内容正文:
专题1
化学反应与能量变化
第1讲 描述运动的基本概念
五年高考真题练
第1讲 描述运动的基本概念
考点1 反应热、焓变、盖斯定律
1.[2025重庆,12]肼(N2H4)与氧化剂剧烈反应,释放大量的热量,可作火箭燃料。已知下列反应:
(1)2NH3(g)+3N2O(g) 4N2(g)+3H2O(l) ΔH1=a kJ·mol-1
(2)N2O(g)+3H2(g) N2H4(l)+H2O(l) ΔH2=b kJ·mol-1
(3)N2H4(l)+9H2(g)+4O2(g) 2NH3(g)+8H2O(l) ΔH3=c kJ·mol-1
则反应N2H4(l)+O2(g) N2(g)+2H2O(l)的ΔH(kJ·mol-1)为 ( )
A. B. C.a-3b+c D.a+3b-c
B
第1讲 描述运动的基本概念
解析 依据盖斯定律可知N2H4(l)+O2(g) N2(g)+2H2O(l)可由 [反应(1)-3×反应(2)+反应(3)]得
到,则ΔH= kJ·mol-1,故选B。
易错提示
运用盖斯定律计算反应热的注意事项
(1)热化学方程式乘以某一个数时,反应热的数值必须也乘以该数。
(2)热化学方程式相加减时,物质之间相加减,反应热也必须相加减。
(3)将一个热化学方程式颠倒时,ΔH的“+”“-”随之改变,但数值不变。
第1讲 描述运动的基本概念
2.[2024重庆,13]二氧化碳—甲烷重整是CO2资源化利用的重要研究方向,涉及的主要热化学方程式有:
①CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g) ΔH1=+247 kJ/mol
②CO(g)+H2(g) C(s)+H2O(g) ΔH2=-131 kJ/mol
③CO2(g)+2H2(g) C(s)+2H2O(g) ΔH3=-90 kJ/mol
已知H—H键能为a kJ/mol,O—H键能为b kJ/mol,C—H键能为c kJ/mol,则CO(g)中的碳氧键键能 ①
(单位:kJ/mol)为 ( )
A.-206+3a-2b-4c B.-206-3a+2b+4c
C.206+3a-2b-4c D.206-3a+2b+4c
①“化”繁为简→利用盖斯定律构建目标反应
B
第1讲 描述运动的基本概念
解析 真题降维
本题中CO(g)中的碳氧键键能可利用ΔH与键能公式求算,结合题给键能数据,不能直接利用已知热
化学方程式求解,根据已知键能可分析出所需热化学方程式中应含H2、H2O、CH4、CO四种物质,利用
盖斯定律构建目标反应。
利用盖斯定律求出只含H2、H2O、CH4、CO四种物质的热化学方程式:①+②-③得CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g),该反应的ΔH=ΔH1+ΔH2-ΔH3=[247+(-131)-(-90)] kJ/mol=+206 kJ/mol,设CO(g)中的碳氧
键键能为x kJ/mol,根据ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和得4c kJ/mol+2b kJ/mol-3a kJ/mol-x kJ/mol
=+206 kJ/mol,x=-206-3a+2b+4c,B正确。
第1讲 描述运动的基本概念
名师点津
解答时,一定要记清焓变的计算公式:ΔH=断裂反应物中化学键所吸收的能量-形成生成物中化学
键所释放的能量。解答本题的关键是确定含有已知化学键物质的目标反应和正确找出反应物所含共
价键的数目。
第1讲 描述运动的基本概念
物质 C2H6(g) C2H4(g) H2(g)
ΔH/(kJ·mol-1) -1 559.8 -1 411 -285.8
3.[2023海南,7]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 ( )
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
D
第1讲 描述运动的基本概念
解析 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称为该物质的燃烧热。表
示燃烧热的热化学方程式中,可燃物中的碳元素变为CO2(g),氢元素变为H2O(l),A错误;由C2H6(g)的燃烧
热为-1 559.8 kJ·mol-1,C2H4(g)的燃烧热为-1 411 kJ·mol-1、H2(g)的燃烧热为-285.8 kJ·mol-1,分别可得到①
C2H6(g)+ O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1 559.8 kJ·mol-1,②C2H4(g)+3O2(g) 2CO2(g)+2H2O(l)
ΔH=-1 411 kJ·mol-1,③ O2(g)+H2(g) H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1,根据盖斯定律,①-②-③得C2H6(g)
C2H4(g)+H2(g) ΔH=+137 kJ·mol-1,B错误、D正确;氢气的燃烧热为285.8 kJ·mol-1,则H2O(l)
O2(g)+H2(g) ΔH=+285.8 kJ·mol-1,C错误。
第1讲 描述运动的基本概念
4.[高考组编](1)[2025湖北,19节选]CaH2(s)粉末可在较低温度下还原Fe2O3(s)。回答下列问题:
已知一定温度下,
CaH2(s)+6Fe2O3(s) Ca(OH)2(s)+4Fe3O4(s) ΔH1=m kJ·mol-1
2CaH2(s)+Fe3O4(s) 2Ca(OH)2(s)+3Fe(s) ΔH2=n kJ·mol-1
则3CaH2(s)+2Fe2O3(s) 3Ca(OH)2(s)+4Fe(s)的ΔH3=_________kJ·mol-1(用m和n表示)。
(2)[2025陕晋青宁,17节选]MgCO3/MgO循环在CO2捕获及转化等方面具有重要应用。科研人员设计了
利用MgCO3与H2反应生成CH4的路线,主要反应如下:
Ⅰ.MgCO3(s) MgO(s)+CO2(g) ΔH1=+101 kJ·mol-1
Ⅱ.CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) ΔH2=-166 kJ·mol-1
Ⅲ.CO2(g)+H2(g) H2O(g)+CO(g) ΔH3=+41 kJ·mol-1
计算MgCO3(s)+4H2(g) MgO(s)+2H2O(g)+CH4(g) ΔH4=________kJ·mol-1。
-65
第1讲 描述运动的基本概念
解析 (1)将已知的两个反应依次编号为①、②,根据盖斯定律, ×(①+4×②)得到3CaH2(s)+2Fe2O3(s)
3Ca(OH)2(s)+4Fe(s),则ΔH3= ×(ΔH1+4×ΔH2)= kJ·mol-1。
(2)运用盖斯定律,该反应可以由反应Ⅰ+Ⅱ得到,所以ΔH4=ΔH1+ΔH2=+101 kJ·mol-1+(-166 kJ·mol-1)=-65 kJ·
mol-1。
高考风向
在高考中,热化学方程式的书写、焓变的计算等属于高频考点,所占分值不多,难度相对较小,是大
部分学生可以得分的点。这类考题一般具有以下特点:(1)综合性强,常与化学反应速率、化学平衡等
知识相结合,考查学生综合运用知识解决问题的能力。(2)注重对盖斯定律的理解和应用,要求考生能
够灵活运用该原理,对给定的化学反应进行合理的组合和变换,以达到求解目标反应的反应热的目的。
(3)考查考生对数据的观察、比较、分析和计算等能力,以及在复杂数据中提取有效信息的能力。
第1讲 描述运动的基本概念
5.[2022全国乙,28节选]已知下列反应的热化学方程式:
①2H2S(g)+3O2(g) 2SO2(g)+2H2O(g) ΔH1=-1 036 kJ·mol-1
②4H2S(g)+2SO2(g) 3S2(g)+4H2O(g) ΔH2=94 kJ·mol-1
③2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) ΔH3=-484 kJ·mol-1
计算H2S热分解反应④2H2S(g) S2(g)+2H2(g)的ΔH4=_________kJ·mol-1。
+170
第1讲 描述运动的基本概念
解析 根据盖斯定律可知,反应④可由 -③得到,故ΔH4= -ΔH3=
-(-484 kJ·mol-1)=+170 kJ·mol-1。
第1讲 描述运动的基本概念
考点2 化学电源
6.[2025黑吉辽蒙,13]一种基于Cu2O的储氯电池装置如图,放电过程中a、b极均增重。若将b极换成Ag/
AgCl电极,b极仍增重。关于图中装置所示电池,下列说法错误的是 ( )
A.放电时Na+向b极迁移
B.该电池可用于海水脱盐
C.a极反应:Cu2O+2H2O+Cl--2e- Cu2(OH)3Cl+H+
D.若以Ag/AgCl电极代替a极,电池将失去储氯能力
D
第1讲 描述运动的基本概念
解析 放电过程中a、b极均增重 ,则a极上Cu2O转化为Cu2(OH)3Cl,发生氧化反应,a极为
负极,电极反应式为Cu2O+2H2O+Cl--2e- Cu2(OH)3Cl+H+,Na+向正极b极迁移,A、C正确;负极消耗Cl-,
正极消耗Na+,该电池可用于海水脱盐,B正确;根据题干信息,若将b极换为Ag/AgCl电极,b极仍增重,说明
此时b极上的电极反应式为Ag+Cl--e- AgCl,则Ag/AgCl电极为负极,a极为正极,正极上Cu2(OH)3Cl转
化为Cu2O,说明还原性:Ag>Cu2O>Na3Ti2(PO4)3,故若以Ag/AgCl电极代替a极,Ag/AgCl电极仍为负极,
NaTi2(PO4)3/Na3Ti2(PO4)3为正极,负极上的电极反应式为Ag+Cl--e- AgCl,电池仍有储氯能力,D错
误。
名师点津
本题根据装置图中的a、b电极对应物质和放电过程中a、b极均增重,快速判断a电极是负极,b电极
是正极,然后结合选项逐一判断即可。
第1讲 描述运动的基本概念
7.[2025安徽,13]研究人员开发出一种锂—氢可充电电池(如图所示),使用前需先充电,其固体电解质仅
允许Li+通过。下列说法正确的是( )
A.放电时电解质溶液质量减小
B.放电时电池总反应为H2+2Li 2LiH
C.充电时Li+移向惰性电极
D.充电时每转移1 mol电子,c(H+)降低1 mol·L-1
C
第1讲 描述运动的基本概念
解析 锂—氢可充电电池在使用前需先充电,目的是将Li+转化为Li单质以提供放电时的负极反应物,
又因锂不能与水接触,则充电时,惰性电极为阴极,电极反应式为Li++e- Li,气体扩散电极为阳极,电
极反应式为H2-2e-+2H2P 2H3PO4;放电时,惰性电极为负极,气体扩散电极为正极。由上述分析可
知,放电时,负极反应为Li-e- Li+,Li+通过固体电解质进入电解质溶液,同时正极会生成H2进入储氢容
器,当转移2 mol电子时,电解质溶液增加的质量为7 g·mol-1×2 mol-1 mol×2 g·mol-1=12 g,即电解质溶液
质量会增大,A错误;放电时,正极反应为2H3PO4+2e- 2H2P +H2↑,总反应为2Li+2H3PO4 H2↑+
2LiH2PO4,B错误;充电时,Li+向阴极惰性电极移动,C正确;电解液体积未知,无法计算c(H+)变化的量,D错
误。
考场速决
放电时,惰性电极上Li失电子为负极,充电时为阴极,Li+向阴极惰性电极移动,迅速判断C项正确。
第1讲 描述运动的基本概念
8.[2025广东,16]某理论研究认为:燃料电池(图b)的电极Ⅰ和Ⅱ上所发生反应的催化机理示意图分别如
图a和图c,其中O2获得第一个电子的过程最慢。由此可知,理论上 ( )
C
A.负极反应的催化剂是ⅰ
B.图a中,ⅰ到ⅱ过程的活化能一定最低
C.电池工作过程中,负极室的溶液质量保持不变
D.相同时间内,电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数相同
a b c
第1讲 描述运动的基本概念
解析 该燃料电池为氢氧燃料电池,通入O2的一极为正极,电极反应为O2+4e-+4H+ 2H2O,催化剂
是ⅰ,A错误;图a中, ⅰ到ⅱ过程为O2获得第一个电子的过程,最慢 ,则活化能一定最高,B错误;
负极反应式为H2-2e- 2H+,每失去1个电子,就会有一个H+通过质子交换膜进入正极室,负极室的溶
液质量保持不变,C正确;O2催化循环一次转移4个电子,H2催化循环一次转移2个电子,则相同时间内,
电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数不相同,D错误。
第1讲 描述运动的基本概念
A. 放电时负极质量减小 ①
B.储能过程中电能转变为化学能
C.放电时右侧H+通过质子交换膜移向左侧
D. 充电总反应:Pb+S +2Fe3+ PbSO4+2Fe2+ ②
①辅助设问→放电时,如何确定电池的负极?
②看图说“化”→铅酸蓄电池工作原理
9.[2023辽宁,11]某低成本储能电池原理如图所示。下列说法正确的是 ( )
B
第1讲 描述运动的基本概念
解析 真题降维
①辅助设问答案: 放电时为原电池装置,构成原电池需有自发进行的氧化还原反应,Pb与H2SO4(aq)能自
发进行氧化还原反应,所以Pb为负极→快速判断A、C选项。
该储能电池放电时,Pb为负极, 失电子生成Pb2+,Pb2+结合S 生成PbSO4,负极质量增大 ,
A错误;储能过程中,该装置为电解池,将电能转化为化学能,B正确;放电时,右侧为正极区,
左侧的H+通过质子交换膜移向右侧 ,C错误;放电时多孔碳电极为正极, 得电子转化为
,充电时,多孔碳电极为阳极, 失电子生成 ,充电总反应为
,D错误。
考场速决
快速浏览题干信息,联系铅酸蓄电池的工作原理,储能即将能量储存起来,电能转变为化学能。
第1讲 描述运动的基本概念
10.[2024安徽,11,改编]我国学者研发出一种新型水系锌电池,其示意图如下。该电池分别以Zn-TCPP
(局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和Zn为电极,以ZnSO4和KI混合液为电解质溶液。
下列说法错误的是( )
C
A.标注框内所示结构中存在共价键
B.电池总反应为 +Zn Zn2++3I-
C.充电时,阴极被还原的Zn2+主要来自Zn-TCPP
D.放电时,消耗0.65 g Zn,理论上转移0.02 mol电子
第1讲 描述运动的基本概念
解析 标注框内所示结构中,C与C、C与H、C与N原子间通过共价键结合,A正确。由题给电池结构
示意图知,放电时,Zn电极为负极,电极反应为Zn-2e- Zn2+;Zn-TCPP形成的稳定超分子材料为正极,电
极反应为 +2e- 3I-,因此电池总反应为 +Zn Zn2++3I-,B正确。充电时,Zn电极与电源负极连接,
作电解池的阴极,电极反应为Zn2++2e- Zn,而Zn-TCPP是稳定的超分子材料,所以Zn2+主要来自电解
质溶液,C错误。放电时,Zn由0价升高到+2价,每个Zn原子转移2个电子,0.65 g Zn的物质的量为0.01 mol,
理论上转移0.02 mol电子,D正确。
第1讲 描述运动的基本概念
考点3 电解原理的应用
11.[2025河北,10]科研工作者设计了一种用于废弃电极材料LixCoO2(x<1)再锂化的电化学装置,其示意
图如下:
第1讲 描述运动的基本概念
已知:__________________________________________________①,不干扰电极反应。下列说法正确的
是 ( )
A.LixCoO2电极上发生的反应:LixCoO2+xe-+xLi+ LiCoO2
B.产生标准状况下5.6 L O2时,理论上可转化 mol的LixCoO2
C.再锂化过程中,S 向LixCoO2电极迁移
D.电解过程中,阳极附近溶液pH升高
①辅助设问→a.LixCoO2(x<1)转化为LiCoO2过程中,哪种元素的化合价发生改变?该变化过程的电极反
应式是什么?
b.Pt电极是什么电极?电极反应式是什么?
B
参比电极的作用是确定LixCoO2再锂化为LiCoO2的最优条件
第1讲 描述运动的基本概念
真题降维
辅助设问答案
a.LixCoO2(x<1)转化为LiCoO2过程中,Co元素化合价由+(4-x)降为+3,该过程得到e-发生还原反应,为电解
池的阴极,电极反应式为LixCoO2+(1-x)e-+(1-x)Li+ LiCoO2。
b.Pt电极为阳极,失去e-,发生氧化反应,电极反应式为2H2O-4e- O2↑+4H+。
由上述分析可知,A项错误;根据电极反应式可知,产生标准状况下5.6 L(即0.25 mol) O2时,电路中转移
1 mol电子,则理论上可转化 mol的LixCoO2,B项正确;电解池工作时,电解质溶液中阴离子向阳极移动,
则S 应向阳极(Pt电极)迁移,C项错误;根据阳极电极反应式可知,电解过程中,阳极生成H+且消耗H2O,
则阳极附近溶液酸性增强,pH降低,D项错误。
解析
第1讲 描述运动的基本概念
12.[2025云南,11]一种用双极膜电渗析法卤水除硼的装置如图所示,双极膜中H2O解离的H+和OH-在电
场作用下向两极迁移。除硼原理:[B(OH)4]-+H+ B(OH)3+H2O。下列说法错误的是 ( )
A.Pt电极反应:4OH--4e- O2↑+2H2O
B.外加电场可促进双极膜中水的电离
C.Ⅲ室中,X膜、Y膜分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜
D.Ⅳ室每生成1 mol NaOH,同时Ⅱ室最多生成1 mol B(OH)3
C
第1讲 描述运动的基本概念
解析 由题图中H+和OH-移动方向可知Pt电极为阳极,电极反应为4OH--4e- O2↑+2H2O,A正确;在
外加电场作用下,H+和OH-往两侧移动,促进双极膜中水的电离,B正确;Ⅲ室中NaCl浓溶液变成NaCl稀溶
液,则Na+通过Y膜向Ⅳ室移动,Cl-通过X膜向Ⅱ室移动,故X膜和Y膜分别为阴离子交换膜和阳离子交换
膜,C错误;Ⅳ室每生成1 mol NaOH转移1 mol e-,有1 mol H+移到Ⅱ室中,生成1 mol B(OH)3,D正确。
第1讲 描述运动的基本概念
13.[2025全国,10]某研究小组设计如下电解池,既可将中性废水中的硝酸盐转化为氨,又可将废塑料
(PET)碱性水解液中的乙二醇转化为羟基乙酸盐,实现变废为宝。
电解时,下列说法错误的是 ( )
A.阳极区pH下降
B.OH-从阴极区向阳极区迁移
C.阴极发生反应N +7H2O+8e- NH3·H2O+9OH-
D.阴极转化1 mol N ,阳极将生成4 mol HOCH2COO-
D
第1讲 描述运动的基本概念
解析 由题图可知,右侧电极连接电源正极,作阳极,发生氧化反应,阳极的电极反应式为HOCH2CH2OH
-4e-+5OH- HOCH2COO-+4H2O;左侧电极连接电源负极,作阴极,发生还原反应,阴极的电极反应
式为N +7H2O+8e- NH3·H2O+9OH-。当转移8 mol e-时,阴极区生成9 mol OH-,阳极区消耗10 mol
OH-,有8 mol OH-从阴极区通过阴离子交换膜向阳极区迁移,所以随着反应进行,阳极区OH-不断消耗,
OH-浓度不断减小,即阳极区pH下降,A、B、C正确;阴极转化1 mol N ,电路中转移8 mol e-,阳极将生
成2 mol HOCH2COO-,D错误。
拓展分析
题图中给出的阴极产物是NH3,但没有在阴极反应式中写出,考虑的是产物的存在状态。NH3极易
溶于水,在常温、常压下,1体积水可以溶解700体积NH3,弱碱性条件下也能溶解大量NH3。
第1讲 描述运动的基本概念
14.[2025北京,14]用电解Na2SO4溶液(图1)后的石墨电极1、2探究氢氧燃料电池,重新取Na2SO4溶液并用
图2装置按ⅰ→ⅳ顺序依次完成实验。
图1 图2
实验 电极Ⅰ 电极Ⅱ 电压/V 关系
ⅰ 石墨1 石墨2 a a>d>c>b>0
ⅱ 石墨1 新石墨 b
ⅲ 新石墨 石墨2 c
ⅳ 石墨1 石墨2 d
第1讲 描述运动的基本概念
下列分析不正确的是 ( )
A.a>0, 说明实验ⅰ中形成原电池,反应为2H2+O2 2H2O
B.b<d,是因为ⅱ中_ _________________①
C.c>0,说明ⅲ中_ __________________②
D.d>c, 是因为电极Ⅰ上吸附H2的量:ⅳ>ⅲ
关键点拨→①电极Ⅱ为新石墨,不含有H2
②新石墨电极可能吸附空气中的少量O2
电极Ⅰ上有O2发生反应
电极Ⅱ上缺少H2 作为还原剂
D
第1讲 描述运动的基本概念
解析 题图1为电解池,石墨1为阳极,发生的反应为2H2O-4e- O2↑+4H+,故石墨1会吸附O2;石墨2
为阴极,发生的反应为2H2O+2e- H2↑+2OH-,故石墨2会吸附H2。题图2中进行实验ⅰ时,吸附有O2的
石墨1为正极,吸附有H2的石墨2为负极,形成氢氧燃料电池。结合上述分析可知,a>0说明实验ⅰ中形成
原电池(氢氧燃料电池),反应为2H2+O2 2H2O,A项正确。实验ⅱ中石墨1吸附有O2,但新石墨(电极
Ⅱ)上缺少H2作为还原剂;而实验ⅳ中石墨1吸附有O2,石墨2吸附有H2,故b<d,B项正确。实验ⅲ中石墨2
吸附有H2,c>0,说明新石墨(电极Ⅰ)上有O2发生反应,可能是溶解在溶液中的O2参与反应,C项正确。d>c,
是因为电极Ⅰ上吸附O2的量:ⅳ>ⅲ,D项错误。
第1讲 描述运动的基本概念
A.电解过程中,K+向左室迁移
B.电解过程中,左室中N 的浓度持续下降
C.用湿润的蓝色石蕊试纸置于b处,试纸先变红后褪色
D.N 完全转化为NH3的电解总反应:N +8Cl-+6H2O
NH3↑+9OH-+4Cl2↑
15.[2025湖南,9]一种电化学处理硝酸盐产氨的工作原理如图所示。下列说法错误的是 ( )
B
第1讲 描述运动的基本概念
解析 由题图可知,右室中电极上Cl-→Cl2,Cl元素化合价升高,发生氧化反应,则右室中电极作阳极,左
室中电极作阴极,右室为阳极区,左室为阴极区。电解过程中,阳离子向阴极移动,则K+向左室迁移,A正
确;电解过程中,左室的N 先生成,再消耗,是中间产物,其浓度的变化取决于生成速率与消耗速率的相
对大小,题给条件无法得出其浓度持续下降的结论,B错误;b处生成Cl2,Cl2与水反应生成HCl和HClO,HCl
能使湿润的蓝色石蕊试纸变红,HClO能使变红的试纸褪色,C正确;N 完全转化为NH3时阴极的电极反
应式为N +8e-+6H2O NH3↑+9OH-,阳极的电极反应式为2Cl--2e- Cl2↑,根据电路中转移电子
数相等,可得电解总反应为N +8Cl-+6H2O NH3↑+9OH-+4Cl2↑,D正确。
第1讲 描述运动的基本概念
16.[2024广东,16]一种基于 氯碱工艺的新型电解池(如图),可用于湿法冶铁 ①的研究。电解过程中,
下列说法不正确的是 ( )
A.阳极反应:2Cl--2e- Cl2↑
C
B.阴极区溶液中OH-浓度逐渐升高
C.理论上每消耗1 mol Fe2O3,阳极室溶液减少213 g
D.理论上每消耗1 mol Fe2O3,阴极室物质最多增加138 g
①辅助设问→a.湿法冶铁时,铁元素化合价如何变化?b.消耗
1 mol Fe2O3,阳极室中的微粒如何变化?
第1讲 描述运动的基本概念
解析 真题降维
①辅助设问答案: a.湿法冶铁时Fe2O3→Fe,Fe元素的化合价降低,则本题装置左侧电极为阴极,右侧电极
为阳极,阳极Cl-发生氧化反应,转化为Cl2。b.消耗1 mol Fe2O3,电路中转移6 mol电子,阳极消耗6 mol Cl-
并有6 mol Na+由阳极室转移至阴极室,可判断C、D项。
该装置为电解池,左侧Fe2O3得电子发生还原反应生成Fe,则左侧电极为阴极,右侧电极为阳极,阳极反应
为2Cl--2e- Cl2↑,A正确;阴极反应为Fe2O3+3H2O+6e- 2Fe+6OH-,则溶液中OH-浓度逐渐升高,B正
确;消耗1 mol Fe2O3转移6 mol e-,则阳极室有6 mol Cl-放电生成Cl2,同时有6 mol Na+经阳离子交换膜移向
阴极室,故阳极室溶液减少6 mol×(35.5+23) g·mol-1=351 g,C错误;消耗1 mol Fe2O3,阴极室产生6 mol OH-,
同时有6 mol Na+通过阳离子交换膜进入阴极室,故阴极室物质增加6 mol×23 g·mol-1=138 g,D正确。
第1讲 描述运动的基本概念
名师点津
本题解题的关键是根据题给信息和电解池的工作原理,写出电极反应式,再计算阳极室溶液减少的
量和阴极室物质增加的量,需注意的是m(阳极室溶液减少)=m(析出气体)+m(离子迁移)。
第1讲 描述运动的基本概念
A.电解时,OH-向Ni电极移动
B.生成C6 的电极反应:2C3N8H4+8OH--4e- C6 +8H2O
C.电解一段时间后,溶液pH升高
D.每生成1 mol H2的同时,生成0.5 mol K4C6N16
17.[2024湖南,10]在KOH水溶液中,电化学方法合成高能物质K4C6N16时,伴随少量O2生成,电解原理如图
所示,下列说法正确的是 ( )
B
第1讲 描述运动的基本概念
解析 电解时,OH-向Pt电极(阳极)移动,A错误;电解质溶液显碱性,则生成C6 的电极反应为
2C3N8H4+8OH--4e- C6 +8H2O,B正确;阴极的电极反应为2H2O+2e- H2↑+2OH-,电解过程中
主要发生的总反应为2C3N8H4+4OH- C6 +2H2↑+4H2O,消耗OH-、生成H2O,则溶液的pH降低,C
错误;利用电路中转移电子数相等计算,当生成1 mol H2时,转移2 mol电子,若Pt电极只产生K4C6N16,则
生成0.5mol K4C6N16,但Pt电极还产生少量O2,则生成K4C6N16的物质的量少于0.5 mol,D错误。
第1讲 描述运动的基本概念
学科竞赛
18.[双选题][2025第39届中国化学奥林匹克竞赛(江苏赛区)初赛]下图是一种无需离子交换膜的新型
氯流储能设备示意图。
下列说法不正确的是 ( )
A.该装置无需离子交换膜的原因是H2O与CCl4
不互溶,反应产生的Cl2可被CCl4萃取
B.放电时,钛电极的反应:Na3Ti2(PO4)3-2e-
NaTi2(PO4)3+2Na+
C.充电时,CCl4中c(Cl2)降低
D.该装置用于储能时,开关a应打开,开关b应关闭
CD
第1讲 描述运动的基本概念
解析 H2O与CCl4不互溶,且反应产生的Cl2在CCl4中的溶解度比在水中的溶解度大,可被CCl4萃取,故
该装置无需离子交换膜,A正确;闭合开关b形成原电池,多孔碳电极为正极,电极反应式为Cl2+2e-
2Cl-,钛电极为负极,电极反应式为Na3Ti2(PO4)3-2e- NaTi2(PO4)3+2Na+,B正确;闭合开关a为电解池,多孔
碳电极为阳极,电极反应为2Cl--2e- Cl2,CCl4中c(Cl2)升高,C错误;该装置用于储能时,为电解池,开关a
应关闭,开关b应打开,D错误。
第1讲 描述运动的基本概念
19.[2024江苏“扬子石化杯”奥赛]电解高浓度的丙酸钠溶液可制得丁烷,下列说法不正确的是
( )
A.阳极反应为2CH3CH2COO--2e- CH3CH2CH2CH3↑+2CO2↑
B.电解过程中溶液的pH不断增大
C.若电解槽存在阳离子交换膜,则每生成1 mol丁烷,阳极区增重44 g
D.已知电解过程中会生成乙基自由基(CH3CH2·),采用高浓度丙酸钠是为了提高自由基偶联的概率
C
第1讲 描述运动的基本概念
解析 根据电解高浓度的丙酸钠溶液可制得丁烷知,阳极反应式为2CH3CH2COO--2e-
CH3CH2CH2CH3↑+2CO2↑,阴极反应式为2H2O+2e- H2↑+2OH-,则电解过程中溶液的pH不断增大,
A、B正确;根据阳极反应式知,生成的丁烷和CO2均为气体,且Na+向阴极移动,故阳极区质量是减小的,
C错误;电解过程中生成乙基自由基,高浓度丙酸钠可以增加乙基自由基碰撞的概率,因此采用高浓度
丙酸钠是为了提高自由基偶联的概率,D正确。
第1讲 描述运动的基本概念
20.[2024重庆化学竞赛]实验室用电化学还原法可实现由CO2制备乙醇,其电解原理如下图所示,M、N
为惰性电极,双极膜中间的物质为液态水。下列说法正确的是 ( )
A.H+穿过双极膜左侧进入左室溶液
B.电解过程中M电极区的溶液pH不变
C.电极N上发生的反应为2CO2+12e-+12H+ C2H5OH+3H2O
D.阴阳两极通入或生成的气体物质的量之比为2∶3
D
第1讲 描述运动的基本概念
解析
电解池中,阳离子移向阴极,故H+穿过双极膜右侧进入右室溶液,A项错误;水解离出的OH-通过双极膜左
侧进入左室溶液,阳极反应式为4OH--4e- O2↑+2H2O,阳极消耗的OH-的量与通过双极膜进入左室溶
第1讲 描述运动的基本概念
液的OH-的量相等,但反应生成了H2O,所以电解过程中M电极区的溶液pH减小,B项错误;电极N上发生
的反应为2CO2+12e-+12HC C2H5OH+3H2O+12C ,C项错误; 结合阴阳两极的电极反应式,根
据电路中电子转移守恒 可得,阴阳两极通入或生成的气体物质的量之比为2∶3,D项正确。
归纳总结
电解池中三个移动方向
(1)离子:阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动。
(2)电流:电源正极 阳极 阴极 电源负极。
(3)电子:电源负极 阴极,阳极 电源正极。
第1讲 描述运动的基本概念
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