2018届一轮复习鲁科版第六章化学反应与能力转化学案（含解析）
第六章 化学反应与能力转化
第1讲 化学反应的热效能
考点一 焓变与反应热
1．化学反应的实质与特征
(1)实质：反应物中化学键断裂和生成物中化学键形成。
(2)特征：既有物质变化，又伴有能量变化；能量转化主要表现为热能的变化，还表现为光能、电能等变化。
2．焓变、反应热
(1)反应热：化学反应过程中放出或吸收的能量。
(2)焓变：在恒温恒压条件下进行的反应的热效应，符号：ΔH，单位：kJ·mol－1。
3．吸热反应与放热反应
(1)从能量高低角度理解
(2)从化学键角度理解
(3)常见放热反应
①可燃物的燃烧反应；②酸碱中和反应；③大多数化合反应；④金属跟酸的置换反应；⑤物质的缓慢氧化。
(4)常见吸热反应
①大多数分解反应；②盐的水解和弱电解质的电离；③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应；④碳和水蒸气、C和CO2的反应。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)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( )
(2)物质发生化学变化都伴有能量的变化( )
(3)伴有能量变化的物质变化都是化学变化( )
(4)吸热反应在任何条件都不能发生( )
(5)Na转化为Na＋时，吸收的能量就是该过程的反应热( )
(6)水蒸气变为液态水时放出的能量就是该变化的反应热( )
(7)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( )
(8)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( )
2．在相同条件下，同质量的硫粉在空气中燃烧和在纯氧中燃烧，哪一个放出的热量多，为什么？
提示： 1.(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)× (7)× (8)√
2．在空气中燃烧放出的热量多，因在纯氧中燃烧火焰明亮，转化成的光能多，故放出的热量少。
题组一 利用图象，理清活化能与反应热的关系
1．某反应的反应过程中能量变化如图所示(图中E1表示正反应的活化能，E2表示逆反应的活化能)。下列有关叙述正确的是( )
A．该反应为放热反应
B．催化剂能改变该反应的焓变
C．催化剂能降低该反应的活化能
D．逆反应的活化能大于正反应的活化能
解析： 由题图可知，生成物的总能量高于反应物的总能量，故该反应为吸热反应；催化剂能降低该反应的活化能，但不能改变该反应的焓变；E1>E2，说明正反应的活化能大于逆反应的活化能。
答案： C
2．反应A＋B―→C(ΔH<0)分两步进行：①A＋B―→X(ΔH>0)；②X―→C(ΔH
<0)。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是( )
解析： A＋B―→C的ΔH<0，说明生成物C的能量应低于反应物A、B的能量之和，A、B两项均错误；由于A＋B―→X的ΔH>0，说明生成物X的能量应高于反应物A、B的能量之和，故C项错误，D项正确。
答案： D
速记卡片
题组二 依据共价键数及键能计算反应热
3．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： 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。
答案： D
4．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，断裂1 mol F—F、S—F键需要吸收的能量分别为160 kJ、330 kJ。则S(s)＋3F2(g)===SF6(g)的反应热ΔH为________。
解析： 断裂1 mol S—S键吸收能量280 kJ，断裂3 mol F—F键吸收能量3×160 kJ，则吸收的总能量为Q吸＝280 kJ＋3×160 kJ＝760 kJ，释放的总能量为Q放＝330 kJ×6＝1 980 kJ，由反应方程式：S(s)＋3F2(g)===SF6(g)可知，ΔH＝760 kJ/mol－1 980 kJ/mol＝－1 220 kJ/mol。
答案： －1 220 kJ/mol
速记卡片
1．熟记反应热ΔH的基本计算公式
ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量
ΔH＝反应物的总键能之和－生成物的总键能之和
2．计算物质中共价键的个数时要结合物质的结构，如1 mol晶体硅中含2 mol Si—Si键，1 mol SiO2中含4 mol Si—O键。
第九周 第1天 焓变与反应热
(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)
[概念辨析] 判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)物质的化学变化都伴随着能量的变化。 (√)
(2)在化学反应中需要加热的反应就是吸热反应。 (×)
(3)放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率。 (×)
(4)同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同。 (×)
(5)反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量。 (×)
(6)化学变化中的能量变化都是以热能形式表现出来的。 (×)
(7)物质本身所具有的能量越高，其稳定性越差。 (√)
(8)如果旧化学键断裂吸收的能量大于新化学键形成释放的能量，则该反应为放热反应。 (×)
1．下列设备工作时，将化学能转化为热能的是( )
A
B
C
D
硅太阳能电池
锂离子电池
太阳能集热器
燃气灶
解析： 硅太阳能电池工作时将光能转化为电能，A项错误；锂离子电池是化学电池，工作时将化学能转化为电能，B项错误；太阳能集热器工作时将光能转化为热能，C项错误；燃气灶工作时将化学能转化为热能，D项正确。
答案： D
2．下列反应符合如图所示的是( )
A．铝片与盐酸的反应
B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl晶体的反应
C．酸碱中和反应
D．甲烷在氧气中的燃烧
解析： 图示反应物的总能量低，故为吸热过程，只有B项符合。
答案： B
3．某学生用如图所示装置进行化学反应X＋2Y===2Z能量变化情况的研究。当往试管中滴加试剂Y时，看到U形管中液面甲处下降，乙处上升。下列关于该反应的叙述正确的是( )
①该反应为放热反应 ②生成物的总能量比反应物的总能量高 ③该反应过程可以看成是“贮存”于X、Y内部的能量转化为热量而释放出来
A．①②③ B．①③
C．①② D．③
解析： 由于试管中滴加试剂Y时，液面甲处下降，乙处上升，说明广口瓶内的压强大于大气压强，其原因是X＋2Y===2Z的反应是一个放热反应，生成物的总能量比反应物的总能量低，当X与Y混合后，由于反应放热，使广口瓶内的气体压强增大，使甲处液面下降，故选B项。
答案： B
4．已知Zn(s)＋H2SO4(aq)===ZnSO4(aq)＋H2(g) ΔH<0；则下列叙述不正确的是( )
A．该反应的ΔH值与反应物用量无关
B．该反应的化学能可以转化为电能
C．反应物的总能量高于生成物的总能量
D．该反应中反应物的化学键断裂放出能量，生成物的化学键形成吸收能量
解析： 反应放出或吸收的热量与反应物的用量成正比，但ΔH值是与化学方程式相对应的，与反应物的用量无关，与化学方程式中各物质的化学计量数有关，故A对；能自发进行的氧化还原反应中的化学能可以通过原电池转化为电能，故B对；ΔH
<0，说明反应放热，反应物的总能量高于生成物的总能量，故C对；断键时吸收能量，成键时放出能量，故D不对。
答案： D
5．已知某化学反应A2(g)＋2B2(g)===2AB2(g)(AB2的分子结构为B—A—B)的能量变化如图所示，下列有关叙述中正确的是( )
A．该反应的进行一定需要加热
B．该反应的ΔH＝－(E1－E2) kJ/mol
C．该反应中反应物的键能总和大于生成物的键能总和
D．断裂1 mol A—A键和2 mol B—B键放出E1 kJ能量
解析： 由图可知这是一个吸热反应，但发生吸热反应不一定需要加热，A错误；吸热反应ΔH>0，B错误，C正确；断键需要能量，D错误。
答案： C
6．H2和I2在一定条件下能发生反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g) ΔH＝－a kJ·mol－1。
已知：
下列说法正确的是( )
A．H2、I2和HI分子中的化学键都是非极性共价键
B．断开2 mol HI分子中的化学键所需能量约为(c＋b＋a)kJ
C．相同条件下，1 mol H2(g)和1 mol I2(g)的总能量小于2 mol HI(g)的总能量
D．向密闭容器中加入2 mol H2(g)和2 mol I2(g)，充分反应后放出的热量为2a kJ
解析： A项，HI分子中的化学键是极性键；B项，由热化学方程式可知，反应放出a kJ的能量，其中断开1 mol I2和1 mol H2中的化学键共吸收(b＋c) kJ的能量，则形成2 mol HI分子中的化学键需放出(a＋b＋c) kJ的能量，那么断开2 mol HI分子中的化学键就需吸收(a＋b＋c) kJ的能量；C项，反应是放热反应，所以1 mol H2(g)和1 mol I2(g)的总能量高于2 mol HI(g)的总能量；D项，反应是可逆反应，放出的热量应小于2a kJ。
答案： B
7.
合成氨工业的核心反应是：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝Q kJ·mol－1。反应过程中能量变化如图所示，回答下列问题：
(1)在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1和E2的变化是：E1________，E2________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)在500 ℃、2×107 Pa和催化剂条件下向一密闭容器中充入0.5 mol N2和1.5 mol H2，充分反应后，放出的热量______(填“<”、“>”或“＝”)46.2 kJ，理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)关于该反应的下列说法中，正确的是________(填字母)。
A．ΔH>0，ΔS>0 B．ΔH>0，ΔS<0
C．ΔH<0，ΔS>0 D．ΔH<0，ΔS<0
解析： (1)在反应体系中加入催化剂，降低了活化能，故E1和E2均减小。(3)根据题给的图象可以看出，合成氨的反应为放热反应，故ΔH<0；又因为合成氨的反应为气体体积减小的反应，故ΔS<0；所以选D。
答案： (1)减小 减小
(2)< 此反应为可逆反应，0.5 mol N2和1.5 mol H2不可能完全反应，所以放出的热量小于46.2 kJ (3)D
考点二 热化学方程式
1．概念：表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。
2．意义：表明了化学反应中的物质变化和能量变化。
如2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
表示在25 ℃、101 kPa条件下，2_mol_H2(g)和1_mol_O2(g)完全反应生成2_mol_H2O(l)，放出571.6_kJ的热量。
3．书写热化学方程式的“五步”
1．已知：H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH1＝a kJ·mol－1
则H2(g)＋Cl2(g)===HCl(g)与2HCl(g)===H2(g)＋Cl2(g)的焓变ΔH2、ΔH3分别是多少？
2．已知：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－92 kJ·mol－1，kJ·mol－1的含义是什么？若1 mol N2和3 mol H2在一定条件下发生反应，放出的热量等于92 kJ吗？
3．胶状液氢(主要成分是H2和CH4)有望用于未来的运载火箭和空间运输系统。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气体，放出890.3 kJ的热量。
请写出上述所涉及到的两个反应的热化学方程式：
(1)________________________________________________________________________，
(2)________________________________________________________________________。
提示： 1.ΔH2＝ kJ·mol－1 ΔH3＝－a kJ·mol－1。
2．表示每摩尔反应发生完成后所放出的热量；不等，该反应是可逆反应，不能进行完全，放出的热量小于92 kJ。
3．(1)H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1
(2)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ·mol－1
题组一 依据吸、放热数值书写热化学方程式
1．(1)已知拆开1 mol H—H键、1 mol N—H键、1 mol NN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)发射飞船的火箭推进器中盛有强还原剂液态肼(N2H4)和强氧化剂液态双氧水。当它们混合反应时，即产生大量氮气和水蒸气，并放出大量热。已知0.4 mol液态肼与足量的液态双氧水反应，生成氮气和水蒸气放出356.652 kJ的热量。反应的热化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析： (1)N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g) ΔH＝(946＋436×3－391×6)kJ·mol－1＝－92 kJ·mol－1。
(2)首先根据题意写出化学方程式
N2H4＋2H2O2===N2↑＋4H2O↑
再计算1 mol N2H4反应放出的热量为
×1 mol＝891.63 kJ，
标明物质的聚集状态，表示出ΔH，并检查。
答案： (1)N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)
ΔH＝－92 kJ·mol－1
(2)N2H4(l)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(g)
ΔH＝－891.63 kJ/mol。
题组二 依据能量图象书写热化学方程式
2．一定条件下，在水溶液中1 mol Cl－、ClO(x＝1,2,3,4)的能量(kJ)相对大小如下图所示。
(1)D是________(填离子符号)。
(2)B―→A＋C反应的热化学方程式为__________________(用离子符号表示)。
解析： (1)由图可知D中Cl元素化合价为＋7价，D为ClO。(2)B―→A＋C，即ClO－发生歧化反应生成Cl－和ClO，由得失电子守恒可得：3ClO－===ClO＋2Cl－，反应热为：ΔH＝E(ClO)＋2E(Cl－)－3E(ClO－)＝63 kJ·mol－1＋0－3×60 kJ·mol－1＝－117 kJ·mol－1，所以热化学方程式为：3ClO－(aq)===ClO(aq)＋2Cl－(aq) ΔH＝－117 kJ·mol－1。
答案： (1)ClO
(2)3ClO－(aq)===ClO(aq)＋2Cl－(aq)
ΔH＝－117 kJ·mol－1
3．化学反应N2＋3H2===2NH3的能量变化如图所示(假设该反应反应完全)
试写出N2(g)和H2(g)反应生成NH3(l)的热化学方程式。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案： N2(g)＋3H2(g)===2NH3(l) ΔH＝－2(c＋b－a)kJ·mol－1
题组三 “五”看，快速判断热化学方程式的正误
4．下列热化学方程式书写正确的是(ΔH的绝对值均正确)( )
A．C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g) ΔH＝－1 367.0 kJ/mol(燃烧热)
B．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l) ΔH＝＋57.3 kJ/mol(中和热)
C．S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－296.8 kJ/mol(反应热)
D．2NO2===O2＋2NO ΔH＝＋116.2 kJ/mol(反应热)
解析： 本题考查热化学方程式的正误判断。选项A，H2O的状态是不稳定的气态，不是表示燃烧热的热化学方程式；选项B，中和热为放热反应，ΔH＝－57.3 kJ/mol；选项C，S燃烧生成SO2的反应是放热反应，ΔH<0，同时也注明了物质的聚集状态等，正确；选项D，未注明物质的聚集状态，错误。
答案： C
速记卡片
判断热化学方程式正误的“5看”
一看状态―→看各物质的聚集状态是否正确；
二看符号―→看ΔH的“＋”、“－”是否正确；
三看单位―→看反应热的单位是否为kJ/mol；
四看数值―→看反应热数值与化学计量数是否相对应；
五看概念―→看燃烧热、中和热的热化学方程式。
第2天 热化学方程式
(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)
[概念辨析] 判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)热化学方程式中，化学计量数只代表物质的量，不代表分子数。(√)
(2)对于可逆反应，热化学方程式后的ΔH代表前面的化学计量数对应物质的量的物质完全反应时的热效应。(√)
(3)正逆反应的ΔH相等。(×)
(4)反应条件(点燃或加热)对热效应有影响，所以热化学方程式必须注明反应条件。(×)
(5)比较ΔH大小，只需比较数值，不用考虑正负号。(×)
(6)热化学方程式中的化学计量数与ΔH成正比。(√)
(7)物质的状态不同ΔH的数值也不同。(√)
(8)当反应逆向进行时，其反应热与正反应热的反应热数值相等，符号相反。(√)
1．根据碘与氢气反应的热化学方程式，下列判断正确的是( )
①I2(g)＋H2(g)2HI(g) ΔH＝－9.48 kJ·mol－1
②I2(s)＋H2(g)2HI(g) ΔH＝＋26.48 kJ·mol－1
A．254 g I2(g)中通入2 g H2(g)，反应放热9.48 kJ
B．当反应②吸收52.96 kJ热量时，转移2 mol e－
C．反应②的反应物总能量比反应①的反应物总能量低
D．1 mol固态碘与1 mol气态碘所含能量相差17.00 kJ
解析： 碘与氢气的反应为可逆反应，故254 g I2(g)中通2 g H2(g)，反应放出的热量小于9.48 kJ，A项错误；当反应②吸收52.96 kJ热量时，转移电子的物质的量应为4 mol，B项错误；同种物质在固态时所具有的能量低于在气态时所具有的能量，C项正确；②－①得：I2(s)===I2(g) ΔH＝＋35.96 kJ·mol－1，故1 mol固态碘与1 mol气态碘所含能量相差35.96 kJ，D项错误。
答案： C
2．已知在1×105 Pa、298 K条件下，2 mol氢气燃烧生成水蒸气，放出484 kJ热量，下列热化学方程式正确的是( )
A．H2O(g)===H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋242 kJ·mol－1
B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－484 kJ·mol－1
C．H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝＋242 kJ·mol－1
D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝＋484 kJ·mol－1
解析： H2燃烧是放热反应，ΔH<0，C、D错误；题中注明生成水蒸气，B项中生成液态水，错误；根据题意热化学方程式应为2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－484 kJ·mol－1，推出H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝－242 kJ·mol－1，该反应的逆反应ΔH>0，则A正确。
答案： A
3．下列有关热化学方程式的叙述正确的是( )
A．已知2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－483.6 kJ/mol，则氢气的燃烧热为241.8 kJ/mol
B．已知C(石墨，s)===C(金刚石，s) ΔH>0，则金刚石比石墨稳定
C．含20.0 g NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出28.7 kJ的热量，则表示该反应中和热的热化学方程式为NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l) ΔH＝－57.4 kJ/mol
D．已知2C(s)＋2O2(g)===2CO2(g) ΔH1,2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH2，则ΔH1>ΔΗ2
解析： A项，表示燃烧热时生成的水应为液态；B项，由热化学方程式知金刚石具有的能量高，金刚石不如石墨稳定；D项，忽视了放热反应的ΔH为负值；C项正确。
答案： C
4.
已知：2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566 kJ/mol
Na2O2(s)＋CO2(g)===Na2CO3(s)＋O2(g) ΔH＝－226 kJ/mol
根据以上热化学方程式判断，下列说法正确的是( )
A．CO的燃烧热为283 kJ
B．上图可表示由CO生成CO2的反应过程和能量关系
C．2Na2O2(s)＋2CO2(s)===2Na2CO3(s)＋O2(g) ΔH>－452 kJ/mol
D．CO(g)与Na2O2(s)反应放出509 kJ热量时，电子转移数为6.02×1023
解析： 燃烧热的单位应是kJ/mol，A项错误；图中没有标注物质的物质的量，B项错误；由CO2(s)===CO2(g) ΔH>0及盖斯定律可知，C项正确；当反应放出509 kJ热量时，参加反应的CO为1 mol，电子转移数为2×6.02×1023，D项错误。
答案： C
5．判断下列热化学方程式书写是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”(注：焓变数据均正确)
(1)CaCO3(s)===CaO＋CO2(g) ΔH＝＋177.7 kJ( )
(2)C(s)＋H2O(s)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝－131.3 kJ·mol－1( )
(3)C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH＝－110.5 kJ·mol－1( )
(4)CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－283 kJ·mol－1( )
(5)2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1( )
(6)500 ℃、30 MPa下，将0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)置于密闭容器中充分反应生成NH3(g)，放热19.3 kJ，其热化学方
程式为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－38.6 kJ·mol－1( )
答案： (1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)√ (6)×
6．(1)4.0 g硫粉在O2中完全燃烧放出37 kJ的热量，该反应的热化学方程式为________________________________________________________________________。
(2)在25 ℃、101 kPa下，1 g C8H18(辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时，放出48.40 kJ的热量，该反应的热化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)在25 ℃、101 kPa下，已知SiH4气体在氧气中完全燃烧后恢复至原状态，平均每转移1 mol电子放热190.0 kJ，该反应的热化学方程式为________________________________________________________________________。
答案： (1)S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－296 kJ·mol－1
(2)C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)
ΔH＝－5 517.6 kJ·mol－1
(3)SiH4(g)＋2O2(g)===SiO2(s)＋2H2O(l)
ΔH＝－1 520.0 kJ·mol－1
7．下图是NO2(g)和CO(g)反应生成CO2(g)和NO(g)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： 由图可知，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： NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g) ΔH＝－234 kJ·mol－1
考点三 燃烧热、中和热及能源
1．燃烧热
(1)概念：25 ℃、101 kPa时，1_mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的能量。
(2)单位：kJ·mol－1。
(3)意义：C的燃烧热为393.5 kJ·mol－1，表示在25 ℃、101 kPa条件下，1_mol_C完全燃烧生成CO2气体时放出393.5_kJ热量。
(4)元素燃烧生成的稳定氧化物：
C―→CO2(g)、H―→H2O(l)、S―→SO2(g)。
2．中和热
3．中和反应反应热的测定
(1)装置：(请在横线上填写仪器名称)
(2)计算公式
ΔH＝－kJ·mol－1
t1——起始温度，t2——终止温度。
(3)注意事项
①泡沫塑料板和碎泡沫塑料(或纸条)的作用是保温隔热，减少实验过程中的热量损失。
②为保证酸完全中和，采取的措施是使碱稍过量。
4．能源
1．上图装置中碎泡沫塑料(或纸条)及泡沫塑料板的作用是什么？
2．怎样用环形玻璃搅拌棒搅拌溶液，不能用铜丝搅拌棒代替的理由是什么？
3．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)太阳能是清洁能源( )
(2)化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能( )
(3)农村用沼气池产生的沼气作燃料属于生物质能的利用( )
(4)人类利用的能源都是通过化学反应获得的( )
(5)随着科技的发展，氢气将成为主要能源之一( )
(6)粮食作物是制乙醇燃料的重要原料( )
(7)化石燃料属于可再生能源，不影响可持续发展( )
(8)开发利用各种新能源，减少对化石燃料的依赖，可以降低空气中PM2.5的含量( )
(9)开发太阳能、水能、风能、可燃冰等新能源，减少使用煤、石油等化石燃料( )
(10)低碳生活注重节能减排，尽量使用太阳能等代替化石燃料，减少温室气体的排放( )
提示： 1.保温、隔热，减少实验过程中热量的损失。
2．实验时应用环形玻璃搅拌棒上下搅动；因为铜传热快，热量损失大，所以不能用铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒。
3．(1)√ (2)√ (3)√ (4)× (5)√ (6)√ (7)× (8)√ (9)√ (10)√
题组一 理解燃烧热和中和热
1．在25 ℃、101 kPa下，1 g H2完全燃烧生成液态水时放出142.9 kJ热量，表示H2燃烧热的热化学方程式为：
________________________________________________________________________，
H2的燃烧热为________________________________________________________________________。
答案： H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ/mol 285.8 kJ/mol
2．已知稀溶液中，1 mol H2SO4与NaOH溶液恰好完全反应时，放出114.6 kJ热量，写出表示H2SO4与NaOH反应生成1 mol H2O的热化学方程式________________________________________________________________________。
答案： H2SO4(aq)＋NaOH(aq)===Na2SO4(aq)＋H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ/mol
3．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)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( )
(2)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( )
(3)CO(g)的燃烧热是283.0 kJ·mol－1，则2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)反应的ΔH＝＋2×283.0 kJ·mol－1( )
(4)氢气的燃烧热为285.5 kJ·mol－1，则电解水的热化学方程式为2H2O(l)2H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋285.5 kJ·mol－1( )
答案： (1)× (2)× (3)√ (4)×
题组二 中和热测定误差分析和数据处理
4．某实验小组用0.50 mol·L－1 NaOH溶液和0.50 mol·L－1硫酸溶液进行反应热的测定。
(1)写出该反应的热化学方程式[生成1 mol H2O(l)时的反应热为－57.3 kJ·mol－1]：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)取50 mL NaOH溶液和30 mL硫酸溶液进行实验，实验数据如下表。
①请填写下表中的空白：
温度
次数
起始温度t1/℃
终止温度t2/℃
温度差平均
值(t2－t1)/℃
H2SO4
NaOH
平均值
1
26.2
26.0
26.1
30.1
2
27.0
27.4
27.2
33.3
3
25.9
25.9
25.9
29.8
4
26.4
26.2
26.3
30.4
②近似认为0.50 mol·L－1 NaOH溶液和0.50 mol·L－1硫酸溶液的密度都是1.0 g·mL－1，中和后生成溶液的比热容c＝4.18 J/(g·℃)。则生成1 mol H2O(l)时的反应热ΔH＝________(取小数点后一位)。
③上述实验数值结果与－57.3 kJ·mol－1有偏差，产生偏差的原因不可能是(填字母)________。
a．实验装置保温、隔热效果差
b．量取NaOH溶液的体积时仰视读数
c．分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
d．用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度
解析： (2)①第2组数据偏差较大，应舍去，其他三组的温度差平均值为4.0 ℃。
②ΔH＝－＝－53.5 kJ·mol－1。
③放出的热量小可能是散热、多次加入碱或起始温度读的较高等原因。
答案： (1)H2SO4(aq)＋2NaOH(aq)===Na2SO4(aq)＋2H2O(l) ΔH＝－114.6 kJ·mol－1
(2)①4.0 ②－53.5 kJ·mol－1 ③b
速记卡片
中和热测定的易错细节
(1)中和热不包括离子在水溶液中的生成热、物质的溶解热、电解质电离时的热效应。
(2)酸碱溶液应当用稀溶液(0.1～0.5 mol·L－1)。若溶液浓度过大，溶液中阴、阳离子间的相互牵制作用就大，电离程度达不到100%，这样使酸碱中和时产生的热量会消耗一部分补偿电离时所需的热量，造成较大误差。
(3)使用两只量筒分别量取酸和碱。
(4)使用同一支温度计，分别先后测量酸、碱及混合液的最高温度，测完一种溶液后，必须用水冲洗干净并用滤纸擦干。
(5)取多次实验t1、t2的平均值代入公式计算，而不是结果的平均值，计算时应注意单位的统一。
第3天 燃烧热 中和热 能源
(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)
[概念辨析] 判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)燃烧热是指1 mol可燃物的反应热。(×)
(2)甲烷的标准燃烧热为－890.3 kJ·mol－1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－890.3 kJ·mol－1。(×)
(3)表示中和热的热化学方程式：NaOH＋HCl===NaCl＋H2O ΔH＝－57.3 kJ·mol－1。(×)
(4)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，放出的热量大于57.3 kJ。(√)
(5)已知H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝－241.8 kJ·mol－1，则H2的燃烧热为241.8 kJ·mol－1(×)
(6)强酸的稀溶液与强碱的稀溶液反应生成1 mol H2O放出的热量为57.3 kJ·mol－1，弱酸与强碱的稀溶液反应生成1 mol H2O放出的热量为12.1 kJ·mol－1，这是由于有一部分热量用于弱酸的电离。(√)
(7)碳燃烧的稳定产物为CO。(×)
(8)H2SO4与Ba(OH)2溶液反应放出的热量是5.12 kJ，那么该反应的中和热为5.12 kJ/mol。(×)
1．下列图示关系不正确的是( )
解析： 燃烧热和中和热是并列关系，均属于反应热，A项正确；一次能源和二次能源是并列关系，而非交叉关系，B项错误；氧化还原反应有放热反应和吸热反应，非氧化还原反应也有放热反应和吸热反应，C项正确；根据能源的分类可知，D项正确。
答案： B
2．为了测量某酸碱反应的中和热，计算时至少需要的数据是( )
①酸的浓度和体积 ②碱的浓度和体积 ③比热容 ④反应后溶液的质量 ⑤生成水的物质的量 ⑥反应前后温度变化
⑦操作所需的时间
A．①②③④ B．①③④⑤
C．③④⑤⑥ D．全部
解析： 写出在测量并计算反应放出的热量时用到的公式为：Q＝mcΔt，理解各符号表示的物理意义即可：m表示④反应后溶液的质量，c表示③比热容，Δt表示⑥反应前后温度变化，C正确。
答案： C
3．1.5 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 B．－1 500 kJ
C．－2 000 kJ/mol D．－2 000 kJ
解析： 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：1/0.025×50 kJ/mol＝2 000 kJ/mol，即二甲基肼的燃烧热ΔH＝－2 000 kJ/mol。
答案： C
4．下列说法不正确的是( )
A．在25 ℃、101 kPa下，1 mol S和2 mol S的燃烧热相等
B．已知反应H2S(g)＋aO2(g)===X＋cH2O(l) ΔH，若ΔH表示该反应的燃烧热，则X为SO2(g)
C．由H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔΗ＝－241.8 kJ·mol－1可知，H2(g)的燃烧热为241.8 kJ·mol－1
D．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，放出的热量大于57.3 kJ
解析： 燃烧热是1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，据此可知A、B项正确、C项错误；因浓硫酸在稀释时还要放出一部分热量，故D项正确。
答案： C
5．已知反应：①101 kPa时，2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221 kJ/mol；②稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ/mol。下列结论正确的是( )
A．碳的燃烧热ΔH<－110.5 kJ/mol
B．①的反应热为221 kJ/mol
C．稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热ΔH＝－2×57.3 kJ/mol
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： 对于强酸、强碱的稀溶液发生中和反应生成1 mol H2O的中和热ΔH＝－57.3 kJ/mol，C错误；由于2C(s)＋O2(g)===2CO(g)生成的CO不是稳定的氧化物，因此ΔH＝－＝－110.5 kJ/mol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，A正确。
答案： A
6．将V1 mL 1.0 mol·L－1盐酸溶液和V2 mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液的温度，实验结果如图所示(实验中始终保持V1＋V2＝50 mL)。下列叙述正确的是( )
A．做该实验时环境温度为22 ℃
B．该实验表明化学能可以转化为热能
C．NaOH溶液的浓度约是1.00 mol·L－1
D．该实验表明有水生成的反应都是放热反应
解析： 由图可知，加入5 mL盐酸时混合液的温度达到22 ℃，故环境的温度应低于22 ℃；反应放热，由化学能转化为热能；恰好反应时放出热量最多，NaOH溶液的浓度为＝1.5 mol·L－1；有水生成的反应不一定是放热反应，如Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O是吸热反应。
答案： B
7．(1)已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热ΔH分别为－285.8 kJ·mol－1、－283.0 kJ·mol－1和－726.5 kJ·mol－1。
请回答下列问题：
①用太阳能分解10 mol水消耗的能量是________kJ；
②甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
(2)已知：TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(l)＋O2(g) ΔH＝＋140 kJ·mol－1
2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221 kJ·mol－1
写出TiO2和焦炭、氯气反应生成液态TiCl4和CO气体的热化学反应方程式：________________________________________________________________________。
解析： (1)①根据氢气的燃烧热写出热化学方程式：
H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH1＝－285.8 kJ·mol－1①，
则分解10 mol水消耗能量为2 858 kJ。
②根据燃烧热再写出热化学方程式：
CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH2＝－726.5 kJ·mol－1②
CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH3＝－283.0 kJ·mol－1③
方程式②－③可得：CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l)，则ΔH＝ΔH2－ΔH3＝－726.5 kJ·mol－1－(283.0 kJ·mol－1)＝－443.5 kJ·mol－1。
(2)根据盖斯定律将第一个反应和第二个反应相加即得该热化学反应方程式：
TiO2(s)＋2C(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(l)＋2CO(g)
ΔH＝－81 kJ·mol－1。
答案： (1)①2 858 ②CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l) ΔH＝－443.5 kJ·mol－1
(2)TiO2(s)＋2C(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(l)＋2CO(g) ΔH＝－81 kJ·mol－1
考点四 有关反应热的比较与计算
1．ΔH的比较
比较ΔH的大小时需考虑正负号，对放热反应，放热越多，ΔH越小；对吸热反应，吸热越多，ΔH越大。
2．反应热的有关计算
(1)根据热化学方程式计算：反应热与反应物的物质的量成正比。
(2)根据燃烧热数据计算：Q＝燃烧热×n(可燃物的物质的量)
(3)根据盖斯定律计算。
试比较下列各组ΔH的大小。
(1)同一反应，生成物状态不同时
A(g)＋B(g)===C(g) ΔH1<0
A(g)＋B(g)===C(l) ΔH2<0
则ΔH1________ΔH2(填“>”、“<”或“＝”，下同)。
(2)同一反应，反应物状态不同时
S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1<0
S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2<0
则ΔH1________ΔH2。
(3)两个有联系的不同反应相比
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1<0
C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH2<0
则ΔH1________ΔH2。
提示： (1)> (2)< (3)<
题组一 利用盖斯定律书写热化学方程式
1．甲醇合成反应：
(ⅰ)CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)
ΔH1＝－90.1 kJ·mol－1
(ⅱ)CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)
ΔH2＝－49.0 kJ·mol－1
水煤气变换反应：
(ⅲ)CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)
ΔH3＝－41.1 kJ·mol－1
二甲醚合成反应：
(ⅳ)2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)
ΔH4＝－24.5 kJ·mol－1
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______________________。
解析： (ⅰ)式×2＋(ⅳ)式即得：2CO(g)＋4H2(g)===H2O(g)＋CH3OCH3(g) ΔH＝－204.7 kJ·mol－1。
答案： 2CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)
ΔH＝－204.7 kJ·mol－1
速记卡片
利用盖斯定律书写热化学方程式的思维建模
题组二 利用盖斯定律计算反应热
2．2CO(g)＋4H2(g)===2CH4(g)＋O2(g) ΔH＝＋71 kJ/mol
CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l) ΔH＝－90.5 kJ/mol
已知CH4(g)的燃烧热为890 kJ/mol，则CH3OH(l)的燃烧热为( )
A．1 528 kJ/mol B．764 kJ/mol
C．382 kJ/mol D．无法计算
解析： CH3OH(l)的燃烧热的热化学方程式为CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH。将题给热化学方程式分别编号为①和②，将甲烷的燃烧热的热化学方程式编号为③：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890 kJ/mol ③；根据盖斯定律，(③×2＋①)/2－②得：CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔΗ＝－764 kJ/mol，即CH3OH(l)的燃烧热为764 kJ/mol。
答案： B
题组三 利用盖斯定律推断ΔH间的关系
3．在1 200 ℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应：
①H2S(g)＋O2(g)===SO2(g)＋H2O(g) ΔH1
②2H2S(g)＋SO2(g)===S2(g)＋2H2O(g) ΔH2
③H2S(g)＋O2(g)===S(g)＋H2O(g) ΔH3
④2S(g)===S2(g) ΔH4
则ΔH4的正确表达式为( )
A．ΔH4＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)
B．ΔH4＝(3ΔH3－ΔH1－ΔH2)
C．ΔH4＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)
D．ΔH4＝(ΔH1－ΔH2－3ΔH3)
解析： 给题中方程式依次编号为①、②、③、④，①＋②－③×3得 3S(g)===S2(g) (ΔH1＋ΔH2－3ΔH3) 故2S(g)===S2(g) ΔH4＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)。
答案： A
4．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： 根据题意知，CuSO4·5H2O溶于水的热化学方程式为CuSO4·5H2O(s)===Cu2＋(aq)＋SO(aq)＋5H2O(l) ΔH1>0；CuSO4(s)溶于水的热化学方程式为CuSO4(s)===Cu2＋(aq)＋SO(aq)，ΔH2<0；根据盖斯定律知，CuSO4·5H2O受热分解的热化学方程式为：CuSO4·5H2O(s)===CuSO4(s)＋5H2O(l)，ΔH3＝ΔH1－ΔH2>0。A.根据上述分析知，ΔH2<ΔH3，错误；B.根据上述分析知，ΔH1<ΔH3，正确；C.根据上述分析知，ΔH3＝ΔH1－ΔH2，错误；D.根据上述分析知，ΔH1－ΔH2<ΔH3，错误。
答案： B
第4天 有关反应热的比较与计算
(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)
1．根据以下热化学方程式：
2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－Q1 kJ/mol
2H2S(g)＋O2(g)===2S(s)＋2H2O(l) ΔH＝－Q2 kJ/mol
2H2S(g)＋O2(g)===2S(s)＋2H2O(g) ΔH＝－Q3 kJ/mol
判断Q1、Q2、Q3三者关系正确的是( )
A．Q1>Q2>Q3 B．Q1>Q3>Q2
C．Q3>Q2>Q1 D．Q2>Q1>Q3
解析： 等质量的H2S完全燃烧比不完全燃烧放出的热量多，故Q1>Q2；等质量的H2O(l)比H2O(g)能量低，所以Q2>Q3，则有Q1>Q2>Q3，故A项正确。
答案： A
2．已知：HCN(aq)与NaOH(aq)反应的ΔH＝－12.1 kJ·mol－1；HCl(aq)与NaOH(aq)反应的ΔΗ＝－55.6 kJ·mol－1。
则HCN在水溶液中电离的ΔH等于( )
A．－67.7 kJ·mol－1 B．－43.5 kJ·mol－1
C．＋43.5 kJ·mol－1 D．＋67.7 kJ·mol－1
解析： 由题意可知：①HCN(aq)＋OH－(aq)===CN－(aq)＋H2O(l) ΔH＝－12.1 kJ·mol－1；②H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－55.6 kJ·mol－1。应用盖斯定律，①－②可得：HCN(aq)===H＋(aq)＋CN－(aq) ΔH＝＋43.5 kJ·mol－1，故C项正确。
答案： C
3．已知下列热化学方程式：
Zn(s)＋O2(g)===ZnO(s) ΔH1
Hg(l)＋O2(g)===HgO(s) ΔH2
Zn(s)＋HgO(s)===Hg(l)＋ZnO(s) ΔH3
则ΔH3的值为( )
A．2ΔH2－ΔH1 B．2ΔH1－ΔH2
C．ΔH1－ΔH2 D．ΔH2－ΔH1
解析： 根据盖斯定律可知，反应热只与始态和终态有关，与过程无关，用第一式减去第二式即得第三式，故C项正确。
答案： C
4．在298 K、100 kPa时，已知：2H2O(g)===O2(g)＋2H2(g) ΔH1
Cl2(g)＋H2(g)===2HCl(g) ΔH2
2Cl2(g)＋2H2O(g)===4HCl(g)＋O2(g) ΔH3
则ΔH3与ΔH1和ΔH2之间的关系正确的是( )
A．ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2 B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2
C．ΔH3＝ΔH1－ΔH2 D．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2
解析： 据题可知，第三个反应是第一个反应与第二个反应的两倍之和，故ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2，故A项正确。
答案： A
5．实验室用4 mol SO2与2 mol O2进行下列反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－196.64 kJ·mol－1，当放出314.624 kJ的热量时，SO2的转化率为( )
A．40% B．50%
C．80% D．90%
解析： 2 mol SO2和1 mol O2完全反应时，放出的热量为196.64 kJ，当放出314.624 kJ的热量时，有3.2 mol SO2参与反应，转化率为80%。
答案： C
6．已知3.6 g碳在6.4 g氧气中燃烧，至反应物耗尽，测得放出热量a kJ。又知道12.0 g碳完全燃烧，放出热量为b kJ。则热化学方程式C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH，则ΔH等于( )
A．－(a－b)kJ·mol－1 B．－(a＋b)kJ·mol－1
C．－(5a－0.5b)kJ·mol－1 D．－(10a－b)kJ·mol－1
解析： 根据题意得两个化学方程式：①3C(s)＋2O2(g)===2CO(g)＋CO2(g) ΔH＝－10a kJ·mol－1；②C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－b kJ·mol－1；则(①－②)整理得C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH＝－(5a－0.5b) kJ·mol－1，故C项正确。
答案： C
7．2SO2(g)＋O2(g)===2SO3(g)反应过程的能量变化如图所示。
已知1 mol SO2(g)氧化为1 mol SO3(g)的ΔH＝－99 kJ·mol－1。请回答下列问题：
(1)图中A、C分别表示______________、________________，E的大小对该反应的反应热有无影响？________；
(2)该反应通常用V2O5作催化剂，加V2O5会使图中B点升高还是降低？________，理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
(3)图中ΔH＝________kJ·mol－1；
(4)已知单质硫的燃烧热ΔH＝－296 kJ·mol－1，计算由S(s)生成1 mol SO3(g)的ΔH________(写出计算过程)。
答案： (1)反应物总能量 生成物总能量 无
(2)降低 催化剂(V2O5)改变了反应的历程，使活化能E降低
(3)－198 (4)S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1＝－296 kJ·mol－1，
SO2(g)＋1/2O2(g)===SO3(g) ΔH2＝－99 kJ·mol－1，
S(s)＋3/2O2(g)===SO3(g) ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝－395 kJ·mol－1
8．(1)室温下，2 g苯(C6H6)完全燃烧生成液态水和CO2，放出83.6 kJ的热量，写出1 mol C6H6燃烧的热化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
若1 g水蒸气转化成液态水时放出2.44 kJ的热量，则室温下1 mol C6H6完全燃烧生成水蒸气时的ΔH为______。
(2)已知：Fe2O3(s)＋C(s)===CO2(g)＋2Fe(s)
ΔH＝＋234.1 kJ/mol
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ/mol
则2Fe(s)＋O2(g)===Fe2O3(s)的ΔH为__________。
(3)已知下列两个热化学方程式：
H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ/mol
C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－2 220.0 kJ/mol
①实验测得H2和C3H8的混合气体共5 mol，完全燃烧生成液态水时放热6 262.5 kJ，则混合气体中H2和C3H8的体积之比约为________。
②已知：H2O(l)===H2O(g) ΔH＝＋44.0 kJ/mol，求丙烷燃烧生成CO2和气态水的ΔH：__________。
解析： (1)C6H6(l)＋O2(g)===3H2O(l)＋6CO2(g) ΔH＝－83.6 kJ÷＝－3 260.4 kJ/mol。若1 g水蒸气转化成液态水时放出2.44 kJ的热量，则H2O(l)===H2O(g) ΔH＝＋2.44 kJ÷＝43.92 kJ/mol，故1 mol C6H6完全燃烧生成水蒸气时的ΔH＝－3 260.4 kJ/mol＋3×43.92 kJ/mol＝－3 128.64 kJ/mol。(2)由第二个热化学方程式×减去第一个热化学方程式得2Fe(s)＋O2(g)===Fe2O3(s) ΔH＝×(－393.5 kJ/mol)－(＋234.1 kJ/mol)＝－824.35 kJ/mol。(3)①设氢气和丙烷的物质的量分别为x mol和y mol，则有：，解得x≈2.5，y≈2.5，故x∶y≈1∶1。②H2O(l)===H2O(g) ΔH＝＋44.0 kJ/mol，C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－2 220.0 kJ/mol，根据盖斯定律，由上面第一个热化学方程式×4＋上面第二个热化学方程式可得出丙烷燃烧生成CO2和H2O(g)的热化学方程式为C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－2 044.0 kJ/mol。
答案： (1)C6H6(l)＋O2(g)===3H2O(l)＋6CO2(g)
ΔH＝－3 260.4 kJ/mol －3 128.64 kJ/mol
(2)－824.35 kJ/mol (3)①1∶1 ②－2 044.0 kJ/mol
[浙江高考题]煤炭燃烧过程中会释放出大量的SO2，严重破坏生态环境。采用一定的脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形式固定，从而降低SO2的排放。但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应，降低了脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下：
CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)
ΔH1＝＋218.4 kJ·mol－1(反应Ⅰ)
CaSO4(s)＋4CO(g)CaS(s)＋4CO2(g)
ΔH2＝－175.6 kJ·mol－1(反应Ⅱ)
[高考还可以这样考]
(1)反应Ⅰ是放热反应还是吸热反应？________，能否通过反应Ⅰ判断等物质的量的CO、CO2具有能量的高低？________。
(2)碳的燃烧热为393.50 kJ·mol－1，写出表示C燃烧热的热化学方程式________________________________________________________________________。
(3)已知CO转化成CO2的能量关系如图所示。写出该反应的热化学方程式________________________________________________________________________。
(4)依据反应Ⅰ、Ⅱ确定反应CaO(s)＋3CO(g)＋SO2(g)===CaS(s)＋3CO2(g) ΔH＝________kJ·mol－1。
(5)已知反应：C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH1
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2
试比较ΔH1和ΔH2的大小________。
答案： (1)吸热 不能
(2)C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ·mol－1
(3)2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566 kJ·mol－1
(4)－394 (5)ΔH1>ΔH2
[课堂随笔]
周六 排查训练
(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)
1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)太阳能是清洁能源 ( )
(2)化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能( )
(3)农村用沼气池产生的沼气作燃料属于生物质能的利用 ( )
(4)人类利用的能源都是通过化学反应获得的 ( )
(5)随着科技的发展，氢气将成为主要能源之一 ( )
(6)食用植物体内的淀粉、蛋白质等属于直接利用能源 ( )
(7)粮食作物是制乙醇燃料的重要原料 ( )
(8)化石燃料属于可再生能源，不影响可持续发展( )
(9)开发利用各种新能源，减少对化石燃料的依赖，可以降低空气中PM2.5的含量 ( )
(10)开发太阳能、水能、风能、可燃冰等新能源，减少使用煤、石油等化石燃料 ( )
(11)低碳生活注重节能减排，尽量使用太阳能等代替化石燃料，减少温室气体的排放 ( )
答案： (1)√ (2)√ (3)√ (4)× (5)√ (6)×
(7)√ (8)× (9)√ (10)√ (11)√
2．(2015·重庆高考)黑火药是中国古代的四大发明之一，其爆炸的热化学方程式为：S(s)＋2KNO3(s)＋3C(s)===K2S(s)＋N2(g)＋3CO2(g)
ΔH＝x kJ·mol－1
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x为( )
A．3a＋b－c B．c－3a－b
C．a＋b－c D．c－a－b
解析： ①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝a kJ·mol－1
②S(s)＋2K(s)===K2S(s) ΔH2＝b kJ·mol－1
③2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s)
ΔH3＝c kJ·mol－1
S(s)＋2KNO3(s)＋3C(s)===K2S(s)＋N2(g)＋3CO2(g) ΔH＝x kJ·mol－1
根据盖斯定律：②－③＋3×①可得：S(s)＋2KNO3(s)＋3C(s)===K2S(s)＋N2(g)＋3CO2(g)
ΔH＝(3a＋b－c) kJ·mol－1，故x＝3a＋b－c，选项A正确。
答案： A
3．(2015·海南化学)已知丙烷的燃烧热ΔH＝－2 215 kJ·mol－1。若一定量的丙烷完全燃烧后生成1.8 g水，则放出的热量约为( )
A．55 kJ B．220 kJ
C．550 kJ D．1 108 kJ
解析： 丙烷的燃烧热是指1 mol丙烷完全燃烧生成4 mol H2O(l)和3 mol CO2时放出的热量为2 215 kJ，若生成1.8 g H2O，则放出的热量为2 215× kJ＝55.375 kJ≈55 kJ，A项正确。
答案： A
4．(2015·新课标全国卷Ⅱ，27(1))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
H—H
C—O
C O
H—O
C—H
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①中，生成1 mol CH3OH时需要形成3 mol C—H键、1 mol C—O键和1 mol O—H键，则放出的热量为：(413×3＋343＋465) kJ＝2 047 kJ，需要断开1 mol C O键和2 mol H—H键，吸收的热量为：(1 076＋436×2) kJ＝1 948 kJ，则该反应为放热反应，ΔH1＝(1 948－2 047) kJ·mol－1＝－99 kJ·mol－1；根据盖斯定律，ΔH3＝ΔH2－ΔH1＝(－58＋99) kJ·mol－1＝＋41 kJ·mol－1。
答案： －99 ＋41
5．[2014·新课标全国卷，28(1)(2)]乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯气相直接水合法或间接水合法生产。回答下列问题：
(1)间接水合法是指先将乙烯与浓硫酸反应生成硫酸氢乙酯(C2H5OSO3H)，再水解生成乙醇。写出相应反应的化学方程式：________________________________________________________________________。
(2)已知：
①甲醇脱水反应2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH1＝－23.9 kJ·mol－1
②甲醇制烯烃反应2CH3OH(g)===C2H4(g)＋2H2O(g) ΔH2＝－29.1 kJ·mol－1
③乙醇异构化反应C2H5OH(g)===CH3OCH3(g)
ΔH3＝＋50.7 kJ·mol－1
则乙烯气相直接水合反应C2H4(g)＋H2O(g)===C2H5OH(g)的ΔH＝__________kJ·mol－1。
与间接水合法相比，气相直接水合法的优点是：______________________。
解析： (1)根据题意可得乙烯与浓硫酸反应生成硫酸氢乙酯C2H5OSO3H的方程式：CH2===CH2＋H2SO4(浓)===C2H5OSO3H；C2H5OSO3H＋H2O===C2H5OH＋H2SO4；
(2)①－②－③，整理可得C2H4(g)＋H2O(g)===C2H5OH(g)，ΔH＝(－23.9－29.1－50.7) kJ·mol－1＝－45.5 kJ·mol－1；与间接水合法相比，气相直接水合法的优点是污染小，腐蚀性小等。
答案： (1)CH2===CH2＋H2SO4(浓)===C2H5OSO3H；C2H5OSO3H＋H2O===C2H5OH＋H2SO4
(2)－45.5 污染小，腐蚀性小等
6．[2014·北京理综，26(3)]将NO2(g)转化为N2O4(l)，再制备浓硝酸。
(1)已知：2NO2(g)N2O4(g) ΔH1；2NO2(g)N2O4(l) ΔH2
下列能量变化示意图中，正确的是(选填字母)________。
(2)N2O4与O2、H2O化合的化学方程式是________________________________________________________________________。
解析： (1)等质量的N2O4(g)具有的能量高于N2O4(l)，因此等量NO2(g)生成N2O4(l)时放出的热量多，只有A项符合题意。
(2)N2O4与氧气、水反应生成硝酸，化学方程式为：2N2O4＋O2＋2H2O===4HNO3；
答案： (1)A
(2)2N2O4＋O2＋2H2O===4HNO3
7．[2014·安徽理综，25(3)]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________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案： 4CuCl(s)＋O2(g)===2CuCl2(s)＋2CuO(s)
ΔH＝－177.6 kJ·mol－1
周日 滚动强化训练(范围：第九周)
(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)
1．能源分类相关图如图所示，下列四组选项中，全部符合图中阴影部分的能源是( )
A．煤炭、石油、沼气 B．水能、生物能、天然气
C．太阳能、风能、潮汐能 D．地热能、海洋能、核能
答案： C
2．下列对化学反应的认识错误的是( )
A．会引起化学键的变化 B．会产生新的物质
C．必然引起物质状态的变化 D．必然伴随着能量的变化
答案： C
3. 据报道，科学家开发出了利用太阳能分解水的新型催化剂。下列有关水分解过程的能量变化示意图正确的是( )
解析： 水分解属于吸热反应，反应物的总能量要低于生成物的总能量，催化剂可以降低活化能，催化反应中间态的能量要低于非催化反应中间态的能量。A项属于放热反应，错误；B项，属于吸热反应，且正确表示了催化反应的特点，正确；C项，反应前后没有明显的热量变化，错误；D项，属于吸热反应，但其所表示的催化反应特征不正确，错误。
答案： B
4．已知一定条件下断裂或生成某些化学键的能量关系如下表：
断裂或生成的化学键
能量数据
断裂1 mol H2分子中的化学键
吸收能量436 kJ
断裂1 mol Cl2分子中的化学键
吸收能量243 kJ
形成1 mol HCl分子中的化学键
释放能量431 kJ
对于反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)，下列说法正确的是( )
A．该反应的反应热ΔH>0
B．生成1 mol HCl时反应放热431 kJ
C．氢气分子中的化学键比氯气分子中的化学键更牢固
D．相同条件下，氢气分子具有的能量高于氯气分子具有的能量
解析： 断裂1 mol H—H吸收436 kJ能量，断裂1 mol Cl—Cl吸收243 kJ能量，共吸收能量为436 kJ＋243 kJ＝679 kJ，生成2 mol H—Cl时放出2×431 kJ＝862 kJ能量，放出的能量大于吸收的能量，故该反应的反应热ΔH<0，A项错误；生成1 mol HCl时反应放热＝91.5 kJ，B项错误；断裂1 mol H—H吸收的能量大于断裂1 mol Cl—Cl吸收的能量，故C项正确，D项错误。
答案： C
5．反应A(g)＋2B(g)===C(g)的反应过程中的能量变化如图所示。曲线a表示不使用催化剂时反应的能量变化，曲线b表示使用催化剂后反应的能量变化。下列相关说法正确的是( )
A．该反应是吸热反应
B．催化剂改变了该反应的焓变
C．催化剂降低了该反应的活化能
D．该反应的焓变ΔH＝－510 kJ·mol－1
解析： 根据图象可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，因此是放热反应，A项错误；催化剂能降低反应的活化能，但不能改变反应热，C项正确，B项错误；该反应的反应热是419 kJ/mol－510 kJ/mol＝－91 kJ/mol，D项错误。
答案： C
6．已知热化学方程式：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－Q kJ·mol－1(Q>0)。下列说法正确的是( )
A．相同条件下，2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)所具有的能量小于2 mol SO3
(g)所具有的能量
B．将2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)置于一密闭容器中充分反应后，放出热量为Q kJ
C．增大压强或升高温度，该反应过程放出更多的热量
D．若将一定量SO2(g)和O2(g)置于某密闭容器中充分反应后放热Q kJ，则此过程中有2 mol SO2(g)被氧化
解析： 由于SO2和O2反应放热，所以相同条件下，2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)所具有的能量大于2 mol SO3(g)所具有的能量，A项错误；SO2和O2的反应是可逆反应，将2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)置于一密闭容器中充分反应后，参加反应的SO2小于2 mol，放出的热量小于Q kJ，B项错误；增大压强，该平衡向正反应方向移动，放出热量更多，升高温度，该平衡向逆反应方向移动，放出热量减少，C项错误。
答案： D
7．物质(tBuNO)2在正庚烷溶剂中发生如下反应：(tBuNO)22(tBuNO) ΔH＝＋50.5 kJ·mol－1，Ea＝90.4 kJ·mol－1。下列图象合理的是( )
解析： 由实验测得该反应的ΔH＝＋50.5 kJ·mol－1，可知该反应是吸热反应，则反应物的总能量低于生成物的总能量。可排除能量关系图B和C，又依据活化能Ea＝90.4 kJ·mol－1，Ea－ΔH<50.5 kJ·mol－1，能量关系图A中，Ea－ΔH>50.5 kJ·mol－1，Ea与ΔH的比例不对，而能量关系图D是合理的。
答案： D
8．半导体工业用石英砂作原料通过三个重要反应生产单质硅：
＋2C(s)===＋2CO(g) ΔH1＝＋682.44 kJ/mol
＋2Cl2(g)===SiCl4(l) ΔH2＝－657.01 kJ/mol
SiCl4(l)＋2Mg(s)===2MgCl2(s)＋ ΔH3＝－625.63 kJ/mol
生产1.00 kg纯硅放出的热量为( )
A．－21 435.71 kJ B．－600.20 kJ
C．＋21 435.71 kJ D．＋1 965.10 kJ
解析： 首先将由石英砂制纯硅的不同途径画成示意图：根据盖斯定律：ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝－600.20 kJ·mol－1，生产1.00 kg纯硅放出热量为×600.20 kJ·mol－1＝21 435.71 kJ。
答案： C
9．白磷与氧气可发生如下反应：P4＋5O2===P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为：P—P a kJ·mol－1、P—O b kJ·mol－1、P===O c kJ·mol－1、O===O d kJ·mol－1。根据下图所示的分子结构和有关数据估算该反应的ΔH，其中正确的是( )
A．(6a＋5d－4c－12b) kJ·mol－1 B．(4c＋12b－6a－5d) kJ·mol－1
C．(4c＋12b－4a－5d) kJ·mol－1 D．(4a＋5d－4c－12b) kJ·mol－1
解析： 化学键断裂吸收的能量为(6a＋5d) kJ，化学键生成放出的能量为(12b＋4c) kJ。而反应热＝破坏旧化学键吸收的能量－形成新化学键释放的能量，所以ΔH＝(6a＋5d)－(12b＋4c)＝(6a＋5d－4c－12b) kJ/mol，故A项正确。
答案： A
10．一定条件下，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)＋O2(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
解析： 根据题意，放出161.9 kJ热量时生成的CO2的物质的量为5 mol·L－1×0.1 L÷2＝0.25 mol，所以ΔH＝－161.9 kJ·mol－1×16＝－2 590.4 kJ·mol－1，B项正确。
答案： B
11．下图是金属镁和卤素反应的能量变化图(反应物和产物均为298 K时的稳定状态)。下列选项中不正确的是( )
A．Mg与F2反应的ΔS<0
B．MgF2(s)＋Br2(l)===MgBr2(s)＋F2(g)
ΔH＝＋600 kJ·mol－1
C．MgBr2与Cl2反应的ΔH<0
D．化合物的热稳定性顺序：MgI2 >MgBr2>MgCl2>MgF2
解析： 根据图象可写出有关的热化学方程式分别为：Mg(s)＋I2(s)===MgI2(s) ΔH＝－364 kJ·mol－1 ①；Mg(s)＋Br2(l)===MgBr2(s) ΔH＝－524 kJ·mol－1 ②；Mg(s)＋Cl2(g)===MgCl2(s) ΔH＝－641.3 kJ·mol－1 ③；Mg(s)＋F2(g)===MgF2(s) ΔH＝－1 124 kJ·mol－1 ④，显然Mg与F2反应的ΔS<0，A正确；②－④得：MgF2(s)＋Br2(l)===MgBr2(s)＋F2(g) ΔH＝＋600 kJ·mol－1，B正确；③－②得：MgBr2(s)＋Cl2(g)===MgCl2(s)＋Br2(l) ΔH＝－117.3 kJ·mol－1，C正确；由于各反应的反应物总能量相同，根据能量越低越稳定原则，反应的ΔH越小说明生成物的能量越低，生成物越稳定，因此各化合物的热稳定性顺序为MgI2
Co>Ag，则氧化性关系为：Cd2＋B>C>D>E B．A>C>D>B>E
C．C>A>B>D>E D．B>D>C>A>E
答案： B
速记卡片
比较金属活泼性的“3”种方法
(1)根据原电池：一般情况下，负极大于正极。
(2)根据电解池：易得电子的金属阳离子，相应金属的活动性较弱。
(3)根据金属活动性顺序表。
题组三 加快氧化还原反应的速率
4．把适合题意的图象填在横线上(用A、B、C、D表示)
(1)将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t (min)的关系是____________。
(2)将过量的两份锌粉a、b分别加入定量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是____________。
(3)将(1)中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液，其他条件不变，则图象是____________。
解析： 加入CuSO4溶液，Zn置换出Cu，形成原电池，加快反应速率，(1)a中Zn减少，H2体积减小；(2)中由于H2SO4定量，产生H2的体积一样多；(3)当把CuSO4溶液改成CH3COONa溶液时，由于CH3COO－＋H＋CH3COOH，a中c(H＋)减少，反应速率减小，但产生H2的体积不变，所以C项正确。
答案： (1)A (2)B (3)C
速记卡片
改变Zn与H＋反应速率的方法
(1)加入Cu或CuSO4，形成原电池，加快反应速率，加入Cu不影响Zn的量，但加入CuSO4，Zn的量减少，是否影响产生H2的量，应根据Zn、H＋的相对量多少判断。
(2)加入强碱弱酸盐，由于弱酸根与H＋反应，使c(H＋)减小，反应速率减小，但不影响产生H2的量。
第十周 第1天 原电池工作原理及应用
(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)
[概念辨析] 判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)自发进行的氧化还原反应一定都能设计成原电池。(×)
(2)原电池中电流的产生是发生氧化还原反应引起的。 (√)
(3)两种活泼性不同的金属组成原电池的两极，活泼金属一定作负极。(×)
(4)把铜片和铁片靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面产生气泡。 (√)
(5)构成原电池两个电极的材料必须是两种金属。(×)
(6)电子通过导线由锌流向铜，通过硫酸溶液时，被氢离子得到，放出氢气。(×)
(7)在Zn与稀硫酸反应时，加入少量CuSO4溶液，能使产生H2的反应速率加快。(√)
(8)铜、锌原电池工作时，若有13 g锌溶解，则电路中有0.2 mol电子通过。 (×)
1．下列过程属于化学能转化为电能的是( )
A．行人踩踏发电瓷砖(原理是利用行人踩踏地板产生的振动来发电)
B．iPhone5手机电池放电
C．汽车发电机中汽油燃烧
D．氢氧化钠与盐酸反应
解析： A选项，动能转化为电能，错误；B选项，化学能转化为电能，正确；C选项，化学能转化为动能，错误；D选项，化学能转化为热能，错误。
答案： B
2．Y、Z都是金属，把X投入Z的硝酸盐溶液中，X的表面有Z析出。X与Y组成原电池时，Y为电池的负极。X、Y、Z三种金属的活泼性顺序为( )
A．X>Y>Z B．X>Z>Y
C．Y>X>Z D．Y>Z>X
答案： C
3．某原电池总反应的离子方程式是2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
，不能实现该反应的原电池是( )
A．正极是Cu，负极是Fe，电解质是FeCl3溶液
B．正极是C，负极是Fe，电解质是Fe(NO3)3溶液
C．正极是Fe，负极是Zn，电解质是Fe2(SO4)3溶液
D．正极是Ag，负极是Fe，电解质是FeCl3溶液
解析： C项的总反应式为3Zn＋2Fe3＋===2Fe＋3Zn2＋，故选C项。
答案： C
4.
如右图所示的装置，在盛有水的烧杯中，铁圈和银圈的连接处吊着一根绝缘的细丝，使之平衡，小心地从烧杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是( )
A．铁圈和银圈左右摇摆不定 B．保持平衡
C．铁圈向下倾斜 D．银圈向下倾斜
解析： 铁圈和银圈两种活动性不同的金属相互连接组成闭合回路，放入CuSO4溶液中，构成了原电池，活泼金属铁作负极，失电子生成Fe2＋进入溶液中质量减轻：Fe－2e－===Fe2＋，电子传给了银圈，溶液中的Cu2＋在银圈上得电子生成铜单质而增重，Cu2＋＋2e－===Cu，所以铁圈向上倾斜，银圈向下倾斜。
答案： D
5．如下图是Zn和Cu组成的原电池示意图，某小组做完该实验后，在读书卡片上作了如下记录，其中合理的是( )
卡片：No.10 Date：2017－3－11
实验记录：①导线中电流方向：锌→铜。
②铜极上有气泡产生。
③锌片变薄。
实验结论：④Zn为正极，Cu为负极。
⑤铜比锌活泼。
⑥H＋向铜片移动
A．①②③ B．④⑤⑥
C．③④⑤ D．②③⑥
解析： 由图可知，该电池反应为：Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，活泼金属Zn作负极，Cu作正极；外电路中电流由正极流向负极，①、④、⑤错误；Zn失去电子被氧化成Zn2＋，失去的电子经外电路流向正极，溶液中的H＋在正极上得到电子，析出H2，②、③、⑥正确。
答案： D
6.
如图所示，在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是( )
A．外电路的电流方向为X→外电路→Y
B．若两电极分别为Fe和碳棒，则X为碳棒，Y为Fe
C．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应
D．若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为X>Y
解析： 外电路的电子流向为X→外电路→Y，电流方向与其相反，A项错误；若两电极分别为Fe和碳棒，则Y为碳棒，X为Fe，B项错误；X极失电子，作负极，Y极上发生的是还原反应，X极上发生的是氧化反应，C项错误；电解质溶液为稀硫酸，两金属作电极，谁活泼谁作负极，D项正确。
答案： D
7．(1)将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液。请画出产生H2的体积V(L)与时间t (min)的关系图象。
(2)将上面(1)题中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液，其他条件不变，请画出产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系图象。
(3)将过量的两份锌粉a、b分别加入定量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，请画出产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系图象。
答案：
8．由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。
装置
现象
二价金属A
不断溶解
C的质量
增加
A上有气
体产生
根据实验现象回答下列问题：
(1)装置甲中负极的电极反应式是________________________________________________________________________。
(2)装置乙中正极的电极反应式是________________________________________________________________________。
(3)装置丙中溶液的pH________________________________________________________________________(填“变大”、“变小”或“不变”)。
(4)四种金属活泼性由强到弱的顺序是________________________________________________________________________。
解析： 甲、乙、丙均为原电池装置。依据原电池原理，甲中A不断溶解，则A为负极、B为正极，活泼性A>B；乙中C极增重，即析出Cu，则B为负极，活泼性B>C；丙中A上有气体即H2产生，则A为正极，活泼性D>A，随着H＋的消耗，pH变大。
答案： (1)A－2e－===A2＋ (2)Cu2＋＋2e－===Cu
(3)变大 (4)D>A>B>C
考点三 化学电源
1．一次电池(碱性锌锰干电池)
碱性锌锰干电池的工作原理如图：
负极(Zn)，电极反应式：
Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2
正极(MnO2)，电极反应式：
2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－
总反应：
Zn＋2MnO2＋2H2O===Zn(OH)2＋2MnOOH
2．二次电池(以铅蓄电池为例)
(1)放电时的反应
①负极反应：Pb＋SO－2e－===PbSO4
②正极反应：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O
③总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O
(2)充电时的反应
①阴极反应：PbSO4＋2e－===Pb＋SO
②阳极反应：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO
③总反应：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4
3．燃料电池
氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。
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
1．可充电电池充电时电极与外接电源的正、负极如何连接？
2．(1)氢氧燃料电池以KOH溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将________，溶液的pH________。(填“减小”、“增大”或“不变”)
(2)氢氧燃料电池以H2SO4溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将________，溶液的pH________。(填“减小”、“增大”或“不变”)
提示： 1.可充电电池充电时的电极接法为：
2．(1)减小 减小 (2)减小 增大
题组一 化学电源中电极反应式的书写
1.[2015·新课标全国卷Ⅱ，26(1)]酸性锌锰干电池是一种一次性电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生MnOOH。该电池的正极反应式为____________________，电池反应的离子方程式为______________________。
答案： MnO2＋H＋＋e－===MnOOH
2MnO2＋Zn＋2H＋===2MnOOH＋Zn2＋
2．LiSOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4SOCl2。电池的总反应可表示为4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2↑。
请回答下列问题。
(1)电池的负极材料为____________，发生的电极反应为________________________________________________________________________。
(2)电池正极发生的电极反应为________________________________________________________________________。
答案： (1)锂 4Li－4e－===4Li＋
(2)2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑
速记卡片
一般电极反应式的书写模式
题组二 燃料电池电极反应式的书写
3．以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反应式的书写方法：
(1)酸性条件
燃料电池总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O①
燃料电池正极反应式：O2＋4H＋＋4e－===2H2O②
负极反应式为________________________________________________________________________。
(2)碱性条件
燃料电池总反应式：CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O①
燃料电池正极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－②
负极反应式为________________________________________________________________________。
(3)固体电解质(高温下能传导O2－)
燃料电池总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O①
燃料电池正极反应式：O2＋4e－===2O2－②
负极反应式为________________________________________________________________________。
(4)熔融碳酸盐(如：熔融K2CO3)环境下
电池总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O①
正极电极反应式：O2＋2CO2＋4e－===2CO②
电池负极反应式： 。
解析： (1)酸性条件：①－②×2即得负极反应式。
(2)碱性条件：①－②×2即得负极反应式。
(3)①－②×2得负极反应式。
(4)①－②×2得负极反应式。
答案： (1)CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋
(2)CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O
(3)CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O
(4)CH4＋4CO－8e－===5CO2＋2H2O
速记卡片
熟记“离子趋向”，抓住“电荷守恒”，熟练书写燃料电池电极反应式
(1)阳离子趋向正极，在正极上参与反应，在负极上生成(如H＋)；阴离子趋向负极，在负极上参与反应，在正极上生成(如：OH－、O2－、CO)。
(2)“－ne－”是正电荷，“＋ne－”是负电荷，依据电荷守恒配平其他物质的系数。
(3)电池总反应式＝正极反应式＋负极反应式。 考点四 盐桥原电池的专题突破
1．盐桥电池的构成特点
(1)一般情况下，金属插入其可溶性盐溶液中，组成负极和正极。
(2)为使溶液保持电中性，盐桥中离子的定向迁移构成了电流通路。
(3)盐桥电池的两个电极材料可以不同，也可以相同，但环境绝对不同。
2．盐桥的作用
(1)使整个装置构成闭合回路，代替两溶液直接接触。
(2)平衡电荷。如在Zn/ZnSO4—Cu/CuSO4原电池中Zn失去电子形成Zn2＋进入ZnSO4溶液，ZnSO4溶液中因Zn2＋增多而带正电荷。同时，CuSO4溶液则由于Cu2＋变成Cu，使得SO相对较多而带负电荷。通过盐桥中阴阳离子定向移动而使两半电池电解质溶液中正负电荷守恒而保持电中性。
3．单池原电池和盐桥原电池的对比
(1)图1和图2两装置的相同点
负极：Zn－2e－===Zn2＋
正极：Cu2＋＋2e－===Cu
总反应：Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋
(2)不同点
图1中Zn在CuSO4溶液中直接接触Cu2＋，会有一部分Zn与Cu2＋直接反应，该装置中既有化学能和电能的转化，又有一部分化学能转化成了热能，装置的温度会升高。
图2中Zn和CuSO4溶液在两个池子中，Zn与Cu2＋不直接接触，不存在Zn与Cu2＋直接反应的过程，所以仅是化学能转化成了电能，电流稳定，且持续时间长。
(3)关键点：盐桥原电池中，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区。
在有盐桥的铜锌原电池中，电解质溶液的选择为什么要与电极材料的阳离子相同？如Zn极对应的是硫酸锌，能不能是氯化铜或者氯化钠？
提示： 可以，如果该溶液中溶质的阳离子对应的金属单质比电极强的话没有问题。因为负极区发生的反应只是Zn的溶解而已。但是如果比电极弱的话，例如硫酸铜，锌就会置换出铜，在表面形成原电池，减少供电量。使用盐桥就是为了避免这种情况，至于电解液要跟电极相同那只是一个做题的技巧，具体问题具体分析就行。
1．如图所示，杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中保持平衡，然后小心地向水槽中滴入浓CuSO4溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中，不考虑两球的浮力变化)( )
A．杠杆为导体或绝缘体时，均为A端高B端低
B．杠杆为导体或绝缘体时，均为A端低B端高
C．当杠杆为导体时，A端低B端高
D．当杠杆为导体时，A端高B端低
解析： 当杠杆为导体时，构成原电池，Fe作负极，Cu作正极，电极反应式分别为负极：Fe－2e－===Fe2＋，正极：Cu2＋＋2e－===Cu，铜球增重，铁球质量减轻，杠杆A低B高。
答案： C
2．能量之间可相互转化：电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能，而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。
①完成原电池甲的装置示意图(见下图)，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。
②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________。
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________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案： ①
②电极逐渐溶解变细
③甲 Zn和Cu2＋不直接接触，避免两种物质直接发生反应，从而避免了化学能转化为热能，提高电池效率
第2天 化学电源 电极反应式的书写
(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)
[概念辨析] 判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)燃料电池中通入燃料的一极为负极。 (√)
(2)氢氧燃料电池(酸性电解质)中O2通入正极，电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。(√)
(3)原电池中的电解液一定参与反应。 (×)
(4)碱性锌锰电池属于二次电池。 (×)
(5)二次电池充电时，电池负极接电源的正极。 (×)
(6)氢氧燃料电池分为酸性和碱性两种，其总反应是相同的。 (√)
(7)甲烷燃料电池在碱性条件下也能得到CO2气体。(×)
(8)新型化学电源是将化学能转化为电能的装置。(√)
1．下列化学电池不易造成环境污染的是( )
A．氢氧燃料电池 B．锌锰电池
C．镍镉电池 D．铅蓄电池
答案： A
2．下面是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是( )
A．上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池
B．干电池在长时间使用后，锌筒被破坏
C．铅蓄电池工作过程中，每通过2 mol电子，负极质量减轻207 g
D．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
解析： 选项A正确。在干电池中，Zn作负极，被氧化，B正确。氢氧燃料电池不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内，且工作的最终产物是水，故氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源，D正确。C项忽略了硫酸铅在该极上析出，该极质量应该增加而非减小。
答案： C
3.(2015·江苏化学，10)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是( )
A．反应CH4＋H2O3H2＋CO，每消耗1 mol CH4转移12 mol电子
B．电极A上H2参与的电极反应为：H2＋2OH－－2e－===2H2O
C．电池工作时，CO向电极B移动
D．电极B上发生的电极反应为：O2＋2CO2＋4e－===2CO
解析： CH4中的C为－4价，反应后生成的CO中C为＋2价，每消耗1 mol CH4转移6 mol e－，A项错误；从装置图看，电池工作过程中没有OH－参与，B项错误；该燃料电池中，电极B为正极，电极A为负极，电池工作时，CO移向负极，C项错误；在电极B上O2得到电子与CO2反应转化为CO，D项正确。
答案： D
4．一种燃料电池中发生的化学反应为在酸性溶液中甲醇与氧气作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是( )
A．CH3OH(g)＋O2(g)－2e－===H2O(l)＋CO2(g)＋2H＋(aq)
B．O2(g)＋4H＋(aq)＋4e－===2H2O(l)
C．CH3OH(g)＋H2O(l)－6e－===CO2(g)＋6H＋(aq)
D．O2(g)＋2H2O(l)＋4e－===4OH－
解析： 甲醇燃料电池是甲醇在负极发生氧化反应，氧气在正极发生还原反应，故B、D错误；A项不是电极反应式。
答案： C
5．研究人员最近发现了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl。下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是( )
A．正极反应式：Ag＋Cl－－e－===AgCl
B．每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子
C．Na＋不断向“水”电池的负极移动
D．AgCl是还原产物
解析： Ag作负极，负极反应式为Ag＋Cl－－e－===AgCl，A项错误；每生成1 mol Na2Mn5O10有2 mol Ag生成，故转移2 mol电子，B项正确；溶液中阳离子向正极移动，C项错误；AgCl是氧化产物，D项错误。
答案： B
6．综合如图判断，下列说法正确的是( )
A．装置Ⅰ和装置Ⅱ中负极反应均是Fe－2e－===Fe2＋
B．装置Ⅰ和装置Ⅱ中正极反应均是O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．装置Ⅰ和装置Ⅱ中盐桥中的阳离子均向右侧烧杯移动
D．放电过程中，装置Ⅰ左侧烧杯和装置Ⅱ右侧烧杯中溶液的pH均增大
解析： 装置Ⅰ中，由于Zn比Fe活泼，所以Zn作原电池的负极，电极反应式为2Zn－4e－===2Zn2＋；Fe作正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。由于正极有OH－生成，因此溶液的pH增大。装置Ⅱ中，Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋；Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑。正极由于不断消耗H＋，所以溶液的pH逐渐增大。据此可知A、B皆错，D正确。在原电池的电解质溶液中，阳离子移向正极，所以C错误。
答案： D
7．(1)今有反应2H2＋O22H2O，构成燃料电池，则负极通入的气体是________，正极通入的气体是________，电极反应式为________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________。
(2)如把KOH改为稀H2SO4作电解质溶液，则电极反应式为
________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________。
(1)和(2)的电解液不同，反应进行后，其溶液的pH各有何变化？ ________________________________________________________________________。
(3)如把H2改为甲烷、KOH作导电物质，则电极反应式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________。
答案： (1)H2 O2 负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O
正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
(2)负极：2H2－4e－===4H＋
正极：O2＋4H＋＋4e－===2H2O (1)变小，(2)变大
(3)负极：CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O
正极：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－
8．如图所示，在不同的电解质溶液中可以组成不同的电池。
(1)①当电解质溶液为稀硫酸时，Fe电极是________(填“正”或“负”)极，其电极反应式为
________________________________________________________________________。
②当电解质溶液为NaOH溶液时，Al电极是________(填“正”或“负”)极，其电极反应式为
________________________________________________________________________。
(2)若把铝改为锌，电解质溶液为浓硝酸，则Fe电极是____________(填“正”或“负”)极，其电极反应式为________________________________________________________________________。
解析： (1)①电解质溶液是稀硫酸时，Al电极是负极，Fe电极是正极，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑。②当电解质溶液是NaOH溶液时，铝与NaOH溶液反应，而Fe不反应，故铝作原电池的负极，电极反应式为Al－3e－＋4OH－===[Al(OH)4]－。
(2)把铝改为锌，用浓硝酸作电解质溶液，铁遇浓硝酸发生钝化，则Fe电极是正极，Zn电极是负极，Fe电极上的电极反应式为NO＋2H＋＋e－===NO2↑＋H2O。
答案： (1)①正 2H＋＋2e－===H2↑
②负 Al－3e－＋4OH－===[Al(OH)4]－
(2)正 NO＋2H＋＋e－===NO2↑＋H2O
[海南高考题]新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2，电解质溶液为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图所示。
[高考还可以这样考]
(1)通入甲烷的一极作原电池的________极(填“正”或“负”下同)，通入O2的一极作原电池的________极。
(2)该甲烷燃料电池中，负极反应式为____________________，正极反应式为______________________。
(3)电池工作时，燃料电池中OH－向哪一极移动？K＋向哪一极移动？________。
(4)甲烷燃料电池工作时，若某一电极上消耗11.2 L(标准状况下)的CH4气体，线路中转移电子的个数是多少？________。
(5)若将甲烷燃料电池的电解质溶液由KOH溶液改为稀硫酸，试分别写出其正、负极的电极反应式。________。
(6)闭合K开关后，a、b电极上均有气体产生，其中b极得到的气体是什么？________。
答案： (1)负 正
(2)CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O 2O2＋4H2O＋8e－===8OH－
(3)OH－向负极移动 K＋向正极移动 (4)4NA
(5)负极：CH4＋2H2O－8e－===CO2＋8H＋
正极：2O2＋8H＋＋8e－===4H2O
(6)H2
[课堂随笔]
第3讲 电解池 金属的腐蚀与保护
考点一 电解原理
1．电解：使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。
2．电解池(也叫电解槽)
电解池是把电能转化为化学能的装置。
3．电解池的组成和工作原理(电解CuCl2溶液)
总反应方程式：CuCl2Cu＋Cl2↑
4．电子和离子移动方向
(1)电子：从电源负极流向电解池的阴极；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。
5．阴、阳两极放电顺序
(1)阴极：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋。
(2)阳极：活泼电极>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子。
分析电解下列物质的过程，并总结电解规律(用惰性电极电解)。
电解质(水溶液)
电极方程式
被电解的物质
总化学方程式或离子方程式
电解质浓度
溶液pH
电解质溶液复原
含氧酸
(如H2SO4)
阳极：__________
阴极：__________
加______
强碱(如NaOH)
加______
阳极：_______阴极：_______
活泼金属的
含氧酸盐
(如KNO3、
Na2SO4)
阳极：__________
阴极：__________
加______
无氧酸
(如HCl)，
除HF外
阳极：__________
阴极：__________
不活泼金属
的无氧酸盐
(如CuCl2)，
除氟化物外
阳极：__________
阴极：__________
加______
活泼金属的
无氧酸盐
(如NaCl)
阳极：__________
阴极：__________
生成新电解质
不活泼金属
的含氧酸盐
(如CuSO4)
阳极：__________
阴极：__________
2Cu2＋＋2H2O
2Cu＋
O2↑＋4H＋
生成新电解质
加________或_______
(1)电解过程中放H2生碱型和放O2生酸型的实质是什么？在放H2生碱型的电解中，若滴入酚酞试液，哪一极附近溶液变红？
(2)①上表中要使电解后的NaCl溶液复原，滴加盐酸可以吗？
②上表中要使电解后的CuSO4溶液复原，加入Cu(OH)2固体可以吗？
(3)在框图推断中若出现“A＋H2OB＋C＋D”的模式，则A一般可能为什么物质？
提示： (从左到右，从上到下)4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 4H＋＋4e－===2H2
↑ 水 2H2OO2↑＋2H2↑ 增大 减小 H2O 4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 4H＋＋4e－===2H2↑ 水 2H2OO2↑＋2H2↑ 增大 增大 H2O 4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 4H＋＋4e－===2H2↑ 水 2H2OO2↑＋2H2↑ 增大 不变 H2O 2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H＋＋2e－===H2↑ 酸 2HClCl2↑＋H2↑ 减小 增大 通入HCl气体 2Cl－－2e－===Cl2↑ Cu2＋＋2e－===Cu 盐 CuCl2Cu＋Cl2↑ 减小 CuCl2 2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H＋＋2e－===H2↑ 水和盐 2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－ 增大 通入HCl气体 4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 2Cu2＋＋4e－===2Cu 水和盐 减小 CuO CuCO3
(1)放H2生碱型实质是水电离出H＋在阴极上放电，破坏了阴极附近水的电离平衡，使OH－浓度增大，若滴入酚酞试液，阴极附近溶液变红；放O2生酸型的实质是水电离出OH－在阳极上放电，破坏了阳极附近水的电离平衡，使H＋浓度增大。电解质溶液的复原应遵循“从溶液中析出什么补什么”的原则，即从溶液中析出哪种元素的原子，则应按比例补入哪些原子。
(2)①电解NaCl溶液时析出的是等物质的量的Cl2和H2，所以应通入氯化氢气体，加入盐酸会引入过多的水。
②若通电一段时间，CuSO4未电解完(即Cu2＋未全部放电)，使溶液复原应加入CuO，而加入Cu(OH)2会使溶液的浓度降低；若Cu2＋全部放电，又继续通电一段时间(此时电解水)，要使溶液复原应加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3，若只加入CuO，此时浓度偏高。
(3)CuSO4、NaCl(KCl)或AgNO3，要视其他条件而定。
题组一 考查电解原理和电解规律
1．用惰性电极电解下列物质的稀溶液，经过一段时间后，溶液的pH减小的是( )
A．Na2SO4 B．NaOH
C．NaCl D．AgNO3
解析： 根据电解规律，电解Na2SO4和NaOH的稀溶液实质是电解水，Na2SO4溶液pH不变，NaOH溶液pH变大；电解NaCl溶液生成NaOH，pH变大，电解AgNO3溶液生成HNO3，pH变小。
答案： D
2.(2015·福建高考)某模拟“人工树叶”电化学实验装置如图所示，该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是( )
A．该装置将化学能转化为光能和电能
B．该装置工作时，H＋从b极区向a极区迁移
C．每生成1 mol O2，有44 g CO2被还原
D．a电极的反应为：3CO2＋18H＋－18e－===C3H8O＋5H2O
解析： 该装置将光能转化为化学能，将电能转化为化学能，A项错误；该装置工作时，a极为阴极，b极为阳极，H＋从阳极(b极)区向阴极(a极)区迁移，B项正确；根据电路中通过的电量相等，由2H2OO2、CO2C3H8O可得：3O2～2CO2，则每生成1 mol O2，被还原的CO2的质量为： mol×44 g/mol＝29.3 g，C项错误；a极上CO2发生得电子的还原反应转化为C3H8O，D项错误。
答案： B
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电解过程中离子浓度的变化规律
(1)若阴极为H＋放电，则阴极区c(OH－)增大；
(2)若阳极为OH－放电，则阳极区c(H＋)增大；
(3)若阴、阳两极同时有H＋、OH－放电，相当于电解水，溶质离子的浓度增大。
题组二 电极反应式、电解方程式的书写
3．按要求书写有关的电极反应式及总方程式。
(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)用铁作电极电解NaCl溶液
阳极反应式________________________________________________________________________；
阴极反应式________________________________________________________________________；
总化学方程式________________________________________________________________________。
(4)用铜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________________________________________________________________________。
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)Cu－2e－===Cu2＋
2H＋＋2e－===H2↑
Cu＋2H＋Cu2＋＋H2↑
4．某水溶液中含有等物质的量浓度的Cu(NO3)2和NaCl，以惰性电极对该溶液进行电解，分阶段写出电解反应的化学方程式。
解析： 第一阶段 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：Cu2＋＋2e－===Cu
第二阶段 阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu
阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
第三阶段 阴极：4H＋＋4e－===2H2↑
阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
将电极反应式合并可得电解反应的化学方程式。
答案： 第一阶段的反应：CuCl2Cu＋Cl2↑
第二阶段的反应：
2Cu(NO3)2＋2H2O2Cu＋O2↑＋4HNO3
第三阶段的反应：2H2O2H2↑＋O2↑
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电极反应式的书写——“二判二析一写”
考点二 电解原理的应用
1．电解食盐水
阴极：2H＋＋2e－===H2↑，
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑，
电解反应方程式：2NaCl＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2NaOH。
2．电镀与电解精炼铜
电镀(Fe上镀Cu)
电解精炼铜
阳极
电极材料
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
铁
纯铜
电极反应
Cu2＋＋2e－===Cu
电解质溶液
CuSO4溶液
注：电解精炼铜时，粗铜中的Ag、Au等不反应，沉在电解池底部形成阳极泥
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3．电冶金
(1)钠的冶炼
总反应：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑
阴极反应：2Na＋＋2e－===2Na
阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑
(2)Mg的冶炼
总反应：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
(3)Al的冶炼
总反应：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
1．(1)电解氯化钠溶液时，如何用简便的方法检验产物？
(2)氯碱工业在生产过程中必须把阳极室和阴极室用离子交换膜隔开，原因是什么？
2．电解精炼铜时，阳极泥是怎样形成的？
3．Cu的还原性比H2弱，能否采取一定措施使Cu将酸中的H＋置换出来？采用什么措施？
提示： 1.(1)阳极产物Cl2可以用淀粉KI试纸检验，阴极产物H2可以通过点燃检验，NaOH可以用酚酞试剂检验。
(2)防止H2和Cl2混合爆炸，防止Cl2与溶液中的NaOH反应。
2．粗铜中往往含有锌、铁、镍、银、金等多种金属杂质，当含杂质的铜在阳极不断溶解时，金属活动性位于铜之前的金属杂质，如Zn、Fe、Ni等也会同时失去电子，但是它们的阳离子比铜离子难以还原，所以它们并不能在阴极析出，而只能以离子的形式留在电解液里。金属活动性位于铜之后的银、金等杂质，因为失去电子的能力比铜弱，难以在阳极失去电子变成阳离子而溶解，所以当阳极的铜等失去电子变成阳离子溶解之后，它们以金属单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥。
3．能。采用电解的方法，用Cu作阳极，电解稀H2SO4。阳极反应为Cu－2e－===Cu2＋，阴极反应为2H＋＋2e－===H2↑，电解反应方程式：Cu＋H2SO4CuSO4＋H2↑。
题组一 电解原理的“常规”应用
1.利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。下列说法正确的是( )
A．氯碱工业中，X电极上反应式是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
B．电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2＋浓度不变
C．在铁片上镀铜时，Y是纯铜
D．制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁
答案： D
2．以KCl和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是 ( )
A．未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程
B．因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系
C．电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率
D．镀锌层破损后即对铁制品失去保护作用
答案： C
题组二 电解原理的“不寻常”应用
3．甲图为一种新型污水处理装置，该装置可利用一种微生物将有机废水的化学能直接转化为电能。乙图是一种家用环保型消毒液发生器，用惰性电极电解饱和食盐水。下列说法中不正确的是( )
A．装置乙的a极要与装置甲的X极连接
B．装置乙中b极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑
C．若有机废水中主要含有葡萄糖，则装置甲中M极发生的电极反应为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋
D．N电极发生还原反应，当N电极消耗5.6 L(标况下)气体时，则有2NA个H＋通过离子交换膜
解析： 由图甲分析得出M(或X)为负极，N(或Y)为正极，由图乙分析得出a为阴极，b为阳极。乙的a极要与甲的X极相连接，A项正确；乙的b极为阳极，氯离子放电，B项正确；因图甲中传递的是质子，葡萄糖在M极放电，故电极反应式为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋，C项正确；氧气在N电极得到电子，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，故消耗5.6 L氧气时，转移1 mol电子，即有NA个H＋通过离子交换膜，D项错误。
答案： D
4．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：
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__________。
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，阳极电极反应式为__________________。
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________________________________________________________________________。
解析： (1)①冒气泡的原因是Al与NaOH溶液反应，离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑；使[Al(OH)4]－生成沉淀，最好是通入CO2，若加HNO3，过量时沉淀容易溶解。
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HCO消耗H＋，使溶液pH不断升高。
(2)电镀时，阳极Cu可以发生氧化反应生成Cu2＋，以补充溶液中的Cu2＋。
答案： (1)①2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑ b
②2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋ HCO消耗H＋，c(H＋)减小，c(OH－)增大，使Al(OH)3沉淀析出
(2)阳极Cu可以发生氧化反应生成Cu2＋
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工业上用粗盐生产烧碱、氯气和氢气的过程
第3天 电解原理及应用
(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)
[概念辨析] 判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)电解质溶液的导电过程，就是其电解过程。(√)
(2)电解池的阴、阳极与原电池一样，取决于电极材料的活泼性。(×)
(3)工作时，在原电池的负极和电解池的阴极上都是发生失电子的过程。(×)
(4)铜作阳极电解盐酸的化学方程式为Cu＋2HClCuCl2＋H2↑，因此还原剂铜的还原性强于还原产物氢气的还原性。 (×)
(5)电解水时，为了增强其导电性，应加入的电解质可以是NaOH。(√)
(6)电解稀硫酸、稀氢氧化钠溶液、稀硝酸就是电解水，所以pH不变。(×)
(7)电解电解质溶液时，阴极产生的气体一般为氢气，阳极产生的气体一般为氧气或氯气。(√)
(8)用石墨作电极电解足量的氯化钠溶液，一段时间后，加入盐酸就能使溶液复原。(×)
1．下列关于铜电极的叙述正确的是( )
A．铜锌原电池中铜作负极
B．用电解法精炼粗铜时，粗铜作阴极
C．在镀件上电镀铜时，可用金属铜作阳极
D．电解稀硫酸制H2和O2时，铜作阳极
答案： C
2．用石墨作电极电解足量CuSO4溶液，通电一段时间后，欲使电解液恢复到起始状态，应向溶液中加入适量的( )
A．CuSO4 B．H2O
C．CuO D．CuSO4·5H2O
解析： 电解CuSO4溶液的化学方程式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，离开溶液的物质为Cu和O2，其中铜和氧的原子个数比为1∶1，因此需要加入CuO，C项正确。
答案： C
3．用石墨电极电解CuCl2溶液(如下图所示)。下列分析正确的是( )
A．a端是直流电源的负极
B．通电使CuCl2发生电离
C．阳极上发生的反应：Cu2＋＋2e－===Cu
D．通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体
解析： 通过图中离子的运动状态可判断连接a的为阴极，连接b的为阳极，故a端为直流电源的负极，b端为直流电源的正极，A项正确；CuCl2
在水溶液中就能发生电离，而不是通电的结果，B项错误；阳极发生氧化反应，即2Cl－－2e－===Cl2↑，C项错误；阴极发生还原反应，析出Cu，阳极发生氧化反应，在阳极附近可观察到黄绿色气体，D项错误。
答案： A
4．根据金属活动性顺序表可知Cu不能发生反应Cu＋2H2O===Cu(OH)2＋H2↑。但是选择恰当的电极材料和电解质溶液进行电解，这个反应就能实现。下列四组电极和电解质溶液中，能实现该反应最为恰当的一组是( )
A
B
C
D
阳极
石墨棒
Cu
Cu
Cu
阴极
石墨棒
石墨棒
Fe
Pt
电解质溶液
CuSO4溶液
Na2SO4溶液
H2SO4溶液
CuSO4溶液
解析： 分析所给出的化学方程式可知，Cu为阳极，阳极的电极反应为Cu－2e－===Cu2＋，2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－为阴极反应，A项为惰性电极电解CuSO4溶液，错误；Na2SO4溶液起增强导电性的作用，可以发生电解反应Cu＋2H2OCu(OH)2＋H2↑，B项正确；电解质溶液为H2SO4，会与生成的Cu(OH)2发生中和反应，实际上不会生成Cu(OH)2，C项错误；在Pt上析出铜，不会生成Cu(OH)2，D项错误。
答案： B
5.(2015·四川理综)用如图所示装置除去含CN－、Cl－废水中的CN－时，控制溶液pH为9～10，阳极产生的ClO－将CN－氧化为两种无污染的气体。下列说法不正确的是( )
A．用石墨作阳极，铁作阴极
B．阳极的电极反应式：Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O
C．阴极的电极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
D．除去CN－的反应：2CN－＋5ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O
解析： 用石墨作阳极，铁作阴极符合题意，A项正确；由题目信息提示，溶液中的离子为CN－和Cl－，而阳极产生ClO－，故其反应物一定是Cl－，即Cl－在阳极被氧化为ClO－，B项正确；阴极为水得电子生成氢气的反应，C项正确；题目信息提示，该反应体系提供的是碱性环境，故反应式中不可能有H＋，除去CN－的正确的反应式为2CN－＋5ClO－＋H2O===5Cl－＋2CO2↑＋N2↑＋2OH－，D项错误。
答案： D
6．用惰性电极电解M(NO3)x的水溶液，当阴极上增重a g时，在阳极上同时产生b L氧气(标准状况)，则可知M的相对质量为( )
A. B.
C. D.
解析： 阴极增重a g，说明析出金属M是a g，阳极的电极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，则产生b L O2转移的电子数目为×4＝ mol，则阴极a g M得到的电子为 mol，＝，则M＝，故选C。
答案： C
7．[2015·山东理综，29(1)]利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为________溶液(填化学式)，阳极电极反应式为________，电解过程中Li＋向________电极迁移(填“A”或“B”)。
解析： 产生H2的极为阴极，同时产生OH－，Li＋通过阳离子交换膜进入阴极，阴极区电解液为LiOH溶液。阳极区电解液为LiCl溶液，Cl－发生失电子的氧化反应生成Cl2。
答案： LiOH 2Cl－－2e－===Cl2↑ B
8．如图所示，A为直流电源，B为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸，C为电镀槽，接通电路后，发现B上的c点显红色，请填空：
(1)电源A上的a为________极。
(2)滤纸B上发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)欲在电镀槽中实现铁上镀锌，接通K点，使c、d两点短路，则电极e上发生的反应为________，电极f上发生的反应为 ________，电镀槽中盛放的电镀液可以是________或________(只要求填两种电解质溶液)。
答案： (1)正
(2)2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH
(3)Zn－2e－===Zn2＋
Zn2＋＋2e－===Zn ZnSO4溶液 ZnCl2溶液
考点三 应对电化学定量计算的三种方法
1．计算依据
原电池和电解池综合装置的有关计算的根本依据就是电子转移的守恒，分析时要注意两点：
(1)串联电路中各支路电流相等；
(2)并联电路中总电流等于各支路电流之和。
2．三种常用方法
提示： 在电化学计算中，还常利用Q＝I·t和Q＝n(e－)×NA×1.60×10－19C来计算电路中通过的电量。
分析判断A～D各属于哪种电化学装置？
提示： 原电池：A、D 电解池：B、C
题组一 根据总反应式，建立等量关系进行计算
1．两个惰性电极插入500 mL AgNO3溶液中，通电电解。当电解液的pH从6.0变为3.0时(设电解过程中阴极没有H2放出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略不计)，电极上析出银的质量最大为 ( )
A．27 mg B．54 mg
C．106 mg D．216 mg
解析： 首先结合离子放电顺序，弄清楚两极的反应：阳极4OH－－4e－===O2↑＋2H2O；阴极4Ag＋＋4e－===4Ag，电解的总反应式为4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3。由电解的总反应式可知，电解过程中生成的n(Ag)＝n(HNO3)＝n(H＋)＝(10－3 mol·L－1－10－6 mol·L－1)×0.5 L≈5×10－4 mol，m(Ag)＝5×10－4 mol×108 g·mol－1＝0.054 g＝54 mg。
答案： B
2．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
答案： A
题组二 根据电子守恒，突破电解分段计算
3．500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)＝0.6 mol·L－1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到2.24 L气体(标准状况下)，假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是( )
A．原混合溶液中c(K＋)为0.2 mol·L－1
B．上述电解过程中共转移0.2 mol电子
C．电解得到的Cu的物质的量为0.05 mol
D．电解后溶液中c(H＋)为0.2 mol·L－1
解析： 石墨作电极电解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液，阳极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极先后发生两个反应：Cu2＋＋2e－===Cu,2H＋＋2e－===H2↑。从收集到O2为2.24 L这个事实可推知上述电解过程中共转移0.4 mol电子，而在生成2.24 L H2的过程中转移0.2 mol电子，所以Cu2＋共得到0.4 mol－0.2 mol＝0.2 mol电子，电解前Cu2＋的物质的量和电解得到的Cu的物质的量都为0.1 mol。电解前后分别有以下守恒关系：c(K＋)＋2c(Cu2＋)＝c(NO)，c(K＋)＋c(H＋)＝c(NO)，不难算出：电解前c(K＋)＝0.2 mol·L－1
，电解后c(H＋)＝0.4 mol·L－1。
答案： A
题组三 根据电极现象，利用电子守恒，突破电解池的“串联”计算
4．新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2，电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图所示。
回答下列问题：
(1)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为__________________________、________________________________________________________________________；
(2)闭合K开关后，a、b电极上均有气体产生，其中b电极上得到的是 ________，电解氯化钠溶液的总反应方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
(3)若每个电池甲烷通入量为1 L(标准状况)，且反应完全，则理论上通过电解池的电量为________________________________________________________________________
(法拉第常数F＝9.65×104 C·mol－1，列式计算)，最多能产生的氯气体积为 ________L(标准状况)。
解析： (1)总反应式为：CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O，正极反应式为2O2＋4H2O＋8e－===8OH－，则负极反应式由总反应式减正极反应式得到；(2)由图可看出一二两池为串联的电源，其中甲烷是还原剂，所在电极为负极，因而与之相连的b电极为阴极，产生的气体为氢气；(3)1 mol甲烷氧化失去电子8 mol，电量为8×96 500 C，因题中虽有两个燃料电池，但电子的传递只能用一个池的甲烷量计算，1 L为1/22.4 mol，可求电量；甲烷失电子是Cl－失电子数的8倍，则得到氢气为4 L(CH4～8Cl－～4Cl2)。
答案： (1)2O2＋4H2O＋8e－===8OH－
CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O
(2)H2 2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
(3)×8×9.65×104 C·mol－1＝3.45×104 C 4
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计算时常用的4e－关系
考点四 金属的腐蚀和防护
1．化学腐蚀与电化学腐蚀
类型
化学腐蚀
电化学腐蚀
反应物
金属、干燥的气体或非电解质
不纯金属、电解质溶液
反应类型
直接发生化学反应
原电池反应
有无电流产生
无
有
实质
金属原子失电子被氧化
2.电化学腐蚀的分类(钢铁腐蚀)
类型
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
水膜性质
酸性
弱酸性、中性或碱性
负极反应
Fe－2e－===Fe2＋
正极反应
2H＋＋2e－===H2↑
2H2O＋O2＋4e－===4OH－
总反应
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
其他反应
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O
注：吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍
3.金属的防护
(1)牺牲阳极的阴极保护法利用原电池原理。
(2)外加电流的阴极保护法利用电解池原理。
(3)改变金属内部结构→如制成不锈钢。
(4)加保护层→如电镀、喷漆、覆膜等。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)所有金属纯度越大，越不易被腐蚀( )
(2)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样 ( )
(3)干燥环境下金属不被腐蚀 ( )
(4)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物 ( )
(5)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe3＋( )
(6)在金属表面覆盖保护层，若保护层破损后，就完全失去了对金属的保护作用 ( )
(7)外加电流的阴极保护法，构成了电解池；牺牲阳极的阴极保护法构成了原电池。二者均能有效地保护金属不容易被腐蚀 ( )
2．探究钢铁生锈(Fe2O3·xH2O)的主要过程。
3．探究影响金属腐蚀的因素。
提示： 1.(1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)× (7)√
2．(1)吸氧腐蚀：
负极：2Fe－4e－===2Fe2＋
正极：O2＋2H2O＋4e－=== 4OH－
原电池反应：2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
(2)Fe(OH)2被氧化：
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=== 4Fe(OH)3
(3)Fe(OH)3分解形成铁锈：
2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O
3．影响金属腐蚀的因素包括金属的本性和介质两个方面。就金属本性来说，金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。介质对金属的腐蚀的影响也很大，如果金属在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容易被腐蚀。
题组一 金属腐蚀快慢的比较
1．下面各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是( )
A．④>②>①>③ B．②>①>③>④
C．④>②>③>① D．③>②>④>①
答案： A
2．相同材质的铁在下列情形下最不易被腐蚀的是( )
解析： A、D均可由Fe、Cu构成原电池而加速铁的腐蚀；在B中，食盐水提供电解质溶液环境，炒锅和铁铲都是铁碳合金，符合原电池形成的条件，铁是活泼金属作负极，碳作正极，易被腐蚀；C中铜镀层把铁完全覆盖，构不成原电池而不被腐蚀。
答案： C
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判断金属腐蚀快慢的方法
(1)对同一电解质溶液来说，腐蚀速率的快慢：电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐措施的腐蚀。
(2)对同一金属来说，在不同溶液中腐蚀速率的快慢：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中。
(3)活动性不同的两种金属，活动性差别越大，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。
题组二 正确判断析氢腐蚀和吸氧腐蚀
3．如图所示的钢铁腐蚀中，下列说法正确的是( )
A．碳表面发生氧化反应
B．钢铁被腐蚀的最终产物为FeO
C．生活中钢铁制品的腐蚀以图①所示为主
D．图②中，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
解析： A项，碳作正极，应发生还原反应；B项，钢铁被腐蚀的最终产物为Fe2O3·xH2O；C项，生活中钢铁制品以发生吸氧腐蚀为主。
答案： D
4．[2015·重庆理综，11(4)(5)]我国古代青铜器工艺精湛，有很高的艺术价值和历史价值。但出土的青铜器大多受到环境腐蚀，故对其进行修复和防护具有重要意义。
(1)采用“局部封闭法”可以防止青铜器进一步被腐蚀。如将糊状Ag2O涂在被腐蚀部位，Ag2O与有害组分CuCl发生复分解反应，该化学方程式为________________________________________________________________________。
(2)如图所示为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。
①腐蚀过程中，负极是________(填图中字母“a”或“b”或“c”)；
②环境中的Cl－扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，其离子方程式为__________________；
(3)若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl，则理论上耗氧体积为________L(标准状况)。
解析： (1)复分解反应中各元素化合价均不变。(2)①在青铜器被腐蚀过程中，Cu失去电子为原电池的负极。②负极产物为Cu失去电子生成的Cu2＋，正极产物为O2获得电子生成的OH－，Cu2＋、OH－、Cl－反应生成Cu2(OH)3Cl沉淀：2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓。(3)4.29 g Cu2(OH)3 Cl的物质的量＝＝0.02 mol，消耗0.04 mol Cu，转移0.08 mol e－，根据正极反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，消耗0.02 mol O2，其在标准状况下的体积为0.02 mol×22.4 L/mol＝0.448 L。
答案： (1)Ag2O＋2CuCl===2AgCl＋Cu2O
(2)①c ②2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓
(3)0.448
速记卡片
判断析氢腐蚀与吸氧腐蚀的依据
正确判断“介质”溶液的酸碱性是分析析氢腐蚀和吸氧腐蚀的关键。潮湿的空气、中性溶液发生吸氧腐蚀；NH4Cl溶液、稀H2SO4等酸性溶液发生析氢腐蚀。
第4天 电化学计算 金属的腐蚀与防护
(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)
[概念辨析] 判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)电子工业中，用三氯化铁溶液腐蚀铜箔印刷线路板，发生的反应属于电化学腐蚀。(×)
(2)钢铁腐蚀以吸氧腐蚀为主。(√)
(3)钢铁表面发生吸氧腐蚀时，钢铁表面水膜的pH增大。(√)
(4)要保护船舶外壳，可将铜块装在船舶外壳上。(×)
(5)为防止铁钉生锈，可将铁钉与电源的正极相连。(×)
(6)白铁(镀Zn铁)表面有划损时，也能阻止铁被氧化。(√)
(7)在空气中，金属铝表面迅速被氧化，形成保护膜，属于电化学保护法。(×)
(8)红热的铁丝与水接触，表面形成蓝色保护层是利用了原电池原理。(×)
1．下列几种金属制品的镀层损坏后，金属腐蚀的速率最快的是( )
A．镀铝塑料 B．食品罐头盒(镀锡)
C．白铁水桶(镀锌) D．镀银的铜质奖章
答案： B
2．以下现象与电化学腐蚀无关的是( )
A．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿
B．生铁比纯铁容易生锈
C．铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈
D．银质物品久置表面变暗
答案： D
3．铁锈的成分中含有铁的氧化物、铁的氢氧化物。研究证明，铁器的生锈与大气中的氧气、水蒸气有关。下列做法中，最有利于减缓铁器生锈的是 ( )
A．铁锅用完后，用水刷洗干净其表面的油污
B．久置不用的铁刀涂抹凡士林，在空气中保存
C．将铁壶盛水后保存
D．铁勺、铁铲放在阴凉潮湿处保存
答案： B
4．用下列装置能达到预期目的的是( )
A．甲图装置可用于电解精炼铝
B．乙图装置可得到持续、稳定的电流
C．丙图装置可达到保护钢闸门的目的
D．丁图装置可达到保护钢闸门的目的
解析： AlCl3溶液中存在Al3＋、H＋
，通电时后者先得电子，故阴极得到的不是铝，而是氢气，A不能达到目的；B中的这种原电池中，电流会迅速衰减，乙装置不能达到目的；丙装置是牺牲阳极的阴极保护法，其中阳极材料要为比铁活泼的金属，故C不能达到预期目的。
答案： D
5．用惰性电极电解一定浓度的CuSO4溶液时，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后，恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑二氧化碳的溶解)。则电解过程中转移的电子的物质的量为( )
A．0.4 mol B．0.5 mol
C．0.6 mol D．0.8 mol
解析： 用惰性电极电解一定浓度的CuSO4溶液时，如果硫酸铜没有消耗完或恰好消耗完，这时向电解液中加入氧化铜或碳酸铜就可以恢复到电解前的浓度和pH，而题中加入的是Cu2(OH)2CO3，说明CuSO4消耗完，并且又电解了一部分水。则电解的硫酸铜的物质的量为0.2 mol，电解的水的物质的量为0.1 mol，转移的电子的物质的量为0.2 mol×2＋0.1 mol×2＝0.6 mol。
答案： C
6．甲装置中是物质的量之比为1∶2的CuSO4和NaCl的混合溶液，电解过程中溶液的pH随时间t变化的示意图如乙所示(不考虑电解产物与水的反应)。试分析下列叙述中正确的是( )
A．该混合溶液中的SO导致A点溶液的pH小于B点
B．AB段与BC段在阴极上发生的反应是相同的，即：Cu2＋＋2e－===Cu
C．BC段阴极产物和阳极产物的体积之比为2∶1
D．在整个电解的过程中会出现少量淡蓝色的Cu(OH)2沉淀
解析： 由题意，没有电解前，溶液中的铜离子水解，溶液显酸性，开始时电解CuCl2即AB段，当CuCl2电解完后，溶液是硫酸钠溶液，显中性，这时再电解就是电解水，即BC段，AB段阴极生成铜，BC段阴极生成氢气；BC段电解水，阴极产物氢气和阳极产物氧气的体积之比为2∶1；在整个电解的过程中不会出现淡蓝色的Cu(OH)2沉淀，A、B、D错误，选C。
答案： C
7．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： 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： N 牺牲阳极的阴极保护法
8．用惰性电极按下图中装置完成实验，其中A、B两烧杯分别盛放200 g 10% NaOH溶液和足量CuSO4溶液。通电一段时间后，c极上有Cu析出，又测得A烧杯溶液中NaOH的质量分数为10.23%。试回答下列问题：
(1)电源的P极为________极。
(2)b极产生气体的体积为________L(标准状况)。
(3)c极上析出沉淀的质量为 ________g。
(4)d极上所发生的电极反应为________________________________________________________________________。
解析： m(NaOH)＝200 g×10%＝20 g。电解后溶液的质量为195.5 g。被电解的水的质量为200 g－195.5 g＝4.5 g，其物质的量为0.25 mol。由此可知，b极产生的O2为0.125 mol，其在标准状况下的体积为2.8 L。根据电子得失守恒得：0.125 mol×4＝n(Cu)×2，解得n(Cu)＝0.25 mol，则m(Cu)＝16 g。
答案： (1)负 (2)2.8 (3)16
(4)2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
[上海高考题]如下图所示，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U型管中。
[高考还可以这样考]
(1)闭合K2，该装置为电解装置，则：
①阴极反应式：________________________________________________________________________，
②阳极反应式：________________________________________________________________________，
如何通过实验检验该电极产物？________________________________________________________________________，
③总反应的化学方程式：________________________________________________________________________。
(2)闭合K2，电解一段时间后，如何操作才能使电解液恢复到电解前的状态？________________________________________________________________________。
(3)闭合K1，铁棒上发生的电极反应式是________________________________________________________________________，
此时石墨棒周围溶液pH如何变化？________________________________________________________________________
(4)闭合K2，铁棒不会被腐蚀，此种金属的防护方法是________________________________________________________________________。
(5)闭合K1，铁棒被腐蚀，此电化学腐蚀是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀？________，写出其正极反应式________________________________________________________________________。
(6)闭合K2，电路中通过0.002NA个电子时，两极共产生气体的物质的量是________________________________________________________________________。
答案： (1)①2H＋＋2e－===H2↑
②2Cl－－2e－===Cl2↑ 将湿润的KI淀粉试纸置于U形管右侧管口，若试纸变蓝，说明产生的气体是Cl2
③2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
(2)通入HCl气体 (3)Fe－2e－===Fe2＋ 升高
(4)外加电流的阴极保护法
(5)吸氧腐蚀 2H2O＋O2＋4e－===4OH－ (6)0.002 mol
[课堂随笔]
专题讲座(六) 新型化学电源的高考命题角度
新型化学电源是高考中每年必考的知识点，随着全球能源逐渐枯竭，研发、推广新型能源迫在眉睫，因此化学中的新型电源，成为科学家研究的重点方向之一，也成了高考的高频考点。高考中的新型化学电源，有“氢镍电池”、“高铁电池”、“锌锰碱性电池”、“海洋电池”、“燃料电池”(如新型细菌燃料电池、氢氧燃料电池、丁烷燃料电池、甲醇质子交换膜燃料电池、CO燃料电池)“锂离子电池”、“银锌电池”、“纽扣电池”等，一般具有高能环保、经久耐用、电压稳定、比能量(单位质量释放的能量)高等特点。由于该类试题题材广，信息新、陌生度大，因此许多考生感觉难度大。虽然该类试题貌似新颖、但应用的解题原理还是原电池的知识，只要细心分析，实际上得分相对比较容易。试题主要有以下几种考查角度：
角度一 新型电池“放电”时正、负极的判断
在Zn—Cu原电池中，较活泼的金属材料作负极，较不活泼的金属材料或非金属材料作正极。负极：Zn－2e－===Zn2＋；正极：2H＋＋2e－===H2↑。
[解题指导]
新型电池中
下图是一种染料敏化太阳能电池的示意图。电池的一个电极由有机光敏染料(S)涂覆在TiO2纳米晶体表面制成，另一电极由导电玻璃镀铂构成，电池中发生的反应为：
TiO2/STiO2/S*(激发态)
TiO2/S*―→TiO2/S＋＋e－
I＋2e－―→3I－
2TiO2/S＋＋3I－―→2TiO2/S＋I
下列关于该电池叙述错误的是( )
A．电池工作时，I－离子在镀铂导电玻璃电极上放电
B．电池工作时，是将太阳能转化为电能
C．电池的电解质溶液中I－和I的浓度不会减少
D．电池中镀铂导电玻璃为正极
解析： 太阳能电池是将太阳能转化为电能的装置，电极材料和电解质溶液只起到导电的作用。
答案： A
角度二 新型电池“放电”时正、负极电极反应式的书写
铅蓄电池[Pb—PbO2(H2SO4溶液)]电极反应式的书写：
负极：①Pb－2e－===Pb2＋；②Pb2＋＋SO===PbSO4。把二者合起来，即负极反应式：Pb－2e－＋SO===PbSO4。
正极：PbO2得电子变为Pb2＋：①PbO2＋2e－＋4H＋===Pb2＋＋2H2O；Pb2＋跟SO结合生成PbSO4：②Pb2＋＋SO===PbSO4。把二者合起来，即正极反应式：PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O。
总反应式＝正极反应式＋负极反应式，即：
PbO2＋Pb＋4H＋＋2SO===2PbSO4＋2H2O。
[解题指导]
首先分析物质得失电子的情况，然后再考虑电极反应生成的物质是否跟电解质溶液中的离子发生反应。对于较为复杂的电极反应，可以利用总反应－较简单一极电极反应式＝较复杂一极电极反应式的方法解决。
如图装置Ⅰ是一种可充电电池，装置Ⅱ为电解池。装置Ⅰ的离子交换膜只允许Na＋通过，已知电池充放电的化学方程式为：2Na2S2＋NaBr3Na2S4＋3NaBr，当闭合开关K时，X电极附近溶液变红。下列说法正确的是( )
A．闭合开关K时，钠离子从右到左通过离子交换膜
B．闭合开关K时，负极反应式为：3NaBr－2e－===NaBr3＋2Na＋
C．闭合开关K时，X电极反应式为：2Cl－－2e－===Cl2↑
D．闭合开关K时，当有0.1 mol Na＋通过离子交换膜时，X电极上放出标准状况下气体1.12 L
解析： “当闭合开关K时，X电极附近溶液变红”说明X是阴极，Y为阳极，则电池的左侧是负极。在原电池中阳离子向正极移动，故A错；NaBr3―
→3NaBr，溴元素的化合价降低，是得到电子而不是失去，故B错；X极是阴极，发生的电极反应式为：2H＋＋2e－===H2↑，故C错；“当有0.1 mol Na＋通过离子交换膜时”说明转移了0.1 mol电子，则X电极生成0.05 mol H2，在标准状况下体积为1.12 L，故D正确。
答案： D
角度三 新型电池“充电”时阴、阳极的判断
充电的实质就是把放电时发生的变化再复原的过程。如铅蓄电池：
[解题指导]
首先应搞明白原电池放电时的正、负极，再根据电池充电时，阳极接正极，阴极接负极的原理，进行分析。
Li－Al/FeS电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为：
2Li＋＋FeS＋2e－===Li2S＋Fe
有关该电池的下列说法中，正确的是( )
A．Li－Al在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价为＋1价
B．该电池的电池反应式为：2Li＋FeS===Li2S＋Fe
C．负极的电极反应式为：Al－3e－===Al3＋
D．充电时，阴极发生的电极反应式为：Li2S＋Fe－2e－===2Li＋＋FeS
解析： A中Li－Al在电池中作为负极材料，但该材料中的Li是单质，化合价为0；该电池的负极反应为2Li－2e－===2Li＋，电池反应为：2Li＋FeS===Li2S＋Fe，故B正确，C不正确；充电时，阴极得电子发生的电极反应式为Li2S＋Fe2＋＋2e－===2Li＋FeS。
答案： B
周六 排查训练
(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)
一、原电池
1．(2015·新课标全国卷Ⅰ，11)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＋6O2===6CO2＋6H2O
解析： 负极发生氧化反应，生成CO2气体，A项错误；微生物电池中的化学反应速率较快，即微生物促进了反应中电子的转移，B项正确；原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，C项正确；电池总反应是C6H12O6与O2反应生成CO2和H2O，D项正确。
答案： A
2．(2015·天津理综，4)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： 锌电极是原电池的负极，发生氧化反应，铜电极是原电池的正极，发生还原反应，A项错误；阳离子交换膜不允许阴离子通过，所以电池工作一段时间后，甲池的c(SO)不变，B项错误；乙池发生的电极反应为：Cu2＋＋2e－===Cu，溶液中Cu2＋
逐渐减少，为维持溶液中的电荷平衡，Zn2＋会不断移向乙池，使溶液质量增加，C项正确；阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，D项错误。
答案： C
3．(2014·新课标全国卷Ⅱ，12)2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是( )
A．a为电池的正极
B．电池充电反应为LiMn2O4===Li1－xMn2O4＋xLi
C．放电时，a极锂的化合价发生变化
D．放电时，溶液中Li＋从b向a迁移
解析： 由图可知，b极(Li电极)为负极，a极为正极，放电时，Li＋从负极(b)向正极(a)迁移，A、D项正确；该电池放电时，负极：xLi－xe－===xLi＋，正极：Li1－xMn2O4＋xLi＋＋xe－===LiMn2O4，a极Mn元素的化合价发生变化，C项错误；由放电反应可得充电时的反应，B项正确。
答案： C
4．(2013·新课标全国卷Ⅰ，10)银质器皿日久表面会逐渐变黑，这是生成了 Ag2S的缘故。根据电化学原理可进行如下处理：在铝质容器中加入食盐溶液，再将变黑的银器浸入该溶液中，一段时间后发现黑色会退去。下列说法正确的是( )
A．处理过程中银器一直保持恒重
B．银器为正极，Ag2S被还原生成单质银
C．该过程中总反应为2Al＋3Ag2S===6Ag＋Al2S3
D．黑色退去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl
解析： 根据信息可知在银器处理过程中运用了原电池原理，铝质容器作负极，电极反应为2Al－6e－===2Al3＋；银器作正极，电极反应为3Ag2S＋6e－===6Ag＋3S2－；继而Al3＋和S2－发生互相促进的水解反应：2Al3＋＋3S2－＋6H2O===2Al(OH)3↓＋3H2S↑，故原电池的总反应为3Ag2S＋2Al＋6H2O===6Ag＋2Al(OH)3＋3H2S↑，故C错误。黑色退去的原因是Ag2S被还原为Ag，此过程中银器质量逐渐减小，故A、D错误，B正确。
答案： B
5．[2013·新课标全国卷Ⅰ，28(5)]二甲醚(CH3OCH3)直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于甲醇直接燃料电池(5.93 kW·h·kg－1
)。若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应式为________________________，一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生________个电子的电量。
解析： 燃料电池中，燃料在负极发生失电子的反应，二甲醚的分子式为C2H6O，在酸性条件下生成CO2，碳的化合价从－2价升至＋4价，一个二甲醚失去12个e－，书写过程：第一步CH3OCH3－12e－―→CO2，第二步配平除“H、O”之外的其他原子CH3OCH3－12e－―→2CO2，第三步用“H＋”配平电荷CH3OCH3－12e－―→CO2＋12H＋，第四步补水配氢CH3OCH3－12e－＋3H2O===2CO2＋12H＋，第五步用“O”检查是否配平。
答案： CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋ 12
二、电解
6．(2015·浙江理综)在固态金属氧化物电解池中，高温共电解H2OCO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式，基本原理如图所示。下列说法不正确的是( )
A．X是电源的负极
B．阴极的电极反应式是：H2O＋2e－===H2＋O2－ CO2＋2e－===CO＋O2－
C．总反应可表示为：H2O＋CO2H2＋CO＋O2
D．阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1∶1
解析： H2O和CO2混合气体转变为H2和CO的过程在接电源X极的电极上完成，说明该电极上发生了还原反应，该电极为阴极，则X为电源的负极，A项正确；阴极完成的是H2O→H2，CO2→CO，对应的电极反应式为H2O＋2e－===H2＋O2－，CO2＋2e－===CO＋O2－，B项正确；制备过程的总反应为H2O＋CO2CO＋H2＋O2，C项正确；阴极与阳极产生的气体，其物质的量之比为2∶1，D项错误。
答案： D
7．[2014·新课标全国卷Ⅰ，27(4)]H3PO2也可用电渗析法制备，“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：
(1)写出阳极的电极反应式________________________________________________________________________。
(2)分析产品室可得到H3PO2的原因________________________________________________________________________。
(3)早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2，将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替。并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有________杂质，该杂质产生的原因是________________________________________________________________________。
解析： (2)中应该从闭合回路的角度，阴、阳离子的流向分析；(3)注意阳极反应生成O2，O2具有氧化性，H3PO2和H2PO均具有还原性，二者会被O2氧化生成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
三、金属的腐蚀与防护
8．(1)[2014·广东理综，32(5)]
石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐，完成图中防腐示意图，并作相应标注。
(2)[2014·福建理综，24(1)]铁及其化合物与生产、生活关系密切。
下图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。
①该电化学腐蚀称为________。
②图中A、B、C、D四个区域，生成铁锈最多的是______(填字母)。
答案： (1)
(2)①吸氧腐蚀 ②B
周日 滚动强化训练(范围：第十周)
(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)
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
答案： A
2．电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发展是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是( )
A．锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细
B．氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能
C．氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化
D．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅
解析： 锌锰干电池中碳棒并不参加反应，A错；氢氧燃料电池是将化学能直接转变为电能，B错；太阳能电池的主要材料是高纯度的单质硅，故D错。
答案： C
3．下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是 ( )
A．纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗
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外加直流电源的阴极保护法
D．可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀
答案： A
4．用电解法提取氯化铜废液中的铜，方案正确的是 ( )
A．用铜片连接电源的正极，另一电极用铂片
B．用碳棒连接电源的正极，另一电极用铜片
C．用氢氧化钠溶液吸收阴极产物
D．用带火星的木条检验阳极产物
解析： 用电解法提取氯化铜废液中的铜时，铜必须作阴极，阳极是惰性电极，阴极的反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，B项正确。
答案： B
5．如图所示，将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中，再加入含有适量酚酞和NaCl的琼脂热溶液，冷却后形成琼胶(离子在琼胶内可以移动)，下列叙述正确的是 ( )
A．a中铁钉附近呈现红色 B．b中铁钉上发生还原反应
C．a中铜丝上发生氧化反应 D．b中铝条附近有气泡产生
解析： 铁、铜组成原电池时，铁作负极，铁、铝组成原电池时，铁作正极，a中铁被氧化，正极铜丝周围氧气得电子发生还原反应，生成氢氧根离子使酚酞变红，b中铁钉上氧气得电子发生还原反应，生成氢氧根离子使酚酞变红，铝条失电子变为铝离子，无气泡产生，故B项正确。
答案： B
6．Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如下图所示，电解总反应为：2Cu＋H2OCu2O＋H2↑。下列说法正确的是( )
A．石墨电极上产生氢气
B．铜电极发生还原反应
C．铜电极接直流电源的负极
D．当有0.1 mol电子转移时，有0.1 mol Cu2O生成
解析： 由2Cu＋H2OCu2O＋H2↑知Cu发生氧化反应，作阳极，则石墨作阴极，因此Cu接直流电源的正极。根据上述电解反应方程式，阳极反应为：2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O，当有0.1 mol e－转移时，有0.05 mol Cu2O生成；阴极反应为：2H＋＋2e－===H2↑。
答案： A
7．化学家采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H＋)，实现了氨的电化学合成。该过程N2和H2
的转化率远高于现在工业上使用的氨合成法。对于电化学合成氨的有关叙述正确的是 ( )
A．N2在阴极上被氧化
B．可选用铁作为阳极材料
C. 阳极的电极反应式是N2＋6e－＋6H＋===2NH3
D．该过程的总反应式是N2＋3H22NH3
解析： N2在阴极上被还原，A错误。铁是活泼的金属，作阳极材料会被氧化，B错误。阴极的电极反应式是N2＋6e－＋6H＋===2NH3，C错误，D项正确。
答案： D
8．利用生活中常见的材料可以进行很多科学实验，甚至制作出一些有实际应用价值的装置来，下图就是一个用废旧材料制作的可用于驱动玩具的电池的示意图：
该电池工作时，有关说法正确的是( )
A．铝罐将逐渐被腐蚀
B．炭粒和炭棒上发生的反应为O2＋4e－===2O2－
C．炭棒应与玩具电机的负极相连
D．该电池工作一段时间后炭棒和炭粒的质量会减轻
解析： 该电池的原理是4Al＋3O2===2Al2O3，所以Al作电源负极，与玩具的负极相连，逐渐被腐蚀，A对，C、D错；B选项中正确的反应为O2＋2H2O＋4e－=== 4OH－。
答案： A
9．“ZEBRA”蓄电池的结构如下图所示，电极材料多孔Ni/NiCl2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。下列关于该电池的叙述错误的是 ( )
A．电池反应中有NaCl生成
B．电池的总反应是金属钠还原三价铝离子
C．正极反应为：NiCl2＋2e－===Ni＋2Cl－
D．钠离子通过钠离子导体在两电极间移动
解析： 该电池总反应为：2Na＋NiCl2===2NaCl＋Ni，因此有NaCl生成，A项正确；电池总反应为Na还原Ni2＋，B项错误；正极为NiCl2发生还原反应：NiCl2＋2e－===Ni＋2Cl－，C项正确；钠离子通过钠离子导体由负极移向正极，D项正确。
答案： B
10．甲醇、氧气和强碱溶液作电解质的手机电池中的反应为2CH3OH＋3O2＋4OH－2CO＋6H2O，有关说法正确的是( )
A．放电时，CH3OH参与反应的电极为正极
B．放电时，负极电极反应：CH3OH＋8OH－－6e－===CO＋6H2O
C．标准状况下，通入的11.2 L O2完全反应有1 mol电子转移
D．充电时电解质溶液的pH逐渐减小
解析： A项，放电时，CH3OH发生氧化反应，所以CH3OH参与反应的电极为负极，错误；B项，放电时，负极为甲醇的氧化反应，强碱溶液作电解质溶液，则负极反应式为CH3OH＋8OH－－6e－===CO＋6H2O，正确；C项，标准状况下，11.2 L O2的物质的量为0.5 mol，所以11.2 L O2完全反应有0.5 mol×4＝2 mol电子转移，错误；D项，充电时，反应从右向左进行，氢氧根离子浓度增大，溶液pH逐渐升高，错误。
答案： B
11．如图所示甲、乙两个装置，所盛溶液的体积和浓度均相同且足量，当电路中通过的电子都是0.1 mol时，下列说法正确的是( )
A．溶液的质量变化：甲减小、乙增大
B．溶液的pH变化：甲减小、乙增大
C．相同条件下，产生气体的体积：V甲＝V乙
D．电极反应式：甲中阴极为Cu2＋－2e－===Cu，乙中正极为Mg－2e－===Mg2＋
解析： 甲装置为电解池，电解方程式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑，最终溶液质量减小，乙为原电池装置，发生的反应为2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑，最终溶液质量增大，A项正确；溶液的pH甲、乙都减小，B项错误；相同条件下，产生气体的体积V甲d；C项，两电解池中都相当于电解水，b、d上都有气体生成，两电极质量不变；D项，b上产生Cu，d上产生Ag，二者的物质的量之比为1∶2，增重b
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