2020高考化学通用版提分大二轮复习讲义：专题五 化学反应与能量 Word版含答案.doc

[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
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＝－297.16 kJ·mol－1
②S(正交，s)＋O2(g)===SO2(g)
ΔH2＝－296.83 kJ·mol－1
③S(单斜，s)===S(正交，s)
ΔH3＝－0.33 kJ·mol－1
3．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 ℃、101 kPa；②反应的可燃物是1 mol；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1 mol。

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 ℃、30 MPa下，将0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)置于密闭容器中充分反应生成NH3(g)，
2NH3(g)ΔH＝－38.6 放热19.3 kJ，其热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)催化剂
500 ℃、30 MPa
kJ·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．414 kJ·mol－1B．377 kJ·mol－1
C．235 kJ·mol－1D．197 kJ·mol－1
答案 A
解析C(s)===C(g)ΔH1＝717 kJ·mol－1
2H2(g)===4H(g)ΔH2＝864 kJ·mol－1
C(s)＋2H2(g)===CH4(g)ΔH3＝－75 kJ·mol－1
根据ΔH＝反应物总键能－生成物总键能
－75 kJ·mol－1＝717 kJ·mol－1＋864 kJ·mol－1－4 E(C—H)，解得E(C—H)＝414 kJ·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1 kg该化合物释放出热量3.8×104 kJ，油酸甘油酯的燃烧热ΔH为()
A．3.8×104 kJ·mol－1B．－3.8×104 kJ·mol－1
C．3.4×104 kJ·mol－1D．－3.4×104 kJ·mol－1
答案 D
4．[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1 mol N2，其ΔH＝________kJ·mol－1。

答案－139
5．[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＝1.86 eV－(－0.16 eV)＝2.02 eV，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：
催化剂
＋H2(g)
已知：
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a kJ·mol－1，则ΔH＝(a＋348＋412×5) kJ·mol－1－(a＋612＋412×3＋436) kJ·mol－1＝＋124 kJ·mol－1。

(2)[2015·全国卷Ⅰ，28(3)]已知反应2HI(g)===H2(g)＋I2(g)的ΔH＝＋11 kJ·mol－1,1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436 kJ、151 kJ的能量，则1 mol HI(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1 mol H2(g)和1 mol I2(g)共放出436 kJ＋151 kJ＝587 kJ能量，设断裂2 mol HI(g)中化学键吸收2a kJ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)＝11 kJ·mol －
1＋436 kJ·mol －
1＋151 kJ·mol －
1＝
598 kJ·mol －
1，则E (H —I)＝299 kJ·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：1 mol 金刚石中含2 mol C —C 键，1 mol 硅中含2 mol Si —Si 键，1 mol SiO 2晶体中含4 mol Si —O 键；分子晶体：1 mol P 4中含有6 mol P —P 键，1 mol P 4O 10(即五氧化二磷)中含有12 mol P —O 键、4 mol P==O 键，1 mol C 2H 6中含有6 mol C —H 键和 1 mol C —C 键。

7．(1)[2017·天津，7(3)]0.1 mol Cl 2与焦炭、TiO 2完全反应，生成一种还原性气体和一种易水解成TiO 2·x H 2O 的液态化合物，放热4.28 kJ ，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1 mol e 的单质在足量d 2中燃烧，恢复至室温，放出255.5 kJ 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1 410 ℃)是良好的半导体材料。

由粗硅制纯硅过程如下：
Si(粗)――→Cl 2460 ℃SiCl 4――→蒸馏SiCl 4(纯)――→H 2
1 100 ℃
Si(硅) 写出SiCl 4的电子式：________________；在上述由SiCl 4制纯硅的反应中，测得每生成1.12 kg 纯硅需吸收a kJ 热量，写出该反应的热化学方程式：_________________________。

(4)[2015·安徽理综，27(4)]NaBH 4(s)与水(l)反应生成NaBO 2(s)和氢气(g)，在25 ℃、101 kPa 下，已知每消耗3.8 g NaBH 4(s)放热21.6 kJ ，该反应的热化学方程式是
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

答案 (1)2Cl 2(g)＋TiO 2(s)＋2C(s)===TiCl 4(l)＋2CO(g) ΔH ＝－85.6 kJ·mol －
1
(2)2Na(s)＋O 2(g)===Na 2O 2(s) ΔH ＝－511 kJ·mol －
1
(3)
SiCl 4(g)＋2H 2(g)=====1 100 ℃
Si(s)＋4HCl(g) ΔH ＝＋0.025a kJ·mol －
1
(4)NaBH 4(s)＋2H 2O(l)===NaBO 2(s)＋4H 2(g) ΔH ＝－216 kJ·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1 mol 可燃物或生成1 mol H 2O(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 ＝－57.3 kJ·mol －
1，则H 2SO 4和Ca(OH)2反应的中和热ΔH
＝2×(－57.3) kJ·mol －
1
B ．CO(g)的燃烧热ΔH ＝－283.0 kJ·mol －
1，则2CO 2(g)===2CO(g)＋O 2(g)反应的ΔH ＝＋
2×283.0 kJ·mol －
1
C ．氢气的燃烧热ΔH ＝－285.5 kJ·mol －
1，则电解水的热化学方程式为2H 2O(l)=====电解
2H 2(g)＋
O 2(g) ΔH ＝＋285.5 kJ·mol －
1
D ．1 mol 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1 mol 液态H 2O 时的反应热叫做中和热，中和热是以生成 1 mol 液态H 2O 为基准的，A 项错误；CO(g)的燃烧热ΔH ＝－283.0 kJ·mol －
1，
则CO(g)＋12O 2(g)===CO 2(g) ΔH ＝－283.0 kJ·mol －1，则2CO(g)＋O 2(g)===2CO 2(g) ΔH ＝
－2×283.0 kJ·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 2 mol 水
吸收的热量和2 mol H 2完全燃烧生成液态水时放出的热量相等，ΔH 应为＋571.0 kJ·mol －
1，C
项错误；在101 kPa 时，1 mol 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： 2NO 2(g)N 2O 4(g) ΔH 1 2NO 2(g)
N 2O 4(l) ΔH 2
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N 2O 4(g)具有的能量高于N 2O 4(l)，因此等量的NO 2(g)生成N 2O 4(l)放出的热量多，只有A 项符合题意。

3．(1)用CO 2催化加氢可制取乙烯：CO 2(g)＋3H 2(g)
1
2C 2H 4
(g)＋2H 2O(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 ＝－152 kJ·mol －
1，则表中的
x ＝________。

(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。

(3)CO 2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.CO 2(g)＋3H 2(g)CH 3OH(g)＋H 2O(g)
ΔH 1＝－57.8 kJ·mol －
1
Ⅱ.CO 2(g)＋H 2(g)
CO(g)＋H 2O(g)
ΔH 2＝＋41.2 kJ·mol －
1
某温度时，若反应Ⅰ的速率v 1大于反应Ⅱ的速率v 2，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 －
1 764 (2)小于 (3)D
解析 (1)由图知1 mol CO 2(g)和3 mol H 2(g)具有的总能量大于1
2 mol C 2H 4(g)和2 mol H 2O(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)
－[12E (C==C)＋2E (C —H)＋4E (H —O)]＝2×803 kJ·mol －1＋3×436 kJ·mol －1－(12×x kJ·mol －1
＋2×414 kJ·mol －
1＋4×464 kJ·mol －
1)＝－152 kJ·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
3.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)ΔH1
ⅱ.CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)ΔH2
ⅲ.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)＋H 2(g) ΔH 1＝100.3 kJ·mol －
1①
H 2(g)＋I 2(g)===2HI(g) ΔH 2＝－11.0 kJ·mol －
1② 对于反应：
(g)＋I 2(g)===
(g)＋2HI(g)③
ΔH 3＝________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ΔH 3＝ΔH 1＋ΔH 2＝(100.3－11.0)kJ·mol －
1＝89.3 kJ·mol －
1。

3．[2019·全国卷Ⅲ，28(2)]Deacon 直接氧化法可按下列催化过程进行： CuCl 2(s)===CuCl(s)＋12
Cl 2(g) ΔH 1＝83 kJ·mol －1
CuCl(s)＋12O 2(g)===CuO(s)＋12Cl 2(g) ΔH 2＝－20 kJ·mol －
1
CuO(s)＋2HCl(g)===CuCl 2(s)＋H 2O(g) ΔH 3＝－121 kJ·mol －
1
则4HCl(g)＋O 2(g)===2Cl 2(g)＋2H 2O(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)＋O 2(g)===2Cl 2(g)＋2H 2O(g) ΔH ＝－116 kJ·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：2H 2SO 4(l)===2SO 2(g)＋2H 2O(g)＋O 2(g) ΔH 1＝＋551 kJ·mol －
1
反应Ⅲ：S(s)＋O 2(g)===SO 2(g) ΔH 3＝－297 kJ·mol －
1
反应Ⅱ的热化学方程式：__________________________________。

答案 3SO 2(g)＋2H 2O(g)===2H 2SO 4(l)＋S(s) ΔH 2＝－254 kJ·mol －
1
解析 由题图可知，反应Ⅱ的化学方程式为3SO 2＋2H 2O=====催化剂
2H 2SO 4＋S ↓。

根据盖斯定律，反应Ⅱ＝－(反应Ⅰ＋反应Ⅲ)可得：3SO 2(g)＋2H 2O(g)===2H 2SO 4(l)＋S(s) ΔH 2＝－254 kJ· mol －
1。

(2)[2018·江苏，20(1)]用水吸收NO x 的相关热化学方程式如下： 2NO 2(g)＋H 2O(l)===HNO 3(aq)＋HNO 2(aq) ΔH ＝－116.1 kJ·mol －
1
3HNO 2(aq)===HNO 3(aq)＋2NO(g)＋H 2O(l) ΔH ＝75.9 kJ·mol －
1
反应3NO 2(g)＋H 2O(l)===2HNO 3(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 ＝(－116.1 kJ·mol －
1×3＋75.9 kJ·mol －
1)/2＝－136.2 kJ·mol －
1。

(3)[2018·全国卷Ⅰ，28(2)①]已知：2N 2O 5(g)===2N 2O 4(g)＋O 2(g) ΔH 1＝－4.4 kJ·mol －
1
2NO 2(g)===N 2O 4(g) ΔH 2＝－55.3 kJ·mol －
1
则反应N 2O 5(g)===2NO 2(g)＋12O 2(g)的ΔH ＝________kJ·mol －1。

答案 ＋53.1
解析 令2N 2O 5(g)===2N 2O 4(g)＋O 2(g) ΔH 1＝－4.4 kJ·mol －
1 a
2NO 2(g)===N 2O 4(g) ΔH 2＝－55.3 kJ·mol －
1 b
根据盖斯定律，a 式×1
2
－b 式可得：
N 2O 5(g)===2NO 2(g)＋12O 2(g) ΔH ＝＋53.1 kJ·mol －
1。

(4)[2018·全国卷Ⅲ，28(2)]SiHCl 3在催化剂作用下发生反应： 2SiHCl 3(g)===SiH 2Cl 2(g)＋SiCl 4(g) ΔH 1＝48 kJ·mol －
1
3SiH 2Cl 2(g)===SiH 4(g)＋2SiHCl 3(g) ΔH 2＝－30 kJ·mol －
1
则反应4SiHCl 3(g)===SiH 4(g)＋3SiCl 4(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： 4SiHCl 3(g)===SiH 4(g)＋3SiCl 4(g)，则有ΔH ＝3ΔH 1＋ΔH 2＝3×48 kJ·mol －
1＋(－30 kJ·mol －
1)
＝114 kJ·mol －
1。

(5)[2018·全国卷Ⅱ，27(1)节选]CH 4—CO 2催化重整反应为CH 4(g)＋CO 2(g)===2CO(g)＋2H 2(g)。

已知：C(s)＋2H 2(g)===CH 4(g) ΔH ＝－75 kJ·mol －
1
C(s)＋O 2(g)===CO 2(g) ΔH ＝－394 kJ·mol －
1
C(s)＋12
O 2(g)===CO(g) ΔH ＝－111 kJ·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)＋2H 2(g)===CH 4(g) ΔH ＝－75 kJ·mol －
1①
C(s)＋O 2(g)===CO 2(g) ΔH ＝－394 kJ·mol －
1②
C(s)＋12O 2(g)===CO(g) ΔH ＝－111 kJ·mol －1③
根据盖斯定律，由③×2－①－②可得： CH 4(g)＋CO 2(g)===2CO(g)＋2H 2(g) ΔH ＝＋247 kJ·mol －
1。

5．按要求回答下列问题
(1)[2017·全国卷Ⅲ，28(3)]已知：As(s)＋32H 2(g)＋2O 2(g)===H 3AsO 4(s) ΔH 1
H 2(g)＋1
2O 2(g)===H 2O(l) ΔH 2
2As(s)＋5
2
O 2(g)===As 2O 5(s) ΔH 3
则反应As 2O 5(s)＋3H 2O(l)===2H 3AsO 4(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H 2所需能量较少的是________。

(3)[2016·全国卷Ⅱ，26(3)]①2O 2(g)＋N 2(g)===N 2O 4(l) ΔH 1 ②N 2(g)＋2H 2(g)===N 2H 4(l) ΔH 2 ③O 2(g)＋2H 2(g)===2H 2O(g) ΔH 3
④2N 2H 4(l)＋N 2O 4(l)===3N 2(g)＋4H 2O(g) ΔH 4＝－1 048.9 kJ·mol －
1
上述反应热效应之间的关系式为ΔH 4＝______________________，联氨和N 2O 4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)＋CO 2(g)===Na 2CO 3(s)＋H 2O(g) ΔH 1＝
－127.4 kJ·mol －
1
②NaOH(s)＋CO 2(g)===NaHCO 3(s) ΔH 2＝－131.5 kJ·mol －
1
反应2NaHCO 3(s)===Na 2CO 3(s)＋H 2O(g)＋CO 2(g)的ΔH ＝________kJ·mol －
1。

答案 (1)2ΔH 1－3ΔH 2－ΔH 3
(2)H 2O(l)===H 2(g)＋12O 2(g) ΔH ＝286 kJ·mol －1
H 2S (g)===H 2(g)＋S(s) ΔH ＝20 kJ·mol －
1 系统(Ⅱ)
(3)2ΔH 3－2ΔH 2－ΔH 1 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 ＝2ΔH 1－3ΔH 2－ΔH 3。

(2)令题干中的四个热化学方程式分别为 ①H 2SO 4(aq)===SO 2(g)＋H 2O(l)＋1
2O 2(g)
ΔH 1＝327 kJ·mol －
1
②SO 2(g)＋I 2(s)＋2H 2O(l)===2HI(aq)＋H 2SO 4(aq) ΔH 2＝－151 kJ·mol －
1
③2HI(aq)===H 2(g)＋I 2(s) ΔH 3＝110 kJ·mol －
1
④H 2S(g)＋H 2SO 4(aq)===S(s)＋SO 2(g)＋2H 2O(l) ΔH 4＝61 kJ·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：
H 2O(l)===H 2(g)＋12O 2(g) ΔH ＝ΔH 1＋ΔH 2＋ΔH 3＝327 kJ·mol －1－151 kJ·mol －1＋110 kJ·mol －1
＝286 kJ·mol －
1
同理，将②＋③＋④可得，系统(Ⅱ)中的热化学方程式：
H 2S(g)===H 2(g)＋S(s) ΔH ＝ΔH 2＋ΔH 3＋ΔH 4＝－151 kJ·mol －
1＋110 kJ·mol －
1＋61 kJ·mol
－1
＝20 kJ·mol －
1
由所得两热化学方程式可知，制得等量H 2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ΔH 4＝2ΔH 3－2ΔH 2－ΔH 1；联氨有强还原性，N 2O 4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：2NaHCO 3(s)===Na 2CO 3(s)＋CO 2(g)＋H 2O(g) ΔH ＝(－127.4＋2×131.5) kJ·
mol －
1＝＋135.6 kJ·mol －
1。

1．已知：H 2(g)、CH 3OH(l)的燃烧热(ΔH )分别为－285.8 kJ·mol －1
和－726.5 kJ·mol －
1；
CH 3OH (l)===CH 3OH (g) ΔH ＝＋35.2 kJ·mol －
1；
H 2O(l)===H 2O(g) ΔH ＝＋44 kJ·mol －
1。

则CO 2(g)＋3H 2(g)CH 3OH(g)＋H 2O(g) ΔH ＝________kJ·mol －
1。

答案 －51.7
解析 H 2燃烧的热化学方程式为①H 2(g)＋12
O 2(g)===H 2O(l) ΔH ＝－285.8 kJ·mol －1
CH 3OH 燃烧的热化学方程式为：②CH 3OH(l)＋3
2O 2(g)===CO 2(g)＋2H 2O(l) ΔH ＝－726.5 kJ·
mol －
1
③CH 3OH(l)===CH 3OH(g) ΔH ＝＋35.2 kJ·mol －
1；
④H 2O(l)===H 2O(g) ΔH ＝＋44 kJ·mol －
1。

将得①×3－②＋③＋④，得CO 2(g)＋3H 2(g)
CH 3OH(g)＋H 2O(g)的ΔH ＝－51.7 kJ·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：ΔH 4＝________。

答案 ΔH 1＋ΔH 2－ΔH 3
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ΔH 1＋ΔH 2＝ΔH 3＋ΔH 4，可以计算ΔH 4＝ΔH 1＋ΔH 2－ΔH 3。

3．CH 4催化还原NO 、NO 2的热化学方程式如下：
4NO 2(g)＋CH 4(g)4NO(g)＋CO 2(g)＋2H 2O (g) ΔH ＝－574 kJ·mol
－1
4NO(g)＋CH 4 (g)
2N 2(g)＋CO 2(g)＋2H 2O (g) ΔH ＝－1 160 kJ·mol
－1
则4NO(g)
N 2(g) ＋2NO 2(g)的ΔH ＝________。

答案 －293 kJ·mol
－1
解析 根据盖斯定律由1
2×(②－①)可得4NO(g)
N 2(g) ＋2NO 2(g)，则ΔH ＝1
2
×[－1 160
kJ·
mol －
1－(－574 kJ·mol －
1)]＝－293 kJ·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 ＋Cu 2＋
===Zn 2＋
＋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NH3
D．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===CH3COOH＋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0.4 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CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2O
D．正极上发生的反应为O2＋4e－＋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4 mol电子时消耗1 mol O2，则在标准状况下转移0.4 mol电子时消耗2.24 L O2，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Zn(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，
ZnO(s)＋2Ni(OH)2(s)。

结构如图所示。

电池反应为Zn(s)＋2NiOOH(s)＋H2O(l)放电
充电
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I 2Br －
＋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0.65 g ，溶液中有0.02 mol I －
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I 2Br －
转化为Br －
和I －
，电极反应为I 2Br －
＋2e －
===2I －
＋Br －
，A 项正确；放电时正极区I 2Br －
转化为Br －
和I －
，负极区Zn 转化为Zn 2＋
，溶液中离子的数目增大，B 项正确；充电时b 电极发生反应Zn 2＋
＋2e －
===Zn ，b 电极
增重0.65 g 时，转移0.02 mol e －，a 电极发生反应2I －＋Br －－2e －===I 2Br －
，根据各电极上转移电子数相同，则有0.02 mol I －
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S 8材料，电池反应为16Li ＋x S 8===8Li 2S x (2≤x ≤8)。

下列说法错误的是( )
A ．电池工作时，正极可发生反应：2Li 2S 6＋2Li ＋
＋2e －
===3Li 2S 4 B ．电池工作时，外电路中流过0.02 mol 电子，负极材料减重0.14 g C ．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Li 2S 2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S 8→Li 2S 8→Li 2S 6→Li 2S 4→Li 2S 2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0.02 mol 电子时，负极消耗的Li 的物质的量为0.02 mol ，其质量为0.14 g ，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8Li 2S x =====电解
16Li ＋x S 8(2≤x ≤8)，故Li 2S 2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)2－4。

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－－2e－===Zn(OH)2－4
D．放电时，电路中通过2 mol电子，消耗氧气22.4 L(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)2－4，则充电时电解质溶液中c(OH－)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)2－4，正确；D项，O2～4e－，故电路中通过2 mol电子，消耗氧气0.5 mol，标准状况下的体积为11.2 L，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－2
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OH－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NiOOH，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－x 2)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－x
2)O2＋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－x
2)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－4向负极移动
B．充电时释放CO2，放电时吸收CO2
C．放电时，正极反应为3CO2＋4e－===2CO2－3＋C
D．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－===2CO2－3＋C
充电时，阴极：4Na＋＋4e－===4Na
阳极：2CO2－3＋C－4e－===3CO2↑
放电时，ClO－4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H 2SO 4溶液：
负极：CH 3OH －6e －
＋H 2O===CO 2＋6H ＋。

正极：32O 2＋6e －＋6H ＋
===3H 2O 。

(2)碱性介质，如KOH 溶液：
负极：CH 3OH －6e －
＋8OH －
===CO 2－
3＋6H 2O 。

正极：32O 2＋6e －＋3H 2O===6OH －。

(3)熔融盐介质，如K 2CO 3：
负极：CH 3OH －6e －
＋3CO 2－
3===4CO 2＋2H 2O 。

正极：32
O 2＋6e －＋3CO 2===3CO 2－3。

(4)掺杂Y 2O 3的ZrO 3固体作电解质，在高温下能传导O 2－
：
负极：CH 3OH －6e －
＋3O 2－
===CO 2＋2H 2O 。

正极：32
O 2＋6e －===3O 2－。

碱性介质 C ―→CO 2－
3
其余介质 C ―→CO 2 酸性介质 H ―→H ＋
其余介质 H ―→H 2O
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 ＋2H 2O Cd(OH)2＋2Ni(OH)2。

负极：Cd －2e －
＋2OH －===Cd(OH)2。

阳极：2Ni(OH)2＋2OH －
－2e －
===2NiOOH ＋2H 2O 。

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CO 2和H 2O 为原料制备HCOOH 和O 2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－x CoO2＋Li x C6===LiCoO2＋C6(x＜1)。

则：
负极：________________________________________________________________________，正极：________________________________________________________________________。

答案Li x C6－x e－===x Li＋＋C6
Li1－x CoO2＋x e－＋x Li＋===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：Co、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：Li x C n－x e－===x Li＋＋n C
正极反应：Li1－x MO2＋x Li＋＋x e－===LiMO2
总反应：Li1－x MO2＋Li x C n n 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＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞Pb2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)。

3．对比掌握电解规律(阳极为惰性电极)
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0.1 mol Cu(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0.4N A(√)
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。