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高考化学二轮专题复习课件专题5 化学反应与能量 (含解析)
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这是一份高考化学二轮专题复习课件专题5 化学反应与能量 (含解析)，共60页。PPT课件主要包含了对点集训，电化学等内容，欢迎下载使用。
10 热化学方程式与盖斯定律
热化学方程式与盖斯定律
1.反应热、中和热、燃烧热的区别和联系
2.热化学方程式的书写步骤
3.四种计算化学反应热的方法
(1)从宏观角度计算 ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量(2)从微观角度计算 ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和(3)从活化能角度计算 ΔH=正反应活化能-逆反应活化能
(4)利用盖斯定律计算:先书写目标热化学方程式,再计算反应热
两点说明: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混淆。②利用键能计算反应热时要准确把握各物质分子中化学键的数目。
1.(2019年北京海淀区高三二模)汽车尾气处理存在反应NO2(g)+CO(g) NO(g)+CO2 (g),该反应过程及能量变化如图所示:
下列说法正确的是( )。A.升高温度,平衡正向移动B.该反应生成了具有非极性共价键的CO2C.使用催化剂可以有效提高反应物的平衡转化率D.反应物转化为活化络合物需要吸收能量
解析▶ 由图像可知,该反应是一个放热反应,升高温度,平衡逆向移动,A项错误;CO2分子中含有的碳氧共价键为极性共价键,B项错误;催化剂能改变反应速率,但对化学平衡无影响,所以使用催化剂不能提高反应物的平衡转化率,C项错误;由图像可知,反应物的总能量小于活化络合物的总能量,所以由反应物转化为活化络合物需要吸收能量,D项正确。
1.(2019年四川攀枝花高三第三次统考)我国科学家使用双功能催化剂(能吸附不同粒子)催化水煤气变换反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH<0,在低温下获得高转化率与高反应速率。反应过程示意图如下:
下列说法正确的是( )。A.起始时的2个H2O最终都参与了反应B.过程Ⅰ、过程Ⅱ均为放热过程C.过程Ⅲ只有极性共价键形成D.使用催化剂降低了水煤气变换反应的ΔH
(1)催化剂能降低反应的活化能,但不影响焓变的大小。(2)在无催化剂的情况下,E1为正反应的活化能,E2为逆反应的活化能,ΔH=E1-E2。
2.(1)(2019年天津卷,10节选)硅粉与HCl在300 ℃时反应生成1 ml SiHCl3气体和H2,放出225 kJ热量,该反应的热化学方程式为 。 (2)(2017年天津卷,7节选)0.1 ml 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TiO2·xH2O的液态化合物,放热4.28 kJ,该反应的热化学方程式为 。
Si(s)+3HCl(g) SiHCl3(g)+H2(g) ΔH=-225 kJ·ml-1
2Cl2(g)+TiO2(s)+2C(s) TiCl4(l)+2CO(g) ΔH=-85.6 kJ·ml-1
2.正误判断,正确的划“√”,错误的划“×”。(1)甲烷的燃烧热ΔH为-890.3 kJ·ml-1,则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3 kJ·ml-1( )(2)500 ℃、30 MPa下,将0.5 ml N2和1.5 ml H2置于密闭容器中充分反应生成NH3(g),放出19.3 kJ热量,其热化学方程式为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-38.6 kJ·ml-1( )(3)密闭容器中,9.6 g硫粉与11.2 g铁粉混合加热生成17.6 g硫化亚铁时,放出19.12 kJ热量。则Fe(s)+S(s) FeS(s) ΔH=-95.6 kJ·ml-1( )
(4)稀醋酸与0.1 ml·L-1NaOH溶液反应:CH3COOH(aq)+NaOH(aq) CH3COONa(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·ml-1( )(5)已知1 ml氢气完全燃烧生成液态水所放出的热量为285.5 kJ,则水分解的热化学方程式为2H2O(l) 2H2(g)+O2(g) ΔH=+285.5 kJ·ml-1( )
热化学方程式正误判断的“六个注意”
3.(2019年湖南长沙雅礼中学高三一模)亚硝酸氯(结构式为 )是有机合成中的重要试剂。它可由Cl2和NO在通常条件下反应制得,反应的化学方程式为2NO(g)+Cl2(g) 2ClNO(g)。已知几种化学键的键能数据如下表所示:
当Cl2与NO反应生成ClNO的过程中转移了5 ml电子时,理论上放出的热量为 kJ。
3.(2019年福建福州高三第三次质量检测)甲醇是一种可再生能源,具有广阔的开发和应用前景,可用Pt/Al2O3、Pd/C、 Rh/SiO2等作催化剂,采用如下反应来合成甲醇:2H2 (g)+CO(g) CH3OH(g)。下表所列数据是各化学键的键能,该反应的ΔH= (用含字母的代数式表示)。
(2a+b-3c-d-e) kJ·ml-1
解析▶ 反应热ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和,则2H2(g)+CO(g) CH3OH(g)的反应热ΔH=(2a+b) kJ·ml-1-(3c+d+e) kJ·ml-1=(2a+b-3c-d-e) kJ·ml-1。
1.依据键能计算ΔH的方法(1)计算公式:ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和。(2)根据键能计算反应热的关键是正确找出反应物和生成物所含共价键的数目,如:1 ml NH3中含有3 ml 键;计算时注意各物质的化学键个数及热化学方程式中各物质的化学计量数。
2.常见物质中化学键的数目
4.(1)(2019年湖南衡阳三模)已知:①COS(g)+H2(g) H2S(g)+CO(g) ΔH1=-15 kJ·ml-1;②COS(g)+H2O(g) H2S(g)+CO2(g) ΔH2=-36 kJ·ml-1;③CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g) ΔH3,则ΔH3= 。
-21 kJ·ml-1
解析▶ (1)根据盖斯定律,②-①得CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g) HΔ3=-36 kJ·ml-1-(-15 kJ·ml-1)=-21 kJ·ml-1。(2)利用盖斯定律,由③×2-②-①可得ΔH=2ΔH3-ΔH2-ΔH1=-746.5 kJ·ml-1。
4.(2019年湖北武汉武昌区高三五月调研)SO2的排放主要来自煤的燃烧,工业上常用氨水吸收法处理尾气中的SO2。已知吸收过程中相关反应的热化学方程式如下:①SO2(g)+NH3·H2O(aq) NH4HSO3(aq) ΔH1=a kJ·ml-1;② NH3·H2O(aq)+NH4HSO3(aq) (NH4)2SO3(aq)+H2O(l) ΔH2=b kJ·ml-1;③2(NH4)2SO3(aq)+O2(g) 2(NH4)2SO4(aq) ΔH3=c kJ·ml-1。则反应2SO2(g)+4NH3·H2O(aq)+O2(g) 2(NH4)2SO4(aq)+2H2O(l) ΔH= 。
(2a+2b+c) kJ·ml-1
解析▶ 利用盖斯定律,将①×2+②×2+③可得2SO2(g)+4NH3·H2O(aq)+O2(g) 2(NH4)2SO4(aq)+2H2O(l) ΔH=(2a+2b+c) kJ·ml-1。
利用盖斯定律计算反应热并书写热化学方程式的步骤
1.构建原电池模型,类比分析原电池工作原理
2.原电池正、负极判断的“五个角度”
3.关注电解质介质,掌握电极反应式的书写技巧 电极反应式的书写是电化学中的重点和难点,相关题型主要有两类:一类是给出电池装置图,根据图示信息确定正、负极,然后找出两极的反应物和生成物,按负极发生氧化反应、正极发生还原反应的规律书写电极反应式;另一类是给出电池的总反应式,分析反应中有关元素化合价的变化情况,先写出一个比较简单的电极反应式,然后用总反应式减去已写出的电极反应式,即得到另一极的电极反应式。在书写电极反应式时还必须考虑电解质介质的酸碱性,在酸性介质中不能出现OH-,在碱性介质中不能出现H+。如酸性氢氧燃料电池中的正极反应式为O2+4e-+4H+ 2H2O,而不是O2+4e- 2O2-或O2+4e-+2H2O 4OH-。
4.有关燃料电池需注意的问题
(1)燃料电池的电极不参与反应,有很强的催化活性,起导电作用。(2)燃料电池中,在负极上发生氧化反应的是燃料(如H2、CH4、CH3OH等),在正极上参与 反应的是空气或氧气。(3)燃料电池是将一个完整的氧化还原反应分为两个半反应,负极发生氧化反应,正极发生还原反应,一般将两个电极反应中得失电子换算为相同的数目,然后相加便得到总反应的化学方程式。(4)燃料电池反应中,负极材料不一定与电解质溶液发生反应。如燃料电池的负极为惰性电极时,就不与电解质溶液反应。
二、电解池1.构建电解池模型,类比分析电解基本原理
2.电解池阴、阳极的判断(1)根据所连接的外加电源判断:与直流电源正极相连的为阳极,与直流电源负极相连的为阴极。(2)根据电子流动方向判断:电子流动方向为从电源负极流向阴极,从阳极流向电源正极。(3)根据电解池里电解质溶液中离子的移动方向判断:阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动。(4)根据电解池两极产物判断(一般情况下)①阴极上的现象是析出金属(质量增加)或有无色气体(H2)放出。②阳极上的现象是电极质量减小(活性电极作阳极)或有非金属单质生成,呈气态的有Cl2、O2。
3.准确判断放电顺序,锁定放电离子(1)阳离子在阴极上的放电顺序:Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>……(2)阴离子在阳极上的放电顺序:S2->I->Br->Cl->OH->……4.电解池中的三个易误点(1)只有水被电解时,不要误认为溶液的pH不变或一定变化。若电解NaOH溶液,pH增大;电解H2SO4溶液,pH减小;电解Na2SO4溶液,pH不变。(2)在电解食盐水的过程中,刚开始阴极区显碱性。不要错误地认为阴极上产生的OH-因带负电荷,移向阳极,使阳极区显碱性。(3)电解MgCl2和AlCl3溶液时,虽然放电离子和电解NaCl溶液一样,但总的电解离子方程式不同。
1.(2019年天津高三一模)在混合导体透氧膜反应器中只需一步就可同时制备氨合成气(N2、H2)和液体燃料合成气(CO、H2),其工作原理如图所示,下列说法错误的是( )。
A.膜Ⅰ侧发生的反应为H2O+2e- H2↑+O2-、O2+4e- 2O2-B.膜Ⅱ侧相当于原电池的负极C.膜Ⅱ侧发生的反应为CH4+O2--2e- 2H2+COD.膜Ⅱ侧每消耗1 ml CH4,膜Ⅰ侧一定生成1 ml H2
解析▶ 膜Ⅰ侧,H2O和O2在正极均发生还原反应,结合题图可写出其电极反应式为H2O+2e- H2↑+O2-、O2+4e- 2O2-,A项正确;原电池中阴离子由正极向负极移动,结合题图中O2-的移动方向可知,膜Ⅰ侧相当于原电池的正极,膜Ⅱ侧相当于原电池的负极,B项正确;膜Ⅱ侧CH4发生氧化反应,其电极反应式为CH4+O2--2e- 2H2+CO,C项正确;膜Ⅰ侧发生的反应为H2O+2e- H2↑+O2-、O2+4e- 2O2-,膜Ⅱ侧发生的反应为CH4+O2--2e- 2H2+CO,则膜Ⅱ侧每消耗1 ml CH4,膜Ⅰ侧生成的H2小于1 ml,D项错误。
1.(2019年江西七校高三第一次联考)微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示,下列说法正确的是( )。
1.有关原电池解题的思维路径
2.书写原电池电极反应式的三个步骤 (1)列物质标得失:按照负极发生氧化反应,正极发生还原反应,判断出电极反应物和产物,找出得失电子的数量。 (2)看环境配守恒:电极产物在电解质溶液的环境中,应能稳定存在,如碱性介质中生成的H+应让其结合OH-生成水。电极反应式要遵守电荷守恒、质量守恒和得失电子守恒等,并加以配平。 (3)两式加验总式:两电极反应式相加,与总反应式对照验证。
2.(2019年山东济南外国语学校高三模拟)以H2、O2、熔融盐Na2CO3组成燃料电池,采用电解法制备Fe(OH)2,装置如图所示,其中电解池两极材料分别为铁和石墨,通电一段时间后,右侧玻璃管中产生大量的白色沉淀。则下列说法正确的是( )。
A.石墨电极Ⅱ处的电极反应式为O2+4e- 2O2-B.X是铁电极C.电解池中每有1 ml Fe溶解,石墨Ⅰ处消耗H2 22.4 LD.若将电池两极所通气体互换,X、Y两极材料也互换,实验方案更合理
2.(2019年陕西西北工业大学附属中学高三模拟)人工肾脏可用电化学方法除去代谢产物中的尿素[CO(NH2)2]。下列有关说法正确的是( )。
A.a极为电源的负极B.电解结束后,阴极室溶液的pH与电解前相比将升高C.除去尿素的反应为CO(NH2)2+2Cl2+H2O N2+CO2+4HClD.若两极共收集到气体0.6 ml,则除去的尿素为0.12 ml(忽略气体溶解,假设氯气全部参与反应)
1.惰性电极电解电解质溶液的产物判断方法
2.“串联”类电池的解题流程
3.(2019年天津红桥区高三一模)化学可以变废为宝,利用电解法处理烟道气中的NO,将其转化为NH4NO3的原理如图所示。下列说法错误的是( )。
电解池中电极反应式的书写
3.(2019年山东师范大学附属中学考前模拟)图甲为一种新型污水处理装置,该装置可利用一种微生物将有机废水的化学能直接转化为电能。图乙为电解氯化铜溶液的实验装置的一部分。下列说法中不正确的是( )。
A.a极应与X连接B.N极发生还原反应,当N极消耗11.2 L(标准状况下) O2时,则a极增重64 gC.不论b极为何种电极材料,b极的电极反应式一定为2Cl--2e- Cl2↑D.若有机废水中含有乙醛,则M极的电极反应式为CH3CHO+3H2O-10e- 2CO2↑+10H+
解析▶ 根据题给信息知,甲图是将化学能转化为电能的原电池,N极氧气得电子发生还原反应生成水,N极为原电池的正极,M极废水中的有机物失电子发生氧化反应,M极为原电池的负极。由图乙中Cl-移向b极,Cu2+移向a极可知,a极为阴极,应与负极相连,即a极与X相连,A项正确;N极是正极,氧气得电子发生还原反应,a极为阴极,铜离子得电子发生还原反应,根据得失电子守恒,则当N极消耗11.2 L(标准状况下)气体时,则a极增重11.2 L÷22.4 L·ml-1×4÷2×64 g·ml-1=64 g,B项正确;b极为阳极,当为惰性电极时,电极反应式为2Cl--2e- Cl2↑,当为活性电极时,电极本身失电子发生氧化反应,C项错误;若有机废水中含有乙醛,图甲中M极为CH3CHO失电子发生氧化反应,电极反应式为CH3CHO+3H2O-10e- 2CO2↑+10H+,D项正确。
电解池中电极反应式的书写步骤
如果电解过程包括几个阶段,应该弄清楚每个阶段溶液中离子的放电情况,分步书写各个阶段的电极反应式和总反应式。
4.(2019年北京中国人民大学附属中学高三模拟)高能LiFePO4电池,多应用于公共交通。电池中间是聚合物的隔膜, 主要作用是在反应过程中只让Li+通过。该电池的原理为(1-x)LiFePO4+xFePO4+LixCn LiFePO4+nC,结构如图所示:
下列说法不正确的是( )。A.放电时,正极的电极反应式为xFePO4+xLi++xe- xLiFePO4B.放电时,电子由负极经导线、用电器、导线到正极C.充电时,阴极的电极反应式为xLi++xe-+nC LixCnD.充电时,Li+向左移动
解析▶ 放电时,FePO4为正极,得电子发生还原反应,电极反应式为xFePO4+xLi++xe- xLiFePO4,A项正确;放电时,作为原电池,电子由负极经导线、用电器、导线到正极,B项正确;充电时,阴极为C得电子发生还原反应,电极反应式为xLi++xe-+nC LixCn,C项正确;充电时,作为电解池,阳离子向阴极移动,Li+向右移动,D项错误。
4.(2019年四川成都第七中学检测)如图所示的C-NaMO2电池是科学家正在研发的钠离子电池,据悉该电池可以将传统锂电池的续航能力提升7倍。该电池总反应为NaMO2+nC Na(1-x)MO2+NaxCn,下列说法正确的是( )。
A.充电时,左侧电极为阳极B.电解质可以选用无水乙醇C.放电时,负极反应式为NaMO2-xe- Na(1-x)MO2+xNa+D.充电时,阳极反应式为nC+xNa++xe-NaxCn
解析▶ 充电时,钠离子移向左侧,左侧电极为阴极,A项错误;无水乙醇为非电解质,不能电离,B项错误;原电池中,负极发生失电子的氧化反应,放电时,负极反应式为NaMO2-xe- Na(1-x)MO2+xNa+,C项正确;电解池中,阳极上发生失电子的氧化反应,电极反应式为NaxCn-xe- nC+xNa+,D项错误。
1.放电时为原电池装置,氧化剂一定在正极得电子,还原剂一定在负极失电子,进而得到各个电极的反应。2.充电时为电解池装置,将原电池的正极反应倒过来就是电解池的阳极反应,将原电池的负极反应倒过来就是电解池的阴极反应。3.溶液中离子移动方向的判断:放电时,阴离子移向负极,阳离子移向正极;充电时,阴离子移向阳极,阳离子移向阴极。4.可充电电池充、放电时电池的接法
5.(2019年四川成都高三第一次诊断)港珠澳大桥设计寿命120年,对桥体钢构件采用了多种防腐方法。下列分析错误的是( )。A.防腐原理主要是避免发生反应2Fe+O2+2H2O 2Fe(OH)2B.钢构件表面喷涂环氧树脂涂层,是为了隔绝空气、水等防止形成原电池C.采用外加电流的阴极保护法时需外接镁、锌等作辅助阳极D.钢构件可采用不锈钢材料以减缓电化学腐蚀
解析▶ 铁为活泼金属,在潮湿的空气中容易发生吸氧腐蚀,发生的反应主要有2Fe+O2+2H2O 2Fe(OH)2、4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3等,A项正确;钢构件表面喷涂环氧树脂涂层,可以隔绝空气、水等防止形成原电池,防止铁发生电化学腐蚀,B项正确;外接镁、锌等作辅助阳极属于牺牲阳极的阴极保护法,采用外加电流的阴极保护法时需外接电源,C项错误;不锈钢具有较强的耐腐蚀性,采用不锈钢材料作钢构件可以减缓电化学腐蚀,D项正确。
5.(2019年北京西城高三第二次模拟)关于研究生铁的锈蚀实验,下列分析不正确的是( )。
A.①中,NaCl溶液中溶解的O2不足以使生铁片明显锈蚀B.②中,生铁片未明显锈蚀的原因之一是缺少H2OC.③中正极反应式:O2+4e-+2H2O 4OH-D.对比①②③,说明苯能隔绝O2
解析▶ 根据实验现象,③中1小时观察到明显锈蚀,说明NaCl溶液中溶解有O2,只是苯不能隔绝空气中的O2进入NaCl溶液,而①中由于是密闭体系,溶解的O2较少,不足以使生铁片明显锈蚀,A项正确;苯属于非电解质,②中无电解质溶液,不满足电化学腐蚀的条件,B项正确;铁在中性环境下发生吸氧腐蚀,正极反应式为O2+4e-+2H2O 4OH-,C项正确;③中发生吸氧腐蚀,①③溶液中均溶解有O2,③中观察到明显锈蚀,说明苯不能隔绝O2,D项错误。
1.一般来说(可用下列原则判断):电解池原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。2.对同一金属来说,腐蚀的快慢:强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中。3.活动性不同的两种金属,活动性差别越大,腐蚀越快。4.对同一种电解质溶液来说,电解质溶液浓度越大,金属腐蚀的速率越快。
10 热化学方程式与盖斯定律
热化学方程式与盖斯定律
1.反应热、中和热、燃烧热的区别和联系
2.热化学方程式的书写步骤
3.四种计算化学反应热的方法
(1)从宏观角度计算 ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量(2)从微观角度计算 ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和(3)从活化能角度计算 ΔH=正反应活化能-逆反应活化能
(4)利用盖斯定律计算:先书写目标热化学方程式,再计算反应热
两点说明: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混淆。②利用键能计算反应热时要准确把握各物质分子中化学键的数目。
1.(2019年北京海淀区高三二模)汽车尾气处理存在反应NO2(g)+CO(g) NO(g)+CO2 (g),该反应过程及能量变化如图所示:
下列说法正确的是( )。A.升高温度,平衡正向移动B.该反应生成了具有非极性共价键的CO2C.使用催化剂可以有效提高反应物的平衡转化率D.反应物转化为活化络合物需要吸收能量
解析▶ 由图像可知,该反应是一个放热反应,升高温度,平衡逆向移动,A项错误;CO2分子中含有的碳氧共价键为极性共价键,B项错误;催化剂能改变反应速率,但对化学平衡无影响,所以使用催化剂不能提高反应物的平衡转化率,C项错误;由图像可知,反应物的总能量小于活化络合物的总能量,所以由反应物转化为活化络合物需要吸收能量,D项正确。
1.(2019年四川攀枝花高三第三次统考)我国科学家使用双功能催化剂(能吸附不同粒子)催化水煤气变换反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH<0,在低温下获得高转化率与高反应速率。反应过程示意图如下:
下列说法正确的是( )。A.起始时的2个H2O最终都参与了反应B.过程Ⅰ、过程Ⅱ均为放热过程C.过程Ⅲ只有极性共价键形成D.使用催化剂降低了水煤气变换反应的ΔH
(1)催化剂能降低反应的活化能,但不影响焓变的大小。(2)在无催化剂的情况下,E1为正反应的活化能,E2为逆反应的活化能,ΔH=E1-E2。
2.(1)(2019年天津卷,10节选)硅粉与HCl在300 ℃时反应生成1 ml SiHCl3气体和H2,放出225 kJ热量,该反应的热化学方程式为 。 (2)(2017年天津卷,7节选)0.1 ml 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TiO2·xH2O的液态化合物,放热4.28 kJ,该反应的热化学方程式为 。
Si(s)+3HCl(g) SiHCl3(g)+H2(g) ΔH=-225 kJ·ml-1
2Cl2(g)+TiO2(s)+2C(s) TiCl4(l)+2CO(g) ΔH=-85.6 kJ·ml-1
2.正误判断,正确的划“√”,错误的划“×”。(1)甲烷的燃烧热ΔH为-890.3 kJ·ml-1,则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3 kJ·ml-1( )(2)500 ℃、30 MPa下,将0.5 ml N2和1.5 ml H2置于密闭容器中充分反应生成NH3(g),放出19.3 kJ热量,其热化学方程式为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-38.6 kJ·ml-1( )(3)密闭容器中,9.6 g硫粉与11.2 g铁粉混合加热生成17.6 g硫化亚铁时,放出19.12 kJ热量。则Fe(s)+S(s) FeS(s) ΔH=-95.6 kJ·ml-1( )
(4)稀醋酸与0.1 ml·L-1NaOH溶液反应:CH3COOH(aq)+NaOH(aq) CH3COONa(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·ml-1( )(5)已知1 ml氢气完全燃烧生成液态水所放出的热量为285.5 kJ,则水分解的热化学方程式为2H2O(l) 2H2(g)+O2(g) ΔH=+285.5 kJ·ml-1( )
热化学方程式正误判断的“六个注意”
3.(2019年湖南长沙雅礼中学高三一模)亚硝酸氯(结构式为 )是有机合成中的重要试剂。它可由Cl2和NO在通常条件下反应制得,反应的化学方程式为2NO(g)+Cl2(g) 2ClNO(g)。已知几种化学键的键能数据如下表所示:
当Cl2与NO反应生成ClNO的过程中转移了5 ml电子时,理论上放出的热量为 kJ。
3.(2019年福建福州高三第三次质量检测)甲醇是一种可再生能源,具有广阔的开发和应用前景,可用Pt/Al2O3、Pd/C、 Rh/SiO2等作催化剂,采用如下反应来合成甲醇:2H2 (g)+CO(g) CH3OH(g)。下表所列数据是各化学键的键能,该反应的ΔH= (用含字母的代数式表示)。
(2a+b-3c-d-e) kJ·ml-1
解析▶ 反应热ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和,则2H2(g)+CO(g) CH3OH(g)的反应热ΔH=(2a+b) kJ·ml-1-(3c+d+e) kJ·ml-1=(2a+b-3c-d-e) kJ·ml-1。
1.依据键能计算ΔH的方法(1)计算公式:ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和。(2)根据键能计算反应热的关键是正确找出反应物和生成物所含共价键的数目,如:1 ml NH3中含有3 ml 键;计算时注意各物质的化学键个数及热化学方程式中各物质的化学计量数。
2.常见物质中化学键的数目
4.(1)(2019年湖南衡阳三模)已知:①COS(g)+H2(g) H2S(g)+CO(g) ΔH1=-15 kJ·ml-1;②COS(g)+H2O(g) H2S(g)+CO2(g) ΔH2=-36 kJ·ml-1;③CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g) ΔH3,则ΔH3= 。
-21 kJ·ml-1
解析▶ (1)根据盖斯定律,②-①得CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g) HΔ3=-36 kJ·ml-1-(-15 kJ·ml-1)=-21 kJ·ml-1。(2)利用盖斯定律,由③×2-②-①可得ΔH=2ΔH3-ΔH2-ΔH1=-746.5 kJ·ml-1。
4.(2019年湖北武汉武昌区高三五月调研)SO2的排放主要来自煤的燃烧,工业上常用氨水吸收法处理尾气中的SO2。已知吸收过程中相关反应的热化学方程式如下:①SO2(g)+NH3·H2O(aq) NH4HSO3(aq) ΔH1=a kJ·ml-1;② NH3·H2O(aq)+NH4HSO3(aq) (NH4)2SO3(aq)+H2O(l) ΔH2=b kJ·ml-1;③2(NH4)2SO3(aq)+O2(g) 2(NH4)2SO4(aq) ΔH3=c kJ·ml-1。则反应2SO2(g)+4NH3·H2O(aq)+O2(g) 2(NH4)2SO4(aq)+2H2O(l) ΔH= 。
(2a+2b+c) kJ·ml-1
解析▶ 利用盖斯定律,将①×2+②×2+③可得2SO2(g)+4NH3·H2O(aq)+O2(g) 2(NH4)2SO4(aq)+2H2O(l) ΔH=(2a+2b+c) kJ·ml-1。
利用盖斯定律计算反应热并书写热化学方程式的步骤
1.构建原电池模型,类比分析原电池工作原理
2.原电池正、负极判断的“五个角度”
3.关注电解质介质,掌握电极反应式的书写技巧 电极反应式的书写是电化学中的重点和难点,相关题型主要有两类:一类是给出电池装置图,根据图示信息确定正、负极,然后找出两极的反应物和生成物,按负极发生氧化反应、正极发生还原反应的规律书写电极反应式;另一类是给出电池的总反应式,分析反应中有关元素化合价的变化情况,先写出一个比较简单的电极反应式,然后用总反应式减去已写出的电极反应式,即得到另一极的电极反应式。在书写电极反应式时还必须考虑电解质介质的酸碱性,在酸性介质中不能出现OH-,在碱性介质中不能出现H+。如酸性氢氧燃料电池中的正极反应式为O2+4e-+4H+ 2H2O,而不是O2+4e- 2O2-或O2+4e-+2H2O 4OH-。
4.有关燃料电池需注意的问题
(1)燃料电池的电极不参与反应,有很强的催化活性,起导电作用。(2)燃料电池中,在负极上发生氧化反应的是燃料(如H2、CH4、CH3OH等),在正极上参与 反应的是空气或氧气。(3)燃料电池是将一个完整的氧化还原反应分为两个半反应,负极发生氧化反应,正极发生还原反应,一般将两个电极反应中得失电子换算为相同的数目,然后相加便得到总反应的化学方程式。(4)燃料电池反应中,负极材料不一定与电解质溶液发生反应。如燃料电池的负极为惰性电极时,就不与电解质溶液反应。
二、电解池1.构建电解池模型,类比分析电解基本原理
2.电解池阴、阳极的判断(1)根据所连接的外加电源判断:与直流电源正极相连的为阳极,与直流电源负极相连的为阴极。(2)根据电子流动方向判断:电子流动方向为从电源负极流向阴极,从阳极流向电源正极。(3)根据电解池里电解质溶液中离子的移动方向判断:阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动。(4)根据电解池两极产物判断(一般情况下)①阴极上的现象是析出金属(质量增加)或有无色气体(H2)放出。②阳极上的现象是电极质量减小(活性电极作阳极)或有非金属单质生成,呈气态的有Cl2、O2。
3.准确判断放电顺序,锁定放电离子(1)阳离子在阴极上的放电顺序:Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>……(2)阴离子在阳极上的放电顺序:S2->I->Br->Cl->OH->……4.电解池中的三个易误点(1)只有水被电解时,不要误认为溶液的pH不变或一定变化。若电解NaOH溶液,pH增大;电解H2SO4溶液,pH减小;电解Na2SO4溶液,pH不变。(2)在电解食盐水的过程中,刚开始阴极区显碱性。不要错误地认为阴极上产生的OH-因带负电荷,移向阳极,使阳极区显碱性。(3)电解MgCl2和AlCl3溶液时,虽然放电离子和电解NaCl溶液一样,但总的电解离子方程式不同。
1.(2019年天津高三一模)在混合导体透氧膜反应器中只需一步就可同时制备氨合成气(N2、H2)和液体燃料合成气(CO、H2),其工作原理如图所示,下列说法错误的是( )。
A.膜Ⅰ侧发生的反应为H2O+2e- H2↑+O2-、O2+4e- 2O2-B.膜Ⅱ侧相当于原电池的负极C.膜Ⅱ侧发生的反应为CH4+O2--2e- 2H2+COD.膜Ⅱ侧每消耗1 ml CH4,膜Ⅰ侧一定生成1 ml H2
解析▶ 膜Ⅰ侧,H2O和O2在正极均发生还原反应,结合题图可写出其电极反应式为H2O+2e- H2↑+O2-、O2+4e- 2O2-,A项正确;原电池中阴离子由正极向负极移动,结合题图中O2-的移动方向可知,膜Ⅰ侧相当于原电池的正极,膜Ⅱ侧相当于原电池的负极,B项正确;膜Ⅱ侧CH4发生氧化反应,其电极反应式为CH4+O2--2e- 2H2+CO,C项正确;膜Ⅰ侧发生的反应为H2O+2e- H2↑+O2-、O2+4e- 2O2-,膜Ⅱ侧发生的反应为CH4+O2--2e- 2H2+CO,则膜Ⅱ侧每消耗1 ml CH4,膜Ⅰ侧生成的H2小于1 ml,D项错误。
1.(2019年江西七校高三第一次联考)微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示,下列说法正确的是( )。
1.有关原电池解题的思维路径
2.书写原电池电极反应式的三个步骤 (1)列物质标得失:按照负极发生氧化反应,正极发生还原反应,判断出电极反应物和产物,找出得失电子的数量。 (2)看环境配守恒:电极产物在电解质溶液的环境中,应能稳定存在,如碱性介质中生成的H+应让其结合OH-生成水。电极反应式要遵守电荷守恒、质量守恒和得失电子守恒等,并加以配平。 (3)两式加验总式:两电极反应式相加,与总反应式对照验证。
2.(2019年山东济南外国语学校高三模拟)以H2、O2、熔融盐Na2CO3组成燃料电池,采用电解法制备Fe(OH)2,装置如图所示,其中电解池两极材料分别为铁和石墨,通电一段时间后,右侧玻璃管中产生大量的白色沉淀。则下列说法正确的是( )。
A.石墨电极Ⅱ处的电极反应式为O2+4e- 2O2-B.X是铁电极C.电解池中每有1 ml Fe溶解,石墨Ⅰ处消耗H2 22.4 LD.若将电池两极所通气体互换,X、Y两极材料也互换,实验方案更合理
2.(2019年陕西西北工业大学附属中学高三模拟)人工肾脏可用电化学方法除去代谢产物中的尿素[CO(NH2)2]。下列有关说法正确的是( )。
A.a极为电源的负极B.电解结束后,阴极室溶液的pH与电解前相比将升高C.除去尿素的反应为CO(NH2)2+2Cl2+H2O N2+CO2+4HClD.若两极共收集到气体0.6 ml,则除去的尿素为0.12 ml(忽略气体溶解,假设氯气全部参与反应)
1.惰性电极电解电解质溶液的产物判断方法
2.“串联”类电池的解题流程
3.(2019年天津红桥区高三一模)化学可以变废为宝,利用电解法处理烟道气中的NO,将其转化为NH4NO3的原理如图所示。下列说法错误的是( )。
电解池中电极反应式的书写
3.(2019年山东师范大学附属中学考前模拟)图甲为一种新型污水处理装置,该装置可利用一种微生物将有机废水的化学能直接转化为电能。图乙为电解氯化铜溶液的实验装置的一部分。下列说法中不正确的是( )。
A.a极应与X连接B.N极发生还原反应,当N极消耗11.2 L(标准状况下) O2时,则a极增重64 gC.不论b极为何种电极材料,b极的电极反应式一定为2Cl--2e- Cl2↑D.若有机废水中含有乙醛,则M极的电极反应式为CH3CHO+3H2O-10e- 2CO2↑+10H+
解析▶ 根据题给信息知,甲图是将化学能转化为电能的原电池,N极氧气得电子发生还原反应生成水,N极为原电池的正极,M极废水中的有机物失电子发生氧化反应,M极为原电池的负极。由图乙中Cl-移向b极,Cu2+移向a极可知,a极为阴极,应与负极相连,即a极与X相连,A项正确;N极是正极,氧气得电子发生还原反应,a极为阴极,铜离子得电子发生还原反应,根据得失电子守恒,则当N极消耗11.2 L(标准状况下)气体时,则a极增重11.2 L÷22.4 L·ml-1×4÷2×64 g·ml-1=64 g,B项正确;b极为阳极,当为惰性电极时,电极反应式为2Cl--2e- Cl2↑,当为活性电极时,电极本身失电子发生氧化反应,C项错误;若有机废水中含有乙醛,图甲中M极为CH3CHO失电子发生氧化反应,电极反应式为CH3CHO+3H2O-10e- 2CO2↑+10H+,D项正确。
电解池中电极反应式的书写步骤
如果电解过程包括几个阶段,应该弄清楚每个阶段溶液中离子的放电情况,分步书写各个阶段的电极反应式和总反应式。
4.(2019年北京中国人民大学附属中学高三模拟)高能LiFePO4电池,多应用于公共交通。电池中间是聚合物的隔膜, 主要作用是在反应过程中只让Li+通过。该电池的原理为(1-x)LiFePO4+xFePO4+LixCn LiFePO4+nC,结构如图所示:
下列说法不正确的是( )。A.放电时,正极的电极反应式为xFePO4+xLi++xe- xLiFePO4B.放电时,电子由负极经导线、用电器、导线到正极C.充电时,阴极的电极反应式为xLi++xe-+nC LixCnD.充电时,Li+向左移动
解析▶ 放电时,FePO4为正极,得电子发生还原反应,电极反应式为xFePO4+xLi++xe- xLiFePO4,A项正确;放电时,作为原电池,电子由负极经导线、用电器、导线到正极,B项正确;充电时,阴极为C得电子发生还原反应,电极反应式为xLi++xe-+nC LixCn,C项正确;充电时,作为电解池,阳离子向阴极移动,Li+向右移动,D项错误。
4.(2019年四川成都第七中学检测)如图所示的C-NaMO2电池是科学家正在研发的钠离子电池,据悉该电池可以将传统锂电池的续航能力提升7倍。该电池总反应为NaMO2+nC Na(1-x)MO2+NaxCn,下列说法正确的是( )。
A.充电时,左侧电极为阳极B.电解质可以选用无水乙醇C.放电时,负极反应式为NaMO2-xe- Na(1-x)MO2+xNa+D.充电时,阳极反应式为nC+xNa++xe-NaxCn
解析▶ 充电时,钠离子移向左侧,左侧电极为阴极,A项错误;无水乙醇为非电解质,不能电离,B项错误;原电池中,负极发生失电子的氧化反应,放电时,负极反应式为NaMO2-xe- Na(1-x)MO2+xNa+,C项正确;电解池中,阳极上发生失电子的氧化反应,电极反应式为NaxCn-xe- nC+xNa+,D项错误。
1.放电时为原电池装置,氧化剂一定在正极得电子,还原剂一定在负极失电子,进而得到各个电极的反应。2.充电时为电解池装置,将原电池的正极反应倒过来就是电解池的阳极反应,将原电池的负极反应倒过来就是电解池的阴极反应。3.溶液中离子移动方向的判断:放电时,阴离子移向负极,阳离子移向正极;充电时,阴离子移向阳极,阳离子移向阴极。4.可充电电池充、放电时电池的接法
5.(2019年四川成都高三第一次诊断)港珠澳大桥设计寿命120年,对桥体钢构件采用了多种防腐方法。下列分析错误的是( )。A.防腐原理主要是避免发生反应2Fe+O2+2H2O 2Fe(OH)2B.钢构件表面喷涂环氧树脂涂层,是为了隔绝空气、水等防止形成原电池C.采用外加电流的阴极保护法时需外接镁、锌等作辅助阳极D.钢构件可采用不锈钢材料以减缓电化学腐蚀
解析▶ 铁为活泼金属,在潮湿的空气中容易发生吸氧腐蚀,发生的反应主要有2Fe+O2+2H2O 2Fe(OH)2、4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3等,A项正确;钢构件表面喷涂环氧树脂涂层,可以隔绝空气、水等防止形成原电池,防止铁发生电化学腐蚀,B项正确;外接镁、锌等作辅助阳极属于牺牲阳极的阴极保护法,采用外加电流的阴极保护法时需外接电源,C项错误;不锈钢具有较强的耐腐蚀性,采用不锈钢材料作钢构件可以减缓电化学腐蚀,D项正确。
5.(2019年北京西城高三第二次模拟)关于研究生铁的锈蚀实验,下列分析不正确的是( )。
A.①中,NaCl溶液中溶解的O2不足以使生铁片明显锈蚀B.②中,生铁片未明显锈蚀的原因之一是缺少H2OC.③中正极反应式:O2+4e-+2H2O 4OH-D.对比①②③,说明苯能隔绝O2
解析▶ 根据实验现象,③中1小时观察到明显锈蚀,说明NaCl溶液中溶解有O2,只是苯不能隔绝空气中的O2进入NaCl溶液,而①中由于是密闭体系,溶解的O2较少,不足以使生铁片明显锈蚀,A项正确;苯属于非电解质,②中无电解质溶液,不满足电化学腐蚀的条件,B项正确;铁在中性环境下发生吸氧腐蚀,正极反应式为O2+4e-+2H2O 4OH-,C项正确;③中发生吸氧腐蚀,①③溶液中均溶解有O2,③中观察到明显锈蚀,说明苯不能隔绝O2,D项错误。
1.一般来说(可用下列原则判断):电解池原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。2.对同一金属来说,腐蚀的快慢:强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中。3.活动性不同的两种金属,活动性差别越大,腐蚀越快。4.对同一种电解质溶液来说,电解质溶液浓度越大,金属腐蚀的速率越快。
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