2022屆新高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)教學(xué)案-專(zhuān)題六　化學(xué)反應(yīng)與能量

高考考綱再現(xiàn)1.了解化學(xué)反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的原因及常見(jiàn)的能量轉(zhuǎn)化形式。2.了解化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化。了解吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)、反應(yīng)熱等概念。3.了解熱化學(xué)方程式的含義，能正確書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式。4.了解能源是人類(lèi)生存和社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。了解化學(xué)在解決能源危機(jī)中的重要作用。5.了解焓變(ΔH)與反應(yīng)熱的含義。6.理解蓋斯定律，并能運(yùn)用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)焓變的計(jì)算。7.理解原電池和電解池的構(gòu)成、工作原理及應(yīng)用，能書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)和總反應(yīng)方程式。8.了解常見(jiàn)化學(xué)電源的種類(lèi)及其工作原理。9.了解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因、金屬腐蝕的危害以及防止金屬腐蝕的措施。微專(zhuān)題一化學(xué)能與熱能1．從兩種角度理解化學(xué)反應(yīng)熱反應(yīng)熱圖示圖像分析微觀宏觀a表示斷裂舊化學(xué)鍵吸收的能量；b表示生成新化學(xué)鍵放出的能量；c表示反應(yīng)熱a表示正反應(yīng)的活化能；b表示活化分子變成生成物分子放出的能量，即逆反應(yīng)的活化能；c表示反應(yīng)熱ΔH的計(jì)算ΔH＝H(生成物)－H(反應(yīng)物)ΔH＝∑E(反應(yīng)物鍵能)－∑E(生成物鍵能)物質(zhì)的能量與穩(wěn)定性物質(zhì)具有的能量越低，該物質(zhì)越穩(wěn)定[注意](1)催化劑與活化能及ΔH的關(guān)系：活化能越小，催化活性越大；但催化劑不改變反應(yīng)的ΔH。(2)依據(jù)鍵能計(jì)算ΔH時(shí)需注意物質(zhì)中所含化學(xué)鍵數(shù)目：1mol物質(zhì)CO2(C=O)P4(P—P)SiO2(Si—O)石墨(C—C)金剛石(C—C)晶體硅(Si—Si)化學(xué)鍵數(shù)目2NA6NA4NA1.5NA2NA2NA2.反應(yīng)熱的量化參數(shù)——鍵能反應(yīng)熱與鍵能的關(guān)系反應(yīng)熱：ΔH＝E1－E2或ΔH＝E4－E3，即ΔH等于反應(yīng)物的鍵能總和減去生成物的鍵能總和，或生成物具有的總能量減去反應(yīng)物具有的總能量。[注意]ΔH也可由活化能來(lái)求解，即ΔH＝正反應(yīng)的活化能－逆反應(yīng)的活化能。3．對(duì)比理解反應(yīng)熱、燃燒熱與中和熱(1)化學(xué)反應(yīng)吸收或放出的熱量稱(chēng)為反應(yīng)熱，符號(hào)為ΔH，常用單位為kJ·mol－1，它只與化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)、物質(zhì)的聚集狀態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)條件無(wú)關(guān)。反應(yīng)熱指反應(yīng)完全時(shí)的熱效應(yīng)，所以對(duì)于可逆反應(yīng)，其熱量要小于反應(yīng)完全時(shí)的熱量。中學(xué)階段研究的反應(yīng)熱主要是燃燒熱和中和熱，二者均為放熱反應(yīng)，ΔH＜0。(2)燃燒熱：在101kPa時(shí)，1mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的熱量，單位為kJ·mol－1。[注意]①燃燒熱是以1mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物放出的熱量來(lái)定義的，因此在書(shū)寫(xiě)燃燒熱的熱化學(xué)方程式時(shí)，以燃燒1mol純物質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)配平其余物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)；②燃燒產(chǎn)物必須是穩(wěn)定的氧化物，如C元素→CO2(g)、H元素→H2O(l)、S元素→SO2(g)等。(3)中和熱：在稀溶液中，強(qiáng)酸跟強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1mol液態(tài)H2O時(shí)的反應(yīng)熱。[注意]①稀溶液指物質(zhì)溶于大量水中；②中和熱不包括離子在水溶液中的生成熱、物質(zhì)的溶解熱、弱電解質(zhì)電離時(shí)的熱效應(yīng)；③中和反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是H＋和OH－化合生成H2O，即H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1。4．熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)與蓋斯定律(1)“五步”法書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式(1)ΔH的符號(hào)若為放熱反應(yīng)，ΔH為“－”；若為吸熱反應(yīng)，ΔH為“＋”。(2)熱化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)化學(xué)式前面的化學(xué)計(jì)量數(shù)僅表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量，并不表示物質(zhì)的分子數(shù)或原子數(shù)。因此化學(xué)計(jì)量數(shù)可以是整數(shù)，也可以是分?jǐn)?shù)。(3)物質(zhì)的聚集狀態(tài)反應(yīng)物和產(chǎn)物的聚集狀態(tài)不同，物質(zhì)的能量不同，故焓變?chǔ)不同。因此，必須注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)才能完整地體現(xiàn)出熱化學(xué)方程式的意義。氣體用“g”，液體用“l(fā)”，固體用“s”，溶液用“aq”。對(duì)于具有同素異形體的物質(zhì)，除了要注明聚集狀態(tài)外，還要注明物質(zhì)的名稱(chēng)。例如，S(單斜，s)=S(正交，s)ΔH＝－0.33kJ·mol－1。(4)ΔH的數(shù)值與符號(hào)由于ΔH與反應(yīng)完全的物質(zhì)的量有關(guān)，所以ΔH必須與熱化學(xué)方程式中化學(xué)式前面的化學(xué)計(jì)量數(shù)相對(duì)應(yīng)，如果化學(xué)計(jì)量數(shù)加倍，則ΔH也要加倍。互為逆反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值相等，但符號(hào)相反。(2)蓋斯定律①蓋斯定律的內(nèi)容一定條件下，一個(gè)反應(yīng)不管是一步完成，還是分幾步完成，其反應(yīng)熱是相同的，即反應(yīng)熱的大小與反應(yīng)途徑無(wú)關(guān)，只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)。②常用關(guān)系式熱化學(xué)方程式焓變之間的關(guān)系aA(g)=B(g)ΔH1A(g)=eq\f(1,a)B(g)ΔH2ΔH2＝eq\f(1,a)ΔH1或ΔH1＝aΔH2aA(g)=B(g)ΔH1B(g)=aA(g)ΔH2ΔH1＝－ΔH2ΔH＝ΔH1＋ΔH2eq\a\vs4\al()根據(jù)蓋斯定律進(jìn)行計(jì)算的步驟(1)標(biāo)位置：標(biāo)出目標(biāo)熱化學(xué)方程式(ⅰ)中各物質(zhì)在已知熱化學(xué)方程式(ⅱ、ⅲ、ⅳ等)中的位置。(2)調(diào)“系數(shù)”：將ⅱ、ⅲ、ⅳ等中標(biāo)記的各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)調(diào)整為與ⅰ中的相同。(3)同側(cè)加、異側(cè)減：挑出ⅱ、ⅲ、ⅳ等中標(biāo)記的物質(zhì)與ⅰ中相關(guān)物質(zhì)位于等式同一側(cè)的，將這幾個(gè)已知熱化學(xué)方程式相加，然后與剩余的已知熱化學(xué)方程式相減，即得ⅰ。(4)算焓變：將已知焓變作出相應(yīng)“系數(shù)”的調(diào)整并進(jìn)行相應(yīng)的加減計(jì)算，得目標(biāo)熱化學(xué)方程式的焓變。[注意]當(dāng)熱化學(xué)方程式乘以(除以)一個(gè)數(shù)時(shí)，ΔH也應(yīng)乘以(除以)該數(shù)；熱化學(xué)方程式間進(jìn)行加減運(yùn)算時(shí)，ΔH也同樣要進(jìn)行相應(yīng)的加減運(yùn)算，且要帶“＋”“－”，即把ΔH看作一個(gè)整體進(jìn)行運(yùn)算；若反應(yīng)逆向進(jìn)行，則ΔH改變符號(hào)，但絕對(duì)值不變。題組一反應(yīng)熱的相關(guān)概念、熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)1．下列關(guān)于化學(xué)反應(yīng)與能量的說(shuō)法正確的是()A．已知正丁烷的燃燒熱ΔH為－2878kJ·mol－1，則表示正丁烷燃燒熱的熱化學(xué)方程式為2CH3CH2CH2CH3(g)＋13O2(g)=8CO2(g)＋10H2O(l)ΔH＝－2878kJ·mol－1B．已知在一定條件下，2molSO2與1molO2充分反應(yīng)后，釋放出98kJ的熱量，則其熱化學(xué)方程式為2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－98kJ·mol－1C．已知稀鹽酸與稀NaOH溶液反應(yīng)的中和熱為57.3kJ·mol－1，則表示稀硫酸與稀NaOH溶液反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為eq\f(1,2)H2SO4(aq)＋NaOH(aq)=eq\f(1,2)Na2SO4(aq)＋H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1D．已知CuSO4(s)＋5H2O(l)=CuSO4·5H2O(s)，該反應(yīng)為熵增加的反應(yīng)解析：選C。燃燒熱指1mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的熱量，則表示正丁烷燃燒熱的熱化學(xué)方程式為CH3CH2CH2CH3(g)＋eq\f(13,2)O2(g)=4CO2(g)＋5H2O(l)ΔH＝－2878kJ·mol－1，A項(xiàng)錯(cuò)誤；不知道該條件下物質(zhì)的狀態(tài)，且該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，2molSO2與1molO2充分反應(yīng)后，實(shí)際消耗多少不得而知，所以無(wú)法寫(xiě)出熱化學(xué)方程式，B項(xiàng)錯(cuò)誤；在稀溶液中，強(qiáng)酸和強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH2O放出的熱量是中和熱，C項(xiàng)正確；該反應(yīng)為熵減小的反應(yīng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。2．H2和I2在一定條件下能發(fā)生反應(yīng)：H2(g)＋I(xiàn)2(g)2HI(g)ΔH＝－akJ·mol－1。下列說(shuō)法不正確的是()A．反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量B．?dāng)嚅_(kāi)2molH—I鍵所需能量約為(c＋b＋a)kJC．?dāng)嚅_(kāi)1molH—H鍵和1molI—I鍵所需能量大于斷開(kāi)2molH—I鍵所需能量D．向密閉容器中加入2molH2和2molI2，充分反應(yīng)后放出的熱量小于2akJ解析：選C。H2和I2在一定條件下能發(fā)生反應(yīng)：H2(g)＋I(xiàn)2(g)2HI(g)ΔH＝－akJ·mol－1，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，A項(xiàng)正確；ΔH＝反應(yīng)物斷裂化學(xué)鍵吸收的能量－生成物形成化學(xué)鍵放出的能量＝bkJ·mol－1＋ckJ·mol－1－2E(H－I)＝－akJ·mol－1，則斷開(kāi)2molH—I鍵所需能量約為(a＋b＋c)kJ，B項(xiàng)正確；斷裂化學(xué)鍵吸收能量，形成化學(xué)鍵放出能量，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以形成化學(xué)鍵放出的能量大于斷裂化學(xué)鍵吸收的能量，即斷開(kāi)1molH—H鍵和1molI—I鍵所需能量小于斷開(kāi)2molH—I鍵所需能量，C項(xiàng)錯(cuò)誤；該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，不能進(jìn)行徹底，依據(jù)焓變意義分析，向密閉容器中加入2molH2和2molI2，充分反應(yīng)后放出的熱量小于2akJ，D項(xiàng)正確。3．(1)0.1molCl2與焦炭、TiO2完全反應(yīng)，生成一種還原性氣體和一種易水解成TiO2·xH2O的液態(tài)化合物，放熱4.28kJ，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________________________________________________。(2)(2021·重慶高三模擬)晶體硅(熔點(diǎn)1410℃)是良好的半導(dǎo)體材料。由粗硅制純硅過(guò)程如下：Si(粗)eq\o(→,\s\up8(Cl2),\s\do8(460℃))SiCl4eq\o(→,\s\up8(蒸餾))SiCl4(純)eq\o(→,\s\up8(H2),\s\do8(1100℃))Si(硅)寫(xiě)出SiCl4的電子式：________________；在上述由SiCl4制純硅的反應(yīng)中，測(cè)得每生成1.12kg純硅需吸收akJ熱量，寫(xiě)出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：________________________________________________________________。(3)NaBH4(s)與H2O(l)反應(yīng)生成NaBO2(s)和H2(g)，在25℃、101kPa下，已知每消耗3.8gNaBH4(s)放熱21.6kJ，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是________________________________________________________________。答案：(1)2Cl2(g)＋TiO2(s)＋2C(s)=TiCl4(l)＋2CO(g)ΔH＝－85.6kJ·mol－1(2)SiCl4(g)＋2H2(g)eq\o(=,\s\up8(1100℃))Si(s)＋4HCl(g)ΔH＝＋0.025akJ·mol－1(3)NaBH4(s)＋2H2O(l)=NaBO2(s)＋4H2(g)ΔH＝－216kJ·mol－1題組二反應(yīng)熱的計(jì)算4．(2019·高考海南卷)根據(jù)下圖中的能量關(guān)系，可求得C—H鍵的鍵能為()A．414kJ·mol－1 B．377kJ·mol－1C．235kJ·mol－1 D．197kJ·mol－1解析：選A。由題圖可知，C(s)=C(g)ΔH1＝＋717kJ·mol－12H2(g)=4H(g)ΔH2＝＋864kJ·mol－1C(s)＋2H2(g)=CH4(g)ΔH3＝－75kJ·mol－1根據(jù)ΔH＝反應(yīng)物總鍵能－生成物總鍵能可得，－75kJ·mol－1＝717kJ·mol－1＋864kJ·mol－1－4E(C—H)，解得E(C—H)＝414kJ·mol－1。5．(2021·太原高三二模)用生物質(zhì)熱解氣(主要成分是CO、CH4、H2)將SO2在高溫下還原成單質(zhì)硫。涉及如下反應(yīng)：2CO(g)＋SO2(g)=S(g)＋2CO2(g)ΔH1＝＋8.0kJ·mol－12CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH2＝－566.0kJ·mol－12H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH3＝－483.6kJ·mol－1則2H2(g)＋SO2(g)=S(g)＋2H2O(g)ΔH4＝______________。解析：①2CO(g)＋SO2(g)=S(g)＋2CO2(g)ΔH1＝＋8.0kJ·mol－1②2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH2＝－566.0kJ·mol－1③2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH3＝－483.6kJ·mol－1根據(jù)蓋斯定律，由③＋①－②得2H2(g)＋SO2(g)=S(g)＋2H2O(g)，則ΔH4＝ΔH3＋ΔH1－ΔH2＝(－483.6kJ·mol－1)＋(＋8.0kJ·mol－1)－(－566.0kJ·mol－1)＝＋90.4kJ·mol－1。答案：＋90.4kJ·mol－16．請(qǐng)根據(jù)要求回答問(wèn)題：(1)圖1所示是1molNO2(g)和1molCO(g)反應(yīng)生成CO2(g)和NO(g)過(guò)程中的能量變化示意圖，已知E1＝134kJ·mol－1、E2＝368kJ·mol－1。若在反應(yīng)體系中加入催化劑，反應(yīng)速率增大，E1________(填“增大”“減小”或“不變”，后同)，ΔH________。請(qǐng)寫(xiě)出NO2(g)和CO(g)反應(yīng)生成CO2(g)和NO(g)的熱化學(xué)方程式：________________________________________________________________。(2)(2021·揭陽(yáng)高三聯(lián)考)已知：①CH3OH(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋3H2(g)ΔH＝＋49.0kJ·mol－1②CH3OH(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)＋2H2(g)ΔH＝－192.9kJ·mol－1③H2O(g)=H2O(l)ΔH＝－44kJ·mol－1則甲醇蒸氣燃燒生成液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為_(kāi)_____________________。(3)如表所示是部分化學(xué)鍵的鍵能：化學(xué)鍵P—PP—OO=OP=O鍵能/(kJ·mol－1)abcx已知白磷的燃燒熱ΔH為－dkJ·mol－1，白磷及其完全燃燒的產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)如圖2所示，則表中x＝_________________(用含a、b、c、d的代數(shù)式表示)。(4)釕(Ru)及其化合物在合成工業(yè)上有廣泛用途，如圖3所示是用釕基催化劑催化合成甲酸的過(guò)程示意圖。每生成92g液態(tài)HCOOH放出62.4kJ的熱量。根據(jù)圖3寫(xiě)出生成1molHCOOH(l)的反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：________________________________________________________________。解析：(1)加入催化劑能降低反應(yīng)所需的活化能，則E1和E2都減小，催化劑不能改變反應(yīng)物的總能量和生成物的總能量，即反應(yīng)熱不變，所以催化劑對(duì)反應(yīng)熱無(wú)影響，由題圖1可知，1molNO2(g)和1molCO(g)反應(yīng)生成CO2(g)和NO(g)的反應(yīng)熱為正、逆反應(yīng)的活化能之差，則反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為NO2(g)＋CO(g)=NO(g)＋CO2(g)ΔH＝－234kJ·mol－1。(2)根據(jù)蓋斯定律，由②×3－①×2＋③×2得甲醇蒸氣燃燒生成液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為CH3OH(g)＋eq\f(3,2)O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－192.9kJ·mol－1×3－49.0kJ·mol－1×2＋(－44kJ·mol－1)×2＝－764.7kJ·mol－1。(3)白磷完全燃燒的化學(xué)方程式為P4＋5O2eq\o(=,\s\up8(點(diǎn)燃))P4O10，1mol白磷完全燃燒需要拆開(kāi)6molP—P鍵、5molO=O鍵，形成12molP—O鍵、4molP=O鍵，由反應(yīng)熱＝反應(yīng)物化學(xué)鍵斷裂吸收的總能量－生成物化學(xué)鍵形成釋放的總能量可知，－dkJ·mol－1＝6akJ·mol－1＋5ckJ·mol－1－(12bkJ·mol－1＋4xkJ·mol－1)，解得x＝eq\f(6a＋5c＋d－12b,4)。(4)根據(jù)題圖3可知，CO2(g)和H2(g)為反應(yīng)物，HCOOH(l)為生成物，92gHCOOH(l)的物質(zhì)的量為eq\f(92g,46g·mol－1)＝2mol，所以生成1mol液態(tài)HCOOH放出31.2kJ熱量，熱化學(xué)方程式為H2(g)＋CO2(g)=HCOOH(l)ΔH＝－31.2kJ·mol－1。答案：(1)減小不變NO2(g)＋CO(g)=NO(g)＋CO2(g)ΔH＝－234kJ·mol－1(2)CH3OH(g)＋eq\f(3,2)O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－764.7kJ·mol－1(3)eq\f(6a＋5c＋d－12b,4)(4)H2(g)＋CO2(g)=HCOOH(l)ΔH＝－31.2kJ·mol－1eq\a\vs4\al()反應(yīng)熱的計(jì)算題組三反應(yīng)熱的大小比較7．(2021·浙江6月選考)相同溫度和壓強(qiáng)下，關(guān)于反應(yīng)的ΔH，下列判斷正確的是()A．ΔH1＞0，ΔH2＞0 B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2C．ΔH1＞ΔH2，ΔH3＞ΔH2 D．ΔH2＝ΔH3＋ΔH4解析：選C。根據(jù)蓋斯定律，ΔH3≠ΔH1＋ΔH2，ΔH2＝ΔH3－ΔH4，B、D錯(cuò)誤；碳碳雙鍵的加氫為放熱反應(yīng)，被加氫的碳碳雙鍵數(shù)目越多，反應(yīng)放熱越多，ΔH越小，則0>ΔH1>ΔH2；苯發(fā)生加氫還原反應(yīng)生成環(huán)己烷時(shí)放熱，即ΔH3＜0，但苯比環(huán)己二烯穩(wěn)定，ΔH4>0，則ΔH3＝ΔH2＋ΔH4>ΔH2，A錯(cuò)誤、C正確。8．下列各組熱化學(xué)方程式中，化學(xué)反應(yīng)的ΔH前者大于后者的是()①C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH2②S(s)＋O2(g)=SO2(g)ΔH3S(g)＋O2(g)=SO2(g)ΔH4③H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH52H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH6④CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)ΔH7CaO(s)＋H2O(l)=Ca(OH)2(s)ΔH8A．① B．④C．②③④ D．①②③解析：選C。①C完全燃燒放出的熱量較多，則ΔH<0，前者小于后者，錯(cuò)誤；②固體變?yōu)闅怏w要吸熱，則后者放出的熱量多，則ΔH前者大于后者，正確；③參加反應(yīng)的物質(zhì)的量越大，反應(yīng)放出的熱量越多，則ΔH前者大于后者，正確；④碳酸鈣分解為吸熱反應(yīng)，ΔH>0，氧化鈣和水反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH<0，則ΔH前者大于后者，正確。故選C。9．(2021·銀川高三月考)已知：①M(fèi)n(s)＋O2(g)=MnO2(s)ΔH1②S(s)＋O2(g)=SO2(g)ΔH2③Mn(s)＋S(s)＋2O2(g)=MnSO4(s)ΔH3則下列表述正確的是()A．ΔH2>0B．ΔH3>ΔH1C．Mn＋SO2=MnO2＋SΔH＝ΔH2－ΔH1D．MnO2(s)＋SO2(g)=MnSO4(s)ΔH＝ΔH3－ΔH2－ΔH1解析：選D。硫的燃燒為放熱反應(yīng)，故ΔH2<0，A項(xiàng)錯(cuò)誤；題述三個(gè)反應(yīng)均為放熱反應(yīng)，放出的熱量越多，ΔH越小，故ΔH3<ΔH1，B項(xiàng)錯(cuò)誤；熱化學(xué)方程式中沒(méi)有標(biāo)注各物質(zhì)的聚集狀態(tài)，且ΔH＝ΔH1－ΔH2，C項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)蓋斯定律，由③－②－①得MnO2(s)＋SO2(g)=MnSO4(s)ΔH＝ΔH3－ΔH2－ΔH1，D項(xiàng)正確。eq\a\vs4\al()反應(yīng)熱的大小比較(1)注意“三問(wèn)題”①反應(yīng)中各物質(zhì)的聚集狀態(tài)；②ΔH有正負(fù)之分，比較時(shí)要連同“＋”“－”一起比較，類(lèi)似數(shù)學(xué)中的正、負(fù)數(shù)大小的比較；③若只比較放出或吸收熱量的多少，則只比較數(shù)值的大小，不考慮正、負(fù)號(hào)。(2)方法“面面觀”①利用蓋斯定律比較如依據(jù)轉(zhuǎn)化關(guān)系：，比較ΔH1與ΔH2的大小的方法。因ΔH1<0，ΔH2<0，ΔH3<0(均為放熱反應(yīng))，依據(jù)蓋斯定律得ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，即|ΔH1|>|ΔH2|，所以ΔH1<ΔH2；②同一反應(yīng)的生成物狀態(tài)不同時(shí)，如A(g)＋B(g)=C(g)ΔH1，A(g)＋B(g)=C(l)ΔH2，則ΔH1>ΔH2；③同一反應(yīng)的反應(yīng)物狀態(tài)不同時(shí)，如A(s)＋B(g)=C(g)ΔH1，A(g)＋B(g)=C(g)ΔH2，則ΔH1>ΔH2；④兩個(gè)有聯(lián)系的反應(yīng)相比較時(shí)，如C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1Ⅰ，C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH2Ⅱ，利用反應(yīng)Ⅰ(包括ΔH1)乘以某數(shù)值減去反應(yīng)Ⅱ(包括ΔH2)乘以某數(shù)值，即得出ΔH3＝ΔH1×某數(shù)值－ΔH2×某數(shù)值，根據(jù)ΔH3大于0或小于0進(jìn)行比較。微專(zhuān)題二化學(xué)能與電能一、原電池、電解池的工作原理與比較1．圖解原電池的工作原理2．原電池裝置圖的升級(jí)考查3．圖解電解池的工作原理4．電解池中電極產(chǎn)物的判斷(1)陽(yáng)極產(chǎn)物的判斷首先看電極，如果是活性電極作為陽(yáng)極，則電極材料失電子，電極溶解(注意：鐵作為陽(yáng)極溶解生成Fe2＋，而不是Fe3＋)；如果是惰性電極，則需看溶液中陰離子的失電子能力，陰離子放電順序?yàn)镾2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－(水)。(2)陰極產(chǎn)物直接根據(jù)陽(yáng)離子的放電順序進(jìn)行判斷：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞Fe2＋＞Zn2＋……(3)活潑陽(yáng)極失電子后得到的離子一般都會(huì)繼續(xù)與電解質(zhì)溶液中的離子發(fā)生復(fù)雜的反應(yīng)，因此最終的氧化產(chǎn)物需要根據(jù)題中的信息確定。①鐵作為陽(yáng)極Fe作為陽(yáng)極時(shí)其氧化產(chǎn)物可能是Fe2＋、Fe(OH)2或FeOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))。如用鐵電極電解含Cr2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(7))的酸性廢水時(shí)，陽(yáng)極反應(yīng)為Fe－2e－=Fe2＋，生成的Fe2＋會(huì)還原廢水中的Cr2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(7))，離子方程式為Cr2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(7))＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，由于廢水中H＋不斷被消耗，溶液的pH增大，堿性增強(qiáng)，F(xiàn)e3＋和Cr3＋分別轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀除去。再如用鐵電極電解稀NaOH溶液制備Fe(OH)2的陽(yáng)極反應(yīng)為Fe－2e－＋2OH－=Fe(OH)2；用鐵電極電解濃的KOH溶液制備K2FeO4的陽(yáng)極反應(yīng)為Fe－6e－＋8OH－=FeOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋4H2O。②鋁作為陽(yáng)極Al作為陽(yáng)極時(shí)其氧化產(chǎn)物可能是Al2O3、Al(OH)3、AlOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))、Al3＋。如給鋁制品氧化膜增厚，鋁制品作為電解池的陽(yáng)極，電解質(zhì)溶液一般為H2SO4-H2C2O4混合溶液，陽(yáng)極反應(yīng)為2Al－6e－＋3H2O=Al2O3＋6H＋；若是用鋁電極電解燒堿溶液，陽(yáng)極反應(yīng)為Al－3e－＋4OH－=AlOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋2H2O。③銅作為陽(yáng)極Cu作為陽(yáng)極時(shí)其氧化產(chǎn)物可能是Cu2＋或Cu＋(如Cu2O)。如電鍍銅或精煉銅的陽(yáng)極反應(yīng)為Cu－2e－=Cu2＋；用銅電極電解NaOH溶液制備Cu2O的陽(yáng)極反應(yīng)為2Cu－2e－＋2OH－=Cu2O＋H2O。5．對(duì)比掌握電解規(guī)律(陽(yáng)極為惰性電極)電解類(lèi)型電解質(zhì)實(shí)例使溶液復(fù)原加入(或通入)的物質(zhì)電解水NaOH、H2SO4、Na2SO4水電解電解質(zhì)HCl、CuCl2原電解質(zhì)放氫生堿型NaClHCl氣體放氧生酸型CuSO4、AgNO3CuO、Ag2O[注意]電解后有關(guān)電解質(zhì)溶液恢復(fù)原態(tài)的問(wèn)題應(yīng)該用質(zhì)量守恒法分析。一般是加入陽(yáng)極產(chǎn)物和陰極產(chǎn)物的化合物，但也有特殊情況，如用惰性電極電解CuSO4溶液，Cu2＋完全放電之前，可加入CuO或CuCO3復(fù)原，而Cu2＋完全放電之后，應(yīng)加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3復(fù)原。6．電極的判斷二、電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)1．燃料電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)(1)甲烷燃料電池負(fù)極反應(yīng)式正極反應(yīng)式酸性介質(zhì)CH4＋2H2O－8e－=CO2＋8H＋2O2＋8H＋＋8e－=4H2O堿性介質(zhì)CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋7H2O2O2＋4H2O＋8e－=8OH－熔融碳酸鹽CH4＋4COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))－8e－=2H2O＋5CO22O2＋4CO2＋8e－=eq\a\vs4\al(4COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)))(2)氫氧燃料電池負(fù)極反應(yīng)式正極反應(yīng)式酸性介質(zhì)H2－2e－=2H＋O2＋4H＋＋4e－=2H2O堿性介質(zhì)H2＋2OH－－2e－=2H2OO2＋2H2O＋4e－=4OH－熔融氧化物H2＋O2－－2e－=H2OO2＋4e－=2O2－熔融碳酸鹽H2＋COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))－2e－=H2O＋CO2O2＋2CO2＋4e－=eq\a\vs4\al(2COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)))(3)乙醇燃料電池負(fù)極反應(yīng)式正極反應(yīng)式酸性介質(zhì)C2H5OH－12e－＋3H2O=2CO2↑＋12H＋O2＋4e－＋4H＋=2H2O堿性介質(zhì)C2H5OH－12e－＋16OH－=2COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋11H2OO2＋4e－＋2H2O=4OH－熔融碳酸鹽C2H5OH－12e－＋6COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))=8CO2↑＋3H2OO2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))熔融氧化物C2H5OH－12e－＋6O2－=2CO2↑＋3H2OO2＋4e－=2O2－[注意](1)酸性介質(zhì)的電極反應(yīng)式中不能出現(xiàn)OH－。(2)堿性介質(zhì)的電極反應(yīng)式中不能出現(xiàn)H＋、CO2(應(yīng)為COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)))。2．二次電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)(1)3Zn＋2K2FeO4＋8H2Oeq\o(,\s\up8(放電),\s\do8(充電))3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH放電時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)式：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2；充電時(shí)陽(yáng)極的電極反應(yīng)式：Fe(OH)3＋5OH－－3e－=FeOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋4H2O。(2)Fe(OH)2＋2Ni(OH)2eq\o(,\s\up8(充電),\s\do8(放電))Fe＋Ni2O3＋3H2O放電時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)式：Fe＋2OH－－2e－=Fe(OH)2；充電時(shí)陽(yáng)極的電極反應(yīng)式：2Ni(OH)2＋2OH－－2e－=Ni2O3＋3H2O。(3)VO2＋＋V3＋＋H2Oeq\o(,\s\up8(充電),\s\do8(放電))VOeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(2))＋V2＋＋2H＋放電時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)式：V2＋－e－=V3＋；充電時(shí)陽(yáng)極的電極反應(yīng)式：VO2＋＋H2O－e－=VOeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(2))＋2H＋。(4)4Li＋2SOCl2eq\o(,\s\up8(放電),\s\do8(充電))4LiCl＋S＋SO2放電時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)式：Li－e－=Li＋；充電時(shí)陽(yáng)極的電極反應(yīng)式：4Cl－＋S＋SO2－4e－=2SOCl2。(5)xMg＋Mo3S4eq\o(,\s\up8(放電),\s\do8(充電))MgxMo3S4放電時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)式：Mg－2e－=Mg2＋；充電時(shí)陽(yáng)極的電極反應(yīng)式：Mo3Seq\o\al(\s\up1(2x－),\s\do1(4))－2xe－=Mo3S4。3．電解池中基本電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)(1)用惰性電極電解NaCl溶液陽(yáng)極：2Cl－－2e－=Cl2↑；陰極：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－。(2)用惰性電極電解CuSO4溶液陽(yáng)極：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋；陰極：2Cu2＋＋4e－=2Cu。(3)鐵作為陽(yáng)極，石墨作為陰極，電解NaOH溶液陽(yáng)極：Fe－2e－＋2OH－=Fe(OH)2；陰極：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－。(4)用惰性電極電解熔融MgCl2陽(yáng)極：2Cl－－2e－=Cl2↑；陰極：Mg2＋＋2e－=Mg。4．電解池中復(fù)雜電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)(1)以鋁材為陽(yáng)極，在H2SO4溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽(yáng)極反應(yīng)式為2Al－6e－＋3H2O=Al2O3＋6H＋。(2)用Al單質(zhì)作為陽(yáng)極，石墨作為陰極，NaHCO3溶液作為電解液進(jìn)行電解，生成難溶物R，R受熱分解生成化合物Q，則陽(yáng)極生成R的電極反應(yīng)式為Al＋3HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))－3e－=Al(OH)3＋3CO2↑。(3)用惰性電極電解K2MnO4溶液得到化合物KMnO4。陽(yáng)極：2MnOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))－2e－=2MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))。陰極：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－。(4)將一定濃度的磷酸二氫銨(NH4H2PO4)、氯化鋰混合液作為電解液，以鐵棒作為陽(yáng)極，石墨作為陰極，電解析出LiFePO4沉淀，則陽(yáng)極反應(yīng)式為Fe＋H2POeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))＋Li＋－2e－=LiFePO4＋2H＋。(5)電解裝置如圖，電解槽內(nèi)裝有KI及淀粉溶液，中間用陰離子交換膜隔開(kāi)。在一定的電壓下通電，發(fā)現(xiàn)左側(cè)溶液變藍(lán)色，一段時(shí)間后，藍(lán)色逐漸變淺。已知：3I2＋6OH－=IOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋5I－＋3H2O。陽(yáng)極：2I－－2e－=I2；陰極：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－。(6)可用氨水作為吸收液吸收工業(yè)廢氣中的SO2，當(dāng)吸收液失去吸收能力時(shí)，可通過(guò)電解法使吸收液再生而循環(huán)利用(電極均為石墨電極)，并生成化工原料硫酸。其工作示意圖如下：陽(yáng)極：HSOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))－2e－＋H2O=3H＋＋eq\a\vs4\al(SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)))；陰極：2H＋＋2e－=H2↑或2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－。三、電解原理的應(yīng)用1．電冶金——電解熔融氯化鈉陽(yáng)極反應(yīng)式：2Cl－－2e－=Cl2↑；陰極反應(yīng)式：2Na＋＋2e－=2Na；總反應(yīng)式：2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up8(電解))2Na＋Cl2↑。2．粗銅的精煉陽(yáng)極(粗銅)：Cu－2e－=Cu2＋(主反應(yīng))；陰極(精銅)：Cu2＋＋2e－=Cu。3．電鍍(1)電鍍時(shí)，一般都是用鍍層金屬的可溶性鹽為電鍍液，把鍍件作為陰極，與電源的負(fù)極相連。(2)鍍層金屬作為陽(yáng)極。4．電解飽和食鹽水(氯堿工業(yè))(1)電極反應(yīng)式陽(yáng)極：2Cl－－2e－=Cl2↑；陰極：2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑；總反應(yīng)化學(xué)方程式：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up8(電解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。(2)離子交換膜法四、金屬的腐蝕與防護(hù)1．金屬的電化學(xué)腐蝕(以鋼鐵為例)析氫腐蝕吸氧腐蝕條件酸性較強(qiáng)弱酸性、中性、堿性負(fù)極Fe－2e－=Fe2＋正極2H＋＋2e－=H2↑O2＋2H2O＋4e－=4OH－總反應(yīng)Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)24Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3說(shuō)明①吸氧腐蝕比析氫腐蝕更普遍②2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O(鐵銹)＋(3－x)H2O2.金屬的電化學(xué)防護(hù)原電池原理保護(hù)法電防護(hù)裝置圖電解池原理保護(hù)法犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法外加電流的陰極保護(hù)法K置于M，形成原電池，X為比鐵更活潑的金屬(如輪船外殼上鑲嵌鋅塊保護(hù)船體)K置于N，形成電解池，鐵作為電解池的陰極備注：將被保護(hù)的金屬作為原電池的正極或電解池的陰極五、陌生電化學(xué)裝置圖分析1．知識(shí)遷移破解陌生裝置圖由陌生裝置圖遷移到課本熟悉的裝置圖遷移方法燃料電池燃料“CO、H2”→課本上“H2”→負(fù)極“O2、CO2”→課本上“O2”→正極“熔融碳酸鹽”→課本上“電解質(zhì)溶液”電解池“a”與電源負(fù)極相連→課本上“X”與電源負(fù)極相連→推出“a”為陰極→發(fā)生還原反應(yīng)“b”與電源正極相連，→課本上“Y”與電源正極相連→推出“b”為陽(yáng)極→“發(fā)生氧化反應(yīng)”可充電電池放電：“V2＋→V3＋”→課本上“Pb→PbSO4失電子”→N為負(fù)極，則M為正極充電：“V3＋→V2＋”→課本上“PbSO4→Pb得電子”→N為陰極，則M為陽(yáng)極金屬防腐“鋼管樁”與負(fù)極相連→課本上“鋼閘門(mén)”與負(fù)極相連→推出“鋼管樁”被保護(hù)“高硅鑄鐵”與正極相連→課本上“輔助陽(yáng)極”與正極相連→推出“高硅鑄鐵”陽(yáng)極不損耗2.二次電池解題模型(1)審題干——放電是原電池，充電為電解池。(2)根據(jù)裝置圖中的物質(zhì)變化——分析反應(yīng)方向及化合價(jià)變化，以確定電極及電極反應(yīng)。(3)根據(jù)原理可確定電子流向(電流流向、離子移動(dòng)方向)。(4)根據(jù)得失電子守恒、電荷守恒、元素守恒以及電解質(zhì)的酸堿性等，配平電極反應(yīng)式。(5)根據(jù)電子守恒進(jìn)行電極產(chǎn)物的定量計(jì)算。例如：題組一原電池原理的應(yīng)用1．(2021·新高考廣東卷)火星大氣中含有大量CO2，一種有CO2參加反應(yīng)的新型全固態(tài)電池有望為火星探測(cè)器供電。該電池以金屬鈉為負(fù)極，碳納米管為正極，放電時(shí)()A．負(fù)極上發(fā)生還原反應(yīng)B．CO2在正極上得電子C．陽(yáng)離子由正極移向負(fù)極D．將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能解析：選B。根據(jù)題干信息可知，放電時(shí)總反應(yīng)為4Na＋3CO2=2Na2CO3＋C。A．放電時(shí)負(fù)極上Na發(fā)生氧化反應(yīng)失去電子生成Na＋，故A錯(cuò)誤；B．放電時(shí)正極上CO2發(fā)生還原反應(yīng)得到電子生成C，故B正確；C．放電時(shí)陽(yáng)離子由負(fù)極移向正極，故C錯(cuò)誤；D．放電時(shí)裝置為原電池，能量轉(zhuǎn)化關(guān)系為化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，故D錯(cuò)誤。2．(2020·高考全國(guó)卷Ⅰ)科學(xué)家近年發(fā)明了一種新型Zn-CO2水介質(zhì)電池。電池示意圖如下，電極為金屬鋅和選擇性催化材料。放電時(shí)，溫室氣體CO2被轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)氫物質(zhì)甲酸等，為解決環(huán)境和能源問(wèn)題提供了一種新途徑。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為Zn－2e－＋4OH－=Zn(OH)eq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))B．放電時(shí)，1molCO2轉(zhuǎn)化為HCOOH，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2molC．充電時(shí)，電池總反應(yīng)為2Zn(OH)eq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))=2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2OD．充電時(shí)，正極溶液中OH－濃度升高解析：選D。由題給裝置圖可知，放電時(shí)負(fù)極鋅失去電子后結(jié)合OH－生成Zn(OH)eq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))，負(fù)極反應(yīng)為Zn－2e－＋4OH－=Zn(OH)eq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))，A項(xiàng)正確；放電時(shí)，正極上CO2得電子生成HCOOH，CO2中C的化合價(jià)為＋4，HCOOH中C的化合價(jià)為＋2，1molCO2轉(zhuǎn)化為1molHCOOH，轉(zhuǎn)移2mol電子，B項(xiàng)正確；充電時(shí)陰極上Zn(OH)eq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))參與反應(yīng)得到鋅，陽(yáng)極上H2O參與反應(yīng)得到氧氣，電池總反應(yīng)為2Zn(OH)eq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))=2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2O，C項(xiàng)正確；充電時(shí)，陽(yáng)極上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，氫氧根離子濃度降低，D項(xiàng)錯(cuò)誤。3．氟離子電池是一種前景廣闊的新型電池，如圖所示是氟離子電池的工作示意圖，其中充電時(shí)F－從乙電極移向甲電極。已知BiF3和MgF2均難溶于水。下列關(guān)于該電池的說(shuō)法正確的是()A．放電時(shí)，甲電極的電極反應(yīng)式為Bi－3e－＋3F－=BiF3B．放電時(shí)，乙電極的電勢(shì)比甲電極的電勢(shì)高C．充電時(shí)，導(dǎo)線上每通過(guò)1mol電子時(shí)，甲電極增重19gD．充電時(shí)，外加電源的正極與乙電極相連解析：選C。充電時(shí)F－從乙電極移向甲電極，則甲電極是陽(yáng)極，乙電極是陰極，放電時(shí)，甲電極是正極，乙電極是負(fù)極。放電時(shí)，甲電極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為BiF3＋3e－=Bi＋3F－，A錯(cuò)誤。放電時(shí)，電流從電勢(shì)高的正極流向電勢(shì)低的負(fù)極，所以甲電極的電勢(shì)比乙電極的電勢(shì)高，B錯(cuò)誤。充電時(shí)，甲電極的電極反應(yīng)式為Bi＋3F－－3e－=BiF3，電極上增加的質(zhì)量是氟元素的質(zhì)量，每轉(zhuǎn)移3mol電子，甲電極增重57g，所以當(dāng)導(dǎo)線上通過(guò)1mol電子時(shí)，甲電極增重19g，C正確。充電時(shí)，乙電極是陰極，與外加電源的負(fù)極相連，D錯(cuò)誤。eq\a\vs4\al()1．二次電池充、放電的電極判斷二次電池充電時(shí)，“正接正、負(fù)接負(fù)”；放電時(shí)的正極為充電時(shí)的陽(yáng)極；放電時(shí)的負(fù)極為充電時(shí)的陰極。如圖所示：2．新型電池的解題模型題組二電解原理的應(yīng)用4．(2021·高考全國(guó)卷乙)沿海電廠采用海水為冷卻水，但在排水管中生物的附著和滋生會(huì)阻礙冷卻水排放并降低冷卻效率。為解決這一問(wèn)題，通常在管道口設(shè)置一對(duì)惰性電極(如圖所示)，通入一定的電流。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．陽(yáng)極發(fā)生將海水中的Cl－氧化生成Cl2的反應(yīng)B．管道中可以生成氧化滅殺附著生物的NaClOC．陰極生成的H2應(yīng)及時(shí)通風(fēng)稀釋安全地排入大氣D．陽(yáng)極表面形成的Mg(OH)2等積垢需要定期清理解析：選D。海水中存在大量的Cl－，在陽(yáng)極Cl－放電生成Cl2，A敘述正確；陰極H2O放電生成H2和OH－，OH－與Cl2反應(yīng)生成ClO－，因此管道中存在一定量的NaClO，B敘述正確；因?yàn)镠2為可燃性氣體，所以陰極生成的H2應(yīng)及時(shí)通風(fēng)稀釋安全地排入大氣，C敘述正確；陰極產(chǎn)生OH－，因此會(huì)在陰極表面形成Mg(OH)2等積垢，需定期清理以保持良好的導(dǎo)電性，D敘述錯(cuò)誤。5．(2021·哈爾濱高三教學(xué)質(zhì)量評(píng)估)四甲基氫氧化銨[(CH3)4NOH]常用作電子工業(yè)清洗劑。以四甲基氯化銨[(CH3)4NCl]為原料，采用電滲析法合成(CH3)4NOH的工作原理如圖所示(a、b極為石墨電極，c、d、e膜為離子交換膜)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．N極為電源正極B．b極的電極反應(yīng)式為4OH－－4e－=O2↑＋2H2OC．c膜為陽(yáng)離子交換膜，d、e膜均為陰離子交換膜D．a(chǎn)、b兩極均有氣體生成，同溫同壓下體積比為2∶1解析：選C。根據(jù)第三個(gè)極室(按從左往右數(shù))中NaCl溶液的濃度變化可知，Na＋從第四極室通過(guò)e膜進(jìn)入第三極室，Cl－從第二極室通過(guò)d膜進(jìn)入第三極室，同時(shí)(CH3)4N＋通過(guò)c膜進(jìn)入第一極室，故c、e膜均為陽(yáng)離子交換膜，d膜為陰離子交換膜，a極為陰極，b極為陽(yáng)極，N極為電源正極，故A正確、C錯(cuò)誤；b極為陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，故B正確；a極H2O放電生成H2和OH－，電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，假設(shè)電路中轉(zhuǎn)移電子1mol，a、b兩極產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量分別為0.5mol和0.25mol，同溫同壓下體積比為2∶1，故D正確。6．(1)甲醇電解法制氫氣比電解水法制氫氣的氫的利用率更高、電解電壓更低。電解裝置如圖所示。電源的正極為_(kāi)_______(填“a”或“b”)。其中陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為_(kāi)_____________________________________；標(biāo)準(zhǔn)狀況下，每消耗1mol甲醇，生成H2的體積為_(kāi)_______。(2)以甲醚、空氣、氫氧化鉀溶液為原料的燃料電池為電源，以石墨為電極電解500mL滴有酚酞的NaCl溶液，裝置如圖所示。請(qǐng)寫(xiě)出電解過(guò)程中Y電極附近觀察到的現(xiàn)象：________________________，當(dāng)燃料電池消耗2.8LO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)時(shí)，計(jì)算此時(shí)NaCl溶液的pH＝________(假設(shè)溶液的體積不變，氣體全部從溶液中逸出)。解析：(1)根據(jù)題圖可知，左邊應(yīng)該是溶液中的氫離子得電子生成氫氣，則左邊為陰極，右邊為陽(yáng)極，故a為電源負(fù)極，b為電源正極；陽(yáng)極上發(fā)生甲醇失電子生成二氧化碳的反應(yīng)，電極反應(yīng)式為CH3OH＋H2O－6e－=CO2↑＋6H＋；每消耗1mol甲醇轉(zhuǎn)移6mol電子，可以生成3mol氫氣，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為67.2L。(2)由裝置圖可知，Y電極與電源正極相連，即為陽(yáng)極，電解NaCl溶液的陽(yáng)極反應(yīng)式為2Cl－－2e－=Cl2↑，所以可觀察到的現(xiàn)象為Y電極附近溶液中有氣泡產(chǎn)生，液面上方氣體呈黃綠色；當(dāng)燃料電池消耗2.8LO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)時(shí)，電路中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為eq\f(2.8L,22.4L·mol－1)×4＝0.5mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，結(jié)合電解NaCl溶液的總化學(xué)方程式2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up8(電解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，可得此時(shí)溶液中生成n(OH－)＝0.5mol，c(OH－)＝0.5mol÷0.5L＝1.0mol·L－1，所以溶液的pH＝14。答案：(1)bCH3OH＋H2O－6e－=CO2↑＋6H＋67.2L(2)Y電極附近溶液中有氣泡產(chǎn)生，液面上方氣體呈黃綠色14eq\a\vs4\al()電解計(jì)算破題“三方法”原電池和電解池的計(jì)算包括兩極產(chǎn)物的定量計(jì)算、溶液pH的計(jì)算、相對(duì)原子質(zhì)量和阿伏加德羅常數(shù)的計(jì)算、產(chǎn)物的量與電量關(guān)系的計(jì)算等。通常有下列三種方法：(1)根據(jù)得失電子守恒計(jì)算用于串聯(lián)電路中陰陽(yáng)兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物等類(lèi)型的計(jì)算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。(2)根據(jù)總反應(yīng)式計(jì)算先寫(xiě)出電極反應(yīng)式，再寫(xiě)出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列出比例式計(jì)算。(3)根據(jù)關(guān)系式計(jì)算根據(jù)得失電子守恒關(guān)系建立已知量與未知量之間的橋梁，構(gòu)建計(jì)算所需的關(guān)系式。如以通過(guò)4mole－為橋梁可構(gòu)建如下關(guān)系式：(式中M為金屬，n為其離子的化合價(jià)數(shù)值)題組三電化學(xué)原理在金屬腐蝕與防護(hù)中的應(yīng)用7．全世界每年因鋼鐵銹蝕造成大量的損失。某城市擬用如圖方法保護(hù)埋在弱堿性土壤中的鋼制管道，使其免受腐蝕。關(guān)于此方法，下列說(shuō)法正確的是()A．鋼管附近土壤的pH小于金屬棒X附近土壤的pHB．鋼管上的電極反應(yīng)式：O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．金屬棒X的材料應(yīng)該是比鎂活潑的金屬D．也可以外接直流電源保護(hù)鋼管，直流電源正極連接金屬棒X解析：選B。金屬棒X(負(fù)極)與鋼管(正極)構(gòu)成原電池，鋼管是正極，氧氣得電子，發(fā)生反應(yīng)O2＋2H2O＋4e－=4OH－，鋼管附近土壤的pH大于金屬棒X附近土壤的pH，A錯(cuò)誤，B正確；金屬棒X保護(hù)鋼管免受腐蝕，屬于犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法，X的材料應(yīng)該是比鐵活潑的金屬，但不能比鎂活潑，否則它會(huì)直接與水反應(yīng)，C錯(cuò)誤；用外加電源的陰極保護(hù)法時(shí)，被保護(hù)的金屬作為陰極，故鋼管應(yīng)接電源的負(fù)極，通常正極連接惰性電極比如碳棒，D錯(cuò)誤。8.(2019·高考江蘇卷)將鐵粉和活性炭的混合物用NaCl溶液濕潤(rùn)后，置于如圖所示裝置中，進(jìn)行鐵的電化學(xué)腐蝕實(shí)驗(yàn)。下列有關(guān)該實(shí)驗(yàn)的說(shuō)法正確的是()A．鐵被氧化的電極反應(yīng)式為Fe－3e－=Fe3＋B．鐵腐蝕過(guò)程中化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為電能C．活性炭的存在會(huì)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：選C。A項(xiàng)，鐵和炭的混合物用NaCl溶液濕潤(rùn)后構(gòu)成原電池，鐵為負(fù)極，鐵失去電子生成Fe2＋，電極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，鐵腐蝕過(guò)程中化學(xué)能除了轉(zhuǎn)化為電能外，還可轉(zhuǎn)化為熱能等，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，構(gòu)成原電池后，鐵腐蝕的速率變快，正確；D項(xiàng)，用水代替NaCl溶液，鐵和炭也可以構(gòu)成原電池，鐵失去電子，空氣中的O2得到電子，鐵發(fā)生吸氧腐蝕，錯(cuò)誤。微專(zhuān)題三電化學(xué)中離子交換膜的分析與應(yīng)用1．離子交換膜的功能和作用2．離子交換膜的類(lèi)型(1)陽(yáng)離子交換膜(只允許陽(yáng)離子和水分子通過(guò))鋅銅原電池裝置如圖所示。①負(fù)極反應(yīng)式：Zn－2e－=Zn2＋；②正極反應(yīng)式：Cu2＋＋2e－=Cu；③陽(yáng)離子→透過(guò)陽(yáng)離子交換膜→正極。(2)質(zhì)子交換膜(只允許H＋和水分子通過(guò))在微生物作用下電解有機(jī)廢水(含CH3COOH)，可獲得清潔能源H2，電解裝置如圖所示。①陰極反應(yīng)式：2H＋＋2e－=H2↑；②陽(yáng)極反應(yīng)式：CH3COOH－8e－＋2H2O=2CO2↑＋8H＋；③H＋→透過(guò)質(zhì)子交換膜→陰極。(3)陰離子交換膜(只允許陰離子和水分子通過(guò))以Pt為電極電解淀粉-KI溶液，中間用陰離子交換膜隔開(kāi)，電解裝置如圖所示。①陰極反應(yīng)式：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－；②陽(yáng)極反應(yīng)式：2I－－2e－=I2；③陰極產(chǎn)生的OH－移向陽(yáng)極與陽(yáng)極產(chǎn)物反應(yīng)：3I2＋6OH－=IOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋5I－＋3H2O；④陰離子→透過(guò)陰離子交換膜→陽(yáng)極。3．離子交換膜類(lèi)電池的解題模型第一步，分清離子交換膜的類(lèi)型。即離子交換膜屬于陽(yáng)膜、陰膜、質(zhì)子膜中的哪一種，判斷允許哪種離子通過(guò)離子交換膜。第二步，寫(xiě)出電極反應(yīng)式。判斷離子交換膜兩側(cè)離子變化，推斷電荷變化，根據(jù)電荷平衡判斷離子遷移方向。第三步，分析離子交換膜的作用。在產(chǎn)品制備中，離子交換膜的作用主要是提高產(chǎn)品純度、避免產(chǎn)物之間發(fā)生反應(yīng)、避免產(chǎn)物因發(fā)生反應(yīng)而造成危險(xiǎn)。題組一“單膜”電解池1．(2021·西安高三模擬)現(xiàn)以電解法制備碘酸鉀，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。先將一定量的碘溶于過(guò)量氫氧化鉀溶液，發(fā)生反應(yīng)3I2＋6KOH=5KI＋KIO3＋3H2O，將該反應(yīng)液加入陽(yáng)極區(qū)，另將氫氧化鉀溶液加入陰極區(qū)，開(kāi)始電解。下列說(shuō)法正確的是()A．a(chǎn)極是陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為2I－－2e－=I2B．電解過(guò)程中OH－從a極區(qū)通過(guò)離子交換膜進(jìn)入b極區(qū)C．電解過(guò)程中b極區(qū)溶液pH逐漸減小D．a(chǎn)極區(qū)的KI最終轉(zhuǎn)變?yōu)镵IO3解析：選D。a極是陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為I－－6e－＋6OH－=3H2O＋I(xiàn)Oeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))，a極區(qū)的KI最終轉(zhuǎn)變?yōu)镵IO3，A錯(cuò)誤、D正確；電解過(guò)程中OH－從b極區(qū)通過(guò)離子交換膜進(jìn)入a極區(qū)，B錯(cuò)誤；b極區(qū)相當(dāng)于KOH溶液中的H2O放電：6H2O＋6e－=3H2↑＋6OH－，H2O的量減少，OH－濃度增大，pH增大，C錯(cuò)誤。2．(2021·陽(yáng)江高三模擬)節(jié)能減排是建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的必然選擇，當(dāng)前利用工業(yè)廢水發(fā)電進(jìn)行氨的制備是人類(lèi)化學(xué)控制合成的新目標(biāo)，裝置(電極均為惰性電極)示意圖如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．M極是負(fù)極，a極是陽(yáng)極B．b極的電極反應(yīng)式為N2＋6e－＋6H2O=2NH3＋6OH－C．當(dāng)有1molNH3生成時(shí)，理論上產(chǎn)生16.8LO2D．電流從N極→a極→b極→M極→N極，形成閉合回路解析：選C。由題干信息和裝置圖得出左邊為原電池，右邊為電解池，利用左邊原電池提供的能量電解N2、H2O(g)合成氨。含NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))廢水中NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))轉(zhuǎn)化為N2，N元素化合價(jià)降低，得出N極為原電池的正極，所以M極為原電池的負(fù)極，從而判斷a極為陽(yáng)極，b極為陰極，A項(xiàng)正確；b極上N2得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成NH3，結(jié)合電解質(zhì)為NaOH-KOH共熔物，則b極的電極反應(yīng)式為N2＋6e－＋6H2O=2NH3＋6OH－，B項(xiàng)正確；b極生成1molNH3轉(zhuǎn)移3mol電子，a極生成1molO2轉(zhuǎn)移4mol電子，依據(jù)得失電子守恒，所以當(dāng)有1molNH3生成時(shí)，產(chǎn)生0.75molO2，但由于沒(méi)有指明是標(biāo)準(zhǔn)狀況，所以無(wú)法計(jì)算O2的體積，C項(xiàng)錯(cuò)誤；電流由原電池的正極流出，從負(fù)極流入，形成閉合回路，D項(xiàng)正確。題組二新型的交換膜——雙極膜3．光電池在光照條件下可產(chǎn)生電壓，如圖所示裝置可以實(shí)現(xiàn)光能的充分利用。雙極膜復(fù)合層間的H2O能解離為H＋和OH－，且雙極膜能實(shí)現(xiàn)H＋、OH－的定向通過(guò)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．該裝置將光能最終轉(zhuǎn)化為化學(xué)能并分解水B．雙極膜可控制其兩側(cè)溶液分別呈酸性和堿性C．光照過(guò)程中陽(yáng)極區(qū)溶液中的n(OH－)基本不變D．再生池中的反應(yīng)為2V2＋＋2H2O=2V3＋＋2OH－＋H2↑解析：選D。在光照條件下，光電池將光能轉(zhuǎn)化為電能，電解池中電能又轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，由題圖可知，電解過(guò)程中的總反應(yīng)是2H2Oeq\o(=,\s\up8(電解))2H2↑＋O2↑，A項(xiàng)正確；雙極膜復(fù)合層間的H2O能解離為H＋和OH－，且雙極膜能實(shí)現(xiàn)H＋、OH－的定向通過(guò)，故雙極膜可控制其兩側(cè)溶液分別呈酸性和堿性，B項(xiàng)正確；右側(cè)電極反應(yīng)式為4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，根據(jù)溶液呈電中性可知，陽(yáng)極放電消耗的OH－與從雙極膜中進(jìn)入右側(cè)的OH－數(shù)目相等，C項(xiàng)正確；放電后溶液中含有V2＋和H＋，進(jìn)入再生池，在催化劑作用下H＋將V2＋氧化為V3＋，從而實(shí)現(xiàn)V3＋的再生，即發(fā)生反應(yīng)2V2＋＋2H＋eq\o(=,\s\up8(催化劑))2V3＋＋H2↑，D項(xiàng)錯(cuò)誤。4．(2021·寶雞高三模擬)我國(guó)研究人員采用雙極膜將酸性、堿性電解液隔離，實(shí)現(xiàn)了MnO2/Mn2＋和Zn/Zn(OH)eq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))的兩個(gè)溶解/沉積反應(yīng)，研制出了新型高比能液流電池，其放電過(guò)程原理如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．放電過(guò)程的總反應(yīng)為Zn＋MnO2＋4OH－＋4H＋=Zn(OH)eq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋Mn2＋＋2H2OB．放電過(guò)程中，當(dāng)1molZn參與反應(yīng)時(shí)，理論上有4molK＋發(fā)生遷移C．充電過(guò)程中，陰極的電極反應(yīng)式為Zn(OH)eq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋2e－=Zn＋4OH－D．充電過(guò)程中，右側(cè)池中溶液pH逐漸減小解析：選B。由題圖中電子的流向可知，Zn電極為負(fù)極，惰性電極為正極，負(fù)極的電極反應(yīng)式為Zn－2e－＋4OH－=Zn(OH)eq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))，正極的電極反應(yīng)式為MnO2＋2e－＋4H＋=Mn2＋＋2H2O，則放電過(guò)程的總反應(yīng)為Zn＋MnO2＋4OH－＋4H＋=Zn(OH)eq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋Mn2＋＋2H2O，A項(xiàng)正確。當(dāng)1molZn參與反應(yīng)時(shí)，電路中有2mol電子通過(guò)，則有2molK＋發(fā)生遷移，B項(xiàng)錯(cuò)誤。充電過(guò)程中陰極的電極反應(yīng)式與放電過(guò)程中負(fù)極的電極反應(yīng)式相反，結(jié)合A項(xiàng)分析可知，充電過(guò)程中，陰極的電極反應(yīng)式為Zn(OH)eq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋2e－=Zn＋4OH－，C項(xiàng)正確。充電過(guò)程中，惰性電極為陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為Mn2＋－2e－＋2H2O=MnO2＋4H＋，有H＋生成，pH逐漸減小，D項(xiàng)正確。eq\a\vs4\al()雙極膜雙極膜一面是陰離子交換膜，另一面是陽(yáng)離子交換膜，中間有一層很薄的相界面，在直流電作用下，相界面中的H2O解離成H＋和OH－并分別透過(guò)陽(yáng)膜和陰膜，作為H＋和OH－的供應(yīng)源。題組三“雙膜”電解池5．(2021·淮北高三質(zhì)檢)如圖所示裝置為鋰釩氧化物二次電池，其成本較低，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，電池總反應(yīng)為V2O5＋xLieq\o(,\s\up8(放電),\s\do8(充電))LixV2O5。用該電池電解含鎳酸性廢水可得到單質(zhì)鎳，裝置如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．B電極為負(fù)極B．充電時(shí)，A電極的電極反應(yīng)式為L(zhǎng)ixV2O5－xe－=xLi＋＋V2O5C．電解過(guò)程中，b室中NaCl溶液的濃度增大D．當(dāng)鋰釩氧化物二次電池中有7gLi參與放電時(shí)，一定能得到29.5g鎳解析：選D。題圖裝置為用鋰釩氧化物二次電池電解含鎳酸性廢水得到單質(zhì)鎳的裝置，c室中發(fā)生Ni2＋得電子的還原反應(yīng)，則c室為陰極室，B電極為負(fù)極，A項(xiàng)正確；充電時(shí)，A電極為陽(yáng)極，根據(jù)總反應(yīng)可知，A電極的電極反應(yīng)式為L(zhǎng)ixV2O5－xe－=xLi＋＋V2O5，B項(xiàng)正確；電解過(guò)程中，陰離子向陽(yáng)極遷移，陽(yáng)離子向陰極遷移，a室中Na＋、c室中Cl－分別通過(guò)離子交換膜進(jìn)入b室，所以b室中NaCl溶液的濃度增大，C項(xiàng)正確；電池中有7gLi放電時(shí)，電路中有1mol電子通過(guò)，若陰極只有Ni2＋放電，則得到29.5gNi，但由于c室中溶液顯酸性，H＋也放電產(chǎn)生H2，所以得到鎳的質(zhì)量小于29.5g，D項(xiàng)錯(cuò)誤。6．鋅碘單液流電池能大幅度提高電池能量密度，其原理如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是()A．放電時(shí)，電池總反應(yīng)為I2＋Zn=ZnI2B．充電時(shí)，電解質(zhì)儲(chǔ)罐中Zn2＋總濃度減小C．充電時(shí)，A極增重65g時(shí)，C區(qū)增加的離子數(shù)為2NA(NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)D．M膜為陰離子交換膜，放電時(shí)Br－通過(guò)M膜進(jìn)入負(fù)極區(qū)解析：選C。放電時(shí)，自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)為I2＋Zn=ZnI2，A正確；充電時(shí)，A極為陰極，電極反應(yīng)式為Zn2＋＋2e－=Zn，所以電解質(zhì)儲(chǔ)罐中Zn2＋總濃度減小，B正確；充電時(shí)，A極電極反應(yīng)式為Zn2＋＋2e－=Zn，A極增重65g，則電路中通過(guò)2mol電子，所以C區(qū)增加2molK＋、2molBr－，離子總數(shù)為4NA，C錯(cuò)誤；放電時(shí)，負(fù)極區(qū)生成Zn2＋，正電荷增加，所以Br－通過(guò)M膜進(jìn)入負(fù)極區(qū)，即M膜為陰離子交換膜，D正確。題組四“多膜”電解池7．硼酸(H3BO3)為一元弱酸，已知H3BO3與足量NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式為H3BO3＋OH－=B(OH)eq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))，H3BO3可以通過(guò)電解的方法制備。其工作原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A．當(dāng)電路中通過(guò)1mol電子時(shí)，可得到1molH3BO3B．將電源的正負(fù)極反接，工作原理不變C．陰極室的電極反應(yīng)式為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋D．B(OH)eq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))穿過(guò)陽(yáng)膜進(jìn)入陰極室，Na＋穿過(guò)陰膜進(jìn)入產(chǎn)品室解析：選A。由題圖可知，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋、陰極的電極反應(yīng)式為4H2O＋4e－=2H2↑＋4OH－，陽(yáng)極室中的氫離子穿過(guò)陽(yáng)膜進(jìn)入產(chǎn)品室，B(OH)eq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))穿過(guò)陰膜進(jìn)入產(chǎn)品室，發(fā)生反應(yīng)：B(OH)eq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))＋H＋=H2O＋H3BO3，Na＋穿過(guò)陽(yáng)膜進(jìn)入陰極室。由陽(yáng)極的電極反應(yīng)式可知，電路中通過(guò)1mol電子時(shí)有1molH＋生成，由產(chǎn)品室發(fā)生的反應(yīng)可知，生成1mol硼酸需要1molH＋，所以電路中通過(guò)1mol電子時(shí)，可得到1molH3BO3，A正確；原陰、陽(yáng)極室的電解質(zhì)溶液不同，如果將電源的正負(fù)極反接，原陰極室將會(huì)由得電子發(fā)生還原反應(yīng)變成失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，工作原理必將發(fā)生變化，B錯(cuò)誤；由上述分析可知，C、D錯(cuò)誤。8．海水中含有的主要離子有Na＋、K＋、Ca2＋、Mg2＋、Cl－、SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))等。電滲析法是一種利用離子交換膜進(jìn)行海水淡化的方法，其原理如圖所示。(1)淡水在________(填“X”“Y”或“Z”)室形成后流出。(2)一般海水不直接通入陰極室中，原因是__________________________。解析：(1)在電解池中，溶液中的陰離子、陽(yáng)離子分別通過(guò)交換膜向陽(yáng)極、陰極移動(dòng)，結(jié)合題圖可知，X室中的陰離子、陽(yáng)離子分別通過(guò)陰離子交換膜、陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入陽(yáng)極區(qū)和Y室，Z室中的陰離子、陽(yáng)離子分別通過(guò)陰離子交換膜、陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入Y室和陰極區(qū)，所以淡水在X、Z室形成后流出。(2)電解時(shí)陰極室中產(chǎn)生OH－，若直接將海水通入陰極室易形成Ca(OH)2、Mg(OH)2等沉淀附著在電極表面或堵塞陽(yáng)離子交換膜。答案：(1)X、Z(2)海水中含有較多的Mg2＋、Ca2＋等，電解時(shí)陰極產(chǎn)生OH－，容易生成Mg(OH)2、Ca(OH)2等沉淀附著在電極表面或堵塞陽(yáng)離子交換膜選擇題集訓(xùn)三利用電化學(xué)原理攻克新型電池1．在第十三屆阿布扎比國(guó)際防務(wù)展上，采用先進(jìn)的氫燃料電池系統(tǒng)的無(wú)人機(jī)，創(chuàng)造了該級(jí)別270分鐘續(xù)航的新世界紀(jì)錄。下列有關(guān)氫燃料電池的說(shuō)法不正確的是()A．通入氫氣的電極發(fā)生氧化反應(yīng)B．正極的電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．堿性電解液中陽(yáng)離子向通入氫氣的方向移動(dòng)D．放電過(guò)程中堿性電解液的pH不變解析：選C。通入氫氣的電極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，故A項(xiàng)正確；正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，故B項(xiàng)正確；陽(yáng)離子向通入氧氣的方向移動(dòng)，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；放電過(guò)程中負(fù)極生成的水及時(shí)排出，所以堿性電解液的pH不變，故D項(xiàng)正確。2．河南大學(xué)研究人員對(duì)TiO2光催化劑催化還原CO2轉(zhuǎn)化為燃料甲醇(原理如圖)進(jìn)行研究，取得了一定成果。下列說(shuō)法正確的是()A．CB極的電勢(shì)低于VB極的電勢(shì)B．CB極的電極反應(yīng)式是CO2＋6H＋－6e－=CH3OH＋H2OC．TiO2光催化劑具有產(chǎn)生e－的作用D．該裝置總反應(yīng)為2CO2＋4H2Oeq\o(=,\s\up8(電解))2CH3OH＋3O2解析：選C。CB極集結(jié)有電子，故電勢(shì)高于VB極的電勢(shì)，A錯(cuò)誤；這是催化還原CO2制備CH3OH的裝置，CO2在CB極得到電子，電極反應(yīng)式為CO2＋6H＋＋6e－=CH3OH＋H2O，B錯(cuò)誤；太陽(yáng)光可激發(fā)光催化劑TiO2產(chǎn)生CO2還原所需的電子，C正確；該反應(yīng)的條件是光照，即總反應(yīng)為2CO2＋4H2Oeq\o(=,\s\up8(光照),\s\do8(TiO2))2CH3OH＋3O2，D錯(cuò)誤。3．(2021·新高考山東卷)以KOH溶液為離子導(dǎo)體，分別組成CH3OH-O2、N2H4-O2、(CH3)2NNH2-O2清潔燃料電池，下列說(shuō)法正確的是()A．放電過(guò)程中，K＋均向負(fù)極移動(dòng)B．放電過(guò)程中，KOH物質(zhì)的量均減小C．消耗等質(zhì)量燃料，(CH3)2NNH2-O2燃料電池的理論放電量最大D．消耗1molO2時(shí)，理論上N2H4-O2燃料電池氣體產(chǎn)物的體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為11.2L解析：選C。堿性環(huán)境下，CH3OH－O2燃料電池總反應(yīng)為2CH3OH＋3O2＋4KOH=2K2CO3＋6H2O；N2H4－O2燃料電池總反應(yīng)為N2H4＋O2=N2＋2H2O；(CH3)2NNH2中C和N元素的化合價(jià)均為－2價(jià)，H元素的化合價(jià)為＋1價(jià)，根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理可推知(CH3)2NNH2－O2燃料電池總反應(yīng)為(CH3)2NNH2＋4O2＋4KOH=2K2CO3＋N2＋6H2O，據(jù)此結(jié)合原電池的工作原理分析解答。A．放電過(guò)程為原電池工作原理，所以K＋均向正極移動(dòng)，A錯(cuò)誤；B．根據(jù)上述分析可知，N2H4－O2燃料電池的產(chǎn)物為氮?dú)夂退?，其總反?yīng)中未消耗KOH，所以KOH的物質(zhì)的量不變，其他兩種燃料電池根據(jù)總反應(yīng)可知，KOH的物質(zhì)的量減小，B錯(cuò)誤；C．理論放電量與燃料的物質(zhì)的量和轉(zhuǎn)移電子數(shù)有關(guān)，設(shè)消耗燃料的質(zhì)量均為mg，則甲醇、N2H4和(CH3)2NNH2放電量(物質(zhì)的量表達(dá)式)分別是eq\f(mg,32g/mol)×6、eq\f(mg,32g/mol)×4、eq\f(mg,60g/mol)×16，通過(guò)比較可知(CH3)2NNH2理論放電量最大，C正確；D．根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒和總反應(yīng)式可知，消耗1molO2生成1mol氮?dú)?，在?biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為22.4L，D錯(cuò)誤。4．(2020·高考全國(guó)卷Ⅲ)一種高性能的堿性硼化釩(VB2)-空氣電池如圖所示，其中在VB2電極發(fā)生反應(yīng)：VB2＋16OH－－11e－=VOeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4))＋2B(OH)eq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))＋4H2O。該電池工作時(shí)，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．負(fù)載通過(guò)0.04mol電子時(shí)，有0.224L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)O2參與反應(yīng)B．正極區(qū)溶液的pH降低、負(fù)極區(qū)溶液的pH升高C．電池總反應(yīng)為4VB2＋11O2＋20OH－＋6H2O=8B(OH)eq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))＋4VOeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4))D．電流由復(fù)合碳電極經(jīng)負(fù)載、VB2電極、KOH溶液回到復(fù)合碳電極解析：選B。由題給信息知VB2電極上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，則VB2電極為負(fù)極，復(fù)合碳電極為正極，正極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋2H2O=4OH－，電池總反應(yīng)方程式為4VB2＋11O2＋20OH－＋6H2O=8B(OH)eq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))＋4VOeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4))。由上述分析知，正極的電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋2H2O=4OH－，則電路中通過(guò)0.04mole－時(shí)，正極有0.01molO2參加反應(yīng)，其在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為0.224L，A項(xiàng)正確；由正、負(fù)極的電極反應(yīng)式可知，該電池工作時(shí)，負(fù)極區(qū)溶液的pH降低，正極區(qū)溶液的pH升高，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由上述分析知，該電池的總反應(yīng)方程式為4VB2＋11O2＋20OH－＋6H2O=8B(OH)eq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))＋4VOeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4))，C項(xiàng)正確；電流與電子的流動(dòng)方向相反，電流從正極出發(fā)，沿負(fù)載流向負(fù)極，再經(jīng)過(guò)電解質(zhì)溶液最終回到正極，D項(xiàng)正確。5．我國(guó)科學(xué)家通過(guò)一種特殊的材料，可有效吸附SO2并使之轉(zhuǎn)化為SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))，另外借助太陽(yáng)光使之轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))而除去，轉(zhuǎn)化過(guò)程中還能夠得到一種清潔的能源物質(zhì)H2，其工作原理如圖所示：下列說(shuō)法正確的是()A．該裝置中僅涉及光能與電能的轉(zhuǎn)化B．電流的方向?yàn)閅→b→a→X→電解質(zhì)溶液→YC．M極電極反應(yīng)式為SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))－2e－＋H2O=SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋2H＋D．外電路中有2mol電子通過(guò)時(shí)，則會(huì)有22.4LH2生成解析：選B。根據(jù)圖示，可以得出該裝置中涉及光能與電能的轉(zhuǎn)化、化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化等，A項(xiàng)錯(cuò)誤；電流的方向?yàn)閺恼龢O出發(fā)，沿著外電路到負(fù)極，通過(guò)電解質(zhì)溶液，又回到正極，B項(xiàng)正確；該電解質(zhì)溶液為NaOH溶液，在堿性環(huán)境下，M極電極反應(yīng)式為SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))－2e－＋2OH－=SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋H2O，C項(xiàng)錯(cuò)誤；外電路中有2mol電子通過(guò)時(shí)，則會(huì)有1molH2生成，因沒(méi)有指明具體的溫度與壓強(qiáng)，無(wú)法計(jì)算得出H2的體積，D項(xiàng)錯(cuò)誤。6．(2021·廣州高三聯(lián)考)我國(guó)科學(xué)研究工作者制備了一種基于二氧化碳和甲酸相互轉(zhuǎn)化的可逆水系Zn-CO2電池。放電過(guò)程的原理如圖所示(雙極膜：陰、陽(yáng)膜復(fù)合層間的H2O解離成H＋和OH－，并分別通過(guò)陽(yáng)膜和陰膜，作為H＋和OH－離子源)：下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．充電時(shí)X極接電源的正極，發(fā)生氧化反應(yīng)B．充電時(shí)H＋通過(guò)雙極膜進(jìn)入復(fù)合層中間C．放電時(shí)正極反應(yīng)式：CO2＋2e－＋2H＋=HCOOHD．該電池有利于實(shí)現(xiàn)CO2的綜合利用，在一定程度上減少了溫室效應(yīng)解析：選A。放電時(shí)X極為負(fù)極，故充電時(shí)應(yīng)接電源的負(fù)極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；充電時(shí)H＋應(yīng)移向陰極(X極)，但因雙極膜左側(cè)是陰膜，H＋不能通過(guò)，而是進(jìn)入復(fù)合層中間，B項(xiàng)正確；放電時(shí)正極反應(yīng)式為CO2＋2e－＋2H＋=HCOOH，C項(xiàng)正確；該電池能消耗CO2，在一定程度上減少了溫室效應(yīng)，D項(xiàng)正確。7．某電動(dòng)汽車(chē)使用的鈷酸鋰(LiCoO2)電池工作原理如圖所示，電解質(zhì)為一種能傳導(dǎo)Li＋的高分子材料，隔膜只允許Li＋通過(guò)，電池反應(yīng)式為L(zhǎng)ixC6＋Li1－xCoO2eq\o(,\s\up8(放電),\s\do8(充電))6C＋LiCoO2。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)式為L(zhǎng)ixC6－xe－=6C＋xLi＋B．充電時(shí)，電池的B電極與電源正極相連C．充電時(shí)，12g石墨參加反應(yīng)時(shí)，LiCoO2失去eq\f(x,6)mol電子D．“放電處理”廢舊鈷酸鋰電池，讓Li＋進(jìn)入石墨中有利于鋰的回收解析：選D。根據(jù)電池反應(yīng)式可知，放電時(shí)LixC6失去電子，LixC6為負(fù)極，故負(fù)極反應(yīng)式為L(zhǎng)ixC6－xe－=6C＋xLi＋，A項(xiàng)正確；充電時(shí)，電池負(fù)極與電源負(fù)極相連為電解池陰極，電池正極與電源正極相連為電解池陽(yáng)極，由A項(xiàng)分析可知，該電池中A電極為負(fù)極，B電極為正極，故充電時(shí)，電池的B電極與電源正極相連，B項(xiàng)正確；充電時(shí)陰極反應(yīng)式為6C＋xLi＋＋xe－=LixC6，故12g石墨參加反應(yīng)時(shí)，有eq\f(x,6)mol電子轉(zhuǎn)移，即LiCoO2失去eq\f(x,6)mol電子，C項(xiàng)正確；“放電處理”廢舊鈷酸鋰電池，Li＋從LixC6中脫嵌，經(jīng)過(guò)電解質(zhì)穿過(guò)隔膜進(jìn)入Li1－xCoO2中，D項(xiàng)錯(cuò)誤。8．(2021·湖南適應(yīng)性考試改編)某單液電池如圖所示，其反應(yīng)原理為H2＋2AgCl(s)eq\o(,\s\up8(放電),\s\do8