適用于老高考舊教材2024版高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)專題6化學(xué)反應(yīng)與能量課件

專題六化學(xué)反應(yīng)與能量考情分析高考命題分析命題情境(1)日常生活情境:從新型化學(xué)電源(鋰離子電池、鈉離子電池、液流電池、燃料電池等)等情境選材,要求考生利用基本概念和原理解釋化學(xué)中的現(xiàn)象。(2)生產(chǎn)環(huán)保情境:從化工生產(chǎn)(如合成氨、電化學(xué)合成)等情境選材,理解反應(yīng)原理,解決化工生產(chǎn)實(shí)際問題。(3)學(xué)術(shù)探索情境:從與化學(xué)有關(guān)的最新學(xué)術(shù)研究成果選材,開拓學(xué)生的學(xué)科視野,提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。素養(yǎng)能力(1)理解與辨析能力:理解蓋斯定律、原電池和電解池的工作原理,并能遷移應(yīng)用于新型電池等,理解“兩池”在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。(2)分析與推測(cè)能力:基于質(zhì)量守恒和能量守恒等規(guī)律,分析化學(xué)電源、反應(yīng)機(jī)理等,分析物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與變化、推測(cè)反應(yīng)原理及結(jié)果。(3)實(shí)踐探索:依據(jù)原電池或電解池原理,結(jié)合實(shí)驗(yàn)探究目的(如物質(zhì)的氧化性等)、圖表信息等,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,運(yùn)用相關(guān)原理,描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等,提升化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能?？碱}統(tǒng)計(jì)(1)化學(xué)能與熱能:(2023全國(guó)甲卷,28)(2023全國(guó)乙卷,28)(2022全國(guó)甲卷,28)(2022全國(guó)乙卷,28)(2021全國(guó)甲卷,28)(2020全國(guó)Ⅰ卷,28)(2020全國(guó)Ⅱ卷,28)(2019全國(guó)Ⅰ卷,28)(2019全國(guó)Ⅱ卷,27)(2019全國(guó)Ⅲ卷,28)(2)原電池和化學(xué)電源:(2023全國(guó)乙卷,12)(2022全國(guó)甲卷,10)(2022全國(guó)乙卷,12)(2020全國(guó)Ⅰ卷,12、27)(2020全國(guó)Ⅲ卷,12)(2019全國(guó)Ⅰ卷,12)(2019全國(guó)Ⅲ卷,13)(3)電解池及金屬的腐蝕與防護(hù):(2023全國(guó)甲卷,12)(2021全國(guó)甲卷,13)(2020全國(guó)Ⅱ卷,12、26)(2019全國(guó)Ⅱ卷,27)(2019全國(guó)Ⅲ卷,28)(4)電化學(xué)的綜合應(yīng)用:(2023全國(guó)甲卷,12)(2021全國(guó)乙卷,12)(2020全國(guó)Ⅱ卷,12、26)考點(diǎn)1化學(xué)能與熱能聚焦核心要點(diǎn)要點(diǎn)1反應(yīng)中能量變化與熱化學(xué)方程式課標(biāo)指引:1.知道內(nèi)能是體系內(nèi)物質(zhì)的各種能量的總和,受溫度、壓強(qiáng)、物質(zhì)的聚集狀態(tài)的影響。

2.能用熱化學(xué)方程式表示反應(yīng)中的能量變化,能運(yùn)用反應(yīng)焓變合理選擇和利用化學(xué)反應(yīng)。1.從宏觀角度和微觀角度理解反應(yīng)熱

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a表示反應(yīng)的活化能;b表示活化分子形成生成物釋放的能量2.燃燒熱及其理解

3.書寫熱化學(xué)方程式的“五步驟”要點(diǎn)2ΔH的計(jì)算和蓋斯定律課標(biāo)指引:1.認(rèn)識(shí)化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化,恒溫恒壓條件下化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱可以用焓變表示,能進(jìn)行反應(yīng)焓變的簡(jiǎn)單計(jì)算。

2.了解蓋斯定律及其簡(jiǎn)單應(yīng)用。1.蓋斯定律的理解與應(yīng)用(1)蓋斯定律的理解蓋斯定律表明,在一定條件下,化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān),而與反應(yīng)進(jìn)行的途徑無關(guān)。則有:ΔH=ΔH1+ΔH2=ΔH3+ΔH4+ΔH5。

(2)蓋斯定律的應(yīng)用根據(jù)蓋斯定律,可以利用已知反應(yīng)的反應(yīng)熱來計(jì)算未知反應(yīng)的反應(yīng)熱。2.計(jì)算反應(yīng)熱(ΔH)的四種常用方法(1)根據(jù)物質(zhì)的能量(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:將熱化學(xué)方程式進(jìn)行疊加,符合質(zhì)量守恒和能量守恒規(guī)律。易錯(cuò)辨析用CH4催化還原NOx,可以消除氮氧化物的污染。例如:①CH4(g)+4NO2(g)══4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)

ΔH=-574

kJ·mol-1②CH4(g)+4NO(g)══2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)

ΔH=-1

160

kJ·mol-1試判斷下列說法的正誤。1.若用0.1

mol

CH4還原NO2生成N2和水蒸氣,放出的熱量為173.4

kJ。(

)×①CH4(g)+4NO2(g)══4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)

ΔH=-574

kJ·mol-1②CH4(g)+4NO(g)══2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)

ΔH=-1

160

kJ·mol-1根據(jù)蓋斯定律,①+②可得2CH4(g)+4NO2(g)══2N2(g)+2CO2(g)+4H2O(g)

ΔH=-1

734

kJ·mol-1,若用0.1

mol

CH4還原NO2生成N2和水蒸氣,放出的熱量為86.7

kJ。2.由反應(yīng)①可推知:CH4(g)+4NO2(g)══4NO(g)+CO2(g)+2H2O(l)

ΔH>-574

kJ·mol-1。(

)3.等量甲烷參與反應(yīng)時(shí),①②轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相同。(

)4.若反應(yīng)②放出116

kJ熱量,則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為1.6

mol。(

)×氣態(tài)水變成液態(tài)水會(huì)放熱,所以2中反應(yīng)的ΔH<-574

kJ·mol-1。

√反應(yīng)①和反應(yīng)②中,,所以等量甲烷參與反應(yīng)①②,轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相同?！寥舴磻?yīng)②放出116

kJ熱量,則0.4

mol

NO參加反應(yīng),轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.8

mol。精研核心命題命題點(diǎn)1反應(yīng)中能量變化和熱化學(xué)方程式典例1(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。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),判斷的理由是

。

-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的解析

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=+41

kJ·mol-1,②CO(g)+2H2(g)══CH3OH(g)

ΔH2=-90

kJ·mol-1,根據(jù)蓋斯定律可知,由①+②可得CO2(g)+3H2(g)══CH3OH(g)+H2O(g)

ΔH=(+41

kJ·mol-1)+(-90

kJ·mol-1)=-49

kJ·mol-1;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的活化能大于反應(yīng)②,同時(shí)反應(yīng)①的反應(yīng)物總能量低于生成物總能量,反應(yīng)②的反應(yīng)物總能量高于生成物總能量,因此示意圖中能體現(xiàn)反應(yīng)能量變化的是A項(xiàng)。變式演練(2023·浙江1月選考卷)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,氣態(tài)反應(yīng)物和生成物的相對(duì)能量與反應(yīng)歷程示意圖如下[已知O2(g)和Cl2(g)的相對(duì)能量為0],下列說法不正確的是(

)A.E6-E3=E5-E2B.可計(jì)算Cl—Cl鍵能為2(E2-E3)kJ·mol-1C.相同條件下,O3的平衡轉(zhuǎn)化率:歷程Ⅱ>歷程ⅠD.歷程Ⅰ、歷程Ⅱ中速率最快的一步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為ClO(g)+O(g)══O2(g)+Cl(g)

ΔH=(E5-E4)kJ·mol-1C解析

由圖可知,反應(yīng)O3(g)+O(g)══2O2(g)的ΔH=(E6-E3)

kJ·mol-1,反應(yīng)O3(g)+O(g)+Cl(g)══2O2(g)+Cl(g)[即O3(g)+O(g)══2O2(g)]的ΔH=(E5-E2)

kJ·mol-1,從而可得:E6-E3=E5-E2,A正確。由于Cl2(g)的相對(duì)能量為0,[O3(g)+O(g)]的相對(duì)能量為E3

kJ·mol-1,[O3(g)+O(g)+Cl(g)]的相對(duì)能量為E2

kJ·mol-1,則Cl(g)的相對(duì)能量為(E2-E3)

kJ·mol-1,故Cl—Cl的鍵能為2(E2-E3)

kJ·mol-1,B正確。由圖可知,歷程Ⅱ使用了催化劑,但催化劑不能使平衡發(fā)生移動(dòng),則平衡轉(zhuǎn)化率不同,故O3的平衡轉(zhuǎn)化率:歷程Ⅰ=歷程Ⅱ,C錯(cuò)誤。一般來說,活化能越低,反應(yīng)速率越快,由圖可知,歷程Ⅱ中第二步反應(yīng)的活化能最低,該步反應(yīng)速率最快,結(jié)合圖中物質(zhì)的相對(duì)能量,可得熱化學(xué)方程式為ClO(g)+O(g)══O2(g)+Cl(g)

ΔH=(E5-E4)

kJ·mol-1,D正確。命題點(diǎn)2反應(yīng)熱的計(jì)算與蓋斯定律的應(yīng)用典例2

(1)[2023·全國(guó)甲卷,28節(jié)選]已知下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:①3O2(g)══2O3(g)

K1

ΔH1=285kJ·mol-1②2CH4(g)+O2(g)══2CH3OH(l)

K2

ΔH2=-329kJ·mol-1反應(yīng)③CH4(g)+O3(g)══CH3OH(l)+O2(g)的ΔH3=

kJ·mol-1,平衡常數(shù)K3=

(用K1、K2表示)。

(2)[2023·全國(guó)乙卷,28節(jié)選]已知下列熱化學(xué)方程式:FeSO4·7H2O(s)══FeSO4(s)+7H2O(g)

ΔH1=akJ·mol-1FeSO4·4H2O(s)══FeSO4(s)+4H2O(g)

ΔH2=bkJ·mol-1FeSO4·H2O(s)══FeSO4(s)+H2O(g)

ΔH3=ckJ·mol-1則FeSO4·7H2O(s)+FeSO4·H2O(s)══2(FeSO4·4H2O)(s)的ΔH=

kJ·mol-1。-307a+c-2b(3)[2022·全國(guó)甲卷,28節(jié)選]TiO2轉(zhuǎn)化為TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1000℃時(shí)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下:(ⅰ)直接氯化:TiO2(s)+2Cl2(g)══TiCl4(g)+O2(g)

ΔH1=172kJ·mol-1(ⅱ)碳氯化:TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)══TiCl4(g)+2CO(g)

ΔH2=-51kJ·mol-1則反應(yīng)2C(s)+O2(g)══2CO(g)的ΔH為

kJ·mol-1。

(4)[2022·全國(guó)乙卷,28節(jié)選]已知下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:①2H2S(g)+3O2(g)══2SO2(g)+2H2O(g)

ΔH1=-1036kJ·mol-1②4H2S(g)+2SO2(g)══3S2(g)+4H2O(g)ΔH2=94kJ·mol-1③2H2(g)+O2(g)══2H2O(g)

ΔH3=-484kJ·mol-1計(jì)算H2S熱分解反應(yīng)④2H2S(g)══S2(g)+2H2(g)的ΔH4=

kJ·mol-1。

-223170(2)根據(jù)蓋斯定律,將第1個(gè)反應(yīng)加上第3個(gè)反應(yīng),再減去第2個(gè)反應(yīng)的2倍,可得目標(biāo)反應(yīng),故該反應(yīng)的焓變?chǔ)=(a+c-2b)

kJ·mol-1。(3)根據(jù)蓋斯定律,由(ⅱ)-(ⅰ)可得反應(yīng)2C(s)+O2(g)══2CO(g),則有ΔH=ΔH2-ΔH1=(-51

kJ·mol-1)-172

kJ·mol-1=-223

kJ·mol-1。命題點(diǎn)2反應(yīng)熱的計(jì)算與蓋斯定律的應(yīng)用典例3

(2022·浙江6月選考卷)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,下列物質(zhì)氣態(tài)時(shí)的相對(duì)能量如下表:物質(zhì)(g)28OHHOHOOH2O2H2O2H2O249218391000-136-242可根據(jù)HO(g)+HO(g)══H2O2(g)計(jì)算出H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214kJ·mol-1。下列說法不正確的是(

)A.H2的鍵能為436kJ·mol-1B.O2的鍵能大于H2O2中氧氧單鍵的鍵能的兩倍C.解離氧氧單鍵所需能量:HOO<H2O2D.H2O(g)+O(g)══H2O2(g)

ΔH=-143kJ·mol-1C解析

根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)可知,H2的鍵能為218

kJ·mol-1×2=436

kJ·mol-1,A正確;O2的鍵能為249

kJ·mol-1×2=498

kJ·mol-1,H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214

kJ·mol-1,則O2的鍵能大于H2O2中氧氧單鍵的鍵能的兩倍,B正確;HOO══HO+O,解離其中氧氧單鍵需要的能量為249

kJ·mol-1+39

kJ·mol-1-10

kJ·mol-1=278

kJ·mol-1,H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214

kJ·mol-1,C錯(cuò)誤;由表中的數(shù)據(jù)可知H2O(g)+O(g)══H2O2(g)的ΔH=-136

kJ·mol-1-249

kJ·mol-1-(-242

kJ·mol-1)=-143

kJ·mol-1,D正確。變式演練(1)(2023·寧夏銀川一模)以NH3、CO2為原料生產(chǎn)重要的高效氮肥——尿素[CO(NH2)2],兩步反應(yīng)的能量變化如圖所示。2NH3(g)+CO2(g)══CO(NH2)2(s)+H2O(g)的ΔH=___________________

(用

表示)。已知,則兩步反應(yīng)中

(填“第一步”或“第二步”)反應(yīng)決定了生產(chǎn)尿素的反應(yīng)速率。

第二步

(2)(2023·湖南卷,16節(jié)選)已知下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:+118(3)(2023·青海海東一中一模)已知:反應(yīng)ⅰ.6NO(g)+4NH3(g)5N2(g)+6H2O(g)

ΔH1=-1808kJ·mol-1;反應(yīng)ⅱ.N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

ΔH2=-91.4kJ·mol-1。部分化學(xué)鍵鍵能如下表所示:化學(xué)鍵N—HN≡NH—O鍵能/(kJ·mol-1)390946463NO中氮氧鍵鍵能為

。

633kJ·mol-1【思維建模】解答有關(guān)蓋斯定律及應(yīng)用類題目的思維模型訓(xùn)練分層落實(shí)練真題·明考向1.(2022·浙江1月選考卷)相關(guān)有機(jī)物分別與氫氣發(fā)生加成反應(yīng)生成1mol環(huán)己烷()的能量變化如圖所示:下列推理不正確的是(

)A.2ΔH1≈ΔH2,說明碳碳雙鍵加氫放出的熱量與分子內(nèi)碳碳雙鍵數(shù)目成正比B.ΔH2<ΔH3,說明單雙鍵交替的兩個(gè)碳碳雙鍵間存在相互作用,有利于物質(zhì)穩(wěn)定C.3ΔH1<ΔH4,說明苯分子中不存在三個(gè)完全獨(dú)立的碳碳雙鍵D.ΔH3-ΔH1<0,ΔH4-ΔH3>0,說明苯分子具有特殊穩(wěn)定性A解析

雖然2ΔH1≈ΔH2,但是2ΔH1≠ΔH3,說明碳碳雙鍵加氫放出的熱量與分子內(nèi)碳碳雙鍵數(shù)目并不一定成正比,A錯(cuò)誤;ΔH2<ΔH3,即單雙鍵交替的物質(zhì)能量低,更穩(wěn)定,說明單雙鍵交替的兩個(gè)碳碳雙鍵間存在相互作用,有利于物質(zhì)穩(wěn)定,B正確;3ΔH1<ΔH4,說明苯分子中不存在三個(gè)完全獨(dú)立的碳碳雙鍵,C正確;ΔH3-ΔH1<0,ΔH4-ΔH3>0,說明苯分子具有特殊穩(wěn)定性,D正確。2.(2023·山東卷,20節(jié)選)一定條件下,水氣變換反應(yīng)CO+H2OCO2+H2的中間產(chǎn)物是HCOOH。為探究該反應(yīng)過程,研究HCOOH水溶液在密封石英管中的分解反應(yīng)。Ⅰ.HCOOHCO+H2O(快)Ⅱ.HCOOHCO2+H2(慢)一定條件下,反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ的焓變分別為ΔH1、ΔH2,則該條件下水氣變換反應(yīng)的焓變?chǔ)=

(用含ΔH1、ΔH2的代數(shù)式表示)。

ΔH2-ΔH1解析

根據(jù)蓋斯定律,將反應(yīng)Ⅱ減去反應(yīng)Ⅰ,可得水氣變換反應(yīng):CO+H2OCO2+H2,故該反應(yīng)的ΔH=ΔH2-ΔH1。89.3解析

依據(jù)蓋斯定律,將①+②,可得所求反應(yīng)的焓變。

4.(2023·上海閔行區(qū)一模)由N2O和NO反應(yīng)生成N2和NO2的能量變化如圖所示。下列說法正確的是(

)A.反應(yīng)消耗1molN2O吸熱139kJB.反應(yīng)物的總鍵能小于生成物的總鍵能C.加入催化劑可以減少反應(yīng)熱,加快反應(yīng)速率D.相同條件下,反應(yīng)物、生成物和過渡態(tài)中的物質(zhì),過渡態(tài)中的物質(zhì)最穩(wěn)定B練易錯(cuò)·避陷阱

解析

該反應(yīng)中,反應(yīng)物總能量高于生成物總能量,為放熱反應(yīng),則反應(yīng)消耗1

mol

N2O時(shí)放熱139

kJ,A錯(cuò)誤;該反應(yīng)是放熱反應(yīng),則反應(yīng)物的總鍵能小于生成物的總鍵能,B正確;加入催化劑可以改變反應(yīng)的活化能,加快反應(yīng)速率,但是不能改變反應(yīng)熱,C錯(cuò)誤;相同條件下,反應(yīng)物、生成物和過渡態(tài)中的物質(zhì),過渡態(tài)的能量最高,過渡態(tài)最不穩(wěn)定,D錯(cuò)誤。5.(2023·廣東汕頭一模)下圖是用釕(Ru)基催化劑催化CO2(g)和H2(g)的反應(yīng)示意圖,當(dāng)反應(yīng)生成46g液態(tài)HCOOH時(shí)放出31.2kJ的熱量。下列說法錯(cuò)誤的是(

)A.反應(yīng)歷程中存在極性鍵、非極性鍵的斷裂與形成B.圖示中物質(zhì)Ⅰ為該反應(yīng)的催化劑,物質(zhì)Ⅱ、Ⅲ為中間產(chǎn)物C.使用催化劑可以降低反應(yīng)的活化能,但無法改變反應(yīng)的焓變D.由題意知:HCOOH(l)══CO2(g)+H2(g)

ΔH=+31.2kJ·mol-1A解析

由反應(yīng)示意圖可知,反應(yīng)過程中不存在非極性鍵的形成,A錯(cuò)誤;物質(zhì)Ⅰ為反應(yīng)起點(diǎn)存在的物質(zhì),最終又生成該物質(zhì),則物質(zhì)Ⅰ為催化劑,物質(zhì)Ⅱ、Ⅲ為中間過程出現(xiàn)的物質(zhì),則物質(zhì)Ⅱ、Ⅲ為中間產(chǎn)物,B正確;催化劑通過降低反應(yīng)的活化能來加快反應(yīng)速率,但不能改變反應(yīng)的焓變,C正確;生成46

g(即1

mol)液態(tài)HCOOH時(shí)放出31.2

kJ的熱量,該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為CO2(g)+H2(g)══HCOOH(l)

ΔH=-31.2

kJ·mol-1,其逆反應(yīng)為HCOOH(l)══CO2(g)+H2(g)

ΔH=+31.2

kJ·mol-1,D正確。6.(2023·天津十二區(qū)重點(diǎn)校聯(lián)考)金屬Ni可活化C2H6放出CH4,其反應(yīng)歷程如圖所示:下列關(guān)于該活化歷程的說法錯(cuò)誤的是(

)A.中間體1→中間體2的過程是放熱過程B.加入催化劑可降低該反應(yīng)的反應(yīng)熱,加快反應(yīng)速率C.Ni和C2H6的總鍵能小于NiCH2和CH4的總鍵能D.中間體2→中間體3的過程是決定整個(gè)歷程反應(yīng)速率的關(guān)鍵步驟B解析

中間體1的相對(duì)能量為-56.21

kJ·mol-1,中間體2的相對(duì)能量為-154.82

kJ·mol-1,中間體1→中間體2的過程是放熱過程,A正確;催化劑不能改變反應(yīng)物和生成物的能量,加入催化劑,該反應(yīng)的反應(yīng)熱不變,B錯(cuò)誤;Ni(s)和C2H6(g)的相對(duì)總能量為0,NiCH2(s)和CH4(g)的相對(duì)總能量為-6.57

kJ·mol-1,該反應(yīng)是放熱反應(yīng),Ni(s)和C2H6(g)的總鍵能小于NiCH2(s)和CH4(g)的總鍵能,C正確;慢反應(yīng)決定總反應(yīng)的速率,中間體2→中間體3的過程反應(yīng)的活化能最大,反應(yīng)速率最慢,則中間體2→中間體3的過程是決定整個(gè)歷程反應(yīng)速率的關(guān)鍵步驟,D正確。練預(yù)測(cè)·押考向7.肼(N2H4)在不同條件下的分解產(chǎn)物不同,200℃時(shí)在Cu表面分解的機(jī)理如圖1所示。已知200℃時(shí):反應(yīng)Ⅰ:3N2H4(g)══N2(g)+4NH3(g)

ΔH1=-akJ·mol-1(a>0);反應(yīng)Ⅱ:N2H4(g)+H2(g)══2NH3(g)

ΔH2=bkJ·mol-1;總反應(yīng)為N2H4(g)══N2(g)+2H2(g)

ΔH3。下列說法不正確的是(

)A.圖示反應(yīng)①是放熱反應(yīng)B.b<0C.3molN2H4(g)的總能量高于1molN2(g)和4molNH3(g)的總能量D.ΔH3=(a+2b)kJ·mol-1D解析

圖示反應(yīng)①N2H4(g)分解為N2(g)和NH3(g)的ΔH<0,則①是放熱反應(yīng),A正確;由圖2可知,1

mol

N2H4(g)和1

mol

H2(g)具有總能量高于2

mol

NH3(g)具有總能量,該反應(yīng)是放熱反應(yīng),則b<0,B正確;反應(yīng)Ⅰ是放熱反應(yīng),則3

mol

N2H4(g)具有的總能量高于1

mol

N2(g)和4

mol

NH3(g)具有的總能量,C正確;由Ⅰ-Ⅱ×2可得:N2H4(g)══N2(g)+2H2(g),根據(jù)蓋斯定律,該反應(yīng)的ΔH3=-(a+2b)

kJ·

mol-1,D錯(cuò)誤。8.乙烯在硫酸催化下水合生成乙醇的反應(yīng)機(jī)理與能量的關(guān)系如下圖所示。下列說法正確的是(

)A.由圖像可知總反應(yīng)為放熱反應(yīng)B.第①步反應(yīng)中只有O—H發(fā)生斷裂C.總反應(yīng)速率由第②步反應(yīng)決定D.1mol乙烯的能量高于1mol乙醇的能量答案

A

解析

從圖中可知,反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量,則總反應(yīng)為放熱反應(yīng),A正確;第①步反應(yīng)斷裂了碳碳雙鍵中的一個(gè)鍵及碳?xì)滏I,B錯(cuò)誤;反應(yīng)歷程中活化能越大,反應(yīng)越慢,活化能最大的反應(yīng)決定總反應(yīng)速率,題給反應(yīng)中第①步反應(yīng)的活化能最大,決定總反應(yīng)速率,C錯(cuò)誤;根據(jù)總反應(yīng)可知,因反應(yīng)物和生成物均為兩種,則無法比較1

mol

C2H4和1

mol

CH3CH2OH的能量高低,D錯(cuò)誤。9.碳及其化合物間的轉(zhuǎn)化廣泛存在于自然界及人類的生產(chǎn)和生活中。已知25℃、101kPa時(shí):①1mol葡萄糖[C6H12O6(s)]完全燃燒生成CO2(g)和H2O(l),放出2804kJ熱量。②CO(g)+O2(g)══CO2(g)

ΔH=-283kJ·mol-1。(1)25℃時(shí),CO2(g)與H2O(l)經(jīng)光合作用生成葡萄糖[C6H12O6(s)]和O2(g)的熱化學(xué)方程式為

。(2)25℃、101kPa時(shí),氣態(tài)分子斷開1mol化學(xué)鍵的焓變稱為鍵焓。已知O=O、C≡O(shè)的鍵焓分別為495kJ·mol-1、799kJ·mol-1,CO2(g)分子中碳氧鍵的鍵焓為

kJ·mol-1。

6CO2(g)+6H2O(l)===C6H12O6(s)+6O2(g)

ΔH=+2804kJ·mol-1664.75(3)天然氣的主要成分為CH4,一般還含有C2H6等烴類,是重要的燃料和化工原料。乙烷在一定條件可發(fā)生如下反應(yīng):C2H6(g)══C2H4(g)+H2(g)

ΔH,相關(guān)物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)如下表所示:物質(zhì)C2H6(g)C2H4(g)H2(g)燃燒熱ΔH/(kJ·mol-1)-1560-1411-286則ΔH=

kJ·mol-1。

+137解析

(1)由已知信息①可寫出熱化學(xué)方程式:C6H12O6(s)+6O2(g)══6CO2(g)+6H2O(l)

ΔH=-2

804

kJ·mol-1,CO2(g)與H2O(l)經(jīng)光合作用生成葡萄糖[C6H12O6(s)]和O2(g)是葡萄糖燃燒反應(yīng)的逆反應(yīng),生成1

mol葡萄糖會(huì)吸收2

804

kJ的熱量,故反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為6CO2(g)+6H2O(l)══C6H12O6(s)+6O2(g)

ΔH=+2

804

kJ·mol-1?？键c(diǎn)2原電池原理和化學(xué)電源聚焦核心要點(diǎn)要點(diǎn)1原電池的工作原理與應(yīng)用課標(biāo)指引:1.認(rèn)識(shí)化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的實(shí)際意義及其重要應(yīng)用。

2.能分析、解釋原電池的工作原理,能設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的原電池。1.原電池的工作原理思維模型

2.原電池中電極反應(yīng)和電池反應(yīng)的書寫方法

3.設(shè)計(jì)制作原電池的方法

要點(diǎn)2新型化學(xué)電源及分析課標(biāo)指引:1.能列舉常見的化學(xué)電源,并能利用相關(guān)信息分析化學(xué)電源的工作原理。

2.能綜合考慮化學(xué)變化中的物質(zhì)變化和能量變化來分析、解決實(shí)際問題,如新型電池的開發(fā)等。1.教材中化學(xué)電源裝置的遷移應(yīng)用(1)二次電池裝置(2)燃料電池裝置

2.分析二次電池類題目的思維模型

3.分析燃料電池類題目的思維模型

易錯(cuò)辨析1.有電化學(xué)裝置甲、乙分別如下圖所示。(1)甲中Zn電極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),電子經(jīng)過H2SO4溶液后,流向Ag電極。(

)×Zn比Ag活潑,Zn為負(fù)極,Zn失電子變?yōu)閆n2+,電子經(jīng)導(dǎo)線轉(zhuǎn)移到Ag電極,電子不經(jīng)過電解質(zhì)溶液,故(1)錯(cuò)誤。(2)乙中H+向Fe電極方向移動(dòng)。(

)2.實(shí)驗(yàn)室用鐵片和稀硫酸反應(yīng)制H2,加少量Cu粉能使該反應(yīng)速率加快。(

)×Fe為較活潑電極,為負(fù)極,C為正極,電解質(zhì)溶液中陽(yáng)離子移向正極,則H+向C電極方向移動(dòng),故(2)錯(cuò)誤。√銅和鐵構(gòu)成原電池,能加快鐵和稀硫酸的反應(yīng)速率。精研核心命題命題點(diǎn)1新型化學(xué)電源及其分析典例1(2023·全國(guó)乙卷)室溫鈉-硫電池被認(rèn)為是一種成本低、比能量高的能源存儲(chǔ)系統(tǒng)。一種室溫鈉-硫電池的結(jié)構(gòu)如圖所示。將鈉箔置于聚苯并咪唑膜上作為一個(gè)電極,表面噴涂有硫黃粉末的炭化纖維素紙作為另一電極。工作時(shí),在硫電極發(fā)生反應(yīng):下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A.充電時(shí)Na+從鈉電極向硫電極遷移B.放電時(shí)外電路電子流動(dòng)的方向是a→bC.放電時(shí)正極反應(yīng)為D.炭化纖維素紙的作用是增強(qiáng)硫電極導(dǎo)電性能A變式演練(2022·湖南卷)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B解析

海水中含有豐富的電解質(zhì),如氯化鈉、氯化鎂等,可作為電解質(zhì)溶液,A正確。該電池的總反應(yīng)可能為4Li+2H2O+O2══4LiOH,M極上Li失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),則M電極為負(fù)極,電極反應(yīng)為L(zhǎng)i-e-══Li+,N極為正極,電極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-══4OH-,B錯(cuò)誤。Li為活潑金屬,易與水反應(yīng),玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反應(yīng),并能傳遞離子,C正確。該電池不可充電,屬于一次電池,D正確。命題點(diǎn)2二次電池及其分析典例2

(2019·全國(guó)Ⅲ卷)為提升電池循環(huán)效率和穩(wěn)定性,科學(xué)家近期利用三維多孔海綿狀Zn(3D-Zn)可以高效沉積ZnO的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了采用強(qiáng)堿性電解質(zhì)的3D-Zn-NiOOH二次電池,結(jié)構(gòu)如下圖所示。電池反應(yīng)為Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)

ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。下列說法錯(cuò)誤的是(

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

三維多孔海綿狀Zn表面積較大,可高效沉積ZnO,所沉積的ZnO分散度也高,A項(xiàng)正確;根據(jù)總反應(yīng)方程式Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)可知,充電時(shí)Ni(OH)2(s)在陽(yáng)極上發(fā)生氧化反應(yīng):Ni(OH)2(s)-e-+OH-(aq)══NiOOH(s)+H2O(l),B項(xiàng)正確;放電時(shí)Zn在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng):Zn(s)-2e-+2OH-(aq)══ZnO(s)+H2O(l),C項(xiàng)正確;在放電過程中,陰離子應(yīng)向負(fù)極移動(dòng),D項(xiàng)錯(cuò)誤。思路分析

解答本題的思路如下:(1)分析充電時(shí)電極a的反應(yīng)類型,判斷電極a、b的名稱。(2)根據(jù)充電和放電時(shí)同一電極上物質(zhì)變化相反,確定放電時(shí)電極a、b上發(fā)生的反應(yīng)及NaCl溶液的變化。(3)根據(jù)充電時(shí)電極a、b的反應(yīng),結(jié)合得失電子守恒,確定電極a質(zhì)量的變化情況。變式演練(2023·全國(guó)新課標(biāo)卷)一種以V2O5和Zn為電極、Zn(CF3SO3)2水溶液為電解質(zhì)溶液的電池,其示意圖如下所示。放電時(shí),Zn2+可插入V2O5層間形成ZnxV2O5·nH2O。下列說法錯(cuò)誤的是(

)A.放電時(shí)V2O5為正極B.放電時(shí)Zn2+由負(fù)極向正極遷移C.充電總反應(yīng):xZn+V2O5+nH2O══ZnxV2O5·nH2OD.充電陽(yáng)極反應(yīng):ZnxV2O5·nH2O-2xe-══xZn2++V2O5+nH2OC解析

Zn為活潑金屬,放電時(shí)發(fā)生氧化反應(yīng)為電源的負(fù)極,則V2O5電極為正極,A正確;放電時(shí),陽(yáng)離子(Zn2+)由負(fù)極向正極遷移,B正確;xZn+V2O5+nH2O══ZnxV2O5·nH2O反應(yīng)中Zn發(fā)生氧化反應(yīng),為放電總反應(yīng)方程式,C錯(cuò)誤;充電時(shí)陽(yáng)極(原電池正極)重新生成V2O5,D正確?！舅季S建?！拷獯鸲坞姵氐臉?gòu)成及原理類題目的思維模型命題點(diǎn)3燃料電池及分析典例3

(2021·山東卷)以KOH溶液為離子導(dǎo)體,分別組成CH3OH-O2、N2H4-O2、(CH3)2NNH2-O2清潔燃料電池,下列說法正確的是(

)A.放電過程中,K+均向負(fù)極移動(dòng)B.放電過程中,KOH物質(zhì)的量均減小C.消耗等質(zhì)量燃料,(CH3)2NNH2-O2燃料電池的理論放電量最大D.消耗1molO2時(shí),理論上N2H4-O2燃料電池氣體產(chǎn)物的體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為11.2LC解析

放電過程為原電池,陽(yáng)離子向正極移動(dòng),K+均向正極移動(dòng),A錯(cuò)誤;N2H4-O2燃料電池的產(chǎn)物為氮?dú)夂退?未消耗KOH,n(KOH)保持不變,其他兩種燃料電池均消耗KOH,n(KOH)減小,B錯(cuò)誤;理論放電量與燃料的物質(zhì)的量和轉(zhuǎn)移電子數(shù)有關(guān),設(shè)消耗燃料的質(zhì)量均為m

g,則甲醇、N2H4和(CH3)2NNH2放電量分別為

,通過比較可知(CH3)2NNH2的理論放電量最大,C正確;正極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-══4OH-,消耗1

mol

O2時(shí)電路中通過4

mol電子,根據(jù)

N2H4~N2~4e-可知,負(fù)極消耗1

mol

N2H4,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為22.4

L,D錯(cuò)誤。變式演練(2023·四川自貢二診)科學(xué)家基于Cl2易溶于CCl4的性質(zhì),發(fā)展了一種新型儲(chǔ)能氯流電池(如圖),其中電極a為NaTi2(PO4)3/Na3Ti2(PO4)3。通過風(fēng)力發(fā)電進(jìn)行充電時(shí),電極a的反應(yīng)為NaTi2(PO4)3+2Na++2e-══Na3Ti2(PO4)3。下列說法錯(cuò)誤的是(

)A.放電時(shí),電子的流向:電極a→輸電網(wǎng)→電極bB.充電時(shí),電極b為陽(yáng)極,發(fā)生氧化反應(yīng)C.放電時(shí)總反應(yīng):NaTi2(PO4)3+2NaClNa3Ti2(PO4)3+Cl2↑D.充電時(shí),每轉(zhuǎn)移0.2mol電子,NaCl溶液質(zhì)量減少11.7gC解析

充電時(shí),電極a的反應(yīng)為NaTi2(PO4)3+2Na++2e-══Na3Ti2(PO4)3,a極發(fā)生還原反應(yīng),則a為陰極,b為陽(yáng)極;放電時(shí)a為負(fù)極、b為正極。放電時(shí)電子由負(fù)極經(jīng)輸電網(wǎng)流向正極,A正確;充電時(shí),電極b為陽(yáng)極,失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),B正確;放電時(shí)總反應(yīng)為Na3Ti2(PO4)3失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成鈉離子、氯氣得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氯離子,總反應(yīng)為Na3Ti2(PO4)3+Cl2

NaTi2(PO4)3+2NaCl,C錯(cuò)誤;充電時(shí),根據(jù)電子守恒可知,2Na+~2e-~2NaCl,每轉(zhuǎn)移0.2

mol電子,NaCl溶液質(zhì)量減少0.2

mol×58.5

g·mol-1=11.7

g,D正確。訓(xùn)練分層落實(shí)練真題·明考向1.(2022·全國(guó)乙卷)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(yáng)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解析

根據(jù)電子守恒,將陰極反應(yīng)和陽(yáng)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,充電過程是通過光照來實(shí)現(xiàn)的,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-══+O2Li2O2,D項(xiàng)敘述正確。2.(2020·全國(guó)Ⅰ卷)科學(xué)家近年發(fā)明了一種新型Zn-CO2水介質(zhì)電池。電池示意圖如下,電極為金屬鋅和選擇性催化材料。放電時(shí),溫室氣體CO2被轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)氫物質(zhì)甲酸等,為解決環(huán)境和能源問題提供了一種新途徑。下列說法錯(cuò)誤的是(

)A.放電時(shí),負(fù)極反應(yīng)為Zn-2e-+4OH-══[Zn(OH)4]2-B.放電時(shí),1molCO2轉(zhuǎn)化為HCOOH,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為2molC.充電時(shí),電池總反應(yīng)為

══2Zn+O2↑+4OH-+2H2OD.充電時(shí),正極溶液中OH-濃度升高D解析

由題給裝置圖可知,放電時(shí)負(fù)極鋅失去電子后結(jié)合OH-生成[Zn(OH)4]2-,負(fù)極反應(yīng)為Zn-2e-+4OH-══[Zn(OH)4]2-,A項(xiàng)正確;放電時(shí),正極上CO2得電子生成HCOOH,CO2中C的化合價(jià)為+4價(jià),HCOOH中C的化合價(jià)為+2價(jià),1

mol

CO2轉(zhuǎn)化為1

mol

HCOOH,轉(zhuǎn)移2

mol電子,B項(xiàng)正確;充電時(shí)陰極上

參與反應(yīng)得到鋅,陽(yáng)極上H2O參與反應(yīng)得到氧氣,電池總反應(yīng)為2[Zn(OH)4]2-══2Zn+O2↑+4OH-+2H2O,C項(xiàng)正確;充電時(shí),陽(yáng)極上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng):2H2O-4e-══O2↑+4H+,OH-濃度降低,D項(xiàng)錯(cuò)誤。練易錯(cuò)·避陷阱3.(2023·北京朝陽(yáng)區(qū)一模)將銅棒插入濃、稀Cu(NO3)2溶液中(裝置如圖),觀察到電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),一段時(shí)間后,浸入濃Cu(NO3)2溶液的銅棒變粗。下列說法不正確的是(

)A.銅棒變粗的反應(yīng):Cu2++2e-══CuB.導(dǎo)線中電子移動(dòng)的方向:b→aC.隨著反應(yīng)的進(jìn)行,濃、稀Cu(NO3)2溶液的濃度逐漸接近D.Cu2+的氧化性隨c(Cu2+)增大而增強(qiáng),Cu的還原性隨c(Cu2+)增大而減弱B解析

浸入濃Cu(NO3)2溶液的銅棒變粗,說明該電極有銅析出,則b側(cè)電極為正極,電極反應(yīng)為Cu2++2e-══Cu,A正確;導(dǎo)線中電子由負(fù)極移向正極,即a→b,B錯(cuò)誤;隨著反應(yīng)的進(jìn)行,右側(cè)不斷消耗Cu2+,左側(cè)不斷生成Cu2+,濃、稀Cu(NO3)2溶液的濃度逐漸接近,C正確;對(duì)比分析可知,Cu2+的氧化性隨c(Cu2+)增大而增強(qiáng),Cu的還原性隨c(Cu2+)增大而減弱,D正確。4.(2023·四川瀘州二診)一種高壓可充電Zn-PbO2電池工作原理如圖所示,通過復(fù)合膜ab與復(fù)合膜ba反向放置,分隔兩室電解液,復(fù)合膜間是少量H2O,復(fù)合膜ab與ba交界處離子不能通過,復(fù)合膜中a膜是陽(yáng)離子交換膜,b膜是陰離子交換膜。下列說法錯(cuò)誤的是(

)A.放電時(shí),K+穿過a膜移向復(fù)合膜ab間B.放電時(shí),復(fù)合膜ba間發(fā)生了H2O解離出H+和OH-的變化C.充電時(shí)的總反應(yīng)式為PbSO4+[Zn(OH)4]2-══Zn+PbO2+2H2O+D.充電時(shí)的陽(yáng)極電極反應(yīng)式為PbSO4+4OH--2e-══PbO2++2H2OD解析

根據(jù)圖中信息鋅失去電子,鋅為負(fù)極,二氧化鉛是正極。放電時(shí),原電池“同性相吸”,則K+穿過陽(yáng)離子交換膜即a膜移向復(fù)合膜ab間,A正確;放電時(shí),負(fù)極不斷消耗OH-,復(fù)合膜ba間發(fā)生了H2O解離出H+和OH-的變化,解離出的OH-穿過陰離子交換膜即b膜向負(fù)極移動(dòng),解離出的H+穿過陽(yáng)離子交換膜即a膜向正極移動(dòng),B正確;放電時(shí)負(fù)極是鋅失去電子變?yōu)閇Zn(OH)4]2-,正極是二氧化鉛得到電子變?yōu)榱蛩徙U,則充電時(shí)的總反應(yīng)式為5.(2023·安徽淮北一模)一種新型電池裝置如圖所示,下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A.鎳鈷電極反應(yīng):N2H4+4OH--4e-══N2↑+4H2OB.Ⅱ區(qū)的Na+通過a隔膜向Ⅰ區(qū)遷移,Cl-通過b隔膜向Ⅲ區(qū)遷移C.該裝置工作時(shí)總反應(yīng):N2H4+4OH-+4H+══N2↑+4H2OD.該裝置工作時(shí)還利用了中和能C解析

鎳鈷電極上N2H4被氧化生成N2,則該電極是負(fù)極,電極反應(yīng)為N2H4+4OH--4e-══N2↑+4H2O,A正確;原電池中陽(yáng)離子向正極遷移,陰離子向負(fù)極遷移,Ⅱ區(qū)的Na+通過a隔膜向Ⅰ區(qū)遷移,Cl-通過b隔膜向Ⅲ區(qū)遷移,B正確;正、負(fù)極反應(yīng)相加得到總反應(yīng),則該裝置工作時(shí)的總反應(yīng)為N2H4══N2↑+2H2↑,C錯(cuò)誤;根據(jù)正、負(fù)極反應(yīng)可知,該裝置工作時(shí)還利用了中和能,D正確。練預(yù)測(cè)·押考向6.一款低成本高能效的新型無隔膜鈰鉛單液流電池裝置如圖所示,該電池用石墨氈作電極,可溶性鈰鹽和鉛鹽的混合酸性溶液作電解質(zhì)溶液。已知電池反應(yīng)為Pb+2Ce4+

Pb2++2Ce3+。下列相關(guān)說法正確的是(

)A.放電時(shí),Pb2+在b電極發(fā)生還原反應(yīng)B.該電池可用稀硫酸酸化電解質(zhì)溶液C.充電過程中,a電極發(fā)生的反應(yīng)為Ce3+-e-══Ce4+D.放電過程中,電解質(zhì)溶液中向a電極移動(dòng)D解析

放電時(shí)a電極為負(fù)極,電極反應(yīng)為Pb-2e-══Pb2+,在a電極發(fā)生氧化反應(yīng),A錯(cuò)誤;能與Pb2+反應(yīng)生成PbSO4沉淀,故不能用稀硫酸酸化電解質(zhì)溶液,B錯(cuò)誤;充電過程中,a電極發(fā)生的反應(yīng)為Pb2++2e-══Pb,C錯(cuò)誤;放電過程中,電解質(zhì)溶液中陰離子移向負(fù)極,故電解質(zhì)溶液中的

向a電極移動(dòng),D正確。7.(2023·內(nèi)蒙古赤峰4月模擬)2022年中國(guó)團(tuán)隊(duì)在巴塞羅那獲得“鎂未來技術(shù)獎(jiǎng)”。一種以MgCl2-聚乙烯醇為電解液的鎂電池如圖所示。下列說法不正確的是(

)A.放電時(shí),正極的電極反應(yīng)式為Mg2++2e-+V2O5══MgV2O5B.放電一段時(shí)間后,聚乙烯醇中的c(Mg2+)幾乎保持不變C.充電時(shí),Mg2+嵌入V2O5晶格中D.若將電解液換成MgCl2水溶液,工作時(shí)電池可能產(chǎn)生鼓包C解析

結(jié)合題圖中裝置可知,放電時(shí)Mg為負(fù)極,V2O5為正極。放電時(shí)負(fù)極電極反應(yīng)式為Mg-2e-══Mg2+,正極電極反應(yīng)式為Mg2++2e-+V2O5══MgV2O5,A正確;由放電時(shí)電池總反應(yīng)式V2O5+Mg══MgV2O5知,放電不影響電解質(zhì)溶液的Mg2+濃度,故一段時(shí)間后,聚乙烯醇中的c(Mg2+)幾乎保持不變,B正確;充電時(shí)陽(yáng)極電極反應(yīng)式為MgV2O5-2e-══V2O5+Mg2+,Mg2+從V2O5中脫離,C錯(cuò)誤;若將電解液換成MgCl2水溶液,Mg能與水緩慢反應(yīng)生成H2,工作時(shí)電池可能產(chǎn)生鼓包,D正確。8.(2023·陜西寶雞二模)海泥細(xì)菌通過消耗海底沉積層中的有機(jī)物獲得營(yíng)養(yǎng),同時(shí)產(chǎn)生電子?？茖W(xué)家利用這一原理設(shè)計(jì)了海泥細(xì)菌電池,該技術(shù)可在海底加速石油污染物的降解速率,其中海泥代謝產(chǎn)物顯酸性,電池工作原理如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是(

)A.負(fù)極的電極反應(yīng)式為CH2O-4e-+H2O══CO2+4H+B.工作時(shí)B電極附近溶液pH減小C.海水和海泥含有電解質(zhì),導(dǎo)電性高,有利于輸出電能D.A電極消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下O25.6L,有1mol質(zhì)子通過海底沉積層和海水層交接面A解析

由題圖可知,A極氧氣得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成水,為正極,O2+4e-

+4H+══2H2O;B電極HS-失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成硫單質(zhì),為負(fù)極,HS--2e-══S↓+H+。由分析可知,負(fù)極反應(yīng)為HS--2e-══S↓+H+,A錯(cuò)誤;工作時(shí)B電極附近生成氫離子,酸性增強(qiáng),溶液pH減小,B正確;海水和海泥含有電解質(zhì),導(dǎo)電性高,有利于形成閉合電路輸出電能,C正確;A電極反應(yīng)為O2+4e-+4H+══2H2O,消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下O2

5.6

L,為0.25

mol氧氣,根據(jù)電子守恒可知,有1

mol質(zhì)子通過海底沉積層和海水層交接面,D正確。考點(diǎn)3電解池原理及金屬的腐蝕與防護(hù)聚焦核心要點(diǎn)要點(diǎn)1電解池原理及應(yīng)用課標(biāo)指引:1.了解電解池的工作原理,認(rèn)識(shí)電解在實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化和儲(chǔ)存能量中的具體應(yīng)用。

2.能分析、解釋電解池的工作原理,能設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的電解池。1.基于電解CuCl2溶液的電解池模型(兩電極均為惰性電極)2.判斷電解池的電極產(chǎn)物的方法(1)陽(yáng)極產(chǎn)物的判斷首先看電極,若為活性電極作陽(yáng)極,則電極材料失電子,電極本身溶解;若為惰性電極作陽(yáng)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(yáng)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(yáng)極時(shí),發(fā)生氧化反應(yīng)生成Fe2+而溶解,不是生成Fe3+;②電解時(shí),溶液中Fe3+發(fā)生還原反應(yīng),一般生成Fe2+。要點(diǎn)2金屬的腐蝕與防護(hù)課標(biāo)指引:1.了解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的本質(zhì),知道金屬腐蝕的危害,了解防止金屬腐蝕的措施。

2.能利用電化學(xué)原理解釋金屬腐蝕的現(xiàn)象,選擇并設(shè)計(jì)防腐措施。1.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(yáng)極,將被保護(hù)金屬作為陰極方法犧牲陽(yáng)極法外加電流法原理圖示

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)利用電解池原理,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)2.基于“介質(zhì)”判斷電化學(xué)腐蝕的類型

易錯(cuò)辨析1.有電化學(xué)裝置甲、乙分別如下圖所示。

(1)甲中陰極反應(yīng)為Ag++e-══Ag。(

)(2)乙中電解開始時(shí)陽(yáng)極產(chǎn)生黃綠色氣體。(

)√甲為電解池,銀離子在陰極得電子生成銀單質(zhì),電極反應(yīng)式為Ag++e-══Ag,故(1)正確?！烈覟殡娊獬?Pt為陽(yáng)極,Fe為陰極,失電子能力:I->Cl-,所以電解開始時(shí)陽(yáng)極上碘離子失電子生成碘單質(zhì),(2)錯(cuò)誤。2.在電解精煉粗銅的過程中,當(dāng)陰極質(zhì)量增重32

g時(shí)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為NA。(

)3.用銅作為電極電解AgNO3溶液:4Ag++2H2O4Ag+O2↑+4H+。(

)××用銅作為電極電解AgNO3溶液時(shí),陽(yáng)極上Cu失電子轉(zhuǎn)化為Cu2+,陰極上是Ag+得到電子轉(zhuǎn)化為Ag,故該電解反應(yīng)方程式為Cu+2Ag+

2Ag+Cu2+。精研核心命題命題點(diǎn)1電解池原理及其應(yīng)用典例1

(2021·全國(guó)甲卷)乙醛酸是一種重要的化工中間體,可采用如下圖所示的電化學(xué)裝置合成。圖中的雙極膜中間層中的H2O解離為H+和OH-,并在直流電場(chǎng)作用下分別向兩極遷移。下列說法正確的是(

)A.KBr在上述電化學(xué)合成過程中只起電解質(zhì)的作用B.陽(yáng)極上的反應(yīng)式為C.制得2mol乙醛酸,理論上外電路中遷移了1mol電子D.雙極膜中間層中的H+在外電場(chǎng)作用下向鉛電極方向遷移答案

D

解析

由題圖可知,在鉛電極乙二酸變成乙醛酸是去氧的過程,發(fā)生還原反應(yīng),則鉛電極是電解裝置的陰極,石墨電極發(fā)生氧化反應(yīng),反應(yīng)為2Br--2e-══Br2,是電解裝置的陽(yáng)極。由上述分析可知,Br-起到還原劑的作用,A錯(cuò)誤;陽(yáng)極上的反應(yīng)式為2Br--2e-══Br2,B錯(cuò)誤;制得2

mol乙醛酸,實(shí)際上是左、右兩側(cè)各制得1

mol乙醛酸,共轉(zhuǎn)移2

mol電子,故理論上外電路中遷移的電子為2

mol,C錯(cuò)誤;電解裝置中,陽(yáng)離子移向陰極(即鉛電極),D正確。變式演練(2023·湖北卷)我國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)如圖所示的電解池,實(shí)現(xiàn)了海水直接制備氫氣技術(shù)的綠色化。該裝置工作時(shí)陽(yáng)極無Cl2生成且KOH溶液的濃度不變,電解生成氫氣的速率為xmol·h-1。下列說法錯(cuò)誤的是(

)A.b電極反應(yīng)式為2H2O+2e-══H2↑+2OH-B.離子交換膜為陰離子交換膜C.電解時(shí)海水中動(dòng)能高的水分子可穿過PTFE膜D.海水為電解池補(bǔ)水的速率為2xmol·h-1D解析

該裝置工作時(shí),b電極連接電源負(fù)極為陰極,電極上放出H2:2H2O+2e-══H2↑+2OH-,A正確;陽(yáng)極無Cl2生成且KOH溶液濃度不變,則本質(zhì)上是電解水,陽(yáng)極生成O2,兩極之間轉(zhuǎn)移OH-,離子交換膜為陰離子交換膜,B正確;電解的本質(zhì)是電解水,而KOH濃度不變,PTFE膜不透液態(tài)水,則通過PTFE膜的水應(yīng)為動(dòng)能高的水分子(透汽),C正確;電解生成H2的速率為x

mol·h-1,根據(jù)總反應(yīng)可知,海水為電解池補(bǔ)水的速率為x

mol·h-1,D錯(cuò)誤。【思維建?！拷獯痣娊庠砑捌鋺?yīng)用類題目的思維模型(1)判斷電解池陰、陽(yáng)極的方法(2)判斷電極產(chǎn)物和書寫電極反應(yīng)的方法

命題點(diǎn)2金屬腐蝕的電化學(xué)防護(hù)典例2

(2022·廣東卷)為檢驗(yàn)犧牲陽(yáng)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解析

NaCl溶液中含有Cl-,加入AgNO3溶液后,不管鐵片是否被腐蝕,均會(huì)出現(xiàn)白色沉淀,A錯(cuò)誤;淀粉碘化鉀溶液可檢測(cè)氧化性物質(zhì),但不論鐵片是否被腐蝕,均無氧化性物質(zhì)生成,B錯(cuò)誤;KSCN溶液可檢測(cè)Fe3+是否存在,鋼鐵腐蝕生成Fe2+,無論鐵片是否被腐蝕,加入KSCN溶液后,均無紅色出現(xiàn),C錯(cuò)誤;K3[Fe(CN)6]是用于檢測(cè)Fe2+的試劑,若鐵片沒有被腐蝕,溶液中不會(huì)生成Fe2+,則加入K3[Fe(CN)6]溶液就不會(huì)出現(xiàn)藍(lán)色沉淀,D正確。變式演練(2023·四川內(nèi)江一模)近年來,我國(guó)多條高壓直流電線路的瓷絕緣子出現(xiàn)鐵帽腐蝕現(xiàn)象,在鐵帽上加鋅環(huán)能有效防止鐵帽的腐蝕。下列說法正確的是(

)A.陰極的電極反應(yīng)式為4OH--4e-══O2↑+2H2OB.陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為Zn-2e-══Zn2+C.通電時(shí),該裝置為犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法D.斷電時(shí),鋅環(huán)失去保護(hù)作用B解析

通電時(shí),陰極發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為2H2O+2e-══H2↑+2OH-,A項(xiàng)錯(cuò)誤;通電時(shí),鋅為陽(yáng)極,則陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為Zn-2e-══Zn2+,B項(xiàng)正確;通電時(shí),該裝置是電解池,為外接電流的陰極保護(hù)法,C項(xiàng)錯(cuò)誤;斷電時(shí),構(gòu)成原電池裝置,鐵為正極,鋅為負(fù)極,仍能防止鐵帽被腐蝕,鋅環(huán)仍然具有保護(hù)作用,D項(xiàng)錯(cuò)誤。訓(xùn)練分層落實(shí)練真題·明考向1.(2023·全國(guó)甲卷)用可再生能源電還原CO2時(shí),采用高濃度的K+抑制酸性電解液中的析氫反應(yīng)來提高多碳產(chǎn)物(乙烯、乙醇等)的生成率,裝置如下圖所示。下列說法正確的是(

)A.析氫反應(yīng)發(fā)生在IrOx-Ti電極上B.Cl-從Cu電極遷移到IrOx-Ti電極C.陰極發(fā)生的反應(yīng)有:2CO2+12H++12e-══C2H4+4H2OD.每轉(zhuǎn)移1mol電子,陽(yáng)極生成11.2L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)答案

C

解析

根據(jù)電還原CO2可知IrOx-Ti電極為電解池陽(yáng)極,Cu電極為電解池陰極。析氫反應(yīng)發(fā)生在陰極(Cu電極)上,A項(xiàng)錯(cuò)誤;質(zhì)子交換膜只允許兩極區(qū)轉(zhuǎn)移H+,B項(xiàng)錯(cuò)誤;,結(jié)合H2SO4溶液和電荷守恒可知陰極反應(yīng)有2CO2+12H++12e-══C2H4+4H2O,C項(xiàng)正確;陽(yáng)極反應(yīng)為2H2O-4e-

══O2↑+4H+4

mol

22.4

L

1

mol

V(O2)解得V(O2)=5.6

L,D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.(2020·全國(guó)Ⅱ卷)電致變色器件可智能調(diào)控太陽(yáng)光透過率,從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能。下圖是某電致變色器件的示意圖。當(dāng)通電時(shí),Ag+注入無色WO3薄膜中,生成AgxWO3,器件呈現(xiàn)藍(lán)色,對(duì)于該變化過程,下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A.Ag為陽(yáng)極B.Ag+由銀電極向變色層遷移C.W元素的化合價(jià)升高D.總反應(yīng)為WO3+xAg══AgxWO3C解析

該裝置是電解池,通電時(shí)銀失去電子被氧化為Ag+,因此,銀電極為陽(yáng)極,A項(xiàng)正確;電解池工作時(shí),Ag+向陰極移動(dòng),即Ag+由銀電極向變色層遷移,B項(xiàng)正確;WO3在陰極發(fā)生還原反應(yīng),即W元素的化合價(jià)降低,C項(xiàng)錯(cuò)誤;電池總反應(yīng)為WO3+xAg══AgxWO3,D項(xiàng)正確。3.(2021·全國(guó)乙卷)沿海電廠采用海水為冷卻水,但在排水管中生物的附著和滋生會(huì)阻礙冷卻水排放并降低冷卻效率。為解決這一問題,通常在管道口設(shè)置一對(duì)惰性電極(如圖所示),通入一定的電流。下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A.陽(yáng)極發(fā)生將海水中的Cl-氧化生成Cl2的反應(yīng)B.管道中可以生成氧化滅殺附著生物的NaClOC.陰極生成的H2應(yīng)及時(shí)通風(fēng)稀釋安全地排入大氣D.陽(yáng)極表面形成的Mg(OH)2等積垢需要定期清理D解析

海水中存在大量的Cl-,在陽(yáng)極Cl-放電生成Cl2,A敘述正確;陰極H2O放電生成H2和OH-,OH-與Cl2反應(yīng)生成ClO-,因此管道中存在一定量的NaClO,B敘述正確;因?yàn)镠2為可燃性氣體,所以陰極生成的H2應(yīng)及時(shí)通風(fēng)稀釋,安全地排入大氣,C敘述正確;陰極產(chǎn)生OH-,因此會(huì)在陰極表面形