2020鲁科版高二化学选修4有机化学基础电子课本课件【全册】

③充电时化学能转变为电能 ④镉(Cd)为负极，发生还
原反应 ⑤放电时正极区 pH 升高
(2)美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池是一种 新型的化学电源。氢氧燃料电池的突出优点是把化学能直接 转化为电能，发生的反应为：2H2＋O2KOH,2H2O，则负极 反应式为________________，正极反应式为______________。 一段时间后，KOH 溶液的浓度________(填“变大”、“变 小”或“不变”)
A．使用时电子由 Zn 极经外电路流向 Ag2O 极，n 是 负极
B．使用时电子由 Ag2O 极经外电路流向 Zn 极，Ag2O 是负极
C．正极的电极反应为 Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－ D．Zn 极发生氧化反应，Ag2O 极发生还原反应
【解析】 根据总反应式 Zn＋Ag2O===2Ag＋ZnO 可 知，Zn 失电子被氧化应为负极，Ag2O 得电子被还原应为正 极，电子应从负极经外电路流向正极，即由 Zn 到 Ag2O。
一次电池：只能 放电 ，不能 充电

二次电池可充电电池放 充电 电时 时— —— —
原电池 电解池
反应 反应
燃料电池
2．常见电源 (1)锌锰干电池(一次电池) ①酸性锌锰干电池 负极： Zn－2e－===Zn2＋； 正极：2NH＋ 4 ＋2e－===2NH3↑＋H2↑。 总方程式： Zn＋2NH4Cl===ZnCl2＋2NH3↑＋H2↑。
通及日常生活中有着广泛的应用。
(1)目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池，其电池总反应可以表
示为：
Cd＋2NiO(OH)＋2H2O
放电 充电
2Ni(OH)2＋Cd(OH)2，已知
Ni(OH)2 和 Cd(OH)2 均难溶于水但能溶于酸，以下说法中正 确的是____________。(填序号)

各组按要求实验记录数据计算各反应的反应热
试 验 组 1 2 3 实 验 溶液初始温 溶液最高温 度 T1 度 T2 反应热
NaOH溶液与盐酸 KOH溶液与盐酸 NaOH溶液与硝酸
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。
已知 V酸=V碱=50 mL。 c酸= c碱=0.50 mol/L。 ρ酸=ρ碱=1 g/cm3 c=4.18 J/（g· ℃） 请把以上数据代入式②,得出Q的表示式。其中热量的单 Q 得出结果。 = 0.418（t2－t1）kJ ③ 位用kJ。
思考：③式表示的是不是该反应的反应热？为什么？
③式不是该反应的反应热，因为反应热是有正负的， 中和反应放热，故其ΔH为“－”。 中和热:在稀溶液中,酸跟碱发生中和反应而生成1mol 水,这时的反应热叫做中和热. 思考：③式表示的是中和热吗？为什么？ 中和热是稀的酸、碱中和生成 1 mol水的反应热，而 50 mL 0.50 mol/L的盐酸与50 mL 0.55 mol/L 氢氧化钠 反应后生成的水只有0.025 mol，故③式表示的也不是 中和热。
简易量热计示意图
3.测定中和反应的反应热
（1）向量热计内筒中加入1.0mol/L的盐酸100mL，盖上杯盖， 插入温度计，匀速搅拌后记录初始温度T1 （2）向250 mL烧杯中加入1.0mol/L的NaOH溶液100mL，调 节其温度，使与量热计中盐酸的温度相同。 （3）快速将烧杯中的碱液倒入量热计中，盖好杯盖，匀速 搅拌，记录体系达到的最高温度T2。 （4）假设溶液的比热等于水的比热并忽略量热计的热容， 根据溶液温度升高的数值，计算此中和反应的反应热。

G
Zn Cu
盐桥
果汁(含电 解质溶液)
果汁(含电 解质溶液)
盐桥中通常装有含琼 胶的KCl饱和溶液
探究2：橘子实验提炼模型
G
Zn Cu
此装置中正
果汁(含电 解质溶液)
果汁(含电 解质溶液)
负极分别发生 了什么反应？ 电流是如何 产生的？
探究2：橘子实验提炼模型
理论分析 负极：氧化反应 (失电子)
手机专用电池
笔记本电脑专用电池
用于“神七”的太阳能电 池
原电池的工作原理 通过设计原电池来进一步认识 原电池原理。 探究1 设计原电池：利用锌与硫酸铜溶 液发生的氧化还原反应，将化学能转 化为电能。
原电池的工作原理
探究1 写出锌与硫酸铜溶液反应的离子方程式，并 用双线桥和单线桥分别描述电子转移情况。
氧化还原反应拆分成氧化反应和还原反应
写出电极反应式 根据电极反应选择电极和电解质溶液
学以致用
依据氧化还原反应： 2Ag＋(aq)＋Cu(s)＝Cu2＋(aq)＋2Ag(s) 设计原电池。 - = Cu2+ Cu 2e ⑴负极发生的电极反应为 + + e- = Ag Ag 正极发生的电极反应为 ⑵负极的材料是 Cu ； 极的材料是 Ag ； 电解质溶液Y是 AgNO3 ； ⑶外电路中的电子是从 Cu 电极 流向 Ag 电极。
盐桥的作用： (1)连接两电解质溶液，构成闭合回路，通过 离子在盐桥中的定向移动，传导电流。 （2）平衡电荷，通过盐桥中的阴阳离子的定向 移动而使两极电解质溶液保持电中性。
小结
化学能转化为电能—电池
一、单液原电池的工作原理
二、如何设计原电池 1、氧化还原反应拆分成氧化反应和还原反应 2、写出电极反应式 3、根据电极反应选择电极和电解质溶液 三、双液原电池的工作原理

池。如：表层镀锌的镀锌铁破损后，铁为正极，不腐
蚀；锌为负极，被腐蚀，可以不断补充锌，保护铁，
延长钢铁的使用期。而表层镀锡的镀锡铁，价格虽比 栏
镀锌铁低，但表层磨损后，锡为正极，铁为负极，加
目 链
接
快了钢铁的腐蚀。此外，还可将铁钝化使之表面形成
一层致密的Fe3O4氧化膜。
(3)电化学保护法。
①接锌块形成原电池，牺牲锌(负极)保护铁(正极)，
较强的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非 栏
目
金 属 为 正 极 ( 注 ： 一 定 要 注 意 实 际 情 况 ， 如 ： Mg—
链 接
Al—NaOH，Al才是负极；Al—Cu—浓硝酸，Cu才是
负极)。
(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。
碱性锌锰干电池。
栏
(2)二次电池又称充电电池或蓄电池，放电后可以再充
目 链
电使活性物质获得再生。这类电池可以多次重复使用， 接
如铅蓄电池等。
(3)可充电电池放电时是一个原电池，将化学能转化为
电能；充电时是一个电解池，将电能转化为化学能。
3．常见的化学电池。
(1)锌锰干电池。
(2)铅蓄电池。
铅蓄电池的电极反应：
链
从溶液中析出，溶液颜色从蓝色逐渐变成浅绿色，故 接
C项正确；a和b分别连接直流电源正、负极时，装置
为电解池，铜电极为阳极，铁为阴极，电解质溶液中 阳离子向阴极移动，因此，即使电压足够大，Cu2＋也
只能向阴极移动，故D项错误。
知识点二 判断电池的正负极及电极反应式的书写
1．判断原电池的正负极。
(1)由组成原电池的两极电极材料判断。一般是活泼性

【问题导思】
①依据碳骨架的形状不同，有机化合物可分为哪些类
别？
【提示】
链状化合物 有机化合物环状化合物脂 芳环 香化 化合 合物 物
②烯烃和炔烃有官能团吗？如果有，它们的官能团分别 是什么？
【提示】 烯烃和炔烃均有官能团，它们的官能团分别
是
③怎样识别醇和酚、醛和酮、羧酸和酯？ 【提示】 醇和酚：官能团相同，醇中—OH 连接在链 烃基上，而酚中—OH 直接连在苯环上。
单键
碳碳双键
碳碳叁键
(3)烃的衍生物：烃分子中的氢原子被其他有关原子 或
原子团 取代后的产物，如乙醇(CH3CH2OH)、乙醛 (CH3CHO)、一氯甲烷(CH3Cl)等。
(4)官能团：有机化合物分子中，比较活泼、容易发生
反应并反映着某类有机化合物 共同特性 的原子或原子团。
(5)同系物 分子 结构相似
18世纪 酸、苹果酸、乳酸和草酸
萌发 和形 成阶段
基本有机理论形成：①19世纪初，瑞典化学家 贝采里乌斯 提出“有机化学”和“有机化合物” ②1828年，维勒首次在实验室里合成了有机物
尿素 ，进入了有机合成时代 19世纪
③1830年，李比希创立了有机化合物的定量分析法 ④1848～1874年，完善了碳的价键、碳原子的空间 结构理论，建立了研究有机化合物的官能团 体系， 有机化学成为较完整的学科
烷烃的命名可图解为：
主链 取代基 取代基
3．甲、乙两学生对有机物
的命名分别为
“2-乙基丙烷”和“3-甲基丁烷”，他们的命名正确吗？为 什么？
【提示】 都错误。有机物
的主链碳原
子有4个，且由从距离取代基较近的一端给碳原子编号可 知，其系统命名为2-甲基丁烷。甲同学主链未选对，乙同学 编号不正确。

(1)电解质的键型不同，电离程度就不同。已知典型的离 子化合物，如强碱 [NaOH 、KOH、Ba(OH)2]、大部分盐类 (NaCl、CaCl2 等)以及强极性化合物(如 HCl、H2SO4 等)，在 极性水分子作用下能够全部电离，我们称这种在水溶液中能 够完全电离的物质为强电解质。而弱极性键的共价化合物， 如 CH3COOH、HCN、NH3· H2O 等，在水中仅部分电离，我 们称这种在水溶液中只能部分电离的物质为弱电解质。
水的电离和KW
1.水的电离 (1)电离特点：微弱， 可逆 过程。 (2)电离方程式： H2O
H ＋OH 。
＋ －
2．水的离子积常数
＋][OH－] [H (1)水的离子积常数表达式为：KW＝ 。
(2)KW 及影响因素 ①25 ℃时：KW＝ 1.0×10－14 mol2· L－2 。
②水的电离是 吸热 的可逆过程， 故温度升高， KW 增大 。 ③水的离子积常数只受 温度 的影响，与[H ]、[OH ]的
【答案】 D
1． 25 ℃时， 水存在平衡状态： H2 O 下列叙述正确的是 ( )
H＋＋OH－ ΔH>0，
A．加热， KW 增大，[OH－ ]增大 B．滴入稀氨水，平衡向左移动，[OH－ ]减小， KW 减小 C．加少量 NaHSO4 固体，平衡向左移动，[H＋ ]减小， KW 不变 D．加少量金属 Na，平衡向右移动， [H＋ ]增大
●教学地位 本课时内容涉及水溶液化学研究的第一步 ——溶剂水自 身的行为，在此基础上，扩展到单一电解质在溶液中的形态， 能使学生在更深入的层面上，从更宽广的视角认识水溶液中 的行为，因此本节内容对于学生学习本章整体内容具有奠基 的作用。
●新课导入建议 安全用电常识要求“严禁用湿手触摸电器，不用湿布擦 拭电器；发现有人触电要设法及时关闭电源或者用干燥的木 棍等物体将触电者与带电的电器分开……”。“湿手”“湿 布”“湿木棍”与“干手”“干布”“干木棍”的区别在于 是否含“水”，“水”会引起触电。水能否导电？为什么？

③S(混合物)S(纯净物)。 ＞
越大
2．熵变
(1)概念：与反之应差产。物总熵
反应物总熵
(2)计算式：ΔS＝。ΣS(反应产物)－ΣS(反应物)
(3)正负判断依据
①物质由固态到液态、由液态到气态或由固态到气态的过
程，熵变为，正是值熵的过程增。加
②气体的物质的量增大的反应，反应熵变的数值通常都 是，是正熵值的反应。 增加
①的ΔH(298K)＝74.848kJ·mol－1 ΔS(298K)＝80.674J·m ol－1·K－1
② 的 ΔH(298K) ＝ 376.426kJ·mol － 1 ΔS(298K) ＝ 220.211 J·mol－1·K－1
已知焓变和熵变随温度变化很小。请帮助这位同学考虑如 下问题：
(1)判断反应①是高温自发还是低温自发________(填“高 温”或“低温”)。
答案 A
自发过程中的焓变和熵变的关系
【 体 验 1】 下 列 关 于 化 学 反 应 的 自 发 性 叙 述 正 确 的 是 ( )。
A．焓变小于0而熵变大于0的反应肯定是自发的 B．焓变和熵变都小于0的反应肯定是自发的 C．焓变和熵变都大于0的反应肯定是自发的 D．熵变小于0而焓变大于0的反应肯定是自发的 解析 ΔH＜0，ΔS＞0，该反应一定能自发进行；ΔH＞ 0，ΔS＜0，该反应一定不能自发进行；ΔH＞0，ΔS＞0，该反应 在较高温度下能自发进行；ΔH＜0，ΔS＜0，该反应在较低温度 下能自发进行。 答案 A
答案 B
实验探究六 化学反应的方向判据在化工生产中的实际应用 【案例】碳黑是仅次于钛白粉的重要颜料，全世界年消耗橡 胶碳黑约六百万吨，着色和其他用途等特殊碳黑约为二十五万 吨。已知甲烷隔绝空气在不同温度下有可能发生如下两个裂解反 应：①CH4(g)―→C(s)＋2H2(g) ②2CH4(g)―→C2H2(g)＋3H2(g)。 某同学为了得到用天然气制取碳黑的允许温度范围和最佳温 度，在图书馆查到如下热力学数据：

点评 本题考查了化学平衡常数的表达、影响因素、计算、外界条件对化学 平衡的影响等。考查了学生“证据推理与模型认知”“变化观念与平衡思 想”“科学探究与创新意识”的核心素养。
ห้องสมุดไป่ตู้
解析 Ka1＝[H2[AHs3OA－4sO][4H] ＋]，K 仅与温度有关，为方便计算，在图 2 中取 pH＝ 2.2 时计算，此时[H2AsO－4 ]＝[H3AsO4]，则 Ka1＝[H＋]＝10－2.2，pKa1＝2.2。
(3)溶液的pH对吸附剂X表面所带电荷有影响。pH＝7.1时，吸附剂X表面不带 电荷；pH＞7.1时带负电荷，pH越高，表面所带负 电荷越多；pH＜7.1时带正电荷，pH越低，表面所 带正电荷越多。pH不同时吸附剂X对三价砷和五 价砷的平衡吸附量(吸附达平衡时单位质量吸附剂 X吸附砷的质量)如图3所示。 ①在pH 7～9之间，吸附剂X对五价砷的平衡吸附量随pH升高而迅速下降，其 原因是_在___p_H__7_～__9_之__间__，__随___p_H__升__高__H__2A__sO__－ 4_转__变__为___H_A__sO__24－__，__吸__附__剂__X__表__面__ _所__带__负__电__荷__增__多__，__静__电__斥__力__增__强__。 解析 从图 2 知，pH 由 7 升至 9 时，H2AsO－ 4 转变为 HAsO42－，由题中信息知，pH＞
例析 砷(As)是一些工厂和矿山废水中的污染元素，使用吸附剂是去除水中砷 的有效措施之一。 (1)将硫酸锰、硝酸钇与氢氧化钠溶液按一定比例混合，搅拌使其充分反应，可 获得一种砷的高效吸附剂X，吸附剂X中含有CO 32，－ 其原因是__碱__性__溶__液__吸__收__了__ _空__气__中__的__C_O__2 _。 解析 吸附剂 X 中含有 NaOH 溶液，能吸收空气中的 CO2 生成 CO32－。

【 体 验 1】 关 于 铜 板 上 铁 铆 钉 处 的 吸 氧 腐 蚀 的 下 列 说 法 中，不正确的是( )。
A．正极电极反应式为：2H＋＋2e－===H2↑ B．此过程中还涉及到反应：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4F e(OH)3 C．此过程中铜并不被腐蚀 D．此过程中电子从Fe移向Cu
解析 (1)①铝与碱反应产生H2，离子方程式为2Al＋2OH －＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑，通CO2气体，可以让溶液中 的[Al(OH)4]－全部转化为Al(OH)3沉淀，②阳极材料是铝，属于 活性电极，电极本身参与反应，反应过程中失去电子而生成Al2 O3 ， 电 解 质 溶 液 是 稀 硫 酸 ， 溶 液 中 的 水 为 金 属 铝 提 供 了 氧 元 素，所以电极反应式为2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋，电解 后的溶液中含有大量H＋和少量Al3＋，加入NaHCO3消耗H＋产生 CO2气体，Al3＋的水解平衡向右移动，产生Al(OH)3沉淀。(2)电 镀时，镀件做阴极，镀层金属做阳极，镀层金属的盐溶液做电
解液。(3)X为碳棒，接M时，Fe做负极，被腐蚀；开关K置于N
时，Fe做阴极，被保护；X为Zn，开关K置于M时，形成原电
池，Zn为负极，Fe为正极，属牺牲阳极的阴极保护法。
答案 (1)①2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑(或 2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO2－＋3H2↑) b
时间/小时
0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
A瓶(盛干燥的铁丝)
00 0 0 0 0 0
B瓶(盛浸过食盐水的铁丝)
0 0.4 1.2 3.4 5.6 7.6 9.8

【慎思 2】 在进行中和反应反应热测定时，若实验所用 Na
OH溶液因吸收少量 CO2而变质，则该 NaOH是否影响中和反应
的反应热测定？ 提示 影响。因为加入的盐酸会与Na2CO3反应，从而改变
反应放出的热量而影响中和反应的反应热的测定。
【慎思 3】 请用表格的形式比较热化学方程式与普通化学
方程式的差别：
第1课时 化学反应的反应热、焓变
笃学一 1.反应热
化学反应的反应热
(1) 概念：化学上规定，当化学反应在一定的温度下进行 时，反应所 释放或吸收 的热量称为该反应在此温度下 的热效应，简称为反应热。 (2)符号：用Q表示，Q>0，表示 反应吸热 ； Q<0，表示。反应放热
2．反应热的测定
(1)主要仪器 量热计 ：它是由内、外两个筒组成的，内筒是
ΔH<0 ΔH>0
放热反应 吸热反应
(2)表达式的理解：反应物的键能越小，稳定性越弱，能量
就越高，破坏它需要的能量就越小；生成物的键能越大，稳定
性越强，能量就越低，释放的能量就越大，故需要放出能量，Δ H为负；反之，ΔH为正。
2．反应热与物质能量变化的关系 放热反应
关系 表示 方法 反应产物具有的总能量 ΔH<0
(2)ΔH 只能写在热化学方程式的右边且中间有空格。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，该单位是表明参加反应的各物质的物质 的量与化学方程式中各物质的化学式的系数相对应，并不是指1
mol物质发生反应。
(3)注明反应条件 焓变 (ΔH)与测定条件 ( 温度、压强等 ) 有关，如同一反应在 不同温度下进行时的焓变是不同的。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℃、 101325Pa 下测 定的，此时可不注明温度和压强。 (4) 热化学方程式中 ΔH 的数值必须与化学式前面的系数相 对应。