高三化學(xué)二輪總復(fù)習(xí) 化學(xué)反應(yīng)與能量

化學(xué)反應(yīng)與能量[專題體系構(gòu)建]考點(diǎn)1化學(xué)能與熱能[核心回顧]1.從宏觀角度和微觀角度理解反應(yīng)熱化學(xué)反應(yīng)中能量變化圖示

圖像分析微觀角度宏觀角度a表示斷裂舊化學(xué)鍵吸收的能量;b表示生成新化學(xué)鍵放出的能量;ΔH表示反應(yīng)熱a表示反應(yīng)物的活化能;b表示活化分子形成生成物釋放的能量;ΔH表示反應(yīng)熱2.中和熱(1)測(cè)定原理c=4.18J·g-1·℃-1=4.18×10-3kJ·g-1·℃-1;n為生成H2O的物質(zhì)的量。稀溶液的密度用1g·mL-1進(jìn)行計(jì)算。(2)實(shí)驗(yàn)裝置(3)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值在25℃和101kPa下,強(qiáng)酸的稀溶液與強(qiáng)堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH2O時(shí),放出57.3kJ的熱量:H+(aq)+OH-(aq)══H2O(l)

ΔH=-57.3kJ·mol-1。中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測(cè)定3.書寫熱化學(xué)方程式的“五步驟”4.燃燒熱

5.計(jì)算反應(yīng)熱(ΔH)的四種常用方法(1)根據(jù)物質(zhì)能量(焓值)計(jì)算反應(yīng)熱:ΔH=生成物總能量-反應(yīng)物總能量;(2)根據(jù)鍵能計(jì)算反應(yīng)熱:ΔH=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能;(3)根據(jù)活化能計(jì)算反應(yīng)熱:ΔH=Ea(正反應(yīng))-Ea(逆反應(yīng));(4)根據(jù)蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱:熱化學(xué)方程式的疊加,符合質(zhì)量守恒和能量守恒規(guī)律。[命題角度]角度1根據(jù)鍵能計(jì)算反應(yīng)熱【典例】

(2022寧夏吳忠模擬)工業(yè)上,裂解正丁烷可以獲得乙烯、丙烯等化工原料。反應(yīng)1:C4H10(g,正丁烷)══CH4(g)+C3H6(g)

ΔH1反應(yīng)2:C4H10(g,正丁烷)══C2H6(g)+C2H4(g)

ΔH2已知幾種共價(jià)鍵的鍵能如下表:共價(jià)鍵C—HC=CC—C鍵能/(kJ?mol-1)413614347(1)根據(jù)上述數(shù)據(jù)估算,ΔH1=

。

(2)正丁烷和異丁烷之間轉(zhuǎn)化的能量變化如圖所示。正丁烷氣體轉(zhuǎn)化成異丁烷氣體的熱化學(xué)方程式為

。

+80kJ·mol-1C4H10(g,正丁烷)====C4H10(g,異丁烷)

ΔH=-7kJ·mol-1提示

(1)根據(jù)鍵能計(jì)算反應(yīng)熱,焓變等于反應(yīng)物的總鍵能減去生成物的總鍵能,故ΔH1=(347×2-614)

kJ·mol-1=+80

kJ·mol-1。(2)焓變等于生成物的總能量減去反應(yīng)物的總能量,根據(jù)圖中所給數(shù)據(jù),ΔH=-132

kJ·mol-1-(-125

kJ·mol-1)=-7

kJ·mol-1,則正丁烷氣體轉(zhuǎn)化為異丁烷氣體的熱化學(xué)方程式為C4H10(g,正丁烷)══C4H10(g,異丁烷)

ΔH=-7

kJ·mol-1。角度拓展1.(2022福建漳州模擬)部分化學(xué)鍵的鍵能如表所示:則CO2(g)與H2(g)反應(yīng)生成CH3OH(g)和H2O(g)的熱化學(xué)方程式是

。

CO2(g)+3H2(g)====CH3OH(g)+H2O(g)

ΔH=-46kJ·mol-12.(2022河南許昌模擬)摻雜硒的納米氧化亞銅催化劑可用于工業(yè)上合成甲醇,其反應(yīng)為CO(g)+2H2(g)══CH3OH(g)

ΔH=-99kJ·mol-1。部分化學(xué)鍵的鍵能如表所示,則x=

。

411角度2根據(jù)蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱【典例】

(2021全國(guó)甲卷,28節(jié)選)二氧化碳催化加氫制甲醇,有利于減少溫室氣體二氧化碳?；卮鹣铝袉栴}:二氧化碳加氫制甲醇的總反應(yīng)可表示為:CO2(g)+3H2(g)══CH3OH(g)+H2O(g)該反應(yīng)一般認(rèn)為通過如下步驟來實(shí)現(xiàn):①CO2(g)+H2(g)══CO(g)+H2O(g)

ΔH1=+41kJ·mol-1②CO(g)+2H2(g)══CH3OH(g)

ΔH2=-90kJ·mol-1總反應(yīng)的ΔH=

kJ·mol-1;若反應(yīng)①為慢反應(yīng),下列示意圖中能體現(xiàn)上述反應(yīng)能量變化的是

(填字母),判斷理由是

。

-49AΔH1為正值,ΔH2和ΔH為負(fù)值,反應(yīng)①的活化能大于反應(yīng)②的

提示

根據(jù)蓋斯定律,由①+②可得二氧化碳加氫制甲醇的總反應(yīng):CO2(g)+3H2(g)══CH3OH(g)+H2O(g)

ΔH=(+41

kJ·mol-1)+(-90

kJ·mol-1)=-49

kJ·mol-1。該反應(yīng)總反應(yīng)為放熱反應(yīng),因此生成物總能量低于反應(yīng)物總能量,反應(yīng)①為慢反應(yīng),因此反應(yīng)①的活化能高于反應(yīng)②,同時(shí)反應(yīng)①的反應(yīng)物總能量低于其生成物總能量,反應(yīng)②的反應(yīng)物總能量高于其生成物總能量,因此示意圖中能體現(xiàn)反應(yīng)能量變化的是A項(xiàng)。角度拓展1.(2021河北卷,16節(jié)選)大氣中的二氧化碳主要來自煤、石油及其他含碳化合物的燃燒。已知25℃時(shí),相關(guān)物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)如表:

25℃時(shí)H2(g)和C(石墨,s)生成C6H6(l)的熱化學(xué)方程式為

。

6C(石墨,s)+3H2(g)====C6H6(l)ΔH=+49.1kJ·mol-12.(2021廣東卷,19節(jié)選)我國(guó)力爭(zhēng)于2030年前做到碳達(dá)峰,2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。CH4與CO2重整是CO2利用的研究熱點(diǎn)之一。該重整反應(yīng)體系主要涉及以下反應(yīng):①CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)

ΔH1②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)

ΔH2③CH4(g)C(s)+2H2(g)

ΔH3④2CO(g)CO2(g)+C(s)

ΔH4⑤CO(g)+H2(g)H2O(g)+C(s)

ΔH5根據(jù)蓋斯定律,反應(yīng)①的ΔH1=

(寫出一個(gè)代數(shù)式即可)。

ΔH2+ΔH3-ΔH5或ΔH3-ΔH4考點(diǎn)2原電池原理及應(yīng)用[核心回顧]1.基于原電池模型,掌握原電池的構(gòu)成及工作原理2.熟悉原電池中正極和負(fù)極的判斷方法

3.原電池中正極和負(fù)極電極反應(yīng)式的書寫

4.掌握二次電池在充電、放電時(shí)的原理及變化

[命題角度]角度1原電池原理及其應(yīng)用【典例】

(2022全國(guó)甲卷,10)一種水性電解液Zn-MnO2離子選擇雙隔膜電池如圖所示{KOH溶液中,Zn2+以[Zn(OH)4]2-存在}。電池放電時(shí),下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A.Ⅱ區(qū)的K+通過隔膜向Ⅲ區(qū)遷移B.Ⅰ區(qū)的

通過隔膜向Ⅱ區(qū)遷移C.MnO2電極反應(yīng):MnO2+4H++2e-══Mn2++2H2OD.電池總反應(yīng):Zn+4OH-+MnO2+4H+══[Zn(OH)4]2-+Mn2++2H2OA提示

根據(jù)電池裝置圖可知,Zn電極為負(fù)極,MnO2電極為正極。根據(jù)原電池電解質(zhì)溶液中陰、陽離子的移動(dòng)方向(陰離子向負(fù)極定向移動(dòng),陽離子向正極定向移動(dòng))的規(guī)律可知,A項(xiàng)敘述錯(cuò)誤,B項(xiàng)敘述正確;電池放電時(shí)的正極反應(yīng)為MnO2+4H++2e-══Mn2++2H2O,C項(xiàng)敘述正確;放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)為Zn+4OH--2e-══[Zn(OH)4]2-,由此可知,放電時(shí)的電池總反應(yīng)為Zn+4OH-+MnO2+4H+══[Zn(OH)4]2-+Mn2++2H2O,D項(xiàng)敘述正確。角度拓展1.(2022江西九江一模)某軍用水下動(dòng)力電池Al-Ag2O2電池,其原理如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是(

)A.Ag2O2為電池的負(fù)極,發(fā)生還原反應(yīng)B.工作一段時(shí)間后,溶液的pH不變C.隔膜為陽離子交換膜D.電路中通過1mole-時(shí),消耗9gAlD2.(2022山東濰坊測(cè)評(píng))電極電勢(shì)的測(cè)定常用甘汞電極作為參比電極(部分?jǐn)?shù)據(jù)如下)。電極種類Na+/NaZn2+/ZnH+/H2甘汞電極Cu2+/Cu電極-2.71-0.760.000.240.34測(cè)定過程中,待測(cè)電極與甘汞電極組成原電池的工作原理如圖。下列說法正確的是(

)甘汞電極的結(jié)構(gòu)

A.鹽橋中Cl-向甘汞電極移動(dòng)B.若M為Cu,則電極反應(yīng)式是Cu-2e-══Cu2+C.甘汞電極電極反應(yīng)式是2Hg+2Cl--2e-══Hg2Cl2D.測(cè)定過程中,甘汞電極內(nèi)部KCl晶體可能增多答案

D

提示

正極電勢(shì)高于負(fù)極電勢(shì),由表中數(shù)據(jù)和圖示可知,當(dāng)甘汞電極作正極,正極得電子,鹽橋中的陽離子移向甘汞電極;當(dāng)甘汞電極作負(fù)極時(shí),負(fù)極失電子,鹽橋中的陰離子移向甘汞電極,A錯(cuò)誤。若M為Cu,則甘汞電極為負(fù)極,銅作正極,正極得電子,電極反應(yīng)式為Cu2++2e-══Cu,B錯(cuò)誤。當(dāng)甘汞電極作負(fù)極時(shí)失電子,電極反應(yīng)式為2Hg+2Cl--2e-══Hg2Cl2,但當(dāng)甘汞電極作正極時(shí)得電子,電極反應(yīng)式為Hg2Cl2+2e-══2Hg+2Cl-,C錯(cuò)誤。當(dāng)甘汞電極作正極,正極得電子,電極反應(yīng)式為Hg2Cl2+2e-══2Hg+2Cl-,為保證溶液呈電中性,鹽橋中的鉀離子移向甘汞電極;當(dāng)甘汞電極作負(fù)極時(shí)失電子,電極反應(yīng)式為2Hg+2Cl--2e-══Hg2Cl2,為保證溶液呈電中性,鹽橋中的氯離子移向甘汞電極,因此測(cè)定過程中,甘汞電極內(nèi)部KCl晶體可能增多,D正確。角度2新型化學(xué)電源及分析【典例】

(2022全國(guó)乙卷,12)Li-O2電池比能量高,在汽車、航天等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。近年來,科學(xué)家研究了一種光照充電Li-O2電池(如圖所示)。光照時(shí),光催化電極產(chǎn)生電子(e-)和空穴(h+),驅(qū)動(dòng)陰極反應(yīng)(Li++e-Li)和陽極反應(yīng)(Li2O2+2h+══2Li++O2)對(duì)電池進(jìn)行充電。下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A.充電時(shí),電池的總反應(yīng)Li2O2══2Li+O2B.充電效率與光照產(chǎn)生的電子和空穴量有關(guān)C.放電時(shí),Li+從正極穿過離子交換膜向負(fù)極遷移D.放電時(shí),正極發(fā)生反應(yīng)O2+2Li++2e-══Li2O2C提示

根據(jù)電子守恒,將陰極反應(yīng)和陽極反應(yīng)加和可得充電時(shí)總反應(yīng)方程式:Li2O2══2Li+O2,A項(xiàng)敘述正確;根據(jù)題給信息,充電過程通過光照產(chǎn)生的電子和空穴實(shí)現(xiàn)光能轉(zhuǎn)化為電能,B項(xiàng)敘述正確;放電時(shí),帶正電的Li+應(yīng)向電池的正極移動(dòng),C項(xiàng)敘述錯(cuò)誤;根據(jù)圖示,放電時(shí)正極上O2轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)i2O2,電極反應(yīng)為2Li++2e-+O2══Li2O2,D項(xiàng)敘述正確。角度拓展1.(2022河南新鄉(xiāng)二模)一種電化學(xué)“大氣固碳”電池工作原理如圖所示。該電池充電時(shí),通過催化劑的選擇性控制,只有Li2CO3發(fā)生氧化,釋放出CO2和O2。下列說法正確的是(

)A.該電池放電時(shí)的正極反應(yīng)為2Li-2e-+══Li2CO3B.圖中Li+的移動(dòng)方向是充電時(shí)的移動(dòng)方向C.充電時(shí)陽極發(fā)生的反應(yīng)為C+2Li2CO3-4e-══3CO2↑+4Li+D.該電池每放、充4mol電子一次,理論上能固定1molCO2D提示

根據(jù)圖中信息得到放電時(shí)Li為負(fù)極,電極B為正極,因此該電池放電時(shí)的正極反應(yīng)為3CO2+4e-+4Li+══2Li2CO3+C,A錯(cuò)誤;Li為負(fù)極,電極B為正極,因此圖中Li+的移動(dòng)方向是放電時(shí)的移動(dòng)方向,B錯(cuò)誤;電池充電時(shí)通過催化劑的選擇性控制,只有Li2CO3發(fā)生氧化,釋放出CO2和O2,因此充電時(shí)陽極發(fā)生的反應(yīng)為2Li2CO3-4e-══2CO2↑+4Li++O2↑,C錯(cuò)誤;根據(jù)放電正極電極反應(yīng)式3CO2+4e-+4Li+══2Li2CO3+C,充電陽極反應(yīng)式2Li2CO3-4e-══2CO2↑+4Li++O2↑,因此該電池每放、充4

mol電子一次,理論上能固定1

mol

CO2,D正確。2.(2022江西重點(diǎn)中學(xué)協(xié)作體第一次聯(lián)考)如圖為2021年新研發(fā)的車載雙電極鎳氫電池,放電時(shí)a、c電極的反應(yīng)物為吸附了氫氣的稀土合金,可表示為MH;充電時(shí)b、d電極的反應(yīng)物為吸附的Ni(OH)2,下列敘述正確的是(

)A.充電時(shí)外電路每通過2mol電子,該電池正極共減輕4gB.電池放電時(shí)c極上的反應(yīng)可表示為H2O+M+e-══MH+OH-C.充電時(shí),a、b接電源的負(fù)極,c、d接電源的正極D.放電時(shí)電子的流動(dòng)路徑為a→外電路→d→c→銅箔→bA提示

由題中信息可知,放電時(shí)為原電池,MH轉(zhuǎn)變?yōu)镸+H2O,MH中H由0價(jià)升高到+1價(jià),氫失電子發(fā)生氧化反應(yīng)與溶液中的氫氧根離子結(jié)合成水,a、c為原電池的負(fù)極,電極反應(yīng)為MH-e-+OH-══M+H2O,b、d為原電池的正極,NiOOH轉(zhuǎn)變?yōu)镹i(OH)2,鎳的化合價(jià)從+3價(jià)降到+2價(jià),發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為NiOOH+H2O+e-══Ni(OH)2+OH-。充電是放電的逆過程,此時(shí)a、c為電解池的陰極,與電源負(fù)極相接,電極反應(yīng)式為M+H2O+e-══MH+OH-,b、d為電解池的陽極,與電源正極相接,電極反應(yīng)式為Ni(OH)2+OH--e-══NiOOH+H2O。充電時(shí)b、d為電解池的陽極,電極反應(yīng)式為Ni(OH)2+OH--e-══NiOOH+H2O,當(dāng)外電路每通過2

mol電子,該電池正極由Ni(OH)2轉(zhuǎn)變?yōu)镹iOOH,b、d兩極共減輕4

g,A正確;放電時(shí)為原電池,c為原電池的負(fù)極,電極反應(yīng)為MH-e-+OH-══M+H2O,B錯(cuò)誤;充電時(shí)為電解池,a、c與電源負(fù)極相接,b、d與電源正極相接,C錯(cuò)誤;放電時(shí)為原電池,電子由負(fù)極經(jīng)過外電路到正極,即電子的流動(dòng)路徑為a→外電路→d,電子不能進(jìn)入電解液內(nèi),D錯(cuò)誤。考點(diǎn)3電解原理及金屬的防護(hù)[核心回顧]1.基于電解CuCl2溶液模型,掌握電解池的構(gòu)成及工作原理2.正確判斷電解池的電極反應(yīng)及產(chǎn)物(1)陽極產(chǎn)物的判斷首先看電極,若為活性電極作陽極,則電極材料失電子,電極本身溶解;若為惰性電極作陽極,則需看溶液中陰離子的失電子能力,陰離子放電順序?yàn)镾2->I->Br->Cl->OH-(水)。(2)陰極產(chǎn)物的判斷直接根據(jù)陽離子的放電順序進(jìn)行判斷:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+>Fe2+>Zn2+>H+(水)。微點(diǎn)撥:①鐵作為陽極時(shí),發(fā)生氧化反應(yīng)生成Fe2+而溶解,不是Fe3+;②電解時(shí),溶液中Fe3+發(fā)生還原反應(yīng),一般生成Fe2+。3.熟悉兩種電化學(xué)防護(hù)原理及方法兩種方法都要采用輔助陽極,將被保護(hù)金屬作為陰極方法犧牲陽極的陰極保護(hù)法外加電流的陰極保護(hù)法原理圖示

原理分析利用原電池原理,被保護(hù)金屬為正極,受到保護(hù)利用電解原理,將被保護(hù)金屬與電源的負(fù)極相連,電解池的陰極受到保護(hù)[命題角度]角度1電解原理及其應(yīng)用【典例】

(2022廣東卷,10)以熔融鹽為電解液,以含Cu、Mg和Si等的鋁合金廢料為陽極進(jìn)行電解,實(shí)現(xiàn)Al的再生。該過程中(

)A.陰極發(fā)生的反應(yīng)為Mg-2e-══Mg2+B.陰極上Al被氧化C.在電解槽底部產(chǎn)生含Cu的陽極泥D.陽極和陰極的質(zhì)量變化相等C提示

由題干信息可知,以鋁合金廢料作為陽極進(jìn)行電解,鎂和鋁在陽極失電子,A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤;進(jìn)行電解時(shí),銅失電子能力小于鋁,不能在電極上放電,與硅以單質(zhì)形式沉積在電解槽陽極底部,形成陽極泥,C項(xiàng)正確;由于陽極存在多種金屬放電,陰極為單一離子放電,陰極和陽極質(zhì)量變化不相等,D項(xiàng)

錯(cuò)誤。角度拓展1.(2022江西新余二模)科學(xué)家采用碳基電極材料設(shè)計(jì)了一種新的電解氯化氫回收氯氣的工藝方案,原理如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是(

)A.b極是電源的正極B.陰極的電極反應(yīng)式為Fe3++e-══Fe2+C.電路中每轉(zhuǎn)移1mole-理論上可以回收氯氣11.2L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)D.該工藝涉及的總反應(yīng)為4HCl+O2

2Cl2+2H2OA提示

HCl(g)→Cl2(g),Cl元素失電子發(fā)生氧化反應(yīng),則與a電極相連的電極為電解池的陽極,從而得出a極為電源正極。a極是電源的正極,則b極是電源的負(fù)極,A錯(cuò)誤;在陰極,Fe3+得電子生成Fe2+,則電極反應(yīng)式為Fe3++e-══Fe2+,B正確;陽極發(fā)生的電極反應(yīng)為2HCl-2e-══Cl2↑+2H+,則電路中每轉(zhuǎn)移1

mol

e-,理論上可以回收氯氣(標(biāo)準(zhǔn)狀況)的體積為0.5

mol×22.4

L·mol-1=11.2

L,C正確;該工藝涉及的總反應(yīng)為4HCl+O22Cl2+2H2O,D正確。2.(2022河南百所名校第三次聯(lián)合檢測(cè))利用下圖所示裝置可以將CO2轉(zhuǎn)化為HCOOH(選擇性為73%)、CO、CH4等化工產(chǎn)品,對(duì)實(shí)現(xiàn)“碳中和”具有重要意義。已知:離子液體作為電解液不僅可以提高CO2的溶解性,同時(shí)還可以有效避免析氫反應(yīng)。下列說法錯(cuò)誤的是(

)A.裝置工作時(shí),陰極上發(fā)生的主要反應(yīng)為CO2+2e-+2H+══HCOOHB.電路中轉(zhuǎn)移2mol電子,可得到1molHCOOHC.w交換膜僅允許氫離子通過D.若用飽和NaHCO3溶液代替離子液體,將降低CO2的轉(zhuǎn)化效率B提示

題給裝置為電解池,該裝置工作時(shí),活性鉑電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為2H2O-4e-══O2↑+4H+,發(fā)生氧化反應(yīng),為陽極;氮摻雜石墨烯電極為陰極,陰極上CO2轉(zhuǎn)化為HCOOH(選擇性為73%),故主要反應(yīng)為CO2+2e-══+2H+HCOOH,另外還有反應(yīng)CO2+2e-+2H+══CO+H2O、CO2+8e-+8H+══CH4+2H2O等;H+不斷通過w交換膜在陰極上參與反應(yīng)。裝置工作時(shí),陰極的主要反應(yīng)為CO2+2e-+2H+══HCOOH,A項(xiàng)正確;CO2轉(zhuǎn)化為HCOOH(選擇性為73%)、CO、CH4等化工產(chǎn)品,電路中轉(zhuǎn)移2

mol電子時(shí),可得到HCOOH的物質(zhì)的量小于1

mol,B項(xiàng)錯(cuò)誤;w交換膜為質(zhì)子交換膜,僅允許氫離子通過,C項(xiàng)正確;若用飽和NaHCO3溶液代替離子液體,將降低CO2的溶解性,還發(fā)生析氫反應(yīng),將降低CO2的轉(zhuǎn)化效率,D項(xiàng)正確。角度2電化學(xué)防護(hù)原理及其應(yīng)用【典例】

(2022廣東卷,11)為檢驗(yàn)犧牲陽極的陰極保護(hù)法對(duì)鋼鐵防腐的效果,將鍍層有破損的鍍鋅鐵片放入酸化的3%NaCl溶液中。一段時(shí)間后,取溶液分別實(shí)驗(yàn),能說明鐵片沒有被腐蝕的是(

)A.加入AgNO3溶液產(chǎn)生沉淀B.加入淀粉碘化鉀溶液無藍(lán)色出現(xiàn)C.加入KSCN溶液無紅色出現(xiàn)D.加入K3[Fe(CN)6]溶液無藍(lán)色沉淀生成D提示

檢驗(yàn)鐵片是否被腐蝕,實(shí)際上就是檢驗(yàn)有無Fe2+產(chǎn)生。溶液中的氯離子能與銀離子反應(yīng)生成氯化銀沉淀,加入AgNO3溶液產(chǎn)生沉淀無法說明Fe2+是否存在,A項(xiàng)錯(cuò)誤;加入淀粉碘化鉀溶液無藍(lán)色出現(xiàn),說明不存在Fe3+,但不能確定是否存在Fe2+,B項(xiàng)錯(cuò)誤;加入KSCN溶液無紅色出現(xiàn),說明不存在Fe3+,但不能確定是否存在Fe2+,C項(xiàng)錯(cuò)誤;加入鐵氰化鉀溶液,無藍(lán)色沉淀生成,說明溶液中無Fe2+,即鐵片未被腐蝕,D項(xiàng)正確。角度拓展(2022廣東廣州二模)港珠澳大橋的設(shè)計(jì)使用壽命高達(dá)120年,主要的防腐方法有:①鋼梁上安裝鋁片;②使用高性能富鋅(富含鋅粉)底漆;③使用高附著性防腐涂料;④預(yù)留鋼鐵腐蝕量。下列分析不合理的是(

)A.方法①②③只能減緩鋼鐵腐蝕,未能完全消除B.防腐涂料可以防水、隔離O2降低吸氧腐蝕速率C.防腐過程中鋁和鋅均失去電子,主要發(fā)生化學(xué)腐蝕D.鋼鐵在海水中發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)正極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-══4OH-C提示

防腐方法并不能完全阻止鋼鐵的腐蝕,只能減緩鋼鐵的腐蝕,因此方法①②③只能減緩鋼鐵腐蝕,A正確;防腐涂料可以防水、隔離O2,避免Fe與氧氣、水反應(yīng),降低吸氧腐蝕速率,B正確;鋁和鋅都比鐵活潑,防腐過程形成原電池,鋁和鋅作負(fù)極失去電子,發(fā)生的是電化學(xué)腐蝕,C錯(cuò)誤;鋼鐵在海水中發(fā)生吸氧腐蝕時(shí),正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng),正極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-══4OH-,D正確。——突破一命題篇——新教材新考向

新型二次電池及分析二次電池是世界上廣泛使用的一種“化學(xué)電源”,具有電壓平穩(wěn)、安全可靠、價(jià)格低廉、適用范圍廣、原材料豐富和回收再生利用率高等優(yōu)點(diǎn),是當(dāng)前國(guó)際上研發(fā)的熱點(diǎn)。基于教材中鉛蓄電池的認(rèn)知模型,結(jié)合原電池原理和電解原理,分析二次電池在放電、充電過程中電極或電解質(zhì)溶液發(fā)生的變化,并根據(jù)電子守恒進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算。典例突破1(2022湖南卷,8)海水電池在海洋能源領(lǐng)域備受關(guān)注,一種鋰-海水電池構(gòu)造示意圖如下。下列說法錯(cuò)誤的是(

)A.海水起電解質(zhì)溶液作用B.N極僅發(fā)生的電極反應(yīng):2H2O+2e-══2OH-+H2↑C.玻璃陶瓷具有傳遞離子和防水的功能D.該鋰-海水電池屬于一次電池答案

B解析

海水中存在NaCl、MgCl2等電解質(zhì),海水在該電池中起電解質(zhì)溶液的作用,A項(xiàng)說法正確;N極為電池的正極,正極上水放電生成氫氣,同時(shí),海水中溶解的O2也可在N極放電,電極反應(yīng)為O2+4e-+2H2O══4OH-,B項(xiàng)說法錯(cuò)誤;Li為活潑金屬,能夠與水反應(yīng),玻璃陶瓷起到隔絕水的作用,同時(shí)傳導(dǎo)離子形成閉合回路,C項(xiàng)說法正確;該電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能后,H2在N極不具有充電后發(fā)生失電子反應(yīng)的條件,故該鋰-海水電池屬于一次電池,D項(xiàng)說法正確。典例突破2(2022青海西寧一模)2020年9月中科院研究所報(bào)道了一種高壓可充電堿-酸Zn-PbO2混合電池,電池采用陰、陽雙隔膜完成離子循環(huán)(如圖),該電池良好的電化學(xué)性能為解決傳統(tǒng)水性電池的關(guān)鍵問題提供了很好的機(jī)會(huì)。下列說法正確的是(

)A.充電時(shí),d極發(fā)生還原反應(yīng)B.離子交換膜b、c分別為陰離子交換膜和陽離子交換膜C.放電時(shí)a極的電極反應(yīng)為Zn-2e-+4OH-══[Zn(OH)4]2-D.放電時(shí),每轉(zhuǎn)移2mol電子,中間K2SO4溶液中溶質(zhì)減少1mol答案

C解析

根據(jù)電池裝置可知,a極室為堿性電解質(zhì)溶液,d極室為酸性電解質(zhì)溶液,放電時(shí)鋅在負(fù)極被氧化,二氧化鉛在正極被還原,充電時(shí)陽極生成二氧化鉛,陰極生成鋅。充電時(shí)d極為陽極,發(fā)生氧化反應(yīng),A錯(cuò)誤;因?yàn)槭菈A-酸混合電池,根據(jù)電池裝置,a極室為KOH溶液,d極室為H2SO4溶液,放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)式為Zn-2e-+4OH-══[Zn(OH)4]2-,K+通過離子交換膜b由a極室進(jìn)入中間中性溶液。正極反應(yīng)式為PbO2+4H+++2e-══PbSO4+2H2O,

通過離子交換膜c由d極室進(jìn)入中間中性溶液。充電時(shí)反向轉(zhuǎn)移,保持兩極室電解質(zhì)溶液酸堿性,所以離子交換膜b、c分別為陽離子交換膜和陰離子交換膜,B錯(cuò)誤;放電時(shí),鋅在負(fù)極結(jié)合OH-生成[Zn(OH)4]2-,負(fù)極反應(yīng)式為Zn-2e-+4OH-══[Zn(OH)4]2-,C正確;根據(jù)放電時(shí)電極反應(yīng)式可知,每轉(zhuǎn)移2

mol電子,中間K2SO4溶液中溶質(zhì)增加1

mol,D錯(cuò)誤。新材料新情境

北京冬奧會(huì)與氫燃料電池汽車新材料

為實(shí)現(xiàn)“綠色冬奧”的承諾,2022年2月4日至2月20日北京冬奧會(huì)期間我國(guó)政府在北京、延慶和張家口三大賽區(qū)共投入使用816輛氫氧燃料電池汽車作為主運(yùn)力開展示范運(yùn)營(yíng)服務(wù),再次將綠色奧運(yùn)提到了新高度。思考(1)氫氧燃料電池中,通入空氣(或氧氣)的是

(填“正極”或“負(fù)極”);

(2)若氫氧燃料電池使用稀硫酸作電解質(zhì)溶液,負(fù)極電極反應(yīng)式為

,正極電極反應(yīng)式為

。

正極

H2-2e-====2H+O2+4H++4e-====2H2O典例突破3(2022陜西漢中二模)“踐行雙碳目標(biāo),助力綠色冬奧”,2022年北京冬奧會(huì)使用了搭載國(guó)家電投氫能公司全自主研發(fā)的“氫騰”燃料電池系統(tǒng)的宇通氫能大巴。某種氫燃料電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖,下列說法正確的是(

)A.b極為正極,電極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O══4OH-B.電子流向:從電極a經(jīng)電解質(zhì)溶液到電極bC.裝置工作一段時(shí)間后,電解質(zhì)溶液的pH增大D.正極每消耗2.24LH2,轉(zhuǎn)移2mol電子答案

C解析

通入氧氣的電極b為正極,酸性條件下,氧氣在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成水,電極反應(yīng)式為O2+4H++4e-══2H2O,A錯(cuò)誤;通入氫氣的電極a為負(fù)極,通入氧氣的電極b為正極,電子從電極a經(jīng)用電器到電極b,B錯(cuò)誤;電池工作時(shí),反應(yīng)生成水,電解質(zhì)溶液體積增大,溶液中c(H+)減小,溶液的pH增大,C正確;未告知是否處于標(biāo)準(zhǔn)狀況下,無法計(jì)算2.24

L

H2的物質(zhì)的量和反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量,D錯(cuò)誤。——突破二解題篇——素養(yǎng)命題+題型突破1.反應(yīng)熱的計(jì)算及蓋斯定律的應(yīng)用(變化觀念與平衡思想)全國(guó)卷在非選擇題中考查反應(yīng)熱的計(jì)算,從鍵能、燃燒熱、蓋斯定律等角度進(jìn)行反應(yīng)熱的簡(jiǎn)單計(jì)算,能用熱化學(xué)方程式表示反應(yīng)中的能量變化,運(yùn)用反應(yīng)焓變合理選擇和利用化學(xué)反應(yīng),側(cè)重考查考生的綜合分析能力、簡(jiǎn)單計(jì)算能力。典例突破1(2022廣西南寧第二次適應(yīng)性測(cè)試)氨是重要的基礎(chǔ)化工品之一。已知:N2(g)+O2(g)══2NO(g)

ΔH1=+180.5kJ·mol-14NH3(g)+5O2(g)══4NO(g)+6H2O(g)ΔH2=-905.0kJ·mol-12H2(g)+O2(g)══2H2O(g)

ΔH3=-483.6kJ·mol-1(1)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

ΔH=

。

(2)已知合成氨反應(yīng)的正反應(yīng)活化能為EakJ·mol-1,則其逆反應(yīng)活化能為

kJ·mol-1(用含Ea的代數(shù)式表示)。

答案

(1)-92.4kJ·mol-1

(2)Ea+92.4解析

ⅰ.N2(g)+O2(g)══2NO(g)

ΔH1=+180.5

kJ·mol-1ⅱ.4NH3(g)+5O2(g)══4NO(g)+6H2O(g)

ΔH2=-905.0

kJ·mol-1ⅲ.2H2(g)+O2(g)══2H2O(g)

ΔH3=-483.6

kJ·mol-1(1)利用蓋斯定律,將(ⅰ×2-ⅱ+ⅲ×3)÷2,即得N2(g)+3H2(g)

2NH3(g)的ΔH=[(180.5×2+905.0-483.6×3)÷2]kJ·mol-1=-92.4

kJ·mol-1。(2)合成氨反應(yīng)為放熱反應(yīng),正反應(yīng)活化能為Ea

kJ·mol-1,則其逆反應(yīng)活化能為(Ea+92.4)

kJ·mol-1。方法點(diǎn)撥(1)根據(jù)鍵能計(jì)算反應(yīng)熱:ΔH=?(反應(yīng)物鍵能)-(生成物鍵能)。(2)利用蓋斯定律解題的思維流程——“疊加法”針對(duì)訓(xùn)練1(2022四川遂寧檢測(cè))丙烯是重要的有機(jī)化工原料,丙烷脫氫是工業(yè)生產(chǎn)丙烯的重要途徑?；卮鹣铝邢嚓P(guān)問題:答案

+1232.新型化學(xué)電源及分析(證據(jù)推理與模型認(rèn)知)全國(guó)卷在選擇題中設(shè)置考查化學(xué)電源及原理分析題,側(cè)重考查原電池原理及電解池原理的應(yīng)用,此類題的認(rèn)知模型是教材中氫氧燃料電池、鉛蓄電池、鋰離子電池等?；谧钚驴蒲谐晒?向考生展現(xiàn)科學(xué)研究的過程,領(lǐng)悟科學(xué)家的科學(xué)思維和方法,激發(fā)理論創(chuàng)新和應(yīng)用實(shí)踐的興趣,激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)力,體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的育人價(jià)值作用。典例突破2(2022廣東卷,16)科學(xué)家基于Cl2易溶于CCl4的性質(zhì),發(fā)展了一種無需離子交換膜的新型氯流電池,可作儲(chǔ)能設(shè)備(如圖)。充電時(shí)電極a的反應(yīng)為NaTi2(PO4)3+2Na++2e-══Na3Ti2(PO4)3。下列說法正確的是(

)A.充電時(shí)電極b是陰極B.放電時(shí)NaCl溶液的pH減小C.放電時(shí)NaCl溶液的濃度增大D.每生成1molCl2,電極a質(zhì)量理論上增加23g答案

C解析

根據(jù)題干給的方程式知,充電時(shí)電極a上發(fā)生得電子的反應(yīng),為陰極,放電時(shí)電極a失電子,為負(fù)極,則充電時(shí)電極b為陽極,A項(xiàng)錯(cuò)誤;放電時(shí)正極的電極反應(yīng)式為Cl2+2e-══2Cl-,NaCl溶液中氫離子和氫氧根離子的濃度無變化,pH不變,B項(xiàng)錯(cuò)誤;放電時(shí)正極反應(yīng)生成氯離子,負(fù)極反應(yīng)生成鈉離子,放電時(shí)NaCl溶液的濃度增大,C項(xiàng)正確;充電時(shí)電極b的反應(yīng)為2Cl--2e-══Cl2↑,每生成1

mol氯氣轉(zhuǎn)移2

mol電子,電極a理論上有2

mol

Na+轉(zhuǎn)化為Na3Ti2(PO4)3,增重46

g,D項(xiàng)錯(cuò)誤。方法點(diǎn)撥“四步法”突破新型化學(xué)電源的構(gòu)成及原理類題針對(duì)訓(xùn)練2(2022河南六市第一次聯(lián)合調(diào)研)我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種表面鋰摻雜的錫納米粒子催化劑s-SnLi可提高電催化制甲酸鹽的產(chǎn)率,同時(shí)釋放電能,實(shí)驗(yàn)原理如圖所示。下列說法不正確的是(設(shè)NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)(

)A.充電時(shí),Zn電極周圍pH升高B.放電時(shí),每生成1molHCOO-,轉(zhuǎn)移NA個(gè)電子C.使用催化劑Sn或者s-SnLi均能有效減少副產(chǎn)物CO的生成D.使用s-SnLi催化劑,中間產(chǎn)物更不穩(wěn)定答案

B解析

根據(jù)裝置圖可知,充電時(shí),外電路電子流向Zn電極,即Zn電極反應(yīng)式為[Zn(OH)4]2-+2e-══Zn+4OH-,c(OH-)增大,pH增大,A說法正確;放電時(shí),右側(cè)電極反應(yīng)式為CO2+2e-+H2O══HCOO-+OH-,生成1

mol

HCOO-時(shí),轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為2

mol,即轉(zhuǎn)移2NA個(gè)電子,B說法錯(cuò)誤;在使用催化劑Sn和s-SnLi生成CO時(shí)活化能大,活化能大反應(yīng)速率慢,且CO能量比HCOOH能量高,能量越低,物質(zhì)越穩(wěn)定,因此使用催化劑Sn和s-SnLi可以減少副產(chǎn)物CO的生成,C說法正確;使用催化劑s-SnLi,中間產(chǎn)物能量高,不穩(wěn)定,D說法正確。3.電解原理及其應(yīng)用(證據(jù)推理與模型認(rèn)知)全國(guó)卷重點(diǎn)考查了電解原理及其應(yīng)用,建構(gòu)電解池的裝置模型和工作原理的認(rèn)知模型,基于此分析陌生電解池的工作原理,結(jié)合物質(zhì)的氧化性、還原性強(qiáng)弱,分析電極上放電物質(zhì)及反應(yīng)產(chǎn)物,根據(jù)得失電子守恒進(jìn)行電解池的相關(guān)計(jì)算,并設(shè)計(jì)電解池實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化或能量轉(zhuǎn)化。試題情境有新意且注重化學(xué)學(xué)科的實(shí)用性和前瞻性,利于引導(dǎo)學(xué)生成長(zhǎng)為實(shí)用型人才。而撥開情境的迷霧后又會(huì)發(fā)現(xiàn)解題的思路并不難找,考查的都是電化學(xué)中的主干知識(shí)和必備能力。典例突破3(2022湖南懷化二模)乙醛酸(HOOCCHO)是有機(jī)合成的重要中間體。工業(yè)上以乙二醛(OHCCHO)和乙二酸(HOOCCOOH)為原料,用“雙極室成對(duì)電解法”生產(chǎn)乙醛酸,原理如圖所示。該裝置中陰、陽兩極均為惰性電極,兩極室均可產(chǎn)生乙醛酸,其中乙二醛與M電極生成的物質(zhì)反應(yīng)生成乙醛酸。下列說法錯(cuò)誤的是(

)A.M極與直流電源的正極相連B.N電極上的電極反應(yīng)式:HOOCCOOH+2e-+2H+══HOOCCHO+H2OC.電解一段時(shí)間后,N極附近溶液的pH變小D.若有2molH+通過質(zhì)子交換膜,則該裝置中生成的乙醛酸為2mol答案

C解析

由題圖可知,與直流電源正極相連的M電極為電解池的陽極,A正確;N電極為陰極,乙二酸在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成乙醛酸,電極反應(yīng)式為HOOCCOOH+2H++2e-══HOOCCHO+H2O,B正確;由B項(xiàng)分析的N電極反應(yīng)式可知,放電時(shí)消耗H+,溶液pH增大,C錯(cuò)誤;若有2

mol

H+通過質(zhì)子交換膜,陰極和陽極均生成1

mol乙醛酸,則裝置中生成的乙醛酸的物質(zhì)的量為2

mol,D正確。方法點(diǎn)撥1.判斷電解池的陰極和陽極的方法2.電解池中電極產(chǎn)物的判斷和電極反應(yīng)式的書寫

針對(duì)訓(xùn)練3(2022貴州畢節(jié)診斷性考試)科學(xué)家利用電化學(xué)裝置實(shí)現(xiàn)CH4和CO2兩種分子的耦合轉(zhuǎn)化,其原理如下圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是(

)A.耦合過程中,O2-從電極M移向電極NB.多孔電極的表面積大,有利于提高耦合轉(zhuǎn)化率C.陽極上的反應(yīng)式可能為6CH4+5O2--10e-══C2H6+2C2H4+5H2OD.若維持電流為0.5A,持續(xù)工作10min,消耗CO2的物質(zhì)的量約為3.1×10-3mol(F=96500C·mol-1)答案

D解析

據(jù)圖可知,左側(cè)為陰極,右側(cè)為陽極,電解池工作時(shí),陰離子流向陽極,即O2-從電極M移向電極N,A正確;多孔電極的表面積大,可以增大與反應(yīng)物的接觸面積,有利于提高耦合轉(zhuǎn)化率,B正確;據(jù)圖可知陽極上CH4被氧化為C2H6和C2H4,根據(jù)電子守恒、元素守恒可知,陽極反應(yīng)式可能為6CH4+5O2--10e-══C2H6+2C2H4+5H2O,C正確;若維持電流為0.5

A,持續(xù)工作10

min,轉(zhuǎn)移的電子為

≈3.1×10-3

mol,陰極反應(yīng)為CO2+2e-══CO+O2-,所以約消耗1.55×10-3

mol

CO2,D錯(cuò)誤?！黄迫裏狳c(diǎn)專攻——一、反應(yīng)歷程(機(jī)理)的分析及應(yīng)用高考必備1.命題分析全國(guó)卷考查反應(yīng)歷程(機(jī)理)的試題,以分析反應(yīng)過程為主,涉及共價(jià)鍵的變化、催化劑和反應(yīng)中間體、氧化還原反應(yīng)、能量變化、化學(xué)反應(yīng)速率、活化能等,充分體現(xiàn)新高考對(duì)學(xué)科素養(yǎng)中“學(xué)習(xí)掌握”“實(shí)踐探索”“思維方法”三個(gè)維度的全面考查。2.催化劑和反應(yīng)中間體的判斷(1)催化劑:分步反應(yīng)中,參與第一步反應(yīng),并在最后一步重新生成的物質(zhì)。(2)反應(yīng)中間體:除最初反應(yīng)物、最終生成物及催化劑外,其他物質(zhì)一般都是反應(yīng)中間體。3.物質(zhì)的能量變化及穩(wěn)定性的判斷(1)物質(zhì)的能量變化:根據(jù)反應(yīng)物和生成物的總能量的相對(duì)高低,判斷吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng);根據(jù)物質(zhì)具有能量或共價(jià)鍵的鍵能確定反應(yīng)熱(ΔH)。(2)正、逆反應(yīng)活化能的比較:結(jié)合ΔH=Ea(正反應(yīng))-Ea(逆反應(yīng))進(jìn)行比較,如若為放熱反應(yīng)ΔH<0,則有Ea(正反應(yīng))<Ea(逆反應(yīng))。(3)物質(zhì)穩(wěn)定性的判斷:先確定物質(zhì)具有能量的相對(duì)高低,一般情況,物質(zhì)具有的能量越低,其穩(wěn)定性越強(qiáng)。4.化學(xué)反應(yīng)速率的比較(1)若化學(xué)反應(yīng)分為多個(gè)基元反應(yīng),一般來說,活化能(Ea)越大,基元反應(yīng)的反應(yīng)速率越慢,反之則反應(yīng)速率越快。(2)多步反應(yīng)中,整個(gè)反應(yīng)的總反應(yīng)速率是由慢反應(yīng)步驟決定。真題感悟1.(2022山東卷,10)在NO催化下,丙烷與氧氣反應(yīng)制備丙烯的部分反應(yīng)機(jī)理如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是(

)A.含N分子參與的反應(yīng)一定有電子轉(zhuǎn)移B.由NO生成HONO的反應(yīng)歷程有2種C.增大NO的量,C3H8的平衡轉(zhuǎn)化率不變D.當(dāng)主要發(fā)生包含②的歷程時(shí),最終生成的水減少D解析

本題考查有機(jī)物的轉(zhuǎn)化、反應(yīng)歷程、氧化還原反應(yīng)、平衡轉(zhuǎn)化率等相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。根據(jù)反應(yīng)機(jī)理的圖示可知,含N分子發(fā)生的反應(yīng)有NO+·OOH══NO2+·OH、NO+NO2+H2O══2HONO、NO2+·C3H7══C3H6+HONO、HONO══NO+·OH,含N分子NO、NO2、HONO中N元素的化合價(jià)依次為+2價(jià)、+4價(jià)、+3價(jià),上述反應(yīng)中均有元素化合價(jià)的升降,都為氧化還原反應(yīng),一定有電子轉(zhuǎn)移,A項(xiàng)正確;根據(jù)圖示,由NO生成HONO的反應(yīng)歷程有2種,B項(xiàng)正確;NO是催化劑,增大NO的量,C3H8的平衡轉(zhuǎn)化率不變,C項(xiàng)正確;無論反應(yīng)歷程如何,在NO催化下丙烷與O2反應(yīng)制備丙烯的總反應(yīng)都為2C3H8+O22C3H6+2H2O,當(dāng)主要發(fā)生包含②的歷程時(shí),最終生成的水不變,D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.(2021山東卷,14)18O標(biāo)記的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中發(fā)生水解,部分反應(yīng)歷程可表示為:A.反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ為決速步B.反應(yīng)結(jié)束后,溶液中存在18OH-C.反應(yīng)結(jié)束后,溶液中存在D.反應(yīng)Ⅰ與反應(yīng)Ⅳ活化能的差值等于圖示總反應(yīng)的焓變答案

B解析

本題考查反應(yīng)中的能量變化和反應(yīng)機(jī)理。反應(yīng)的活化能越大,化學(xué)反應(yīng)越慢,由反應(yīng)進(jìn)程中的能量變化圖可知,反應(yīng)Ⅰ、Ⅳ的活化能較高,故反應(yīng)Ⅰ、Ⅳ為決速步,A項(xiàng)說法錯(cuò)誤;反應(yīng)Ⅰ為加成反應(yīng),故反應(yīng)結(jié)束后的溶液中不會(huì)存在

,C項(xiàng)說法錯(cuò)誤;由題給反應(yīng)進(jìn)程圖可以看出,過渡態(tài)1和過渡態(tài)2的能量不同,故反應(yīng)Ⅰ與反應(yīng)Ⅳ活化能的差值不等于圖示總反應(yīng)的焓變,D項(xiàng)說法錯(cuò)誤。3.(2022湖南卷,12改編)反應(yīng)物(S)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物(P或P·Z)的能量與反應(yīng)進(jìn)程的關(guān)系如下圖所示:下列有關(guān)四種不同反應(yīng)進(jìn)程的說法正確的是(

)A.進(jìn)程Ⅰ是吸熱反應(yīng) B.平衡時(shí)P的產(chǎn)率:Ⅱ>ⅠC.生成P的速率:Ⅲ>Ⅱ

D.進(jìn)程Ⅳ中,Z沒有催化作用答案

D解析

由圖中信息可知,進(jìn)程Ⅰ中S的總能量大于產(chǎn)物P的總能量,因此進(jìn)程Ⅰ是放熱反應(yīng),A錯(cuò)誤;進(jìn)程Ⅱ中使用了催化劑X,但是催化劑不能改變平衡產(chǎn)率,因此在兩個(gè)進(jìn)程中平衡時(shí)P的產(chǎn)率相同,B錯(cuò)誤;進(jìn)程Ⅲ中由S·Y轉(zhuǎn)化為P·Y的活化能高于進(jìn)程Ⅱ中由S·X轉(zhuǎn)化為P·X的活化能,由于這兩步反應(yīng)分別是兩個(gè)進(jìn)程的決速步驟,因此生成P的速率為Ⅲ<Ⅱ,C錯(cuò)誤;進(jìn)程Ⅳ中S吸附到Z表面生成S·Z,然后S·Z轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物P·Z,由于P·Z沒有轉(zhuǎn)化為P+Z,因此,Z沒有表現(xiàn)出催化作用,D正確。方法點(diǎn)撥“三步法”突破化學(xué)反應(yīng)機(jī)理圖像及分析類題考向預(yù)測(cè)1.(無機(jī)反應(yīng)歷程及能量變化)(2022河南許昌質(zhì)量檢測(cè))某反應(yīng)可有效降低汽車尾氣污染物的排放,其反應(yīng)熱ΔH=-620.9kJ·mol-1。一定條件下該反應(yīng)經(jīng)歷三個(gè)基元反應(yīng)階段,反應(yīng)歷程如圖所示(TS表示過渡態(tài))。下列說法正確的是(

)A.ΔE=306.6kJ·mol-1B.三個(gè)基元反應(yīng)中只有反應(yīng)③是放熱反應(yīng)C.該化學(xué)反應(yīng)的速率主要由反應(yīng)②決定D.該過程的總反應(yīng)為2CO(g)+2NO(g)══N2(g)+2CO2(g)答案

D由題意可知,總反應(yīng)2CO(g)+2NO(g)══2CO2(g)+N2(g)ΔH=-620.9

kJ·mol-1,則反應(yīng)③CO2(g)+N2O(g)+CO(g)══2CO2(g)+N2(g)的ΔH=-620.9

kJ·mol-1-(+199.2

kJ·mol-1)-(-513.5

kJ·mol-1)=-306.6

kJ·mol-1。反應(yīng)③正反應(yīng)活化能為248.3

kJ·mol-1,則ΔE=248.3

kJ·mol-1-(-306.6

kJ·mol-1)=554.9

kJ·mol-1,A錯(cuò)誤。三個(gè)基元反應(yīng)中,反應(yīng)②和反應(yīng)③的反應(yīng)物總能量大于生成物的總能量,屬于放熱反應(yīng),B錯(cuò)誤。正反應(yīng)活化能最大的是反應(yīng)①,活化能越大反應(yīng)速率越慢,整個(gè)反應(yīng)由最慢的一步?jīng)Q定,則該化學(xué)反應(yīng)的速率主要由反應(yīng)①?zèng)Q定,C錯(cuò)誤。由上述分析可知,該過程的總反應(yīng)為2CO(g)+2NO(g)══N2(g)+2CO2(g),D正確。2.(有機(jī)反應(yīng)機(jī)理及能量變化)(2022新疆昌吉第一次診斷)乙烯(CH2=CH2)催化加氫的機(jī)理如圖甲所示,其中“”代表催化劑;其能量與反應(yīng)歷程的關(guān)系如圖乙所示。下列說法錯(cuò)誤的是(

)圖甲

圖乙

A.①→②過程中,H2分子內(nèi)H—H鍵斷裂B.上述過程中,CH2=CH2內(nèi)部碳原子間的雙鍵變?yōu)閱捂IC.途徑b使用了催化劑,使催化加氫反應(yīng)的活化能由E2降為E1D.CH2=CH2(g)+H2(g)══CH3CH3(g),該反應(yīng)的ΔH=(E3-E1)kJ·mol-1答案

D解析

由圖可知,①→②過程中,H2分子內(nèi)H—H鍵斷裂,A正確;④中已沒有碳碳雙鍵,而是碳碳單鍵,則反應(yīng)過程中CH2=CH2內(nèi)部碳原子間的雙鍵變?yōu)閱捂I,B正確;使用催化劑能降低反應(yīng)的活化能。途徑b使用了催化劑,使催化加氫反應(yīng)的活化能由E2降為E1,C正確;焓變(ΔH)=正反應(yīng)的活化能-逆反應(yīng)的活化能,則反應(yīng)CH2=CH2(g)+H2(g)══CH3CH3(g)的ΔH=(E1-E3)

kJ·mol-1=(E2-E4)kJ·mol-1,D不正確。二、電化學(xué)中隔膜的種類及作用高考必備1.命題分析近三年,全國(guó)卷在電化學(xué)選擇題中出現(xiàn)了涉及隔膜(離子交換膜、雙極膜)的試題,利用隔膜將原電池或電解池分成兩個(gè)或多個(gè)室,綜合考查原電池(或電解池)的構(gòu)成及工作原理、判斷隔膜的種類、兩極室溶液的變化、簡(jiǎn)單定量計(jì)算等,充分體現(xiàn)新高考對(duì)學(xué)科素養(yǎng)中“學(xué)習(xí)掌握”“思維方法”兩個(gè)維度的考查。2.電化學(xué)裝置中隔膜的種類及作用

種類作用陽離子交換膜只通過陽離子,且陽離子向陰極移動(dòng)陰離子交換膜只通過陰離子,且陰離子向陽極移動(dòng)質(zhì)子交換膜只通過質(zhì)子(H+),且向陰極移動(dòng)雙極膜水流經(jīng)雙極膜,解離產(chǎn)生H+和OH-,分別向陰極、陽極移動(dòng)3.離子交換膜的功能和作用(1)交換膜的功能是使離子選擇性地定向移動(dòng),使溶液保持電中性。(2)作用有三點(diǎn):①隔離陰、陽極的產(chǎn)物,防止其發(fā)生化學(xué)反應(yīng);②用于制備物質(zhì);③用于物質(zhì)的分離提純。真題感悟1.(2022山東卷,13改編)設(shè)計(jì)如圖裝置回收金屬鈷。保持細(xì)菌所在環(huán)境pH穩(wěn)定,借助其降解乙酸鹽生成CO2,將廢舊鋰離子電池的正極材料LiCoO2(s)轉(zhuǎn)化為Co2+,工作時(shí)保持厭氧環(huán)境,并定時(shí)將乙室溶液轉(zhuǎn)移至甲室。已知電極材料均為石墨材質(zhì),右側(cè)裝置為原電池。下列說法不正確的是(

)A.裝置工作時(shí),甲室溶液pH逐漸減小B.裝置工作一段時(shí)間后,乙室應(yīng)補(bǔ)充鹽酸C.乙室電極反應(yīng)式為L(zhǎng)iCoO2+2H2O+e-══Li++Co2++4OH-D.若甲室Co2+減少200mg,乙室Co2+增加300mg,則此時(shí)已進(jìn)行過溶液轉(zhuǎn)移答案

C解析

根據(jù)題給信息,右側(cè)裝置為原電池,則左側(cè)裝置為電解池。電池工作時(shí),左側(cè)裝置中乙酸鹽的陰離子在細(xì)菌上失去電子被氧化為CO2氣體,電極反應(yīng)式為CH3COO-+2H2O-8e-══2CO2↑+7H+,即左側(cè)裝置中細(xì)菌所在的電極為陽極,Co2+在另一個(gè)電極(陰極)上得到電子,被還原產(chǎn)生金屬Co,為保持細(xì)菌所在環(huán)境pH穩(wěn)定,也為平衡電荷,陽極上電極反應(yīng)產(chǎn)生的H+應(yīng)通過陽膜進(jìn)入甲室,使甲室溶液酸性逐漸增強(qiáng),pH逐漸減小,A項(xiàng)正確;根據(jù)得失電子關(guān)系可知,右側(cè)裝置中細(xì)菌所在的電極為負(fù)極,電極反應(yīng)式為CH3COO-+2H2O-8e-══2CO2↑+7H+,乙室中的電極為正極,正極材料LiCoO2得電子轉(zhuǎn)化為Co2+,電極反應(yīng)式為8LiCoO2+8e-+32H+══8Li++8Co2++16H2O,綜上可知裝置工作一段時(shí)間后,乙室應(yīng)該補(bǔ)充鹽酸,B項(xiàng)正確;乙室中電解質(zhì)溶液為酸性,不可能大量存在OH-,C項(xiàng)錯(cuò)誤;若甲室Co2+減少200

mg,電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量為n(e-)=×2≈0.006

8

mol,根據(jù)得失電子守恒可知,乙室Co2+應(yīng)增加的質(zhì)量為0.006

8

mol×59

g·mol-1≈0.4

g>300

mg,說明此時(shí)已進(jìn)行過溶液轉(zhuǎn)移,D項(xiàng)正確。2.(2021天津卷,11)如圖所示電解裝置中,通電后石墨電極Ⅱ上有O2生成,Fe2O3逐漸溶解,下列判斷錯(cuò)誤的是(

)A.a是電源的負(fù)極B.通電一段時(shí)間后,向石墨電極Ⅱ附近滴加石蕊溶液,出現(xiàn)紅色C.隨著電解的進(jìn)行,CuCl2溶液濃度變大D.當(dāng)0.01molFe2O