新教材2024高考化學二輪專題復習專題7化學反應與能量課件

專題七化學反應與能量真題研練·析考情核心突破·提能力模考精練·抓落實真題研練·析考情真題研練1.[2023·新課標卷]一種以V2O5和Zn為電極、Zn(CF3SO3)2水溶液為電解質的電池，其示意圖如下所示。放電時，Zn2＋可插入V2O5層間形成ZnxV2O5·nH2O。下列說法錯誤的是(

)A．放電時V2O5為正極B．放電時Zn2＋由負極向正極遷移C．充電總反應：xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2OD．充電陽極反應：ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2＋＋V2O5＋nH2O答案：C解析：由題給信息可知，放電時，Zn2＋可插入V2O5層間形成ZnxV2O5·nH2O，V2O5發(fā)生了還原反應，則放電時V2O5為正極，A說法正確；放電時Zn為負極，Zn失去電子變?yōu)閆n2＋，陽離子向正極遷移，則放電時Zn2＋由負極向正極遷移，B說法正確；電池在放電時的總反應為xZn+V2O5+nH2O===ZnxV2O5·nH2O，則其在充電時的總反應為ZnxV2O5·nH2O===xZn＋V2O5＋nH2O，C說法不正確；充電陽極上ZnxV2O5·nH2O被氧化為V2O5，則陽極的電極反應為ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2＋＋V2O5＋nH2O，D說法正確；故選C。

答案：C

3．[2023·遼寧卷]某無隔膜流動海水電解法制H2的裝置如下圖所示，其中高選擇性催化劑PRT可抑制O2產(chǎn)生。下列說法正確的是(

)A．b端電勢高于a端電勢B．理論上轉移2mole－生成4gH2C．電解后海水pH下降D．陽極發(fā)生：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋答案：D解析：由圖可知，左側電極產(chǎn)生氧氣，則左側電極為陽極，a為電源正極，右側電極為陰極，b為電源負極，該裝置的總反應產(chǎn)生氧氣和氫氣，相當于電解水，以此解題。由分析可知，a為正極，b為負極，則a端電勢高于b端電勢，A錯誤；右側電極上產(chǎn)生氫氣的電極方程式為：2H＋＋2e－===H2↑，則理論上轉移2mole－生成2gH2，B錯誤；由圖可知，該裝置的總反應為電解海水，隨著電解的進行，海水的濃度增大，但是其pH基本不變，C錯誤；由圖可知，陽極上的電極反應為：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋，D正確；故選D。4．[2022·浙江1月]相關有機物分別與氫氣發(fā)生加成反應生成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碳碳雙鍵間存在相互作用，有利于物質穩(wěn)定C．3ΔH1＜ΔH4，說明苯分子中不存在三個完全獨立的碳碳雙鍵D．ΔH3－ΔH1＜0，ΔH4－ΔH3＞0，說明苯分子具有特殊穩(wěn)定性答案：A5．[2022·湖南卷]海水電池在海洋能源領域備受關注，一種鋰—海水電池構造示意圖如下。下列說法錯誤的是(

)A.海水起電解質溶液作用B．N極僅發(fā)生的電極反應：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑C．玻璃陶瓷具有傳導離子和防水的功能D．該鋰—海水電池屬于一次電池解析：海水中含有大量的電解質，故A項正確；Li是活潑金屬，作負極，則N極是正極，正極上海水中溶解的O2、CO2等均能放電，B項錯誤；由于Li易與水反應，故玻璃陶瓷應具有良好的防水功能，同時為形成閉合的回路，也應具有傳導離子的功能，C項正確；該電池屬于一次電池，D項正確。答案：B6．[2022·廣東卷]科學家基于Cl2易溶于CCl4的性質，發(fā)展了一種無需離子交換膜的新型氯流電池，可作儲能設備(如圖)。充電時電極a的反應為：

NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－===Na3Ti2(PO4)3。下列說法正確的是(

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

答案：C解析：由充電時電極a的反應可知，充電時電極a發(fā)生還原反應，所以電極a是陰極，則電極b是陽極，故A錯誤；放電時電極反應和充電時相反，則由放電時電極a的反應為Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋可知，NaCl溶液的pH不變，故B錯誤；放電時負極反應為Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋，正極反應為Cl2＋2e－===2Cl－，反應后Na＋和Cl－濃度都增大，則放電時NaCl溶液的濃度增大，故C正確；充電時陽極反應為2Cl－－2e－===Cl2↑，陰極反應為NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－===Na3Ti2(PO4)3，由得失電子守恒可知，每生成1molCl2，電極a質量理論上增加23g·mol－1×2mol＝46g，故D錯誤?？记榉治隹键c考向預測化學反應與熱能反應熱的比較與計算化學反應與能量主要包括化學能與熱能、化學能與電能，化學能與熱能重點考查能量變化圖、蓋斯定律、鍵能等，由于能源問題已成為社會熱點，結合新能源的開發(fā)，把反應熱與能源結合起來進行考查，將是命題的方向。電化學部分常以新型化學電源、電解原理在生活生產(chǎn)中的應用等為載體，考查基本原理及應用，試題注重了題材的生活化、實用化、情境化，同時也加強了不同知識間的相互滲透與融合，試題的背景較為新穎，題目具有一定難度。預測今年高考仍會在這方面著力命題。尤其注意電化學原理中離子交換膜的應用。反應歷程與能量變化的分析原電池原理及應用原電池原理及簡單應用新型化學電源的分析電解原理及其應用電解原理及規(guī)律電解原理的應用電化學原理的綜合考查金屬的腐蝕與防護電化學腐蝕的原因分析金屬的防護方法核心突破·提能力考點1化學能與熱能核

心

梳

理1.催化劑對反應歷程與活化能影響圖例解讀(1)在無催化劑的情況下：E1為正反應的活化能，E2為逆反應的活化能；E1－E2＝ΔH。(2)有催化劑時，總反應分成了兩個反應步驟，反應①為吸熱反應，產(chǎn)物為總反應的中間產(chǎn)物，反應②為放熱反應；總反應為放熱反應。(3)同一反應分為若干個基元反應，活化能大的基元反應速率較慢，決定了總反應的快慢；相同反應物同時發(fā)生多個競爭反應時，能壘越小的反應，反應速率越大，產(chǎn)物占比越高。(4)催化劑的作用：降低E1、E2，但不影響ΔH?！咎貏e提醒】(1)活化能是從低能態(tài)“爬坡”到高能態(tài)的能壘，活化能最大的步驟，決定了整個反應過程的反應速率。(2)分析變化過程中所經(jīng)歷的全部基元反應，包括過渡態(tài)的形成，鍵的斷裂和生成等。

2.燃燒熱和中和反應的反應熱應用中的注意事項(1)均為放熱反應，ΔH<0，單位為kJ·mol－1。(2)燃燒熱概念理解的三要點：①外界條件是25℃、101kPa；②反應的可燃物是1mol；③生成物是穩(wěn)定的氧化物(包括狀態(tài))，如碳元素生成的是CO2氣體，而不是CO，氫元素生成的是液態(tài)水，而不是水蒸氣。(3)中和反應的反應熱概念理解三要點：①反應物酸、堿是強酸、強堿；②溶液是稀溶液，不存在稀釋過程的熱效應；③生成物液態(tài)水是1mol。3．反應熱計算的四種方法典

題

精

研考向1反應歷程圖像分析例1[2023·浙江1月]標準狀態(tài)下，氣態(tài)反應物和生成物的相對能量與反應歷程示意圖如下[已知O2(g)和Cl2(g)的相對能量為0]，下列說法不正確的是(

)A．E6－E3＝E5－E2B．可計算Cl—Cl鍵能為2(E2－E3)kJ·mol－1C．相同條件下，O3的平衡轉化率：歷程Ⅱ>歷程ⅠD．歷程Ⅰ、歷程Ⅱ中速率最快的一步反應的熱化學方程式為ClO(g)＋O(g)===O2(g)＋Cl(g)ΔH＝(E5－E4)kJ·mol－1答案：C解析：根據(jù)歷程Ⅰ，O3(g)＋O(g)?2O2(g)的ΔH＝(E6－E3)kJ·mol－1，根據(jù)歷程Ⅱ，O3(g)＋O(g)?2O2(g)的反應熱ΔH＝(E5－E2)kJ·mol－1，則E6－E3＝E5－E2，A項正確；根據(jù)圖示，Cl(g)的相對能量為(E2－E3)kJ·mol－1，由于Cl2(g)的相對能量為0，故Cl2(g)===Cl(g)＋Cl(g)的ΔH＝2(E2－E3)kJ·mol－1，即Cl—Cl鍵能為2(E2－E3)kJ·mol－1，B項正確；歷程Ⅱ使用了催化劑Cl，催化劑不能使平衡發(fā)生移動，則O3的平衡轉化率：歷程Ⅱ＝歷程Ⅰ，C項錯誤；歷程Ⅰ、歷程Ⅱ中速率最快的一步反應為活化能最小的反應，即ClO(g)＋O(g)===O2(g)＋Cl(g)

ΔH＝(E5－E4)kJ·mol－1，D項正確。練118O標記的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中發(fā)生水解，部分反應歷程可表示為：

＋CH3O－能量變化如圖所示

。已知為快速平衡，下列說法正確的是(

)

答案：B考向2反應熱的計算與比較例2相同溫度和壓強下，關于反應的ΔH，下列判斷正確的是(

)A．ΔH1>0，ΔH2>0B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2C．ΔH1>ΔH2，ΔH3>ΔH2D．ΔH2＝ΔH3＋ΔH4

答案：C練2聯(lián)氨(N2H4)常溫下為無色液體，可用作火箭燃料。下列說法不正確的是(

)①2O2(g)＋N2(g)===N2O4(l)

ΔH1②N2(g)＋2H2(g)===N2H4(l)

ΔH2③O2(g)＋2H2(g)===2H2O(g)

ΔH3④2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)

ΔH4＝－1048.9kJ·mol－1A．O2(g)＋2H2(g)===2H2O(l)

ΔH5，ΔH5>ΔH3B．ΔH4＝2ΔH3－2ΔH2－ΔH1C．1molO2(g)和2molH2(g)具有的總能量高于2molH2O(g)D．聯(lián)氨和N2O4作火箭推進劑的原因之一是反應放出大量的熱答案：A解析：O2(g)＋2H2(g)===2H2O(g)

ΔH3；O2(g)＋2H2(g)===2H2O(l)

ΔH5；兩個反應均為放熱反應，ΔH均為負值，放熱越多，ΔH越小，由于生成液態(tài)水放熱更多，所以ΔH5<ΔH3，A項錯誤；根據(jù)蓋斯定律，③×2－②×2－①得，2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)，所以ΔH4＝2ΔH3－2ΔH2－ΔH1，B項正確；O2(g)＋2H2(g)===2H2O(g)

ΔH3，該反應為放熱反應，反應物的總能量大于生成物的總能量，C項正確；由ΔH4＝－1048.9kJ·mol－1知，反應放出大量的熱，所以可以用聯(lián)氨和N2O4作火箭推進劑，D項正確?？键c2原電池原理新型化學電源核

心

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理1.原電池的結構及工作原理2．原電池正、負極的判斷方法【特別提醒】(1)某些特定情況下，電極類型判斷方法與常規(guī)方法有差異，要根據(jù)題中的物質轉化信息進行判斷。(2)存在多個反應時，要清楚哪個是電極反應，哪個是電極區(qū)反應，然后根據(jù)電極反應的類型進行判斷。

3.陌生原電池裝置的知識遷移(1)二次電池(2)燃料電池

答案：A

練3近期，我國報道了一種新型Li-NO2電池，為NO2的治理和再利用提供了新的研究思路，其工作原理如下圖所示。電池放電時的總反應為2Li＋NO2===Li2O＋NO。下列有關該電池工作時的說法不正確的是(

)A．外電路電流的方向：b極→電流表→a極B．b極的電極反應：NO2＋2e－＋2Li＋===Li2O＋NOC．電解液中Li＋向b極附近遷移D．當外電路通過1mole－時，b極質量增加7g答案：D解析：由放電時的總反應為2Li＋NO2===Li2O＋NO，Li元素化合價升高，則a極為負極，電極反應式為Li－e－===Li＋，b極為正極，N元素化合價降低，電極反應式為：NO2＋2e－＋2Li＋===Li2O＋NO，B正確；電流從正極流向負極，即外電路電流的方向：b極→電流表→a極，A正確；電解質中陽離子移向正極，則電解液中Li＋向b極附近遷移，故C正確；當外電路通過1mole－時，有1molLi＋移向b極，質量為m＝nM＝1mol×7g·mol－1＝7g，b極生成Li2O，則b極增加的質量還包含O元素質量，則b極質量增加大于7g，D錯誤?？枷?新型化學電源例4[2023·山東卷](雙選)利用熱再生氨電池可實現(xiàn)CuSO4電鍍廢液的濃縮再生。電池裝置如圖所示，甲、乙兩室均預加相同的CuSO4電鍍廢液，向甲室加入足量氨水后電池開始工作。下列說法正確的是(

)A．甲室Cu電極為正極B．隔膜為陽離子膜C．電池總反應為：Cu2＋＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋D．NH3擴散到乙室將對電池電動勢產(chǎn)生影響答案：CD

練4某儲能電池原理如圖。下列說法正確的是(

)A．放電時負極反應：Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋B．放電時Cl－透過多孔活性炭電極向CCl4中遷移C．放電時每轉移1mol電子，理論上CCl4吸收0.5molCl2D．充電過程中，NaCl溶液濃度增大答案：A解析：放電時負極反應：Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋，正極反應：Cl2＋2e－===2Cl－，消耗氯氣，放電時，陰離子移向負極，充電時陽極：2Cl－－2e－===Cl2，A正確；放電時，陰離子移向負極，放電時Cl－透過多孔活性炭電極向NaCl中遷移，B錯誤；放電時每轉移1mol電子，正極：Cl2＋2e－===2Cl－，理論上CCl4釋放0.5molCl2，C錯誤；充電過程中，陽極：2Cl－－2e－===Cl2，消耗氯離子，NaCl溶液濃度減小，D錯誤?？键c3電解原理及其應用核

心

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理1.電解池的結構及工作原理2．電解池陰、陽極的判斷方法3．電解池電極反應式的書寫模式(1)陽極①活潑金屬作電極，電極材料本身失電子，M－ne－===Mn＋。②電極為惰性電極，溶液中較易失電子的陰離子優(yōu)先失去電子，其順序為S2－>I－>Br－>Cl－>OH－，Rn－－ne－===R。(2)陰極溶液中較易得電子的陽離子優(yōu)先得到電子，其順序為Ag＋>Cu2＋>H＋，Mn＋＋ne－===M。4．金屬的腐蝕與防護(2)金屬腐蝕典

題

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研考向1電解原理及應用例5[2023·全國甲卷]用可再生能源電還原CO2時，采用高濃度的K＋抑制酸性電解液中的析氫反應可提高多碳產(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)生的反應有2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2OD．每轉移1mol電子，陽極生成11.2L氣體(標準狀況)

答案：C解析：由圖可知，該裝置為電解池，與直流電源正極相連的IrOx-Ti電極為電解池的陽極，水在陽極失去電子發(fā)生氧化反應生成氧氣和氫離子，電極反應式為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，A錯誤；銅電極為陰極，酸性條件下二氧化碳在陰極得到電子發(fā)生還原反應生成乙烯、乙醇等，電極反應式為2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O、2CO2＋12H＋＋12e－===C2H5OH＋3H2O，C正確；電解池工作時，氫離子通過質子交換膜由陽極室進入陰極室，B錯誤；水在陽極失去電子發(fā)生氧化反應生成氧氣和氫離子，電極反應式為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，每轉移1mol電子，生成0.25molO2，在標況下體積為5.6L，故D錯誤；答案選C。練5通過電解廢舊鋰電池中的LiMn2O4可獲得難溶性的Li2CO3和MnO2，電解示意圖如下(其中濾布的作用是阻擋固體顆粒，但離子可自由通過。電解過程中溶液的體積變化忽略不計)。下列說法不正確的是(

)A．電極A為陰極，發(fā)生還原反應B．電極B的電極反應：2H2O＋Mn2＋－2e－===MnO2＋4H＋C.電解一段時間后溶液中Mn2＋濃度保持不變D．電解結束，可通過調節(jié)pH除去Mn2＋，再加入Na2CO3溶液以獲得Li2CO3答案：C解析：由示意圖可知，電解時，電極A上LiMn2O4中Mn元素化合價降低，被還原，電極A是電解裝置的陰極，A項正確；由電解裝置中電極B上的物質變化可知，Mn2＋被氧化成MnO2，B項正確；陰極上Mn元素化合價由＋3.5→＋2，陽極上Mn元素化合價由＋2→＋4，化合價變化的絕對值不相等，故電解過程中，溶液中的Mn2＋濃度會變化，C項錯誤；通過調節(jié)溶液pH，可使Mn2＋轉化為沉淀而除去，再加入可溶性的碳酸鹽可使Li＋轉化為難溶的碳酸鋰，D項正確?？枷?金屬的腐蝕與防護例6氯鹽可導致混凝土中的鋼筋腐蝕。為防止混凝土中的鋼筋腐蝕，可在混凝土表面敷置一定電解質溶液并將惰性金屬導電網(wǎng)浸泡其中，惰性金屬導電網(wǎng)與鋼筋分別連接外部直流電源從而除去Cl－，裝置如圖，下列說法錯誤的是(

)A．鋼筋接電源的正極B．金屬導電網(wǎng)上發(fā)生的電極反應為2Cl－－2e－===Cl2↑C．混凝土中的鈣離子向鋼筋方向移動D．電解一段時間后鋼筋附近溶液的pH增大

答案：A解析：由Cl－移動方向可知鋼筋接電源的負極，A項錯誤；金屬導電網(wǎng)為陽極，發(fā)生的電極反應為2Cl－－2e－===Cl2↑，B項正確；鋼筋一端為陰極，鈣離子為陽離子，所以向鋼筋方向移動，C項正確；鋼筋附近發(fā)生的電極反應為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，所以電解一段時間后鋼筋附近溶液的pH增大，D項正確。練6將金屬M連接在鋼鐵設施表面，可減緩水體中鋼鐵設施的腐蝕。在如圖所示的情境中，下列有關說法正確的是(

)A．陰極的電極反應式為Fe－2e－===Fe2＋B．金屬M的活動性比Fe的活動性弱C．鋼鐵設施表面因積累大量電子而被保護D．鋼鐵設施在河水中的腐蝕速率比在海水中的快解析：該裝置中陰極發(fā)生還原反應，A項錯誤；金屬M被氧化，即金屬活動性：M>Fe，B項錯誤；鋼鐵設施為原電池的正極，表面積累大量電子而被保護，C項正確；海水中含有大量的NaCl等電解質，而河水中電解質較少，故鋼鐵設施在河水中的腐蝕速率比在海水中的慢，D項錯誤。答案：C考點4

“離子交換膜”在電化學中的應用核

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理1.離子交換膜的功能、類型、作用2．解答帶離子交換膜電解池問題的思維模型

答案：A

練7[2023·湖北卷]我國科學家設計如圖所示的電解池，實現(xiàn)了海水直接制備氫氣技術的綠色化。該裝置工作時陽極無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。下列說法錯誤的是(

)A．b電極反應式為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－B．離子交換膜為陰離子交換膜C．電解時海水中動能高的水分子可穿過PTFE膜D．海水為電解池補水的速率為2xmol·h－1答案：D

?？季殹ぷヂ鋵?．港珠澳大橋的設計使用壽命高達120年，主要的防腐方法：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)生化學腐蝕D．鋼鐵在海水中發(fā)生吸氧腐蝕時正極反應式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－答案：C解析：防腐方法并不能完全防止鐵的腐蝕，只能減緩鋼鐵腐蝕，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，降低吸氧腐蝕速率，B正確；鋁和鋅比鐵活潑，防腐過程形成原電池，鋁和鋅作負極失去電子，發(fā)生的是電化學腐蝕，C錯誤；鋼鐵在海水中發(fā)生吸氧腐蝕時，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應，正極反應式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D正確。2．已知甲酸的分解反應為HCOOH?CO＋H2O

ΔH。在H＋催化作用下反應歷程為HCOOH＋H＋―→

根據(jù)過渡態(tài)理論，其反應過程中的能量變化如圖所示(E1、E2、E3均大于0)。下列說法錯誤的是(

)A．E2為正反應的活化能B．該反應為放熱反應，ΔH＝－E3kJ·mol－1C．圖像中第一個峰(過渡態(tài))對應的物質結構為過渡態(tài)Ⅰ，第二個峰(過渡態(tài))對應的物質結構為過渡態(tài)ⅡD．使用催化劑后，正、逆反應速率同等程度改變，平衡不移動答案：C解析：從圖像可看出，E2為正反應的最高能量，是正反應的活化能，A正確；反應物的總能量大于生成物的總能量，該反應為放熱反應，ΔH＝－E3kJ·mol－1，B正確；過渡態(tài)Ⅱ為第三個峰所對應的物質，C錯誤；催化劑能同等程度地改變正逆反應速率，故平衡不移動，D正確。3．科學家通過密度泛函理論研究甲醇與水蒸氣催化重整制氫反應機理時，得到甲醇在Pd(Ⅲ)表面發(fā)生解離時四個路徑與相對能量關系如圖所示，其中附在Pd(Ⅲ)表面的物種用*標注。下列說法正確的是(

)A．Pd(Ⅲ)能改變反應歷程，從而改變化學反應速率B.該歷程中反應速率最快的是路徑①C．該歷程中