2019届高考一轮复习鲁科版第六章化学反应与能量转化学案 94页

第六章 化学反应与能量转化 第一节　化学反应的热效应 ‎[教材基础——自热身]‎ ‎1．反应热、焓变 ‎(1)反应热 化学反应在一定温度下进行时，反应所释放或吸收的能量叫做反应热。‎ ‎(2)焓变 反应产物的总焓与反应物的总焓之差，ΔH＝H(反应产物)－H(反应物)，单位：kJ·mol－1。‎ ‎(3)反应热与焓变的关系 恒压条件下，反应中物质的能量变化全部转化为热能时，化学反应的反应热等于焓变。‎ ‎2．吸热反应和放热反应 ‎(1)两角度理解 ‎①从能量高低角度理解 ‎　 ΔH0，放热反应　　ΔH0，吸热反应 ‎②从化学键角度理解 ‎(2)常见的放热反应和吸热反应 ‎①放热反应：大多数化合反应、中和反应、金属与的反应、所有的燃烧反应。‎ ‎②吸热反应：大多数分解反应、盐类的水解反应、Ba(OH)2·8H2O 和NH4Cl反应、C与H2O(g)反应、C与CO2反应。‎ ‎3．焓变、活化能图示 ‎(1)在无催化剂的情况，为正反应的活化能，为逆反应的活化能，ΔH＝E1－E2。‎ ‎(2)催化剂能降低反应的活化能，但不影响焓变的大小。‎ ‎[题点全练——过高考]‎ 题点一　基本概念辨析 ‎1．下列说法正确的是(　　)‎ A．放热反应不需要加热就能反应，吸热反应不加热就不能反应 B．水蒸气变为液态水时放出的能量就是该变化的反应热 C．同温同压下，反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同 D．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 解析：选D　A项，反应Fe＋SFeS为放热反应但需要加热，反应2NH4Cl＋Ba(OH)2===BaCl2＋2NH3＋2H2O为吸热反应，在常温下就可以进行，错误；B项，水蒸气变为液态水不属于化学反应，错误；C项，ΔH与反应条件无关，错误。‎ ‎2．下列说法中正确的是(　　)‎ A．在化学反应过程中，发生物质变化的同时不一定发生能量变化 B．破坏生成物全部化学键所需要的能量大于破坏反应物全部化学键所需要的能量时，该反应为吸热反应 C．生成物的总焓大于反应物的总焓时，反应吸热，ΔH>0‎ D．ΔH的大小与热化学方程式的化学计量数无关 解析：选C　化学反应中一定有能量变化，A项错误；B项中，由ΔH＝断开旧化学键吸收的能量－形成新化学键放出的能量，得ΔH<0，故为放热反应；吸热反应的ΔH>0，C正确；ΔH的大小与热化学方程式的化学计量数成正比关系，D错误。‎ 题点二　焓变、活化能的图像分析 ‎3．(2018·四川德阳模拟)一定温度下，向10 mL 0.40 mol·L－1 H2O2溶液中加入适量FeCl3溶液，不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表所示：‎ t/min ‎0‎ ‎2‎ ‎4‎ ‎6‎ V(O2) / mL ‎0‎ ‎9.9‎ ‎17.2‎ ‎22.4‎ 资料显示，反应分两步进行：‎ ‎①2Fe3＋＋H2O2===2Fe2＋＋O2↑＋2H＋‎ ‎②H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2H2O＋2Fe3＋‎ 反应过程中能量变化如图所示。下列说法错误的是(　　)‎ A．Fe3＋的作用是增大过氧化氢的分解速率 B．反应①是吸热反应，反应②是放热反应 C．反应2H2O2(aq) ===2H2O(l)＋O2(g)的ΔH＝E1－E2＜0‎ D．0～6 min的平均反应速率：v(H2O2)＝3.33×10－2 mol·L－1·min－1‎ 解析：选C　A项，根据题意可知，Fe3＋在反应中作催化剂，增大过氧化氢的分解速率，正确；B项，由图像可知，反应①反应物能量小于生成物能量，是吸热反应，反应②反应物能量大于生成物能量，是放热反应，正确；C项，反应2H2O2(aq) ===2H2O(l)＋O2(g)的ΔH＝ΔH1＋ΔH2＜0，错误；D项，6 min时，生成1×10－3 mol O2，消耗2×10－3mol H2O2,0～6 min的平均反应速率：v(H2O2)≈3.33×10－2 mol·L－1·min－1，正确。‎ ‎4.已知某反应A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)，反应过程中的能量变化如图所示，回答下列问题。‎ ‎(1)该反应是________反应(填“吸热”或“放热”)，该反应的ΔH＝________ kJ·mol－1(用含E1、E2的代数式表示)，1 mol气体A和1 mol 气体B具有的总能量比1 mol气体C和1 mol气体D具有的总能量________(填“一定高”“一定低”或“高低不一定”)。‎ ‎(2)若在反应体系中加入催化剂使反应速率增大，则E1和E2的变化是：E1________，E2________，ΔH________(填“增大”“减小”或“不变”)。‎ 答案：(1)吸热　E1－E2　一定低　(2)减小　减小　不变 ‎[教材基础——自热身]‎ ‎1．概念 表示参加反应的物质的物质的量和反应焓变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能量变化。例如：H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1，表示在25 ℃和1.01×105 Pa下，1 mol氢气和0.5 mol氧气完全反应生成1 mol液态水时放出285.8 kJ的热量。‎ ‎3．书写步骤 ‎4．注意事项 ‎(1)热化学方程式不注明反应条件。‎ ‎(2)热化学方程式不标“↑”“↓”，但必须用s、l、g、aq等标出物质的聚集状态。‎ ‎(3)热化学方程式的各物质的系数只表示物质的量，其ΔH必须与化学方程式及物质的聚集状态相对应。‎ ‎[题点全练——过高考]‎ 题点一　热化学方程式的正误判断 ‎1．航天燃料从液态变为固态，是一项重要的技术突破。铍是高效率的火箭材料，燃烧时放出巨大的能量，已知1 kg金属铍完全燃烧放出的热量为62 700 kJ。则铍燃烧的热化学方程式正确的是(　　)‎ A．Be＋O2===BeO　ΔH＝－564.3 kJ·mol－1‎ B．Be(s)＋O2(g)===BeO(s)　ΔH＝＋564.3 kJ·mol－1‎ C．Be(s)＋O2(g)===BeO(s)　ΔH＝－564.3 kJ·mol－1‎ D．Be(s)＋O2(g)===BeO(g)　ΔH＝－564.3 kJ·mol－1‎ 解析：选C　1 kg Be的物质的量为＝ mol，又因为1 kg铍完全燃烧放出的热量为62 700 kJ，则1 mol铍完全燃烧放出的热量为 kJ＝564.3 kJ，Be与氧气反应生成BeO，则其热化学方程式为Be(s)＋O2(g)===BeO(s)　ΔH＝－564.3 kJ·mol－1。‎ ‎2．实验测得：101 kPa时，1 mol H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ的热量；1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2，放出890.3 kJ的热量。下列热化学方程式的书写正确的是(　　)‎ ‎①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝＋890.3 kJ·mol－1‎ ‎②CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.3 kJ·mol－1‎ ‎③CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－890.3 kJ·mol－1‎ ‎④2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－571.6 kJ·mol－1‎ A．仅有②　　　　　　　 B．仅有②④‎ C．仅有②③④ D．全部符合要求 解析：选B　书写热化学方程式时要重点注意其与普通化学方程式不同的几点：(1)生成物的稳定状态，H2O为液态，C的稳定化合物为CO2。(2)单位是kJ·mol－1，不是kJ。(3)数值，ΔH的数值要与方程式中计量系数保持一致。(4)符号，吸热用“＋”，放热用“－”。仅②④符合要求。‎ ‎[规律方法]　判断热化学方程式的“5审法”‎ 题点二　热化学方程式的书写 ‎3．依据事实写出下列反应的热化学方程式。‎ ‎(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 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)Si与Cl两元素的单质反应生成1 mol Si的最高价化合物，恢复至室温，放热687 kJ，已知该化合物的熔、沸点分别为－69 ℃和58 ℃。写出该反应的热化学方程式：________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)CuCl(s)与O2反应生成CuCl2(s)和一种黑色固体。在25 ℃、101 kPa下，已知该反应每消耗1 mol CuCl(s)，放热44.4 kJ，该反应的热化学方程式是_____________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(5)化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5。回答下列问题：‎ 已知AX3的熔点和沸点分别为－93.6 ℃和76 ℃，AX5的熔点为167 ℃。室温时AX3与气体X2反应生成1 mol AX5，放出热量123.8‎ ‎ kJ。该反应的热化学方程式为________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案：(1)SiH4(g)＋2O2(g)===SiO2(s)＋2H2O(l)ΔH＝－1 427.2 kJ·mol－1‎ ‎(2)C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－2Q kJ·mol－1‎ ‎(3)Si(s)＋2Cl2(g)===SiCl4(l)　ΔH＝－687 kJ·mol－1‎ ‎(4)4CuCl(s)＋O2(g)===2CuCl2(s)＋2CuO(s)ΔH＝－177.6 kJ·mol－1‎ ‎(5)AX3(l)＋X2(g)===AX5(s)　ΔH＝－123.8 kJ·mol－1‎ ‎4．依据图像写出下列反应的热化学方程式。‎ ‎(1)已知化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)的能量变化如图1所示，请写出该反应的热化学方程式：__________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎　‎ ‎(2)如图2是1 mol NO2和1 mol CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式：______________________________________________。‎ 解析：(1)由图1可知，生成物总能量高于反应物总能量，故该反应为吸热反应，ΔH＝＋(a－b)kJ·mol－1。(2)由图2可知，产物总能量低于反应物总能量，该反应是放热反应，ΔH＝E1－E2＝134 kJ·mol－1－368 kJ·mol－1＝－234 kJ·mol－1。‎ 答案：(1)A2(g)＋B2(g)===2AB(g)ΔH＝＋(a－b)kJ·mol－1‎ ‎(2)NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g)ΔH＝－234 kJ·mol－1‎ ‎[教材基础——自热身]‎ ‎1．燃烧热 ‎2．中和热 ‎(1)中和热的概念及表示方法 ‎(2)中和热的测定 ‎①量热计：‎ ‎②计算公式：Q＝－C(T2－T1)。‎ 其中C表示溶液及量热计的热容，T1、T2分别表示反应前和反应后体系的温度。‎ ‎3．能源 ‎[知能深化——扫盲点]‎ 表示燃烧热、中和热的热化学方程式 ‎(1)当用热化学方程式表示中和热时，生成H2O的物质的量必须是1 mol，当用热化学方程式表示燃烧热时，可燃物的物质的量必须为1 mol。‎ ‎(2)描述反应热时，不论是用“反应热”“焓变”表示还是用ΔH表示，其后所跟数值都需要带“＋”“－”符号，如某反应的反应热(或焓变)为ΔH＝－Q kJ·mol－1或ΔH＝＋Q kJ·mol－1，ΔH>0表示吸热，ΔH<0表示放热。‎ ‎(3)由于中和反应和燃烧均是放热反应，表示中和热和燃烧热时可不带“－”号，但用ΔH表示时，必须带“－”号，如某物质的燃烧热为ΔH＝－Q kJ·mol－1或Q kJ·mol－1。‎ ‎ [对点练]‎ ‎1．判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。‎ ‎(1)已知CH3OH(l)的燃烧热ΔH＝－238.6 kJ·mol－1，则CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－238.6 kJ·mol－1(　　)‎ ‎(2)CO(g)的燃烧热ΔH＝－283.0 kJ·mol－1，则表示CO(g)燃烧热的热化学方程式为2CO(g)＋O2(g) ===2CO2(g)　ΔH＝－566.0 kJ·mol－1(　　)‎ ‎(3)甲烷的燃烧热ΔH＝－890 kJ·mol－1，则甲烷燃烧的热化学方程式为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－890 kJ·mol－1(　　)‎ ‎(4)用稀硫酸和NaOH溶液反应表示中和热的热化学方程式为H2SO4(aq)＋2NaOH(aq)===Na2SO4(aq)＋2H2O(l)　ΔH＝－2×57.3 kJ·mol－1 (　　)‎ ‎(5)已知稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，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(　　)‎ ‎(6)已知HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，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 kJ·mol－1(　　)‎ 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×‎ ‎2．填空。‎ ‎(1)2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)反应的ΔH＝＋2×283.0 kJ·mol－1, 则CO(g)的燃烧热是________________________________________________________________________。‎ ‎(2)葡萄糖的燃烧热是2 800 kJ·mol－1，则表示葡萄糖燃烧热的热化学方程式为________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)氢气的燃烧热为285.5 kJ·mol－1，则电解水的热化学方程式为________________________________________________________________________。‎ ‎(4)已知中和反应的中和热为57.3 kJ·mol－1。则Ba(OH)2和盐酸反应表示中和热的热化学方程式为___________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(5)C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)　ΔH＝－5 518 kJ·mol－1，即C8H18的燃烧热为________________________________________________________________________。‎ 答案：(1)283.0 kJ·mol－1‎ ‎(2)C6H12O6(s)＋6O2(g)===6CO2(g)＋6H2O(l)ΔH＝－2 800 kJ·mol－1‎ ‎(3)2H2O(l)2H2(g)＋O2(g)‎ ΔH＝＋571 kJ·mol－1‎ ‎(4)OH－(aq)＋H＋(aq)===H2O(l)‎ ΔH＝－57.3 kJ·mol－1‎ ‎(5)5 518 kJ·mol－1‎ ‎[题点全练——过高考]‎ 题点一　燃烧热、中和热的含义 ‎1．已知反应：①101 kPa时，2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221 kJ·mol－1；②稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1。下列结论正确的是(　　)‎ A．碳的燃烧热ΔH＜－110.5 kJ·mol－1‎ B．①的反应热为221 kJ·mol－1‎ C．稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热ΔH＝－2×57.3 kJ·mol－1‎ D．稀醋酸和稀NaOH溶液反应生成1 mol H2O，放出 57.3 kJ 的热量 解析：选A　由于2C(s)＋O2(g)===2CO(g)生成的CO不是稳定的氧化物，因此＝110.5 kJ·mol－1不是碳的燃烧热，由于CO转化为CO2放出热量，故碳的燃烧热ΔH＜－110.5 kJ·mol－1，A正确；反应热的表示包含三部分：“符号”、“数值”和“单位”，而B项中没有表示出符号，B错误；强酸、强碱在稀溶液中发生中和反应的中和热ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，C错误；由于醋酸是弱电解质，电离时吸收热量，故稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol H2O时放出的热量小于57.3 kJ，D错误。‎ ‎2．下列说法正确的是(　　)‎ A．葡萄糖的燃烧热是2 800 kJ·mol－1，则C6H12O6(s)＋3O2(g)===3CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH＝－1 400 kJ·mol－1‎ B．在一定条件下将1 mol SO2和0.5 mol O2置于密闭容器中充分反应，放出热量79.2 kJ，则反应的热化学方程式为2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－158.4 kJ·mol－1‎ C．已知稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则稀氨水与稀盐酸溶液反应生成1 mol水时放出57.3 kJ的热量 D．已知HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则稀硫酸与氢氧化钠固体反应生成1 mol水的中和热为－57.3 kJ·mol－1‎ 解析：选A　燃烧热是指1 mol纯物质完全燃烧放出的热量，故 mol葡萄糖燃烧放出热量1 400 kJ，A正确；B项中反应为可逆反应，1 mol SO2和0.5 mol O2反应生成的SO3小于1 mol，故2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH<－158.4 kJ·mol－1；一水合氨为弱电解质，不完全电离，电离时吸热，故稀氨水与稀盐酸反应生成1 mol 水放出的热量小于57.3 kJ；氢氧化钠固体溶于水时放热，其与稀硫酸反应生成1 mol水放出的热量大于57.3 kJ，B、C、D错误。‎ 题点二　中和热的测定 ‎3.利用如图所示装置测定中和热的实验步骤如下：‎ ‎①用量筒量取50 mL 0.50 mol·L－1盐酸倒入小烧杯中，测出盐酸温度；②用另一量筒量取50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液，并用同一温度计测出其温度；③将NaOH溶液倒入小烧杯中，设法使之混合均匀，测得混合液最高温度。回答下列问题：‎ ‎(1)为什么所用NaOH溶液要稍过量？_______________________________________。‎ ‎(2)倒入NaOH溶液的正确操作是________。‎ A．沿玻璃棒缓慢倒入 B．分三次少量倒入 C．一次迅速倒入 ‎(3)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是________。‎ A．用温度计小心搅拌 B．揭开硬纸片用玻璃棒搅拌 C．轻轻地振荡烧杯 D．用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动 ‎(4)现将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和1 L 1 mol·L－1的稀盐酸恰好完全反应，其反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，则ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系为________________。‎ ‎(5)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1 g·cm－3，又知中和反应后生成溶液的比热容c＝4.18 J·g－1·℃－1。为了计算中和热，某学生实验记录数据如下：‎ 序号实验 起始温度t1/ ℃‎ 终止温度t2/ ℃‎ 盐酸 氢氧化钠溶液 混合溶液 ‎1‎ ‎20.0‎ ‎20.1‎ ‎23.2‎ ‎2‎ ‎20.2‎ ‎20.4‎ ‎23.4‎ ‎3‎ ‎20.5‎ ‎20.6‎ ‎23.6‎ 依据该学生的实验数据计算，该实验测得的中和热ΔH＝__________(结果保留一位小数)。‎ ‎(6)________(填“能”或“不能”)用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸，理由是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：‎ ‎(1)在中和热的测定实验中为了确保反应物被完全中和，常常使加入的一种反应物稍微过量一些。(2)为了减小热量损失，倒入NaOH溶液时应该一次迅速倒入。(3)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作：用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒上下轻轻地搅动。(4)稀氢氧化钠溶液和稀氢氧化钙溶液中溶质都完全电离，它们的中和热相同，稀氨水中的溶质是弱电解质，它与盐酸的反应中一水合氨的电离要吸收热量，故放出热量的数值要小一些，ΔH大一些。(5)取三次实验的平均值代入公式计算即可。(6)硫酸与Ba(OH)2溶液反应生成BaSO4沉淀的生成热会影响反应的反应热，故不能用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸。‎ 答案：(1)确保盐酸被完全中和　(2)C　(3)D　(4)ΔH1＝ΔH2<ΔH3　(5)－51.8 kJ·mol－1　(6)不能　H2SO4与Ba(OH)2反应生成BaSO4沉淀，沉淀的生成热会影响反应的反应热 ‎ [知能深化——扫盲点]‎ 方法1　根据化学方程式计算焓变 ‎(1)反应热的绝对值与各物质的物质的量成正比，依据热化学方程式中的ΔH计算，如 aA　＋　bB===　cC　＋　dD　　ΔH ‎ a b c d |ΔH|‎ ‎ 　n(A)　　n(B)　　n(C)　　n(D)　|Q|‎ 则 ＝＝＝＝。‎ ‎(2)注意事项 ‎①热化学方程式中化学计量数表示的是实际参加反应物质的物质的量。‎ ‎②列比例时注意上下单位一致。‎ ‎[对点练]‎ ‎1．油酸甘油酯(相对分子质量884)在体内代谢时可发生反应：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 解析：选D　燃烧热指的是燃烧1 mol 可燃物生成稳定的氧化物所放出的热量。燃烧1 kg油酸甘油酯释放出热量3.8×104 kJ，则燃烧1 mol 油酸甘油酯释放出热量为×3.8×104 kJ≈3.4×104 kJ，则得油酸甘油酯的燃烧热ΔH＝－3.4×104 kJ·mol－1。‎ 方法2　根据键能计算焓变 ‎(1)计算公式：ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和。‎ ‎(2)根据键能计算焓变的关键是正确找出反应物和生成物所含共价键的数目，如H2O分子中含有2个(O—H)共价键，NH3分子中含有3个(N—H)共价键等。要注意晶体结构中化学键的情况，常见的有1 mol P4含有6 mol P—P键，1 mol晶体硅含有2 mol Si—Si键，1 mol石墨晶体中含有1.5 mol C—C键，1 mol金刚石含有2 mol C—C键，1 mol SiO2含有4 mol Si—O键等。‎ ‎[对点练]‎ ‎2．(2018·四川绵阳模拟)一定条件下，在CO2与足量碳反应所得平衡体系中加入H2和适当催化剂，发生反应：‎ CO(g)＋3H2(g)CH4(g)＋H2O(g)ΔH1＝－206.2 kJ·mol－1‎ CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH2＝－41.2 kJ·mol－1‎ ‎ (1)二氧化碳与氢气反应转化为甲烷和水蒸气的热化学方程式是_____________。‎ ‎(2)已知298 K时相关化学键键能数据为 化学键 H—H O—H C—H CO E/(kJ·mol－1)‎ ‎436‎ ‎465‎ ‎413‎ ‎1 076‎ 则根据键能计算，ΔH1＝______________，它与上述实测值差异较大的原因可能是________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)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①－②，可得：CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－206.2 kJ·mol－1－(－41.2 kJ·mol－1)＝－165.0 kJ·mol－1。(2)该反应中断裂1 mol CO键、3 mol H—H键，形成4 mol C—H键、2 mol O—H 键，则ΔH1＝(1 076＋436×3)kJ·mol－1－(413×4＋465×2)kJ·mol－1＝－198 kJ·mol－1。反应温度、压强不同，键能数据不准确，因此计算值与实测值相差较大。‎ 答案：(1)CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)ΔH＝－165.0 kJ·mol－1‎ ‎(2)－198 kJ·mol－1　反应温度、压强不同，键能数据不准确 方法3　利用盖斯定律计算焓变 ‎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，其反应焓变都一样。即化学反应的焓变只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。如图，ΔH＝ΔH1＋ΔH2。‎ ‎(2)实例：如已知反应①、②，求CO燃烧生成CO2的反应热。‎ ‎①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1‎ ‎②C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH2‎ 由①－②可得 CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝ΔH1－ΔH2‎ ‎2．利用盖斯定律计算焓变的一般步骤 ‎[对点练]‎ ‎3．(2018·河南安鹤新开四校联考)用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出废旧印刷电路板上的铜。已知：‎ Cu(s)＋2H＋(aq)===Cu2＋(aq)＋H2(g)ΔH＝＋64.39 kJ·mol－1‎ ‎2H2O2(l)===2H2O(l)＋O2(g)ΔH＝－196.46 kJ·mol－1‎ H2(g)＋O2(g)===H2O(l)ΔH＝－285.84 kJ·mol－1‎ 在H2SO4溶液中，Cu与H2O2反应生成Cu2＋(aq)和H2O(l)的反应热ΔH等于(　　)‎ A．－417.91 kJ·mol－1 B．－319.68 kJ·mol－1‎ C．＋546.69 kJ·mol－1 D．－448.46 kJ·mol－1‎ 解析：选B　将已知反应从上到下依次标记为①、②、③，则①＋②×＋③得：Cu(s)＋H2O2(l)＋2H＋(aq)===Cu2＋(aq)＋2H2O(l)　ΔH＝－319.68 kJ·mol－1。‎ 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)吸热反应的ΔH比放热反应的大(前者>0，后者<0)。‎ ‎(2)产物相同时，同种气态物质燃烧放出的热量比等量的固态物质燃烧放出的热量多；反应物相同时，生成同种液态物质放出的热量比生成等量的气态物质放出的热量多。‎ ‎(3)生成等量的水时，强酸和强碱的稀溶液反应比弱酸和强碱(或弱碱和强酸，或弱酸和弱碱)的稀溶液反应放出的热量多。‎ ‎(4)对于可逆反应，因反应不能进行完全，实际反应过程中放出或吸收的热量要小于相应热化学方程式中的反应热数值。‎ ‎[对点练]‎ ‎4．下列各组热化学方程式的ΔH前者大于后者的是(　　)‎ ‎①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1‎ C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH2‎ ‎②S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH3‎ S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH4‎ ‎③H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH5‎ ‎2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH6‎ ‎④CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH7‎ CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(aq)　ΔH8‎ A．① B．④‎ C．②③④ D．①②③‎ 解析：选C　ΔH有正、负之分，比较时要连同“＋”“－”在内一起比较，类似数学中的正、负数大小的比较。①中第一个热化学方程式减去第二个热化学方程式可得：CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝ΔH1－ΔH2，该反应为放热反应，即ΔH1－ΔH2<0，所以ΔH1<ΔH2；②等量的固态硫变为硫蒸气时吸收热量，故在与O2反应产生同样的SO2时，气态硫放出的热量多，即ΔH3>ΔH4；③发生同样的燃烧反应，物质的量越多，放出的热量越多，故ΔH5>ΔH6；④碳酸钙分解吸收热量，ΔH7>0，CaO与H2O反应放出热量，ΔH8<0，显然ΔH7>ΔH8。‎ ‎[题点全练——过高考]‎ 题点一　焓变的计算 ‎1．1.5 g 火箭燃料二甲基肼(CH3—NH—NH—CH3)完全燃烧，放出50 kJ热量，则二甲基肼的燃烧热ΔH为(　　)‎ A．－1 000 kJ·mol－1 B．－1 500 kJ C．－2 000 kJ·mol－1 D．－2 000 kJ 解析：选C　1.5 g二甲基肼的物质的量是0.025 mol，根据燃烧热的定义可知，1 mol二甲基肼完全燃烧放出的热量应该为×50kJ·mol－1＝2 000 kJ·mol－1 ，即二甲基肼的燃烧热ΔH为－2 000 kJ·mol－1。‎ ‎2．已知：‎ C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝a kJ·mol－1‎ ‎2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－220 kJ·mol－1‎ H—H、O===O和O—H键的键能分别为436 kJ·mol－1、496 kJ·mol－1和462 kJ·mol－1‎ ‎，则a为(　　)‎ A．－332 B．－118 ‎ C．＋350 D．＋130‎ 解析：选D　根据盖斯定律，由题给的两个热化学方程式可得：2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋(2a＋220)kJ·mol－1，则有：4×462 kJ·mol－1－2×436 kJ·mol－1－496 kJ·mol－1＝(2a＋220)kJ·mol－1，解得a＝＋130，故选项D正确。‎ ‎3．(2018·山东滕州二中模拟)由金红石TiO2制取单质Ti，涉及的步骤为TiO2―→TiCl4Ti。已知：‎ ‎①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1‎ ‎②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH2‎ ‎③TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(s)＋O2(g)　ΔH3‎ 则反应TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(s)＋2CO(g)的ΔH为(　　)‎ A．ΔH3＋2ΔH1－2ΔH2 B．ΔH3＋ΔH1－ΔH2‎ C．ΔH3＋2ΔH1－ΔH2 D．ΔH3＋ΔH1－2ΔH2‎ 解析：选C　根据盖斯定律，由2×①－②＋③，可得TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(s)＋2CO(g)　ΔH＝2ΔH1－ΔH2＋ΔH3，故C项正确。‎ ‎4．(2018·河南安鹤新开四校联考)工业上制取硝酸铵的流程图如下所示：‎ 请回答下列问题：‎ 已知：4NO(g)＋4NH3(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g)ΔH＝－1 745.2 kJ·mol－1；‎ ‎6NO(g)＋4NH3(g)5N2(g)＋6H2O(g)ΔH＝－1 925.2 kJ·mol－1；‎ 则反应Ⅰ的热化学方程式可表示为________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：将已知的两个热化学方程式从上到下依次标记为①和②，根据盖斯定律由①×5－②×4得：4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－1 025.2 kJ·mol－1。‎ 答案：4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g)ΔH＝－1 025.2 kJ·mol－1‎ 题点二　焓变大小的比较 ‎5．(2018·湖南长沙模拟)已知：‎ ‎①H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH1＝a kJ·mol－1‎ ‎②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH2＝b kJ·mol－1‎ ‎③H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH3＝c kJ·mol－1‎ ‎④2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH4＝d kJ·mol－1‎ 下列关系式中正确的是(　　)‎ A．ad>0‎ C．2a＝b<0 D．2c＝d>0‎ 解析：选C　氢气燃烧为放热反应，ΔH<0，气态水液化放出热量，故生成液态水放出的热量多，但ΔH小，故ca；④中各物质的物质的量均为①中的一半，所以d＝a；③与②相比，相当于2 mol C3H8有1 mol完全燃烧，1 mol不完全燃烧，故放出的热量c大于b，所以c最大。‎ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎[课堂真题集训——明考向]‎ ‎1．(2017·江苏高考)通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。下列说法不正确的是(　　)‎ ‎①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH1＝a kJ·mol－1‎ ‎②CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　‎ ΔH2＝b kJ·mol－1‎ ‎③CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH3＝c kJ·mol－1‎ ‎④2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH4＝d kJ·mol－1‎ A．反应①、②为反应③提供原料气 B．反应③也是CO2资源化利用的方法之一 C．反应CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(l)的ΔH＝ kJ·mol－1‎ D．反应2CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)的ΔH＝(2b＋2c＋d)kJ·mol－1‎ 解析：选C　反应①的产物为CO和H2，反应②的产物为CO2和H2，反应③的原料为CO2和H2，A项正确；反应③将温室气体CO2转化为燃料CH3OH，B项正确；反应④中生成物H2O为气体，C项中生成物H2O为液体，故C项中反应的焓变不等于 kJ·mol－1，C项错误；依据盖斯定律，由②×2＋③×2＋④，可得所求反应的焓变，D项正确。‎ ‎2．(2014·全国卷Ⅱ)室温下，将1 mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，热效应为ΔH1，将1 mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，热效应为ΔH2；CuSO4·5H2O受热分解的化学方程式为：CuSO4·5H2O(s)CuSO4(s)＋5H2O(l)，热效应为ΔH3。则下列判断正确的是(　　)‎ A．ΔH2>ΔH3　　　　　　 B．ΔH1<ΔH3‎ C．ΔH1＋ΔH3＝ΔH2 D．ΔH1＋ΔH2>ΔH3‎ 解析：选B　1 mol CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，为吸热反应，故ΔH1>0,1 mol CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，为放热反应，故 ΔH2<0,1 mol CuSO4·5H2O(s)溶于水可以分为两个过程，先分解成1 mol CuSO4(s)和5 mol水，然后1 mol CuSO4(s)再溶于水， CuSO4·5H2O的分解为吸热反应，即ΔH3>0，根据盖斯定律得到关系式ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，分析得到答案：ΔH1<ΔH3。‎ ‎3．[2017高考组合题]‎ ‎(1)(2017·全国卷Ⅰ节选)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____________。‎ ‎(2)(2017·全国卷Ⅱ节选)正丁烷(C4H10)脱氢制1丁烯(C4H8)的热化学方程式如下：‎ ‎①C4H10(g)===C4H8(g)＋H2(g)　ΔH1‎ 已知：②C4H10(g)＋O2(g)===C4H8(g)＋H2O(g)ΔH2＝－119 kJ·mol－1‎ ‎③H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH3＝－242 kJ·mol－1‎ 反应①的ΔH1为________kJ·mol－1。‎ ‎(3)(2017·全国卷Ⅲ节选)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＝______。‎ ‎(4)(2017·天津高考节选)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 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(5)(2017·北京高考节选)TiO2与Cl2难以直接反应，加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。‎ 已知：TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(g)＋O2(g)ΔH1＝＋175.4 kJ·mol－1‎ ‎2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH2＝－220.9 kJ·mol－1‎ 沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式：______________________。‎ ‎(6)(2017·海南高考节选)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。‎ 解析：(1)系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ)都是吸热反应，从热化学方程式可以看出，系统(Ⅱ)制备1 mol H2需要消耗20 kJ能量，而系统(Ⅰ)制备1 mol H2需要消耗286 kJ能量，故系统(Ⅱ)消耗的能量较少。(2)根据盖斯定律，可得①＝②－③，则ΔH1＝ΔH2－ΔH3＝－119 kJ·mol－1＋242 kJ·mol－1＝123 kJ·mol－1。(3)将已知热化学方程式依次编号为①、②、③，根据盖斯定律，由①×2－②×3－③可得：As2O5(s)＋3H2O(l)===2H3AsO4(s)　ΔH＝2ΔH1－3ΔH2－ΔH3。(4)该还原性气体为CO，易水解生成TiO2·xH2O 的液态化合物为TiCl4，反应的化学方程式为2Cl2(g)＋TiO2(s)＋2C(s)===TiCl4(l)＋2CO(g)，结合题意知ΔH＝－×2＝－85.6 kJ·mol－1。(5)根据盖斯定律，将已知的两个热化学方程式相加即可得到所求热化学方程式。(6)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。‎ 答案：(1)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)‎ ‎(2)123　(3)2ΔH1－3ΔH2－ΔH3‎ ‎(4)2Cl2(g)＋TiO2(s)＋2C(s)===TiCl4(l)＋2CO(g)ΔH＝－85.6 kJ·mol－1‎ ‎(5)TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(g)＋2CO(g)ΔH＝－45.5 kJ·mol－1‎ ‎(6)135.6‎ ‎4．[2016高考组合题]‎ ‎(1)(2016·全国卷Ⅱ节选)已知 ‎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__________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)(2016·全国卷Ⅲ节选)已知下列反应：‎ SO2(g)＋2OH－(aq)===SO(aq)＋H2O(l)　ΔH1‎ ClO－(aq)＋SO(aq)===SO(aq)＋Cl－(aq)　ΔH2‎ CaSO4(s)===Ca2＋(aq)＋SO(aq)　ΔH3‎ 则反应SO2(g)＋Ca2＋(aq)＋ClO－(aq)＋2OH－(aq)===CaSO4(s)＋H2O(l)＋Cl－(aq)的ΔH＝________________________________________________________________________。‎ ‎(3)(2016·四川高考节选)工业上常用磷精矿[Ca5(PO4)3F]和硫酸反应制备磷酸。已知25 ℃，101 kPa时：‎ CaO(s)＋H2SO4(l)===CaSO4(s)＋H2O(l)　ΔΗ＝－271 kJ·mol－1‎ ‎5CaO(s)＋3H3PO4(l)＋HF(g)===Ca5(PO4)3F(s)＋5H2O(l)ΔH＝－937 kJ·mol－1‎ 则Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是 ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)由已知热化学方程式①②③可得：‎ N2O4(l)===2O2(g)＋N2(g)　－ΔH1‎ ‎2N2H4(l)===2N2(g)＋4H2(g)　－2ΔH2‎ ‎2O2(g)＋4H2(g)===4H2O(g)　2ΔH3‎ 根据盖斯定律，将上述三个热化学方程式相加，可得2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)　ΔH4＝2ΔH3－2ΔH2－ΔH1。由热化学方程式可知，N2H4和N2O4反应时放出大量的热，且产生大量气体。‎ ‎(2)将已知三个热化学方程式分别标号为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，根据盖斯定律，由Ⅰ＋Ⅱ－Ⅲ可得：SO2(g)＋Ca2＋(aq)＋ClO－(aq)＋2OH－(aq)===CaSO4(s)＋H2O(l)＋Cl－(aq)，则有ΔH＝ΔH1＋ΔH2－ΔH3。‎ ‎(3)把已知热化学方程式依次编号①、②，根据盖斯定律由①×5－②得：Ca5(PO4)3F(s)＋5H2SO4(l)===5CaSO4(s)＋3H3PO4(l)＋HF(g)　ΔH＝－418 kJ·mol－1。‎ 答案：(1)2ΔH3－2ΔH2－ΔH1　反应放出大量热，产生大量气体　(2)ΔH1＋ΔH2－ΔH3‎ ‎(3)Ca5(PO4)3F(s)＋5H2SO4(l)===5CaSO4(s)＋3H3PO4(l)＋HF(g)　ΔH＝－418 kJ·mol－1‎ ‎5．(2015·全国卷Ⅱ节选)甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇。发生的主要反应如下：‎ ‎①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH1‎ ‎②CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH2‎ ‎③CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH3‎ 已知反应①中相关的化学键键能数据如下：‎ 化学键 HH CO CO HO CH E/(kJ·mol－1)‎ ‎436‎ ‎343‎ ‎1 076‎ ‎465‎ ‎413‎ 由此计算ΔH1＝________kJ·mol－1；已知ΔH2＝－58 kJ·mol－1，则ΔH3＝________kJ·mol－1。‎ 解析：反应热等于反应物的键能之和与生成物的键能之和的差值，即ΔH1＝1 076 kJ·mol－1＋2×436 kJ·mol－1－3×413 kJ·mol－1－343 kJ·mol－1－465 kJ·mol－1＝－99 kJ·mol－1。根据盖斯定律可知，由②－①可得到反应③，则ΔH3＝－58 kJ·mol－1＋99 kJ·mol－1＝＋41 kJ·mol－1。‎ 答案：－99　＋41‎ ‎[课下能力测评——查缺漏]‎ ‎1．下列说法不正确的是(　　)‎ A．CO2、甲烷都属于温室气体 B．用甘蔗生产的燃料乙醇属可再生能源，利用乙醇燃料不会产生温室气体 C．太阳能、风能和生物质能属于新能源 D．太阳能电池可将太阳能直接转化为电能 解析：选B　乙醇作燃料产生CO2气体，会引起温室效应，B项错误。‎ ‎2．利用含碳化合物合成燃料是解决能源危机的重要方法，已知CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)反应过程中的能量变化情况如图所示，曲线Ⅰ和曲线Ⅱ 分别表示不使用催化剂和使用催化剂的两种情况。下列判断正确的是(　　)‎ A．该反应的ΔH＝＋91 kJ·mol－1‎ B．加入催化剂，该反应的ΔH变小 C．反应物的总能量大于生成物的总能量 D．如果该反应生成液态CH3OH，则ΔH增大 解析：选C　根据图示，反应物的总能量高于生成物的总能量，是放热反应，A项错误，C项正确；加入催化剂只能降低反应所需的活化能，而对ΔH无影响，B项错误；生成液态CH3OH时，释放出的能量更多，ΔH更小，D项错误。‎ ‎3．已知H—H键键能(断裂时吸收或生成时释放的能量)为436 kJ·mol－1，N—H键键能为391 kJ·mol－1，根据热化学方程式：N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。则NN键的键能是(　　)‎ A．431 kJ·mol－1　　　　 B．945.6 kJ·mol－1‎ C．649 kJ·mol－1 D．896 kJ·mol－1‎ 解析：选B　ΔH＝E(NN键键能)＋3×E(H—H键键能)－6×E(N—H键键能)，则E(NN键键能)＝ΔH－3×E(H—H键键能)＋6×E(N—H键键能)＝－92.4 kJ·mol－1－3×436 kJ·mol－1＋6×391 kJ·mol－1＝945.6 kJ·mol－1。‎ ‎4．下列有关化学反应与能量变化的说法正确的是(　　)‎ A．甲烷的燃烧热ΔH＝－890.3 kJ·mol－1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4(g)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－890.3 kJ·mol－1‎ B．相同条件下，氢气和氧气反应生成液态水比生成等量的气态水所放出的热量少 C.‎ 根据如图金刚石在一定条件下转化成石墨提供的信息，可知生成物比反应物稳定，向外界放出的热量为(E2－E3)‎ D．同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH相同 解析：选D　A．甲烷的燃烧热是指1 mol甲烷完全燃烧生成液态水和二氧化碳时放出的热量，错误；B.液态水的能量比气态水的少，所以反应生成液态水放出的热量多，错误；C.从图分析，反应为放热反应，放出的热量为E1－E3，错误；D.反应的焓变与反应条件无关，正确。‎ ‎5．已知：‎ ‎2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1‎ ‎2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－1 452 kJ·mol－1‎ H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－57.3 kJ·mol－1‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．H2(g)的燃烧热为142.9 kJ·mol－1‎ B．同质量的H2(g)和CH3OH(l)完全燃烧，H2(g)放出的热量多 C.H2SO4(aq)＋Ba(OH)2(aq)===BaSO4(s)＋H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1‎ D．3H2(g)＋CO2(g)===CH3OH(l)＋H2O(l)ΔH＝＋131.4 kJ·mol－1‎ 解析：选B　根据燃烧热的定义可知，H2(g)的燃烧热为285.8 kJ·mol－1，A项错误；2 mol(即4 g) H2(g)完全燃烧放出571.6 kJ的热量，2 mol(即64 g)CH3OH(l)完全燃烧放出1 452 kJ的热量，单位质量的H2(g)放出的热量多，B项正确；中和反应是放热反应，硫酸和氢氧化钡反应生成硫酸钡沉淀的过程也是放热的，所以反应ΔH<－57.3 kJ·mol－1，C项错误；将题干中的热化学方程式依次编号为①②③，根据盖斯定律，由，可得热化学方程式：3H2(g)＋CO2(g)===CH3OH(l)＋H2O(l)　ΔH＝－131.4 kJ·mol－1，D项错误。‎ ‎6．用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。已知：‎ ‎①CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－574 kJ·mol－1‎ ‎②CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－1 160 kJ·mol－1‎ 下列说法不正确的是(　　)‎ A．反应①②均为放热反应 B．等物质的量的甲烷分别发生反应①②，转移电子数相同 C．由反应①可推知：CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－a kJ·mol－1，a<574‎ D．若用标准状况下4.48 L CH4还原NO2至N2，放出的热量为173.4 kJ 解析：选C　A项正确，反应①②的ΔH均小于0，均为放热反应；B项正确，两个反应中碳元素的化合价均由－4升高到＋4，等物质的量的CH4分别参加反应①、②，转移的电子数相同；C项错误，H2O(g)―→H2O(l)放热，由反应①推知当生成液态水时，会放出更多热量，ΔH会更小，a>574；D项，根据盖斯定律可得CH4(g)＋2NO2(g)===CO2‎ ‎(g)＋2H2O(g)＋N2(g)　ΔH＝－867 kJ·mol－1，标准状况下4.48 L CH4的物质的量为0.2 mol，则放出的热量为0.2 mol×867 kJ·mol－1＝173.4 kJ，正确。‎ ‎7．已知：101 kPa时1 mol辛烷燃烧生成液态水时放出热量为5 518 kJ；强酸和强碱在稀溶液中发生反应生成1 mol H2O时放出的热量为57.3 kJ，则下列热化学方程式的书写正确的是(　　)‎ ‎①2C8H18(l)＋25O2(g)===16CO2(g)＋18H2O(g)‎ ΔH＝－11 036 kJ·mol－1‎ ‎②2C8H18(l)＋25O2(g)===16CO2(g)＋18H2O(l)‎ ΔH＝－11 036 kJ·mol－1‎ ‎③H＋＋OH－===H2O　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1‎ ‎④2NaOH(aq)＋H2SO4(aq)===Na2SO4(aq)＋2H2O(l)ΔH＝－114.6 kJ·mol－1‎ A．①③　　　　　　　　 B．②③‎ C．②④ D．只有②‎ 解析：选C　生成的水是液态而不是气态，①错误、②正确；③中未标明反应物、生成物的聚集状态，错误。‎ ‎8．已知HCN(aq)与NaOH(aq)反应生成1 mol正盐的ΔH＝－12.1 kJ·mol－1；强酸、强碱的稀溶液反应的中和热ΔH＝－57.3 kJ·mol－1。则HCN在水溶液中电离的ΔH等于(　　)‎ A．－69.4 kJ·mol－1 B．－45.2 kJ·mol－1‎ C．＋69.4 kJ·mol－1 D．＋45.2 kJ·mol－1‎ 解析：选D　反应的热化学方程式分别为①HCN(aq)＋OH－(aq)===CN－(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－12.1 kJ·mol－1、②H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，HCN电离方程式为HCN(aq)H＋(aq)＋CN－(aq)，用①－②可得HCN电离的热化学方程式为HCN(aq)H＋(aq)＋CN－(aq)　ΔH＝－12.1 kJ·mol－1－(－57.3 kJ·mol－1)＝＋45.2 kJ·mol－1。‎ ‎9．(2016·江苏高考)通过以下反应均可获取H2。下列有关说法正确的是(　　)‎ ‎①太阳光催化分解水制氢：2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH1＝571.6 kJ·mol－1‎ ‎②焦炭与水反应制氢：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH2＝131.3 kJ·mol－1‎ ‎③甲烷与水反应制氢：CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH3＝206.1 kJ·mol－1‎ A．反应①中电能转化为化学能 B．反应②为放热反应 C．反应③使用催化剂，ΔH3减小 D．反应CH4(g)===C(s)＋2H2(g)的ΔH＝74.8 kJ·mol－1‎ 解析：选D　反应①是太阳能转化为化学能，A不正确；反应②中ΔH2＞0，是吸热反应，B不正确；反应③使用催化剂不能改变反应的焓变，ΔH 不变，C不正确；D项中，由盖斯定律，反应③－②可得CH4(g)===C(s)＋2H2(g)　ΔH＝74.8 kJ·mol－1，正确。‎ ‎10．已知：‎ ‎①CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH1‎ ‎②CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH2‎ 下列推断正确的是(　　)‎ A．若CO的燃烧热为ΔH3，则H2的燃烧热为ΔH3－ΔH1‎ B．反应CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)的ΔH＝ΔH2－ΔH1‎ C．若反应②的反应物总能量低于生成物总能量，则ΔH2<0‎ D．若等物质的量的CO和H2完全燃烧生成气态产物时前者放热更多，则ΔH1>0‎ 解析：选B　A．氢气的燃烧热是指1 mol氢气完全燃烧生成稳定的氧化物即液态水时放出的热量，反应中是气态水，错误；B.根据盖斯定律反应①－②得CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)的ΔH＝ΔH2－ΔH1，正确；C.若反应②的反应物总能量低于生成物总能量，则反应吸热，ΔH2>0，错误；D.若等物质的量的CO和H2完全燃烧生成气态产物时前者放热更多，则ΔH1<0，错误。‎ ‎11．请参考题中图表，已知E1＝134 kJ·mol－1、E2＝368 kJ·mol－1，根据要求回答下列问题：‎ ‎(1)图Ⅰ是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图，若在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1的变化是________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，ΔH的变化是________。请写出NO2和CO反应的热化学方程式：________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸汽转化为氢气的两种反应的热化学方程式如下：‎ ‎①CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g)‎ ΔH＝＋49.0 kJ·mol－1‎ ‎②CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)‎ ΔH＝－192.9 kJ·mol－1‎ 又知③H2O(g)===H2O(l)　ΔH＝－44 kJ·mol－1，则甲醇蒸气燃烧为液态水的热化学方程式为________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)下表所示是部分化学键的键能参数。‎ 化学键 P—P P—O O===O P===O 键能(kJ·mol－1)‎ a b c x 已知白磷的燃烧热为d kJ·mol－1，白磷及其完全燃烧的产物的结构如图Ⅱ所示，则表中x＝________________ kJ·mol－1(用含a、b、c、d的代表数式表示)。‎ 解析：(1)观察图像，E1应为正反应的活化能，加入催化剂反应的活化能降低，但是ΔH不变；1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2和NO的反应热数值即反应物和生成物的能量差，因此该反应的热化学方程式为NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g)　ΔH＝－234 kJ·mol－1。‎ ‎(2)观察方程式，利用盖斯定律，将所给热化学方程式如下运算：②×3－①×2＋③×2，即可得出甲醇蒸汽燃烧的热化学方程式。(3)白磷燃烧的化学方程式为P4＋5O2P4O10，结合图Ⅱ中白磷及其完全燃烧产物的结构，根据“反应热＝反应物键能总和－生成物键能总和”与燃烧热概念可得等式：6a＋5c－(4x＋12b)＝－d，据此可得x＝(d＋6a＋5c－12b)。‎ 答案：(1)减小　不变　NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g)　ΔH＝－234 kJ·mol－1‎ ‎(2)CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)‎ ΔH＝－764.7 kJ·mol－1‎ ‎(3)(d＋6a＋5c－12b)‎ ‎12．碳是形成化合物种类最多的元素，其单质及化合物是人类生产生活的主要能源物质。请回答下列问题：‎ ‎(1)有机物M经过太阳光光照可转化成N，转化过程如下：‎ ΔH＝＋88.6 kJ·mol－1。则M、N相比，较稳定的是_____。‎ ‎(2)已知CH3OH(l)的燃烧热ΔH＝－726.5 kJ·mol－1，CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)　ΔH＝－a kJ·mol－1，则a________726.5(填“>”“<”或“＝”)。‎ ‎(3)使Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层，生成HCl和CO2，当有1 mol Cl2参与反应时释放出145 kJ热量，写出该反应的热化学方程式：__________________________________。‎ ‎(4)火箭和导弹表面的薄层是耐高温物质。将石墨、铝粉和二氧化钛按一定比例混合在高温下煅烧，所得物质可作耐高温材料，4Al(s)＋3TiO2(s)＋3C(s)===2Al2O3(s)＋3TiC(s)　ΔH ‎＝－1 176 kJ·mol－1，则反应过程中，每转移1 mol电子放出的热量为________。‎ 解析：(1)M转化为N是吸热反应，所以N的能量高，不稳定。(2)甲醇燃烧生成CO2(g)和H2(g)属于不完全燃烧，放出的热量少，故a<726.5。(3)反应的化学方程式为2Cl2(g)＋2H2O(g)＋C(s)===4HCl(g)＋CO2(g)，当有2 mol Cl2参与反应时释放出290 kJ热量，所以该反应的热化学方程式为2Cl2(g)＋2H2O(g)＋C(s)===4HCl(g)＋CO2(g)‎ ΔH＝－290 kJ·mol－1。(4)所给反应中转移12个电子，故每转移1 mol电子放出的热量为＝98 kJ。‎ 答案：(1)M　(2)<‎ ‎(3)2Cl2(g)＋2H2O(g)＋C(s)===4HCl(g)＋CO2(g)ΔH＝－290 kJ·mol－1‎ ‎(4)98 kJ ‎13．为了合理利用化学能，确保安全生产，化工设计需要充分考虑化学反应的焓变，并采取相应措施。化学反应的焓变通常用实验进行测定，也可进行理论推算。‎ ‎(1)实验测得5 g甲醇在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5 kJ的热量，试写出甲醇燃烧的热化学方程式：_______________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)由气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量叫键能。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。在化学反应过程中，拆开化学键需要消耗能量，形成化学键又会释放能量。‎ 化学键 H—H N—H NN 键能/(kJ·mol－1)‎ ‎436‎ ‎391‎ ‎945‎ 已知反应：‎ N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝a kJ·mol－1‎ 试根据表中所列键能数据估算a的值为________。‎ ‎(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焓变进行推算。已知：‎ C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g)ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1‎ ‎2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH2＝－571.6 kJ·mol－1‎ ‎2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l)ΔH3＝－2 599 kJ·mol－1‎ 根据盖斯定律，计算298 K时由C(s，石墨)和H2(g)生成1 mol C2H2(g)反应的焓变：________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)设2 mol CH3OH(l)完全燃烧生成CO2气体和液态水放出的热量为Q。则有＝，解得Q＝1 452.8 kJ，所以甲醇燃烧的热化学方程式为2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH＝－1 452.8 kJ·mol－1。‎ ‎(2)反应热ΔH＝a＝反应物键能总和－生成物键能总和＝3×436 kJ·mol－1＋945 kJ·mol－1－6×391 kJ·mol－1＝－93 kJ·mol－1。‎ ‎(3)ΔH＝＝‎ ‎＝＋226.7 kJ·mol－1。‎ 答案：(1)2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－1 452.8 kJ·mol－1‎ ‎(2)－93　(3)＋226.7 kJ·mol－1‎ 第二节　电能转化为化学能——电解 ‎[教材基础——自热身]‎ ‎1．电解 让直流电通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。在此过程中，能转化为化学能。‎ ‎2．电解池 ‎(1)概念：电解池是把电能转化为化学能的装置。‎ ‎(2)电解池的构成条件：①有外接电源；②有与电解质溶液或熔融的电解质相连的两个电极；③形成闭合回路。‎ ‎(3)电极名称及电极反应式(以电解CuCl2溶液为例)‎ 总反应方程式：CuCl2 Cu＋Cl2↑。‎ ‎(4)电解池中电子和离子的移动：‎ ‎①电子：从电源负极流出后，流向电解池阴极；从电解池的阳极流向电源的正极。‎ ‎②离子：阳离子移向电解池的阴极，阴离子移向电解池的阳极。‎ ‎3．在惰性电极上离子的放电顺序 ‎ [注意]　活泼电极是指除金、铂等惰性金属外的其他金属电极。‎ ‎[知能深化——扫盲点]‎ 类型 电解质 类型 电极反应式 及总反应式 电解质溶 液浓度 溶液 pH 电解 水型 含氧酸，如H2SO4‎ 阴极：4H＋＋4e－===2H2↑‎ 阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑‎ 总反应式：2H2O2H2↑＋O2↑‎ 增大 减小 可溶性强碱，‎ 如NaOH 增大 活泼金属 含氧酸盐，如KNO3‎ 不变 电解 电解 质型 无氧酸，如HCl 阴极：2H＋＋2e－===H2↑‎ 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑‎ 总反应式：2HClH2↑＋Cl2↑‎ 减小 增大 不活泼金属无氧酸盐，如CuCl2‎ 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑‎ 总反应式：CuCl2Cu＋Cl2↑‎ 增大 放H2‎ 生碱 型 活泼金属无氧酸盐，如NaCl 阴极：2H＋＋2e－===H2↑‎ 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑‎ 总反应式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2＋Cl2↑‎ ‎—‎ 增大 放O2‎ 生酸 型 不活泼金属含氧酸盐，如 CuSO4‎ 阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu 阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑‎ 总反应式：2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑‎ ‎—‎ 减小 ‎[对点练]‎ ‎1．用惰性电极电解下列各组中的三种电解质溶液，在电解的过程中，溶液的pH依次为升高、不变、降低的是(　　)‎ A．AgNO3　　　CuCl2　　　Cu(NO3)2‎ B．KCl Na2SO4 CuSO4‎ C．CaCl2 KOH NaNO3‎ D．HCl HNO3 K2SO4‎ 解析：选B　AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4等随电解的进行，有酸产生，溶液pH降低；KCl、CaCl2等随电解的进行，有碱产生，溶液pH升高；CuCl2、HCl电解的电解质本身，溶液中CuCl2、HCl减少，对应的H＋减少，溶液的pH升高；KOH、HNO3相当于电解H2O，电解质浓度增大，对应的碱液碱性更强，酸液酸性更强。‎ 提能点(二)　阴、阳极的判断和电解产物的分析方法 ‎1．阴、阳极的判断方法 根据外接电源 正极连阳极，负极连阴极 根据电流方向 从阴极流出，从阳极流入 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(或极区变酸性)或Cl2；②阴极：析出金属、逸出H2(或极区变碱性)‎ ‎2.电解产物的分析方法 首先明确阳极材料和溶液中存在的所有离子，然后根据如下规律分析判断。‎ ‎(1)阳极：①金属活性电极：电极材料失电子，生成相应的金属阳离子；②惰性电极：溶液中的阴离子失电子，生成相应的单质或高价化合物(阴离子放电顺序：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子)。‎ ‎(2)阴极：溶液中的阳离子得电子，生成相应的单质或低价化合物(阳离子放电顺序：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Fe2＋>Zn2＋)。‎ ‎[对点练]‎ ‎2．装置(Ⅰ)为铁镍(FeNi)可充电的碱性电池：Fe＋NiO2＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2；装置(Ⅱ)为电解示意图。当闭合开关K时，电极Y附近溶液先变红。X、Y电极为惰性电极。下列说法正确的是(　　)‎ A．闭合K时，电极X上有无色无味的气体产生 B．闭合K时，电极X的反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑‎ C．闭合K时，电子从电极A流向电极X D．闭合K时，电极A的反应式为NiO2＋2e－＋2H＋===Ni(OH)2‎ 解析：选B　闭合K时，电极Y附近溶液先变红，说明Y极H＋‎ 放电产生氢气，是阴极，则X极是阳极，Cl－放电产生氯气，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，A项错误，B项正确；电极A是正极，电极B是负极，电子从B极流出，C项错误；装置(Ⅰ)为碱性电池，故A极放电时的电极反应式为NiO2＋2e－＋2H2O===Ni(OH)2＋2OH－，D项错误。‎ ‎[题点全练——过高考]‎ 题点一　电极反应式、电解方程式的书写 ‎1．按要求书写电极反应式和总反应式 ‎(1)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_________________________________________________________。‎ ‎(2)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________________________________________________________。‎ ‎(3)用Fe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__________________________________________________________。‎ ‎(4)用Fe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_______________________________________________________。‎ ‎(5)用Cu作电极电解盐酸溶液 阳极反应式____________________________________________________________；‎ 阴极反应式______________________________________________________；‎ 总反应离子方程式______________________________________________________。‎ ‎(6)用Al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_____________________________________________________。‎ ‎(7)以铝材为阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜 阳极反应式______________________________________________________________；‎ 阴极反应式_____________________________________________________________；‎ 总反应离子方程式_________________________________________________________。‎ ‎(8)用Al单质作阳极，石墨作阴极，电解NaHCO3溶液 阳极反应式____________________________________________________________；‎ 阴极反应式____________________________________________________________；‎ 总反应离子方程式____________________________________________________。‎ ‎(9)用惰性电极电解熔融MgCl2‎ 阳极反应式_________________________________________________________；‎ 阴极反应式_________________________________________________________；‎ 总反应离子方程式_____________________________________________________。‎ 答案：(1)4OH－－4e－===O2↑＋2H2O ‎4Ag＋＋4e－===4Ag ‎4Ag＋＋2H2O4Ag＋O2↑＋4H＋‎ ‎(2)2Cl－－2e－===Cl2↑　2H＋＋2e－===H2↑‎ Mg2＋＋2Cl－＋2H2OMg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑‎ ‎(3)Fe－2e－===Fe2＋　2H＋＋2e－===H2↑‎ Fe＋2H2OFe(OH)2↓＋H2↑‎ ‎(4)Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2↓‎ ‎2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－‎ Fe＋2H2OFe(OH)2↓＋H2↑‎ ‎(5)Cu－2e－===Cu2＋　2H＋＋2e－===H2↑‎ Cu＋2H＋Cu2＋＋H2↑‎ ‎(6)2Al－6e－＋8OH－===2AlO＋4H2O ‎6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－(或6H＋＋6e－===3H2↑)‎ ‎2Al＋2H2O＋2OH－2AlO＋3H2↑‎ ‎(7)2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋‎ ‎6H＋＋6e－===3H2↑　2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑‎ ‎(8)2Al＋6HCO－6e－===2Al(OH)3↓＋6CO2↑‎ ‎6H＋＋6e－===3H2↑‎ ‎2Al＋6HCO＋6H＋2Al(OH)3↓＋6CO2↑＋3H2↑‎ ‎(9)2Cl－－2e－===Cl2↑　Mg2＋＋2e－===Mg Mg2＋＋2Cl－Mg＋Cl2↑‎ 题点二　电解原理和电解规律的考查 ‎2．关于用惰性电极电解CuCl2溶液实验的说法错误的是(　　)‎ A．溶液中Cl－向阳极移动，Cu2＋向阴极移动 B．阳极上发生还原反应，阴极上发生氧化反应 C．阴极反应：Cu2＋＋2e－===Cu ‎ D．可以用湿润的KI淀粉试纸检验阳极产生的气体为Cl2‎ 解析：选B　溶液中Cu2＋向阴极移动，Cl－向阳极移动，A正确；阴极发生还原反应：Cu2＋＋2e－===Cu，阳极发生氧化反应：2Cl－－2e－=== Cl2↑，可以用湿润的KI淀粉试纸检验阳极产生的气体Cl2，B错误，C、D正确。‎ ‎3.如图是一个石墨作电极，电解稀的Na2SO4溶液的装置，通电后在石墨电极A和B附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列有关叙述正确的是(　　)‎ A．逸出气体的体积，A电极的小于B电极的 B．一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体 C．A电极附近呈红色，B电极附近呈蓝色 D．电解一段时间后，将全部电解液转移到同一烧杯中，充分搅拌后溶解呈中性 解析：选D　A、B电极反应式分别为4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－、2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，相同温度和压强下，A电极生成气体体积大于B电极，A错误；阳极上生成O2，阴极上生成H2，O2和H2都是无色无味气体，B错误；由电极反应式知，A电极附近溶液呈碱性，B电极附近溶液呈酸性，则A电极溶液呈蓝色，B电极溶液呈红色，C错误；惰性电极电解稀的Na2SO4溶液，实际是电解水，将全部电解液转移到同一烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性，D正确。‎ ‎[教材基础——自热身]‎ ‎1．电解饱和食盐水 ‎(1)电极反应 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(反应类型：氧化反应)，‎ 阴极：2H＋＋2e－===H2↑(反应类型：还原反应)。‎ ‎(2)总反应方程式 ‎①化学方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。‎ ‎②离子方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。‎ ‎(3)应用：氯碱工业制烧碱、氢气和氯气 阳极 钛网(涂有钛、钌等氧化物涂层)‎ 阴极 碳钢网 阳离 子交 换膜 ‎①只允许阳离子通过，能阻止阴离子和气体通过 ‎②将电解槽隔成阳极室和阴极室 ‎③既能阻止H2和Cl2混合爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成的NaClO影响烧碱质量 ‎2．电镀和电解精炼铜 电镀(铁制品上镀Cu)‎ 电解精炼铜 阳极 电极材料 镀层金属铜 粗铜(含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质)‎ 电极反应 Cu－2e－===Cu2＋‎ Cu－2e－===Cu2＋、‎ Zn－2e－===Zn2＋、‎ Fe－2e－===Fe2＋、‎ Ni－2e－===Ni2＋‎ 阴极 电极材料 待镀铁制品 精铜 电极反应 Cu2＋＋2e－===Cu 电解质溶液 含Cu2＋的盐溶液 电解精炼铜时，粗铜中的Ag、Au等不反应，沉积在电解池底部形成阳极泥 ‎3．电冶金 利用电解熔融盐(或氧化物)的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。‎ 总方程式 阳极、阴极反应式 冶炼钠 ‎2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑‎ 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑‎ 阴极：2Na＋＋2e－===2Na 冶炼镁 MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑‎ 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑‎ 阴极：Mg2＋＋2e－===Mg 冶炼铝 ‎2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑‎ 阳极：6O2－－12e－===3O2↑‎ 阴极：4Al3＋＋12e－===4Al ‎[题点全练——过高考]‎ 题点一　电解原理的基本应用 ‎1．(2018·广州模拟)用电化学法制备LiOH的实验装置如图，采用惰性电极，a口导入LiCl溶液，b口导入LiOH溶液，下列叙述正确的是(　　)‎ A．通电后阳极区溶液pH增大 B．阴极区的电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O C．当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.25 mol的Cl2生成 D．通电后Li＋通过交换膜向阴极区迁移，LiOH浓溶液从d口导出 解析：选D　A项，左端为阳极，Cl－放电生成Cl2，Cl2溶于水，生成酸，pH减小，错误；B项，右端是阴极区得到电子，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，错误；C项，2Cl－－2e－===Cl2，通过 1 mol 电子，得到0.5 mol Cl2，错误；D项，根据电解原理，阳离子通过阳离子交换膜，从阳极区向阴极区移动，LiOH浓溶液从d口导出，正确。‎ ‎2．(1)①电镀时，镀件与电源的________极连接。‎ ‎②化学镀的原理是利用化学反应生成金属单质沉积在镀件表面形成镀层。若用铜盐进行化学镀铜，应选用________(填“氧化剂”或“还原剂”)与之反应。‎ ‎(2)粗铜的电解精炼如图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极________(填图中的字母)；在电极d上发生的电极反应式为____________________________________‎ ‎________________；若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为________________________________________________________________________。‎ ‎(3)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法中正确的是________。‎ a．电能全部转化为化学能 b．粗铜接电源正极，发生氧化反应 c．溶液中Cu2＋向阳极移动 d．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属 ‎(4)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。钢制品应接电源的________极，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，阴极电极反应式为___________________。‎ 若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为______________________________。‎ 解析：(1)①电镀池中，镀件就是待镀金属制品，为阴极，与电源的负极相连；镀层金属为阳极，与电源正极相连。②要把铜从铜盐中置换出来，Cu2＋被还原，所以应加入还原剂。(2)粗铜电解精炼时，粗铜作阳极与电源正极相连，所以粗铜板是图中电极c，d是阴极，发生的反应是Cu2＋＋2e－===Cu，Au、Ag不如铜活泼，以单质的形式沉积在c(阳极)下方，Fe比铜活泼，以Fe2＋的形式进入电解质溶液中。(3)粗铜电解精炼时，电能不可能全部转化为化学能，a错误；粗铜作阳极与电源正极相连，发生氧化反应，b正确；溶液中的Cu2＋向阴极移动，c错误；不活泼金属Ag、Pt、Au等金属在阳极沉积，可以回收。(4)在钢制品上电镀铝，故钢制品应作阴极，与电源的负极相连；因为电镀过程中“不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应”，Al元素在熔融盐中以Al2Cl和AlCl形式存在，则电镀过程中负极上得到电子的反应是4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl；在水溶液中，得电子能力：H＋>Al3＋，故阴极上发生的反应是2H＋＋2e－===H2↑。‎ 答案：(1)①负　②还原剂　(2)c　Cu2＋＋2e－===Cu　Au、Ag以单质的形式沉积在c(阳极)下方，Fe以Fe2＋的形式进入电解质溶液中　(3)bd　(4)负　4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl　H2‎ 题点二　电解原理在环境治理中的应用 ‎3．(2018·潮州模拟)电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法，即保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe(OH)3胶体，Fe(OH)3胶体具有吸附作用，可吸附水中的污物而使其沉淀下来，起到净水的作用，其原理如图所示。下列说法正确的是(　　)‎ A．石墨电极上发生氧化反应 B．根据图示，物质A为CO2‎ C．为增强污水的导电能力，可向污水中加入适量乙醇 D．甲烷燃料电池中CO向空气一极移动 解析：选B　A项，甲烷、空气燃料电池中，通甲烷的电极是负极，则石墨电极为阴极，阴极上发生还原反应，错误；B项，通入甲烷的石墨电极作负极，反应式为CH4＋4CO－8e－===5CO2＋2H2O，物质A为CO2，正确；C项，乙醇是非电解质，不能增强导电性，错误；D项，在原电池中，阴离子向负极移动，则甲烷燃料电池中CO向甲烷一极移动，错误。‎ ‎4．工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。‎ ‎ 已知：①Ni2＋在弱酸性溶液中发生水解；‎ ‎②氧化性：Ni2＋(高浓度)>H＋>Ni2＋(低浓度)。‎ 下列说法不正确的是(　　)‎ A．碳棒上发生的电极反应：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O B．电解过程中，乙中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减少 C．为了提高Ni的产率，电解过程中需要控制废水pH D．若将图中阳离子膜去掉，将甲、乙两室合并，则电解反应总方程式发生改变 解析：选B　A项，阳极电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极：Ni2＋＋2e－===Ni,2H＋＋2e－===H2↑，正确；B项，由于丙中Ni2＋、H＋不断减少，Cl－通过阴离子膜从丙移向乙，甲中OH－不断减少，Na＋通过阳离子膜从甲移向乙，所以乙中NaCl溶液的物质的量浓度不断增大，错误；C项，由于H＋的氧化性大于Ni2＋(低浓度)的氧化性，所以为了提高Ni的产率，电解过程需要控制废水的pH，正确；D项，若去掉阳离子膜，在阳极Cl－放电生成Cl2，反应总方程式发生改变，正确。‎ 题点三　电解原理在物质制备中的应用 ‎5．(2018·扬州模拟)H3BO3可以通过电解NaB(OH)4溶液的方法制备，其工作原理如图。下列叙述错误的是(　　)‎ A．M室发生的电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋‎ B．N室中：a% NO，根据题给信息，阳极一定是OH－放电，生成0.05 mol O2，转移0.2 mol电子；阴极离子放电能力：Cu2＋>H＋>Na＋，所以Cu2＋先放电，然后是H＋放电，阴极生成0.05 mol H2时，转移0.1 mol电子，根据得失电子守恒知，Cu2＋得到0.1 mol电子，n(Cu2＋)＝0.05 mol，所以原溶液中n[Cu(NO3)2]＝0.05 mol，n(NO)＝0.3 mol·L－1×0.5 L＝0.15 mol，n(NaNO3)＝0.05 mol。原混合溶液中c(Na＋)＝＝0.1 mol·L－1，A项错误；结合以上分析及电解总方程式Cu2＋＋2H2OCu＋H2↑＋O2↑＋2H＋可知，生成0.05 mol Cu、0.05 mol O2、0.05 mol H2和0.1 mol H＋，电解后溶液中c(H＋)＝＝0.2 mol·L－1，B项正确，D项错误；上述电解过程中共转移0.2 mol电子，C项错误。‎ ‎2．1 L 1 mol·L－1的AgNO3溶液在以银为阳极，铁为阴极的电解槽中电解，当阴极增重2.16 g时，下列判断不正确的是(　　)‎ A．溶液浓度仍为1 mol·L－1‎ B．阳极上产生112 mL O2(标准状况)‎ C．转移的电子数是1.204×1022‎ D．反应中有0.02 mol金属被氧化 解析：选B　该过程是在铁上镀银，电镀过程中，溶液的浓度不变，A正确；阳极反应为Ag－e－===Ag＋，阴极反应为Ag＋＋e－===Ag，阳极上无氧气生成，B错误；2.16 g Ag的物质的量为0.02 mol，阳极有0.02 mol银被氧化，转移的电子数是1.204×1022，C、D均正确。‎ ‎3．将1 L一定浓度的CuSO4溶液，用a、b两个石墨电极电解，当a极上产生22.4 L(标准状况下)气体时，b极上只有固体析出。然后将a、b两极反接，继续通直流电，b极上又产生22.4 L(标准状况下)气体，溶液质量共减少227 g。‎ ‎(1)a极上产生22.4 L(标准状况下)气体时，b极增加的质量为________。‎ ‎(2)原溶液中CuSO4的物质的量浓度为________。‎ 解析：(1)电解方程式：2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑。a极即阳极上产生O2：m(O2)＝×32 g·mol－1＝32 g，b极即阴极质量增加的是生成Cu的质量：m(Cu)＝2n(O2)×M(Cu)＝×64 g·mol－1＝128 g，溶液质量减少160 g。‎ ‎(2)电源反接后，b为阳极，Cu先放电，然后OH－放电，a为阴极，Cu2＋先放电，然后H＋放电。电解过程可分为三个阶段：①电镀铜，此阶段溶液质量变化Δm1＝0。②电解CuSO4溶液：‎ ‎2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑‎ ‎2　　　　　　　　 2　　　　　　1‎ ‎2n1(O2)　　　　　 2n1(O2)　　　 n1(O2)‎ 此阶段，溶液质量减少160n1(O2)g。‎ ‎③电解H2SO4溶液，其本质是电解水：‎ ‎2H2O　　2H2　＋　O2↑‎ ‎2　　　　　　2　　　　 1‎ ‎2n2(O2)　　　2n2(O2)　n2(O2)‎ 此阶段，溶液质量减少36n2(O2)g。‎ 则有，‎ 解得：n1(O2)＝0.25 mol，n2(O2)＝0.75 mol，所以原溶液中c(CuSO4)＝＝2.5 mol·L－1。‎ 答案：(1)128 g　(2)2.5 mol·L－1‎ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎[课堂真题集训——明考向]‎ ‎1．(2017·全国卷Ⅱ)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是(　　)‎ A．待加工铝质工件为阳极 B．可选用不锈钢网作为阴极 C．阴极的电极反应式为Al3＋＋3e－===Al D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动 解析：选C　利用电解氧化法在铝制品表面形成致密的Al2O3薄膜，即待加工铝质工件作阳极，A项正确；阴极与电源负极相连，对阴极电极材料没有特殊要求，可选用不锈钢网等，B项正确；电解质溶液呈酸性，阴极上应是H＋放电，阴极发生的电极反应为2H＋＋2e－‎ ‎===H2↑，C项错误；在电解过程中，电解池中的阴离子向阳极移动，D项正确。‎ ‎2．(2017·海南高考)一种电化学制备NH3的装置如图所示，图中陶瓷在高温时可以传输H＋。下列叙述错误的是(　　)‎ A．Pd电极b为阴极 B．阴极的反应式为N2＋6H＋＋6e－===2NH3‎ C．H＋由阳极向阴极迁移 D．陶瓷可以隔离N2和H2‎ 解析：选A　此装置为电解池，总反应式是N2＋3H2===2NH3，Pd电极b上是氢气发生氧化反应，即氢气失去电子化合价升高，Pd电极b为阳极，故A说法错误；根据A选项分析，Pd电极a为阴极，反应式为N2＋6H＋＋6e－===2NH3，故B说法正确；根据电解池的原理，阳离子在阴极上放电，即由阳极移向阴极，故C说法正确；根据装置图，陶瓷可以隔离N2和H2，故D说法正确。‎ ‎3.(2016·全国卷Ⅰ)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和SO可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。‎ 下列叙述正确的是(　　)‎ A．通电后中间隔室的SO离子向正极迁移，正极区溶液pH增大 B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品 C．负极反应为2H2O－4e－===O2＋4H＋，负极区溶液pH降低 D．当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.5 mol的O2生成 解析：选B　A项正极区发生的反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，由于生成H＋，正极区溶液中阳离子增多，故中间隔室的SO向正极迁移，正极区溶液的pH减小；B项负极区发生的反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阴离子增多，中间隔室的Na＋向负极迁移，故负极区产生NaOH，正极区产生H2SO4；C项由B项分析可知，负极区产生OH－，负极区溶液的pH升高；D项正极区发生的反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，当电路中通过1 mol电子的电量时，生成0.25 mol O2。‎ ‎4．(2016·北京高考)用石墨电极完成下列电解实验。‎ 实验一 实验二 装置 现象 a、d处试纸变蓝；b处变红，局部退色；c处无明显变化 两个石墨电极附近有气泡产生；n处有气泡产生……‎ 下列对实验现象的解释或推测不合理的是(　　)‎ A．a、d处：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－‎ B．b处：2Cl－－2e－===Cl2↑‎ C．c处发生了反应：Fe－2e－===Fe2＋‎ D．根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜 解析：选B　根据a、d处试纸变蓝，可判断a、d两点都为电解池的阴极，发生的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A选项正确；b处变红，局部退色，说明b为电解池的阳极，2Cl－－2e－===Cl2↑，氯气溶于水生成盐酸和次氯酸：Cl2＋H2OHCl＋HClO，HCl溶液显酸性，HClO具有漂白性，B选项不正确；c处为阳极，铁失去电子生成亚铁离子，发生的电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，C选项正确；实验一中ac形成电解池，db形成电解池，所以实验二中也形成电解池，铜珠的左端为电解池的阳极，铜失电子生成Cu2＋，m、n是铜珠的右端，为电解池的阴极，开始时产生气体，后来铜离子移到m处，m处铜离子得到电子生成单质铜，故D选项正确。‎ ‎5．(2017·江苏高考节选)(1)电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是________________________________________________________________________。‎ ‎(2)电解Na2CO3溶液，原理如下图所示。阳极的电极反应式为___________，阴极产生的物质A的化学式为__________。‎ 解析：(1)电解Al2O3时阳极上生成O2，O2会氧化石墨。(2)阳极上OH－失去电子生成O2，由H2O电离出的H＋可以与CO反应生成HCO。阴极上H2O放电生成H2。‎ 答案：(1)石墨电极被阳极上产生的O2氧化 ‎(2)4CO＋2H2O－4e－===4HCO＋O2↑　H2‎ ‎6．(2016·天津高考节选)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，其原因是 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)c(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：‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)根据电解总反应：Fe＋2H2O＋2OH－FeO＋3H2↑，结合阳极发生氧化反应知，阳极反应式为Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O，结合阴极发生还原反应知，阴极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，考虑到FeO易被H2还原，所以应该使用阳离子交换膜防止FeO、H2接触，则阳极室消耗OH－且无补充，故c(OH－)降低。(2)结合题给信息“Na2FeO4易被氢气还原”知，阴极产生的氢气不能接触到Na2FeO4，故需及时排出。(3)图示中随着c(NaOH)增大，c(Na2FeO4)先增大后减小，结合已知信息“Na2FeO4只在强碱性条件下稳定”知，M点c(Na2FeO4)低的原因是c(OH－)低，反应速率小且Na2FeO4稳定性差。结合已知信息“若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质”知，N点 c(Na2FeO4)低的原因是c(OH－)过高，铁电极上产生Fe(OH)3或Fe2O3，使Na2FeO4产率降低。‎ 答案：(1)阳极室　(2)防止Na2FeO4与H2反应使产率降低　(3)M点：c(OH－)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢；‎ N点：c(OH－)过高，铁电极上有Fe(OH)3(或Fe2O3)生成，使Na2FeO4产率降低 ‎7．(2014·全国卷Ⅰ节选)次磷酸(H3PO2)是一种精细磷化工产品，具有较强还原性，回答下列问题：‎ H3PO2可用电渗析法制备。“四室电渗析法”工作原理如下图所示(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________________________。‎ 解析：(1)阳极为水电离出的OH－放电，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。(2)阳极室中的H＋穿过阳膜进入产品室，原料室中的H2PO穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2。(3)在阳极区H2PO或H3PO2可能失电子发生氧化反应，即生成物中会混有PO。‎ 答案：(1)2H2O－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　(3)PO　H2PO或H3PO2被氧化 ‎[课下能力测评——查缺漏]‎ ‎1．下列描述中，不符合生产实际的是(　　)‎ A．电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极 B．电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极 C．电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极 D．在镀件上电镀锌，用锌作阳极 解析：选A　电解熔融的氧化铝制取金属铝，一般用石墨作阳极，目前使用较多的是金属基复合材料，不能用铁作阳极，因为铁为活泼电极，会放电而损耗。‎ ‎2．(2018·长沙模拟)下列各组中，每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是(　　)‎ A．HCl、CuCl2、Ba(OH)2　　 B．NaOH、CuSO4、H2SO4‎ C．NaOH、H2SO4、Ba(OH)2 D．NaBr、H2SO4、Ba(OH)2‎ 解析：选C　电解质溶液电解时，只生成氧气和氢气，相当于是电解水，根据电解时离子的放电顺序，当电解强含氧酸、强碱、活泼金属含氧酸盐的溶液时均相当于电解水。‎ ‎3．用指定材料作电极来电解一定浓度的溶液甲，然后加入物质乙能使溶液恢复为甲溶液原来的浓度，则合适的组合是(　　)‎ 选项 阳极 阴极 溶液甲 物质乙 A Pt Pt NaOH NaOH固体 B Pt Pt H2SO4‎ H2O C C Fe NaCl 盐酸 D Cu C CuSO4‎ Cu(OH)2‎ 解析：‎ 选B　A项中相当于电解的是水，应加入水才能恢复原来状态，错误；B项中相当于电解的是水，加入水后可以恢复原来状态，正确；C项中相当于电解的是HCl，但加入盐酸的同时，也引入了水，不可能恢复原来状态，错误；D项中阳极铜失电子，Cu2＋在阴极得电子，加入Cu(OH)2不可能恢复原来状态，错误。‎ ‎4．在水中加入等物质的量的Ag＋、Ba2＋、Na＋、SO、NO、Cl－。该溶液放在用惰性材料作电极的电解槽中，通电片刻，则氧化产物和还原产物的质量比为(　　)‎ A．35.5∶108 B．16∶137‎ C．8∶1 D．108∶35.5‎ 解析：选C　Ag＋与Cl－生成AgCl↓，Ba2＋与SO生成BaSO4↓，电解硝酸钠溶液实际上相当于电解水。‎ ‎5.利用如图所示装置，当X、Y选用不同材料时，可将电解原理广泛应用于工业生产。下列说法中正确的是(　　)‎ A．氯碱工业中，X、Y均为石墨，X附近能得到NaOH B．铜的精炼中，X是纯铜，Y是粗铜，Z是CuSO4‎ C．电镀工业中，X是待镀金属，Y是镀层金属 D．外加电流的阴极保护法中，Y是待保护金属 解析：选D　电解饱和食盐水时，阴极区得到H2和NaOH；电解法精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极；电镀时，应以镀层金属作阳极，待镀金属作阴极。‎ ‎6．电解法处理酸性含铬废水(主要含有Cr2O)时，以铁板作阴、阳极，处理过程中存在反应Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，最后Cr3＋以Cr(OH)3形式除去。下列说法不正确的是(　　)‎ A．阳极反应为Fe－2e－===Fe2＋‎ B．电解过程中溶液pH不会变化 C．过程中有Fe(OH)3沉淀生成 D．电路中每转移12 mol电子，最多有1 mol Cr2O被还原 解析：选B　金属铁作阳极，电极本身被氧化，发生反应为Fe－2e－===Fe2＋，A正确；阴极上，发生反应为2H＋＋2e－===H2↑，产物为H2和OH－，溶液pH变大，B错误；由题意知Fe2＋被氧化为Fe3＋，阴极生成的OH－会与Fe3＋结合生成Fe(OH)3 ，C正确；电路中每转移12 mol电子，生成6 mol Fe2＋，则有1 mol Cr2O被还原，D正确。‎ ‎7．(2018·苏州模拟)‎ 电渗析法是指在外加电场作用下，利用阴离子交换膜和阳离子交换膜的选择透过性，使部分离子透过离子交换膜而迁移到另一部分水中，从而使一部分水淡化而另一部分水浓缩的过程。如图是利用电渗析法从海水中获得淡水的原理图，已知海水中含Na＋、Cl－、Ca2＋、Mg2＋、SO等离子，电极为石墨电极。下列有关描述错误的是(　　)‎ A．阳离子交换膜是A，不是B B．通电后阳极区的电极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑‎ C．阴极可以使用铁丝网增强导电性 D．阴极区的现象是电极上产生无色气体，溶液中出现少量白色沉淀 解析：选A　A项，溶液的Cl－移向阳极放电生成Cl2，为使Cl－通过，所以A为阴离子交换膜，错误；B项，Cl－在OH－前放电，正确；C项，阴极的电极不参加反应，但铁的导电能力强，正确；D项，阴极为H＋放电，留下OH－，与Ca2＋、Mg2＋生成白色沉淀，正确。‎ ‎8．将两个铂电极插入500 mL CuSO4溶液中进行电解，通电一定时间后，某一电极增重0.064 g(设电解时该电极无氢气析出，且不考虑水解和溶液体积变化)，此时溶液中氢离子浓度约为(　　)‎ A．4×10－3 mol·L－1　　　 B．2×10－3 mol·L－1‎ C．1×10－3 mol·L－1 D．1×10－7 mol·L－1‎ 解析：选A　阴极反应：Cu2＋＋2e－===Cu，增重0.064 g应是生成Cu的质量，设生成H＋的物质的量为x，根据总反应离子方程式： ‎ ‎2Cu2＋＋2H2O 2Cu＋O2↑＋4H＋‎ ‎　　　　　　2×64 g　　　4 mol ‎　　　　　　0.064 g　　　x x＝0.002 mol c(H＋)＝＝4×10－3 mol·L－1。‎ ‎9．如图所示装置Ⅰ是一种可充电电池，装置 Ⅱ 为电解池。离子交换膜只允许Na＋通过，充放电的化学方程式为2Na2S2＋NaBr3Na2S4＋3NaBr。闭合开关K时，b极附近先变红色。下列说法正确的是(　　)‎ A．负极反应为4Na－4e－===4Na＋‎ B．闭合K后，b电极附近的pH变小 C．当有0.01 mol Na＋通过离子交换膜时，b电极上析出气体在标准状况下体积为112 mL D．闭合K后，a电极上产生的气体具有漂白性 解析：选C　当闭合开关K时，b附近溶液先变红，即b附近有OH－生成，在b极析出氢气，b极是阴极，a极是阳极，与阴极连接的是原电池的负极，所以N极是负极，M极是正极。闭合K时，负极发生氧化反应，电极反应为2Na2S2－2e－===2Na＋＋Na2S4，A错误；闭合开关K时，b极附近先变红色，该极上生成H2和OH－，pH增大，B错误；闭合K时，有0.01 mol Na＋通过离子交换膜，说明有0.01 mol电子转移，阴极上生成0.005 mol H2，标准状况下体积为0.005 mol×22.4 L·mol－1＝0.112 L＝112 mL，C正确；闭合开关K时，a极是阳极，该极上金属铜被氧化，电极反应为Cu－2e－===Cu2＋，没有气体产生，D错误。‎ ‎10.图中X为电源，Y为浸透饱和食盐水和酚酞溶液的滤纸，滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液，通电后Y中央的紫红色斑向d端扩散。下列判断正确的是(　　)‎ A．滤纸上c点附近会变红色 B．Cu电极质量减小，Pt电极质量增大 C．Z中溶液的pH先减小，后增大 D．溶液中的SO向Cu电极定向移动 解析：选A　紫红色斑即MnO向d端扩散，根据阴离子向阳极移动的原理，可知d端为阳极，即b为正极，a为负极，c为阴极，NaCl溶液中H＋不断放电，破坏了水的电离平衡，c(OH－)不断增大，c点附近会变红色，A正确；电解CuSO4溶液时，Pt为阳极，溶液中的OH－放电：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，Cu为阴极，溶液中的Cu2＋得电子，生成铜，总反应式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，Pt电极附近生成H＋，则SO向Pt电极移动，B、D不正确；随着电解的进行，Z中溶液变为H2SO4溶液，继续电解则为电解水，H2SO4浓度增大，pH减小，C不正确。‎ ‎11.下列叙述正确的是(　　)‎ A．K与M连接时，X为硫酸，一段时间后溶液的pH增大 B．K与N连接时，X为氯化钠，石墨电极反应：2H＋＋2e－===H2↑‎ C．K与N连接时，X为硫酸，一段时间后溶液的pH增大 D．K与M连接时，X为氯化钠，石墨电极反应：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑‎ 解析：选C　K与M连接时，X为硫酸，该装置是电解硫酸装置，实质为电解水，硫酸浓度增大，pH减小，A错误；K与N连接时，X为氯化钠，该装置是原电池，铁作负极，石墨作正极，电极反应为2H2O＋O2＋4e－===4OH－，B错误；K与N连接时，X为硫酸，该装置是原电池，石墨作正极，电极反应：2H＋＋2e－===H2↑，铁作负极，电极反应：Fe－2e－===Fe2＋，c(H＋)降低，pH增大，C正确；K与M连接时，X为氯化钠，该装置是电解池，石墨作阳极，铁作阴极，阳极上电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，D错误。‎ ‎12．1 L某溶液中含有的离子如下表：‎ 离子 Cu2＋‎ Al3＋‎ NO Cl－‎ 物质的量浓度(mol·L－1)‎ ‎1‎ ‎1‎ a ‎1‎ 用惰性电极电解该溶液，当电路中有3 mol电子通过时(忽略电解时溶液体积的变化及电解产物可能存在的溶解现象)，下列说法正确的是(　　)‎ A．电解后溶液pH＝0‎ B．a＝3‎ C．阳极生成1.5 mol Cl2 ‎ D．阴极析出的金属是铜与铝 ‎ 解析：选A　A项，当电路中有3 mol电子通过时，阳极首先发生2Cl－－2e－===Cl2↑，生成0.5 mol Cl2，然后发生4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，生成2 mol H＋，阴极首先发生：Cu2＋＋2e－===Cu，析出1 mol Cu，然后发生2H＋＋2e－===H2↑，生成0.5 mol H2，同时生成1 mol OH－，最终溶液里得到1 mol H＋，H＋的浓度为1 mol·L－1，pH＝0，正确；B项，由溶液电荷守恒可知2c(Cu2＋)＋3c(Al3＋)＝c(NO)＋c(Cl－)，可求得c(NO)＝4 mol·L－1，即a＝4，错误；C项，电解时阳极首先发生：2Cl－－2e－===Cl2↑，然后发生4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，生成Cl2和O2，错误；D项，由于离子放电顺序Cu2＋＞H＋＞Al3＋，没有Al生成，错误。‎ ‎13．Ⅰ.用图1所示装置实验，U形管中a为25 mL CuSO4溶液，X、Y为电极。‎ ‎(1)若X为铁，Y为纯铜，则该装置所示意的是工业上常见的________池，阳极反应式为________________________________________________________________________。‎ ‎(2)若X为纯铜，Y为含有Zn、Ag、C等杂质的粗铜，则该图所示意的是工业上常见的____________装置。反应过程中，a溶液的浓度________发生变化(填“会”或“不会”)。‎ Ⅱ.现代氯碱工业常用阳离子交换膜将电解槽隔成两部分，以避免电解产物之间发生二次反应。图2为电解槽示意图。‎ ‎(3)阳离子交换膜，只允许溶液中的________通过(填下列微粒的编号)。‎ ‎①H2　②Cl2　③H＋　④Cl－　⑤Na＋　⑥OH－‎ ‎(4)写出阳极的电极反应式：_________________________________________________。‎ ‎(5)已知电解槽每小时加入10%的氢氧化钠溶液10 kg，每小时能收集到标准状况下氢气896 L，而且两边的水不能自由流通。则理论上：‎ ‎①电解后流出的氢氧化钠溶液中溶质的质量分数为____________________________。‎ ‎②通过导线的电量为________________。(已知NA ＝ 6.02×1023 mol－1，电子电荷为1.60×10－19 C)‎ 解析：Ⅱ.(3)阳离子交换膜，只允许阳离子通过，所以H＋、Na＋可以通过。‎ ‎(5)m(NaOH)原＝10 kg×10%＝1 kg 在阴极区，H＋放出，但又有Na＋移来，引起阴极区增重，所以有 ‎2H2O→H2～2NaOH～增重2(Na－H)～转移2e－‎ ＝＝ ‎＝ 解得：m(NaOH)生成＝3 200 g＝3.2 kg m(溶液)增＝1 760 g＝1.76 kg Q≈7.71×106 C 故w(NaOH) ＝×100%＝×100%≈35.7%。‎ 答案：Ⅰ.(1)电镀　Cu－2e－===Cu2＋‎ ‎(2)铜的电解精炼　会 Ⅱ.(3)③⑤　(4)2Cl－－2e－===Cl2↑‎ ‎(5)①35.7%　②7.71×106 C ‎14．如图装置所示，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变)，A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极附近呈红色。‎ 请回答：‎ ‎(1)B极是电源的________，一段时间后，甲中溶液颜色________，丁中X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，这表明_______________________________，‎ 在电场作用下向Y极移动。‎ ‎(2)若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时，对应单质的物质的量之比为________________________________________________________________________。‎ ‎(3)现用丙装置给铜件镀银，则H应是______________(填“镀层金属”或“镀件”)，电镀液是________溶液。当乙中溶液的pH是13时(此时乙溶液体积为500 mL)，丙中镀件上析出银的质量为________，甲中溶液的pH________(填“变大”“变小”或“不变”)。‎ ‎(4)若将C电极换为铁，其他装置都不变，则甲中发生的总反应的离子方程式为________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)由装置图知，直流电源与各电解池串联；由“F极附近呈红色”知，F极为阴极，则E极为阳极、D极为阴极、C极为阳极、G极为阳极、H极为阴极、X极为阳极、Y极为阴极、A极为正极、B极为负极。甲装置是用惰性电极电解CuSO4溶液，由于Cu2＋放电，导致 c(Cu2＋)降低，溶液颜色逐渐变浅；丁装置是胶体的电泳实验，由于X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，说明氢氧化铁胶粒带正电荷。(2)当甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时，C、D、E、F电极的产物分别为O2、Cu、Cl2、H2，根据各电极转移电子数相同，则对应单质的物质的量之比为1∶2∶2∶‎ ‎2。(3)给铜件镀银，根据电镀原理，铜件作阴极，银作阳极，电镀液是可溶性银盐。当乙中溶液的pH是13时，则乙中 n(OH－)＝0.1 mol·L－1×0.5 L＝0.05 mol，即各电极转移电子物质的量为0.05 mol，所以丙中析出银的质量为0.05 mol×108 g·mol－1＝5.4 g；甲装置中由于电解产生H＋，导致溶液的酸性增强，pH变小。(4)若将C电极换为铁，则铁作阳极发生反应：Fe－2e－===Fe2＋，D极发生反应：Cu2＋＋2e－===Cu，则总反应的离子方程式为Fe＋Cu2＋Cu＋Fe2＋。‎ 答案：(1)负极　逐渐变浅　氢氧化铁胶粒带正电荷 ‎(2)1∶2∶2∶2‎ ‎(3)镀件　AgNO3(合理即可)　5.4 g　变小 ‎(4)Fe＋Cu2＋Cu＋Fe2＋‎ 第三节　化学能转化为电能——电池 ‎[教材基础——自热身]‎ ‎1．原电池 ‎(1)概念：原电池是把化学能转化为能的装置。‎ ‎(2)构成条件 ‎①能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活动性强的金属与电解质溶液反应)。‎ ‎②活动性不同的两电极(金属或石墨)。‎ ‎③形成闭合回路。形成闭合回路需三个条件：电解质溶液；两电极直接或间接接触；两电极插入电解质溶液中。‎ ‎2．原电池的工作原理 图甲和图乙是铜锌原电池装置示意图。‎ ‎[说明]　(1)图乙盐桥中通常装有含琼脂的KCl饱和溶液。‎ ‎(2)盐桥的作用：使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触；平衡电荷；提高电池效率。‎ 电极名称 负极 正极 电极材料 Zn片 Cu片 电极反应 Zn－2e－===Zn2＋‎ Cu2＋＋2e－===Cu 反应类型 氧化反应 还原反应 电子流向 由Zn片沿导线流向Cu片 ‎3．原电池工作时导电粒子流向(如图)‎ 电子流向(外电路)：负极→导线→正极(电流方向与电子流向相反)。‎ 离子流向(内电路)：阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。‎ ‎[注意]　无论在原电池中还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液。‎ ‎[知能深化——扫盲点]‎ ‎1．一般情况下，常采用以下方法判断原电池的正极和负极 判断方法 负极 正极 ‎①电极材料 较活泼金属 较不活泼金属或石墨 ‎②通入物 通入还原剂的电极 通入氧化剂的电极 ‎③两极反应类型 发生氧化反应的电极 发生还原反应的电极 ‎④电子流向 ‎(或电流方向)‎ 电子流出的电极 ‎(或电流流入的电极)‎ 电子流入的电极 ‎(或电流流出的电极)‎ ‎⑤离子流向 阴离子流向的电极 阳离子流向的电极 ‎⑥电极质量变化 质量减小的电极 质量增加的电极 ‎⑦有无气泡 ‎—‎ 有气泡产生的电极 ‎2．特殊情况 ‎(1)金属的活动性受所处环境的影响。如Mg、Al的活动性：在中性或酸性溶液中活动性Mg>Al；而在碱性溶液中，Al可以与OH－反应，而Mg不反应，所以Mg与Al用导线连接后放入NaOH溶液中，Al是负极，Mg是正极。‎ ‎(2)Fe、Cu相连，浸入稀HNO3中，Fe作负极；浸在浓HNO3中，Cu作负极(Fe发生钝化)。‎ ‎[对点练]‎ ‎1．分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是(　　)‎ ‎ A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极 B．②中Mg作正极，电极反应式为 ‎6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑‎ 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2H＋＋2e－===H2↑‎ 解析：选B　②中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应失去电子作负极；③中Fe在浓HNO3中钝化，Cu和浓HNO3反应失去电子作负极，则Fe作正极，A、C错误；②中电池总反应为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，负极反应式为2Al＋8OH－－6e－===2AlO＋4H2O，二者相减得到正极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑，B正确；④中Cu是正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D错误。‎ ‎1．一般电极反应式的书写 ‎(1)书写步骤 ‎(2)常见介质 常见介质 注意事项 中性溶液 反应物若是H＋得电子或OH－失电子，则H＋或OH－均来自于水的电离 酸性溶液 反应物或生成物中均没有OH－‎ 碱性溶液 反应物或生成物中均没有H＋‎ 水溶液 不能出现O2－‎ ‎2．用总反应式书写电极反应式 ‎(1)书写三步骤 步骤一：写出电池总反应式，标出电子转移的方向和数目(ne－)。‎ 步骤二：找出正、负极，失电子的电极为负极；确定溶液的酸碱性。‎ 步骤三：写电极反应式。‎ 负极反应：还原剂－ne－===氧化产物 正极反应：氧化剂＋ne－===还原产物 ‎(2)书写技巧 若某电极反应式较难写出时，可先写出较易的电极反应式，然后根据得失电子守恒，用总反应式减去较易的电极反应式，即可得出较难写的电极反应式。‎ ‎[对点练]‎ ‎2．(1)有人设计出利用CH4和O2的反应，用铂作电极，在KOH溶液中构成原电池。电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧的反应，则负极、正极的电极反应式为________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)CH3OCH3(二甲醚)酸性燃料电池中：总反应式：CH3OCH3＋3O2===2CO2＋3H2O，则正极、负极的电极反应式为__________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)CH4在铂电极上发生类似于CH4在O2中燃烧的反应，即CH4→CO2，生成的CO2与KOH反应生成K2CO3，碳元素的化合价升高，失去电子，即CH4在负极上发生氧化反应，电极反应式为CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O；O2在正极上发生还原反应，得到电子，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。‎ ‎(2)‎ 得到电子的O2为正极，还原产物为H2O，正极反应式为3O2＋12H＋＋12e－===6H2O，失去电子的CH3OCH3为负极，氧化产物为CO2，CH3OCH3→2CO2，需要H2O提供O原子，负极反应式为CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋，负极反应式也可以由总反应式减去正极反应式。‎ 答案：(1)负极：CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O 正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ ‎(2)正极：3O2＋12H＋＋12e－===6H2O 负极：CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋‎ ‎[题点全练——过高考]‎ 题点一　原电池的工作原理 ‎1．有关下图所示原电池的叙述不正确的是(　　)‎ A．电子沿导线由Cu片流向Ag片 B．正极的电极反应式是Ag＋＋e－===Ag C．Cu片上发生氧化反应，Ag片上发生还原反应 D．反应时盐桥中的阳离子移向Cu(NO3)2溶液 解析：选D　A项，该装置是原电池，铜作负极，银作正极，电子从铜片沿导线流向银片，正确； B项，正极电极反应式为Ag＋＋e－===Ag，正确； C项，铜片上失电子发生氧化反应，银片上得电子发生还原反应，正确； D项，原电池工作时，电解质溶液以及盐桥中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以反应时盐桥中的阳离子移向AgNO3溶液，错误。‎ ‎2．锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是(　　)‎ A．铜电极上发生氧化反应 B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO)减小 C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加 D．阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡 解析：选C　A项，Cu作正极，电极上发生还原反应，错误；B项，电池工作过程中，SO不参加电极反应，故甲池的c(SO)基本不变，错误；C项，电池工作时，甲池反应为Zn－2e－===Zn2＋，乙池反应为Cu2＋＋2e－===Cu，甲池中Zn2＋会通过阳离子交换膜进入乙池，以维持溶液中电荷平衡，由电极反应式可知，乙池中每有64 g Cu析出，则进入乙池的Zn2＋为65 g，溶液总质量略有增加，正确；D项，由题干信息可知，阴离子不能通过阳离子交换膜。‎ 题点二　原电池电极反应式的书写 ‎3.(2018·湖南郴州模拟)乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，在200 ℃左右时供电，电池总反应为C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O，电池示意图如图所示。下列说法中正确的是(　　)‎ A．电池工作时，质子向电池的负极迁移 B．电池工作时，电子由b极沿导线流向a极 C．a极上发生的电极反应是C2H5OH＋3H2O＋12e－===2CO2＋12H＋‎ D．b极上发生的电极反应是4H＋＋O2＋4e－===2H2O 解析：选D　原电池中，阳离子向正极移动，所以质子向电池的正极迁移，故A错误；电池工作时，电子由负极经外电路流向正极，在该电池中由a极沿导线流向b极，故B错误；a极上是乙醇失电子发生氧化反应，乙醇被氧化生成CO2和H＋，电极反应式为C2H5OH＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋，故C错误；b极氧气得到电子被还原，电极反应式为4H＋＋O2＋4e－===2H2O，故D正确。‎ ‎4．(1)用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(NO)已成为环境修复研究的热点之一。Fe还原水体中NO的反应原理如图所示。‎ ‎①作负极的物质是________。‎ ‎②正极的电极反应式是__________________________________________________。‎ ‎(2)通过NOx传感器可监测NOx的含量，其工作原理示意图如图所示：‎ ‎①Pt电极上发生的是________反应(填“氧化”或“还原”)。‎ ‎②写出NiO电极的电极反应式：______________________。‎ 答案：(1)①铁　②NO＋8e－＋10H＋===NH＋3H2O ‎(2)①还原　②NO＋O2－－2e－===NO2‎ 比较金属的活动性强弱 原电池中，一般活动性强的金属作负极，而活动性弱的金属(或可导电的非金属)作正极。如有两种金属A和B，用导线将A和B连接后，插入到稀硫酸中，一段时间后，若观察到A溶解，而B上有气体放出，则说明A作负极，B作正极，即可以断定金属活动性：A＞B。‎ ‎[对点练]‎ ‎1．M、N、P、E四种金属，已知：①M＋N2＋===N＋M2＋；②M、P用导线连接放入NaHSO4溶液中，M表面有大量气泡逸出；③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中，电极反应为E2＋＋2e－===E，N－2e－===N2＋。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是(　　)‎ A．P＞M＞N＞E　　　　　 B．E＞N＞M＞P C．P＞N＞M＞E D．E＞P＞M＞N 解析：选A　由①知，金属活动性：M＞N；M、P用导线连接放入NaHSO4溶液中，M表面有大量气泡逸出，说明M作原电池的正极，故金属活动性：P＞M；N、E构成的原电池中，N作负极，故金属活动性：N＞E。‎ 加快化学反应速率 由于形成原电池，而使氧化还原反应速率加快。如Zn与稀硫酸反应制氢气时，可向溶液中滴加少量CuSO4溶液，形成CuZn原电池，加快化学反应速率。‎ ‎[对点练]‎ ‎2．一定量的稀盐酸跟过量锌粉反应时，为了加快反应速率又不影响生成H2的总量，可采取的措施是(　　)‎ A．加入少量稀NaOH溶液 B．加入少量CH3COONa固体 C．加入少量NH4HSO4固体 D．加入少量CuSO4溶液 解析：选D　A中加入NaOH溶液，消耗盐酸，H2的生成量会减少，错误；B中加入CH3COONa固体，在溶液中电离出CH3COO－会结合H＋，生成醋酸，减慢反应速率，错误；C中加入NH4HSO4固体，增加了H＋的量，生成的H2会增多，错误；D中加入少量CuSO4溶液，Zn置换出少量Cu附着在锌表面，形成原电池可以加快反应速率，并且不影响H2的生成量，正确。‎ 用于金属的防护 使需要保护的金属制品作原电池正极而受到保护。例如要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。‎ ‎[对点练]‎ ‎3.利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。‎ ‎(1)若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于______处。‎ ‎(2)若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为____________________________。‎ 解析：铁被保护，可以是作原电池的正极，或者电解池的阴极。故若X为碳棒，开关K应置于N处，Fe作阴极受到保护；若X为锌，开关K置于M处，铁作正极，锌作负极，称为牺牲阳极的阴极保护法。‎ 答案：(1)N　(2)牺牲阳极的阴极保护法 设计原电池 实例：根据Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag设计电池：‎ ‎[对点练]‎ ‎4．某校化学兴趣小组进行探究性活动，将氧化还原反应：2Fe3＋＋2I－ 2Fe2＋＋I2，设计成盐桥原电池。提供的试剂：FeCl3溶液，KI溶液；其他用品任选。请回答下列问题：‎ ‎(1)请画出设计的原电池装置图，并标出电极材料、电极名称及电解质溶液。‎ ‎ (2)发生氧化反应的电极反应式为___________________________________________。‎ ‎(3)反应达到平衡时，外电路导线中________(填“有”或“无”)电流通过。‎ ‎(4)平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体，当固体全部溶解后，则此时该溶液中电极变为________(填“正”或“负”)极。‎ 解析：(1)先分析氧化还原反应，找出正负极反应，即可确定正负极区电解质溶液。(2)发生氧化反应的电极是负极，I－失电子。(3)反应达到平衡时，无电子流动，故无电流产生。(4)平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体，平衡逆向移动，此时FeCl2溶液失电子，正极变成负极。‎ 答案：(1)如图：‎ ‎(2)2I－－2e－===I2　(3)无　(4)负 ‎[教材基础——自热身]‎ ‎1．一次电池 ‎(1)碱性锌锰干电池 正极反应：MnO2＋2H2O＋2e－===Mn(OH)2＋2OH－；‎ 负极反应：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O；‎ 总反应：Zn＋MnO2＋H2O===Mn(OH)2＋ZnO。‎ ‎(2)锌银电池 负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；‎ 正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－；‎ 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。‎ ‎2．二次电池(可充电电池)‎ 铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是，正极材料是PbO2。‎ ‎(1)放电时的反应 ‎①负极：Pb(s)＋SO(aq)－2e－===PbSO4(s)(氧化反应)。‎ ‎②正极：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)(还原反应)。‎ ‎③总反应：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋2H2O(l)。‎ ‎(2)充电时的反应 ‎①阴极：PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO(aq)(还原反应)。‎ ‎②阳极：PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)(氧化反应)。‎ ‎③总反应：2PbSO4(s)＋2H2O(l)===Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)。‎ ‎3．燃料电池 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分成酸性和碱性两种。‎ 酸性 碱性 负极反应式 ‎2H2－4e－===4H＋‎ ‎2H2＋4OH－－4e－‎ ‎===4H2O 正极反应式 O2＋4H＋＋4e－‎ ‎===2H2O O2＋2H2O＋4e－‎ ‎===4OH－‎ 电池总反应式 ‎2H2＋O2===2H2O ‎[知能深化——扫盲点]‎ 第一步：写出电池总反应式 燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加和后的反应。‎ 如甲烷燃料电池(电解质为NaOH溶液)的反应式为 CH4＋2O2===CO2＋2H2O　①‎ CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O　②‎ ‎①式＋②式得燃料电池总反应式为CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。‎ 第二步：写出电池的正极反应式 根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质是O2，随着电解质溶液的不同，其电极反应式有所不同，大致有以下四种情况：‎ ‎(1)酸性电解质溶液环境下电极反应式：‎ O2＋4H＋＋4e－===2H2O。‎ ‎(2)碱性电解质溶液环境下电极反应式：‎ O2＋2H2O＋4e－===4OH－。‎ ‎(3)固体电解质(高温下能传导O2－)环境下电极反应式：‎ O2＋4e－===2O2－。‎ ‎(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下电极反应式：‎ O2＋2CO2＋4e－===2CO。‎ 第三步：根据电池总反应式和正极反应式写出负极反应式 电池反应的总反应式－电池正极反应式＝电池负极反应式。因为O2‎ 不是负极反应物，因此两个反应式相减时要彻底消除O2。‎ ‎[对点练]‎ ‎1．写出不同环境下的甲烷燃料电池的正负极的电极反应式和总反应式。‎ ‎(1)酸性介质(如H2SO4)‎ 负极：_____________________________________________________________；‎ 正极：_______________________________________________________________；‎ 总反应式：__________________________________________________________。‎ ‎(2)碱性介质(如KOH)‎ 负极：__________________________________________________________________；‎ 正极：__________________________________________________________________；‎ 总反应式：______________________________________________________________。‎ ‎(3)固体电解质(高温下能传导O2－)‎ 负极：_________________________________________________________________；‎ 正极：________________________________________________________________；‎ 总反应式：______________________________________________________________。‎ ‎(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下 负极：___________________________________________________________________；‎ 正极：________________________________________________________________；‎ 总反应式：_________________________________________________________________。‎ 答案：(1)负极：CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋‎ 正极：2O2＋8e－＋8H＋===4H2O 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O ‎(2)负极：CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O 正极：2O2＋8e－＋4H2O===8OH－‎ 总反应式：CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O ‎(3)负极：CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O 正极：2O2＋8e－===4O2－‎ 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O ‎(4)负极：CH4－8e－＋4CO===5CO2＋2H2O 正极：2O2＋8e－＋4CO2===4CO 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O ‎1．可充电电池 ‎(1)可充电电池有充电和放电两个过程，放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。‎ ‎(2)放电时的负极反应和充电时的阴极反应互为逆反应，放电时的正极反应和充电时的阳极反应互为逆反应。将负(正)极反应式变换方向并将电子移项即可得出阴(阳)极反应式。‎ ‎(3)充、放电时电解质溶液中离子移动方向的判断 分析电池工作过程中电解质溶液的变化时，要结合电池总反应进行分析。‎ ‎①首先应分清电池是放电还是充电。‎ ‎②再判断出正、负极或阴、阳极。‎ 放电：阳离子→正极，阴离子→负极；‎ 充电：阳离子→阴极，阴离子→阳极；‎ 总之：阳离子→发生还原反应的电极；阴离子→发生氧化反应的电极。‎ ‎2．离子交换膜电池 离子交换膜是一种含离子基团的，对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。‎ ‎(1)膜的功能：使阴、阳离子选择性定向移动，使电解质溶液的电荷守恒。‎ ‎(2)类型：‎ ‎①阳离子交换膜：只允许阳离子通过，阻止阴离子和气体通过。‎ ‎②阴离子交换膜：只允许阴离子通过，阻止阳离子和气体通过。‎ ‎③质子交换膜：只允许质子(H＋)通过。‎ ‎(3)作用：隔离某些物质，防止副反应，常用于物质的制备、分离和提纯。‎ ‎[对点练]‎ ‎2．(2018·江淮十校联考)LiFePO4电池广泛用于电动车。电池反应：FePO4＋LiLiFePO4，电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，含Li＋导电固体为电解质。下列说法正确的是(　　)‎ 选项 放电过程 充电过程 A Li＋向电池的正极迁移 化学能转化成电能 B 可以加入磷酸以提高电解质的导电率 阳极的电极反应式为 LiFePO4－e－===FePO4＋Li＋‎ C 若正极增加7 g，则有NA个电子经电解质由负极流向正极 阳极材料的质量不断减少 D 若有n mol Li＋迁移，则理论上负极失去 n mol 电子 阴极的电极反应式为 Li＋＋e－===Li 解析：选D　A项，充电过程是电能转化为化学能的过程，错误；B项，Li属于活泼金属，加入磷酸，Li会与磷酸反应，错误；C项，根据原电池的工作原理，电子从负极经外电路流向正极，电子不通过电解质，错误；D项，负极反应式为Li－e－===Li＋，迁移n mol Li＋，说明通过的电子物质的量为n mol，即Li失去电子n mol，充电时，电池的负极接电源的负极，即阴极反应式为Li＋＋e－===Li，正确。‎ ‎3．利用反应6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O构成电池的方法，既能实现有效消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，装置如图所示，下列说法不正确的是(　　)‎ A．电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极 B．为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜 C．电极A极反应式为2NH3－6e－===N2＋6H＋‎ D．当有4.48 L NO2(标准状况)被处理时，转移电子为0.8 mol 解析：选C　电极反应式为负极：8NH3－24e－＋24OH－===4N2＋24H2O，正极：6NO2＋24e－＋12H2O===3N2＋24OH－，因为为碱性介质，所以应选用阴离子交换膜；C项，应生成H2O，错误；D项，根据正极反应式转移电子为×24 mol＝0.8 mol。‎ ‎[题点全练——过高考]‎ 题点一　燃料电池 ‎1．一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如下。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 解析：选D　A选项，CH4中的C为－4价，CO中的C为＋2价，每个碳原子失去6个电子，因此每消耗 1 mol CH4失去6 mol电子，错误；B选项，熔融盐中没有OH－，因此OH－不能参与电极反应，电极反应式应为H2＋CO＋2CO－4e－===3CO2＋H2O，错误；C选项，2CO应向负极移动，即向电极A移动，错误；D选项，电极B上O2得电子和CO2结合生成CO，正确。‎ ‎2．新型NaBH4/H2O2燃料电池(DBFC)的结构如图所示，(已知NaBH4中H为－1价)，有关该电池的说法正确的是(　　)‎ A．电极B材料中含MnO2层，MnO2可增强导电性 B．电池负极区的电极反应：‎ BH＋8OH－－8e－===BO＋6H2O C．放电过程中，Na＋从正极区向负极区迁移 D．在电池反应中，每消耗1 L 6 mol·L－1 H2O2溶液，理论上流过电路中的电子为6NA个 解析：选B　A项，电极B采用MnO2，为正极，H2O2发生还原反应，得到电子被还原生成OH－，MnO2既作电极材料又有催化作用，错误；B项，负极发生氧化反应，电极反应式为BH＋8OH－－8e－===BO＋6H2O，正确；C项，放电时， Na＋向正极移动，错误；D项，在电池反应中，每消耗1 L 6 mol·L－1 H2O2溶液，理论上流过电路中的电子数为12NA，错误。‎ 题点二　可逆电池 ‎3．(2018·太原模拟)某充电电池如图所示，已知a、b为惰性电极，溶液呈酸性，充电时左槽溶液颜色由蓝色变为黄色。下列叙述正确的是(　　)‎ A．放电时，a极是电池的负极 B．充电时，a极的电极反应式为 VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O C．氧化性：VO＞V3＋‎ D．放电时，H＋从左槽迁移进右槽 解析：选C　根据题意，充电过程中左槽溶液颜色由蓝色变为黄色，说明该电极反应失电子，所以a是阳极，则b是阴极。A项，根据上述分析，充电时，a是阳极，b是阴极，则放电时，a极是电池的正极，错误；B项，充电时，a极为阳极，发生氧化反应，a极的反应式应为VO2＋－e－＋H2O===VO＋2H＋，错误；C项，放电时，负极反应为V2＋－e－＝V3＋，正极反应为VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O，总反应为V2＋＋VO＋2H＋===VO2＋＋H2O＋V3＋，因此氧化性：VO＞V3＋‎ ‎，正确；D项，放电时，a极是原电池正极，b极是原电池负极，电解质溶液中阳离子向正极移动，所以H＋移向左槽，错误。‎ ‎4．全钒液流电池是一种新型的绿色环保储能电池，该电池性能优良，其电池总反应为V3＋＋VO2＋＋H2OVO＋2H＋＋V2＋。下列叙述正确的是(　　)‎ A．放电过程中电解质溶液中阴离子移向正极 ‎ B．放电时每转移0.5 mol电子，负极有0.5 mol V2＋被氧化 C．充电时阳极附近溶液的酸性减弱 D．充电时阳极反应式为VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O 解析：选B　放电时发生的反应为VO＋2H＋＋V2＋===V3＋＋VO2＋＋H2O，阴离子移向负极，A错误；负极V2＋被氧化成V3＋，每转移0.5 mol电子，负极有0.5 mol V2＋被氧化，B正确；充电时的总反应为V3＋＋VO2＋＋H2O === VO＋2H＋＋V2＋，阳极反应为VO2＋＋H2O－e－ === VO＋2H＋，阳极附近溶液的酸性增强，C、D错误。‎ 题点三　膜电池 ‎5.(2018·广西两市联合调研)如图是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量监测与控制的功能，下列有关说法正确的是(　　)‎ A．电流由呼气所在的铂电极流出 B．H＋通过质子交换膜流向氧气所在的铂电极 C．电路中流过2 mol电子时，消耗11.2 L O2‎ D．该电池的负极反应为 CH3CH2OH＋3H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋‎ 解析：选B　呼气所在电极发生乙醇转化为醋酸的反应，故为负极，而电流由正极流出，A项错误；H＋通过质子交换膜流向正极(氧气所在的铂电极)，B项正确；正极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，电路中流过2 mol电子时，消耗0.5 mol O2，在标准状况下体积为11.2 L，但题中未指明是否为标准状况，C项错误；该电池的负极反应为CH3CH2OH＋H2O－4e－===CH3COOH＋4H＋，D项错误。‎ ‎6．(2018·汕头模拟)科学家用氮化镓材料与铜组装成如图所示的人工光合系统，利用该装置成功地实现了以CO2和H2O合成CH4。下列关于该电池叙述错误的是(　　)‎ A．电池工作时，是将太阳能转化为电能 B．铜电极为正极，电极反应式为 CO2＋8e－＋8H＋===CH4＋2H2O C．电池内部H＋透过质子交换膜从左向右移动 D．为提高该人工光合系统的工作效率，可向装置中加入少量硝酸溶液 解析：选D　A项，根据图示可知，该装置将太阳能转化为电能，正确；B项，根据电子流向知，Cu是正极，正极上CO2得电子和H＋反应生成甲烷，电极反应式为CO2＋8e－＋8H＋===CH4＋2H2O，正确；C项，放电时，电解质溶液中阳离子向正极移动，所以装置中的H＋由左向右移动，正确；D项，可向装置中加入少量的酸作电解质，由于硝酸易挥发，生成的甲烷中会混有HNO3气体，应加入硫酸，错误。‎ ‎[教材基础——自热身]‎ ‎1．金属的腐蚀 ‎(1)金属腐蚀的本质 金属原子失去电子变成金属阳离子，金属发生氧化反应。‎ ‎(2)金属腐蚀的类型 ‎①化学腐蚀与电化学腐蚀 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 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 本质 M－ne－===Mn＋‎ M－ne－===Mn＋‎ 现象 金属被腐蚀 较活泼金属被腐蚀 区别 无电流产生 有微弱电流产生 联系 电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多，腐蚀速率更快，危害也更严重 ‎②析氢腐蚀与吸氧腐蚀(以钢铁的腐蚀为例)‎ 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜酸性较强(pH≤4.3)‎ 水膜酸性很弱或呈中性 电极反应 负极 Fe－2e－===Fe2＋‎ 正极 ‎2H＋＋2e－===H2↑‎ O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ 总反应式 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑‎ ‎2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2‎ 联系 吸氧腐蚀更普遍 铁锈的形成：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，‎ ‎2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O。‎ ‎2．金属的防护 ‎(1)电化学防护 ‎①牺牲阳极保护法——原电池原理 负极：比被保护金属活泼的金属；‎ 正极：被保护的金属设备。‎ ‎②外加电流阴极保护法——电解原理 阴极：被保护的金属设备；‎ 阳极：废铁。‎ ‎(2)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。‎ ‎(3)加防护层，保护层可以是耐腐蚀的油漆，搪瓷、陶瓷、沥青、塑料、橡胶等非金属材料，也可以是通过电镀而覆盖于被保护金属表面的耐腐蚀性较强的金属或合金，也可以运用电化学方法使金属表面钝化。‎ ‎[题点全练——过高考]‎ 题点一　金属的腐蚀 ‎1．如图所示，各烧杯中盛海水，铁在其中被腐蚀的速度由快到慢的顺序为(　　)‎ A．②①③④⑤⑥　　　　 B．⑤④③①②⑥‎ C．⑤④②①③⑥ D．⑤③②④①⑥‎ 解析：选C　①是Fe为负极，杂质碳为正极的原电池腐蚀，是铁的吸氧腐蚀，腐蚀较慢；②③④均为原电池，③中Fe为正极，被保护；②④中Fe为负极，均被腐蚀，但Fe和Cu的金属活动性差别大于Fe和Sn的，故FeCu 原电池中Fe被腐蚀的较快；⑤是Fe接电源正极作阳极，Cu接电源负极作阴极的电解腐蚀，加快了Fe的腐蚀；⑥是Fe接电源负极作阴极，Cu接电源正极作阳极的电解腐蚀，防止了Fe的腐蚀。根据以上分析可知铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为⑤>④>②>①>③>⑥。‎ ‎2.为探究钢铁的吸氧腐蚀原理设计了如图所示的装置，下列有关说法中错误的是(　　)‎ A．正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ ‎ B．将石墨电极改成Mg电极，难以观察到铁锈生成 C．若向自来水中加入少量NaCl(s)，可较快地看到铁锈 D．分别向铁、石墨电极附近吹入O2，前者铁锈出现得快 解析：选D　Fe是负极，失电子被氧化成Fe2＋，在正极O2得电子发生还原反应生成OH－，故将O2吹向石墨电极的腐蚀速率比吹向铁电极快；向自来水中加入NaCl(s)，可使电解质溶液的导电能力增强，加快腐蚀速率；但若将石墨电极换成Mg电极，则负极为Mg，Fe被保护，难以看到铁生锈。‎ ‎[规律方法]　判断金属腐蚀快慢的规律 ‎(1)对同一电解质溶液来说，腐蚀由快到慢：电解池原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。‎ ‎(2)对同一金属来说，腐蚀由快到慢：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中(浓度相同)。‎ ‎(3)活泼性不同的两种金属，活泼性差异越大，腐蚀越快。‎ ‎(4)对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快。‎ 题点二　金属的防护 ‎3．下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是(　　)‎ A．钢铁在弱碱性条件下发生电化学腐蚀的正极反应是O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ B．当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用 C．在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法 D．可将地下输油钢管与外加直流电源的负极相连以保护它不受腐蚀 解析：选B　弱碱性条件下，钢铁发生吸氧腐蚀，A正确；当镀层破损时，Sn、Fe可形成原电池，Fe作负极，加快了Fe的腐蚀，B错误；Fe、Zn、海水形成原电池，Zn失去电子作负极，从而保护了Fe，C正确；采用外加电流的阴极保护法时，被保护金属与直流电源的负极相连，D正确。‎ ‎4．下列金属防腐的措施中，使用外加电流的阴极保护法的是(　　)‎ A．水中的钢闸门连接电源的负极 B．金属护栏表面涂漆 C．汽车底盘喷涂高分子膜 D．地下钢管连接镁块 解析：选A　水中的钢闸门连接电源的负极，钢闸门为阴极，从而得以保护，A项正确；金属护栏表面涂漆的原理是隔绝金属护栏与空气接触，从而减缓金属护栏的腐蚀，B项错误；汽车底盘喷涂高分子膜的原理也是隔绝与空气的接触，C项错误；地下钢管连接镁块形成了原电池，属于牺牲阳极的阴极保护法，D项错误。‎ ‎[知能深化——扫盲点]‎ ‎1．有外接电源电极类型的判断方法 有外接电源的各电池均为电解池，若电池阳极材料与电解质溶液中的阳离子相同，则该电池为电镀池。如：‎ 则甲为电镀池，乙、丙均为电解池。‎ ‎2．无外接电源电池类型的判断方法 ‎(1)直接判断 非常直观明显的装置，如燃料电池、铅蓄电池等在电路中，则其他装置为电解池。如图所示：A为原电池，B为电解池。‎ ‎(2)根据电池中的电极材料和电解质溶液判断 原电池一般是两种活泼性不同的金属电极或一种金属电极和一个碳棒作电极；而电解池则一般都是两个惰性电极，如两个铂电极或两个碳棒。原电池中的电极材料和电解质溶液之间能发生自发的氧化还原反应，电解池的电极材料一般不能和电解质溶液自发反应。如图所示：B为原电池，A为电解池。‎ ‎(3)根据电极反应现象判断 在某些装置中根据电极反应或反应现象可判断电极，并由此判断电池类型。如图所示：若C极溶解，D极上析出Cu，B极附近溶液变红，A极上放出黄绿色气体，则可知乙是原电池，D是正极，C是负极；甲是电解池，A是阳极，B是阴极。B、D极发生还原反应，A、C极发生氧化反应。‎ ‎[题点全练——过高考]‎ ‎1．某同学组装了如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为Al，其他均为Cu，下列说法正确的是(　　)‎ A．电流方向：电极 Ⅳ→○→电极Ⅰ B．电极Ⅰ发生还原反应 C．电极Ⅱ逐渐溶解 D．电极Ⅲ的电极反应：Cu2＋＋2e－===Cu 解析：选A　带盐桥的①、②装置构成原电池，Ⅰ为负极，Ⅱ为正极，装置③为电解池。A项，电子移动方向：电极Ⅰ→○→电极Ⅳ，电流方向与电子移动方向相反，正确；B项，原电池负极在工作中发生氧化反应，错误；C项，原电池正极上发生还原反应，Cu2＋在电极Ⅱ上得电子，生成Cu，该电极质量逐渐增大，错误；D项，电解池中阳极为活性电极时，电极本身被氧化，生成的离子进入溶液中，因为电极Ⅱ为正极，因此电极Ⅲ为电解池的阳极，其电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，错误。‎ ‎2．用铅蓄电池电解AgNO3、Na2SO3的溶液，a、b、c、d电极材料均为石墨。已知铅蓄电池的总反应为Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)，通电时a电极质量增加，下列说法正确的是(　　)‎ A．电路中通过1 mol电子时，Y电极质量增加48 g B．放电时铅蓄电池负极的电极反应式为PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)‎ C．c、d电极产生气体的物质的量之比为1∶2‎ D．X极为负极 解析：选A　a极质量增加，即析出了 Ag，a为阴极，则Y为负极，X为正极，D项错；B项，所写电极反应式为正极的电极反应式；C项，c为阴极放出H2，d为阳极放出O2，物质的量之比为2∶1。‎ ‎3．某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流计的指针发生了偏转。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)甲池为________(填“原电池”“电解池”或“电镀池”)，通入CH3OH电极的电极反应式为_________________________________________________________________。‎ ‎(2)乙池中A(石墨)电极的名称为________(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，总反应式为_____________________________________________________________。‎ ‎(3)当乙池中B极质量增加5.40 g时，甲池中理论上消耗O2的体积为________mL(标准状况下)，丙池中_______极析出________g铜。‎ ‎(4)若丙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，电键闭合一段时间后，甲中溶液的pH将________(填“增大”“减小”或“不变”)；丙中溶液的pH将________(填“增大”“减小”或“不变”)。‎ 解析：(1)甲池为原电池，通入CH3OH的电极为负极，电极反应式为CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O。(2)乙池为用惰性电极电解AgNO3溶液，其中A作阳极，B作阴极，总反应式为4AgNO3＋2H2O通电,4Ag＋O2↑＋4HNO3。(3)根据各电极上转移的电子相同，得 n(Ag)＝4n(O2)＝2n(Cu)，故V(O2)＝××22.4L＝0.28 L＝280 mL，m(Cu)＝××64g＝1.60 g。(4)若丙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，根据丙中总反应2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，则溶液pH增大，而甲中总反应为2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O，溶液pH减小。‎ 答案：(1)原电池 　 CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O　(2)阳极　4AgNO3＋2H2O通电,4Ag＋O2↑＋4HNO3 　(3)280　D　1.60　(4)减小　增大 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎[课堂真题集训——明考向]‎ ‎1.(2017·全国卷Ⅰ)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 解析：选C　依题意，钢管桩为阴极，电子流向阴极，阴极被保护，钢管桩表面腐蚀电流是指铁失去电子形成的电流，接近于零，铁不容易失去电子，A项正确；阳极上发生氧化反应，失去电子，电子经外电路流向阴极，B项正确；高硅铸铁作阳极，阳极上发生氧化反应，阳极上主要是海水中的水被氧化生成氧气，惰性辅助阳极不被损耗，C项错误；根据海水对钢管桩的腐蚀情况，增大或减小电流强度，D项正确。‎ ‎2．(2017·全国卷Ⅲ)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 解析：选D　 原电池工作时，正极发生一系列得电子的还原反应，即：Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2，其中可能有2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4，A项正确；该电池工作时，每转移0.02 mol电子，负极有0.02 mol Li(质量为0.14 g)被氧化为Li＋，则负极质量减少0.14 g，B项正确；石墨烯能导电，利用石墨烯作电极，可提高电极a的导电性，C项正确；充电过程中，Li2S2的量逐渐减少，当电池充满电时，相当于达到平衡状态，电池中Li2S2的量趋于不变，故不是电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多，D项错误。‎ ‎3．(2016·全国卷Ⅱ)MgAgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是(　　)‎ A．负极反应式为Mg－2e－===Mg2＋‎ B．正极反应式为Ag＋＋e－===Ag C．电池放电时Cl－由正极向负极迁移 D．负极会发生副反应Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑‎ 解析：选B　MgAgCl电池的电极反应：负极Mg－2e－===Mg2＋，正极2AgCl＋2e－===2Ag＋2Cl－，A项正确，B项错误；在原电池的电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极，C项正确；Mg是活泼金属，能和H2O发生反应生成Mg(OH)2和H2，D项正确。‎ ‎4．(2016·全国卷Ⅲ)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)‎ 解析：选C　A项，充电时装置为电解池，溶液中的阳离子向阴极移动；B项，充电时的总反应为放电时的逆反应：2Zn(OH)===2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O，c(OH－)逐渐增大；C项，放电时负极失电子发生氧化反应，由放电时的总反应可知，负极反应式为Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH)；D项，由放电时的总反应可知，电路中通过2 mol电子时，消耗0.5 mol O2，其体积为11.2 L(标准状况)。‎ ‎5．(双选)(2016·海南高考)某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液。下列说法正确的是(　　)‎ A．Zn为电池的负极 B．正极反应式为2FeO＋10H＋＋6e－===Fe2O3＋5H2O C．该电池放电过程中电解质溶液浓度不变 D．电池工作时OH－向负极迁移 解析：选AD　A．根据化合价升降判断，Zn化合价只能上升，故为负极材料，K2FeO4为正极材料，正确；B.KOH 溶液为电解质溶液，则正极电极方程式为2FeO＋6e－＋8H2O ===2Fe(OH)3＋10OH－，错误；C.由电池总反应式3Zn＋2K2FeO4＋8H2O===3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH可得，电解质溶液浓度变大，错误；D.电池工作时阴离子OH－向负极迁移，正确。‎ ‎6．(2016·浙江高考)金属(M)空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为4M＋nO2＋2nH2O===4M(OH)n 已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是(　　)‎ A．采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面 B．比较Mg、Al、Zn三种金属空气电池，Al空气电池的理论比能量最高 C．M空气电池放电过程的正极反应式：‎ ‎4Mn＋＋nO2＋2nH2O＋4ne－===4M(OH)n D．在Mg空气电池中，为防止负极区沉积Mg(OH)2，宜采用中性电解质及阳离子交换膜 解析：选C　金属M失电子作负极，由总反应式4M＋nO2＋2nH2O===4M(OH)n推出正极反应物是O2。多孔电极主要是增大接触面积，有利于气体的扩散与反应，A项正确；单位质量释放电能最大也就是转移电子数最多，转移相同电子数所需Al的质量最小，也就是理论比能量最高，B项正确；中间是阴离子交换膜，所以Mn＋不会转移到正极参与反应，正极反应式应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C项错误；Mg空气电池中，容易在负极生成Mg(OH)2沉淀，采用阳离子交换膜，则Mg2＋转移到正极反应生成沉淀，同时负极区不能显碱性，D项正确。‎ ‎7．(2015·全国卷Ⅰ)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是(　　)‎ A．正极反应中有CO2生成 B．微生物促进了反应中电子的转移 C．质子通过交换膜从负极区移向正极区 D．电池总反应为C6H12O6＋6O26CO2＋6H2O 解析：选A　图示所给出的是原电池装置。A.有氧气反应的一极为正极，发生还原反应，因为有质子通过，故正极电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，C6H12O6在微生物的作用下发生氧化反应，电极反应式为C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2＋24H＋，负极上有CO2‎ 产生，故A不正确；B.微生物电池是指在微生物作用下将化学能转化为电能的装置，所以微生物促进了反应中电子的转移，故B正确；C.质子是阳离子，阳离子由负极区移向正极区，故C正确；D.正极的电极反应式为6O2＋24e－＋24H＋12H2O，负极的电极反应式为C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2＋24H＋，两式相加得电池总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，故D正确。‎ ‎8.(2014·全国高考)如图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池(MHNi电池)。下列有关说法不正确的是(　　)‎ A．放电时正极反应为NiOOH＋H2O＋e－―→Ni(OH)2＋OH－‎ B．电池的电解液可为KOH溶液 C．充电时负极反应为MH＋OH－―→H2O＋M＋e－‎ D．MH是一类储氢材料，其氢密度越大，电池的能量密度越高 解析：选C　电池放电时，正极发生得电子的还原反应，A项正确；由电池示意图及放电时正极上的电极反应知，该电池的电解液呈碱性，可为KOH溶液，B项正确；充电时的负极实质上为阴极，发生还原反应，C项错误；MH的氢密度越大，表明单位体积的MH所能储存的电子越多，能量密度越大，D项正确。‎ ‎[课下能力测评——查缺漏]‎ ‎1．原电池中，B极逐渐变粗，A极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的(　　)‎ A．A是Zn，B是Cu，C为稀硫酸 B．A是Cu，B是Zn，C为稀硫酸 C．A是Fe，B是Ag，C为稀AgNO3溶液 D．A是Ag，B是Fe，C为稀AgNO3溶液 解析：选C　在原电池中，一般活泼金属作负极，失去电子发生氧化反应(金属被氧化)而逐渐溶解(或质量减轻)；不活泼金属(或导电的非金属)作正极，发生还原反应有金属析出(质量增加)或有气体放出；依据题意可知A为负极、B为正极，即活泼性A大于B，且A能从电解质溶液中置换出金属单质。所以，只有C选项符合题意。‎ ‎2.(2018·湖南长郡中学模拟)下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是(　　)‎ A．常温下，断开K时，若M溶液为浓硫酸，则铁发生化学腐蚀 B．关闭K，若M为氯化钠，则铁极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－‎ C．关闭K，若M为硫酸铵，则石墨极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑‎ D．关闭K，若M溶液为海水，石墨换成铜或银，则叫外加电流的阴极保护法 解析：选C　常温下，断开K时，若M溶液为浓硫酸，金属铁发生钝化，铁受到保护，故A项错误；关闭K时，若M为氯化钠，则发生金属铁的吸氧腐蚀，金属铁是负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，故B项错误；关闭K时，若M为硫酸铵，则溶液呈酸性，发生金属铁的析氢腐蚀，金属铁是负极，石墨极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，故C项正确；关闭K时，若M溶液为海水，石墨换成铜或银，此时金属铁是负极，会加快金属Fe的腐蚀，且装置中没有外加电流，故D项错误。‎ ‎3．由于具有超低耗电量、寿命长的特点，LED产品越来越受人欢迎。下图是氢氧燃料电池驱动LED发光的装置。下列有关叙述正确的是(　　)‎ A．a处通入氧气，b处通入氢气 B．该装置中只涉及两种形式的能量转化 C．电池正极电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ D．P型半导体连接的是电池负极 解析：选C　根据电子移向，a处应通H2，b处应通O2，A错误；在该装置中化学能转化为电能，电能转化为光能、热能等，B错误；P型半导体连接的是电池正极，D错误。‎ ‎4．一种新型钠硫电池结构示意图如图，下列有关该电池的说法正确的是(　　)‎ A．B极中填充多孔的炭或石墨毡，目的是为了增加导电性 B．电池放电时，A极电极反应为2Na＋＋xS＋2e－===Na2Sx C．电池放电时，Na＋向电极A极移动 D．电池放电的总反应为2Na＋xS===Na2Sx，每消耗1 mol Na 转移2 mol电子 解析：选A　根据图可知，放电时，Na发生氧化反应，所以A作负极，B作正极，负极反应式为2Na－2e－===2Na＋，正极反应式为xS＋2e－===S ‎，充电时A为阴极，B为阳极，阴极、阳极电极反应式与负极、正极反应式正好相反，放电时，电解质中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动；B极中填充多孔的炭或石墨毡，目的是为了增加导电性，A正确；放电时，A为负极，电极反应为2Na－2e－===2Na＋，B错误；放电时，Na＋向正极移动，即由A向B移动，C错误；由电池放电的总反应知，每消耗1 mol Na转移1 mol电子，D错误。‎ ‎5．肼(N2H4)空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%～30%的KOH溶液。下列说法中，不正确的是(　　)‎ A．该电池放电时，通入肼的一极为负极 B．电池每释放1 mol N2转移的电子数为4NA C．通入空气的一极的电极反应式是O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ D．电池工作一段时间后，电解质溶液的pH将不变 解析：选D　该电池中肼是燃料，在负极通入，A正确；肼中氮元素的化合价是－2价，氧化产物是N2，负极反应为N2H4＋4OH－－4e－===4H2O＋N2↑，所以每释放1 mol N2 转移的电子数为4NA ，B正确；通入空气的一极为正极，正极上O2发生还原反应，反应式是O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C正确；电池总反应为N2H4＋O2===N2↑＋2H2O，反应生成水，溶液浓度降低，电解质溶液的pH将降低，D错误。‎ ‎6．某兴趣小组同学利用氧化还原反应：2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O设计如下原电池，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。下列说法正确的是(　　)‎ A．b电极上发生还原反应 B．外电路电子的流向是从a到b C．电池工作时，盐桥中的SO移向甲烧杯 D．a电极上发生的反应为MnO＋8H＋＋5e－===Mn2＋＋4H2O 解析：选D　根据化学方程式和图示判断，b极是FeSO4发生氧化反应，为负极，A错误；b为负极，a为正极，电子从b流向a，B错误；盐桥中的SO移向乙烧杯，C错误；a极上发生还原反应，Mn元素的化合价降低，电极反应为MnO＋8H＋＋5e－===Mn2＋＋4H2O，D正确。‎ ‎7．(2016·四川高考)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)。下列关于该电池的说法不正确的是(　　)‎ A．放电时，Li＋在电解质中由负极向正极迁移 B．放电时，负极的电极反应式为LixC6－xe－===xLi＋＋C6‎ C．充电时，若转移1 mol e－，石墨(C6)电极将增重7x g D．充电时，阳极的电极反应式为 LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋‎ 解析：选C　A．原电池中阳离子由负极向正极迁移，正确；B.放电时，负极发生氧化反应，电极反应式为LixC6－xe－===xLi＋＋C6，正确；C.充电时，若转移1 mol电子，石墨电极质量将增重7 g，错误；D.充电时阳极发生氧化反应，电极反应式为LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋，正确。‎ ‎8.(2018·广东三校联考)某传感器工作原理如图所示。利用该传感器可以测定空气中NO、CO、NH3、SO2等有害气体的含量。下列说法正确的是(　　)‎ A．若M为熔融KOH，X为NH3，Y为N2，则负极的电极反应式为2NH3－6e－===N2＋6H＋‎ B．若M是含O2－的固体电解质，X为NO，则正极的电极反应式为O2＋4e－===2O2－‎ C．传感器工作中，电子由Pt(Ⅰ)极经电流仪传到Pt(Ⅱ)极 D．若X为CO，M为KOH溶液，则电池总反应为2CO＋O2===2CO2‎ 解析：选B　由于M是熔融的KOH，即使放电生成H＋也会与OH－反应生成水，所以负极的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O，A项错误；若M是含O2－的固体电解质，则负极的电极反应式为2NO－4e－＋2O2－===2NO2，正极的电极反应式为O2＋4e－===2O2－，B项正确；题述装置属于原电池，Pt(Ⅰ)极为正极，Pt(Ⅱ)极为负极，电子由负极经外电路流向正极，C项错误；若X为CO，M为KOH溶液，则负极的电极反应式为CO－2e－＋4OH－===CO＋2H2O，电池总反应为2CO＋4KOH＋O2===2K2CO3＋2H2O，D项错误。‎ ‎9．(2018·河北唐山一中调研)热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为电解质的无水LiClKCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为PbSO4＋2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb。下列有关说法正确的是(　　)‎ A．正极反应式：Ca＋2Cl－－2e－===CaCl2‎ B．放电过程中，Li＋向负极移动 C．常温时，在正、负极间接上电流表或检流计，指针发生偏转 D．每转移0.1 mol电子，理论上生成10.35 g Pb 解析：选D　正极发生还原反应，电极反应式为PbSO4＋2e－＋2Li＋===Li2SO4＋Pb，故A项错误；放电过程中阳离子向正极移动，即Li＋向正极移动，故B项错误；常温下，电解质不是熔融态，离子不能移动，不能产生电流，因此在正、负极间连接电流表或检流计，指针不偏转，故C项错误；根据电极反应式PbSO4＋2e－＋2Li＋===Li2SO4＋Pb，可知每转移0.1 mol电子，理论上生成0.05 mol Pb，质量为10.35 g，故D项正确。‎ ‎10．假设图中原电池产生的电压、电流强度均能满足电解、电镀要求，即为理想化。①～⑧为各装置中的电极编号。下列说法错误的是(　　)‎ A．当K闭合时，甲装置发生吸氧腐蚀，在电路中作电源 B．当K断开时，乙装置锌片溶解，有氢气产生 C．当K闭合后，整个电路中电子的流动方向为③→②；①→⑧；⑦→⑥；⑤→④‎ D．当K闭合后，甲、乙装置中pH变大，丙、丁装置中pH不变 解析：选A　当K闭合时，乙装置构成原电池，在电路中作电源，整个电路中电子的流动方向为③→②；①→⑧；⑦→⑥；⑤→④；乙装置中消耗H＋，pH变大，甲装置中电解饱和食盐水，pH变大；丙装置中相当于在银上镀铜，pH不变；丁装置中相当于铜的电解精炼，pH不变。‎ ‎11．钢铁是目前应用最广泛的金属材料，了解钢铁腐蚀的原因与防护方法具有重要意义，对钢铁制品进行抗腐蚀处理，可适当延长其使用寿命。‎ ‎(1)抗腐蚀处理前，生产中常用盐酸来除铁锈。现将一表面生锈的铁件放入盐酸中，当铁锈除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式为________________________________。‎ ‎(2)‎ 利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。‎ ‎①若X为碳棒，为减缓铁件的腐蚀，开关K应置于________处。‎ ‎②若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为__________________。‎ ‎(3)图中若X为粗铜，容器中海水替换为硫酸铜溶液，开关K置于N处，一段时间后，当铁件质量增加3.2 g时，X电极溶解的铜的质量________3.2 g(填“<”“>”或“＝”)。‎ ‎(4)图中若X为铜，容器中海水替换为FeCl3溶液，开关K置于M处，铜电极发生的反应是____________，若将开关K置于N处，发生的总反应是____________________。‎ 解析：(1)铁锈的成分为Fe2O3，能和盐酸反应生成FeCl3和水，当铁锈除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式为Fe＋2FeCl3===3FeCl2。(2)①若X为碳棒，由于Fe比较活泼，为减缓铁的腐蚀，应使Fe为电解池的阴极即连接电源的负极，故K连接N处。②若X为锌，开关K置于M处，Zn为负极被腐蚀，Fe为正极被保护，该防护法称为牺牲阳极的阴极保护法。(3)若X为粗铜，容器中海水替换为硫酸铜溶液，开关K置于N处，一段时间后，当铁件质量增加3.2 g时，由于粗铜中有杂质参加反应，所以X电极溶解的铜的质量<3.2 g。(4)若X为铜，容器中海水替换为FeCl3溶液，开关K置于M处，此时构成原电池装置，铜电极为正极，发生的反应是2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋；若将开关K置于N处，此时构成电解池装置，铜为阳极，铜本身被氧化而溶解，阴极铁离子被还原，发生的总反应式Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋。‎ 答案：(1)Fe＋2FeCl3===3FeCl2‎ ‎(2)①N　②牺牲阳极的阴极保护法　(3)<‎ ‎(4)2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋　Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋‎ ‎12.如图所示，是原电池的装置图。请回答：‎ ‎(1)若C为稀H2SO4溶液，电流表指针发生偏转，B电极材料为Fe且作负极，则A电极上发生的电极反应式为______________________；反应进行一段时间后溶液C的pH将________(填“升高”“降低”或“基本不变”)。‎ ‎(2)若需将反应：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋设计成如图所示的原电池装置，则A(负极)极材料为________，B(正极)极材料为________，溶液C为____________。‎ ‎(3)若C为CuCl2溶液，Zn是____极，Cu极发生____反应，电极反应式为______________。‎ 反应过程溶液中c(Cu2＋)________(填“变大”“变小”或“不变”)。‎ ‎(4)CO与H2反应还可制备CH3OH，CH3OH可作为燃料使用，用CH3OH和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下：‎ 电池总反应为2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O，则c电极是________(填“正极”或“负极”)，c电极的反应方程式为____________________________________________。‎ 若线路中转移2 mol电子，则上述CH3OH燃料电池消耗的O2在标准状况下的体积为________L。‎ 解析：(1)铁作负极，则该原电池反应是铁与稀硫酸置换H2的反应，所以正极反应是H＋得电子生成H2，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑；溶液中H＋放电，导致溶液中H＋浓度减小，pH升高。(2)Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋设计成如题图所示的原电池装置，根据方程式中物质发生的反应类型判断，Cu发生氧化反应，作原电池的负极，所以A材料是Cu，B极材料是比Cu不活泼的导电物质如石墨、Ag等即可。溶液C中含有Fe3＋，如FeCl3溶液。(3)Zn比较活泼，在原电池中作负极，Cu作正极，正极发生还原反应，Cu2＋在正极得到电子变成Cu，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，Cu2＋发生了反应，则c(Cu2＋)变小。(4)根据图中的电子流向知c是负极，是甲醇发生氧化反应：CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋，线路中转移2 mol 电子时消耗氧气0.5 mol，标准状况下体积为11.2 L。‎ 答案：(1)2H＋＋2e－===H2↑　升高 ‎(2)Cu　石墨(其他合理答案也可)　FeCl3溶液 ‎(3)负　还原　Cu2＋＋2e－===Cu　变小 ‎(4)负极　CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋　11.2‎ ‎13．(1)Fe和KClO4反应放出的热量，能为熔融盐电池提供550～660 ℃的温度，使低熔点盐熔化导电，从而激活电池，这类电池称为热电池。Li/FeS2热电池工作时，Li转变为硫化锂，FeS2转变为铁，该电池工作时，电池总反应式为 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)铁是用途最广的金属材料之一，但生铁易生锈。请讨论电化学实验中有关铁的性质。‎ ‎①某原电池装置如图所示，右侧烧杯中的电极反应式为 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎②已知图中甲、乙两池的总反应式均为Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，且在同侧电极(指均在“左电极”或“右电极”)产生H2。请在两池上标出电极材料(填“Fe”或“C”)。‎ ‎(3)用铅蓄电池电解苦卤水(含Cl－、Br－、Na＋、Mg2＋)的装置如图所示(a、b为石墨电极)。下列说法中正确的是________(填字母)。‎ A．铅蓄电池负极的反应式为Pb－2e－===Pb2＋‎ B．铅蓄电池放电时，B极质量减轻，A极质量增加 C．铅蓄电池充电时，A极应与外电源负极相连 D．电解苦卤水时，a电极首先放电的是Br－‎ 解析：(1)依据题意可知，反应物为FeS2、Li，生成物为Fe、Li2S，反应的化学方程式为FeS2＋4Li===Fe＋2Li2S。(2)①原电池中Fe作负极，石墨棒作正极，烧杯右侧的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑。②装置乙是电解装置，阴极(右侧)产生H2，同时根据电池的总反应式可知Fe只能作阳极(左侧)。由已知条件知在装置甲中，Fe作原电池的负极，在左侧，C作原电池的正极，在右侧。(3)负极Pb失电子生成PbSO4，B极质量增大，A、B选项错误；A极为正极，充电时应与电源正极相连，C选项错误；a电极与电源正极相连为电解池阳极，阴离子失电子，因还原性：Br－>Cl－，则Br－首先放电，D选项正确。‎ 答案：(1)FeS2＋4Li===Fe＋2Li2S ‎(2)①2H＋＋2e－===H2↑‎ ‎②甲中：左—Fe，右—C　乙中：左—Fe，右—C　(3)D 一、辨清易错易混不失分 ‎1.一个确定的化学反应是吸热还是放热，取决于反应物总能量与生成物总能量的相对大小(　　)‎ ‎2．化学反应的本质是旧化学键断裂和新化学键形成，任何化学反应都具有热效应(　　)‎ ‎3．吸热反应需要加热才能进行，放热反应不需要加热就能进行(　　)‎ ‎4．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(　　)‎ ‎5．CO(g)的燃烧热是283.0 kJ·mol－1，则反应2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)的反应热ΔH＝(2×283.0)kJ·mol－1(　　)‎ ‎6．1 mol甲烷燃烧生成气态水和CO2所放出的热量是甲烷的燃烧热(　　)‎ ‎7．同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同(　　)‎ ‎8．当反应物能量大于生成物能量时，反应放热(　　)‎ ‎9．当旧化学键断裂吸收的能量小于新化学键形成放出的能量时，反应放热(　　)‎ ‎10．根据电流方向或电子流向可判断原电池正负极；外电路中，电流由正极流向负极，电子由负极流向正极(　　)‎ 答案：1.√　2.√　3.×　4.×　5.√　6.×　7.×‎ ‎8．√　9.√　10.√‎ 二、书写规范保高分 ‎(一)热化学方程式的书写及盖斯定律的应用 ‎1．沼气是一种能源，它的主要成分是CH4，常温下，0.5 mol CH4完全燃烧生成CO2(g)和液态水时，放出445 kJ热量，则热化学方程式为 __________________________。‎ ‎2．已知H2S完全燃烧生成SO2(g)和H2O(l)，H2S的燃烧热为a kJ·mol－1，则H2S燃烧的热化学方程式为_____________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎3．HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则HCl和Ba(OH)2反应的热化学方程式为______________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎4．已知 N2(g)＋H2(g)===N(g)＋3H(g)　ΔH1＝＋a kJ·mol－1；‎ N(g)＋3H(g)===NH3(g)　ΔH2＝－b kJ·mol－1；‎ NH3(g)===NH3(l)　ΔH3＝－c kJ·mol－1。‎ 试写出N2(g)和H2(g)反应生成液氨的热化学方程式：‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎5．已知：①HF(aq)＋OH－(aq)===F－(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－67.7 kJ·mol－1‎ ‎②H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1‎ 试写出HF电离的热化学方程式：__________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎6．SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中，只存在S—F键，已知1 mol S(s)转化为气态硫原子吸收能量280 kJ，F—F键能为160 kJ·mol－1，S—F键能为330 kJ·mol－1‎ ‎，试写出S(s)和 F2(g)反应生成SF6(g)的热化学方程式：‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案：1.CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)‎ ΔH＝－890 kJ·mol－1‎ ‎2．2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(l)‎ ΔH＝－2a kJ·mol－1‎ ‎3．Ba(OH)2(aq)＋2HCl(aq)===BaCl2 (aq)＋2H2O(l)‎ ΔH＝－114.6 kJ·mol－1‎ ‎4．N2(g)＋3H2(g)===2NH3(l)‎ ΔH＝2(a－b－c)kJ·mol－1‎ ‎5．HF(aq)===F－(aq)＋H＋(aq)　ΔH＝－10.4 kJ·mol－1‎ ‎6．S(s)＋3F2(g)===SF6(g)　ΔH＝－1 220 kJ·mol－1‎ ‎(二)原电池电极反应式和总反应式的书写 ‎1．铜锌原电池 ‎(1)铜－锌－H2SO4‎ ‎①负极：_______________________________________________________________；‎ ‎②正极：_______________________________________________________________；‎ ‎③总反应式：___________________________________________________________。‎ ‎(2)铜－锌－CuSO4‎ ‎①负极：_____________________________________________________________；‎ ‎②正极：____________________________________________________________；‎ ‎③总反应式：_________________________________________________________。‎ ‎2．铅蓄电池 ‎(1)放电时的反应 ‎①负极：______________________________________________________________；‎ ‎②正极：_____________________________________________________________；‎ ‎③总反应式：_______________________________________________________。‎ ‎(2)充电时的反应 ‎①阴极：_____________________________________________________________；‎ ‎②阳极：_______________________________________________________________；‎ ‎③总反应式：___________________________________________________________。‎ ‎3．氢氧燃料电池 ‎(1)电解质是KOH溶液(碱性电解质)‎ 负极：________________________________________________________________；‎ 正极：___________________________________________________________；‎ 总反应式：___________________________________________________________。‎ ‎(2)电解质是H2SO4溶液(酸性电解质)‎ 负极：_________________________________________________________________；‎ 正极：__________________________________________________________________；‎ 总反应式：______________________________________________________________。‎ ‎(3)电解质是NaCl溶液(中性电解质)‎ 负极：_________________________________________________________________；‎ 正极：__________________________________________________________________；‎ 总反应式：____________________________________________________________。‎ 答案：1.(1)①Zn－2e－===Zn2＋　②2H＋＋2e－===H2↑‎ ‎③Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑‎ ‎(2)①Zn－2e－===Zn2＋　②Cu2＋＋2e－===Cu ‎③Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu ‎2．(1)①Pb＋SO－2e－===PbSO4‎ ‎②PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O ‎③Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O ‎(2)①PbSO4＋2e－===Pb＋SO ‎②PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO ‎③2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4‎ ‎3．(1)2H2－4e－＋4OH－===4H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－　2H2＋O2===2H2O ‎(2)2H2－4e－===4H＋　O2＋4H＋＋4e－===2H2O ‎2H2＋O2===2H2O ‎(3)2H2－4e－===4H＋　O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ ‎2H2＋O2===2H2O ‎(三)电解池电极反应式和总反应式的书写 ‎　用惰性电极电解下列溶液 ‎1．H2SO4等含氧酸溶液，NaOH等强碱溶液，KNO3、Na2SO4等活泼金属的含氧酸盐溶液 ‎(1)阳极：______________________________________________________________；‎ ‎(2)阴极：______________________________________________________________；‎ ‎(3)总反应式：__________________________________________________________。‎ ‎2．NaCl等活泼金属的无氧酸盐溶液 ‎(1)阴极：____________________________________________________________；‎ ‎(2)阳极：_____________________________________________________________；‎ ‎(3)总反应式：__________________________________________________________。‎ ‎3．CuSO4等不活泼金属的含氧酸盐溶液 ‎(1)阴极：______________________________________________________________；‎ ‎(2)阳极：______________________________________________________________；‎ ‎(3)总反应式：___________________________________________________________。‎ ‎4．CuCl2等不活泼金属的无氧酸盐溶液 ‎(1)阳极：_____________________________________________________________；‎ ‎(2)阴极：________________________________________________________________；‎ ‎(3)总反应式：___________________________________________________________。‎ ‎5．HCl等无氧酸溶液 ‎(1)阳极：_________________________________________________________________；‎ ‎(2)阴极：_________________________________________________________________；‎ ‎(3)总反应式：____________________________________________________________。‎ 答案：1.(1)4OH－－4e－===O2↑＋2H2O ‎(2)4H＋＋4e－===2H2↑‎ ‎(3)2H2O通电,O2↑＋2H2↑‎ ‎2．(1)2H＋＋2e－===H2↑‎ ‎(2)2Cl－－2e－===Cl2↑‎ ‎(3)2NaCl＋2H2O通电,2NaOH＋H2↑＋Cl2↑‎ ‎3．(1)2Cu2＋＋4e－===2Cu ‎(2)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑‎ ‎(3)2CuSO4＋2H2O通电,2Cu＋2H2SO4＋O2↑‎ ‎4．(1)2Cl－－2e－===Cl2↑‎ ‎(2)Cu2＋＋2e－===Cu ‎(3)CuCl2通电,Cu＋Cl2↑‎ ‎5．(1)2Cl－－2e－===Cl2↑‎ ‎(2)2H＋＋2e－===H2↑‎ ‎(3)2HCl通电,Cl2↑＋H2↑‎ ‎[综合评估验收]‎ 一、选择题(每个小题只有一个选项符合题意，每题5分，共50分)‎ ‎1．下列电池工作时，O2在正极放电的是(　　)‎ A.锌锰电池 B.氢燃料电池 C.铅蓄电池 D.镍镉电池 解析：选B　A中正极放电的是MnO2，B中正极放电的是O2，C中正极放电的是PbO2，D中正极放电的是NiOOH。‎ ‎2．物质(t－BuNO)2在正庚烷溶剂中发生如下反应：‎ ‎(t－BuNO)22(t－BuNO)　ΔH＝＋50.5 kJ·mol－1，Ea＝90.4 kJ·mol－1。下列图像合理的是(　　)‎ 解析：选D　ΔH>0，此反应为吸热反应，生成物的总能量大于反应物的总能量，B、C项错误；再根据Ea和ΔH的比例关系可知D项正确。‎ ‎3．下列有关热化学方程式的书写及对应的表述均正确的是(　　)‎ A．密闭容器中，9.6 g硫粉与11.2 g铁粉混合加热生成17.6 g硫化亚铁时，放出19.12 kJ热量，则Fe(s)＋S(s)===FeS(s)　ΔH＝－95.6 kJ·mol－1‎ B．稀醋酸与0.1 mol·L－1 NaOH溶液反应：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1‎ C．已知1 mol氢气完全燃烧生成液态水所放出的热量为285.5 kJ，则水分解的热化学方程式为2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋285.5 kJ·mol－1‎ D．已知2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221 kJ·mol－1，则可知C的燃烧热ΔH＝－110.5 kJ·mol－1‎ 解析：选A　9.6 g硫的物质的量为＝0.3 mol，11.2 g铁的物质的量为＝0.2 mol，硫过量，以铁粉为依据计算，1 mol铁参加反应放出的热量为×19.12 kJ＝95.6 kJ，A正确；醋酸为弱酸，醋酸与NaOH发生中和反应时，醋酸电离需要吸收热量，ΔH>－57.3 kJ·mol－1，B错误；2 mol水分解吸收的热量应为571‎ ‎ kJ，C错误；计算碳的燃烧热时其生成物应为CO2(g)，D错误。‎ ‎4．下列推论正确的是(　　)‎ A．S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1；‎ S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2，则ΔH1>ΔH2‎ B．C(石墨，s)===C(金刚石，s)　ΔH＝＋1.9 kJ·mol－1，则由石墨制取金刚石的反应是吸热反应，金刚石比石墨稳定 C．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－57.4 kJ·mol－1，则含20 g NaOH的稀溶液与稀盐酸完全反应，放出的热量为28.7 kJ D．已知2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋571.6 kJ·mol－1，无法求H2的燃烧热 解析：选C　A项，S(s)和O2(g)反应放出热量少，所以ΔH1<ΔH2；B项，能量越低越稳定，石墨的稳定性大于金刚石；D项，可以求出H2的燃烧热为285.5 KJ·mol－1。‎ ‎5．镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染，且镁电池放电时电压高而平稳。其中一种镁电池的反应为xMg＋Mo3S4MgxMo3S4，下列说法错误的是(　　)‎ A．放电时Mg2＋向正极迁移 B．放电时正极反应为Mo3S4＋2xe－===Mo3S C．充电时Mo3S4发生氧化反应 D．充电时阴极反应为Mg2＋＋2e－===Mg 解析：选C　电池放电时，相当于原电池，电解质溶液中阳离子(Mg2＋)向正极迁移，A正确；放电时，正极上Mo3S4发生还原反应，B正确；充电时是电解池，Mo3S4是产物，C错误；充电时，阴极为阳离子(Mg2＋)发生还原反应，D正确。‎ ‎6．下列有关电化学装置的说法正确的是(　　)‎ A．利用图a装置处理银器表面的黑斑Ag2S，银器表面发生的反应为Ag2S＋2e－===2Ag＋S2－‎ B．图b电解一段时间，铜电极溶解，石墨电极上有亮红色物质析出 C．图c中的X极若为负极，则该装置可实现粗铜的精炼 D．图d中若M是海水，该装置是通过“牺牲阳极的阴极保护法”使铁不被腐蚀 解析：选A　形成原电池反应，Al为负极，被氧化，Ag2S为正极被还原，正极反应式为Ag2S＋2e－===2Ag＋S2－，故A正确；铜为阴极，发生还原反应，不能溶解，石墨电极上生成氧气，故B错误；图c中的X极若为负极，粗铜为阴极，而电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，不能进行粗铜的精炼，故C错误；该装置有外接电源，属于“有外加电源的阴极保护法”，故D错误。‎ ‎7．某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H＋，其基本结构如图所示，电池总反应可表示为2H2＋O2===2H2O，下列有关说法正确的是(　　)‎ A．电子通过外电路从b极流向a极 B．b极上的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ C．每转移0.1 mol电子，消耗1.12 L的H2‎ D．H＋由a极通过固体酸电解质传递到b极 解析：选D　由电极反应式可知，H2通入的一极为负极，O2通入的一极为正极，故a为负极、b为正极，电子应该是通过外电路由a极流向b极，A错误；b极上的电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，B错误；没有明确此时是否处于标准状况，故无法计算消耗H2的体积，C错误。‎ ‎8．(2018·济南模拟)如图是新开发的固体燃料电池，a、b为多孔铂电极，以掺杂氧化钪(Sc2O3)的氧化锆(ZrO2)作新型电解质材料，熔融状态下可传导氧离子(O2－)，下列判断中不正确的是(　　)‎ A．a、b两极均采用多孔铂电极的目的是更易于吸附气体 B．电极b的电极反应式：CH3OCH3－12e－＋6O2－===2CO2↑＋3H2O，发生氧化反应 C．电极a的电极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，电流的方向由电极a经外电路流向电极b D．用该燃料电池作电源、石墨作电极电解AgNO3溶液，当阴极石墨棒的质量增加6.48‎ ‎ g时，电极a上消耗的氧气在标准状况下的体积为0.336 L 解析：选C　多孔铂电极的比表面积较大，吸附能力较强，A项正确；电极b为负极，CH3OCH3在负极发生氧化反应，B项正确；电极a是正极，电极反应式为O2＋4e－===2O2－，C项错误；当阴极石墨棒质量增加6.48 g时，阴极析出的Ag的物质的量n(Ag)＝0.06 mol，转移电子的物质的量为0.06 mol，则电极a消耗n(O2)＝0.015 mol，在标准状况下体积为0.336 L，D项正确。‎ ‎9．用如图装置电解硫酸钾溶液制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。从开始通电时，收集B和C逸出的气体。1 min后测得B口的气体体积为C口处的一半，下列说法不正确的是(　　)‎ A．电源左侧为正极 B．电解槽左侧的电极反应方程式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋‎ C．D口导出的溶液为KOH溶液，且浓度比刚加入电解槽右侧时的浓度大 D．在标准状况下，若1 min后从C口处收集到的气体比B口处收集到的气体多2.24 L，则有0.1NA个SO通过阴离子膜 解析：选D　根据题意，电极应为惰性电极，左侧电极为阳极，右侧电极为阴极，电极反应式为阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑(或2H2O－4e－===O2↑＋4H＋)；阴极：4H＋＋4e－===2H2↑(或4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－)；A、B均正确；C项，右侧由于H＋放电，产生KOH，所以其浓度比刚加入电解槽右侧时的浓度大，正确；D项，设产生O2为x mol，则产生H2为2x mol,2x－x＝0.1 mol，x＝0.1 mol，消耗的OH－为0.4 mol，则有0.2NA个SO通过阴离子膜，错误。‎ ‎10．用酸性甲醛燃料电池为电源进行电解的实验装置如图所示，下列说法中正确的是(　　)‎ A．当a、b都是铜作电极时，电解的总反应方程式为2CuSO4＋2H2O2H2SO4＋2Cu＋O2↑‎ B．燃料电池工作时，正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ C．当燃料电池消耗22.4 L甲醛气体时，电路中理论上转移2 mol e－‎ D．燃料电池工作时，负极反应为HCHO＋H2O－2e－===HCOOH＋2H＋‎ 解析：选D　由题中装置图可知，左边是原电池装置，右边是电解池装置。通入HCHO的一极是负极，通入O2的一极是正极，a是阴极，b是阳极。当a、b都是铜作电极时，a极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，b极反应为Cu－2e－===Cu2＋，A项错误；燃料电池工作时，正极是氧气得到电子发生还原反应，电解质为酸性电解质，所以电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，B项错误；没有给出气体所处的温度和压强，甲醛气体的体积为22.4 L时其物质的量不一定为1 mol，C项错误；燃料电池工作时，甲醛失去电子，发生氧化反应HCHO＋H2O－2e－===HCOOH＋2H＋，D项正确。‎ 二、非选择题(3个小题，共50分)‎ ‎11．(16分)(2018·日照模拟)某实验小组同学利用下图装置对电化学原理进行了一系列探究活动。‎ ‎(1)甲池为________(填“原电池”或“电解池”)装置。‎ ‎(2)甲池反应前，两电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差28 g，导线中通过________mol电子。‎ ‎(3)实验过程中，甲池左侧烧杯中NO的浓度________(填“变大”“变小”或“不变”)。‎ ‎(4)其他条件不变，若用U形铜棒代替“盐桥”，工作一段时间后取出铜棒称量，质量________(填“变大”“变小”或“不变”)。若乙池中的某盐溶液是足量AgNO3溶液，则乙池中左侧Pt电极反应式为____________________________________________________，‎ 工作一段时间后，若要使乙池溶液恢复原来浓度，可向溶液中加入____________(填化学式)。‎ 解析：(1)根据图示可知，甲池为原电池。(2)Cu电极为负极，发生氧化反应Cu－2e－===Cu2＋，Ag电极为正极，发生还原反应2Ag＋＋2e－===2Ag。整个电路转移2 mol电子时，两电极质量相差64 g＋2×108 g＝280 g，若两电极质量相差28 g，导线中通过0.2 mol电子。(3)实验过程中，铜放电生成Cu2＋，盐桥中的NO向左边移动，所以左侧烧杯中NO的浓度变大。‎ ‎(4)其他条件不变，若用U形铜棒代替“盐桥”‎ ‎，则中间烧杯为原电池，U形铜棒为负极，发生氧化反应Cu－2e－===Cu2＋，左侧烧杯为电解池，U形铜棒为阴极，发生还原反应为Cu2＋＋2e－===Cu，所以若工作一段时间后取出铜棒称量，其质量应该不变。乙池为电解池，左侧Pt电极为阳极，若乙池中是足量AgNO3溶液，则乙池中左侧Pt电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，右侧Pt电极反应式为Ag＋＋e－===Ag。工作一段时间后，若要使乙池溶液恢复原来浓度，可向溶液中加入AgO或Ag2CO3。‎ 答案：(1) 原电池　(2)0.2　(3)变大 ‎(4)不变　4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　‎ AgO或Ag2CO3‎ ‎12．(18分)第三代混合动力车，可以用电动机、内燃机或二者结合推动车辆。汽车上坡或加速时，电动机提供推动力，降低汽油的消耗；在刹车或下坡时，电池处于充电状态。‎ ‎(1)混合动力车的内燃机以汽油为燃料，汽油(以辛烷C8H18计)和氧气充分反应，生成1 mol水蒸气放热569.1 kJ。则该反应的热化学方程式为_____________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)混合动力车目前一般使用镍氢电池，该电池中镍的化合物为正极，储氢金属(以M表示)为负极，碱液(主要为KOH)为电解质溶液。镍氢电池充放电原理示意如图，其总反应式为H2＋2NiOOH2Ni(OH)2。根据所给信息判断，混合动力车上坡或加速时，乙电极周围溶液的pH____________(填“增大”“减小”或“不变”)，该电极的电极反应式为________________________________________________________________________。‎ ‎(3)Cu2O是一种半导体材料，可通过如图所示的电解装置制取，电解总反应式为2Cu＋H2OCu2O＋H2↑，阴极的电极反应式是__________________。用镍氢电池作为电源进行电解，当电池中有1 mol H2被消耗时，Cu2O的理论产量为________g。‎ 解析：(2)混合动力车上坡或加速时需要动力，反应为原电池反应，即乙电极为正极，发生反应NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－，故乙电极周围溶液的pH增大。‎ ‎(3)电解池的阴极发生还原反应，即2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。当电池中有1 mol H2被消耗时有 2 mol 电子转移，根据电子守恒可知Cu2O的理论产量为 144 g。‎ 答案：(1)C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(g)　ΔH＝－5 121.9 kJ·mol－1‎ ‎(2)增大　NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－‎ ‎(3)2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－　144‎ ‎13．(16分)能源是国民经济发展的重要基础，我国目前使用的能源主要是化石燃料。‎ ‎(1)在25 ℃、101 kPa时，16 g CH4完全燃烧生成液态水时放出的热量是890.3 kJ，则CH4燃烧的热化学方程式为 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)已知：C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－437.3 kJ·mol－1‎ H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1‎ CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－283.0 kJ·mol－1‎ 则煤气化反应C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)的焓变ΔH＝______kJ·mol－1。‎ ‎(3)如图所示组成闭合回路，其中，甲装置中CH4为负极，O2和CO2的混合气体为正极，稀土金属材料为电极，以熔融碳酸盐为电解质；乙装置中a、b为石墨，b极上有红色物质析出，CuSO4溶液的体积为200 mL。‎ ‎①甲装置中气体A为__________(填“CH4”或“O2和CO2”)，d极上的电极反应式为________________________________________________________________________。‎ ‎②乙装置中a极上的电极反应式为________________________________________。‎ 若在a极产生112 mL(标准状况)气体，则甲装置中消耗CH4________mL(标准状况)，乙装置中所得溶液的pH＝________。(忽略电解前后溶液体积变化)‎ ‎③如果乙中电极不变，将溶液换成饱和Na2SO4溶液，当阴极上有a mol气体生成时，同时有w g Na2SO4·10H2O晶体析出，若温度不变，剩余溶液中溶质的质量分数应为________(用含w、a的表达式表示，不必化简)。‎ 解析：甲装置为原电池，乙装置为电解池，b极上析出的红色物质是Cu，b极为阴极，c极为负极，d极为正极，电极反应式为O2＋4e－＋2CO2===2CO；a极为阳极，析出O2，电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O；a极产生112 mL O2，转移电子的物质的量＝×4＝0.02 mol，消耗V(CH4)＝×22.4 L·mol－1＝0.056 L，乙装置中所得c ‎(H＋)＝＝0.1 mol·L－1，pH＝1。电解饱和Na2SO4溶液相当于电解水，当阴极上有a mol氢气生成时，阳极生成氧气的物质的量为0.5a mol，电解水的质量为a mol×2 g·mol－1＋0.5a mol×32 g·mol－1＝18a g，剩余溶液仍然是饱和溶液，则溶质质量分数为×100%。‎ 答案：(1)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890.3 kJ·mol－1‎ ‎(2)131.5‎ ‎(3)①CH4　O2＋4e－＋2CO2===2CO ‎②4OH－－4e－===O2↑＋2H2O　56　1‎ ‎③×100%‎