(通用版)2020高考化学二轮复习专题五化学反应与能量课件

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资源描述

1、,专题五 化学反应与能量,考纲要求,1.了解化学反应中能量转化的原因及常见的能量转化形式。 2.了解化学能与热能的相互转化,了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。 3.了解热化学方程式的含义,能正确书写热化学方程式。 4.了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。了解化学在解决能源危机中的重要作用。 5.了解焓变(H)与反应热的含义。 6.理解盖斯定律,并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。 7.理解原电池和电解池的构成、工作原理及应用,能书写电极反应和总反应方程式。 8.了解常见化学电源的种类及其工作原理。 9.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。,考点二 原

2、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)均为放热反应,H0,单位

3、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) 如图表示燃料燃烧反应的能量变化( ) (2016江苏,10A) (2)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) (3)催化剂能改变反应的焓变( ) (2012

4、江苏,4B) (4)催化剂能降低反应的活化能( ) (2012江苏,4C) (5)同温同压下,H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的H不同( ),2,1,2,3,4,5,6,7,(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) H38.6 kJmol1( ),1,2,3,4,5,6,7,2.(2019海南,5)根据下图中的能量关系,可求得CH的键能为 A.414 kJmol1 B.377 kJmol1 C.235 kJmo

5、l1 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 kJmol14 E(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)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

6、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

7、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*,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),

8、已知:,解析 设“ ”部分的化学键键能为a kJmol1,则H(a3484125) kJ mol1(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 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(

9、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、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:

10、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(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

11、,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

12、(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,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

13、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H285.5 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

14、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 kJ mol1,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

15、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_(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)

16、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Cu-ZnO催化下,可同时发生如下的反应、,其可作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)

17、 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)。,1,2,3,D,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

18、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

19、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,2,1,2,3,4,6,7,8,9,5,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

20、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。,1,2,3,4,6,7,8,9,5,2.(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O24e2

21、H2O=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。,6,7,8,9,5,角度二 可逆电池 3.(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3DZnNi

22、OOH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)。 下列说法错误的是 A.三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积,所沉积的ZnO分散度高 B.充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)OH(aq)e=NiOOH(s)H2O(l) C.放电时负极反应为Zn(s)2OH(aq)2e=ZnO(s)H2O(l) D.放电过程中OH通过隔膜从负极区移向正极区,1,2,3,4,6,7,8,9,5,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

23、)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ZnO,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。,1,2,3,4,6,7,8,9,5,4.(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

24、,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,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; 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,解析 根据电池的工作原理示意图,可知放电时a电极上I2Br转化为Br和I,电极反应为I2B

25、r2e=2IBr,A项正确;,6,7,8,9,5,5.(2017全国卷,11)全固态锂硫电池能量密度高、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,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,

26、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S8Li2S8Li2S6Li2S4Li2S2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。,1,2,3,4,6,7,8,9,5,6.(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2

27、ZnO24OH2H2O= 。下列说法正确的是 A.充电时,电解质溶液中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= 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,解析 A项,充电时,电解质溶液中K向阴极移动,错误; B项,放电时总反应方程式为2ZnO24OH2H2O=2 ,则充电时电解质溶液中c(OH)逐渐增大,错误; C项,在碱性环境中负极Zn失电子生成的Zn2,将与OH结合生成 ,正确; 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

28、.2 L,错误。,1,2,3,4,6,7,8,9,5,角度三 储“氢”电池 7.(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反应方程式是:Ni(OH)2M=NiOOHMH 已知:6NiOOHNH3H2OOH=6Ni(OH)2 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

29、,1,2,3,4,6,7,8,9,5,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,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,角度四 其他新型电池 8.(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

30、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,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;,1,2,3,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;

31、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。,4,6,7,8,9,5,9.(2018全国卷,12)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的NaCO2二次电池。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 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,1,2,3,4,6,7,8,9,5,解析 根据电池的总反应知,放电时负极反应:4Na4e=4Na,1,

32、2,3,充电时,阴极:4Na4e=4Na,4,6,7,8,9,5,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H2SO4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 C CO2 酸性介质

33、H H 其余介质 H H2O,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:Cd2NiOOH2H2O Cd(OH)2 2Ni(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:

34、 。,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: 。 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

35、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=xLinC 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

36、,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 CHI 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: AgHg2F

37、e3Cu2HPb2Fe2Zn2H(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、A

38、lCl3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)。,2,1,2,3,4,6,7,8,5,

39、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,进一步与Fe2反应生成Fe(OH)2,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。,1,2,3,4,6,7,8,5,2.2019全国卷,2

40、8(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,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,

41、8,5,3.2019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=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。,1,2,3,4,6,7,8,5,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,1,2,3,4,6,7,8,5,4.2019江苏,20(2)电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理示意图如图。 写出阴极CO2还原为HCOO的电极反应式:_ _。,解析

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