《化学反应原理》

《化学反应原理》 专题1 《化学反应与能量变化》教材分析及教学建议

一、本专题的主要教学内容的分析

1.专题1 化学反应与能量变化主要教学内容 3

2.本专题各单元知识点内在联系

反应热焓变 焓变与键能化学反应中的热效应热化学方程式燃料的使用、节能的意义、新能源开发反应热的测量与计算燃烧热盖斯定律 1）.专题1各单元知识的逻辑关系（1）第一单元知识的逻辑关系

1原电池 2化学电源反应的自发与否电化学基础 4金属的电化学腐蚀与防护氧化还原反应 3电解池（2）.专题1第二、三单元知识的逻辑关系

2）.各单元知识点的内在联系 （1）.“化学反应中的热效应”各知识点的内在关系化学反应的热效应等温定量测定反应热热化学方程式等温、等压反应的焓变定量计算根据盖斯定律

能量转化 原电池装置原电池工作原理（电极反应）盐桥的作用原电池装置中电流的产生纽扣电池铅蓄电池燃料电池原电池的电极反应和总反应的书写各类化学电池的工作原理分析金属的电化腐蚀牺牲阳极阴极防护法（2）. ①“化学能与电能的转化”各知识点的内在关系（一）

能量转化 不能自发的氧化还原反应熔融NaCl通电前后的离子运动电解池的工作原理惰性电极电解氯化铜溶液氯化钠溶液各类电解的应用分析可溶性电极电解电镀原理分析金属的电化腐蚀外加电源阴极保护法 ② “化学能与电能的转化”各知识点的内在关系（二）

3. 与《化学1》《化学2》的关系

二、本专题各单元教学要求分析

第一单元化学反应中的热效应

第二单元化学能与电能的转化

第三单元金属腐蚀与防护

三、几点教学建议 （一）教学中应与必修的内容相衔接

宏观、定性： 微观、定量：从实验感受化学反应中的热量变化用键能、盖斯定律进行焓变的定量计算定量测定反应热

化学反应与热量 热化学方程式书写及其简单计算《化学2》化学反应中的热量在恒温恒压的条件下，用焓变（△H）表示反应放出或吸收的热量用△H表示反应热（放出或吸收的热量）《化学反应原理》化学反应中的热效应化学反应中的热量（等温）：反应热；放热反应和吸热反应

在书写氢氧燃料电池的电极反应式时，能从反应物质所处的溶液环境等多方面考虑在书写氢氧燃料电池的电极反应式时，能从反应物质所处的溶液环境等多方面考虑原电池能系统地从电极类型、反应类型及得失电子守恒的角度书写电极反应式和总反应式《化学2》化学能与电能的转化《化学反应原理》化学能与电能的转化从得失电子的角度知道铜锌原电池的电极反应式的书写，并会写电池的总反应式只要求描述铜锌原电池发生的变化，不要求书写电极反应式

（二）、把握好几个重、难点 1.有关焓变教材第2页：在化工生产和科学实验中，化学反应通常在敞口容器中进行，反应体系的压强与外界相等，即反应是在恒压条件下进行的。在恒温、恒压条件下（严格说来，只做体积功，不做其他功），化学反应过程中吸收或释放的热量称为反应的焓变（ΔH）。

焓变受哪些因素的影响 焓变受温度及压强的影响。在热化学方程式中的热效应一般并不注明温度与压强，这是特指在298K、101kPa条件下的焓变。由于知识基础的欠缺，学生理解焓变时存在较大的困难。教材出于严密性的考虑，对焓变作了较为详细的说明，在教学过程中可以将重点放在热化学方程式的应用上，而不必强调焓变的概念，更不必强调焓变的使用条件。 20

在恒温、恒压的条件下，化学反应过程中所吸收或释放的热量称为反应的焓变.在恒温、恒压的条件下，化学反应过程中所吸收或释放的热量称为反应的焓变. 焓变符号： ∆H 单位： kJ/mol 规定：当∆H为“－”（ ∆H<0）时，为放热反应；当∆H为“＋”（ ∆H>0）时，为吸热反应. 从总能量上看： ∆H=E生成物总能量-E反应物总能量从键能上看：ΔH＝反应物总键能－生成物总键能

⑴焓变与各物质的键能的关系 从键能上看： ΔH＝反应物总键能－生成物总键能

化学反应的△H等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差，参考下表键能数据和晶体硅与二氧化硅结构模型估算晶体硅在氧气中燃烧生成二氧化硅晶体的热化学方程式：Si(s)+O2(g)=SiO2(s)中，△H的值为化学反应的△H等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差，参考下表键能数据和晶体硅与二氧化硅结构模型估算晶体硅在氧气中燃烧生成二氧化硅晶体的热化学方程式：Si(s)+O2(g)=SiO2(s)中，△H的值为 A．+989.2 kJ·mol－1 B．－61.2 kJ·mol－1 C．－989.2 kJ·mol－1 D．－245.2 kJ·mol－1

练习：1.（08海南)白磷与氧发生如下反应:P4+5O2=P4O10.已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为：P—P akJ·mol—1、P—ObkJ·mol—1、P=O ckJ·mol—1、O=O dkJ·mol—1。根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的△H，其中正确的是( ) 由图可以看出：P4中6mol的P－P，5mol的O2中含有5molO＝O，1mol的P4O10中含有4mol的P＝O，12mol的P－O,故为：A A.（6a+5d－4c－12b）kJ·mol—1 B.（4c+12b－6a－5d）kJ·mol—1 C.（4c+12b－4a－5d）kJ·mol—1D.（4a+5d－4c－12b）kJ·mol—1

⑵.焓变与各物质的能量的关系 从总能量上看： ∆H=E生成物总能量-E反应物总能量

2.（08重庆卷）化学反应N2+3H2=2NH3的能量变化如图2.（08重庆卷）化学反应N2+3H2=2NH3的能量变化如图所示，该反应的热化学方程式是（） A．N2(g)+3H2(g)=2NH3(1); △H=2(a-b-c)kJ·mol-1 B．N2(g)+3H2(g)=2NH3(g); △H=2(b-a)kJ·mol-1 C．1/2N2(g)+3/2H2(g)=NH3(1); △H=(b+c-a)kJ·mol-1 D．1/2N2(g)+3/2H2(g)=NH3(g); △H=(a+b)kJ·mol-1 答案：A

(2009·天津理综)已知:2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH=-566 kJ/mol;Na2O2(s)+CO2(g)===Na2CO3(g)+ O2(g) ΔH=-226 kJ/mol;根据以上热化学方程式判断,下列说法正确的是( )

A.CO的燃烧热为283 kJB.上图可表示由CO生成CO2的反应过程和能量关系C.2Na2O2(s)+2CO2(s)===2Na2CO3(g)+O2(g) ΔH>-452 kJ/molD.CO(g)与Na2O2(g)反应放出509 kJ热量时,电子转移数为6.02×1023

⑶.焓变大小的比较

下列各组热化学方程式中,化学反应的ΔH前者大于后者的是( )①C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1C(s)+ O2(g)===CO(g) ΔH2②S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH3S(g)+O2(g)===SO2(g) ΔH4③H2(g)+ O2(g)===H2O(l) ΔH52H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH6④CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g) ΔH7CaO(s)+H2O(l)===Ca(OH)2(s) ΔH8

ΔH值大小比较包含“十”“一”号,即比较的是正数､负数｡①前者为完全燃烧,后者为不完全燃烧,热效应是前者大于后者,但ΔH1､ΔH2均为负数,故ΔH1<ΔH2｡②中S单质状态不同,气体的能量状态高于固态,放热多｡③中方程式系数不同｡④中前者为吸热反应ΔH7为正数,后者为放热反应,ΔH8为负数｡ΔH值大小比较包含“十”“一”号,即比较的是正数､负数｡①前者为完全燃烧,后者为不完全燃烧,热效应是前者大于后者,但ΔH1､ΔH2均为负数,故ΔH1<ΔH2｡②中S单质状态不同,气体的能量状态高于固态,放热多｡③中方程式系数不同｡④中前者为吸热反应ΔH7为正数,后者为放热反应,ΔH8为负数｡

2.原电池电极反应式的书写

简单原电池的电极式反应书写 [例题1]

Cu、Fe作两极，稀硫酸作电解质溶液的原电池中：①Cu作____极, ②Fe作____极电极反应式是：负极____________ 正极_____________ 总反应式是___________________________ 如将稀硫酸改为浓硝酸则： ①Cu作____极, ②Fe作____极电极反应式是：负极____________ 正极_____________________ 总反应式是_______________________________ 变式正负 Fe-2e-=Fe2+ 2H++2e-=H2↑ Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑ 负正 Cu-2e-=Cu2+ 2NO3-+4H++2e-==2NO2 +2H2O Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2 +2H2O

［例题２］ 技术上使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便、无污染的优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的总反应都可以表示为2H2+O2=2H2O，酸式电池中电解质是酸，其负极反应可表示为2H2-4e-=4H+，则其正极反应式为_______________。碱式电池的电解质是碱，其正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，则其负极反应可表示为 ____________________。 O2+4e-+4H+=2H2O 2H2-4e-+4OH-=4H2O

H2O 写出燃料反应方程式 CH4 O2 CH4+O2→CO2+H2O KOH溶液高考热点考点Ⅱ 燃料电池的电极反应式书写 [变式］　　氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用方便，却受到价格和来源的限制。常用的燃料往往是某些碳氢化合物，如：甲烷、汽油等。请写出将图中氢气换成甲烷时所构成的甲烷燃料电池中a极的电极反应式：，考此时电池内总的反应式：。 a b CH4+10OH- - 8e-=CO32- +7H2O CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O

燃料电池的电极反应式书写规律: • ①写出燃烧反应； • ②根据电解液改写燃料电池总反应； • ③写出正极的电极反应式 • ④由电子转移数目及原子守恒，电荷守恒写出负极的电极反应式。或者 • 由燃料电池总反应减去正极的电极　　　反应式得负极的电极反应式。

CO32- +4 负极：CH4 -4 -8e- +10OH- +7H2O O2+4e-=2O2- 燃烧电池的正极：酸性介质 O2-+2H+=H2O 碱性或中性介质 O2-+ H2O = 4OH- 熔融碳酸盐介质 O2-+CO2=CO32-

[体验高考] （２０００年高考题）熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视.可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物用电解质,CO为阳极燃气,空气与CO2的混合气为阴极助燃气,制得在650℃下工作的燃料电池,完成有关的电池反应式: 负极反应式:, 正极反应式:O2+2CO2+4e-=2CO32- 总电池反应式: . 2CO+2CO32--4e- =4CO2 2CO+O2=2CO2 解析：作为燃料电池，总的效果就是把燃料进行燃烧。本题中CO为还原剂，空气中O2为氧化剂，电池总反应式为：2CO+O2==2CO2。用总反应式减去电池负极（即题目指的阳极）反应式，就可得到电池正极（即题目指的阴极）反应式：O2+2CO2+4e-== 2CO32-。

Fe-2e-=Fe2+ Fe2++2OH-=Fe(OH)2 可充电电池的电极式反应书写 [例题3]已知爱迪生蓄电池在碱性条件下的电池反应式为：Fe+NiO2+2H2O Fe(OH)2+Ni(OH)2 试写出放电时的正、负极,充电时的阴、阳极的电极反应式。放电负极:Fe-2e-+2OH-= Fe(OH)2 放电正极:NiO2+2e-+2H2O=Ni(OH)2+2OH- 充电：阴极：Fe(OH)2+2e-= Fe+2OH- 阳极：Ni(OH)2+2OH--2e-= NiO2+2H2O

放电充电可充电电池电极反应式的书写规律: ①看清楚 “充电、放电” 的方向 ②放电的过程应用原电池原理，　充电的过程应用电解池原理 ③(升价) (降价) (升价) (降价) 物质1 + 物质2 　　　物质3 + 物质4 负极正极阳极阴极

可充电电池的电极式反应书写 （2006年广东高考）某可充电的锂离子电池以LiMn2O4为正极，嵌入锂的碳材料为负极，含Li+导电固体为电解质。放电时的电池反应为：Li+LiMn2O4==Li2Mn2O4。下列说法正确的是（） A、放电时，LiMn2O4发生氧化反应 B、放电时，正极反应为： Li+＋LiMn2O4＋e-==Li2Mn2O4 C、充电时，LiMn2O4发生氧化反应 D、充电时，阳极反应为：Li+＋e-==Li B

可充电电池的电极式反应书写 • ［体验高考］2006年高考（重庆）（14分）铅蓄电池是典型的可充型电池，它的正负极格板是惰性材料，电池总反应式为： • Pb＋PbO2＋4H＋＋2SO42－ 2PbSO4＋2H2O • 请回答下列问题（不考虑氢、氧的氧化还原）： • （1）放电时：正极的电极反应式是＿＿＿＿＿＿＿＿； • 电解液中H2SO4的浓度将变；当外电路通过1mol电子时， • 理论上负极板的质量增加g。 • （2）在完全放电耗尽PbO2和Pb时，若按右图连接，电解一段时间后，则在A电极上生成、B电极上生成，此时铅蓄电池的正负极的极性将。 pbO2-2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O 小 48 Pb PbO2 对换

小结原电池电极反应式的书写注意事项：（1）负氧正还。（2）要注意溶液的酸碱性，适当的在电极方程式两边添加H+、OH—、H2O，以遵循电荷守恒和质量守恒。（3）要注意电极反应产物是否与电解质溶液发生反应。

谢谢

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