专题1 化学反应与能量变化(21大题型专项训练)化学苏教版选择性必修1
2026-08-17
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摘要:
**基本信息**
聚焦化学反应与能量变化,构建“概念辨析-原理应用-综合拓展”三阶训练体系,覆盖热化学与电化学核心考点,突出高频题型突破与科学思维培养。
**专项设计**
|模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|热化学基础|4考点12题型|重概念辨析(焓变、中和热)、计算(反应热、盖斯定律)|从反应热本质到热化学方程式书写,形成“概念-计算-应用”逻辑链|
|电化学原理|2考点12题型|重原理理解(原电池/电解池)、实验探究与综合应用|按“原电池→电解池→腐蚀防护”递进,衔接能量转化与物质变化|
|综合应用|15题|跨模块综合(如电化学与热化学结合)|整合热化学计算与电化学原理,体现科学探究与实践素养|
内容正文:
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让教与学更高效
专题1化学反应与能量变化
常考题型·精准突破
一。考点一化学反应的热效应。一
◆题型1反应热(△H)与焓变概念辨析(重/高频)
1.A
2.B
3.C
◆题型2反应热计算(重高频)
4.B
5.D
6.D
◆题型3热化学方程式书写与正误判断(重高频)
7.c
8,B
9.A
◆题型4反应热大小比较
10.D
11.B
12.B
一●考点二中和热与燃烧热。
◆题型1中和热概念与测定(重高频)
13.D
115
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让教与学更高效
14.D
15.D
◆题型2中和热计算
16.D
17.B
18.A
◆题型3燃烧热概念与热化学方程式(重)
19.B
20.A
21.D
◆题型4能源利用与新能源
22.A
23.B
24.B
●考点三盖斯定律与应用●一
◆题型1盖斯定律理解
25.D
26.D
27.D
◆题型2盖斯定律计算
28.D
29.B
30.C
215
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让教与学更高效
一●考点四原电池原理●一
◆题型1原电池原理理解(重高频)
31.C
32.C
33.D
◆题型2原电池实验探究
34.D
35.B
36.D
◆题型3原电池综合应用(重难)
37.D
38.B
39D
◆题型4原电池计算
40.C
41.C
42.C
●考点五电解池原理●
◆题型1电解原理理解(重高频)
43.C
44.D
45.D
315
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让教与学更高效
◆题型2电解实验探究
46.B
47.D
48.D
◆题型3电解综合应用(重难)
49.D
50.C
51.D
◆题型4电解计算
52.C
53.B
54.D
一·考点六电化学腐蚀与防护●一
◆题型1金属腐蚀类型判断(重高频)
55.B
56.A
57.B
◆题型2金属防护方法
58.A
59.D
60.B
◆题型3腐蚀速率比较(难)
4/5
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61.A
62.D
63.B
综合攻坚知能拔高
1.B
2.C
3.C
4.D
5.D
6.B
7.B
8.B
9.D
10.C
11.B
12.C
13.C
14.A
15.(1)
正极
CI-5e+2H,0=CI02个+4H+
阳
(2)
4.0
小于
3)
左
U,<U2
515
专题1 化学反应与能量变化
常考题型·精准突破
考点一 化学反应的热效应
题型1 反应热(ΔH)与焓变概念辨析(重/高频)
题型2 反应热计算(重/高频)
题型3 热化学方程式书写与正误判断(重/高频)
题型4 反应热大小比较
考点二 中和热与燃烧热
题型1 中和热概念与测定(重/高频)
题型2 中和热计算
题型3 燃烧热概念与热化学方程式(重)
题型4 能源利用与新能源
考点三 盖斯定律与应用
题型1 盖斯定律理解
题型2 盖斯定律计算
考点四 原电池原理
题型1 原电池原理理解(重/高频)
题型2 原电池实验探究
题型3 原电池综合应用(重/难)
题型4 原电池计算
考点五 电解池原理
题型1 电解原理理解(重/高频)
题型2 电解实验探究
题型3 电解综合应用(重/难)
题型4 电解计算
考点六 电化学腐蚀与防护
题型1 金属腐蚀类型判断(重/高频)
题型2 金属防护方法
题型3 腐蚀速率比较(难)
综合攻坚·知能拔高
常考题型·精准突破
考点一 化学反应的热效应
◆题型1 反应热(ΔH)与焓变概念辨析(重/高频)
1.(25-26高二上·安徽六安·期末)有关热化学方程式如下:
①
②
③
④
下列关于反应焓变的判断错误的是
A.的燃烧热为 B.
C.增加氧气的量不可改变、的值 D.
2.(25-26高二上·河南驻马店·阶段检测)可用于有机燃料的直接转化,相关反应如下:反应Ⅰ:;反应Ⅱ:。时,反应Ⅰ历程如图1所示。已知在、下,由最稳定单质合成物质B的焓变,叫作物质B的标准摩尔生成焓,用符号表示。部分物质的如图2所示。的标准摩尔生成焓为0。下列说法错误的是
A.
B.
C.比稳定
D.的键能大于与的键能之和
3.(25-26高二上·河南濮阳·期中)为理解离子化合物溶解过程的能量变化,可设想固体溶于水的过程分两步实现,示意图如下。下列说法不正确的是
A.
B.
C.搅拌可加快固体溶解,该过程中的值将增大
D.溶解过程的能量变化,与固体和溶液中微粒间作用力的强弱有关
◆题型2 反应热计算(重/高频)
4.(25-26高一下·四川成都·阶段检测)臭氧()能与活性氧原子()反应生成氧气()。该反应在无氯原子()参与时和有氯原子参与时的势能图如下(图中所有物种均为气态)。
下列说法不正确的是:
A.
B.氯氧键键能
C.
D.历程Ⅰ和历程Ⅱ中均涉及非极性键的形成
5.(2025·广东·模拟预测)下列有关反应热的描述中正确的是
A.催化剂可降低反应的,加快反应速率
B. ,则1 mol 和足量充分反应后,放出热量49.15 kJ
C. ,则碳的燃烧热
D. ,则反应物的总能量高于生成物的总能量
6.(25-26高二上·重庆·期末)自由基是指共价键发生均裂而形成的具有不成对电子的原子或基团,如氢自由基(H·)。已知在参与某些反应时,部分键解离形成自由基所需能量如图所示,下列说法正确的是
A.甲烷比乙烷在光照条件下更容易发生一氯取代
B.CH4(g)→·CH2·(g)+2H·(g) △H=+880kJ/mol
C.CH3CH2CH3 (g)→CH3·(g)+CH3CH2·(g) △H=+377 kJ/mol
D.2CH4(g)→CH3CH3 (g)+H2 (g) △H=+67kJ/mol
◆题型3 热化学方程式书写与正误判断(重/高频)
7.(25-26高二上·河北衡水·阶段检测)一定条件下,在水溶液中、 的能量相对大小如图所示。下列有关说法正确的是
A.、、、、中,最稳定
B.反应吸热
C.反应的热化学方程式为 -1
D.一定温度下,与溶液反应生成的产物有、、,溶液中、、的浓度之比可能为::
8.(25-26高一下·江西鹰潭·期末)费托用合成气制烯烃反应过程如图所示。
已知下列反应:
①
②
③
下列说法错误的是
A.
B.反应①②③的正反应活化能均大于逆反应活化能
C.反应的
D.反应的
9.(25-26高二上·安徽滁州·期末)完全燃烧生成88g 和液态水时放出的热量为a kJ。则燃烧的热化学方程式正确的是
A.
B.
C.
D.
◆题型4 反应热大小比较
10.(25-26高二上·浙江杭州·期中)和的能量关系如图所示(、Mg):
已知:离子电荷相同时,半径越小,离子键越强。下列说法不正确的是
A.
B.
C.对于和,
D.
11.已知:在标准压强(100 kPa)、298 K,由最稳定的单质合成1 mol物质B的反应焓变,叫做物质B的标准摩尔生成焓,用表示。有关物质的有如图所示关系。下列有关判断正确的是
A.H2O(l)的 B.NH3比N2H4稳定
C.2 mol NO(g)的键能大于N2(g)与O2(g)的键能之和 D.N2H4(l)标准燃烧热为
12.(25-26高二上·安徽合肥·阶段检测)根据HX的水溶液能量循环图:
下列说法错误的是
A.由于氢键的存在,ΔH1(HF)>ΔH1(HCl)
B.相同条件下,ΔH2(HCl)<ΔH2(HBr)
C.已知气体溶于水放热,则ΔH1(HF) >0
D.ΔH-ΔH1-ΔH3-ΔH4-ΔH5-ΔH6>0
考点二 中和热与燃烧热
◆题型1 中和热概念与测定(重/高频)
13.(25-26高二上·安徽蚌埠·期末)已知:
下列说法正确的是
A.的燃烧热为
B.已知 , ,则
C.
D.
14.(25-26高二上·河南信阳·期末)生活中的能量变化与化学反应自发性、能源利用等密切相关。下列说法正确的是
A.家庭使用的煤炭属于可再生能源
B.反应 在低温下不能自发进行
C.氢气的燃烧热是指1 mol氢气完全燃烧生成气态水时放出的热量
D.实验室用盐酸与溶液反应测定中和反应的反应热,若将NaOH改为稀溶液,放出的热量不变
15.(25-26高二上·广东梅州·期末)利用手持技术测定中和反应反应热的装置和测定结果如图所示,[已知:混合溶液的密度为1g·cm-3,比热容为4.18J·g-1·℃-1。忽略水以外各物质吸收的热量]。下列说法正确的是
A.磁子表面的聚四氟乙烯能换成铁
B.可分多次把NaOH溶液注入盛盐酸的烧杯中
C.读取T-t图像中a点记为反应混合液的终点温度
D.根据上图数据,可得H⁺(aq)+OH⁻(aq)=H2O(l) =-55.18kJ/mol
◆题型2 中和热计算
16.(25-26高二上·山西吕梁·阶段检测)某学习小组利用如图所示装置进行盐酸与NaOH溶液反应的反应热测定实验,下列说法正确的是
A.为保证盐酸完全被中和,应采用稍过量的NaOH溶液并分多次加入
B.测完酸溶液的温度后,未冲洗温度计就直接测碱溶液的温度,会使测得的中和反应反应热偏小
C.若用金属搅拌器代替玻璃搅拌器,会使测得的反应热偏小
D.若用相同物质的量浓度的醋酸溶液代替盐酸进行实验,会使测得的反应热偏大
17.(24-25高二上·云南临沧·期中)中和反应反应热的测定实验中,用盐酸和溶液进行实验。下列说法错误的是
A.用稍过量的NaOH溶液的原因是保证盐酸完全被中和
B.测了盐酸溶液温度的温度计未洗涤立即测定氢氧化钠溶液的温度,会使得偏小
C.改用盐酸跟溶液进行反应,求出的中和反应的反应热和原来相同
D.用NaOH固体代替稀氢氧化钠溶液进行测定,会影响实验结果
18.(25-26高二上·陕西汉中·期中)已知稀溶液中,和结合成时放出的热量称为中和热,下列过程中放出的热量等于中和热的是
A.含1 mol HCl和1 mol KOH的两种稀溶液混合
B.含1 mol HCl和0.5 mol KOH的两种稀溶液混合
C.含0.5 mol溶质的浓硫酸和含1 mol溶质KOH溶液混合
D.向1 mol NaOH烧碱固体中加入足量的硝酸
◆题型3 燃烧热概念与热化学方程式(重)
19.(25-26高二上·广东惠州·期中)化学反应均伴随着能量变化,研究化学反应中的能量变化对于人类的生产生活有着重要的意义。下列说法正确的是
A.由图乙可判断能量比能量高
B.由图乙可知CO的燃烧热为
C.由图乙可知石墨完全燃烧放出的热量为
D.图甲可表示铝热反应、碳的燃烧、石灰石分解等化学反应的能量变化
20.(25-26高二上·安徽滁州·期末)(g)完全燃烧生成88 g 和液态水时放出的热量为a kJ。则(g)燃烧的热化学方程式正确的是
A.
B.
C.
D.
21.(25-26高二上·广东湛江·期末)化学反应中通常伴随着能量变化。下列叙述正确的是
A.已知:,则相同条件下的稳定性:白磷>红磷
B.和反应生成,放热,其热化学方程式可表示为
C.已知,则含的稀硫酸与足量溶液反应放热114.6kJ
D.的燃烧热为,则
◆题型4 能源利用与新能源
22.(25-26高二上·江西赣州·期中)化学与生活密切相关。下列说法正确的是
A.通过寻找新能源来替代化石燃料,减少对环境的污染
B.二氧化硫是一种有毒气体,不能用作任何食品添加剂
C.液氨汽化时放出大量热,故液氨可用作制冷剂
D.太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅
23.(24-25高二上·全国·单元测试)一种利用热化学循环制氢的原理如图所示。下列关于该循环的说法正确的是
A.能量转化形式为化学能→太阳能
B.取之不尽的太阳能是可再生能源
C.Mn元素表现出三种化合价
D.总反应的热化学方程式为
24.(25-26高一下·贵州铜仁·期中)化学与科技、生活密切相关,下列说法错误的是
A.提高燃料的利用效率是解决能源危机的方向之一
B.BaCO3做医疗上的“钡餐”用于X射线检查的内服药剂
C.计算机所用芯片的主要成分是Si
D.应用于5G手机中的石墨烯导热膜属于新型无机非金属材料
考点三 盖斯定律与应用
◆题型1 盖斯定律理解
25.(25-26高二上·湖北武汉·阶段检测)为理解离子化合物溶解过程的能量变化,可设想NaCl固体溶于水的过程分两步实现,示意图如下,下列说法不正确的是
A.溶解过程的能量变化,与NaCl固体和NaCl溶液中微粒间作用力的强弱有关
B.NaCl固体溶解是吸热过程
C.根据盖斯定律可知:a+b=4
D.根据各微粒的状态,可判断a<0,b>0
26.(25-26高二上·北京·阶段检测)为理解离子化合物溶解过程的能量变化,可设想NaCl固体溶于水的过程分两步实现,示意图如下。
下列说法不正确的是
A.根据各微粒的状态,可判断
B.根据盖斯定律可知:
C.溶解过程的能量变化,与NaCl固体和NaCl溶液中微粒间作用力的强弱有关
D.由上图数据推测所有固体物质的溶解均是吸热过程
27.发射“嫦娥一号”月球探测卫星的长征三号甲运载火箭的第三子级使用的燃料是液氢和液氧,已知下列热化学方程式:
①H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH1=-285.8 kJ·mol-1
②H2(g)=H2(l) ΔH2=-0.92 kJ·mol-1
③O2(g)=O2(l) ΔH3=-6.84 kJ·mol-1
④H2O(l)=H2O(g) ΔH4=44.0 kJ·mol-1
则反应H2(l)+O2(l)=H2O(g)的反应热ΔH为
A.237.46 kJ·mol-1 B.-474.92 kJ·mol-1
C.-118.73 kJ·mol-1 D.-237.46 kJ·mol-1
◆题型2 盖斯定律计算
28.(25-26高二上·安徽宣城·阶段检测)“天朗气清,惠风和畅。”研究表明,利用Ir+可催化消除N2O和CO,简化中间反应进程后,相对能量变化如图甲所示,反应机理如图乙所示。已知CO(g)的燃烧热 ΔH =-283 kJ·mol-1,则下列说法正确的是
A.ΔH1=+207 kJ·mol-1 B.ΔH4=-77 kJ·mol-1
C.ΔH1+ ΔH2+ΔH3=ΔH4 D.消除污染的总反应为:N2O+CO=N2+CO2
29.(25-26高二上·安徽滁州·期末)费托用合成气制烯烃反应过程如图所示。
已知下列反应:
①
②
③
下列说法错误的是
A.
B.反应①②③的正反应活化能均大于逆反应活化能
C.反应的
D.反应的
30.(25-26高二上·云南昆明·期末)近三年来,中国的人造金刚石年产量约九百公斤。如下图所示,,,下列说法不正确的是
A.1 mol石墨完全转化为金刚石需吸收1.9 kJ热量
B.将石墨转化为金刚石属于化学变化
C.金刚石的稳定性强于石墨
D.等质量的石墨和金刚石完全燃烧释放的热量:石墨<金刚石
考点四 原电池原理
◆题型1 原电池原理理解(重/高频)
31.(25-26高二上·重庆·期中)浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置,其原理是高浓度溶液向低浓度溶液扩散而引发的一类电池,最终两边电解质溶液浓度相等。某化学兴趣小组同学设计的浓差电池如下图所示
下列叙述正确的是
A.Zn(Ⅱ)为电源的负极,发生氧化反应
B.工作时,溶液中由左向右移动
C.Zn(Ⅱ)极的电极反应为
D.当两池相等时,电路中转移0.2 mol电子
32.(25-26高二上·山东青岛·期中)二次电池放电总反应为,电解质溶液为盐酸与氯化钠的混合液。下列说法正确的是
A.放电时,电解质溶液中的向正极移动
B.放电时,两电极的质量均增加
C.充电时,阳极质量每增加,理论上转移
D.充电时,阴极反应为
33.(25-26高二上·陕西渭南·期中)假设图中原电池产生的电压、电流强度均能满足电解、电镀要求,即为理想化。①~⑧为各装置中的电极编号。下列说法错误的是
A.当K闭合时,B装置在电路中作电源
B.当K闭合时,C装置中银片质量增加
C.当K闭合后,整个电路中电子的流动方向为:①→⑧;⑦→⑥;⑤→④;③→②
D.当K闭合后,A装置中电极②处溶液变红,D装置中电解质溶液浓度保持不变
◆题型2 原电池实验探究
34.(24-25高二上·辽宁·开学考试)如图,b为标准氢电极,可发生还原反应()或氧化反应(),a、c分别为、电极。实验发现:1与2相连a电极质量减小,2与3相连c电极质量增大。下列说法错误的是
A.图中1与2相连,电池反应为
B.图中2与3相连,c电极发生氧化反应
C.图中1与3相连,盐桥1中的阳离子向a电极移动
D.图中1与2或2与3相连时构成的两个原电池装置中,b电极均为电子流出极
35.将铁片和锌片放在盛有NaCl溶液(其中滴有酚酞)的表面皿中,组成甲、乙两个装置(如图)。下列说法不正确的是
A.甲为原电池,负极反应式为Zn-2e-=Zn2+
B.甲为原电池,Fe电极上有气体放出
C.乙为电解池,阴极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-
D.一段时间后,甲、乙两表面皿中溶液均有红色出现
36.(24-25高二上·湖南·阶段检测)微生物脱盐池是一种高效、经济的能源装置,利用微生物处理有机废水获得电能,同时可实现海水淡化。现以氯化钠溶液模拟海水,采用惰性电极,用如图装置处理有机废水(以含的溶液为例),下列说法正确的是
A.每消耗2.24L(标准状况)的空气,有0.4mol电子转移
B.该电池可在高温环境下工作
C.负极反应为
D.Y为阳离子选择性交换膜
◆题型3 原电池综合应用(重/难)
37.(25-26高二上·安徽池州·期末)电化学由于存在同种电解质溶液的浓度差而产生电动势的电池称为浓差电池。利用浓差电池通过电解法可以制备,同时获得一定的副产品,其电解装置如图所示。下列有关说法正确的是
(已知:溶液A为溶液,溶液B为溶液,a、b电极均为石墨电极)
A.是正极,与右侧装置的阳极室电极相连
B.X膜为阴离子交换膜,膜为阳离子交换膜
C.电池从开始工作到停止放电,电解池理论上可制得
D.、石墨电极若用金属代替,依然可制备
38.(25-26高二上·山东·阶段检测)某浓差电池可将海水中的NaCl转化为NaOH和HCl,装置如图所示。M、N均为AgCl/Ag电极,a、c为选择性离子交换膜,b为双极膜(双极膜中催化层可将水解离为和,并实现其定向移动),已知:,M极为负极。下列说法正确的是
A.电池工作时,N极发生氧化反应
B.a为阴离子交换膜,c为阳离子交换膜
C.Ⅱ室中得到盐酸,Ⅲ室中得到NaOH溶液
D.M电极质量每减少10.8 g,双极膜内有0.05mol解离
39.(25-26高二上·浙江·阶段检测)沉积物微生物燃料电池可处理含硫废水,其工作原理示意图如图:
已知:光合菌发生的光合作用反应式为 沉积物 中的 Fe为+2价且在反应过程中 Fe化合价不变,下列说法不正确的是
A.碳棒b为电池的正极
B.碳棒a表面发生的第二步电极反应式为
C.负极室每处理 1mol沉积物 则转移(2+6x) mol电子
D.若光合菌产生的氧气被全部反应,则该电池每消耗32gO2,正极室质量增加44g
◆题型4 原电池计算
40.(25-26高二上·广东·期中)工业上制备盐酸羟胺(,类似于)的方法如图1,其电池装置中含的催化电极反应机理如图2所示。不考虑溶液体积变化,下列说法正确的是
A.电极做负极
B.电池工作一段时间后,正极附近溶液的pH下降
C.图2中,A为,B为
D.标准状况下,若33.6L完全参与电极反应,则正极区有被氧化
41.(25-26高二下·湖北武汉·期末)一种的脱除与的制备协同进行的装置如图(在电场作用下,双极膜中间层的解离为和,并向两极迁移)。下列说法正确的是
A.a电极为负极
B.向a电极移动
C.b电极电极反应:
D.若左室制备得到 3.4 g,则右室溶液质量增加6.4 g
42.(25-26高二上·湖北黄冈·期末)下图为某种锂离子纤维电池,其放电的总反应为Li7Ti5O12+3FePO4=Li4Ti5O12+3LiFePO4,下列说法正确的是
A.放电时,M极的电极电势高于N极
B.充电时,Li+从M极迁移到N极
C.放电时,负极反应为:Li7Ti5O12-3e-=Li4Ti5O12+3Li+
D.充电时,若转移x mol e-,M极电极将减少7xg
考点五 电解池原理
◆题型1 电解原理理解(重/高频)
43.(25-26高二上·江苏·期中)一种电化学处理硝酸盐产氨的工作原理如图所示。
已知:① 快反应;② 慢反应。
下列说法错误的是
A.a为电源的负极
B.电解过程,的得电子能力强于
C.电解过程,左室中的浓度不断增加
D.完全转化为的电解总反应:
44.(25-26高二上·重庆·期中)制造尼龙-66的原料己二腈()用量很大,采用丙烯腈()电合成己二腈(如图),反应条件温和、反应试剂纯净、生产效率更高。下列说法正确的是
A.c电极上发生还原反应
B.a的电极反应为:
C.①室和④室的pH降低
D.电解池总反应为:
45.(25-26高二上·天津·期中)以Pt为电极,一定浓度的NaBr溶液为电解液,采用电解和催化相结合的循环方式,可实现高效制H2和O2,装置如图所示。下列说法不正确的是
A.电极a连接电源负极
B.电解总反应式为Br- + 3H2O+ 3H2↑
C.Z为O2,加入的Y为H2O
D.催化阶段反应产物物质的量之比n(Z):n(Br-)=2:3
◆题型2 电解实验探究
46.(24-25高二上·山东淄博·阶段检测)下列实验装置(夹持装置略)能达到实验目的的是
A.甲装置可测定中和反应的反应热 B.乙装置制备并能较长时间不变色
C.丙装置可实现粗铜提纯 D.丁装置可用于制备消毒液
47.电池有铅蓄电池、燃料电池(如NO2-NH3电池)、锂离子电池、Mg一次氯酸盐电池等,它们可以将化学能转化为电能。NH3、CH4、NaBH4都可用作燃料电池的燃料。CH4的燃烧热为890.3kJ/mol。电解则可以将电能转化为化学能,电解饱和NaCl溶液可以得到Cl2,用电解法可制备消毒剂高铁酸钠(Na2FeO4)。电解法制备Na2FeO4的工作原理如图所示。下列说法正确的是
A.M为电源的负极
B.阳极上的电极反应式为
C.OH-通过阴离子交换膜移向Pt电极
D.理论上每转移0.1mol e-,阴极上会产生标准状况下1.12L气体
48.下图为直流电源电解稀Na2SO4溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是
A.a为阳极 B.b发生还原反应
C.a电极附近呈红色,b电极附近呈蓝色 D.溶液中Na+ 移向a极
◆题型3 电解综合应用(重/难)
49.(24-25高二上·甘肃白银·期末)一种稳定且低成本的碱性混合多硫化物-空气氧化还原液流电池的结构如图所示,其中双膜结构的液流电池缓解了硫交叉问题。下列说法正确的是
A.膜a为阴离子交换膜,膜b为阳离子交换膜
B.放电时,左侧储液器中含的多硫电解质减少
C.充电时,电极A连接电源的正极
D.充电时的总反应为
50.(24-25高二上·陕西渭南·期中)某研究性学习小组用如图所示装置进行实验,探究原电池、电解池和电解制备钴的工作原理。一段时间后装置甲的两极均有气体产生,且极处溶液逐渐变成紫红色;停止实验,观察到铁电极明显变细,电解液仍然澄清。查阅资料:高铁酸根离子在溶液中呈紫红色。下列说法正确的是
A.甲池为原电池,乙池、丙池均为电解池
B.甲池极处发生
C.理论上乙池的室中不变
D.丙池中从左向右移动
51.(25-26高二下·湖北襄阳·期末)利用燃料电池电解制备的装置如图所示。已知微溶于水,难溶于水。
下列说法错误的是
A.该装置同时可以得到副产物NaOH、H2、Cl2
B.B膜为阴离子交换膜,A、C膜均为阳离子交换膜
C.若去掉C膜,产品室中有可能产生沉淀
D.标准状况下,理论上每消耗0.56 L甲烷,产品室生成0.2 mol的Ca(H2PO4)2
◆题型4 电解计算
52.(25-26高二上·福建南平·期中)常温下,甲、乙两同学,均用惰性电极电解相同浓度的硫酸铜溶液,甲通电,乙通电,之后甲、乙分别向所得的溶液中加入和,都恰好使溶液恢复到电解前的浓度。则在电解甲、乙同学对应的硫酸铜溶液过程中转移的电子的物质的量之比为
A.1:3 B.2:5 C.3:8 D.4:7
53.(25-26高二上·福建漳州·期中)一种将废水中的硝酸盐转化为羟胺()的绿色电化学原理如图所示。下列说法正确的是
A.b为电源的正极
B.当阳极生成1.5 mol气体,生成33 g羟胺
C.工作时阴极区溶液的pH减小
D.每转移1 mol ,阳极区溶液的质量减少8 g
54.(25-26高二下·北京朝阳·期末)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。
实验:用淀粉KI试纸检测阳极流出液,淀粉KI试纸变蓝。
下列说法正确的是
A.K+ 通过阳离子膜移动至阳极区
B.电路中每通过2 mol电子,可得到 1 mol
C.阳极区溶液的pH降低,说明发生2H2O-4e-= O2 ↑+ 4H+
D.生成的总反应中,CH2 = CH2与H2O的化学计量比是1∶1
考点六 电化学腐蚀与防护
◆题型1 金属腐蚀类型判断(重/高频)
55.(25-26高二上·安徽合肥·期末)某小组设计如图所示实验探究金属电化学腐蚀类型。下列说法错误的是
A.甲中铁钉与溶液界面处可能产生铁锈
B.甲中正极电极反应式为
C.丙中有气泡产生
D.丙中负极反应式为
56.(25-26高二上·广东江门·期末)金属腐蚀会对设备产生严重危害,腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。下图为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图:
下列说法不正确的是
A.图1、图2中,阳极材料均被损耗
B.图1中的电子由阳极经导线流向钢闸门
C.图2中,通电后,使钢闸门表面的腐蚀电流接近零
D.图2中,为提高对钢闸门的防护效果,保护电流应根据环境条件变化进行调整
57.(25-26高二上·河南平顶山·期末)钢制输油管道长期暴露于潮湿空气中易发生腐蚀。下列有关管道腐蚀与防护的说法正确的是
A.管道表面水膜呈中性时,主要发生化学腐蚀,无电流产生
B.采用牺牲阳极(保护)法防护时,可在管道上焊接比铁活泼的金属(如Zn)
C.若水膜中含,正极反应式为
D.使用外加电流(阴极保护)法防护时,管道应连接电源正极
◆题型2 金属防护方法
58.(25-26高二上·安徽安庆·期末)海港、码头的钢制管桩会受到海水的长期侵袭,常用外加电流法对其进行保护(如下图所示,其中高硅铸铁为惰性辅助阳极)。下列有关叙述中错误的是
A.高硅铸铁是作为阳极材料须定期更换
B.通电后外电路的电子被强制流向钢制管桩
C.保护电流应该根据环境条件变化进行调整
D.通电后使钢制管桩表面的腐蚀电流接近零
59.(25-26高二上·内蒙古赤峰·期末)下列现象与电化学腐蚀无关的是
A.黄铜(铜锌合金)比纯铜更易腐蚀 B.用锡焊接的铁质器件,焊接处易生锈
C.铁管上镶嵌锌块,铁管不易被氧化 D.锌与稀硫酸反应制氢气时,滴入几滴浓硫酸
60.(25-26高二上·河南鹤壁·期末)海港码头埋设管道的钢制阀门会受到海水的长期侵蚀,可利用电化学保护法防止钢制阀门的腐蚀,示意图如图所示:
下列说法正确的是
A.该电化学保护法为外加电流法
B.钢制阀门上的主要电极反应式:
C.X可能是铜,电子由X极流出
D.电极电势:钢制阀门
◆题型3 腐蚀速率比较(难)
61.(25-26高二上·河北张家口·期末)下列关于金属腐蚀与防护的描述正确的是
A.铁器上连接锌片可减缓铁器腐蚀速率
B.干燥的空气中铁器更易被腐蚀
C.与纯金属相比,合金的腐蚀速率一定快
D.将铁器与直流电源的正极相连可对铁器形成牺牲阳极的阴极保护
62.(24-25高一下·黑龙江牡丹江·期末)下列与金属腐蚀有关的说法,正确的是
A.图中,插入海水中的铁棒,越靠近底端腐蚀越严重
B.图中,滴加少量K3[Fe(CN)6]溶液,没有蓝色沉淀出现
C.图中,开关由改置于时,合金的腐蚀速率减小
D.图中,采用的保护法为牺牲阳极法,镁块相当于原电池的负极
63.(24-25高二上·福建福州·期中)我国有着丰富的海风资源,在海水中建立风电设备,防腐蚀是一个突出问题。下列说法正确的是
A.钢铁发生吸氧腐蚀时负极发生的反应为
B.可将钢铁构件与电源负极连接减缓腐蚀发生
C.海水中发生化学腐蚀的速率大于电化学腐蚀速率
D.钢铁构件表面的镀铜破损后依然会保护内部钢铁不被腐蚀
综合攻坚·知能拔高
1.(25-26高二上·河北唐山·期中)某双金属催化剂电催化的反应历程和机理如下图所示(吸附在催化剂表面的物质用*标注,如*表示吸附在催化剂表面;图中*H已省略)。下列说法错误的是
A.步骤⑤为放热反应
B.步骤①→⑦均有电子转移
C.Cu/Ni双金属催化剂下,更易发生NOH路径
D.步骤②的化学方程式为
2.(25-26高一下·北京·期末)一种分解氯化铵实现产物分离的物质转化关系如下,其中b、d代表MgO或Mg(OH)Cl中的一种。下列说法正确的是
A.a、c分别是HCl、NH3
B.d既可以是MgO,也可以是Mg(OH)Cl
C.反应制得1molHCl,投入MgO的量可以少于1mol
D.等压条件下,反应①、②的反应热之和,小于氯化铵直接分解的反应热
3.(25-26高一下·吉林长春·期末)化学反应中伴随着能量变化,下列说法正确的是
A.图①可表示和反应的热效应
B.图②中的可表示甲烷的燃烧热
C.若用铜丝代替图③中的仪器a进行相应的实验操作,测得的中和热偏大
D.由图④可知,与的能量差为:
4.(25-26高二上·湖北武汉·期末)环己烷有多种不同构象,其中椅式、半椅式、船式、扭船式较为典型。各构象的相对能量图(位能)如图所示。下列说法正确的是
A.环己烷是甲烷的同系物
B.环己烷最多可与发生取代反应
C.环己烷能与溴水发生取代反应而使溴水褪色
D.相同温度下,(椅式)的燃烧热大于(船式)
5.(25-26高二上·安徽合肥·期末)下列热化学方程式或说法正确的是
A.HCl和NaOH反应的中和热,则和反应的中和热
B.下,将和置于密闭的容器中充分反应生成,放热19.3 kJ,其热化学方程式为:
C.已知:甲烷的燃烧热,则
D.已知,则
6.(25-26高二上·山东青岛·阶段检测)液流电池是储能领域的研究热点,能将剩余的电能存储起来,需要时再释放。一种钒液流电池放电状态时的结构和工作原理如图所示。下列说法正确的是
A.放电时,电极室b为正极室
B.放电时,由电极室b移向电极室a
C.充电时,电极室a的电极与电源的负极连接
D.放电时,总反应为
7.(24-25高二上·新疆乌鲁木齐·期中)电芬顿工艺被认为是一种很有应用前景的高级氧化技术,可用于降解去除废水中的持久性有机污染物,其工作原理如图a所示,工作10 min时,、电极产生量()与电流强度关系如图b所示:
下列说法错误的是
A.在该工艺中做催化剂
B.电解一段时间后,Pt电极附近pH增大
C.根据图b可判断合适的电流强度约为40 mA
D.若处理0.1mol,理论上HMC-3电极消耗标准状况下62.72 L
8.(24-25高二上·山东威海·期中)利用双极膜电解法将二氧化碳转化为进行矿化封存,同时得到氧气、氢气、高浓度盐酸等产品,原理如图。下列说法正确的是
A.在碱室形成
B.两个双极膜中间层的均向左移动
C.a极电极反应式为
D.向碱室中加入固体,利于的矿化封存
9.(25-26高一下·天津南开·期末)用石墨电极完成下列电解实验
实验一
实验二
装置
现象
、处试纸变蓝;
处变红,局部褪色;
处无明显变化
两个石墨电极附近有气泡产生;
处有气泡产生……
下列对实验现象的解释或推测不合理的是
A.、处:
B.处:试纸局部褪色,与生成的有关
C.处发生了反应:
D.根据实验一的原理,实验二中处不可能析出铜
10.(24-25高三上·吉林四平·期末)羟基自由基()具有很强的氧化性,能将苯酚氧化为和。我国科学家开发出如图所示装置,能实现制取氢气、处理含苯酚的废水二位一体。下列说法正确的是
A.电极为直流电源的负极,为阴离子交换膜
B.再生池中发生的反应为
C.电极的电极反应为
D.气体与在相同条件下的体积比为
11.(25-26高二上·广东中山·期末)下列实验装置图的说明或应用描述中不正确的是
A.装置为将设计成原电池
B.装置利用电解原理可制备金属钠
C.装置为铅酸电池放电后可再次充电
D.装置可用于验证铁钉的吸氧腐蚀
A.A B.B C.C D.D
12.(25-26高二上·安徽池州·期末)化学与生产、生活和社会发展密切相关,下列说法正确的是
A.现代农业中,将磷酸铵(含)与草木灰()混合施用,有利于农作物的养分吸收
B.国产大型邮轮“爱达·魔都号”船身镶嵌锌块,采用的是“外加电流法”防止船体腐蚀
C.民谚:青铜和铁器“干千年,湿万年,不干不湿就半年”,半干半湿条件下易发生吸氧腐蚀
D.牙齿的表面釉质层的主要成分羟基磷灰石属于有机物
13.(25-26高二上·湖北武汉·期末)关于下列各装置图的说法中错误的是
A.装置①中电流由电源正极经导线流向Fe极,再经稀硫酸流到Zn极,最后经导线流回电源负极
B.装置②中钢闸门应与外接电源的负极相连,该装置可使钢闸门表面腐蚀电流降至零或接近零
C.用装置③精炼铜,则b极为粗铜,电路中每通过个电子时阳极溶解32 g Cu
D.用装置④给铁钥匙镀铜,则铜片接电源正极,电解质溶液中不变
14.(25-26高二上·河南·阶段检测)下列说法正确的是
A.析氢腐蚀属于电化学腐蚀
B.生铁中含碳,抗腐蚀能力比纯铁强
C.若在海轮外壳上镶嵌一些铜块,则可以减缓海轮外壳的腐蚀
D.镀锡铁和镀锌铁相比,当镀层出现破损后,镀锌铁更容易被腐蚀
15.(25-26高二上·广东汕头·期中)电化学原理在物质制备、环境保护及科学探究等领域均有广泛应用。
Ⅰ.利用电解原理制备物质
(1)二氧化氯()为一种黄绿色气体,溶于碱溶液而生成亚氯酸盐和氯酸盐,是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。目前已开发出用电解法制取的新工艺如图所示:
①图中用石墨作电极,在一定条件下电解饱和食盐水制取。产生的电极应连接电源的___________(填“正极”或“负极”),对应的电极反应式为_____________________________________。
②图中应使用___________(填“阴”或“阳”)离子交换膜。
Ⅱ.实验探究
【实验任务】利用相关原电池装置进行实验,探究物质氧化性或还原性的影响因素。
【查阅资料】其他条件相同时,参与原电池反应的氧化剂(或还原剂)的氧化性(或还原性)越强,原电池的电压越大。
【进行实验】已知:Cu与在酸性条件下能发生反应:
(2)利用下表所示装置进行实验1~4,记录数据。
装置
实验序号
烧杯中所加试剂
电压表读数
30% H2O2
0.3 mol/L H2SO4
H2O
V/mL
V/mL
V/mL
U
1
30.0
10.0
U1
2
30.0
1.0
9.0
U2
3
30.0
2.0
8.0
U3
4
35.0
1.0
V1
U4
已知:本实验条件下,对电压的影响可忽略。
①根据表中信息,补充数据:V1___________。
②由实验2和4可知,U2___________U4 (填“大于”或“小于”或“等于”),说明其他条件相同时, H2O2溶液的浓度越大,其氧化性越强。
(3)由(2)中实验结果U3>U2>U1,小组同学对“电压随pH减小而增大”可能的原因,提出了以下两种猜想:
猜想1:酸性条件下,H2O2的氧化性随pH减小而增强。
猜想2:酸性条件下,Cu的还原性随pH减小而增强。
为验证猜想,小组同学在(2)中实验1~4的基础上,利用下表装置进行实验5~7,并记录数据。
装置
实验序号
操作
电压表读数
5
U5
6
①向___________(填“左”或“右”)侧烧杯中滴加5.0 mL 0.3 mol/L H2SO4溶液
U6
7
向另一侧烧杯中滴加5.0 mL 0.3 mol/L H2SO4溶液
U7
②实验结果为:U5≈U6、___________,说明猜想2不成立,猜想1成立。
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专题1 化学反应与能量变化
常考题型·精准突破
考点一 化学反应的热效应
题型1 反应热(ΔH)与焓变概念辨析(重/高频)
题型2 反应热计算(重/高频)
题型3 热化学方程式书写与正误判断(重/高频)
题型4 反应热大小比较
考点二 中和热与燃烧热
题型1 中和热概念与测定(重/高频)
题型2 中和热计算
题型3 燃烧热概念与热化学方程式(重)
题型4 能源利用与新能源
考点三 盖斯定律与应用
题型1 盖斯定律理解
题型2 盖斯定律计算
考点四 原电池原理
题型1 原电池原理理解(重/高频)
题型2 原电池实验探究
题型3 原电池综合应用(重/难)
题型4 原电池计算
考点五 电解池原理
题型1 电解原理理解(重/高频)
题型2 电解实验探究
题型3 电解综合应用(重/难)
题型4 电解计算
考点六 电化学腐蚀与防护
题型1 金属腐蚀类型判断(重/高频)
题型2 金属防护方法
题型3 腐蚀速率比较(难)
综合攻坚·知能拔高
常考题型·精准突破
考点一 化学反应的热效应
◆题型1 反应热(ΔH)与焓变概念辨析(重/高频)
1.(25-26高二上·安徽六安·期末)有关热化学方程式如下:
①
②
③
④
下列关于反应焓变的判断错误的是
A.的燃烧热为 B.
C.增加氧气的量不可改变、的值 D.
【答案】A
【详解】A.燃烧热是指1mol氢气完全燃烧生成液态水时的焓变,而方程①生成的是气态水,因此不是燃烧热,A错误;
B.根据盖斯定律,方程③减去方程④得到方程②,因此,B正确;
C.热化学方程式中的焓变是指按方程式所示的物质的量完全反应时的焓变,其数值是固定的,不随反应物用量而改变,因此增加氧气的量不可改变、的值,C正确;
D.由于铝热反应放热,,结合B选项,,由于,所以,D正确;
故选A。
2.(25-26高二上·河南驻马店·阶段检测)可用于有机燃料的直接转化,相关反应如下:反应Ⅰ:;反应Ⅱ:。时,反应Ⅰ历程如图1所示。已知在、下,由最稳定单质合成物质B的焓变,叫作物质B的标准摩尔生成焓,用符号表示。部分物质的如图2所示。的标准摩尔生成焓为0。下列说法错误的是
A.
B.
C.比稳定
D.的键能大于与的键能之和
【答案】B
【详解】A.由分析知,m=53,A正确;
B.根据已知,可得=(-2×241.8+2×53-0+2×86) kJ/mol=-205.6 kJ/mol,B错误;
C.物质的摩尔生成焓越低,其能量越低,性质越稳定,气态乙烷的摩尔生成焓低,所以气态乙烷比气态乙烯稳定,C正确;
D.与生成的反应放热,反应的焓变等于反应物的键能减去生成物的键能,焓变小于零,所以反应物与的键能较小,D正确;
答案选B。
3.(25-26高二上·河南濮阳·期中)为理解离子化合物溶解过程的能量变化,可设想固体溶于水的过程分两步实现,示意图如下。下列说法不正确的是
A.
B.
C.搅拌可加快固体溶解,该过程中的值将增大
D.溶解过程的能量变化,与固体和溶液中微粒间作用力的强弱有关
【答案】C
【详解】A.NaCl固体溶于水的过程可分解为两个步骤,,;,,故 a > b,A正确;
B.由盖斯定律得,故4 = b + a ,即4−b=a,B正确;
C.搅拌仅加快反应速率,不影响焓变,焓变仅取决于始态和终态,与路径无关,C错误;
D.溶解过程的能量变化是破坏NaCl晶格吸收的能量与离子溶于水释放的能量的综合体现,因此与NaCl固体和NaCl溶液中微粒间作用力的强弱都有关,D正确;
故答案为C。
◆题型2 反应热计算(重/高频)
4.(25-26高一下·四川成都·阶段检测)臭氧()能与活性氧原子()反应生成氧气()。该反应在无氯原子()参与时和有氯原子参与时的势能图如下(图中所有物种均为气态)。
下列说法不正确的是:
A.
B.氯氧键键能
C.
D.历程Ⅰ和历程Ⅱ中均涉及非极性键的形成
【答案】B
【详解】A.由图可知,具有的能量高于具有的能量,反应放热,故 ,A正确;
B.表示 反应放出的能量,不能表示氯氧键的键能,B错误;
C.和都表示的反应热,能量相同,C正确;
D.历程Ⅰ和历程Ⅱ都有氧气的形成,故都涉及非极性键的形成,D正确;
故选B。
5.(2025·广东·模拟预测)下列有关反应热的描述中正确的是
A.催化剂可降低反应的,加快反应速率
B. ,则1 mol 和足量充分反应后,放出热量49.15 kJ
C. ,则碳的燃烧热
D. ,则反应物的总能量高于生成物的总能量
【答案】D
【详解】A.催化剂不能改变反应热,只能通过降低活化能,加快反应速率,A错误;
B.该反应为可逆反应,1 mol 无法完全转化为生成物,实际放热量小于理论值49.15 kJ,B错误;
C.燃烧热是指1 mol物质完全燃烧生成稳定氧化物放出的热,此处反应生成CO不是稳定氧化物,应生成,C错误;
D.ΔH = -216 表明反应放热,反应物总能量高于生成物总能量,D正确;
故选D。
6.(25-26高二上·重庆·期末)自由基是指共价键发生均裂而形成的具有不成对电子的原子或基团,如氢自由基(H·)。已知在参与某些反应时,部分键解离形成自由基所需能量如图所示,下列说法正确的是
A.甲烷比乙烷在光照条件下更容易发生一氯取代
B.CH4(g)→·CH2·(g)+2H·(g) △H=+880kJ/mol
C.CH3CH2CH3 (g)→CH3·(g)+CH3CH2·(g) △H=+377 kJ/mol
D.2CH4(g)→CH3CH3 (g)+H2 (g) △H=+67kJ/mol
【答案】D
【详解】A.由图知,甲烷的C-H键解离形成自由基所需能量为440kJ/mol,乙烷的C-H键键解离形成自由基所需能量为410kJ/mol,键解离形成自由基所需能量越低越易断裂,故乙烷比甲烷更容易发生一氯取代,A错误;
B.图中只给出了甲烷断裂1个C-H键解离形成自由基所需能量为440kJ/mol,但断裂第2个 C-H键时,由于分子结构变化,键解离形成自由基所需能量会改变,并不是简单的 “乘以 2”,因此无法确定该反应的焓变就是+880kJ/mol,B错误;
C.,图中给出的是乙烷中C-C键解离形成自由基所需能量,而丙烷中的C-C键解离形成自由基所需能量与乙烷不同,不能直接套用乙烷的数据,C错误;
D.由图知,,(逆反应,焓变取负),(逆反应,焓变取负),由盖斯定律,将三个式子相加可得2CH4(g)→CH3CH3 (g)+H2 (g),,D正确;
故选D。
◆题型3 热化学方程式书写与正误判断(重/高频)
7.(25-26高二上·河北衡水·阶段检测)一定条件下,在水溶液中、 的能量相对大小如图所示。下列有关说法正确的是
A.、、、、中,最稳定
B.反应吸热
C.反应的热化学方程式为 -1
D.一定温度下,与溶液反应生成的产物有、、,溶液中、、的浓度之比可能为::
【答案】C
【详解】A.物质的能量越低越稳定,对比各点能量:a的能量为,是a、b、c、d、e中能量最低的,因此a最稳定,A错误;
B.b→a+c的反应为:,计算焓变:,,反应放热,B错误;
C.b→a+d的反应为:,计算焓变:,C正确;
D.与反应生成时,既是氧化剂又是还原剂,根据得失电子守恒:是得电子的产物,每个原子得1个电子;是失电子的产物,每个原子失1个电子;是失电子的产物,每个原子失5个电子。设、、的物质的量分别为、、,则得电子总数为,失电子总数为,二者不相等,不满足电子守恒,D错误;
故答案选C。
8.(25-26高一下·江西鹰潭·期末)费托用合成气制烯烃反应过程如图所示。
已知下列反应:
①
②
③
下列说法错误的是
A.
B.反应①②③的正反应活化能均大于逆反应活化能
C.反应的
D.反应的
【答案】B
【详解】A.气态水的能量比液态水的能量高,则反应放热较反应①少,其 ,A正确;
B.,反应①②③均为放热反应,正反应活化能均小于逆反应活化能,B错误;
C.根据盖斯定律反应可由得到,其,C正确;
D.根据盖斯定律,反应可由得到,其,D正确;
故选B。
9.(25-26高二上·安徽滁州·期末)完全燃烧生成88g 和液态水时放出的热量为a kJ。则燃烧的热化学方程式正确的是
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【详解】摩尔质量,。根据的计量关系,生成时,反应的物质的量,该过程放热。设完全燃烧放热,则,解得;因此完全燃烧放热,放热反应为负值,完全燃烧产物要求为液态,则对应的热化学方程式为 ,故选A。
◆题型4 反应热大小比较
10.(25-26高二上·浙江杭州·期中)和的能量关系如图所示(、Mg):
已知:离子电荷相同时,半径越小,离子键越强。下列说法不正确的是
A.
B.
C.对于和,
D.
【答案】D
【详解】A.ΔH1 是固态碳酸盐断裂离子键,生成气态阳离子和气态碳酸根离子的过程,断键吸热,因此ΔH1(CaCO3)>0,A表述正确;
B.ΔH2 是气态分解为气态O2−和气态CO2的过程,该过程和阳离子种类无关,因此ΔH2(MgCO3)=ΔH2(CaCO3),且该过程为化学键断裂的吸热过程,焓变大于0,B表述正确;
C.ΔH3 是气态M2+和气态O2−结合生成固态MO的离子键形成过程,成键放热,因此ΔH3<0;而ΔH1>0、ΔH2>0,显然两个正值相加必然大于负值,即ΔH1+ΔH2>ΔH3,C表述正确;
D.根据已知条件“离子电荷相同时,半径越小,离子键越强”:Mg2+半径小于Ca2+,因此MgCO3的离子键强于CaCO3,故断裂离子键的吸热过程满足ΔH1(MgCO3)>ΔH1(CaCO3),即ΔH1(CaCO3)−ΔH1(MgCO3)<0;同时MgO的离子键远强于CaO,气态离子结合成固态MO的放热过程满足∣ΔH3(MgO)∣>∣ΔH3(CaO)∣,即ΔH3(MgO)<ΔH3(CaO),因此ΔH3(CaO)−ΔH3(MgO)>0。显然负数不可能大于正数,该不等式不成立,D表述错误;
故答案选D。
11.已知:在标准压强(100 kPa)、298 K,由最稳定的单质合成1 mol物质B的反应焓变,叫做物质B的标准摩尔生成焓,用表示。有关物质的有如图所示关系。下列有关判断正确的是
A.H2O(l)的 B.NH3比N2H4稳定
C.2 mol NO(g)的键能大于N2(g)与O2(g)的键能之和 D.N2H4(l)标准燃烧热为
【答案】B
【详解】A.由图可知,气态水的标准摩尔生成焓为。气态水液化为液态水的过程会放出热量,因此生成1 mol液态水的反应放热更多,即液态水的标准摩尔生成焓,A错误;
B.物质的能量越低越稳定,由图可知的生成焓为,的生成焓为,所以比更稳定,B正确;
C.的反应焓变,焓变=反应物总键能-生成物总键能,说明与的键能之和大于2 mol NO(g)的键能,C错误;
D.根据标准摩尔生成焓可写出燃烧的反应:,计算得该反应焓变。但标准燃烧热的定义要求生成的指定产物为稳定氧化物,此处水的稳定状态是液态而非气态,因此的标准燃烧热大于,D错误;
故选B。
12.(25-26高二上·安徽合肥·阶段检测)根据HX的水溶液能量循环图:
下列说法错误的是
A.由于氢键的存在,ΔH1(HF)>ΔH1(HCl)
B.相同条件下,ΔH2(HCl)<ΔH2(HBr)
C.已知气体溶于水放热,则ΔH1(HF) >0
D.ΔH-ΔH1-ΔH3-ΔH4-ΔH5-ΔH6>0
【答案】B
【详解】A.为脱水能,为吸热过程,焓变大于零,HF与水分子间存在氢键,所以更大,故,A正确;
B.为离解能,为吸热过程,氯原子半径小于溴原子,故氢氯键键能更大,则相同条件下,,B错误;
C.为脱水能,为吸热过程,焓变大于零,C正确;
D.由盖斯定律可知,反应的焓变与途径无关,故,D正确;
故选B。
考点二 中和热与燃烧热
◆题型1 中和热概念与测定(重/高频)
13.(25-26高二上·安徽蚌埠·期末)已知:
下列说法正确的是
A.的燃烧热为
B.已知 , ,则
C.
D.
【答案】D
【详解】A.燃烧热是指1 mol物质完全燃烧时的焓变,已知反应为2 mol H2燃烧,ΔH = -571.6 kJ·mol-1,故H2的燃烧热为285.8 kJ·mol-1,A错误;
B.a为生成液态水的ΔH,则a = -571.6 ,b为生成气态水的ΔH,由于气态水转化为液态水放热,b> -571.6 ,a < b,B错误;
C.该反应包含中和和沉淀过程,中和部分生成2 mol H2O的ΔH = 2 × (-57.3) = -114.6 kJ·mol-1,但BaSO4沉淀形成放热,总ΔH应小于-114.6 kJ·mol-1,C错误;
D.根据盖斯定律,由已知反应组合可得目标反应3H2(g) + CO2(g) = CH3OH(l) + H2O(l)的ΔH = -131.4 kJ·mol-1,D正确。
14.(25-26高二上·河南信阳·期末)生活中的能量变化与化学反应自发性、能源利用等密切相关。下列说法正确的是
A.家庭使用的煤炭属于可再生能源
B.反应 在低温下不能自发进行
C.氢气的燃烧热是指1 mol氢气完全燃烧生成气态水时放出的热量
D.实验室用盐酸与溶液反应测定中和反应的反应热,若将NaOH改为稀溶液,放出的热量不变
【答案】D
【详解】A.煤炭是化石燃料,形成过程漫长且不可再生,因此不属于可再生能源,A错误;
B.根据时,反应能自发进行,对上述反应来说,,(熵增),则,即该反应在任何温度下均能自发进行,B错误;
C.燃烧热是指常温常压下,1 mol纯净物完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量,H2的燃烧热是指1 mol H2完全燃烧生成液态水时放出的热量,C错误;
D.中和反应的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时放出的热量,两组实验中,反应物都是可溶性强酸和强碱的稀溶液,且参与反应的n(H⁺) = n(OH⁻) = 0.025 mol [Ba(OH)2提供过量OH⁻,但实际反应量相同],均生成0.025 mol H2O,故两反应放出的热量相同,D正确;
故选D。
15.(25-26高二上·广东梅州·期末)利用手持技术测定中和反应反应热的装置和测定结果如图所示,[已知:混合溶液的密度为1g·cm-3,比热容为4.18J·g-1·℃-1。忽略水以外各物质吸收的热量]。下列说法正确的是
A.磁子表面的聚四氟乙烯能换成铁
B.可分多次把NaOH溶液注入盛盐酸的烧杯中
C.读取T-t图像中a点记为反应混合液的终点温度
D.根据上图数据,可得H⁺(aq)+OH⁻(aq)=H2O(l) =-55.18kJ/mol
【答案】D
【详解】A.铁会与盐酸发生反应,且铁导热性强,易造成热量损失,因此磁子表面的聚四氟乙烯不能换成铁,A错误;
B.分多次注入NaOH溶液会导致较多热量散失,测定的温度差偏小,误差较大,应一次性快速注入NaOH溶液,B错误;
C.反应混合液的终点温度为反应的最高温度,即,a点为反应结束后温度下降的数值,不是终点温度,C错误;
D.根据所给数据,本实验中生成水0.02mol,温度差,反应放出的热量,反应焓变,D正确;
故选D。
◆题型2 中和热计算
16.(25-26高二上·山西吕梁·阶段检测)某学习小组利用如图所示装置进行盐酸与NaOH溶液反应的反应热测定实验,下列说法正确的是
A.为保证盐酸完全被中和,应采用稍过量的NaOH溶液并分多次加入
B.测完酸溶液的温度后,未冲洗温度计就直接测碱溶液的温度,会使测得的中和反应反应热偏小
C.若用金属搅拌器代替玻璃搅拌器,会使测得的反应热偏小
D.若用相同物质的量浓度的醋酸溶液代替盐酸进行实验,会使测得的反应热偏大
【答案】D
【详解】A.为减少热量损失,过量NaOH溶液应一次性快速加入,A错误;
B.未冲洗温度计直接测碱溶液的温度时,残留酸与碱反应放热,导致碱的初始温度测量值偏高,计算值偏小,偏小,偏大,B错误;
C.金属是热的良导体,用金属搅拌器会导致更多热量散失,使测得的温度升高值偏小,的绝对值偏小,因为负值,故偏大,C错误;
D.醋酸为弱酸,电离过程吸热,用醋酸代替盐酸时,放出的热量减少,故偏大,D正确;
故答案选D。
17.(24-25高二上·云南临沧·期中)中和反应反应热的测定实验中,用盐酸和溶液进行实验。下列说法错误的是
A.用稍过量的NaOH溶液的原因是保证盐酸完全被中和
B.测了盐酸溶液温度的温度计未洗涤立即测定氢氧化钠溶液的温度,会使得偏小
C.改用盐酸跟溶液进行反应,求出的中和反应的反应热和原来相同
D.用NaOH固体代替稀氢氧化钠溶液进行测定,会影响实验结果
【答案】B
【详解】A.测定中和反应反应热实验中为保证盐酸完全被中和常用稍过量的NaOH溶液,或者为了使NaOH完全被中和常用稍微过量的稀盐酸,A项正确;
B.测盐酸溶液温度的温度计未洗涤立马测定氢氧化钠溶液的温度时,所测NaOH溶液的温度偏高,温度差偏小,反应热数值偏小,但中和反应的反应热为负值,所以测得的偏大,B项错误;
C.反应放出的热量和所用酸以及碱的量的多少有关,改用盐酸跟溶液进行反应,与上述实验相比,生成水的物质的量减少,所放出的热量偏低,但中和反应的反应热是强酸和强碱反应生成1mol水时放出的热量,与酸碱的用量无关,C项正确;
D.因氢氧化钠固体溶于水放热,所以用NaOH固体代替稀氢氧化钠溶液进行测定会使实验结果不准确,D项正确。
故选B。
18.(25-26高二上·陕西汉中·期中)已知稀溶液中,和结合成时放出的热量称为中和热,下列过程中放出的热量等于中和热的是
A.含1 mol HCl和1 mol KOH的两种稀溶液混合
B.含1 mol HCl和0.5 mol KOH的两种稀溶液混合
C.含0.5 mol溶质的浓硫酸和含1 mol溶质KOH溶液混合
D.向1 mol NaOH烧碱固体中加入足量的硝酸
【答案】A
【详解】A.含1 mol HCl和1 mol KOH的稀溶液为强酸强碱稀溶液,二者反应恰好生成1 mol ,无额外热量效应,放出热量等于中和热,A正确;
B.反应仅生成0.5 mol ,放出的热量为中和热的,B错误;
C.浓硫酸稀释过程会额外放出热量,总放出热量大于中和热,C错误;
D.NaOH固体溶解过程会额外放出热量,总放出热量大于中和热,D错误;
故答案为A。
◆题型3 燃烧热概念与热化学方程式(重)
19.(25-26高二上·广东惠州·期中)化学反应均伴随着能量变化,研究化学反应中的能量变化对于人类的生产生活有着重要的意义。下列说法正确的是
A.由图乙可判断能量比能量高
B.由图乙可知CO的燃烧热为
C.由图乙可知石墨完全燃烧放出的热量为
D.图甲可表示铝热反应、碳的燃烧、石灰石分解等化学反应的能量变化
【答案】B
【详解】A.与的总能量高于的能量,无法单独判断和的能量高低,A错误;
B.燃烧热是指25 ℃、101 kPa下,1 mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量,1 mol 完全燃烧生成的焓变,即的燃烧热为,B正确;
C.12 g石墨的物质的量为1 mol,完全燃烧生成,根据盖斯定律,反应焓变,放出的热量为393.5kJ,C错误;
D.图甲表示反应物总能量高于生成物总能量的放热反应,石灰石分解为吸热反应,不能用图甲表示其能量变化,D错误;
故选B。
20.(25-26高二上·安徽滁州·期末)(g)完全燃烧生成88 g 和液态水时放出的热量为a kJ。则(g)燃烧的热化学方程式正确的是
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【详解】根据碳原子守恒,(g)完全燃烧可生成88 g (物质的量为2mol),产物水为液态,放出的热量为a kJ;则(g)完全燃烧生成和液态水放出的热量为3a kJ,写出热化学方程式为: 或 ,可知正确答案为A。
21.(25-26高二上·广东湛江·期末)化学反应中通常伴随着能量变化。下列叙述正确的是
A.已知:,则相同条件下的稳定性:白磷>红磷
B.和反应生成,放热,其热化学方程式可表示为
C.已知,则含的稀硫酸与足量溶液反应放热114.6kJ
D.的燃烧热为,则
【答案】D
【详解】A.ΔH < 0 表示白磷转化为红磷的反应放热,说明红磷的能量更低,更稳定,A错误;
B.二氧化硫与的反应是可逆反应,不能完全反应,因此生成时放出的热量大于,,B错误;
C.中和反应 对应 ,但硫酸与 氢氧化钡反应还生成 硫酸钡沉淀,沉淀形成会额外放热,因此总放热大于 114.6 kJ,C错误;
D.CO 燃烧热即,其逆反应 的 ΔH 为 ,D正确;
故选D。
◆题型4 能源利用与新能源
22.(25-26高二上·江西赣州·期中)化学与生活密切相关。下列说法正确的是
A.通过寻找新能源来替代化石燃料,减少对环境的污染
B.二氧化硫是一种有毒气体,不能用作任何食品添加剂
C.液氨汽化时放出大量热,故液氨可用作制冷剂
D.太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅
【答案】A
【详解】A.化石燃料不可再生,寻找新能源替代化石燃料,可节省化石燃料,同时减少污染,A正确;
B.二氧化硫虽有毒,但允许作为食品添加剂(如葡萄酒中的抗氧化剂和抑菌剂),B错误;
C.液氨汽化时需要吸收大量热,可作制冷剂,C错误;
D.太阳能电池材料为高纯度硅,D错误;
故选A。
23.(24-25高二上·全国·单元测试)一种利用热化学循环制氢的原理如图所示。下列关于该循环的说法正确的是
A.能量转化形式为化学能→太阳能
B.取之不尽的太阳能是可再生能源
C.Mn元素表现出三种化合价
D.总反应的热化学方程式为
【答案】B
【详解】A.能量转化形式为太阳能→化学能,故A错误;
B.太阳能为取之不尽的可再生的清洁能源,故B正确;
C.中Mn的化合价为价,MnO中Mn的化合价为价,故C错误;
D.根据上述原理图可知,反应的实质为分解水,生成氢气和氧气,该反应为吸热反应,总反应的热化学方程式为,故D错误;
故选B。
24.(25-26高一下·贵州铜仁·期中)化学与科技、生活密切相关,下列说法错误的是
A.提高燃料的利用效率是解决能源危机的方向之一
B.BaCO3做医疗上的“钡餐”用于X射线检查的内服药剂
C.计算机所用芯片的主要成分是Si
D.应用于5G手机中的石墨烯导热膜属于新型无机非金属材料
【答案】B
【详解】A.提高燃料利用效率可减少能源消耗、缓解能源短缺,是解决能源危机的方向之一,A正确;
B.胃酸的主要成分为盐酸,可与盐酸反应生成可溶性的有毒重金属盐,不能用作钡餐,医疗上钡餐的主要成分是,B错误;
C.单质Si是良好的半导体材料,是计算机芯片的主要成分,C正确;
D.石墨烯是碳单质制成的材料,属于新型无机非金属材料,D正确;
答案选B。
考点三 盖斯定律与应用
◆题型1 盖斯定律理解
25.(25-26高二上·湖北武汉·阶段检测)为理解离子化合物溶解过程的能量变化,可设想NaCl固体溶于水的过程分两步实现,示意图如下,下列说法不正确的是
A.溶解过程的能量变化,与NaCl固体和NaCl溶液中微粒间作用力的强弱有关
B.NaCl固体溶解是吸热过程
C.根据盖斯定律可知:a+b=4
D.根据各微粒的状态,可判断a<0,b>0
【答案】D
【详解】A.溶解过程的能量变化取决于破坏NaCl固体中的离子键所需的能量和形成水合离子的水合能(离子与水分子间的作用力)的相对大小,即NaCl固体和NaCl溶液中微粒间作用力的强弱有关,A正确;
B.由图可知溶解总过程ΔH3=+4 kJ/mol,焓变为正值,说明NaCl固体溶解是吸热过程,B正确;
C.根据盖斯定律,NaCl(s)直接溶解(ΔH3=+4 kJ/mol)与先解离为气态离子(ΔH1=a kJ/mol)再水合(ΔH2=b kJ/mol)的总焓变相等,即a+b=4,C正确;
D.ΔH1(a)为NaCl(s)解离为气态离子,需克服离子键吸热,故a>0;ΔH2(b)为气态离子水合为水合离子,释放热量,故b<0,D错误;
故答案选D。
26.(25-26高二上·北京·阶段检测)为理解离子化合物溶解过程的能量变化,可设想NaCl固体溶于水的过程分两步实现,示意图如下。
下列说法不正确的是
A.根据各微粒的状态,可判断
B.根据盖斯定律可知:
C.溶解过程的能量变化,与NaCl固体和NaCl溶液中微粒间作用力的强弱有关
D.由上图数据推测所有固体物质的溶解均是吸热过程
【答案】D
【详解】A.第一步为破坏NaCl固体中的离子键生成气态离子,需吸收能量,故a>0;第二步为气态离子与水结合形成水合离子,释放能量,故b<0,A正确;
B.根据盖斯定律,总反应焓变等于分步反应焓变之和,即ΔH3=ΔH1+ΔH2,已知ΔH3=+4 kJ·mol⁻¹,则a+b=4,B正确;
C.溶解过程能量变化取决于破坏固体中微粒间作用力(如离子键)的吸热(a)与形成溶液中微粒间作用力(如水合作用)的放热(b)的相对大小,C正确;
D.图示仅为NaCl溶解吸热(ΔH3=+4),但不同物质溶解焓变不同,如NaOH溶解放热,不能推测所有固体溶解均吸热,D错误;
故选D。
27.发射“嫦娥一号”月球探测卫星的长征三号甲运载火箭的第三子级使用的燃料是液氢和液氧,已知下列热化学方程式:
①H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH1=-285.8 kJ·mol-1
②H2(g)=H2(l) ΔH2=-0.92 kJ·mol-1
③O2(g)=O2(l) ΔH3=-6.84 kJ·mol-1
④H2O(l)=H2O(g) ΔH4=44.0 kJ·mol-1
则反应H2(l)+O2(l)=H2O(g)的反应热ΔH为
A.237.46 kJ·mol-1 B.-474.92 kJ·mol-1
C.-118.73 kJ·mol-1 D.-237.46 kJ·mol-1
【答案】D
【详解】根据盖斯定律,目标反应=,则+++=,因此反应H2(l)+O2(l)=H2O(g)的反应热ΔH为-237.46 kJ·mol-1,故选D。
◆题型2 盖斯定律计算
28.(25-26高二上·安徽宣城·阶段检测)“天朗气清,惠风和畅。”研究表明,利用Ir+可催化消除N2O和CO,简化中间反应进程后,相对能量变化如图甲所示,反应机理如图乙所示。已知CO(g)的燃烧热 ΔH =-283 kJ·mol-1,则下列说法正确的是
A.ΔH1=+207 kJ·mol-1 B.ΔH4=-77 kJ·mol-1
C.ΔH1+ ΔH2+ΔH3=ΔH4 D.消除污染的总反应为:N2O+CO=N2+CO2
【答案】D
【详解】A.由分析可知:,A错误;
B.反应④为,由盖斯定律:反应④=反应①+反应②-反应③,则,B错误;
C.根据盖斯定律,,C错误;
D.将反应①和反应②相加:,消去中间产物和,得到总反应:,D正确;
故选D。
29.(25-26高二上·安徽滁州·期末)费托用合成气制烯烃反应过程如图所示。
已知下列反应:
①
②
③
下列说法错误的是
A.
B.反应①②③的正反应活化能均大于逆反应活化能
C.反应的
D.反应的
【答案】B
【详解】A.气态水的能量比液态水的能量高,则 ,A正确;
B.反应①②③均为放热反应,正反应活化能均小于逆反应活化能,B错误;
C.根据盖斯定律反应由可得,
C正确;
D.根据盖斯定律反应由由可得,D正确;
故选B。
30.(25-26高二上·云南昆明·期末)近三年来,中国的人造金刚石年产量约九百公斤。如下图所示,,,下列说法不正确的是
A.1 mol石墨完全转化为金刚石需吸收1.9 kJ热量
B.将石墨转化为金刚石属于化学变化
C.金刚石的稳定性强于石墨
D.等质量的石墨和金刚石完全燃烧释放的热量:石墨<金刚石
【答案】C
【详解】A.根据图像和盖斯定律整理反应①、② ,根据盖斯定律,①-②得:,A正确;
B.石墨和金刚石是碳元素的不同结构单质,属于不同物质,二者转化属于化学变化,B正确;
C.物质能量越低稳定性越强,由图可知,相同物质的量的石墨能量低于金刚石,因此稳定性:石墨强于金刚石,C错误;
D.等质量的石墨和金刚石物质的量相同,金刚石完全燃烧放出的热量大于石墨,因此放热:石墨<金刚石,D正确;
故选C。
考点四 原电池原理
◆题型1 原电池原理理解(重/高频)
31.(25-26高二上·重庆·期中)浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置,其原理是高浓度溶液向低浓度溶液扩散而引发的一类电池,最终两边电解质溶液浓度相等。某化学兴趣小组同学设计的浓差电池如下图所示
下列叙述正确的是
A.Zn(Ⅱ)为电源的负极,发生氧化反应
B.工作时,溶液中由左向右移动
C.Zn(Ⅱ)极的电极反应为
D.当两池相等时,电路中转移0.2 mol电子
【答案】C
【详解】A.Zn(Ⅱ)是正极,高浓度侧Zn2+得电子析出Zn,发生还原反应;左侧Zn(I)为负极:Zn - 2e-=Zn2+,发生氧化反应,A错误;
B.该膜是阴离子交换膜,Zn2+不能迁移;迁移的是,从右(正极区)向左(负极区)移动,B错误;
C.Zn(Ⅱ)是正极,Zn2+得到电子沉积锌:Zn2++ 2e-=Zn,C正确;
D.初始: n右(Zn2+)=0.1 L×5mol·L-1=0.5 mol,n左(Zn2+)=0.1 L × 1mol·L-1=0.1 mol,最终两边浓度相等,总物质的量不变:n总=0.6 mol,每池n(Zn2+)=0.3 mol。右侧正极:Zn2+消耗,由0.5 mol → 0.3 mol,消耗0.2 mol Zn2+,每消耗1 mol Zn2+转移2 mol e-,转移电子0.4 mol,不是0.2 mol,D错误;
故选C。
32.(25-26高二上·山东青岛·期中)二次电池放电总反应为,电解质溶液为盐酸与氯化钠的混合液。下列说法正确的是
A.放电时,电解质溶液中的向正极移动
B.放电时,两电极的质量均增加
C.充电时,阳极质量每增加,理论上转移
D.充电时,阴极反应为
【答案】C
【详解】A.放电时为原电池,阴离子向负极移动,因此向负极移动,A错误;
B.放电时,正极转化为,正极质量减小,负极转化为,质量增加,B错误;
C.充电时阳极反应为,每转移,阳极质量增加,则质量增加时,转移电子物质的量为,C正确;
D.充电时阴极发生得电子的还原反应,选项给出的反应为失电子的氧化反应,是放电时的负极反应,D错误;
故选C。
33.(25-26高二上·陕西渭南·期中)假设图中原电池产生的电压、电流强度均能满足电解、电镀要求,即为理想化。①~⑧为各装置中的电极编号。下列说法错误的是
A.当K闭合时,B装置在电路中作电源
B.当K闭合时,C装置中银片质量增加
C.当K闭合后,整个电路中电子的流动方向为:①→⑧;⑦→⑥;⑤→④;③→②
D.当K闭合后,A装置中电极②处溶液变红,D装置中电解质溶液浓度保持不变
【答案】D
【详解】A.当K闭合时,B装置中与稀硫酸可自发发生氧化还原反应,属于原电池,在电路中作电源,A正确,不符合题意;
B.当K闭合时,C装置为电解池,电极为阳极,失电子生成,银片为阴极,在银片表面得电子生成附着,银片质量增加,B正确,不符合题意;
C.电子仅在外电路的导线中移动,不进入电解质溶液,流动方向为原电池负极流出流向电解池阴极,电解池阳极流出流向原电池正极,即③→②、①→⑧、⑦→⑥、⑤→④,与选项描述一致,C正确,不符合题意;
D.A装置中电极②为阴极,发生反应,生成的使酚酞变红;D装置为铜的电解精炼,阳极粗铜中、等比活泼的金属优先失电子进入溶液,阴极只有得电子析出,因此电解质溶液中浓度逐渐减小,溶液浓度降低,并非保持不变,D错误,符合题意;
故选D。
◆题型2 原电池实验探究
34.(24-25高二上·辽宁·开学考试)如图,b为标准氢电极,可发生还原反应()或氧化反应(),a、c分别为、电极。实验发现:1与2相连a电极质量减小,2与3相连c电极质量增大。下列说法错误的是
A.图中1与2相连,电池反应为
B.图中2与3相连,c电极发生氧化反应
C.图中1与3相连,盐桥1中的阳离子向a电极移动
D.图中1与2或2与3相连时构成的两个原电池装置中,b电极均为电子流出极
【答案】D
【详解】A.1与2相连,左侧两池构成原电池,b电极的反应为,b电极为负极,a电极上AgCl转化为Ag,a电极为正极,电池反应为,A正确;
B.2与3相连,右侧两池构成原电池,c电极质量增大,Ag转化为AgI,说明c电极为负极,发生氧化反应,B正确;
C.图中1与3相连,电池反应为,a电极为正极,所以盐桥1中的阳离子向a电极移动,C正确;
D.1与2相连,b电极为负极,为电子流出极,2与3相连,b电极为正极,为电子流入极,D错误;
故选D。
35.将铁片和锌片放在盛有NaCl溶液(其中滴有酚酞)的表面皿中,组成甲、乙两个装置(如图)。下列说法不正确的是
A.甲为原电池,负极反应式为Zn-2e-=Zn2+
B.甲为原电池,Fe电极上有气体放出
C.乙为电解池,阴极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-
D.一段时间后,甲、乙两表面皿中溶液均有红色出现
【答案】B
【详解】A.甲为原电池,由于Zn金属活动性比Fe强,所以Zn为负极,负极反应式为Zn-2e-=Zn2+,A正确;
B.甲为原电池,Fe电极为正极,由于电解质溶液为NaCl溶液,溶液呈中性,因此发生吸氧腐蚀,在Fe上没有气体放出,B错误;
C.装置乙为电解池,在阴极Zn上,溶液中H2O电离产生的H+得到电子变为H2逸出,故阴极的电极反应式为:2H2O+2e-=H2↑+2OH-,C正确;
D.甲为原电池,溶液中溶解的O2得到电子变为OH-,使溶液碱性增强;对于乙装置,由于H2O电离产生的H+放电变为H2逸出,溶液中c(OH-)增大,溶液的碱性也增强,溶液中含有酚酞试液,酚酞遇碱变为红色,故一段时间后,甲、乙两表面皿中溶液均有红色出现,D正确;
故合理选项是B。
36.(24-25高二上·湖南·阶段检测)微生物脱盐池是一种高效、经济的能源装置,利用微生物处理有机废水获得电能,同时可实现海水淡化。现以氯化钠溶液模拟海水,采用惰性电极,用如图装置处理有机废水(以含的溶液为例),下列说法正确的是
A.每消耗2.24L(标准状况)的空气,有0.4mol电子转移
B.该电池可在高温环境下工作
C.负极反应为
D.Y为阳离子选择性交换膜
【答案】D
【详解】A.标况下2.24L空气中含有n(O2)=×20%=0.02mol,每消耗1mol氧气转移4mol电子,据此计算消耗0.02mol氧气转移电子物质的量=0.02mol×4=0.08mol,A错误;
B.该装置为微生物脱盐电池,温度过高会导致微生物死亡,海水淡化效果变差,B错误;
C.负极上失电子发生氧化反应生成二氧化碳,同时生成氢离子,电极反应式为,C错误;
D.负极区生成氢离子,需要氯离子;正极区消耗氢离子,需要钠离子,所以Y是阳离子交换膜,D正确;
故选D。
◆题型3 原电池综合应用(重/难)
37.(25-26高二上·安徽池州·期末)电化学由于存在同种电解质溶液的浓度差而产生电动势的电池称为浓差电池。利用浓差电池通过电解法可以制备,同时获得一定的副产品,其电解装置如图所示。下列有关说法正确的是
(已知:溶液A为溶液,溶液B为溶液,a、b电极均为石墨电极)
A.是正极,与右侧装置的阳极室电极相连
B.X膜为阴离子交换膜,膜为阳离子交换膜
C.电池从开始工作到停止放电,电解池理论上可制得
D.、石墨电极若用金属代替,依然可制备
【答案】D
【详解】A.根据如上分析,可知Ag(1)是负极,与右侧装置的阴极室b电极相连,A错误;
B.X膜和Y膜间,随着电解反应进行,KNO3浓度不断增高,又根据阳极室中为KCl浓溶液,故K+应从阳极室经X膜迁移至X膜和Y膜间,故X膜为阳离子交换膜;对于阴极室,发生反应,即随着反应进行阴离子浓度不断升高,需要阳离子进入以平衡电荷,故Y膜和Z膜间的Na+将经Z膜迁移至阴极室,Z膜是阳离子交换膜。B错误;
C.当溶液A与溶液B的AgNO3浓度相等时,不再具有浓度差,电极反应停止。因为溶液A与溶液B体积相等,故最终浓度为,转移电子数等于溶液B中的变化量,为1×(4-2.5) mol=1.5 mol。根据电荷守恒和电荷平衡,每转移1 mol电子,离子迁移导致的X膜和Y膜间新增的KNO3的物质的量也为1 mol,故将产生1.5 mol KNO3,对应于1.5×101 g=151.5 g,C错误;
D.、石墨电极若用金属代替,阳极和阴极的电极反应可能会改变,但仍会产生电子转移,因此仍会产生电荷的不平衡,就仍会发生离子的迁移,X膜和Y膜间仍会产生K+和的积累,仍可得到KNO3,D正确。
故选D。
38.(25-26高二上·山东·阶段检测)某浓差电池可将海水中的NaCl转化为NaOH和HCl,装置如图所示。M、N均为AgCl/Ag电极,a、c为选择性离子交换膜,b为双极膜(双极膜中催化层可将水解离为和,并实现其定向移动),已知:,M极为负极。下列说法正确的是
A.电池工作时,N极发生氧化反应
B.a为阴离子交换膜,c为阳离子交换膜
C.Ⅱ室中得到盐酸,Ⅲ室中得到NaOH溶液
D.M电极质量每减少10.8 g,双极膜内有0.05mol解离
【答案】B
【详解】A.根据分析可知,N极为正极,发生还原反应,故A项错误;
B. 根据分析可知,a为阴离子交换膜,c为阳离子交换膜,故B项正确;
C. 根据分析可知,a为阴离子交换膜,c为阳离子交换膜,则Ⅱ室得到溶液,Ⅲ室得到盐酸,故C项错误;
D. M极为负极, 反应式为,M电极质量每减少10.8 g时转移电子为,因此双极膜内有解离,故D项错误;
故答案为:B。
39.(25-26高二上·浙江·阶段检测)沉积物微生物燃料电池可处理含硫废水,其工作原理示意图如图:
已知:光合菌发生的光合作用反应式为 沉积物 中的 Fe为+2价且在反应过程中 Fe化合价不变,下列说法不正确的是
A.碳棒b为电池的正极
B.碳棒a表面发生的第二步电极反应式为
C.负极室每处理 1mol沉积物 则转移(2+6x) mol电子
D.若光合菌产生的氧气被全部反应,则该电池每消耗32gO2,正极室质量增加44g
【答案】D
【详解】A.根据分析可知,碳棒b为原电池的正极,A正确;
B.根据图示,碳棒上(负极) S生成的电极反应式:,B正确;
C.中Fe为+2价,S的化合价为(+2 + x·y=0,解得)。S最终转化为(S为+6价),每个S原子失去电子数为,1mol 含x mol S,转移电子总数为,即(2+6x) mol,C正确;
D.消耗32g O₂(1mol)时,根据正极反应,有4mol(约4g)进入正极室;根据光合作用反应式,生成1mol 需要消耗1mol (44g)。因此,正极室质量增加为和的质量之和,即 4g + 44g = 48g ,D错误;
故答案选D。
◆题型4 原电池计算
40.(25-26高二上·广东·期中)工业上制备盐酸羟胺(,类似于)的方法如图1,其电池装置中含的催化电极反应机理如图2所示。不考虑溶液体积变化,下列说法正确的是
A.电极做负极
B.电池工作一段时间后,正极附近溶液的pH下降
C.图2中,A为,B为
D.标准状况下,若33.6L完全参与电极反应,则正极区有被氧化
【答案】C
【详解】A.Fe电极NO→NH3OHCl,N元素化合价降低,做正极,故A错误;
B.正极电极反应为:NO+3e-+4H+=NH3OH++H2O,消耗的物质的量大于迁移过来的,故正极区H+浓度减小,pH增大,故B错误;
C.根据题意可知,NH2OH具有类似NH3的弱碱性,可以和盐酸反应生成盐酸羟胺,所以缺少的一步反应为:NH2OH+H+=NH3OH+,图2中,A为H+,B为,故C正确;
D.Pt电极上的电极反应式:H2-2e-=2,则33.6L(即1.5mol)H2参加反应,转移3mol电子;含铁的催化电极为正极,其电极反应为:NO+3e-+4H+=NH3OH++H2O,则正极区有1 mol NO被还原,故D错误;
故选C。
41.(25-26高二下·湖北武汉·期末)一种的脱除与的制备协同进行的装置如图(在电场作用下,双极膜中间层的解离为和,并向两极迁移)。下列说法正确的是
A.a电极为负极
B.向a电极移动
C.b电极电极反应:
D.若左室制备得到 3.4 g,则右室溶液质量增加6.4 g
【答案】C
【详解】A.a极:O2→ H2O2,O化合价降低,得电子,发生还原反应,a为正极;b极:→,S化合价升高,失电子,发生氧化反应,b为负极,A错误;
B.向b电极移动,B错误;
C.b是阳极,碱性环境,亚硫酸根被氧化,电极反应为:,C正确;
D.,生成0.1mol H2O2转移0.2 mol e-,b极每转移0.2 mol e-会消耗0.1 mol SO2,,同时双极膜向b室迁入0.2 mol OH-,,D错误;
故选C。
42.(25-26高二上·湖北黄冈·期末)下图为某种锂离子纤维电池,其放电的总反应为Li7Ti5O12+3FePO4=Li4Ti5O12+3LiFePO4,下列说法正确的是
A.放电时,M极的电极电势高于N极
B.充电时,Li+从M极迁移到N极
C.放电时,负极反应为:Li7Ti5O12-3e-=Li4Ti5O12+3Li+
D.充电时,若转移x mol e-,M极电极将减少7xg
【答案】C
【详解】A.放电时,N极为正极,M极为负极,根据原电池原理,正极的电极电势高于负极,所以M极的电极电势低于N极,故A错误;
B.充电时,该装置为电解池,M极为阴极,N极为阳极,在电解池中阳离子向阴极移动,所以从N极迁移到M极,故B错误;
C.放电时,M极为负极,发生氧化反应,根据总反应,负极反应为,故C正确;
D.充电时,M极发生反应,是增加的质量,而不是减少,故D错误;
故选C。
考点五 电解池原理
◆题型1 电解原理理解(重/高频)
43.(25-26高二上·江苏·期中)一种电化学处理硝酸盐产氨的工作原理如图所示。
已知:① 快反应;② 慢反应。
下列说法错误的是
A.a为电源的负极
B.电解过程,的得电子能力强于
C.电解过程,左室中的浓度不断增加
D.完全转化为的电解总反应:
【答案】C
【详解】A.右室生成为阳极,接电源正极;左室是阴极,接电源负极,因此为电源负极,A正确;
B.为快反应,为慢反应,说明更容易得电子,得电子能力强于,B正确;
C.快速还原生成,生成的又会持续发生慢反应消耗生成;虽然生成速率快,但同时不断被消耗,浓度不会一直不断增加,会达到一个相对稳定的水平,C错误;
D.阴极:;阳极:,则电解总反应为,D正确;
故选C。
44.(25-26高二上·重庆·期中)制造尼龙-66的原料己二腈()用量很大,采用丙烯腈()电合成己二腈(如图),反应条件温和、反应试剂纯净、生产效率更高。下列说法正确的是
A.c电极上发生还原反应
B.a的电极反应为:
C.①室和④室的pH降低
D.电解池总反应为:
【答案】D
【详解】A.c是电解池阳极,发生氧化反应,不是还原反应,A错误;
B.①室介质是KOH碱性溶液,不能出现H+;正确的负极反应:,B错误;
C.①室:OH-被消耗,pH降低;④室:阴极反应:2CH2=CHCN +2H++2e-=NC(CH2)4CN,H+从③室迁移进入④室,消耗迁移过来的H+,迁入④室的H+与消耗的H+物质的量相等,H+总量不变,pH不变,C错误;
D.阴极:4CH2=CHCN +4H++4e-=2NC(CH2)4CN,阳极 (c极):2H2O -4e-=O2↑ +4H+,两式相加得到总反应:,D正确;
故选D。
45.(25-26高二上·天津·期中)以Pt为电极,一定浓度的NaBr溶液为电解液,采用电解和催化相结合的循环方式,可实现高效制H2和O2,装置如图所示。下列说法不正确的是
A.电极a连接电源负极
B.电解总反应式为Br- + 3H2O+ 3H2↑
C.Z为O2,加入的Y为H2O
D.催化阶段反应产物物质的量之比n(Z):n(Br-)=2:3
【答案】D
【详解】A.由图可知,电极a上发生还原反应生成H2,所以电极a为阴极,连接电源负极,A正确;
B.电解过程中,Br-在阳极失去电子生成,H2O在阴极得到电子生成H2,电解总反应式为Br-+ 3H2O+ 3H2↑,B正确;
C.电解总反应式为Br-+ 3H2O+ 3H2↑,消耗了H2O,催化阶段的反应,生成生成Br-和O2,所以Z为O2,加入的Y为H2O,C正确;
D.催化阶段,在催化剂的作用下反应生成Br-和O2,方程式为:22Br-+ 3O2↑,则反应产物的物质的量之比n(Z)(Z为O2):n(Br-)=3:2,D错误;
故选D。
◆题型2 电解实验探究
46.(24-25高二上·山东淄博·阶段检测)下列实验装置(夹持装置略)能达到实验目的的是
A.甲装置可测定中和反应的反应热 B.乙装置制备并能较长时间不变色
C.丙装置可实现粗铜提纯 D.丁装置可用于制备消毒液
【答案】B
【详解】A.金属搅拌器会导热,造成热量损失,不可以用甲装置测定中和反应的反应热,A错误;
B.Fe与电源正极相连作阳极,失去电子,阴极上水中氢离子得到电子生成氢气和氢氧根离子,煤油可隔绝空气,可制备Fe(OH)2并能较长时间不变色,B正确;
C.粗铜为阳极,被氧化,粗铜逐渐溶解,精铜为阴极,会析出铜,但电流是从电源正极流出,C错误;
D.应该上侧电极为阴极,水放电生成氢气和氢氧根离子,下侧电极为阳极,氯离子放电生成氯气,氯气上升和氢氧根离子生成次氯酸钠,D错误;
故选B。
47.电池有铅蓄电池、燃料电池(如NO2-NH3电池)、锂离子电池、Mg一次氯酸盐电池等,它们可以将化学能转化为电能。NH3、CH4、NaBH4都可用作燃料电池的燃料。CH4的燃烧热为890.3kJ/mol。电解则可以将电能转化为化学能,电解饱和NaCl溶液可以得到Cl2,用电解法可制备消毒剂高铁酸钠(Na2FeO4)。电解法制备Na2FeO4的工作原理如图所示。下列说法正确的是
A.M为电源的负极
B.阳极上的电极反应式为
C.OH-通过阴离子交换膜移向Pt电极
D.理论上每转移0.1mol e-,阴极上会产生标准状况下1.12L气体
【答案】D
【详解】A.由分析可知,M为电源的正极,A错误;
B.由分析可知,阳极上的电极反应式为Fe-6e-+8OH-=+4H2O,B错误;
C.由分析可知,Fe为阳极,Pt电极为阴极,OH-通过阴离子交换膜由阴极即Pt电极移向阳极即Fe电极,C错误;
D.由分析可知,阴极电极反应为:2H2O+2e-=H2↑+2OH-,根据电子守恒可知,理论上每转移0.1mol e-,阴极上会产生标准状况下0.05molH2即0.05mol×22.4L/mol=1.12L气体,D正确;
故答案为:D。
48.下图为直流电源电解稀Na2SO4溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是
A.a为阳极 B.b发生还原反应
C.a电极附近呈红色,b电极附近呈蓝色 D.溶液中Na+ 移向a极
【答案】D
【详解】A.a与电池的负极相连,为阴极,A错误;
B.b为阳极,失电子,发生氧化反应,B错误;
C.a电极水得电子,生成氢气和氢氧根离子,附近呈蓝色,C错误;
D.电解池中,阳离子向阴极移动,则溶液中Na+移向a极,D正确;
答案为D。
◆题型3 电解综合应用(重/难)
49.(24-25高二上·甘肃白银·期末)一种稳定且低成本的碱性混合多硫化物-空气氧化还原液流电池的结构如图所示,其中双膜结构的液流电池缓解了硫交叉问题。下列说法正确的是
A.膜a为阴离子交换膜,膜b为阳离子交换膜
B.放电时,左侧储液器中含的多硫电解质减少
C.充电时,电极A连接电源的正极
D.充电时的总反应为
【答案】D
【详解】A.由图可知,钠离子通过膜a移向Ⅱ室,膜a为阳离子膜,正极上生成的OH-移向Ⅱ室,b为阴离子交换膜,A错误;
B.放电时,电极A为负极,失电子变为,含的多硫电解质增加,B错误;
C.根据分析,充电时电极A为阴极,连接电源的负极,C错误;
D.充电时氢氧根氧化得到氧气,被还原为,总反应为,D正确;
故选D。
50.(24-25高二上·陕西渭南·期中)某研究性学习小组用如图所示装置进行实验,探究原电池、电解池和电解制备钴的工作原理。一段时间后装置甲的两极均有气体产生,且极处溶液逐渐变成紫红色;停止实验,观察到铁电极明显变细,电解液仍然澄清。查阅资料:高铁酸根离子在溶液中呈紫红色。下列说法正确的是
A.甲池为原电池,乙池、丙池均为电解池
B.甲池极处发生
C.理论上乙池的室中不变
D.丙池中从左向右移动
【答案】C
【详解】A.据分析知甲是电解池,丙是可自发进行氧化还原反应的原电池,乙是电解池,A错误;
B.甲池中是6 mol/L的强碱性NaOH溶液,电极反应不可能生成大量,X极(Fe)的正确反应为,B错误;
C.乙池I室的电极为阳极,电极反应为,每生成4 mol,就会有4 mol通过阳离子交换膜从I室迁移至II室,因此I室中不变,C正确;
D.丙为原电池,Zn为负极,Cu为正极,阴离子向负极移动,因此从右(Cu极区)向左(Zn极区)移动,D错误;
故选C。
51.(25-26高二下·湖北襄阳·期末)利用燃料电池电解制备的装置如图所示。已知微溶于水,难溶于水。
下列说法错误的是
A.该装置同时可以得到副产物NaOH、H2、Cl2
B.B膜为阴离子交换膜,A、C膜均为阳离子交换膜
C.若去掉C膜,产品室中有可能产生沉淀
D.标准状况下,理论上每消耗0.56 L甲烷,产品室生成0.2 mol的Ca(H2PO4)2
【答案】D
【详解】A.由分析可知,在电解池的阳极得到副产物,在电解池的阴极得到副产物NaOH和,A正确;
B.由分析可知,阳极室的电极反应式为:,则阳极室内钙离子向产品室移动, A膜为阳离子交换膜,阴极室的电极反应式为:,则原料室内钠离子向阴极室移动,C膜为阳离子交换膜,原料室中通过B膜,进入产品室,B膜为阴离子交换膜,B正确;
C.若去掉C膜,生成的氢氧根会发生反应,,故可能生成、等沉淀,C正确;
D.标准状况下,理论上每消耗0.56 L甲烷,即消耗甲烷的物质的量为,根据电极反应式为:可知,消耗,转移电子的物质的量为0.2 mol,此时会有0.1 mol Ca2+通过A膜,进入产品室,会有通过B膜,进入产品室,故产品室生成mol的Ca,D错误;
故选D。
◆题型4 电解计算
52.(25-26高二上·福建南平·期中)常温下,甲、乙两同学,均用惰性电极电解相同浓度的硫酸铜溶液,甲通电,乙通电,之后甲、乙分别向所得的溶液中加入和,都恰好使溶液恢复到电解前的浓度。则在电解甲、乙同学对应的硫酸铜溶液过程中转移的电子的物质的量之比为
A.1:3 B.2:5 C.3:8 D.4:7
【答案】C
【详解】甲加入即可恢复溶液,说明电解仅发生反应,生成,转移电子;乙加入恢复溶液,等效于和,说明先电解硫酸铜生成,转移电子,铜离子完全放电后继续电解,电解转移电子,该阶段转移电子,乙总转移电子,二者比值为。
故选C。
53.(25-26高二上·福建漳州·期中)一种将废水中的硝酸盐转化为羟胺()的绿色电化学原理如图所示。下列说法正确的是
A.b为电源的正极
B.当阳极生成1.5 mol气体,生成33 g羟胺
C.工作时阴极区溶液的pH减小
D.每转移1 mol ,阳极区溶液的质量减少8 g
【答案】B
【详解】A.由分析可知b为电源的负极,A 错误;
B.当阳极生成1.5 mol气体时,外电路转移6 mol 电子,生成1 mol 羟胺,质量为1 mol ×33 g/mol= 33 g,B正确;
C.阴极区电极反应为,工作时,每转移6 mol电子,阳极区通过交换膜向阴极区转移6 mol H+,但阴极区消耗7mol H+,因此阴极区溶液pH增大,C错误;
D.阳极区电极反应为,每转移 1 mol 电子,阳极区溶液释放0.25 mol氧气,向阴极区转移1 mol H+,质量共减少9g,D错误;
因此答案选B。
54.(25-26高二下·北京朝阳·期末)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。
实验:用淀粉KI试纸检测阳极流出液,淀粉KI试纸变蓝。
下列说法正确的是
A.K+ 通过阳离子膜移动至阳极区
B.电路中每通过2 mol电子,可得到 1 mol
C.阳极区溶液的pH降低,说明发生2H2O-4e-= O2 ↑+ 4H+
D.生成的总反应中,CH2 = CH2与H2O的化学计量比是1∶1
【答案】D
【详解】A.电解池中阳离子向阴极移动,应移动至阴极区,A错误;
B.阳极流出液可使淀粉试纸变蓝,说明部分未参与后续反应,电路中通过电子时,得到的小于,B错误;
C.阳极区淀粉试纸变蓝,说明阳极主反应为,与水反应生成使降低,不是水放电生成,C错误;
D.将电极反应及后续反应相加消去中间产物,可得总反应为,与的化学计量比为,D正确;
故选D。
考点六 电化学腐蚀与防护
◆题型1 金属腐蚀类型判断(重/高频)
55.(25-26高二上·安徽合肥·期末)某小组设计如图所示实验探究金属电化学腐蚀类型。下列说法错误的是
A.甲中铁钉与溶液界面处可能产生铁锈
B.甲中正极电极反应式为
C.丙中有气泡产生
D.丙中负极反应式为
【答案】B
【详解】A.由分析可知,甲中铁钉发生吸氧腐蚀,生成,在空气中,进一步被氧化为,失去部分水生成铁锈(),A正确;
B.甲中铁钉中的铁、碳等在食盐水中构成原电池,铁为负极,碳为正极,正极上氧气发生还原反应,正极电极反应式为,B错误;
C.由分析可知,丙中发生析氢腐蚀,总反应为,故有气泡产生,C正确;
D.丙中铁钉中的铁为负极,发生氧化反应,则负极电极反应为,D正确;
故选B。
56.(25-26高二上·广东江门·期末)金属腐蚀会对设备产生严重危害,腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。下图为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图:
下列说法不正确的是
A.图1、图2中,阳极材料均被损耗
B.图1中的电子由阳极经导线流向钢闸门
C.图2中,通电后,使钢闸门表面的腐蚀电流接近零
D.图2中,为提高对钢闸门的防护效果,保护电流应根据环境条件变化进行调整
【答案】A
【详解】A.图2中辅助阳极是惰性电极(如石墨),其材料不发生氧化反应、不被损耗,因此“阳极材料均被损耗”的说法错误,A错误;
B.图1是原电池,电子由负极(阳极/牺牲阳极)经导线流向正极(钢闸门),B正确;
C.图2中通电后,钢闸门作为阴极被保护,腐蚀电流(金属失去电子形成的电流)会被抑制,接近零,C正确;
D.图2中,环境条件(如海水流速、含氧量)变化会影响腐蚀速率,调整保护电流可以让阴极保护效果维持在最佳状态,D正确;
故答案选A。
57.(25-26高二上·河南平顶山·期末)钢制输油管道长期暴露于潮湿空气中易发生腐蚀。下列有关管道腐蚀与防护的说法正确的是
A.管道表面水膜呈中性时,主要发生化学腐蚀,无电流产生
B.采用牺牲阳极(保护)法防护时,可在管道上焊接比铁活泼的金属(如Zn)
C.若水膜中含,正极反应式为
D.使用外加电流(阴极保护)法防护时,管道应连接电源正极
【答案】B
【详解】A.管道表面水膜呈中性时,钢铁腐蚀主要为电化学腐蚀,因水膜形成电解质溶液,钢铁中杂质(如碳)构成微电池,产生电流,化学腐蚀无电流,但此条件下并非主要发生,A错误;
B.牺牲阳极保护法通过焊接更活泼金属(如Zn)至管道,Zn作为阳极优先腐蚀,铁作为阴极被保护,符合防护原理,B正确;
C.水膜含(pH<4)为酸性环境,正极(阴极)还原反应应为,C错误;
D.外加电流阴极保护法中,被保护管道应连接电源负极作为阴极,若连接正极则成为阳极,会加速腐蚀,D错误;
故答案为:B。
◆题型2 金属防护方法
58.(25-26高二上·安徽安庆·期末)海港、码头的钢制管桩会受到海水的长期侵袭,常用外加电流法对其进行保护(如下图所示,其中高硅铸铁为惰性辅助阳极)。下列有关叙述中错误的是
A.高硅铸铁是作为阳极材料须定期更换
B.通电后外电路的电子被强制流向钢制管桩
C.保护电流应该根据环境条件变化进行调整
D.通电后使钢制管桩表面的腐蚀电流接近零
【答案】A
【详解】A.高硅铸铁为惰性辅助阳极,本身不参与电极反应、不会被消耗,因此不需要定期更换,A错误;
B.钢制管桩连接电源负极,通电后外电路电子从电源负极流出,被强制流向钢制管桩,B正确;
C.环境条件变化(如海水温度、盐度改变)腐蚀速率会变化,因此保护电流需要根据环境调整,C正确;
D.外加电流保护的原理就是抵消钢制管桩原本的腐蚀电流,使管桩表面腐蚀电流接近零,从而阻止腐蚀发生,D正确;
故选A。
59.(25-26高二上·内蒙古赤峰·期末)下列现象与电化学腐蚀无关的是
A.黄铜(铜锌合金)比纯铜更易腐蚀 B.用锡焊接的铁质器件,焊接处易生锈
C.铁管上镶嵌锌块,铁管不易被氧化 D.锌与稀硫酸反应制氢气时,滴入几滴浓硫酸
【答案】D
【详解】A.黄铜为铜锌合金,与表面附着的电解质溶液可形成铜锌原电池,锌作负极被腐蚀,比纯铜更易腐蚀,A与电化学腐蚀有关;
B.用锡焊接的铁质器件,铁、锡与表面附着的电解质溶液形成原电池,铁活泼性强于锡、铁作负极被氧化生锈,B与电化学腐蚀有关;
C.铁管上镶嵌锌块,锌、铁与表面附着的电解质溶液形成原电池,锌活泼性强于铁、锌作负极被氧化,铁作正极被保护,C与电化学腐蚀有关;
D.锌与稀硫酸反应制氢气时,滴入几滴浓硫酸,增大溶液中氢离子浓度,加快反应速率,无原电池结构形成,D与电化学腐蚀无关;
故选D。
60.(25-26高二上·河南鹤壁·期末)海港码头埋设管道的钢制阀门会受到海水的长期侵蚀,可利用电化学保护法防止钢制阀门的腐蚀,示意图如图所示:
下列说法正确的是
A.该电化学保护法为外加电流法
B.钢制阀门上的主要电极反应式:
C.X可能是铜,电子由X极流出
D.电极电势:钢制阀门
【答案】B
【详解】A.该装置没有外接电源,利用原电池原理防腐,属于牺牲阳极的阴极保护法,不是外加电流法,A错误;
B.海水为中性环境,钢制阀门作原电池的正极(被保护),发生吸氧腐蚀,正极上得电子生成,电极反应正确,B正确;
C.牺牲阳极法要求辅助电极活泼性大于铁,才能作负极被腐蚀、保护钢制阀门;铜活泼性弱于铁,若为铜,铁作负极会加速腐蚀,因此不可能是铜,C错误;
D.原电池中,负极()电极电势低于正极(钢制阀门),因此电极电势:钢制阀门,D错误;
故选B。
◆题型3 腐蚀速率比较(难)
61.(25-26高二上·河北张家口·期末)下列关于金属腐蚀与防护的描述正确的是
A.铁器上连接锌片可减缓铁器腐蚀速率
B.干燥的空气中铁器更易被腐蚀
C.与纯金属相比,合金的腐蚀速率一定快
D.将铁器与直流电源的正极相连可对铁器形成牺牲阳极的阴极保护
【答案】A
【详解】A.铁器上连接锌片属于牺牲阳极保护法,锌作为阳极被腐蚀,铁作为阴极被保护,从而减缓铁器腐蚀速率,故A正确;
B.干燥的空气中缺乏电解质(如水),铁器腐蚀速率较慢,潮湿环境更易腐蚀,故B错误;
C.合金的腐蚀速率不一定比纯金属快,例如不锈钢(合金)比纯铁更耐腐蚀,故C错误;
D.将铁器与直流电源正极相连会使铁器成为阳极,会加速腐蚀,这与牺牲阳极的阴极保护法原理相反,正确做法是将铁器与更活泼的金属相连或与直流电源的负极相连,故D错误;
故答案选A。
62.(24-25高一下·黑龙江牡丹江·期末)下列与金属腐蚀有关的说法,正确的是
A.图中,插入海水中的铁棒,越靠近底端腐蚀越严重
B.图中,滴加少量K3[Fe(CN)6]溶液,没有蓝色沉淀出现
C.图中,开关由改置于时,合金的腐蚀速率减小
D.图中,采用的保护法为牺牲阳极法,镁块相当于原电池的负极
【答案】D
【详解】A.插入海水中的铁棒,越靠近底端,海水中氧气的浓度越小,越不易腐蚀,A错误;
B.由图可知,铁和铜在酸化的氯化钠溶液中构成原电池,金属铁是负极,失电子发生氧化反应生成亚铁离子,亚铁离子与滴入的铁氰化钾溶液反应生成蓝色沉淀,B错误;
C.由图可知,开关由N改置于M时,铜锌合金为负极,则合金的腐蚀速率加快,C错误;
D.由图可知,保护钢铁管道的方法为牺牲阳极的阴极保护法,镁更活泼,镁块相当于原电池的负极,D正确;
故选D。
63.(24-25高二上·福建福州·期中)我国有着丰富的海风资源,在海水中建立风电设备,防腐蚀是一个突出问题。下列说法正确的是
A.钢铁发生吸氧腐蚀时负极发生的反应为
B.可将钢铁构件与电源负极连接减缓腐蚀发生
C.海水中发生化学腐蚀的速率大于电化学腐蚀速率
D.钢铁构件表面的镀铜破损后依然会保护内部钢铁不被腐蚀
【答案】B
【详解】A.钢铁发生吸氧腐蚀时负极发生的反应为Fe-2e-=Fe2+,A错误;
B.将钢铁部件与电源负极连接作阴极,属于外加电流法,可以减缓腐蚀发生,B正确;
C.发生电化学腐蚀的速率大于化学腐蚀速率,C错误;
D.铜镀层破损后,Cu、Fe和海水构成原电池,Fe失电子作负极,Fe加速被腐蚀,D错误;
故选:B。
综合攻坚·知能拔高
1.(25-26高二上·河北唐山·期中)某双金属催化剂电催化的反应历程和机理如下图所示(吸附在催化剂表面的物质用*标注,如*表示吸附在催化剂表面;图中*H已省略)。下列说法错误的是
A.步骤⑤为放热反应
B.步骤①→⑦均有电子转移
C.Cu/Ni双金属催化剂下,更易发生NOH路径
D.步骤②的化学方程式为
【答案】B
【详解】A.步骤⑤是吸附态的结合生成的过程,形成化学键的过程,说明该步骤为放热反应,A正确;
B.步骤①是吸附到催化剂表面形成的过程,该过程无化合价变化、不涉及电子转移,B错误;
C.从能量图可以看出,NOH路径的能垒(过渡态能量差)低于NHO路径,反应活化能更小,因此在双金属催化剂下,反应更易沿NOH路径进行,C正确;
D.步骤②是吸附态的和反应,生成吸附态的和,所给化学方程式符合原子守恒、电荷守恒,D正确;
故选B。
2.(25-26高一下·北京·期末)一种分解氯化铵实现产物分离的物质转化关系如下,其中b、d代表MgO或Mg(OH)Cl中的一种。下列说法正确的是
A.a、c分别是HCl、NH3
B.d既可以是MgO,也可以是Mg(OH)Cl
C.反应制得1molHCl,投入MgO的量可以少于1mol
D.等压条件下,反应①、②的反应热之和,小于氯化铵直接分解的反应热
【答案】C
【详解】A.由上述推导,a是、c是,A错误;
B.b只能是,d只能是;若b是、d是,反应①、②无法得到对应产物实现循环,因此二者不能互换,B错误;
C.总反应为,理论上MgO作为循环催化剂,制得1mol HCl时,投入的MgO可以循环利用,因此投入量可以少于1mol,C正确;
D.根据盖斯定律,等压下反应①+反应②的总反应就是NH4Cl直接分解的反应,二者反应热相等,D错误;
故选C。
3.(25-26高一下·吉林长春·期末)化学反应中伴随着能量变化,下列说法正确的是
A.图①可表示和反应的热效应
B.图②中的可表示甲烷的燃烧热
C.若用铜丝代替图③中的仪器a进行相应的实验操作,测得的中和热偏大
D.由图④可知,与的能量差为:
【答案】C
【详解】A.与反应是吸热反应,吸热反应的生成物总能量高于反应物总能量,图①中反应物总能量高于生成物总能量,对应放热反应,与实际不符,A错误;
B.燃烧热的定义是:1 mol可燃物完全燃烧生成指定产物放出的热量,其中H元素对应的产物是液态水,图②生成物中水为气态,则不能表示甲烷的燃烧热,B错误;
C.仪器a是环形玻璃搅拌棒,铜是热的良导体,若换为铜丝,会导致反应过程中更多的热量散失,测得的反应前后温度差偏小,根据,为负值,越小,测得的偏大,C正确;
D.由图④可知,A与B的能量差为,B与C的能量差为:,则A与C的能量差为:,D错误;
故选C。
4.(25-26高二上·湖北武汉·期末)环己烷有多种不同构象,其中椅式、半椅式、船式、扭船式较为典型。各构象的相对能量图(位能)如图所示。下列说法正确的是
A.环己烷是甲烷的同系物
B.环己烷最多可与发生取代反应
C.环己烷能与溴水发生取代反应而使溴水褪色
D.相同温度下,(椅式)的燃烧热大于(船式)
【答案】D
【详解】A.环己烷是环烷烃,与甲烷结构不相似,分子组成也不是相差若干个CH2,与甲烷不是同系物,A错误;
B.环己烷分子式为C6H12,环己烷最多可与发生取代反应,B错误;
C.环己烷不能与溴水发生取代反应,但它可以萃取溴水中的溴单质使溴水褪色,C错误;
D.根据图示,(椅式)具有的能量低于(船式),相同温度下,1mol(椅式)完全燃烧生成二氧化碳和液态水,放出热量较少,燃烧热更大,D正确;
故选D。
5.(25-26高二上·安徽合肥·期末)下列热化学方程式或说法正确的是
A.HCl和NaOH反应的中和热,则和反应的中和热
B.下,将和置于密闭的容器中充分反应生成,放热19.3 kJ,其热化学方程式为:
C.已知:甲烷的燃烧热,则
D.已知,则
【答案】D
【详解】A.中和热是指强酸强碱在稀溶液中发生中和反应生成1 mol液态水时所放出的热量,为-57.3 kJ/mol。H2SO4与Ca(OH)2反应生成2 mol水,但还需考虑生成微溶硫酸钙沉淀的额外能量变化,A错误;
B.合成氨反应是可逆反应,0.5 mol N2和1.5 mol H2不能完全反应,因此1 mol N2完全反应放出的热量应大于,即,B错误;
C.燃烧热是指1 mol物质完全燃烧生成稳定化合物时的反应热。甲烷燃烧热ΔH = -890.3 kJ/mol要求生成H2O(l),而选项中生成H2O(g),故该反应ΔH > -890.3 kJ/mol,C错误;
D.S(s)转化为S(g)需吸收升华热(ΔH > 0),S(g)燃烧生成SO2(g)的ΔH2比S(s)直接燃烧的ΔH1更负(放热更多),ΔH1> ΔH2,D正确;
故答案选D。
6.(25-26高二上·山东青岛·阶段检测)液流电池是储能领域的研究热点,能将剩余的电能存储起来,需要时再释放。一种钒液流电池放电状态时的结构和工作原理如图所示。下列说法正确的是
A.放电时,电极室b为正极室
B.放电时,由电极室b移向电极室a
C.充电时,电极室a的电极与电源的负极连接
D.放电时,总反应为
【答案】B
【详解】A.放电时,电极室b中失去电子变为,发生氧化反应,为负极室,A错误;
B.放电时装置为原电池,阳离子向正极移动,电极室a为正极室,故由电极室b移向电极室a,B正确;
C.充电时,放电时作正极的电极室a的电极应与电源正极连接,作阳极,C错误;
D.给出的反应为充电时的总反应,放电总反应为,D错误;
故选B。
7.(24-25高二上·新疆乌鲁木齐·期中)电芬顿工艺被认为是一种很有应用前景的高级氧化技术,可用于降解去除废水中的持久性有机污染物,其工作原理如图a所示,工作10 min时,、电极产生量()与电流强度关系如图b所示:
下列说法错误的是
A.在该工艺中做催化剂
B.电解一段时间后,Pt电极附近pH增大
C.根据图b可判断合适的电流强度约为40 mA
D.若处理0.1mol,理论上HMC-3电极消耗标准状况下62.72 L
【答案】B
【详解】A.该电芬顿工艺中,阴极Fe3++e-=Fe2+,后发生反应Fe2++H2O2+H+=Fe3++•OH+H2O,反应前后Fe3+的量保持不变,是该工艺的催化剂,A正确;
B.电极为阳极,电极反应式为2H2O-4e‒=4H++O2↑,电解一段时间后,Pt电极附近pH减小,B错误;
C.过量的过氧化氢会氧化亚铁离子,导致生成的羟基自由基减少,使得降解去除废水中的持久性有机污染物的效率下降,故据图b可判断合适的电流强度范围为40mA左右,C正确;
D.由分析可知,苯酚转化为二氧化碳和水,,由图可知,反应中氧气转化为H2O2,H2O2转化为,转化关系为,故而,若处理0.1mol ,则阴极消耗氧气的物质的量为2.8mol,理论上消耗标准状况下氧气的体积为,D正确;
故选B。
8.(24-25高二上·山东威海·期中)利用双极膜电解法将二氧化碳转化为进行矿化封存,同时得到氧气、氢气、高浓度盐酸等产品,原理如图。下列说法正确的是
A.在碱室形成
B.两个双极膜中间层的均向左移动
C.a极电极反应式为
D.向碱室中加入固体,利于的矿化封存
【答案】B
【详解】A.图中外侧a、b电极室均为溶液;通入碱室后,在作用下生成和,这些阴离子通过阴离子交换膜进入含的中间室,发生反应,所以碳酸钙在中间室而不是碱室形成,A错误;
B.该装置为电解池,a为阴极、b为阳极。左右双极膜中间层的水均发生解离,都向阴极a迁移,即均向左移动;左侧双极膜产生的进入碱室,右侧双极膜产生的进入含的酸室,含的中间室中的经右侧阴离子交换膜进入含HCl的酸室,与共同形成高浓度盐酸,B正确;
C.a为阴极,发生还原反应,正确的电极反应式为。题给反应式表示氢氧根离子失去电子生成氧气的氧化反应,应发生在阳极b,C错误;
D.碱室中的二氧化碳存在平衡、。加入固体会增大浓度,使该平衡向左移动,不利于二氧化碳继续转化并矿化封存,D错误;
故选B。
9.(25-26高一下·天津南开·期末)用石墨电极完成下列电解实验
实验一
实验二
装置
现象
、处试纸变蓝;
处变红,局部褪色;
处无明显变化
两个石墨电极附近有气泡产生;
处有气泡产生……
下列对实验现象的解释或推测不合理的是
A.、处:
B.处:试纸局部褪色,与生成的有关
C.处发生了反应:
D.根据实验一的原理,实验二中处不可能析出铜
【答案】D
【详解】A.电源的正极连接的是b端,负极连接的是a端,因此d、a为阴极区域,b为阳极区域,阴极的电极反应本质是水电离出的H+得电子,反应为,生成的OH-会让pH试纸显碱性,因此a、d处试纸变蓝,故A合理;
B.b处为阳极,氯离子失去电子生成氯气,氯气与水反应生成HCl和HClO,HCl使pH试纸变红,HClO具有漂白性,因此pH试纸局部褪色,与生成的HClO有关,故B合理;
C.c处为电解池的阳极,铁失电子发生氧化反应:,因生成的浓度较低无明显现象,故C合理;
D.根据实验一的原理,实验二中铜珠两侧形成串联电解池,m处为铜珠的阴极,铜珠的另一端n为阳极,n处铜失去电子生成铜离子向m端移动,移动到m处后会在阴极得到电子析出铜,铜离子可在m处的电子析出铜,D不合理。
10.(24-25高三上·吉林四平·期末)羟基自由基()具有很强的氧化性,能将苯酚氧化为和。我国科学家开发出如图所示装置,能实现制取氢气、处理含苯酚的废水二位一体。下列说法正确的是
A.电极为直流电源的负极,为阴离子交换膜
B.再生池中发生的反应为
C.电极的电极反应为
D.气体与在相同条件下的体积比为
【答案】C
【详解】A.电极上发生还原反应,故为阴极,与直流电源负极相连;电极一侧生成的需通过膜移向电极一侧,因此膜应为阳离子交换膜,A错误;
B.再生池中钒离子循环的正确反应为,题给反应未配平,B错误;
C.电极为阳极,水在此失去电子生成羟基自由基,电极反应为,方程式的原子和电荷均守恒,C正确;
D.苯酚被羟基自由基完全氧化的反应为。生成转移电子,而每转移电子生成,故完全氧化苯酚时生成和。气体为,气体为,相同条件下气体体积比等于物质的量比,,D错误;
故选C。
11.(25-26高二上·广东中山·期末)下列实验装置图的说明或应用描述中不正确的是
A.装置为将设计成原电池
B.装置利用电解原理可制备金属钠
C.装置为铅酸电池放电后可再次充电
D.装置可用于验证铁钉的吸氧腐蚀
A.A B.B C.C D.D
【答案】B
【详解】A.装置中Zn为负极、Cu为正极,分别置于ZnSO4和CuSO4溶液中,通过盐桥形成闭合回路,总反应为,符合原电池构成,A正确;
B.制备金属钠需电解熔融NaCl,而装置中为饱和食盐水,电解时阴极生成H2而非Na,B错误;
C.铅酸电池为二次电池,放电后生成的PbSO4可通过充电转化为Pb和PbO2,能再次充电,C正确;
D.铁钉在中性食盐水环境中发生吸氧腐蚀,消耗氧气使试管内压强减小,导管中液面上升,可验证吸氧腐蚀,D正确;
故选B。
12.(25-26高二上·安徽池州·期末)化学与生产、生活和社会发展密切相关,下列说法正确的是
A.现代农业中,将磷酸铵(含)与草木灰()混合施用,有利于农作物的养分吸收
B.国产大型邮轮“爱达·魔都号”船身镶嵌锌块,采用的是“外加电流法”防止船体腐蚀
C.民谚:青铜和铁器“干千年,湿万年,不干不湿就半年”,半干半湿条件下易发生吸氧腐蚀
D.牙齿的表面釉质层的主要成分羟基磷灰石属于有机物
【答案】C
【详解】A. 磷酸铵与草木灰(K2CO3)混合会反应生成氨气,导致氮素流失,不利于养分吸收,A错误;
B. 船身镶嵌锌块属于牺牲阳极的阴极保护法,B错误;
C. 半干半湿条件提供水和氧气,易发生吸氧腐蚀,民谚描述符合腐蚀原理,C正确;
D. 羟基磷灰石[Ca5(PO4)3(OH)]为无机矿物质,不属于有机物,D错误;
故选C。
13.(25-26高二上·湖北武汉·期末)关于下列各装置图的说法中错误的是
A.装置①中电流由电源正极经导线流向Fe极,再经稀硫酸流到Zn极,最后经导线流回电源负极
B.装置②中钢闸门应与外接电源的负极相连,该装置可使钢闸门表面腐蚀电流降至零或接近零
C.用装置③精炼铜,则b极为粗铜,电路中每通过个电子时阳极溶解32 g Cu
D.用装置④给铁钥匙镀铜,则铜片接电源正极,电解质溶液中不变
【答案】C
【详解】A.在电解池中,Fe连接电源正极,是阳极;Zn连接电源负极,是阴极。电流由电源正极经导线流向Fe极,再经稀硫酸流到Zn极,最后经导线流回电源负极,A正确;
B.装置②利用的是“外加电流的阴极保护法”。为了防止钢闸门(主要成分是铁)被腐蚀,需要使其成为电解池的阴极。阴极连接电源的负极,这样钢闸门表面就会聚集电子,抑制铁失去电子变成铁离子的氧化反应(即腐蚀反应)。当外加电流足够大时,可以使钢闸门表面的腐蚀电流降至零或接近零,从而达到保护目的,B正确;
C.根据图中电流方向(箭头向下),电流从a极流入溶液,说明a极为阳极,b极为阴极。在电解精炼铜的过程中,粗铜应作阳极(a极),纯铜作阴极(b极)。电路中每通过个电子(即1 mol电子),如果阳极全是纯铜,根据反应,溶解的铜质量为,由于粗铜中含有更活泼的杂质(如Zn、Fe),它们也会放电,导致阳极溶解的铜的质量小于32g,C错误;
D.电镀时,镀层金属(铜片)作阳极,连接电源正极;待镀件(铁钥匙)作阴极,连接电源负极。阳极反应:、阴极反应:,阳极溶解的铜量与阴极析出的铜量相等,因此电解质溶液中的浓度保持不变,D正确;
故选C。
14.(25-26高二上·河南·阶段检测)下列说法正确的是
A.析氢腐蚀属于电化学腐蚀
B.生铁中含碳,抗腐蚀能力比纯铁强
C.若在海轮外壳上镶嵌一些铜块,则可以减缓海轮外壳的腐蚀
D.镀锡铁和镀锌铁相比,当镀层出现破损后,镀锌铁更容易被腐蚀
【答案】A
【详解】A.析氢腐蚀是金属在酸性环境中发生电化学腐蚀时,阴极反应析出氢气的现象,本质属于电化学腐蚀,A正确;
B.生铁中的碳与铁形成原电池(铁为负极,碳为正极),加速铁的腐蚀,故抗腐蚀能力比纯铁弱,B错误;
C.铜的金属活动性比铁弱(铜更不活泼),镶嵌铜块后,铁作为原电池负极会加速腐蚀,C错误;
D.镀锌铁中锌比铁活泼,破损后锌作为负极被腐蚀,铁受保护;镀锡铁中锡比铁不活泼,破损后铁作为负极被腐蚀,因此镀锡铁更易被腐蚀,D错误;
故选A。
15.(25-26高二上·广东汕头·期中)电化学原理在物质制备、环境保护及科学探究等领域均有广泛应用。
Ⅰ.利用电解原理制备物质
(1)二氧化氯()为一种黄绿色气体,溶于碱溶液而生成亚氯酸盐和氯酸盐,是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。目前已开发出用电解法制取的新工艺如图所示:
①图中用石墨作电极,在一定条件下电解饱和食盐水制取。产生的电极应连接电源的___________(填“正极”或“负极”),对应的电极反应式为_____________________________________。
②图中应使用___________(填“阴”或“阳”)离子交换膜。
Ⅱ.实验探究
【实验任务】利用相关原电池装置进行实验,探究物质氧化性或还原性的影响因素。
【查阅资料】其他条件相同时,参与原电池反应的氧化剂(或还原剂)的氧化性(或还原性)越强,原电池的电压越大。
【进行实验】已知:Cu与在酸性条件下能发生反应:
(2)利用下表所示装置进行实验1~4,记录数据。
装置
实验序号
烧杯中所加试剂
电压表读数
30% H2O2
0.3 mol/L H2SO4
H2O
V/mL
V/mL
V/mL
U
1
30.0
10.0
U1
2
30.0
1.0
9.0
U2
3
30.0
2.0
8.0
U3
4
35.0
1.0
V1
U4
已知:本实验条件下,对电压的影响可忽略。
①根据表中信息,补充数据:V1___________。
②由实验2和4可知,U2___________U4 (填“大于”或“小于”或“等于”),说明其他条件相同时, H2O2溶液的浓度越大,其氧化性越强。
(3)由(2)中实验结果U3>U2>U1,小组同学对“电压随pH减小而增大”可能的原因,提出了以下两种猜想:
猜想1:酸性条件下,H2O2的氧化性随pH减小而增强。
猜想2:酸性条件下,Cu的还原性随pH减小而增强。
为验证猜想,小组同学在(2)中实验1~4的基础上,利用下表装置进行实验5~7,并记录数据。
装置
实验序号
操作
电压表读数
5
U5
6
①向___________(填“左”或“右”)侧烧杯中滴加5.0 mL 0.3 mol/L H2SO4溶液
U6
7
向另一侧烧杯中滴加5.0 mL 0.3 mol/L H2SO4溶液
U7
②实验结果为:U5≈U6、___________,说明猜想2不成立,猜想1成立。
【答案】(1) 正极 阳
(2) 4.0 小于
(3) 左
【详解】(1)① 电解饱和食盐水制取时,转化为,氯元素化合价由-1价升高至+4价,发生氧化反应,因此产生的电极为阳极,需连接电源的正极。结合原子守恒和电荷守恒,阳极的电极反应式为。
② 电解过程中阳极区生成,阴极区水放电生成和,为维持两侧溶液的电荷平衡,阳离子(如、)需向阴极区移动,故图中应使用阳离子交换膜。
(2)① 探究实验需遵循控制变量法,保持各组溶液总体积相同。由实验1、2、3的数据可知,溶液总体积均为,因此实验4的总体积也应为,则。
② 实验4中溶液的体积大于实验2,即实验4中的浓度更大。根据题干结论“溶液的浓度越大,其氧化性越强”以及“氧化性越强,原电池的电压越大”,可推知实验2的电压小于实验4,即小于。
(3) ① 猜想2探究的是Cu的还原性与pH的关系,而Cu电极位于左侧烧杯,因此实验6应向左侧烧杯中滴加硫酸以改变其pH。实验结果显示,说明左侧pH的改变对电压无明显影响,从而证明猜想2不成立。
② 猜想1探究的是的氧化性与pH的关系,位于右侧烧杯。实验7向右侧烧杯滴加硫酸使pH减小,若猜想1成立,则的氧化性增强,原电池电压应增大,故实验结果应满足。
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