資源簡介

本專題復習提升
易混易錯練
易錯點1　　對標準燃燒熱定義認識不清
1.下列熱化學方程式書寫正確的是(　　)
A.甲烷的標準燃燒熱為ΔH=-890.3 kJ·mol-1,則甲烷燃燒的熱化學方程式可表示為CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=-890.3 kJ·mol-1
B.在101 kPa時,2 g H2完全燃燒生成液態水,放出285.8 kJ熱量,氫氣燃燒的熱化學方程式表示為2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)　ΔH= -571.6 kJ·mol-1
C.HCl和NaOH發生中和反應生成1 mol H2O時放熱57.3 kJ,則該反應的熱化學方程式為HCl(aq)+NaOH(s) NaCl(aq)+H2O(l)　ΔH=-57.3 kJ·mol-1
D.將0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)置于密閉容器中充分反應生成NH3(g)放熱19.3 kJ,其熱化學方程式為N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH=-38.6 kJ·mol-1
2.已知E1=134 kJ·mol-1、E2=368 kJ·mol-1,根據要求回答問題。
圖Ⅰ
圖Ⅱ
(1)圖Ⅰ是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反應生成1 mol CO2和1 mol NO過程中的能量變化示意圖,若在反應體系中加入催化劑,反應速率增大,E1將　　　　(填“增大”“減小”或“不變”,下同),ΔH將　　　　　　。請寫出NO2和CO反應的熱化學方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)如表所示是部分化學鍵的鍵能。
化學鍵 P—P P—O OO PO
鍵能/(kJ·mol-1) a b c x
已知白磷的標準燃燒熱為-d kJ·mol-1,白磷及其完全燃燒的產物的結構如圖Ⅱ所示。1個P4O10分子中P—O鍵的個數為　　　,表中x=　　　　(用含a、b、c、d的代數式表示)。
易錯點2　　蓋斯定律應用錯誤
3.以N2O5為新型硝化劑的硝化反應具有反應條件溫和、選擇性高、無副反應發生、過程無污染等優點。N2O5可通過N2O4臭氧化法制備。
已知:①N2O4(g) 2NO2(g)　ΔH1
②2O3(g) 3O2(g)　ΔH2
③2N2O5(s) 4NO2(g)+O2(g)　ΔH3
則N2O4(g)+O3(g) N2O5(s)+O2(g)的ΔH為(　　)
A.ΔH1+ΔH2-ΔH3　　　　　　 B.2ΔH1-ΔH2+ΔH3
C.ΔH1+ΔH2-ΔH3　　　　　　 D.2ΔH1+ΔH2+ΔH3
4.將甲醇蒸氣轉化為氫氣的兩種反應的熱化學方程式如下:
①CH3OH(g)+H2O(g) CO2(g)+3H2(g)　ΔH=+49.0 kJ·mol-1
②CH3OH(g)+O2(g) CO2(g)+2H2(g)　ΔH=-192.9 kJ·mol-1
又知③H2O(g) H2O(l)　ΔH=-44 kJ·mol-1,寫出表示甲醇蒸氣燃燒生成液態水的熱化學方程式:　　　　　　　　　　　　　　。
易錯點3　　忽略電池中介質的作用
5.利用膜技術原理和電化學原理制備少量硫酸和綠色硝化劑N2O5,裝置如下,下列說法正確的是(　　)
A.電極b反應式是O2+4e-+2H2O 4OH-
B.甲中每消耗64 g SO2,乙中有2 mol H+通過隔膜
C.電極c反應式為N2O4-2e-+H2O N2O5+2H+
D.每轉移2 mol電子,生成2 mol N2O5和7 mol H2SO4
6.一種雙陰極微生物燃料電池裝置如圖所示。該裝置可以同時進行硝化和反硝化脫氮,其中硝化過程中N被O2氧化。下列敘述正確的是(　　)
A.電池工作時,“厭氧陽極”為正極,“缺氧陰極”和“好氧陰極”為負極
B.電池工作時,“缺氧陰極”室的溶液pH減小
C.“好氧陰極”存在反應:N-6e-+8OH- N+6H2O
D.“厭氧陽極”區質量減小28.8 g時,該電極輸出電子2.4 mol
易錯點4　　混淆原電池與電解池的電極反應
7.電浮選凝聚法是工業上采用的一種污水處理方法,即保持污水的 pH在5.0~6.0之間,通過電解生成Fe(OH)3膠體,Fe(OH)3膠體具有吸附作用,可吸附水中的污物而使其沉淀下來,起到凈水的作用,其原理如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A.石墨電極上發生氧化反應
B.通甲烷一極發生的電極反應為CH4+4C-8e- 5CO2+2H2O
C.通空氣一極發生的電極反應為O2+4e- 2O2-
D.甲烷燃料電池中C向通空氣的一極移動
8.液流電池是一種新的蓄電池,是利用正、負極電解液分開,各自循環的一種高性能蓄電池,具有容量高、使用領域(環境)廣、循環使用壽命長的特點。如圖是一種鋅溴液流電池,電解液為溴化鋅的水溶液。下列說法正確的是(　　)
A.充電時陽極的電極反應式:Zn-2e- Zn2+
B.充電時電極a為外接電源的負極
C.放電時Br-向右側電極移動
D.放電時左側電解質儲罐中的離子總濃度增大
思想方法練
建模思想在電化學中的應用
方法概述
　　針對電化學中電池工作原理、電解的工作原理的分析和電極反應式的書寫等問題,構建“定物、定極、定流向”的思維模型,有利于快速解答相關問題。
(1)“定物”——在方程式中先選擇好相應的物質,根據其中元素化合價的變化判斷各物質發生反應的類型。(2)“定極”——根據物質發生反應的類型確定電極的名稱。(3)“定流向”——根據電極反應或反應現象,分析電子流向和電解質溶液中陰、陽離子的移動方向。
1.某模擬“人工樹葉”電化學實驗裝置如圖所示,該裝置能將H2O和CO2轉化為O2和燃料(C3H8O)。下列說法正確的是(　　)
A.該裝置將化學能轉化為光能和電能
B.該裝置工作時,H+從b極區向a極區遷移
C.每生成1 mol O2,有44 g CO2被還原
D.a電極的反應為3CO2+18H+-18e- C3H8O+5H2O
2.原油中的硫化氫可采用電化學法處理,并制取氫氣,其原理如圖所示。
下列說法錯誤的是(　　)
A.電解池中電極a為陽極
B.從反應池進入電解池的溶液溶質為FeCl2
C.H+通過離子交換膜到電解池右極室
D.生成5.6 L(標準狀況)H2,理論上在反應池中生成0.25 mol S沉淀
3.控制合適的條件,將反應2Fe3++2I- 2Fe2++I2設計成如圖所示原電池(鹽橋中成分為飽和KCl溶液和瓊脂),下列判斷不正確的是(　　)
A.反應開始時,電流方向是從甲中石墨經導線流向乙中石墨
B.反應開始時,甲中石墨電極上Fe3+被還原
C.靈敏電流計示數為零時,反應達到化學平衡狀態
D.靈敏電流計示數為零后,在甲中加入FeCl2固體,靈敏電流計指針不會發生偏轉
4.利用微生物電化學處理有機廢水,同時可淡化海水并獲得酸堿。現以NaCl溶液模擬海水、采用惰性電極,用如下圖所示的裝置處理有機廢水(以含有機酸CH3COOH為例),在直流電場作用下,雙極膜間的水解離成H+和OH-。下列說法正確的是　(　　)
A.膜a為陰離子交換膜,膜b為陽離子交換膜
B.產品室生成的物質為鹽酸
C.當陰極產生22.4 L氣體時,理論上可除去模擬海水中11.7 g NaCl
D.陽極反應式為CH3COOH+2H2O+8e- 2CO2↑+8H+
5.工業中常采用歧化法制備KMnO4:3K2MnO4+ 2CO2 2KMnO4+MnO2↓+2K2CO3;利用電解法也可以實現由K2MnO4向 KMnO4的轉化,其裝置如圖。下列說法不正確的是(　　)
A.與歧化法相比電解法明顯優點是Mn元素的利用率高
B.電源m為正極,n為負極
C.陰極每產生4.48 L(標準狀況下)H2,則有0.2 mol的K+遷移至陰極
D.總反應為2K2MnO4+2H2O 2KMnO4+2KOH+H2↑
6.下圖是實現對天然氣中CO2和H2S高效去除的協同轉化裝置,電極材料是ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯。下列有關該電池的說法正確的是(　　)
A.電池工作時將化學能轉化為電能
B.石墨烯電極反應式為H2S-2e- S+2H+
C.電池總反應方程式為CO2+H2S CO+H2O+S↓
D.電池工作過程中每轉移2 mol電子,理論上可處理標準狀況下CO2和H2S氣體總體積為22.4 L
7.某興趣小組的同學用如圖所示裝置研究有關電化學的問題。當閉合該裝置的電鍵時,觀察到電流表的指針發生了偏轉。(電解質溶液均足量)
請回答下列問題:
(1)甲池為　　　　(填“原電池”“電解池”或“電鍍池”),通入O2電極的電極反應式為　　　　　　　　　　　　。
(2)乙池中A(石墨)電極的名稱為　　　　(填“正極”“負極”“陰極”或“陽極”),總反應的離子方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)當乙池中B極質量增加2.16 g時,甲池中理論上消耗O2的體積為　　　　mL(標準狀況下),此時若要將乙池復原需向乙池加一定量的　　　　(填化學式)。
(4)丙池中電極C的電極反應為　　　　　　　　,若丙池中電極不變,將其溶液換成NaCl溶液,電鍵閉合一段時間后,丙池中溶液的pH將　　　　(填“增大”“減小”或“不變”)。
答案與分層梯度式解析
本專題復習提升
易混易錯練
1.B　標準燃燒熱是指101 kPa下,1 mol物質完全燃燒的反應熱,生成的水應為液態(25 ℃),熱化學方程式應為CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-890.3 kJ·mol-1,A項錯誤;2 g即1 mol H2完全燃燒生成液態水,放出285.8 kJ熱量,氫氣燃燒的熱化學方程式為2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)　ΔH=-571.6 kJ·mol-1,B項正確;NaOH(s)溶于水會放出熱量,若表示HCl和NaOH中和反應的反應熱,則NaOH應為溶液,熱化學方程式為HCl(aq)+NaOH(aq) NaCl(aq)+H2O(l)　ΔH=-57.3 kJ·mol-1,C項錯誤;該反應為可逆反應,則生成2 mol NH3時放出的熱量大于38.6 kJ,D項錯誤。
易錯提示　解答有關標準燃燒熱的題目時應注意幾個要點:1 mol可燃物,101 kPa,25 ℃時,完全燃燒生成指定產物[N→N2(g),H→H2O(l),C→CO2(g)]。
2.答案　(1)減小　不變　NO2(g)+CO(g) CO2(g)+NO(g)　ΔH= -234 kJ·mol-1
(2)12　
解析　(1)催化劑能降低反應的活化能,則E1和E2都減小,催化劑不能改變反應焓變;由圖Ⅰ可知,1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反應生成1 mol CO2(g)和1 mol NO(g)放出熱量368 kJ-134 kJ=234 kJ,該反應的熱化學方程式為NO2(g)+CO(g) NO(g)+CO2(g)　ΔH=-234 kJ· mol-1。(2)白磷燃燒的化學方程式為P4+5O2 P4O10,根據圖Ⅱ,1 mol白磷完全燃燒斷裂6 mol P—P鍵、5 mol 鍵,形成12 mol P—O鍵、4 mol 鍵,所以-d kJ·mol-1=6a kJ·mol-1+5c kJ· mol-1-12b kJ·mol-1-4x kJ·mol-1,x=。
3.C　根據蓋斯定律,由①+×②-×③得反應N2O4(g)+O3(g) N2O5(s)+O2(g),故該反應的ΔH=ΔH1+ΔH2-ΔH3,故選C。
易錯提示　觀察不仔細,在根據蓋斯定律進行方程式相加或相減時計算錯誤。
4.答案　CH3OH(g)+O2(g) CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-764.7 kJ· mol-1
解析　根據蓋斯定律,② 3-① 2+③ 2可得CH3OH(g)+O2(g) CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=(-192.9 kJ·mol-1) 3-(+49.0 kJ·mol-1) 2+(-44 kJ·mol-1) 2=-764.7 kJ·mol-1。
5.B　SO2在a極發生失電子的氧化反應,生成H2SO4,則a為負極,b為正極;與a相連的d為電解池陰極,c為電解池陽極。電極b為正極,酸性條件下,氧氣在正極得到電子發生還原反應生成水,電極反應式為O2+4H++4e- 2H2O,A項錯誤;電極a發生反應:SO2+2H2O-2e- S+4H+,1 mol(64 g)SO2失去2 mol電子,電極d的電極反應式為 2H++2e- H2↑,由得失電子守恒可知,有2 mol H+通過隔膜由左側移向右側,B項正確;電極c為陽極,N2O4在陽極失去電子發生氧化反應生成N2O5,陽極室中不含水,電極反應式為N2O4+2HNO3-2e- 2N2O5+2H+,C項錯誤;分析電極a和電極c的電極反應式,每轉移2 mol電子,電極c生成2 mol N2O5,電極a生成1 mol H2SO4,D項錯誤。
易錯提示　忽視“無水”的含義,一是無水硝酸中硝酸以分子形式存在,二是電極c上發生的反應不能有水參與。
6.D　“厭氧陽極”上,C6H12O6失去電子,發生氧化反應,為負極,電極反應式為C6H12O6+6H2O-24e- 6CO2↑+24H+;“缺氧陰極”上,N得到電子生成NO2,發生還原反應,為正極,NO2再轉化為N2,電極反應式分別為:N+e-+2H+ NO2↑+H2O、2NO2+8e-+8H+ N2+4H2O;“好氧陰極”上,O2得到電子,發生還原反應,為正極,電極反應式為O2+4H++ 4e- 2H2O,同時O2還能將N氧化生成N,N還可以被O2氧化為N,化學方程式分別為2N+3O2 2N+2H2O+4H+、2N+O2 2N。由分析可知,A、C錯誤;電池工作時,“缺氧陰極”上消耗的H+比進入缺氧陰極室的H+多,其溶液pH增大,B錯誤;“厭氧陽極”的電極反應式為C6H12O6+6H2O-24e- 6CO2↑+24H+,每消耗 1 mol C6H12O6和6 mol H2O,轉移24 mol電子,“厭氧陽極”區質量減小288 g,故“厭氧陽極”區質量減小28.8 g時,該電極輸出電子 2.4 mol,D正確。
易錯提示　電極反應式的書寫與電解質溶液有密切關系,酸性溶液中電極反應式不能出現OH-,堿性溶液中電極反應式不能出現H+;一般出現質子交換膜時,其所在環境為酸性。
7.B　由題圖可知通入CH4的一極為原電池的負極, 與之相連的石墨電極為電解池的陰極,通入空氣的一極為原電池的正極,與之相連的Fe電極為電解池的陽極。陰極上發生還原反應,A錯誤;以熔融的碳酸鹽為電解質,通甲烷的一極作為負極,電極反應為CH4+4C-8e- 5CO2+2H2O,B正確;通空氣的一極為正極,電極反應為O2+2CO2+4e- 2C,C錯誤;在原電池內部,陰離子向負極移動,所以甲烷燃料電池中C向通甲烷的一極移動,D錯誤。
8.D　該電池的負極為鋅,放電時負極的電極反應式為Zn-2e- Zn2+,A錯誤;在充電時,原電池的正極連接外接電源的正極,是電解池的陽極,所以充電時電極a為外接電源的正極,B錯誤;放電時為原電池,在原電池中間隔著一個陽離子交換膜,所以Br-不能向右側電極移動,C錯誤;放電時左側生成溴離子,右側生成的鋅離子通過陽離子交換膜移向左側,左側電解質儲罐中的離子總濃度增大,D正確。
思想方法練
1.B　該裝置將電能和光能轉化為化學能,A項錯誤;該裝置工作時,H+從陽極區向陰極區遷移,B項正確;6CO2~9O2,每生成1 mol O2,有 mol CO2被還原,其質量是 g,C項錯誤;根據圖示可知與電源負極連接的a電極為陰極,發生還原反應,電極反應式為3CO2+18H++18e- C3H8O+5H2O,D項錯誤。
方法點撥　含離子交換膜電化學裝置題的解題步驟:
2.B　由圖可知反應池中發生的反應為:2Fe3++H2S S↓+2Fe2++2H+,生成的Fe2+進入電解池在a極室放電生成Fe3+,電極反應式為Fe2+-e- Fe3+,故a為陽極,故A正確;FeCl3與H2S反應生成S、FeCl2和 HCl,則從反應池進入電解池的溶液溶質為FeCl2和HCl,B錯誤;在b極上生成H2,電極反應式為2H++2e- H2↑,H+通過離子交換膜由a極室進入b極室,C正確;由得失電子守恒得,1 mol H2~1 mol S,5.6 L(標準狀況)H2,即0.25 mol H2,理論上在反應池中生成0.25 mol S沉淀,D正確。
方法點撥　通過圖示分析出正、負極或陰、陽極。由題圖可知在a電極上Fe2+轉化為Fe3+,由此得出a為陽極,這是解題的突破口。
3.D　第1步:確定正、負極。由2Fe3++2I- 2Fe2++I2可知,開始時乙中碘離子失電子生成碘單質,乙中石墨電極為負極,而甲中鐵離子發生得電子的還原反應生成亞鐵離子,甲中石墨電極為正極。
第2步:分析移動方向。
(1)電子移動方向:從負極流出沿導線流入正極;
(2)電流移動方向:從正極沿導線流向負極;
(3)離子移動方向:電解質溶液中,陰離子向負極遷移,陽離子向正極遷移。
第3步:分析選項。電流方向是從甲中石墨經導線流向乙中石墨,A正確;由電池總反應知,Fe3+得電子被還原成Fe2+,B正確;當靈敏電流計示數為零時,各物質的濃度不變,則反應達到平衡狀態,C正確;靈敏電流計示數為零后,甲中加入FeCl2,原有化學平衡被打破,靈敏電流計指針會發生偏轉,D錯誤。
方法點撥　在確定原電池正、負極時需把握一個原則,就是負極發生氧化反應,正極發生還原反應,找出題中化合價發生變化的元素,進而確定正、負極的電極反應。
4.B　由題圖可知,陽極上CH3COOH失去電子生成CO2,陰極上H+得電子生成H2,該電解池是利用微生物電化學處理有機廢水,同時可淡化海水并獲得酸堿,則H+通過雙極膜向陰極移動,進入產品室,NaCl中 Na+和Cl-向兩側移動,以達到淡化海水的目的,Cl-通過膜b向陽極移動,進入產品室,則膜b為陰離子交換膜,產品室生成的物質為鹽酸; Na+通過膜a向陰極移動,則膜a為陽離子交換膜,Na+進入陰極室,得到產品氫氧化鈉。由分析可知,膜a為陽離子交換膜,膜b為陰離子交換膜,A項錯誤;H+通過雙極膜進入產品室,氯離子通過膜b進入產品室,產品室生成的物質為鹽酸,B項正確;未說明氣體所處狀況,無法通過氣體摩爾體積計算,C項錯誤;陽極上CH3COOH失去電子生成 CO2,陽極反應式為CH3COOH+8OH--8e- 2CO2↑+6H2O,D項錯誤。
5.C　電解法K2MnO4~KMnO4,Mn元素的利用率達到100%,而歧化法 3K2MnO4~2KMnO4,Mn元素的利用率未達到100%,A正確;左側K2MnO4中錳元素由+6價升高到KMnO4中的+7價,發生氧化反應,該電極是陽極,連接的直流電源m極是正極,則n極是負極,B正確;標準狀況下 4.48 L H2的物質的量是0.2 mol,陰極為水電離產生的H+放電,反應式為2H2O+2e- H2↑+2OH-,產生0.2 mol H2,則電路中轉移0.4 mol e-,電解質溶液中有0.4 mol的K+遷移至陰極,C錯誤;陽極反應式為Mn-e- Mn,結合陰極反應式,可得總反應為2K2MnO4+2H2O 2KMnO4+2KOH+H2↑,D正確。
6.C　整個過程的主要能量變化形式為:光能→電能→化學能,A錯誤;ZnO@石墨烯電極上發生的電極反應為CO2+2H++2e- CO+H2O,ZnO@石墨烯電極為陰極,石墨烯電極為陽極,陽極電極反應式為EDTA-Fe2+-e- EDTA-Fe3+,B錯誤;在陽極區發生反應EDTA-Fe2+-e- EDTA- Fe3+,2EDTA-Fe3++H2S 2EDTA-Fe2++2H++S↓,在陰極區發生反應CO2+2H++2e- CO+H2O,整個過程中EDTA-Fe2+相當于催化劑,所以協同轉化總反應是將CO2和H2S轉化為CO和S,故總反應為CO2+H2S CO+H2O+S↓,C正確;總反應為CO2+H2S CO+H2O+S↓,1 mol CO2參與反應,轉移2 mol電子,電池工作過程中每轉移2 mol電子,理論上可處理1 mol CO2和1 mol H2S,在標準狀況下的總體積為44.8 L,D錯誤。
思維建模　分析電解過程的思維流程
7.答案　(1)原電池　O2+4e-+2H2O 4OH-
(2)陽極　4Ag++2H2O 4Ag+O2↑+4H+
(3)112　Ag2O
(4)2Cl--2e- Cl2↑　增大
解析　由題圖可知,甲池為甲醇燃料電池,通O2的一極為正極,電極反應式為O2+4e-+2H2O 4OH-,通甲醇的一極為負極,電極反應式為 CH3OH-6e-+8OH- C+6H2O;乙池為電解池,石墨電極A為陽極,電極反應式為2H2O-4e- 4H++O2↑,Ag電極B為陰極,電極反應式為 Ag++e- Ag;丙池為電解池,電極C為陽極,電極反應式為2Cl--2e- Cl2↑,電極D為陰極,電極反應式為Cu2++2e- Cu。(1)甲池為原電池,通入O2電極的電極反應式為O2+4e-+2H2O 4OH-。(2)乙池為電解池,石墨電極A為陽極,總反應式為4Ag++2H2O 4Ag+ O2↑+4H+。(3)當乙池中B極質量增加2.16 g,即析出2.16 g的Ag時,n(Ag)==0.02 mol,電子轉移的物質的量也是0.02 mol,根據O2+4e-+2H2O 4OH-得出消耗O2的物質的量為0.005 mol,標準狀況下體積為0.005 mol×22.4 L/mol×1000 mL/L=112 mL;乙池總反應為4Ag++2H2O 4Ag+O2↑+4H+,若要讓溶液復原需要加入Ag2O。 (4)丙池中電極C的電極反應式為2Cl--2e- Cl2↑;若丙池中電極不變,將其溶液換成NaCl溶液,即用惰性電極電解NaCl溶液,總反應為2NaCl+2H2O Cl2↑+H2↑+2NaOH,由于生成了NaOH,則溶液的pH增大。
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