章末重難點專題突破一放熱反應和吸熱反應的比較與判斷化學反應根據能量的變化(反應過程中是放出熱量，還是吸收熱量)分為放熱反應和吸熱反應。類型比較放熱反應吸熱反應定義放出熱量的化學反應吸收熱量的化學反應宏觀原因反應物具有的總能量大于反應產物具有的總能量反應物具有的總能量小于反應產物具有的總能量微觀解釋與鍵能的關系反應物的鍵能總和>反應產物的鍵能總和，吸收熱量反應物的鍵能總和<反應產物的鍵能總和，放出熱量焓變ΔH<0ΔH>0圖示能量變化體系的能量降低體系的能量升高實例H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)ΔH＝－kJ·mol－1C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH＝131．5kJ·mol－1常見反應類型①所有的燃燒反應②酸堿中和反應③大多數化合反應④金屬跟酸(或水)的置換反應⑤金屬單質間的置換反應①大多數分解反應②鹽的水解和弱電解質的電離③Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應④C與H2O(g)，C與CO2反應[特別提示](1)任何化學反應在發生物質變化的同時都伴隨著能量變化。(2)化學反應是吸熱反應還是放熱反應，與反應條件和反應類型沒有直接的因果關系。常溫下能進行的反應可能是吸熱反應，高溫條件下進行的反應也可能是放熱反應。(3)熟悉一些常見的放熱反應、吸熱反應，是快速準確判斷反應類型的基礎。【典例1】下列反應既屬于氧化還原反應，又屬于吸熱反應的是()A．鎂條在空氣中燃燒B．Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應C．鋁片與稀鹽酸的反應D．灼熱的炭與CO2的反應解析化學反應是放熱反應還是吸熱反應，取決于反應物和生成物所具有的總能量的相對大小。具體判斷的依據是要熟悉常見的放熱反應和吸熱反應的類型及其實例。本題中，A、C、D都是氧化還原反應，其中只有D是吸熱反應，B反應為Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl=BaCl2＋2NH3↑＋10H2O，是吸熱反應，但卻是非氧化還原反應，故正確答案為D。答案D【典例2】已知：H2(g)＋F2(g)=2HF(g)ΔH＝－270kJ·mol－1，下列說法正確的是()A．氟化氫氣體分解生成氫氣和氟氣的反應是放熱反應B．1molH2與1molF2反應生成2mol液態HF放出的熱量小于270kJC．在相同條件下，1molH2與1molF2的能量總和小于2molHF氣體的能量D．該反應中的能量變化可用下圖來表示解析由熱化學方程式可知ΔH<0，H2和F2反應生成HF是放熱反應，則HF分解生成H2和F2為吸熱反應，A錯誤；HF(g)轉變為HF(l)放熱，則1molH2與1molF2反應生成2mol液態HF，放出的熱量大于270kJ，B錯誤；該反應為放熱反應，則反應物的總能量高于生成物的總能量，C錯誤；該反應為放熱反應，D正確。答案D二熱化學方程式的書寫方法與正誤判斷熱化學方程式是表明反應所放出或吸收熱量的化學方程式。它不僅能表明化學反應中的物質變化，而且也能表明化學反應中的能量變化。1．書寫方法要求(1)必須在化學方程式的右邊標明反應熱ΔH的符號、數值和單位(ΔH與最后一種生成物之間留一空格)：ΔH＝________________________。↑↑↑符號數值單位(2)ΔH與測定條件(溫度、壓強等)有關、因此應注明ΔH的測定條件。絕大多數ΔH是在25℃、100kPa下測定的，此時可不注明溫度和壓強。(3)反應熱與物質的聚集狀態有關，因此必須注明物質的聚集狀態(s，l，g)，溶液中的溶質標明“aq”。化學式相同的同素異形體除標明狀態外還需標明其名稱[如C(金剛石，s)]。熱化學方程式中不標“↑”和“↓”，不在等號或箭頭上寫“點燃、△、高溫、催化劑”等條件。(4)熱化學方程式中的系數只表示物質的量而不表示分子數或原子數。因此系數可以是整數，也可以是分數。[特別提示](1)ΔH是一個宏觀量，它與反應物的物質的量成正比，所以方程式中的ΔH必須與系數相對應，如果系數加倍，則ΔH也隨之加倍，當反應方向變化時，ΔH的值也隨之變號。(2)根據燃燒熱、中和熱書寫的熱化學方程式，要符合燃燒熱、中和熱的定義。2．常見錯誤要回避(1)漏寫物質的聚集狀態(漏一種就全錯)；(2)ΔH的符號標示錯誤；(3)ΔH的值與各物質系數不對應；(4)ΔH后不帶單位或單位寫錯(寫成kJ、kJ·mol等)。3．正誤判斷方法判斷熱化學方程式的正誤時要從以下幾個方面進行檢查：(1)熱化學方程式是否已配平，是否符合客觀事實；(2)各物質的聚集狀態是否標明；(3)反應熱ΔH的數值與該熱化學方程式的系數是否對應；(4)反應熱ΔH的符號是否正確，放熱反應時ΔH為“－”，吸熱反應時ΔH為“＋”(常省略“＋”)。【典例3】燃燒1g乙炔生成二氧化碳和液態水放出熱量50kJ，則下列熱化學方程式書寫正確的是()A．2C2H2(g)＋5O2(g)=4CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝50kJ·mol－1B．C2H2(g)＋eq\f(5,2)O2(g)=2CO2(g)＋H2O(l)ΔH＝－1300kJC．2C2H2＋5O2=4CO2＋2H2OΔH＝－2600kJD．2C2H2(g)＋5O2(g)=4CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－2600kJ·mol－1解析本題可結合熱化學方程式的書寫規則來具體分析。書寫熱化學方程式時，ΔH只能寫在化學方程式的右邊，若為放熱反應，則ΔH為“－”；若為吸熱反應，則ΔH為“＋”(常省略“＋”)，其單位一般為kJ·mol－1，故A、B、C項錯誤；并且反應物和生成物的聚集狀態不同，反應熱的數值可能不同，因此必須在反應方程式中用括號注明反應物和生成物在反應時的聚集狀態(s、l、g)，ΔH必須與反應方程式中化學式前面的系數相對應，如果系數加倍，則ΔH也要加倍。答案D【典例4】已知充分燃燒ag乙炔氣體時生成1mol二氧化碳氣體和液態水，并放出熱量bkJ，則乙炔燃燒的熱化學方程式正確的是()A．2C2H2(g)＋5O2(g)=4CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－2bkJ·mol－1B．C2H2(g)＋eq\f(5,2)O2(g)=2CO2(g)＋H2O(l)ΔH＝2bkJ·mol－1C．2C2H2(g)＋5O2(g)=4CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－4bkJ·mol－1D．2C2H2(g)＋5O2(g)=4CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝bkJ·mol－1解析放熱反應中ΔH＜0，所以B、D錯誤；生成1molCO2時放出bkJ的熱量，所以，生成4molCO2時放出的熱量為4bkJ，所以C正確。答案C三圖解原電池正、負極的判斷方法原電池中電極的判斷角度可如下所示：[特別提示]判斷一個原電池中的正、負極，最根本的方法是失電子(發生氧化反應)的一極是負極，得電子(發生還原反應)的一極是正極。如果給出一個化學方程式判斷正、負極，可以直接根據化合價的升降來判斷，化合價升高發生氧化反應的一極為負極，化合價降低發生還原反應的一極為正極。【典例5】將鎂條、鋁條平行插入盛有一定濃度的NaOH溶液的燒杯中，用導線和檢流計連接成原電池，裝置如圖所示。此電池工作時，下列敘述正確的是()A．Mg比Al活潑，Mg失去電子被氧化成Mg2＋B．鋁條表面雖有氧化膜，但可不必處理C．該電池的內外電路中，電流均是由電子定向移動形成的D．Al是電池負極，開始工作時溶液中會立即有白色沉淀析出解析本題是新情境下原電池的相關試題，解題的關鍵仍然是要明確原電池工作時所對應的自發氧化還原反應，在堿性條件下，金屬鎂不能發生反應，而單質Al則能與NaOH反應生成Na[Al(OH)4]和H2，則Al為還原劑，作原電池負極。A項，電解質溶液為NaOH溶液，Al失電子，為負極，錯誤；B項，鋁條表面的氧化膜為Al2O3，Al2O3能與NaOH反應，故不必處理，正確；C項，在內電路中電流是由陰、陽離子定向移動形成的，錯誤；D項，電池工作時鋁元素的反應為Al→[Al(OH)4]－，所以無沉淀產生，錯誤。答案B四原電池電極反應式的書寫規律和方法1．根據裝置書寫電極反應式(1)先分析題目給定的圖示裝置，確定原電池正、負極上的反應物，并標出相同數目電子的得失。(2)負極反應式的書寫常見電池負極反應特點負極反應式書寫方法鋅錳干電池(Zn－C－NH4Cl)①負極(Zn)本身失去電子生成陽離子(Zn2＋)②生成的陽離子不與電解質溶液成分反應直接寫出負極反應式：Zn－2e－=Zn2＋鉛蓄電池(Pb—PbO2—H2SO4)①負極(Pb)本身失去電子生成陽離子(Pb2＋)②生成的陽離子(Pb2＋)與電解質溶液成分(SOeq\o\al(2－,4))反應將①和②進行疊加：Pb－2e－＋SOeq\o\al(2－,4)=PbSO4↓甲烷燃料電池(Pt—Pt—KOH)①負極本身不反應，燃料失去電子被氧化將①和②進行疊加：CH4－8e－＋10OH－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O②燃料反應產物與電解質溶液成分有些能反應(3)正極反應式的書寫①首先判斷在正極發生反應的物質：當負極材料與電解質溶液能自發地發生化學反應時，在正極上發生電極反應的物質是電解質溶液中的某種微粒；當負極材料與電解質溶液不能自發地發生化學反應時，在正極上發生反應的物質是溶解在電解質溶液中的O2。②然后再根據具體情況寫出正極反應式，在書寫時也要考慮正極反應產物是否與電解質溶液反應的問題，若參與反應也要書寫疊加式。③燃料電池的正極反應式電解質是堿性或中性溶液：O2＋2H2O＋4e－=4OH－，電解質是酸性溶液：O2＋4H＋＋4e－=2H2O。(4)正、負電極反應式相加得到電池反應的總反應方程式。2．根據總反應式寫電極反應式如果題目給定的是總反應式，可分析此反應中的氧化反應或還原反應(即分析有關元素的化合價變化情況)，再選擇一個簡單變化情況寫電極反應式，另一極的電極反應式可直接寫出或將各反應式看作數學中的代數式，用總反應式減去已寫出的電極反應式即得結果。以2H2＋O2=2H2O為例，當電解質溶液為KOH溶液時的電極反應式的書寫步驟如下：(1)根據總反應方程式分析有關元素化合價的變化情況，確定2molH2失掉4mol電子，初步確定負極反應式為2H2－4e－=4H＋。(2)根據電解質溶液為堿性，與H＋不能共存，反應生成水，推出OH－應寫入負極反應式中，故負極反應式為2H2＋4OH－－4e－=4H2O。(3)用總反應式2H2＋O2=2H2O減去負極反應式得正極反應式：2H2O＋O2＋4e－=4OH－。3．可充電電池電極反應式的書寫在書寫可充電電池電極反應式時，要明確電池和電極，放電為原電池，充電為電解池。(1)原電池的負極發生氧化反應，對應元素化合價升高。(2)原電池的正極發生還原反應，對應元素化合價降低。【典例6】氫氧燃料電池的工作原理如下圖所示。通常氫氧燃料電池有酸式(當電解質溶液為硫酸時)和堿式[當電解質溶液為NaOH(aq)或KOH(aq)時]兩種。試回答下列問題：(1)酸式電池的電極反應：負極：________________________________________________________________________，正極：________________________________________________________________________；電池總反應：__________________________________；電解質溶液pH的變化________(填“變大”、“變小”或“不變”)。(2)堿式電池的電極反應：負極：________________________________________________________________________，正極：________________________________________________________________________；電池總反應：____________________________________________；電解質溶液pH的變化________(填“變大”、“變小”或“不變”)。解析燃料電池所用的介質(電解質溶液或相當于電解質溶液)不同，相應的電極反應就不同；但無論如何書寫，兩電極反應相疊加始終等于燃料的燃燒反應。這也是驗證電極反應是否正確的一種方法。(1)正極上，O2得電子變為O2－，溶液中O2－不能單獨存在，酸性條件下與H＋結合生成H2O；負極上，H2失電子變為H＋，H＋進入電解質溶液。電池總反應為H2在O2中燃燒的反應，由于有水生成，溶液將逐漸變稀，故pH增大。(2)正極上，O2得電子變為O2－，溶液中O2－不能單獨存在，堿性條件下與H2O分子結合生成OH－；負極上，H2失電子變為H＋，堿性條件下H＋不能大量存在，與OH－結合生成水。電池總反應也是H2在O2中的燃燒反應。同樣，由于有水生成，c(OH－)變小，pH變小。答案(1)2H2－4e－=4H＋O2＋4e－＋4H＋=2H2O2H2＋O2=2H2O變大(2)2H2－4e－＋4OH－=4H2OO2＋4e－＋2H2O=4OH－2H2＋O2=2H2O變小【典例7】鎂及其化合物一般無毒(或低毒)、無污染，鎂電池放電時電壓高且平穩，因此鎂電池越來越成為人們研制綠色電池的焦點。其中一種鎂電池的反應：xMg＋Mo3S4eq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))MgxMo3S4；在鎂電池放電時，下列說法錯誤的是()A．Mg2＋向正極遷移B．正極反應：Mo3S4＋2xe－=Mo3Seq\o\al(2x－,4)C．Mo3S4發生氧化反應D．負極反應：xMg－2xe－=xMg2＋解析可充電電池放電時為原電池，從電池反應分析可知，Mg作電池的負極，放電時被氧化，負極反應：xMg－2xe－=xMg2＋；Mo3S4作電池的正極，放電時將被還原，正極反應：Mo3S4＋2xe－=Mo3Seq\o\al(2x－,4)；外電路中電子由負極流向正極，在電池內部負極產生陽離子，并向正極遷移；所以A、B、D項正確，C項錯誤。答案C五電解池和原電池的比較與判斷1．電解池和原電池的原理比較裝置類別原電池電解池原理使氧化還原反應中電子的轉移做定向移動，從而形成電流使電流通過電解質溶液或熔融電解質而在陰、陽兩極引起氧化還原反應的過程裝置特點將化學能轉變成電能將電能轉變成化學能實例電極名稱負極正極陰極陽極反應類型氧化反應還原反應還原反應氧化反應反應特征自發的氧化還原反應(主動)借助電流(被動)電極判斷由電極本身決定正極：流入電子負極：流出電子由外電源決定陽極：連電源正極陰極：連電源負極電子流向負極→外電路→正極電解池陽極→電源正極→電源負極→電解池陰極離子移動陽離子向正極移動陰離子向負極移動陽離子向陰極移動陰離子向陽極移動2.電解池和原電池的判斷(1)先分析有無外接電源，無外接電源的可能為原電池，然后用原電池的構成條件判斷確定。(2)有外接電源的為電解池。其中，當陽極金屬與電解質溶液中的金屬陽離子相同時，則為電鍍池；其余情況為電解池。[特別提示]原電池、電解池都有兩個電極。原電池兩個電極的名稱是正極和負極，為活動性不同的金屬或金屬與能導電的非金屬，此時負極與電解質溶液發生氧化還原反應，燃料電池中為惰性電極，兩極反應的物質為可燃性氣體和氧氣；電解池兩個電極的名稱是陰極和陽極，可以是惰性電極也可以是活潑性電極，電極本身和電解質溶液沒有反應關系。【典例8】如圖所示，下列敘述正確的是()A．Y為陰極，發生還原反應B．X為正極，發生氧化反應C．Y與濾紙接觸處有氧氣生成D．X與濾紙接觸處變紅色解析分析題給圖示可知，Zn片作負極，Cu片作正極，故右側裝置為電解池，X為陽極，發生氧化反應，選項B錯誤；陰極為H2O電離出的H＋放電，生成H2，選項C錯誤；X為活性電極，電極反應為Cu－2e－=Cu2＋，選項D錯誤。答案A【典例9】為增強鋁的耐腐蝕性，現以鉛蓄電池為外電源，以Al作陽極、Pb作陰極，電解稀硫酸，使鋁表面的氧化膜增厚。反應原理如下：電池：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)＋2H2O(l)電解池：2Al＋3H2O通電,Al2O3＋3H2↑電解過程中，以下判斷正確的是()選項電池電解池AH＋移向Pb電極H＋移向Pb電極B每消耗3mo