22届高考化学复习：五 化学反应与能量

第一部分

专题五化学反应与能量

［备考要点］1.了解焰变的概念，掌握盖斯定律的内容，学会能垒图像的分析与应用。2.掌握

原电池、电解池的工作原理及应用。3.了解金属腐蚀的种类，金属腐蚀的危害以及防止金属

腐蚀的措施。

考点一化学能与热能

宜核心回扣

1.从两种角度理解化学反应热

能量t___能量卜-本_____-r-

生成物的爪片

反应物的匕?\i

反应热总能量I\b\总能量—

生成物的［i.—反应物的_______

图示总能量」

一总能量L_______.

放热反应i立程吸热反应过程

A/7<0AH>0

微观宏观

图像a表示断裂旧化学键吸收的能量；。表示反应物的活化能；

分析b表示生成新化学键放出的能量；b表示活化分子形成生成物释放的能量；

c表示反应热C表示反应热

AZZ的(生成物)一玳反应物)

计算△8=EE(反应物键能)一EE(生成物键能)

2.热化学方程式书写易出现的错误

(1)未标明反应物或生成物的状态而造成错误。

(2)反应热的符号使用不正确，即吸热反应未标出“+”号，放热反应未标出“一”号，从而

导致错误。

(3)漏写A8的单位，或者将A8的单位写为kJ,从而造成错误。

(4)反应热的数值与方程式的计量数不对应而造成错误。

⑸对燃烧热、中和热的概念理解不到位，忽略其标准是1mol可燃物或生成1molHzOQ)而造

成错误。

提醒对于具有同素异形体的物质，除了要注明聚集状态之外，还要注明物质的名称。

如：①S(单斜，s)+O2(g)=SO2(g)

AH,=-297.16kJ-mor1

②S(正交，s)+O2(g)=SO2(g)

-1

AH2=-296.83kJ-mol

③S(单斜，s)=S(正交，s)

△H3=-0.33kJ-mo「

3.燃烧热和中和热应用中的注意事项

⑴均为放热反应，AH<0,单位为kJ-moni。

⑵燃烧热概念理解的三要点：①外界条件是25°C、101kPa；②反应的可燃物是1mol；③生

成物是稳定的氧化物(包括状态)，如碳元素生成的是CO2,而不是CO,氢元素生成的是液态

水，而不是水蒸气。

(3)中和热概念理解三要点：①反应物酸、碱是强酸、强碱；②溶液是稀溶液，不存在稀释过

程的热效应；③生成物液态水是1moL

4.盖斯定律的答题模板一叠加法

步骤1“倒”

为了将方程式相加得到目标方程式，可将方程式颠倒过来，反应热的数值不变，但符号相反。

这样，就不用再做减法运算了，实践证明，方程式相减时往往容易出错。

步骤2“乘”

为了将方程式相加得到目标方程式，可将方程式乘以某个倍数，反应热也要乘以某个倍数。

步骤3“加”

上面的两个步骤做好了，只要将方程式相加即可得目标方程式，反应热也要相加。

皂闿点训练

1.正误判断，正确的打，错误的打“X”

⑴在CO2中，Mg燃烧生成MgO和C,该反应中化学能全部转化为热能(X)

(2)催化剂能改变反应的焰变(义)

(3)催化剂能降低反应的活化能(J)

(4)同温同压下，H2(g)+Cb(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的不同(X)

(5)500℃、30MPa下，将0.5molN2©和1.5molH2©置于密闭容器中充分反应生成NH3(g),

Mpl

放热19.3kJ,其热化学方程式为N2(g)+3H2(g)5°°：'1*2NH3(g)AH=-38.6

惟化刑

kJ-mo「(X)

2.填空：常见1mol物质中化学键数目：

物质金刚石硅

SiO2

化学键C—CSi—SiSi—O

化学键数/mol

物质

CO2CH4s8

化学键c=oC—Hs—s

化学键数/mol

答案224248

3.(1)乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：

2cH,(g)催化剂<^^^CH=CH2(g)

\=z\=z+H2(g)

已知：

化学键C—HCYC=CH—H

键能/(kJ・moni)412348612436

计算上述反应的AH=kJ-mori。

答案+124

解析设部分的化学键键能为aklmo「，则A8=(“+348+412X5)kLmo「

一(a+612+412X3+436)kJ-mo「=+124kLmori。

(2)已知反应2Hl(g)△H2(g)+b(g)的AH=+11kJ-monI1molH2(g)>1molb(g)分子

中化学键断裂时分别需要吸收436kJ、151kJ的能量，则1molHI(g)分子中化学键断裂时需

吸收的能量为__________kJ。

答案299

解析形成1moling)和1molL(g)共放出436kJ+151kJ=587kJ能量，设断裂2molHI(g)

中化学键吸收2akJ能量，则有2。-587=11,得4=299。［另解：A”=2E(H—I)-E(H—H)

-E(I—I),2£(H—I)=AH+E(H—H)+E(I—I)=11kJ-mo「+436kJ-moF'+lSlkJ-mo「=

598kJ-moPi,则E(H—1)=299kJ-moPi。］

4.利用热化学方程式进行的计算：

如：已知2000℃时，有下列热化学反应：

①CaO(s)+C(s)Ca(g)+CO(g)AH^flkJmor1

②Ca(g)+2C(s)^=CaCz(s)AH2=bkJ-mol1

@CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)AH3=ckJ-mor'

@2CaO(s)+CaC2(s)3Ca(g)+2CO(g)AH4

贝I］AH4=kJ-mo「(用含a、b、c的代数式表示)。

答案2a-b

三真题演练

1.(2021•浙江6月选考，21)相同温度和压强下，关于反应的下列判断正确的是()

l^(g)+H2(g)—(g)AHi

no

(g)+2H2(g)—»'、/(g)AH2

nn

、'/(g)+3H2(g)—>(g)AH3

oA

(g)+H2(g)—(g)AH4

A.AHi>0,AH2>0

B.A//3=A/7I+A//2

C.AHI>A/72，A773>A/72

D.AH2=AH3+AH4

答案c

解析环己烯、1,3-环己二烯分别与氢气发生的加成反应均为放热反应，因此，AHi<0,AH2

<0,A不正确；苯分子中没有碳碳双键，其中的碳碳键是介于单键和双键之间的特殊的共

价键，因此，其与氢气完全加成的反应热不等于环己烯、1,3-环己二烯分别与氢气发生的加

成反应的反应热之和，即A/BAHi+A%,B不正确；由于1mol1,3-环己二烯与氢气完全

加成后消耗的氢气是等量环己烯的2倍，故其放出的热量更多，其苯与氢气发生

加成反应生成1,3-环己二烯的反应为吸热反应(A%〉。)，根据盖斯定律可知，苯与氢气完全加

成的反应热：AH3=AH4+AH2,因此AH2=Aft-A/74,C正确、D不正确。

2.(2020・天津，10)理论研究表明，在101kPa和298K下，HCN(g)HNC(g)异构化反应过

程的能量变化如图所示。下列说法错误的是()

o——C

HCN

反应过程

A.HCN比HNC稳定

B.该异构化反应的NH=+59.3kJ-moF1

C.正反应的活化能大于逆反应的活化能

D.使用催化剂，可以改变反应的反应热

答案D

解析A对，HCN的能量低于HNC的能量，能量越低越稳定；B对，根据题图可知该反应

为吸热反应，该反应的A”=+59.3kJ-mo「i;C对，正反应的活化能为186.5kJ-mo「i,逆反

应的活化能为186.5kJ-mor>-59.3kJ-mor>=127,2kJ.moF1,故正反应的活化能大于逆反应

的活化能；D错，催化剂只能改变反应速率，不影响反应热。

3.[2021•湖南，16(1)]氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，

可通过下面两种方法由氨气得到氢气。

方法I.氨热分解法制氢气

相关化学键的键能数据

化学键N=NH—HN—H

键能E/CkJ-moF1)946436.0390.8

在一定温度下，利用催化剂将NH3分解为N2和H?。回答下列问题：

反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)AH=_______kTmo「。

答案+90.8

解析根据反应热=反应物的总键能一生成物的总键能，2NH3(g)N2(g)+3H2(g),AH=

390.8kJ-mor'X3X2-(946kJ.moF'd-436.0kJ-mol_1X3)=+90.8kJ-moP'o

4.[2021•全国甲卷，28(1)]二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答

下列问题：

二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：

CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)

该反应一般认为通过如下步骤来实现：

@CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)

AHi=+41kJ-mol-1

@CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)

1

AH2=-90kJ-mor

总反应的△”=kJ-mor1；若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变

化的是(填标号)，判断的理由是o

反应进程反应进程

AB

答案一49AAM为正值，和AH为负值，反应①的活化能大于反应②的活化能

解析根据盖斯定律可知，①+②可得二氧化碳加氢制甲醇的总反应为CC)2(g)+3H2(g)=

CH3OH(g)+H2O(g)Aff=(+41kJ-mo「)+(-90kJ-mo「)=一49kJ-mo「；总反应为放热反

应，因此生成物总能量低于反应物总能量，反应①为慢反应，因此反应①的活化能高于反应

②，同时反应①的反应物总能量低于生成物总能量，反应②的反应物总能量高于生成物总能

量，因此示意图中能体现反应能量变化的是A项。

5.[202L广东，19(1)]我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。CH4CO2

重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应：

(a)CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)AHt

(b)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)A%

(c)CH4(g)C(s)+2H2(g)Aft

(d)2CO(g)CO2(g)+C(s)AH4

(e)CO(g)+H2(g)H2O(g)+C(s)AH5

根据盖斯定律，反应a的AH=(写出一个代数式即可)。

答案△^^△^一△85(或AH3-AH4)

解析根据题目所给出的反应方程式关系可知，a=b+c-e=c-d,根据盖斯定律则有AHi

=AH2+AH3-AH5=AH3-AH40

6.[2021•河北，16(1)]当今，世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点。因此，研发

二氧化碳利用技术，降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。

大气中的二氧化碳主要来自于煤、石油及其他含碳化合物的燃烧。已知25℃时，相关物质的

燃烧热数据如表：

物质H2(g)C(石墨，s)C6H6⑴

燃烧热AH/CkJ.moF1)-285.8-393.5-3267.5

则25℃时H2(g)和C(石墨，s)生成C6H6⑴的热化学方程式为

-1

答案6c(石墨，s)+3H2(g)=C6H6(l)AH=+49.1kJ-mol

解析根据表格中燃烧热数据可知，存在反应①C(石墨，s)+O2(g)===CO2(g)AH,=-393.5kJ.

mol-1,②H2(g)+：C)2(g)^=H2O⑴AHo=-285.8kJ-mol_1,③C6H6(1)+S)2(g)=6CC)2(g)

+3H2O(1)AH3=-3267.5kJ-mori,根据盖斯定律，①X6+②X3一③得反应：6c(石墨，s)

+3H2(g)===C6H6⑴AH=(-393.5kJ-mo「)X6+(—285.8kJ-mol-1)X3-(-3267.5kJ-moC1)

=+49.1kJ-moP'o

宜考向预测

考向一能量图像的分析应用

1.由合成气制备二甲醛，涉及如下反应：

(i)2CH30H(g)C2H4(g)+2H2O(g)AHi

(ii)2cH30H(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)NH,

能量变化如图所示：

f能量/(kJ,moL)

々CH,OH(g)'

29,123f9_

C2H4(g)+2H2O(g)

反应过程

下列说法正确的是()

A.AHI<AH2

B.反应(ii)为吸热反应

C.C2H4(g)+H2O(g)CH30cH3(g)

AH=—5.2kJ-mol1

D.若在容器中加入催化剂，则及一Ei将变小

答案A

解析根据图像数据可知，AHi=-29.1kJ-mol'1,Aft=-23.9kJ-mol_1,则AHiVAft,故

A项正确；从图像数据可看出，A/72<0,即反应（ii）为放热反应，故B项错误；根据盖斯定

律可知，反应（ii）一反应（i）可得反应C2H4（g）+H2O（g）CH30cH3（g）,则A8=AH2—

=—23.9kJ-moir—（-29.1kJ-moir）=+5.2kLmoir,故C项错误；若在容器中加入催化剂,

会降低反应的活化能，但不会改变反应的始变，则E2一昂的差值不变，故D项错误。

2.已知2so2（g）+O2（g）2s03（g）A8=-198klmol-i,在V2O5存在时反应过程中的能

量变化如图所示。下列叙述正确的是（）

能量6V

Ic

反应过隹

，，

A.AH=E4-£3+£2-£I

B.加入V2O5后反应经过两步完成，其中第一步决定反应速率

C.加入V2O5，AH不变，但反应速率改变

D.向密闭容器中充入2moiSO?和1molCh，发生上述反应达平衡时，反应放热198kJ

答案C

解析根据图示可知：反应的蛤变为吸收能量与放出能量的差值，△〃=E1-E2+E3—A

错误；多步反应的反应速率由慢反应决定，由图可知：加入V2O5后第二步反应发生需要的

能量高，反应速率慢，所以反应速率由第二步反应决定，B错误；催化剂不能改变反应物、

生成物的能量，所以A8不变，但催化剂能改变反应途径，所以使用催化剂后反应速率改变，

C正确；该反应是可逆反应，反应物不能完全转化为生成物，所以向密闭容器中充入2moiS02

和ImolCh,发生上述反应达平衡时，反应放热小于198kJ,D错误。

考向二反应热的计算、盖斯定律的应用

3.(2021・湖南师范大学附中月考)氮和碳的氧化物分别是造成大气污染、温室效应的主要物质。

请回答下列问题：

(l)2NO(g)+O2(g)2NCh(g)的反应历程由两步基元反应组成，相关信息如下(E为活化能)：

第一步：2NO(g)^-N2O2(g)

Ei=82kJ-mol

N2O2(g)^—2NO(g)

Ex'=205kJ-moP1

第二步：N2O2(g)+O2(g)—^2NO2(g)

E2—82kJ-mor1；

2NO2(g)>N2O2(g)+O2(g)

Ei'=72kJ-mol1

则2NO(g)+C)2(g)2NO?(g)________kJ-mol-^

⑵相关物质的燃烧热、化学键的键能如表所示：

物质

H2COCH4

燃烧热/(kJ-mo「)-285.8-283.0-890.3

化学键H—HC=OC=OH—OC—HN^NN—H

El

4367451076463413946391

(kJ-mol1)

①C02转化为CH4的反应CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)的________kJmol^

②CH4转化为合成气的反应CH4(g)+H2O(l)=3H2(g)+CO(g)的NH=kJmoir。

答案(1)-113(2)①一270②+250.1

解析(1)反应的始变等于正反应的活化能一逆反应的活化能，则第一步基元反应为

1-11

@2NO(g)N2O2(g)Aft=82kJ-moF-205kJ-rnol=-123kJ.mol-;

1-1-1

第二步基元反应为②N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)A/7=82kJ-moF-72kJ-mol=+10kJ-mol,

结合盖斯定律，①+②得2NO(g)+C)2(g)2NO2(g)+A"2=-123kJ-mo「+

10kJ-mo「=-113kJmor^

(2)@CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)的NH=2£(C=O)+4E(H—H)-4E(C—H)-

11

4£(H—O)=(2X745+4X436-4X413-4X463)kJ-mOr=-270kJ-moF»

②根据燃烧热写出如下热化学方程式：i.CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)AHi=-890.3kJ.

moP1;ii,H2(g)+^O2(g)^=H2O(l)AH?=—285.8kJ-mol-1;iii.CO(g)+^O2(g)^=CO2(g)

AH3=-283.0kJmoF'o根据盖斯定律知i—3Xii—iii得CH4(g)+H2O(l)=3H2(g)+CO(g)

1

Aff=AHi-3AH2-A//3=(-890.3+3X285.8+283.0)kJ-mo「1=+250.1kJ-moF。

4.(2021•湖南五市十校联考)如图是发射卫星时用朋2H4祚燃料，用NO2作氧化剂(反应生

成N2、水蒸气)和用F2作氧化剂(反应生成N2、HF)的反应原理。

\用NO2作氧化剂的反应原理(I)I

；①N2(g)+2O2(g)=2NC)2(g)A"i=+67.7kJ・moL!

-1

|②N2H4(g)+C)2(g)=N2(g)+2H2O(g)A//2=-534kJ-mol;

@H2(g)+F2(g)=2HF(g)A43=-538kJ-moE,

-1

@2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)A//4=-484kJ-mol

用F2作氧化剂的反应原理(H)

通过计算，可知原理I和原理n氧化气态股生成氮气的热化学方程式分别为

、,消耗等量的N2H4(g)时

释放能量较多的是原理(填“I”或“II”)=

3

1

答案N2H4(g)+NO2(g)=2N2(g)+2H20(g)AH=-567.85kJ-molN2H4(g)+

2F2(g)^=N?(g)+4HF(g)AH=—1126kJ-mol1II

3

解析根据题给信息可知N2H4(g)+NO2(g)=^N2(g)+2H2O(g)AH,结合盖斯定律，此反

应可由②一;X①得出，所以A//=AH2-1A/7I=-534klmo「一gx67.7kJ-mo「=-567.85kJ.

mo「。同理可得N2H4（g）+2F2（g）=N2（g）+4HF（g）AH,此反应可由反应②+2X③一④得

出，所以A8=AH2+2A83—△H4=-534kJ-mo「+2X（—538kJ-mo「）一（一484kJ-mol-i）=

-1126kJ-mor'o由所得两个热化学方程式可知，消耗等量N2H4（g）释放能量较多的是原理

Iio

考点二原电池原理及应用

宜核心回扣

1.构建原电池模型

2.原电池正、负极的判断方法

较不活泼金属

①构造方面T较活泼金属

或导电非金属

T氧化反应

②电极反应还原反应一

正二负

③电子流向电子流入电子流出

卜极极r

④反应现象电极质量增加或-T不断溶解

有气体产生等

」T阴离子移向

⑤离子移向阳离子移向

说明：根据装置图中的电极反应类型判断电极类型时:①某些特定情况下，电极类型判断方

法与常规方法有差异，要根据题中的物质转化信息进行判断；②存在多个反应时，要清楚哪

个是电极反应，哪个是电极区反应，然后根据电极反应的类型进行判断；③对于电极反应为

有机反应的，可将复杂有机物中的H、O等元素的化合价看作常规化合价（H为+1价、。为

—2价等），然后推断C的化合价及变化情况，进而确定反应类型；④若其中一个电极反应较

复杂，不好判断，则可从另一个电极反应上寻找突破口。

置对点训练

（一）辨析“介质”书写电极反应式

1.按要求书写不同“介质”下甲醇燃料电池的电极反应式。

⑴酸性介质，如H2s。4溶液：

负极：CH30H-6O+H20=CO2+6H+。

3

正极：§C）2+6e+6才=3七0。

(2)碱性介质，如KOH溶液：

负极：CH30H—6。+80H=COF+6H2。。

3

正极：y>；+6e+3H2(J^=6OH。

(3)熔融盐介质，如K2co3：

负极：CH3OH—6屋+3cO,=4co2+2H2O。

3

正极：0+61+3co2=38-。

(4)掺杂Y2O3的ZrO3固体作电解质，在高温下能传导：

负极：CH30H—6e+3。2=82+2H2。。

3

正极：^C)2+6e^=3。2。

|反思归纳---------------------------------------------------------------------------------

碱性介质c-cor

其余介质C——CO2

酸性介质H—>H+

其余介质H-H2O

(二)明确“充、放电”书写电极反应式

2.银镉(Ni—Cd)可充电电池在现代生活中有广泛的应用。已知某银镉电池的电解质溶液为

KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd+2NiOOH+2H2OJ*Cd(OH)2+2Ni(OH)2o

允用

负极：Cd—2屋+20IT=Cd(0H)2。

阳极：2Ni(OH)2+20H—2e=2NiOOH+2H2O。

(三)识别“交换膜”提取信息，书写电极反应式

3.如将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。如下图是通过人工光合作用，

以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图。

质子交换膜

负极：2H20—4鼠=。2+短+。

正极：2cCh++4b=2HCOOH。

4.液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态期(N2H。为燃料的电池

装置如图所示。

KOH溶液

负极：N2H4—4e-+4OHT=N2+4H2O。

正极：Ch+4e+2H2O^=4OH。

（四）辨析“复杂电极材料”书写电极反应式

5.某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池，放电时电池总反应为Lii-,CoO2+

LixC6=LiCoO2+C6（x<l）o则：

负极：O

正极：O

答案口工6一疣一^xLi++C6

Lii-xCoCh+xe+xLi+^=LiCoO2

I方法归纳-----------------------------------------------------------------------------

锂离子电池充放电分析

常见的锂离子电极材料

正极材料：LiMO2（M：Co、Ni、Mn等）

LiM2O4（M：Co、Ni、Mn等）

LiMPO4（M：Fe等）

负极材料：石墨（能吸附锂原子）

负极反应：“（二一无^^=xLi++C,

正极反应：LiijMCh+.rLiH+xe-^=LiMO2

总反应：LijMCh+LixC”C„+LiMO

充电2

鱼真题演练

1.（2021•山东，10）以KOH溶液为离子导体，分别组成CH3OH—O2>N2H4—O2、（CH3）2NNH2—O2

清洁燃料电池，下列说法正确的是（）

A.放电过程中，K+均向负极移动

B.放电过程中，KOH物质的量均减小

C.消耗等质量燃料，（CH3）2NNH2—02燃料电池的理论放电量最大

D.消耗1molO2时，理论上N2H4—。2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2L

答案C

解析放电过程为原电池工作原理，所以钾离子均向正极移动，A错误；碱性环境下，

N2H4—。2清洁燃料电池总反应为N2H4+O2=N2+2H2O,其总反应中未消耗KOH,所以

KOH的物质的量不变，其他两种燃料电池根据总反应可知，KOH的物质的量均减小，B错

误；理论放电量与燃料的物质的量和转移电子数有关，设消耗燃料的质量均为/则甲醇、

N2H4和（CH3）2NNH2放电量（物质的量表达式）分别是南~咋7义6、—~~：*4、—~:

32g-mol132g-mol160g-mol1

X16,通过比较可知（CH3）2NNH2理论放电量最大，C正确；根据转移电子数守恒和总反应式

可知，消耗1molCh生成的氮气的物质的量为1mol,在标准状况下为22.4L,D错误。

2.（2020•山东，10）微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水

获得电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处

理有机废水（以含CH3coeT的溶液为例）。下列说法错误的是（）

废水海水水溶液

A.负极反应为CH3coe）-+2氏0—8鼠=2CO2t+7H+

B.隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜

C.当电路中转移1mol电子时，模拟海水理论上除盐58.5g

D.电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2：1

答案B

解析由装置示意图可知，负极区CH3coCT发生氧化反应生成CO2和H+,A项正确；隔膜

1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜，才能使模拟海水中的氯离子移向负极，钠离子

移向正极，达到海水淡化的目的，B项错误；电路中有1mol电子通过，则电解质溶液中有

1mol钠离子移向正极，1mol氯离子移向负极，C项正确；负极产生C02：CH3coeT+2H2。

+

一8e-=2CO2t+7H+,正极产生H2：2H+2e-=H2t,根据电荷守恒，正、负极产生气

体的物质的量之比为2：1,D项正确。

3.（2021•浙江6月选考，22）某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示，电极A为非晶硅

薄膜，充电时Li+得电子成为Li嵌入该薄膜材料中；电极B为LiCoCh薄膜；集流体起导电

作用。下列说法不正确的是（）

电极人^封氧层

住*在口、、pPON薄膜电解质，集流体A

|基

A.充电时，集流体A与外接电源的负极相连

B.放电时，外电路通过〃mol电子时，LiPON薄膜电解质损失〃molLi*

C.放电时，电极B为正极，反应可表示为LiirCoO2+xLi++xe-=LiCoO2

D.电池总反应可表示为LixSi+LiiCoChJ*Si+LiCoO2

允电

答案B

解析由图可知，集流体A与电极A相连，充电时电极A作阴极，故充电时集流体A与外

接电源的负极相连，A说法正确；放电时，外电路通过amol电子时，内电路中有4moiLi+

通过UPON薄膜电解质从负极迁移到正极，但是LiPON薄膜电解质没有损失Li+,B说法不

+

正确；放电时，电极B为正极，发生还原反应，反应可表示为Lii-%CoO2+xLi+xe==LiCoO2,

C说法正确；电池放电时，嵌入在非晶硅薄膜中的锂失去电子转化为Li+,正极上LiirCoCh

得到电子和Li+转化为LiCoCh,故电池总反应可表示为LixSi+Lii-xCoCh“Si+

LiCoO2,D说法正确。

4.（2021・广东，9）火星大气中含有大量CO2，一种有CCh参加反应的新型全固态电池有望为

火星探测器供电。该电池以金属钠为负极，碳纳米管为正极，放电时（）

A.负极上发生还原反应

B.CCh在正极上得电子

C.阳离子由正极移向负极

D.将电能转化为化学能

答案B

解析根据题干信息可知，放电时总反应为4Na+3CO2=2Na2CO3+C0放电时负极上Na

发生氧化反应失去电子生成Na+,故A错误；放电时正极上CCh得到电子生成C,故B正确；

放电时阳离子移向正极，故C错误；放电时该装置为原电池，将化学能转化为电能，故D错

、口

7天。

5.（2021・河北，9）KQ电池结构如图，a和b为两个电极，其中之一为单质钾片。关于该电

池，下列说法错误的是（）

A.隔膜允许K卡通过，不允许O?通过

B.放电时，电流由b电极沿导线流向a电极；充电时，b电极为阳极

C.产生1Ah电量时，生成KO?的质量与消耗的质量比值约为2.22

D.用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗3.9g钾时，铅酸蓄电池消耗0.9g水

答案D

解析金属性强的钾易与氧气反应，为防止钾与氧气反应，电池所选择隔膜应允许K+通过,

不允许。2通过，故A正确；放电时，a为负极，b为正极，电流由b电极沿导线流向a电极,

充电时，b电极应与直流电源的正极相连，做电解池的阳极，故B正确；生成1mol超氧化

钾时，消耗1mol氧气，两者的质量比为（1molX71g-mo「）：（1molX32g-mo「）七2.22：1,

故C正确；铅酸蓄电池充电时的总反应的化学方程式为2PbSO4+2H2O=PbO2+Pb+

2H2so4,反应消耗2moi水，转移2moi电子，由得失电子守恒可知，消耗3.9g钾时，铅酸

3.9g

蓄电池消耗水的质量为39g,nitr*18g-mol1=1.8g,故D错误。

6.（2021・湖南，10）锌/澳液流电池是一种先进的水溶液电解质电池，广泛应用于再生能源储

能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌/澳液流电池工作原理如图所示：

泵锌电极/沉积锌/

双极性碳和塑料电极——1BQ活桂电极BQ复合物贮存

下列说法错误的是（）

A.放电时，N极为正极

B.放电时，左侧贮液器中ZnBrz的浓度不断减小

C.充电时，M极的电极反应式为Zn2~+2e-=Zn

D.隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过

答案B

解析由题意分析可知，放电时，N极为正极，故A正确；放电或充电时，左侧贮液器和右

侧贮液器中淡化锌的浓度维持不变，故B错误；充电时，M极与直流电源的负极相连，作电

解池的阴极，锌离子在阴极上得到电子发生还原反应生成锌，电极反应式为Zn2++2e=Zn,

故C正确；放电或充电时，交换膜允许锌离子和湿离子通过，维持两侧漠化锌溶液的浓度保

持不变，故D正确。

预测

1.（2021.聊城高三模拟）我国科学家在研究HCOOH燃料电池方面有重大进展，装置如图所示,

两电极区间用离子交换膜隔开。下列说法正确的是（）

HCOOH

KOH

HCOO-物质A

KHCO,K,SO,

半透膜

--

A.正极电极反应式为HCOO-2e+2OH=HCOF+H2O

B.隔膜为阴离子交换膜，储液池中需补充的物质A为H2SO4

C.放电时，1molHCOOH转化为KHC03时，消耗11.2L氧气

D.当电路中转移1mol电子时，理论上生成87gK2SO4

答案D

解析负极反应式为HCO€r—2e「+2OH-=HC(K+H2O,A项错误；隔膜为阳离子交换膜,

B项错误；放电时，1molHCOOH转化为KHCCh时，消耗0.5mol氧气，标准状况下消耗

H.2L氧气，C项错误；当电路中转移2moi电子时，生成1mol硫酸钾，当电路中转移1mol

电子时，理论上生成0.5molK2so4,故生成87g硫酸钾，D项正确。

2.(2021•厦门高三质量监测)一种废水净化及卤水脱盐装置如图所示，装置工作时，下列说法

错误的是()

Ni/Cu卤水Ni/Cu

A.Na卡向正极室迁移

B.X膜为阴离子交换膜

C.微生物能加快电极上电子的转移速率

D.负极的电极反应式为CH3coeT+2H2O+8e-=2CO2t+7H+

答案D

解析由装置图可知，该装置为原电池，右室中［Fe(CN)6p-转化为［Fe(CN)6］4,Fe元素的化

合价由+3价降低为+2价，得电子，发生还原反应，则右室为正极室，左室为负极室，正极

电极反应为［Fe(CN)6p-+e-===［Fe(CN)6］广，负极电极反应为CH3COO-8e+2H2O===2CO2t

+7H+,D错误；原电池中，阳离子向正极移动，则Na+向正极室迁移，故A正确；X膜所

在电极为负极，阴离子向负极移动，则X为阴离子交换膜，故B正确；在微生物的作用下，

将化学能转化为电能，构成原电池，微生物起到催化作用，加快了反应速率，所以微生物能

加快电极上电子的转移速率，故C正确。

3.一种可充放电的铝离子电池工作原理如图所示，电解质为AhCly离子液体，CuS在电池反

应后转化为Cu2s和AI2S3。下列说法正确的是（）

A.若CuS从电极表面脱落，则电池单位质量释放电量增加

B.该电池放电时，正极反应为6CuS+8A12Cb+6e-=3Cu2S+A12S3+14AlCl]

C.为提高电池效率，可以向CuS@C电极附近加入适量Al2s3水溶液

-

D.充电时电池阴极的反应为Al+7A1CU-3e=4Al2C17

答案B

解析放电时硫化铜在正极发生的反应为6CuS+8AbC17+6e-=3Cu2S+AbS3+14A1C1；,

反应后转化为C112S、AI2S3和AIOI,化合价改变的只有Cu,故硫化铜从电极表面脱落，则

电池单位质量释放电量减少，A项错误、B项正确；根据题目分析可知应加入Al2cB提高电

池效率，C项错误；充电时，阴极电极反应式为4A12cb+3e-=Al+7AlCl],D项错误。

考点三电解原理及金属防护

直核心回扣

1.构建电解池模型

e-户导线传递小

氧化反应]।——|卜，还原反应

>i阳’极।nII।阴极卜

2Cr-2e-

2+

=Clt移移ICu+2e~=Cu

2向向

2.电解池阴、阳极的判断方法

r|与电源正极相连|

T氧化反应一

T电子流出一

阴口阳

极极

电极质量减小或

有非金属单质生

成，如。2、口2等

⑤离子移向T阳离子移向卜

T阴离子移向一

3.电解计算破题“3方法”

电子守

恒法串联电路中阴、阳两极，正、负两极转移的电子

嬴最数相等

式法

方根据总反应式列出比例式计算

法

+2++

武法一2Fe4Cf(Br\r)40H-4H2Cu4Ag2H2O

IIIIlli

*2+〜202耻、12)9〜4e_~?H2〜2cli〜4Ag〜40可

4.金属的腐蚀与电化学防护

+

电化_p析氢腐蚀(正极：2H+2e'=H2f)

学腐''工吸氧腐蚀(正极：O2+4e+2H2O=4OH-)

蚀

与