2019年高中化学 专题1 化学反应与能量变化专题归纳提升 苏教版选修4.doc

2019年高中化学 专题1 化学反应与能量变化专题归纳提升 苏教版选修4电化学电解反应与能量变化金属的腐蚀与防护)学习原电池和电解池的方法与规律1.重视基础，形成知识规律(1)原电池、电解池、电镀池判定规律若无外接电源，可能是原电池，然后依据原电池的形成条件分析判定，主要思路是“三看”：先看电极：两极为导体且活泼性不同；再看溶液：两极插入电解质溶液中；后看回路：形成闭合回路或两电极接触。若有外接电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解池或电镀池。当阳极金属与电解质溶液中的金属阳离子相同则为电镀池，其余情况为电解池。(2)以惰性电极电解水溶液，分析电解反应的一般方法步骤分析电解质水溶液的组成，找全离子并分为阴、阳离子两组；分别对阴、阳离子排出放电顺序，写出两极上的电极反应式；合并两个电极反应式，得出电解反应的总化学方程式或离子方程式。(3)电解有关计算的方法规律有关电解的计算通常是求电解后某产物质量、气体的体积、某元素的化合价以及溶液的pH、物质的量浓度等。解答此类题的方法有两种：一是根据电解方程式或电极反应式列比例式求解；二是利用各电极、线路中转移的电子数目守恒求解。2抓住关键，把握实质无论是一个基本概念、基本原理的理解，还是一个基本模型的分析、基本反应式的书写等，要提纲挈领地抓住其关键内容，比如电解概念的中心词有：电流、电解质、氧化还原反应、阴阳极等，它告诉我们：必须有外加电源，这是与原电池的最大区别；要有电解质做介质或参与反应；一定要是氧化还原反应情况(这也是电解原理的核心内容)，其他如发生中和反应等的物质就不能构成电解池的条件；电极名称与原电池有区别。这样来理解问题，既能加深印象，又容易把握实质。3应用对比，发现异同对比是深化理解的“良药”，是化学学科一种重要的学习方法。可以将有联系或易混淆的知识放在一起比较，如电解知识与原电池知识、电解池与电镀池等；也可以将形似而质异或形异而质似的习题放在一起比较分析，以此来加深对知识的理解。4善于总结，注意归纳将须记忆的东西浓缩的越多，提炼的越精简，就越容易记住。本单元可以归纳的知识还是比较多的。如用惰性电极电解酸、碱、盐溶液，就可以分为电解水型(例NaOH)、电解电解质型(如CuCl2)、放H2生碱型(如NaCl)、放O2生酸型(如CuSO4)等。又如电极名称与电极反应的关系可以用四个字概括：阳氧，阴还；实际上只需记“阳氧”两个字就可以了，其他的可以推理。再如电解的计算是本单元的一个重点应用问题，其常用的解题方法可以归结为两种：一是根据电解方程式或电极反应式列比例求解；二是利用各电极、线路中转移的电子数目守恒列等式求解(此法较为简便)。如图是一个化学过程的示意图。已知甲池的总反应式为：(1)请回答图中甲、乙池的名称。甲池是_装置。乙池是_装置。(2)请回答下列电极的名称：A(石墨)电极的名称是_。(3)写出电极反应式：通入CH3OH的电极的电极反应式是_，B(Ag)电极的电极反应式为_。(4)乙池中反应的化学方程式为_。(5)当乙池中B(Ag)极的质量增加5.40 g时，甲池中理论上消耗O2_mL(标准状况下)；此时丙池某电极析出1.60 g某金属，则丙池的某盐溶液可能是_(填序号)。AMgSO4BCuSO4CNa2SO4DAgNO3【解析】(2)CH3OH与O2反应，O2得电子生成OH，作为正极。与通O2一极相连的A电极则为阳极。(3)甲池中的正极反应式为：O22H2O4e=4OH，用总反应式减去正极反应式，即得负极反应式。(4)乙池为电解AgNO3溶液的反应，阳极反应式为2H2O4e=O24H，阴极反应式为4Ag4e=4Ag。将两个电极反应式相加，即得总反应式。(5)串联电路中得失电子数相等，4，解得V0.28 L280 mL。在溶液中能析出金属的应该是不活泼金属的盐，若AgNO3溶液少量时，阴极可能增重1.60 g，则可能是B、D。【答案】(1)原电池(化学能转化为电能)电解池(2)阳极(3)CH3OH8OH6e=CO6H2OAge=Ag(4)4AgNO32H2O4AgO24HNO3(5)280BD有关电解的计算1.常用的三种方法(1)根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电荷量等类型的计算，其依据是电路上转移的电子数相等；(2)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比例式计算；(3)根据关系式计算：根据得失电子守恒关系找到已知量与未知量之间的桥梁，得出计算所需的关系式。2步骤(1)根据与电源的连接情况或实验现象，准确判断电极上发生氧化还原反应的类型和电极名称；(2)准确写出电极反应式；(3)根据题目所给条件和所要求解的问题，使用上述合适的方法建立等量关系求解。在0 和1.01105 Pa下，用铂电极电解硫酸铜溶液，当阴极产生6.4 g铜时，阳极放出()A1.12 L氢气B1.12 L氧气C2.24 L氢气D2.24 L氧气【解析】方法一用铂电极进行电解，两极反应为：阴极：Cu22e=Cu阳极：4OH4e=2H2OO2电解时阴极上流入的电子数等于阳极上流出的电子数，且两极产物的关系为CuO2，阳极上产生气体为氧气，其体积为22.4 Lmol11.12 L。方法二据总反应式计算：设阳极放出O2在标况下的体积为V2CuSO42H2O=2H2SO42CuO2 264g 22.4 L 6.4g V解得V1.12 L【答案】B1(xx安徽高考)某兴趣小组设计如下微型实验装置。实验时，先断开K2，闭合K1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开K1，闭合K2，发现电流表A指针偏转。下列有关描述正确的是()A断开K2，闭合K1时，总反应的离子方程式为：2H2ClCl2H2B断开K2，闭合K1时，石墨电极附近溶液变红C断开K1，闭合K2时，铜电极上的电极反应为：Cl22e=2ClD断开K1，闭合K2时，石墨电极作正极【解析】本题考查原电池及电解池工作原理，旨在考查考生对知识的综合应用能力。断开K2，闭合K1时，装置为电解池，两极均有气泡产生，则反应为2Cl2H2OH22OHCl2，石墨为阳极，铜为阴极，因此石墨电极处产生Cl2，在铜电极处产生H2，附近产生OH，溶液变红，故A、B两项均错误；断开K1、闭合K2时，为原电池反应，铜电极反应为H22e2OH=2H2O，为负极，而石墨电极反应为Cl22e=2Cl，为正极，故C项错误，D项正确。【答案】D2(xx安庆模拟)如图所示，Pt、Cu、Zn、C分别为四个电极，当闭合开关后，以下叙述正确的是()ACu极附近OH浓度增大BCu极为原电池负极C电子流向是由C极流向Pt极D当C极上有4 mol电子转移时，Pt极上有1 mol O2生成【解析】闭合开关后，右侧装置中有自发的氧化还原反应发生，是原电池，Zn作原电池的负极，C作正极，左侧装置是电解池，Cu作阴极，Pt作阳极，B项错误。Cu电极的电极反应式为2H2e=H2，OH浓度增大，A项正确。电子流向为由电解池的阳极Pt流向原电池的正极C，C项错误。Pt电极的电极反应式为2Cl2e=Cl2，当有4 mol电子转移时，Pt电极上有2 mol Cl2生成，D项错误。【答案】A3有关如图装置的叙述不正确的是()A这是电解NaOH溶液的装置B该装置中Pt为正极，电极反应为O22H2O4e=4OHC该装置中Fe为负极，电极反应为Fe2OH2e=Fe(OH)2D这是一个原电池装置【解析】装置中无外接直流电源，不可能是电解池，符合原电池的构成条件，是原电池，A错误，D正确；该电池是Fe的吸氧腐蚀，Fe为负极，Pt为正极，O2是正极反应物，故B、C正确。【答案】A4用铂电极电解CuCl2与CuSO4的混合溶液(浓度均为2 molL1)50 mL，当阴极析出9.6 g固体时，标准状况下阳极得到的气体是()A3.36 LB2.8 LC6.72 LD4.48 L【解析】阴极：Cu2Cu2e 64 g 2 mol 9.6 g 0.3 mol阳极首先是Cl失电子，但Cl失电子数最多为2 molL10.05 L2|0(1)|0.2 mol，产生0.1 mol Cl2，按得失电子数相等，显然还有(0.30.2) mol电子是水电离的OH失去的，由4OHO24e知n(O2)0.025 mol。故阳极得到的气体为：(0.10.025) mol22.4 Lmol12.8 L。【答案】B5(xx福建高考)铅蓄电池的工作原理为：PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O，如图，下列判断不正确的是()AK闭合时，d电极反应式：PbSO42H2O2e=PbO24HSOB当电路中转移0.2 mol电子时，中消耗的H2SO4为0.2 molCK闭合时，中SO向c电极迁移DK闭合一段时间后，可单独作为原电池，d电极为正极【解析】选项A：K闭合时为原电池，为电解池，中发生充电反应，d电极为阳极，发生氧化反应，其反应式为PbSO42H2O2e=PbO24HSO，所以A正确。选项B：在上述总反应式中，得失电子总数为2e，当电路中转移0.2 mol电子时，可以计算出中消耗的硫酸的量为0.2 mol，所以B项正确。选项C：K闭合时d是阳极，阴离子向阳极移动，所以C项错误。选项D：K闭合一段时间，也就是充电一段时间后可以作为原电池，由于c表面生成Pb，放电时作原电池的负极，d表面生成PbO2，放电时作原电池的正极，所以D项正确。【答案】C6500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)6.0 mol/L，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4 L气体(标准状况下)，假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是()A原混合溶液中c(K)为4 mol/LB上述电解过程中共转移4 mol电子C电解得到的Cu的物质的量为0.5 molD电解后溶液中c(H)为2 mol/L【解析】阴极上分段发生以下两个反应：Cu22e=Cu,2H2e=H2，阳极反应式为4OH4e=2H2OO2，当阳极产生22.4 L氧气时，转移电子4 mol，此时阴极上H放电2 mol，还有2 mol电子转移来自于Cu2放电，析出Cu 1 mol，溶液中c(K)c(NO)2c(Cu2)6.0 mol/L22.0 mol/L，故A、C项错，B项正确；根据电荷守恒，电解后溶液中c(H)2c(Cu2)4 mol/L，D项错。【答案】B7如下图，通电5 min后，电极的质量增加2.16 g，回答：(1)电源：a是_极，b是_极；A池电极反应式，电极：_；电极：_。C池电极反应式，电极：_；电极：_。(2)如果B池中共收集到224 mL气体(标准状况)，且溶液体积为200 mL(设电解过程中溶液体积不变)，则通电前溶液中Cu2的物质的量浓度为_【解析】(1)因C池中电极质量增加，说明电极为阴极，Ag得电子；电极为阳极，OH失电子，故电源a极为负极，b极为正极，A池中电极为阴极，H得电子，电极为阳极，Cl失去电子。(2)流经电路的电子的物质的量为：0.02 mol，若B池中CuSO4足量，其电解反应方程式为2CuSO42H2O4e2CuO22H2SO4可知每转移0.02 mol电子，生成O2标准状况下的体积为： mol22.4 Lmol10.112 L112 mL，而实得气体224 mL，说明B池中CuSO4不足，电极上除生成Cu外，还有H2生成，设CuSO4的物质的量为x，电解水的物质的量为y，根据电子守恒，可得2x2y0.02 mol，根据气体的体积可得0.01 mol，解得xy0.005 mol，c(CuSO4)0.025 mol/L。【答案】(1)负正2H2e=H22Cl2e=Cl24Ag4e=4Ag4OH4e=2H2OO2(2)0.025 mol/L8(1)阿波罗宇宙飞船使用的是氢氧燃料电池，其电极反应为：2H24OH=4H2O4e，O22H2O4e=4OH。在负极发生反应的物质是_，负极发生的是_(填“氧化”或“还原”)反应，电池反应是_。(2)在下图所示装置中，试管A、B中的电极为多孔的惰性电极；C、D为两个铂夹夹在被Na2SO4溶液浸湿的滤纸条上，滤纸条的中部滴有KMnO4液滴；电源有a、b两极。若在A、B中充满KOH溶液后倒立于KOH溶液的水槽中，切断K1，闭合K2、K3，通直流电，实验现象如图所示。则：标出电源的正、负极：a为_极，b为_极。在湿的Na2SO4滤纸条中部的KMnO4液滴处有什么现象发生？写出电极反应式：A中_，B中_。若电解一段时间后，A、B中均有气体包围电极。此时切断K2、K3，闭合K1，则电流表的指针是否移动(填“是”或“否”)_，其理由是_。【解析】(2)小题中，电解KOH溶液实质上是电解水，通过观察可知，接通电源电解后，在A试管中产生的气体大约是B试管中气体体积的，说明A中气体是O2，电极反应为4OH4e=2H2OO2；B中气体是H2，电极反应为4H4e=2H2。根据电源与电极的连接情况，可知a是负极，b是正极，C是阴极，D是阳极；在a、b、C、D形成的闭合回路中，阴离子流向正极，所以紫色的MnO从C流向D。【答案】(1)H2氧化2H2O2=2H2O(2)负正紫色向D端移动4OH4e=2H2OO24H4e=2H2是形成了氢氧燃料电池专题综合检测(一)(时间：60分钟分值：100分)一、选择题(本题包括12小题，每小题4分，共计48分)1下列过程需要通电才能进行的是()电离电解电镀电泳电化学腐蚀ABCD全部【解析】电离是指电解质离解成自由移动的离子的过程，不需通电；电化学腐蚀是指金属因构成原电池而加快失去电子；而电解、电镀、电泳均是在通电条件下进行的，故选C。【答案】C2有如下两个反应：2HClH2Cl22HClH2Cl2关于这两个反应的叙述错误的是()A两反应都是氧化还原反应B两反应中的能量转换方式都是热能转变为化学能C反应是电能转变为化学能D反应是热能转变为化学能【解析】根据两反应方程式的特点可知两反应均为氧化还原反应，A正确；为将热能转变为化学能，为电解池，将电能转变为化学能，故选B。【答案】B3(xx浙江嘉兴南湖高二期中)甲烷是一种高效清洁的新能源，0.25 mol甲烷完全燃烧生成液态水时放出222.5 kJ热量，则下列热化学方程式中正确的是()A2CH4(g)4O2(g)=2CO2(g)4H2O(l)；H890 kJmol1BCH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)；H890 kJmol1CCH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)；H890 kJmol1D2CH4(g)4O2(g)=2CO2(g)4H2O(l)；H890 kJmol1【解析】甲烷燃烧为放热反应，HQ3BQ1Q22Q3CQ1Q2Q3DQ1Q22Q3【解析】在H2Cl2=2HCl反应中，如1 mol H2参加反应，则吸热Q1Q2，放热2Q3，因该反应为放热反应，则Q1Q2甲；乙、丁分别浸入H2SO4中，丁反应速率快，说明丁比乙活泼，即活泼性：丁乙；甲、乙与H2SO4形成原电池，甲冒气泡，则甲为正极，金属活泼性乙甲；丙浸入丁的硝酸盐中，丙把丁置换出来，活泼性丙丁，即：丙丁乙甲。(2)电解过程中H2O不变，电解质质量减小，实质是电解电解质，电解质为CuCl2，HCl。实质为电解H2O，电解质为Na2SO4、H2SO4。电解质和H2O都参与电解反应，电解质为：NaCl、CuSO4。【答案】(1)丙丁乙甲(2)CuCl2、HClNa2SO4、H2SO4NaCl、CuSO414(16分)按下图所示装置进行实验，并回答下列问题：(1)判断装置的名称：A池为_，B池为_。(2)锌极为_极，电极反应式为_；铜极为_极，电极反应式为_；石墨棒C1为_极，电极反应式为_；石墨棒C2附近发生的实验现象为_。(3)当C2极析出224 mL气体(标准状况下)时，锌的质量变化为：_，CuSO4溶液的质量变化为：_。【解析】A池中Zn、Cu在CuSO4溶液中构成原电池，B池中两个电极均为石墨电极，在以A为电源的情况下构成电解池，即A原电池带动B电解池。A池中Zn为负极，Cu为正极。B池中C1为阳极，C2为阴极析出H2，周围OH浓度相对增大，酚酞变红。n(H2)0.01 mol，所以电路上转移电子的物质的量为0.01 mol20.02 mol，根据得失电子守恒，锌极有0.01 mol Zn溶解，即Zn极质量减少了0.01 mol65 gmol10.65 g，铜极上有0.01 mol Cu析出，即CuSO4溶液的质量增加了0.01 mol(65 gmol164 gmol1)0.01 g。【答案】(1)原电池电解池(2)负Zn2e=Zn2正Cu22e=Cu阳2Cl2e=Cl2有气泡产生，附近溶液变为红色(3)减少了0.65 g增加了0.01 g15(8分)用下图装置进行电解实验(a、b、c、d均为铂电极)，供选择的有4组电解质溶液，要满足下列要求：组别A槽B槽1NaOHCuSO42AgNO3CuCl23Na2SO4AgNO34NaClAgNO3工作一段时间后A槽的pH增大，B槽的pH减小。b、c两极上反应的离子的物质的量相等。(1)应选择的电解质溶液是上述四组中的第_组。(2)当b极上析出7.1 g电解产物时，a极上析出产物的质量为_g；若B槽电解质溶液为500 mL，且忽略电解前后电解液的体积变化，则此时B槽中的c(H)比电解前增加了_mol/L。【解析】(1)先分析A、B两槽电解一段时间后溶液的pH变化情况，见下表：组别A槽B槽1增大减小2减小不显著3不变减小4增大减小由此可知，符合条件的有1、4组。再分析1、4组中a、b、c、d四个电极上放电的离子，特别注意b、c两极上的反应。组别b极(阳极)c极(阴极)14OHO22Cu22Cu42ClCl22Ag2Ag故符合要求的只有第4组。(2)B槽中有1 mol OH放电，即有1 mol H生成，或从溶液电荷守恒考虑，因NO不消耗，有1 mol Ag反应必有1 mol H生成。设a极上析出x g H2，B槽c(H)增加了y mol/L，则：Cl2H22OH2Ag2H71 g 2 g 2 mol71 g x g 0.5 Ly mol/L列比例式求得x0.2，y0.4。【答案】(1)4(2)0.20.416(16分)(1)xx年广州亚运会主火炬内熊熊大火来源于丙烷的燃烧，丙烷是一种优良的燃料。试回答下列问题：如图是一定量丙烷完全燃烧生成CO2和1 mol H2O(l)过程中的能量变化图，请在图中的括号内填入“”或“”。写出表示丙烷标准燃烧热的热化学方程式：_。二甲醚(CH3OCH3)是一种新型燃料，应用前景广阔。1 mol 二甲醚完全燃烧生成CO2和液态水放出1 455 kJ的热量。若1 mol丙烷和二甲醚的混合气体完全燃烧生成CO2和液态水共放出1 645 kJ的热量，则混合气体中，丙烷和二甲醚的物质的量之比为_。(2)盖斯定律认为：不管化学反应是一步完成或分步完成的，整个过程的总热效应相同。试运用盖斯定律回答下列问题：已知：H2O(g)=H2O(l)H1Q1 kJ/molC2H5OH(g)=C2H5OH(l)H2Q2 kJ/molC2H5OH(g)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(g)H3Q3 kJ/mol若使23 g液态无水酒精完全燃烧，并恢复到室温，则整个过程中放出的热量为_kJ。碳(s)在氧气供应不充分时，生成CO同时还部分生成CO2，因此无法通过实验直接测得反应：C(s)O2(g)=CO(g)的H。但可设计实验，利用盖斯定律计算出该反应的H，计算时需要测得的实验数据有_。【解析】(1)因反应物能量高于生成物的能量，故该反应为放热反应，H0。因为1 mol C3H8完全燃烧生成4 mol H2O，所以放出热量为553.75 kJ42 215 kJ，所以表示丙烷标准燃烧热的热化学方程式为C3H8(g)5O2(g)=3CO2(g)4H2O(l)H2 215 kJ/mol。1 645C3H82 215二甲醚1 455190570所以C3H8与二甲醚物质的量之比为19057013。(2)设已知三个方程式分别为a、b、c，则据盖斯定律知：cb3a得到：C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)反应热HQ3(Q2)3(Q1)(Q3Q23Q1) kJ/mol，所以23 g(即0.5 mol)液态乙醇完全燃烧生成液态H2O时放出热量为0.5(Q3Q23Q1)kJ。C(s)O2(g)=CO2(g)H1CO(g)O2(g)=CO2(g)H2两式相减得：C(s)O2(g)=CO(g)HH1H2故所需数据为：C(s)和CO(g)的标准燃烧热。【答案】(1)C3H8(g)5O2(g)=3CO2(g)4H2O(l)H2 215 kJ/mol13(2)0.5(Q3Q23Q1)C(s)和CO(g)的标准燃烧热