2025年高考化学二轮复习：反应热、电化学

专题二化学反应与能量化学反应速率化学平衡

微专题4反应热电化学

纲举目张

广电极反应

一电子、电流、离子流向

H原电池hT装置分析卜

放电一离子交换膜的作用

A”计算

［可逆电池)L新型电池

充电l电冶、粗铜精炼

T电阖池，―1应用卜一电镀、电解饱和食盐水

」金属的腐蚀与防护

命踵规律

高考溯源

考向1焰变(△")与盖斯定律

1.(1)(2024•广东卷节选)酸催化下NaNCh与NH4cl混合溶液的反应(反应a),可用于石油开采中油路

解堵。

①基态N原子价层电子的轨道表示式为o

②反应a：NO7(aq)+NH^(aq)=N2(g)+2H2O(1)o

已知该反应及其能量关系如下：

NaNO2(s)+NH4CI(s)A^N2(g)+NaCl(s)+2H2O(l)

△儿]溶解A2溶解AHJ溶解

INa+(aq)；NO-aq)ICr(；q)+NH：(aq)|Ra+(aq5cr(aqi]

则反应a的AH=o

(2)(2023・湖南卷节选)苯乙烯的制备。已知下列反应的热化学方程式：

21

①C6H5c2H5(g)+yO2(g)=8CO2(g)+5H2O(g)A//1=-4386.9kJ/mol

②C6H5cH=Clh(g)+10O2(g)=8CO2(g)+4H2O(g)△%=-4263.1kJ/mol

③H2(g)+1c)2(g)=H2O(g)A//3=-241.8kJ/mol

计算反应④C6H5c2H5(g)H2(g)+C6H5cH=CH2(g)的A44=kJ/molo

(3)(2023•北京卷)二十世纪初，工业上以CO2和NH3为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两

步：

i.CO2和NH3生成NH2COONH4；

ii.NH2COONH4分解生成尿素。

结合反应过程中能量变化示意图(图1),下列说法正确的是(填字母)。

a.活化能：反应i〈反应ii

b.i为放热反应，ii为吸热反应

c.CO2(1)+2NH3(1)=CO(NH2)2(1)+H2O(1)AH=EI-E4

(4)(2022・广东卷)CnCh催化丙烷脱氢过程中，部分反应历程如图2,X(g)-Y(g)过程的熔变为

_________________________例式表示)o

(5)(2021・湖南卷节选)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，可通过氨热

分解法制得到氢气。相关化学键的键能数据如下表所示:

化学键N三NH—HN—H

键能E/(kJ/mol)946.0436.0390.8

在一定温度下，利用催化剂将NH3分解为N2和H2。回答下列问题：

①反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)NH=______________kJ/moL

②已知该反应的AS=198.9J/(moLK),在下列哪些温度下反应能自发进行？(填字母)。

A.25℃B.125℃

C.225℃D.325℃

考向2化学反应进行的方向

2.(2022・湖南卷节选)已知AG=AH—TAS,AG的值只决定于反应体系的始态和终态，忽略NH、AS随

温度的变化。若AG<0,则该反应可以自发进行。根据如图判断：600℃时，下列反应不能自发进行的是

一(填字母)。

300

2oo-TiO2(s)+2C'l2(g)=TiCl4(g)+O2(g)

(

I1oo

pO

or

o、oo

v

-3OO

-4

-500

50060070080090010001100

温度/七

A.C(s)+O2(g)=CO2(g)B.2C(s)+O2(g)=2CO(g)

C.TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(g)+O2(g)D.TiO2(s)+C(s)+2Cl2(g)=CO2(g)+TiCl4(g)

考向3原电池

3.(2024・新课标卷)一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO催化消耗血糖发电，从而

控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度下降至标准，电池停止工作(血糖

浓度以葡萄糖浓度计)。

控

制

纳米导---------------------传感

Pt/开

电聚合物纳米CuO/导电聚合物

关

葡萄糖酸、

血液

)CuO

(C6HI2O7\2/

°°°oOo

°。。。2ooO

葡萄糖

电池工作时，下列叙述错误的是()

A.电池总反应为2C6HI2O6+O2=2C6Hi2O7

B.b电极上CuO通过Cu(II)和Cu(I)相互转变起催化作用

C,消耗18mg葡萄糖，理论上a电极有0.4mmol电子流入

D.两电极间血液中的Na卡在电场驱动下的迁移方向为bfa

4.(2024.北京卷)酸性锌镐干电池的构造示意图如图。关于该电池及其工作原理，下列说法正确的是

)

石墨棒

「二氧化铳

和炭黑

氯化镂和

氯化锌

锌筒

A.石墨作电池的负极材料IB.电池工作时，NH：向负极方向移动

锌筒发生的电极反应为鼠

C.MnO2发生氧化反应D.Zn—2=Zi?+

考向4电解池

5.(2024・湖南卷)在KOH水溶液中，电化学方法合成高能物质K4c6N16时，伴随少量。2生成，电解原

理如图所示。下列说法正确的是()

A.电解时，OJT向Ni电极移动

B.生成C6Nl的电极反应式：2c3N8H4+8OIT—41=C6Nf6+8H2。

C.电解一段时间后，溶液pH升高

D.每生成1molH2的同时，生成0.5molK4c6师6

6.（2024・湖北卷）我国科学家设计了一种双位点PbCu电催化剂，用H2c2O4和NH20H电化学催化合成

甘氨酸，原理如图，双极膜中H2O解离的H+和OH-在电场作用下向两极迁移。已知在KOH溶液中，甲

2

醛转化为HOCH2O,存在平衡HOCH2O+OH~[OCH2O]-+H2OOCU电极上发生的电子转移反应为

2-

[OCH2O]^-e=HCOO+H.0下列说法错误的是（）

A.电解一段时间后阳极区c（OJT）减小

+

B.理论上生成1molH3NCH2COOH,双极膜中有4molH2O解离

C.阳极总反应式为2HCHO+4OJT-2e—=2HC0CT+H2t+2H2O

+

D.阴极区存在反应：H2C2O4+2H+2e=OHCCOOH+H2O

7.（2024・山东卷）以不同材料修饰的Pt为电极，一定浓度的NaBr溶液为电解液，采用电解和催化相结

合的循环方式，可实现高效制H2和。2,装置如图所示。下列说法错误的是（）

催化剂

A.电极a连接电源负极

B.加入Y的目的是补充NaBr

由解

C.电解总反应为+3H2。叁些BrO?+3H2t

D.催化阶段反应产物物质的量之比”（Z）:"（Br）=3:2

8.（2024・广东卷）一种基于氯碱工艺的新型电解池（如图所示），可用于湿法冶铁的研究。电解过程中,

下列说法不正确的是（)

B.阴极区溶液中OJT浓度逐渐升高

C.理论上每消耗1molFe2O3,阳极室溶液减少213g

D.理论上每消耗1molFe2O3,阴极室物质最多增加138g

9.（2023•全国甲卷）用可再生能源电还原CO2时，采用高浓度的K+抑制酸性电解液中的析氢反应来提

高多碳产物（乙烯、乙醇等）的生成率，装置如图所示。下列说法正确的是（）

B.C「从Cu电极迁移到IrOx—Ti电极

+-

C.阴极发生的反应有：2CO2+12H+12e=C2H4+4H2O

D.每转移1mol电子，阳极生成1L2L气体（标准状况）

10.（2023・广东卷）用一种具有“卯桦”结构的双极膜组装电解池，如图所示，可实现大电流催化电解

KNCh溶液制氨。工作时，EO在双极膜界面处被催化解离成H+和OH，有利于电解反应顺利进行。下

列说法不正确的是（）

A.电角星总反应：KNO3+3H2O=KOH+NH3H2O+2O2t

B.每生成1molNH3-H2O,双极膜处有9mol的H2O解离

C.电解过程中，阳极室中KOH的物质的量不因反应而改变

D.相比于平面结构双极膜，“卯桦”结构可提高氨生成速率

考向5可逆电池

11.（2024.安徽卷）我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如下。该电池分别以Zn—TCPP（局

部结构如标注框内所示）形成的稳定超分子材料和Zn为电极，以ZnSCU和KI混合液为电解质溶液。下列

说法错误的是（）

A.标注框内所示结构中存在共价键和配位键

放中,

B.电池总反应为19+Zn笔1Zn2++3F

C.充电时，阴极被还原的Zi?+主要来自Zn—TCPP

D.放电时，消耗0.65gZn,理论上转移0.02mol电子

12.（2024•全国甲卷）科学家使用6—MnCh研制了一种MnCh—Zn可充电电池（如图所示）。电池工作一

段时间后，MnCh电极上检测到MnOOH和少量ZnMmCU。下列叙述正确的是（）

电极水溶液电极

A.充电时，Zn?+向阳极方向迁移

B.充电时，会发生反应：Zn+2MnO2=ZnMn2O4

C.放电时，正极反应有MnO2+H2O+e--MnOOH+OH-

D.放电时，Zn电极质量减少0.65g,MnCh电极生成了0.020molMnOOH

13.（2023•福建卷）一种可在较高温下安全快充的铝一硫电池的工作原理如图，电解质为熔融氯铝酸盐

（由NaCl、KC1和AlCb形成熔点为93℃的共熔物），其中氯铝酸根［Al“C5+i（w》l）］起到结合或释放AF+

的作用。电池总反应：2Al+3xS黑A12（S.V）3=下列说法错误的是（）

r------©------1

卜一丝铝甘

I熔融氯

■s单质］铝酸盐U

A.A1.C5+1含An个Al—C1

B.ALCK+i中同时连接2个A1原子的C1原子有（w—1）个

C.充电时，再生1molA1单质至少转移3moi电子

D.放电时间越长，负极附近熔融盐中〃值小的A1.CK+1浓度越高

考向6金属的腐蚀与防护

14.（2024•湖北卷）2024年5月8日，我国第三艘航空母舰福建舰顺利完成首次海试。舰体表面需要采

取有效的防锈措施，下列防锈措施不形成表面钝化膜的是（）

A.发蓝处理B.阳极氧化

C.表面渗镀D.喷涂油漆

15.（2024・广东卷）我国自主设计建造的浮式生产储卸油装置“海葵一号”将在珠江口盆地海域使用,

其钢铁外壳镶嵌了锌块，以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。下列有关说法正确的是（）

A.钢铁外壳为负极B.镶嵌的锌块可永久使用

C.该法为外加电流法D.锌发生反应：Zn—2e-^=Zn2'

||、考前沿「||

1.（2024・广州期末）化学反应常伴随着热量的释放或吸收。下列说法正确的是（）

A.催化剂可降低反应的加快反应速率

B.C（s,石墨）=C（s,金刚石）AH=+1.9kJ/mol,则石墨比金刚石稳定

C.H2的燃烧热为一285.8kJ/mol,则H2（g）+1o2（g）=H2O（g）△〃=—285.8kJ/mol

D.稀醋酸与NaOH稀溶液发生中和反应，生成1molH2O时放出的热量等于57.3kJ

2.（2024•合肥二模）热电化学电池是一种新型的低成本低品位热富集体系，工作原理如图所示，含竣基

的纳米颗粒在不同温度下溶胀或收缩，从而释放或吸收H+驱动电极反应发生。下列说法错误的是（）

A.该电池工作时电子由热端经外电路流向冷端

B,冷端的电极反应式为°+2e-+2H--HOT^OH

c.含竣基的纳米颗粒在热端溶胀释放H+

D.温差恒定，该体系会形成连续的反应和持续的电流

3.（2024・安庆二模）电催化氮还原反应法（NRR）是以水和氮气为原料，在常温常压下通过电化学方法催

化合成氨气，其工作电极材料是由六亚甲基四胺（HMTA）与三氯化钗合成的二维帆基复合纳米材料（简称V

-HMTA）o其工作原理如图所示，下列说法错误的是（）

%®

II

工心：极Ag/AgCl电极石墨电极

壬--।三------号--------工---------T-------"---/

二二4^|7・二±±•二二二二-二三三二•二三三二./

一.

A.石墨电极与外接电源正极相连

B.工作电极V-HMTA具有较高的表面积，能提高单位时间内氨气的产率

C.电路中通过0.06mol电子时，两极共有0.035mol气体逸出

D.隔膜为质子交换膜

4.（2024•武汉调研）含硝酸盐废水和乙二醇共电解可生成氨气和乙醇酸，原理示意图如图所示。下列说

法正确的是（）

I-----4直流电源1-----1

质CI12O1I

子

CH2OH

交

换

CH2OH

膜

COOH

A.b为直流电源的负极

B.每转移2moi电子，理论上应生成5.6LNH3

C.NO?与乙二醇消耗的物质的量之比为1：2

D.H+通过质子交换膜向左迁移，左侧溶液pH下降

修旧突破

能力提升

能力1反应热热化学方程式

1.焰变△”的计算

9t反应物

1,呼物

V

A//<0

AH与反应前后物质的1生月幽反应物

00

能量反应灾反应进程

放热反应吸热反应

△8=EE（生成物总和）一EE（反应物总和）

与键能△H=£（反应物键能总和）一£（生成物键能总和）

与活化能A”=E（正反应活化能）一E（逆反应活化能）

A%BC叫D

A”与盖斯定律NH

利用盖斯定律求热化学方程式中的焰变、H=_____________________

［说明］

（1）物质的能量越低越稳定。

（2）1mol常见物质中含有的化学键的物质的量如表所示:

物质金刚石硅

SiO2p4

化学键C—CSi—SiSi—OP—p

所含化学键的物质的量/mol2246

2.常考归纳

⑴燃烧热中，反应物完全燃烧，生成指定的产物，如可燃物中C元素变为C02（g）,H元素变为H2。。）,

硫元素变为SOKg),氮元素变为NMg)等。

(2)实验测得，在25℃和lOlkPa下，强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应生成1molIhCXg)时,

放出57.3kJ的热量。

①中和反应中，若用弱酸代替强酸(或用弱碱代替强碱)，因电离吸热，放出的热量减少。

②中和反应中，若用浓硫酸(或NaOH固体)作反应物，放出热量增多。

③若是稀硫酸和Ba(OH)2反应，生成1mol玲。(1)时所释放的热量会比57.3kJ多，原因是H*与OJT

结合成1mol泾0(1)的同时，Ba?+和SOF结合成BaSCU沉淀也会放热。

(3)热化学方程式的书写(写出图1、图2表示的热化学方程式)。

图1：O

图2：o

耳\molN(g)+3molH(g)

能量空

9*E=akJ

反应物C0(g)+H2(Xg)

涮

—~"V........y3

混

-2molN2(g)+^-molH2(g)^E=bkJ

\：A//=-41kJ/mol

|CO2(g)+ii；(g)生成中ImolNHj(g)△E=ckJ

°反应过程1molNH3(1)

图1图2

能力2原电池与电解池的比较

1.电池的判断

无外接电源的是原电池；有外接电源的是电解池。

2.电极的判断

失电子的一极与电源正极相连的一极

发生氧化反应的一极失去电子的一极

较活泼的金属(个别反常)的一极上M阳极发生氧化反应的一极

电子流出的一极阴离子移向的一极

阴离子移向的一极有氧化产物生成的一极

得电子的一极与电源负极相连的一极

发生还原反应的一极得到电子的一极

一般电极增重或有气体生成的一极正极阴极发生还原反应的一极

电子流入的一极阳离子移向的一极

阳离子移向的一极有还原产物生成的一极

3.举例

类型原电池电解池

原理化学能转化为电能电能转化为化学能

/

用

装置图

阳极Pt4'bpt阳极

负极Zn、JKC1盐桥正极Cu

分析r-f

@LJ|_CUQ2

ZnSO4，圭圭INCUSO」

弋三才溶液

离子移动方向阳离子移向正极,阴离子移向负极阳离子移向阴极，阴离子移向阳极

负极：Zn—2e-=Zn2+阴极：Cu2++2e-=Cu

电极反应

正极：2+

Cu+2e=Cu阳极：2Cr-2e-=Cl2t

2+2+

电池反应Zn+Cu^=Zn+CuCuCl2=^^Cu+Cl2t

注意电子经过导线，不经过电解质溶液；离子经过电解质溶液，不经过导线

能力3电极反应式的书写

1.原电池

（1）氢氧燃料电池

负极反应式正极反应式

—++

酸性介质H22e=2HO2+4e+4H=2H2O

碱性介质氏一2e-+2OH=2H2OCh+4屋+2H2O=4OH

（2）有机物燃料电池

①在酸性电池中，电极反应式用H+平衡电荷，不能出现OH，负极生成H+,正极消耗H+。

以CH4燃料电池为例（电解液为H2s04溶液），写出电极反应式。

负极：_______________________________________

正极：______________________________

电池总反应：________________________________

②在碱性电池中，电极反应式用0IT平衡电荷，不能出现H+、CC）2（应为CO歹）。负极消耗OJT,正

极生成0H，

以CH4燃料电池为例（电解液为KOH溶液），写出电极反应式。

负极_____________________________________________

正极：________________________________

电池总反应：_____________________________________________

③熔融碳酸盐燃料电池（CO1平衡电荷）o

负极：燃料失去电子，生成CO2。

正极：氧气得到电子，生成col。

以甲烷为例，写出电极反应式。

负极：_____________________________________________

正极：___________________________________

电池总反应：________________________________

④熔融氧化物燃料电池（。2-平衡电荷）0

以甲烷为例，写出电极反应式。

负极：_______________________________________

正极：______________________

电池总反应：________________________________

(3)脱燃料电池

电解质负极反应式正极反应式

酸性介质——

碱性介质—

熔融氧化

物

熔融碳酸

士卜

rm.—-

2.电解池

(1)用惰性电极电解不同溶液类型

溶质特点及作

类型实例电极反应式电解对象溶液pH

用

阳极：

NaOHHO增大

阴极：2

不改变总反

阳极：

应，作用是增

电解水减小

H2SO4H2O

强溶液的导电

阴极：________________________

性

阳极：

不变

Na2SC）4H2O

阴极：

电解电阳极：____________________________

HC1HC1增大溶质参与反应

解质阴极：________________________

阳极：____________________________

放出H2和

NaCl阴极：增大

生成碱

H2O

阳极：

放出C/+和溶质和水均

CUSO4减小

生成酸HO参与反应

阴极：________________________2

(2)电解的应用

①电冶金(冶炼钠、镁、铝)

冶炼金属总反应电极反应式

阳极：____________________________

钠2NaCl（熔融）=^^2Na+Cbt

阴极：______________________

阳极：____________________________

镁MgCb（熔融）里且Mg+Cbt

阴极：________________________

一由角星阳极：________________________

铝2Al2。3（熔融）湍/4A1+3O2t

阴极：________________________

说明：电解NaCl、MgCL溶液，得不到金属钠、金属镁

②粗铜精炼（含有Zn、Fe、Ni、Ag、Au等）

电极材料阳极：________;阴极：________

—II---------,,--------II---------,电解质溶液

1111

________________________、

含杂质的铜1耳电解三纯铜片

块（阳极）11一变厚

-纯铜薄片:________________________、

从阳

硫酸铜溶液（阴极）七黯就日极反应式

下来、

铜的）电解精炼示意图

阴极反应式

i.电解质溶液中的"CP）：（填“增大”“不变”或“减小”）；

ii.一般情况下，阳极金属减轻的质量______（填“=”或"W"）阴极金属增加的质量；

iii.比铜活泼的金属（Zn、Fe、Ni）失电子转化为离子留在溶液中，比铜不活泼的金属（Ag、Au）沉积在电解槽

底，形成阳极泥（阳极泥可作为提炼金、银等贵重金属的原料）

③电镀（以电镀银为例）

|I|1电极材料阳极：镀层金属（银）；阴极：待镀金属制品

电镀液含________的电解质溶液

阳极：______________________;阴极：

含专途电极反应式

「子待镀金属

的溶液制品

i.电镀液中c（Ag+）：（填“增大”“不变”或“减小”）；

ii.阳极金属减轻的质量______（填“=”或"W"）阴极金属增加的质量

④氯碱工业

阳极：____________________________

C21H2电极反应式阴极：

1_______

淡盐水」［

—NGH

一叶目1A,4、.

OCT--注目mm.

二壬2NaCl+2H2。”鲤

总反应

1---OH-L

1tri.避免H2和C12混合引起爆炸；

精制饱阳离子交换膜阳离子交换

NaCl溶液

含少年[NaOH）ii.避免Cl2和NaOH反应，提高碱的纯度

膜的作用

iii.Na*从左室向右室迁移

注意：少量NaOH的作用是增强溶液的导电性且不引入杂质；电解所用的食盐水要精制

3.可逆电池

⑴铅酸蓄电池

电池类型电池装置放电过程的电极反应

®Li-CO电池

2放电时，

电池总反应：玻璃纤雪分离器

锂为负极，电极反应式:

放申

4Li+3CO2箱2Li2cCh

Lif---co.

AJ|

n极为正极，电极反应式:

+CiC02

（隔膜只允许锂离子通过，向锂极\Li2coM|

DOL基电解质钺基电极

（凝固点低于-100t）

极移动）

②LiFePCU—C电池

放电时，

电池总反应：

M为负极，电极反应式:

放由

LiiFePCU+LiC兼工

N为正极，电极反应式:

LiFePO4+6C

（隔膜只允许锂离子通过，向

极移动）

③全固态锂一硫电池放电时，

电池总反应：电极b为负极，电极反应式:

用电器Li—e=Li+

o放电O电极仁q心节空J电内极b

1A6TL1十充电

电极a为正极，电极反应式:

Li2sJ24W8）

送；

（Li*移向正极a）II43+

电解质吗，

I|（Li;S2>I(2Li+3Li2s8+2屋=4Li2s6、

a电极掺有石墨烯的目的：+、

2Li+2Li2S6+2e-=3Li2s4

+

2Li+Li2S4+2e~=2Li2s2)