2021高考化学人教版一轮复习规范演练：第八章 化学反应与能量 章末总结提升

2021高考化学人教版一轮复习规范演练：第八章 化学反应与能量 章末总结提升

www.ks5u.com 章末总结提升 一、利用盖斯定律求算反应热的方法 首先从几个相关反应方程式，通过分析找出按照怎样一个加、减代数运算式子求算出该反应式，然后将相应反应的反应热替换到以上加、减运算的式子中，便算出该反应反应热。‎ 怎样找出这个加、减代数运算式子呢？先观察待求热效应的该反应式中反应物，生成物在相关联反应式中的位置，若位置在同一边，则反应式相加，不在同一边则相减，然后观察分子式前的系数，若不一致，则在加、减式子中乘以或除以一定系数将其调整一致，即可得出代数运算式子。‎ 有时会碰到一种物质在几个反应式中都出现，可将该物质暂时放一放，先去观察其他物质，总之一定要将已知的几个相关联式子都要用一次。最后为保险起见，最好将各关联方程式代入该运算式子中实际验算一下。‎ 如已知下列热化学方程式：①Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g)　ΔH1＝－25 kJ·mol－1，②3Fe2O3(s)＋CO(g)===2Fe3O4(s)＋CO2(g)　ΔH2＝－47 kJ·mol－1，③Fe3O4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO2(g)　ΔH3＝＋19 kJ·mol－1，书写FeO(s)被CO还原成Fe和CO2的热化学方程式过程为：‎ ‎1．写出CO还原FeO的化学方程式，找出与上述化学方程式有关的热化学方程式，通过观察可知上述①②③三个热化学方程式均可应用。‎ ‎2．调整可用热化学方程式的方向和倍数并加和，该反应可用题给的三个反应来表示：×[3×①－(2×③＋②)]。‎ ‎3．该反应的焓变为ΔH＝[3ΔH1－(2ΔH3＋ΔH2)]＝×[3×(－25 kJ·mol－1)－(2×19 kJ·mol－1－47 kJ·mol－1)]＝－11 kJ·mol－1。‎ ‎4．得出所求热化学方程式并检查：FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO2(g)　ΔH＝－11 kJ·mol－1。‎ ‎　(1)二甲醚(CH3OCH3)是无色气体，可作为一种新能源。有合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制备二甲醚，其中的主要过程如下：①CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)　ΔH1＝－90.1 kJ·mol－1，②2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH2＝－24.5 kJ·mol－1，则由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为 ‎_______________________________________________________‎ ‎_____________________________________________________，‎ 根据化学反应原理，分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响_______________________________________________________‎ ‎_____________________________________________________。‎ ‎(2)白磷(P4)可由Ca3(PO4)2、焦炭和SiO2在一定条件下反应获得。相关热化学方程式如下：‎ ‎①2Ca3(PO4)2(s)＋10C(s)===6CaO(s)＋P4(s)＋10CO(g)　ΔH1＝＋3359.26 kJ·mol－1，②CaO(s)＋SiO2(s)===CaSiO3(s)　ΔH2＝－89.61 kJ·mol－1，③2Ca3(PO4)2(s)＋6SiO2(s)＋10C(s)===6CaSiO3(s)＋P4(s)＋10CO(g)　ΔH3，则ΔH3＝________kJ·mol－1。‎ 解析：(1)根据所给的热化学方程式以及盖斯定律，将①×2＋②即可得到所求的热化学方程式：2CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH＝－204.7 kJ·mol－1；该反应分子数减小，压强升高平衡右移，CO和H2的转化率增大，CH3OCH3产率增加，压强升高使CO和H2的浓度增加，反应速率增大。(2)根据所给的热化学方程式以及盖斯定律：③‎ ‎＝①＋②×6，即ΔH3＝ΔH1＋ΔH2×6＝3 359.26－89.61×6＝2 821.6 kJ·mol－1。‎ 答案：(1)2CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH＝－204.7 kJ·mol－1　压强升高平衡右移，CH3OCH3产率增加，反应速率增大　(2)2 821.6‎ ‎　(1)碘也可用作心脏起搏器电源——锂碘电池的材料，该电池反应为：2Li(s)＋I2(s)===2LiI(s)　ΔH已知：4Li(s)＋O2(g)===2Li2O(s)　ΔH1，4LiI(s)＋O2(g)===2I2(s)＋2Li2O(s)　ΔH2，则电池反应的ΔH＝____________________；碘电极作为该电池的________极。‎ ‎(2)已知：温度过高时，WO2(s)转变为WO2(g)：WO2(s)＋2H2(g)===W(s)＋2H2O(g)　ΔH＝＋66.0 kJ·mol－1，WO2(g)＋2H2(g)===W(s)＋2H2O(g)，ΔH＝－137.9 kJ·mol－1则WO2(s)===WO2(g)的ΔH＝________________。‎ 解析：(1)直接运用盖斯定律，前式减去后式，然后除以2得：ΔH＝；I2在反应中得到电子为正极。(2)根据题意可知，将反应①WO2(s)＋2H2(g)===W(s)＋2H2O(g)　ΔH＝＋66.0 kJ·mol－1和②WO2(g)＋2H2(g)===W(s)＋2H2O(g)　ΔH＝－137.9 kJ·mol－1，①－②可得WO2(s)＝WO2(g)　ΔH＝＋203.9 kJ·mol－1。‎ 答案：(1)　正 ‎(2)＋203.9 kJ·mol－1‎ 二、设计制作化学电源 ‎1．将已知的氧化还原反应拆分成为两个半反应；‎ ‎　　　　　　　反应原理 化学反应　 2FeCl3＋Fe===3FeCl2‎ 电极反应 负极(Fe)：Fe－2e－===Fe2＋‎ ‎ 正极(C或Cu)：Fe3＋＋2e－===Fe2＋‎ ‎2．根据原电池的电极反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料及电解质溶液。‎ ‎3．负极发生氧化反应，故选择还原性较强的物质作负极，即选择负极材料为铁；正极发生还原反应，故选择能导电的碳棒作正极材料。‎ ‎4．电解质溶液一般能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如空气中的氧气)。但如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥)，则左右两个容器中的电解质溶液应选择与电极材料相同的阳离子。如在铜－锌构成的原电池中，负极金属锌浸泡在含有Zn2＋的电解质溶液中，而正极铜浸泡在含有Cu2＋的电解质溶液中。‎ ‎5．按要求画出原电池装置图。‎ ‎　(1)锌锰电池(俗称干电池)在生活中的用量很大。两种锌锰电池的构造图如图所示。普通锌锰电池放电时发生的主要反应为Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnOOH。该电池中，负极材料主要是________，电解质的主要成分是________，正极发生的主要反应是______________________________________。与普通锌锰电池相比，碱性锌锰电池的优点及其理由是____________。‎ ‎(2)某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2)，导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6C＋xLi＋＋xe－===LixC6。充、放电过程中发生LiCoO2与Li1－xCoO2之间的转化，写出放电时电池反应方程式：__________________________________‎ ‎_____________________________________________________。‎ 解析：(1)根据普通锌锰电池放电时发生的主要反应：Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnOOH，失去电子的为负极，材料为锌，氯化铵为电解质，正极发生的物质为二氧化锰和铵根离子。与普通锌锰电池相比，碱性锌锰电池的负极在电池的内部，发生反应时不易发生电解质的泄露；金属易和酸发生反应，而在碱性条件下，金属的性质比较稳定，电池的使用寿命大大增强。(2)根据电化学原理可知，充放电过程中，同一个电极反应的反应类型相同，在充电时负极的电极反应：6C＋xLi＋＋xe－===LixC6，则放电时LixC6是反应物，生成C发生氧化反应，而Li1－xCoO2与LiCoO2相比，Li1－xCoO2中的Co元素的化合价较高，可知Li1－xCoO2为反应物，放电时电池反应为Li1－xCoO2＋LixC6===LiCoO2＋6C。‎ 答案：(1)Zn　NH4Cl　MnO2＋e－＋NH===MnOOH＋NH3　碱性电池不容易发生电解质溶液泄漏，因为消耗的负极改装在电池的内部；碱性电池使用寿命长，因为金属材料在碱性电解质比在酸性电解质的稳定性好 ‎(2)Li1－xCoO2＋LixC6===LiCoO2＋6C ‎　(1)原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。限选材料：ZnSO4(aq)、FeSO4(aq)、CuSO4(aq)；铜片、铁片、锌片和导线。‎ 图1‎ ‎①以铜片为电极之一，CuSO4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极__________。‎ ‎②完成原电池甲的装置示意图(见图1)，并作相应标注。要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。‎ ‎③甲乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是________，其原因是______________________________________。‎ ‎(2)铝电池性能优越，AlAgO电池可用作水下动力电源，其原理如图2所示。该电池反应的化学方程式为_______________________‎ ‎_____________________________________________________。‎ 图2‎ 解析：(1)由所给的电极材料可知，当铜片作电极时，铜片一定是正极，则负极是活泼的金属(失电子发生氧化反应)，反应的现象是电极逐渐溶解。由题给试剂，结合原电池的形成条件可知可以组合的原电池可以是：锌铜、锌铁、铁铜原电池。由图示所给电子移动方向可知左边为负极(活泼金属)、右边为正极(不活泼金属)，则组装的原电池可以如下：‎ 以Zn和Cu作电极为例，如果不用盐桥则Zn与CuSO4反应，置换出的Cu附着在Zn表面，阻碍了Zn与CuSO4的接触，不能提供稳定电流。(2)Al作负极，AgO/Ag作正极，NaOH和NaAlO2溶液是电解质溶液，所以生成物是NaAlO2、Ag、H2O。‎ 答案：(1)①电极逐渐溶解，有红色固体析出　②装置图如下　③甲　电池乙的负极可与CuSO4溶液直接反应，导致部分化学能转化为热能；电池甲的负极不与所接触的电解质溶液反应，化学能在转化为电能时损耗较小 ‎(2)2Al＋3AgO＋2NaOH===2NaAlO2＋3Ag＋H2O 三、污水处理——电浮选凝聚法 ‎1．实验装置：‎ ‎2．化学反应：‎ ‎(1)阳极：Fe－2e－===Fe2＋，2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，4Fe2＋＋10H2O＋O2===4Fe(OH)3↓＋8H＋。‎ ‎(2)阴极：2H＋＋2e－===H2↑。‎ ‎3．原理及操作：接通直流电源后，与直流电源正极相连的阳极铁失去电子生成Fe2＋，进一步被氧化，并生成Fe(OH)3沉淀，Fe(OH)3有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化的作用；与直流电源负极相连的阴极产生H2，气泡把污水中的悬浮物带到水面形成浮渣层，积累到一定厚度时刮去(或撇掉)浮渣层，即起到了浮选净化的作用。‎ ‎　(1)电镀时，镀件与电源的________极连接。化学镀的原理是利用化学反应生成金属单质沉淀在镀件表面形成的镀层。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)尿素[CO(NH2)2]是首个由无机物人工合成的有机物。人工肾脏可用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如图：‎ 电源的负极为________(填“A”或“B”)，阳极室中发生的反应依次为____________________________________________________、‎ ‎_____________________________________________________。‎ 电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将________；若两极共收集到气体13.44 L(标准状况)，则除去的尿素为________g。‎ 解析：(1)电镀时，镀层金属作电解池的阳极，镀件作电解池的阴极，与电源的负极相连镀铜是将Cu2＋变成Cu，需要加入还原剂与之反应。(2)题图中产生氯气的电极为阳极，与阳极相连的电极为正极；阳极上先产生氯气，氯气具有氧化性，尿素中的氮原子为－3价，具有还原性，两者相遇发生氧化还原反应。‎ 反应过程中实际上发生两个反应(条件略去)：2NaCl ＋ 2H2O===2NaOH ＋ Cl2↑ ＋ H2↑、CO(NH2)2＋H2O＋3Cl2===N2＋CO2＋6HCl，两方程式相加消去中间产物可得总反应方程式：CO(NH2)2＋H2O===N2↑＋CO2↑＋3H2↑，由此可知反应的最终结果是没有酸或者是碱生成，阴极室的酸碱性不会发生改变；两极产生的气体是氢气、氮气和二氧化碳，根据反应方程式若设氢气的物质的量为x，氮气和二氧化碳各为，则x＝0.36，再根据尿素和氯气的反应方程式计算出尿素的量。‎ 答案：(1)负　还原剂　(2)B　2Cl－－2e－===Cl2↑　CO(NH2)2＋H2O＋3Cl2===N2＋CO2＋6HCl　不变　7.2‎ ‎　对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。‎ ‎(1)以下为铝材表面处理的一种方法：铝材 槽液 耐蚀铝材废电解液 ‎①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是____________________________， (用离子方程式表示)。为将碱洗槽液中铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的________(填字母)。‎ a．NH3　　　　　　　 b．CO2‎ c．NaOH d．HNO3 ‎ ‎②以铝材为阳极，在H2SO4 溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应为____________________________。取少量废电解液，加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是_______________________________________________________‎ ‎____________________________________________________。‎ ‎(2)‎ 镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是___________________________________________________。‎ ‎(3)利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。‎ 若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于______处；若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为________________________________。‎ 解析：(1)①冒气泡原因是Al与NaOH反应，离子方程式：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑；使AlO生成沉淀，最好是通入CO2，若加HNO3，沉淀容易溶解。②阳极是Al发生氧化反应，要生成氧化膜，还必须有H2O参加，故电极反应式为2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋；加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀，是由于废电解液中含有Al3＋和HCO相互促进水解。(2)电镀时，阳极Cu可以发生氧化反应生成Cu2＋，以补充Cu2＋。(3)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)①2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑　b　②2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋　因Al3＋和HCO相互促进水解：Al3＋＋3HCO===Al(OH)3↓＋3CO2↑　(2)阳极Cu可以发生氧化反应生成Cu2＋，以补充溶液中的Cu2＋　(3)N　牺牲阳极的阴极保护法 ‎1．某科学家利用二氧化铈(CeO2)在太阳能作用下将H2O、CO2转变成H2、CO。其过程如下：mCeO2(m－x)CeO2·xCe＋xO2；(‎ m－x)CeO2·xCe＋xH2O＋xCO2mCeO2＋xH2＋xCO，下列说法不正确的是(　　)‎ A．该过程中CeO2没有消耗 B．该过程实现了太阳能向化学能的转化 C．下图中ΔH1＝ΔH2＋ΔH3‎ ‎　‎ D．以CO和O2构成的碱性燃料电池的负极反应式为CO＋4OH－－2e－===CO＋2H2O 解析：把两个反应相叠加就可以得到H2O＋CO2===O2＋H2＋CO，所以CeO2没有消耗，A正确；该反应实现了太阳能向化学能的转化，B正确；根据所给的关系可知ΔH3＝－(ΔH2＋ΔH1)，C错误；碱性燃料电池的总反应为2CO＋4OH－＋O2===2CO＋2H2O，负极反应是CO＋4OH－－2e－===CO＋2H2O，正极反应是O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D正确。‎ 答案：C ‎2．一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋。下列有关说法正确的是(　　)‎ A．检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动 B．若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L氧气 C．电池反应的化学方程式为CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2O D．正极上发生的反应是O2＋4e－＋2H2O===4OH－‎ 解析：电解质溶液中阳离子应向正极移动，A错误；结合正极反应式，转移0.4 mol电子时，消耗O2 0.1 mol，其在标准状况下的体积为2.24 L，B错误；酸性溶液中，正极电极反应式为O2＋4e－＋‎ ‎4H＋===2H2O，D错误。‎ 答案：C ‎3．下列有关电化学的说法不正确的是(　　)‎ A．Zn具有还原性和导电性，可用作锌锰干电池的负极材料 B．锂碘电池的电池反应为2Li(s)＋I2(s)===2LiI (s)，则碘电极作该电池的负极 C．铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生氧化反应 D．锌与稀硫酸反应时，要加大反应速率可滴加少量硫酸铜 解析：电池的电极应能导电，负极失电子，发生氧化反应，应具有还原性，A正确；碘在反应中的化合价降低，发生还原反应，碘电极作正极，B错误；铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均失电子发生氧化反应，C正确；锌与硫酸铜反应生成铜，锌、铜与稀硫酸形成原电池，可使反应速率增大，D正确。‎ 答案：B ‎4．ZnMnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2NH4Cl混合溶液。‎ ‎(1)该电池的负极材料是________。电池工作时，电子流向________(填“正极”或“负极”)。‎ ‎(2)若ZnCl2NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2＋，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是_______________________________________‎ ‎____________________________________________________。‎ 欲除去Cu2＋，最好选用下列试剂中的________(填字母)。‎ a．NaOH b．Zn c．Fe d．NH3·H2O ‎(3)MnO2的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液，其阴极的电极反应式是_______________________________‎ ‎_____________________________________________________‎ ‎____________________________________________________；‎ 若电解电路中通过2 mol电子，MnO2的理论产量为________g。‎ 解析：由(1)原电池的负极是发生氧化反应的一极：Zn－2e－===Zn2＋；电池工作时，电子从负极流向正极。(2)Zn与Cu2＋发生氧化还原反应，生成的Cu附着在Zn的表面构成铜锌原电池，增大反应速率，从而加快Zn的腐蚀。(3)电解池的阴极是发生还原反应的一极：2H＋＋2e－===H2↑；每生成1 mol MnO2需转移2 mol电子，故每通过2 mol电子，理论上生成1 mol MnO2，质量为87 g。‎ 答案：(1)Zn(或锌)　正极 ‎(2)锌与还原出的铜构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀　b ‎(3)2H＋＋2e－===H2↑　87‎ ‎5．硒是制光电池的一种原料，人体缺少硒就会得“克山病”，从电解精炼铜的阳极泥中提取硒的流程如下，请回答下列问题：‎ ‎(1)实验室中电解精炼铜的简易装置如图所示，请在图中标出电极材料和电解液的名称。‎ ‎(2)阳极泥中硒以Se、Ag2Se、Cu2Se等形式存在，Se和浓硫酸反应的化学方程式为__________________________________________‎ ‎____________________________________________________。‎ ‎(3)SeO2溶于水得H2SeO3(Ka1＝3.5×10－3，Ka2＝5.0×10－8)，亚硒酸溶液与SO2反应制硒的离子方程式为___________________；‎ 电解亚硒酸溶液可制得强酸H2SeO4，则电解时的阳极反应式为 ‎_____________________________________________________‎ ‎_____________________________________________________。‎ ‎(4)上述硒的提取过程中存在的主要问题是_________________‎ ‎_____________________________________________________‎ ‎____________________________________________________。‎ 解析：(1)电解精炼铜时粗铜作阳极，精铜作阴极，CuSO4溶液作电解液。(2)根据流程图可知硒的氧化产物为SeO2，浓硫酸的还原产物为SO2，由此可得出化学方程式。(3)根据题中提示H2SeO3是弱酸，在离子方程式中应写化学式。电解亚硒酸溶液时，阳极发生氧化反应生成硒酸。‎ 答案：(1)左侧：粗铜　右侧：精铜　电解液：硫酸铜溶液 ‎(2)Se＋2H2SO4(浓)SeO2↑＋2SO2↑＋2H2O ‎(3)H2SeO3＋2SO2＋H2O===Se＋2SO＋4H＋，H2SeO3－2e－＋H2O===SeO＋4H＋‎ ‎(4)浓硫酸的腐蚀性强；焙烧过程中产生大量有毒气体SO2‎ 污染环境(或其他合理答案)‎