【課件】高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)專題六化學(xué)反應(yīng)與能量課件

專題六化學(xué)反應(yīng)與能量考情分析備考定向備考要點(diǎn)說明1.了解化學(xué)反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的原因及常見的能量轉(zhuǎn)化形式。了解能源是人類生存和社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)。了解化學(xué)在解決能源危機(jī)中的重要作用。2.了解化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化;了解吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)等概念;了解焓變(ΔH)與反應(yīng)熱的含義。3.了解熱化學(xué)方程式的含義,能正確書寫熱化學(xué)方程式。理解蓋斯定律,并能運(yùn)用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)焓變的計(jì)算。4.理解原電池和電解池的構(gòu)成、工作原理及應(yīng)用,能書寫電極反應(yīng)和總反應(yīng)方程式。了解常見化學(xué)電源的種類及其工作原理。5.了解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因、金屬腐蝕的危害以及防止金屬腐蝕的措施。核心價(jià)值引領(lǐng)能源對于國家可持續(xù)發(fā)展和戰(zhàn)略安全至關(guān)重要,能源工業(yè)在很大程度上依賴于化學(xué)過程,能源消費(fèi)的90%以上依靠化學(xué)技術(shù)?？刂频推肺蝗剂先紵幕瘜W(xué)反應(yīng),發(fā)展新的能源高效轉(zhuǎn)化技術(shù)和潔凈能源,不但涉及能源使用效率,更與全球環(huán)境氣候變化相關(guān)聯(lián)。如何使我們既能保護(hù)環(huán)境又能使能源的成本更合理是化學(xué)科學(xué)面臨的重大課題,讓我們從學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)與能量的關(guān)系、掌握原電池與電解池的發(fā)展和應(yīng)用開始吧。高頻考點(diǎn)能力突破考點(diǎn)一化學(xué)能與熱能【真題示例】

1.(2020天津化學(xué))理論研究表明,在101kPa和298K下,HCN(g)HNC(g)異構(gòu)化反應(yīng)過程的能量變化如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是(

)A.HCN比HNC穩(wěn)定B.該異構(gòu)化反應(yīng)的ΔH=+59.3kJ·mol-1C.正反應(yīng)的活化能大于逆反應(yīng)的活化能D.使用催化劑,可以改變反應(yīng)的反應(yīng)熱答案

D

解析

根據(jù)圖示,HCN的相對能量低于HNC的相對能量,故HCN較穩(wěn)定,A項(xiàng)正確;HCN(g)HNC(g)為吸熱反應(yīng),ΔH=+59.3

kJ·mol-1,B項(xiàng)正確;根據(jù)圖示可知,正反應(yīng)的活化能明顯大于逆反應(yīng)的活化能,C項(xiàng)正確;使用催化劑,可以改變反應(yīng)的活化能,但不能改變反應(yīng)熱,D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.(2020浙江7月選考)關(guān)于下列ΔH的判斷正確的是(

)A.ΔH1<0

ΔH2<0 B.ΔH1<ΔH2C.ΔH3<0

ΔH4>0 D.ΔH3>ΔH4答案

B

解析

與H+的反應(yīng)為放熱反應(yīng),ΔH1<0,與H2O(l)的反應(yīng)為水解反應(yīng),反應(yīng)吸熱,ΔH2>0,則ΔH1<ΔH2,A項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)正確;OH-(aq)與H+(aq)的反應(yīng)會放出熱量,ΔH3<0,CH3COOH是弱酸,與OH-(aq)發(fā)生中和反應(yīng),也是放熱反應(yīng),ΔH4<0,但是ΔH3<ΔH4,C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。3.(2020江蘇化學(xué))反應(yīng)SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g)可用于純硅的制備。下列有關(guān)該反應(yīng)的說法正確的是(

)A.該反應(yīng)ΔH>0、ΔS<0B.該反應(yīng)的平衡常數(shù)C.高溫下反應(yīng)每生成1molSi需消耗2×22.4LH2D.用E表示鍵能,該反應(yīng)ΔH=4E(Si—Cl)+2E(H—H)-4E(H—Cl)答案

B

解析

A項(xiàng),該反應(yīng)是氣體分子數(shù)增大的反應(yīng),ΔS>0,錯(cuò)誤;C項(xiàng),高溫下氣體的摩爾體積不一定為22.4

L·mol-1,錯(cuò)誤;D項(xiàng),硅為原子晶體,1

mol晶體硅中含有2

mol

Si—Si鍵,則ΔH=4E(Si—Cl)+2E(H—H)-2E(Si—Si鍵)-4E(H—Cl),錯(cuò)誤。4.(2019海南化學(xué))根據(jù)圖中的能量關(guān)系,可求得C—H鍵的鍵能為(

)A.414kJ·mol-1

B.377kJ·mol-1C.235kJ·mol-1

D.197kJ·mol-1答案

A

解析

根據(jù)圖示可知1

mol

CH4分解變?yōu)?

mol

C(g)原子和4

mol

H(g)原子共吸收的能量是(75+717+864)

kJ=1

656

kJ,則C—H鍵的鍵能為1

656

kJ÷4

mol=414

kJ·mol-1,故A正確。5.(2019浙江4月選考)MgCO3和CaCO3的能量關(guān)系如圖所示(M=Ca、Mg):已知:離子電荷相同時(shí),半徑越小,離子鍵越強(qiáng)。下列說法不正確的是(

)A.ΔH1(MgCO3)>ΔH1(CaCO3)>0B.ΔH2(MgCO3)=ΔH2(CaCO3)>0C.ΔH1(CaCO3)-ΔH1(MgCO3)=ΔH3(CaO)-ΔH3(MgO)D.對于MgCO3和CaCO3,ΔH1+ΔH2>ΔH3答案

C

解析

A項(xiàng),鎂離子的半徑小于鈣離子的,因此碳酸鎂中離子鍵強(qiáng),斷開離子鍵需要吸收更多的能量,即ΔH1(MgCO3)>ΔH1(CaCO3)>0,所以正確,不符合題意;B項(xiàng),ΔH2表示的是碳酸根離子生成氧離子和二氧化碳所吸收的能量,與鎂離子和鈣離子無關(guān),因此ΔH2(MgCO3)=ΔH2(CaCO3)>0,所以正確,不符合題意;C項(xiàng),由題給圖示可知,ΔH1+ΔH2=ΔH+ΔH3,由此可得ΔH1(CaCO3)+ΔH2(CaCO3)=ΔH(CaCO3)+ΔH3(CaO),ΔH1(MgCO3)+ΔH2(MgCO3)=ΔH(MgCO3)+ΔH3(MgO),將以上兩式左左相減,右右相減,又因?yàn)棣2(CaCO3)=ΔH2(MgCO3),得ΔH1(CaCO3)-ΔH1

(MgCO3)

=[ΔH(CaCO3)-ΔH(MgCO3)]+[ΔH3(CaO)-ΔH3(MgO)],所以錯(cuò)誤,符合題意;D項(xiàng),由題給圖示可知,ΔH1+ΔH2=ΔH+ΔH3,因ΔH>0,即ΔH1+ΔH2>ΔH3,所以正確,不符合題意。6.(2020高考題組合)(1)(2020山東化學(xué)節(jié)選)探究CH3OH合成反應(yīng)化學(xué)平衡的影響因素,有利于提高CH3OH的產(chǎn)率。以CO2、H2為原料合成CH3OH涉及的主要反應(yīng)如下:Ⅰ.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)

ΔH1=-49.5kJ·mol-1Ⅱ.CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)

ΔH2=-90.4kJ·mol-1Ⅲ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)

ΔH3則ΔH3=

kJ·mol-1。

(2)(2020全國Ⅰ節(jié)選)硫酸是一種重要的基本化工產(chǎn)品。接觸法制硫酸生產(chǎn)中的關(guān)鍵工序是SO2的催化氧化:SO2(g)+O2(g)SO3(g)

ΔH=-98kJ·mol-1。回答下列問題:釩催化劑參與反應(yīng)的能量變化如圖所示,V2O5(s)與SO2(g)反應(yīng)生成VOSO4(s)和V2O4(s)的熱化學(xué)方程式為

。

(3)(2020全國Ⅱ節(jié)選)天然氣的主要成分為CH4,一般還含有C2H6等烴類,是重要的燃料和化工原料。乙烷在一定條件可發(fā)生如下反應(yīng):C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)

ΔH1,相關(guān)物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)如下表所示:則ΔH1=

kJ·mol-1。

物質(zhì)C2H6(g)C2H4(g)H2(g)燃燒熱ΔH/(kJ·mol-1)-1560-1411-286答案

(1)+40.9(2)2V2O5(s)+2SO2(g)===2VOSO4(s)+V2O4(s)

ΔH=-351kJ·mol-1(3)+137(3)(2018全國Ⅰ節(jié)選)采用N2O5為硝化劑是一種新型的綠色硝化技術(shù),在含能材料、醫(yī)藥等工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。回答下列問題:(4)(2018天津理綜節(jié)選)CO2是一種廉價(jià)的碳資源,其綜合利用具有重要意義?；卮鹣铝袉栴}:CO2與CH4經(jīng)催化重整,制得合成氣:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)已知上述反應(yīng)中相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下:則該反應(yīng)的ΔH=

。分別在VL恒溫密閉容器A(恒容)、B(恒壓,容積可變)中,加入CH4和CO2各1mol的混合氣體。兩容器中反應(yīng)達(dá)平衡后放出或吸收的熱量較多的是

(填“A”或“B”)。

化學(xué)鍵C—HC=OH—HCO(CO)鍵能/(kJ·mol-1)4137454361075答案

(1)+89.3

(2)-116

(3)+53.1(4)+120kJ·mol-1

B8.(2019天津理綜節(jié)選)多晶硅是制作光伏電池的關(guān)鍵材料。以下是由粗硅制備多晶硅的簡易過程?；卮鹣铝袉栴}:Ⅰ.硅粉與HCl在300℃時(shí)反應(yīng)生成1molSiHCl3氣體和H2,放出225kJ熱量,該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為

。SiHCl3的電子式為

。

Ⅱ.將SiCl4氫化為SiHCl3有三種方法,對應(yīng)的反應(yīng)依次為:反應(yīng)③的ΔH3=

(用ΔH1、ΔH2表示)。溫度升高,反應(yīng)③的平衡常數(shù)K

(填

“增大”“減小”或“不變”)。

【特別提醒】

反應(yīng)熱計(jì)算的常見失誤點(diǎn)(1)根據(jù)已知的熱化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算時(shí),要清楚已知熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)化學(xué)式前的化學(xué)計(jì)量數(shù)表示的物質(zhì)的量與實(shí)際參與反應(yīng)的物質(zhì)的物質(zhì)的量之間的比例關(guān)系,然后進(jìn)行計(jì)算。(2)根據(jù)化學(xué)鍵斷裂和形成過程中的能量變化計(jì)算反應(yīng)熱時(shí),要注意斷鍵和成鍵的總數(shù),計(jì)算時(shí)必須是斷鍵和成鍵時(shí)吸收和放出的總能量。(3)運(yùn)用蓋斯定律進(jìn)行計(jì)算時(shí),在調(diào)整方程式時(shí),要注意ΔH的值也要隨之調(diào)整?！颈貍渲R】

1.解答能量變化圖像題需要注意的幾點(diǎn)(1)反應(yīng)熱不能取決于部分反應(yīng)物能量和部分生成物能量的相對大小,即部分反應(yīng)物能量和部分生成物能量的相對大小不能決定反應(yīng)是吸熱還是放熱。(2)注意活化能在圖示(如下圖)中的意義。①從反應(yīng)物至最高點(diǎn)的能量變化(E1)表示正反應(yīng)的活化能。②從生成物至最高點(diǎn)的能量變化(E2)表示逆反應(yīng)的活化能。(3)催化劑只能影響正、逆反應(yīng)的活化能,而不影響反應(yīng)的ΔH。(4)涉及反應(yīng)熱的有關(guān)計(jì)算時(shí),要切實(shí)注意圖示中反應(yīng)物和生成物的物質(zhì)的量。2.書寫熱化學(xué)方程式時(shí)的注意事項(xiàng)(1)注明反應(yīng)條件:反應(yīng)熱與測定條件(溫度、壓強(qiáng)等)有關(guān),特定條件下要注明反應(yīng)時(shí)的溫度和壓強(qiáng)。絕大多數(shù)反應(yīng)是在25℃、101kPa下進(jìn)行測定的,可不注明。(2)注明物質(zhì)狀態(tài):常用s、l、g、aq分別表示固體、液體、氣體、溶液。(3)注意符號單位:ΔH應(yīng)包括“+”或“-”、數(shù)字和單位(kJ·mol-1)。(4)注意守恒關(guān)系:①原子守恒和得失電子守恒;②能量守恒(ΔH與化學(xué)計(jì)量數(shù)相對應(yīng))。(5)區(qū)別于普通方程式:不需要標(biāo)注“↑”“↓”“點(diǎn)燃”“加熱”等。(6)注意熱化學(xué)方程式的化學(xué)計(jì)量數(shù)。(7)對于具有同素異形體的物質(zhì),除了要注明聚集狀態(tài)之外,還要注明物質(zhì)的名稱。熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)化學(xué)式前面的化學(xué)計(jì)量數(shù)僅表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量,可以是整數(shù),也可以是分?jǐn)?shù)。且化學(xué)計(jì)量數(shù)必須與ΔH相對應(yīng),如果化學(xué)計(jì)量數(shù)加倍,則ΔH也要加倍。3.燃燒熱和中和熱應(yīng)用中的注意事項(xiàng)(1)燃燒熱是指101kPa時(shí),1mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)放出的熱量,并不是1mol可燃物燃燒時(shí)放出的熱量就是燃燒熱。(2)中和熱不是指1mol酸與1mol堿中和時(shí)的熱效應(yīng),而是指強(qiáng)酸和強(qiáng)堿在稀溶液中發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH2O(l)的熱效應(yīng)。弱酸與強(qiáng)堿,強(qiáng)酸與弱堿或弱酸與弱堿反應(yīng)時(shí),因電離吸熱,放出的熱量減少。若用濃硫酸(或NaOH固體)進(jìn)行反應(yīng),因溶解時(shí)放熱會使放出的熱量增多。4.蓋斯定律的應(yīng)用(1)理論依據(jù):反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)(各反應(yīng)物)和終態(tài)(各生成物)有關(guān),而與具體反應(yīng)的途徑無關(guān)。(2)計(jì)算模式:(3)主要應(yīng)用:計(jì)算某些難以直接測量的化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱。(4)注意事項(xiàng):應(yīng)用蓋斯定律進(jìn)行簡單計(jì)算,關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)反應(yīng)途徑。①當(dāng)反應(yīng)式乘以或除以某數(shù)時(shí),ΔH也應(yīng)乘以或除以某數(shù)。②進(jìn)行熱化學(xué)方程式加減運(yùn)算以及比較反應(yīng)熱的大小時(shí),ΔH都要帶“+”“-”號計(jì)算、比較,即把ΔH看作一個(gè)整體進(jìn)行分析判斷。③在設(shè)計(jì)的反應(yīng)途徑中常會遇到同一物質(zhì)固、液、氣三態(tài)的相互轉(zhuǎn)化,狀態(tài)由固→液→氣變化時(shí),會吸熱;反之會放熱。④當(dāng)設(shè)計(jì)的反應(yīng)逆向進(jìn)行時(shí),注意ΔH要進(jìn)行相應(yīng)的變化。5.反應(yīng)熱計(jì)算的四種方法(1)根據(jù)燃燒熱數(shù)據(jù),計(jì)算反應(yīng)放出的熱量。利用公式:Q=燃燒熱×n(可燃物的物質(zhì)的量)如已知H2的燃燒熱ΔH=-285.8kJ·mol-1,若H2的物質(zhì)的量為2mol,則2molH2燃燒放出的熱量為2mol×285.8kJ·mol-1=571.6kJ。(2)依據(jù)反應(yīng)物與生成物的總能量計(jì)算。ΔH=E生成物-E反應(yīng)物。(3)根據(jù)鍵能數(shù)據(jù)(E)計(jì)算。ΔH=反應(yīng)物鍵能總和-生成物鍵能總和(4)根據(jù)蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱。若一個(gè)熱化學(xué)方程式可由另外幾個(gè)熱化學(xué)方程式相加減而得到,則該反應(yīng)的反應(yīng)熱也可通過這幾個(gè)化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱相加減而得到?！緫?yīng)考訓(xùn)練】

考向1

反應(yīng)熱圖像分析1.(雙選)(2020湖北隨州質(zhì)檢改編)某反應(yīng)過程能量變化如圖所示,下列說法正確的是(

)A.反應(yīng)過程b有催化劑參與B.該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),熱效應(yīng)等于ΔHC.改變催化劑,可改變該反應(yīng)的活化能D.有催化劑的條件下,反應(yīng)的活化能等于E1+E2答案

AC

解析

催化劑能降低反應(yīng)的活化能,故b中應(yīng)使用了催化劑,故A正確;反應(yīng)物能量高于生成物,為放熱反應(yīng),ΔH=生成物能量-反應(yīng)物能量,故B錯(cuò)誤;不同的催化劑催化作用有所不同,反應(yīng)的活化能不同,故C正確;催化劑不改變反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài),焓變等于正逆反應(yīng)的活化能之差,圖中不能全部確定正、逆反應(yīng)的活化能,故D錯(cuò)誤。2.(2020安徽安慶高三期末)某反應(yīng)2A===3B的反應(yīng)能量變化曲線如圖所示,下列有關(guān)敘述正確的是(

)A.該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)B.A比B更穩(wěn)定C.加入催化劑會改變反應(yīng)的焓變D.整個(gè)反應(yīng)的ΔH=E1-E2答案

D

解析

由圖像可知物質(zhì)A、B的能量相對大小,A比B的能量高,所以A→B釋放能量,是放熱反應(yīng),A錯(cuò)誤;B的能量比A的低,故B更穩(wěn)定,B錯(cuò)誤;催化劑能改變反應(yīng)途徑和活化能大小,但不能改變焓變,C錯(cuò)誤;由圖像可知,整個(gè)反應(yīng)的ΔH=E1-E2,D正確;故選D。3.(雙選)(2020廣東廣深珠三地第一次聯(lián)考改編)多相催化反應(yīng)是在催化劑表面通過吸附、解吸過程進(jìn)行的。我國學(xué)者發(fā)現(xiàn)T

℃時(shí),甲醇(CH3OH)在銅基催化劑上的反應(yīng)機(jī)理如下:下列有關(guān)說法中正確的是(

)A.反應(yīng)Ⅰ是吸熱反應(yīng)B.1molCH3OH(g)和1molH2O(g)的總能量高于1molCO2(g)和3molH2(g)的總能量C.c>0D.優(yōu)良的催化劑可降低反應(yīng)的活化能,并能減少ΔH3,從而可節(jié)約能源答案

AC

解析

根據(jù)圖像可知反應(yīng)Ⅰ是生成物能量高于反應(yīng)物能量,因此為吸熱反應(yīng),故A正確;根據(jù)圖像可知1

mol

CH3OH(g)和1

mol

H2O(g)的總能量低于1

mol

CO2(g)和3

mol

H2(g)的總能量,故B錯(cuò)誤;1

mol

CH3OH(g)和1

mol

H2O(g)的總能量低于1

mol

CO2(g)和3

mol

H2(g)的總能量,總反應(yīng)是吸熱反應(yīng),因此c>0,故C正確;優(yōu)良的催化劑能降低反應(yīng)的活化能,但焓變不變,ΔH3只能由反應(yīng)物和生成物總能量決定,故D錯(cuò)誤?？枷?

燃燒熱與中和熱4.(雙選)(2020安徽皖江聯(lián)盟高三聯(lián)考改編)下列說法或表示法正確的是(

)A.CO(g)的燃燒熱ΔH=-283.0kJ·mol-1,則表示CO(g)的燃燒熱的熱化學(xué)方程式為2CO(g)+O2(g)===2CO2(g)

ΔH=-283.0kJ·mol-1B.含0.5mol草酸的稀溶液和含1mol氫氧化鈉的稀溶液混合,放出熱量小于57.3kJC.在稀溶液中:H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l)

ΔH=-57.3kJ·mol-1,若將含0.5molH2SO4的濃硫酸與含1molNaOH的溶液混合,放出的熱量等于57.3kJD.在101kPa時(shí),2gH2完全燃燒生成液態(tài)水放出285.8kJ熱量,氫氣燃燒的熱化學(xué)方程式表示為2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)

ΔH=-571.6kJ·mol-1答案

BD

5.(2020安徽安慶高三第一學(xué)期期末)(1)實(shí)驗(yàn)測得4g甲醇在氧氣中完全燃燒,生成二氧化碳?xì)怏w和液態(tài)水時(shí)釋放出90.8kJ的熱量。試寫出甲醇燃燒熱的熱化學(xué)方程式:

。

(2)現(xiàn)已知N2(g)和H2(g)反應(yīng)生成1molNH3(g)過程中能量變化如圖所示。根據(jù)下列鍵能數(shù)據(jù)計(jì)算N—H鍵鍵能為

kJ·mol-1。

化學(xué)鍵H—HN≡N鍵能/(kJ·mol-1)436946(3)用如圖所示裝置進(jìn)行中和熱測定實(shí)驗(yàn),請回答下列問題:儀器A的名稱為

。取50mLHCl(0.1mol·L-1)溶液與50mLNaOH(0.1mol·L-1)溶液在小燒杯中進(jìn)行中和反應(yīng),通過實(shí)驗(yàn)并計(jì)算可得中和熱ΔH=-54.8kJ·mol-1,上述實(shí)驗(yàn)數(shù)值與實(shí)際的中和熱ΔH=-57.3kJ·mol-1有偏差,產(chǎn)生此偏差的原因可能是

(填字母序號)。

a.實(shí)驗(yàn)裝置保溫、隔熱效果差b.用溫度計(jì)測定HCl溶液起始溫度后直接測定NaOH溶液的溫度c.一次性把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小燒杯中若用50mL0.1mol·L-1CH3COOH溶液代替HCl溶液進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn),測得反應(yīng)前后溫度的變化值會

(填“偏大”“偏小”或“不受影響”)。

(3)由裝置圖可知,儀器A為環(huán)形玻璃攪拌棒;計(jì)算可得中和熱為54.8

kJ·mol-1,上述實(shí)驗(yàn)數(shù)值比57.3

kJ·mol-1偏小。a項(xiàng),實(shí)驗(yàn)裝置保溫、隔熱效果差,會使熱量散失多,導(dǎo)致測得放出的熱量偏小,故a有可能;b項(xiàng),用溫度計(jì)測定HCl溶液起始溫度后直接測定NaOH溶液的溫度,使測定的溫差ΔT偏小,計(jì)算的放出的熱量偏小,故b有可能;c項(xiàng),一次性把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小燒杯中,可減少熱量散失,操作正確,誤差小,故c不可能;CH3COOH是弱電解質(zhì),電離時(shí)會吸熱,從而使測得的反應(yīng)前后溫度的變化值會偏小。6.(雙選)(2020北京高三質(zhì)量檢測改編)以太陽能為熱源,熱化學(xué)硫碘循環(huán)分解水是一種高效、環(huán)保的制氫方法,其流程圖如下:相關(guān)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下:反應(yīng)Ⅰ:SO2(g)+I2(g)+2H2O(l)===2HI(aq)+H2SO4(aq)ΔH1=-213kJ·mol-1反應(yīng)Ⅱ:H2SO4(aq)===SO2(g)+H2O(l)+O2(g)

ΔH2=+327kJ·mol-1反應(yīng)Ⅲ:2HI(aq)===H2(g)+I2(g)

ΔH3=+172kJ·mol-1考向3

熱化學(xué)方程式的書寫與正誤判斷

下列說法不正確的是(

)A.該過程實(shí)現(xiàn)了太陽能到化學(xué)能的轉(zhuǎn)化B.SO2和I2對總反應(yīng)起到了催化劑的作用C.總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為2H2O(l)===2H2(g)+O2(g)

ΔH=+286kJ·mol-1D.該過程降低了水分解制氫反應(yīng)的活化能,使總反應(yīng)的ΔH減小答案

CD

7.(2020山東威海一模節(jié)選)碘及其化合物在生產(chǎn)、生活和科技等方面都有著重要的應(yīng)用?；卮鹣铝袉栴}。已知:①2CO(g)+O2(g)===2CO2(g)

ΔH=-1200kJ·mol-1②5CO(g)+I2O5(s)===5CO2(g)+I2(s)

ΔH=-2017kJ·mol-1③I2(s)===I2(g)

ΔH=+36kJ·mol-1則I2(g)與O2反應(yīng)生成I2O5(s)的熱化學(xué)方程式為

。

答案

2I2(g)+5O2(g)===2I2O5(s)

ΔH=-2038kJ·mol-1解析

I2(g)與O2反應(yīng)生成I2O5(s)的方程式為2I2(g)+5O2(g)===2I2O5(s),根據(jù)蓋斯定律可得,由①×5-2×(②+③)可得目標(biāo)反應(yīng)方程式,則I2(g)和O2(g)反應(yīng)生成I2O5(s)的熱化學(xué)方程式為2I2(g)+5O2(g)===2I2O5(s)

ΔH=(-1

200

kJ·mol-1)×5-(-2

017

kJ·mol-1+36

kJ·mol-1)×2=-2

038

kJ·mol-1。8.按要求回答下列問題。(1)已知拆開1molH—H鍵、1molN—H鍵、1molN≡N鍵分別需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ,則N2與H2反應(yīng)生成NH3的熱化學(xué)方程式為

。

(2)已知碳的燃燒熱ΔH1=akJ·mol-1,S(s)+2K(s)K2S(s)

ΔH2=bkJ·mol-1,2K(s)+N2(g)+3O2(g)===2KNO3(s)

ΔH3=ckJ·mol-1,則S(s)+2KNO3(s)+3C(s)===K2S(s)+N2(g)+3CO2(g)ΔH=

。

(3)已知:C(s)+O2(g)===CO2(g)

ΔH=-437.3kJ·mol-1,H2(g)+O2(g)===H2O(g)

ΔH=-285.8kJ·mol-1,CO(g)+O2(g)===CO2(g)

ΔH=-283.0kJ·mol-1,寫出煤氣化(碳和水蒸氣反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣)的熱化學(xué)方程式:

。計(jì)算10m3(標(biāo)準(zhǔn)狀況)水煤氣完全燃燒放出的熱量為

kJ(結(jié)果保留到小數(shù)點(diǎn)后一位)。

誤區(qū)警示

熱化學(xué)方程式正誤判斷的易錯(cuò)點(diǎn)

考向4

反應(yīng)熱和反應(yīng)進(jìn)行的方向判斷9.(2020遼寧葫蘆島協(xié)作校二模)下列說法中正確的是(

)A.氯酸鉀分解是一個(gè)熵增的過程B.ΔH>0、ΔS>0的反應(yīng)一定可以自發(fā)進(jìn)行C.電解水產(chǎn)生氫氣、氧氣的反應(yīng)具有自發(fā)性D.可逆反應(yīng)正向進(jìn)行時(shí),正反應(yīng)具有自發(fā)性,ΔH一定小于零答案

A

解析

氯酸鉀分解生成氣體,混亂度增加,熵值增大,A正確;ΔG<0的反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行,由ΔG=ΔH-TΔS可知,若ΔH>0,ΔS>0,則低溫時(shí)ΔG可能大于0,反應(yīng)非自發(fā),B錯(cuò)誤;電解水產(chǎn)生氫氣、氧氣的反應(yīng)的ΔH>0,ΔS>0,根據(jù)ΔG=ΔH-TΔS<0時(shí)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行可知,只有在高溫條件下該反應(yīng)才具有自發(fā)性,C錯(cuò)誤;可逆反應(yīng)正向進(jìn)行時(shí),若正反應(yīng)的ΔH>0,ΔS>0,則高溫條件下正反應(yīng)具有自發(fā)性,D錯(cuò)誤。答案

BC

考向5

反應(yīng)熱的計(jì)算和焓變大小比較11.(2020河北衡水中學(xué)高三七調(diào))一定條件下,充分燃燒一定量的丁烷放出熱量161.9kJ,經(jīng)測定完全吸收生成的CO2需消耗5mol·L-1的KOH溶液100mL,恰好生成正鹽,則此條件下熱化學(xué)方程式:C4H10(g)+O2(g)===4CO2(g)+5H2O(g)的ΔH為(

)A.+2590.4kJ·mol-1 B.-2590.4kJ·mol-1C.+1295.2kJ·mol-1 D.-1295.2kJ·mol-1答案

B

12.(雙選)(2020山東臨沂質(zhì)檢)2mol金屬鈉與1mol氯氣反應(yīng)的能量關(guān)系如圖所示,下列說法不正確的是(

)A.ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6+ΔH7B.ΔH4的數(shù)值的絕對值和Cl—Cl共價(jià)鍵的鍵能的數(shù)值相等C.ΔH7<0,且該過程形成了分子間作用力D.ΔH5>0,在相同條件下,2Br(g)的ΔH5'<ΔH5答案

CD

解析

由蓋斯定律可得,ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6+ΔH7,A正確;ΔH4為破壞1

mol

Cl—Cl共價(jià)鍵所需的能量,與形成1

mol

Cl—Cl共價(jià)鍵的鍵能在數(shù)值上相等,B正確;物質(zhì)由氣態(tài)轉(zhuǎn)化為固態(tài)時(shí)放熱,則ΔH7<0,該過程沒有分子間作用力,C不正確;Cl(g)轉(zhuǎn)化為Cl-(g)的過程獲得電子而放熱,則ΔH5<0,在相同條件下,由于溴的非金屬性比氯弱,得電子放出的能量比氯少,所以2Br(g)的ΔH5'>ΔH5,D不正確。13.(2020湖北武漢重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考節(jié)選)氫氣既是一種優(yōu)質(zhì)的能源,又是一種重要化工原料,高純氫的制備是目前的研究熱點(diǎn)。甲烷水蒸氣催化重整是制備高純氫的方法之一,甲烷和水蒸氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)

ΔH=+165.0kJ·mol-1。已知反應(yīng)器中存在如下反應(yīng)過程:Ⅰ.CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)

ΔH1=+206.4kJ·mol-1Ⅱ.CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)

ΔH2化學(xué)鍵H—HO—HC—HCO鍵能E/(kJ·mol-1)436465a1076根據(jù)上述信息計(jì)算:a=

,ΔH2=

。

答案

415.1

-41.4kJ·mol-114.(2020山東煙臺一模)硫碘循環(huán)分解水是一種高效、環(huán)保的制氫方法,其流程圖如下:已知:反應(yīng)Ⅰ:SO2(g)+I2(g)+2H2O(l)===2HI(aq)+H2SO4(aq)ΔH1=-213kJ·mol-1反應(yīng)Ⅱ:H2SO4(aq)===SO2(g)+H2O(l)+O2(g)

ΔH2=+327kJ·mol-1反應(yīng)Ⅲ:2HI(aq)===H2(g)+I2(g)

ΔH3=+172kJ·mol-1則反應(yīng)2H2O(l)===2H2(g)+O2(g)

ΔH=

。

答案

+572kJ·mol-1解析

根據(jù)蓋斯定律,反應(yīng)(Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ)×2可得到反應(yīng)2H2O(l)===2H2(g)+O2(g),則ΔH=2(ΔH1+ΔH2+ΔH3)=2×(172+327-213)=+572

kJ·mol-1?？键c(diǎn)二原電池原理及應(yīng)用【真題示例】

1.(2020全國Ⅲ)一種高性能的堿性硼化釩(VB2)-空氣電池如圖所示,其中在VB2電極發(fā)生反應(yīng):VB2+16OH--11e-===

+4H2O。該電池工作時(shí),下列說法錯(cuò)誤的是(

)A.負(fù)載通過0.04mol電子時(shí),有0.224L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)O2參與反應(yīng)B.正極區(qū)溶液的pH降低、負(fù)極區(qū)溶液的pH升高C.電池總反應(yīng)為4VB2+11O2+20OH-+6H2O

===D.電流由復(fù)合碳電極經(jīng)負(fù)載、VB2電極、KOH溶液回到復(fù)合碳電極答案

B

2.(2020全國Ⅰ)科學(xué)家近年發(fā)明了一種新型Zn-CO2水介質(zhì)電池。電池示意圖如下,電極為金屬鋅和選擇性催化材料。放電時(shí),溫室氣體CO2被轉(zhuǎn)化為儲氫物質(zhì)甲酸等,為解決環(huán)境和能源問題提供了一種新途徑。下列說法錯(cuò)誤的是(

)B.放電時(shí),1molCO2轉(zhuǎn)化為HCOOH,轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2molD.充電時(shí),正極溶液中OH-濃度升高答案

D

3.(2020天津化學(xué))熔融鈉-硫電池性能優(yōu)良,是具有應(yīng)用前景的儲能電池。右圖中的電池反應(yīng)為2Na+xSNa2Sx(x=5~3,難溶于熔融硫)。下列說法錯(cuò)誤的是(

)B.放電時(shí)正極反應(yīng)為xS+2Na++2e-===Na2SxC.Na和Na2Sx分別為電池的負(fù)極和正極D.該電池是以Na-β-Al2O3為隔膜的二次電池答案

C

4.(2019浙江4月選考)化學(xué)電源在日常生活和高科技領(lǐng)域中都有廣泛應(yīng)用。

下列說法不正確的是(

)A.甲:Zn2+向Cu電極方向移動(dòng),Cu電極附近溶液中H+濃度增加B.乙:正極的電極反應(yīng)式為Ag2O+2e-+H2O===2Ag+2OH-C.丙:鋅筒作負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),鋅筒會變薄D.丁:使用一段時(shí)間后,電解質(zhì)溶液的酸性減弱,導(dǎo)電能力下降答案

A

解析

A項(xiàng),Cu作正極,H+在正極得電子生成氫氣,因此Cu電極附近溶液中H+濃度減小,所以錯(cuò)誤,符合題意;B項(xiàng),Ag2O得電子作正極,生成Ag和OH-,所以正確,不符合題意;C項(xiàng),鋅筒作負(fù)極,失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成Zn2+,因此鋅被消耗而使鋅筒變薄,所以正確,不符合題意;D項(xiàng),鉛蓄電池總的電池反應(yīng)為Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O

,由此可知反應(yīng)過程中消耗了硫酸,因此酸性減弱,溶液中的離子濃度減小,因此導(dǎo)電能力下降,所以正確,不符合題意。5.(2019全國Ⅰ)利用生物燃料電池原理研究室溫下氨的合成,電池工作時(shí)MV2+/MV+在電極與酶之間傳遞電子,示意圖如下所示。下列說法錯(cuò)誤的是(

)A.相比現(xiàn)有工業(yè)合成氨,該方法條件溫和,同時(shí)還可提供電能B.陰極區(qū),在氫化酶作用下發(fā)生反應(yīng)H2+2M===V2+2H++2MV+C.正極區(qū),固氮酶為催化劑,N2發(fā)生還原反應(yīng)生成NH3D.電池工作時(shí)質(zhì)子通過交換膜由負(fù)極區(qū)向正極區(qū)移動(dòng)答案

B

解析

題給合成氨過程是在室溫條件下進(jìn)行的,因此比現(xiàn)有工業(yè)合成氨的條件溫和,同時(shí)還能提供電能,A項(xiàng)正確;陰極區(qū)發(fā)生的是得電子的反應(yīng),而左池中發(fā)生的是失電子的反應(yīng),B項(xiàng)錯(cuò)誤;右池為正極區(qū),氮?dú)獍l(fā)生還原反應(yīng)生成氨氣,C項(xiàng)正確;左池中產(chǎn)生的氫離子通過交換膜向右池移動(dòng),即由負(fù)極區(qū)移向正極區(qū),D項(xiàng)正確。6.(2019全國Ⅲ)為提升電池循環(huán)效率和穩(wěn)定性,科學(xué)家近期利用三維多孔海綿狀Zn(3D-Zn)可以高效沉積ZnO的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了采用強(qiáng)堿性電解質(zhì)的3D-Zn-NiOOH二次電池,結(jié)構(gòu)如下圖所示。電池反應(yīng)為Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。下列說法錯(cuò)誤的是(

)A.三維多孔海綿狀Zn具有較高的表面積,所沉積的ZnO分散度高B.充電時(shí)陽極反應(yīng)為Ni(OH)2(s)+OH-(aq)-e-===NiOOH(s)+H2O(l)C.放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為Zn(s)+2OH-(aq)-2e-===ZnO(s)+H2O(l)D.放電過程中OH-通過隔膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)答案

D

7.(2019天津理綜)我國科學(xué)家研制了一種新型的高比能量鋅-碘溴液流電池,其工作原理示意圖如下。圖中貯液器可儲存電解質(zhì)溶液,提高電池的容量。下列敘述不正確的是(

)A.放電時(shí),a電極反應(yīng)為I2Br-+2e-===2I-+Br-B.放電時(shí),溶液中離子的數(shù)目增大C.充電時(shí),b電極每增重0.65g,溶液中有0.02molI-被氧化D.充電時(shí),a電極接外電源負(fù)極答案

D

8.(2020全國Ⅰ節(jié)選)為驗(yàn)證不同化合價(jià)鐵的氧化還原能力,利用下列電池裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。回答下列問題:(1)電池裝置中,鹽橋連接兩電極電解質(zhì)溶液。鹽橋中陰、陽離子不與溶液中的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),并且電遷移率(u∞)應(yīng)盡可能地相近。根據(jù)下表數(shù)據(jù),鹽橋中應(yīng)選擇

作為電解質(zhì)。

(2)電流表顯示電子由鐵電極流向石墨電極?？芍?鹽橋中的陽離子進(jìn)入

電極溶液中。

(3)電池反應(yīng)一段時(shí)間后,測得鐵電極溶液中c(Fe2+)增加了0.02mol·L-1。石墨電極上未見Fe析出。可知,石墨電極溶液中c(Fe2+)=

。

(4)根據(jù)(2)、(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,可知石墨電極的電極反應(yīng)式為

,鐵電極的電極反應(yīng)式為

。因此,驗(yàn)證了Fe2+氧化性小于

,還原性小于

。

(5)實(shí)驗(yàn)前需要對鐵電極表面活化。在FeSO4溶液中加入幾滴Fe2(SO4)3溶液,將鐵電極浸泡一段時(shí)間,鐵電極表面被刻蝕活化。檢驗(yàn)活化反應(yīng)完成的方法是

。

答案

(1)KCl

(2)石墨(3)0.09mol·L-1(4)Fe3++e-===Fe2+

Fe-2e-===Fe2+

Fe3+

Fe(5)取少量溶液,滴入KSCN溶液,不出現(xiàn)血紅色解析

(1)選擇鹽橋中電解質(zhì),必須滿足題給信息要求——鹽橋中的陰、陽離子不與溶液中的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),并且電遷移率(μ∞)應(yīng)盡可能地相近。故陽離子不能選擇Ca2+,陰離子不能選擇

、

,只有KCl最為合適。(2)因?yàn)殡娮佑设F電極流向石墨電極,則鐵電極為負(fù)極、石墨電極為正極。鹽橋中陽離子向正極區(qū)移動(dòng),即進(jìn)入石墨電極溶液中。(3)根據(jù)兩個(gè)電極得失電子守恒,當(dāng)鐵電極溶液中c(Fe2+)增加0.02

mol·L-1時(shí),石墨電極發(fā)生反應(yīng):Fe3++e-===Fe2+,可計(jì)算出石墨電極溶液中c(Fe2+)增加0.04

mol·L-1,故此時(shí)石墨電極溶液中c(Fe2+)=0.09

mol·L-1。(4)依據(jù)上面分析,即可分別寫出石墨電極、鐵電極的電極反應(yīng)式。由于負(fù)極(鐵電極)是單質(zhì)鐵失電子,而不是Fe2+失電子,則還原性Fe2+<Fe;由于正極(石墨電極)區(qū)是Fe3+得電子,而不是Fe2+得電子,則氧化性Fe2+<Fe3+。(5)因?yàn)殍F電極表面被刻蝕活化是利用Fe3+將鐵電極氧化為Fe2+,則活化反應(yīng)完成的標(biāo)志是Fe3+完全消耗,故檢驗(yàn)活化反應(yīng)完成的方法就是檢驗(yàn)溶液中不再存在Fe3+,可利用KSCN溶液進(jìn)行檢驗(yàn)?！颈貍渲R】

1.原電池的結(jié)構(gòu)及工作原理(以Cu、Zn和稀硫酸構(gòu)成的原電池為例)負(fù)極裝置正極活潑金屬,電子流出,陰離子移向負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng)

“惰性”材料,電子流入,陽離子移向正極,發(fā)生還原反應(yīng)Zn-2e-===Zn2+總反應(yīng):2H++Zn===H2↑+Zn2+2H++2e-===H2↑化學(xué)能→電能2.原電池正、負(fù)極的判斷(1)依據(jù)構(gòu)成原電池兩極的電極材料判斷。一般是較活潑的金屬為負(fù)極,活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極。(2)依據(jù)原電池兩極發(fā)生反應(yīng)的類型判斷。負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),正極發(fā)生還原反應(yīng)。(3)依據(jù)電子流動(dòng)方向或電流方向判斷。在外電路中,電子由負(fù)極流向正極,電流由正極流向負(fù)極。(4)依據(jù)原電池電解質(zhì)溶液中離子的移動(dòng)方向判斷。陽離子向正極移動(dòng),陰離子向負(fù)極移動(dòng)。(5)依據(jù)原電池鹽橋中離子的移動(dòng)方向判斷。陽離子向正極移動(dòng),陰離子向負(fù)極移動(dòng)。3.新型化學(xué)電源中電極反應(yīng)式的書寫方法(1)書寫步驟。(2)不同介質(zhì)在電極反應(yīng)式中的“去留”。

中性溶液反應(yīng)物若是H+得電子或OH-失電子,則H+或OH-均來自水的電離酸性溶液反應(yīng)物或生成物中均沒有OH-堿性溶液反應(yīng)物或生成物中均沒有H+水溶液不能出現(xiàn)O2-【應(yīng)考訓(xùn)練】

考向1

原電池原理及其應(yīng)用1.(2020廣東梅州質(zhì)檢)Al-Ag2O電池用作水下動(dòng)力電源,其原理如圖所示。電池工作時(shí),下列說法錯(cuò)誤的是(

)A.電子由Al電極通過外電路流向Ag2O/Ag電極B.電池負(fù)極附近溶液pH下降C.溶液中OH-向Al電極移動(dòng)D.Al電極的電極反應(yīng)式為Al-3e-+3OH-===Al(OH)3答案

D

2.(雙選)(2020山西大學(xué)附中二模改編)ZulemaBorjas等設(shè)計(jì)的一種微生物脫鹽池的裝置如圖所示,下列說法正確的是(

)A.該裝置不能在高溫下工作B.X、Y依次為陽離子、陰離子選擇性交換膜C.負(fù)極反應(yīng)為CH3COO-+2H2O-8e-===2CO2↑+7H+D.該裝置工作時(shí),電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能答案

AC

解析

高溫能使微生物蛋白質(zhì)凝固變性,導(dǎo)致電池工作失效,所以題給裝置不能在高溫下工作,A正確;原電池內(nèi)電路中,陽離子移向正極,陰離子移向負(fù)極,從而達(dá)到脫鹽目的,所以Y為陽離子交換膜,X為陰離子交換膜,B錯(cuò)誤;由圖示可知,負(fù)極上有機(jī)廢水中的CH3COO-失電子發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為CH3COO-+2H2O-8e-===2CO2↑+7H+,C正確;該裝置工作時(shí)為原電池,是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,D錯(cuò)誤。答案

BC

解析

①中負(fù)極甲醛發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳,所以電極反應(yīng)式為HCHO-4e-+H2O===CO2+4H+,故A正確;原電池中陽離子向正極移動(dòng),則①溶液中的H+由負(fù)極移向正極氧化銀,故B錯(cuò)誤;甲醛充分氧化為CO2,碳元素的化合價(jià)從0價(jià)升高到+4價(jià),Fe3+反應(yīng)生成Fe2+,則理論上消耗的甲醛與生成的Fe2+的物質(zhì)的量之比為1∶4,故C錯(cuò)誤;甲醛濃度越大,反應(yīng)生成的Fe2+的物質(zhì)的量濃度越大,形成有色配合物的濃度越大,則吸光度越大,故D正確。考向2

可充電電池4.(雙選)(2020山東濰坊4月線上檢測)我國科研團(tuán)隊(duì)成功研究出高比能量、低成本的鈉離子二次電池,其工作原理示意圖如圖。已知電池反應(yīng):Na1-xMnO2+NaxCn

NaMnO2+nC。下列說法正確的是(

)A.電池放電過程中,NaMnO2/Al上的電勢低于石墨烯/Al上的電勢B.電池放電時(shí),正極可發(fā)生反應(yīng)Na1-xMnO2+xNa++xe-===NaMnO2C.電池充電時(shí),外接電源的負(fù)極連接NaMnO2/Al電極D.電池充電時(shí),Na+由NaMnO2/Al電極移向石墨烯/Al電極答案

BD

解析

放電過程總反應(yīng)式為Na1-xMnO2+NaxCn===nC+NaMnO2,由此可知C元素的化合價(jià)升高,Mn元素的化合價(jià)降低,則負(fù)極是石墨烯/Al,正極是NaMnO2/Al,則充電時(shí)石墨烯/Al發(fā)生還原反應(yīng)為陰極,NaMnO2/Al發(fā)生氧化反應(yīng)為陽極。放電時(shí)NaMnO2/Al為正極,石墨烯/Al為負(fù)極,正極電勢高于負(fù)極電勢,故A錯(cuò)誤;放電時(shí),正極得電子發(fā)生還原反應(yīng),根據(jù)總反應(yīng)可知正極反應(yīng)為Na1-xMnO2+xNa++xe-===NaMnO2,故B正確;充電時(shí)NaMnO2/Al發(fā)生氧化反應(yīng)為陽極,與外接電源的正極相連,故C錯(cuò)誤;充電時(shí)為電解池,電解池中陽離子流向陰極,即由NaMnO2/Al電極移向石墨烯/Al電極,故D正確。【方法技巧】

有關(guān)可充電電池的解題思路

考向3

燃料電池5.(2020山東濰坊第三次線上檢測)微生物燃料電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,某微生物燃料電池的工作原理如圖所示,下列說法錯(cuò)誤的是(

)A.b電極發(fā)生還原反應(yīng):4H++O2+4e-===2H2OB.電路中有4mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移,大約消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4L空氣C.維持兩種細(xì)菌存在,該裝置才能持續(xù)將有機(jī)物氧化成CO2并產(chǎn)生電子答案

B

6.(雙選)(2020安徽安慶高三期末質(zhì)檢改編)一種用于驅(qū)動(dòng)檢驗(yàn)管道焊縫設(shè)備爬行器的CH3OH-O2燃料電池的工作原理示意如圖,下列有關(guān)該電池說法正確的是(

)A.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,該電池工作時(shí),每消耗22.4LCH3OH轉(zhuǎn)移6mol電子B.電子由電極a經(jīng)負(fù)載流向電極b,再經(jīng)過氫氧化鈉溶液返回電極a,形成閉合回路C.電池工作時(shí),OH-向電極a移動(dòng),溶液的pH減小D.電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)為O2+4e-+2H2O===4OH-答案

CD

解析

甲醇發(fā)生反應(yīng)生成碳酸根,碳元素化合價(jià)升高,發(fā)生氧化反應(yīng),電極a是負(fù)極;氧氣參與反應(yīng)時(shí)氧元素化合價(jià)降低,發(fā)生還原反應(yīng),電極b是正極。CH3OH在標(biāo)準(zhǔn)狀況下是液體,不能用氣體摩爾體積進(jìn)行計(jì)算,故A錯(cuò)誤;電子由電極a經(jīng)負(fù)載流向電極b,但電子不經(jīng)過氫氧化鈉溶液返回電極a,故B錯(cuò)誤;電池工作時(shí),陰離子移向負(fù)極,所以O(shè)H-向電極a移動(dòng),電極反應(yīng)為7.(2020河北唐山線上檢測)據(jù)報(bào)道,我國固體氧化物燃料電池技術(shù)研發(fā)取得新突破?？茖W(xué)家利用該科技實(shí)現(xiàn)了由H2S廢氣資源回收能量,并得到單質(zhì)硫,該過程的反應(yīng)原理如圖所示。下列說法正確的是(

)A.電極a為電池正極B.電路中每流過4mol電子,正極消耗1molO2C.電極b上的電極反應(yīng):O2+4e-+4H+===2H2OD.電極a上的電極反應(yīng):2H2S+2O2--2e-===S2+2H2O答案

B

歸納總結(jié)

燃料電池中氧氣得電子的思維模型根據(jù)燃料電池的特點(diǎn),一般在正極上發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)都是O2,O2得到電子后化合價(jià)降低,氧元素的存在形式要看電解質(zhì)環(huán)境。由于電解質(zhì)(酸、堿、鹽)的不同,其電極反應(yīng)也有所不同,下表為四種不同電解質(zhì)環(huán)境中,氧氣得電子后氧元素的存在形式:電解質(zhì)環(huán)境從電極反應(yīng)式判斷氧元素的存在形式酸性電解質(zhì)溶液環(huán)境下O2+4H++4e-===2H2O堿性電解質(zhì)溶液環(huán)境下O2+2H2O+4e-===4OH-固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)O2-)環(huán)境下O2+4e-===2O2-熔融碳酸鹽(如熔融K2CO3)環(huán)境下O2+2CO2+4e-===2考點(diǎn)三電解池原理及應(yīng)用【真題示例】

1.(2020山東化學(xué))采用惰性電極,以去離子水和氧氣為原料通過電解法制備雙氧水的裝置如右圖所示。忽略溫度變化的影響,下列說法錯(cuò)誤的是(

)A.陽極反應(yīng)為2H2O-4e-===4H++O2↑B.電解一段時(shí)間后,陽極室的pH未變C.電解過程中,H+由a極區(qū)向b極區(qū)遷移D.電解一段時(shí)間后,a極生成的O2與b極反應(yīng)的O2等量答案

D

解析

圖中電解池b極一端進(jìn)入O2生成H2O2,其電極反應(yīng)式為2H++O2+2e-===H2O2,發(fā)生還原反應(yīng),b極為陰極。同理陽極反應(yīng)式為2H2O-4e-===4H++O2↑,H+由陽極區(qū)移向陰極區(qū),A、C項(xiàng)正確。陽極區(qū)一段時(shí)間后,溶液pH不變;根據(jù)電子守恒可知生成的O2和消耗的O2物質(zhì)的量之比為1∶2,D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.(2020全國Ⅱ)電致變色器件可智能調(diào)控太陽光透過率,從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能。下圖是某電致變色器件的示意圖。當(dāng)通電時(shí),Ag+注入到無色WO3薄膜中,生成AgxWO3,器件呈現(xiàn)藍(lán)色。對于該變化過程,下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A.Ag為陽極B.Ag+由銀電極向變色層遷移C.W元素的化合價(jià)升高D.總反應(yīng)為WO3+xAg===AgxWO3答案

C

解析

由題意知,銀電極為陽極,Ag失電子生成Ag+,Ag+移向陰極與WO3反應(yīng)生成AgxWO3,則總反應(yīng)為WO3+xAg===AgxWO3,反應(yīng)過程中W的化合價(jià)降低,A、B、D正確,C錯(cuò)誤。3.(2020浙江化學(xué))電解高濃度RCOONa(羧酸鈉)的NaOH溶液,在陽極RCOO-放電可得到R—R(烷烴)。下列說法不正確的是(

)A.電解總反應(yīng)方程式:2RCOONa+2H2OR—R+2CO2↑+H2↑+2NaOHB.RCOO-在陽極放電,發(fā)生氧化反應(yīng)C.陰極的電極反應(yīng):2H2O+2e-===2OH-+H2↑D.電解CH3COONa、CH3CH2COONa和NaOH混合溶液可得到乙烷、丙烷和丁烷答案

A

解析

堿性條件下,不能放出CO2,A項(xiàng)錯(cuò)誤;電解時(shí),陽極RCOO-放電生成R—R,發(fā)生氧化反應(yīng),B項(xiàng)正確;堿性條件下H2O放電生成H2,C項(xiàng)正確;電解CH3COONa、CH3CH2COONa和NaOH混合溶液,可生成CH3CH3、CH3CH2CH3、CH3CH2CH2CH3,D項(xiàng)正確。4.(2019全國Ⅱ節(jié)選)環(huán)戊二烯()是重要的有機(jī)化工原料,廣泛用于農(nóng)藥、橡膠、塑料等生產(chǎn)?；卮鹣铝袉栴}:環(huán)戊二烯可用于制備二茂鐵[Fe(C5H5)2,結(jié)構(gòu)簡式為],后者廣泛應(yīng)用于航天、化工等領(lǐng)域中。二茂鐵的電化學(xué)制備原理如下圖所示,其中電解液為溶解有溴化鈉(電解質(zhì))和環(huán)戊二烯的DMF溶液(DMF為惰性有機(jī)溶劑)。該電解池的陽極為

,總反應(yīng)為

。電解制備需要在無水條件下進(jìn)行,原因?yàn)?/p>

。

5.(2019北京理綜節(jié)選)氫能源是最具有應(yīng)用前景的能源之一,高純氫的制備是目前的研究熱點(diǎn)?？衫锰柲芄夥姵仉娊馑聘呒儦?工作示意圖如下。通過控制開關(guān)連接K1或K2,可交替得到H2和O2。(1)制H2時(shí),連接

。產(chǎn)生H2的電極方程式是

。

(2)改變開關(guān)連接方式,可得O2。(3)結(jié)合①和②中電極3的電極反應(yīng)式,說明電極3的作用:

。

答案

(1)K1

2H2O+2e-===H2↑+2OH-(3)制H2時(shí),電極3發(fā)生反應(yīng):Ni(OH)2+OH--e-===NiOOH+H2O。制O2時(shí),上述電極反應(yīng)逆向進(jìn)行,使電極3得以循環(huán)使用解析

(1)根據(jù)題圖示中電極3的轉(zhuǎn)化關(guān)系可知,制H2時(shí),連接K1。堿性條件下,生成H2的電極反應(yīng)式為2H2O+2e-===H2↑+2OH-。(3)在(1)中電極3反應(yīng)式為Ni(OH)2+OH--e-===NiOOH+H2O,消耗生成H2時(shí)產(chǎn)生的OH-。而②中電極3的電極反應(yīng)式為NiOOH+H2O+e-===Ni(OH)2+OH-,補(bǔ)充生成O2所需的OH-,同時(shí)保證電極3得以循環(huán)使用。6.(2019江蘇化學(xué)節(jié)選)CO2的資源化利用能有效減少CO2排放,充分利用碳資源。電解法轉(zhuǎn)化CO2可實(shí)現(xiàn)CO2資源化利用。電解CO2制HCOOH的原理示意圖見上圖。(1)寫出陰極CO2還原為HCOO-的電極反應(yīng)式:

。

(2)電解一段時(shí)間后,陽極區(qū)的KHCO3溶液濃度降低,其原因是

。

解題技巧

電解池中電極反應(yīng)式書寫時(shí)的思維流程

【必備知識】

1.電解池中陰、陽極的判斷依據(jù)陰、陽極判斷根據(jù)所連接的外加電源判斷與直流電源正極相連的為陽極,與直流電源負(fù)極相連的為陰極根據(jù)電子流動(dòng)方向判斷電子從電源負(fù)極流向陰極,從陽極流向電源正極根據(jù)電解池電解質(zhì)溶液中離子的移動(dòng)方向判斷陽離子向陰極移動(dòng),陰離子向陽極移動(dòng)根據(jù)電解池兩極產(chǎn)物判斷一般情況下:①陰極上的現(xiàn)象是析出金屬(質(zhì)量增加)或有無色氣體(H2)放出;②陽極上的現(xiàn)象是有非金屬單質(zhì)生成(呈氣態(tài)的有Cl2、O2)或電極質(zhì)量減小(活性電極作陽極)2.電解池中離子的放電順序

3.電化學(xué)計(jì)算的基本方法根據(jù)電子守恒—用于串聯(lián)電路、陰陽兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計(jì)算,其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等|根據(jù)總反應(yīng)式—先寫出電極反應(yīng)式,再寫出總反應(yīng)式,最后根據(jù)總反應(yīng)式列出比例式計(jì)算|根據(jù)關(guān)系式—根據(jù)得失電子守恒關(guān)系,在已知量與未知量之間,建立計(jì)算所需的關(guān)系式。常見微粒間的計(jì)算量關(guān)系式為4e-~4H+~4Cl-~4Ag+~2Cu2+~2H2~O2~2Cl2~4Ag~2Cu【應(yīng)考訓(xùn)練】

考向1

電解原理及其應(yīng)用1.(雙選)(2020山東實(shí)驗(yàn)中學(xué)線上診斷)O3是一種常見的綠色氧化劑,可由臭氧發(fā)生器(原理如圖)電解稀硫酸制得。下列說法錯(cuò)誤的是(

)A.電極a為陰極B.a極的電極反應(yīng)式為O2+4H++4e-===2H2OC.電解一段時(shí)間后b極周圍的pH上升D.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,當(dāng)有5.6LO2反應(yīng)時(shí),收集到O2和O3混合氣體4.48L,O3的體積分?jǐn)?shù)為80%答案

CD

2.(2020山東濟(jì)寧高三期末)電絮凝的反應(yīng)原理是以鋁、鐵等金屬為陽極,在直流電的作用下,陽極被腐蝕產(chǎn)生金屬離子,在經(jīng)一系列水解、聚合及氧化過程,發(fā)展成為各種羥基絡(luò)合物、多核羥基絡(luò)合物以及氫氧化物,使廢水中的膠態(tài)雜質(zhì)、懸浮雜質(zhì)凝聚沉淀而分離。下列說法不正確的是(

)A.每產(chǎn)生1molO2,整個(gè)電解池中理論上轉(zhuǎn)移電子數(shù)為4NAB.陰極電極反應(yīng)式為2H2O+2e-===H2↑+2OH-C.若鐵為陽極,則陽極電極反應(yīng)式為Fe-2e-===Fe2+和2H2O-4e-===O2↑+4H+D.若鐵為陽極,則在處理廢水的過程中陽極附近會發(fā)生反應(yīng)4Fe2++O2+4H+===4Fe3++2H2O答案

A

考向2

有關(guān)電解的計(jì)算3.(2020湖南長郡中學(xué)高三適應(yīng)性考試)在乏燃料后處理流程中,四價(jià)鈾作為鈾钚分離的還原劑已廣泛使用。在UO2(NO3)-2HNO3-N2H4、HNO3體系下采用電解法制備四價(jià)鈾,電解總反應(yīng)為,電解裝置如圖所示。下列說法正確的是(

)A.若轉(zhuǎn)移4mole-,將有4molH+透過質(zhì)子交換膜B.b極的電極反應(yīng)式為C.電解液中

的移動(dòng)方向:a→質(zhì)子交換膜→bD.當(dāng)產(chǎn)生11.2mLN2時(shí),同時(shí)生成U4+的質(zhì)量為0.2389g答案

A

4.(雙選)(2020山東威海一模)工業(yè)電解Na2CO3溶液的裝置如圖所示,A、B兩極均為惰性電極。下列說法正確的是(

)A.該裝置可用于制備NaHCO3溶液,其中A極發(fā)生還原反應(yīng)C.A極還可能有少量CO2產(chǎn)生,A、B兩極產(chǎn)生的氣體M和R體積比略大于2∶1D.當(dāng)c2=1、c1=9時(shí),則另一室理論上可制備4mol溶質(zhì)a(假設(shè)右室溶液體積為0.5L)答案

BD

解析

電解池中陽離子流向陰極,根據(jù)Na+的流向可知B為陰極,A為陽極,A極上水電離出的氫氧根放電生成氧氣,同時(shí)電離出更多的氫離子,氫離子與碳酸根結(jié)合生成碳酸氫根,則a溶液為碳酸氫鈉溶液。根據(jù)分析可知A極為陽極,發(fā)生氧化反應(yīng),故A錯(cuò)誤;A極上水電離出的氫氧根放電生成氧氣,同時(shí)電離出更多的氫離子,氫離子與碳酸根結(jié)合生成碳酸氫根,電極反應(yīng)式為氣體M為O2,R為H2,根據(jù)電子守恒可知,理論上生成1

mol

O2的同時(shí)生成2

mol

H2,A極還可能有少量CO2產(chǎn)生,所以A、B兩極產(chǎn)生的氣體M和R體積比應(yīng)略大于1∶2,故C錯(cuò)誤;當(dāng)c2=1、c1=9時(shí),說明電解過程中陰極生成的OH-濃度為8

mol·L-1,右室溶液體積為0.5

L,則轉(zhuǎn)移的電子為4

mol,根據(jù)電極反應(yīng)式

可知,生成的碳酸氫鈉為4

mol,故D正確。考向3

有關(guān)串聯(lián)電化學(xué)裝置的綜合考查5.(雙選)(2020山東煙臺一模改編)相同金屬在其不同濃度鹽溶液中可形成濃差電池。如下圖所示裝置是利用濃差電池電解Na2SO4溶液(a、b電極均為石墨電極),可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH。下列說法不正確的是(

)A.a電極的電極反應(yīng)為4H2O+4e-===2H2↑+4OH-B.c、d離子交換膜依次為陰離子交換膜和陽離子交換膜C.電池放電過程中,Cu(1)電極上的電極反應(yīng)為Cu2++2e-===CuD.電池從開始工作到停止放電,電解池理論上可制得320gNaOH答案

BD

解析

濃差電池放電時(shí),兩個(gè)電極區(qū)的濃度差會逐漸減小,當(dāng)兩個(gè)電極區(qū)硫酸銅溶液的濃度完全相等時(shí),放電停止。題給電池放電過程中,Cu(1)電極上發(fā)生使Cu2+濃度降低的還原反應(yīng),則Cu(1)為正極,Cu(2)電極上發(fā)生使Cu2+濃度升高的氧化反應(yīng),則Cu(2)為負(fù)極,則在右邊的電解池中,a電極為電解池的陰極,H2O中的H+得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成H2,b電極為電解池的陽極,H2O中的OH-失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成O2。根據(jù)上述分析可知,a電極為電解池的陰極,H2O中的H+得到電子發(fā)