高考化學(xué)教程（新高三化學(xué)教程）

新高三化學(xué)講義

壓強(qiáng)平衡常數(shù)

1.氣體的分壓p(B)

(1)相同溫度下，當(dāng)某組分氣體B單獨(dú)存在且具有與混合氣體總體積相同體積時，該氣體B所具有的壓強(qiáng)，

稱為氣體B的分壓強(qiáng)，簡稱氣體B的分壓。符號為p(B),單位為Pa或kPa或MPa。

(2)混合氣體中的氣體B的分壓p(B)的定義為：p(B)=p?x(B)

上式中x(B)為氣體B的體積分?jǐn)?shù)或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，p為混合氣體在相同溫度下的總壓強(qiáng)。

2.壓強(qiáng)平衡常數(shù)KP(只受溫度影響)

一定溫度下，氣相反應(yīng)：mA(g)+nB[g)eC(g)+fD(g)達(dá)平衡時，氣態(tài)生成物分壓箱之積與氣態(tài)反應(yīng)

物分壓幕之積的比值為一個常數(shù)，稱為該反應(yīng)的壓力平衡常數(shù)，用符號&表示，降的表達(dá)式如下：

/(C)[(D)單位：(壓強(qiáng)單位)

Kp7(A)/(B)

一、【恒容條件下的求解】

1、【2019新課標(biāo)n卷】某溫度下，等物質(zhì)的量的碘和環(huán)戊烯()在剛性容器內(nèi)發(fā)生反應(yīng)

(g)+2HI(g)AH=89.3kJmol,起始總壓為Wpa,平衡時總壓增加了20%,環(huán)戊烯的轉(zhuǎn)化率為

,該反應(yīng)的平衡常數(shù)KP=Pao

2、真空恒容密閉容器中充入CO,反應(yīng)體系起始總壓強(qiáng)為0.laMPa,1150°C下，反應(yīng)CaSCh+COf二CaO

+CO2+SO2達(dá)到平衡時，CO的轉(zhuǎn)化率為80%,則cW?,(CO)=1.0x104moi?L1,該反應(yīng)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp=

________(用含a的代數(shù)式表示；用平衡分E代替平衡濃度計算，分壓=總壓x物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)：忽略副反應(yīng))。

3、用測壓法在剛性密閉容器中研究TC時4N0(g)4^N2(g)+2N02(g)的分解反應(yīng)，現(xiàn)將一定量的NO充入

該密閉容器中，測得體系的總壓強(qiáng)隨時間的變化如下表所示:

反應(yīng)時間/min010203040

壓強(qiáng)儀［Pa15.0014.0213.2012.5012.50

（1）20min時，NO的轉(zhuǎn)化率a=_______%。

（2）TC時，4NO（g）K^N2（g）+2NO2（g）反應(yīng)的平衡常數(shù)KP=（&為以分壓表示的平衡常數(shù)）。

4、（2018年高考全國卷1）

采用N20s為硝化劑是?種新型的綠色稍化技術(shù)，在含能材料、醫(yī)藥等工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用?；卮鹣铝袉栴}:

⑵卜.Daniels等曾利用測壓法在剛性反應(yīng)器中研尢了25c時WOs?分解反應(yīng)：

2NQ（g尸TN6（g）Y>2（g）

2N2O4g）

其中NO2二聚為N2O4的反應(yīng)可以迅速達(dá)到平衡。體系的總壓強(qiáng)p隨時間f的變化如下表所示（/=8時，N2O5（g）

完全分解）：

//min0408016026013001700oc

p/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.1

④25℃時NzO4（g）12NO2（g）反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=kPa（心為以分壓表示的平衡常數(shù)，計算結(jié)果保留1位小

數(shù)）。

二、【給定壓強(qiáng)或恒壓條件下的求解】

5、［2020新課標(biāo)II】乙烷在一定條件可發(fā)生如下反應(yīng)：C2H6（g尸C2H4（g）+H2（g）AH=137kJmoL

（2）容器中通入等物質(zhì)的量的乙烷和氫氣，在等壓下（p）發(fā)生上述反應(yīng)，乙烷的平衡轉(zhuǎn)化率為a。反應(yīng)的

2

平衡常數(shù)KP=（用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓x物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）。

6、利用廢棄的H2s的熱分解可生產(chǎn)Hz：2H2s（g）n^2H2（g）+S2（g）。現(xiàn)將0.20molH2s（g）通入某恒國壓強(qiáng)p

=aMPa）密閉容器中，在不同溫度下測得H?S的平衡轉(zhuǎn)化率如圖所示：

55

卡5Q

S45

芯4O

冷35

*O

/&

%

TiT2T374r5%T-t溫度/c

已知：對于氣相反應(yīng)，用某組分（B）的平衡壓強(qiáng)（PB）代替物質(zhì)的量濃度（CB）也可表示平衡常數(shù)。溫度為T/C時,

該反應(yīng)的平衡常數(shù)KP=（用含a的代數(shù)式表示）。

1初魅力削I

7、【2020全國I】SO2（g）+-O2（g）■■?SO3（g）AH=-98kJmoL.將組成（物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）為2m%

2

SCh（g）、m%Ch（g）和q%N2（g）的氣體通入反應(yīng)器，在溫度t、壓強(qiáng)p條件下進(jìn)行反應(yīng)。平衡時，若SO?轉(zhuǎn)化率為a,

則SO3壓強(qiáng)為,平衡常數(shù)KP=（以分壓表示，分壓=總壓x物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）。

八省聯(lián)考河北

Zn是一種重要的金屬材料，工業(yè)上一般先將ZnS氧化，再采用熱還原或者電解法制備。利用H?還原ZnS也可

-6

得到Zn.其反應(yīng)式如下：ZnS（s）+H2（g）啜誓Zn（s）+H2s（g）。727c時，上述反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=2.24xIO。

此溫度下，在盛有ZnS的剛性容器內(nèi)通入壓強(qiáng)為1.01x105pa的H2,達(dá)平衡時H2s的分壓為一一Pa（結(jié)果保留

兩位小數(shù)）。

3

八省連考湖南

氨基甲酸鉉(也1^(20€^匕)為尿素生產(chǎn)過程的中間產(chǎn)物，易分解。某小組對氨基甲酸鐵的分解實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究。

H2NCOONH4(S)2NH3(g)iCO2(g)H=+159.5KJ/mol

(2)恒容條件下，實(shí)驗(yàn)測得數(shù)據(jù)如下表所示：

T/K293298303308313

p/kPa8.6011.4016.2420.8630.66

②某溫度下，該反應(yīng)平衡時容器內(nèi)總壓強(qiáng)為p,寫出該反應(yīng)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)的計算式Kp=(用平衡分壓代

替平衡濃度，分壓二總壓X物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。

八省聯(lián)考湖北

18.甲烷和水蒸氣催化制氫主要有如下兩個反應(yīng)：

①CH4(g)十H?O(g)=CO(g)+3H2(g)△/f=+206kJ/mol

②CO(g)+H2O(g)=CC)2(g)+H2(g)AH=-41kJ/mol

恒定壓強(qiáng)為lOOkPa時，將〃(CHi)：〃(H9)=1：3的混合氣體投入反應(yīng)器中，平衡時，各組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)與

溫度的關(guān)系如圖所示。

弟

太

■

￡

限

招

￡

余

2出

后

墀

十

(4)已知投料比為H(CH4):/7(H2O)=1:3的混合氣體，P=lOOkPao600C時，CH4的平衡轉(zhuǎn)化率為______,反

應(yīng)①的平衡常數(shù)的計算式為Kp=(Kp是以分壓表示的平衡常數(shù)，分壓=總壓x物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。

4

2022全國乙卷28.油氣開采、石油化工、煤化工等行業(yè)廢氣普遍含有的硫化氫，需要

回收處理并加以利用?；卮鹣铝袉栴}：

(1)已知下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：

1

①2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H20(g)AH,=-1036kJmol-

②4H2S(g)+2SO2(g)=3S2(g)+4H20(g)AH,=94kJmol'

@2H2(g)+02(g)=2H2O(g)AH3=-484kJmol」

計算H2s熱分解反應(yīng)④2H2s(g)=S2(g)+2H?(g)的AH4=_______kJmoL。

(2)較普遍采用的H2s處理方法是克勞斯工藝。即利用反應(yīng)①和②生成單質(zhì)硫。另一

種方法是：利用反應(yīng)④高溫?zé)岱纸釮?S。相比克勞斯工藝，高溫?zé)岱纸夥椒ǖ膬?yōu)點(diǎn)是

________,缺點(diǎn)是________O

(3)在1470K、100kPa反應(yīng)條件下，將由也S):n(Ar)=l:4的混合氣進(jìn)行H2s熱分

解反應(yīng)。平衡時混合氣中H2s與H2的分壓相等，H2s平衡轉(zhuǎn)化率為________,平衡常數(shù)

Kp=kPao

⑷在1373K、1001^@反應(yīng)條件下，對于1132$)：11(所)分別為4:1、1:1、1:4、

1:9、1:19的H,S-Ar混合氣，熱分解反應(yīng)過程中H2s轉(zhuǎn)化率隨時間的變化如下圖所示。

①n(H2S):n(Ar)越小，H2s平衡轉(zhuǎn)化率,理由是。

②n(H,S):n(Ar)=l:9對應(yīng)圖中曲線________,計算其在0-0.1s之間，H,S分壓的平均

5

變化率為________kPas'o

2022全國甲卷28.金屬鈦(Ti)在航空航天、醫(yī)療器械等工業(yè)領(lǐng)域有著重要用途，目前生產(chǎn)

鈦的方法之一是將金紅石CHO?)轉(zhuǎn)化為TiCl,,再進(jìn)一步還原得到鈦?；卮鹣铝袉栴}：

(l)TiO2轉(zhuǎn)化為TiCL有直接氯化法和碳氯化法。在I000C時反應(yīng)的熱化學(xué)方程式及其平

衡常數(shù)如下：

2

(i)直接氯化：TiO2(S)+2C12(g)=TiCl4(g)+O2(g)AH.=172kJmol“Kp尸LOx10

(ii)碳氯化：

,2

TiO?(s)+2J(g)+2CXs)=TiJ(g)+2CO(g)AH:=-51kJmoF',Kp,=1.2x10Pa

①反應(yīng)2c(s)+O?(g)=2C0(g)的AH為kJmol-1,K,,=Pa.

②碳氯化的反應(yīng)趨勢遠(yuǎn)大丁直接氯化，其原因是o

③對于碳氯化反應(yīng)：增大壓強(qiáng)，平衡移動(填“向左”“向右''或"不”)；溫度升高，

平衡轉(zhuǎn)化率_______(填“變大”“變小"或‘不變")。0.7,----------------------.....-

-CO；?一?TiCL....i—--

(2)在l.Ox10，Pa,將TiO?、C、Cl?以物質(zhì)的量。-6-?-婚一

5

比1：2.2：2進(jìn)行反應(yīng)。體系中氣體平衡組成比例

o.4

(物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))隨溫度變化的理論計算結(jié)果如圖所o.

o.3

示。o.

2

①反應(yīng)C(s)+CO2(g)=2CO(g)的平衡常數(shù)

0.1

Kp(lWC)=Pa。0.0

02004006008001000120014001600

里度

②圖中顯示，在200℃平衡時TiO:幾乎完全轉(zhuǎn)

化為TiCh,但實(shí)際生產(chǎn)中反應(yīng)溫度卻遠(yuǎn)高于此溫度，其原因是0

(3)TO碳氯化是一個“氣一固一固”反應(yīng)，有利于TiO?—C“固一周”接觸的措施是

-------O

2022湖南卷16.2021年我國制氫量位居世界第一，煤的氣化是一種重要的制氫途徑。

回答下列問題：

(1)在一定溫度下，向體積固定的密閉容器中加入足量的C(S)用ImolHzCKg)，起始

壓強(qiáng)為0.2MPa時，發(fā)生下列反應(yīng)生成水煤氣：

1

I.C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)AH)=+131.4kJmol

1

II.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)AH,=-41.1kJmol

6

①下列說法正確的是_______;

A.平衡時向容器中充入惰性氣體，反應(yīng)I的平衡逆向移動

B.混合氣體的密度保持不變的，說明反應(yīng)體系已達(dá)到平衡

C.平衡時H2的體積分?jǐn)?shù)可能大于9

D.將炭塊粉碎，可加快反應(yīng)速率

②反應(yīng)平衡時，H2O(g)的轉(zhuǎn)化率為50%,CO的物質(zhì)的量為0.Imolo此時，整個體

系_______(填“吸收”或“放出”)熱量_______kJ,反應(yīng)I的平衡常數(shù)Kp=_______(以分壓表示,

分壓=總壓x物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。

(2)一種脫除和利用水煤氣中CO2方法的示意圖如下：

凈化氣co2

人&CO3溶終人產(chǎn)］^溶液

X吸收塔X再生塔

~水煤氣A_J水蒸氣

①某溫度下，吸收塔中K2c溶液吸收一定量的CO2后，c(co：):c(HCO；)=1:2,

-7-

則該溶液的pH二______(該溫度下H2cO3的Kal=4.6xlO,Ka2=5.0xlO")；

②再生塔中產(chǎn)生CO2的離子方程式為_______；

③利用電化學(xué)原理，將CO2電催化還原為C2H4,陰極反應(yīng)式為_______o

2022浙江6月29.(10分)主要成分為H2s的工業(yè)廢氣的回收利用有重要意義。

(1)回收單質(zhì)硫。將三分之一的H2s燃燒，產(chǎn)生的SO?與其余H2s混合后反應(yīng)：

3

2H2s(g)+SO(g)jS(s)+2HO(g)

2a82

在某溫度下達(dá)到平衡，測得密閉系統(tǒng)中各組分濃度分別為c(H2S)=2.0xlO^mol.L-'.

5",-1

c(SO2)=5.0x10-mol.L,c(H2O)=4.0xlO^mol.L,計算該溫度下的平衡常數(shù)

K=o

7

(2)熱解H2S制H2。根據(jù)文獻(xiàn)，將H2s和CH4的混合氣體導(dǎo)入石英管反應(yīng)器熱解(一邊

進(jìn)料，另一邊出料)，發(fā)生如卜反應(yīng)：

1

I2H2s(g)2H2(g)+S2(g)AH,=170kJ.mol-

1

IICH4(g)+S2(g)CS2(g)+2H2(g)AH2=64kJ.mol-

總反應(yīng)：

HI2H2s(g)+CH4(g)CS2(g)+4H2(g)

投料按體積之比V(H2S):V(CH4)=2:1,并用N2稀釋；常壓、不同溫度下反應(yīng)相同時

間后，測得H2和CS2的體積分?jǐn)?shù)如下表：

溫度/℃9501000105011001150

H2/(V%)0.51.53.65.58.5

CS2/(V%)0.00.00.10.41.8

請回答：

①反應(yīng)HI能自發(fā)進(jìn)行的條件是。

②下列說法正確的是o

A.其他條件不變時，用Ar替代N?作稀釋氣體，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果幾乎無影響

B.其他條件不變時，溫度越高，H2s的轉(zhuǎn)化率越高

C.由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)推出H2s中的S-H鍵強(qiáng)于CH,中的C-H鍵

D.恒溫恒壓下，增加N2的體積分?jǐn)?shù)，也的濃度升高

③若將反應(yīng)in看成由反應(yīng)I和反應(yīng)n兩步進(jìn)行，畫出由反應(yīng)原料經(jīng)兩步生成產(chǎn)物的反應(yīng)過程

能量示意圖。

反應(yīng)過科「

8

④在1000C、常壓下，保持通入的H2s體積分?jǐn)?shù)不變，提高投料比[V(H?S):V(CHj],

H2s的轉(zhuǎn)化率不變，原因是o

⑤在950c~1150c范圍內(nèi)(其他條件不變)，S?(g)的體積分?jǐn)?shù)隨溫度升高發(fā)生變化，寫

出該變化規(guī)律并分析原因______________o

2022浙江一月29.工業(yè)上，以煤炭為原料，通入一定比例,經(jīng)過系列反應(yīng)

可以得到滿足不同需求的原料氣。請回答：

(1)在C和02的反應(yīng)體系中：

1

反應(yīng)1：C(s)+O2(g)=CO2(g)AHi=-394kJ-mo?

1

反應(yīng)2:2co(g)+Ch(g)=2CO2(g)AH2=-566kJmol-

反應(yīng)3：2c(s)+O2(g)=2CO(g)AH3。

①設(shè)y=AH-TAS，反應(yīng)1、2和3的y隨溫度的變

化關(guān)系如圖1所示。圖中對應(yīng)于反應(yīng)3的線條是______。

400600800100012001400

②一定壓強(qiáng)下，隨著溫度的升高，氣體中CO與CO2T/K

的物質(zhì)的量之比______。

A.不變B.增大C減小D.無法判斷

1

(2)水煤氣反應(yīng)：C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)AH=131kJmol-o工業(yè)生產(chǎn)水煤氣時，通

常笠營通△合適量的空氣和水蒸氣與煤炭反應(yīng)，其理由是________。

(3)一氧化碳變換反應(yīng)：CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)AH=-41kJmol-

①一定溫度下，反應(yīng)后測得各組分的平衡壓強(qiáng)(即組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)x總壓)：

p(CO)=0.25MPa.p(H2O)=0.25MPaxp(CO2)=0.75MPa和p(H2)=0.75MPa,則反應(yīng)的平衡常數(shù)

K的數(shù)值為________。

②維持與題①相同的溫度和總壓，提高水蒸氣的比例，使CO的平衡轉(zhuǎn)化率提高到90%,

則原料氣中水蒸氣和CO的物質(zhì)的量之比為_______。

③生產(chǎn)過程中，為了提高變換反應(yīng)的速率，下列措施中合適的是_______。能f

A.反應(yīng)溫度愈高愈好B.適當(dāng)提高反應(yīng)物壓強(qiáng)*無催化劑

C.選擇合適的催化劑D.通入一定量的氮?dú)?/有催化劑

④以同體催化劑M催化變換反應(yīng)，若水蒸氣分子首先被催化劑的活性表

面吸附而解離，能量-反應(yīng)過程如圖2所示。I?

用兩個化學(xué)方程式表示該催化反應(yīng)歷程(反應(yīng)機(jī)理)：步驟I:________;1----------------------麗面布

步驟II：________。

2022山東卷

20.利用丁丁內(nèi)酯(BL)制備1,4-丁二醇(BD),反應(yīng)過程中伴有生成四氫陜喃(THF)

和1-丁醉(BuOH)的副反應(yīng)，涉及反應(yīng)如下：

9

已知：①反應(yīng)I為快速平衡：可認(rèn)為不受慢反應(yīng)H、III的影響：②因反應(yīng)I在高壓H?

氛圍下進(jìn)行，故H2壓強(qiáng)近似等于總壓?；卮鹣铝袉栴}:

(1)以5.0xlOTmolBL或3D為初始原料，在493K、3.0x103kPa的高壓H?氛圍

下，分別在恒壓容器中進(jìn)行反應(yīng)。達(dá)平衡時，以BL為原料，體系向環(huán)境放熱XkJ；以BD

為原料，體系從環(huán)境吸熱YkJ。忽略副反應(yīng)熱效應(yīng)，反應(yīng)I焙變

AH(493K,3.0x103kPa)=______kJ.mol”。

(2)初始條件同上。％表示某物種i的物質(zhì)的量與除H2外其它各物種總物質(zhì)的量之

比，XBL和XBD隨時間t變化關(guān)系如圖甲所示。實(shí)驗(yàn)測得X<Y,則圖中表示XBL變化的曲

線是_______；反應(yīng)I平衡常數(shù)Kp=______kPa一2(保留兩位有效數(shù)字)。以BL為原料時，

G時刻XH2O=_______,BD產(chǎn)率=_______(保留兩位有效數(shù)字)。

J

WO

X

3

)

O

(XBD/XBL)為達(dá)平衡時XBD與XBL的比值。(493K,2.5x103kPa)

(3)max

(493K,3.)xlO'kPa)、(513K,2.5xlO%Pa)三種條件下，以5.0“IT3moiBL為初始原料,

x/x

BDBL

X/X

在相同體積的剛性容器中發(fā)生反應(yīng)，(BDBL)nm隨時間t變化關(guān)系如圖乙所示。因反應(yīng)

10

在高壓氛圍下進(jìn)行，可忽略壓強(qiáng)對反應(yīng)速率的影響。曲線a、b、C中，々BD/XBlJmax最

大的是（填代號）；與曲線b相比，曲線C達(dá)到（、BD"BL11ax所需時間更長，

原因是_______O

11

電化學(xué)原理

一、電化學(xué)模型構(gòu)建

例112021河北改）K—Oi電池結(jié)構(gòu)如圖，a和b為兩個電極，其中之一為單質(zhì)鉀片。關(guān)于該電池，下列說法

錯誤的是（）

有機(jī)電蝌除I有機(jī)電斛板2

A.隔膜允許K'通過，不允許。2通過

B.放電時，電流由b電極沿導(dǎo)線流向a電極：

C.產(chǎn)生lAh電量時，生成K0,的質(zhì)量與消耗的質(zhì)量比值約為2.22

D.用此電池為鉛酸蓄電池充電，消耗3.9g鉀時，鉛酸蓄電池消耗0.9g水

例2（2021?全國甲卷）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H20解離為H+和OF,并在直流電場作用下分別向兩極遷移，下列說法正確的是（）

I------------EB------------1

的乙一HIS笊XZWt.re乙二”*KBr海依

A.KBr在上述電化學(xué)合成過程中只起電解質(zhì)的作用

B.陽極上的反應(yīng)式為”＞一「一＜/一?”l+2H++2e-一--noII+H20

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11十在外電場作用下向錯電極方向遷移

-

例3（2021?丹東二模改）用Mg-NaC10燃料電池作電源模擬消除工業(yè)酸性廢水中的Cr2（^（Cr20;還原

為Cr-）,裝置如圖所示，下列說法不正確的是（）

A.a電極材料為Mg,發(fā)生氧化反應(yīng)

B.金屬鐵電極反應(yīng)為：Fe-2e-=Fe2+

C.處理后的廢水比原工業(yè)廢水的pH小

D.裝置工作過程中消耗7.2gMg,理論上消除0.05molCr2O7

12

例4（2020?課標(biāo)全國I改）科學(xué)家近年發(fā)明了一種新型Zn—CO,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，溫室氣體C0：被轉(zhuǎn)化為儲氫物質(zhì)甲酸等，為解決環(huán)境和能源問題提供了一

種新途徑。

UtKMM

下列說法錯誤的是（）

2

A.放電時，負(fù)極反應(yīng)為Zn-2e-+40ir=Zn（0H）（-

B.放電時，1molCOz轉(zhuǎn)化為HCOOH,轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2mol

C.充電時，正極溶液中01「濃度升高

D.充電時，電池總反應(yīng)為Zn（0H）1=2Zn40?f+40H+2H,0

電化學(xué)分析模型及規(guī)律總結(jié)

電化學(xué)分析模型

有無外加電源規(guī)律總結(jié)

可充電泄

放電是除電池

充電H電解池

電子從負(fù)極流出

陽極（魚極）發(fā)生氧化

陰極（正極）發(fā)生還原

電解質(zhì)溶液中：

:為赤市破雨后而而莢二陽府子運(yùn)動卻正極（陰極）

:濃度及WU5性.還存忖：陰離子運(yùn)動到負(fù)極（陽極）

書寫電極反應(yīng)■于&5（■!?電荷守憎）電池每個極通過的電密5

相等的（電荷守恒）

|解谷實(shí)際問畫

突破觀察新型裝押圖2Q20山東-1。

2018^01113.殛變■十

C6+H#咖?蛾化X竹

nat電源

二、實(shí)際問題解決

13

1.電極反應(yīng)的書寫（電極反應(yīng)的書寫實(shí)際上就是氧化還原離子方程式的配平）

例5：次氯酸鈉和高鐵酸鉀（KFeO,）是兩種重要的化工產(chǎn)品，在生產(chǎn)和生活中有廣泛的應(yīng)用。

（1），業(yè)上可以用電解法制備高鐵酸鉀。原埋如圖所示。

陽極的電極反應(yīng)是O

NaOH那液

（2）用高鐵酸鉀和鋅制成的高鐵堿性電池，能儲存比普通堿性電池多50%的電能，已知該電池的總反應(yīng)

是：2K2FeO4+3Zn二Fe2O3+ZnO+2KzZnO2,則負(fù)極的電極反應(yīng)是,

例6：（2022年北京順義）一種可充電的鋰離子電池充、放電的工作示意圖。該電池的反應(yīng)式為:

4T

Li】MnO-?+LiYC6￡|.-UMnO-?+C6

分別寫出K接到N的電極反應(yīng)和K接到M的電極反應(yīng)。

2.電化學(xué)中的離子交換模問題

陰底r交換般用離干交換膜

Anionexchangemembrane_中Cationexchangemembrane雙極股

■I

士1田r

f+++?"2

14

(1)常見的離子交換膜

種類允許通過的離子及移動方向說明

陽離子交換胺陽離子一移向電解池的阻極或原電池的正極只允許陽離子通過

陰離子交換膜陰離子一移向電解池的陽極或原電池的負(fù)極只允許陰離子通過

質(zhì)子交換膜質(zhì)子一移向電解池的陰極或原電池的正極只允許H?通過

雙蜘將水離解成H?和OH-H?和OH分別平衡腹兩側(cè)的電荷

(2)離子交換膜的作用

用的5U5O相薇日

使成選擇性定向移動，平衡整個溶液的肉

確rr-

r濃度或電荷>H50.

故電?隹H?淞??：收電哽任CH他

交

隔樹某些物限.防止陰極產(chǎn)物與陽極產(chǎn)物之間aio-fc-

換發(fā)生反應(yīng)

腴H.WOHd(MUH

作用用于物，揖的制備(也解后溶液陰極區(qū)或陽極區(qū)柒的電SO超*

得到所制芾的物帆)

物班分肉.提純

(3)裝置圖分析

教材原型：氯堿工業(yè)

雙板膜

新戰(zhàn)1期房蛔蹴

電解賺蹄瞬I幽

15

例7：（2016年北京順義）某含銃礦物的主要成分有MnCO：,、MnO2.例叫、SiQ、AI2O3等。已知FoC03,MnCO:J

難溶于水。一種運(yùn)用陰離子膜電解法的新技術(shù)可用于從碳酸缽礦中提取金屬鎰，主要物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系如下：

（5）設(shè)備3中用陰離子膜法提取金屬錦的電解裝置圖如下:

①電解裝置中箭頭表示溶液中陰離子移動的方向，則A電極是直流電源的極。實(shí)際生產(chǎn)中，陽

極以稀硫酸為電解液，陽極的電極反應(yīng)式為o

②該工藝之所以采用陰離子交換膜，是為了防止Mn?進(jìn)入陽極區(qū)發(fā)生副反應(yīng)生成MnO,造成資源浪費(fèi)，寫出

該副反應(yīng)的電極反應(yīng)式。

3.新型化學(xué)電源

（1）可充電池（二次電池）

例8（2022年北京順義）我國科技工作者首次提出一種新型的Li+電池，該可池正極為含有r、L廠的水

溶液，負(fù)極為固態(tài)有機(jī)聚合物，電解質(zhì)溶液為LiNO,溶液，聚合物離子交換膜作為隔膜將液態(tài)正極和固態(tài)

負(fù)極隔開，其工作原理如圖所示。下列有關(guān)判斷正確的是（）

A.甲是原電池工作原理圖，乙是電池充電原理圖

B.放電時，液態(tài)電解質(zhì)溶液的顏色加深

C.充電時，Li+穿過隔膜從右側(cè)移向左惻

+2〃Li*

D.放電時，負(fù)極反應(yīng)式為Li'?！?/p>

（2）微生物燃料電池

例9：（2020山東）微生物脫鹽電池是一種高效、經(jīng)濟(jì)的能源裝置，利用微生物處理有機(jī)廢水獲得電能，同

時可實(shí)現(xiàn)海水淡化。現(xiàn)以NaCl溶液模擬海水，采用惰性電極，用下圖裝置處理有機(jī)廢水（以含CHI。。一的

溶液為例）。下列說法錯誤的是（）

16

生沏臏有機(jī)模擬酸性

廢水海水水溶液

-+

A.負(fù)極反應(yīng)為ClI:lC00-+2H20-8e===2C02t+7H

B.隔膜1為陽離子交換膜，隔膜2為陰離子交換膜

C.當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移1mol電子時，模擬海水理論上除鹽58.5g

D.電池工作一段時間后，正、負(fù)極產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量之比為2：1

例10（2021遼寧鐵嶺高三二模改）微生物燃料電池（MFC）是一種現(xiàn)代化氨氮去除技術(shù)。下圖為MFC碳氮聯(lián)合

同時去除的轉(zhuǎn)化系統(tǒng)原理示意圖。下列說法不正確的是（）

NH

NH；

<<）夕f依微

生物反

應(yīng)有一

物電fit

r-NO.

3汪和、”；

tVciicoo

的中懂唆水卬扃子購H

A.A極為電池的負(fù)極，電子從A電極流H

-

B.B極的電極反應(yīng)式為2N03+12H*+10e—=N2+6H2O

C.好氧微生物反應(yīng)器中反應(yīng)為：2NH；+02=N0r+2H,+H20

D.當(dāng)生成22.4LCO?（標(biāo)準(zhǔn)狀況）時，電路中共轉(zhuǎn)移此個電子

3.濃差電池

例11：（2021年北京海淀二模）下圖是“海水河水”濃差電池裝置示意圖（不考慮溶解氧的影響），其中a、

b均為復(fù)合電極，b的電極反應(yīng)式為AgCl+e-=Ag+Cr0下列說法正確的是（）

模擬海水

（0.5mol/L

NaCl注液）

根叔用水

（0.01mol/L

N0C1濃淡）

A.a的電極反應(yīng)式為Ag-e-=Ag'

B.內(nèi)電路中，Na'由b極區(qū)向a極區(qū)遷移

C.工作一段時間后，兩極NaCl溶液的濃度差減小

D.電路中轉(zhuǎn)移時Imol電子，理論上a極區(qū)模擬海水的質(zhì)量減少23g

4.競爭放電問題——電解效率問題

例12（2020年北京3月考試院試測題）地球上氮元素對動植物有重要作用，其中然的合成

與應(yīng)用是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。

（2）常溫常壓下電解合成氨的原理如下圖所示:

17

①陰極合成氨的電極反應(yīng)式為：0

②陽極氧化產(chǎn)物只有。2，電解時實(shí)際生成NH?的總產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于由0?理論計算的N%的量，結(jié)合電極反應(yīng)

解釋原因：。

例13（2021北京高考）環(huán)氧乙烷（,簡稱E0）是一種重要的工業(yè)原料和消毒劑。由乙烯

（1）①陽極室產(chǎn)生CL后發(fā)生的反應(yīng)有：_______、CH#=CH8+HC10-*H0CH8CH8CI,

②結(jié)合電極反應(yīng)式說明生成溶液a的原理_______。

（2）一定條件下，反應(yīng)物按一定流速通過該裝置。

電解效率n和選擇性s的定義：

n（生成B所用的電子）

n（B）=Xj+RA/X"、X100%

n（通過電極的電子）

n（生成B所用的乙烯）

S（B）=n（轉(zhuǎn)化的乙烯）X10°%

①若n（E0）=100%,則溶液b的溶質(zhì)為o

②當(dāng)乙烯完全消耗時，測得n（E0）^70%,S（EO）^97%,推測n（E0）打70%的原因：

L陽極有H20放電11.陽極有乙烯放電Ill陽極室流出液中含有C1,和HC10……

i.檢驗(yàn)電解產(chǎn)物，推測I不成立。需要檢驗(yàn)的物質(zhì)是______。

ii.假設(shè)沒有生成E0的乙烯全部在陽極放電生成C02,n（C02）=%o經(jīng)檢驗(yàn)陽極放電產(chǎn)物沒有CO,.

iii.實(shí)驗(yàn)證實(shí)推測III成立，所用試劑及現(xiàn)象是_______。

可選試劑：AgNOs溶液、KT溶液、淀粉溶液、品紅溶液。

5.電化學(xué)原理的綜合應(yīng)用

電化學(xué)原理包含原電池原理和電解原理，本質(zhì)上都是氧化還原反應(yīng)，原電池是自發(fā)發(fā)生的氧化還原反

應(yīng)。原電池的應(yīng)用主要是：獲取能量、謔控反應(yīng)（例如：鋼鐵防腐犧牲陽極法或外加電流法）、提高生產(chǎn)

效率（微電池效應(yīng)提高時間效率，例如用銅粉、空氣和硫酸生產(chǎn)硫酸銅，加碳粉可加快銅的溶解）、實(shí)驗(yàn)

探究手段（比如理論上分析AgNOj溶液可以和KI溶液發(fā)生氧還原反應(yīng)，但是如果直接混合，卻沒有發(fā)生氧

化還原反應(yīng)，可以設(shè)計成雙液體原電池，避免因?yàn)榘l(fā)生復(fù)分解反應(yīng)而干擾氧化反應(yīng)的發(fā)生。

18

總壓表

K［溶淞

電解是最強(qiáng)的氧化還原手段，電解可以制備有價值的物質(zhì)，電解具有反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)試劑純凈和生

產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，電解原理能使許多不能自發(fā)的反應(yīng)得以實(shí)現(xiàn)。工業(yè)上常用多室電解池制備物質(zhì)，多室電

解池是利用離子交換膜的選擇透過性，即允許帶某種電荷的離子通過而限制帶相反電荷的離子通過，將電

解池分為兩室、三室、多室等，以達(dá)到濃縮、凈化、提純及電化學(xué)合成的目的。如電滲析法處理廚房垃圾

發(fā)酵液。

冷濃HA溶液Q

博轅

也

陽離子/濃、陰離F

極交換唉縮交換膜電

空極

tt

，f稀HA溶液t

0.1mol垃圾發(fā)醉液

H2SO4i容:夜（含A）

例ij二氧化鉉和高鎰酸鉀是重要的化學(xué)用品

文獻(xiàn)資料：K2MliCh為暗綠色固體，在強(qiáng)堿性溶液中穩(wěn)定.

II.工業(yè)上常用軟鋅礦（主要成分MnOz）為原料制備高鎰酸鉀。其方法為：將軟錦礦（主要成分MnOi）

充分粉碎后與KOH固體混合，通入空氣充分焙燒，生成暗綠色熔融態(tài)物質(zhì)。冷卻，將固體研細(xì)，用稀

KOH溶液浸取，過濾，得暗綠色溶液（主要成分為K2MnO4）。再將KzMnCh溶液采用惰性電極隔膜法

電解，制得KMnO4o

（5）用惰性