（江苏专用）2019届高考化学一轮复习 专题四 化学反应中的能量变化专题提升学案.doc

专题四 化学反应中的能量变化专题提升一、电化学中的交换膜1.交换膜的功能使离子选择性定向迁移(目的是平衡整个溶液的离子浓度或电荷)。2.交换膜在中学电化学中的作用(1)防止副反应的发生，避免影响所制取产品的质量；防止引发不安全因素。(如在电解饱和食盐水中，利用阳离子交换膜，防止阳极产生的氯气进入阴极室与氢氧化钠反应，导致所制产品不纯；防止与阴极产生的氢气混合发生爆炸)。(2)用于物质的制备、分离、提纯等。3.离子交换膜的类型常见的离子交换膜为：阳离子交换膜、阴离子交换膜、特殊离子交换膜等。例1(2017合肥质检)目前电解法制烧碱通常采用离子交换膜法，阳(阴)离子交换膜不允许阴(阳)离子通过。则下列叙述中错误的是()a.naoh、h2均在区产生b. 图中a为阴离子交换膜c.使用离子交换膜可以有效地隔离naoh和cl2，阻止二者之间的反应d.电解时往区的溶液中滴加几滴甲基橙，溶液先变红后褪色解析区是阴极室，h(h2o)放电生成氢气，同时促进水的电离，生成氢氧化钠，区na通过a进入i区，故a应该是阳离子交换膜；区和电源的正极相连，为阳极，cl放电生成氯气，区cl通过b进入区，故b应该是阴离子交换膜；氯气溶于水显酸性，同时次氯酸还具有漂白性，所以滴入甲基橙后溶液先变红后褪色。错误的是b。答案b例2加碘食盐中含有碘酸钾(kio3)，现以电解法制备碘酸钾，实验装置如图所示。先将一定量的碘溶于过量氢氧化钾溶液，发生反应：3i26koh=5kikio33h2o，将该溶液加入阳极区，另将氢氧化钾溶液加入阴极区，开始电解。下列说法中正确的是()a.电解过程中oh从a极区通过离子交换膜c进入b极区b.随着电解进行，koh溶液浓度会逐渐减小c.a电极反应式：i6e6oh= io3h2o，a极区的ki最终转变为kio3d.当阳极有0.1 mol i放电时，阴极生成6.72 l h2解析与外加电源正极相连的是电解池的阳极，即a电极是阳极，故b电极是阴极；题意知阳极区的物质有：koh、ki、kio3、h2o，阳极将发生失电子的氧化反应，失电子能力：iohio，故发生反应i6e6oh= io3h2o，在阴极上h(h2o)放电，6h2o6e=3h26oh，电解总反应为：i3h2oio3h2，故电解时koh浓度会增大；b极区oh会通过c进入a极区，c应为阴离子交换膜。正确的是c。答案c例3(2017无锡两市六校联考)工业品氢氧化钾溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜(只允许阳离子通过)，其工作原理如图所示。下列说法中不正确的是()a.阴极材料可以是fe，含氧酸根杂质不参与电极反应b.该电解槽的阴极反应式为：4oh4e=2h2oo2 c.通电后，该电解槽阴极附近溶液的ph会逐渐减小 d.除去杂质后，氢氧化钾溶液从出口b导出来解析该电解槽中阴离子放电顺序oh含氧酸根离子，阳离子放电顺序hk，故此电解反应的实质是电解水，阴极反应是2h2o2e=2ohh2，通电后阴极区的ph会增大，阳极反应是4oh4e=2h2oo2，电解总反应是2h2o2h2o2，阳极区c(oh)减小，k会通过阳离子交换膜流向阴极与产生的oh结合，以koh溶液的形式从b口导出。由此可得出a、d正确，b、c错误。答案bc二、电化学中的介质对电极反应的影响电化学中常见的五大介质(以ch3oh 、o2 燃料电池为例)介质一：k2so4中性溶液总反应式：2ch3oh3o2=2co24h2o()负极：2ch3oh12e2h2o=2co212h()正极： 介质二：koh碱性介质总反应式：2ch3oh 3o2 4oh= 2co6h2o()负极：2ch3oh12e16oh=2co12h2o()正极： 介质三：h2so4溶液酸性总反应式：2ch3oh3o2=2co24h2o()负极：2ch3oh12e2h2o=2co212h()正极： 介质四：熔融盐介质，如熔融的k2co3总反应：2ch3oh3o2=2co2 4h2o()负极：2ch3oh12e6co=8co24h2o()正极： 介质五：掺杂y2o3的zro3固体电解质，在高温下能传导正极生成的o2 总反应：2ch3oh3o2=2co2 4h2o()负极：2ch3oh12e6o2=2co24h2o()正极： 答案3o212e6h2o=12oh3o212e6h2o=12oh3o212e12h=6h2o3o212e6co2=6co3o212e=6o2规律首先要分析介质是否参与总反应，然后写出总反应方程式，o2在不同介质中的转化关系(o2得电子转化为o2，碱性(中性)溶液中转化为oh；酸性溶液中转化为h2o，熔融碳酸盐中转化为co；固体氧化物转化为o2)，写出正极反应，利用相减法(总反应正极反应负极反应)，写出负极反应。例4一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 ch3ch2oh4eh2o=ch3cooh4h 。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0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48 l氧气c.电池反应的化学方程式为ch3ch2oho2=ch3coohh2od.正极上发生的反应为o24e 2h2o=4oh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，阳离子要往正极移动，故a错；因电解质溶液是酸性的，不可能存在oh ，故正极的反应式为o24h 4e =2h2o，转移4 mol电子时消耗1 mol o2，则转移0.4 mol电子时消耗(标准状况下)2.24 l o2，故b、d错；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。答案c例5某燃料电池以ca(hso4)2固体为电解质传递h ，其基本结构如图所示，电池总反应可表示为2h2o2=2h2o。请回答：(1)h 由 极通过固体酸电解质传递到另一极(填a或b)。(2)b极上发生的电极反应式 。解析a极为负极，b极为正极，电极反应式分别为负极：2h24e =4h 正极：o24e 4h =2h2o，其中正极上的h 来自负极生成的h 。答案(1)a (2)o24e4h =2h2o专题测试(四)一、单项选择题1.某反应过程能量变化如图所示，下列说法正确的是()a.反应过程a有催化剂参与b.该反应为放热反应，热效应等于hc.改变催化剂，可改变该反应的反应热d.有催化剂的条件下，反应的活化能等于e1e2解析过程b的活化能小，有催化剂参加，a错误；反应物能量大于生成物能量，为放热反应，b正确；催化剂不影响反应热，c错误；有催化剂条件下，反应的活化能为e1，d错误。答案b2.某小组进行电化学研究，甲同学设计如图所示的装置图，乙同学利用甲的装置和桌面其他的药品与材料，不能完成的实验是()a.使甲同学的正极变为负极b.设计一个新的原电池c.在碳电极上镀锌d.使锌电极受到保护解析a项，将铜与石墨相连，以agno3溶液作电解质，铜为负极，正确；b项，铝铜agno3溶液、铝铜cuso4溶液等均可以组成新的原电池，正确；c项，镀锌是电解池，错误；d项，锌与铝相连，锌作正极，受到保护，正确。答案c3.某研究性学习小组设计了用化学电源使led灯发光的装置，示意图如图所示。下列说法不正确的是()a.锌是负极，电子从锌片经导线流向铜片b.氢离子在铜片表面被还原c.锌质量减少65 g时，铜电极表面析出氢气22.4 ld.装置中存在“化学能电能光能”的转换解析锌质量减少65 g时，在标准状况下铜电极表面析出氢气是22.4 l，c错误。答案c4.下列有关电化学装置完全正确的是()abcd铜的精炼铁上镀银防止fe被腐蚀构成铜锌原电池解析电解精炼铜时，应该用粗铜作阳极，纯铜作阴极，故a错误；铁上镀银时，应该用银作阳极，铁作阴极，故b错误；c是外加电流的阴极保护法，正确；铜锌原电池中，锌应插入硫酸锌溶液中，铜应插入硫酸铜溶液中，故d错误。答案c5.下列说法正确的是()a.镀锌铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更容易生锈b.铜的金属活泼性比铁的弱，可在海轮外壳上装若干铜块以减缓其腐蚀c.实验室利用zn和稀硫酸反应制氢气时，滴加少量cuso4可加快反应速率d.铅蓄电池在放电过程中，负极质量减少，正极质量增加解析a项，镀层是锌，当镀层破坏时，易形成电化学腐蚀而使相对活泼金属被腐蚀，即锌的腐蚀会加剧，铁受到保护，错误；b项，在海轮外壳上应装上比铁活泼的锌，不能用铜，否则加快铁的腐蚀，错误；c项，zn置换出cu，在稀硫酸中构成原电池，加快反应速率，正确；d项，铅蓄电池负极反应为：pb2eso=pbso4，pbso4不溶于水，负极质量增加，错误。答案c6.已知：co2(g)c(s)=2co(g)h1c(s)h2o(g)=co(g)h2(g)h2co(g)h2o(g)=co2(g)h2(g)h3cuo(s)co(g)=cu(s)co2(g)h42cuo(s)c(s)=2cu(s)co2(g)h5下列关于上述反应焓变的判断不正确的是()a.h10 b.h20c.h2h3 d.h52h4h1 解析前两个反应为吸热反应，所以h1、h2均大于0，a、b正确；第3个反应为h3h2h1，h2h3h1，由前分析h1、h2均大于0，所以h2h3，错误。答案c7.某同学组装了如图所示的电化学装置，电极为al，其他电极均为cu，则下列说法正确的是()a.电流方向：电极电极b.电极发生还原反应c.电极逐渐溶解d.电极的电极反应：cu22e=cu解析根据原电池的构成原理，可知电极为负极，电极为正极，电极为阳极，电极为阴极。电子流向为电极电极，故电流方向为电极电极， a项正确；电极为负极，发生氧化反应，b项错误；电极为正极，cu2在此被还原， c项错误；电极为阳极，活性阳极cu在此被氧化，d项错误。答案a8.(2018苏北三市一模)一种微生物燃料电池如图所示，下列关于该电池说法正确的是()a.a电极发生还原反应b.h由右室通过质子交换膜进入左室c.b电极反应式为：2no10e12h=n26h2od.电池工作时，电流由a电极沿导线流向b电极解析b电极non2发生还原反应(为正极)，溶液呈酸性，用h平衡电荷，电极反应为：2no10e12h=n26h2o，a项错误，c项正确。a极发生氧化反应：c6h6o28e11h2o=6co228h，h在左侧生成，右侧消耗，h从左室移向右室，b错误；电流由正极(b)流向负极(a)，d项错误。答案c9.(2016课标全国，11)mgagcl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是()a.负极反应式为mg2e=mg2b.正极反应式为age=agc.电池放电时cl由正极向负极迁移d.负极会发生副反应：mg2h2o=mg(oh)2h2解析根据题意，mg海水agcl电池总反应式为mg2agcl=mgcl22ag。a项，负极反应式为mg2e=mg2，正确；b项，正极反应式为2agcl2e=2cl 2ag，错误；c项，对原电池来说，阴离子由正极移向负极，正确；d项，由于镁是活泼金属，则负极会发生副反应：mg2h2o=mg(oh)2h2，正确。答案b10.(2017课标全国，11)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为h2so4h2c2o4混合溶液。下列叙述错误的是()a.待加工铝质工件为阳极b.可选用不锈钢网作为阴极c.阴极的电极反应式为：al33e=ald.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动解析a项，根据原理可知，al要形成氧化膜，化合价升高失电子，因此铝为阳极，正确；b项，阴极仅作导体，可选用不锈钢网，且不锈钢网接触面积大，能增加电解效率，正确；c项，阴极应为氢离子得电子生成氢气，错误；d项，电解时，阴离子移向阳极，正确。答案c二、不定项选择题11.下列依据热化学方程式得出的结论正确的是()a.已知naoh(aq)hcl(aq)=nacl(aq)h2o(l)h57.3 kjmol1，则含4.0 g naoh的稀溶液与稀醋酸完全中和，放出小于5.73 kj的热量b.已知2h2(g)o2(g)=2h2o(g)h483.6 kjmol1，则氢气的燃烧热为241.8 kjmol1c.已知2c(s)2o2(g)=2co2(g)ha kjmol1、2c(s)o2(g)=2co(g)hb kjmol1，则a0)，但该反应是气体体积增大的反应(s0)，故在一定条件下能自发进行；在阴极上co2得电子生成co，电极反应式为2co24e2h2o=2co4oh。(2)由图示看出，石墨电极上是o2失电子生成了o2，为电解池的阳极，故tio2为阴极，连接电源的负极，在该电极上tio2得电子生成ti单质的同时得到o2，电极反应式为tio24e=ti2o2。(3)a室是阳极室，海水中oh失电子生成h2o和o2，电极反应式为4oh4e=o22h2o。(4)在循环中，阳极上mn2失电子生成mno2，电极反应式为mn22e2h2o=mno24h。(5)由图示可看出，在左室内生成了h2，电极反应式为2h2e=h2，故右室中no2失电子生成no，电极反应式为no2eh2o=no2h。由电极反应式可知，每有 0.1 mol no2气体参与反应转移0.1 mol电子，即在阴极上有0.1 mol h得电子，故通过阳离子交换膜的h为0.1 mol。(6)由图可知，阳极材料是fe和cu，故电解时阳极上的fe和cu同时失电子，结合电解质中的o2生成cufe2o4，电极反应式为cu2fe8e4o2=cufe2o4。(7)电解mnso4溶液时，阳极上mn2失电子生成mno2，阴极上h得电子生成h2，故阴极附近溶液的ph升高。(8)根据图可知阳极应为甲醇失电子得到co2，电极反应式为ch3ohh2o6e=co