2020届二轮复习化学反应与能量学案（江苏专用） 44页

‎[考纲要求]　1.知道化学变化中常见的能量转化形式，能说明化学反应中能量转化的主要原因。2.了解化学能与热能的相互转化及其应用。了解吸热反应、放热反应、反应热(焓变)等概念。3.能正确书写热化学方程式，能根据盖斯定律进行有关反应热的简单计算。4.理解原电池和电解池的工作原理，能写出简单电极反应和电池反应方程式。5.了解常见的化学电源，认识化学能与电能相互转化的重要应用。6.认识金属腐蚀的危害，理解金属发生电化学腐蚀的原理，能运用恰当的措施防止铁、铝等等金属腐蚀。7.了解提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型化学电源的重要性。认识化学在解决能源危机中的重要作用。‎ 考点一　化学能与热能 ‎1．从两种角度理解化学反应热 反应热图示 图像分析 微观 宏观 a表示断裂旧化学键吸收的能量；‎ b表示生成新化学键放出的能量；‎ c表示反应热 a表示反应物的活化能；‎ b表示活化分子形成生成物释放的能量；‎ c表示反应热 ΔH的计算 ΔH＝H(生成物)－H(反应物)‎ ΔH＝∑E(反应物键能)－∑E(生成物键能)‎ ‎2.“五步”法书写热化学方程式 提醒　对于具有同素异形体的物质，除了要注明聚集状态之外，还要注明物质的名称。‎ 如：①S(单斜，s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1＝－297.16 kJ·mol－1‎ ‎②S(正交，s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2＝－296.83 kJ·mol－1‎ ‎③S(单斜，s)===S(正交，s) ΔH3＝－0.33 kJ·mol－1‎ ‎3．燃烧热和中和热应用中的注意事项 ‎(1)均为放热反应，ΔH<0，单位为kJ·mol－1。‎ ‎(2)燃烧热概念理解的三要点：①外界条件是25 ℃、101 kPa；②反应的可燃物是1 mol；③生成物是稳定的氧化物(包括状态)，如碳元素生成的是CO2，而不是CO，氢元素生成的是液态水，而不是水蒸气。‎ ‎(3)中和热概念理解三要点：①反应物的酸、碱是强酸、强碱；②溶液是稀溶液，不存在稀释过程的热效应；③生成产物水是1 mol。‎ ‎1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”‎ ‎(1)反应2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)的ΔH可通过下式估算：ΔH＝反应中形成新共价键的键能之和－反应中断裂旧共价键的键能之和(×)‎ ‎(2019·江苏，11D)‎ ‎(2)如图表示燃料燃烧反应的能量变化(×)‎ ‎(2016·江苏，10A)‎ ‎(3)在CO2中，Mg燃烧生成MgO和C。该反应中化学能全部转化为热能(×)‎ ‎(2015·江苏，4D)‎ ‎(4)催化剂能改变反应的焓变(×)‎ ‎(2012·江苏，4B)‎ ‎(5)催化剂能降低反应的活化能(√)‎ ‎(2012·江苏，4C)‎ ‎(6)同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同(×)‎ ‎(7)500 ℃、30 MPa下，将0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)置于密闭容器中充分反应生成NH3(g)，放热19.3 kJ，其热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－38.6 kJ·mol－1(×)‎ ‎2．(2019·海南，5)根据下图中的能量关系，可求得C—H的键能为(　　)‎ A．414 kJ·mol－1 B．377 kJ·mol－1‎ C．235 kJ·mol－1 D．197 kJ·mol－1‎ 答案　A 解析　C(s)===C(g)　ΔH1＝717 kJ·mol－1‎ ‎2H2(g)===4H(g)　ΔH2＝864 kJ·mol－1‎ C(s)＋2H2(g)===CH4(g)　ΔH3＝－75 kJ·mol－1‎ 根据ΔH＝反应物总键能－生成物总键能 ‎－75 kJ·mol－1＝717 kJ·mol－1＋864 kJ·mol－1－4E(C—H)，解得E(C—H)＝414 kJ·mol－1。‎ ‎3．(2016·海南，6)油酸甘油酯(相对分子质量884)在体内代谢时可发生如下反应：‎ C57H104O6(s)＋80O2(g)===57CO2(g)＋52H2O(l)‎ 已知燃烧1 kg该化合物释放出热量3.8×104 kJ，油酸甘油酯的燃烧热ΔH为(　　)‎ A．3.8×104 kJ·mol－1 B．－3.8×104 kJ·mol－1‎ C．3.4×104 kJ·mol－1 D．－3.4×104 kJ·mol－1 ‎ 答案　D ‎4．[2015·海南，16(3)]由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示，若生成1 mol N2，其ΔH＝________kJ·mol－1。‎ 答案　－139‎ ‎5．[2019·全国卷Ⅰ，28(3)]我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。‎ 可知水煤气变换的ΔH________0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)E正＝________eV，写出该步骤的化学方程式____________________。‎ 答案　小于　2.02　COOH*＋H*＋H2O*===COOH*＋2H*＋OH*(或H2O*===H*＋OH*)‎ 解析　观察始态物质的相对能量与终态物质的相对能量知，终态物质相对能量低于始态物质相对能量，说明该反应是放热反应，ΔH小于0。过渡态物质相对能量与始态物质相对能量相差越大，活化能越大，由题图知，最大活化能E正＝1.86 eV－(－0.16 eV)＝2.02 eV，该步起始物质为COOH*＋H*＋H2O*，产物为COOH*＋2H*＋OH*。‎ ‎6．(1)[2015·浙江理综，28(1)]乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：‎ 已知：‎ 化学键 C—H C—C C==C H—H 键能/kJ·mol－1‎ ‎412‎ ‎348‎ ‎612‎ ‎436‎ 计算上述反应的ΔH＝________ kJ·mol－1。‎ 答案　＋124‎ 解析　设“”部分的化学键键能为a kJ·mol－1，则ΔH＝(a＋348＋412×5) kJ·mol－1－(a＋612＋412×3＋436) kJ·mol－1＝＋124 kJ·mol－1。‎ ‎(2)[2015·全国卷Ⅰ，28(3)]已知反应2HI(g)===H2(g)＋I2(g)的ΔH＝＋11 kJ·mol－1，1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436 kJ、151 kJ的能量，则1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为____________kJ。‎ 答案　299‎ 解析　形成1 mol H2(g)和1 mol I2(g)共放出436 kJ＋151 kJ＝587 kJ能量，设断裂2 mol HI(g)中化学键吸收2a kJ能量，则有2a－587＝11，得a＝299。[另解：ΔH＝2E(H—I)－E(H—H)－‎ E(I—I)，2E(H—I)＝ΔH＋E(H—H)＋E(I—I)＝11 kJ·mol－1＋436 kJ·mol－1＋151 kJ·mol－1＝598 kJ·mol－1，则E(H—I)＝299 kJ·mol－1。]‎ 利用键能计算反应热，要熟记公式：ΔH＝反应物总键能－生成物总键能，其关键是弄清物质中化学键的数目。在中学阶段要掌握常见单质、化合物中所含共价键的数目。原子晶体：1 mol金刚石中含2 mol C—C键，1 mol硅中含2 mol Si—Si键，1 mol SiO2晶体中含4 mol Si—O键；分子晶体：1 mol P4中含有6 mol P—P键，1 mol P4O10(即五氧化二磷)中含有12 mol P—O键、4 mol P==O键，1 mol C2H6中含有6 mol C—H键和 1 mol C—C键。‎ ‎7．(1)[2017·天津，7(3)]0.1 mol Cl2与焦炭、TiO2完全反应，生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2·xH2O的液态化合物，放热4.28 kJ，该反应的热化学方程式为 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)[2015·天津理综，7(4)]随原子序数递增，八种短周期元素(用字母x等表示)原子半径的相对大小、最高正价或最低负价的变化如下图所示。‎ 根据判断出的元素回答问题：‎ 已知1 mol e的单质在足量d2中燃烧，恢复至室温，放出255.5 kJ热量，写出该反应的热化学方程式：_____________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)[2014·天津理综，7(4)]晶体硅(熔点1 410 ℃)是良好的半导体材料。由粗硅制纯硅过程如下：‎ Si(粗)SiCl4SiCl4(纯)Si(硅)‎ 写出SiCl4的电子式：________________；在上述由SiCl4制纯硅的反应中，测得每生成1.12 kg纯硅需吸收a kJ热量，写出该反应的热化学方程式：________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)[2015·安徽理综，27(4)]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 ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案　(1)2Cl2(g)＋TiO2(s)＋2C(s)===TiCl4(l)＋2CO(g) ΔH＝－85.6 kJ·mol－1‎ ‎(2)2Na(s)＋O2(g)===Na2O2(s) ΔH＝－511 kJ·mol－1‎ ‎(3)　SiCl4(g)＋2H2(g)Si(s)＋4HCl(g)　ΔH＝＋0.025a kJ·mol－1‎ ‎(4)NaBH4(s)＋2H2O(l)===NaBO2(s)＋4H2(g) ΔH＝－216 kJ·mol－1‎ 热化学方程式书写易出现的错误 ‎(1)未标明反应物或生成物的状态而造成错误。‎ ‎(2)反应热的符号使用不正确，即吸热反应未标出“＋”号，放热反应未标出“－”号，从而导致错误。‎ ‎(3)漏写ΔH的单位，或者将ΔH的单位写为kJ，从而造成错误。‎ ‎(4)反应热的数值与方程式的计量数不对应而造成错误。‎ ‎(5)对燃烧热、中和热的概念理解不到位，忽略其标准是1 mol 可燃物或生成1 mol H2O(l)而造成错误。‎ ‎1．下列关于反应热和热化学反应的描述中正确的是(　　)‎ A．HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热ΔH＝2×(－57.3) kJ·mol－1‎ B．CO(g)的燃烧热ΔH＝－283.0 kJ·mol－1，则2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)反应的ΔH＝＋2×283.0 kJ·mol－1‎ C．氢气的燃烧热ΔH＝－285.5 kJ·mol－1，则电解水的热化学方程式为2H2O(l)2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋285.5 kJ·mol－1‎ D．1 mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热 答案　B 解析　在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1 mol液态H2O时的反应热叫做中和热，中和热是以生成 1 mol 液态H2O为基准的，A项错误；CO(g)的燃烧热ΔH＝－283.0 kJ·mol－1，则CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－283.0 kJ·mol－1，则2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH＝－2×283.0 kJ·mol－1，逆向反应时反应热的数值相等，符号相反，B项正确；电解 2 mol 水吸收的热量和2 mol H2完全燃烧生成液态水时放出的热量相等，ΔH应为＋571.0 kJ·mol－1，C项错误；在101 kPa 时，1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物(水应为液态)时所放出的热量是该物质的燃烧热，D项错误。‎ ‎2．已知：‎ ‎2NO2(g)??N2O4(g)　ΔH1‎ ‎2NO2(g)??N2O4(l)　ΔH2‎ 下列能量变化示意图中，正确的是______(填字母)。‎ 答案　A 解析　等质量的N2O4(g)具有的能量高于N2O4(l)，因此等量的NO2(g)生成N2O4(l)放出的热量多，只有A项符合题意。‎ ‎3．(1)用CO2催化加氢可制取乙烯：CO2(g)＋3H2(g)??C2H4(g)＋2H2O(g)。若该反应体系的能量随反应过程变化关系如图所示，则该反应的ΔH＝__________(用含a、b的式子表示)。‎ 已知：几种化学键的键能如下表所示，实验测得上述反应的ΔH＝－152 kJ·mol－1，则表中的x＝________。‎ 化学键 C==O H—H C==C C—H H—O 键能/ (kJ·mol－1)‎ ‎803‎ ‎436‎ x ‎414‎ ‎464‎ ‎(2)甲烷自热重整是先进的制氢方法，包含甲烷氧化和蒸汽重整两个过程。向反应系统中同时通入甲烷、氧气和水蒸气，发生的主要化学反应如下表，则在初始阶段，蒸汽重整的反应速率________(填“大于”“小于”或“等于”)甲烷氧化的反应速率。‎ 反应过程 化学方程式 焓变ΔH/(kJ·mol－1)‎ 活化能Ea/(kJ·mol－1)‎ 甲烷氧化 CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)‎ ‎－802.6‎ ‎125.6‎ CH4(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)‎ ‎－322.0‎ ‎172.5‎ 蒸汽重整 CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)‎ ‎＋206.2‎ ‎240.1‎ CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g)‎ ‎＋158.6‎ ‎243.9‎ ‎(3)CO2在CuZnO催化下，可同时发生如下的反应Ⅰ、Ⅱ，其可作为解决温室效应及能源短缺问题的重要手段。‎ Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)??CH3OH(g)＋H2O(g)‎ ΔH1＝－57.8 kJ·mol－1‎ Ⅱ.CO2(g)＋H2(g)??CO(g)＋H2O(g)‎ ΔH2＝＋41.2 kJ·mol－1‎ 某温度时，若反应Ⅰ的速率v1大于反应Ⅱ的速率v2，则下列反应过程的能量变化正确的是________(填字母)。‎ 答案　(1)－(b－a)kJ·mol－1　764　(2)小于　(3)D 解析　(1)由图知1 mol CO2(g)和3 mol H2(g)具有的总能量大于 mol C2H4(g)和2 mol H2O(g)具有的总能量，该反应为放热反应，反应的ΔH＝生成物具有的总能量－反应物具有的总能量＝－(b－a)kJ·mol－1。ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和＝2E(C==O)＋3E(H—H)－[E(C==C)＋2E(C—H)＋4E(H—O)]＝2×803 kJ·mol－1＋3×436 kJ·mol－1－(×x kJ·mol－1＋2×414 kJ·mol－1＋4×464 kJ·mol－1)＝－152 kJ·mol－1，解得x＝764。‎ ‎(2)从表中活化能数据可以看出，在初始阶段，蒸汽重整反应活化能较大，而甲烷氧化的反应活化能均较小，所以甲烷氧化的反应速率快。‎ ‎(3)反应Ⅰ是放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，反应Ⅱ是吸热反应，反应物的总能量小于生成物的总能量，因为反应Ⅰ的速率大于反应Ⅱ，因此反应Ⅰ的活化能低于反应Ⅱ，D正确。‎ 催化剂能加快反应速率的原理是降低了反应的活化能，由此可推知反应的活化能越低，反应速率越快，相对来说反应就越易进行。‎ ‎1. (2019·苏州高三期末)以下反应可表示获得乙醇并用作汽车燃料的过程，下列有关说法正确的是(　　)‎ ‎① 6CO2(g)＋6H2O(l)===C6H12O6(s)＋6O2(g)　ΔH1‎ ‎② C6H12O6(s)===2C2H5OH(l)＋2CO2(g)　ΔH2‎ ‎③ C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH3‎ A. 2ΔH3＝－ΔH1－ΔH2‎ B．植物的光合作用通过反应①将热能转化为化学能 C．在不同油耗汽车中发生反应③，ΔH3会不同 D．若反应①生成1.12 L O2，则转移的电子数为0.2×6.02×1023‎ 答案　A 解析　A项，依据盖斯定律，将①②相加后除以2后，再颠倒，可得反应③，正确；B项，光合作用是将太阳能转化为化学能，错误；C项，焓变只与反应物和生成物的能量有关，与反应途径无关，错误；D项，“1.12 L”没有指明标准状况，错误。‎ ‎2. (2019·镇江高三期末)生石灰固硫生成的CaSO4会与煤炭不完全燃烧产生的CO发生化学反应，降低脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下：(　　)‎ CaSO4(s)＋CO(g)??CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)　ΔH1＝＋218.4 kJ·mol－1(反应Ⅰ)‎ CaSO4(s)＋4CO(g)??CaS(s)＋4CO2(g) ΔH2＝－175.6 kJ·mol－1(反应Ⅱ)‎ 假设某温度下，反应Ⅰ的速率(v1)大于反应Ⅱ的速率(v2)，则下列反应过程能量变化示意图正确的是(　　)‎ 答案　C 解析　反应Ⅰ为吸热反应，则反应物的总能量比生成物的总能量小，排除A项和D项；活化能越小，反应越易进行，反应速率也越快，因为v1大于v2，所以反应Ⅰ的活化能比反应Ⅱ小，活化能是指反应物至图像中最高点的能量差值，显然图C正确。‎ ‎3．(2019·南通、扬州、泰州、徐州、淮安、宿迁、连云港七市高三二模)已知：①N2O(g)＋3H2(g)===N2H4(l)＋H2O(l) ΔH1‎ ‎②N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　　　ΔH2‎ ‎③2NH3(g)＋3N2O(g)===4N2(g)＋3H2O(l)　　　ΔH3‎ ‎④3N2H4(l)===4NH3(g)＋N2(g)　　ΔH 下列有关说法正确的是(　　)‎ A．ΔH＝ 3(ΔH2－ΔH1)＋ΔH3‎ B．使用催化剂可使ΔH1变小 C．反应②在一定条件下能自发进行，则ΔH2<0‎ D．反应③若生成28 g N2，转移的电子数为6.02×1023‎ 答案　AC 解析　A项，依据盖斯定律，按“(②－①)×3＋③”可得④的反应焓变，正确；B项，催化剂不可改变反应的焓变值，错误；C项，反应②的熵减小，但是反应能生成，说明一定为放热反应，正确；D项，反应③中，每生成4 mol N2，则转移6 mol e－，则生成28 g N2时，转移1.5 mol e－，错误。‎ ‎4．(2018·南通、扬州、泰州、淮安、徐州、宿迁六市第二次模拟)在好氧菌和厌氧菌作用下废液中NH能转化为N2(g)和H2O(l)，示意图如下：‎ 反应Ⅰ：NH(aq)＋2O2(g)===NO(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l)　ΔH1＝a kJ·mol－1‎ 反应Ⅱ：5NH(aq)＋3NO(aq)===4N2(g)＋9H2O(l)＋2H＋(aq)　ΔH2＝b kJ·mol－1‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．两池发生的反应中氮元素只被氧化 B．两池中投放的废液体积相等时NH能完全转化为N2‎ C．常温常压下，反应Ⅱ中生成22.4 L N2转移的电子数为3.75×6.02×1023‎ D．4NH(aq)＋3O2(g)===2N2(g)＋4H＋(aq)＋6H2O(l) ΔH＝(3a＋b) kJ·mol－1‎ 答案　D 解析　A项，反应Ⅱ中，N元素发生归中反应，N元素既被氧化又被还原，错误；B项，若两废液中存在等物质的量的NH ，反应Ⅰ中生成的NO 在反应Ⅱ中不能被完全消耗，错误；‎ C项，应指明标准状况，错误；D项，根据盖斯定律，按“(反应Ⅰ×3＋反应Ⅱ)×”可得所求反应的焓变，正确。‎ ‎5．(2018·南京市第三次模拟)CO、H2、C2H5OH三种燃料燃烧的热化学方程式如下：‎ ‎① CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝a kJ·mol－1‎ ‎② H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH2＝b kJ·mol－1‎ ‎③ C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g)　ΔH3＝c kJ·mol－1‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．ΔH1<0‎ B．2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝－2b kJ·mol－1‎ C．CO2与H2合成C2H5OH反应的原子利用率为100%‎ D．2CO(g)＋4H2(g)===H2O(g)＋C2H5OH(l) ΔH＝(2a＋4b－c) kJ·mol－1‎ 答案　AD 解析　A项，燃烧时放热，则ΔH1<0，正确；B项，②中H2O的状态为气态，选项中H2O为液态，焓变与物质的状态有关，错误；C项，反应为2CO2 ＋ 6H2===C2H5OH ＋ 3H2O，产物不唯一，原子利用率不是100%，错误；D项，根据盖斯定律，按“①×2＋②×4－③”得所求反应的焓变，正确。‎ ‎1．定律内容 一定条件下，一个反应不管是一步完成，还是分几步完成，反应的总热效应相同，即反应热的大小与反应途径无关，只与反应的始态和终态有关。‎ ‎2．常用关系式 热化学方程式 焓变之间的关系 aA===B　ΔH1‎ A===B　ΔH2‎ ΔH2＝ΔH1或 ΔH1＝aΔH2‎ aA===B　ΔH1‎ ΔH1＝－ΔH2‎ B===aA　ΔH2‎ ΔH＝ΔH1＋ΔH2‎ ‎3.答题模板——叠加法 步骤1　“倒”‎ 为了将方程式相加得到目标方程式，可将方程式颠倒过来，反应热的数值不变，但符号相反。这样，就不用再做减法运算了，实践证明，方程式相减时往往容易出错。‎ 步骤2　“乘”‎ 为了将方程式相加得到目标方程式，可将方程式乘以某个倍数，反应热也要相乘。‎ 步骤3　“加”‎ 上面的两个步骤做好了，只要将方程式相加即可得目标方程式，反应热也要相加。‎ ‎1．[2019·北京，27(1)②]已知反应器中还存在如下反应：‎ ⅰ.CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH1‎ ⅱ.CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH2‎ ⅲ.CH4(g)===C(s)＋2H2(g)　ΔH3‎ ‎……‎ ⅲ为积炭反应，利用ΔH1和ΔH2计算ΔH3时，还需要利用__________________________反应的ΔH。‎ 答案　C(s)＋2H2O(g)===CO2(g)＋2H2(g)[或C(s)＋CO2(g)===2CO(g)]‎ ‎2．[2019·全国卷Ⅱ，27(1)]环戊二烯()是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题：‎ 已知：(g)===(g)＋H2(g)　ΔH1＝100.3 kJ·mol－1①‎ H2(g)＋I2(g)===2HI(g)　ΔH2＝－11.0 kJ·mol－1②‎ 对于反应：(g)＋I2(g)===(g)＋2HI(g)③‎ ΔH3＝________kJ·mol－1。‎ 答案　89.3‎ 解析　将题给三个热化学方程式依次编号为①、②、③，根据盖斯定律，由反应①＋反应②得反应③，则ΔH3＝ΔH1＋ΔH2＝(100.3－11.0)kJ·mol－1＝89.3 kJ·mol－1。‎ ‎3．[2019·全国卷Ⅲ，28(2)]Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行：‎ CuCl2(s)===CuCl(s)＋Cl2(g)　ΔH1＝83 kJ·mol－1‎ CuCl(s)＋O2(g)===CuO(s)＋Cl2(g) ΔH2＝－20 kJ·mol－1‎ CuO(s)＋2HCl(g)===CuCl2(s)＋H2O(g) ΔH3＝－121 kJ·mol－1‎ 则4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。‎ 答案　－116‎ 解析　将已知热化学方程式依次编号为①、②、③，根据盖斯定律，由(①＋②＋③)×2得4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－116 kJ·mol－1。‎ ‎4．(1)[2018·北京，27(1)]近年来，研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下：‎ 反应Ⅰ：2H2SO4(l)===2SO2(g)＋2H2O(g)＋O2(g)‎ ΔH1＝＋551 kJ·mol－1‎ 反应Ⅲ：S(s)＋O2(g)===SO2(g)‎ ΔH3＝－297 kJ·mol－1‎ 反应Ⅱ的热化学方程式：_________________________________________________。‎ 答案　3SO2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(l)＋S(s)‎ ΔH2＝－254 kJ·mol－1‎ 解析　由题图可知，反应Ⅱ的化学方程式为3SO2＋2H2O2H2SO4＋S↓。根据盖斯定律，反应Ⅱ＝－(反应Ⅰ＋反应Ⅲ)可得：3SO2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(l)＋S(s)　ΔH2＝－254 kJ·mol－1。‎ ‎(2)[2018·江苏，20(1)]用水吸收NOx的相关热化学方程式如下：‎ ‎2NO2(g)＋H2O(l)===HNO3(aq)＋HNO2(aq)‎ ΔH＝－116.1 kJ·mol－1‎ ‎3HNO2(aq)===HNO3(aq)＋2NO(g)＋H2O(l)‎ ΔH＝75.9 kJ·mol－1‎ 反应3NO2(g)＋H2O(l)===2HNO3(aq)＋NO(g)的ΔH＝________ kJ·mol－1。‎ 答案　－136.2‎ 解析　将题给三个热化学方程式依次编号为①、②和③，根据盖斯定律可知，③＝(①×3＋②)/2，则ΔH＝(－116.1 kJ·mol－1×3＋75.9 kJ·mol－1)/2＝－136.2 kJ·mol－1。‎ ‎(3)[2018·全国卷Ⅰ，28(2)①]已知：2N2O5(g)===2N2O4(g)＋O2(g)　ΔH1＝－4.4 kJ·mol－1‎ ‎2NO2(g)===N2O4(g)　ΔH2＝－55.3 kJ·mol－1‎ 则反应N2O5(g)===2NO2(g)＋O2(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。‎ 答案　＋53.1‎ 解析　令2N2O5(g)===2N2O4(g)＋O2(g)　ΔH1＝－4.4 kJ·mol－1　a ‎2NO2(g)===N2O4(g)　ΔH2＝－55.3 kJ·mol－1　b 根据盖斯定律，a式×－b式可得：‎ N2O5(g)===2NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋53.1 kJ·mol－1。‎ ‎(4)[2018·全国卷Ⅲ，28(2)]SiHCl3在催化剂作用下发生反应：‎ ‎2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)‎ ΔH1＝48 kJ·mol－1‎ ‎3SiH2Cl2(g)===SiH4(g)＋2SiHCl3(g)‎ ΔH2＝－30 kJ·mol－1‎ 则反应4SiHCl3(g)===SiH4(g)＋3SiCl4(g)的ΔH为________kJ·mol－1。‎ 答案　114‎ 解析　将题给两个热化学方程式依次编号为①、②，根据盖斯定律，由①×3＋②可得：‎ ‎4SiHCl3(g)===SiH4(g)＋3SiCl4(g)，则有ΔH＝3ΔH1＋ΔH2＝3×48 kJ·mol－1＋(－30 kJ·mol－1)＝114 kJ·mol－1。‎ ‎(5)[2018·全国卷Ⅱ，27(1)节选]CH4—CO2催化重整反应为CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)。‎ 已知：C(s)＋2H2(g)===CH4(g) ΔH＝－75 kJ·mol－1‎ C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－394 kJ·mol－1‎ C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝－111 kJ·mol－1‎ 该催化重整反应的ΔH＝________kJ·mol－1。‎ 答案　＋247‎ 解析　将题给三个反应依次编号为①、②、③：‎ C(s)＋2H2(g)===CH4(g)　ΔH＝－75 kJ·mol－1①‎ C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－394 kJ·mol－1②‎ C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝－111 kJ·mol－1③‎ 根据盖斯定律，由③×2－①－②可得：‎ CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g) ΔH＝＋247 kJ·mol－1。‎ ‎5．按要求回答下列问题 ‎(1)[2017·全国卷Ⅲ，28(3)]已知：As(s)＋H2(g)＋2O2(g)===H3AsO4(s)　ΔH1‎ H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH2‎ ‎2As(s)＋O2(g)===As2O5(s)　ΔH3‎ 则反应As2O5(s)＋3H2O(l)===2H3AsO4(s)的ΔH＝________。‎ ‎(2)[2017·全国卷Ⅰ，28(2)]下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。‎ 通过计算，可知系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ)制氢的热化学方程式分别为________________________、‎ ‎________________________________________________________________________，‎ 制得等量H2所需能量较少的是________。‎ ‎(3)[2016·全国卷Ⅱ，26(3)]①2O2(g)＋N2(g)===N2O4(l)　ΔH1‎ ‎②N2(g)＋2H2(g)===N2H4(l)　ΔH2‎ ‎③O2(g)＋2H2(g)===2H2O(g)　ΔH3‎ ‎④2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)‎ ΔH4＝－1 048.9 kJ·mol－1‎ 上述反应热效应之间的关系式为ΔH4＝______________________________________，‎ 联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为___________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)[2017·海南，14(2)节选]已知：①2NaOH(s)＋CO2(g)===Na2CO3(s)＋H2O(g)　ΔH1＝－127.4 kJ·mol－1‎ ‎②NaOH(s)＋CO2(g)===NaHCO3(s) ΔH2＝－131.5 kJ·mol－1‎ 反应2NaHCO3(s)===Na2CO3(s)＋H2O(g)＋CO2(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。‎ 答案　(1)2ΔH1－3ΔH2－ΔH3‎ ‎(2)H2O(l)===H2(g)＋O2(g)　ΔH＝286 kJ·mol－1‎ H2S (g)===H2(g)＋S(s)　ΔH＝20 kJ·mol－1　系统(Ⅱ)‎ ‎(3)2ΔH3－2ΔH2－ΔH1　反应放热量大、产生大量的气体 ‎(4)＋135.6‎ 解析　(1)令题干中三个热化学方程式分别为：①、②、③，由盖斯定律可知①×2－②×3－③可得所求反应，故ΔH＝2ΔH1－3ΔH2－ΔH3。‎ ‎(2)令题干中的四个热化学方程式分别为 ‎①H2SO4(aq)===SO2(g)＋H2O(l)＋O2(g)‎ ΔH1＝327 kJ·mol－1‎ ‎②SO2(g)＋I2(s)＋2H2O(l)===2HI(aq)＋H2SO4(aq)‎ ΔH2＝－151 kJ·mol－1‎ ‎③2HI(aq)===H2(g)＋I2(s)‎ ΔH3＝110 kJ·mol－1‎ ‎④H2S(g)＋H2SO4(aq)===S(s)＋SO2(g)＋2H2O(l)‎ ΔH4＝61 kJ·mol－1‎ 根据盖斯定律，将①＋②＋③可得，系统(Ⅰ)中的热化学方程式：‎ H2O(l)===H2(g)＋O2(g)　ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝327 kJ·mol－1－151 kJ·mol－1＋110 kJ·mol－1＝286 kJ·mol－1‎ 同理，将②＋③＋④可得，系统(Ⅱ)中的热化学方程式：‎ H2S(g)===H2(g)＋S(s)　ΔH＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＝－151 kJ·mol－1＋110 kJ·mol－1＋61 kJ·mol－1＝20 kJ·mol－1‎ 由所得两热化学方程式可知，制得等量H2所需能量较少的是系统(Ⅱ)。‎ ‎(3)对照目标热化学方程式中的反应物和生成物在已知热化学方程式中的位置和化学计量数，利用盖斯定律，故ΔH4＝2ΔH3－2ΔH2－ΔH1；联氨有强还原性，N2O4具有强氧化性，两者混合在一起易自发地发生氧化还原反应，反应放热量大并产生大量的气体，可为火箭提供很大的推进力。‎ ‎(4)①－2×②得到：2NaHCO3(s)===Na2CO3(s)＋CO2(g)＋H2O(g)　ΔH＝(－127.4＋2×131.5) kJ·mol－1＝＋135.6 kJ·mol－1。‎ ‎1．已知：H2(g)、CH3OH(l)的燃烧热(ΔH)分别为－285.8 kJ·mol－1和－726.5 kJ·mol－1；‎ CH3OH (l)===CH3OH (g)　ΔH＝＋35.2 kJ·mol－1；‎ H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44 kJ·mol－1。‎ 则CO2(g)＋3H2(g)??CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝________kJ·mol－1。‎ 答案　－51.7‎ 解析　H2燃烧的热化学方程式为①H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1‎ CH3OH燃烧的热化学方程式为：②CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－726.5 kJ·mol－1‎ ‎③CH3OH(l)===CH3OH(g)　ΔH＝＋35.2 kJ·mol－1；‎ ‎④H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44 kJ·mol－1。‎ 将得①×3－②＋③＋④，得CO2(g)＋3H2(g)??CH3OH(g)＋H2O(g)的ΔH＝－51.7 kJ·mol－1。‎ ‎2．用NaOH溶液吸收热电企业产生的废气时，涉及如下转化，由下图关系可得：ΔH4＝________。‎ 答案　ΔH1＋ΔH2－ΔH3‎ 解析　根据盖斯定律分析，反应的能量变化取决于反应物和生成物，与过程无关，所以根据图分析，有ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4，可以计算ΔH4＝ΔH1＋ΔH2－ΔH3。‎ ‎3．CH4催化还原NO 、NO2的热化学方程式如下：‎ 序号 热化学方程式 ‎①‎ ‎4NO2(g)＋CH4(g)??4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O (g)　ΔH＝－574 kJ·mol －1‎ ‎②‎ ‎4NO(g)＋CH4 (g)??2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O (g)‎ ΔH＝－1 160 kJ·mol －1‎ 则4NO(g)??N2(g) ＋2NO2(g)的ΔH＝________。 ‎ 答案　－293 kJ·mol －1‎ 解析　根据盖斯定律由×(②－①)可得4NO(g)??N2(g) ＋2NO2(g)，则ΔH＝×[－1 160 kJ·mol－1－(－574 kJ·mol－1)]＝－293 kJ·mol－1。‎ 考点二　原电池原理及其应用 ‎1．图解原电池工作原理 ‎2．原电池装置图的升级考查 说明　(1)无论是装置①还是装置②，电子均不能通过电解质溶液。‎ ‎(2)在装置①中，由于不可避免会直接发生Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu而使化学能转化为热能，所以装置②的能量转化率高。‎ ‎(3)盐桥的作用：原电池装置由装置①到装置②的变化是由盐桥连接两个“半电池装置”，其中盐桥的作用有三种：a.隔绝正负极反应物，避免直接接触，导致电流不稳定；b.通过离子的定向移动，构成闭合回路；c.平衡电极区的电荷。‎ ‎(4)离子交换膜作用：由装置②到装置③的变化是“盐桥”变成“质子交换膜”。离子交换膜是一种选择性透过膜，允许相应离子通过，离子迁移方向遵循电池中离子迁移方向。‎ ‎3．陌生原电池装置的知识迁移 ‎(1)燃料电池 ‎(2)可逆电池 角度一　燃料电池 ‎1．(2019·全国卷Ⅰ，12)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2＋/MV＋在电极与酶之间传递电子，示意图如图所示。下列说法错误的是(　　)‎ A．相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能 B．阴极区，在氢化酶作用下发生反应H2＋2MV2＋===2H＋＋2MV＋‎ C．正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3‎ D．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动 答案　B 解析　由题图和题意知，电池总反应是3H2＋N2===2NH3。该合成氨反应在常温下进行，并形成原电池产生电能，反应不需要高温、高压和催化剂，A项正确；观察题图知，左边电极发生氧化反应MV＋－e－===MV2＋，为负极，不是阴极，B项错误；正极区N2在固氮酶作用下发生还原反应生成NH3，C项正确；电池工作时，H＋通过交换膜，由左侧(负极区)向右侧(正极区)迁移，D项正确。‎ ‎2．(2012·四川理综，11)一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋。下列有关说法正确的是(　　)‎ A．检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动 B．若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L氧气 C．电池反应的化学方程式为CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2O D．正极上发生的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－‎ 答案　C 解析　解答本题时审题是关键，反应是在酸性电解质溶液中进行的。在原电池中，阳离子要向正极移动，故A错误；因电解质溶液是酸性的，不可能存在OH－，故正极的反应式为O2＋‎ ‎4H＋＋4e－===2H2O，转移4 mol电子时消耗 1 mol O2，则在标准状况下转移0.4 mol电子时消耗2.24 L O2，故B、D错误；电池反应式即正、负极反应式之和，将两极的反应式相加可知 C正确。‎ ‎3．(2015·江苏，10)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是(　　)‎ A．反应CH4＋H2O3H2＋CO，每消耗1 mol CH4转移12 mol电子 B．电极A上H2参与的电极反应为H2＋2OH－－2e－===2H2O C．电池工作时，CO向电极B移动 D．电极B上发生的电极反应为O2＋2CO2＋4e－===2CO 答案　D 解析　A项，H4→O，则该反应中每消耗1 mol CH4转移6 mol电子，错误；B项，该电池的传导介质为熔融的碳酸盐，所以A电极即负极上H2参与的电极反应为H2－2e－＋CO===CO2＋H2O，错误；C项，原电池工作时，阴离子移向负极，而B极是正极，错误；D项，B电极即正极上O2参与的电极反应为O2＋4e－＋2CO2===2CO，正确。‎ 角度二　可逆电池 ‎4．(2019·全国卷Ⅲ，13)为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3D－Zn)可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D－Zn－NiOOH二次电池，结构如图所示。电池反应为Zn(s)＋2NiOOH(s)＋H2O(l)ZnO(s)＋2Ni(OH)2(s)。‎ 下列说法错误的是(　　)‎ A．三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高 B．充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)＋OH－(aq)－e－===NiOOH(s)＋H2O(l)‎ C．放电时负极反应为Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－===ZnO(s)＋H2O(l)‎ D．放电过程中OH－通过隔膜从负极区移向正极区 答案　D 解析　该电池采用的三维多孔海绵状Zn具有较大的表面积，可以高效沉积ZnO，且所沉积的ZnO分散度高，A正确；根据题干中总反应可知该电池充电时，Ni(OH)2在阳极发生氧化反应生成NiOOH，其电极反应式为Ni(OH)2(s)＋OH－(aq)－e－===NiOOH(s)＋H2O(l)，B正确；放电时Zn在负极发生氧化反应生成ZnO，电极反应式为Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－===ZnO(s)＋H2O(l)，C正确；电池放电过程中，OH－等阴离子通过隔膜从正极区移向负极区，D错误。‎ ‎5．(2019·天津，6)我国科学家研制了一种新型的高比能量锌－碘溴液流电池，其工作原理示意图如图。图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。下列叙述不正确的是(　　)‎ A．放电时，a电极反应为I2Br－＋2e－===2I－＋Br－‎ B．放电时，溶液中离子的数目增大 C．充电时，b电极每增重0.65 g，溶液中有0.02 mol I－被氧化 D．充电时，a电极接外电源负极 答案　D 解析　根据电池的工作原理示意图，可知放电时a电极上I2Br－转化为Br－和I－，电极反应为I2Br－＋2e－===2I－＋Br－，A项正确；放电时正极区I2Br－转化为Br－和I－，负极区Zn转化为Zn2＋，溶液中离子的数目增大，B项正确；充电时b电极发生反应Zn2＋＋2e－===Zn，b电极增重0.65 g时，转移0.02 mol e－，a电极发生反应2I－＋Br－－2e－===I2Br－，根据各电极上转移电子数相同，则有0.02 mol I－被氧化，C项正确；放电时a电极为正极，充电时，a电极为阳极，接外电源正极，D项错误。‎ ‎6．(2017·全国卷Ⅲ，11)全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为16Li＋xS8===8Li2Sx(2≤x≤8)。下列说法错误的是(　　)‎ A．电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4‎ B．电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 g C．石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性 D．电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多 答案　D 解析　A项，原电池电解质中阳离子移向正极，根据全固态锂硫电池工作原理图示中Li＋移动方向可知，电极a为正极，正极发生还原反应，由总反应可知正极依次发生S8→Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2的还原反应，正确；B项，电池工作时负极电极方程式为Li－e－===Li＋，当外电路中流过0.02 mol电子时，负极消耗的Li的物质的量为0.02 mol，其质量为0.14 g，正确；C项，石墨烯具有良好的导电性，故可以提高电极a的导电能力，正确；D项，电池充电时为电解池，此时电解总反应为8Li2Sx16Li＋xS8(2≤x≤8)，故Li2S2的量会越来越少，错误。‎ ‎7．(2016·全国卷Ⅲ，11)锌—空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH溶液，反应为2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O===2Zn(OH)。下列说法正确的是(　　)‎ A．充电时，电解质溶液中K＋向阳极移动 B．充电时，电解质溶液中c(OH－)逐渐减小 C．放电时，负极反应为Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH) D．放电时，电路中通过2 mol电子，消耗氧气22.4 L(标准状况)‎ 答案　C 解析　A项，充电时，电解质溶液中K＋向阴极移动，错误；B项，放电时总反应方程式为2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O===2Zn(OH)，则充电时电解质溶液中c(OH－)逐渐增大，错误；C项，在碱性环境中负极Zn失电子生成的Zn2＋，将与OH－结合生成Zn(OH)，正确；D项，O2～4e－，故电路中通过2 mol电子，消耗氧气0.5 mol，标准状况下的体积为11.2 L，错误。‎ 角度三　储“氢”电池 ‎8．(2014·浙江理综，11)镍氢电池(NiMH)目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。NiMH中的M表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中的总反应方程式是：Ni(OH)2＋M===NiOOH＋MH 已知：6NiOOH＋NH3＋H2O＋OH－===6Ni(OH)2＋NO 下列说法正确的是(　　)‎ A．NiMH电池放电过程中，正极的电极反应式为 NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－‎ B．充电过程中OH－从阳极向阴极迁移 C．充电过程中阴极的电极反应式：H2O＋M＋e－===MH＋OH－，H2O中的H被M还原 D．NiMH电池中可以用KOH溶液、氨水等作为电解质溶液 答案　A 解析　A项，放电过程中，NiOOH得电子，化合价降低，发生还原反应，正确；B项，充电过程中发生电解反应，OH－从阴极向阳极迁移，错误；C项，充电过程中H＋得电子，进入储氢合金，Ni(OH)2中的＋2价Ni失电子生成NiOOH，所以H2O的H被＋2价的Ni还原，错误；D项，NiMH在KOH溶液、氨水中会发生氧化还原反应，错误。‎ 角度四　其他新型电池 ‎9．(2018·全国卷Ⅲ，11)一种可充电锂—空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li＋在多孔碳材料电极处生成Li2O2－x(x＝0或1)。下列说法正确的是(　　)‎ A．放电时，多孔碳材料电极为负极 B．放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极 C．充电时，电解质溶液中Li＋向多孔碳材料区迁移 D．充电时，电池总反应为Li2O2－x===2Li＋(1－)O2‎ 答案　D 解析　由题意知，放电时负极反应为Li－e－===Li＋，正极反应为(2－x)O2＋4Li＋＋4e－===2Li2O2－x(x＝0或1)，电池总反应为(1－)O2＋2Li===Li2O2－x。充电时的电池总反应与放电时的电池总反应互为逆反应，故充电时电池总反应为Li2O2－x===2Li＋(1－)O2，D项正确；该电池放电时，金属锂为负极，多孔碳材料为正极，A项错误；该电池放电时，外电路电子由锂电极流向多孔碳材料电极，B项错误；该电池放电时，电解质溶液中Li＋向多孔碳材料区迁移，充电时电解质溶液中的Li＋向锂电极迁移，C项错误。‎ ‎10．(2018·全国卷Ⅱ，12)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na—CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为3CO2＋4Na??2Na2CO3＋C。下列说法错误的是(　　)‎ A．放电时，ClO向负极移动 B．充电时释放CO2，放电时吸收CO2‎ C．放电时，正极反应为3CO2＋4e－===2CO＋C D．充电时，正极反应为Na＋＋e－===Na 答案　D 解析　根据电池的总反应知，放电时负极反应：‎ ‎4Na－4e－===4Na＋‎ 正极反应：3CO2＋4e－===2CO＋C 充电时，阴极：4Na＋＋4e－===4Na 阳极：2CO＋C－4e－===3CO2↑‎ 放电时，ClO向负极移动。根据充电和放电时的电极反应式知，充电时释放CO2，放电时吸收CO2。‎ 题组一　辨析“介质”书写电极反应式 ‎1．按要求书写不同“介质”下甲醇燃料电池的电极反应式。‎ ‎(1)酸性介质，如H2SO4溶液：‎ 负极：CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋。‎ 正极：O2＋6e－＋6H＋===3H2O。‎ ‎(2)碱性介质，如KOH溶液：‎ 负极：CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O。‎ 正极：O2＋6e－＋3H2O===6OH－。‎ ‎(3)熔融盐介质，如K2CO3：‎ 负极：CH3OH－6e－＋3CO===4CO2＋2H2O。‎ 正极：O2＋6e－＋3CO2===3CO。‎ ‎(4)掺杂Y2O3的ZrO3固体作电解质，在高温下能传导O2－：‎ 负极：CH3OH－6e－＋3O2－===CO2＋2H2O。‎ 正极：O2＋6e－===3O2－。‎ 碱性介质　C―→CO 其余介质　C―→CO2‎ 酸性介质　H―→H＋‎ 其余介质　H―→H2O 题组二　明确“充、放电”书写电极反应式 ‎2．镍镉(Ni—Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2。‎ 负极：Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2。‎ 阳极：2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===2NiOOH＋2H2O。‎ 题组三　识别“交换膜”提取信息，书写电极反应式 ‎3．如将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。如下图是通过人工光合作用，以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图。‎ 负极：2H2O－4e－===O2＋4H＋。‎ 正极：2CO2＋4H＋＋4e－===2HCOOH。‎ ‎4．液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示。‎ 负极：N2H4－4e－＋4OH－===N2＋4H2O。‎ 正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－。‎ 题组四　锂离子电池电极反应式书写 ‎5．某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池，放电时电池总反应为Li1－xCoO2＋LixC6===LiCoO2＋C6(x＜1)。则：‎ 负极：________________________________________________________________________，‎ 正极：________________________________________________________________________。‎ 答案　LixC6－xe－===xLi＋＋C6‎ Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2‎ 锂离子电池充放电分析 常见的锂离子电极材料 正极材料：LiMO2(M：Co、Ni、Mn等)‎ LiM2O4(M：Co、Ni、Mn等)‎ LiMPO4(M：Fe等)‎ 负极材料：石墨(能吸附锂原子)‎ 负极反应：LixCn－xe－===xLi＋＋nC 正极反应：Li1－xMO2＋xLi＋＋xe－===LiMO2‎ 总反应：Li1－xMO2＋LixCn nC＋LiMO2。‎ 题组五　可逆反应电极反应式书写 ‎6．控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－??2Fe2＋＋I2设计成如下图所示的原电池。回答下列问题：‎ ‎(1)反应开始时，负极为________(填“甲”或“乙”)中的石墨，电极反应式为________________________________________________________________________。‎ ‎(2)电流表读数为________时，反应达到化学平衡状态。‎ ‎(3)当达到化学平衡状态时，在甲中加入FeCl2固体，此时负极为________(填“甲”或“乙”)中的石墨，电极反应式为_______________________________________________。‎ 答案　(1)乙　2I－－2e－===I2‎ ‎(2)零 ‎(3)甲　2Fe2＋－2e－===2Fe3＋‎ 考点三　电解池原理及其应用 ‎1．图解电解池工作原理(阳极为惰性电极)‎ ‎2．正确判断电极产物 ‎(1)阳极产物的判断首先看电极，如果是活性电极作阳极，则电极材料失电子，电极溶解(注意：铁作阳极溶解生成Fe2＋，而不是Fe3＋)；如果是惰性电极，则需看溶液中阴离子的失电子能力，阴离子放电顺序为S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－(水)。‎ ‎(2)阴极产物的判断直接根据阳离子的放电顺序进行判断：‎ Ag＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞Pb2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)。‎ ‎3．对比掌握电解规律(阳极为惰性电极)‎ 电解类型 电解质实例 溶液复原物质 电解水 NaOH、H2SO4或Na2SO4‎ 水 电解电解质 HCl或CuCl2‎ 原电解质 放氢生碱型 NaCl HCl气体 放氧生酸型 CuSO4或AgNO3‎ CuO或Ag2O 注意　电解后有关电解质溶液恢复原态的问题应该用质量守恒法分析。一般是加入阳极产物和阴极产物的化合物，但也有特殊情况，如用惰性电极电解CuSO4溶液，Cu2＋完全放电之前，可加入CuO或CuCO3复原，而Cu2＋完全放电之后，应加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3复原。‎ ‎4．正误判断，下列说法正确的打“√”，错误的打“×”‎ ‎(1)电解质溶液导电发生化学变化(√)‎ ‎(2)电解精炼铜和电镀铜，电解液的浓度均会发生很大的变化(×)‎ ‎(3)电解饱和食盐水，在阳极区得到NaOH溶液(×)‎ ‎(4)工业上可用电解MgCl2溶液、AlCl3溶液的方法制备Mg和Al(×)‎ ‎(5)电解精炼铜时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料(√)‎ ‎(6)用惰性电极电解CuSO4溶液，若加入0.1 mol Cu(OH)2固体可使电解质溶液复原，则整个电路中转移电子数为0.4NA(√)‎ ‎5．陌生电解池装置图的知识迁移 ‎(1)电解池 ‎(2)金属腐蚀 角度一　电解原理的应用 ‎1．[2019·全国卷Ⅱ，27(4)]环戊二烯可用于制备二茂铁[Fe(C5H5)2，结构简式为]，后者广泛应用于航天、化工等领域中。二茂铁的电化学制备原理如图所示，其中电解液为溶解有溴化钠(电解质)和环戊二烯的DMF溶液(DMF为惰性有机溶剂)。‎ 该电解池的阳极为________，总反应为_________________________________。‎ 电解制备需要在无水条件下进行，原因为_______________________________。‎ 答案　Fe电极　Fe＋2＋H2↑[或Fe＋2C5H6===Fe(C5H5)2＋H2↑]　水会阻碍中间物Na的生成；水会电解生成OH－，进一步与Fe2＋反应生成Fe(OH)2‎ 解析　结合图示电解原理可知，Fe电极发生氧化反应，为阳极；在阴极上有H2生成，故电解时的总反应为Fe＋2＋H2↑或Fe＋2C5H6===Fe(C5H5)2＋H2↑。结合相关反应可知，电解制备需在无水条件下进行，否则水会阻碍中间产物Na的生成，水电解生成OH－，OH－会进一步与Fe2＋反应生成Fe(OH)2，从而阻碍二茂铁的生成。‎ ‎2．[2019·全国卷Ⅲ，28(4)]在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如图所示：‎ 负极区发生的反应有______________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________(写反应方程式)。‎ 电路中转移1 mol电子，需消耗氧气____L(标准状况)。‎ 答案　Fe3＋＋e－===Fe2＋，4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O　5.6‎ 解析　负极区发生还原反应Fe3＋＋e－===Fe2＋，生成的二价铁又被氧气氧化成三价铁，发生反应4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O，由反应可知电路中转移4 mol电子消耗1 mol O2‎ ‎，则转移1 mol电子消耗氧气 mol，其在标准状况下的体积为 mol×22.4 L·mol－1＝5.6 L。‎ ‎3．[2019·北京，27(2)]可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如图。通过控制开关连接K1或K2，可交替得到H2和O2。‎ ‎①制H2时，连接________，产生H2的电极反应式是______________________。‎ ‎②改变开关连接方式，可得O2。‎ ‎③结合①和②中电极3的电极反应，说明电极3的作用：‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案　①K1　2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－　③制H2时，电极3发生反应：Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O。制O2时，上述电极反应逆向进行，使电极3得以循环使用 解析　①电解碱性电解液时，H2O电离出的H＋在阴极得到电子产生H2，根据题图可知电极1与电池负极连接，为阴极，所以制H2时，连接K1，产生H2的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。③制备O2时碱性电解液中的OH－失去电子生成O2，连接K2，O2在电极2上产生。连接K1时，电极3为电解池的阳极，Ni(OH)2失去电子生成NiOOH，电极反应式为Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O，连接K2时，电极3为电解池的阴极，电极反应式为NiOOH＋e－＋H2O===Ni(OH)2＋OH－，使电极3得以循环使用。‎ ‎4．[2019·江苏，20(2)]电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理示意图如图。‎ ‎①写出阴极CO2还原为HCOO－的电极反应式：________________________________。‎ ‎②电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低，其原因是___________。‎ 答案　①CO2＋H＋＋2e－===HCOO－(或CO2＋HCO＋2e－===HCOO－＋CO)‎ ‎②阳极产生O2，pH减小，HCO浓度降低；K＋部分迁移至阴极区 解析　①CO2中的C为＋4价，HCOO－中的C为＋2价，1 mol CO2转化为HCOO－时，得2 mol e－。②阳极上水放电，生成O2和H＋，H＋会与HCO反应使HCO 减少，由电荷平衡可知，K＋会移向阴极区，所以KHCO3溶液浓度降低。‎ ‎5．[2016·天津理综，10(5)]化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同时获得氢气：Fe＋2H2O＋2OH－FeO＋3H2↑，工作原理如图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色FeO，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。‎ ‎①电解一段时间后，c(OH－)降低的区域在________(填“阴极室”或“阳极室”)。‎ ‎②电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因：‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎③c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2，任选M、N两点中的一点，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因：______________________________________________。‎ 答案　①阳极室　 ②防止Na2FeO4与H2反应使产率降低　③M点：c(OH－)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢[或N点：c(OH－)过高，铁电极上有Fe(OH)3生成，使Na2FeO4产率降低]‎ 解析　①根据题意，镍电极有气泡产生是H＋得电子生成H2，发生还原反应，则铁电极上OH－被消耗且无补充，溶液中的OH－减少，因此电解一段时间后，c(OH－)降低的区域在阳极室。②H2具有还原性，根据题意：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。因此，电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，防止Na2FeO4与H2反应使产率降低。③根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，在M点：c(OH－)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢；在N点：c(OH－)过高，铁电极上有Fe(OH)3生成，使Na2FeO4产率降低。‎ 角度二　腐蚀类型与防护方法 ‎6．(2019·江苏，10)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 答案　C 解析　A项，铁和炭的混合物用NaCl溶液湿润后构成原电池，铁作负极，铁失去电子生成Fe2＋，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，错误；B项，铁腐蚀过程中化学能除了转化为电能外，还可转化为热能等，错误；C项，构成原电池后，铁腐蚀的速率变快，正确；D项，用水代替NaCl溶液，Fe和炭也可以构成原电池，Fe失去电子，空气中的O2得到电子，铁发生吸氧腐蚀，错误。‎ ‎7．(2017·全国卷Ⅰ，11)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　C 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。‎ 题组一　电解池电极反应式书写集训 ‎(一)基本电极反应式的书写 ‎1．按要求书写电极反应式 ‎(1)用惰性电极电解NaCl溶液：‎ 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑。‎ 阴极：2H＋＋2e－===H2↑。‎ ‎(2)用惰性电极电解CuSO4溶液：‎ 阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑(或2H2O－4e－===O2↑＋4H＋)。‎ 阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu。‎ ‎(3)铁作阳极，石墨作阴极电解NaOH溶液：‎ 阳极：Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2。‎ 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。‎ ‎(4)用惰性电极电解熔融MgCl2：‎ 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑。‎ 阴极：Mg2＋＋2e－===Mg。‎ ‎(二)提取“信息”书写电极反应式 ‎2．按要求书写电极反应式 ‎(1)以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极反应式为2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋。‎ ‎(2)用Al单质作阳极，石墨作阴极，NaHCO3溶液作电解液进行电解，生成难溶物R，R受热分解生成化合物Q，写出阳极生成R的电极反应式：Al＋3HCO－3e－===Al(OH)3↓＋3CO2↑。‎ ‎(3)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，则电极反应式为 阳极：Al－3e－＋7AlCl===4Al2Cl。‎ 阴极：4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl。‎ ‎(4)用惰性电极电解K2MnO4溶液能得到化合物KMnO4，则电极反应式为 阳极：2MnO－2e－===2MnO。‎ 阴极：2H＋＋2e－===H2↑。‎ ‎(5)将一定浓度的磷酸二氢铵(NH4H2PO4)、氯化锂混合液作为电解液，以铁棒作阳极，石墨为阴极，电解析出LiFePO4沉淀，则阳极反应式为Fe＋H2PO＋Li＋－2e－===LiFePO4↓＋2H＋。‎ ‎(三)根据“交换膜”利用“信息”书写电极反应式 ‎3．按要求书写电极反应式：‎ ‎(1)电解装置如图，电解槽内装有KI及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。‎ 已知：3I2＋6OH－===IO＋5I－＋3H2O 阳极：2I－－2e－===I2。‎ 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。‎ ‎(2)可用氨水作为吸收液吸收工业废气中的SO2，当吸收液失去吸收能力时，可通过电解法使吸收液再生而循环利用(电极均为石墨电极)，并生成化工原料硫酸。其工作示意图如下：‎ 阳极：HSO－2e－＋H2O===3H＋＋SO。‎ 阴极：2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－)。‎ 题组二　金属腐蚀与防护 ‎4．利用下图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是(　　)‎ A．a处发生吸氧腐蚀，b处发生析氢腐蚀 B．一段时间后，a处液面低于b处液面 C．a处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小 D．a、b两处具有相同的电极反应式：Fe－2e－===Fe2＋‎ 答案　BC 解析　根据装置图判断，左边铁丝发生吸氧腐蚀，右边铁丝发生析氢腐蚀，其电极反应为 左边　负极：Fe－2e－===Fe2＋‎ 正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－‎ 右边　负极：Fe－2e－===Fe2＋‎ 正极：2H＋＋2e－===H2↑‎ a、b处溶液的pH均增大，C错误。‎ ‎5．结合图判断，下列叙述正确的是(　　)‎ A．Ⅰ和Ⅱ中正极均被保护 B．Ⅰ和Ⅱ中负极反应均是Fe－2e－===Fe2＋‎ C．Ⅰ和Ⅱ中正极反应均是O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ D．Ⅰ和Ⅱ中分别加入少量K3[Fe(CN)6]溶液均有蓝色沉淀 答案　A 解析　根据原电池形成的条件，Ⅰ中Zn比Fe活泼，Zn作负极，Fe为正极，保护了Fe；Ⅱ中Fe比Cu活泼，Fe作负极，Cu为正极，保护了Cu，A项正确；Ⅰ中负极为锌，负极发生氧化反应，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，B项错误；Ⅰ中发生吸氧腐蚀，正极为O2得电子生成OH－，Ⅱ中为酸化的NaCl溶液，发生析氢腐蚀，在正极上发生还原反应，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，C项错误；[Fe(CN)6]3－是稳定的配合物离子，与Fe2＋发生反应：3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓，故加入少量K3[Fe(CN)6]溶液有蓝色沉淀是Fe2＋的性质，Ⅰ 装置中不能生成Fe2＋，Ⅱ 装置中负极铁失电子生成Fe2＋，D项错误。‎ ‎1．金属腐蚀快慢的三个规律 ‎(1)金属腐蚀类型的差异 电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀。‎ ‎(2)电解质溶液的影响 ‎①对同一金属来说，腐蚀的快慢(浓度相同)：强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液。‎ ‎②对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，腐蚀越快。‎ ‎(3)活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，腐蚀越快。‎ ‎2．两种腐蚀与三种保护 ‎(1)两种腐蚀：析氢腐蚀、吸氧腐蚀(关键在于电解液的pH)。‎ ‎(2)三种保护：电镀保护、牺牲阳极的阴极保护法、外加电流的阴极保护法。‎ 题型专训(一)　电化学离子交换膜的分析与应用 ‎(1)阳离子交换膜(只允许阳离子和水分子通过)‎ ‎①负极反应式：Zn－2e－===Zn2＋；‎ ‎②正极反应式：Cu2＋＋2e－===Cu；‎ ‎③Zn2＋通过阳离子交换膜进入正极区；‎ ‎④阳离子→透过阳离子交换膜→原电池正极(或电解池的阴极)。‎ ‎(2)质子交换膜(只允许H＋和水分子通过)‎ 在微生物作用下电解有机废水(含CH3COOH)，可获得清洁能源H2‎ ‎①阴极反应式：2H＋＋2e－===H2↑；‎ ‎②阳极反应式：CH3COOH－8e－＋2H2O===2CO2↑＋8H＋；‎ ‎③阳极产生的H＋通过质子交换膜移向阴极；‎ ‎④H＋→透过质子交换膜→原电池正极(或电解池的阴极)。‎ ‎(3)阴离子交换膜(只允许阴离子和水分子通过)‎ 以Pt为电极电解淀粉-KI溶液，中间用阴离子交换膜隔开 ‎①阴极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；‎ ‎②阳极反应式：2I－－2e－===I2；‎ ‎③阴极产生的OH－移向阳极与阳极产物反应：3I2＋6OH－===IO＋5I－＋3H2O；‎ ‎④阴离子→透过阴离子交换膜→电解池阳极(或原电池的负极)。‎ ‎(4)电渗析法将含AnBm的废水再生为HnB和A(OH)m的原理：‎ 已知A为金属活动顺序表H之前的金属，Bn－为含氧酸根离子。‎ 类型一　“单膜”电解池 ‎1．(2018·全国卷Ⅰ，13)最近我国科学家设计了一种CO2＋H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如下所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：‎ ‎①EDTA-Fe2＋－e－===EDTA-Fe3＋‎ ‎②2EDTA-Fe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTA-Fe2＋‎ 该装置工作时，下列叙述错误的是(　　)‎ A．阴极的电极反应：CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O B．协同转化总反应：CO2＋H2S===CO＋H2O＋S C．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低 D．若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA-Fe3＋/EDTA-Fe2＋，溶液需为酸性 答案　C 解析　由题中信息可知，石墨烯电极发生氧化反应，为电解池的阳极，则ZnO@‎ 石墨烯电极为阴极。阳极接电源正极，电势高，阴极接电源负极，电势低，故石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的高，C项错误；由题图可知，电解时阴极反应式为CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O，A项正确；将阴、阳两极反应式合并可得总反应式为CO2＋H2S===CO＋H2O＋S，B项正确；Fe3＋、Fe2＋只能存在于酸性溶液中，D项正确。‎ ‎2．[2018·全国卷Ⅲ，27(3)①②]KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。‎ ‎①写出电解时阴极的电极反应式：______________________________________________。‎ ‎②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为________，其迁移方向是_____________。‎ 答案　①2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑　②K＋　由a到b 解析　①电解液是KOH溶液，阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑。②电解过程中阳极反应为I－＋6OH－－6e－===IO＋3H2O。阳极的K＋通过阳离子交换膜由电极a迁移到电极b。‎ 类型二　“双膜”电解池 ‎3．[2018·全国卷Ⅰ，27(3)]制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为_____________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 电解后，____________室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。‎ 答案　2H2O－4e－===4H＋＋O2↑　a 解析　阳极上阴离子OH－放电，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，电解过程中H＋透过阳离子交换膜进入a室，故a室中NaHSO3浓度增加。‎ 类型三　“多膜”电解池 ‎4．[2014·新课标全国卷Ⅰ，27(4)]H3PO2也可用电渗析法制备。“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：‎ ‎①写出阳极的电极反应式：______________________________________________。‎ ‎②分析产品室可得到H3PO2的原因：_________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎③早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2：将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有____________杂质。该杂质产生的原因是___________________。‎ 答案　①2H2O－4e－===O2↑＋4H＋‎ ‎②阳极室的H＋穿过阳膜扩散至产品室，原料室的H2PO穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2‎ ‎③PO　H2PO或H3PO2被氧化 解析　①阳极发生氧化反应，在反应中OH－失去电子，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。‎ ‎②H2O放电产生H＋，H＋进入产品室，原料室的H2PO穿过阴膜扩散至产品室，二者发生反应：H＋＋H2PO??H3PO2。‎ ‎③如果撤去阳膜，H2PO或H3PO2可能会被氧化。‎ ‎1．(2019·青岛市高三3月教学质量检测)水系锌离子电池是一种新型二次电池，工作原理如下图。该电池以粉末多孔锌电极(锌粉、活性炭及粘结剂等)为负极，V2O5为正极，三氟甲磺酸锌[Zn(CF3SO3)2]为电解液。下列叙述错误的是(　　)‎ A．放电时，Zn2＋向V2O5电极移动 B．充电时，阳极区电解液的浓度变大 C．充电时，粉末多孔锌电极发生氧化反应 D．放电时，V2O5电极上的电极反应式为：V2O5＋xZn2＋＋2xe－===ZnxV2O5‎ 答案　BC 解析　放电时，阳离子向正极移动，所以Zn2＋向V2O5电极移动，故A正确；充电时，阳极区发生ZnxV2O5－2xe－===V2O5＋xZn2＋，锌离子通过阳离子交换膜向左移动，所以阳极区Zn(CF3SO3)2的浓度减小，故B错误；充电时，粉末多孔锌电极为阴极，发生还原反应，故C错误；放电时，V2O5电极上的电极反应式为：V2O5＋xZn2＋＋2xe－===ZnxV2O5，故D正确。‎ ‎2．用电渗析法可将含硝酸钠的废水再生为硝酸和氢氧化钠，其装置如下图所示。下列叙述不正确的是(　　)‎ A．膜a、膜c分别是阴离子交换膜、阳离子交换膜 B．阳极室、阴极室的产品分别是氢氧化钠、硝酸 C．阳极的电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑‎ D．该装置工作时，电路中每转移0.2 mol电子，两极共生成气体3.36 L(标准状况)‎ 答案　B 解析　阳极室溶液中氢氧根离子失电子发生氧化反应生成氧气，电极附近氢离子浓度增大，阴极室溶液中氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，电极附近氢氧根离子浓度增大，阳极室得到硝酸，阴极室得到氢氧化钠，膜a为阴离子交换膜，膜c为阳离子交换膜，A正确、B错误；阳极是氢氧根离子失电子发生氧化反应，电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，C正确；阳极生成氧气：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，阴极生成氢气：2H＋＋2e－===H2↑，该装置工作时，电路中每转移0.2 mol电子，生成氧气0.05 mol，生成氢气0.1 mol，两极共生成气体体积＝(0.05 mol＋0.1 mol)×22.4 L·mol－1＝3.36 L(标准状况)，D正确。‎ ‎3．一氧化氮—空气质子交换膜燃料电池将化学能转化为电能的同时，实现了制硝酸、发电、环保三位一体的结合，其工作原理如图所示，写出放电过程中负极的电极反应式：__________________________________，若过程中产生2 mol HNO3，则消耗标准状况下O2的体积为________L。‎ 答案　NO－3e－＋2H2O===NO＋4H＋　33.6‎ 解析　由原电池的工作原理图示可知， 左端的铂电极为负极，其电极反应式为NO－3e－＋2H2O===NO＋4H＋，当过程中产生2 mol HNO3时转移6 mol e－，而1 mol O2参与反应转移4 mol e－，故需要1.5 mol O2参与反应，标准状况下的体积为33.6 L。‎ ‎4．电解法也可以对亚硝酸盐污水进行处理(工作原理如下图所示)。通电后，左极区产生浅绿色溶液，随后生成无色气体。当Fe电极消耗11.2 g时，理论上可处理 NaNO2含量为4.6%的污水________g。‎ 答案　100‎ 解析　当铁消耗11.2 g即 mol＝0.2 mol时生成0.2 mol 亚铁离子，与亚硝酸根离子反应生成氮气和铁离子，根据电子守恒分析，消耗亚硝酸根离子物质的量为mol，则可处理污水的质量为＝100 g。‎ ‎5．以连二硫酸根(S2O)为媒介，使用间接电化学法也可处理燃煤烟气中的NO，装置如图所示：‎ ‎(1)ab是________(填“阳”或“阴”)离子交换膜。阴极区的电极反应式为_____________。‎ ‎(2)若NO吸收转化后的产物为NH，通电过程中吸收4.48 L NO(标况下)，则阳极可以产生________ mol气体。‎ 答案　(1)阳　2SO＋4H＋＋2e－===S2O＋2H2O ‎(2)0.25‎ 解析　(1)由图可知，阴极区通入液体主要含SO，流出主要含S2O，所以阴极区电极反应式为2SO＋4H＋＋2e－===S2O＋2H2O，由于阴极需要消耗氢离子，则ab是阳离子交换膜。(2)4.48 L NO(标况下)的物质的量是0.2 mol，由于NO吸收转化后的产物为NH，则电路中转移1 mol电子；阳极氢氧根放电产生氧气，则产生氧气的物质的量是1 mol÷4＝0.25 mol。‎ ‎1. (2019·苏州高三期末)铅酸蓄电池是目前应用普遍的化学电池，新型液流式铅酸蓄电池以可溶的甲基磺酸铅为电解质，电池总反应为Pb＋PbO2＋4H＋2Pb2＋＋2H2O。下列有关新型液流式铅酸蓄电池的说法正确的是(　　)‎ A．充电和放电时，溶液中Pb2＋浓度均保持不变 B．放电时溶液中H＋向正极移动 C．放电时，正负电极质量均会增大 D．充电时的阳极反应式为：Pb2＋＋4OH－－2e－===PbO2＋2H2O 答案　B 解析　A项，放电时生成Pb2＋，充电时消耗Pb2＋，溶液中Pb2＋浓度会发生改变，错误；B项，原电池中，阳离子向正极移动，正确；C项，放电生成Pb2＋，正负极的电极质量均减小，错误。‎ ‎2．(2019·南通、扬州、泰州、徐州、淮安、宿迁、连云港七市高三三模)某新型锂-空气二次电池放电情况如图所示，关于该电池的叙述正确的是(　　)‎ A．电解液应选择可传递Li＋的水溶液 B．充电时，应将锂电极与电源正极相连 C．放电时，空气电极上发生的电极反应为：2Li＋＋O2＋2e－===Li2O2‎ D．充电时，若电路中转移0.5 mol电子，空气电极的质量将减少3.5 g 答案　C 解析　A项，Li能与水发生反应，所以不能用水作电解液，错误；B项，放电时，Li 作为负极，在充电时，Li接电源的负极，错误；C项，从图示看，O2得电子，结合Li＋生成Li2O2，正确；D项，充电时，空气电极反应为Li2O2－2e－===2Li＋＋O2↑，Li＋移向左侧，O2离开电极，转移0.5 mol e－时，空气电极减少的质量为0.25 mol Li2O2，质量为11.5 g，错误。‎ ‎3．(2019·南京、盐城高三一模)Mg / LiFePO4电池的电池反应为xMg2＋＋2LiFePO4xMg＋2Li1－xFePO4＋2xLi＋，其装置示意图如下：‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．放电时，Li＋被还原 B．充电时，电能转变为化学能 C．放电时，电路中每流过2 mol电子，有1 mol Mg2＋迁移至正极区 D．充电时，阳极上发生的电极反应为：LiFePO4－xe－=== Li1－xFePO4＋ xLi＋‎ 答案　BD 解析　A项，反应的箭头中，放电表示原电池，充电表示电解池，作为原电池时，Mg失去电子，作为负极，Li的化合价没有变化，反应过程中Li＋没有被还原，错误；B项，充电时，电能转化为化学能，正确；C项，放电时，负极反应式为：Mg－2e—=== Mg2＋，图中膜为锂离子导体膜，即可以通过Li＋，流过2 mol 电子时，有2 mol Li＋移至正极，错误；D项，用总反应方程式减去负极反应式，得正极方程式为：Li1－xFePO4＋xLi＋＋xe－=== LiFePO4，将正极方程式颠倒即为阳极反应式，正确。‎ ‎4．(2019·南通、扬州、泰州、徐州、淮安、宿迁、连云港七市高三二模)某微生物电解池(MEC)制氢工作原理如下图所示。用该电解池电解0.1 mol·L－1的CH3COOH溶液，下列说法正确的是(　　)‎ A．Y为电源的正极 B．该电解装置中，阳极的电极反应式为：CH3COOH＋2H2O－8e－===2CO2↑＋8H＋‎ C．当2 mol H＋通过质子交换膜时，产生22.4 L H2‎ D．电解一段时间后，溶液中的值变小 答案　B 解析　A项，与Y相连的电极处，H＋生成H2，H的化合价降低，得电子，则为阴极，即Y为负极，错误；B项，X为正极，则阳极处为CH3COOH转化为CO2，CH3COOH中C的平均化合价为0价，1 mol CH3COOH转化为CO2时，转移8 mol e－，由H＋平衡电荷，正确；C项，生成H2的体积，没有指明标准状况，错误；D项，由CH3COOH的电离平衡常数表达式知，Ka ＝，电解时，H＋生成H2，c(H＋)减小，但是Ka不变，所以的值变大，错误。‎ ‎5．(2018·扬州高三期末)Mg-空气电池的工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　)‎ A．电池工作时电极B上会生成少量气体，该气体可能是H2‎ B．电池工作时，电子由电极A经外电路流向电极B C．若采用阴离子交换膜，能防止负极区形成Mg(OH)2沉淀 D．电池工作时的主要反应为：2Mg＋O2＋2H2O===2Mg(OH)2‎ 答案　C 解析　A项，电极A为Mg，失去电子，电子转移至电极B上，可能为溶液中的H＋得电子生成H2，正确；B项，电子由负极移向正极，正确；C项，电极B处，O2得电子，发生反应O2 ＋ 4e－ ＋ 2H2O ===4OH－，电极A处，发生Mg－2e－===Mg2＋，应用阳离子交换膜阻止OH－进入负极(Mg极)处，以防止生成Mg(OH)2沉淀，错误；D项，总反应为Mg与O2反应生成Mg(OH)2，正确。‎ ‎6．(2018·苏锡常镇四市高三调研)高温时通过以下反应制备金属铝。用铝制作的“快速放电铝离子二次电池”的原理如图所示(EMI＋为有机阳离子)。下列说法正确的是(　　)‎ ‎① Al2O3(s)＋AlCl3(g)＋3C(s)===3AlCl(g)＋3CO(g)　ΔH1＝a kJ·mol－1‎ ‎② 3AlCl(g)===2Al(l)＋AlCl3(g)　ΔH2＝b kJ·mol－1‎ ‎③ Al2O3(s)＋3C(s)===2Al(l)＋3CO(g)　ΔH3‎ A．ΔH3<0‎ B．Al2O3(s)＋3C(s)===2Al(l)＋3CO(g) ΔH3＝(a－b) kJ·mol－1‎ C．该电池充电时石墨电极与电源负极相连 D．该电池放电时的负极反应方程式为：Al－3e－＋7AlCl===4Al2Cl 答案　D 解析　A项，以C为还原剂的氧化还原反应为吸热反应，错误；B项，根据盖斯定律有，将“①＋②”可得所求反应的焓变，错误；C项，放电时，铝为负极，在充电时，铝应与电源负极相连，错误；D项，Al2Cl中Al为＋3价，1 mol Al失去3 mol e－，正确。‎ ‎7．(2018·南京市、盐城市、连云港市三市第二次模拟)铝-空气燃料电池是一种机械式可“充电”电池(结构简图如下)。铝阳极是在高纯铝中添加合金元素制成，合金元素的加入可降低阳极自溶腐蚀速度；空气阴极主要由催化剂和透气膜组成，催化剂可将电极反应生成的HO催化分解为O2和OH－。下列关于该电池的说法错误的是(　　)‎ A．铝阳极的电极反应式是：Al－3e－===Al3＋‎ B．空气电极的电极反应式是：O2＋H2O＋2e－===OH－＋HO C．阳极自溶腐蚀反应为：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑‎ D．该电池再“充电”可直接更换铝阳极并补充适量碱液 答案　A 解析　A项，电解质为碱液，Al失去电子生成AlO ，错误；B项，由信息知，电极上生成了HO，则为O2得电子生成OH－和HO ，正确；C项，Al与电解质NaOH溶液反应生成NaAlO2和H2，正确；D项，Al极被不断溶解而消耗，故需要更换Al极，正确。‎