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【创新设计】2016年高考一轮复习高三化学:教师用书6-7章


基础课时 1
[最新考纲]

反应热与热化学方程式

1.了解化学反应中能量转化的原因,能说出常见的能量转化形式。2.了解化学能与热能的相互转化。了解吸热反应、放 热反应、反应热等概念。3.了解热化学方程式的含义。4.了解焓变与反应热的含义。了解 ΔH=H(反应产物)-H(反应物)表达 式的含义。

考点一 焓变与反应热

1.焓变、反应热 (1)焓(H) 用于描述物质所具有能量的物理量。 (2)焓变(ΔH) ΔH=H(生成物)—H(反应物)。单位 J· mol-1 或 kJ· mol-1。 (3)反应热 指当化学反应在一定温度下进行时,反应所放出或吸收的热量,通常用符号 Q 表示,单位 J· mol-1 或 kJ· mol-1。 (4)焓变与反应热的关系 对于等压条件下进行的化学反应,如果反应中物质的能量变化全部转化为热能,则有如下关系:ΔH=Qp。 2.吸热反应和放热反应 (1)从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析,如图所示。

(2)从反应热的量化参数——键能的角度分析

(3)常见放热反应 ①可燃物的燃烧;②酸碱中和反应;③大多数化合反应; ④金属与酸的置换反应;⑤物质的缓慢氧化。 (4)常见吸热反应 ①大多数分解反应;②盐的水解和弱电解质的电离; ③Ba(OH)2· 8H2O 与 NH4Cl 反应; ④碳与水蒸气、C 与 CO2 的反应。 ?要点提取 (1)物质的物理变化过程中,也会有能量的变化,不属于吸热反应或放热反应。但在进行反应热的有关计算时,必须要考 虑到物理变化时的热效应,如物质的三态变化。 (2)化学反应是放热还是吸热与反应发生的条件没有必然联系。如吸热反应 NH4Cl 与 Ba(OH)2· 8H2O 在常温常压下即可进 行,而很多放热反应需要在加热的条件下才能进行。 【互动思考】 1.反应是吸热还是放热是否与反应条件有关? 答案 反应是放热还是吸热主要取决于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小。反应是否需要加热,只是引发反应

的条件,与反应是放热还是吸热并无直接关系。许多放热反应也需要加热引发反应,也有部分吸热反应不需加热,在常温时 就可以进行。 2.判断正误,正确的划“√”,错误的划“×” (1)放热反应不需要加热就能反应,吸热反应不加热就不能反应( (2)物质发生化学变化都伴有能量的变化( (3)伴有能量变化的物质变化都是化学变化( ) ) )

(4)吸热反应在任何条件都不能发生(

) ) ) )

(5)Na 转化为 Na+时,吸收的能量就是该过程的反应热( (6)水蒸气变为液态水时放出的能量就是该变化的反应热(

(7)同温同压下,反应 H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的 ΔH 不同( (8)可逆反应的 ΔH 表示完全反应时的热量变化,与反应是否可逆无关( 答案 (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)× (7)× (8)√ )

[示向题组]
1.(2013· 重庆理综,6)已知:P4(g)+6Cl2(g)===4PCl3(g) ΔH=a kJ· mol-1 P4(g)+10Cl2(g)===4PCl5(g) ΔH=b kJ· mol-1 P4 具有正四面体结构,PCl5 中 P—Cl 键的键能为 c kJ· mol-1,PCl3 中 P—Cl 键的键能为 1.2c kJ· mol-1 下列叙述正确的是( )。

A.P—P 键的键能大于 P—Cl 键的键能 B.可求 Cl2(g)+PCl3(g)===PCl5(s)的反应热 ΔH b-a+5.6c C.Cl—Cl 键的键能为 kJ· mol-1 4 D.P—P 键的键能为 解析 5a-3b+12c kJ· mol-1 8

P 原子半径大于 Cl 原子半径, P —P 键键长大于 P— Cl 键, 故 P—P 键键能小于 P—Cl 键键能, A 项错误; 设 P4 (g) ΔH=a kJ· mol-1??①,

+6Cl2(g)===4PCl3 (g)

1 P4(g)+10Cl2 (g)===4PCl5 (g) ΔH=b kJ· mol-1??②,利用盖斯定律4(②-①)可得 Cl2 (g)+PCl3(g)===PCl5(g)的 ΔH,由 于不知 PCl5(g)===PCl5(s)对应的 ΔH,所以无法根据盖斯定律求得该反应的 ΔH,B 项错误;Cl2(g)+PCl3(g)===PCl5 (g) 1 (b-a) kJ· mol-1,根据 ΔH=反应物总键能-生成物总键能,设 Cl—Cl 键键能为 x,则: 4 1 1 x+3×1.2c -5c=4(b-a), x=4(b-a+5.6c) kJ· mol-1, C 项正确; ①×5-②×3 得 2P4 (g)+12PCl5(g)===20PCl3 (g) 1 =(5a-3b)kJ· mol-1,设 P—P 键键能为 y,则:12y+60c-72c=5a-3b,y=12(5a-3b+12c) kJ· mol-1,D 项错误。 答案 C ΔH ΔH=

2.[2014· 浙江理综,27(3)]煤炭燃烧过程中会释放出大量的 SO2,严重破坏生态环境。采用一定的脱硫技术可以把硫元素 以 CaSO4 的形式固定,从而降低 SO2 的排放。但是煤炭燃烧过程中产生的 CO 又会与 CaSO4 发生化学反应,降低了脱硫效率。 相关反应的热化学方程式如下: CaSO4(s)+CO(g)??CaO(s)+SO2(g)+CO2(g) ΔH1=+218.4 kJ· mol-1(反应Ⅰ) CaSO4(s)+4CO(g)??CaS(s)+4CO2(g) ΔH2=-175.6 kJ· mol-1(反应Ⅱ) 假设某温度下,反应Ⅰ的速率(v1)大于反应Ⅱ的速率(v2),则下列反应过程能量变化示意图正确的是________。

解析

由于在相同条件下反应 Ⅰ 的速率(v1)大于反应Ⅱ的速率 (v2),说明反应 Ⅰ的活化能比反应 Ⅱ的小,又由于反应

Ⅰ为吸热反应,产物的能量高于反应物,反应 Ⅱ 为放热反应,产物的能量低于反应物,所以 C 项符合题意。 答案 C

【考向揭示】 由以上题组训练,可得出本考点的基本命题方向如下: 1.有关焓变、反应热基本概念的辨析 2.通过图像分析反应过程中的能量变化 3.依据键能数据计算反应热

[跟进题组]
1.下列有关焓变与反应热的说法,正确的是( )。

A.反应热和焓变的单位都是 kJ B.如果反应是在恒温恒压条件下进行的,此时的反应热与焓变相等 C.如果反应是在恒温恒容条件下进行的,此时的反应热与焓变相等 D.任何化学反应的反应热均可通过实验直接测定 答案 B

2.(2012· 全国大纲,9)反应 A+B― →C(ΔH<0)分两步进行:①A+B― →X(ΔH>0),②X―→C(ΔH<0)。下列示意图中,能 正确表示总反应过程中能量变化的是( )。

解析

由 A+B― →X 为吸热反应,故 X 的能量高于 A 和 B 的能量和,可排除 A 项和 C 项;而总反应 A+B― →C 为放

热反应,故 C 的能量小于 A 和 B 的能量和,B 项错误,D 项正确。 答案 D

3.(2014· 石家庄质检)已知某反应 A(g)+B(g)??C(g)+ D(g),反应过程中的能量变化如图所示,回答下列问题。

(1)该反应是________反应(填“吸热”或“放热”)该反应的 ΔH=________kJ·mol-1(用含 E1、E2 的代数式表示), 1 mol 气体 A 和 1 mol 气体 B 具有的总能量比 1 mol 气体 C 和 1 mol 气体 D 具有的总能量________(填“一定高”、 “一 定低”或“高低不一定”)。 (2)若在反应体系中加入催化剂使反应速率增大,则 E1 和 E2 的变化是:E1________,E2________, ΔH________(填“增大”、“减小”或“不变”)。 解析 (1)从题中图像中可以看出,反应物的能量低,产物的能量高,则该反应为吸热反应。E1 为正反应的活化能,E2 为

逆反应的活化能,E1 与 E2 的差值就是该反应的焓变。 (2)催化剂能通过降低化学反应的活化能来加快化学反应速率,对于可逆反应,催化剂能同时降低正反应和逆反应的活化 能,但该反应的焓变不变。 答案 (1)吸热 E1-E2 一定低 (2)减小 减小 不变

【归纳总结】 1.正确理解活化能与反应热的关系

(1)E1 为正反应活化能,E2 为逆反应活化能,ΔH=E1-E2;(2)催化剂能降低反应所需活化能,但不影响焓变的大小。 2.熟记反应热 ΔH 的基本计算公式 ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量 ΔH=反应物的总键能之和-生成物的总键能之和

考点二

热化学方程式的书写与正误判断

1.概念 表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。 2.意义 表明了化学反应中的物质变化和能量变化。 如: C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5 kJ· mol-1 表示在 25 ℃, 101 kPa 时, 1_mol 固体碳和 1_mol 氧气反应生成 1_mol_

二氧化碳,同时放出 393.5_kJ 的热量。_。 3.书写 (1)注明反应条件:反应热与测定条件(温度、压强等)有关。绝大多数反应是在 25 ℃、101 kPa 下进行的,可不注明。

(2)注明物质状态:常用 s、l、g、aq 分别表示固体、液体、气体、溶液。 (3)注意符号单位:ΔH 应包括“+”或“-”、数字和单位(kJ· mol-1)。 (4)注意守恒关系:①原子守恒和得失电子守恒;②能量守恒。(ΔH 与化学计量数相对应) (5)区别于普通方程式:一般不注“↑”、“↓”以及“点燃”、“加热”等反应条件。 (6)注意热化学方程式的化学计量数 热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量,可以是整数,也可以是分数。且化学计量数 必须与 ΔH 相对应,如果化学计量数加倍,则 ΔH 也要加倍。 ?要点提取 ΔH 与反应的“可逆性” 可逆反应的 ΔH 表示反应完全反应时的热量变化,与反应是否可逆无关。如 N2 (g)+3 H2 (g)??2NH3(g) ΔH= - 92.4 kJ· mol-1。 表示在 298 K 时,1 mol N2(g)和 3 mol H2 (g)完全反应生成 2 mol NH3 (g) 时放出 92.4 kJ 的热量。但实际上 1 mol N2(g) 和 3 mol H2(g)充分反应,不可能生成 2 mol NH3(g),故实际反应放出的热量小于 92.4 kJ。 【互动思考】 1.同一个化学反应,是否只有一种形式的热化学方程式? 答案 热化学方程式中,反应热 ΔH 的值与化学计量数及反应物、生成物的状态有关。对于同一个化学反应,化学计量

数不同时,则反应热 ΔH 的值也不同。因此,同一个化学反应,可有多种形式的热化学方程式。 2.甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的一种反应原理如下: CH3OH(g)+H2O(g)===CO2(g)+3H2(g) ΔH=+49.0 kJ· mol-1 对下列说法作出正误判断,正确的划“√”,错误的划“×” ①1 L CH3OH 蒸气与 1 L 水蒸气反应生成 1 L CO2 气体与 3 L 氢气吸收热量 49.0 kJ( ) ) ) )

②1 个 CH3OH 分子与 1 个水分子反应生成 1 个 CO2 分子与 3 个 H2 分子吸收 49.0 kJ 热量(

③相同条件下 1 mol CH3OH(g)与 1 mol H2O(g)的能量总和小于 1 mol CO2(g)与 3 mol H2(g)的能量总和( ④1 mol CH3OH 蒸气与 1 mol 液态水反应生成 1 mol CO2 气体与 3 mol 氢气吸收的热量小于 49.0 kJ( 答案 ①× ②× ③√ ④×

[示向题组]
1.根据信息,写出下列热化学方程式 (1)[2014· 安徽理综, 25(3)]CuCl(s)与 O2 反应生成 CuCl2 (s)和一种黑色固体。 在 25 ℃、 101 kPa 下, 已知该反应每消耗 1 mol CuCl(s) , 放 热 44.4 kJ , 该 反 应 的 热 化 学 方 程 式 是

________________________________________________________________________。 答案 4CuCl (s) +O2 (g)===2CuCl2 (s) +2CuO (s) ΔH=-177.6 kJ· mol-1

(2)[2014· 全国大纲,28(1)]化合物 AX3 和单质 X2 在一定条件下反应可生成化合物 AX5。回答下列问题: 已知 AX3 的熔点和沸点分别为-93.6 ℃和 76 ℃,AX5 的熔点为 167 ℃。室温时 AX3 与气体 X2 反应生成 1 mol AX5,放 出热量 123.8 kJ。 该反应的热化学方程式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 AX3(l)+X2 (g)===AX5 (s) ΔH=-123.8 kJ· mol-1

(3)[2013· 天津理综,10(2)]为减少 SO2 的排放,常采取的措施有:将煤转化为清洁气体燃料。 1 已知:H2 (g)+2O2(g)===H2O(g) 1 C(s)+2O2(g)===CO(g) 写 出 焦 炭 ΔH=-241.8 kJ· mol-1

ΔH=-110.5 kJ· mol-1 与 水 蒸 气 反 应 的 热 化 学 方 程 式 :

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 C(s)+H2O (g) ===CO (g) +H2 (g) ΔH=+131.3 kJ· mol-1 )。

2.(2014· 武汉模拟)化学反应 X2+3Y2===2XY3 的能量变化如图所示,该反应的热化学方程式是(

A.X2 (g) +3Y2(g)===2XY3(l) ΔH=2(a-b-c) kJ· mol-1 B.X2 (g) +3Y2(g)===2XY3(g) ΔH=2(b-a) kJ· mol-1

1 3 C.2X2 (g) +2Y2 (g) ===XY3(l) ΔH=(b+c-a) kJ· mol-1 1 3 D.2X2 (g) +2Y2 (g) ===XY3(g) 解析 ΔH=(a+b) kJ· mol-1

1 3 从题图可以看出,2 mol X2(g)和2 mol Y2 (g) 断键生成 1 mol X 和 3 mol Y 吸收的能量为 a kJ,同时,

1 1 mol X 和 3 mol Y 形成新键生成 1 mol XY3(g)、1 mol XY3(l)所放出的能量分别为 b kJ、 (b+c) kJ, 故2mol X2 (g)和 3 2 mol Y2(g)生成 1 mol XY3(g)、1 mol XY3(l)所放出的热量分别为(b-a) kJ、(b+c-a) kJ,故对应的 ΔH 分别为(a-b) kJ ·mol-1、(a-b-c) kJ· mol-1 ,综上故选 A。 答案 A

【考向揭示】 由以上题组训练,可得出本考点的基本命题方向如下: 1.有关热化学方程概念的理解 2.根据反应信息书写热化学方程式 3.热化学方程式的正误判断

[跟进题组]
1.如图为某密闭容器中气态物质进行反应时物质总能量(kJ· mol-1)的关系图,则下列热化学方程式正确的是( )。

A.2A(g)+B(g)===2C(g) B.2A(g)+B(g)===2C(g) C.2C(g)===2A(g)+B(g) D.2C(g)===2A(g)+B(g) 答案 B

ΔH=(E2-E1)kJ· mol-1 ΔH=-(E2-E1)kJ· mol-1 ΔH=-(E2-E1)kJ· mol-1 ΔH=(E2-E1)kJ

2.(2014· 长沙模拟)实验测得:101 kPa 时,1 mol H2 完全燃烧生成液态水,放出 285.8 kJ 的热量;1 mol CH4 完全燃烧生 成液态水和 CO2,放出 890.3 kJ 的热量。下列热化学方程式的书写正确的是( ①CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ②CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ③CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ④2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) A.仅有② C.仅有②③④ 解析 ΔH=+890.3 kJ· mol-1 ΔH=-890.3 kJ· mol-1 ΔH=-890.3 kJ· mol-1 )。

ΔH=-571.6 kJ· mol-1 B.仅有②④ D.全部符合要求

写热化学方程式时要重点注意其与普通化学方程式不同的几点:(1)生成物的稳定状态,H2O 为液态,C 的稳定化

合物为 CO2; (2)单位是 kJ· mol-1, 不是 kJ; (3)数值, ΔH 的数值要与化学方程式中化学计量数保持一致; (4)符号, 吸热用“+”, 放热用“-”,仅②④符合要求。 答案 B

3.[2012· 北京理综,26(1)]用 Cl2 生产某些含氯有机物时会产生副产物 HCl,利用反应 A,可实现氯的循环利用。反应 A: CuO/CuCl2 4HCl+O2 ???? 400 ℃ 2Cl2+2H2O 已知ⅰ.反应 A 中,4 mol HCl 被氧化,放出 115.6 kJ 的热量。 ⅱ.

(1)H2O 的电子式是________________________________________________________________________。 (2)反应 A 的热化学方程式是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)断开 1 mol H—O 键与断开 1 mol H—Cl 键所需能量相差约为________kJ, H2O 中 H—O 键比 HCl 中 H—Cl 键(填“强” 或“弱”)________。 解析
· (1)H2O 为共价化合物,其电子式为 H· O H。(2)根据 4 mol HCl 被氧化放出 115.6 kJ 的热量,又结合反应条件为 · · · · · ·

400 ℃ 400 ℃,故其热化学方程式为 4HCl(g)+O2(g)????2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH=-115.6 kJ· mol-1。(3)根据(2)的热化学反应方 程式和 O2、Cl2 的键能可知,断裂 4 mol H—Cl 键与 1 mol O===O 键需吸收的能量比生成 2 mol Cl—Cl 键和 4 mol H—O 键放 出的能量少 115.6 kJ, 故 4 mol H—O 键的键能比 4 mol H—Cl 键的键能大: 115.6 kJ+498 kJ-2×243 kJ=127.6 kJ, 故断开 1 mol H—O 键与断开 1 mol H—Cl 键所需能量相差约为 127.6 kJ÷ 4≈32 kJ;根据 H—O 键键能大于 H—Cl 键键能可知,H—O 键比 H—Cl 键强。

答案

· (1)H· O H · · · ·

· ·

400 ℃ (2)4HCl(g)+O2(g)????2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH=-115.6 kJ· mol-1 (3)32 强

【思维建模】 有关热化学方程式的“五步”与“五审” 1.书写热化学方程式的“五步” 一写 —写出配平的化学方程式 方程式 ↓ 二标 —用s、l、g、aq标明物质的聚集状态 状态 ↓ 三标 、25 ℃时可不标注? —标明反应的温度和压强? 101 kPa 条件 ↓ 四标ΔH —在方程式后写出ΔH,并根据信息注明ΔH的“+”或“-” ↓ 五标 —根据化学计量数计算写出ΔH的值 数值 2.判断热化学方程式正误的“五审” 一审 “+”“-”—放热反应ΔH一定为“-”,吸热反应ΔH一定为“+” ↓ 二审 单位一定为“kJ· mol-1”,易错写成“mol”或漏写 — 单位 ↓ 三审 物质的状态必须正确,特别是溶液中的反应易写错 状态 — ↓ 四审 反应热的数值必须与方程式中的化学计量数相对应,即ΔH与化学计量数成正比。 数值 —当反应逆向进行时,其反应热与正反应的反应热数值相等,符号相反 ↓ 五审是否 如燃烧热、中和热的热化学方程式 符合概念 —

(时间:45 分钟)

1.(2014· 广州模拟)下列说法不正确的是( A.化学变化过程是原子的重新组合过程

)。

B.根据化学反应中的能量变化情况,化学反应可分为吸热反应和放热反应 C.化学反应中的能量变化多少与其反应物用量有关 D.化学反应中的能量变化都是以热能形式表现出来的 答案 D ΔH

2. (2014· 海淀期末)工业上由 CO2 和 H2 合成气态甲醇的热化学方程式为: CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(g)+H2O(g) =-50 kJ· mol-1。下面表示合成甲醇的反应的能量变化示意图,其中正确的是( )。

解析 答案

由于该反应是放热反应,排除选项 C 和 D,由于气态产物转化为液态产物放出能量,排除选项 B。 A )。

3.下列反应类型中可以吸收能量的反应是( ①化合反应 ②分解反应 ⑤氧化还原反应 A.①②③④⑤ C.①③④⑤ 答案 A ③置换反应

④复分解反应

B.②④ D.②

4.某反应由两步反应 A ??B??C 构成,反应过程中的能量变化曲线如图,下列叙述正确的是(

)。

A.两步反应均为吸热反应 B.三种化合物中 C 最稳定 C.加入催化剂会改变反应的焓变 D.整个反应的 ΔH=E1-E2 解析 A 到 B 为吸热反应,B 到 C 为放热反应,A 错;加入催化剂不会改变反应的焓变,C 错;整个反应的 ΔH=E4+

E2-E1-E3,D 错。 答案 B )。

5.如图所示,下列说法不正确的是(

A.反应过程(1)的热化学方程式为 A2 (g)+B2(g)===C(g) ΔH1=-Q kJ· mol-1 B.反应过程(2)的热化学方程式为 C(g)===A2(g)+B2(g) ΔH2=+Q1 kJ· mol-1 C.Q 与 Q1 的关系:Q>Q1 D.ΔH2>ΔH1 解析 答案 Q 与 Q1 的关系应为 Q=Q1。 C

6.(2014· 启东中学模拟)已知在 1×105Pa、298 K 条件下,2 mol H2 燃烧生成水蒸气放出 484 kJ 热量,下列热化学方程 式正确的是( )。

1 A.H2O(g)===H2 (g) +2O2(g) ΔH=+242 kJ· mol-1 B.2H2 (g)+O2 (g) ===2H2O(l) ΔH=-484 kJ· mol-1 C.H2(g)+1/2O2 (g)===H2O(g) D.2H2(g)+O2 (g) ===2H2O (g) 解析 ΔH=+242 kJ· mol-1 ΔH=+484 kJ· mol-1

选项 B 中生成物水的状态表述错误,产物水应为气态。选项 C 和 D 中反应热 ΔH 的符号错误,放热反应应用负号

“-”表示。 答案 A

7. 肼(H2N—NH2)是一种高能燃料, 有关化学反应的能量变化如图所示。 已知断裂 1 mol 化学键所需的能量(kJ): N≡N 为 942、O=O 为 500、N—N 为 154,则断裂 1 mol N—H 键所需的能量(kJ)是( )。

A.194 C.516 解析

B.391 D.685

由题中的图像可以看出断裂 1 mol N2H4(g)和 1 mol O2(g)中的化学键所要吸收的能量为:2 752 kJ-534 kJ=2 218

kJ,设断裂 1 mol N—H 键所需要的能量为 x,则 154 kJ +4x+500 kJ=2 218 kJ,解得 x=391 kJ。 答案 B )。

8.如图是 298 K 时 N2 与 H2 反应过程中能量变化的曲线图。下列叙述正确的是(

A.该反应的热化学方程式为 N2+3H2??2NH3 B.a 曲线是加入催化剂时的能量变化曲线 C.加入催化剂,该化学反应的反应热发生改变

ΔH=-92 kJ· mol-1

D. 温度、 体积一定, 1 mol N2 和 3 mol H2 反应后放出的热量为 Q1 kJ, 若 2 mol N2 和 6 mol H2 反应后放出的热量为 Q2 kJ, 则 184>Q2>2Q1 解析 在热化学方程式中必须注明物质的状态,因此 A 错误;催化剂可以降低反应的活化能,加快化学反应速率,但反

应热并不发生改变,B、C 均错误;假设把 1 mol N2 和 3 mol H2 放在体积为 V 的密闭容器①中进行反应,2 mol N2 和 6 mol H2 放在体积为 2V 的密闭容器②中进行反应,则两容器中 N2 和 H2 的转化率分别相等,反应放出的热量②是①的 2 倍;若把容器 ②加压使其体积变为 V,则平衡向生成 NH3 的方向移动,N2 的转化率增大,反应放出的热量增加,因此 Q2>2Q1;由于 N2 与 H2 的反应为可逆反应,因此 Q2 小于 2 mol N2 和 6 mol H2 完全反应放出的热量 184 kJ,因此 D 正确。 答案 D

9.(2014· 安徽名校联考)在 298K、1.01×105Pa 下,将 32 g SO2 通入 750 mL 1 mol· L-1 KOH 溶液中充分反应。测得反应 放出 x kJ 的热量。已知在该条件下,1 mol SO2 通入 1 L 2 mol · L-1KOH 溶液中充分反应放出 y kJ 的热量。则 SO2 与 KOH 溶 液反应生成 KHSO3 的热化学方程式正确的是( )。

A.SO2(g)+KOH (aq)===KHSO3 (aq) ΔH=-(4x-y) kJ· mol B.SO2(g)+KOH (aq)===KHSO3 (aq) ΔH=-(2x-y) kJ· mol-1 C.SO2(g)+KOH (aq)===KHSO3 (aq) ΔH=-(2y-x) kJ· mol D.2SO2(g)+2KOH (l)===2KHSO3 (l) ΔH=-(8x-2y) kJ· mol-1 解析 1 mol SO2 通入 1 L 2 mol· L-1 KOH 溶液中,生成 1 mol K2SO3,放出 y kJ 的能量,由此可得 SO2(g)+2KOH

(aq )===K2SO3 (aq) +H2O(l) ΔH=- y kJ· mol ①。32 g SO2 通入 750 mL 1 mol · L-1 KOH 溶液中充分反应,生成 K2SO3、 KHSO3 各 0.25 mol , 测得反应放出 x kJ 的能量, 其热化学方程式为 2SO2(g)+3KOH(aq)===K2SO3(aq)+KHSO3(aq)+H2O(l) ΔH=-4x kJ· mol-1 答案 A ②。由②-①可得 SO2 与 KOH 溶液反应生成 KHSO3 的热化学方程式。

10.化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键的形成。已知某些化学键的键能数据如下: 化学键 键能/(kJ· mol-1) 则下列热化学方程式不正确的是( 1 1 A.2H2(g)+2Cl2(g)===HCl (g) )。
-1

H—H 436

Cl—Cl 243

H—Cl 431

ΔH=-91.5 kJ·mol ΔH=-183

B.H2 (g) +Cl2 (g) ===2HCl (g)

kJ·mol-1
-1

1 1 C.2H2(g)+2Cl2(g)===HCl (g) ΔH=+91.5 kJ·mol D.2HCl (g) ===H2 (g)+Cl2 (g) ΔH=+183 解析

kJ·mol-1

1 1 化学反应的焓变 ΔH=反应物的键能之和-生成物的键能之和,反应2H2(g)+2Cl2(g)===HCl (g)的
-1

ΔH=(436 kJ·mol



243 kJ· mol

-1

)/2-431 kJ·mol

-1

=-91.5 kJ·mol

-1

,所以 A 项正确、C 项错误;B 项反应的 ΔH

=-91.5 kJ· mol-1 ×2=-183 kJ· mol-1,正确;D 项反应是 B 项反应的逆反应,生成 HCl 的反应是放热反应;则 HCl 的分 解反应是吸热反应,吸收的热量与放出的热量相等,D 项正确。 答案 C

11.(2014· 兰州一中摸底)图像法是研究化学反应的焓变的一种常用方法。

图1 (1)已知化学反应 A2(g)+B2(g)===2AB(g)的能量变化曲线如图 1 所示,判断下列叙述中正确的是________。 A.每生成 2 mol AB 时吸收 b kJ 热量

B.该反应热 ΔH=+(a-b) kJ· mol-1 C.该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量 D.断裂 1 mol A—A 和 1 mol B—B 键时放出 a kJ 能量
- (2)在微生物作用的条件下,NH+ 4 经过两步反应被氧化成 NO3 。两步反应的能量变化如图 2 所示:

图2
- 1 mol NH+ 4 (aq)全部氧化成 NO3 (aq)的热化学方程式是____________________________________________。

(3)图 3 中表示氧族元素中氧、硫、硒、碲生成氢化物时的焓变数据,根据焓变数据可确定 a、b、c、d 分别代表哪种元素。

图3 ① 非 金 属 元 素 氢 化 物 的 稳 定 性 与 氢 化 物 生 成 热 ΔH 的 关 系 为

________________________________________________________________________。 ② 写 出 硒 化 氢 发 生 分 解 反 应 的 热 化 学 方 程 式

___________________________________________________________________________________________________________。 解析 (3)根据元素周期律,非金属元素氢化物的稳定性越强就越易生成,其生成热 ΔH 越小。所以 a 代表碲元素、b 代

表硒元素、c 代表硫元素、d 代表氧元素。 答案 (1)B
+ - (2)NH+ mol-1 4 (aq)+2O2(g)===2H (aq)+NO3 (aq)+H2O(l) ΔH=-346 kJ·

(3)①非金属元素氢化物的稳定性越强,其生成热 ΔH 越小 ②H2Se(g)===Se(s)+H2(g) ΔH=-81 kJ· mol-1

12.(2014· 豫东统考)在一定条件下,S8(s)和 O2(g)发生反应依次转化为 SO2(g)和 SO3(g)。反应过程中的能量关系可用右图 简单表示(图中的 ΔH 表示生成 1 mol 产物的数据)。

(1)









S8





















___________________________________________________________________________________________________________。 (2) 写 出 SO3 分 解 生 成 SO2 和 O2 的 热 化 学 方 程 式

___________________________________________________________________________________________________________。 (3)若已知 1 个 S8 分子中有 8 个硫硫键,硫氧键的键能为 d kJ· mol-1,氧氧键的键能为 e kJ· mol-1,则 S8 分子中硫硫键的 键能为____________。 解析 (1)燃烧热指的是 1 mol 燃料完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量, 因此根据定义先写出反应的化学方程式: S8(s)

+ 8O2(g)===8SO2(g) ,又由于题干中给出的焓变是指生成 1 mol 产物的数据,因此该反应的热化学方程式为 S8(s) + 8O2(g)===8SO2(g) ΔH=-8a kJ· mol-1。(3)设 S8 分子中硫硫键的键能为 x kJ· mol-1,反应热等于反应物的键能之和减去生成 物的键能之和,结合(1)可得 8x+8e-16d=-8a,解得 x=2d-a-e。 答案 (1)S8(s)+8O2(g)===8SO2(g) ΔH=-8a kJ· mol-1 (2)2SO3(g)===2SO2(g)+O2(g) ΔH=+2b kJ· mol-1

(3)(2d-a-e)kJ· mol-1 13.(2014· 日照一中诊断)白磷、红磷是磷的两种同素异形体,在空气中燃烧得到磷的氧化物,空气不足时生成 P4O6,空 气充足时生成 P4O10。 (1)已知 298 K 时白磷、红磷完全燃烧的热化学方程式分别为 P4(s,白磷)+5O2(g)===P4O10(s) ΔH1=-2 983.2 kJ· mol-1 5 1 P(s,红磷)+4O2(g)===4P4O10(s) ΔH2=-738.5 kJ· mol-1 则 该 温 度 下 白 磷 转 化 为 红 磷 的 热 化 学 方 程 式 为

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)已知 298 K 时白磷不完全燃烧的热化学方程式为 P4(s,白磷)+3O2(g)===P4O6(s) ΔH=-1 638 kJ· mol-1。在某密闭容器中加入 62 g 白磷和 50.4 L 氧气(标准状况),控制条件使之恰好完全反应。则所得到 的 P4O10 与 P4O6 的物质的量之比为________,反应过程中放出的热量为________。 (3)已知白磷和 PCl3 的分子结构如图所示,现提供以下化学键的键能(kJ· mol-1):P—P 198,Cl—Cl 243,P—Cl 331。则反 应 P4(s,白磷)+6Cl2(g)===4PCl3(s)的反应热 ΔH=________。

解析

(1)根据盖斯定律,由第一个反应-第二个反应×4,可得:P4(s,白磷)===4P(s,红磷)

ΔH=-2 983.2 kJ· mol-1

-(-738.5 kJ· mol-1)×4=-29.2 kJ· mol-1。 (2)n(白磷)=

62 g 50.4 L n(O2)= =2.25 mol, 设得到的 P4O10 -1=0.5 mol, 124 g· mol 22.4 L· mol-1

与 P4O6 的物质的量分别为 x mol、 y mol。 则 x+y=0.5,5x+3y=2.25, 解得 x=0.375, y=0.125。 反应过程中放出的热量为 2 983.2 kJ· mol-1×0.375 mol+1 638 kJ· mol-1×0.125 mol=1 323.45 kJ。 (3)根据图示, 1 分子 P4、 PCl3 中分别含有 6 个 P—P 键、 3 个 P—Cl 键,反应热为断裂 6 mol P—P 键、6 mol Cl—Cl 键吸收的能量和形成 12 mol P—Cl 键放出的能量之差,即 ΔH=(6×198 kJ· mol-1+6×243 kJ· mol-1)-12×331 kJ· mol-1=-1 326 kJ· mol-1。 答案 (1)P4(s,白磷)===4P(s,红磷) ΔH=-29.2 kJ· mol-1

(2)3∶1 1 323.45 kJ

(3)-1 326 kJ· mol-1

基础课时 2
[最新考纲]

燃烧热、中和热及盖斯定律

1.理解盖斯定律。2.能运用盖斯定律进行有关反应焓变的简单计算。3. 了解能源是人类生存和社会发展的重要基础;了 解化学在解决能源危机中的重要作用。

考点一

燃烧热 中和热及其测定

1.燃烧热 (1)概念:在 101 kPa 时,1_mol 纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热。燃烧热的单 位一般用 kJ· mol-1 表示。 燃烧热的限定词有恒压(101 kPa 时)、可燃物的物质的量(1 mol)、完全燃烧、稳定的氧化物等,其中的“完全燃烧”,是 指物质中下列元素完全转变成对应的氧化物:C→CO2(g),H→H2O(l),S→SO2(g)等。 (2)表示的意义:例如 C 的燃烧热为 393.5 kJ· mol-1,表示在 101 kPa 时,1 mol C 完全燃烧生成 CO2 气体时放出 393.5 kJ 的热量。 (3)书写热化学方程式:燃烧热是以 1 mol 物质完全燃烧所放出的热量来定义的,因此在书写它的热化学方程式时,应以 燃烧 1 mol 物质为标准来配平其余物质的化学计量数。例如: 25 C8H18(l)+ 2 O2(g)===8CO2(g)+9H2O(l) ΔH=-5 518 kJ· mol-1,即 C8H18 的燃烧热为 5 518 kJ· mol-1。 (4)燃烧热的计算:可燃物完全燃烧放出的热量的计算方法为 Q 放=n(可燃物)×ΔH 式中:Q 放为可燃物燃烧反应放出的热量;n 为可燃物的物质的量;ΔH 为可燃物的燃烧热。 2.中和热 (1)概念:在稀溶液中,强酸跟强碱发生中和反应生成 1_mol_液态 H2O 时的反应热叫中和热。 (2)注意几个限定词:①稀溶液;②产物是 1 mol 液态 H2O;③用离子方程式可表示为 OH (aq)+H (aq)===H2O(l) -57.3 kJ· mol-1。 (3)中和热的测定 ①测定原理 ΔH= ?m酸+m碱?· c· ?t终-t始? n
- +

ΔH=

c=4.18 J· g-1· ℃-1=4.18×10-3 kJ· g-1· ℃-1;n 为生成 H2O 的物质的量。 ②装置如图(在横线上填出仪器的名称)

【互动思考】 1.CH4 的燃烧热为-890.31 kJ· mol-1 表示什么意义? 答案 在 25 ℃、101 kPa 时,1 mol CH4 完全燃烧生成 CO2 和液态水时放出 890.31 kJ 的热量。

2.浓硫酸与稀 NaOH 溶液反应、稀醋酸与稀 NaOH 溶液反应所测得的中和热都为 ΔH=-57.3 kJ· mol-1 吗?为什么? 答案 由于浓硫酸溶于水放热,所以浓硫酸与稀 NaOH 溶液反应所测得的中和热 ΔH<-57.3 kJ· mol-1;由于醋酸是弱电

解质,其电离要吸热,所以稀醋酸与稀 NaOH 溶液反应所测得的中和热 ΔH>-57.3 kJ· mol-1。 3.根据中和热测定实验回答下列问题。 (1)装臵中碎泡沫塑料(或纸条)及泡沫塑料板的作用是什么? 答案 保温、隔热,减少实验过程中热量的损失。

(2)怎样才能保证酸、碱完全反应? 答案 使碱或酸稍稍过量。

(3)怎样用环形玻璃搅拌棒搅拌溶液,不能用铜丝搅拌棒代替的理由是什么? 答案 实验时应用环形玻璃搅拌棒上下搅动;因为铜传热快,热量损失大,所以不能用铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒。

[示向题组]
1. (2014· 成都诊断)25 ℃, 101 kPa 时, 强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为 57.3 kJ· mol-1, 辛烷的燃烧热为 5 518 kJ· mol 1。下列热化学方程式书写正确的是(


)。

2- A.2H+(aq)+SO4 (aq)+Ba2+(aq)+2OH-(aq)===BaSO4(s)+2H2O(l) ΔH=-57.3 kJ· mol-1

1 1 B.KOH(aq)+2H2SO4(aq)===2K2SO4(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ· mol-1 25 C.C8H18(l)+ 2 O2(g)===8CO2(g)+9H2O(g) ΔH=-5 518 kJ· mol-1 ΔH=-5 518 kJ· mol-1

D.2C8H18(g)+25O2(g)===16CO2(g)+18H2O(l) 解析

A 项,所列热化学方程式中有两个错误,一是中和热是指反应生成 1 mol H2O(l)时的反应热,二是当有 BaSO4 沉淀

生成时,反应的热效应会有所变化,生成 1 mol H2O(l)时产生的热量不再是 57.3 kJ,A 项错误;B 项正确;C 项,燃烧热是指 1 mol 可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所产生的热量,这时产物中的水应为液态水,C 项错误;D 项,辛烷的状态为液体, 当 2 mol 液态辛烷完全燃烧时,产生的热量为 11 036 kJ,D 项错误。 答案 B )。

2.(2014· 湖北荆州质检)下列关于热化学反应的描述中正确的是(

A.HCl 和 NaOH 反应的中和热 ΔH=-57.3 kJ ·mol-1 ,则 H2SO4 和 Ca(OH)2 反应的中和热 ΔH=2×(-57.3) kJ ·mol-1 B.CO(g)的燃烧热是 283.0 kJ· mol-1 ,则 2CO2(g)===2CO(g)+O2(g) C.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 D.1 mol 甲烷完全燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热 解析 中和热是指在稀溶液中,酸碱发生中和反应生成 1 mol H2O(l)时放出的热量,与酸、碱的元数无关,A 错误;热化 ΔH=+2×283.0 kJ· mol-1

学方程式中的 ΔH 与可燃物的化学计量数成正比,B 正确;需要加热的反应也可以是放热反应,如铜与硫的反应,C 错误; 燃烧热的定义中燃烧生成的物质必须是稳定的氧化物,因此水应该是液态,而不是气态,D 错误。 答案 B

【考向揭示】 由以上题组训练,可得出本考点的基本命题方向如下: 1.燃烧热、中和热概念的理解 2.有关燃烧热、中和热的热化学方程式的书写与正误判断 3.有关中和热测定实验的原理及误差分析

[跟进题组]
1.判断正误,正确的划“√”,错误的划“×” 3 (1)S(s)+2O2(g)===SO3(g) ΔH=-315 kJ· mol-1(燃烧热) (ΔH 的数值正确)( (2)NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ· mol-1(中和热) (ΔH 的数值正确)( ) ΔH=-238.6 kJ· mol-1( ) )

3 (3)已知 CH3OH(l)的燃烧热为 238.6 kJ· mol-1,则 CH3OH(l)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g)

1 (4)燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的热化学方程式是 CH3OH(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2(g) ΔH=-192.9 kJ· mol-1,则 CH3OH(g)的燃烧热为 192.9 kJ· mol-1( ) ) )

(5)H2(g)的燃烧热是 285.8 kJ· mol-1,则 2H2O(g)===2H2(g)+O2(g) ΔH=+571.6 kJ· mol-1(

1 (6)葡萄糖的燃烧热是 2 800 kJ· mol-1,则2C6H12O6(s)+3O2(g)===3CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1 400 kJ· mol-1( (7)已知 101 kPa 时,2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH=-221 kJ· mol-1,则该反应的反应热为 221 kJ· mol-1( )

(8)已知稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ· mol-1,则稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成 1 mol 水时放出 57.3 kJ 的热量( )

(9)已知 HCl 和 NaOH 反应的中和热 ΔH=-57.3 kJ· mol-1, 则 98%的浓硫酸与稀氢氧化钠溶液反应生成 1 mol 水的中和热 为-57.3 kJ· mol-1( )

电解 (10)氢气的燃烧热为 285.5 kJ· mol-1,则电解水的热化学方程式为 2H2O(l)=====2H2(g)+O2(g) ΔH=+285.5 kJ · mol-1( 答案 ) (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)√ (7)× (8)× (9)× (10)×

(1)×

2.(2014· 南昌模拟)利用如图所示装置测定中和热的实验步骤如下:

①用量筒量取 50 mL 0.50 mol· L-1 盐酸倒入小烧杯中, 测出盐酸温度; ②用另一量筒量取 50 mL 0.55 mol· L-1 NaOH 溶液, 并用同一温度计测出其温度;③将 NaOH 溶液倒入小烧杯中,设法使之混合均匀,测得混合液最高温度,回答下列问题: (1) 为 什 么 所 用 NaOH 溶 液 要 稍 过 量 ?

___________________________________________________________________________________________________________。 (2)倒入 NaOH 溶液的正确操作是________(填序号)。 A.沿玻璃棒缓慢倒入 B.分三次少量倒入 C.一次迅速倒入 (3)使盐酸与 NaOH 溶液混合均匀的正确操作是________(填序号)。 A.用温度计小心搅拌 B.揭开硬纸片用玻璃棒搅拌 C.轻轻地振荡烧杯 D.用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动 (4)现将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和 1 L 1 mol· L-1 的稀盐酸恰好完全反应,其反应热分别 为 ΔH1、ΔH2、ΔH3,则 ΔH1、ΔH2、ΔH3 的大小关系为________________。 (5)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是 1 g· cm-3,又知中和反应后生成溶液的比热容 c=4.18 J· g-1· ℃-1。为了计算中和 热,某学生实验记录数据如下: 实验 序号 1 2 3 起始温度 t1/℃ 盐酸 20.0 20.2 20.5 氢氧化钠溶液 20.1 20.4 20.6 终止温度 t2/℃ 混合溶液 23.2 23.4 23.6

依据该学生的实验数据计算,该实验测得的中和热 ΔH=________(结果保留一位小数)。 (6)________( 填 “ 能 ” 或 “ 不 能 ”) 用 Ba(OH)2 溶 液 和 硫 酸 代 替 氢 氧 化 钠 溶 液 和 盐 酸 , 理 由 是 ________________________________________________________________________。 解析 (1)在中和热的测定实验中为了确保反应物被完全中和,常常使加入的一种反应物稍微过量一些。(2)为了减小热量

损失,倒入 NaOH 溶液应该一次迅速倒入。(3)使盐酸与 NaOH 溶液混合均匀的正确操作:用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒 轻轻地搅动。(4)稀氢氧化钠溶液和稀氢氧化钙溶液中溶质都完全电离,它们的中和热相同,稀氨水中的溶质是弱电解质,它 与盐酸的反应中一水合氨的电离要吸收热量,故反应热的数值要小一些(注意中和热与 ΔH 的关系)。(5)取三次实验的平均值 代入公式计算即可。 (6)因为硫酸与 Ba(OH)2 溶液反应生成 BaSO4 沉淀的生成热会影响反应的反应热, 故不能用 Ba(OH)2 溶液 和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸。 答案 (1)确保盐酸被完全中和 (2)C (3)D (4)ΔH1=ΔH2<ΔH3 (5)-51.8 kJ· mol-1 (6)不能 H2SO4 与 Ba(OH)2 反应

生成 BaSO4 沉淀的生成热会影响反应的反应热

考点二

盖斯定律、反应热的计算与判断

1.盖斯定律 (1)内容 对于一个化学反应,无论是一步完成还是分几步完成,其反应焓变都是一样。即:化学反应的反应热只与反应体系的始 态和终态有关,而与反应的途径无关。 (2)意义

间接计算某些反应的反应热。 (3)应用 方程式 ΔH1 ΔH2 1 aA― ― →B、A― ― →aB ΔH1 A???? ΔH B
2

反应热间的关系 ΔH1=aΔH2 ΔH1=-ΔH2 ΔH=ΔH1+ΔH2

2.ΔH 的比较 比较 ΔH 的大小时需考虑正负号,对放热反应,放热越多,ΔH 越小;对吸热反应,吸热越多,ΔH 越大。 ?要点提取 比较反应热大小的四个注意要点

(1)反应物和生成物的状态: 物质的气、液、固三态的变化与反应热的关系。 (2)ΔH 的符号:比较反应热的大小时,不要只比较 ΔH 数值的大小,还要考虑其符号。 (3)参加反应物质的量:当反应物和生成物的状态相同时,参加反应物质的量越多,放热反应的 ΔH 越小,吸热反应的 ΔH 越大。 (4)反应的程度:参加反应物质的量和状态相同时,反应的程度越大,热量变化越大。 3.反应热的计算 (1)主要依据 热化学方程式、键能、盖斯定律及燃烧热、中和热等。 (2)主要方法 ①根据热化学方程式计算 反应热与反应物和生成物各物质的物质的量成正比。 ②根据图示中能量变化来确定焓变。 ΔH=H(生成物)-_H(反应物) ③依据反应物化学键断裂与生成物化学键形成过程中的能量变化计算 ΔH=E 反应物的化学键断裂吸收的能量-E 生成物的化学键形成释放的能量 ④根据盖斯定律计算 应用盖斯定律常用以下两种方法。 a.热化学方程式相加或相减,如由 C(s)+O2(g)===CO2(g) 1 C(s)+2O2(g)===CO(g) ΔH1; ΔH2;

可得 2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH=2(ΔH1-ΔH2) b.合理设计反应途径,如 ⑤根据物质燃烧热数值计算 Q(放)=n(可燃物)×|ΔH| ⑥根据比热公式进行计算 Q=c· m·ΔT ?要点提取 应用盖斯定律计算反应热时五个注意要点 ①首先要明确所求反应的始态和终态,各物质化学计量数;判断该反应是吸热还是放热; ②不同途径对应的最终结果应一样; ③叠加各反应式时,有的反应要逆向写,ΔH 符号也相反,有的反应式要扩大或减小倍数,ΔH 也要相应扩大或减小相同 倍数; ④注意各分步反应的 ΔH 的正负; ⑤不要忽视弱电解质的电离、水解反应吸热,浓硫酸的稀释、氢氧化钠固体的溶解放热,都对反应热有影响。 【互动思考】 1.物质 A 在一定条件下可发生一系列转化,完成下列填空。 ,则 ΔH=ΔH1+ΔH2。

①A→F,ΔH=____ ②ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6=____ ③C→F,|ΔH|____|ΔH1+ΔH2+ΔH6|(填“>”、“<”或“=”) ④|ΔH1+ΔH2+ΔH3|____|ΔH4+ΔH5+ΔH6|(填“>”、“<”或“=”) 答案 ① -ΔH6 ②0 ③= ④=

2.比较下列各组 ΔH1 和 ΔH2 的相对大小。 ①2H2(g)+ O2 (g)===2H2O (l) 2H2(g)+ O2 (g)===2H2O (g) ②S(g)+ O2(g)===2SO2 (g) S(s)+ O2(g)===2SO2 (g) ③C (s) + ΔH1 ΔH2 ΔH1 ΔH2

1 O (g)===CO(g) ΔH1 2 2 ΔH2 ΔH1 ΔH2 ③ΔH1>ΔH2 ④ΔH1<ΔH2

C (s) + O2(g)===CO2(g)

④H2(g)+ Cl2(g)===2HCl (g) 1 1 H 2 (g) + Cl2 (g) ===HCl (g) 2 2 答案 ①ΔH1<ΔH2

②ΔH1<ΔH2

[示向题组]
1.(2014· 新课标全国Ⅱ ,13)室温下,将 1 mol 的 CuSO4· 5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低,热效应为 ΔH1,将 1 mol 的 △ CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高,热效应为 ΔH2,CuSO4· 5H2O 受热分解的化学方程式为:CuSO4· 5H2O(s)=====CuSO4(s) +5H2O(l),热效应为 ΔH3。则下列判断正确的是( A.ΔH2>ΔH3 C.ΔH1+ΔH3=ΔH2 解析
- SO2 4 (aq)

)。 B.ΔH1<ΔH3 D.ΔH1+ΔH2>ΔH3 ΔH1>0,②CuSO4(s)===Cu2+(aq) +

- 由题干信息可得:①CuSO4· 5H2O(s)===Cu2+(aq) + SO2 4 (aq) + 5H2O (l)

ΔH2<0,③CuSO4· 5H2O(s)===CuSO4 (s) + 5H2O (l)

ΔH3,根据盖斯定律可知,ΔH3=ΔH1-ΔH2,由于 ΔH1

>0,ΔH2<0,故 ΔH3>ΔH1,B 项正确,C、D 项错误;ΔH3>0,ΔH2<0,故 ΔH3>ΔH2,A 项错误 。 答案 B

2.(1)[2014· 四川化学,11(3)]已知:25 ℃、101 kPa 时, Mn(s)+O2(g)===MnO2(s) ΔH=-520 kJ· mol-1 S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH=-297 kJ· mol-1

Mn(s)+S(s)+2O2(g)===MnSO4(s)ΔH=-1 065 kJ· mol-1 SO2 与 MnO2 反应生成无水 MnSO4 的热化学方程式是 ________________________________________________________________________。 (2)[2014· 广东理综,31(1)]用 CaSO4 代替 O2 与燃料 CO 反应,既可提高燃烧效率,又能得到高纯 CO2,是一种高效、清洁、 经济的新型燃烧技术,反应①为主反应,反应②和③为副反应。 ① 1/4CaSO4(s)+CO(g)??1/4CaS(s)+CO2(g) ΔH1=-47.3 kJ· mol-1 ② CaSO4(s)+CO(g)??CaO(s)+CO2(g) +SO2(g) ΔH2=+210.5 kJ· mol-1 ③ CO(g)??1/2C(s)+1/2CO2(g) ΔH3=-86.2 kJ· mol
-1

反应 2CaSO4(s)+7CO(g)??CaS(s)+CaO(s)+6CO2(g)+C(s)+SO2(g)的 ΔH=________(用 ΔH1、ΔH2 和 ΔH3 表示) 解析 (1)将题中三个热化学方程式由上到下依次编号为①、②、③;

根据盖斯定律可知,③-①-②得 MnO2(s)+SO2(g)===MnSO4(s) ΔH=-1 065 kJ· mol-1+520 kJ· mol-1+297 kJ· mol-1=-248 kJ· mol-1 答案 (1)MnO2(s)+SO2(g)===MnSO4(s) ΔH=-248 kJ· mol-1

(2)4ΔH1+ΔH2+2ΔH3 【考向揭示】 由以上题组训练,可得出本考点的基本命题方向如下: 1.反应热的大小比较 2.反应热的计算 3.利用盖斯定律书写热化学方程式或计算反应热

[跟进题组]
1.(2014· 江苏,10)已知:C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1 CO2(g)+C(s)===2CO(g) ΔH2

2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH3 4Fe(s)+3O2(g)===2Fe2O3(s) ΔH4 3CO(g)+Fe2O3(s)===3CO2(g)+2Fe(s) ΔH5 下列关于上述反应焓变的判断正确的是( A.ΔH1>0,ΔH3<0 C.ΔH1=ΔH2+ΔH3 解析 ) B.ΔH2>0,ΔH4>0 D.ΔH3=ΔH4+ΔH5

根据反应的热效应可知:ΔH1<0,ΔH2>0、ΔH3<0、ΔH4<0,故 A、B 不正确;根据盖斯定律可得 ΔH1=ΔH2

1 2 +ΔH3,ΔH3=3ΔH4+3ΔH5,C 项正确,D 项错误。 答案 C

2.(2014· 重庆理综,6)已知:C(s)+H2O(g)===CO (g) +H2 (g) ΔH=a kJ· mol-1 2C(s)+ O2(g)===2CO (g) ΔH= - 220 kJ· mol-1 )。

H—H、O===O 和 O—H 键的键能分别为 436、496 和 462 kJ· mol-1,则 a 为( A.-332 C.+350 解析 B.-118 D.+130

按顺序将题中两个热化学方程式分别编号为①和②,依据盖斯定律,②-①×2 得:2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)

ΔH= - (220+2a) kJ· mol-1 代入相关数据得:(2×436+496)-4×462=-(220+2a),解得 a=+130,D 项正确。 答案 D

3.(1)[2014· 全国新课标Ⅰ,28(2)]已知: 甲醇脱水反应 2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)+H2O(g) 甲醇制烯烃反应 2CH3OH(g)===C2H4(g)+2H2O(g) 乙醇异构化反应 C2H5OH(g)===CH3OCH3(g) ΔH3=+50.7 kJ· mol-1 则乙烯气相直接水合反应 C2H4(g)+H2O(g)===C2H5OH(g)的 ΔH=________kJ· mol-1。 (2)[2013· 四川化学,11(5)]焙烧明矾产生的 SO2 可用于制硫酸。已知 25 ℃、101 kPa 时: 2SO2(g)+O2(g)??2SO3(g) ΔH1=-197 kJ· mol-1; H2O(g)===H2O(l) ΔH2=-44 kJ· mol-1; ΔH2=-29.1 kJ· mol-1 ΔH1=-23.9 kJ· mol-1

2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g)===2H2SO4(l) ΔH3=-545 kJ· mol-1。 则 SO3(g) 与 H2O(l) 反 应 的 热 化 学 方 程 式 是

________________________________________________________________________________________________________。 解析 (1) 将题中给出的三个热化学方程式依次编号为 ① , ② , ③ ,根据盖斯定律,由 ① - ② - ③ 得: C2H4(g) + ΔH=-45.5 kJ· mol-1。

H2O(g)===C2H5OH(g)

(2)根据盖斯定律,得出 SO3(g)+H2O(l)===H2SO4(l) ΔH4 只须按下式进行即可: 1 ΔH=2(ΔH3-ΔH1-2ΔH2)=-130 kJ· mol-1 热化学方程式应为: SO3(g)+H2O(l)===H2SO4(l) ΔH=-130 kJ· mol-1 答案 (1)-45.5
-1

(2)SO3(g)+H2O(l)===H2SO4(l) ΔH4=-130 kJ· mol 【思维建模】 利用盖斯定律书写热化学方程式的思维模型

先确定待求的化 找出待求热化学方程式中各物质 ? 学反应方程式 在已知热化学方程式中的位臵 ? 根据待求热化学方程式中各物质的化学计量数和位 臵对已知热化学方程式进行处理,得到变形后的新 ? 热化学方程式

将新得到的热化学方程式进行 写出待求的热 ? 加减?反应热也需要相应加减? 化学方程式

(时间:45 分钟)

1.为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染,同时缓解能源危机,有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。下列说法 正确的是( )。

A.H2O 的分解反应是放热反应 B.氢能源已被普遍使用 C.2 mol H2O 具有的总能量低于 2 mol H2 和 1 mol O2 的能量 D.氢气不易贮存和运输,无开发利用价值 解析 催化剂 2H2O ===== 2H2↑+O2↑是吸热反应,说明 2 mol H2O 的能量低于 2 mol H2 和 1 mol O2 的能量。因由水制取 H2 耗

能多且 H2 不易贮存和运输,所以氢能源利用并未普及,但发展前景广阔。 答案 C ΔH=-221 kJ· mol-1

2.(2014· 长沙一模)已知反应:①101 kPa 时,2C(s)+O2(g)===2CO(g) ②稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) 下列结论正确的是( )。 ΔH=-57.3 kJ· mol-1

A.碳的燃烧热的数值大于 110.5 kJ· mol-1 B.①的反应热为 221 kJ· mol-1 C.浓硫酸与稀 NaOH 溶液反应的中和热为-57.3 kJ· mol
-1

D.稀硫酸与稀 Ba(OH)2 溶液反应生成 1 mol 水,放出 57.3 kJ 热量 答案 A

3.分别向 1 L 0.5 mol· L-1 的 Ba(OH)2 溶液中加入①浓硫酸、②稀硫酸、③稀硝酸,恰好完全反应时的热效应分别为 ΔH1、 ΔH2、ΔH3,下列关系中正确的是( A.ΔH1>ΔH2>ΔH3 C.ΔH1>ΔH2=ΔH3 解析 )。 B.ΔH1<ΔH2<ΔH3 D.ΔH1=ΔH2<ΔH3

2- 混合时浓硫酸在被稀释的过程中放热;浓、稀硫酸在与 Ba(OH)2 反应的同时会形成 BaSO4 沉淀,Ba2+、SO4 之间

形成化学键的过程中也会放出热量。因放热反应的 ΔH 为负值,故 ΔH1<ΔH2<ΔH3。 答案 B

4.某同学发现在炽热的煤炭上洒少量水,煤炉中会产生淡蓝色的火焰,炉火更旺。因此该同学得出结论“煤炭燃烧时加 少量水,可使煤炭燃烧时放出更多的热量”。已知:煤炭的燃烧热为 393.15 kJ ·mol-1 ,氢气的燃烧热为 242 kJ·mol-1 , 一氧化碳的燃烧热为 283 kJ ·mol-1 。下列有关说法正确的是 A.表示氢气燃烧热的热化学方程式为 2H2(g)+ O2(g)===2H2O (l) B.表示 CO 燃烧热的热化学方程式为 2CO(g)+ O2(g)===2CO2 (g) C.“炉火更旺”是因为少量的固体煤炭转化为可燃性气体 D.因 242 kJ· mol-1 +283 kJ·mol-1 >393.15 kJ· mol-1 ,故该同学的结论是对的 解析 表示可燃物燃烧热的热化学方程式中可燃物的化学计量数应为 1 ,A、B 错误;高温下炽热的煤炭与 H2O 反应 ΔH= -242 kJ ·mol-1 ΔH= - 566 kJ ·mol-1

时变成气体燃料,气体燃料燃烧时与空气接触更充分,所以“炉火更旺”,C 正确;碳与水反应时会吸收热量,故 D 错误 。 答案 C

1 1 5.(2014· 太原模拟)已知 H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g) ΔH=-184.6 kJ· mol-1,则反应:HCl(g)===2H2(g)+2Cl2(g)的 ΔH 为 ( )。 A.+184.6 kJ· mol
-1

B.-92.3 kJ· mol

-1

C.-369.2 kJ· mol-1 解析 H2(g) + Cl2(g)===2HCl(g)

D.+92.3 kJ· mol-1 ΔH =- 184.6 kJ· mol - 1 的逆反应 ΔH 与该反应 ΔH 数值相等,符号相反,即:

1 1 2HCl(g)===H2(g)+Cl2(g) ΔH=+184.6 kJ· mol-1。如果化学计量数减半,则 ΔH 也要减半,所以 HCl(g)===2H2(g)+2Cl2(g)的 ΔH=+92.3 kJ· mol-1。 答案 D

6.(2014· 潍坊模拟)发射“神六”时用肼(N2H4)作为火箭发动机的燃料,NO2 为氧化剂,反应生成 N2 和水蒸气。已知:

N2(g)+2O2(g)===2NO2(g)

ΔH=+67.7 kJ· mol-1

N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534 kJ· mol-1 下列关于肼和 NO2 反应的热化学方程式中,正确的是( A.2N2H4(g)+2NO2(g)===3N2(g)+4H2O(l) B.2N2H4(g)+2NO2(g)===3N2(g)+4H2O(g) )。

ΔH=-1 135.7 kJ· mol-1 ΔH=-1 000.3 kJ· mol-1

3 C.N2H4(g)+NO2(g)===2N2(g)+2H2O(l) ΔH=-500.15 kJ· mol-1 D.2N2H4(g)+2NO2(g)===3N2(g)+4H2O(g) 解析 2H2O(g) ΔH=-1 135.7 kJ· mol-1

1 3 设提供的两个热化学方程式分别为 ①、②,根据盖斯定律,通过②-①×2,可得 N2H4(g)+NO2(g)===2N2(g)+ 1 ΔH=-534 kJ· mol-1-67.7 kJ· mol-1×2=-567.85 kJ· mol-1,则 2N2H4(g)+2NO2(g)===3N2(g)+4H2O(g)

ΔH=-567.85 kJ· mol-1×2=-1 135.7 kJ· mol-1。 答案 D )。

7.下列热化学方程式中,正确的是(

A.甲烷的燃烧热为 890.3 kJ· mol-1,则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为 CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3 kJ· mol-1 B.500 ℃、30 MPa 下,将 0.5 mol N2(g)和 1.5 mol H2(g)置于密闭容器中充分反应生成 NH3(g)放热 19.3 kJ,其热化学方 程式为 N2(g)+3H2(g)??2NH3(g) ΔH=-38.6 kJ· mol-1

C.HCl 和 NaOH 反应的中和热 ΔH=-57.3 kJ· mol-1,则 H2SO4 和 Ca(OH)2 反应的中和热 ΔH=2×(-57.3) kJ· mol-1 D. 在 101 kPa 时, 2 g H2 完全燃烧生成液态水, 放出 285.8 kJ 热量, 氢气燃烧的热化学方程式为 2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ· mol-1 解析 燃烧热是指 1 mol 可燃物完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量,A 项,产物气态水不属于稳定氧化物;B 项,

合成氨为可逆反应,故放出 19.3 kJ 热量时生成 NH3 的物质的量小于 1 mol,因此 N2(g)+3H2(g)??2NH3(g) ΔH<-38.6 kJ · mol-1;C 项,中和热是指强酸、强碱的稀溶液发生中和反应生成 1 mol H2O 时放出的热量,而与生成水的物质的量的多少无 关;D 项,2 g H2 的物质的量为 1 mol,故 2 mol H2 燃烧生成液态水时放出热量应为 571.6 kJ。 答案 D


8. (2014· 湖北重点中学联考)已知 H2SO4(aq)与 Ba (OH)2(aq)反应的 ΔH=-1 584.2 kJ· mol 1; HCl (aq) 与 NaOH (aq) 反 应的 ΔH=-55.6 kJ· mol-1。则生成 BaSO4 (s) 的反应热等于( A.-1 528.6 kJ· mol-1 C.+1 473 kJ· mol-1 解析 )。

B.-1 473 kJ· mol-1 D.+1 528.6 kJ· mol-1

H+ (aq) +OH- (aq) ===H2 O(l) ΔH1=-55.6 kJ· mol-1① ΔH2 ② ΔH3=-1 584.2 kJ· mol
-1

2- Ba2+(aq) +SO4 (aq) ===BaSO4 (s)

- 2H+ (aq) +2OH- (aq) +Ba2+(aq) +SO2 4 (aq) ===BaSO4 (s) +2H2O (l)



根据盖斯定律由③=①×2+②知,ΔH3 = 2ΔH1 + ΔH2, ΔH2=2ΔH1-ΔH3=-1 473 kJ· mol-1。 答案 B

9.(2014· 北京东城区一模)常温下,1 mol 化学键分解成气态原子所需要的能量用 E 表示。结合表中信息判断下列说法不 正确的是( )。 共价键 E(kJ· mol-1) A.432 kJ· mol
-1

H—H 436

F—F 157

H—F 568

H—Cl 432

H—I 298

>E (H-Br)> 298 kJ· mol-1

B.表中最稳定的共价键是 H—F 键 C.H2(g)― →2H (g) ΔH= + 436 kJ· mol-1 ΔH=-25 kJ· mol-1

D.H2 (g)+F2===2HF(g) 解析

由于 H—Br 键的键长在 H—Cl 键和 H—I 键键长之间,所以其键能在 H—Cl 键和 H—I 键之间,A 正确;表

中 H—F 键的键能最大,所以 H—F 键最稳定,B 正确;断裂 1 mol H—H 键吸收 436 kJ 能量,C 正确;D 项,ΔH=反应 物的总键能-生成物的总键能=(436+157-568×2)kJ· mol 答案 D
-1

=-543 kJ· mol

-1

,D 错误。

10. (2014· 银川质检)已知: 常温下, 0.01 mol· L-1 MOH 溶液的 pH 为 10, MOH(aq)与 H2SO4(aq)反应生成 1 mol 正盐的 ΔH =-24.2 kJ· mol-1,强酸与强碱的稀溶液的中和热为 ΔH=-57.3 kJ· mol-1。则 MOH 在水溶液中电离的 ΔH 为( A.-69.4 kJ· mol-1 C.+69.4 kJ· mol-1 解析 B.-45.2 kJ· mol-1 D.+45.2 kJ· mol-1 ΔH1=-12.1 kJ· mol-1 ①, )。

依题意,MOH 是弱碱:MOH(aq)+H+(aq)===M+(aq)+H2O(l) ΔH2=-57.3 kJ· mol-1

H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l)

②,根据盖斯定律,由①-②得:MOH(aq)??M+(aq)+OH-(aq)

ΔH=(-12.1+57.3)kJ· mol-1=+45.2 kJ· mol-1。 答案 D

11.(2014· 惠州一中诊断)化学反应过程中一定伴随着能量变化,某同学通过如下实验进行探究。 Ⅰ.探究化学反应中的能量变化。通过如下实验测出,烧杯中的温度降低。

(1)Ba(OH)2· 8H2O 跟 NH4Cl 的反应的化学方程式: ______________________________________________________________________。 (2)从反应热的角度分析,该反应属于________(填“吸热”或“放热”)反应;从氧化还原角度分析,该反应属于 ________(填“氧化还原”或“非氧化还原”)反应;从基本反应类型上分析,该反应属于________反应。 Ⅱ.测定稀硫酸和氢氧化钠溶液反应的中和热(实验装置如图所示)。

(1)图中尚缺少的一种仪器是________。 (2)实验时环形玻璃搅拌棒的运动方向是________。 a.上下运动 c.顺时针运动 b.左右运动 d.逆时针运动

(3)写出反应的热化学方程式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________(中和热为 57.3 kJ· mol-1)。 (4)该同学每次分别取 0.50 mol· L-1 50 mL NaOH 溶液和 0.50 mol· L
-1

30 mL 硫酸进行实验,通过多次实验测定中和热 ΔH

= -53.5 kJ· mol-1,与 57.3 kJ· mol-1 有偏差,产生偏差的原因不可能是________(填字母)。 a.实验装置保温、隔热效果差 b.用量筒量取 NaOH 溶液的体积时仰视读数 c.分多次把 NaOH 溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中 d.用温度计测定 NaOH 溶液起始温度后直接测定硫酸溶液的温度 解析 Ⅱ.实验测定中和热 ΔH=-53.5 kJ· mol-1 与 57.3 kJ· mol-1 有偏差,是因为实验过程中热量有散失。此实验中硫酸

过量,用量筒量取 NaOH 溶液的体积时仰视读数使 NaOH 的量偏多,所测中和热数值偏大。 答案 Ⅰ.(1)Ba(OH)2· 8H2O+2NH4Cl===BaCl2+2NH3· H2O+8H2O 复分解

(2)吸热 非氧化还原 Ⅱ.(1)温度计 (2)a

1 1 (3)NaOH(aq)+2H2SO4(aq)===2Na2SO4(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ· mol-1 或 2NaOH(aq)+H2SO4(aq)===Na2SO4(aq)+2H2O(l) ΔH=-114.6 kJ· mol-1 (4)b 12.人类研究氢能源从未间断过,而热化学循环分解水制 H2 是在水反应体系中加入一种中间物,经历不同的反应阶段, 最终将水分解为 H2 和 O2 ,这是一种节约能源、节省反应物料的技术,下图是热化学循环制氢气的流程:

(1) 实 验 测 得 , 1 g H2 燃 烧 生 成 液 态 水 放 出

142.9 kJ 的 热 量 , 则 表 示 氢 气 燃 烧 的 热 化 学 方 程 式 为

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)整个流程参与循环的物质是________和________(填化学式),最难进行的反应是________(填序号)。 (3)汞虽然有毒,但用途广泛。用汞和溴化钙作催化剂,可以在较低温度下经过下列反应使水分解制氢气和氧气: ①CaBr2 + 2H2O===Ca(OH)2 + 2HBr↑; ②?? ③HgBr2 + Ca(OH)2===CaBr2 + HgO+H2O; ④2HgO===2Hg + O2↑。 反应②的化学方程式为________________________________________________________________________。 (4)合成氨用的 H2 可以甲烷为原料制得。有关化学反应的能量变化如下图所示,则 CH4 (g)与 H2O(g)反应生成 CO(g)和 H2 (g)的热化学方程式为________________________________________________________________________。

解析

(4)由三个图可写出相应的热化学方程式: ΔH=-282 kJ· mo-1 ΔH=-241.8 kJ· mo-1 ① ② ③。

1 CO(g)+2O2 (g) ===CO2 (g) 1 H2 (g) +2O2(g)===H2O(g)

CH4(g)+ 2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g)

ΔH=-846.3 kJ· mo-1

由盖斯定律:用“③-(①+②×3)”得所求反应的 ΔH=+161.1 kJ· mo-1。 答案 (2)SO2 (1)2H2 (g) +O2 (g) ===2H2O (l) I2 ② ΔH=-571.6 kJ· mo-1

(3)Hg + 2HBr===HgBr2 + H2↑ (4)CH4(g)+H2O(g)===CO(g)+3H2(g) ΔH=+161.1 kJ· mol-1 13.(2014· 衡水调研)能源危机当前是一个全球性问题,开源节流是应对能源危机的重要举措。 (1)下列做法有助于“开源节流”的是________(填序号)。 a.大力发展农村沼气,将废弃的秸秆转化为清洁高效的能源 b.大力开采煤、石油和天然气,以满足人们日益增长的能源需求 c.开发太阳能、水能、风能、地热能等新能源、减少使用煤、石油等化石燃料 d.减少资源消耗,注重资源的重复使用、资源的循环再生 (2)金刚石和石墨均为碳的同素异形体,它们在氧气不足时燃烧生成一氧化碳,在氧气充足时充分燃烧生成二氧化碳,反 应中放出的热量如图所示。

①在通常状况下,金刚石和石墨相比较,________(填“金刚石”或“石墨”)更稳定,石墨的燃烧热为________。 ②12 g 石墨在一定量的空气中燃烧,生成气体 36 g,该过程放出的热量为________。 (3)已知:N2、O2 分子中化学键的键能分别是 946 kJ· mol-1、497 kJ· mol-1。 N2(g)+O2(g)===2NO(g) ΔH=+180.0 kJ· mol-1

NO 分子中化学键的键能为________ kJ· mol-1。 (4) 综 合 上 述 有 关 信 息 , 请 写 出 用 CO 除 去 NO 的 热 化 学 方 程 式 :

___________________________________________________________________________________________________________。 解析 (1)开源节流的主要措施是减少化石燃料的使用、提高燃料的燃烧效率、开发新能源等。(2)①由图知,石墨具有的

能量比金刚石的低,而物质所具有的能量越低越稳定,故石墨更稳定。计算标准燃烧热时,要求燃烧产物位于稳定状态,即 C 应生成 CO2 气体,故石墨的燃烧热为 110.5 kJ· mol-1+283.0 kJ· mol-1=393.5 kJ· mol-1。②12 g 石墨在一定量的空气中燃烧, 生成气体 36 g,此气体应为 CO 和 CO2 的混合气体。设生成 CO 的物质的量为 x,则 CO2 的物质的量为(1 mol-x),故有 28 g· mol-1×x+44 g· mol-1×(1 mol-x)=36 g,解得 x=0.5 mol。因此该过程放出的热量为 110.5 kJ· mol-1×0.5 mol+393.5 kJ· mol-1×0.5 mol=252.0 kJ。 (3)ΔH=+180.0 kJ· mol-1=946 kJ· mol-1+497 kJ· mol-1-2E(N—O),则 E(N—O)=631.5 kJ· mol-1。(4)由图得 CO(g)+ 1 mol-1,此式乘以 2 再与 N2(g)+O2(g)===2NO(g) 2O2(g)===CO2(g) ΔH=-283.0 kJ· +2CO(g)===N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.0 kJ· mol-1。 答案 (1)acd (2)①石墨 393.5 kJ· mol-1 ②252.0 kJ ΔH=-746.0 kJ· mol-1 ΔH=+180.0 kJ· mol-1 相减即得 2NO(g)

(3)631.5

(4)2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g)

基础课时 3
[最新考纲]

原电池原理及应用

1.了解原电池的工作原理。2.能写出电极反应式和电池反应方程式。3.了解常见化学电源的种类及其工作原理。

考点一 原电池的工作原理及其应用

1.原电池的概念:将化学能转化为电能的装置。 2.原电池的构成条件: (1)能自发地发生氧化还原反应。 (2)两个活泼性不同的电极(材料可以是金属或导电的非金属)。 ①负极:活泼性较强的金属。 ②正极:活泼性较弱的金属或能导电的非金属。 (3)电极均插入电解质溶液中。 (4)构成闭合回路(两电极接触或用导线连接)。 3.工作原理 以锌铜原电池为例

电极名称 电极材料 电极反应 反应类型 电子流向 盐桥中离 子移向 原电池反 应方程式 ?要点提取

负极 锌片 Zn -2e-===Zn2+ 氧化反应

正极 铜片 Cu2++ 2e-===Cu 还原反应 由 Zn 沿导线流向 Cu 盐桥中含饱和 KCl 溶液, K+移向正极,Cl-移向负极 Zn + Cu2+===Zn2++ Cu

(1)原电池将一个完整的氧化还原反应分为两个半反应,负极发生氧化反应,正极发生还原反应,一般将两个电极反应中 得失电子的数目写为相同,相加便得到电池总反应方程式。 (2)不参与电极反应的离子从微观上讲发生移动,但从宏观上讲其在溶液中的浓度基本不变 (3)原电池反应速率一定比直接发生的氧化还原反应快。 4.原电池原理的三大应用 (1)加快氧化还原反应的速率 一个自发进行的氧化还原反应,设计成原电池时反应速率增大。例如,在 Zn 与稀 H2SO4 反应时加入少量 CuSO4 溶液能 使产生 H2 的反应速率加快。 (2)比较金属活动性强弱 两种金属分别作原电池的两极时,一般作负极的金属比作正极的金属活泼。 (3)设计制作化学电源 ①首先将氧化还原反应分成两个半反应。 ②根据原电池的反应特点,结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。 如:根据反应 2FeCl3+Cu===2FeCl2+CuCl2 设计的原电池为:

【互动思考】 1.原电池内部阴、阳离子如何移动?为什么? 答案 阴离子移向负极、阳离子移向正极,这是因为负极失电子,生成大量阳离子聚集在负极附近,致使该极附近有大

量正电荷,所以溶液中的阴离子要移向负极;正极得电子,该极附近的阳离子因得电子而使该极附近正电荷减少,所以溶液 中阳离子要移向正极。 2.判断正误,正确的划“√”,错误的划“×” (1)在原电池中,发生氧化反应的一极一定是负极( ) ) )

(2)在原电池中,负极材料的活泼性一定比正极材料强(

(3)在原电池中,正极本身一定不参与电极反应,负极本身一定要发生氧化反应( (4)带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池电流持续时间长( )

答案

(1)√

(2)×

(3)×

(4)√

[示向题组]
1.(2014· 福建理综,11)某原电池装置如图所示,电池总反应为 2Ag+Cl2===2AgCl。 下列说法正确的是 ( )。

A.正极反应为 AgCl+e-===Ag+Cl- B.放电时,交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成 C.若用 NaCl 溶液代替盐酸,则电池总反应随之改变 D.当电路中转移 0.01 mol e-时,交换膜左侧溶液中约减少 0.02 mol 离子 解析 A 项, Pt 为正极发生还原反应: Cl2+2e ===2Cl , 错误; B 项, 放电时, 左侧的电极反应式 Ag+Cl -e ===AgCl↓,
- - - -

有大量白色沉淀生成,错误;C 项,由于 H+、Na+均不参与电极反应,则用 NaCl 代替盐酸,电池总反应不变,错误;D 项, 当电路中转移 0.01 mol e-时,左侧产生 0.01 mol Ag+与 Cl-结合为 AgCl 沉淀,右侧产生 0.01 mol Cl-,为保持溶液的电中性, 左侧约有 0.01 mol H+通过阳离子交换膜转移到右侧,故左侧溶液中约减少 0.02 mol 离子,正确。 答案 D

2.(2013· 江苏,9)MgH2O2 电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液,示意图如图。该电池工作 时,下列说法正确的是( )。

A.Mg 电极是该电池的正极 B.H2O2 在石墨电极上发生氧化反应 C.石墨电极附近溶液的 pH 增大 D.溶液中 Cl-向正极移动 解析 MgH2O2海水电池,活泼金属(Mg)作负极,发生氧化反应:Mg-2e-===Mg2+,H2O2 在正极(石墨电极)发生还原

反应:H2O2+2e-===2OH-(由于电解质溶液为中性溶液,则生成 OH-),A、B 项错误,C 项正确;原电池电解质溶液中 Cl- 向负极移动,D 项错误。 答案 C

【考向揭示】 由以上题组训练,可得出本考点的基本命题方向如下: 1.原电池的构成条件 2.原电池原理及应用 3.以新型化学电池为载体,考查原电池正负极的判断,电极反应式的书写,电解质溶液的变化等

[跟进题组]
1.下列有关原电池的判断中正确的是( A.工作中原电池的负极发生还原反应 B.原电池的正、负极材料不一定都参与反应 C.原电池的正极在放电后质量一定增加 D.原电池的正极是电子流出的一极 解析 原电池的负极发生氧化反应,A 错误 ;原电池的正、负极材料不一定都参与反应,B 正确;原电池的正极在放电 )。

后质量不一定增加,C 错误 ;原电池的负极是电子流出的一极,D 错误 。 答案 B )。

2.(2014· 豫东名校联考)用 a、b、c、d 四种金属按表中所示的装置进行实验,下列叙述中正确的是(

甲 实验装置





现象

a 不断溶解

c 的质量增加

a 上有气泡产生

A.装置甲中的 b 金属是原电池的负极 B.装置乙中的 c 金属是原电池的阴极

C.装置丙中的 d 金属是原电池的正极 D.四种金属的活泼性顺序:d>a>b>c 答案 D

3.利用反应 2FeCl3+Cu===2FeCl2+CuCl2,设计一个原电池装置。 (1)画出简易装置图,标明电极材料和电解质溶液。 (2)简易装置的效率不高,电流在短时间内就会衰减。为解决以上问题,常将原电池设计成带盐桥的装置,画出该原电池 装置,标明电极材料和电解质溶液。 (3)写出两个电极上的电极反应。 负极:________________________________________________________________________, 正极:________________________________________________________________________。 解析 首先将已知的反应拆成两个半反应:Cu - 2e-===Cu2+、2Fe3++2e-===2Fe2+,然后结合原电池的电极反应特点

分析可知,该原电池的负极材料为 Cu,正极材料选用比铜活动性差的能导电的材料即可。

答案 (3) Cu-2e-===Cu2+ 【方法技巧】 原电池正、负极判断方法 2Fe3++2e-===2Fe2+

说明

原电池的正极和负极与电极材料的性质有关,也与电解质溶液有关,不要形成活泼电极一定作负极的思维定势。

考点二

化学电源

1.一次电池(碱性锌锰干电池)。 碱性锌锰干电池的工作原理如图:

2.二次电池(以铅蓄电池为例)

(1)放电时的反应
2- ①负极反应:Pb+SO4 -2e-===PbSO4; 2- ②正极反应:PbO2+4H++SO4 +2e-===PbSO4+2H2O;

③总反应:Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O。 (2)充电时的反应
2- ①阴极反应:PbSO4+2e-===Pb+SO4 ;
- ②阳极反应:PbSO4+2H2O-2e-===PbO2+4H++SO2 4 ;

③总反应:2PbSO4+2H2O===Pb+PbO2+2H2SO4。 3.燃料电池 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池,可分为酸性和碱性两种。 酸性 负极反应式 正极反应式 电池总反应式 ?要点提取 2H2-4e-===4H+ O2+4H++4e-===2H2O 碱性 2H2+4OH--4e-===4H2O O2+2H2O+4e-===4OH-

2H2+O2===2H2O

原电池中电极反应式的书写 (1)如果题目给定的是图示装臵,先分析正、负极,再根据正、负极反应规律写电极反应式。 (2)如果题目给定的是总反应式,可分析此反应中的氧化反应或还原反应 (即分析有关元素化合价的变化情况),再选择一 个简单变化情况写电极反应式,另一极的电极反应式可直接写或将各反应式看作数学中的代数式,用总反应式减去已写出的 电极反应式即得结果。 (3)需要特别指出,对于可逆电池的反应,需要看清楚“充电”、“放电”的方向,放电的过程应用原电池原理,充电的 过程应用电解原理。 (4)原电池电极反应式的书写一定要考虑介质的影响。 【互动思考】 1.可充电电池充电时电极与外接电源的正、负极如何连接? 答案

2 . (1) 氢氧燃料电池以 KOH 溶液作电解质溶液时,工作一段时间后,电解质溶液的浓度将 ______ ,溶液的 pH 将 ________________________________________________________________________。 (填“减小”、“增大”或“不变”) (2) 氢氧燃料电池以 H2SO4 溶液作电解质溶液时,工作一段时间后,电解质溶液的浓度将 ______ ,溶液的 pH 将 ________________________________________________________________________。 (填“减小”、“增大”或“不变”) 答案 (1)减小 减小 (2)减小 增大

[示向题组]
1.(2014· 北京理综,8)下列电池工作时,O2 在正极放电的是( )。

A.锌锰电池 解析 答案

B.氢燃料电池

C.铅蓄电池

D.镍镉电池

氢燃料电池中,负极上 H2 放电,正极上 O2 放电,A、C、D 中均不存在 O2 放电,故选 B。 B )。

2. (2014· 新课标全国卷Ⅱ, 12)2013 年 3 月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。 下列叙述错误的是(

A.a 为电池的正极 B.电池充电反应为 LiMn2O4===Li1-xMn2O4+xLi C.放电时,a 极锂的化合价发生变化 D.放电时,溶液中 Li+从 b 向 a 迁移 解析 由图可知,b 极(Li 电极)为负极,a 极为正极,放电时,Li+ 从负极(b)向正极(a)迁移,A 项、D 项正确;该电池

放电时,负极:xLi-xe-===xLi+,正极:Li1-xMn2O4+xLi++xe-===LiMn2O4,a 极 Mn 元素的化合价发生变化,C 项错误; 由放电反应可得充电时的反应,B 项正确。 答案 C

【考向揭示】 由以上题组训练,可得出本考点的基本命题方向如下: 1.常见新型电池如燃料电池、可充电电池的判断 2.原电池电极反应式和电池反应方程式的书写

[跟进题组]
1.某新型氢氧燃料充电电池采用了特殊金属合金材料,可以将氢以固态存储在固态金属合金(M 表示固态金属合金)的基 体中,与通常的压缩氢气罐相比,其安全系数也很高,并且易于氢气的充放。下列有关说法中正确的是( A.该氢燃料充电电池是将电能转化为化学能 B.固态金属合金作还原剂 )。

C.该电池工作过程中的总反应为 H2+M===MH2 D.该电池反应的最终产物为 H2O 答案 D

2.(2013· 全国新课标Ⅱ,11)“ZEBRA”蓄电池的结构如图所示,电极材料多孔 Ni/NiCl2 和金属钠之间由钠离子导体制作的 陶瓷管相隔。下列关于该电池的叙述错误的是( )。

A.电池反应中有 NaCl 生成 B.电池的总反应是金属钠还原三价铝离子 C.正极反应为 NiCl2+2e-===Ni+2Cl- D.钠离子通过钠离子导体在两电极间移动 解析 结合蓄电池装臵图, 利用原电池原理分析相关问题。 A 项, 负极反应为 Na-e-===Na+, 正极反应为 NiCl2+2e-===Ni

+2Cl-,故电池反应中有 NaCl 生成;B 项,电池的总反应是金属钠还原二价镍离子;C 项,正极上 NiCl2 发生还原反应,电 极反应为 NiCl2+2e-===Ni+2Cl-;D 项,钠在负极失电子,被氧化生成 Na+,Na+通过钠离子导体在两电极间移动。 答案 B

3.(1)利用反应 2Cu+O2+2H2SO4===2CuSO4+2H2O 可制备 CuSO4,若将该反应设计为原电池,其正极的电极反应式为 ________________________________________________________________________。 答案 4H+ + O2+4e-===2H2O

(2)[2013· 四川,11(4)]以 Al 和 NiO(OH)为电极,NaOH 溶液为电解液组成一种新型电池,放电时 NiO(OH)转化为 Ni(OH)2 该电池反应的化学方程式是 ________________________________________________________________________。 解析 由于 NaOH 溶液的存在, Al 被氧化生成 NaAlO2 而不是生成 Al(OH)3, 故电池反应的化学方程式为: Al+3NiO(OH)

+NaOH+H2O===NaAlO2+3Ni(OH)2。 答案 Al+3NiO(OH)+NaOH+H2O===NaAlO2+3Ni(OH)2

(3) 铝 电 池 性 能 优 越 , AlAgO 电 池 可 用 作 水 下 动 力 电 源 , 其 原 理 如 图 所 示 。 该 电 池 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ________________________________________________________________________。

解析 答案

AlAgO 电池中还原剂是铝, 氧化剂是 AgO, 所以发生的电池反应是 2Al+3AgO+2NaOH===2NaAlO2+3Ag+H2O。 2Al+3AgO+2NaOH===2NaAlO2+3Ag+H2O

(4)Ag2O2 是银锌碱性电池的正极活性物质,其电解质溶液为 KOH 溶液,电池放电时正极的 Ag2O2 转化为 Ag,负极的 Zn 转化为 K2Zn(OH)4,写出该电池反应方程式: ________________________________________________________________________。 解析 放电时正极发生还原反应,负极发生氧化反应,反应的化学方程式为:Ag2O2 + 2Zn + 4KOH + 2H2O===

2K2 Zn(OH)4 + 2Ag。 答案 Ag2O2+2Zn+4KOH+2H2O===2K2Zn(OH)4+2Ag

【思维建模】 电极反应式书写的三个步骤 列物质 按照负极发生氧化反应,正极发生还原反应,判断出电极反应物和产物,找出得失电子的数量。 标得失 — ↓ 电极产物在电解质溶液的环境中,应能稳定存在, 看环境 如碱性介质中生成的H+应让其结合OH-生成水。 — 配守恒 电极反应式要遵守电荷守恒和质量守恒、得失电子守恒等,并加以配平。 ↓ 两式加 两电极反应式相加,与总反应离子方程式对照验证。 验总式 —

(时间:45 分钟)

1.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 答案 B )。

2.下列反应没有涉及原电池的是( A.生铁投入稀盐酸中

B.铜片与银片用导线连接后,同时插入 FeCl3 溶液中 C.纯锌投入硫酸铜溶液中 D.含铜的铝片投入浓硫酸中 答案 D

3.选用下列试剂和电极:稀 H2 SO4、Fe2(SO4)3 溶液、铁棒、铜棒、铂棒,组成如图所示的原电池装置(只有两个电极), 观察到电流计?的指针均明显偏转,则其可能的组合共有( )。

A.6 种 C.4 种 解析

B.5 种 D.3 种

铁棒、铜棒作电极,H2SO4、Fe2(SO4)3 作电解质可组成两种原电池,铁棒、铂棒作电极,H2SO4、Fe2(SO4)3 作电

解质可组成两种原电池,铂棒、铜棒作电极,Fe2(SO4)3 作电解质可组成一种原电池,一共能形成 5 种原电池,均能够观察到 电流计指针明显偏转。 答案 B

4.(2014· 成都诊断)如图所示,杠杆 AB 两端分别挂有大小相同、质量相等的空心铜球和空心铁球,调节杠杆并使其在水 中保持平衡,然后小心地向水槽中分别滴入浓 CuSO4 溶液和浓 FeSO4 溶液,一段时间后,下列有关杠杆的偏向判断正确的是 (实验过程中,不考虑两球的浮力变化)( )。

A.杠杆为导体或绝缘体时,均为 A 端高 B 端低 B.杠杆为导体或绝缘体时,均为 A 端低 B 端高 C.当杠杆为导体时,A 端低 B 端高 D.当杠杆为导体时,A 端高 B 端低 解析 当杠杆为导体时,构成原电池,Fe 球作负极,Cu 球作正极,电极反应式分别为

负极:Fe-2e-===Fe2+, 正极:Cu2++2e-===Cu, 铜球质量增加,铁球质量减少,杠杆 A 端低 B 端高。 答案 C

5.实验发现,298 K 时,在 FeCl3 酸性溶液中加少量锌粒后,Fe3+立即被还原成 Fe2+。某夏令营兴趣小组根据该实验事实 设计了如图所示原电池装置。下列有关说法正确的是( )。

A.该原电池的正极反应是 Zn-2e-===Zn2+ B.左烧杯中溶液的血红色逐渐褪去 C.该电池铂电极上有气泡出现 D.该电池总反应为 3Zn+2Fe3+===2Fe+3Zn2+ 解析 该电池的总反应为 Zn+2Fe3+===2Fe2++Zn2+,所以左烧杯 Pt 为正极,电极反应为 Fe3++e-===Fe2+,右烧杯 Zn

为负极,电极反应为 Zn-2e-===Zn2+。由于左烧杯中的 Fe3+被还原为 Fe2+,所以左烧杯中溶液的血红色逐渐褪去。 答案 B )。

6.燃料电池具有能量转化率高、无污染等特点,如图为 MgNaClO 燃料电池的结构示意图。下列说法正确的是(

A.镁作 Y 电极 B.电池工作时,Na+向负极移动 C.废液的 pH 大于 NaClO 溶液的 pH D.X 电极上发生的反应为 ClO- 解析
+ + 2H2O - 4e-===ClO- 3 + 4H

图中 OH-向 Y 电极移动,那么 Y 为负极,故镁作 Y 电极,A 正确;电池工作时,Na+向正极移动,B 错;X 电极

上发生的反应为 ClO- + H2O+2e-===Cl- + 2OH-,OH-移向负极与 Mg2+反应生成 Mg(OH)2 沉淀,废液 NaCl 溶液的 pH 小于 NaClO 溶液的 pH,故 C、D 错误。 答案 A )。

太阳能 7. 利用人工光合作用合成甲酸的原理为 2CO2+2H2O光触媒 ― ― → 2HCOOH+O2, 装置如下图所示, 下列说法不正确的是(

A.该装置将太阳能转化为化学能和电能 B.电极 1 周围 pH 增大 C.电极 2 上发生的反应为 CO2+2H++2e-===HCOOH D.H+由电极 1 室经过质子膜流向电极 2 室 解析 在太阳能作用下 CO2 和 H2O 转化为 HCOOH 和 O2,并且有电子流动,太阳能转化为化学能和电能,选项 A 正确;

电极 1 流出电子,反应式是 2H2O-4e-===4H++O2↑,周围 pH 减小,选项 B 错误;根据总反应方程式推出电极 2 上发生的 反应为 CO2+2H++2e-===HCOOH,选项 C 正确;电极 1 反应产生 H+,电极 2 反应消耗 H+,故 H+由电极 1 室经过质子膜 进入电极 2 室,选项 D 正确。 答案 B )。

8.(2014· 呼和浩特测试)有关电化学知识的描述正确的是(

A.理论上说,任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池 B.某原电池反应为 Cu+2AgNO3===Cu(NO3)2+2Ag,装置中的盐桥内可以是含琼脂的 KCl 饱和溶液 C.因为铁的活泼性强于铜,所以将铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中组成原电池,必是铁作负极,铜作正极,其负极 反应式为 Fe-2e-===Fe2+ D.由 Al、Mg 与氢氧化钠溶液组成的原电池,其负极反应式为 Mg-2e-+2OH-===Mg(OH)2 解析 A 项,原电池反应是自发进行的氧化还原反应;B 项,因为电解质溶液中有 Ag+,盐桥内不能有 Cl-,因为二者反

应会生成 AgCl 沉淀;C 项,Fe、Cu、浓硝酸组成的原电池,由于铁遇浓硝酸钝化,则 Cu 为负极,Fe 为正极,其负极反应 式为 Cu-2e-===Cu2+;D 项,由 Al、Mg 与氢氧化钠溶液组成的原电池,电池总反应为 2Al+2H2O+2NaOH===2NaAlO2+ 3H2↑,Al 作负极,负极反应式为 Al-3e-+4OH-===AlO- 2 +2H2O,D 错。 答案 A

- 3- 9.下图Ⅰ、Ⅱ分别是甲、乙两组同学将反应“AsO4 +2I-+2H+??AsO3 3 +I2+H2O”设计成的原电池装置,其中 C1、

C2 均为碳棒。甲组向图Ⅰ烧杯中逐滴加入适量浓盐酸;乙组向图ⅡB 烧杯中逐滴加入适量 40%NaOH 溶液。

下列叙述中正确的是(

)。

A.甲组操作时,电流计(A)指针发生偏转 B.甲组操作时,溶液颜色变浅 C.乙组操作时,C2 作正极 D.乙组操作时,C1 上发生的电极反应为 I2+2e-===2I- 解析
- 3- 装臵Ⅰ中的反应,AsO4 +2I-+2H+??AsO3 3 +I2+H2O,当加入适量浓盐酸时,平衡向右移动,有电子转移,

但电子不会沿导线通过, 所以甲组操作, 电流计(A)指针不会发生偏转, 但由于 I2 浓度增大, 所以溶液颜色变深。 向装臵 Ⅱ 的
- - + - 3- B 烧杯中加入 NaOH 溶液,发生反应 AsO3 3 -2e +H2O===AsO4 +2H ,电子由 C2 棒沿导线到 C1 棒,发生反应 I2+2e ===

2I-,所以 C2 为负极,C1 为正极。 答案 D )。

10. (2014· 北京东城区期末)用选项中的电极、 溶液和如图所示装置可组成原电池。 下列现象或结论的叙述正确的是(

选项 A

电极 a Cu

电极 b Zn

A 溶液 CuSO4 稀 H2SO4 NaCl FeCl3

B 溶液 ZnSO4

现象或结论 一段时间后,a 增加的质量与 b 减少 的质量相等 盐桥中阳离子向 b 极移动 外电路电子转移方向:b→a 若开始时只增大 FeCl3 溶液浓度,b 极附近溶液变蓝的速度加快

B C D 解析

Cu Fe C

Zn C C

ZnSO4 FeCl3 KI、淀粉 混合液

对于 A 选项来说,电极 b 的电极反应为 Zn-2e-===Zn2+,电极 a 的电极反应为 Cu2++2e-===Cu,所以一段时间

后,a 增加的质量小于 b 减少的质量;B 项,由于 b 极上锌失电子,盐桥中阴离子向 b 极移动;C 项,Fe 作负极,C 作正极, 外电路电子转移方向:a→b。 答案 D

11.(2014· 安庆一中摸底)依据氧化还原反应:2Ag+(aq)+Cu(s)===Cu2+(aq)+2Ag(s)设计的原电池如图所示。 请回答下列问题:

(1)





X









________













Y



________________________________________________________________________。 (2)银电极为电池的________极,发生的电极反应为__________________________。 (3)外电路中的电子流向为________________________________________________________________________。 (4)盐桥中的 Cl-向________极移动。 解析 设计原电池应将氧化还原反应 2Ag+(aq)+Cu(s)===Cu2+(aq)+2Ag(s)拆分为氧化反应和还原反应两个半反应(电极

反应式);根据原电池构成的条件确定原电池的正、负极材料和电解质溶液,铜作负极,Ag 作正极,AgNO3 溶液作电解质溶 液。 答案 (1)铜(或 Cu) AgNO3 溶液 (2)正 Ag++e-===Ag (3)从负极(Cu)流向正极(Ag) (4)Cu(或负)

12.(2014· 石家庄模拟)为节省药品和时间,甲、乙、丙三位同学用铜片、锌片、稀硫酸、CuSO4 溶液、直流电源、石墨 电极、导线、烧杯、试管等中学化学常见的药品和仪器(用品),通过巧妙的构思,设计了比较铜、锌金属活动性相对强弱的 系列实验。试填写下列空白: (1)甲同学分别将一小片铜片、锌片置于烧杯底部(铜与锌不接触),向烧杯中小心加入稀硫酸,观察到的现象是 ________________________________________________________________________。 甲同学的设计思路是________________________________________________________________________。 (2) 乙 同 学 接 着 甲 的 实 验 , 向 烧 杯 中 滴 加 ________ 溶 液 , 进 而 观 察 到 的 现 象 是 ________________________________________________________________________。 乙 同 学 作 出 锌 、 铜 金 属 活 动 性 相 对 强 弱 的 结 论 所 依 据 的 原 理 是 ________________________________________________________________________。 (3)丙同学使用直流电源、石墨电极组装好电解装置,向乙同学实验后的溶液中补充了必要的试剂________溶液(作为电解 液 ) 。 反 应 在 调 控 下 随 即 开 始 , 实 验 中 有 关 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ________________________________________________________________________。 实验中的明显现象是________________________________________________________________________。 (4) 请你再单独设计一个简单的实验 ( 试剂、仪器自选 ) ,探究和证实锌、铜金属活动性的相对强弱 ( 简要说明操作和现 象)_________________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析 从该题的实验目的来看,是要用实验证明锌和铜的金属活动性的相对强弱;从实验方法来看,有与酸反应产生气

泡的快慢、构成原电池时负极比正极活泼、臵换反应,金属离子在溶液中电解时的现象等。甲同学用两种金属放到酸中观察 是否产生气泡或产生气泡的快慢来比较。乙同学在甲同学的基础上,加入 CuSO4 溶液观察现象。锌与少量硫酸铜发生臵换反 应生成的铜附在锌表面形成微型原电池,加快了反应速率,产生气泡的速率加快,说明锌比铜活泼。丙同学在乙同学的基础 上运用电解原理,阴极有红色的铜析出说明锌比铜活泼。最后要设计一种方案,可以从氧化还原反应的先后顺序去证明金属 的活泼性,即与同种氧化剂接触时,活泼性强的金属先与氧化剂反应,活泼性弱的金属后与氧化剂反应,因此可以将锌、铜 分别同时加入到少量浅绿色的氯化亚铁溶液中,加入锌的溶液褪色,说明锌比铜活泼。 答案 (1)锌片上有气泡产生,铜片上无气泡 锌能置换出酸中的氢,而铜不能

(2)CuSO4

锌片上有红色的铜析出,锌片上产生气泡的速率明显加快

活泼金属可以把不活泼金属从其盐溶液中置换出

来(或 Zn、Cu、稀硫酸组成原电池,Zn 为负极) (3)CuSO4 电解 2CuSO4 + 2H2O=====2Cu+O2↑+2H2SO4

阴极上有红色的铜析出,阳极附近有气体产生 (4)分别取一小片铜片与锌片置于两支试管中,向试管中加入少量浅绿色的 FeCl2 溶液,片刻后,加锌片的试管中溶液的 颜色褪去,溶液近乎无色(其他合理答案也可) 13.(2014· 丽水模拟)(1)观察如图所示的两个装置,图 1 装置中铜电极上产生大量的无色气泡,图 2 装置中铜电极上无气 体产生,而铬电极上产生大量的有色气体。根据上述现象试推测金属铬具有的两种重要化学性质为 ________________________________________________________________________。

(2)如图是甲烷燃料电池原理示意图,回答下列问题:















________(



“a”



“b”)

























________________________________________________________________________。 ②电池工作一段时间后电解质溶液的 pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)。 解析 (1)由图 1 可知还原性 Cr>Cu,但在稀硝酸中却出现了反常,结合稀硝酸的氧化性,不难推测铬被稀硝酸钝化,导

- 致活性降低。(2)①CH4 在反应时失去电子,故 a 电极是电池的负极。由总反应式 CH4+2OH-+2O2===CO2 3 +3H2O 减去正极

反应式 O2+2H2O+4e-===4OH-可得负极反应式。②由于电池工作过程中会消耗 OH-,故一段时间后电解质溶液的 pH 会减 小。 答案 (2)①a (1)金属铬的活泼性比铜强且能和稀硫酸反应生成 H2
- CH4+10OH--8e-===CO2 3 + 7H2O ②减小

金属铬易被稀硝酸钝化

14.(1)第三代混合动力车,可以用电动机、内燃机或二者结合推动车辆。汽车上坡或加速时,电动机提供推动力,降低 汽油的消耗;在刹车或下坡时,电池处于充电状态。混合动力车目前一般使用镍氢电池,该电池中镍的化合物为正极,储氢 金属 ( 以 M 表示 ) 为负极,碱液 ( 主要为 KOH) 为电解质溶液。镍氢电池充放电原理如图 1 所示,其总反应式为 H2 + 放电 2NiOOH???? 充电 2Ni(OH)2。

图1 根据所给信息判断,混合动力车上坡或加速时,乙电极周围溶液的 pH 将________(填“增大”、“减小”或“不变”), 该电极的电极反应式为________________________________________________________________________。 (2)图 2 是一种新型燃料电池,以 CO 为燃料,一定比例的 Li2CO3 和 Na2CO3 的熔融混合物为电解质,图 3 是粗铜精炼的 装置图,现用燃料电池为电源进行粗铜的精炼实验。

回答下列问题: ①A 极 为 电 源 ________( 填 “ 正 ” 或 “ 负 ”) 极 , 写 出 A 极 的 电 极 反 应 式 :

________________________________________________________________________。 ②要用燃料电池为电源进行粗铜的精炼实验,则 B 极应该与________极(填“C”或“D”)相连。 ③当消耗标准状况下 2.24 L CO 时,C 电极的质量变化为________。 解析 (1)上坡或加速时,电动机工作,为原电池,乙电极中 NiOOH→Ni(OH)2,Ni 的化合价降低,乙电极为正极,电极

反应式为 NiOOH+e-+H+===Ni(OH)2,周围溶液的 pH 增大。(2)①在燃料电池中可燃性气体作负极,即 A 为负极,根据所
2- 给新型燃料电池的构成原理装臵图,结合原电池的工作原理,可直接写出 A 极的电极反应式:CO-2e-+CO3 ===2CO2。

②根据电解精炼原理,粗铜应与电源的正极相连,精铜应与电源的负极相连,因 B 极是正极,所以 B 极应与 D 极相连。③标 准状况下 2.24 L CO 失去 0.2 mol e-,根据得失电子守恒,C 极上增加 Cu 的质量为 6.4 g。 答案 (1)增大 NiOOH+e-+H+===Ni(OH)2 ②D ③增加 6.4 g

- (2)①负 CO-2e-+CO2 3 ===2CO2

综合课时 4
【题型说明】

新型化学电源

高考命题中常见的新型化学电池有“氢镍电池”、“高铁电池”、“锌锰碱性电池”、我国首创的“海洋电池”、“燃 料电池”(如新型细菌燃料电池、氢氧燃料电池、丁烷燃料电池、甲醇质子交换膜燃料电池、CO 燃料电池)、“锂离子电池”、 “银锌电池”、“纽扣电池”等。这些电池一般具有高能环保、经久耐用、电压稳定、比能量(单位质量或单位体积所能释放 的能量)高等特点。取材于新型化学电源的试题,由于题材广、信息新、陌生度大,所以,大多数考生对这类试题感到难,而 难在何处又十分迷茫,实际上这些题目主要考查的是学生迁移应用的能力。

新型燃料电池的分析与判断

[题型示例]
【示例 1】 (2014· 苏锡常镇二调)某种熔融碳酸盐燃料电池以 Li2CO3、K2CO3 为电解质,以 CH4 为燃料时,该电池工作 原理如图,下列说法正确的是( )。

A.a 为 CH4,b 为 CO2
- B.CO2 3 向正极移动

C.此电池在常温时也能工作
2- D.正极电极反应式为 O2+2CO2+4e-===2CO3

思路点拨

由从电子在电路中的流向可以确定左边电极是负极,所以 a 处通入的就是燃料甲烷,则右边电极是正极,充

入的是氧化剂,从出去的氮气可以看出,该氧化剂就是空气,A 不正确;原电池中阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,
- 所以 CO2 3 向负极移动,B 错误;此电池是用熔融碳酸盐作电解质,只能是在高温下进行工作,C 不正确;正极反应式为 O2

2- +2CO2+4e-===2CO3 ,D 正确。

答案

D

【方法指导】 理顺书写燃料电池电极反应式的三大步骤 1.先写出燃料电池总反应式 虽然可燃性物质与氧气在不同的燃料电池中电极反应不同,但其总反应方程式一般都是可燃物在氧气中的燃烧反应方程 式。由于涉及电解质溶液,所以燃烧产物还可能要与电解质溶液反应,然后再写出燃烧产物与电解质溶液反应的方程式相加, 从而得到总反应方程式。 2.再写出燃料电池正极的电极反应式 由于燃料电池正极都是 O2 得到电子发生还原反应,由于电解质溶液的酸碱性不同电池正极的电极反应也不相同。 当电解质为碱性环境时,正极的电极反应式为:O2+4e-+2H2O===4OH-; 当电解质为酸性环境时,正极的电极反应式为:O2+4e-+4H+===2H2O。 3.最后写出燃料电池负极的电极反应式 由于原电池是将氧化还原反应中的氧化反应和还原反应分开在两极(负、正两极)上发生,故燃料电池负极的电极反应式 =燃料电池总反应式-燃料电池正极的电极反应式。在利用此法写出燃料电池负极的电极反应式时一要注意消去总反应和正 极反应中的 O2,二要注意两极反应式和总反应式电子转移相同。

[题组精练]
1.(2014· 上海闸北一模)美国圣路易斯大学研制了一种新型的乙醇电池,用质子(H+)溶剂,在 200 ° C 左右时供电。电池 总反应为:C2H5OH+3O2===2CO2+3H2O,电池示意图如下,下列说法正确的是( )。

A.a 极为电池的正极 B.电池工作时电子由 b 极沿导线经灯泡再到 a 极 C. 电池正极的电极反应为:4H+ +O2+4e-===2H2O D.电池工作时,1 mol 乙醇被氧化时就有 6 mol 电子转移 答案 C )。

2.(2014· 沈阳质测)利用甲烷燃料电池电解 50 mL 2 mol· L-1 氯化铜溶液的装置如图所示,下列说法中正确的是(

A.装置甲的负极电极反应式为 CH4+2H2O-8e-===CO2+8H+ B.装置甲内部酸性电解质中 H+向负极移动 C.电极 a 石墨棒上逐渐覆盖一层红色的铜 D.电极 b 上发生氧化反应 解析 A 项,装臵甲为原电池,左侧为负极,CH4 发生氧化反应;B 项,装臵甲内部 H+向正极移动;C 项,a 极为阳极,

Cl-发生氧化反应,阳极上逸出 Cl2;D 项,b 极为阴极,发生还原反应,阴极上析出铜。 答案 A

3.(2014· 北京丰台区一模)氨气是一种富氢燃料,可以直接用于燃料电池,下图是供氨水式燃料电池工作原理:

(1)氨气燃料电池的电解质溶液最好选择________(填“酸性”、“碱性”或“中性”)溶液。 (2)空气在进入电池装置前需要通过过滤器除去的气体是 ________________________________________________________________________。 (3)氨气燃料电池的反应是氨气与氧气生成一种常见的无毒气体和水,该电池的电极总反应是________________,正极的 电极反应式是________________________________________________________________________。 解析 氨气为碱性气体,会与 CO2 反应,由此可回答(1)(2)问。由信息和所含元素可知无毒气体是氮气,在燃料电池中,

燃料为负极,氧气为正极,根据碱性环境可知,正极反应式为 O2+4e- + 2H2O===4OH-。 答案 (1)碱性 (2)CO2

(3)4NH3 + 3O2===2N2 + 6H2O 3O2+12e- + 6H2O===12OH-(或 O2 + 4e- + 2H2O===4OH-) 【题型模板】

可充电电池的分析判断

[题型示例]
放电 【示例 2】 (2014· 天津理综,6)已知:锂离子电池的总反应为:LixC+Li1-xCoO2???? 充电 C+LiCoO2 放电 锂硫电池的总反应为:2Li+S???? 充电 Li2S 有关上述两种电池说法正确的是( )。

A.锂离子电池放电时,Li+向负极迁移 B.锂硫电池充电时,锂电极发生还原反应 C.理论上两种电池的比能量相同 D.如图表示用锂离子电池给锂硫电池充电 思路点拨 A 项,在原电池内部,阳离子应移向正极;二次电池充电过程为电解的过程,阴极发生还原反应,B 项正确;

C 项,比能量是指这种电池单位质量或单位体积所能输出的电能,当二者质量相同时,转移电子的物质的量不相等,即比能 量不同;D 项,左边装臵已经是放完电的电池,应为锂硫电池给锂离子电池充电。 答案 B

【归纳总结】 可充电电池电极反应式的书写技巧 书写可充电电池电极反应式时,一般都是先书写放电的电极反应式。书写放电时的电极反应式时,一般要遵守三个步骤: 第一,先标出原电池总反应式电子转移的方向和数目,找出参与负极和正极反应的物质;第二,写出一个比较简单的电极反 应式(书写时一定要注意电极产物是否与电解质溶液反应 );第三,在电子守恒的基础上,总反应式减去写出的电极反应式即 得另一电极反应式。 充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反,充电时的阳极反应为放电时的正极反应的逆过程,充电时的阴极反应 为放电时的负极反应的逆过程。根据正确书写的电极反应式,可顺利判断各电极周围溶液 pH 的变化。

[题组精练]
1.(2014· 浙江理综,11)镍氢电池(NiMH)目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。NiMH 中的 M 表示储氢金属 或合金。该电池在充电过程中的总反应方程式是: Ni(OH)2+M===NiOOH+MH 已知:6NiOOH+NH3+H2O+OH-===6Ni(OH)2+NO- 2

下列说法正确的是(

)。

A.NiMH 电池放电过程中,正极的电极反应式为:NiOOH+H2O+e-===Ni(OH)2+OH- B.充电过程中 OH- 离子从阳极向阴极迁移 C.充电过程中阴极的电极反应式:H2O+M+e-===MH+OH- ,H2O 中的 H 被 M 还原 D.NiMH 电池中可以用 KOH 溶液、氨水等作为电解质溶液 解析 充电时,电池正极发生氧化反应,A 项正确;充电时 OH-离子从阴极向阳极移动,B 项错误;充电时阴极的电极

反应式为:H2O+M+e-===MH+OH-,则水中的 H 被电极上的 e- 还原,C 项错误;由题中提示反应可知,氨水能与电极 材料 NiOOH 反应,干扰电池总反应,故不能作电池的电解质溶液,D 项错误。 答案 A

放电 2.高铁电池是电动汽车首选的电池之一,该电池的工作原理为:3Zn+2K2FeO4+8H2O???? 充电 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+ 4KOH,下列关于该电池的说法中正确的是( )。

A.放电时,高铁酸钾在负极上发生氧化反应 B.放电时,正极反应式为 Zn+2OH- - 2e-===Zn(OH)2 C.充电时,电解质溶液的 pH 先减小后增大 D.充电时,每生成 1 mol 高铁酸钾转移 3 mol 电子 答案 D

3.(2014· 福州一模)镍氢电池的化学方程式为 放电 NiO(OH)+MH???? 正确 的是( . .. 充电 NiO+M+H2O(M 为储氢合金,电解质为 KOH),下列说法不 A.充电过程中,阴极发生的反应为 H2O+M+e-===MH+OH- B.储氢合金位于电池的负极 C.放电时,OH-向电池的负极移动 D.充电过程中,化学能转化为电能储存在电池中 解析 答案 D 项,充电是电能转化为化学能的过程。 D )。

【思维建模】

其他新型、高效环保电池

[题型示例]
【示例 3】 (2014· 大纲全国,9)右图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池(MHNi 电池)。下 列有关说法不正确的是( )。

A.放电时正极反应为:NiOOH+H2O+e-―→Ni(OH)2+OH- B.电池的电解液可为 KOH 溶液 C.充电时负极反应为:MH+OH-― →H2O+M+e- D.MH 是一类储氢材料,其氢密度越大,电池的能量密度越高 思路点拨 在金属氢化物镍电池(MHNi 电池)中,MH(M 为零价,H 为零价)在负极发生反应:MH+OH- - e-===M+

H2O,NiOOH 在正极发生反应:NiOOH+H2O+e-===Ni(OH)2+OH-,电极材料 MH 和 NiOH 及其反应产物在碱性溶液中均 能存在,故电解液可为 KOH 溶液,A、B 正确;充电时,阴极反应式为 M+H2O+e-===MH+OH-,C 错误;MH 中氢密度 越大,单位体积电极材料放出电量越多,即电池能量密度越高,D 正确。 答案 C

【归纳点拨】 电子的流向和溶液中离子的流向判断方法:外电路电子流向与电流相反,从负极流向正极;电源内电路即电解质溶液, 阳离子流向与电流方向相同,流向正极,阴离子流向与电流方向相反,流向负极。

[题组精练]
1.(2013· 安徽理综,10)热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示,其中作为电解 质的无水 LiClKCl 混合物受热熔融后,电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为: PbSO4+2LiCl+Ca===CaCl2+Li2SO4+Pb。

下列有关说法正确的是(

)。

A.正极反应式:Ca+2Cl--2e-===CaCl2 B.放电过程中,Li+向负极移动 C.每转移 0.1 mol 电子,理论上生成 20.7 g Pb D.常温时,在正负极间接上电流表或检流计,指针不偏转 解析
- 本题以热激活电池为载体考查电化学知识。A 项,根据电池总反应可知正极反应式为 PbSO4+2e-===Pb+SO2 4 ;

B 项,放电过程中,Li+向正极移动;C 项,因为每转移 0.1 mol 电子,理论上生成 0.05 mol Pb,故其质量为 0.05 mol× 207g · mol-1=10.35 g;D 项,常温时,由于作为电解质的无水 LiClKCl 无法电离,电解质中无自由移动的离子,不能形成闭合回 路,所以不导电,无电流。 答案 D

2.(2014· 郑州模拟)某新型电池,以 NaBH4(B 的化合价为+3 价)和 H2O2 作原料,该电池可用作深水勘探等无空气环境电 源,其工作原理如图所示。下列说法正确的是( )。

A.电池工作时 Na+从 b 极区移向 a 极区 B.每消耗 3 mol H2O2,转移 3 mol e- C.b 极上的电极反应式为:H2O2+2e-+2H+===2H2O
- - - D.a 极上的电极反应式为:BH- 4 +8OH -8e ===BO2 +6H2O

解析

- - - - - 该电池工作时,a 极电极反应式为 BH- 4 +8OH -8e ===BO2 +6H2O;b 极电极反应式为 4H2O2+8e ===8OH ;随

着不断放电,a 极负电荷减少,b 极负电荷增多,故 Na+从 a 极区移向 b 极区;每消耗 3 mol H2O2 转移 6 mol e-,故 A、B、C 错误,D 正确。 答案 D

3.LiSOCl2 电池可用于心脏起博器。该电池的电极材料分别为锂和碳,电解液是 LiAlCl4SOCl2。电池的总反应可表示 为 4Li+2SOCl2===4LiCl+S+SO2↑。 请回答下列问题: (1)电池的负极材料为__________,发生的电极反应为________________。 (2)电池正极发生的电极反应为________________________________________________________________________。 (3) SOCl2 易挥发,实验室中常用 NaOH 溶液吸收 SOCl2,有 Na2SO3 和 NaCl 生成。如果把少量水滴到 SOCl2 中,实验现 象是________________________________________________________________________, 反应的化学方程式为________________________________________________________________________。 (4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行,原因是 ________________________________________________________________________。 答案 (1)锂 (或 Li) Li - e- ===Li + (2)2SOCl2+4e-===4Cl - +S+ SO2↑ (3)出现白雾,有刺激性气体生成 SOCl2 +

H2O===2HCl↑+SO2↑ 【思维建模】

(4)锂是活泼金属,易与 H2O、O2 反应;SOCl2 也可与水反应

电极反应式书写与判断的三个步骤 ①负极失去电子发生氧化反应;正极上,溶液中阳离子(或氧化性强的离子)得到电子,发生还原反应,充电时则正好相 反;②两电极转移电子数守恒,符合正极反应加负极反应等于电池反应的原则;③注意电极产物是否与电解质溶液反应,若 反应,一般要将电极反应和电极产物与电解质溶液发生的反应合并。

(时间:45 分钟) 微生物 1.某燃料电池是以苯酚(C6H6O)为燃料,微生物为媒介的一种燃料电池,总反应方程式为 C6H6O + 7O2 ===== 6CO2 + 3H2O。下列有关说法正确的是( )。

A.苯酚在正极,发生氧化反应 B.O2 在负极,发生还原反应 C.反应结束后,电解液的酸度可能略有增加 D.正极的电极反应是 C6H6O + 11H2O - 28e-===6CO2 + 28H+

答案

C

2.可用于电动汽车的铝空气燃料电池,通常以 NaCl 溶液或 NaOH 溶液为电解液,铝合金为负极,空气电极为正极。下 列说法正确的是( )。

A.以 NaCl 溶液或 NaOH 溶液为电解液时,正极反应都为 O2+2H2O+4e-===4OH- B.以 NaOH 溶液为电解液时,负极反应为 Al+3OH--3e-===Al(OH)3↓ C.以 NaOH 溶液为电解液时,电池在工作过程中电解液的 pH 保持不变 D.电池工作时,电子通过外电路从正极流向负极 解析 O2 在以 NaCl 溶液或 NaOH 溶液为电解液时形成 OH-,A 正确;以 NaOH 溶液为电解液时,铝形成 AlO- 2 ,B 错

误;以 NaOH 溶液为电解液时,该电池的总反应为 4Al+3O2+4NaOH===4NaAlO2+2H2O,C 错误 ;原电池工作时外电路 电子由负极流向正极,D 错误。 答案 A

3.(2014· 南京一调)硼化钒 VB2空气电池是目前储电能力最高的电池,电池示意图如图所示,该电池工作时反应为 4VB2 +11O2===4B2O3+2V2O5。下列说法正确的是( )。

A.电极 a 为电池负极 B.图中选择性透过膜只能让阳离子选择性透过 C.电子由 VB2 极经 KOH 溶液流向电极 a D.VB2 极发生的电极反应为 2VB2+22OH--22e-===V2O5+2B2O3+ 11H2O 解析 根据原电池反应和氧化还原反应原理知,电极 a 为正极,A 错误;题图中选择性透过膜只能让阴离子选择性透过,

B 错误;电子由 VB2 极经负载流向电极 a,C 错误;根据总反应和电子转移情况可知 D 正确。 答案 D

4.(2014· 南昌模拟)Harbermann 等设计出利用 Desulfovibrio desulfurcan 菌种生成的硫化物作为介体的微生物燃料电池,
- + 电池内部有质子通过,该系统不经任何维护可连续运行 5 年。该电池的负极反应式为 S2-+4H2O-8e-===SO2 4 +8H 。有关

该电池的下列说法中正确的是(

)。

A.若有 1.12 L 氧气参与反应,则有 0.2 mol 电子发生转移 B.质子由正极移向负极
- C.该电池的总反应为 S2-+2O2===SO2 4

D.正极的电极反应式为 2O2+8e-+4H2O===8OH- 解析 D 错误。 答案 C A 项没有注明标准状况,错误;质子应由负极移向正极,B 错误;正极的电极反应式为 2O2+8H++8e-===4H2O,

5.如图表示一种使用惰性电极材料,以 N2 和 H2 为电极反应物、HClNH4Cl 溶液为电解质溶液,既能提供能量,又能实 现氮固定的新型燃料电池。下列说法正确的是( )。

A.分离出的 A 物质是 HCl B.通入氮气的一极电极反应式为 N2+6e-+8H+===2NH+ 4 C.电池在工作一段时间后溶液的 pH 不会变化 D.放电时,通入氢气的一极电极附近溶液的 pH 增大 解析 根据图示可知,通入氢气的一极为负极,通入氮气的一极为正极,电池总反应是氢气与氮气反应生成氨气,生成

的氨气会与氯化氢反应生成氯化铵,所以分离出的 A 物质应该是氯化铵,A 选项错误;反应消耗氯化氢,生成氯化铵,所以 溶液的 pH 增大,C 选项错误;放电时,通入氢气的一极氢气转变为氢离子,电极附近溶液的 pH 减小,D 选项错误。 答案 B

6.一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪,负极上的反应为 CH3CH2OH-4e-+H2O===CH3COOH+4H+。下列 有关说法正确的是( )。

A.检测时,电解质溶液中的 H+向负极移动 B.若有 0.4 mol 电子转移,则在标准状况下消耗 4.48 L 氧气 C.电池反应的化学方程式为 CH3CH2OH+O2===CH3COOH+H2O D.正极上发生的反应为 O2+4e-+2H2O===4OH- 解析 解答本题时审题是关键,反应是在酸性电解质溶液中进行的。在原电池中,阳离子要往正极移动,故 A 错;因电

解质溶液是酸性的,不可能存在 OH-,故正极的反应式为 O2+4H++4e-===2H2O,转移 4 mol 电子时消耗 1 mol O2,则转移

0.4 mol 电子时消耗 2.24 L O2,故 B、D 错;电池反应式即正负极反应式之和,将两极的反应式相加可知 C 正确。 答案 C

7.一种新型燃料电池,以镍板为电极插入 KOH 溶液中,分别向两极通入乙烷 (C2H6)和氧气,其中某一电极反应式为
2- C2H6+18OH- - 14e-===2CO3 +12H2O。有关此电池的推断不正确的是(

)。

A.通入氧气的一极为正极 B.参加反应的 O2 与 C2H6 的物质的量之比为 7∶2 C.放电一段时间后,KOH 的物质的量浓度将下降 D.放电一段时间后,正极区附近溶液的 pH 减小 解析 A 项,通入乙烷的一极为负极,通入氧气的一极为正极,正确;B 项,1 mol 乙烷参与反应时转移 14 mol 电子, 14 mol 7 4 =2mol ,故正确;C 项,根据电极反应式或总反应方程式可知,氢氧化钾被消耗,

则参与反应的氧气的物质的量为

故正确;D 项,放电时正极产生 OH-,则 pH 增大,故错误。 答案 D

8.研究人员研制出一种锂水电池,可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料,以 LiOH 为电解 质,使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法不正确的是( A.水既是氧化剂又是溶剂 B.放电时正极上有氢气生成 C.放电时 OH-向正极移动 D.总反应为 2Li+2H2O===2LiOH+H2↑ 解析 该电池的负极是锂,氧化剂水在正极上得到电子生成氢气,又电解质是 LiOH,故 A、B、D 项正确;阴离子 OH- )。

向负极移动,C 项错误。 答案 C

9.研究人员最近发明了一种“水”电池,这种电池能利用淡水与海水之间的含盐量差别进行发电,在海水中电池总反应 可表示为:5MnO2+2Ag+2NaCl===Na2Mn5O10+2AgCl。下列有关“水”电池在海水中放电时的说法正确的是( A.正极反应:Ag+Cl--e-===AgCl B.每生成 1 mol Na2Mn5O10 转移 2 mol 电子 C.Na 不断向“水”电池的负极移动 D.AgCl 是还原产物 解析 电池的正极得电子,A 项错误;阳离子 Na+向正极移动,C 项错误;反应后 Ag 的化合价升高,AgCl 是氧化产


)。

物,D 项错误。 答案 B

10.(2014· 武汉联考)某种聚合物锂离子电池放电时的反应为 Li1-xCoO2+LixC6===6C+LiCoO2,其电池如图所示。下列说 法不正确的是( )。

A.放电时,LixC6 发生氧化反应 B.充电时,Li+通过交换膜从左向右移动,阴极反应式为 6C+xe-+xLi+===LixC6 C.充电时,将电池的负极与外接电源的负极相连 D.放电时,电池的正极反应为 Li1-xCoO2+xLi++xe-===LiCoO2 解析 A 项,放电时为原电池,由反应方程式中元素化合价的变化可知 C 元素化合价升高,发生失去电子的氧化反应;

B 项,充电时为电解池,阳离子移向阴极,左侧为电解池的阴极,发生反应为 6C+xe-+xLi+===LixC6,则 Li+由右向左移动; C 项,放电时电池的负极发生氧化反应,则充电时负极应该发生还原反应,故与外接电源的负极相连;D 项,放电时正极发 生获得电子的还原反应。 答案 B

11.世博会中国馆、主题馆等建筑使用光伏并网发电,总功率达 4 MW,是历届世博会之最。通过并网,上海市使用半 导体照明(LED)。已知发出白光的 LED 是由氮化镓(GaN)芯片与钇铝石榴石(YAG,化学式:Y3Al5O12)芯片封装在一起做成的。 下列有关叙述正确的是( )。

A.光伏电池实现了太阳能和电能的相互转化

B.图中 N 型半导体为正极,P 型半导体为负极 C.电流从 a 流向 b D.LED 中的 Ga 和 Y 都显+3 价 解析 A 项,光伏电池将光能(太阳能)直接转变为电能,而电能未转化为太阳能;B 项,电池内部,正电荷向正极移动,

负电荷向负极移动,故 N 型半导体为负极,P 型半导体为正极;C 项,a 为负极,b 为正极,电流从 b 流向 a;D 项,GaN 中 N 显-3 价,则 Ga 显+3 价,Y3Al5O12 中 Al、O 分别显+3、-2 价,则 Y 显+3 价。 答案 D

12.(2014· 皖南八校三次联考)如图为一种固体离子导体电池与湿润 KI 试纸 AB 连接,Ag+可以在 RbAg4I5 晶体中迁移, 空气中氧气透过聚四氟乙烯膜与 AlI3 反应生成 I2,Ag 与 I2 作用形成电池。下列说法中正确的是( )。

A.试纸 A 端发生还原反应 B.Ag+从银电极移向石墨,K+移向 A 端 C.试纸 B 端出现棕色 D.石墨电极上电极反应式:I2+2e-===2I- 解析 由题意得知银被氧化,则银为原电池负极,石墨为正极;A 为电解池阳极,B 为阴极。A 项错误,试纸 A 端应发

生氧化反应;B 项错误,K+向 B 端移动;C 项错误,因为 I-在试纸 A 端放电生成 I2,出现棕色;D 项正确,石墨电极(正极) 是单质碘发生还原反应。 答案 D

13.“神舟九号”飞船的电源系统共有 3 种,分别是太阳能电池帆板、镉镍蓄电池和应急电池。 (1)飞船在光照区运行时,太阳能电池帆板将________能转化为________能,除供给飞船使用外,多余部分用镉镍蓄电池 储存起来。其工作原理为 放电 Cd+2NiOOH+2H2O???? 充电 Cd(OH)2+2Ni(OH)2 充电时,阳极的电极反应式为______________________;当飞船运行到地影区时,镉镍蓄电池开始为飞船供电,此时负 极附近溶液的碱性________(填“增大”、“减小”或“不变”)。 放电 (2)紧急状况下,应急电池会自动启动,工作原理为 Zn +Ag2O+H2O???? 充电 2Ag+ Zn(OH)2 ,其负极的电极反应式为 ________________________。 (3)若用上述应急电池电解 200 mL 含有 0.1 mol· L-1 NaCl 和 0.1 mol· L-1 CuSO4 的混合溶液(电极均为惰性电极),当消耗 1.3 g 锌时,阳极产生的气体为________(填化学式),溶液的 pH=________(假设电解前后溶液的体积不变)。 解析 1.3 g (3)阳极上阴离子放电:2Cl--2e-===Cl2↑,4OH--4e-===O2↑+2H2O;1.3 g Zn 转移电子: ×2=0.04 65 g· mol-1

0.02 mol, 阴极只有 Cu2+放电, 故消耗 n(OH-)=0.04 mol-0.2 L×0.1 mol· L-1=0.02 mol, 即产生 n(H+)=0.02 mol, c(H+)= 0.2 mol · L-1=0.1 mol· L-1,即 pH 为 1。 答案 (1)太阳 电 Ni(OH)2-e-+OH-===NiOOH+H2O 减小 (3)Cl2、O2(少答不可) 1

(2)Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2

14.(2014· 海南卷,16)锂锰电池的体积小、性能优良,是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示,其中电解质 LiClO4 溶于混合有机溶剂中,Li+ 通过电解质迁移入 MnO2 晶格中,生成 LiMnO2。回答下列问题:

(1)外电路的电流方向是由________极流向________极。 (填字母) (2)电池正极反应式为________________________________________________________________________。 (3) 是 否 可 用 水 代 替 电 池 中 的 混 合 有 机 溶 剂 ? ________( 填 “ 是 ” 或 “ 否 ”) , 原 因 是 ________________________________________________________________________。 (4)MnO2 可 与 KOH 和 KClO3 在 高 温 下 反 应 , 生 成 K2MnO4 , 反 应 的 化 学 方 程 式 为

________________________________________________________________________。 K2MnO4 在 酸 性 溶 液 中 歧 化 , 生 成 KMnO4 和 MnO2 的 物 质 的 量 之 比 为

________________________________________________________________________。 解析 由 Li+ 的迁移方向可知,b 为正极,其电极反应为:Li++MnO2+e-===LiMnO2,a 为负极,其电极反应为:Li -

e-===Li+,电流由 b 流向 a。由于锂能与水发生反应,故不能用水代替电池中的混合有机溶剂。 答案 (1)b a (2)Li+ + MnO2+e-===LiMnO2 高温 (4)3MnO2+6KOH+KClO3=====3K2MnO4+KCl+3H2O 2∶1

(3)否 锂能与水发生反应

15.(Ⅰ)21 世纪最富有挑战性的课题之一是使汽油氧化直接产生电流。新研制的某汽油燃料电池的工作原理为:一个电 极通入空气,另一电极通入汽油蒸气,掺杂了 Y2O3 的 ZrO2 晶体作电解质,它在高温下传导 O2-离子,填写下列空白。 (1)汽油燃料电池的能量转化率比汽油在发动机里燃料产生动力的能量转化率________(填“高”或“低”)。 (2) 若 用 丁 烷 (C4H10) 代 表 汽 油 , 则 该 燃 料 电 池 总 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ________________________________________________________________________。 (3)该汽油燃料电池的不足之处是汽油被氧化不完全,产生的________可能堵塞气体通道。 (Ⅱ)古代铁器(埋藏在地下)在严重缺氧的环境中,仍然锈蚀严重(电化学腐蚀)。原因是一种叫做硫酸盐还原菌的细菌,能
- 2- 提供正极反应的催化剂,可将土壤中的 SO2 4 还原为 S ,该反应放出的能量供给细菌生长、繁殖之需。

(1)写出该电化学腐蚀的正极反应的电极反应式: ________________________________________________________________________。 (2)文物出土前,铁器表面的腐蚀产物可能有(写化学式) ________________________________________________________________________。 解析
- - - 2- 2- 2- (Ⅱ)(1)在无氧的条件下,正极 SO2 4 发生还原反应生成 S :SO4 +4H2O+8e ===S +8OH ;(2)负极铁发生氧化

反应:Fe-2e-===Fe2+,生成的 Fe2+再和 S2-和 OH- 反应生成 FeS 和 Fe(OH)2。 答案 (Ⅰ)(1)高 (2)2C4H10+13O2===8CO2+10H2O (3)炭

- - - 2- (Ⅱ)(1)SO2 4 +8e +4H2O===S +8OH

(2)Fe(OH)2,FeS

基础课时 5
[最新考纲]

电解池、金属的腐蚀与防护

1.了解电解池的工作原理,能写出电极反应和电池反应方程式。2.理解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害、 防止金属腐蚀的措施。

考点一

电解原理

1.电解 在电流作用下,电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。 2.电解池 (1)构成条件 ①有与电源相连的两个电极。 ②电解质溶液(或熔融盐)。 ③形成闭合回路。 (2)电极名称及电极反应式(如图)

(3)电子和离子移动方向 ①电子:从电源负极流向电解池的阴极;从电解池的阳极流向电源的正极。 ②离子:阳离子移向电解池的阴极;阴离子移向电解池的阳极。 ?要点提取 电解池中电极反应式的书写 电解池中电极反应式书写的关键是掌握离子的放电顺序。 (1)阴极与电源负极相连,得电子发生还原反应。其规律有两个:一是电极本身不参加反应;二是电解质溶液中氧化性强 的阳离子优先得电子,如得电子顺序为 Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+,其还原产物依次对应为 Ag、Fe2+、 Cu、H2、Pb、Sn、Fe、Zn,要注意到金属活动性顺序表中 Al 及 Al 前面的金属离子在溶液中不放电。 (2)阳极与电源正极相连,失去电子发生氧化反应。其规律有两个:一是若阳极为非惰性电极(除 Pt、Au 之外的金属作电 极),电极本身失去电子被氧化,电解质溶液中的阴离子不参与电极反应;二是若阳极为惰性电极(Pt、Au 或非金属作电极), 电解质溶液中还原性强的阴离子失去电子被氧化,如失电子顺序为 S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子,其氧化产物依 次对应为 S、I2、Br2、Cl2 和 O2。同时要注意书写电解池中电极反应式时,要以实际放电的离子表示,但书写总电解反应方程 式时,弱电解质要写成分子式。如表所示的几种常见元素或物质,在酸性或碱性介质中发生反应后的具体存在形态有所不同, 务必记住。 常见元素或物质 碱性条件 H H2O C
- CO2 3

O2 OH-

Al AlO- 2 (强碱)

酸性条件

H+

CO2

H2O

Al3+

【互动思考】 1.电解质溶液导电时,一定会有化学反应发生吗? 答案 反应发生。 2.按要求书写有关的电极反应式及总方程式。 (1)用惰性电极电解 AgNO3 溶液: 阳极反应式________________________________________________________________________; 阴极反应式________________________________________________________________________; 总反应离子方程式________________________________________________________________________。 (2)用惰性电极电解 MgCl2 溶液 阳极反应式________________________________________________________________________; 阴极反应式________________________________________________________________________; 总反应离子方程式________________________________________________________________________。 (3)用铁作电极电解 NaCl 溶液 阳极反应式________________________________________________________________________; 阴极反应式________________________________________________________________________; 总化学方程式________________________________________________________________________。 (4)用铜作电极电解盐酸 阳极反应式________________________________________________________________________; 阴极反应式________________________________________________________________________; 总反应离子方程式________________________________________________________________________。 (5)用 Al 作电极电解 NaOH 溶液 阳极反应式________________________________________________________________________; 阴极反应式________________________________________________________________________; 总反应离子方程式________________________________________________________________________。 (6)用惰性电极电解熔融 MgCl2 阳极反应式________________________________________________________________________; 阴极反应式________________________________________________________________________; 总反应离子方程式________________________________________________________________________。 答案 (1)4OH--4e-===O2↑+2H2O 一定有化学反应发生,因为在电解池的两极有电子转移,发生了氧化还原反应,生成了新物质,所以一定有化学

4Ag++4e-===4Ag 电解 4Ag++2H2O=====4Ag+O2↑+4H+ (2)2Cl--2e-===Cl2↑ 2H++2e-===H2↑ 电解 + - Mg2 +2Cl +2H2O=====Mg(OH)2↓+Cl2↑+H2↑ (3)Fe-2e-===Fe2+ 2H++2e-===H2↑ 电解 Fe+2H2O=====Fe(OH)2↓+H2↑ (4)Cu-2e ===Cu2
- +

2H++2e-===H2↑ 电解 Cu+2H+=====Cu2++H2↑ (5)2Al-6e-+8OH-===2AlO- 2 +4H2O 6H2O+6e-===3H2↑+6OH-或 6H++6e-===3H2↑ 电解 2Al+2H2O+2OH-=====2AlO- 2 +3H2↑ (6)2Cl--2e-===Cl2↑ Mg2++2e-===Mg 电解 Mg2++2Cl-=====Mg+Cl2↑

[示向题组]

1.(2014· 广东理综,11)某同学组装了如图所示的电化学装置,电极Ⅰ为 Al,其他电极均为 Cu,则

(

)。

A. 电流方向:电极Ⅳ→?→电极Ⅰ B. 电极Ⅰ发生还原反应 C. 电极Ⅱ逐渐溶解 D. 电极Ⅲ的电极反应:Cu2++2e-===Cu 解析 电极Ⅰ为 Al,其他电极均为 Cu,可判断,Ⅰ是原电池的负极,Ⅱ是原电池的正极,Ⅲ是电解池的阳极,Ⅳ是电

解池的阴极,A 项,外电路电流方向是从正极流向负极,即电极Ⅳ→?→电极Ⅰ,正确;B 项,负极发生氧化反应,错误;C 项,正极上的电极反应为 Cu2++2e-===Cu,电极Ⅱ有 Cu 析出逐渐加重,错误;D 项,阳极的电极反应为 Cu-2e-===Cu2+, 错误。 答案 A

2. (2013· 浙江理综,11)电解装置如图所示,电解槽内装有 KI 及淀粉溶液,中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通 电,发现左侧溶液变蓝色,一段时间后,蓝色逐渐变浅。
- 已知:3I2+6OH-===IO- 3 +5I +3H2O

下列说法不正确的是(

)。

A.右侧发生的电极反应式:2H2O+2e-===H2↑+2OH- B.电解结束时,右侧溶液中含 IO- 3 通电 C.电解槽内发生反应的总化学方程式:KI+3H2O=====KIO3+3H2↑ D.如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜,电解槽内发生的总化学反应不变 解析 左侧变蓝,说明左侧是阳极,I 在阳极放电,被氧化生成 I2,因而右侧是阴极,只能是水电离的 H 放电被还原生
- +

- 成 H2,其电极反应为 2H2O+2e-===H2↑+2OH-,A 项正确;OH-通过阴离子交换膜进入左侧与 I2 反应生成 IO- 3 ,IO3 又通

过阴离子交换膜进入右侧,B 项正确;电解 KI 的过程发生如下两个反应: 通电 ①2I-+2H2O=====I2+2OH-+H2↑;
- ②3I2+6OH-===IO- 3 +5I +3H2O;

①×3+②即得总方程式,C 项正确;如果将阴离子交换膜换成阳离子交换膜,阴极产生的 OH-将不能到达阳极区,I2 与 OH-无法反应生成 IO- 3 ,因而 D 项错。 答案 D

【考向揭示】 由以上题组训练,可得出本考点的基本命题方向如下: 1.电解原理及规律 2.串联电路的分析 3.可充电电池的分析与判断

[跟进题组]
1.(2014· 盘锦模拟)下列关于电解 NaNO3 溶液的叙述正确的是( A.随着电解的进行,溶液的 pH 减小 B.OH-向阳极移动,阳极附近溶液呈碱性
+ C.NO- 3 向阳极移动,Na 向阴极移动,分别在对应的电极上析出

)。

D.阴极上 H+得电子被还原成 H2,使阴极附近的溶液呈碱性 解析 电解 2H2O=====2H2↑+ O2↑,电解的过程中溶液 pH 不变,A 项错;阳极因 4OH- - 4e-===O2↑+2H2O 而破坏

附近水的电离使 c(H+)>c(OH-)呈酸性,B 项错;在阴、阳极上分别是 H+、OH-放电,C 项错。 答案 D )。

2.下列各组中,每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是( A.HCl、CuCl2、Ba(OH)2 C.NaOH、H2SO4、Ba(OH)2 答案 C

B.NaOH、CuSO4、H2SO4 D.NaBr、H2SO4、Ba(OH)2

【归纳总结】 以惰性电极电解电解质溶液的类型和规律 类型 电极反应特点 实例 电解 电解质 pH 电解质

对象

溶液 浓度

溶液 复原 增大 加水

NaOH 阴:2H +2e ===H2↑(或 2H2O+2e-===2OH-+H2↑) 电解水型 阳:4OH -4e ===2H2O+ O2↑(或 2H2O-4e-===4H++ O2↑) Na2SO4
- - + -



增大

H2SO4



增大

减小

加水



增大

不变

加水

电解电解 质型

电解质电离出的阴、 阳离子分 别在两极放电

HCl

电解质

减小

增大

通氯 化氢 加氯 化铜

CuCl2 放 H2 生碱 型 阴极:H2O 放 H2 生碱 阳极:电解质阴离子放电

电解质 电解质 和水 电解

减小 生成新 电解质

NaCl

增大

通氯 化氢 加氧

放 O2 生酸 型

阴极:电解质阳离子放电 阳极:H2O 放 O2 生酸

CuSO4

质和 水

生成新 电解质

减小

化铜 或碳 酸铜

3.(2014· 成都调研)把物质的量均为 0.1 mol 的 CuCl2 和 H2SO4 溶于水制成 100 mL 的混合溶液,用石墨作电极电解,并收 集两电极所产生的气体,一段时间后在两极收集到的气体在相同条件下体积相同。则下列描述正确的是( A.电路中共转移 0.6NA 个电子 B.阳极得到的气体中 O2 的物质的量为 0.2 mol C.阴极质量增加 3.2 g D.电解后剩余溶液中硫酸的浓度为 1 mol· L-1 解析 阳极开始产生 Cl2, 后产生 O2, 阴极开始生成 Cu, 后产生 H2, 根据“两极收集到的气体在相同条件下体积相同”, )。

则阴极产生 0.2 mol H2,阳极产生 0.1 mol Cl2 和 0.1 mol O2,则转移电子数为 0.6NA,A 正确、B 错误;阴极析出铜 0.1 mol, 即 6.4 g,C 错误;电解前硫酸的浓度为 1 mol· L-1,电解过程中消耗 0.2 mol 水,故电解后剩余溶液中硫酸的浓度大于 1 mol · L-1, D 错误。 答案 A

4.500 mL KNO3 和 Cu(NO3)2 的混合溶液中 c(NO- L-1,用石墨作电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极 3 )=0.6 mol· 均收集到 2.24 L 气体(标准状况下),假定电解后溶液体积仍为 500 mL,下列说法正确的是( A.原混合溶液中 c(K+)为 0.2 mol· L-1 B.上述电解过程中共转移 0.2 mol 电子 C.电解得到的 Cu 的物质的量为 0.05 mol D.电解后溶液中 c(H+)为 0.2 mol· L-1 解析 石墨作电极电解 KNO3 和 Cu(NO3)2 的混合溶液,阳极反应式为:4OH--4e-===2H2O+O2↑,阴极先后发生两个 )。

反应:Cu2++2e-===Cu,2H++2e-===H2↑。从收集到 O2 为 2.24 L 这个事实可推知上述电解过程中共转移 0.4 mol 电子,而在 生成 2.24 L H2 的过程中转移 0.2 mol 电子,所以 Cu2+共得到 0.4 mol-0.2 mol=0.2 mol 电子,电解前 Cu2+的物质的量和电解
+ + - 得到的 Cu 的物质的量都为 0.1 mol。电解前后分别有以下守恒关系:c(K+)+2c(Cu2+)=c(NO- 3 ),c(K )+c(H )=c(NO3 ),不

难算出:电解前 c(K+)=0.2 mol· L-1,电解后 c(H+)=0.4 mol· L-1。 答案 A

【方法技巧】 电化学定量计算的三种方法 (1)根据电子守恒 用于串联电路中电解池阴阳两极产物、原电池正负两极产物、通过的电量等类型的计算,其依据是电路中转移的电子数 相等。 (2)根据总反应式 先写出电极反应式,再写出总反应式,最后根据总反应式列出比例式计算。 (3)根据关系式 根据得失电子守恒关系建立起已知量与未知量之间的桥梁,构建计算所需的关系式。

考点二 电解原理的应用

1.氯碱工业 (1)概念:用电解饱和 NaCl 溶液的方法来制取 NaOH、H2 和 Cl2,并以它们为原料生产一系列化工产品的工业,称为氯碱 工业。 (2)原理

? ?阴极?Fe?:2H +2e ===H2↑?还原反应? ? 通电 ? ?总反应:2NaCl+2H2O===== 2NaOH+H2↑+Cl2↑
+ -

阳极?C?:2Cl--2e-===Cl2↑?氧化反应?

2.电镀与电解精炼铜 电镀 (Fe 上镀 Cu) 电极材料 铜 电解精炼铜 粗铜(含 Zn、Fe、Ni、Ag、 Au 等杂质) Cu-2e-===Cu2+ 电极反应 Cu-2e ===Cu


阳极
2+

Zn-2e-===Zn2+ Fe-2e===Fe2


Ni-2e-===Ni2+ 阴极 电极材料 电极反应 电解质溶液 铁 Cu2++2e-===Cu CuSO4 溶液 纯铜

注:电解精炼铜时,粗铜中的 Ag、Au 等不反应,沉在电解池底部形成阳极泥 3.电冶金 利用电解熔融盐或氧化物的方法来冶炼活泼金属 Na、Ca、Mg、Al 等。 通电 (1)冶炼钠:2NaCl(熔融)冰晶石 ===== 2Na+Cl2↑ 电极反应: 阳极:2Cl--2e-===Cl2↑;阴极:2Na++2e-===2Na。 通电 (2)冶炼铝:2Al2O3(熔融)冰晶石 ===== 4Al+3O2↑ 电极反应: 通电 阳极:6O2--12e-===3O2↑;阴极:4Al3++12e-===4Al。(3)冶炼镁:MgCl2(熔融)=====Mg+Cl2↑ 电极反应: 阳极:2Cl- - 2e-===Cl2↑,阴极:Mg2++2e-===Mg。 【互动思考】 1.如何检验电解 NaCl 溶液的产物? 答案 阳极产物 Cl2 可以用湿润的淀粉KI 试纸检验,阴极产物 H2 可以通过点燃检验,NaOH 可以用酚酞试剂检验。

2.判断正误,正确的划“√”,错误的划“×”。 (1)Cu+H2SO4===CuSO4+H2↑可以设计成电解池,但不能设计成原电池( (2)电解饱和食盐水时,两个电极均不能用金属材料( ) ) )

(3)根据得失电子守恒可知电解精炼铜时,阳极减少的质量和阴极增加的质量相等( (4)电解是把电能转变成化学能( ) )

(5)电解质溶液导电是化学变化,金属导电是物理变化( (6)任何水溶液电解时,必将导致氧化还原反应( 答案 (1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)√ (6)√ )

[示向题组]
1.[2014· 全国新课标Ⅰ,27(4)]次磷酸(H3PO2)是一种精细磷化工产品,具有较强还原性。回答下列问题:H3PO2 也可用电 渗析法制备。 “四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过):

①写出阳极的电极反应式________________________________________________________________________。

②分析产品室可得到 H3PO2 的原因________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 ③早期采用“三室电渗析法”制备 H3PO2:将 “四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用 H3PO2 稀溶液代替,并撤去阳极 室与产品室之间的阳膜,从而合并了阳极室与产品室。 其缺点是产品中混有________杂质,该杂质产生的原因是 ________________________________________________________________________。 解析 ①阳极为水电离出的 OH-放电,电极反应式为 2H2O-4e-===O2↑+ 4H+。②阳极室中的 H+穿过阳膜进入至产品

室,原料室中的 H2PO- ③在阳极区 H2PO- 2 穿过阴膜扩散至产品室,二者反应生成 H3PO2。 2 或 H3PO2 可能失电子发生氧化反应,
- 即生成物中会混有 PO3 4 。

答案

①2H2O-4e-===O2↑+4H+ ②阳极室的 H+穿过阳膜扩散至产品室, 原料室的 H2PO- 二 2 穿过阴膜扩散至产品室,
- ③PO3 H2PO- 4 2 或 H3PO2 被氧化

者反应生成 H3PO2

- 2.[2014· 山东理综,30(1)(2)]离子液体是一种室温熔融盐,为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl- 7 和 AlCl4 组成的离子液体作

电解液时,可在钢制品上电镀铝。 (1)钢制品应接电源的________极,已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应,阴极电极反应式为 ______________。若改用 AlCl3 水溶液作电解液,则阴极产物为________。 (2)为测定镀层厚度,用 NaOH 溶液溶解钢制品表面的铝镀层,当反应转移 6 mol 电子时,所得还原产物的物质的量为 ________ mol。 解析 (1)电镀时,镀件作阴极,与电源负极相连,发生还原反应。若改用 AlCl3 水溶液作电解液,阴极电极反应式应为

- 2H+ + 2e-===H2↑。电镀过程中有机阳离子不参与反应且不产生其他离子,故阴极的电极反应式应为 4Al2Cl- 7 +3e ===Al

+ 7AlCl- 4。 (2)2Al + 2NaOH + 2H2O===2NaAlO2+3H2↑,反应转移 6 mol 电子时,还原产物 H2 的物质的量为 3 mol。 答案 (1)负
- - 4Al2Cl- 7 +3e ===Al+7AlCl4

H2 (2)3

【考向揭示】 由以上题组训练,可得出本考点的基本命题方向如下: 1.电解原理的常规应用 2.电解原理在工农业生产中的拓展应用

[跟进题组]
1.金属镍有广泛的用途,粗镍中含有 Fe、Zn、Cu、Pt 等杂质,可用电解法制得高纯度的镍。下列叙述中正确的是(已知: 氧化性 Fe2+<Ni2+<Cu2+)( )。

A.阳极发生还原反应,其电极反应式为:Ni2++ 2e-===Ni B.电解过程中,阳极质量的减少量与阴极质量的增加量相等 C.电解后,溶液中存在的阳离子只有 Fe2+ 和 Zn2+ D.电解后,电解槽底部的阳极泥中只有 Cu 和 Pt 解析 电解时,阳极 Zn、Fe、Ni 失去电子,发生氧化反应,A 错误;因氧化性 Ni2+>Fe2+>Zn2+,故阴极反应为 Ni2+

+ 2e-===Ni,可见,阳极质量减少是因为 Zn、Fe、Ni 溶解,而阴极质量增加是因为析出 Ni,B 错误;电解后溶液中的阳 离子除 Fe2+和 Zn2+外,还有 Ni2+、H+,C 错误。 答案 D

2.(2014· 武汉联考)某工厂采用电解法处理含铬废水,耐酸电解槽用铁板作阴、阳极,槽中盛放含铬废水,原理示意图如 下,下列说法不正确的是( )。

A.A 为电源正极
2- B.阳极区溶液中发生的氧化还原反应为 Cr2O7 +6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O

C.阴极区附近溶液 pH 降低
- D.若不考虑气体的溶解,当收集到 H2 13.44 L(标准状况)时,有 0.1 mol Cr2O2 7 被还原

解析

根据图示,A 作阳极,B 作阴极,电极反应式为

阳极:Fe-2e-===Fe2+ 阴极:2H++2e-===H2↑
- + 2+ 3+ 3+ 然后,Cr2O2 7 +6Fe +14H ===2Cr +6Fe +7H2O - 由于在阴极区 c(H+)减小,所以 pH 增大。根据 6H2~6Fe2+~Cr2O2 7 得,当有 13.44 L(标准状况)H2 放出时,应有 0.1 mol - Cr2O2 7 被还原。

答案

C

3.(2014· 北京理综,28)用 FeCl3 酸性溶液脱除 H2S 后的溶液,通过控制电压电解得以再生。某同学使用石墨电极,在不 同电压(x)下电解 pH=1 的 0.1 mol· L-1 的 FeCl2 溶液,研究废液再生机理。记录如下(a、b、c 代表电压数值):

序号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ (1) 用 KSCN

电压/V x?a a>x?b b>x>0 溶 液

阳极现象 电极附近出现黄色,有气泡产生 电极附近出现黄色,无气泡产生 无明显变化 检 验 出

检验阳极产物 有 Fe3+、有 Cl2 有 Fe3 、无 Cl2


无 Fe3+、无 Cl2 Fe3










________________________________________________________________________。 (2)Ⅰ 中 , Fe3


产 生 的 原 因 可 能 是 Cl



在 阳 极 放 电 , 生 成 的 Cl2 将 Fe2



氧化。写出有关反应:

________________________________________________________________________。 (3)由Ⅱ推测,Fe3+产生的原因还可能是 Fe2+在阳极放电,原因是 Fe2+具有________性。 (4)Ⅱ中虽未检验出 Cl2,但 Cl-在阳极是否放电仍需进一步验证。电解 pH=1 的 NaCl 溶液做对照实验,记录如下: 序号 Ⅳ Ⅴ ①NaCl 溶液的浓度是________mol· L-1。 ②Ⅳ中检测 Cl2 的实验方法________________________________________________________________________。 ③与Ⅱ对比, 得出的结论(写出两点): ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析 (1)用 KSCN 溶液检验 Fe3+时溶液变红。(2)根据题意可知:阳极反应式为 2Cl--2e-===Cl2↑,生成的 Cl2 氧化 电压/V a>x?c c>x?b 阳极现象 无明显变化 无明显变化 检验阳极产物 有 Cl2 无 Cl2

Fe2+的离子方程式为 Cl2+2Fe2+===2Cl-+2Fe3+。(3)由 Fe2+― →Fe3+,可知 Fe2+具有还原性。(4)①由于电解 pH=1 的 NaCl 溶液与电解 pH=1 的 0.1 mol· L-1 FeCl2 溶液做对照实验,0.1 mol· L-1 FeCl2 溶液中含 Cl-的浓度为 0.2 mol· L-1,故 pH=1 的 NaCl 溶液中 Cl-浓度也应为 0.2 mol· L-1,则 NaCl 溶液的浓度为 0.2 mol· L-1。②检测 Cl2 的实验方法为:取少量阳极附近的溶 液,滴在淀粉 KI 试纸上,若试纸变蓝,则说明有 Cl2 生成。通过实验Ⅴ和Ⅲ对比可以证明 Fe2+先于 Cl-放电,通过实验Ⅳ和 Ⅱ对比可以证明产生 Fe3+的两种原因都可能成立。 答案 (1)溶液变红 (2)2Cl--2e-===Cl2↑、Cl2+2Fe2+===2Cl-+2Fe3+ (3)还原

(4)①0.2

②取少量阳极附近的溶液,滴在淀粉 KI 试纸上,试纸变蓝

③通过控制电压,证实了产生 Fe3+的两种原因都成立;通过控制电压,验证了 Fe2+先于 Cl-放电 【易错警示】 电解原理应用的四点注意 1.阳离子交换膜(以电解 NaCl 溶液为例),只允许阳离子(Na+)通过,而阻止阴离子(Cl-、OH-)和分子(Cl2)通过,这样既 能防止 H2 和 Cl2 混合爆炸,又能避免 Cl2 和 NaOH 溶液作用生成 NaClO 影响烧碱质量。 2.电解或电镀时,电极质量减少的电极必为金属电极——阳极;电极质量增加的电极必为阴极,即溶液中的金属阳离子 得电子变成金属吸附在阴极上。 3.电解精炼铜,粗铜中含有的 Zn、Fe、Ni 等活泼金属失去电子,变成金属阳离子进入溶液,其活泼性小于铜的杂质以 阳极泥的形式沉积。电解过程中电解质溶液中的 Cu2+浓度会逐渐减小。 4.电镀时,阳极(镀层金属)失去电子的数目跟阴极镀层金属离子得到电子的数目相等,因此电镀液的浓度保持不变。

考点三

金属的腐蚀与防护

1.金属腐蚀的本质 金属原子失去电子变为金属阳离子,金属发生氧化反应。 2.金属腐蚀的类型 (1)化学腐蚀与电化学腐蚀 类型 条件 现象 本质 联系 (2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀 以钢铁的腐蚀为例进行分析: 化学腐蚀 电化学腐蚀

金属与接触到的干燥气体(如 O2、Cl2、 不纯金属或合金跟电解质溶液 SO2 等)或非电解质液体(如石油)等接触 接触 无电流产生 金属被氧化 有微弱电流产生 较活泼金属被氧化

两者往往同时发生,电化学腐蚀更普遍

类型 条件

析氢腐蚀 水膜酸性较强(pH?4.3)

吸氧腐蚀 水膜酸性很弱或呈中性

电极反 应

负极 正极

Fe-2e-===Fe2+ 2H++2e-===H2↑ Fe+2H+===Fe2++H2↑ O2+2H2O+4e-===4OH- 2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2

总反应式 联系

吸氧腐蚀更普遍

铁锈的形成:4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3,2Fe(OH)3===Fe2O3· xH2O(铁锈)+(3-x)H2O。 3.金属的防护 (1)电化学防护 ①牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理 a.负极:比被保护金属活泼的金属; b.正极:被保护的金属设备。 ②外加电流的阴极保护法——电解原理 a.阴极:被保护的金属设备; b.阳极:惰性金属。 (2)改变金属的内部结构,如制成合金、不锈钢等。 (3)加防护层,如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。 【互动思考】 1.判断正误,正确的划“√”,错误的划“×”。 (1)所有金属纯度越大,越不易被腐蚀( ) )

(2)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样( (3)干燥环境下金属不被腐蚀( )

(4)Al、Fe、Cu 在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物( (5)钢铁发生电化学腐蚀时,负极铁失去电子生成 Fe3+(

) ) )

(6)在金属表面覆盖保护层,若保护层破损后,就完全失去了对金属的保护作用(

(7)外加电流的阴极保护法,构成了电解池;牺牲阳极的阴极保护法构成了原电池。二者均能有效地保护金属不容易被腐 蚀( ) 答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)× (7)√

2.金属腐蚀时,实验现象的描述及解释。

如图所示,水槽中试管内有一枚铁钉,放臵数天观察: ①试管内液面上升,则原溶液呈酸性还是碱性? 答案 呈弱酸性、碱性或中性。

②若试管内液面下降,则原溶液呈酸性还是碱性?发生了哪种类型的腐蚀? 答案 酸性;析氢腐蚀。

[示向题组]
1.(2013· 北京理综,7)下列金属防腐的措施中,使用外加电流的阴极保护法的是( A.水中的钢闸门连接电源的负极 B.金属护栏表面涂漆 C.汽车底盘喷涂高分子膜 D.地下钢管连接镁块 解析 A 项,水中钢闸门连接电源的负极,即作为电化学保护装臵的阴极,使其不发生失电子反应而被保护,正确; B )。

项和 C 项都属于外加防护层的防腐方法,B、C 两项不符合题意,错误;D 项,属于牺牲阳极的阴极保护法,错误。 答案 A

2.[2014· 福建理综,24(1)]右图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。

(1)该电化腐蚀称为________。 (2)图中 A、B、C、D 四个区域,生成铁锈最多的是________(填字母)。 解析 (1)在弱酸性、中性或碱性条件下,金属所发生的腐蚀是吸氧腐蚀。(2)铁闸发生吸氧腐蚀时,正极反应必须有氧气

参与,因此与空气接触较多的 B 处生成铁锈最多。

答案

(1)吸氧腐蚀

(2)B

【考向揭示】 由以上题组训练,可得出本考点的基本命题方向如下: 1.金属腐蚀的类型及原理 2.金属腐蚀快慢的比较 3.常见金属的防腐措施及原理

[跟进题组]
1.下列叙述错误的是( )。

A.生铁中含有碳,抗腐蚀能力比纯铁弱 B.用锡焊接的铁质器件,焊接处易生锈 C.在铁制品上镀铜时,镀件为阳极,铜盐为电镀液 D.铁管上镶嵌锌块,铁管不易被腐蚀 解析 生铁中含有碳,构成原电池加快了腐蚀速率,A 项正确;用锡焊接的铁质器件,焊接处易生锈,因为构成的原电

池中 Fe 作负极,加快了腐蚀速率,B 项正确;在铁制品上镀铜时,镀件应为阴极,镀层金属铜作阳极,C 项错误;铁管上镶 嵌锌块,构成的原电池中 Fe 作正极,受到保护不易被腐蚀,D 项正确。 答案 C )。

2.(2012· 山东理综,13)下列与金属腐蚀有关的说法正确的是(

A.图 a 中,插入海水中的铁棒,越靠近底端腐蚀越严重 B.图 b 中,开关由 M 改置于 N 时,Cu?Zn 合金的腐蚀速率减小 C.图 c 中,接通开关时 Zn 腐蚀速率增大,Zn 上放出气体的速率也增大 D.图 d 中,Zn?MnO2 干电池自放电腐蚀主要是由 MnO2 的氧化作用引起的 解析 图 a 中,铁棒发生电化学腐蚀,靠近底端的部分与氧气接触少,腐蚀程度较轻,A 项错误;图 b 中开关由 M 改臵

于 N,Cu?Zn 作正极,腐蚀速率减小,B 项正确;图 c 中接通开关时 Zn 作负极,腐蚀速率增大,但氢气在 Pt 上放出,C 项 错误;图 d 中干电池自放电腐蚀是 Zn 与 C 活动性不同形成原电池,与 MnO2 性质无关,MnO2 的作用是原电池放电过程中吸 收 H 元素防止电池溶胀,D 项错误。 答案 B

3.(2014· 潍坊模拟)对金属制品进行抗腐蚀处理,可延长其使用寿命。 (1)以铝材为阳极,在 H2SO4 溶液中电解,铝材表面形成氧化膜,阳极电极反应式为________________________。 (2)镀铜可防止铁制品腐蚀,电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是________________________。在此过程中,两个电极 上质量的变化值:阴极________阳极(填“>”、“<”或“=”)。 (3)利用右图所示的装置,可以模拟铁的电化学防护。若 X 为碳棒,为减缓铁的腐蚀,开关 K 应置于________(填“M”或 “N”)处。若 X 为锌,开关 K 置于 M 处,该电化学防护法称为____________。

解析

(3)铁被保护,可以作原电池的正极或电解池的阴极。故若 X 为碳棒,开关 K 应臵于 N 处,Fe 作阴极受到保护;

若 X 为锌,开关 K 臵于 M 处,铁作正极,称为牺牲阳极的阴极保护法。 答案 (1)2Al+3H2O-6e-===Al2O3+6H+

(2)能向电镀液中不断补充 Cu2+,使电镀液中的 Cu2+浓度保持恒定 = (3)N 牺牲阳极的阴极保护法 【归纳总结】 电化学腐蚀规律 1.对同一种金属来说,腐蚀的快慢:强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液。 2.活动性不同的两金属:活动性差别越大,活动性强的金属腐蚀越快。 3.对同一种电解质溶液来说,电解质溶液浓度越大,腐蚀越快,且氧化剂的浓度越高,氧化性越强,腐蚀越快。 4.电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。 5.从防腐措施方面分析,腐蚀的快慢为:外加电流的阴极保护法防腐<牺牲阳极的阴极保护法防腐<有一般防护条件的防 腐<无防护条件的防腐。

(时间:45 分钟)

1.(2013· 贵阳检测)化学与生活、生产有着密切关系,下列叙述中正确的是( A.钢铁发生析氢腐蚀时,H+得电子释放出 H2,钢铁被腐蚀 B.钢铁发生吸氧腐蚀时,OH 失电子释放出 O2,钢铁被腐蚀 C.船底镶嵌锌块,锌发生还原反应而被消耗,以保护船体 D.外加电源的正极连接在海水中的钢铁闸门上,可保护闸门 解析


)。

发生吸氧腐蚀时正极反应式是 O2+2H2O+4e-===4OH-,整个过程是吸收 O2 而不是释放出 O2,B 错误;选项 C

中是牺牲阳极的阴极保护法,金属锌发生氧化反应,C 错;选项 D 中是外加电流的阴极保护法,钢铁闸门应与外加电源的负 极相连,D 错。 答案 A )。

2.下列关于电解原理的叙述正确的是(

A.为防止轮船腐蚀,将轮船的外壳与外电源的负极相连 B.在锌片上镀铜,用氯化锌溶液作电镀液 C.电解氯化钠溶液制备氢气和氯气时,用铁作阳极 D.用电解法精炼铜时,在阴极上可析出铁 解析 B 项,应该用氯化铜或硫酸铜溶液作电镀液,不正确;C 项,电解氯化钠溶液制备氢气和氯气时,应该用惰性电

极作阳极,不能用铁作阳极,不正确;D 项,电解精炼铜时,在阴极只析出铜,不会析出铁,不正确。 答案 A )。

3.下列图示中关于铜电极的连接错误的是(

解析 答案

在镀件上镀铜时,铜应作阳极,与电源正极相连,镀件应作阴极,与电源负极相连。 C )。

4.某同学将电解池工作时电子、离子流动方向及电极种类等信息表示在下图中,下列有关分析完全正确的是(

A a 电极 d 电极 Q 离子 解析 答案 阳极 正极 阳离子

B 阴极 正极 阳离子

C 阳极 负极 阴离子

D 阴极 负极 阴离子

电子由电源的负极流出,故 a 是阴极、d 是正极,溶液中阳离子移向阴极。 B

5.近日,中美联合研究小组通过共同努力,采用廉价的钠离子,同时使用纳米氧化锰和锂材料作电极制造出了钠离子充 电电池,其工作原理示意图如图所示。关于该电池的说法中正确的是( )。

A.放电时 A 极作正极 B.放电时 Na+ 向负极移动 C.充电时是将化学能转化为电能 D.充电时 B 极为阳极,发生氧化反应 解析 电池放电时,化学能转变为电能,A 极是电子流出的一极,发生氧化反应,作负极,A 错;在原电池中,阳离子

向正极移动,B 错;充电时是将电能转化为化学能的过程,B 极为阳极,发生氧化反应,C 错,D 对。 答案 D

6.(2014· 苏北四市二调)研究发现,可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融的 CaF2-CaO 作电解质,利用如图所示装置 获得金属钙,并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。下列说法中,正确的是( )。

A.由 TiO2 制得 1 mol 金属 Ti,理论上外电路通过 2 mol 电子 B.阳极的电极反应式为 C+2O2--4e-===CO2↑ C.在制备金属钛前后,整套装置中 CaO 的总量减少 D.若用铅蓄电池作该装置的供电电源,“+”接线柱应连接 Pb 电极 解析 A 选项,由 TiO2 制得 1 mol 金属 Ti,Ti 由+4 价变到 0 价,理论上外电路通过 4 mol 电子,A 错误;B 选项,阳

通电 一定条件 极反应式为 C+2O2--4e-===CO2↑, B 正确; C 选项, 制备钛时, 发生反应: 2CaO+C=====2Ca+CO2↑, 2Ca+TiO2 ===== Ti+2CaO,由此可知,CaO 的量不变,C 错误;D 选项,若用铅蓄电池作该装臵的供电电源,“+”接线柱应连接 PbO2 电 极,D 错误。 答案 B

7.(2014· 青岛一中摸底)用惰性电极电解物质的量浓度为 1∶3 的 CuSO4 和 NaCl 的混合溶液,可能发生的反应有( 电解 ①2Cu2++2H2O=====2Cu+4H++O2↑ 电解 ②Cu2++2Cl-=====Cu+Cl2↑ 电解 - - ③2Cl +2H2O=====2OH +H2↑+Cl2↑ 电解 ④2H2O=====2H2↑+O2↑ A.①②③ C.②③④ 解析 B.①②④ D.②④ )。

用惰性电极电解 CuSO4 和 NaCl 的混合溶液时,在阳极放电顺序:Cl->OH-,在阴极放电顺序:Cu2+>H+。然后根

据 n(Cu2+)∶n(Cl-)=1∶3,分析可能发生的反应。 答案 C )。

8.(2014· 潍坊模拟)下列对如图所示实验装置的判断中错误的是(

A.若 X 为碳棒,开关 K 置于 A 处可减缓铁的腐蚀 B.若 X 为锌棒,开关 K 置于 A 或 B 处均可减缓铁的腐蚀 C.若 X 为锌棒,开关 K 置于 B 处时,为牺牲阳极的阴极保护法 D.若 X 为碳棒,开关 K 置于 B 处时,铁电极上发生的反应为 2H+ + 2e-===H2↑ 解析 若 X 为碳棒,开关 K 臵于 A 处可减缓铁的腐蚀,这是外加电流的阴极保护法,A 选项正确;若 X 为锌棒,开关

K 臵于 A 处时形成电解池,Fe 作阴极被保护,臵于 B 处时形成原电池,这是牺牲阳极的阴极保护法,B、C 选项正确;若 X 为碳棒,开关 K 臵于 B 处时,铁电极上发生的反应 Fe-2e-===Fe2+,D 选项错误。 答案 D )。

9.用惰性电极电解下列溶液,在阴、阳两极生成气体的体积比为 1∶1 的是( A.NaCl 溶液 C.CuSO4 溶液 解析 B.CuCl2 溶液 D.KOH 溶液

电解 A 项电解方程式为 2NaCl+2H2O=====Cl2↑(阳极)+H2↑(阴极)+2NaOH, 且阴、 阳两极生成气体的体积比为 1∶1,

电解 正确;B 项电解方程式为 CuCl2=====Cu(阴极)+Cl2↑(阳极),阴极没有气体生成,不正确;C 项电解方程式为 2CuSO4+ 电解 电解 2H2O=====2Cu(阴极)+O2↑(阳极)+2H2SO4, 阴极没有气体生成, 不正确; D 项电解方程式为 2H2O=====2H2↑(阴极)+O2↑(阳 极),阴、阳两极生成气体的体积比为 2∶1,不正确。 答案 A

10. (2014· 金华十校联考)工业上采用的一种污水处理方法如下: 保持污水的 pH 在 5.0~6.0 之间, 通过电解生成 Fe(OH)3。 Fe(OH)3 具有吸附性,可吸附污物而沉积下来,有净化水的作用。某科研小组用该原理处理污水,设计的装置如图所示。下列 说法正确的是( )。

A.为了增加污水的导电能力,应向污水中加入适量的 H2SO4 溶液 B.甲装置中 Fe 电极的反应为 Fe-3e-===Fe3+ C.为了使燃料电池乙长时间稳定运行,电池的电解质组成应保持稳定,电池工作时,循环的物质 A 为 CO2 D.当乙装置中有 1.6 g CH4 参加反应时,C 电极理论上生成气体的体积在标准状况下为 4.48 L 解析 A 选项加入硫酸,不利于 Fe(OH)3 的生成,错误;B 选项,Fe 电极的反应为 Fe-2e-===Fe2+,错误;D 选项 1.6 g

CH4 参加反应,转移 0.8 mol 电子,则 C 电极理论上生成 0.4 mol H2,在标准状况下体积为 8.96 L,错误。 答案 C

11.(高考题组合)(1)[2014· 四川,11(4)(5)]①MnO2 可作超级电容器材料。用惰性电极电解 MnSO4 溶液可制得 MnO2,其 阳极的电极反应式是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②MnO2 是 碱 性 锌 锰 电 池 的 正 极 材 料 。 碱 性 锌 锰 电 池 放 电 时 , 正 极 的 电 极 反 应 式 是 ________________________________________________________________________。 (2)[(2014· 江苏,20(1)]硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。

由硫化氢获得硫单质有多种方法。 将烧碱吸收 H2S 后的溶液加入到如上图所示的电解池的阳极区进行电解。 电解过程中 阳极区发生如下反应: S2--2e-===S
- (n-1)S+S2-===S2 n

①写出电解时阴极的电极反应式:________________________________________________________________________。 ② 电 解 后 阳 极 区 的 溶 液 用 稀 硫 酸 酸 化 得 到 硫 单 质 , 其 离 子 方 程 式 可 写 成 ________________________________________________________________________。 (3)[2014· 重庆,11(4)]一定条件下,如图所示装置可实现有机物的电化学储氢(忽略其他有机物)。

①导线中电子移动方向为________。 (用 A、D 表示) ②生成目标产物的电极反应式为________。 ③该储氢装置的电流效率 η=________(η= 解析 生成目标产物消耗的电子数 ×100%,计算结果保留小数点后 1 位) 转移的电子总数

(1)①根据 Mn 的化合价, 从+2 价→+4 价, 失电子发生氧化反应, 则阳极电极反应式为 Mn2++2H2O-2e-===MnO2

+4H+。②碱性锌锰干电池中,MnO2 作为正极,发生还原反应,其电极反应式 MnO2+H2O+e-===MnO(OH)+OH-。
- (2)①电解时,阴极溶液中的阳离子放电,即水溶液中的 H+放电生成 H2 和 OH-。②由题给反应可知,阳极区生成了 S2 n , - 2- S2 n 可以理解为(n-1)S+S ,加入稀硫酸生成 S 单质同时还有 H2S 气体。

(3)①由于从

到发生了得电子的还原反应

,故 D 为阴极,E 为阳极,A 为负极,B 为正极,导线中电子移动方 +6H++6e-=== 。③由①知,E 电极反应为 2H2O-

向为 A→D。②由①知 D 电极生成目标产物的电极反应式为

4e-===4H++O2↑,则生成 2.8 mol O2 转移的电子为 2.8 mol×4=11.2 mol,电解过程中通过阴、阳极的电子数目相等,即阴 极得到电子也为 11.2 mol,阴极上发生的电极反应式为 C6H6+6H++6e-===C6H12,2H++2e-===H2↑,设参加反应的苯的物质 11.2-6x 10×24%-x 的量为 x,其转移电子的物质的量为 6x,生成的 H2 为 mol ,依题意得 ×100%=10%,x=1.2。生成目标 2 11.2-6x 10+ 2 7.2 mol 产物消耗的电子为 1.2 mol×6=7.2 mol,电流效率 η=11.2 mol×100%≈64.3%。 答案 (1)①Mn2++2H2O-2e-===MnO2+4H+ ②MnO2+H2O+e-===MnO(OH)+OH-

(2)①2H2O+2e-===H2↑+2OH-

2- ②Sn +2H+===(n-1)S↓+H2S↑

(3)①A→D ②C6H6+6H++6e-===C6H12

③64.3%

12.某课外活动小组设计了如图所示装置,调节滑动变阻器,在电流强度适中的情况下用其进行缓慢电解 NaCl 溶液及相 关实验(此时,打开止水夹 a,关闭止水夹 b)。由于粗心,实验并未达到预期目的,但也看到了令人高兴的现象。请帮助他们 分析并回答下列问题(图中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过):

(1)写出 B 装置中的电极反应式: Pt 极________________________________________________________________________; Fe 极________________________________________________________________________。 (2)写出观察到的 A 装置中的现象: ①________________________________________________________________________;

②________________________________________________________________________; ③________________________________________________________________________。 (3)当观察到 A 装置中的现象后,他们关闭止水夹 a,打开止水夹 b,再观察 C 装置。若无现象,说明理由;若有现象, 请写出有关反应方程式________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4) 若 想 达 到 电 解 NaCl 溶 液 的 目 的 , 应 如 何 改 进 装 置 , 请 提 出 你 的 意 见

________________________________________________________________________。 解析 (2)打开止水夹 a、关闭止水夹 b 时,生成的氢气进入烧瓶,压强增大,将氨气压出,氨气将导管内空气排出后,

与烧杯中水接触而开始溶解,引起 A 装臵烧杯中的 H2O 倒吸进烧瓶并产生红色喷泉;但由于氢气不溶于水,故烧瓶中液面上 升到高于左侧导管口一定程度后又逐渐下落至与导管口相平;最终烧杯中溶液呈红色,导管口有气泡 (氢气)逸出。(3)关闭止 水夹 a、打开止水夹 b,Pt 极产生的氢气,会将电解质溶液压入烧杯 C 中,发生反应:Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓,4Fe(OH)2 +2H2O+O2===4Fe(OH)3[或 4Fe2++8OH-+2H2O+O2===4Fe(OH)3↓]。(4)若想达到电解 NaCl 溶液的目的,应把 Fe 电极换成 C、 Pt 等惰性电极或将装臵中两电极调换位臵等。 答案 (1)2H++2e-===H2↑(或 2H2O+2e-===2OH-+H2↑) Fe-2e-===Fe2+ ②烧瓶中液面上升到高于左侧导管口一定程度后又逐渐下落至与

(2)①A 装置烧杯中的 H2O 倒吸进烧瓶并产生红色喷泉 导管口相平 ③最终烧杯中溶液呈红色,导管口有气泡逸出

(3)Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓,4Fe(OH)2+2H2O+O2===4Fe(OH)3[或 4Fe2++8OH-+2H2O+O2===4Fe(OH)3↓] (4)把 Fe 电极换成 C、Pt 等惰性电极(或将装置中两电极调换位置等) 13.(2014· 浙江名校联考)某化学兴趣小组对电化学问题进行了实验探究。

Ⅰ.利用如图所示装置探究金属的防护措施,实验现象是锌电极不断溶解,铁电极表面有气泡产生。 (1)写出负极的电极反应________ ________________________________________________________________________。 (2)某学生认为,铁电极可能参与反应,并对产物作出假设。 假设 1 :铁参与反应,被氧化生成 Fe2+; 假设 2 :铁参与反应,被氧化生成 Fe3+; 假设 3 :________________________________________________________________________。 (3)为了探究假设 1 、2,他采取如下操作: ①取 0.01 mol· L-1 FeCl3 溶液 2 mL 于试管中,加入过量铁粉; ②取操作①试管的上层清液加入 2 滴 K3[Fe(CN)6]溶液,生成蓝色沉淀; ③取少量正极附近溶液加入 2 滴 K3[Fe(CN)6]溶液,未见蓝色沉淀生成; ④取少量正极附近溶液加入 2 滴 KSCN 溶液,未见溶液变红。 据②、③、④现象得出的结论是________________________________________________________________________。 (4) 该 实 验 原 理 可 应 用 于 防 护 钢 铁 腐 蚀 , 请 再 举 一 例 防 护 钢 铁 腐 蚀 的 措 施 : ________________________________________________________________________。 Ⅱ.利用如图所示装置做电解 50 mL 0.5 mol· L
-1

的 CuCl2 溶液实验。

实验记录: A.阳极上有黄绿色气体产生,该气体使湿润的淀粉碘化钾试纸先变蓝后褪色(提示:Cl2 的氧化性强于 IO- 3 ); B.电解一段时间以后,阴极表面除吸附有铜外,还出现了少量气泡和浅蓝色固体。 (1)分析实验记录 A 中试纸颜色的变化,用离子方程式解释:①________________②______________。 (2) 分 析 实 验 记 录 B 中 浅 蓝 色 固 体 可 能 是

________________________________________________________________________ ( 写 化 学 式 ) , 试 分 析 生 成 该 物 质 的 原 因 :

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析 Ⅰ.(3)从②分析得出①的试管中含有 Fe2+;③现象说明不含 Fe2+;④现象说明不含 Fe3+;故可得出的结论是正极附 近溶液不含 Fe2+和 Fe3+。(4)防护钢铁腐蚀的措施有油漆、电化学保护法等。Ⅱ. (1) 阳极上有氯气产生,由于 2I- + Cl2===I2 + 2CI-, 该气体使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝; 当氯气过量时, 会发生反应 5Cl2 + I2 + 6H2O===10Cl- + 2IO- 3 + 12H


,颜色褪去。 答案 Ⅰ.(1)Zn-2e-===Zn2+ (2)铁参与反应, 被氧化生成 Fe2+和 Fe3+ (3)正极附近溶液不含 Fe2+和 Fe3+ (4)油漆(其

他合理答案均可) Ⅱ.(1)2I- + Cl2===I2+2Cl- (2)Cu(OH)2
+ 5Cl2+I2+6H2O===10Cl-+2IO- 3 +12H

电解一段时间后,Cu2+浓度下降,H+开始放电,溶液 pH 增大,Cu2+转化为 Cu(OH)2

一、微知识细排查 1.正误判断(2012~2014 各地高考题) (1)光催化还原水制氢比电解水制氢更节能环保、更经济( ) )

(2)若在海轮外壳上附着一些铜块,则可以减缓海轮外壳的腐蚀( (3)生成物总能量一定低于反应物总能量( ) )

(4)应用盖斯定律,可计算某些难以直接测量的反应焓变(

(5)向等质量的碳酸钠粉末中加入少量的水和大量的水的热效应相同( (6)由石墨比金刚石稳定可推知:C(石墨,s)===C(金刚石,s) ΔH>0( (7)凡有能量变化的过程都是化学变化( ) ) )

) )

(8)吸热反应只有在加热的条件下才能发生(

(9)天然气在空气中燃烧,其化学能全部转化为热能( (10)ΔH>0 表示放热反应,ΔH<0 表示吸热反应( )

(11)热化学方程式前面的化学计量数只表示物质的量,可以是分数( (12)1 mol H2 和 0.5 mol O2 反应放出的热量就是 H2 的燃烧热( )

)

(13)等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧,相同条件下,前者放出的热量多( (14)任何化学反应,反应物的总能量和生成物的总能量不会相等( (15)水中的钢闸门连接电源的负极,属于外加电流的阴极保护法( (16)钢管与电源正极连接,钢管可被保护( ) ) ) ) ) )

)

(17)铁遇冷浓硝酸表面钝化,可保护内部不被腐蚀( (18)钢管与铜管露天堆放在一起时,钢管不易被腐蚀(

(19)钢铁发生析氢腐蚀时,负极反应是 Fe-3e-===Fe3+( (20)铁表面镀锌可增强其抗腐蚀性( )

(21)铅蓄电池在放电过程中,负极质量减小,正极质量增加(

) )

(22)用电解法提取 CuCl2 废液中的铜,采取的方案应是:用碳棒连接电源的正极,另一电极用铜片( (23)电解精炼铜时,电解后电解槽底部会形成含少量 Ag、Pt 等金属的阳极泥( 自我核对 ?15?√ ?16?× ?1?√ ?17?√ ?2?× ?18?× ?3?× ?4?√ ?5?× ?6?√,?7?× ?22?√ ?8?× ?23?√ ?9?× ) ?10?× ?11?√ ?12?×

?13?√

?14?√

?19?×

?20?√

?21?×

2.书写(2012~2014 各地高考题及模拟题精选) (1)镁铝电池(镁铝两个金属电极用导线连接插入 KOH 溶液中) 负极(Al):________________(氧化反应); 正极(Mg):________________(还原反应); 总的离子方程式:________________________________________________________________________。 (2)钠硫电池 电池反应方程式:2Na+xS===Na2Sx(熔融 Na2O—Al2O3 作电解质) 负极:________________,反应类型:________; 正极:________________,反应类型:________。 (3)Li-Al/FeS 车载电池 电池反应方程式:2Li+FeS===Li2S+Fe 负极:________________,反应类型:________; 正极:________________,反应类型:________。 (4)新型锂电池 电池反应方程式为:8Li+3SOCl2===Li2SO3+6LiCl+2S(电解液 — LiAlCl4-SOCl2) 负极:________________________________________________________________________; 正极:________________________________________________________________________。 (5)镍镉电池(电解质溶液为 KOH 溶液) 放电 电池总反应方程式:Cd + 2NiOOH + 2H2O???? 充电 Cd(OH)2+2Ni (OH)2 放电时 负极:________________(氧化反应);

正极:________________(还原反应);

充电时

阴极:Cd(OH)2+2e-===Cd+2OH-(还原反应);

阳极:2Ni(OH)2-2e- + 2OH-===2NiOOH+2H2O(氧化反应)。 (6)LiFePO4 电池(正极—LiFePO4,负极—Li,含 Li+ 的导电固体作电解质) 放电 总反应方程式:FePO4+Li???? 充电 LiFePO4 放电时 负极:________________________________________________________________________;

正极:________________________________________________________________________。 充电时 阴极:________________________________________________________________________;

阳极:________________________________________________________________________。 (7)燃料电池 微生物燃料电池(MFC)是燃料电池中特殊的一类,它利用微生物作为反应主体,将有机物的化学能转化为电能。以葡萄 糖溶液作燃料为例,其工作原理如图所示。

微生物 已知石墨电极上反应为 C6H12O6+6H2O-24e- ===== 6CO2+24H+ 电池中的质了交换膜只允许质子和水分子通过。电池工作时,质子移向电源的________极,铂炭上所发生的电极反应式 为________________________________________________________________________。 答案
- - (1)2Al+8OH- - 6e-===2AlO- 2 +4H2O 6H2O+6e ===3H2↑+6OH

2Al+2OH-+2H2O===2AlO- 2 +3H2↑ 还原反应

(2)2Na-2e-===2Na+ (3)2Li-2e-===2Li+ (4)8Li-8e-===8Li+

氧化反应 氧化反应

- + - xS+2e-===S2 x 或 xS+2Na + 2e ===Na2Sx

2Li++FeS+2e-===Li2S+Fe 还原反应

2- 3SOCl2+8e-===SO3 +2S+6Cl-

(5)Cd-2e-+2OH-===Cd(OH)2 (6)Li-e-===Li+ Li++e-===Li

2NiOOH+2e-+2H2O===2Ni(OH)2+2OH-

FePO4+Li+ +e-===LiFePO4

LiFePO4-e-===FePO4+Li+

(7)正 6O2+24e-+24H+===12H2O

二、笔答题防失分
【示例 1】 (7 分)高炉冶炼铁的工艺流程如图:

(1)已知甲烷的燃烧热为 889.5 kJ· mol-1,则甲烷燃烧的热化学方程式为 ________________________________________________________________________。 (2)还原反应室中,1 mol 合成气(CO、H2)与足量 Fe2O3 充分反应后,可生成________ mol Fe。 (3)催化反应室中发生的反应为: CH4(g)+H2O(g)??CO(g)+3H2(g) ΔH1=+216 kJ· mol-1 CH4(g)+CO2(g)??2CO(g)+2H2(g) ΔH2 已知 CO(g)+H2O(g)??CO2(g)+H2(g) ΔH2=-44 kJ· mol-1,则 ΔH2=________。 答题实录 名师批注 (1)-2 分, 漏写热化学方程式中各物质所对应聚集状态 和错写反应热焓变单位而失分。 (3)-3 分,没有正确理解应用盖斯定律,计算过程路径 设计出错得出错误的相反结果。 【我来规范】 热化学方程式中要特别标出物质的聚集状态和 ΔH 的正负号及单位,这些小要点很易理解,但也很易漏写,要特别留意。 高考Ⅱ卷中常易被忽略的非规范答题。还有: ①漏写、错写单位 ②单位没换算造成数据错误 ③要求从括号中备选选项中选填一种,没有选填而是在备选选项上画“√”; ④要求写分子式写成结构简式(有机题); ⑤要求答“大于、小于或等于”答成“>、<或=”等;

⑥要求填“①、②、③或④”而习惯性地填成“A、B、C 或 D”等。 【示例 2】 (9 分)SO2、CO、CO2、NOx 是对环境影响较大的几种气体,对它们的合理控制和治理是优化我们生存环境的 有效途径。

(1)利用电化学原理将 CO、SO2 转化为重要化工原料,装置如图所示: ①若 A 为 CO,B 为 H2,C 为 CH3OH,则通入 CO 的一极为________极。 ② 若 A 为 SO2 , B 为 O2 , C 为 H2SO4 , 则 负 极 的 电 极 反 应 式 为

________________________________________________________________________。 ③ 若 A 为 NH3 , B 为 O2 , C 为 HNO3 , 则 正 极 的 电 极 反 应 式 为

________________________________________________________________________。 (2)某研究小组利用下列装置用 N2O4 生产新型硝化剂 N2O5。

①现以 H2、O2、熔融盐 Na2CO3 组成燃料电池,采用电解法制备 N2O5,装置如图所示,其中 Y 为 CO2。在该电极上同时 还引入 CO2 的目的是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ② 电 解 过 程 中 , 生 成 N2O5 的 电 极 反 应 方 程 式 为

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 标准答案 (1)①正 +4H+ ③O2+4e +4H ===2H2O
- (2)①在电极上与 O2 共同转化为 CO2 3 , - + - ②SO2-2e-+2H2O===SO2 4

评分细则 (1)②不配平不给分,写成:SO2+
2- 2H2O===SO4 +4H++2e-不扣分

③漏掉电荷或未配平不给分 (2)①其它合理解释也可给分 ②HNO3 拆写成离子不给分

保持熔融盐成分不变

②N2O4+

2HNO3-2e-===2N2O5+2H+ 【点评】

学生在解答Ⅱ卷题目时,不能挖掘出题干所隐含信息,不能把所学知识灵活地运用到解题上,如本题第(1)①

问 CO 和 H2 合成甲醇过程是 H 元素化合价升高,碳元素化合价降低过程,因此 H2 被氧化作负极,CO 被还原作正极;另外 在写半反应时有些学生粗心大意,把正极写成负极,把阴极反应写成阳极反应而失分,这种不规范的审答题习惯应引起注意。

三、研高考判考情
四大考点 1.反应热与热化 学方程式 2.反应热的计 算、盖斯定律的 应用 3.原电池原理及 其应用 2013 考题分布 安徽 T25(4) 上海 T9 全国ⅡT12 海南 T5 全国ⅠT28(3) 全国ⅡT11 安徽 T10 江苏 T9 浙江 T11 4.电解原理及其 应用 山东 T28 非选择题 全国ⅠT27(4) 非选择题 天津 T6 题型特征 非选择题 选择题 选择题 选择题 非选择题 选择题 选择题 选择题 选择题 选择题 考题分布 江苏 T10 全国大纲 T28(1) 四川 T11(3) 广东 T31(1) 全国ⅠT28(2) 北京 T8 福建 T11 海南 T16 山东 T30(1) 江苏 T20(1) 2014 题型特征 选择题 非选择题 非选择题 非选择题 非选择题 选择题 选择题 非选择题 非选择题 非选择题 考情研究 预计 2016 年高考可能将盖斯 定律与反应热结合起来进行 考查。题目取材“新”、 “热”,落点还是“旧”、 “冷”。 也可能出现反应热与 能源结合或反应热与电化学 相结合。对于电化学,可能会 以新型电池为载体考查原电 池和电解池的工作原理、 电极 反应式的书写等, 也可能会结 合生产、生活实际考查电化 学、金属腐蚀部分的知识,平 时应注意积累此方面的知识。

阶段滚动加练 2

物质结构与能量变化

1.(2014· 常州期中)依据叙述,写出下列反应的热化学方程式。 (1)用 NA 表示阿伏加德罗常数的值, 在 C2H2(气态)完全燃烧生成 CO2 和液态水的反应中, 每有 4NA 个电子转移时, 放出 450 kJ 的热量。其热化学方程式为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。 (2)已知拆开 1 mol H—H 键、1 mol N—H 键、1mol N≡N 键 分 别 需 要 的 能 量 是 436 kJ 、 395 kJ 、 940 kJ , 则 N2 与 H2 反 应 生 成 NH3 的 热 化 学 方 程 式 为 ________________________________________________________________________。 Mg (3) 钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属,已知由金红石(TiO2)制取单质 Ti,涉及的步骤为 TiO2―→TiCl4800° ― ― →ArTi C, 已知:①C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-395.5 kJ· mol-1

②2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH=-560 kJ· mol-1 ③TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)===TiCl4(s)+2CO(g) 则 TiO2(s) 与 Cl2(g) 反 ΔH=-80 kJ· mol-1 应 的 热 化 学 方 程 式 为

___________________________________________________________________________________________________________。 解析 (2)反应热就是断键吸收的能量和形成化学键所放出的能量的差值,则根据键能可知,每生成 2 mol 氨气的反应热 ΔH = 436 kJ· mol - 1 ×3 + 940 kJ· mol - 1 - 2×3×395 kJ· mol - 1 = - 122 kJ· mol - 1 , 即 反 应 的 热 化 学 方 程 式 是 N2(g) + 3H2(g)??2NH3 (g) ΔH=-122 kJ· mol-1。(3)根据盖斯定律可知,③+②-①×2,即得到反应 TiO2(s)+2Cl2(g)===TiCl4(s)
-1

+O2(g),所以该反应的反应热 ΔH=-80 kJ· mol-1 -560 kJ· mol-1+395.5 kJ· mol 答案 5 (1)C2H2(g)+2O2(g)===2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-1 125 kJ· mol-1

×2=+151 kJ·mol-1。

(2)N2(g)+3H2(g)??2NH3 (g)

ΔH=-122 kJ·mol-1

(3)TiO2(g)+2Cl2(g)===TiCl4(s)+O2(g) ΔH=+151 kJ· mol-1 2.(2014· 宝鸡金台区会考)下表为元素周期表的一部分,请参照元素①~⑧在表中的位置,用化学用语回答下列问题: 族 周期 一 二 三 ⑤ ⑥ ⅠA ① ⅡA ⅢA ⅣA ② ⅤA ③ ⅥA ④ ⑦ ⑧ ⅦA 0

Ⅰ.(1)请画出元素⑧的阴离子结构示意图:________。 (2)④、⑤、⑦的原子半径由小到大的顺序为________。 (3)⑤和⑥的最高价氧化物对应水化物的碱性强弱为________>________(填化学式)。 (4)④ 、 ⑤ 两 种 元 素 的 原 子 按 1∶1 组 成 的 常 见 化 合 物 的 电 子 式 为

________________________________________________________________________。 Ⅱ.由表中①~⑧中的一种或几种元素形成的常见物质 A、B、C 可发生以下反应(副产物已略去),试回答: A +X一定条件 +X一定条件 ― ― → B ― ― → C 反应① 反应②

(1)若 X 是一种常见过渡金属单质,向 C 的水溶液中滴加 AgNO3 溶液,产生不溶于稀 HNO3 的白色沉淀,检验此 C 溶液 中金属离子的方法是_______________________________________________________________________________; 又知在酸性 溶 液 中 该 金 属 离 子 能 被 双 氧 水 氧 化 , 写 出 该 反 应 的 离 子 方 程 式 : ________________________________________________________________________。 (2)若 A、 B、 C 为含有同一金属元素的无机化合物, X 为强电解质, A 溶液与 C 溶液反应生成 B, 则 B 的化学式为________, 写 出 A 与 C 两 溶 液 反 应 的 离 子 方 程 式 :

___________________________________________________________________________________________________________。

解析

Ⅰ.(1)通过图表信息可知,元素⑧为氯元素,氯离子的结构示意图为



(2)元素④、⑤、⑦分别为 O、Na、S 三种元素,根据元素周期律,可得知三种元素的原子半径的大小关系为 Na>S>O。 (3)⑤是 Na, ⑥是 Al , 金属性 Na>Al, 金属性越强, 则该金属的最高价氧化物对应水化物的碱性越强, 因此 NaOH>Al(OH)3。 Ⅱ.(1)由 X 是一种常见过渡金属单质,再根据向 C 的水溶液中滴加 AgNO3 溶液,产生不溶于稀 HNO3 的白色沉淀,可推知 X 为 Fe,A、B、C 三种物质中含有氯元素,因此,不难推断本题考查 Fe2+和 Fe3+之间的转化,综合分析后可得出 A:Cl2、B: FeCl3、C:FeCl2, 检验 Fe2+的方法是先加入 KSCN 溶液不显红色,再加入氯水显红色(或加入氯氧化钠溶液,产生白色沉淀, 然后迅速变成灰绿色,最后变成红褐色 ) 。在酸性溶液中该金属离子能被双氧水氧化的离子方程式为 H2O2 + 2Fe2 + + 2H + ===2Fe3++2H2O。 (2)先根据题意快速联想有关的金属元素及其化合物, 符合转化关系图的 A 是一种含有 Al3+的盐或 NaAlO2。 B 是 Al(OH)3,C 是 NaAlO2 或含有 Al3+的盐,A 与 C 两溶液发生水解相互促进反应:Al3++3AlO- 2 +6H2O===4Al(OH)3↓。

答案

Ⅰ.(1)

(2)O<S<Na (3)NaOH

Al(OH)3

(4)Na+[?O ?O ?]2-Na+ ? ?

?

?

Ⅱ.(1)先加入 KSCN 溶液不显红色,再加入氯水显红色(或加入氢氧化钠溶液,产生白色沉淀,然后迅速变成灰绿色,最 后变成红褐色) H2O2+2Fe2++2H+===2Fe3+ + 2H2O (2)Al(OH)3 Al3++3AlO- 2 +6H2O===4Al(OH)3↓

3.(2014· 唐山模拟)(1)下图是 NO2 和 CO 反应生成 CO2 和 NO 过程中的能量变化示意图,请写出 NO2 和 CO 反应的热化 学方程式:________________________________________________________________________。

(2)我国实施“嫦娥探月”行动的长征火箭中使用偏二甲肼 [(CH3)2N—NH2]作为燃料,其与过氧化氢发生反应放出大量热 量:C2H8N2(l)+8H2O2(l)===N2(g)+2CO2(g)+12H2O(g) ΔH=-2 500 kJ· mol-1 。如果 1 mol 偏二甲肼与过氧化氢发生上述

反应生成液态水,则反应中放出的热量 Q________(填“>”、“<”或“=”)2 500 kJ。 (3)恒温恒容下,2 mol H2 与 2 mol N2 反应达到平衡时,N2 为 1.8 mol,H2 的转化率为________;若该反应在恒温恒压 条件下进行(其他条件相同),反应达平衡时,H2 的转化率比上述条件下 H2 的转化率________(填“大”、“小”或“相等”)。 (4) 由 甲 烷 、 氧 气 和 KOH 溶 液 组 成 的 新 型 燃 料 电 池 中 , 正 极 上 发 生 反 应 的 电 极 反 应 式 为 ________________________________________________________________________。 解析 (1)根据图像可知,反应物的总能量高于生成物的总能量,所以该反应是放热反应,反应热是 134 kJ· mol-1-368

kJ· mol-1=-234 kJ· mol-1。(2)由于气态水的能量高于液态水的能量,所以偏二甲肼燃烧生成液态水放出的热量多,即 Q 大于 0.6 mol 2 500 kJ。(3)平衡时 N2 为 1.8 mol ,消耗 N2 为 0.2 mol ,则消耗 H2 0.6 mol ,因此 H2 的转化率是 2 mol ×100%=30%, 由于合成氨的反应是体积减小的可逆反应,所以恒压条件下有利于平衡向正反应方向进行,即氢气的转化率增大。(4)原电池 中负极失去电子,正极得到电子,氧气在正极通入,由于电解质溶液是氢氧化钾溶液,所以正极反应式为 O2+2H2O+4e- ===4OH-。 答案 (1)NO2(g)+CO(g)===CO2(g)+NO(g) ΔH=-234 kJ· mol-1 (2)> (3)30% 大 (4)O2+2H2O+4e-===4OH-

4.甲烷作为一种新能源在化学领域应用广泛,请回答下列问题。 (1)高炉冶铁过程中,甲烷在催化反应室中产生水煤气(CO 和 H2)还原氧化铁,有关反应为:CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+ 2H2(g) ΔH=260 kJ· mol-1 已知:2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH=-566 kJ· mol-1。

则 CH4 与 O2 反应生成 CO 和 H2 的热化学方程式为 ________________________________________________________________________。 (2)如下图所示,装置Ⅰ为甲烷燃料电池(电解质溶液为 KOH 溶液),通过装置Ⅱ实现铁棒上镀铜。

①a

处 应 通 入 ________( 填 “CH4” 或 “O2”) , b

处 电 极 上 发 生 的 电 极 反 应 式 是

________________________________________________________________________。 ②电镀结束后,装置Ⅰ中溶液的 pH________(填写“变大”、“变小”或“不变”,下同),装置Ⅱ中 Cu2+的物质的量浓 度________。 ③电镀结束后,装置Ⅰ溶液中的阴离子除了 OH-以外还含有________(忽略水解)。 ④在此过程中若完全反应,装置Ⅱ中阴极质量变化 12.8 g,则装置Ⅰ中理论上消耗甲烷________L(标准状况下)。 解析 (1)根据盖斯定律,可将第一个热化学方程式乘以 2,与第二个热化学方程式相加得出。

(2)由于 Fe 棒上镀 Cu,则 Cu 棒发生氧化反应,作阳极,b 电极作正极,a 电极作负极,CH4 在 a 处通入,O2 在 b 处通入, 由于 KOH 溶液作电解质溶液,则 b 极反应式为 O2+2H2O+4e-===4OH-,电镀过程中电解质溶液不参与电极反应,各离子
- 浓度均不变;CH4 燃料电池中的化学方程式为 CH4+2O2+2KOH===K2CO3+3H2O,可得溶液中存在 CO2 3 ,再由电子守恒得

0.2 mol CH4~4Cu,则 12.8 g Cu 的物质的量为 0.2 mol,消耗 CH4 为 4 =0.05 mol,在标准状况下的体积为 0.05 mol×22.4 L · mol-1=1.12 L。 答案 (1)2CH4(g)+O2(g)===2CO(g)+4H2(g) O2+2H2O+4e-===4OH- ②变小 ΔH=-46 kJ· mol-1 不变
- ③CO2 ④1.12 3

(2)①CH4

5.(2014· 湖北荆州月考)(1)广州亚运会“潮流”火炬采用具有广州民间特色的象牙雕镂空工艺,以水的和谐与火的激情 交相凝聚为理念,寄托了亚洲人民共同推进和平与发展的期望。火炬内熊熊大火来源于丙烷的燃烧,丙烷是一种优良的燃料。 试回答下列问题: ①如图是一定量丙烷完全燃烧生成 CO2 和 1 mol H2O(l)过程中的能量变化图,请在图中的括号内填入“+”或“-”。





































________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③二甲醚(CH3OCH3)是一种新型燃料,应用前景广阔。

1 mol 二甲醚完全燃烧生成 CO2 和液态水放出 1 455 kJ 热量。若 1 mol 丙烷和二甲醚的混合气体完全燃烧生成 CO2 和 液态水共放出 1 645 kJ 热量,则混合气体中,丙烷和二甲醚的物质的量之比为________。 (2)盖斯定律认为:不管化学过程是一步完成或分几步完成,整个过程的总热效应相同。试运用盖斯定律回答下列问题: ①已知:H2O(g)===H2O (l) C2H5 OH (g) ===C2H5OH (l) ΔH1=-Q1 kJ· mol-1 ΔH2=-Q2 kJ· mol-1 ΔH3=-Q3kJ· mol-1

C2H5OH(g)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(g)

若使 46 g 液态无水酒精完全燃烧,并恢复到室温,则整个过程中放出的热量为________kJ。 ②碳(s)在氧气供应不充足时, 生成 CO 同时还部分生成 CO2, 因此无法通过实验直接测得反应 2C(s)+O2 (g)===2CO (g) 的 ΔH。但可设计实验,利用盖斯定律计算出该反应的 ΔH,计算时需要测得的实验数据有________。 解析 (1)①丙烷完全燃烧生成 CO2 和 1 mol H2O(l)的过程放热,ΔH 为“-”。②燃烧热是 1 mol 可燃物完全燃烧生成稳

定氧化物时放出的热量,所以表示丙烷燃烧热的热化学方程式为 C3H8(g)+ 5O2 (g)===3CO2 (g) + 4H2O (l) ΔH=-2 215.0 kJ· mol-1。 ③n(二甲醚)×1 455 kJ· mol-1+[1 mol -n(二甲醚)]× 2 215.0 kJ· mol-1=1 645 kJ,解得 n(二甲醚)=0.75 mol,n(丙烷)=0.25 mol。 (2)①将 3 个热化学方程式依次编号为①、②、③,由①×3+③-②可得 C2H5OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-(3Q1-Q2+Q3) kJ· mol-1,所以使 46 g 液态无水酒精完全燃烧,并恢复到室温,整个过程中放出的热量为(3Q1-Q2+ Q3) kJ。 ②利用盖斯定律计算反应 2C(s)+ O2(g)===2CO (g) 的 ΔH,需要测得的实验数据有碳和 CO 的燃烧热。 答案 (1)① - ②C3H8(g)+5O2(g)===3CO2(g)+4H2O(l) ②碳和 CO 的燃烧热 ΔH=-2 215.0 kJ· mol-1 ③1∶3

(2)①3Q1-Q2+Q3

6.(2014· 北京朝阳区期中)根据表中信息回答下列问题。 元素 单质与氢气 反应的条件 Si 高温 P 磷蒸气与氢 气能反应 S 加热 Cl 光照或点燃时发 生爆炸而化合

(1)S 在元素周期表中的位置是________________________________________________________________________。 (2)根据表中信息可知,Si、P、S、Cl 四种元素的非金属性依次增强。用原子结构解释原因:同周期元素电子层数相同, 从左至右,________,原子半径逐渐减小,得电子能力逐渐增强。 (3)25 ° C 时,以上四种元素的单质与氢气反应生成 1 mol 气态氢化物的反应热如下; a.+34.3 kJ· mol-1 c.-20.6 kJ· mol-1 请 写 出 固 态 白 磷 (P4) 与 H2 b.+9.3 kJ· mol-1 d.-92.3 kJ· mol-1 反 应 生 成 气 态 氢 化 物 的 热 化 学 方 程 式 :

________________________________________________________________________。 (4)探究同主族元素性质的一些共同规律,是学习化学的重要方法之一。已知硒(Se)是人体必需的微量元素,其部分信息 如下图。

①下列有关说法正确的是________(填字母)。 a.原子半径:Se>S>P b.稳定性:H2Se>H2S c.因为酸性 H2Se<HCl,所以非金属性 Se<Cl d.SeO2 是酸性氧化物,能与烧碱溶液反应 ②在下表中列出对 H2SeO3 各种不同化学性质的推测,举例并写出相应的化学方程式。 编号 1 2 3 解析 (1)S 在元素周期表中的位臵是第三周期 VIA 族。(2)同周期元素电子层数相同,从左至右,核电荷数(或质子数) 性质推测 氧化性 化学方程式 H2SeO3+4HI===Se↓+2I2+3H2O

逐渐增多, 原子半径逐渐减小,得电子能力逐渐增强。(3)先写出固态白磷(P4)与 H2 反应生成气态氢化物的化学方程式:P4 +6H2===4PH3,通过化学方程式可以看出,1 mol P4 与 H2 反应生成 4 mol PH3,根据题设条件,当反应生成 4 mol PH3 时,则 反应放出的热量为 4×(+9.3 kJ· mol-1)=+37.2 kJ· mol-1,所以热化学方程式为 P4(s)+6H2(g)===4PH3(g) ΔH=+37.2 kJ · mol-1。(4)①a 项,根据同周期和同主族元素原子半径的递变规律,可知原子半径的正确关系为 Se>P>S,a 错误 ;b 项, 同主族元素气态氢化物的稳定性自上而下

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