第一章 化学反应与能量变化
知识网络
一、化学反应与热量
二、电化学基础
重难点探究
探究点一、反应热的比较与计算
1.利用化学键计算
ΔH=反应物的化学键断裂吸收的能量-生成物的化学键形成释放的能量
2.盖斯定律法
利用盖斯定律进行焓变的计算，采用以下四个步骤就能快速、准确地解决问题。
(1)写：写出目标方程式(题目中要书写的热化学方程式)，配平。
(2)倒：为了将方程式相加得到目标方程式，可将方程式颠倒过来，反应热的量不变，但符号要相反。这样，就不用再做减法运算了。方程式相减时容易出错要特别注意。
(3)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(可以是分数)，反应热也要相应地乘。
(4)加：上面的几个方面做好了，只要将方程式相加即可得目标方程式，反应热也据此相加得出。
3.根据热化学方程式计算
(1)根据热化学方程式计算：热化学方程式中ΔH与各物质的物质的量(质量、体积等)对应成比例，已知热化学方程式，便可计算一定量的反应物发生反应所放出的热量或放出一定量的热量时消耗或生产的物质的质量、体积和物质的量。常用的计算方法有列方程或方程组法、平均值法、极限法、十字交叉法、估算法等。
(2)根据计算书写热化学方程式：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，书写热化学方程式。
【典例1】已知：
(1) ΔH=－348.3 kJ·mol-1
(2)
ΔH=－31.0 kJ·mol-1
则Zn(s)+Ag2O(s)====ZnO(s)+2Ag(s)的ΔH等于( )
A．－317.3 kJ·mol-1 B．－379.3 kJ·mol-1
C．－332.8 kJ·mol-1 D．317.3 kJ·mol-1
A【解析】根据“四字方针”写、倒、乘、加，Ag2O(s)和Ag(s)在反应(2)中是生成物和反应物，而在目标方程式中是反应物和生成物，所以，应将反应(2)颠倒再与反应(1)相加得：Zn(s)+Ag2O(s)====ZnO(s)+2Ag(s)，ΔH=－348.3 kJ·mol-1+31.0 kJ·mol-1=-317.3 kJ·mol-1。
【变式】已知下列热化学方程式：
Fe2O3(s)+3CO(g)====2Fe(s)+3CO2(g) ΔH1=-25 kJ·mol-1 ①
3Fe2O3(s)+CO(g)====2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH2=-47 kJ·mol-1 ②
Fe3O4(s)+CO(g)====3FeO(s)+CO2(g) ΔH3=+19 kJ·mol-1③
(1)计算FeO(s)+CO(g)====Fe(s)+CO2(g)反应的ΔH=_______。
(2)已知： ΔH=-110.5 kJ·mol-1，
若还原FeO的CO是碳完全氧化而产生的，则产生112 g Fe需要
C ______g，整个过程中产生的热量为___________。
【解析】(1)根据盖斯定律，［①×3-(②+③×2)］× 即得方程式FeO(s)+CO(g)====Fe(s)+CO2(g)，则ΔH=［3ΔH1-(ΔH2+2ΔH3)］ =［3×(-25 kJ·mol-1)-(-47 kJ·mol-1+2×
19 kJ·mol-1)］ =-11 kJ·mol-1
(2)将FeO(s)+CO(g)====Fe(s)+CO2(g) ΔH=-11 kJ·mol-1
与 ΔH=-110.5 kJ·mol-1
相加得
ΔH=-121.5 kJ·mol-1
C(s)～Fe(s)～ΔH=-121.5 kJ·mol-1
12 g 56 g -121.5 kJ
m 112 g ΔH′
答案：(1)-11 kJ·mol-1 (2)24 243 kJ
探究点二 原电池原理及化学电源
1.原电池原理考查“五要素”
(1)正负极确定：一般较活泼金属作负极。
(2)电极反应类型判断：负极发生氧化反应，正极发生还原反应。
(3)电子移动方向：电子由负极流出经导线流向正极。
(4)离子移动方向：阳离子流向正极，阴离子流向负极。
(5)电极产物的判断：较活泼金属在负极失去电子生成金属阳离子，较不活泼的金属阳离子或H+在正极得电子析出金属或H2。
2.化学电源
新型化学电源，特别是可充电电池和燃料电池是高考的热点，试题往往起点高、新颖，陌生度高，但落点低，判断或填空的项目均是原电池原理考查的“五要素”，因此要深刻理解原电池原理，同时要注意可充电电池放电时是原电池，充电时是电解池，且放电时的负极反应与充电时的阴极反应相反，同样，放电时的正极反应与充电时的阳极反应相反。
【典例2】如图所示，电流计指针发生偏转，同时A极质量减少，B极上有气泡产生，C为电解质溶液，下列说法错误的是( )
A.B极为原电池的正极 B.A、B、C可能分别为Zn、Cu、稀盐酸
C.C中阳离子向A极移动 D.A极发生氧化反应
C【解析】原电池中，负极金属失去电子溶解，质量减小，故A极是负极，B极是正极，根据构成情况可判断A、B、C可能分别为Zn、Cu、稀盐酸，A、B两项正确；离子移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，C项错误；负极发生氧化反应，正极发生还原反应，D项正确。
【变式】人造地球卫星用到的一种高能电池——银锌蓄电池，它在放电时的电极反应为：Zn+2OH--2e-====ZnO+H2O，Ag2O+H2O+2e-====2Ag+2OH-，下列叙述中，正确的是( )
A.Ag2O是负极，并被氧化
B.电流由锌经外电路流向氧化银
C.工作时，负极区溶液酸性增强，正极区溶液碱性增强
D.溶液中OH-向正极移动，K+、H+向负极移动
C【解析】据给出的电极反应可知，负极是锌失去电子，发生氧化反应，消耗OH-，所以负极区溶液酸性增强；Ag2O在正极得电子，发生还原反应，生成OH-
，所以正极区溶液碱性增强；电子由锌经外电路流向氧化银，电流的方向与之相反；溶液中OH-向负极移动，K+、H+向正极移动，故A、B、D错误，C正确。
探究点三 电解池原理考查“五要素”
1.阴阳极的判断
与电源负极相连的是电解池的阴极，与电源正极相连的是电解池的正极。
2.电极反应类型的判断
阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。
3.电子移动方向
电子由电源的负极流出，流向电解池的阴极(电池内电路靠离子定向移动完成)，电子再由电源的正极流出，流回电解池的正极。
4.离子移动方向
阳离子流向阴极，阴离子流向阳极。
5.电极产物的判断
金属溶解或产生Cl2、O2的一极是阳极，析出金属或产生H2的一极是阴极。
【典例3】如图所示，a、b是两根石墨棒。下列叙述正确的是( )
A．a是正极，发生还原反应
B．b是阳极，发生氧化反应
C．稀硫酸中硫酸根离子的物质的量不变
D．往滤纸上滴加酚酞试液，a极附近颜色变红
C【解析】据图可知，左端是原电池，负极是锌，正极是铜，总电池反应是Zn＋2H＋====Zn2＋＋H2↑，故硫酸根离子的物质的量不变，C正确。右端是电解池，其中a是阳极，发生氧化反应，电极反应是2Cl--2e-====Cl2↑，b是阴极，发生还原反应，电极反应是2H++2e-====H2↑，A、B、D错误。
【变式】用惰性电极实现下列电解实验，其说法正确的是( )
A．电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液的c(H+)不变
B．电解稀氢氧化钠溶液，阳极消耗OH－，故溶液的碱性减弱
C．电解硫酸钠溶液，阴极和阳极析出产物的物质的量之比为2∶1
D．电解氯化铜溶液，通电一段时间后，向溶液中加入适量的CuO或CuCO3均可使电解液恢复到起始状态
C【解析】电解含氧酸，实质上是电解水，但因溶质的浓度增大，故溶液c(H+)增大，A错误；电解可溶性强碱，阳极OH－放电，阴极H＋放电，实质是电解水，因溶质的浓度增大，故溶液的碱性增强，B错误；电解活泼金属的含氧酸盐实质是电解水，阴极产生氢气，阳极产生氧气，二者物质的量之比为2∶1，C正确；电解氯化铜溶液，实质就是电解氯化铜，故要想恢复原状态，应加氯化铜，D错误。
探究点四 金属腐蚀与防护
1.金属的腐蚀
金属失电子被腐蚀，构成原电池会加快腐蚀，据电解质溶液的酸碱性把电化学腐蚀分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀，金属腐蚀中以电化学腐蚀更普遍，电化学腐蚀中以吸氧腐蚀更普遍。
2.金属的防护
金属防护的通常做法是加保护层，使金属与能引起金属腐蚀的物质隔离，切断形成原电池的条件。为使保护效果更好，通常采用电化学防护，即牺牲阳极的阴极保护法和外加电源的阴极保护法。
【典例4】下列叙述中不正确的是( )
A．金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍 B．钢铁在干燥空气中不易被腐蚀
C．用铝质铆钉铆接铁板，铆钉易被腐蚀 D．原电池中电子由正极流入负极
D【解析】金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，A正确；钢铁在干燥空气中不易构成原电池，故不易被腐蚀，B正确；铝和铁可以形成原电池，铝比较活泼，因此在原电池中作负极，在反应中被氧化，容易被腐蚀，C正确；在原电池中电子由负极经外电路流向正极，D错误。
【变式】某铁件需长期浸于水下，为了减少腐蚀，想采取下列措施，其中正确的有( )
A．给铁件铆上一些铅板
B．给铁件通入直流电，把铁件与电源正极连接
C．在制造铁件时，在铁中掺入一定比例的铜制成合金
D．在铁件表面涂上一层较厚的沥青
D【解析】若使铁不被腐蚀，可隔绝O2或采取牺牲阳极的阴极保护法，A、C两项形成原电池时，铁件作负极，会加快铁的腐蚀；B项，构成电解池，铁件作阳极，会加快铁的腐蚀，故选D。
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