1、解密解密 08 化学反应与能量化学反应与能量 【考纲导向】【考纲导向】 1了解化学反应中能量转化的原因，能说出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理解吸热反应、放热反应与反应物及生成物能量的关系。 4理解化学反应中的能量变化与化学键变化的关系。 5了解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式。 6了解焓变与反应热的含义。了解 HH(反应产物)H(反应物)表达式的含义。 7理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的简单计算。 8了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。知道节约能源、提高能量利用效率的实际意义，知道 化学在解决能源危
2、机中的重要作用。 【命题分析命题分析】 化学反应的热效应的考查，一是在选择题中单独设题，考查反应中的能量变化、反应热的比较及盖斯 定律的计算；二是在选择题中某一选项出现，多与图像分析相结合；三是在填空题中考查，考查盖斯定律 的计算或结合盖斯定律的热化学方程式的书写。 电化学内容是高考试卷中的常客，对原电池和电解池的考查往往以选择题的形式考查两电极反应式的 书写、两电极附近溶液性质的变化、电子的转移或电流方向的判断等。在第 II 卷中会以应用性和综合性进 行命题，如与生产生活(如金属的腐蚀和防护等)相联系，也无机推断、实验及化学计算等学科内知识综合， 尤其特别注意燃料电池和新型电池的正、负极材料
3、分析和电极反应式的书写。 核心考点一核心考点一 反应热及其表示方法反应热及其表示方法 1反应热和焓变 (1)反应热是化学反应中放出或吸收的热量。 (2)焓变是化学反应在恒温、恒压条件下放出或吸收的热量。 (3)化学反应的反应热用一定条件下的焓变表示，符号为 H，单位为 kJ mol 1。 2吸热反应与放热反应 类型 比较 吸热反应 放热反应 定义 吸收热量的化学反应 放出热量的化学反应 表示方法 H0 H0 形成原因 E(反应物)E(生成物) 形成实质 图示 图示 E1活化能(反应物分子变成活化分子所需的能量) E2活化能(生成物分子变成活化分子所需的能量) HE1E2 使用催化剂，E1减小，
4、E2减小，H 不变 HE1E2 使用催化剂，E1减小，E2 减小，H 不变 反应类型或实例 所有的水解反应 大多数的分解反应 Ba(OH)2 8H2O 与 NH4Cl 的反应 CH2O(g)= 高温 COH2 CCO2= 高温 2CO 所有的中和反应 所有的燃烧反应 大多数的化合反应 活泼金属与水、 较活泼金属 与酸的反应 铝热反应 考法一考法一 反应过程中的焓变反应过程中的焓变 【典例【典例 1】(2020浙江 7 月选考)关于下列H的判断正确的是( ) CO2 3(aq)H +(aq)=HCO 3(aq) H1 CO2 3(aq)H2O(l) HCO3(aq)OH(aq) H2 OH(aq
5、)H+(aq)=H2O(l) H3 OH(aq)CH3COOH(aq)=CH3COO(aq)H2O(l) H4 AH10 H20 BH1H2 CH30 H40 DH3H4 【解析】碳酸氢根的电离属于吸热过程， 则 CO2 3(aq)+H +(aq)=HCO 3 - (aq)为放热反应， 所以H 10； OH(aq)+H+(aq)=H2O(l)表示强酸和强碱的中和反应，为放热反应，所以H30；醋酸与强碱的中和反应为放 热反应，所以H4H3；综上所述，只有H10，生成物的能量高于反应物的能量，反应的 H0 3SiCl4(g)+2H2(g)+ Si(s) 4SiHCl3 (g) H20 2SiCl4
6、(g)+H2(g)+ Si(s) + HCl (g) 3SiHCl3 (g) H3 (4)反应的 H3=_(用 H1，H2表示)。 【解析】 I.参加反应的物质是固态的 Si、 气态的HCl， 生成的是气态的 SiHCl3和氢气， 反应条件是 300， 配平后发现 SiHCl3的化学计量数恰好是 1mol，由此可顺利写出该条件下的热化学方程式：Si(s)+3HCl(g) SiHCl3(g)+H2(g) H=-225kJ mol-1； II.(4)将反应反向，并与反应直接相加可得反应，所以H3=H2-H1，因H20，所以H3 必小于 0，即反应正反应为放热反应； 【答案】 Si(s)+3HCl(
7、g) SiHCl3(g)+H2(g) 1 225kJ molH (4)H2-H1 考法考法二二 热化学方程式热化学方程式的的正误判断正误判断 【典典例例 2】25 、101 kPa 时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热 H 为573 kJ mol 1，辛 烷的标准燃烧热 H 为5 518 kJ mol 1。下列热化学方程式书写正确的是( ) A2H (aq)SO2 4(aq)2Na (aq)2OH(aq)=Na 2SO4(aq)2H2O(l) H573 kJ mol 1 BKOH(aq)1 2H2SO4(aq)= 1 2K2SO4(aq)H2O(l) H573 kJ mol 1 CC8H
8、18(l)25 2 O2(g)=8CO2(g)9H2O(g) H5 518 kJ mol 1 D2C8H18(l)25O2(g)=16CO2(g)18H2O(l) H5 518 kJ mol 1 【解析】A 项，所列热化学方程式中有两个错误，一是中和热是指反应生成 1 mol H2O(l)时的反应热， 二是当有 BaSO4沉淀生成时，反应的热效应会有所变化，生成 1 mol H2O(l)时产生的热量不再是 573 kJ， 错误；C 项，燃烧热是指 1 mol 可燃物完全燃烧生成稳定的物质时所产生的热量，这时产物中的水应为液态 水，错误；D 项，当 2 mol 液态辛烷完全燃烧时，产生的热量为
9、11 036 kJ，错误。 【答案】B 考法三考法三 焓变的判断与比较 【典例【典例 3】(2014 江苏化学)已知：C(s)O2(g)=CO2(g) H1 CO2(g)C(s)=2CO(g) H2 2CO(g)O2(g)=2CO2(g) H3 4Fe(s)3O2(g)=2Fe2O3(s) H4 3CO(g)Fe2O3(s)=3CO2(g)2Fe(s) H5 下列关于上述反应焓变的判断正确的是( ) A.H10，H30 B.H20，H40 C.H1H2H3 D.H3H4H5 【解析】设题中反应由上到下分别为、，反应为碳的燃烧，是放热反应，H10， 反应为 CO 的燃烧， 是放热反应， H30，
10、 反应为铁的氧化反应(化合反应)， 是放热反应，H40，A、B 错误；C 项，由于反应反应反应，所以 H1H2H3，正确；D 项，反应(反应反应 2)/3，所以 H3H4H5 2 3 ，错误。 【答案】C 考法四考法四 盖斯定律的简单运用盖斯定律的简单运用 【典例四】【典例四】(2020北京卷)依据图示关系，下列说法不正确的是( ) A石墨燃烧是放热反应 B1molC(石墨)和 1molCO 分别在足量 O2中燃烧，全部转化为 CO2，前者放热多 CC(石墨)+CO2(g)=2CO(g) H=H1-H2 D化学反应的 H，只与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关 【解析】A所有的燃烧都是放
11、热反应，根据图示，C(石墨)+O2(g)= CO2(g) H1=-3935kJ/mol，H1 0，则石墨燃烧是放热反应，故 A 正确；B根据图示，C(石墨)+O2(g)=CO2(g) H1=-3935kJ/mol，CO(g)+ 1 2 O2(g)=CO2(g) H2=-2830kJ/mol，根据反应可知都是放热反应，1molC(石墨)和 1molCO 分别在足量 O2 中燃烧，全部转化为 CO2，1molC(石墨)放热多，故 B 正确；C根据 B 项分析，C(石墨)+O2(g)=CO2(g) H1=-3935kJ/mol，CO(g)+ 1 2 O2(g)=CO2(g) H2=-2830kJ/m
12、ol，根据盖斯定律-2 可得：C(石 墨)+CO2(g)=2CO(g) H=H1-2H2，故 C 错误；D根据盖斯定律可知，化学反应的焓变只与反应体系的始 态和终态有关，与反应途径无关，故 D 正确；故选 C。 【答案】C 考法五考法五 盖斯定律的综合运用盖斯定律的综合运用 【典例【典例 5】(2017新课标卷)近期发现，H2S 是继 NO、CO 之后的第三个生命体系气体信号分子，它具 有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。回答下列问题： (2)下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。 通过计算，可知系统()和系统()制氢的热化学方程式分别为_、_，
13、制 得等量 H2所需能量较少的是_。 【解析】(2)H2SO4(aq)=SO2(g)+H2O(l)+ 2 1 O2(g) H1=327kJ/mol SO2(g)+I2(s)+ 2H2O(l)=2HI(aq)+ H2SO4(aq) H2=151kJ/mol 2HI(aq)= H2 (g)+ I2(s) H3=110kJ/mol H2S(g)+ H2SO4(aq)=S(s)+SO2(g)+ 2H2O(l) H4=61kJ/mol +，整理可得系统(I)的热化学方程式 H2O(l)=H2(g)+ 2 1 O2(g) H=+286kJ/mol； +，整理可得系统(II)的热化学方程式 H2S (g)+
14、 =H2(g)+S(s) H=+20kJ/mol。 根据系统 I、系统 II 的热化学方程式可知：每反应产生 1mol 氢气，后者吸收的热量比前者少，所以制 取等量的 H2所需能量较少的是系统 II。 【答案】(2)H2O(l)=H2(g)+O2(g) H=+286 kJ/mol H2S(g)=H2(g)+S(s) H=+20 kJ/mol 系统(II) 比较反应热大小的四个注意要点 (1)反应物和生成物的状态： 物质的气、液、固三态的变化与反应热的关系。 (2)H 的符号：比较反应热的大小时，不要只比较 H 数值的大小，还要考虑其符号。 (3)参加反应物质的量：当反应物和生成物的状态相同时，
15、参加反应物质的量越多，放热反应的 H 越 小，吸热反应的 H 越大。 (4)反应的程度：参加反应物质的量和状态相同时，反应的程度越大，热量变化越大。 1下列热化学方程式正确的是( ) 选项 已知条件 热化学方程式 A H2的燃烧热为 a kJ mol 1 H2Cl2= 点燃 2HCl Ha kJ mol 1 B 1 mol SO2、0.5 mol O2完全反应 后，放出热量 983 kJ 2SO2(g)O2(g)2SO3(g) H983 kJ mol 1 C H (aq)OH(aq)=H 2O(l) H573 kJ mol 1 H2SO4(aq)Ba(OH)2(aq) =BaSO4(s) 2H
16、2O(l) H1146 kJ mol 1 D 31 g白磷比31 g红磷能量多b kJ P4(白磷，s)=4P(红磷，s) H4b kJ mol 1 【答案】D 【解析】选项 A 中符合已知条件的应是 H2和 O2反应，A 错；H 应为1966 kJ mol 1，B 错；选项 C 中由于生成 BaSO4沉淀，放出的热量大于 1146 kJ，C 错。 2根据如图所给信息，得出的结论正确的是( ) A48 g 碳完全燃烧放出热量为 1 574 kJ mol 1 B2C(s)O2(g)=2CO(g) H2210 kJ mol 1 C2CO2(g)=2CO(g)O2(g) H2830 kJ mol 1
17、 DC(s)O2(g)=CO2(s) H3935 kJ mol 1 【答案】B 【解析】48 g C 完全燃烧放热为 3935 kJ mol 1 4 mol1 574 kJ，不是 1 574 kJ mol1，故 A 错误；据 图示可知， 1 mol C 燃烧生成 CO 放热 393 5 kJ283 0 kJ110 5 kJ， 所以 2 mol C 燃烧生成 CO 放热 221 0 kJ，故 B 正确；1 mol CO 燃烧生成 1 mol 二氧化碳放热 2830 kJ，所以 2CO2(g)=2CO(g)O2(g) H 5660 kJ mol 1，故 C 错误；应该生成二氧化碳气体，不是固态，故
18、 D 错误。 3一定条件下，在水溶液中 1 mol Cl 、ClO x(x1，2，3，4)的能量(kJ)相对大小如图所示，下列有关 说法正确的是( ) A.e 是 ClO 3 B.bac 反应的活化能为 60 kJ mol 1 C.a、b、c、d、e 中 c 最稳定 D.bad 反应的热化学方程式为 3ClO (aq)=ClO 3(aq)2Cl (aq) H116 kJ mol1 【答案】D 【解析】A 项，e 中 Cl 元素化合价为7 价，而 ClO 3中 Cl 元素化合价为5 价，错误；B 项，bac 反应的活化能为 40 kJ mol 1，错误；C 项，a、b、c、d、e 中 a 能量最
19、低，所以最稳定，错误；D 项，ba d， 根据转移电子守恒得该反应方程式为3ClO =ClO 32Cl ， 反应热64 kJ mol12 0 kJ mol13 60 kJ mol 1116 kJ mol1，所以该热化学反应方程式为 3ClO(aq)=ClO 3(aq)2Cl (aq) H116 kJ mol 1，正确。 4(2019 浙江 4 月选考)MgCO3和 CaCO3的能量关系如图所示(MCa、Mg)： M2+(g)CO32- (g) M2+(g)O2(g)CO2(g) 已知：离子电荷相同时，半径越小，离子键越强。下列说法不正确 的是 AH1(MgCO3)H1(CaCO3)0 BH2(
20、MgCO3)H2(CaCO3)0 CH1(CaCO3)H1(MgCO3)H3(CaO)H3(MgO) D对于 MgCO3和 CaCO3，H1H2H3 【答案】C 【解析】根据盖斯定律，得 H=H1+H2+H3，又易知 Ca2+半径大于 Mg2+半径，所以 CaCO3的离子 键强度弱于 MgCO3，CaO 的离子键强度弱于 MgO。A 项，H1表示断裂 CO32-和 M2+的离子键所吸收的能 量，离子键强度越大，吸收的能量越大，因而 H1(MgCO3)H1(CaCO3)0，A 项正确；B 项，H2表示 断裂 CO32-中共价键形成 O2和 CO2吸收的能量，与 M2+无关，因而 H2(MgCO3
21、)H2(CaCO3)0，B 项正 确； C 项， 由上可知 H1(CaCO3)-H1(MgCO3)H3(MgO)，H3(CaO)-H3(MgO)0，C 项错误；D 项，由上 分析可知 H1+H20，H3M(Cu2)，故乙池溶液的总质量增加，正确；D 项，阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，电解过程 中 Zn2 通过交换膜移向正极保持溶液中电荷平衡，阴离子是不能通过交换膜的，错误。 【答案】C 考法二考法二 原电池工作原理的应用原电池工作原理的应用 【典例【典例 2】有 a、b、c、d 四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下： 实验装置 部分实验现象 a 极质量减小；b 极质量增加 b
22、极有气体产生； c 极无变化 d 极溶解； c 极有 气体产生 电流从 a 极流向 d 极 由此可判断这四种金属的活动性顺序是( ) A.abcd B.bcda C.dabc D.abdc 【解析】把四个实验从左到右分别编号为、，则由实验可知，a 作原电池负极，b 作原 电池正极，金属活动性：ab；由实验可知，b 极有气体产生，c 极无变化，则活动性：bc；由实验可 知，d 极溶解，则 d 作原电池负极，c 作正极，活动性：dc；由实验可知，电流从 a 极流向 d 极，则 d 极为原电池负极，a 极为原电池正极，活动性：da。综合所述可知活动性：dabc。 【答案】C 考法三考法三 新型燃料电
23、池新型燃料电池 【典例【典例 3】 【2020新课标新课标卷】卷】一种高性能的碱性硼化钒(VB2)空气电池如下图所示，其中在 VB2电 极发生反应：VB2+16OH-11e= VO43-+2B(OH)4-+ 4H2O，该电池工作时，下列说法错误的是( ) A负载通过 0.04 mol 电子时，有 0.224 L(标准状况)O2参与反应 B正极区溶液的 pH 降低、负极区溶液的 pH 升高 C电池总反应为 4VB2+11O2+20OH-+6H2O=8B(OH)4-+4VO43- D电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH 溶液回到复合碳电极 【解析】根据图示的电池结构，左侧 VB2发生失电子的
24、反应生成 VO43-和 B(OH)4-，反应的电极方程式 如题干所示，右侧空气中的氧气发生得电子的反应生成 OH-，反应的电极方程式为 O2+4e-+2H2O=4OH-，电 池的总反应方程式为 4VB2+11O2+20OH-+6H2O=8B(OH)4-+4VO43-。A 项，当负极通过 0.04mol 电子时，正极 也通过 0.04mol 电子，根据正极的电极方程式，通过 0.04mol 电子消耗 0.01mol 氧气，在标况下为 0.224L， A 正确；B 项，反应过程中正极生成大量的 OH-使正极区 pH 升高，负极消耗 OH-使负极区 OH-浓度减小 pH 降低，B 错误；C 项，根据
25、分析，电池的总反应为 4VB2+11O2+20OH-+6H2O=8B(OH)4-+4VO43-，C 正确；D 项，电池中，电子由 VB2电极经负载流向复合碳电极，电流流向与电子流向相反，则电流流向为复合碳电 极负载VB2电极KOH 溶液复合碳电极，D 正确；故选 B。 【答案】B 考法四考法四 二次电池二次电池 【典例【典例 4】(2021 年 1 月浙江选考)镍镉电池是二次电池，其工作原理示意图如下(L 为小灯泡，K1、K2 为开关，a、b 为直流电源的两极)。 下列说法不正确 的是( ) A断开 K2、合上 K1，镍镉电池能量转化形式：化学能电能 B断开 K1、合上 K2，电极 A 为阴极
26、，发生还原反应 C电极 B 发生氧化反应过程中，溶液中 KOH 浓度不变 D镍镉二次电池的总反应式：Cd+ 2NiOOH+2H2OCa(OH)2+2Ni(OH)2 【解析】根据图示，电极 A 充电时为阴极，则放电时电极 A 为负极，负极上 Cd 失电子发生氧化反应 生成 Cd(OH)2，负极反应式为 Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2，电极 B 充电时为阳极，则放电时电极 B 为正极，正 极上 NiOOH 得电子发生还原反应生成 Ni(OH)2，正极反应式为 2NiOOH+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-，放电 时总反应为 Cd+2NiOOH+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(
27、OH)2。A 项，断开 K2、合上 K1，为放电过程，镍镉电池能量 转化形式：化学能电能，A 正确；B 项，断开 K1、合上 K2，为充电过程，电极 A 与直流电源的负极相连， 电极 A 为阴极，发生还原反应，电极反应式为 Cd(OH)2+2e-=Cd+2OH-，B 正确；C 项，电极 B 发生氧化反 应的电极反应式为 2Ni(OH)2-2e-+2OH-=2NiOOH+2H2O，则电极 A 发生还原反应的电极反应式为 Cd(OH)2+2e-=Cd+2OH-， 此时为充电过程， 总反应为 Cd(OH)2+2Ni(OH)2Cd+2NiOOH+2H2O， 溶液中 KOH 浓度减小，C 错误；D 项，
28、根据分析，放电时总反应为 Cd+2NiOOH+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2，则镍镉二 次电池总反应式为 Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2，D 正确；故选 C。 【答案】C 考法五考法五 新型电池分析新型电池分析 【典例【典例 5】(2020新课标卷)科学家近年发明了一种新型 ZnCO2水介质电池。电池示意图如图，电极 为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体 CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提 供了一种新途径。 下列说法错误的是( ) A放电时，负极反应为 Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)42+ B放电时，1 mol CO2转化
29、为 HCOOH，转移的电子数为 2 mol C充电时，电池总反应为 2Zn(OH)42+=2 Zn+O2+4OH-+2H2O D充电时，正极溶液中 OH浓度升高 【解析】由题可知，放电时，CO2转化为 HCOOH，即 CO2发生还原反应，故放电时右侧电极为正极， 左侧电极为负极，Zn 发生氧化反应生成 Zn(OH)42+；充电时，右侧为阳极，H2O 发生氧化反应生成 O2，左 侧为阴极，Zn(OH)42+发生还原反应生成 Zn。A 项，放电时，负极上 Zn 发生氧化反应，电极反应式为： Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)42+，故 A 正确，不选；B 项，放电时，CO2转化为 HCOOH，C
30、 元素化合价降低 2，则 1molCO2转化为 HCOOH 时，转移电子数为 2mol，故 B 正确，不选；C 项，充电时，阳极上 H2O 转化为 O2，负极上 Zn(OH)42+转化为 Zn，电池总反应为：2Zn(OH)42+=2 Zn+O2+4OH-+2H2O，故 C 正确，不选；D 项， 充电时， 正极即为阳极， 电极反应式为： 2H2O-4e-=4H+O2， 溶液中 H+浓度增大， 溶液中 c(H+)c(OH-)=KW， 温度不变时，KW不变，因此溶液中 OH-浓度降低，故 D 错误，符合题意；故选 D。 【答案】D 可充电电池原理示意图 1(2019浙江 4 月 选考)化学电源在日常
31、生活和高科技领域中都有广泛应用。 下列说法不正确 的是( ) A甲：Zn2+向 Cu 电极方向移动，Cu 电极附近溶液中 H+浓度增加 B乙：正极的电极反应式为 Ag2O2eH2O=2Ag2OH C丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄 D丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降 【答案】A 【解析】A 项，甲装置属于原电池，Zn 较 Cu 活泼，做负极，Zn 失电子变 Zn2+，电子经导线转移到铜 电极，铜电极负电荷变多，吸引了溶液中的阳离子，因而 Zn2+和 H+向 Cu 电极方向移动，H+氧化性较强， 得电子变 H2，2H+2e=H2，因而 c(H+)减小，A 项错误；B
32、 项，Ag2O 作正极，得到来自 Zn 失去的电子， 被还原成 Ag，结合 KOH 作电解液，故电极反应式为 Ag2O2eH2O=2Ag2OH，B 项正确；C 项，Zn 为较活泼电极，做负极，发生氧化反应，电极反应式为 Zn-2e-=Zn2+，锌溶解，因而锌筒会变薄，C 项正确； D 项，铅蓄电池总反应式为 PbO2 + Pb + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O，可知放电一段时间后，H2SO4不 断被消耗，因而电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降，D 项正确。故选 A。 2(2020山东卷)微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能， 同时可实现海水淡化。
33、现以 NaCl 溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水(以含 CH3COO- 的溶液为例)。下列说法错误的是( ) A负极反应为 CH3COO+2H2O-8e=2CO2+7H+ B隔膜 1 为阳离子交换膜，隔膜 2 为阴离子交换膜 C当电路中转移 1mol 电子时，模拟海水理论上除盐 585g D电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为 2:1 【答案】B 【解析】据图可知 a 极上 CH3COO转化为 CO2和 H+，C 元素被氧化，所以 a 极为该原电池的负极，则 b 极为正极。A 项，a 极为负极，CH3COO失电子被氧化成 CO2和 H+，结合电荷守恒可得电极反
34、应式为 CH3COO+2H2O-8e=2CO2+7H+，故 A 正确；B 项，为了实现海水的淡化，模拟海水中的氯离子需要移向 负极，即 a 极，则隔膜 1 为阴离子交换膜，钠离子需要移向正极，即 b 极，则隔膜 2 为阳离子交换膜，故 B 错误； C 项， 当电路中转移 1mol 电子时， 根据电荷守恒可知， 海水中会有 1molCl移向负极， 同时有 1molNa+ 移向正极，即除去 1molNaCl，质量为 585g，故 C 正确；D 项，b 极为正极，水溶液为酸性，所以氢离子 得电子产生氢气，电极反应式为 2H+2e=H2，所以当转移 8mol 电子时，正极产生 4mol 气体，根据负极
35、反 应式可知负极产生 2mol 气体，物质的量之比为 4:2=2:1，故 D 正确；故选 B。 3一种新型太阳光电化学电池贮能时电解质溶液中离子在两极发生如图所示的转化。下列说法正确的 是( ) A.贮能时，电能转变为化学能和光能 B.贮能和放电时，电子在导线中流向相同 C.贮能时，氢离子由 a 极区迁移至 b 极区 D.放电时，b 极发生：VO 22H e=VO2H 2O 【答案】D 【解析】A 项，贮能时，太阳能转化为化学能，错误；B 项，贮能相当于电解，放电时是原电池原理， 电子流向相反，错误；C 项，贮能时，a 极发生反应 V3 e=V2，b 极发生反应 VO2eH 2O=VO 2 2
36、H ，H由 b 极迁移到 a 极区，错误。 4直接煤空气燃料电池原理如图所示，下列说法错误的是( ) A.随着反应的进行，氧化物电解质的量不断减少 B.负极的电极反应式为 C2CO2 34e =3CO 2 C.电极 X 为负极，O2 向 X 极迁移 D.直接煤空气燃料电池的能量效率比煤燃烧发电的能量效率高 【答案】A 【解析】氧化物电解质的量不会减少，在电极 Y 上 O2得到电子生成 O2 不断在补充，A 项错误；由原 理图分析可知，其负极反应式为 C2CO2 34e =3CO 2，B 项正确；原电池内部的阴离子向负极移动， C 项正确；直接煤空气燃料电池是把化学能直接转化为电能，而煤燃烧发电
37、是把化学能转化为热能，再转 化为电能，其中能量损耗较大，D 项正确。 5(2020新课标卷)电致变色器件可智能调控太阳光透过率，从而实现节能。下图是某电致变色器件 的示意图。当通电时，Ag+注入到无色 WO3薄膜中，生成 AgxWO3，器件呈现蓝色，对于该变化过程，下列 叙述错误的是( ) AAg 为阳极 BAg+由银电极向变色层迁移 CW 元素的化合价升高 D总反应为：WO3+xAg=AgxWO3 【答案】C 【解析】从题干可知，当通电时，Ag+注入到无色 WO3薄膜中，生成 AgxWO3器件呈现蓝色，说明通 电时，Ag 电极有 Ag+生成然后经固体电解质进入电致变色层，说明 Ag 电极为阳
38、极，透明导电层时阴极， 故 Ag 电极上发生氧化反应，电致变色层发生还原反应。A 项，通电时，Ag 电极有 Ag+生成，故 Ag 电极为 阳极， 故 A 项正确； B 项， 通电时电致变色层变蓝色， 说明有 Ag+从 Ag 电极经固体电解质进入电致变色层， 故 B 项正确；C 项，过程中，W 由 WO3的+6 价降低到 AgxWO3中的+(6-x)价，故 C 项错误；D 项，该电解 池中阳极即 Ag 电极上发生的电极反应为：xAg-xe-= xAg+，而另一极阴极上发生的电极反应为： WO3+xAg+xe- = AgxWO3，故发生的总反应式为：xAg + WO3=AgxWO3，故 D 项正确
39、；故选 C。 6(2020天津卷)熔融钠-硫电池性能优良，是具有应用前景的储能电池。下图中的电池反应为 2Na+xS Na2Sx (x=53，难溶于熔融硫)，下列说法错误 的是( ) ANa2S4的电子式为 B放电时正极反应为 2Na+xS+2e-= Na2Sx CNa 和 Na2Sx分别为电池的负极和正极 D该电池是以 Na Al2O3为隔膜的二次电池 【答案】C 【解析】根据电池反应：2Na+xSNa2Sx可知，放电时，钠作负极，发生氧化反应，电极反应为： Na-e-= Na+，硫作正极，发生还原反应，电极反应为 2Na+xS+2e-= Na2Sx。A 项，Na2S4属于离子化合物，4 个
40、硫原子间形成三对共用电子对，电子式为，故 A 正确；B 项，放电时发生的是 原电池反应，正极发生还原反应，电极反应为：2Na+xS+2e-= Na2Sx，故 B 正确；C 项，放电时，Na 为电 池的负极，正极为硫单质，故 C 错误；D 项，放电时，该电池是以钠作负极，硫作正极的原电池，充电时， 是电解池，Na Al2O3为隔膜，起到电解质溶液的作用，该电池为二次电池，故 D 正确；故选 C。 7(2019 天津卷)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下。 图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。分析错误的是( ) A 放电时，a 电极反应为 I2Br+2
41、e=2I+Br B 放电时，溶液中离子的数目增大 C 充电时，b 电极每增重0.65g，溶液中有0.02mol I被氧化 D 充电时，a 电极接外电源负极 【答案】D 【解析】A 项，放电时，a 电极为正极，碘得电子变成碘离子，正极反应式为 I2Br+2e=2I+Br，故 A 正确；B 项，放电时，正极反应式为 I2Br+2e=2I+Br，溶液中离子数目增大，故 B 正确；C 项，充电 时，b 电极反应式为 Zn2+2e=Zn，每增加 0.65g，转移 0.02mol 电子，阳极反应式为 Br+2I-2e=I2Br， 有 0.02molI失电子被氧化，故 C 正确；D 项，充电时，a 是阳极，
42、应与外电源的正极相连，故 D 错误；故 选 D。 8(2020江苏卷)(2) HCOOH 燃料电池。研究 HCOOH 燃料电池性能的装置如图-2 所示，两电极区间 用允许 K+、H+通过的半透膜隔开。 电池负极电极反应式为_；放电过程中需补充的物质 A 为_(填化学式)。 图-2 所示的 HCOOH 燃料电池放电的本质是通过 HCOOH 与 O2的反应，将化学能转化为电能，其 反应的离子方程式为_。 【答案】(2)HCOO+2OH2e= HCO3-+H2O H2SO4 2HCOOH+O2+2OH = 2 HCO3-+2H2O 或 2HCOO+O2= 2 HCO3- 【解析】(2)左侧为负极，碱
43、性环境中 HCOO失电子被氧化为 HCO3-，根据电荷守恒和元素守恒可得 电极反应式为 HCOO+2OH2e= HCO3-+H2O；电池放电过程中，钾离子移向正极，即右侧，根据图示可 知右侧的阴离子为硫酸根，而随着硫酸钾不断被排除，硫酸根逐渐减少，铁离子和亚铁离子进行循环，所 以需要补充硫酸根，为增强氧气的氧化性，溶液最好显酸性，则物质 A 为 H2SO4；根据装置图可知电池 放电的本质是 HCOOH 在碱性环境中被氧气氧化为 HCO3-，根据电子守恒和电荷守恒可得离子方程式为 2HCOOH+O2+2OH = 2 HCO3-+2H2O 或 2HCOO+O2= 2 HCO3-。 核心考点核心考点
44、四四 电解原理电解原理 1“五类”依据判断电解池电极 判断依据 电极 电极材料 电极反应 电子流向 离子移向 电极现象 阳极 与电源正极相连 氧化反应 流出 阴离子移向 电极溶解或 pH 减小 阴极 与电源负极相连 还原反应 流入 阳离子移向 电极增重或 pH 增大 2电解池电极反应式的书写模式： 3电解原理的应用 (1)电解饱和食盐水。 阳极反应式：2Cl 2e=Cl 2(氧化反应) 阴极反应式：2H 2e=H 2(还原反应) 总反应方程式：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2 离子反应方程式：2Cl 2H 2O 2OH H 2Cl2 (3)应用：氯碱工业制烧碱、氢气和氯气 阳极：钛网(涂
45、有钛、钌等氧化物涂层)。 阴极：碳钢网。 阳离子交换膜：只允许阳离子通过，能阻止阴离子和气体通过。将电解槽隔成阳极室和阴极室。 (2)电解精炼铜 (3)电镀铜 (4)电冶金 利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属 Na、Ca、Mg、Al 等 总方程式 阳极、阴极反应式 冶炼钠 2NaCl(熔融)= 通电 2NaCl2 2Cl 2e=Cl 2，2Na 2e=2Na 冶炼镁 MgCl2(熔融)= 通电 MgCl2 2Cl 2e=Cl 2，Mg 22e=Mg 冶炼铝 2Al2O3(熔融)= 通电 4Al3O2 6O2 12e=3O 2，4Al 312e=4Al 4有关电化学计算的三大方法 (1)根据电子
46、守恒计算 用于串联电路中电解池阴阳两极产物、原电池正负两极产物、通过的电量等类型的计算，其依据是电 路中转移的电子数相等。 (2)根据总反应式计算 先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。 (3)根据关系式计算 根据得失电子守恒关系建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。 如以通过 4 mol e 为桥梁可构建如下关系式： (式中 M 为金属，n 为其离子的化合价数值) 5常见膜化学： (1)膜的作用：阳离子交换膜允许阳离子通过，不允许阴离子通过；阴离子交换膜允许阴离子通过，不 允许阳离子通过；质子交换膜允许质子通过而避免不同电极区域内某些离子间的反应。
47、 (2)阴、阳离子交换膜的判断 看清图示，是否在交换膜上标注了阴、阳离子，是否标注了电源的正、负极，是否标注了电子流向、 电荷流向等，明确阴、阳离子的移动方向。 根据原电池、电解池中阴、阳离子的移动方向，结合题意中给出的制备、电解物质等信息，找出物 质生成或消耗的电极区域、确定移动的阴、阳离子，从而推知离子交换膜的种类。 考法一考法一 电解原理电解原理 【典例【典例 1】用铁和石墨作电极电解酸性废水，可将废水中的 PO3 4以 FePO4(不溶于水)的形式除去，其装 置如图所示。 下列说法正确的是( ) A.若 X、Y 电极材料连接反了，则仍可将废水中的 PO3 4除去 B.X 极为石墨，该电
48、极上发生氧化反应 C.电解过程中 Y 极周围溶液的 pH 减小 D.电解时废水中会发生反应：4Fe2 O 24H 4PO3 4=4FePO42H2O 【解析】根据题意分析，X 电极材料为铁，Y 电极材料为石墨；若 X、Y 电极材料连接反了，铁就不能 失电子变为离子，也就不能生成 FePO4，A 项错误；Y 电极材料为石墨，该电极附近发生还原反应，B 项错 误；电解过程中 Y 极反应：O24e 4H=2H 2O，H 浓度减少，溶液的 pH 变大，C 项错误；铁在阳极 失电子变为 Fe2 ，通入的氧气把 Fe2氧化为 Fe3，Fe3与 PO3 4反应生成 FePO4，D 项正确。 【答案】D 考法二
