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

1、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

2、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

3、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，

4、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O

5、H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：2C

6、H3OH 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=

7、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

8、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

9、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

10、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

11、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

12、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

13、)=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

14、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

15、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Mg

16、2e=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

17、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 kJm

18、ol1，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=