合还是分解无必然关系①化合反应不一定是放热反应②分解反应不一定是吸热反应7．反应的活化能（1）正反应的活化能为：E1（2）逆反应的活化能为：E2（3）正反应的反应热为：△H＝（E1－E2）kJ·mol－1（4）活化能和反应热效应的关系①放热反应：Ea正＜Ea逆②吸热反应：Ea正＞Ea逆（5）催化剂能降低反应所需的活化能，但不影响反应热的大小（6）活化能和反应速率的关系（相同温度）①反应的活化能越大，反应速率越慢②若Ea正＞Ea逆，则v正＜v逆二、三个重要概念1．燃烧热（25℃、101kPa）（1）概念：1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物的反应热（2）稳定氧化物：C→CO2（g）、H→H2O（l）、S→SO2（g）、P→P2O5（s）（3）单位：kJ/mol（4）表示：C的燃烧热为－393.5kJ/mol（5）表示燃烧热的热化学方程式：可燃物的化学计量数为12．热值（25℃、101kPa）（1）概念：1g可燃物完全燃烧生成稳定氧化物的反应热（2）单位：kJ/g（3）表示：C的热值为－32.8kJ/g（4）燃烧热和热值的换算关系：燃烧热＝热值×摩尔质量3．中和热（1）概念：稀溶液中酸跟碱反应生成1mol水时的反应热（2）单位：kJ/mol（3）表示中和热的热化学方程式：H2O的化学计量数为1（4）表示：强酸与强碱的中和热为－57.3kJ·mol－1三、反应过程中热量大小的比较1．燃烧过程中热量大小的比较（1）物质完全燃烧时放出的热量多（2）物质在O2中完全燃烧放出的热量比在空气中的少（光能多）（3）物质完全燃烧生成固态产物时放出的热量最多（4）气态的物质完全燃烧放出的热量最多2．金属性和非金属性的强弱与能量的关系（1）金属性越强，越容易失电子，吸收的能量越少（2）非金属性越强，越容易得电子，释放的能量越多（3）非金属单质与H2化合时生成的气态氢化物越稳定，放出的能量越多3．根据稳定性判断能量高低（1）微粒稳定性的判断①能量角度：微粒所含的能量越低越稳定②键能角度：微粒所含的化学键键能越大越稳定（2）生成稳定性强的物质，放热多四、能量-反应过程图像1．反应热性质的判断（1）放热反应：反应物的能量和大于生成物的能量和（2）吸热反应：反应物的能量和大于生成物的能量和2．反应吸热或放热数的判断：看反应物和生成物能量和的差值｜△H｜3．催化剂和中间产物（过渡态物质）的判断（1）催化剂：第一步反应的反应物，第二步反应的生成物（2）过渡物：第一步反应的生成物，第二步反应的反应物4．曲线上的峰（1）峰的个数表示中间反应的个数（2）峰谷①峰前的峰谷：表示该中间反应反应物的能量②峰后的峰谷：表示该中间反应生成物的能量四、热化学方程式的书写1．热化学方程式的书写方法2．热化学方程式中各量的含义2A(g)+B(g)3C(g)△H＝－akJ·mol－1（1）化学计量数①含义：只表示物质的量，不表示分子个数②特点：可以是整数也可以是分数（2）热化学方程式的意义：2molA（g）和1molB（g）完全反应生成3molC(g)时释放akJ的热量。（3）热化学方程式中的△H①△H＝－akJ·mol－1中mol－1的含义：每摩尔反应②单位：kJ·mol－1，与化学计量数无关③正负：正逆反应的数值相等，符号相反3．写热化学方程式的注意问题（1）反应物的量都已知，根据量少的计算反应热（2）需要判断反应是可逆反应还是完全反应（3）需要判断反应物和生成物的聚集状态五、反应热的有关计算1．根据热化学方程式计算（1）化学计量数∶│⊿H│＝反应的物质的量∶热量（Q）（2）n（A）反应∶n（B）反应∶n（C）生成∶n（D）生成∶Q＝a∶b∶c∶d∶│⊿H│2．根据反应物和生成物的总能量计算（1）△H＝生成物的能量和－反应物的能量和（2）△H＝生成物的相对能量和－反应物的相对能量和3．根据键能计算焓变（1）△H＝反应物的键能和－生成物的键能和（2）计算关键：弄清物质中化学键的数目①常见分子：根据成键原则画出结构式即可判断分子式Cl2O2N2H2O结构式Cl－ClO＝ON≡NH－O－H分子式H2O2CO2HCNNH3结构式H-O-O-HO＝C＝OH－C≡N分子式CH4C2H4C2H6N2H4结构式②信息分子：根据分子结构示意图数共价键个数物质硫化磷雄黄（As4S4）P4O10结构键数12个P-S键2个P＝S键2个As-As键8个S-As键4个P＝O键12个P－O键物质S8单质N4分子P4O6结构键数8个S－S键8个N－N键12个P－O键③特殊物质：选修物质结构内容物质/mol白磷金刚石晶体硅SiO2石墨结构键数/mol62241.54．根据燃烧热和热值计算（1）根据燃烧热计算：Q（放）＝n（可燃物）×|燃烧热|（2）根据热值计算：Q（放）＝m（可燃物）×|热值|4．计算燃烧热、热值、中和热（1）计算燃烧热：H燃烧热＝－kJ/mol（2）计算热值：H热值＝－kJ/g（3）计算中和热：H中和热＝－kJ/mol5．根据比热公式进行计算：Q＝cmΔT。（1）水的比热容：c＝4.18×10－3kJ/（g·℃）（2）m代表液体或混合液的总质量（3）ΔT表示反应前后温度的变化值，ΔT＝T2－T16．根据盖斯定律进行计算（1）计算步骤（2）计算方法考点2电化学一、电化学基础知识1．电极反应（1）反应要求①原电池反应：自发、氧化还原反应和放热反应②电解池反应：可以自发，也可以不自发（2）根据化合价升降判断反应类型和电极类型①阳极发生价升高的氧化反应，阴极发生价降低的还原反应②正极发生价降低的还原反应，负极发生价升高的氧化反应（3）可充电电池①放电时为原电池，电极属性为正负极②充电时为电解池，电极属性为阴阳极③阳极连正极，电极反应式相反，充电时变成阳极④阴极连负极，电极反应式相反，充电时变成阴极⑤充电时，电池上“－”极应接电源的负极⑥铅蓄电池：（4）燃料电池2．电子流向：电子只能在导线上流动，不能在溶液中流动（1）原电池：负极eq\o(→,\s\up7(外电路))正极（2）电解池：阳极eq\o(→,\s\up7(外电路))阴极3．电流流向：电流既能在导线上流动，又能在溶液中流动，要看清是内电路还是外电路（1）原电池：正极eq\o(→,\s\up7(外电路))负极eq\o(→,\s\up7(内电路))正极（2）电解池：阴极eq\o(→,\s\up7(外电路))阳极eq\o(→,\s\up7(内电路))阴极4．离子流向：离子只能在溶液中流动，不能在导线上流动（1）原电池：阳离子→正极；阴离子→负极（2）电解池：阳离子→阴极；阴离子→阳极（3）盐桥中：阳离子→正极；阴离子→负极（4）目的型：依据电极反应准确确定目的离子流向Cu和稀HNO3原电池OH－NO3－负极正极电解MnSO4制MnO2H+Mn2+阴极阳极5．电解质溶液的选择（1）碱金属电极：不选择水溶液及醇类，一般选择有机电解质或固体电解质（2）盐桥式原电池：负极材料和与其反应的电解质在不同的容器中6．电化学中溶液pH的变化（1）电极pH变化①看该电极反应是消耗还是产生H+或OH－②若H+或OH－无变化，看该电极是消耗还是产生水（2）溶液pH变化①看总反应是消耗还是产生H+或OH－②若H+或OH－无变化，看总反应是消耗还是产生水7．电势高低（1）原电池：正极＞负极（2）电解池：阴极＞阳极8．重要的电化学反应式（水的化学计量数为2）（1）铅蓄电池的总反应：Pb+PbO2+2H2SO4PbSO4+2H2O（2）吸氧腐蚀的正极反应①弱酸性、中性或碱性：2H2O+O2+4e－4OH－②酸性：4H++O2+4e－2H2O③CO2：O2+4e－+2CO22CO32－（3）阳极OH－的放电反应①水中的OH－：2H2O－4e－O2↑+4H+②碱中的OH－：4OH－－4e－2H2O+O2↑（4）阴极H+的放电反应①水中的H+：2H2O+2e－H2↑+2OH－②酸中的H+：2H++2e－H2↑（5）惰性电极电解溶液①NaCl：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑②CuSO4：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4③AgNO3：4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3（6）工业上冶炼钠、镁、铝①钠：2NaCl2Na+Cl2↑②镁：MgCl2Mg+Cl2↑③铝：2Al2O34Al+3O2↑二、电极反应式的书写及判断1．书写步骤和方法（1）确定反应物和最终产物（2）确定得失电子的数目（3）电荷守恒配离子①优先选择原电解质溶液中所含的离子②再选择水中的H+或OH－，原则“左H2O右离子”（4）元素守恒配平其他物质，一般缺H或O，用H2O补2．判断电极方程式是否正确（1）看电极反应是氧化反应还是还原反应（2）看得反应是得电子还是失电子（3）看产物能否与溶液反应①酸性溶液：方程式中不能出现OH－②碱性溶液：方程式中不能出现H+③看电极产物能否和环境中的其他物质反应CH4酸性碱性CO32－O2－氧化产物CO2CO32－HCO3－CO32－O2酸性碱性中性CO2还原产物H2OOH－OH－CO32－（4）看物质拆分是否正确①强酸、强碱、可溶性盐溶液可拆②非溶液和熔融状态下进行的反应不能写成离子方程式形式③原子团不能拆分物质阴离子物质阴离子Na2SxSx2－NaBr3Br3－K3C60C603－KIO3IO3－K2FeO4FeO42－(NH4)2PtCl6PtCl62－K［Au(CN)2］［Au(CN)2］－LiAlCl4AlCl4－LiCoO2CoO2－LiPF6PF6－Na2Mn5O10Mn5O102－SOCl2不能拆（5）看有无隐含的酸碱性①酸性溶液：产物是NH4+、Fe3+、Cu2+等弱阳离子②碱性溶液：有金属氧化物、氢氧化物参与的反应三、电解的应用1．用惰性电极电解溶液（1）离子放电顺序①活泼电极：阳极放电顺序：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞……②阴极放电顺序：Ag+＞Hg2+＞Fe3+＞Cu2+＞H+＞Pb2+＞Fe2+＞Zn2+…③阳极Fe放电变成Fe2+，阴极Fe3+放电变成Fe2+（2）电解水反应的特点①H+和OH－同时放电②同时有H2和O2产生③电解后溶液的浓度变大或不变（饱和溶液）④溶液的pH变大、变小或不变（3）放氢生碱反应的特点①水中的H+和盐中的阴离子放电②H2在阴极产生，OH－在阴极产生（4）放氧生酸反应的特点①水中的OH－和盐中的阳离子放电②O2在阳极产生，H+在阳极产生（5）电解电解质反应的特点①电解质中的阳离子和阴离子同时放电②电解氯化铜溶液pH的变化：理论变大：氯化铜的水解平衡Cu2++2H2OCu（OH）2+2H+逆向移动。实际变小：阳极产生的Cl2溶于水：Cl2+H2OH++Cl－+HClO（6）电解后溶液的复原：少什么加什么，少多少加多少溶液复原方法H2SO4H2ONaOHH2OKNO3H2OCuCl2CuCl2NaCl通HCl气体CuSO4CuOCu（NO3）2CuOAgNO3Ag2O2．用活泼电极电解溶液（1）电解精炼①粗金属作阳极，纯金属作阴极，纯金属离子作溶液②溶液中金属离子：纯金属离子和活泼的金属离子③阳极泥：不活泼的金属④电解后原电解质溶液浓度减小（2）电镀①镀层金属作阳极，被镀物品作阴极②镀层金属离子作电解液③电镀后原电解质溶液浓度不变3．电冶炼：电解制备K、Ca、Na、Mg、Al等活泼金属（1）原料金属NaMgAl原料（熔融）NaClMgCl2Al2O3（2）炼铝的特殊性①不用氯化铝的原因：AlCl3是共价化合物，熔融状态下不导电②冰晶石的作用：降低氧化铝的熔点，节能③阳极石墨被腐蚀，需定时更换四、金属的腐蚀和电化学防护1．金属的腐蚀（1）化学腐蚀①反应类型：普通的化学反应②特点：无电流产生，电子直接转移给氧化剂（2）电化腐蚀①反应类型：原电池反应②特点：有电流产生，电子间接转移给氧化剂③普遍性：电化腐蚀更为普遍2．电化学腐蚀的类型（1）析氢腐蚀①形成条件：水膜酸性较强②特点：在密闭容器中气体压强变大（2）吸氧腐蚀①形成条件：水膜酸性很弱或呈中性甚至碱性②特点：在密闭容器中气体压强减小③普遍性：吸氧腐蚀更为普遍（3）在酸性条件下，氢前的活泼金属发生析氢腐蚀，氢后的不活泼金属发生吸氧腐蚀3．钢铁吸氧腐蚀的过程（1）腐蚀过程①负极反应：Fe－2e－Fe2+②正极反应：2H2O+O2+4e－4OH－③电池反应：2Fe+2H2O+O22Fe（OH）2（2）后续反应①氧化反应：4Fe（OH）2+O2+2H2O4Fe（OH）3②部分分解：2Fe（OH）3Fe2O3·xH2O+（3－x）H2O（3）铁锈成分：Fe2O3的复杂水合物（Fe2O3·xH2O）（4）铁在无氧条件下的生锈过程：FeFe2+Fe(OH)24．金属的电化学防护（1）原电池防护法①名称：牺牲阳极的阴极保护法②方法：被保护的金属eq\o(→,\s\up