1、化學反應與能量變化（導學案）：復習鞏固學習目標與核心素養(yǎng)學習目標1、通過實驗探究認識化學能與電能之間轉化的實質。2、理解原電池的概念及工作原理和構成條件。3、了解干電池、充電電池、燃料電池等發(fā)展中的化學電源的特點。4、能正確書寫簡單化學電源的電極反應式。核心素養(yǎng)1、科學探究：認識構成原電池的條件及其原理，判斷原電池的正負極。2、創(chuàng)新意識：利用原電池原理能設計原電池。3、宏觀辨識與微觀探析：會分析物質化學變化中的能量變化與物質微觀結構的關系。：新課導入原電池的設計與制作簡易電池的設計與制作【目的】根據(jù)原電池原理，設計和制作簡易電池，體會原電池的構成要素?！居闷贰克ㄌO果、柑橘或檸檬等），食鹽水

2、，濾紙，銅片、鐵片、鋁片等金屬片，石墨棒，導線，小型用電器（發(fā)光二極管、電子音樂卡或小電動機等），電流表?！緦嶒灐浚?）水果電池 （2）簡易電池常見的化學電源常見的鋅錳干電池的構造如圖6-10所示。其中，石墨棒作正極，氯化銨糊作電解質溶液，鋅筒作負極。在使用過程中，電子由鋅筒（負極）流向石墨棒（正極），鋅逐漸消耗，二氧化錳不斷被還原，電池電壓逐漸降低，最后失效。這種電池放電之后不能充電（內部的氧化還原反應無法逆向進行），屬于一次電池。負極(Zn): Zn - 2e- = Zn2+正極(C)： 2MnO2 + 2NH4+2e- = Mn2O3+ 2NH3+H2OZn + 2MnO2 + 2NH4

3、Cl = ZnCl2+ Mn2O3+2NH3+H2O有些電池放電時所進行的氧化還原反應，在充電時可以逆向進行，使電池恢復到放電前的狀態(tài)，從而實現(xiàn)放電（化學能轉化為電能）與充電（電能轉化為化學能）的循環(huán)。這種充電電池屬于二次電池。常見的充電電池有鉛酸蓄電池、鎳氫電池、鋰離子電池等，目前汽車上使用的大多是鉛酸蓄電池。負極: Pb +SO42- - 2e- = PbSO4氧化反應正極: PbO2 + 4H+ +SO42- +2e- = PbSO4 + 2H2O 還原反應：課堂練習1下列各組材料中，不能組成原電池的是AA BB CC DD2下列說法或表示方法正確的是A等物質的量的硫蒸氣和固體硫分別完全

4、燃燒，前者放出熱量多B由C(石墨)=C(金剛石) H +1.90 kJ/mol可知，金剛石比石墨穩(wěn)定C在101kPa時，2g氫氣完全燃燒生成液態(tài)水，放出285.8kJ熱量，則氫氣燃燒的熱化學方程式表示為：2H2(g)+O2(g)= 2H2O(l)H-285.8kJ/molD2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)H0 反應為熵增反應，任何溫度下能自發(fā)進行3下列說法正確的是（）A已知：H+(aq)OH-(aq)= H2O(l)H57.3 kJmol1，則H2SO3(aq)2NaOH(aq)= Na2SO3(aq)2H2O(l)H114.6 kJ/molB石油、煤、天然氣、可燃冰、植物油都屬于化

5、石燃料CNaCl、SO3、蔗糖分別屬于強電解質、弱電解質、非電解質D由石墨比金剛石穩(wěn)定可推知： C(石墨)=C(金剛石)HH2SBAgCl(s)+I-(aq)AgI(s)+Cl-(aq)Ksp(AgCl)SDC(s，石墨)=C(s，金剛石)H=+1.9kJ/mol穩(wěn)定性：石墨金剛石AABBCCDD11全釩液流電池是一種活性物質呈循環(huán)流動液態(tài)的電池，目前釩電池技術已經趨近成熟。如圖是釩電池的結構及工作原理示意圖：請回答下列問題：(1)硫酸在電池技術和實驗室中具有廣泛的應用，在傳統(tǒng)的銅鋅原電池中，硫酸是_，實驗室中配制硫酸亞鐵時需要加入少量鐵粉，鐵粉的作用是_。(2)釩電池是以溶解于一定濃度硫酸溶

6、液中的含釩元素的粒子(V2+、V3+、VO2+、VO)為正極和負極反應物的電池，電池總反應為VO2+V3+H2OV2+VO2+2H+。放電時的正極反應為_，充電時的陰極反應為_。放電過程中，電解液的堿性_(填“升高”“降低”或“不變”)。(3)釩電池基本工作原理示意圖中“正極電解液”可能是_。a.VO、VO2+混合液b.V3+、V2+混合液c.VO溶液d.VO2+溶液e.V3+溶液f.V2+溶液12I.已知拆開或形成1 mol化學鍵所吸收或放出的能量叫做該化學鍵的鍵能，單位kJmol1。白磷在氧氣中燃燒的化學方程式可用結構式表示為如圖所示：試根據(jù)下表中的化學鍵鍵能計算0.1molP4(白磷)在

7、氧氣中充分燃燒放出能量_kJ?；瘜W鍵PPPOO=OP=O鍵能/kJmol1198360498585.化學能在一定條件下能夠轉化為電能，構成原電池。（1）根據(jù)構成原電池的本質判斷，如下反應可以設計成原電池的是_(填序號)。A2FeBr2 + 3Cl2 = 2FeCl3+2Br2BNa2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2C2H2O = 2H2O2DCu2AgNO3 = 2AgCu(NO3)2（2）為了探究化學反應中的能量變化，某同學設計了如下兩個實驗。有關實驗現(xiàn)象，下列說法正確的是：_（填序號）。圖中氣泡產生在鋅棒表面，中產生在銅棒表面圖和圖的氣泡均產生在鋅棒表面兩圖中生

8、成氣體的速率幾乎一樣快圖中產生氣體的速度比快溫度計顯示的均為室溫圖中溫度計的示數(shù)高于圖的示數(shù) 圖中溫度計的示數(shù)高于圖的示數(shù) 圖和圖中溫度計的示數(shù)相等，且均高于室溫（3）鉛蓄電池是最常見的二次電池，放電時的化學方程式為：Pb(s) + PbO2(s) + 2H2SO4(aq) = 2PbSO4(s) + 2H2O。負極反應式為_，一段時間后，負極增重48克，轉移電子_mol。（4）如圖是甲烷燃料電池原理示意圖，回答下列問題：電池的負極反應式為： _。電池工作一段時間后電解質溶液的pH_（填“增大”“減小”或“不變”）。13(1)有、；H2、D2、T2；石墨、金剛石；、；四組微?；蛭镔|。互為同位素

9、的是_(填編號，下同)，互為同素異形體的是_。(2)已知拆開1molHH鍵、1molNN、1molNH鍵分別需要吸收的能量為436kJ、946kJ、391kJ。則由氫氣和氮氣反應生成1molNH3需要_(填“放出”或“吸收”)_kJ能量。(3)肼(N2H4)又稱聯(lián)氨可看成是氨氣中的氫原子被氨基取代后的產物，常用作火箭的液體燃料。肼燃料電池的原理如下圖所示，則負極發(fā)生的電極反應式為_。(4)若鋅片、銅片連接后浸入稀硫酸溶液中，構成了原電池，工作一段時間，鋅片的質量減少了3.25g，銅表面析出了氫氣_L(標準狀況)，導線中通過_mol電子。(注：相對原子質量Zn-65)14CH4是天然氣主要成分，

10、天然氣是一種高效、低耗、污染小的清潔能源，也是重要的化工原料。(1)CH4除了可以直接燃燒供能外，還可用作燃料電池的燃料，寫出如圖所示甲烷燃料電池負極的電極反應式_。(2)以CH4為原料制取H2是工業(yè)上常用的制氫方法，化學方程式為：CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)，該反應為吸熱反應。一定溫度下，將CH4和H2O(g)各0.11 mol充入2L恒容密閉容器中，50s后達平衡狀態(tài)：若平衡時壓強與初始壓強比為21：11，平衡時CH4的濃度為_，50s內用H2表示該反應的平均速率 v(H2)_。以下可作為該反應達平衡狀態(tài)的標志的是_。A氣體總壓強保持不變B氣體的密度保持不變C單位時

11、間消耗1molCH4的同時生成3molH2 D氣體的平均摩爾質量保持不變ECO和H2的分子數(shù)之比為1:3(3)與甲烷結構相似的有機物還有很多，它們的碳原子之間都以碳碳單鍵結合成鏈狀，剩余價鍵均與氫原子結合，這樣的烴稱為烷烴。分子式為C7H16，含有三個甲基的的烷烴可能結構有_種烷烴CH3CH(C2H5)C(CH3)3的一氯代物有_種，系統(tǒng)命名為_。15“溫室效應”是哥本哈根氣候變化大會研究的環(huán)境問題之一。CO2是目前大氣中含量最高的一種溫室氣體。因此，控制和治理CO2是解決“溫室效應”的有效途徑。（1） 其中一種途徑是將CO2轉化成有機物實現(xiàn)碳循環(huán)。如：2CO2(g)2H2O(l) =C2H4

12、(g)3O2(g) H+1411.0 kJ/mol2CO2(g)3H2O(l) = C2H5OH(1)3O2(g) H+1366.8 kJ/mol則由乙烯水化制乙醇反應的熱化學方程式為_。（2）在一定條件下，6H2(g) +2CO2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)。溫度（K）CO2轉化率（%）5006007008001.545332012260432815383623722根據(jù)上表中數(shù)據(jù)分析： 溫度一定時，提高氫碳比n(H2)/n(CO2)，CO2的轉化率_（填“增大”“減小”“不變”）。 該反應的正反應為_（填“吸”或“放”）熱反應。（3）一定條件下，將3molH2和1molCO

13、2兩種氣體混合于固定容積為2L的密閉容器中，發(fā)生如下反應：3H2（g）+ CO2（g）CH3OH（g）+ H2O（g）。2min末該反應達到平衡，測得CH3OH的濃度為0.2mol/L。下列判斷不正確的是_。a. 該條件下此反應的化學平衡常數(shù)表達式為b. H2的平均反應速率為0.3mol/(Ls)c. CO2的轉化率為60%d. 若混合氣體的密度不再改變時，該反應一定達到平衡狀態(tài)（4）如圖是乙醇燃料電池（電解質溶液為KOH溶液）的結構示意圖，則a處通入的是_（填“乙醇”或“氧氣”），b處電極上發(fā)生的電極反應是：_。（5）CO2在自然界循環(huán)時可與CaCO3反應，CaCO3是一種難溶物質，其Ksp

14、=2.8109。CaCl2溶液與Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀，現(xiàn)將等體積的CaCl2溶液與Na2CO3溶液混合，若Na2CO3溶液的濃度為2104mo1/L ，則生成沉淀所需CaCl2溶液的最小濃度為大于_。參考答案1C【詳解】A、鋅片作負極、石墨作正極、稀硫酸作電解質溶液，故A不選；B. 銅片作負極、銀片作正極、硝酸銀溶液作電解質溶液，故B不選；C. 蔗糖是非電解質，不能構成原電池，故C選；D 鋅片作負極、銅片作正極、稀鹽酸作電解質溶液，故D不選；故選C。2A【詳解】A、硫固體變?yōu)闅怏w時需要吸收熱量，等物質的量的硫蒸氣和固體硫分別完全燃燒，前者放出熱量多，選項A正確；B、由C（石

15、墨）C（金剛石）H=+1.90 kJ/mol可知，石墨的能量低于金剛石的能量，所以石墨比金剛石穩(wěn)定，選項B錯誤；C、在101kPa時，2g氫氣完全燃燒生成液態(tài)水，放出285.8kJ熱量，熱化學方程式中標注的是4g氫氣燃燒放出的熱量，4g氫氣燃燒放出的熱量為285.8kJ2=571.6kJ，氫氣燃燒的熱化學方程式表示為：2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）H=-571.6kJ/mol，選項C錯誤；D、該反應H0，反應為熵增反應，S0，根據(jù)HTS0的反應能自發(fā)進行，該反應只有在高溫時才能自發(fā)進行，選項D錯誤；答案選A。3A【詳解】A在稀溶液中，強酸和強堿反應生成1mol水時放出的熱量為中和熱，

16、H=-57.3kJ/mol，而亞硫酸為弱電解質，電離需要吸熱，故H2SO3(aq)和2molNaOH(aq)反應生成2mol水時，放出的熱量小于114.6kJ，則H-114.6kJ/mol，故A正確；B化石燃料包括煤、石油、天然氣和可燃冰，植物油屬于可再生燃料，故不是化石燃料，故B錯誤；CSO3在水溶液中能導電，是因為與水反應生成的硫酸能夠電離的結果，故SO3為非電解質，不屬于弱電解質，故C錯誤；D物質越穩(wěn)定，能量越低，石墨比金剛石穩(wěn)定，故石墨的能量更低，則轉化為金剛石要吸熱，即H0，故D錯誤；故選A。4D【詳解】A放熱反應有的需加熱，有的不需加熱，如木炭的燃燒是一個放熱反應，但需要點燃，點燃

17、的目的是使其達到著火點，再如鋁熱反應也是，故A錯誤；B化學反應中能量變化的形式有熱能、光能、電能等等，不只是熱能，故B錯誤；C有的放熱反應也需要一定條件，如碳的燃燒屬于放熱反應，但需要點燃，故C錯誤；D反應物的總能量大于生成物的總能量為放熱反應，反應物的總能量小于生成物的總能量為吸熱反應，所以反應物和生成物各具有的總能量決定了該反應是放熱反應還是吸熱反應，故D正確；答案為D。5B【詳解】A.根據(jù)已知信息a極為正極，材料為不銹鋼絲，A錯誤B. a電極為正極，氧氣得電子與水反應生成氫氧根離子，電極反應式 O2+2H2O+4e=4OH，B正確；C. 電子的流向:b極a極，電流與電子相反，C錯誤；D.

18、 每消耗1molMg，化合價由0價變?yōu)?2價，失去2mol電子，則導線中共流過2NA電子，D錯誤；答案為B6B【詳解】A原電池中金屬鋅做負極，發(fā)生氧化反應，所以不選A；B二氧化錳在正極反應，正確，選B；C放電時，外電路電子從鋅流向二氧化錳，內電路是離子的定向移動，不選C；D溶液中的陰離子向負極移動，即向鋅的電極移動，不選D。7B【詳解】A元素C除存在金剛石和石墨外，還存在足球烯（C60）等同素異形體，故A錯誤；B核外電子層數(shù)越多，半徑越大，微粒的半徑：r(Mg2)r(Mg)，故B正確；C該反應為：2Mg+CO22MgO+C，此反應中二氧化碳為氧化劑，氧化鎂為氧化產物，氧化劑的氧化性大于氧化產物

19、的氧化性，即氧化性CO2氧化鎂，故C錯誤；D該反應放出光，即部分化學能轉化為光能，且生成物仍具有能量，故D錯誤；故選B。8B【詳解】A根據(jù)原電池的工作原理，正極上得電子，發(fā)生還原反應，通空氣的一極為正極，反應式為O22H2O4e=4OH，pH增大，故A錯誤；B通肼的一極為負極，反應式為N2H44OH4e=N24H2O，故B正確；C根據(jù)原電池的工作原理，電子從負極經外電路流向正極，電流的方向和電子移動的方向相反，即電流從b極經過負載流向a極，故C錯誤；D根據(jù)電極反應式，OH應從正極流向負極，交換膜是陰離子交換膜，故D錯誤；故答案選B。9C【詳解】A. 斷鍵吸熱，過程 N2 (g)2N(g)吸收能

20、量，故A錯誤；B. 形成化學鍵釋放能量，過程 N(g)+3F(g)NF3(g)放出能量，故B錯誤；C. 反應 N2(g)+3F2 (g)=2NF3(g)，斷鍵吸收的能量是946kJ+154.8kJ3=1410.4 kJ ，成鍵放出的能量是283 kJ6=1698 kJ，所以該反應為放熱反應，故C正確；D.F的非金屬性大于N， NF3中元素的化合價：N 為+3價，F(xiàn) 為-1 價，故D錯誤；選C。10C【詳解】A. CuS不溶于水，也不能與硫酸反應，不能利用CuS與H2SO4的反應比較H2SO4、H2S的酸性強弱，A錯誤；B. 發(fā)生沉淀的轉化，是由于溶度積大的物質向溶度積小的物質方向移動，則Kap

21、(AgCl)Kap(AgI)，B錯誤；C. 不同氧化劑與變價金屬反應，氧化劑的氧化性越強，就會把變價金屬氧化為高價態(tài)；氧化性越弱，會把變價金屬氧化為低價態(tài)，因此生成高價金屬化合物對應的元素非金屬性強，可知氧化性：氧化性：Cl2S，C正確；D. 石墨變?yōu)榻饎偸諢崃?，石墨的能量比金剛石低，物質含有的能量越低，物質的穩(wěn)定性就越強，因此物質的穩(wěn)定性：石墨金剛石，D錯誤；故合理選項是C。11 電解質溶液 防止Fe2+被氧化 VO+2H+e-VO2+H2O V3+e-V2+ 升高 acd【詳解】（1）傳統(tǒng)的銅鋅原電池中，鋅與酸反應生成氫氣，故硫酸為電解質溶液；實驗室中配制硫酸亞鐵時需要加入少量鐵粉，鐵

22、粉的作用是防止Fe2+被氧化；（2）正極反應是還原反應，由電池總反應可知放電時的正極反應為VO+2H+e-VO2+H2O；充電時，陰極反應為還原反應，故為V3+得電子生成V2+的反應，放電時，消耗H+，溶液pH升高；（3）充電時陽極反應式為VO2+H2O-e-VO2+2H+，故充電完畢的正極電解液為VO2+溶液，而放電完畢的正極電解液為VO2+溶液，故正極電解液可能是選項acd，故答案為：acd。12 298.2 AD AD G Pb +SO42-2e= PbSO4 1 CH410OH8e=CO32-7H2O 減小【詳解】I.由題中信息可知，白磷與氧氣反應的化學方程式為P4(s)+O2(g)=

23、P4O10(s)，H=反應物的鍵能總和-生成物的鍵能總和=198+498-(360)=-2982 kJmol1，mol白磷完全燃燒放出2982kJ熱量，所以0.1molP4(白磷)在氧氣中充分燃燒放出能量298.2kJ。.(1)原電池的構成條件之一是有自發(fā)進行的氧化還原反應發(fā)生，從理論上講，任何一個可以自發(fā)進行的氧化還原反應都可以設計成原電池。四個反應中只有A和D兩個是可以自發(fā)進行的氧化還原反應，所以可以設計成原電池的是A和D。（2）圖I是化學腐蝕，鋅與稀硫酸發(fā)生置換反應生成氫氣，鋅棒表面產生氣泡，反應放熱，能量變化主要表現(xiàn)為化學能轉化為熱能，所以溫度計能顯示出溫度升高；圖II中鋅棒、銅棒、稀

24、硫酸形成了原電池，鋅是負極、銅是正極，負極上發(fā)生氧化反應，正極上發(fā)生還原反應，所以可看到銅棒表面上產生氣泡，由于形成原電池可以加快化學反應速率，所以可以看到II中產生氣泡的速率明顯比I中快，能量變化主要表現(xiàn)為化學能轉化為電能，所以II中溫度計示數(shù)沒有I中高。綜上所述，有關實驗現(xiàn)象正確的是：ADG。(3)鉛蓄電池放電時的化學方程式為Pb(s) + PbO2(s) + 2H2SO4(aq) = 2PbSO4(s) + 2H2O，負極反應式為Pb +SO42-2e= PbSO4 ，一段時間后，負極增重48克，增加的質量就是硫酸根的質量，可以求出硫酸根的物質的量為0.5mol，所以有0.5molPb轉

25、化為PbSO4，轉移電子的物質的量為1mol。(4）由圖可知，此燃料電池中發(fā)生的反應為CH4+2O2+2OH- = CO32-+3H2O，正極的電極反應式較簡單，可以先寫出來：2O2+8e-+4H2O=8OH-，總反應減去正極的電極反應式可得負極的電極反應式，電池的負極反應式為：CH410OH8e=CO32-7H2O。由總反應可知，電池工作一段時間后，由于氫氧根不斷減少，反應產物中有水，所以電解質溶液的堿性變弱，pH減小 。式。預判一下哪個電極的反應較簡單，從簡單處下手，化繁為簡，是通常做事的方法。13 放出 46 N2H4-4e+4OH=N2+4H2O 1.12 0.1【詳解】(1)同位素是

26、同種元素的不同原子的互稱，、都是氧元素的同位素；、都是氫元素的同位素，所以互為同位素的是；同素異形體是同種元素形成的不同單質，石墨、金剛石是碳元素的同素異形體，所以互為同素異形體的是。答案為：答案為：；(2)合成氨反應為N2+3H22NH3，則由氫氣和氮氣反應生成1molNH3的熱量變化為H=(946kJ+436kJ3-391kJ6)=-46kJ，則需要放出46kJ能量。答案為：放出；46；(3)肼(N2H4)中N元素顯-2價，生成N2，則肼作還原劑，加入肼的Pt電極為負極，則負極肼失電子產物與OH-反應生成水和N2，發(fā)生的電極反應式為N2H4-4e+4OH=N2+4H2O。答案為：N2H4-

27、4e+4OH=N2+4H2O；(4)若鋅片、銅片連接后浸入稀硫酸溶液中，構成了原電池，由電池反應可建立如下關系式：Zn2e-H2，n(Zn)=0.05mol，則銅表面析出了氫氣的體積為0.05mol 22.4L/mol=1.12L(標準狀況)，導線中通過電子的物質的量為0.05mol 2=0.1mol。答案為：1.12；0.1。14 CH4-8e-+10OH-= CO32-+7H2O 0.005mol/L 0.0003mol/(L.s) AD 3 5 2，2，3三甲基戊烷【詳解】(1) 堿性甲烷燃料電池中，甲烷作負極，發(fā)生氧化反應，生成CO32-，電極反應式為：CH4-8e-+10OH-= C

28、O32-+7H2O，故答案為：CH4-8e-+10OH-= CO32-+7H2O；(2) 恒容時，壓強之比等于物質的量之比，則平衡時，氣體總物質的量為0.11mol2=0.42mol，設平衡時甲烷的濃度為a則 a+a+(0.11-a)+ (0.11-a)3=0.42mol，a=0.01mol，c(CH4)=，v(H2)=3 v(CH4)=，故答案為：0.005mol/L；0.0003mol/(L.s)；A. 該反應為氣體體積增大的反應，容器為恒容，則氣體總壓強保持不變，說明各組分濃度保持不變，能說明反應達到平衡，故A選；B. 反應前后氣體總質量不變，氣體體積恒定，則氣體的密度始終保持不變，故B

29、不選；C. 單位時間消耗1molCH4的同時生成3molH2都表示正反應方向速率，不能說明反應達到平衡，故C不選；D. 反應正方向為氣體物質的量增大的過程，氣體的總質量不變，則氣體的平均摩爾質量保持不變，能說明反應達到平衡，故D選；E. CO和H2的分子數(shù)之比為1:3，并不能說明濃度不在變化，故不能說明反應達到平衡，故E不選，故答案為：AD；(3) 該烴結構式中含有3個甲基，則該烷烴只有1個支鏈，若支鏈為-CH3，主鏈含有6個碳原子，符合條件有：CH3CH(CH3)CH2CH2CH2CH3，CH3CH2CH(CH3)CH2CH2CH3；若支鏈為-CH2CH3，主鏈含有5個碳原子，符合條件有：CH3CH2CH(CH2CH3)CH2CH3；支鏈不可能大于3個碳原子，故符合條件的烷烴有3種，故答案為：3； CH3CH(C2H5)C(CH3)3中有5種不同化學環(huán)境的氫，則