2021新高考化学二轮总复习学案：专题六　化学反应与能量 Word版含解析

2021新高考化学二轮总复习学案：专题六　化学反应与能量 Word版含解析

专题六　化学反应与能量 考情分析备考定向 备考要点说明 核心价值引领 ‎1.了解化学反应中能量转化的原因及常见的能量转化形式。了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。了解化学在解决能源危机中的重要作用。‎ ‎2.了解化学能与热能的相互转化;了解吸热反应、放热反应等概念;了解焓变(ΔH)与反应热的含义。‎ ‎3.了解热化学方程式的含义,能正确书写热化学方程式。理解盖斯定律,并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。‎ ‎4.理解原电池和电解池的构成、工作原理及应用,能书写电极反应和总反应方程式。了解常见化学电源的种类及其工作原理。‎ ‎5.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。‎ ‎　　能源对于国家可持续发展和战略安全至关重要,能源工业在很大程度上依赖于化学过程,能源消费的90%以上依靠化学技术。控制低品位燃料燃烧的化学反应,发展新的能源高效转化技术和洁净能源,不但涉及能源使用效率,更与全球环境气候变化相关联。如何使我们既能保护环境又能使能源的成本更合理是化学科学面临的重大课题,让我们从学习化学反应与能量的关系、掌握原电池与电解池的发展和应用开始吧。‎ 高频考点能力突破 考点一　化学能与热能 真题示例 ‎1.(2020天津化学)理论研究表明,在101 kPa和298 K下,HCN(g)HNC(g)异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法错误的是(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A.HCN比HNC稳定 B.该异构化反应的ΔH=+59.3 kJ·mol-1‎ C.正反应的活化能大于逆反应的活化能 D.使用催化剂,可以改变反应的反应热 ‎2.(2020浙江7月选考)关于下列ΔH的判断正确的是(　　)‎ CO‎3‎‎2-‎(aq)+H+(aq)HCO‎3‎‎-‎(aq)　ΔH1‎ CO‎3‎‎2-‎(aq)+H2O(l)HCO‎3‎‎-‎(aq)+OH-(aq)　ΔH2‎ OH-(aq)+H+(aq)H2O(l)　ΔH3‎ OH-(aq)+CH3COOH(aq)CH3COO-(aq)+H2O(l)　ΔH4‎ A.ΔH1<0　ΔH2<0 B.ΔH1<ΔH2‎ C.ΔH3<0　ΔH4>0 D.ΔH3>ΔH4‎ ‎3.(2020江苏化学)反应SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g)可用于纯硅的制备。下列有关该反应的说法正确的是(　　)‎ A.该反应ΔH>0、ΔS<0‎ B.该反应的平衡常数K=‎c‎4‎‎(HCl)‎c(SiCl‎4‎)·c‎2‎(H‎2‎)‎ C.高温下反应每生成1 mol Si需消耗2×22.4 L H2‎ D.用E表示键能,该反应ΔH=4E(Si—Cl)+2E(H—H)-4E(H—Cl)‎ ‎4.(2019海南化学)根据图中的能量关系,可求得C—H键的键能为(　　)‎ A.414 kJ·mol-1 B.377 kJ·mol-1‎ C.235 kJ·mol-1 D.197 kJ·mol-1‎ ‎5.(2019浙江4月选考)MgCO3和CaCO3的能量关系如图所示(M=Ca、Mg):‎ M2+(g)+CO‎3‎‎2-‎(g)M2+(g)+O2-(g)+CO2(g)‎ MCO3(s)　　　　　MO(s)+CO2(g)‎ 已知:离子电荷相同时,半径越小,离子键越强。下列说法不正确的是(　　)‎ A.ΔH1(MgCO3)>ΔH1(CaCO3)>0‎ B.ΔH2(MgCO3)=ΔH2(CaCO3)>0‎ C.ΔH1(CaCO3)-ΔH1(MgCO3)=ΔH3(CaO)-ΔH3(MgO)‎ D.对于MgCO3和CaCO3,ΔH1+ΔH2>ΔH3‎ ‎6.(2020高考题组合)(1)(2020山东化学节选)探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素,有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下:‎ Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1=-49.5 kJ·mol-1‎ Ⅱ.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH2=-90.4 kJ·mol-1‎ Ⅲ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH3‎ 则ΔH3=　　　　　 kJ·mol-1。 ‎ ‎(2)(2020全国Ⅰ节选)硫酸是一种重要的基本化工产品。接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化:SO2(g)+‎1‎‎2‎O2(g)SO3(g)　ΔH=-98 kJ·mol-1。回答下列问题:‎ 钒催化剂参与反应的能量变化如图所示,V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)(2020全国Ⅱ节选)天然气的主要成分为CH4,一般还含有C2H6等烃类,是重要的燃料和化工原料。‎ 乙烷在一定条件可发生如下反应:C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)　ΔH1,相关物质的燃烧热数据如下表所示:‎ 物质 C2H6(g)‎ C2H4(g)‎ H2(g)‎ 燃烧热ΔH/(kJ·mol-1)‎ ‎-1 560‎ ‎-1 411‎ ‎-286‎ 则ΔH1=　　　　 kJ·mol-1。 ‎ ‎7.(1)(2019全国Ⅱ节选)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。 ‎ ‎(2)(2019全国Ⅲ节选)Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行:‎ CuCl2(s)CuCl(s)+‎1‎‎2‎Cl2(g)　ΔH1=83 kJ·mol-1‎ CuCl(s)+‎1‎‎2‎O2(g)CuO(s)+‎1‎‎2‎Cl2(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。 ‎ ‎(3)(2018全国Ⅰ节选)采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术,在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题:‎ 已知:①2N2O5(g)2N2O4(g)+O2(g)‎ ΔH1=-4.4 kJ·mol-1‎ ‎②2NO2(g)N2O4(g)　ΔH2=-55.3 kJ·mol-1‎ 则反应N2O5(g)2NO2(g)+‎1‎‎2‎O2(g)的ΔH=　　　　 kJ·mol-1。 ‎ ‎(4)(2018天津理综节选)CO2是一种廉价的碳资源,其综合利用具有重要意义。回答下列问题:‎ CO2与CH4经催化重整,制得合成气:‎ CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)‎ 已知上述反应中相关的化学键键能数据如下:‎ 化学键 C—H CO H—H CO(CO)‎ 键能/(kJ·mol-1)‎ ‎413‎ ‎745‎ ‎436‎ ‎1 075‎ 则该反应的ΔH=　　　　　　。分别在V L恒温密闭容器A(恒容)、B(恒压,容积可变)中,加入CH4和CO2各1 mol的混合气体。两容器中反应达平衡后放出或吸收的热量较多的是　　　　(填“A”或“B”)。 ‎ ‎8.(2019天津理综节选)多晶硅是制作光伏电池的关键材料。以下是由粗硅制备多晶硅的简易过程。‎ 回答下列问题:‎ Ⅰ.硅粉与HCl在300 ℃时反应生成1 mol SiHCl3气体和H2,放出225 kJ热量,该反应的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。SiHCl3的电子式为　　　　　　　　。 ‎ Ⅱ.将SiCl4氢化为SiHCl3有三种方法,对应的反应依次为:‎ ‎①SiCl4(g)+H2(g)SiHCl3(g)+HCl(g)　ΔH1>0‎ ‎②3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s)4SiHCl3(g)　ΔH2<0‎ ‎③2SiCl4(g)+H2(g)+Si(s)+HCl(g)3SiHCl3(g)‎ ΔH3‎ 反应③的ΔH3=　　　　(用ΔH1、ΔH2表示)。温度升高,反应③的平衡常数K　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。 ‎ 特别提醒反应热计算的常见失误点 ‎(1)根据已知的热化学方程式进行计算时,要清楚已知热化学方程式中各物质化学式前的化学计量数表示的物质的量与实际参与反应的物质的物质的量之间的比例关系,然后进行计算。‎ ‎(2)根据化学键断裂和形成过程中的能量变化计算反应热时,要注意断键和成键的总数,计算时必须是断键和成键时吸收和放出的总能量。‎ ‎(3)运用盖斯定律进行计算时,在调整方程式时,要注意ΔH的值也要随之调整。‎ 必备知识 ‎1.解答能量变化图像题需要注意的几点 ‎(1)反应热不能取决于部分反应物能量和部分生成物能量的相对大小,即部分反应物能量和部分生成物能量的相对大小不能决定反应是吸热还是放热。‎ ‎(2)注意活化能在图示(如下图)中的意义。‎ ‎①从反应物至最高点的能量变化(E1)表示正反应的活化能。‎ ‎②从生成物至最高点的能量变化(E2)表示逆反应的活化能。‎ ‎(3)催化剂只能影响正、逆反应的活化能,而不影响反应的ΔH。‎ ‎(4)涉及反应热的有关计算时,要切实注意图示中反应物和生成物的物质的量。‎ ‎2.书写热化学方程式时的注意事项 ‎(1)注明反应条件:反应热与测定条件(温度、压强等)有关,特定条件下要注明反应时的温度和压强。绝大多数反应是在25 ℃、101 kPa下进行测定的,可不注明。‎ ‎(2)注明物质状态:常用s、l、g、aq分别表示固体、液体、气体、溶液。‎ ‎(3)注意符号单位:ΔH应包括“+”或“-”、数字和单位( kJ·mol-1)。‎ ‎(4)注意守恒关系:①原子守恒和得失电子守恒;②能量守恒(ΔH与化学计量数相对应)。‎ ‎(5)区别于普通方程式:不需要标注“↑”“↓”“点燃”“加热”等。‎ ‎(6)注意热化学方程式的化学计量数。‎ ‎(7)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。‎ 热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量,可以是整数,也可以是分数。且化学计量数必须与ΔH相对应,如果化学计量数加倍,则ΔH也要加倍。‎ ‎3.燃烧热和中和热应用中的注意事项 ‎(1)燃烧热是指101 kPa时,1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量,并不是1 mol可燃物燃烧时放出的热量就是燃烧热。‎ ‎(2)中和热不是指1 mol酸与1 mol碱中和时的热效应,而是指强酸和强碱在稀溶液中发生中和反应生成1 mol H2O(l)的热效应。弱酸与强碱,强酸与弱碱或弱酸与弱碱反应时,因电离吸热,放出的热量减少。若用浓硫酸(或NaOH固体)进行反应,因溶解时放热会使放出的热量增多。‎ ‎4.盖斯定律的应用 ‎(1)理论依据:反应热只与反应体系的始态(各反应物)和终态(各生成物)有关,而与具体反应的途径无关。‎ ‎(2)计算模式:‎ ΔH=ΔH1+ΔH2‎ ‎(3)主要应用:计算某些难以直接测量的化学反应的反应热。‎ ‎(4)注意事项:应用盖斯定律进行简单计算,关键在于设计反应途径。‎ ‎①当反应式乘以或除以某数时,ΔH也应乘以或除以某数。‎ ‎②进行热化学方程式加减运算以及比较反应热的大小时,ΔH都要带“+”“-”号计算、比较,即把ΔH看作一个整体进行分析判断。‎ ‎③在设计的反应途径中常会遇到同一物质固、液、气三态的相互转化,状态由固→液→气变化时,会吸热;反之会放热。‎ ‎④当设计的反应逆向进行时,注意ΔH要进行相应的变化。‎ ‎5.反应热计算的四种方法 ‎(1)根据燃烧热数据,计算反应放出的热量。‎ 利用公式:Q=燃烧热×n(可燃物的物质的量)‎ 如已知H2的燃烧热ΔH=-285.8 kJ·mol-1,若H2的物质的量为2 mol,则2 mol H2燃烧放出的热量为2 mol×285.8 kJ·mol-1=571.6 kJ。‎ ‎(2)依据反应物与生成物的总能量计算。‎ ΔH=E生成物-E反应物。‎ ‎(3)根据键能数据(E)计算。‎ ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和 ‎(4)根据盖斯定律计算反应热。‎ 若一个热化学方程式可由另外几个热化学方程式相加减而得到,则该反应的反应热也可通过这几个化学反应的反应热相加减而得到。‎ 应考训练 考向1　反应热图像分析 ‎1.(双选)(2020湖北随州质检改编)某反应过程能量变化如图所示,下列说法正确的是(　　)‎ A.反应过程b有催化剂参与 B.该反应为吸热反应,热效应等于ΔH C.改变催化剂,可改变该反应的活化能 D.有催化剂的条件下,反应的活化能等于E1+E2‎ ‎2.(2020安徽安庆高三期末)某反应2A3B的反应能量变化曲线如图所示,下列有关叙述正确的是(　　)‎ A.该反应为吸热反应 B.A比B更稳定 C.加入催化剂会改变反应的焓变 D.整个反应的ΔH=E1-E2‎ ‎3.(双选)(2020广东广深珠三地第一次联考改编)多相催化反应是在催化剂表面通过吸附、解吸过程进行的。我国学者发现T℃时,甲醇(CH3OH)在铜基催化剂上的反应机理如下:‎ 反应Ⅰ:CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)　ΔH1=a kJ·mol-1‎ 反应Ⅱ:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH2=-b kJ·mol-1(b>0)‎ 总反应:CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)　ΔH3=c kJ·mol-1‎ 下列有关说法中正确的是(　　)‎ A.反应Ⅰ是吸热反应 B.1 mol CH3OH(g)和1 mol H2O(g)的总能量高于1 mol CO2(g)和3 mol H2(g)的总能量 C.c>0‎ D.优良的催化剂可降低反应的活化能,并能减少ΔH3,从而可节约能源 考向2　燃烧热与中和热 ‎4.(双选)(2020安徽皖江联盟高三联考改编)下列说法或表示法正确的是(　　)‎ A.CO(g)的燃烧热ΔH=-283.0 kJ·mol-1,则表示CO(g)的燃烧热的热化学方程式为2CO(g)+O2(g)2CO2(g)　ΔH=-283.0 kJ·mol-1‎ B.含0.5 mol草酸的稀溶液和含1 mol氢氧化钠的稀溶液混合,放出热量小于57.3 kJ C.在稀溶液中:H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)　ΔH=-57.3 kJ·mol-1,若将含0.5 mol H2SO4的浓硫酸与含1 mol NaOH的溶液混合,放出的热量等于57.3 kJ D.在101 kPa时,2 g H2完全燃烧生成液态水放出285.8 kJ热量,氢气燃烧的热化学方程式表示为2H2(g)+O2(g)2H2O(l)　ΔH=-571.6 kJ·mol-1‎ ‎5.(2020安徽安庆高三第一学期期末)(1)实验测得4 g甲醇在氧气中完全燃烧,生成二氧化碳气体和液态水时释放出90.8 kJ的热量。试写出甲醇燃烧热的热化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)现已知N2(g)和H2(g)反应生成1 mol NH3(g)过程中能量变化如图所示。根据下列键能数据计算N—H键键能为　　　 kJ·mol-1。 ‎ 化学键 H—H N≡N 键能/(kJ·mol-1)‎ ‎436‎ ‎946‎ ‎(3)用如图所示装置进行中和热测定实验,请回答下列问题:‎ 仪器A的名称为　　　　。取50 mL HCl(0.1 mol·L-1)溶液与50 mL NaOH(0.1 mol·L-1)溶液在小烧杯中进行中和反应,通过实验并计算可得中和热ΔH=-54.8 kJ·mol-1,上述实验数值与实际的中和热ΔH=-57.3 kJ·mol-1有偏差,产生此偏差的原因可能是　　　　(填字母序号)。 ‎ a.实验装置保温、隔热效果差 b.用温度计测定HCl溶液起始温度后直接测定NaOH溶液的温度 c.一次性把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中 若用50 mL 0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液代替HCl溶液进行上述实验,测得反应前后温度的变化值会　　　　　(填“偏大”“偏小”或“不受影响”)。 ‎ 考向3　热化学方程式的书写与正误判断 ‎6.(双选)(2020北京高三质量检测改编)以太阳能为热源,热化学硫碘循环分解水是一种高效、环保的制氢方法,其流程图如下:‎ 相关反应的热化学方程式如下:‎ 反应Ⅰ:SO2(g)+I2(g)+2H2O(l)2HI(aq)+H2SO4(aq)‎ ΔH1=-213 kJ·mol-1‎ 反应Ⅱ:H2SO4(aq)SO2(g)+H2O(l)+‎1‎‎2‎O2(g)　ΔH2=+327 kJ·mol-1‎ 反应Ⅲ:2HI(aq)H2(g)+I2(g)　ΔH3=+172 kJ·mol-1‎ 下列说法不正确的是(　　)‎ A.该过程实现了太阳能到化学能的转化 B.SO2和I2对总反应起到了催化剂的作用 C.总反应的热化学方程式为2H2O(l)2H2(g)+O2(g)　ΔH=+286 kJ·mol-1‎ D.该过程降低了水分解制氢反应的活化能,使总反应的ΔH减小 ‎7.(2020山东威海一模节选)碘及其化合物在生产、生活和科技等方面都有着重要的应用。回答下列问题。‎ 已知:①2CO(g)+O2(g)2CO2(g)　ΔH=-1 200 kJ·mol-1‎ ‎②5CO(g)+I2O5(s)5CO2(g)+I2(s)　ΔH=-2 017 kJ·mol-1‎ ‎③I2(s)I2(g)　ΔH=+36 kJ·mol-1‎ 则I2(g)与O2反应生成I2O5(s)的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎8.按要求回答下列问题。‎ ‎(1)已知拆开1 mol H—H键、1 mol N—H键、1 mol N≡N键分别需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ,则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)已知碳的燃烧热ΔH1=a kJ·mol-1,S(s)+2K(s)K2S(s)　ΔH2=b kJ·mol-1,2K(s)+N2(g)+3O2(g)2KNO3(s)　ΔH3=c kJ·mol-1,则S(s)+2KNO3(s)+3C(s)K2S(s)+N2(g)+3CO2(g)‎ ΔH=　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)已知:C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-437.3 kJ·mol-1,H2(g)+‎1‎‎2‎O2(g)H2O(g)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1,CO(g)+‎1‎‎2‎O2(g)CO2(g)　ΔH=-283.0 kJ·mol-1,写出煤气化(碳和水蒸气反应生成一氧化碳和氢气)的热化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。计算10 m3(标准状况)水煤气完全燃烧放出的热量为　　　　　 kJ(结果保留到小数点后一位)。 ‎ 误区警示热化学方程式正误判断的易错点 考向4　反应热和反应进行的方向判断 ‎9.(2020辽宁葫芦岛协作校二模)下列说法中正确的是(　　)‎ A.氯酸钾分解是一个熵增的过程 B.ΔH>0、ΔS>0的反应一定可以自发进行 C.电解水产生氢气、氧气的反应具有自发性 D.可逆反应正向进行时,正反应具有自发性,ΔH一定小于零 ‎10.(双选)(2020湖北天门一中月考改编)下列说法中不正确的是(　　)‎ A.SiO2(s)+2C(s)Si(s)+2CO(g)只能在高温下自发进行,则该反应的ΔH>0‎ B.反应3C(s)+CaO(s)CaC2(s)+CO(g)在常温下不能自发进行,说明该反应的ΔH<0‎ C.反应BaSO4(s)+4C(s)BaS(s)+4CO(g)在室温下不能自发进行,说明该反应的ΔH<0‎ D.常温下,反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)能够自发进行,则该反应的ΔH<0‎ 考向5　反应热的计算和焓变大小比较 ‎11.(2020河北衡水中学高三七调)一定条件下,充分燃烧一定量的丁烷放出热量161.9 kJ,经测定完全吸收生成的CO2需消耗5 mol·L-1的KOH溶液100 mL,恰好生成正盐,则此条件下热化学方程式:C4H10(g)+‎13‎‎2‎O2(g)4CO2(g)+5H2O(g)的ΔH为(　　)‎ A.+2 590.4 kJ·mol-1 B.-2 590.4 kJ·mol-1‎ C.+1 295.2 kJ·mol-1 D.-1 295.2 kJ·mol-1‎ ‎12.(双选)(2020山东临沂质检)2 mol金属钠与1 mol氯气反应的能量关系如图所示,下列说法不正确的是(　　)‎ A.ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6+ΔH7‎ B.ΔH4的数值的绝对值和Cl—Cl共价键的键能的数值相等 C.ΔH7<0,且该过程形成了分子间作用力 D.ΔH5>0,在相同条件下,2Br(g)的ΔH5'<ΔH5‎ ‎13.(2020湖北武汉重点中学联考节选)氢气既是一种优质的能源,又是一种重要化工原料,高纯氢的制备是目前的研究热点。甲烷水蒸气催化重整是制备高纯氢的方法之一,甲烷和水蒸气反应的热化学方程式为CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)　ΔH=+165.0 kJ·mol-1。‎ 已知反应器中存在如下反应过程:‎ Ⅰ.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)　ΔH1=+206.4 kJ·mol-1‎ Ⅱ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH2‎ 化学键 H—H O—H C—H CO 键能E/(kJ·mol-1)‎ ‎436‎ ‎465‎ a ‎1 076‎ 根据上述信息计算:a=　　　　,ΔH2=　　　　　。 ‎ ‎14.(2020山东烟台一模)硫碘循环分解水是一种高效、环保的制氢方法,其流程图如下:‎ 已知:‎ 反应Ⅰ:SO2(g)+I2(g)+2H2O(l)2HI(aq)+H2SO4(aq)‎ ΔH1=-213 kJ·mol-1‎ 反应Ⅱ:H2SO4(aq)SO2(g)+H2O(l)+‎1‎‎2‎O2(g)　ΔH2=+327 kJ·mol-1‎ 反应Ⅲ:2HI(aq)H2(g)+I2(g)　ΔH3=+172 kJ·mol-1‎ 则反应2H2O(l)2H2(g)+O2(g)　ΔH=　　　　。 ‎ 考点二　原电池原理及应用 真题示例 ‎1.(2020全国Ⅲ)一种高性能的碱性硼化钒(VB2)-空气电池如图所示,其中在VB2电极发生反应:VB2+16OH--11e-VO‎4‎‎3-‎+2B(OH‎)‎‎4‎‎-‎+4H2O。该电池工作时,下列说法错误的是(　　)‎ A.负载通过0.04 mol电子时,有0.224 L(标准状况)O2参与反应 B.正极区溶液的pH降低、负极区溶液的pH升高 C.电池总反应为4VB2+11O2+20OH-+6H2O8B(OH‎)‎‎4‎‎-‎+4VO‎4‎‎3-‎ D.电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳电极 ‎2.(2020全国Ⅰ)科学家近年发明了一种新型Zn-CO2水介质电池。电池示意图如下,电极为金属锌和选择性催化材料。放电时,温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等,为解决环境和能源问题提供了一种新途径。‎ 下列说法错误的是(　　)‎ A.放电时,负极反应为Zn-2e-+4OH-Zn(OH‎)‎‎4‎‎2-‎ B.放电时,1 mol CO2转化为HCOOH,转移的电子数为2 mol C.充电时,电池总反应为2Zn(OH‎)‎‎4‎‎2-‎2Zn+O2↑+4OH-+2H2O D.充电时,正极溶液中OH-浓度升高 ‎3.(2020天津化学)熔融钠-硫电池性能优良,是具有应用前景的储能电池。右图中的电池反应为2Na+xSNa2Sx(x=5~3,难溶于熔融硫)。下列说法错误的是(　　)‎ A.Na2S4的电子式为Na+‎[‎‎·‎‎·‎S‎··‎‎··‎‎·‎‎·‎S‎··‎‎··‎‎·‎‎·‎S‎··‎‎··‎‎·‎‎·‎S‎··‎‎··‎‎·‎‎·‎]2-Na+‎ B.放电时正极反应为xS+2Na++2e-Na2Sx C.Na和Na2Sx分别为电池的负极和正极 D.该电池是以Na-β-Al2O3为隔膜的二次电池 ‎4.(2019浙江4月选考)化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。‎ 下列说法不正确的是(　　)‎ A.甲:Zn2+向Cu电极方向移动,Cu电极附近溶液中H+浓度增加 B.乙:正极的电极反应式为Ag2O+2e-+H2O2Ag+2OH-‎ C.丙:锌筒作负极,发生氧化反应,锌筒会变薄 D.丁:使用一段时间后,电解质溶液的酸性减弱,导电能力下降 ‎5.(2019全国Ⅰ)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,示意图如下所示。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 ‎6.(2019全国Ⅲ)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,结构如下图所示。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 ‎7.(2019天津理综)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下。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 ‎8.(2020全国Ⅰ节选)为验证不同化合价铁的氧化还原能力,利用下列电池装置进行实验。‎ 回答下列问题:‎ ‎(1)电池装置中,盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应,并且电迁移率(u∞)应尽可能地相近。根据下表数据,盐桥中应选择　　　　作为电解质。 ‎ 阳离子 u∞×108/‎ ‎(m2·s-1·V-1)‎ 阴离子 u∞×108/‎ ‎(m2·s-1·V-1)‎ Li+‎ ‎4.07‎ HCO‎3‎‎-‎ ‎4.61‎ Na+‎ ‎5.19‎ NO‎3‎‎-‎ ‎7.40‎ Ca2+‎ ‎6.59‎ Cl-‎ ‎7.91‎ K+‎ ‎7.62‎ SO‎4‎‎2-‎ ‎8.27‎ ‎(2)电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。可知,盐桥中的阳离子进入　　　　电极溶液中。 ‎ ‎(3)电池反应一段时间后,测得铁电极溶液中c(Fe2+)增加了0.02 mol·L-1。石墨电极上未见Fe析出。可知,石墨电极溶液中c(Fe2+)=　　　　。 ‎ ‎(4)根据(2)、(3)实验结果,可知石墨电极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　,铁电极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　。因此,验证了Fe2+氧化性小于　　　　,还原性小于　　　。 ‎ ‎(5)实验前需要对铁电极表面活化。在FeSO4溶液中加入几滴Fe2(SO4)3溶液,将铁电极浸泡一段时间,铁电极表面被刻蚀活化。检验活化反应完成的方法是　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 必备知识 ‎1.原电池的结构及工作原理(以Cu、Zn和稀硫酸构成的原电池为例)‎ 负极 装置 正极 活泼金属,电子流出,阴离子移向负极,发生氧化反应 ‎“惰性”材料,电子流入,阳离子移向正极,发生还原反应 Zn-2e-Zn2+‎ 总反应:2H++ZnH2↑+Zn2+‎ ‎2H++2e-H2↑‎ 化学能→电能 ‎2.原电池正、负极的判断 ‎(1)依据构成原电池两极的电极材料判断。一般是较活泼的金属为负极,活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。‎ ‎(2)依据原电池两极发生反应的类型判断。负极发生氧化反应,正极发生还原反应。‎ ‎(3)依据电子流动方向或电流方向判断。在外电路中,电子由负极流向正极,电流由正极流向负极。‎ ‎(4)依据原电池电解质溶液中离子的移动方向判断。阳离子向正极移动,阴离子向负极移动。‎ ‎(5)依据原电池盐桥中离子的移动方向判断。阳离子向正极移动,阴离子向负极移动。‎ ‎3.新型化学电源中电极反应式的书写方法 ‎(1)书写步骤。‎ ‎(2)不同介质在电极反应式中的“去留”。‎ 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-‎ 应考训练 考向1　原电池原理及其应用 ‎1.(2020广东梅州质检)Al-Ag2O电池用作水下动力电源,其原理如图所示。电池工作时,下列说法错误的是(　　)‎ A.电子由Al电极通过外电路流向Ag2O/Ag电极 B.电池负极附近溶液pH下降 C.溶液中OH-向Al电极移动 D.Al电极的电极反应式为Al-3e-+3OH-Al(OH)3‎ ‎2.(双选)(2020山西大学附中二模改编)ZulemaBorjas等设计的一种微生物脱盐池的装置如图所示,下列说法正确的是(　　)‎ A.该装置不能在高温下工作 B.X、Y依次为阳离子、阴离子选择性交换膜 C.负极反应为CH3COO-+2H2O-8e-2CO2↑+7H+‎ D.该装置工作时,电能转化为化学能 ‎3.(双选)(2020山东肥城一中3月线上检测)银Ferrozine法检测甲醛的原理:①在原电池装置中,氧化银将甲醛充分氧化为CO2;②Fe3+与①中产生的Ag定量反应生成Fe2+;③Fe2+与Ferrozine形成有色物质;④测定溶液的吸光度(吸光度与溶液中有色物质的浓度成正比)。下列说法不正确的是(　　)‎ A.①中负极反应式:HCHO-4e-+H2OCO2+4H+‎ B.①溶液中的H+由Ag2O极板向另一极板迁移 C.理论上消耗的甲醛与生成的Fe2+的物质的量之比为1∶2‎ D.测试结果中若吸光度越大,则表示甲醛浓度越大 考向2　可充电电池 ‎4.(双选)(2020山东潍坊4月线上检测)我国科研团队成功研究出高比能量、低成本的钠离子二次电池,其工作原理示意图如图。已知电池反应:Na1-xMnO2+NaxCnNaMnO2+nC。下列说法正确的是(　　)‎ A.电池放电过程中,NaMnO2/Al上的电势低于石墨烯/Al上的电势 B.电池放电时,正极可发生反应Na1-xMnO2+xNa++xe-NaMnO2‎ C.电池充电时,外接电源的负极连接NaMnO2/Al电极 D.电池充电时,Na+由NaMnO2/Al电极移向石墨烯/Al电极 方法技巧有关可充电电池的解题思路 考向3　燃料电池 ‎5.(2020山东潍坊第三次线上检测)微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置,某微生物燃料电池的工作原理如图所示,下列说法错误的是(　　)‎ A.b电极发生还原反应:4H++O2+4e-2H2O B.电路中有4 mol电子发生转移,大约消耗标准状况下22.4 L空气 C.维持两种细菌存在,该装置才能持续将有机物氧化成CO2并产生电子 D.HS-在硫氧化菌作用下转化为SO‎4‎‎2-‎的反应是HS-+4H2O-8e-SO‎4‎‎2-‎+9H+‎ ‎6.(双选)(2020安徽安庆高三期末质检改编)一种用于驱动检验管道焊缝设备爬行器的CH3OH-O2燃料电池的工作原理示意如图,下列有关该电池说法正确的是(　　)‎ A.标准状况下,该电池工作时,每消耗22.4 L CH3OH转移6 mol电子 B.电子由电极a经负载流向电极b,再经过氢氧化钠溶液返回电极a,形成闭合回路 C.电池工作时,OH-向电极a移动,溶液的pH减小 D.电极b上发生的电极反应为O2+4e-+2H2O4OH-‎ ‎7.(2020河北唐山线上检测)据报道,我国固体氧化物燃料电池技术研发取得新突破。科学家利用该科技实现了由H2S废气资源回收能量,并得到单质硫,该过程的反应原理如图所示。下列说法正确的是(　　)‎ A.电极a为电池正极 B.电路中每流过4 mol电子,正极消耗1 mol O2‎ C.电极b上的电极反应:O2+4e-+4H+2H2O D.电极a上的电极反应:2H2S+2O2--2e-S2+2H2O 归纳总结燃料电池中氧气得电子的思维模型 根据燃料电池的特点,一般在正极上发生还原反应的物质都是O2,O2得到电子后化合价降低,氧元素的存在形式要看电解质环境。由于电解质(酸、碱、盐)的不同,其电极反应也有所不同,下表为四种不同电解质环境中,氧气得电子后氧元素的存在形式:‎ 电解质环境 从电极反应式判断氧元素的存在形式 酸性电解质溶液环境下 O2+4H++4e-2H2O 碱性电解质溶液环境下 O2+2H2O+4e-4OH-‎ 固体电解质(高温下能传导O2-)环境下 O2+4e-2O2-‎ 熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下 O2+2CO2+4e-2CO‎3‎‎2-‎ 考点三　电解池原理及应用 真题示例 ‎1.(2020山东化学)采用惰性电极,以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如右图所示。忽略温度变化的影响,下列说法错误的是(　　)‎ A.阳极反应为2H2O-4e-4H++O2↑‎ B.电解一段时间后,阳极室的pH未变 C.电解过程中,H+由a极区向b极区迁移 D.电解一段时间后,a极生成的O2与b极反应的O2等量 ‎2.(2020全国Ⅱ)电致变色器件可智能调控太阳光透过率,从而实现节能。下图是某电致变色器件的示意图。当通电时,Ag+注入到无色WO3薄膜中,生成AgxWO3,器件呈现蓝色。对于该变化过程,下列叙述错误的是(　　)‎ A.Ag为阳极 B.Ag+由银电极向变色层迁移 C.W元素的化合价升高 D.总反应为WO3+xAgAgxWO3‎ ‎3.(2020浙江化学)电解高浓度RCOONa(羧酸钠)的NaOH溶液,在阳极RCOO-放电可得到R—R(烷烃)。下列说法不正确的是(　　)‎ A.电解总反应方程式:2RCOONa+2H2OR—R+2CO2↑+H2↑+2NaOH B.RCOO-在阳极放电,发生氧化反应 C.阴极的电极反应:2H2O+2e-2OH-+H2↑‎ D.电解CH3COONa、CH3CH2COONa和NaOH混合溶液可得到乙烷、丙烷和丁烷 ‎4.(2019全国Ⅱ节选)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:‎ 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下图所示,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　。 ‎ ‎5.(2019北京理综节选)氢能源是最具有应用前景的能源之一,高纯氢的制备是目前的研究热点。可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢,工作示意图如下。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的电极方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)改变开关连接方式,可得O2。‎ ‎(3)结合①和②中电极3的电极反应式,说明电极3的作用:　　　　　　　　　　。 ‎ ‎6.(2019江苏化学节选)CO2的资源化利用能有效减少CO2排放,充分利用碳资源。‎ 电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理示意图见上图。‎ ‎(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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 解题技巧电解池中电极反应式书写时的思维流程 必备知识 ‎1.电解池中阴、阳极的判断 依据 阴、阳极判断 根据所连接的外加电源判断 与直流电源正极相连的为阳极,与直流电源负极相连的为阴极 根据电子流动方向判断 电子从电源负极流向阴极,从阳极流向电源正极 根据电解池电解质溶液中离子的移动方向判断 阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动 根据电解池两极产物判断 一般情况下:‎ ‎①阴极上的现象是析出金属(质量增加)或有无色气体(H2)放出;‎ ‎②阳极上的现象是有非金属单质生成(呈气态的有Cl2、O2)或电极质量减小(活性电极作阳极)‎ ‎2.电解池中离子的放电顺序 ‎3.电化学计算的基本方法 根据电 子守恒—用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算,其依据是电路中转移的电子数相等 ‎|‎ 根据总 反应式—先写出电极反应式,再写出总反应式,最后根据总反应式列出比例式计算 ‎|‎ 根据 关系式—根据得失电子守恒关系,在已知量与未知量之间,建立计算所需的关系式。常见微粒间的计算量关系式为4e-~4H+~4Cl-~4Ag+~2Cu2+~2H2~O2~2Cl2~4Ag~2Cu 应考训练 考向1　电解原理及其应用 ‎1.(双选)(2020山东实验中学线上诊断)O3是一种常见的绿色氧化剂,可由臭氧发生器(原理如图)电解稀硫酸制得。下列说法错误的是(　　)‎ A.电极a为阴极 B.a极的电极反应式为O2+4H++4e-2H2O C.电解一段时间后b极周围的pH上升 D.标准状况下,当有5.6 L O2反应时,收集到O2和O3混合气体4.48 L,O3的体积分数为80%‎ ‎2.(2020山东济宁高三期末)电絮凝的反应原理是以铝、铁等金属为阳极,在直流电的作用下,阳极被腐蚀产生金属离子,在经一系列水解、聚合及氧化过程,发展成为各种羟基络合物、多核羟基络合物以及氢氧化物,使废水中的胶态杂质、悬浮杂质凝聚沉淀而分离。下列说法不正确的是(　　)‎ A.每产生1 mol O2,整个电解池中理论上转移电子数为4NA B.阴极电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-‎ C.若铁为阳极,则阳极电极反应式为Fe-2e-Fe2+和2H2O-4e-O2↑+4H+‎ D.若铁为阳极,则在处理废水的过程中阳极附近会发生反应4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O 考向2　有关电解的计算 ‎3.(2020湖南长郡中学高三适应性考试)在乏燃料后处理流程中,四价铀作为铀钚分离的还原剂已广泛使用。在UO2(NO3)-2HNO3-N2H4、HNO3体系下采用电解法制备四价铀,电解总反应为2UO‎2‎‎2+‎+N2H‎5‎‎+‎+3H+2U4++N2↑+4H2O,电解装置如图所示。下列说法正确的是(　　)‎ A.若转移4 mol e-,将有4 mol H+透过质子交换膜 B.b极的电极反应式为UO‎2‎‎2+‎+2H2O+2e-U4++4OH-‎ C.电解液中NO‎3‎‎-‎的移动方向:a→质子交换膜→b D.当产生11.2 mL N2时,同时生成U4+的质量为0.238 9 g ‎4.(双选)(2020山东威海一模)工业电解Na2CO3溶液的装置如图所示,A、B两极均为惰性电极。下列说法正确的是(　　)‎ A.该装置可用于制备NaHCO3溶液,其中A极发生还原反应 B.生成a溶液的电极反应式为2H2O-4e-+4CO‎3‎‎2-‎O2↑+4HCO‎3‎‎-‎ C.A极还可能有少量CO2产生,A、B两极产生的气体M和R体积比略大于2∶1‎ D.当c2=1、c1=9时,则另一室理论上可制备4 mol溶质a(假设右室溶液体积为0.5 L)‎ 考向3　有关串联电化学装置的综合考查 ‎5.(双选)(2020山东烟台一模改编)相同金属在其不同浓度盐溶液中可形成浓差电池。如下图所示装置是利用浓差电池电解Na2SO4溶液(a、b电极均为石墨电极),可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH。下列说法不正确的是(　　)‎ A.a电极的电极反应为4H2O+4e-2H2↑+4OH-‎ B.c、d离子交换膜依次为阴离子交换膜和阳离子交换膜 C.电池放电过程中,Cu(1)电极上的电极反应为Cu2++2e-Cu D.电池从开始工作到停止放电,电解池理论上可制得320 g NaOH ‎6.(2020山东德州一模)2022年前后我国将建成首座载人空间站。为实现空间站的零排放,循环利用人体呼出的CO2并提供O2,我国科学家研发了一种能量转化装置,总反应方程式为2CO22CO+O2。下列说法正确的是(　　)‎ A.该装置将太阳能直接转化为化学能 B.离子交换膜为阳离子交换膜 C.反应完毕,该装置中电解质溶液的pH不变 D.Y电极的电极反应:CO2+2e-+H2OCO+2OH-‎ ‎7.(2020湖北天门线上调研)利用CH4燃料电池电解制备Ca(H2PO4)2并得到副产物NaOH、H2和Cl2的装置如图所示。下列说法正确的是(　　)‎ A.a极反应:CH4+8e-+4O2-CO2+2H2O B.A膜和C膜均为阴离子交换膜 C.可用铁电极替换阴极的石墨电极 D.a极上通入2.24 L甲烷,阳极室Ca2+减少0.4 mol 考点四　金属腐蚀与防护 真题示例 ‎1.(2020江苏化学)将金属M连接在钢铁设施表面,可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在下图所示的情境中,下列有关说法正确的是(　　)‎ A.阴极的电极反应式为Fe-2e-Fe2+‎ B.金属M的活动性比Fe的活动性弱 C.钢铁设施表面因积累大量电子而被保护 D.钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快 ‎2.(2019江苏化学)将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后,置于如图所示装置中,进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是(　　)‎ A.铁被氧化的电极反应式为Fe-3e-Fe3+‎ B.铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能 C.活性炭的存在会加速铁的腐蚀 D.以水代替NaCl溶液,铁不能发生吸氧腐蚀 ‎3.(2018北京理综)验证牺牲阳极的阴极保护法,实验如下(烧杯内均为经过酸化的3% NaCl溶液)。‎ ‎①‎ ‎②‎ 在Fe表面生成蓝色沉淀 试管内无明显变化 ‎③‎ 试管内生成蓝色沉淀 下列说法不正确的是(　　)‎ A.对比②③,可以判定Zn保护了Fe B.对比①②,K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化 C.验证Zn保护Fe时不能用①的方法 D.将Zn换成Cu,用①的方法可判断Fe比Cu活泼 必备知识 ‎1.金属电化学保护的两种方法 ‎2.金属腐蚀的快慢比较 应考训练 考向　金属的腐蚀与防护 ‎1.(双选)(2020江苏连云港高三期末调研)两种金属接触时,接触部位会发生“电偶腐蚀”。金属铁和铜在自来水和海水中,相同时间发生的腐蚀情况如图。下列有关说法正确的是(　　)‎ A.甲图中的介质为海水 B.腐蚀过程中化学能转化为电能 C.铁电极反应式为Fe-3e-Fe3+‎ D.若在金属表面涂油漆,可以减弱铁的腐蚀 ‎2.(2020河南开封线上检测)近日,中国第36次南极科学考察队暨“雪龙2号”从深圳启航,前往南极执行科考任务。下列说法正确的是(　　)‎ A.外壳镶嵌一些铅块等可提高科考船的抗腐蚀能力 B.利用牺牲阳极的阴极保护法保护船体,正极反应式为O2-4e-+2H2O4OH-‎ C.停靠期间可以采用外加电流的阴极保护法,电源负极与船体相连接 D.科考船只能采用电化学保护法提高其抗腐蚀能力 ‎3.(2020湖北四地七校高三质检)下列关于金属腐蚀和保护的说法正确的是(　　)‎ A.牺牲阳极的阴极保护法利用电解法原理 B.金属发生化学腐蚀的实质是:M-ne-Mn+,电子直接转移给还原剂 C.外加直流电源的阴极保护法,在通电时被保护的金属表面腐蚀电流降至零或接近于零 D.铜碳合金铸成的铜像在酸雨中发生电化学腐蚀时正极的电极反应为2H++2e-H2↑‎ 专题六　化学反应与能量 考点一 真题示例1.D　解析根据图示,HCN的相对能量低于HNC的相对能量,故HCN较稳定,A项正确;HCN(g)HNC(g)为吸热反应,ΔH=+59.3kJ·mol-1,B项正确;根据图示可知,正反应的活化能明显大于逆反应的活化能,C项正确;使用催化剂,可以改变反应的活化能,但不能改变反应热,D项错误。‎ ‎2.B　解析CO‎3‎‎2-‎与H+的反应为放热反应,ΔH1<0,CO‎3‎‎2-‎与H2O(l)的反应为水解反应,反应吸热,ΔH2>0,则ΔH1<ΔH2,A项错误,B项正确;OH-(aq)与H+(aq)的反应会放出热量,ΔH3<0,CH3COOH是弱酸,与OH-(aq)发生中和反应,也是放热反应,ΔH4<0,但是ΔH3<ΔH4,C、D项错误。‎ ‎3.B　解析A项,该反应是气体分子数增大的反应,ΔS>0,错误;C项,高温下气体的摩尔体积不一定为22.4L·mol-1,错误;D项,硅为原子晶体,1mol晶体硅中含有2molSi—Si键,则ΔH=4E(Si—Cl)+2E(H—H)-2E(Si—Si键)-4E(H—Cl),错误。‎ ‎4.A　解析根据图示可知1molCH4分解变为1molC(g)原子和4molH(g)原子共吸收的能量是(75+717+864)kJ=1656kJ,则C—H键的键能为1656kJ÷4mol=414kJ·mol-1,故A正确。‎ ‎5.C　解析A项,镁离子的半径小于钙离子的,因此碳酸镁中离子键强,断开离子键需要吸收更多的能量,即ΔH1(MgCO3)>ΔH1(CaCO3)>0,所以正确,不符合题意;B项,ΔH2表示的是碳酸根离子生成氧离子和二氧化碳所吸收的能量,与镁离子和钙离子无关,因此ΔH2(MgCO3)=ΔH2(CaCO3)>0,所以正确,不符合题意;C项,由题给图示可知,ΔH1+ΔH2=ΔH+ΔH3,由此可得ΔH1(CaCO3)+ΔH2(CaCO3)=ΔH(CaCO3)+ΔH3(CaO),ΔH1(MgCO3)+ΔH2(MgCO3)=ΔH(MgCO3)+ΔH3(MgO),将以上两式左左相减,右右相减,又因为ΔH2(CaCO3)=ΔH2(MgCO3),得ΔH1(CaCO3)-ΔH1(MgCO3)=[ΔH(CaCO3)-ΔH(MgCO3)]+[ΔH3(CaO)-ΔH3(MgO)],所以错误,符合题意;D项,由题给图示可知,ΔH1+ΔH2=ΔH+ΔH3,因ΔH>0,即ΔH1+ΔH2>ΔH3,所以正确,不符合题意。‎ ‎6.答案(1)+40.9‎ ‎(2)2V2O5(s)+2SO2(g)2VOSO4(s)+V2O4(s)　ΔH=-351 kJ·mol-1‎ ‎(3)+137‎ 解析(1)根据盖斯定律可得Ⅰ-Ⅱ=Ⅲ,则ΔH3=+40.9kJ·mol-1。‎ ‎(2)观察图示,可得出以下两个热化学方程式:①V2O4(s)+2SO3(g)2VOSO4(s)　ΔH1=-399kJ·mol-1,②V2O4(s)+SO3(g)V2O5(s)+SO2(g)　ΔH2=-24kJ·mol-1,由①-2×②得2V2O5(s)+2SO2(g)2VOSO4(s)+V2O4(s)　ΔH=-351kJ·mol-1。‎ ‎(3)表示乙烷、乙烯、氢气燃烧热的热化学方程式分别为 a.C2H6(g)+‎7‎‎2‎O2(g)2CO2(g)+3H2O(l)‎ ΔH=-1560kJ·mol-1‎ b.C2H4(g)+3O2(g)2CO2(g)+2H2O(l)‎ ΔH=-1411kJ·mol-1‎ c.H2(g)+‎1‎‎2‎O2(g)H2O(l)　ΔH=-286kJ·mol-1‎ 根据盖斯定律,由a-(b+c)可得由乙烷转化为乙烯的热化学方程式为C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)　ΔH=+137kJ·mol-1。‎ ‎7.答案(1)+89.3　(2)-116　(3)+53.1‎ ‎(4)+120 kJ·mol-1　B 解析(1)根据盖斯定律,将反应①和②叠加可得反应③,故ΔH3=ΔH1+ΔH2=100.3kJ·mol-1+(-11.0kJ·mol-1)=+89.3kJ·mol-1。‎ ‎(2)由盖斯定律可知,将题给催化过程的三个反应直接相加可得:2HCl(g)+‎1‎‎2‎O2(g)Cl2(g)+H2O(g)‎ ΔH'=(83-20-121)kJ·mol-1=-58kJ·mol-1,则ΔH=2ΔH'=-116kJ·mol-1‎ ‎(3)由盖斯定律可知,第一个已知反应÷2-第二个已知反应可得反应:N2O5(g)2NO2(g)+‎1‎‎2‎O2(g),则该反应的ΔH=-4.4kJ·mol-1÷2-(-55.3kJ·mol-1)=+53.1kJ·mol-1。‎ ‎(4)ΔH=4×413kJ·mol-1+2×745kJ·mol-1-2×1075kJ·mol-1-2×436kJ·mol-1=+120kJ·mol-1;恒压时体积膨胀相当于减压,平衡右移吸热更多,故选B。‎ ‎8.答案Ⅰ.Si(s)+3HCl(g)SiHCl3(g)+H2(g)‎ ΔH=-225 kJ·mol-1‎ ‎··Cl‎··‎‎··‎Cl‎··‎‎··‎··‎ Ⅱ.ΔH2-ΔH1　减小 解析Ⅰ.首先书写反应的化学方程式:Si+3HClSiHCl3+H2,然后加上状态和焓变得热化学方程式:Si(s)+3HCl(g)SiHCl3(g)+H2(g)　ΔH=-225kJ·mol-1;SiHCl3的电子式为··Cl‎··‎‎··‎Cl‎··‎‎··‎··‎ Ⅱ.根据盖斯定律,反应②-反应①=反应③,则ΔH3=ΔH2-ΔH1;由于ΔH3=ΔH2-ΔH1<0,则升高温度反应③的平衡常数K将减小。‎ 应考训练1.AC　解析催化剂能降低反应的活化能,故b中应使用了催化剂,故A正确;反应物能量高于生成物,为放热反应,ΔH=生成物能量-反应物能量,故B错误;不同的催化剂催化作用有所不同,反应的活化能不同,故C正确;催化剂不改变反应的始态和终态,焓变等于正逆反应的活化能之差,图中不能全部确定正、逆反应的活化能,故D错误。‎ ‎2.D　解析由图像可知物质A、B的能量相对大小,A比B的能量高,所以A→B释放能量,是放热反应,A错误;B的能量比A的低,故B更稳定,B错误;催化剂能改变 反应途径和活化能大小,但不能改变焓变,C错误;由图像可知,整个反应的ΔH=E1-E2,D正确;故选D。‎ ‎3.AC　解析根据图像可知反应Ⅰ是生成物能量高于反应物能量,因此为吸热反应,故A正确;根据图像可知1molCH3OH(g)和1molH2O(g)的总能量低于1molCO2(g)和3molH2(g)的总能量,故B错误;1molCH3OH(g)和1molH2O(g)的总能量低于1molCO2(g)和3molH2(g)的总能量,总反应是吸热反应,因此c>0,故C正确;优良的催化剂能降低反应的活化能,但焓变不变,ΔH3只能由反应物和生成物总能量决定,故D错误。‎ ‎4.BD　解析燃烧热是1mol可燃物完全燃烧时放出的能量,CO(g)的燃烧热ΔH=-283.0kJ·mol-1,则表示CO(g)燃烧热的热化学方程式为CO(g)+‎1‎‎2‎O2(g)CO2(g)　ΔH=-283.0kJ·mol-1,故A错误;草酸是二元弱酸,电离过程吸热,含0.5mol草酸的稀溶液和含1mol氢氧化钠的稀溶液混合,放出热量小于57.3kJ,故B正确;在稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)　ΔH=-57.3kJ·mol-1,由于浓硫酸稀释放热,所以将含0.5molH2SO4的浓硫酸与含1molNaOH的溶液混合,放出的热量大于57.3kJ,故C错误;2gH2的物质的量是1mol,完全燃烧生成液态水放出285.8kJ热量,则表示氢气燃烧的热化学方程式为2H2(g)+O2(g)2H2O(l)　ΔH=-571.6kJ·mol-1,故D正确。‎ ‎5.答案(1)CH3OH(l)+‎3‎‎2‎O2(g)CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-726.4 kJ·mol-1‎ ‎(2)391　(3)环形玻璃搅拌棒　ab　偏小 解析(1)4gCH3OH在氧气中燃烧生成CO2和液态水放出90.8kJ热量,则1molCH3OH(32g)在氧气中燃烧生成CO2和液态水,应放出726.4kJ热量,热化学方程式为CH3OH(l)+‎3‎‎2‎O2(g)CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-726.4kJ·mol-1。‎ ‎(2)由图可知,N2(g)和H2(g)反应生成NH3(g)的热化学方程式为‎1‎‎2‎N2(g)+‎3‎‎2‎H2(g)NH3(g)　ΔH=1127kJ·mol-1-1173kJ·mol-1=-46kJ·mol-1,设N—H键的键能为x,则‎1‎‎2‎×946kJ·mol-1+‎3‎‎2‎×436kJ·mol-1-3x=-46kJ·mol-1,x=391kJ·mol-1,即N—H键键能为391kJ·mol-1。‎ ‎(3)由装置图可知,仪器A为环形玻璃搅拌棒;计算可得中和热为54.8kJ·mol-1,上述实验数值比57.3kJ·mol-1偏小。a项,实验装置保温、隔热效果差,会使热量散失多,导致测得放出的热量偏小,故a有可能;b项,用温度计测定HCl溶液起始温度后直接测定NaOH溶液的温度,使测定的温差ΔT偏小,计算的放出的热量偏小,故b有可能;c项,一次性把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中,可减少热量散失,操作正确,误差小,故c不可能;CH3COOH是弱电解质,电离时会吸热,从而使测得的反应前后温度的变化值会偏小。‎ ‎6.CD　解析通过流程图可知,反应Ⅱ和Ⅲ实现了太阳能到化学能的转化,故A正确;根据流程总反应为H2OH2↑+‎1‎‎2‎O2↑可知,SO2和I2起到催化剂的作用,故B正确;反应Ⅰ+反应Ⅱ+反应Ⅲ,得到H2O(l)H2(g)+‎1‎‎2‎O2(g)　‎ ΔH=(-213+327+172)kJ·mol-1=+286kJ·mol-1,故C错误;ΔH只与反应的始态和终态有关,该过程降低了水分解制氢的活化能,但ΔH不变,故D错误。‎ ‎7.答案2I2(g)+5O2(g)2I2O5(s)　ΔH=-2 038 kJ·mol-1‎ 解析I2(g)与O2反应生成I2O5(s)的方程式为2I2(g)+5O2(g)2I2O5(s),根据盖斯定律可得,由①×5-2×(②+③)可得目标反应方程式,则I2(g)和O2(g)反应生成I2O5(s)的热化学方程式为2I2(g)+5O2(g)2I2O5(s)　ΔH=(-1200kJ·mol-1)×5-(-2017kJ·mol-1+36kJ·mol-1)×2=-2038kJ·mol-1。‎ ‎8.答案(1)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-92 kJ·mol-1‎ ‎(2)(3a+b-c) kJ·mol-1‎ ‎(3)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　ΔH=+131.5 kJ·mol-1‎ ‎126 964.3‎ 解析(1)在反应N2+3H22NH3中,断裂3molH—H键和1molN≡N键共吸收的能量为3×436kJ+946kJ=2254kJ,生成2molNH3共形成6molN—H键,放出的能量为6×391kJ=2346kJ,吸收的能量少,放出的能量多,该反应为放热反应,放出的热量为2346kJ-2254kJ=92kJ,则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-92kJ·mol-1。‎ ‎(2)碳的燃烧热ΔH1=akJ·mol-1,其热化学方程式为C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH1=akJ·mol-1①,S(s)+2K(s)K2S(s)　ΔH2=bkJ·mol-1②,2K(s)+N2(g)+3O2(g)2KNO3(s)　ΔH3=ckJ·mol-1③,由3×①+②-③可得S(s)+2KNO3(s)+3C(s)K2S(s)+N2(g)+3CO2(g)　ΔH=(3a+b-c)kJ·mol-1。‎ ‎(3)已知:①C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-437.3kJ·mol-1,②H2(g)+‎1‎‎2‎O2(g)H2O(g)　ΔH=-285.8kJ·mol-1,③CO(g)+‎1‎‎2‎O2(g)CO2(g)　ΔH=-283.0kJ·mol-1。‎ 根据盖斯定律计算,①-②-③得到固态碳与水蒸气反应生成一氧化碳和氢气的热化学方程式为C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　ΔH=+131.5kJ·mol-1。根据反应②③可知,1molCO和1molH2完全燃烧放出的热量为285.8kJ+283.0kJ=568.8kJ,所以10m3(标准状况)即‎10000L‎22.4L·mol‎-1‎‎=‎‎10000‎‎22.4‎mol的水煤气完全燃烧放出的热量为‎10000‎‎22.4‎×568.8kJ×‎1‎‎2‎≈126964.3kJ。‎ ‎9.A　解析氯酸钾分解生成气体,混乱度增加,熵值增大,A正确;ΔG<0的反应自发进行,由ΔG=ΔH-TΔS可知,若ΔH>0,ΔS>0,则低温时ΔG可能大于0,反应非自发,B错误;电解水产生氢气、氧气的反应的ΔH>0,ΔS>0,根据ΔG=ΔH-TΔS<0时反应自发进行可知,只有在高温条件下该反应才具有自发性,C错误;可逆反应正向进行时,若正反应的ΔH>0,ΔS>0,则高温条件下正反应具有自发性,D错误。‎ ‎10.BC　解析反应SiO2(s)+2C(s)Si(s)+2CO(g)的ΔS>0,若只能在高温下自发进行,则表明反应吸热,即该反应的ΔH>0,A正确;反应3C(s)+CaO(s)CaC2(s)+CO(g)的ΔS>0,在常温下不能自发进行,则表明反应吸热,即说明该反应的ΔH>0,B不正确;反应BaSO4(s)+4C(s)BaS(s)+4CO(g)的ΔS>0,在室温下不能自发进行,则表明反应吸热,即说明该反应的ΔH>0,C不正确;常温下,反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的ΔS<0,能够自发进行,则表明该反应放热,即该反应的ΔH<0,D正确。‎ ‎11.B　解析KOH的物质的量为n(KOH)=c×V=0.1L×5mol·L-1=0.5mol,2KOH+CO2K2CO3+H2O,根据钾离子守恒,故n(K2CO3)=0.5mol×‎1‎‎2‎=0.25mol,根据碳元素守恒可知n(CO2)=n(K2CO3)=0.25mol,根据化学方程式C4H10+‎13‎‎2‎O24CO2+5H2O可知,丁烷的物质的量n(C4H10)=0.25mol×‎1‎‎4‎‎=‎‎1‎‎16‎mol,即‎1‎‎16‎mol丁烷燃烧放出的热量为161.9kJ,故1mol丁烷完全燃烧放出的热量为161.9kJ×16=2590.4kJ,则此条件下反应的热化学方程式为C4H10(g)+‎13‎‎2‎O2(g)4CO2(g)+5H2O(g)　ΔH=-2590.4kJ·mol-1。‎ ‎12.CD　解析由盖斯定律可得,ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6+ΔH7,A正确;ΔH4为破坏1molCl—Cl共价键所需的能量,与形成1molCl—Cl共价键的键能在数值上相等,B正确;物质由气态转化为固态时放热,则ΔH7<0,该过程没有分子间作用力,C不正确;Cl(g)转化为Cl-(g)的过程获得电子而放热,则ΔH5<0,在相同条件下,由于溴的非金属性比氯弱,得电子放出的能量比氯少,所以2Br(g)的ΔH5'>ΔH5,D不正确。‎ ‎13.答案415.1　-41.4 kJ·mol-1‎ 解析反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)　ΔH1=4akJ·mol-1+2×465kJ·mol-1-(1076kJ·mol-1+3×436kJ·mol-1)=+206.4kJ·mol-1,解得a=415.1;已知反应CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)　ΔH=+165.0kJ·mol-1,设该反应为反应Ⅲ。又已知Ⅰ.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)　ΔH1=+206.4kJ·mol-1,根据盖斯定律可知反应Ⅱ=反应Ⅲ-反应Ⅰ,所以ΔH2=ΔH-ΔH1=+165.0kJ·mol-1-206.4kJ·mol-1=-41.4kJ·mol-1。‎ ‎14.答案+572 kJ·mol-1‎ 解析根据盖斯定律,反应(Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ)×2可得到反应2H2O(l)2H2(g)+O2(g),则ΔH=2(ΔH1+ΔH2+ΔH3)=2×(172+327-213)=+572kJ·mol-1。‎ 考点二 真题示例1.B　解析本题考查了原电池装置的分析与判断。根据题中所给的VB2电极上的反应式可知,该原电池中VB2电极为负极,复合碳电极为正极。正极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-。根据电子守恒可知,当负极通过0.04mol电子时,正极参加反应的氧气为0.01mol,在标准状况下的体积为0.224L,A项正确;根据正、负极的电极反应式可知,负极消耗OH-,溶液的pH降低,而正极生成OH-,溶液的pH升高,B项错误;根据电子守恒由负极反应式:VB2+16OH--11e-VO‎4‎‎3-‎+2B(OH‎)‎‎4‎‎-‎+4H2O和正极反应式:O2+4e-+2H2O4OH-,可得该碱性硼化钒—空气电池的总反应为4VB2+11O2+20OH-+6H2O8B(OH‎)‎‎4‎‎-‎+4VO‎4‎‎3-‎,C项正确;电流方向与电子的流向相反,电流方向为:复合碳电极→负载→VB2电极→KOH溶液→复合碳电极,D项正确。‎ ‎2.D　解析依据题给文字及图示信息,可确定该装置为二次电池。当放电时(即原电池),负极为Zn,电极反应式为Zn+4OH--2e-Zn(OH‎)‎‎4‎‎2-‎;正极发生还原反应,电极反应式为CO2+2H++2e-HCOOH,A、B两项正确。当充电时(即电解池),‎ 阳极反应式为2H2O-4e-O2↑+4H+;阴极反应式为Zn(OH‎)‎‎4‎‎2-‎+2e-Zn+4OH-,总反应式为2Zn(OH‎)‎‎4‎‎2-‎2Zn+O2↑+4OH-+2H2O,C项正确,D项错误。‎ ‎3.C　解析根据化学键形成条件,Na+与S‎4‎‎2-‎之间形成离子键,S原子之间形成共价键,所以Na2S4的电子式为Na+‎[‎‎·‎‎·‎S‎··‎‎··‎‎·‎‎·‎S‎··‎‎··‎‎·‎‎·‎S‎··‎‎··‎‎·‎‎·‎S‎··‎‎··‎‎·‎‎·‎]2-Na+,A项正确;该电池放电时,正极发生还原反应,其电极反应为xS+2Na++2e-Na2Sx,B项正确;该电池的正极反应物是S,C项错误;该电池能充电,所以为二次电池,D项正确。‎ ‎4.A　解析A项,Cu作正极,H+在正极得电子生成氢气,因此Cu电极附近溶液中H+浓度减小,所以错误,符合题意;B项,Ag2O得电子作正极,生成Ag和OH-,所以正确,不符合题意;C项,锌筒作负极,失电子发生氧化反应生成Zn2+,因此锌被消耗而使锌筒变薄,所以正确,不符合题意;D项,铅蓄电池总的电池反应为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,由此可知反应过程中消耗了硫酸,因此酸性减弱,溶液中的离子浓度减小,因此导电能力下降,所以正确,不符合题意。‎ ‎5.B　解析题给合成氨过程是在室温条件下进行的,因此比现有工业合成氨的条件温和,同时还能提供电能,A项正确;阴极区发生的是得电子的反应,而左池中发生的是失电子的反应,B项错误;右池为正极区,氮气发生还原反应生成氨气,C项正确;左池中产生的氢离子通过交换膜向右池移动,即由负极区移向正极区,D项正确。‎ ‎6.D　解析三维多孔海绵状Zn类似于活性炭,故表面积较大,可高效沉积ZnO,所沉积的ZnO分散度也高,A项正确;根据总反应式Zn(s)+2NiOOH(s)+H2OZnO(s)+2Ni(OH)2(s)可知,充电时Ni(OH)2(s)在阳极上发生氧化反应Ni(OH)2(s)+OH-(aq)-e-NiOOH(s)+H2O(l),B项正确;放电时Zn在负极上发生氧化反应Zn(s)+2OH--2e-ZnO(s)+H2O(l),C项正确;在放电过程中,阴离子应向负极移动,D项错误。‎ ‎7.D　解析根据离子和电子的移动方向可知,a电极是正极,b电极是负极。放电时,负极电极反应为Zn-2e-Zn2+,正极电极反应为I2Br-+2e-2I-+Br-,显然A、B正确;充电时,b电极电极反应为Zn2++2e-Zn,每增重0.65g转移0.02mole-,根据以上分析,可知溶液中有0.02molI-被氧化,C正确;充电时,阳极接电源正极,故D错误。‎ ‎8.答案(1)KCl　(2)石墨 ‎(3)0.09 mol·L-1‎ ‎(4)Fe3++e-Fe2+　Fe-2e-Fe2+　Fe3+　Fe ‎(5)取少量溶液,滴入KSCN溶液,不出现血红色 解析(1)选择盐桥中电解质,必须满足题给信息要求——盐桥中的阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应,并且电迁移率(μ∞)应尽可能地相近。故阳离子不能选择Ca2+,阴离子不能选择HCO‎3‎‎-‎、NO‎3‎‎-‎,只有KCl最为合适。‎ ‎(2)因为电子由铁电极流向石墨电极,则铁电极为负极、石墨电极为正极。盐桥中阳离子向正极区移动,即进入石墨电极溶液中。‎ ‎(3)根据两个电极得失电子守恒,当铁电极溶液中c(Fe2+)增加0.02mol·L-1时,石墨电极发生反应:Fe3++e-Fe2+,可计算出石墨电极溶液中c(Fe2+)增加0.04mol·L-1,故此时石墨电极溶液中c(Fe2+)=0.09mol·L-1。‎ ‎(4)依据上面分析,即可分别写出石墨电极、铁电极的电极反应式。由于负极(铁电极)是单质铁失电子,而不是Fe2+失电子,则还原性Fe2+

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