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高中三年级化学

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    CO2是目前大气中含量最高的一种温室气体。因此,控制和治理CO2是解决温室效应的有效途径。
    I.将CO2转化成有机物可有效实现碳循环。
    (1)绿色植物通过光合作用可将CO2转化为有机物。该有机物经过一系列变化可转化为乙醇。用乙醇代替汽油作为燃料的优点是__________________(任写一项)。
    (2)科学家最近成功开发出一种能将CO2转化为液体燃料的转基因蓝藻。这种蓝藻能通过光合作用消耗
    CO2并产生异丁醇[(CH3)2CHCH2OH],用系统命名法可将异丁醇命名为______________。实验测得37g异丁醇完全燃烧放出1333.8 kJ的热量,异丁醇燃烧的热化学方程式为________________________。
    Ⅱ.开发低碳能源是未来的发展趋势。锂-空气电池能够提供相当于普通锂离子电池10倍的能量,因此它是最有前途的电池技术。下图是锂-空气电池放电和充电时的工作原理示意图:

    (3)图I中电极a是___极。
    (4)用锂,空气电池电解100 mL 0.5 mol/L CuSO4溶液,当电池中消耗1.4 g Li时,在阴极会析出____g铜。
    (5)当给图Ⅱ中的锂-空气电池充电时,d极应接电源的___极,该电极的电极反应式为________________。
    本题信息:2011年模拟题化学填空题难度较难 来源:于丽娜
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本试题 “CO2是目前大气中含量最高的一种温室气体。因此,控制和治理CO2是解决温室效应的有效途径。I.将CO2转化成有机物可有效实现碳循环。(1)绿色植物通过光合作用可...” 主要考查您对

热化学方程式

原电池电极反应式的书写

原电池原理

有机物的命名

燃料和能源(氢能、风能、核能、太阳能等)

电化学有关的计算

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热化学方程式:

1.定义表示反应所放出或吸收热量的化学方程式,叫做热化学方程式。
2.表示意义不仅表明了化学反应中的物质变化,也表明厂化学反应中的能量变化。例如:,表示在25℃、101kPa下,2molH2(g)和1mol O2(g)完全反应生成2molH2O(l)时要释放571.6kJ 的能量。
热化学反应方程式的书写:

热化学方程式与普通化学方程式相比,在书写时除厂要遵守书写化学方程式的要求外还应注意以下问题:
1.注意△H的符号和单位 △H只能写在标有反应物和生成物状态的化学方程式的右边。若为放热反应,△H为“-”;若为吸热反应,△H为“+”。△H的单位一般为kJ/moJ。
2.注意反应条件反衄热△H与测定条件(温度、压强等)有关。因此书写热化学方程式时应注明△H的测定条件。绝大多数△H是是25℃、101kPa下测定的,此条件下进行的反应可不注明温度和压强。
3.注意物质的聚集状态反应物和生成物的聚集状态不同,反应热△H不同。因此,必须注明物质的聚集状态才能完整地体现出热化学方程式的意义。气体用“g”,液体用:l“,固体用“s”,溶液用“aq”。
4.注意热化学方程式的化学计量数
(1)热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量,并不表示物质的分子数或原子数,因此化学计量数可以是整数,也可以是分数。
(2)热化学方程式中的反应热表示反应已完成时的热量变化,由于△H与反应完成的量有关,所以方程式中化学式前面的化学计量数必须与△H相对应,如果化学计量数加倍,则△H也要加倍。当反应逆向进行时,其反应热与正反应的反应热数值相等,符号相反。

原电池电极反应式的书写:

(1)以铜锌原电池为例:
负极(Zn):Zn-2e-=Zn2+
正极(Cu):2H++2e-=H2
(2)正负极反应式的书写技巧:
①先确定原电池的正负极,在两极的反应物上标出相同数目的电子得失。
②根据物质放电后生成物的组成和电解质溶液中存在的离子,找到电极反应中还需要的其它离子。此时要注意溶液的酸碱性,从而判断应该是H+、OH-还是H2O参与了反应。因Zn反应后生成了Zn(OH)2,而KOH为电解质,可知负极上OH-参与了反应。MnO2生成了MnO(OH),即增加了氢元素,可知正极上有水参与了反应。
③根据电子守恒和电荷守恒写出电极反应式,即要注意配平和物质的正确书写形式,应按照离子方程式的书写要求进行。②中反应的电极反应式为:
负极:Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2 正极:2MnO2+2H2O+2e-=2MnO(OH)+2OH-
(若只要求写正极的反应式,也可以写成MnO2+H2O+e-=MnO(OH)+OH-
原电池总反应式的书写:将正负电极反应相加,即为原电池总反应式。

原电池正、负极的判断方法:

原电池有两个电极,一个是正极,一个是负极,判断正极和负极的方法有以下几种。
1.由组成原电池的两极材料判断一般相对较活泼的金属为负极,相对不活泼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在外电路,电流由正檄流向负极;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定向移动方向判断在原电池的电解质溶液内,阳离子移向正极,阴离子移向负极。
4.根据原电池两极发生的变化来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。
5.X极增重或减轻工作后,X极质量增加,说明X极有物质析出,X 极为正极:反之,X极质量减少,说明X极金属溶解,X 极为负极
6.X极有气泡冒出工作后,x极上有气泡冒出,一般是发生了析出H,的电极反应,说明x极为正极。
7.X极附近pH的变化析氢或吸氧的电极反应发生后,均能使该电极附近电解质溶液的pH增大,因而工作后,X极附近pH增大了,说明X极为正极。
8.特例在判断金属活泼性的规律中,有一条为“当两种金属构成原电池时,活泼金属作负极,不活泼金属作正极”,但这条规律也有例外情况,如Mg和Al为原电池的两极,KOH为电解质溶液时,虽然Mg比Al活泼,但因Mg不和KOH反应,所以Mg作原电池的正极等。


原电池:

1.定义:将化学能转化为电能的装置。
2.工作原理:
以铜-锌原电池为例
(1)装置图:

(2)原理图:

3.实质:化学能转化为电能。
4.构成前提:能自发地发生氧化还原反应。
5.电极反应:
负极:失去电子;氧化反应;流出电子
正极:得到电子;氧化反应;流入电子
6.原电池正负极判断的方法:
①由组成原电池的两级材料判断,一般是活泼金属为负极,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,电流是由正极流向负极,电子流动方向是由负极流向正极。
③根据原电池里电解质溶液内离子的定向移动方向,在原电池的电解质溶液中,阳离子移向正极,阴离子移向负极。
④根据原电池两级发生的变化来判断,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。
⑤X极增重或减重:X极质量增加,说明溶液中的阳离子在X极(正极)放电,反之,X极质量减少,说明X极金属溶解,X极为负极。
⑥X极有气泡冒出:发生可析出氢气的反应,说明X极为正极。
⑦X极负极pH变化:析氢或吸氧的电极发生反应后,均能使该电极附近电解质溶液的pH增大,X极附近的pH增大,说明X极为正极。 

原电池中的电荷流动:

在外电路(电解质溶液以外),电子(负电荷)由负极经导线(包括电流表和其他用电器)流向正极,使负极呈正电性趋势、正极呈负电性趋势。在内电路(电解质溶液中),阳离子(带正电荷)向正极移动,阴离子 (带负电荷)向负极移动。这样形成了电荷持续定向流动,电性趋向平衡的闭合电路。


有机物的命名:

(1)烷烃的习惯命名法:分子内碳原子数后加一个“烷”字,  就是简单烷烃的名称,碳原子的表示方法:
①碳原子在1~10之间,用“天干”;          
②10以上的则以汉字“十一、十二、……”表示。
(2)烷烃系统命名法命名的步骤
①选主链
A. 主链要长:选碳原子数多的为主碳链
B. 支链要多:当两链碳原子数目相同时,支链多的为主碳链
②编号位,定支链:
A. 支链要近:应从支链最近的一段编碳原子序号
B. 简单在前:若不同的支链距离主链两端等长时,应从靠近简单支链的一段开始标碳原子序号。
C. 和数要小:若相同的支链距离主链两端等长时,应从支链位号之和最小的一段开始编号。
③取代基,写在前,编号位,短线链:
A. 把支链作为取代基,2.3.4…表示其位号,写在烷烃名称最前面
B. 位号之间用“,”隔开,名称中阿拉伯数字与汉字之间用“—”隔开
④不同取代基,繁到简;相同基,合并算。
如:

(3)烯烃和确定的命名法:
①首先选择含有双键的最长碳链作为主链,按主链中所含碳原子的数目命名为某烯。主链碳原子数在十以内时用天干表示,如主链含有三个碳原子时,即叫做丙烯;在十以上时,用中文字十一、十二、……等表示,并在烯之前加上碳字,如十二碳烯。
②给主链编号时从距离双键最近的一端开始,侧链视为取代基,双键的位次须标明,用两个双键碳原子位次较小的一个表示,放在烯烃名称的前面。
③其它同烷烃的命名规则。
(3)苯的同系物的命名:“苯的同系物命名是以苯作母体”,我们再结合烷烃命名的“近、简”原则,不难发现,当苯环上连有多个不同的烷基时,烷基名称的排列应从简单到复杂,环上编号从简单取代基开始,例如苯环上有甲基、乙基、丙基三个相邻的取代基时,应将甲基所在碳原子定为一号碳原子,命名为:1-甲基-2-乙基-3-丙基苯
(4)烃的衍生物的命名:
最长碳链,最小编号,先简后繁,相同合并。名称一般由4部分组成:构型+取代基的位置和名称十母体名称+主要官能团的位置和名称。
①主链选择:选择含“母体”官能团的最长碳链为主链(烷烃则以取代基最多的最长碳链为主链),称某烷、烯、醇、酮、醛、羧酸等。
②碳链编号:从靠近“母体”官能团最近的一端开始编号(烷烃则以离取代基最近端开始编号);若分子中仅含有双键和三键时,应以官能团的位次和最小为原则编号。双键和三键位于相同位次时,宜给双键最小的编号,繁杂的取代基可另行编号。
③书写:先简后繁,相同的取代基合并,取代基含官能团时,书写次序一般按以下“母体选择次序”书写。在多官能团化合物名称中应按“母体”选择次序,在前的先写,并注明位次(同时应注意短横、逗号的使用)。若词尾仅为“几烯几炔”时.不管炔键在主链的位置如何,炔总是放在名称最后。
④脂环化合物主链选择及编号:环烷编号从最简单的取代基开始,当环上含有其他官能团时,则以“母体”选择次序为原则,编号从与“母体”官能团相连的碳开始。
⑤芳环化合物的命名:环上有多种取代基时,按母体选择次序,排在前面的为母体,并依次编号,取代基位次和应最小。稠环芳烃、萘、蒽、菲从a碳开始编号。杂环芳烃一般从原子序数较大的杂原子开始编号。
母体选择次序:
季胺碱(盐)或正离子>羧酸>磺酸>酯>酰卤>酰胺>脒>腈>醛、酮>醇>酚>硫醇>胺>亚胺>醚>硫醚>卤素>硝基)>烯、炔>烷>芳烃
在多官能团化合物的命名中,按上述母体选择次序,排在前面的为母体,后面的为取代基。烷基大小次序按原子序数大小逐个依次比较:
异丙基>异丁基>异戊基>己基>戊基>丁基>丙基>乙基>甲基


燃料和能源:

1.能源的分类:

2.各种能源的特点:
(1)传统燃料。柴草是农村使用的重要能源,但它的利用率低,且污染严重。
(2)化石燃料。这是人们目前使用的主要能源,它们的蕴藏量有限,而且不能再生,最终会枯竭,属于不可再生能源。
(3)新能源。新能源来源丰富,多数可以再生,没有污染或污染很小,所以可能成为未来的主要能源,但它们也有自己的缺点,如太阳能的能量密度低,使用成本高;氢能储仔、运输困难;风能不稳定,受地区、季节、气候的影响大。
3.我国的能源状况
(1)能源种类。我国的能源种装有化石燃料、水能和核能,其中化石燃料和水能的人均值太低,核能—一铀已探日月的储量很低,仅够4000万干瓦核电站运行 30年。
(2)我国能源的总消费量和人均消费量从改革开放以来~直到1995年逐年增加,从1995年开始有减少的趋势。
(3)我国能源利用率低,只有9%,能源节约的空间很大。
4.使用化石燃料的利弊及新能源的开发
(1)燃料充分燃烧的两个条件:
①要有足够的空气;
②燃料与空气要有足够大的接触面积。
(2)重要的化石燃料:煤、石油、天然气
(3)煤作燃料的利弊问题:
①煤是重要的化工原料;
②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;
③煤作为固体燃料,燃烧反应速率小,热利用率低,且运输不方便;
④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。
(4)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,加快开发新能源等;
②现在正在探索的新能源有太阳能、地热能、海洋能、生物质能、风能和氢能等。

电化学计算的基本方法和技巧:

原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液的pH计算、相对原子质量的计算,根据电量求产物的量或根据产物的量求电量等。通常有下列三种方法。
1.根据电子守恒法
计算用于串联电路中阴、阳两极产物或正、负两极产物的量的计算,其依据是电路中转移的电子数相等。
2.根据总反应式计算
先写出电极反应式,再写出总反应式,最后根据总反应式列比例式计算。
3.根据关系式计算
运用得失电子守恒建立已知量与未知量之间的关系式。如以通过4mole一为桥梁可构建电极产物之间的如下关系式:

该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值,熟记电极反应式,灵活运用这个关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。
特别提醒:在电化学计算中,还常利用来计算电路中通过的电量。


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