2019屆高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)專題四化學(xué)反應(yīng)中的能量變化專題提升學(xué)案

1、專題四 化學(xué)反應(yīng)中的能量變化專題提升一、電化學(xué)中的交換膜1.交換膜的功能使離子選擇性定向遷移(目的是平衡整個溶液的離子濃度或電荷)。2.交換膜在中學(xué)電化學(xué)中的作用(1)防止副反應(yīng)的發(fā)生，避免影響所制取產(chǎn)品的質(zhì)量；防止引發(fā)不安全因素。(如在電解飽和食鹽水中，利用陽離子交換膜，防止陽極產(chǎn)生的氯氣進(jìn)入陰極室與氫氧化鈉反應(yīng)，導(dǎo)致所制產(chǎn)品不純；防止與陰極產(chǎn)生的氫氣混合發(fā)生爆炸)。(2)用于物質(zhì)的制備、分離、提純等。3.離子交換膜的類型常見的離子交換膜為：陽離子交換膜、陰離子交換膜、特殊離子交換膜等。例1(2017合肥質(zhì)檢)目前電解法制燒堿通常采用離子交換膜法，陽(陰)離子交換膜不允許陰(陽)離子通過。則

2、下列敘述中錯誤的是()A.NaOH、H2均在區(qū)產(chǎn)生B. 圖中a為陰離子交換膜C.使用離子交換膜可以有效地隔離NaOH和Cl2，阻止二者之間的反應(yīng)D.電解時往區(qū)的溶液中滴加幾滴甲基橙，溶液先變紅后褪色解析區(qū)是陰極室，H(H2O)放電生成氫氣，同時促進(jìn)水的電離，生成氫氧化鈉，區(qū)Na通過a進(jìn)入I區(qū)，故a應(yīng)該是陽離子交換膜；區(qū)和電源的正極相連，為陽極，Cl放電生成氯氣，區(qū)Cl通過b進(jìn)入?yún)^(qū)，故b應(yīng)該是陰離子交換膜；氯氣溶于水顯酸性，同時次氯酸還具有漂白性，所以滴入甲基橙后溶液先變紅后褪色。錯誤的是B。答案B例2加碘食鹽中含有碘酸鉀(KIO3)，現(xiàn)以電解法制備碘酸鉀，實驗裝置如圖所示。先將一定量的碘溶于過

3、量氫氧化鉀溶液，發(fā)生反應(yīng)：3I26KOH=5KIKIO33H2O，將該溶液加入陽極區(qū)，另將氫氧化鉀溶液加入陰極區(qū)，開始電解。下列說法中正確的是()A.電解過程中OH從a極區(qū)通過離子交換膜c進(jìn)入b極區(qū)B.隨著電解進(jìn)行，KOH溶液濃度會逐漸減小C.a電極反應(yīng)式：I6e6OH= IO3H2O，a極區(qū)的KI最終轉(zhuǎn)變?yōu)镵IO3D.當(dāng)陽極有0.1 mol I放電時，陰極生成6.72 L H2解析與外加電源正極相連的是電解池的陽極，即a電極是陽極，故b電極是陰極；題意知陽極區(qū)的物質(zhì)有：KOH、KI、KIO3、H2O，陽極將發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，失電子能力：IOHIO，故發(fā)生反應(yīng)I6e6OH= IO3H2O，

4、在陰極上H(H2O)放電，6H2O6e=3H26OH，電解總反應(yīng)為：I3H2OIO3H2，故電解時KOH濃度會增大；b極區(qū)OH會通過c進(jìn)入a極區(qū)，c應(yīng)為陰離子交換膜。正確的是C。答案C例3(2017無錫兩市六校聯(lián)考)工業(yè)品氫氧化鉀溶液中含有某些含氧酸根雜質(zhì)，可用離子交換膜法電解提純。電解槽內(nèi)裝有陽離子交換膜(只允許陽離子通過)，其工作原理如圖所示。下列說法中不正確的是()A.陰極材料可以是Fe，含氧酸根雜質(zhì)不參與電極反應(yīng)B.該電解槽的陰極反應(yīng)式為：4OH4e=2H2OO2 C.通電后，該電解槽陰極附近溶液的pH會逐漸減小 D.除去雜質(zhì)后，氫氧化鉀溶液從出口B導(dǎo)出來解析該電解槽中陰離子放電順序O

5、H含氧酸根離子，陽離子放電順序HK，故此電解反應(yīng)的實質(zhì)是電解水，陰極反應(yīng)是2H2O2e=2OHH2，通電后陰極區(qū)的pH會增大，陽極反應(yīng)是4OH4e=2H2OO2，電解總反應(yīng)是2H2O2H2O2，陽極區(qū)c(OH)減小，K會通過陽離子交換膜流向陰極與產(chǎn)生的OH結(jié)合，以KOH溶液的形式從B口導(dǎo)出。由此可得出A、D正確，B、C錯誤。答案BC二、電化學(xué)中的介質(zhì)對電極反應(yīng)的影響電化學(xué)中常見的五大介質(zhì)(以CH3OH 、O2 燃料電池為例)介質(zhì)一：K2SO4中性溶液總反應(yīng)式：2CH3OH3O2=2CO24H2O()負(fù)極：2CH3OH12e2H2O=2CO212H()正極： 介質(zhì)二：KOH堿性介質(zhì)總反應(yīng)式：2C

6、H3OH 3O2 4OH= 2CO6H2O()負(fù)極：2CH3OH12e16OH=2CO12H2O()正極： 介質(zhì)三：H2SO4溶液酸性總反應(yīng)式：2CH3OH3O2=2CO24H2O()負(fù)極：2CH3OH12e2H2O=2CO212H()正極： 介質(zhì)四：熔融鹽介質(zhì)，如熔融的K2CO3總反應(yīng)：2CH3OH3O2=2CO2 4H2O()負(fù)極：2CH3OH12e6CO=8CO24H2O()正極： 介質(zhì)五：摻雜Y2O3的ZrO3固體電解質(zhì)，在高溫下能傳導(dǎo)正極生成的O2 總反應(yīng)：2CH3OH3O2=2CO2 4H2O()負(fù)極：2CH3OH12e6O2=2CO24H2O()正極： 答案3O212e6H2O=

7、12OH3O212e6H2O=12OH3O212e12H=6H2O3O212e6CO2=6CO3O212e=6O2規(guī)律首先要分析介質(zhì)是否參與總反應(yīng)，然后寫出總反應(yīng)方程式，O2在不同介質(zhì)中的轉(zhuǎn)化關(guān)系(O2得電子轉(zhuǎn)化為O2，堿性(中性)溶液中轉(zhuǎn)化為OH；酸性溶液中轉(zhuǎn)化為H2O，熔融碳酸鹽中轉(zhuǎn)化為CO；固體氧化物轉(zhuǎn)化為O2)，寫出正極反應(yīng)，利用相減法(總反應(yīng)正極反應(yīng)負(fù)極反應(yīng))，寫出負(fù)極反應(yīng)。例4一種基于酸性燃料電池原理設(shè)計的酒精檢測儀，負(fù)極上的反應(yīng)為 CH3CH2OH4eH2O=CH3COOH4H 。下列有關(guān)說法正確的是()A.檢測時，電解質(zhì)溶液中的H 向負(fù)極移動 B.若有0.4 mol電子轉(zhuǎn)移，則

8、在標(biāo)準(zhǔn)狀況下消耗4.48 L氧氣C.電池反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH3CH2OHO2=CH3COOHH2OD.正極上發(fā)生的反應(yīng)為O24e 2H2O=4OH解析 解答本題時審題是關(guān)鍵，反應(yīng)是在酸性電解質(zhì)溶液中進(jìn)行的。在原電池中，陽離子要往正極移動，故A錯；因電解質(zhì)溶液是酸性的，不可能存在OH ，故正極的反應(yīng)式為O24H 4e =2H2O，轉(zhuǎn)移4 mol電子時消耗1 mol O2，則轉(zhuǎn)移0.4 mol電子時消耗(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)2.24 L O2，故B、D錯；電池反應(yīng)式即正負(fù)極反應(yīng)式之和，將兩極的反應(yīng)式相加可知C正確。答案C例5某燃料電池以Ca(HSO4)2固體為電解質(zhì)傳遞H ，其基本結(jié)構(gòu)如圖所示，電池總反

9、應(yīng)可表示為2H2O2=2H2O。請回答：(1)H 由 極通過固體酸電解質(zhì)傳遞到另一極(填a或b)。(2)b極上發(fā)生的電極反應(yīng)式 。解析a極為負(fù)極，b極為正極，電極反應(yīng)式分別為負(fù)極：2H24e =4H 正極：O24e 4H =2H2O，其中正極上的H 來自負(fù)極生成的H 。答案(1)a (2)O24e4H =2H2O專題測試(四)一、單項選擇題1.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a有催化劑參與B.該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，熱效應(yīng)等于HC.改變催化劑，可改變該反應(yīng)的反應(yīng)熱D.有催化劑的條件下，反應(yīng)的活化能等于E1E2解析過程b的活化能小，有催化劑參加，A錯誤；反應(yīng)物能量大于生成物

10、能量，為放熱反應(yīng)，B正確；催化劑不影響反應(yīng)熱，C錯誤；有催化劑條件下，反應(yīng)的活化能為E1，D錯誤。答案B2.某小組進(jìn)行電化學(xué)研究，甲同學(xué)設(shè)計如圖所示的裝置圖，乙同學(xué)利用甲的裝置和桌面其他的藥品與材料，不能完成的實驗是()A.使甲同學(xué)的正極變?yōu)樨?fù)極B.設(shè)計一個新的原電池C.在碳電極上鍍鋅D.使鋅電極受到保護(hù)解析A項，將銅與石墨相連，以AgNO3溶液作電解質(zhì)，銅為負(fù)極，正確；B項，鋁銅AgNO3溶液、鋁銅CuSO4溶液等均可以組成新的原電池，正確；C項，鍍鋅是電解池，錯誤；D項，鋅與鋁相連，鋅作正極，受到保護(hù)，正確。答案C3.某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計了用化學(xué)電源使LED燈發(fā)光的裝置，示意圖如圖所示。下

11、列說法不正確的是()A.鋅是負(fù)極，電子從鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片B.氫離子在銅片表面被還原C.鋅質(zhì)量減少65 g時，銅電極表面析出氫氣22.4 LD.裝置中存在“化學(xué)能電能光能”的轉(zhuǎn)換解析鋅質(zhì)量減少65 g時，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下銅電極表面析出氫氣是22.4 L，C錯誤。答案C4.下列有關(guān)電化學(xué)裝置完全正確的是()ABCD銅的精煉鐵上鍍銀防止Fe被腐蝕構(gòu)成銅鋅原電池解析電解精煉銅時，應(yīng)該用粗銅作陽極，純銅作陰極，故A錯誤；鐵上鍍銀時，應(yīng)該用銀作陽極，鐵作陰極，故B錯誤；C是外加電流的陰極保護(hù)法，正確；銅鋅原電池中，鋅應(yīng)插入硫酸鋅溶液中，銅應(yīng)插入硫酸銅溶液中，故D錯誤。答案C5.下列說法正確的是()A.鍍鋅鐵

12、制品鍍層受損后，鐵制品比受損前更容易生銹B.銅的金屬活潑性比鐵的弱，可在海輪外殼上裝若干銅塊以減緩其腐蝕C.實驗室利用Zn和稀硫酸反應(yīng)制氫氣時，滴加少量CuSO4可加快反應(yīng)速率D.鉛蓄電池在放電過程中，負(fù)極質(zhì)量減少，正極質(zhì)量增加解析A項，鍍層是鋅，當(dāng)鍍層破壞時，易形成電化學(xué)腐蝕而使相對活潑金屬被腐蝕，即鋅的腐蝕會加劇，鐵受到保護(hù)，錯誤；B項，在海輪外殼上應(yīng)裝上比鐵活潑的鋅，不能用銅，否則加快鐵的腐蝕，錯誤；C項，Zn置換出Cu，在稀硫酸中構(gòu)成原電池，加快反應(yīng)速率，正確；D項，鉛蓄電池負(fù)極反應(yīng)為：Pb2eSO=PbSO4，PbSO4不溶于水，負(fù)極質(zhì)量增加，錯誤。答案C6.已知：CO2(g)C(s

13、)=2CO(g)H1C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H2CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)H3CuO(s)CO(g)=Cu(s)CO2(g)H42CuO(s)C(s)=2Cu(s)CO2(g)H5下列關(guān)于上述反應(yīng)焓變的判斷不正確的是()A.H10 B.H20C.H2H3 D.H52H4H1 解析前兩個反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，所以H1、H2均大于0，A、B正確；第3個反應(yīng)為H3H2H1，H2H3H1，由前分析H1、H2均大于0，所以H2H3，錯誤。答案C7.某同學(xué)組裝了如圖所示的電化學(xué)裝置，電極為Al，其他電極均為Cu，則下列說法正確的是()A.電流方向：電極電極B.電極發(fā)生還原反

14、應(yīng)C.電極逐漸溶解D.電極的電極反應(yīng)：Cu22e=Cu解析根據(jù)原電池的構(gòu)成原理，可知電極為負(fù)極，電極為正極，電極為陽極，電極為陰極。電子流向為電極電極，故電流方向為電極電極， A項正確；電極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，B項錯誤；電極為正極，Cu2在此被還原， C項錯誤；電極為陽極，活性陽極Cu在此被氧化，D項錯誤。答案A8.(2018蘇北三市一模)一種微生物燃料電池如圖所示，下列關(guān)于該電池說法正確的是()A.a電極發(fā)生還原反應(yīng)B.H由右室通過質(zhì)子交換膜進(jìn)入左室C.b電極反應(yīng)式為：2NO10e12H=N26H2OD.電池工作時，電流由a電極沿導(dǎo)線流向b電極解析b電極NON2發(fā)生還原反應(yīng)(為正極)，溶液

15、呈酸性，用H平衡電荷，電極反應(yīng)為：2NO10e12H=N26H2O，A項錯誤，C項正確。a極發(fā)生氧化反應(yīng)：C6H6O28e11H2O=6CO228H，H在左側(cè)生成，右側(cè)消耗，H從左室移向右室，B錯誤；電流由正極(b)流向負(fù)極(a)，D項錯誤。答案C9.(2016課標(biāo)全國，11)MgAgCl電池是一種以海水為電解質(zhì)溶液的水激活電池。下列敘述錯誤的是()A.負(fù)極反應(yīng)式為Mg2e=Mg2B.正極反應(yīng)式為Age=AgC.電池放電時Cl由正極向負(fù)極遷移D.負(fù)極會發(fā)生副反應(yīng)：Mg2H2O=Mg(OH)2H2解析根據(jù)題意，Mg海水AgCl電池總反應(yīng)式為Mg2AgCl=MgCl22Ag。A項，負(fù)極反應(yīng)式為Mg

16、2e=Mg2，正確；B項，正極反應(yīng)式為2AgCl2e=2Cl 2Ag，錯誤；C項，對原電池來說，陰離子由正極移向負(fù)極，正確；D項，由于鎂是活潑金屬，則負(fù)極會發(fā)生副反應(yīng)：Mg2H2O=Mg(OH)2H2，正確。答案B10.(2017課標(biāo)全國，11)用電解氧化法可以在鋁制品表面形成致密、耐腐蝕的氧化膜，電解質(zhì)溶液一般為H2SO4H2C2O4混合溶液。下列敘述錯誤的是()A.待加工鋁質(zhì)工件為陽極B.可選用不銹鋼網(wǎng)作為陰極C.陰極的電極反應(yīng)式為：Al33e=AlD.硫酸根離子在電解過程中向陽極移動解析A項，根據(jù)原理可知，Al要形成氧化膜，化合價升高失電子，因此鋁為陽極，正確；B項，陰極僅作導(dǎo)體，可選用

17、不銹鋼網(wǎng)，且不銹鋼網(wǎng)接觸面積大，能增加電解效率，正確；C項，陰極應(yīng)為氫離子得電子生成氫氣，錯誤；D項，電解時，陰離子移向陽極，正確。答案C二、不定項選擇題11.下列依據(jù)熱化學(xué)方程式得出的結(jié)論正確的是()A.已知NaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)H57.3 kJmol1，則含4.0 g NaOH的稀溶液與稀醋酸完全中和，放出小于5.73 kJ的熱量B.已知2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H483.6 kJmol1，則氫氣的燃燒熱為241.8 kJmol1C.已知2C(s)2O2(g)=2CO2(g)Ha kJmol1、2C(s)O2(g)=2CO(g)Hb kJm

18、ol1，則a0)，但該反應(yīng)是氣體體積增大的反應(yīng)(S0)，故在一定條件下能自發(fā)進(jìn)行；在陰極上CO2得電子生成CO，電極反應(yīng)式為2CO24e2H2O=2CO4OH。(2)由圖示看出，石墨電極上是O2失電子生成了O2，為電解池的陽極，故TiO2為陰極，連接電源的負(fù)極，在該電極上TiO2得電子生成Ti單質(zhì)的同時得到O2，電極反應(yīng)式為TiO24e=Ti2O2。(3)a室是陽極室，海水中OH失電子生成H2O和O2，電極反應(yīng)式為4OH4e=O22H2O。(4)在循環(huán)中，陽極上Mn2失電子生成MnO2，電極反應(yīng)式為Mn22e2H2O=MnO24H。(5)由圖示可看出，在左室內(nèi)生成了H2，電極反應(yīng)式為2H2e=H2，故右室中NO2失電子生成NO，電極反應(yīng)式為NO2eH2O=NO2H。由電極反應(yīng)式可知，每有 0.1 mol NO2氣體參與反應(yīng)轉(zhuǎn)移0.1 mol電子，即在陰極上有0.1 mol H得電子，故通過陽離子交換膜的H為0.1 mol。(6)由圖可知，陽極材料是Fe和Cu，故電解時陽極上的Fe和Cu同時失電子，結(jié)合電解質(zhì)中的O2生成CuFe2O4，電極反應(yīng)式為Cu2Fe8e4O2=CuFe2O4。(7)電解MnSO4溶液時，陽極上Mn2失電子生成MnO2，陰極上H得電子生成H2，故陰極附近溶液的pH升高。(8)根據(jù)圖可知陽極應(yīng)為甲醇失電子得到CO2，電極反應(yīng)式為CH3OHH2O6e=