第1章 化学反应与能量转化（知识清单）化学鲁科版选择性必修1

该高中化学单元知识清单系统整合了“化学反应与能量转化”核心内容，涵盖反应热与焓变、化学能-电能转化、电解原理及应用、金属电化学腐蚀四大知识模块，构建了从概念定义到原理分析再到计算应用的递进式学习支架。 清单采用“模块分层+易错点突破”设计，如将“盖斯定律计算”“原电池电极反应式书写”设为重点，通过对比表（燃烧热与中和热）、实验步骤解析（中和热测定）培养科学思维与探究能力。配套“易错点辨析”（如化学键数目表格）和“对点训练”，助力学生精准突破难点，教师可依托其系统性设计高效教学活动。

第一单元 化学反应与能量转化 第一节 化学反应的热效应 一、化学反应的反应热 （一）化学反应的反应热 1．反应热的概念：当化学反应在一定的温度下进行时，反应所释放或吸收的热量称为该反应在此温度下的热效应，简称反应热。 2．反应热的表示方法：用符号Q表示：Q＞0，反应吸热；Q＜0，反应放热。 3.单位：kJ·mol－1或 J·mol－1。 （二）反应热的测定 1．反应热测定的方法和装置 (1)测定反应热的仪器——量热计 (2)测定方法：将反应物溶液加入到量热计内筒并迅速混合，搅拌，测量反应前后溶液温度的变化值。 (3)计算公式：Q＝ Q＝－C(T2－T1)。其中C表示溶液及量热计的热容；T1、T2分别表示反应前和反应后体系的温度。 2．实验探究——中和反应的反应热的测定 (1)实验目的：测定强酸和强碱反应的反应热，体验化学反应的热效应。 (2)实验原理： 酸碱中和反应是放热反应，利用一定质量的酸和碱发生反应，测出反应前后溶液温度差，再根据参加反应的酸溶液和碱溶液的体积求出混合溶液的质量，根据公式计算：Q＝－c·m·ΔT，其中：c为比热容，m为酸碱溶液的质量和，ΔT＝T2－T1，T是酸溶液温度与碱溶液温度的平均值值。然后换算成生成1molH2O放出的能量即可。 (3)实验步骤： ①向量热计内筒中加入1.0mol·L－1的盐酸100mL，搅拌后测初始温度T1。 ②向250mL烧杯中加入1.0mol·L－1NaOH溶液100mL，调节温度为T1。 ③快速将烧杯中的碱液倒入量热计中，盖好杯盖，匀速搅拌，记录体系的最高温度T2。 ④重复实验操作，记录每次的实验数据，取其平均值作为计算依据。 (4)实验数据处理： 盐酸、氢氧化钠溶液为稀溶液，其密度近似地认为都是1g·cm－3，反应前后溶液的比热容为4.18kJ·K－1·kg－1。该实验中盐酸和NaOH溶液反应的反应热Q＝－0.836(T2－T1)kJ。 换算为强酸与强碱中和反应生成1 mol H2O的反应热：Q＝－8.36(T2－T1)或 kJ。 二、化学反应的内能变化与焓变 （一）化学反应的内能变化 1．内能 (1)概念：体系内物质所含各种微观粒子能量总和。内能表示符号为U。 (2)影响因素：物质的种类、数量及聚集状态、体系的温度、压强等。 2．化学反应中内能的变化 (1)内能变化：△U=△U=U(反应产物)－U(反应物)。△U＞0，表示反应吸收能量；△U＜0，表示反应释放能量。 (2)化学反应中内能的变化△U与反应热Q的关系 ①化学反应体系与环境进行能量交换的两种形式是热和功，根据能量守恒定律，△U=Q＋W； ②如反应前后体系体积不变且没有做电功等其他功，ΔU＝Q。 (3)内能变化与放热反应和吸热反应的关系 如果△U＞0(反应后体系的内能增加)，则Q＞0，反应吸热； 如果△U＜0(反应后体系的内能减少)，则Q＜0，反应放热。 （二）化学反应的焓变 1．焓 (1)概念：焓是一种“物理量”，用它的变化来描述等压反应的反应热。 (2)单位：kJ/mol或 J/mol。 (3)影响因素：取决于物质的物质的种类、数量、聚集状态并受温度、压强等因素的影响。 2．反应焓变 (1)概念：反应产物的焓与反应物的焓之差。 (2)表达式：ΔH＝H(反应产物)－H(反应物)，单位是kJ·mol－1。 3.反应焓变与反应热的关系： 对于等压条件下进行的化学反应，如果反应中物质的能量变化只与热能发生转化，则反应热Qp与焓变ΔH的关系是ΔH＝H(反应产物)－H(反应物)＝Qp。 4.反应焓变与吸热反应和放热反应的关系 图示 体系能 量变化 反应产物的焓小于反应物的焓 反应产物的焓大于反应物的焓 反应类型 放热反应 吸热反应 三、热化学方程式及燃烧热 （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）燃烧热 1．概念：在101 kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热，单位是kJ/mol。 指定产物：碳元素→CO2(g)，氢元素→H2O(l)，硫元素→SO2(g)，氮元素→N2(g)。 2．意义：25 ℃和101 kPa时，甲烷的燃烧热ΔH为－890.3 kJ/mol，热化学方程式为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890.3 kJ/mol，表示25℃和101kPa时，1mol甲烷完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时放出890.3kJ的热量。 3．燃烧热与中和反应反应热的比较 　　 类型 比较　　 燃烧热 中和反应 反应热 定义 在101 kPa 时，1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量 酸与碱发生中和反应生成1 mol 液态H2O时所放出的热量 标准 可燃物为1 mol 产物水为1 mol 单位 kJ·mol－1 数值 不同物质的燃烧热不同 57.3 4．燃烧热的计算方法 根据题目中给出的热化学方程式可确定可燃物的燃烧热。若给出的热化学方程式中可燃物的化学计量数为1，且生成物为指定产物，此时对应的反应热与燃烧热在数值上相等(不考虑正负)；若给出的热化学方程式中可燃物的化学计量数不为1，需将其变为1，使对应的反应热与燃烧热在数值上相等(不考虑正负)。 四、反应焓变的计算 （一）盖斯定律 1．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＝－110.5__kJ·mol－1。 （二）ΔH的大小比较 1．同一物质不同聚集状态 H2O(s)===H2O(l)　ΔH1 H2O(s)===H2O(g)　ΔH2 由物质的能量E大小比较知热量：Q1<Q2，且均为吸热反应，ΔH为正值，ΔH1＝Q1 kJ·mol－1，ΔH2＝Q2 kJ·mol－1，得ΔH1<ΔH2。 2．同一反应，物质的聚集状态不同 S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1 S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2 由物质的能量(E)的大小知热量：Q1>Q2，此反应为放热反应，则ΔH1＝－Q1 kJ·mol－1，ΔH2＝－Q2 kJ·mol－1得ΔH1<ΔH2。 第二节 化学能转化为电能 一、原电池的工作原理 （一）原电池的工作原理 1．铜锌原电池实验探究 (1)实验装置 (2)实验现象 检流计指针 电极表面变化情况 (a) 发生偏转 锌片质量减少，铜片质量增加 (b) 发生偏转 锌片质量减少，铜片质量增加 (3)电极材料及电极反应 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 电池反应 Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋ 电子流向 由锌极通过导线流向铜极 离子移向 阳离子移向正极，阴离子移向负极 盐桥作用 构成闭合回路，使离子通过，传导电流 2．原电池的工作原理 (1)原电池 ①定义：能把化学能转化为电能的装置。 ②电极名称及电极反应。 负极：电子流出的一极，发生氧化反应； 正极：电子流入的一极，发生还原反应。 ③原电池的构成条件。 a．两个活泼性不同的电极(两种金属或一种金属和一种能导电的非金属)。 b．将电极插入电解质溶液。 c．构成闭合回路。 d．能自发发生的氧化还原反应。 (2)工作原理 外电路中电子由负极流向正极；内电路(电解质溶液)中阴离子移向负极，阳离子移向正极；电子发生定向移动从而形成电流，实现了化学能向电能的转化。 3.原电池的正负极判断 （二）原电池工作原理的应用 1．增大氧化还原反应速率 原理 原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中离子运动时相互干扰减小，反应速率增大 实例 实验室制H2时，粗锌与稀硫酸反应比纯锌快，或向溶液中滴入几滴CuSO4溶液，也能增大反应速率 2.比较金属的活动性强弱 原理 一般原电池中，活泼金属为负极，发生氧化反应，较不活泼金属为正极，发生还原反应 实例 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。根据电极现象判断出a是负极，b是正极，由原电池原理可知，金属活动性：a＞b 3.设计原电池 (1)理论上，任何一个自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。 (2)设计示例 设计思路 示例 以自发进行的氧化还原反应为基础 2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2 把氧化还原反应分为氧化反应和还原反应两个半反应，从而确定电极反应 氧化反应(负极)：Cu－2e－===Cu2＋ 还原反应(正极)：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ 以两极反应为原理，确定电极材料及电解质溶液 负极材料：Cu 正极材料：石墨或铂 电解质溶液：FeCl3溶液 画出示意图 二、化学电源 （一）化学电源及其分类 一次电池 1．化学电源的分类 （1）电源的分类 原电池是各种化学电源的雏形，常分为如下三类： ①一次电池：也叫做干电池，放电后不可再充电的电池。 ②二次电池：又称可充电电池或蓄电池，放电后可以再充电而反复使用的电池。 ③燃料电池：一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。 （2）判断电池优劣的主要标准 ①比能量：单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位是(W·h)·kg－1或(W·h)·L－1。 ②比功率：单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位是W·kg－1或W·L－1。 ③电池可储存时间的长短。 （3）化学电池的回收利用 使用后的废弃电池中含有大量的重金属、酸和碱等有害物质，随处丢弃会对生态环境和人体健康造成危害。废弃电池要进行回收利用。 （4）化学电源的发展方向 小型化、供电方便、工作寿命长、不需要维护的电池受到人们的青睐，如镍氢电池、锂离子电池等。 （二）一次电池（锌锰干电池） 普通锌锰干电池 碱性锌锰干电池 示意图 构造 负极：锌筒 正极：石墨棒 电解质溶液：氯化铵和氯化锌 负极反应物：锌粉 正极反应物：二氧化锰 电解质溶液：氢氧化钾 工作原理 负极：Zn－2e－＋2NH===Zn(NH3)＋2H＋ 正极：2MnO2＋2H＋＋2e－===2MnO(OH) 总反应：Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnO(OH) 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 2.二次电池 （一）铅酸蓄电池 铅酸蓄电池是一种常见的二次电池，其放电过程表示如下： Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O (1)负极是Pb，正极是PbO2，电解质溶液是H2SO4溶液。 (2)放电反应原理 ①负极反应式是Pb＋SO－2e－===PbSO4 ； ②正极反应式是PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O ； ③放电过程中，负极质量的变化是增大，H2SO4溶液的浓度减小。 (3)充电反应原理 ①阴极(还原反应)反应式是 PbSO4＋2e－===Pb＋SO ； ②阳极(氧化反应)反应式是PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO ； ③充电时，铅蓄电池正极与直流电源正极相连，负极与直流电源负极相连。 （二）锂离子电池 电极 电极反应 负极 嵌锂石墨(LixCy)：LixCy－xe－===xLi＋＋Cy 正极 钴酸锂(LiCoO2)：Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2 总反应 LixCy＋Li1－xCoO2===LiCoO2＋Cy 反应过程：放电时，Li＋从石墨中脱嵌移向正极，嵌入钴酸锂晶体中，充电时，Li＋从钴酸锂晶体中脱嵌，由正极回到负极，嵌入石墨中。这样在放电、充电时，锂离子往返于电池的正极、负极之间完成化学能与电能的相互转化。 （三）燃料电池 1．燃料电池 燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。电极本身不包含活性物质，只是一个催化转化元件。 2．氢氧燃料电池 (1)基本构造 (2)工作原理 一般的燃料电池大多是可燃性物质(主要是可燃性气体或蒸气)与氧化剂(一般是氧气)及电解质溶液共同组成的原电池。可燃性物质在原电池负极发生氧化反应，氧气在原电池正极发生还原反应。也就是说不管是哪一种燃料电池，正极都是氧化剂(如O2)得电子发生还原反应。 酸性电解质(H2SO4) 碱性电解质(KOH) 负极反应 2H2－4e－===4H＋ 2H2－4e－＋4OH－===4H2O 正极反应 O2＋4e－＋4H＋===2H2O O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 总反应 2H2＋O2===2H2O 3．燃料电池电极反应式的书写方法 如CH4碱性(KOH溶液)燃料电池负极反应式的书写方法： 第一步　确定生成物 CH4 第二步　确定电子转移和变价元素原子守恒 H4－8e－―→O＋H2O； 第三步　依据电解质性质，用OH－使电荷守恒 CH4－8e－＋10OH－―→CO＋H2O； 第四步　依据氢原子守恒配平H2O的化学计量数 CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O。 第三节 电能转化为化学能 一、原电池的工作原理 （一）电解原理 1．实验探究——电解氯化铜溶液 装置示意图 实验现象 实验分析 电流表指针发生偏转 电解质溶液导电，形成闭合回路 b极上逐渐覆盖一层红色物质 析出金属铜：Cu2＋＋2e－=== Cu(还原反应) a极上产生刺激性气味的气体，该气体能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝 产生了氯气：2Cl－－2e－=== Cl2↑(氧化反应) 电解CuCl2溶液的总反应：CuCl2Cu＋Cl2↑ 2.电解原理 (1)电解：使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程。 (2)电解池(也称电解槽)：将电能转化为化学能的装置。 构成条件 ①直流电源；②两个电极；③闭合回路；④电解质溶液或熔融电解质 电 极 阳极 与电源正极相连的电极，发生氧化反应 阴极 与电源负极相连的电极，发生还原反应 离子流向 阳离子移向电解池的阴极；阴离子移向电解池的阳极 电子流向 从电源负极流向电解池的阴极，从电解池的阳极流向电源的正极 3．电解池阴阳极的判断方法 4．电解池电极产物的判断 （二）电解规律 1．电解池电极反应式的书写 (1)常见微粒的放电顺序 阴极：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>…… 阳极：活性电极＞S2－>I－>Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根 (2)电极反应式的书写方法 以惰性电极碳棒电解CuSO4溶液为例 ①辨电极：阴极与电源负极相连，阳极与电源正极相连。 ②找离子：电解质溶液中：Cu2＋、H＋、SO、OH－。 ③排顺序：依据常见微粒放电顺序，阴极：Cu2＋>H＋(水)，阳极：OH－(水)>SO。 ④电极式：阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。 ⑤总反应：依据得失电子守恒，调整各电极计量数，然后相加，标上反应条件 2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋、2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4。 2．电解后溶液的复原规律 用惰性电极电解下列酸、碱、盐溶液，请填写下表： (1)电解H2O型 电解质 H2SO4 NaOH Na2SO4 阳极反应式 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 阴极反应式 4H＋＋4e－===2H2↑ 2H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－ pH变化 减小 增大 不变 复原加入物质 加入H2O (2)电解电解质型 电解质 HCl CuCl2 阳极反应式 2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极反应式 2H＋＋2e－===H2↑ Cu2＋＋2e－===Cu pH变化 增大 复原加入物质 加入HCl 加入CuCl2 (3)电解质和水都发生电解型 电解质 NaCl CuSO4 阳极反应式 2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 阴极反应式 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 2Cu2＋＋4e－===2Cu pH变化 增大 减小 复原加入物质 加入HCl 加入CuO或CuCO3 3.电解池中的守恒规律 同一电路中转移的电子数是相等的，利用电子守恒使各电极得失电子均相等，在各极反应式中建立联系。 二、电解原理的应用 （一）电解饱和食盐水 烧碱、氯气都是重要的化工原料，习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业。 1．电解饱和食盐水的原理 通电前：溶液中的离子是Na＋、Cl－、H＋、OH－。 通电后：①移向阳极的离子是Cl－、OH－，Cl－比OH－容易失去电子，被氧化成氯气。 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)。 ②移向阴极的离子是Na＋、H＋，H＋比Na＋容易得到电子，被还原成氢气。其中H＋是由水电离产生的。 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(还原反应)。 ③总反应： 化学方程式为2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH； 离子方程式为2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－。 2．氯碱工业生产流程 工业生产中，电解饱和食盐水的反应在离子交换膜电解槽中进行。 (1)阳离子交换膜电解槽 (2)阳离子交换膜的作用：只允许Na＋等阳离子通过，不允许Cl－、OH－等阴离子及气体分子通过，可以防止阴极产生的氢气与阳极产生的氯气混合发生爆炸，也能避免氯气与阴极产生的氢氧化钠反应而影响氢氧化钠的产量。 3．氯碱工业产品及其应用 (1)氯碱工业产品主要有NaOH、Cl2、H2、盐酸、含氯漂白剂等。 (2)电解饱和食盐水为原理的氯碱工业产品在有机合成、造纸、玻璃、肥皂、纺织、印染、农药、金属冶炼等领域中广泛应用。 （二）电镀 电冶金 1．电镀与电解精炼 电镀是一种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。电镀的主要目的是使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。 电镀 电解精炼 装置 阳极材料 镀层金属Cu 粗铜(含锌、银、金等杂质) 阴极材料 镀件金属Fe 纯铜 阳极反应 Cu－2e－===Cu2＋ Zn－2e－===Zn2＋、Cu－2e－===Cu2＋等 阴极反应 Cu2＋＋2e－===Cu Cu2＋＋2e－===Cu 溶液变化 Cu2＋浓度保持不变 Cu2＋浓度减小，金、银等金属沉积形成阳极泥 2.电冶金 (1)金属冶炼的本质：使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程。如Mn＋＋ne－===M。 (2)电解法用于冶炼较活泼的金属(如钾、钠、镁、铝等)，但不能电解其盐溶液，应电解其熔融态。 如：电解熔融的氯化钠可制取金属钠的电极反应式： 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑； 阴极：2Na＋＋2e－===2Na； 总反应：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。 第三节 电能转化为化学能 一、金属电化学腐蚀的原理 （一）金属的腐蚀 1.概念：金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的现象。其实质是金属原子失去电子变为阳离子，金属发生氧化反应。 2.根据与金属接触的气体或液体不同，金属腐蚀可分为两类： （1）化学腐蚀：金属与其表面接触的一些物质(如O2、Cl2、SO2等)直接反应而引起的腐蚀。腐蚀的速率随温度升高而加快。 （2）电化学腐蚀：当不纯的金属与电解质溶液接触时会发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀。 3.化学腐蚀和电化学腐蚀的异同 金属腐蚀 化学腐蚀 电化学腐蚀 定义 金属与接触到的物质直接反应 不纯的金属在潮湿的空气或电解质溶液中形成原电池，发生氧化还原反应 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 实质与 联系 ①实质：都是金属原子失去电子被氧化而损耗； ②化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍 （二）电化学腐蚀 1.实验探究 实验操作 实验现象 实验解释 导管中液面上升 装置中铁、碳和饱和食盐水构成原电池，铁钉发生吸氧腐蚀 ①试管中产生气泡的速率快 Zn与CuSO4反应生成Cu，Zn、Cu和稀盐酸构成原电池，发生电化学腐蚀，产生气泡的速率更快 2.析氢腐蚀与吸氧腐蚀 类别 项目　　 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 示意图 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＋4e－＋2H2O===4OH－ 总反应 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 联系 通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍 二、金属腐蚀的防护及电化学腐蚀原理的应用 （一）金属腐蚀的防护 1.在金属表面覆盖保护层 在金属表面覆盖致密的保护层，将金属制品与周围物质隔开是一种普遍采用的防护方法。 (1)非金属保护层：在钢铁制品的表面喷涂油漆、矿物性油脂或覆盖搪瓷、塑料等。 (2)金属保护层：用电镀等方法在钢铁表面镀上一层锌、锡、铬、镍等金属。 (3)发蓝处理：用化学方法在钢铁部件表面进行发蓝处理(生成一层致密的四氧化三铁薄膜)。 (4)钝化处理：利用阳极氧化处理铝制品的表面，使之形成致密的氧化膜而钝化。另外，采用离子注入、表面渗镀等方式在金属表面也可以形成稳定的钝化膜。 2.改变金属内部组成 在金属中添加其他金属或非金属可以制成性能优异的合金，例如，在普通钢中加入铬、镍等制成不锈钢产品。 3.电化学防护 （1）牺牲阳极保护法。 利用原电池原理，在被保护的金属上连接更活泼的金属，使被保护金属成为正极。 （2）阴极电保护法也叫外加电流阴极保护法。 利用电解池原理，使被保护的金属连接电源的负极成为阴极。 （二）电化学腐蚀原理的应用 1．电化学腐蚀及其注意事项 (1)化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，危害更大。 (2)析氢腐蚀和吸氧腐蚀取决于金属表面电解质溶液的酸碱性，实际情况中以吸氧腐蚀为主。 (3)钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极都是铁，失电子生成Fe2＋，而非Fe3＋。 (4)一般情况下，只有在金属活动性顺序中排在氢之前的金属才有可能发生析氢腐蚀。 2.铁腐蚀原理的应用 ①测定空气中氧气的含量； ②食品包装袋中以铁粉为主要成分的双吸剂，延长食物的保质期； ③制成一次性保暖贴，使用后其主要成分为炭粉、氯化钠固体、三氧化二铁固体以及含镁、铝的盐。 3.微电解技术处理工业废水 →电极产物活性强发生氧化还原反应去除污染 易错点01 常见1 mol下列物质中化学键的数目 【错因辨析】 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 【对点训练】 1．工业上合成甲胺（）的主要反应为。已知上述反应中相关的化学键键能数据如下表，则该反应的_______ 化学键 键能/ 351 463 391 293 414 A．+14 B．-14 C．+58 D．-58 【答案】B 【详解】分析反应物断键情况： 反应物为1 mol和1 mol：含3个键、1个键、1个键；含3个键，反应物总键能 =；分析生成物成键情况：生成物为1 mol和1 mol：含3个键、1个键、2个键；含2个键，生成物总键能 =；计算焓变：，故选B。 2．羰基硫（）可作为一种粮食熏蒸剂，能防止某些线虫和真菌的危害。可用和来制备，同时生成一种高效无污染的气体燃料。已知： 化学键 中的化学键 键能/（） 1076 339 536 745 436 则该反应的为 A． B． C． D． 【答案】B 【详解】由题可知，和反应生成和，该反应的热化学方程式是  ，故答案选B。 易错点02 原电池原理的应用 【错因辨析】 1.比较金属的活动性，在原电池中，一般较活泼的金属作负极 (注意电解质溶液对电极反应的影响)。 2.加快化学反应速率，创造多个微电池反应环境，可加快反应(腐蚀)速率。 3.应用于金属防护。 4.设计原电池。 ①首先将氧化还原反应分成两个半反应。 ②根据原电池反应的特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。 【对点训练】 1．微生物燃料电池可有效处理各个领域的污废水，并实现污废水中有机污染物高效转化为清洁电力，其原理如图所示。下列说法正确的是 A．a为电池的正极 B．电极电势：a＞b C．a极电极反应为 D．每处理45gHCOO-，则消耗O2的体积为11.2L 【答案】C 【分析】该装置为微生物质子交换膜燃料电池，左侧a极通入含的污废水，中C元素失电子被氧化生成，发生氧化反应，故a为负极；右侧b极通入，得电子发生还原反应，b为正极； 【详解】A．由分析知，a是负极，A错误； B．电流在外部电路由高电势正极流向低电势负极，正极b电势高于负极a，即电极电势：，B错误； C．中C为价，氧化产物中C为价，1 mol 失去2 mol电子；装置为质子交换膜体系，介质呈酸性，产物写，电极反应：，C正确； D．摩尔质量为45 g/mol，45 g 物质的量为1 mol，由负极反应可知转移2 mol电子；正极，4 mol电子消耗1 mol ，转移2 mol电子消耗0.5 mol ；题目未指明标准状况，无法直接确定体积为11.2 L，D错误； 故选C。 2．液体锌电池具有成本低、安全性强等特点，其工作原理如图所示(凝胶中允许离子存在、生成或迁移)。下列说法正确的是 A．电子由流出，经用电器流向再通过溶液和凝胶回到 B．负极反应式为 C．13.0 g 参与反应，理论上电路中转移0.2 mol电子 D．电池工作一段时间后，极区溶液酸性减弱 【答案】D 【详解】A．原电池中电子仅能在外电路（导线、用电器）中迁移，无法通过电解质溶液回到极，A错误； B．负极发生失电子的氧化反应，正确负极反应为，B错误； C．13.0 g 的物质的量为，1 mol 反应转移2 mol电子，故理论上电路中转移0.4 mol电子，C错误； D．极为正极，电极反应为，消耗，溶液酸性减弱，D正确； 故答案选D。 易错点03 解答燃料电池题目的三个关键点 【错因辨析】 1.要注意介质是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。 2.通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气。 3.通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正、负极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。 【对点训练】 1．目前我国已成功将氢氧燃料电池应用于新能源公交车中，氢氧燃料电池的反应原理如图。下列说法不正确的是 A．该氢氧燃料电池属于环保电池 B．该电池工作时，电极b为正极，发生氧化反应 C．该电池工作时，电子流向：a→用电器→b D．若离子导体选择稀硫酸溶液，则电极a的反应式为 【答案】B 【分析】氢氧燃料电池的反应物为H2、O2，产物为水。总反应式为，氢气失电子在负极发生失电子的氧化反应。 【详解】A．氢氧燃料电池的反应产物只有水，不会污染环境，属于环保电池，A正确； B．电极b通入O2，为电池正极，正极上O2得到电子发生还原反应，B错误； C．电池工作时，电子从负极（电极a）流出，经外电路的用电器流向正极（电极b），即电子流向为a→用电器→b，C正确； D．若离子导体选择稀硫酸，为酸性环境，负极（电极a）上H2失电子生成H+，电极反应式为，D正确； 故选B。 2．燃料电池是一种高效的发电装置，某氢氧燃料电池的构造示意图如图所示，该电池工作时，下列说法正确的是 A．M极为正极，发生还原反应 B．b为空气，发生的反应为 C．电子流动方向：N极→电流表→M极 D．该电池工作一段时间后，电解质溶液碱性减弱 【答案】D 【详解】A．原电池中阴离子向负极移动，向M极移动，说明M极为负极，发生氧化反应，A错误； B．N极为正极，b通入的是空气，电解质为碱性KOH溶液，正极反应为，B错误； C．电子由负极流出经外电路流向正极，流动方向为M极→电流表→N极，C错误； D．电池总反应为，反应生成水，KOH溶液被稀释，浓度降低，碱性减弱，D正确； 故答案选D。 易错点04 电解池电极反应式的书写 【错因辨析】 1.用惰性电极电解，分析溶液中的阴阳离子：阳离子向阴极移动，分析阳离子在阴极上得电子的顺序；阴离子向阳极移动，分析阴离子在阳极上失电子的顺序。 2.金属被腐蚀溶解的作阳极，被保护不被腐蚀的作阴极。 3.在写电极反应式时，要考虑电解质溶液的酸碱性、离子交换膜、甚至反应的区域等对电极产物的影响。 【对点训练】 1．电解水制氢和耦合醇制酸的装置及机理如下，下列说法错误的是 A．阳极反应的催化剂是NiO B．当被氧化为时，转移4 mol电子 C．阴极室的KOH的物质的量不因反应而改变 D．经历2次1mol NiO与的互相转化可得到2 molH2 【答案】D 【分析】该装置为电解装置，左侧生成，因此左侧为阴极，右侧为阳极，据此分析； 【详解】A．从右侧机理图可见，先在阳极失去电子转化为，后续参与醇的氧化反应后又重新生成，整个过程中循环参与反应、最终不被消耗，符合催化剂的特征，因此阳极反应的催化剂是，A正确； B．被氧化为时，中官能团碳的化合价从升高到中的，该物质共失去电子，B正确； C．阴极反应为，生成的会通过阴离子交换膜迁移到阳极室，不能透过阴离子交换膜，留在阴极，因此阴极室的物质的量不变，C正确； D．，从价升高到，每转移电子；一次完整的和互相转化共转移电子，2次转化转移 电子；阴极生成需要得到 电子，因此最终得到，D错误； 故选D。 2．利用微生物电解池在酸性条件下合成的电化学装置如图所示。下列说法错误的是 A．离子交换膜为阴离子交换膜 B．b极为阴极 C．该电解池不可在高温下工作 D．有机物为时，a极电极反应式为 【答案】A 【详解】A．a极（阳极）反应生成，b极（阴极）反应消耗，需要通过交换膜从a极区向b极区迁移，因此离子交换膜为阳离子交换膜，A错误； B．b极连接电源负极，发生得电子的还原反应，为阴极，B正确； C．该装置依靠微生物/细菌催化反应，高温会使微生物的蛋白质变性失活，因此不可在高温下工作，C正确； D．中C平均价态为0，生成中C为+4价， 反应失去 ，酸性条件下配平后该电极反应式为，D正确； 故选A。 易错点05 电解时电极上的放电顺序及产物 【错因辨析】 1.阳极上的放电顺序及产物 ①活性电极(除Au、Pt以外的金属材料作电极)，电极材料失电子，生成金属阳离子。 ②惰性电极(Pt、Au、石墨)，要依据阴离子的放电顺序加以判断。 阴离子的放电顺序：S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子>F-。 S2-、I-、Br-、Cl-放电，产物分别是S、I2、Br2、Cl2；若OH-放电，则得到H2O和O2。 2.阴极上的放电顺序及产物 直接根据阳离子放电顺序进行判断。 阳离子放电顺序：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Fe2+>Zn2+>H+(水)>Al3+>Mg2+。 【对点训练】 1．下面列出了电解不同物质的电极反应式，其中不正确的是 A．用石墨电极电解饱和食盐水阴极： B．用铜电极电解溶液阳极： C．用石墨电极电解熔融的NaCl阴极： D．用石墨电极电解NaOH溶液阳极： 【答案】A 【详解】A．电解饱和食盐水时，阴极阳离子得电子能力，阴极反应为，而非得电子生成，A错误； B．铜为活性电极，电解溶液时阳极优先失电子发生氧化反应，电极反应式正确，B正确； C．电解熔融时无其他阳离子放电，阴极得电子发生还原反应生成，电极反应式正确，C正确； D．用石墨电极电解溶液，阳极失电子发生氧化反应生成，电极反应式正确，D正确； 故选A。 2．工业上常使用电解法处理含废水的流程如下。将NO2、O2与KNO3制成燃料电池，并按下图所示的方法连接甲、乙两个装置。 下列说法不正确的是 A．Y为N2O5，石墨(Ⅱ)电极反应： B．还原的主要方式是： C．阴极区发生的电极反应包括：和 D．废水的pH过高或过低均不会降低铬的去除率 【答案】D 【分析】甲为燃料电池，通入的石墨中失电子，为负极；通入的石墨中得电子，为正极； 乙为电解池，接电池负极（石墨）为阴极，接电池正极（石墨）为阳极。 【详解】A．该燃料电池中，负极失电子生成，电极反应式为，因此为；正极得电子，与结合生成，电极反应式为，A正确； B．为活性阳极，失电子生成，生成的还原，该过程的离子方程式为，B正确； C．阴极区，得电子生成，同时也可直接在阴极得电子被还原为，两个电极反应均正确，C正确； D．若pH过高，会生成、沉淀，覆盖电极阻碍反应，降低去除率；若pH过低，酸性过强，优先在阴极得电子生成大量，降低的还原效率，因此过高或过低都会降低铬的去除率，D错误； 故选D。 易错点06 电解质溶液的分段电解及计算 【错因辨析】 1.正确书写电解过程中各电极或在不同阶段时的电极反应式。 2.在同一电路中，根据各电极得失电子数相等关系建立等量关系或根据电解总反应式列比例式计算。若分段电解，则每个电极各阶段的电极反应转移电子数总和相等。 【对点训练】 1．如下图所示，甲池的总反应式为。下列说法正确的是 A．甲池中负极上发生的反应为 B．乙池中石墨电极上发生的反应为 C．一段时间后甲池溶液的pH增大 D．甲池每消耗，乙池电极上则会析出6.4 g固体 【答案】B 【详解】A．甲池电解质为KOH碱性溶液，负极反应不会生成，正确的负极反应为，A错误； B．乙池中石墨电极与甲池正极相连，为电解池阳极，水电离出的失电子，发生反应，B正确； C．甲池总反应生成水，KOH溶液被稀释，浓度降低，溶液pH减小，C错误； D．甲池消耗时转移电子0.4mol，乙池阴极反应为，析出Cu的物质的量为0.2mol，质量为，不是6.4g，D错误； 故选B。 2．室温条件下，合成氨是科技工作者研究的热点。通过使用阳离子交换膜，电解酸性电解质溶液制备氨的部分反应原理和装置如图所示。下列叙述正确的是 A．电极电势： B．a极上发生的电极反应式为 C．电路中转移的电子数目与通过阳离子交换膜的离子数目不相等 D．阴极消耗的质子数与阳极生成的质子数之比为5：6 【答案】D 【分析】该电解池中a电极中，转化为，化合价降低，得电子，为电解池阴极，电极反应为；b电极中，转化为，化合价升高，失电子，为电解池的阳极，电极反应为，由此解答； 【详解】A．由分析可知，a为阴极，b为阳极，因此X为电源负极，Y为电源正极，Y的电势高于X，A错误； B．由分析可知，电解质为酸性电解质溶液，因此a极的电极反应为，B错误； C．根据溶液电中性原则，电路中转移的电子数目与通过阳离子交换膜的离子数目相等，C错误 D．由已知可知，根据a极和b极的电极反应，当电路中有30 mol电子转移时，阴极上消耗，阳极上生成，二者之比为5：6，D正确； 故选D。 易错点07 金属腐蚀快慢的判断 【错因辨析】 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。 【对点训练】 1．当一块钢板暴露在潮湿空气中时，钢板表面的氧化物钝化膜或油漆等保护膜上若有小孔(图a)，往往会引起严重的腐蚀，同样，用铆钉结合的两块钢板(图b)，若接触面不严密而留有隙缝，同样会引起类似腐蚀，腐蚀原理如下图所示。 下列说法不正确的是 A．Fe基体为阳极，电极反应为： B．N处电势比M处高 C．孔蚀区和隙缝内的溶液显酸性，铁锈区附近的水膜显碱性 D．当铁锈区生成时，外电路转移6 mol电子 【答案】D 【详解】A．钢板中含铁和碳，铁基体容易失电子为阳极，电极反应为：，A正确； B．图中M为铁，铁是阳极电势更低，所以N处电势比M处高，B正确； C．孔蚀区和隙缝内均发生，因亚铁离子水解使溶液显酸性，铁锈区附近氧气得电子产生氢氧根，故铁锈区附近水膜显碱性，C正确； D．当铁锈区生成时，有2 mol铁失去4 mol电子生成2 mol，故外电路转移4 mol电子，D错误； 故选D。 2．化学在生产和日常生活中有着重要的应用。下列说法不正确的是。 A．钢铁吸氧腐蚀的正极反应： B．钢铁在海水中比在河水中更易腐蚀，主要原因是海水电解质的浓度高于河水 C．在海轮外壳上镶入锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法 D．在空气中，铁板比镀锌铁板更不容易腐蚀 【答案】D 【详解】A．钢铁发生吸氧腐蚀时，正极上得电子与水反应生成，对应反应式书写正确，A正确； B．海水中电解质浓度远高于河水，导电能力更强，更易形成原电池加快钢铁的电化学腐蚀，因此钢铁在海水中比河水中更易腐蚀，B正确； C．锌的金属活动性强于铁，镶入的锌块作原电池负极（阳极）被氧化消耗，海轮外壳作正极（阴极）被保护，该防护方法为牺牲阳极的阴极保护法，C正确； D．镀锌铁板中锌比铁活泼，即使镀层破损，锌也会作为负极先被腐蚀，铁仍受到保护，因此镀锌铁板比铁板更耐腐蚀，D错误； 故答案选D。 易错点08 电化学中的定量计算 【错因辨析】 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 根据得失电子守恒定律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。 如以通过4 mol e－为桥梁可构建如下关系式： 4e－～～ 　　　 阳极产物　　　　　 　阴极产物 (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。 【对点训练】 1．在直流电流的作用下，双极膜(膜a、膜b)中间层中的H2O可解离为H+和OH-，清华大学罗教授提出，用氮杂环磷【NHP—H ()】小分子有机物实现高效异相电化学析氢，其工作原理如图所示： 下列说法错误的是 A．工作时，电极M与外电源的负极相连 B．工作过程中，可加入催化用量的NHPH，能制得大量H2 C．为了持续工作，只需要定期补充H2O D．若共收集到标准状况下13.44 L气体时(忽略气体溶解)，理论上有0.8 mol OH-透过膜a 【答案】D 【分析】M极得电子，为阴极，电极反应：，N极失电子，为阳极，电极反应，据此分析； 【详解】A．根据分析，工作时，电极M为阴极与外电源的负极相连，A正确； B．由图可知，发生反应，可制取大量氢气，B正确； C．为了持续工作，只需要定期补充水，电极反应中的氢离子与氢氧根由水解离为和提供，C正确； D．标准状况下，13.44 L气体为氢气与氧气混合物，物质的量为，则生成了0.2 mol 氧气，0.4 mol 氢气，转移电子为0.8 mol，因此理论上有0.8 mol透过膜b，D错误； 故选D。 2．电化学捕获并生产的一种联合电解装置如图所示。下列叙述错误的是 A．两个电解池阳极上的电极反应相同 B．理论上电解池1中氧气的净增量为零 C．电解池2的总反应为 D．理论上该联合电解装置生产需转移电子 【答案】D 【分析】两个电解池中，b极和d极均生成，氧元素从-2价升高到0价，失电子发生氧化反应，因此b、d均为阳极，a、c均为阴极。 【详解】A．两个电解池的阳极（b、d）反应均为，电极反应相同，A正确； B．电解池1阴极a消耗，电极反应：，阳极b生成，相同转移电子数下，消耗和生成的物质的量相等，故净增量为零，B正确； C．电解池2阴极反应为，阳极反应为，阴阳极反应相加配平得到总反应，C正确； D．中C为+4价，中C为+2价，生成1mol 时C得到2mol电子，故转移电子为2mol；如果考虑整个联合装置的电子转移总数：为了给电解池2提供这 1 mol CO2，电解池1中需要生成 1 mol 并与反应放出 1 mol CO2。根据电解池1的阴极反应，生成1 mol 同样需要转移 2 mol 电子。 因此，系统内外总共转移 4 mol 电子。无论采用何种计算方式，转移的电子数都不是 3 mol，D错误； 故选D。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一单元 化学反应与能量转化 第一节 化学反应的热效应 一、化学反应的反应热 （一）化学反应的反应热 1．反应热的概念：当化学反应在一定的______下进行时，反应所______或______的热量称为该反应在此温度下的热效应，简称______。 2．反应热的表示方法：用符号Q表示：Q＞0，反应______；Q＜0，反应______。 3.单位：____________或 __________。 （二）反应热的测定 1．反应热测定的方法和装置 (1)测定反应热的仪器——量热计 (2)测定方法：将反应物溶液加入到量热计内筒并______混合，搅拌，测量反应前后溶液______的变化值。 (3)计算公式：Q＝__________________________________________________________________。其中C表示溶液及量热计的______；T1、T2分别表示反应前和反应后体系的______。 2．实验探究——中和反应的反应热的测定 (1)实验目的：测定______和______反应的反应热，体验化学反应的热效应。 (2)实验原理： 酸碱中和反应是放热反应，利用一定质量的酸和碱发生反应，测出反应前后溶液______差，再根据参加反应的酸溶液和碱溶液的体积求出混合溶液的______，根据公式计算：Q＝－c·m·ΔT，其中：c为比热容，m为酸碱溶液的______，ΔT＝T2－T1，T是酸溶液温度与碱溶液温度的______值。然后换算成生成1molH2O放出的能量即可。 (3)实验步骤： ①向量热计内筒中加入1.0mol·L－1的盐酸100mL，搅拌后测______温度T1。 ②向250mL烧杯中加入1.0mol·L－1NaOH溶液100mL，调节温度为T1。 ③快速将烧杯中的碱液倒入量热计中，盖好杯盖，匀速搅拌，记录体系的______温度T2。 ④重复实验操作，记录每次的实验数据，取其______作为计算依据。 (4)实验数据处理： 盐酸、氢氧化钠溶液为稀溶液，其密度近似地认为都是1g·cm－3，反应前后溶液的比热容为4.18kJ·K－1·kg－1。该实验中盐酸和NaOH溶液反应的反应热Q＝－0.836(T2－T1)kJ。 换算为强酸与强碱中和反应生成1 mol H2O的反应热：Q＝－8.36(T2－T1)或 kJ。 二、化学反应的内能变化与焓变 （一）化学反应的内能变化 1．内能 (1)概念：体系内物质所含各种________能量总和。内能表示符号为______。 (2)影响因素：物质的______、______及______状态、体系的______、______等。 2．化学反应中内能的变化 (1)内能变化：△U=________________________________________________。△U＞0，表示反应______能量；△U＜0，表示反应______能量。 (2)化学反应中内能的变化△U与反应热Q的关系 ①化学反应体系与环境进行能量交换的两种形式是______，根据能量守恒定律，△U=__________________； ②如反应前后体系体积不变且没有做电功等其他功，ΔU＝______。 (3)内能变化与放热反应和吸热反应的关系 如果△U＞0(反应后体系的内能增加)，则Q______0，反应______热； 如果△U＜0(反应后体系的内能减少)，则Q______0，反应______热。 （二）化学反应的焓变 1．焓 (1)概念：焓是一种“物理量”，用它的变化来描述等压反应的______。 (2)单位：______________或 ______________。 (3)影响因素：取决于物质的____________________________________并受__________________等因素的影响。 2．反应焓变 (1)概念：________的焓与______的焓之差。 (2)表达式：ΔH＝____________________________________，单位是____________。 3.反应焓变与反应热的关系： 对于等压条件下进行的化学反应，如果反应中物质的能量变化只与热能发生转化，则反应热Qp与焓变ΔH的关系是ΔH＝H(反应产物)－H(反应物)＝Qp。 4.反应焓变与吸热反应和放热反应的关系 图示 体系能 量变化 反应产物的焓______反应物的焓 反应产物的焓______反应物的焓 反应类型 ______反应 ______反应 三、热化学方程式及燃烧热 （一）热化学方程式 1．概念：表明反应所______或______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______变化，也表明了化学反应中的______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______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______和______。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）燃烧热 1．概念：在101 kPa时，1mol纯物质______燃烧生成指定______时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热，单位是kJ/mol。 指定产物：碳元素→CO2(g)，氢元素→H2O(l)，硫元素→SO2(g)，氮元素→N2(g)。 2．意义：25 ℃和101 kPa时，甲烷的燃烧热ΔH为－890.3 kJ/mol，热化学方程式为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890.3 kJ/mol，表示25℃和101kPa时，1mol甲烷完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时放出890.3kJ的热量。 3．燃烧热与中和反应反应热的比较 　　 类型 比较　　 燃烧热 中和反应 反应热 定义 在101 kPa 时，1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量 酸与碱发生中和反应生成1 mol 液态H2O时所放出的热量 标准 可燃物为1 mol 产物水为1 mol 单位 kJ·mol－1 数值 不同物质的燃烧热不同 57.3 4．燃烧热的计算方法 根据题目中给出的热化学方程式可确定可燃物的燃烧热。若给出的热化学方程式中可燃物的化学计量数为1，且生成物为指定产物，此时对应的反应热与燃烧热在数值上相等(不考虑正负)；若给出的热化学方程式中可燃物的化学计量数不为1，需将其变为1，使对应的反应热与燃烧热在数值上相等(不考虑正负)。 四、反应焓变的计算 （一）盖斯定律 1．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______。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______和______有关，而与反应进行的______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______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＝__________________________。 （二）ΔH的大小比较 1．同一物质不同聚集状态 H2O(s)===H2O(l)　ΔH1 H2O(s)===H2O(g)　ΔH2 由物质的能量E大小比较知热量：Q1<Q2，且均为吸热反应，ΔH为正值，ΔH1＝Q1 kJ·mol－1，ΔH2＝Q2 kJ·mol－1，得ΔH1<ΔH2。 2．同一反应，物质的聚集状态不同 S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1 S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2 由物质的能量(E)的大小知热量：Q1>Q2，此反应为放热反应，则ΔH1＝－Q1 kJ·mol－1，ΔH2＝－Q2 kJ·mol－1得ΔH1<ΔH2。 第二节 化学能转化为电能 一、原电池的工作原理 （一）原电池的工作原理 1．铜锌原电池实验探究 (1)实验装置 (2)实验现象 检流计指针 电极表面变化情况 (a) 发生______ 锌片质量______，铜片质量______ (b) 发生______ 锌片质量______，铜片质量______ (3)电极材料及电极反应 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 ______反应 ______反应 电池反应 Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋ 电子流向 由______极通过导线流向______极 离子移向 阳离子移向______极，阴离子移向______极 盐桥作用 构成闭合回路，使离子通过，传导电流 2．原电池的工作原理 (1)原电池 ①定义：能把______转化为______的装置。 ②电极名称及电极反应。 负极：电子______的一极，发生______反应； 正极：电子______的一极，发生______反应。 ③原电池的构成条件。 a．两个活泼性不同的电极(两种金属或一种______和一种能导电的______)。 b．将电极插入______溶液。 c．构成闭合回路。 d．能自发发生的________反应。 (2)工作原理 外电路中电子由______极流向______极；内电路(电解质溶液)中阴离子移向______极，阳离子移向______极；电子发生定向移动从而形成电流，实现了化学能向电能的转化。 3.原电池的正负极判断 （二）原电池工作原理的应用 1．增大氧化还原反应速率 原理 原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中离子运动时相互干扰减小，反应速率增大 实例 实验室制H2时，粗锌与稀硫酸反应比纯锌快，或向溶液中滴入几滴CuSO4溶液，也能增大反应速率 2.比较金属的活动性强弱 原理 一般原电池中，活泼金属为负极，发生______反应，较不活泼金属为正极，发生______反应 实例 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。根据电极现象判断出a是负极，b是正极，由原电池原理可知，金属活动性：a＞b 3.设计原电池 (1)理论上，任何一个自发的________反应都可以设计成原电池。 (2)设计示例 设计思路 示例 以自发进行的氧化还原反应为基础 ______________________________________________ 把氧化还原反应分为氧化反应和还原反应两个半反应，从而确定电极反应 氧化反应(负极)：______________________ 还原反应(正极)：______________________ 以两极反应为原理，确定电极材料及电解质溶液 负极材料：Cu 正极材料：石墨或铂 电解质溶液：FeCl3溶液 画出示意图 二、化学电源 （一）化学电源及其分类 一次电池 1．化学电源的分类 （1）电源的分类 ______是各种化学电源的雏形，常分为如下三类： ①一次电池：也叫做______，放电后不可再充电的电池。 ②二次电池：又称__________或______，放电后可以再充电而反复使用的电池。 ③燃料电池：一种连续地将______和______的化学能直接转化为电能的化学电源。 （2）判断电池优劣的主要标准 ①比能量：________或________所能输出______的多少，单位是(W·h)·kg－1或(W·h)·L－1。 ②比功率：________或________所能输出______的大小，单位是W·kg－1或W·L－1。 ③电池可储存时间的长短。 （3）化学电池的回收利用 使用后的废弃电池中含有大量的______、酸和碱等有害物质，随处丢弃会对生态环境和人体健康造成危害。废弃电池要进行回收利用。 （4）化学电源的发展方向 小型化、供电方便、工作寿命长、不需要维护的电池受到人们的青睐，如镍氢电池、锂离子电池等。 （二）一次电池（锌锰干电池） 普通锌锰干电池 碱性锌锰干电池 示意图 构造 负极：______ 正极：______ 电解质溶液：氯化铵和氯化锌 负极反应物：______ 正极反应物：________ 电解质溶液：________ 工作原理 负极：Zn－2e－＋2NH===Zn(NH3)＋2H＋ 正极：2MnO2＋2H＋＋2e－===2MnO(OH) 总反应：Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnO(OH) 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 2.二次电池 （一）铅酸蓄电池 铅酸蓄电池是一种常见的二次电池，其放电过程表示如下： Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O (1)负极是______，正极是______，电解质溶液是______________________________。 (2)放电反应原理 ①负极反应式是Pb＋SO－2e－===PbSO4 ； ②正极反应式是PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O ； ③放电过程中，负极质量的变化是______，H2SO4溶液的浓度______。 (3)充电反应原理 ①阴极(还原反应)反应式是 PbSO4＋2e－===Pb＋SO ； ②阳极(氧化反应)反应式是PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO ； ③充电时，铅蓄电池正极与直流电源______相连，负极与直流电源______相连。 （二）锂离子电池 电极 电极反应 负极 嵌锂石墨(LixCy)：LixCy－xe－===xLi＋＋Cy 正极 钴酸锂(LiCoO2)：Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2 总反应 LixCy＋Li1－xCoO2===LiCoO2＋Cy 反应过程：放电时，Li＋从石墨中脱嵌移向正极，嵌入钴酸锂晶体中，充电时，Li＋从钴酸锂晶体中脱嵌，由正极回到负极，嵌入石墨中。这样在放电、充电时，锂离子往返于电池的正极、负极之间完成化学能与电能的相互转化。 （三）燃料电池 1．燃料电池 燃料电池是一种连续地将______和______的化学能直接转化为______的化学电源。电极本身不包含________，只是一个催化转化元件。 2．氢氧燃料电池 (1)基本构造 (2)工作原理 一般的燃料电池大多是可燃性物质(主要是可燃性气体或蒸气)与氧化剂(一般是氧气)及电解质溶液共同组成的原电池。可燃性物质在原电池负极发生______反应，氧气在原电池正极发生______反应。也就是说不管是哪一种燃料电池，正极都是氧化剂(如O2)得电子发生还原反应。 酸性电解质(H2SO4) 碱性电解质(KOH) 负极反应 2H2－4e－===4H＋ 2H2－4e－＋4OH－===4H2O 正极反应 O2＋4e－＋4H＋===2H2O O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 总反应 2H2＋O2===2H2O 3．燃料电池电极反应式的书写方法 如CH4碱性(KOH溶液)燃料电池负极反应式的书写方法： 第一步　确定生成物 CH4 第二步　确定电子转移和变价元素原子守恒 H4－8e－―→O＋H2O； 第三步　依据电解质性质，用OH－使电荷守恒 CH4－8e－＋10OH－―→CO＋H2O； 第四步　依据氢原子守恒配平H2O的化学计量数 CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O。 第三节 电能转化为化学能 一、原电池的工作原理 （一）电解原理 1．实验探究——电解氯化铜溶液 装置示意图 实验现象 实验分析 电流表指针________ 电解质溶液导电，形成闭合回路 b极上逐渐覆盖一层红色物质 析出______：Cu2＋＋2e－=== Cu(还原反应) a极上产生刺激性气味的气体，该气体能使湿润的碘化钾淀粉试纸______ 产生了______：2Cl－－2e－=== Cl2↑(氧化反应) 电解CuCl2溶液的总反应：CuCl2Cu＋Cl2↑ 2.电解原理 (1)电解：使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起________反应的过程。 (2)电解池(也称电解槽)：将______转化为______的装置。 构成条件 ①直流电源；②两个电极；③闭合回路；④电解质溶液或熔融电解质 电 极 阳极 与电源______相连的电极，发生______反应 阴极 与电源______相连的电极，发生______反应 离子流向 阳离子移向电解池的______；阴离子移向电解池的______ 电子流向 从电源______流向电解池的______，从电解池的______流向电源的______ 3．电解池阴阳极的判断方法 4．电解池电极产物的判断 （二）电解规律 1．电解池电极反应式的书写 (1)常见微粒的放电顺序 阴极：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>…… 阳极：活性电极＞S2－>I－>Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根 (2)电极反应式的书写方法 以惰性电极碳棒电解CuSO4溶液为例 ①辨电极：阴极与电源______相连，阳极与电源______相连。 ②找离子：电解质溶液中：Cu2＋、H＋、SO、OH－。 ③排顺序：依据常见微粒放电顺序，阴极：Cu2＋>H＋(水)，阳极：OH－(水)>SO。 ④电极式：阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。 ⑤总反应：依据得失电子守恒，调整各电极计量数，然后相加，标上反应条件 2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋、2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4。 2．电解后溶液的复原规律 用惰性电极电解下列酸、碱、盐溶液，请填写下表： (1)电解H2O型 电解质 H2SO4 NaOH Na2SO4 阳极反应式 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 阴极反应式 4H＋＋4e－===2H2↑ 2H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－ pH变化 减小 增大 不变 复原加入物质 加入H2O (2)电解电解质型 电解质 HCl CuCl2 阳极反应式 2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极反应式 2H＋＋2e－===H2↑ Cu2＋＋2e－===Cu pH变化 ______ 复原加入物质 加入______ 加入______________ (3)电解质和水都发生电解型 电解质 NaCl CuSO4 阳极反应式 2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 阴极反应式 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 2Cu2＋＋4e－===2Cu pH变化 增大 减小 复原加入物质 加入______ 加入______________________ 3.电解池中的守恒规律 同一电路中转移的电子数是相等的，利用________使各电极得失电子均相等，在各极反应式中建立联系。 二、电解原理的应用 （一）电解饱和食盐水 烧碱、氯气都是重要的化工原料，习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做________。 1．电解饱和食盐水的原理 通电前：溶液中的离子是Na＋、Cl－、H＋、OH－。 通电后：①移向阳极的离子是Cl－、OH－，Cl－比OH－容易失去电子，被氧化成______。 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(______反应)。 ②移向阴极的离子是Na＋、H＋，H＋比Na＋容易得到电子，被还原成______。其中H＋是由水电离产生的。 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(______反应)。 ③总反应： 化学方程式为2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH； 离子方程式为2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－。 2．氯碱工业生产流程 工业生产中，电解饱和食盐水的反应在__________电解槽中进行。 (1)阳离子交换膜电解槽 (2)阳离子交换膜的作用：只允许Na＋等阳离子通过，不允许Cl－、OH－等阴离子及气体分子通过，可以防止阴极产生的______与阳极产生的______混合发生爆炸，也能避免______与阴极产生的________反应而影响氢氧化钠的产量。 3．氯碱工业产品及其应用 (1)氯碱工业产品主要有NaOH、Cl2、H2、盐酸、含氯漂白剂等。 (2)电解饱和食盐水为原理的氯碱工业产品在有机合成、造纸、玻璃、肥皂、纺织、印染、农药、金属冶炼等领域中广泛应用。 （二）电镀 电冶金 1．电镀与电解精炼 电镀是一种利用______原理在某些金属表面镀上一薄层其他______或______的加工工艺。电镀的主要目的是使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。 电镀 电解精炼 装置 阳极材料 镀层金属______ ______(含锌、银、金等杂质) 阴极材料 镀件金属______ ______ 阳极反应 Cu－2e－===Cu2＋ Zn－2e－===Zn2＋、Cu－2e－===Cu2＋等 阴极反应 Cu2＋＋2e－===Cu Cu2＋＋2e－===Cu 溶液变化 Cu2＋浓度________ Cu2＋浓度______，金、银等金属沉积形成阳极泥 2.电冶金 (1)金属冶炼的本质：使矿石中的________获得电子变成________的过程。如Mn＋＋ne－===M。 (2)电解法用于冶炼较______的金属(如钾、钠、镁、铝等)，但不能电解其盐溶液，应电解其熔融态。 如：电解熔融的氯化钠可制取金属钠的电极反应式： 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑； 阴极：2Na＋＋2e－===2Na； 总反应：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。 第三节 电能转化为化学能 一、金属电化学腐蚀的原理 （一）金属的腐蚀 1.概念：金属或合金与周围的__________发生________反应而引起损耗的现象。其实质是金属原子______电子变为阳离子，金属发生______反应。 2.根据与金属接触的__________不同，金属腐蚀可分为两类： （1）化学腐蚀：金属与其表面接触的一些物质(如O2、Cl2、SO2等)直接反应而引起的腐蚀。腐蚀的速率随温度升高而______。 （2）电化学腐蚀：当______的金属与______溶液接触时会发生______反应，________的金属发生氧化反应而被腐蚀。 3.化学腐蚀和电化学腐蚀的异同 金属腐蚀 化学腐蚀 电化学腐蚀 定义 金属与接触到的物质直接反应 不纯的金属在潮湿的空气或电解质溶液中形成原电池，发生________反应 现象 金属被腐蚀 较活泼金属被腐蚀 区别 ______电流产生 ______微弱电流产生 实质与 联系 ①实质：都是金属原子失去电子被______而损耗； ②化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但__________更普遍 （二）电化学腐蚀 1.实验探究 实验操作 实验现象 实验解释 导管中________ 装置中铁、碳和饱和食盐水构成______，铁钉发生______腐蚀 ①试管中产生气泡的速率______ Zn与CuSO4反应生成Cu，Zn、Cu和稀盐酸构成______，发生______腐蚀，产生气泡的速率______ 2.析氢腐蚀与吸氧腐蚀 类别 项目　　 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 示意图 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＋4e－＋2H2O===4OH－ 总反应 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 联系 通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍 二、金属腐蚀的防护及电化学腐蚀原理的应用 （一）金属腐蚀的防护 1.在金属表面覆盖保护层 在金属表面覆盖致密的保护层，将金属制品与周围物质隔开是一种普遍采用的防护方法。 (1)非金属保护层：在钢铁制品的表面喷涂______、矿物性油脂或覆盖______、塑料等。 (2)金属保护层：用______等方法在钢铁表面镀上一层锌、锡、铬、镍等金属。 (3)发蓝处理：用化学方法在钢铁部件表面进行______处理(生成一层致密的四氧化三铁薄膜)。 (4)钝化处理：利用阳极氧化处理铝制品的表面，使之形成致密的______而钝化。另外，采用离子注入、表面渗镀等方式在金属表面也可以形成稳定的钝化膜。 2.改变金属内部组成 在金属中添加其他金属或非金属可以制成性能优异的______，例如，在普通钢中加入铬、镍等制成______产品。 3.电化学防护 （1）牺牲阳极保护法。 利用______原理，在被保护的金属上连接更活泼的金属，使被保护金属成为______。 （2）阴极电保护法也叫外加电流阴极保护法。 利用______原理，使被保护的金属连接电源的负极成为______。 （二）电化学腐蚀原理的应用 1．电化学腐蚀及其注意事项 (1)化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，危害更大。 (2)析氢腐蚀和吸氧腐蚀取决于金属表面电解质溶液的______性，实际情况中以______腐蚀为主。 (3)钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极都是铁，失电子生成Fe2＋，而非Fe3＋。 (4)一般情况下，只有在金属活动性顺序中排在氢之前的金属才有可能发生______腐蚀。 2.铁腐蚀原理的应用 ①测定空气中氧气的含量； ②食品包装袋中以铁粉为主要成分的双吸剂，延长食物的保质期； ③制成一次性保暖贴，使用后其主要成分为炭粉、氯化钠固体、三氧化二铁固体以及含镁、铝的盐。 3.微电解技术处理工业废水 →电极产物活性强发生氧化还原反应去除污染 易错点01 常见1 mol下列物质中化学键的数目 【错因辨析】 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 【对点训练】 1．工业上合成甲胺（）的主要反应为。已知上述反应中相关的化学键键能数据如下表，则该反应的_______ 化学键 键能/ 351 463 391 293 414 A．+14 B．-14 C．+58 D．-58 2．羰基硫（）可作为一种粮食熏蒸剂，能防止某些线虫和真菌的危害。可用和来制备，同时生成一种高效无污染的气体燃料。已知： 化学键 中的化学键 键能/（） 1076 339 536 745 436 则该反应的为 A． B． C． D． 易错点02 原电池原理的应用 【错因辨析】 1.比较金属的活动性，在原电池中，一般较活泼的金属作负极 (注意电解质溶液对电极反应的影响)。 2.加快化学反应速率，创造多个微电池反应环境，可加快反应(腐蚀)速率。 3.应用于金属防护。 4.设计原电池。 ①首先将氧化还原反应分成两个半反应。 ②根据原电池反应的特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。 【对点训练】 1．微生物燃料电池可有效处理各个领域的污废水，并实现污废水中有机污染物高效转化为清洁电力，其原理如图所示。下列说法正确的是 A．a为电池的正极 B．电极电势：a＞b C．a极电极反应为 D．每处理45gHCOO-，则消耗O2的体积为11.2L 2．液体锌电池具有成本低、安全性强等特点，其工作原理如图所示(凝胶中允许离子存在、生成或迁移)。下列说法正确的是 A．电子由流出，经用电器流向再通过溶液和凝胶回到 B．负极反应式为 C．13.0 g 参与反应，理论上电路中转移0.2 mol电子 D．电池工作一段时间后，极区溶液酸性减弱 易错点03 解答燃料电池题目的三个关键点 【错因辨析】 1.要注意介质是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。 2.通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气。 3.通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正、负极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。 【对点训练】 1．目前我国已成功将氢氧燃料电池应用于新能源公交车中，氢氧燃料电池的反应原理如图。下列说法不正确的是 A．该氢氧燃料电池属于环保电池 B．该电池工作时，电极b为正极，发生氧化反应 C．该电池工作时，电子流向：a→用电器→b D．若离子导体选择稀硫酸溶液，则电极a的反应式为 2．燃料电池是一种高效的发电装置，某氢氧燃料电池的构造示意图如图所示，该电池工作时，下列说法正确的是 A．M极为正极，发生还原反应 B．b为空气，发生的反应为 C．电子流动方向：N极→电流表→M极 D．该电池工作一段时间后，电解质溶液碱性减弱 易错点04 电解池电极反应式的书写 【错因辨析】 1.用惰性电极电解，分析溶液中的阴阳离子：阳离子向阴极移动，分析阳离子在阴极上得电子的顺序；阴离子向阳极移动，分析阴离子在阳极上失电子的顺序。 2.金属被腐蚀溶解的作阳极，被保护不被腐蚀的作阴极。 3.在写电极反应式时，要考虑电解质溶液的酸碱性、离子交换膜、甚至反应的区域等对电极产物的影响。 【对点训练】 1．电解水制氢和耦合醇制酸的装置及机理如下，下列说法错误的是 A．阳极反应的催化剂是NiO B．当被氧化为时，转移4 mol电子 C．阴极室的KOH的物质的量不因反应而改变 D．经历2次1mol NiO与的互相转化可得到2 molH2 2．利用微生物电解池在酸性条件下合成的电化学装置如图所示。下列说法错误的是 A．离子交换膜为阴离子交换膜 B．b极为阴极 C．该电解池不可在高温下工作 D．有机物为时，a极电极反应式为 易错点05 电解时电极上的放电顺序及产物 【错因辨析】 1.阳极上的放电顺序及产物 ①活性电极(除Au、Pt以外的金属材料作电极)，电极材料失电子，生成金属阳离子。 ②惰性电极(Pt、Au、石墨)，要依据阴离子的放电顺序加以判断。 阴离子的放电顺序：S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子>F-。 S2-、I-、Br-、Cl-放电，产物分别是S、I2、Br2、Cl2；若OH-放电，则得到H2O和O2。 2.阴极上的放电顺序及产物 直接根据阳离子放电顺序进行判断。 阳离子放电顺序：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Fe2+>Zn2+>H+(水)>Al3+>Mg2+。 【对点训练】 1．下面列出了电解不同物质的电极反应式，其中不正确的是 A．用石墨电极电解饱和食盐水阴极： B．用铜电极电解溶液阳极： C．用石墨电极电解熔融的NaCl阴极： D．用石墨电极电解NaOH溶液阳极： 2．工业上常使用电解法处理含废水的流程如下。将NO2、O2与KNO3制成燃料电池，并按下图所示的方法连接甲、乙两个装置。 下列说法不正确的是 A．Y为N2O5，石墨(Ⅱ)电极反应： B．还原的主要方式是： C．阴极区发生的电极反应包括：和 D．废水的pH过高或过低均不会降低铬的去除率 易错点06 电解质溶液的分段电解及计算 【错因辨析】 1.正确书写电解过程中各电极或在不同阶段时的电极反应式。 2.在同一电路中，根据各电极得失电子数相等关系建立等量关系或根据电解总反应式列比例式计算。若分段电解，则每个电极各阶段的电极反应转移电子数总和相等。 【对点训练】 1．如下图所示，甲池的总反应式为。下列说法正确的是 A．甲池中负极上发生的反应为 B．乙池中石墨电极上发生的反应为 C．一段时间后甲池溶液的pH增大 D．甲池每消耗，乙池电极上则会析出6.4 g固体 2．室温条件下，合成氨是科技工作者研究的热点。通过使用阳离子交换膜，电解酸性电解质溶液制备氨的部分反应原理和装置如图所示。下列叙述正确的是 A．电极电势： B．a极上发生的电极反应式为 C．电路中转移的电子数目与通过阳离子交换膜的离子数目不相等 D．阴极消耗的质子数与阳极生成的质子数之比为5：6 易错点07 金属腐蚀快慢的判断 【错因辨析】 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。 【对点训练】 1．当一块钢板暴露在潮湿空气中时，钢板表面的氧化物钝化膜或油漆等保护膜上若有小孔(图a)，往往会引起严重的腐蚀，同样，用铆钉结合的两块钢板(图b)，若接触面不严密而留有隙缝，同样会引起类似腐蚀，腐蚀原理如下图所示。 下列说法不正确的是 A．Fe基体为阳极，电极反应为： B．N处电势比M处高 C．孔蚀区和隙缝内的溶液显酸性，铁锈区附近的水膜显碱性 D．当铁锈区生成时，外电路转移6 mol电子 2．化学在生产和日常生活中有着重要的应用。下列说法不正确的是。 A．钢铁吸氧腐蚀的正极反应： B．钢铁在海水中比在河水中更易腐蚀，主要原因是海水电解质的浓度高于河水 C．在海轮外壳上镶入锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法 D．在空气中，铁板比镀锌铁板更不容易腐蚀 易错点08 电化学中的定量计算 【错因辨析】 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 根据得失电子守恒定律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。 如以通过4 mol e－为桥梁可构建如下关系式： 4e－～～ 　　　 阳极产物　　　　　 　阴极产物 (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。 【对点训练】 1．在直流电流的作用下，双极膜(膜a、膜b)中间层中的H2O可解离为H+和OH-，清华大学罗教授提出，用氮杂环磷【NHP—H ()】小分子有机物实现高效异相电化学析氢，其工作原理如图所示： 下列说法错误的是 A．工作时，电极M与外电源的负极相连 B．工作过程中，可加入催化用量的NHPH，能制得大量H2 C．为了持续工作，只需要定期补充H2O D．若共收集到标准状况下13.44 L气体时(忽略气体溶解)，理论上有0.8 mol OH-透过膜a 2．电化学捕获并生产的一种联合电解装置如图所示。下列叙述错误的是 A．两个电解池阳极上的电极反应相同 B．理论上电解池1中氧气的净增量为零 C．电解池2的总反应为 D．理论上该联合电解装置生产需转移电子 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $