1、,专题五 化学反应与能量,考纲要求,1.知道化学变化中常见的能量转化形式，能说明化学反应中能量转化的主要原因。 2.了解化学能与热能的相互转化及其应用。了解吸热反应、放热反应、反应热(焓变)等概念。 3.能正确书写热化学方程式，能根据盖斯定律进行有关反应热的简单计算。 4.理解原电池和电解池的工作原理，能写出简单电极反应和电池反应方程式。 5.了解常见的化学电源，认识化学能与电能相互转化的重要应用。 6.认识金属腐蚀的危害，理解金属发生电化学腐蚀的原理，能运用恰当的措施防止铁、铝等等金属腐蚀。 7.了解提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型化学电源的重要性。认识化学在解决能源危机中的重
2、要作用。,考点二 原电池原理及其应用,考点一 化学能与热能,题型专训(一) 电化学离子交换膜的分析与应用,考点三 电解池原理及其应用,化学能与热能 HUA XUE NENG YU RE NENG,01,1.从两种角度理解化学反应热,1,2.“五步”法书写热化学方程式,提醒 对于具有同素异形体的物质，除了要注明聚集状态之外，还要注明物质的名称。 如：S(单斜，s)O2(g)=SO2(g) H1297.16 kJmol1 S(正交，s)O2(g)=SO2(g) H2296.83 kJmol1 S(单斜，s)=S(正交，s) H30.33 kJmol1,3.燃烧热和中和热应用中的注意事项 (1)均为
3、放热反应，H0，单位为kJmol1。 (2)燃烧热概念理解的三要点：外界条件是25 、101 kPa；反应的可燃物是 1 mol；生成物是稳定的氧化物(包括状态)，如碳元素生成的是CO2，而不是CO，氢元素生成的是液态水，而不是水蒸气。 (3)中和热概念理解三要点：反应物的酸、碱是强酸、强碱；溶液是稀溶液，不存在稀释过程的热效应；生成产物水是1 mol。,1.正误判断，正确的打“”，错误的打“” (1)反应2H2(g)O2(g)=2H2O(g)的H可通过下式估算：H反应中形成新共价键的键能之和反应中断裂旧共价键的键能之和( ) (2019江苏，11D) (2) 如图表示燃料燃烧反应的能量变化(
4、 ) (2016江苏，10A) (3)在CO2中，Mg燃烧生成MgO和C。该反应中化学能全部转化为热能( ) (2015江苏，4D) (4)催化剂能改变反应的焓变( ) (2012江苏，4B),2,1,2,3,4,5,6,7,(7)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) H38.6 kJmol1( ),1,2,3,4,5,6,7,(5)催化剂能降低反应的活化能( ) (2012江苏，4C) (6)同温同压下，H2(g)Cl2(g)=2HC
5、l(g)在光照和点燃条件下的H不同( ),2.(2019海南，5)根据右图中的能量关系，可求得CH的键能为 A.414 kJmol1 B.377 kJmol1 C.235 kJmol1 D.197 kJmol1,1,2,3,4,解析 C(s)=C(g) H1717 kJmol1 2H2(g)=4H(g) H2864 kJmol1 C(s)2H2(g)=CH4(g) H375 kJmol1 根据H反应物总键能生成物总键能 75 kJmol1717 kJmol1864 kJmol14E(CH)，解得E(CH)414 kJmol1。,5,6,7,3.(2016海南，6)油酸甘油酯(相对分子质量884
6、)在体内代谢时可发生如下反应： C57H104O6(s)80O2(g)=57CO2(g)52H2O(l) 已知燃烧1 kg该化合物释放出热量3.8104 kJ，油酸甘油酯的燃烧热H为 A.3.8104 kJmol1 B.3.8104 kJmol1 C.3.4104 kJmol1 D.3.4104 kJmol1,1,2,3,4,5,6,7,4.2015海南，16(3)由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示，若生成 1 mol N2，其H_kJmol1。,1,2,3,4,139,5,6,7,5.2019全国卷，28(3)我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变
7、换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。,可知水煤气变换的H_0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)E正_eV，写出该步骤的化学方程式_ _。,小于,2.02,COOH*H*H2O*=COOH*,1,2,3,2H*OH*(或H2O*=H*OH*),4,5,6,7,解析 观察始态物质的相对能量与终态物质的相对能量知，终态物质相对能量低于始态物质相对能量，说明该反应是放热反应，H小于0。过渡态物质相对能量与始态物质相对能量相差越大，活化能越大，由题图知，最大活化能E正1.86 eV(0.16 eV)2.02 eV，该步起始物质为COOH*H*H2O*
8、，产物为COOH*2H*OH*。,1,2,3,4,5,6,7,6.(1)2015浙江理综，28(1)乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：,计算上述反应的H_ kJmol1。,H2(g),已知：,解析 设“ ”部分的化学键键能为a kJmol1，则H(a3484125) kJmol1(a6124123436) kJmol1124 kJmol1。,124,1,2,3,4,5,6,7,(2)2015全国卷，28(3)已知反应2HI(g)=H2(g)I2(g)的H11 kJmol1 ， 1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436 kJ、151 kJ的能量， 则1 mol
9、HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为_kJ。,解析 形成1 mol H2(g)和1 mol I2(g)共放出436 kJ151 kJ587 kJ能量，设断裂2 mol HI(g)中化学键吸收2a kJ能量，则有2a58711，得a299。 另解：H2E(HI)E(HH)E(II)，2E(HI)HE(HH)E(II)11 kJmol1436 kJmol1151 kJmol1598 kJmol1，则E(HI)299 kJmol1。,299,1,2,3,4,5,6,7,失误防范,利用键能计算反应热，要熟记公式：H反应物总键能生成物总键能，其关键是弄清物质中化学键的数目。在中学阶段要掌握常见单质
10、、化合物中所含共价键的数目。原子晶体：1 mol金刚石中含2 mol CC键，1 mol硅中含2 mol SiSi键， 1 mol SiO2晶体中含4 mol SiO键；分子晶体：1 mol P4中含有6 mol PP键， 1 mol P4O10(即五氧化二磷)中含有12 mol PO键、4 mol P=O键，1 mol C2H6中含有6 mol CH键和1 mol CC键。,7.(1)2017天津，7(3)0.1 mol Cl2与焦炭、TiO2完全反应，生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2xH2O的液态化合物，放热4.28 kJ，该反应的热化学方程式为 _。 (2)2015天津理综，7(
11、4)随原子序数递增，八种短周期元素(用字母x等表示)原子半径的相对大小、最高正价或最低负价的变化如下图所示。,根据判断出的元素回答问题： 已知1 mol e的单质在足量d2中燃烧，恢复至室温，放出255.5 kJ热量，写出该反应的热化学方程式：_。,2Cl2(g)TiO2(s)2C(s)=TiCl4(l)2CO(g) H85.6 kJmol1,2Na(s)O2(g)=Na2O2(s) H511 kJmol1,1,2,3,4,5,6,7,(3)2014天津理综，7(4)晶体硅(熔点1 410 )是良好的半导体材料。由粗硅制纯硅过程如下： 写出SiCl4的电子式：_；在上述由SiCl4制纯硅的反应
12、中，测得每生成1.12 kg纯硅需吸收a kJ热量，写出该反应的热化学方程式：_ _。 (4)2015安徽理综，27(4)NaBH4(s)与水(l)反应生成NaBO2(s)和氢气(g)，在25 、101 kPa下，已知每消耗3.8 g NaBH4(s)放热21.6 kJ，该反应的热化学方程式是 _。,4HCl(g) H0.025a kJmol1,NaBH4(s)2H2O(l)=NaBO2(s)4H2(g) H216 kJmol1,1,2,3,4,5,6,7,反思归纳,热化学方程式书写易出现的错误 (1)未标明反应物或生成物的状态而造成错误。 (2)反应热的符号使用不正确，即吸热反应未标出“”号
13、，放热反应未标出“”号，从而导致错误。 (3)漏写H的单位，或者将H的单位写为kJ，从而造成错误。 (4)反应热的数值与方程式的计量数不对应而造成错误。 (5)对燃烧热、中和热的概念理解不到位，忽略其标准是1 mol 可燃物或生成1 mol H2O(l)而造成错误。,1.下列关于反应热和热化学反应的描述中正确的是 A.HCl和NaOH反应的中和热H57.3 kJmol1，则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热 H2(57.3) kJmol1 B.CO(g)的燃烧热H283.0 kJmol1，则2CO2(g)=2CO(g)O2(g)反应的H 2283.0 kJmol1 C.氢气的燃烧热H285
14、.5 kJmol1，则电解水的热化学方程式为2H2O(l) 2H2(g)O2(g) H285.5 kJmol1 D.1 mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热,3,1,2,3,解析 在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1 mol液态H2O时的反应热叫做中和热，中和热是以生成 1 mol 液态H2O为基准的，A项错误； CO(g)的燃烧热H283.0 kJmol1，则CO(g) O2(g)=CO2(g) H283.0 kJmol1，则2CO(g)O2(g)=2CO2(g) H2283.0 kJmol1，逆向反应时反应热的数值相等，符号相反，B项正确； 电解 2 mol 水
15、吸收的热量和2 mol H2完全燃烧生成液态水时放出的热量相等，H应为571.0 kJmol1，C项错误； 在101 kPa 时，1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物(水应为液态)时所放出的热量是该物质的燃烧热，D项错误。,1,2,3,2.已知： 下列能量变化示意图中，正确的是_(填字母)。,1,2,3,解析 等质量的N2O4(g)具有的能量高于N2O4(l)，因此等量的NO2(g)生成N2O4(l)放出的热量多，只有A项符合题意。,A,3.(1)用CO2催化加氢可制取乙烯：CO2(g)3H2(g) C2H4(g)2H2O(g)。若该反应体系的能量随反应过程变化关系如图所示，则该反应的H_(
16、用含a、b的式子表示)。,1,2,3,已知：几种化学键的键能如下表所示，实验测得上述反应的H152 kJmol1，则表中的x_。,(ba)kJmol1,764,1,2,3,(2)甲烷自热重整是先进的制氢方法，包含甲烷氧化和蒸汽重整两个过程。向反应系统中同时通入甲烷、氧气和水蒸气，发生的主要化学反应如下表，则在初始阶段，蒸汽重整的反应速率_(填“大于”“小于”或“等于”)甲烷氧化的反应速率。,1,2,3,解析 从表中活化能数据可以看出，在初始阶段，蒸汽重整反应活化能较大，而甲烷氧化的反应活化能均较小，所以甲烷氧化的反应速率快。,小于,(3)CO2在CuZnO催化下，可同时发生如下的反应、，其可作
17、为解决温室效应及能源短缺问题的重要手段。 .CO2(g)3H2(g) CH3OH(g)H2O(g) H157.8 kJmol1 .CO2(g)H2(g) CO(g)H2O(g) H241.2 kJmol1 某温度时，若反应的速率v1大于反应的速率v2，则下列反应过程的能量变化正确的是_(填字母)。,D,1,2,3,解析 反应是放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，反应是吸热反应，反应物的总能量小于生成物的总能量，因为反应的速率大于反应，因此反应的活化能低于反应，D正确。,1,2,3,特别提醒,催化剂能加快反应速率的原理是降低了反应的活化能，由此可推知反应的活化能越低，反应速率越快，相对来
18、说反应就越易进行。,返回,02,原电池原理及其应用 YUAN DIAN CHI YUAN LI JI QI YING YONG,1,1.图解原电池工作原理,2.原电池装置图的升级考查,说明 (1)无论是装置还是装置，电子均不能通过电解质溶液。 (2)在装置中，由于不可避免会直接发生ZnCu2=Zn2Cu而使化学能转化为热能，所以装置的能量转化率高。 (3)盐桥的作用：原电池装置由装置到装置的变化是由盐桥连接两个“半电池装置”，其中盐桥的作用有三种：a.隔绝正负极反应物，避免直接接触，导致电流不稳定；b.通过离子的定向移动，构成闭合回路；c.平衡电极区的电荷。 (4)离子交换膜作用：由装置到装置
19、的变化是“盐桥”变成“质子交换膜”。离子交换膜是一种选择性透过膜，允许相应离子通过，离子迁移方向遵循电池中离子迁移方向。,3.陌生原电池装置的知识迁移 (1)燃料电池,(2)可逆电池,角度一 燃料电池 1.(2019全国卷，12)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2/MV在电极与酶之间传递电子，示意图如图所示。下列说法错误的是 A.相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能 B.阴极区，在氢化酶作用下发生反应H22MV2=2H2MV C.正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3 D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动,2,1,2,3,4,6,7
20、,8,9,5,10,解析 由题图和题意知，电池总反应是3H2N2=2NH3。该合成氨反应在常温下进行，并形成原电池产生电能，反应不需要高温、高压和催化剂，A项正确； 观察题图知，左边电极发生氧化反应MVe=MV2，为负极，不是阴极，B项错误； 正极区N2在固氮酶作用下发生还原反应生成NH3，C项正确； 电池工作时，H通过交换膜，由左侧(负极区)向右侧(正极区)迁移，D项正确。,1,2,3,4,6,7,8,9,5,10,2.(2012四川理综，11)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CH3CH2OH4eH2O=CH3COOH4H。下列有关说法正确的是 A.检测时，电解质溶液
21、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 CH3CH2OHO2=CH3COOHH2O D.正极上发生的反应为O24e2H2O=4OH,1,2,3,4,解析 解答本题时审题是关键，反应是在酸性电解质溶液中进行的。在原电池中，阳离子要向正极移动，故A错误； 因电解质溶液是酸性的，不可能存在OH，故正极的反应式为O24H4e=2H2O，转移4 mol电子时消耗 1 mol O2，则在标准状况下转移0.4 mol电子时消耗2.24 L O2，故B、D错误； 电池反应式即正、负极反应式之和，将两极的反应式相加可知 C正确。,6,7,
22、8,9,5,10,3.(2015江苏，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,1,2,3,4,6,7,8,9,5,10,1,2,3,4,6,7,8,9,5,C项，原电池工作时，阴离子移向负极，而B极是正极，错误；,10,角度二 可逆电池 4.(2019全国卷，13)为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3DZn)可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3DZnNiOOH二次电池，结构如图所示。电池反应为Zn(s)2NiOOH(s)H2O(l) ZnO(s)2Ni(OH)2(s)。,1,2,3,4,6,7,8,9,5,下列说法错误
23、的是 A.三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高 B.充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)OH(aq)e=NiOOH(s)H2O(l) C.放电时负极反应为Zn(s)2OH(aq)2e=ZnO(s)H2O(l) D.放电过程中OH通过隔膜从负极区移向正极区,10,解析 该电池采用的三维多孔海绵状Zn具有较大的表面积，可以高效沉积ZnO，且所沉积的ZnO分散度高，A正确； 根据题干中总反应可知该电池充电时，Ni(OH)2在阳极发生氧化反应生成NiOOH，其电极反应式为Ni(OH)2(s)OH(aq)e=NiOOH(s)H2O(l)，B正确； 放电时Zn在负极发生氧化反应生成Z
24、nO，电极反应式为Zn(s)2OH(aq)2e=ZnO(s)H2O(l)，C正确； 电池放电过程中，OH等阴离子通过隔膜从正极区移向负极区，D错误。,1,2,3,4,6,7,8,9,5,10,5.(2019天津，6)我国科学家研制了一种新型的高比能量锌碘溴液流电池，其工作原理示意图如图。图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。下列叙述不正确的是 A.放电时，a电极反应为I2Br2e=2IBr B.放电时，溶液中离子的数目增大 C.充电时，b电极每增重0.65 g，溶液中有0.02 mol I 被氧化 D.充电时，a电极接外电源负极,1,2,3,4,6,7,8,9,5,10,解析 根据电池的
25、工作原理示意图，可知放电时a电极上I2Br转化为Br和I，电极反应为I2Br2e=2IBr，A项正确； 放电时正极区I2Br转化为Br和I，负极区Zn转化为Zn2，溶液中离子的数目增大，B项正确；,1,2,3,4,6,7,8,9,5,10,充电时b电极发生反应Zn22e=Zn，b电极增重0.65 g时，转移0.02 mol e，a电极发生反应2IBr2e=I2Br，根据各电极上转移电子数相同，则有0.02 mol I被氧化，C项正确； 放电时a电极为正极，充电时，a电极为阳极，接外电源正极，D项错误。,1,2,3,4,6,7,8,9,5,10,6.(2017全国卷，11)全固态锂硫电池能量密度
26、高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为16LixS8=8Li2Sx(2x8)。下列说法错误的是 A.电池工作时，正极可发生反应： 2Li2S62Li2e=3Li2S4 B.电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重 0.14 g C.石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性 D.电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多,1,2,3,4,6,7,8,9,5,10,解析 A项，原电池电解质中阳离子移向正极，根据全固态锂硫电池工作原理图示中Li移动方向可知，电极a为正极，正极发生还原反应，由总反应可知正极依次发生S8Li2S8Li2S6Li2S4
27、Li2S2的还原反应，正确； B项，电池工作时负极电极方程式为Lie=Li，当外电路中流过0.02 mol电子时，负极消耗的Li的物质的量为0.02 mol，其质量为0.14 g，正确； C项，石墨烯具有良好的导电性，故可以提高电极a的导电能力，正确；,D项，电池充电时为电解池，此时电解总反应为8Li2Sx 16LixS8(2x8)，故Li2S2的量会越来越少，错误。,1,2,3,4,6,7,8,9,5,10,7.(2016全国卷，11)锌空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH溶液，反应为2ZnO24OH2H2O=2Zn(OH) 。下列说法正确的是 A.充电时，电解质溶液中
28、K向阳极移动 B.充电时，电解质溶液中c(OH)逐渐减小 C.放电时，负极反应为Zn4OH2e=Zn(OH) D.放电时，电路中通过2 mol电子，消耗氧气22.4 L(标准状况),1,2,3,4,6,7,8,9,5,10,解析 A项，充电时，电解质溶液中K向阴极移动，错误；,1,2,3,4,6,7,8,9,5,D项，O24e，故电路中通过2 mol电子，消耗氧气0.5 mol，标准状况下的体积为11.2 L，错误。,10,角度三 储“氢”电池 8.(2014浙江理综，11)镍氢电池(NiMH)目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。NiMH中的M表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中的总
29、反应方程式是：Ni(OH)2M=NiOOHMH 已知：6NiOOHNH3H2OOH=6Ni(OH)2NO 下列说法正确的是 A.NiMH电池放电过程中，正极的电极反应式为 NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OH B.充电过程中OH从阳极向阴极迁移 C.充电过程中阴极的电极反应式：H2OMe=MHOH，H2O中的H被M还原 D.NiMH电池中可以用KOH溶液、氨水等作为电解质溶液,1,2,3,4,6,7,8,9,5,10,解析 A项，放电过程中，NiOOH得电子，化合价降低，发生还原反应，正确； B项，充电过程中发生电解反应，OH从阴极向阳极迁移，错误； C项，充电过程中H得电子，进入储氢合金，
30、Ni(OH)2中的2价Ni失电子生成NiOOH，所以H2O的H被2价的Ni还原，错误； D项，NiMH在KOH溶液、氨水中会发生氧化还原反应，错误。,1,2,3,4,6,7,8,9,5,10,角度四 其他新型电池 9.(2018全国卷，11)一种可充电锂空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li在多孔碳材料电极处生成Li2O2x(x0或1)。下列说法正确的是 A.放电时，多孔碳材料电极为负极 B.放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极 C.充电时，电解质溶液中Li向多孔碳材料区迁移 D.充电时，电池总反应为Li2O2x=2Li(1 )O2,1,2,3,4,6,7,8,9,5,10,1,2
31、,3,4,6,7,8,9,5,解析 由题意知，放电时负极反应为Lie=Li，正极反应为(2x)O24Li4e=2Li2O2x(x0或1)，电池总反应为(1 )O22Li=Li2O2x。充电时的电池总反应与放电时的电池总反应互为逆反应，故充电时电池总反应为Li2O2x=2Li(1 )O2，D项正确；,该电池放电时，金属锂为负极，多孔碳材料为正极，A项错误； 该电池放电时，外电路电子由锂电极流向多孔碳材料电极，B项错误； 该电池放电时，电解质溶液中Li向多孔碳材料区迁移，充电时电解质溶液中的Li向锂电极迁移，C项错误。,10,10.(2018全国卷，12)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na
32、CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为3CO24Na 2Na2CO3C。下列说法错误的是,1,2,3,4,6,7,8,9,5,A.放电时， 向负极移动 B.充电时释放CO2，放电时吸收CO2 C.放电时，正极反应为3CO24e= C D.充电时，正极反应为Nae=Na,10,解析 根据电池的总反应知，放电时负极反应：4Na4e=4Na,充电时，阴极：4Na4e=4Na,1,2,3,4,6,7,8,9,5,10,题组一 辨析“介质”书写电极反应式 1.按要求书写不同“介质”下甲醇燃料电池的电极反应式。 (1)酸性介质，如H2S
33、O4溶液： 负极： 。 正极： 。 (2)碱性介质，如KOH溶液： 负极： 。 正极： 。,3,1,2,3,4,5,CH3OH6eH2O=CO26H,6,(3)熔融盐介质，如K2CO3： 负极： 。 正极： 。 (4)掺杂Y2O3的ZrO3固体作电解质，在高温下能传导O2： 负极： 。 正极： 。,1,2,3,4,5,CH3OH6e3O2=CO22H2O,6,反思归纳,碱性介质 C 其余介质 CCO2 酸性介质 HH 其余介质 HH2O,题组二 明确“充、放电”书写电极反应式 2.镍镉(NiCd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液 为KOH溶液，其充、放电按下式进行：
34、Cd2NiOOH2H2O Cd(OH)22Ni(OH)2。 负极： 。 阳极： 。,1,2,3,4,5,Cd2e2OH=Cd(OH)2,2Ni(OH)22OH2e=2NiOOH2H2O,6,1,2,3,题组三 识别“交换膜”提取信息，书写电极反应式 3.如将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。如下图是通过人工光合作用，以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图。 负极： 。 正极： 。,4,5,2H2O4e=O24H,2CO24H4e=2HCOOH,6,4.液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示。 负极： 。
35、正极： 。,1,2,3,4,5,N2H44e4OH=N24H2O,O24e2H2O=4OH,6,题组四 锂离子电池电极反应式书写 5.某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池，放电时电池总反应为Li1xCoO2LixC6=LiCoO2C6(x1)。则： 负极：_， 正极：_。,1,2,3,4,5,LixC6xe=xLiC6,Li1xCoO2xexLi=LiCoO2,6,方法归纳,锂离子电池充放电分析 常见的锂离子电极材料 正极材料：LiMO2(M：Co、Ni、Mn等) LiM2O4(M：Co、Ni、Mn等) LiMPO4(M：Fe等) 负极材料：石墨(能吸附锂原子) 负极反应：LixCnxe=x
36、LinC 正极反应：Li1xMO2xLixe=LiMO2 总反应：Li1xMO2LixCn nCLiMO2。,题组五 可逆反应电极反应式书写 6.控制适合的条件，将反应2Fe32I 2Fe2I2设计成如下图所示的原电池。回答下列问题： (1)反应开始时，负极为_(填“甲”或“乙”)中的石墨，电极反应式为_。 (2)电流表读数为_时，反应达到化学平衡状态。 (3)当达到化学平衡状态时，在甲中加入FeCl2固体，此时负极为_(填“甲”或“乙”)中的石墨，电极反应式为_。,乙,2I2e=I2,零,甲,2Fe22e=2Fe3,返回,1,2,3,4,5,6,03,电解池原理及其应用 DIAN JIE C
37、HI YUAN LI JI QI YING YONG,1,1.图解电解池工作原理(阳极为惰性电极),2.正确判断电极产物 (1)阳极产物的判断首先看电极，如果是活性电极作阳极，则电极材料失电子，电极溶解(注意：铁作阳极溶解生成Fe2，而不是Fe3)；如果是惰性电极，则需看溶液中阴离子的失电子能力，阴离子放电顺序为S2IBrClOH(水)。 (2)阴极产物的判断直接根据阳离子的放电顺序进行判断： AgHg2Fe3Cu2HPb2Fe2Zn2H(水)。,3.对比掌握电解规律(阳极为惰性电极),注意 电解后有关电解质溶液恢复原态的问题应该用质量守恒法分析。一般是加入阳极产物和阴极产物的化合物，但也有特
38、殊情况，如用惰性电极电解CuSO4溶液，Cu2完全放电之前，可加入CuO或CuCO3复原，而Cu2完全放电之后，应加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3复原。,4.正误判断，下列说法正确的打“”，错误的打“” (1)电解质溶液导电发生化学变化( ) (2)电解精炼铜和电镀铜，电解液的浓度均会发生很大的变化( ) (3)电解饱和食盐水，在阳极区得到NaOH溶液( ) (4)工业上可用电解MgCl2溶液、AlCl3溶液的方法制备Mg和Al( ) (5)电解精炼铜时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料( ) (6)用惰性电极电解CuSO4溶液，若加入0.1 mol Cu(OH)2固体可使电解质溶液
39、复原，则整个电路中转移电子数为0.4NA( ),5.陌生电解池装置图的知识迁移 (1)电解池,(2)金属腐蚀,角度一 电解原理的应用 1.2019全国卷，27(4)环戊二烯可用于制备二茂铁Fe(C5H5)2，结构简式为 ， 后者广泛应用于航天、化工等领域中。二茂铁的电化学制备原理如图所示，其中电解液为溶解有溴化钠(电解质)和环戊二烯的DMF溶液(DMF为惰性有机溶剂)。,2,1,2,3,4,6,7,5,该电解池的阳极为_，总反应为_ _。电解制备需要在无水条件下进行，原因为_ _。,Fe电极,Fe2,H2或Fe2C5H6=Fe(C5H5)2H2,水会阻碍中间物Na的生成；,水会电解生成OH，进
40、一步与Fe2反应生成Fe(OH)2,1,2,3,4,6,7,5,解析 结合图示电解原理可知，Fe电极发生氧化反应，为阳极；在阴极上有H2生成，故电解时的总反应为Fe2 H2或Fe2C5H6=Fe(C5H5)2H2。结合相关反应可知，电解制备需在无水条件下进行，否则水会阻碍中间产物Na的生成，水电解生成OH，OH会进一步与Fe2反应生成Fe(OH)2，从而阻碍二茂铁的生成。,2.2019全国卷，28(4)在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如图所示： 负极区发生的反应有_(写反应方程式)。电路中转移1 mol电子
41、，需消耗氧气_L(标准状况)。,解析 负极区发生还原反应Fe3e=Fe2，生成的二价铁又被氧气氧化成三价铁，发生反应4Fe2O24H=4Fe32H2O，由反应可知电路中转移4 mol电子消耗1 mol O2，则转移1 mol电子消耗氧气 mol，其在标准状况下的体积为 mol 22.4 Lmol15.6 L。,Fe3e=Fe2，4Fe2O24H=4Fe32H2O,5.6,1,2,3,4,6,7,5,3.2019北京，27(2)可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如图。通过控制开关连接K1或K2，可交替得到H2和O2。 制H2时，连接_，产生H2的电极反应式是_。,K1,2H2O2e=
42、H22OH,解析 电解碱性电解液时，H2O电离出的H在阴极得到电子产生H2，根据题图可知电极1与电池负极连接，为阴极，所以制H2时，连接K1，产生H2的电极反应式为2H2O2e=H22OH。,1,2,3,4,6,7,5,改变开关连接方式，可得O2。 结合和中电极3的电极反应，说明电极3的作用：_ _。,制H2时，电极3发生反应：,Ni(OH)2OHe=NiOOHH2O。制O2时，上述电极反应逆向进行，使电极3,解析 制备O2时碱性电解液中的OH失去电子生成O2，连接K2，O2在电极2上产生。连接K1时，电极3为电解池的阳极，Ni(OH)2失去电子生成NiOOH，电极反应式为Ni(OH)2eOH=NiOOHH2O，连接K2时，电极3为电解池的阴极，电极反应式为NiOOHeH2O=Ni(OH)2OH，使电极3得以循环使用。,得以循环使用,1,2,3,4,6,7,5,4.2019江苏，20(2)电解法转化CO2可实现