專題二化學反應與能量化學反應速率及平衡微主題3反應熱電化學綱舉目張化學反應與能量小綜合[反應的自發(fā)性、ΔH計算、化學平衡常數(shù)]1.(2019·江蘇卷)氫氣與氧氣生成水的反應是氫能源應用的重要途徑。下列說法正確的是(A)A．一定溫度下，反應2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)能自發(fā)進行，該反應的ΔH<0B．氫氧燃料電池的負極反應：O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．常溫常壓下，氫氧燃料電池放電過程中消耗11.2LH2，轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為6.02×1023D．反應2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)的ΔH可通過下式估算：ΔH＝反應中形成新共價鍵的鍵能之和－反應中斷裂舊共價鍵的鍵能之和【解析】該反應屬于混亂度減小(ΔS<0)的反應，反應能自發(fā)，說明ΔH－TΔS<0，則該反應為放熱反應(ΔH<0)，A正確；氫氧燃料電池的負極應該是H2失電子，不是O2得電子，B錯誤；未注明標準狀況，無法確定H2的物質(zhì)的量，故轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目也不一定為6.02×1023，C錯誤；ΔH＝反應中斷裂舊共價鍵的鍵能之和－反應中形成新共價鍵的鍵能之和，D錯誤。2.(2021·江蘇卷)對于反應2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)ΔH＝－116.4kJ/mol。下列說法正確的是(A)A．該反應的ΔH＜0、ΔS＜0B．反應的平衡常數(shù)可表示為K＝eq\f(c2NO·cO2,c2NO2)C．使用高效催化劑能降低反應的焓變D．其他條件相同，增大eq\f(nO2,nNO)，NO的轉(zhuǎn)化率下降【解析】反應放熱，ΔH＜0，該反應的正反應方向是氣體分子數(shù)減小的反應，則ΔS＜0，A正確；反應2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的平衡常數(shù)可表示為K＝eq\f(c2NO2,c2NO·cO2)，B錯誤；使用催化劑能降低反應所需的活化能，加快反應速率，但反應物和生成物的總能量不變，反應焓變不變，C錯誤；其他條件相同，增大eq\f(nO2,nNO)，相當于增大氧氣濃度，平衡正向移動，NO轉(zhuǎn)化率變大，D錯誤。3.(2020·江蘇卷)反應SiCl4(g)＋2H2(g)eq\o(=,\s\up17(高溫))Si(s)＋4HCl(g)可用于純硅的制備。下列有關(guān)該反應的說法正確的是(B)A．該反應ΔH>0、ΔS<0B．該反應的平衡常數(shù)K＝eq\f(c4HCl,cSiCl4·c2H2)C．高溫下，反應每生成1molSi需消耗2×22.4LH2D．若用E表示鍵能，則該反應的ΔH＝4E(Si—Cl)＋2E(H—H)－4E(H—Cl)【解析】該反應為氣體分子數(shù)增大的反應，則ΔS＞0，A錯誤；高溫下，反應每生成1mol的Si需要消耗2mol的H2，高溫下的氣體摩爾體積不是22.4L/mol，C錯誤；ΔH＝反應物的鍵能之和－生成物的鍵能之和，生成物中有硅單質(zhì)，則該式子應該再減去2E(Si—Si)，D錯誤。蓋斯定律(學用P41)4.(2018·江蘇卷)NOx(主要指NO和NO2)是大氣主要污染物之一。有效去除大氣中的NOx是環(huán)境保護的重要課題。用水吸收NOx的相關(guān)熱化學方程式如下：①2NO2(g)＋H2O(l)=HNO3(aq)＋HNO2(aq)ΔH1＝－116.1kJ/mol②3HNO2(aq)=HNO3(aq)＋2NO(g)＋H2O(l)ΔH2＝＋75.9kJ/mol反應3NO2(g)＋H2O(l)=2HNO3(aq)＋NO(g)的ΔH＝－136.2kJ/mol?！窘馕觥扛鶕?jù)蓋斯定律，eq\f(①×3＋②,2)即可得到目標反應，則ΔH＝eq\f(－116.1×3＋75.9,2)kJ/mol＝－136.2kJ/mol。5.(2017·江蘇卷)通過以下反應可獲得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。下列說法錯誤的是(C)①C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH1＝akJ/mol②CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)ΔH2＝bkJ/mol③CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH3＝ckJ/mol④2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH4＝dkJ/molA．反應①②為反應③提供原料氣B．反應③也是CO2資源化利用的方法之一C．反應CH3OH(g)=eq\f(1,2)CH3OCH3(g)＋eq\f(1,2)H2O(l)的ΔH＝eq\f(d,2)kJ/molD．反應2CO(g)＋4H2(g)=H2O(g)＋CH3OCH3(g)的ΔH＝(2b＋2c＋d)kJ/mol【解析】反應③需要的原料氣是CO2和H2，反應①②的產(chǎn)物中含CO2和H2，A正確；反應③消耗CO2制取CH3OH，B正確；C選項的熱化學方程式中的H2O是液態(tài)，但反應④的熱化學方程式中的H2O是氣態(tài)，C錯誤；根據(jù)蓋斯定律，將反應②×2＋反應③×2＋反應④可得選項D的熱化學方程式，D正確。原電池6.(1)(2016·江蘇卷)鐵炭混合物在水溶液中可形成許多微電池。將含有Cr2Oeq\o\al(2－,7)的酸性廢水通過鐵炭混合物，在微電池正極上Cr2Oeq\o\al(2－,7)轉(zhuǎn)化為Cr3＋，其電極反應式：Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋6e－＋14H＋=2Cr3＋＋7H2O。(2)(2015·江蘇卷)一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意圖如下。寫出電極B的電極反應式：O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)。7.(2022·江蘇卷)下列化學反應表示正確的是[已知：SiO2與氫氟酸反應生成H2SiF6，H2SiF6在水中完全電離為H＋和SiFeq\o\al(2－,6)；甲烷具有較大的燃燒熱(890.3kJ/mol)](A)A．SiO2與HF溶液反應：SiO2＋6HF=2H＋＋SiFeq\o\al(2－,6)＋2H2OB．高溫下H2還原GeS2：GeS2＋H2=Ge＋2H2SC．鉛蓄電池放電時的正極反應：Pb－2e－＋SOeq\o\al(2－,4)=PbSO4D．甲烷的燃燒：CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝＋890.3kJ/mol【解析】SiO2能與氫氟酸反應生成H2SiF6，反應的離子方程式為SiO2＋6HF=2H＋＋SiFeq\o\al(2－,6)＋2H2O，A正確；缺反應條件且H原子不守恒，B錯誤；鉛蓄電池中Pb作負極，PbO2作正極，PbO2得電子發(fā)生還原反應生成PbSO4，正極反應式為PbO2＋2e－＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)=PbSO4＋2H2O，C錯誤；結(jié)合燃燒熱的概念，甲烷燃燒的熱化學方程式可表示為CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.3kJ/mol，D錯誤。8.(2020·江蘇卷)HCOOH燃料電池。研究HCOOH燃料電池性能的裝置如圖所示：兩電極區(qū)間用允許K＋、H＋通過的半透膜隔開。電池負極的電極反應式：HCOO－＋2OH－－2e－=HCOeq\o\al(－,3)＋H2O；放電過程中需補充的物質(zhì)A為H2SO4(填化學式)。上圖所示的HCOOH燃料電池放電的本質(zhì)是通過HCOOH與O2的反應，將化學能轉(zhuǎn)化為電能，其反應的離子方程式：2HCOOH＋2OH－＋O2=2HCOeq\o\al(－,3)＋2H2O(或2HCOO－＋O2=2HCOeq\o\al(－,3))。電解池(學用P41)9.(2023·江蘇卷)催化電解吸收CO2的KOH溶液可將CO2轉(zhuǎn)化為有機物。在相同條件下，恒定通過電解池的電量，電解得到的部分還原產(chǎn)物的法拉第效率(FE%)隨電解電壓的變化如圖所示。FE%＝eq\f(QX生成還原產(chǎn)物X所需要的電量,Q總電解過程中通過的總電量)×100%。其中，QX＝nF，n表示電解生成還原產(chǎn)物X所轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量，F(xiàn)表示法拉第常數(shù)。(1)當電解電壓為U1V時，電解過程中含碳還原產(chǎn)物的FE%為0，陰極主要還原產(chǎn)物為H2(填化學式)。(2)當電解電壓為U2V時，陰極由HCOeq\o\al(－,3)生成CH4的電極反應式為HCOeq\o\al(－,3)＋8e－＋6H2O=CH4↑＋9OH－。(3)當電解電壓為U3V時，電解生成的C2H4和HCOO－的物質(zhì)的量之比為1∶2?！窘馕觥?1)當電解電壓為U1V時，電解過程中含碳還原產(chǎn)物的FE%為0，說明HCOeq\o\al(－,3)未得電子，此時，H＋得電子生成H2。當電解電壓為U2V時，根據(jù)得失電子守恒、原子守恒和電荷守恒可知，堿性條件下，陰極由HCOeq\o\al(－,3)生成CH4的電極反應式為HCOeq\o\al(－,3)＋8e－＋6H2O=CH4↑＋9OH－。當電解電壓為U3V時，電解過程中還原產(chǎn)物C2H4的FE%為24%，還原產(chǎn)物HCOO－的FE%為8%，說明生成這兩種產(chǎn)物得失電子個數(shù)之比為3∶1，由2HCOeq\o\al(－,3)～C2H4～12e－、HCOeq\o\al(－,3)～HCOO－～2e－可知，C2H4和HCOO－物質(zhì)的量之比為1∶2。10.(2021·江蘇卷)通過下列方法可分別獲得H2和O2：①通過電解獲得NiOOH和H2(裝置如圖)；②在90℃將NiOOH與H2O反應生成Ni(OH)2并獲得O2。下列說法正確的是(B)A．電解后KOH溶液的物質(zhì)的量濃度減小B．電解時陽極電極反應式：Ni(OH)2＋OH－－e－=NiOOH＋H2OC．電解的總反應：2H2Oeq\o(=,\s\up17(通電))2H2↑＋O2↑D．電解過程中轉(zhuǎn)移4mol電子，理論上可獲得22.4LO2【解析】由圖可知，在陰極生成氫氣，電極反應式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，陽極上Ni(OH)2失電子發(fā)生氧化反應生成NiOOH，電極反應式為Ni(OH)2＋OH－－e－=NiOOH＋H2O，電解的總反應為2Ni(OH)2eq\o(=,\s\up17(通電))2NiOOH＋H2↑，在90℃將NiOOH與H2O反應生成Ni(OH)2并獲得O2。由電解的總反應可知，KOH溶液的物質(zhì)的量濃度不變，A錯誤；電解時陽極上Ni(OH)2失電子發(fā)生氧化反應，電極反應式：Ni(OH)2＋OH－－e－=NiOOH＋H2O，B正確；電解的總反應為2Ni(OH)2eq\o(=,\s\up17(通電))2NiOOH＋H2↑，C錯誤；未指明標準狀況，無法計算氧氣的體積，D錯誤。11.(1)(2018·江蘇卷)用稀硝酸吸收NOx，得到HNO3和HNO2的混合溶液，電解該混合溶液可獲得較濃的硝酸。寫出電解時的陽極反應式：HNO2－2e－＋H2O=3H＋＋NOeq\o\al(－,3)。(2)(2019·江蘇卷)電解法轉(zhuǎn)化CO2可實現(xiàn)CO2資源化利用。電解CO2制HCOOH的原理示意圖如下。①寫出陰極CO2還原為HCOO－的電極反應式：CO2＋HCOeq\o\al(－,3)＋2e－=HCOO－＋COeq\o\al(2－,3)。②電解一段時間后，陽極區(qū)的KHCO3溶液濃度降低，其原因是陽極產(chǎn)生O2和H＋，pH減小，HCOeq\o\al(－,3)濃度降低；K＋部分遷移至陰極區(qū)。金屬的腐蝕與防護(學用P42)12.(2020·江蘇卷)將金屬M連接在鋼鐵設施表面，可減緩水體中鋼鐵設施的腐蝕。在如圖所示的情境中，下列有關(guān)說法正確的是(C)A．陰極的電極反應式：Fe－2e－=Fe2＋B．金屬M的活動性比Fe的活動性弱C．鋼鐵設施表面因積累大量電子而被保護D．鋼鐵設施在河水中的腐蝕速率比在海水中的快【解析】陰極得到電子，A錯誤；為保護鋼鐵設備，金屬M應比鐵活潑，B錯誤；由于海水中含有大量的電解質(zhì)，更易發(fā)生電化學腐蝕，故鋼鐵設備在海水中的腐蝕速率快，D錯誤。13.(2019·江蘇卷)將鐵粉和活性炭的混合物用NaCl溶液濕潤后，置于如圖所示裝置中，進行鐵的電化學腐蝕實驗。下列有關(guān)該實驗的說法正確的是(C)A．鐵被氧化的電極反應式：Fe－3e－=Fe3＋B．鐵腐蝕過程中化學能全部轉(zhuǎn)化為電能C．活性炭的存在會加速鐵的腐蝕D．以水代替NaCl溶液，鐵不能發(fā)生吸氧腐蝕【解析】鐵被氧化的電極反應式為Fe－2e－=Fe2＋，A錯誤；鐵腐蝕過程中，化學能不會全部轉(zhuǎn)化為電能，還有部分轉(zhuǎn)化為熱能等，B錯誤；活性炭的存在，會與鐵以及NaCl溶液構(gòu)成許多微小的原電池，加速鐵的腐蝕，C正確；以水代替NaCl溶液，鐵也能發(fā)生吸氧腐蝕，但溶液中離子濃度較小，反應緩慢，D錯誤。反應熱熱化學方程式1.焓變ΔH的計算ΔH與反應前后物質(zhì)的能量放熱反應吸熱反應ΔH＝∑E(生成物總和)－∑E(反應物總和)ΔH與鍵能ΔH＝∑(反應物鍵能總和)－∑(生成物鍵能總和)ΔH與活化能ΔH＝E(正反應活化能)－E(逆反應活化能)ΔH與蓋斯定律ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3物質(zhì)(1mol)金剛石硅SiO2P4化學鍵C—CSi—SiSi—OP—P所含化學鍵的物質(zhì)的量/mol2246利用蓋斯定律求熱化學方程式中的焓變說明(1)物質(zhì)的能量越低越穩(wěn)定。(2)1mol常見物質(zhì)中含有的化學鍵的物質(zhì)的量：2.?？細w納(1)在101kPa時，1mol純物質(zhì)完全燃燒生成指定產(chǎn)物時所放出的熱量，叫做該物質(zhì)的燃燒熱?！爸付óa(chǎn)物”指可燃物中的C元素變?yōu)镃O2(g)，H元素變?yōu)镠2O(l)，S元素變?yōu)镾O2(g)，N元素變?yōu)镹2(g)等。(2)在25℃和101kPa下，強酸的稀溶液與強堿的稀溶液發(fā)生中和反應生成1molH2O時，放出57.3kJ的熱量。①若用弱酸代替強酸(或用弱堿代替強堿)，由于電離吸熱，則放出的熱量減少。②若用濃硫酸(或NaOH固體)作反應物，則放出的熱量增多。③若是稀硫酸和Ba(OH)2稀溶液反應，則生成1molH2O時所釋放的熱量會比57.3kJ多。原因是H＋與OH－結(jié)合生成1molH2O的同時，Ba2＋和SOeq\o\al(2－,4)結(jié)合生成BaSO4沉淀會放出熱量。(3)書寫熱化學方程式。圖1,圖2)圖1：CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)ΔH＝－41kJ/mol。圖2：N2(g)＋3H2(g)2NH3(l)ΔH＝－2(b＋c－a)kJ/mol。(4)比較焓變大小。C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH2則ΔH1＜ΔH2。S(s)＋O2(g)=SO2(g)ΔH3S(g)＋O2(g)=SO2(g)ΔH4則ΔH3＞ΔH4。2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH52H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH6則ΔH5＞ΔH6。原電池與電解池的比較(學用P44)1.電池的判斷無外接電源的是原電池；有外接電源的是電解池。2.電極的判斷電極反應式的書寫(學用P44)1.原電池——燃料電池的電極反應式書寫(1)有機物燃料(以CH4為例)電池電極反應式的書寫電解質(zhì)負極反應式正極反應式備注酸CH4－8e－＋2H2O=CO2＋8H＋O2＋4e－＋4H＋=2H2O用H＋平衡電荷，不出現(xiàn)OH－堿CH4－8e－＋10OH－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2OO2＋4e－＋2H2O=4OH－用OH－平衡電荷，不出現(xiàn)H＋固態(tài)氧化物CH4＋4O2－－8e－=CO2＋2H2OO2＋4e－=2O2－用O2－平衡電荷，平衡O熔融碳酸鹽CH4＋4COeq\o\al(2－,3)－8e－=5CO2＋2H2OO2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)用COeq\o\al(2－,3)平衡電荷，平衡O[特別提醒]通入燃料的一極為負極。CxHyOz(x≥0，y≥2，z≥0)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(C\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(堿性介質(zhì)：C→CO\o\al(2－,3),其余介質(zhì)：C→CO2)),H\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(酸性介質(zhì)：H→H＋,其余介質(zhì)：H→H2O))))(2)微生物燃料電池題干裝置圖分析微生物燃料電池是指在微生物的作用下將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其工作原理如圖所示①微生物的存在有利于有機物的氧化反應，促進了反應中電子的轉(zhuǎn)移；②有機物在負極失去電子，負極反應中有CO2生成，同時產(chǎn)生了H＋(負極：C6H12O6＋6H2O－24e－=6CO2↑＋24H＋)，H＋通過質(zhì)子交換膜從負極區(qū)移向正極區(qū)；③正極：O2＋4e－＋4H＋=2H2O[特別提醒]微生物燃料電池不能在高溫下或重金屬鹽溶液(如CuSO4溶液)、強氧化性溶液(如K2Cr2O7溶液)中使用，會使酶變性(3)肼燃料電池電解質(zhì)負極反應式正極反應式酸性介質(zhì)N2H4－4e－=N2↑＋4H＋O2＋4e－＋4H＋=2H2O堿性介質(zhì)N2H4－4e－＋4OH－=N2↑＋4H2OO2＋4e－＋2H2O=4OH－熔融氧化物N2H4＋2O2－－4e－=N2↑＋2H2OO2＋4e－=2O2－熔融碳酸鹽N2H4＋2COeq\o\al(2－,3)－4e－=N2↑＋2CO2↑＋2H2OO2＋4e－＋2CO2=2COeq\o\al(2－,3)2.可逆電池的電極反應式書寫可逆電池放電時是原電池，充電時是電解池(以鉛蓄電池為例)。裝置圖電極反應式、反應類型等負極：Pb＋SOeq\o\al(2－,4)－2e－=PbSO4(氧化反應)正極：PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2e－=PbSO4＋2H2O(還原反應)陰極：PbSO4＋2e－=Pb＋SOeq\o\al(2－,4)(接外電源的負極，還原反應)陽極：PbSO4＋2H2O－2e－=PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)(接外電源的正極，氧化反應)總反應Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O3.鋰電池的電極反應式書寫原電池電池裝置說明Li-CO2電池4Li＋3CO22Li2CO3＋C(隔膜只允許鋰離子通過，Li＋向正極移動)放電時：鋰為負極，負極反應式：Li－e－=Li＋銥基電極為正極，正極反應式：3CO2＋4Li＋＋4e－=2Li2CO3＋CLiFePO4-C電池Li1－xFePO4＋LixC6LiFePO4＋6C(隔膜只允許鋰離子通過，Li＋向正極移動)放電時：M為負極，負極反應式：LixC6－xe－=6C＋xLi＋N為正極，正極反應式：Li1－xFePO4＋xLi＋＋xe－=LiFePO4全固態(tài)鋰－硫電池16Li＋xS88Li2Sx(2≤x≤8)(Li＋向正極移動)a電極摻有石墨烯，是為了增強電極導電性放電時：電極b是負極，電極反應式：Li－e－=Li＋電極a是正極，電極反應式：S8＋2e－＋2Li＋=Li2S8(只寫第一步反應)鋰－空氣電池4Li＋O2＋2H2O4LiOH(Li＋向正極移動)放電時：A為負極，電極反應式：Li－e－=Li＋B為正極，電極反應式：O2＋4e－＋2H2O=4OH－(電解液不能是水溶液，因為金屬鋰可與水反應)離子交換膜的作用(學用P46)1.常見的離子交換膜種類說明陽離子交換膜只允許陽離子通過陰離子交換膜只允許陰離子通過質(zhì)子交換膜只允許H＋通過鋰離子交換膜只允許Li＋通過2.離子交換膜的作用作用說明平衡電荷平衡兩極區(qū)的電荷避免反應避免兩極產(chǎn)物發(fā)生反應形成濃差電池形成交換膜兩邊電解質(zhì)溶液濃度不同的濃差電池3.不同類型裝置中離子交換膜的應用類型裝置特點分析形成濃差電池隨著反應進行，左、右兩池濃度的差值逐漸減小，外電路中電流將減小，電流計指針偏轉(zhuǎn)幅度逐步變小。當左、右兩池離子濃度相等時，電池將停止工作，不再有電流產(chǎn)生，此時，左、右兩池硝酸銀溶液的物質(zhì)的量濃度相等①正、負兩電極均為Ag單質(zhì)，左池為AgNO3稀溶液，右池為AgNO3濃溶液。只有兩池AgNO3溶液濃度不同，才能形成濃差電池；②該離子交換膜的作用：不允許Ag＋通過，只允許NOeq\o\al(－,3)穿過，是陰(填“陰”或“陽”)離子交換膜。負極Ag失去電子變成Ag＋，為了平衡電荷，正極區(qū)多余的NOeq\o\al(－,3)就穿過離子交換膜向負極移動電解池中離子交換膜的作用三室式電滲析法處理Na2SO4廢水：①陰極產(chǎn)生氫氣，Na＋穿過陽離子交換膜進入陰極區(qū)，平衡電荷；②陽極產(chǎn)生氧氣，SOeq\o\al(2－,4)穿過陰離子交換膜進入陽極區(qū)，平衡電荷；③離子交換膜的作用：平衡電荷；使產(chǎn)品NaOH和H2SO4分開，避免反應物質(zhì)制備中離子交換膜的作用次磷酸鈷[Co(H2PO2)2]廣泛用于化學鍍鈷，以金屬鈷和次磷酸鈉為原料，采用四室電滲析槽電解法制備，原理如圖：①根據(jù)產(chǎn)物Co(H2PO2)2，確定離子移動方向；Co2＋向產(chǎn)品室移動，A是陽離子交換膜；H2POeq\o\al(－,2)向產(chǎn)品室移動；B是陰離子交換膜；②Co為陽極，陽極反應式為Co－2e－=Co2＋；③石墨為陰極，陰極反應式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，Na＋移向陰極，C是陽離子交換膜4.陌生電池裝置圖分析例：以CaCl2、NaH2PO4為原料，利用電解法制備Ca(H2PO4)2，其裝置原理如圖所示。下列說法錯誤的是()A．石墨電極M接直流電源的正極B．只有B膜是陰離子交換膜C．陰極室可以得到副產(chǎn)物NaOH、H2，陽極室可以得到副產(chǎn)物Cl2D．外電路中轉(zhuǎn)移1mol電子，理論上陽極室減少1mol離子[思維過程][答案]D電解的應用(學用P48)1.電冶金——電解熔融氯化鈉陽極：2Cl－－2e－=Cl2↑陰極：Na＋＋e－=Na總反應：2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up17(通電))2Na＋Cl2↑2.粗銅的精煉陽極(粗銅)：Cu－2e－=Cu2＋(主反應)陰極(精銅)：Cu2＋＋2e－=Cu電解液：含有Cu2＋的溶液。陽極泥：粗銅中，位于金屬活動性順序Cu之后的金屬以單質(zhì)的形式沉積在電解槽底部形成陽極泥。陽極泥可作為提煉金、銀等的重要原料。3.電鍍電鍍時，把鍍層金屬作為陽極，把鍍件作為陰極，與電源的負極相連，用含有鍍層金屬離子的溶液作電鍍液。4.電解飽和食鹽水(氯堿工業(yè))陽極：2Cl－－2e－=Cl2↑陰極：2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑電解飽和食鹽水的總反應：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up17(通電))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑金屬的腐蝕與防護1.金屬的電化學腐蝕腐蝕類型析氫腐蝕吸氧腐蝕條件酸性較強弱酸性、中性、堿性負極Fe－2e－=Fe2＋正極2H＋＋2e－=H2↑O2＋2H2O＋4e－=4OH－總反應Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)24Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3說明①吸氧腐蝕比析氫腐蝕更普遍；②2Fe(OH)3eq\o(=,\s\up17(△))Fe2O3·xH2O(鐵銹)＋(3－x)H2O2.金屬的電化學保護法原理保護方法舉例說明原電池原理犧牲陽極法被保護的金屬作原電池的正極(陰極)，活潑金屬作原電池的負極(陽極)，陽極要定期予以更換電解池原理外加電流法將被保護的金屬與電源負極相連，作電解池的陰極，另一附加電極與電源正極相連，作電解池的陽極蓋斯定律的應用(學用P49)已知：室溫下，將CuSO4·5H2O(s)溶于水會使溶液溫度降低，將CuSO4(s)溶于水會使溶液溫度升高，則下列能量轉(zhuǎn)化關(guān)系的判斷不正確的是(B)A．ΔH1＞0 B．ΔH2<ΔH3C．ΔH3<ΔH1 D．ΔH2＝ΔH1＋ΔH3【解析】膽礬溶于水時溫度降低，則ΔH2>0，CuSO4(s)溶于水時溫度升高，則ΔH3<0，故ΔH1＝ΔH2－ΔH3>0，A正確；ΔH2＞0，ΔH3＜0，則ΔH2＞ΔH3，B錯誤；ΔH3＜0，ΔH1＞0，則ΔH3＜ΔH1，C正確；根據(jù)蓋斯定律可知，ΔH2＝ΔH1＋ΔH3，D正確。(2023·南通二調(diào))乙硫醇(C2H5SH)的綜合利用及治理是當前環(huán)境領(lǐng)域關(guān)注的焦點之一。家用煤氣中可摻入微量具有難聞氣味的乙硫醇。已知：C2H5OH(g)＋H2S(g)=C2H5SH(g)＋H2O(g)ΔH1＝－32kJ/molC2H5OH(g)＋3O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(g)ΔH2＝－1277kJ/mol2H2S(g)＋3O2(g)=2SO2(g)＋2H2O(g)ΔH3＝－1036kJ/mol則反應：2C2H5SH(g)＋9O2(g)=4CO2(g)＋6H2O(g)＋2SO2(g)的ΔH＝－3526kJ/mol。【解析】設給定的三個熱化學方程式分別為①②③，由蓋斯定律可知，③＋2×②－2×①可得：2C2H5SH(g)＋9O2(g)=4CO2(g)＋6H2O(g)＋2SO2(g)ΔH＝ΔH3＋2ΔH2－2ΔH1＝－1036kJ/mol－2×1277kJ/mol＋2×32kJ/mol＝－3526kJ/mol。化學反應進行的方向下列敘述正確的是(C)A．加入催化劑可以使反應2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)在低溫下由非自發(fā)變?yōu)樽园l(fā)，從而提高產(chǎn)率B．ΔH＜0、ΔS＞0時，反應可以自發(fā)進行，例如Ba(OH)2固體與NH4Cl固體混合C．常溫下，反應4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)=4Fe(OH)3(s)的ΔH＜0D．因為ΔH和ΔS都與反應的自發(fā)性有關(guān)，因此ΔH或ΔS均可單獨作為判斷自發(fā)性的判據(jù)【解析】催化劑只改變反應速率，不改變產(chǎn)率，A錯誤；Ba(OH)2固體與NH4Cl固體混合反應吸熱，則ΔH＞0，B錯誤；氫氧化亞鐵轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵的反應能自發(fā)進行且是混亂度降低的反應，則由ΔH－TΔS＜0可知，該反應ΔH＜0，C正確；反應自發(fā)進行的判斷依據(jù)是ΔH－TΔS＜0，反應是否自發(fā)決定于焓變和熵變兩方面因素，D錯誤。原電池(2023·蘇錫常鎮(zhèn)一調(diào))下圖為某微生物燃料電池凈化水的原理。下列說法正確的是(C)A．N極為負極，發(fā)生氧化反應B．電池工作時，N極附近溶液pH減小C．M極發(fā)生的電極反應為(C6H10O5)n－24ne－＋7nH2O=6nCO2↑＋24nH＋D．處理0.1molCr2Oeq\o\al(2－,7)時，有1.4molH＋從交換膜左側(cè)向右側(cè)遷移【解析】由圖可知，有機物失去電子發(fā)生氧化反應并生成二氧化碳，則M為負極，發(fā)生氧化反應，A錯誤；電池工作時，Cr2Oeq\o\al(2－,7)得到電子發(fā)生還原反應生成Cr3＋，電極反應式為Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋6e－＋14H＋=2Cr3＋＋7H2O，故N極溶液pH變大，B錯誤；有機物失去電子發(fā)生氧化反應并生成二氧化碳，M極發(fā)生的電極反應為(C6H10O5)n－24ne－＋7nH2O=6nCO2↑＋24nH＋，C正確；根據(jù)得失電子守恒可知，4nCr2Oeq\o\al(2－,7)～24ne－～(C6H10O5)n～24nH＋，則處理0.1molCr2Oeq\o\al(2－,7)時，有0.6molH＋從交換膜左側(cè)向右側(cè)遷移，D錯誤。電解池(學用P49)(2023·南通一調(diào))一種將CO2催化轉(zhuǎn)化為C2H4的電化學裝置如圖所示。下列說法正確的是(D)A．該裝置工作過程中化學能轉(zhuǎn)化為電能B．鉑電極發(fā)生的反應為2CO2＋12H＋－12e－=C2H4＋4H2OC．工作過程中玻碳電極區(qū)溶液的pH增大D．每產(chǎn)生標準狀況下11.2LO2時，理論上有2molH＋通過質(zhì)子交換膜【解析】由圖可知，CO2催化轉(zhuǎn)化為C2H4的同時水發(fā)生氧化反應生成氧氣，則反應中電能轉(zhuǎn)化為化學能，A錯誤；鉑電極上，二氧化碳得到電子發(fā)生還原反應生成乙烯，發(fā)生的反應為2CO2＋12H＋＋12e－=C2H4＋4H2O，B錯誤；工作過程中玻碳電極反應為2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，反應生成氫離子，玻碳電極區(qū)溶液的pH減小，C錯誤；每產(chǎn)生標準狀況下11.2L(即0.5mol)O2時，玻碳電極區(qū)生成2mol氫離子，失去2mole－，故理論上有2molH＋通過質(zhì)子交換膜，D正確。可逆電池(2023·南京三模)一種鈉離子電池的工作原理如圖所示，放電時電池反應可表示為Na1－xFePO4＋NaxC=NaFePO4＋C。下列說法正確的是(C)A．放電時，電能轉(zhuǎn)化為化學能B．放電時，Y極發(fā)生還原反應C．充電時，X極電極反應式為NaFePO4－xe－=Na1－xFePO4＋xNa＋D．充電時，每轉(zhuǎn)移1mole－，Y極質(zhì)量減少23g【解析】原電池放電時，化學能轉(zhuǎn)化為電能，A錯誤；放電時，Y極為負極，發(fā)生氧化反應，B錯誤；充電時，X極為陽極，NaFePO4失去電子生成Na1－xFePO4和Na＋，C正確；充電時，Y極為陰極，在陰極上Na＋得電子：xNa＋＋xe－＋C=NaxC，故每轉(zhuǎn)移1mol電子時，Y極質(zhì)量增加23g，D錯誤。金屬的腐蝕與防護(學用P50)關(guān)于金屬的腐蝕與防護，下列說法正確的是(C),圖①),圖②),圖③)A．圖①：鐵絲易生成Fe2O3·xH2OB．圖②：M可用石墨代替C．圖③：若電源斷開，閘門發(fā)生吸氧腐蝕，不易發(fā)生析氫腐蝕D．圖③：N只能選金屬【解析】形成原電池需要電解質(zhì)溶液，在干燥的空氣中不易形成原電池，則鐵絲很難發(fā)生吸氧腐蝕，A錯誤；原電池的正極被保護，則金屬M的活動性要比鐵強，M不可用石墨代替，B錯誤；中性、堿性和弱酸性條件下易發(fā)生吸氧腐蝕，若斷開電源，鋼鐵閘門將發(fā)生吸氧腐蝕，C正確；與電源負極相連的鋼鐵閘門作陰極，被保護，則N可選用石墨等能導電的惰性材料，D錯誤。1.(2023·全國甲卷)甲烷選擇性氧化制備甲醇是一種原子利用率高的方法。已知下列反應的熱化學方程式：①3O2(g)=2O3(g)ΔH1＝＋285kJ/mol②2CH4(g)＋O2(g)=2CH3OH(l)ΔH2＝－329kJ/mol則反應：③CH4(g)＋O3(g)=CH3OH(l)＋O2(g)的ΔH3＝－307kJ/mol。【解析】(1)根據(jù)蓋斯定律可知，eq\f(②－①,2)＝③，則CH4(g)＋O3(g)=CH3OH(l)＋O2(g)ΔH3＝eq\f(－329－285,2)kJ/mol＝－307kJ/mol。2.(2023·全國甲卷)用可再生能源電還原CO2時，采用高濃度的K＋抑制酸性電解液中的析氫反應來提高多碳產(chǎn)物(乙烯、乙醇等)的生成率，裝置如圖所示。下列說法正確的是(C)A．析氫反應發(fā)生在IrOx-Ti電極上B．Cl－從Cu電極遷移到IrOx-Ti電極C．陰極發(fā)生的反應有：2CO2＋12H＋＋12e－=C2H4＋4H2OD．每轉(zhuǎn)移1mole－，陽極生成11.2L氣體(標準狀況)【解析】析氫反應是還原反應，與電源的正極相連的IrOx-Ti電極為陽極，該電極上發(fā)生氧化反應，故析氫反應不發(fā)生在IrOx-Ti電極上，A錯誤；質(zhì)子交換膜只允許H＋通過，Cl－無法從Cu電極遷移到IrOx-Ti電極，B錯誤；陽極的電極反應式為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，每轉(zhuǎn)移1mole－，陽極生成0.25mol(即5.6L)氧氣(標準狀況)，D錯誤。3.(2023·湖北卷)我國科學家設計如圖所示的電解池，實現(xiàn)了海水直接制備氫氣技術(shù)的綠色化學。該裝置工作時，陽極無Cl2生成且KOH溶液濃度不變，電解生成氫氣的速率為xmol/h。下列說法錯誤的是(D)A．b電極反應式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－B．離子交換膜為陰離子交換膜C．電解時海水中動能高的水分子可穿過PTFE膜D．海水為電解池補水的速率為2xmol/h【解析】惰性電極b為陰極，且電解質(zhì)溶液呈堿性，則陰極上H2O得電子生成H2和OH－，電極反應式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，A正確；該裝置工作時，陽極無Cl2生成且KOH溶液的濃度不變，說明陽極上OH－放電生成O2和H2O，且陰極室生成的OH－通過離子交換膜進入陽極室，離子交換膜為陰離子交換膜，B正確；PTFE膜透汽不透液態(tài)水，電解時海水中動能高的水分子可穿過PTFE膜，為電解池補H2O，保持KOH溶液的濃度不變，C正確；由總反應式：2H2Oeq\o(=,\s\up17(通電))2H2↑＋O2↑知，消耗水的速率等于生成氫氣的速率，故海水為電解池補水的速率為xmol/h，D錯誤。4.(2023·遼寧卷)某無隔膜流動海水電解法制H2的裝置如圖所示，其中高選擇性催化劑PRT可抑制O2產(chǎn)生。下列說法正確的是(D)A．b端電勢高于a端電勢B．理論上轉(zhuǎn)移2mole－生成4gH2C．電解后海水pH下降D．陽極發(fā)生：Cl－＋H2O－2e－=HClO＋H＋【解析】由圖可知，鈦箔上有H2生成，發(fā)生得電子的還原反應，鈦箔作陰極，b是電源負極，故b端(負極)電勢低于a端(正極)電勢，A錯誤；由陰極反應式：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－可知，理論上轉(zhuǎn)移2mole－生成2gH2，B錯誤；陽極反應式為Cl－＋H2O－2e－=HClO＋H＋，海水的主要溶質(zhì)是NaCl，故電解總反應為NaCl＋H2Oeq\o(=,\s\up17(通電))NaClO＋H2↑，電解后得到NaClO，溶液呈堿性，pH升高，C錯誤，D正確。1.判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)。(1)粗鋅與稀硫酸反應制氫氣比純鋅快，是因為粗鋅形成微小原電池(√)(2)鉛蓄電池放電時，Pb極是負極，PbO2極是正極。充電時，外電源的正極與PbO2極相連接(√)(3)鋼鐵吸氧腐蝕中的正極反應：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑(×