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高考化学 化学能与热能 专项训练（WORD版）
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这是一份高考化学 化学能与热能 专项训练（WORD版），共18页。试卷主要包含了化学反应中的能量变化，反应热和焓变，吸热反应和放热反应，燃烧热和中和热，热化学方程式等内容，欢迎下载使用。
考点 焓变与反应热、热化学方程式
1．化学反应中的能量变化
(1)化学反应中的两大变化：________变化和________变化。
(2)化学反应中的两大守恒：________守恒和________守恒。
(3)化学反应中的能量转化形式：热能、光能、电能等，通常主要表现为热量的变化。
2．反应热和焓变
(1)焓与焓变
(2)反应热和焓变的关系
反应热是一定条件下化学反应释放或吸收的热量。恒压条件下进行的化学反应的________等于反应热，因此常用________表示反应热。
3．吸热反应和放热反应
放热反应和吸热反应的比较：
续表
4．燃烧热和中和热
(1)燃烧热
①概念：在101 kPa时，________纯物质完全燃烧生成________的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。
其中的“完全燃烧”，是指物质中下列元素完全转变成对应的氧化物：C→________，H→________，S→________等。
②在书写热化学方程式时，应以燃烧 1 ml 物质为标准来配平其余物质的化学计量数。例如：
C8H18(l)＋eq \f(25,2)O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)
ΔH＝－5 518 kJ·ml－1。
(2)中和热
①概念：在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成 1 ml液态H2O时的反应热叫做中和热。
②用离子方程式可表示为______________
______________。
(2)有关中和热的判断，一看是否以生成1 ml H2O为标准，二看酸碱的强弱和浓度，应充分考虑弱酸、弱碱，电离吸热，浓的酸碱稀释放热等因素。(3)中和反应的实质是H＋和OH－反应生成H2O，若反应过程中有其他物质生成(如生成不溶性物质、难电离物质等)，这部分反应热不在中和热之内，如H2SO4与Ba(OH)2反应生成1 ml H2O(l)，同时还生成BaSO4沉淀，故放出的热量大于57.3 kJ。
(3)中和反应反应热的测定
①装置
②计算公式
ΔH＝－eq \f(m碱＋m酸·c·t2－t1,n) kJ·ml－1
t1—起始温度，t2—终止温度，n—生成水的物质的量。
③注意事项
a．泡沫塑料板和碎泡沫塑料(或纸条)的作用是保温隔热，减少实验过程中的热量损失。
b．为保证酸完全中和，采取的措施是使碱稍过量。
c．实验操作中注意：测量溶液温度时使用同一温度计；酸碱混合时要迅速；最终温度测最高值。
d．实验装置注意：使用碎泡沫、塑料盖板、环形玻璃搅拌棒等均为保温，防止热量散失。
e．计算时，取3次实验的平均值计算。
5．热化学方程式
(1)热化学方程式及其意义
①概念：表示参加反应的物质的物质的量和反应热的关系的化学方程式。
②意义：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________变化。例如：H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·ml－1，表示在25 ℃和1.01×105 Pa下，1 ml氢气和0.5 ml氧气完全反应生成1 ml液态水时放出285.8 kJ的热量。
(2)书写热化学方程式的“五步”
[名师提醒] (1)对于同素异形体，除注明聚集状态外，还要注明名称。因为同素异形体虽然构成元素相同，但属于不同物质，其本身具有的能量不同，所以反应中的ΔH也不同。
(2)物质本身具有的能量与物质的聚集状态有关。聚集状态不同，反应热ΔH的数值以及符号都可能不同。等量的同一物质，气态时能量最大，其次为液态，最小的为固态。
(3)ΔH与反应的“可逆性”
可逆反应的ΔH表示完全反应时的热量变化，与反应是否可逆无关。如N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·ml－1，表示在298 K时，1 ml N2(g)和3 ml H2(g)完全反应生成2 ml NH3 (g)时放出92.4 kJ的热量。但实际上1 ml N2(g)和3 ml H2(g)充分反应，不可能生成2 ml NH3(g)，故实际反应放出的热量小于92.4 kJ。
题组一 焓变的理解
1．(2021浙江6月选考)相同温度和压强下，关于反应的ΔH，下列判断正确的是( )
A．ΔH1>0，ΔH2>0
B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2
C．ΔH1>ΔH2，ΔH3>ΔH2
D．ΔH2＝ΔH3＋ΔH4
2．(2021浙江1月选考)在298.15 K、100 kPa条件下，N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·ml－1，N2 (g)、H2(g)和NH3(g)的比热容分别为29.1、28.9和35.6 J·K－1·ml－1。一定压强下，1 ml反应中，反应物[N2(g)＋3H2(g)]、生成物[2NH3(g)]的能量随温度T的变化示意图合理的是( )
题组二 能量变化图分析
3．(2020浙江1月选考)在一定温度下，某反应达到了化学平衡，其反应过程对应的能量变化如图。下列说法正确的是( )
A．Ea为逆反应活化能，Ea′为正反应活化能
B．该反应为放热反应，ΔH＝Ea′－Ea
C．所有活化分子的平均能量高于或等于所有分子的平均能量
D．温度升高，逆反应速率加快幅度大于正反应加快幅度，使平衡逆移
4．(2021山东化学)18O标记的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中发生水解，部分反应历程可表示为
( )
A．反应Ⅱ、Ⅲ为决速步
B．反应结束后，溶液中存在18OH－
C．反应结束后，溶液中存在CHeq \\al(18,3)OH
D．反应Ⅰ与反应Ⅳ活化能的差值等于图示总反应的焓变
题组三 燃烧热、中和热
5．(2022湛江模拟)已知25 ℃、101 kPa下，1 ml水蒸发为水蒸气需要吸热44.0 kJ
①H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH1＝－57.3 kJ·ml－1
②2CH3OH(l)＋3O2(g)===4H2O(g)＋2CO2(g) ΔH2＝－1 277.0 kJ·ml－1
下列有关说法错误的是( )
A．若反应②中CH3OH变为气态，则该反应的反应热 ΔH>ΔH2
B．CH3OH(l)的燃烧热ΔH＝－726.5 kJ·ml－1
C．CH3COOH(aq)＋NaOH(aq)===CH3COONa(aq)＋H2O(l) ΔH>－57.3 kJ·ml－1
D．液态水变为水蒸气过程中需要克服分子间作用力
6．某实验小组用0.50 ml·L－1 NaOH溶液和0.50 ml·L－1 硫酸溶液进行反应热的测定。
(1)写出该反应的热化学方程式[生成1 ml H2O(l)时的反应热为－57.3 kJ·ml－1]：______________
______________。
(2)取50 mL NaOH溶液和30 mL硫酸溶液进行实验，实验数据如下表。
①请填写下表中的空白：
②近似认为0.50 ml·L－1 NaOH溶液和0.50 ml·L－1 硫酸溶液的密度都是1.0 g·mL－1，中和后生成的溶液的比热容c＝4.18 J·g－1·℃－1。则生成 1 ml H2O(l)时的反应热ΔH＝______________(取小数点后一位)。
③上述实验数值结果与－57.3 kJ·ml－1有偏差，产生偏差的原因不可能是________(填字母)。
a．实验装置保温、隔热效果差
b．量取NaOH溶液的体积时仰视读数
c．分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
d．用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度
题组四 热化学方程式
7．(2022四川双流中学质检)有关热化学方程式书写与对应表述均正确的是( )
A．稀硫酸与0.1 ml·L－1 NaOH溶液反应：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝＋57.3 kJ·ml－1
B．在101 kPa下H2(g)的燃烧热为285.8 kJ·ml－1，则水分解的热化学方程式：2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋571.6 kJ·ml－1
C．已知CH3OH(l)的燃烧热为726.8 kJ·ml－1，则有CH3OH(l)＋eq \f(3,2)O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－726.8 kJ·ml－1
D．已知9.6 g硫粉与11.2 g铁粉混合加热生成17.6 g FeS(s)时放出19.12 kJ热量，则Fe(s)＋S(s)===FeS(s) ΔH＝－95.6 kJ·ml－1
8．(2022吉林联考)(1)实验测得16 g甲醇[CH3OH(l)]在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出363.25 kJ的热量，试写出甲醇燃烧热的热化学方程式：________________________。
(2)从化学键的角度分析，化学反应的过程就是反应物的化学键被破坏和生成物的化学键的形成过程。已知反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝a kJ·ml－1。有关键能数据如下：
试根据表中所列键能数据估算a的数值________。
(3)依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的反应热进行推算。已知：
C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ·ml－1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2＝－571.6 kJ·ml－1
2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH3＝－2 599 kJ·ml－1
根据盖斯定律，计算298 K时由C(s，石墨)和H2(g)生成1 ml C2H2(g)反应的反应热为ΔH＝______。C2H2的燃烧热为______kJ·ml－1，氢气的热值为 ________kJ·g－1。
(4)473 K、101 kPa时，把1 ml H2和1 ml I2放在某密闭容器中进行反应，热化学方程式如下：H2(g)＋I2(g)2HI(g) ΔH＝－14.9 kJ·ml－1，测得反应放出的热量总是少于14.9 kJ，其原因是________________________。
考点 反应热大小的比较和有关计算
1．盖斯定律
(1)内容：对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应焓变都是一样的。即：化学反应的反应热只与反应体系的________和________有关，而与反应的________无关。
(2)本质：盖斯定律的本质是________守恒定律。
(3)计算方法
①热化学方程式相加或相减，如
a．C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1
b．C(s)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO(g) ΔH2
由a－b可得
CO(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO2(g) ΔH＝________
②合理设计反应途径，如
顺时针方向和逆时针方向变化反应热代数和相等，ΔH＝ΔH1＋ΔH2。
2．反应热的有关计算
(1)根据热化学方程式的反应热计算
计算依据：反应热与反应中各物质的物质的量成正比。若题目给出了相应的热化学方程式，则按照热化学方程式与ΔH的关系计算反应热；若没有给出热化学方程式，则根据条件先得出热化学方程式，再计算反应热。
(2)根据反应物和生成物的能量计算
①计算公式：ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量。
②根据燃烧热计算要紧扣反应物为“1 ml”、生成物为稳定的氧化物来确定。Q放＝n(可燃物)×ΔH。
(3)根据反应物和生成物的键能计算
计算公式：ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和。
利用键能计算反应热的关键，就是要算清物质中化学键的数目，清楚中学阶段常见单质、化合物中所含共价键的种类和数目。
(4)根据盖斯定律计算、比较
如：根据下列反应过程，试判断ΔH的关系：
①aA(g)===B(g) ΔH1，A(g)===eq \f(1,a)B(g) ΔH2，则ΔH1＝aΔH2。
②A(g)===B(g) ΔH1，aB(g)===aA(g) ΔH2，所以ΔH2＝－aΔH1。
③，所以ΔH＝ΔH1＋ΔH2。
3．反应热的大小比较
比较ΔH的大小时需考虑正负号，对放热反应，放热越多，ΔH越小；对吸热反应，吸热越多，ΔH越大。
(1)同一反应，生成物状态不同时
如A(g)＋B(g)===C(g) ΔH1<0
A(g)＋B(g)===C(l) ΔH2<0
因为C(g)===C(l) ΔH3<0，而ΔH3＝ΔH2－ΔH1，所以 ΔH1________ΔH2。
(2)同一反应，反应物状态不同时
如S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1＝－a kJ·ml－1
S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2＝－b kJ·ml－1
因为S(g)===S(s) ΔH3＝ΔH1－ΔH2<0，所以ΔH1________ΔH2。
(3)反应物为同素异形体，产物相同时
如C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－a kJ·ml－1
C(s，金刚石)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－b kJ·ml－1
因为石墨能量低，则C(s，石墨)===C(s，金刚石) ΔH＝ΔH1－ΔH2>0，所以ΔH1________ΔH2。
(4)两个有联系的不同反应相比较时
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1<0
C(s)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO(g) ΔH2<0
C(s)eq \(――→,\s\up17(ΔH1))CO2(g)
C(s)eq \(――→,\s\up17(ΔH2))CO(g)eq \(――→,\s\up17(ΔH3))CO2(g)
因为ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，ΔH1<0，ΔH2<0，ΔH3<0，所以 ΔH1________ΔH2。
据此可以写出热化学方程式：CO(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO2(g) ΔH＝ΔH1－ΔH2。
题组一 盖斯定律及应用
1．(2020北京化学)依据图示关系，下列说法不正确的是( )
A．石墨燃烧是放热反应
B．1 ml C(石墨)和1 ml CO分别在足量O2中燃烧，全部转化为CO2，前者放热多
C．C(s，石墨)＋CO2(g)===2CO(g) ΔH＝ΔH1－ΔH2
D．化学反应的ΔH，只与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关
/
题组二 反应热大小比较
2．(2020浙江7月选考)关于下列ΔH的判断正确的是( )
COeq \\al(2－,3)(aq)＋H＋(aq)===HCOeq \\al(－,3)(aq) ΔH1
COeq \\al(2－,3)(aq)＋H2O(l)HCOeq \\al(－,3)(aq)＋OH－(aq) ΔH2
OH－(aq)＋H＋(aq)===H2O(l) ΔH3
OH－(aq)＋CH3COOH(aq)===CH3COO－(aq)＋H2O(l) ΔH4
A．ΔH1<0 ΔH2<0 B．ΔH1<ΔH2
C．ΔH3<0 ΔH4>0 D．ΔH3>ΔH4
3．(2022山东、湖北部分重点冲刺)下列四组热化学方程式中ΔH1>ΔH2的是( )
①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1；
C(s)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO(g) ΔH2
②eq \f(1,2)H2(g)＋eq \f(1,2)Cl2(g)===HCl(g) ΔH1；
H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH2
③CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH1；
CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(s) ΔH2
④HCl(aq)＋NaOH(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l) ΔH1；HCl(aq)＋NH3·H2O(aq)===NH4Cl(aq)＋H2O(l) ΔH2
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
题组三 反应热计算
4．(2022广东汕头模拟)断裂1 ml化学键所需的能量如表，火箭燃料肼(H2N—NH2)的有关化学反应的能量变化如图所示，则下列说法错误的是( )
A.N2(g)比O2(g)稳定
B．N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－534 kJ·ml－1
C．图中的ΔH3＝3 286 kJ·ml－1
D．表中的a＝391
5．(2021浙江1月选考)已知共价键的键能与热化学方程式信息如下表：
则2O(g)===O2(g)的ΔH为( )
A．428 kJ·ml－1
B．－428 kJ·ml－1
C．498 kJ·ml－1
D．－498 kJ·ml－1
第19讲 原电池 化学电源
考点 原电池的工作原理及应用
1．原电池的概念
将________能转化为________的装置，其本质是发生了________反应。
2．构成条件
3．工作原理
4.三个移动方向
5．原电池原理的“四”个基本应用
(1)加快氧化还原反应的速率
一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率加快。例如，在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。
(2)比较金属活动性强弱
两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。
(3)设计制作化学电源
(4)用于金属的防护
使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。例如，要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。
题组一 原电池的构成条件
1．在如图所示的8个装置中，属于原电池的是( )
A．①④ B．③④⑤
C．④⑧ D．②④⑥⑦
题组二 原电池工作原理的分析及理解
2．(2021广东化学)火星大气中含有大量CO2，一种有CO2参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。该电池以金属钠为负极，碳纳米管为正极，放电时( )
A．负极上发生还原反应
B．CO2在正极上得电子
C．阳离子由正极移向负极
D．将电能转化为化学能
3．原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中错误的是( )
A．(1)中Mg作负极，(3)中Fe作正极
B．(2)中Mg作正极，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
C．(3)中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
D．(4)中Cu作正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
4．(2021浙江6月选考)某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示，电极A为非晶硅薄膜，充电时Li＋得电子成为Li嵌入该薄膜材料中；电极B为LiCO2薄膜；集流体起导电作用。下列说法不正确的是( )
A．充电时，集流体A与外接电源的负极相连
B．放电时，外电路通过a ml电子时，LiPON薄膜电解质损失a ml Li＋
C．放电时，电极B为正极，反应可表示为Li1－xCO2＋xLi＋＋xe－===LiCO2
D．电池总反应可表示为LixSi＋Li1－xCO2eq \(,\s\up17(放电),\s\d15(充电))Si＋LiCO2
题组三 原电池原理的应用
5．有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：
由此可判断这四种金属的活动性顺序是( )
A．a>b>c>d B．b>c>d>a
C．d>a>b>c D．a>b>d>c
6．选择合适的图像填空：
(1)将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸中，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是________。
(2)将过量的两份锌粉a、b分别加入定量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积 V(L)与时间t(min)的关系是________。
(3)将(1)中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液，其他条件不变，则图像是________。
考点 化学电源
1．一次电池
2.二次电池
铅酸蓄电池是最常见的二次电池，总反应为
Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)eq \(,\s\up17(放电),\s\d15(充电))2PbSO4(s)＋2H2O(l)
3．燃料电池
氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池。
电化学中常见的五大介质(以CH3OHO2燃料电池为例)
介质一：K2SO4溶液(中性)
总反应式：2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O
(－)负极：______________
(＋)正极：______________
介质二：KOH介质(碱性)
总反应式：2CH3OH＋3O2＋4OH－===2COeq \\al(2－,3)＋6H2O
(－)负极：______________
(＋)正极：______________
介质三：H2SO4溶液(酸性)
总反应式：2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O
(－)负极：______________
(＋)正极：______________
介质四：熔融盐介质，如熔融的K2CO3
总反应：2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O
(－)负极：______________
(＋)正极：______________
介质五：掺杂Y2O3的ZrO3固体电解质，在高温下能传导正极生成的O2－
总反应：2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O
(－)负极：______________
(＋)正极：______________
题组一 常见的化学电源、及新型一次电池
1．(2019浙江高考)化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。
下列说法不正确的是( )
A．甲：Zn2＋向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H＋浓度增加
B．乙：正极的电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－
C．丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄
D．丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降
题组二 新型二次电池
2．(2020全国卷Ⅰ)科学家近年发明了一种新型ZnCO2水介质电池。电池示意图如下，电极为金属锌和选择性催化材料。放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。下列说法错误的是( )
A．放电时，负极反应为Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)eq \\al(2－,4)
B．放电时，1 ml CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2 ml
C．充电时，电池总反应为2Zn(OH)eq \\al(2－,4)===2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2O
D．充电时，正极溶液中OH－浓度升高
3．(2021辽宁化学)如图，某液态金属储能电池放电时产生金属化合物Li3Bi。下列说法正确的是( )
A．放电时，M电极反应为Ni－2e－===Ni2＋
B．放电时，Li＋由M电极向N电极移动
C．充电时，M电极的质量减小
D．充电时，N电极反应为Li3Bi＋3e－===3Li＋＋Bi
题组三 不同环境下的燃料电池
4．(2021山东化学)以KOH溶液为离子导体，分别组成CH3OHO2、N2H4O2、(CH3)2NNH2O2清洁燃料电池，下列说法正确的是( )
A．放电过程中，K＋均向负极移动
B．放电过程中，KOH物质的量均减小
C．消耗等质量燃料，(CH3)2NNH2O2燃料电池的理论放电量最大
D．消耗1 ml O2时，理论上N2H4O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2 L
5．(2021河北化学)KO2电池结构如图，a和b为两个电极，其中之一为单质钾片。关于该电池，下列说法错误的是( )
A．隔膜允许K＋通过，不允许O2通过
B．放电时，电流由b电极沿导线流向a电极；充电时，b电极为阳极
C．产生1 Ah电量时，生成KO2的质量与消耗O2的质量比值约为2.22
D．用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗3.9 g钾时，铅酸蓄电池消耗0.9 g水
题组四 交换膜在原电池中的应用
6．(2020山东化学)微生物脱盐电池是一种高效、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NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用图示装置处理有机废水(以含CH3COO－的溶液为例)。下列说法错误的是( )
A．负极反应为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋
B．隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜
C．当电路中转移1 ml电子时，模拟海水理论上除盐58.5 g
D．电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2∶1
7．(2021湖南化学)锌溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池，广泛应用于再生能源储能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌溴液流电池工作原理如图所示：
下列说法错误的是( )
A．放电时，N极为正极
B．放电时，左侧贮液器中ZnBr2的浓度不断减小
C．充电时，M极的电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn
D．隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过
第20讲 电解池 金属的电化学腐蚀与防护
考点 电解的原理
1．电解
在________作用下，电解质在两个电极上分别发生________反应和________反应的过程。
[名师提醒] 电解与电离两概念的联系与区别
联系：电解是在电解质电离的基础上完成的。
区别：电解需外加电源，是化学过程；电离一般在水溶液中或熔融状态下完成，为物理过程。
2．电解池
(1)概念：电解池是把________转变为________能的装置。
(2)构成条件
①有外接直流电源。
②有与直流电源相连的两个电极。
③形成闭合回路。
④有电解质溶液或熔融电解质。
(3)电解工作原理(以电解CuCl2溶液为例)
总反应离子方程式：______________。
(4)电子和离子移动方向
3．电解过程思维模式
(1)思维模式
(2)阴、阳极的判断方法
(3)放电顺序及电极反应书写
①阴、阳两极上的放电顺序
a．阴极(与电极材料无关)
氧化性强的先放电，放电顺序：
b．阳极(与电极材料有关)
ⅰ.活性电极作阳极(除Au、Pt以外的金属)，则活性电极本身失去电子，发生氧化反应。如Cu－2e－===Cu2＋，Fe－2e－===Fe2＋。
ⅱ.惰性电极作阳极(Pt、Au、石墨棒)
离子的放电顺序为
②电解反应的总化学方程式或离子方程式。
a．必须在连接号上标明“电解”。
b．只是电解质被电解，电解化学方程式中只写电解质及电解产物。如电解HCl溶液：2HCleq \(=====,\s\up17(电解))H2↑＋Cl2↑。
c．只有水被电解，只写水及电解产物即可。如电解稀硫酸、NaOH溶液、Na2SO4溶液时，化学方程式应写为2H2Oeq \(=====,\s\up17(电解))2H2↑＋O2↑。
d．电解质、水同时被电解，则都要写进化学方程式。如电解饱和食盐水：2NaCl＋2H2Oeq \(=====,\s\up17(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
4．用惰性电极电解电解质溶液的规律
5.电解后电解质溶液的恢复
解决电解质溶液恢复原状的问题，可以按照下面两个步骤进行：
(1)首先确定电极产物，如果是活性电极(金属活动性顺序中Ag及以前的金属)，则电极材料失去电子，电极溶解，溶液中的阴离子不能失电子。如果是惰性电极，则应按照阴、阳离子在溶液中的放电顺序进行判断。
(2)恢复电解质溶液，应遵循“缺什么加什么，缺多少加多少”的原则。一般加入阴极产物和阳极产物的化合物。如用惰性电极电解CuSO4溶液，要恢复电解质溶液，可向电解后的溶液中加入CuO，也可以加入CuCO3。但不能加入Cu(OH)2，因Cu(OH)2能与生成的H2SO4反应使水的量增加。加入物质的物质的量需根据电路中的电子守恒进行计算。
题组一 利用电解原理中的规律书写电极反应式
1．(2021天津化学)如图所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断错误的是( )
A．a是电源的负极
B．通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色
C．随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变大
D．当0.01 ml Fe2O3完全溶解时，至少产生气体336 mL (折合成标准状况下)
2．(2021广东化学)钴(C)的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是( )
A．工作时，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大
B．生成1 ml C，Ⅰ室溶液质量理论上减少16 g
C．移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变
D．电解总反应：2C2＋＋2H2Oeq \(=====,\s\up17(通电))2C＋O2↑＋4H＋
3．(2021江苏化学)通过下列方法可分别获得H2和O2：①通过电解获得NiOOH和H2(如图)；②在90 ℃将NiOOH与H2O反应生成Ni(OH)2并获得O2。下列说法正确的是( )
A．电解后KOH溶液的物质的量浓度减小
B．电解时阳极电极反应式：Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O
C．电解的总反应方程式：2H2Oeq \(=====,\s\up17(通电))2H2↑＋O2↑
D．电解过程中转移4 ml电子，理论上可获得22.4 L O2
题组二 信息型电解的电极反应式书写
4．(2021海南化学)液氨中存在平衡：2NH3NHeq \\al(＋,4)＋NHeq \\al(－,2)。如图所示为电解池装置，以KNH2的液氨溶液为电解液，电解过程中a、b两个惰性电极上都有气泡产生。下列有关说法正确的是( )
A．b电极连接的是电源的负极
B．a电极的反应为2NH3(l)＋2e－===H2↑＋2NHeq \\al(－,2)
C．电解过程中，阴极附近K＋浓度减小
D．理论上两极产生的气体物质的量之比为1∶1
5．(2021湖北化学)Na2Cr2O7的酸性水溶液随着H＋浓度的增大会转化为CrO3。电解法制备CrO3的原理如图所示，下列说法错误的是( )
A．电解时只允许H＋通过离子交换膜
B．生成O2和H2的质量比为8∶1
C．电解一段时间后阴极区溶液OH－的浓度增大
D．CrO3的生成反应为Cr2Oeq \\al(2－,7)＋2H＋===2CrO3＋H2O
6．(1)(2021湖南化学)利用电解原理，将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。
电解过程中OH－的移动方向为________(填“从左往右”或“从右往左”)。阳极的电极反应式为____________________。
(2)(2021山东化学)利用膜电解技术(装置如图所示)，以Na2CrO4为主要原料制备Na2Cr2O7的总反应方程式为4Na2CrO4＋4H2Oeq \(=====,\s\up17(通电))2Na2Cr2O7＋4NaOH＋2H2↑＋O2↑。则Na2Cr2O7在________(填“阴”或“阳”)极室制得，电解时通过膜的离子主要为________________。
考点 电解原理的应用
1．电解饱和食盐水
(1)电极反应
阳极：______________(反应类型：氧化反应)，
阴极：______________(反应类型：还原反应)。
(2)总反应方程式：______________。
离子方程式：2Cl－＋2H2Oeq \(=====,\s\up17(电解))2OH－＋H2↑＋Cl2↑。
(3)生产流程图
2．电镀和电解精炼铜
3．电冶金
利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。
题组一 电解原理的常规应用——氯碱工业、
金属精炼、电镀
1．(2020浙江1月选考)在氯碱工业中，离子交换膜法电解饱和食盐水示意图如图，下列说法不正确的是( )
A．电极A为阳极，发生氧化反应生成氯气
B．离子交换膜为阳离子交换膜
C．饱和NaCl溶液从a处进，NaOH溶液从d处出
D．OH－迁移的数量等于导线上通过电子的数量
2．(2022山东莱芜检测)下面有关电化学的图示中，完全正确的是 ( )
题组二 利用电解原理制备物质
3．(2020山东化学)采用惰性电极，以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如图所示。忽略温度变化的影响，下列说法错误的是( )
A．阳极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
B．电解一段时间后，阳极室的pH未变
C．电解过程中，H＋由a极区向b极区迁移
D．电解一段时间后，a极生成的O2与b极反应的O2等量
4．(2021北京化学)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。
(1)①阳极室产生Cl2后发生的反应有：________________、CH2===CH2＋HClO―→HOCH2CH2Cl。
②结合电极反应式说明生成溶液a的原理______________
______________。
(2)一定条件下，反应物按一定流速通过该装置。
电解效率η和选择性S的定义：
η(B)＝eq \f(n生成B所用的电子,n通过电极的电子)×100%
S(B)＝eq \f(n生成B所用的乙烯,n转化的乙烯)×100%
①若η(EO)＝100%，则溶液b的溶质为________。
②当乙烯完全消耗时，测得η(EO)≈70%，S(EO)≈97%，推测η(EO)≈70%的原因：
Ⅰ.阳极有H2O放电
Ⅱ.阳极有乙烯放电
Ⅲ.阳极室流出液中含有Cl2和HClO
……
ⅰ.检验电解产物，推测Ⅰ不成立。需要检验的物质是________。
ⅱ.假设没有生成EO的乙烯全部在阳极放电生成CO2，η(CO2)≈________%。经检验阳极放电产物没有CO2。
ⅲ.实验证实推测Ⅲ成立，所用试剂及现象是________________________。
可选试剂：AgNO3溶液、KI溶液、淀粉溶液、品红溶液。
题组三 利用电解原理解决工业、生活中的污染
5．(2021辽宁化学)利用 (Q)与电解转化法从烟气中分离CO2的原理如图。已知气体可选择性通过膜电极，溶液不能通过。下列说法错误的是( )
A．a为电源负极
B．溶液中Q的物质的量保持不变
C．CO2在M极被还原
D．分离出的CO2从出口2排出
6．(2021全国乙卷)沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率，为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示)，通入一定的电流。
下列叙述错误的是( )
A．阳极发生将海水中的Cl－氧化生成Cl2的反应
B．管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClO
C．阴极生成的H2应及时通风稀释安全地排入大气
D．阳极表面形成的Mg(OH)2等积垢需要定期清理
题组四 电化学综合计算
7．(2022武汉模拟)甲图为一种新型污水处理装置，该装置可利用一种微生物将有机废水的化学能直接转化为电能；乙图是含Cr2Oeq \\al(2－,7)酸性废水的处理装置。将甲、乙两装置连接[Fe(Ⅱ)极与X极连接]，可将Cr2Oeq \\al(2－,7)转化成Cr(OH)3沉淀而除去。下列说法错误的是( )
A．若有机废水中含有乙醛，则M极的电极反应为CH3CHO＋3H2O－10e－===2CO2↑＋10H＋
B．电解一段时间后，在Fe(Ⅰ)极附近有沉淀析出
C．装置乙的隔膜是阴离子交换膜
D．电路中每转移3 ml电子，最多有0.5 ml Cr2Oeq \\al(2－,7)被还原
8．(2022重庆北碚诊断)如图所示，其中甲池的总反应式为2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O。下列说法正确的是( )
A．甲池是电能转化为化学能的装置，乙、丙池是化学能转化为电能的装置
B．甲池通入CH3OH一极的电极反应式为CH3OH－6e－＋2H2O===COeq \\al(2－,3)＋8H＋
C．甲池中消耗280 mL(标准状况下)O2，此时丙池中理论上最多产生1.45 g固体
D．反应一段时间后，向乙池中加入一定量CuO或Cu2(OH)2CO3或CuCO3固体能使CuSO4溶液恢复原浓度
考点 金属的腐蚀和防护
1．金属腐蚀的本质
金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。
2．金属腐蚀的类型
(1)化学腐蚀和电化学腐蚀
(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀(以钢铁的腐蚀为例)
铁锈的形成：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O。
3．金属的防护
(1)电化学防护
①牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理
a．负极：比被保护金属________的金属；
b．正极：被保护的金属设备。
②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。
(2)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。
(3)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 金属的化学腐蚀与电化学腐蚀
1．(2020江苏化学)将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在题图所示的情境中，下列有关说法正确的是( )
A．阴极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
B．金属M的活动性比Fe的活动性弱
C．钢铁设施表面因积累大量电子而被保护
D．钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快
2．(2019江苏化学)将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是( )
A．铁被氧化的电极反应式为Fe－3e－===Fe3＋
B．铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能
C．活性炭的存在会加速铁的腐蚀
D．以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀
题组二 运用电化学原理比较金属腐蚀的快慢
3．如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为( )
A．②①③④⑤⑥ B．⑤④③①②⑥
C．⑤④②①③⑥ D．⑤③②④①⑥
4．(2022河北衡水中学调研)利用如下实验探究铁钉在不同溶液中的吸氧腐蚀。
下列说法不正确的是( )
A．①与④、⑤比较说明盐溶液可以加快吸氧腐蚀速率
B．②与③、④与⑤比较说明吸氧腐蚀速率可能与阴离子种类有关
C．向实验⑤溶液中加入少量(NH4)2SO4固体，吸氧腐蚀速率加快
D．向实验②溶液中加等体积的0.5 ml·L－1 (NH4)2SO4溶液，吸氧腐蚀速率一定加快
放热反应
吸热反应
定义
释放热量的化学反应
吸收热量的化学反应
形成原因
反应物的总能量____生成物的总能量
反应物的总能量____生成物的总能量
与化学键
的关系
表示
方法
ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量或ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和
ΔH<0
ΔH>0
放热反应
吸热反应
图示
常见
反应
(1)所有的燃烧反应；
(2)酸碱中和反应；
(3)金属与酸或水的反应；
(4)原电池反应；
(5)少数分解反应(如过氧化氢分解)；
(6)大多数化合反应；
(7)电石制乙炔的反应；
(8)铝热反应
(1)大多数分解反应；
(2)少数化合反应，如C与CO2的反应；
(3)C与水蒸气的反应；
(4)Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl晶体的反应；
(5)盐的水解、弱电解质的电离
化学键
H—H
N—H
N≡N
键能(kJ·ml－1)
436
391
945
物质(化学键)
CO2
(CO)
CH4
(C—H)
P4
(P—P)
SiO2
(Si—O)
每个微粒所含
键数
2
4
6
4
物质(化学键)
石墨
(C—C)
金刚石
(C—C)
S8
(S—S)
Si
(Si—Si)
每个微粒所含
键数
1.5
2
8
2
化学键
N—N
O===O
N≡N
N—H
键能/(kJ·ml－1)
154
500
942
a
共价键
H—H
H—O
键能/(kJ·ml－1)
436
463
热化学方程式
2H2(g)＋O2 (g)===2H2O(g) ΔH＝－482 kJ·ml－1
电极
两极为导体，且存在活动性差异
溶液
两极插入________溶液中
回路
形成________回路或两极直接接触
装置图
电极名称
负极
正极
电极材料
______片
______片
电极反应
________________
________________
反应类型
______反应
______反应
电子流向
由______片沿导线流向______片
离子迁
移方向
阴离子向______极迁移
阳离子向______极迁移
电池反应
方程式
Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu
盐桥作用
①连接内电路形成闭合回路
②维持两电极电势差(中和电荷)，使电池能持续提供电流
两类装置
的不同点
还原剂Zn与氧化剂Cu2＋直接接触，既有化学能转化为电能，又有化学能转化为热能，造成能量损耗
Zn与氧化剂Cu2＋不直接接触，仅有化学能转化为电能，避免了能量损耗，故电流稳定，持续时间长
实验
装置
部分
实验
现象
a极质量减小；b极质量增加
b极有气体产生；c极无变化
d极溶解；c极有气体产生
电流从a极流向d极
根据外接电源
正极连______极，负极连______极
根据电流方向
从阴极______，从阳极______
根据电子流向
从阳极流出，从阴极流入
根据离子流向
阴离子移向阳极，阳离子移向阴极
根据电极产物
①阳极：电极溶解、逸出O2或Cl2(或电极区呈酸性)；②阴极：析出金属、逸出H2(或电极区呈碱性)
总方程式
阳极、阴极反应式
冶炼钠
2NaCl(熔融)eq \(=====,\s\up17(电解))2Na＋Cl2↑
______________
______________
冶炼镁
MgCl2(熔融)eq \(=====,\s\up17(电解))Mg＋Cl2↑
______________
______________
冶炼铝
2Al2O3(熔融)eq \(=====,\s\up17(电解))4Al＋3O2↑
______________
______________
比较项目
化学腐蚀
电化学腐蚀
发生条件
金属与接触到的物质直接反应
不纯金属接触到电解质溶液发生原电池反应
共同点
M－ne－===Mn＋
是否构成
原电池
无原电池构成
有无数微小________构成
实质
金属被腐蚀
____________被腐蚀
有无电流
无电流产生
有________产生
联系
两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍
类型
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜酸性较________
(pH≤4.3)
水膜酸性很
弱或呈中性
考点 焓变与反应热、热化学方程式
1．化学反应中的能量变化
(1)化学反应中的两大变化：________变化和________变化。
(2)化学反应中的两大守恒：________守恒和________守恒。
(3)化学反应中的能量转化形式：热能、光能、电能等，通常主要表现为热量的变化。
2．反应热和焓变
(1)焓与焓变
(2)反应热和焓变的关系
反应热是一定条件下化学反应释放或吸收的热量。恒压条件下进行的化学反应的________等于反应热，因此常用________表示反应热。
3．吸热反应和放热反应
放热反应和吸热反应的比较：
续表
4．燃烧热和中和热
(1)燃烧热
①概念：在101 kPa时，________纯物质完全燃烧生成________的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。
其中的“完全燃烧”，是指物质中下列元素完全转变成对应的氧化物：C→________，H→________，S→________等。
②在书写热化学方程式时，应以燃烧 1 ml 物质为标准来配平其余物质的化学计量数。例如：
C8H18(l)＋eq \f(25,2)O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)
ΔH＝－5 518 kJ·ml－1。
(2)中和热
①概念：在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成 1 ml液态H2O时的反应热叫做中和热。
②用离子方程式可表示为______________
______________。
(2)有关中和热的判断，一看是否以生成1 ml H2O为标准，二看酸碱的强弱和浓度，应充分考虑弱酸、弱碱，电离吸热，浓的酸碱稀释放热等因素。(3)中和反应的实质是H＋和OH－反应生成H2O，若反应过程中有其他物质生成(如生成不溶性物质、难电离物质等)，这部分反应热不在中和热之内，如H2SO4与Ba(OH)2反应生成1 ml H2O(l)，同时还生成BaSO4沉淀，故放出的热量大于57.3 kJ。
(3)中和反应反应热的测定
①装置
②计算公式
ΔH＝－eq \f(m碱＋m酸·c·t2－t1,n) kJ·ml－1
t1—起始温度，t2—终止温度，n—生成水的物质的量。
③注意事项
a．泡沫塑料板和碎泡沫塑料(或纸条)的作用是保温隔热，减少实验过程中的热量损失。
b．为保证酸完全中和，采取的措施是使碱稍过量。
c．实验操作中注意：测量溶液温度时使用同一温度计；酸碱混合时要迅速；最终温度测最高值。
d．实验装置注意：使用碎泡沫、塑料盖板、环形玻璃搅拌棒等均为保温，防止热量散失。
e．计算时，取3次实验的平均值计算。
5．热化学方程式
(1)热化学方程式及其意义
①概念：表示参加反应的物质的物质的量和反应热的关系的化学方程式。
②意义：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________变化。例如：H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·ml－1，表示在25 ℃和1.01×105 Pa下，1 ml氢气和0.5 ml氧气完全反应生成1 ml液态水时放出285.8 kJ的热量。
(2)书写热化学方程式的“五步”
[名师提醒] (1)对于同素异形体，除注明聚集状态外，还要注明名称。因为同素异形体虽然构成元素相同，但属于不同物质，其本身具有的能量不同，所以反应中的ΔH也不同。
(2)物质本身具有的能量与物质的聚集状态有关。聚集状态不同，反应热ΔH的数值以及符号都可能不同。等量的同一物质，气态时能量最大，其次为液态，最小的为固态。
(3)ΔH与反应的“可逆性”
可逆反应的ΔH表示完全反应时的热量变化，与反应是否可逆无关。如N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·ml－1，表示在298 K时，1 ml N2(g)和3 ml H2(g)完全反应生成2 ml NH3 (g)时放出92.4 kJ的热量。但实际上1 ml N2(g)和3 ml H2(g)充分反应，不可能生成2 ml NH3(g)，故实际反应放出的热量小于92.4 kJ。
题组一 焓变的理解
1．(2021浙江6月选考)相同温度和压强下，关于反应的ΔH，下列判断正确的是( )
A．ΔH1>0，ΔH2>0
B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2
C．ΔH1>ΔH2，ΔH3>ΔH2
D．ΔH2＝ΔH3＋ΔH4
2．(2021浙江1月选考)在298.15 K、100 kPa条件下，N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·ml－1，N2 (g)、H2(g)和NH3(g)的比热容分别为29.1、28.9和35.6 J·K－1·ml－1。一定压强下，1 ml反应中，反应物[N2(g)＋3H2(g)]、生成物[2NH3(g)]的能量随温度T的变化示意图合理的是( )
题组二 能量变化图分析
3．(2020浙江1月选考)在一定温度下，某反应达到了化学平衡，其反应过程对应的能量变化如图。下列说法正确的是( )
A．Ea为逆反应活化能，Ea′为正反应活化能
B．该反应为放热反应，ΔH＝Ea′－Ea
C．所有活化分子的平均能量高于或等于所有分子的平均能量
D．温度升高，逆反应速率加快幅度大于正反应加快幅度，使平衡逆移
4．(2021山东化学)18O标记的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中发生水解，部分反应历程可表示为
( )
A．反应Ⅱ、Ⅲ为决速步
B．反应结束后，溶液中存在18OH－
C．反应结束后，溶液中存在CHeq \\al(18,3)OH
D．反应Ⅰ与反应Ⅳ活化能的差值等于图示总反应的焓变
题组三 燃烧热、中和热
5．(2022湛江模拟)已知25 ℃、101 kPa下，1 ml水蒸发为水蒸气需要吸热44.0 kJ
①H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH1＝－57.3 kJ·ml－1
②2CH3OH(l)＋3O2(g)===4H2O(g)＋2CO2(g) ΔH2＝－1 277.0 kJ·ml－1
下列有关说法错误的是( )
A．若反应②中CH3OH变为气态，则该反应的反应热 ΔH>ΔH2
B．CH3OH(l)的燃烧热ΔH＝－726.5 kJ·ml－1
C．CH3COOH(aq)＋NaOH(aq)===CH3COONa(aq)＋H2O(l) ΔH>－57.3 kJ·ml－1
D．液态水变为水蒸气过程中需要克服分子间作用力
6．某实验小组用0.50 ml·L－1 NaOH溶液和0.50 ml·L－1 硫酸溶液进行反应热的测定。
(1)写出该反应的热化学方程式[生成1 ml H2O(l)时的反应热为－57.3 kJ·ml－1]：______________
______________。
(2)取50 mL NaOH溶液和30 mL硫酸溶液进行实验，实验数据如下表。
①请填写下表中的空白：
②近似认为0.50 ml·L－1 NaOH溶液和0.50 ml·L－1 硫酸溶液的密度都是1.0 g·mL－1，中和后生成的溶液的比热容c＝4.18 J·g－1·℃－1。则生成 1 ml H2O(l)时的反应热ΔH＝______________(取小数点后一位)。
③上述实验数值结果与－57.3 kJ·ml－1有偏差，产生偏差的原因不可能是________(填字母)。
a．实验装置保温、隔热效果差
b．量取NaOH溶液的体积时仰视读数
c．分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
d．用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度
题组四 热化学方程式
7．(2022四川双流中学质检)有关热化学方程式书写与对应表述均正确的是( )
A．稀硫酸与0.1 ml·L－1 NaOH溶液反应：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝＋57.3 kJ·ml－1
B．在101 kPa下H2(g)的燃烧热为285.8 kJ·ml－1，则水分解的热化学方程式：2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋571.6 kJ·ml－1
C．已知CH3OH(l)的燃烧热为726.8 kJ·ml－1，则有CH3OH(l)＋eq \f(3,2)O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－726.8 kJ·ml－1
D．已知9.6 g硫粉与11.2 g铁粉混合加热生成17.6 g FeS(s)时放出19.12 kJ热量，则Fe(s)＋S(s)===FeS(s) ΔH＝－95.6 kJ·ml－1
8．(2022吉林联考)(1)实验测得16 g甲醇[CH3OH(l)]在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出363.25 kJ的热量，试写出甲醇燃烧热的热化学方程式：________________________。
(2)从化学键的角度分析，化学反应的过程就是反应物的化学键被破坏和生成物的化学键的形成过程。已知反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝a kJ·ml－1。有关键能数据如下：
试根据表中所列键能数据估算a的数值________。
(3)依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的反应热进行推算。已知：
C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ·ml－1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2＝－571.6 kJ·ml－1
2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH3＝－2 599 kJ·ml－1
根据盖斯定律，计算298 K时由C(s，石墨)和H2(g)生成1 ml C2H2(g)反应的反应热为ΔH＝______。C2H2的燃烧热为______kJ·ml－1，氢气的热值为 ________kJ·g－1。
(4)473 K、101 kPa时，把1 ml H2和1 ml I2放在某密闭容器中进行反应，热化学方程式如下：H2(g)＋I2(g)2HI(g) ΔH＝－14.9 kJ·ml－1，测得反应放出的热量总是少于14.9 kJ，其原因是________________________。
考点 反应热大小的比较和有关计算
1．盖斯定律
(1)内容：对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应焓变都是一样的。即：化学反应的反应热只与反应体系的________和________有关，而与反应的________无关。
(2)本质：盖斯定律的本质是________守恒定律。
(3)计算方法
①热化学方程式相加或相减，如
a．C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1
b．C(s)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO(g) ΔH2
由a－b可得
CO(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO2(g) ΔH＝________
②合理设计反应途径，如
顺时针方向和逆时针方向变化反应热代数和相等，ΔH＝ΔH1＋ΔH2。
2．反应热的有关计算
(1)根据热化学方程式的反应热计算
计算依据：反应热与反应中各物质的物质的量成正比。若题目给出了相应的热化学方程式，则按照热化学方程式与ΔH的关系计算反应热；若没有给出热化学方程式，则根据条件先得出热化学方程式，再计算反应热。
(2)根据反应物和生成物的能量计算
①计算公式：ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量。
②根据燃烧热计算要紧扣反应物为“1 ml”、生成物为稳定的氧化物来确定。Q放＝n(可燃物)×ΔH。
(3)根据反应物和生成物的键能计算
计算公式：ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和。
利用键能计算反应热的关键，就是要算清物质中化学键的数目，清楚中学阶段常见单质、化合物中所含共价键的种类和数目。
(4)根据盖斯定律计算、比较
如：根据下列反应过程，试判断ΔH的关系：
①aA(g)===B(g) ΔH1，A(g)===eq \f(1,a)B(g) ΔH2，则ΔH1＝aΔH2。
②A(g)===B(g) ΔH1，aB(g)===aA(g) ΔH2，所以ΔH2＝－aΔH1。
③，所以ΔH＝ΔH1＋ΔH2。
3．反应热的大小比较
比较ΔH的大小时需考虑正负号，对放热反应，放热越多，ΔH越小；对吸热反应，吸热越多，ΔH越大。
(1)同一反应，生成物状态不同时
如A(g)＋B(g)===C(g) ΔH1<0
A(g)＋B(g)===C(l) ΔH2<0
因为C(g)===C(l) ΔH3<0，而ΔH3＝ΔH2－ΔH1，所以 ΔH1________ΔH2。
(2)同一反应，反应物状态不同时
如S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1＝－a kJ·ml－1
S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2＝－b kJ·ml－1
因为S(g)===S(s) ΔH3＝ΔH1－ΔH2<0，所以ΔH1________ΔH2。
(3)反应物为同素异形体，产物相同时
如C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－a kJ·ml－1
C(s，金刚石)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－b kJ·ml－1
因为石墨能量低，则C(s，石墨)===C(s，金刚石) ΔH＝ΔH1－ΔH2>0，所以ΔH1________ΔH2。
(4)两个有联系的不同反应相比较时
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1<0
C(s)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO(g) ΔH2<0
C(s)eq \(――→,\s\up17(ΔH1))CO2(g)
C(s)eq \(――→,\s\up17(ΔH2))CO(g)eq \(――→,\s\up17(ΔH3))CO2(g)
因为ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，ΔH1<0，ΔH2<0，ΔH3<0，所以 ΔH1________ΔH2。
据此可以写出热化学方程式：CO(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO2(g) ΔH＝ΔH1－ΔH2。
题组一 盖斯定律及应用
1．(2020北京化学)依据图示关系，下列说法不正确的是( )
A．石墨燃烧是放热反应
B．1 ml C(石墨)和1 ml CO分别在足量O2中燃烧，全部转化为CO2，前者放热多
C．C(s，石墨)＋CO2(g)===2CO(g) ΔH＝ΔH1－ΔH2
D．化学反应的ΔH，只与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关
/
题组二 反应热大小比较
2．(2020浙江7月选考)关于下列ΔH的判断正确的是( )
COeq \\al(2－,3)(aq)＋H＋(aq)===HCOeq \\al(－,3)(aq) ΔH1
COeq \\al(2－,3)(aq)＋H2O(l)HCOeq \\al(－,3)(aq)＋OH－(aq) ΔH2
OH－(aq)＋H＋(aq)===H2O(l) ΔH3
OH－(aq)＋CH3COOH(aq)===CH3COO－(aq)＋H2O(l) ΔH4
A．ΔH1<0 ΔH2<0 B．ΔH1<ΔH2
C．ΔH3<0 ΔH4>0 D．ΔH3>ΔH4
3．(2022山东、湖北部分重点冲刺)下列四组热化学方程式中ΔH1>ΔH2的是( )
①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1；
C(s)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO(g) ΔH2
②eq \f(1,2)H2(g)＋eq \f(1,2)Cl2(g)===HCl(g) ΔH1；
H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH2
③CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH1；
CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(s) ΔH2
④HCl(aq)＋NaOH(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l) ΔH1；HCl(aq)＋NH3·H2O(aq)===NH4Cl(aq)＋H2O(l) ΔH2
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
题组三 反应热计算
4．(2022广东汕头模拟)断裂1 ml化学键所需的能量如表，火箭燃料肼(H2N—NH2)的有关化学反应的能量变化如图所示，则下列说法错误的是( )
A.N2(g)比O2(g)稳定
B．N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－534 kJ·ml－1
C．图中的ΔH3＝3 286 kJ·ml－1
D．表中的a＝391
5．(2021浙江1月选考)已知共价键的键能与热化学方程式信息如下表：
则2O(g)===O2(g)的ΔH为( )
A．428 kJ·ml－1
B．－428 kJ·ml－1
C．498 kJ·ml－1
D．－498 kJ·ml－1
第19讲 原电池 化学电源
考点 原电池的工作原理及应用
1．原电池的概念
将________能转化为________的装置，其本质是发生了________反应。
2．构成条件
3．工作原理
4.三个移动方向
5．原电池原理的“四”个基本应用
(1)加快氧化还原反应的速率
一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率加快。例如，在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。
(2)比较金属活动性强弱
两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。
(3)设计制作化学电源
(4)用于金属的防护
使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。例如，要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。
题组一 原电池的构成条件
1．在如图所示的8个装置中，属于原电池的是( )
A．①④ B．③④⑤
C．④⑧ D．②④⑥⑦
题组二 原电池工作原理的分析及理解
2．(2021广东化学)火星大气中含有大量CO2，一种有CO2参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。该电池以金属钠为负极，碳纳米管为正极，放电时( )
A．负极上发生还原反应
B．CO2在正极上得电子
C．阳离子由正极移向负极
D．将电能转化为化学能
3．原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中错误的是( )
A．(1)中Mg作负极，(3)中Fe作正极
B．(2)中Mg作正极，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
C．(3)中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
D．(4)中Cu作正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
4．(2021浙江6月选考)某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示，电极A为非晶硅薄膜，充电时Li＋得电子成为Li嵌入该薄膜材料中；电极B为LiCO2薄膜；集流体起导电作用。下列说法不正确的是( )
A．充电时，集流体A与外接电源的负极相连
B．放电时，外电路通过a ml电子时，LiPON薄膜电解质损失a ml Li＋
C．放电时，电极B为正极，反应可表示为Li1－xCO2＋xLi＋＋xe－===LiCO2
D．电池总反应可表示为LixSi＋Li1－xCO2eq \(,\s\up17(放电),\s\d15(充电))Si＋LiCO2
题组三 原电池原理的应用
5．有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：
由此可判断这四种金属的活动性顺序是( )
A．a>b>c>d B．b>c>d>a
C．d>a>b>c D．a>b>d>c
6．选择合适的图像填空：
(1)将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸中，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是________。
(2)将过量的两份锌粉a、b分别加入定量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积 V(L)与时间t(min)的关系是________。
(3)将(1)中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液，其他条件不变，则图像是________。
考点 化学电源
1．一次电池
2.二次电池
铅酸蓄电池是最常见的二次电池，总反应为
Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)eq \(,\s\up17(放电),\s\d15(充电))2PbSO4(s)＋2H2O(l)
3．燃料电池
氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池。
电化学中常见的五大介质(以CH3OHO2燃料电池为例)
介质一：K2SO4溶液(中性)
总反应式：2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O
(－)负极：______________
(＋)正极：______________
介质二：KOH介质(碱性)
总反应式：2CH3OH＋3O2＋4OH－===2COeq \\al(2－,3)＋6H2O
(－)负极：______________
(＋)正极：______________
介质三：H2SO4溶液(酸性)
总反应式：2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O
(－)负极：______________
(＋)正极：______________
介质四：熔融盐介质，如熔融的K2CO3
总反应：2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O
(－)负极：______________
(＋)正极：______________
介质五：掺杂Y2O3的ZrO3固体电解质，在高温下能传导正极生成的O2－
总反应：2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O
(－)负极：______________
(＋)正极：______________
题组一 常见的化学电源、及新型一次电池
1．(2019浙江高考)化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。
下列说法不正确的是( )
A．甲：Zn2＋向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H＋浓度增加
B．乙：正极的电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－
C．丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄
D．丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降
题组二 新型二次电池
2．(2020全国卷Ⅰ)科学家近年发明了一种新型ZnCO2水介质电池。电池示意图如下，电极为金属锌和选择性催化材料。放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。下列说法错误的是( )
A．放电时，负极反应为Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)eq \\al(2－,4)
B．放电时，1 ml CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2 ml
C．充电时，电池总反应为2Zn(OH)eq \\al(2－,4)===2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2O
D．充电时，正极溶液中OH－浓度升高
3．(2021辽宁化学)如图，某液态金属储能电池放电时产生金属化合物Li3Bi。下列说法正确的是( )
A．放电时，M电极反应为Ni－2e－===Ni2＋
B．放电时，Li＋由M电极向N电极移动
C．充电时，M电极的质量减小
D．充电时，N电极反应为Li3Bi＋3e－===3Li＋＋Bi
题组三 不同环境下的燃料电池
4．(2021山东化学)以KOH溶液为离子导体，分别组成CH3OHO2、N2H4O2、(CH3)2NNH2O2清洁燃料电池，下列说法正确的是( )
A．放电过程中，K＋均向负极移动
B．放电过程中，KOH物质的量均减小
C．消耗等质量燃料，(CH3)2NNH2O2燃料电池的理论放电量最大
D．消耗1 ml O2时，理论上N2H4O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2 L
5．(2021河北化学)KO2电池结构如图，a和b为两个电极，其中之一为单质钾片。关于该电池，下列说法错误的是( )
A．隔膜允许K＋通过，不允许O2通过
B．放电时，电流由b电极沿导线流向a电极；充电时，b电极为阳极
C．产生1 Ah电量时，生成KO2的质量与消耗O2的质量比值约为2.22
D．用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗3.9 g钾时，铅酸蓄电池消耗0.9 g水
题组四 交换膜在原电池中的应用
6．(2020山东化学)微生物脱盐电池是一种高效、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NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用图示装置处理有机废水(以含CH3COO－的溶液为例)。下列说法错误的是( )
A．负极反应为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋
B．隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜
C．当电路中转移1 ml电子时，模拟海水理论上除盐58.5 g
D．电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2∶1
7．(2021湖南化学)锌溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池，广泛应用于再生能源储能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌溴液流电池工作原理如图所示：
下列说法错误的是( )
A．放电时，N极为正极
B．放电时，左侧贮液器中ZnBr2的浓度不断减小
C．充电时，M极的电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn
D．隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过
第20讲 电解池 金属的电化学腐蚀与防护
考点 电解的原理
1．电解
在________作用下，电解质在两个电极上分别发生________反应和________反应的过程。
[名师提醒] 电解与电离两概念的联系与区别
联系：电解是在电解质电离的基础上完成的。
区别：电解需外加电源，是化学过程；电离一般在水溶液中或熔融状态下完成，为物理过程。
2．电解池
(1)概念：电解池是把________转变为________能的装置。
(2)构成条件
①有外接直流电源。
②有与直流电源相连的两个电极。
③形成闭合回路。
④有电解质溶液或熔融电解质。
(3)电解工作原理(以电解CuCl2溶液为例)
总反应离子方程式：______________。
(4)电子和离子移动方向
3．电解过程思维模式
(1)思维模式
(2)阴、阳极的判断方法
(3)放电顺序及电极反应书写
①阴、阳两极上的放电顺序
a．阴极(与电极材料无关)
氧化性强的先放电，放电顺序：
b．阳极(与电极材料有关)
ⅰ.活性电极作阳极(除Au、Pt以外的金属)，则活性电极本身失去电子，发生氧化反应。如Cu－2e－===Cu2＋，Fe－2e－===Fe2＋。
ⅱ.惰性电极作阳极(Pt、Au、石墨棒)
离子的放电顺序为
②电解反应的总化学方程式或离子方程式。
a．必须在连接号上标明“电解”。
b．只是电解质被电解，电解化学方程式中只写电解质及电解产物。如电解HCl溶液：2HCleq \(=====,\s\up17(电解))H2↑＋Cl2↑。
c．只有水被电解，只写水及电解产物即可。如电解稀硫酸、NaOH溶液、Na2SO4溶液时，化学方程式应写为2H2Oeq \(=====,\s\up17(电解))2H2↑＋O2↑。
d．电解质、水同时被电解，则都要写进化学方程式。如电解饱和食盐水：2NaCl＋2H2Oeq \(=====,\s\up17(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
4．用惰性电极电解电解质溶液的规律
5.电解后电解质溶液的恢复
解决电解质溶液恢复原状的问题，可以按照下面两个步骤进行：
(1)首先确定电极产物，如果是活性电极(金属活动性顺序中Ag及以前的金属)，则电极材料失去电子，电极溶解，溶液中的阴离子不能失电子。如果是惰性电极，则应按照阴、阳离子在溶液中的放电顺序进行判断。
(2)恢复电解质溶液，应遵循“缺什么加什么，缺多少加多少”的原则。一般加入阴极产物和阳极产物的化合物。如用惰性电极电解CuSO4溶液，要恢复电解质溶液，可向电解后的溶液中加入CuO，也可以加入CuCO3。但不能加入Cu(OH)2，因Cu(OH)2能与生成的H2SO4反应使水的量增加。加入物质的物质的量需根据电路中的电子守恒进行计算。
题组一 利用电解原理中的规律书写电极反应式
1．(2021天津化学)如图所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断错误的是( )
A．a是电源的负极
B．通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色
C．随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变大
D．当0.01 ml Fe2O3完全溶解时，至少产生气体336 mL (折合成标准状况下)
2．(2021广东化学)钴(C)的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是( )
A．工作时，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大
B．生成1 ml C，Ⅰ室溶液质量理论上减少16 g
C．移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变
D．电解总反应：2C2＋＋2H2Oeq \(=====,\s\up17(通电))2C＋O2↑＋4H＋
3．(2021江苏化学)通过下列方法可分别获得H2和O2：①通过电解获得NiOOH和H2(如图)；②在90 ℃将NiOOH与H2O反应生成Ni(OH)2并获得O2。下列说法正确的是( )
A．电解后KOH溶液的物质的量浓度减小
B．电解时阳极电极反应式：Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O
C．电解的总反应方程式：2H2Oeq \(=====,\s\up17(通电))2H2↑＋O2↑
D．电解过程中转移4 ml电子，理论上可获得22.4 L O2
题组二 信息型电解的电极反应式书写
4．(2021海南化学)液氨中存在平衡：2NH3NHeq \\al(＋,4)＋NHeq \\al(－,2)。如图所示为电解池装置，以KNH2的液氨溶液为电解液，电解过程中a、b两个惰性电极上都有气泡产生。下列有关说法正确的是( )
A．b电极连接的是电源的负极
B．a电极的反应为2NH3(l)＋2e－===H2↑＋2NHeq \\al(－,2)
C．电解过程中，阴极附近K＋浓度减小
D．理论上两极产生的气体物质的量之比为1∶1
5．(2021湖北化学)Na2Cr2O7的酸性水溶液随着H＋浓度的增大会转化为CrO3。电解法制备CrO3的原理如图所示，下列说法错误的是( )
A．电解时只允许H＋通过离子交换膜
B．生成O2和H2的质量比为8∶1
C．电解一段时间后阴极区溶液OH－的浓度增大
D．CrO3的生成反应为Cr2Oeq \\al(2－,7)＋2H＋===2CrO3＋H2O
6．(1)(2021湖南化学)利用电解原理，将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。
电解过程中OH－的移动方向为________(填“从左往右”或“从右往左”)。阳极的电极反应式为____________________。
(2)(2021山东化学)利用膜电解技术(装置如图所示)，以Na2CrO4为主要原料制备Na2Cr2O7的总反应方程式为4Na2CrO4＋4H2Oeq \(=====,\s\up17(通电))2Na2Cr2O7＋4NaOH＋2H2↑＋O2↑。则Na2Cr2O7在________(填“阴”或“阳”)极室制得，电解时通过膜的离子主要为________________。
考点 电解原理的应用
1．电解饱和食盐水
(1)电极反应
阳极：______________(反应类型：氧化反应)，
阴极：______________(反应类型：还原反应)。
(2)总反应方程式：______________。
离子方程式：2Cl－＋2H2Oeq \(=====,\s\up17(电解))2OH－＋H2↑＋Cl2↑。
(3)生产流程图
2．电镀和电解精炼铜
3．电冶金
利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。
题组一 电解原理的常规应用——氯碱工业、
金属精炼、电镀
1．(2020浙江1月选考)在氯碱工业中，离子交换膜法电解饱和食盐水示意图如图，下列说法不正确的是( )
A．电极A为阳极，发生氧化反应生成氯气
B．离子交换膜为阳离子交换膜
C．饱和NaCl溶液从a处进，NaOH溶液从d处出
D．OH－迁移的数量等于导线上通过电子的数量
2．(2022山东莱芜检测)下面有关电化学的图示中，完全正确的是 ( )
题组二 利用电解原理制备物质
3．(2020山东化学)采用惰性电极，以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如图所示。忽略温度变化的影响，下列说法错误的是( )
A．阳极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
B．电解一段时间后，阳极室的pH未变
C．电解过程中，H＋由a极区向b极区迁移
D．电解一段时间后，a极生成的O2与b极反应的O2等量
4．(2021北京化学)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。
(1)①阳极室产生Cl2后发生的反应有：________________、CH2===CH2＋HClO―→HOCH2CH2Cl。
②结合电极反应式说明生成溶液a的原理______________
______________。
(2)一定条件下，反应物按一定流速通过该装置。
电解效率η和选择性S的定义：
η(B)＝eq \f(n生成B所用的电子,n通过电极的电子)×100%
S(B)＝eq \f(n生成B所用的乙烯,n转化的乙烯)×100%
①若η(EO)＝100%，则溶液b的溶质为________。
②当乙烯完全消耗时，测得η(EO)≈70%，S(EO)≈97%，推测η(EO)≈70%的原因：
Ⅰ.阳极有H2O放电
Ⅱ.阳极有乙烯放电
Ⅲ.阳极室流出液中含有Cl2和HClO
……
ⅰ.检验电解产物，推测Ⅰ不成立。需要检验的物质是________。
ⅱ.假设没有生成EO的乙烯全部在阳极放电生成CO2，η(CO2)≈________%。经检验阳极放电产物没有CO2。
ⅲ.实验证实推测Ⅲ成立，所用试剂及现象是________________________。
可选试剂：AgNO3溶液、KI溶液、淀粉溶液、品红溶液。
题组三 利用电解原理解决工业、生活中的污染
5．(2021辽宁化学)利用 (Q)与电解转化法从烟气中分离CO2的原理如图。已知气体可选择性通过膜电极，溶液不能通过。下列说法错误的是( )
A．a为电源负极
B．溶液中Q的物质的量保持不变
C．CO2在M极被还原
D．分离出的CO2从出口2排出
6．(2021全国乙卷)沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率，为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示)，通入一定的电流。
下列叙述错误的是( )
A．阳极发生将海水中的Cl－氧化生成Cl2的反应
B．管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClO
C．阴极生成的H2应及时通风稀释安全地排入大气
D．阳极表面形成的Mg(OH)2等积垢需要定期清理
题组四 电化学综合计算
7．(2022武汉模拟)甲图为一种新型污水处理装置，该装置可利用一种微生物将有机废水的化学能直接转化为电能；乙图是含Cr2Oeq \\al(2－,7)酸性废水的处理装置。将甲、乙两装置连接[Fe(Ⅱ)极与X极连接]，可将Cr2Oeq \\al(2－,7)转化成Cr(OH)3沉淀而除去。下列说法错误的是( )
A．若有机废水中含有乙醛，则M极的电极反应为CH3CHO＋3H2O－10e－===2CO2↑＋10H＋
B．电解一段时间后，在Fe(Ⅰ)极附近有沉淀析出
C．装置乙的隔膜是阴离子交换膜
D．电路中每转移3 ml电子，最多有0.5 ml Cr2Oeq \\al(2－,7)被还原
8．(2022重庆北碚诊断)如图所示，其中甲池的总反应式为2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O。下列说法正确的是( )
A．甲池是电能转化为化学能的装置，乙、丙池是化学能转化为电能的装置
B．甲池通入CH3OH一极的电极反应式为CH3OH－6e－＋2H2O===COeq \\al(2－,3)＋8H＋
C．甲池中消耗280 mL(标准状况下)O2，此时丙池中理论上最多产生1.45 g固体
D．反应一段时间后，向乙池中加入一定量CuO或Cu2(OH)2CO3或CuCO3固体能使CuSO4溶液恢复原浓度
考点 金属的腐蚀和防护
1．金属腐蚀的本质
金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。
2．金属腐蚀的类型
(1)化学腐蚀和电化学腐蚀
(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀(以钢铁的腐蚀为例)
铁锈的形成：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O。
3．金属的防护
(1)电化学防护
①牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理
a．负极：比被保护金属________的金属；
b．正极：被保护的金属设备。
②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。
(2)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。
(3)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 金属的化学腐蚀与电化学腐蚀
1．(2020江苏化学)将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在题图所示的情境中，下列有关说法正确的是( )
A．阴极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
B．金属M的活动性比Fe的活动性弱
C．钢铁设施表面因积累大量电子而被保护
D．钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快
2．(2019江苏化学)将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是( )
A．铁被氧化的电极反应式为Fe－3e－===Fe3＋
B．铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能
C．活性炭的存在会加速铁的腐蚀
D．以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀
题组二 运用电化学原理比较金属腐蚀的快慢
3．如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为( )
A．②①③④⑤⑥ B．⑤④③①②⑥
C．⑤④②①③⑥ D．⑤③②④①⑥
4．(2022河北衡水中学调研)利用如下实验探究铁钉在不同溶液中的吸氧腐蚀。
下列说法不正确的是( )
A．①与④、⑤比较说明盐溶液可以加快吸氧腐蚀速率
B．②与③、④与⑤比较说明吸氧腐蚀速率可能与阴离子种类有关
C．向实验⑤溶液中加入少量(NH4)2SO4固体，吸氧腐蚀速率加快
D．向实验②溶液中加等体积的0.5 ml·L－1 (NH4)2SO4溶液，吸氧腐蚀速率一定加快
放热反应
吸热反应
定义
释放热量的化学反应
吸收热量的化学反应
形成原因
反应物的总能量____生成物的总能量
反应物的总能量____生成物的总能量
与化学键
的关系
表示
方法
ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量或ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和
ΔH<0
ΔH>0
放热反应
吸热反应
图示
常见
反应
(1)所有的燃烧反应；
(2)酸碱中和反应；
(3)金属与酸或水的反应；
(4)原电池反应；
(5)少数分解反应(如过氧化氢分解)；
(6)大多数化合反应；
(7)电石制乙炔的反应；
(8)铝热反应
(1)大多数分解反应；
(2)少数化合反应，如C与CO2的反应；
(3)C与水蒸气的反应；
(4)Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl晶体的反应；
(5)盐的水解、弱电解质的电离
化学键
H—H
N—H
N≡N
键能(kJ·ml－1)
436
391
945
物质(化学键)
CO2
(CO)
CH4
(C—H)
P4
(P—P)
SiO2
(Si—O)
每个微粒所含
键数
2
4
6
4
物质(化学键)
石墨
(C—C)
金刚石
(C—C)
S8
(S—S)
Si
(Si—Si)
每个微粒所含
键数
1.5
2
8
2
化学键
N—N
O===O
N≡N
N—H
键能/(kJ·ml－1)
154
500
942
a
共价键
H—H
H—O
键能/(kJ·ml－1)
436
463
热化学方程式
2H2(g)＋O2 (g)===2H2O(g) ΔH＝－482 kJ·ml－1
电极
两极为导体，且存在活动性差异
溶液
两极插入________溶液中
回路
形成________回路或两极直接接触
装置图
电极名称
负极
正极
电极材料
______片
______片
电极反应
________________
________________
反应类型
______反应
______反应
电子流向
由______片沿导线流向______片
离子迁
移方向
阴离子向______极迁移
阳离子向______极迁移
电池反应
方程式
Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu
盐桥作用
①连接内电路形成闭合回路
②维持两电极电势差(中和电荷)，使电池能持续提供电流
两类装置
的不同点
还原剂Zn与氧化剂Cu2＋直接接触，既有化学能转化为电能，又有化学能转化为热能，造成能量损耗
Zn与氧化剂Cu2＋不直接接触，仅有化学能转化为电能，避免了能量损耗，故电流稳定，持续时间长
实验
装置
部分
实验
现象
a极质量减小；b极质量增加
b极有气体产生；c极无变化
d极溶解；c极有气体产生
电流从a极流向d极
根据外接电源
正极连______极，负极连______极
根据电流方向
从阴极______，从阳极______
根据电子流向
从阳极流出，从阴极流入
根据离子流向
阴离子移向阳极，阳离子移向阴极
根据电极产物
①阳极：电极溶解、逸出O2或Cl2(或电极区呈酸性)；②阴极：析出金属、逸出H2(或电极区呈碱性)
总方程式
阳极、阴极反应式
冶炼钠
2NaCl(熔融)eq \(=====,\s\up17(电解))2Na＋Cl2↑
______________
______________
冶炼镁
MgCl2(熔融)eq \(=====,\s\up17(电解))Mg＋Cl2↑
______________
______________
冶炼铝
2Al2O3(熔融)eq \(=====,\s\up17(电解))4Al＋3O2↑
______________
______________
比较项目
化学腐蚀
电化学腐蚀
发生条件
金属与接触到的物质直接反应
不纯金属接触到电解质溶液发生原电池反应
共同点
M－ne－===Mn＋
是否构成
原电池
无原电池构成
有无数微小________构成
实质
金属被腐蚀
____________被腐蚀
有无电流
无电流产生
有________产生
联系
两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍
类型
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜酸性较________
(pH≤4.3)
水膜酸性很
弱或呈中性
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