資源簡介

整理與提升
一、體系構建
(一)化學能與熱能的轉化
化學反應的熱效應
(二)化學能與電能的轉化
1．電池
2.電解
3. 金屬的腐蝕與防護
二、真題導向
考向一　反應熱的計算
1．[2023·河北，11(1)①]已知：1 mol物質中的化學鍵斷裂時所需能量如下表。
物質 N2(g) O2(g) NO(g)
能量/kJ 945 498 631
假設體系中只存在如下兩個反應：
ⅰ：N2(g)＋O2(g) 2NO(g)　K1　ΔH1
ⅱ：2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)　K2　ΔH2＝－114 kJ·mol－1
ΔH1＝________ kJ·mol－1。
2．(2022·浙江6月選考，18)標準狀態下，下列物質氣態時的相對能量如下表：
物質(g) O H HO HOO H2 O2 H2O2 H2O
能量/(kJ·mol－1) 249 218 39 10 0 0 －136 －242
可根據HO(g)＋HO(g)===H2O2(g)計算出H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214 kJ·mol－1。下列說法不正確的是(　　)
A．H2的鍵能為436 kJ·mol－1
B．O2的鍵能大于H2O2中氧氧單鍵的鍵能的兩倍
C．解離氧氧單鍵所需能量：HOOD．H2O(g)＋O(g)===H2O2(g)　ΔH＝－143 kJ·mol－1
3．[2023·全國乙卷，28(2)改編]硫酸亞鐵在工農業生產中有許多用途，如可用作農藥防治小麥黑穗病，制造磁性氧化鐵、鐵催化劑等。
已知下列熱化學方程式：
FeSO4·7H2O(s)===FeSO4(s)＋7H2O(g)　ΔH1＝a kJ·mol－1
FeSO4·4H2O(s)===FeSO4(s)＋4H2O(g)　ΔH2＝b kJ·mol－1
FeSO4·H2O(s)===FeSO4(s)＋H2O(g)　ΔH3＝c kJ·mol－1
則FeSO4·7H2O(s)＋FeSO4·H2O(s)===2(FeSO4·4H2O)(s)的ΔH＝________kJ·mol－1。
4．[2022·湖北，19(1)]自發熱材料在生活中的應用日益廣泛。已知：
①CaO(s)＋H2O(l) Ca(OH)2(s)　ΔH1＝－65.17 kJ·mol－1
②Ca(OH)2(s) Ca2＋(aq)＋2OH－(aq)　ΔH2＝－16.73 kJ·mol－1
③Al(s)＋OH－(aq)＋3H2O(l) [Al(OH)4]－(aq)＋H2(g)　ΔH3＝－415.0 kJ·mol－1
則CaO(s)＋2Al(s)＋7H2O(l)===Ca2＋(aq)＋2[Al(OH)4]－(aq)＋3H2(g)的ΔH4＝_____kJ·mol－1。
考向二　新型化學電源
5.(2023·海南，8)利用金屬Al、海水及其中的溶解氧可組成電池，如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A．b電極為電池正極
B．電池工作時，海水中的Na＋向a電極移動
C．電池工作時，緊鄰a電極區域的海水呈強堿性
D．每消耗1 kg Al，電池最多向外提供37 mol電子的電量
6．(2023·新課標卷，10)一種以V2O5和Zn為電極、Zn(CF3SO3)2水溶液為電解質的電池，其示意圖如下所示。放電時，Zn2＋可插入V2O5層間形成ZnxV2O5·nH2O。下列說法錯誤的是(　　)
A．放電時V2O5為正極
B．放電時Zn2＋由負極向正極遷移
C．充電總反應：xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O
D．充電陽極反應：ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2＋＋V2O5＋nH2O
考向三　電解原理的應用
7．(2023·全國甲卷，12)用可再生能源電還原CO2時，采用高濃度的K＋抑制酸性電解液中的析氫反應來提高多碳產物(乙烯、乙醇等)的生成率，裝置如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A．析氫反應發生在IrOx-Ti電極上
B．Cl－從Cu電極遷移到IrOx-Ti電極
C．陰極發生的反應有：2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O
D．每轉移1 mol電子，陽極生成11.2 L氣體(標準狀況)
8．(2023·廣東，16)用一種具有“卯榫”結構的雙極膜組裝電解池(下圖)，可實現大電流催化電解KNO3溶液制氨。工作時，H2O在雙極膜界面處被催化解離成H＋和OH－，有利于電解反應順利進行。下列說法不正確的是(　　)
A．電解總反應：KNO3＋3H2O===NH3·H2O＋2O2↑＋KOH
B．每生成1 mol NH3·H2O，雙極膜處有9 mol的H2O解離
C．電解過程中，陽極室中KOH的物質的量不因反應而改變
D．相比于平面結構雙極膜，“卯榫”結構可提高氨生成速率
整理與提升
二、
1．＋181
2．C
3．(a＋c－2b)
4．－911.9　
5．A　6.C　7.C　8.B(共35張PPT)
整理與提升
第1章
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內容索引
一、體系構建
二、真題導向
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一
體系構建
(一)化學能與熱能的轉化
一
體系構建
化學反應的熱效應
熱化學方程式
意義：表明物質的變化和焓變
書寫：方法及注意事項
描述
反應熱：Q
焓變：ΔH
ΔH＝H(反應產物)－H(反應物)
蓋斯定律
鍵能
化學反應的熱效應
分類
放熱反應：ΔH＜0
吸熱反應：ΔH＞0
測量
原理：Q＝－C(T2－T1)
裝置：量熱計
(二)化學能與電能的轉化
1.電池
本質：自發進行的氧化還原反應
工作原理：
裝置：電池
形成條件
電極反應和總反應的書寫
1.電池
化學電源
一次電池
二次電池
燃料電池
2.電解
概念：將直流電通過熔融電解質或電解質溶液，在兩個電極上
分別發生氧化反應及還原反應的過程
電解池
能量變化：電能轉化為化學能
裝置構成：直流電源、固體電極材料以及電解質溶液
或熔融電解質
反應原理：
2.電解
應用
氯堿工業：2NaCl＋2H2O 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
電鍍：①鍍件作陰極；②鍍層金屬作陽極；③電鍍液中
含有鍍層金屬離子
電解精煉銅：①純銅作陰極；②粗銅作陽極；③電解液
中含有Cu2＋
3.金屬的腐蝕與防護
金屬腐蝕
化學腐蝕
電化學腐蝕
析氫腐蝕
吸氧腐蝕
金屬防護
電化學防護
犧牲陽極保護法
外加電流陰極保護法
改變金屬的內部結構或覆蓋保護層等
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真題導向
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二
考向一　反應熱的計算
1.[2023·河北，11(1)①]已知：1 mol物質中的化學鍵斷裂時所需能量如下表。
二
真題導向
物質 N2(g) O2(g) NO(g)
能量/kJ 945 498 631
假設體系中只存在如下兩個反應：
ⅰ：N2(g)＋O2(g) 2NO(g)　K1　ΔH1
ⅱ：2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)　K2　ΔH2＝－114 kJ·mol－1
ΔH1＝_______ kJ·mol－1。
＋181
ΔH1＝反應物總鍵能－反應產物總鍵能＝(945 kJ·mol－1＋498 kJ·mol－1)－2×631 kJ·mol－1＝＋181 kJ·mol－1。
2.(2022·浙江6月選考，18)標準狀態下，下列物質氣態時的相對能量如下表：
物質(g) O H HO HOO H2 O2 H2O2 H2O
能量/(kJ·mol－1) 249 218 39 10 0 0 －136 －242
物質(g) O H HO HOO H2 O2 H2O2 H2O
能量/(kJ·mol－1) 249 218 39 10 0 0 －136 －242
可根據HO(g)＋HO(g)===H2O2(g)計算出H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214 kJ·mol－1。下列說法不正確的是
A.H2的鍵能為436 kJ·mol－1
B.O2的鍵能大于H2O2中氧氧單鍵的鍵能的兩倍
C.解離氧氧單鍵所需能量：HOOD.H2O(g)＋O(g)===H2O2(g)　ΔH＝－143 kJ·mol－1
√
物質(g) O H HO HOO H2 O2 H2O2 H2O
能量/(kJ·mol－1) 249 218 39 10 0 0 －136 －242
根據表格中的數據可知，H2的鍵能為218 kJ·mol－1×2＝436 kJ·mol－1，A正確；
由表格中的數據可知O2的鍵能為249 kJ·mol－1×2＝498 kJ·mol－1，由題中信息可知H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214 kJ·mol－1，則O2的鍵能大于H2O2中氧氧單鍵的鍵能的兩倍，B正確；
物質(g) O H HO HOO H2 O2 H2O2 H2O
能量/(kJ·mol－1) 249 218 39 10 0 0 －136 －242
由表格中的數據可知HOO===HO＋O，解離其中氧氧單鍵需要的能量為249 kJ·mol－1＋39 kJ·mol－1－10 kJ·mol－1＝278 kJ·mol－1，H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214 kJ·mol－1，C錯誤；
由表中的數據可知H2O(g)＋O(g)===H2O2(g)的ΔH＝－136 kJ·mol－1－(－242 kJ·mol－1)－249 kJ·mol－1＝－143 kJ·mol－1，D正確。
3.[2023·全國乙卷，28(2)改編]硫酸亞鐵在工農業生產中有許多用途，如可用作農藥防治小麥黑穗病，制造磁性氧化鐵、鐵催化劑等。
已知下列熱化學方程式：
FeSO4·7H2O(s)===FeSO4(s)＋7H2O(g)　ΔH1＝a kJ·mol－1
FeSO4·4H2O(s)===FeSO4(s)＋4H2O(g)　ΔH2＝b kJ·mol－1
FeSO4·H2O(s)===FeSO4(s)＋H2O(g)　ΔH3＝c kJ·mol－1
則FeSO4·7H2O(s)＋FeSO4·H2O(s)===2(FeSO4·4H2O)(s)的ΔH＝
___________kJ·mol－1。
(a＋c－2b)
4.[2022·湖北，19(1)]自發熱材料在生活中的應用日益廣泛。已知：
①CaO(s)＋H2O(l) Ca(OH)2(s)　ΔH1＝－65.17 kJ·mol－1
②Ca(OH)2(s) Ca2＋(aq)＋2OH－(aq)　ΔH2＝－16.73 kJ·mol－1
③Al(s)＋OH－(aq)＋3H2O(l) [Al(OH)4]－(aq)＋ H2(g)　
ΔH3＝－415.0 kJ·mol－1
則CaO(s)＋2Al(s)＋7H2O(l)===Ca2＋(aq)＋2[Al(OH)4]－(aq)＋3H2(g)的ΔH4＝________kJ·mol－1。
－911.9
根據蓋斯定律，①＋②＋2×③可得反應CaO(s)＋2Al(s)＋7H2O(l)===
Ca2＋(aq)＋2[Al(OH)4]－(aq)＋3H2(g)，則ΔH4＝ΔH1＋ΔH2＋2ΔH3＝(－65.17 kJ·mol－1)＋(－16.73 kJ·mol－1)＋2×(－415.0 kJ·mol－1)＝－911.9 kJ·mol－1。
考向二　新型化學電源
5.(2023·海南，8)利用金屬Al、海水及其中的溶解氧可組成電池，如圖所示。下列說法正確的是
A.b電極為電池正極
B.電池工作時，海水中的Na＋向a電極移動
C.電池工作時，緊鄰a電極區域的海水呈強堿性
D.每消耗1 kg Al，電池最多向外提供37 mol電子的電量
√
分析可知，b電極為電池正極，A正確；
電池工作時，陽離子向正極移動，故海水中的Na＋向b電極移動，B錯誤；
電池工作時，a電極反應為鋁失去電子生成鋁離子：
Al－3e－===Al3＋，鋁離子水解使緊鄰a電極區域的海水呈酸性，C錯誤；
6.(2023·新課標卷，10)一種以V2O5和Zn為電極、Zn(CF3SO3)2水溶液為電解質的電池，其示意圖如下所示。放電時，Zn2＋可插入V2O5層間形成ZnxV2O5·nH2O。下列說法錯誤的是
A.放電時V2O5為正極
B.放電時Zn2＋由負極向正極遷移
C.充電總反應：xZn＋V2O5＋nH2O
===ZnxV2O5·nH2O
D.充電陽極反應：ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2＋＋V2O5＋nH2O
√
放電時，Zn2＋可插入V2O5層間形成ZnxV2O5·nH2O，V2O5發生了還原反應，則放電時V2O5為正極，A正確；
Zn為負極，放電時Zn失去電子變為Zn2＋，陽離子向正極遷移，則放電時Zn2＋由負極向正極遷移，B正確；
充電時陽極上ZnxV2O5·nH2O被氧化為V2O5，則陽極的電極反應為ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2＋＋V2O5＋nH2O，D正確。
考向三　電解原理的應用
7.(2023·全國甲卷，12)用可再生能源電還原CO2時，采用高濃度的K＋抑制酸性電解液中的析氫反應來提高多碳產物(乙烯、乙醇等)的生成率，裝置如圖所示。下列說法正確的是
A.析氫反應發生在IrOx-Ti電極上
B.Cl－從Cu電極遷移到IrOx-Ti電極
C.陰極發生的反應有：2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O
D.每轉移1 mol電子，陽極生成11.2 L氣體(標準狀況)
√
析氫反應為還原反應，應在陰極發生，即在銅電極上發生，故A錯誤；
離子交換膜為質子交換膜，只允許氫離子通過，Cl－不能通過，故B錯誤；
銅電極為陰極，酸性條件下二氧化碳在陰極得到電子發生還原反應生成乙烯、乙醇等，電極反應式有2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O，故C正確；
水在陽極失去電子發生氧化反應生成氧氣和氫離子，電極反應式為2H2O－4e—===O2↑＋4H＋，每轉移1 mol電子，生成0.25 mol O2，在標況下體積為5.6 L，故D錯誤。
8.(2023·廣東，16)用一種具有“卯榫”結構的雙極膜組裝電解池(下圖)，可實現大電流催化電解KNO3溶液制氨。工作時，H2O在雙極膜界面處被催化解離成H＋和OH－，有利于電解反應順利進行。下列說法不正確的是
A.電解總反應：KNO3＋3H2O===NH3·H2O＋2O2↑＋KOH
B.每生成1 mol NH3·H2O，雙極膜處有9 mol的H2O解離
C.電解過程中，陽極室中KOH的物質的量不因反應而改變
D.相比于平面結構雙極膜，“卯榫”結構可提高氨生成速率
√
由大電流催化電解KNO3溶液制氨可知，在電極a處KNO3放電生成NH3，發生還原反應，故電極a為陰極，電極反應式為 ＋8e－＋7H2O===NH3·H2O＋
9OH－，電極b為陽極，電極反應式為4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，電解總反應為KNO3＋3H2O===NH3·H2O＋2O2↑＋KOH，故A正確；
每生成1 mol NH3·H2O，陰極得8 mol e－，同時雙極膜處有8 mol H＋進入陰極室，即有8 mol的H2O解離，故B錯誤；
電解過程中，陽極室每消耗4 mol OH－，同時有4 mol OH－通過雙極膜進入陽極室，KOH的物質的量不因反應而改變，故C正確；
相比于平面結構雙極膜，“卯榫”結構具有更大的膜面積，有利于H2O被催化解離成H＋和OH－，可提高氨生成速率，故D正確。
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