专题02 钠盐和铁盐 化学反应中的能量变化（知识串讲+专项练习）-2023-2024学年高一化学下学期期末考点大串讲（沪科版必修第二册）

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专题02 钠盐和铁盐 化学反应中的能量变化
知识梳理




知识详解

考点1 碳酸钠和碳酸氢钠
物质
碳酸钠
碳酸氢钠
俗名
纯碱或苏打
小苏打
色、态
白色粉末
白色晶体
溶解性
易溶于水
可溶于水，溶解度比Na2CO3小
热稳定性
稳定，受热难分解
不稳定，受热易分解
与酸反应的快慢
NaHCO3与酸反应的速率比Na2CO3的快
转化
Na2CO3NaHCO3
具体地说：
1．溶解度：Na2CO3易溶于水，溶解度较大；NaHCO3可溶于水，溶解度相对较小。（工业上利用此特点制纯碱。）
2．热稳定性：Na2CO3较稳定，受热难分解；NaHCO3较不稳定，受热易分解：2NaHCO3 Na2CO3 + CO2↑ + H2O。
3．与相同浓度盐酸的反应：Na2CO3与盐酸的反应速率比NaHCO3的慢。
4．相同浓度时两溶液的碱性：Na2CO3溶液的碱性比NaHCO3的强。
5．与NaOH溶液的反应：Na2CO3不反应，NaHCO3的反应式为：NaHCO3 + NaOH = Na2CO3 + H2O。
6．与CaCl2溶液的反应：NaHCO3不易反应，Na2CO3可与之发生复分解反应：Na2CO3 + CaCl2 = 2NaCl + CaCO3↓。
7．与Ca(OH)2的反应：Na2CO3可与之发生复分解反应：Na2CO3 + Ca(OH)2 = 2NaOH + CaCO3↓。
NaHCO3的反应存在两种情况：
Ca(OH)2 + NaHCO3(不足量) = CaCO3↓ + NaOH + H2O
Ca(OH)2 + 2NaHCO3(足量) = CaCO3↓ + Na2CO3 + 2H2O
【典例1】不能用来鉴别碳酸钠和碳酸氢钠两种白色固体的实验操作是
A．分别加热两种固体物质，并将生成的气体通入澄清石灰水中
B．分别测定等物质的量浓度的两溶液的pH
C．分别在这两种固体中加入同浓度的稀盐酸
D．分别在这两种物质的溶液中加入少量澄清石灰水
【典例2】下列有关纯碱和小苏打的叙述中，正确的是
A．Na2CO3和NaHCO3都既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应
B．等质量的Na2CO3、NaHCO3分别与相同浓度的盐酸反应，NaHCO3消耗的盐酸体积少
C．向NaHCO3溶液中滴入Ba(OH)2无沉淀，而向Na2CO3溶液中加入Ba(OH)2出现白色沉淀
D．物质的量相同的Na2CO3、NaHCO3分别与足量稀硫酸反应，NaHCO3产生的CO2多
考点2 铁盐和亚铁盐的性质
1．三价铁盐
（1）Fe3+在溶液中呈（棕）黄色溶液
（2）Fe3+易于碱反应，生成红褐色沉淀：Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3↓
（3）Fe3+具有较强的氧化性，一般被还原为Fe2+。如2Fe3+ + Cu = 2Fe2+ + Cu2+，2Fe3+ + 2I- = 2Fe2+ + I2。
（4）Fe3+遇KSCN溶液，生成血红色物质（这是检验Fe3+的常用方法）。
2．亚铁盐
（1）Fe2＋在溶液中呈浅绿色溶液。
（2）Fe2＋易于碱反应，生成白色沉淀：Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2↓
（3）Fe2＋具有较弱的氧化性，较强的还原性，如：2Fe2+ + Cl2 = 2Fe3+ + 2Cl-。HNO3、浓H2SO4、H2O2、O2、KMnO4溶液等均可把Fe2+氧化为Fe3+。
【典例3】用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上的铜，所得的溶液中加入铁粉。对加入铁粉充分反应后的溶液分析合理的是
A．若无固体剩余，则溶液中一定有Fe3＋
B．若有固体存在，则溶液中一定有Fe2＋
C．若溶液中有Cu2＋，则一定没有固体析出
D．若溶液中有Fe2＋，则一定有Cu析出
【典例4】FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入铁粉，充分反应后仍有固体存在，则下列判断不正确的是
A．加入KSCN溶液一定不变红色
B．溶液中一定含Fe2＋
C．溶液中一定含Cu2＋
D．剩余固体中一定含铜
考点3 铝热反应
铝热反应指的是一种利用铝的还原性，与某些金属氧化物（如Fe2O3、Cr2O3、MnO2等）在高温条件下发生的反应，获得高熔点金属单质的方法。
氧化铁和铝粉为反应物进行铝热反应的化学方程式为2Al+Fe2O32Fe+Al2O3。
在反应中要使用少量氯酸钾固体，其作用是氯酸钾受热分解生成氧气，使镁条更剧烈地燃烧，铝热反应属于放热反应。
【典例5】下图是铝热反应的装置图，对该反应叙述正确的是

A．铝热反应是放热反应，所以常温下可以反应
B．图中a为Mg条，b为KClO3，c为Al2O3和Fe的混合物
C．KClO3是该反应的催化剂
D．利用铝热反应可焊接钢轨，也可冶炼锰等难熔金属
【典例6】通过铝热反应能冶炼难熔的金属(如Cr、V、Mn等)，与铝热反应无关的是
A．铝具有还原性 B．铝具有导电性
C．铝较Cr、V、Mn等价格便宜 D．铝热反应放出大量的热
考点4 反应热与化学键的关系
物质在发生化学反应时，反应物中化学发生断裂，需要吸收热量；而生成物中新的化学键形成，会放出热量。二者的能量差，便是反应所放出或吸收的热量。
可简单记为：断键吸热，成键放热。
对于放热反应，化学能转化为热能等释放出来；对于吸热反应，热能会转化为化学能储存起来。
【典例7】化学反应中的能量变化常表现为热量变化，如有的反应为放热反应，有的为吸热反应，请从下列选项中选出对此解释合理的为
A．旧化学键断裂时吸收的能量高于新化学键形成时所释放的总能量为吸热反应
B．旧化学键断裂时吸收的能量低于新化学键形成时所释放的总能量为吸热反应
C．在化学反应中需要加热的反应就是吸热反应
D．在化学反应中需要使用催化剂的反应为放热反应
【典例8】已知：Br＋H2 = HBr＋H，其反应的历程与能量变化如图所示，以下叙述正确的是
能量
反应历程
E1
E2
A．该反应是放热反应
B．加入催化剂，E1－E2的差值减小
C．H－H的键能大于H－Br的键能
D．因为E1＞E2，所以反应物的总能量高于生成物的总能量
考点5 反应热与反应物、生成物总能量的关系
从反应物总能量和生成物总能量的角度看，反应热是二者的相对大小，如下图。

【典例9】由下图分析，下列说法正确的是
A．A = B＋C与B＋C = A两个反应吸收和放出的热量不等
B．A = B＋C是放热反应
C．A具有的能量高于B和C具有的能量总和
D．A = B＋C是吸热反应，B＋C = A是放热反应
【典例10】已知：4Al(s)+ 3O2(g) =2Al2O3 (s)，该反应放出的热量为Q kJ。下列能量图与该反应所体现的能量关系匹配的是

A B C D
考点6 原电池的形成条件和工作原理
1．形成条件
（1）电极材料由两种金属活泼性不同的金属或由金属与其他导电的材料（非金属或某些氧化物等）组成。
（2）有电解质存在。
（3）两电极之间有导线连接，形成闭合回路。
（4）发生的反应是自发进行的氧化还原反应。
2．工作原理
负极：失电子，发生氧化反应。
正极：得电子，发生还原反应。
【典例11】用Zn、Cu片和稀H2SO4组成的原电池装置中，经一段时间工作后，下列说法正确的是
A．Zn片是正极，Cu片是负极
B．电流方向是从Zn经外电路流向Cu
C．电解液的pH保持不变
D．Cu片上有气泡产生
【典例12】某电池总反应为Fe+2Fe3+3Fe2+，下列与此电池总反应不符的原电池是
A．铜片、铁片、FeCl3溶液组成的原电池
B．石墨、铁片、Fe(NO3)3溶液组成的原电池
C．铁片、锌片、Fe2(SO4)3溶液组成的原电池
D．银片、铁片、Fe(NO3)3溶液组成的原电池
考点7 原电池与电解池的比较

原电池
电解池
示例


装置特征
无电源，两极材料不同
有电源，两极材料可以相同，也可以不同
电极名称
正极、负极
阳极、阴极
溶液中
离子流向
正离子移向正极（填“正”或“负”）
负离子移向负极
正离子移向阴极
负离子移向阳极
电极反应
负极发生氧化反应（填“氧化”或“还原”），正极发生还原反应
阴极发生还原反应
阳极发生氧化反应
能量转化
化学能转化为电能
电能转化为化学能
反应特征
自发进行的氧化还原反应
非自发进行的氧化还原反应
联系
两者均发生氧化还原反应
【典例13】如下图所示，甲乙两装置的电极材料和电解质溶液均相同，则两装置中相同的是
饱和食盐水（含酚酞）
C
Fe
C
Fe
饱和食盐水（含酚酞）
A．在碳电极上所发生的电极反应
B．在铁电极附近的溶液先变红色
甲 乙
C．铁极与导线连接处的电流方向
D．碳电极既不会变大也不会减小
【典例14】镍镉（Ni-Cd）可充电电池在现代生活中有广泛的应用,它的充放电反应按下式进行:
Cd+2NiO(OH)+2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2;由此可知,该电池放电时的负极材料是
A．Cd B．Ni(OH)2 C．Cd(OH)2 D．NiO(OH)

专项练习

一、选择题（共20题，每小题只有一个正确答案）
1．除去Na2CO3固体中少量的NaHCO3的最佳方法是
A．加入适量盐酸
B．加入NaOH溶液
C．加热分解
D．制成溶液后通入CO2
2．可用于判断碳酸氢钠粉末中混有碳酸钠的实验方法是
A．加热时无气体放出
B．滴加盐酸时有气泡放出
C．溶于水后滴加稀BaCl2溶液有白色沉淀生成
D．溶于水后滴加澄清石灰水有白色沉淀生成
3．把铁片放入下列溶液中，铁片溶解，溶液质量增加，但没有气体放出的是
A．硝酸银溶液                 B．硫酸铜溶液
C．稀硫酸                  D．硫酸铁溶液
4．向下列溶液中通入过量CO2，最终会有固体析出的是
A．澄清石灰水 B．硝酸钡溶液
C．氯化钠溶液 D．饱和碳酸钠溶液
5．下列关于“摩尔盐”[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]的说法不正确的是
A．具有较强的还原性，可使高锰酸钾酸性溶液褪色
B．可用于治疗缺铁性贫血，还可用于制造红色颜料铁红(Fe2O3)、磁性氧化铁(Fe3O4)等
C．加水溶解，再滴加 KSCN 溶液，若溶液变红色，说明摩尔盐已氧化变质
D．加水溶解，与过量 NaOH 溶液反应的离子方程式：Fe2+＋2OH−=Fe(OH)2↓
6．下列制绿矾的方法最适宜的是
A．FeO与稀H2SO4 B．Fe屑与稀H2SO4
C．Fe(OH)2与稀H2SO4 D．Fe2(SO4)3与Cu粉
7．用FeCl3溶液蚀刻铜箔回收铜的一种流程如下。下列叙述正确的是
铜箔
蚀刻铜箔
过滤
再生
过量铁粉
分离
固体
滤液Y
试剂X
铜
蚀刻液FeCl3溶液
滤液Y
试剂Z







A．蚀刻铜箔的离子方程式：2Cu +Fe3+ = 2Cu2+ +Fe2+ B．试剂X是盐酸或稀硝酸
C．滤液Y呈浅绿色 D．试剂Z只能是氯水
8．用铝热法还原下列化合物，若获得金属各1 mol，消耗铝最少的是
A．MnO2 B．Cr2O3 C．WO3 D．CuO
9．2A(g) B(g) （放热反应）;下列能量变化示意图正确的是

A B C D
10．对于放热反应H2+Cl22HCl，下列说法中正确的是
A．该反应中，化学能只转变为热能
B．反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量
C．生成物所具有的总能量高于反应物所具有的总能量
D．断开1 mol H−H键和1 mol Cl−Cl键所吸收的总能量大于形成2 mol H−Cl键所放出的能量
11．反应2 A(g) + B(g) 2 C(g) 的能量变化如图如示，
下列说法错误的是
A．加入催化剂，X点位置不变
B．加入催化剂，G的大小不变
C．该反应为放热反应
D．反应热为E与G的和
12．把铝粉和氧化亚铁粉末配成铝热剂，分成两等份。一份在高温下恰好完全反应后，再与足量盐酸反应；另一份直接放入足量的烧碱溶液中充分反应。前后两种情况下生成的气体的质量比是
A．1∶1 B．2∶3 C．3∶2 D．28∶9
13．某化学反应中生成物的总能量为60 kJ，如果该反应是放热反应，那么反应物总能量可能是
A．50 kJ B．30 kJ C．80 kJ D．20 kJ
14．下列有关电池的说法不正确的是
A．手机上用的锂离子电池属于二次电池
B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极
C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能
D．锌锰干电池中，锌电极是负极
15．把a、b、c、d四种金属浸入稀硫酸中，用导线两两相连可以组成各种原电池。若a，b相连，a为负极；c、d相连，d上有气泡溢出；a，c相连，a质量减少；b，d相连，b为正极。则四种金属的活动性顺序由大到小为
A．a＞c＞b＞d B．a＞c＞d＞b C．b＞d＞c＞a D．a＞b＞c＞d
16．100 mL浓度为2 mol·L－1的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是
A．加入适量的6 mol·L－1的盐酸 B．加入数滴氯化铜溶液
C．加入适量蒸馏水 D．加入适量的氯化钠溶液
17．据报道，某公司将推出一种全新的银锌电池，这种银锌电池的续航能力要比锂离子电池强，有望取代锂电池。其放电过程可表示为Ag2O+ZnZnO+2Ag，此电池放电时，有关说法正确的是
A．电能转化为化学能
B．电解质溶液是稀硫酸
C．电子通过外电路从正极流向负极
D．Zn作负极被氧化
18．某课外小组利用废旧金属器件制作一个简易的铜锌原电池，为确保实验安全设计了如图装置，则下列说法正确的是
A．该装置将电能转化为化学能
B．电子从电极X转移到电极 Y
C．X为阳极，表面产生大量气泡
D．Y为负极，电极反应为Zn-2e- = Zn2+
19．在盛有稀 H2SO4的烧杯中放入用导线连接的电极X 、Y ，外电路中电子流向如图所示。关于该装置，下列说法正确的是
A．外电路中电流方向为： X→A→Y
X
A
e
Y
稀硫酸
B．若两电极分别为铁棒和碳棒，则 X为碳棒， Y为铁棒
C．X极上发生的是还原反应， Y极上发生的是氧化反应
D．若两电极都是金属单质，则它们的活动性顺序为 X > Y
20．燃料电池是一种新型电池，它主要是利用燃料在燃烧过程中把化学能直接转化为电能，氢氧燃料电池的电极反应如下：
X极：O2+2H2O+4e−=4OH− Y极：2H2+4OH−-4e−=4H2O
下列判断正确的是
A．X是正极，发生还原反应
B．该电池可用稀硫酸作为电解质溶液
C．供电时Y极附近的酸性减弱
D．使用时若生成1mol H2O则转移1mol电子

二、非选择题
21．Na2CO3和NaHCO3是重要的化工原料，请回答：
（1）两物质的水溶液分别与足量盐酸混合，反应的化学方程式分别为
_____________________________________、_____________________________________。
（2）除去Na2CO3固体中少量NaHCO3的方法是______________，
反应的化学方程式是　  　。
（3）除去NaHCO3溶液中少量的Na2CO3的方法是_________。
反应的化学方程式是　  　。
（4）除去NaCl溶液中的Na2CO3，可加入适量的 　 　，反应的离子方程式是
　  　。 
（5）除去NaCl溶液中的MgCl2，可加入适量的 　 　，反应的离子方程式是
　  　。 
22．（1）用FeSO4·7H2O配制FeSO4溶液时，需加入稀H2SO4和      。
（2）在过量FeSO4溶液中滴入稀硫酸，再滴入几滴H2O2溶液，溶液立即变黄。上述反应的离子方程式为        。
（3）为检验上述反应中的氧化产物，甲同学取少许上述反应后的溶液，加入       ， 出现血红色溶液，证明氧化产物为Fe3+；乙同学取少许上述反应后的溶液，加入       溶液，溶液变蓝，证明氧化产物为Fe3+， 该反应的离子方程式为       。
（4）为证明上述反应后的溶液中仍存在过量的Fe2+， 可向其中滴加       溶液。
23．如图是某同学设计的放热反应的观察装置。

其实验操作步骤如下:
①按图所示将实验装置连接好;
②在U形管内加入少量红墨水(或品红溶液)，打开T形管活塞，使U形管内两边的液面处于同一水平面，再关闭T形管活塞;
③在盛有1.0 g氧化钙的小试管里滴入2 mL左右的蒸馏水，观察现象。试回答:
(1)实验前必须进行的一步实验操作是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)实验中观察到的现象是　　　　　　　　　　。 
(3)实验中发生的反应:　　　　　　　　　　　　　。 
(4)说明CaO、H2O的能量与Ca(OH)2的能量之间的关系:　 。 
(5)若该实验中CaO换成NaCl，实验还能否观察到相同现象?　　　　(填“能”或“否”)。 
24．一个完整的氧化还原反应方程式可以拆写成两个“半反应式”，如2Fe3＋＋Cu = 2Fe2＋＋Cu2＋，可拆写为氧化反应式：Cu－2e- = Cu2＋，还原反应式：2Fe3＋＋2e- = 2Fe2＋。并由此实现了化学能与电能的相互转化。据此，回答下列问题。
（1）将反应Zn＋2H＋= Zn2＋＋H2↑拆写为两个“半反应式”，氧化反应式为：______________________，还原反应式为：_________________________。

（2）由题(1)反应，设计成原电池如图所示：若电极a为Zn，电极b可选择材料：________（只填一种）；电解质溶液甲是________；电极b处的电极反应式：___________________________。
（3）由反应2H2＋O22H2O，设计出以稀硫酸为电解质溶液的原电池电极反应式：
负极____________________________，正极：____________________________。