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章末核心素养整合◇专题1化学键与化学反应中的能量变化1．化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因(1)化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键的形成。(2)化学键断裂要吸热，化学键形成要放热。吸热和放热过程的热值不等就造成了热效应。(3)反应物与生成物的能量差若以热能形式表现，即为放热或吸热。如果二者能量比较接近，则放热或吸热不明显。2．吸、放热与能量的关系热量变化放热反应→“释放”能量本身具有的能量：反应物＞生成物吸热反应→“贮存”能量本身具有的能量：反应物＜生成物3．放热反应与放热过程(1)放热反应：燃烧反应、中和反应、物质的缓慢氧化、活泼金属与水或酸的反应、部分化合反应等。(2)放热过程：浓硫酸溶于水、生石灰溶于水、固体NaOH溶于水、新化学键的形成等。4．吸热反应与吸热过程(1)吸热反应：Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl晶体的反应、弱电解质的电离、大多数盐的分解反应、大多数氧化物的分解反应等。(2)吸热过程：化学键的断裂、多数铵盐溶于水等。【典题例证1】在1×105Pa和298K时，将1mol气态AB分子分离成气态A原子和B原子所需要的能量称为键能(kJ·mol－1)。下面是一些共价键的键能(已知氨分子中有三个等价的氮氢共价键)：共价键H2分子N2分子NH3分子键能(kJ·mol－1)436945391(1)根据上表中的数据判断工业合成氨的反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)是_________(填“吸热”或“放热”)反应。(2)在298K时，取1mol氮气和3mol氢气放入一密闭容器中，在催化剂存在下进行反应。理论上放出或吸收的热量为Q1，Q1＝________。(3)实际生产中，放出或吸收的热量为Q2，Q1与Q2比较，正确的是________(填选项号)。A．Q1＞Q2B．Q1＜Q2C．Q1＝Q2你作出此选择的原因是__________________。解析(1)化学反应的实质就是反应物化学键断裂、生成物化学键形成的过程，断裂化学键吸收能量，形成化学键放出能量。N2＋3H22NH3的反应中断裂化学键共吸收的能量为：945kJ＋3×436kJ＝2253kJ，形成化学键共放出的能量为2×3×391kJ＝2346kJ，所以该反应为放热反应。(2)理论上放出的热量为2346kJ－2253kJ＝93kJ。(3)由于该反应为可逆反应，反应达平衡时1molN2和3molH2不能完全反应生成2molNH3，因而放出的热量小于93kJ。答案(1)放热(2)93kJ(3)A该反应为可逆反应，在密闭容器中进行反应达到平衡时，1molN2和3molH2不能完全反应生成2molNH3，因而放出的热量小于93kJ◇专题2原电池的常见考查方式1．正负极的判断(1)负极的判断方法①相对活泼的电极由于本身被氧化而溶解。②通入该电极的为还原性气体，如H2、CH4等。③电子流出的一极。(2)正极的判断方法①溶液中的阳离子(如H＋、Cu2＋、Ag＋等)在此电极放电。②溶液中溶解的O2在此电极得电子。③通入该电极的为氧化性气体，如O2、Cl2等。2．电池反应式的书写(1)一般原电池电极反应式的书写①首先确定电极名称。②负极上电极材料本身发生氧化反应，正极上溶液中的微粒发生还原反应。③根据电解质溶液确定电极反应后元素的存在形式。④弱电解质、气体和难溶物均写成化学式，其余的以离子符号表示。注意电解质溶液的成分对电极产物的影响；燃料电池的电极材料本身不参与电极反应。⑤根据电子守恒，使正、负极上得失电子总数相等。(2)可充电电池电极反应式的书写①首先要明确在可充电电池中，不管是充电还是放电，电极都参加反应，放电的是电极材料本身。②要准确判定电池：正方向、逆方向反应都能发生，放电为原电池，充电为电解池。③准确判定电极：原电池的负极与电解池的阳极发生氧化反应，对应元素化合价升高；原电池的正极与电解池的阴极发生还原反应，对应元素化合价降低。④电极材料放电后的微粒或物质的存在形式与电解质溶液有关。(3)燃料电池电极反应式的书写首先写出总反应方程式，因为燃料电池的总反应方程式与其燃烧方程式和燃烧产物与电解质溶液反应的方程式的叠加式相同。其次将总反应拆开，找出氧化反应物质对：还原剂——氧化产物，和还原反应物质对：氧化剂——还原产物，分别作为负极反应和正极反应，在书写时要特别注意考虑溶液的酸碱性——环境对电极反应式书写的影响，最后利用电子守恒、电荷守恒和质量守恒进行配平。【典题例证2】如图是氢氧燃料电池驱动LED发光的装置。下列有关叙述正确的是()A．氢氧燃料电池中OH－向b极移动B．该装置中只涉及两种形式的能量转化C．电池正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－D．P－型半导体连接的是电池负极解析由图中电子移动方向可判断a为负极，b为正极，在燃料电池中，阴离子移向负极，故OH－向a极移动，A项错误；该装置中涉及化学能→电能→光能和热能等形式的能量转化，B项错误；P－型半导体连接的是电池正极，D项错误。答案C【典题例证3】(1)下列关于充电电池、干电池的叙述合理的是()①干电池可以实现化学能向电能的转化和电能向化学能的转化②锌锰干电池长时间连续使用时内装糊状物可能流出腐蚀电器③充电电池可以无限制地反复放电、充电④充电是使放电时的氧化还原反应逆向进行(2)铅蓄电池中，正极材料为PbO2，负极材料为Pb，放电时其负极反应式为__________________________________________________________________。(3)原电池在NaOH溶液介质中，铝为负极，其负极反应式为_______________________。(4)一电池反应的离子方程式是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，该原电池正极、负极和电解液是__________________________________________。解析(1)干电池可以实现化学能向电能的转化，但不能完成电能向化学能的转化；锌锰干电池长时间连续使用时因为消耗Zn且生成水，内装糊状物可能流出腐蚀电器；充电电池也有使用寿命，不可能无限制地反复放电、充电；充电是使放电时的氧化还原反应逆向进行。(2)铅蓄电池放电时其负极反应式为：Pb＋SO24－－2e－===PbSO4。(3)原电池在NaOH溶液介质中，铝为负极，铝失去电子，且溶液呈碱性，则其负极反应式为：Al＋4OH－－3e－===AlO－2＋2H2O。(4)由电池总反应式Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu知：原电池负极是Zn，正极是比Zn不活泼的金属或C，电解液是含Cu2＋的电解质溶液。答案(1)②④(2)Pb＋SO24－－2e－===PbSO4(3)Al＋4OH－－3e－===AlO－2＋2H2O(4)正极为Cu或碳棒；负极为Zn；电解液是CuSO4溶液或CuCl2溶液◇专题3守恒法在原电池中的应用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。电子守恒法是氧化还原反应计算最基本的方法。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。【典题例证4】在由铜片、锌片、200mL稀硫酸组成的原电池中，当在铜片上放出3.36L(标准状况)H2时，硫酸恰好用完，则：(1)产生这些气体消耗的锌的质量是多少？(2)通过导线的电子的物质的量是多少？(3)原稀硫酸的物质的量浓度是多少？解析在铜、锌、稀硫酸形成的原电池中发生的电极反应为：负极：Zn－2e－===Zn2＋(氧化反应)正极：2H＋＋2e－===H2↑(还原反应)所以，根据电子守恒有：Zn～2e－～H2～2H＋65g2mol1mol2molm(Zn)n(e－)3.36L22.4L·mol－1n(H＋)解得：m(Zn)＝0.15mol×65g/mol＝9.75g，n(e－)＝0.15×2mol＝0.3mol，n(H2SO4)＝12n(H＋)＝12×0.3mol＝0.15mol所以c(H2SO4)＝0.15mol0.2L＝0.75mol/L。答案(1)9.75g(2)0.3mol(3)0.75mol/L◇专题4判断可逆反应达到平衡状态的方法可逆反应达到化学平衡状态时有两个主要的特征：一是正反应速率和逆反应速率相等；二是反应混合物中各组分的百分含量保持不变，这两个特征就是判断可逆反应是否达到化学平衡状态的核心依据。可逆反应具备这两个特征中的任何一个，它就达到了化学平衡状态。当对一个具体的可逆反应判断其是否达到化学平衡状态时，还会遇到一些与这两个主要特征相关的新问题。现把一些具体方法以表格的形式加以阐述。mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)状态参数特征是否达到平衡状态混合体系中各成分的含量①各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定平衡②各物质的质量或各物质的质量分数一定平衡③各气体的体积或体积分数一定平衡④总体积、总压强、总物质的量一定不一定平衡正、逆反应速率的关系①在单位时间内消耗了mmolA的同时生成了mmolA，则v(正)＝v(逆)平衡②在单位时间内消耗了nmolB的同时消耗了pmolC，则v(正)＝v(逆)平衡③v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q，v(正)不一定等于v(逆)不一定平衡④在单位时间内生成了nmolB，同时消耗了qmolD不一定平衡压强①m＋n≠p＋q时，总压强一定(其他条件一定)平衡②m＋n＝p＋q时，总压强一定(其他条件一定)不一定平衡混合气体的平均相对分子质量(Mr)①当m＋n≠p＋q时，Mr一定平衡②当m＋n＝p＋q时，Mr一定不一定平衡温度任何化学反应都伴随着能量的变化，当体系温度一定时(其他条件平衡不变)混合气体的密度密度一定不一定平衡其他如体系的颜色不再变化平衡【典题例证5】在密闭容器中通入一定量的HI气体，使其在一定条件下发生反应：2HI(g)H2(g)＋I2(g)。下列叙述中，一定属于平衡状态的是()A．HI、H2、I2的浓度相等B．混合气体的颜色不再变化C．混合气体的总压强不再变化D．v(HI)∶v(H2)∶v(I2)＝2∶1∶1解析反应体系中各物质浓度相等不一定是平衡状态，A错误；三种物质中只有I2有颜色，既然颜色不变，说明I2的量不再增多也不再减少，则一定是平衡状态，B正确；因为该反应反应前后气体总物质的量不变，所以无论是否平衡，体系总压强都不变，故C错误；在任何条件下，用各物质表示的化学反应速率之比都等于化学计量数之比，D错误。答案B【典题例证6】在一个绝热的恒容密闭容器中，可逆反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)达到平衡的标志是()①v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)＝1∶3∶2②各组分的物质的量不变③体系的压强不再发生变化④混合气体的密度不变⑤体系的温度不再发生变化⑥2v正(N2)＝v逆(NH3)⑦3molH—H键断裂的同时有2molN—H键也断裂A．①②③⑤⑥B．②③④⑤⑥C．②③⑤⑥D．②③④⑥⑦解析①在化学反应过程中各物质的反应速率之比均等于相应的化学计量数之比，故①错误；④混合气体的体积不变，质量也不变，密度不发生变化，故④错误；⑦3molH—H键断裂的同时6molN—H键也断裂才能表示正、逆反应速率相等，即反应达到平衡，故⑦错误。②③⑤⑥均可作为该反应达到平衡的标志，故选C项。答案C◇专题5“三段式”法在化学反应速率计算中的应用有关化学反应速率的计算往往数据比较多，关系复杂，往往可以通过“三段式”法，使各种数据直观、条理清晰、便于分析和计算。1．“三段式”法的基本步骤(1)写出化学反应方程式并配平。(2)根据题意，依次列出各反应物和生成物的起始浓度(或物质的量)、浓度(或物质的量)的变化量及一段时间后的浓度(或物质的量)，未知量可以设未知数表示。(3)根据起始浓度(或物质的量)与一段时间后的浓度(或物质的量)的差等于浓度(或物质的量)的变化量，变化量之比等于对应物质的化学