1、专题1 化学反应与能量变化易混易错练易错点1对标准燃烧热定义认识不清1.(2021山西怀仁高二上期中,)下列热化学方程式中的反应热能表示标准燃烧热的是(a、b、c、d均大于0)()A.C6H12O6(s)+6O2(g) 6CO2(g)+6H2O(l)H=-a kJmol-1B.CH3CH2OH(l)+12O2(g) CH3CHO(l)+H2O(l)H=-b kJmol-1C.C(s)+12O2(g) CO(g)H=-c kJmol-1D.NH3(g)+54O2(g) NO(g)+32H2O(g)H=-d kJmol-1易错点2盖斯定律应用错误2.(2020江苏扬州高三下调研,)氨水可以脱除烟气
2、中的SO2。氨水脱硫的相关热化学方程式如下。2NH3(g)+H2O(l)+SO2(g) (NH4)2SO3(aq)H1=a kJmol-1(NH4)2SO3(aq)+H2O(l)+SO2(g) 2NH4HSO3(aq)H2=b kJmol-12(NH4)2SO3(aq)+O2(g) 2(NH4)2SO4(aq)H3=c kJmol-1反应NH3(g)+NH4HSO3(aq)+12O2(g) (NH4)2SO4(aq)H=kJmol-1。易错点3忽视H的正、负,不能正确比较相对大小3.(2020山西大学附属中学高二上月考,)在同温同压下,下列各组热化学方程式中,H1H2的是()A.2H2(g)+
3、O2(g) 2H2O(l)H12H2(g)+O2(g) 2H2O(g)H2B.S(g)+O2(g) SO2(g)H1S(s)+O2(g) SO2(g)H2C.C(s)+12O2(g) CO(g)H1C(s)+O2(g) CO2(g)H2D.H2(g)+Cl2(g) 2HCl(g)H112H2(g)+12Cl2(g) HCl(g)H2易错点4忽略电池中介质的作用4.(2020重庆育才中学高二上期中,)原电池电极的“正”与“负”不仅与电极材料的性质有关,也与电解质溶液有关。下列说法正确的是()A.由Fe、Cu和FeCl3溶液组成的原电池中,负极反应式为Cu-2e- Cu2+B.由Al、Cu和稀硫酸
4、组成的原电池中,负极反应式为Cu-2e- Cu2+C.由Al、Mg和NaOH溶液组成的原电池中,负极反应式为Al+4OH-3e- AlO2-+2H2OD.常温下,由Al、Cu和浓HNO3组成的原电池中,负极反应为Al-3e- Al3+易错点5混淆原电池与电解池的电极反应5.(2020天津静海一中高二上期末,)电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法,即保持污水的pH在5.06.0之间,通过电解生成Fe(OH)3胶体,Fe(OH)3胶体具有吸附作用,可吸附水中的污物而使其沉淀下来,起到净水的作用,其原理如图所示。下列说法正确的是()A.石墨电极上发生氧化反应B.通甲烷一极发生的电极反应为CH4
5、+4CO32-8e- 5CO2+2H2OC.通空气一极发生的电极反应为O2+4e- 2O2-D.甲烷燃料电池中CO32-向通空气的一极移动易错点6被复杂的情境材料迷惑,不能透过现象看本质6.(2020重庆一中高二上期末,)我国科学家成功研制出新型铝石墨烯(Cn)可充电电池,电解质为阳离子(EMIM+)与阴离子(AlCl4-)组成的离子液体,该电池放电过程如图所示。下列说法错误的是()A.放电时电路中每转移1 mol电子,有1 mol Cn(AlCl4)被还原B.放电时正极反应为Cn+AlCl4-e- Cn(AlCl4)C.充电时石墨烯与电源的正极相连D.充电时的总反应为3Cn+4Al2Cl7-
6、 Al+4AlCl4-+3Cn(AlCl4)思想方法练建模思想在电化学中的应用方法概述针对电化学中电池工作原理的分析和电极反应式的书写等问题,构建“定物、定极、定流向”的思维模型,有利于快速解答相关问题。(1)“定物”在方程式中先选择好相应的物质,根据其中元素化合价的变化判断各物质发生反应的类型。(2)“定极”根据物质发生反应的类型标出电池工作时电子的流向和电流的流向,并根据电子或电流的流向确定电极的名称。(3)“定流向”根据电子流向标出电解质溶液中阴、阳离子的运动方向。1.(双选)(2021江苏如皋高三上教学质量调研,)我国科学家研发了一种水系可逆Zn-CO2电池,将两组阴离子、阳离子复合膜
7、反向放置分隔两室电解液,充电、放电时,复合膜层间的H2O解离成H+和OH-,工作原理如图所示。下列说法正确的是(深度解析)A.a膜是阴离子交换膜,b膜是阳离子交换膜B.放电时负极的电极反应式为Zn+4OH-2e- Zn(OH)42-C.充电时多孔Pd纳米片附近pH升高D.充电时Zn与外接直流电源正极相连,将电能转化为化学能2.(2021浙江丽水五校共同体高二上阶段性考试,)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(深度解析)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
8、O2,有44 g CO2被还原D.a电极的反应为3CO2+16H+-18e- C3H8O+4H2O3.(2020北京房山高二下期末,)为减少二氧化碳排放,我国科学家设计熔盐电解池捕获二氧化碳的装置,如下图所示。下列说法不正确的是()A.CO2过量排放是导致温室效应的原因之一B.过程中C2O52-在a极上发生了还原反应C.过程中的反应可表示为CO2+O2- CO32-D.CO2最终转化为C和O24.(2020江苏苏州第一中学高二下期中,)“大气固碳”化学电池工作原理如图所示。该电池在充电时,通过催化剂的选择性控制,只有Li2CO3发生氧化,释放出CO2和O2。下列说法正确的是()A.该电池放电时
9、的正极反应为2Li-2e-+CO32- Li2CO3B.该电池既可选用含水电解液,也可选无水电解液C.充电时阳极发生的反应为C+2Li2CO3-4e- 3CO2+4Li+D.该电池每放、充4 mol电子一次,理论上能固定1 mol CO25.(2020北京朝阳高二下期末,)某小组同学电解CuCl2溶液(电极均为石墨),实验如下。实验电压/Vc(CuCl2)/(mol/L)阴极现象阳极现象a0.5电极表面析出红色固体产生气泡a2.0电极表面析出白色固体(经检验为CuCl)产生气泡(比快)b0.5电极表面析出红色固体,一段时间后产生气泡产生气泡(比快)下列说法不正确的是()A.中析出红色固体的电极
10、反应式:Cu2+2e- CuB.中阴极产生的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝C.对比,推测abD.对比,推测电压为a V时电解1.0 mol/L CuCl2溶液,阴极可能会析出红色和白色固体6.(双选)(2021江苏如皋高二上教学质量调研,)CH4和CO2都是比较稳定的分子,科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化,其原理如下图所示。下列说法正确的是()A.X为电源的负极B.固体电解质中转移1 mol O2-时电路中转移1 mol电子C.电极A生成C2H4的反应式是2CH4-4e-+2O2- C2H4+2H2OD.相同条件下,若生成乙烯和乙烷的体积比为11,则消耗CH4和CO2的体积比为43
11、7.(2020江苏苏锡常镇四市高三二模,)下图所示的电解装置可实现低电位下高效催化还原CO2。下列说法不正确的是()A.a极连接外接电源的负极B.电解过程中Na+从右池移向左池C.b极的电极反应式为Cl-2e-+H2O ClO-+2H+D.外电路上每转移1 mol电子,理论可催化还原标准状况下CO2气体11.2 L8.(2020山东潍坊高二上期中,)研究电化学原理与应用有非常重要的意义。(1)锌锰电池(俗称干电池)是一种一次电池,生活中应用广泛。锌锰电池负极上的电极反应式为。与普通(酸性)锌锰电池相比较,碱性锌锰电池的优点是(回答一条即可)。(2)铅蓄电池是最常见的二次电池:Pb+PbO2+2
12、H2SO4 2PbSO4+2H2O。充电时阴极反应为。用铅蓄电池为电源进行电解饱和食盐水实验(石墨棒为阳极,铁为阴极,食盐水500 mL,温度为常温),当电路中有0.05 mol电子转移时,食盐水的pH为(假设溶液体积不变,产物无损耗)。(3)图1是金属(M)空气电池的工作原理,我国首创的海洋电池以铝板为负极,铂网为正极,海水为电解质溶液,电池反应为。二氧化硫空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合,原理如图2所示。Pt()上的电极反应式为。深度解析(4)高铁酸钠(Na2FeO4)易溶于水,是一种新型多功能水处理剂,可以用电解法制取,离子反应为Fe+2H2O+2OH- Fe
13、O42-+3H2,工作原理如图所示。装置通电后,铁电极附近生成紫红色的FeO42-,镍电极有气泡产生。电解一段时间后,c(OH-)降低的区域在(填“阴极室”或“阳极室”);阳极反应为。答案全解全析易混易错练1.A101 kPa下,1 mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量为燃烧热,则A项,C6H12O6(s)+6O2(g) 6CO2(g)+6H2O(l)H=-a kJmol-1表示葡萄糖的燃烧热为a kJmol-1,A项正确;B项,反应产物不为完全燃烧产物,不能表示燃烧热,B项错误;C项,生成物是CO,是碳不完全燃烧的产物,不能表示燃烧热,C项错误;D项,生成物水不是液态,且NO不稳
14、定,不能表示燃烧热,D项错误。易错提示明确标准燃烧热定义是解答的关键,注意几个要点:1 mol可燃物,完全燃烧,生成稳定的氧化物。2.答案a-b+c2解析将题述4个热化学方程式依次编号、,根据盖斯定律可得=12(-+),即NH3(g)+NH4HSO3(aq)+12O2(g) (NH4)2SO4(aq)H=a-b+c2kJmol-1。易错提示观察不仔细,在根据盖斯定律进行方程式相加时计算错误。3.C燃烧反应的焓变是负值,液态水变为气态水的过程是吸热的,H1H2,A不符合题意;固态硫变为气态硫需要吸收热量,所以H1H2,C符合题意;题给反应是放热反应,所以焓变是负值,H1=2H2,H1a,C项正确
15、;对比,c(CuCl2)=0.5 mol/L时,铜离子放电产生铜单质,c(CuCl2)=2.0 mol/L时,铜离子放电产生CuCl,可知浓度较低时,易析出铜单质,浓度较高时易产生CuCl,浓度介于两者之间时两种产物均可能出现,D项正确。6.CD由题给示意图可知,该装置为电解池,甲烷在阳极A上失去电子发生氧化反应生成乙烷、乙烯和水,则X电极为电源的正极,二氧化碳在阴极B上得到电子发生还原反应生成一氧化碳,电极反应式为CO2+2e- CO+O2-,则Y电极为电源的负极,A项错误;由分析可知,固体电解质中转移1 mol氧离子时,消耗1 mol二氧化碳,电路中转移2 mol电子,B项错误;电极A为阳
16、极,甲烷在阳极A上失去电子发生氧化反应生成乙烯和水,电极反应式为2CH4-4e-+2O2- C2H4+2H2O,C项正确;设生成乙烯和乙烷的物质的量均为1 mol,由C守恒可知,消耗甲烷的物质的量为4 mol,由得失电子守恒可知,消耗二氧化碳的物质的量为1mol2+1mol42=3 mol,则相同条件下,消耗甲烷和二氧化碳的体积比为43,D项正确。7.C分析题图可知b电极上Cl-失去电子生成ClO-,b电极为电解池阳极,a电极上CO2得到电子生成CO,a电极为电解池阴极,与b极相连的电源一极为正极,与a极相连的电源一极为负极,A项正确;阴极反应为CO2+2e-+2H+ CO+2H2O,Na+向
17、左边移动,B项正确;因右池电解液中含有大量的OH-,故电极反应式中不出现H+,正确的电极反应式为Cl-2e-+2OH- H2O+ClO-,C项错误;根据阴极的电极反应,每转移2 mol电子,可还原1 mol CO2,故电路中转移1 mol电子,可还原标准状况下11.2 L的CO2,D项正确。8.答案(1)Zn-2e- Zn2+比能量高(可存储时间长、不易发生电解质的泄漏或使用寿命较长,其他合理答案也可)(2)PbSO4+2e- Pb+SO42-13(3)4Al+3O2+6H2O 4Al(OH)3O2+4H+4e- 2H2O(4)阳极室Fe+8OH-6e- FeO42-+4H2O解析(1)在锌锰
18、干电池中,锌作为负极,其电极反应式为Zn-2e- Zn2+;碱性锌锰电池的优点是比能量高、可存储时间长、不易发生电解质的泄漏等。(2)电解质溶液为硫酸,根据总反应式可知,在阴极区,硫酸铅得电子转化为铅,其电极反应式为PbSO4+2e- Pb+SO42-;电解饱和食盐水发生的总反应为2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl2,2NaOHH22e-,则0.05 mol电子转移时,n(OH-)=0.05 mol,故c(OH-)=0.05mol0.5 L=0.1 mol/L,pH=-lg10-140.1=13。(3)该电池中,负极为Al,正极通入空气,总反应式为4Al+3O2+6H2O 4Al(OH)3;二氧化硫空气质子交换膜燃料电池中,Pt()电极为电源的正极,结合质子交换膜可知,发生的电极反应为O2+4H+4e- 2H2O。(4)用铁作为阳极电解氢氧化钠制备高铁酸钠,阳极室铁失去电子,发生氧化反应,结合氢氧根离子生成高铁酸根离子和水,则电解一段时间后,c(OH-)降低的区域在阳极室,电极反应式为Fe+8OH-6e- FeO42-+4H2O。名师点睛本题考查电化学知识,理解原电池和电解池的工作原理是解题的关键,在书写电极反应式时要注意不同的环境,其电极反应式可能不同,如本题中二氧化硫空气质子交换膜燃料电池中,正极反应一定要注意电解质溶液的酸性环境。
