高中化学 第06章 化学反应与能量学案与测评 新人教

.主题内容要求化学反应与热能

化学反应的本质。化学反应中能量转化的原因，能说出常见的能量转化形式。了解化学能与热能的相互转化。吸热反应、放热反应、反应热等概念。了解热化学方程式的含义。能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。化学在解决能源危机中的重要作用。化学反应与电能

了解原电池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。了解常见化学电源的种类及其工作原理。了解了解电解池的工作原理。能写出电极反应和电池反应方程式。了解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。.一、化学反应与热能反应热...第一节化学反应与热能.一、焓变反应热1.化学键与化学反应的关系(1)化学反应的本质：反应物中______________和生成物中________________。(2)化学反应中能量变化的原因：化学键断裂时要________能量，化学键形成时要________能量。化学键的____________是化学反应中能量变化的主要原因。2.焓变与反应热的关系焓变是________与________的焓值差，符号________，单位________。在________条件下进行的反应的反应热等于焓变。3.吸热反应和放热反应(1)对于放热反应，由于反应后放出热量而使反应体系的能量________，因此ΔH为“______”或ΔH______0；(2)对于吸热反应，由于反应通过加热、光照等吸收能量而使反应体系的能量________，因此ΔH为“____”或ΔH____0。.

【想一想】（1）焓变等于反应热吗？（2）一个化学反应是吸热反应还是放热反应与反应条件有关系吗？【答案】(1)不等于。化学变化中存在焓变，有些物理变化中也存在焓变；在恒压条件下进行的反应的焓变等于反应热。(2)反应吸热还是放热与反应条件无关，而是由反应物总能量与生成物总能量的相对高低决定的。常温下进行的反应可能是放热反应，如中和反应；也可能是吸热反应，如NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O的反应。.二、热化学方程式1.定义：能表示参加反应__________和________的关系的化学方程式。2.意义：热化学方程式不仅表明了化学反应中的________的变化，也表明了化学反应中的______变化。例如H2(g)＋I2(g)200℃101kPa2HI(g)ΔH＝－14.9kJ/mol表示在200℃、101kPa时，______________和____________完全反应生成__________，放出________的热量。三、中和热1.中和热(1)定义：在____溶液中，酸和碱发生中和反应生成______水所______的热量，称为中和热。(2)特点：酸、碱分别为稀的______和稀的______；中和热为____________，且数值为定值。(3)表示：______________________________。.2.中和热的测定(1)装置图如下：(2)注意事项①碎泡沫塑料(或纸条)及泡沫塑料板的作用是________________。②为保证酸、碱完全中和，常使其中一种反应物________。③实验中若使用弱酸或弱碱，会使测得数值______；若使用浓硫酸，会使测得数值______。【想一想】在中和热的测定实验中，使用弱酸或弱碱为什么会使测得的中和热数值偏低？【答案】因为弱酸或弱碱的电离要吸热，从而使测得的数值偏低。.四、燃烧热1.概念：101kPa时，______________完全燃烧生成____________时所放出的热量。2.单位是________，燃烧热通常可用仪器由实验测得。3.表示意义：如H2(g)的燃烧热为285.8kJ/mol或ΔH＝－285.8kJ/mol，表示在25℃、101kPa条件下，________________________________。【温馨提示】①物质燃烧一定放热，则燃烧热ΔH一定为负值；②元素燃烧生成的稳定氧化物是C→CO2(g)、H→H2O(l)、S→SO2(g)。

.五、能源1.化石燃料(1)种类：________、________、________。(2)特点：蕴藏量有限，属于________能源。2.新能源主要有________、________、________、地热能、________和生物能。六、盖斯定律内容：不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反应焓变是__________的。或者说，化学反应的反应热只与反应体系的________和________有关，而与反应的________无关。2.举例：则ΔH＝______________________。.【答案】一、1.(1)旧化学键的断裂新化学键的形成(2)吸收放出断裂与形成2.生成物反应物ΔHkJ/mol恒压3.(1)降低－<(2)升高＋>二、1.物质的量反应热2.物质的量能量1molH2(g)1molI2(g)2molHI(g)14.9kJ三、1.(1)稀1mol放出(2)强酸强碱57.3kJ/mol(3)H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－57.3kJ/mol2.(2)①防止热量的散失②稍稍过量③偏低偏高四、1.1mol纯物质稳定的氧化物2.kJ/mol3.1molH2(g)完全燃烧生成液态水时放出285.8kJ的热量五、1.(1)煤石油天然气(2)不可再生2.太阳能氢能风能海洋能六、1.相同始态终态途径2.ΔH1＋ΔH2.

焓变反应热【例1】(2010高考·山东卷，10)下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是()A.生成物总能量一定低于反应物总能量B.放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率C.应用盖斯定律，可计算某些难以直接测量的反应的焓变D.同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同【解析】生成物总能量低于反应物总能量的反应是放热反应，若是吸热反应则相反，A错；反应速率与反应是吸热还是放热没有必然的联系，B错；C项是盖斯定律的重要应用，正确；根据ΔH＝生成物的焓－反应物的焓可知，焓变与反应条件无关，D错。【答案】C.1.化学反应与物质的能量(1)化学反应中的能量变化示意图由能量守恒可得：放热反应：反应物的总能量＝生成物的总能量＋放出的热量，即反应物所具有的总能量大于生成物所具有的总能量；吸热反应：反应物的总能量＋吸收的热量＝生成物的总能量，即反应物所具有的总能量小于生成物所具有的总能量。..2.物质的稳定性与物质所具有能量的关系物质的能量越低，性质就越稳定；物质的能量越高，性质就越活泼。3.影响反应热大小的因素(1)反应热与测定条件(温度、压强等)有关。(2)反应热的大小与物质的聚集状态有关。(3)反应热的大小与热化学方程式中物质的化学计量数有关。【知识关联】焓变、反应热与化学平衡的移动、化学反应进行的方向联系。

1.(2011·湖南醴陵二中期中)下列过程中，需吸收能量的是()A.H＋H→H2B.CaO溶于水C.I2→I＋ID.S＋O2===SO2【解析】化学键断裂需吸收能量。【答案】C.【解析】本题考查对燃烧热、中和热概念的理解及热化学方程式书写正误判断。A项生成的水不是1mol，且有BaSO4(s)生成，不符合中和热的定义；C项中生成物水为气态，不符合燃烧热的定义；D项中辛烷的物质的量不是1mol且为气态，也不符合燃烧热的定义。所以只有B项正确。【答案】B.1.书写热化学方程式应注意的问题(1)ΔH只能写在标有反应物和生成物状态的化学方程式的右边。若为放热反应，ΔH为“－”；若为吸热反应，ΔH为“＋”。ΔH的单位一般为kJ/mol。(2)注意反应热ΔH与测定条件(温度、压强等)有关。因此书写热化学方程式时不需注明反应条件，但应注明ΔH的测定条件(若在101kPa和298K条件下进行，可不予注明)。(3)注意热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量并不表示物质的分子或原子数。因此化学计量数可以是整数，也可以是分数。(4)注意反应物和产物的聚集状态不同，反应热ΔH不同。因此，必须注明物质的聚集状态。气体用“g”、液体用“l”、固体用“s”、溶液用“aq”。热化学方程式中不用“↑”和“↓”。(5)注意热化学方程式中的反应热是表示反应物完全反应时的热量变化，与反应是否可逆无关。方程式中化学式前面的化学计量数必须与ΔH相对应，即化学计量数与ΔH成正比。当反应向逆方向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。.2.燃烧热与中和热的比较【知识关联】热化学方程式、燃烧热、中和热与反应热的计算、化学平衡的移动、燃料电池。.2.(2009高考·重庆卷，12)下列热化学方程式书写正确的是(ΔH的绝对值均正确)()A.C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g)；ΔH＝－1367.0kJ/mol(燃烧热)B.NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)；ΔH＝＋57.3kJ/mol(中和热)C.S(s)＋O2(g)===SO2(g)；ΔH＝－269.8kJ/mol(反应热)D.2NO2===O2＋2NO；ΔH＝＋116.2kJ/mol(反应热)【解析】燃烧热要求可燃物的物质的量必须为1mol，得到的氧化物必须是稳定的氧化物，H2O的状态必须为液态，A错；中和反应是放热反应，ΔH应小于0，B错；热化学方程式要注明各物质在反应时的状态，D错。【答案】C.盖斯定律反应热的计算【例3】(2010高考·广东卷，9)在298K、100kPa时，已知：2H2O(g)===O2(g)＋2H2(g)ΔH1Cl2(g)＋H2(g)===2HCl(g)ΔH22Cl2(g)＋2H2O(g)===4HCl(g)＋O2(g)ΔH3则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是()A.ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2B.ΔH3＝ΔH1＋ΔH2C.ΔH3＝ΔH1－2ΔH2D.ΔH3＝ΔH1－ΔH2【解析】对照三个方程式可知，第三个方程式可由第二个方程式乘以2再与第一个方程式相加得到。根据盖斯定律可知：ΔH3＝2ΔH2＋ΔH1。【答案】A.【解析】根据盖斯定律，将反应①与反应Ⅱ和反应Ⅲ对比，反应Ⅲ×2－反应Ⅱ×2得，Q3>Q2；将反应②与反应Ⅰ和反应Ⅲ对比，反应Ⅲ×2－反应Ⅰ×2得，Q1>Q3；故Q1>Q3>Q2。【答案】A.反应热的计算与比较1.反应热的计算(1)根据物质具有的能量进行计算ΔH＝E(生成物的总能量)－E(反应物的总能量)(2)根据化学键数据(键能)进行计算ΔH＝E(反应物化学键断裂吸收的总能量)－E(生成物化学键形成放出的总能量)(3)利用盖斯定律进行计算①根据反应过程特点设计合理的反应途径；②适当加减已知的热化学方程式，ΔH也要进行相应的加减运算(ΔH的运算包括数值和符号的双重运算)，从而得出待求热化学方程式。③在进行反应热计算时，要注意ΔH与热化学方程式中化学计量数间的正比关系。.(4)依据燃烧热数据，利用公式直接计算反应热Q＝燃烧热×n(可燃物)(5)根据热化学方程式进行计算写出热化学方程式，然后根据热化学方程式所体现的物质之间、物质与反应热之间的关系直接计算反应热。2.反应热的比较比较ΔH的大小时，必须带正、负号比较。对放热反应，ΔH越小，放热越多；对吸热反应，ΔH越大，吸热越多。

【知识关联】反应热的计算与有关物质的量的计算、有关化学方程式的计算联系。.【解析】依据题意知，处理烟道气污染的一种方法是将CO、SO2在催化剂作用下转化为单质S，对照反应①和②，并根据盖斯定律将反应①×2－②可得答案。【答案】2CO(g)＋SO2(g)===S(s)＋2CO2(g)ΔH＝－270kJ/mol.1.已知反应A＋B===C＋D为吸热反应，对这个反应的下列说法中正确的是()A.A的能量一定低于C的能量，B的能量一定低于D的能量B.因为该反应为吸热反应，故一定要加热反应才能进行C.破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量D.A和B的总能量一定低于C和D的总能量【解析】A＋B===C＋DΔH＞0，说明A与B的总能量低于C与D的总能量，但无法比较A与C、B与D的能量高低，A错，D正确；对于吸热反应，破坏反应物中的化学键所吸收的能量大于形成生成物中化学键所放出的能量，C错；吸热反应有的不需要加热也可反应，如氢氧化钡晶体与氯化铵搅拌即可反应，B错。【答案】D.2.(2010·安徽师大附中模拟)已知反应：①101kPa时，2C(s)＋O2(g)===2CO(g)；ΔH＝－221kJ/mol②稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)；ΔH＝－57.3kJ/mol下列结论正确的是()A.碳的燃烧热的数值大于110.5kJ/molB.①的反应热为221kJ/molC.浓硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为－57.3kJ/molD.稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1mol水，放出57.3kJ热量【解析】碳的稳定氧化物是CO2，①中生成的CO能继续燃烧放出热量，所以碳的燃烧热的数值大于110.5kJ/mol，A正确；①的反应热为ΔH＝－221kJ/mol，B错；浓硫酸溶解要放热，醋酸是弱电解质，其电离要吸热，所以C、D均错。【答案】B.3.(2010高考·上海卷，40)太阳能是清洁的新能源，为了环保，我们要减少使用像煤炭这样的常规能源而大力开发新能源。划分下列能源的类别，把编号填入相应的表格。①石油②地热能③核能④天然气⑤风能⑥潮汐能【解析】常规能源是指技术较为成熟且被大规模利用的能源，主要包括煤、石油、天然气等；新能源是指尚未被大规模利用、利用历史短的能源，如地热能、核能、风能、潮汐能等。风能作为新能源的利用方式是风力发电。【答案】②③⑤⑥

①④类别编号新能源常规能源.4.(1)(2010高考·上海卷，25(2))接触法制硫酸工艺中，其主反应在450℃并有催化剂存在下进行：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)＋190kJ该热化学方程式的意义是______________。(2)(2010高考·福建卷，23(5))液态化合物CS20.2mol在O2中完全燃烧，生成两种气态氧化物，298K时放出热量215kJ。该反应的热化学方程式为________________________________________________________________________。【解析】(1)热化学方程式表示的是450℃时，2molSO2气体和1molO2气体完全反应生成2molSO3气体时放出的热量为190kJ。(2)CS2燃烧生成二氧化碳和二氧化硫，依题意可以很快的写出反应的热化学方程式。.5.(2010高考·北京卷，26(2))在微生物作用的条件下，NH经过两步反应被氧化成NO。两步反应的能量变化示意图如下：(1)第一步反应是________反应(选择“放热”或“吸热”)，判断依据是______________________________________________________________。(2)1molNH(aq)全部氧化成NO(aq)的热化学方程式是______________________________________________________________。【解析】本题考查盖斯定律的应用，可以将图1和图2的热化学方程式直接相加即可。【答案】(1)放热ΔH＝－273kJ/mol<0(反应物的总能量大于生成物的总能量)(2)NH(aq)＋2O2(g)===2H＋(aq)＋NO(aq)＋H2O(l)ΔH＝－346kJ/mol.

第二节原电池化学电源

.一、原电池1.________能转化为____能的装置。2.工作原理(1)原理：在原电池中，__________的物质作为负极，向外电路提供______；__________的物质作正极，从外电路得到______。(2)举例：.电极名称负极正极电极材料电极反应反应类型电子流向由________沿导线流向________3.原电池构成条件前提：有一个能自发进行的__________反应。(1)两个____________的电极。(2)将电极插入______________。(3)用导线连接电极构成__________。.【想一想】上图中的盐桥有什么作用？【答案】盐桥中的盐溶液是电解质溶液，该电解质与两个半电池中的电解质溶液不能反应。盐桥中的阴离子移向负极，阳离子移向正极，从而使两个半电池中的电解质溶液连成一个通路。.二、常见的化学电源1.一次电池——碱性锌锰干电池(1)负极材料是______，正极材料是________，电解质溶液是________溶液。(2)电极反应负极：__________________________正极：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)22.二次电池(可充电电池)——铅蓄电池(1)负极材料是______，正极材料是________，电解质溶液是__________溶液。.(2)电极反应①放电时的反应负极：________________________(______反应)。正极：__________________________(______反应)。②充电时的反应阴极：________________________(______反应)。阳极：__________________________(______反应)。3.燃料电池(1)工作原理①将______(如H2、CH4等)和______(O2、Cl2等)的化学能直接转化成电能。②电极材料本身不包含__________，只是一个催化转化元件。.③工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地反应，生成物不断地被排出。(2)优点①能量转化率高，可超过______。②污染少，被誉为“绿色”发电站。(3)氢氧燃料电池总反应：2H2＋O2===2H2O①碱性介质中负极反应：______________________。正极反应：______________________。②酸性介质中负极反应：______________________。正极反应：______________________。【想一想】回收废旧电池有什么意义？【答案】一是可减少环境污染；二是回收利用，节约资源。.【答案】一、1.化学电2.(1)较活泼电子较不活泼电子(2)ZnCuZn－2e－===Zn2＋Cu2＋＋2e－===Cu氧化反应还原反应ZnCu3.氧化还原(1)活泼性不同(2)电解质溶液中(3)闭合回路二、1.(1)ZnMnO2KOH(2)Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)22.(1)PbPbO2H2SO4(2)①Pb－2e－＋SO===PbSO4氧化PbO2＋SO＋4H＋＋2e－===PbSO4＋2H2O还原②PbSO4＋2e－===Pb＋SO还原PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO氧化3.(1)①燃料氧化剂②活性物质(2)①80%(3)①2H2－4e－＋4OH－===4H2OO2＋2H2O＋4e－===4OH－

②2H2－4e－===4H＋4H＋＋O2＋4e－===2H2O.【例1】(2010高考·广东卷，23)铜锌原电池(如图所示)工作时，下列叙述正确的是()A.正极反应为：Zn－2e－===Zn2＋B.电池反应为：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋CuC.在外电路中，电子从负极流向正极D.盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液【解析】铜锌原电池工作时，负极反应为：Zn－2e－===Zn2＋，正极反应为：Cu2＋＋2e－===Cu，电池反应为：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，故A错，B正确；原电池工作时，电子从负极沿外电路流向正极，由于左池溶液中阳离子增多、右池溶液中阳离子减少，为平衡电荷，则盐桥中的K＋移向CuSO4溶液，而Cl－移向ZnSO4溶液，故C正确，D错。【答案】BC原电池正负极的判断和电极反应式的书写.1.正负极的判断(1)根据电子流动方向判断。在原电池中，电子流出的一极是负极；电子流入的一极是正极。(2)根据两极材料判断。一般活泼性较强的金属为负极；活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。(3)根据原电池里电解质溶液内离子的定向移动方向判断。阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。(4)根据原电池两极发生的变化来判断。负极发生氧化反应，正极发生还原反应。(5)根据现象判断。溶解的一极为负极，质量增加或放出气体的一极为正极。.2.电极反应和电池反应方程式的书写(1)如果题目给定的是图示装置，先分析正、负极和溶液中的电解质离子，再根据正、负极反应规律和离子放电规律正确判断出电极反应产物，然后结合质量守恒、电荷守恒书写电极反应式；依据两极电子得失守恒，由两电极反应式加和得总反应方程式。(2)如果题目给定的是总反应方程式，可分析此反应中的氧化反应或还原反应(即分析有关元素的化合价变化情况)，再选择一个简单的变化情况去写电极反应式，另一极的电极反应式可直接写出或用总反应方程式减去已写出的电极反应式得出。(3)对于二次电池的反应，需要看清楚“充电、放电”的方向，放电的过程应用原电池原理，充电的过程应用电解池原理。【温馨提示】判断电极时，不能简单地依据金属的活动性来判断，要看反应的具体情况。①在原电池Al—NaOH(aq)—Mg中，Al作负极；②在原电池Al—浓H2SO4—Cu中，Cu作负极。【知识关联】原电池正负极的判断和电极反应式的书写与离子反应、氧化还原反应有关计算联系。.1.(2010·北京东城测试)有关下图所示原电池的叙述不正确的是()电池总反应的离子方程式是Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2AgB.正极的电极反应是Ag＋＋e－===AgC.Cu片上发生氧化反应，Ag片上发生还原反应D.用该电池电解饱和食盐水，3.2gCu溶解时生成1.12LCl2【解析】原电池中负极的电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋。用该电池电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，根据电子守恒知，Cu～2e－～Cl2↑，n(Cu)＝n(Cl2)＝3.2g/64g·mol－1＝0.05mol，在标准状况下，Cl2的体积为1.12L，但题目没有指明是否为标准状况，故D错。【答案】D.原电池原理的应用【例2】某原电池总反应的离子方程式为：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，不能实现该反应的原电池是()A.正极为Cu，负极为Fe，电解质为FeCl3溶液B.正极为C，负极为Fe，电解质为Fe(NO3)3溶液C.正极为Fe，负极为Zn，电解质为Fe2(SO4)3溶液D.正极为Ag，负极为Fe，电解质为CuSO4溶液【解析】本题考查原电池的设计。通过分析原电池的总反应知，氧化反应为Fe－2e－===Fe2＋，则负极材料为Fe，正极为活动性比Fe弱的金属(如Cu)或非金属导体(如石墨)；还原反应为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，则电解质溶液为Fe3＋的溶液，故AB符合。【答案】CD.原电池原理的应用1.加快自发进行的氧化还原反应的速率。例如，在Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液能使生成H2的反应速率加快。2.比较金属活动性强弱。3.用于金属的保护。使金属制品作原电池正极而得到保护。4.设计原电池(1)首先将已知的氧化还原反应拆分为两个半反应(氧化反应和还原反应)。(2)根据原电池的电极反应特点，结合两个半反应找出正负极材料(负极就是失电子的物质，正极用比负极活泼性差的金属即可，也可以用石墨)及电解质溶液。.①电解质溶液的选择电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应。但如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥)，则左右两个容器中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子。如在铜－锌－硫酸构成的原电池中，负极金属锌浸泡在含有Zn2＋的电解质溶液中，而正极铜浸泡在含有Cu2＋的溶液中。②电极材料的选择在原电池中，选择较活泼的物质作为负极；较不活泼的物质作为正极。并且，原电池的电极必须能导电。(3)按要求画出原电池组装图。【知识关联】原电池原理的应用与化学反应速率、氧化还原反应、金属的腐蚀与防护联系。.2.(2010·福建泉州一中期末)可以将反应Zn＋Br2===ZnBr2设计成蓄电池，下列4个电极反应①Br2＋2e－===2Br－

②2Br－－2e－===Br2③Zn－2e－===Zn2＋

④Zn2＋＋2e－===Zn其中表示充电时的阳极反应和放电时的负极反应的分别是()A.②和③B.②和①C.③和①D.④和①【解析】对于蓄电池，充电时的总反应为ZnBr2===Zn＋Br2，阳极发生氧化反应：2Br－－2e－===Br2；放电时的总反应为Zn＋Br2===ZnBr2，负极发生氧化反应：Zn－2e－===Zn2＋。【答案】A.新型化学电源【例3】据报道，我国拥有完全自主知识产权的氢氧燃料电池车在北京奥运会期间为运动员提供服务。某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液，下列有关该电池的叙述不正确的是()A.正极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－B.工作一段时间后，电解液中KOH的物质的量不变C.该燃料电池的总反应方程式为：2H2＋O2===2H2OD.用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24LCl2(标准状况)时，有0.1mol电子转移..1.化学电池与太阳能电池(1)太阳能电池是把太阳的光能转化为电能的装置，它不是化学电池。(2)判断一种电池的优劣主要看这种电池单位质量或单位体积所输出电能的多少(比能量)或输出功率的大小(比功率)以及电能的可储存时间的长短。2.燃料电池与普通电池(1)燃料电池与一般化学电池的区别一般化学电池活性物质储存在电池内部，故而限制了电池的容量；燃料电池工作时不断地把还原剂、氧化剂从外界输入，同时电极反应产物不断排出电池，因此燃料电池可连续不断地提供电能。.(2)燃料电池的电极反应式和总反应方程式的书写步骤①写出正确的燃烧反应的化学方程式；②根据电解质溶液的酸碱性改写燃料电池总反应；③写出正极的电极反应式(一般较简单)；④由燃料电池总反应方程式减去正极的电极反应式得到负极的电极反应式。【知识关联】化学电源与电解池、氧化还原反应有关计算联系。.3.(2010高考·安徽卷，11)某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H＋，其基本结构见下图，电池总反应可表示为：2H2＋O2===2H2O，下列有关说法正确的是()A.电子通过外电路从b极流向a极B.b极上的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－C.每转移0.1mol电子，消耗1.12L的H2D.H＋由a极通过固体酸电解质传递到b极【解析】本题以燃料电池为载体考查原电池原理。根据燃料电池的原理知，a为负极，b为正极，电子应该通过外电路由a极流向b极，A错；该燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H＋，故b极上的电极反应式为：O2＋4e－＋4H＋===2H2O；C项中没有告知标准状况；在原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，D正确。【答案】D.1.下列关于原电池的叙述正确的是()A.构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属B.原电池是化学能转变为电能的装置C.在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被还原D.原电池放电时，电流的方向是从负极到正极【解析】本题考查原电池的构成条件及工作原理。一般地，原电池的负极是较活泼的金属，正极是较不活泼的金属或能导电的非金属，A错；原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被氧化，C错；原电池放电时，电流的方向是从正极到负极，D错。【答案】B.2.下图为一原电池的结构示意图，下列说法中不正确的是()A.原电池工作时，总反应为：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋CuB.原电池工作时，Zn电极流出电子，发生氧化反应C.原电池工作时，铜电极上发生氧化反应，CuSO4溶液蓝色变深D.如果将Cu电极改为Fe电极，Zn电极依然作负极【解析】本题考查原电池的工作原理。根据原电池的结构示意图知，Cu作正极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu(还原反应)，CuSO4溶液蓝色变浅，C错。【答案】C.3.(2010高考·江苏卷，11)下图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法正确的是()A.该系统中只存在3种形式的能量转化B.装置Y中负极的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－C.装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生D.装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化【解析】本题考查燃料电池。由原理示意图知，该装置系统存在太阳能、电能、化学能和机械能之间的相互转化，A错；装置Y为氢氧燃料电池，负极失电子，B错；装置X相当于用光能电解水，产生H2和O2，实现燃料(H2)和氧化剂(O2)的再生，C正确；在整个反应过程中，有能量的损耗和热效应的产生，不可能实现化学能和电能间的完全转化，D错。

【答案】C.4.有a、b、c、d四个金属电极，有关的反应装置及部分反应现象如下：序号实验装置部分实验现象①a极质量减小，b极质量增加②d极溶解，c极有气体产生③b极有气体产生，c极无变化④电流计指示在导线中电流从a极流向d极由此可判断这四种金属的活动性顺序是()A.a＞b＞c＞dB.b＞c＞d＞aC.d＞a＞b＞cD.a＞b＞d＞c.【解析】本题主要考查原电池电极和金属的活动性的判断。首先根据原电池原理和实验现象判断电极名称，再根据原电池负极的金属活动性大于正极确定四种金属的活动性顺序。①中a为负极，金属活动性a>b；②中d为负极，金属活动性d>c；③不能构成原电池，b极有气体产生，c极无变化说明金属活动性b>c；④中d为负极，金属活动性d>a。故答案为C。【答案】C.5.铅蓄电池是化学电源，其电极材料分别是Pb和PbO2，电解质溶液为稀硫酸。工作时，该电池的总反应为PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O根据上述情况判断：(1)蓄电池的负极是________，其电极反应式为____________________；(2)蓄电池的正极是________，其电极反应式为____________________；(3)蓄电池工作时，其中电解质溶液的pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)；(4)实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取氯气，若制得Cl20.050mol，这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是________。【解析】本题考查铅蓄电池。蓄电池工作时消耗H2SO4，使电解质溶液的酸性减弱，pH增大。通过分析铅蓄电池和电解饱和食盐水的总反应式得关系式：2H2SO4～2e－～Cl2，消耗的H2SO4的物质的量至少是0.10mol。【答案】(1)PbPb－2e－＋SO===PbSO4(2)PbO2PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O(3)增大(4)0.10mol.第三节电解池金属的电化学腐蚀与防护

.一、电解原理1.电解：使______通过电解质溶液或熔融电解质而在__________引起____________的过程。2.电解池：把________转化为________的装置叫电解池(也叫电解槽)。3.电解池的组成(1)两个导体作电极，与电源正极相连的为____极，与电源负极相连的为____极；(2)电解质溶液或熔融电解质；(3)一个直流电源且形成闭合回路。【想一想】如何判断一个装置是原电池还是电解池？【答案】①首先看有无外接电源，有外接电源的为电解池，无外接电源的可能为原电池。②然后依据原电池的形成条件分析判断。.4.工作原理(以电解CuCl2溶液为例)电极名称阴极阳极电极材料石墨石墨实验现象石墨棒上____________________石墨棒上产生______，且能使湿润的碘化钾淀粉试纸变成______色电解质溶液的颜色__________电极反应反应类型总反应方程式闭合回路的形成电子从电源的________极沿导线流入电解池的______极；电解质溶液中的阳离子(Cu2＋)移向电解池的______极且______电子，阴离子(Cl－)移向电解池的______极且______电子；电子再从电解池的__________极流出，并沿导线流回电源的______极.【温馨提示】电解质的电离是电解质溶液导电的前提条件。电解质溶液的导电过程就是电解质溶液的电解过程。二、电解原理的应用1.电解饱和食盐水(1)电极反应阳极：__________；阴极：______________。(2)总反应方程式：______________________。(3)应用：氯碱工业制________、______和______。2.电镀铜或电解精炼铜(1)两极材料：待镀金属或纯铜作______，镀层金属或粗铜作____。(2)电极反应阳极：__________；阴极：__________。3.电解冶炼Na(如电解熔融NaCl获得Na)(1)电极反应阳极：____________；阴极：____________。(2)总反应方程式：__________________。(3)应用：冶炼____________等活泼金属。.【想一想】电镀铜和电解精炼铜的过程中，电解质溶液中Cu2＋的浓度变化吗？【答案】电镀铜的过程中，Cu2＋的浓度基本不变；电解精炼铜的过程中，Cu2＋的浓度逐渐减小。三、金属的电化学腐蚀与防护1.金属腐蚀：金属与周围的气体或液态物质发生________反应而引起损耗的现象。金属腐蚀一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。.2.化学腐蚀和电化学腐蚀的比较化学腐蚀电化学腐蚀条件金属与______________直接接触____________跟电解质溶液接触特点无电流产生有微弱电流产生本质金属失电子变成金属阳离子而被氧化(M－ne－===Mn＋)金属被氧化的过程________的金属被氧化的过程相互关系两种腐蚀往往同时发生，但____________更普遍，危害更严重.3.电化学腐蚀分类(以钢铁的腐蚀为例)吸氧腐蚀析氢腐蚀条件水膜呈____________或__________水膜呈______正极反应负极反应总反应进一步生成铁锈的反应相互关系______腐蚀更普遍【想一想】把纯铁丝放入稀硫酸中放出H2，该过程属于析氢腐蚀吗？【答案】不属于析氢腐蚀，属于化学腐蚀。.4.金属的防护方法(1)电化学防护法①牺牲阳极的阴极保护法在被保护的钢铁设备上装上若干较活泼金属(Zn)，让被保护的金属作原电池的________。②外加电流的阴极保护法用被保护的钢铁设备作______，惰性电极作______，外接直流电源。(2)其他方法①改变金属内部结构，如把金属制成防腐的__________(如不锈钢)；②加涂防护层如__________、________、________、________或________等方法。.【答案】一、1.电流阴、阳两极氧化还原反应2.电能化学能3.(1)阳阴4.逐渐覆盖一层红色物质刺激性气味的气体蓝逐渐变浅Cu2＋＋2e－===Cu2Cl－－2e－===Cl2↑还原反应氧化反应CuCl2Cu＋Cl2↑负阴阴得到阳失去阳正二、1.(1)2Cl－－2e－===Cl2↑2H＋＋2e－===H2↑(2)2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑(3)Cl2H2NaOH2.(1)阴极阳极(2)Cu－2e－===Cu2＋Cu2＋＋2e－===Cu3．(1)2Cl－－2e－===Cl2↑2Na＋＋2e－===2Na(2)2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑(3)Na、Mg、Al三、1.氧化还原2.干燥气体或非电解质不纯金属或合金较活泼电化学腐蚀3.很弱的酸性中性酸性2H2O＋O2＋4e－===4OH－2H＋＋2e－===H2↑Fe－2e－===Fe2＋2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O吸氧4.(1)①正极②阴极阳极(2)①合金②喷油漆涂油脂电镀喷镀表面钝化.

电极名称、电极产物的判断及有关反应式的书写【例1】(2010高考·海南卷，9)利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是()A.电解时以精铜作阳极B.电解时阴极发生还原反应C.粗铜连接电源负极，其电极反应是Cu===Cu2＋＋2e－D.电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥【解析】电解精炼铜就是利用电解法将粗铜中的铜提取出来，因此粗铜作阳极，连接电源正极，电极反应是Cu－2e－===Cu2＋；精铜作阴极，连接电源负极，电极反应是Cu2＋＋2e－===Cu。粗铜含有金属活动性比铜弱的少量Ag、Pt等金属，故Ag、Pt等金属随着粗铜中铜的溶解而沉积在阳极底部，形成阳极泥。【答案】BD.电解池电极的判断2.电解时电解产物的判断(1)阳极产物的判断：①若阳极是活性电极(除C、Pt、Au以外的金属)，则阳极金属材料失去电子而被氧化成阳离子；②若阳极是惰性电极(C、Pt、Au)，则是电解液中阴离子在阳极失去电子被氧化。阴离子放电顺序为：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根。(2)阴极产物的判断：阴极反应一般是溶液中的阳离子得电子的还原反应。阳离子放电顺序为：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Fe2＋>Zn2＋>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋。.Fe3＋得电子能力大于Cu2＋，第一阶段只能被还原为Fe2＋。3.电解时电极反应式的书写(1)首先判断电极名称(阴极、阳极)。(2)其次分析电极材料。判断是电极材料放电还是溶液中的离子放电。(3)再次分析溶液中的离子种类，根据离子放电顺序，分析电极反应、判断电极产物，写出电极反应式。【温馨提示】电解水溶液时，应注意位于放电顺序中H＋和OH－之后的离子一般不放电。4.电解总反应方程式的书写(1)必须注明反应条件：通电或电解。(2)当电解过程中电解的是水和电解质时，电极反应式中出现的是H＋或OH－放电，但在书写电解总反应方程式时要将反应物中的H＋或OH－均换成水，在生成物中出现的是碱或酸。【知识关联】与氧化还原反应、原电池等知识联系。.1.右图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊试液，下列实验现象中正确的是()A.逸出气体的体积：a电极的小于b电极的B.一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体C.a电极的电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑D.a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色【解析】用惰性石墨电极通直流电电解稀Na2SO4水溶液实际是电解水。根据电解原理，a极：2H＋＋2e－===H2↑，该电极附近的溶液中剩余OH－，显碱性，故该极附近石蕊试液呈蓝色；b极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，该电极附近的溶液中剩余H＋，显酸性，该极附近呈红色。【答案】D.

惰性电极电解电解质溶液的规律【例2】(2011·山东济宁一中期末)如下图所示的装置，C、D、E、F都是惰性电极。将电源接通后，向乙装置的溶液中滴入酚酞溶液，在E极附近显红色。则以下说法不正确的是()A.电源B极是正极B.甲、乙装置的C、D、E、F电极均有单质生成，其物质的量比为1∶2∶2∶2C.欲用丙装置给铜镀银，H应该是Ag，电镀液选择AgNO3溶液D.甲装置中D电极附近溶液的pH变小【解析】乙装置E极附近的溶液遇酚酞显红色，说明E极是电解池的阴极，C、G也为电解池的阴极；A是电源的负极，B是电源的正极；D、F、H是电解池的阳极。C、D、E、F电极生成的单质分别为Cu、O2、H2、Cl2，其物质的量比为2∶1∶2∶2。用丙装置给铜镀银，则G电极反应式为：Ag＋＋e－===Ag，H电极反应式为：Ag－e－===Ag＋。【答案】B..【温馨提示】①若阴极为H＋放电，则阴极区c(OH－)增大；若阳极为OH－放电，则阳极区c(H＋)增大。②用惰性电极电解电解质溶液时，若要使电解后的溶液恢复到原状态，应遵循“缺什么加什么，缺多少加多少”的原则。一般加入阴极产物与阳极产物(按方程式对应系数确定的比例)的化合物。.2.(2010·福建泉州一中期中)用铂电极(惰性)电解下列溶液时，阴极和阳极上的主要产物分别是H2和O2的是()A.稀NaOH溶液B.HCl溶液C.NaCl溶液D.酸性AgNO3溶液【解析】根据用惰性电极电解电解质溶液的类型可知，电解稀NaOH溶液属于电解水型，阴极和阳极的产物分别是H2和O2，A正确。B中生成的气体是H2和Cl2，C中生成的气体是H2和Cl2，D中生成的气体只有O2。【答案】A.电解池的有关计算【例3】用两支惰性电极插入500mLAgNO3溶液中，通电电解。当电解液的pH从6.0变为3.0时(设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略)，电极上应析出银的质量是()A.27mgB.54mgC.108mgD.216mg【解析】首先写出电极反应方程式，阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑阴极：4Ag＋＋4e－===4Ag。根据电子守恒建立关系式：4H＋～4OH－～4e－～4Ag，物质的量关系为：n(e－)＝n(H＋)＝n(Ag)；所以，m(Ag)＝n(Ag)×108g/mol＝0.5L×10－3mol/L×108g/mol×103mg·g－1＝54mg【答案】B.1.电解池有关计算的类型主要包括：根据直流电源提供的电量求产物的量(析出固体的质量、产生气体的体积等)、溶液的pH、相对原子质量或元素的化合价、化学式等。2.解题方法：电子守恒法、总离子方程式法、关系式法、差量法等。

.3.电解100mL含c(H＋)＝0.30mol/L的下列溶液，当电路中通过0.04mol电子时，理论上析出金属质量最大的是()A.0.10mol/LAg＋B.0.02mol/LZn2＋C.0.20mol/LCu2＋D.0.20mol/LPb2＋【解析】根据离子的放电顺序可知，当电路中通过0.04mol的电子时，能析出金属的只有选项A和C，根据Ag＋＋e－===Ag和Cu2＋＋2e－===Cu可知分别析出0.01mol的Ag和0.02mol的Cu，其质量分别为1.08g和1.28g。【答案】C.

金属的电化学腐蚀与防护【例4】(2010高考·北京卷，6)下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是()A.钢管与电源正极连接，钢管可被保护B.铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀C.钢管与铜管露天堆放在一起，钢管不易被腐蚀D.钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe－3e－===Fe3＋【解析】根据外加电流的阴极保护法，钢管必须接在电源的负极上才能被保护，A错。钢管是铁与碳的合金，而铁与铜构成原电池时，铁做负极被腐蚀，C错。钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe－2e－===Fe2＋，D错。【答案】B.影响金属腐蚀快慢的因素1.与构成原电池的电极材料有关。两电极材料的活动性差距越大，氧化还原反应的速率就越快，活泼金属被腐蚀的速度就越快。一般地，金属腐蚀的快慢顺序为：电解池的阳极>原电池的负极>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。2.与金属所接触的电解质的强弱有关。同一种金属在相同浓度的不同电解质中的腐蚀快慢顺序为：强电解质>弱电解质>非电解质。.4.如图所示烧杯中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：(1)铁钉逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于________腐蚀。(2)若试管内液面上升，则原溶液呈________性，发生________腐蚀，负极电极反应：____________，正极电极反应：_________________。(3)若试管内液面下降，则原溶液呈________性，发生______腐蚀，负极电极反应：________________，正极电极反应：________________。【解析】根据金属腐蚀的条件、原理及实验结果可知：试管内液面上升，说明试管内压强减小，气体被吸收所致，则铁钉发生了吸氧腐蚀；试管内液面下降，说明试管内气体压强变大，试管内产生了新气体所致，即铁钉发生了析氢腐蚀。【答案】(1)电化学(2)弱酸性或中吸氧2Fe－4e－===2Fe2＋O2＋4e－＋2H2O===4OH－(3)较强的酸析氢Fe－2e－===Fe2＋2H＋＋2e－===H2↑.(2009高考·广东理科基础卷，25)钢铁生锈过程发生如下反应：①2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2；②4Fe(OH)2