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| 专题五.docx |
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[考纲要求]1.了解化学反应中能量转化的原因及常见的能量转化形式。2.了解化学能与热能的相互转化，了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。3
.了解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式。4.了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。了解化学在解决能源危机中的重要作用。
5.了解焓变(ΔH)与反应热的含义。6.理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。7.理解原电池和电解池的构成、工作原
理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。8.了解常见化学电源的种类及其工作原理。9.了解金属发生电化学腐蚀的原因、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1．从两种角度理解化学反应热反应热图示图像分析微观宏观a表示断裂旧化学键吸收的能量；b表
示生成新化学键放出的能量；c表示反应热a表示反应物的活化能；b表示活化分子形成生成物释放的能量；c表示反应热ΔH的计算ΔH＝H(生
成物)－H(反应物)ΔH＝∑E(反应物键能)－∑E(生成物键能)2.“五步”法书写热化学方程式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)ΔH1＝－297.16kJ·mol－1
②S(正交，s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH2＝－296.83kJ·mol－1③S(单斜，s)===S(正交，s)ΔH3＝
－0.33kJ·mol－13．燃烧热和中和热应用中的注意事项(1)均为放热反应，ΔH<0，单位为kJ·mol－1。(2)燃烧热概
念理解的三要点：①外界条件是25℃、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反应物的酸、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生成产物水是1mol。1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”(1)如图表示燃料燃烧反应的能量
变化(×)(2016·江苏，10A)(2)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(×)(2015·江苏，
4D)(3)催化剂能改变反应的焓变(×)(2012·江苏，4B)(4)催化剂能降低反应的活化能(√)(2012·江苏，4C)(5)
同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同(×)(6)500℃、30MPa下，将0.
5molN2(g)和1.5molH2(g)置于密闭容器中充分反应生成NH3(g)，放热19.3kJ，其热化学方程式为N2
(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－38.6kJ·mol－1(×)2．(2019·海南，5)根据下图中的能量关系，可求得
C—H的键能为()A．414kJ·mol－1B．377kJ·mol－1C．235kJ·mol－1D．197kJ·mo
l－1答案A解析C(s)===C(g)ΔH1＝717kJ·mol－12H2(g)===4H(g)ΔH2＝864kJ·m
ol－1C(s)＋2H2(g)===CH4(g)ΔH3＝－75kJ·mol－1根据ΔH＝反应物总键能－生成物总键能－75kJ
·mol－1＝717kJ·mol－1＋864kJ·mol－1－4E(C—H)，解得E(C—H)＝414kJ·mol－1。3
．(2016·海南，6)油酸甘油酯(相对分子质量884)在体内代谢时可发生如下反应：C57H104O6(s)＋80O2(g)===
57CO2(g)＋52H2O(l)已知燃烧1kg该化合物释放出热量3.8×104kJ，油酸甘油酯的燃烧热ΔH为()A．3.8
×104kJ·mol－1B．－3.8×104kJ·mol－1C．3.4×104kJ·mol－1D．－3.4×104kJ
·mol－1答案D4．[2015·海南，16(3)]由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示，若生成1molN
2，其ΔH＝________kJ·mol－1。答案－1395．[2019·全国卷Ⅰ，28(3)]我国学者结合实验与计算机模拟结果
，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用标注。可知水煤气变换的ΔH_______
_0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)E正＝________eV，写出该步骤的化学方程式________
____________。答案小于2.02COOH＋H＋H2O===COOH＋2H＋OH(或H2O===H＋
OH)解析观察始态物质的相对能量与终态物质的相对能量知，终态物质相对能量低于始态物质相对能量，说明该反应是放热反应，ΔH小于0
。过渡态物质相对能量与始态物质相对能量相差越大，活化能越大，由题图知，最大活化能E正＝1.86eV－(－0.16eV)＝2.0
2eV，该步起始物质为COOH＋H＋H2O，产物为COOH＋2H＋OH。6．(1)[2015·浙江理综，28(1)]
乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：＋H2(g)已知：化学键C—HC—CC==CH—H键能/kJ·mol－1412348612436计算上述
反应的ΔH＝________kJ·mol－1。答案＋124解析设“”部分的化学键键能为akJ·mol－1，则ΔH＝(a＋3
48＋412×5)kJ·mol－1－(a＋612＋412×3＋436)kJ·mol－1＝＋124kJ·mol－1。(2)[2
015·全国卷Ⅰ，28(3)]已知反应2HI(g)===H2(g)＋I2(g)的ΔH＝＋11kJ·mol－1,1molH2(
g)、1molI2(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1molH2(g)和1molI2(g)共放出436
kJ＋151kJ＝587kJ能量，设断裂2molHI(g)中化学键吸收2akJ能量，则有2a－587＝11，得a＝299
。[另解：ΔH＝2E(H—I)－E(H—H)－E(I—I)，2E(H—I)＝ΔH＋E(H—H)＋E(I—I)＝11kJ·mol－
1＋436kJ·mol－1＋151kJ·mol－1＝598kJ·mol－1，则E(H—I)＝299kJ·mol－1。]利用
键能计算反应热，要熟记公式：ΔH＝反应物总键能－生成物总键能，其关键是弄清物质中化学键的数目。在中学阶段要掌握常见单质、化合物中所
含共价键的数目。原子晶体：1mol金刚石中含2molC—C键，1mol硅中含2molSi—Si键，1molSiO2
晶体中含4molSi—O键；分子晶体：1molP4中含有6molP—P键，1molP4O10(即五氧化二磷)中含有
12molP—O键、4molP==O键，1molC2H6中含有6molC—H键和1molC—C键。7．(1)
[2017·天津，7(3)]0.1molCl2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4.28kJ，该反应的热化学方程式为_______________________________________
_________________________________。(2)[2015·天津理综，7(4)]随原子序数递增，八种短周
期元素(用字母x等表示)原子半径的相对大小、最高正价或最低负价的变化如下图所示。根据判断出的元素回答问题：已知1mole的单质
在足量d2中燃烧，恢复至室温，放出255.5kJ热量，写出该反应的热化学方程式：________________________
___________________________________。(3)[2014·天津理综，7(4)]晶体硅(熔点141
0℃)是良好的半导体材料。由粗硅制纯硅过程如下：Si(粗)SiCl4SiCl4(纯)Si(硅)写出SiCl4的电子式：_____
___________；在上述由SiCl4制纯硅的反应中，测得每生成1.12kg纯硅需吸收akJ热量，写出该反应的热化学方程式
：_________________________。(4)[2015·安徽理综，27(4)]NaBH4(s)与水(l)反应生成N
aBO2(s)和氢气(g)，在25℃、101kPa下，已知每消耗3.8gNaBH4(s)放热21.6kJ，该反应的热化学
方程式是_____________________________________________________________
_________________________________________________________________
__________________。答案(1)2Cl2(g)＋TiO2(s)＋2C(s)===TiCl4(l)＋2CO(g)Δ
H＝－85.6kJ·mol－1(2)2Na(s)＋O2(g)===Na2O2(s)ΔH＝－511kJ·mol－1(3)SiC
l4(g)＋2H2(g)Si(s)＋4HCl(g)ΔH＝＋0.025akJ·mol－1(4)NaBH4(s)＋2H2O(l)=
==NaBO2(s)＋4H2(g)ΔH＝－216kJ·mol－1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“－”号，从而导致错误。(3)漏写ΔH的单位，或者将
ΔH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。(5)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1molH2O(l)而造成错误。1．下列关于反应热和热化学反应的描述中正确的是()A．HCl
和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热ΔH＝2×(－57.3)kJ·
mol－1B．CO(g)的燃烧热ΔH＝－283.0kJ·mol－1，则2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)反应的ΔH＝＋
2×283.0kJ·mol－1C．氢气的燃烧热ΔH＝－285.5kJ·mol－1，则电解水的热化学方程式为2H2O(l)2H2
(g)＋O2(g)ΔH＝＋285.5kJ·mol－1D．1mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热答案
B解析在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1mol液态H2O时的反应热叫做中和热，中和热是以生成1mol液态H2O为基
准的，A项错误；CO(g)的燃烧热ΔH＝－283.0kJ·mol－1，则CO(g)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－283
.0kJ·mol－1，则2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)ΔH＝－2×283.0kJ·mol－1，逆向反应时反应热
的数值相等，符号相反，B项正确；电解2mol水吸收的热量和2molH2完全燃烧生成液态水时放出的热量相等，ΔH应为＋57
1.0kJ·mol－1，C项错误；在101kPa时，1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物(水应为液态)时所放出的热量是该物
质的燃烧热，D项错误。2．已知：2NO2(g)N2O4(g)ΔH12NO2(g)N2O4(l)ΔH2下列能量变化示意图
中，正确的是______(填字母)。答案A解析等质量的N2O4(g)具有的能量高于N2O4(l)，因此等量的NO2(g)生成N
2O4(l)放出的热量多，只有A项符合题意。3．(1)用CO2催化加氢可制取乙烯：CO2(g)＋3H2(g)C2H4(g)＋2
H2O(g)。若该反应体系的能量随反应过程变化关系如图所示，则该反应的ΔH＝__________(用含a、b的式子表示)。已知：几
种化学键的键能如下表所示，实验测得上述反应的ΔH＝－152kJ·mol－1，则表中的x＝________。化学键C==OH—HC
==CC—HH—O键能/(kJ·mol－1)803436x414464(2)甲烷自热重整是先进的制氢方法，包含甲烷氧化和蒸汽重整
两个过程。向反应系统中同时通入甲烷、氧气和水蒸气，发生的主要化学反应如下表，则在初始阶段，蒸汽重整的反应速率________(填“
大于”“小于”或“等于”)甲烷氧化的反应速率。反应过程化学方程式焓变ΔH/(kJ·mol－1)活化能Ea/(kJ·mol－1)甲烷
氧化CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)－802.6125.6CH4(g)＋O2(g)===CO2(g)＋
2H2(g)－322.0172.5蒸汽重整CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)＋206.2240.1CH4(g
)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g)＋158.6243.9(3)CO2在Cu-ZnO催化下，可同时发生如下的反应Ⅰ、
Ⅱ，其可作为解决温室效应及能源短缺问题的重要手段。Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1＝－57.
8kJ·mol－1Ⅱ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2＝＋41.2kJ·mol－1某温度时，若反应Ⅰ
的速率v1大于反应Ⅱ的速率v2，则下列反应过程的能量变化正确的是________(填字母)。答案(1)－(b－a)kJ·mol－
1764(2)小于(3)D解析(1)由图知1molCO2(g)和3molH2(g)具有的总能量大于molC2H
4(g)和2molH2O(g)具有的总能量，该反应为放热反应，反应的ΔH＝生成物具有的总能量－反应物具有的总能量＝－(b－a)
kJ·mol－1。ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和＝2E(C==O)＋3E(H—H)－[E(C==C)＋2E(C—H)＋4
E(H—O)]＝2×803kJ·mol－1＋3×436kJ·mol－1－(×xkJ·mol－1＋2×414kJ·mol－1
＋4×464kJ·mol－1)＝－152kJ·mol－1，解得x＝764。(2)从表中活化能数据可以看出，在初始阶段，蒸汽重整
反应活化能较大，而甲烷氧化的反应活化能均较小，所以甲烷氧化的反应速率快。(3)反应Ⅰ是放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，
反应Ⅱ是吸热反应，反应物的总能量小于生成物的总能量，因为反应Ⅰ的速率大于反应Ⅱ，因此反应Ⅰ的活化能低于反应Ⅱ，D正确。催化剂能加快
反应速率的原理是降低了反应的活化能，由此可推知反应的活化能越低，反应速率越快，相对来说反应就越易进行。1．定律内容一定条件下，一个
反应不管是一步完成，还是分几步完成，反应的总热效应相同，即反应热的大小与反应途径无关，只与反应的始态和终态有关。2．常用关系式热化
学方程式焓变之间的关系aA===BΔH1A===BΔH2ΔH2＝ΔH1或ΔH1＝aΔH2aA===BΔH1B===aAΔH
2ΔH1＝－ΔH2ΔH＝ΔH1＋ΔH23.答题模板——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，反应热也要相乘。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
。1．[2019·北京，27(1)②]已知反应器中还存在如下反应：ⅰ.CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)Δ
H1ⅱ.CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)ΔH2ⅲ.CH4(g)===C(s)＋2H2(g)ΔH3……ⅲ为
积炭反应，利用ΔH1和ΔH2计算ΔH3时，还需要利用____________反应的ΔH。答案C(s)＋2H2O(g)===CO2
(g)＋2H2(g)[或C(s)＋CO2(g)===2CO(g)]2．[2019·全国卷Ⅱ，27(1)]环戊二烯()是重要的有机
化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题：已知：(g)===(g)＋H2(g)ΔH1＝100.3kJ·mol－1
①H2(g)＋I2(g)===2HI(g)ΔH2＝－11.0kJ·mol－1②对于反应：(g)＋I2(g)===(g)＋2HI
(g)③ΔH3＝________kJ·mol－1。答案89.3解析将题给三个热化学方程式依次编号为①、②、③，根据盖斯定律，由
反应①＋反应②得反应③，则ΔH3＝ΔH1＋ΔH2＝(100.3－11.0)kJ·mol－1＝89.3kJ·mol－1。3．[20
19·全国卷Ⅲ，28(2)]Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行：CuCl2(s)===CuCl(s)＋Cl2(g)ΔH1
＝83kJ·mol－1CuCl(s)＋O2(g)===CuO(s)＋Cl2(g)ΔH2＝－20kJ·mol－1CuO(s)
＋2HCl(g)===CuCl2(s)＋H2O(g)ΔH3＝－121kJ·mol－1则4HCl(g)＋O2(g)===2Cl
2(g)＋2H2O(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。答案－116解析将已知热化学方程式依次编号为①、②、③，根据
盖斯定律，由(①＋②＋③)×2得4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－116kJ·mol－1。
4．(1)[2018·北京，27(1)]近年来，研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下：反应Ⅰ：2H2
SO4(l)===2SO2(g)＋2H2O(g)＋O2(g)ΔH1＝＋551kJ·mol－1反应Ⅲ：S(s)＋O2(g)===S
O2(g)ΔH3＝－297kJ·mol－1反应Ⅱ的热化学方程式：________________________________
__。答案3SO2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(l)＋S(s)ΔH2＝－254kJ·mol－1解析由题图可知，
反应Ⅱ的化学方程式为3SO2＋2H2O2H2SO4＋S↓。根据盖斯定律，反应Ⅱ＝－(反应Ⅰ＋反应Ⅲ)可得：3SO2(g)＋2H2O
(g)===2H2SO4(l)＋S(s)ΔH2＝－254kJ·mol－1。(2)[2018·江苏，20(1)]用水吸收NOx的
相关热化学方程式如下：2NO2(g)＋H2O(l)===HNO3(aq)＋HNO2(aq)ΔH＝－116.1kJ·mol－13H
NO2(aq)===HNO3(aq)＋2NO(g)＋H2O(l)ΔH＝75.9kJ·mol－1反应3NO2(g)＋H2O(l)=
==2HNO3(aq)＋NO(g)的ΔH＝_____kJ·mol－1。答案－136.2解析将题给三个热化学方程式依次编号为①
、②和③，根据盖斯定律可知，③＝(①×3＋②)/2，则ΔH＝(－116.1kJ·mol－1×3＋75.9kJ·mol－1)/2
＝－136.2kJ·mol－1。(3)[2018·全国卷Ⅰ，28(2)①]已知：2N2O5(g)===2N2O4(g)＋O2(g
)ΔH1＝－4.4kJ·mol－12NO2(g)===N2O4(g)ΔH2＝－55.3kJ·mol－1则反应N2O5(g)
===2NO2(g)＋O2(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。答案＋53.1解析令2N2O5(g)===2N2O4
(g)＋O2(g)ΔH1＝－4.4kJ·mol－1a2NO2(g)===N2O4(g)ΔH2＝－55.3kJ·mol－1
b根据盖斯定律，a式×－b式可得：N2O5(g)===2NO2(g)＋O2(g)ΔH＝＋53.1kJ·mol－1。(4)[2
018·全国卷Ⅲ，28(2)]SiHCl3在催化剂作用下发生反应：2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)
ΔH1＝48kJ·mol－13SiH2Cl2(g)===SiH4(g)＋2SiHCl3(g)ΔH2＝－30kJ·mol－1则反
应4SiHCl3(g)===SiH4(g)＋3SiCl4(g)的ΔH为________kJ·mol－1。答案114解析将题给两
个热化学方程式依次编号为①、②，根据盖斯定律，由①×3＋②可得：4SiHCl3(g)===SiH4(g)＋3SiCl4(g)，则有
ΔH＝3ΔH1＋ΔH2＝3×48kJ·mol－1＋(－30kJ·mol－1)＝114kJ·mol－1。(5)[2018·全国
卷Ⅱ，27(1)节选]CH4—CO2催化重整反应为CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)。已知：C(s)＋2H
2(g)===CH4(g)ΔH＝－75kJ·mol－1C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－394kJ·mol－1C
(s)＋O2(g)===CO(g)ΔH＝－111kJ·mol－1该催化重整反应的ΔH＝________kJ·mol－1。答案
＋247解析将题给三个反应依次编号为①、②、③：C(s)＋2H2(g)===CH4(g)ΔH＝－75kJ·mol－1①C(s
)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－394kJ·mol－1②C(s)＋O2(g)===CO(g)ΔH＝－111kJ·m
ol－1③根据盖斯定律，由③×2－①－②可得：CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)ΔH＝＋247kJ·mo
l－1。5．按要求回答下列问题(1)[2017·全国卷Ⅲ，28(3)]已知：As(s)＋H2(g)＋2O2(g)===H3AsO4
(s)ΔH1H2(g)＋O2(g)===H2O(l)ΔH22As(s)＋O2(g)===As2O5(s)ΔH3则反应As2O
5(s)＋3H2O(l)===2H3AsO4(s)的ΔH＝________。(2)[2017·全国卷Ⅰ，28(2)]下图是通过热化
学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。通过计算，可知系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ)制氢的热化学方程式分别为______
__________________、__________________________________________，制得等
量H2所需能量较少的是________。(3)[2016·全国卷Ⅱ，26(3)]①2O2(g)＋N2(g)===N2O4(l)Δ
H1②N2(g)＋2H2(g)===N2H4(l)ΔH2③O2(g)＋2H2(g)===2H2O(g)ΔH3④2N2H4(l)
＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)ΔH4＝－1048.9kJ·mol－1上述反应热效应之间的关系式为ΔH4＝
______________________，联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为_____________________
__。(4)[2017·海南，14(2)节选]已知：①2NaOH(s)＋CO2(g)===Na2CO3(s)＋H2O(g)ΔH1
＝－127.4kJ·mol－1②NaOH(s)＋CO2(g)===NaHCO3(s)ΔH2＝－131.5kJ·mol－1反应2
NaHCO3(s)===Na2CO3(s)＋H2O(g)＋CO2(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。答案(1)2ΔH
1－3ΔH2－ΔH3(2)H2O(l)===H2(g)＋O2(g)ΔH＝286kJ·mol－1H2S(g)===H2(g)＋
S(s)ΔH＝20kJ·mol－1系统(Ⅱ)(3)2ΔH3－2ΔH2－ΔH1反应放热量大、产生大量的气体(4)＋135.6
解析(1)令题干中三个热化学方程式分别为：①、②、③，由盖斯定律可知①×2－②×3－③可得所求反应，故ΔH＝2ΔH1－3ΔH2－
ΔH3。(2)令题干中的四个热化学方程式分别为①H2SO4(aq)===SO2(g)＋H2O(l)＋O2(g)ΔH1＝327kJ
·mol－1②SO2(g)＋I2(s)＋2H2O(l)===2HI(aq)＋H2SO4(aq)ΔH2＝－151kJ·mol－1③
2HI(aq)===H2(g)＋I2(s)ΔH3＝110kJ·mol－1④H2S(g)＋H2SO4(aq)===S(s)＋SO2
(g)＋2H2O(l)ΔH4＝61kJ·mol－1根据盖斯定律，将①＋②＋③可得，系统(Ⅰ)中的热化学方程式：H2O(l)===
H2(g)＋O2(g)ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝327kJ·mol－1－151kJ·mol－1＋110kJ·mol－1
＝286kJ·mol－1同理，将②＋③＋④可得，系统(Ⅱ)中的热化学方程式：H2S(g)===H2(g)＋S(s)ΔH＝ΔH2
＋ΔH3＋ΔH4＝－151kJ·mol－1＋110kJ·mol－1＋61kJ·mol－1＝20kJ·mol－1由所得两热化
学方程式可知，制得等量H2所需能量较少的是系统(Ⅱ)。(3)对照目标热化学方程式中的反应物和生成物在已知热化学方程式中的位置和化学
计量数，利用盖斯定律，故ΔH4＝2ΔH3－2ΔH2－ΔH1；联氨有强还原性，N2O4具有强氧化性，两者混合在一起易自发地发生氧化还
原反应，反应放热量大并产生大量的气体，可为火箭提供很大的推进力。(4)①－2×②得到：2NaHCO3(s)===Na2CO3(s)
＋CO2(g)＋H2O(g)ΔH＝(－127.4＋2×131.5)kJ·mol－1＝＋135.6kJ·mol－1。1．已知：
H2(g)、CH3OH(l)的燃烧热(ΔH)分别为－285.8kJ·mol－1和－726.5kJ·mol－1；CH3OH(l
)===CH3OH(g)ΔH＝＋35.2kJ·mol－1；H2O(l)===H2O(g)ΔH＝＋44kJ·mol－1。则
CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH＝________kJ·mol－1。答案－51.7解析H2燃
烧的热化学方程式为①H2(g)＋O2(g)===H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－1CH3OH燃烧的热化学方程式为：
②CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－726.5kJ·mol－1③CH3OH(l)===CH
3OH(g)ΔH＝＋35.2kJ·mol－1；④H2O(l)===H2O(g)ΔH＝＋44kJ·mol－1。将得①×3－②
＋③＋④，得CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)的ΔH＝－51.7kJ·mol－1。2．用NaOH溶液吸
收热电企业产生的废气时，涉及如下转化，由下图关系可得：ΔH4＝________。答案ΔH1＋ΔH2－ΔH3解析根据盖斯定律分析
，反应的能量变化取决于反应物和生成物，与过程无关，所以根据图分析，有ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4，可以计算ΔH4＝ΔH1＋ΔH2
－ΔH3。3．CH4催化还原NO、NO2的热化学方程式如下：序号热化学方程式①4NO2(g)＋CH4(g)4NO(g)＋CO
2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－574kJ·mol－1②4NO(g)＋CH4(g)2N2(g)＋CO2(g)＋2H2
O(g)ΔH＝－1160kJ·mol－1则4NO(g)N2(g)＋2NO2(g)的ΔH＝________。答案
－293kJ·mol－1解析根据盖斯定律由×(②－①)可得4NO(g)N2(g)＋2NO2(g)，则ΔH＝×[－1
160kJ·mol－1－(－574kJ·mol－1)]＝－293kJ·mol－1。考点二原电池原理及其应用1．图解原电池工
作原理2．原电池装置图的升级考查说明(1)无论是装置①还是装置②，电子均不能通过电解质溶液。(2)在装置①中，由于不可避免会直接
发生Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu而使化学能转化为热能，所以装置②的能量转化率高。(3)盐桥的作用：原电池装置由装置①到装置②
的变化是由盐桥连接两个“半电池装置”，其中盐桥的作用有三种：a.隔绝正负极反应物，避免直接接触，导致电流不稳定；b.通过离子的定向
移动，构成闭合回路；c.平衡电极区的电荷。(4)离子交换膜作用：由装置②到装置③的变化是“盐桥”变成“质子交换膜”。离子交换膜是一
种选择性透过膜，允许相应离子通过，离子迁移方向遵循电池中离子迁移方向。3．陌生原电池装置的知识迁移(1)燃料电池(2)可逆电池角度
一燃料电池1．(2019·全国卷Ⅰ，12)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2＋/MV＋在电极与酶之间传递电
子，示意图如图所示。下列说法错误的是()A．相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能B．阴极区，在氢化酶作用下发生反
应H2＋2MV2＋===2H＋＋2MV＋C．正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3D．电池工作时质子通过交换膜由负极区
向正极区移动答案B解析由题图和题意知，电池总反应是3H2＋N2===2NH3。该合成氨反应在常温下进行，并形成原电池产生电能，
反应不需要高温、高压和催化剂，A项正确；观察题图知，左边电极发生氧化反应MV＋－e－===MV2＋，为负极，不是阴极，B项错误；正
极区N2在固氮酶作用下发生还原反应生成NH3，C项正确；电池工作时，H＋通过交换膜，由左侧(负极区)向右侧(正极区)迁移，D项正确
。2．(2012·四川理综，11)一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O===C
H3COOH＋4H＋。下列有关说法正确的是()A．检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动B．若有0.4mol电子转移，则在标准状
况下消耗4.48L氧气C．电池反应的化学方程式为CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2OD．正极上发生的反应为O2＋4
e－＋2H2O===4OH－答案C解析解答本题时审题是关键，反应是在酸性电解质溶液中进行的。在原电池中，阳离子要向正极移动，故
A错误；因电解质溶液是酸性的，不可能存在OH－，故正极的反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，转移4mol电子时消耗1
molO2，则在标准状况下转移0.4mol电子时消耗2.24LO2，故B、D错误；电池反应式即正、负极反应式之和，将两极的
反应式相加可知C正确。角度二可逆电池3．(2019·全国卷Ⅲ，13)为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Z
n(3D－Zn)可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D－Zn－NiOOH二次电池，结构如图所示。电池反应为Zn(s
)＋2NiOOH(s)＋H2O(l)ZnO(s)＋2Ni(OH)2(s)。下列说法错误的是()A．三维多孔海绵状Zn具有较高的表
面积，所沉积的ZnO分散度高B．充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)＋OH－(aq)－e－===NiOOH(s)＋H2O(l)C．
放电时负极反应为Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－===ZnO(s)＋H2O(l)D．放电过程中OH－通过隔膜从负极区移向正极区
答案D解析该电池采用的三维多孔海绵状Zn具有较大的表面积，可以高效沉积ZnO，且所沉积的ZnO分散度高，A正确；根据题干中总反
应可知该电池充电时，Ni(OH)2在阳极发生氧化反应生成NiOOH，其电极反应式为Ni(OH)2(s)＋OH－(aq)－e－===
NiOOH(s)＋H2O(l)，B正确；放电时Zn在负极发生氧化反应生成ZnO，电极反应式为Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－=
==ZnO(s)＋H2O(l)，C正确；电池放电过程中，OH－等阴离子通过隔膜从正极区移向负极区，D错误。4．(2019·天津，6
)我国科学家研制了一种新型的高比能量锌－碘溴液流电池，其工作原理示意图如图。图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。下列叙述不
正确的是()A．放电时，a电极反应为I2Br－＋2e－===2I－＋Br－B．放电时，溶液中离子的数目增大C．充电时，b电极每增
重0.65g，溶液中有0.02molI－被氧化D．充电时，a电极接外电源负极答案D解析根据电池的工作原理示意图，可知放电
时a电极上I2Br－转化为Br－和I－，电极反应为I2Br－＋2e－===2I－＋Br－，A项正确；放电时正极区I2Br－转化为B
r－和I－，负极区Zn转化为Zn2＋，溶液中离子的数目增大，B项正确；充电时b电极发生反应Zn2＋＋2e－===Zn，b电极增重0
.65g时，转移0.02mole－，a电极发生反应2I－＋Br－－2e－===I2Br－，根据各电极上转移电子数相同，则有0
.02molI－被氧化，C项正确；放电时a电极为正极，充电时，a电极为阳极，接外电源正极，D项错误。5．(2017·全国卷Ⅲ，
11)全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为16Li＋xS8===8
Li2Sx(2≤x≤8)。下列说法错误的是()A．电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4B
．电池工作时，外电路中流过0.02mol电子，负极材料减重0.14gC．石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性D．电池充电时间越
长，电池中Li2S2的量越多答案D解析A项，原电池电解质中阳离子移向正极，根据全固态锂硫电池工作原理图示中Li＋移动方向可知，
电极a为正极，正极发生还原反应，由总反应可知正极依次发生S8→Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2的还原反应，正确；B项
，电池工作时负极电极方程式为Li－e－===Li＋，当外电路中流过0.02mol电子时，负极消耗的Li的物质的量为0.02mo
l，其质量为0.14g，正确；C项，石墨烯具有良好的导电性，故可以提高电极a的导电能力，正确；D项，电池充电时为电解池，此时电解
总反应为8Li2Sx16Li＋xS8(2≤x≤8)，故Li2S2的量会越来越少，错误。6．(2016·全国卷Ⅲ，11)锌—空气燃料
电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH溶液，反应为2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O===2Zn(OH)。下列说法正确的
是()A．充电时，电解质溶液中K＋向阳极移动B．充电时，电解质溶液中c(OH－)逐渐减小C．放电时，负极反应为Zn＋4OH－－2
e－===Zn(OH)D．放电时，电路中通过2mol电子，消耗氧气22.4L(标准状况)答案C解析A项，充电时，电解质溶液
中K＋向阴极移动，错误；B项，放电时总反应方程式为2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O===2Zn(OH)，则充电时电解质溶液中c(O
H－)逐渐增大，错误；C项，在碱性环境中负极Zn失电子生成的Zn2＋，将与OH－结合生成Zn(OH)，正确；D项，O2～4e－，故
电路中通过2mol电子，消耗氧气0.5mol，标准状况下的体积为11.2L，错误。角度三储“氢”电池7．(2014·浙江理
综，11)镍氢电池(NiMH)目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。NiMH中的M表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中的总
反应方程式是：Ni(OH)2＋M===NiOOH＋MH已知：6NiOOH＋NH3＋H2O＋OH－===6Ni(OH)2＋NO下列说
法正确的是()A．NiMH电池放电过程中，正极的电极反应式为NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－B．充电过程中O
H－从阳极向阴极迁移C．充电过程中阴极的电极反应式：H2O＋M＋e－===MH＋OH－，H2O中的H被M还原D．NiMH电池中可以
用KOH溶液、氨水等作为电解质溶液答案A解析A项，放电过程中，NiOOH得电子，化合价降低，发生还原反应，正确；B项，充电过程
中发生电解反应，OH－从阴极向阳极迁移，错误；C项，充电过程中H＋得电子，进入储氢合金，Ni(OH)2中的＋2价Ni失电子生成Ni
OOH，所以H2O的H被＋2价的Ni还原，错误；D项，NiMH在KOH溶液、氨水中会发生氧化还原反应，错误。角度四其他新型电池8
．(2018·全国卷Ⅲ，11)一种可充电锂—空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li＋在多孔碳材料电极处生成Li2O2－x(x＝
0或1)。下列说法正确的是()A．放电时，多孔碳材料电极为负极B．放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极C．充电时，电解质
溶液中Li＋向多孔碳材料区迁移D．充电时，电池总反应为Li2O2－x===2Li＋(1－)O2答案D解析由题意知，放电时负极反
应为Li－e－===Li＋，正极反应为(2－x)O2＋4Li＋＋4e－===2Li2O2－x(x＝0或1)，电池总反应为(1－)O
2＋2Li===Li2O2－x。充电时的电池总反应与放电时的电池总反应互为逆反应，故充电时电池总反应为Li2O2－x===2Li＋
(1－)O2，D项正确；该电池放电时，金属锂为负极，多孔碳材料为正极，A项错误；该电池放电时，外电路电子由锂电极流向多孔碳材料电极
，B项错误；该电池放电时，电解质溶液中Li＋向多孔碳材料区迁移，充电时电解质溶液中的Li＋向锂电极迁移，C项错误。9．(2018·
全国卷Ⅱ，12)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na—CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管
的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为3CO2＋4Na2Na2CO3＋C。下列说法错误的是()A．放电时，ClO向负极移动B
．充电时释放CO2，放电时吸收CO2C．放电时，正极反应为3CO2＋4e－===2CO＋CD．充电时，正极反应为Na＋＋e－===
Na答案D解析根据电池的总反应知，放电时负极反应：4Na－4e－===4Na＋正极反应：3CO2＋4e－===2CO＋C充电时
，阴极：4Na＋＋4e－===4Na阳极：2CO＋C－4e－===3CO2↑放电时，ClO向负极移动。根据充电和放电时的电极反应式
知，充电时释放CO2，放电时吸收CO2。题组一辨析“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。(
1)酸性介质，如H2SO4溶液：负极：CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋。正极：O2＋6e－＋6H＋===3H2O。(
2)碱性介质，如KOH溶液：负极：CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O。正极：O2＋6e－＋3H2O===6OH－。(
3)熔融盐介质，如K2CO3：负极：CH3OH－6e－＋3CO===4CO2＋2H2O。正极：O2＋6e－＋3CO2===3CO。
(4)掺杂Y2O3的ZrO3固体作电解质，在高温下能传导O2－：负极：CH3OH－6e－＋3O2－===CO2＋2H2O。正极：O
2＋6e－===3O2－。碱性介质C―→CO其余介质C―→CO2酸性介质H―→H＋其余介质H―→H2O题组二明确“充、放
电”书写电极反应式2．镍镉(Ni—Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式
进行：Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2。负极：Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2。阳极：2Ni
(OH)2＋2OH－－2e－===2NiOOH＋2H2O。题组三识别“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。负极：2H2O－
4e－===O2＋4H＋。正极：2CO2＋4H＋＋4e－===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
种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示。负极：N2H4－4e－＋4OH－===N2＋4H2O。正极：O2＋4e－＋2H2O
===4OH－。题组四锂离子电池电极反应式书写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Li1－xCoO2＋
LixC6===LiCoO2＋C6(x＜1)。则：负极：_____________________________________
___________________________________，正极：__________________________
______________________________________________。答案LixC6－xe－===xLi
＋＋C6Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2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：C
o、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：LixC
n－xe－===xLi＋＋nC正极反应：Li1－xMO2＋xLi＋＋xe－===LiMO2总反应：Li1－xMO2＋LixCnn
C＋LiMO2。题组五可逆反应电极反应式书写6．控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如下图所示的原
电池。回答下列问题：(1)反应开始时，负极为________(填“甲”或“乙”)中的石墨，电极反应式为______________
_________________________________________________________________
______。(2)电流表读数为________时，反应达到化学平衡状态。(3)当达到化学平衡状态时，在甲中加入FeCl2固体，此
时负极为________(填“甲”或“乙”)中的石墨，电极反应式为________________________________
_________________。答案(1)乙2I－－2e－===I2(2)零(3)甲2Fe2＋－2e－===2Fe3＋考
点三电解池原理及其应用1．图解电解池工作原理(阳极为惰性电极)2．正确判断电极产物(1)阳极产物的判断首先看电极，如果是活性电极
作阳极，则电极材料失电子，电极溶解(注意：铁作阳极溶解生成Fe2＋，而不是Fe3＋)；如果是惰性电极，则需看溶液中阴离子的失电子能
力，阴离子放电顺序为S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－(水)。(2)阴极产物的判断直接根据阳离子的放电顺序进行判断：Ag＋＞Hg
2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞Pb2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)。3．对比掌握电解规律(阳极为惰性电极)电解类型电解质实例
溶液复原物质电解水NaOH、H2SO4或Na2SO4水电解电解质HCl或CuCl2原电解质放氢生碱型NaClHCl气体放氧生酸型C
uSO4或AgNO3CuO或Ag2O注意电解后有关电解质溶液恢复原态的问题应该用质量守恒法分析。一般是加入阳极产物和阴极产物的化
合物，但也有特殊情况，如用惰性电极电解CuSO4溶液，Cu2＋完全放电之前，可加入CuO或CuCO3复原，而Cu2＋完全放电之后，
应加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3复原。4．正误判断，下列说法正确的打“√”，错误的打“×”(1)电解质溶液导电发生化学
变化(√)(2)电解精炼铜和电镀铜，电解液的浓度均会发生很大的变化(×)(3)电解饱和食盐水，在阳极区得到NaOH溶液(×)(4)
工业上可用电解MgCl2溶液、AlCl3溶液的方法制备Mg和Al(×)(5)电解精炼铜时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料(√)(
6)用惰性电极电解CuSO4溶液，若加入0.1molCu(OH)2固体可使电解质溶液复原，则整个电路中转移电子数为0.4NA(
√)5．陌生电解池装置图的知识迁移(1)电解池(2)金属腐蚀角度一电解原理的应用1．[2019·全国卷Ⅱ，27(4)]环戊二烯可
用于制备二茂铁[Fe(C5H5)2，结构简式为]，后者广泛应用于航天、化工等领域中。二茂铁的电化学制备原理如图所示，其中电解液为溶
解有溴化钠(电解质)和环戊二烯的DMF溶液(DMF为惰性有机溶剂)。该电解池的阳极为________，总反应为__________
________________。电解制备需要在无水条件下进行，原因为______________________________
______________。答案Fe电极Fe＋2＋H2↑[或Fe＋2C5H6===Fe(C5H5)2＋H2↑]水会阻碍中间
物Na的生成；水会电解生成OH－，进一步与Fe2＋反应生成Fe(OH)2解析结合图示电解原理可知，Fe电极发生氧化反应，为阳极；
在阴极上有H2生成，故电解时的总反应为Fe＋2＋H2↑或Fe＋2C5H6===Fe(C5H5)2＋H2↑。结合相关反应可知，电解制
备需在无水条件下进行，否则水会阻碍中间产物Na的生成，水电解生成OH－，OH－会进一步与Fe2＋反应生成Fe(OH)2，从而阻碍二
茂铁的生成。2．[2019·全国卷Ⅲ，28(4)]在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的
工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如图所示：负极区发生的反应有_______________________________
______________(写反应方程式)。电路中转移1mol电子，需消耗氧气____L(标准状况)。答案Fe3＋＋e－==
=Fe2＋，4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O5.6解析负极区发生还原反应Fe3＋＋e－===Fe2＋，生成的
二价铁又被氧气氧化成三价铁，发生反应4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O，由反应可知电路中转移4mol电子消耗1
molO2，则转移1mol电子消耗氧气mol，其在标准状况下的体积为mol×22.4L·mol－1＝5.6L。3．[2
019·北京，27(2)]可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如图。通过控制开关连接K1或K2，可交替得到H2和O2。①
制H2时，连接________，产生H2的电极反应式是______________________________。②改变开关连接
方式，可得O2。③结合①和②中电极3的电极反应，说明电极3的作用：___________________________。答案①
K12H2O＋2e－===H2↑＋2OH－③制H2时，电极3发生反应：Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O。制
O2时，上述电极反应逆向进行，使电极3得以循环使用解析①电解碱性电解液时，H2O电离出的H＋在阴极得到电子产生H2，根据题图可知
电极1与电池负极连接，为阴极，所以制H2时，连接K1，产生H2的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。③制备O2时碱
性电解液中的OH－失去电子生成O2，连接K2，O2在电极2上产生。连接K1时，电极3为电解池的阳极，Ni(OH)2失去电子生成Ni
OOH，电极反应式为Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O，连接K2时，电极3为电解池的阴极，电极反应式为NiOOH
＋e－＋H2O===Ni(OH)2＋OH－，使电极3得以循环使用。4．[2019·江苏，20(2)]电解法转化CO2可实现CO2资
源化利用。电解CO2制HCOOH的原理示意图如图。①写出阴极CO2还原为HCOO－的电极反应式：_________________
_____________________。②电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低，其原因是______________
___________。答案①CO2＋H＋＋2e－===HCOO－(或CO2＋HCO＋2e－===HCOO－＋CO)②阳极产生O
2，pH减小，HCO浓度降低；K＋部分迁移至阴极区解析①CO2中的C为＋4价，HCOO－中的C为＋2价，1molCO2转化为
HCOO－时，得2mole－。②阳极上水放电，生成O2和H＋，H＋会与HCO反应使HCO减少，由电荷平衡可知，K＋会移向阴极区
，所以KHCO3溶液浓度降低。5．[2016·天津理综，10(5)]化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2F
eO4，同时获得氢气：Fe＋2H2O＋2OH－FeO＋3H2↑，工作原理如图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色FeO，镍电极
有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。①电解一段时
间后，c(OH－)降低的区域在________(填“阴极室”或“阳极室”)。②电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因：__
____________________。③c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2，任选M、N两点中的一点，分析c(
Na2FeO4)低于最高值的原因：_______________________________。答案①阳极室②防止Na2F
eO4与H2反应使产率降低③M点：c(OH－)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢[或N点：c(OH－)过高，铁电极上有Fe(O
H)3生成，使Na2FeO4产率降低]解析①根据题意，镍电极有气泡产生是H＋得电子生成H2，发生还原反应，则铁电极上OH－被消耗
且无补充，溶液中的OH－减少，因此电解一段时间后，c(OH－)降低的区域在阳极室。②H2具有还原性，根据题意：Na2FeO4只在强
碱性条件下稳定，易被H2还原。因此，电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，防止Na2FeO4与H2反应使产率降低。③根据题意Na
2FeO4只在强碱性条件下稳定，在M点：c(OH－)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢；在N点：c(OH－)过高，铁电极上有Fe
(OH)3生成，使Na2FeO4产率降低。角度二电化学学科交叉计算6．[2015·全国卷Ⅱ，26(1)(2)]酸性锌锰干电池是一
种一次性电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生Mn
OOH。(1)该电池的正极反应式为_____________；电池反应的离子方程式为___________。(2)维持电流强度为0
.5A，电池工作5分钟，理论上消耗锌____g。(已知F＝96500C·mol－1)答案(1)MnO2＋H＋＋e－===M
nOOH2MnO2＋Zn＋2H＋===2MnOOH＋Zn2＋[注：式中Zn2＋可写为Zn(NH3)、Zn(NH3)2Cl2等，H＋
可写为NH](2)0.05角度三腐蚀类型与防护方法7．(2019·江苏，10)将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于
如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是()A．铁被氧化的电极反应式为Fe－3e－===Fe3＋B．
铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能C．活性炭的存在会加速铁的腐蚀D．以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀答案C解析A项，铁和
炭的混合物用NaCl溶液湿润后构成原电池，铁作负极，铁失去电子生成Fe2＋，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，错误；B项，铁
腐蚀过程中化学能除了转化为电能外，还可转化为热能等，错误；C项，构成原电池后，铁腐蚀的速率变快，正确；D项，用水代替NaCl溶液，
Fe和炭也可以构成原电池，Fe失去电子，空气中的O2得到电子，铁发生吸氧腐蚀，错误。8．(2017·全国卷Ⅰ，11)支撑海港码头基
础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是()A．通入保
护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D．
通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整答案C解析钢管桩接电源的负极，高硅铸铁接电源的正极，通电后，外电路中的电子从高硅铸铁
(阳极)流向正极，从负极流向钢管桩(阴极)，A、B正确；C项，题给信息高硅铸铁为“惰性辅助阳极”不损耗，错误。题组一电解池电极反
应式书写集训(一)基本电极反应式的书写1．按要求书写电极反应式(1)用惰性电极电解NaCl溶液：阳极：2Cl－－2e－===Cl2
↑。阴极：2H＋＋2e－===H2↑。(2)用惰性电极电解CuSO4溶液：阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑(或2H2O
－4e－===O2↑＋4H＋)。阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu。(3)铁作阳极，石墨作阴极电解NaOH溶液：阳极：Fe－2e
－＋2OH－===Fe(OH)2。阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。(4)用惰性电极电解熔融MgCl2：阳极：2Cl－
－2e－===Cl2↑。阴极：Mg2＋＋2e－===Mg。(二)提取“信息”书写电极反应式2．按要求书写电极反应式(1)以铝材为阳
极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极反应式为2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋。(2)用Al单质作阳
极，石墨作阴极，NaHCO3溶液作电解液进行电解，生成难溶物R，R受热分解生成化合物Q，写出阳极生成R的电极反应式：Al＋3HCO
－3e－===Al(OH)3↓＋3CO2↑。(3)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离
子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，则电极反应式为阳极：Al－3e－＋7
AlCl===4Al2Cl。阴极：4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl。(4)用惰性电极电解K2MnO4溶液能得到化合物KM
nO4，则电极反应式为阳极：2MnO－2e－===2MnO。阴极：2H＋＋2e－===H2↑。(5)将一定浓度的磷酸二氢铵(NH4
H2PO4)、氯化锂混合液作为电解液，以铁棒作阳极，石墨为阴极，电解析出LiFePO4沉淀，则阳极反应式为Fe＋H2PO＋Li＋－
2e－===LiFePO4↓＋2H＋。(三)根据“交换膜”利用“信息”书写电极反应式3．按要求书写电极反应式：(1)电解装置如图，
电解槽内装有KI及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。已知：3I2
＋6OH－===IO＋5I－＋3H2O阳极：2I－－2e－===I2。阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。(2)可用氨水
作为吸收液吸收工业废气中的SO2，当吸收液失去吸收能力时，可通过电解法使吸收液再生而循环利用(电极均为石墨电极)，并生成化工原料硫
酸。其工作示意图如下：阳极：HSO－2e－＋H2O===3H＋＋SO。阴极：2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H
2↑＋2OH－)。题组二金属腐蚀与防护4．利用下图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确
的是()A．a处发生吸氧腐蚀，b处发生析氢腐蚀B．一段时间后，a处液面高于b处液面C．a处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小D．
a、b两处具有相同的电极反应式：Fe－2e－===Fe2＋答案C解析根据装置图判断，左边铁丝发生吸氧腐蚀，右边铁丝发生析氢腐蚀
，其电极反应为左边负极：Fe－2e－===Fe2＋正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－右边负极：Fe－2e－===Fe2
＋正极：2H＋＋2e－===H2↑a、b处溶液的pH均增大，C错误。5．结合图判断，下列叙述正确的是()A．Ⅰ和Ⅱ中正极均被保护
B．Ⅰ和Ⅱ中负极反应均是Fe－2e－===Fe2＋C．Ⅰ和Ⅱ中正极反应均是O2＋2H2O＋4e－===4OH－D．Ⅰ和Ⅱ中分别加入
少量K3[Fe(CN)6]溶液均有蓝色沉淀答案A解析根据原电池形成的条件，Ⅰ中Zn比Fe活泼，Zn作负极，Fe为正极，保护了F
e；Ⅱ中Fe比Cu活泼，Fe作负极，Cu为正极，保护了Cu，A项正确；Ⅰ中负极为锌，负极发生氧化反应，电极反应为Zn－2e－===
Zn2＋，B项错误；Ⅰ中发生吸氧腐蚀，正极为O2得电子生成OH－，Ⅱ中为酸化的NaCl溶液，发生析氢腐蚀，在正极上发生还原反应，电
极反应为2H＋＋2e－===H2↑，C项错误；[Fe(CN)6]3－是稳定的配合物离子，与Fe2＋发生反应：3Fe2＋＋2[Fe(
CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓，故加入少量K3[Fe(CN)6]溶液有蓝色沉淀是Fe2＋的性质，Ⅰ装置中不能生
成Fe2＋，Ⅱ装置中负极铁失电子生成Fe2＋，D项错误。1．金属腐蚀快慢的三个规律(1)金属腐蚀类型的差异电解原理引起的腐蚀＞原
电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀。(2)电解质溶液的影响①对同一金属来说，腐蚀的快慢(浓度相同)：强电解质溶液＞弱电
解质溶液＞非电解质溶液。②对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，腐蚀越快。(3)活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，腐蚀越快。2
．两种腐蚀与三种保护(1)两种腐蚀：析氢腐蚀、吸氧腐蚀(关键在于电解液的pH)。(2)三种保护：电镀保护、牺牲阳极的阴极保护法、外
加电流的阴极保护法。题组三学科交叉计算6．新型固体燃料电池的电解质是固体氧化锆和氧化钇，高温下允许氧离子(O2－)在其间通过。如
图所示，其中多孔电极不参与电极反应。(1)该电池的负极反应式为__________________________________
_______________。(2)如果用该电池作为电解装置，当有16g甲醇发生反应时，则理论上提供的电量表达式为______
_____________C(1个电子的电量为1.6×10－19C)。答案(1)CH3OH－6e－＋3O2－===CO2＋2H2
O(2)0.5mol×6×1.6×10－19C×6.02×1023mol－1(或2.890×105)7．以CH4(g)为燃料可
以设计甲烷燃料电池，该电池以稀H2SO4作电解质溶液，其负极电极反应式为_____________________________
_____________________，已知该电池的能量转换效率为86.4%，甲烷的燃烧热为－890.3kJ·mol－1，则
该电池的比能量为______kW·h·kg－1(结果保留1位小数，比能量＝,1kW·h＝3.6×106J)。答案CH4－8
e－＋2H2O===CO2＋8H＋13.4解析甲烷燃料电池中，甲烷在负极被氧化，电解质为硫酸，负极反应式：CH4－8e－＋2H
2O===CO2＋8H＋，该电池的能量转换效率为86.4%，甲烷的燃烧热为－890.3kJ·mol－1,1mol甲烷燃烧输出的
电能为≈0.214kW·h，比能量＝＝≈13.4kW·h·kg－1。学科交叉的主要计算公式化学与物理结合的计算，主要涉及两个
公式：(1)Q＝It＝n(e－)F，F计算时一般取值96500C·mol－1。(2)W＝UIt。题型专训(一)电化学离子交换
膜的分析与应用(1)阳离子交换膜(只允许阳离子和水分子通过)①负极反应式：Zn－2e－===Zn2＋；②正极反应式：Cu2＋＋2e
－===Cu；③Zn2＋通过阳离子交换膜进入正极区；④阳离子→透过阳离子交换膜→原电池正极(或电解池的阴极)。(2)质子交换膜(只
允许H＋和水分子通过)在微生物作用下电解有机废水(含CH3COOH)，可获得清洁能源H2①阴极反应式：2H＋＋2e－===H2↑；
②阳极反应式：CH3COOH－8e－＋2H2O===2CO2↑＋8H＋；③阳极产生的H＋通过质子交换膜移向阴极；④H＋→透过质子交
换膜→原电池正极(或电解池的阴极)。(3)阴离子交换膜(只允许阴离子和水分子通过)以Pt为电极电解淀粉-KI溶液，中间用阴离子交换
膜隔开①阴极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；②阳极反应式：2I－－2e－===I2；③阴极产生的OH－移向阳极与阳
极产物反应：3I2＋6OH－===IO＋5I－＋3H2O；④阴离子→透过阴离子交换膜→电解池阳极(或原电池的负极)。(4)电渗析法
将含AnBm的废水再生为HnB和A(OH)m的原理：已知A为金属活动顺序表H之前的金属，Bn－为含氧酸根离子。类型一“单膜”电解
池1．(2018·全国卷Ⅰ，13)最近我国科学家设计了一种CO2＋H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意
图如下所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：①EDTA-Fe2＋－e－===E
DTA-Fe3＋②2EDTA-Fe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTA-Fe2＋该装置工作时，下列叙述错误的是()A．阴极的
电极反应：CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2OB．协同转化总反应：CO2＋H2S===CO＋H2O＋SC．石墨烯上的电势比Zn
O@石墨烯上的低D．若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA-Fe3＋/EDTA-Fe2＋，溶液需为酸性答案C解析由题中信息可知，
石墨烯电极发生氧化反应，为电解池的阳极，则ZnO@石墨烯电极为阴极。阳极接电源正极，电势高，阴极接电源负极，电势低，故石墨烯上的电
势比ZnO@石墨烯上的高，C项错误；由题图可知，电解时阴极反应式为CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O，A项正确；将阴、阳两极
反应式合并可得总反应式为CO2＋H2S===CO＋H2O＋S，B项正确；Fe3＋、Fe2＋只能存在于酸性溶液中，D项正确。2．[2
018·全国卷Ⅲ，27(3)①②]KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。①写出电解时阴极的电极反应式：__________
____________________________________。②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为________
，其迁移方向是_________________。答案①2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑②K＋由a到b解析①电解液是
KOH溶液，阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑。②电解过程中阳极反应为I－＋6OH－－6e－===IO＋3H
2O。阳极的K＋通过阳离子交换膜由电极a迁移到电极b。类型二“双膜”电解池3．[2018·全国卷Ⅰ，27(3)]制备Na2S2O
5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为__________
_____________________________________________。电解后，____________室的N
aHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。答案2H2O－4e－===4H＋＋O2↑a解析阳极上阴离子
OH－放电，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，电解过程中H＋透过阳离子交换膜进入a室，故a室中NaHSO3浓度增加
。类型三“多膜”电解池4．[2014·新课标全国卷Ⅰ，27(4)]H3PO2也可用电渗析法制备。“四室电渗析法”工作原理如图所示
(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：①写出阳极的电极反应式：_______________________________
_________。②分析产品室可得到H3PO2的原因：_____________________________________
___。③早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2：将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去阳极室与产品室之
间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有____________杂质。该杂质产生的原因是______________
_____________________。答案①2H2O－4e－===O2↑＋4H＋②阳极室的H＋穿过阳膜扩散至产品室，原料室
的H2PO穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2③POH2PO或H3PO2被氧化解析①阳极发生氧化反应，在反应中OH－失
去电子，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。②H2O放电产生H＋，H＋进入产品室，原料室的H2PO穿过阴膜扩散至产品
室，二者发生反应：H＋＋H2POH3PO2。③如果撤去阳膜，H2PO或H3PO2可能会被氧化。1．(2019·青岛市高三3月教
学质量检测)水系锌离子电池是一种新型二次电池，工作原理如下图。该电池以粉末多孔锌电极(锌粉、活性炭及粘结剂等)为负极，V2O5为正
极，三氟甲磺酸锌[Zn(CF3SO3)2]为电解液。下列叙述错误的是()A．放电时，Zn2＋向V2O5电极移动B．充电时，阳极区
电解液的浓度变大C．充电时，粉末多孔锌电极发生还原反应D．放电时，V2O5电极上的电极反应式为：V2O5＋xZn2＋＋2xe－==
=ZnxV2O5答案B解析放电时，阳离子向正极移动，所以Zn2＋向V2O5电极移动，故A正确；充电时，阳极区发生ZnxV2O5
－2xe－===V2O5＋xZn2＋，锌离子通过阳离子交换膜向左移动，所以阳极区Zn(CF3SO3)2的浓度减小，故B错误；充电时
，粉末多孔锌电极为阴极，发生还原反应，故C正确；放电时，V2O5电极上的电极反应式为：V2O5＋xZn2＋＋2xe－===ZnxV
2O5，故D正确。2．某新型水系钠离子电池工作原理如下图所示。TiO2光电极能使电池在太阳光照射下充电，充电时Na2S4被还原为N
a2S。下列说法错误的是()A．充电时，太阳能转化为电能，又转化为化学能B．放电时，a极的电极反应式为：4S2－－6e－===S
C．充电时，阳极的电极反应式为：3I－－2e－===ID．M是阴离子交换膜答案D解析TiO2光电极能使电池在太阳光照下充电，所
以充电时，太阳能转化为电能，电能又转化为化学能，A正确；充电时Na2S4还原为Na2S，放电和充电互为逆过程，所以a是负极，a极的
电极反应式为：4S2－－6e－===S，B正确；在充电时，阳极I－失电子发生氧化反应，电极反应为3I－－2e－===I，C正确；通
过图示可知，交换膜只允许钠离子自由通过，所以M是阳离子交换膜，D错误。3．用电渗析法可将含硝酸钠的废水再生为硝酸和氢氧化钠，其装置
如下图所示。下列叙述不正确的是()A．膜a、膜c分别是阴离子交换膜、阳离子交换膜B．阳极室、阴极室的产品分别是氢氧化钠、硝酸C．
阳极的电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑D．该装置工作时，电路中每转移0.2mol电子，两极共生成气体3.36L
(标准状况)答案B解析阳极室溶液中氢氧根离子失电子发生氧化反应生成氧气，电极附近氢离子浓度增大，阴极室溶液中氢离子得到电子发生
还原反应生成氢气，电极附近氢氧根离子浓度增大，阳极室得到硝酸，阴极室得到氢氧化钠，膜a为阴离子交换膜，膜c为阳离子交换膜，A正确、
B错误；阳极是氢氧根离子失电子发生氧化反应，电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，C正确；阳极生成氧气：2H2O－4e
－===4H＋＋O2↑，阴极生成氢气：2H＋＋2e－===H2↑，该装置工作时，电路中每转移0.2mol电子，生成氧气0.05
mol，生成氢气0.1mol，两极共生成气体体积＝(0.05mol＋0.1mol)×22.4L·mol－1＝3.36L(
标准状况)，D正确。4．一氧化氮—空气质子交换膜燃料电池将化学能转化为电能的同时，实现了制硝酸、发电、环保三位一体的结合，其工作原
理如图所示，写出放电过程中负极的电极反应式：____________，若过程中产生2molHNO3，则消耗标准状况下O2的体积
为________L。答案NO－3e－＋2H2O===NO＋4H＋33.6解析由原电池的工作原理图示可知，左端的铂电极为负
极，其电极反应式为NO－3e－＋2H2O===NO＋4H＋，当过程中产生2molHNO3时转移6mole－，而1mol
O2参与反应转移4mole－，故需要1.5molO2参与反应，标准状况下的体积为33.6L。5．电解法也可以对亚硝酸盐污
水进行处理(工作原理如下图所示)。通电后，左极区产生浅绿色溶液，随后生成无色气体。当Fe电极消耗11.2g时，理论上可处理Na
NO2含量为4.6%的污水________g。答案100解析当铁消耗11.2g即mol＝0.2mol时生成0.2mol
亚铁离子，与亚硝酸根离子反应生成氮气和铁离子，根据电子守恒分析，消耗亚硝酸根离子物质的量为mol，则可处理污水的质量为＝100
g。1．我国科学家设计二氧化碳熔盐捕获及电化学转化装置，其示意图如下：下列说法不正确的是()A．b为电源的正极B．①②中，捕获C
O2时碳元素的化合价发生了变化C．a极的电极反应式为2C2O－4e－===4CO2＋O2D．上述装置存在反应：CO2C＋O2答
案B解析A项，a电极反应是2C2O－4e－===4CO2＋O2，发生氧化反应，是电解池的阳极，则b为正极，正确；B项，①捕获C
O2时生成的C2O中碳元素的化合价仍为＋4价，②捕获CO2时生成CO时碳元素的化合价仍为＋4价，碳元素的化合价均未发生变化，错误；
C项，由电解装置示意图可知，a电极反应是2C2O－4e－===4CO2＋O2，正确；D项，由电解装置示意图可知a电极生成O2，d电
极生成C，电解池总反应式为CO2C＋O2，正确。2．在第十三届阿布扎比国际防务展上，采用先进的氢燃料电池系统的无人机，创造了该级别
270分钟续航的新世界记录。下列有关氢燃料电池的说法不正确的是()A．通入氢气的电极发生氧化反应B．正极的电极反应式为O2＋2H
2O＋4e－===4OH－C．碱性电解液中阳离子向通入氢气的方向移动D．放电过程中碱性电解液的pH不变答案C解析通入氢气的电极
失电子发生氧化反应，故A正确；正极是氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故B正确；阳离子向通
入氧气的方向移动，故C错误；放电过程中负极生成的水及时排出，所以碱性电解液的pH不变，故D正确。3．我国最近在太阳能光电催化－化学
耦合分解硫化氢研究中获得新进展，相关装置如图所示。下列说法正确的是()A．该制氢工艺中光能最终转化为化学能B．该装置工作时，H＋
由b极区流向a极区C．a极上发生的电极反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋D．a极区需不断补充含Fe3＋和Fe2＋的溶液答案A解析
A项，该制氢工艺中光能转化为电能，最终转化为化学能，正确；B项，该装置工作时，H＋在b极区放电生成氢气，由a极区流向b极区，错误
；C项，a极上发生氧化反应，失电子，所以a极上发生的电极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋，错误。4．国内某科技研究小组首次提出一
种新型的Li＋电池体系，该体系正极采用含有I－、Li＋的水溶液，负极采用固体有机聚合物，电解质溶液为LiNO3溶液，聚合物离子交换
膜作为隔膜将液态正极和固态负极分隔开(原理示意图如下)。已知：I－＋I2===I，则下列有关判断正确的是()A．图甲是原电池工作
原理图，图乙是电池充电原理图B．放电时，正极液态电解质溶液的颜色变浅C．充电时，Li＋从右向左通过聚合物离子交换膜D．放电时，负极
的电极反应式为：答案B解析A项，甲图是电子传向固体有机聚合物，电子传向负极材料，则图甲是电池充电原理图，图乙是原电池工作原理图
，错误；B项，放电时，正极液态电解质溶液的I2也会得电子生成I－，故电解质溶液的颜色变浅，正确；C项，充电时，Li＋向阴极移动，L
i＋从左向右通过聚合物离子交换膜，错误；D项，放电时，负极是失电子的，故负极的电极反应式为：5．以柏林绿Fe[Fe(CN)6]为代
表的新型可充电钠离子电池，其放电工作原理如图所示。下列说法错误的是()A．放电时，正极反应为Fe[Fe(CN)6]＋2Na＋＋2
e－===Na2Fe[Fe(CN)6]B．充电时，Mo(钼)箔接电源的负极C．充电时，Na＋通过交换膜从左室移向右室D．外电路中通
过0.2mol电子时，负极质量变化为2.4g答案B解析A项，根据工作原理，Mg作负极，Mo作正极，正极反应式为Fe[Fe(
CN)6]＋2Na＋＋2e－===Na2Fe[Fe(CN)6]，正确；B项，充电时，电池的负极接电源的负极，电池的正极接电源的正极
，即Mo箔接电源的正极，错误；C项，充电时，属于电解，根据电解原理，Na＋应从左室移向右室，正确；D项，负极上应是2Mg－4e－＋
2Cl－===[Mg2Cl2]2＋，通过0.2mol电子时，消耗0.1molMg，质量减少2.4g，正确。6．科学家发现对
冶金硅进行电解精炼提纯可降低高纯硅制备成本。相关电解槽装置如下图所示，用Cu-Si合金作硅源，在950℃下利用三层液熔盐进行电解
精炼，并利用某CH4燃料电池(如下图所示)作为电源。下列有关说法不正确的是()A．电极c与b相连，d与a相连B．电解槽中，Si优
先于Cu被氧化C．a极的电极反应为CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2OD．相同时间下，通入CH4、O2的体积不同，会影响
硅的提纯速率答案A解析A项，甲烷燃料电池中，通入甲烷的电极a为负极，通入氧气的电极b为正极，根据电解池中电子的移动方向可知，c
为阴极，与a相连，d为阳极，与b相连，错误；B项，由图可知，d为阳极，Si在阳极上失去电子被氧化生成Si4＋，而铜没被氧化，说明硅
优先于铜被氧化，正确；C项，甲烷燃料电池中，通入甲烷的a电极为负极，甲烷在负极上失电子发生氧化反应生成二氧化碳，电极反应式为CH4
－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O，正确；D项，相同时间下，通入CH4、O2的体积不同，反应转移电子的物质的量不同，会造成电
流强度不同，影响硅的提纯速率，正确。7．电渗析法淡化海水装置示意图如下，电解槽中阴离子交换膜和阳离子交换膜相间排列，将电解槽分隔成
多个独立的间隔室，海水充满在各个间隔室中。通电后，一个间隔室的海水被淡化，而其相邻间隔室的海水被浓缩，从而实现了淡水和浓缩海水分离
。下列说法正确的是()A．离子交换膜b为阳离子交换膜B．各间隔室的排出液中，①③⑤⑦为淡水C．通电时，电极1附近溶液的pH比电极
2附近溶液的pH变化明显D．淡化过程中，得到的浓缩海水没有任何使用价值答案B解析图中分析可知，电极1为电解池阳极，氯离子放电生
成氯气，电极反应为：2Cl－－2e－===Cl2↑，电极2为阴极，溶液中氢离子得到电子生成氢气，电极反应2H＋＋2e－===H2↑
，实线对应的半透膜是阳离子交换膜，虚线对应阴离子交换膜，错误；B项，结合阴阳离子移向可知，各间隔室的排出液中，①③⑤⑦为淡水，正确
；C项，通电时，阳极电极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极电极反应式：2H＋＋2e－===H2↑，电极2附近溶液的pH比
电极1附近溶液的pH变化明显，错误；D项，淡化过程中，得到的浓缩海水可以提取氯化钠、镁、溴等，有使用价值，错误。专题强化练1．(2
019·海南，8改编)微型银—锌电池可用作电子仪器的电源，其电极分别是Ag/Ag2O和Zn，电解质为KOH溶液，电池总反应为Ag2
O＋Zn＋H2O===2Ag＋Zn(OH)2，下列说法正确的是()A．电池工作过程中，KOH溶液浓度降低B．电池工作过程中，电解
液中OH－向正极迁移C．负极发生反应Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2D．正极发生反应Ag2O＋2H＋＋2e－===Ag＋
H2O答案C2．(2019·浙江4月选考，12)化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是()A．甲
：Zn2＋向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H＋浓度增加B．乙：正极的电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH
－C．丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄D．丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降答案A解析A项，Zn较
Cu活泼，作负极，Zn失电子变Zn2＋，电子经导线转移到铜电极，铜电极负电荷变多，吸引了溶液中的阳离子，因而Zn2＋和H＋迁移至铜
电极，H＋氧化性较强，得电子生成H2，因而c(H＋)减小，错误；B项，Ag2O作正极，得到来自Zn失去的电子，被还原成Ag，结合K
OH作电解液，故电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－，正确；C项，Zn为较活泼电极，作负极，发生氧化反应，电
极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，锌溶解，因而锌筒会变薄，正确；D项，铅蓄电池总反应式为PbO2＋Pb＋2H2SO42PbSO
4＋2H2O，可知放电一段时间后，H2SO4不断被消耗，因而电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降，正确。3．(2019·桂林市、贺州
市、崇左市高三3月联合考试)下图所示原电池的盐桥中装有饱和K2SO4溶液，电池工作一段时间后，甲烧杯中溶液颜色不断变浅。下列叙述中
正确的是()A．b极是电池的正极B．甲烧杯中K＋经盐桥流向乙烧杯C．甲烧杯中溶液的pH逐渐减小D．电池的总反应离子方程式为：Mn
O＋5Fe2＋＋8H＋===Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O答案D解析甲烧杯中溶液颜色逐渐变浅，则甲烧杯中MnO被还原成Mn2＋
，Mn元素的化合价降低，得到电子，Fe元素的化合价升高，失去电子，则b电极为负极，a电极为正极，所以总的电池反应方程式为：2KMn
O4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O。由于Fe2＋在b电极失去电子，发
生氧化反应，所以b极是电池的负极，A错误；K＋向正极移动，所以K＋经盐桥流向甲烧杯，B错误；甲烧杯中(a电极)MnO获得电子，发生
还原反应，Mn元素的化合价降低，电极反应为MnO＋8H＋＋5e－===Mn2＋＋4H2O，所以甲烧杯中溶液的pH逐渐增大，C错误；
由总的电池反应：2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O可知，反应
的离子方程式为：MnO＋5Fe2＋＋8H＋===Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O，D正确。4．(2019·银川一中高三第一次模拟)近
年来AIST报告正在研制一种“高容量、低成本”的锂—铜空气燃料电池。该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电能，其中放电过程为：2
Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－，下列说法正确的是()A．Li极有机电解质可以换成Cu极的水溶液电解质B．
放电时，正极的电极反应式为：Cu2O＋2H＋＋2e－===2Cu＋H2OC．放电时，Cu极的水溶液电解质的pH减小D．通入空气时，
整个反应过程中，铜相当于催化剂答案D解析锂是活泼金属，易与水反应，故A错误；该电池通过一种复杂的铜腐蚀而产生电能，由方程式可知
铜电极上并非是氧气直接放电，正极反应式为Cu2O＋H2O＋2e－===2Cu＋2OH－，故B错误；Cu极的水溶液电解质的pH增大，
故C错误；铜先与氧气反应生成Cu2O，放电时Cu2O重新生成Cu，则整个反应过程中，铜相当于催化剂，故D正确。5．(2019·内江
市高三第一次模拟)CO2辅助的Na—CO2电池工作原理如图所示。该电池电容量大，能有效利用CO2，电池的总反应为3CO2＋4Na2
Na2CO3＋C。下列有关说法不正确的是()A．放电时，ClO向b极移动B．放电时，正极反应为：3CO2＋4e－===2CO＋C
C．充电时，阴极反应为：Na＋＋e－===NaD．充电时，电路中每转移4mol电子，可释放67.2LCO2答案D解析放电
时，b为负极，阴离子ClO向b极移动，故A正确；放电时是原电池，正极是CO2得电子，转化为C，正极反应为：3CO2＋4e－===2
CO＋C，故B正确；充电时是电解池，和电源的负极相连的是阴极，充电时的阴极反应为Na＋＋e－===Na，故C正确；充电时阳极的电
极反应式为：2CO＋C－4e－===3CO2↑，每转移4mol电子，有3molCO2生成，未知温度、压强，无法确定气体的体积
，故D错误。6．(2019·成都市石室中学第二次诊断)苯酚具有微弱的酸性，可利用电场促使C6H5O－定向移动、脱离废水，并富集回收
。电渗析装置示意图如下。下列说法不正确的是()A．苯酚的电离方程式为：B．A、B分别为离子交换膜，其中A是阴离子交换膜C．电解过
程中，阳极室的pH增大D．当通过线路中的电子数目为0.1NA时，有含0.1molC6H5O－的废水被处理答案C解析苯酚具有
微弱的酸性，电离方程式为：，故A正确；在电场中，阴离子向阳极移动，因此离子交换膜A需要能够使C6H5O－通过，是阴离子交换膜，故B
正确；电解过程中，阳极水放电生成氧气与氢离子，使得阳极室的氢离子浓度增大，溶液的pH减小，故C错误；当通过线路中的电子数目为0.1
NA，即0.1mol时，阳极室生成0.1mol氢离子，有0.1molC6H5O－移向阳极室，故D正确。7．(2019·茂名
市高三第一次综合测试)煤的电化学脱硫是借助煤在电解槽阳极发生的电化学氧化反应，将煤中黄铁矿(FeS2)或有机硫化物氧化成可溶于水的
含硫化合物而达到净煤目的，下图是一种脱硫机理，则下列说法正确的是()1—电极a2—黄铁矿3—MnSO4、H2SO4混合溶液
4—未反应的黄铁矿5—电解产品A．Mn3＋充当了电解脱硫过程的催化剂B．电极a应与电源负极相连C．脱硫过程中存在的离子反应为：8
H2O＋FeS2＋15Mn3＋===Fe3＋＋16H＋＋2SO＋15Mn2＋D．阴极发生的反应：2H2O＋2e－===4H＋＋O2
↑答案C解析电解初期，电极a发生Mn2＋－e－===Mn3＋，电解后期Mn3＋又被还原，Mn3＋充当了电解脱硫过程的中间产物，
故A错误；电极a发生Mn2＋－e－===Mn3＋，是电解池的阳极，应与电源的正极相连，故B错误；脱硫过程中Mn3＋将FeS2氧化成
Fe3＋和SO，存在的离子反应为：8H2O＋FeS2＋15Mn3＋===Fe3＋＋16H＋＋2SO＋15Mn2＋，故C正确；阴极发
生的反应：4H＋＋4e－＋O2===2H2O，故D错误。8．(2019·肇庆市高中毕业班第二次统一检测)如图是利用一种微生物将废水
中的有机物(如淀粉)和废气NO的化学能直接转化为电能，下列说法中一定正确的是()A．质子透过阳离子交换膜由右向左移动B．电子流动
方向为N→Y→X→MC．M电极反应式：(C6H10O5)n＋7nH2O－24ne－===6nCO2＋24nH＋D．当M电极微生物将
废水中16.2g淀粉转化掉时，N电极产生134.4LN2(标况下)答案C解析M为负极、N为正极，质子透过阳离子交换膜由负
极区移动到正极区，即由左向右移动，故A错误；电子从负极(M极)流出，经外电路到X，经Y流入正极(N极)，故B错误；有机物淀粉在负极
(M极)失电子发生氧化反应，结合图示，电极反应式为：(C6H10O5)n＋7nH2O－24ne－===6nCO2＋24nH＋，故C
正确；16.2g淀粉(即0.1molC6H10O5)反应，转移2.4mol电子，因为正极(N极)反应为：2NO＋4H＋＋4
e－===N2＋2H2O，则N电极产生0.6mol氮气，在标准状况下的体积为13.44L，故D错误。9．(2019·潍坊市高考
一模)石墨烯电池是利用锂离子在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性而研发的新型可充放电电池，其反应式为LixC6＋Li1－x
CoO2C6＋LiCoO2，其工作原理如下图所示。下列关于该电池的说法正确的是()A．充电时，Li＋嵌入LiCoO2中B．放电时
，LiCoO2极发生的电极反应为LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋C．放电时负极反应为：Li－e－===Li＋
D．充电时，若转移1mole－，石墨烯电极增重7g答案D解析根据电池反应式知，负极反应式为LixC6－xe－===C6＋
xLi＋，正极反应式为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2，B、C错误，充电时，阴极、阳极反应式与负极、正极反应
式正好相反，石墨烯为阴极，C6发生还原反应生成LixC6，则Li＋向石墨烯移动，故A项错误；充电时，石墨烯电极的电极反应式为：C6
＋xLi＋＋xe－===LixC6，根据关系式xe－～C6～LixC6电极增重的实际质量为锂元素的质量，所以若转移1mole
－，电极增重为1mol×7g·mol－1＝7g，故D项正确。10．(2019·吉林省名校高三下学期第一次联合模拟)铝—
石墨双离子电池是一种全新的低成本、高效能电池，反应原理为AlLi＋Cx(PF6)Al＋xC＋Li＋＋PF，电池结构如图所示。下列说
法正确的是()A．放电时，外电路中电子向铝锂电极移动B．充电时，应将石墨电极与电源负极相连C．放电时，正极反应式为Cx(PF6)
＋e－===xC＋PFD．充电时，若电路中转移1mol电子，则阴极质量增加9g答案C解析根据反应总方程式可知，该装置放电
过程中，锂元素化合价升高发生氧化反应，所以铝锂电极作负极，石墨电极作正极，则外电路电子向石墨电极移动，故A项错误；充电过程为放电过
程的逆过程，石墨电极作为阳极与电源的正极相连，故B项错误；放电时正极发生还原反应，其电极反应式可表示为：Cx(PF6)＋e－==
=xC＋PF，故C项正确；充电时，阴极锂离子发生还原反应，电极反应为：Al＋Li＋＋e－===AlLi，所以转移1mole－，
阴极电极从Al变为AlLi将增重1mol×7g·mol－1＝7g，故D项错误。11．(2019·菏泽市高三下学期第一次模拟
)用石墨烯锂硫电池电解制备Fe(OH)2的装置如图所示。电池放电时的反应为16Li＋xS8===8Li2Sx(2≤x≤8)，电解池
两极材料分别为Fe和石墨，工作一段时间后，右侧玻璃管中产生大量的白色沉淀。下列说法不正确的是()A．X是铁电极，发生氧化反应B．
电子流动的方向：B→Y，X→AC．正极可发生反应：2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4D．锂电极减重0.14g时，电
解池中溶液减重0.18g答案D解析电解法制备Fe(OH)2，则铁作阳极，根据题给总反应可知，金属锂发生氧化反应，作原电池的负
极，所以Y为阴极，故X是铁电极，故A项正确；电子从原电池的负极流至电解池的阴极，然后从电解池的阳极流回到原电池的正极，即电子从B电
极流向Y电极，从X电极流回A电极，故B项正确；由图示可知，电极A发生了还原反应，即正极可发生反应：2Li2S6＋2Li＋＋2e－=
==3Li2S4，故C项正确；锂电极减重0.14g，则电路中转移0.02mol电子，电解池中发生的总反应为Fe＋2H2OFe(
OH)2＋H2↑，所以转移0.02mol电子时，电解池中溶液减少0.02molH2O，即减轻0.36g，故D项错误。12．
(2019·青岛二中高三下学期期初考试)图1为“镁—次氯酸盐”燃料电池原理示意图。图2为“双极室成对电解法”生产乙醛酸原理示意图，
该装置中阴、阳两极为惰性电极，两极室均可产生乙醛酸，其中乙二醛与M电极的产物反应生成乙醛酸。下列说法不正确的是()A．若利用镁燃
料电池为电源，则E极连M极B．镁燃料电池负极容易与水发生自腐蚀产生氢气C．F极上的电极反应式为ClO－＋2e－＋H2O===Cl－
＋2OH－D．图2装置中若有2molH＋通过质子交换膜完全反应，则共生成2mol乙醛酸答案A解析图1镁燃料电池中失电子的
为负极，则E为负极，F为正极。图2装置为电解池，根据H＋的流向可以判断N极为阴极，因此若利用镁燃料电池为电源，则E极连N极，A错误
；Mg的活泼性较强，能与水反应生成氢气，其反应为：Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑，B正确；F为正极，ClO－得电子，所
以F极上的电极反应式为ClO－＋2e－＋H2O===Cl－＋2OH－，C正确；图2装置中2molH＋通过质子交换膜，则电池中转移2mol电子，根据电极方程式HOOC—COOH＋2e－＋2H＋===HOOC—CHO＋H2O，可知生成1mol乙醛酸，由于两极均有乙醛酸生成，所以生成的乙醛酸为2mol，D正确。13．(2019·浙江4月选考，23)MgCO3和CaCO3的能量关系如图所示(M＝Ca、Mg)：M2＋(g)＋CO(g)M2＋(g)＋O2－(g)＋CO2(g)↑ΔH1↓ΔH3MCO3(s)MO?s?＋CO2(g)已知：离子电荷相同时，半径越小，离子键越强。下列说法不正确的是()A．ΔH1(MgCO3)＞ΔH1(CaCO3)＞0B．ΔH2(MgCO3)＝ΔH2(CaCO3)＞0C．ΔH1(CaCO3)－ΔH1(MgCO3)＝ΔH3(CaO)－ΔH3(MgO)D．对于MgCO3和CaCO3，ΔH1＋ΔH2＞ΔH3答案C解析根据盖斯定律，得ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3，又易知Ca2＋半径大于Mg2＋半径，所以CaCO3的离子键强度弱于MgCO3，CaO的离子键强度弱于MgO。A项，ΔH1表示断裂CO和M2＋的离子键所吸收的能量，离子键强度越大，吸收的能量越大，因而ΔH1(MgCO3)＞ΔH1(CaCO3)＞0，正确；B项，ΔH2表示断裂CO中共价键形成O2－和CO2吸收的能量，与M2＋无关，因而ΔH2(MgCO3)＝ΔH2(CaCO3)＞0，正确；C项，由上可知ΔH1(CaCO3)－ΔH1(MgCO3)<0，而ΔH3表示形成MO离子键所放出的能量，ΔH3为负值，CaO的离子键强度弱于MgO，因而ΔH3(CaO)>ΔH3(MgO)，ΔH3(CaO)－ΔH3(MgO)>0，错误；D项，由以上分析可知ΔH1＋ΔH2>0，ΔH3<0，故ΔH1＋ΔH2＞ΔH3，正确。14．按要求回答下列问题(1)我国科学家在天然气脱硫研究方面取得了新进展，利用如图装置可发生反应：H2S＋O2===H2O2＋S↓。①装置中H＋向________池迁移。②乙池溶液中发生反应的离子方程式：_____________________________________。(2)SO2主要来源于煤的燃烧。燃烧烟气的脱硫减排是减少大气中含硫化合物污染的关键。如上方图示的电解装置，可将雾霾中的NO、SO2转化为硫酸铵，从而实现废气的回收再利用。通入NO的电极反应式为______________________________________；若通入的NO体积为4.48L(标况下)，则另外一个电极通入的SO2质量至少为________g。(3)电极微生物膜电解脱硝是电化学和微生物工艺的组合。某微生物膜能利用电解产生的活性原子将NO还原为N2，工作原理如下图所示。若阳极生成标准状况下2.24L气体，理论上可除去NO的物质的量为______mol。(4)铈元素(Ce)是镧系金属中自然丰度最高的一种，常见有＋3、＋4两种价态。雾霾中含有大量的污染物NO，可以被含Ce4＋的溶液吸收，生成NO、NO(两者物质的量之比为1∶1)。可采用电解法将上述吸收液中的NO转化为无毒物质，同时再生Ce4＋，其原理如图所示。①Ce4＋从电解槽的________(填字母)口流出。②写出阴极的电极反应式：________________________________________。(5)[2019·海南，16(3)]Li－SO2电池具有高输出功率的优点。其正极为可吸附SO2的多孔碳电极，负极为金属锂，电解液为溶解有LiBr的碳酸丙烯酯－乙腈溶液。电池放电时，正极上发生的电极反应为2SO2＋2e－===S2O，电池总反应式为_______________________________。该电池不可用水替代混合有机溶剂，其原因是_______________。(6)[2019·浙江4月选考，30(4)]以铂阳极和石墨阴极设计电解池，通过电解NH4HSO4溶液产生(NH4)2S2O8，再与水反应得到H2O2，其中生成的NH4HSO4可以循环使用。①阳极的电极反应式是_______________________________。②制备H2O2的总反应方程式是_____________________________________________。答案(1)①甲②H2S＋I===3I－＋S↓＋2H＋(2)6H＋＋NO＋5e－===NH＋H2O32(3)0.08(4)①a②2NO＋8H＋＋6e－===N2↑＋4H2O(5)2Li＋2SO2===Li2S2O4Li与水反应(6)①2HSO－2e－===S2O＋2H＋或2SO－2e－===S2O②2H2OH2O2＋H2↑解析(1)①从示意图中看出，电子流向碳棒一极，该极为正极，氢离子从乙池移向甲池；②乙池溶液中，硫化氢与I发生氧化还原反应：硫化氢失电子变为硫单质，I得电子变为I－，离子反应为H2S＋I===3I－＋S↓＋2H＋。(2)根据电解装置，NO和SO2转化为硫酸铵，说明NO转化成NH，即NO在阴极上发生NO＋6H＋＋5e－===NH＋H2O；阳极反应式为SO2＋2H2O－2e－===4H＋＋SO，根据得失电子数目守恒，因此有2NO～10e－～5SO2，求出SO2的质量为×5××64g·mol－1＝32g。(3)阳极发生氧化反应，溶液中的氢氧根离子失电子生成氧气，标准状况下，2.24L氧气的物质的量＝＝0.1mol，转移的电子为0.1mol×4＝0.4mol，活性原子将NO还原为N2，存在关系NO～N2↑～5e－，理论上可除去NO的物质的量＝＝0.08mol。(4)①采用电解法将NO转化为无毒物质，同时再生Ce4＋，过程中Ce化合价升高，为失电子反应，电解池中阳极的反应为失电子反应，根据H＋的移向，左侧为阳极室，所以Ce4＋从电解槽的a处流出；②电解池阴极发生还原反应，根据装置图，H＋到阴极参加反应，NO转化为无毒物质，可判断为N2，则阴极的电极反应式：2NO＋8H＋＋6e－===N2↑＋4H2O。(6)①电解池使用惰性电极，阳极本身不参与反应，阳极吸引HSO(或SO)离子，并放电生成S2O，因而电极反应式为2HSO－2e－===S2O＋2H＋或2SO－2e－===S2O。②通过电解NH4HSO4溶液产生(NH4)2S2O8和H2。由题中信息可知，生成的NH4HSO4可以循环使用，说明(NH4)2S2O8与水反应除了生成H2O2，还有NH4HSO4生成，因而总反应中只有水作反应物，产物为H2O2和H2，故总反应方程式为2H2OH2O2＋H2↑。 |
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