高中化学化学反应与能量讲义 新人教版Word文件下载.docx

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T28金属防腐

T49金属防腐

T34金属防腐

注：

（1）表示1月学业水平考题。

考点1　氧化还原反应

1．（2017·

广东学业水平测试T17）硫代硫酸钠（Na2S2O3）被称为“养鱼宝”，可降低水中的氯对鱼的危害。

脱氯反应为：

S2O

＋4Cl2＋5H2O===2SO

＋10H＋＋8Cl－，该反应中（　　）

A．H2O被氧化B．Cl2作还原剂

C．S元素化合价降低D．Cl2表现氧化性

2．（2012～2016连续五年广东学业水平测试）（多选）氢气还原氧化铜的反应为CuO＋H2

Cu＋H2O，在该反应中（　　）

A．CuO作还原剂B．CuO作氧化剂　

C．铜元素化合价降低D．铜元素化合价升高

3．（2014·

广东学业水平测试T23）2molFeCl2与1molCl2恰好完全反应，则产物的物质的量为（　　）

A．1molB．2mol

C．3molD．4mol

一、氧化还原反应

1．氧化还原反应的相关概念

（1）氧化还原反应：

凡有元素化合价升降的化学反应。

（2）非氧化还原反应：

凡没有元素化合价升降的化学反应。

（3）氧化反应：

在氧化还原反应中，反应物所含元素化合价升高的反应。

（4）还原反应：

在氧化还原反应中，反应物所含元素化合价降低的反应。

2．氧化还原反应的特征（判别方法）：

元素化合价发生变化。

3．氧化还原反应的实质：

反应过程中有电子得失（或偏移）。

4．氧化剂和还原剂

（1）定义

①从化合价角度定义：

在氧化还原反应中，所含元素的化合价降低的反应物，称为氧化剂；

所含元素的化合价升高的反应物，称为还原剂。

②从电子转移角度定义：

在氧化还原反应中，得到电子（或电子偏向）的反应物，称为氧化剂；

失去电子（或电子偏离）的反应物，称为还原剂。

（2）价态与氧化剂、还原剂的关系

①元素为最低价态时，只具有还原性，如I－、S2－等。

②元素为最高价态时，只具有氧化性，如Fe3＋、H＋、浓H2SO4等。

③元素处于中间价态时，既具有氧化性，又具有还原性，如S、SO2、Fe2＋、I2、H2O2。

（3）氧化性、还原性强弱规律

氧化性：

氧化剂>

氧化产物；

还原性：

还原剂>

还原产物。

5．基本反应类型与氧化还原反应的关系

规律：

置换反应都是氧化还原反应；

复分解反应都是非氧化还原反应；

有单质参加的化合反应和有单质生成的分解反应都是氧化还原反应。

二、氧化还原反应中概念间的关系

[妙招巧记]　升（化合价升高）失（失电子）氧（被氧化，发生氧化反应）还（作还原剂，本身具有还原性）；

降（化合价降低）得（得电子）还（被还原，发生还原反应）氧（作氧化剂，本身具有氧化性）。

（2015·

广东1月学业水平测试）下列反应不属于氧化还原反应的是（　　）

A．CaO＋H2O===Ca（OH）2

B．2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑

C．2Na＋2H2O===H2↑＋2NaOH

D．4Fe（OH）2＋2H2O＋O2===4Fe（OH）3

[解析]　反应前后元素化合价发生变化的反应是氧化还原反应。

因此可根据氧化还原反应中一定有元素化合价变化的特征进行判断。

B、C、D项中都存在元素化合价的变化；

A项中则不存在元素化合价的变化，所以不是氧化还原反应。

[答案]　A

（多选）对于2NaBr＋Cl2===2NaCl＋Br2反应，下列说法不正确的是（Br的相对原子质量＝80）（　　）

A．该反应既是置换反应，又是氧化还原反应

B．Cl2是氧化剂，发生还原反应

C．若有1.6gBr2生成，反应过程中转移了0.04NA个电子

D．钠元素在反应中价态不变，所以NaBr既不是氧化剂，又不是还原剂

[解析]　该反应属于基本反应类型中的置换反应，因反应中元素的化合价有升降，该反应也属于氧化还原反应。

[答案]　CD

[特别提醒]　此类是结合实例确定氧化还原反应的有关概念的试题，其解题方法是找变价→判类型→分升降→定其他。

其中“找变价”是非常关键的一步。

考点2　化学能与热能的相互转化；

吸热反应、放热反应

广东学业水平测试T45）早期火箭发动机使用的推进剂为液氧和汽油。

火箭发射过程中，推进剂的燃烧是将（　　）

A．化学能转化为热能B．动能转化为热能

C．化学能转化为电能D．热能转化为化学能

2．（2015·

广东学业水平测试T35）下列有关能量的说法正确的是（　　）

A．原电池将化学能转变为电能

B．原电池将电能转变为化学能

C．中和反应放热说明中和反应前后能量不守恒

D．吸热反应中生成物的总能量低于反应物的总能量

3．（2015·

广东1月学业水平测试T18）下图为某化学反应的能量—反应进程图，由此可判断该反应（　　）

A．为放热反应B．为吸热反应

C．属于燃烧反应D．属于中和反应

4．（2014·

广东学业水平测试T40）下列关于能量变化的说法正确的是（　　）

A．冰融化成水放出热量

B．化学键断裂过程一定放出能量　

C．生成物的总能量一定低于反应物的总能量

D．化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因

5．（2013·

广东学业水平测试T30）H2在O2中燃烧生成H2O的反应是放热反应，则（　　）

A．该过程中热能转化为化学能

B．反应物的总能量小于生成物的总能量

C．该过程中化学能转化为电能

D．反应物的总能量大于生成物的总能量

一、化学能与热能的相互转化

1．化学键的断裂和形成与化学反应中能量的变化

化学反应中能量变化的主要原因：

化学键的断键与形成。

断裂反应物分子中的化学键要吸收能量；

形成生成物分子中的化学键要放出能量。

2．放热反应和吸热反应

（1）放热反应：

即放出热量的化学反应，其反应物的总能量大于生成物的总能量。

（2）吸热反应：

即吸收热量的化学反应，其反应物的总能量小于生成物的总能量。

3．化学反应中的能量变化

（1）化学反应中的能量示意图

放热反应　　　　　　　　　　　吸热反应

（2）能量关系（由能量守恒可得）

①反应物的总能量＝生成物的总能量＋热量（放热反应）；

②反应物的总能量＝生成物的总能量－热量（吸热反应）。

二、常见的放热反应和吸热反应

1．常见的放热反应

（1）所有的燃烧反应；

（2）酸碱中和反应；

（3）大多数的化合反应；

（4）金属与酸的反应；

（5）生石灰和水的反应。

2．常见的吸热反应

（1）晶体Ba（OH）2·

8H2O与NH4Cl的反应；

（2）大多数的分解反应；

（3）以H2、CO、C为还原剂的氧化还原反应；

（4）C与CO2（或H2O）的反应。

[温馨提示]　

（1）化学键的断裂和形成是物质在化学反应中发生能量变化的主要原因。

（2）断键吸收能量，成键放出能量。

任何化学反应都有吸收能量和放出能量的过程，吸放热的相对大小决定反应整体是吸热还是放热。

（多选）化学反应一般均会伴随着能量变化，对H2在O2中燃烧的反应，正确的是（　　）

A．该反应为吸热反应

B．该反应为放热反应

C．断裂H—H键吸收能量

D．生成H—O键吸收能量

[解析]　可燃物燃烧时化学能转化成热能，为放热反应，断裂化学键吸收能量，形成化学键释放能量。

[答案]　BC

（2017·

广东学业水平测试）在含少量Mg粉的试管中滴入稀盐酸，产生大量气泡，且试管壁发热。

该反应为（　　）

A．放热反应B．吸热反应

C．化合反应D．复分解反应

考点3　原电池和化学电源

广东学业水平测试T38）如图所示，将锌棒和铜棒插入苹果中，电流表指针发生偏转。

该苹果电池中（　　）

A．锌棒是负极B．铜棒是负极

C．锌棒质量增加D．铜棒质量减小

广东学业水平测试T21）右图为番茄电池的示意图，下列说法正确的是（　　）

A．电流由锌通过导线流向铜

B．负极反应为Zn－2e－===Zn2＋

C．一段时间后，铜片质量会减少

D．一段时间后，锌片质量会增加

广东学业水平测试T37）将铜纳米颗粒和银纳米颗粒相隔一定距离固定在石墨片上，然后浸在AgNO3溶液中，可构成一种纳米型原电池。

该电池负极发生的反应为（　　）

A．Ag＋＋e－===AgB．Cu—2e－===Cu2＋

C．Cu2＋＋2e－===CuD．2H＋＋2e－===H2↑

一、原电池的工作原理

1．概念

将化学能转化为电能的装置。

装置（以CuZn原电池为例）如下图所示。

2．原电池形成的一般条件

（1）有能自发进行的氧化还原反应；

（2）有相连接的两个电极（金属或非金属导体及其他可以作电极材料的物质）；

（3）两电极同时与电解质溶液接触；

（4）形成闭合回路。

3．工作原理

以CuZn原电池（电解质溶液为稀硫酸）为例：

二、几种常见新型化学电源

1．化学电源的类型

干电池、充电电池（又称二次电池）和燃料电池。

2．各类型电池的特点

一次电池不可充电，二次电池可循环利用，放电过程是将化学能转化为电能，充电过程是将电能转化为化学能。

燃料电池最理想的燃料是氢气。

3．氢氧燃料电池

氢氧燃料电池是一种高效、低污染的新型电池，主要用于航天领域。

它的电极材料一般为铂电极，活性炭为负极，电解质溶液一般为40%的KOH溶液或稀H2SO4。

电极反应如下：

电解质溶液

KOH溶液

稀H2SO4

负极反应

2H2＋4OH－—4e－===4H2O

2H2－4e－===4H＋

正极反应

O2＋2H2O＋4e－===4OH－

O2＋4H＋＋4e－===2H2O

总反应

2H2＋O2===2H2O

（2016·

广东学业水平测试）铜锌原电池的装置如图所示，下列说法正确的是（　　）

A．锌电极上发生还原反应

B．铜电极上发生氧化反应

C．锌片和铜片上都有氧气产生

D．原电池工作一段时间后溶液的c（H＋）减小

[解析]　铜锌原电池中，锌电极作负极，发生氧化反应；

铜电极作正极，发生还原反应；

工作一段时间后溶液中c（H＋）减小，铜片上有氢气产生。

[答案]　D

根据下列事实：

①X＋Y2＋===X2＋＋Y；

②Z＋2H2O（冷水）===Z（OH）2＋H2↑；

③Z2＋的氧化性比X2＋弱；

④由Y、W作电极组成的原电池，电极反应为W2＋＋2e－===W，Y－2e－===Y2＋。

可知X、Y、W、Z的还原性由强到弱的顺序是（　　）

A．X>

Z>

Y>

WB．Z>

W>

X>

Y

C．Z>

WD．Z>

W

[解析]　根据①可知，还原性：

Y；

根据②可知，Z是一种很活泼的金属；

根据③可知，还原性：

X；

根据④可知，还原性：

W。

综合以上结论，可知还原性：

[答案]　C

[特别提醒]　根据原电池可以判断金属活泼性的强弱：

作负极的金属活泼性强。

考点4　金属的腐蚀和防护

广东学业水平测试T34）港珠澳大桥的建造使用了大量钢材。

对钢铁采取的防腐措施合理的是（　　）

A．表面镶铜

B．表面喷涂油漆

C．用水清洗

D．增加钢铁中的碳含量

广东学业水平测试T49）能有效防止铁质栏杆锈蚀的措施是（　　）

A．接上铜网B．与石墨相连

C．定期涂上油漆D．定期擦去铁锈

广东学业水平测试T28）据统计，每年由于腐蚀而直接损耗的金属材料约占金属年产量的10%。

下列措施中，不能防止金属腐蚀的是（　　）

A．在金属表面涂一层油漆

B．在金属表面涂机油　

C．在金属表面涂食盐溶液

D．在金属表面镀一层不活泼金属

1．化学腐蚀和电化学腐蚀

金属腐蚀的实质

金属原子失去电子被氧化而消耗的过程：

M－ne－===Mn＋

金属的腐蚀

种类

化学腐蚀

电化学腐蚀

条件

金属与干燥气体或非电解质溶液直接接触

不纯金属或合金与电解质溶液接触

本质

金属被腐蚀

较活泼金属被腐蚀

现象

腐蚀过程无电流产生

腐蚀过程有电流产生

相互关系

两种腐蚀往往同时发生，但以电化学腐蚀为主，危害更大

金属防护

（1）改变金属内部组成结构而增强抗腐蚀能力，如制成不锈钢；

（2）金属表面覆盖保护层

①涂矿物性油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料；

②镀抗腐蚀金属——电镀、热镀、喷镀法；

③用化学方法使其表面形成一层致密氧化膜

2.析氢腐蚀和吸氧腐蚀

类型

析氢腐蚀

吸氧腐蚀

形成条件

水膜酸性较强

水膜酸性很弱或呈中性

负极反应

Fe－2e－===Fe2＋

2H＋＋2e－===H2↑

2H2O＋O2＋4e－===4OH－

电子如何流动形成电通路

Fe失2e－，成为Fe2＋进入溶液，Fe失去的e－流入C极，H＋趋向于C极，与C极上的e－结合成H2放出

Fe失2e－，成为Fe2＋进入溶液，Fe失去的e－流入C极，在C极O2获得e－成为OH－进入溶液

普遍性

吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍

钢铁发生电化学腐蚀时，负极发生的反应是（　　）

A．2H＋＋2e－===H2↑

B．2H2O＋O2＋4e－===4OH－

C．Fe－2e－===Fe2＋

D．4OH－＋4e－===2H2O＋O2↑

[解析]　钢铁在潮湿的空气中发生电化学腐蚀时，负极为铁，正极为碳，电解质溶液为溶有O2或CO2等气体的水膜。

当水膜呈弱酸性或中性时发生吸氧腐蚀，负极反应为Fe－2e－===Fe2＋，正极反应为2H2O＋O2＋4e－===4OH－；

当水膜呈酸性时发生析氢腐蚀，负极反应为Fe－2e－===Fe2＋，正极反应为2H＋＋2e－===H2↑。

下列关于金属腐蚀和防护的说法不正确的是（　　）

A．金属腐蚀过程中发生了化学反应

B．在铁表面镀锌可对铁起保护作用

C．在铁船壳上镶嵌铜块能减缓船体的腐蚀

D．铝制品在空气中不易被腐蚀，是因其表面形成了致密的氧化铝保护层

[解析]　在铁船壳上镶嵌铜块时，由于形成铜铁原电池，铁作负极，被氧化，导致船壳被腐蚀，故应该镶嵌比铁活泼的金属，如锌，C的说法不正确。

考点5　能源在人类生存和社会发展中的重要作用

1．（2015·

广东学业水平测试T62）（多选）在下列能源的利用过程中，不直接产生CO2的有（　　）

A．石油B．太阳能

C．氢能D．天然气

广东学业水平测试T31）随着化石资源的日益减少，能源危机成为目前人类面临的重要问题。

主要利用化学方法产生新能源的事例为（　　）

A．风力发电B．潮汐能发电

C．水力发电D．太阳能光解水制取H2

广东学业水平测试T60）（多选）绿色化学工艺的特点可以用原子经济化、原料绿色化、催化剂绿色化、溶剂绿色化、产品绿色化等来形象地概括。

下列说法符合绿色化学理念的是（　　）

A．无机化工生产中使用H2O2代替KClO3作氧化剂

B．生产过程中选用催化剂只需考虑能加快反应即可

C．物质合成中使用无毒、无害的原料或可再生资源

D．有机化工生产中所需溶剂尽量选择苯、氯仿等有机物

4．（2012·

广东1月学业水平测试T27）不同种类的能量可相互转化。

下列说法不正确的是（　　）

A．硅材料可将太阳能转化为电能

B．水力发电可将势能转化为电能

C．原电池可将化学能转化为电能

D．燃烧反应可将热能转化为化学能

1．人类利用能源的3个阶段（如下图所示）

→

2．燃料的燃烧

（1）燃烧的条件：

达到着火点；

与O2接触。

（2）燃料充分燃烧的条件：

足够多的空气；

燃料与空气有足够大的接触面积。

（3）提高煤炭燃烧效率的方法和目的

①方法：

煤的干馏、气化和液化。

②目的：

减少污染物的排放；

提高煤炭的利用率。

3．使用化石燃料的利弊及新能源的开发

（1）重要的化石燃料：

煤、石油、天然气。

（2）煤作燃料的利弊问题及改变措施

①利弊问题

a．煤是重要的化工原料，把煤作燃料简单烧掉太可惜，应该综合利用。

b．煤直接燃烧时产生SO2等有毒气体和烟尘，对环境造成严重污染。

c．煤作为固体燃料，燃烧反应速率小，热利用效率低，且运输不方便。

②改变措施

可以通过清洁煤技术，如煤的液化和气化，以及实行烟气净化脱硫等，大大减少燃煤对环境造成的污染，提高煤燃烧的热利用率。

（3）新能源的开发

①调整和优化能源结构，降低燃煤在能源结构中的比率，节约油气资源，加强科技投入，加快开发水电、核电和新能源等。

②最有前途的新能源是太阳能、燃料电池、风能和氢能等。

节能减排指的是减少能源浪费和降低废气排放。

下列有关做法不符合这一要求的是（　　）

A．将煤液化、气化，提高燃料的燃烧效率

B．在汽车上安装汽车尾气催化转化装置，使之发生如下反应：

4CO＋2NO2

4CO2＋N2

C．在大力推广乙醇汽油的同时，研究开发太阳能汽车和氢燃料电池汽车

D．在水力发电、火力发电、核能发电和风力发电中，应大力发展火力发电

[解析]　火力发电是以燃煤作为能源，能量转化率低且排放大量污染物以及温室气体，不符合“节能减排”的要求。

有人预言H2是21世纪最理想的能源，其根据不正确的是（　　）

A．生产H2的原料来源广泛

B．在等质量的可燃气体中，H2燃烧时放出的热量多

C．H2易液化，携带方便

D．燃烧时无污染

[解析]　氢能源是一种应用前景非常好的新能源，它具有燃烧充分、燃烧产物对环境无污染、燃烧效率高、制取原料易得等优点，但氢能源的利用也遇到廉价制氢技术尚未成熟、贮存困难等问题，所以氢能源到目前为止还不能推广应用。

一、单项选择题Ⅰ

1．将Cl2通入自来水中杀菌消毒，主要是利用了Cl2与H2O生成的HClO的（　　）

A．氧化性B．酸性

C．还原性D．稳定性

2．科学家正在研究开发新的能源。

“绿色能源”目前是研究的新能源之一，高粱、玉米等绿色植物的种子经发酵、蒸馏就可以得到一种“绿色能源”。

这种物质是（　　）

A．氢气B．甲烷

C．酒精D．木炭

3．能将化学能转化为电能的装置（烧杯中溶液均为稀硫酸）是（　　）

4．下列反应中，属于氧化还原反应的是（　　）

A．Fe（OH）3＋3HNO3===Fe（NO3）3＋3H2O

B．3NH3·

H2O＋AlCl3===Al（OH）3↓＋3NH4Cl

C．3Cu＋8HNO3（稀）===3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O

D．CH3COOH＋NaOH===CH3COONa＋H2O

5．下图所示为某原电池示意图，下列说法正确的是（　　）

A．铜电极质量增加

B．锌电极质量减小

C．铜电极上发生氧化反应

D．电子从铜电极流向锌电极

6．下列反应是吸热反应的是（　　）

A．碳酸钙受热分解

B．甲烷燃烧

C．铝热反应

D．锌与稀硫酸的反应

7．对于反应2Na＋2H2O===H2↑＋2NaOH的说法不正确的是（　　）

A．属于置换反应

B．Na是还原剂

C．H2O是还原剂

D．还原产物是H2

8．保护环境日益引起人们的重视。

下列做法不利于保护环境的是（　　）

A．氢能源代替化石能源

B．推广使用太阳能电池　　

C．电动汽车代替燃油汽车

D．造纸厂污水直接排放

9．燃料电池是一种将化学反应产生的能量直接转化成电能的装置，你认为下列燃料电池比较适合宇宙飞船上使用的是（　　）

A．CH4O2燃料电池

B．C2H5OHO2燃料电池

C．H2O2燃料电池

D．COO2燃料电池

10．下列说法中正确的是（　　）

A．镍氢电池、锂离子电池和碱性锌锰干电池都是二次电池

B．燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池

C．化学电池的反应基础是氧化还原反应

D．铅蓄电池放电的时候正极是Pb，负极是PbO2

11．下列关于化学电源的说法正确的是（　　）

A．干电池放电之后还能再充电

B．充电电池在放电和充电时都是将化学能转化为电能

C．充电电池可以无限地反复放电、充电

D．氢氧燃料电池是一种环境友好电池

12．下列反应属于氧化还原反应的是（　　）

A．Fe2O3＋3H2SO4===Fe2（SO4）3＋3H2O

B．CuO＋2HCl===CuCl2＋H2O

C．Fe2O3＋2Al

Al2O3＋2Fe

D．NaOH＋HCl===NaCl＋H2O

13．高铁酸钾（K2FeO4）是一种新型、高效、多功能水处理剂。

可由下列反应制取：

2Fe（OH）3＋3Cl2＋10KOH===2K2FeO4＋6KCl＋8H2O。

对于该反应，下列说法正确的是（　　）

A．该反应是置换反应

B．钾元素化合价降低

C．Fe（OH）3发生还原反应

D．Cl2是氧化剂

14．铁棒与石墨棒用导线连接后浸入0.01mol/L的食盐溶液中，可能出现的现象是（　　）

A．铁棒附近产生OH－

B．铁棒被腐蚀

C．石墨棒上放出Cl2

D．石墨棒上放出O2

15．亚硝酸（HNO2）既可作氧化剂又可作还原剂，当它在反应中作氧化剂时，可能生成的产物为（　　）

A．N2B．N2O3

C．HNO3D．NO2

二、单项选择题Ⅱ

16．对于反应H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）的能量变化描述正确的是（　　）

A．成键过程中吸收能量

B．断键过程中释放能量

C．断键过程中吸收能量，成键过程中释放能量

D．断键过程中释放能量，成键过程中吸收能量

17．下列关于原电池的叙述中，错误的是（　　）

A．用导线连接的两种不同金属同时插入液体中，就能形成原电池

B．原电池是将化学能转化为电能的装置

C．原电池的正极可以由非金属构成

D．在原电池中，电子流入