专题1 化学反应与能量变化（复习讲义）化学苏教版2019选择性必修1

专题1 化学反应与能量变化 复习讲义 复习目标 1．认识化学能与热能相互转化的规律，能阐释化学能转化为热能的实际意义及其重要应用。 2．能从化学键的角度说明化学变化中能量变化的本质。 3．能运用盖斯定律计算反应的焓变，能运用焓变的数据合理选择和利用化学反应。 4．认识化学能可以与电能之间相互转化。 5．分析原电池的构成和工作原理，能设计具有一定功能的简单原电池。 6．能利用电解原理提出物质转化的方案。 7．认识化学能与电能的转化对人类社会可持续发展的重要意义。 8．能从电化学角度理解金属腐蚀现象。 9．能结合实例提出金属防护的常用方法。 重点和难点 重点：盖斯定律及反应热的计算；原电池的工作原理；电解池的工作原理；电解原理的应用。 难点：利用盖斯定律进行有关反应热的计算；新型化学电源的电极反应式和电池反应是的书写；电解规律及其应用。 █知识点一 化学反应的反应热 1．化学反应的实质与特征 (1)实质：反应物中化学键的_______和生成物中化学键的_______。 (2)特征：既有_______变化，又伴有_______变化；能量转化通常主要表现为_______变化。 2．反应热和焓变 (1)反应热 在化学反应过程中，当反应物和生成物具有相同_______时，______________的热称为化学反应的热效应，也称反应热。 (2)焓变 ①概念：在_______条件下，化学反应过程中______________的热称为反应的焓变。 ②焓变的符号：_______，常用单位：_______。 ③化学反应的焓变与_______、_______、反应物及生成物的____________等因素有关。 (3)焓变和反应热的关系 在_______的条件下，化学反应过程中吸收或释放的热即为反应的焓变。 3．吸热反应和放热反应 (1)从物质的总能量角度分析 若反应物的能量小于生成物的能量，则反应过程中_______能量；若反应物的能量大于生成物的能量，则反应过程中_______能量。 (2)从化学键的角度分析 (3)常见的吸热反应和放热反应 放热反应(ΔH<0) 吸热反应(ΔH>0) ①燃烧反应； ②酸碱中和反应； ③金属与水或酸反应放出氢气； ④大多数化合反应； ⑤铝热反应。 ①大多数分解反应； ②需要持续加热的反应； ③CO2+C2CO，C+H2OCO+H2； ④铵盐与碱的反应，如Ba(OH)2、Ca(OH)2与NH4Cl的反应。 易错提醒 (1)焓是与内能有关的相对比较抽象的一个物理量，焓变的值只与始末状态有关而与过程无关。 (2)物质的焓越小，具有的能量越低，稳定性越强。 (3)物质的物理变化过程中，也会有能量的变化，不属于吸热反应或放热反应。 (4)化学反应是放热还是吸热与反应发生的条件没有必然联系。如吸热反应NH4Cl晶体与Ba(OH)2·8H2O晶体在常温常压下即可进行，而很多放热反应需要在加热的条件下引发才能进行，如铝热反应。 常见的放热过程有：①浓硫酸稀释、NaOH溶于水；②物态变化：气态→液态→固态。 常见的吸热过程有：①NH4NO3溶于水；②弱电解质的电离；③物态变化：固态→液态→气体。 4．热化学方程式 (1)定义：能够表示________的化学方程式叫热化学方程式。 (2)热化学方程式不仅表示化学反应中的________变化，也表示了_______变化。还说明了物质的“量”与“能量”之间的数量关系。 5．热化学方程式的书写 (1)标明反应物和生成物的________、________和_________。若不标明温度和压强，则表示在_____℃，________kPa条件时的反应热。 (2)标注反应物和生成物的________，固态、液态、气态和溶液态分别用____、____、____和____表示。 (3)化学式前面的化学计量数表示________，可以用________和________表示。 (4)同一化学反应，物质的化学计量数不同，反应的________也不同。 (5)在热化学方程式的右边注明ΔH的________、________和________。 (6)若一个反应的焓变ΔH =akJ·mol-1， 则其逆反应的焓变ΔH =________。 效果检测易错提醒 (1)可逆反应中的“ΔH”表示的是完全反应时对应的焓变值。若按该反应的化学计量数投料进行反应，由于可逆反应不能进行彻底，那么吸收或放出的热量一定比该值小。 (2)热化学方程式中的物质必须注明聚集状态，不用标“↑”“↓”，也不用标明反应条件(如加热、高温、催化剂等)，而写发生反应时的温度和压强。 (3)ΔH的单位为kJ·mol－1，注意“＋”“－”且与化学方程式一一对应。 (4)同素异形体之间转化的热化学方程式(如金刚石和石墨)除了要注明物质的聚集状态之外，还要注明物质的名称。 1．下列说法中正确的是(　　) A．在化学反应过程中，发生物质变化的同时不一定发生能量变化 B．破坏生成物全部化学键所需要的能量大于破坏反应物全部化学键所需要的能量时，该反应为吸热反应 C．生成物的总焓大于反应物的总焓时，反应吸热，ΔH>0 D．ΔH的大小与热化学方程式的化学计量数无关 2．已知在101 kPa，298 K条件下，2g氢气燃烧生成水蒸气放出242kJ热量，下列热化学方程式正确的是( ) A．2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)　ΔH=+484 kJ·mol-1 B．H2O(g)=H2(g)+O2(g)　ΔH=-242 kJ·mol-1 C．H2(g)+O2(g)=H2O(l)　ΔH=+484 kJ·mol-1 D．H2(g)+O2(g)=H2O(g)　ΔH=-484 kJ·mol-1 █知识点二 反应热的测量和计算 1．反应热的测量 (1)测量原理：将反应物加入内筒并使之迅速混合，测定反应前后溶液温度的变化值，即可利用公式计算出反应热。 (2)实验装置及作用 ①搅拌器或环形玻璃搅拌棒的作用是使________________________。 ②保温层的作用是________________。 ③温度计的作用是测定反应前后反应体系的________。 (3)实验步骤 ①量取一定体积酸、碱稀溶液； ②测反应前酸液温度(T1)和碱液温度(T2)； ③混合酸、碱液测反应时________温度(T3)； ④重复2～3次实验； ⑤求平均温度差ΔT； ⑥计算中和反应反应热ΔH。 (4)计算过程 用体积均为50 mL的一元强酸、一元强碱，它们的浓度均为0.50 mol·L－1。由于是稀溶液，且为了计算简便，我们近似地认为，所用酸、碱溶液的密度均为1 g·cm－3，根据热化学方程式H＋(aq)＋ OH－(aq)===H2O (l)　ΔH＝－Q kJ·mol－1，需计算稀的酸、碱中和生成1 mol水的反应热，而50 mL 0.50 mol·L－1的盐酸与50 mL 0.50 mol·L－1 氢氧化钠溶液反应后生成的水只有0.025 mol。 ①反应体系的温度变化：ΔT =________________/(℃) ②反应体系的热容：C=_____________________/(J·℃-1) ③反应热ΔH= ___________/(kJ·mol-1) 易错提醒 (1)中和反应反应热是指在稀溶液中强酸与强碱发生中和反应生成1 mol H2O时的反应热，其数值与反应物的量的多少无关。 (2)若用NaOH固体或NaOH浓溶液代替NaOH溶液，NaOH固体溶于水（NaOH溶液稀释）时放热，使测得的反应热的数值偏大。 (3)用浓硫酸代替盐酸，浓硫酸溶于水时放热，使所测反应热的数值偏大；用醋酸代替盐酸，弱酸、弱碱电离时吸热，使所测反应热的数值偏小；若用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液测定反应热，生成BaSO4沉淀时还会放出一部分热量，使所测反应热的数值偏大。 2．盖斯定律、反应热的计算 (1)盖斯定律 在恒压条件下，ΔH仅与反应的________和反应的________有关，而与反应的________无关。 (2)盖斯定律的应用方法 ①虚拟路径法 反应物A变为反应产物D，可以有两种途径：由A直接变成D，反应热为ΔH；由A经过B变成C，再由C变成D，每一步反应的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3。如图所示： ②加合法 依据目标方程式中各物质的位置和化学计量数，调整已知方程式，最终加合成目标方程式，ΔH同时作出相应的调整和运算。 特别提醒 (1)当反应式乘以或除以某数时，ΔH也应乘以或除以某数。 (2)反应式进行加减运算时，ΔH也同样要进行加减运算，且要带“＋”、“－”符号，即把ΔH看作一个整体进行运算。 (3)通过盖斯定律计算比较反应热的大小时，同样要把ΔH看作一个整体。 (4)在设计的反应过程中常会遇到同一物质固、液、气三态的相互转化，状态由固→液→气变化时，会吸热；反之会放热。 (5)当设计的反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。 3．反应热的大小比较 (1)根据反应物量的大小关系比较反应焓变的大小 ①H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH1 ②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH2 反应②中H2的量更多，因此放热更_____，|ΔH1|<|ΔH2|，但ΔH1<0，ΔH2<0，故ΔH1____ΔH2。 (2)根据反应进行的程度大小比较反应焓变的大小 ③C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH3 ④C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH4 反应④中，C完全燃烧，放热更_____，|ΔH3|<|ΔH4|，但ΔH3<0，ΔH4<0，故ΔH3_____ΔH4。 (3)根据反应物或生成物的状态比较反应焓变的大小 ⑤S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH5 ⑥S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH6 方法一：图像法，画出上述两反应能量随反应过程的变化曲线。 由图像可知：|ΔH5|>|ΔH6|，但ΔH5<0，ΔH6<0，故ΔH5<ΔH6。 方法二：通过盖斯定律构造新的热化学方程式。 由反应⑤－反应⑥可得S(g)===S(s)　ΔH＝ΔH5－ΔH6<0，故ΔH5<ΔH6。 (4)根据特殊反应的焓变情况比较反应焓变的大小 ⑦2Al(s)＋O2(g)===Al2O3(s)　ΔH7 ⑧2Fe(s)＋O2(g)===Fe2O3(s)　ΔH8 由反应⑦－反应⑧可得2Al(s)＋Fe2O3(s)===2Fe(s)＋Al2O3(s)　ΔH＝ΔH7－ΔH8，已知铝热反应为__________，故ΔH<0，ΔH7_____ΔH8。 易错提醒 比较ΔH的注意事项： (1)在比较ΔH的大小时，要注意其数值前的“＋”、“－”。 (2)同一放热(吸热)反应，其他条件相同时，参加反应的反应物的物质的量越大，放出(吸收)的热量越多，ΔH越小(越大)。 (3)要注意其他条件相同，同种燃料燃烧时，燃料的聚集状态分别为气态、液态、固态时，放出的热量依次减小，ΔH依次增大。 (4)要注意其他条件相同，同种燃料燃烧时，燃烧产物越稳定，放出的热量越多，ΔH越小。 (5)要注意吸热反应的ΔH肯定比放热反应的大，吸热反应的ΔH＞0，放热反应的ΔH＜0。 效果检测 1．中和反应是放热反应，下列关于中和反应反应热测定的说法错误的是(　　) A．等温条件下，试管中进行的中和反应，反应体系向空气中释放的热量就是反应的热效应 B．测定中和反应反应热时，需要快速的将两种溶液混合 C．测定中和反应反应热时，最重要的是要保证实验装置的隔热效果 D．不同的酸碱反应生成1 mol液态水释放的热量可能不相同 2．依据图示关系，下列说法不正确的是(　　) A．ΔH2＞0 B．1 mol S(g)完全燃烧释放的能量小于2 968 kJ C．ΔH2＝ΔH1－ΔH3 D．16 g S(s)完全燃烧释放的能量为1 484 kJ 3．火箭的第一、二级发动机中，所用的燃料为偏二甲肼和四氧化二氮，偏二甲肼可用肼来制备。用肼(N2H4)作燃料，四氧化二氮作氧化剂，二者反应生成氮气和气态水。已知： ①N2(g)＋2O2(g)===N2O4(g) ΔH＝＋10.7 kJ·mol－1 ②N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－543 kJ·mol－1 写出气态肼和N2O4反应的热化学方程式：___________________________________________。 █知识点三 能源的充分利用 1．标准燃烧热 (1)定义：在101 kPa下，________物质________的反应热。 (2)单位：________。 (3)物质完全燃烧指物质中含有的氮元素转化为________、氢元素转化为________、碳元素转化为________。 2．表示标准燃烧热的热化学方程式的书写 由于标准燃烧热是以1 mol纯物质完全燃烧放出的热量来定义的，因此在书写热化学方程式时，可燃物的化学计量数为______，以此来配平热化学方程式，其余物质的化学计量数常出现分数。 3．标准燃烧热和中和热的比较 标准燃烧热 中和热 相同点 能量变化 放热反应 ΔH及其单位 ΔH<0，单位均为kJ·mol-1 不同点 反应物的量 1 mol 不一定为1 mol 生成物的量 不确定 生成水的量为1 mol 含义 在101 kPa下，1 mol 物质完全燃烧的反应热 在稀溶液里，酸与碱发生中和反应生成1 mol H2O(l)时所放出的热量 表示方法 标准燃烧热为a kJ·mol-1或ΔH=-a kJ·mol-1 中和热为57.3 kJ·mol-1或ΔH=-57.3 kJ·mol-1 效果检测 1．下列有关热化学方程式的叙述正确的是 A．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－483.6 kJ·mol－1，则氢气的燃烧热为241.8 kJ·mol－1 B．已知C(石墨，s)===C(金刚石，s)　ΔH>0，则金刚石比石墨稳定 C．含20.0 g NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出28.7 kJ的热量，则该反应中和热的热化学方程式为NaOH＋HCl===NaCl＋H2O　ΔH＝－57.4 kJ·mol－1 D．已知2C(s)＋2O2(g)===2CO2(g)　ΔH1，2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH2；则ΔH1<ΔH2 2．25 ℃、101 kPa时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3 kJ/mol，辛烷的燃烧热为 5 518 kJ/mol。下列热化学方程式书写正确的是 A．2H+(aq)+ SO(aq)+Ba2+(aq)+2OH−(aq)===BaSO4(s)+2H2O(l) ΔH=−57.3 kJ/mol B．KOH(aq)+H2SO4(aq)===K2SO4(aq)+H2O(l) ΔH=−57.3 kJ/mol C．C8H18(l)+O2(g)===8CO2(g)+9H2O(g) ΔH=−5 518 kJ/mol D．2C8H18(g)+25O2(g)===16CO2(g)+18H2O(l) ΔH=−5 518 kJ/mol █知识点四 原电池的工作原理及应用 1．原电池的工作原理 (1)一般，原电池反应为________的________反应，且ΔH______0。 (2)半反应：负极________电子，发生________反应；正极________电子，发生________反应。 (3)电子流向：电子由________经导线流向________。 (4)离子流向：盐桥中的________流向正极，________流向负极。 (5)盐桥的作用： ①________________________________________________。 ②________________________________________________。 2．原电池的构成 (1)半电池 原电池由两个半电池组成，半电池包括_____________和____________。 (2)电极材料 一般情况下，两个活泼性________的电极，相对活泼的金属作_____极，较不活泼的金属（或导电的非金属）作_____极。 (3)形成闭合回路 两个半电池通过________和________连接，形成闭合回路。 两个隔离的半电池通过________连接起来，盐桥中通常是装有含________________的琼脂。 特别提醒 (1)单液铜锌原电池在工作过程中，锌直接和CuSO4溶液接触，会有化学反应发生，使部分化学能转化为热能，导致电池供电能力弱。 (2)双液铜锌原电池中，锌插入ZnSO4溶液、铜插入CuSO4溶液，避免了锌和CuSO4直接接触，提高了原电池的供电能力。 3．原电池原理的应用 (1)比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性______的金属，正极一般是活动性______的金属(或非金属)。 (2)加快化学反应速率：氧化还原反应形成原电池时，反应速率________。 (3)用于金属的防护：将需要保护的金属制品作原电池的________而受到保护。 (4)设计制作化学电源 ①首先将氧化还原反应分成两个半反应。 ②根据原电池的工作原理，结合两个半反应，选择正、负电极材料以及电解质溶液。 效果检测 1．依据氧化还原反应2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如图所示(盐桥为盛有KNO3琼脂的U形管)。 请回答下列问题： (1)电极X的材料是________；电解质溶液Y中的溶质是________ (填化学式)。 (2)银电极为电池的________极，其电极反应式为________________________。 (3)盐桥中的NO移向________溶液。 2．如图所示的电池，盐桥由琼脂和饱和KCl溶液构成。下列有关说法正确的是( ) A．电池负极反应：Fe2＋－e－===Fe3＋ B．盐桥中K＋移向FeCl2溶液 C．当有6.02×1023个电子转移时，Fe电极减少56 g D．电池总反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋ █知识点五 化学电源 1．化学电源的分类 (1)一次电池：一次电池中发生氧化还原反应的物质大部分被消耗后就不能________。使用最广泛的一次电池是________。 (2)二次电池：又称________或蓄电池，放电后可以再________使活性物质获得再生，因此二次电池可以多次重复使用。 (3)燃料电池：是利用________和________之间发生的氧化还原反应，将________直接转化为电能的化学电池。 另外，化学电源按其电解质性质可分为中性电池、酸性电池、碱性电池。 2．一次电池 只能使用一次，不能充电复原继续使用。 碱性锌锰干电池 负极反应式：________________________________ 正极反应式：________________________________　 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2 银锌纽扣电池 负极反应式： ________________________________ 正极反应式： ________________________________ 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag 3．二次电池 放电后能充电复原继续使用。 两个电极均参与电极反应：“放电”为原电池原理，“充电”为电解原理。 (1)铅酸蓄电池是最常见的二次电池，总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。 ①放电时(看作原电池) 负极反应式：________________________________________； 正极反应式：________________________________________。 ②充电时(看作电解池) 阴极反应式：________________________________________； 阳极反应式：________________________________________。 (2)锂离子电池 ①锂离子电池的组成 正极材料多采用磷酸铁锂（LiFePO4）或钴酸锂（LiCoO2）等，一般是具有可供锂离子________或________结构的化合物； 负极材料大多数是________材料，如人工石墨、碳纤维、天然石墨等。 电解质溶液是将锂盐溶解在一定的非水、非质子性的____________中。 ②常见锂离子电池的工作原理(以钴酸锂-石墨锂电池为例) 工作原理示意图 放电 负极：________________________________ Li＋从负极脱出，嵌入到正极 正极：________________________________ 电池反应：LixC6＋Li(1－x)CoO2===LiCoO2＋6C 在充放电过程中，Li＋在正、负极间不断的进行可逆脱嵌 特别提醒 (1)可充电电池充电时原来的负极连接电源的负极作阴极；同理，原来的正极连接电源的正极作阳极，简记为负连负，正连正。 (2)可充电电池的充、放电不能理解为可逆反应。 4．燃料电池 将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的装置。 (1)氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。 种类 酸性 碱性 负极反应式 正极反应式 电池总反应 2H2＋O2===2H2O 易错提醒 燃料电池的电极本身不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用。燃料和氧化剂连续地由外部供给。 对于燃料电池要注意燃料在负极反应，O2在正极反应，要注意电解质溶液或传导介质的影响，如碱性条件下，CO2以CO形式存在。 效果检测 1．电子表和电子计算器中所用的是纽扣式的微型银锌电池，其电极分别为Ag2O和Zn，电解液为KOH溶液。工作时电池总反应为Ag2O＋Zn＋H2O===2Ag＋Zn(OH)2 (1)工作时电流从_______极流向_______极(两空均选填“Ag2O”或“Zn”)。 (2)负极的电极反应式为____________________________。 (3)工作时电池正极区的pH_______ (选填“增大”“减小”或“不变”)。 (4)外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减少_______g。 2．(1)①氢氧燃料电池以KOH溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将_______(填“减小”“增大”或“不变”，下同)，溶液的pH_______。 ②氢氧燃料电池以H2SO4溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将_______，溶液的pH_______。 (2)如图是甲烷燃料电池的工作原理示意图，根据燃料电池有关知识回答： a电极为燃料电池的_______ (填“正极”或“负极”)，其电极反应为____________________________；电池总反应为____________________________。 (3)Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4-SOCl2。电池的总反应可表示为：4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2↑。 ①电池的负极材料为_______，发生的电极反应为____________________________。 ②电池正极发生的电极反应为____________________________。 █知识点六 电解池的工作原理 1．电解和电解池 (1)概念 ①电解是在________作用下，在两个电极上分别发生________反应和________反应的过程。 ②电解池是将________能转化为________能的装置。 (2)电解池的工作原理 ①电极名称及反应类型 阴极：与电源________相连的电极，发生________反应； 阳极：与电源________相连的电极，发生________反应。 ②电子流向：________________、________________。 ③离子的移动方向：阳离子向________移动，阴离子向________移动。 (3)电解池的构成条件 具有与_____________相连接的两个电极（阴极、阳极），插入________溶液或熔融________中，形成________。 2．电解规律 (1)阴极产物判断 无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发生反应的一般是溶液中的阳离子。阳离子的放电顺序如下： 水中的H+放电的电极反应式为：________________________________（放H2生碱） (2)阳极产物判断 ①活性电极(除Au、Pt外的金属)作阳极，则活性电极失去电子，发生氧化反应。 ②惰性电极(Pt、石墨等)作阳极，要依据阴离子的放电顺序判断。阴离子的放电顺序如下： 碱（OH-）放电的电极反应式为：________________________________ 水中的OH-放电的电极反应式为：________________________________（放O2生酸） 易错提醒 (1)阳离子的放电顺序遵循氧化还原反应的“先后规律”，前提条件是各种离子的浓度相差不大。 (2)金属阳离子(除Fe3＋外)放电，一般得到相应的金属单质，H＋放电则得到H2；Fe3＋放电一般转化为Fe2＋。 (3)阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。 (4)最常用、最重要的放电顺序是阳极：Cl－>OH－；阴极：Ag＋>Cu2＋>H＋。 (5)电解水溶液时，K＋～Al3＋不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。 效果检测 1．一种采用H2O(g)和N2(g)为原料制备NH3(g)的装置示意图如下。 下列有关说法正确的是( ) A．在b电极上，N2被还原 B．金属Ag可作为a电极的材料 C．改变工作电源电压，反应速率不变 D．电解过程中，固体氧化物电解质中O2－不断减少 2．按要求书写电极反应式和总反应方程式： (1)用惰性电极电解熔融MgCl2 阳极反应式：________________________________； 阴极反应式：________________________________； 总反应离子方程式：________________________________。 (2)用铜作电极电解盐酸溶液 阳极反应式：________________________； 阴极反应式：________________________； 总反应离子方程式：________________________。 (3)用铁作电极电解NaCl溶液 阳极反应式：________________________； 阴极反应式：________________________； 总反应方程式：________________________________。 █知识点七 电解原理应用 1．电解饱和食盐水 (1)电极反应和电解方程式 ①阳极反应：________________________，阴极反应：________________________。 ②电解方程式：________________________________。 (2)电解饱和食盐水的工作原理 ①电解过程中，阳极室______离子浓度减小，______离子通过阳离子交换膜进入阴极室，NaCl溶液浓度变小；阴极室______离子浓度增大，形成NaOH浓溶液。 ②阳极产物为______，阴极产物为：________。 ③阳离子交换膜的作用 a．防止阴极区的OH-进入阳极区，OH-与Cl2的反应方程式为________________________________。 b．防止H2与Cl2混合发生________。 2．电解精炼铜 (1)电解池的构成：用________作阳极，用________作阴极，用____________________作电解质溶液。 (2)电解精炼铜的工作原理 ①阳极反应：金属铜和比铜活泼的________等金属转化为阳离子进入溶液中，不如铜活泼的________等在阳极沉积下来，形成阳极泥。 ②阴极反应：溶液中的Cu2+比Zn2+、Fe2+等离子优先________电子，成为金属铜析出。 (3)电解质溶液中Cu2+浓度________________。 3．电镀 (1)概念：应用________的原理在________或________表面镀上一薄层________或________的过程。 (2)电镀银的工作原理 ①电极反应式 阴极：________________________；阳极：________________________。 ②可观察到的现象是________________________________________________。 ③含银离子的溶液浓度的变化是________。 易错提醒 (1)电解精炼过程中的“两不等”：电解质溶液浓度在电解前后不相等；阴极增加的质量和阳极减少的质量不相等。 (2)电镀过程中的“一多，一少，一不变”：“一多”指阴极上有镀层金属沉积；“一少”指阳极上有镀层金属溶解；“一不变”指电镀液(电解质溶液)的浓度不变。 效果检测 1．(1)如图电解饱和食盐水过程中，阳离子交换膜的作用为________________________________。 (2)粗铜的电解精炼示意图如图所示。 ①在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极_______(填图中的字母)；在电极d上发生的电极反应为________________________。 ②若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，则阳极的电极反应为________________________________，粗铜中的Au、Ag的存在形式和位置为________________________________________，溶液中c(Cu2＋) _______(填“变大”“变小”或“不变”)。 2．金属镍有广泛的用途，粗镍中含有Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制得高纯度的镍。下列叙述正确的是(已知氧化性：Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋)(　　) A．阳极发生还原反应，其电极反应式为Ni2＋＋2e－===Ni B．电解过程中，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量相等 C．电解后，溶液中存在的阳离子只有Fe2＋和Zn2＋ D．电解后，电解槽底部的阳极泥中有Cu和Pt █知识点七 金属的腐蚀与防护 1．金属腐蚀的本质 金属原子________电子变为金属阳离子，金属发生________反应。 2．金属腐蚀的类型 (1)化学腐蚀与电化学腐蚀 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 定义 金属与接触到的干燥气体(如O2、Cl2等)或非电解质溶液等直接发生化学反应引起的腐蚀 不纯金属或合金与电解质溶液接触，会形成________，________的金属失去电子被氧化腐蚀 本质 M－ne－===Mn＋ M－ne－===Mn＋ 现象 金属被腐蚀 较活泼金属被腐蚀 区别 无电流产生 有微弱电流产生 联系 两者往往同时发生，金属的________腐蚀更普遍，而且危害性大，腐蚀速率大。实质都是金属原子失去电子被氧化而损耗。 (2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀(以钢铁的腐蚀为例进行分析) 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈中性 负极反应式 正极反应式 总反应 其他反应 ________________________________________ Fe(OH)3→Fe2O3·xH2O(铁锈) 腐蚀速率 较快 较慢 普遍性 ________腐蚀更普遍 联系 往往两种腐蚀交替发生，但________腐蚀更普遍，两种过程都有微弱电流产生 3．金属电化学腐蚀规律 (1)对同一种金属来说，在不同溶液中腐蚀的快慢：强电解质溶液______弱电解质溶液______非电解质溶液。 (2)活动性不同的两金属：活动性差别越大，活动性强的金属腐蚀越______。 (3)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越______，且氧化剂的浓度越高，氧化性越强，腐蚀越______。 (4)对同一电解质溶液来说。电解原理引起的腐蚀______原电池原理引起的腐蚀______化学腐蚀______有防护措施的腐蚀。 4．金属的防护 (1)金属的防护方法 ①在金属表面覆盖保护层，如在钢铁表面____________、覆盖________、镀______________等。 ②改变金属组成或结构，如_____________。 ③利用________原理来保护金属，防止金属腐蚀。 (2)金属的电化学防护 ①牺牲阳极的阴极保护法 将被保护的金属与比其更活泼的金属连在一起，更活泼的金属作________（________），在不断腐蚀后定期更换，作为原电池的________（________）的金属不易被腐蚀。 ②外加电流的阴极保护法 被保护的钢铁设备作为阴极，另加________作阳极，两者都处在电解质溶液中，接上外接电源。 通电后，电子流向________________，从而抑制钢铁__________，阻止钢铁被腐蚀。 易错提醒 (1)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe2＋，而不是生成Fe3＋。 (2)铜暴露在潮湿的空气中发生的是化学腐蚀，而不是电化学腐蚀，生成铜绿的化学成分是Cu2(OH)2CO3。 (3)两种保护方法的比较 外加电流的阴极保护法比牺牲阳极的阴极保护法保护效果好。 效果检测 1．(1)如图所示： ①若棉团浸有NH4Cl溶液，铁钉发生________腐蚀，正极反应式为________________________，右试管中现象是___________。 ②若棉团浸有NaCl溶液，铁钉发生________腐蚀，正极反应式为________________________，右试管中现象是________________。 (2)下图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。 ①腐蚀最严重的部位是________ (用“A”“B”或“C”回答，下同)。原因是__________________________ ________________________________________________________。 ②形成铁锈最多的部位是________，原因是________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)为什么要在轮船船体与水面接触线以下的船壳上嵌入一定数量的锌块？ 2．下列叙述错误的是( ) A．生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁弱 B．用锡焊接的铁质器件，焊接处易生锈 C．在铁制品上镀铜时，镀件为阳极，铜盐为电镀液 D．铁管上镶嵌锌块，铁管不易被腐蚀 █考点一 反应热和焓变 【例1】下列说法中正确的是(　　) A．化学反应中的能量变化都表现为热量变化 B．焓变是指1 mol物质参加反应时的能量变化 C．在一个确定的化学反应关系中，反应物的总焓与生成物的总焓一定不同 D．在一个确定的化学反应关系中，反应物的总焓总是高于生成物的总焓 解题要点 (1)化学反应的本质是旧化学键断裂和新化学键形成，任何化学反应都具有热效应。 (2)不能根据反应条件判断反应是放热还是吸热，需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应，不需要加热就能进行的反应也不一定是放热反应。 (3)有能量变化的过程不一定是放热反应或吸热反应，如水结成冰放热但不属于放热反应。 (4)物质三态变化时，能量的变化形式为： 【变式1-1】下列图像分别表示有关反应的反应过程与能量变化的关系。 Ⅰ　　　　　　　　　　Ⅱ Ⅲ　　　　　　　　　　Ⅳ 据此判断下列说法中正确的是(　　) A．石墨转变为金刚石是吸热反应 B．白磷比红磷稳定 C．S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1 S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2，则ΔH1>ΔH2 D．CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH>0 【变式1-2】化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)的能量变化如图所示。下列有关叙述正确的是(　　) A．每生成2 mol AB(g)吸收b kJ热量 B．反应热ΔH＝＋(a－b) kJ·mol－1 C．该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量 D．断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键，放出a kJ能量 █考点二 热化学方程式的书写和判断 【例2】硫酸工业中的钒催化剂参与反应的相对能量变化如图所示，下列热化学方程式错误的是( ) A．V2O4(s)＋SO3(g)V2O5(s)＋SO2(g)　ΔH＝－24 kJ·mol－1 B．2VOSO4(s)V2O4(s)＋2SO3(g)　ΔH＝＋200 kJ·mol－1 C．2V2O5(s)＋2SO2(g)2VOSO4(s)＋V2O4(s)　ΔH＝－352 kJ·mol－1 D．V2O5(s)＋SO2(g)＋SO3(g)2VOSO4(s)　ΔH＝－376 kJ·mol－1 解题要点 判断热化学方程式的书写是否正确的方法 【变式2-1】反应2C(s)＋O2(g)===2CO(g)的能量变化如图所示，下列说法正确的是( ) A．12 g C(s)与一定量O2(g)反应生成14 g CO(g)放出的热量为110.5 kJ B．该反应的热化学方程式为2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221 kJ·mol－1 C．由图可得，C(s)的燃烧热为110.5 kJ·mol－1 D．该反应的反应热等于CO分子中化学键形成时所释放的总能量与O2分子中化学键断裂时所吸收的总能量的差 █考点三 化学键键能与化学反应的能量变化 【例3】CH3—CH3(g)―→CH2==CH2(g)＋H2(g)　ΔH，有关化学键的键能如下表： 化学键 C—H C==C C—C H—H 键能/ (kJ·mol－1) 414 615 347 435 则该反应的反应热为 。 解题要点 (1)化学反应过程中形成化学键、断裂化学键能量变化可用如图表示： 其中，E1可看作反应物断裂化学键吸收的总能量，E2可看作生成物形成化学键放出的总能量，E1与E2的差值表示反应热。上述反应过程表示该反应为放热反应。故焓变计算公式：ΔH＝E(反应物的总键能)－E(生成物的总键能)。 (2)熟记常见1 mol下列物质中化学键的数目： 物质 金刚石 SiO2 P4 CO2 CH4 化学键 C—C Si—O P—P C==O C—H 化学键数目 2NA 4NA 6NA 2NA 4NA 【变式3-1】已知几种化学键的键能数据如下表所示(亚硝酰氯的结构式为Cl—N==O)： 化学键 N≡O Cl—Cl Cl—N N==O 键能/ (kJ·mol－1) 630 243 a 607 则反应2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)的ΔH＝ kJ·mol－1(用含a的代数式表示)。 █考点四 反应热的测定 【例4】在测定中和反应反应热的实验中，下列说法正确的是( ) A．使用环形玻璃搅拌棒是为了使酸碱充分反应，减小实验误差 B．为了准确测定反应混合溶液的温度，实验中温度计水银球应与小烧杯底部接触 C．用0.5 mol·L－1 NaOH溶液分别与0.5 mol·L－1的盐酸、醋酸溶液反应，如所取的溶液体积相等，则测得的中和热数值相同 D．测定中和反应反应热实验中需要使用的仪器有天平、量筒、烧杯、滴定管、温度计、环形玻璃搅拌棒 【变式4-1】在测定中和反应反应热的实验中，下列说法正确的是( )解题要点 (1)为了减少热量损失，倒入NaOH溶液应该一次迅速倒入。 (2)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是用套在温度计上的玻璃搅拌器轻轻地搅动。 (3)稀氢氧化钠溶液和稀氢氧化钙溶液中溶质都完全电离，它们的中和反应反应热相同，稀氨水中的溶质是弱电解质，它与盐酸的反应中一水合氨的电离要吸收热量，故反应热的数值要小一些(注意中和反应反应热与ΔH的关系)。 (4)取三次实验的平均值代入公式计算即可。 (5)硫酸与Ba(OH)2溶液反应生成BaSO4沉淀的生成热会影响中和反应的反应热，故不能用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸。 A．使用环形玻璃搅拌棒是为了使酸碱充分反应，减小实验误差 B．为了准确测定反应混合溶液的温度，实验中温度计水银球应与小烧杯底部接触 C．用0.5 mol·L－1 NaOH溶液分别与0.5 mol·L－1的盐酸、醋酸溶液反应，如所取的溶液体积相等，则测得的中和热数值相同 D．测定中和反应反应热实验中需要使用的仪器有天平、量筒、烧杯、滴定管、温度计、环形玻璃搅拌棒 【变式4-2】将a mL 0.1 mol·L－1 HCl溶液和b mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后，测量并记录溶液温度，实验结果如图(实验中始终保持a＋b＝50 mL)。下列叙述正确的是( ) A．做该实验时，环境温度为22 ℃ B．该实验表明化学能可能转化为热能 C．NaOH溶液的浓度约为0.1 mol·L－1 D．该实验表明有水生成的反应都是放热反应 █考点五 中和反应反应热和燃烧热 【例5】已知25 ℃，101 kPa下，1 mol水蒸发为水蒸气需要吸热44.0 kJ ①H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH1＝－57.3 kJ·mol－1 ②2CH3OH(l)＋3O2(g)===4H2O(g)＋2CO2(g)　ΔH2＝－1 277.0 kJ·mol－1 下列有关说法错误的是( ) A．若反应②中CH3OH变为气态，则该反应的反应热ΔH>ΔH2 B．CH3OH(l)的燃烧热ΔH＝－726.5 kJ·mol－1 C．CH3COOH(aq)＋NaOH(aq)===CH3COONa(aq)＋H2O(l)　ΔH>－57.3 kJ·mol－1 D．液态水变为水蒸气过程中需要克服分子间作用力 解题要点 (1)中和热是强酸、强碱的稀溶液反应生成1 mol液态H2O放出的热量，为57.3 kJ。浓硫酸稀释时放热，与碱反应生成1 mol H2O(l)时放出的热量大于57.3 kJ。当中和反应有沉淀生成时，生成1 mol H2O(l)时放出的热量大于57.3 kJ。 (2)对于中和热、燃烧热，由于它们反应放热是确定的，所以文字描述时可不带“－”，但其焓变(ΔH)为负值。 (3)当用热化学方程式表示中和热时，生成H2O(l)的物质的量必须是1 mol，当用热化学方程式表示燃烧热时，可燃物的物质的量必须为1 mol。 (4)燃烧热概念中的“完全燃烧生成稳定氧化物”是指单质或化合物燃烧后变为最稳定的物质。完全燃烧时，下列元素要生成对应的物质：C→CO2(g)，H→H2O(l)，S→SO2(g)，N→N2(g)等。 (5)根据燃烧热计算物质完全燃烧放出的热量：Q＝n(可燃物)×|ΔH|，其中ΔH代表燃烧热。 【变式5-1】已知：在25 ℃和101 kPa时，H2的燃烧热为285.8 kJ·mol－1，则在相同条件下，水分解生成氢气的热化学方程式为________________________________________。 【变式5-2】下列说法正确的是 A．已知2C(s) + O2(g)===2CO(g)　ΔH=－221 kJ·mol−1，则C(碳)的燃烧热为110.5 kJ·mol−1 B．已知氢气燃烧热△H=－285.5 kJ·mol−1，则2H2O(l)===2H2(g)+ O2(g)  △H=＋285.5 kJ·mol－1 C．已知中和热ΔH=－57.3 kJ·mol−1，若将含0.5 mol H2SO4的稀溶液与1 mol NaOH固体混合，放出的热量小于57.3 kJ D．含20.0 g NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出热量28.7 kJ，则稀醋酸和稀NaOH溶液反应的热化学方程式为：NaOH(aq) + CH3COOH(aq)===CH3COONa(aq) + H2O(l) ΔH>－57.4 kJ·mol－1 █考点六 盖斯定律及应用 【例6】火箭的第一、二级发动机中，所用的燃料为偏二甲肼和四氧化二氮，偏二甲肼可用肼来制备。用肼(N2H4)作燃料，四氧化二氮作氧化剂，二者反应生成氮气和气态水。已知： ①N2(g)＋2O2(g)===N2O4(g) ΔH＝＋10.7 kJ·mol－1 ②N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－543 kJ·mol－1 写出气态肼和N2O4反应的热化学方程式：________________________________________。 【变式6-1】已知25 ℃、101 kPa下，1 mol水蒸发为水蒸气需要吸热44.01 kJ解题要点 “三步”确定热化学方程式或ΔH 2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)　　ΔH＝＋571.66 kJ·mol－1 C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋131.29 kJ·mol－1 则反应C(s)＋O2(g)===CO(g)的反应热为(　　) A．ΔH＝－396.36 kJ·mol－1 B．ΔH＝－198.55 kJ·mol－1 C．ΔH＝－154.54 kJ·mol－1 D．ΔH＝－110.53 kJ·mol－1 【变式6-2】已知(g)===(g)＋H2(g)　ΔH1＝＋100.3 kJ·mol－1① H2(g)＋I2(g)===2HI(g)　ΔH2＝－11.0 kJ·mol－1② 对于反应：(g)＋I2(g)===(g)＋2HI(g) ΔH3＝________kJ·mol－1。 █考点七 反应热大小的比较 【例7】在298 K、100 kPa时，已知： 2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g) 　 ΔH1 H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) 　ΔH2 2Cl2(g)＋2H2O(g)===4HCl(g)＋O2(g)　ΔH3 则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是(　　) A．ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2　　　　 B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2 C．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2 D．ΔH3＝ΔH1－ΔH2 解题要点 反应热大小的比较方法 (1)看物质状态。物质的气、液、固三态转化时的能量变化如图： (2)看ΔH符号。比较反应热大小时不要只比较ΔH数值的大小，还要考虑其符号。 (3)看化学计量数。当反应物与生成物的状态相同时，化学计量数越大，放热反应的ΔH越小，吸热反应的ΔH越大。 (4)看反应的程度。对于可逆反应，参加反应的物质的量和状态相同时，反应的程度越大，热量变化越大。 【变式7-1】室温下，将1 mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，热效应为ΔH1，将1 mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，热效应为ΔH2；CuSO4·5H2O受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2O(s)===CuSO4(s)＋5H2O(l)，热效应为ΔH3。下列判断正确的是(　　) A．ΔH2＞ΔH3 B．ΔH1＜ΔH3 C．ΔH1＋ΔH3＝ΔH2 D．ΔH1＋ΔH2＞ΔH3 【变式7-2】对于反应a：C2H4(g)C2H2(g)＋H2(g)，反应b：2CH4(g)C2H4(g)＋2H2(g)，当升高温度时平衡都向右移动。①C(s)＋2H2(g)===CH4(g)　ΔH1；②2C(s)＋H2(g)===C2H2(g)　ΔH2；③2C(s)＋2H2(g)===C2H4(g)　ΔH3。则①②③中ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小顺序排列正确的是(　　) A．ΔH1>ΔH2>ΔH3 B．ΔH2>ΔH3>2ΔH1 C．ΔH2>2ΔH1>ΔH3 D．ΔH3>ΔH2>ΔH1 █考点八 原电池的工作原理 【例8】如图所示为锌铜原电池。下列叙述正确的是( ) A．盐桥的作用是传导离子 B．外电路电子由铜片流向锌片 C．锌片上的电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn D．外电路中有0.2 mol电子通过时，铜片表面质量增加约3.2 g 解题要点 原电池的工作原理简图 电子移动方向 从负极流出沿导线流入正极，电子不能通过电解质溶液 离子移动方向 阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，离子只能在电解质溶液中移动，不能在导线上移动 若有盐桥 盐桥中的阴离子移向负极区，阳离子移向正极区 若有交换膜 离子可选择性通过交换膜，如阳离子可通过阳离子交换膜移向正极 【变式8-1】分析如图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是( ) A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极 B．②中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑ C．③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋ D．④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑ 【变式8-2】如图所示原电池装置(盐桥中含饱和KCl溶液)。下列说法正确的是( ) A．盐桥中的Cl－流向烧杯甲 B．该原电池的正极反应式是Cu2＋＋2e－===Cu C．甲烧杯中溶液的红色逐渐变浅 D．若将甲烧杯中的溶液换成稀硝酸，电流表指针反向偏转 █考点九 原电池原理的应用 【例9】根据如图，可判断出下列离子方程式中错误的是( ) A．2Ag(s)＋Cd2＋(aq)===2Ag＋(aq)＋Cd(s) B．Co2＋(aq)＋Cd(s)===Co(s)＋Cd2＋(aq) C．2Ag＋(aq)＋Cd(s)===2Ag(s)＋Cd2＋(aq) D．2Ag＋(aq)＋Co(s)===2Ag(s)＋Co2＋(aq) 【变式9-1】根据化学反应设计原电池(选用相同的盐桥)时，下列各项中合理的是( )解题要点 在利用原电池原理设计原电池时，要注意以下问题： (1)原电池的总反应必须为自发的氧化还原反应。 (2)设计双液电池时，电极不能插入能与电极直接反应的电解质溶液中。 选项 正极(金属/电解质溶液) 负极(金属/电解质溶液) A Zn/ZnSO4溶液 Fe/H2SO4溶液 B Fe/FeCl2溶液 Zn/ZnSO4溶液 C Zn/H2SO4溶液 Fe/FeCl2溶液 D Fe/ZnSO4溶液 Zn/FeCl2溶液 █考点十 化学电源 【例10】海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂—海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是( ) A．海水起电解质溶液作用 B．N极仅发生的电极反应：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑ C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能 D．该锂—海水电池属于一次电池 【变式10-1】Li-O2电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来科学家研究了一种光照充电Li-O2电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子(e－)和空穴(h＋)，驱动阴极反应式(Li＋＋e－===Li)和阳极反应(Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2)对电池进行充电。下列叙述错误的是( )解题要点 电极反应式的书写步骤： 第1步，判断电极(正、负极或者阴、阳极)上参与反应的反应物和生成物，根据元素化合价变化标出转移电子的数目； 第2步，根据溶液的酸碱性，通过在电极反应式的两端添加H＋或OH－：使电极反应式符合电荷守恒； 第3步，根据原子守恒，在电极反应式的两端添加H2O(或其他小分子物质)，使电极反应式符合原子守恒。 A．充电时，电池的总反应Li2O2===2Li＋O2 B．充电效率与光照产生的电子和空穴量有关 C．放电时，Li＋从正极穿过离子交换膜向负极迁移 D．放电时，正极发生反应O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2 【变式10-2】镍镉(Ni-Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充放电按下式进行：Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2。下列有关该电池的说法正确的是( ) A．充电时阳极反应：Ni(OH)2＋OH－－e－===H2O＋NiOOH B．充电过程是化学能转化为电能的过程 C．放电时负极附近溶液中的OH－浓度不变 D．放电时电解质溶液中的OH－向正极移动 █考点十一 燃料电池 【例11】北京冬奥会赛区内使用了氢燃料清洁能源车辆。某氢氧燃料电池工作示意图如下。下列说法不正确的是( ) A．电极a为电池的负极 B．电极b表面反应为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－ C．电池工作过程中OH－向正极迁移 D．氢氧燃料电池将化学能转化为电能的转化率高于火力发电，提高了能源利用率 解题要点 (1)分析燃料电池类题目的思维模型 (2)燃料电池中电极反应式及总反应式的书写 ①负极反应式的书写[以碱性(KOH溶液)甲烷燃料电池为例] ②正极反应式的书写 酸性介质：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。 碱性介质：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 ③电池总反应式的书写 依据得失电子守恒配平两极反应式，然后将两极反应式相加可得电池总反应式。 【变式11-1】直接煤—空气燃料电池原理如图所示，下列说法错误的是( ) A．随着反应的进行，氧化物电解质的量不断减少 B．负极的电极反应式为C＋2CO－4e－===3CO2↑ C．电极X为负极，O2－向X极迁移 D．直接煤—空气燃料电池的能量效率比煤燃烧发电的能量效率高 █考点十二 电解原理 【例12】尿素[CO(NH2)2]是首个由无机物人工合成的有机物。 (1)工业上尿素由CO2和NH3在一定条件下合成，其反应方程式为____________________________。 (2)人工肾脏可用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如图所示。 ①电源的负极为______(填“A”或“B”)。 ②阳极室中发生的反应依次为_______________________、________________________。 解题要点 1．书写电解池电极反应式应注意的问题： (1)书写电解池中电极反应式时，可以用实际放电的离子表示，但书写电解总反应方程式时，弱电解质要写成化学式形式。 (2)书写两极电极反应式时，要确保两极得失电子数目相等。 (3)铁作阳极时，铁失去电子生成Fe2+，而不是Fe3+。 (4)书写电极反应式时，要判断阳极溶解生成的阳离子是否和电解质溶液中的阴离子发生反应。 2．对于电解质的复原问题，不仅要求溶质不变，还有注意溶质的浓度也不变。如用惰性电极电解CuSO4溶液，使电解质溶液复原的方法是加入一定量的CuO或CuCO3，而不是Cu(OH)2。 【变式12-1】以铅酸蓄电池为电源，以石墨为电极电解CuSO4溶液，装置如图所示。若一段时间后Y电极上有6.4 g红色物质析出，停止电解。下列说法正确的是( ) A．a为铅酸蓄电池的负极 B．电解过程中SO向右侧移动 C．电解结束时，左侧溶液质量增重8 g D．铅酸蓄电池工作时，正极电极反应式为PbSO4＋2e－===Pb＋SO 【变式12-2】化学工作者提出采用电解法除去工业污水中的NaCN，其原理如图所示，通电前先向污水中加入适量食盐并调整其pH维持碱性(CN－不参与电极反应)。下列说法正确的是( ) A．b为电源的负极 B．隔膜Ⅰ为阴离子交换膜 C．X为H2，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ D．当生成2.24 L N2时，电路中通过1 mol电子 █考点十三 电解原理的应用 【例13】用电解法可提纯含有某些含氧酸根杂质的粗KOH溶液，其工作原理如图所示。下列有关说法错误的是( ) A．阳极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ B．通电后阴极区附近溶液pH会增大 C．K＋通过交换膜从阴极区移向阳极区 D．纯净的KOH溶液从b出口导出 解题要点 1．电解饱和食盐水 (1)电解饱和食盐水的过程中，阳极产物Cl2和阴极产物H2会发生反应，Cl2和NaOH也会发生反应，因此工业上常采用特殊的电解槽电解饱和食盐水；一般用阳离子交换膜将电解槽分隔成两部分，以避免电解产物之间发生反应。 (2)阳极区Cl-放电生成Cl2，生成的Cl2少量溶于水会使阳极区呈酸性。 2．电解精炼铜和电镀铜的比较 电镀铜 精炼铜 能量转化 电能转化为化学能 阳极材料 纯铜 粗铜(含锌、银、金等) 阴极材料 镀件 纯铜 阳极反应 Cu-2e-===Cu2+ Zn-2e-===Zn2+ Cu-2e-===Cu2+ 阴极反应 Cu2++2e-===Cu 电解溶液及其变化 电解后硫酸铜溶液浓度保持不变 电解后溶液中混有Zn2+等，c(Cu2+)减小 【变式13-1】利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产中的应用。下列说法正确的是( ) A．氯碱工业中，X电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ B．电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2＋浓度不变 C．在铁片上镀铜时，Y是纯铜 D．制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁 【变式13-2】以熔融盐为电解液，以含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，实现Al的再生。该过程中( ) A．阴极发生的反应为Mg－2e－===Mg2＋ B．阴极上Al被氧化 C．在电解槽底部产生含Cu的阳极泥 D．阳极和阴极的质量变化相等 █考点十四 电解的有关计算 【例14】以KOH溶液为离子导体，分别组成CH3OH-O2、N2H4-O2、(CH3)2NNH2-O2清洁燃料电池，下列说法正确的是( ) A．放电过程中，K＋均向负极移动 B．放电过程中，KOH物质的量均减小 C．消耗等质量燃料，(CH3)2NNH2-O2燃料电池的理论放电量最大 D．消耗1 mol O2时，理论上N2H4-O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2 L 解题要点 1．电解计算的原则 (1)阳极失去的电子数=阴极得到的电子数。 (2)串联电路中通过电解池的电子总数相等。 (3)电源输出的电子总数和电解池中转移的电子总数相等。 2．电解计算的常用方法 3．电化学计算中注意的几个等量关系式 (1)当电流通过一个或多个串联的电解池时，它们皆处于同一闭合电路中，所以同一时间内通过的电子的物质的量相等。 (2)常见电化学计算的对应关系： H2~Cl2~O2~Cu~2Ag~2H+~2OH- 如电解中析出气体时，在同温同压下析出各气体物质的量之比为n(H2)∶n(Cl2)∶n(O2)=1∶1∶0.5。 (3)电解混合溶液时要注意电解的阶段性，电极反应式和总反应式，电解产物与转移电子数之间的关系式是电化学计算的主要依据。 【变式14-1】在500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中，c(NO)＝6 mol·L－1，用石墨电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4 L气体(标准状况)，假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是( ) A．电解得到的Cu的物质的量为0.5 mol B．向电解后的溶液中加入98 g的Cu(OH)2可恢复为原溶液 C．原混合溶液中c(K＋)＝4 mol·L－1 D．电解后溶液中c(H＋)＝2 mol·L－1 【变式14-2】实验小组用锂电池作电源，用石墨和汞作电极电解饱和食盐水(如图)，下列说法正确的是( ) A．电子沿石墨→a→b→Hg路径流动 B．石墨电极上发生还原反应 C．汞电极发生主要反应的电极反应式：Na＋＋e－===Na D．电解过程中每转移0.2 mol电子，阳极产生2.24 L Cl2 █考点十五 金属的腐蚀与防护 【例15】研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是( ) A．d为石墨，铁片腐蚀加快 B．d为石墨，石墨上电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．d为锌块，铁片不易被腐蚀 D．d为锌块，铁片上电极反应为2H＋＋2e－===H2↑ 解题要点 (1)分析金属发生腐蚀的环境，确定金属发生腐蚀的类型及变化 (2)结合金属发生腐蚀的原理，选择合适的电化学防腐方法 【变式15-1】如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为( ) A．②①③④⑤⑥ B.⑤④③①②⑥ C．⑤④②①③⑥ D.⑤③②④①⑥ 【变式15-2】我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀，防护原理如图所示。下列说法错误的是( ) A．通电时，锌环是阳极，发生氧化反应 B．通电时，阴极上的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ C．断电时，锌环上的电极反应为Zn2＋＋2e－===Zn D．断电时，仍能防止铁帽被腐蚀 基础应用 1．对于标准燃烧热，下列叙述正确的是(　　) A．在25 ℃、101 kPa时，1 mol纯物质燃烧时所放出的热量，叫作该物质的标准燃烧热 B．反应热有正、负之分，标准燃烧热ΔH全部是正值 C．25 ℃、101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的物质时所放出的热量即为该物质的标准燃烧热 D．化学方程式前的化学计量数扩大，标准燃烧热亦扩大 2．下列关于原电池的说法中，正确的是(　　) A．任何化学反应上都能设计成原电池 B．原电池工作时，阳离子向负极移动 C．原电池的负极发生氧化反应 D．原电池工作时，电子通过电解质溶液流向正极 3．利用如图所示装置，当X、Y选用不同材料时，可将电解原理广泛应用于工业生产。下列说法中正确的是(　　) A. 氯碱工业中，X、Y均为石墨，Y附近能得到氢氧化钠 B．铜的精炼中，X是纯铜，Y是粗铜，Z是CuSO4 C．电镀工业中，X是待镀金属，Y是镀层金属 D．外加电流的阴极保护法中，X是待保护金属 4．燃料电池是目前电池研究的热点之一。某课外小组自制的氢氧燃料电池如图所示，a、b均为惰性电极，下列叙述不正确的是(　　) A. a极是负极，该电极上发生氧化反应 B．b极发生的电极反应是O2＋4OH－－4e－===2H2O C．电池总反应方程式为2H2＋O2===2H2O D．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 5．下列有关电化学装置的说法正确的是(　　) A. 甲图中正极的电极反应式为Ag2O＋2e－＋2H＋===2Ag＋H2O B．乙图表示钢闸门用牺牲阳极的阴极保护法加以防护 C．丙图中，盐桥中的K＋向盛有ZnSO4溶液的烧杯中移动 D．丁图中，X处补充稀NaOH溶液以增强溶液导电性 6．日常所用干电池的电极分别为石墨棒(上面有铜帽)和锌皮，以糊状NH4Cl和ZnCl2作电解质(其中加入MnO2吸收H2)，电极反应式可简化为Zn－2e－===Zn2＋，2NH＋2e－===2NH3↑＋H2↑(NH3与Zn2＋能反应生成一种稳定的物质)。根据上述判断，下列结论正确的是(　　) ①锌为负极，石墨为正极； ②干电池可以实现化学能向电能的转化和电能向化学能的转化； ③工作时，电子由石墨极经过外电路流向锌极； ④长时间连续使用时，内装糊状物可能流出而腐蚀用电器 A．①③　　B．②③　　C．③④　　D．①④ 7．强酸与强碱的稀溶液发生中和反应：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1。分别向1 L 0.5 mol·L－1的NaOH溶液中加入：①稀醋酸，②浓硫酸，③稀硫酸，恰好完全反应的热效应分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，它们的关系正确的是(　　) A．ΔH1>ΔH2>ΔH3　　　　 B．ΔH2<ΔH1<ΔH3 C．ΔH1＝ΔH2＝ΔH3 D．ΔH1>ΔH3>ΔH2 8．如图所示，a、b是石墨电极，通电一段时间后，b极附近溶液显红色。下列说法正确的是(　　) A. X极是电源负极，Y极是电源正极 B．a极上的电极反应是2Cl－－2e－===Cl2↑ C．电解过程中CuSO4溶液的pH逐渐增大 D．b极上产生2.24 L(标准状况下)气体时，Pt电极上有6.4 g Cu析出 9．科学家已获得了极具理论研究意义的N4分子，其结构为正四面体(如图所示)，与白磷分子相似。已知断裂1 mol N—N键吸收193 kJ热量，断裂1 mol N≡N键吸收941 kJ热量，则(　　) A. N4的熔点比P4高 B．1 mol N4气体转化为N2时要吸收724 kJ能量 C．N4是N2的同系物 D．1 mol N4气体转化为N2时要放出724 kJ能量 10．下列说法正确的是(　　) A．甲烷的标准燃烧热ΔH＝－890.3 kJ·mol－1，则CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－890.3 kJ·mol－1 B．同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同 C．表示硫的标准燃烧热的热化学方程式是S(g)＋O2(g)===SO3(g)　ΔH＝－315 kJ·mol－1 D．CO(g)的标准燃烧热是283.0 kJ·mol－1，则2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g) ΔH＝＋566.0 kJ·mol－1 11．某实验小组用0.50 mol·L－1NaOH溶液和0.50 mol·L－1HCl溶液进行中和热的测定。 Ⅰ.配制0.50 mol·L－1HCl溶液 (1)若配制250 mL HCl溶液，则需量筒量取密度为1.17 g·cm－3，质量分数为37%的盐酸________mL。 Ⅱ.测定稀盐酸和稀氢氧化钠反应的中和热的实验装置如图所示： (2)仪器A的名称为____________。 (3)取40 mL NaOH溶液和40 mL 盐酸进行实验，实验数据如下表。 实验次数 起始温度t1/℃ 终止温度t2/℃ 温度差(t2-t1)/℃ HCl NaOH 平均值 1 26.6 26.6 26.6 29.1 2 27.0 27.4 27.2 30.4 3 25.9 25.9 25.9 29.2 4 26.4 26.2 26.3 29.4 ①温度差的平均值为________℃。 ②近似认为0.50 mol·L－1NaOH溶液和0.50 mol·L－1HCl溶液的密度都是1 g·cm－3，中和后生成溶液的比热容c＝4.18 J·g－1·℃－1。则测得的中和热ΔH＝________(取小数点后一位)。 ③上述结果与57.3 kJ·mol－1有偏差，产生此偏差的原因可能是________(填字母)。 A．实验装置保温、隔热效果差 B．量取NaOH溶液的体积时仰视读数 C．一次性把NaOH溶液倒入盛有HCl溶液的小烧杯中 D．用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定HCl溶液的温度 12．如图所示，装置Ⅰ为氢气燃料电池(电解质溶液为稀硫酸)，通过装置Ⅱ实现铁棒上镀铜。 请回答下列问题： (1)a处应通入_______(填“H2”或“O2”)，b处发生的电极反应是______________________。 (2)电镀结束后，装置Ⅰ中溶液的pH____________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，装置Ⅱ中Cu2＋的物质的量浓度____________。 (3)在此过程中若完全反应，装置Ⅱ中阴极质量变化12.8 g，则装置Ⅰ中理论上消耗氧气________L(标准状况下)。 能力提升 1．根据Ca(OH)2/CaO体系的能量循环图，下列说法正确的是(　　) A．ΔH5＞0 B．ΔH1＋ΔH2＝0 C．ΔH3＝ΔH4＋ΔH5 D．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＝0 2．再生铅行业是我国在重视环境保护和充分利用有色金属再生资源的情况下逐步发展起来的新兴产业。从废旧铅蓄电池中回收铅的工艺为 电解原理如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．阴极区电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑ B．电解过程中阳极附近pH明显降低 C．Na2PbCl4浓度下降后，在阴极区加入PbO，可实现电解质溶液的再生使用 D．电路中流经4 mol电子，阴极可得414 g铅 3．用石墨烯锂硫电池电解制备Fe(OH)2的装置如图所示。电池放电时的反应为16Li＋xS8===8Li2Sx(2≤x≤8)，电解池两极材料分别为Fe和石墨，工作一段时间后，右侧玻璃管中产生大量的白色沉淀。下列说法不正确的是(　　) A. X是铁电极，发生氧化反应 B．电子流动的方向：B―→Y，X―→A C．正极可发生反应：2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4 D．锂电极减重0.14 g时，电解池中溶液减重0.18 g 4．在1 200 ℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应： ①H2S(g)＋O2(g)===SO2(g)＋H2O(g)　ΔH1 ②2H2S(g)＋SO2(g)===S2(g)＋2H2O(g)　ΔH2 ③H2S(g)＋O2(g)===S(g)＋H2O(g)　ΔH3 ④2S(g)===S2(g)　ΔH4 则ΔH4的正确表达式为(　　) A．ΔH4＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3) B．ΔH4＝(3ΔH3－ΔH1－ΔH2) C．ΔH4＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3) D．ΔH4＝(ΔH1－ΔH2－3ΔH3) 5．(1)随着化石能源的减少，新能源的开发利用需求日益迫切。Bunsen热化学循环制氢工艺由下列三个反应组成： SO2(g)＋I2(g)＋2H2O(g)===2HI(g)＋H2SO4(l) ΔH＝a kJ·mol－1 2H2SO4(l)===2H2O(g)＋2SO2(g)＋O2(g) ΔH＝b kJ·mol－1 2HI(g) H2(g)＋I2(g)　ΔH＝c kJ·mol－1 则：2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝________kJ·mol－1。 (2)据粗略统计，我国没有经过处理便排放的焦炉煤气已超过250亿立方米，这不仅是能源的浪费，也对环境造成极大污染。为解决这一问题，我国在2004年起已利用焦炉煤气制取甲醇及二甲醚。 已知CO中的C与O之间以三键连接，且合成甲醇的主要反应原理为CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH。下表所列为常见化学键的键能数据： 化学键 C—C C—H H—H C—O C≡O O—H 键能/kJ·mol－1 348 414 436 326.8 1 032 464 则该反应的ΔH＝________kJ·mol－1。 (3)恒温恒容条件下，硫可以发生如下转化，其反应过程和能量关系如图所示。 已知：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－196.6 kJ·mol－1 ①写出能表示硫的标准燃烧热的热化学方程式：___________________________________________。 _________________________________________________________________。 ②ΔH2＝________kJ·mol－1。 1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题1 化学反应与能量变化 复习讲义 复习目标 1．认识化学能与热能相互转化的规律，能阐释化学能转化为热能的实际意义及其重要应用。 2．能从化学键的角度说明化学变化中能量变化的本质。 3．能运用盖斯定律计算反应的焓变，能运用焓变的数据合理选择和利用化学反应。 4．认识化学能可以与电能之间相互转化。 5．分析原电池的构成和工作原理，能设计具有一定功能的简单原电池。 6．能利用电解原理提出物质转化的方案。 7．认识化学能与电能的转化对人类社会可持续发展的重要意义。 8．能从电化学角度理解金属腐蚀现象。 9．能结合实例提出金属防护的常用方法。 重点和难点 重点：盖斯定律及反应热的计算；原电池的工作原理；电解池的工作原理；电解原理的应用。 难点：利用盖斯定律进行有关反应热的计算；新型化学电源的电极反应式和电池反应是的书写；电解规律及其应用。 █知识点一 化学反应的反应热 1．化学反应的实质与特征 (1)实质：反应物中化学键的断裂和生成物中化学键的形成。 (2)特征：既有物质变化，又伴有能量变化；能量转化通常主要表现为热量变化。 2．反应热和焓变 (1)反应热 在化学反应过程中，当反应物和生成物具有相同温度时，吸收或释放的热称为化学反应的热效应，也称反应热。 (2)焓变 ①概念：在恒压条件下，化学反应过程中吸收或放出的热称为反应的焓变。 ②焓变的符号：ΔH，常用单位：kJ·mol－1。 ③化学反应的焓变与温度、压强、反应物及生成物的聚集状态等因素有关。 (3)焓变和反应热的关系 在恒压的条件下，化学反应过程中吸收或释放的热即为反应的焓变。 3．吸热反应和放热反应 (1)从物质的总能量角度分析 若反应物的能量小于生成物的能量，则反应过程中吸收能量；若反应物的能量大于生成物的能量，则反应过程中放出能量。 (2)从化学键的角度分析 (3)常见的吸热反应和放热反应 放热反应(ΔH<0) 吸热反应(ΔH>0) ①燃烧反应； ②酸碱中和反应； ③金属与水或酸反应放出氢气； ④大多数化合反应； ⑤铝热反应。 ①大多数分解反应； ②需要持续加热的反应； ③CO2+C2CO，C+H2OCO+H2； ④铵盐与碱的反应，如Ba(OH)2、Ca(OH)2与NH4Cl的反应。 易错提醒 (1)焓是与内能有关的相对比较抽象的一个物理量，焓变的值只与始末状态有关而与过程无关。 (2)物质的焓越小，具有的能量越低，稳定性越强。 (3)物质的物理变化过程中，也会有能量的变化，不属于吸热反应或放热反应。 (4)化学反应是放热还是吸热与反应发生的条件没有必然联系。如吸热反应NH4Cl晶体与Ba(OH)2·8H2O晶体在常温常压下即可进行，而很多放热反应需要在加热的条件下引发才能进行，如铝热反应。 常见的放热过程有：①浓硫酸稀释、NaOH溶于水；②物态变化：气态→液态→固态。 常见的吸热过程有：①NH4NO3溶于水；②弱电解质的电离；③物态变化：固态→液态→气体。 4．热化学方程式 (1)定义：能够表示反应热的化学方程式叫热化学方程式。 (2)热化学方程式不仅表示化学反应中的物质变化，也表示了能量变化。还说明了物质的“量”与“能量”之间的数量关系。 5．热化学方程式的书写 (1)标明反应物和生成物的温度、压强和聚集状态。若不标明温度和压强，则表示在25℃，101kPa条件时的反应热。 (2)标注反应物和生成物的聚集状态，固态、液态、气态和溶液态分别用s、l、g和aq表示。 (3)化学式前面的化学计量数表示物质的量，可以用整数和分数表示。 (4)同一化学反应，物质的化学计量数不同，反应的ΔH 也不同。 (5)在热化学方程式的右边注明ΔH的正负号(正号常省略)、数值和单位。 (6)若一个反应的焓变ΔH =akJ·mol-1， 则其逆反应的焓变ΔH =—akJ·mol-1。 效果检测易错提醒 (1)可逆反应中的“ΔH”表示的是完全反应时对应的焓变值。若按该反应的化学计量数投料进行反应，由于可逆反应不能进行彻底，那么吸收或放出的热量一定比该值小。 (2)热化学方程式中的物质必须注明聚集状态，不用标“↑”“↓”，也不用标明反应条件(如加热、高温、催化剂等)，而写发生反应时的温度和压强。 (3)ΔH的单位为kJ·mol－1，注意“＋”“－”且与化学方程式一一对应。 (4)同素异形体之间转化的热化学方程式(如金刚石和石墨)除了要注明物质的聚集状态之外，还要注明物质的名称。 1．下列说法中正确的是(　　) A．在化学反应过程中，发生物质变化的同时不一定发生能量变化 B．破坏生成物全部化学键所需要的能量大于破坏反应物全部化学键所需要的能量时，该反应为吸热反应 C．生成物的总焓大于反应物的总焓时，反应吸热，ΔH>0 D．ΔH的大小与热化学方程式的化学计量数无关 【答案】C 【解析】化学反应中一定有能量变化，A错误；B项中，由ΔH＝断开旧化学键吸收的能量－形成新化学键放出的能量，得ΔH<0，故为放热反应；吸热反应的ΔH>0，C正确；ΔH的大小与化学方程式的化学计量数成正比关系，D错误。 2．已知在101 kPa，298 K条件下，2g氢气燃烧生成水蒸气放出242kJ热量，下列热化学方程式正确的是( ) A．2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)　ΔH=+484 kJ·mol-1 B．H2O(g)=H2(g)+O2(g)　ΔH=-242 kJ·mol-1 C．H2(g)+O2(g)=H2O(l)　ΔH=+484 kJ·mol-1 D．H2(g)+O2(g)=H2O(g)　ΔH=-484 kJ·mol-1 【答案】A 【解析】已知在101 kPa，298 K条件下，2g氢气的物质的量为1mol，燃烧生成水蒸气放出242kJ热量，热化学反应式为：H2(g)+ O2(g)=H2O(g)　ΔH=-242kJ·mol-1，2mol氢气燃烧生成水蒸气应放出484kJ热量，水蒸气分解生成2mol氢气则需要吸收484kJ热量，热化学反应式为：2H2O(g)=2H2(g)+ O2(g)　ΔH=+484 kJ·mol-1。 A．根据分析，水蒸气分解生成2mol氢气则需要吸收484kJ热量，热化学反应式为：2H2O(g)=2H2(g)+ O2(g)　ΔH=+484 kJ·mol-1，故A正确；B．正反应与逆反应的反应热符号相反，H2O(g)=H2(g)+ O2(g)　ΔH=+242 kJ·mol-1，故B错误；C．H2(g)+ O2(g)=H2O(l)是放热反应，ΔH＜0，水由气态变为液态会继续放热，1mol氢气燃烧生成液态水放出热量的热量大于242kJ，根据题中数据无法计算，故C错误；D．根据分析，1mol氢气燃烧生成水蒸气放出242kJ热量，热化学反应式为：H2(g)+ O2(g)=H2O(g)　ΔH=-242kJ·mol-1，故D错误。 █知识点二 反应热的测量和计算 1．反应热的测量 (1)测量原理：将反应物加入内筒并使之迅速混合，测定反应前后溶液温度的变化值，即可利用公式计算出反应热。 (2)实验装置及作用 ①搅拌器或环形玻璃搅拌棒的作用是使反应物混合均匀，充分接触。 ②保温层的作用是减少热量的散失。 ③温度计的作用是测定反应前后反应体系的温度。 (3)实验步骤 ①量取一定体积酸、碱稀溶液； ②测反应前酸液温度(T1)和碱液温度(T2)； ③混合酸、碱液测反应时最高温度(T3)； ④重复2～3次实验； ⑤求平均温度差ΔT； ⑥计算中和反应反应热ΔH。 (4)计算过程 用体积均为50 mL的一元强酸、一元强碱，它们的浓度均为0.50 mol·L－1。由于是稀溶液，且为了计算简便，我们近似地认为，所用酸、碱溶液的密度均为1 g·cm－3，根据热化学方程式H＋(aq)＋ OH－(aq)===H2O (l)　ΔH＝－Q kJ·mol－1，需计算稀的酸、碱中和生成1 mol水的反应热，而50 mL 0.50 mol·L－1的盐酸与50 mL 0.50 mol·L－1 氢氧化钠溶液反应后生成的水只有0.025 mol。 ①反应体系的温度变化：ΔT = T 3-/(℃) ②反应体系的热容：C=(VHCl·ρHCl+ VNaOH·ρNaOH)×4.18/(J·℃-1) ③反应热ΔH= —/(kJ·mol-1) 易错提醒 (1)中和反应反应热是指在稀溶液中强酸与强碱发生中和反应生成1 mol H2O时的反应热，其数值与反应物的量的多少无关。 (2)若用NaOH固体或NaOH浓溶液代替NaOH溶液，NaOH固体溶于水（NaOH溶液稀释）时放热，使测得的反应热的数值偏大。 (3)用浓硫酸代替盐酸，浓硫酸溶于水时放热，使所测反应热的数值偏大；用醋酸代替盐酸，弱酸、弱碱电离时吸热，使所测反应热的数值偏小；若用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液测定反应热，生成BaSO4沉淀时还会放出一部分热量，使所测反应热的数值偏大。 2．盖斯定律、反应热的计算 (1)盖斯定律 在恒压条件下，ΔH仅与反应的起始状态和反应的最终状态有关，而与反应的途径无关。 (2)盖斯定律的应用方法 ①虚拟路径法 反应物A变为反应产物D，可以有两种途径：由A直接变成D，反应热为ΔH；由A经过B变成C，再由C变成D，每一步反应的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3。如图所示： ②加合法 依据目标方程式中各物质的位置和化学计量数，调整已知方程式，最终加合成目标方程式，ΔH同时作出相应的调整和运算。 特别提醒 (1)当反应式乘以或除以某数时，ΔH也应乘以或除以某数。 (2)反应式进行加减运算时，ΔH也同样要进行加减运算，且要带“＋”、“－”符号，即把ΔH看作一个整体进行运算。 (3)通过盖斯定律计算比较反应热的大小时，同样要把ΔH看作一个整体。 (4)在设计的反应过程中常会遇到同一物质固、液、气三态的相互转化，状态由固→液→气变化时，会吸热；反之会放热。 (5)当设计的反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。 3．反应热的大小比较 (1)根据反应物量的大小关系比较反应焓变的大小 ①H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH1 ②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH2 反应②中H2的量更多，因此放热更多，|ΔH1|<|ΔH2|，但ΔH1<0，ΔH2<0，故ΔH1>ΔH2。 (2)根据反应进行的程度大小比较反应焓变的大小 ③C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH3 ④C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH4 反应④中，C完全燃烧，放热更多，|ΔH3|<|ΔH4|，但ΔH3<0，ΔH4<0，故ΔH3>ΔH4。 (3)根据反应物或生成物的状态比较反应焓变的大小 ⑤S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH5 ⑥S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH6 方法一：图像法，画出上述两反应能量随反应过程的变化曲线。 由图像可知：|ΔH5|>|ΔH6|，但ΔH5<0，ΔH6<0，故ΔH5<ΔH6。 方法二：通过盖斯定律构造新的热化学方程式。 由反应⑤－反应⑥可得S(g)===S(s)　ΔH＝ΔH5－ΔH6<0，故ΔH5<ΔH6。 (4)根据特殊反应的焓变情况比较反应焓变的大小 ⑦2Al(s)＋O2(g)===Al2O3(s)　ΔH7 ⑧2Fe(s)＋O2(g)===Fe2O3(s)　ΔH8 由反应⑦－反应⑧可得2Al(s)＋Fe2O3(s)===2Fe(s)＋Al2O3(s)　ΔH＝ΔH7－ΔH8，已知铝热反应为放热反应，故ΔH<0，ΔH7<ΔH8。 易错提醒 比较ΔH的注意事项： (1)在比较ΔH的大小时，要注意其数值前的“＋”、“－”。 (2)同一放热(吸热)反应，其他条件相同时，参加反应的反应物的物质的量越大，放出(吸收)的热量越多，ΔH越小(越大)。 (3)要注意其他条件相同，同种燃料燃烧时，燃料的聚集状态分别为气态、液态、固态时，放出的热量依次减小，ΔH依次增大。 (4)要注意其他条件相同，同种燃料燃烧时，燃烧产物越稳定，放出的热量越多，ΔH越小。 (5)要注意吸热反应的ΔH肯定比放热反应的大，吸热反应的ΔH＞0，放热反应的ΔH＜0。 效果检测 1．中和反应是放热反应，下列关于中和反应反应热测定的说法错误的是(　　) A．等温条件下，试管中进行的中和反应，反应体系向空气中释放的热量就是反应的热效应 B．测定中和反应反应热时，需要快速的将两种溶液混合 C．测定中和反应反应热时，最重要的是要保证实验装置的隔热效果 D．不同的酸碱反应生成1 mol液态水释放的热量可能不相同 答案　A 解析　等温条件下，试管中进行的中和反应，反应体系向环境中释放的热量就是反应的热效应，环境是指与体系相互影响的其他部分，如盛有溶液的试管和溶液之外的空气等，A错误；快速混合，防止热量散失，B正确；若用的是弱酸或弱碱，其电离需吸收一部分热量，D正确。 2．依据图示关系，下列说法不正确的是(　　) A．ΔH2＞0 B．1 mol S(g)完全燃烧释放的能量小于2 968 kJ C．ΔH2＝ΔH1－ΔH3 D．16 g S(s)完全燃烧释放的能量为1 484 kJ 答案　B 解析　硫固体转化为硫蒸气的过程为吸热过程，A正确；硫蒸气的能量高于硫固体，B错误；由盖斯定律可知，焓变ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，则焓变ΔH2＝ΔH1－ΔH3，C正确；由图可知，16 g硫固体完全燃烧释放的能量为×2 968 kJ·mol－1＝1 484 kJ，D正确。 3．火箭的第一、二级发动机中，所用的燃料为偏二甲肼和四氧化二氮，偏二甲肼可用肼来制备。用肼(N2H4)作燃料，四氧化二氮作氧化剂，二者反应生成氮气和气态水。已知： ①N2(g)＋2O2(g)===N2O4(g) ΔH＝＋10.7 kJ·mol－1 ②N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－543 kJ·mol－1 写出气态肼和N2O4反应的热化学方程式：___________________________________________。 答案　2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－1 096.7 kJ·mol－1 解析　根据盖斯定律，由2×②－①得： 2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝2×(－543 kJ·mol－1)－(＋10.7 kJ·mol－1)＝－1 096.7 kJ·mol－1。 █知识点三 能源的充分利用 1．标准燃烧热 (1)定义：在101 kPa下，1mol物质完全燃烧的反应热。 (2)单位：kJ·mol－1。 (3)物质完全燃烧指物质中含有的氮元素转化为N2(g)、氢元素转化为H2O(l)、碳元素转化为CO2(g)。 2．表示标准燃烧热的热化学方程式的书写 由于标准燃烧热是以1 mol纯物质完全燃烧放出的热量来定义的，因此在书写热化学方程式时，可燃物的化学计量数为1，以此来配平热化学方程式，其余物质的化学计量数常出现分数。 3．标准燃烧热和中和热的比较 标准燃烧热 中和热 相同点 能量变化 放热反应 ΔH及其单位 ΔH<0，单位均为kJ·mol-1 不同点 反应物的量 1 mol 不一定为1 mol 生成物的量 不确定 生成水的量为1 mol 含义 在101 kPa下，1 mol 物质完全燃烧的反应热 在稀溶液里，酸与碱发生中和反应生成1 mol H2O(l)时所放出的热量 表示方法 标准燃烧热为a kJ·mol-1或ΔH=-a kJ·mol-1 中和热为57.3 kJ·mol-1或ΔH=-57.3 kJ·mol-1 效果检测 1．下列有关热化学方程式的叙述正确的是 A．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－483.6 kJ·mol－1，则氢气的燃烧热为241.8 kJ·mol－1 B．已知C(石墨，s)===C(金刚石，s)　ΔH>0，则金刚石比石墨稳定 C．含20.0 g NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出28.7 kJ的热量，则该反应中和热的热化学方程式为NaOH＋HCl===NaCl＋H2O　ΔH＝－57.4 kJ·mol－1 D．已知2C(s)＋2O2(g)===2CO2(g)　ΔH1，2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH2；则ΔH1<ΔH2 【答案】D 【解析】表示氢气燃烧热时产物中的水应该为液态，且H2的化学计量数为1，故A错误；已知C(石墨，s)===C(金刚石，s)　ΔH>0，则石墨能量较低、更稳定，故B错误；含20.0 g(即0.5 mol) NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出28.7 kJ的热量，则该反应中和热的热化学方程式为NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－57.4 kJ·mol－1，选项中没有标明物质的状态，故C错误；已知2C(s)＋2O2(g)===2CO2(g)　ΔH1，2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH2，完全反应放出的能量高，故ΔH1<ΔH2，故D正确。 2．25 ℃、101 kPa时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3 kJ/mol，辛烷的燃烧热为 5 518 kJ/mol。下列热化学方程式书写正确的是 A．2H+(aq)+ SO(aq)+Ba2+(aq)+2OH−(aq)===BaSO4(s)+2H2O(l) ΔH=−57.3 kJ/mol B．KOH(aq)+H2SO4(aq)===K2SO4(aq)+H2O(l) ΔH=−57.3 kJ/mol C．C8H18(l)+O2(g)===8CO2(g)+9H2O(g) ΔH=−5 518 kJ/mol D．2C8H18(g)+25O2(g)===16CO2(g)+18H2O(l) ΔH=−5 518 kJ/mol 【答案】B 【解析】A项，所列热化学方程式中有两个错误，一是中和热是指反应生成 1 mol H2O(l)时的反应热，二是当有BaSO4沉淀生成时，反应的热效应会有所变化，生成 1 mol H2O(l)时产生的热量不再是57.3 kJ，A项错误；B项正确；C项，燃烧热是指1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所产生的热量，产物中的水应为液态水，C项错误；D项，当2 mol辛烷完全燃烧时，产生的热量为11 036 kJ，且辛烷应为液态，D项错误。 █知识点四 原电池的工作原理及应用 1．原电池的工作原理 (1)一般，原电池反应为自发的氧化还原反应，且ΔH<0。 (2)半反应：负极失去电子，发生氧化反应；正极得到电子，发生还原反应。 (3)电子流向：电子由负极经导线流向正极。 (4)离子流向：盐桥中的阳离子流向正极，阴离子流向负极。 (5)盐桥的作用： ①将两个半电池隔开，提高电池效率。 ②连接两个半电池，保持溶液的电中性，形成闭合回路。 2．原电池的构成 (1)半电池 原电池由两个半电池组成，半电池包括电极材料和电解质溶液。 (2)电极材料 一般情况下，两个活泼性不同的电极，相对活泼的金属作负极，较不活泼的金属（或导电的非金属）作正极。 (3)形成闭合回路 两个半电池通过盐桥和导线连接，形成闭合回路。 两个隔离的半电池通过盐桥连接起来，盐桥中通常是装有含KCl饱和溶液的琼脂。 特别提醒 (1)单液铜锌原电池在工作过程中，锌直接和CuSO4溶液接触，会有化学反应发生，使部分化学能转化为热能，导致电池供电能力弱。 (2)双液铜锌原电池中，锌插入ZnSO4溶液、铜插入CuSO4溶液，避免了锌和CuSO4直接接触，提高了原电池的供电能力。 3．原电池原理的应用 (1)比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性较强的金属，正极一般是活动性较弱的金属(或非金属)。 (2)加快化学反应速率：氧化还原反应形成原电池时，反应速率加快。 (3)用于金属的防护：将需要保护的金属制品作原电池的正极而受到保护。 (4)设计制作化学电源 ①首先将氧化还原反应分成两个半反应。 ②根据原电池的工作原理，结合两个半反应，选择正、负电极材料以及电解质溶液。 效果检测 1．依据氧化还原反应2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如图所示(盐桥为盛有KNO3琼脂的U形管)。 请回答下列问题： (1)电极X的材料是________；电解质溶液Y中的溶质是________ (填化学式)。 (2)银电极为电池的________极，其电极反应式为________________________。 (3)盐桥中的NO移向________溶液。 【答案】(1)Cu AgNO3 (2)正 Ag＋＋e－===Ag　(3)Cu(NO3)2 2．如图所示的电池，盐桥由琼脂和饱和KCl溶液构成。下列有关说法正确的是( ) A．电池负极反应：Fe2＋－e－===Fe3＋ B．盐桥中K＋移向FeCl2溶液 C．当有6.02×1023个电子转移时，Fe电极减少56 g D．电池总反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋ 【答案】D 【解析】该双液电池Fe为负极，失去电子，石墨为正极，得到电子；盐桥中的阳离子K＋朝正极移动，移向FeCl3溶液。Fe为负极，石墨为正极，电池负极反应：Fe－2e－===Fe2＋，故A错误；原电池中阳离子移向正极，石墨电极为正极，故盐桥中K＋移向FeCl3溶液，故B错误；当有6.02×1023个电子转移时，根据电池负极反应：Fe－2e－===Fe2＋，Fe电极减少28 g，故C错误；据分析，根据电荷守恒可得，电池总反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，故D正确。 █知识点五 化学电源 1．化学电源的分类 (1)一次电池：一次电池中发生氧化还原反应的物质大部分被消耗后就不能再使用。使用最广泛的一次电池是干电池。 (2)二次电池：又称充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生，因此二次电池可以多次重复使用。 (3)燃料电池：是利用燃料和氧化剂之间发生的氧化还原反应，将化学能直接转化为电能的化学电池。 另外，化学电源按其电解质性质可分为中性电池、酸性电池、碱性电池。 2．一次电池 只能使用一次，不能充电复原继续使用。 碱性锌锰干电池 负极反应式：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2　 正极反应式：MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－　 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2 银锌纽扣电池 负极反应式： Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2　 正极反应式： Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－　 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag 3．二次电池 放电后能充电复原继续使用。 两个电极均参与电极反应：“放电”为原电池原理，“充电”为电解原理。 (1)铅酸蓄电池是最常见的二次电池，总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。 ①放电时(看作原电池) 负极反应式： Pb＋SO－2e－===PbSO4　； 正极反应式： PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O　。 ②充电时(看作电解池) 阴极反应式： PbSO4＋2e－===Pb＋SO　； 阳极反应式： PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO。 (2)锂离子电池 ①锂离子电池的组成 正极材料多采用磷酸铁锂（LiFePO4）或钴酸锂（LiCoO2）等，一般是具有可供锂离子嵌入或脱嵌结构的化合物； 负极材料大多数是碳素材料，如人工石墨、碳纤维、天然石墨等。 电解质溶液是将锂盐溶解在一定的非水、非质子性的有机溶剂中。 ②常见锂离子电池的工作原理(以钴酸锂-石墨锂电池为例) 工作原理示意图 放电 负极：LixC6－xe－===xLi＋＋6C Li＋从负极脱出，嵌入到正极 正极：Li(1－x)CoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2 电池反应：LixC6＋Li(1－x)CoO2===LiCoO2＋6C 在充放电过程中，Li＋在正、负极间不断的进行可逆脱嵌 特别提醒 (1)可充电电池充电时原来的负极连接电源的负极作阴极；同理，原来的正极连接电源的正极作阳极，简记为负连负，正连正。 (2)可充电电池的充、放电不能理解为可逆反应。 4．燃料电池 将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的装置。 (1)氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。 种类 酸性 碱性 负极反应式 2H2－4e－===4H＋ 2H2＋4OH－－4e－===4H2O　 正极反应式 O2＋4e－＋4H＋===2H2O　 O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 电池总反应 2H2＋O2===2H2O 易错提醒 燃料电池的电极本身不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用。燃料和氧化剂连续地由外部供给。 对于燃料电池要注意燃料在负极反应，O2在正极反应，要注意电解质溶液或传导介质的影响，如碱性条件下，CO2以CO形式存在。 效果检测 1．电子表和电子计算器中所用的是纽扣式的微型银锌电池，其电极分别为Ag2O和Zn，电解液为KOH溶液。工作时电池总反应为Ag2O＋Zn＋H2O===2Ag＋Zn(OH)2 (1)工作时电流从_______极流向_______极(两空均选填“Ag2O”或“Zn”)。 (2)负极的电极反应式为____________________________。 (3)工作时电池正极区的pH_______ (选填“增大”“减小”或“不变”)。 (4)外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减少_______g。 【答案】(1) Ag2O　 Zn (2)Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 (3)增大 (4)6.5 2．(1)①氢氧燃料电池以KOH溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将_______(填“减小”“增大”或“不变”，下同)，溶液的pH_______。 ②氢氧燃料电池以H2SO4溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将_______，溶液的pH_______。 (2)如图是甲烷燃料电池的工作原理示意图，根据燃料电池有关知识回答： a电极为燃料电池的_______ (填“正极”或“负极”)，其电极反应为____________________________；电池总反应为____________________________。 (3)Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4-SOCl2。电池的总反应可表示为：4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2↑。 ①电池的负极材料为_______，发生的电极反应为____________________________。 ②电池正极发生的电极反应为____________________________。 【答案】(1)①减小　 减小 ②减小　增大 (2)负极　CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O　CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O (3)①锂　4Li－4e－===4Li＋　②2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑ 【解析】(3)分析反应的化合价变化，可知Li失电子，被氧化，为还原剂，SOCl2得电子，被还原，为氧化剂。 ①负极材料为Li(还原剂)，4Li－4e－===4Li＋。②正极反应式可由总反应式减去负极反应式得到：2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑。 █知识点六 电解池的工作原理 1．电解和电解池 (1)概念 ①电解是在直流电作用下，在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。 ②电解池是将电能转化为化学能的装置。 (2)电解池的工作原理 ①电极名称及反应类型 阴极：与电源负极相连的电极，发生还原反应； 阳极：与电源正极相连的电极，发生氧化反应。 ②电子流向：负极→阴极、阳极→正极。 ③离子的移动方向：阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。 (3)电解池的构成条件 具有与直流电源相连接的两个电极（阴极、阳极），插入电解质溶液或熔融电解质中，形成闭合回路。 2．电解规律 (1)阴极产物判断 无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发生反应的一般是溶液中的阳离子。阳离子的放电顺序如下： 水中的H+放电的电极反应式为：2H2O+2e-===H2↑+2OH-（放H2生碱） (2)阳极产物判断 ①活性电极(除Au、Pt外的金属)作阳极，则活性电极失去电子，发生氧化反应。 ②惰性电极(Pt、石墨等)作阳极，要依据阴离子的放电顺序判断。阴离子的放电顺序如下： 碱（OH-）放电的电极反应式为：4 OH--4e-===O2↑+2H2O 水中的OH-放电的电极反应式为：2H2O-4e-===O2↑+4H+（放O2生酸） 易错提醒 (1)阳离子的放电顺序遵循氧化还原反应的“先后规律”，前提条件是各种离子的浓度相差不大。 (2)金属阳离子(除Fe3＋外)放电，一般得到相应的金属单质，H＋放电则得到H2；Fe3＋放电一般转化为Fe2＋。 (3)阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。 (4)最常用、最重要的放电顺序是阳极：Cl－>OH－；阴极：Ag＋>Cu2＋>H＋。 (5)电解水溶液时，K＋～Al3＋不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。 效果检测 1．一种采用H2O(g)和N2(g)为原料制备NH3(g)的装置示意图如下。 下列有关说法正确的是( ) A．在b电极上，N2被还原 B．金属Ag可作为a电极的材料 C．改变工作电源电压，反应速率不变 D．电解过程中，固体氧化物电解质中O2－不断减少 【答案】A 【解析】b电极上，N2→NH3，N2被还原，发生还原反应，A正确；a电极上O2－→O2，金属Ag是活性电极，若Ag作a电极的材料，电极反应式为Ag－e－===Ag＋，阳极被损耗，B错误；改变工作电源电压，电路中电流改变，则反应速率改变，C错误；结合阴、阳极反应可知，电解总反应为2N2＋6H2O4NH3＋3O2，固体氧化物电解质中O2－的量不变，D错误。 2．按要求书写电极反应式和总反应方程式： (1)用惰性电极电解熔融MgCl2 阳极反应式： 2Cl－－2e－===Cl2↑　； 阴极反应式： Mg2＋＋2e－===Mg　； 总反应离子方程式： 2Cl－＋Mg2＋Mg＋Cl2↑　。 (2)用铜作电极电解盐酸溶液 阳极反应式： Cu－2e－===Cu2＋； 阴极反应式： 2H＋＋2e－===H2↑　； 总反应离子方程式： Cu＋2H＋Cu2＋＋H2↑　。 (3)用铁作电极电解NaCl溶液 阳极反应式： Fe－2e－===Fe2＋　； 阴极反应式： 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－　； 总反应方程式： Fe＋2H2OH2↑＋Fe(OH)2　。 █知识点七 电解原理应用 1．电解饱和食盐水 (1)电极反应和电解方程式 ①阳极反应：2Cl--2e-===Cl2↑，阴极反应：2H2O+2e-===H2↑+2OH-。 ②电解方程式：2NaCl+2H2OH2↑+2NaOH+Cl2↑。 (2)电解饱和食盐水的工作原理 ①电解过程中，阳极室Cl-离子浓度减小，Na+离子通过阳离子交换膜进入阴极室，NaCl溶液浓度变小；阴极室OH-离子浓度增大，形成NaOH浓溶液。 ②阳极产物为Cl2，阴极产物为：NaOH、H2。 ③阳离子交换膜的作用 a．防止阴极区的OH-进入阳极区，OH-与Cl2的反应方程式为Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O。 b．防止H2与Cl2混合发生爆炸。 2．电解精炼铜 (1)电解池的构成：用粗铜作阳极，用纯铜作阴极，用硫酸酸化的硫酸铜溶液作电解质溶液。 (2)电解精炼铜的工作原理 ①阳极反应：金属铜和比铜活泼的锌、铁等金属转化为阳离子进入溶液中，不如铜活泼的银、金等在阳极沉积下来，形成阳极泥。 ②阴极反应：溶液中的Cu2+比Zn2+、Fe2+等离子优先得到电子，成为金属铜析出。 (3)电解质溶液中Cu2+浓度先减小后不变。 3．电镀 (1)概念：应用电解的原理在某些金属或其他材料表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。 (2)电镀银的工作原理 ①电极反应式 阴极：Ag＋＋e－===Ag；阳极：Ag－e－===Ag＋。 ②可观察到的现象是待镀金属表面镀上一层光亮的银，阳极上的银不断溶解。 ③含银离子的溶液浓度的变化是不变。 易错提醒 (1)电解精炼过程中的“两不等”：电解质溶液浓度在电解前后不相等；阴极增加的质量和阳极减少的质量不相等。 (2)电镀过程中的“一多，一少，一不变”：“一多”指阴极上有镀层金属沉积；“一少”指阳极上有镀层金属溶解；“一不变”指电镀液(电解质溶液)的浓度不变。 效果检测 1．(1)如图电解饱和食盐水过程中，阳离子交换膜的作用为只允许阳离子通过，阻止Cl2与H2混合，防止Cl2与NaOH反应。 (2)粗铜的电解精炼示意图如图所示。 ①在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极 c　(填图中的字母)；在电极d上发生的电极反应为 Cu2＋＋2e－===Cu　。 ②若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，则阳极的电极反应为Fe－2e－===Fe2＋、Cu－2e－===Cu2＋，粗铜中的Au、Ag的存在形式和位置为Ag、Au以单质形式沉积在c电极的下方，形成阳极泥，溶液中c(Cu2＋) 变小　(填“变大”“变小”或“不变”)。 2．金属镍有广泛的用途，粗镍中含有Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制得高纯度的镍。下列叙述正确的是(已知氧化性：Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋)(　　) A．阳极发生还原反应，其电极反应式为Ni2＋＋2e－===Ni B．电解过程中，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量相等 C．电解后，溶液中存在的阳离子只有Fe2＋和Zn2＋ D．电解后，电解槽底部的阳极泥中有Cu和Pt 【答案】D 【解析】电解时，阳极Zn、Fe、Ni失去电子，发生氧化反应，A项错误；因氧化性：Ni2＋＞Fe2＋＞Zn2＋，故阴极的电极反应式为Ni2＋＋2e－===Ni，阳极质量减少是因为Zn、Fe、Ni溶解，而阴极质量增加是因为Ni析出，二者不相等，B项错误；电解后溶液中的阳离子除Fe2＋和Zn2＋外，还有Ni2＋和H＋，C项错误。 █知识点七 金属的腐蚀与防护 1．金属腐蚀的本质 金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。 2．金属腐蚀的类型 (1)化学腐蚀与电化学腐蚀 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 定义 金属与接触到的干燥气体(如O2、Cl2等)或非电解质溶液等直接发生化学反应引起的腐蚀 不纯金属或合金与电解质溶液接触，会形成原电池，较活泼的金属失去电子被氧化腐蚀 本质 M－ne－===Mn＋ M－ne－===Mn＋ 现象 金属被腐蚀 较活泼金属被腐蚀 区别 无电流产生 有微弱电流产生 联系 两者往往同时发生，金属的电化学腐蚀更普遍，而且危害性大，腐蚀速率大。实质都是金属原子失去电子被氧化而损耗。 (2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀(以钢铁的腐蚀为例进行分析) 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈中性 负极反应式 Fe－2e－===Fe2＋ 正极反应式 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 总反应 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2↓ 其他反应 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3　 Fe(OH)3→Fe2O3·xH2O(铁锈) 腐蚀速率 较快 较慢 普遍性 吸氧腐蚀更普遍 联系 往往两种腐蚀交替发生，但吸氧腐蚀更普遍，两种过程都有微弱电流产生 3．金属电化学腐蚀规律 (1)对同一种金属来说，在不同溶液中腐蚀的快慢：强电解质溶液 >　弱电解质溶液 >　非电解质溶液。 (2)活动性不同的两金属：活动性差别越大，活动性强的金属腐蚀越快。 (3)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快，且氧化剂的浓度越高，氧化性越强，腐蚀越快。 (4)对同一电解质溶液来说。电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。 4．金属的防护 (1)金属的防护方法 ①在金属表面覆盖保护层，如在钢铁表面涂油或油漆、覆盖塑料、镀不活泼金属等。 ②改变金属组成或结构，如制成合金。 ③利用电化学原理来保护金属，防止金属腐蚀。 (2)金属的电化学防护 ①牺牲阳极的阴极保护法 将被保护的金属与比其更活泼的金属连在一起，更活泼的金属作阳极（负极），在不断腐蚀后定期更换，作为原电池的阴极（正极）的金属不易被腐蚀。 ②外加电流的阴极保护法 被保护的钢铁设备作为阴极，另加惰性电极作阳极，两者都处在电解质溶液中，接上外接电源。 通电后，电子流向被保护的钢铁设备，从而抑制钢铁失去电子，阻止钢铁被腐蚀。 易错提醒 (1)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe2＋，而不是生成Fe3＋。 (2)铜暴露在潮湿的空气中发生的是化学腐蚀，而不是电化学腐蚀，生成铜绿的化学成分是Cu2(OH)2CO3。 (3)两种保护方法的比较 外加电流的阴极保护法比牺牲阳极的阴极保护法保护效果好。 效果检测 1．(1)如图所示： ①若棉团浸有NH4Cl溶液，铁钉发生析氢腐蚀，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，右试管中现象是有气泡冒出。 ②若棉团浸有NaCl溶液，铁钉发生吸氧腐蚀，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，右试管中现象是导管内液面上升。 (2)下图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。 ①腐蚀最严重的部位是C(用“A”“B”或“C”回答，下同)。原因是由于近水面B处溶解氧浓度大于C处，发生吸氧腐蚀时B为正极，C为负极，C处Fe－2e－===Fe2＋。 ②形成铁锈最多的部位是B，原因是由于B处海水O2浓度较大，Fe2＋扩散至B处附近易发生Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3,2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O。 (3)为什么要在轮船船体与水面接触线以下的船壳上嵌入一定数量的锌块？ Fe、Zn和海水构成原电池，Zn作负极，Fe作正极，锌被腐蚀，而船体受到保护。 2．下列叙述错误的是( ) A．生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁弱 B．用锡焊接的铁质器件，焊接处易生锈 C．在铁制品上镀铜时，镀件为阳极，铜盐为电镀液 D．铁管上镶嵌锌块，铁管不易被腐蚀 【答案】C 【解析】生铁中含有碳，形成了原电池，铁被腐蚀速度加快，故抗腐蚀能力比纯铁弱，A项正确；用锡焊接的铁质器件，锡与铁形成原电池，铁作负极，被腐蚀，故焊接处易生锈，B项正确；在铁制品上镀铜时，镀件应为阴极，铜盐为电镀液，C项错误；铁管上镶嵌锌块，锌与铁形成原电池，锌作负极被腐蚀，铁作正极被保护，故铁管不易被腐蚀，D项正确。 █考点一 反应热和焓变 【例1】下列说法中正确的是(　　) A．化学反应中的能量变化都表现为热量变化 B．焓变是指1 mol物质参加反应时的能量变化 C．在一个确定的化学反应关系中，反应物的总焓与生成物的总焓一定不同 D．在一个确定的化学反应关系中，反应物的总焓总是高于生成物的总焓 【答案】C 【解析】化学反应的能量变化可以表现为很多方面，如转化为热能、电能、光能等；在一个确定的化学反应关系中，反应物的总焓不一定高于生成物的总焓，但总是不同；焓变是指在一定条件下化学反应的反应热，不仅是指 1 mol 物质参加反应时的能量变化。 解题要点 (1)化学反应的本质是旧化学键断裂和新化学键形成，任何化学反应都具有热效应。 (2)不能根据反应条件判断反应是放热还是吸热，需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应，不需要加热就能进行的反应也不一定是放热反应。 (3)有能量变化的过程不一定是放热反应或吸热反应，如水结成冰放热但不属于放热反应。 (4)物质三态变化时，能量的变化形式为： 【变式1-1】下列图像分别表示有关反应的反应过程与能量变化的关系。 Ⅰ　　　　　　　　　　Ⅱ Ⅲ　　　　　　　　　　Ⅳ 据此判断下列说法中正确的是(　　) A．石墨转变为金刚石是吸热反应 B．白磷比红磷稳定 C．S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1 S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2，则ΔH1>ΔH2 D．CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH>0 【答案】A 【解析】由图像可知石墨的能量比金刚石的低，因此由石墨转变为金刚石是吸热反应，正确；白磷具有的能量比红磷的高，根据能量越低越稳定的原理，红磷比白磷稳定，错误；|ΔH1|>|ΔH2|，由于ΔH1、ΔH2均小于零，故ΔH1<ΔH2，错误；反应CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)为放热反应，ΔH＜0，错误。 【变式1-2】化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)的能量变化如图所示。下列有关叙述正确的是(　　) A．每生成2 mol AB(g)吸收b kJ热量 B．反应热ΔH＝＋(a－b) kJ·mol－1 C．该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量 D．断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键，放出a kJ能量 【答案】B 【解析】根据图像可知，反应物的总能量低于生成物的总能量，该反应是吸热反应，每生成2 mol AB(g)吸收(a－b) kJ热量，A、C项错误；根据反应热等于生成物总能量与反应物总能量的差值可知，该反应热ΔH＝＋(a－b) kJ·mol－1，B项正确；化学键断裂吸收能量，D项错误。 █考点二 热化学方程式的书写和判断 【例2】硫酸工业中的钒催化剂参与反应的相对能量变化如图所示，下列热化学方程式错误的是( ) A．V2O4(s)＋SO3(g)V2O5(s)＋SO2(g)　ΔH＝－24 kJ·mol－1 B．2VOSO4(s)V2O4(s)＋2SO3(g)　ΔH＝＋200 kJ·mol－1 C．2V2O5(s)＋2SO2(g)2VOSO4(s)＋V2O4(s)　ΔH＝－352 kJ·mol－1 D．V2O5(s)＋SO2(g)＋SO3(g)2VOSO4(s)　ΔH＝－376 kJ·mol－1 【答案】B 【解析】由反应物总能量高于生成物总能量可知，为放热反应，则V2O4(s)＋SO3(g)V2O5(s)＋SO2(g)　ΔH＝－24 kJ·mol－1，A项正确；途径②的ΔH＝＋[24－(－176)]kJ·mol－1＝＋200 kJ·mol－1,2VOSO4(s)V2O4(s)＋2SO3(g)　ΔH＝＋400 kJ·mol－1，B项错误；途径①的反应物总能量大于生成物总能量，为放热反应，2 mol V2O5反应放出能量为2×176＝352 kJ，则2V2O5(s)＋2SO2(g)2VOSO4(s)＋V2O4(s)　ΔH＝－352 kJ·mol－1，C项正确；根据盖斯定律，由反应V2O4(s)＋SO3(g)V2O5(s)＋SO2(g)　ΔH＝－24 kJ·mol－1加上2VOSO4(s)V2O4(s)＋2SO3(g)　ΔH＝＋400 kJ·mol－1可得2VOSO4(s)V2O5(s)＋SO2(g)＋SO3(g)　ΔH＝＋376 kJ·mol－1，则V2O5(s)＋SO2(g)＋SO3(g)2VOSO4(s)　ΔH＝－376 kJ·mol－1，D项正确。 解题要点 判断热化学方程式的书写是否正确的方法 【变式2-1】反应2C(s)＋O2(g)===2CO(g)的能量变化如图所示，下列说法正确的是( ) A．12 g C(s)与一定量O2(g)反应生成14 g CO(g)放出的热量为110.5 kJ B．该反应的热化学方程式为2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221 kJ·mol－1 C．由图可得，C(s)的燃烧热为110.5 kJ·mol－1 D．该反应的反应热等于CO分子中化学键形成时所释放的总能量与O2分子中化学键断裂时所吸收的总能量的差 【答案】B 【解析】由题图可知，生成1 mol CO(g)放出热量为110.5 kJ，则生成14 g CO(g)(即0.5 mol)放出的热量为110.5 kJ·mol－1×0.5 mol＝55.25 kJ，A错误；生成1 mol CO(g)放出热量为110.5 kJ，则反应2C(s)＋O2(g)===2CO(g)的ΔH＝－110.5 kJ·mol－1×2＝－221 kJ·mol－1，B正确；题图中是C(s)燃烧生成CO(g)，不能据此确定C(s)的燃烧热，C错误；根据反应热与键能的关系，该反应的反应热等于CO分子中化学键形成时所释放的总能量与O2分子和C(s)中化学键断裂时所吸收的总能量的差，D错误。 █考点三 化学键键能与化学反应的能量变化 【例3】CH3—CH3(g)―→CH2==CH2(g)＋H2(g)　ΔH，有关化学键的键能如下表： 化学键 C—H C==C C—C H—H 键能/ (kJ·mol－1) 414 615 347 435 则该反应的反应热为 。 答案　＋125 kJ·mol－1 解析　ΔH＝E(C—C)＋6E(C—H)－E(C==C)－4E(C—H)－E(H—H)＝(347＋6×414－615－4×414－435) kJ·mol－1＝＋125 kJ·mol－1。 解题要点 (1)化学反应过程中形成化学键、断裂化学键能量变化可用如图表示： 其中，E1可看作反应物断裂化学键吸收的总能量，E2可看作生成物形成化学键放出的总能量，E1与E2的差值表示反应热。上述反应过程表示该反应为放热反应。故焓变计算公式：ΔH＝E(反应物的总键能)－E(生成物的总键能)。 (2)熟记常见1 mol下列物质中化学键的数目： 物质 金刚石 SiO2 P4 CO2 CH4 化学键 C—C Si—O P—P C==O C—H 化学键数目 2NA 4NA 6NA 2NA 4NA 【变式3-1】已知几种化学键的键能数据如下表所示(亚硝酰氯的结构式为Cl—N==O)： 化学键 N≡O Cl—Cl Cl—N N==O 键能/ (kJ·mol－1) 630 243 a 607 则反应2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)的ΔH＝ kJ·mol－1(用含a的代数式表示)。 答案　289－2a 解析　根据ΔH＝反应物总键能－生成物总键能知，ΔH＝2×630 kJ·mol－1＋243 kJ·mol－1－2×(a kJ·mol－1＋607 kJ·mol－1)＝(289－2a) kJ·mol－1。 █考点四 反应热的测定 【例4】在测定中和反应反应热的实验中，下列说法正确的是( ) A．使用环形玻璃搅拌棒是为了使酸碱充分反应，减小实验误差 B．为了准确测定反应混合溶液的温度，实验中温度计水银球应与小烧杯底部接触 C．用0.5 mol·L－1 NaOH溶液分别与0.5 mol·L－1的盐酸、醋酸溶液反应，如所取的溶液体积相等，则测得的中和热数值相同 D．测定中和反应反应热实验中需要使用的仪器有天平、量筒、烧杯、滴定管、温度计、环形玻璃搅拌棒 【答案】A 【解析】使用环形玻璃搅拌棒是为了使酸碱充分反应，能加快反应速率，减小实验误差，故A正确；温度计测烧杯内混合溶液的温度，水银球不能接触烧杯底部，故B错误；用0.5 mol·L－1 NaOH溶液分别与0.5 mol·L－1的盐酸、醋酸溶液反应，如所取的溶液体积相等，醋酸是弱酸，电离吸热，测出的中和热数值偏小，故C错误；中和热测定用不到天平，故D错误。 解题要点 (1)为了减少热量损失，倒入NaOH溶液应该一次迅速倒入。 (2)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是用套在温度计上的玻璃搅拌器轻轻地搅动。 (3)稀氢氧化钠溶液和稀氢氧化钙溶液中溶质都完全电离，它们的中和反应反应热相同，稀氨水中的溶质是弱电解质，它与盐酸的反应中一水合氨的电离要吸收热量，故反应热的数值要小一些(注意中和反应反应热与ΔH的关系)。 (4)取三次实验的平均值代入公式计算即可。 (5)硫酸与Ba(OH)2溶液反应生成BaSO4沉淀的生成热会影响中和反应的反应热，故不能用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸。 【变式4-1】在测定中和反应反应热的实验中，下列说法正确的是( ) A．使用环形玻璃搅拌棒是为了使酸碱充分反应，减小实验误差 B．为了准确测定反应混合溶液的温度，实验中温度计水银球应与小烧杯底部接触 C．用0.5 mol·L－1 NaOH溶液分别与0.5 mol·L－1的盐酸、醋酸溶液反应，如所取的溶液体积相等，则测得的中和热数值相同 D．测定中和反应反应热实验中需要使用的仪器有天平、量筒、烧杯、滴定管、温度计、环形玻璃搅拌棒 【答案】A 【解析】使用环形玻璃搅拌棒是为了使酸碱充分反应，能加快反应速率，减小实验误差，故A正确；温度计测烧杯内混合溶液的温度，水银球不能接触烧杯底部，故B错误；用0.5 mol·L－1 NaOH溶液分别与0.5 mol·L－1的盐酸、醋酸溶液反应，如所取的溶液体积相等，醋酸是弱酸，电离吸热，测出的中和热数值偏小，故C错误；中和热测定用不到天平，故D错误。 【变式4-2】将a mL 0.1 mol·L－1 HCl溶液和b mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后，测量并记录溶液温度，实验结果如图(实验中始终保持a＋b＝50 mL)。下列叙述正确的是( ) A．做该实验时，环境温度为22 ℃ B．该实验表明化学能可能转化为热能 C．NaOH溶液的浓度约为0.1 mol·L－1 D．该实验表明有水生成的反应都是放热反应 【答案】B 【解析】从图示观察22 ℃为加入盐酸体积为5 mL时的温度，不是起始温度，A项错误；由图示可以看出该反应过程放出热量，表明化学能可能转化为热能，B项正确；恰好反应时参加反应的盐酸体积为30 mL，则碱的体积为20 mL，c(NaOH)＝＝0.15 mol·L－1，C项错误；此实验只能表明该反应为放热反应，其他有水生成的反应不一定为放热反应，D项错误。 █考点五 中和反应反应热和燃烧热 【例5】已知25 ℃，101 kPa下，1 mol水蒸发为水蒸气需要吸热44.0 kJ ①H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH1＝－57.3 kJ·mol－1 ②2CH3OH(l)＋3O2(g)===4H2O(g)＋2CO2(g)　ΔH2＝－1 277.0 kJ·mol－1 下列有关说法错误的是( ) A．若反应②中CH3OH变为气态，则该反应的反应热ΔH>ΔH2 B．CH3OH(l)的燃烧热ΔH＝－726.5 kJ·mol－1 C．CH3COOH(aq)＋NaOH(aq)===CH3COONa(aq)＋H2O(l)　ΔH>－57.3 kJ·mol－1 D．液态水变为水蒸气过程中需要克服分子间作用力 【答案】A 【解析】若反应②中CH3OH变为气态，则反应物总能量增加，则同样条件下燃烧，放出热量多，即反应热ΔH<ΔH2，故A错误；1 mol水蒸发为水蒸气需要吸热44.0 kJ，可得③H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝44 kJ·mol－1，根据盖斯定律，由②－4×③可得2CH3OH(l)＋3O2(g)===4H2O(l)＋2CO2(g)　ΔH＝－1 453.0 kJ·mol－1，则CH3OH(l)的燃烧热ΔH＝－726.5 kJ·mol－1，故B正确；CH3COOH是弱电解质，电离吸热，故1 mol NaOH与1 mol CH3COOH反应时放出热量小于57.3 kJ，即CH3COOH(aq)＋NaOH(aq)===CH3COONa(aq)＋H2O(l)　ΔH>－57.3 kJ·mol－1，故C正确；液态水变为水蒸气过程中分子间距发生变化，需要克服分子间作用力，故D正确。 解题要点 (1)中和热是强酸、强碱的稀溶液反应生成1 mol液态H2O放出的热量，为57.3 kJ。浓硫酸稀释时放热，与碱反应生成1 mol H2O(l)时放出的热量大于57.3 kJ。当中和反应有沉淀生成时，生成1 mol H2O(l)时放出的热量大于57.3 kJ。 (2)对于中和热、燃烧热，由于它们反应放热是确定的，所以文字描述时可不带“－”，但其焓变(ΔH)为负值。 (3)当用热化学方程式表示中和热时，生成H2O(l)的物质的量必须是1 mol，当用热化学方程式表示燃烧热时，可燃物的物质的量必须为1 mol。 (4)燃烧热概念中的“完全燃烧生成稳定氧化物”是指单质或化合物燃烧后变为最稳定的物质。完全燃烧时，下列元素要生成对应的物质：C→CO2(g)，H→H2O(l)，S→SO2(g)，N→N2(g)等。 (5)根据燃烧热计算物质完全燃烧放出的热量：Q＝n(可燃物)×|ΔH|，其中ΔH代表燃烧热。 【变式5-1】已知：在25 ℃和101 kPa时，H2的燃烧热为285.8 kJ·mol－1，则在相同条件下，水分解生成氢气的热化学方程式为________________________________________。 【答案】H2O(l)===H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋285.8 kJ·mol－1 【解析】根据燃烧热的概念，1 mol氢气完全燃烧生成液态水所释放的能量为285.8 kJ，相同条件下水分解是上述过程的逆过程，热化学方程式为H2O(l)===H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋285.8 kJ·mol－1。 【变式5-2】下列说法正确的是 A．已知2C(s) + O2(g)===2CO(g)　ΔH=－221 kJ·mol−1，则C(碳)的燃烧热为110.5 kJ·mol−1 B．已知氢气燃烧热△H=－285.5 kJ·mol−1，则2H2O(l)===2H2(g)+ O2(g)  △H=＋285.5 kJ·mol－1 C．已知中和热ΔH=－57.3 kJ·mol−1，若将含0.5 mol H2SO4的稀溶液与1 mol NaOH固体混合，放出的热量小于57.3 kJ D．含20.0 g NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出热量28.7 kJ，则稀醋酸和稀NaOH溶液反应的热化学方程式为：NaOH(aq) + CH3COOH(aq)===CH3COONa(aq) + H2O(l) ΔH>－57.4 kJ·mol－1 【答案】D 【解析】本题考查了化学反应与能量的变化。燃烧热是在一定条件下，1 mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，碳完全燃烧的生成物是CO2，故A错。已知氢气燃烧热△H=－285.5 kJ·mol−1，则H2O(l)===H2(g)+ O2(g)  △H=＋285.5 kJ·mol－1，故B错。NaOH固体溶于水放热，则已知中和热ΔH=－57.3 kJ·mol−1，若将含0.5 mol H2SO4的稀溶液与1 mol NaOH固体混合，放出的热量大于57.3 kJ，故C错。含20.0 g NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出热量28.7 kJ，则1mol NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出热量57.4kJ，醋酸是弱酸，电离吸热，所以稀醋酸和稀NaOH溶液反应的热化学方程式为：NaOH(aq) + CH3COOH(aq)==CH3COONa(aq) + H2O(l) ΔH>－57.4 kJ·mol－1，故D正确。 █考点六 盖斯定律及应用 【例6】火箭的第一、二级发动机中，所用的燃料为偏二甲肼和四氧化二氮，偏二甲肼可用肼来制备。用肼(N2H4)作燃料，四氧化二氮作氧化剂，二者反应生成氮气和气态水。已知： ①N2(g)＋2O2(g)===N2O4(g) ΔH＝＋10.7 kJ·mol－1 ②N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－543 kJ·mol－1 写出气态肼和N2O4反应的热化学方程式：________________________________________。 答案　2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－1 096.7 kJ·mol－1 解析　根据盖斯定律，由2×②－①得：2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝2×(－543 kJ·mol－1)－(＋10.7 kJ·mol－1)＝－1 096.7 kJ·mol－1。 解题要点 “三步”确定热化学方程式或ΔH 【变式6-1】已知25 ℃、101 kPa下，1 mol水蒸发为水蒸气需要吸热44.01 kJ 2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)　　ΔH＝＋571.66 kJ·mol－1 C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋131.29 kJ·mol－1 则反应C(s)＋O2(g)===CO(g)的反应热为(　　) A．ΔH＝－396.36 kJ·mol－1 B．ΔH＝－198.55 kJ·mol－1 C．ΔH＝－154.54 kJ·mol－1 D．ΔH＝－110.53 kJ·mol－1 【答案】D 【解析】已知25 ℃、101 kPa下，1 mol水蒸发为水蒸气需要吸热44.01 kJ，则H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44.01 kJ·mol－1 Ⅰ、2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋571.66 kJ·mol－1 Ⅱ、C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋131.29 kJ·mol－1 Ⅲ、根据盖斯定律Ⅲ－×Ⅱ＋Ⅰ得C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝＋131.29 kJ·mol－1－×571.66 kJ·mol－1＋44.01 kJ·mol－1＝－110.53 kJ·mol－1，则反应C(s)＋O2(g)===CO(g)的反应热为　ΔH＝－110.53 kJ·mol－1，故D正确。 【变式6-2】已知(g)===(g)＋H2(g)　ΔH1＝＋100.3 kJ·mol－1① H2(g)＋I2(g)===2HI(g)　ΔH2＝－11.0 kJ·mol－1② 对于反应：(g)＋I2(g)===(g)＋2HI(g) ΔH3＝________kJ·mol－1。 答案　＋89.3 解析　根据盖斯定律，将反应①＋反应②得到目标反应，则ΔH3＝ΔH1＋ΔH2＝[＋100.3＋(－11.0)] kJ·mol－1＝＋89.3 kJ·mol－1。 █考点七 反应热大小的比较 【例7】在298 K、100 kPa时，已知： 2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g) 　 ΔH1 H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) 　ΔH2 2Cl2(g)＋2H2O(g)===4HCl(g)＋O2(g)　ΔH3 则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是(　　) A．ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2　　　　 B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2 C．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2 D．ΔH3＝ΔH1－ΔH2 【答案】A 【解析】①2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH1 ②H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH2 ③2Cl2(g)＋2H2O(g)===4HCl(g)＋O2(g)　ΔH3 则由盖斯定律可知，反应③＝①＋2×②，ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2，故选A。 解题要点 反应热大小的比较方法 (1)看物质状态。物质的气、液、固三态转化时的能量变化如图： (2)看ΔH符号。比较反应热大小时不要只比较ΔH数值的大小，还要考虑其符号。 (3)看化学计量数。当反应物与生成物的状态相同时，化学计量数越大，放热反应的ΔH越小，吸热反应的ΔH越大。 (4)看反应的程度。对于可逆反应，参加反应的物质的量和状态相同时，反应的程度越大，热量变化越大。 【变式7-1】室温下，将1 mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，热效应为ΔH1，将1 mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，热效应为ΔH2；CuSO4·5H2O受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2O(s)===CuSO4(s)＋5H2O(l)，热效应为ΔH3。下列判断正确的是(　　) A．ΔH2＞ΔH3 B．ΔH1＜ΔH3 C．ΔH1＋ΔH3＝ΔH2 D．ΔH1＋ΔH2＞ΔH3 【答案】B 【解析】根据题意知，CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液的温度降低，热化学方程式为CuSO4·5H2O(s) === Cu2＋(aq)＋SO(aq)＋5H2O(l)　ΔH1＞0；CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，热化学方程式为CuSO4(s) ===Cu2＋(aq)＋SO(aq)　ΔH2＜0；根据盖斯定律知，CuSO4·5H2O受热分解的热化学方程式为CuSO4·5H2O(s)===CuSO4(s)＋5H2O(l)　ΔH3＝ΔH1－ΔH2＞0。根据上述分析知，ΔH2＜0，ΔH3＞0，则ΔH2＜ΔH3，A错误；ΔH1＞0，ΔH2＜0，ΔH3＝ΔH1－ΔH2，则ΔH1＜ΔH3，B正确；ΔH3＝ΔH1－ΔH2，C错误；ΔH1＞0，ΔH2＜0，ΔH1＋ΔH2＜ΔH3，D错误。 【变式7-2】对于反应a：C2H4(g)C2H2(g)＋H2(g)，反应b：2CH4(g)C2H4(g)＋2H2(g)，当升高温度时平衡都向右移动。①C(s)＋2H2(g)===CH4(g)　ΔH1；②2C(s)＋H2(g)===C2H2(g)　ΔH2；③2C(s)＋2H2(g)===C2H4(g)　ΔH3。则①②③中ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小顺序排列正确的是(　　) A．ΔH1>ΔH2>ΔH3 B．ΔH2>ΔH3>2ΔH1 C．ΔH2>2ΔH1>ΔH3 D．ΔH3>ΔH2>ΔH1 【答案】B 【解析】对于反应a、b，升高温度平衡都向右移动，故二者均为吸热反应，ΔHa>0、ΔHb>0。由盖斯定律知反应a＝反应②－反应③，ΔHa＝ΔH2－ΔH3>0，推知ΔH2>ΔH3；反应b＝反应③－2×反应①，故ΔHb＝ΔH3－2ΔH1>0，推知ΔH3>2ΔH1。 █考点八 原电池的工作原理 【例8】如图所示为锌铜原电池。下列叙述正确的是( ) A．盐桥的作用是传导离子 B．外电路电子由铜片流向锌片 C．锌片上的电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn D．外电路中有0.2 mol电子通过时，铜片表面质量增加约3.2 g 【答案】A 【解析】在含盐桥的原电池中，盐桥连接左、右两个烧杯中的溶液，可传导离子，起到导电作用，A正确；锌的活动性强于铜，则锌片作负极，铜片作正极；在外电路中，电子由负极流向正极，则电子由锌片流向铜片，B错误；锌片是负极，发生失去电子的氧化反应，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，C错误；铜片是正极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，外电路中通过0.2 mol电子时，铜片上析出0.1 mol Cu，其质量为0.1 mol×64 g·mol－1＝6.4 g，D错误。 解题要点 原电池的工作原理简图 电子移动方向 从负极流出沿导线流入正极，电子不能通过电解质溶液 离子移动方向 阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，离子只能在电解质溶液中移动，不能在导线上移动 若有盐桥 盐桥中的阴离子移向负极区，阳离子移向正极区 若有交换膜 离子可选择性通过交换膜，如阳离子可通过阳离子交换膜移向正极 【变式8-1】分析如图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是( ) A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极 B．②中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑ C．③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋ D．④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑ 【答案】B 【解析】②中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应失去电子，故Al是负极，A项错误；②中电池总反应式为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，负极反应式为2Al＋8OH－－6e－===2AlO＋4H2O，两式相减得到正极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑，B项正确；③中Fe在浓硝酸中钝化，Cu和浓硝酸反应失去电子作负极，C项错误；④中Cu是正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D项错误。 【变式8-2】如图所示原电池装置(盐桥中含饱和KCl溶液)。下列说法正确的是( ) A．盐桥中的Cl－流向烧杯甲 B．该原电池的正极反应式是Cu2＋＋2e－===Cu C．甲烧杯中溶液的红色逐渐变浅 D．若将甲烧杯中的溶液换成稀硝酸，电流表指针反向偏转 【答案】C 【解析】由原电池的装置图可知，该装置中存在自发的氧化还原反应Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，则铜为负极，Pt为正极。原电池内电路中阴离子移向负极，则盐桥中的Cl－流向烧杯乙，A错误；Pt为正极，该原电池的正极反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋，B错误；甲烧杯中电极反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋，Fe3＋的浓度减小，则溶液的红色逐渐变浅，C正确；若将甲烧杯中的溶液换成稀硝酸，Pt与稀硝酸不反应，铜仍然为负极，Pt为正极，电流表指针偏转方向不变，D错误。 █考点九 原电池原理的应用 【例9】根据如图，可判断出下列离子方程式中错误的是( ) A．2Ag(s)＋Cd2＋(aq)===2Ag＋(aq)＋Cd(s) B．Co2＋(aq)＋Cd(s)===Co(s)＋Cd2＋(aq) C．2Ag＋(aq)＋Cd(s)===2Ag(s)＋Cd2＋(aq) D．2Ag＋(aq)＋Co(s)===2Ag(s)＋Co2＋(aq) 【答案】A 【解析】根据图中电极标有“＋”和“－”，可确定分别为正极和负极，且金属作电极，负极金属活动性强于正极金属，结合原电池装置可判断金属性分别为Cd>Co和Co>Ag，即Cd>Co>Ag。由于金属性Cd强于Ag，则2Ag(s)＋Cd2＋(aq)===2Ag＋(aq)＋Cd(s)反应不可能发生，2Ag＋(aq)＋Cd(s)===2Ag(s)＋Cd2＋(aq)反应可以发生，A错误，C正确；由于金属性Cd强于Co，则Co2＋(aq)＋Cd(s)===Co(s)＋Cd2＋(aq)反应可以发生，2Ag＋(aq)＋Co(s)===2Ag(s)＋Co2＋(aq)反应可以发生，B、D正确。 解题要点 在利用原电池原理设计原电池时，要注意以下问题： (1)原电池的总反应必须为自发的氧化还原反应。 (2)设计双液电池时，电极不能插入能与电极直接反应的电解质溶液中。 【变式9-1】根据化学反应设计原电池(选用相同的盐桥)时，下列各项中合理的是( ) 选项 正极(金属/电解质溶液) 负极(金属/电解质溶液) A Zn/ZnSO4溶液 Fe/H2SO4溶液 B Fe/FeCl2溶液 Zn/ZnSO4溶液 C Zn/H2SO4溶液 Fe/FeCl2溶液 D Fe/ZnSO4溶液 Zn/FeCl2溶液 【答案】B 【解析】锌、铁构成原电池时，金属性强的锌为负极，铁为正极，不能选用能与铁和锌反应的稀硫酸作电解质溶液，A、C错误；不能选用能与锌反应的氯化亚铁作电解质溶液，D错误；B正确。 █考点十 化学电源 【例10】海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂—海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是( ) A．海水起电解质溶液作用 B．N极仅发生的电极反应：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑ C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能 D．该锂—海水电池属于一次电池 【答案】B 【解析】海水中含有丰富的电解质，如氯化钠、氯化镁等，可作为电解质溶液，A正确；锂—海水电池的总反应为4Li＋2H2O＋O2===4LiOH，M极上Li失去电子发生氧化反应，则M极为负极，电极反应式为Li－e－===Li＋，N极为正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B错误；Li为活泼金属，易与水反应，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反应，并能传导离子，C正确；该电池不可充电，属于一次电池，D正确。 解题要点 电极反应式的书写步骤： 第1步，判断电极(正、负极或者阴、阳极)上参与反应的反应物和生成物，根据元素化合价变化标出转移电子的数目； 第2步，根据溶液的酸碱性，通过在电极反应式的两端添加H＋或OH－：使电极反应式符合电荷守恒； 第3步，根据原子守恒，在电极反应式的两端添加H2O(或其他小分子物质)，使电极反应式符合原子守恒。 【变式10-1】Li-O2电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来科学家研究了一种光照充电Li-O2电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子(e－)和空穴(h＋)，驱动阴极反应式(Li＋＋e－===Li)和阳极反应(Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2)对电池进行充电。下列叙述错误的是( ) A．充电时，电池的总反应Li2O2===2Li＋O2 B．充电效率与光照产生的电子和空穴量有关 C．放电时，Li＋从正极穿过离子交换膜向负极迁移 D．放电时，正极发生反应O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2 【答案】C 【解析】根据题给电池装置图并结合阴、阳极电极反应可知，充电时，电池的总反应为Li2O2===2Li＋O2，A项正确；由题干中光照时阴、阳极反应可知，充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，B项正确；放电时题给装置为原电池，阳离子(Li＋)向正极迁移，C项错误；根据题给装置图可知，放电时正极上O2得电子并与Li＋结合生成Li2O2，即O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2，D项正确。 【变式10-2】镍镉(Ni-Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充放电按下式进行：Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2。下列有关该电池的说法正确的是( ) A．充电时阳极反应：Ni(OH)2＋OH－－e－===H2O＋NiOOH B．充电过程是化学能转化为电能的过程 C．放电时负极附近溶液中的OH－浓度不变 D．放电时电解质溶液中的OH－向正极移动 【答案】A 【解析】该可充电电池放电时为原电池，Cd失电子、化合价升高，Cd为负极，反应式为Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2，正极上NiOOH发生的电极反应式为NiOOH＋e－＋H2O===Ni(OH)2＋OH－，工作时阳离子移向正极、阴离子移向负极；充电时为电解池，与电源正极相接的为阳极，与电源负极相接的为阴极，阴阳极反应与原电池负正极反应相反，据此分析解答。充电时为电解池，阳极反应与原电池正极反应相反，即阳极电极反应式为Ni(OH)2＋OH－－e－===NiO(OH)＋H2O，故A正确；充电时为电解池，电能转化为化学能，故B错误；放电时为原电池，负极反应式为Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2，碱性减弱，故C错误；放电时为原电池，电解质溶液中的OH－向负极移动，故D错误。 █考点十一 燃料电池 【例11】北京冬奥会赛区内使用了氢燃料清洁能源车辆。某氢氧燃料电池工作示意图如下。下列说法不正确的是( ) A．电极a为电池的负极 B．电极b表面反应为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－ C．电池工作过程中OH－向正极迁移 D．氢氧燃料电池将化学能转化为电能的转化率高于火力发电，提高了能源利用率 【答案】C 【解析】H2通入电极a，发生氧化反应，则电极a是负极，A正确；电极b为正极，O2在正极被还原，电解质溶液为KOH溶液，则正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，B正确；燃料电池工作时，阴离子移向负极，则OH－向负极(电极a)迁移，C错误；氢氧燃料电池将化学能转化为电能，能源利用率较高，其能量转化率高于火力发电，D正确。 解题要点 (1)分析燃料电池类题目的思维模型 (2)燃料电池中电极反应式及总反应式的书写 ①负极反应式的书写[以碱性(KOH溶液)甲烷燃料电池为例] ②正极反应式的书写 酸性介质：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。 碱性介质：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 ③电池总反应式的书写 依据得失电子守恒配平两极反应式，然后将两极反应式相加可得电池总反应式。 【变式11-1】直接煤—空气燃料电池原理如图所示，下列说法错误的是( ) A．随着反应的进行，氧化物电解质的量不断减少 B．负极的电极反应式为C＋2CO－4e－===3CO2↑ C．电极X为负极，O2－向X极迁移 D．直接煤—空气燃料电池的能量效率比煤燃烧发电的能量效率高 【答案】A 【解析】题给燃料电池，Y为正极，反应式为O2＋4e－===2O2－；X是负极，反应式为C＋2CO－4e－===3CO2↑、CO2＋O2－===CO。由题图可知，电极X反应消耗O2－，电极Y上O2得电子生成O2－不断补充，氧化物电解质的量不会减少，A错误；该燃料电池是把化学能直接转化为电能，而煤燃烧发电是把化学能转化为热能，再转化为电能，D正确。 █考点十二 电解原理 【例12】尿素[CO(NH2)2]是首个由无机物人工合成的有机物。 (1)工业上尿素由CO2和NH3在一定条件下合成，其反应方程式为____________________________。 (2)人工肾脏可用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如图所示。 ①电源的负极为______(填“A”或“B”)。 ②阳极室中发生的反应依次为_______________________、________________________。 【答案】(1) 2NH3＋CO2CO(NH2)2＋H2O (2)①B 　②6Cl－－6e－===3Cl2↑ CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O===N2＋CO2＋6HCl 【解析】(1)CO2和NH3合成CO(NH2)2，根据元素守恒可知，同时还有H2O生成，化学方程式为2NH3＋CO2CO(NH2)2＋H2O。 (2)①由图可知，左室电极产物为Cl2，发生氧化反应，故A为电源的正极，右室电极产物为H2，发生还原反应，故B为电源的负极。②由图可知，阳极室首先是氯离子放电生成氯气，氯气再氧化尿素生成氮气、二氧化碳，同时会生成HCl，阳极室中发生的反应依次为6Cl－－6e－===3Cl2↑，CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O===N2＋CO2＋6HCl。 解题要点 1．书写电解池电极反应式应注意的问题： (1)书写电解池中电极反应式时，可以用实际放电的离子表示，但书写电解总反应方程式时，弱电解质要写成化学式形式。 (2)书写两极电极反应式时，要确保两极得失电子数目相等。 (3)铁作阳极时，铁失去电子生成Fe2+，而不是Fe3+。 (4)书写电极反应式时，要判断阳极溶解生成的阳离子是否和电解质溶液中的阴离子发生反应。 2．对于电解质的复原问题，不仅要求溶质不变，还有注意溶质的浓度也不变。如用惰性电极电解CuSO4溶液，使电解质溶液复原的方法是加入一定量的CuO或CuCO3，而不是Cu(OH)2。 【变式12-1】以铅酸蓄电池为电源，以石墨为电极电解CuSO4溶液，装置如图所示。若一段时间后Y电极上有6.4 g红色物质析出，停止电解。下列说法正确的是( ) A．a为铅酸蓄电池的负极 B．电解过程中SO向右侧移动 C．电解结束时，左侧溶液质量增重8 g D．铅酸蓄电池工作时，正极电极反应式为PbSO4＋2e－===Pb＋SO 【答案】C 【解析】Y极有Cu析出，发生还原反应，Y极为阴极，故b为电源负极，a为电源正极，A错误；电解过程中阴离子向阳极移动，B错误；阴极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，阳极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，当有6.4 g Cu析出时，转移0.2 mol e－，左侧生成1.6 g O2，同时有0.1 mol (9.6 g)SO进入左侧，则左侧质量净增加9.6 g－1.6 g＝8 g，C正确；铅酸蓄电池的负极是Pb，正极是PbO2，正极反应式为PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O，D错误。 【变式12-2】化学工作者提出采用电解法除去工业污水中的NaCN，其原理如图所示，通电前先向污水中加入适量食盐并调整其pH维持碱性(CN－不参与电极反应)。下列说法正确的是( ) A．b为电源的负极 B．隔膜Ⅰ为阴离子交换膜 C．X为H2，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ D．当生成2.24 L N2时，电路中通过1 mol电子 【答案】C 【解析】右侧Cl－放电得到ClO－，ClO－再氧化CN－生成N2，则右侧电极为阳极，b为电源的正极，A错误；b为电源的正极，则a为电源的负极，左侧电极为阴极，发生反应2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阴离子增加，污水中的Na＋会通过隔膜Ⅰ进入左侧，形成NaOH溶液，则隔膜Ⅰ为阳离子交换膜，B错误；由A、B可知左侧电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，则X为H2，C正确；生成的2.24 L N2未标明条件，无法求得电路中通过电子的量，D错误。 █考点十三 电解原理的应用 【例13】用电解法可提纯含有某些含氧酸根杂质的粗KOH溶液，其工作原理如图所示。下列有关说法错误的是( ) A．阳极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ B．通电后阴极区附近溶液pH会增大 C．K＋通过交换膜从阴极区移向阳极区 D．纯净的KOH溶液从b出口导出 【答案】C 【解析】阳极区OH－放电生成氧气，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，A正确；电解时，阴极区氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，电极反应式为4H＋＋4e－===2H2↑，氢离子浓度减小，溶液的pH增大，B正确；电解池中阳离子向阴极区移动，故K＋通过交换膜从阳极区移向阴极区，C错误；在b电极附近产生OH－，钾离子向b电极移动，除去杂质后KOH溶液从出口b导出，D正确。 解题要点 1．电解饱和食盐水 (1)电解饱和食盐水的过程中，阳极产物Cl2和阴极产物H2会发生反应，Cl2和NaOH也会发生反应，因此工业上常采用特殊的电解槽电解饱和食盐水；一般用阳离子交换膜将电解槽分隔成两部分，以避免电解产物之间发生反应。 (2)阳极区Cl-放电生成Cl2，生成的Cl2少量溶于水会使阳极区呈酸性。 2．电解精炼铜和电镀铜的比较 电镀铜 精炼铜 能量转化 电能转化为化学能 阳极材料 纯铜 粗铜(含锌、银、金等) 阴极材料 镀件 纯铜 阳极反应 Cu-2e-===Cu2+ Zn-2e-===Zn2+ Cu-2e-===Cu2+ 阴极反应 Cu2++2e-===Cu 电解溶液及其变化 电解后硫酸铜溶液浓度保持不变 电解后溶液中混有Zn2+等，c(Cu2+)减小 【变式13-1】利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产中的应用。下列说法正确的是( ) A．氯碱工业中，X电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ B．电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2＋浓度不变 C．在铁片上镀铜时，Y是纯铜 D．制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁 【答案】D 【解析】氯碱工业中阳极是Cl－放电生成Cl2，A错误；电解精炼铜时阳极上粗铜溶解，阴极上Cu2＋放电析出Cu，由于粗铜中含有锌、铁等比铜活动性强的杂质金属，活动性强的金属先放电，因此电解质溶液中Cu2＋浓度变小，B错误；铁片上镀铜时，阴极应该是铁片，阳极是纯铜，C错误。 【变式13-2】以熔融盐为电解液，以含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，实现Al的再生。该过程中( ) A．阴极发生的反应为Mg－2e－===Mg2＋ B．阴极上Al被氧化 C．在电解槽底部产生含Cu的阳极泥 D．阳极和阴极的质量变化相等 【答案】C 【解析】电解精炼Al，阴极发生的反应为Al3＋＋3e－===Al，A项错误；在阴极Al被还原，B项错误；Cu活泼性比Al弱，在电解过程中沉积在电解槽的底部，C项正确；在阳极Al、Mg放电，在阴极Al3＋得电子生成Al，质量变化不相等，D项错误。 █考点十四 电解的有关计算 【例14】以KOH溶液为离子导体，分别组成CH3OH-O2、N2H4-O2、(CH3)2NNH2-O2清洁燃料电池，下列说法正确的是( ) A．放电过程中，K＋均向负极移动 B．放电过程中，KOH物质的量均减小 C．消耗等质量燃料，(CH3)2NNH2-O2燃料电池的理论放电量最大 D．消耗1 mol O2时，理论上N2H4-O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2 L 【答案】C 【解析】放电过程为原电池，阳离子向正极移动，K＋均向正极移动，A错误；N2H4-O2燃料电池的产物为氮气和水，不消耗KOH，n(KOH)保持不变，其他两种燃料电池均消耗KOH，n(KOH)减小，B错误；理论放电量与燃料的物质的量和转移电子数有关，设消耗燃料的质量均为m g，则甲醇、N2H4和(CH3)2NNH2放电量分别为×6、×4、×16，通过比较可知(CH3)2NNH2理论放电量最大，C正确；正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，消耗1 mol O2时电路中通过4 mol电子，N2H4→N2～4e－，则负极消耗1 mol N2H4产生1 mol N2，在标准状况下的体积为22.4 L，D错误。 解题要点 1．电解计算的原则 (1)阳极失去的电子数=阴极得到的电子数。 (2)串联电路中通过电解池的电子总数相等。 (3)电源输出的电子总数和电解池中转移的电子总数相等。 2．电解计算的常用方法 3．电化学计算中注意的几个等量关系式 (1)当电流通过一个或多个串联的电解池时，它们皆处于同一闭合电路中，所以同一时间内通过的电子的物质的量相等。 (2)常见电化学计算的对应关系： H2~Cl2~O2~Cu~2Ag~2H+~2OH- 如电解中析出气体时，在同温同压下析出各气体物质的量之比为n(H2)∶n(Cl2)∶n(O2)=1∶1∶0.5。 (3)电解混合溶液时要注意电解的阶段性，电极反应式和总反应式，电解产物与转移电子数之间的关系式是电化学计算的主要依据。 【变式14-1】在500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中，c(NO)＝6 mol·L－1，用石墨电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4 L气体(标准状况)，假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是( ) A．电解得到的Cu的物质的量为0.5 mol B．向电解后的溶液中加入98 g的Cu(OH)2可恢复为原溶液 C．原混合溶液中c(K＋)＝4 mol·L－1 D．电解后溶液中c(H＋)＝2 mol·L－1 【答案】B 【解析】用石墨作电极电解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4 L气体(标准状况)，n(O2)＝＝1 mol，阳极发生反应4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，生成1 mol氧气转移4 mol电子，阴极发生反应Cu2＋＋2e－===Cu、2H＋＋2e－===H2↑，生成1 mol氢气，转移2 mol电子，因此Cu2＋放电转移2 mol电子，生成1 mol铜，则电解得到的Cu的物质的量为1 mol，故A项错误；根据电解原理和原子守恒，溶液中减少的原子有铜、氧、氢，向电解后的溶液中加入Cu(OH)2，可恢复为原溶液，需要1 mol Cu(OH)2，其质量为98 g，故B项正确；c(Cu2＋)＝＝2 mol·L－1，由电荷守恒可知，原混合溶液中c(K＋)为6 mol·L－1－2 mol·L－1×2＝2 mol·L－1，故C项错误；电解后溶液中c(H＋)为＝4 mol·L－1，故D项错误。 【变式14-2】实验小组用锂电池作电源，用石墨和汞作电极电解饱和食盐水(如图)，下列说法正确的是( ) A．电子沿石墨→a→b→Hg路径流动 B．石墨电极上发生还原反应 C．汞电极发生主要反应的电极反应式：Na＋＋e－===Na D．电解过程中每转移0.2 mol电子，阳极产生2.24 L Cl2 【答案】C 【解析】石墨是阳极、汞是阴极，电池内通过离子移动导电，电子沿石墨→a，b→Hg路径流动，故A错误；石墨是阳极，石墨电极上Cl－失电子发生氧化反应，故B错误；汞电极是阴极，汞电极发生的主要反应为Na＋＋e－===Na，故C正确；阳极发生反应2Cl－－2e－===Cl2↑，电解过程中每转移0.2 mol电子，阳极产生0.1 mol Cl2，未说明Cl2所处的状况，Cl2的体积不一定是2.24 L，故D错误。 █考点十五 金属的腐蚀与防护 【例15】研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是( ) A．d为石墨，铁片腐蚀加快 B．d为石墨，石墨上电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．d为锌块，铁片不易被腐蚀 D．d为锌块，铁片上电极反应为2H＋＋2e－===H2↑ 【答案】D 【解析】由于活动性：Fe>石墨，所以铁、石墨及海水构成原电池，Fe为负极，失去电子被氧化变为Fe2＋进入溶液，溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被还原，比没有形成原电池时腐蚀的速率快，A项正确；d为石墨，由于是中性电解质，所以发生的是吸氧腐蚀，石墨上氧气得到电子，发生还原反应，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B项正确；若d为锌块，则由于金属活动性：Zn>Fe，Zn为原电池的负极，Fe为正极，首先被腐蚀的是Zn，铁得到保护，铁片不易被腐蚀，C项正确；d为锌块，由于电解质为中性环境，铁片电极上发生的是吸氧腐蚀，铁片上的电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D项错误。 解题要点 (1)分析金属发生腐蚀的环境，确定金属发生腐蚀的类型及变化 (2)结合金属发生腐蚀的原理，选择合适的电化学防腐方法 【变式15-1】如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为( ) A．②①③④⑤⑥ B.⑤④③①②⑥ C．⑤④②①③⑥ D.⑤③②④①⑥ 【答案】C 【解析】由图可知，②③④装置是原电池，在②④中，金属铁作负极，③中金属铁作正极，作负极的腐蚀速率快，并且两个电极金属活泼性相差越大，负极金属腐蚀速率越快，正极被保护，并且原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀，所以腐蚀速率④>②>①，⑤⑥装置是电解池，⑤中金属铁为阳极，⑥中金属铁为阴极，阳极金属被腐蚀速率快，阴极被保护，即腐蚀速率⑤>⑥，根据电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀，并且原电池的正极金属腐蚀速率快于电解池的阴极金属腐蚀速率，即⑤④②①③⑥，故C项正确。 【变式15-2】我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀，防护原理如图所示。下列说法错误的是( ) A．通电时，锌环是阳极，发生氧化反应 B．通电时，阴极上的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ C．断电时，锌环上的电极反应为Zn2＋＋2e－===Zn D．断电时，仍能防止铁帽被腐蚀 【答案】C 【解析】通电时，锌环连接电源正极，所以是阳极，发生氧化反应，A项正确；阴极发生的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，B项正确；断电时发生原电池反应，锌环失电子作负极，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，C项错误；断电时锌作负极，属于牺牲阳极法，D项正确。 基础应用 1．对于标准燃烧热，下列叙述正确的是(　　) A．在25 ℃、101 kPa时，1 mol纯物质燃烧时所放出的热量，叫作该物质的标准燃烧热 B．反应热有正、负之分，标准燃烧热ΔH全部是正值 C．25 ℃、101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的物质时所放出的热量即为该物质的标准燃烧热 D．化学方程式前的化学计量数扩大，标准燃烧热亦扩大 【答案】C 【解析】标准燃烧热是指在25 ℃、101 kPa时，1 mol可燃物完全燃烧生成稳定的物质时所放出的热量，A错误；物质燃烧时放出热量，标准燃烧热ΔH为负值，B错误；标准燃烧热是指在25 ℃、101 kPa时，1 mol可燃物完全燃烧生成稳定的物质时所放出的热量，C正确；标准燃烧热是指在25 ℃、101 kPa时，1 mol可燃物完全燃烧生成稳定的物质时所放出的热量，其数值不随化学计量数改变而改变，D错误。 2．下列关于原电池的说法中，正确的是(　　) A．任何化学反应上都能设计成原电池 B．原电池工作时，阳离子向负极移动 C．原电池的负极发生氧化反应 D．原电池工作时，电子通过电解质溶液流向正极 【答案】C 【解析】自发进行的放热的氧化还原反应能设计成原电池，非氧化还原反应一定不能设计成原电池，故A错误；原电池工作时，溶液中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，故B错误；原电池工作时，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，故C正确；原电池工作时，电子从负极经导线流向正极，溶液中存在离子的定向迁移，电解质溶液中不存在电子的移动，故D错误。 3．利用如图所示装置，当X、Y选用不同材料时，可将电解原理广泛应用于工业生产。下列说法中正确的是(　　) A. 氯碱工业中，X、Y均为石墨，Y附近能得到氢氧化钠 B．铜的精炼中，X是纯铜，Y是粗铜，Z是CuSO4 C．电镀工业中，X是待镀金属，Y是镀层金属 D．外加电流的阴极保护法中，X是待保护金属 【答案】A 【解析】氯碱工业上，用惰性电极电解饱和氯化钠溶液，阴极附近得到氢氧化钠，即Y附近能得到氢氧化钠，故A正确；铜的精炼中，粗铜作阳极X，纯铜作阴极Y，硫酸铜溶液作电解质溶液，故B错误；电镀工业上，Y是待镀金属，X是镀层金属，故C错误；外加电流的阴极保护法中，阴极是待保护金属，即Y是待保护金属，故D错误。 4．燃料电池是目前电池研究的热点之一。某课外小组自制的氢氧燃料电池如图所示，a、b均为惰性电极，下列叙述不正确的是(　　) A. a极是负极，该电极上发生氧化反应 B．b极发生的电极反应是O2＋4OH－－4e－===2H2O C．电池总反应方程式为2H2＋O2===2H2O D．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 【答案】B 【解析】氢氧燃料电池工作时，通入燃料氢气的a极为电池的负极，氢气在负极失去电子发生氧化反应，故A正确；氢氧燃料电池工作时，通入氧气的b极为电池的正极，氧气得到电子发生还原反应，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，故B错误；氢氧燃料电池的电池总反应方程式为2H2＋O2===2H2O，故C正确；由氢氧燃料电池总反应方程式为2H2＋O2===2H2O可知，电池工作时生成水，生成物无污染，是一种具有应用前景的绿色电源，故D正确。 5．下列有关电化学装置的说法正确的是(　　) A. 甲图中正极的电极反应式为Ag2O＋2e－＋2H＋===2Ag＋H2O B．乙图表示钢闸门用牺牲阳极的阴极保护法加以防护 C．丙图中，盐桥中的K＋向盛有ZnSO4溶液的烧杯中移动 D．丁图中，X处补充稀NaOH溶液以增强溶液导电性 【答案】D 【解析】甲图中锌是负极，氧化银是正极，正极的电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－，A错误；乙图中石墨是惰性电极，石墨是正极，钢闸门作负极，加快腐蚀，B错误；丙图中锌是负极，铜是正极，原电池中阳离子向正极移动，则盐桥中的K＋向盛有CuSO4溶液的烧杯中移动，C错误；水的导电性较弱，可溶性电解质溶于水可以增强溶液导电性，丁图中右侧是阴极，氢离子放电，得到浓的NaOH溶液，为不引进杂质，可以加入NaOH稀溶液增强溶液导电性，D正确。 6．日常所用干电池的电极分别为石墨棒(上面有铜帽)和锌皮，以糊状NH4Cl和ZnCl2作电解质(其中加入MnO2吸收H2)，电极反应式可简化为Zn－2e－===Zn2＋，2NH＋2e－===2NH3↑＋H2↑(NH3与Zn2＋能反应生成一种稳定的物质)。根据上述判断，下列结论正确的是(　　) ①锌为负极，石墨为正极； ②干电池可以实现化学能向电能的转化和电能向化学能的转化； ③工作时，电子由石墨极经过外电路流向锌极； ④长时间连续使用时，内装糊状物可能流出而腐蚀用电器 A．①③　　B．②③　　C．③④　　D．①④ 【答案】D 【解析】①由负极失电子发生氧化反应，正极得电子发生还原反应，可判断出锌为负极，石墨为正极，①正确；②干电池是一次电池，只能实现化学能向电能的转化，②错误；③电池工作时，电子从负极Zn流向正极石墨，③错误；④NH4Cl和ZnCl2都是强酸弱碱盐，水解使电解质溶液显酸性，所以长时间连续使用该电池，由于锌皮慢慢溶解而破损，且MnO2不断吸收H2而产生H2O，糊状物也越来越稀，可能流出而腐蚀用电器，④正确；综上所述可知，说法正确的是①④，故合理选项是D。 7．强酸与强碱的稀溶液发生中和反应：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1。分别向1 L 0.5 mol·L－1的NaOH溶液中加入：①稀醋酸，②浓硫酸，③稀硫酸，恰好完全反应的热效应分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，它们的关系正确的是(　　) A．ΔH1>ΔH2>ΔH3　　　　 B．ΔH2<ΔH1<ΔH3 C．ΔH1＝ΔH2＝ΔH3 D．ΔH1>ΔH3>ΔH2 【答案】D 【解析】强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，分别向1 L 0.5 mol·L－1的NaOH溶液中加入：①稀醋酸、②浓H2SO4、③稀硫酸，因醋酸的电离吸热、浓硫酸溶于水放热，则恰好完全反应时放出的热量为②＞③＞①，焓变为负值，所以ΔH1>ΔH3>ΔH2，故答案为D。 8．如图所示，a、b是石墨电极，通电一段时间后，b极附近溶液显红色。下列说法正确的是(　　) A. X极是电源负极，Y极是电源正极 B．a极上的电极反应是2Cl－－2e－===Cl2↑ C．电解过程中CuSO4溶液的pH逐渐增大 D．b极上产生2.24 L(标准状况下)气体时，Pt电极上有6.4 g Cu析出 【答案】B 【解析】依据电解质溶液为含酚酞的氯化钠溶液，判断b电极和Cu极是阴极，a电极和Pt极是阳极，Y为电源负极，X为电源正极。此为解题的突破点。a、b是石墨电极，通电一段时间后，b极附近溶液显红色，依据电解质溶液为含酚酞的氯化钠溶液，判断b电极是阴极，Y为电源负极，X为电源正极，故A错误；a电极是氯离子失电子发生的氧化反应，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，故B正确；电解过程中CuSO4溶液中的氢氧根离子在阳极Pt电极失电子生成氧气，溶液中铜离子在Cu电极得到电子析出铜，溶液中氢离子浓度增大，溶液的pH逐渐减小，故C错误；由Y为电源负极，X为电源正极，则Pt极为阳极没有Cu析出，故D错误。 9．科学家已获得了极具理论研究意义的N4分子，其结构为正四面体(如图所示)，与白磷分子相似。已知断裂1 mol N—N键吸收193 kJ热量，断裂1 mol N≡N键吸收941 kJ热量，则(　　) A. N4的熔点比P4高 B．1 mol N4气体转化为N2时要吸收724 kJ能量 C．N4是N2的同系物 D．1 mol N4气体转化为N2时要放出724 kJ能量 【答案】D 【解析】N4和P4都是分子晶体，相对分子质量越大，其熔点越高，P4熔点高，故A错误；B.反应热就是断键吸收的能量和形成化学键所放出的能量的差值，断裂2 mol N≡N键吸收941 kJ×2＝1 882 kJ，形成1 mol N4所放出的能量是193 kJ×6＝1 158 kJ，这说明1 mol N4气体转化为N2时要放出724 kJ能量，B错误，D正确；N4和N2是由同一种元素形成的不同单质，属于同素异形体，C错误。 10．下列说法正确的是(　　) A．甲烷的标准燃烧热ΔH＝－890.3 kJ·mol－1，则CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－890.3 kJ·mol－1 B．同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同 C．表示硫的标准燃烧热的热化学方程式是S(g)＋O2(g)===SO3(g)　ΔH＝－315 kJ·mol－1 D．CO(g)的标准燃烧热是283.0 kJ·mol－1，则2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g) ΔH＝＋566.0 kJ·mol－1 【答案】D 【解析】甲烷的标准燃烧热为ΔH＝－890.3 kJ·mol－1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890.3 kJ·mol－1，H2O(l)变成H2O(g)需要吸热，则CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＞－890.3 kJ·mol－1，故A错误；焓变与反应条件无关，则同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH相同，故B错误；S燃烧生成二氧化硫，硫的标准燃烧热的热化学方程式是S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH＝－297 kJ·mol－1，故C错误；CO(g)的标准燃烧热是283.0 kJ·mol－1，则2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH＝－566.0 kJ·mol－1，因此2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)　ΔH＝＋566.0 kJ·mol－1，故D正确。 11．某实验小组用0.50 mol·L－1NaOH溶液和0.50 mol·L－1HCl溶液进行中和热的测定。 Ⅰ.配制0.50 mol·L－1HCl溶液 (1)若配制250 mL HCl溶液，则需量筒量取密度为1.17 g·cm－3，质量分数为37%的盐酸________mL。 Ⅱ.测定稀盐酸和稀氢氧化钠反应的中和热的实验装置如图所示： (2)仪器A的名称为____________。 (3)取40 mL NaOH溶液和40 mL 盐酸进行实验，实验数据如下表。 实验次数 起始温度t1/℃ 终止温度t2/℃ 温度差(t2-t1)/℃ HCl NaOH 平均值 1 26.6 26.6 26.6 29.1 2 27.0 27.4 27.2 30.4 3 25.9 25.9 25.9 29.2 4 26.4 26.2 26.3 29.4 ①温度差的平均值为________℃。 ②近似认为0.50 mol·L－1NaOH溶液和0.50 mol·L－1HCl溶液的密度都是1 g·cm－3，中和后生成溶液的比热容c＝4.18 J·g－1·℃－1。则测得的中和热ΔH＝________(取小数点后一位)。 ③上述结果与57.3 kJ·mol－1有偏差，产生此偏差的原因可能是________(填字母)。 A．实验装置保温、隔热效果差 B．量取NaOH溶液的体积时仰视读数 C．一次性把NaOH溶液倒入盛有HCl溶液的小烧杯中 D．用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定HCl溶液的温度 【答案】(1)10.5　(2)环形玻璃搅拌棒 (3)①3.2　②－53.5 kJ·mol－1　③AD 【解析】(1)由溶液稀释前后，溶质质量不变可得：1.17 g·cm－3×V×37%＝0.5 mol·L－1×0.25 L×36.5 g·mol－1，解得V＝10.5 mL。(2)由图可以看出仪器A为环形玻璃搅拌棒。(3)①温度差分别为2.5 ℃、3.2 ℃、3.3 ℃、3.1 ℃，第一次实验温度差误差较大，应舍弃，故温度差平均值为(3.2 ℃＋3.3 ℃＋3.1 ℃)/3＝3.2 ℃。②生成水的物质的量为0.04 L×0.5 mol·L－1＝0.02 mol，溶液的质量为80 mL×1 g·cm－3＝80 g，温度差为3.2 ℃，则生成0.02 mol的水应放出的热量为Q＝m·c·Δt＝80 g×4.18 J·g－1·℃－1×3.2 ℃＝1 070.1 J＝1.070 1 kJ，所以实验测得的中和热ΔH＝＝－53.5 kJ·mol－1；③A项实验装置保温、隔热效果差，求得放出的热量偏小，中和热的数值偏小；B项量取氢氧化钠溶液的体积时仰视读数，会导致所量取的氢氧化钠溶液体积偏大，放出热量偏高，中和热的数值偏大；C项为正确操作，不会引起误差；D项温度计测定氢氧化钠溶液起始温度，直接插入盐酸溶液测温度，导致盐酸溶液的起始温度偏高，求得的放出热量偏小，中和热数值偏小；据此分析只有AD选项才能使得中和热的数据偏小。 12．如图所示，装置Ⅰ为氢气燃料电池(电解质溶液为稀硫酸)，通过装置Ⅱ实现铁棒上镀铜。 请回答下列问题： (1)a处应通入_______(填“H2”或“O2”)，b处发生的电极反应是______________________。 (2)电镀结束后，装置Ⅰ中溶液的pH____________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，装置Ⅱ中Cu2＋的物质的量浓度____________。 (3)在此过程中若完全反应，装置Ⅱ中阴极质量变化12.8 g，则装置Ⅰ中理论上消耗氧气________L(标准状况下)。 【答案】(1)H2　O2＋4e－＋4H＋===2H2O　(2)增大　不变　(3)2.24 【解析】(1)装置Ⅱ要实现铁棒上镀铜，则Cu做阳极，Fe做阴极，则装置Ⅰ中a处电极为负极，b处电极为正极，负极上通入燃料，正极上通入氧化剂，所以a处通入的气体是H2；b处通入O2，电极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O；(2)根据装置Ⅰ中电池总反应2H2＋O2===2H2O，生成水，导致溶液中H2SO4浓度降低，则溶液的pH增大；装置Ⅱ中发生电镀，阳极上溶解铜的质量等于阴极上析出铜的质量，则溶液中Cu2＋的物质的量浓度不变；(3)装置Ⅱ中阴极质量变化12.8 g，n(Cu)＝0.2 mol，则转移0.4 mol电子，串联电路中转移电子数相等，由O2＋4e－＋4H＋===2H2O，可知消耗0.1 mol O2，标准状况下体积为2.24 L。 能力提升 1．根据Ca(OH)2/CaO体系的能量循环图，下列说法正确的是(　　) A．ΔH5＞0 B．ΔH1＋ΔH2＝0 C．ΔH3＝ΔH4＋ΔH5 D．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＝0 【答案】D 【解析】A.气态水能量高，液态水能量低，气态水转化为液态水放出热量，则ΔH5＜0，故A错误；B.由图可知，①Ca(OH)2(s)===CaO(s)＋H2O(g)　ΔH1、②CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(s)　ΔH2，①＋②不能得到510 ℃时Ca(OH)2(s)，则ΔH1＋ΔH2≠0，故B错误；C.④CaO(s)===CaO(s)　ΔH4、⑤H2O(g)===H2O(l)　ΔH5，④＋⑤不能得到510 ℃时Ca(OH)2(s)，则ΔH3≠ΔH4＋ΔH5，故C错误；D.由盖斯定律可知，①＋②＋④＋⑤＝－③，即ΔH1＋ΔH2＋ΔH4＋ΔH5＝－ΔH3，可知ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＝0，故D正确。 2．再生铅行业是我国在重视环境保护和充分利用有色金属再生资源的情况下逐步发展起来的新兴产业。从废旧铅蓄电池中回收铅的工艺为 电解原理如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．阴极区电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑ B．电解过程中阳极附近pH明显降低 C．Na2PbCl4浓度下降后，在阴极区加入PbO，可实现电解质溶液的再生使用 D．电路中流经4 mol电子，阴极可得414 g铅 【答案】A 【解析】阳极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，同时阳极区的H＋移向阴极，阳极区硫酸浓度增大，pH降低，B项正确；阴极发生的反应为PbCl＋2e－===Pb＋4Cl－，同时H＋通过质子交换膜，阴极区形成HCl/NaCl溶液，电解后向阴极区加入PbO，可以生成PbCl，A项错误、C项正确；电路中通过4 mol电子时，阴极可得414 g铅，D项正确。 3．用石墨烯锂硫电池电解制备Fe(OH)2的装置如图所示。电池放电时的反应为16Li＋xS8===8Li2Sx(2≤x≤8)，电解池两极材料分别为Fe和石墨，工作一段时间后，右侧玻璃管中产生大量的白色沉淀。下列说法不正确的是(　　) A. X是铁电极，发生氧化反应 B．电子流动的方向：B―→Y，X―→A C．正极可发生反应：2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4 D．锂电极减重0.14 g时，电解池中溶液减重0.18 g 【答案】D 【解析】电解法制备Fe(OH)2，则铁作阳极，根据题给总反应可知，金属锂发生氧化反应，作电池的负极，所以Y为阴极，故X是铁电极，故A项正确；电子从原电池的负极流至电解池的阴极，然后从电解池的阳极流回到电池的正极，即电子从B电极流向Y电极，从X电极流回A电极，故B项正确；由图示可知，电极A发生了还原反应，即正极可发生反应：2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4，故C项正确；锂电极减重0.14 g，则电路中转移0.02 mol电子，电解池中发生的总反应为Fe＋2H2OFe(OH)2＋H2↑，所以转移0.02 mol电子时，电解池中溶液减少0.02 mol H2O，即减轻0.36 g，故D项错误。 4．在1 200 ℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应： ①H2S(g)＋O2(g)===SO2(g)＋H2O(g)　ΔH1 ②2H2S(g)＋SO2(g)===S2(g)＋2H2O(g)　ΔH2 ③H2S(g)＋O2(g)===S(g)＋H2O(g)　ΔH3 ④2S(g)===S2(g)　ΔH4 则ΔH4的正确表达式为(　　) A．ΔH4＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3) B．ΔH4＝(3ΔH3－ΔH1－ΔH2) C．ΔH4＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3) D．ΔH4＝(ΔH1－ΔH2－3ΔH3) 【答案】A 【解析】根据盖斯定律，①×－③×得⑤：S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH5＝(ΔH1－ΔH3)；根据盖斯定律，②×－③×得⑥：SO2(g)＋S(g)===O2(g)＋S2(g)　ΔH6＝(ΔH2－2ΔH3)；⑤＋⑥得：2S(g)===S2(g)　ΔH4＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)，答案为A。 5．(1)随着化石能源的减少，新能源的开发利用需求日益迫切。Bunsen热化学循环制氢工艺由下列三个反应组成： SO2(g)＋I2(g)＋2H2O(g)===2HI(g)＋H2SO4(l) ΔH＝a kJ·mol－1 2H2SO4(l)===2H2O(g)＋2SO2(g)＋O2(g) ΔH＝b kJ·mol－1 2HI(g) H2(g)＋I2(g)　ΔH＝c kJ·mol－1 则：2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝________kJ·mol－1。 (2)据粗略统计，我国没有经过处理便排放的焦炉煤气已超过250亿立方米，这不仅是能源的浪费，也对环境造成极大污染。为解决这一问题，我国在2004年起已利用焦炉煤气制取甲醇及二甲醚。 已知CO中的C与O之间以三键连接，且合成甲醇的主要反应原理为CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH。下表所列为常见化学键的键能数据： 化学键 C—C C—H H—H C—O C≡O O—H 键能/kJ·mol－1 348 414 436 326.8 1 032 464 则该反应的ΔH＝________kJ·mol－1。 (3)恒温恒容条件下，硫可以发生如下转化，其反应过程和能量关系如图所示。 已知：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－196.6 kJ·mol－1 ①写出能表示硫的标准燃烧热的热化学方程式：___________________________________________。 _________________________________________________________________。 ②ΔH2＝________kJ·mol－1。 【答案】(1)(2a＋b＋2c)　(2)－128.8　(3)①S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH＝－297 kJ·mol－1　②－78.64 【解析】(1)将题给热化学方程式依次编号为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，根据盖斯定律，由Ⅰ×2＋Ⅱ＋Ⅲ×2得2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝(2a＋b＋2c)kJ·mol－1；(2)该合成甲醇反应的ΔH＝1 032 kJ·mol－1＋2×436 kJ·mol－1－3×414 kJ·mol－1－326.8 kJ·mol－1－464 kJ·mol－1＝－128.8 kJ·mol－1。(3)①由图可知1 mol S(s)完全燃烧放出的热量为297 kJ，故能表示硫的标准燃烧热的热化学方程式为S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH＝－297 kJ·mol－1；②由图可知，参加反应的n(SO2)＝1 mol－0.2 mol＝0.8 mol，根据2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＝－196.6 kJ·mol－1，ΔH2＝0.8××(－196.6 kJ·mol－1)＝－78.64 kJ·mol－1。 1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $$