【知识点1】化学反应的能量变化
化学反应伴随着能量的变化,这是基本的化学原理。能量可以以多种形式存在,如热能、光能等。在化学反应中,能量通常表现为热量的变化,反应物的总能量与生成物的总能量不相等。如果反应物的总能量高于生成物的总能量,反应会放出热量,称为放热反应;反之,如果反应物的总能量低于生成物的总能量,反应会吸收热量,称为吸热反应。
【知识点2】放热反应与吸热反应
放热反应如酸碱中和、燃烧反应等,会释放出能量,通常表现为热能。吸热反应如某些分解反应,需要吸收外部能量才能进行。例如,题目中的第2题提到,②酸碱中和反应和⑤H2在Cl2中燃烧是放热反应,而⑥碳高温条件下还原CO2是吸热反应。
【知识点3】新能源与环境友好型能源
新能源是指资源丰富、环境影响小且可再生的能源,如太阳能、风能等。题目中的第3题和第4题提到,石油、煤、天然气这些传统化石燃料不属于未来新能源,因为它们不可再生且燃烧时会排放污染物。相反,太阳能符合未来新能源的标准。
【知识点4】电解与电化学过程
电解是通过电流驱动化学反应的过程,如第5题所提及的电镀、电解、电化学腐蚀和电泳。这些过程都需要外加电源来实现。电离则是物质在水中自发地离解成离子,不需外加电场。
【知识点5】金属腐蚀与腐蚀速率
金属腐蚀的速度受多种因素影响,包括环境条件、金属种类及其表面状态等。例如,第6题讨论了铁在不同海水中腐蚀速度的差异。
【知识点6】电解池与电极反应
在电解过程中,阴极和阳极会有不同的电极反应。如第7题中,电解NaOH溶液时,阴极得到H2,阳极得到O2。而电解CuSO4溶液,阴极析出Cu,阳极析出O2。
【知识点7】电解质溶液的复原
电解CuSO4溶液后,若要恢复原溶液浓度,应根据电解方程式进行补充。第8题中,由于电解产生的Cu2+减少,所以需要加入氧化铜(CuO)以恢复Cu2+的浓度。
【知识点8】原电池与电极性质
原电池是将化学能转化为电能的装置。如第11题和第12题所示,原电池中,活泼金属通常作为负极,发生氧化反应;不活泼金属或非金属导体作为正极,发生还原反应。电流从负极流向正极。
【知识点9】化学平衡与反应自发性
化学反应的自发性可以通过吉布斯自由能(ΔG)来判断,它由焓变(ΔH)和熵变(ΔS)以及温度决定。在第15题中,ΔG = ΔHTΔS需小于零,反应才可能自发进行。
【知识点10】化学平衡常数
化学平衡常数K反映了反应在平衡时反应物和生成物的浓度比。如第16题,对于可逆反应,正向反应和逆向反应的平衡常数互为倒数。
【知识点11】可逆反应与动态平衡
可逆反应中,反应物和生成物共存,达到平衡时,正逆反应速率相等。第14题提到,当各组分的体积分数不再随时间变化时,表明反应达到平衡。
【知识点12】化学反应速率与平衡
反应速率是反应进行的快慢,可以通过反应物浓度的变化率来衡量。在第20题中,通过分析气体物质的量随时间的变化,可以确定反应速率和平衡状态。
总结以上,本试题涵盖了化学反应的能量变化、放热与吸热反应、新能源、电解与电化学、金属腐蚀、电解质溶液的复原、原电池工作原理、化学平衡与反应自发性、化学平衡常数、可逆反应的动态平衡及反应速率等多个关键知识点。