高中化學高考二輪復習 上篇第58講

第5講化學反應與能量[最新考綱]1．能說明化學反應中能量轉(zhuǎn)化的主要原因，知道化學變化中常見的能量轉(zhuǎn)化形式。2.了解化學能與熱能的相互轉(zhuǎn)化及其應用。了解吸熱反應、放熱反應、反應熱(焓變)等概念。3.能正確書寫熱化學方程式，能用蓋斯定律進行有關反應熱的簡單計算。常考點一正確理解反應熱準確判斷吸熱與放熱[知識特訓]1．通過判斷理解反應熱的相關概念(1)所有的燃燒反應都是放熱反應，所以不需要加熱就能進行(×)(2)反應物的總能量低于生成物的總能量時，一定不能發(fā)生反應(×)(3)物理變化過程中，也可能有熱量的變化(√)(4)C(石墨，s)=C(金剛石，s)ΔH>0，說明石墨比金剛石穩(wěn)定(√)(5)一個反應的焓變因反應物的用量和反應條件的改變而發(fā)生改變(×)(6)催化劑能改變反應的焓變(×)(7)已知S(l)＋O2(g)=SO2(g)ΔH＝－kJ·mol－1，則S(s)＋O2(g)=SO2(g)反應放出的熱量大于kJ·mol－1(×)(8)同溫同壓下，H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)，在光照和點燃條件下的ΔH不同(×)2．化學鍵與反應過程的關系下表中的數(shù)據(jù)是破壞1mol物質(zhì)中的化學鍵所消耗的能量(kJ)：物質(zhì)H2(g)O2(g)H2O(g)能量436496926(1)反應2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)是放熱(填“吸熱”或“放熱”)反應，這說明2molH2(g)和1molO2(g)具有的能量比2molH2O(g)具有的能量高(填“高”或“低”)。(2)請用圖示表示出2molH2(g)與1molO2(g)生成2molH2O(g)的反應過程：答案或[精華聚焦]1．三個角度理解產(chǎn)生化學反應熱效應的原因(1)從宏觀角度分析：ΔH＝H1生成物的總能量－H2反應物的總能量(2)從微觀角度分析：ΔH＝E1反應物的鍵能總和－E2生成物的鍵能總和(3)從活化能角度分析：ΔH＝E1正反應活化能－E2逆反應活化能2．兩種重要反應熱的比較燃燒熱中和熱相同點放熱反應ΔH＝－akJ·mol－1(a＞0)不同點限定量可燃物為1mol生成物H2O為1mol反應熱的意義在25℃、101kPa時，1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量；不同的反應物，燃燒熱不同。在稀溶液里，酸與堿發(fā)生中和反應生成1molH2O(l)時所釋放的熱量；不同的強酸和強堿稀溶液反應，中和熱大致相同。[重溫真題]1．(2023·北京理綜，9)最新報道：科學家首次用X射線激光技術觀察到CO與O在催化劑表面形成化學鍵的過程。反應過程的示意圖如下：下列說法正確的是()A．CO和O生成CO2是吸熱反應B．在該過程中，CO斷鍵形成C和OC．CO和O生成了具有極性共價鍵的CO2D．狀態(tài)Ⅰ→狀態(tài)Ⅲ表示CO與O2反應的過程解析A項，由能量—反應過程圖像中狀態(tài)Ⅰ和狀態(tài)Ⅲ知，CO和O生成CO2是放熱反應，錯誤；B項，由狀態(tài)Ⅱ知，在CO與O生成CO2的過程中CO沒有斷鍵形成C和O，錯誤；C項，由狀態(tài)Ⅲ及CO2的結構式COO知，CO2分子中存在碳氧極性共價鍵，正確；D項，由能量—反應過程圖像中狀態(tài)Ⅰ(CO和O)和狀態(tài)Ⅲ(CO2)分析，狀態(tài)Ⅰ→狀態(tài)Ⅲ表示CO和O原子反應生成CO2的過程，錯誤。答案C2．(2023·江蘇，4)某反應的反應過程中能量變化如圖所示(圖中E1表示正反應的活化能，E2表示逆反應的活化能)。下列有關敘述正確的是()A．該反應為放熱反應B．催化劑能改變該反應的焓變C．催化劑能降低該反應的活化能D．逆反應的活化能大于正反應的活化能解析由圖像可知，生成物的總能量高于反應物的總能量，所以正反應是吸熱反應，A不正確；由圖示可得，催化劑可以降低反應所需的活化能，但是不改變E1－E2的值，即不改變反應的焓變ΔH，B不正確，C正確；由題中所給結合圖像可知E1＞E2，即正反應的活化能大于逆反應的活化能。答案C3．(1)[2023·課標全國Ⅰ，28(3)]已知反應2HI(g)=H2(g)＋I2(g)的ΔH＝＋11kJ·mol－1，1molH2(g)、1molI2(g)分子中化學鍵斷裂時分別需要吸收436kJ、151kJ的能量，則1molHI(g)分子中化學鍵斷裂時需吸收的能量為kJ。(2)[2023·海南化學，16(3)]由N2O和NO反應生成N2和NO2的能量變化如圖所示，若生成1molN2，其ΔH＝kJ·mol－1。(3)[2023·浙江理綜，28(1)]已知：乙苯催化脫氫制苯乙烯反應：化學鍵C—HC—CC=CH—H鍵能/kJ·mol－1412348612436計算上述反應的ΔH＝kJ·mol－1。(4)[2023·山東理綜，33(4)節(jié)選]F2與其他鹵素單質(zhì)反應可以形成鹵素互化物，例如ClF3、BrF3等。已知反應Cl2(g)＋3F2(g)=2ClF3(g)ΔH＝－313kJ·mol－1，F(xiàn)—F鍵的鍵能為159kJ·mol－1，Cl—Cl鍵的鍵能為242kJ·mol－1，則ClF3中Cl—F鍵的平均鍵能為kJ·mol－1。解析(1)形成1molH2(g)和1molI2(g)共放出436kJ＋151kJ＝587kJ能量，設斷裂2molHI(g)中化學鍵吸收2akJ能量，則有2a－587＝11，得a＝299kJ。[另解：ΔH＝2E(H—I)－E(H—H)－E(I—I)，2E(H—I)＝ΔH＋E(H—H)＋E(I—I)＝11kJ·mol－1＋436kJ·mol－1＋151kJ·mol－1＝598kJ·mol－1，則E(H—I)＝299kJ·mol－1]。(2)根據(jù)題給的能量變化圖像可知，由N2O與NO反應生成氮氣和二氧化氮的反應熱為(209－348)kJ·mol－1＝－139kJ·mol－1。(3)設“”部分的化學鍵鍵能為akJ·mol－1，則ΔH＝(a＋348＋412×5)kJ·mol－1－(a＋612＋412×3＋436)kJ·mol－1＝124kJ·mol－1。(4)根據(jù)ΔH與鍵能的關系可得：242kJ·mol－1＋159kJ·mol－1×3－ECl－F×6＝－313kJ·mol－1，解得Cl－F鍵的平均鍵能為ECl－F＝172kJ·mol－1。答案(1)299(2)－139(3)124(4)172感悟高考1．題型：選擇題(主)填空題(次)2．考向：常以具體的事實為背景進行設計題目，突出對概念的理解和應用，以圖表為背景，考查化學反應中能量變化，以及涉及到鍵能的簡單計算逐漸成為高考出題新熱點。3．注意點：①吸、放熱與引發(fā)反應的條件無關；②圖像題中注意催化劑對反應過程中能量變化的影響。[最新模擬]題組反應過程中能量變化分析與判斷1．(2023·南京鹽城三調(diào))某反應由兩步反應ABC構成，它的反應能量曲線如右圖所示(E1、E2、E3、E4表示活化能)。下列有關敘述正確的是()A．兩步反應均為吸熱反應B．穩(wěn)定性：C>A>BC．加入催化劑會改變反應的焓變D．AC反應的ΔH＝E1－E4解析A比B能量低，故A→B為吸熱反應，B比C能量高，故B→C為放熱反應，A錯誤；能量越高，穩(wěn)定性越差，故穩(wěn)定性：C>A>B，B正確；加入催化劑只能加快反應速率，不能改變反應的焓變，C錯誤；A→C的焓變應是A與C之間的能量差，D錯誤。答案B2．如圖所示，a曲線是198K、101kPa時N2與H2反應過程中能量變化的曲線，下列敘述正確的是()A．該反應的熱化學方程式為N2＋3H22NH3ΔH＝－92kJ·mol－1B．b曲線是升高溫度時的能量變化曲線C．加入催化劑，該化學反應的反應熱改變D．在198K、101kPa時，向恒容容器中通入1molN2和3molH2反應后放出的熱量為Q1kJ，若通入2molN2和6molH2反應后放出的熱量為Q2kJ，則184>Q2>2Q1解析A項，書寫熱化學方程式時，要標出各物質(zhì)的聚集狀態(tài)，錯誤；B項，由圖可知b曲線中活化能降低，應是加入催化劑，升高溫度不能改變活化能，錯誤；C項，加入催化劑，反應的反應熱不變，錯誤；D項，題圖表示的是1molN2和3molH2完全反應時的反應熱，實際上N2和H2的反應是可逆反應，該條件下放出的熱量小于92kJ，而2molN2和6molH2在該條件下放出的熱量小于184kJ，增大反應物濃度，平衡正向移動，則Q2>2Q1，故有184>Q2>2Q1，正確。答案D3．根據(jù)如圖所示的反應判斷，下列說法中錯誤的是()A．CO2(g)和CaO(s)的總能量大于CaCO3(s)的總能量B．該反應的焓變大于零C．該反應中有離子鍵斷裂也有共價鍵斷裂，化學鍵斷裂吸收能量，化學鍵生成放出能量D．由該反應可推出凡是需要加熱才能發(fā)生的反應均為吸熱反應解析碳酸鈣受熱分解的反應是吸熱反應，焓變大于零，故CO2(g)和CaO(s)的總能量大于CaCO3(s)的總能量，A、B項說法正確；在CaCO3中，Ca2＋和COeq\o\al(2－,3)之間存在離子鍵，COeq\o\al(2－,3)中C與O之間存在共價鍵，故反應中有離子鍵斷裂也有共價鍵斷裂，舊化學鍵斷裂需要吸收能量，新化學鍵形成放出能量，C項說法正確；需要加熱才能發(fā)生的反應不一定為吸熱反應，如碳的燃燒需要加熱，但該反應是放熱反應，D項說法錯誤。答案D?？键c二蓋斯定律與熱化學方程式的書寫[知識特訓]依據(jù)事實，寫出下列反應的熱化學方程式(1)適量的N2和O2完全反應，每生成23gNO2吸收kJ熱量。N2與O2反應的熱化學方程式為。(2)18g葡萄糖與適量O2反應，生成CO2和液態(tài)水，放出kJ熱量。葡萄糖燃燒的熱化學方程式為。(3)SiH4是一種無色氣體，遇到空氣能發(fā)生爆炸性自燃，生成SiO2和液態(tài)H2O。已知室溫下2gSiH4自燃放出熱量kJ。SiH4自燃的熱化學方程式為。(4)下圖是NO2和CO反應生成CO2和NO過程中能量變化示意圖，請寫出NO2和CO反應的熱化學方程式：。(5)直接排放煤燃燒產(chǎn)生的煙氣會引起嚴重的環(huán)境問題。煤燃燒產(chǎn)生的煙氣含氮的氧化物，用CH4催化還原NOx可以消除氮氧化物的污染。CH4(g)＋2NO2(g)=N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)ΔH1＝－867kJ·mol－1①2NO2(g)N2O4(g)ΔH2＝－kJ·mol－1②寫出CH4(g)催化還原N2O4(g)生成N2(g)和H2O(g)的熱化學方程式。解析(1)23gNO2的物質(zhì)的量為mol，則生成2molNO2吸收的熱量為kJ。吸熱反應ΔH為正值，故反應的熱化學方程式為N2(g)＋2O2(g)=2NO2(g)ΔH＝＋kJ·mol－1。(2)18g葡萄糖的物質(zhì)的量為mol，故1mol葡萄糖燃燒生成CO2和液態(tài)水放出2804kJ的熱量，反應的熱化學方程式為C6H12O6(s)＋6O2(g)=6H2O(l)＋6CO2(g)ΔH＝－2804kJ·mol－1。(3)2gSiH4自燃放出熱量kJ，1molSiH4自燃放出熱量1kJ，故熱化學方程式為SiH4(g)＋2O2(g)=SiO2(s)＋2H2O(l)ΔH＝－1kJ·mol－1。(4)由圖可知放出能量：ΔH＝368kJ·mol－1－134kJ·mol－1＝234kJ·mol－1。(5)用①式－②式即可得目標熱方程式。答案(1)N2(g)＋2O2(g)=2NO2(g)ΔH＝＋kJ·mol－1(2)C6H12O6(s)＋6O2(g)=6H2O(l)＋6CO2(g)ΔH＝－2804kJ·mol－1(3)SiH4(g)＋2O2(g)=SiO2(s)＋2H2O(l)ΔH＝－1kJ·mol－1(4)NO2(g)＋CO(g)=CO2(g)＋NO(g)ΔH＝－234kJ·mol－1(5)CH4(g)＋N2O4(g)=N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－kJ·mol－1[精華聚焦]1．熱化學方程式書寫的“七大”角度(1)注意ΔH的符號和單位若為放熱反應，ΔH為“－”；若為吸熱反應，ΔH為“＋”。ΔH的單位為kJ·mol－1。(2)注意反應熱的測定條件書寫熱化學方程式時應注明ΔH的測定條件(溫度、壓強)，但絕大多數(shù)ΔH是在25℃、101325Pa下測定的，此時可不注明溫度和壓強。(3)注意熱化學方程式中的化學計量數(shù)熱化學方程式中各物質(zhì)化學式前面的化學計量數(shù)僅表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量，并不表示物質(zhì)的分子數(shù)或原子數(shù)。因此化學計量數(shù)可以是整數(shù)，也可以是分數(shù)。(4)注意物質(zhì)的聚集狀態(tài)反應物和產(chǎn)物的聚集狀態(tài)不同，反應熱ΔH不同。因此，必須注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)才能完整地體現(xiàn)出熱化學方程式的意義。氣體用“g”，液體用“l(fā)”，固體用“s”，溶液用“aq”。熱化學方程式中不用“↑”和“↓”以及“點燃”、“加熱”等條件。(5)注意ΔH的數(shù)值與符號由于ΔH與反應完成的物質(zhì)的量有關，所以ΔH必須與熱化學方程式中化學式前面的化學計量數(shù)相對應，如果化學計量數(shù)加倍，則ΔH也要加倍?；槟娣磻姆磻獰釘?shù)值相等，但符號相反。(6)注意燃燒熱和中和熱(7)可逆反應的反應熱對于可逆反應的反應熱(ΔH)是指完全反應時的反應熱。2．蓋斯定律應用的“三步”分析法第一步：分析目標反應和已知反應，明確目標反應的反應物和生成物以及需要約掉的物質(zhì)。第二步：將每個已知熱化學方程式兩邊同乘以某個合適的數(shù)，使已知熱化學方程式中某種反應物或生成物的化學計量數(shù)與目標熱化學方程式中的該反應物或生成物的化學計量數(shù)一致，熱化學方程式中的ΔH也進行相應的換算；同時約掉目標反應中沒有的物質(zhì)。第三步：將已知熱化學方程式進行疊加，相應的熱化學方程式中的ΔH也進行疊加。以上可概括為找目標→看來源→變方向→調(diào)系數(shù)→相疊加→得答案。[重溫真題]1．(2023·江蘇，3)下列說法正確的是()A．分子式為C2H6O的有機化合物性質(zhì)相同B．相同條件下，等質(zhì)量的碳按a、b兩種途徑完全轉(zhuǎn)化，途徑a比途徑b放出更多熱能途徑a：Ceq\o(→,\s\up7(H2O),\s\do5(高溫))CO＋H2eq\o(→,\s\up7(O2),\s\do5(燃燒))CO2＋H2O途徑b：Ceq\o(→,\s\up7(O2),\s\do5(燃燒))CO2C．在氧化還原反應中，還原劑失去電子的總數(shù)等于氧化劑得到電子的總數(shù)D．通過化學變化可以直接將水轉(zhuǎn)變?yōu)槠徒馕鯝項，分子式為C2H6O的有機物可能是乙醇CH3CH2OH或甲醚CH3OCH3，二者性質(zhì)不同，錯誤；B項，兩者雖然轉(zhuǎn)化途徑不同，但都是由C最終生成CO2，根據(jù)蓋斯定律可知，放出熱量相同，錯誤；C項，氧化還原反應中得失電子守恒，正確；D項，水由H、O兩種元素組成，汽油主要是由烴類組成的混合物，由C、H兩種元素組成，根據(jù)原子守恒可知無法通過化學變化實現(xiàn)由水到汽油的轉(zhuǎn)化，錯誤。答案C2．(2023·江蘇，10)已知：C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1CO2(g)＋C(s)=2CO(g)ΔH22CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH34Fe(s)＋3O2(g)=2Fe2O3(s)ΔH43CO(g)＋Fe2O3(s)=3CO2(g)＋2Fe(s)ΔH5下列關于上述反應焓變的判斷正確的是()A．ΔH1＞0，ΔH3＜0 B．ΔH2＞0，ΔH4＞0C．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3 D．ΔH3＝ΔH4＋ΔH5解析設題中反應由上到下分別為①、②、③、④、⑤，反應①為碳的燃燒，是放熱反應，ΔH1<0，反應②為吸熱反應，ΔH2>0，反應③為CO的燃燒，是放熱反應，ΔH3<0，反應④為鐵的氧化反應(化合反應)，是放熱反應，ΔH4<0，A、B錯誤；C項，由于反應①＝反應②＋反應③，所以ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，正確；D項，反應③＝(反應④＋反應⑤×2)/3，所以ΔH3＝eq\f(ΔH4＋ΔH5×2,3)，錯誤。答案C3．(1)[2023·江蘇化學，20(1)]煙氣(主要污染物SO2、NOx)經(jīng)O3預處理后用CaSO3水懸浮液吸收，可減少煙氣中SO2、NOx的含量。O3氧化煙氣中SO2、NOx的主要反應的熱化學方程式為：NO(g)＋O3(g)=NO2(g)＋O2(g)ΔH＝－kJ·mol－1NO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=NO2(g)ΔH＝－kJ·mol－1SO2(g)＋O3(g)=SO3(g)＋O2(g)ΔH＝－kJ·mol－1反應3NO(g)＋O3(g)=3NO2(g)的ΔH＝kJ·mol－1。(2)[2023·江蘇，20(1)]白磷(P4)可由Ca3(PO4)2、焦炭和SiO2在一定條件下反應獲得。相關熱化學方程式如下：2Ca3(PO4)2(s)＋10C(s)=6CaO(s)＋P4(s)＋10CO(g)ΔH1＝＋3kJ·mol－1CaO(s)＋SiO2(s)=CaSiO3(s)ΔH2＝－kJ·mol－12Ca3(PO4)2(s)＋6SiO2(s)＋10C(s)=6CaSiO3(s)＋P4(s)＋10CO(g)ΔH3則ΔH3＝kJ·mol－1。(3)[2023·江蘇，20(1)]真空碳熱還原－氯化法可實現(xiàn)由鋁土礦制備金屬鋁，其相關反應的熱化學方程式如下：Al2O3(s)＋AlCl3(g)＋3C(s)=3AlCl(g)＋3CO(g)ΔH＝akJ·mol－13AlCl(g)=2Al(l)＋AlCl3(g)ΔH＝bkJ·mol－1反應Al2O3(s)＋3C(s)=2Al(l)＋3CO(g)的ΔH＝kJ·mol－1(用含a、b的代數(shù)式表示)。(4)[2023·江蘇，20(1)]已知：CH4(g)＋H2O(g)=CO(g)＋3H2(g)ΔH＝kJ·mol－1CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)ΔH＝kJ·mol－1以甲烷為原料制取氫氣是工業(yè)上常用的制氫方法。CH4(g)與H2O(g)反應生成CO2(g)和H2(g)的熱化學方程式為。(5)[2023·江蘇，17(2)]方法Ⅱ中主要發(fā)生了下列反應：①2CO(g)＋SO2(g)=S(g)＋2CO2(g)ΔH＝＋kJ·mol－1②2H2(g)＋SO2(g)=S(g)＋2H2O(g)ΔH＝＋kJ·mol－1③2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH＝－kJ·mol－1④2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH＝－kJ·mol－1S(g)與O2(g)反應生成SO2(g)的熱化學方程式可表示為。解析(1)對所給的三個熱化學方程式由上到下依次標記為①、②、③，由反應①和②可知O2是中間產(chǎn)物，①＋②×2消去O2，可得目標反應的ΔH＝－kJ·mol－1＋(－kJ·mol－1)×2＝－kJ·mol－1。(2)由蓋斯定律，目標反應可由反應①＋反應②×6，則ΔH3＝ΔH1＋ΔH2×6＝＋2kJ·mol－1。(3)由蓋斯定律可得兩反應相加即可得目標反應，所以目標反應的反應熱即為(a＋b)kJ·mol－1。(4)根據(jù)蓋斯定律，由第一個熱化學方程式擴大兩倍再減去第二個熱化學方程式即得。(5)根據(jù)蓋斯定律，S(s)＋O2(g)=SO2(g)由“反應③－反應①”(或反應④－反應②)而來，所以ΔH＝－－＝－(kJ·mol－1)或ΔH＝－－＝－(kJ·mol－1)。答案(1)－(2)2(3)a＋b(4)CH4(g)＋2H2O(g)=CO2(g)＋4H2(g)ΔH＝kJ·mol－1(5)S(g)＋O2(g)=SO2(g)ΔH＝－kJ·mol－1感悟高考1．題型：選擇題(次)填空題(主)2．考向：考查方式多為根據(jù)已知熱化學方程式書寫待求反應的熱化學方程式或直接計算其反應熱，難度不大，是近幾年高考熱點。3．注意點：①比較反應熱大小時，應注意其正負值；②靈活運用“疊加法”。[最新模擬]1．(2023·蘇錫常鎮(zhèn)二調(diào))已知：CO2(g)＋C(s)=2CO(g)ΔH1；C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH2；CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)ΔH3；CuO(s)＋CO(g)=Cu(s)＋CO2(g)ΔH4；2CuO(s)＋C(s)=2Cu(s)＋CO2(g)ΔH5。下列關于上述反應焓變的判斷不正確的是()A．ΔH1＞0 B．ΔH2＞0C．ΔH2＜ΔH3 D．ΔH5＝2ΔH4＋ΔH1解析前兩個反應均為吸熱反應，所以ΔH1、ΔH2均大于0，A、B正確；第3個反應為ΔH3＝ΔH2－ΔH1，ΔH2＝ΔH3＋ΔH1，由前分析ΔH1、ΔH2均大于0，所以ΔH2>ΔH3，錯誤；根據(jù)蓋斯定律，第5個反應為ΔH5＝2ΔH4＋ΔH1，正確。答案C2．已知下列反應：反應序號化學反應反應熱①Fe2O3(s)＋3CO(g)=2Fe(s)＋3CO2(g)ΔH1＝－kJ·mol－1②3Fe2O3(s)＋CO(g)=2Fe3O4(s)＋CO2(g)ΔH2＝－kJ·mol－1③Fe3O4(s)＋CO(g)=3FeO(s)＋CO2(g)ΔH3＝－kJ·mol－1④FeO(s)＋CO(g)=Fe(s)＋CO2(g)ΔH4則反應④的ΔH4為()A．＋kJ·mol－1 B．－kJ·mol－1C．＋kJ·mol－1 D．－kJ·mol－1解析反應④中不存在Fe2O3(s)和Fe3O4(s)，因此利用反應①②③時必須消掉這兩種物質(zhì)，根據(jù)蓋斯定律，將(①×3－②－③×2)/6得：FeO(s)＋CO(g)=Fe(s)＋CO2(g)，則ΔH4＝(ΔH1×3－ΔH2－ΔH3×2)/6≈＋kJ·mol－1。答案A3．(1)用CaSO4代替O2與燃料CO反應，既可提高燃燒效率，又能得到高純CO2，是一種高效、清潔、經(jīng)濟的新型燃燒技術，反應①為主反應，反應②和③為副反應。①1/4CaSO4(s)＋CO(g)1/4CaS(s)＋CO2(g)ΔH1＝－kJ·mol－1②CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋CO2(g)＋SO2(g)ΔH2＝＋kJ·mol－1③CO(g)1/2C(s)＋1/2CO2(g)ΔH3＝－kJ·mol－1反應2CaSO4(s)＋7CO(g)CaS(s)＋CaO(s)＋6CO2(g)＋C(s)＋SO2(g)的ΔH＝(用ΔH1、ΔH2和ΔH3)表示。(2)為減少SO2的排放，常采取的措施有：將煤轉(zhuǎn)化為清潔氣體燃料。已知：H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH＝－kJ·mol－1C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH＝－kJ·mol－1寫出焦炭與水蒸氣反應的熱化學方程式：。(3)焙燒產(chǎn)生的SO2可用于制硫酸。已知25℃、101kPa時：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH1＝－197kJ/mol；H2O(g)=H2O(l)ΔH2＝－44kJ/mol；2SO2(g)＋O2(g)＋2H2O(g)=2H2SO4(l)ΔH3＝－545kJ/mol。則SO3(g)與H2O(l)反應的熱化學方程式是。解析(1)根據(jù)蓋斯定律，可知①×4＋②＋③×2得ΔH＝4ΔH1＋ΔH2＋2ΔH3。(2)由蓋斯定律下式減去上式可得：C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH＝＋kJ·mol－1。(3)根據(jù)蓋斯定律，得出SO3(g)＋H2O(l)=H2SO4(l)ΔH4只須按下式進行即可：ΔH＝eq\f(1,2)(ΔH3－ΔH1－2ΔH2)＝－130kJ/mol熱化學方程式應為：SO3(g)＋H2O(l)=H2SO4(l)ΔH＝－130kJ/mol答案(1)4ΔH1＋ΔH2＋2ΔH3(2)C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH＝＋kJ·mol－1(3)SO3(g)＋H2O(l)=H2SO4(l)ΔH＝－130kJ/mol

能力提升訓練1．下列有關能量轉(zhuǎn)化的說法正確的是()A．動物體內(nèi)的葡萄糖被氧化為CO2的過程是熱能轉(zhuǎn)化為化學能的過程B．植物的光合作用是把太陽能轉(zhuǎn)化為熱能的過程C．化石燃料和植物燃料燃燒時放出的能量均來源于太陽能D．電解飽和食鹽水是把化學能轉(zhuǎn)化為電能解析A項，動物體內(nèi)的葡萄糖被氧化為CO2的過程是化學能轉(zhuǎn)化為熱能的過程；B項，植物的光合作用是把太陽能轉(zhuǎn)化為化學能；C項，大部分燃料燃燒放出的熱量來源于太陽能；D項，電解飽和食鹽水是把電能轉(zhuǎn)化為化學能。答案C2．H2與O2發(fā)生反應的過程用模型圖示如下(“－”表示化學鍵)，下列說法不正確的是()A．過程Ⅰ是吸熱過程B．過程Ⅲ一定是放熱過程C．該反應過程所有舊化學鍵都斷裂，且形成了新化學鍵D．該反應的能量轉(zhuǎn)化形式只能以熱能的形式進行解析過程Ⅰ是舊化學鍵斷裂的過程，為吸熱過程，而過程Ⅲ為新化學鍵形成的過程，是放熱過程，由圖示轉(zhuǎn)化過程知C項敘述符合圖示，故A、B、C項均正確；該反應可通過燃料電池實現(xiàn)化學能到電能的轉(zhuǎn)化，D項錯誤。答案D3．氯原子對O3的分解有催化作用：O3(g)＋Cl(g)=ClO(g)＋O2(g)ΔH1①ClO(g)＋O(g)=Cl(g)＋O2(g)ΔH2②該反應的能量變化如圖所示，下列敘述中正確的是()A．反應O3(g)＋O(g)=2O2(g)的ΔH＝E1－E2B．反應O3(g)＋O(g)=2O2(g)的ΔH＝E2－E3C．反應O3(g)＋O(g)=2O2(g)是吸熱反應D．反應O3(g)＋O(g)=2O2(g)的ΔH＝ΔH1＋ΔH2解析將①式O3(g)＋Cl(g)=ClO(g)＋O2(g)ΔH1與②式ClO(g)＋O(g)=Cl(g)＋O2(g)ΔH2相加，整理可得：反應O3(g)＋O(g)=2O2(g)的ΔH＝ΔH1＋ΔH2。由于反應物的總能量高于生成物的總能量，所以反應O3(g)＋O(g)=2O2(g)為放熱反應。因此正確選項為D。答案D4．根據(jù)表中的信息判斷下列說法正確的是()物質(zhì)金剛石石墨外觀無色，透明固體灰黑，不透明固體熔點？？燃燒熱/kJ·mol－1A.表示石墨燃燒熱的熱化學方程式為C(石墨，s)＋1/2O2(g)=CO(g)ΔH＝－kJ·mol－1B．由表中信息知C(石墨，s)=C(金剛石，s)ΔH＝＋kJ·mol－1C．由表中信息可得如圖所示的圖像D．由表中信息可推知相同條件下金剛石的熔點高于石墨的熔點解析根據(jù)燃燒熱的定義知C(石墨，s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH＝－kJ·mol－1，C(金剛石，s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH＝－kJ·mol－1，選項A錯誤；由石墨和金剛石燃燒熱的熱化學方程式可知選項B正確；選項C，kJ·mol－1表示金剛石和石墨之間的能量差，而不是金剛石轉(zhuǎn)化為石墨的反應過程中中間產(chǎn)物與石墨的能量差，選項C錯誤；等物質(zhì)的量的石墨比金剛石的能量低，能量越低越穩(wěn)定，因此石墨中碳碳鍵的鍵能應大于金剛石中碳碳鍵的鍵能，所以石墨的熔點應高于金剛石的熔點，選項D錯誤。答案B5．(2023·上?；瘜W，8)已知H2O2在催化劑作用下分解速率加快，其能量隨反應進程的變化如圖所示。下列說法正確的是()A．加入催化劑，減小了反應的熱效應B．加入催化劑，可提高H2O2的平衡轉(zhuǎn)化率C．H2O2分解的熱化學方程式：H2O2→H2O＋O2＋QD．反應物的總能量高于生成物的總能量解析由圖像可知反應物的總能量高于生成物的總能量，反應放出熱量，可寫出H2O2分解的熱化學方程式：H2O2(l)→H2O(l)＋eq\f(1,2)O2(g)＋Q，D正確，C錯誤；加入催化劑，能加快反應速率，對化學平衡移動無影響，因此反應的熱效應和H2O2的平衡轉(zhuǎn)化率無變化，A、B錯誤。答案D6．已知熱化學方程式：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH1＝－kJ·mol－1。則對于熱化學方程式：2H2O(g)=2H2(g)＋O2(g)ΔH2＝bkJ·mol－1的說法正確的是()A．熱化學方程式中H2O前面的“2”表示“每2個氣態(tài)水分子分解，就有bkJ·mol－1的熱量變化”B．b＝＋C．|ΔH2|>|ΔH1|D．|ΔH2|<|ΔH1|解析熱化學方程式中化學計量數(shù)表示參加反應的各物質(zhì)的物質(zhì)的量，而非物質(zhì)的分子個數(shù)，A項錯誤；反應2H2O(g)=2H2(g)＋O2(g)ΔH2＝bkJ·mol－1是反應2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH1＝－kJ·mol－1的逆過程，所以ΔH2＝＋kJ·mol－1，即b＝＋，B正確；同時可以判斷，兩個反應的焓變的絕對值是相等的，C、D錯誤。答案B7．(2023·無錫期末)下列敘述正確的是()A．等物質(zhì)的量的硫蒸氣和硫粉分別完全燃燒，后者放出熱量多B．稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)ΔH＝－kJ·mol－1，若將含molH2SO4的濃溶液與含1molNaOH的溶液混合，放出的熱量大于kJC．C(石墨，s)=C(金剛石，s)ΔH＝＋kJ·mol－1，則說明金剛石比石墨穩(wěn)定D．反應2CO(g)＋2NO(g)=N2(g)＋2CO2(g)在298K時能自發(fā)進行，則它的ΔH>0，ΔS>0解析硫粉變?yōu)榱蛘魵庑栉鼰幔实攘苛蚍廴紵攘蛘魵夥艧嵘伲珹錯誤；濃硫酸溶于水時也會放熱，B正確；吸熱反應中，反應物的總能量低于生成物的總能量，即石墨能量低，能量越低越穩(wěn)定，C錯誤；由反應的化學方程式可判斷ΔS<0，若能自發(fā)進行，則必有ΔH<0，D錯誤。答案B8．(2023·南通一調(diào))已知：①CH3COOH(l)＋2O2(g)=2CO2(g)＋2H2O(l)ΔH1；②C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH2；③2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH3；④2CO2(g)＋4H2(g)=CH3COOH(l)＋2H2O(l)ΔH4；⑤2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)=CH3COOH(l)ΔH5。下列關于上述反應焓變的判斷正確的是()A．ΔH1>0，ΔH2<0 B．ΔH5＝2ΔH2＋ΔH3－ΔH1C．ΔH3>0，ΔH5<0 D．ΔH4＝ΔH1－2ΔH3解析乙酸燃燒是放熱反應，即ΔH1<0，A錯誤；根據(jù)蓋斯定律，反應⑤可由反應2×②＋③－①得到，B正確；氫氣燃燒放熱，即ΔH3<0，C錯誤；根據(jù)蓋斯定律，反應④可由反應2×③－①得到，D錯誤。答案B9．一定溫度和壓強條件下，已知下列三個熱化學方程式：①2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH1＝－566kJ·mol－1②N2(g)＋O2(g)=2NO(g)ΔH2＝＋180kJ·mol－1③2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g)ΔH3＝akJ·mol－1下列敘述正確的是()A．反應①和反應②轉(zhuǎn)移相同的電子數(shù)時，放出的熱量之比為283∶90B．反應②在高溫和閃電兩個條件下的反應熱不同C．反應③的a＝－746D．反應③的熱量變化為akJ時，CO的轉(zhuǎn)化率為100%解析盡管反應①和反應②轉(zhuǎn)移相同的電子數(shù)時，熱量變化量之比為283∶90，但反應①放出熱量，反應②吸收熱量，A項錯誤；一個化學反應的反應熱與反應條件無關，B項錯誤；根據(jù)蓋斯定律，③＝①－②，則ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝－566kJ·mol－1－180kJ·mol－1＝－746kJ·mol－1，C項正確；反應③為可逆反應，CO的轉(zhuǎn)化率不可能是100%，D項錯誤。答案C10．下列說法正確的是()A．右圖可表示水分解過程中的能量變化B．已知氯氣、溴蒸氣分別與氫氣反應的熱化學方程式為H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)ΔH1；H2(g)＋Br2(g)=2HBr(g)ΔH2，則ΔH1>ΔH2C．需要加熱的反應一定是吸熱反應，常溫下能發(fā)生的反應一定是放熱反應D．已知：①反應H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)ΔH＝－akJ·mol－1②，且a、b、c均大于零，則斷開1molH—Cl鍵所需的能量為(a＋b＋c)kJ解析A項，水分解是吸熱反應，生成物總能量大于反應物總能量，使用催化劑會降低活化能，正確；B項，Cl2的氧化性強于Br2的，1molCl2(g)與氫氣反應放出的熱量多于1molBr2(g)與氫氣反應放出的熱量，ΔH小于零，則放熱越多，ΔH越小，錯誤；C項，反應是否需要加熱與吸熱、放熱反應無關，如金屬的燃燒多數(shù)需要加熱，但為放熱反應，錯誤；D項，設所需能量為xkJ，由鍵能與ΔH的關系可得：(b＋c－2x)＝－a，解得x＝eq\f(a＋b＋c,2)，即斷開1molH—Cl鍵所需的能量為eq\f(a＋b＋c,2)kJ，錯誤。答案A11．已知；Si—Cl鍵、H—H鍵、H—Cl鍵、Si—Si鍵的鍵能分別為akJ·mol－1、bkJ·mol－1、ckJ·mol－1、dkJ·mol－1，1mol硅晶體含2molSi—Si鍵。工業(yè)上，提純硅的熱化學方程式是SiCl4(g)＋2H2(g)=Si(s)＋4HCl(g)ΔH。根據(jù)上述數(shù)據(jù)，ΔH為()A．(4a＋2b－4c－d)kJ·mol－1B．(4a＋2b－4c－2d)kJ·mol－1C．(2d＋4c－4a－2b)kJ·mol－1D．(4a＋b－4c－d)kJ·mol－1解析根據(jù)鍵能和反應熱的關系知，反應熱等于反應物的鍵能之和與生成物的鍵能之和的差，C項錯誤；根據(jù)題意知，1mol硅含2molSi—Si鍵，A、D項錯誤；1mol四氯化硅含4molSi—Cl鍵、1mol氫氣含1molH—H鍵、1mol氯化氫含1molH—Cl鍵，B項正確。答案B12．常溫下，mol·L－1MOH溶液的pH為10。已知：2MOH(aq)＋H2SO4(aq)=M2SO4(aq)＋2H2O(l)ΔH1＝－kJ·mol－1；H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)ΔH2＝－kJ·mol－1。則MOH在水溶液中電離的ΔH為()A．＋kJ·mol－1 B．＋kJ·mol－1C．－kJ·mol－1 D．－kJ·mol－1解析根據(jù)題中mol/LMOH溶液的pH＝10，知MOH為弱堿，MOH溶液與硫酸的中和反應可以看做兩個過程：MOH(aq)M＋(aq)＋OH－(aq)ΔH、H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)ΔH2，根據(jù)蓋斯定律知ΔH1＝2(ΔH＋ΔH2)，則ΔH＝eq\f(1,2)ΔH1－ΔH2＝(－kJ·mol－1)×eq\f(1,2)－(－kJ·mol－1)＝＋kJ·mol－1，B項正確。答案B13．SiO2廣泛存在于自然界中，其在工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的用途。(1)白磷(P4)可由Ca3(PO4)2、焦炭和SiO2在一定條件下反應獲得。相關熱化學方程式如下：2Ca3(PO4)2(s)＋10C(s)=6CaO(s)＋P4(s)＋10CO(g)ΔH1＝＋3kJ·mol－1CaO(s)＋SiO2(s)=CaSiO3(s)ΔH2＝－kJ·mol－12Ca3(PO4)2(s)＋6SiO2(s)＋10C(s)=6CaSiO3(s)＋P4(s)＋10CO(g)ΔH3則ΔH3＝kJ·mol－1。(2)工業(yè)上用石英砂和焦炭可制得粗硅。已知：請將以下反應的熱化學方程式補充完整：SiO2(s)＋2C(s)=Si(s)＋2CO(g)ΔH＝。解析(1)根據(jù)反應2Ca3(PO4)2(s)＋10C(s)=6CaO(s)＋P4(s)＋10CO(g)ΔH1＝＋3kJ·mol－1①、CaO(s)＋SiO2(s)=CaSiO3(s)ΔH2＝－kJ·mol－1②，運用蓋斯定律將①＋②×6得：2Ca3(PO4)2(s)＋6SiO2(s)＋10C(s)=6CaSiO3(s)＋P4(s)＋10CO(g)，則ΔH3＝＋3kJ·mol－1－kJ·mol－1×6＝＋2kJ·mol－1。(2)由題圖可知Si(s)＋O2(g)=SiO2(s)ΔH1＝－kJ·mol－1，2C(s)＋O2(g)=2CO(g)ΔH2＝－kJ·mol－1，根據(jù)蓋斯定律有：ΔH＝ΔH2－ΔH1＝＋kJ·mol－1。答案(1)＋2(2)＋kJ·mol－114．甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發(fā)和應用前景。(1)工業(yè)上一般采用下列兩個反應合成甲醇：反應Ⅰ：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH1反應Ⅱ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH2①上述反應符合“原子經(jīng)濟”原則的是反應(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。②反應Ⅰ在不同溫度下的化學平衡常數(shù)(K)如表所示：溫度250℃300℃350℃K由表中數(shù)據(jù)判斷，ΔH10(填“>”、“<”或“＝”)。③某溫度下，將2molCO和6molH2充入2L的密閉容器中，充分反應，達到平衡后測得c(CO)＝mol·L－1，則CO的轉(zhuǎn)化率為，此時的溫度為(從上表中選擇)。(2)已知在常溫常壓下：①2CH3OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋4H2O(g)ΔH1＝－1kJ·mol－1②2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH2＝－kJ·mol－1③H2O(g)=H2O(l)ΔH3＝－kJ·mol－1寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學方程式：。解析(1)①反應Ⅰ的產(chǎn)物只有甲醇，而反應Ⅱ的產(chǎn)物有兩種，故反應Ⅰ符合“原子經(jīng)濟”原則。②觀察表中數(shù)據(jù)可得，升溫時，K變小，即升溫時該反應平衡向逆反應方向移動，說明該反應的逆反應是吸熱反應，則正反應為放熱反應，即ΔH1<0。③CO的轉(zhuǎn)化率為(2mol－mol·L－1×2L)÷2mol×100%＝80%；此時的化學平衡常數(shù)K＝eq\f(c（CH3OH）,c（CO）·c2（H2）)＝eq\f,×≈，故此時的溫度為250℃。(2)將三個熱化學方程式進行變形：(①－②＋4×③)×eq\f(1,2)，可得甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學方程式，即CH3OH(l)＋O2(g)=CO(g)＋2H2O(l)ΔH＝(ΔH1－ΔH2＋4ΔH3)×eq\f(1,2)＝－kJ·mol－1。答案(1)①Ⅰ②<③80%250℃(2)CH3OH(l)＋O2(g)=CO(g)＋2H2O(l)ΔH＝－kJ·mol－115．氨在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應用廣泛。在壓強為30MPa時，合成氨時平衡混合氣體中NH3的體積分數(shù)與溫度的關系如表所示：溫度/℃200300400500600氨的體積分數(shù)/%請回答下列問題：(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，結合化學平衡移動原理，說明合成氨反應是放熱反應的原因：。(2)根據(jù)圖寫出合成氨的熱化學方程式是。(3)將1molN2(g)和3molH2(g)放在一密閉容器中，在催化劑存在時進行反應，測得反應放出的熱量(填“大于”、“等于”或“小于”)kJ，原因是；若加入催化劑，ΔH(填“變大”、“不變”或“變小”)。(4)已知分別破壞1molN≡N鍵、1molH－H鍵時需要吸收的能量為946kJ、436kJ，則破壞1molN—H鍵需要吸收的能量為kJ。(5)N2H4可視為NH3分子中的H被－NH2取代的產(chǎn)物。發(fā)射衛(wèi)星時以N2H4(g)為燃料、NO2為氧化劑，二者反應生成N2和H2O(g)。已知：N2(g)＋2O2(g)=2NO2(g)ΔH1＝＋kJ·mol－1N2H4(g)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g)ΔH2＝－534kJ·mol－1則1molN2H4與NO2完全反應的熱化學方程式為。解析(1)、(2)見答案。(3)合成氨的熱化學方程式表示1mol氮氣與3mol氫氣完全反應生成2molNH3時放出kJ的熱量，而合成氨的反應是可逆反應，1molN2(g)和3molH2(g)不可能完全反應生成2mol的NH3(g)，故測得反應放出的熱量小于kJ。(4)設破壞1molN－H鍵需吸收的能量為xkJ，946＋436×3－6x＝－，x≈391。(5)首先依信息[反應物為N2H4(g)和NO2(g)，生成物為N2(g)和H2O(g)]寫出方程式并配平得N2H4(g)＋NO2(g)=eq\f(3,2)N2(g)＋2H2O(g)，依據(jù)蓋斯定律可得此反應的ΔH＝ΔH2－eq\f(1,2)ΔH1＝－kJ·mol－1。答案(1)溫度升高，氨在混合氣體中的體積分數(shù)減小，平衡向吸熱反應方向移動，故正反應是放熱反應(2)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－kJ·mol－1(3)小于由于該反應是可逆反應，反應物不能全部轉(zhuǎn)化為生成物不變(4)391(5)N2H4(g)＋NO2(g)=eq\f(3,2)N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－kJ·mol－1第6講電化學基礎[最新考綱]1．理解原電池和電解池的工作原理，能寫出常見的簡單電極反應和電池反應方程式。2.了解常見的化學電源，認識化學能與電能相互轉(zhuǎn)化的實際意義及其重要應用。3.認識金屬腐蝕的危害，理解金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因，能運用恰當?shù)拇胧┓乐硅F、鋁等金屬腐蝕。?？键c一原電池的工作原理及新型化學電源的分析[知識特訓]1．下圖為兩個原電池裝置圖，由此判斷下列說法的正誤(1)當兩電池轉(zhuǎn)移相同數(shù)目電子時，生成和消耗Ni的物質(zhì)的量相同(√)(2)兩裝置工作時，鹽橋中的陰離子向負極移動，陽離子向正極移動(√)(3)由此可判斷能夠發(fā)生反應2Cr3＋＋3Ni=3Ni2＋＋2Cr和Ni2＋＋Sn=Sn2＋＋Ni(×)(4)由此可判斷Cr、Ni、Sn三種金屬的還原性強弱順序為：Cr>Ni>Sn(√)(5)去掉鹽橋，電流表指針仍會發(fā)生偏轉(zhuǎn)(×)結合以上解題分析總結：(1)結合電極材料，如何確定電池的正負極？提示：一般情況下，活潑性強一極是原電池的負極，另一極為正極。(2)原電池在放電過程中，電池內(nèi)部陰、陽離子移動的方向是怎樣的？提示：在放電過程中，負極失電子，電子通過導線流向正極，電池內(nèi)部電解質(zhì)中的陰離子向負極移動，陽離子向正極移動，離子移動的結果使電解質(zhì)溶液整個區(qū)域和局部區(qū)域都保持電中性。2．寫出下列燃料電池裝置的總反應方程式和電極反應式①電池總反應為CH4＋2O2=CO2＋2H2O。負極為CH4－8e－＋2H2O=CO2＋8H＋；正極為2O2＋8e－＋8H＋=4H2O。②電池總反應為CH4＋2O2＋2OH－=COeq\o\al(2－,3)＋3H2O。負極為CH4－8e－＋10OH－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O；正極為2O2＋8e－＋4H2O=8OH－。③電池總反應為2CO＋O2=2CO2。負極為2CO－4e－＋2COeq\o\al(2－,3)=4CO2；正極為O2＋4e－＋2CO2=2COeq\o\al(2－,3)。④電池總反應為2H2＋O2=2H2O。負極為2H2－4e－＋2O2－=2H2O；正極為O2＋4e－=2O2－。[精華聚焦]1．原電池的結構及工作原理2．一般電極反應式的書寫[重溫真題]1．(2023·江蘇化學，10)一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖。下列有關該電池的說法正確的是()A．反應CH4＋H2Oeq\o(=,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))3H2＋CO，每消耗1molCH4轉(zhuǎn)移12mol電子B．電極A上H2參與的電極反應為：H2＋2OH－－2e－=2H2OC．電池工作時，COeq\o\al(2－,3)向電極B移動D．電極B上發(fā)生的電極反應為：O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)解析A項，eq\o(C,\s\up6(－4))H4→eq\o(C,\s\up6(＋2))O，則該反應中每消耗1molCH4轉(zhuǎn)移6mol電子，錯誤；該電池的傳導介質(zhì)為熔融的碳酸鹽，所以A電極即負極上H2參與的電極反應為：H2－2e－＋COeq\o\al(2－,3)=CO2＋H2O，錯誤；C項，原電池工作時，陰離子移向負極，而B極是正極，錯誤；D項，B電極即正極上O2參與的電極反應為：O2＋4e－＋CO2=2COeq\o\al(2－,3)，正確。答案D2．(2023·江蘇，9)Mg-H2O2電池可用于驅(qū)動無人駕駛的潛航器。該電池以海水為電解質(zhì)溶液，示意圖如右。該電池工作時，下列說法正確的是()A．Mg電極是該電池的正極B．H2O2在石墨電極上發(fā)生氧化反應C．石墨電極附近溶液的pH增大D．溶液中Cl－向正極移動解析Mg-H2O2-海水電池，活潑金屬(Mg)作負極，發(fā)生氧化反應：Mg－2e－=Mg2＋，H2O2在正極(石墨電極)發(fā)生還原反應：H2O2＋2e－=2OH－(由于電解質(zhì)為中性溶液，則生成OH－)，A項、B項錯誤，C項正確。由于負極陽離子(Mg2＋)增多，則Cl－向負極移動平衡電荷，D錯誤。答案C3．(1)[2023·江蘇，20(3)]鋁電池性能優(yōu)越，AlAgO電池可用作水下動力電源，其原理如圖所示。該電池反應的化學方程式為。(2)[2023·江蘇，18(2)]銀鋅堿性電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液，電池放電時正極的Ag2O2轉(zhuǎn)化為Ag，負極的Zn轉(zhuǎn)化為K2Zn(OH)4，寫出該電池反應方程式：。解析(1)AlAgO電池中還原劑是鋁，氧化劑是AgO，所以發(fā)生的電池反應是2Al＋3AgO＋2NaOH=2NaAlO2＋3Ag＋H2O。(2)放電時正極發(fā)生還原反應，負極發(fā)生氧化反應，反應的化學方程式為：Ag2O2＋2Zn＋4KOH＋2H2O=2K2Zn(OH)4＋2Ag。答案(1)2Al＋3AgO＋2NaOH=2NaAlO2＋3Ag＋H2O(2)Ag2O2＋2Zn＋4KOH＋2H2O=2K2Zn(OH)4＋2Ag感悟高考1．題型：選擇題填空題2．考向：以新型化學電源為命題背景考查原電池的結構和工作原理的題型是高考的熱點。通?？疾榈闹R點是原電池電極的判斷、電極和電池反應式的書寫、電子的轉(zhuǎn)移或電流方向的判斷、電解質(zhì)溶液中離子的移動方向及有關簡單計算。3．注意點：①根據(jù)電性的一致性判斷、原電池和電解池中離子的移動方向；②高新充電電池四個電極的關系。[最新模擬]題組1原電池工作原理的分析與判斷1．獲得“863”計劃和中科院“百人計劃”支持的環(huán)境友好型鋁碘電池已研制成功，電解液為AlI3溶液，已知電池總反應為：2Al＋3I2=2AlI3。下列說法不正確的是()A．該電池負極的電極反應式為：Al－3e－=Al3＋B．工作過程中，Al3＋移向正極C．消耗相同質(zhì)量金屬時，用鋰作負極時，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量比鋁多D．該電池的正極材料是碘解析由總反應式知A項正確；原電池中陽離子移向正極，B項正確；每轉(zhuǎn)移1mole－，消耗鋰、鋁的質(zhì)量分別為7g、9g，C項正確；碘不是導體，不能作電極，D項錯誤。答案D2．某原電池裝置如圖所示，電池總反應為2Ag＋Cl2=2AgCl。下列說法正確的是()A．正極反應為AgCl＋e－=Ag＋Cl－B．放電時，交換膜右側(cè)溶液中有大量白色沉淀生成C．若用NaCl溶液代替鹽酸，則電池總反應隨之改變D．當電路中轉(zhuǎn)移mole－時，交換膜左側(cè)溶液中約減少mol離子解析A項，Pt為正極發(fā)生還原反應：Cl2＋2e－=2Cl－，錯誤；B項，放電時，左側(cè)的電極反應式Ag＋Cl－－e－=AgCl↓，有大量白色沉淀生成，錯誤；C項，由于H＋、Na＋均不參與電極反應，則用NaCl溶液代替鹽酸，電池總反應不變，錯誤；D項，當電路中轉(zhuǎn)移mole－時，左側(cè)產(chǎn)生molAg＋與Cl－結合為AgCl沉淀，右側(cè)產(chǎn)生molCl－，為保持溶液的電中性，左側(cè)約有molH＋通過陽離子交換膜轉(zhuǎn)移到右側(cè)，故左側(cè)溶液中約減少mol離子，正確。答案D題組2高新電池的分析與判斷3．液體燃料電池相比于氣體燃料電池具有體積小等優(yōu)點。一種以液態(tài)肼(N2H4)為燃料的電池裝置如下圖所示，該電池用空氣中的氧氣作為氧化劑，KOH溶液作為電解質(zhì)溶液。下列關于該電池的敘述正確的是()A．b極發(fā)生氧化反應B．a(chǎn)極的反應式：N2H4＋4OH－－4e－=N2↑＋4H2OC．放電時，電流從a極經(jīng)過負載流向b極D．其中的離子交換膜需選用陽離子交換膜解析燃料電池燃料(N2H4)在負極(a極)發(fā)生氧化反應：N2H4＋4OH－－4e－=N2↑＋4H2O，O2在正極(b極)發(fā)生還原反應：O2＋4e－＋2H2O=4OH－，總反應為N2H4＋O2=N2＋2H2O，A項錯誤，B項正確；放電時電流由正極流向負極，C項錯誤；OH－在正極生成，移向負極消耗，所以離子交換膜應讓OH－通過，故選用陰離子交換膜，D項錯誤。答案B4．先進的高能量密度二次電池對下一代電動汽車的發(fā)展和可再生能源發(fā)電的有效利用具有至關重要的作用。室溫Al－Mn2O4二次電池是一種新型電池，由Al3＋、Al2Cleq\o\al(－,7)和AlCleq\o\al(－,4)組成的離子液體為該電池的電解液，電池結構如圖所示，放電時的總反應式為Al＋Mn2O4=AlMn2O4。下列說法正確的是()A．放電時，負極的電極反應式為AlMn2O4－3e－=Mn2O4＋Al3＋B．放電時，Al3＋向負極移動C．充電時，Mn2O4極與電源的負極相連D．充電時，Al電極質(zhì)量增加解析首先，根據(jù)放電時的總反應式可知，放電時，Al的化合價升高，進而可確定Al電極是該電池的負極；然后，根據(jù)二次電池充放電時的特點逐一判斷選項。放電時，Al電極是該電池的負極，發(fā)生反應：Al－3e－=Al3＋，Al3＋向正極移動，A、B項錯誤；放電時，Mn2O4極是電源的正極，發(fā)生反應：Mn2O4＋Al3＋＋3e－=AlMn2O4，充電時，則由AlMn2O4失電子，Mn2O4極作陽極，與電源的正極相連，C項錯誤；充電時，Al3＋在Al電極得電子生成Al，Al電極質(zhì)量增加，D項正確。答案D———————————————[方法技巧]————————————————復雜電極反應式的書寫復雜的電極反應式＝總反應式－較簡單一極的電極反應式如CH4堿性燃料電池負極反應式的書寫：CH4＋2O2＋2OH－=COeq\o\al(2－,3)＋3H2O……總反應式2O2＋4H2O＋8e－=8OH－……正極反應式CH4＋10OH－－8e－=7H2O＋COeq\o\al(2－,3)……負極反應式?？键c二電解規(guī)律及其應用[知識特訓]1．填空：掌握電解原理總反應：CuCl2eq\o(=,\s\up7(通電))Cu＋Cl2↑電解池：電能轉(zhuǎn)化為化學能2．判斷：掌握電解原理應用(1)電解質(zhì)溶液導電是化學變化，金屬導電是物理變化(√)(2)電解法精煉銅時，用純銅作陽極(×)(3)在鍍件上鍍銅時，電鍍液中c(Cu2＋)幾乎不變(√)(4)電解法精煉銅時，電解質(zhì)溶液中各離子濃度基本不變(×)(5)電解飽和食鹽水時，電子的流向由負極→外電路→陰極→食鹽水溶液→陽極→正極(×)(6)電鍍時只能用鍍層金屬作陰極，鍍件金屬作陽極(×)(7)工業(yè)上可用電解MgCl2、AlCl3溶液的方法制取Mg和Al(×)3．書寫：掌握電解池中必考的反應(1)電解飽和食鹽水。2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。(2)電解硫酸銅溶液。2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4。(3)電解精煉銅。陽極：Zn－2e－=Zn2＋Fe－2e－=Fe2＋Ni－2e－=Ni2＋Cu(粗銅)－2e－=Cu2＋，陰極：Cu2＋＋2e－=Cu(精銅)。(4)電解熔融鹽或氧化物的方法冶煉活潑金屬Na、Al、Mg等。2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(通電))2Na＋Cl2↑；2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up7(通電),\s\do5(冰晶石))4Al＋3O2↑；MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(通電))Mg＋Cl2↑。[精華聚焦]1．電解規(guī)律(惰性電極)類型溶液實例電極反應特點電解對象電解質(zhì)溶液濃度pH電解質(zhì)溶液復原電解水型：(含氧酸、強堿、活潑金屬的高價含氧酸鹽)NaOH陰極：4H＋＋4e－=2H2↑陽極：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑水增大增大水H2SO4水增大減小水Na2SO4水增大不變水電解電解質(zhì)型：(無氧酸、不活潑金屬的無氧酸鹽)HCl陰極：2H＋＋2e－=H2↑陽極：2Cl－－2e－=Cl2↑電解質(zhì)減小增大氯化氫CuCl2陰極：Cu2＋＋2e－=Cu陽極：2Cl－－2e－=Cl2↑電解質(zhì)減小氯化銅放H2生堿型：(活潑金屬的無氧酸鹽)NaCl陰極：H＋放電2H＋＋2e－=H2↑陽極：電解質(zhì)陰離子放電2Cl－－2e－=Cl2↑電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)增大氯化氫放O2生酸型：不活潑金屬的含氧酸鹽CuSO4陰極：電解質(zhì)陽離子放電2Cu2＋＋4e－=2Cu陽極：OH－放電4OH－－4e－=2H2O＋O2↑電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)減小氧化銅或碳酸銅2.電解質(zhì)溶液的復原電解后有關電解質(zhì)溶液恢復原態(tài)的問題應該用質(zhì)量守恒法分析，即“出來什么，加入什么”，一般是加入陽極產(chǎn)物和陰極產(chǎn)物的化合物，但也有特殊情況，如用惰性電極電解CuSO4溶液，Cu2＋完全放電之前，可加入CuO或CuCO3復原。[重溫真題]1．(2023·四川理綜，4)用右圖所示裝置除去含CN－、Cl－廢水中的CN－時，控制溶液pH為9～10，陽極產(chǎn)生的ClO－將CN－氧化為兩種無污染的氣體。下列說法不正確的是()A．用石墨作陽極，鐵作陰極B．陽極的電極反應式：Cl－＋2OH－－2e－=ClO－＋H2OC．陰極的電極反應式：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－D．除去CN－的反應：2CN－＋5ClO－＋2H＋=N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O解析Cl－在陽極發(fā)生氧化反應生成ClO－，水電離出的H＋在陰極發(fā)生還原反應生成H2，又由于電解質(zhì)溶液呈堿性，故A、B、C項正確；D項，溶液呈堿性，離子方程式中不能出現(xiàn)H＋，正確的離子方程式為2CN－＋5ClO－＋H2O=N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋2OH－，錯誤。答案D2．(1)[2023·江蘇，20(1)]將燒堿吸收H2S后的溶液加入到如圖1所示的電解池的陽極區(qū)進行電解。電解過程中陽極區(qū)發(fā)生如下反應：圖1S2－－2e－=S(n－1)S＋S2－=Seq\o\al(2－,n)①寫出電解時陰極的電極反應式：。②電解后陽極區(qū)的溶液用稀硫酸酸化得到硫單質(zhì)，其離子方程式可寫成。(2)[2023·江蘇，20(4)]電解尿素[CO(NH2)2]的堿性溶液制氫的裝置示意圖見圖2(電解池中隔膜僅阻止氣體通過，陰、陽極均為惰性電極)。電解時，陽極的電極反應式為。圖2圖3(3)[2023·江蘇，17(3)]用惰性電極電解NaHSO3溶液的裝置如圖3所示。陽極區(qū)放出氣體的成分為(填化學式)。解析(1)①電解時，陰極溶液中的陽離子放電，即水溶液中的H＋放電生成H2和OH－。②由題給反應可知，陽極區(qū)生成了Seq\o\al(2－,n)，Seq\o\al(2－,n)可以理解為(n－1)S＋S2－，加入稀硫酸生成S單質(zhì)的同時還有H2S氣體生成。(2)產(chǎn)生H2是由溶液中的H＋在陰極放電所得到，則陽極產(chǎn)生的是N2，陽極發(fā)生氧化反應，在堿性環(huán)境下的電極反應式為：CO(NH2)2＋8OH－－6e－=COeq\o\al(2－,3)＋N2↑＋6H2O。(3)陰極區(qū)H＋放電生成H2，使HSOeq\o\al(－,3)轉(zhuǎn)化為SOeq\o\al(2－,3)；陽極是水中OH－失電子生成O2，剩余H＋；陰離子交換膜使SOeq\o\al(2－,3)(或HSOeq\o\al(－,3))移向陽極，在陽極區(qū)與H＋反應生成SO2氣體。答案(1)①2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－②Seq\o\al(2－,n)＋2H＋=(n－1)S↓＋H2S↑(2)CO(NH2)2＋8OH－－6e－=COeq\o\al(2－,3)＋N2↑＋6H2O(3)O2、SO2感悟高考1．題型：選擇題填空題2．考向：主要考查角度有：①根據(jù)電解現(xiàn)象判據(jù)電源正、負極，并進一步考查離子移向，電極反應及簡單計算；②根據(jù)電源正、負極考查電解相關基礎知識；③電解原理在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應用(熱點)。3．注意點：①分清陰、陽極與電源正、負極關系；②電荷守恒在書寫電極反應中的應用。[最新模擬]題組1電解原理的分析與判斷1．鋁陽極氧化處理后形成的氧化膜比鋁的天然氧化膜耐磨性、耐腐蝕性及裝飾性有明顯提高，工業(yè)中以鋁為陽極，置于硫酸溶液中電解，裝置如圖所示，下列說法正確的是()A．陽極電極反應式為：2Al－6e－＋6OH－=Al2O3＋3H2OB．隨著電解的進行，溶液的pH逐漸增大C．當陰極生成氣體L(標準狀況)時，陽極增重gD．電解過程中H＋移向Al電極解析考生在解答本題時，易忽略題中信息，錯誤書寫陽極電極反應式而誤選A。A項，電解質(zhì)溶液為硫酸溶液，反應物中無OH－，錯誤；B項，電解總反應為：2Al＋3H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))Al2O3＋3H2↑，H2O減少，溶液的pH逐漸減小，錯誤；C項，陰極反應為：2H＋＋2e－=H2↑，生成H2的物質(zhì)的量為L÷L/mol＝mol，則轉(zhuǎn)移電子為2×mol＝mol，陽極反應為：2Al＋3H2O－6e－=Al2O3＋6H＋，根據(jù)差量法計算得陽極增重g，正確；D項，電解過程中陽離子移向陰極，所以H＋移向石墨電極，錯誤。答案C2．如圖X是直流電源。Y槽中c、d為石墨棒，Z槽中e、f是質(zhì)量相同的銅棒。接通電路后，發(fā)現(xiàn)d附近顯紅色。(1)①電源上b為極(用“正”、“負”、“陰”或“陽”填空)。②Z槽中e為極(同上)。③連接Y、Z槽線路中，電子流動的方向是de(用“→”或“←”填空)。(2)①寫出c極上反應的電極反應式：。②寫出Y槽中總反應的化學方程式：。③寫出Z槽中e極上反應的電極反應式：。解析d極附近顯紅色，說明d為陰極，電極反應式為2H＋＋2e－=H2↑，c為陽極，電極反應式為2Cl－－2e－=Cl2↑，Y槽電解飽和NaCl溶液的總反應方程式為2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2NaOH＋Cl2↑＋H2↑；直流電源中a為正極，b為負極，Z槽中f為陰極，e為陽極，活性電極作陽極，電極本身失電子發(fā)生氧化反應，電極反應式為Cu－2e－=Cu2＋，電子流動方向由e→d。答案(1)①負②陽③←(2)①2Cl－－2e－=Cl2↑②2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑③Cu－2e－=Cu2＋題組2電解原理的工農(nóng)業(yè)應用3．工業(yè)品氫氧化鉀的溶液中含有某些含氧酸根雜質(zhì)，可用離子交換膜法電解提純。電解槽內(nèi)裝有陽離子交換膜(只允許陽離子通過)，其工作原理如圖所示。下列說法中正確的是(