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专题九化学反应与能量,第三编化学反应原理,内容索引,考点一化学反应中的热量、热化学方程式,考点二标准燃烧热、中和热、盖斯定律,三年选考五次真题,考点三原电池及其应用,考点四电解池、金属的腐蚀与防护,化学反应中的热量、热化学方程式,考点一,1.燃料的充分燃烧和反应热 (1)燃料的充分燃烧 化石燃料主要包括煤、石油、天然气。 可燃物燃烧的条件是与O2接触，温度达到着火点。 充分燃烧的必要条件是O2要充足，与O2的接触面积要大。 不充分燃烧则产热少，浪费资源，污染环境。,(2)反应热(焓变) 定义：在恒温、恒压的条件下，反应过程中吸收或释放的热量。 符号： 。 单位： 。 测量：可用量热计测量。 表示方法：吸热反应的H 0；放热反应的H 0。 产生原因：化学反应过程中旧键断裂吸收的能量与新键形成放出的能量不相等，故化学反应均伴随着能量变化。,H,kJ/mol或kJmol1,(3)放热反应和吸热反应的比较,特别提醒(1)化学反应表现为吸热或放热与反应开始是否需要加热无关。需要加热的反应不一定是吸热反应，如C(s)O2(g)=CO2(g)H0；不需要加热的反应也不一定是放热反应，如Ba(OH)28H2O与NH4Cl的反应。 (2)浓硫酸、NaOH固体溶于水放热，NH4NO3溶于水吸热，但此类热效应属于溶解热，不属于放热反应或吸热反应。 (3)利用放热反应和吸热反应可以比较反应物和生成物的相对稳定性，能量越低越稳定。,2.太阳能、生物质能和氢能的利用 (1)太阳能的利用 绿色植物的光合作用是 的主要利用形式，地球上每年通过光合作用储存的太阳能，相当于全球能耗的10倍左右。主要过程是 光能化学能,化学能热能,C6H12O66O2,nC6H12O6,6CO26H2O,太阳能,(2)生物质能的利用 农业废弃物(如植物的秸秆、枝叶)、水生植物、油料植物、城市与工业有机废弃物、动物粪便等这些物质中蕴藏着丰富的能量，我们把这些来自于植物及其加工产品所贮存的能量叫做生物质能。 生物质能利用的主要方式： 直接燃烧,生物化学转换,热化学转换,(3)氢能的开发和利用 制氢气的原料是水，氢气燃烧的产物只有水，因此氢气是一种理想的清洁燃料。,3.热化学方程式的书写 按要求书写热化学方程式： (1)SiH4是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成SiO2和液态H2O。已知室温下2 g SiH4自燃放出热量89.2 kJ。SiH4自燃的热化学方程式为_。 (2)在25 、101 kPa下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量Q kJ，其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100 g CaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为_ _。,SiH4(g)2O2(g)=SiO2(s)2H2O(l)H1 427.2 kJmol1,C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l),H2Q kJmol1,(3)NaBH4(s)与水(l)反应生成NaBO2(s)和氢气(g)，在25 、101 kPa下，已知每消耗3.8 g NaBH4(s)放热21.6 kJ，该反应的热化学方程式是_。 (4)化学反应N23H22NH3的能量 变化如图所示(假设该反应反应完全)。,试写出N2(g)和H2(g)反应生成NH3(l)的热化学方程式：_ _。,NaBH4(s)2H2O(l)=NaBO2(s)4H2(g) H216 kJmol1,N2(g)3H2(g),2NH3(l),H2(cba)kJmol1,热化学方程式的书写方法,1.(2018温州中学高三模拟)下列说法正确的是 A.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 B.任何放热反应在常温条件下一定能够发生 C.反应物和生成物所具有的总能量的差决定了化学反应是放热还是吸热 D.化学反应才有伴随能量变化，物理变化没有伴随能量变化,答案,解析,1,2,3,4,5,6,解析A项，需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应，例如木炭燃烧，错误； B项，放热反应在常温条件下不一定能够发生，例如木炭燃烧，错误； C项，反应物和生成物所具有的总能量的差决定了化学反应是放热还是吸热，正确； D项，化学反应伴随能量变化，物理变化中也会伴随能量变化，错误。,1,2,3,4,5,6,2.(2017嘉兴市第一中学高二上学期期末)下列物质放入水中，会显著降温的是 A.氢氧化钠 B.蔗糖 C.生石灰 D.氯化铵 解析氢氧化钠溶于水放热，溶液温度升高，故A不选； 蔗糖溶于水，热效应不明显，温度几乎无变化，故B不选； 生石灰与水反应放出大量的热，溶液温度升高，故C不选； 氯化铵溶于水吸热，溶液温度降低，故D选。,答案,解析,1,2,3,4,5,6,3.(2018嘉兴市高三二模)下列不属于可再生能源的是 A.氢能 B.天然气 C.生物质能 D.水能 解析氢气可用水制取，是可再生能源，A错误； 天然气不能短期内从自然界得到补充，是不可再生能源，B正确； 生物质能可通过植物光合作用获得，是可再生能源，C错误； 水能是水的自然循环，是可再生能源，D错误。,答案,解析,1,2,3,4,5,6,解析,答案,4.(2017慈溪市高二上学期期中)下列有关能量转换的说法正确的是 A.煤燃烧是化学能全部转化为热能的过程 B.化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能 C.动物体内葡萄糖被氧化成CO2是热能转变成化学能的过程 D.植物通过光合作用将CO2转化为葡萄糖是太阳能转化成热能的过程 解析A项，煤燃烧是化学能部分转化成热能，部分转化成其他能量的过程，错误； B项，化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量最终来自于太阳能，正确； C项，是化学能转化成热能的过程，错误； D项，光合作用是把太阳能转化成化学能的过程，错误。,1,2,3,4,5,6,5.(2018嘉兴市第一中学高二上学期期末)已知：H2(g)F2(g)=2HF(g)H270 kJmol1。下列说法正确的是 A.在相同条件下，1 mol H2(g)与1 mol F2(g)的能量总和小于2 mol HF(g) 的能量 B.1 mol H2(g)与1 mol F2(g)反应生成2 mol液态 HF放出的热量大于270 kJ C.该反应的逆反应是放热反应 D.该反应过程的能量变化可用右图来表示,解析,答案,1,2,3,4,5,6,解析根据H2(g)F2(g)=2HF(g)H270 kJmol1可知，该反应为放热反应，则在相同条件下，1 mol H2(g)与1 mol F2(g)的能量总和大于2 mol HF(g)的能量，故A错误； 物质由气态变为液态时放出能量，则1 mol H2(g)与1 mol F2(g)反应生成2 mol液态HF放出的热量大于270 kJ，故B正确； 因该反应的正反应为放热反应，所以逆反应是吸热反应，故C错误； 由反应方程式可知，该反应的H0，为放热反应，说明反应物的总能量大于生成物的总能量，故D错误。,1,2,3,4,5,6,6.已知在1105 Pa、298 K条件下，2 mol氢气燃烧生成水蒸气，放出484 kJ热量，下列热化学方程式正确的是 A.H2O(g)=H2(g) O2(g)H242 kJmol1 B.2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H484 kJmol1 C.H2(g) O2(g)=H2O(g)H242 kJmol1 D.2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H484 kJmol1,答案,解析,1,2,3,4,5,6,解析根据题中信息，热化学反应方程式为2H2(g)O2(g)=2H2O(g) H484 kJmol1，正反应过程是放热反应，逆反应过程为吸热反应，故A项正确； 题目中水的状态是气态，故B项错误； 氢气的燃烧是放热反应，H0，故C、D项错误。,1,2,3,4,5,6,标准燃烧热、中和热、盖斯定律,考点二,1.焓变与键能的关系 (1)键能 键能是指 。 (2)H 总键能之和 总键能之和。,拆开1 mol气态物质中某种共价需要吸收的能量,反应物,生成物,2.两类重要的反应热标准燃烧热、中和热 判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(H的数值正确) (1)S(s) O2(g)=SO3(g)H315 kJmol1(标准燃烧热)( ) (2)NaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l) H57.3 kJmol1(中和热)( ) (3)已知H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1，则H2SO4和Ba(OH)2反应的反应热H2(57.3) kJmol1( ) (4)燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的热化学方程式是CH3OH(g) O2(g)=CO2(g)2H2(g)H192.9 kJmol1，则CH3OH(g)的标准燃烧热为192.9 kJmol1( ),(5)H2(g)的标准燃烧热是285.8 kJmol1，则2H2O(g)=2H2(g)O2(g)H571.6 kJmol1( ) (6)葡萄糖的标准燃烧热是2 800 kJmol1，则 C6H12O6(s)3O2(g)=3CO2(g)3H2O(l) H1 400 kJmol1( ) (7)已知稀溶液中，H(aq)OH(aq)=H2O(l) H57.3 kJmol1，则稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1 mol水时放出57.3 kJ的热量( ) (8)已知HCl和NaOH反应的中和热H57.3 kJmol1，则98%的浓硫酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1 mol 水的中和热为57.3 kJmol1( ) (9)CO(g)的标准燃烧热是283.0 kJmol1，则2CO2(g)=2CO(g)O2(g)反应的H566 kJmol1( ),(1)描述反应热时，无论是用“反应热”“焓变”表示还是用H表示，其后所跟数值都需要带“”“”符号(“”常省略)。如：某反应的反应热(或焓变)为HQ kJmol1或HQ kJmol1。 (2)由于中和反应和燃烧均是放热反应，表示中和热和标准燃烧热时可不带“”号。如：某物质的燃烧热为HQ kJmol1或Q kJmol1。 (3)热值是指1 g物质完全燃烧所放出的热量。,3.中和热的测定 (1)测定原理,c4.18 Jg114.18103 kJg11； n为生成H2O的物质的量。 (2)装置如图(在横线上填写仪器的名称),温度计,环形玻璃,搅拌棒,4.盖斯定律 (1)1840年化学家盖斯从实验中总结得出盖斯定律。 (2)内容：一个化学反应，不论是一步完成，还是分几步完成，其总的热效应是完全相同的。即化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关。 (3)根据下列反应过程，试判断H的关系： ，则H 。,aH2,aH1,H1H2,注意在反应过程设计中，会遇到同一物质的三态(固、液、气)的相互变化，状态由固液气变化时，会吸热；反之会放热。,题组一利用键能计算反应热 1.肼(H2NNH2)是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如右图所示，已知断裂1 mol化学键所需的能量(kJ)：NN为942、O=O为500、NN为154，则断裂1 mol NH键所需的能量(kJ)是 A.194 B.391 C.516 D.658,解析,答案,1,3,4,5,6,7,8,9,10,2,解析由图知N2H4(g)O2(g)=N2(g)2H2O(g)，H1534 kJmol1，可设断裂1 mol NH键所需能量为x kJ，由图得出：H1H3H2154 kJmol14x kJmol1500 kJmol12 752 kJmol1534 kJmol1，可求得x391，B项正确。,1,3,4,5,6,7,8,9,10,2,解析,2.白磷与氧气可发生如下反应：P45O2=P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为：PP a kJmol1、PO b kJmol1、P=O c kJmol1、O=O d kJmol1。根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的H，其中正确的是 A.(6a5d4c12b) kJmol1 B.(4c12b6a5d) kJmol1 C.(4c12b4a5d) kJmol1 D.(4a5d4c12b) kJmol1,答案,1,3,4,5,6,7,8,9,10,2,解析反应热H反应物总键能生成物总键能，所以反应P45O2=P4O10的反应热H6a kJmol15d kJmol1(4c kJmol112b kJmol1)(6a5d4c12b) kJmol1，故选A项。,1,3,4,5,6,7,8,9,10,2,解答反应热计算的题目时的注意事项 (1)不要把反应热与键能的关系和反应热与物质的总能量的关系相混淆。反应热(焓变)H反应物的键能总和生成物的键能总和生成物的总能量反应物的总能量。 (2)要弄清反应前后分子中的化学键类型和数目。如N2(g)3H2(g)2NH3(g)中，1 mol NH3分子中含有3 mol NH键。,题组二标准燃烧热、中和热 3.下列说法正确的是 A.强酸跟强碱的反应热一定是中和热 B.1 mol C完全燃烧放热383.3 kJ，其热化学方程为： CO2=CO2H383.3 kJmol1 C.在稀溶液中，强酸与强碱发生中和反应生成1 mol H2O(l) 时的反应 热叫做中和热 D.表示中和热的离子方程式为：H(aq)OH(aq)=H2O(l)H 57.3 kJmol1,解析,答案,1,3,4,5,6,7,8,9,10,2,解析中和热是酸碱中和生成1 mol水放出的热量，选项中没有指明生成水的物质的量为1 mol，故A错误； 热化学方程式书写时要特别注明反应物与生成物的聚集状态，故B错误； 中和热的概念是指强酸与强碱的稀溶液中和，生成1 mol液态水时放出的热量，故C正确； 中和反应是放热反应，H57.3 kJmol1，故D错误。,1,3,4,5,6,7,8,9,10,2,4.(2017慈溪市高二上学期期中联考)强酸与强碱在稀溶液中发生中和反应的热化学方程式为H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1，向3份相同体积 0.2 molL1的NaOH溶液中分别加入适量的稀醋酸、浓硫酸、稀硝酸，恰好完全反应的热效应为H1、H2、H3，则二者的关系正确的是 A.H1H2H3 B.H2H3H1 C.H2H1H3 D.H1H3H2 解析此反应是放热反应，H0，醋酸属于弱电解质，电离是吸热过程，放出的热量小于57.3 kJ，浓硫酸遇水放出热量，反应放出的热量大于57.3 kJ，稀硝酸和NaOH反应放出热量等于57.3 kJ，因此有H1H3H2，故选项D正确。,解析,答案,1,3,4,5,6,7,8,9,10,2,5.为了测定中和反应的反应热，计算时至少需要的数据是 酸的浓度和体积碱的浓度和体积比热容反应后溶液的质量生成水的物质的量反应前后溶液温度变化操作所需的时间 A. B. C. D.全部 解析根据反应热的计算公式HQcmT可知，酸碱反应的中和热计算时，至少需要的数据有：比热容、反应后溶液的质量以及生成水的物质的量、反应前后温度，根据反应前后的温度获得反应前后温度变化T，选项C符合题意。,解析,答案,1,3,4,5,6,7,8,9,10,2,题组三焓变大小的比较 6.已知下列热化学方程式： H2(g) O2(g)=H2O(g)H1a kJmol1 2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H2b kJmol1 H2(g) O2(g)=H2O(l)H3c kJmol1 2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H4d kJmol1 下列关系式中正确的是 A.ac0 B.bd0 C.2ab0 D.2cd0,解析,答案,1,3,4,5,6,7,8,9,10,2,解析H2的燃烧反应是放热反应，H0，a、b、c、d都小于0，B、D两项错误； 反应与反应相比较，产物的状态不同，H2O(g)的能量H2O(l)的能量，ac，A项错误； 反应的化学计量数是反应的2倍，的反应热也是的2倍，即b2a0，C项正确。,1,3,4,5,6,7,8,9,10,2,7.在同温、同压下，下列各组热化学方程式中，H1H2的是 A.2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H1Q1 kJmol1 2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H2Q2 kJmol1 B.S(g)O2(g)=SO2(g)H1Q1 kJmol1 S(s)O2(g)=SO2(g)H2Q2 kJmol1 C.C(s)O2(g)=CO2(g)H1Q1 kJmol1 C(s) O2(g)=CO(g)H2Q2 kJmol1 D.H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H1Q1 kJmol1 H2(g) Cl2(g)=HCl(g)H2Q2 kJmol1,解析,答案,1,3,4,5,6,7,8,9,10,2,解析由于H2O(g)的焓大于H2O(l)的焓，Q2Q1，故H1H2，A项符合题意； 由于S(g)的焓大于S(s)的焓，Q1Q2，故H2H1，B项不符合题意； C(s)生成CO2(g)比生成CO(g)放出的热量多，Q1Q2，故H2H1，C项不符合题意； 生成2 mol HCl(g)比生成1 mol HCl(g)放出的热量多，Q1Q2，故H2H1，D项不符合题意。,1,3,4,5,6,7,8,9,10,2,(1)比较反应热(焓变)的大小时，反应热(H)必须带“”或“”号进行比较。如吸热反应的H()大于放热反应的H()，放热反应的H()，放热越多，H越小。 (2)参与反应的物质聚集状态(能量：gls)不同时的反应热(焓变)的大小 同一反应，反应物状态不同时，如A(g)B(g)=C(g)H10，A(s)B(g)=C(g)H20，因为能量A(g)A(s)，第一个反应放出能量多，则H1H2。 同一反应，生成物状态不同时，如A(g)B(g)=C(g)H10，A(g)B(g)=C(l)H20，因为能量C(g)C(l)，第一个反应放出能量少，则H1H2。,答案,题组四盖斯定律的应用 8.已知化学反应的热效应只与反应物的初始状态和生成物的最终状态有关，下列各反应热关系中不正确的是 A.AFHH6 B.ADHH1H2H3 C.H1H2H3H4H5H60 D.H1H6H2H3H4H5,1,3,4,5,6,7,8,9,10,2,9.已知：H2O(g)=H2O(l)HQ1 kJmol1 C2H5OH(g)=C2H5OH(l)HQ2 kJmol1 C2H5OH(g)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(g)HQ3 kJmol1 若使46 g酒精液体完全燃烧，最后恢复到室温，则放出的热量为 A.(Q1Q2Q3) kJ B.0.5(Q1Q2Q3) kJ C.(0.5Q11.5Q20.5Q3) kJ D.(3Q1Q2Q3) kJ 解析由盖斯定律和题意可得，乙醇燃烧的热化学方程式为C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H(3Q1Q2Q3) kJmol1。,解析,答案,1,3,4,5,6,7,8,9,10,2,解析,答案,解析目标方程式中H2的化学计量数为1，则应除以2，再结合盖斯定律可知答案C符合题意。,1,3,4,5,6,7,8,9,10,2,原电池及其应用,考点三,1.原电池的工作原理 原电池是将 能转变为 能的装置。 2.原电池的工作原理 以铜锌原电池为例,化学,电,(1)原理分析,Zn2e=Zn2,Cu22e=Cu,氧化,还原,正极,负极,(2)两种装置比较 盐桥的作用：a.连接内电路形成闭合回路。b.维持两电极电势差(中和电荷)，使电池能持续提供电流。 不同点：中Zn在CuSO4溶液中直接接触Cu2，会有一部分Zn与Cu2直接反应，该装置中既有化学能转化成了电能，又有一部分化学能转化成了热能，装置的温度会升高。 中Zn和CuSO4溶液分别在两个池子中，Zn与Cu2不直接接触，不存在Zn与Cu2直接反应的过程，所以仅是化学能转化成了电能，电流稳定，且持续时间长。 关键点：盐桥原电池中，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区。,3.原电池的构成条件,4.原电池中三个移动方向,电解质,氧化还原,负,正,正,负,负,正,5.简单原电池的设计方案 例如：以2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2为依据，设计一个原电池。 (1)确定电极反应式 将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应，分别作原电池的负极和正极的电极反应式。 负极：Cu2e=Cu2， 正极：2Fe32e=2Fe2。,(2)确定电极材料 如发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接作负极；如为气体(如H2)或溶液中的还原性离子，可用惰性电极(如Pt、碳棒)作负极。 发生还原反应的电极材料一般不如负极材料活泼。 本例中可用铜棒作负极，用铂丝或碳棒作正极。 (3)确定电解质溶液 一般选用反应物中的电解质溶液即可。如本例中可用FeCl3溶液作电解液。 (4)构成闭合回路 将电极用导线连接，使之构成闭合回路。,6.常见化学电源 (1)碱性锌锰电池一次电池 电池组成：锌、碳棒、二氧化锰、氯化锌、氯化铵 特点：用途广泛 正极反应：2MnO22H2O2e=2MnO(OH)2OH； 负极反应：Zn2OH2e=Zn(OH)2； 总反应：Zn2MnO22H2O=2MnO(OH)Zn(OH)2。,(2)银锌钮扣电池一次电池 电池组成：锌、氧化银、氢氧化钾溶液 特点：放电平稳，电流大 负极反应：Zn2OH2e=Zn(OH)2； 正极反应：Ag2OH2O2e=2Ag2OH； 总反应：ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag。,(3)铅蓄电池二次电池 电池组成：铅、二氧化铅、硫酸 特点：广泛用于机动车辆 铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是Pb，正极材料是PbO2。 放电时的反应,充电时的反应,(4)镍氢电池二次电池 电池组成：贮氢合金、泡沫氧化镍、氢氧化钾溶液 特点：寿命长、性能好、比能量高 放电时的反应 负极反应：MHeOH=MH2O； 正极反应：NiO(OH)eH2O=Ni(OH)2OH。 充电时的反应 阴极反应：MH2Oe=MHOH； 阳极反应：Ni(OH)2OHe=NiO(OH)H2O； 总反应：NiO(OH)MH Ni(OH)2M。 说明可逆电池的充、放电不能理解为可逆反应。,(5)氢氧燃料电池 电池组成：铂碳/氢气、铂碳/氧气、氢氧化钾溶液(或H2SO4溶液) 特点：用于航天飞机、牵引车等。 氢氧燃料电池可分酸性和碱性两种。,2H24e=4H,2H24OH4e=4H2O,O24e4H=2H2O,O22H2O4e=4OH,2H2O2=2H2O,7.书写燃料电池的电极反应式 以CH3OH、O2燃料电池为例，书写不同介质下的电极反应式： (1)酸性介质，如H2SO4：CH3OH在负极上失去电子生成CO2气体，O2在正极上得到电子，在H作用下生成H2O。电极反应式为： 负极： ； 正极： 。,CH3OH6eH2O=CO26H,(2)碱性介质，如KOH溶液：CH3OH在负极上失去电子，在碱性条件下生成 ，1 mol CH3OH失去6 mol e，O2在正极上得到电子生成OH，电极反应式为： 负极： ； 正极： 。,负极： ； 正极： 。,(4)掺杂Y2O3的ZrO3固体作电解质，在高温下能传导正极生成的O2；根据O2移向负极，在负极上CH3OH失电子生成CO2气体，而O2在正极上得电子生成O2，电极反应式为： 负极： ； 正极： 。,CH3OH6e3O2=CO22H2O,题组一原电池的工作原理 1.右图为一种原电池，下列有关说法中正确的是 A.甲中盛ZnSO4溶液，乙中盛CuSO4溶液，锌为 阴极 B.乙中盛CuSO4溶液，Cu2在铜电极上被氧化 C.电池工作时，盐桥中的阳离子移向甲，阴离子 移向乙，溶液仍保持电中性 D.在Zn极上发生的电极反应为Zn2e=Zn2,解析,答案,1,2,3,4,5,6,解析锌为负极，不是阴极，A项错误； Cu2在乙中得电子，被还原成Cu，B项错误； 甲中阳离子增多，故盐桥中阴离子进入甲，同理，盐桥中阳离子进入乙，C项错误； 金属Zn比Cu活泼，作负极，其电极反应式为Zn2e=Zn2，D项正确。,1,2,3,4,5,6,2.某同学用下图实验装置验证通过改变浓度来实现反应2Fe32I=2Fe2I2中Fe3与Fe2的相互转化。K闭合时，电流计指针第一次发生偏转，当指针归零后，向左管滴加0.01 molL1的AgNO3溶液，发现指针第二次偏转，方向相反。下列有关说法不正确的是 A.指针第一次偏转时，b极反应式为Fe3e=Fe2 B.加入AgNO3后，a为正极 C.当b极有0.001 mol Fe3被还原时， 则通过盐桥的电子数为0.001NA D.第二次指针偏转的原因是：I浓度减小， 反应逆向进行,解析,答案,1,2,3,4,5,6,解析原溶液第一次电流计指针偏转实验时，a电极发生2I2e=I2，a为负极，b电极发生Fe3e=Fe2，b为正极，所以A描述正确。 指针归零说明上述反应完全进行，这时在左侧滴加AgNO3，AgI=AgI，I浓度减小后反应逆向进行，a电极发生I22e=2I，a为正极，b电极发生Fe2e=Fe3，b为负极，所以B、D描述都正确。 两种情况下，盐桥都是通过离子迁移形成内电路的一部分，所以盐桥中没有电子转移，C描述错误。,1,2,3,4,5,6,3.某学生利用如图实验装置探究盐桥式原电池的工作原理。按照实验步骤依次回答下列问题：,解析,答案,(1)导线中电子流向为 (用a、b表示)。 解析锌铜原电池中，锌比铜活泼，故锌为负极，铜为正极。原电池中，电子由负极流向正极，故电子的流向为ab。,由a流向b,1,2,3,4,5,6,(2)写出装置中锌电极上的电极反应式： 。 解析Zn为负极，锌电极上的电极反应式为Zn2e=Zn2。,解析,答案,Zn2e=Zn2,1,2,3,4,5,6,(3)若装置中铜电极的质量增加0.64 g，则导线中转移的电子数目为 (用NA表示)。 解析0.64 g铜的物质的量为0.01 mol，由电极反应式Cu22e=Cu可知，生成1 mol铜，转移2 mol电子，故生成0.01 mol铜，导线中转移0.02 mol电子，电子数目为0.02NA。,解析,答案,0.02NA,1,2,3,4,5,6,(4)装置的盐桥中除添加琼脂外，还要添加KCl的饱和溶液，电池工作时，对盐桥中的K、Cl的移动方向的表述正确的是 (填字母)。 A.盐桥中的K向左侧烧杯移动、Cl向右侧烧杯移动 B.盐桥中的K向右侧烧杯移动、Cl向左侧烧杯移动 C.盐桥中的K、Cl都向左侧烧杯移动 D.盐桥中的K、Cl几乎都不移动,解析,答案,1,2,3,4,5,6,解析左侧烧杯中锌失电子变成锌离子，使得锌电极附近带正电荷，吸引阴离子向左侧烧杯移动，右侧烧杯中铜离子得到电子变成铜，使得铜电极附近带负电荷，吸引阳离子向右侧烧杯移动，故盐桥中的K向右侧烧杯移动、Cl向左侧烧杯移动。故选B。,1,2,3,4,5,6,题组二化学电源的设计 4.近年来有多个品牌的手机电池曾发生爆炸事故，公众对电池安全性的重视程度越来越高，燃料电池作为安全性能较好的一类化学电源得到了更快的发展。一种以联氨(N2H4)为燃料的环保电池工作原理如图所示，工作时产生稳定无污染的物质。下列说法不正确的是,1,2,3,4,5,6,A.M极生成氮气且电极附近pH降低 B.负极上每消耗1 mol N2H4，会有4 mol H通过质子交换膜 C.正极的电极反应式为：O24H4e=2H2O D.d口流出的液体是蒸馏水,解析,答案,1,2,3,4,5,6,解析根据氢离子的移动方向，电极N为正极，电极 M为负极，电极M发生：N2H44e=N24H，电极附近pH降低，故A项正确； 负极每消耗1 mol N2H4，转移4 mol电子，会有4 mol H通过质子交换膜，故B项正确； 正极是氧气发生还原反应，电极反应式为：O24H4e=2H2O，故C项正确； 根据题意该燃料电池的电解质为酸性溶液，因此从d口流出的液体是酸性溶液，故D项错误。,1,2,3,4,5,6,5.2018温州市高三选考适应性测试(二模)某电化学气敏传感器的工作原理如图所示，下列说法不正确的是 A.a极为负极 B.b极的电极反应式为O24e2H2O=4OH C.电解质溶液中的OH移向a极 D.该传感器工作一段时间后，电解质溶液的pH将变大,解析,答案,1,2,3,4,5,6,解析该传感器在工作过程中，负极上氨气失电子生成氮气，则a为负极，氧气在正极上得电子生成氢氧根离子，其电池的总反应为4NH33O2=2N26H2O。该传感器在工作过程中，氨气失电子生成氮气，则a为负极，故A正确； 氧气在正极上得电子生成氢氧根离子， b极的电极反应式为O24e2H2O=4OH，故B正确； 碱性条件下，氨气失电子生成氮气和水，则a极的电极反应式为2NH36OH6e=N26H2O，消耗OH，电解质溶液中的OH移向a极，故C正确； 该传感器在工作过程中总反应为4NH33O2=2N26H2O，所以KOH的物质的量浓度变小，pH值变小，故D错误。,1,2,3,4,5,6,6.(2017浙江省高三“超级全能生”选考科目8月 联考)镍氢电池具有性能好、寿命长等优点，其 反应原理是NiO(OH) MH=NiOMH2O， MH可理解为储氢合金M中吸收结合氢原子， 下列说法不正确的是 A.MH电极是负极 B.OH向MH极移动 C.正极的电极反应式：NiO(OH)e=NiOOH D.电子从MH电极流向NiO(OH)电极，经KOH溶液流回MH极,解析,答案,1,2,3,4,5,6,解析根据反应原理，负极上失电子，化合价升高，即MH电极为负极，故A说法正确； 根据原电池的工作原理，阴离子向负极移动，即OH移向MH极，故B说法正确； 电解质为KOH，根据反应原理，正极的电极反应式为NiO(OH)e=NiOOH，故C说法正确； 根据原电池的工作原理，电子从负极经外电路流向正极，电解质溶液中只有阴、阳离子的移动，故D说法错误。,1,2,3,4,5,6,电解池、金属的腐蚀与防护,考点四,1.电解池的原理 (1)电解池 概念：把电能转化为化学能的装置。 构成条件 a.有与电源相连的两个电极。 b.电解质溶液(或熔融电解质)。 c.形成闭合回路。,电极名称及电极反应式(如图),阳极,氧化,阴极,还原,电子和离子的移动方向,特别提醒电解时，在外电路中有电子通过，而在溶液中是依靠离子定向移动形成电流，即电子本身不会通过电解质溶液。,(2)分析电解过程的思维程序 首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。 再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴、阳两组(不要忘记水溶液中的H和OH)。 然后排出阴、阳两极各极的放电顺序 阴极：AgFe3Cu2H(酸)Fe2Zn2H(水)Al3Mg2NaCa2K。 阳极：活泼电极S2IBrClOH含氧酸根离子。,注意a.阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。b.最常用、最重要的放电顺序：阳极：ClOH；阴极：AgCu2H。c.电解水溶液时，KAl3不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。,分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和电荷守恒。 最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。 (3)利用电解的思维程序书写电极反应式和总反应式 用惰性电极电解AgNO3溶液 阳极反应式： ； 阴极反应式： ； 总反应离子方程式： 。,4OH4e=O22H2O(或2H2O4e=O24H),4Ag4e=4Ag,用惰性电极电解MgCl2溶液 阳极反应式： ； 阴极反应式： ； 总反应离子方程式： 。 用铁作电极电解NaCl溶液 阳极反应式： ； 阴极反应式： ； 总反应化学方程式： 。,2Cl2e=Cl2,2H2O2eMg2=H2Mg(OH)2,Fe2e=Fe2,2H2e=H2(或2H2O2e=H22OH),用铁作电极电解NaOH溶液 阳极反应式： ； 阴极反应式： ； 总反应离子方程式： 。,Fe2e2OH=Fe(OH)2,2H2O2e=H22OH,1.做到“三看”，正确书写电极反应式 (1)一看电极材料，若是金属(Au、Pt除外)作阳极，金属一定被电解(注：Fe生成Fe2)。 (2)二看介质，介质是否参与电极反应。 (3)三看电解质状态，若是熔融状态，就是金属的电冶炼。,2.规避“三个”失分点 (1)书写电解池中电极反应式时，一般以实际放电的离子表示，但书写总电解反应方程式时，弱电解质要写成分子式。 (2)要确保两极电子转移数目相同，且应注明条件“通电”。 (3)电解水溶液时，应注意放电顺序中位于H、OH之后的离子一般不参与放电。,2.电解原理的应用 (1)电解饱和食盐水 电极反应式 阳极： ( 反应) 阴极： ( 反应) 总反应方程式：,应用：氯碱工业制 、 和 。,2Cl2e=Cl2,氧化,还原,2H2e=H2,烧碱,氯气,氢气,(2)电镀 下图为金属表面镀银的工作示意图，据此回答下列问题：,镀件作 极，镀层金属银作 极。 电解质溶液是 。 电极反应式： 阳极： ；阴极： 。 特点： 极溶解， 极沉积，电镀液的浓度 。,阴,阳,AgNO3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液,Age=Ag,Age=Ag,阳,阴,不变,(3)电解精炼铜 电极材料：阳极为 ；阴极为 。 电解质溶液：含Cu2的盐溶液。 电极反应式： 阳极： 、 、 、 ； 阴极： 。,粗铜,纯铜,Zn2e=Zn2,Fe2e=Fe2,Ni2e=Ni2,Cu2e=Cu2,Cu22e=Cu,(4)电冶金 利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al等。 冶炼钠 2NaCl(熔融) 2NaCl2 电极反应式： 阳极： ； 阴极： 。,2Cl2e=Cl2,2Na2e=2Na,冶炼铝 2Al2O3(熔融) 4Al3O2 电极反应式： 阳极： ； 阴极： 。 3.金属的腐蚀与防护 (1)金属腐蚀的本质 金属原子 变为 ，金属发生 。,6O212e=3O2,4Al312e=4Al,失去电子,金属阳离子,氧化反应,(2)金属腐蚀的类型 化学腐蚀与电化学腐蚀,其他物质直接,电解质溶液,无,有微弱,氧化,氧化,电化学,析氢腐蚀与吸氧腐蚀 以钢铁的腐蚀为例进行分析：,Fe2e=Fe2,2H2e=H2,O22H2O4e=4OH,Fe2H=Fe2H2,2FeO22H2O=2Fe(OH)2,吸氧腐蚀,(3)金属的防护 电化学防护 牺牲阳极的阴极保护法原电池原理 a.负极：比被保护金属活泼的金属； b.正极：被保护的金属设备。 外加电流的阴极保护法电解原理 a.阴极：被保护的金属设备； b.阳极：惰性金属或石墨。 改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。 加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。,题组一电解原理应用 1.(2018浙江省“七彩阳光”联盟高三上学期期初联考)碱液吸收方法也是处理氮氧化物的常用方法，将氢氧化钠溶液脱硝得到的NaNO2、NaNO3的混合液和NaOH溶液分别加到下图所示的电解槽中进行电解可以进一步处理成无害物质N2排放。A室产生N2的 电极反应式是_ 。,答案,1,2,3,4,5,2.电解Na2CO3溶液，原理如图所示。,解析,答案,阳极的电极反应式为： ， 阴极产生的物质A的化学式为： 。,H2,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,3.氯气含量检测仪工作原理示意图如下：,解析,答案,Cl2在Pt电极放电的电极反应是 。 解析Cl2在Pt电极放电生成氯离子，与银离子结合成氯化银，从而检测氯气，电极反应为Cl22e2Ag=2AgCl。,Cl22e2Ag=2AgCl,1,2,3,4,5,解析,题组二金属腐蚀与防护 4.支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是,A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零 B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩 C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流 D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整,答案,1,2,3,4,5,解析钢管桩接电源的负极，高硅铸铁接电源的正极，通电后，外电路中的电子从高硅铸铁(阳极)流向正极，从负极流向钢管桩(阴极)，A、B正确； C项，题给信息高硅铸铁为“惰性辅助阳极”不损耗，错误。,1,2,3,4,5,5.(2017温州中学期中)钢铁工业是国家工业的基础。请回答钢铁冶炼、腐蚀、防护过程中的有关问题。 (1)铁在潮湿的空气中容易被腐蚀为铁锈(Fe2O3xH2O)，写出铁发生电化学腐蚀时正极的电极反应(中性环境)： 。 解析钢铁在中性环境下发生吸氧腐蚀，正极上氧气放电：O24e2H2O=4OH。,解析,答案,O24e2H2O=4OH,1,2,3,4,5,(2)生产中可用盐酸来除铁锈。现将一生锈的铁片放入盐酸中，当铁锈被除尽后，溶液中发生的化合反应的离子方程式为 。 解析铁锈和盐酸反应生成铁离子，铁离子和Fe发生氧化还原反应生成亚铁离子，离子方程式为2Fe3Fe=3Fe2。,解析,答案,2Fe3Fe=3Fe2,1,2,3,4,5,(3)下列各个装置中铁棒被腐蚀由难到易的顺序是 (填字母)。,解析,A.DBCA B.ABCD C.DBAC D.BCAD,答案,1,2,3,4,5,解析C装置是铁的正常的腐蚀； A装置中，铁作负极，腐蚀速率加快； B、D装置中，铁均被保护，但由于外加电源的阴极保护法比牺牲阳极的阴极保护法更有效，故铁棒被腐蚀由难到易的顺序是DBCA。,1,2,3,4,5,(4)在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。 装置如图所示： 请回答： B电极对应的金属是 (写元素名称)，A电极的电极 反应式是 。,解析,答案,解析电镀时，镀层Cu作阳极、镀件Fe作阴极，所以B电极的材料是铁，阳极的电极反应式为Cu2e=Cu2。,铁,Cu2e=Cu2,1,2,3,4,5,三年选考五次真题,(一)热化学 1.(2018浙江4月选考，21)氢卤酸的能量关系 如图所示，下列说法正确的是,答案,解析,A.已知HF气体溶于水放热，则HF的H10 B.相同条件下，HCl的H2比HBr的小 C.相同条件下，HCl的(H3H4)比HI的大 D.一定条件下，气态原子生成1 mol HX键放出a kJ能量，则该条件下 H2a kJmol1,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,解析A项，由HF(aq)生成HF(g)，需吸热，所以H10； B项，由于HCl的键能大于HBr的键能，所以HCl的H2应大于HBr的H2； C项，H3H4是H(aq)H(g)的过程，H3H4都一样大。,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,2.(2017浙江11月选考，19)根据Ca(OH)2/CaO体系的能量循环图：,答案,解析,下列说法正确的是 A.H50 B.H1H20 C.H3H4H5 D.H1H2H3H4H50,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,解析根据气态水变为液态水放热，故A错误； 由转化关系图可知H1H20，故B错误； 由转化关系图可知H3H4H5，故C错误； 由转化关系图可知，经过一个循环之后回到原始状态，H1H2H3H4H50，故D正确。,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,3.(2017浙江4月选考，9)下列物质放入水中，会显著放热的是 A.食盐 B.蔗糖 C.酒精 D.生石灰,答案,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,4.(2017浙江4月选考，19)已知断裂1 mol H2(g)中的HH键需要吸收436.4 kJ的能量，断裂1 mol O2(g)中的共价键需要吸收498 kJ的能量，生成H2O(g)中的1 mol HO键能放出462.8 kJ的能量。下列说法正确的是 A.断裂1 mol H2O中的化学键需要吸收925.6 kJ的能量 B.2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H480.4 kJmol1 C.2H2O(l)=2H2(g)O2(g)H471.6 kJmol1 D.H2(g) O2(g)=H2O(l)H240.2 kJmol1,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,解析未说明1 mol H2O的状态，不能计算能量变化，A错误； 2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H436.4 kJmol12498 kJmol14462.8 kJmol1480.4 kJmol1，B正确； 未知气态水转化为液态水时放出的热量不能计算焓变，C错误； 根据B中分析可知H2(g) O2(g)=H2O(g)H240.2 kJmol1，D错误。,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,5.(2016浙江10月选考，19)根据能量变化示意图，下列热化学方程式正确的是,A.N2(g)3H2(g)=2NH3(g)H(ba) kJmol1 B.N2(g)3H2(g)=2NH3(g)H(ab) kJmol1 C.2NH3(l)=N2(g)3H2(g)H2(abc) kJmol1 D.2NH3(l)=N2(g)3H2(g)H2(bca) kJmol1,解析,答案,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,解析根据图示知N2(g)3H2(g)=2NH3(g)H2(ba) kJmol1，所以A、B两项错误； 根据图示知2NH3(l)=N2(g)3H2(g)H2(bca) kJmol1，所以C项错误、D项正确。,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,6.2017浙江11月选考，30(一)(3)十氢萘是具有高储氢密度的氢能载体，经历“十氢萘(C10H18)四氢萘(C10H12)萘(C10H8)”的脱氢过程释放氢气。已知： C10H18(l)C10H12(l)3H2(g)H1 C10H12(l)C10H8(l)2H2(g)H2 H1H20，C10H18C10H12的活化能为Ea1，C10H12C10H8的活化能为Ea2，十氢萘的常压沸点为192 ；在192 ，液态十氢萘脱氢反应的平衡转化率约为9%。,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,温度335 ，在恒容密闭反应器中进行高压液态十氢萘(1.00 mol)催化脱氢实验，测得C10H12和C10H8的产率x1和x2(以物质的量分数计)随时间的变化关系，如图1所示。,在8 h时，反应体系内氢气的量为 mol(忽略其他副反应)。 解析该反应可以直接看作十氢萘分别分解为四氢萘和萘，则生成氢气的物质的量：0.374 mol50.027 mol31.951 mol。,解析,答案,1.951,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,x1显著低于x2的原因是_ 。 在图2中绘制“C10H18C10H12C10H8”的“能量反应过程”示意图。,答案,催化剂显著降低了反应2的活化能，反应生成的,C10H12很快转变成C10H8，故x1显著低于x2,答案,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,7.2017浙江4月选考，30(1)已知：2Al2O3(s)=4Al(g)3O2(g)H13 351 kJmol1 2C(s)O2(g)=2CO(g)H2221 kJmol1 2Al(g)N2(g)=2AlN(s)H3318 kJmol1 碳热还原Al2O3合成AlN的总热化学方程式是_ 。,答案,Al2O3(s)3C(s)N2(g),=2AlN(s)3CO(g) H1 026 kJmol1,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,答案,8.2017浙江10月选考，30(2)已知：Cl2(g)2NaOH(aq)=NaCl(aq)NaClO(aq)H2O(l) H1102 kJmol1 3Cl2(g)6NaOH(aq)=5NaCl(aq)NaClO3(aq)3H2O(l)H2422 kJmol1 写出在溶液中NaClO分解生成NaClO3的热化学方程式：_ 。,3NaClO(aq)=,2NaCl(aq)NaClO3(aq) H116 kJmol1,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,答案,9.2017浙江4月选考，30(2)已知298 K和101 kPa条件下： N2(g)3H2(g)=2NH3(g)H1 2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H2 2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H3 4
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