人教版高中化学必修二：第2章 化学反应与能量 本章重难点专题突破 含答案

本章重难点专题突破一 详析化学反应中热量的变化我们在做化学实验时，经常会感受到有热量的变化，比如钠与水的反应等，其实在化学反应中，不仅有物质的变化，即新物质的生成，而且还伴随着能量的变化，有的反应是吸热的，有的反应是放热的。

而化学反应中物质变化的实质是旧化学键断裂和新化学键形成。

化学反应是化学科学研究的核心，化学反应过程中的物质变化要遵循质量守恒定律，而能量变化要遵循能量守恒定律。

在化学反应过程中一定存在着能量的变化，而这些能量变化大多数表现为热量的变化，这就实现了化学能与热能的转化。

1．从化学键的角度理解在化学变化前后，参加反应的原子的种类和个数并没有改变，只是进行了原子之间的重组和整合；原子进行重组、整合的过程，实际上就是反应物中化学键断裂和生成物中化学键形成的过程。

由于反应物中化学键的断裂要消耗能量，而生成物中化学键的形成要释放能量，因此我们将化学反应中能量变化表示为反应物――――――――――――→旧化学键断裂吸收能量新化学键形成释放能量生成物 这样，当反应中吸收的能量大于释放的能量，则反应表现为吸收能量，该反应为吸热反应； 当反应中吸收的能量小于释放的能量，则反应表现为放出能量，该反应为放热反应。

【典例1】 已知：①1 mol H 2分子中化学键断裂时需吸收436 kJ 的能量；②1 mol Cl 2分子中化学键断裂时需吸收243 kJ 的能量；③由氢原子和氯原子形成1 molHCl 分子时释放 431 kJ 的能量。

则1 mol H 2和1 mol Cl 2反应生成氯化氢气体时的能量变化为( )A ．放出能量183 kJB ．吸收能量183 kJC ．吸收能量248 kJD ．吸收能量862 kJ解析 根据反应的化学方程式：H 2＋Cl 2=====点燃2HCl ，可知在反应过程中，断裂1 mol H —H键、1 molCl —Cl 键，同时形成2 mol H —Cl 键。

计算可知生成2 molHCl 气体时，吸收的热量为436 kJ ＋243 kJ ＝679 kJ ，放出的热量为431 kJ ×2＝862 kJ ，故反应中放出的热量为862 kJ －679 kJ ＝183 kJ ，A 对。

答案 A特别提示 从化学键的角度看能量变化时，首先要明确物质内部的化学键的数目。

要是对物质中化学键数目认识错误，就会导致错误的计算结果，比如每个水分子中含有的H —O 键的数目为2个。

2．从化学能的角度理解自然界中存在着成千上万种物质，但不同的物质能量不同，因此在化学反应前后反应物和生成物所具有的能量也是不同的。

我们还可以从化学能的角度，也就是从反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小来看一个化学反应的能量变化。

这样，反应物的总能量>生成物的总能量，则化学反应放出能量，该反应为放热反应；反应物的总能量<生成物的总能量，则化学反应吸收能量，该反应为吸热反应。

【典例2】下列有关化学反应中能量变化的理解，正确的是()A．凡是伴随能量变化的过程都是化学变化B．在化学反应过程中总是伴随着能量的变化C．在确定的化学反应中反应物的总能量一定等于生成物的总能量D．在确定的化学反应中反应物的总能量总是高于生成物的总能量解析在化学变化中，既有物质的变化又有能量的变化，但是有能量变化的过程不一定就是化学变化，如水的三态变化。

在确定的化学反应中，反应物的总能量不等于生成物的总能量，当反应物的总能量大于生成物的总能量时，反应放热；当反应物的总能量小于生成物的总能量时，反应吸热。

答案 B二从氧化还原反应原理分析原电池原电池是把化学能转化为电能的装置。

构成原电池的条件有哪些？是不是所有的化学反应均可以设计成原电池呢？在学习过程中，这些问题可能一直使同学们感到困惑，下面我们一起来分析，解开困惑。

1．原电池与氧化还原反应的关系我们在学习氧化还原反应时，经常用单线桥或双线桥标注电子转移的方向和数目，如：氧化还原反应中存在电子的得失，在该反应中，线桥仿佛是一根导线，假如电子能在导线上流动，就会由电子的转移变成电子的定向移动，也就形成了电流。

因此，并不是所有的反应均可以设计成原电池，只有自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池。

从单线桥上看，可将导线一端连接在锌极上，另一端当然不可能直接放在溶液中，因此可将另一端连接在一个能导电的电极上，如石墨电极。

这样连接后，在整个装置中就会出现与原来不同的实验现象：氢气在石墨电极上大量产生。

为什么会出现这样的现象呢？原因在于：当锌片直接放入硫酸溶液中时，锌失去的电子集中在锌片表面，溶液中的H＋在锌的表面获得电子生成氢气。

而当锌、石墨共同放入硫酸溶液并用导线连接时，电子就会沿导线流向石墨电极，这样在石墨电极表面聚集了大量电子，溶液中的H＋移向石墨电极并获得这些电子生成氢气。

在这个过程中，电子在导线中实现了定向移动，即形成了电流。

这样，化学反应的化学能就转变成了电能，这样的装置我们称之为原电池。

2．原电池的构成从以上分析可以看出，原电池是由两个活动性不同的电极、电解质溶液构成的闭合回路，也就是说原电池的构造是：①两个活动性不同的电极；②电解质溶液；③闭合回路，如下图。

在原电池中，科学上规定把电子流出的一极称为负极(较活泼的金属)；把电子流入的一极(较不活泼的金属或惰性电极)称为正极。

在上面的原电池中，锌为负极，发生氧化反应：Zn－2e－===Zn2＋，石墨为正极，发生还原反应：2H＋＋2e－===H2↑，这两个半反应恰好是氧化还原反应中的两个线桥。

也就是说，原电池实质上是将氧化反应和还原反应分到了两个电极上进行，使其分别成为一个“半反应”，因此，根据氧化还原反应方程式可以很容易地设计原电池装置。

【典例3】人造地球卫星上使用的一种高能电池——银锌蓄电池，其电池的电极反应式为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。

据此判断Ag2O是() A．负极，被氧化B．正极，被还原C．负极，被还原D．正极，被氧化解析由题给电极反应式可知，Ag2O得到电子，发生还原反应，作原电池的正极。

答案 B3．电子的流向及离子的流向整个原电池装置是一个闭合回路，在外电路中(导线)是靠电子的定向移动导电，在溶液中则是靠阴、阳离子的定向移动导电。

在外电路中，电子是由负极流向正极，电流的方向与电子移动的方向相反，由正极流向负极。

在溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极，这里我们只需记住：阳离子一定移向发生还原反应的极，即阳离子一定是为获得电子而奔去。

原电池的工作原理(以铜锌原电池为例)如下图所示：【典例4】铅蓄电池是典型的可充电电池，电动车的动力多数以铅蓄电池提供，其工作原理是原电池放电原理。

关于铅蓄电池的说法正确的是()A．在放电时，正极发生的反应是Pb＋SO2－4－2e－===PbSO4B．在放电时，该电池的负极材料是铅板C．在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小D．在充电时，阳极发生的反应是PbSO4＋2e－===Pb＋SO2－4解析铅蓄电池是生活中最常见的可充电电池，正确判断出两极并书写电极反应式是解决本类问题的关键。

铅蓄电池是原电池中要求掌握的内容，其总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4放电充电2PbSO4＋2H2O，根据总反应式中化合价的升降可判断出两极：放电时Pb为负极、PbO2为正极，充电时Pb为阴极产物、PbO2为阳极产物；电极反应：放电时负极反应为Pb＋SO2－4－2e－===PbSO4，正极反应为PbO2＋4H＋＋SO2－4＋2e－===PbSO4＋2H2O；充电时阴极反应为PbSO4＋2e－===Pb＋SO2－4，阳极反应为PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H ＋＋SO2－4。

书写过程中要特别注意电极产物Pb2＋与SO2－4不共存，要发生反应生成PbSO4。

根据充电时的总反应，可判断出充电时硫酸的浓度不断增大。

另外，该电池中，SO2－4在放电时移向负极Pb、充电时移向阳极PbSO4；H＋与之相反。

答案 B理解感悟如果正确理解了原电池的工作原理，就能准确回答这个问题：放电时，负极Pb 被氧化为PbSO4，充电时应将PbSO4还原为Pb，故充电时该极应作阴极，与电源负极相连；正极PbO2被还原为PbSO4，充电时应将PbSO4氧化为PbO2，故该极应作阳极，与电源正极相连。

故充电时的原则是“＋接＋，－接－”。

另外，对于铅蓄电池，根据放电时总反应式，H2SO4的浓度会不断减小，所以应定期补充H2SO4。

三原电池正极和负极的判断方法1．根据电极材料判断一般是活泼的金属为负极，活泼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判断电流由正极流向负极；电子由负极流向正极。

3．根据原电池里电解质溶液中离子的移动方向在原电池的电解质溶液中，阳离子移向的极为正极，阴离子移向的极为负极。

4．根据原电池两极发生的变化判断原电池的负极发生失电子的氧化反应，正极发生得电子的还原反应。

5．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。

特别提示在判断原电池正、负极时，不要只根据金属活动性的相对强弱，有时还与电解质溶液有关，如Mg－Al和NaOH溶液构成的原电池中，由于Mg不与NaOH溶液反应，虽然金属性Mg>Al，但在该条件下却是Al作负极。

因此要根据具体情况来判断正、负极。

【典例5】根据反应：2Ag＋＋Cu===Cu2＋＋2Ag，设计如图所示原电池，下列说法错误的是()A．X可以是银或石墨B．Y是硫酸铜溶液C．电子从铜电极经外电路流向X电极D ．X 极上的电极反应式为Ag ＋＋e －===Ag解析 由电池反应2Ag ＋＋Cu===2Ag ＋Cu 2＋可知，铜作负极，电极反应为Cu －2e －===Cu 2＋；X 为正极，可以是比铜不活泼的银或石墨等，电极反应为Ag ＋＋e －===Ag ；电解质溶液中需含有Ag ＋，故B 说法错误。

答案 B【典例6】 氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。

如图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。

请回答：(1)氢氧燃料电池能量转化的主要形式是____________________，在导线中电子移动方向为________(用a 、b 表示)。

(2)负极反应式为_____________________________________________________。

(3)电极表面镀铂粉的原因是_______________________________________________ ________________________________________________________________________。