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1化学反应与能量2专题一原电池电极反应式的书写►专题归纳1．正负极判断。(1)根据电极材料判断。一般来讲，活动性较强的金属为负极，活动性较弱的金属或能导电的非金属为正极。(2)根据电流方向或电子流动方向来判断。在外电路(导线)上，电流由正极流向负极，电子流动方向是由负极流向正极。(3)根据反应类型判断。原电池的负极总是失电子发生氧化反应，正极总是得电子发生还原反应。(4)根据现象判断。溶解的一极为负极，增重或有气泡放出的一极为正极。2．书写方法。按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应的规律，根据原电池总反应判断出两极反应的产物，然后结合电解质溶液所能提供的离子，依据质量守恒、电荷守恒配平电极反应式。(1)具体步骤为：①列物质，标得失；②选离子，配电荷；③配个数，巧用水；④两式加，验总式。(2)写电极反应式时应注意：①两极得失电子数相等；②电极反应常用“===”，不用“―→”；③电极反应中若有气体生成，需加“↑”；若有固体生成，一般不标“↓”。例1一种燃料电池中发生的化学反应为：在酸性溶液中甲醇与氧气作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是()A．CH3OH＋O2－2e－===H2O＋CO2＋2H＋B．O2＋4H＋＋4e－===2H2OC．CH3OH＋H2O－6e－===CO2＋6H＋D．O2＋2H2O＋4e－===4OH－解析：原电池电极反应式的书写技巧。(1)将氧化还原反应分解为氧化反应和还原反应两个半反应，氧化反应为负极反应，还原反应为正极反应。(2)两极反应的电荷守恒、元素守恒，两极反应的电子得失守恒。结合电解质溶液的酸碱性，配平两极反应以及确定氧化产物和还原产物的存在形式。(3)首先写出较易写的电极反应式，然后用总反应式减去该电极反应式即得到另一电极的反应式。(4)一般有机物失去电子数比较难定，所以采用该物质的燃烧方程式，由氧气所得到的电子数来确定有机物所失去的电子数。负极发生氧化反应是CH3OH失电子；正极发生还原反应，是O2得到电子，故答案选择C项。答案：C►专题训练1．碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn(s)＋2MnO2(s)＋H2O(l)===Zn(OH)2(s)＋3Mn2O3(s)。下列说法错误的是(C)A．电池工作时，锌失去电子B．电池正极的电极反应式为：2MnO2(s)＋H2O(l)＋2e－===Mn2O3(s)＋2OH－(aq)C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D．外电路中每通过0.1mol电子，锌的质量理论上减小3.25g2．某化学兴趣小组为了探究铝电极在电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果记录如下。编号电极材料电解质溶液电流计指针偏转方向1Mg、Al稀盐酸偏向Al2Al、Cu稀盐酸偏向Cu3Al、C(石墨)稀盐酸偏向石墨4Mg、Al氢氧化钠溶液偏向Mg5Al、Zn浓硝酸偏向Al试根据表中的实验现象回答下列问题。(1)实验1、2中Al所作的电极(正极或负极)________(选填“相同”或“不相同”)。(2)对实验3完成下列填空。①铝为______极，电极反应式：________________________；②石墨为______极，电极反应式：______________________；③电池总反应式：_______________________________。(3)实验4中铝作______，理由是_______________________。写出铝电极的电极反应式：_____________________________。(4)解释实验5中电流计指针偏向铝的原因：______________________________________________。(5)根据实验结果总结出影响铝在原电池中作正极或负极的因素：___________________________________________。答案：(1)不相同(2)①负2Al－6e－===2Al3＋②正6H＋＋6e－===3H2↑③2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑(3)负极铝可与氢氧化钠溶液发生氧化还原反应，而镁不与氢氧化钠溶液发生化学反应Al－3e－＋4OH－===AlO－2＋2H2O(4)铝在浓硝酸中被钝化，锌在浓硝酸中被氧化，即在浓硝酸中Zn比Al活泼，Zn作原电池的负极，Al作原电池的正极，所以电流计指针偏向铝(5)①另一个电极材料的活动性；②铝电极与电解质溶液能否发生自发的氧化还原反应专题二守恒法在原电池中的应用►专题归纳电子守恒法是依据氧化还原反应中氧化剂得到的电子总数与还原剂失去的电子总数相等这一原则进行计算的。电子守恒法是氧化还原反应计算的最基本的方法。而原电池反应就是一种典型的氧化还原反应，只不过氧化反应和还原反应在负极和正极分别发生。因此可以利用电子守恒法来处理原电池的有关计算。具体来说就是正极得到的电子总数与负极失去的电子总数相等。例2(1)将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。锌片上发生的电极反应为：____________________________。4银片上发生的电极反应为：____________________________。(2)若该电池中两电极的总质量为60g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47g，试计算：①产生氢气的体积(标准状况)；②通过导线的电量。(已知NA＝6.02×1023mol－1，电子电荷为1.60×10－19C)解析：(1)在锌片、银片、稀硫酸组成的原电池中，锌片作负极，其电极反应为Zn－2e－===Zn2＋；银片作正极，其电极反应为2H＋＋2e－===H2↑；则电池总反应式为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。(2)根据电极反应式找出已知量与电量之间的定量关系进行计算。①锌片与银片减少的质量等于生成氢气所消耗的锌的质量，设产生的氢气体积为x。则：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑65g22.4L60g－47g＝13gxx＝13g×22.4L÷65g＝4.48L。②反应消耗的锌为13g÷65g·mol－1＝0.20mol。1molZn变为Zn2＋时，转移2mole－，则通过的电量为0.20mol×2×6.02×1023mol－1×1.60×10－19C＝3.85×104C。答案：(1)Zn－2e－===Zn2＋2H＋＋2e－===H2↑(2)①4.48L②3.85×104C►专题训练3．锌—稀硫酸—铜组成的原电池装置中，当导线中有1mol电子通过时，理论上的两极变化是(A)①锌片溶解了32.5g②锌片增重32.5g③铜片上析出1gH2④铜片上析出1molH2A．①和③B．①和④C．②和③D．②和④专题三化学反应速率和平衡图像►专题归纳有关图象的化学题，是化学基础知识，基本规律以平面直角坐标系中的图象为载体进行表达的题目。图象化学题一般综合性强，难度较大。解题时，重点是理解图象的意义和特点。归纳起来，图象题的解答方法与思路是：1．理解图象中的面、线、点。(1)理解面。理解各坐标轴所代表的量的意义及曲线所表示的是哪些量的关系。(2)理解线。理解曲线“平”与“陡”的意义，即斜率大小的意义；理解曲线的变化趋势并归纳出规律。如图中有拐点，先拐先平，较早出现拐点的曲线表示先达平衡，对应温度高、压强大；图中有3个量，定1议2(即先确定1个量不变，再讨论另两个量的关系)；“吸热大变、放热小变”，即在速率温度图象中，温度改变时，吸热反应速率变化大，放热反应速率变化小。(3)理解点。理解曲线上点的意义，特别是某些特殊点，如坐标轴的交点，几条曲线的交叉点、极值点、转折点等。2．联系规律。5联想外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律，作出正确判断。例3合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。对于密闭容器中的反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，673K、30MPa时，n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如下图所示。下列叙述正确的是()A．点a的正反应速率比点b的小B．点c处反应达到平衡C．点d(t1时刻)和点e(t2时刻)处n(N2)不一样D．其他条件不变，773K下反应至t1时刻，υ(H2)比图中d点的值大解析：a点的H2浓度比b点大，反应速率较大，故A项错；c点时NH3有增大趋势、H2有减小趋势，反应未达平衡，故B项错误；d、e两点都是反应达平衡时的点，反应物和生成物浓度都不变，故C项错误；温度升高，化学反应速率增大，υ(H2)增大，故D项正确。答案：D例4为了研究碳酸钙与稀盐酸反应的反应速率，一位同学通过实验测定反应中生成的CO2气体体积随时间变化的情况，绘制出了如下图所示的曲线。请分析讨论以下问题。(1)在O～t1、t1～t2、t2～t3各相同的时间段里，反应速率最慢的是____________时间段，收集到气体最多的是____________时间段。(2)试分析三个时间段里，反应速率不同的可能原因(该反应是放出热量的反应)。(3)在t4后，为什么收集到的气体的体积不再增加？解析：(1)首先明确横、纵坐标的含义，特别是纵坐标并不是速率，因此从曲线的斜率6大小来判断反应的快慢，t2～t3时间段的斜率最小，反应最慢。(2)一个反应速率的大小受制于若干条件，有的阶段某种因素的影响起主要作用，另一阶段可能就被另一种影响因素所代替。(3)当反应停止时，收集到的气体体积不再发生变化。答案：(1)t2～t3t1～t2(2)由于反应放热，O～t1时间段：反应物浓度高，但温度较低，所以速率较慢；t1～t2时间段：温度升高，反应速率变快；t2～t3时间段：随反应物浓度的下降，速率又变慢。(3)t4以后反应物中至少有一种已经消耗完，反应停止。►专题训练4．把在空气中久置的铝片5.0g投入盛有500mL0.5mol·L－1硫酸溶液的烧杯中，该铝片与硫酸反应产生氢气的速率与反应时间的关系可用下图所示的坐标曲线来表示。请回答下列问题。(1)曲线由O→a段不产生氢气的原因是____________________。有关反应的化学方程式为_____________________________。(2)曲线由a→c段，产生氢气的速率增加较快的主要原因是_______________________________________________________。(3)曲线由c以后产生氢气的速率逐渐下降的主要原因是_______________________________________________________。答案：(1)硫酸首先和氧化铝反应，不产生氢气Al2O3＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2O(2)a→c段，反应放热，温度升高，使反应速率增大(3)曲线c以后，硫酸的浓度逐渐变小，该因素变为影响反应速率的主要因素，使反应速率减小5．如下图表示某可逆反应达到平衡过程中某一反应物的vt图象，我们知道v＝ΔcΔt；反之，Δc＝v×Δt。请问下列vt图象中的阴影面积表示的意义是(C)A．从反应开始到平衡时，该反应物的浓度B．从反应开始到平衡时，该生成物的浓度C．从反应开始到平衡时，该反应物实际减小的浓度7D．从反应开始到平衡时，该反应物实际增大的浓度