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2014高考一轮复习 化学学案 第5-6章


第五章 物质结构 元素周期律

第一讲 原子结构

1.了解元素、核素、同位素的定义。 2.了解原子的组成。 3.了解原子序数、核电荷数、质子数、中子数;核外电子数及其相互关系。 4.了解原子核外电子排布的规律。

1.原子结构及其组成微粒间的关系。 2.核外电子排布规律及应用。 3.元素、核素、同位素的有关辨析。

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一、原子的结构 1.原子的构成

? ?质子 ①每个质子带一个单位正电荷 ?原子核? ②相对质量约为1 ? ?中子 ①中子不带电 ②相对质量约为1 原子? ?①围绕原子核做高速运动 ? ?②每个电子带一个单位负电荷 核外电子? ? 1 ?③相对质量为一个质子?中子?的1 836 ? ?
? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

2.原子结构中常见的微粒关系 (1)原子

(2)离子的核外电子数
? ?阳离子:质子数-电荷数 核外电子数? ?阴离子:质子数+电荷数 ?
b 试解释符号a X d 中各数字的含义? e
+c +

提示

二、元素、核素、同位素 1.元素:具有相同核电荷数(即质子数)的同一类原子的总称。 2.核素:具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。可用符号AX 表示。 Z 3.同位素 概念:质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同核素互称为同位素。 特征:①具有相同存在形态的同位素,化学性质几乎完全相同。 ②天然存在的同一元素各核素所占的原子百分数一般不变。
1 用元素、核素和同位素等概念描述1H、2H、3H、16O 四者之间的关系。 1 1 8

提示

1 2 3 16 1H、1H、1H、 8O

1 为四种核素,前三种属于氢元素,16O 属于氧元素。1H、2H、3H 8 1 1

互为氢元素的同位素。 三、核外电子排布 1.排布方式 多电子原子核外的电子是分层排布的 电子层序数 电子层符号 离核距离 电子能量 2.排布规律 (1)电子一般总是首先排在能量最低的电子层里,即最先排在第 1 层,当第 1 层排满后, 再排第 2 层,依次类推。 (2)每层最多容纳的电子数为 2n2(n 代表电子层数)。 1 K 2 L 3 M 4 N 5 O 6 P 7 Q

由近到远 由低到高

(3)最外层电子数不超过 8 个(K 层为最外层时,最多不超过 2 个),次外层不超过 18 个, 倒数第 3 层不超过 32 个。 核外电子排布相同的微粒,化学性质是否相同? 提示 不一定。核外电子排布相同的微粒,有中性原子和离子。若是属于同位素的不同 核素,化学性质相同;若是不同元素的原子和离子,则化学性质不同。

两个提醒· 原子结构中的两个不一定 (1)质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N),但质子数和中子数不一定相等; (2)任何微粒都有质子,但不一定有中子,也不一定有核外电子,如 H ,只有质子,没 有中子和电子。 两种关系· 1.元素、核素、同位素之间的关系


2.质子数和核外电子数分别相等的两种微粒关系 (1)两种原子(同位素)如:1H、2H、3H。 1 1 1 (2)两种分子如:CH4、NH3、H2O、HF、Ne。 (3)两种带电荷数相同的阳离子,如:NH4 、H3O 。 (4)两种带电荷数相同的阴离子,如:OH 、F 。 四点说明· 有关同位素的四点说明 ①“同位”是指这几种核素的质子数(核电荷数)相同,在元素周期表中占据同一个位置。 ②因许多元素存在同位素,故原子的种数多于元素的种数。有多少种核素就有多少种原
- - + +

子。 但也并非所有元素都有同位素,如 Na、F、Al 等就没有同位素。 ③同位素分为稳定同位素和放射性同位素。 ④同位素的中子数不同,质子数相同,化学性质几乎完全相同,物理性质差异较大。

我的纠错· ①不是所有原子核都由质子和中子组成,1H 无中子。 1 ②地壳中含量最高的非金属是 O 不是 N。 ③任何微粒中,质量数=质子数+中子数,但质子数与电子数不一定相等。 ④ 质 子 数 相 同 的 微 粒 不 一 定 属 于 同 一 种 元 素 , 如 Ne 和 H2O 。

必考点 37 原子结构相关的四“量”比较 四“量”比较 原子质量 原子的相对 原子质量 一个原子的真实质 定 义 指某元素某种核素的一 个原子的真实质量 量与一个 12 C 原子 6 1 质量的 的比值 12 元素的相对 原子质量 该元素各种核素原 子的相对原子质量 与其在自然界中所 占原子个数百分比 的乘积之和 实 例 一个16O 原子的质量是 8 2.657×10
-26

质量数

一个原子核内质 子数与中子数的 和

16 8O

的相对原子质

Mr = Mr1a% + Mr2b% +?(其中 a%+b% +?=1)

18 8O

的质量数为

kg

量约为 16

18

【典例 1】
297 若新发现的 118 号元素的某种原子记作118 X,则有关该核素说法正确的是(

)。

A.质子数为 118,电子数为 179,中子数为 179 B.原子序数为 179,质量数为 297
12 C.与6 C 的相对原子质量之比为 118∶6 297 D.118 X 经过一次 α 衰变得到的 116 号元素原子可表示为293Y 116

解析

原子符号的左下角为质子数(即原子序数),左上角为质量数,所以该原子的质子

297 数为 118,质量数为 297,中子数为 179,电子数为 118。所以118 X 与12C 的相对原子质量之比 6

为 297∶12。 答案 D

(1)同种元素可以有若干种不同的核素,也可以只有一种核素,有多少种核素就有多少种 原子。 (2)同种元素是质子数相同的所有核素的总称,同位素是同一元素不同核素之间的互称。 (3)元素周期表中给出的相对原子质量是元素的相对原子质量,而不是该元素的某种核素 的相对原子质量。 【应用 1】 经国际纯粹与应用化学联合会确认,由该中心合成的第 112 号化学元素从即日起获正式 名称“Copernicium”,相应的元素符号为“Cn”。选择 2 月 19 日为新元素正式冠名日,也是因 为这一天是哥白尼的生日。有报道称 Cn 原子含有 165 个中子。下列有关 112 号元素的相关 说法正确的是( )。

165 A.该原子可表示为112 Cn

B.该元素的相对原子质量为 277 C.该原子的核外电子数为 112 D.该原子能够稳定存在 解析 该原子的质量数为 112+165=277,A 项不正确;元素的相对原子质量是此元素 各种同位素相对原子质量与该同位素原子所占的原子个数百分比的乘积之和,B 项不正确; 元素周期表中 84 号元素以后的均为放射性元素,故 D 项不正确;元素的原子序数=质子数 =核外电子数,C 项正确。 答案 C 必考点 38 常用特征电子层结构与常见等电子微粒 1.1~20 号元素的特殊的电子层结构 (1)最外层有 1 个电子的元素:H、Li、Na、K; (2)最外层电子数等于次外层电子数的元素:Be、Ar; (3)最外层电子数是次外层电子数 2 倍的元素:C; (4)最外层电子数是次外层电子数 3 倍的元素:O; (5)最外层电子数是内层电子数总数一半的元素:Li、P; (6)最外层电子数是次外层电子数 4 倍的元素:Ne; (7)次外层电子数是最外层电子数 2 倍的元素:Li、Si; (8)次外层电子数是其他各层电子总数 2 倍的元素:Li、Mg; (9)次外层电子数与其他各层电子总数相等的元素 Be、S; (10)电子层数与最外层电子数相等的元素:H、Be、Al。 2. 核外电子相等的微粒 (1)“18 电子”的微粒

分子 一核 18 电子 二核 18 电子 三核 18 电子 四核 18 电子 五核 18 电子 六核 18 电子 其他微粒 (2)其他等电子数的微粒 Ar F2、HCl H2S PH3、H2O2 SiH4、CH3F、NH2OH N2H4、CH3OH C2H6、CH3NH2


离子 K 、Ca2 、Cl 、S2 O2 、HS 2
- - + - -

N2H5 、N2H2 6





“10 电子”的微粒:CH4、NH3、H2O、HF、Ne、NH4 、H3O 、OH 、O2 、F 、Na 、 Mg2 、Al3 等。 “9 电子”的微粒:—F、—OH、—NH2、—CH3(取代基) “14 电子”的微粒:Si、N2、CO、C2H2 “2 电子”的微粒:He、H 、Li 、Be2 、H2 说明 稀有气体原子的电子层结构与同周期的非金属元素形成的阴离子、下一周期的金 属元素形成的阳离子的电子层结构相同,如 F 、Ne 和 Na 的电子层结构相同。 【典例 2】 用 A 、B 、C2 、D、E、F、G 和 H 分别表示含有 18 个电子的八种微粒(离子或分子), 请回答下列问题: (1)A 元素是________、B 元素是________、C 元素是________(用元素符号表示)。 (2)D 是由两种元素组成的双原子分子,其分子式是________。 (3)E 是所有含 18 个电子的微粒中氧化能力最强的分子,其分子式是________。 (4)F 是由两种元素组成的三原子分子,其分子式是________。 (5)G 分子中含有 4 个原子,其分子式是________。 (6)H 分子中含有 8 个原子,其分子式是________。 解析 含有 18 个电子的简单阳离子为 Ca2 和 K ,简单阴离子为 Cl 、S2 等,氢化物有 HCl、H2S、PH3、H2O2、C2H6 等,其他的如 F2、Ar 等。 答案 (1)K Cl S (2)HCl (3)F2 (4)H2S
+ + - - + - - - + - + + + +













(5)H2O2(或 PH3) (6)C2H6 18 电子、10 电子粒子与分子空间结构相联系是高考的一个考点,需引起注意。18 电子 粒子:HCl?直线形?、H2S?V 形?、PH3?三角锥形?、SiH4?正四面体形?;10 电子粒子:HF?直线 形?、H2O?V 形?、NH3?三角锥形?、CH4?正四面体形?。 【应用 2】

已知 A、B、C、D 是中学化学中常见的四种不同粒子,它们之间存在如图所示的转化关 系(反应条件已经略去):

(1)如果 A、B、C、D 均是 10 电子的粒子,请写出 A、D 的电子式:A____________; D____________。 (2)如果 A 和 C 是 18 电子的粒子,B 和 D 是 10 电子的粒子,请写出: ①A 与 B 在 溶 液 中 反 应 的 离 子 方 程 式 为

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②根据上述离子方程式,可以判断 C 与 B 结合质子的能力大小是(用化学式或离子符号 表示)________________________________________________________________________。

答案

(1)
- - -

(2)①HS +OH ===S2 +H2O ②OH >S2
- -

解答此类题目时通常以原子结构特点为依据进行推断,如无中子的原子是 H,短周期电 子层数与最外层电子数相等的原子是 H、Be、Al,外层电子数是内层电子数 2 倍的元素是 C 等。另外还要掌握以下几个要点: ①熟记元素符号,直接导出;②掌握几种关系,列式导出;③利用排布规律,逐层导出; ④弄清带电原因,分析导出;⑤抓住元素特征,综合导出;⑥根据量的关系,计算导出。 当场指导

(3)D 和 E 两种元素相比较,其原子得电子能力较强的是________(写名称)。 以下说法中,可以证明上述结论的是________(填写编号)。 a.比较这两种元素的常见单质的沸点 b.二者形成的化合物中,D 元素显负价 c.比较这两种元素的气态氢化物的稳定性 d.比较这两种元素氢化物的水溶液的酸性 (4)元素 A、D、E 与钠元素可形成两种酸式盐(均含有该四种元素),这两种酸式盐在水溶 液中反应的离子方程式是 ________________________________________________________________________。 (5)由元素 A、B、D 组成的一元酸 X 为日常生活中的调味剂,元素 A、F 组成的化合物 为 Y。在等体积、等 pH 的 X、Y 的溶液中分别加入等质量的锌粉,反应后若最后仅有一份 溶液中存在锌粉,则反应过程中两溶液中反应速率的大小关系是:X________Y(填“>”、 “=”或“<”)。 (6)元素 F 的单质常温下是一种气体, 工业上主要是通过电解其钠盐的饱和溶液的方法获 得该气体,假定装入的饱和溶液为 100 mL(电解前后溶液体积变化可忽略),当测得阴极上产 生 11.2 mL(标准状况)气体时停止通电,将溶液摇匀,此时溶液的 pH 为________。 评分细则 (1)第二周期第ⅤA 族(2 分,“ⅤA 族”写成“Ⅴ族”或“五族”扣 1 分) (2)2Na2O2+2H2O===4Na +4OH +O2↑(3 分, 化学式写错或没配平不给分, 不写“↑” 扣 1 分) (3)氧(1 分,写成元素符号扣 1 分) bc(2 分,错选不给分,少选一个扣 1 分) (4)H +HSO3 ===SO2↑+H2O(3 分,化学式写错或没有配平不给分,不写“↑”扣 1 分) (5)>(2 分,填“大于”不给分) (6)12(2 分)
+ - + -

Hold 住考向 考向 1 考向 2 原子组成与微粒关系 核外电子排布规律应用 名师揭秘 高考主要考查原子结构中各种微粒关系,结合原子结构图式进行分析判断和简单计算, 对 1~18 号元素原子结构的考查是重点,注意规律和结论的应用。 原子组成与各微粒关系 1.选项正误判断 (1)235U 和238U 是中子数不同质子数相同的同种核素(×) 92 92 (2012· 天津,3C) (2)同种元素的原子均有相同的质子数和中子数(×) (2012· 山东,9C) (3)131I 的化学性质与127I 相同(√) 53 53 (2011· 海南,4A) (4)131I 的原子核内中子数多于质子数(√) 53 (2011· 海南,4D) (5)通过化学变化可实现 16O 与 18O 间的相互转化(×) (2010· 山东,9C) 2.(2011· 上海,9)氯元素在自然界有 35Cl 和 37Cl 两种同位素,在计算式 34.969×75.77% +36.966×24.23%=35.453 中(
35

5年5考 5年5考

)。

A.75.77%表示 Cl 的质量分数 B.24.23%表示 35Cl 的丰度 C.35.453 表示氯元素的相对原子质量 D.36.966 表示 37Cl 的质量数 解析 A 项中 75.77%表示 35Cl 原子的丰度;B 项中 24.23%表示 37Cl 的丰度;D 项 37Cl 的质量数为 37。 答案 C 原子核外电子排布规律应用 1.(2012· 全国大纲,10)元素 X 形成的离子与钙离子的核外电子排布相同,且 X 的离子 半径小于负二价硫离子的半径。X 元素为( A.Al B.P C.Ar D.K 解析 具有相同电子层结构的微粒,核电荷数越大其离子半径越小。选项 A,Al3 具有


)。

第二周期稀有气体电子层结构;选项 B,磷离子半径大于负二价硫离子的半径;选项 C,Ar 为稀有气体元素,不能形成离子;选项 D,K 具有与钙离子相同的电子层结构,且半径小于 负二价硫离子。 答案 D 2.选项正误判断


(1)S2 的结构示意图: (2011· 江苏,2B)



(×)

(2)16O 与 18O 核外电子排布方式不同(×) (2010· 山东,9B)

(3)硫原子的原子结构示意图 (2009· 江苏,2A)

(×)

3.(2010· 全国理综Ⅱ,12)短周期元素 W、X、Y、Z 的原子序数依次增大,且 W、X、 Y 、Z 的最外层电子数与其电子层数的比值依次为 2、3、4、2(不考虑 0 族元素)。下列关于 这些元素的叙述错误的是( )。


A.X 和其他三种元素均可形成至少 2 种的二元化合物 B.W 和 X、Z 两种元素分别形成的二元化合物中,均有直线形分子 C.W、X 和 Y 三种元素可以形成碱性化合物 D.Z 和其他三种元素形成的二元化合物,其水溶液均呈酸性 解析 W、X、Y、Z 都是短周期元素,电子层都不超过 3。Y 的最外层电子数与其电子 层数的比值为 4,Y 的最外层电子数只能为 8,Y 的电子层数为 2,故 Y 为 Na;Z 的原子序 数大于 Y,且最外层电子数与电子层数(3 层)的比值为 2,故 Z 为 S;X 为第二周期元素,X 为 O,四种元素都不是 0 族元素,W 为 C。O 与其他三种元素都能形成至少 2 种二元化合物, A 说法正确;CS2 和 CO2 都是直线形分子,B 说法正确;Na2CO3 和 NaHCO3 都是显碱性的化 合物,C 说法正确;Na2S 溶液显碱性,D 说法错误。 答案 D
+ + +

(时间:45 分钟 满分:100 分) 考 点 题 号

元素、核素、同位素 原子结构与判断

1、2、3、4、5 6、7、8、9、10、11

一、选择题(本题共 7 个小题,每题 6 分,共 42 分。每个小题只有一个选项符合题意) 1.据新闻网报道:科学家首次合成第 117 号元素,被美国《时代》周刊评选为当年十大
294 科学发现。假如第 117 号元素符号暂时定为 Up,下列关于293Up 和117 Up 的说法中正确的是 117

(

)。
293 A.117 Up 和294Up 是两种元素 117 293 294 B.117 Up 和117 Up 互为同位素 293 294 C.117 Up 和117 Up 质子数不同、中子数相同 293 D.117 Up 和294Up 质量数相同、电子数不同 117

解析

293 117 Up

294 和117 Up 是同种元素的两种核素,元素符号左上角的数字表示该核素的质量

数,左下角的数字表示该核素的质子数,它们的质子数相同,中子数不同,互为同位素,A
293 294 选项错误, 选项正确; Up 和117 Up 的质子数、 B 电子数都是 117, 而质量数分别为 293、 294, 117

中子数分别为 176、177,C、D 选项均错误。 答案 B 2.下列叙述错误的是(
13 14

)。

A. C 和 C 属于同一种元素,它们互为同位素 B.1H 和 2H 是不同的核素,它们的质子数相等 C.14C 和 14N 的质量数相等,它们的中子数不等 D.6Li 和 7Li 的电子数相等,中子数也相等 解析 本题主要考查同位素、核素以及同位素原子中各种微粒的数量关系。A 项中
13

C

和 14C 质子数相同,互为同位素;B 项中 1H 和 2H 是氢元素的两种不同的核素,质子数均为 1;C 项中 14C 和 14N 质量数相同,但是中子数不等;D 项中的 6Li 与 7Li 为锂元素的两种不 同的核素,它们的质子数相等,核外电子数均为 3,中子数不等,分别为 3 和 4。 答案 D 3.近年来我国政府强化了对稀土元素原料的出口管制,引起了美、日等国家的高度关注 与不满。所谓“稀土元素”是指镧系元素及第五周期ⅢB 族的钇(39Y),它们被称为“工业味 精”。它们在军工生产、高科技领域中有极为重要的作用,下列有关“稀土元素”的说法正 确的是( )。

A.它们的原子核外均有 5 个电子层 B.它们的原子最外层均含有 3 个电子 C.它们均是金属元素 D.76Y、80Y 中子数不同,化学性质不同 解析 镧系元素属于第六周期,而周期序数等于电子层数,A 错;过渡元素原子的最外 层电子均只有 1~2 个,B 错;76Y、80Y 互为同位素,化学性质几乎相同,D 错。 答案 C

4.简单原子的原子结构可用下图形象地表示:

其中●表示质子或电子,○表示中子,则下列有关①②③的叙述正确的组合是(

)。

a.①②③互为同位素 b.①②③互为同素异形体 c.①②③是三种化学性质不同的粒 子 d.①②③具有相同的质量数 e.①②③具有相同的质量 A.a、f B.b、c C.d、e D.e、f 解析 由题图可知所给出的是三种不同的原子,这三种原子都有 1 个质子,分别是1H、 1
2 3 1H、1H,它们是氢的三种同位素;同素异形体是指同种元素组成的结构不同的单质;同位素

f.①②③是三种不同的原子

物理性质不同,化学性质几乎相同。 答案 A 5.长征 2 号火箭承担运载“神六”的使命,氕化锂、氘化锂、氚化锂可以作为启动长征 2 号(CZ2F)火箭的优良炸药。下列说法正确的是( A.LiH、LiD、LiT 的摩尔质量之比为 1∶2∶3 B.它们都是强氧化剂 C.H、D、T 之间互称为同素异形体 D.它们都是强还原剂 解析 LiH、LiD、LiT 的摩尔质量之比等于它们的相对分子质量之比,应为 8∶9∶10, )。

A 错;氕化锂、氘化锂、氚化锂中氕、氘、氚均为-1 价,处于最低价态,具有强还原性, 是强还原剂,故 B 错,D 对;H、D、T 之间互称同位素,C 错。 答案 D 6.核电荷数小于 18 的某元素 X,其原子核外电子层数为 a,最外层电子数为(2a+1)。 下列有关元素 X 的说法中不正确的是( )。

A.元素 X 的原子核内质子数为(2a2-1) B.元素 X 的原子半径一定小于钠的原子半径 C.由元素 X 形成的某些化合物,可能具有杀菌消毒的作用 D.元素 X 形成的简单离子,各电子层的电子数均达到 2n2 个(n 表示电子层数) 解析 若 a=2,则 X 为 N,若 a=3,则 X 为 Cl。由原子结构、相关元素及化合物的性 质推知 A、B、C 项正确;D 项氯离子最外层电子数未达到 2n2 个。 答案 D 7.下列叙述中,正确的是( )。

A.两种微粒,若核外电子排布完全相同,则其化学性质一定相同 B.凡单原子形成的离子,一定具有稀有气体元素原子的核外电子排布 C.两原子如果核外电子排布相同,则一定属于同种元素

D.阴离子的核外电子排布一定与上一周期稀有气体元素原子的核外电子排布相同 解析 Na 、Mg2 、Al3 、F 、O2 、Ne 的核外电子排布均完全相同,但化学性质不同, A 不正确;单原子形成的离子如 H 、Fe2 、Fe3 等均不具有稀有气体元素原子的核外电子排 布,B 不正确;阴离子的核外电子排布与同周期稀有气体元素原子的核外电子排布相同,而 主族元素阳离子的核外电子排布才与上一周期稀有气体元素原子的核外电子排布相同,D 不 正确。 答案 C 二、非选择题(本题共 4 个小题,共 58 分) 8.(14 分)A 、B 、C 、D、E 五种微粒(分子或离子),它们都分别含有 10 个电子,已 知它们有如下转化关系: ①A +C ― →D+E↑ ― ②B +C ― →2D (1) 写 出 ① 的 离 子 方 程 式
+ - + - + + - + + + + + + - -



________________________________________________________________________。 写 出 ② 的 离 子 方 程 式

________________________________________________________________________。 (2) 除 D 、 E 外 , 请 再 写 出 两 种 含 10 个 电 子 的 分 子

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3) 除 A


、 B



外 , 请 再 写 出 两 种 含

10

个 电 子 的 阳 离 子

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析 具有 10 个电子的微粒为气体且需加热才能生成的一定是 NH3,则 A 为 NH4 ,C
- + +

为 OH ,B 为 H3O 。 答案








(1)NH4 +OH =====H2O+NH3↑








H3O +OH ===2H2O (2)CH4、HF、Ne(任写两种) (3)Na 、Mg2 、Al3 (任写两种) 9.(14 分)A、B、C、D、E 五种元素,它们的核电荷数依次增大,且都小于 20。其中 A 为非金属元素,C 是金属元素;A、C 元素原子的最外层都只有一个电子;B 和 D 元素原子 的最外层电子数相同,且 B 元素原子 L 层电子数是 K 层电子数的 3 倍;E 元素原子最外层电 子数比次外层电子数少 1。回答下列问题: (1)写出五种元素的元素符号: A._________,B._________,C._________,D._________,
+ + +

E.________。 (2)画出 B、C 的原子结构示意图:B.________,C.________;画出 D 的离子结构示意图: ________________。 (3)从原子核外电子排布的角度分析 C 元素的化合价为什么为+1 价? 解析 由 A 为最外层电子数为 1 的非金属元素,知 A 为氢元素;由 B 元素原子 L 层电 子数是 K 层电子数的 3 倍,知 B 为氧元素;又 D 和 B 元素原子的最外层电子数相同,核电 荷数小于 20,知 D 为硫元素;由 C 的核电荷数介于 B(O)与 D(S)之间,其原子的最外层电子 数为 1,知 C 为钠元素;由 E 的核电荷数大于 D(S)小于 20,且该元素最外层电子数比次外层 电子数少 1,知 E 为氯元素。 答案 (1)H O Na S Cl

(2) (3)钠元素原子的最外层只有 1 个电子,易失去而形成最外层为 8 个电子的稳定结构,故 表现为+1 价。 10.(15 分)有原子序数依次增大的 4 种短周期元素 X、Y、Z、W,已知: ①X 与 Z、Y 与 W 分别具有相同的最外层电子数; ②X 与 Y 能形成 X2Y、X2Y2 两种共价化合物; ③Y 的阴离子(单核)与 Z 的阳离子的核外电子数都为 10; ④W 原子的最外层电子数为 K 层电子数的 3 倍。 请根据以上叙述填空: (1)W 的原子结构示意图为________;X、Y 与 Z 形成的化合物的电子式为________。 (2)Z 与 W 的离子半径大小为 Z________W(填“>”、“<”或“=”)。 (3)Z 与 W 形 成 的 化 合 物 溶 于 水 显 ________ 性 ( 填 “ 酸 ” 或 “ 碱 ”) , 原 因 是 ________________________________________________________________________ (用离子方程式表示)。 解析 X 与 Y 能形成 X2Y、X2Y2 两种共价化合物,则 X 为氢,Y 为氧,Z 为钠,W 为 硫。

答案 (3)碱

(1)


Na [· · O H] · ·
· ·




· ·



(2)<

S2 +H2O? ? HS +OH



11.(15 分)元素 X、Y、Z、M、N 均为短周期主族元素,且原子序数依次增大。已知 Y 元素原子最外层电子数与核外电子总数之比为 3∶4, 元素原子的最外层电子数与次外层电 M 子数之比为 3∶4,且 M 原子的质子数是 Y 原子的 2 倍;N 、Z 、X 的半径逐渐减小;化合
- + +

物 XN 在常温下为气体,据此回答下列问题: (1) 写 出 Z 与 N 形 成 的 化 合 物 的 化 学 式

________________________________________________________________________。 (2)X 与 Y 可分别形成 10 电子和 18 电子的分子, 写出该 18 电子分子转化成 10 电子分子 的化学方程式________________(分解反应)。 (3)下图表示由上述元素组成的两种气体分子在一定条件下的密闭容器中充分反应前后 的 转 化 关 系 , 请 写 出 该 转 化 过 程 的 化 学 方 程 式 : ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(4)A、B 均为由上述五种元素中的三种元素组成的强电解质,且组成元素的原子个数之 比为 1∶1∶1。若在各自的水溶液中,A 能抑制水的电离,B 能促进水的电离,则 A 的化学 式为______________,B 的化学式为______________。 解析 由题意知 Y 只能为 O 元素,M 为 S 元素,结合 N 、Z 、X 的半径逐渐减小, XN 常温下为气体,可判 N 为 Cl 元素,Z 为 Na 元素,X 为氢元素。 答案 (1)NaCl
MnO2
- + +

(2)2H2O2=====2H2O+O2↑ (3)2SO2+O2? ? ? ? 3 2SO △ (4)NaOH NaClO 或 NaHS
催化剂

特别提醒:教师配赠习题、课件、视频、图片、文档等各种电子资源见《创新设计· 高考总 复习》光盘中内容。 第二讲 元素周期律和元素周期表

1.掌握元素周期律的实质。 2.了解元素周期表(长式)的结构(周期、族)及其应用。 3.了解金属、非金属在元素周期表中的位置及其性质的递变规律。 4.以第 3 周期为例,掌握同一周期内元素性质的递变规律与原子结构的关系。 5.以ⅠA 族和ⅦA 族为例,掌握同一主族内元素性质递变规律与原子结构的关系。

1.元素周期表的结构和元素周期律。 2.元素“位置、结构、性质”关系的综合应用。 3.元素的综合推断。

一、元素周期律 1.定义 元素的性质随原子序数的递增而呈周期性变化的规律。 2.实质 元素原子核外电子排布周期性变化的结果。 3.具体表现 同周期(从左到右) 原子序数 电子层数 最外层电子数 原子半径 主要化合价 金属性 非金属性 依次递增 相同 依次增多(从 1 至 8) 逐渐减小 最高正价由+1 到+7 价(O、F 除 外) 最低负价由-4 到-1 价 逐渐减弱 逐渐增强 同主族(从上到下) 依次增大 依次增加 相同(He 除外) 逐渐增大 一般相同 逐渐增强 逐渐减弱

结合碱金属和卤素知识,回答下列问题。 (1)通过哪些事实可以比较元素的金属性强弱? 提示 通过单质与水(或酸)反应臵换出氢的难易程度,以及它们的最高价氧化物的水化

物——氢氧化物的碱性来比较。越容易臵换出氢,说明元素的金属性越强,氢氧化物的碱性 越强,说明元素的金属性越强。另外通过单质间的臵换反应也可以比较。 (2)通过哪些事实可以比较元素的非金属性强弱? 提示 通过与氢气生成氢化物的难易程度以及氢化物的稳定性或最高价氧化物的水化物 的酸性来比较。越容易与氢气化合、生成的氢化物越稳定,说明元素的非金属性越强,最高 价氧化物的水化物的酸性越强,说明元素的非金属性越强。另外通过单质间的臵换反应也可 以比较。 二、元素周期表 1.原子序数

对于一个原子:原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数=质量数-中子数。 2.元素周期表 (1)编排原则: ①把电子层数相同的元素按原子序数递增顺序从左到右排成一横行,共有 7 个横行。 ②把不同横行中最外层电子数相同的元素按电子层数递增的顺序从上到下排成一纵行, 共有 18 纵行。 (2)周期 短周期 序号 元素种数 0 族元素原 子序数 (3)族 ①主族:由短周期元素和长周期元素共同组成的族(第 18 列除外) 列序 主族序数 1 ⅠA 2 ⅡA 13 ⅢA 14 ⅣA 15 ⅤA 16 ⅥA 17 ⅦA 2 10 18 36 54 86 1 2 2 8 3 8 4 18 5 18 6 32 长周期 7 不完全周期,最多容纳 32 种元素, 目前排了 26 种元素

②副族:仅由长周期元素组成的族(第 8、9、10 列除外) 列序 族序数 3 ⅢB 4 ⅣB 5 ⅤB 6 ⅥB 7 ⅦB 11 ⅠB 12 ⅡB

③Ⅷ族:包括 8、9、10 三个纵列。 ④0 族:第 18 纵列,该族元素又称为稀有气体元素。 (4)分区 ①分界线:沿着元素周期表中硼、硅、砷、碲、砹与铝、锗、锑、钋的交界处画一条虚 线,即为金属元素区和非金属元素区的分界线。 ②各区位置:分界线左下方为金属元素区,分界线右上方为非金属元素区。 ③分界线附近元素的性质:既表现金属元素的性质,又表现非金属元素的性质。 (5)元素周期表中的特殊位置 ①过渡元素:元素周期表中部从ⅢB 族到ⅡB 族 10 个纵列共六十多种元素,这些元素都 是金属元素。 ②镧系:元素周期表第 6 周期中,57 号元素镧到 71 号元素镥共 15 种元素。 ③锕系:元素周期表第 7 周期中,89 号元素锕到 103 号元素铹共 15 种元素。 ④超铀元素:在锕系元素中 92 号元素轴(U)以后的各种元素。 元素周期表在科研、生产等方面有哪些指导意义? 提示 (1)科学预言方面的意义在于为新元素的发现及预测它们的原子结构和性质提供

了线索。(2)对工农业生产的指导意义在于在周期表中一定的区域内寻找新的物质。(3)对探矿 有指导意义的是地球化学元素的分布与它们在元素周期表中的位臵关系。

“三个”规律· 微粒半径的大小比较 一看电子层数:同主族元素的微粒,电子层数越多,半径越大; 二看核电荷数:在同周期中的原子,核电荷数越大,半径越小; 三看电子数:在电子层数和核电荷数均相同时,电子数越多,半径越大。 “三角”规律· 元素周期表中的“三角”规律

若 A、B、C 三种元素位于元素周期表中如右图所示位置,则有关的各种性质均可排出 顺序(但 D 不能参与排列)。 (1)原子半径:C>A>B; (2)金属性:C>A>B; (3)非金属性:B>A>C。 两条规律· 元素周期表中元素的电子排布和化合价规律 (1)从元素周期表归纳电子排布规律 ①最外层电子数等于或大于 3(小于 8)的一定是主族元素。 ②最外层有 1 个或 2 个电子,则可能是ⅠA、ⅡA 族元素,也可能是副族或 0 族元素氦。 ③最外层电子数比次外层电子数多的元素一定位于第二周期。 ④某元素的阴离子最外层电子数与次外层相同,则该元素位于第 3 周期。 ⑤电子层结构相同的离子,若电性相同,则位于同周期;若电性不同,则阳离子位于阴 离子的下一周期。

(2)从元素周期表归纳元素化合价规律 ①主族元素的最高正价等于主族序数,且等于主族元素原子的最外层电子数(O 除外), 其中氟无正价。 ②主族元素的最高正价与最低负价的绝对值之和为 8,绝对值之差为 0、2、4、6 的主族 元素分别位于ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA 族。

我的闪记· ①元素周期表的结构为“七横七周期,三短三长一不全;十八纵行十六族,七主七副一 Ⅷ一 0”。 ②从左到右族的分布: ⅠA、ⅡA、ⅢB、ⅣB、ⅤB、ⅥB、ⅦB、Ⅷ、ⅠB、ⅡB、ⅢA、ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA、 0。 ③0 族原子序数 He 2,Ne 10,Ar 18,Kr 36,Xe 54,Rn 86。 ④同周期第ⅡA 和第ⅢA 原子序数的差值可能为:1、11、25。

必考点 39 元素金属性和非金属性的比较方法 本质 原子越易失去电子,金属性就越强 (1)同周期从左到右金属性减弱;同主族从上到下金属性增强。 (2)在金属活动性顺序表中越靠前,金属性越强 (3)单质与水或与非氧化性酸反应置换出氢气越剧烈,金属性越强 元素 金属 性比 较 判断依据 (4)单质还原性越强或阳离子氧化性越弱,金属性越强 (5)最高价氧化物对应水化物的碱性越强,金属性越强 (6)若 Xn +Y― →X+Ym ,则 Y 比 X 金属性强 (1)同周期从左到右非金属性增强;同主族从上到下非金属性减弱 (2)单质与 H2 化合越容易,形成的气态氢化物越稳定,非金属性越强 (3)单质氧化性越强,阴离子还原性越弱,非金属性越强 (4)最高价氧化物的水化物酸性越强,非金属性越强 (5)若 An +B― m +A,则 B 比 A 非金属性强 →B 【典例 1】 某化学兴趣小组为探究元素性质的递变规律,设计了如下系列实验。 Ⅰ.(1)将钠、钾、镁、铝各 1 mol 分别投入到足量的 0.1 mol· L
-1 - - + +

的盐酸中,试预测实验

结果:________、与盐酸反应最剧烈,________与盐酸反应最慢。

(2)将 NaOH 溶液与 NH4Cl 溶液混合生成 NH3· 2O, H 从而验证 NaOH 的碱性大于 NH3· 2O, H 继 而 可 以 验 证 Na 的 金 属 性 大 于 N , 你 认 为 此 设 计 是 否 合 理 ? 并 说 明 理 由 : ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 Ⅱ.利用下图装置可以验证非金属性的变化规律。

(3)仪器 A 的名称为____________,干燥管 D 的作用是____________。 (4)实验室中现有药品 Na2S、KMnO4、浓盐酸、MnO2,请选择合适药品设计实验验证氯 的非金属性大于硫:装置 A、B、C 中所装药品分别为________、________、________,装 置 C 中的实验现象为有淡黄色沉淀生成,离子方程式为 ________________________________________________________________________。 (5)若要证明非金属性:C>Si,则 A 中加______、B 中加 Na2CO3、C 中加______溶液, 观察到 C 中溶液的现象为 ________________________________________________________________________。 解析 (4)由题中所给药品可知可用 Na2S 与氯气发生臵换反应判断非金属性强弱,因为

无加热装臵,所以只能选择 KMnO4 与浓盐酸反应制取氯气;(5)由 B 中药品 Na2CO3 可知, 用最高价氧化物对应水化物的酸性强弱来判断非金属性强弱,所以 A 中加入硫酸,B、C 装 臵中加入相应的盐。 答案 (1)钾 铝

(2)不合理,用碱性强弱比较金属性强弱时,一定要用元素最高价氧化物对应水化物的碱 性强弱比较,NH3· 2O 不是 N 元素最高价氧化物对应的水化物 H (3)分液漏斗 防止倒吸 (4)浓盐酸 KMnO4 Na2S S2 +Cl2===S↓+2Cl (5)硫酸 Na2SiO3 有白色胶状沉淀产生
- -

判断元素金属性?或非金属性?的强弱的方法很多,但也不能滥用,有些是不能作为判断 依据的,如:①通常根据元素原子在化学反应中得、失电子的难易判断元素非金属性或金属 性的强弱,而不是根据得、失电子的多少。②通常根据最高价氧化物对应水化物的酸碱性的 强弱判断元素非金属性或金属性的强弱,而不是根据其他化合物酸碱性的强弱来判断。 【应用 1】

甲 丙

乙 丁 戊 )。

短周期金属元素甲~戊在元素周期表中的相对位置如表所示。下列判断正确的是( A.丙的单质能从丁的硫酸盐溶液中置换出丁的单质 B.金属性:甲>丙 C.氢氧化物碱性:丙>丁>戊 D.丙与戊最高价氧化物的水化物间发生的反应,不能证明丙和戊的金属性强弱

解析 本题考查元素周期表和元素周期律,意在考查考生对元素周期律的理解和应用能 力。根据题意可知甲、乙、丙、丁、戊分别为 Li、Be、Na、Mg、Al。钠与硫酸镁溶液的反 应为 2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,2NaOH+MgSO4===Mg(OH)2↓+Na2SO4,A 项错误;根 据同主族元素从上到下元素的金属性逐渐增强,则金属性:甲<丙,B 项错误;根据同周期元 素从左到右元素的金属性逐渐减弱,则金属性:丙>丁>戊,由于元素的金属性越强,其氢氧 化物碱性越强,故氢氧化物的碱性;丙>丁>戊,通过反应 NaOH+Al(OH)3===NaAlO2+2H2O 可以证明钠元素的金属性比铝元素强,C 项正确,D 项错误。 答案 C 必考点 40 微粒半径大小比较的常用规律 1.同周期元素的微粒 同周期元素的原子或最高价阳离子或最低价阴离子半径随核电荷数增大而逐渐减小(稀 有气体元素除外),如 Na>Mg>Al>Si,Na >Mg2 >Al3 ,S2 >Cl 。 2.同主族元素的微粒 同主族元素的原子或离子半径随核电荷数增大而逐渐增大,如 Li<Na<K,Li <Na <K 。 3.电子层结构相同的微粒 电子层结构相同(核外电子排布相同)的离子半径(包括阴、 阳离子)随核电荷数的增加而减 小,如 O2 >F >Na >Mg2 >Al3 。 4.同种元素形成的微粒 同种元素原子形成的微粒电子数越多,半径越大。如 Fe3 <Fe2 <Fe,H <H<H 。 【典例 2】 已知短周期元素的离子:aA2 、bB 、cC3 、dD 都具有相同的电子层结构,则下列叙述 正确的是( )。
+ + - - + + + - - - + + + + + + + + + - -

A.原子半径 A>B>D>C B.原子序数 d>c>b>a C.离子半径 C>D>B>A D.单质的还原性 A>B>D>C 解析 将四种离子分成阳离子与阴离子两类,分析原子序数及离子半径。阳离子 aA2 、


bB



因具有相同的电子层结构,故原子序数 a>b,离子半径 A<B;阴离子 cC3 、dD 因具有相





同的电子层结构,故原子序数 c<d,离子半径 C>D。再将其综合分析,因四种离子具有相同 的电子层结构, A、 位于 C、 的下一周期, 故 B D 其原子序数为 a>b>d>c, 离子半径 A<B<D<C, 原子半径 B>A>C>D,单质的还原性 B>A>C>D。 答案 C

以上规律对于原子、离子之间的半径比较均适用。稀有气体元素的原子半径与同周期中 相邻非金属元素的原子半径不具有可比性,因测定依据不同。 【应用 2】 X 和 Y 两元素的阳离子具有相同的电子层结构, 元素的阳离子半径大于 Y 元素的阳离 X 子半径; 和 Y 两元素的原子核外电子层数相同, 元素的原子半径小于 Y 元素的原子半径。 Z Z X、Y、Z 三种元素的原子序数的关系是( A.X>Y>Z B.Y>X>Z C.Z>X>Y D.Z>Y>X 解析 根据原子序数和元素周期律推测原子和离子半径大小,这是正向思维。而此题是 已知原子和离子半径的大小,要判断原子序数大小的关系,这是逆向思维。已知电子层结构 相同的阳离子,核电荷数大的半径小;具有相同的电子层数的原子,随着原子序数增大,原 子半径递减。根据题意,X 元素的阳离子半径大于 Y 元素的阳离子半径,则 X 的原子序数小 于 Y 的原子序数;Z 和 Y 元素的原子核外电子层数相同,且 Z 元素的原子半径小于 Y 元素 的原子半径,则 Z 元素的原子序数大于 Y 元素的原子序数。由此得出三种元素原子序数的关 系为 Z>Y>X。 答案 D 必考点 41 “位—构—性”的综合判断与应用 1.由原子序数确定元素位置的规律 只要记住了稀有气体元素的原子序数(He—2、 Ne—10、 Ar—18、 Kr—36、 Xe—54、 Rn—86), 就可由主族元素的原子序数推出主族元素的位置。 (1)若比相应的稀有气体元素多 1 或 2,则应处在下周期的第ⅠA 族或第ⅡA 族,如 88 号 元素:88-86=2,则应在第七周期第ⅡA 族; (2)若比相应的稀有气体元素少 1~5 时,则应处在同周期的第ⅦA 族~第ⅢA 族,如 84 号元素应在第六周期第ⅥA 族; (3)若预测新元素,可与未发现的稀有气体元素(118 号)比较,按上述方法推测知:114 号 元素应为第七周期第ⅣA 族。 2.性质与位置互推问题是解题的关键 熟悉元素周期表中同周期、同主族元素性质的递变规律,主要包括: )。

(1)元素的金属性、非金属性。 (2)气态氢化物的稳定性。 (3)最高价氧化物对应水化物的酸碱性。 (4)金属与 H2O 或酸反应的难易程度。 3.结构和性质的互推问题是解题的要素 (1)最外层电子数是决定元素原子的氧化性和还原性的主要原因。 (2)原子半径决定了元素单质的性质;离子半径决定了元素组成化合物的性质。 (3)同主族元素最外层电子数相同,性质相似。 (4)判断元素金属性和非金属性的方法。 【典例 3】 X、Y、Z、L、M 五种元素的原子序数依次增大。X、Y、Z、L 是组成蛋白质的基础元 素,M 是地壳中含量最高的金属元素。 回答下列问题: (1)L 的元素符号为________;M 在元素周期表中的位置为________;五种元素的原子半 径从大到小的顺序是________(用元素符号表示)。 (2)Z、X 两元素按原子数目比 1∶3 和 2∶4 构成分子 A 和 B,A 的电子式为________, B 的结构式为________。 (3)硒(Se)是人体必需的微量元素,与 L 同一主族,Se 原子比 L 原子多两个电子层,则 Se 的原子序数为________,其最高价氧化物对应的水化物化学式为________,该族 2~5 周 期元素单质分别与 H2 反应生成 1 mol 气态氢化物的反应热如下,表示生成 1 mol 硒化氢反应 热的是________(填字母代号)。 a.+99.7 kJ· mol c.-20.6 kJ· mol
-1 -1

b.+29.7 kJ· mol

-1 -1

d.-241.8 kJ· mol

(4)用 M 单质作阳极,石墨作阴极,NaHCO3 溶液作电解液进行电解,生成难溶物 R,R 受 热 分 解 生 成 化 合 物 Q 。 写 出 阳 极 生 成 R 的 电 极 反 应 式 :

________________________________________________________________________ ________ ; 由 R 生 成 Q 的 化 学 方 程 式 为

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析 本题考查元素推断、元素周期律、反应热和电化学知识。由蛋白质的元素组成可 知,X、Y、Z、L 分别是氢、碳、氮、氧元素;M 是地壳中含量最高的金属元素,即为铝。 (1)氢是元素周期表中原子半径最小的元素,碳、氮、氧同周期,从左往右原子半径逐渐减小, 铝处于碳元素的左下角, 故原子半径最大。 (2)氮、 氢按原子数目比 1∶3 形成氨气, 而写 N2H4 的结构式可以从 H2O2 的结构式得到启示。(3)从氧族元素原子序数之差可知,Se 的原子序数

为: 8+8+18=34, 的最高化合价为+6 价。 Se 故其最高价氧化物对应的水化物是 H2SeO4(或 由 H2SO4 分析)。同主族从上到下非金属性逐渐减弱,与 H2 化合能力逐渐减弱,故 b 项为生 成 1 mol 硒化氢的反应热。(4)铝是活泼电极,作阳极放电生成 Al3 ,Al3 与 HCO3 发生水解 相互促进反应,生成 Al(OH)3,Al(OH)3 受热分解生成 Al2O3。 答案 (1)O 第三周期ⅢA 族 Al>C>N>O>H
+ + -

(2) (3)34 H2SeO4


b


(4)Al+3HCO3 -3e ===Al(OH)3↓+3CO2↑ (或 Al-3e ===Al3 、Al3 +3HCO 3 ===Al(OH)3↓+3CO2↑) 3H2O “位—构—性”推断的核心是“结构”, 即根据结构首先判断其在元素周期表中的位置, 然后根据元素性质的相似性和递变性预测其可能的性质;也可以根据其具有的性质确定其在 周期表中的位置,进而推断出其结构。 【应用 3】A、B、C、D 四种短周期元素,原子序数依次增大。A、D 同族,B、C 同周 期。A、B 组成的化合物甲为气态,其中 A、B 的原子数之比为 4∶1,由 A、C 组成的两种 化合物乙、丙都是液态,乙中 A、C 原子数之比为 1∶1,丙中 A、C 原子数之比为 2∶1,由 D、C 组成的两种化合物丁和戊都是固体,丁中 D、C 原子数之比为 1∶1,戊中 D、C 原子 数之比为 2∶1, 写出下列物质的化学式: 甲________, 乙________, 丙________, 丁________, 戊________。 解析 根据原子个数比为 4∶1 的气态化合物,直觉将甲猜为 CH4,再根据乙、丙分别是 由 A、C 元素形成的原子数之比的 1∶1、2∶1 的液态化合物,直觉将乙猜为 H2O2,丙猜为 H2O;根据 A、D 同主族,顺推 A、B、C、D 四种元素分别为氢、碳、氧、钠,最后根据 B、 C 同周期,D、C 形成原子个数比为 1∶1、2∶1 的固体化合物,分别为 Na2O2、Na2O 符合实 际,则猜想正确。 答案 CH4 H2O2 H2O Na2O2 Na2O
- + + -

2Al(OH)3 ===== Al2O3 +



1.“序、层”规律 (1)若一种阳离子与一种阴离子电子层数相同,则“阴前阳后”,阴离子在前一周期,阳 离子在后一周期,阳离子的原子序数大。 (2)同周期元素的简单阳离子与阴离子相比,阴离子比阳离子多一个电子层,阴离子原子 序数大。

2.“序、价”规律 在短周期元素中,元素的原子序数与其主要化合价的数值在奇偶性上一般一致,“价奇 序奇,价偶序偶”。 当场指导 1.X 和 Y 是短周期元素,二者能形成化合物 X2Y3,若 Y 的原子序数为 n,则 X 的原子序 数不可能是( )。

A.n-8 B.n-3 C.n-1 D.n+5 解析 由化学式 X2Y3 可知,X 为+3 价,Y 为-2 价,即 X 可能为第ⅢA 族或第ⅤA 族 元素。有如下几种可能 (1)ⅢA X
5B 13Al 2 3

ⅥA Y
8O 16S

(2)ⅤA X
7N 15P 2 3

ⅥA Y
8O 16S

?B O :n-3 ?Al O :n+5 ?B S :n-11 ?Al S :n-3 ?
2 3 2 3 2 3

?N O :n-1 ?P O :n+7 ?N S :n-9 ?P S :n-1 ?
2 3 2 3 2 3

据以上分析,可知答案为 A。 另解:由化学式 X2Y3 知,X、Y 的原子序数,一个为奇数一个为偶数,根据“序、价” 规律可判断 A 项正确。 答案 A 2.X、Y、Z 是三种主族元素,如果 Xn 阳离子与 Yn 阴离子具有相同的电子层结构, Zn 阴离子半径大于 Yn 阴离子半径,则三种元素的原子序数由大到小的顺序是( A.Z>X>Y B.X>Y>Z C.Z>Y>X D.X>Z>Y 解析 根据“序、层”规律可知,X 元素在 Y 元素的下一周期,Z 元素在 X 同周期或下 几个周期,故三种元素的原子序数大小顺序为 Z>X>Y。 答案 A
- - + -

)。

Hold 住考向 考向 1 考向 2 考向 3 元素周期律 元素周期表 “位—构—性”应用 名师揭秘 5年7考 5年7考 5年7考

高考对本讲内容的考查空间很大,知识面很广,以元素化合物为载体,综合应用元素周 期表和元素周期律,可集判断、实验、计算于一体。题型稳定。 元素周期律 1.选项正误判断 (1)ⅠA 族金属元素是同周期中金属性最强的元素(√) (2012· 山东,9B) (2)ⅦA 族元素的阴离子还原性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸性越强(×) (2012· 山东,9D) (3)第ⅦA 族元素从上到下,其氢化物的稳定性逐渐增强(×) (2011· 天津,2C) (4)同周期元素(除 0 族元素外)从左到右,原子半径逐渐减小(√) (2011· 天津,2B) (5)根据主族元素最高正化合价与族序数的关系,推出卤族元素最高正价都是+7(×) (2011· 安徽,11B) (6)HF、HCl、HBr、HI 的热稳定性和还原性均依次减弱(×) (2010· 山东,11B) 2.(2012· 北京理综,9)已知 33As、35Br 位于同一周期。下列关系正确的是( A.原子半径:As>Cl>P B.热稳定性:HCl>AsH3>HBr C.还原性:As3 >S2 >Cl
- - -

)。

D.酸性:H3AsO4>H2SO4>H3PO4 解析 A 项 , 原 子 半 径 As>P>Cl ; B 项 , 非 金 属 性 Cl>Br>As , 所 以 热 稳 定 性

HCl>HBr>AsH3;D 项,非金属性 S>P>As,故酸性 H2SO4>H3PO4>H3AsO4。 答案 C 3.(2011· 福建理综,7)依据元素周期表及元素周期律,下列推断正确的是( A.H3BO3 的酸性比 H2CO3 的强 B.Mg(OH)2 的碱性比 Be(OH)2 的强 C.HCl、HBr、HI 的热稳定性依次增强 D.若 M 和 R2 的核外电子层结构相同,则原子序数:R>M 解析 A 项,元素 B 和 C 在同一周期,元素的非金属性:C>B,故最高价含氧酸的酸性: H2CO3>H3BO3,A 项错误;B 项,Be 和 Mg 在同一主族,元素的金属性:Be<Mg,其对应的 氢氧化物的碱性:Mg(OH)2>Be(OH)2,B 项正确;C 项,Cl、Br、I 在同一主族,元素的非金 属性:Cl>Br>I,元素的非金属性越强,其形成的气态氢化物就越稳定,C 项错误;D 项,电 子层结构相同时,原子序数:R<M。
+ -

)。

答案 B 元素周期表 1.(2012· 福建理综,8)短周期元素 R、T、Q、W 在元素周期表中的相对位 置如图所示, 其中 T 所处的周期序数与族序数相等。 下列判断不正确的是( A.最简单气态氢化物的热稳定性:R>Q B.最高价氧化物对应水化物的酸性:Q<W C.原子半径:T>Q>R D.含 T 的盐溶液一定显酸性 解析 由各元素的相对位臵可以判断 R 在第二周期,T、Q、W 三种元素在第三周期, 再根据 T 所处的周期序数与族序数相等可判断 T 为 Al,则 R 为 N、Q 为 Si、W 为 S。最简 单气态氢化物的热稳定性:NH3>SiH4 ,故 A 正确;最高价氧化物对应水化物的酸性: H2SiO3<H2SO4,故 B 正确;原子半径:Al>Si>N,故 C 正确;含有铝的盐溶液也可能显碱性, 如 NaAlO2 溶液,故 D 错误。 答案 D 2.(2011· 山东理综,13)元素的原子结构决定其性质和在周期表中的位置。下列说法正确 的是( )。 )。

A.元素原子的最外层电子数等于元素的最高化合价 B.多电子原子中,在离核较近的区域内运动的电子能量较高 C.P、S、Cl 得电子能力和最高价氧化物对应水化物的酸性均依次增强 D.元素周期表中位于金属和非金属分界线附近的元素属于过渡元素 解析 A 项, 对于主族元素来说, 元素原子的最外层电子数等于元素的最高化合价数(O、 F 除外),故 A 错误;B 项,离核较近的区域内运动的电子能量较低,故 B 错误;C 项,非金 属性:P<S<Cl,故得电子能力、最高价氧化物对应水化物的酸性依次增强,故 C 正确;D 项, 位于金属与非金属分界线附近的元素既有金属性又有非金属性,而过渡元素包括所有的副族 元素和第Ⅷ族元素,故 D 错误。 答案 C 3.(2011· 江苏,5)短周期元素 X、Y、Z、W、Q 在元素周期表中的相对位置如下图所示。 下列说法正确的是( )。

A.元素 X 与元素 Z 的最高正化合价之和的数值等于 8 B.原子半径的大小顺序为 rX>rY>rZ>rW>rQ C.离子 Y2 和 Z3 的核外电子数和电子层数都不相同
- +

D.元素 W 的最高价氧化物对应的水化物酸性比 Q 的强 解析 由元素在元素周期表中的位臵可推知 X、Y、Z、W、Q 分别为 N、O、Al、S、 Cl。元素 X(N)的最高正价+5 与元素 Z(Al)的最高正价+3 的数值之和为 8;原子半径的大小 顺序为 rZ>rW>rQ>rX>rY; 2 和 Z3 的核外电子数和电子层数均相同; Y 非金属性: W(S)<Q(Cl), 故最高价氧化物对应的水化物的酸性:W(S)<Q(Cl)。 答案 A 元素周期律和元素周期表综合应用 (2012· 天津理综,7)X、Y、Z、M、G 五种元素分属三个短周期,且原子序数依次增大。 X、Z 同主族,可形成离子化合物 ZX;Y、M 同主族,可形成 MY2、MY3 两种分子。 请回答下列问题: (1)Y 在 元 素 周 期 表 中 的 位 置 为
- +

________________________________________________________________________。 (2)上述元素的最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是________(写化学式),非金属气 态氢化物还原性最强的是________(写化学式)。 (3)Y 、 G 的 单 质 或 两 元 素 之 间 形 成 的 化 合 物 可 作 水 消 毒 剂 的 有 ______________________(写出其中两种物质的化学式)。 (4)X2M 的 燃 烧 热 ΔH = - a kJ· mol
-1

, 写 出 X2M 燃 烧 反 应 的 热 化 学 方 程 式 :

________________________________________________________________________。 (5)ZX 的 电 子 式 为 ____________ ; ZX 与 水 反 应 放 出 气 体 的 化 学 方 程 式 为 ________________________________________________________________________。

(6)熔融状态下,Z 的单质和 FeG2 能组成可充电电池(装置示意图如图),反应原理为: 2Z+FeG2? ? ? ? Fe+2ZG 充电 放电时,电池的正极反应式为 ________________________________________________________________________; 充电时,________(写物质名称)电极接电源的负极;该电池的电解质为________。 解析 由题意可推知,X 为 H,Y 为 O,Z 为 Na,M 为 S,G 为 Cl。 (1)O 元素位于周期表的第二周期第ⅥA 族。 (2)上述元素中, 元素的最高价氧化物对应 Cl 的水化物(HClO4)的酸性最强。S 元素的非金属性弱于 O 元素和 Cl 元素,故 H2S 的还原性比 H2O 和 HCl 强。(3)符合要求的消毒剂有 O3、Cl2、ClO2。(4)根据 H2S 的燃烧热可写出 H2S 燃
放电

3 - 烧反应的热化学方程式:H2S(g)+ O2(g)===SO2(g)+H2O(l) ΔH=-a kJ· mol 1。(6)放电时, 2 电池的正极发生还原反应,电极反应式为 Fe2 +2e ===Fe。充电时,电池的负极接电源的负 极,即钠电极接电源的负极。由电池的装臵示意图可知,该电池的电解质为 β? Al O3。 2 答案 (1)第二周期第ⅥA 族
+ -

(2)HClO4 H2S (3)Cl2、O3、ClO2(任写两种,其他合理答案均可) 3 (4)H2S(g)+ O2(g)===SO2(g)+H2O(l) 2 ΔH=-a kJ· mol (5)Na [· H] ·
+ + - -1

NaH+H2O===NaOH+H2↑


(6)Fe2 +2e ===Fe 钠 β? Al O3 2

【常见考点】 ①常见元素的性质;②同周期、同主族元素性质的递变规律;③实验方案 的设计与评价 【常考题型】 综合实验题

【名师详析】 探究元素性质的递变规律, 主要是通过实验事实比较元素的非金属性与金 属性的强弱,其实验依据主要有: 实验依据 1.金属单质与水或非氧化性酸反应、越易置换出氢气,金属性越强 金属性强弱的比较 2.金属单质的还原性越强或阳离子的氧化性越弱,金属性越强 3.最高价氧化物的水化物碱性越强,金属性越强 4.若 Xn +Y― →X+Ym 则 Y 比 X 的金属性强 1.单质与 H2 化合越容易或形成的气态氢化物越稳定非金属性越强 非金属性强弱的比 较 2.单质的氧化性越强,阴离子还原性越弱,非金属性越强 3.最高价氧化物的水化物酸性越强,非金属性越强 4.若 An +B― →A+Bm ,则 B 比 A 非金属性强
- - + +

【样题 1】 同周期元素性质递变规律的实验探究 某同学做同周期元素性质递变规律实验时,自己设计了一套实验方案,并记录了有关实 验现象如下表: 实验方案 实验现象

①用砂纸擦后的镁带与沸水反应,再向反应 后溶液中滴加酚酞 ②向新制的 H2S 饱和溶液中滴加新制的氯水 ③钠与滴有酚酞试液的冷水反应 ④镁带与 2 mol· L ⑤铝条与 2 mol· L
-1

(A)浮于水面,熔成一个小球,在水面上四 处移动,随之消失,溶液变红色 (B)产生气体,可在空气中燃烧,溶液变成 浅红色 (C)反应不十分强烈,产生可燃性气体 (D)剧烈反应,产生可燃性气体 (E)生成白色胶状沉淀,既而沉淀消失 (F)生成淡黄色沉淀

的盐酸反应 的盐酸反应

-1

⑥向 AlCl3 溶液滴加 NaOH 溶液至过量 请你帮助该同学整理并完成实验报告:

(1)实验目的:_________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)实验用品: 仪器:________________________________________________________________; 药品:_________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)实验内容:(填写题给信息表中的序号) 实验方案 实验现象 有关化学方程式

(4)实验结论:_____________________________________________________________。 (5)请用物质结构理论简单说明具有上述结论的原因。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ (6)请你补充两组简单易行的实验方案,证明此周期中另外两种元素的性质递变规律。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 解析 该题综合性很强,以实验探究的形式考查元素周期律的知识,并且以实验方案设 计的形式考查学生的分析问题的能力和解决问题的能力。解答该题要认真审题,结合元素化 合物的性质和元素周期律的知识,系统分析,填出(3)表中内容。再结合实验要求,得出实验 目的、实验所需仪器和药品,综合分析,得出实验结论。结合元素周期律的实质,分析(5)。

可通过比较其最高价含氧酸的酸性强弱,或最高价含氧酸的钠盐的水解程度大小等方法来证 明 S 和 P 的非金属性强弱。 答案 (1)验证第三周期元素从左到右金属性递减、非金属性递增的规律

(2)试管、酒精灯、砂纸、镊子、小刀、胶头滴管等 镁带、钠、铝条、新制氯水、新制 硫化氢饱和溶液、2 mol· L (3) 实验方案 ③ ① ④ ⑤ ⑥ ② 实验现象 A B D C E F 有关化学方程式 2Na+2H2O===2NaOH+H2↑ Mg+2H2O=====Mg(OH)2+H2↑ Mg+2HCl===MgCl2+H2↑ 2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑ AlCl3+3NaOH===Al(OH)3↓+3NaCl Al(OH)3 +NaOH===NaAlO2+2H2O H2S+Cl2===2HCl+S↓

-1

的盐酸、NaOH 溶液、蒸馏水、酚酞、AlCl3 溶液

(4)金属性:Na>Mg>Al;非金属性:Cl>S (5)Na、Mg、Al、S、Cl 原子核外都有三个电子层,但最外层电子数依次为 1、2、3、6、 7,原子半径随核电荷数增多而减小,所以原子核对最外层电子的吸引力依次增强,原子失电 子能力减弱,得电子能力增强。 (6)方案一:测定 0.1 mol· L
-1

的 Na2SiO3 溶液、Na3PO4 溶液的 pH,由此判断两种盐溶液

的水解能力,得出硅酸、磷酸两种最高价含氧酸的酸性强弱顺序,进而得出硅、磷两种元素 非金属性强弱的顺序。 方案二:在硅酸钠溶液中滴加磷酸溶液,可发生反应生成硅酸沉淀。 【样题 2】 同主族性质递变规律的探究 某学生做探究同主族元素性质递变规律的实验时,自己设计了一套实验方案,并记录了 有关实验现象。请你帮助该学生整理并完成实验报告。 (1)实验目的:____________________________________________________________。 (2)实验用品: 仪器:①________;②________(请填写两种主要玻璃仪器)。 药品:氯水、溴水、溴化钠溶液、碘化钾溶液、四氯化碳。 (3)实验内容(在下列空格内填写相关内容) 序号 ① ② (4)实验结论:___________________________________________________________。 实验方案 实验现象

(5)问题和讨论: ① 请 用 物 质 结 构 理 论 简 单 说 明 得 出 上 述 结 论 的 原 因 : ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②由于 F2 过于活泼,很难设计一个简单的实验验证其氧化性的强弱。试列举一个事实说 明 F 的 非 金 属 性 比 Cl 强 :

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析 (1)元素周期律包括同一周期与同一主族元素性质的变化规律。根据给出的实验药

品不难看出,该学生想以同族元素为例,设计实验验证同一主族元素性质的递变规律。(2)本 实验属于试管试验,主要使用试管和胶头滴管。(3)根据提供的药品,显然是用 Cl2、Br2、I2 之间的臵换反应来证明 Cl、 Br、 三种元素的非金属性的强弱。 I (4)通过实验事实可以证明 Cl、 Br、I 三种元素的非金属性依次减弱进而可以说明同一主族元素,自上而下,元素的非金属 性依次减弱。(5)①该题应该从原子核对最外层电子的吸引力大小来回答。②一般来说,臵换 反应能直接说明两种单质的氧化性强弱,但 F2 过于活泼,不好直接臵换 Cl2,只能用间接的 证据。如可从它们与氢气反应的难易程度,与水反应能否臵换出 O2,它们的气态氢化物的稳 定性等方面证明。 答案 (1)探究同一主族元素性质的递变规律

(2)试管 胶头滴管 (3) 序号 实验方案 将少量氯水滴入盛有少量 NaBr 溶液的试 管中,振荡;再滴入少量四氯化碳,振荡 实验现象 加入氯水后, 溶液由无色变为橙色, 滴入 四氯化碳后, 水层颜色变浅, 四氯化碳层 (下层)变为橙红色 将少量溴水滴入盛有少量 KI 溶液的试管 中,振荡;再滴入少量四氯化碳,振荡 加入溴水后, 溶液由无色变为褐色, 滴入 四氯化碳后, 水层颜色变浅, 四氯化碳层 (下层)变为紫红色 (4)同一主族元素,自上而下,元素的非金属性依次减弱 (5)①同一主族元素,自上而下,元素原子的电子层数增多,原子半径增大,原子核对最 外层电子的吸引力逐渐减弱 ②F2 在冷暗处就可以与 H2 剧烈反应而爆炸,而 Cl2 与 H2 只有





在光照或点燃的条件下才能反应;HF 比 HCl 稳定或 F2 能与 H2O 发生置换反应生成 O2,而 Cl2 不能(任意写一种)

(时间:45 分钟 满分:100 分)









元素周期律应用 元素周期表应用 综合判断与实验

2、5、8 1、4、6、9 3、7、10、11

一、选择题(本题共 7 个小题,每题 6 分,共 42 分。每个小题只有一个选项符合题意) 1.元素周期律和元素周期表是学习化学的重要工具,下列说法不正确的是( A.同周期的主族元素中,ⅦA 族元素的原子半径最小 B.元素周期表中从ⅢB 族到ⅡB 族十个纵列的元素都是金属元素 C.ⅥA 族元素的原子,其半径越大,气态氢化物越稳定 D.室温下,0 族元素的单质都是气体 解析 C 项,ⅥA 族元素的原子,从上到下,原子半径逐渐增大,元素的非金属性逐渐 减弱,气态氢化物的稳定性逐渐减弱,故不正确。 答案 C 2.(2012· 广东理综,22 改编)如图是部分短周期元素化合价与原子序数的关系图,下列 说法正确的是( )。 )。

A.原子半径:Z>Y>X B.气态氢化物的稳定性:R<W C.WX3 和水反应形成的化合物是离子化合物 D.Y 和 Z 两者最高价氧化物对应的水化物能相互反应 解析 依据元素化合价规律可知 X、Y、Z、W、R 分别是氧、钠、铝、硫、氯元素。A 项, 原子半径 Na>Al>O(或 Y>Z>X); 项, B 气态氢化物的稳定性: HCl>H2S; 项, 3(WX3) C SO 和水反应生成的 H2SO4 为共价化合物。 答案 D 3.(2012· 浙江理综,9)X、Y、Z 是原子序数依次递增的短周期元素,3 种元素的原子核 外电子数之和与 Ca2 的核外电子数相等,X、Z 分别得到一个电子后均形成稀有气体原子的 稳定电子层结构。下列说法正确的是( A.原子半径:Z>Y>X B.Z 与 X 形成化合物的沸点高于 Z 的同族元素与 X 形成化合物的沸点 )。


C.CaY2 与水发生氧化还原反应时,CaY2 只作氧化剂 D.CaX2、CaY2 和 CaZ2 等 3 种化合物中,阳离子与阴离子个数比均为 1∶2 解析 本题应首先对元素作出准确的推断,然后再解答问题。Ca2 为 18 电子微粒,则 X
- +

和 Z 的核外电子数只能分别为 2 和 10,故 X 为 H,Z 为 F,Y 的核外电子数应为 18-1-9



=8,故 Y 为 O。 A 项,原子半径 O>F>H,故 A 错;B 项,在 HF、HCl、HBr 和 HI 中,因 HF 中存在氢 键,故沸点最高,B 正确;C 项,2CaO2+2H2O===2Ca(OH)2+O2↑,CaO2 中-1 价的氧, 一部分降低为-2 价,一部分升高为 0 价,CaO2 既作氧化剂,又作还原剂,故 C 错;D 项, 在 CaH2、CaO2 和 CaF2 中,CaO2 的电子式为 Ca2 [· · ·2 ,所以阳离子与阴离子个数之比为 OO] · · ·
· · · ·


· · · ·



1∶1,故 D 错。 答案 B 4.X、Y、Z、W 均为短周期元素,它们在元素周期表中的相对位置 如图所示。 Z 原子的最外层电子数是第一层电子数的 3 倍, 若 下列说法中 正确的是( )。

A.X 的最常见气态氢化物的水溶液显酸性 B.最高价氧化物对应水化物的酸性 W 比 Z 强 C.Z 的单质与氢气反应比 Y 单质与氢气反应剧烈 D.X 的原子半径小于 Y 解析 根据图示元素的位臵关系,结合 Z 原子的最外层电子数是第一层电子数的 3 倍, 可以推出 Z 为 S,从而可以确定 X 为 N,Y 为 O,W 为 Cl。N 的最常见气态氢化物 NH3 的 水溶液显碱性,A 项错误;非金属性 Cl 强于 S,因此最高价氧化物对应水化物的酸性: HClO4>H2SO4,B 项正确;非金属性 O 强于 S,因此 O2 与 H2 反应较 S 与 H2 反应剧烈,C 项 错误;同周期元素从左到右原子半径逐渐减小,因此 N 的原子半径大于 O,D 项错误。 答案 B 5.依据元素周期律及元素周期表知识,下列推断正确的是( A.酸性:H2SiO3>H2CO3 B.热稳定性:H2Se>H2S>H2O C.碱性:CsOH>Ca(OH)2 D.若离子半径:R2 >M ,则原子序数:R>M 解析 非金属性 C(碳)>Si,故酸性 H2CO3>H2SiO3,A 错误,同样可根据非金属性强弱判 断出热稳定性 H2Se<H2S<H2O,B 错误;由于金属性 Cs>Ca,所以碱性:CsOH>Ca(OH)2,C 正确;离子半径大,原子序数不一定大,例如 S2 半径大于 K 半径,但 S 的原子序数却小于 K,故 D 错误。 答案 C
- + - +

)。

6.已知 W、X、Y、Z 为短周期元素,W、Z 同主族,X、Y、Z 同周期,W 的气态氢化 物的稳定性大于 Z 的气态氢化物的稳定性,X、Y 为金属元素,X 的阳离子的氧化性小于 Y 的阳离子的氧化性。下列说法正确的是( A.X、Y、Z、W 的原子半径依次减小 B.W 与 X 形成的化合物中只含离子键 C.W 的气态氢化物的沸点一定高于 Z 的气态氢化物的沸点 D.若 W 与 Y 的原子序数相差 5,则二者形成化合物的化学式一定为 Y2W3 解析 此题并不能确定 W、X、Y、Z 具体是哪种元素,需要进行讨论。由题中信息可知 四种元素在周期表中的位臵关系为 W X Y Z )。

,根据同周期和同主族元素原子半径的变化规律可知 A 正确;若 X 为 Na 元素,W 为 O 元素,它们形成的 Na2O2 中含有共价键,故 B 错;若 W、Z 分别是 C 和 Si 元素,则 CH4 的 沸点低于 SiH4 的沸点,故 C 错;若 W 是 O 元素,Y 是 Al 元素,则形成的化合物是 Al2O3, 但若 W 是 F 元素,Y 是 Si 元素,则形成的化合物是 SiF4,故 D 错。 答案 A 7.已知 A、B、C、D、E 是短周期中原子序数依次增大的 5 种主族元素,其中元素 A、 E 的单质在常温下呈气态,元素 B 的原子最外层电子数是其电子层数的 2 倍,元素 C 在同周 期的主族元素中原子半径最大,元素 D 的合金是日常生活中常用的金属材料。下列说法正确 的是( )。

A.元素 A、B 组成的化合物常温下一定呈气态 B.元素 C、D 的最高价氧化物对应的水化物之间不能发生反应 C.工业上常用电解法制备元素 C、D、E 的单质 D.化合物 AE 与 CE 含有相同类型的化学键 解析 D 为 Al 元素。符合 B 原子条件的为 C、S,由于 B 的原子序数比 D 小,则 B 为 碳元素,C 只能为钠元素,由此确定 A 为 H,E 为 Cl。A、B 组成的化合物为烃,则常温下 可能为气态、液态或固态;NaOH+Al(OH)3===NaAlO2+2H2O,B 不正确;Na、Al 的还原性 强,其单质制备只能用电解法,Cl2 的氧化性强,工业制备一般也用电解法;HCl 含共价键, NaCl 含离子键,D 错误。 答案 C 二、非选择题(本题共 4 个小题,共 58 分) 8.(9 分)下列曲线分别表示元素的某种性质与核电荷数的关系(Z 为核电荷数,Y 为元素 的有关性质)。

把与下面元素有关的性质相符的曲线标号填入相应的空格中: (1)ⅡA 族元素的价电子数____________。 (2)第三周期元素的最高化合价__________。 (3)F 、Na 、Mg2 、Al3 的离子半径________。 解析 本题通过图表的形式考查元素性质、原子结构、离子结构等与原子序数的关系。 熟练掌握元素周期表中的递变规律可迎刃而解。 答案 (1)b (2)c (3)a
- + + +

X

Y Z W

9.(16 分)(能力提升)四种短周期元素在周期表中的相对位置如右图所示, 其中 Z 元素原子 核外电子总数是其最外层电子数的 3 倍。请回答下列问题: (1)元素 Z 位于周期表中第________周期,第________族; (2) 这 些 元 素 的 氢 化 物 中 , 水 溶 液 碱 性 最 强 的 是 ____________________________________________________________(写化学式); (3)XW2 的电子式为___________________________________________________; (4)Y 的 最 高 价 氧 化 物 的 化 学 式 为

________________________________________________________________________; (5)W 和 Y 形成的一种二元化合物具有温室效应,其相对分子质量在 170~190 之间,且 W 的 质 量 分 数 约 为 70% 。 该 化 合 物 的 化 学 式 为

________________________________________________________________________。 解析 由题干先推导出 Z 元素为磷元素,则 X、Y、W 分别是 C、N、S。(3)小题的电子 70% 30% 式教材中没有,可由二氧化碳的结构类比而来。(5)小题中 N(S)∶N(N)= ∶ ≈1∶1, 32 14 再由相对分子质量得分子式为 S4N4。 答案 (1)三 ⅤA (2)NH3 (3)· ·· ·· · S ·C ·S · · · ·
· · · ·

(4)N2O5 (5)S4N4 10.(16 分)(2013· 合肥模拟)五种短周期元素的部分性质数据如下: 元素 原子半径 0.037 (nm) 最高或最 低化合价 +1 +5,-3 +7,-1 +6,-2 +3 0.075 0.099 0.102 0.143 T X Y Z W

(1)Z 离子的结构示意图为________________。 (2)关于 Y、Z 两种元素,下列叙述正确的是________(填序号) a.简单离子的半径 Y>Z b.气态氢化物的稳定性 Y 比 Z 强 c.最高价氧化物对应的水化物的酸性 Z 比 Y 强 (3)甲是由 T、X 两种元素形成的 10e 分子,乙是由 Y、W 两种元素形成的化合物。


某同学设计了如图所示装置(夹持仪器省略)进行实验,将甲的浓溶液逐滴加入到 NaOH 固体中,烧瓶中即有甲放出,原因是____________________________。一段时间后,观察到 试 管 中 的 现 象 是 ______________________________ , 发 生 反 应 的 离 子 方 程 式 是 ________________________________________________________________________。 (4)XO2 是导致光化学烟雾的“罪魁祸首”之一。它被氢氧化钠溶液吸收的化学方程式 是 : 2XO2 + 2NaOH===M + NaXO3 + H2O( 已 配 平 ) , 产 物 M 中 元 素 X 的 化 合 价 为 ____________________。 解析 (1)先根据化合价的数值判断出各元素的主族序数,再结合原子半径的变化规律得

出:T 为 H,X 为 N,Y 为 Cl,Z 为 S,W 为 Al。(2)因为 Cl 比 S 元素的非金属性强,故 HCl 比 H2S 稳定性强。 (3)AlCl3 与 NH3· 2O 反应只能生成 Al(OH)3 沉淀。 H (4)由原子守恒可得 2NO2 +2NaOH===NaNO2+NaNO3+H2O,故 NaNO2 中 N 元素化合价为+3。

答案

(1)

(2)b


(3)把浓氨水滴到 NaOH 固体上,NaOH 固体可吸收水,并且溶液中 OH 浓度增大,可使 平衡 NH3+H2O? ? 3· 2O? ? 4 +OH 向左移动,且过程中放热,故有利于 NH3 放出 NH H NH 生成白色沉淀 Al3 +3NH3· 2O===Al(OH)3↓+3NH4 H
+ + + -

(4)+3

11.(17 分)下表中阿拉伯数字(1、2?)是元素周期表中行或列的序号。请参照元素 A~I

在周期表中的位置,回答下列问题。 纵行 横行 1 2 3 F G 1 A B H C D E I 2 13 14 15 16 17 18

(1)B、 两元素中非金属性较强的是________(写出元素名称), C 请设计一个简单的实验证 明这一结论________________________。 (2)表中某元素能形成两性氧化物,写出该氧化物溶于氢氧化钠溶液的离子反应方程式 ________________________________________________________________________。 (3)表中某元素的单质在常温下为气态,该元素能与 A~I 中的一种元素构成原子个数比 为 1∶1 和 1∶2 的两种 共价化合物 X 和 Y, 该元素还能与 A~I 中的另一种元素以原子个数之比为 1∶1 和 1∶2 形 成两 种离子 化合物 Z 和 M 。写出 Z 与 Y 反应的 化学 方程 式 : ________________________________________________________________________。

(4)I 元素在周期表中的位置是第________周期、第________族。 实验室中采用右图所示装置模拟工业上同时制取元素 A 和 I 的单质的过程。 ①写出电极 C1 上发生反应的电极反应式________。 ②当电极上产生 112 mL(标准状况)元素 I 的单质气体时(假设气体完全逸出,溶液体积不 变),烧杯中溶液的 pH=________。(KW=1.00×10
-14

)

解析 根据各元素在周期表中的位臵,推出 A 是 H,B 是 C,C 是 N,D 是 O,E 是 F, F 是 Na,G 是 Al,H 是 Si,I 是 Cl。 (1)N 元素的非金属性强于 C,可通过 HNO3 的酸性比 H2CO3 的酸性强证明。 (2)Al2O3 是典型的两性氧化物。 (3)X、Y 分别是 H2O2、H2O,Z、M 分别是 Na2O2、Na2O。 (4)电解饱和食盐水可同时制取 H2 和 Cl2, 当电解生成 0.005 mol Cl2 时, 反应生成 0.01 mol NaOH,c(NaOH)=0.1 mol· 1,溶液的 pH=13。 L 答案 (1)氮 取碳酸钠或碳酸氢钠溶液置于试管中,向其中滴加稀硝酸,观察是否有无


色无味的气体产生, HNO3+NaHCO3===NaNO3+H2O+CO2↑或 2HNO3+Na2CO3===2NaNO3 +H2O+CO2↑(可不写化学方程式,其他合理答案也可) (2)Al2O3+2OH ===2AlO2 +H2O
- -

(3)2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑ (4)3 ⅦA ①2Cl -2e ===Cl2↑ ②13 特别提醒:教师配赠习题、课件、视频、图片、文档等各种电子资源见《创新设计· 高考总 复习》光盘中内容。
- -

第三讲 化学键

1.了解化学键的定义。 2.了解离子键与共价键的形成。

1.化学键类型的判断。 2.化学键与物质类别的关系。 3.简单离子化合物和共价化合物的电子式书写。

一、化学键 1.概念:使离子相结合或原子相结合的强烈作用力。 2.化学反应的本质 反应物中的化学键断裂和生成物中的化学键形成。 所有物质中都存在化学键吗?化学键只影响物质化学性质吗? 提示 不是,稀有气体分子是单原子分子,分子中无化学键。 化学反应中物质变化的本质就是旧化学键断裂和新化学键形成,由此可知任何物质的化 学性质都受其化学键的影响(稀有气体除外),由于物质的类型不同,有的物质发生物理变化 需要克服化学键,其物理性质受化学键的影响,如金刚石、晶体硅、NaCl 晶体中的化学键越 强,其熔点就越高,硬度就越大。而有的物质如 HCl、HBr、H2O 等其中的化学键只影响化 学性质,而与物理性质无关。 二、常见的化学键 (一)离子键 1.概念:阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键。 2.离子化合物:含有离子键的化合物。
+ - 3.离子化合物的形成过程(了解):NaCl:Na×+· · →Na [·Cl· 。 Cl· ― ] × ·

· · · ·

· ·

· ·

(二)共价键

1.概念:原子间通过共用电子对所形成的相互作用。 2.共价化合物:只含有共价键的化合物。 3.共价化合物形成过程:HCl:H×+· · →H·Cl· Cl· ― × ·
· · · · · · · ·

活泼金属和活泼非金属一定形成离子键吗?非金属原子间能否形成离子 键? 提示 (1)由活泼金属与活泼非金属形成的化学键不一定都是离子键,如 AlCl3 中 Al—Cl

键为共价键。 (2)非金属元素的两个原子之间一定形成共价键, 但多个原子间也可形成离子键, 如 NH4Cl 等。 三、化学键与化学反应的关系 吸收能量E1

反应物

? ?若E1>E2,为吸热反应 ― → 生成物 ? ― 新化学键形成 ? ?若E1<E2,为放热反应
旧化学键断裂

放出能量E2 有化学键变化就一定发生化学变化吗? 提示 不一定,例如食盐(NaCl)熔化,变成自由移动的 Na 和 Cl ,HCl 溶于水电离成 H
+ + -

和 Cl 等,只有化学键的断裂没有新化学键的形成,就没有发生化学变化。 四、分子间作用力和氢键 1.分子间作用力 (1)定义:把分子聚集在一起的作用力,又称范德华力。 (2)特点:①分子间作用力比化学键弱得多,它主要影响物质的熔点、沸点等物理性质;



②分子间作用力存在于由共价键形成的多数共价化合物和绝大多数气态、液态、固态非金属 单质分子之间。 (3)变化规律:一般来说,对于组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,分子间作用 力越大,物质的熔、沸点也越高。例如,熔、沸点:I2>Br2>Cl2>F2。 2.氢键 (1)定义:分子间存在的一种比分子间作用力稍强的相互作用。 (2)形成条件:非金属性强、原子半径小的 O、F、N 原子与 H 原子之间。有的物质分子 内也存在氢键。 (3)存在:氢键存在广泛,如蛋白质分子、H2O、NH3、HF 等分子之间。分子间氢键会使 物质的熔点和沸点升高。 氢键是化学键吗?

提示 氢键不是化学键,是介于分子间作用力和化学键之间的一种特殊作用力。

四个结论· 物质中的化学键 (1)离子化合物中一定有离子键,可能含有共价键。简单离子组成的离子化合物中只有离 子键,如 MgO、NaCl 等,复杂离子(原子团)组成的离子化合物中既有离子键,又有共价键, 如(NH4)2SO4、NH4NO3、NaOH、Na2O2 等。 (2)共价化合物中只有共价键,一定没有离子键。 (3)在非金属单质中只有共价键,如 Cl2、O2 等。 (4)稀有气体是单原子分子,不存在化学键。 三种方法· 离子化合物和共价化合物的判断方法 (1)根据化学键的类型判断 凡含有离子键的化合物,一定是离子化合物;只含有共价键的化合物,一定是共价化合 物。 (2)根据化合物的类型来判断 大多数碱性氧化物、强碱和盐都属于离子化合物;非金属氢化物、非金属氧化物、含氧 酸和大多数有机物都属于共价化合物。 (3)根据化合物的性质来判断 ①通常熔点、沸点较低的化合物是共价化合物。②溶于水后不能发生电离的化合物是共 价化合物。③熔化状态下能导电的化合物是离子化合物,不导电的化合物是共价化合物。

我的警示· 常记四个“不一定” (1)由金属元素与非金属元素形成的化学键不一定是离子键。如 BeCl2、AlCl3 等都含有共 价键,它们是共价化合物。 (2)由阳离子和阴离子结合生成的化合物不一定是离子化合物。如 H +OH ===H2O,2H +CO2 ===H2CO3 3 (3)由两种共价化合物结合生成的化合物不一定是共价化合物。如 NH3+HCl===NH4Cl。
- + - +

对应学生 用书P90 必考点 42 化学键与物质类别 1.离子键和共价键的比较 比较 成键条件 成键微粒 成键实质 分类 离子键 活泼金属原子与活泼非金属 原子之间相互作用 阴、阳离子 静电作用 共价键 非金属元素原子(可相同,可不同)之间的 相互作用 原子 静电作用 共用电子对不发生偏移的是非极性键,共 用电子对发生偏移的是极性键 离子化合物中 Na2O、 2CO3、 4Cl、 Na NH NaOH 大多数非金属单质、共价化合物、部分离 子化合物中 O2、CO2、H2SO4、NaOH、Na2O2、Na2CO3

存在 实例

2.化学键与物质类别的关系举例 (1)只含共价键的物质 ①只含非极性共价键的物质:同种非金属元素构成的单质,如 I2、N2、P4、金刚石、晶 体硅等。 ②只含极性键的物质:不同种非金属元素构成的共价化合物,如 HCl、NH3、SiO2、CS2 等。 ③既有极性键又有非极性键的物质:如 H2O2、N2H4、C2H2、CH3CH3、C6H6(苯)等。 (2)只含有离子键的物质: 活泼非金属元素与活泼金属元素形成的化合物, Na2S、 如 CsCl、 K2O、NaH 等。 (3)既含有离子键又含有共价键的物质,如 Na2O2、CaC2、NH4Cl、NaOH、Na2SO4 等。 (4)无化学键的物质:稀有气体,如氩气、氦气等。 【典例 1】 现有如下各说法: ①在水中氢、氧原子间均以化学键相结合 ②金属和非金属化合时一定形成离子键 ③ 离子键是阳离子、 阴离子的相互吸引作用 ④根据电离方程式: HCl===H +Cl , 可判断 HCl 分子里存在离子键 ⑤H2 分子和 Cl2 分子的反应过程是 H2、Cl2 分子里共价键发生断裂生成 H、Cl 原子,而后 H、Cl 原子形成离子键的过程。上述各种说法正确的是( )。
+ -

A.①②⑤ B.都不正确

C.④ D.②③④⑤ 解析 水分子内的 H、O 原子之间的相互作用是共价键,分子间的 H、O 原子之间存在 的相互作用是氢键。氢键不是化学键,①错误;活泼金属与活泼非金属化合时形成的化学键 一般是离子键,如 NaCl 中的化学键是离子键,但 AlCl3 中的化学键是共价键,②错误;阴离 子和阳离子间的离子键既包括二者的相互吸引作用,又包括二者的相互排斥作用,两种作用 平衡时的静电作用就是形成的离子键,③错误;氯化氢属于共价化合物,分子中没有离子键。 ④⑤错误。 答案 B ——分析物质变化与化学键关系的思维模型

【应用 1】 下列反应过程中,同时有离子键、极性共价键和非极性共价键的断裂和形成的反应是 ( )。 A.NH4Cl=====NH3↑+HCl↑ B.NH3+CO2+H2O===NH4HCO3 C.2NaOH+Cl2===NaCl+NaClO+H2O D.2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2 解析 A 中断裂的是离子键,极性共价键,形成的是极性共价键。B 中断裂的是极性共 价键,形成的是离子键和极性共价键。C 中断裂的是离子键,极性共价键、非极性共价键、 形成的是离子键和极性共价键。D 中同时有离子键、极性共价键和非极性共价键的断裂和形 成。 答案 D 必考点 43 电子式书写的四点注意 电子式是表示微粒结构的一种式子, 其写法是在元素符号的周围用“· ”或“×”等表示 原子或离子的最外层电子,并用 n+或 n-(n 为正整数)表示离子所带电荷。书写时要注意以 下几点: 1.同一个式子中的同一元素的原子的电子要用同一符号,都用“· ”或“×”。


如:×Mg×不能写成· Mg×。 2.主族元素的简单离子中,阳离子的电子式就是离子符号。如 Mg2 既是镁离子符号, 也是镁离子的电子式。阴离子的最外层都是 8 电子结构(H 除外),在表示电子的符号外加方 括号,方括号的右上角标明所带电荷。 如:S2 的电子式为[ ··]2 ,Cl 的电子式为[·· ·] 。 S Cl
· · · ·
- × - +

· ·

×





· ·

× -

3.离子化合物中阴阳离子个数比不是 1∶1 时,要注意每一个离子都与带相反电荷的离 子直接相邻的事实。 如:MgCl2 的电子式为[·· ·] Mg2 [ · · ,不能写成 Mg2 [ · ·2 或 Mg2 [ · · [ · · Cl Cl · ] Cl · ] Cl · ] Cl · ]
· · · · · · · · · ·


· ·

× -

+ ×

· ·



+ ×

· ·



+ ×

· ·

- ×

· ·

。 4.写双原子分子的非金属单质的电子式时,要注意共用电子对的数目和表示方法。
× × × × ××× × · N· 或 ·· · · ·· · ×N ·N· · ,更不能写成 ·

如:N2 的电子式应为×N× ×N×或· N??N· ,不能写成××N · · × ×
· · · · · · · · · · · ·· NN或 · N · · · N· ·

· 。

【典例 2】 下列微粒或物质的电子式书写错误的是( A.Na2O2 的电子式为 B.CaC2 的电子式为 Ca2 [·C??C·]2 C.OH 的电子式为[·O·H]
· · · · · ·
- × + × × -

)。

· ·

×



D.—OH 的电子式为· ·H O 解析 Na2O2 是离子化合物,两个氧原子间共用一对电子,其电子式为 Na [·O· ·]2 Na O ·
· · · ·
+ + ×

×

· · · ·

×



。 答案 A

书写化合物的电子式时,应注意原子间的连接顺序,确定原子间连接顺序的方法是先标 出各原子的化合价,然后根据异性微粒相邻,同性微粒相间的原则确定,如 HClO 中各元素
· · · · +1 1 -2 的化合价为 H Cl O ,其结构式为 H—O—Cl,电子式为· · · Cl O H。对于一些特殊物质的电子式 · · · · · · ·


(如 CN



- 的电子式为[· C??N· )还需记忆。 ] · ·

【应用 2】 下列分子的电子式书写正确的是( )。

A.氨气 :

B.四氯化碳: C.氮气 :· N??N· · · D.二氧化碳: · · · · OCO · · · ·
· · · · · · · ·

解析 选项 A 中 N 原子的最外层电子没有全部标出;B 项中 Cl 原子的最外层电子也没 有全部标出;D 项中 C、O 共用两对电子,C 原子不满足 8e 稳定结构,正确写法为· ·· ·· · O ·C ·O 。 · · · · 答案 C


· ·

· ·

试卷采样 甲、乙、丙、丁、戊为原子序数依次增大的短周期元素。甲、丙处于同一主族,丙、丁、 戊处于同一周期,戊原子的最外层电子数是甲、乙、丙原子最外层电子数之和。甲、乙组成 的常见气体 X 能使湿润的红色石蕊试纸变蓝; 戊的单质与 X 反应能生成乙的单质, 同时生成 两种溶于水均呈酸性的化合物 Y 和 Z,0.1 mol· L
-1

的 Y 溶液 pH>1;丁的单质既能与丙元素最

高价氧化物的水化物的溶液反应生成盐 L,也能与 Z 的水溶液反应生成盐;丙、戊可组成化 合物 M。

答案

(1)
- +

(2)· N??N· (3)2∶3 · ·

(4)AlO2 +H +H2O===Al(OH)3↓ (5)NaCl+H2O=====NaClO+H2↑
电解

先变红后褪色

错因分析 第一:元素虽然推断正确,但由于不能正确书写原子结构示意图、电子式,化学方程式 配平不正确失分较多。 第二:机械模仿电解饱和食盐水的原理,忽视具体的装置图的特点,化学反应原理运用 不准确。 规范指导 1.仔细读懂题目要求,明确写什么?怎么写?什么条件?什么状态? 2.在草纸上写出答案,然后在答卷上书写。 3.平时熟练书写各种化学用语、苦练基本功。

Hold 住考向 考向 1 考向 2 分子间作用力、化学键与物质类别 化学键与物质的性质和变化 名师揭秘 高考对化学键的考查主要是围绕电子式正误判断、化学键与物质类别和性质的关系两方 面进行、题目基础性强,一般不独立命题。通常为选择题的一个选项和基础填空。 分子间作用力、化学键与物质类别 1.选项式判断 (1)非金属元素组成的化合物中只含共价键(×) (2012· 山东,9A) (2)不同元素的原子构成的分子只含极性共价键(×) (2012· 天津,3B) 5年5考 5年5考

(3)NH3 的电子式: (2012· 江苏,2D)

(×)

(4)NH4Br 的电子式: (2012· 海南,9A)

(×)

(5)分子间的作用力比化学键弱得多,但它对物质的熔点、沸点有较大的影响。而对溶解 度无影响(×) (2011· 浙江理综,7C) (6)分子晶体中一定存在分子间的作用力,不一定存在共价键(√)

(2011· 四川理综,8A) (7)含有金属阳离子的晶体一定是离子晶体(×) (2011· 四川理综,8C)

(8)N(NO2)3 的结构式为 (2011· 安徽理综,7A)

,分子中 N、O 间形成的共价键是非极性键(×)

2.(2012· 全国大纲,6)下列有关化学键的叙述,正确的是( A.离子化合物中一定含有离子键 B.单质分子中均不存在化学键 C.含有极性键的分子一定是极性分子 D.含有共价键的化合物一定是共价化合物

)。

解析 特别注意:离子化合物中一定含有离子键,共价化合物中一定含有共价键;含有 离子键的化合物一定是离子化合物,但含有共价键的化合物不一定为共价化合物,如 NaOH、 NH4Cl 等,故 A 项正确,D 项错误。化学键既可以存在于化合物中,也可以存在于双原子或 多原子的单质分子中,如 O2、O3,故 B 项错误。C 项中,含有极性键的分子不一定是极性分 子,若分子结构对称,则为非极性分子,如 CO2、CH4 等为非极性分子。 答案 A 3.(2011· 浙江理综,9)X、Y、Z、M、W 为五种短周期元素。X、Y、Z 是原子序数依次 递增的同周期元素,且最外层电子数之和为 15;X 与 Z 可形成 XZ2 分子;Y 与 M 形成的气 态化合物在标准状况下的密度为 0.76 g· 1;W 的质子数是 X、Y、Z、M 四种元素质子数之 L 1 和的 。下列说法正确的是( 2 )。


A.原子半径:W>Z>Y>X>M B.XZ2、X2M2、W2Z2 均为直线型的共价化合物 C.由 X 元素形成的单质不一定是原子晶体 D.由 X、Y、Z、M 四种元素形成的化合物一定既有离子键,又有共价键 解析 由 Y 与 M 形成的化合物的摩尔质量为 0.76 g· 1×22.4 L· L mol 1=17 g· mol 1,故 该化合物为 NH3,再由 X、Y、Z 是原子序数依次递增的同周期元素可得 Y 为氮(N)元素,故 M 为氢(H)元素,由 X 与 Z 可形成 XZ2 分子且在第二周期,两种原子最外层电子数之和为 15 1 -5=10,可推 X 为碳(C)元素,Z 为氧(O)元素;W 的质子数为 (6+7+8+1)=11,所以 W 2 为钠(Na)元素。 项中五种元素原子半径的大小顺序应为 W>X>Y>Z>M, A 选项错误; A 故 B 选项中 W2Z2(Na2O2)是离子化合物,故 B 选项错误;C 中碳元素形成的单质有多种,其中 石墨、C60 等并非原子晶体,故 C 选项正确;C、N、O、H 四种元素既可形成离子化合物,
- - -

如(NH4)2NO3,又可形成共价化合物,如氨基酸等,故 D 选项错误。 答案 C 化学键与物质的性质和变化 1.(2012· 课标,13)短周期元素 W、X、Y、Z 的原子序数依次增大,其中 W 的阴离子的 核外电子数与 X、Y、Z 原子的核外内层电子数相同。X 的一种核素在考古时常用来鉴定一 些文物的年代,工业上采用液态空气分馏方法来生产 Y 的单质,而 Z 不能形成双原子分子。 根据以上叙述,下列说法中正确的是( )。

A.上述四种元素的原子半径大小为 W<X<Y<Z B.W、X、Y、Z 原子的核外最外层电子数的总和为 20 C.W 与 Y 可形成既含极性共价键又含非极性共价键的化合物 D.由 W 与 X 组成的化合物的沸点总低于由 W 与 Y 组成的化合物的沸点 解析 依据题意,不难确定 W、X、Y、Z 四种元素依次为氢(H)、碳(C)、氮(N)或氧(O)、 氖(Ne)。A 项,原子半径大小为 r(C)<r(C)或 r(N)<r(S);B 项,四种原子最外层电子总数为 18 或 19;C 项,H2O2 或 N2H4 分子中既含极性共价键又含非极性共价键;D 项,W 与 X 组成的 化合物包括所有的烃类,故沸点不一定比 H2O 或 NH3 低。 答案 C 2.(2011· 四川理综,7)下列推论正确的是( )。

A.SiH4 的沸点高于 CH4,可推测 PH3 的沸点高于 NH3 B.NH4 为正四面体结构,可推测 PH4 也为正四面体结构 C.CO2 晶体是分子晶体,可推测 SiO2 晶体也是分子晶体 D.C2H6 是碳链为直线型的非极性分子,可推测 C3H8 也是碳链为直线型的非极性分子 解析 选项 A,由于 NH3 分子间存在氢键,其沸点高于 PH3;选项 B,PH4 与 NH4 结构 相似,为正四面体结构;选项 C,SiO2 是原子晶体;选项 D,C3H8 中 3 个 C 原子不在一条直 线上,且 C3H8 为极性分子。 答案 B
+ + + +

(时间:45 分钟 满分:100 分) 考 点 题 号

化学键与物质类别 化学键与物质 性质 分子间作用力、氢键 综合分析与应用

1、4、5 3、6 2、7 8、9、10、11

一、选择题(本题共 7 个小题,每题 6 分,共 42 分。每个小题只有一个选项符合题意)

1. (2013· 豫东名校联考)化学键使得一百多种元素构成了世界的万物。 关于化学键的下列 叙述中,正确的是( )。

A.离子化合物中一定含有共价键,共价化合物中不含离子键 B.共价化合物中可能含离子键,离子化合物中只含离子键 C.构成单质分子的粒子一定含有共价键 D.在氧化钠中,除氧离子和钠离子的静电吸引作用外,还存在电子与电子、原子核与 原子核之间的排斥作用 解析 离子化合物必含离子键,不一定含有共价键,但共价化合物必含共价键,一定不 含离子键,A、B 错误;稀有气体分子之间只含范德华力,不含共价键,C 错误;离子键中 既存在静电吸引,也存在静电排斥,D 正确。 答案 D 2. 由解放军总装备部军事医学院研究所研制的小分子团水, 解决了医务人员工作时的如 厕难题。新型小分子团水,具有饮用量少、渗透力强、生物利用率高、在人体内储存时间长、 排放量少的特点。一次饮用 125 mL 小分子团水,可维持人体 6 小时正常需水量。下列关于 小分子团水的说法正确的是( A.水分子的化学性质改变 B.水分子中氢氧键缩短 C.水分子间的作用力减小 D.水分子间结构、物理性质改变 解析 水的化学性质、化学键不可能改变,改变的是水分子间的结构,使水更易被人体 吸收。水分子间的作用力是不会改变的,仍然是范德华力。故 D 项正确。 答案 D 3.固体 A 的化学式为 NH5,它的所有原子的最外层都符合相应稀有气体原子的最外电 子层结构,则下列有关说法中,不正确的是( A.NH5 中既有离子键又有共价键 B.NH5 的熔、沸点高于 NH3 C.1 mol NH5 中含有 5 mol N—H 键 D.NH5 固体投入少量水中,可产生两种气体 )。 )。

解析 由题意知 NH5 的电子式为[

] [· , H] 既含有离子键又含有共价键。 mol 1 ·





NH5 中含有 4 mol N—H 键。NH5 为离子化合物,熔、沸点高于 NH3,投入水中可产生 NH3 和 H2。 答案 C

4.短周期元素 X、Y 可以形成化合物 XY2。下列有关叙述正确的是( A.若 XY2 是共价化合物,则 X 与 Y 的原子序数不相差 1 B.若 XY2 是离子化合物,则 X 与 Y 的原子序数可能相差 8 C.若 X 与 Y 的原子序数相差 5,则离子化合物 XY2 不溶于水 D.若 X 与 Y 的原子序数相差 6,则共价化合物 XY2 可溶于强碱溶液

)。

解析 NO2 是共价化合物, 与 O 原子序数相差 1, 不正确; 2 是离子化合物有 MgCl2、 N A XY MgF2、BeCl2、BeF2。原子序数差值都不是 8,B 不正确;X 与 Y 原子序数相差 5,如 MgCl2 是离子化合物但溶于水,C 不正确;X 与 Y 原子序数相差 6 时,XY2 为 SiO2 是共价化合物, 可溶于强碱溶液,故 D 正确。 答案 D 5.下列各组化合物中,化学键的类型相同的是( )。

①CaCl2 和 Na2S ②Na2O 和 Na2O2 ③CO2 和 CS2 ④HCl 和 NaOH A.①② B.②③ C.①③ D.②④ 解析 ①CaCl2 和 Na2S 中都仅含离子键, ③CO2 和 CS2 中都仅含共价键, 但②Na2O 中仅 含离子键而 Na2O2 中还含有 O—O 共价键,④HCl 中无离子键而 NaOH 中既有离子键又有共 价键。 答案 C 6. (2013· 烟台第一次联考)在下列变化过程中, 既有离子键被破坏又有共价键被破坏的是 ( )。 A.将 SO2 通入水中 B.火碱溶于水 C.将 HCl 通入水中 D.硫酸氢钠溶于水 解析 将 SO2 通入水中,只破坏共价键,A 错误;火碱溶于水,只破坏离子键,B 错误; HCl 通入水中,只破坏共价键,C 错误;硫酸氢钠溶于水,发生 NaHSO4===Na +H +SO2 , 4 既有离子键的破坏又有共价键的破坏。D 正确。 答案 D
+ + -

7.如图中每条折线表示元素周期表中第ⅣA~ⅦA 族中的某一族元素氢化物的沸点变 化。每个小黑点代表一种氢化物,其中 a 点代表的是( A.H2S B.HCl C.PH3 D.SiH4 )。

解析 在第ⅣA~ⅦA 族中元素的氢化物中,NH3、H2O、HF 因存在氢键,故沸点反常 的高,则含 a 的线为第ⅣA 族元素的氢化物,则 a 点为 SiH4。 答案 D 二、非选择题(本题共 4 个小题,共 58 分) 8.(13 分)原子序数由小到大排列的四种短周期元素 X、Y、Z、W,其中 X、Z、W 与氢 元素可组成 XH3、H2Z 和 HW 共价化合物;Y 与氧元素可组成 Y2O 和 Y2O2 离子化合物。 (1) 写 出 Y2O2 的 电 子 式 :

________________________________________________________________________, 其中含有的化学键是______________。 (2) 用 电 子 式 表 示 Y2O 的 形 成 过 程

________________________________________________________________________。 (3)X、Z、W 三种元素的最高价氧化物对应的水化物中 ,稀溶液氧化性最强的是 ________(填化学式)。 (4)XH3、H2Z 和 HW 三种化合物,其中一种与另外两种都能反应的是______________(填 化学式)。 (5)由 X、W 组成的化合物分子中,X、W 原子的最外层均达到 8 电子稳定结构,该化合 物遇水可生成一种具有漂白性的化合物,试写出反应的化学方程式 ________________________________________________________________________。 解析 根据短周期元素 Y 可形成 Y2O 和 Y2O2 两种离子化合物可判断 Y 为 Na,由分子 式 XH3、H2Z 和 HW 可知 X、Z、W 分别属于ⅤA、ⅥA、ⅦA 三个主族,再由原子序数的关 系不难判断:X、Z、W 分别为 N、S、Cl。 答案 (2) (5)NCl3+3H2O===3HClO+NH3 9.(14 分)X、Y、Z 三种主族元素的单质在常温下都是常见的无色气体,在适当条件下 三者之间可以两两发生反应生成分别是双核、三核和四核的甲、乙、丙三种分子,且乙、丙 分子中含有 X 元素的原子个数比为 2∶3。请回答下列问题: (1)元素 X 的名称是________。 (2)若甲与 Y 单质在常温下混合就有明显现象, 则甲的化学式为________________。 丙在 一 定 条 件 下 转 化 为 甲 和 乙 的 化 学 反 应 方 程 式 为 (1)Na [· · ·2 Na OO] · · ·
· · · ·


· · · ·





离子键、共价键 (3)HNO3 (4)NH3

________________________________________________________________________。 (3)①化合物丁含 X、Y、Z 三种元素,0.1 mol· L
-1

丁溶液的 pH 为 1,将丁与丙按物质的

量之比 1∶1 混合后所得物质戊的晶体结构中含有的化学键为________。(选填序号)

a.只含共价键 b.只含离子键 c.既含离子键,又含共价键 ②常温下戊的水溶液的 pH________7(填“>”、“=”或“<”),其原因是(用离子方 程式表示)____________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析 依据 X、Y、Z 的信息:其单质在常温下都是常见的无色气体,且两两结合生成 双核、三核、四核的甲、乙、丙三种分子,则可联想 10 电子微粒,推知 X、Y、Z 分别为 H、 O、N,甲、乙、丙分别为 NO、H2O、NH3,丁为 HNO3,戊为 NH4NO3,其晶体中既含离子 键,又含共价键,且 NH4 水解显酸性。 答案 (1)氢 (2)NO 4NH3+5O2=====4NO+6H2O △
+ + +

催化剂

(3)①c ②< NH4 +H2O? ? 3· 2O+H NH H

10.(15 分)A、B、C、D、E、F、G 七种短周期元素的原子序数依次增大。已知 A 是原 子结构最简单的元素,A 与 E 最外层电子数相同,B 元素的最外层电子数是次外层电子数的 2 倍,D 与 G 为同族元素,F 的电子层数与最外层电子数相等,A 与 D 可形成四核 18 电子的 微粒。请回答下列问题: (1) 指 出 B 元 素 在 元 素 周 期 表 中 的 位 置 :

________________________________________________________________________。 (2) 写 出 由 A 、 D 形 成 的 化 合 物 A2D2 的 电 子 式 :

________________________________________________________________________, 由 D 、 F 形 成 的 化 合 物 中 存 在 的 化 学 键 类 型 为

________________________________________________________________________。 (3)由 A、B、D、E 四种元素组成的化合物中,原子个数最少的化合物的化学式为 ________________ , 写 出 其 水 溶 液 中 各 离 子 浓 度 从 大 到 小 的 排 列 顺 序 : ________________________________________________________________________。 (4)M、N 代表两种不同物质,都是由 A、B、D、E 中的任意三种元素组成的化合物。已 知其水溶液都显碱性,温度一定时,相同浓度的 M 溶液中水的电离程度小于 N 溶液中水的 电离程度。则 M 的化学式为________,N 的化学式为________。 答案
- -

(1)第 二 周 期 ⅣA 族


(2)H · · · OOH · · ·
· · · ·

· · · ·

离子键

(3)HCOONa

c(Na )>c(HCOO



)>c(OH )>c(H ) (4)NaOH Na2CO3 11.(16 分)A、B、C、D 是常见的不同主族的短周期元素,它们的原子序数逐渐增大。

已知其中只有一种是金属元素,C 元素原子最外层电子数是 D 元素原子的最外层电子数的一 半,B 元素原子的最外层电子数比 D 元素原子的最外层电子数少 2 个。E、F 也是短周期元

素,E 与 D 同主族,F 与 A 同主族。 (1)写出 F2E2 的电子式:__________________________________________________, 其化学键类型为____________________。 (2)六种元素中的三种组成的易溶于水的酸性物质中,能促进水电离的物质 M 是 ________________________________________________________________________ (写化学式,写一个即可,下同),能抑制水电离的物质 N 是________。 25 ℃时, pH=a 的 M 溶液中由水电离出的 H 浓度与 pH=a 的 N 溶液中由水电离出的 H
+ +

浓度之比为________。 (3)甲、乙、丙分别是 B、C、D 三种元素最高价含氧酸的钠盐,甲、乙都能与丙发生反

应,且丙的用量不同,反应的产物不同。回答下列问题: ①向乙溶液中缓慢滴加过量的丙溶液,过程中发生反应的离子方程式为 ________________________________________________________________________。 ②向甲溶液中缓慢滴加过量的丙溶液, 所观察到的实验现象为______________________。 答案 (1)Na [· · ]2 Na OO · ·
· · · ·


· · · ·





离子键和非极性共价键
-2a + +

(2)Al2(SO4)3 H2SO4(其他合理答案也可) 1014
- +

(3)①AlO2 +H +H2O===Al(OH)3↓ Al(OH)3+3H ===Al3 +3H2O ②先无明显现象, 后产生大量无色气泡 特色训练 4 “位—构—性”关系的应用——元素 推断题专项突破

1.已知 X、Y、Z、W 四种短周期主族元素在周期表中的相对位置如图所 示,下列说法正确的是( )。

A.W 的原子序数不可能是 Y 的原子序数的 2 倍 B.Z 元素的原子半径一定比 Y 元素的大 C.X 的气态氢化物的稳定性一定比 Y 的强 D.Z 元素的最高价氧化物对应的水化物一定是强碱 解析 若 Y、W 分别为 O、S,W 的原子序数是 Y 的 2 倍,A 错;X 的非金属性一定小 于 Y,则 X 的气态氢化物的稳定性比 Y 的弱,C 错;无法确定 Z 元素的位臵,所以不能确定 其最高价氧化物对应的水化物的酸碱性及其强弱,D 错。 答案 B 2.有 X、Y、Z、W、M 五种短周期元素,其中 X、Y、Z、W 同周期,Z、M 同主族; X 与 M2 具有相同的电子层结构;离子半径:Z2 >W ;Y 的单质晶体熔点高、硬度大,是 一种重要的半导体材料。下列说法中,正确的是( A.X、M 两种元素只能形成 X2M 型化合物 B.由于 W、Z、M 元素的氢化物相对分子质量依次减小,所以其沸点依次降低 )。
+ - - -

C.元素 Y、Z、W 的单质晶体属于同种类型的晶体 D.元素 W 和 M 的某些单质可作为水处理中的消毒剂 解析 X 与 M2 具有相同的电子层结构且均属于短周期元素,可推知 X 为钠元素,M 为氧元素.由此可知 Z 为硫元素;X、Y、Z、W 属于同周期元素,由离子半径:Z2 >W , 可推知 W 为氯元素;Y 的单质晶体熔点高、硬度大,是一种重要的半导体材料,不难判断, Y 为硅元素。Na 与 O 两种元素可形戍 Na2O 和 Na2O2 两种化合物,故 A 项错误;虽然 HCl、 H2S、H2O 的相对分子质量依次减小,但因 H2O 分子间存在氢键,沸点高于 HCl 和 H2S,故 B 项错误;单质 Si 属于原子晶体,单质 S 和 Cl2 属于分子晶体,故 C 项错误;O3 和 Cl2 都具 有强氧化性,可作为水处理的消毒剂,故 D 项正确。 答案 D 3.已知 A、B、C、D、E 均为短周期元素,其原子序数依次增大。其中元素 B、D 在地 壳中含量居前两位,D 与 A 为同族元素,元素 C 与 E 可形成离子化合物 CE,CE 的水溶液 不能发生水解。下列说法正确的是( A.原子半径:C>D>A>B B.C 和 E 的单质可通过电解饱和的 CE 水溶液获得 C.C 与 B 形成的两种化合物中化学键类型完全相同 D.A、D、E 的最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐增强 答案 A 4.X、Y、Z、W 均为短周期元素,它们在元素周期表中的相对位置如 图所示。 Z 原子的最外层电子数是第一层电子数的 3 倍, 若 下列说法中正 确的是( )。 )。
- - + -

A.X 的最常见气态氢化物的水溶液显酸性 B.最高价氧化物对应水化物的酸性 W 比 Z 强 C.Z 的单质与氢气反应比 Y 单质与氢气反应剧烈 D.X 的原子半径小于 Y 解析 根据图示元素的位臵关系,结合 Z 原子的最外层电子数是第一层电子数的 3 倍, 可以推出 Z 为 S,从而可以确定 X 为 N,Y 为 O,W 为 Cl。N 的最常见气态氢化物 NH3 的 水溶液显碱性,A 项错误;非金属性 Cl 强于 S,因此最高价氧化物对应水化物的酸性: HClO4>H2SO4,B 项正确;非金属性 O 强于 S,因此 O2 与氢气反应较 S 与氢气反应剧烈,C 项错误;同周期元素从左到右原子半径逐渐减小,因此 N 的原子半径大于 O,D 项错误。 答案 B 5.A、B 分别为第三、四周期同一主族的不同元素的原子,它们原子核内的质子数等于 中子数。①若 A 在第ⅡA 族,其质量数为 X,则 B 的质子数为 Y。②若 A 在第ⅣA 族,其质 子数为 m,则 B 的质量数为 n,则 Y 和 n 的值是( )。

X X A. +18 和 2m+18 B. +8 和 2m+18 2 2 X X C. +8 和 2m+36 D. +18 和 2m+36 2 2 答案 C 6.X、Y、Z、W 是原子序数依次增大的四种短周期元素,甲是由其中的三种元素组成 的化合物,0.1 mol· L
-1

甲溶液的 pH 为 13(25℃),Y 元素最低负化合价的绝对值与其原子最 )。

外层电子数相等。下列说法正确的是( A.原子半径:W>Z>Y>X

B.Y 元素在周期表中的位置为第三周期ⅣA 族 C.Y 与氢气化合的难易程度大于 Z D.甲中只含有离子键 解析 由题意知 X 为 H, 为 C, 为 O, 为 Na。 Y Z W 四种元素原子半径顺序为: W>Y>Z>X, A 错误;C 元素在周期表中的位臵为第二周期ⅣA 族,B 错误;同周期从左到右,非金属性 增强,与氢气化合由难到易,C 正确;由题意知甲为 NaOH,既含离子键又含共价键,D 错 误。 答案 C 7.现有五种短周期元素的性质、用途或原子结构信息如下表: 元素 Q R X Y Z 元素的性质、用途或原子结构信息 原子核外有 6 个电子 最外层电子数是次外层电子数的 3 倍 气态氢化物的水溶液常用作肥料,呈弱碱性 第三周期元素的简单阴离子中离子半径最小 单质为银白色固体,在空气中燃烧发出黄色火焰

请根据表中信息回答下列问题: (1)Q 最简单的气态氢化物分子的空间构型为________。 (2)R 单质与 X 单质在雷电条件下反应产物为________化合物(填“共价”或“离子”)。 (3)写出 R 与 Z 组成仅含离子键的化合物的化学式:______________。 (4)工业上用电解 Y 与 Z 形成化合物的水溶液制取 Y 单质,写出该反应的离子方程式: ________________________________________________________________________。 (5)在 1.01×105Pa、298 K 时,1.4 g QR 气体在 1.6 g R2 气体中完全燃烧,生成 QR2 气体 时 放 出 14.15 kJ 热 量 , 写 出 QR 燃 烧 的 热 化 学 方 程 式 :

________________________________________________________________________。 解析 由题意知,Q 是碳、R 是氧、X 是氮、Y 是氯、Z 是钠。(1)甲烷是正四面体形结 构。(2)N2 和 O2 在放电条件下生成 NO。(3)R 和 Z 形成的化合物有 Na2O 和 Na2O2,而仅含离

子键的化合物是 Na2O。(4)电解食盐水的化学方程式为 2NaCl+2H2O=====2NaOH+Cl2↑+ H2↑。(5)热化学方程式必须标明物质的聚集状态,且前面的系数表示物质的量。由题意知, 1 mol CO 与 O2 反应共放热 283 kJ。 答案 (1)正四面体形


电解

(2)共价

(3)Na2O


(4)2Cl +2H2O=====Cl2↑+H2↑+2OH (5)2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH=-566 kJ· mol
-1

电解

1 或 CO(g)+ O2(g)===CO2(g) 2 ΔH=-283 kJ· mol
-1

8.今有原子序数依次增大的 A、B、C、D、E、F 六种元素。已知 A、C、F 三原子的最 外层共有 11 个电子,这三种元素的最高价氧化物的水化物之间两两皆能反应且均生成盐和 水。D 和 E 各有如下表所示的电子层结构。在一般情况下,B 元素的单质不能与 A、C、D、 E 元素的单质化合。 元素 D E 按要求填空: (1)各元素的元素符号分别为 C________,E________,D 和 E 两者的氢化物稳定性较强 的是________________(填化学式)。 (2) 工 业 上 制 取 单 质 D 的 化 学 方 程 式 为 最外层电子数 x x+1 次外层电子数 x+4 x+4

________________________________________________________________________。 (3)A 与 C 两 元 素 的 最 高 价 氧 化 物 对 应 的 水 化 物 反 应 的 离 子 方 程 式 为 ________________________________________________________________________。 (4)E 与 F 形成 E 的最高价化合物,0.25 mol 该固体物质与足量水充分反应,最终生成两 种 酸 , 并 放 出 a kJ 的 热 量 。 写 出 该 反 应 的 热 化 学 方 程 式 :

________________________________________________________________________。 解析 由 D、E 的最外层电子数和次外层电子数可知 D 为 Si 元素,E 为 P 元素。由 A、 C、F 三种元素的最高价氧化物的水化物之间两两皆能反应且均生成盐和水可知,C 为 Al 元 素,A 为 Na 元素,由 A、C、F 三原子的最外层共有 11 个电子可推知 F 为 Cl 元素。而 B 的 原子序数介于 A、 之间, C 那么必为 Mg 元素。 5 和水发生反应, PCl 生成两种酸, 只能是 H3PO4 和 HCl。 答案 (1)Al P PH3
高温

(2)SiO2+2C=====Si+2CO↑

(3)Al(OH)3+OH ===AlO2 +2H2O (4)PCl5(s)+4H2O(l)===H3PO4(aq)+5HCl(aq) ΔH=-4a kJ· mol
-1





9.A、B、M、D、E 是原子序数依次增大的五种短周期元素。A 元素的一种原子中不含 中子。B、M、D、E 分别在下表(周期表的一部分)不同的空格内占有相应的位置,E 的原子 序数是 D 的原子序数的 2 倍。试回答:

(1)将 D、E 的元素符号分别填在相应的空格内。 (2)在 B、M、D、E 四种元素的最简单氢化物中,沸点最高的是__________(填化学式)。 (3)A、B、M、D 可组成多种 18 电子分子,其中两种的结构可分别表示为 A2M—MA2 和 BA3—MA2,请根据这两种分子的结构特点再写出 2 种具有 18 电子的有机物的结构简式 __________、__________(用元素符号表示)。 (4)D2 存在于人体中,能使人过早衰老,但在催化剂存在下很快转化为 A2D2、D2 等物质, 该转化过程可用离子方程式表示为______+______H2O=====______+________+______。 解析 A 元素的一种原子中不含中子,则 A 为 H(氢);由于 B、M、D、E 的原子序数依 次增大, D、 必为同主族的元素, E 的原子序数是 D 的原子序数的 2 倍, D 为 O(氧), 则 E 又 故 E 为 S(硫),据此知 B 是 C(碳),M 是 N(氮)。 答案 (1) O S
催化剂


(2)H2O (3)CH3—CH3 CH3OH (4)2O2


2 H2O2 O2↑ 2OH



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——马卡连柯 教师应当善于组织,善于行动,善于运用诙谐,既要快乐适时,又要生气得当。教师应当 能让自己的每一举动都能对自己起教育的作用,并且永远应当知道当时自己所希望的是什 么,所不希望的是什么。如果一个教师不了解这一点,那他还能教育谁呢? ——马卡连柯

第六章 化学反应与能量 电化学基础

第一讲 化学反应的热效应

1.了解化学反应中能量转化的原因,能说出常见的能量转化形式。 2.了解化学能与热能的相互转化,了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。 3.了解热化学方程式的含义,能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。 4. 了解能源是人类生存和社会发展的重要基础, 了解化学在解决能源危机中的重要作用。

1.有关反应热、焓变,放热反应、吸热反应,燃烧热、中和热以及能源等概念的辨析。 2.热化学反应方程式的书写,反应热的计算和比较等知识和技能。

一、焓变、反应热 1.化学反应的实质与特征 (1)实质:反应物化学键断裂和生成物化学键形成。 (2)特征:既有物质变化,又有能量变化。 (3)能量转化形式通常有热能、光能和电能等,但主要表现为热量的变化。 2.焓变 (1)焓(H) 用于描述物质所具有能量的物理量。 (2)焓变(ΔH) ΔH=H(生成物)—H(反应物)。单位 J· mol
-1

或 kJ· mol 1。



(3)焓变与反应热的关系 对于等压条件下进行的化学反应,如果反应中物质的能量变化全部转化为热能,则如下 关系:ΔH=Qp。 3.反应热:指当化学反应在一定温度下进行时,反应所放出或吸收的热量,通常用符号 Q 表示,单位 J· mol
-1

或 kJ· mol 1。



4.能量变化的原因

5.反应热的测定 (1)仪器:量热计 (2)原理:Q=-C(T2-T1),式中 C 代表仪器和反应混合物的总热容,单位是 kJ· 1,T1、 K T2 分别代表反应前、后溶液的温度,单位是 K。 (1)常见的吸热反应和放热反应有哪些?(2)反应的吸热放热是否与反应条 件有关? 提示 (1)常见放热反应:①可燃物的燃烧;②酸碱中和反应;③大多数化合反应;④金


属与酸的臵换反应;⑤物质的缓慢氧化。 常见吸热反应:①大多数分解反应;②盐的水解和弱电解质的电离;③Ba(OH)2· 2O 与 8H NH4Cl 反应;④碳与水蒸气、C 与 CO2 的反应。 (2)反应是放热还是吸热主要取决于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小。反应是 否需要加热,只是引发反应的条件,与反应是放热还是吸热并无直接关系。许多放热反应也 需要加热引发反应,也有部分吸热反应不需加热,在常温时就可以进行。 二、热化学方程式 1.定义:表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。 2.意义:热化学方程式不仅表明了化学反应中的物质变化,也表明了化学反应中的能量 变化。 2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ· mol 1,表示在 298_K 时,2_mol 气态氢气与 1_mol 气态氧气完全反应生成 2_mol 液态水,放出 571.6_kJ 的能量。 3.热化学方程式的书写步骤


热化学方程中,ΔH 的单位中“mol 1”的含义是什么? 提示 ΔH 单位中的“mol 1”表明参加反应的各物质的量与化学方程式中各物质的化学 1 - 式的系数相同。例如:H2(g)+ O2(g)===H2O(l) ΔH(298 K)=-285.8 kJ· mol 1,表示 298 K 2 时,1 mol H2 (g)与 0.5 mol O2(g)反应生成 1 mol H2O(l),放热 285.8 kJ。 三、中和热和燃烧热




比较项目 相同 点 能量变化 ΔH 反应物的量 生成物的量 不同 点 反应热 的含义

燃烧热 放热反应

中和反应的反应热

ΔH<0,单位:kJ· mol 可燃物是 1 mol 不限量 25_℃、101_kPa 时,1 mol 纯 物质完全燃烧生成稳定的氧化 物时所放出的热量;不同反应 物,燃烧热不同

-1

不限量 H2O 是 1mol 稀溶液中强酸跟强碱发生中和反应 生成 1 mol H2O 时所释放的热量, 不同反应物的中和热大致相同,均 约为 57.3 kJ· mol
-1

酸碱中和反应生成 1 mol H2O 时,都放出 57.3 kJ 的热量吗? 提示 中和热是强酸和强碱的稀溶液反应生成 1 mol H2O 放出的热量,为 57.3 kJ· mol 1, 弱酸弱碱电离时吸热, 放出的热量小于 57.3 kJ, 浓硫酸稀释时放热, 放出的热量大于 57.3 kJ。 四、盖斯定律 1.内容 对于一个化学反应,无论是一步完成还是分几步完成,其反应焓变都是一样。 即:化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应的途径无关。


两个公式· 反应热 ΔH 的基本计算公式 (1)ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量。 (2)ΔH=反应物的总键能之和-生成物的总键能之和。 四个观察· 判断热化学方程式正误的观察点: “一观察”:化学原理是否正确,如燃烧热和中和热的热化学方程式是否符合燃烧热和 中和热的概念。

“二观察”:状态是否标明。 “三观察”:反应热 ΔH 的符号和单位是否正确。 “四观察”:反应热的数值与物质的系数是否对应。 六个注意· 应用盖斯定律计算反应热时应注意的六个问题。 ①首先要明确所求反应的始态和终态,各物质系数;判断该反应是吸热还是放热; ②不同途径对应的最终结果应一样; ③叠加各反应式时,有的反应要逆向写,ΔH 符号也相反,有的反应式要扩大或减小倍 数,ΔH 也要相应扩大或减小相同倍数; ④注意各分步反应的 ΔH 的正负; ⑤比较反应热大小时,反应热所带“+”“-”均具有数学意义,参与大小比较; ⑥不要忽视弱电解质的电离、水解反应吸热,浓硫酸的稀释、氢氧化钠固体的溶解放热, 都对反应热有影响。

我的警示· “ΔH”与反应的“可逆性” 可逆反应的 ΔH 表示反应完全反应的热量变化,与反应是否可逆无关。 如:N2(g)+3H2(g)? ? 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ· mol 1。 表示在 298 K 时,1 mol N2(g)和 3 mol H2(g)完全反应生成 2 mol NH3(g)时放出 92.4 kJ 的 热量。但实际上 1 mol N2(g)和 3 mol H2(g)充分反应,不可能生成 2 mol NH3(g),故实际反应 放出的热量肯定小于 92.4 kJ。 问题征解· 不管吸热反应还是放热反应有时都用到酒精灯,怎样判断该反应是吸热反应还是放热反 应?放热反应加热的目的是什么? 提示 持续用酒精灯加热,撤掉酒精灯反应就停止的反应是吸热反应;开始用酒精灯加 热,反应开始后,撤去酒精灯仍能继续反应的是放热反应。放热反应加热目的一般是引发反 应或加快反应速率。 2.意义:间接计算某些反应的反应热。 3.应用


方程式
ΔH1 ΔH2 1 aA― →B、A― → B ― ― a

反应热间的关系 ΔH1=aΔH2

A? ? ? ? B ΔH
2

ΔH1

ΔH1=-ΔH2 ΔH=ΔH1+ΔH2

五、能源 1.概念 能提供能量的自然资源。 2.发展阶段 柴草时期→化石能源时期→多能源结构时期。 3.分类 (1)化石燃料 ①种类:煤、石油、天然气。 ②特点:蕴藏量有限,且不能再生。 (2)新能源 ①种类:太阳能、氢能、风能、地热能、海洋能和生物质能等。 ②特点:资源丰富,可以再生,没有污染或污染很小。 4.能源问题 (1)我国目前使用的主要能源是化石燃料,它们的蕴藏量有限,而且不能再生,最终将会 枯竭。 (2)化石燃料的大量使用带来严重的环境污染问题。

必考点 44 热化学方程式的书写与判断 书写热化学方程式应注意的几个问题 (1)ΔH 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,ΔH 为 “-”;若为吸热反应,ΔH 为“+”。ΔH 的单位一般为 kJ· mol 1。 (2)反应热 ΔH 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 ΔH 的测定条件。绝大多数 ΔH 是在 25 ℃、1.01×105 Pa 下测定的,可不注明温度和压强。 (3)热化学方程式中各物质的系数仅表示该物质的物质的量,并不表示该物质的分子数或


原子数。因此物质的系数可以是整数,也可以是分数。 (4)反应物和产物的聚集状态不同,反应热数值以及符号都可能不同。因此,必须注明物 质的聚集状态(s、 g、 l、 aq)才能完整地体现出热化学方程式的意义。 热化学方程式中不用“↑” 和“↓”,不用“― →”而用“===”表示。 (5)热化学方程式是表示反应已完成的数量。由于 ΔH 与反应物的物质的量有关,所以热 化学方程式中各物质的系数必须与 ΔH 相对应,如果系数加倍,则 ΔH 也要加倍。当反应向 逆反应方向进行时,其反应热与正反应的反应热数值相等,符号相反。 【典例 1】 (2013· 浙江宁波八校联考)胶状液氢(主要成分是 H2 和 CH4)有望用于未来的运载火箭和空 间运输系统。 实验测得 101 kPa 时, mol H2 完全燃烧生成液态水, 1 放出 285.8 kJ 的热量; mol 1 CH4 完全燃烧生成液态水和 CO2 气体,放出 890.3 kJ 的热量。下列热化学方程式书写正确的 是( )。 A.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-285.8 kJ· mol B.CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ· mol
-1 -1

C.CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3 kJ· mol
-1

D.CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=+890.3 kJ· mol
-1

解析 ΔH 与参加反应物质的物质的量不对应,A 选项错误;物质的状态不同反应的热 效应不同,C 选项错误;放热反应 ΔH<0,D 选项错误。 答案 B ——燃烧热和中和热

【应用 1】 (2013· 宝鸡二检)燃烧热是指通常状况下 1 mol 纯物质完全燃烧生成稳定的化合物所放出 的热量。下列说法正确的是( )。

A.通常状况下,1 g 氢气燃烧生成液态水时放出 142.9 kJ 热量,则表示氢气燃烧热的热 化学方程式为 2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ· mol
- -1

B.已知:H2(g)+F2(g)===2HF(g) ΔH=-270 kJ· mol 1,则 1 mol 氢气与 1 mol 氟气反 应生成 2 mol 液态氟化氢放出的热量小于 270 kJ

C. ℃、 MPa 下, 0.5 mol N2 和 1.5 mol H2 置于密闭的容器中充分反应生成 NH3(g), 500 30 将 放热 19.3 kJ,其热化学方程式为 N2(g)+3H2(g)? ? ? ? 3(g) ΔH=-38.6 kJ· 2NH mol 高温、高压 D.已知:①C(s,石墨)+O2(g)===CO2(g)
- -

催化剂

-1

ΔH=-393.5 kJ· mol 1,②C(s,金刚石)+

O2(g)===CO2(g) ΔH=-395.0 kJ· mol 1,则 C(s,金刚石)===C(s,石墨) ΔH=-1.5 kJ· mol
-1

解析 表示氢气燃烧热的热化学方程式中 H2(g)的系数为 1,A 错;气体变为液体时要放 出能量,所以 1 mol 氢气与 1 mol 氟气反应生成 2 mol 液态氟化氢放出的热量大于 270 kJ,B 错;此反应为可逆反应,故投入 0.5 mol 的氮气,最终参加反应的氮气一定小于 0.5 mol,因 此热化学方程式中 ΔH 应小于-38.6 kJ· mol 1, 不是通常状况时 ΔH 应标明确, 选项 C 不正确; D 中由②-①可知正确。 答案 D 必考点 45 反应热的有关计算


1.主要依据 热化学方程式、键能、盖斯定律及燃烧热、中和热等数据。 2.主要方法 (1)根据热化学方程式计算 反应热与反应物各物质的物质的量成正比。 (2)根据反应物和生成物的总能量计算 ΔH=E 生成物-E 反应物。 (3)依据反应物化学键断裂与生成物化学键形成过程中的能量变化计算 ΔH=反应物的化学键断裂吸收的能量-生成物的化学键形成释放的能量 (4)根据盖斯定律的计算 化学反应的反应热只与反应的始态(各反应物)和终态(各生成物)有关, 而与反应的途径无 关。即如果一个反应可以分步进行,则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应 热是相同的。 应用盖斯定律常用以下两种方法。 ①热化学方程式相加或相减,如由 C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1; 1 C(s)+ O2(g)===CO(g) ΔH2; 2 1 可得 CO(g)+ O2(g)===CO2(g) ΔH=ΔH1-ΔH2 2

②合理设计反应途径如

由图可得:ΔH=ΔH1+ΔH2。 (5)根据物质燃烧热数值计算 Q(放)=n(可燃物)×|ΔH| (6)根据比热公式进行计算。 Q=c· ΔT m· 【典例 2】 已知下列热化学方程式 Fe2O3(s)+3CO(g)===2Fe(s)+3CO2(g) ΔH1=-25 kJ· mol 1① 3Fe2O3(s)+CO(g)===2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH2=-47 kJ· mol 1② Fe3O4(s)+CO(g)===3FeO(s)+CO2(g) ΔH3=+19 kJ· mol 1③ 写出 FeO(s)被 CO 还原成 Fe 和 CO2 的热化学方程式 ________________________________________________________________________。 解析 依据盖斯定律:化学反应不管是一步完成还是分几步完成,其反应热是相同的。 FeO 与 CO 反应方程式:FeO(s)+CO(g)===Fe(s)+CO2(g),通过观察可以发现,此反应可用 1 1 题给的三个反应来表示: ×[3×①-(2×③+②)],可得该反应的反应热:ΔH= [3ΔH1- 6 6 1 - - - - (2ΔH3+ΔH2)]= ×[3×(-25 kJ· mol 1)-(19 kJ· mol 1×2-47 kJ· mol 1)]=-11 kJ· mol 1。 6 答案 FeO(s)+CO(g)===Fe(s)+CO2(g)
-1 - - -

ΔH=-11 kJ· mol

——根据盖斯定律计算的一般步骤 ?1?确定待求的热化学方程式;? ?2?找出待求的热化学方程式中各物质出现在已知热化学方程式的什么位置;? ?3?根据未知热化学方程式中各物质的系数和位置的需要对已知热化学方程式进行处理, 或调整系数,或调整反应方向;将新得到的热化学方程式及对应的反应热进行叠加,即可求 出待求反应的反应热。 【应用 2】 在 298 K、100 kPa 时,已知: 2H2O(g)===2H2(g)+O2(g) ΔH1 Cl2(g)+H2(g)===2HCl(g) ΔH2 2Cl2(g)+2H2O(g)===4HCl(g)+O2(g) ΔH3 则 ΔH3 与 ΔH1 和 ΔH2 间的关系正确的是( A.ΔH3=ΔH1+2ΔH2 B.ΔH3=ΔH1+ΔH2 )。

C.ΔH3=ΔH1-2ΔH2 D.ΔH3=ΔH1-ΔH2 解析

根据盖斯定律可知:ΔH3=ΔH1+2ΔH2。 答案 A 必考点 46 反应热(ΔH)的大小比较 对于放热反应来说,ΔH=-Q kJ· mol 1,虽然“-”仅表示放热的意思,但在比较大小 时要将其看成真正意义上的“负号”,即放热越多,ΔH 反而越小。如: 1.同一反应,生成物状态不同时 A(g)+B(g)===C(g) ΔH1<0,A(g)+B(g)===C(l) ΔH2<0,因为 C(g)===C(l) ΔH3<0,则 ΔH3=ΔH2-ΔH1,所以 ΔH2<ΔH1。 2.同一反应,反应物状态不同时 S(g)+O2(g)===SO2(g) ΔH1<0 S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH2<0


ΔH2+ΔH3=ΔH1,则 ΔH3=ΔH1-ΔH2,又 ΔH3<0,所以 ΔH1<ΔH2。 3.两个有联系的不同反应相比 C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1<0 1 C(s)+ O2(g)===CO(g) 2 ΔH2<0 根据常识可知 CO(g)

1 + O2(g)===CO2(g) ΔH3<0 又因为 ΔH2+ΔH3=ΔH1,所以 ΔH2>ΔH1。 2 【典例 3】 比较下列反应或过程中的热量或反应热的相对大小。 1 (1)已知:①H2(g)+ O2(g)===H2O(g) 2 ΔH1=a kJ· mol
-1 -1

②2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH2=b kJ· mol

1 - ③H2(g)+ O2(g)===H2O(l) ΔH3=c kJ· mol 1 2 ④2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH4=d kJ· mol 则 a 、 b 、 c 、 d
-1















________________________________________________________________________。 (2)若向三份等体积 0.100 0 mol· L
-1

NaOH 溶液中分别加入①稀醋酸,②浓 H2SO4,③稀

硝 酸 至 恰 好 完 全 反 应 , 则 上 述 过 程 中 的 焓 变 ΔH1 、 ΔH2 、 ΔH3 的 大 小 关 系 为 ________________________________________________________________________。 (3)已知胆矾溶于水时,溶液温度降低。在室温下将 1 mol 无水硫酸铜制成溶液时,放出 热量为 Q1 kJ,而胆矾分解的热化学方程式是 CuSO4· 2O(s)===CuSO4(s)+5H2O(l) ΔH=+ 5H Q2 kJ· mol 1,则 Q1 与 Q2 的大小关系为____________。 解析 (1)由于该反应为放热反应,且 H2O(g)===H2O(l) ΔH<0,故有 2a=b>2c=d。


(2)由于 CH3COOH 电离吸热,浓 H2SO4 稀释时放热,故有 ΔH1>ΔH3>ΔH2。 (3)根据题意可得如下转化关系:

故有:ΔH=+Q2 kJ· mol 1-Q1 kJ· mol 1>0, 即:Q2>Q1。 答案 (1)2a=b>2c=d (2)ΔH1>ΔH3>ΔH2 ——比较反应热大小的四个注意要点 1.反应物和生成物的状态 物质的气、液、固三态的变化与反应热的关系





(3)Q2>Q1

2.ΔH 的符号:比较反应热的大小时,不要只比较 ΔH 数值的大小,还要考虑其符号。 3.参加反应物质的量,当反应物和生成物的状态相同时,参加反应物质的量越多放热反 应的 ΔH 越小,吸热反应的 ΔH 越大。 4.反应的程度:参加反应物质的量和状态相同时,反应的程度越大,热量变化越大。 【应用 3】 (2013· 西安二检)如图所示,下列说法不正确的是( )。

A.反应过程(1)的热化学方程式为 A2(g)+B2(g)===C(g) ΔH1=-Q1kJ· mol

-1

B.反应过程(2)的热化学方程式为 C(g)===A2(g)+B2(g) ΔH2=+Q2 kJ· mol C.Q1 与 Q2 的关系:Q1>Q2 D.ΔH2>ΔH1

-1

解析 由图像数据可知,反应过程(1)的热化学方程式为 A2(g)+B2(g)===C(g) ΔH1=- Q1kJ· mol 1。反应过程(2)的热化学方程式为 C(g)===A2(g)+B2(g) ΔH2=+Q2 kJ· mol 1,反应 过程(1)与反应过程(2)中,反应物、生成物所涉及物质及状态均相同,只是过程相反,故反应 热的数值相等,符号相反。注意比较 ΔH 的大小时,要注意考虑其正负号。 答案 C
- -

(1)忽略 ΔH 的正负或对 ΔH 的正负意义不理解。 (2)忽视 ΔH 的数值与化学方程式中物质的系数有关。系数发生变化时,ΔH 的数值要相 应变化。 (3)忽视物质的状态不同 ΔH 的数值也不同。 (4)对热化学方程式意义理解不清。 当场指导

Hold 住考向 考向 1 考向 2 考向 3 化学反应中能量变化及相关概念 热化学方程式的书写与判断 盖斯定律及其应用 5年6考 5 年 12 考 5年9考

名师揭秘

化学反应中的能量变化属于逐渐强化的高考热点,涉及到焓变与化学键的关系,热化学 方程式的书写和正误判断, 反应热大小的比较和计算, 燃烧热和中和热的理解与测定等。 2014 年高考仍会重点考查该部分知识,应高度关注。

反应热及焓变的分析与判断 1.(2012· 大纲全国,9)反应 A+B― →C(ΔH<0)分两步进行:①A+B― →X(ΔH>0), ②X― →C(ΔH<0)。下列示意图中,能正确表示总反应过程中能量变化的是( )。

解析 ①A+B― →X ΔH>0, 具有的能量大于 A、 能量总和, C 错误, X B A、 ②X― →C ΔH<0,A+B― →C ΔH<0,C 具有的能量小于 X 具有的能量,也小于 A、B 能量总和,D 正确,B 错误。 答案 D 2.(2012· 江苏化学,4)某反应的反应过程中能量变化如图所示(图中 E1 表示正反应的活 化能,E2 表示逆反应的活化能)。下列有关叙述正确的是( )。

A.该反应为放热反应 B.催化剂能改变该反应的焓变 C.催化剂能降低该反应的活化能 D.逆反应的活化能大于正反应的活化能 解析 图中生成物总能量高于反应物总能量,反应为吸热反应,A 错;使用催化剂可降 低活化能而影响反应速率,但不会影响焓变,B 错,C 正确;图中 E1 为正反应活化能,E2 为逆反应活化能,E1>E2,D 错误。 答案 C 3.(2011· 上海改编)根据碘与氢气反应的热化学方程式

(ⅰ)I2(g)+H2(g)? ? 2HI(g) ΔH=-9.48 kJ· mol (ⅱ)I2(s)+H2(g)? ? 2HI(g) ΔH=26.48 kJ· mol 下列判断正确的是( )。

-1

-1

A.254 g I2(g)中通入 2 g H2(g),反应放热 9.48 kJ B.1 mol 固态碘与 1 mol 气态碘所含的能量相差 17.00 kJ C.反应(ⅰ)的产物比反应(ⅱ)的产物稳定 D.反应(ⅱ)的反应物总能量比反应(ⅰ)的反应物总能量低 解析 反应(ⅰ)是可逆反应,所以 254 g I2(g)与 2 g H2(g)反应生成的 HI(g)小于 2 mol,放 出的热量小于 9.48 kJ, 错; A 由反应(ⅰ)—(ⅱ)可得反应(ⅲ)I2(g)===I2(s) ΔH=-35.96 kJ· mol
-1

,因此,1 mol 固态碘与 1 mol 气态碘所含的能量相差 35.96 kJ,B 错;两个反应物的产物

均为气态碘化氢,显然 C 错;由(ⅲ)可知,1 mol 固态碘比 1 mol 气态碘所含的能量低,故反 应(ⅱ)的反应物总能量比反应(ⅰ)的反应物总能量低。 答案 D 热化学方程式的书写与判断 1.判断正误 (1)氢氟酸是一种弱酸,可用来刻蚀玻璃。已知 25 ℃时: ①HF(aq)+OH (aq)===F (aq)+H2O(l) ΔH=-67.7 kJ· mol
+ - -1 - -

②H (aq)+OH (aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ· mol
-1 -1 -1

在 20 mL 0.1 mol· L 式及热效应可表示为:

氢氟酸中加入 V mL 0.1 mol· L

NaOH 溶液。则氢氟酸的电离方程

HF(aq)? ? (aq)+F (aq) H (2012· 安徽理综,12 改编)





ΔH=+10.4 kJ· mol 1(×)



解析 由①-②得:HF(aq)? ? (aq)+F (aq) H ΔH=-10.4 kJ· mol 1。 1 (2)25 ℃、101 kPa 下:①2Na(s)+ O2(g)===Na2O(s) 2 ΔH1=-414 kJ· mol
-1 -





②2Na(s)+O2(g)===Na2O2(s) ΔH2=-511 kJ· mol
-1 -

则:25 ℃、101 kPa 下,Na2O2(s)+2Na(s)===2Na2O(s) ΔH=-317 kJ· mol 1(√) (2011· 北京理综,10D) 解析 由盖斯定律, 可知①×2-②得 Na2O2(s)+2Na(s)===2Na2O(s) ΔH=-317 kJ· mol

-1 -

(3)A.甲烷的标准燃烧热为-890.3 kJ· mol 1, 则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为: 4(g) CH +2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3 kJ· mol 1(×) B. ℃、 MPa 下, 0.5 mol N2 和 1.5 mol H2 置于密闭容器中充分反应生成 NH3(g), 500 30 将 放热 19.3 kJ,其热化学方程式为:N2(g)+3H2(g)500 ℃、30 MPa2NH3(g) ???? ΔH=-38.6 kJ· mol 1(×) (2010· 浙江理综,12A、B) 解析 A 项中 H2O 的状态应为液态;B 项中可逆反应不能进行到底,19.3 kJ 热量不是 0.5 mol N2 和 1.5 mol H2 的反应热,故错误。 2.(2012· 北京理综,26 节选)用 Cl2 生产某些含氯有机物时会产生副产物 HCl。利用反应 A,可实现氯的循环利用。 反应 A:4HCl+O2?400 ℃ ? 2+2H2O ? ? 2Cl 已知:ⅰ.反应 A 中,4 mol HCl 被氧化,放出 115.6 kJ 的热量。 ⅱ.
CuO/CuCl2
- -

催化剂

(1)H2O 的电子式是________________________________________________________。 (2)反应 A 的热化学方程式是________________________________________________。 (3)断开 1 mol H—O 键与断开 1 mol H—Cl 键所需能量相差约为________kJ, 2O 中 H—O H 键比 HCl 中 H—Cl 键(填“强”或“弱”)________。 解析


(3)由题给条件可知,4 mol HCl 被氧化,放出热量为 115.6 kJ,可知 ΔH=-115.6

kJ· mol 1; ΔH=E(反应物键能之和)—E(生成物键能之和)可得, 由 E(H—O)—E(H—Cl)=[115.6 +(498-2×243)]/4 kJ· mol 1=31.9 kJ· mol 1,键能越大,化学键越稳定、越强,所以水中的 H—O 键比氯化氢中 H—Cl 键强。 答案 (1)H· · O H · ·
· · · ·
- -

(2)4HCl(g)+O2(g)? ? 2(g)+2H2O(g) 2Cl ΔH=-115.6 kJ· mol 盖斯定律及其应用 1.(2012· 天津化学,10 节选)已知:温度过高时,WO2(s)转变为 WO2(g): WO2(s)+2H2(g)? ? W(s)+2H2O(g) ΔH=+66.0 kJ· mol
-1 -1

(3)31.9 强

WO2(g)+2H2(g)? ? W(s)+2H2O(g)

ΔH=-137.9 kJ· mol

-1

则 WO2(s)? ? 3(g)的 ΔH=________。 WO 解析 根据题意可知, 将反应①WO2(s)+2H2(g)? ? W(s)+2H2O(g) ΔH=+66.0 kJ· mol


1

和 ②WO2(g) + 2H2(g)? ? W(s) + 2H2O(g)


ΔH = - 137.9 kJ· mol



1

,①-②可得

WO2(s)? ? 2(g) ΔH=+203.9 kJ· WO mol 1。 答案 +203.9 kJ· mol
-1

2.(2012· 重庆理综,12)肼(H2NNH2)是一种高能燃料,有关化学反应的能量变化如图所 示。已知断裂 1 mol 化学键所需的能量(kJ):N≡N 为 942、O=O 为 500、N—N 为 154,则 断裂 1 mol N—H 键所需的能量(kJ)是( )。

A.194 B.391 C.516 D.658 解析 由题中的图像可以看出断裂 1 mol N2H4(g)和 1 mol O2(g)中的化学键所要吸收的能 量为:2 752 kJ-534 kJ=2 218 kJ 设断裂 1 mol N—H 键所需要的能量为 x 则 154 kJ+4x+500 kJ=2 218 kJ 解得 x=391 kJ。 答案 B 3.(2011· 海南,5)已知: 2Zn(s)+O2(g)===2ZnO(s) ΔH=-701.0 kJ· mol
-1 -1

2Hg(l)+O2(g)===2HgO(s) ΔH=-181.6 kJ· mol

则反应 Zn(s)+HgO(s)===ZnO(s)+Hg(l)的 ΔH 为( A.+519.4 kJ· mol C.-259.7 kJ· mol
-1

)。

B.+259.7 kJ· mol D.-519.4 kJ· mol

-1 -1

-1

?上式-下式? 解析 根据盖斯定律, 即得 Zn(s)+HgO(s)===ZnO(s)+Hg(l) 2 ?-701.0 kJ· mol 1?-?-181.6 kJ· mol 1? ΔH= 2
- -

=-259.7 kJ· mol 1。 答案 C



【实验目的】 测定强酸、强碱反应的中和热,体验化学反应的热效应。 【测定原理】 ?m酸+m碱?· ?t终-t始? c· ΔH= n c=4.18 J· 1· 1=4.18×10 g ℃ 【实验用品】 仪器:大烧杯(500 mL)、小烧杯(100 mL)、温度计、量筒(50 mL)两个、泡沫塑料或纸条、 泡沫塑料板或硬纸板(中心有两个小孔)、环形玻璃搅拌棒; 试剂:0.50 mol· L 【实验步骤】 (1)在大烧杯底部垫泡沫塑料(或纸条),使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。然后再 在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料(或纸条),大烧杯上用泡沫塑料板(或硬纸板)作盖板,在板 中间开两个小孔,正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过,如下图所示。
-1 - - -3

kJ· 1· 1;n 为生成 H2O 的物质的量。 g ℃





盐酸、0.50 mol· 1NaOH 溶液。 L



(2)用一个量筒量取 50 mL 0.50 mol· L

-1

盐酸,倒入小烧杯中,并用温度计测量盐酸的温

度,记入下表。然后把温度计上的酸用水冲洗干净。 (3)用另一个量筒量取 50 mL 0.50 mol· 1NaOH 溶液, L 并用温度计测量该溶液的温度, 记 入下表。 (4)把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中, 并把量筒中的 NaOH 溶液迅速一次 倒入小烧杯(注意不要洒到外面)。用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液,并准确读取混合溶液的 最高温度,记为终止温度 t2,记入下表。 (5)重复实验(2)~(4)三次。 温度 起始温度 t1/℃ 终止温度 温度差


实验 次数 1 2 3 【实验数据处理】

盐酸

NaOH 溶液

平均值

t2/℃

(t2-t1)/℃

(1)取三次测量所得数据的平均值作为计算依据。 t1/℃ t2/℃ (t2-t1)/℃

(2)计算反应热 为了计算简便,我们近似地认为实验所用酸、碱溶液的密度均为 1 g· 3,且中和后所 cm 得溶液的比热容为 4.18 J· 1· 1。 g ℃ ①50 mL 0.50 mol· L 50 g。 ②50 mL 0.50 mol· L
-1 -1 - - -

的盐酸的质量 m1=50 g,50 mL 0.50 mol· 1NaOH 溶液的质量 m2= L



的盐酸与 50 mL 0.50 mol· 1NaOH 溶液发生中和反应放出的热量 L



为:(m1+m2)· (t2-t1)=0.418(t2-t1)kJ。 c· 生成 1 molH2O 时的反应热为: 0.418?t2-t1? - ΔH=- kJ· mol 1。 0.025 【注意事项】 (1)碎泡沫塑料(或纸条)及泡沫塑料板的作用是保温、隔热,减少实验过程中热量的损失。 (2)为保证酸、碱完全中和,常采用碱稍稍过量。 (3)实验时用环形玻璃搅拌棒搅拌溶液的方法是上下搅动,不能用铜丝搅拌棒代替环形玻 璃搅拌棒的理由是铜传热快,热量损失大。 【问题探讨】 (1)本实验中常用稍过量的 NaOH 的原因是为保证盐酸完全被中和。试问:在反应中若因 为有放热现象,而造成少量 HCl 在反应中挥发,则测得的中和热________(填“偏大”、“偏 小”或“不变”)。 (2)若用等浓度的醋酸与 NaOH 溶液反应, 则测得的中和热会________(填“偏大”、 “偏 小 ” 或 “ 不 变 ”) , 其 原 因 是

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)在中和热测定实验中存在用水洗涤温度计上的盐酸的步骤,若无此操作步骤,则测得 的中和热________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。 解析 (1)若因为有放热现象导致少量 HCl 在反应中挥发, 减少了 HCl 的量, 故测得的中

和热会偏小。(3)小题也同理,不洗涤温度计上的盐酸,也会造成 HCl 的量减小,测得中和热 偏小。 答案 (1)偏小

(2)偏小 用醋酸代替盐酸,醋酸电离要吸收热量,造成测得中和热偏小 (3)偏小

(时间:45 分钟 满分:100 分) 考 点 题 号

反应热及焓变的分析判断 热化学方程式的书写与判断 盖斯定律的应用、反应热的计算

1、2、4、5、9、10 3、8 6、7、11

一、选择题(本题共 7 个小题,每题 6 分,共 42 分,每个小题只有一个选项符合题意) 1.下列关于能量的变化及反应热的说法中正确的是( A.任何化学反应都有反应热 B.有些化学键断裂时吸收能量,有些化学键断裂时放出能量 C.新化学键的形成不一定放出能量 D.有热量变化的反应一定有化学键的断裂与形成 答案 A 2.(2012· 哈尔滨模拟)已知化学反应 A2(g)+B2(g)===2AB(g)的能量变化如图所示,判断 下列叙述中正确的是( )。 )。

A.每生成 2 分子 AB 吸收 b kJ 热量 B.该反应热 ΔH=+(a-b)kJ· mol
-1

C.该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量 D.断裂 1 mol A—A 和 1 mol B—B 键,放出 a kJ 能量 解析 由图示可知生成物总能量高于反应物总能量,C 错;1 mol A2(g)与 1 mol B2(g)反 应生成 2 mol AB(g)吸收(a-b)kJ 热量,A 错,B 正确;化学键断裂吸收能量,D 错。 答案 B 3.向足量 H2SO4 溶液中加入 100 mL 0.4 mol· L
-1

Ba(OH)2 溶液,放出的热量是 5.12 kJ。

如果向足量 Ba(OH)2 溶液中加入 100 mL 0.4 mol· L 溶液与 BaCl2 溶液反应的热化学方程式为( A.Ba2 (aq)+SO2 (aq)===BaSO4(s) 4 ΔH=-2.92 kJ· mol
+ -1 + -

-1

盐酸时, 放出的热量为 2.2 kJ。 Na2SO4 则

)。

B.Ba2 (aq)+SO2 (aq)===BaSO4(s) 4 ΔH=-18 kJ· mol
+ -1 -



C.Ba2 (aq)+SO2 (aq)===BaSO4(s) 4 ΔH=-73 kJ· mol
+ -1 -

D.Ba2 (aq)+SO2 (aq)===BaSO4(s) 4 ΔH=-0.72 kJ· mol 解析
-1

这道题要求学生自己写出正确的热化学方程式,根据目标反应利用盖斯定律进
+ - + -

行计算。根据题述条件可得如下热化学方程式:Ba2 (aq)+2OH (aq)+2H (aq)+SO 2 4
- - +

(aq)===BaSO4(s)+2H2O(l) ΔH=-128 kJ· mol 1①,OH (aq)+H (aq)===H2O(l) ΔH=-55 kJ· mol 1②,根据盖斯定律:①-2×②可得:Ba2 (aq)+SO2 (aq)===BaSO4(s) 4 kJ· mol
-1 - + -

ΔH=-18

答案 B 4.已知热化学方程式:2SO2(g)+O2(g)? ? 2SO3(g) ΔH=-Q kJ· mol 1(Q>0)。下列说 法正确的是( )。


A.相同条件下,2 mol SO2(g)和 1 mol O2(g)所具有的能量小于 2 mol SO3(g)所具有的能 量 B.将 2 mol SO2(g)和 1 mol O2(g)置于一密闭容器中充分反应后,放出热量为 Q kJ C.增大压强或升高温度,该反应过程放出更多的热量 D.如将一定量 SO2(g)和 O2(g)置于某密闭容器中充分反应后放热 Q kJ,则此过程中有 2 mol SO2(g)被氧化 解析 由于 SO2 和 O2 反应放热,所以相同条件下,2 mol SO2(g)和 1 mol O2(g)所具有的 能量大于 2 mol SO3(g)所具有的能量,A 错误。SO2 和 O2 的反应是可逆反应,将 2 mol SO2(g) 和 1 mol O2(g)臵于一密闭容器中充分反应后, 参加反应的 SO2 小于 2 mol, 放出的热量小于 Q kJ,B 错误。增大压强,该平衡向正反应方向移动,放出热量更多,升高温度,该平衡向逆 反应方向移动,放出热量减少,C 错误。 答案 D 5.为探究 NaHCO3、Na2CO3 和盐酸(以下盐酸浓度均为 1 mol· 1)反应过程中的热效应, L 实验测得如下数据: 序号 35 mL 试剂 固体 混合前 温度/℃ 混合后 温度/℃


① ② ③ ④

水 水 盐酸 盐酸

2.5 g NaHCO3 3.2 g Na2CO3 2.5 g NaHCO3 3.2 g Na2CO3 )。

20.0 20.0 20.0 20.0

18.5 24.3 16.2 25.1

由此得出的结论正确的是(

A.Na2CO3 溶液与盐酸的反应是吸热反应 B.NaHCO3 溶液与盐酸的反应是放热反应 C.20.0 ℃时,含 3.2 g Na2CO3 的饱和溶液和 35 mL 盐酸混合后的温度将低于 25.1 ℃ D.20.0 ℃时,含 2.5 g NaHCO3 的饱和溶液和 35 mL 盐酸混合后的温度将低于 16.2 ℃ 解析 实验②④说明 Na2CO3 溶液与盐酸的反应是放热反应,A 错误;实验①③说明

NaHCO3 溶液与盐酸的反应是吸热反应,B 错误;由实验②可知,碳酸钠固体溶于水会放热, 而 C 项缺少了这个放热的过程, 因而放出的热量少于实验④, 则温度低于 25.1 ℃, 该项正确; 同理,由实验①③判断,D 项错误。 答案 C 6.(2013· 天津质检)将 TiO2 转化为 TiCl4 是工业冶炼金属钛的主要反应之一。已知: TiO2(s)+2Cl2(g)===TiCl4(l)+O2(g) ΔH=+140.5 kJ· mol
-1

1 C(s,石墨)+ O2(g)===CO(g) 2 ΔH=-110.5 kJ· mol
-1

则反应 TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s,石墨)===TiCl4(l)+2CO(g)的 ΔH 是( A.+80.5 kJ· mol C.-30.0 kJ· mol
-1

)。

B.+30.0 kJ· mol D.-80.5 kJ· mol

-1 -1

-1

解析 认真观察已知反应和目标反应,将已知反应分别记为①、②,应用盖斯定律,由 反应①+②×2 即可解题。 答案 D 7.(2013· 淮南模拟)一定条件下,充分燃烧一定量的丁烷放出热量 161.9 kJ,经测定完全 吸收生成的 CO2 需消耗 5 mol· L 方程式: C4H10(g)+13/2O2(g)===4CO2(g)+5H2O(g)的 ΔH 为( A.+2 590.4 kJ· mol C.+1 295.2 kJ· mol
-1 -1

的 KOH 溶液 100 mL,恰好生成正盐,则此条件下热化学

)。

B.-2 590.4 kJ· mol D.-1 295.2 kJ· mol

-1 -1 -

-1

解析 据题意, 放出 161.9 kJ 热量时生成的 CO2 的物质的量为 5 mol· 1×0.1 L÷ L 2=0.25 mol,所以 ΔH=-161.9 kJ· mol 1×16=-2 590.4 kJ· mol 1。
- -

答案 B 二、非选择题(本题共 4 个小题,共 58 分) 8.(15 分)(原创题)(1)已知: 1 ①Fe(s)+ O2(g)===FeO(s) 2 ΔH1=-272.0 kJ· mol 1; 3 ②2Al(s)+ O2(g)===Al2O3(s) 2 ΔH2=-1 675.7 kJ· mol 1。 Al 和 FeO 发 生 铝 热 反 应 的 热 化 学 方 程 式 是
- -

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 某同学认为,铝热反应可用于工业炼铁,你的判断是________(填“能”或“不能”), 你的理由是____________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)反应物与生成物均为气态的某可逆反应在不同条件下的反应历程分别为 A、B,如图 所示。

①据图判断该反应是________(填“吸”或“放”)热反应,当反应达到平衡后,其他条 件不变,升高温度,反应物的转化率将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。 ②其中 B 历程表明此反应采用的条件为________(填字母)。 A.升高温度 B.增大反应物的浓度 C.降低温度 D.使用催化剂 解析 (1)该铝热反应的化学反应方程式为 3FeO(s)+2Al(s)===Al2O3(s)+3Fe(s),可由②


-①×3 得到,故 ΔH=ΔH2-ΔH1×3=-1 675.7-(-272.0)×3=-859.7(kJ· mol 1)。铝比铁 价格高,故用铝热反应炼铁经济上不合算。(2)结合图像,反应物的能量低于产物能量,该反 应为吸热反应,升温平衡向正反应方向移动,反应物的转化率增大。 答案 (1)3FeO(s)+2Al(s)===Al2O3(s)+3Fe(s)
-1

ΔH=-859.7 kJ· mol

不能 该反应为引发反应,需消耗大量能量,成本较高

(2)①

吸 增大 ②D

9.(14 分)(2013· 金丽衢十二校联考)合成氨工业的核心反应是 N2(g)+3H2(g)? ? ? ? 高温、高压 2NH3(g) ΔH=Q kJ· mol 1。反应过程中能量变化如图所示,回答下列问题。 (1)在反应体系中加入催化剂, 反应速率增大, 1 和 E2 的变化: 1________, 2________(填 E E E “增大”、“减小”或“不变”)。 (2)在 500 ℃、2×107 Pa 和催化剂条件下向一密闭容器中充入 0.5 mol N2 和 1.5 mol H2, 充 分 反 应 后 , 放 出 的 热 量 ________( 填 “ < ” 、 “ > ” 或 “ = ”)46.2 kJ , 理 由 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)关于该反应的下列说法中,正确的是________(填字母)。 A.ΔH>0,ΔS>0 B.ΔH>0,ΔS<0 C.ΔH<0,ΔS>0 D.ΔH<0,ΔS<0 解析 (1)在反应体系中加入催化剂,降低了活化能,故 E1 和 E2 均减小。(3)根据题给的


催化剂

图像可以看出合成氨的反应为放热反应,故 ΔH<0;又因为合成氨的反应为气体体积减小的 反应,故 ΔS<0;所以选 D。 答案 (1)减小 减小 (2)< 此反应为可逆反应,0.5 mol N2 和 1.5 mol H2 不可能完全

反应,所以放热小于 46.2 kJ (3)D 10.(14 分)实验室用 50 mL 0.50 mol· L
-1

盐酸、50 mL 0.55 mol· L

-1

NaOH 溶液和下图所

示装置进行测定中和热的实验,得到表中的数据: 实验次数 1 2 3 起始温度 t1/℃ 盐酸 20.2 20.3 21.5 NaOH 溶液 20.3 20.5 21.6 终止温度 t2/℃ 23.7 23.8 24.9

试完成下列问题: (1) 实 验 时 用 环 形 玻 璃 棒 搅 拌 溶 液 的 方 法 是

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 不 能 用 铜 丝 搅 拌 棒 代 替 环 形 玻 璃 棒 的 理 由 是

________________________________________________________________________。 (2)经数据处理,t2—t1=3.4 ℃。则该实验测得的中和热 ΔH=________[盐酸和 NaOH 溶 液的密度按 1 g· cm
-3

计算,反应后混合溶液的比热容(c)按 4.18 J· ℃) (g·

-1

计算]。

(3)若将 NaOH 溶液改为相同体积、相同浓度的氨水,测得中和热为 ΔH1,则 ΔH1 与 ΔH 的 关 系 为 : ΔH1________ΔH( 填 “ < ” 、 “ > ” 或 “ = ”) , 理 由 是 ________________________________________________________________________。 解析 (1)对于本实验,让氢氧化钠和盐酸尽可能地完全反应是减小误差的一个方面,所

以实验时用环形玻璃棒上下搅动,以防将温度计损坏。减少热量散失是减小误差的另一个重 要方面,所以选用玻璃棒,而不用铜丝。 (2)ΔH=-[100 g×4.18×10
-3

kJ· ℃) 1×3.4 ℃]÷ (g· 0.025 mol=-56.8 kJ· mol



-1

(3)因弱电解质的电离过程是吸热的,将 NaOH 溶液改为相同体积、相同浓度的氨水反应 后放出的热量少,所以 ΔH1>ΔH。 答案 (1)上下搅动(或轻轻搅动) Cu 传热快,防止热量损失 (2)-56.8 kJ· mol
-1

(3)>

NH3· 2O 属于弱电解质,电离吸热 H 11.(15 分)煤作为燃料,可以有下列两种途径(把煤看成由碳组成):途径Ⅰ:C(s)+ O2(g)===CO2(g) ΔH=-a kJ· mol
-1

途径Ⅱ:C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH=b kJ· mol
-1 -1

2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH=-c kJ· mol 2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-d kJ· mol 试回答下列问题:

-1

(1)燃烧等质量的煤,途径Ⅰ放出的热量________途径Ⅱ放出的热量(填“大于”、“小 于”或“等于”)。 (2)b 的数学关系式是______________(用 a、c、d 表示)。 (3)由于制取水煤气反应中, 反应物具有的总能量________(填“大于”、 “小于”或“等 于”)生成物所具有的总能量,那么在反应时,反应物需要________(填“吸收”或“放出”) 能量才能转化为生成物。 (4) 简 述 煤 通 过 途 径 Ⅱ 作 为 燃 料 的 意 义

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。 解析 (1)物质燃烧时放出热量的多少仅与反应物的最初状态及生成物的最终状态有关,

而与其中间的变化过程无关,所以燃烧等质量的煤,途径Ⅰ放出的热量等于途径Ⅱ放出的热 量。(2)将途径Ⅱ的 3 个热化学方程式变形得:C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=b-(c+d)/2,则 c+d 与途径Ⅰ比较得:-a=b-(c+d)/2,故 b= -a。(3)根据制取水煤气的反应知,该反应 2 为吸热反应,所以反应物具有的总能量小于生成物所具有的总能量,反应物需要吸收能量才 能转化为生成物。(4)固体煤经处理变为气体燃料后,可减少大气污染并提高燃烧效率。 答案 (1)等于 (2)b=-a+(c+d)/2 (3)小于 吸收

(4)固体煤经处理变为气体燃料后,不仅在燃烧时可以大大减少 SO2 和烟尘对大气造成的 污染,而且燃烧效率高 特别提醒:教师配赠习题、课件、视频、图片、文档等各种电子资源见《创新设计· 高考总 复习》光盘中内容。 第二讲 原电池 化学电源

1.了解原电池的工作原理,能写出电极反应式和电池反应方程式。 2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。

1.新型电池的原理分析,电极判断,电极和电池反应式的书写。 2.原电池在能源危机的作用。

一、原电池 1.装置特点:化学能转化为电能。 2.原电池的电极 原电池的负极——活泼金属——发生氧化反应——向外电路提供电子 原电池的正极——不活泼金属(或惰性电极如石墨)——发生还原反应——接受外电路提 供的电子 3.原电池的构成条件 (1)能自发地发生氧化还原反应。 (2)电解质溶液(构成电路或参加反应)。 (3)由还原剂和导体构成负极系统,由氧化剂和导体构成正极系统。 (4)形成闭合回路(两电极接触或用导线连接)。

4.工作原理(以锌—铜原电池为例,如图所示)

电极名称 电极材料 电极反应 反应类型 电子流向 盐桥中离 子流向 电池反应 方程式

负极 Zn Zn-2e ===Zn2 氧化反应 由负极沿导线流向正极
- + +

正极 Cu Cu2 +2e ===Cu 还原反应


阴离子流向负极,阳离子流向正极

Zn+Cu2 ===Zn2 +Cu





原电池内部阴、阳离子如何移动?为什么? 提示 阴离子移向负极、阳离子移向正极,这是因为负极失电子,生成大量阳离子聚集 在负极附近,致使该极附近有大量正电荷,所以溶液中的阴离子要移向负极;正极得电子, 该极附近的阳离子因得电子生成电中性物质而使该极附近带负电荷,所以溶液中阳离子要移 向正极。 原电池的模型中常用盐桥连接,它的作用是什么?能否用一导线代替? 提示 盐桥的作用是连接两烧杯中的电解质形成闭合回路,通过带电离子的定向移动, 平衡烧杯中电解质溶液的电荷,不能用一根导线连接,因为导线是不能传递阴阳离子的。 二、常见化学电源 电池 碱性锌锰 电池 负极反应 Zn+2OH -2e ===Zn(OH)2
- -

正极反应 2MnO2+2H2O+2e


总反应式 Zn+2MnO2+ 2H2O===2MnOOH+ Zn(OH)2

===2MnOOH+2OH PbO2(s)+2e +4H (aq)+SO2 4
- -





铅蓄电池

Pb(s)-2e



- +SO2 (aq)=== 4

Pb(s)+PbO2(s)+ 2H2SO4(aq)=== 2PbSO4(s)+2H2O(l)

PbSO4(s)

(aq)===PbSO4(s)+

2H2O(l) 酸性 氢氧 燃料 电池 固体 碱性 2H2-4e ===4H
- +

O2+4e +4H === 2H2O O2+4e +2H2O=== 4OH
- - -





2H2-4e +4OH ===4H2O 2H2-4e ===4H
- +





2H2+O2===2H2O

O2+4e ===2O2



可充电电池充电时电极与外接电源的正、负极如何连接? 提示 可充电电池充电时的电极接法为:

一个作用· 盐桥的作用 (1)使整个装置构成闭合回路,代替两溶液直接接触。 (2)平衡电荷。如在 Zn/ZnSO4—Cu/CuSO4 原电池中 Zn 失去电子 Zn2 进入 ZnSO4 溶液, ZnSO4 溶液中因 Zn2 增多而带正电荷。同时,CuSO4 溶液则由于 Cu2 变成 Cu,使得 SO2 相 4 对较多而带负电荷。通过盐桥中阴阳离子定向移动而使两极电解质溶液中正负电荷守恒而保 持电中性。 四个观察· 原电池的四个判定方法 ①观察电极——两极为导体且存在活泼性差异(燃料电池的电极一般为惰性电极); ②观察溶液——两极插入溶液中; ③观察回路——形成闭合回路或两极直接接触; ④观察本质——原电池反应是自发的氧化还原反应。 四个规律· 金属腐蚀的四个规律 ①电解池原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。 ②对同一种金属来说,腐蚀的快慢:强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液。 ③活泼性不同的两金属,活泼性差别越大,腐蚀越快。
+ + - +

④对同一种电解质溶液来说,电解质溶液浓度越大,腐蚀越快。

我的体会· 原电池学习的关键是理解原电池的原理,大家可以画一画原电池的原理图,弄清离子的 移向,电子的流向,两极的反应(负氧化正还原)。对于燃料电池要注意燃料在负极反应,O2 在正极反应,要注意电解质溶液或传导介质的影响,如碱性条件下,CO2 以 CO2 形式存在。 3 问题征解· 在金属的电化学腐蚀中,做氧化剂的只有 O2 和 H 吗? 提 示 不 是 。 其 他 氧 化 性 微 粒 也 可 以 使 金 属 发 生 电 化 学 腐 蚀 。
+ -

必考点 47 原电池正负极的判断方法和电极反应式的书写 一、原电池的正负极的判断

二、电极反应式的书写 1.一般电极反应式的书写

2.复杂电极反应式的书写 复杂电极 较简单一极的电极 反应式 = 总反应式 - 反应式 如 CH4 酸性燃料电池中

CH4+2O2===CO2+2H2O??总反应式① 2O2+8H +8e ===4H2O??正极反应式② ①-②得: CH4+2H2O-8e ===CO2+8H ??负极反应式 【典例 1】 (2012· 合肥调研)已知在酸性条件下发生的反应为 AsO3 +2I +2H ===AsO3 4 3
- - - - - - + - - + + -

+I2+H2O,在碱性条件下发生的反应为 AsO3 +I2+2OH ===AsO3 +H2O+2I 。设计如图 3 4 装置(C1、C2 均为石墨电极),分别进行下述操作:

Ⅰ.向 B 烧杯中逐滴加入浓盐酸 Ⅱ.向 B 烧杯中逐滴加入 40% NaOH 溶液 结果发现电流表指针均发生偏转。 试回答下列问题: (1)两次操作中指针为什么发生偏转? (2)两次操作过程中指针偏转方向为什么相反?试用化学平衡移动原理解释之。 (3) 操 作 Ⅰ 过 程 中 C1 棒 上 发 生 的 反 应 为

________________________________________________________________________; (4) 操 作 Ⅱ 过 程 中 C2 棒 上 发 生 的 反 应 为

________________________________________________________________________。 (5)操作Ⅱ过程中,盐桥中的 K 移向______烧杯溶液(填“A”或“B”)。 解析 由于酸性条件下发生反应 AsO3 +2I +2H ===AsO3 +I2+H2O,碱性条件下发 4 3 生反应 AsO3 +I2+2OH ===AsO3 +H2O+2I 都是氧化还原反应。 而且满足构成原电池的三 3 4 大要素:①不同环境中的两电极(连接);②电解质溶液(电极插入其中并与电极自发反应);③ 形成闭合回路。 当加酸时,c(H )增大,C1:2I -2e ===I2,这是负极;C2:AsO3 +2H +2e ===AsO3 4 3 +H2O,这是正极。 当加碱时, c(OH )增大, 1:2+2e ===2I , C I 这是正极; 2: 3 +2OH -2e ===AsO3 C AsO3 4 +H2O,这是负极。 答案 (1)两次操作中均能形成原电池,化学能转变成电能。
+ - - - - - - - - - + - - - + - - - - - - - - + - +

(2)(Ⅰ)加酸,c(H )增大,AsO3 得电子,I 失电子,所以 C1 极是负极,C2 极是正极。(Ⅱ) 4 加碱,c(OH )增大,AsO3 失电子,I2 得电子,此时,C1 极是正极,C2 极是负极。故发生不 3
- -

同方向的反应,电子转移方向不同,即电流表指针偏转方向不同。 (3)2I -2e ===I2 (4)AsO3 +2OH -2e ===AsO3 +H2O 3 4 (5)A ——原电池正负极判断的注意点 ①原电池正、负极的判断基础是自发进行的氧化还原反应,如果给出一个化学反应方程 式判断正、负极,可以直接根据化合价的升降来判断,发生氧化反应的一极为负极,发生还 原反应的一极为正极。 ②判断电极时,不能简单地依据金属的活泼性来判断,要看反应的具体情况,如:a.Al 在强碱性溶液中比 Mg 更易失电子,Al 作负极,Mg 作正极;b.Fe、Al 在浓 HNO3 中钝化后, 比 Cu 等金属更难失电子,Cu 等金属作负极,Fe、Al 作正极。 【应用 1】 (2013· 保定质检)原电池正、负电极的极性不仅与电极材料的性质有关,也与电解质溶液 有关。下列由不同材料组成的原电池,电极反应正确的是( )。
- + - - - - - -

A.由 Fe、Cu 与稀硫酸组成的原电池,其负极反应式为 Fe-3e ===Fe3

B.由 Al、Mg 与氢氧化钠溶液组成的原电池,其负极反应式为 Mg-2e +2OH ===Mg(OH)2 C.由 Pb、Cu 与氯化铁溶液组成的原电池,其正极反应式为 Cu-2e ===Cu2 D.由 Al、Cu 与浓硝酸组成的原电池,其负极反应式为 Cu-2e ===Cu2
- + - +





解析 由 Fe、Cu 与稀硫酸组成的原电池,Fe 作负极,电极反应式为:Fe-2e ===Fe2 , A 错 ; 由 Al 、 Mg 与 氢 氧 化 钠 溶 液 组 成 的 原 电 池 , 电 池 总 反 应 为 2Al + 2H2O + 2NaOH===2NaAlO2+3H2↑,Al 作负极,电极反应式为 Al-3e +4OH ===AlO2 +2H2O,B 错;由 Pb、Cu 与氯化铁溶液组成的原电池,正极为 Pb,电极反应式为 Fe3 +e ===Fe2 ,C 错;由 Al、Cu 与浓硝酸组成的原电池,Al 遇浓硝酸钝化,Cu 作负极,电极反应式为 Cu- 2e ===Cu2 ,D 对。 答案 D 必考点 48 原电池原理在化工、农业生产及科研中的应用
- + + - + - - -





1.加快氧化还原反应的速率 一个自发进行的氧化还原反应,设计成原电池时反应速率增大。 例如,在 Zn 与稀 H2SO4 反应时加入少量 CuSO4 溶液能使产生 H2 的反应速率加快。 2.比较金属活动性强弱 两种金属分别做原电池的两极时,一般做负极的金属比做正极的金属活泼。 例如,有两种金属 a、b,用导线连接后插入到稀 H2SO4 中,观察到 a 溶解,b 极上有气

泡产生,则推测 a 为负极,b 为正极,则金属活动性 a>b。 3.用于金属的防护 使被保护的金属制品做原电池正极而得到保护。 例如,要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等,可用导线将其与一块锌块相连,使锌 做原电池的负极。 4.设计电池,制造化学电源 如根据以下反应设计的原电池如下表所示: 原理 负极 正极 电解质 溶液 FeCl3 溶液 电极反应 负极:Cu-2e ===Cu2 2FeCl3+Cu===2FeCl2+ CuCl2 5.探究金属腐蚀的快慢规律 不同类型的腐蚀规律 电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀 【典例 2】 Cu C(Fe3 )
+ - +

正极:2Fe3 +2e ===2Fe2






(2012· 吉林期末质检)实验发现,298 K 时,在 FeCl3 酸性溶液中加入少量锌粒后,Fe3 立 即被还原成 Fe2 。某化学兴趣小组根据该实验事实设计了如图所示的原电池装置。下列有关 说法中正确的是( )。
- + +



A.该原电池的正极反应是:Zn—2e ===Zn2 B.左烧杯中溶液的红色逐渐褪去 C.该电池铂电极上有气泡出现

D.该电池总反应为:3Zn+2Fe3 ===2Fe+3Zn2





解析 正极是得电子的反应,A 错误;左烧杯中的电极反应式为 Fe3 +e ===Fe2 ,B 正 确、 错误; C 因为在金属活动性顺序中铁排在 H 的前面, 在酸性溶液中不会生成 Fe, 错误。 D 答案 B







理论上能自发进行的氧化还原反应都可以设计成原电池。 ?1?将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应,分别作原电池的负极和正极。 ?2?确定电极材料,如发生氧化反应的物质为金属单质, 可用该金属直接作负极; 如为气体

?如 H2?或溶液中的还原性离子,可用惰性电极?如 Pt、碳棒?作负极。,发生还原反应的电极材 料必须不如负极材料活泼。 ?3?确定电解质溶液,一般选用反应物中的电解质溶液即可。 ?4?构成闭合回路。 【应用 2】(2013· 青岛模拟)控制适合的条件,将反应 2Fe3
- + +

+2I ? ? 2 +I2 设计成如右图所示的原电池。下列判断不正 2Fe 确的是( )。

A.反应开始时,乙中石墨电极上发生氧化反应 B.反应开始时,甲中石墨电极上 Fe3 被还原 C.电流计读数为零时,反应达到化学平衡状态 D.电流计读数为零后,在甲中溶入 FeCl2 固体,乙中的石墨电极为负极 解析 由图示结合原电池原理分析可知,Fe3 得电子变成 Fe2 被还原,I 失去电子变成 I2 被氧化,所以 A、B 正确;电流计读数为零时 Fe3 得电子速率等于 Fe2 失电子速率,反应 达到平衡状态;D 项在甲中溶入 FeCl2 固体,平衡 2Fe3 +2I ? ? 2 +I2 向左移动,I2 被 2Fe 还原为 I ,乙中石墨为正极,D 不正确。 答案 D
- + - + + + + + - +

原电池反应的本质就是氧化还原反应。因此正确书写氧化还原反应方程式并能标出电子 转移的方向和数目是正确书写电极反应式的基础,通过电池反应中转移电子的数目可确定电 极反应中得失的电子数目,通过电池反应中的氧化剂、还原剂和氧化产物、还原产物可确定 电极反应中的反应物和产物。具体步骤如下: ①首先根据题意写出电池反应。 ②标出电子转移的方向和数目,指出氧化剂、还原剂。 ③根据还原剂——负极材料,氧化产物——负极产物,氧化剂——正极材料,还原产物 ——正极产物来确定原电池的正、负极和反应产物。根据电池反应中转移电子的数目来确定 电极反应中得失的电子数目。 ④注意环境介质对反应产物的影响。 ⑤写出正确的电极反应式。 试卷采样 (12 分)某学校研究性学习小组欲以镁条、铝片为电极,以稀 NaOH 溶液为电解质溶液设 计原电池。 (1)给你一只安培表,请你画出该原电池的示意图,并标出正负极。

当场指导 审题指导 在所给的电极材料中,铝片能与 NaOH 溶液发生自发的氧化还原反应: 2Al+2NaOH+6H2O===2Na[Al(OH)4]+3H2↑ 还原剂 由此可知: 负极(Al):2Al-6e +8OH ===2[Al(OH)4] 正极(Mg):6H2O+6e ===3H2↑+6OH 失分提示 1.原电池的正极和负极除与活泼性有关外,还与接触到溶液的酸碱性有关。 2.原电池中电极反应与溶液的酸碱性有一定关系。 评分细则
- - - - -

氧化剂

氧化产物

还原产物

(1)如右图所示(4 分)(不标正负极扣 2 分) (2)2Al+8OH -6e === 2[Al(OH)4] (4 分) (3)6H2O+6e ===3H2↑+6OH (4 分)
- - -





Hold 住考向 考向 1 考向 2 原电池的工作原理 原电池原理的综合应用 5 年 12 考 5年8考

名师揭秘 原电池原理的分析和应用是高考的热点。 预测 2014 年关于新型电源的工作原理分析、 电

极反应式的书写仍会在高考中出现,必须高度关注。

原电池原理的多方位分析 角度 1.原电池工作原理 1.(2012· 福建理综,9)将下图所示实验装置的 K 闭合,下列判断正确的是( )。

A.Cu 电极上发生还原反应 B.电子沿 Zn→a→b→Cu 路径流动 C.片刻后甲池中 c(SO2 )增大 4 D.片刻后可观察到滤纸 b 点变红色 解析 将 K 闭合构成闭合回路后,甲、乙构成原电池。饱和硫酸钠、酚酞溶液为电解质 溶液,滤纸为“电解池”。A 项,原电池反应为:Zn+Cu2 ===Zn2 +Cu,Zn 为负极,发生 氧化反应,Cu 电极上发生还原反应;B 项,电子不能通过电解质溶液;C 项,盐桥中 Cl 移 向甲池,c(SO2 )不变;D 项,b 点为电解池的阳极,OH 放电,该极区呈酸性,此处滤纸颜 4 色无明显变化。 答案 A
- - - + + -

2. (2011· 广东, 12)某小组为研究电化学原理, 设计如图装置, 下列叙述不正确的是( A.a 和 b 不连接时,铁片上会有金属铜析出 B.a 和 b 用导线连接时,铜片上发生的反应为:Cu2 +2e ===Cu C.无论 a 和 b 是否连接,铁片均会溶解,溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色 D.a 和 b 分别连接直流电源正、负极,电压足够大时,Cu2 向铜电极移动
+ + -

)。

解析 a 和 b 不连接时,铁与 CuSO4 溶液发生反应:Fe+Cu2 ===Fe2 +Cu,A 项正确; a 和 b 用导线连接时,组成了原电池,Fe 作负极,Cu 作正极,铜片上发生还原反应:Cu2
- - + +





+2e ===Cu,铁片上发生氧化反应:Fe-2e ===Fe2 ,B 项正确;通过以上分析可知,无论 a 和 b 是否连接,均发生反应:Fe+Cu2 ===Fe2 +Cu,故溶液均从蓝色(Cu2 的颜色)逐渐变
+ + +

成浅绿色(Fe2 的颜色),C 项正确;a 和 b 分别连接直流电源正、负极时,构成电解池,铜片 作阳极,铁片作阴极,Cu2 应向阴极(铁电极)移动,D 项错误。 答案 D 角度 2.新型化学电池 3.(2011· 福建,11)研究人员研制出一种锂水电池,可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电 池以金属锂和钢板为电极材料,以 LiOH 为电解质,使用时加入水即可放电。关于该电池的 下列说法不正确的是( )。




A.水既是氧化剂又是溶剂 B.放电时正极上有氢气生成 C.放电时 OH 向正极移动 D.总反应为:2Li+2H2O===2LiOH+H2↑ 解析 在原电池中电解质溶液中的阳离子移向正极,阴离子移向负极。 答案 C 4.(2011· 安徽理综,12)研究人员最近发明了一种“水”电池,这种电池能利用淡水与海 水 之 间 含 盐 量 差 别 进 行 发 电 , 在 海 水 中 电 池 总 反 应 可 表 示 为 : 5MnO2 + 2Ag + 2NaCl===Na2Mn5O10+2AgCl,下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是( A.正极反应式:Ag+Cl -e ===AgCl B.每生成 1 mol Na2Mn5O10 转移 2 mol 电子 C.Na 不断向“水”电池的负极移动 D.AgCl 是还原产物 解析 A 项,Ag+Cl -e ===AgCl 应为负极反应式,故错误;B 项,负极只有 Ag 失电 子,根据电荷守恒,由总反应式可知 B 项正确;C 项,Na 向正极移动,故错误;D 项,AgCl 为氧化产物,故错误。 答案 B 原电池原理的综合应用 角度 1.判断金属活泼性 1.(2012· 全国,11)①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。①②相 连时,外电路电流从②流向①;①③相连时,③为正极;②④相连时,②上有气泡逸出;③④ 相连时,③的质量减少。据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是( )。
+ - - + - - -

)。

A.①③②④ B.①③④② C.③④②① D.③①②④ 解析 ①②相连时,外电路电流从②流向①,说明①为负极,②为正极,金属活动性:

①>②;①③相连时,③为正极,①为负极,金属活动性:①>③;②④相连时,②上有气 泡逸出,说明④为负极,②为正极,金属活动性:④>②;③④相连时,③的质量减小,说 明③为负极,④为正极,金属活动性:③>④。由此可知,金属活动性:①>③>④>②, B 项正确。 答案 B 角度 2.电化学腐蚀与防护 2.(2012· 山东理综,13)下列与金属腐蚀有关的说法正确的是( )。

A.图 a 中,插入海水中的铁棒,越靠近底端腐蚀越严重 B.图 b 中,开关由 M 改置于 N 时,Cu- 合金的腐蚀速率减小 Zn C.图 c 中,接通开关时 Zn 腐蚀速率增大,Zn 上放出气体的速率也增大 D.图 d 中,ZnMnO2 干电池自放电腐蚀主要是由 MnO2 的氧化作用引起的 解析 A 项,因液面处氧气的浓度大且与海水接触,故在液面处铁棒腐蚀最严重;C 项, 接通开关后形成原电池,Zn 的腐蚀速率增大,H 在 Pt 电极上放电产生 H2;D 项,干电池自 放电腐蚀是 NH4Cl 产生的 H 的氧化作用引起的。 答案 B
+ +

3.(2011· 浙江理综,10)将 NaCl 溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上,一段时间后发现 液滴覆盖的圆圈中心区(a)已被腐蚀而变暗,在液滴外沿形成棕色铁锈环(b),如图所示。导致 该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘处少。下列说法正确的是( A.液滴中的 Cl 由 a 区向 b 区迁移 B.液滴边缘是正极区,发生的电极反应为: O2+2H2O+4e ===4OH
- - -

)。

C.液滴下的 Fe 因发生还原反应而被腐蚀,生成的 Fe2 由 a 区向 b 区迁移,与 b 区的 OH 形成 Fe(OH)2,进一步氧化、脱水形成铁锈 D.若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板,在铜铁接触处滴加 NaCl 溶液,则负极发生的电极反 应为:Cu-2e ===Cu2
- - + -



解析 Cl 由 b 区向 a 区迁移,A 错;正极反应为 O2+2H2O+4e ===4OH ,B 正确;由 题干知铁板发生吸氧腐蚀,铁作负极,发生氧化反应,因此 C 项错;铜螺丝钉作正极,因此





D 错。 答案 B 角度 3.电池在工农业生产和生活中的应用 4. (2012· 四川理综, 11)一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪, 负极上的反应为: CH3CH2OH-4e +H2O===CH3COOH+4H 。下列有关说法正确的是( A.检测时,电解质溶液中的 H 向负极移动 B.若有 0.4 mol 电子转移,则在标准状况下消耗 4.48 L 氧气 C.电池反应的化学方程式为:CH3CH2OH+O2===CH3COOH+H2O D.正极上发生的反应为:O2+4e +2H2O===4OH
+ - - + - +

)。

解析 A 项,检测时,电解质溶液中的 H 移向正极;B 项,若反应中有 0.4 mol 电子转 移,则在标况下消耗的 O2 体积为 2.24 L;D 项,电解质溶液呈酸性,正极上发生的反应为 O2+4e +4H ===2H2O。 答案 C 5.(2012· 海南化学,16)新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料,两电极上分别通入 CH4 和 O2,电解质为 KOH 溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源,进行饱 和氯化钠溶液电解实验,如图所示。
- +

回答下列问题: (1)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为________、________; (2)闭合 K 开关后,a、b 电极上均有气体产生,其中 b 电极上得到的是________,电解 氯化钠溶液的总反应方程式为 ________________________________________________________________________。 (3)若每个电池甲烷通入量为 1 L(标准状况), 且反应完全, 则理论上通过电解池的电量为 ________( 法 拉 第 常 数 F = 9.65×104 C· mol ________L(标准状况)。 解析 (1)甲烷燃料电池的总反应方程式为:CH4+2O2+2OH ===CO2 +3H2O,正极反 3
- - - - -1

,列式计算),最多能产生的氯气体积为

应式为 2O2+4H2O+8e ===8OH ,负极反应式由总反应式减去正极反应式即可得到;(2)由 图示可知,甲烷燃料电池中通入 CH4 的一极为负极,因而与之相连的 b 电极为阴极,产生的 气体为氢气;(3)1 mol 甲烷被氧化失去电子 8 mol,电量为 8×9.65×104 C,题中虽有两个燃 料电池,但电子的转移只能用一个电池的甲烷量计算,可根据 CH4~8e ~4Cl2 计算出标准状


况下产生氯气的体积为 4 L。 答案 (1)2O2+4H2O+8e ===8OH
- - - - -

CH4+10OH -8e ===CO2 +7H2O 3 (2)H2 2NaCl+2H2O=====2NaOH+H2↑+Cl2↑
电解

1L - 4 (3) mol 1=3.45×104C 4 - ×8×9.65×10 C· 22.4 L· mol 1

【常见考点】①原电池原理在新型电池中的应用 ②原电池原理在工农业生产中的应用 ③金属活泼性强弱比较的实验探究 ④金属腐蚀快慢因素的实验探究 【常考题型】 ①选择题 ②填空题

【样题 1】 原电池原理在工农业生产和生活中的应用

我国大力发展清洁能源产业,以太阳能为代表的新能源产业规模发展迅速。试完成下列 问题: (1)现在电瓶车所用电池一般为铅蓄电池,如图所示,这是一种典型的可充电电池,电池 总反应式为:Pb+PbO2+4H +2SO2 ? ? ? ? 2PbSO4+2H2O。则电池放电时,溶液的 pH 4 充电 会 ________( 填 “ 增 大 ” 或 “ 减 小 ”) , 写 出 负 极 反 应 式 为 ________________________________________________________________________。 充电时,铅蓄电池的负极应与充电器电源的________极相连。 (2)为体现节能减排的理念,中国研制出了新型燃料电池汽车,该车装有“绿色心 脏”——质子交换膜燃料电池。如图是某种质子交换膜燃料电池原理示意图。该电池的正极 是________(填“a”或“b”,下同)极,工作过程中,质子(H )透过质子交换膜移动到________ 极 。 写 出 该 电 池 的 负 极 反 应 式 为 :
+ + -

放电

________________________________________________________________________。

(3)最近,合肥开工建设大型太阳能电池板材料生产基地,这种材料主要是高纯度的硅, 下面关于硅的叙述中,正确的是( )。

A.硅的非金属性比碳弱,只有在高温下才能跟氢气起化合反应 B.SiO2 与碳酸钠固体高温条件下反应,说明硅酸的酸性强于碳酸 C.SiO2 是酸性氧化物,它不溶于任何酸 D.虽然硅的化学性质不活泼,但在自然界中以化合态存在 E.硅是构成矿物和岩石的主要元素,硅在地壳中的含量在所有的元素中居第一位 解析 (1)铅蓄电池放电时, 负极为 Pb, 失去电子发生氧化反应 Pb—2e +SO2 ===PbSO4, 4
+ - - - -

正极为 PbO2,得到电子发生还原反应 PbO2+4H +SO2 +2e ===PbSO4+2H2O,铅蓄电池 4 在充电时,充电器电源的正极和负极分别与铅蓄电池的正极和负极相接,即“正接正,负接 负”。 (2)负极发生的反应为 H2-2e ===2H , 正极发生的反应为 O2+4H +4e ===2H2O。 (3)B 中,SiO2 是酸性氧化物,它可溶于氢氟酸;E 中,硅是构成矿物和岩石的主要元素,硅在地 壳中的含量在所有的元素中居第二位。 答案 (2)b (1)增大 Pb—2e +SO2 ===PbSO4 负 4 b H2—2e ===2H
- + - - - + + -

(3)A、D

【样题 2】 新型电池的开发和利用 (2012· 黄冈二模)(1)二甲醚(CH3OCH3)燃料电池的工作原理如图一所示。



























________________________________________________________________________。

②电池在放电过程中,b 对应的电极周围溶液的 pH________(填“增大”、“减小”或 “不变”)。 (2)以上述电池为电源,通过导线与图二电解池相连。 ①X、Y 为石墨,a 为 2 L 0.1 mol· L
-1

KCl 溶液,写出电解总反应的离子方程式:

________________________________________________________________________。 ②X、Y 分别为铜、银,a 为 1 L 0.2 mol· L
-1

AgNO3 溶液,写出 Y 电极反应式:

________________________________________________________________________。 (3)室温时,按上述(2)①电解一段时间后,取 25 mL 上述电解后的溶液,滴加 0.4 mol· L
1


醋酸溶液得到图三所示曲线(不考虑能量损失和气体溶于水,溶液体积变化忽略不计)。 ①结合图三计算,上述电解过程中消耗二甲醚的质量为________。 ②若图三的 B 点 pH=7,则滴定终点在________区间(填“AB”、“BC”或“CD”)。 ③C 点 溶 液 中 各 离 子 浓 度 大 小 关 系 是

________________________________________________________________________。 解析 (1)燃料电池的正极反应是:O2+4e +4H ===2H2O;在原电池中 H 向正极移动,
- + - + +

故 b 对应的电极为负极,电极反应式为:CH3OCH3-12e +3H2O===2CO2↑+12H ,电极周 围溶液酸性增强,pH 减小。 (2)电解 KCl 溶液的总反应的离子方程式为:2Cl +2H2O=====Cl2↑+H2↑+2OH ;若 “X、Y 分别为铜、银,a 为 1 L 0.2 mol· L Ag-e ===Ag 。 (3)①由图可知电解后的溶液的 pH=13,则体积为 2 L 的该溶液中的 n(OH )为 0.2 mol, 根据电解 KCl 溶液的离子方程式可知,生成 0.2 mol OH 转移的电子为 0.2 mol。二甲醚 (CH3OCH3)燃烧的化学方程式为 C2H6O+3O2― →2CO2+3H2O,1 mol CH3OCH3 参加反应时 ― 0.2 mol - 转移的电子为 12 mol,故转移电子为 0.2 mol 时消耗 CH3OCH3 的质量为 ×46 g· mol 1 12 mol =0.77 g。 ②电解后得到 KOH 溶液,与醋酸恰好中和时显碱性,pH=7 时溶液显中性,故滴定终 点在 AB 区间。 ③C 点对应的是醋酸和醋酸钾的混合溶液,显酸性,故溶液中的离子浓度大小关系为 c(CH3COO )>c(K )>c(H )>c(OH )。 答案 (1)①O2+4e +4H ===2H2O ②减小
- - + - + + - - - - + -1 -

通电



AgNO3 溶液”,则银为阳极,电极反应式为:

点燃

(2)①2Cl +2H2O===== Cl2↑+H2↑+2OH ③c(CH3COO )>c(K )>c(H )>c(OH )
- + + -

通电



②Ag-e ===Ag





(3)①0.77 g

②AB

(时间:45 分钟 满分:100 分) 考 点 题 号

原电池原理 原电池原理的应用

1、4、8、9 2、3、5、6、7、10、11

一、选择题(本题共 7 个小题,每题 6 分,共 42 分,每个小题只有一个选项符合题意) 1.下列装置中,都伴随有能量变化,其中是由化学能转变为电能的是( )。

解析 A 项是将电能转化成化学能;B 项是将水的势能转化成电能;C 项是将太阳能转 化成热能。 答案 D 2.

(2012· 北京理综,12)人工光合作用能够借助太阳能,用 CO2 和 H2O 制备化学原料。如图 是通过人工光合作用制备 HCOOH 的原理示意图,下列说法不正确的是( A.该过程是将太阳能转化为化学能的过程 B.催化剂 a 表面发生氧化反应,有 O2 产生 C.催化剂 a 附近酸性减弱,催化剂 b 附近酸性增强 D.催化剂 b 表面的反应是 CO2+2H +2e ===HCOOH 解析 电池总反应式为:2CO2+2H2O=====2HCOOH+O2。 催化剂 负极:2H2O-4e ===O2↑+4H ,正极:CO2+2H +2e ===HCOOH。A 项,能量转换 过程是太阳能先转化为电能,再转化为化学能;C 项,催化剂 a 附近生成 H ,酸性增强,催 化剂 b 附近消耗 H ,酸性减弱,故 C 项错误。 答案 C 3.(2013· 惠州模拟)镁/H2O2 酸性燃料电池采用海水作电解质(加入一定量的酸),下列说 法正确的是( )。
+ + - + + - + -

)。

光能

A.电池总反应为 Mg+H2O2===Mg(OH)2 B.正极发生的电极反应为 H2O2+2H +2e ===2H2O C.工作时,正极周围海水的 pH 减小
+ -

D.电池工作时,溶液中的 H 向负极移动 解析 根据镁与 H2O2 两种物质的性质,容易知道负极发生镁失电子的反应,正极发生
+ +



H2O2 得电子的反应,电解质呈酸性,故电池总反应为 Mg+H2O2+2H ===Mg2 +2H2O;正 极消耗 H ,pH 增大;原电池中阳离子向正极移动,故溶液中的 H 向正极移动。 答案 B 4.如图甲是 Zn 和 Cu 形成的原电池,某实验兴趣小组做完实验后,在读书卡上的记录 如图乙所示,则卡片上的描述合理的是( )。
+ +

卡片号:2
2-

2012.8.15,实验后的记录:,①Cu 为阳极,Zn 为阴极,②Cu 极上有气泡

产生,③SO\o\al( ,4)向 Cu 极移动,④若有 0.5 mol 电子流经导线,则可产生 0.25 mol 气体,⑤电 子的流向是:Cu→导线→Zn,⑥正极反应式:Cu+2e ===Cu2 图乙 A.①②③ B.②④ C.④⑤⑥ D.③④⑤ 解析 ①中 Cu 为正极,Zn 为负极,③中 SO2 向负极移动,⑤中电子的流向是:Zn→ 4 导线→Cu,⑥中正极反应式:2H +2e ===H2↑,故①③⑤⑥错。 答案 B 5.某航空站安装了一台燃料电池,该电池可同时提供电和水蒸气。所用燃料为氢气,电 解质为熔融的碳酸钾。已知该电池的总反应为 2H2+O2===2H2O,正极反应为 O2+2CO2+4e
- + - - - +

===2CO2 ,则下列推断正确的是( 3
- -



)。

A.负极反应为 H2+2OH -2e ===2H2O B.该电池可在常温或高温时进行工作,对环境具有较强的适应性 C.该电池供应 2 mol 水蒸气,同时转移 2 mol 电子 D.放电时负极有 CO2 生成 解析 由总反应式减去正极反应式得到负极反应式: 2+2CO2 -4e ===2H2O+2CO2, 2H 3 则可判断负极有 CO2 生成,A 项错误,D 项正确。该电池使用的电解质是熔融的碳酸钾,在 常温下无法工作,B 错误。该电池供应 2 mol 水蒸气时,转移的电子为 4 mol,C 错误。 答案 D 6.(2013· 石家庄调研)某新型电池,以 NaBH4(B 的化合价为+3 价)和 H2O2 作原料,该电
- -

池可用作深水勘探等无空气环境电源,其工作原理如图所示。下列说法正确的是(

)。

A.电池工作时 Na 从 b 极区移向 a 极区 B.每消耗 3 mol H2O2,转移 3 mol e




C.b 极上的电极反应式为:H2O2+2e +2H ===2H2O D.a 极上的电极反应式为:BH4 +

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