专题01 化学反应与能量转化（寒假复习讲义）高二化学鲁科版

专题01 化学反应与能量转化 内容导航 考点聚焦：紧扣考试命题常考点，有的放矢 重点速记：知识点和关键点梳理，查漏补缺 难点强化：难点内容标注与讲解，能力提升 复习提升：基础巩固+提升专练，全面突破 1.了解吸热反应、放热反应、焓变(ΔH)与反应热等概念。 2.认识化学能可以与热能、电能等其他形式的能相互转化 3.理解反应热、焓变概念，了解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式。 4.理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。 5.认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用 6.理解原电池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。 7.认识电解池的工作原理，会利用其分析电解装置并能写出电极反应和电解反应方程式。 8.了解金属电化学腐蚀的原理及防护方法，能用电化学原理分析对应的现象。 一、化学反应的热效应 1.化学反应的实质及能量变化 （1）化学反应的实质：反应物中化学键的断裂和生成物中化学键的形成。 （2）化学反应中的两大变化：物质变化和能量变化。 （3）化学反应中的两大守恒：质量守恒和能量守恒。 （4）化学反应中的能量转化形式：热能、光能、电能等。通常主要表现为热量的变化。 2.反应热和焓变 （1）反应热：在等温条件下，化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量。 （2）焓变 ①焓(H)：与内能有关的物理量。 ②焓变(ΔH)：生成物的焓与反应物的焓之差。 ③焓变与反应热的关系 等压条件下的反应热等于反应的焓变，常用ΔH表示反应热，常用单位：kJ·mol－1。 3.吸热反应和放热反应 （1）从能量高低角度理解 （2）从化学键角度理解 （3）常见的放热反应和吸热反应 放热反应 ①可燃物的燃烧；②酸碱中和反应；③大多数化合反应；④金属跟酸的置换反应；⑤物质的缓慢氧化等 吸热反应 ①大多数分解反应；②盐的水解；③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应；④盐酸与碳酸氢钠的反应；⑤碳和水蒸气、C和CO2的反应等 二、燃烧热和中和热 1.燃烧热和中和热的比较 燃烧热 中和热 相同点 能量变化 放热 ΔH及其单位 ΔH＜0，单位均为kJ·mol－1 不同点 反应物的量 1mol 不一定为1 mol 生成物的量 不确定 生成物水为1mol 反应热含义 101 kPa 时，1mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量 在稀溶液里，酸与碱发生中和反应生成1mol水时所放出的热量 表示方法 燃烧热为ΔH＝－a kJ·mol－1(a＞0) 强酸与强碱在稀溶液中反应的中和反应反应热为57.3 kJ·mol－1或 ΔH＝－57.3kJ·mol－1 【特别提醒】燃烧热中元素所对应的指定产物：C→CO2(g)，H→H2O(l)，S→SO2(g)，N→N2(g)等。 2.中和反应反应热的测定(以稀盐酸与稀NaOH溶液反应为例) （1）测定原理 通过量热计测得体系在反应前后的温度变化，再利用有关物质的比热容计算反应热。 （2）实验步骤及装置 实验装置 实验步骤 ①测量反应物的温度 ②测量反应后体系温度(记录反应后体系的最高温度) ③重复步骤①、②两次 ④数据处理：取三次测量所得温度进行计算，测得的数值取平均值，生成1 mol H2O时放出的热量为 kJ 大量实验测得：在25 ℃和101 kPa下，强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应生成1 mol H2O时，放出57.3 kJ的热量 三、热化学方程式 1.概念和意义 （1）概念：表明反应所释放或吸收的热量的化学方程式。 （2）意义：既表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。 如2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1表示在25 ℃、101 kPa条件下，2molH2(g)与1molO2(g)反应生成2mol液态水时放出的热量为571.6kJ。 2.热化学方程式的书写 （1）热化学方程式中必须标明反应物和生成物的聚集状态，固体(s)、液体(l)、气体(g)、水溶液(aq)，若为同素异形体，还要注明名称。 （2）热化学方程式要注明反应时的温度和压强。如不注明，即表示在25 ℃和101 kPa下测定。 （3）热化学方程式中的化学计量数为物质的量。故化学计量数可以是整数，也可以是分数。当化学计量数改变时，其ΔH也同等倍数的改变。 （4）要注明ΔH的符号：“＋”代表吸热、“－”代表放热，以及单位：kJ·mol－1。 3.计算ΔH的常用方法 计算依据 计算方法 热化学方程式 热化学方程式与数学上的方程式相似，可以移项同时改变正、负号，各项的化学系数包括ΔH的数值可以同时扩大或缩小相同的倍数 盖斯定律 可以将两个或两个以上的热化学方程式包括其ΔH相加或相减，得到一个新的热化学方程式 化学键的变化 ΔH＝反应物的化学键断裂所吸收的总能量－反应产物的化学键形成所放出的总能量 反应物和反应产物的总能量 ΔH＝H(反应产物)－H(反应物) 摩尔燃烧焓 可燃物完全燃烧产生的热量＝n(可燃物)×其摩尔燃烧焓 图像信息(a、b、c均大于0) ΔH＝(a－b) kJ/mol＝－c kJ/mol ΔH＝(a－b) kJ/mol＝＋c kJ/mol 4.热化学方程式书写的注意事项 四、化学能转化为电能---电池 1．工作原理 能量变化 化学能转化为电能 形成条件 两个电极 组合情况 ① ② ③ ④ 负 极 较活泼金属 金属 金属 石墨或Pt 正 极 较不活泼金属 金属氧化物 石墨或Pt 石墨或Pt 电解质溶液或 熔液、固体 电解质可能与电极的负极反应，也可能不与电极反应 电极上 有自发的氧化还原反应发生 微粒流向 外电路 电子从负极流向正极 内电路 溶液中阳离子移向正极，阴离子移向负极 2．多角度判断原电池的正、负极 正极 较不活泼金属或非金属 电极材料 较活泼金属 负极 还原反应 电极反应类型 氧化反应 电子流入 电子流向 电子流出 电流流出 电流流向 电流流入 阳离子迁移的电极 离子流向 阴离子迁移的电极 质量增大或不变 电极质量 质量减少或不变 电极有气泡产生 电极现象 电极变细 3．原电池原理的应用 加快化学反应速率 实验室用锌和稀硫酸反应制备氢气时，常用粗锌，产生氢气的速率更快。原因是粗锌中的杂质和锌、稀硫酸构成原电池，电子定向移动，加快了锌与硫酸反应的速率。 比较金属的活泼性 一般情况下，在原电池中，负极金属的活泼性比正极金属的活泼性强。 设计原电池 首先将氧化还原反应分成两个半反应。 根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。 4．化学电池 名称 干电池 (一次电池) 充电电池 (二次电池) 燃料电池 特点 ①活性物质(发生氧化还原反应的物质)消耗到一定程度后，不能再使用(放电之后不能充电) ②电解质溶液为胶状，不流动 ①放电后可再充电使活性物质获得再生 ②可以多次充电，重复使用 ①电极本身不包含活性物质，只是一个催化转换元件 ②工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给(反应物不是储存在电池内部)，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排出 举例 普通的锌锰电池、碱性锌锰电池、银锌电池等 铅蓄电池、锂电池、镍镉电池等 氢氧燃料电池、CH4燃料电池、CH3OH燃料电池等 五、原电池工作原理及应用 1.原电池构成条件 反应 能发生自发进行的氧化还原反应(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应) 电极 一般是活泼性不同的两电极(金属或石墨) 闭合 回路 ①电解质溶液 ②两电极直接或间接接触 ③两电极插入电解质溶液中 2.原电池的工作原理 （1）两种装置 如图是锌铜原电池的两种装置： （2）工作原理(以装置Ⅱ为例) 电极名称 负极 正极 电极材料 锌片 铜片 电极反应 Zn－2e－===Zn2＋ Cu2＋＋2e－===Cu 反应类型 氧化反应 还原反应 电子流向 由Zn片沿导线流向Cu片 盐桥中离子移向 盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极 盐桥作用 ①连接内电路，形成闭合回路； ②平衡电荷，使原电池不断产生电流 3.原电池原理的应用 （1）设计原电池 以反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2为例 ①化合价升高的物质 负极：Cu ②活泼性较弱的物质 正极：C ③化合价降低的物质 电解质溶液：FeCl3 示意图 （2）加快氧化还原反应的速率 构成原电池的反应速率比直接接触的反应速率快。如在锌与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液，CuSO4与锌发生置换反应生成Cu，从而形成Cu－Zn微小原电池，加快产生H2的速率。 （3）比较金属活动性强弱 如有两种金属a和b，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到a极溶解，b极上有气泡产生。由此可判断出a是负极、b是正极，且金属活动性：a＞b。 （4）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。 六、常见化学电源 1.一次电池 （1）含义 放电后不可再充电的电池。 （2）常见电池 ①碱性锌锰电池 负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； 正极：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－； 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。 ②锌银电池 负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； 正极：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－； 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。 2.二次电池 （1）含义 二次电池又称可充电电池或蓄电池，是一类放电后可以再充电而反复使用的电池。 （2）铅酸蓄电池 总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。 放电时的反应 负极：Pb＋SO－2e－===PbSO4； 正极：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O。 充电时的反应 阴极：PbSO4＋2e－===Pb＋SO； 阳极：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO。 3.燃料电池 （1）含义 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，常见的燃料除H2外，还有CO、水煤气(CO和H2)、烃类(如CH4)、醇类(如CH3OH)、醚类(如CH3OCH3)、氨(NH3)、肼(H2N—NH2)等。如无特别提示，燃料电池反应原理类似于燃料的燃烧。 （2）实例 以甲醇为燃料，写出下列介质中的电极反应式。 ①酸性溶液(或含质子交换膜) 正极：O2＋6e－＋6H＋===3H2O； 负极：CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋。 ②碱性溶液 正极：O2＋6e－＋3H2O===6OH－； 负极：CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O。 ③固体氧化物(其中O2－可以在固体介质中自由移动) 正极：O2＋6e－===3O2－； 负极：CH3OH－6e－＋3O2－===CO2＋2H2O。 ④熔融碳酸盐(CO) 正极：O2＋6e－＋3CO2===3CO； 负极：CH3OH－6e－＋3CO===4CO2＋2H2O。 七、电解池及工作原理 1.电解与电解池 2.电解池工作原理(以电解CuCl2溶液为例) 3.电极上离子的放电顺序 阴极(与电极材料无关) 氧化性强的先放电，放电顺序如下： 阳极 若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应，Fe作阳极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋。若是惰性电极作阳极，放电顺序如下： 【特别提醒】 ①放电指的是电极上的得、失电子。 ②活性电极指的是除去Au、Pt以外的金属，惰性电极指的是Pt、Au、C电极，不参与电极反应。 ③阴极材料若为金属电极，一般是增强导电性但不参与反应。 4.用惰性电极电解电解质溶液的三种类型 （1）电解水型 实例 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 复原方法 H2SO4 阴极：2H＋＋2e－===H2↑ 阳极：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ 总反应式：2H2O2H2↑＋O2↑ 增大 加水 （2）电解电解质型 实例 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 复原方法 HCl 阴极：2H＋＋2e－===H2↑ 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 总反应式：2HClH2↑＋Cl2↑ 减小 通入HCl CuCl2 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 总反应式：CuCl2Cu＋Cl2↑ 加CuCl2固体 （3）电解质和水均参与电解型 实例 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 复原方法 NaCl、KCl(放H2生碱) 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 总反应式：2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－ 减小并生成新电解质 通入HCl气体 CuSO4、 Cu(NO3)2 (放O2生酸) 阳极：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu 总反应式：2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋ 减小并生成新 电解质 加CuO 八、电解原理的应用 1.电解饱和食盐水 （1）反应原理 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)； 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(还原反应)； 总反应化学方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑； 总反应离子方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。 （2）氯碱工业 ①含义 习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业。 ②离子交换膜法的生产过程 ③阳离子交换膜的作用 阻止OH－进入阳极室与Cl2发生副反应：2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O，阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。 ④氯碱工业产品 2.电镀与电解精炼铜 （1）电镀 ①概念：利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的加工工艺。 ②目的：增强金属的抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。 （2）电解精炼铜 3.电冶金 （1）本质为Mn＋＋ne－===M，利用电解熔融盐(或氧化物)的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。 （2）实例 ①冶炼钠 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ 阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑； 阴极反应式：2Na＋＋2e－===2Na。 ②冶炼镁 MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ 阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑； 阴极反应式：Mg2＋＋2e－===Mg。 ③冶炼铝 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ 阳极反应式：6O2－－12e－===3O2↑； 阴极反应式：4Al3＋＋12e－===4Al。 九、金属腐蚀与防护 1.金属的腐蚀 （1）金属腐蚀的本质 金属原子失去电子变为金属阳离子，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 条件 金属与接触到的干燥气体或非电解质液体直接发生化学反应 不纯的金属接触到电解质溶液发生原电池反应 本质 M－ne－===Mn＋ M－ne－===Mn＋ 现象 金属被腐蚀 较活泼的金属被腐蚀 区别 无电流产生 有微弱电流产生 联系 电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多，腐蚀速率更快，危害也更严重 ②析氢腐蚀与吸氧腐蚀(以钢铁的腐蚀为例) 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 电极反应 负极 Fe－2e－===Fe2＋ 正极 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 总反应式 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 联系 吸氧腐蚀更普遍 2.金属的防护 （1）改变金属材料的组成 如制成合金、不锈钢等。 （2）在金属表面覆盖保护层 如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。 （3）电化学保护法 ①牺牲阳极法——原电池原理 a.负极：比被保护金属活泼的金属； b.正极：被保护的金属设备。 ②外加电流法——电解原理 a.阴极：被保护的金属设备； b.阳极：惰性金属。 3.金属腐蚀快慢的判断 （1）对同一电解质溶液来说，腐蚀的快慢：电解池原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀。 （2）对同一金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液中＞弱电解质溶液中＞非电解质溶液中(浓度相同)。 （3）活动性不同的两种金属，活动性差异越大，腐蚀越快。 （4）对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀速率越快。 十、电化学计算的常用方法 1.根据总反应式计算 先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。 2.根据电子守恒计算 （1）用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。 （2）用于混合溶液中电解的分阶段计算。 3.根据关系式计算 根据得失电子守恒建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。 如以电路中通过4 mol e－为桥梁可构建以下关系式： (式中M为金属，n为其离子的化合价数值) 该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。 一、热化学方程式 1．概念：表明反应所释放或吸收的热量的化学方程式。 2．意义：热化学方程式不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。例如：H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1，表示在25℃和101kPa下，1mol气态H2和0.5mol气态O2反应生成1mol液态H2O时，放出285.8kJ的热量。 3．热化学方程式的书写 （1）写出化学方程式并注明各物质的聚集状态。热化学方程式的化学计量数表示的是物质的量，可以是整数或分数。物质的聚集状态：固态用“s”，液态用“l”，气体用“g”，溶液用“aq”。 （2）注明反应时的温度和压强。常用的ΔH的数据，一般都是25 ℃和101 kPa时的数据，可以不特别注明。 （3）用ΔH表示化学反应热，ΔH必须与化学方程式一一对应，注意“＋”“－”和单位kJ·mol－1。 二、盖斯定律 （1）实验证明，一个化学反应，不管是一步完成的还是分几步完成的，其反应热是相同的。换句话说，在一定条件下，化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应进行的途径无关。 例：下图表示始态到终态的反应热。 （2）盖斯定律的意义 应用盖斯定律可以间接计算出反应很慢的或不容易直接发生的或者伴有副反应的反应的反应热。 2．盖斯定律的应用：根据盖斯定律，利用已知反应的反应热可以计算未知反应的反应热。 例如：反应C(s)＋O2(g)===CO(g)的反应热无法直接测定，但下列两个反应的反应热却可以直接测定： C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1 CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2＝－283.0 kJ·mol－1 上述三个反应具有如下关系： 根据盖斯定律，则有：ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝－110.5kJ·mol－1。 三、原电池电极反应式的书写 1.书写遵循的原则 原电池的负极和正极分别发生氧化反应和还原反应，因此电极反应式的书写要遵循质量守恒、电子守恒及电荷守恒。弱电解质、气体和难溶物均写成化学式，其余的以离子形式表示。正极反应产物、负极反应产物根据题意或化学方程式确定，也要注意电解质溶液的成分对电极产物的影响。 2.电极反应式的书写类型 （1）题目给定原电池的装置图，未给总反应式 ①首先找出原电池的正、负极，即分别找出氧化剂和还原剂。 ②结合电解质判断出还原产物和氧化产物。 ③遵循氧化还原反应离子方程式配平原则，写出电极反应式。(注意：电极产物能否与电解质溶液共存，如铅蓄电池的负极铅失电子变为Pb2＋，但Pb2＋与硫酸溶液中的SO不共存，因而负极电极反应式为Pb－2e－＋SO===PbSO4) ④将两电极反应式相加(注意两极得失电子数相等)可得电池总反应式。 （2）题目给出原电池的总反应式 按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应的规律，根据原电池总反应判断出两极反应的产物，然后结合电解质溶液所能提供的离子，依据质量守恒、电荷守恒配平电极反应式。 ①分析原电池总反应式中各元素的化合价变化情况，找出氧化剂及其对应的还原产物，氧化剂发生的反应即为正极反应；找出还原剂及其对应的氧化产物，还原剂发生的反应即为负极反应。即列出物质，标出电子得失； ②当氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物由多种元素组成时，还应考虑电解质是否参与了反应。即选离子，配电荷；配个数，巧用水； ③若有一个电极反应式较难写出，可先写出较易写出的电极反应式，然后再用总反应式减去该电极反应式即得到另一电极反应式。 ④两式加，验总式。 （3）电池的电极反应书写要满足所处的电解质溶液的酸碱性环境。例如在氢氧燃料电池的电极反应书写中，在碱性环境中O2得电子后的产物写OH-比写H2O更合适，在传导O2-的固体电解质中，O2得电子后的产物写O2-比写OH-更合适。 （4）电池的电极反应式可以直接写，也可以将总电池反应减去某一极反应得到另一极反应。减的时候要注意不要在负（正）极出现正（负）极得（失）电子的物质。 3.给出电极反应式书写总反应方程式 根据给出的两个电极反应式，写出总反应方程式时，首先要使两个电极反应式得失电子数相等，然后将两式相加，消去反应物和生成物中相同的物质即可。注意：若反应式同侧出现不能共存的离子，如H+和OH-、Pb2+和SO42-要写成反应后的物质H20和PbS04。 四、原电池原理和电解原理的综合应用 1．可充电电池原理和特点 （1）原理 可充电电池属于二次电池，是一种可反复使用的电池。当电池放电时，是一种原电池，当电池充电时，又是一种电解池。 （2）离子移动的方向 原电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极；电解池中阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。对此可通过电子的流向加以判断：在原电池中，电子由负极流向正极，溶液中的阳离子应移向正极，正极发生得电子的还原反应；电解池中，电子由电源负极流入阴极，阳离子应移向阴极，阴离子移向阳极，阳极发生失电子的氧化反应，电子沿导线流回电源正极，构成一个闭合回路。 无论是原电池还是电解池，阳离子一定移向发生还原反应的极，阴离子一定移向发生氧化反应的极。 （3）充放电后溶液pH的变化 充放电后溶液pH的变化与两极反应有密切关系，可通过电极反应式加以判断。 2．电极反应式的书写 （1）可充电电池电极反应式的书写 ①放电时(原电池) 负极—还原剂发生氧化反应，可据此写出负极反应式。 正极—氧化剂发生还原反应，可据此写出正极反应式。 ②充电时(电解池) 阴极—电极反应式与放电时负极反应式书写方向相反。 阳极—电极反应式与放电时正极反应式书写方向相反。 在书写电极反应式时要注意电解质溶液是否参与电极反应。对于复杂的电极反应式，可先写出其中一个简单的电极反应式(通常是负极)，然后用总反应方程式减去该电极反应式即可得到另一个电极反应式。 （2）陌生电极反应式的书写(以原电池为例) 对于不熟悉的电极反应式可以按照下列思路进行书写。 五、燃料电池的电极反应式的书写 （1）写出电池总反应式 燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应，则总反应为加合后的反应。甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的总反应为CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。 （2）写出电池的正极反应式 无论负极燃料是H2还是含碳燃料(CO、CH4、CH3OH、C4H10、C2H5OH……)，正极一般都是O2发生还原反应，若在碱性条件下，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，若在酸性条件下，正极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。 （3）写出电池的负极反应式 负极反应式＝总反应式－正极反应式。 【特别提醒】书写电极反应式时应注意： （1）两极得失电子数相等。 （2）电极反应常用“=”，不用“→” （3）电极反应中若有气体生成，需加“↑”；若有固体生成，一般不标“↓”。 基础巩固 1．已知M→P分两步进行：①M→N，②N→P。其反应过程中能量变化如图。下列说法错误的是 A．M的总键能比P的总键能大 B．相同条件下，最稳定的物质为P C．ΔH1>ΔH2 D．ΔH<0 【答案】A 【解析】为放热反应，说明生成物总键能大于反应物总键能，A错误；物质能量越低，结构越稳定，P能量最低结构最稳定，B正确；为吸热过程的反应热，为正值，为放热过程的反应热，为负值，，C正确；由图像可知反应物能量高于生成物，该反应为放热反应，，D正确；故选A。 放热反应，则反成物断键吸收的总能量小于生成物成键释放的总能量，D正确；故选C。 2．下列说法不正确的是 A．化学反应中的能量变化主要是由化学键变化引起的 B．能量变化必然伴随发生化学反应 C．如图所示反应为放热反应 D．晶体与晶体的反应为吸热反应 【答案】B 【解析】A．化学反应的本质是断键和成键，断裂化学键要吸收能量，形成化学键要释放能量，所以化学反应中的能量变化主要是由化学键变化引起的，故A正确；B．化学反应会伴随能量变化，但是有能量变化的未必是化学反应，如水由气态变液态会释放能量，故B错误；C．图示中反应物总能量高于生成物总能量，为放热反应，故C正确；D．晶体与晶体的反应中反应物总能量低于生成物总能量，为吸热反应，故D正确；故答案为：B。 3．下列说法正确的是 A．  ，则碳的燃烧热等于 B．C(石墨，s)(金刚石，s)  ，则金刚石比石墨稳定 C．用溶液和NaOH溶液反应测定中和反应的反应热：   D．与在催化剂、500℃下混合反应生成，转移电子的数目约为 【答案】C 【解析】碳的燃烧热是25℃、101lPa时1mol碳完全燃烧生成二氧化碳气体放出的能量，生成的是CO，则碳的燃烧热不等于110.5 kJ·mol−1，A错误；C(石墨，s)(金刚石，s) ，金刚石的能量大于石墨，能量越低越稳定，所以石墨比金刚石稳定，B错误；醋酸为弱电解质，电离需要吸热，当用稀CH3COOH(aq)和稀NaOH(aq)生成1molH2O(l)时，反应热ΔH＞－57.3kJ/mol，C正确；与在催化剂、500℃下混合反应生成，该反应为可逆反应，不能完全转化，转移电子的数目小于，D错误；故选C。 4．利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是 A．b电极为电池负极 B．电池工作时，海水中的向b电极移动 C．电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性 D．每消耗1mol Al，理论需要消耗为33.6L 【答案】B 【解析】Al和海水构成的原电池中，铝为活泼金属，发生失电子的氧化反应生成Al3+，则a电极为负极，b电极为正极，负极反应式为Al-3e-=Al3+，正极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，原电池工作时，阳离子移向正极，阴离子移向负极，据此分析解答。由分析可知，Al为负极，则b为正极，故A错误；原电池工作时，阳离子向正极移动，即海水中的Na+向b电极移动，故B正确；原电池工作时，a电极为负极，负极反应式为Al-3e-=Al3+，随后发生反应：，离子净消耗，a电极区域的海水不会呈强碱性，故C错误；没有说明标准状况，故不能计算氧气的体积，故D错误；故选B。 5．铅蓄电池放电的反应为：，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是 A．电池工作时，发生氧化反应 B．电池工作时，通过隔膜向负极移动 C．电池工作时，负极的电极反应方程式为 D．反应中每生成1mol，转移电子数为2mol 【答案】C 【解析】电池工作时，Pb是负极、PbO2是正极，PbO2发生还原反应，故A错误；电池工作时，通过隔膜向正极移动，故B错误；电池工作时，负极Pb失去电子生成硫酸铅，电极反应方程式是，故C正确；总反应为Pb+PbO2+4H++2SO=2PbSO4+2H2O，则生成2mol硫酸铅转移2mol电子，故每生成1mol，转移电子数为1mol，故D错误；故选C。 6．比亚迪新能源车使用的“刀片电池”是磷酸铁锂电池，电池充电原理：，装置示意图如图。 下列叙述不正确的是 A．充电时电子从c→a→b→d B．放电时，脱离石墨，经电解质嵌入正极 C．充电时的b极反应为 D．若初始两电极质量相等，放电过程中当转移个电子时，两电极的质量差为 【答案】A 【解析】由电池充电原理可知石墨一极为阴极，充电时电子不能经过电解质溶液，不能从a→b，A错误；放电时正极反应(负极反应)，故脱离石墨，经电解质嵌入正极，B正确；充电时的b极为阳极，发生氧化反应，由电池充电原理可得b电极反应为，C正确；放电时发生反应，若初始两电极质量相等，放电过程中当转移个电子时，两电极的质量差为，D正确；故选答案选A。 7．某小组利用如图装置研究原电池工作原理。下列叙述不正确的是    A．和不连接时，铁片上会有金属铜析出 B．和用导线连接时，铜片上的反应为 C．无论a和b是否连接，铁片均发生还原反应 D．a和b用导线连接时，溶液中向铜电极移动 【答案】C 【解析】A．和不连接时，铁片和硫酸铜溶液之间发生化学反应，铁能将金属铜从其盐中置换出来，所以铁片上会有金属铜析出，故A正确；B．和用导线连接时，形成了原电池，铜作正极，发生的反应为：，故B正确；C．和不连接时，铁片和硫酸铜溶液之间发生化学反应，铁能将金属铜从其盐中置换出来，和用导线连接时，形成了原电池，加快了铁将金属铜从其盐中置换出来的速度，无论和是否连接，铁片均会溶解，铁片均发生氧化反应，故C错误；D．和用导线连接时，形成了原电池，为负极，为正极，铜离子移向铜电极，故D正确；答案选C。 8．热激活电池常用作火箭的工作电源，某种热激活电池以Ca和为电极材料，以无水为电解质，电池总反应为。当电解质受热熔融后，电池即可瞬间放电。下列有关说法错误的是 A．电极发生还原反应 B．负极的电极反应式为 C．常温时，在正负极间接上电流表，指针不偏转 D．每转移0.1 mol电子，理论上生成20.7 g Pb 【答案】D 【解析】A．根据电池总反应可知，Ca为原电池的负极，为正极，正极发生还原反应，A正确；B．负极发生氧化反应，电极反应式为，B正确；C．常温下，电解质不能融化，不能形成原电池，所以指针不偏转，C正确；D．根据正极电极反应式知每转移0.1 mol电子，生成0.05 mol Pb，为10.35 g，D错误；故选D。 9．氯碱工业是高能耗产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺节能超过。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如下图所示，其中电极未标出，图中NaOH溶液的浓度。分析图示原理，判断下列说法不正确的是 A．电解池阳极反应方程式为： B．燃料电池中的由燃料电池右室向左室迁移 C．Y为，燃料电池的正极反应为： D．新工艺利用燃料电池提供电能实现节能，同时获得更高浓度的NaOH溶液，为后续的NaOH结晶过程节约能源 【答案】B 【解析】燃料电池中通入空气(或氧气)的一极为正极，所以燃料电池右侧为正极，左侧为负极；A装置左侧加入饱和NaCl溶液，右侧加入氢氧化钠溶液，为使氯化钠和氢氧化钠不混合，离子膜为阳离子交换膜，所以左侧Cl-被氧化生成氯气，为电解池阳极，右侧为电解池阴极，水电离出的氢离子被还原为氢气，同时产生OH-。阴极生成的氢气通入燃料电池的负极。电解池电解饱和食盐水，左侧为阳极，阳极反应方程式为，故A正确；根据以上分析，燃料电池的左侧为负极、右侧为正极，依据氢氧化钠溶液浓度的变化可知由燃料电池左室向右室迁移，故B错误；电解池阴极生成氢气，Y为，燃料电池右侧为正极，正极氧气得电子生成氢氧根离子，正极反应为，故C正确；燃料电池可以补充电解池消耗的电能；同时可提高产出碱液的浓度，NaOH溶液的浓度，为后续的NaOH结晶过程节约能源，故D正确；故选B。 10．为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组的学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩里，保存一星期后，下列有关实验现象的描述不正确的是 A．装置I中左侧液面会上升 B．装置I中左侧液面比装置II中高 C．装置II中的有气体生成 D．装置III中的铁钉腐蚀最严重 【答案】D 【解析】Ⅰ中铁钉和铜丝相连，由于铁比铜活泼，Ⅰ中盛有10%食盐水，则铁钉会发生吸氧腐蚀，所以I中左侧压强减小，液面上升，故A正确；盐酸具有挥发性，所以II中左侧空气中含有稀盐酸，导致II中铁钉发生析氢腐蚀，发生了反应为2H++2e-=H2↑，生成了气体，则Ⅱ中左侧液面会下降，即装置I中左侧液面比装置II中高，故B正确；盐酸具有挥发性，所以II中左侧空气中含有稀盐酸，导致II中铁钉发生析氢腐蚀，发生了反应为2H++2e-=H2↑，生成了气体，故C正确；Ⅲ中虽然铁钉也和铜丝相连，但由于所装试剂为不挥发性硫酸，且浓硫酸具有吸水性，铁钉在干燥的空气中几乎不被腐蚀，故D错误；故选D。 11．一种耦合HCHO制的装置如图1所示，电极为惰性催化电极，阳极反应机理如图2所示： 下列说法正确的是 A．电解时，电极a上有生成 B．电解时，通过阴离子交换膜向电极a移动 C．电解时，阳极反应过程中有非极性共价键的断裂与形成 D．电解时，电路中每通过1mol电子，装置中共生成 【答案】D 【解析】由图可知，b电极上HCHO被氧化为，则b电极为阳极，a电极为阴极；电解质溶液为KOH溶液，结合反应机理，则阳极反应涉及：①HCHO+OH−=，②，③，则阳极反应式为：，阴极反应式为：，据此解题； 电解时，电极a为阴极，阴极反应式为：，有生成，A错误；电解时，通过阴离子交换膜向阳极移动，应向电极b移动，B错误；根据阳极反应机理分析可知，反应过程中无非极性键的断裂，C错误；阳极反应为，阴极反应式为：，电极反应中每通过1mol电子，生成，D正确；故选D。 12．2024年5月8日，我国第三艘航空母舰福建舰顺利完成首次海试。舰体表面需要采取有效的防锈措施，下列防锈措施中不形成表面钝化膜的是 A．发蓝处理 B．阳极氧化 C．表面渗镀 D．喷涂油漆 【答案】D 【解析】喷涂油漆是将油漆涂在待保护的金属表面，并没有在表面形成钝化膜。 13．我国自主设计建造的浮式生产储卸油装置“海葵一号”将在珠江口盆地海域使用，其钢铁外壳镶嵌了锌块，以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。下列有关说法正确的是 A．钢铁外壳为负极 B．镶嵌的锌块可永久使用 C．该法为外加电流法 D．锌发生反应：Zn－2e－===Zn2＋ 【答案】D 【解析】钢铁外壳为正极，锌块为负极，A错误；镶嵌的锌块会被逐渐消耗，需根据腐蚀情况进行维护和更换，不能永久使用，B错误；该方法为牺牲阳极法，C错误。 14．“千畦细浪舞晴空”，氮肥保障了现代农业的丰收。为探究(NH4)2SO4的离子键强弱，设计如图所示的循环过程，可得ΔH4/(kJ·mol－1)为(　　) A．＋533 B．＋686 C．＋838 D．＋1143 【答案】C 【解析】根据图示，可得：①NH4Cl(s)===NH(g)＋Cl－(g)　ΔH1＝＋698 kJ·mol－1、 ②NH4Cl(s)===NH(aq)＋Cl－(aq)　ΔH2＝＋15 kJ·mol－1、③Cl－(g)===Cl－(aq)　ΔH3＝－378 kJ·mol－1、④(NH4 )2SO4(s)===NH(g)＋SO(g)　ΔH4、 ⑤(NH4)2SO4(s)===NH(aq)＋SO(aq)　ΔH5＝＋3 kJ·mol－1、⑥SO(g)===SO(aq)　ΔH6＝－530 kJ·mol－1。根据盖斯定律，由①－②＋③，可得NH(aq)===NH(g)　ΔH＝＋305 kJ·mol－1，同理，由④－⑤＋⑥，可得NH(aq)===NH(g)　ΔH＝ΔH4－533 kJ·mol－1，则ΔH4－533 kJ·mol－1＝＋305 kJ·mol－1，ΔH4＝＋838 kJ·mol－1。 提升专练 15．物质变化过程中常伴随有能量变化。某化学反应的能量变化曲线如图所示。下列说法正确的是    A．该反应属于放热反应 B．该反应中的能量一定低于的能量 C．断裂和时放出能量 D．该反应生成时，吸收能量 【答案】D 【解析】A．由图可知，该反应中反应物的总能量低于生成物的总能量，该反应属于吸热反应，A错误；B．由图可知，该反应中的能量一定低于的能量，B错误；C．断裂化学键需要吸收能量，C错误；D．依据图像分析判断和反应生成，每生成吸收热量，D正确； 故选D。 16．各相关物质的燃烧热数据如下表。下列热化学方程式正确的是 物质 C2H6(g) C2H4(g) H2(g) ΔH/(kJ·mol－1) －1 559.8 －1 411 －285.8 A.C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－1 411 kJ·mol－1 B.C2H6(g)===C2H4(g)＋H2(g) ΔH＝－137 kJ·mol－1 C.H2O(l)===O2(g)＋H2(g)　ΔH＝＋285.8 kJ·mol－1 D.C2H6(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH＝－1 559.8 kJ·mol－1 【答案】D 【解析】1 mol纯物质完全燃烧生成指定的物质放出的热量称为燃烧热。A.H2O应该为液态，A错误；B.C2H6(g)===C2H4(g)＋H2(g)　ΔH＝＋137 kJ·mol－1，B错误；C.氢气的燃烧热为285.8 kJ/mol，则H2O(l)===O2(g)＋H2(g)　ΔH＝＋285.8 kJ·mol－1，C错误；D.C2H6(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH＝－1 559.8 kJ·mol－1，D正确。 17．实验测得25 ℃、101 kPa时，H2的燃烧热为285.8 kJ·mol－1，NaOH稀溶液与硫酸稀溶液反应的中和反应反应热为57.3 kJ·mol－1，下列热化学方程式的书写正确的是 A.2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1 B.2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1 C.2NaOH(aq)＋H2SO4(aq)===Na2SO4(aq)＋2H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1 D.NaOH(aq)＋H2SO4(aq)===Na2SO4(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1 【答案】D 【解析】25 ℃、101 kPa时，H2的燃烧热为285.8 kJ·mol－1，即1 mol氢气燃烧生成液态水放出的热量为285.8 kJ，则2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1；NaOH稀溶液与硫酸稀溶液发生的中和反应反应热为57.3 kJ·mol－1，即氢氧化钠和硫酸反应生成1 mol水放出的热量是57.3 kJ，热化学方程式为NaOH(aq)＋H2SO4(aq)===Na2SO4(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1。 18．已知：①NaHCO3(s)===Na＋(aq)＋HCO(aq)　ΔH1 ②Na2CO3(s)===2Na＋(aq)＋CO(aq)　ΔH2 ③2NaHCO3(s)===Na2CO3(s)＋CO2(g)＋H2O(l)　ΔH3 ④Na2CO3(s)＋2H＋(aq)===2Na＋(aq)＋CO2(g)＋H2O(l)　ΔH4<0 下列判断正确的是 A.ΔH3<0 B.ΔH1>0，ΔH2<0 C.CO(aq)＋2H＋(aq)===CO2(g)＋H2O(l)　ΔH5>0 D.CO(aq)＋CO2(g)＋H2O(l)===2HCO(aq)　ΔH6＝ΔH1－ΔH2－ΔH3 【答案】B 【解析】A.NaHCO3受热分解，且需要持续加热，即该分解反应是吸热反应，则ΔH3＞0，故A错误；B.NaHCO3溶于水是吸热的，则ΔH1＞0，Na2CO3溶于水是放热的，则ΔH2＜0，故B正确；C.因为ΔH2＜0，ΔH4＜0，根据盖斯定律，反应②＋④得到反应CO(aq)＋2H＋(aq)===CO2(g)＋H2O(l)　ΔH5，则ΔH5＝ΔH2＋ΔH4＜0，故C错误；D.根据盖斯定律，将反应①×2－②－③得到CO(aq)＋CO2(g)＋H2O(l)===2HCO(aq)　ΔH6，则ΔH6＝2ΔH1－ΔH2－ΔH3，故D错误。 19．气体的自动化检测中常常应用原电池原理的传感器。下图为电池的工作示意图：气体扩散进入传感器，在敏感电极上发生反应，传感器就会接收到电信号。下表列出了待测气体及敏感电极上部分反应产物。则下列说法中正确的是 待测气体 部分电极反应产物 NO2 NO Cl2 HCl CO CO2 H2S H2SO4 A.上述气体检测时，敏感电极均作电池正极 B.检测分别含H2S和CO体积分数相同的两份空气样本时，传感器上产生的电流大小相同 C.检测H2S时，对电极充入空气，对电极上的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D.检测Cl2时，敏感电极的电极反应式为Cl2＋2e－===2Cl－ 【答案】D 【解析】原电池中的正极发生还原反应，得到电子，元素的化合价降低，而待测气体为CO时，反应产物为二氧化碳，C元素的化合价升高，发生氧化反应，所以此时敏感电极作电池负极，同理，待测气体为H2S时，S元素的化合价也升高，敏感电极作电池负极，A错误；H2S和CO体积分数相同，则二者物质的量相同，二者失去的电子的物质的量不同，CO失去2个电子，而H2S中S失去8个电子，所以在气体的扩散速度相同的前提下，传感器上产生的电流大小不同，B错误；检测H2S时，因为电极产物为H2SO4，所以电解质溶液为硫酸，对电极为正极，发生还原反应，充入空气，则正极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，C错误；检测Cl2时，Cl元素的化合价降低，所以敏感电极作正极，则敏感电极的电极反应式是Cl2＋2e－===2Cl－，D正确。 20．我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为x mol·h－1。下列说法错误的是 A.b电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ B.离子交换膜为阴离子交换膜 C.电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜 D.海水为电解池补水的速率为2x mol·h－1 【答案】D 【解析】由图可知，该装置为电解水制取氢气的装置，a电极与电源正极相连，为电解池的阳极，b电极与电源负极相连，为电解池的阴极，阴极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阳极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，电池总反应为2H2O2H2↑＋O2↑，据此解答。A.b电极为阴极，发生还原反应，电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故A正确；B.该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH浓度不变，阳极发生的电极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，为保持OH－离子浓度不变，则阴极产生的OH－离子要通过离子交换膜进入阳极室，即离子交换膜应为阴离子交换膜，故B正确；C.电解时电解槽中不断有水被消耗，海水中的动能高的水可穿过PTFE膜，为电解池补水，故C正确；D.由电解总反应可知，每生成1 mol H2要消耗1 mol H2O，生成H2的速率为x mol·h－1，则补水的速率也应是x mol·h－1，故D错误。 21．一氧化氮-空气质子交换膜燃料电池工作时将化学能转化为电能。某同学设计用该电池将雾霾中的、NO与物质A转化为，转化原理和进一步电镀原理如图所示。已知：装置丙为铜表面镀银装置，下列说法不正确的是 A．燃料电池放电过程中负极的电极反应式： B．标准状况下，若物质A为氨气，当装置甲中有5.6L参加反应时，装置乙中通入的物质A的物质的量为0.8mol C．电极D为Cu D．若电极C为粗银，一段时间后，溶液中的浓度不变 【答案】D 【解析】装置甲中NO中的N失电子，化合价由+2价升至+5价，NO发生氧化反应，该电极为负极，通入氧气的一极为正极，乙装置中，通SO2的电极与电源正极相连，为阳极，通入NO的一极为阴极，丙装置为铜表面镀银装置，则电极C为银作阳极，电极D为Cu作阴极。由分析知，甲为燃料电池的负极，NO在负极发生氧化反应生成HNO3，根据N化合价的变化情况，结合电荷守恒、原子守恒可得到负极的反应式：，A项正确；由分析知，装置乙中阳极上失电子发生氧化反应，电极反应式为，通NO的电极为阴极，阴极上得电子发生还原反应，电极反应式为，可得装置乙中总反应方程式为，装置甲中有5.6LO2(标准状况下为0.25mol)参加反应，此时转移电子=1mol，由装置乙中总反应方程式可知，此时生成0.4mol硫酸，可以消耗0.8mol氨气，B项正确；装置丙为铜表面镀银装置，此时铜为阴极，银为阳极，由图可知电极D与装置甲的负极相连，则电极D为Cu，C项正确；若电极C为粗银，则阳极消耗的Ag比阴极析出的Cu少，则一段时间后，溶液中的浓度会减小，D项错误；故选D。 22．尿素[CO(NH2)2]合成的发展体现了化学科学与技术的不断进步。 （1）二十世纪初，工业上以CO2和NH3为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步： ⅰ.CO2和NH3生成NH2COONH4； ⅱ.NH2COONH4分解生成尿素。 结合反应过程中能量变化示意图，下列说法正确的是________(填序号)。 a．活化能：反应ⅰ<反应ⅱ b．ⅰ为放热反应，ⅱ为吸热反应 c．CO2(l)＋2NH3(l)===CO(NH2)2(l)＋H2O(l)　ΔH＝E1－E4 （2）近年研究发现，电催化CO2和含氮物质(NO等)在常温常压下合成尿素，有助于实现碳中和及解决含氮废水污染问题。向一定浓度的KNO3溶液通CO2至饱和，在电极上反应生成CO(NH2)2，电解原理如图所示。 ①电极b是电解池的________极。 ②电解过程中生成尿素的电极反应式是__________________。 【答案】（1）ab　（2）①阳　②2NO＋16e－＋CO2＋18H＋===CO(NH2)2＋7H2O 【解析】（1）反应ⅰ的活化能是E1，反应ⅱ的活化能是E3，E1<E3，a正确；从图中反应物和生成物能量的相对大小可看出反应ⅰ放热，反应ⅱ吸热，b正确；总反应的ΔH＝E1－E2＋E3－E4，c错误。 23．化学反应常伴随热效应。某些反应(如中和反应)的热量变化，其数值Q可通过量热装置测量反应前后体系温度变化，用公式Q＝cρV总·ΔT计算获得。 （1）盐酸浓度的测定：移取20.00 mL待测液，加入指示剂，用0.5000 mol·L－1 NaOH溶液滴定至终点，消耗NaOH溶液22.00 mL。 ①上述滴定操作用到的仪器有________。 ②该盐酸浓度为________mol·L－1。 （2）热量的测定：取上述NaOH溶液和盐酸各50 mL进行反应，测得反应前后体系的温度值(℃)分别为T0、T1，则该过程放出的热量为________J(c和ρ分别取4.18 J·g－1·℃－1和1.0 g·mL－1，忽略水以外各物质吸收的热量，下同)。 （3）借鉴（2）的方法，甲同学测量放热反应Fe(s)＋CuSO4(aq)===FeSO4(aq)＋Cu(s)的焓变ΔH(忽略温度对焓变的影响，下同)。实验结果见下表。 序号 反应试剂 体系温度/℃ 反应前 反应后 ⅰ 0.20 mol·L－1 CuSO4溶液100 mL 1．20 g Fe粉 a b ⅱ 0．56 g Fe粉 a c ①温度：b________c(填“>”“<”或“＝”)。 ②ΔH＝________(选择表中一组数据计算)。结果表明，该方法可行。 （4）乙同学也借鉴（2）的方法，测量反应A：Fe(s)＋Fe2(SO4)3(aq)===3FeSO4(aq)的焓变。 查阅资料：配制Fe2(SO4)3溶液时需加入酸。加酸的目的是________。 提出猜想：Fe粉与Fe2(SO4)3溶液混合，在反应A进行的过程中，可能存在Fe粉和酸的反应。 验证猜想：用pH试纸测得Fe2(SO4)3溶液的pH不大于1；向少量Fe2(SO4)3溶液中加入Fe粉，溶液颜色变浅的同时有气泡冒出，说明存在反应A和__________________________(用离子方程式表示)。 实验小结：猜想成立，不能直接测反应A的焓变。 教师指导：鉴于以上问题，特别是气体生成带来的干扰，需要设计出实验过程中无气体生成的实验方案。 优化设计：乙同学根据相关原理，重新设计了优化的实验方案，获得了反应A的焓变。该方案为____________________。 （5）化学能可转化为热能，写出其在生产或生活中的一种应用_______________。 【答案】（1）①AD　②0.5500 （2）418(T1－T0)　 （3）①>　②－20.9(b－a) kJ·mol－1或－41.8(c－a) kJ·mol－1 （4）抑制Fe3＋水解　Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑　将一定量的Cu粉加入一定浓度的Fe2(SO4)3溶液中反应，测量反应热，计算得到反应Cu(s)＋Fe2(SO4)3(aq)===CuSO4(aq)＋2FeSO4(aq)的焓变ΔH1；根据（3）中实验计算得到反应Fe(s)＋CuSO4(aq)===Cu(s)＋FeSO4(aq)的焓变ΔH2；根据盖斯定律计算得到反应Fe(s)＋Fe2(SO4)3(aq)===3FeSO4(aq)的焓变为ΔH1＋ΔH2 （5）燃料燃烧(或铝热反应焊接铁轨等) 【解析】（1）②滴定时发生的反应为HCl＋NaOH===NaCl＋H2O，故c(HCl)＝ ＝＝0.5500 mol·L－1。 （2）由Q＝cρV总·ΔT可得Q＝4.18 J·g－1·℃－1×1.0 g·mL－1×(50 mL＋50 mL)×ΔT＝418(T1－T0) J。 （3）①100 mL 0.20 mol·L－1 CuSO4溶液含有溶质的物质的量为0.02 mol，1.20 g Fe粉和0.56 g Fe粉的物质的量分别为0.021 mol、0.01 mol，实验ⅰ中有0.02 mol CuSO4发生反应，实验ⅱ中有0.01 mol CuSO4发生反应，实验ⅰ放出的热量多，则b>c；②若按实验ⅰ进行计算，ΔH＝－ kJ·mol－1＝－20.9(b－a) kJ·mol－1；若按实验ⅱ进行计算，ΔH＝－ kJ·mol－1＝－41.8(c－a) kJ·mol－1。 24．二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题： 二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为： CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g) 该反应一般认为通过如下步骤来实现： ①CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH1＝＋41 kJ·mol－1 ②CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) ΔH2＝－90 kJ·mol－1 总反应的ΔH＝________kJ·mol－1；若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是________(填标号)，判断的理由是_______________________。 【答案】－49　A　ΔH1为正值，ΔH2和ΔH为负值，反应①的活化能大于反应②的 【解析】根据盖斯定律可知，①＋②可得二氧化碳加氢制甲醇的总反应：CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝(＋41 kJ·mol－1)＋(－90 kJ·mol－1)＝－49 kJ·mol－1 ；该反应总反应为放热反应，因此生成物总能量低于反应物总能量，反应①为慢反应，因此反应①的活化能高于反应②，同时反应①的反应物总能量低于生成物总能量，反应②的反应物总能量高于生成物总能量，因此示意图中能体现反应能量变化的是A。 25．环氧乙烷(，简称EO)是一种重要的工业原料和消毒剂。由乙烯经电解制备EO的原理示意图如下。 （1）阳极室产生Cl2后发生的反应有：____________________、CH2===CH2＋HClO―→HOCH2CH2Cl。 （2）结合电极反应式说明生成溶液a的原理____________________________。 【答案】（1）Cl2＋H2OHCl＋HClO　 （2）阴极发生反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－生成OH－，K＋通过阳离子交换膜从阳极迁移到阴极，形成KOH和KCl的混合溶液 【解析】阳极产生氯气后，可以和水发生反应生成次氯酸，其方程式为Cl2＋H2OHCl＋HClO；溶液a是阴极的产物，在阴极发生反应2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，同时阳极的钾离子会向阴极移动和氢氧根离子结合形成氢氧化钾。 26．电池的种类繁多，应用广泛，根据电化学原理回答下列问题。 （1）下图中，若溶液为稀，电流表指针发生偏转，电极材料为且作负极，则电极上发生的电极反应式为 ；反应进行一段时间后溶液酸性将 (填“增强”“减弱”或“基本不变”)。    （2）可作为燃料使用，用和组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如图，电池总反应为，则电极是 (填“正极”或“负极”)，电极的电极反应式为 。若线路中转移电子，则上述燃料电池消耗的在标准状况下的体积为 L。    （3）一种熔融碳酸盐燃料电池的原理示意图如下。请回答下列问题：    ①反应，每消耗理论上转移的电子数目为 ②电池工作时，向电极 (填“A”或“B”)移动。 ③电极上发生的电极反应为 。 （4）科学家研发出一种新系统，通过“溶解”水中的二氧化碳，以触发电化学反应，有效减少碳的排放，其工作原理如图所示。    ①系统工作时，a极为 极，b极区的电极反应式为 。 ②系统工作时b极区有少量固体析出，可能的原因是 。 【答案】（1） 减弱 （2）正极 22.4 （3）6NA A （4）负 钠离子移向正极，遇见碳酸氢根，可能生成碳酸氢钠的饱和溶液，从而有碳酸氢钠晶体析出 【解析】（1）若溶液为稀，电流表指针发生偏转，电极材料为且作负极，则电极上是氢离子得到电子变为氢气，发生的电极反应式为；氢离子不断消耗，反应进行一段时间后溶液酸性将减弱；故答案为：；减弱。 （2）可作为燃料使用，用和组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如图，电池总反应为，根据电子转移方向，c为负极，则电极是正极，电极是乙醇得到电子，生成二氧化碳和氢离子，则c电极反应式为。根据正极反应式，若线路中转移电子，则上述燃料电池消耗的的物质的量为1mol，在标准状况下的体积为1mol×22.4 L∙mol−1=22.4L；故答案为：正极；；22.4。 （3）①反应，根据方程式分析，每消耗(碳由−4价变为+2价)理论上转移6mol电子，其电子数目为6NA；故答案为：6NA。 ②电池工作时，电极A是化合价升高，失去电子，是原电池的负极，根据“同性相吸”，则向电极负极即A移动；故答案为：A。 ③电极是氧气得到电子和二氧化碳反应生成碳酸根，其B电极上发生的电极反应为；故答案为：。 （4）①系统工作时，左边金属钠在有机电解液中变为金属钠离子，化合价升高，则a极为负极，b极区的电极反应式为；故答案为：负；。 ②系统工作时b极区有少量固体析出，可能的原因是钠离子移向正极，遇见碳酸氢根，可能生成碳酸氢钠的饱和溶液，从而有碳酸氢钠晶体析出；故答案为：钠离子移向正极，遇见碳酸氢根，可能生成碳酸氢钠的饱和溶液，从而有碳酸氢钠晶体析出。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题01 化学反应与能量转化 内容导航 考点聚焦：紧扣考试命题常考点，有的放矢 重点速记：知识点和关键点梳理，查漏补缺 难点强化：难点内容标注与讲解，能力提升 复习提升：基础巩固+提升专练，全面突破 1.了解吸热反应、放热反应、焓变(ΔH)与反应热等概念。 2.认识化学能可以与热能、电能等其他形式的能相互转化 3.理解反应热、焓变概念，了解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式。 4.理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。 5.认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用 6.理解原电池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。 7.认识电解池的工作原理，会利用其分析电解装置并能写出电极反应和电解反应方程式。 8.了解金属电化学腐蚀的原理及防护方法，能用电化学原理分析对应的现象。 一、化学反应的热效应 1.化学反应的实质及能量变化 （1）化学反应的实质：反应物中化学键的 和生成物中化学键的 。 （2）化学反应中的两大变化： 变化和 变化。 （3）化学反应中的两大守恒： 守恒和 守恒。 （4）化学反应中的能量转化形式：热能、光能、电能等。通常主要表现为热量的变化。 2.反应热和焓变 （1）反应热：在等温条件下，化学反应体系向环境释放或从环境 的热量。 （2）焓变 ①焓(H)：与内能有关的物理量。 ②焓变(ΔH)：生成物的焓与反应物的焓之差。 ③焓变与反应热的关系 等压条件下的反应热等于反应的焓变，常用ΔH表示反应热，常用单位： 。 3.吸热反应和放热反应 （1）从能量高低角度理解 （2）从化学键角度理解 （3）常见的放热反应和吸热反应 放热反应 ①可燃物的燃烧；②酸碱中和反应；③大多数化合反应；④金属跟酸的置换反应；⑤物质的缓慢氧化等 吸热反应 ①大多数分解反应；②盐的水解；③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应；④盐酸与碳酸氢钠的反应；⑤碳和水蒸气、C和CO2的反应等 二、燃烧热和中和热 1.燃烧热和中和热的比较 燃烧热 中和热 相同点 能量变化 放热 ΔH及其单位 ΔH＜0，单位均为kJ·mol－1 不同点 反应物的量 不一定为1 mol 生成物的量 不确定 生成物水为 反应热含义 101 kPa 时，1mol纯物质 燃烧生成指定产物时所放出的热量 在稀溶液里，酸与碱发生中和反应生成1mol水时所放出的热量 表示方法 燃烧热为ΔH＝－a kJ·mol－1(a＞0) 强酸与强碱在稀溶液中反应的中和反应反应热为57.3 kJ·mol－1或 ΔH＝－57.3kJ·mol－1 【特别提醒】燃烧热中元素所对应的指定产物：C→CO2(g)，H→H2O(l)，S→SO2(g)，N→N2(g)等。 2.中和反应反应热的测定(以稀盐酸与稀NaOH溶液反应为例) （1）测定原理 通过量热计测得体系在反应前后的温度变化，再利用有关物质的比热容计算反应热。 （2）实验步骤及装置 实验装置 实验步骤 ①测量反应物的温度 ②测量反应后体系温度(记录反应后体系的 温度) ③重复步骤①、②两次 ④数据处理：取三次测量所得温度进行计算，测得的数值取平均值，生成1 mol H2O时放出的热量为 kJ 大量实验测得：在25 ℃和101 kPa下，强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应生成1 mol H2O时，放出 kJ的热量 三、热化学方程式 1.概念和意义 （1）概念：表明反应所释放或吸收的热量的化学方程式。 （2）意义：既表明了化学反应中的 变化，也表明了化学反应中的 变化。 如2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1表示在25 ℃、101 kPa条件下，2molH2(g)与1molO2(g)反应生成2mol液态水时放出的热量为571.6kJ。 2.热化学方程式的书写 （1）热化学方程式中必须标明反应物和生成物的 ，固体(s)、液体(l)、气体(g)、水溶液(aq)，若为同素异形体，还要注明名称。 （2）热化学方程式要注明反应时的温度和压强。如不注明，即表示在25 ℃和101 kPa下测定。 （3）热化学方程式中的化学计量数为物质的量。故化学计量数可以是 ，也可以是 。当化学计量数改变时，其ΔH也同等倍数的改变。 （4）要注明ΔH的符号：“＋”代表 、“－”代表 ，以及单位： 。 3.计算ΔH的常用方法 计算依据 计算方法 热化学方程式 热化学方程式与数学上的方程式相似，可以移项同时改变正、负号，各项的化学系数包括ΔH的数值可以同时扩大或缩小相同的倍数 盖斯定律 可以将两个或两个以上的热化学方程式包括其ΔH相加或相减，得到一个新的热化学方程式 化学键的变化 ΔH＝反应物的化学键断裂所吸收的总能量－反应产物的化学键形成所放出的总能量 反应物和反应产物的总能量 ΔH＝H(反应产物)－H(反应物) 摩尔燃烧焓 可燃物完全燃烧产生的热量＝n(可燃物)×其摩尔燃烧焓 图像信息(a、b、c均大于0) ΔH＝(a－b) kJ/mol＝－c kJ/mol ΔH＝(a－b) kJ/mol＝＋c kJ/mol 4.热化学方程式书写的注意事项 四、化学能转化为电能---电池 1．工作原理 能量变化 能转化为 能 形成条件 两个电极 组合情况 ① ② ③ ④ 负 极 较活泼金属 金属 金属 石墨或Pt 正 极 较不活泼金属 金属氧化物 石墨或Pt 石墨或Pt 溶液或 熔液、固体 电解质可能与电极的负极反应，也可能不与电极反应 电极上 有自发的 反应发生 微粒流向 外电路 电子从 极流向 极 内电路 溶液中 离子移向正极， 离子移向负极 2．多角度判断原电池的正、负极 极 较不活泼金属或非金属 电极材料 较活泼金属 极 还原反应 电极反应类型 氧化反应 电子流入 电子流向 电子流出 电流流出 电流流向 电流流入 阳离子迁移的电极 离子流向 阴离子迁移的电极 质量增大或不变 电极质量 质量减少或不变 电极有气泡产生 电极现象 电极变细 3．原电池原理的应用 加快化学反应速率 实验室用锌和稀硫酸反应制备氢气时，常用粗锌，产生氢气的速率更快。原因是粗锌中的杂质和锌、稀硫酸构成原电池，电子定向移动，加快了锌与硫酸反应的速率。 比较金属的活泼性 一般情况下，在原电池中，负极金属的活泼性比正极金属的活泼性 。 设计原电池 首先将氧化还原反应分成两个半反应。 根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。 4．化学电池 名称 干电池 (一次电池) 充电电池 (二次电池) 燃料电池 特点 ①活性物质(发生氧化还原反应的物质)消耗到一定程度后，不能再使用(放电之后不能充电) ②电解质溶液为胶状，不流动 ①放电后可再充电使活性物质获得再生 ②可以多次充电，重复使用 ①电极本身不包含活性物质，只是一个催化转换元件 ②工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给(反应物不是储存在电池内部)，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排出 举例 普通的锌锰电池、碱性锌锰电池、银锌电池等 铅蓄电池、锂电池、镍镉电池等 氢氧燃料电池、CH4燃料电池、CH3OH燃料电池等 五、原电池工作原理及应用 1.原电池构成条件 反应 能发生 的氧化还原反应(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应) 电极 一般是 不同的两电极(金属或石墨) 闭合 回路 ① 溶液 ②两电极直接或间接接触 ③两电极插入 溶液中 2.原电池的工作原理 （1）两种装置 如图是锌铜原电池的两种装置： （2）工作原理(以装置Ⅱ为例) 电极名称 负极 正极 电极材料 锌片 铜片 电极反应 反应类型 电子流向 由Zn片沿导线流向Cu片 盐桥中离子移向 盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极 盐桥作用 ①连接内电路，形成闭合回路； ②平衡电荷，使原电池不断产生电流 3.原电池原理的应用 （1）设计原电池 以反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2为例 ①化合价 的物质 负极：Cu ②活泼性 的物质 正极：C ③化合价 的物质 电解质溶液：FeCl3 示意图 （2）加快氧化还原反应的速率 构成原电池的反应速率比直接接触的反应速率 。如在锌与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液，CuSO4与锌发生置换反应生成Cu，从而形成Cu－Zn微小原电池，加快产生H2的速率。 （3）比较金属活动性强弱 如有两种金属a和b，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到a极溶解，b极上有气泡产生。由此可判断出a是负极、b是正极，且金属活动性：a＞b。 （4）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。 六、常见化学电源 1.一次电池 （1）含义 放电后不可再充电的电池。 （2）常见电池 ①碱性锌锰电池 负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； 正极：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－； 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。 ②锌银电池 负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； 正极：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－； 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。 2.二次电池 （1）含义 二次电池又称可充电电池或蓄电池，是一类放电后可以再充电而反复使用的电池。 （2）铅酸蓄电池 总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。 放电时的反应 负极：Pb＋SO－2e－===PbSO4； 正极：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O。 充电时的反应 阴极：PbSO4＋2e－===Pb＋SO； 阳极：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO。 3.燃料电池 （1）含义 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，常见的燃料除H2外，还有CO、水煤气(CO和H2)、烃类(如CH4)、醇类(如CH3OH)、醚类(如CH3OCH3)、氨(NH3)、肼(H2N—NH2)等。如无特别提示，燃料电池反应原理类似于燃料的燃烧。 （2）实例 以甲醇为燃料，写出下列介质中的电极反应式。 ①酸性溶液(或含质子交换膜) 正极：O2＋6e－＋6H＋===3H2O； 负极：CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋。 ②碱性溶液 正极：O2＋6e－＋3H2O===6OH－； 负极：CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O。 ③固体氧化物(其中O2－可以在固体介质中自由移动) 正极：O2＋6e－===3O2－； 负极：CH3OH－6e－＋3O2－===CO2＋2H2O。 ④熔融碳酸盐(CO) 正极：O2＋6e－＋3CO2===3CO； 负极：CH3OH－6e－＋3CO===4CO2＋2H2O。 七、电解池及工作原理 1.电解与电解池 2.电解池工作原理(以电解CuCl2溶液为例) 3.电极上离子的放电顺序 阴极(与电极材料无关) 氧化性强的先放电，放电顺序如下： 阳极 若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应，Fe作阳极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋。若是惰性电极作阳极，放电顺序如下： 【特别提醒】 ①放电指的是电极上的得、失电子。 ②活性电极指的是除去Au、Pt以外的金属，惰性电极指的是Pt、Au、C电极，不参与电极反应。 ③阴极材料若为金属电极，一般是增强导电性但不参与反应。 4.用惰性电极电解电解质溶液的三种类型 （1）电解水型 实例 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 复原方法 H2SO4 阴极：2H＋＋2e－===H2↑ 阳极：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ 总反应式：2H2O2H2↑＋O2↑ （2）电解电解质型 实例 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 复原方法 HCl 阴极：2H＋＋2e－===H2↑ 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 总反应式：2HClH2↑＋Cl2↑ CuCl2 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 总反应式：CuCl2Cu＋Cl2↑ （3）电解质和水均参与电解型 实例 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 复原方法 NaCl、KCl(放H2生碱) 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 总反应式：2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－ 减小并生成新电解质 CuSO4、 Cu(NO3)2 (放O2生酸) 阳极：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu 总反应式：2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋ 减小并生成新 电解质 八、电解原理的应用 1.电解饱和食盐水 （1）反应原理 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑( 反应)； 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－( 反应)； 总反应化学方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑； 总反应离子方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。 （2）氯碱工业 ①含义 习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业。 ②离子交换膜法的生产过程 ③阳离子交换膜的作用 阻止OH－进入阳极室与Cl2发生副反应：2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O，阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。 ④氯碱工业产品 2.电镀与电解精炼铜 （1）电镀 ①概念：利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的加工工艺。 ②目的：增强金属的抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。 （2）电解精炼铜 3.电冶金 （1）本质为Mn＋＋ne－===M，利用电解熔融盐(或氧化物)的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。 （2）实例 ①冶炼钠 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ 阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑； 阴极反应式：2Na＋＋2e－===2Na。 ②冶炼镁 MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ 阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑； 阴极反应式：Mg2＋＋2e－===Mg。 ③冶炼铝 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ 阳极反应式：6O2－－12e－===3O2↑； 阴极反应式：4Al3＋＋12e－===4Al。 九、金属腐蚀与防护 1.金属的腐蚀 （1）金属腐蚀的本质 金属原子失去电子变为金属阳离子，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 条件 金属与接触到的干燥气体或非电解质液体直接发生化学反应 不纯的金属接触到电解质溶液发生原电池反应 本质 M－ne－===Mn＋ M－ne－===Mn＋ 现象 金属被腐蚀 较活泼的金属被腐蚀 区别 无电流产生 有微弱电流产生 联系 电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多，腐蚀速率 ，危害也更严重 ②析氢腐蚀与吸氧腐蚀(以钢铁的腐蚀为例) 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜酸性 水膜酸性 或呈中性 电极反应 负极 Fe－2e－===Fe2＋ 正极 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 总反应式 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 联系 更普遍 2.金属的防护 （1）改变金属材料的组成 如制成合金、不锈钢等。 （2）在金属表面覆盖保护层 如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。 （3）电化学保护法 ①牺牲阳极法—— 原理 a.负极：比被保护金属活泼的金属； b.正极：被保护的金属设备。 ②外加电流法—— 原理 a.阴极：被保护的金属设备； b.阳极：惰性金属。 3.金属腐蚀快慢的判断 （1）对同一电解质溶液来说，腐蚀的快慢：电解池原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀。 （2）对同一金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液中＞弱电解质溶液中＞非电解质溶液中(浓度相同)。 （3）活动性不同的两种金属，活动性差异越大，腐蚀 。 （4）对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀速率 。 十、电化学计算的常用方法 1.根据总反应式计算 先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。 2.根据电子守恒计算 （1）用于串联电路中 两极产物、 两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。 （2）用于混合溶液中电解的分阶段计算。 3.根据关系式计算 根据得失电子守恒建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。 如以电路中通过4 mol e－为桥梁可构建以下关系式： (式中M为金属，n为其离子的化合价数值) 该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。 一、热化学方程式 1．概念：表明反应所释放或吸收的热量的化学方程式。 2．意义：热化学方程式不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。例如：H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1，表示在25℃和101kPa下，1mol气态H2和0.5mol气态O2反应生成1mol液态H2O时，放出285.8kJ的热量。 3．热化学方程式的书写 （1）写出化学方程式并注明各物质的聚集状态。热化学方程式的化学计量数表示的是物质的量，可以是整数或分数。物质的聚集状态：固态用“s”，液态用“l”，气体用“g”，溶液用“aq”。 （2）注明反应时的温度和压强。常用的ΔH的数据，一般都是25 ℃和101 kPa时的数据，可以不特别注明。 （3）用ΔH表示化学反应热，ΔH必须与化学方程式一一对应，注意“＋”“－”和单位kJ·mol－1。 二、盖斯定律 （1）实验证明，一个化学反应，不管是一步完成的还是分几步完成的，其反应热是相同的。换句话说，在一定条件下，化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应进行的途径无关。 例：下图表示始态到终态的反应热。 （2）盖斯定律的意义 应用盖斯定律可以间接计算出反应很慢的或不容易直接发生的或者伴有副反应的反应的反应热。 2．盖斯定律的应用：根据盖斯定律，利用已知反应的反应热可以计算未知反应的反应热。 例如：反应C(s)＋O2(g)===CO(g)的反应热无法直接测定，但下列两个反应的反应热却可以直接测定： C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1 CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2＝－283.0 kJ·mol－1 上述三个反应具有如下关系： 根据盖斯定律，则有：ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝－110.5kJ·mol－1。 三、原电池电极反应式的书写 1.书写遵循的原则 原电池的负极和正极分别发生氧化反应和还原反应，因此电极反应式的书写要遵循质量守恒、电子守恒及电荷守恒。弱电解质、气体和难溶物均写成化学式，其余的以离子形式表示。正极反应产物、负极反应产物根据题意或化学方程式确定，也要注意电解质溶液的成分对电极产物的影响。 2.电极反应式的书写类型 （1）题目给定原电池的装置图，未给总反应式 ①首先找出原电池的正、负极，即分别找出氧化剂和还原剂。 ②结合电解质判断出还原产物和氧化产物。 ③遵循氧化还原反应离子方程式配平原则，写出电极反应式。(注意：电极产物能否与电解质溶液共存，如铅蓄电池的负极铅失电子变为Pb2＋，但Pb2＋与硫酸溶液中的SO不共存，因而负极电极反应式为Pb－2e－＋SO===PbSO4) ④将两电极反应式相加(注意两极得失电子数相等)可得电池总反应式。 （2）题目给出原电池的总反应式 按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应的规律，根据原电池总反应判断出两极反应的产物，然后结合电解质溶液所能提供的离子，依据质量守恒、电荷守恒配平电极反应式。 ①分析原电池总反应式中各元素的化合价变化情况，找出氧化剂及其对应的还原产物，氧化剂发生的反应即为正极反应；找出还原剂及其对应的氧化产物，还原剂发生的反应即为负极反应。即列出物质，标出电子得失； ②当氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物由多种元素组成时，还应考虑电解质是否参与了反应。即选离子，配电荷；配个数，巧用水； ③若有一个电极反应式较难写出，可先写出较易写出的电极反应式，然后再用总反应式减去该电极反应式即得到另一电极反应式。 ④两式加，验总式。 （3）电池的电极反应书写要满足所处的电解质溶液的酸碱性环境。例如在氢氧燃料电池的电极反应书写中，在碱性环境中O2得电子后的产物写OH-比写H2O更合适，在传导O2-的固体电解质中，O2得电子后的产物写O2-比写OH-更合适。 （4）电池的电极反应式可以直接写，也可以将总电池反应减去某一极反应得到另一极反应。减的时候要注意不要在负（正）极出现正（负）极得（失）电子的物质。 3.给出电极反应式书写总反应方程式 根据给出的两个电极反应式，写出总反应方程式时，首先要使两个电极反应式得失电子数相等，然后将两式相加，消去反应物和生成物中相同的物质即可。注意：若反应式同侧出现不能共存的离子，如H+和OH-、Pb2+和SO42-要写成反应后的物质H20和PbS04。 四、原电池原理和电解原理的综合应用 1．可充电电池原理和特点 （1）原理 可充电电池属于二次电池，是一种可反复使用的电池。当电池放电时，是一种原电池，当电池充电时，又是一种电解池。 （2）离子移动的方向 原电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极；电解池中阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。对此可通过电子的流向加以判断：在原电池中，电子由负极流向正极，溶液中的阳离子应移向正极，正极发生得电子的还原反应；电解池中，电子由电源负极流入阴极，阳离子应移向阴极，阴离子移向阳极，阳极发生失电子的氧化反应，电子沿导线流回电源正极，构成一个闭合回路。 无论是原电池还是电解池，阳离子一定移向发生还原反应的极，阴离子一定移向发生氧化反应的极。 （3）充放电后溶液pH的变化 充放电后溶液pH的变化与两极反应有密切关系，可通过电极反应式加以判断。 2．电极反应式的书写 （1）可充电电池电极反应式的书写 ①放电时(原电池) 负极—还原剂发生氧化反应，可据此写出负极反应式。 正极—氧化剂发生还原反应，可据此写出正极反应式。 ②充电时(电解池) 阴极—电极反应式与放电时负极反应式书写方向相反。 阳极—电极反应式与放电时正极反应式书写方向相反。 在书写电极反应式时要注意电解质溶液是否参与电极反应。对于复杂的电极反应式，可先写出其中一个简单的电极反应式(通常是负极)，然后用总反应方程式减去该电极反应式即可得到另一个电极反应式。 （2）陌生电极反应式的书写(以原电池为例) 对于不熟悉的电极反应式可以按照下列思路进行书写。 五、燃料电池的电极反应式的书写 （1）写出电池总反应式 燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应，则总反应为加合后的反应。甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的总反应为CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。 （2）写出电池的正极反应式 无论负极燃料是H2还是含碳燃料(CO、CH4、CH3OH、C4H10、C2H5OH……)，正极一般都是O2发生还原反应，若在碱性条件下，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，若在酸性条件下，正极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。 （3）写出电池的负极反应式 负极反应式＝总反应式－正极反应式。 【特别提醒】书写电极反应式时应注意： （1）两极得失电子数相等。 （2）电极反应常用“=”，不用“→” （3）电极反应中若有气体生成，需加“↑”；若有固体生成，一般不标“↓”。 基础巩固 1．已知M→P分两步进行：①M→N，②N→P。其反应过程中能量变化如图。下列说法错误的是 A．M的总键能比P的总键能大 B．相同条件下，最稳定的物质为P C．ΔH1>ΔH2 D．ΔH<0 2．下列说法不正确的是 A．化学反应中的能量变化主要是由化学键变化引起的 B．能量变化必然伴随发生化学反应 C．如图所示反应为放热反应 D．晶体与晶体的反应为吸热反应 3．下列说法正确的是 A．  ，则碳的燃烧热等于 B．C(石墨，s)(金刚石，s)  ，则金刚石比石墨稳定 C．用溶液和NaOH溶液反应测定中和反应的反应热：   D．与在催化剂、500℃下混合反应生成，转移电子的数目约为 4．利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是 A．b电极为电池负极 B．电池工作时，海水中的向b电极移动 C．电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性 D．每消耗1mol Al，理论需要消耗为33.6L 5．铅蓄电池放电的反应为：，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是 A．电池工作时，发生氧化反应 B．电池工作时，通过隔膜向负极移动 C．电池工作时，负极的电极反应方程式为 D．反应中每生成1mol，转移电子数为2mol 6．比亚迪新能源车使用的“刀片电池”是磷酸铁锂电池，电池充电原理：，装置示意图如图。 下列叙述不正确的是 A．充电时电子从c→a→b→d B．放电时，脱离石墨，经电解质嵌入正极 C．充电时的b极反应为 D．若初始两电极质量相等，放电过程中当转移个电子时，两电极的质量差为 7．某小组利用如图装置研究原电池工作原理。下列叙述不正确的是    A．和不连接时，铁片上会有金属铜析出 B．和用导线连接时，铜片上的反应为 C．无论a和b是否连接，铁片均发生还原反应 D．a和b用导线连接时，溶液中向铜电极移动 8．热激活电池常用作火箭的工作电源，某种热激活电池以Ca和为电极材料，以无水为电解质，电池总反应为。当电解质受热熔融后，电池即可瞬间放电。下列有关说法错误的是 A．电极发生还原反应 B．负极的电极反应式为 C．常温时，在正负极间接上电流表，指针不偏转 D．每转移0.1 mol电子，理论上生成20.7 g Pb 9．氯碱工业是高能耗产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺节能超过。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如下图所示，其中电极未标出，图中NaOH溶液的浓度。分析图示原理，判断下列说法不正确的是 A．电解池阳极反应方程式为： B．燃料电池中的由燃料电池右室向左室迁移 C．Y为，燃料电池的正极反应为： D．新工艺利用燃料电池提供电能实现节能，同时获得更高浓度的NaOH溶液，为后续的NaOH结晶过程节约能源 10．为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组的学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩里，保存一星期后，下列有关实验现象的描述不正确的是 A．装置I中左侧液面会上升 B．装置I中左侧液面比装置II中高 C．装置II中的有气体生成 D．装置III中的铁钉腐蚀最严重 11．一种耦合HCHO制的装置如图1所示，电极为惰性催化电极，阳极反应机理如图2所示： 下列说法正确的是 A．电解时，电极a上有生成 B．电解时，通过阴离子交换膜向电极a移动 C．电解时，阳极反应过程中有非极性共价键的断裂与形成 D．电解时，电路中每通过1mol电子，装置中共生成 12．2024年5月8日，我国第三艘航空母舰福建舰顺利完成首次海试。舰体表面需要采取有效的防锈措施，下列防锈措施中不形成表面钝化膜的是 A．发蓝处理 B．阳极氧化 C．表面渗镀 D．喷涂油漆 13．我国自主设计建造的浮式生产储卸油装置“海葵一号”将在珠江口盆地海域使用，其钢铁外壳镶嵌了锌块，以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。下列有关说法正确的是 A．钢铁外壳为负极 B．镶嵌的锌块可永久使用 C．该法为外加电流法 D．锌发生反应：Zn－2e－===Zn2＋ 14．“千畦细浪舞晴空”，氮肥保障了现代农业的丰收。为探究(NH4)2SO4的离子键强弱，设计如图所示的循环过程，可得ΔH4/(kJ·mol－1)为(　　) A．＋533 B．＋686 C．＋838 D．＋1143 提升专练 15．物质变化过程中常伴随有能量变化。某化学反应的能量变化曲线如图所示。下列说法正确的是    A．该反应属于放热反应 B．该反应中的能量一定低于的能量 C．断裂和时放出能量 D．该反应生成时，吸收能量 16．各相关物质的燃烧热数据如下表。下列热化学方程式正确的是 物质 C2H6(g) C2H4(g) H2(g) ΔH/(kJ·mol－1) －1 559.8 －1 411 －285.8 A.C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－1 411 kJ·mol－1 B.C2H6(g)===C2H4(g)＋H2(g) ΔH＝－137 kJ·mol－1 C.H2O(l)===O2(g)＋H2(g)　ΔH＝＋285.8 kJ·mol－1 D.C2H6(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH＝－1 559.8 kJ·mol－1 17．实验测得25 ℃、101 kPa时，H2的燃烧热为285.8 kJ·mol－1，NaOH稀溶液与硫酸稀溶液反应的中和反应反应热为57.3 kJ·mol－1，下列热化学方程式的书写正确的是 A.2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1 B.2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1 C.2NaOH(aq)＋H2SO4(aq)===Na2SO4(aq)＋2H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1 D.NaOH(aq)＋H2SO4(aq)===Na2SO4(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1 18．已知：①NaHCO3(s)===Na＋(aq)＋HCO(aq)　ΔH1 ②Na2CO3(s)===2Na＋(aq)＋CO(aq)　ΔH2 ③2NaHCO3(s)===Na2CO3(s)＋CO2(g)＋H2O(l)　ΔH3 ④Na2CO3(s)＋2H＋(aq)===2Na＋(aq)＋CO2(g)＋H2O(l)　ΔH4<0 下列判断正确的是 A.ΔH3<0 B.ΔH1>0，ΔH2<0 C.CO(aq)＋2H＋(aq)===CO2(g)＋H2O(l)　ΔH5>0 D.CO(aq)＋CO2(g)＋H2O(l)===2HCO(aq)　ΔH6＝ΔH1－ΔH2－ΔH3 19．气体的自动化检测中常常应用原电池原理的传感器。下图为电池的工作示意图：气体扩散进入传感器，在敏感电极上发生反应，传感器就会接收到电信号。下表列出了待测气体及敏感电极上部分反应产物。则下列说法中正确的是 待测气体 部分电极反应产物 NO2 NO Cl2 HCl CO CO2 H2S H2SO4 A.上述气体检测时，敏感电极均作电池正极 B.检测分别含H2S和CO体积分数相同的两份空气样本时，传感器上产生的电流大小相同 C.检测H2S时，对电极充入空气，对电极上的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D.检测Cl2时，敏感电极的电极反应式为Cl2＋2e－===2Cl－ 20．我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为x mol·h－1。下列说法错误的是 A.b电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ B.离子交换膜为阴离子交换膜 C.电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜 D.海水为电解池补水的速率为2x mol·h－1 21．一氧化氮-空气质子交换膜燃料电池工作时将化学能转化为电能。某同学设计用该电池将雾霾中的、NO与物质A转化为，转化原理和进一步电镀原理如图所示。已知：装置丙为铜表面镀银装置，下列说法不正确的是 A．燃料电池放电过程中负极的电极反应式： B．标准状况下，若物质A为氨气，当装置甲中有5.6L参加反应时，装置乙中通入的物质A的物质的量为0.8mol C．电极D为Cu D．若电极C为粗银，一段时间后，溶液中的浓度不变 22．尿素[CO(NH2)2]合成的发展体现了化学科学与技术的不断进步。 （1）二十世纪初，工业上以CO2和NH3为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步： ⅰ.CO2和NH3生成NH2COONH4； ⅱ.NH2COONH4分解生成尿素。 结合反应过程中能量变化示意图，下列说法正确的是________(填序号)。 a．活化能：反应ⅰ<反应ⅱ b．ⅰ为放热反应，ⅱ为吸热反应 c．CO2(l)＋2NH3(l)===CO(NH2)2(l)＋H2O(l)　ΔH＝E1－E4 （2）近年研究发现，电催化CO2和含氮物质(NO等)在常温常压下合成尿素，有助于实现碳中和及解决含氮废水污染问题。向一定浓度的KNO3溶液通CO2至饱和，在电极上反应生成CO(NH2)2，电解原理如图所示。 ①电极b是电解池的________极。 ②电解过程中生成尿素的电极反应式是__________________。 23．化学反应常伴随热效应。某些反应(如中和反应)的热量变化，其数值Q可通过量热装置测量反应前后体系温度变化，用公式Q＝cρV总·ΔT计算获得。 （1）盐酸浓度的测定：移取20.00 mL待测液，加入指示剂，用0.5000 mol·L－1 NaOH溶液滴定至终点，消耗NaOH溶液22.00 mL。 ①上述滴定操作用到的仪器有________。 ②该盐酸浓度为________mol·L－1。 （2）热量的测定：取上述NaOH溶液和盐酸各50 mL进行反应，测得反应前后体系的温度值(℃)分别为T0、T1，则该过程放出的热量为________J(c和ρ分别取4.18 J·g－1·℃－1和1.0 g·mL－1，忽略水以外各物质吸收的热量，下同)。 （3）借鉴（2）的方法，甲同学测量放热反应Fe(s)＋CuSO4(aq)===FeSO4(aq)＋Cu(s)的焓变ΔH(忽略温度对焓变的影响，下同)。实验结果见下表。 序号 反应试剂 体系温度/℃ 反应前 反应后 ⅰ 0.20 mol·L－1 CuSO4溶液100 mL 1．20 g Fe粉 a b ⅱ 0．56 g Fe粉 a c ①温度：b________c(填“>”“<”或“＝”)。 ②ΔH＝________(选择表中一组数据计算)。结果表明，该方法可行。 （4）乙同学也借鉴（2）的方法，测量反应A：Fe(s)＋Fe2(SO4)3(aq)===3FeSO4(aq)的焓变。 查阅资料：配制Fe2(SO4)3溶液时需加入酸。加酸的目的是________。 提出猜想：Fe粉与Fe2(SO4)3溶液混合，在反应A进行的过程中，可能存在Fe粉和酸的反应。 验证猜想：用pH试纸测得Fe2(SO4)3溶液的pH不大于1；向少量Fe2(SO4)3溶液中加入Fe粉，溶液颜色变浅的同时有气泡冒出，说明存在反应A和__________________________(用离子方程式表示)。 实验小结：猜想成立，不能直接测反应A的焓变。 教师指导：鉴于以上问题，特别是气体生成带来的干扰，需要设计出实验过程中无气体生成的实验方案。 优化设计：乙同学根据相关原理，重新设计了优化的实验方案，获得了反应A的焓变。该方案为____________________。 （5）化学能可转化为热能，写出其在生产或生活中的一种应用_______________。 24．二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题： 二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为： CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g) 该反应一般认为通过如下步骤来实现： ①CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH1＝＋41 kJ·mol－1 ②CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) ΔH2＝－90 kJ·mol－1 总反应的ΔH＝________kJ·mol－1；若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是________(填标号)，判断的理由是_______________________。 25．环氧乙烷(，简称EO)是一种重要的工业原料和消毒剂。由乙烯经电解制备EO的原理示意图如下。 （1）阳极室产生Cl2后发生的反应有：____________________、CH2===CH2＋HClO―→HOCH2CH2Cl。 （2）结合电极反应式说明生成溶液a的原理____________________________。 26．电池的种类繁多，应用广泛，根据电化学原理回答下列问题。 （1）下图中，若溶液为稀，电流表指针发生偏转，电极材料为且作负极，则电极上发生的电极反应式为 ；反应进行一段时间后溶液酸性将 (填“增强”“减弱”或“基本不变”)。    （2）可作为燃料使用，用和组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如图，电池总反应为，则电极是 (填“正极”或“负极”)，电极的电极反应式为 。若线路中转移电子，则上述燃料电池消耗的在标准状况下的体积为 L。    （3）一种熔融碳酸盐燃料电池的原理示意图如下。请回答下列问题：    ①反应，每消耗理论上转移的电子数目为 ②电池工作时，向电极 (填“A”或“B”)移动。 ③电极上发生的电极反应为 。 （4）科学家研发出一种新系统，通过“溶解”水中的二氧化碳，以触发电化学反应，有效减少碳的排放，其工作原理如图所示。    ①系统工作时，a极为 极，b极区的电极反应式为 。 ②系统工作时b极区有少量固体析出，可能的原因是 。 / 学科网（北京）股份有限公司 $