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- 2021-08-23 发布
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专题九 化学反应与能量
[考试标准]
知识条目
必考要求
加试要求
1.化学反应中的热量
①化学反应中能量转化的主要形式
②吸热反应和放热反应
③从化学反应中的反应物的总能量与生成物的总能量变化理解反应中的热效应
④化学键的断裂和形成与反应中能量变化的关系
⑤热化学方程式的书写
⑥利用热化学方程式进行简单计算
⑦合理利用化石燃料，提高燃料燃烧效率的方法
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2.太阳能、生物质能和氢能的利用
①太阳能开发利用的途径和方式
②生物质能的利用途径
③氢能的优点、开发与利用，了解化石燃料的不可再生性及其给环境带来的问题
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3.化学反应中的热效应
①反应热
②焓变的含义
③焓变与键能的关系
④中和热的测定
⑤标准燃烧热的概念
⑥热值的概念
⑦盖斯定律及其简单计算
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4.化学能与电能的转化
①原电池的概念
②铜—锌原电池的原理及电极反应式
③原电池的构成条件
④常见化学电源
⑤电解池的概念
⑥电解CuCl2溶液的原理及电极反应式
⑦电解池的构成条件
⑧原电池、电解池的判断
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5.化学能与电能的转化
①原电池的构造与工作原理，盐桥的作用
②判断与设计简单的原电池
③原电池的电极反应式及电池反应方程式
④原电池的正、负极和电子流向的判断
⑤电解池的构造与工作原理
⑥电解池的电极反应式与电解反应方程式
⑦金属冶炼、氯碱工业、电镀在生产生活中的应用
⑧银锌电池、铅蓄电池、燃料电池的工作原理与应用价值
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6.金属的腐蚀与防护
①金属腐蚀的危害
②金属发生电化学腐蚀的基本原理
③金属的防护
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考点一 化学反应中的热量、热化学方程式
1．燃料的充分燃烧和反应热
(1)燃料的充分燃烧
①化石燃料主要包括煤、石油、天然气。
②可燃物燃烧的条件是与O2接触，温度达到着火点。
③充分燃烧的必要条件是O2要充足，与O2的接触面积要大。
④不充分燃烧则产热少，浪费资源，污染环境。
(2)反应热(焓变)
①定义：在恒温、恒压的条件下，反应过程中吸收或释放的热量。
②符号：ΔH。
③单位：kJ/mol或kJ·mol－1。
④测量：可用量热计测量。
⑤表示方法：吸热反应的ΔH＞0；放热反应的ΔH＜0。
⑥产生原因：化学反应过程中旧键断裂吸收的能量与新键形成放出的能量不相等，故化学反应均伴随着能量变化。
(3)放热反应和吸热反应的比较
放热反应
吸热反应
定义
放出热量的化学反应
吸收热量的化学反应
形成原因
反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量
反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量
与化学键的关系
生成物分子成键时释放出的总能量大于反应物分子断键时吸收的总能量
生成物分子成键时释放的总能量小于反应物分子断键时吸收的总能量
表示方法
ΔH＜0
ΔH＞0
实例
H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)
ΔH＝－184.5 kJ·mol－1
C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)
ΔH＝131.3 kJ·mol－1
特别提醒 (1)化学反应表现为吸热或放热与反应开始是否需要加热无关。需要加热的反应不一定是吸热反应，如C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＜0；不需要加热的反应也不一定是放热反应，如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应。
(2)浓硫酸、NaOH固体溶于水放热，NH4NO3溶于水吸热，但此类热效应属于溶解热，不属于放热反应或吸热反应。
(3)利用放热反应和吸热反应可以比较反应物和生成物的相对稳定性，能量越低越稳定。
2．太阳能、生物质能和氢能的利用
(1)太阳能的利用
绿色植物的光合作用是太阳能的主要利用形式，地球上每年通过光合作用储存的太阳能，相当于全球能耗的10倍左右。主要过程是
①光能―→化学能
6CO2＋6H2OC6H12O6＋6O2。
②化学能―→热能
(C6H10O5)n＋nH2OnC6H12O6。
C6H12O6＋6O26CO2＋6H2O。
(2)生物质能的利用
农业废弃物(如植物的秸秆、枝叶)、水生植物、油料植物、城市与工业有机废弃物、动物粪便等这些物质中蕴藏着丰富的能量，我们把这些来自于植物及其加工产品所贮存的能量叫做生物质能。
生物质能利用的主要方式：
①直接燃烧
(C6H10O5)n＋6nO26nCO2＋5nH2O
②生物化学转换
(C6H10O5)n＋nH2OnC6H12O6
C6H12O62C2H5OH＋2CO2↑
③热化学转换
C6H12O63CH4↑＋3CO2↑
(C6H10O5)n＋nH2O3nCH4↑＋3nCO2↑
(3)氢能的开发和利用
制氢气的原料是水，氢气燃烧的产物只有水，因此氢气是一种理想的清洁燃料。
3．热化学方程式的书写
按要求书写热化学方程式：
(1)SiH4是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成SiO2和液态H2O。已知室温下2 g SiH4自燃放出热量89.2 kJ。SiH4自燃的热化学方程式为____________________________
______________________________________________________________________________。
(2)在25 ℃、101 kPa下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量Q kJ，其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100 g CaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(3)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____________________________________。
(4)化学反应N2＋3H22NH3的能量变化如图所示(假设该反应反应完全)。
试写出N2(g)和H2(g)反应生成NH3(l)的热化学方程式：______________________________。
答案 (1)SiH4(g)＋2O2(g)===SiO2(s)＋2H2O(l) ΔH＝－1 427.2 kJ·mol－1
(2)C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)
ΔH＝－2Q kJ·mol－1
(3)NaBH4(s)＋2H2O(l)===NaBO2(s)＋4H2(g)
ΔH＝－216 kJ·mol－1
(4)N2(g)＋3H2(g)2NH3(l)
ΔH＝－2(c＋b－a)kJ·mol－1
热化学方程式的书写方法
1．(2018·温州中学高三模拟)下列说法正确的是( )
A．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
B．任何放热反应在常温条件下一定能够发生
C．反应物和生成物所具有的总能量的差决定了化学反应是放热还是吸热
D．化学反应才有伴随能量变化，物理变化没有伴随能量变化
答案 C
解析 A项，需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应，例如木炭燃烧，错误；B项，放热反应在常温条件下不一定能够发生，例如木炭燃烧，错误；C项，反应物和生成物所具有的总能量的差决定了化学反应是放热还是吸热，正确；D项，化学反应伴随能量变化，物理变化中也会伴随能量变化，错误。
2．(2017·嘉兴市第一中学高二上学期期末)下列物质放入水中，会显著降温的是( )
A．氢氧化钠 B．蔗糖 C．生石灰 D．氯化铵
答案 D
解析 氢氧化钠溶于水放热，溶液温度升高，故A不选；蔗糖溶于水，热效应不明显，温度几乎无变化，故B不选；生石灰与水反应放出大量的热，溶液温度升高，故C不选；氯化铵溶于水吸热，溶液温度降低，故D选。
3．(2018·嘉兴市高三二模)下列不属于可再生能源的是( )
A．氢能 B．天然气 C．生物质能 D．水能
答案 B
解析 氢气可用水制取，是可再生能源，A错误；天然气不能短期内从自然界得到补充，是不可再生能源，B正确；生物质能可通过植物光合作用获得，是可再生能源，C错误；水能是水的自然循环，是可再生能源，D错误。
4．(2017·慈溪市高二上学期期中)下列有关能量转换的说法正确的是( )
A．煤燃烧是化学能全部转化为热能的过程
B．化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能
C．动物体内葡萄糖被氧化成CO2是热能转变成化学能的过程
D．植物通过光合作用将CO2转化为葡萄糖是太阳能转化成热能的过程
答案 B
解析 A项，煤燃烧是化学能部分转化成热能，部分转化成其他能量的过程，错误；B项，化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量最终来自于太阳能，正确；C项，是化学能转化成热能的过程，错误；D项，光合作用是把太阳能转化成化学能的过程，错误。
5．(2018·嘉兴市第一中学高二上学期期末)已知：H2(g)＋F2(g)===2HF(g)
ΔH＝－270 kJ·mol－1。下列说法正确的是( )
A．在相同条件下，1 mol H2(g)与1 mol F2(g)的能量总和小于2 mol HF(g)的能量
B．1 mol H2(g)与1 mol F2(g)反应生成2 mol液态HF放出的热量大于270 kJ
C．该反应的逆反应是放热反应
D．该反应过程的能量变化可用下图来表示
答案 B
解析 根据H2(g)＋F2(g)===2HF(g) ΔH＝－270 kJ·mol－1可知，该反应为放热反应，则在相同条件下，1 mol H2(g)与1 mol F2(g)的能量总和大于2 mol HF(g)的能量，故A
错误；物质由气态变为液态时放出能量，则1 mol H2(g)与1 mol F2(g)反应生成2 mol液态HF放出的热量大于270 kJ，故B正确；因该反应的正反应为放热反应，所以逆反应是吸热反应，故C错误；由反应方程式可知，该反应的ΔH＜0，为放热反应，说明反应物的总能量大于生成物的总能量，故D错误。
6．已知在1×105 Pa、298 K条件下，2 mol氢气燃烧生成水蒸气，放出484 kJ热量，下列热化学方程式正确的是( )
A．H2O(g)===H2(g)＋O2(g) ΔH＝242 kJ·mol－1
B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－484 kJ·mol－1
C．H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝242 kJ·mol－1
D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝484 kJ·mol－1
答案 A
解析 根据题中信息，热化学反应方程式为2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－484 kJ·mol－1，正反应过程是放热反应，逆反应过程为吸热反应，故A项正确；题目中水的状态是气态，故B项错误；氢气的燃烧是放热反应，ΔH＜0，故C、D项错误。
考点二 标准燃烧热、中和热、盖斯定律
1．焓变与键能的关系
(1)键能
键能是指拆开1_mol气态物质中某种共价需要吸收的能量。
(2)ΔH＝反应物总键能之和－生成物总键能之和。
2．两类重要的反应热——标准燃烧热、中和热
判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(ΔH的数值正确)
(1)S(s)＋O2(g)===SO3(g) ΔH＝－315 kJ·mol－1(标准燃烧热)( )
(2)NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)
ΔH＝－57.3 kJ·mol－1(中和热)( )
(3)已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则H2SO4和Ba(OH)2反应的反应热ΔH＝2×(－57.3) kJ·mol－1( )
(4)燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的热化学方程式是CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g) ΔH＝－192.9 kJ·mol－1，则CH3OH(g)的标准燃烧热为192.9 kJ·mol－1( )
(5)H2(g)的标准燃烧热是285.8 kJ·mol－1，则2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g) ΔH＝571.6 kJ·mol－1
( )
(6)葡萄糖的标准燃烧热是2 800 kJ·mol－1，则C6H12O6(s)＋3O2(g)===3CO2(g)＋3H2O(l)
ΔH＝－1 400 kJ·mol－1( )
(7)已知稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1 mol水时放出57.3 kJ的热量
( )
(8)已知HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则98%的浓硫酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1 mol 水的中和热为－57.3 kJ·mol－1( )
(9)CO(g)的标准燃烧热是283.0 kJ·mol－1，则2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)反应的ΔH＝566 kJ·mol－1
( )
答案 (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)√ (7)× (8)× (9)√
(1)描述反应热时，无论是用“反应热”“焓变”表示还是用ΔH表示，其后所跟数值都需要带“＋”“－”符号(“＋”常省略)。如：某反应的反应热(或焓变)为ΔH＝－Q kJ·mol－1或ΔH＝＋Q kJ·mol－1。
(2)由于中和反应和燃烧均是放热反应，表示中和热和标准燃烧热时可不带“－”号。如：某物质的燃烧热为ΔH＝－Q kJ·mol－1或Q kJ·mol－1。
(3)热值是指1 g物质完全燃烧所放出的热量。
3．中和热的测定
(1)测定原理
ΔH＝
c＝4.18 J·g－1·℃－1＝4.18×10－3 kJ·g－1·℃－1；n为生成H2O的物质的量。
(2)装置如图(在横线上填写仪器的名称)
4．盖斯定律
(1)1840年化学家盖斯从实验中总结得出盖斯定律。
(2)内容：一个化学反应，不论是一步完成，还是分几步完成，其总的热效应是完全相同的。
即化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关。
(3)根据下列反应过程，试判断ΔH的关系：
①aAB；AB，则ΔH1＝aΔH2。
②AB；aBaA，则ΔH2＝－aΔH1。
③，则ΔH＝ΔH1＋ΔH2。
注意 在反应过程设计中，会遇到同一物质的三态(固、液、气)的相互变化，状态由固→液→气变化时，会吸热；反之会放热。
题组一 利用键能计算反应热
1．肼(H2N—NH2)是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如下图所示，已知断裂1 mol化学键所需的能量(kJ)：N≡N为942、O==O为500、N—N为154，则断裂1 mol N—H键所需的能量(kJ)是( )
A．194 B．391 C．516 D．658
答案 B
解析 由图知N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)，ΔH1＝－534 kJ·mol－1，可设断裂1 mol N—H键所需能量为x kJ，由图得出：ΔH1＝ΔH3＋ΔH2＝154 kJ·mol－1＋4x kJ·mol－1＋500 kJ·mol－1－2 752 kJ·mol－1＝－534 kJ·mol－1，可求得x＝391，B项正确。
2．白磷与氧气可发生如下反应：P4＋5O2===P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为：P—P a kJ·mol－1、P—O b kJ·mol－1、P==O c kJ·mol－1、O==O d kJ·mol－1。根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的ΔH，其中正确的是( )
A．(6a＋5d－4c－12b) kJ·mol－1
B．(4c＋12b－6a－5d) kJ·mol－1
C．(4c＋12b－4a－5d) kJ·mol－1
D．(4a＋5d－4c－12b) kJ·mol－1
答案 A
解析 反应热ΔH＝反应物总键能－生成物总键能，所以反应P4＋5O2===P4O10的反应热ΔH＝6a kJ·mol－1＋5d kJ·mol－1－(4c kJ·mol－1＋12b kJ·mol－1)＝(6a＋5d－4c－12b) kJ·mol－1，故选A项。
解答反应热计算的题目时的注意事项
(1)不要把反应热与键能的关系和反应热与物质的总能量的关系相混淆。反应热(焓变)ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和＝生成物的总能量－反应物的总能量。
(2)要弄清反应前后分子中的化学键类型和数目。如N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)中，1 mol NH3分子中含有3 mol N—H键。
题组二 标准燃烧热、中和热
3．下列说法正确的是( )
A．强酸跟强碱的反应热一定是中和热
B．1 mol C完全燃烧放热383.3 kJ，其热化学方程为：
C＋O2===CO2 ΔH＝－383.3 kJ·mol－1
C．在稀溶液中，强酸与强碱发生中和反应生成1 mol H2O(l) 时的反应热叫做中和热
D．表示中和热的离子方程式为：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝57.3 kJ·mol－1
答案 C
解析 中和热是酸碱中和生成1 mol水放出的热量，选项中没有指明生成水的物质的量为1 mol，故A错误；热化学方程式书写时要特别注明反应物与生成物的聚集状态，故B错误；中和热的概念是指强酸与强碱的稀溶液中和，生成1 mol液态水时放出的热量，故C正确；中和反应是放热反应，ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，故D错误。
4．(2017·慈溪市高二上学期期中联考)强酸与强碱在稀溶液中发生中和反应的热化学方程式为H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，向3份相同体积 0.2 mol·L－1的NaOH溶液中分别加入适量的稀醋酸、浓硫酸、稀硝酸，恰好完全反应的热效应为ΔH1、ΔH2、ΔH3，则二者的关系正确的是( )
A．ΔH1＞ΔH2＞ΔH3 B．ΔH2＞ΔH3＞ΔH1
C．ΔH2＞ΔH1＞ΔH3 D．ΔH1＞ΔH3＞ΔH2
答案 D
解析 此反应是放热反应，ΔH<0，醋酸属于弱电解质，电离是吸热过程，放出的热量小于
57.3 kJ，浓硫酸遇水放出热量，反应放出的热量大于57.3 kJ，稀硝酸和NaOH反应放出热量等于57.3 kJ，因此有ΔH1＞ΔH3＞ΔH2，故选项D正确。
5．为了测定中和反应的反应热，计算时至少需要的数据是( )
①酸的浓度和体积 ②碱的浓度和体积 ③比热容 ④反应后溶液的质量 ⑤生成水的物质的量 ⑥反应前后溶液温度变化 ⑦操作所需的时间
A．①②③⑥ B．①③④⑥
C．③④⑤⑥ D．全部
答案 C
解析 根据反应热的计算公式ΔH＝Q＝－cmΔT可知，酸碱反应的中和热计算时，至少需要的数据有：比热容、反应后溶液的质量以及生成水的物质的量、反应前后温度，根据反应前后的温度获得反应前后温度变化ΔT，选项C符合题意。
题组三 焓变大小的比较
6．已知下列热化学方程式：
①H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH1＝a kJ·mol－1
②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH2＝b kJ·mol－1
③H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH3＝c kJ·mol－1
④2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH4＝d kJ·mol－1
下列关系式中正确的是( )
A．a＜c＜0 B．b＞d＞0
C．2a＝b＜0 D．2c＝d＞0
答案 C
解析 H2的燃烧反应是放热反应，ΔH＜0，a、b、c、d都小于0，B、D两项错误；反应③与反应①相比较，产物的状态不同，H2O(g)的能量＞H2O(l)的能量，a＞c，A项错误；反应②的化学计量数是反应①的2倍，②的反应热也是①的2倍，即b＝2a＜0，C项正确。
7．在同温、同压下，下列各组热化学方程式中，ΔH1＞ΔH2的是( )
A．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH1＝－Q1 kJ·mol－1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2＝－Q2 kJ·mol－1
B．S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1＝－Q1 kJ·mol－1
S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2＝－Q2 kJ·mol－1
C．C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－Q1 kJ·mol－1
C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH2＝－Q2 kJ·mol－1
D．H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH1＝－Q1 kJ·mol－1
H2(g)＋Cl2(g)===HCl(g) ΔH2＝－Q2 kJ·mol－1
答案 A
解析 由于H2O(g)的焓大于H2O(l)的焓，Q2＞Q1，故ΔH1＞ΔH2，A项符合题意；由于S(g)的焓大于S(s)的焓，Q1＞Q2，故ΔH2＞ΔH1，B项不符合题意；C(s)生成CO2(g)比生成CO(g)放出的热量多，Q1＞Q2，故ΔH2＞ΔH1，C项不符合题意；生成2 mol HCl(g)比生成1 mol HCl(g)放出的热量多，Q1＞Q2，故ΔH2＞ΔH1，D项不符合题意。
(1)比较反应热(焓变)的大小时，反应热(ΔH)必须带“＋”或“－”号进行比较。如吸热反应的ΔH(＋)大于放热反应的ΔH(－)，放热反应的ΔH(－)，放热越多，ΔH越小。
(2)参与反应的物质聚集状态(能量：g＞l＞s)不同时的反应热(焓变)的大小
①同一反应，反应物状态不同时，如A(g)＋B(g)===C(g) ΔH1＜0，A(s)＋B(g)===C(g) ΔH2＜0，因为能量A(g)＞A(s)，第一个反应放出能量多，则ΔH1＜ΔH2。
②同一反应，生成物状态不同时，如A(g)＋B(g)===C(g) ΔH1＜0，A(g)＋B(g)===C(l) ΔH2＜0，因为能量C(g)＞C(l)，第一个反应放出能量少，则ΔH1＞ΔH2。
(3)两个有联系的不同反应相比。如
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＜0，C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH2＜0，根据常识可知CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH3＜0，故第一个反应放出的热量多，则ΔH1＜ΔH2。
题组四 盖斯定律的应用
8．已知化学反应的热效应只与反应物的初始状态和生成物的最终状态有关，下列各反应热关系中不正确的是( )
A．A→F ΔH＝－ΔH6
B．A→D ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3
C．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＝0
D．ΔH1＋ΔH6＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5
答案 D
9．已知：H2O(g)===H2O(l) ΔH＝Q1 kJ·mol－1
C2H5OH(g)===C2H5OH(l) ΔH＝Q2 kJ·mol－1
C2H5OH(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g) ΔH＝Q3 kJ·mol－1
若使46 g酒精液体完全燃烧，最后恢复到室温，则放出的热量为( )
A．－(Q1＋Q2＋Q3) kJ
B．－0.5(Q1＋Q2＋Q3) kJ
C．－(0.5Q1－1.5Q2＋0.5Q3) kJ
D．－(3Q1－Q2＋Q3) kJ
答案 D
解析 由盖斯定律和题意可得，乙醇燃烧的热化学方程式为C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l) ΔH＝(3Q1－Q2＋Q3) kJ·mol－1。
10．已知①C(s)＋O2(g)===CO(g)；②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)。经过哪个计算过程可得到C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)( )
A．①－② B．①＋②
C．①－② D．①＋②
答案 C
解析 目标方程式中H2的化学计量数为1，则②应除以2，再结合盖斯定律可知答案C符合题意。
考点三 原电池及其应用
1．原电池的工作原理
原电池是将化学能转变为电能的装置。
2．原电池的工作原理
以铜锌原电池为例
(1)原理分析
电极名称
负极
正极
电极材料
锌片
铜片
电极反应
Zn－2e－===Zn2＋
Cu2＋＋2e－===Cu
反应类型
氧化反应
还原反应
电子流向
由Zn沿导线流向Cu
盐桥中离子移向
盐桥中含饱和KCl溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极
(2)两种装置比较
①盐桥的作用：a.连接内电路形成闭合回路。b.维持两电极电势差(中和电荷)，使电池能持续提供电流。
②不同点：Ⅰ中Zn在CuSO4溶液中直接接触Cu2＋，会有一部分Zn与Cu2＋直接反应，该装置中既有化学能转化成了电能，又有一部分化学能转化成了热能，装置的温度会升高。
Ⅱ中Zn和CuSO4溶液分别在两个池子中，Zn与Cu2＋不直接接触，不存在Zn与Cu2＋直接反应的过程，所以仅是化学能转化成了电能，电流稳定，且持续时间长。
关键点：盐桥原电池中，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区。
3．原电池的构成条件
电极
两极为导体，且存在活动性差异
溶液
两极插入电解质溶液中
回路
形成闭合回路或两极直接接触
本质
看能否自发地发生氧化还原反应
4．原电池中三个移动方向
电子方向
从负极流出沿导线流入正极
电流方向
从正极沿导线流向负极
离子迁移方向
电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移
5.简单原电池的设计方案
例如：以2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2为依据，设计一个原电池。
(1)确定电极反应式
将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应，分别作原电池的负极和正极的电极反应式。
负极：Cu－2e－===Cu2＋，
正极：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。
(2)确定电极材料
如发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接作负极；如为气体(如H2)或溶液中的还原性离子，可用惰性电极(如Pt、碳棒)作负极。
发生还原反应的电极材料一般不如负极材料活泼。
本例中可用铜棒作负极，用铂丝或碳棒作正极。
(3)确定电解质溶液
一般选用反应物中的电解质溶液即可。如本例中可用FeCl3溶液作电解液。
(4)构成闭合回路
将电极用导线连接，使之构成闭合回路。
6．常见化学电源
(1)碱性锌锰电池——一次电池
电池组成：锌、碳棒、二氧化锰、氯化锌、氯化铵
特点：用途广泛
正极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－；
负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。
(2)银锌钮扣电池——一次电池
电池组成：锌、氧化银、氢氧化钾溶液
特点：放电平稳，电流大
负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；
正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－；
总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。
(3)铅蓄电池——二次电池
电池组成：铅、二氧化铅、硫酸
特点：广泛用于机动车辆
铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是Pb，正极材料是PbO2。
①放电时的反应
a．负极反应：Pb＋SO－2e－===PbSO4；
b．正极反应：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O。
②充电时的反应
a．阴极反应：PbSO4＋2e－===Pb＋SO；
b．阳极反应：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO；
总反应：PbO2＋Pb＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。
(4)镍氢电池——二次电池
电池组成：贮氢合金、泡沫氧化镍、氢氧化钾溶液
特点：寿命长、性能好、比能量高
①放电时的反应
负极反应：MH－e－＋OH－===M＋H2O；
正极反应：NiO(OH)＋e－＋H2O===Ni(OH)2＋OH－。
②充电时的反应
阴极反应：M＋H2O＋e－===MH＋OH－；
阳极反应：Ni(OH)2＋OH－－e－===NiO(OH)＋H2O；
总反应：NiO(OH)＋MHNi(OH)2＋M。
说明 可逆电池的充、放电不能理解为可逆反应。
(5)氢氧燃料电池
电池组成：铂碳/氢气、铂碳/氧气、氢氧化钾溶液(或H2SO4溶液)
特点：用于航天飞机、牵引车等。
氢氧燃料电池可分酸性和碱性两种。
种类
酸性
碱性
负极反应式
2H2－4e－===4H＋
2H2＋4OH－－4e－===4H2O
正极反应式
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
电池总反应式
2H2＋O2===2H2O
7.书写燃料电池的电极反应式
以CH3OH、O2燃料电池为例，书写不同介质下的电极反应式：
(1)酸性介质，如H2SO4：CH3OH在负极上失去电子生成CO2气体，O2在正极上得到电子，在H＋作用下生成H2O。电极反应式为：
负极：CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋；
正极：O2＋6e－＋6H＋===3H2O。
(2)碱性介质，如KOH溶液：CH3OH在负极上失去电子，在碱性条件下生成CO，1 mol CH3OH失去6 mol e－，O2在正极上得到电子生成OH－，电极反应式为：
负极：CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O；
正极：O2＋6e－＋3H2O===6OH－。
(3)熔融盐介质，如K2CO3：在电池工作时，CO移向负极。CH3OH在负极上失去电子，在CO的作用下生成CO2气体，O2在正极上得到电子，在CO2的作用下生成CO，其电极反应式为：
负极：CH3OH－6e－＋3CO===4CO2＋2H2O；
正极：O2＋6e－＋3CO2===3CO。
(4)掺杂Y2O3的ZrO3固体作电解质，在高温下能传导正极生成的O2－；根据O2－移向负极，在负极上CH3OH失电子生成CO2气体，而O2在正极上得电子生成O2－，电极反应式为：
负极：CH3OH－6e－＋3O2－===CO2＋2H2O；
正极：O2＋6e－===3O2－。
题组一 原电池的工作原理
1．下图为一种原电池，下列有关说法中正确的是( )
A．甲中盛ZnSO4溶液，乙中盛CuSO4溶液，锌为阴极
B．乙中盛CuSO4溶液，Cu2＋在铜电极上被氧化
C．电池工作时，盐桥中的阳离子移向甲，阴离子移向乙，溶液仍保持电中性
D．在Zn极上发生的电极反应为Zn－2e－===Zn2＋
答案 D
解析 锌为负极，不是阴极，A项错误；Cu2＋在乙中得电子，被还原成Cu，B项错误；甲中阳离子增多，故盐桥中阴离子进入甲，同理，盐桥中阳离子进入乙，C项错误；金属Zn比Cu活泼，作负极，其电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，D项正确。
2．某同学用下图实验装置验证通过改变浓度来实现反应2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2中Fe3＋与Fe2＋的相互转化。K闭合时，电流计指针第一次发生偏转，当指针归零后，向左管滴加0.01 mol·L－1的AgNO3溶液，发现指针第二次偏转，方向相反。下列有关说法不正确的是( )
A．指针第一次偏转时，b极反应式为Fe3＋＋e－===Fe2＋
B．加入AgNO3后，a为正极
C．当b极有0.001 mol Fe3＋被还原时，则通过盐桥的电子数为0.001NA
D．第二次指针偏转的原因是：I－浓度减小，反应逆向进行
答案 C
解析 原溶液第一次电流计指针偏转实验时，a电极发生2I－－2e－===I2，a为负极，b电极发生Fe3＋＋e－===Fe2＋，b为正极，所以A描述正确。指针归零说明上述反应完全进行，这时在左侧滴加AgNO3，Ag＋＋I－===AgI↓，I－浓度减小后反应逆向进行,a电极发生I2＋2e－
===2I－，a为正极，b电极发生Fe2＋－e－===Fe3＋，b为负极，所以B、D描述都正确。两种情况下，盐桥都是通过离子迁移形成内电路的一部分，所以盐桥中没有电子转移，C描述错误。
3．某学生利用如图实验装置探究盐桥式原电池的工作原理。按照实验步骤依次回答下列问题：
(1)导线中电子流向为________(用a、b表示)。
(2)写出装置中锌电极上的电极反应式：_________________________________________。
(3)若装置中铜电极的质量增加0.64 g，则导线中转移的电子数目为________(用NA表示)。
(4)装置的盐桥中除添加琼脂外，还要添加KCl的饱和溶液，电池工作时，对盐桥中的K＋、Cl－的移动方向的表述正确的是________(填字母)。
A．盐桥中的K＋向左侧烧杯移动、Cl－向右侧烧杯移动
B．盐桥中的K＋向右侧烧杯移动、Cl－向左侧烧杯移动
C．盐桥中的K＋、Cl－都向左侧烧杯移动
D．盐桥中的K＋、Cl－几乎都不移动
答案 (1)由a流向b (2)Zn－2e－===Zn2＋
(3)0.02NA (4)B
解析 (1)锌铜原电池中，锌比铜活泼，故锌为负极，铜为正极。原电池中，电子由负极流向正极，故电子的流向为a→b。(2)Zn为负极，锌电极上的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋。(3)0.64 g铜的物质的量为0.01 mol，由电极反应式Cu2＋＋2e－===Cu可知，生成1 mol铜，转移2 mol电子，故生成0.01 mol铜，导线中转移0.02 mol电子，电子数目为0.02NA。(4)左侧烧杯中锌失电子变成锌离子，使得锌电极附近带正电荷，吸引阴离子向左侧烧杯移动，右侧烧杯中铜离子得到电子变成铜，使得铜电极附近带负电荷，吸引阳离子向右侧烧杯移动，故盐桥中的K＋向右侧烧杯移动、Cl－向左侧烧杯移动。故选B。
题组二 化学电源的设计
4．近年来有多个品牌的手机电池曾发生爆炸事故，公众对电池安全性的重视程度越来越高，燃料电池作为安全性能较好的一类化学电源得到了更快的发展。 一种以联氨(N2H4)为燃料的环保电池工作原理如图所示，工作时产生稳定无污染的物质。下列说法不正确的是( )
A．M极生成氮气且电极附近pH降低
B．负极上每消耗1 mol N2H4，会有4 mol H＋通过质子交换膜
C．正极的电极反应式为：O2＋4H＋＋4e－===2H2O
D．d口流出的液体是蒸馏水
答案 D
解析 根据氢离子的移动方向，电极N为正极，电极 M为负极，电极M发生：N2H4－4e－===N2↑＋4H＋，电极附近pH降低，故A项正确；负极每消耗1 mol N2H4，转移4 mol电子，会有4 mol H＋通过质子交换膜，故B项正确；正极是氧气发生还原反应，电极反应式为：O2＋4H＋＋4e－===2H2O，故C项正确；根据题意该燃料电池的电解质为酸性溶液，因此从d口流出的液体是酸性溶液，故D项错误。
5．[2018·温州市高三选考适应性测试(二模)]某电化学气敏传感器的工作原理如图所示，下列说法不正确的是( )
A．a极为负极
B．b极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
C．电解质溶液中的OH－移向a极
D．该传感器工作一段时间后，电解质溶液的pH将变大
答案 D
解析 该传感器在工作过程中，负极上氨气失电子生成氮气，则a为负极，氧气在正极上得电子生成氢氧根离子，其电池的总反应为4NH3＋3O2===2N2＋6H2O。该传感器在工作过程中，氨气失电子生成氮气，则a为负极，故A正确；氧气在正极上得电子生成氢氧根离子， b极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，故B正确；碱性条件下，氨气失电子生成氮气和水，则a极的电极反应式为2NH3＋6OH－－6e－===N2＋6H2O，消耗OH－，电解质溶液中的OH－移向a极，故C正确；该传感器在工作过程中总反应为4NH3＋3O2===2N2＋6H2O，所以KOH的物质的量浓度变小，pH值变小，故D错误。
6．(2017·浙江省高三“超级全能生”选考科目8月联考)镍氢电池具有性能好、寿命长等优点，
其反应原理是NiO(OH)＋ MH===NiO＋M＋H2O，MH可理解为储氢合金M中吸收结合氢原子，下列说法不正确的是( )
A．MH电极是负极
B．OH－向MH极移动
C．正极的电极反应式：NiO(OH)＋e－===NiO＋OH－
D．电子从MH电极流向NiO(OH)电极，经KOH溶液流回MH极
答案 D
解析 根据反应原理，负极上失电子，化合价升高，即MH电极为负极，故A说法正确；根据原电池的工作原理，阴离子向负极移动，即OH－移向MH极，故B说法正确；电解质为KOH，根据反应原理，正极的电极反应式为NiO(OH)＋e－===NiO＋OH－，故C说法正确；根据原电池的工作原理，电子从负极经外电路流向正极，电解质溶液中只有阴、阳离子的移动，故D说法错误。
考点四 电解池、金属的腐蚀与防护
1．电解池的原理
(1)电解池
①概念：把电能转化为化学能的装置。
②构成条件
a．有与电源相连的两个电极。
b．电解质溶液(或熔融电解质)。
c．形成闭合回路。
③电极名称及电极反应式(如图)
④电子和离子的移动方向
特别提醒 电解时，在外电路中有电子通过，而在溶液中是依靠离子定向移动形成电流，即电子本身不会通过电解质溶液。
(2)分析电解过程的思维程序
①首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。
②再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴、阳两组(不要忘记水溶液中的H＋和OH－)。
③然后排出阴、阳两极各极的放电顺序
阴极：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋＞Na＋＞Ca2＋＞K＋。
阳极：活泼电极＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。
注意 a．阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。b.最常用、最重要的放电顺序：阳极：Cl－＞OH－；阴极：Ag＋＞Cu2＋＞H＋。c.电解水溶液时，K＋～Al3＋不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。
④分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和电荷守恒。
⑤最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。
(3)利用电解的思维程序书写电极反应式和总反应式
①用惰性电极电解AgNO3溶液
阳极反应式：__________________________________________________________________；
阴极反应式：__________________________________________________________________；
总反应离子方程式：____________________________________________________________。
②用惰性电极电解MgCl2溶液
阳极反应式：__________________________________________________________________；
阴极反应式：__________________________________________________________________；
总反应离子方程式：____________________________________________________________。
③用铁作电极电解NaCl溶液
阳极反应式：__________________________________________________________________；
阴极反应式：__________________________________________________________________；
总反应化学方程式：____________________________________________________________。
④用铁作电极电解NaOH溶液
阳极反应式：__________________________________________________________________；
阴极反应式：__________________________________________________________________；
总反应离子方程式：____________________________________________________________。
答案 ①4OH－－4e－===O2↑＋2H2O(或2H2O－4e－===O2↑＋4H＋)
4Ag＋＋4e－===4Ag
4Ag＋＋2H2O4Ag＋O2↑＋4H＋
②2Cl－－2e－===Cl2↑
2H2O＋2e－＋Mg2＋===H2↑＋Mg(OH)2↓
Mg2＋＋2Cl－＋2H2OMg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑
③Fe－2e－===Fe2＋
2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－)
Fe＋2H2OFe(OH)2＋H2↑
④Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
Fe＋2H2OFe(OH)2＋H2↑
1.做到“三看”，正确书写电极反应式
(1)一看电极材料，若是金属(Au、Pt除外)作阳极，金属一定被电解(注：Fe生成Fe2＋)。
(2)二看介质，介质是否参与电极反应。
(3)三看电解质状态，若是熔融状态，就是金属的电冶炼。
2．规避“三个”失分点
(1)书写电解池中电极反应式时，一般以实际放电的离子表示，但书写总电解反应方程式时，弱电解质要写成分子式。
(2)要确保两极电子转移数目相同，且应注明条件“通电”。
(3)电解水溶液时，应注意放电顺序中位于H＋、OH－之后的离子一般不参与放电。
2．电解原理的应用
(1)电解饱和食盐水
①电极反应式
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)
阴极：2H＋＋2e－===H2↑(还原反应)
②总反应方程式：
2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
离子反应方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑
③应用：氯碱工业制烧碱、氯气和氢气。
(2)电镀
下图为金属表面镀银的工作示意图，据此回答下列问题：
①镀件作阴极，镀层金属银作阳极。
②电解质溶液是AgNO3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液。
③电极反应式：
阳极：Ag－e－===Ag＋；阴极：Ag＋＋e－===Ag。
④特点：阳极溶解，阴极沉积，电镀液的浓度不变。
(3)电解精炼铜
①电极材料：阳极为粗铜；阴极为纯铜。
②电解质溶液：含Cu2＋的盐溶液。
③电极反应式：
阳极：Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Ni－2e－===Ni2＋、Cu－2e－===Cu2＋；
阴极：Cu2＋＋2e－===Cu。
(4)电冶金
利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al等。
①冶炼钠
2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑
电极反应式：
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑；
阴极：2Na＋＋2e－===2Na。
②冶炼铝
2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
电极反应式：
阳极：6O2－－12e－===3O2↑；
阴极：4Al3＋＋12e－===4Al。
3．金属的腐蚀与防护
(1)金属腐蚀的本质
金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。
(2)金属腐蚀的类型
①化学腐蚀与电化学腐蚀
类型
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
金属跟其他物质直接接触
不纯金属或合金跟电解质溶液接触
现象
无电流产生
有微弱电流产生
本质
金属被氧化
较活泼金属被氧化
联系
两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍
②析氢腐蚀与吸氧腐蚀
以钢铁的腐蚀为例进行分析：
类型
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜酸性较强
水膜酸性很弱或呈中性
电极反应
负极
Fe－2e－===Fe2＋
正极
2H＋＋2e－===H2↑
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
总反应式
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
吸氧腐蚀更普遍
(3)金属的防护
①电化学防护
牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理
a．负极：比被保护金属活泼的金属；
b．正极：被保护的金属设备。
外加电流的阴极保护法——电解原理
a．阴极：被保护的金属设备；
b．阳极：惰性金属或石墨。
②改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。
③加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。
题组一 电解原理应用
1．(2018·浙江省“七彩阳光”联盟高三上学期期初联考)碱液吸收方法也是处理氮氧化物的常用方法，将氢氧化钠溶液脱硝得到的NaNO2、NaNO3的混合液和NaOH溶液分别加到下图所示的电解槽中进行电解可以进一步处理成无害物质N2排放。A室产生N2的电极反应式是
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
答案 2NO＋6e－＋4H2O===8OH－＋N2↑、2NO＋10e－＋6H2O===12OH－＋N2↑
2．电解Na2CO3溶液，原理如图所示。
阳极的电极反应式为：__________________________________________________________，
阴极产生的物质A的化学式为：__________________________________________________。
答案 4CO＋2H2O－4e－===4HCO＋O2↑ H2
解析 由图中信息可知，生成氧气的为阳极室，溶液中水电离的OH－放电生成氧气，破坏了水的电离平衡，碳酸根结合H＋转化为HCO，所以电极反应式为4CO＋2H2O－4e－===4HCO＋O2↑，阴极室氢氧化钠溶液浓度变大，说明水电离的H＋放电生成氢气而破坏水的电离平衡，所以阴极产生的物质A为H2 。
3．氯气含量检测仪工作原理示意图如下：
Cl2在Pt电极放电的电极反应是__________。
答案 Cl2＋2e－＋2Ag＋===2AgCl
解析 Cl2在Pt电极放电生成氯离子，与银离子结合成氯化银，从而检测氯气，电极反应为Cl2＋2e－＋2Ag＋===2AgCl。
题组二 金属腐蚀与防护
4．支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是( )
A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零
B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩
C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流
D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整
答案 C
解析 钢管桩接电源的负极，高硅铸铁接电源的正极，通电后，外电路中的电子从高硅铸铁(阳极)流向正极，从负极流向钢管桩(阴极)，A、B正确；C项，题给信息高硅铸铁为“惰性辅助阳极”不损耗，错误。
5．(2017·温州中学期中)钢铁工业是国家工业的基础。请回答钢铁冶炼、腐蚀、防护过程中的有关问题。
(1)铁在潮湿的空气中容易被腐蚀为铁锈(Fe2O3·xH2O)，写出铁发生电化学腐蚀时正极的电极反应(中性环境)：______________________________________________________________。
(2)生产中可用盐酸来除铁锈。现将一生锈的铁片放入盐酸中，当铁锈被除尽后，溶液中发生的化合反应的离子方程式为_____________________________________________________。
(3)下列各个装置中铁棒被腐蚀由难到易的顺序是________(填字母)。
A．DBCA B．ABCD
C．DBAC D．BCAD
(4)在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置如图所示：
请回答：
B电极对应的金属是________(写元素名称)，A电极的电极反应式是__________________。
答案 (1)O2＋4e－＋2H2O===4OH－ (2)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ (3)A (4)铁 Cu－2e－===Cu2＋
解析 (1)钢铁在中性环境下发生吸氧腐蚀，正极上氧气放电：O2＋4e－＋2H2O===4OH－。(2)铁锈和盐酸反应生成铁离子，铁离子和Fe发生氧化还原反应生成亚铁离子，离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。(3)C装置是铁的正常的腐蚀；A装置中，铁作负极，腐蚀速率加快；B、D装置中，铁均被保护，但由于外加电源的阴极保护法比牺牲阳极的阴极保护法更有效，故铁棒被腐蚀由难到易的顺序是DBCA。(4)电镀时，镀层Cu作阳极、镀件Fe作阴极，所以B电极的材料是铁，阳极的电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋。
(一)热化学
1．(2018·浙江4月选考，21)氢卤酸的能量关系如图所示，下列说法正确的是( )
A．已知HF气体溶于水放热，则HF的ΔH1<0
B．相同条件下，HCl的ΔH2比HBr的小
C．相同条件下，HCl的(ΔH3＋ΔH4)比HI的大
D．一定条件下，气态原子生成1 mol H—X键放出a kJ能量，则该条件下ΔH2＝a kJ·mol－1
答案 D
解析 A项，由HF(aq)生成HF(g)，需吸热，所以ΔH1＞0；B项，由于HCl的键能大于HBr的键能，所以HCl的ΔH2应大于HBr的ΔH2；C项，ΔH3＋ΔH4是H＋(aq)―→H(g)的过程，ΔH3＋ΔH4都一样大。
2．(2017·浙江11月选考，19)根据Ca(OH)2/CaO体系的能量循环图：
下列说法正确的是( )
A．ΔH5＞0
B．ΔH1＋ΔH2＝0
C．ΔH3＝ΔH4＋ΔH5
D．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＝0
答案 D
解析 根据气态水变为液态水放热，故A错误；由转化关系图可知ΔH1＋ΔH2≠0，故B错误；由转化关系图可知ΔH3≠ΔH4＋ΔH5，故C错误；由转化关系图可知，经过一个循环之后回到原始状态，ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＝0，故D正确。
3．(2017·浙江4月选考，9)下列物质放入水中，会显著放热的是( )
A．食盐 B．蔗糖 C．酒精 D．生石灰
答案 D
4．(2017·浙江4月选考，19)已知断裂1 mol H2(g)中的H—H键需要吸收436.4 kJ的能量，断裂1 mol O2(g)中的共价键需要吸收498 kJ的能量，生成H2O(g)中的1 mol H—O键能放出462.8 kJ的能量。下列说法正确的是( )
A．断裂1 mol H2O中的化学键需要吸收925.6 kJ的能量
B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－480.4 kJ·mol－1
C．2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g) ΔH＝471.6 kJ·mol－1
D．H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－240.2 kJ·mol－1
答案 B
解析 未说明1 mol H2O的状态，不能计算能量变化，A错误；2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝436.4 kJ·mol－1×2＋498 kJ·mol－1－4×462.8 kJ·mol－1＝－480.4 kJ·mol－1，B正确；未知气态水转化为液态水时放出的热量不能计算焓变，C错误；根据B中分析可知H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝－240.2 kJ·mol－1，D错误。
5．(2016·浙江10月选考，19)根据能量变化示意图，下列热化学方程式正确的是( )
A．N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g) ΔH＝－(b－a) kJ·mol－1
B．N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g) ΔH＝－(a－b) kJ·mol－1
C．2NH3(l)===N2(g)＋3H2(g) ΔH＝2(a＋b－c) kJ·mol－1
D．2NH3(l)===N2(g)＋3H2(g) ΔH＝2(b＋c－a) kJ·mol－1
答案 D
解析 根据图示知N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g) ΔH＝－2(b－a) kJ·mol－1，所以A、B两项错误；根据图示知2NH3(l)===N2(g)＋3H2(g) ΔH＝2(b＋c－a) kJ·mol－1，所以C项错误、D项正确。
6．[2017·浙江11月选考，30(一)(3)]十氢萘是具有高储氢密度的氢能载体，经历“十氢萘(C10H18)→四氢萘(C10H12)→萘(C10H8)”的脱氢过程释放氢气。已知：
C10H18(l)C10H12(l)＋3H2(g) ΔH1
C10H12(l)C10H8(l)＋2H2(g) ΔH2
ΔH1＞ΔH2＞0，C10H18→C10H12的活化能为Ea1，C10H12→C10H8的活化能为Ea2，十氢萘的常压沸点为192 ℃；在192 ℃，液态十氢萘脱氢反应的平衡转化率约为9%。
温度335 ℃，在恒容密闭反应器中进行高压液态十氢萘(1.00 mol)催化脱氢实验，测得C10H12和C10H8的产率x1和x2(以物质的量分数计)随时间的变化关系，如图1所示。
①在8 h时，反应体系内氢气的量为________ mol(忽略其他副反应)。
②x1显著低于x2的原因是________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
③在图2中绘制“C10H18→C10H12→C10H8”的“能量～反应过程”示意图。
答案 ①1.951 ②催化剂显著降低了反应2的活化能，反应生成的C10H12很快转变成C10H8，故x1显著低于x2
③
解析 ①该反应可以直接看作十氢萘分别分解为四氢萘和萘，则生成氢气的物质的量：0.374
mol×5＋0.027 mol×3＝1.951 mol。
7．[2017·浙江4月选考，30(1)]已知：2Al2O3(s)===4Al(g)＋3O2(g) ΔH1＝3 351 kJ·mol－1
2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH2＝－221 kJ·mol－1
2Al(g)＋N2(g)===2AlN(s) ΔH3＝－318 kJ·mol－1
碳热还原Al2O3合成AlN的总热化学方程式是______________________________________
______________________________________________________________________________。
答案 Al2O3(s)＋3C(s)＋N2(g)===2AlN(s)＋3CO(g)
ΔH＝1 026 kJ·mol－1
8．[2017·浙江10月选考，30(2)①]已知：Cl2(g)＋2NaOH(aq)===NaCl(aq)＋NaClO(aq)＋H2O(l) ΔH1＝－102 kJ·mol－1
3Cl2(g)＋6NaOH(aq)===5NaCl(aq)＋NaClO3(aq)＋3H2O(l) ΔH2＝－422 kJ·mol－1
写出在溶液中NaClO分解生成NaClO3的热化学方程式：
________________________________________________________________________。
答案 3NaClO(aq)===2NaCl(aq)＋NaClO3(aq)
ΔH＝－116 kJ·mol－1
9．[2017·浙江4月选考，30(2)③]已知298 K和101 kPa条件下：
N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g) ΔH1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH3
4NH3(g)＋O2(g)===2N2H4(l)＋2H2O(l) ΔH4
则N2H4(l)的标准燃烧热ΔH＝_______________________________________________。
答案 ΔH2－ΔH1－ΔH4
(二)电化学
10．(2018·浙江4月选考，17)锂(Li)—空气电池的工作原理如图所示，下列说法不正确的是( )
A．金属锂作负极，发生氧化反应
B．Li＋通过有机电解质向水溶液处移动
C．正极的电极反应：O2＋4e－===2O2－
D．电池总反应：4Li＋O2＋2H2O===4LiOH
答案 C
解析 锂(Li)—空气电池，锂作负极，空气作正极。负极反应：4Li－4e－===4Li＋，正极反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，总反应：4Li＋O2＋2H2O===4LiOH。在原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以A、B、D正确，C错误。
11．(2017·浙江11月选考，17)金属(M)—空气电池的工作原理如图所示。下列说法不正确的是( )
A．金属M作电池负极
B．电解质是熔融的MO
C．正极的电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
D．电池总反应为2M＋O2＋2H2O===2M(OH)2
答案 B
解析 金属(M)—空气电池中M失电子作负极，故A正确；由图可知电解质是熔融的M(OH)2，故B错误；空气得电子作正极，电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，故C正确；电池总反应为2M＋O2＋2H2O===2M(OH)2，故D正确。
12．(2017·浙江4月选考，17)银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。其工作示意图如图所示。下列说法不正确的是( )
A．Zn电极是负极
B．Ag2O电极发生还原反应
C．Zn电极的电极反应式：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2
D．放电前后电解质溶液的pH保持不变
答案 D
解析 反应中锌失去电子，Zn电极是负极，A正确；Ag2O得到电子，发生还原反应，B正确；电解质溶液显碱性，Zn电极的电极反应式：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，C正确；根据方程式可知消耗水，且产生氢氧化锌，氢氧根浓度增大，放电后电解质溶液的pH升高，D
错误。
13．(2017·浙江10月选考，17)在一块表面无锈的铁片上滴食盐水，放置一段时间后看到铁片上有铁锈出现。铁片腐蚀过程中发生的总化学方程式：2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2，Fe(OH)2进一步被氧气氧化为Fe(OH)3，再在一定条件下脱水生成铁锈，其原理如图。下列说法正确的是( )
A．铁片发生还原反应而被腐蚀
B．铁片腐蚀最严重区域应该是生锈最多的区域
C．铁片腐蚀中负极发生的电极反应：2H2O＋O2＋4e－===4OH－
D．铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池，发生了电化学腐蚀
答案 D
解析 A项，在铁的吸氧腐蚀过程中，铁片发生氧化反应而被腐蚀；B项，铁片负极腐蚀最严重,由于离子的移动,在正极区域生成铁锈最多；C项,铁片负极反应式应为Fe－2e－===Fe2＋。
14．(2018·浙江4月选考，17)Mg—H2O2电池是一种化学电源，以Mg和石墨为电极，海水为电解质溶液，示意图如图所示。下列说法不正确的是( )
A．石墨电极是该电池的正极
B．石墨电极上发生还原反应
C．Mg电极的电极反应式：Mg－2e－===Mg2＋
D．电池工作时，电子从Mg电极经导线流向石墨电极，再从石墨电极经电解质溶液流向Mg电极
答案 D
解析 Mg易失电子发生氧化反应而作负极，石墨电极是该电池的正极，故A正确；H2O2在石墨电极上得电子发生还原反应，故B正确；Mg易失电子发生氧化反应而作负极，电极反应为Mg－2e－===Mg2＋，故C正确；电池工作时，电子从负极Mg电极经导线流向石墨电极，但是电子不会经过电解质溶液，故D错误。
15．[2018·浙江4月选考，30(一)]以四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]水溶液为原料，
通过电解法可以制备四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]，装置如图所示。
(1)收集到(CH3)4NOH的区域是______(填a、b、c或d)。
(2)写出电池总反应：___________________________________________________________
_____________________________________________________________________________。
答案 (1)d
(2)2(CH3)4NCl＋2H2O2(CH3)4NOH＋Cl2↑＋H2↑
16．[(2017·浙江11月选考，30(二)]科学家发现，以H2O和N2为原料，熔融NaOH—KOH为电解质，纳米Fe2O3作催化剂，在250 ℃和常压下可实现电化学合成氨。阴极区发生的变化可视为按两步进行。
请补充完整。
电极反应式：_______________________________________________________和2Fe＋3H2O＋N2===2NH3＋Fe2O3。
答案 Fe2O3＋6e－＋3H2O===2Fe＋6OH－
解析 根据阴极的另一个方程式以及题干信息可知，Fe2O3参与阴极反应，生成Fe。电解质为熔融NaOH—KOH，则阴极电极反应式为Fe2O3＋6e－＋3H2O===2Fe＋6OH－和2Fe＋3H2O＋N2===2NH3＋Fe2O3。
17．[2017·浙江4月选考，30(3)]据文献报道，CO2可以在碱性水溶液中电解生成甲烷，生成甲烷的电极反应式是
________________________________________________________________________。
答案 CO2＋6H2O＋8e－===CH4＋8OH－
18．[2017·浙江10月选考，30(3)]电解NaClO3水溶液可制备NaClO4。在电解过程中由于阴极上吸附氢气，会使电解电压升高，电解效率下降。为抑制氢气的产生，可选择合适的物质(不引入杂质)，写出该电解的总化学方程式___________________________________________。
答案 2NaClO3＋O22NaClO4
解析 电解NaClO3水溶液可制备NaClO4。在电解过程中由于阴极上吸附氢气，会使电解电压升高，电解效率下降。由于H2是还原性的物质，可加入氧化性的物质O2来消除其影响，同时不产生新的杂质。该电解的总化学方程式是2NaClO3＋O22NaClO4。
专题强化练
1．(2018·温州六校协作体高三第一学期期末联考)下列不属于新能源的是( )
A．太阳能 B．氢能
C．生物质能 D．化石燃料
答案 D
解析 新能源是指无污染、可持续利用的能源，常见的新能源有：太阳能、风能、地热能、氢能、生物质能等；化石燃料属于传统能源，包括煤、石油、天然气等；D正确。
2．(2018·台州市高三选考科目教学质量评估)2017年3月28 日，中国成功开采可燃冰，主要成分为甲烷，属于一次能源。下列不属于一次能源的是( )
A．石油 B．风能
C．太阳能 D．氢能
答案 D
解析 石油是自然界本来就存在的能源，属于一次能源，故A不选；风能是自然界本来就存在的能源，属于一次能源，故B不选；太阳能是自然界本来就存在的能源，属于一次能源，故C不选；氢能是自然界本来不存在的能源，是由一次能源转化而来，属于二次能源，故D选。
3．下列说法正确的是( )
A．放热反应在常温下都很容易发生
B．吸热反应不加热就不会发生
C．需要加热才能发生的反应都是吸热反应
D．根据反应物和生成物具有总能量的相对大小可确定反应热
答案 D
解析 放热反应在常温下不一定很容易发生，如铝热反应需要在高温下才发生，属于放热反应，故A错误；有的吸热反应的发生不需要任何条件，如氯化铵和氢氧化钡晶体之间的反应是吸热的，无需加热就可发生，故B错误；需要加热才能发生的反应不一定是吸热的，如铝热反应需要在高温下发生，但是属于放热反应，故C错误；反应热＝生成物具有总能量－反应物具有总能量，当反应物所具有的总能量高于生成物的总能量，反应热小于0，反应放热，反之，就是吸热反应，故D正确。
4．(2018·温州市高三选考适应性测试)下列叙述正确的是( )
A．石油、煤、天然气、氢气都属于化石燃料
B．煤干馏是复杂的物理化学变化，可得到焦炭、煤焦油、焦炉煤气和汽油等
C．生物质包括农业废弃物、水生植物、有机废弃物、动物粪便等
D．吸热反应必须要加热才能发生
答案 C
解析 煤、石油、天然气属于化石燃料，氢气不是化石燃料，故A错误；煤的干馏是将煤隔绝空气加强热使其分解的过程，产品有焦炉气、煤焦油、焦炭和粗氨水等，故煤的干馏的过程中发生了复杂的物理变化和化学变化，故B错误；农业废弃物、水生植物、油料植物、城市与工业有机废弃物、动物粪便等均蕴藏着丰富的生物质能，故C正确；反应吸热还是放热和反应条件无关，需要加热的反应不一定是吸热反应，吸热反应不一定需要加热，故D错误。
5．下列图示变化为吸热反应的是( )
答案 A
解析 反应物的总能量小于生成物的总能量，是吸热反应，A 正确；反应物的总能量大于生成物的总能量，是放热反应，B错误；浓硫酸溶于水虽放出热量，但其是物理变化，不属于放热反应，C错误；稀盐酸与锌反应放出热量，是放热反应，D错误。
6．(2018·温州市高三选考适应性测试)已知断裂1 mol H2(g)中的H—H键需要吸收436 kJ能量，断裂1 mol I2(g)中的I—I键需要吸收151 kJ能量，生成HI(g)中的1 mol H—I键能放出299 kJ能量。下列说法正确的是( )
A．1 mol H2(g)和1 mol I2(g)的总能量为587 kJ
B．H2(g)＋I2(s)2HI(g) ΔH＝－11 kJ ·mol－1
C．HI(g)H2(g)＋I2(g) ΔH＝5.5 kJ·mol－1
D．I2(g)比H2(g)分子稳定
答案 C
解析 不能计算1 mol H2(g)和1 mol I2(g)的总能量，故A错误；碘的状态为蒸气，H2(g)＋I2(g)2HI(g) ΔH＝－11 kJ·mol－1，故B错误；碘化氢分解吸热，HI(g)H2(g)＋I2(g) ΔH＝5.5 kJ·mol－1，故C正确；键能越大越稳定，H2(g)比I2(g)分子稳定，故D错误。
7．已知1 g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121 kJ，且氧气中1 mol O===O键完全断裂时吸收热量496 kJ，氢气中1 mol H—H键断裂时吸收热量为436 kJ，求水蒸气中1 mol H—O键形成时放出热量( )
A．463 kJ B．557 kJ C．486 kJ D．188 kJ
答案 A
解析 1 g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121 kJ，因此氢气燃烧的热化学方程式为：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－484 kJ·mol－1，因此2×Q(H—H)＋Q(O===O)－4×Q(H—O)＝－484 kJ，解得，Q(H—O)＝463 kJ。
8．以下关于下图说法正确的是( )
A．表明催化剂可以改变化学反应的热效应
B．表明催化剂可以降低反应的活化能
C．表示某化学反应能量的变化与生成物状态无关
D．表示某吸热反应分别在有、无催化剂的情况下反应过程中的能量变化
答案 B
解析 由图可知，加入催化剂降低反应的活化能，但反应热不变，A错误，B正确；物质的聚集状态不同，能量不同，该图不能证明反应的能量变化与生成物的状态的关系，C错误；由图像可知，反应物总能量大于生成物总能量，正反应为放热反应，D错误。
9．在25 ℃、101 kPa下，0.2 mol C2H2完全燃烧生成CO2和H2O(l)时放出259.92 kJ热量。表示上述反应的热化学方程式正确的是( )
A．2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝259.92 kJ·mol－1
B．2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－259.92 kJ·mol－1
C．2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝2 599.2 kJ·mol－1
D．2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－2 599.2 kJ·mol－1
答案 D
解析 C2H2完全燃烧生成CO2和H2O(l)时放出热量，因此ΔH＜0，A、C错误；0.2 mol C2H2完全燃烧生成CO2和H2O(l)时放出259.92 kJ热量，则2 mol C2H2完全燃烧生成CO2和H2O(l)时放出的热量为2 599.2 kJ，即ΔH＝－2 599.2 kJ·mol－1，D正确。
10．(2017·金华市东阳中学高三模拟)根据热化学方程式S(l)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－293.23 kJ·mol－1分析，下列说法中正确的是( )
A．S(s)＋O2(g)===SO2(g)，反应放出的热量大于293.23 kJ·mol－1
B．S(g)＋O2(g)===SO2(g)，反应放出的热量小于293.23 kJ·mol－1
C．1 mol SO2(g)的键能的总和大于1 mol S(l)和1 mol O2(g)的键能之和
D．1 mol SO2(g)的键能的总和小于1 mol S(l)和1 mol O2(g)的键能之和
答案 C
解析 固态硫的能量低于液态硫的能量，所以固态硫完全燃烧放热少，A错误；气态硫的能量高于液态硫的能量，所以气态硫完全燃烧放热多，B错误；反应热等于反应物中键能之和－生成物中键能之和，因此根据热化学方程式可知1 mol SO2(g)的键能的总和大于1 mol S(l)和1 mol O2(g)的键能之和，C正确、D错误，答案选C。
11．某反应过程能量变化如图所示，下列说法正确的是( )
A．反应过程a有催化剂参与
B．该反应为吸热反应
C．改变催化剂，可改变该反应的活化能
D．有催化剂条件下，反应的活化能等于E1＋E2
答案 C
解析 过程a与过程b相比，活化能高，因此无催化剂参与，A错误；由图可知，该反应的反应物所具有的能量高于生成物的能量，故该反应为放热反应，B错误；改变催化剂，能够改变该反应的活化能，C正确；在过程b中，E1和E2为反应各步的活化能，整个反应的活化能为能量较高的E1，D错误。
12．如图为一种微生物燃料电池结构示意图，下列叙述正确的是( )
A．放电过程中，电子从正极转移到负极
B．放电过程中，H＋从正极区移向负极区
C．正极反应式为：MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O
D．若Cm(H2O)n是葡萄糖，当电路中转移了6NA电子时，消耗的葡萄糖是1 mol
答案 C
解析 放电过程中，电子从负极转移到正极，故A错误；原电池工作时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以H＋从负极区移向正极区，故B错误；MnO2被还原生成Mn2＋
，为原电池的正极，电极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，故C正确；若Cm(H2O)n是葡萄糖，C元素化合价可认定为0价，当电路中转移了6NA电子时，消耗的葡萄糖的物质的量为0.25 mol，故D错误。
13．(2018·台州市高三9月选考科目教学质量评估)铁电池是一种新兴的化学电源，总反应方程式：3Zn＋2FeO＋8H2O===3Zn(OH)2↓＋2Fe(OH)3↓＋4OH－，其工作示意图如下：
下列说法不正确的是( )
A．Zn极上发生氧化反应
B．电解质溶液中电子由左侧向右侧转移
C．正极的电极反应式：FeO＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3↓＋5OH－
D．反应一段时间后，Zn极质量减少6.5 g,假设反应前后溶液体积不变仍为100 mL，则OH－浓度约增大了1.33 mol·L－1
答案 B
解析 根据方程式，锌反应后化合价升高，被氧化，为负极，发生氧化反应，故A正确；在原电池中，电子不能通过电解质溶液，电解质溶液是通过离子导电的，故B错误；根据方程式，正极上FeO发生还原反应，电极反应式：FeO＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3↓＋5OH－，故C正确；Zn极质量减少6.5 g，反应的锌的物质的量为0.1 mol，转移0.2 mol电子，根据方程式，反应生成的氢氧根离子为×0.1 mol＝ mol，若反应后溶液体积仍为100 mL，则OH－浓度约增大了≈1.33 mol·L－1，故D正确。
14．(2017·浙江省选考十校联盟适应性考试)2016年，《Nature》期刊报道一例CH3OH—O2在聚合物催化下的原电池，其工作示意图如下。下列说法正确的是( )
A．电极A是负极，发生还原反应
B．电解质溶液中H＋由电极B流向电极A
C．电极B的电极反应为O2＋2e－＋H＋===HO
D．外电路中通过3 mol电子，生成CO2 11.2 L
答案 C
解析 甲醇失去电子转化为二氧化碳，因此电极A是负极，发生氧化反应，A错误；电解质溶液中H＋向正极移动，即由电极A流向电极B，B错误；电极B是正极，发生得到电子的还原反应，电极反应为O2＋2e－＋H＋===HO，C正确；二氧化碳所处的状态不能确定，不能计算其体积，D错误。
15．使用新型电极材料，以N2、H2为电极反应物，以溶有M的稀盐酸为电解质溶液，制成新型燃料电池，装置如图所示。下列说法正确的是( )
A．通入H2的一极为正极
B．放电时H＋向左移动，生成的物质M是NH4Cl
C．通入N2的电极反应式为N2＋6H＋－6e－===2NH3
D．放电过程右边区域溶液pH逐渐增大
答案 B
解析 负极是氢气失电子生成氢离子，则通入H2的一极为负极，A错误；根据负极电极反应为3H2－6e－===6H＋，正极电极反应为N2＋8H＋＋6e－===2NH，总反应式为N2＋3H2＋2H＋===2NH，则左边N2为正极，H＋向正极即左移动，M为NH4Cl，B正确、C错误；反应过程中右边区域氢气失电子生成氢离子，电极反应式为H2－2e－===2H＋，溶液pH逐渐减小，D错误。
16．按要求回答下列问题：
(1)以天然气为原料合成甲醇。有关热化学方程式如下：
①2CH4(g)＋O2(g)===2CO(g)＋4H2(g)
ΔH1＝－70.8 kJ·mol－1
②CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH2
③2CH4(g)＋O2(g)2CH3OH(g)
ΔH3＝－251.0 kJ·mol－1
ΔH2＝________ kJ·mol－1。
答案 －90.1
解析 ①2CH4(g)＋O2(g)===2CO(g)＋4H2(g) ΔH1＝－70.8 kJ·mol－1，③2CH4(g)＋O2(g)2CH3OH(g) ΔH3＝－251.0 kJ·mol－1，根据盖斯定律，将(③－①)×得：CO(g)＋
2H2(g)CH3OH(g) ΔH2＝×[(－251.0 kJ·mol－1)－(－70.8 kJ·mol－1)]＝－90.1 kJ·mol－1。
(2)用煤制天然气时会发生多个反应，通过多种途径生成CH4。
已知：C(s)＋2H2(g)CH4(g) ΔH＝－73 kJ·mol－1
2CO(g)C(s)＋CO2(g) ΔH＝－171 kJ·mol－1
CO(g)＋3H2(g)CH4(g)＋H2O (g) ΔH＝－203 kJ·mol－1
写出CO与H2O(g)反应生成H2和CO2的热化学方程式：____________________________。
答案 CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋ CO2(g) ΔH＝－41 kJ·mol－1
解析 ①C(s)＋2H2(g)CH4(g) ΔH＝－73 kJ·mol－1
②2CO(g)C(s)＋CO2(g) ΔH＝－171 kJ·mol－1
③CO(g)＋3H2(g)CH4(g)＋H2O (g) ΔH＝－203 kJ·mol－1
根据盖斯定律可知①＋②－③即得到CO与H2O(g)反应生成H2和CO2的热化学方程式：CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g) ΔH＝－41 kJ·mol－1。
(3)氨催化氧化法是工业制硝酸的主要方法。已知：
2NO(g)＋3H2(g)2NH3(g)＋O2(g) ΔH1＝－272.9 kJ·mol－1
2H2(g)＋O2(g)2H2O(g) ΔH2＝－483.6 kJ·mol－1
则4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g) ΔH3＝________。
答案 －905.0 kJ·mol－1
解析 已知：①2NO(g)＋3H2(g)2NH3(g)＋O2(g)
ΔH1＝－272.9 kJ·mol－1，②2H2(g)＋O2(g)2H2O(g)
ΔH2＝－483.6 kJ·mol－1，②×3－①×2得到4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)，根据盖斯定律ΔH3＝3×(－483.6 kJ·mol－1)－2×(－272.9 kJ·mol－1)＝－905.0 kJ·mol－1。
17．按要求回答下列问题：
(1)某反应在经CO2饱和处理的KHCO3电解液中，电解活化CO2制备乙醇的原理如图所示。
阴极的电极反应式为__________________________________________________________。
答案 14CO2＋12e－＋9H2O===CH3CH2OH＋12HCO
解析 阴极得电子，发生还原反应，元素化合价降低，CO2中碳元素为＋4价，乙醇中碳元素平均化合价为－2价，为了维持电荷守恒，生成物还应有HCO，HCO中的氢元素可从H2O中获得，则阴极的电极反应式为14CO2＋12e－＋9H2O===CH3CH2OH＋12HCO。
(2)电解法可用于工业上治理亚硝酸盐对水体的污染，模拟工艺如图所示。
则电解过程中，左侧区域将依次发生的反应为______________________________________
______________________________________________________________________________。
答案 Fe－2e－===Fe2＋、2NO＋8H＋＋6Fe2＋===N2↑＋6Fe3＋＋4H2O
解析 Fe电极是阳极，属于活性电极，Fe失电子，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，在酸性条件下Fe2＋将NO还原成N2，离子方程式为2NO＋8H＋＋6Fe2＋===N2↑＋6Fe3＋＋4H2O，达到解决NO的污染问题。
(3)以硫酸作电解质溶液，利用太阳能电池将CO2转化为乙烯的工作原理如图。则A为电池的________极，N极的电极反应式为______________________________________________
______________________________________________________________________________。
答案 负 2H2O－4e－===O2＋4H＋
解析 由其工作原理图可知，该装置为电解池，M极上CO2被还原为乙烯，则M极为阴极、A为电池的负极，N极为阳极，氢氧根放电生成氧气，电极反应式为2H2O－4e－===O2＋4H＋。
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