课件15张PPT。第1章 化学反应与能量转化第1节 化学反应的热效应第1课时 燃 烧 图 片每一个化学反应都伴随着能量的变化，有的释放能量，有的吸收能量。吸收能量的化学反应 5、一般的化合反应（C与CO2 反应等除外）知识回顾Q < 0Q > 0回顾:从化学反应中物质变化的实质分析为什么会有热效应?旧键断裂 ---- 新键生成E1E2△E=E1- E2△E的大小决定反应是放热还是吸热实质:结合下面问题，全面掌握反应热的定义： 问题1．反应热用什么符号表示？怎样衡量反应是放热反应还是吸热反应？
问题2 ．定义中有“在一定温度下进行时”，“称为该温度下的反应热”等词语，这说明反应热与什么有关？
问题3 ．反应热的数值来源？一.反应热概念: 见课本 P2符号：Q 单位：J化学反应的热效应二.活动探究测量中和反应的反应热 见课本P3-4中和热强酸和强碱反应的中和热 H+(aq)+OH- (aq)= H2O(l)； △H=-57.3KJ/mol讨论:弱酸或弱碱在发生中和反应生成1mol水的中和热大小如何?小于57.3kJ/mol。1、实验室用什么原理来测定反应热？
2、测定反应热的理论计算公式是怎样的？其中各个符号代表什么含义？
3、反应热用什么仪器测量？仪器有怎样的构造？问题与讨论：随堂练习1、下列说法正确的是 ( )
A、物质发生反应时放出的热量来源于对反应的加热
B、化学反应除了生成新物质外，还发生能量变化。
C、化学反应中放出的热才是反应热
D、化学反应总是放出热量B随堂练习2、下列说法正确的是 ( )
A、需要加热方能发生的反应一定是吸热反应
B、放热反应在常温下一定很容易发生
C、化学反应中放出的热量一定等于吸收的热量
D、吸热反应在一定条件下也能发生D随堂练习3、中和热测定实验中，下列操作一定使测定结果偏低的是 （ ）
A．量筒量取所用药品
B．NaOH溶液在倒入小烧杯中时，有少量的溅出
C．量热计的保温材料质量高
D．测量HCI溶液温度时的温度计未用水洗，则用来测NaOH溶液的温度 BD为保证测定结果的准确性，在测定过程中应注意什么问题？ (1)用保温性能好的仪器测量。
(2)混合好后，迅速盖好装置盖子，减少热量的损失。
(3)所用药品浓度的配制须准确。
(4)宜用有0.1分刻度的温度计，读数尽可能准确，且估读至小数点后二位。同时应注意水银球部位要完全浸没在溶液中，而且要稳定一段时间后再读数，以提高所测的精度。
(5)记录最高温度。 随堂练习减少实验过程中的热量损失搅拌器偏小不相等课件27张PPT。第1章 化学反应与能量转化第1节 化学反应的热效应第3课时2有关热化学方程式的计算例1、在一定条件下,CO和CH4燃烧的热化学方程式
分别为:
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)；△H=－566KJ/mol
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)；△H=－890KJ/mol
由1摩CO和3摩CH4组成的混和气在上述条件下完全燃烧时,释放的热量为( )
A．2912KJ B. 2953KJ
C. 3236KJ D. 3867KJB3如何测定C(s)+1/2O2(g)==CO(g)的反应热△H1①能直接测定吗？如何测？
②若不能直接测，怎么办？4①C(s)+1/2O2(g)==CO(g) ΔH1=?
②CO(g)+1/2O2(g)== CO2(g) ΔH2=-283.0kJ/mol
③C(s)+O2(g)==CO2(g) ΔH3=-393.5kJ/mol
① + ② = ③ ，
则 ΔH1 + ΔH2 =ΔH3
所以， ΔH1 =ΔH3- ΔH2 =-393.5kJ/mol+ 283.0kJ/mol=-110.5kJ/mol应用了什么规律？5盖斯定律？ 不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反应热是相同的。
化学反应的焓变（ΔH）只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。6一．盖斯定律：1.盖斯定律的内容:
不管化学反应是一步完成或分几步完成,其反应热是相同.换句话说,化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应的途径无关。7△H＝△H1+△H22.盖斯定律直观化8 CO(g)C(s)CO2(g)实例19C(s)+1/2O2(g)==CO(g) △H1＝？CO(g)+1/2O2(g)==CO2(g) △H2＝-283.0 kJ/molC(s)+O2(g)==CO2(g) △H3＝-393.5 kJ/mol+)△H1 + △H2 = △H3 ∴△H1 = △H3 － △H2
= -393.5 kJ/mol －(-283.0 kJ/mol)
= -110.5 kJ/mol10 若多步化学反应相加可得到新的化学反应，则新反应的反应热即为上述多步反应的反应热之和。总结规律：注意：
1、计量数的变化与反应热数值的变化要对应
2、反应方向发生改变反应热的符号也要改变总结思考：
在用方程式叠加计算反应热时要注意哪些问题？11 有些化学反应进行很慢或不易直接发生，很难直接测得这些反应的反应热，可通过盖斯定律获得它们的反应热数据。2．盖斯定律的应用关键：目标方程式的“四则运算式”的导出。方法：写出目标方程式确定“过渡物质”（要消去的物质）
然后用消元法逐一消去“过渡物质”，导出“四则运算式”。12阅读课本P7，总结用盖斯定律进行计算的过程，并仿照课本的计算过程做以下练习：例1、已知： H2O(g)==H2O(l) △H2=-44kJ/mol
H2(g)+1/2O2(g)==H2O(g) △H1=-241.8kJ/mol
那么，H2的燃烧热△H是多少？H2(g)+1/2O2(g)==H2O(l) △H=？kJ/mol△H=△H1+△H2=-285.8kJ/mol13例2、已知下列热化学方程式:
2Zn(s)+O2(g)=2ZnO(s) △H1= -702.2 kJ/mol
2Hg(l)+O2(g)=2HgO (s) △H2=-181.4 kJ/mol
由此可知Zn(s)+ HgO (s)= ZnO(s)+ Hg(l)的△H值是？△H= 0.5( — )△H1△H214【例题3】已知
① CO(g) + 1/2 O2(g) ====CO2(g) ΔH1= －283.0 kJ/mol
② H2(g) + 1/2 O2(g) ====H2O(l) ΔH2= －285.8 kJ/mol
③C2H5OH(l) + 3 O2(g) ==== 2 CO2(g) + 3 H2O(l) ΔH3=-1370 kJ/mol
试计算④2CO(g)＋ 4 H2(g)==== H2O(l)＋ C2H5OH(l) 的ΔH ?????
【解】：根据盖斯定律，反应④不论是一步完成还是分几步完成，其反应热效应都是相同的。下面就看看反应④能不能由①②③三个反应通过加减乘除组合而成，也就是说，看看反应④能不能分成①②③几步完成。①×2 + ②×4 - ③ = ④ ?? 所以，ΔH＝ΔH1×2 ＋ΔH2×4 －ΔH3 ?????＝－283.2×2 －285.8×4 ＋1370 ＝－339.2 kJ/mol 2018/12/1915你知道神六的火箭燃料是什么吗？例4：某次发射火箭，用N2H4（肼）在NO2中燃烧，生成N2、液态H2O。已知：
N2(g)+2O2(g)==2NO2(g) △H1=+67.2kJ/mol
N2H4(g)+O2(g)==N2(g)+2H2O(l) △H2=-534kJ/mol
假如都在相同状态下，请写出发射火箭反应的热化学方程式。
2 N2H4(g)+ 2NO2(g)== 3N2(g)+4H2O(l) △H=-1135.2kJ/mol 16例5、同素异形体相互转化但反应热相当小而且转化速率慢，有时还很不完全，测定反应热很困难。现在可根据盖斯提出的观点“不管化学反应是一步完成或分几步完成，这个总过程的热效应是相同的”。已知：P4(s、白磷)+5O2(g)=P4O10(s)； = -2983.2 kJ/molP(s、红磷)+5/4O2(g)=1/4P4O10(s)； = -738.5 kJ/mol试写出白磷转化为红磷的热化学方程式
。 17盖斯定律的应用根据下列反应的焓变,计算C(石墨)与H2(g)反应生成1molC2H2(g)的焓变:
C(石墨)+O2(g)=CO2(g) △H1=-393.5KJ/mol
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H2=-571.6KJ/mol
2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) △H3=-2599.2KJ/mol问题解决∵ (①×4 +② －③) ÷2得到2C(石墨)+H2(g) =C2H2(g)
∴ △H=(△H1 ×4 + △H2－ △H3) ÷2 △H=+226.8kJ/mol 18二：若某一化学反应可分为多步进行，则其总反应热为各步反应的反应热之和。
即△H= △H1+ △H2+ △H3+……一： 若某化学反应从始态（S）到终态（L）其反应热为△H，而从终态（L）到始态（S）的反应热为△H ’，这两者和为０。
即△H＋ △H ’ = ０三：若多步化学反应相加可得到新的化学反应，则新反应的反应热即为上述多步反应的反应热之和。小结：19 298K，101kPa时，合成氨反应的热化学方程式N2(g)+3H2(g)=2NH3(g);△H = -92.38kJ/mol。
在该温度下，取1 mol N2(g)和3 mol H2(g)放在一密闭容器中，在催化剂存在进行反应，测得反应放出的热量总是少于92.38kJ，其原因是什么？ 该反应是可逆反应，在密闭容器中进行该反应将达到平衡状态， 1 mol N2(g)和3 mol H2(g)不能完全反应生成2 mol NH3(g)，因而放出的热量总小于92.38kJ学与思201. 已知25℃、101kPa下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为：
据此判断，下列说法正确的是（ ）
A. 由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低
B. 由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的高
C. 由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低
D. 由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的高A课堂练习212.已知
①2C（S）+ O2（g）-===2CO（g）
△H=-221.0kJ/mol ，
②2H2（g）+O2（g）==2H2O（g ）
△H=-483.6kJ/mol 则制备水煤气的反应C(S)+H2O(g)==CO(g)+H2 (g) 的△H为( )
A、+262.6kJ/mol B、-131.3kJ/mol
C、-352. kJ/mol D、+131.3kJ/molD 22练习
3.按照盖斯定律，结合下述反应方程式，回答问题，已知：
(1)NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s) △H1=-176kJ/mol
(2)NH3(g)+H2O(l)=NH3· H2O(aq) △H2=-35.1kJ/mol
(3)HCl(g) +H2O(l)=HCl(aq) △H3=-72.3kJ/mol
(4)NH3(aq)+ HCl(aq)=NH4Cl(aq) △H4=-52.3kJ/mol
(5)NH4Cl(s)+2H2O(l)= NH4Cl(aq) △H5=？
则第（5）个方程式中的反应热△H是________。
根据盖斯定律和上述反应方程式得：
(4)+ (3)+ (2)- (1)= (5)，即△H5 = +16.3kJ/mol234、在一定条件下，氢气和丙烷燃烧的
化学方程式为：
2H2(q)+ O2(q) = 2H2O( l )ΔH =- 571.6 kJ/mol
C3H8(q+5O2(= 3CO2(q+4H2O(l)ΔH =- 2220 kJ/mol
5mol 氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热
3847kJ 则氢气和甲烷的体积比为 ( )
(A) 1:3 (B) 3:1 (C) 1:4 (D) 1:1
B24 解1 ：设H2、C3H8的物质的量分别为x，y x + y = 5(571.6/2)(x) + 2220y = 3847V(H2):V(C3H8) =n(H2):n(C3H8) = 3.75:1.25 = 3:1 x = 3.75 moly = 1.25 mol25解2 ：1mol H2 燃烧放热 285.8 kJ 1mol 混合气 燃烧放热 3847kJ/5 = 769.4 kJH2 285.8C3H4 2220769.41450.6483.631 =26解3 ：( 巧解）5mol 混合气中，C3H8 物质的量必小于2mol，H2 的物质的量必大于3mol。∵ 2mol C3H8 燃烧放热 4440 kJ,
超过总放热量 3847 kJn (H2) : n (C3H8) 必大于 3 : 2选 B27课件14张PPT。第1章 化学反应与能量转化第1节 化学反应的热效应第2课时------物质所具有的能量焓思考:焓这个物理量的大小可能与什么因素有关?温度,压强,物质的量等焓变---理想状态:等压焓变且能量变化全部变为热量时△H△H ＝ Qp 恒压下的化学反应热 化学反应的焓变Qp＝ △H 恒压下的化学反应热△H ＝ H（生成物）－ H（反应物）△H > 0 吸热反应
△H < 0 放热反应分析:H2 (g)+1/2O2(g)=H2O(l)
△H(298k) =-285.8kJ/mol 反应放热还是吸热?1.反应物的总焓高于生成物的总焓2.生成物比反应物更稳定△H ＝ H（生成物）－ H（反应物）分析:1.C( S,金刚石) +O2(g)=CO2(g)
△H(298k) =-395.41kJ/mol
2.C( S,石墨) +O2(g)=CO2(g)
△H(298k) =-393.51kJ/mol◇这两个反应都是 (放或吸)热反应◇从数据分析,石墨和金刚石谁更稳定放放热反应：
吸热反应：ΔH＜0或 ΔH为“－”ΔH＞0 或ΔH为“＋”放热△H＜0ΔH＝生成物能量－反应物能量吸热△H＞0燃烧热
什么是燃烧热？是不是物质燃烧放出的热量就叫燃烧热呢？ 在101 kPa时，1 mol 物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。⑴燃烧热通常可由实验测得。
⑵在理解物质燃烧热的定义时，要注意以下几点：
①研究条件：101 kPa
②反应程度：完全燃烧，产物是稳定的氧化物。
③燃烧物的物质的量：1 mol
④研究内容：放出的热量。（ΔH<0，单位kJ/mol）
⑤在未有特别说明的情况下，外界压强一般指101 kPa所谓完全燃烧也是完全氧化，它是指物质中的下列元素完全转变成对应的稳定物 燃烧热：
25℃、101KPa时，1mol纯物质完全燃烧生成稳定化合物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热，单位是KJ/mol。注：一般规定:
C生成的稳定化合物为CO2(g)
H生成的稳定化合物为H2O(l)如:C CO2(g)、H H2O（l）、S SO2（g）
［练习1］分析以下几个热化学方程式，哪个是表示固态碳和气态氢气燃烧时的燃烧热的？为什么？
A.C（s）＋O2（g）===CO(g);ΔH=－110.5 kJ/mol
B.C（s）＋O2（g）===CO2(g);ΔH=－393.5 kJ/mol
C.2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l);ΔH=－571.6 kJ/mol
D.H2(g)＋O2(g)===H2O(g);ΔH=－241.8 kJ/mol解析: A项 C（s）燃烧未生成稳定氧化物CO2(g)，故其反应热不能叫燃烧热；B项符合燃烧热的定义；C项H2虽然转变成了稳定的氧化物H2O（l），但由于其反应热表示的是2 mol H2 完全燃烧时的热量变化，故不能叫燃烧热；D项参加燃烧的H2虽然是1 mol，但其生成H2O（g），而不是H2O（l），故它的反应热也不为H2的燃烧热。你能根据题中信息写出表示H2燃烧热的热化学方程式吗？285.8kJ/mol1molH2（g）＋ 1/2O2（g）== H2O（l）；ΔH=－285.8 kJ/mol 由于计算燃烧热时，可燃物质是以1 mol 作为标准来计算的，所以热化学方程式的化学计量系数常出现分数。热化学方程式 △H=-241.8kJ/mol △H=-285.8kJ/mol表示化学反应中物质的变化和反应的焓变★必须标明温度(热力学) 和 物质状态★焓变数值大小与化学计量数相关 2H2(g)+ O2(g) = 2H2O(g)； △H=-483.6kJ/mol[例题2]
同温、同压下，比较Q1与Q2数值的大小：
S(g)+O2(g)==SO2(g) Q1
S(s)+O2(g)==SO2(g) Q2
Q1>Q2[例题1] 1克甲烷在空气中燃烧，恢复常温下测得放出热量55.625kJ，试写出热化学方程式。[自我检测]
3mol CH4燃烧时，生成液态水和CO2 同时
放出2670.9KJ的热。请写出热化学方程式。
2. 常温下14克CO在足量氧气中充分燃烧，放
出141.3KJ热量，写出该热化学方程式。1. CH4(气)+2O2(气)=CO2(气)+2H2O(液)
△H = - 890.3KJ /mol
2. CO(气)+ 1/2 O2(气)=CO2(气)
△H = - 282.6KJ /mol焓 H ---- 焓变△H 反应热Q热化学方程式表示总焓变大,吸热反应总焓变小,放热反应△H > 0△H < 0第1章 化学反应与能量转化
第1节 化学反应的热效应
第1课时 化学反应的反应热
[目标要求] 1.了解化学反应中能量转化的原因，能说出常见的能量转化形式。2.了解化学在解决能源危机中的重要作用。3.能举例说明化学能与热能的相互转化。
一、放热反应与吸热反应
1．放热反应是指化学反应中放出热量的反应。
2．吸热反应是指化学反应中吸收热量的反应。
二、反应热
当化学反应在一定温度下进行时，反应所吸收或放出的热量称为该反应在此温度下的热效应，简称为反应热。表示符号：Q。
三、化学反应中能量变化的原因
化学反应的本质是反应物分子中旧化学键断裂和生成物生成时新化学键形成的过程。
任何化学反应都有反应热，这是由于在化学反应过程中，当反应物分子间的化学键断裂时，需要克服原子间的相互作用，这需要吸收能量；当原子重新结合成生成物分子，即新化学键形成时，又要释放能量。
四、中和反应的反应热的测定
1．在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1_mol_H2O，这时的反应热就是中和热。
表达式：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)
ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
2．实验探究：根据实验步骤，测出氢氧化钠与盐酸、氢氧化钾与盐酸、氢氧化钠与硝酸三个反应的反应前后的温度值，领会量热计的使用过程。
(1)实验目的：测定强酸与强碱反应的反应热，体验化学反应的热效应。
(2)实验原理
酸碱中和反应是放热反应，利用一定质量的酸和碱发生反应，测出反应前后溶液温度差，再根据参加反应的酸溶液和碱溶液的体积求出混合溶液的质量，根据公式计算：Q＝－c·m·Δt，其中：c＝4.18 J·g－1· ℃－1，m为酸碱溶液的质量和，Δt＝t2－t1，t是酸溶液温度与碱溶液温度的平均值。然后换算成生成1 mol H2O放出的能量即可。
(3)实验步骤
①制作简易的量热器。
②用量筒准确量取反应溶液，准确测量温度(精确到0.1℃)。
③将溶液混合反应，记录终止温度。
④重复实验步骤②、③三次。
实验
起始温度t1/°C
终止温度t2/°C
温度差(t2－t1)/°C
反应热Q/J
HCl与NaOH
HCl与KOH
HNO3与NaOH
(4)数据处理
根据实验数据计算反应热。
为了使计算简便一些，我们近似地认为：
①1.0 mol·L－1盐酸和1.0 mol·L－1 NaOH溶液的密度都是1 g·cm－3，所以可求出盐酸的质量m1、NaOH溶液的质量m2。
②中和后生成的溶液的比热容c＝4.18 J·g－1·℃－1，则100 mL 1.0 mol·L－1盐酸与100 mL 1.0 mol·L－1 NaOH溶液发生中和反应时放出的热量可根据公式Q＝－c·(m1＋m2)·(t2－t1)求出。
知识点一 反应热的概念
1．实验室制取下列气体的反应为放热反应的是( )
A．由无水醋酸钠制CH4 B．由乙醇制C2H4
C．由电石制C2H2 D．由碳酸钙受热分解制CO2
答案 C
解析 A项、B项、D项都需要持续加热，不是放热反应，只有C项是放热反应。
2．已知在相同状况下，同一化学键断裂需要吸收的能量等于形成该化学键放出的能量。下列说法正确的是( )
A．电解熔融的Al2O3可以制得金属铝和氧气，该反应是一个放出能量的反应
B．水分解产生氢气和氧气时放出能量
C．相同状况下，反应2SO2＋O2===2SO3是一个放热反应，则反应2SO3===2SO2＋O2是一个吸热反应
D．氯化氢分解成氢气和氯气时放出能量
答案 C
解析 由题意可以推测，如果一个反应过程放出能量，那么使该反应向反方向进行则需要吸收能量，所以C正确；另外氢气和氧气反应、氢气和氯气反应、铝和氧气反应都是放出能量的反应，与它们相反的反应：水、氯化氢和Al2O3的分解都应该是吸收能量的反应，故A、B、D错误。
知识点二 反应热与化学键键能关系
3．通常人们把拆开1 mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。现给出化学键的键能(见下表)：
化学键
H—H
Cl—Cl
Cl—H
键能/(kJ·mol－1)
436
243
431
请计算H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反应热( )
A．862 kJ·mol－1 B．679 kJ·mol－1
C．－183 kJ·mol－1 D．183 kJ·mol－1
答案 C
解析 拆开1 mol H2和1 mol Cl2中的化学键所吸收的能量是436 kJ·mol－1＋243 kJ·mol－1＝679 kJ·mol－1；形成2 mol HCl所放出的能量是431 kJ·mol－1×2＝862 kJ·mol－1，所以该反应的反应热是679 kJ·mol－1－862 kJ·mol－1＝－183 kJ·mol－1。
4．已知H—H键键能(断裂时吸收或生成时释放的能量)为436 kJ·mol－1，N—H键键能为391 kJ·mol－1，根据热化学方程式：N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。则N≡N键的键能是( )
A．431 kJ·mol－1 B．945.6 kJ·mol－1
C．649 kJ·mol－1 D．896 kJ·mol－1
答案 B
解析 ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和
ΔH＝3×E(H—H)＋E(N≡N)－6E(N—H)＝3×436 kJ·mol－1＋E(N≡N)－6×391 kJ·mol－1＝－92.4 kJ·mol－1，所以E(N≡N)＝－92.4 kJ·mol－1＋6×391 kJ·mol－1－3×436 kJ·mol－1＝945.6 kJ·mol－1。
知识点三 中和热的测定
5.50 mL 0.50 mol·L－1盐酸与50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应，通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。试回答下列问题：
(1)大小烧杯间填满碎纸条的作用是_________________________________________。
(2)大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值将________(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。结合日常生活的实际该实验在______中进行效果更好。
(3)实验中改用60 mL 0.50 mol·L－1盐酸与 50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量________(填“相等”或“不相等”)，所求中和热________(填“相等”或“不相等”)，简述理由__________________________________________
____________________________。
(4)用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会________；用50 mL 0.5 mol·L－1 NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会
________________________________________________________________________。
(均填“偏大”、“偏小”或“无影响”)
答案 (1)减少实验过程中的热量损失 (2)偏小 保温杯 (3)不相等 相等 因中和热是在稀溶液中，1 mol H＋和1 mol OH－发生中和反应生成1 mol H2O时所放出的热量，与酸碱的用量无关 (4)偏小 偏小
解析 要掌握实验操作要点：①量热计保温效果要好；②酸碱溶液的浓度要小；③酸碱一方要过量；④操作迅速准确，减少热量损失；⑤及时准确记录数据。中和热是在稀溶液中，1 mol H＋和1 mol OH－发生中和反应生成1 mol H2O时所放出的热量，强酸与强碱反应的实质是H＋＋OH－===H2O，计算出来的中和热是相同的。
练基础落实
1．下列说法正确的是( )
A．化学反应中的能量变化，都表示为热量的变化
B．需要加热才能发生的化学反应，一定是吸热反应
C．放热反应在常温下一定很容易发生
D．反应是放热还是吸热必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小
答案 D
2．下列反应中既是氧化还原反应，又是吸热反应的是( )
A．铝与稀盐酸反应
B．灼热的炭与二氧化碳反应
C．甲烷在空气中燃烧
D．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应
答案 B
3．已知C(石墨，s)===C(金刚石，s)(吸热反应)，P4(白磷，s)===4P(红磷，s)(放热反应)，下列判断正确的是( )
A．说明金刚石的内能比石墨低
B．说明红磷比白磷稳定
C．说明红磷比金刚石稳定
D．此种变化为物理变化
答案 B
4．研究物质变化时，人们可以从不同的角度、不同的层面来认识物质变化时所引起的化学键及能量变化。据此判断以下叙述中错误的是( )
A．金属钠与氯气反应生成氯化钠后，其结构的稳定性增强，体系的能量降低
B．物质燃烧可看作是储存在物质内部的能量(化学能)转化为热能释放出来
C．氮气分子内部存在着很强的化学键，故通常情况下氮气的化学性质很活泼
D．需要加热才能发生的反应不一定是吸收能量的反应
答案 C
练方法技巧
5．将V1 mL 1.00 mol·L－1 HCl溶液和V2 mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度，实验结果如图所示(实验中始终保持V1＋V2＝50 mL)。下列叙述正确的是( )
A．做该实验时环境温度为22℃
B．该实验表明化学能可以转化为热能
C．NaOH溶液的浓度约为1.00 mol·L－1
D．该实验表明有水生成的反应都是放热反应
答案 B
解析 从图中曲线可以看出，温度为22℃时，V1为5 mL，则V2为45 mL，此时已经开始发生反应，所以22℃一定不是室温，A错；曲线随V1增多而升高，随反应的进行，溶液温度升高，说明反应放热，化学能转化为热能，B正确；当V1＝30 mL时温度最高，说明此时两者恰好完全反应，则[NaOH]＝＝1.5 mol·L－1，C错；该实验不能证明有水生成的其他反应也是放热反应。
练综合拓展
6．某学习小组设计以下实验，探究化学反应
中的热效应，把试管放入盛有25℃的饱和石灰水的烧杯中，试管中开始放入几小块镁片，再用滴管往其中滴加5 mL盐酸。试回答下列问题：
实验中观察到的现象是________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)产生上述现象的原因是_________________________________________________。
(3)写出有关反应的离子方程式：___________________________________________。
(4)由实验推知，MgCl2和H2的总能量______(填“大于”、“小于”或“等于”)镁片和盐酸的总能量。
(5)如果将本题中“25℃的饱和石灰水”换成“20℃碳酸饮料”进行实验探究，实验中观察到的另一现象是______________________________________________________
________________________________________________________________________
______________________，其原因是____________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)试管中镁片逐渐溶解，并有气体产生，烧杯中石灰水变浑浊
(2)镁与稀盐酸反应是放热反应，该反应放出的热量使石灰水温度升高，Ca(OH)2的溶解度随温度的升高而减小，故变浑浊
(3)Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑
(4)小于
(5)烧杯中液体放出气泡的速率逐渐加快 气体的溶解度随着温度的升高而减小
解析 镁与盐酸反应是放热反应，镁与盐酸反应产生的热量使石灰水的温度升高，Ca(OH)2的溶解度随温度的升高而减小，气体的溶解度也随温度的升高而减小。
7．下表中的数据是破坏1 mol物质中的化学键所消耗的能量(kJ)：
物质
Cl2
Br2
I2
HCl
HBr
HI
H2
能量(kJ)
243
193
151
432
366
298
436
根据上述数据回答(1)～(5)题。
(1)下列物质本身具有的能量最低的是( )
A．H2 B．Cl2 C．Br2 D．I2
(2)下列氢化物中，最稳定的是( )
A．HCl B．HBr C．HI
(3)X2＋H2===2HX(X代表Cl、Br、I)的反应是吸热反应还是放热反应？答：________________________________________________________________________。
(4)相同条件下，X2(X代表Cl、Br、I)分别与氢气反应，当消耗等物质的量的氢气时，放出或吸收的热量最多的是_________________________________________________。
(5)若无上表中的数据，你能正确回答出问题(4)吗？
答案 (1)A (2)A (3)放热反应 (4)Cl2
(5)能。元素的非金属性越强，生成的氢化物越稳定，反应放出的能量就越多。
解析 破坏1 mol物质的化学键时所消耗的能量与相同条件下由形成该物质的原子形成1 mol该物质放出的能量相等，放出的能量越多，物质本身具有的能量越低，分子越稳定。(1)生成1 mol H2时放出的能量最多，为436 kJ；
(2)在氢化物中，生成1 mol HCl时放出的能量最多，为432 kJ；(3)分别计算出三个反应放出的热量依次为：185 kJ、103 kJ和9 kJ。
第1节 化学反应的热效应
第1课时 化学反应的反应热
[学习目标定位] 1.知道化学反应中能量变化的实质，能说出反应热、放热反应、吸热反应等概念。2.明确测定反应热的要点，学会测定反应热的基本原理和方法。
1．化学反应的基本特征：一是物质发生了变化，即有新物质生成；二是能量发生了变化，即吸收能量或放出能量。
2．化学反应中的能量变化有多种形式，但通常主要表现为热量的变化。因此化学反应分为两类：放热反应和吸热反应。下列图中，图1表示放热反应，图2表示吸热反应。
3．有下列反应：①氧化钙与水反应 ②碳酸氢钠受热分解
③硫酸与氢氧化钠溶液混合 ④燃烧煤炭取暖 ⑤钠与水反应 ⑥胆矾受热失去结晶水，其中为吸热反应的是②⑥，放热反应的是①③④⑤。
探究点一 化学反应的反应热
1．化学反应中存在两大变化，即物质变化和能量变化。由于拆开不同的化学键消耗的能量不同，形成不同的化学键释放的能量也不同，所以化学反应中总会伴随有能量的变化，最终的反应结果表现为吸收能量或放出能量。
2．化学反应中的能量变化有多种形式，但通常主要表现为热量的变化。因此化学反应分为两类：
(1)放热反应：放出热量的化学反应。
(2)吸热反应：吸收热量的化学反应。
3．反应热的概念：当化学反应在一定的温度下进行时，反应所释放或吸收的热量称为该反应在此温度下的热效应，简称为反应热。
(1)表示方法：用符号Q表示；Q>0，反应吸热；Q<0，反应放热。
(2)单位：J·mol－1或kJ·mol－1。
[归纳总结]
(1)反应热描述的是化学反应前后的热量变化，任何化学反应都有反应热。
(2)对于一个给定的化学反应，反应热与反应物的物质的量、状态及反应条件(如温度、压强、溶液的浓度等)有关。
[活学活用]
1．下列说法不正确的是( )
A．需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应
B．任何放热反应在常温条件下一定能发生
C．反应物所具有的总能量和生成物所具有的总能量的相对大小决定了反应是放热反应还是吸热反应
D．吸热反应在一定条件下(如高温、加热等)才能发生
答案 B
解析 反应开始时需加热的反应可能是吸热反应，也可能是放热反应；化学反应的能量变化主要表现为放热或吸热，反应是放热还是吸热主要取决于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小；放热反应和吸热反应在一定条件下才能发生。
探究点二 反应热的测定
1．反应热的数据可以运用理论计算求得，也可以通过实验测得。测定反应热的仪器——量热计如下图所示。
(1)根据图示，填空。
(2)测定方法：将反应物溶液加入到量热计内筒并迅速混合，搅拌，测量反应前后溶液温度的变化值。
(3)计算公式：Q＝－C(T2－T1)。其中C表示溶液及量热计的热容，T1、T2分别表示反应前和反应后体系的温度。
2．测定中和反应的反应热
(1)中和反应的反应热可以用实验的方法测得。先将反应器置于绝热容器中，然后在反应器中使酸、碱稀溶液混合，发生中和反应，放出的热传入水(稀溶液)中，测量出水(稀溶液)的温度变化，根据水的质量、比热等可求出反应放出的热量。
(2)实验仪器装置
①将下列实验装置中各仪器(或物品)的名称填在横线上。
②实验过程中，还需要的其他仪器有50_mL量筒(2只)。
(3)实验测量数据
①初始温度(T1)
测量方法是用一量筒量取50 mL 0.50 mol·L－1盐酸，倒入小烧杯中并测量其温度；用另一量筒量取50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液并测量其温度，取两温度平均值为T1。
②终止温度(T2)
测量方法是把套有盖板的温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯中。用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，记录终止温度为T2。
③重复实验操作，记录每次的实验数据，取其平均值作为计算依据。
(4)实验数据处理
盐酸、氢氧化钠溶液为稀溶液，其密度近似地认为都是1 g·cm－3，反应后溶液的比热容C＝4.18 J·K－1·g－1。该实验中盐酸和NaOH溶液反应放出的热量是0.418(T2－T1)kJ，中和反应的反应热为16.72(T2－T1)kJ·mol－1[或Q＝－ kJ·mol－1]。
[归纳总结]
中和反应的反应热的测定实验步骤
[活学活用]
2．50 mL 1.0 mol·L－1盐酸跟50 mL 1.1 mol·L－1氢氧化钠溶液在“探究点二－2”中图示装置中进行中和反应，并通过测定反应过程中所放出的热量来计算中和反应的反应热。试回答下列问题：
(1)大小烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是____________________________________。
(2)________(填“能”或“不能”)将环形玻璃搅拌棒改为环形铜棒，其原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)大烧杯上如不盖泡沫塑料盖板，对求得反应热数值的影响是________(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
(4)如果改用60 mL 1.0 mol·L－1盐酸跟50 mL 1.1 mol·L－1氢氧化钠溶液进行反应，则与上述实验相比，所放热量________(填“增加”、“减少”或“不变”)，理由是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)减少热量散失 (2)不能 铜棒传导热的能力较强，使热量散失较多 (3)偏低 (4)增加 反应消耗的酸、碱增多，放出热量增加
解析 中和反应的反应热测定实验，一是要防止热量散失，如大烧杯上加盖泡沫塑料盖板、两个烧杯口要相平、在两个烧杯之间填充碎泡沫塑料或碎纸片、用环形玻璃搅拌棒搅拌而不能用金属棒(丝)搅拌、实验时动作要迅速等；二是酸、碱溶液浓度宜小不宜大，温度计读数要准确等。加过量碱溶液可使酸完全反应，碱过量对中和反应的反应热测定没有影响。
1．下列说法不正确的是( )
A．化学反应除了生成新物质外，都伴随着能量的变化
B．放热反应不需要加热就可以发生
C．反应条件是加热的反应不一定都是吸热反应
D．化学反应是放热还是吸热，取决于生成物具有的总能量和反应物具有的总能量的相对大小
答案 B
2．吸热反应一定是( )
A．释放能量
B．能量无变化
C．反应物的总能量低于生成物的总能量
D．反应物的总能量高于生成物的总能量
答案 C
3．下列反应中生成物总能量高于反应物总能量的是( )
A．碳酸钙受热分解
B．乙醇燃烧
C．铝粉与氧化铁粉末反应
D．氧化钙溶于水
答案 A
4．在做测定中和反应的反应热实验时，应使用仪器的正确组合是( )
①天平 ②量筒 ③烧杯 ④滴定管 ⑤温度计 ⑥试管 ⑦酒精灯
A．①②④⑤ B．②③⑤
C．②③④⑦ D．全部
答案 B
5．(1)写出下列反应的化学方程式
①将0.02 mol·L－1盐酸与0.02 mol·L－1氢氧化钠溶液等体积混合：___________________。
②将0.01 mol·L－1硫酸与0.02 mol·L－1氢氧化钠溶液等体积混合：__________________。
(2)上述两反应，若从物质类别的变化分析，其反应类型是________________；若从能量的变化分析，其反应类型是______________。
(3)上述两反应的离子方程式是_________________________________________________，
两反应过程中的热量变化________(填“相同”或“不同”)，你判断的依据是___________________________________________________________________。
答案 (1)①HCl＋NaOH===NaCl＋H2O
②H2SO4＋2NaOH===Na2SO4＋2H2O
(2)中和反应 放热反应
(3)H＋＋OH－===H2O 相同 参加两反应的H＋、OH－的数目都相同
[基础过关]
一、反应热的概念
1．下列对化学反应的认识错误的是( )
A．会引起化学键的变化
B．会产生新的物质
C．必然引起物质状态的变化
D．必然伴随着能量的变化
答案 C
解析 化学反应的本质是化学键的断裂和形成，表现为有新物质生成，而化学变化中的反应物和生成物的状态在反应前后可能相同，也可能不相同，故C项错。
2．下列叙述正确的是( )
A．物质燃烧都是吸热反应
B．化学反应总是伴随着能量的变化
C．化学反应中放出的能量一定等于吸收的能量
D．化学反应中放出的热量才是反应热
答案 B
3．下列各项与反应热的大小无关的是( )
A．反应物的状态
B．温度
C．反应物的物质的量
D．表示反应热的单位
答案 D
4．下列反应中，生成物总能量大于反应物总能量的是( )
A．氢气在氧气中燃烧
B．铁丝在氧气中燃烧
C．硫在氧气中燃烧
D．二氧化碳通过炽热的焦炭
答案 D
二、放热反应和吸热反应的判断
5．下列属于吸热反应的是( )
①Al＋HCl
②Ba(OH)2·8H2O＋NH4Cl
③水受热分解
④CaO＋H2O
A．①② B．①③ C．②③ D．①④
答案 C
6．下列过程属于放热反应的是( )
A．用石灰石烧制石灰
B．在生石灰中加水
C．浓硫酸的稀释
D．硫酸铵与氢氧化钙的反应
答案 B
解析 浓硫酸的稀释放热但不是化学反应。
7．下列反应是放热反应，但不是氧化还原反应的是( )
A．铝片与稀硫酸的反应
B．氢氧化钡与硫酸的反应
C．灼热的炭与二氧化碳的反应
D．甲烷在氧气中燃烧
答案 B
8．“摇摇冰”是一种即用即冷的饮料。吸食时将饮料罐隔离层中的化学物质和水混合后摇动即会制冷。该化学物质是( )
A．氯化钠 B．固体硝酸铵
C．固体氢氧化钠 D．生石灰
答案 B
解析 氯化钠溶解几乎没有能量的变化，固体氢氧化钠溶于水放出大量的热，生石灰与水反应放热，铵盐类溶于水一般吸热。
三、反应热的测定
9．在做中和反应的反应热的测定实验时，使用下列用品不是为了减少实验误差的是( )
A．碎泡沫塑料 B．环形玻璃搅拌棒
C．底部垫纸条 D．两个量筒
答案 B
10．在进行中和热的测定中，下列操作错误的是( )
A．反应前酸、碱溶液的温度要相同
B．测量溶液的温度计要一直插在溶液中
C．为了使反应均匀进行，可以向酸(碱)中分次加入碱(酸)
D．为了使反应更完全，可以使酸或碱适当过量
答案 C
解析 分次加入混合时，容易造成热量损失，使测试结果不准确。
11．用50 mL 0.50 mol·L－1盐酸和50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液反应，实验中测得起始温度为20.1 ℃，终止温度为23.4 ℃，反应后溶液的比热容为4.18 J·g－1·℃－1，盐酸和NaOH溶液的密度都近似认为是1 g·cm－3，则中和反应生成1 mol水时放热( )
A．55.2 kJ B．391 kJ C．336 kJ D．1.38 kJ
答案 A
解析 代入Q＝－ kJ·mol－1计算即可。
12．将V1 mL 1.00 mol·L－1 HCl溶液和V2 mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度，实验结果如图所示(实验中始终保持V1＋V2＝50 mL)。下列叙述正确的是( )
A．做该实验时环境温度为22 ℃
B．该实验表明化学能可以转化为热能
C．NaOH溶液的浓度约为1.00 mol·L－1
D．该实验表明有水生成的反应都是放热反应
答案 B
解析 从图中曲线可以看出，温度为22 ℃时，V1为5 mL，则V2为45 mL，此时已经开始发生反应，所以22 ℃一定不是室温，A错；曲线随V1增多而升高，随反应的进行，溶液温度升高，说明反应放热，化学能转化为热能，B正确；当V1＝30 mL 时温度最高，说明此时两者恰好完全反应，则[NaOH]＝＝1.5 mol·L－1，C错；该实验不能证明有水生成的其他反应也是放热的，D错。
[能力提升]
13．反应C(石墨)??C(金刚石)是吸热反应，由此可知( )
①石墨比金刚石稳定
②石墨没有金刚石稳定
③石墨和金刚石可以相互转化
④石墨和金刚石不可以相互转化
A．①③ B．②④ C．①④ D．②③
答案 A
解析 C(石墨)的总能量小于C(金刚石)的总能量，能量高的物质不稳定。
14．固体碘在受热时发生升华现象，有关叙述正确的是( )
A．碘受热升华，吸收热量，但发生的是物理变化
B．碘受热升华，吸收热量，发生了吸热反应
C．碘受热升华，未破坏共价键，不供应热量也能发生
D．碘受热升华，热能转化为化学能
答案 A
15．已知1 g H2完全燃烧生成水蒸气放出热量121 kJ，且O2中1 mol O===O键完全断裂时吸收热量496 kJ，水蒸气中形成1 mol H—O键时放出热量463 kJ，则H2中1 mol H—H键断裂时吸收的热量为( )
A．920 kJ B．557 kJ
C．436 kJ D．188 kJ
答案 C
解析 反应的热化学方程式为2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－484 kJ·mol－1,1 mol H—H键断裂时吸收的热量为(2×2×463 kJ－484 kJ－496 kJ)÷2＝436 kJ。
16．计算1 mol H2和1 mol Cl2反应生成2 mol HCl的反应热为______________。(已知：1 mol H—H键断开需要吸收436 kJ的能量，1 mol Cl—Cl键断开需要吸收243 kJ的能量，1 mol H—Cl键断开需要吸收431 kJ的能量)
答案 －183 kJ·mol－1
解析 生成2 mol HCl分子即形成2 mol H—Cl键放出431 kJ·mol－1×2 mol＝862 kJ的能量，所以，该反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反应热：反应物的键能总和－生成物的键能总和＝436 kJ·mol－1＋243 kJ·mol－1－862 kJ·mol－1＝－183 kJ·mol－1。
[拓展探究]
17．如右图所示，把试管放入盛有25 ℃澄清饱和石灰水的烧杯中，试管中开始放入几块镁条，再用滴管滴入5 mL的盐酸于试管中。试回答下列问题：
(1)实验中观察到的现象有_________________________________。
(2)产生上述实验现象的原因是活泼金属镁与酸反应放出氢气，且反应放热；_________________________________________________________________。
(3)写出有关的离子方程式______________________________________________。
(4)由实验可知，MgCl2和H2的总能量________(填“大于”、“小于”或“等于”)镁条和盐酸的总能量。
(5)如将本题中“25 ℃澄清饱和石灰水”换成“20 ℃的碳酸饮料”进行探究实验，实验中观察到的另一现象是______________________________________________________。
其原因是_____________________________________________________________。
答案 (1)试管中有气泡冒出，烧杯中石灰水变浑浊
(2)当温度升高时氢氧化钙的溶解度降低
(3)Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑
(4)小于 (5)试管和烧杯中都有气体冒出 碳酸受热分解会放出CO2气体
课件25张PPT。高中化学精品课件 ? 选修 化学反应原理第1章 化学反应与能量转化第1节 化学反应的热效应第1课时 化学反应的反应热化学反应的反应热本节知识目录学习目标定位1.知道化学反应中能量变化的实质，能说出反应热、放热反应、吸热反应等概念。
2.明确测定反应热的要点，学会测定反应热的基本原理和方法。学习重难点：反应热的概念和测定方法。知识回顾温故追本溯源·推陈方可知新1.化学反应的基本特征：一是物质发生了变化二是发生了能量变化即有新物质生成；即吸收能量或放出能量。断裂形成吸收放出有新物质生成有能量变化知识回顾温故追本溯源·推陈方可知新热量 放热 吸热 放热反应吸热反应知识回顾温故追本溯源·推陈方可知新3．有下列反应：
①氧化钙与水反应 ②碳酸氢钠受热分解 ③硫酸与氢氧化钠溶液混合
④燃烧煤炭取暖 ⑤钠与水反应 ⑥胆矾受热失去结晶水，
其中为吸热反应的是 ，放热反应的是 。②⑥ ①③④⑤ 学习探究基础自学落实·重点互动探究1． 化学反应中存在两大变化，即 变化和 变化。由于拆开不同的化学键
的能量 ，形成不同的化学键 的能量也 ，所以化学反应
中总会伴随有 的变化，最终的反应结果表现为 能量或 能量。2． 化学反应中的能量变化有多种形式，但通常主要表现为热量的变化。因
此化学反应分为两类：物质能量不同释放不同能量吸收放出吸收热量的化学反应。放出热量的化学反应。(1)放热反应：(2)吸热反应：消耗学习探究基础自学落实·重点互动探究J·mol－1或 kJ·mol－1。3．反应热的概念：当化学反应在一定的温度下进行时，反应所释放或吸收的热量称为该反应在此温度下的热效应，简称为反应热。(1)表示方法：(2)单位：用符号Q表示；Q>0，反应吸热；Q<0，反应放热。学习探究归纳总结基础自学落实·重点互动探究(2)对于一个给定的化学反应，反应热与反应物的物质的量、状态及反应条件(如温度、压强、溶液的浓度等)有关。(1)反应热描述的是化学反应前后的热量变化，任何化学反应都有反应热。学习探究基础自学落实·重点互动探究反应开始时需加热的反应可能是吸热反应，也可能是放热反应；化学反应的能量变化主要表现为放热或吸热，反应是放热还是吸热主要取决于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小；放热反应和吸热反应在一定条件下才能发生。B 学习探究基础自学落实·重点互动探究(1)测定方法： 将反应物溶液加入到量热计内筒并迅速混合，搅拌，测量反应前后溶液温度的变化值。(2)计算公式： Q＝－C(T2－T1)其中C表示溶液及量热计的热容，T1、T2分别表示反应前和反应后体系的温度。(1)中和反应的反应热可以用实验的方法测得。先将反应器置于绝热容器中，然后在反应器中使酸、碱稀溶液混合，发生中和反应，______________________________，测量出_________________________，根据水的质量、比热等可求出反应放出的热量。学习探究基础自学落实·重点互动探究放出的热传入水(稀溶液)中水(稀溶液)的温度变化Q＝c·m(H2O)·△t=4.18 J·g－1·℃－1·m(H2O) ·（t2-t1）2．测定中和反应的反应热学习探究基础自学落实·重点互动探究视频导学(2)实验仪器装置①将下列实验装置中各仪器(或物品)的名称填在横线上。 温度计泡沫塑
料盖板碎泡沫塑料环形玻璃搅拌棒100 mL 小烧杯500 mL 大烧杯②实验过程中，还需要的其他仪器有 。50 mL量筒(2只)学习探究基础自学落实·重点互动探究③重复实验操作三次，记录每次的实验数据，取其平均值作为计算依据。(3)实验测量数据①初始温度(T1)测定用一量筒量取50 mL 0.50 mol·L－1盐酸，倒入小烧杯中并测量其温度；用另一量筒量取50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液并测量其温度，取两温度平均值为T1。②终止温度(T2)测定把套有盖板的温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯中，盖好盖板。用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，记录终止温度为T2。学习探究基础自学落实·重点互动探究(4)实验数据处理学习探究基础自学落实·重点互动探究【学生分组实验】（1）实验目的：测量酸碱中和反应的中和热。
（2）实验仪器：量热计、温度计、烧杯、玻璃棒、 0.55 mol·L－1盐酸 、
0.50 mol·L－1氢氧化钠 。
（3）实验步骤：分组完成上述实验填写下列表格：（4）实验结论：根据实验中和热的数据为 。 中和热的热化学方程式
为 。为什么用0.55 mol·L－1盐酸 代替0.50 mol·L－1盐酸 ？
学习探究归纳总结基础自学落实·重点互动探究
中和反应热的测定实验步骤学习探究基础自学落实·重点互动探究减少热量散失不能铜棒传导热的能力较强，使热量散失较多偏低增加反应消耗的酸、碱增多，放出热量增加中和反应的反应热测定实验，一是要防止热量散失，如大烧杯上加盖泡沫塑料盖板、两个烧杯口要相平、在两个烧杯之间填充碎泡沫塑料或碎纸片、用环形玻璃搅拌棒搅拌而不能用金属棒(丝)搅拌、实验时动作要迅速；二是酸、碱溶液浓度宜小不宜大，温度计读数要准确等。加过量碱溶液可使酸完全反应，碱过量对中和反应的反应热测定没有影响。学习探究基础自学落实·重点互动探究
自我检测12检测学习效果·体验成功快乐345B自我检测检测学习效果·体验成功快乐12345C 自我检测检测学习效果·体验成功快乐12345A 自我检测检测学习效果·体验成功快乐12345B 自我检测检测学习效果·体验成功快乐12345HCl＋NaOH=NaCl＋H2OH2SO4＋2NaOH=Na2SO4＋2H2O放热反应 中和反应参加两反应的H＋、OH－的数目都相同H＋＋OH－===H2O相同本讲内容结束
请完成课时作业
第2课时 化学反应的焓变、热化学方程式
[目标要求] 1.理解反应热、焓变的含义及其表示方法。2.了解焓变与反应吸热或放热的关系。3.掌握热化学方程式的书写和意义。
一、化学反应的焓变
1．焓
描述物质所具有能量的物理量，符号是H。
2．反应焓变(ΔH)
(1)定义：反应产物总焓与反应物总焓之差。
(2)表达式：ΔH＝H(反应产物)－H(反应物)。
(3)与反应热的关系：热化学研究表明，对于在等压条件下进行的化学反应，如果反应中物质的能量全部转化为热能(同时可能伴随着反应体系体积的改变)，则该反应的反应热就等于反应前后物质的焓的改变，即ΔH＝Qp。
如果ΔH＞0，即反应产物的焓大于反应物的焓，说明反应是吸收能量的，为吸热反应；
如果ΔH＜0，即反应产物的焓小于反应物的焓，说明反应是释放能量的，为放热反应。
二、热化学方程式
1．在热化学中，将一个化学反应的物质变化和反应的焓变同时表示出来的化学方程式称为热化学方程式。
如1 mol H2与 mol O2反应生成1 mol液态水放出285.8 kJ的热量，则表示该过程的方程式H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1即为热化学方程式。
2．书写热化学方程式注意的问题
(1)要在物质的化学式后面用括号标明反应物和生成物的状态。一般用英文小写字母g、l、s分别表示物质的气态、液态和固态。水溶液中溶质则用aq表示。
(2)在ΔH后要注明温度，因为在不同温度下进行同一反应，其反应焓变是不同的。如果不标明温度和压强，则表示在298_K、100_kPa条件下的反应热。
(3)ΔH的单位是J·mol－1或kJ·mol－1。
(4)在热化学方程式中，物质化学式前面的化学计量数表示物质的量，可以用整数或简单分数表示。同一化学反应，热化学方程式中物质的系数不同，ΔH也不同。根据焓的性质，若热化学方程式中各物质的系数加倍，则ΔH的数值也加倍；若反应逆向进行，则ΔH改变符号，但数值不变。
知识点一 焓变与反应热
1．下列说法正确的是( )
A．反应焓变是指1 mol物质参加反应时的能量变化
B．当反应放热时，ΔH＞0，反应吸热时，ΔH＜0
C．在加热条件下发生的反应均为吸热反应
D．一个化学反应中，当反应物能量大于反应产物能量时，反应放热，ΔH为“－”
答案 D
2．下列说法中，正确的是( )
A．在化学反应过程中，发生物质变化的同时不一定发生能量变化
B．破坏反应产物全部化学键所需要的能量大于破坏反应物全部化学键所需要的能量时，反应为吸热反应
C．反应产物的总焓大于反应物的总焓时，反应吸热，ΔH>0
D．ΔH的大小与热化学方程式的计量系数无关
答案 C
知识点二 热化学方程式的概念和意义
3．下列说法正确的是( )
A．书写热化学方程式时，只要在化学方程式的右端写上热量的符号和数值即可
B．凡是在加热或点燃条件下进行的反应都是吸热反应
C．表明反应所放出或吸收热量的化学方程式叫做热化学方程式
D．氢气在氧气中燃烧的热化学方程式是
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－483.6 kJ
答案 C
解析 A项，热化学方程式还应注明各物质的聚集状态；B项，放热反应有时在点燃或加热时才能发生；D项，ΔH的单位错误。
4．热化学方程式C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝131.3 kJ·mol－1表示( )
A．碳和水反应吸收131.3 kJ能量
B．1 mol碳和1 mol水反应生成1 mol一氧化碳和1 mol氢气并吸收131.3 kJ热量
C．1 mol固态碳和1 mol水蒸气反应生成1 mol一氧化碳气体和1 mol氢气并吸收131.3 kJ热量
D．1个固态碳原子和1分子水蒸气反应吸热131.3 kJ
答案 C
解析 依据反应热的概念，表示按照热化学方程式计量数的物质的量反应时吸收或放出的热量，单位是kJ·mol－1，该热化学方程式表示1 mol固态碳和1 mol水蒸气反应生成1 mol一氧化碳气体和1 mol氢气，吸收131.3 kJ的热量，特别要指明水的状态。
知识点三 热化学方程式书写及正误判定
5．已知在1×105 Pa、298 K条件下，2 mol氢气燃烧生成水蒸气放出484 kJ热量，下列热化学方程式正确的是( )
A．H2O(g)===H2(g)＋O2(g) ΔH＝242 kJ·mol－1
B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－484 kJ·mol－1
C．H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝242 kJ·mol－1
D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝484 kJ·mol－1
答案 A
解析 氢气燃烧是放热反应，其ΔH应为负值，故C、D错误；2mol氢气燃烧生成水蒸气放出484kJ热量，而B是生成液态水，所以B也是错误的；反应逆向进行，ΔH符号相反，因此A是正确的。
6．写出下列反应的热化学方程式：
(1)N2(g)与H2(g)反应生成1 mol NH3(g)，放出46.1 kJ热量________。
(2)1 mol C(石墨)与适量H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)，吸收131.3 kJ热量________。
答案 (1)N2(g)＋H2(g)NH3(g) ΔH＝－46.1 kJ·mol－1
(2)C(石墨)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝131.3 kJ·mol－1
解析 热化学方程式的书写要求有三点：①标明各物质的聚集状态；②化学方程式中各物质的系数可以是整数或分数，且与热量成正比；③用ΔH表示放热时，其符号为负；表示吸热时，其符号为正(正号可省略)。
练基础落实
1．已知充分燃烧a g乙炔气体时生成1 mol二氧化碳气体和液态水，并放出热量b kJ，则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是( )
A．2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－2b kJ·mol－1
B．C2H2(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l) ΔH＝2b kJ·mol－1
C．2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－4b kJ·mol－1
D．2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝b kJ·mol－1
答案 C
解析 放热反应中ΔH＜0，所以B、D错误；生成1 mol CO2时放出b kJ 的热量，所以，生成4 mol CO2时放出热量为4b kJ，所以C正确。
2．在100 kPa和298 K时，有关反应的热化学方程式有：
H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH1＝－241.8 kJ·mol－1
H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH2＝－285.8 kJ·mol－1
下列说法错误的是( )
A．H2燃烧生成1 mol H2O(g)时，放出241.8 kJ的热量
B．O2前面的表示参加反应的O2的分子数目
C．1mol物质完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量为燃烧热，H2的燃烧热为285.8 kJ·mol－1
D．1 mol液态水变成水蒸气时吸收44 kJ的热量
答案 B
解析 物质分子式前面的系数只表示“物质的量”，而不表示微粒个数。
3．已知：
(1)H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH1＝a kJ·mol－1
(2)2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH2＝b kJ·mol－1
(3)H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH3＝c kJ·mol－1
(4)2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH4＝d kJ·mol－1
下列关系式中正确的是( )
A．a
d>0 C．2a＝b<0 D．2c＝d>0
答案 C
解析 H2和O2反应，ΔH应为负值，故推知B、D错误；又H2O(g)―→H2O(l)，要放出热量，(1)、(3)反应热比较应为c4．已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890 kJ·mol－1
现有H2与CH4的混合气体112 L(标准状况)，使其完全燃烧生成CO2和H2O(l)，若实验测得反应放热3 695 kJ，则原混合气体中H2与CH4的物质的量之比是( )
A．1∶1 B．1∶3 C．1∶4 D．2∶3
答案 B
解析 设112 L即5 mol混合气体中H2的物质的量为x，则285.8 kJ·mol－1x＋890 kJ·mol－1(5 mol－x)＝3 695 kJ，解得：x＝1.25 mol。则n(H2)∶n(CH4)＝1.25 mol∶3.75 mol＝1∶3。
练方法技巧
5．已知298 K时，合成氨反应N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g) ΔH＝－92.0 kJ·mol－1，将此温度下的1 mol N2和3 mol H2放在一密闭容器中，在催化剂存在时进行反应。测得反应放出的热量为(假定测量过程中没有能量损失)( )
A．一定小于92.0 Kj B．一定大于92.0 kJ
C．一定等于92.0 kJ D．无法确定
答案 A
解析 反应热是指反应完全进行时放出或吸收的热量。1 mol N2和3 mol H2放在密闭容器中，在催化剂存在时进行的反应为可逆反应，是不能进行到底的，因此反应放出的热量一定小于92.0 kJ。
6．化学反应N2＋3H22NH3的能量变化如下图所示，该反应的热化学方程式是( )
A．N2(g)＋3H2(g)2NH3(l) ΔH＝2(a－b－c) kJ·mol－1
B．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝2(b－a) kJ·mol－1
C.N2(g)＋H2(g)NH3(l) ΔH＝(b＋c－a) kJ·mol－1
D.N2(g)＋H2(g)NH3(g) ΔH＝(a＋b) kJ·mol－1
答案 A
解析 通过图分析起点 mol N2(g)＋ mol H2(g)，变化三阶段为①吸收能量a kJ；②放出能量b kJ；③放出能量ckJ到mol NH3(l)。故可得热化学方程式：N2(g)＋H2(g)NH3(l) ΔH＝(a－b－c) kJ·mol－1，扩大计量数后得到A。
规律方法 解答与图象有关的简单计算题时，首先要弄清图象或图标的纵横轴表示的意义，由图象找出相关的数据，然后运用化学知识结合数据进行计算，对于热化学方程式的计算还要注意反应热的符号和物质的状态。
练综合拓展
7．已知H2(g)＋O2(g)===H2O(g)，反应过程中能量变化如图，问：
(1)a、b、c分别代表什么意义？
a______________；b____________；c__________。
(2)该反应是放热反应还是吸热反应？__________。ΔH大于零还是小于零？________
(3)若已知2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH1＝－Q1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2＝－Q2
则ΔH1______ΔH2，Q1______Q2(填“>”、“<”或“＝”)。
答案 (1)代表旧键断裂吸收的能量 代表新键形成释放出的能量 代表反应热 (2)放热反应 小于零 (3)> <
解析 解答本题时要明确以下三点：
(1)反应热等于旧化学键断裂吸收的能量与新化学键生成放出的能量差。
(2)物质由气态转化成液态要放出热量。
(3)比较ΔH的大小，要连同“＋”、“－”号包括在内。
(1)H2(g)和O2(g)与2H(g)和O(g)之间的能量差是H2―→2H(g)和O2(g)―→O(g)过程中断开H—H键和O===O键需吸收的能量。所以a代表旧键断裂吸收的能量，b代表2H(g)＋O(g)结合成氢氧键所放出的能量，c则代表断键所吸收的能量－成键所释放的能量，即a－b＝c。
(2)由图可知该反应中反应物总能量大于生成物总能量，所以该反应为放热反应，ΔH<0。
(3)比较ΔH大小时，要连同“＋”、“－”包含在内，类似于数学上的正负数比较，如果只比较反应放出热量多少，则只比较数值大小，与“＋”、“－”无关。
8．0.3mol的气态高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧气中燃烧，生成固态的三氧化二硼和液态水，放出649.5 kJ热量，其热化学方程式为______________________________________。
又已知：H2O(l)===H2O(g) ΔH＝44 kJ·mol－1。则11.2 L(标准状况)乙硼烷完全燃烧生成气态水时放出的热量是__________kJ。
答案 B2H6(g)＋3O2(g)===B2O3(s)＋3H2O(l)
ΔH＝－2 165 kJ·mol－1 1 016.5
解析 1 mol B2H6燃烧放出热量＝2 165 kJ，0.5 mol B2H6燃烧生成液态水(1.5 mol)放出热量为×2 165 kJ，1.5 mol H2O(l)变为1.5 mol H2O(g)需吸收热量为66 kJ，所以0.5 mol B2H6燃烧生成气态水时放出热量为：×2 165 kJ－1.5×44 kJ＝1 016.5 kJ。
第2课时 焓变 热化学方程式
[学习目标定位] 1.熟知能量转化形式及反应热和焓变的含义、吸热反应和放热反应的本质。2.学会热化学方程式的书写与应用。
1．化学反应能量的变化，通常主要表现为热量的变化。比较化学反应过程中能量的变化并判断反应类型(吸热反应和放热反应)。
(1)从化学键的角度理解
反应物、生成物中化学键的变化关系
反应类型
断裂旧化学键吸收的总能量<生成新化学键释放的总能量
放热反应
断裂旧化学键吸收的总能量>生成新化学键释放的总能量
吸热反应
(2)从物质储存化学能的角度理解
反应物、生成物储存的化学能的大小关系
反应类型
反应物的总能量>生成物的总能量
放热反应
反应物的总能量<生成物的总能量
吸热反应
2.反应热是当化学反应在一定温度下进行时，反应吸收或释放的热量。对于一个给定的化学反应，其反应热与反应物的物质的量、状态及反应条件(如温度、压强、溶液的浓度等)有关。
探究点一 化学反应的焓变
1．H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)反应的能量变化如图所示：
由图可知，1 mol H2分子中的化学键断裂吸收的能量是436_kJ，1 mol Cl2分子中的化学键断裂吸收的能量是243_kJ，2 mol HCl分子中的化学键形成释放的能量是862_kJ，则H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反应放出的热量为183_kJ。
2．焓、焓变的概念
(1)焓是用来描述物质所具有的能量的物理量，符号为H。
(2)焓变是在恒压条件下进行的化学反应的热效应(化学反应中反应产物所具有的焓与反应物所具有的焓之差)。符号是ΔH，单位是kJ·mol－1或J·mol－1。
3．问题思考与讨论
(1)焓变(ΔH)与反应热(Q)关系如何？
答案 对等压条件下的化学反应，假定反应中物质的能量变化全部是热能，则该反应的反应热就等于反应前后物质的焓变，数学表达式Qp＝ΔH(Qp表示在等压条件下化学反应的反应热)。
(2)焓变(ΔH)与吸热反应、放热反应有怎样的关系？
答案 ΔH>0，反应产物的焓大于反应物的焓，反应吸收热量，此反应为吸热反应。
ΔH<0，反应产物的焓小于反应物的焓，反应放出热量，此反应为放热反应。
[归纳总结]
ΔH、Q都可以表示吸热反应、放热反应，二者表示角度不同，结果一致。
[活学活用]
1．由右图分析，有关叙述正确的是( )
A．A―→B＋C和B＋C―→A两个反应吸收或放出的能量不等
B．A―→B＋C是放热反应
C．A具有的能量高于B和C具有的能量总和
D．A―→B＋C是吸热反应，则B＋C―→A必然是放热反应
答案 D
解析 本题考查化学反应中的能量变化，由图可知，B＋C的能量高于A的能量，则反应B＋C―→A一定是放热反应；反之，A―→B＋C则是吸热反应。根据能量守恒定律，两反应的反应热在数值上相等，符号相反。
2．已知反应X＋Y===M＋N为放热反应，对该反应的下列说法中正确的是( )
A．X的能量一定高于M
B．Y的能量一定高于N
C．X和Y的总能量一定高于M和N的总能量
D．因为是放热反应，故不必加热就可以发生
答案 C
解析 一个化学反应是放热反应还是吸热反应，决定于所有反应物的能量之和与所有生成物的能量之和的相对大小，前者大的为放热反应，后者大的为吸热反应。放热反应中每种反应物的能量不一定比每种生成物的能量都高。放热反应也往往需要加热才能进行，如炭的燃烧；吸热反应不一定都需要加热，如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应是吸热反应，不用加热就能发生。
探究点二 热化学方程式
1．氢气与碘蒸气化合反应的能量(或热量)变化，可用下式表示：H2(g)＋I2(g)2HI(g) ΔH＝－14.9 kJ·mol－1，它与化学方程式H2＋I22HI相比较而言，其特点为
(1)指明了反应的温度和压强：若在298 K、100 kPa时进行的反应，可不注明。
(2)注明了各物质的状态：s(固体)、l(液体)或g(气体)。
(3)在方程式的右边注明了ΔH的数值、正负号(正号常省略)及单位。
2．热化学方程式的概念及意义
(1)热化学方程式是表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。
(2)热化学方程式的意义：不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化，还说明了物质的“量”与“能量”之间的数量关系。
3．热化学方程式的书写方法要求
(1)遵循一般化学方程式的书写规则(一般不写反应条件)。
(2)在右端注明热量的变化：吸热反应，ΔH>0；放热反应，ΔH<0。
(3)要注明反应物和生成物的聚集状态。
(4)化学计量数只表示物质的物质的量，因此可以是整数，也可以是分数。
(5)化学计量数改变，ΔH要相应改变；逆反应的ΔH与正反应的ΔH数值相等、符号相反。
[归纳总结]
热化学方程式与普通化学方程式的区别：
普通化学方程式
热化学方程式
化学计量数
是整数，既表示微粒个数又表示该物质的物质的量
可以是整数也可以是分数，只表示该物质的物质的量
状态
不要求注明
必须在分子式后注明
ΔH正负号及单位
无
必须注明(正号常省略)
意义
表明了化学反应中的物质变化
不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化
遵循规律
原子守恒
原子守恒和能量守恒
[活学活用]
3．H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1表示的意义是在298 K、100 kPa下，________气态H2与________气态O2反应生成________时，________的热量是285.8 kJ。
答案 1 mol mol 1 mol液态水 放出
4．依据事实，写出下列反应的热化学方程式。
(1)1 mol N2(g)与适量H2(g)起反应，生成NH3(g)，放出92.2 kJ热量。
(2)1 mol N2(g)与适量O2(g)起反应，生成NO2(g)，吸收68 kJ 热量。
(3)1 mol Cu(s)与适量O2(g)起反应，生成CuO(s)，放出157 kJ热量。
答案 (1)N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)
ΔH＝－92.2 kJ·mol－1
(2)N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g) ΔH＝68 kJ·mol－1
(3)Cu(s)＋O2(g)===CuO(s) ΔH＝－157 kJ·mol－1
解析 解此类题的思路：首先根据题意写出物质的变化过程，如(1)中：N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)，并定N2前计量数为1，此时的ΔH即为－92.2 kJ·mol－1，再在前部分的基础上加上ΔH＝－92.2 kJ·mol－1即可。
1．下列说法正确的是( )
A．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
B．化学反应中的能量变化都表现为热量变化
C．任何放热反应在常温下一定能发生
D．反应物和生成物所具有的总能量决定了反应是放热还是吸热
答案 D
解析 化学反应的能量变化可以表现为很多方面，如转化为热能、电能、光能等。反应是放热还是吸热主要取决于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小。放热反应和吸热反应都是在一定条件下发生的，反应开始需要加热的反应可能是吸热反应，也可能是放热反应。
2．航天飞机用铝粉与高氯酸铵(NH4ClO4)的混合物为固体燃料，反应方程式可表示为2NH4ClO4N2↑＋Cl2↑＋2O2↑＋4H2O。下列对该反应的叙述中错误的是( )
A．瞬间产生大量高温气体推动航天飞机飞行
B．从能量变化的角度，主要是化学能转变为热能和动能
C．反应的焓变小于零
D．在方程式后增加ΔH及其数值即为热化学方程式
答案 D
解析 该反应为放热反应，其焓变为负值小于零。书写热化学方程式要注明物质的聚集状态及ΔH的正负、数值、单位等。
3．在298 K、100 kPa的条件下，1 g液态甲醇燃烧生成CO2(g)和液态水时放热22.68 kJ，下列热化学方程式正确的是( )
A．CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝725.76 kJ·mol－1
B．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)
ΔH＝－1 451.52 kJ·mol－1
C．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)
ΔH＝－725.76 kJ·mol－1
D．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)
ΔH＝1 451.52 kJ·mol－1
答案 B
解析 甲醇燃烧是一个放热反应，ΔH<0，故A、D项错误；在298 K、100 kPa的条件下，1 mol CH3OH(l)燃烧生成CO2(g)和液态水时放出的热量为×32 g＝725.76 kJ，故2 mol CH3OH(l)燃烧放出的热量为1 451.52 kJ，故B项正确。
4．已知：H2(g)＋O2(g)===H2O(g)，反应过程中能量变化如图所示，则：
(1)a、b、c分别代表什么意义？
a________________________________________________________________________；
b________________________________________________________________________；
c________________________________________________________________________。
(2)该反应是__________反应(填“吸热”或“放热”)，ΔH______0(填“>”或“<”)。
答案 (1)旧键断裂吸收的能量 生成新键放出的能量
反应热 (2)放热 <
解析 (1)H2(g)和O2(g)与2H(g)和O(g)之间的能量差是H2(g)―→2H(g)和O2(g)―→O(g)过程中断开H—H键和O===O键需吸收的能量和。所以a代表旧键断裂吸收的能量，b代表新键生成放出的能量，c则代表断键所吸收的能量与成键所释放的能量之差，即反应热。
(2)由图可知该反应中反应物总能量大于生成物总能量，所以该反应为放热反应，ΔH<0。
[基础过关]
一、放热反应和吸热反应
1．下列说法不正确的是( )
A．化学反应除了生成新物质外，还伴随着能量的变化
B．对于ΔH>0的反应，反应物的总能量小于生成物的总能量
C．放热反应都不需要加热就能发生
D．吸热反应在一定条件(如常温、加热等)下能发生
答案 C
解析 化学反应中既有物质变化，又有能量变化，A正确；ΔH>0的反应为吸热反应，则反应物的总能量小于生成物的总能量，B正确；有些放热反应需要加热或点燃才能引发，C错误；有些吸热反应如Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl在常温下就能反应，D正确。
2．下列反应属于吸热反应的是( )
A．炭燃烧生成一氧化碳
B．中和反应
C．锌粒与稀硫酸反应制取H2
D．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应
答案 D
解析 物质燃烧、酸碱中和、金属与水或酸的置换反应都属于放热反应。
3．下列变化一定为放热的化学反应的是( )
A．H2O(g)===H2O(l)放出44 kJ热量
B．ΔH>0的化学反应
C．形成化学键时共放出能量862 kJ的化学反应
D．能量变化如图所示的化学反应
答案 D
解析 化学反应放热还是吸热，取决于H(生成物)与H(反应物)的相对大小。若H(生成物)>H(反应物)，则反应吸热，反之放热。A项H2O(g)===H2O(l)为物理变化；B项ΔH>0，即H(生成物)>H(反应物)，反应吸收热量；C项无法确定反应放热还是吸热；D项，由图可知H(生成物)二、反应热、反应焓变
4．下列说法中正确的是( )
A．焓变是指1 mol物质参加反应时的能量变化
B．反应放热时，ΔH>0；反应吸热时，ΔH<0
C．在一个确定的化学反应关系中，反应物的总焓与生成物的总焓一定不同
D．在一个确定的化学反应关系中，反应物的总焓总是高于生成物的总焓
答案 C
解析 放热反应的ΔH<0，吸热反应的ΔH>0；在一个确定的化学反应关系中，反应物的总焓不一定高于生成物的总焓；反应焓变是指在恒压条件下，化学反应的反应热，不仅是 1 mol 物质参加反应时的能量变化。
5．已知2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1，则下列关于方程式2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)的ΔH的说法中正确的是( )
A．方程式中的化学计量数表示分子数
B．该反应ΔH大于零
C．该反应ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
D．可表示36 g水分解时的热效应
答案 B
解析 在书写热化学方程式时，若反应物和生成物对换，则ΔH的符号变化，数值不变，故B正确，C不正确；D项未注明水是液态。
6．在相同条件下，下列两个反应放出的热量分别用ΔH1和ΔH2表示：
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2
则( )
A．ΔH2>ΔH1 B．ΔH1>ΔH2
C．ΔH1＝ΔH2 D．无法确定
答案 B
解析 气态水液化时释放能量，放热越少，ΔH越大。
7.科学家已获得了极具理论研究意义的N4分子，其结构为正四面体(如图所示)，与白磷分子相似。已知断裂1 mol N—N键吸收193 kJ热量，断裂1 mol N≡N键吸收941 kJ热量，则( )
A．N4的熔点比P4高
B．1 mol N4气体转化为N2时要吸收724 kJ能量
C．N4是N2的同系物
D．1 mol N4气体转化为N2时要放出724 kJ能量
答案 D
解析 N4与白磷(P4)结构相似，均为分子晶体，由于N4相对分子质量小于P4，故其分子间作用力弱于P4，其熔点低于P4，A错；N4与N2互为同素异形体，而不是同系物，则C错；从结构图中可看出，一个N4分子中含有6个N—N键，根据N4(g)===2N2(g) ΔH，有ΔH＝6×193 kJ·mol－1－2×941 kJ·mol－1＝－724 kJ·mol－1，故B项错误，D项正确。
三、热化学方程式
8．已知：H2(g)＋F2(g)===2HF(g) ΔH＝－270 kJ·mol－1，下列说法正确的是( )
A．2 L氟化氢气体分解成1 L氢气与1 L氟气吸收270 kJ热量
B．1 mol氢气与1 mol氟气反应生成2 mol液态氟化氢放出的热量小于270 kJ
C．在相同条件下，1 mol氢气与1 mol氟气的能量总和大于2 mol氟化氢气体的能量
D．1个氢气分子与1个氟气分子反应生成2个氟化氢气体分子放出270 kJ热量
答案 C
解析 热化学方程式中ΔH的值与具体化学反应相对应，在反应中各物质前的计量数不再表示粒子数目，只表示物质的“物质的量”，故A、D错误；HF(g)→HF(l)会放出热量，故B项中放出热量应大于270 kJ，B错；因该反应放热，故C项正确。
9．由氢气和氧气反应生成1 mol水蒸气放出241.8 kJ的热量，1 g水蒸气转化为液态水放出2.45 kJ的热量，则下列热化学方程式书写正确的是( )
A．H2(g)＋O2(g)===H2O(l)
ΔH＝－285.9 kJ·mol－1
B．H2(g)＋O2(g)===H2O(l)
ΔH＝－241.8 kJ·mol－1
C．H2(g)＋O2(g)===H2O(l)
ΔH＝285.9 kJ·mol－1
D．H2(g)＋O2(g)===H2O(g)
ΔH＝241.8 kJ·mol－1
答案 A
解析 放热反应ΔH为“－”，C、D错；1 mol水蒸气转化为相同条件下的1 mol液态水时要放出44.1 kJ的热量，可求出ΔH为－285.9 kJ·mol－1，B错，故选A项。
10．根据热化学方程式：S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝a kJ·mol－1(a＝－297.2)。分析下列说法，其中不正确的是( )
A．S(s)在O2(g)中燃烧的反应是放热反应
B．S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝b kJ·mol－1，则a>b
C．1 mol SO2(g)所具有的能量低于1 mol S(s)与1 mol O2(g)所具有的能量之和
D．16 g固体硫在空气中充分燃烧，可吸收148.6 kJ的热量
答案 D
解析 由题中条件可知：反应的热效应ΔH＝a kJ·mol－1＝－297.2 kJ·mol－1，可知该反应为放热反应，故D错误。
[能力提升]
11．白磷与氧气可发生如下反应：P4＋5O2===P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为
P—P：a kJ·mol－1、P—O：b kJ·mol－1、P===O：c kJ·mol－1、O===O：d kJ·mol－1。
根据下图所示的分子结构和有关数据估算该反应的ΔH，其中正确的是( )
A．(6a＋5d－4c－12b) kJ·mol－1
B．(4c＋12b－6a－5d) kJ·mol－1
C．(4c＋12b－4a－5d) kJ·mol－1
D．(4a＋5d－4c－12b) kJ·mol－1
答案 A
解析 化学键断裂吸收的能量为(6a＋5d)kJ，化学键形成放出的能量为(12b＋4c)kJ。
12．已知断开1 mol H—H键吸收的能量为436 kJ，断开1 mol H—N键吸收的能量为391 kJ，根据化学方程式：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，则断开1 mol N≡N键吸收的能量是( )
A．431 kJ·mol－1 B．945.6 kJ·mol－1
C．649 kJ·mol－1 D．869 kJ·mol－1
答案 B
解析 由于化学反应中断键吸热，成键放热，ΔH＝反应物断键吸收的总能量－生成物成键释放的总能量，所以－92.4 kJ·mol－1＝436 kJ·mol－1×3＋E(N≡N)－2×391 kJ·mol－1×3，故E(N≡N)＝945.6 kJ·mol－1。
13．化学反应N2＋3H2===2NH3的能量变化如图所示，该反应的热化学方程式是( )
A．N2(g)＋3H2(g)===2NH3(l)
ΔH＝2(a－b－c)kJ·mol－1
B．N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)
ΔH＝2(b－a)kJ·mol－1
C.N2(g)＋H2(g)===NH3(l)
ΔH＝(b＋c－a)kJ·mol－1
D.N2(g)＋H2(g)===NH3(g)
ΔH＝(a＋b)kJ·mol－1
答案 A
解析 mol N2(g)与 mol H2(g)完全反应生成1 mol NH3(g)时放热(b－a)kJ，生成1 mol NH3(l)时放热(b＋c－a)kJ，故A正确。
14．根据下图所示，写出反应的热化学方程式并回答问题：
(1)反应过程①的热化学方程式：_____________________________________________；
(2)反应过程②的热化学方程式：_____________________________________________；
(3)Q与Q1的关系：Q_______Q1(填“大于”、“小于”或“等于”)。
答案 (1)A2(g)＋B2(g)===C(g) ΔH＝－Q kJ·mol－1
(2)C(g)===A2(g)＋B2(g) ΔH＝Q1 kJ·mol－1
(3)等于
解析 图中已清楚地指明两个反应的反应物、生成物和反应热，热化学方程式不难写，但两个反应互为逆反应，因此两反应的反应热数值相等，符号相反。
[拓展探究]
15．化学键的键能是原子间形成1 mol化学键(或其逆过程)时释放(或吸收)的能量。以下是部分共价键键能的数据：H—S：364 kJ·mol－1，S—S：266 kJ·mol－1，S===O：522 kJ·mol－1，H—O：464 kJ·mol－1。
(1)试根据这些数据计算下面这个反应的反应热：2H2S(g)＋SO2(g)===3S(s)＋2H2O(l) ΔH＝－Q kJ·mol－1，反应产物中的S实为S8，实际分子是一个8元环状分子(即)，则Q＝__________。
(2)标准状况下，将a L H2S与b L SO2混合进行上述反应，当a>2b时，反应放热______kJ·mol－1；当a<2b时，反应放热________kJ·mol－1。
(3)又已知H2O(l)===H2O(g) ΔH＝44 kJ·mol－1，试写出H2S和SO2反应生成H2O(g)的热化学方程式：
________________________________________________________________________。
答案 (1)154 (2)
(3)2H2S(g)＋SO2(g)===3S(s)＋2H2O(g)
ΔH＝－66 kJ·mol－1
解析 (1)反应可以改写成：2H2S(g)＋SO2(g)===S8(s)＋2H2O(l)，根据公式：ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和＝4×364 kJ·mol－1＋2×522 kJ·mol－1－3×266 kJ·mol－1－4×464 kJ·mol－1＝－154 kJ·mol－1。
(2)当a>2b时，H2S过量应依据SO2的量计算；当a<2b时，SO2过量应依据H2S的量计算。
(3)1 mol液态水变成气态水需吸热44 kJ，若2 mol液态水变成气态水时则吸热88 kJ。则由第(1)问可知生成H2O(g)时共放热(154－88)kJ＝66 kJ。
课件24张PPT。高中化学精品课件 ? 选修 化学反应原理第1章 化学反应与能量转化第1节 化学反应的热效应第2课时 焓变 热化学方程式本节知识目录焓变
热化学方程式 学习目标定位1.熟知能量转化形式及反应热和焓变的含义、吸热反应和放热反应的本质。
2.学会热化学方程式的书写与应用。学习重难点：吸热反应和放热反应的本质。知识回顾温故追本溯源·推陈方可知新吸收 释放 吸收 释放 放热反应 吸热反应 > < 放热反应 吸热反应 知识回顾温故追本溯源·推陈方可知新2. 反应热是当化学反应在一定 下进行时，反应 的热量。
对于一个给定的化学反应，其反应热与反应物的_______________________
_______________________________有关。温度吸收或释放物质的量、状态及反应条件(如温度、压强、溶液的浓度等)学习探究基础自学落实·重点互动探究436 kJ 243 kJ 862 kJ 183 kJ 243 kJ·mol-1
436 kJ·mol-1431 kJ·mol-1
Cl2H2431 kJ·mol-1
HClHClClHE放出=（431 +431）kJ·mol-1
E吸收= （243+436） kJ·mol-1差值183 kJ 是在恒压条件下进行的化学反应的热效应 。学习探究 (即：化学反应中生成物所具有的焓与反应物所具有的焓之差。)2． 焓、焓变的概念(1)焓(2)焓变基础自学落实·重点互动探究是用来描述物质所具有的能量的物理量，符号为H。符号是ΔH，单位是kJ·mol－1或J·mol－1。学习探究基础自学落实·重点互动探究答案 对等压条件下的化学反应，假定反应中物质的能量变化全部是热能，则该反应的反应热就等于反应前后物质的焓变，数学表达式Qp＝ΔH(Qp表示在等压条件下化学反应的反应热)。(1)焓变(ΔH)与反应热(Q)关系如何？3． 问题思考与讨论学习探究由于反应时吸收环境能量而使反应体系的能量升高 ，故ΔH>0，即ΔH为＋。(2)焓变(ΔH)与吸热反应、放热反应有怎样的关系？ 由于反应后放出热量(释放给环境)而使反应体系的能量降低 ，故ΔH < 0，即ΔH为－。②放热反应①吸热反应指反应完成时，生成物释放的总能量大于反应物吸收的总能量的反应。指反应完成时，生成物释放的总能量小于反应物吸收的总能量的反应。基础自学落实·重点互动探究学习探究归纳总结基础自学落实·重点互动探究学习探究由图可知，B＋C的能量高于A的能量，则反应B＋C―→A一定是放热反应；反之，A―→B＋C则是吸热反应。根据能量守恒定律，两反应的反应热在数值上相等，符号相反。D 基础自学落实·重点互动探究 本题考查化学反应中的能量变化，学习探究基础自学落实·重点互动探究C 学习探究基础自学落实·重点互动探究(3)在方程式的右边注明了ΔH的正负号、数值及单位。(1)指明了反应时的温度和压强 ;若在298 K、100 kPa时进行的反应，可以不注明。(2)用括号注明了各物质反应时的状态;s(固体)、l(液体)、g(气体)或aq(溶液)。“+” 表示吸热,常省略
“-”表示放热表示反应热的大小表示对于给定形式的化学反应，以各物质的化学计量数计量其物质的量时，发生反应所吸收或放出的热量学习探究基础自学落实·重点互动探究2．热化学方程式的概念及意义(2)热化学方程式的意义：(1)热化学方程式是表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化，还说明了物质的“量”与“能量”之间的数量关系。学习探究基础自学落实·重点互动探究(5)化学计量数改变，ΔH要相应改变；逆反应的ΔH数值与正反应的相等 、
符号相反 。3．热化学方程式的书写方法要求2H2 ＋ O2 ==2H2OΔH＝－571.6 kJ·mol－1（g）（g）（l）(1)遵循一般化学方程式的书写规则(一般不写反应条件)。(2)在右端注明热量的变化：吸热反应，ΔH>0 ；放热反应，ΔH<0 。(3)要注明反应物和生成物的聚集状态 。(4)化学计量数只表示物质的量，因此可以是分数 ，也可以是整数 。学习探究归纳总结基础自学落实·重点互动探究热化学方程式与普通化学方程式的区别 无 必须注明(正号常省略) 不要求注明 是整数，既表示微粒个数又表示该物质的物质的量 可以是整数也可以是分数，只表示该物质的物质的量 必须在分子式后注明 表明了化学反应中的物质变化 原子守恒 不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化 原子守恒和能量守恒 学习探究基础自学落实·重点互动探究1 mol 1 mol 液态水 放出学习探究基础自学落实·重点互动探究N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)ΔH＝－92.2 kJ·mol－1(3)1 mol Cu(s)与适量O2(g)起反应，生成CuO(s)，放出157 kJ热量。4.依据事实，写出下列反应的热化学方程式。22学习探究基础自学落实·重点互动探究
自我检测12检测学习效果·体验成功快乐34D 自我检测检测学习效果·体验成功快乐 该反应为放热反应，其焓变为负值小于零。书写热化学方程式要注明物质的聚集状态及ΔH的正负号、数值及单位。D 1234自我检测检测学习效果·体验成功快乐1234B自我检测检测学习效果·体验成功快乐1234反应热 旧化学键断裂吸收的能量新化学键形成放出的能量 < 放热(2)由图可知该反应中反应物总能量大于生成物总能量，所以该反应为放热反应，ΔH<0。断键成键本讲内容结束
请完成课时作业
第3课时 反应焓变的计算
[目标要求] 1.了解盖斯定律及其意义。2.能运用盖斯定律进行有关反应热的计算。
盖斯定律
1．内容
化学反应的焓变只与反应的始态和终态有关，与反应的途径无关。一个化学反应无论是一步完成还是分几步完成，其反应焓变都是一样的。如图所示：
ΔH＝ΔH1＋ΔH2或ΔH＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5。
2．科学意义
对于无法或较难通过实验测得反应焓变的反应，可应用盖斯定律计算求得。
3．应用
若一个化学方程式可由几个化学方程式相加减而得到，则该化学反应的焓变即为这几个化学反应焓变的代数和。
知识点一 盖斯定律的应用
1．已知：H2O(g)===H2O(l) ΔH＝Q1 kJ·mol－1
C2H5OH(g)===C2H5OH(l) ΔH＝Q2 kJ·mol－1
C2H5OH(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g) ΔH＝Q3 kJ·mol－1
若使46 g酒精液体完全燃烧，最后恢复到室温，则放出的热量为( )
A．(Q1＋Q2＋Q3) kJ B．0.5(Q1＋Q2＋Q3) kJ
C．(0.5Q1－1.5Q2＋0.5Q3) kJ D．－(3Q1－Q2＋Q3) kJ
答案 D
解析 由盖斯定律和题意可得，乙醇燃烧的热化学方程式：C2H5OH(l)＋3O2(g)===
2CO2(g)＋3H2O(l) ΔH＝(3Q1－Q2＋Q3) kJ·mol－1，故放出的热量为－(3Q1－Q2＋Q3) kJ。
2．同素异形体相互转化的反应热相当小而且转化速率较慢，有时还很不完全，测定反应热很困难。现在可根据盖斯提出的“不管化学过程是一步完成或分几步完成，这个总过程的热效应是相同的”观点来计算反应热。已知：
P4(白磷，s)＋5O2(g)===P4O10(s) ΔH1＝－2 983.2 kJ·mol－1①
P(红磷，s)＋O2(g)===P4O10(s) ΔH2＝－738.5 kJ·mol－1②
则白磷转化为红磷的热化学方程式为____________________________。相同状况下，能量状态较低的是________；白磷的稳定性比红磷________(填“高”或“低”)。
答案 P4(白磷，s)===4P(红磷，s) ΔH＝－29.2 kJ·mol－1 红磷 低
解析 ①－②×4得P4(白磷，s)===4P(红磷，s) ΔH＝ΔH1－4ΔH2＝(－2 983.2＋4×
738.5) kJ·mol－1＝－29.2 kJ·mol－1，白磷转化为红磷是放热反应，所以反应物的能量大于生成物的能量，故生成物红磷的能量低，白磷的稳定性比红磷低(能量越低越稳定)。
知识点二 反应热计算
3．已知葡萄糖的燃烧热是ΔH＝－2 840 kJ·mol－1，当它氧化生成1 g液态水时放出的热
量是( )
A．26.3 kJ B．51.9 kJ C．155.8 kJ D．467.3 kJ
答案 A
解析 葡萄糖燃烧的热化学方程式是
C6H12O6(s)＋6O2(g)===6CO2(g)＋6H2O(l)
ΔH＝－2 840 kJ·mol－1
据此建立关系式 6H2O ～ ΔH
6×18 g 2 840 kJ
1 g x
解得x＝＝26.3 kJ，A选项符合题意。
4．在一定条件下，充分燃烧一定量的丁烷放出热量为Q kJ(Q>0)，经测定完全吸收生成的CO2需消耗 5 mol·L－1的KOH溶液100 mL，恰好生成正盐，则此条件下反应C4H10(g)＋
O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(g)的ΔH为( )
A．8Q kJ·mol－1 B．16Q kJ·mol－1 C．－8Q kJ·mol－1 D．－16Q kJ·mol－1
答案 D
解析 建立关系式：
C4H10 ～ 4CO2 ～ 8KOH ～ ΔH
1 mol 4 mol 8 mol ΔH
5 mol·L－1×0.1 L QkJ
则ΔH＝－＝－16Q kJ·mol－1。
练基础落实
1．根据以下3个热化学方程式
2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－Q1 kJ·mol－1
2H2S(g)＋O2(g)===2S(s)＋2H2O(l) ΔH＝－Q2 kJ·mol－1
2H2S(g)＋O2(g)===2S(s)＋2H2O(g) ΔH＝－Q3kJ·mol－1
判断Q1、Q2、Q3三者关系正确的是( )
A．Q1>Q2>Q3 B．Q1>Q3>Q2 C．Q3>Q2>Q1 D．Q2>Q1>Q3
答案 A
2．已知25℃、100 kPa条件下：
4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s) ΔH＝－2 834.9 kJ·mol－1
4Al(s)＋2O3(g)===2Al2O3(s) ΔH＝－3 119.1 kJ·mol－1
由此得出的正确结论是( )
A．等质量的O2比O3能量低，由O2变为O3为吸热反应
B．等质量的O2比O3能量低，由O2变为O3为放热反应
C．O3比O2稳定，由O2变为O3为吸热反应
D．O2比O3稳定，由O2变为O3为放热反应
答案 A
解析 将两个热化学方程式，经叠加处理得：3O2(g)＝2O3(g) ΔH＝284.2 kJ·mol－1，
所以O2变为O3的反应是吸热反应，O2的能量低，O2更稳定。
3．能源问题是人类社会面临的重大课题，H2、CO、CH3OH都是重要的能源物质，它们的燃烧热依次为－285.8 kJ·mol－1、－282.5 kJ·mol－1、－726.7 kJ·mol－1。已知CO和H2在一定条件下可以合成甲醇CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l)。则CO与H2反应合成甲醇的热化学方程式为( )
A．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l) ΔH＝－127.4 kJ·mol－1
B．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l) ΔH＝127.4 kJ·mol－1
C．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) ΔH＝－127.4 kJ·mol－1
D．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) ΔH＝127.4 kJ·mol－1
答案 A
解析 根据题给三种物质的燃烧热可以写出：
H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH1＝－285.8 kJ·mol－1①
CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－282.5 kJ·mol－1②
CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH3＝－726.7 kJ·mol－1③
运用盖斯定律进行计算，即①×2＋②－③可得：CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l) ΔH＝2ΔH1＋ΔH2－ΔH3＝2×(－285.8 kJ·mol－1)＋(－282.5 kJ·mol－1)－(－726.7 kJ·mol－1)＝－127.4 kJ·mol－1。
4．在100 g碳不完全燃烧所得气体中，CO和CO2的体积比为1∶2，已知：
C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH1＝－110.35 kJ·mol－1①
CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－282.57 kJ·mol－1②
则与100 g碳完全燃烧相比，损失的热量是( )
A．392.92 kJ B．2 489.42 kJ C．784.92 kJ D．3 274.3 kJ
答案 C
解析 根据题意，100 g碳不完全燃烧得到CO气体的物质的量为×＝ mol，由热化学方程式②可知，1 mol CO燃烧生成CO2放出282.57 kJ的热量，则可求得损失的热量是 mol×282.57 kJ·mol－1＝784.92 kJ。
练方法技巧
5．燃烧热是指1 mol可燃物充分燃烧生成稳定氧化物时放出的热量。已知H2(g)、C2H4(g)和C2H5OH(l)的燃烧热分别是－285.8 kJ·mol－1、－1 411.0 kJ·mol－1和－1 366.8 kJ·mol－1，则由C2H4(g)和H2O(l)反应生成C2H5OH(l)的ΔH为( )
A．－44.2 kJ·mol－1 B．44.2 kJ·mol－1
C．－330 kJ·mol－1 D．330 kJ·mol－1
答案 A
解析 解决本题要抓住两点：燃烧热的意义和盖斯定律。合理运用方程式的加减进行计算，注意改变反应方向时相应的反应热的符号也要改变。
依据题意：
①H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1，
②C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－1 411.0 kJ·mol－1，
③C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l) ΔH＝－1 366.8 kJ·mol－1，
则后两个方程式相减，便得到
C2H4(g)＋H2O(l)===C2H5OH(l) ΔH＝－44.2 kJ·mol－1。
6．比较下列各组热化学方程式中ΔH的大小关系。
(1)S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1
S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2
ΔH1______ΔH2
(2)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH1
CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH2
ΔH1______ΔH2
(3)煤作为燃料有两种途径：
途径1——直接燃烧
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1<0
途径2——先制水煤气
C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH2>0
再燃烧水煤气：
2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH3<0
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH4<0
ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4的关系式是______________________________________。
答案 (1)> (2)< (3)ΔH1＝ΔH2＋(ΔH3＋ΔH4)
解析 ①反应热的大小与反应物、生成物的状态有关，与反应物的多少有关。
②比较ΔH时，应包括符号，对于放热反应，热值越大，ΔH越小。
7．化学反应中的能量变化，是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同所致。
(1)键能也可以用于估算化学反应的反应热(ΔH)。下表是部分化学键的键能数据：
化学键
P－P
P－O
O===O
P===O
键能/kJ·mol－1
172
335
498
X
已知白磷的燃烧热为－2 378.0 kJ·mol－1，白磷完全燃烧的产物结构如图所示，则上表中X＝____________。
(2)1840年，俄国化学家盖斯在分析了许多化学反应热效应的基础上，总结出一条规律：“一个化学反应，不论是一步完成，还是分几步完成，其总的热效应是完全相同的。”这个规律被称为盖斯定律。有些反应的反应热虽然无法直接测得，但可以利用盖斯定律间接计算求得。
①已知：
C(石墨)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1①
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2＝－571.6 kJ·mol－1②
2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH3＝－2 599.2 kJ·mol－1③
则由C(石墨)和H2(g)反应生成1 mol C2H2(g)的焓变为____________。
②已知3.6 g碳在6.4 g的氧气中燃烧，至反应物耗尽，并放出x kJ热量。已知单质碳的燃烧热为y kJ·mol－1，则1 mol C与O2反应生成CO的反应热ΔH为__________。
答案 (1)470 (2)①226.8 kJ·mol－1 ②－(5x－0.5y)kJ·mol－1
解析 (1)由反应P4＋5O2===P4O10，可知由ΔH＝6P－P＋5O===O－(4P===O＋12P－O)可求得P===O的键能；(2)关键是理解信息，由盖斯定律可知，一个反应的焓变仅与反应的起始状态和反应的最终状态有关，而与反应的途径无关。①可用方程式的加减处理，方程式①×2＋方程式②×－方程式③×，得ΔH＝ΔH1×2＋ΔH2×－ΔH3×。
练综合拓展
8．根据盖斯定律计算：已知金刚石和石墨分别在氧气中完全燃烧的热化学方程式为C(金刚石，s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－395.41 kJ·mol－1，C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH2＝－393.51 kJ·mol－1，则金刚石转化为石墨时的热化学方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
由此看来更稳定的碳的同素异形体为__________。若取金刚石和石墨的混合晶体共1 mol在O2中完全燃烧，产生热量为Q kJ，则金刚石和石墨的物质的量之比为_____________
_________(用含Q的代数式表示)。
答案 C(金刚石，s)===C(石墨，s)
ΔH＝－1.90 kJ·mol－1 石墨
解析 由盖斯定律，要得到金刚石和石墨的转化关系，可将两个热化学方程式相减即得：
C(金刚石，s)===C(石墨，s) ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝－395.41 kJ·mol－1＋393.51 kJ·mol－1＝－1.90 kJ·mol－1。
即C(金刚石，s)===C(石墨，s) ΔH＝－1.90 kJ·mol－1
可见金刚石转化为石墨放出热量，说明石墨的能量更低，较金刚石稳定。
由十字交叉法：Q金刚石 395.41石墨 393.51Q－393.51395.41－Q可得两者的物质的量之比。
9．将煤转化为水煤气的主要化学反应为C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)；C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃烧的热化学方程式为：
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ·mol－1
H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝－242.0 kJ·mol－1
CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－283.0 kJ·mol－1
请回答：
(1)根据以上数据，写出C(s)与水蒸气反应的热化学反应方程式：________________________________________________________________________。
(2)比较反应热数据可知，1 mol CO(g)和1 mol H2(g)完全燃烧放出的热量之和比1 mol C(s)完全燃烧放出的热量多。甲同学据此认为“煤转化为水煤气可以使煤燃烧放出更多的热量”；乙同学根据盖斯定律做出下列循环图：
并据此认为“煤转化为水煤气再燃烧放出的热量与煤直接燃烧放出的热量相等”。
请分析：甲、乙两同学观点正确的是__________(填“甲”或“乙”)；判断的理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)将煤转化为水煤气作为燃料和煤直接燃烧相比有很多优点，请列举其中的两个优点：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)水煤气不仅是优良的气体燃料，也是重要的有机化工原料。CO和H2在一定条件下可以合成：①甲醇 ②甲醛 ③甲酸 ④乙酸。试分析当CO和H2按1∶1的体积比混合反应，合成上述________(填序号)物质时，可以满足“绿色化学”的要求，完全利用原料中的原子，实现零排放。
答案 (1)C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)
ΔH＝131.5 kJ·mol－1
(2)乙 甲同学忽略了煤转化为水煤气要吸收热量(或ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，且ΔH2>0)
(3)①减少污染 ②燃烧充分 ③方便运输(任选两个作答)
(4)②④
解析 根据盖斯定律将方程式合并即可得C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝131.5 kJ·mol－1，由此可知煤转化成水煤气是吸热反应，而甲正是忽略了这个问题，才误认为“煤转化成水煤气可以使煤燃烧放出更多的热量”。CO和H2按1∶1反应合成物质时，可达到零排放，符合“绿色化学”的要求，则合成的物质的最简式应满足CH2O，则②、④符合。
第3课时 反应焓变的计算
[学习目标定位] 1.知道盖斯定律的内容，能用盖斯定律进行有关焓变的简单计算。2.学会有关焓变计算的方法技巧，进一步提高化学计算的能力。
1．(1)化学反应的反应热可分为燃烧热和中和热，其概念分别是
①燃烧热是298 K、100 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量。
②中和热是酸碱稀溶液发生中和反应生成1 mol水时放出的热量。
(2)根据概念判断下列ΔH表示物质燃烧热的是④；表示物质中和热的是⑤(填序号)。
①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH1
②C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH2
③CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH3
④C6H12O6(s)＋6O2(g)===6CO2(g)＋6H2O(l) ΔH4
⑤NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l) ΔH5
⑥2NaOH(aq)＋H2SO4(aq)===Na2SO4(aq)＋2H2O(l) ΔH6
2．已知热化学方程式：N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－534 kJ·mol－1
(1)该反应是放热(填“放热”或“吸热”)反应，判断的依据是ΔH为负值。
(2)当反应的热量变化为2 136 kJ时，参加反应的N2H4质量是128_g。
3．充分燃烧一定量的丁烷放出的热量为161.9 kJ，生成的CO2恰好与5 mol·L－1 100 mL KOH溶液完全反应生成正盐，则燃烧1 mol丁烷放出的热量为2_590.4_kJ。
4．氢气燃烧时耗氧量小，发热量大。已知碳和氢气燃烧热的热化学方程式为
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ·mol－1
H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1
试通过计算说明等质量的氢气和碳燃烧时产生热量的比是4.36∶1。
探究点一 盖斯定律
1．同素异形体相互转化的反应焓变相当小而且转化速率较慢，有时还很不完全，测定反应焓变很困难。现在可根据盖斯提出的“不管化学过程是一步完成或分几步完成，这个总过程的热效应是相同的”观点来计算焓变。已知
P4(白磷，s)＋5O2(g)===P4O10(s)
ΔH1＝－2 983.2 kJ·mol－1①
P(红磷，s)＋O2(g)===P4O10(s)
ΔH2＝－738.5 kJ·mol－1②
则白磷转化为红磷的热化学方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
相同状况下，能量状态较低的是____________；白磷的稳定性比红磷________(填“高”或“低”)。
答案 P4(白磷，s)===4P(红磷，s) ΔH＝－29.2 kJ·mol－1 红磷 低
解析 根据已知条件可以虚拟如下过程：
根据盖斯定律
ΔH＝ΔH1＋(－ΔH2)×4＝－2 983.2 kJ·mol－1＋738.5 kJ·mol－1×4＝－29.2 kJ·mol－1
同种元素的不同单质(即同素异形体)具有不同的能量，因此涉及书写此类单质的热化学方程式时，不仅要注明单质的聚集状态，而且应注明同素异形体的名称。
所以白磷转化为红磷的热化学方程式为
P4(白磷，s)===4P(红磷，s) ΔH＝－29.2 kJ·mol－1
同素异形体相互转化的反应中，若正反应放热，则生成物稳定；若正反应吸热，则反应物稳定。即本身所具有的能量越高越活泼，本身所具有的能量越低越稳定。红磷能量较低，白磷能量较高，稳定性较低。
2．盖斯定律的内容：不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反应焓变是相同的。或者说，化学反应的反应焓变只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。
3．盖斯定律的应用方法
(1)“虚拟路径”法
若反应物A变为生成物D，可以有两个途径：
①由A直接变成D，反应焓变为ΔH；
②由A经过B变成C，再由C变成D，每步的反应焓变分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3。
如图所示：
则有ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。
(2)加合法
运用所给热化学方程式通过加减乘除的方法得到所求的热化学方程式。
[归纳总结]
1．解题思路
2．应用盖斯定律计算反应焓变的方法
(1)热化学方程式同乘以某一个数时，反应焓变数值也必须乘上该数。
(2)热化学方程式相加减时，同种物质之间可相加减，反应焓变也随之相加减。
(3)将一个热化学方程式左右颠倒时，ΔH的符号必须随之改变(正号常省略)。
[活学活用]
1．已知：C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH。
上述反应在O2供应充分时，可继续燃烧生成CO2；O2供应不充分时，虽可生成CO，但同时还部分生成CO2。因此该反应的ΔH无法直接测得。但是下述两个反应的ΔH却可以直接测得：
(1)C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1
(2)CO(g)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH2＝－283.0 kJ·mol－1
根据盖斯定律，就可以计算出欲求反应的ΔH。
分析上述两个反应的关系，即知：
ΔH＝________________。
则C(s)与O2(g)生成CO(g)的热化学方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 ΔH1－ΔH2 C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH＝－110.5 kJ·mol－1
解析 根据已知条件，可以虚拟如下过程：
由盖斯定律可知ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－110.5 kJ·mol－1
热化学方程式是C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH＝－110.5 kJ·mol－1。
2．在298 K、100 kPa时，已知：
2H2O(g)===O2(g)＋2H2(g) ΔH1
Cl2(g)＋H2(g)===2HCl(g) ΔH2
2Cl2(g)＋2H2O(g)===4HCl(g)＋O2(g) ΔH3
则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是( )
A．ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2
B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2
C．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2
D．ΔH3＝ΔH1－ΔH2
答案 A
解析 第三个方程式可由第二个方程式乘以2与第一个方程式相加得到，由盖斯定律可知ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2。
探究点二 反应焓变的计算
1．100 g碳粉燃烧所得气体中，CO占体积、CO2占体积，且
C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH＝－110.35 kJ·mol－1
CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－282.57 kJ·mol－1
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－392.92 kJ·mol－1
与这些碳完全燃烧相比较，损失的热量是
________________________________________________________________________。
答案 784.92 kJ
解析 碳粉完全燃烧可分两步，先生成CO时放热，CO再生成CO2放热，总热量即为完全燃烧放出的热量，因此不完全燃烧与完全燃烧相比，损失的热量就是生成的CO燃烧放出的热量。
CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－282.57 kJ·mol－1
1 mol 282.57 kJ
(100/12)×1/3 mol Q
Q＝784.92 kJ。
2．已知：
(1)Zn(s)＋O2(g)===ZnO(s)
ΔH＝－348.3 kJ·mol－1
(2)2Ag(s)＋O2(g)===Ag2O(s)
ΔH＝－31.0 kJ·mol－1
则Zn(s)＋Ag2O(s)===ZnO(s)＋2Ag(s)的ΔH等于__________。
答案 －317.3 kJ·mol－1
解析 根据盖斯定律，将反应(1)－(2)即可得到相应的反应，ΔH＝－348.3 kJ·mol－1－(－31.0 kJ·mol－1)＝－317.3 kJ·mol－1。
[归纳总结]
有关反应焓变计算的依据
(1)热化学方程式与数学上的方程式相似，可以移项同时改变正负号；各项的化学计量数包括ΔH的数值可以同时扩大或缩小相同的倍数。
(2)根据盖斯定律，可以将两个或两个以上的热化学方程式包括其ΔH相加或相减，得到一个新的热化学方程式。
(3)可燃物完全燃烧产生的热量＝可燃物的物质的量×其燃烧热。
(4)根据反应物和生成物的键能，ΔH＝反应物的键能和－生成物的键能和。
[活学活用]
3．氢气、一氧化碳、辛烷、甲烷燃烧的热化学方程式分别为
H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1
CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－283.0 kJ·mol－1
C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)
ΔH＝－5 518 kJ·mol－1
CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－890.3 kJ·mol－1。
相同质量的氢气、一氧化碳、辛烷、甲烷完全燃烧时，放出热量最少的是( )
A．H2 B．CO C．C8H18 D．CH4
答案 B
解析 题中各ΔH对应的可燃烧物的物质的量为1 mol，把它们的ΔH值换算成1 g可燃物燃烧放出的热量(即ΔH/M)即可比较。
4．键能是指在298 K、1.00×105 Pa条件下，将1 mol理想气体分子AB拆开为中性气态原子A和B时所需要的能量。已知键能：H—H为436 kJ·mol－1；Cl—Cl为243 kJ·mol－1；H—Cl为431 kJ·mol－1。下列说法中不正确的是( )
A．1 mol H2中的化学键断裂时需要吸收436 kJ能量
B．2 mol HCl分子中的化学键形成时要释放862 kJ能量
C．此反应的热化学方程式为
H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝183 kJ·mol－1
D．此反应的热化学方程式为
H2(g)＋Cl2(g)===HCl(g)
ΔH＝－91.5 kJ·mol－1
答案 C
解析 由键能可知，每摩尔HH键断开需要吸收436 kJ 的能量，每摩尔ClCl键断开需要吸收 243 kJ 能量，每摩尔HCl 键形成会放出431 kJ 的能量，由此可知A、B说法正确；同时根据热化学方程式的书写要求，每摩尔反应的反应热为436 kJ·mol－1＋243 kJ·mol－1－431 kJ·mol－1×2＝－183 kJ·mol－1，则每 摩尔反应的反应热为＝－91.5 kJ·mol－1，该反应为放热反应，ΔH为负，故C项的说法错误，D项的说法正确。
1．下列关于盖斯定律描述不正确的是( )
A．化学反应的反应焓变不仅与反应体系的始态和终态有关，也与反应的途径有关
B．盖斯定律遵守能量守恒定律
C．利用盖斯定律可间接计算通过实验难测定的反应的反应焓变
D．利用盖斯定律可以计算有副反应发生的反应的反应焓变
答案 A
解析 化学反应的反应焓变与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关。
2．已知热化学方程式：
C(金刚石，s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1①
C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2②
C(石墨，s)===C(金刚石，s) ΔH3＝1.9 kJ·mol－1③
下列说法正确的是( )
A．石墨转化成金刚石的反应是吸热反应
B．金刚石比石墨稳定
C．ΔH3＝ΔH1－ΔH2
D．ΔH1>ΔH2
答案 A
解析 由方程式③中ΔH3＝1.9 kJ·mol－1>0得出石墨比金刚石稳定，故A项对，B项错；C项中正确结论应为ΔH3＝ΔH2－ΔH1；ΔH1与ΔH2均小于零，石墨具有的能量低于金刚石，故都生成CO2时ΔH1<ΔH2，D项错。
3．已知H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－184.6 kJ·mol－1，则反应HCl(g)===H2(g)＋Cl2(g)的ΔH为( )
A．184.6 kJ·mol－1
B．－92.3 kJ·mol－1
C．－369.2 kJ·mol－1
D．92.3 kJ·mol－1
答案 D
解析 据两热化学方程式的关系可知ΔH＝－(－184.6 kJ·mol－1)×＝92.3 kJ·mol－1，D正确。
4．已知热化学方程式：
H2O(g)===H2(g)＋O2(g) ΔH＝241.8 kJ·mol－1
H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1
当1 g液态水变为水蒸气时，其热量变化是( )
A．ΔH＝88 kJ·mol－1
B．ΔH＝2.44 kJ·mol－1
C．ΔH＝－4.98 kJ·mol－1
D．ΔH＝－44 kJ·mol－1
答案 B
解析 将两式相加得到H2O(g)===H2O(l) ΔH＝－44 kJ·mol－1，所以每1 g液态水变成水蒸气需要吸收的热量为 kJ≈2.44 kJ。
5．已知：
Fe2O3(s)＋C(s)===CO2(g)＋2Fe(s)
ΔH1＝234.1 kJ·mol－1(1)
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－393.5 kJ·mol－1(2)
则2Fe(s)＋O2(g)===Fe2O3(s)的ΔH3是( )
A．－824.4 kJ·mol－1 B．－627.6 kJ·mol－1
C．－744.7 kJ·mol－1 D．－169.4 kJ·mol－1
答案 A
解析 由盖斯定律可知：×(2)－(1)得2Fe(s)＋O2(g)===Fe2O3(s)，所以ΔH＝×(－393.5 kJ·mol－1)－234.1 kJ·mol－1＝－824.35 kJ·mol－1≈－824.4 kJ·mol－1。
6．已知：Na2CO3·10H2O(s)===Na2CO3(s)＋10H2O(g)
ΔH1＝532.36 kJ·mol－1
Na2CO3·10H2O(s)===Na2CO3·H2O(s)＋9H2O(g)
ΔH2＝473.63 kJ·mol－1
写出Na2CO3·H2O脱水反应的热化学方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 Na2CO3·H2O(s)===Na2CO3(s)＋H2O(g)
ΔH＝58.73 kJ·mol－1
解析 通过观察两个热化学方程式，可将两式相减，从而得到Na2CO3·H2O(s)===Na2CO3(s)＋H2O(g)。故ΔH＝ΔH1－ΔH2＝532.36 kJ·mol－1－473.63 kJ·mol－1＝58.73 kJ·mol－1。
[基础过关]
一、由反应焓变比较物质的稳定性
1．化学反应：C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH1<0
CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2<0
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH3<0；
下列说法中不正确的是(相同条件下)( )
A．56 g CO和32 g O2所具有的总能量大于88 g CO2所具有的总能量
B．12 g C所具有的能量一定大于28 g CO所具有的能量
C．ΔH1＋ΔH2＝ΔH3
D．将两份质量相等的碳燃烧，生成CO2的反应比生成CO的反应放出的热量多
答案 B
解析 A项由CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2<0得2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝2ΔH2<0，为放热反应，说明56 g CO和32 g O2所具有的总能量大于88 g CO2所具有的总能量，A正确；B项由C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH1<0，不能判断C与CO能量的相对大小，B错；C项由盖斯定律知ΔH3＝ΔH1＋ΔH2，C正确；D项质量相等的碳完全燃烧时比不完全燃烧时放出的热量多，D正确。
2．已知298 K、100 kPa条件下：
(1)4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s)
ΔH＝－2 834.9 kJ·mol－1
(2)4Al(s)＋2O3(g)===2Al2O3(s)
ΔH＝－3 119.1 kJ·mol－1
由此得出的正确结论是( )
A．等质量的O2比O3能量低，由O2变O3为吸热反应
B．等质量的O2比O3能量高，由O2变O3为放热反应
C．O3比O2稳定，由O2变O3为吸热反应
D．O2比O3稳定，由O2变O3为放热反应
答案 A
解析 根据盖斯定律(2)－(1)得2O3(g)===3O2(g) ΔH＝－284.2 kJ·mol－1，等质量的O2能量低。
3．灰锡(以粉末状存在)和白锡是锡的两种同素异形体。
已知：
①Sn(s，白)＋2HCl(aq)===SnCl2(aq)＋H2(g) ΔH1
②Sn(s，灰)＋2HCl(aq)===SnCl2(aq)＋H2(g) ΔH2
③Sn(s，灰)Sn(s，白)
ΔH3＝2.1 kJ·mol－1
下列说法正确的是( )
A．ΔH1>ΔH2
B．锡在常温下以灰锡状态存在
C．灰锡转化为白锡的反应是放热反应
D．锡制器皿长期处在低于13.2 ℃的环境中，会自行毁坏
答案 D
解析 由③知Sn(灰)转化为Sn(白)是吸热的，当温度低于13.2 ℃时Sn(白)自动转化为Sn(灰)，所以A、B、C都错。
二、盖斯定律的应用
4．已知：
①2C(s)＋O2(g)===2CO(g)
ΔH＝－221.0 kJ·mol－1；
②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)
ΔH＝－483.6 kJ·mol－1。
则制备水煤气的反应C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)的ΔH为( )
A．262.6 kJ·mol－1 B．－131.3 kJ·mol－1
C．－352.3 kJ·mol－1 D．131.3 kJ·mol－1
答案 D
解析 根据盖斯定律，由题意知：
①×1/2－②×1/2得：
ΔH＝(－221.0 kJ·mol－1)×1/2－(－483.6 kJ·mol－1)×1/2
＝131.3 kJ·mol－1。
5．能源问题是人类社会面临的重大课题，H2、CO、CH3OH都是重要的能源物质，它们的燃烧热依次为285.8 kJ·mol－1、282.5 kJ·mol－1、726.7 kJ·mol－1。已知CO和H2在一定条件下可以合成甲醇CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l)。则CO与H2反应合成甲醇的热化学方程式为( )
A．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l)
ΔH＝－127.4 kJ·mol－1
B．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l)
ΔH＝127.4 kJ·mol－1
C．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)
ΔH＝－127.4 kJ·mol－1
D．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)
ΔH＝127.4 kJ·mol－1
答案 A
解析 根据题给三种物质的燃烧热可以写出：
H2(g)＋O2(g)===H2O(l)
ΔH1＝－285.8 kJ·mol－1①
CO(g)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH2＝－282.5 kJ·mol－1②
CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH3＝－726.7 kJ·mol－1③
运用盖斯定律进行计算，即①×2＋②－③可得：CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l) ΔH＝2ΔH1＋ΔH2－ΔH3＝2×(－285.8 kJ·mol－1)＋(－282.5 kJ·mol－1)－(－726.7 kJ·mol－1)＝－127.4 kJ·mol－1。
6．已知：H2O(g)===H2O(l) ΔH＝Q1 kJ·mol－1
C2H5OH(g)===C2H5OH(l) ΔH＝Q2 kJ·mol－1
C2H5OH(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g)
ΔH＝Q3 kJ·mol－1
若使46 g酒精液体完全燃烧，最后恢复到室温，则放出的热量为( )
A．－(Q1＋Q2＋Q3) kJ
B．－0.5(Q1＋Q2＋Q3) kJ
C．－(0.5Q1－1.5Q2＋0.5Q3) kJ
D．－(3Q1－Q2＋Q3) kJ
答案 D
解析 由盖斯定律和题意可得，乙醇燃烧的热化学方程式为C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l) ΔH＝(3Q1－Q2＋Q3) kJ·mol－1。
三、根据热化学方程式计算反应焓变
7．已知：
H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.83 kJ·mol－1
CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－282.9 kJ·mol－1
若氢气与一氧化碳的混合气体完全燃烧可生成5.4 g H2O(l)，并放出114.3 kJ热量，则混合气体中CO的物质的量为( )
A．0.22 mol B．0.15 mol C．0.1 mol D．0.05 mol
答案 C
解析 设当生成5.4 g H2O时放出的热量为x
H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.83 kJ·mol－1
18 g 285.83 kJ
5.4 g x
解得x≈85.75 kJ，
由CO燃烧放出的热量为114.3 kJ－85.75 kJ＝28.55 kJ
设CO的物质的量为y
CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－282.9 kJ·mol－1
1 mol 282.9 kJ
y 28.55 kJ
解得：y≈0.1 mol。
8．已知下列热化学方程式：
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ·mol－1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－483.6 kJ·mol－1
现有0.2 mol的炭粉和氢气组成的气、固混合物在氧气中完全燃烧，共放出63.53 kJ热量，则炭粉与氢气的物质的量之比为( )
A．1∶1 B．1∶2 C．2∶3 D．3∶2
答案 A
解析 设炭粉的物质的量为x，H2的物质的量为y，由题意知
解得x＝0.1 mol，y＝0.1 mol，则x∶y＝1∶1。
9．已知：
①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH1
②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH2
③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH3
常温下取体积比为4∶1的甲烷和氢气的混合气体11.2 L(标准状况)，经完全燃烧恢复至室温，放出的热量为( )
A．－(0.4 mol×ΔH1＋0.05 mol×ΔH3)
B．－(0.4 mol×ΔH1＋0.05 mol×ΔH2)
C．－(0.4 mol×ΔH1＋0.1 mol×ΔH3)
D．－(0.4 mol×ΔH1＋0.1 mol×ΔH2)
答案 A
解析 CH4的物质的量为×＝0.4 mol，H2的物质的量为×
＝0.1 mol，
混合气体完全燃烧放出的热量为－(0.4 mol×ΔH1＋0.05 mol×ΔH3)。
10．人体内葡萄糖的消耗可用下列热化学方程式表示：C6H12O6(s)＋6O2(g)===6CO2(g)＋6H2O(l) ΔH＝－2 800.6 kJ·mol－1，如果某人每天消耗12 540 kJ的热量，则他每天至少需摄入葡萄糖的质量为( )
A．806 g B．1 000 g C．1 250 g D．15 000 g
答案 A
解析 需要葡萄糖的质量为×180 g·mol－1≈806 g。
[能力提升]
11．依据叙述，写出下列反应的热化学方程式。
(1)在298 K、100 kPa下，1 g甲醇完全燃烧生成CO2和液态水时放热22.68 kJ。则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)用NA表示阿伏加德罗常数，在C2H2(气态)完全燃烧生成CO2和液态水的反应中，每有5NA个电子转移时，放出650 kJ的热量。其热化学方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－725.76 kJ·mol－1
(2)C2H2(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l)
ΔH＝－1 300 kJ·mol－1
解析 (1)1 mol甲醇燃烧放出的热量为22.68 kJ×32＝725.76 kJ。
(2)1 mol C2H2燃烧生成CO2时转移10 mol电子，当有5NA个电子转移时，C2H2的物质的量为×＝0.5 mol。1 mol C2H2燃烧放出的热量为650 kJ×2＝1 300 kJ。
12．发射卫星时可用肼(N2H4)为燃料，二氧化氮(NO2)作氧化剂，两者反应生成氮气和气态水。
已知：
N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)
ΔH＝67.7 kJ·mol－1①
N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－543 kJ·mol－1②
H2(g)＋F2(g)===HF(g)
ΔH＝－269 kJ·mol－1③
H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝－242 kJ·mol－1④
(1)肼和二氧化氮反应的热化学方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)有人认为若用氟气代替二氧化氮作氧化剂，反应释放的能量更大，试写出肼和氟气反应的热化学方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)2N2H4(g)＋2NO2(g)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－1 153.7 kJ·mol－1
(2)N2H4(g)＋2F2(g)===N2(g)＋4HF(g)
ΔH＝－1 135 kJ·mol－1
解析 (1)N2H4与NO2反应的热化学方程式为2N2H4(g)＋2NO2(g)===3N2(g)＋4H2O(g)，结合盖斯定律知：②×2－①便得反应2N2H4(g)＋2NO2(g)===3N2(g)＋4H2O(g)的反应焓变ΔH＝－543 kJ·mol－1×2－67.7 kJ·mol－1＝－1 153.7 kJ·mol－1。
(2)结合盖斯定律知：②＋③×4－④×2得反应N2H4(g)＋2F2(g)===N2(g)＋4HF(g)的反应焓变ΔH＝(－543 kJ·mol－1)＋(－269 kJ·mol－1)×4－(－242 kJ·mol－1)×2＝－1 135 kJ·mol－1。
13．“西气东输”是西部开发的重点工程，这里的气是指天然气，其主要成分是甲烷。工业上将C与水在高温下反应制得水煤气，水煤气的主要成分是CO和H2，两者的体积比约为1∶1。
已知：1 mol CO气体完全燃烧生成CO2气体放出283 kJ热量；1 mol H2完全燃烧生成液态水放出285.8 kJ热量；1 mol CH4气体完全燃烧生成CO2气体和液态水放出890 kJ热量。
(1)写出H2完全燃烧生成液态水的热化学方程式：
________________________________________________________________________；
若1 mol CH4气体完全燃烧生成CO2气体和水蒸气，放出的热量__________890 kJ(填“>”、“＝”或“<”)。
(2)忽略水煤气中其他成分，相同状况下若得到相等的热量，所需水煤气与甲烷的体积比约为________；燃烧生成的CO2的质量比约为________。
(3)以上数据和计算说明，以天然气代替水煤气作民用燃料突出的优点是________________________________________________________________________。
答案 (1)2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
ΔH＝－571.6 kJ·mol－1 <
(2)3∶1 3∶2 (3)燃烧热值高，减少了CO2的排放量，有利于保护环境
解析 (1)1 mol H2完全燃烧生成液态水放出285.8 kJ热量，根据热化学方程式的书写要求，则2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1。
因气态水变为液态水要放热，故1 mol CH4完全燃烧生成CO2和水蒸气，放出的热量小于890 kJ。
(2)设放出的热量为890 kJ，所需CH4的体积为Vm，则所需水煤气的体积为×2Vm≈3Vm，
故＝＝。
由CO～CO2，CH4～CO2
知3体积水煤气得1.5体积CO2,1体积甲烷得1体积CO2，故燃烧生成的CO2质量比为＝。
(3)使用天然气作燃料，燃烧热值高，且减少了CO2的排放。
14．把煤作为燃料可通过下列两种途径：
途径Ⅰ C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1<0①
途径Ⅱ 先制成水煤气：
C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH2>0②
再燃烧水煤气：
2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH3<0③
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH4<0④
请回答下列问题：
(1)途径Ⅰ放出的热量理论上________(填“大于”、“等于”或“小于”)途径Ⅱ放出的热量。
(2)ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4的数学关系式是
________________________________________________________________________。
(3)已知：
①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1
②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH2＝－566 kJ·mol－1
③TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(s)＋O2(g)
ΔH3＝141 kJ·mol－1
则TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(s)＋2CO(g)的ΔH＝__________________。
答案 (1)等于 (2)ΔH1＝ΔH2＋(ΔH3＋ΔH4)/2
(3)－80 kJ·mol－1
解析 (1)根据盖斯定律的含义知，途径Ⅰ放出的热量等于途径Ⅱ放出的热量。
(2)由盖斯定律：①＝得
ΔH1＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4。
(3)由③＋2×①－②得所求方程式，即
ΔH＝ΔH3＋2ΔH1－ΔH2
＝141 kJ·mol－1＋2×(－393.5 kJ·mol－1)－(－566 kJ·mol－1)＝－80 kJ·mol－1。
[拓展探究]
15．(1)许多运动会使用的火炬内熊熊大火来源于丙烷的燃烧，丙烷是一种优良的燃料。试回答下列问题：
①如图是一定量丙烷完全燃烧生成CO2和1 mol H2O(l)过程中的能量变化图，请在图中的括号内填入“＋”或“－”。
②写出表示丙烷燃烧热的热化学方程式：
________________________________________________________________________。
③二甲醚(CH3OCH3)是一种新型燃料，应用前景广阔。1 mol 二甲醚完全燃烧生成CO2和液态水放出1 455 kJ热量。若1 mol丙烷和二甲醚的混合气体完全燃烧生成CO2和液态水共放出1 645 kJ热量，则混合气体中，丙烷和二甲醚的物质的量之比为________。
(2)碳(s)在氧气供应不足时，生成CO同时还部分生成CO2，因此无法通过实验直接测得反应：C(s)＋O2(g)===CO(g)的ΔH。但可设计实验利用盖斯定律计算出该反应的ΔH，计算时需要测得的实验数据有__________。
答案 (1)①－ ②C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－2 215.0 kJ·mol－1 ③1∶3
(2)碳和CO的燃烧热
解析 (1)①丙烷完全燃烧生成CO2和1 mol H2O(l)的过程放热，ΔH为“－”。
②燃烧热是1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，所以表示丙烷燃烧热的热化学方程式为
C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)
ΔH＝－2 215.0 kJ·mol－1。
③n(二甲醚)×1 455 kJ·mol－1＋[1 mol－n(二甲醚)]×2 215.0 kJ·mol－1＝1 645 kJ，解得n(二甲醚)＝0.75 mol，故n(丙烷)＝0.25 mol。
(2)利用盖斯定律计算反应C(s)＋O2(g)===CO(g)的ΔH，需要测得的实验数据有碳和CO的燃烧热。
课件26张PPT。高中化学精品课件 ? 选修 化学反应原理第1章 化学反应与能量转化第1节 化学反应的热效应第3课时 反应焓变的计算化学焓变的计算 本节知识目录学习目标定位1.知道盖斯定律的内容，能用盖斯定律进行有关焓变的简单计算。
2.学会有关焓变计算的方法技巧，进一步提高化学计算的能力。学习重难点：焓变的计算。知识回顾温故追本溯源·推陈方可知新1． (1)化学反应的反应热可分为燃烧热和中和热，其概念分别是①燃烧热是298 K、100 kPa时，1 mol 纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量。②中和热是酸碱稀溶液发生中和反应生成 1 mol 水时放出的热量。④ ⑤ 知识回顾温故追本溯源·推陈方可知新2590.4kJ在热化学反应方程式中化学计量数与ΔH的数值对应成比例；正、逆反应
的ΔH数值相等，符号相反。放热 ΔH为负值 128知识回顾温故追本溯源·推陈方可知新4.36∶1 学习探究基础自学落实·重点互动探究根据已知条件可以虚拟如下过程：则ΔH＝ΔH1＋(-ΔH2)×4＝-2 983.2 kJ·mol－1＋738.5 kJ·mol－1×4＝－29.2 kJ·mol－1 。同种元素的不同单质(即同素异形体)具有不同的能量，因此涉及书写此类单质的热化学方程式时，不仅要注明单质的聚集状态，而且应注明同素异形体的名称。所以白磷转化为红磷的热化学方程式为P4(白磷，s)===4P(红磷，s) ΔH＝－29.2 kJ·mol－1 。同素异形体相互转化的反应中，若正反应放热，则生成物稳定；若正反应吸热，则反应物稳定。即本身所具有的能量越高越活泼，本身所具有的能量越低越稳定。所以，红磷能量较低，白磷稳定性较低。P4(白磷，s)===4P(红磷，s) ΔH＝－29.2 kJ·mol－1低 红磷学习探究基础自学落实·重点互动探究2．盖斯定律的内容： 不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反应焓变是相同的。或者说，化学反应的反应焓变只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。学习探究基础自学落实·重点互动探究3．盖斯定律的应用方法(1)“虚拟路径”法运用所给热化学方程式通过加减乘除的方法得到所求的热化学方程式。(2)加合法ABCD反应物A生成物D△H1△H2△H3△H△H=△H1+△H2+△H3`学习探究归纳总结基础自学落实·重点互动探究1.解题思路学习探究归纳总结基础自学落实·重点互动探究
(3)将一个热化学方程式左右颠倒时，ΔH的符号必须随之改变。2.应用盖斯定律计算反应热的方法(1)热化学方程式同乘以某一个数时，反应焓变数值也必须乘上该数。(2)热化学方程式相加减时，同种物质之间可相加减，反应焓变也随之相加减。学习探究基础自学落实·重点互动探究ΔH1－ΔH2学习探究基础自学落实·重点互动探究A 学习探究基础自学落实·重点互动探究CO2COC784.92 kJ 学习探究基础自学落实·重点互动探究－317.3 kJ·mol－1学习探究归纳总结基础自学落实·重点互动探究(4)根据反应物和生成物的键能，ΔH＝反应物的键能和－生成物的键能和。有关反应焓变计算的依据(1)热化学方程式与数学上的方程式相似，可以移项同时改变正负号；各项的化学计量数包括ΔH的数值可以同时扩大或缩小相同的倍数。(2)根据盖斯定律，可以将两个或两个以上的热化学方程式包括其ΔH相加或相减，得到一个新的热化学方程式。(3)可燃物完全燃烧产生的热量＝可燃物的物质的量×其燃烧热。学习探究基础自学落实·重点互动探究题中各ΔH对应的可燃物的物质的量为1 mol，把它们的ΔH值换算成
1 g 可燃物燃烧的热量(即ΔH/M)即可比较。B 学习探究基础自学落实·重点互动探究C 学习探究基础自学落实·重点互动探究自我检测12检测学习效果·体验成功快乐345A 化学反应的反应焓变与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关。6自我检测检测学习效果·体验成功快乐A 123456自我检测检测学习效果·体验成功快乐D123456自我检测检测学习效果·体验成功快乐12345B 6自我检测检测学习效果·体验成功快乐12345 A 6自我检测检测学习效果·体验成功快乐123456本讲内容结束
请完成课时作业
第4课时 习题课
练基础落实
1．下列变化中，属于吸热过程的是( )
①液态水汽化 ②将胆矾加热变为白色粉末 ③浓硫酸稀释 ④氯酸钾分解制氧气
⑤生石灰跟水反应生成熟石灰
A．①④ B．②③ C．①④⑤ D．①②④
答案 D
解析 放热反应⑤，吸热反应②④，液态水汽化是吸热过程，浓硫酸稀释是放热过程。
2．下列对化学反应热问题的说法正确的是( )
A．放热反应发生时不必加热
B．化学反应一定有能量变化
C．一般地说，吸热反应加热后才能发生
D．化学反应的热效应数值与参加反应的物质的多少无关
答案 B
解析 本题旨在考查化学反应的能量变化规律及发生条件。化学反应是“断旧键，成新键”的过程。断键需要吸收能量，只有当反应物分子具有足够的能量时，才能使旧键断裂发生化学反应。因此许多放热反应仍需加热才能发生，如H2在空气(O2)中燃烧，开始应点燃，故A不正确；由于反应物的总能量一般不可能恰好等于生成物的总能量，能量差一般通过“吸热”或“放热”途径体现(但热能不是化学反应的唯一能量变化方式，还有光能、声能、电能、动能等形式)，B正确；有不少吸热反应不必加热也能发生，如盐类的水解就属于吸热反应，但升温可促进水解的进行，C、D均不正确。
3．今有如下三个热化学方程式：
H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝a kJ·mol－1
H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝b kJ·mol－1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝c kJ·mol－1
下列关于它们的表述正确的是( )
A．它们都是吸热反应 B．a、b和c均为正值
C．a＝b D．2b＝c
答案 D
解析 ①根据热化学方程式书写中反应热表示方法的规定即ΔH为“－”表示放热，ΔH为“＋”表示吸热，可判断H2燃烧放出的热量应用负值表示，因为燃烧反应为放热反应，故A、B不正确；②根据相同物质的反应，聚集状态不同，反应热不同可判断a≠b，故C错；③根据相同反应，反应热与可燃物的物质的量成正比可判断2b＝c。
4．工业生产硫酸过程中，SO2在接触室中被催化氧化为SO3气体，已知该反应为放热反应。现将2 mol SO2、1 mol O2充入一密闭容器充分反应后，放出热量98.3 kJ，此时测得SO2的转化率为50%，则下列热化学方程式正确的是( )
A．2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－196.6 kJ·mol－1
B．2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－98.3 kJ·mol－1
C．SO2(g)＋O2(g)SO3(g) ΔH＝98.3 kJ·mol－1
D．SO2(g)＋O2(g)SO3(g) ΔH＝－196.6 kJ·mol－1
答案 A
5．已知723 K时，2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－Q1。在相同条件下，向一密闭容器中通入1 mol SO2和0.5 mol O2，达到平衡时放出的热量为Q2，则Q1、Q2满足的关系是
( )
A．Q2＝Q1/2 B．Q2Q1/2 D．不能确定
答案 B
解析 一定条件下，2 mol SO2(g)与1 mol O2(g)完全反应生成2 mol SO3(g)时，放出热量为Q1，则相同条件下1 mol SO2(g)与0.5 mol O2(g)完全反应生成1 mol SO3(g)时，放出热量应该为。但由于该反应为可逆反应，即反应不能进行完全，所以Q2<。
练方法技巧
6．已知热化学方程式：
2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g) ΔH＝571.6 kJ·mol－1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－483.6 kJ·mol－1
当1 g液态水变为气态水时，对其热量变化的下列描述：①放热；②吸热；③2.44 kJ；
④4.88 kJ；⑤88 kJ。其中正确的是( )
A．②和⑤ B．①和③ C．②和④ D．②和③
答案 D
解析 由盖斯定律，将热化学方程式(1)÷2＋(2)÷2得热化学方程式：
H2O(l)===H2O(g) ΔH＝44 kJ·mol－1
故此转化吸收热量，据方程式计算可知，1 g液态水变为气态水时，吸收2.44 kJ的热
量。
7．在25°C、100 kPa下，1 g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68 kJ，下列热化学方程式正确的是( )
A．CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝725.8 kJ·mol－1
B．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－1 452 kJ·mol－1
C．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－725.8 kJ·mol－1
D．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝1 452 kJ·mol－1
答案 B
解析 本题考查热化学方程式的书写及有关的计算。因1 mol甲醇燃烧生成CO2和液态水，放出22.68 kJ·g－1×32 g＝725.8 kJ热量，所以2 mol甲醇燃烧生成CO2和液态水的ΔH＝－1 452 kJ·mol－1。
8．红磷P(s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和PCl5(g)。反应过程和能量关系如下图所示(图中的ΔH表示生成1 mol产物的数据)。
根据上图回答下列问题：
P和Cl2反应生成PCl3的热化学方程式是________________________________
________________________________________________________________________。
PCl5分解成PCl3和Cl2的热化学方程式是_________________________________
________________________________________________________________________。
(3)P和Cl2分两步反应生成1 mol PCl5的ΔH3＝__________________，P和Cl2一步反应生成1 mol PCl5的ΔH4____ΔH3(填“大于”、“小于”或“等于”)。
答案 (1)P(s)＋Cl2(g)===PCl3(g) ΔH＝－306 kJ·mol－1
(2)PCl5(g)===PCl3(g)＋Cl2(g) ΔH＝93 kJ·mol－1
(3)－399 kJ·mol－1 等于
解析 (1)产物的总能量减去反应物的总能量就等于反应热，结合图象可知，PCl3和反应物P和Cl2的能量差值为306 kJ，因此该热化学反应方程式为：
P(s)＋Cl2(g)===PCl3(g) ΔH＝－306 kJ·mol－1。
(2)根据图象可知PCl5和PCl3、Cl2之间的能量差值为93 kJ，因此PCl5分解成PCl3和Cl2的热化学方程式为：
PCl5(g)===PCl3(g)＋Cl2(g) ΔH＝93 kJ·mol－1。
(3)根据盖斯定律求得：ΔH3＝－399 kJ·mol－1，且ΔH3＝ΔH4，与反应的途径无关，只与起始物质、终了物质有关。
9．煤燃烧的反应热可通过以下两个途径来利用：a.利用煤在充足的空气中直接燃烧产生的反应热；b.先使煤与水蒸气反应得到氢气和一氧化碳，然后使得到的氢气和一氧化碳在充足的空气中燃烧。这两个过程的热化学方程式为：
a．C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝E1①
b．C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝E2②
H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝E3③
CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝E4④
回答：
(1)上述四个热化学方程式中的哪些反应ΔH<0?
________________________________________________________________________。
(2)等质量的煤分别通过以上两条不同的途径产生的可利用的总能量关系正确的是( )
A．a比b多 B．a比b少 C．a与b在理论上相同
(3)根据能量守恒定律，E1、E2、E3、E4之间的关系为________________________
________________。
答案 (1)①③④ (2)C (3)E1＝E2＋E3＋E4
解析 ΔH<0，表明反应放热，燃烧反应都是放热反应；由盖斯定律可知，a和b放出的总能量相等。由能量守恒定律可知E1＝E2＋E3＋E4。
练综合拓展
10．已知下列三个热化学方程式
①H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH1＝－241.8 kJ·mol－1
②C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ·mol－1
③C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝131 kJ·mol－1
写出碳燃烧生成CO和CO燃烧的热化学方程式。
答案 C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH＝－110.8 kJ·mol－1
CO (g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－282.7 kJ·mol－1
解析 应用盖斯定律，对几个化学方程式变换和叠加，可以得出要写的化学方程式，对应的反应热的数值、符号也随之相应的变化。所以由①＋③可得C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH
＝－110.8 kJ·mol－1……④，同样由②、④可得CO (g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－282.7
kJ·mol－1。
11．依据叙述，写出下列反应的热化学方程式。
(1)若适量的N2和O2完全反应，每生成23 g NO2需要吸收16.95 kJ热量。其热化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)用NA表示阿伏加德罗常数，在C2H2(气态)完全燃烧生成CO2和液态水的反应中，每有5NA个电子转移时，放出650 kJ的热量。其热化学方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)已知拆开1 mol H—H键、1 mol N—H键、1 mol N≡N键分别需要的能量是436 kJ、
391 kJ、946 kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g) ΔH＝67.8 kJ·mol－1
(2)C2H2(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l)
ΔH＝－1 300 kJ·mol－1
(3)N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g) ΔH＝－92 kJ·mol－1
解析 根据反应热和燃烧热的定义计算出相关的热量，同时注意物质的状态，再书写相应的热化学方程式即可。
12．(10分)利用如图装置测定中和热的实验步骤如下：
①用量筒量取50 mL 0.25 mol·L－1硫酸倒入小烧杯中，测出硫酸温度；
②用另一量筒量取50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液，并用另一温度计测出其温度；
③将NaOH溶液倒入小烧杯中，设法使之混合均匀，测出混合液最高温度。
回答下列问题：
(1)写出稀硫酸和稀氢氧化钠溶液反应表示中和热的热化学方程式(中和热数值为57.3 kJ·mol－1)：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)倒入NaOH溶液的正确操作是______(从下列选出)。
A．沿玻璃棒缓慢倒入 B．分三次少量倒入 C．一次迅速倒入
(3)使硫酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是______(从下列选出)。
A．用温度计小心搅拌
B．揭开硬纸片用玻璃棒搅拌
C．轻轻地振荡烧杯
D．用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动
(4)实验数据如下表：
①请填写下表中的空白：
温度
实验次数
起始温度t1℃
终止温
度t2/℃
温度差平均值(t2－t1) /℃
H2SO4
NaOH
平均值
1
26.2
26.0
26.1
29.5
2
27.0
27.4
27.2
32.3
3
25.9
25.9
25.9
29.2
4
26.4
26.2
26.3
29.8
②近似认为0.55 mol·L－1 NaOH溶液和0.25 mol·L－1硫酸溶液的密度都是1 g·cm－3，中和后生成溶液的比热容c＝4.18 J·g－1·℃－1。则中和热ΔH＝
________________________________________________________________________
( 取小数点后一位)。
③上述实验数值结果与57.3 kJ·mol－1有偏差，产生偏差的原因可能是(填字母)
____________。
a．实验装置保温、隔热效果差
b．量取NaOH溶液的体积时仰视读数
c．分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
d．用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度
答案 (1)H2SO4(aq)＋NaOH(aq)===Na2SO4(aq)＋H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
(2)C (3)D
(4)①3.4 ②－56.8 kJ·mol－1 ③acd
解析 (1)中和热测定实验要求尽可能减少热量损失，且保证酸和碱能充分反应，即要有一种反应物过量。
(2)NaOH溶液应一次倒入，以减少热量损失。
(3)温度计不能用来搅拌试剂，B项有热量损失，C项不可避免有液体溅出。
(4)①第2次实验的温度差与其它3次相比差别太大，应舍去；②ΔH＝－(100 g×4.18×10－3 kJ·g－1·℃－1×3.4℃)÷0.025 mol＝－56.8 kJ·mol－1；③测得结果小于理论值，即在实验过程中有热量损失，故a、c、d正确。
课件42张PPT。第1章 化学反应与能量转化第1节 化学反应的热效应联想●质疑化学反应中常伴随有能量变化，结合前面知识思考:1、化学反应中为什么有能量变化?3、例举生产生活中常见的化学反应能量变化的应用. 化学反应中释放与吸收能量与我们生活息息相关，这就需要一个化学量来定量描述研究反应热2、哪些反应是放热反应？哪些反应是吸热反应？4、如何定量描述一个化学反应释放或吸收的热量？5、用什么方法可以准确地测量这些热量？6、通过理论方法如何计算这些热量？所有的化学反应都有能量的变化，其中大部分都是热量的变化
化学反应包括两个过程：打断旧键和形成新键，前者吸收能量，后者放出能量，这两个过程的能量不同，所以有能量变化，整个反应放热还是吸热取决于两个过程能量的相对大小。
常见的放热反应和吸热反应⑴常见的放热反应①活泼金属与水或酸的反应。如2Al+6HCl＝2AlCl3+3H2↑
②酸碱中和反应。如2KOH+H2SO4＝K2SO4+2H2O
③燃烧反应。如C、CO、C2H5OH等的燃烧
④多数化合反应。如Na2O+H2O ＝2NaOH，SO3+H2O=H2SO4⑵常见的吸热反应①多数分解反应，如CaCO3 CaO+CO2↑
②2NH4Cl（s）+Ba(OH)2·8H2O （s）＝BaCl2+2NH3 ↑+10H2O
③C(s)+H2O(g) CO+H2
④CO2+C 2CO一、化学反应的反应热1、什么是反应热? 2、反应热的符号是什么？
怎样表示反应吸、放热？4、如何获得一个反应的反应热呢？ 3、反应热的单位是什么为了更准确的描述反应，我们引入了反应热的定义。一、反应热的涵义
1、化学上规定，当化学反应在一定的温度下进行时，反应所释放或吸收的热量为该反应在此温度下的热效应。
2、符号：用Q表示
Q<0，表示放热；Q>0，表示吸热；
3、单位：J/mol或kJ/mol如何获得一个反应的反应热呢？ 如何求算一个体系放出或吸收的热量呢？
Q= - C(T2 -T1)＝- C0m(T2-T1)
C—热容，当物质吸收热量温度升高时，温度每升高1K所吸收的热量，称为该物质的热容；
C0—比热容，单位质量物质的热容；
T—热力学温度，也叫开尔文温度，
单位为k，T(k)=t(0c)+273.15中和热在稀溶液中,强酸和强碱反应生成1摩尔水放出的热量.简易量热计示意图1、仪器：2、药品：量热计、量筒（100ml）、温度计、烧杯（250ml）1.0mol/L的盐酸 1.0mol/L的NaOH溶液
1.0mol/L的盐酸 1.0mol/L的KOH溶液
1.0mol/L的硝酸 1.0mol/L的NaOH溶液活动●探究测定中和反应的反应热3、测定中和反应的反应热1、向量热计内筒中加入1.0mol/L的盐酸100mL，盖上杯盖，插入温度计，匀速搅拌后记录初始温度T1
2、向250 mL烧杯中加入1.0mol/L的NaOH溶液100mL，调节其温度，使与量热计中盐酸的温度相同。
3、快速将烧杯中的碱液倒入量热计中，盖好杯盖，匀速搅拌，记录体系达到的最高温度T2。
4、假设溶液的比热等于水的比热并忽略量热计的热容，根据溶液温度升高的数值，计算此中和反应的反应热。各组按要求实验记录数据计算各反应的反应热 实验步骤1.在大烧杯底部垫泡沫塑料（或纸条），使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料（或纸条），大烧杯上用泡沫塑料板（或硬纸板）作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过，如下图所示。 中和热的测定
大、小烧杯放置时，为何要使两杯口相平？填碎纸条的作用是什么？对此装置，你有何更好的建议？答案：两杯口相平，可使盖板把杯口尽量盖严，从而减少热量损失；填碎纸条的作用是为了达到保温隔热、减少实验过程中热量损失的目的。若换用隔热、密封性能更好的装置（如保温杯）会使实验结果更准确。2.用一个量筒最取50 mL 0.50 mol/L盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记入下表。然后把温度计上的酸用水冲洗干净。 温度计上的酸为何要用水冲洗干净？冲洗后的溶液能否倒入小烧杯？为什么？ 因为该温度计还要用来测碱液的温度，若不冲洗，温度计上的酸会和碱发生中和反应而使热量散失，故要冲洗干净；冲洗后的溶液不能倒入小烧杯，若倒入，会使总溶液的质量增加，而导致实验结果误差。3.用另一个量筒量取50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度，记入下表。.酸、碱混合时，为何要把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入？. 因为本实验的关键是测反应的反应热，若动作迟缓，将会使热量损失而使误差增大。4.把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯（注意不要洒到外面）。用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，记为终止温度，记入下表。 实验中所用HCl和NaOH的物质的量比为何不是1∶1而是NaOH过量？若用HCl过量行吗？在测定过程中应注意什么问题(1)用保温性能好的仪器测量。
(2)混合好后，迅速盖好装置盖子，减少热量的损失。
(3)所用药品浓度的配制须准确,用强酸和强碱溶液,而且要是稀溶液。
(4)宜用有0.1分刻度的温度计，读数尽可能准确，且估读至小数点后二位。同时应注意水银球部位要完全浸没在溶液中，而且要稳定一段时间后再读数，以提高所测的精度。
(5)记录最高温度。 ［议一议］你所测得的数据是否为57.3 kJ/mol，若不是，分析产生误差的原因。可能的原因有：
1.量取溶液的体积有误差（测量结果是按50 mL的酸、碱进行计算，若实际量取时，多于50 mL或小于50 mL都会造成误差）
2.温度计的读数有误。
3.实验过程中有液体洒在外面。
4.混合酸、碱溶液时，动作缓慢，导致实验误差。
5.隔热操作不到位，致使实验过程中热量损失而导致误差。
6.测了酸后的温度计未用水清洗便立即去测碱的温度，致使热量损失而引起误差。 反应热测定的误差分析讨论下列问题 1.本实验中若把50 mL 0.50 mol/L的盐酸改为50 mL 0.50 mol/L醋酸，所测结果是否会有所变化？为什么？
2.若改用100 mL 0.50 mol/L的盐酸和100 mL 0.55 mol/L的NaOH溶液，所测中和热的数值是否约为本实验结果的二倍（假定各步操作没有失误）？答案：1.会有所变化。因为醋酸为弱电解质，其电离时要吸热，故将使测得结果偏小。
2.否。因中和热是指酸与碱发生中和反应生成1 mol H2O时放出的热量，其数值与反应物的量的多少无关，故所测结果应基本和本次实验结果相同（若所有操作都准确无误，且无热量损失，则二者结果相同）。［练习］50 mL 0.50 mol/L盐酸与50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液在图示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。回答下列问题：
（1）从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃用品是 。
（2）烧杯间填满碎纸条的作用是 。
（3）大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值 （填“偏大”“偏小”“无影响”）。
（4）实验中改用60 mL 0.50 mol/L盐酸跟50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量 （填“相等”“不相等”），所求中和热 （填“相等”“不相等”），简述理由： 。
（5）用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会 ；用50 mL 0.50mol/L NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会 。（均填“偏大”“偏小”“无影响”）环形玻璃搅拌棒减少实验过程中的热量损失偏小不相等相等 因为中和热是指酸跟碱发生中和反应生成1 mol H2O所放出的能量，与酸碱的用量无关偏小偏小 为保证测定结果的准确性，在测定过程中应注意什么？ (1)为了使中和反应进行完全，可以让酸或碱略 稍过量。
(2)为了使测得的中和热更准确，所用酸和碱的浓度宜小不宜大。
(3)宜使用有0.1℃刻度的温度计。
(4)记录最高温度。
(5)进行反应热的计算式进行了以下处理：
a、忽略量热记的热容；
b、认为稀溶液与水的比热相同；
c、认为热容不随温度的变化而变化。
课堂小结｝热化学下列说法正确的是 ( )
A、物质发生反应时放出的热量来源于
对反应的加热
B、化学反应除了生成新物质外，还发
生能量变化。
C、化学反应中放出的热才是反应热
D、需要加热方能发生的反应一定是吸
热反应B练习：二、化学反应的焓变 1。焓（H）：是与体系的内能、压强、体积有关的一个物理量
2。焓变（△H） ： △H=H生成物-H反应物
在等温等压条件下的化学反应，如果不做非体积功（即没有转化为电能、光能等其他形式的能），则该反应的反应热等于反应前后物质的焓变。即：Qp= △H
∵ Qp>0为吸热反应，Qp<0为放热反应
∴ 当ΔH ＞0时，为吸热反应。
当ΔH ＜0时，为放热反应。当?H为“－”（ ?H<0）时，为放热反应当?H为“＋”（ ?H>0）时，为吸热反应与化学方程式相比，热化学方程式有哪些不同？
正确书写热化学方程式应注意哪几点？交流研讨 下列方程式属于热化学方程式： 意义:热化学方程式不仅表明了化学反应中的物质变化，
也表明了化学反应中的能量变化。1.定义：可表示参加反应物质的量和反应热的关系的方程式，叫做热化学方程式。
2.写法：
1)热化学方程式要注明反应的温度、压强（298 K,101 kPa时不写）一般不写其他反应条件；不标明生成沉淀或气体符号。
2)要注明反应物和生成物的聚集状态，常用s、l、g表示固体、液体、气体。三、热化学方程式3) ΔH后要注明反应温度，ΔH的单位为J·mol-1或KJ·mol-1
4)ΔH的值必须与方程式的化学计量数对应。计量数加倍时， ΔH也要加倍。当反应逆向进行时， 其ΔH与正反应的数值相等，符号相反。
5)方程式中的化学计量数以“mol”为单位，不表示分子数，因此可以是整数，也可以是小数或分数。
6) 可逆反应的ΔH表明的是完全反应时的数据。例 题1、当1mol气态H2与1mol气态Cl2反应
生成2mol气态HCl，放出184.6KJ的热
量，请写出该反应的热化学方程式。H2(g) + Cl2(g) =2HCl(g) ?H =-184.6KJ/molA1、已知在1×105Pa，298K条件下，2mol氢气燃烧生成水蒸气放出484kJ热量，下列热化学方程式正确的是
( )A. H2O（g）＝H2（g）＋1/2O2（g）；ΔH＝＋242kJ·mol－1
B. 2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（l）；ΔH＝－484kJ·mol－1
C. H2（g）＋1/2O2（g）＝H2O（g）；ΔH＝＋242kJ·mol－1
D. 2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（g）；ΔH＝＋484kJ·mol－1 课堂练习2、已知在25℃、101kPa下，1g
C8H18(辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放
出48.40kJ 热量。表示上述反应的热化学方程
式正确的是 ( )
A、C8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2(g) +9H2O(g)
△H= - 48.40kJ·mol -1
B、C8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2 (g) +9H2O(l)
△H= - 5518kJ·mol -1
C、C8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2(g) + 9H2O(l)
△H= + 5518kJ·mol -1
D、C8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2 (g)+ 9H2O(l)
△H= - 48.40kJ·mol -1B四、反应焓变的计算 （一）、盖斯定律不管化学反应是一步完成还是分几步完成，其反应焓变是相同的。
化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。C（s）+ ? O2（g）=CO（g）因为C燃烧时不可能完全生成CO，总有一部分CO2生成，因此这个反应的ΔH无法直接测得，请同学们自己根据盖斯定律设计一个方案计算该反应的ΔH。提示（1) C(s) + O2(g) = CO2(g)
△H1=-393.5 kJ/mol
(2) CO(g) + ?O2(g) = CO2(g)
△H3=-283.0 kJ/mol
△H1= △H2+ △H3
△H2 = △H1- △H3
= -393.5 kJ/mol -(-283.0 kJ/mol)
= -110.5 kJ/mol
C (s) + ? O2 (g) = CO(g)
△H=-110.5 kJ/mol （二）、反应热的计算有关热化学方程式的计算
【例1】25℃、101kPa时，使1.0 g钠与足量的氯气反应，生成氯钠晶体并放出17.87 kJ的热量，求生成1 mol氯化钠的反应热。
【解】Na(g) + ? Cl2(g) == NaCl(s)
Q=17.87 kJ / 1g × 23 g / mol
= 411 kJ / mol
答：生成1 mol NaCl时放出热量411 kJ。应用盖斯定律的计算
【例2】已知下列反应的反应热为
⑴ CH3COOH (l) + 2O2(g) == 2CO2(g) + 2H2O(l)
△H1= -870.3 kJ/mol
⑵ C(s) + O2 (g) == CO2(g)
△H2= -393.5 kJ/mol
⑶ H2(g) + ? O2(g) == H2O(l)
△H3= -285.8 kJ/mol
试计算下述反应的反应热：
2C(s) + 2H2 (g) + O2 (g) == CH3COOH (l) 【解】分析各方程式的关系，知
将方程式按2[⑵ + ⑶] - ⑴组合得上述反应方程式
即：△H = 2[△H 2 + △H3] - △H1
△H =2[(-393.5kJ/mol) + (-285.8kJ/mol)]
-(-870.3kJ/mol)
= - 488.3kJ/mol
答：反应2C(s) + 2H2 (g) + O2 (g) == CH3COOH (l)
反应热为- 488.3kJ/mol
已知：N2 (g) + 2O2 (g) = 2NO2 (g)
△H = 68 kJ/mol
N2H4(l) + O2 (g) = N2(g) +2 H2O(l)
△H = - 622kJ/mol
火箭发射时用肼N2H4(l)作燃料，NO2作氧化剂，反应生成N2和H2O(l)，写出该反应的热化学方程式。
练习1 N2H4(l) + NO2 (g) = 3/2 N2(g) +2 H2O(l)
△H =-622kJ/mol –( 68kJ/mol )/2
=-656kJ/mol
将焦炭转化为水煤气的主要反应为:
C (s) + H2O(g) = CO(g) + H2(g)
已知:
C (s) + O2(g) = CO2(g) △H1=-393.5kJ/mol
H2(g) + ? O2(g) = H2O(g) △H2=-242.0kJ/mol
CO(g) + ? O2(g) = CO2(g) △H2=-283.0kJ/mol
⑴写出制取水煤气的热化学方程式.练习2 C (s) + H2O(g) = CO(g) + H2(g)
△H=131.5kJ/mol
⑵比较反应热数据可知,1mol H2和1mol CO完全燃烧放出的热量之和比1mol C (s)完全燃烧放出的热量（ ）。 多 甲同学据此认为“煤炭燃烧时加少量水可以使煤炭燃烧时放出更多的热量”。
乙同学根据盖斯定律通过计算，认为“将煤转化为水煤气再燃烧放出的热量与直接燃烧煤放出的热量一样多”。
你的观点呢？
乙同学是怎样计算的？你能重现乙的计算过程吗？乙同学的计算过程：
C (s) + H2O(g) + O2(g) → CO2(g) + H2O(g) △H1
C (s) + H2O(g) = CO(g) + H2(g)
△H2=131.5kJ/mol
H2(g) + ? O2(g) = H2O(g) △H3=-242.0kJ/mol
CO(g) + ? O2(g) = CO2(g) △H4=-283.0kJ/mol
则有： △H1 = △H2+△H3+ △H4
第2节 电能转化为化学能——电解
第1课时 电解的原理
[目标要求] 1.了解电解池的工作原理。2.能写出电解池的电极反应式。
一、电解概念及电解池的组成
1．电解
让直流电通过电解质溶液或熔融的电解质，在两电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫电解。在日常生活中，人们常常需要通过电解使许多不能自发进行的反应顺利进行，电解过程中电能转化为化学能。人们把将电能转化为化学能的装置称为电解池。
2．构成电解池的条件
(1)两个相同或不同的电极；(2)外接直流电源；
(3)电解质溶液或熔融的电解质。
以上三部分形成闭合回路。
二、电解的原理
1．原理
(1)电子从外接电源的负极流出，经导线到达电解池的阴极，电解质溶液中的阳离子移向阴极，氧化性强的离子在阴极获得电子而被还原，发生还原反应；与此同时，电解质溶液中的阴离子移向阳极，其中还原性强的离子在阳极上失去电子(也可能是阳极很活泼而本身失去电子)而被氧化，发生氧化反应，这样电子又从电解池的阳极流出，沿导线流回外接直流电源的正极。
(2)电解池工作示意图(以电解CuCl2溶液为例)
2．电极的判断及电极反应
(1)阳极：与电源正极相连，溶液中阴离子移向此极，失去电子，发生氧化反应。
(2)阴极：与电源负极相连，溶液中阳离子移向此极，得到电子，发生还原反应。
三、离子的放电顺序及电解的规律
1．放电
阳离子得到电子而阴离子失去电子的过程叫放电。
2．离子的放电顺序
(1)阳极产物的判断
首先看电极，如果是活泼电极(金属活动性顺序表中在Ag之前)，则电极本身失电子被氧化，阴离子不放电；如果是惰性电极(Au、Pt、石墨)，则要看溶液中阴离子失电子能力强弱，谁强谁放电，阴离子放电顺序为：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>高价态含氧酸根>F－。
(2)阴极产物的判断
不用考虑电极本身，直接根据阳离子放电顺序进行判断，阳离子的放电顺序与金属活动性顺序相反，顺序为Ag＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞Pb2＋＞Sn2＋＞Ni2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞Mn2＋＞较活泼金属阳离子(注意Fe3＋的顺序)。
3．电解的规律
类型
电极反应
特点
实例
电解
对象
电解质
浓度
pH值
电解质
溶液复
原应加
物质
电解
水型
阴极：4H＋＋4e－―→2H2↑
阳极：4OH－―→2H2O＋O2↑＋4e－
NaOH
水
增大
增大
水
H2SO4
水
增大
减小
水
Na2SO4
水
增大
不变
水
电解
电解
质型
电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电
HCl
电解质
减小
增大
氯化氢
CuCl2
电解质
减小
增大
氯化铜
放H2
生碱
型
阴极：H2O放H2生碱
阳极：电解质阴离子放电
NaCl
电解质
和水
生成新
电解质
增大
氯化氢
放O2
生酸
型
阴极：电解质阳离子放电
阳极：H2O放O2生酸
CuSO4
电解质
和水
生成新
电解质
减小
氧化铜
知识点一 电解原理
1.如图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极，则下列有关判断正确的是( )
A．a为负极，b为正极
B．a为阳极，b为阴极
C．电解过程中，d电极质量增加
D．电解过程中，氯离子浓度不变
答案 C
解析 电流从电源的正极流出，故a为电源的正极，b为负极；与电源正极相连的c为阳极，与电源负极相连的d为阴极。在电解过程中，因为Cu2＋是阳离子，移向阴极d，在阴极放电析出Cu，所以d电极质量增加；Cl－是阴离子，移向阳极c，在阳极放电析出Cl2，导致溶液中氯离子浓度降低。
2．如图所示，X、Y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板处有无色、无味气体放出。符合这一情况的是附表中的( )
a极板
b极板
X电极
Z溶液
A
锌
石墨
负极
CuSO4
B
石墨
石墨
负极
NaOH
C
银
铁
正极
AgNO3
D
铜
石墨
负极
CuCl2
答案 A
解析 由题意知，通电后a极板质量增加，说明有金属析出，由此可知，a极为电解池的阴极，则X为电源负极，B、C均不符合；又b极放出的是无色无味的气体，可淘汰D。
知识点二 电解规律
3．用惰性电极电解下列溶液一段时间后再加入一定量的某种纯净物(方括号内的物质)，能使溶液恢复到原来的成分和浓度的是( )
A．AgNO3[AgNO3] B．NaOH[H2O] C．KCl[KCl] D．CuSO4[Cu(OH)2]
答案 B
解析 A项：4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3，脱离反应体系的物质是4Ag＋O2，相当于2Ag2O，所以应当加入适量Ag2O才能复原(加入AgNO3，会使NO的量增加)；B项：2H2O2H2↑＋O2↑，脱离反应体系的是2H2＋O2，相当于2H2O，加入适量水可以复原；C项：2KCl＋2H2O2KOH＋H2↑＋Cl2↑，脱离反应体系的是H2＋Cl2，相当于2HCl，应通入适量HCl气体才能复原(加入盐酸时，同时也增加了水)；D项：2CuSO4＋2H2O2H2SO4＋2Cu＋O2↑，脱离反应体系的是2Cu＋O2，相当于2CuO，加入适量CuO可以复原。
4．用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度和pH。则电解过程中转移的电子的物质的量为
( )
A．0.1 mol B．0.2 mol C．0.3 mol D．0.4 mol
答案 D
解析 由电解CuSO4溶液的反应的化学方程式2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4知，电解过程中只析出Cu和放出O2，故电解后加入CuO就可以复原。但本题提示加入0.1 mol Cu(OH)2可以复原，说明电解过程中不仅有CuSO4被电解，还有H2O被电解。0.1 mol Cu(OH)2相当于0.1 mol CuO和0.1 mol H2O，由电子守恒0.1 mol CuO～0.1 mol Cu～0.2 mol e－，0.1 mol H2O～0.1 mol H2～0.2 mol e－，共计0.4 mol e－。
练基础落实
1．用铂电极(惰性)电解下列溶液时，阴极和阳极上的主要产物分别是H2和O2的是( )
A．稀NaOH溶液 B．HCl溶液
C．CuSO4溶液 D．酸性AgNO3溶液
答案 A
2．在水中加等物质的量的Ag＋、Pb2＋、Na＋、SO、NO、Cl－，该溶液放在用惰性电极作电极的电解槽中，通电片刻，则氧化产物与还原产物质量比为( )
A．35.5∶108 B．16∶207 C．8∶1 D．108∶35.5
答案 C
解析 溶液中的六种离子，有四种发生反应生成沉淀，Ag＋＋Cl－===AgCl↓、Pb2＋＋SO===PbSO4↓，最后溶液就成了NaNO3溶液；而电解NaNO3溶液，实质上就是电解水，电解方程式为2H2O2H2↑＋O2↑。氧化产物和还原产物的质量之比为m(O2)∶m(H2)＝(1 mol×32 g·mol－1)∶(2 mol×2 g·mol－1)＝8∶1，即C项正确。
3．能用电解原理说明的问题是( )
①电解是把电能转变成化学能 ②电解是化学能转变成电能 ③电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化 ④不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理可以实现 ⑤任何溶液被电解时，必须导致氧化还原反应的发生
A．①②③④ B．②③⑤ C．③④ D．①③④⑤
答案 D
解析 从能量角度看，电解是把电能转变成化学能的过程，故①对、②错；电解质溶液的导电过程，必将伴随着两个电极上氧化还原反应的发生，同时生成新的物质，故③、⑤对；某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理供给电能也可能实现，故④对。所以D选项符合题意。
4．用惰性电极分别电解下列各物质的水溶液，一段时间后，向剩余电解质溶液中加入适量相应的溶质能使溶液恢复到电解前浓度的是( )
A．AgNO3 B．Na2SO4 C．CuCl2 D．KCl
答案 C
解析 直接加入溶质就能使溶液恢复到电解前的浓度应属于电解溶质型，即选C；AgNO3发生的电解反应是：4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3，可加Ag2O或
Ag2CO3；电解Na2SO4的水溶液实际电解的是水；电解KCl水溶液实际电解的是溶质和溶剂，类似电解NaCl溶液，通HCl气体能恢复原状。
5．电解84.75 mL 16%的NaOH溶液(ρ＝1.18 g·cm－3)，用石墨作电极经过一段时间后溶液浓度为19.5%，这是因为( )
A．溶质增加了3.5 g
B．放出了22.4 L H2和11.2 L O2
C．NaOH比水消耗少
D．消耗18 g水
答案 D
解析 计算型选择题，一般有一定的技巧性，不要先盲目计算，应先分析题干排除干扰：读题可知此NaOH溶液的电解实质是水被电解，则A、C错误，由于没指明条件无法计算气体的体积，B也错误。通过排除法，省去了计算的麻烦。
练方法技巧
6．按图甲装置进行实验，若图乙中横坐标x表示通过电极的电子的物质的量。下列叙述正确的是( )
A．F表示反应生成Cu的物质的量
B．E表示反应实际消耗H2O的物质的量
C．E表示反应生成O2的物质的量
D．F表示反应生成H2SO4的物质的量
答案 B
解析 电解实质为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，则每通过4 mol e－，生成Cu 2 mol，O2 1 mol，耗H2O 2 mol，生成H2SO4 2 mol。
7．在50 mL 0.2 mol·L－1 CuSO4溶液中插入两个电极，通电电解(不考虑水分蒸发)。则：
(1)若两极均为铜片，试说明电解过程中CuSO4溶液的浓度________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)若阳极为纯锌，阴极为铜片，阳极反应式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)若阳极为纯锌，阴极为铜片，如不考虑H＋在阴极上放电，当电路中有0.04 mol e－通过时，阴极增重________g，阴极上的电极反应式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)不变 (2)Zn―→Zn2＋＋2e－ (3)1.28 Cu2＋＋2e－―→Cu
解析 (1)两极均为铜片，电解液为CuSO4溶液，这是一个电镀装置，电解过程中电解质溶液的浓度不变。
(2)阳极为纯锌，为活泼金属，通电电解时，锌发生氧化反应：Zn―→Zn2＋＋2e－。
(3)若阳极为纯锌，阴极为铜片，不考虑H＋在阴极上放电，则阴极反应为Cu2＋得电子的还原反应：Cu2＋＋2e－―→Cu。当电路中有0.04 mol电子通过时，有0.04 mol/2×64 g·mol－1＝1.28 g铜析出。
练综合拓展
8．写出用惰性电极电解下列电解质溶液的电极反应式及电解反应的化学方程式
(1)Ba(OH)2：____________________________________________________________；
(2)Na2CO3： __________________________________________________________；
(3)KCl： ____________________________________________________________；
(4)AgNO3： ___________________________________________________________。
答案 (1)阳极：4OH－―→2H2O＋O2↑＋4e－
阴极：4H2O＋4e－―→2H2↑＋4OH－
总反应式：2H2O通电,2H2↑＋O2↑
(2)阳极：4OH－―→2H2O＋O2↑＋4e－
阴极：4H2O＋4e－―→2H2↑＋4OH－
总反应式：2H2O通电,2H2↑＋O2↑
(3)阳极：2Cl－―→Cl2↑＋2e－
阴极：2H＋＋2e－―→H2↑
总反应式：2KCl＋2H2O通电,2KOH＋H2↑＋Cl2↑
(4)阳极：4OH－―→2H2O＋O2↑＋4e－
阴极：4Ag＋＋4e－―→4Ag
总反应式：4AgNO3＋2H2O通电,4Ag＋O2↑＋4HNO3
9．下图中电极a、b分别为Ag电极和Pt电极，电极c、d都是石墨电极。通电一段时间后，在c、d两极上共收集到336 mL (标准状况)气体。回答：
(1)直流电源中，M为__________极。
(2)Pt电极上生成的物质是________，其质量为__________________________g。
(3)电源输出的电子，其物质的量与电极b、c、d分别生成的物质的物质的量之比为2∶______∶______∶________。
(4)AgNO3溶液的浓度________(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，AgNO3溶液的pH______，硫酸的浓度__________________________，硫酸的pH________。
(5)若硫酸的质量分数由5.00%变为5.02%，则原有5.00%的硫酸________g。
答案 (1)正 (2)Ag 2.16 (3)2 1 (4)不变 不变 增大 减小 (5)45.18
解析 电解5.00%的稀硫酸溶液，实际上是电解其中的水。因此在该电解池中发生反应：2H2O2H2↑＋O2↑，V(H2)∶V(O2)＝2∶1。据此可确定d极为阴极，则电源的N极为负极，M极为正极。在336 mL气体中，V(H2)＝×336 mL＝224 mL，为0.01 mol；V(O2)＝×336 mL＝112 mL，为0.005 mol。说明电路上有0.02 mol电子转移，因此在b极(Pt、阴极)产生Ag：0.02 mol×108 g·mol－1＝2.16 g，即0.02 mol的Ag。则n(e－)∶n(Ag)∶n(O2)∶n(H2)＝0.02∶0.02∶0.005∶0.01＝2∶2∶∶1。由Ag(阳)电极、Pt(阴)电极和AgNO3溶液组成的电解池，在通电一定时间后，在Pt电极上放电所消耗溶液中Ag＋的物质的量等于Ag电极被还原给溶液补充的Ag＋的物质的量，因此AgNO3溶液的浓度不变，溶液的pH也不变。电解5.00%的稀硫酸溶液时，由于其中的水发生电解，因此硫酸的浓度增大，H＋的浓度增大，故溶液的pH减小。设原5.00%的硫酸的质量为x，电解时消耗水0.01 mol×18 g·mol－1＝0.18 g，则5.00%x＝5.02%(x－0.18 g)，解得x＝45.18 g。
第2节 电能转化为化学能——电解
第1课时 电解的原理
[学习目标定位] 会描述电解池的工作原理，能正确书写电解池的电极反应式和总反应方程式，熟悉电解规律和电解产物的判断方法。
1．用氧化还原反应的观点分析判断下列各组微粒具有的性质，填写下表：
组别
微粒
性质
强弱顺序
第1组
①Zn2＋、②Na＋、③Cu2＋、④H＋
氧化性
③>④>①>②
第2组
①Cu、②Fe、③OH－、④Cl－
还原性
②>①>④>③
2.判断下列说法的正误
(1)金属导电是因为在电场作用下，自由电子发生定向移动(√)
(2)电解质是在熔融或溶于水时能够导电的物质(×)
(3)金属导电是物理变化，电解质溶液导电是化学变化(√)
(4)硫酸铜溶于水后，能发生电离产生自由移动的Cu2＋和SO(√)
(5)氯化钠溶液中只存在Na＋和Cl－(×)
3．右图为电解水的实验装置图。
根据图示回答下列问题：
(1)A端为电源的正极，C试管中收集到的气体是O2，D试管中收集到的气体是H2。
(2)写出电解水的化学方程式：2H2O2H2↑＋O2↑。
探究点一 电解的原理
1．右图为工业上电解熔融氯化钠生产金属钠的装置示意图。容器中盛有熔融的氯化钠，两侧分别插入石墨片和铁片作为电极材料，两个电极分别与电源的正极和负极相连。
(1)通电前，熔融NaCl中存在的微粒有Na＋、Cl－，这些微粒的运动状态是自由移动。
(2)通电后离子运动方向：阳离子Na＋(填离子符号)移向铁电极，发生还原反应；阴离子Cl－(填离子符号)移向石墨电极，发生氧化反应。电极上发生的变化是①铁电极：2Na＋＋2e－===2Na；②石墨电极：2Cl－－2e－===Cl2↑。
(3)由以上分析可知：熔融的NaCl在直流电源作用下发生了氧化还原反应，分解生成了Na和Cl2。
2．电解和电解池
(1)电解是使直流电通过电解质溶液或熔融电解质而在两个电极上引起氧化还原反应的过程。
(2)电解池是将电能转化为化学能的装置。
(3)电极名称
阴极：与电源负极相连的电极，发生还原反应；
阳极：与电源正极相连的电极，发生氧化反应。
(4)电解池的构成条件：具有与直流电源相连接的两个电极(阴极、阳极)，插入电解质溶液或熔融电解质中，形成闭合回路。
[归纳总结]
(1)电解池的工作原理示意图
(2)电解质导电的过程就是电解质的电解过程。
[活学活用]
1．下列关于电解池的叙述中，正确的是 ( )
A．电解池中的闭合回路仅是由电子的定向运动形成的
B．金属导线中，电子从电源的负极流向电解池的阳极，从电解池的阴极流向电源的正极
C．在电解质溶液中，阴离子向阴极移动，阳离子向阳极移动
D．相同时间内，阳离子在阴极上得到的电子数与阴离子在阳极上失去的电子数相等
答案 D
探究点二 酸、碱、盐溶液的电解规律
1．按右图所示装置完成CuCl2溶液的电解实验：
(1)实验过程中观察到的现象是：
①检流计指针发生偏转；
②与负极相连的b极上逐渐覆盖了一层红色物质；
③与正极相连的a极一侧有有刺激性气味的气体产生，能使湿润的淀粉-KI试纸变蓝。
(2)实验结论是电解质CuCl2溶液在导电过程中有金属铜析出，并产生了氯气。
(3)实验原理分析
①氯化铜溶液中的电离过程有CuCl2===Cu2＋＋2Cl－，H2O??H＋＋OH－；溶液中存在的离子有Cu2＋、Cl－、H＋、OH－。通电前，这些离子在溶液中做自由运动。
②通电时，在电场的作用下，溶液中的离子做定向移动，即Cl－、OH－趋向a极，Cu2＋、H＋趋向b极。
③a极电极反应式是2Cl－－2e－===Cl2↑，b极电极反应式是Cu2＋＋2e－===Cu，总反应式是CuCl2Cu＋Cl2↑。
2．有下列两组离子：①Cu2＋、Na＋、H＋、Ag＋；②Cl－、I－、SO、OH－。用惰性电极电解时，移向阳极的是②，放电先后顺序是I－>Cl－>OH－>SO；移向阴极的是①，放电先后顺序是Ag＋>Cu2＋>H＋>Na＋。
3．用惰性电极电解下列酸、碱、盐电解质溶液：①H2SO4；②HCl；③NaOH；④Na2SO4；⑤CuCl2；⑥NaCl；⑦CuSO4。回答下列问题：
(1)阴极反应式与①相同的有②③④⑥，其电极反应式是2H＋＋2e－===H2↑；与⑤相同的有⑦，其电极反应式是Cu2＋＋2e－===Cu。
(2)阳极反应式与①相同的有③④⑦，其电极反应式是4OH－－4e－===O2↑＋2H2O；与②相同的有⑤⑥，其电极反应式是2Cl－－2e－===Cl2↑。
(3)写出下列电解的化学方程式
③2H2O2H2↑＋O2↑；
⑥2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；
⑦2CuSO4＋2H2O2H2SO4＋2Cu＋O2↑。
(4)只水发生电解的是①③④，只电解质本身发生电解的是②⑤，电解质和水都发生电解的是⑥⑦。
(5)电解后溶液的pH显著增大的是②③⑥，减小的是①⑦，不变的是④⑤。
(6)欲使电解后的溶液复原，只加入水的是①③④，只加入电解质的是②⑤；欲使电解后的⑥复原需通入HCl气体，欲使电解后的⑦复原需加入CuO。
[归纳总结]
1．分析电解问题的基本方法思路
(1)通电前：电解质溶液中含有哪些阴、阳离子(包括水电离出的H＋和OH－)。
(2)通电时：阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，结合放电顺序分析谁优先放电(注意活泼金属作阳极时优先放电)。
(3)正确书写电极反应式，要注意原子数、电荷数是否守恒。
(4)能结合题目要求分析电解时的各种变化情况，如两极现象、水的电离平衡移动、离子浓度的变化、pH变化等。
2．电极反应规律
(1)阴极：无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。阳离子放电顺序：Ag＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Fe2＋>Zn2＋……
(2)阳极：电极材料本身失去电子被氧化而溶入溶液中，或者溶液中还原性强的阴离子失去电子被氧化。其放电顺序：金属阳极>S2－>I－>Cl－>OH－>含氧酸根。
3．用惰性电极进行电解时的电解规律
用惰性电极进行电解时各种变化情况简析：
类型
电极反应特点
溶液种类
电解对象
电解质浓度
pH
电解质溶液复原
电解水型
阴极：2H＋＋2e－===H2↑
阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
NaOH
水
增大
增大
加水
H2SO4
水
增大
减小
加水
Na2SO4
水
增大
不变
加水
电解电解质型
电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电
HCl
电解质
减小
增大
加氯化氢
CuCl2
电解质
减小
略增大
加氯化铜
放H2生碱型
阴极：H2O放出H2生成碱
阳极：电解质的阴离子放电
NaCl
电解质和水
生成新电解质
增大
加氯化氢
放O2生酸型
阴极：电解质的阳离子放电
阳极：H2O放出O2生成酸
CuSO4
电解质和水
生成新电解质
减小
加氧化铜
[活学活用]
2．用惰性电极电解AgNO3溶液，下列说法不正确的是( )
A．电解过程中阴极质量不断增加
B．电解过程中溶液的pH不断降低
C．此时向溶液中加入适量的Ag2O固体可使溶液恢复到电解前的状况
D．电解后两极产生的气体体积比为2∶1
答案 D
解析 处理有关电解问题首先注意电极材料，在此基础上写出电极反应式和总的电解反应式，根据总的电解反应式来分析电解前后的物质变化和溶液浓度变化，分析溶液的pH变化必须注意原溶液的pH情况。用惰性电极电解AgNO3溶液，总的电极反应式为4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3。可知：阴极上析出Ag，阳极上放出O2，故A正确、D错误；由于生成HNO3溶液，pH应不断降低，B正确；要使溶液恢复到电解前的状况要看加入的物质在溶液中的反应：2Ag2O＋4HNO3===4AgNO3＋2H2O，得到的物质恰好是反应掉的物质，可以使溶液恢复到电解前的状况，C正确。
3．用石墨作电极电解CuCl2和KCl的混合溶液，电解初期阴极和阳极分别析出的物质是( )
A．H2、Cl2 B．Cu、Cl2 C．H2、O2 D．Cu、O2
答案 B
解析 本题考查离子放电顺序，溶液中的离子有Cu2＋、K＋、H＋及Cl－、OH－五种离子，得电子能力：Cu2＋>H＋>K＋，失电子能力：Cl－>OH－，所以电解初期阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑，故选B。
1．下列关于电解池工作原理的说法中，错误的是( )
A．电解池是一种将电能转变成化学能的装置
B．电解池中发生的反应是非自发的氧化还原反应
C．电解池工作时，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应
D．电解池放电时，电极本身不会参加电极反应
答案 D
2．用石墨作电极，电解下列物质的溶液，其实质不是电解水的是( )
A．NaNO3 B．NaOH
C．Na2SO4 D．NaCl
答案 D
3．用惰性电极电解下列溶液，其中随着电解的进行，溶液pH逐渐减小的是( )
①氯化钠溶液 ②硫酸铜溶液 ③氢氧化钠溶液 ④稀硫酸 ⑤稀盐酸 ⑥硫酸钠溶液
A．①③⑤ B．②④⑤
C．②④ D．②④⑥
答案 C
4．用惰性电极电解下列溶液一段时间后再加入一定量的某种物质(方括号内物质)，能够使溶液恢复到原来的成分和浓度的是( )
A．AgNO3[AgNO3] B．NaOH[H2O]
C．KCl[KCl] D．CuSO4[Cu(OH)2]
答案 B
5．在某电解质溶液中，用M和N作电极，通电一段时间后，发现M极质量减小，N极质量增大，符合这一情况的是( )
A．电解质溶液是稀硫酸
B．金属M是阳极，N是阴极
C．M和N是石墨电极
D．M是阴极，N是阳极
答案 B
解析 由题意可知，M极溶解，发生氧化反应，为阳极，N极质量增加，故有金属单质在N极上析出，发生还原反应，为阴极，电解质溶液为盐溶液，M为金属电极。
6．用惰性电极电解CuSO4溶液。若阴极上析出Cu的质量为3.2 g，则阳极上产生的气体在标准状况下的体积为________________________________；
常温下，若将电解后的溶液稀释至1 L，则溶液的pH约为________。
答案 0.56 L 1
解析 用惰性电极电解CuSO4溶液时，阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，根据电子守恒，n(O2)＝n(Cu)＝×＝0.025 mol，所以标准状况下V(O2)＝0.56 L；根据反应2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，电解后溶液中n(H＋)＝4n(O2)＝0.1 mol，所以[H＋]＝0.1 mol·L－1，pH＝1。
[基础过关]
一、电解池的电极名称的判断
1．电解池中，阳极的电极材料一定( )
A．发生氧化反应 B．与电源正极相连
C．是铂电极 D．得电子
答案 B
解析 阳极材料若为活泼金属则直接发生氧化反应；若为惰性电极，则最易失电子的阴离子发生氧化反应。
2．如图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极，则下列有关判断正确的是( )
A．a为负极，b为正极
B．a为阳极，b为阴极
C．电解过程中，d电极质量增加
D．电解过程中，氯离子浓度不变
答案 C
解析 根据图示电流方向，先确定a是电源正极，b是电源负极；则c是电解池的阳极，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，溶液中氯离子不断减少；d是电解池的阴极，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，d电极质量不断增加。
二、电极反应式、电解方程式的书写
3．下面列出了电解不同物质的电极反应式，其中错误的是( )
A．电解饱和食盐水
阴极：Na＋＋e－===Na
B．电解Na2SO4溶液
阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
C．电解熔融NaCl
阴极：Na＋＋e－===Na
D．电解NaOH溶液
阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
答案 A
解析 本题考查了电极反应式的书写和电极产物的判断。A中电解饱和食盐水时，阴极应是H2O电离出的H＋得电子放出H2。
三、酸、碱、盐溶液的电解规律
4．用惰性电极电解某溶液时，发现两极只有H2和O2生成，则电解一段时间后，下列有关该溶液(与电解前同温度)的说法中正确的有( )
①该溶液的pH可能增大；②该溶液的pH可能减小；③该溶液的pH可能不变；④该溶液的浓度可能增大；⑤该溶液的浓度可能不变；⑥该溶液的浓度可能减小
A．①②③ B．①②③④
C．①②③④⑤ D．全部
答案 C
解析 用惰性电极电解时两极只有H2和O2，则实质上电解的是水，电解质不参与反应。该电解质有3种可能，如电解H2SO4溶液时，水被电解，H2SO4浓度变大，pH减小；电解NaOH溶液时，水被电解，NaOH浓度变大，pH增大；电解Na2SO4溶液时，水被电解，Na2SO4浓度变大，pH不变；但若NaOH溶液、Na2SO4溶液是饱和溶液则电解后浓度不变，故①、②、③、④、⑤正确，⑥不可能。
5．用铂作电极电解一定浓度的下列物质的水溶液，电解结束后，向剩余电解液中加适量水，能使溶液和电解前相同的是( )
A．CuSO4 B．H2SO4 C．CuCl2 D．NaCl
答案 B
解析 当电解池的电极是惰性电极时，阳极不溶解，电解过程的本质是电解溶剂水或电解质或二者都发生反应。各选项中的溶液发生电解的总反应分别为
A．2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4
B．2H2O2H2↑＋O2↑
C．CuCl2Cu＋Cl2↑
D．2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH
所以B的实质是电解水。
6．Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理论设计的制取Cu2O的电解池示意图如下，电解总反应为2Cu＋H2OCu2O＋H2↑。下列说法正确的是( )
A．石墨电极上产生氢气
B．铜电极发生还原反应
C．铜电极接直流电源的负极
D．当有0.1 mol电子转移时，有0.1 mol Cu2O生成
答案 A
解析 由电解总反应可知，Cu参加了反应，所以Cu作电解池的阳极，发生氧化反应，B选项错误；石墨作阴极，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，A选项正确；阳极与电源的正极相连，C选项错误；阳极反应为2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O，当有0.1 mol电子转移时，有 0.05 mol Cu2O生成，D选项错误。
7．下图中X、Y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板处有无色无味气体放出。符合这一情况的是下表中的( )
选项
a电极
b电极
X电极
溶液
A
锌
石墨
负极
CuSO4
B
石墨
石墨
负极
NaOH
C
银
铁
正极
AgNO3
D
铜
石墨
负极
CuCl2
答案 A
解析 由a极板质量增加，知溶液中阳离子在a极板析出，则a为阴极，X为负极；因B中a极板不析出金属，C中X为正极，故B、C错；又由b极板有无色无味气体放出，知D错。
8．如图装置中，通电后观察到Cu极溶解。下列说法中错误的是( )
A．a极是直流电源的正极
B．Fe极是阳极
C．Pt极产生的气体体积是Ag极产生气体体积为1/2
D．硫酸铜溶液的浓度不变
答案 B
解析 Cu极溶解，则其必为阳极，Fe极是阴极，可得b极是直流电源的负极，a极是直流电源的正极，由此可知Pt极为阳极，Ag极为阴极。电解H2SO4溶液Pt极产生O2，Ag极产生H2，O2的体积应为H2的1/2。电解CuSO4溶液，Cu极为阳极，Fe极为阴极，是向Fe极上镀铜的过程，硫酸铜溶液的浓度不变。
[能力提升]
9．从H＋、Cu2＋、Na＋、SO、Cl－五种离子中选择并恰当地组成电解质，按下列要求进行电解：
(1)以石墨为电极，使电解质质量减少，水质量不变，进行电解，则可采用的电解质是____________。
(2)以石墨为电极，使电解质质量不变，水质量减少，进行电解，则可采用的电解质是__________。
(3)以石墨为阳极，铁棒为阴极，使电解质和水的质量都减少，进行电解，则电解质是____________。
(4)以石墨为电极进行电解，若阴极析出金属，阳极放出O2时，电解质的化学式可能是____________。
(5)以石墨为电极进行电解，两极分别放出气体，且体积比为1∶1时，电解质的化学式可能是__________。
答案 (1)HCl、CuCl2 (2)H2SO4、Na2SO4、NaHSO4 (3)CuSO4、NaCl (4)CuSO4 (5)HCl、NaCl
10．下图中电极a、b分别为Ag电极和Pt电极，电极c、d都是石墨电极。通电一段时间后，在c、d两极上共收集到 336 mL (标准状况)气体。回答：
(1)直流电源中，M为__________极。
(2)Pt电极上生成的物质是______，其质量为______g。
(3)电源输出的电子，其物质的量与电极b、c、d分别生成的物质的物质的量之比为2∶______∶______∶________。
(4)AgNO3溶液的浓度________(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，AgNO3溶液的pH______，硫酸的浓度
________________________________________________________________________，
硫酸的pH________。
(5)若硫酸的质量分数由5.00%变为5.02%，则原有5.00%的硫酸________g。
答案 (1)正 (2)Ag 2.16 (3)2 1
(4)不变 不变 增大 减小 (5)45.18
解析 电解5.00%的稀硫酸，实际上是电解其中的水。因此在该电解池中发生反应：2H2O2H2↑＋O2↑，V(H2)∶V(O2)＝2∶1。据此可确定d极为阴极，则电源的N极为负极，M极为正极。在 336 mL气体中，V(H2)＝×336 mL＝224 mL，为0.01 mol；V(O2)＝×336 mL＝112 mL，为0.005 mol。说明电路上有0.02 mol电子，因此在b极(Pt、阴极)产生Ag：0.02 mol×108 g·mol－1＝2.16 g，即0.02 mol的Ag。则n(e－)∶n(Ag)∶n(O2)∶n(H2)＝0.02∶0.02∶0.005∶0.01＝2∶2∶∶1。由Ag(阳)电极、Pt(阴)电极和AgNO3溶液组成的电镀池，在通电一定时间后，在Pt电极上放电所消耗的溶液中Ag＋的物质的量等于Ag电极被氧化后给溶液中补充的Ag＋的物质的量，因此AgNO3溶液的浓度不变，溶液的pH也不变。电解 5.00%的硫酸溶液，由于其中的水发生电解，因此硫酸浓度增大，由于H＋的浓度增大，故溶液的pH减小。设原5.00%的硫酸为x g，电解时消耗水0.01 mol×18 g·mol－1＝0.18 g，则：5.00%x＝5.02%(x－0.18)，解得x＝45.18 g。
11．高氯酸铵(AP)受高温和猛烈撞击能引起爆炸，可用作火箭推进剂。目前制备高氯酸铵的流程如下：
―→混合物AHClOHClO3HClO4NH4ClO4
(1)写出Cl2和NaOH溶液反应的离子方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)将HClO3加入到电解槽中，电解产生H2和O3，产生H2的电极名称为__________，写出产生O3的电极反应式：
________________________________________________________________________。
(3)O3与ClO反应生成ClO，O3与ClO的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为__________。
答案 (1)Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O
(2)阴极 6OH－－6e－===O3↑＋3H2O
(3)1∶3
解析 从化合价的变化情况分析，H2是还原产物，因此必在电解池的阴极产生，O3是氧化产物，在阳极产生，阳极上阴离子放电，只有溶液中的OH－放电，由此可写出电极反应式。O3与ClO反应生成ClO时，氧化产物已明确，在酸性条件下O3的还原产物必为H2O，故根据得失电子守恒可得两者物质的量之比。
[拓展探究]
12．某学生试图用电解法根据电极上析出的物质质量来验证阿伏加德罗常数值，其实验方案的要点为
①用直流电电解氯化铜溶液，所用仪器如图所示。
②强度为I A，通电时间为t s后，精确测得某电极上析出的铜的质量为m g。
试回答：
(1)这些仪器的正确连接顺序为(用图中标注仪器接线柱的英文字母表示，下同)E接________，C接________，______接F。
实验线路中的电流方向为________→________→________→C→________→________。
(2)写出B电极上发生反应的离子方程式___________________________________________，G试管中淀粉KI溶液变化的现象为________________，相应的离子方程式是________________________________________________________________________。
(3)为精确测定电极上析出铜的质量，所必需的实验步骤的先后顺序是______________。
①称量电解前电极质量；②刮下电解后电极上的铜并清洗；③用蒸馏水清洗电解后电极；④低温烘干电极后称量；⑤低温烘干刮下的铜后称量；⑥再次低温烘干后称量至恒重。
(4)已知电子的电量为1.6×10－19 C。试列出阿伏加德罗常数的计算表达式：NA＝________________________________________________________________________。
答案 (1)D A B F B A D E
(2)2Cl－－2e－===Cl2↑ 变蓝色 Cl2＋2I－===2Cl－＋I2
(3)①③④⑥
(4)× mol－1
解析 (1)B电极上应产生Cl2：2Cl－－2e－===Cl2↑，B电极上流出电子，电子进入直流电源的正极，即F极，由此可得仪器连接顺序及电流方向。
(2)B中产生Cl2，Cl2进入G中与KI反应，有I2生成，I2使淀粉变蓝色。
(3)镀在A电极上的Cu是没必要刮下的，也无法刮干净，还可将A电极材料一同刮下，故②⑤两步须排除在外。
(4)由电学知识，可求电量Q：Q＝It。
由此可求出通过的电子个数：
N(e－)＝＝
其物质的量为
n(e－)＝÷NA＝
而电子个数与Cu的关系为Cu2＋＋2e－===Cu
根据生成Cu的质量为m g得
＝×，NA可求。
课件27张PPT。高中化学精品课件 ? 选修 化学反应原理第2节 电能转化为化学能——电解第1课时 电解的原理 第1章 化学反应与能量转化电解的原理 本节知识目录学习目标定位会描述电解池的工作原理，能正确书写电解池的电极反应式和总反应方程式。熟悉电解规律和电解产物的判断方法。学习重难点：电解池的工作原理。知识回顾温故追本溯源·推陈方可知新氧化性 还原性 ③>④>①>② ②>①>④>③ 知识回顾温故追本溯源·推陈方可知新√ × √ √ × 知识回顾温故追本溯源·推陈方可知新正 O2 H2 学习探究基础自学落实·重点互动探究Na＋、Cl－ 自由移动 Na＋ 铁 还原 Cl－ 石墨 氧化 直流电源 氧化还原反应 Na和Cl2 学习探究基础自学落实·重点互动探究具有与直流电源相连接的两个电极(阴极、阳极)，插入电解质溶液
或熔融电解质中，形成闭合回路。2． 电解和电解池是使直流电通过电解质溶液或熔融电解质而在两个电极上引起氧化还原反应的过程。(1)电解(2)电解池是将电能转化为化学能的装置。(3)电极名称阴极：与电源负极相连的电极，发生还原反应；
阳极：与电源正极相连的电极，发生氧化反应。(4)电解池的构成条件：学习探究归纳总结基础自学落实·重点互动探究(1)电解池的工作原理示意图(2)电解质导电的过程就是电解质的电解过程。学习探究基础自学落实·重点互动探究D 学习探究基础自学落实·重点互动探究视频导学发生偏转 红色物质 刺激性气味的气体 变蓝 电解质CuCl2溶液在导电过程中有金属铜析出，并产生了氯气学习探究基础自学落实·重点互动探究视频导学CuCl2=Cu2＋＋2Cl－H2O??H＋＋OH－Cu2＋、Cl－、H＋、OH－定向移动 Cl－、OH－Cu2＋、H＋2Cl－－2e－=Cl2↑Cu2＋＋2e－=Cu学习探究基础自学落实·重点互动探究② I－>Cl－>OH－>SO42-① Ag＋>Cu2＋>H＋>Na＋学习探究基础自学落实·重点互动探究②③④⑥ 2H＋＋2e－===H2↑⑦ Cu2＋＋2e－===Cu③④⑦ 4OH－－4e－===O2↑＋2H2O⑤⑥ 2Cl－－2e－===Cl2↑①③④ ②⑤ ⑥⑦ ②③⑥ ①⑦ ④⑤ ①③④ ②⑤ 通入HCl气体 CuO 学习探究归纳总结基础自学落实·重点互动探究(4)能结合题目要求分析电解时的各种变化情况，如两极现象、水的电离平衡移动、离子浓度的变化、pH变化等。1.分析电解问题的基本方法思路(1)通电前：电解质溶液中含有哪些阴、阳离子(包括水电离出的H＋和OH－)。(2)通电时：阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，结合放电顺序分析谁优先放电(注意活泼金属作阳极时优先放电)。(3)正确书写电极反应式，要注意原子数、电荷数是否守恒。学习探究归纳总结基础自学落实·重点互动探究(2)阳极：溶液中还原性强的阴离子失去电子被氧化，或者电极材料本身失去电子被氧化而溶入溶液中。其放电顺序：
金属阳极>S2－>I－>Cl－>OH－>含氧酸根。2.电极反应规律(1)阴极：无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。阳离子放电顺序：
Ag＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Fe2＋>Zn2＋……学习探究归纳总结基础自学落实·重点互动探究
3．惰性电极电解规律学习探究基础自学落实·重点互动探究D 学习探究基础自学落实·重点互动探究溶液中的离子有Cu2＋、K＋、H＋
及Cl－、OH－。 离子的放电顺序为
阳离子：Cu2＋>H＋>K＋
阴离子：Cl－>OH－所以电解初期电极反应为
阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑。 B 学习探究基础自学落实·重点互动探究
自我检测12检测学习效果·体验成功快乐3456D自我检测检测学习效果·体验成功快乐D123456电解水的包含三类：
强碱、含氧酸和活泼金属的含氧酸盐。自我检测检测学习效果·体验成功快乐123456C 放O2生酸型，溶液酸性增强电解水型，溶液浓度变大，酸性增强自我检测检测学习效果·体验成功快乐B 123456自我检测检测学习效果·体验成功快乐123456由题意可知，M 极溶解，发生氧化反应，为阳极，N 极质量增加，故有金属单质在 N 极上析出，发生还原反应，为阴极，电解质溶液为盐溶液，M 为金属电极。B 自我检测检测学习效果·体验成功快乐1234560.56 L 1本讲内容结束
请完成课时作业
第2课时 电解原理的应用
[目标要求] 1.了解电解饱和食盐水，铜的电解精炼，电镀的原理。2.掌握电解原理及其应用。
1．电解饱和食盐水制备烧碱、氢气和氯气
(1)装置
(2)现象
①阳极上：有气体产生。
②阴极上：有气体产生，阴极附近溶液变红。
(3)原理分析及电极反应
电解时U形管中，Cl－、OH－移向阳极，H＋，Na＋移向阴极。
①阳极离子放电顺序：Cl－>OH－
电极反应：2Cl－―→Cl2↑＋2e－(氧化反应)
②阴极离子放电顺序H＋>Na＋
电极反应：2H＋＋2e－―→H2↑(还原反应)。
(4)总反应化学方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑。
离子方程式：2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－。
2．铜的电解精炼
(1)装置
(2)电极反应
阳极：Cu―→Cu2＋＋2e－
阴极：Cu2＋＋2e－―→Cu
(3)阳极泥
铜的电解精炼过程中，粗铜中不如铜活泼的金属与其他不溶性杂质混在一起沉积在电解池底部形成的物质。
3．电镀
(1)定义：应用电解原理，在金属表面镀上一薄层金属或合金的方法。
(2)目的：使金属抗腐蚀能力增强且增加金属表面的耐磨性和美观性。
(3)电镀池构成
镀层金属做阳极，镀件做阴极，含有镀层金属离子的盐溶液做电镀溶液。
知识点一 氯碱工业
1．关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是( )
A．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠
B．若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色
C．若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色
D．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性
答案 B
解析 电解食盐水时发生的反应：
阳极：2Cl－―→Cl2↑＋2e－
阴极：2H2O＋2e－―→H2↑＋2OH－
总反应：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
对照分析选项，A错误；阳极附近的溶液中会溶有少量的Cl2，滴加KI溶液后发生反应：Cl2＋2I－===I2＋2Cl－，溶液呈棕色，B正确；阴极附近产生大量的OH－，滴加酚酞后变红色，C错误；电解后生成NaOH，溶液呈碱性，D错误。
2．下图中能验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是( )
答案 D
解析 电解食盐水时，阳极产物Cl2，阴极产物H2、NaOH，根据图中电子流向先确定装置中电源的正、负极，从而确定电解池的阴、阳极，然后判断电极产物以及检验方法，D选项符合题意。
知识点二 精炼铜及电镀池
3．下列关于铜电极的叙述不正确的是( )
A．在镀件上镀铜时镀件作阴极
B．在镀件上镀铜时可用金属铜作阳极
C．用电解法精炼粗铜时粗铜作阳极
D．用电解法精炼粗铜时纯铜作阳极
答案 D
解析 在镀件上镀铜时，要将镀件制品作阴极，金属铜作阳极，用含有铜离子的电解质溶液作电解液，故A、B正确；用电解法精炼粗铜时，要用粗铜作阳极，纯铜作阴极，用含铜离子的电解质溶液作电解液，故C正确、D错误。
4．金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是(已知：氧化性Fe2＋A．阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2＋＋2e－―→Ni
B．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等
C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2＋和Zn2＋
D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt
答案 D
解析 此题考查的是电解的基本原理。在电解池中，阳极失去电子，化合价升高，发生氧化反应，而阴极得到电子，化合价降低，发生还原反应。题目中已经告诉氧化性：Fe2＋Fe>Ni>Cu>Pt(惰性金属不放电)，阴极的放电顺序为：Zn2＋知识点三 电化学计算
5.如图所示的A、B两个电解池中的电极均为铂，在A池中加入0.05 mol·L－1的CuCl2溶液，B池中加入0.1 mol·L－1的AgNO3溶液，进行电解。a、b、c、d四个电极上所析出的物质的物质的量之比是( )
A．2∶2∶4∶1 B．1∶1∶2∶1 C．2∶1∶1∶1 D．2∶1∶2∶1
答案 A
解析 由电解规律可知：a、c为阴极，b、d为阳极。a极上析出Cu，b极上析出Cl2，c极上析出Ag，d极上析出O2。由电子得失守恒可得出：2e－～Cu～Cl2～2Ag～O2，所以a、b、c、d四个电极上所析出物质的物质的量之比＝1∶1∶2∶＝2∶2∶4∶1。
6．用惰性电极电解M(NO3)x的水溶液，当阴极上增重a g时，在阳极上同时产生b L氧气(标准状况)，从而可知M的相对原子质量为( )
A. B. C. D.
答案 C
解析 本题意在考查学生对电解原理的理解，并以电解原理为素材，考查学生思维的敏捷性。
由题干可知，在用惰性电极电解硝酸盐溶液时，两极发生的反应是：
阳极 4OH－―→2H2O＋O2↑＋4e－
阴极 Mx＋＋xe－―→M
已知阳极上有b L氧气(标准状况)生成，其物质的量为 mol，从阳极反应来看，应有mol电子转移，因此在阴极上也应有同样物质的量的电子转移，设Ar(M)为M的相对原子质量，则
＝ Ar(M)＝。
练基础落实
1．某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液。通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是( )
A．a为正极，b为负极；NaClO和NaCl
B．a为负极，b为正极；NaClO和NaCl
C．a为阳极，b为阴极；HClO和NaCl
D．a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl
答案 B
解析 有关反应2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，Cl2＋2NaOH===NaCl＋
NaClO＋H2O，因阳极生成Cl2，阴极生成NaOH，为使二者充分作用，Cl2应在下端产生，从而推知电源b为正极，a为负极，消毒液主要成分是NaCl、NaClO。
2.如图所示，在一U形管中装入含有紫色石蕊的Na2SO4试液，通直流电，一段时间后U形管内会形成一个倒立的三色“彩虹”，从左到右颜色的顺序是( )
A．蓝、紫、红 B．红、蓝、紫 C．红、紫、蓝 D．紫、红、蓝
答案 C
解析 用惰性电极电解Na2SO4溶液，实际上是电解水，其两极反应式为
阴极：4H＋＋4e－―→2H2↑
阳极：4OH－―→2H2O＋O2↑＋4e－
故阴极区域富集OH－，溶液呈碱性，使石蕊试液变蓝色；阳极区域富集H＋，溶液呈酸性，使石蕊试液变红色。
3．在铁片上镀银时，下列叙述中正确的是( )
①将铁片接在电源的正极上 ②将银片接在电源的正极上 ③在铁片上发生的反应是Ag＋＋e－―→Ag ④在银片上发生的反应是4OH－―→O2↑＋2H2O＋4e－
⑤可用硫酸亚铁溶液做电镀液 ⑥可用硝酸银溶液为电镀液
A．①③⑥ B．②③⑥ C．①④⑤ D．②③④⑥
答案 B
解析 铁片上镀银，银作阳极，铁作阴极，分别发生Ag―→Ag＋＋e－，Ag＋＋e－―→Ag，电镀液应含有Ag＋。
4．火法炼铜得到的粗铜中含多种杂质(如锌、金和银等)，其性能远不能达到电气工业的要求，工业上常使用电解精炼法将粗铜提纯。在电解精炼时( )
A．粗铜接电源负极
B．纯铜作阳极
C．杂质都将以单质形式沉积到池底
D．纯铜片增重2.56 g，电路中通过的电子为0.08 mol
答案 D
解析 电解精炼铜时，用粗铜作阳极，用精铜作阴极，所以A、B不正确；锌比铜活泼，失电子变成锌离子进入溶液中，金、银不活泼，以单质形式沉淀到池底，C不正确；n(e－)＝×2＝0.08 mol，D正确。
练方法技巧
5．在25℃时，将2个铜电极插入到一定的Na2SO4饱和溶液中，通直流电电解并不断搅拌，当阴极上收集到a mol气体时，溶液中析出了b mol的结晶水合物Na2SO4·10H2O，若保持温度不变，则所剩溶液中溶质的质量分数是( )
A. B. C. D.
答案 C
解析 电解发生的电极反应：阳极为Cu―→Cu2＋＋2e－，阴极为2H＋＋2e－―→H2↑。电解时总的化学反应方程式为Cu＋2H2OCu(OH)2↓＋H2↑，阴极逸出a mol H2，水被电解了2a mol，根据溶解度知识，不难求出答案为C。如果将题中的铜电极换作铂电极，只改一个字，其电解的总反应方程式即为2H2O2H2↑＋O2↑，阴极逸出a mol H2，水被电解了a mol。可见因一字之差(“铜”与“铂”)，答案各异。由此再次强调提高审题的准确性是多么的必要。
6．如图所示，若电解5 min时，测得铜电极的质量增加2.16 g。试回答：
(1)电源中X极是__________(填“正”或“负”)极。
(2)通电5 min时，B中共收集到224 mL(标准状况)气体，溶液体积为200 mL(电解前后溶液的体积变化忽略不计)，则通电前[CuSO4]＝____________。
(3)若A中KCl溶液的体积也是200 mL，电解后溶液中仍有Cl－，则电解后溶液的pH＝
__________。
答案 (1)负 (2)0.025 mol·L－1 (3)13
解析 ①要注意电解的阶段性。如含Cl－的溶液中Cl－电解完后继续通电会使OH－放电，Cu2＋在阴极上被电解完全后H＋又会放电等。②电极反应式和总反应方程式、电解产物物质的量与得失电子数之间的关系式是电化学计算的主要依据。
(1)铜极增重，说明银在铜极析出，则铜极为阴极，X为负极。
(2)C中铜极增重2.16 g，即析出0.02 mol Ag，线路中通过0.02 mol电子。由4e－～O2，可知B中产生的O2只有0.005 mol，即112 mL。但B中共收集到224 mL气体，说明还有112 mL是H2，即Cu2＋全部在阴极放电后，H＋接着放电产生了112 mL H2，则通过0.01 mol电子时，Cu2＋已被电解完。由2e－～Cu，可知n(Cu2＋)＝0.005 mol，则：
c(CuSO4)＝0.005 mol÷0.2 L＝0.025 mol·L－1。
(3)由4e－～4OH－知，A中生成0.02 mol OH－，则：[OH－]＝0.1 mol·L－1，pH＝13。
练综合拓展
7．氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如下：
依据上图，完成下列填空：
(1)在电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生反应的电极反应式为________________________，与电源负极相连的电极附近，溶液pH________(选填“不变”、“升高”或“下降”)。
(2)工业食盐中含Ca2＋、Mg2＋等杂质，精制过程中除去这些杂质时发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________。
(3)如果粗盐中SO含量过高，必须添加钡试剂除去SO，该钡试剂可以是________(填写字母序号，下同)。
A．Ba(OH)2 B．Ba(NO3)2 C．BaCl2
(4)为有效除去Ca2＋、Mg2＋、SO，加入试剂的合理顺序为________。
A．先加NaOH，后加Na2CO3，再加钡试剂
B．先加NaOH，后加钡试剂，再加Na2CO3
C．先加钡试剂，后加NaOH，再加Na2CO3
(5)脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异，通过________、冷却、________
(填写操作名称)除去NaCl。
(6)用隔膜法电解食盐水时，电解槽分隔为阳极区和阴极区，防止Cl2与NaOH反应；采用无隔膜法电解冷的食盐水时，Cl2与NaOH充分接触，得到的产物仅是NaClO和H2，则与该反应相应的化学方程式为________________________________________________。
答案 (1)2Cl－―→Cl2↑＋2e－ 升高
(2)Ca2＋＋CO===CaCO3↓
Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
(3)AC (4)BC (5)蒸发 过滤
(6)NaCl＋H2ONaClO＋H2↑(或2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH；Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O)
解析 (1)电解饱和食盐水，与电源正极相连的电极为阳极，电极反应式是2Cl－―→
Cl2↑＋2e－；与电源负极相连的电极为阴极，电极反应式是2H＋＋2e－―→H2↑，消耗H＋，产生OH－，所以溶液的pH升高。
(2)除去Ca2＋：Ca2＋＋CO===CaCO3↓，除去Mg2＋：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，由于Mg(OH)2的溶解能力小于MgCO3，所以Mg2＋与CO、OH－混合时，一般是生成Mg(OH)2沉淀。
(3)除去SO，应选择Ba2＋，如果加入Ba(NO3)2，溶液中会引进新的杂质，加入
Ba(OH)2、BaCl2不会增加新的杂质，选A、C。
(4)除去杂质时加入Ba2＋和OH－，无先后之分，但Na2CO3一定要在最后加入，因为CO还要除去多余的Ba2＋，过滤沉淀后即认为NaCl被提纯，选B、C。
(5)脱盐实际上是分离NaOH和NaCl，由于NaCl溶解度小，因而NaCl首先析出，其操作过程是蒸发、冷却、结晶，经过滤得NaCl晶体，滤液进一步精制得NaOH。
(6)将2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑和Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O合并，即可得出答案。
第2课时 电解原理的应用
[学习目标定位] 1.熟知电解饱和食盐水、电镀、电解精炼铜、电冶金的原理，会写其电极反应式及化学方程式。2.掌握电解的有关计算。
1．用惰性电极电解氯化钾溶液，阴极反应式是2H＋＋2e－===H2↑，阳极反应式是2Cl－－2e－===Cl2↑，电解的化学方程式是2KCl＋2H2O2KOH＋H2↑＋Cl2↑。电解后溶液的pH变化是增大；欲使电解后的溶液复原，需加入的物质是HCl气体。
2．在硫酸铜溶液中，插入两个电极进行电解。
(1)若两极均为Pt电极，则阳极反应式是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极反应式是2Cu2＋＋4e－===2Cu，
电解的化学方程式是2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4。
(2)若两极均为铜片，则阳极反应式是Cu－2e－===Cu2＋，阴极反应式是Cu2＋＋2e－===Cu，电解过程中溶液的浓度变化是不变。
(3)若阳极为锌片，阴极为铜片，则阳极反应式是Zn－2e－===Zn2＋，电解过程中两极的变化是阳极锌片不断溶解，阴极铜片质量不断增加。
探究点一 电解原理的应用
1．电解饱和食盐水
(1)通电前，氯化钠溶液中含有的离子：Na＋、Cl－、H＋、OH－。通电时Na＋、H＋移向阴极，H＋放电，Cl－、OH－移向阳极，Cl－放电。电极反应式为
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)
阴极：2H＋＋2e－===H2↑(还原反应)
因H＋放电，导致水的电离平衡H2O??H＋＋OH－向右移动，致使生成NaOH。
(2)电解的总反应式
化学方程式：2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH；
离子方程式：2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－；
工业上习惯把电解饱和食盐水叫做氯碱工业。
2．电解精炼铜
(1)粗铜中往往含有铁、锌、银、金等多种杂质，常用电解的方法进行精炼。其电解池的构成是用粗铜作阳极，用纯铜作阴极，用CuSO4溶液作电解质溶液。
(2)电极反应式：阳极为Cu－2e－===Cu2＋、Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋等，阴极为Cu2＋＋2e－===Cu。
(3)电解精炼铜的原理是粗铜中比铜活泼的金属Zn、Fe等失去电子，产生的阳离子残留在溶液中，不比铜活泼的金属Ag、Au等以金属单质的形式沉积在电解池的底部，形成阳极泥，粗铜中的铜迁移到纯铜上。
3．电镀
(1)根据图，回答下列问题：
①电极反应式
阳极：Cu－2e－===Cu2＋；
阴极：Cu2＋＋2e－===Cu。
②可观察到的现象是铁件表面镀上一层红色的铜，铜片不断溶解。
③硫酸铜溶液浓度的变化是不变。
(2)电镀
①电镀是应用电解原理，在金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法。
②电镀池的构成：一般都是用含有镀层金属离子的电解质溶液作电镀液；把镀层金属浸入电镀液中与直流电源的正极相连，作为阳极；待镀金属制品与直流电源的负极相连，作阴极。
[归纳总结]
(1)氯碱工业：用电解饱和氯化钠溶液的方法来制取NaOH、Cl2、H2，并以它们为原料生产一系列化工产品。
(2)电镀特点是阳极本身参与电极反应，电镀过程中相关离子的浓度、溶液pH等保持不变。
(3)电解精炼中，比需要精炼的金属活泼的杂质溶解，而不比需要精炼的金属活泼的杂质会沉积(如精炼镍时Cu也会沉积)。
[活学活用]
1．关于电解氯化钠水溶液(铁作阴极、石墨作阳极)，下列叙述正确的是( )
A．若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈无色
B．若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕黄色
C．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠
D．电解一段时间后，将全部电解质溶液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性
答案 B
解析 电解食盐水时发生的反应：
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：2H＋＋2e－===H2↑
总反应：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
对照分析选项，C错误；阳极附近的溶液中会溶有少量的Cl2，滴加KI溶液后发生反应：Cl2＋2I－===I2＋2Cl－，溶液呈棕黄色，B正确；阴极附近产生大量的OH－，滴加酚酞后附近溶液变红色，A错误；电解后生成NaOH，溶液呈碱性，D错误。
2．在铁制品上镀一层一定厚度的锌层，以下方案设计正确的是( )
A．锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有锌离子
B．铂作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子
C．铁作阳极，镀件作阴极，溶液中含有亚铁离子
D．锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含有亚铁离子
答案 A
解析 本题考查的是电镀的原理。电镀原理是镀层金属作阳极，镀件作阴极，含有镀层金属阳离子的电解质溶液作电镀液。
探究点二 电解的有关计算
1．将两支惰性电极插入CuSO4溶液中，通电电解。
(1)当有1.0×10－3 mol的OH－放电时，溶液显浅蓝色，则在阴极上析出铜的质量是__________。
(2)若溶液的体积为1 L，忽略溶液体积变化，在标准状况下放出5.6 mL O2时，溶液的pH是________。
答案 (1)0.032 g (2)3
解析 (1)用惰性电极电解CuSO4溶液时，电极反应为阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu，阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O。当有1.0×10－3 mol的OH－放电时，生成标准状况下的O2为5.6 mL，此时转移电子为1.0×10－3 mol，则在阴极上析出Cu：32×10－3 g。
(2)阳极：
4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
4 mol 1 mol
n
n＝1.0×10－3 mol，消耗1.0×10－3 mol OH－，生成1.0×10－3 mol H＋
则[H＋]＝＝1.0×10－3 mol·L－1
pH＝－lg[H＋]＝－lg(1.0×10－3)＝3。
2．用惰性电极电解0.1 L M(NO3)x的水溶液，当阴极上增重a g时，在阳极上同时产生b L(标准状况)O2，从而可知M的相对原子质量是________，溶液的pH是________(均用含有a、b、x的代数式表示)。
答案 －lg
解析 由于阴、阳两极转移电子的数目相同，则有·x＝×4，或由关系式xO2～4M得∶＝x∶4，均可解出M＝ g·mol－1。又由O2～4H＋可知：[H＋]＝4× mol÷0.1 L＝b mol·L－1，则pH＝－lg。
[归纳总结]
有关电解的计算通常是求电解后某产物的质量、气体的体积、某元素的化合价、元素的相对原子质量、溶液的pH及物质的量浓度等。不论哪种计算，均可概括为下列三种方法：
(1)得失电子守恒法计算：用于串联电路、通过阴、阳两极的电量相同等类型的计算，其依据是电路上转移的电子数相等。
(2)总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算。
(3)关系式计算：借得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。
[活学活用]
3．把两支惰性电极插入500 mL AgNO3溶液中，通电电解。当电解质溶液的pH从6.0变为3.0时(设电解时阴极没有氢气析出，且电解质溶液在电解前后体积变化可以忽略)，电极上应析出银的质量是( )
A．27 mg B．54 mg C．108 mg D．216 mg
答案 B
解析 由电子得失守恒知，e－～OH－～H＋～Ag，所以n(Ag)＝n(H＋)。AgNO3溶液电解后产生酸，产生的H＋的物质的量可由pH差来计算：pH从6.0变为3.0，即[H＋]＝10－3 mol·L－1，所以n(Ag)＝n(H＋)＝10－3 mol·L－1×0.5 L＝5×10－4 mol，m(Ag)＝n(Ag)×M＝5×10－4 mol×108 g·mol－1＝0.054 g＝54 mg。
4．在100 mL H2SO4和CuSO4的混合液中，用石墨作电极进行电解，两极上均收集到2.24 L气体(标准状况下)，则原混合液中，Cu2＋的物质的量浓度为( )
A．1 mol·L－1 B．2 mol·L－1
C．3 mol·L－1 D．4 mol·L－1
答案 A
解析 分析电解H2SO4、CuSO4的混合液时阴、阳两极的电极反应可知，两极产生的气体分别为H2、O2各0.1 mol，O2是由OH－失去0.4 mol电子而得到，H2是由H＋得到0.2 mol电子而生成。由电子得失守恒知，还有0.2 mol电子是Cu2＋得到的，故Cu2＋的物质的量是0.1 mol，则Cu2＋的物质的量浓度为＝1 mol·L－1。
1．下列描述中，不符合生产实际的是( )
A．电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极
B．电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极
C．电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极
D．在镀件上电镀锌，用锌作阳极
答案 A
解析 电解池的阳极发生氧化反应、阴极发生还原反应。电解熔融的Al2O3制Al时，若用Fe作阳极，会发生反应Fe－2e－===Fe2＋，Fe2＋移动到阴极上发生反应Fe2＋＋2e－===Fe，使得到的Al不纯。
2．某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液。通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是( )
A．a为正极，b为负极；NaClO和NaCl
B．a为负极，b为正极；NaClO和NaCl
C．a为阳极，b为阴极；HClO和NaCl
D．a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl
答案 B
解析 有关反应有2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，因阳极生成Cl2，阴极生成NaOH，为使二者充分作用，Cl2应在下端产生，从而推知电源b为正极，a为负极，消毒液的主要成分是NaCl、NaClO。
3．利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是( )
A．电解时以精铜作阳极
B．电解时阳极发生还原反应
C．精铜连接电源负极，其电极反应式是Cu－2e－===Cu2＋
D．电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥
答案 D
解析 电解法精炼金属铜时，粗铜作阳极，失去电子逐渐溶解，Cu2＋得到电子后析出，附着在阴极上，故精铜作阴极；在电解池中，阴极接电源的负极，发生还原反应，阳极接电源的正极，发生氧化反应，A、B、C错误；越活泼的金属越易失去电子，故比铜活泼的Fe、Zn先失去电子，变成Fe2＋、Zn2＋进入溶液，然后是铜失去电子，变成Cu2＋进入溶液，因Ag、Pt等金属不如铜活泼，故在铜溶解后便沉淀在阳极底部成为阳极泥，D正确。
4．如图所示的A、B两个电解池中的电极均为铂，在A池中加入0.05 mol·L－1的CuCl2溶液，B池中加入0.1 mol·L－1的AgNO3溶液，进行电解。a、b、c、d四个电极上所析出物质的物质的量之比是( )
A．2∶2∶4∶1 B．1∶1∶2∶1
C．2∶1∶1∶1 D．2∶1∶2∶1
答案 A
解析 由电解规律可知：a、c为阴极，b、d为阳极。a极上析出Cu，b极上析出Cl2，c极上析出Ag，d极上析出O2。由电子守恒可得出：2e－～Cu～Cl2～2Ag～O2，所以a、b、c、d四个电极上所析出物质的物质的量之比为1∶1∶2∶＝2∶2∶4∶1。
5．右图是电解氯化钠溶液(含酚酞)的装置。
有毒气体收集的装置省略没有画出，两电极均是惰性电极。
(1)a电极的名称____________。
(2)电解过程中观察到的现象
______________________________________________________________。
(3)确定N出口的气体最简单的方法是
________________________________________________________________________。
(4)电解总反应的离子方程式为
________________________________________________________________________。
(5)若将b电极换成铁作电极，写出在电解过程中U形管底部出现的现象
________________________________________________________________________。
答案 (1)阴极 (2)两极均有气泡产生；a极区溶液变成红色；b极液面上气体变为黄绿色；b极区溶液变为浅黄绿色
(3)用湿润的淀粉-KI试纸检验，试纸变蓝的就是Cl2
(4)2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－
(5)底部有白色沉淀产生，很快变为灰绿色，最终变为红褐色
解析 根据电子的流向，可以判断a极的名称，a极连接的是直流电源电子流出的一极，为负极，因此，a极是电解池的阴极；那么b极为阳极，产物为Cl2，检验Cl2的方法是用湿润的淀粉-KI试纸；当将b极改为铁电极时，铁失去电子变成阳离子进入溶液，与阴极放出H2后剩余的OH－结合，首先生成Fe(OH)2沉淀，然后沉淀转化为Fe(OH)3。
[基础过关]
一、电解原理的应用
1．在冶金工业中，常用电解法得到钠、镁、铝等金属，其原因是( )
A．都是轻金属 B．都是活泼金属
C．成本低廉 D．这些金属的化合物熔点较低
答案 B
解析 金属冶炼方法的选取主要依据是金属的活泼性强弱，不活泼的金属可以用热分解法制备，如加热氧化汞；比较活泼的金属用热还原法制备，如用焦炭炼铁；活泼的金属离子很难被其他还原剂还原，只能用电解方法制备。由于钠、镁、铝是活泼金属，所以只能用电解法。
2．火法炼铜得到的粗铜中含多种杂质(如锌、金和银等)，其性能远不能达到电气工业的要求，工业上常使用电解精炼法将粗铜提纯。在电解精炼时( )
A．粗铜接电源负极
B．纯铜作阳极
C．杂质都将以单质形式沉积到池底
D．纯铜片增重2.56 g，电路中通过电子为0.08 mol
答案 D
解析 电解精炼铜时，用粗铜作阳极，用精铜作阴极，所以A、B不正确；锌比铜活泼，失电子变成锌离子进入溶液中，金、银不活泼，以单质形式沉积到池底，C不正确；n(e－)＝×2＝0.08 mol，D正确。
3．欲在金属表面镀银，应把镀件挂在电镀池的阴极。下列各组中，选用的阳极金属和电镀液均正确的是( )
A．Ag和AgCl溶液 B．Ag和AgNO3溶液
C．Pt和Ag2CO3溶液 D．Pt和Ag2SO4溶液
答案 B
解析 电镀槽中，要求镀件作阴极，可用镀层金属作阳极，利用其在阳极溶解提供镀层金属，也可用惰性电极材料作阳极，镀层金属则由电镀液提供；电镀液通常采用含有镀层金属离子的盐溶液，由于A、C、D中AgCl、Ag2CO3和Ag2SO4均为沉淀，只有B符合要求。
4．用Pt电极电解含有物质的量均为0.1 mol的Cu2＋和X3＋溶液，阴极析出固体物质的质量m(g)与溶液中通过电子的物质的量n (mol)关系如图。则离子的氧化能力由大到小排列正确的是( )
A．Cu2＋>X3＋>H＋ B．H＋>X3＋>Cu2＋
C．X3＋>H＋>Cu2＋ D．Cu2＋>H＋>X3＋
答案 D
解析 本题的解题信息在图像中：一通电就有固体析出，且通过0.2 mol电子后，再没有固体析出了，说明是Cu2＋放电的结果，X3＋不放电，故选D。
5．某溶液中含有溶质NaCl和H2SO4，它们的物质的量之比为3∶1。用石墨作电极电解此溶液时，根据电极产物，可明显分为三个阶段。下列叙述不正确的是( )
A．阴极只析出H2
B．阳极先析出Cl2，后析出O2
C．电解最后阶段为电解水
D．溶液pH不断增大，最后为7
答案 D
解析 电解质溶液中，n(Na＋)∶n(Cl－)∶n(SO)＝3∶3∶1，开始电解产生H2和Cl2，同时生成OH－中和H2SO4，且生成OH－多，最后相当于电解水，因而pH>7，阴极只生成H2。三个阶段分别为电解HCl、NaCl、H2O。
6．观察下列几个装置示意图，有关叙述正确的是( )
A．装置①工业上可用于生产金属钠，电解过程中石墨电极产生金属，此法也可用于生产活泼金属镁、铝等
B．装置②中随着电解的进行左边电极会产生红色的铜，并且检流计示数不断变小
C．装置③中的离子交换膜只允许阳离子、阴离子和小分子水通过
D．装置④的待镀铁制品应与电源正极相连
答案 B
二、电解的有关计算
7．用惰性电极电解饱和食盐水，当电源提供给0.2 mol电子时停止通电。若此溶液体积为2 L，则常温下所得电解质溶液的pH是( )
A．1 B．8
C．13 D．14
答案 C
解析 常温下电解食盐水时供给0.2 mol电子，则消耗的H＋为0.2 mol，同时产生OH－ 0.2 mol，溶液体积为2 L，pH＝13。
8．将含0.4 mol CuSO4和0.4 mol NaCl的水溶液1 L，用惰性电极电解一段时间后，在一个电极上得到 0.3 mol 铜，求在另一个电极上析出的气体在标准状况下的体积是( )
A．5.6 L B．6.72 L
C．13.44 L D．11.2 L
答案 A
解析 阴极：0.3 mol Cu2＋得到0.6 mol电子
阳极：失去的电子数也应为0.6 mol
2Cl－－ 2e－ === Cl2↑
0．4 mol 0.4 mol 0.2 mol
4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
0.2 mol 0.05 mol
得到Cl2和O2共0.25 mol，标况下的体积为5.6 L。
9．以惰性电极电解CuSO4溶液，若阳极上产生气体的物质的量为0.010 0 mol，则阴极上析出Cu的质量为( )
A．0.64 g B．1.28 g
C．2.56 g D．5.12 g
答案 B
解析 2CuSO4＋2H2O2Cu ＋ O2↑＋2H2SO4
0.020 0 mol 0.010 0 mol
m(Cu)＝0.020 0 mol×64 g·mol－1＝1.28 g。
10．在水中加等物质的量的Ag＋、Ba2＋、Na＋、SO、NO、Cl－，将该溶液放在用惰性材料作电极的电解槽中，通电片刻，则氧化产物与还原产物质量比为( )
A．35.5∶108 B．16∶207
C．8∶1 D．108∶35.5
答案 C
解析 溶液中的六种离子，有四种发生反应生成沉淀，Ag＋＋Cl－===AgCl↓、Ba2＋＋SO===BaSO4↓，最后溶液就成了NaNO3溶液；而电解NaNO3溶液，实质就是电解水，电解方程式为2H2O2H2↑＋O2↑。氧化产物和还原产物的质量之比为m(O2)∶m(H2)＝(1 mol×32 g·mol－1)∶(2 mol×2 g·mol－1)＝8∶1，即C项正确。
11．常温下用石墨作电极，电解100 mL 0.1 mol·L－1的Cu(NO3)2和0.1 mol·L－1的AgNO3组成的混合溶液，当某一电极上生成的气体在标准状况下体积为1.12 L 时，假设溶液体积不变，下列说法正确的是( )
A．阴极增重1.4 g B．所得溶液pH<1
C．阴极增重0.64 g D．所得溶液pH>1
答案 B
解析 阴极可以放电的离子依次为0.01 mol Ag＋、0.01 mol Cu2＋，阳极可以放电的阴离子只有OH－。(1)当阳极生成1.12 L O2时，电路中通过电子：n(e－)＝0.05 mol×4＝0.2 mol，此时Ag＋、Cu2＋已全部析出，质量：0.01 mol×108 g·mol－1＋0.01 mol×64 g·mol－1＝1.72 g；因为当Ag＋、Cu2＋全部析出以后，相当于电解水，H＋不再增加。所以生成的H＋所带电荷与0.01 mol Ag＋、0.01 mol Cu2＋所带电荷相等。则溶液中生成H＋：[H＋]＝0.3 mol·L－1，pH<1。(2)当阴极生成1.12 L H2时，表明Ag＋、Cu2＋已经放电完全。阴极增重、溶液pH与以上相等。
[能力提升]
12．金属铝的生产是以Al2O3为原料，在熔融状态下进行电解： 2Al2O34Al＋3O2↑
请回答下列问题：
(1)冰晶石(Na3AlF6)的作用是____________________________________________________。
(2)电解生成的金属铝是在熔融液的__________(填“上层”或“下层”)。
(3)阴极和阳极均由________材料做成；电解时不断消耗的电极是____________(填“阳极”或“阴极”)。
(4)铝是高耗能产品，废旧铝材的回收利用十分重要。在工业上，最能体现节能减排思想的是将回收铝做成________(填代号)。
a．冰晶石 b．氧化铝 c．铝锭 d．硫酸铝
答案 (1)降低Al2O3的熔化温度
(2)下层 (3)石墨(或碳素) 阳极 (4)c
解析 (1)Al2O3的熔点很高，熔化需要较多能量，加入助熔剂可节约能量，降低熔化温度。
(2)由于冰晶石(Na3AlF6)与氧化铝熔融物密度比铝的小，所以铝在熔融液的下层。
(3)电解时阳极的碳棒被生成的氧气氧化。
(4)电解产生的铝要尽量以单质形式存在，所以将回收铝做成铝锭最好。
13．电解原理在化学工业中有着广泛的应用。如图所示的电解池，其中a为电解质溶液，X和Y均为惰性电极，则：
(1)若a为CuSO4溶液，则电解时的化学反应方程式为___________________________。
(2)若电解含有0.04 mol CuSO4和0.04 mol NaCl的混合溶液400 mL，当阳极产生672 mL(标准状况下)气体时，溶液的pH＝________(假设电解后溶液体积不变)。
答案 (1)2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4
(2)1
解析 (1)用惰性电极电解CuSO4溶液时，阳极OH－放电，阴极Cu2＋放电，故电解时既电解溶质又电解溶剂，由此可得电解反应式。
(2)电解混合溶液时，阳极上Cl－先放电，2Cl－－2e－===Cl2↑，0.04 mol Cl－只能生成0.02 mol Cl2，即448 mL，转移0.04 mol电子，现共生成672 mL气体，说明还有224 mL气体来自于水的电解，根据反应4OH－－4e－===2H2O＋O2↑可知又转移0.04 mol电子，故电解过程中共转移0.08 mol电子。阴极上Cu2＋先放电，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，现有0.04 mol Cu2＋，恰好完全电解，由此可得整个电解过程中消耗了0.04 mol OH－，根据水的电离可知溶液中H＋的物质的量为0.04 mol，则[H＋]＝0.1 mol·L－1，pH＝1。
14．如图所示，甲、乙为相互串联的两电解池。
(1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置，则A电极名称为________极，电极材料是________，电极反应式为________________，电解质溶液可以是________。
(2)乙池中Fe极电极反应式为________________，若在乙池中滴入少量酚酞试液，开始电解一段时间，Fe极附近呈________色。
答案 (1)阴 精铜 Cu2＋＋2e－===Cu 含Cu2＋的溶液(如CuSO4溶液) (2)2H＋＋2e－===H2↑ 红
解析 根据电解池的电极与外接电源的关系，确定A为阴极，B为阳极，Fe为阴极，C为阳极。又因为甲为精炼铜的装置，所以A电极材料是精铜，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，电解质溶液用含Cu2＋的溶液(如CuSO4溶液)。乙池中Fe极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，在乙池中滴入少量酚酞试液，开始电解一段时间，由于水提供的H＋在阴极(Fe)放电，OH－越来越多，铁极附近呈红色。
[拓展探究]
15．铝和氢氧化钾都是重要的工业产品。请回答：
(1)工业冶炼铝的化学方程式是___________________________________________________。
(2)铝与氢氧化钾溶液反应的离子方程式是_________________________________。
(3)工业级氢氧化钾的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。
①该电解槽的阳极反应式是___________________________________________________。
②通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因__________________________
________________________________________________________________________。
③除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出口________(填写“A”或“B”)导出。
答案 (1)2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
(2)2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
(3)①4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
②H＋放电，促进水的电离，OH－浓度增大
③B
解析 (1)、(2)问主要考查教材的基础知识，应该属于得分的题目，(3)中根据电解原理，阳极应是OH－失电子，所以电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，而阴极为H＋放电，促进水的电离，使OH－浓度增大，所以pH增大，根据阳离子交换膜的特点，K＋可从阳极区进入阴极区和OH－组成KOH，从而可在阴极区得到纯的KOH溶液，故液体应从B口导出。
课件24张PPT。高中化学精品课件 ? 选修 化学反应原理第2课时 电解原理的应用第2节 电能转化为化学能——电解第1章 化学反应与能量转化电解原理的应用 本节知识目录学习目标定位1.熟知电解饱和食盐水、电镀、电解精炼铜、电冶金的原理，会写其电极反应式
及化学方程式。
2.学会电解的有关计算。 学习重难点：电解的有关计算。知识回顾温故追本溯源·推陈方可知新2H＋＋2e－===H2↑2Cl－－2e－===Cl2↑增大 HCl气体 知识回顾温故追本溯源·推陈方可知新4OH－－4e－===2H2O＋O2↑2Cu2＋＋4e－===2CuCu－2e－=Cu2＋Cu2＋＋2e－=Cu不变 Zn－2e－=Zn2＋阳极锌片不断溶解，阴极铜片质量不断增加 学习探究基础自学落实·重点互动探究Na＋、Cl－、H＋、OH－Na＋、H＋H＋ Cl－、OH－ Cl－ 2Cl－－2e－===Cl2↑氧化 2H＋＋2e－===H2↑还原 H2O ? H＋＋OH－H＋ NaOH 氯碱工业 视频导学学习探究基础自学落实·重点互动探究视频导学Cu－2e－===Cu2＋Cu2＋＋2e－===Cu铁件表面镀上一层红色的铜,铜片不断溶解 不变 电解 金属 合金 含有镀层金属离子的电解质溶液 镀层金属 待镀金属制品 学习探究基础自学落实·重点互动探究视频导学粗铜 纯铜 CuSO4溶液 学习探究基础自学落实·重点互动探究金属离子 还原 2Cl－－2e－===Cl2↑2Na＋＋2e－===2Na学习探究归纳总结基础自学落实·重点互动探究学习探究基础自学落实·重点互动探究B 学习探究I基础自学落实·重点互动探究本题考查的是电镀的原理。电镀原理是镀层金属作阳极，镀件作阴极，含有镀层金属阳离子的电解质溶液作电镀液。A 学习探究基础自学落实·重点互动探究0.032 g 3 学习探究基础自学落实·重点互动探究学习探究归纳总结基础自学落实·重点互动探究学习探究基础自学落实·重点互动探究B 学习探究基础自学落实·重点互动探究A 学习探究基础自学落实·重点互动探究
自我检测12检测学习效果·体验成功快乐345A 自我检测检测学习效果·体验成功快乐B12345自我检测检测学习效果·体验成功快乐D 12345电解法精炼金属铜时，粗铜作阳极，失去电子逐渐溶解，Cu2＋得到电子后析出，附着在阴极上，故纯铜作阴极；在电解池中，阴极接电源的负极，发生还原反应，阳极接电源的正极，发生氧化反应，A、B、C错误 越活泼的金属越易失去电子，故比铜活泼的Fe、Zn先失去电子，变成Fe2＋、Zn2＋进入溶液，然后是铜失去电子，变成Cu2＋进入溶液，因Ag、Au等金属不如铜活泼，故在铜溶解后便沉淀在电解槽底部成为阳极泥，D正确自我检测检测学习效果·体验成功快乐12345A 自我检测检测学习效果·体验成功快乐12345阴极 溶液变成红色；b极液面上气体变为的淀粉-KI试纸检验，变蓝则是Cl2底部有白色沉淀产生，两极均有气泡产生； a极区黄绿色；b极区溶液变为浅黄绿色用湿润很快变为灰绿色，最终变为红褐色本讲内容结束
请完成课时作业
第3课时 习题课
练基础落实
1．关于原电池、电解池的电极名称，下列说法错误的是( )
A．原电池中失去电子的一极为负极
B．电解池中与直流电源负极相连的一极为阴极
C．原电池中相对活泼的一极为正极
D．电解池中发生氧化反应的一极为阳极
答案 C
解析 根据两池的结构与反应原理可确定，原电池中相对活泼的一极为负极。
2．电解稀H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl的混合液，最初一段时间阴极和阳极上分别析出的物质分别是( )
A．H2和Cl2 B．Cu和Cl2 C．H2和O2 D．Cu和O2
答案 B
3．取一张用饱和NaCl溶液浸湿的pH试纸，两根铅笔芯作电极，接通直流电源，一段时间后，发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圆为白色，外圈呈浅红色。则下列说法错误的是( )
A．b电极是阴极
B．a电极与电源的正极相连接
C．电解过程中，水是氧化剂
D．b电极附近溶液的pH变小
答案 D
解析 用惰性电极电解NaCl溶液，其电极反应分别为：阴极：2H＋＋2e－―→H2↑、阳极：2Cl－―→Cl2↑＋2e－，由于a极出现了双色同心圆，内圆为白色，外圈呈浅红色，则a极为电解池的阳极，因为产生的Cl2与水反应生成HCl和HClO，HCl使pH试纸显红色，HClO具有漂白性使pH试纸褪色，b极为阴极，H＋得电子产生H2，H＋来源于H2O的电离，因此在b极又同时生成了OH－，因此b极附近pH增大。
4．为了实现铜质奖牌镀银，下列说法正确的是( )
A．X为银，Y为Cu，a为AgNO3溶液
B．X的电极反应式Ag＋＋e－―→Ag
C．电镀液的浓度减小
D．电解过程中溶液的pH值下降
答案 B
5．用Pt作电极，电解100 mL 0.4 mol·L－1的NaCl溶液和100 mL 0.1 mol·L－1的稀硫酸，标准状况下产生0.224 L Cl2时停止电解，取出电极，将两烧杯溶液混合并冷却至常温，所得溶液的pH为(设气体产物全部逸出，混合溶液的总体积为200 mL)( )
A．5 B．6 C．7 D．13
答案 C
解析 电解前NaCl溶液中含0.04 mol Cl－，电解后，在阳极上产生0.224 L Cl2(消耗0.02 mol Cl－)时，在阴极上正好有0.02 mol H＋被还原，最终溶液中还有0.02 mol Cl－、0.02 mol OH－，两溶液混合后OH－与H＋正好完全反应，溶液显中性，pH＝7，C正确。
6．如下图，a、b是石墨电极，通电一段时间后，b极附近溶液显红色。下列说法正确的是( )
A．X极是电源负极，Y极是电源正极
B．a极的电极反应是2Cl－―→Cl2↑＋2e－
C．电解过程中CuSO4溶液的pH逐渐增大
D．Pt极上有6.4 g Cu析出时，b极产生2.24 L(标准状况)气体
答案 B
解析 b极附近溶液显红色，所以b极上的电极反应为2H＋＋2e－―→H2↑。则Y为电源负极，X为正极，Pt为电解池阳极，Cu为阴极；a为阳极，b为阴极；C项，2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，所以电解过程中CuSO4溶液的pH逐渐变小；D项，Pt极上发生氧化反应不会有Cu析出。
练方法技巧
7．用铂作电极电解某种溶液，通电一段时间，溶液的pH变小，并且在阳极得到0.56 L气体，阴极得到1.12 L气体(两种气体均在相同条件下测定)。由此可知溶液可能是( )
A．稀盐酸 B．KNO3溶液 C．CuSO4溶液 D．稀硫酸
答案 D
解析 阳极与阴极产生的气体体积之比为＝，相当于电解水，pH变小说明电解了含氧酸。
8．如图所示的两个实验装置中，溶液的体积均为200 mL，开始时电解质溶液的浓度均为0.1 mol·L－1，工作一段时间后，测得两端导线中均通过0.02 mol电子，若不考虑盐的水解和溶液体积的变化，则下列叙述中正确的是( )
A．产生气体的体积：①>②
B．两极上析出物质的质量：②>①
C．溶液的pH变化：①增大，②减小
D．电极反应式①中阳极：4OH－―→2H2O＋O2↑＋4e－；②中阴极：2H＋＋2e－―→H2↑
答案 D
解析 A选项中因①中只有阳极上发生4OH－―→2H2O＋O2↑＋4e－而放出气体，②中只有阴极上发生：2H＋＋2e－―→H2↑而放出气体，通过等量的电子时，产生的气体体积为②>①，A不正确；B选项中①中在阴极上发生Cu2＋＋2e－―→Cu，在阳极上发生：4OH－―→2H2O＋O2↑＋4e－，析出Cu和O2，而在②中只在阴极上析出H2，故电极上析出物质的质量①>②；C选项中①中电解CuSO4溶液时，生成了H2SO4(2CuSO4＋2H2O2Cu＋
2H2SO4＋O2↑)使溶液酸性增强，pH减小；②中反应消耗了H2SO4，使[H＋]减小，pH增大；只有选项D正确。
9．用惰性电极电解V L ASO4的水溶液，当阴极上有m g金属析出(阴极上无气体产生)时，阳极上产生x L气体(标准状况)，同时溶液的pH由原来的6.5变为2.0(设电解前后溶液体积不变)。则A的相对原子质量的表示式为( )
① ② ③ ④
A．①② B．②④ C．①④ D．③④
答案 B
解析 电解离子方程式为2A2＋＋2H2O2A＋O2↑＋4H＋。由于阳极OH－放电，破坏了水的电离平衡，造成[H＋]增大，使溶液酸性增强，pH减小。溶液中氢离子变化的物质的量为：Δn(H＋)≈0.01 mol·L－1×V L＝0.01V mol，根据电解离子方程式得：n(A)＝n(H＋)＝×0.01V mol＝0.005V mol，则A的相对原子质量M(A)＝＝ g·mol－1，故②项正确；根据电解离子方程式还可得：n(A)＝2n(O2)＝2×＝ mol，则A的摩尔质量M(A)＝m g÷ mol＝ g·mol－1，故④项正确。
练综合拓展
10．电解装置如图所示。图中B装置盛1 L 2 mol·L－1的Na2SO4溶液，A装置中盛1 L 2
mol·L－1 AgNO3溶液。通电后，湿润的淀粉-KI试纸的C端变蓝色。电解一段时间后，试回
答：
(1)A中发生反应的化学方程式为_________________________________________。
(2)在B中观察到的现象是_____________________________________________。
(3)室温下若从电解开始到时间t时，A、B装置中共收集到0.168 L(标准状况)气体。若电
解过程中无其他副反应发生，且溶液体积变化忽略不计，则在t时，A溶液中酸的浓度为________。
答案 (1)4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3
(2)接通电源后，铜棒周围开始变为蓝色，石墨棒上有无色气泡产生，一段时间后，U形管底部出现蓝色絮状沉淀 (3)0.01 mol·L－1
解析 (1)A池中Fe为阴极：4Ag＋＋4e－―→4Ag；Pt为阳极：4OH－―→2H2O＋O2↑＋4e－，故反应的化学方程式为：4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3。
(2)B池中Cu为阳极：Cu―→Cu2＋＋2e－，石墨为阴极：2H＋＋2e－―→H2↑，阴极H＋放电，破坏水的电离平衡，生成OH－，与阳极生成的Cu2＋在U形管底部相遇生成沉淀：Cu2＋＋2OH－===Cu(OH)2↓。
(3)4HNO3～4e－～O2↑～2H2↑
4 mol 22.4 L＋22.4 L×2
n(HNO3) 0.168 L
n(HNO3)＝0.01 mol
[HNO3]＝＝0.01 mol·L－1。
11.如图所示，A为直流电源，B为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞溶液的滤纸，C为电镀槽，接通电路后，发现B上的c点显红色，请填空：
(1)电源A上的a为_________________________________________________极。
(2)滤纸B上发生的总化学反应方程式为___________________________________。
(3)欲在电镀槽中实现铁上镀锌，接通K点，使c、d两点短路，则电极e上发生的反应为
________________________________________________________________________，
电极f上发生的反应为______________________________________________，
槽中盛放的电镀液可以是__________或__________(只要求填两种电解质溶液)。
答案 (1)正
(2)2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH
(3)Zn―→Zn2＋＋2e－ Zn2＋＋2e－―→Zn
ZnSO4溶液 ZnCl2溶液
解析 (1)解答本题的关键之处是：“B上的c点显红色”，c点之所以呈红色，是因为此处发生电极反应后为碱性，使酚酞变红色，故c点发生的反应是：2H＋＋2e－―→H2↑，式中的H＋来自水：H2O??H＋＋OH－，消耗了H＋，过剩的OH－使酚酞显红色。c点发生还原反应，应为电解池的阴极，因此b为负极，a应为正极。
(2)滤纸(B)上发生的化学反应，实为电解NaCl溶液，故总化学反应方程式为：2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH。
(3)铁上镀锌，镀层金属应为阳极，接电源的正极。因此镀槽(C)中，e应为金属锌(阳极)，它发生阳极溶解，反应式为：Zn―→Zn2＋＋2e－；而f应为镀件(金属铁)，在它上面发生的反应是：Zn2＋＋2e－―→Zn(沉积于铁阴极上)；镀液应含Zn2＋，ZnSO4和ZnCl2是合理的选择，当然不限于这两种。
12．冶炼铜矿石所获得的铜通常含有锌、铁、镍、银、金和铂等微量杂质，俗称粗铜。工业上通常通过电解法除去这些杂质制得精铜，以提高铜的使用价值，扩大铜的应用范围。(几种金属的相对原子质量是：Fe－56，Ni－59，Cu－64，Zn－65，Ag－108，Au－197。)
请完成下列问题：
(1)一般来说，电解精炼铜的初始电解质溶液里的阳离子是__________，写出铜的电解精炼过程中的阴极反应式________________________________。
(2)如果转移0.020 mol e－，下列说法中一定正确的是________。
①阴极质量增加0.64 g ②阳极质量减少0.64 g
③电解质溶液的质量保持不变 ④电解质溶液的温度保持不变
答案 (1)H＋和Cu2＋ Cu2＋＋2e－―→Cu
(2)①
解析 电解精炼铜的电解质溶液一般为用硫酸酸化了的硫酸铜溶液，其中的阳离子是H＋和Cu2＋。粗铜中Fe、Zn、Ni均有可能放电转化为Fe2＋、Zn2＋、Ni2＋，Fe2＋、Zn2＋、Ni2＋、H＋和Cu2＋中放电能力Cu2＋最强，所以在阴极上放电的只有Cu2＋，当有0.020 mol e－转移时阴极增加×64 g·mol－1＝0.64 g。Ag和Au都不能放电，只是以固态单质的形式沉积于电解槽的底部。Fe、Zn、Ni中，有相对原子质量比Cu大的，也有相对原子质量比Cu小的，且Fe、Zn、Ni的放电能力都强于Cu，首先在阳极上被溶解，因此阳极上放电的不只是铜，阳极质量减少量不固定，电解质溶液的质量也不会保持不变。
在电解精炼铜的过程中，能量转化的形式主要是电能转化为化学能，但也有电能转化为热能，电解质溶液的温度肯定会变化。
课件32张PPT。第2节 电能转化为化学能——电解第1章 化学反应与能量转化氧化还原反应：在反应过程中有元素化合价变化的化 学反应。
实质：电子转移还原反应：元素化合价 的反应，即 电子的反应 。
氧化反应：元素化合价 的反应，即 电子的反应 。电解质：在水溶液里或熔融状态下能导电的化合物。
从概念看，电解质导电的前提条件是 ： 。
即存在 的离子 。 升高失去 降低得到溶于水或受热融化自由移动电解质溶液或熔融电解质导电的原因：离子的 。 定向移动氯化钠中存在 键。氯化钠受热熔化时该化学键 （是、否）被破坏。离子√知识准备钠和氯气的反应2Na(s)+Cl2(g)=2NaCl(s)△H(298K)=-822.3KJ.mol-1NaCl → Na+Cl2↑想一想热化学方程式:↑能量?联想·质疑一、电解原理[交流研讨]1、熔融氯化钠中存在哪些离子？
通电前，这些离子是如何运动的？
2、通电后，这些离子又是如何运动的？
3、为什么会发生这样的运动？
4、这些离子运动之后的结果又会发生怎样
的变化？Na+ 和 Cl-无规则的自由移动发生定向移动实验1：用惰性（石墨）电极电解熔融的氯化钠现象：
阳极：有气泡，有刺激性气味，并能使 湿润的KI-淀 粉试纸变蓝（Cl2) 阴极：有金属钠析出阴极阳极氯
气钠熔融NaCl 熔融氯化钠的微观反应过程Na+、Cl—
无规则运动Na+、Cl—
定向运动Na+、Cl—
发生电子得失阴阳两极上
生成Na、Cl2【实验分析】通电前：分析熔融电解质中的离子情况
通电后：（必须直流电）Na+移向与电源负极相连的电极，得到电子变成Na，发生还原反应。
Cl-移向与电源正极相连的电极，失去电子变成Cl，发生氧化反应。1.电解的定义: 使电流通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应的过程。2.电解池的概念: 借助氧化还原反应，把电能转化为化学能的装置.3.构成条件(1)外加直流电源(2)与电源相连的两个电极(3)电解质溶液或熔化的电解质（4）用导线连接形成闭合回路
分析下图，属于电解池的有③⑥【巩固练习】阳极：阴极：说明：1、惰性电极：用石墨、金、铂等材料
做的电极，一般通电条件下不发生反应；
2、活性电极：用铁、锌、铜等还原性
较强金属做的电极，活性电极作阳极时，
优先发生氧化反应。 与电源正极相连，阴离子移向此极，失去电子，发生氧化反应 与电源负极相连，阳离子移向此极，得到电子，发生还原反应4.电极名称及电极反应式＋－阴极 阳极ｅ－阳离子阴离子得电子还原反应失电子氧化反应5.电极产物的判断，电极反应的书写阳极：2Cl- →Cl2↑ + 2e- 氧化反应
阴极：2Na+ +2e- →2Na 还原反应注意：书写电极反应式一定要遵守电子守恒实验2：用惰性（石墨）电极电解氯化铜溶液现象：
阳极：有气泡，有 刺激性气味，并能使 湿润的KI-淀 粉试纸 变蓝（Cl2) 阴极：碳棒上有一层
红色的铜析出阴极阳极氯
气铜CuCl2溶液实验：用惰性（石墨）电极电解氯化铜溶液【实验分析】通电前：分析氯化铜溶液中的离子情况
通电后：（必须直流电）Cu2+ 、H+移向阴极， Cu2+得到电子变成Cu，发生还原反应。
Cl- 、OH-移向阳极， Cl-失去电子变成Cl2，发生氧化反应。电极反应式：阳极：2Cl- →Cl2↑ + 2e- 氧化反应
阴极：Cu2+ +2e- →Cu 还原反应 CuCl 2 Cu+Cl2 ↑总反应式：思考：如何才能正确判断出阴阳两极的电极产物？了解阴、阳离子得、失电子能力的相对强弱离子的放电顺序阴离子 ：阳离子 ：与金属活动顺序相反。即K +、Ca2+ 、Na + 、Mg2+ 、Al3+ 、 Zn2+ 、 Fe2+
Sn2+ 、Pb2+ (H+) Cu2+ 、Fe3+ 、 Hg2+ 、 Ag+. 得e能力依次增强活性电极﹥阴离子。即：失e 能力依次减弱Cu 、 Hg 、 Ag ﹥S2－、I － 、 Br －、 Cl －、
OH － ﹥ （ NO3 －、SO4 2－ 含氧酸根）
【知识支持】阳极阴极NaCl溶液[趁热打铁]自我小结：1、学习了电解原理、电解池、阴极、阳极、电极反应等基本概念。
2、学习了电极反应的书写方法和离子的放电顺序以及电极产物的判断方法。
1. 下列说法正确的是( )
①电解是把电能转变成化学能；
②电解是化学能转变成电能；
③电解质溶液导电是化学变化；
④任何电解过程，必将导致氧化还原反应的发生；
【随堂练习】2.电解熔融的氧化铝可制得金属铝.试写出
电极反应和总的反应方程式。提示：氧化铝在熔融状态下以O2-和Al3+的形式存在3、以石墨作电极分别电解下列溶液，在阴极不能得到氢气的是（ ）
A. Na2SO4 B. AgNO3 C. NaCl D. NaOHB
1.在NaCl溶液中,NaCl电离出 ，H2O电离出 。
通电后，在电场的作用下， 向阴极移动，
向阳极移动。
在阳极，由于 容易失去电子，被氧化生成 。
阳极方程式： ;
2.在阴极，由于 容易得到电子被还原生成 ．
使H2O 电离向右移动，因此阴极 浓度增大，PH 。
阴极方程式： 。
2Cl- - 2e- = Cl22H+ + 2e- = H2Na+、Cl-H+、OH-Cl-、OH-Cl-Cl2H+H2OH-增大Na+、H+二.电解原理的应用（一）电解饱和食盐水制备烧碱、氢气和氯气总化学方程式： ;
总离子方程式: .
(3)电解前向溶液中滴加酚酞，通电后现象为：
___________ ，两极极板上都有气体产生，如何检验气体的种类？
阴极附近的溶液无色变为红色阳极:把湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极 附近,产生气体可以使湿润KI淀粉试 纸变蓝色.2NaCl+2H2O 2NaOH+H2 ↑+Cl2 ↑2Cl- +2H2O 2OH-+H2 ↑+Cl2 ↑
(2)避免生成物H2和Cl2混合,
因为: .
(1)避免Cl2接触NaOH溶液会反应,使产品不纯,
反应方程式: .第一个问题:Cl2 +2 NaOH =NaCl + NaClO + H2O混合遇火或遇强光爆炸解决方法:使用离子交换膜电解饱和食盐水必须解决两个主要问题: 提示：第二个问题：精制食盐水泥沙、Na+、 Cl-、Mg2+、 Ca2+、 Fe3+ 、SO42-Na+、 Cl-、 .Mg2+、 Ca2+、 Fe3+ 、 SO42-Na+、 Cl-、 Mg2+、 Ca2+、 Fe3+ 、引入Ba2+ Na+、 Cl-、 Ca2+ 、 Ba2+ 、引入OH-Na+、 Cl-、CO32-、OH-Na+、 Cl-沉降除泥沙加入略过量BaCl2 溶液除SO42-加入略过量Na2CO3 溶液除Ca2+. Ba2+ 加入略过量NaOH 溶液除Fe3+ , Mg2+ 过滤后加入适量HCl溶液调节PH 除CO32- 、OH-
（1）如果粗盐中SO42－ 含量较高，必须添加钡试剂除去SO42－，该钡试剂可以是__________。
A．Ba (OH)2 B．Ba (NO3 )2 C．BaCl2A、C （2）为有效除去Ca2＋ 、Mg2＋ 、 SO42－，加入试剂的合理顺序为_______
（选填A、B、C，多填扣分）。
A．先加NaOH，后加 Na2CO3，再加钡试剂。B．先加NaOH，后加钡试剂，再加Na2CO3。
C．先加钡试剂，后加NaOH，再加Na2CO3.B、C 练习（二）铜的电解精炼⑴、粗铜所含的杂质Zn、Fe、Ni、Ag、
Au、Pt等⑵、粗铜的精炼以粗铜为阳极，以纯铜
为阴极， 以CuSO4溶液
为电解质溶液进行电解.阳极： Zn －2e－＝Zn2+ Fe－2e－＝Fe2+
Ni －2e－＝Ni2+ Cu－2e－＝Cu2+ 阴极： Cu2+ +2e－＝Cu 阳极泥： Ag、Au、Pt减小思考：1.硫酸铜溶液浓度 .2.阳极减少的质量 阴极增加的质量。大于（三）电镀⑴、概念：应用电解原理在某些金属表面镀上一层
其它金属或合金的过程。⑵、电镀池形成条件①镀件作阴极②镀层金属作阳极③含镀层金属离子
的盐溶液作电解质溶液⑶、电镀的特点电镀液的组成及酸碱性保持不变如：在铁上镀铜阳极 ，
阴极 ，
以 为电解质
溶液进行电解.阳极： Cu－2e－＝Cu2+ 阴极： Cu2+ +2e－＝Cu不变铜铁CuSO4溶液电极反应硫酸铜溶液浓度 .阳极减少的质量和阴极增加的质量 。相等课件37张PPT。第2节 电能转化为化学能——电解第1章 化学反应与能量转化 物以稀为贵，在100多年前，铝曾是一种稀有的金属，被称为“银色的金子”。
法国皇帝拿破仑三世为了显示自己的富有和尊贵，制造了一顶名贵的皇冠——铝皇冠。在举行盛大宴会时，只有他使用一套铝餐具。 为什么铝制品在当时那么昂贵呢？但是今天铝制品却被广泛使用，这又是为什么呢？想一想：因为当时铝的冶炼比较困难，但是今天我们找到了铝的冶炼方法——电解法质疑：在生产实践中，人们是如何通过提供电能使氯化钠分解而制得金属钠的？联想：金属钠与氯气的反应。以电解熔融氯化钠为例 实验1交流?研讨 1. 通电前，熔融氯化钠中有哪些离子？这些离子的运动情况怎样？
2. 电解时，外电路上的电流方向怎样？
3. 接通电源后，熔融氯化钠中Na+和Cl-各向哪个方向移动？
4. 移动到两极表面的Na+和Cl-将发生什么变化？熔融NaCl 石墨电极铁电极交流·研讨1.通电前，熔融NaCl里有哪些离子？它们的运动情况如何？熔融NaCl 无规则运动2.通电时，外电路的电流方向如何？+—e阴极阳极3.接通电源后， 和 往哪个方向移动？+ --
e-2Na+ +2e-→2Na
还原反应2Clˉ—2e- →Cl2↑
氧化反应实验现象：石墨片上有————产生，并可闻到——————气味；
铁片上逐渐覆盖一层——————物质。实验结论：? 在通直流电条件下，熔融氯化钠发生了化学变化，其化学方程式为? 钠生成于与电源———极相连的铁片上，氯气生成于与电源————极相连的石墨片上气体刺激性银白色NaCl====Na+Cl2↑通电负正原理分析：通电前，熔融氯化钠完全电离为————和————，
离子作————————————运动。通电后，自由移动的离子改做定向移动，在电场作用下，Na+移向与电源的————极相连的电极，Cl-移向与电源的———极相连的电极。与电源负极相连的电极带有————，————在这个电极上————电子， 被还原为—————，可用式子表示为——————————； 与电源————极相连的电极带有————电荷，———— 将电子转移给这个电极，自身被氧化为————， 最终生成__，可用式子表示为——————————,将两个电极上所发生的反应组合起来，就是电解NaCl制备金属Na的化学反应，化学方程式为————————Na+Cl-无规则自由运动负正电子Na+得NaNa++e-→Na正正电荷Cl-ClCl22Cl-→Cl2↑+2e-2NaCl===2Na+Cl2↑通电一. 电解的概念： 在————作用下，电解质在两个电极上分别发生—————— 和——————的过程注意：? 电解时所用电流必须是———电，
而不是———电。? 熔融态电解质可以被电解，————溶液也可
被电解。? 电解过程中，电能转化为————能而“储存”在反应产物中。直流电 氧化反应还原反应直流交流电解质化学能氧化反应还原反应一、电解的原理交流*研讨电解池的形成条件有哪些？电解池的构成条件：（1） 直流电源。（2）两个固体电极，与电源正极相连的叫————，
与电源负极相连的叫————。（3）熔融态电解质或电解质溶液。（4）构成闭合回路。阳极阴极三. 电极反应：（1）电极上进行的——————叫电极反应。（2）阳极(+)发生————反应，阴极(-)发生————反应。（3）电解熔融氯化钠时的电极反应式为阳极：——————————————（氧化反应）阴极：——————————————（还原反应）半反应氧化还原2Cl-→Cl2↑+2e-2Na++2e-→2Na思考：电解和电离的区别和联系溶于水熔融电场自由移动离子定向移动得失电子Na++Cl-2Na+Cl2通电自由移动离子氧化还原反应电化学巩固提高：1、判断
（1）电解、电离均需要通电才能实现（ ）（2）电解质溶液导电过程就是电解过程( ）×√2.下列关于电解池的说法正确的是（ ）
A 电源的负极就是阴极
B 与直流电流正极相连的是阴极
C 与直流电源负极相连的电极上发生还原反应
D 阳极上发生还原反应AC电解过程不仅可以在熔融电解质中进行，也可以在电解质溶液中进行。以电解氯化铜溶液为例实验2：用惰性（石墨）电极电解氯化铜溶液现象：
阳极：有气泡，有 刺激性气味，并能使 湿润的KI-淀 粉试纸 变蓝（Cl2) 阴极：碳棒上有一层
红色的铜析出阴极阳极氯
气铜CuCl2溶液实验分析：通电前：分析电解质溶液中的离子情况
阳离子：H+、Cu2+
阴离子：OH-、Cl-
做无规则运动通电后：（必须直流电）
（1）确定电极名称：
阳极（接电源正极）
阴极（接电源负极）
（3）判断电极产物并书写电极反应:
阳离子移向阴极放电，阴离子移向阳极放电
阳极：2Cl- _2e- →Cl2 ↑ 氧化反应
阴极：Cu2++2e- → Cu 还原反应 总式：（2）判断离子的放电顺序： 阳离子氧化性：Cu2+>H+ 阴离子还原性：Cl->OH-（4）分析电解质溶液的变化情况：
氯化铜溶液浓度降低离子放电顺序：阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。 ①活性材料作电极时：金属在阳极失电子被氧化成阳离子进人溶液，阴离子不容易在电极上放电。
②用惰性电极(Pt、Au、石墨、钛等)时：溶液中阴离子的放电顺序（由易到难）是：S 2->SO32->I ->Br ->Cl ->OH ->SO42- >NO3 - (等含氧酸根离子）>F-阳极：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>(H+)> Al3+>Mg2+>Na+>Ca+>K+ 无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。
阳离子在阴极上放电顺序是：阴极:☆本质是电解水型：含氧酸 强碱 活泼金属的含氧酸盐☆本质是电解电解质本身无氧酸 不活泼金属的无氧酸盐 氟化物例外☆放氢生碱型活泼金属的无氧酸盐☆放氧生氢型不活泼金属的含氧酸盐如NａＯＨ,KNO3,H2SO4如HI,CuCl2如MｇCｌ２，如CｕSO4，惰性电极电解电解质溶液的规律电解原理工作示意图原电池和电解池的比较化学能转化为电能电能转化为化学能正极、负极阴极、阳极负极：本身失电子，发生氧化反应
正极：溶液中阳离子（或O2）得电子,发生还原反应阴极：阳离子得电子，发生还原反应
阳极：①惰性电极：阴离子失电子发生氧化反应
②活性电极：本身失电子，发生氧化反应电子由负极流出经外电路流入正极电子由电源负极流出经导线流向阴极阳离子得电子；阴离子在阳极失电子经导线流向电源正极1、以石墨作电极分别电解下列溶液，在阴极不能得到氢气的是（ ）
A. Na2SO4 B. AgNO3 C. NaCl D. NaOH2、以石墨作电极分别电解下列溶液，电解质和水的量都发生变化的是（ ）
A. Na2SO4 B. AgNO3 C. NaCl D. NaOH3、以石墨作电极电解水时，可用来增强导电性的物质是（ ），溶液pH值变大的是（ ）
A. Na2SO4 B. AgNO3 C. NaCl D. NaOH练习BBCADCD4、以石墨作电极分别电解下列溶液，1、 Na2S溶液2、AgNO3溶液以上溶液，电解后碱性增强的有 ，
电解后酸性增强的有 。1，32，43、 FeCl2溶液4、 NaHSO4溶液5、串联电解熔融KCl、MgCl2、Al2O3一段时间后，析出K、Mg、Al的物质的量之是 。6、c作为笔在左边纸上写字，字迹变蓝，则b是——极，c上发生的反应为————————————，d的总化学反应方程式为——————。6:3:2正2I--2e- =I2二、电解原理的重要应用阳极放出有刺激性气味的气体阴极放出无色无味的气体1、电解饱和食盐水电极反应方程式 阴极： 2H+ +2e- === H2阳极：2Cl- - 2e- === Cl2注意：阴极区pH值升高，酚酞变红（阴极与负极相连）+-纯铜粗铜 电解液
(CuSO4溶液)阴极： Cu2+ + 2e- == Cu （还原反应）
阳极： Cu — 2e- == Cu2+ （氧化反应）特征纯铜作阴极，粗铜作阳极
阳极主要金属与电解质中的阳离子相同
电解液CuSO4的浓度基本不变，有杂质离子Zn2+、Fe2+、Ni2+
杂质Zn、Fe、Ni、Ag、Au如何除去？2、精炼铜阳极还包含Zn、Fe、Ni失电子，且比Cu先失电子+-铁片铜片 电镀液
(CuSO4溶液)阴极： Cu2+ + 2e- == Cu （还原反应）
阳极： Cu — 2e- == Cu2+ （氧化反应）特征被镀件作阴极，镀层金属作阳极
阳极金属与电解质溶液中的阳离子相同
电镀液CuSO4的浓度基本不变3、电镀铜电镀的定义：电镀的意义：+-铁片锌片 电镀液
(ZnCl2溶液)[Zn2+]?[H+]，则Zn2+放电4、电镀锌阴极： Zn2+ + 2e- == Zn （还原反应）
因Ｚｎ离子浓度远大于Ｈ离子浓度
阳极： Zn — 2e- == Zn2+ （氧化反应）关于电镀的生产和污染及防治阳极阴极电解质Al2O3
Na3AlF3碳块阴极： 4Al3+ + 12e- == 4Al阳极： 6O2- - 12e- == 3O2氯化铝的熔点很低，为何工业上不用电解氯化铝，而是电解氧化铝？5、铝的冶炼铝小结电解池
将电能转化为化学能的装置
阳极：与外接电源的正极相联
阴极：与外接电源的负极相联
惰性电极
阳极：阴离子放电（S2-、I－、Br－、Cl－、OH－）
阴极：阳离子放（Ag+、 Fe3+、 Cu2+、Fe2+、 Zn2+）
非惰性电极
阳极自身放电课件22张PPT。第1章 化学反应与能量转化第3节 化学能转化为电能——电池第1课时1780年，伽伐尼(Galvani,L.) 青蛙抽搐实验。原电池的雏形理论解释 ：生物电观点！（意大利生物学家伽伏尼） 伏打对生物电观点的质疑
（Volta,A.1745-1827） 1800年建立伏打电堆模型。 伏打电池是
实用电池的开端。普通干电池手机电池钮扣电池笔记本电脑
专用电池 摄像机
专用电池 “神六”用
太阳能电池实验探究：原电池工作原理1．为什么装置中的铜片上会有气泡出现呢？该现象和铜片与稀硫酸不反应的结论相矛盾吗？
2．铜片上的电子从哪来？
3．锌片的质量有无变化？溶液中c(H+)如何变化？
4．写出锌片和铜片上变化的离子方程式。
5．电流表中指针发生偏转说明有电流通过，这又证明了什么呢？
6．?根据物理知识，判断上述原电池的正负极。 交流与讨论【问题】CuZn为什么H+在铜片上得到电子，而不是在锌片上得到电子？溶液中阴阳离子分别向哪一个电极运动？Zn2+负极正极静电斥力静电引力条件一 原电池的电极材料结论一 有两种活动性不同的金属（或一种金属和一种非金属导体）做电极，较活泼的金属为负极，较不活泼的金属（碳棒）为正极．AB铜锌原电池条件二 溶液的性质结论二两个电极插入电解质溶液中。两个电极插入电解质溶液中。C铜锌原电池 稀 硫 酸Zn 稀 硫 酸Cu条件三 线路的连接结论三两个电极用导线相连构成闭合回路。D铜锌原电池CuZn 稀硫酸Zn2+H+H+灯泡等效电路原电池的正负极判断正极 负极电流流向电子流向负极：电子流出的一极
正极：电子流入的一极还原剂(Zn)失去电子，发生氧化反应氧化剂(H+)在铜极上得到电子，发生还原反应还原剂失去的电子从锌极流出流入铜极.经外电路Zn2+H+SO42-电流方向1、原电池是如何构成的？用_____连接_______________________极板插入____________中。在原电池中，______金属极板发生氧化反应，电子经导线从_______金属一极流向________金属极板，溶液中易得到电子的______在不活泼的金属极板发生________。 在原电池中，相对活泼的金属为___极，相对不活泼的金属(或石墨电极)为___极。上述原电池发生的反应是： 在锌电极(负极)： ________________ 在铜电极(正极)：_________________ 电子流方向：电子流从原电池的_____经导线流向_____。 溶液中离子运动方向：阳离子向____运动，阴离子向____运动。电流方向：电流从原电池的____经导线流向____。再从_____经内电路流向______，从而形成闭合回路。你知道了吗？2、原电池是如何工作的？导线两块活动性不同的金属电解质溶液较活泼较活泼较不活泼阳离子还原反应负正Zn-2e-=Zn2+负极正极正极负极正极负极负极正极研习1、请你根据化学反应:
Cu+2FeCl3 =CuCl2 +2FeCl2
判断右边原电池的正、负极，
并写出电极反应式。Cu CFeCl3溶液2、请判断右边原电池的正、负极.ANaOH溶液Mg Al负极：Cu-2e =Cu
正极：2Fe +2e =2Fe- 2+3+ - 2+提示：
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑稀硫酸溶液3.下列说法中正确的是（ ）
A.原电池是把 的装置
B.原电池中电子流出的一极是 ，
发生氧化反应
C.原电池两极 氧化反应
和还原反应
D.原电池中的阳离子向正极移动D化学能转化为电能电能转化为化学能正极负极均发生分别发生4.将锌片和铜片用导线连接置于稀硫酸
中,下列说法正确的是( )
A锌片的质量逐渐
B电流方向是从铜片向锌片
C H+在铜片表面被
D 极附近SO42-浓度逐渐增大
B增大减小还原氧化正负5.X、Y、Z、W四种金属片进入稀盐酸中,用导线连接,可以组成原电池,实验结果如下图所示:
则四种金属的活泼性由强到弱的顺序为_________________Z>Y>X>W 负极:还原剂-ne- →氧化产物（氧化反应)
正极:氧化剂+ne- →还原产物 (还原反应)
还原剂失去的电子流向正极，形成定向移动的电子流，使氧化反应和还原反应被分开在两极发生,使化学能转化成电能。源于生活中的偶然现象创新与发明
(原电池原理)应用于生活
(各种电池)较活泼金属（–）氧化反应较不活泼金属（或非金属导体）（+）还原反应课堂小结：两 极 一 液 成 回 路氧 化 还 原 是 核 心课件19张PPT。第1章 化学反应与能量转化第3节 化学能转化为电能——电池第2课时复习回顾1、构成原电池的条件（4）有自发的氧化还原反应。（1）有二种活泼性不同的金属（或金属与非金属） 做电极；（2）两电极在电解质溶液中；（3）形成闭合回路;A锌e-—铜SO42-Cu2+Zn2+Cu2+CuSO4溶液SO42-e-e-e-e-+2、原电池的工作原理负极：Zn-2e-=Zn2+正极：Cu2++2e-=Cu总反应离子方程式：
Zn+ Cu2+ ＝ Zn2+ + Cu3、原电池两极的判断方法（1）根据电极材料判断：（泼负）
一般，相对活泼的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。（2）根据电流方向（或电子流向）判断电流：正极→负极 电子：负极→正极（3）根据溶液中离子的移动方向判断阳离子向 正极移动，阴离子向负极移动（4）根据现象判断：一般，电极变细的为负极，有气泡产生或变粗的一极为正极（5）根据发生的反应判断（负失氧，正得还）（化学电源）我们所学的原电池的缺点：
实用电池的特点：反应一段时间后，铜极上聚集了许多氢气泡，
把铜极与硫酸隔开就不再产生电流，且携带不
方便。能产生稳定且具有较高电压的电流；
安全且携带方便；
能适用特殊用途；
便于回收处理，不污染环境或对环境产生影响小。（3）燃料电池 又称为连续电池，一般以天然燃料或其它可燃物质如氢气、甲醇、天然气、煤气等作为负极的反应物质，以氧气作为正极反应物质组成燃料电池。化学电源分类（2）二次化学电源 二次电池在放电后经充电可使电池中的活性物质恢复工作能力。铅蓄电池和可充电电池都是二次电池。（1）一次化学电源 电池中的反应物质进行一次氧化还原反应并放电之后，就不能再次利用，如干电池。二、化学电源锂电池干电池叠层电池纽扣电池（各类电池）1.干电池（普通锌锰电池）电极反应方程式：负极：正极：Zn – 2e- = Zn2+2MnO2 + 2NH4+ + 2e- = Mn2O3 + 2NH3↑ + H2O反应总的方程式2MnO2+2NH4++ Zn=Mn2O3+2NH3↑+H2O+Zn2+碱性锌锰干电池以氢氧化钾代替氯化铵
做电解质，结构如图1—3—8所示， 其电极反应为：锌锰碱性电池： 锌锰碱性电池是一种新型的干电池。负极材料由锌片改为锌粉，正极材料为MnO2 ,还原产物为Mn2O3 ,电解质是KOH溶液，其放电曲线如图所示：该电池有何优点？优点: 工作电动势稳定,电池的容量和放电时间增加了几倍锂电池2、铅蓄电池Pb + PbO2 + 2H2SO4 = PbSO4 + H2O负极材料：
正极材料：
电解质：PbPbO2H2SO4不溶于水的白色沉淀电池反应方程式： 放电是原电池原理； 充电是电解原理3、新型燃料电池原理相同：
工作时发生的仍然是氧化还原反应
特点：
工作时氧化剂和还原剂是从外界不断输入的，同时将电极产物不断排出电池。
燃料电池是名副其实的把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的“能量转换器”。能量转换率很高。燃料电池氢氧燃料电池电池反应为： 燃料电池优点:能量利用效率高、可连续使用和污染轻等优点在碱性条件下，氢氧燃料电池中的电极反应：在酸性条件下，氢氧燃料电池中的电极反应：总反应：总反应：课件26张PPT。第1章 化学反应与能量转化第3节 化学能转化为电能——电池第3课时铅蓄电池负极材料： 正极材料： 电解质：PbPbO2H2SO4电池反应方程式：知识回顾： Pb + PbO2 + H2SO4 ???????????????PbSO4 + 2 H2OC．放电时，正极反应是
Pb － 2e - ＋ SO42-? == PbSO4铅蓄电池是一种典型的可充电电池，电池总反应式为 Pb + PbO2 + 4 H+ +2SO42-?? ???????????????PbSO4 + 2 H2O则下列说法正确的是?????????? （ ??? ）
A．放电时，电流方向由B过M到AB．充电时，铅蓄电池的正极应与充电器电源的负极相连D．充电时，阳极反应是：
PbSO4 － 2e - ＋2 H2O == PbO2 ＋ SO42- ＋ 4 H+-+D氢氧燃料电池电池反应为： 在碱性条件下，氢氧燃料电池中的电极反应：在酸性条件下，氢氧燃料电池中的电极反应：甲烷燃料电池思：试写甲醇燃料电池正负极反应式？+2CO32-思考与小结在构成原电池时，负极的金属发生什么变化？
除了构成原电池使金属发生腐蚀外，现实生活中还有什么形式也会使金属腐蚀？ 金属的腐蚀和防护金属阳离子失e-氧化反应化学腐蚀电化腐蚀（常见普遍）金属原子3.金属腐蚀的本质：金属的腐蚀与防护1.金属腐蚀：金属表面与周围的物质发生化学反应或因电化学作用而遭到破坏，称为金属腐蚀。2.金属腐蚀的类型：金属的腐蚀与防护联想.质疑铁生锈的现象随处可见。你有没有想过，为什么铁在潮湿的环境中比在干燥的环境中更容易生锈？为什么当一块铜板上有铁铆钉时，铁铆钉特别容易生锈？金属的腐蚀与防护CuCuFeFe2+2e-OH-H2OO2Fe-2e=Fe2+负极：(Fe)正极：(Cu)电解质溶液：空气中的SO2 , CO2溶于水膜中O2+2H2O+4e-=4OH-2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2电池总反应：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3后续反应：Fe2O3 · nH2O（铁锈）金属的腐蚀与防护Fe-2e=Fe2+负极：(Fe)正极：(Cu)电解质溶液：空气中的SO2 , CO2溶于水膜中O2+2H2O+4e-=4OH-2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2电池总反应：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3后续反应：Fe2O3 · nH2O（铁锈）有人将还原的电极（正极） 的电极反应写为：
这两种写法反映了反应条件有什么区别？ O2+4H++4e- =2H2O钢铁的析氢腐蚀示意图钢铁的吸氧腐蚀示意图金属的腐蚀与防护思考：你能写出它们的电极反应式吗？钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较Fe2O3 · nH2O（铁锈）通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜呈酸性。水膜呈中性或酸性很弱。电极反应负极Fe(- )Fe-2e=Fe2+2Fe-4e=2Fe2+正极C(+)2H++ 2e－ = H2↑O2+2H2O+4e=4OH-总反应:Fe + 2 H+ == Fe2+ H2↑ 2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3联系化学腐蚀与电化学腐蚀金属跟周围物质（气体或溶液）直接接触被氧化不纯金属或合金跟电解质溶液接触无电流产生有微弱电流产生金属被氧化较活泼金属被氧化两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍金属的防护改变金属内部的组织结构，制成合金（如不锈钢）在金属表面覆盖保护层
如喷油漆、涂油、电镀等电化学保护法，即将金属作为原电池的正极或电解池的阴极而受到保护1、覆盖保护层思考：根据金属腐蚀的原理，你能想出什么防止金属腐蚀的方法？衣架和电线的外面包上一层塑料层某些工具的“机械转动部位”选用油脂来防锈，为什么不能用油漆生活中常见的一些防护措施健身器材刷油漆以防锈自行车的钢圈和车铃是在钢上镀上一层既耐腐蚀又耐磨的Cr原理 ： 形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。航海船只的船底四周镶嵌锌块，就是利用牺牲阳极保护法来保护船体的。2、牺牲阳极的阴极保护法金属的电化学防护航海的船只的船底四周镶嵌锌块（白色），就是利用牺牲阳极的阴极保护法。用牺牲锌块的方法来保护船身，锌块必须定期更换锌块金属的腐蚀与防护牺牲阳极的阴极保护法示意图原理 ：将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。
3、阴极电保护法金属的电化学防护废铁1、如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：（1）若液面上升，则溶液呈 性，发生
腐蚀,电极反应式为：负极： ,
正极：若液面下降，则溶液呈 性，发生 腐蚀，电极反应式为：负极：
正极： 。（2）中性或弱酸 吸氧Fe–2e-→Fe2+O2+2H2O+4e-→4OH－酸析氢Fe–2e-→Fe2+2H++2e-→H2↑ 金属的腐蚀与防护2.下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是(5) (2) (1) (3) (4)防腐措施由好到坏的顺序如下：
外接电源的阴极保护法＞牺牲阳极的阴极保护法＞有一般防腐条件的腐蚀＞无防腐条件的腐蚀金属的腐蚀与防护3、等质量的两份锌粉a、b，分别加入过量的稀H2SO4，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，下列图表示产生H2的体积（V）与时间（t）的关系，其中正确的是： （ ）D4、下列事实不能用电化学原理解释的是（ ）
A 铝片不需要特殊的保护方法。
B 炒过菜的铁锅未清洗易生锈。
C 轮船水线以下的船壳上镶有一定数量的锌。
D 镀锌铁比镀锡铁耐腐蚀。A
第3节 化学能转化为电能——电池
第1课时 原电池的工作原理
[目标要求] 1.了解原电池的工作原理。2.能写出原电池的电极反应式和反应方程式。
一、原电池
1．原电池定义：将化学能转变为电能的装置。
2．实质：将氧化还原反应的电子转移变成电子的定向移动。即将化学能转化成电能。
3．简单原电池的构成条件
①活泼性不同的两个电极，
②电解质溶液，
③形成闭合回路，
④能自发进行的氧化还原反应。
二、原电池的工作原理
工作原理：利用氧化还原反应在不同区域内进行，以适当方式连接起来，获得电流。
以铜锌原电池为例：
1．在ZnSO4溶液中，锌片逐渐溶解，即Zn被氧化，锌原子失电子，形成Zn2＋进入溶液，从锌片上释放的电子，经过导线流向铜片；
CuSO4溶液中，Cu2＋从铜片上得电子，还原成为金属铜并沉积在铜片上。
锌为负极，发生氧化反应，电极反应式为：Zn―→Zn2＋＋2e－；
铜为正极，发生还原反应，电极反应式为：Cu2＋＋2e－―→Cu。
总反应式为：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，反应是自发进行的。
2．闭合回路的构成：
外电路：电子从负极到正极，电流从正极到负极；
内电路：溶液中的阴离子移向ZnSO4溶液，阳离子移向CuSO4溶液。
3．盐桥
盐桥中通常装有含琼胶的KCl饱和溶液。当其存在时，随着反应的进行，Zn棒中的Zn原子失去电子成为Zn2＋进入溶液中，使ZnSO4溶液中Zn2＋过多，带正电荷。Cu2＋获得电子沉积为Cu，溶液中Cu2＋过少，SO过多，溶液带负电荷。当溶液不能保持电中性时，将阻止放电作用的继续进行。盐桥的存在就避免了这种情况的发生，其中Cl－向ZnSO4溶液迁移，K＋向CuSO4溶液迁移，分别中和过剩的电荷，使溶液保持电中性，反应可以继续进行。
知识点一 原电池
1．下列装置中能构成原电池产生电流的是( )
答案 B
解析 A、D项中电极与电解质溶液之间不发生反应，不能构成原电池；B项符合原电池的构成条件，两电极发生的反应分别是Zn―→Zn2＋＋2e－，2H＋＋2e－―→H2↑；C项中酒精不是电解质，故不能构成原电池。
2．下列装置中，属于原电池的是( )
答案 D
解析 利用组成原电池的条件分析；A项两电极相同；B项酒精为非电解质；C项缺少盐桥；E项有外加电源，只有D项符合。
知识点二 原电池原理
3．将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是( )
A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生
B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极
C．两烧杯中溶液的pH均增大
D．产生气泡的速率甲比乙慢
答案 C
解析 因乙杯中锌片和铜片没有接触，故不能构成原电池，A、B皆错；因甲烧杯中Zn、Cu用导线连接后构成原电池，加快了Zn的溶解，故D错；又因两杯中的Zn都能与稀H2SO4反应产生H2而消耗H＋，故C正确。
4．下图是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡片上记录如下：在卡片上，描述合理的是( )
A．①②③ B．③④⑤ C．④⑤⑥ D．②③④
答案 B
解析 本题考查了Zn、Cu和稀H2SO4构成的原电池的基本工作原理。Zn比Cu活泼，Zn为负极，电极反应式为Zn―→Zn2＋＋2e－，Cu为正极，电极反应式为2H＋＋2e－―→H2↑，每转移1 mol电子，产生H2 0.5 mol，电子由Zn流出，经导线流向Cu，溶液中H＋向正极移动，SO向负极移动，故选B。
5．把A、B、C、D四块金属泡在稀H2SO4中，用导线两两相连可以组成各种原电池。A、B相连时，A为负极；C、D相连时，D上有气泡逸出；A、C相连时，A极减轻；B、D相连时，B为正极。则四种金属的活动性顺序由大到小排列为( )
A．A>B>C>D B．A>C>B>D C．A>C>D>B D．B>D>C>A
答案 C
解析 金属组成原电池，相对活泼的金属失去电子作负极，相对不活泼的金属作正极。负极被氧化，质量减轻，正极发生还原反应，有物质析出，由题意得活动性A>B、A>C、C>D、D>B，故正确答案为C。
知识点三 原电池应用
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。下列判断不正确的是( )
A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应
B．反应开始时，甲中石墨电极上的Fe3＋被还原
C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态
D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极
答案 D
解析 由反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2可知，反应开始时，甲中Fe3＋发生还原反应，乙中I－发生氧化反应；当电流计读数为零时，则反应达到了平衡状态，此时在甲中溶入FeCl2固体，平衡向逆反应方向移动，乙中I2发生还原反应，则乙中石墨电极为正极；故选D。
7.已知电极材料：铁、铜、银、石墨、锌、铝；电解质溶液：CuCl2溶液、Fe2(SO4)3溶液、硫酸。按要求回答下列问题：
(1)电工操作上规定：不能把铜导线和铝导线连接在一起使用。请说明原因________________________________________________________________________。
(2)若电极材料选铜和石墨，电解质溶液选硫酸铁溶液，外加导线，能否构成原电池？________。若能，请写出电极反应式，负极：____________________，正极：________________________。(若不能，后两空不填)
(3)设计一种以铁和稀硫酸反应为原理的原电池，要求画出装置图(需标明电极材料及电池的正、负极)。
答案 (1)二者连接在一起时，接头处在潮湿的空气中形成原电池而被腐蚀
(2)能 Cu―→Cu2＋＋2e－ 2Fe3＋＋2e－―→2Fe2＋
(3)
解析 (1)当Cu、Al导线连接时，接触到潮湿的空气就易形成原电池而被腐蚀。
(2)因为FeCl3能与Cu发生反应：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，因此根据给出的条件可以设计成原电池，其负极为Cu，反应为Cu―→Cu2＋＋2e－，正极为石墨，电极反应式为2Fe3＋＋2e－―→2Fe2＋。
(3)因为总反应式为Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，所以负极为Fe，正极可为Cu、Ag或石墨，电解质为稀硫酸，即可画出装置图。
练基础落实
1．在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是( )
A．正极附近的SO离子浓度逐渐增大
B．电子通过导线由铜片流向锌片
C．正极有O2逸出
D．铜片上有H2逸出
答案 D
解析 铜锌原电池中，锌为负极，铜为正极，原电池工作时，Zn失电子被氧化而溶解，H＋在铜片上得电子析出氢气，电解质溶液中SO向负极移动，电子沿导线由锌流向铜。
2．下列叙述是小明做完铜、锌原电池的实验后得出的结论和认识，你认为正确的是( )
A．构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属
B．由铜、锌作电极与硫酸铜溶液组成的原电池中铜是负极
C．电子沿外导线由锌流向铜，通过硫酸溶液被氢离子得到而放出氢气
D．铜锌原电池工作时，若有13克锌被溶解，电路中就有0.4 mol电子通过
答案 D
解析 两种活泼性不同的金属与电解质溶液能够组成原电池，但不能因此说构成原电池电极的材料一定都是金属，例如锌和石墨电极也能跟电解质溶液组成原电池；在原电池中，活泼金属中的电子流向不活泼的电极，因此活泼金属是负极；但电子不能通过电解质溶液，应该是氢离子在铜极上得到由锌沿外导线转移过来的电子；铜锌原电池工作时，锌做负极失电子，电极反应为Zn―→Zn2＋＋2e－，1 mol Zn失去2 mol电子，0.2 mol锌(质量为13 g)被溶解，电路中有0.4 mol电子通过。故选D。
3．下列关于实验现象的描述不正确的是( )
A．把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡
B．用锌片作负极，铜片作正极，在CuSO4溶液中，铜片质量增加
C．把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁
D．把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出的速率加快
答案 C
解析 铜片和铁片紧靠并浸入稀H2SO4中，铜片上的H＋获得由铁片传递过来的电子：2H＋＋2e－―→H2↑，所以可观察到铜片表面出现气泡；锌片作负极，铜片作正极，发生反应Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，生成的Cu在铜片上析出使其质量增加；铜片插入FeCl3溶液中，发生的反应是Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，并没有单质铁的析出；向盛有锌粒和盐酸的试管中滴入几滴CuCl2溶液，发生反应Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，置换出的Cu与剩余的Zn接触，置于盐酸中，构成了原电池，加速2H＋＋2e－―→H2↑反应，可观察到气泡放出的速率加快。
4．用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂-KNO3的U形管)构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是( )
①在外电路中，电流由铜电极流向银电极
②正极反应为：Ag＋＋e－―→Ag
③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作
④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池的反应相同
A．①② B．②③ C．②④ D．③④
答案 C
解析 铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、盐桥构成一个原电池，Cu作负极，Ag作正极，两极电极反应分别为：负极：Cu―→Cu2＋＋2e－，正极：2Ag＋＋2e－―→2Ag，盐桥起到了传导离子、形成闭合回路的作用，电子的流向是由负极流向正极，电流的方向和电子的流向相反，因此C正确。
5．以锌片和铜片为两极，以稀硫酸为电解质溶液组成原电池，当导线中通过2 mol电子时，下列说法正确的是( )
A．锌片溶解了1 mol，铜片上析出1 mol H2
B．两极上溶解和析出的物质质量相等
C．锌片溶解31 g，铜片上析出1 g H2
D．锌片溶解了1 mol，硫酸消耗0.5 mol
答案 A
解析 在涉及原电池的有关计算中，关键是要把握住一点即两极得、失电子数相等。利用这一特点，我们从电极反应看：负极：Zn―→Zn2＋＋2e－；正极：2H＋＋2e－―→H2↑。当溶解1 mol锌时失去2 mol电子，铜片上析出1 mol氢气也得到2 mol电子，得失电子守恒，这样即可推出A正确。
6．电子表所用纽扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液。其电极反应是：
Zn＋2OH－―→ZnO＋H2O＋2e－
Ag2O＋H2O＋2e－―→2Ag＋2OH－
总反应式为：Ag2O＋Zn===2Ag＋ZnO
下列判断正确的是( )
①锌为正极，Ag2O为负极
②锌为负极，Ag2O为正极
③原电池工作时，负极区溶液pH减小
④原电池工作时，负极区溶液pH增大
A．①② B．①③ C．②③ D．①④
答案 C
解析 原电池中失去电子的极为负极，所以锌为负极，Ag2O为正极，②正确。因为Zn＋2OH－―→ZnO＋H2O＋2e－，负极区溶液中c(OH－)不断减小，故pH减小，所以③也正确。
练方法技巧
7．据报道，我国拥有的完全自主产权的氢氧燃料电池车已在北京奥运会期间为运动员提供了服务。某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液，下列有关该电池的叙述不正确的是( )
A．正极反应式为O2＋2H2O＋4e－―→4OH－
B．工作一段时间后，电解液中KOH的物质的量不变
C．该燃料电池的总反应方程式为2H2＋O2===2H2O
D．用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24 L Cl2(标准状况)时，有0.1 mol电子转移
答案 D
解析 本题考查燃料电池的工作原理。氧气在正极发生还原反应，A正确；该燃料电池中氢气与氧气反应生成水，KOH没有消耗，也没有生成，故KOH的物质的量不变，但其溶液浓度变小，B正确；H2和O2反应生成水是该电池发生的反应，C正确；CuCl2Cu＋Cl2↑，2Cl－―→Cl2↑＋2e－，n(Cl2)＝2.24 L/22.4 L·mol－1＝0.1 mol，n(e－)＝0.2 mol，D错误。
8．将锌片和银片接触放入相同物质的量浓度的下列溶液中，反应一段时间后，溶液质量减轻的是( )
A．氯化铝 B．硫酸铜 C．硝酸银 D．稀硫酸
答案 C
解析 当Zn、Ag和电解质溶液构成原电池时，Zn为负极：Zn―→Zn2＋＋2e－，溶液中的阳离子在正极Ag上得电子。根据电子守恒原理，则：
A项：1 mol Zn2＋～2 mol H＋ 溶液质量变化Δm
65 g 2 g ＋63 g
B项：1 mol Zn2＋～1 mol Cu2＋ 溶液质量变化Δm
65 g 64 g ＋1 g
C项：1 mol Zn2＋～2 mol Ag＋ 溶液质量变化Δm
65 g 216 g －151 g
D项：1 mol Zn2＋～2 mol H＋ 溶液质量变化Δm
65 g 2 g ＋63 g
只有C项中溶液质量减轻。
9．以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是( )
A．该电池能够在高温下工作
B．电池的负极反应式为C6H12O6＋6H2O―→6CO2↑＋24H＋＋24e－
C．放电过程中，H＋从正极区向负极区迁移
D．在电池反应中，每消耗1 mol氧气，理论上能生成标准状况下CO2气体 L
答案 B
解析 由葡萄糖微生物燃料电池结构示意图可知，此燃料电池是以葡萄糖为燃料，以氧气为氧化剂，以质子交换膜为隔膜，以惰性材料为电极的一种燃料电池。由于是微生物电池，而微生物的生存温度有一定的范围，所以高温下微生物不一定能够生存，A错误；放电时，负极：C6H12O6被微生物分解成CO2、H＋和电子，电极反应式：C6H12O6＋6H2O―→
6CO2↑＋24H＋＋24e－，B正确；负极产生的H＋透过质子交换膜进入正极室，C错误；负极产生的电子沿外电路从负极流向正极，在正极室与H＋和氧气发生反应生成水。总反应方程式为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，由总反应方程式可知：每消耗1 mol氧气，理论上可以生成标准状况下CO2气体22.4 L，D错误。
练综合拓展
10．依据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如下图所示。
请回答下列问题：
(1)电极X的材料是________；电解质溶液Y是________；
(2)银电极为电池的__________极，发生的电极反应为______________________；
X电极上发生的电极反应为_______________________________________________；
(3)外电路中的电子是从__________电极流向__________电极。
答案 (1)铜 AgNO3溶液
(2)正 Ag＋＋e－―→Ag Cu―→Cu2＋＋2e－
(3)Cu Ag
解析 根据所给氧化还原反应的化学方程式，结合原电池反应原理以及所给原电池装置，Cu应作负极，AgNO3溶液为电解质溶液，从而推知：
(1)X的材料为铜，Y是AgNO3溶液。
(2)银为原电池的正极，发生的电极反应式为Ag＋＋e－―→Ag。X电极上发生的电极反应式为Cu―→Cu2＋＋2e－。
(3)外电路中的电子从铜(负)电极流向银(正)电极。
11．某探究活动小组想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，有甲、乙两位同学均使用镁片与铝片作电极，但甲同学将电极放入6 mol·L－1的稀H2SO4中，乙同学将电极放入6
mol·L－1的NaOH溶液中，如图所示。
(1)写出甲池中发生的有关电极反应的反应式：
负极_______________________________________________________________，
正极_______________________________________________________________。
(2)写出乙池中发生的有关电极反应的反应式：
负极________________________________________________________________，
正极________________________________________________________________。
总反应离子方程式为__________________________________________________。
(3)如果甲与乙两位同学均认为“构成原电池的电极材料若是金属，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”，则甲会判断出________活动性更强，而乙会判断出________活动性更强(填写元素符号)。
(4)由此实验，可得到如下哪些结论？________。
A．利用原电池反应判断金属活动性顺序应注意选择合适的介质
B．镁的金属性不一定比铝的金属性强
C．该实验说明金属活动性顺序表已过时，已没有实用价值
D．该实验说明化学研究对象复杂、反应条件多变，应具体问题具体分析
答案 (1)Mg―→Mg2＋＋2e－ 2H＋＋2e－―→H2↑
(2)2Al＋8OH－―→2[Al(OH)4]－＋6e－
6H2O＋6e－―→6OH－＋3H2↑
2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
(3)Mg Al (4)AD
解析 (1)甲池中电池总反应方程式为Mg＋H2SO4===MgSO4＋H2↑，Mg作负极，电极反应式为Mg―→Mg2＋＋2e－，Al作正极，电极反应式为2H＋＋2e－―→H2↑。
(2)乙池中电池总反应方程式为2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑，负极上为Al被氧化生成Al3＋后与OH－反应生成[Al(OH)4]－，电极反应式为2Al＋8OH－―→2[Al(OH)4]－＋6e－；正极产物为H2，电极反应式为6H2O＋6e－―→6OH－＋3H2↑。
(3)甲池中Mg为负极，Al为正极；乙池中Al为负极，Mg为正极，若根据负极材料金属比正极活泼，则甲判断Mg活动性强，乙判断Al活动性强。
(4)选AD。Mg的金属活动性一定比Al强，金属活动性顺序表是正确的，应用广泛。
第3节 化学能转化为电能——电池
第1课时 原电池的工作原理
[学习目标定位] 1.以铜锌原电池为例，熟悉原电池的工作原理。2.会正确判断原电池的正极和负极。3.学会原电池电极反应式的书写方法。
1．原电池是借助氧化还原反应将化学能转化为电能的装置。分析下图所示原电池装置并填空。
原电池总反应式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。
2．原电池构成的条件：具有活泼性不同的两个电极，二者直接或间接地连在一起，插入电解质溶液中，且能自发地发生氧化还原反应。下列图示装置能形成原电池的是AD。
探究点一 原电池的工作原理
1.按右图所示装置，完成实验并回答下列问题：
(1)有关的实验现象是①锌片溶解，铜片加厚变亮，CuSO4溶液颜色变浅。②检流计的指针发生偏转，该装置中的能量变化是化学能转化为电能。
(2)电子流动方向和电流方向
①外电路：电子由锌电极经过导线流向铜电极，电流由铜电极流向锌电极。
②内电路：电流由锌电极流向铜电极。
(3)电极反应：负极反应式是Zn－2e－===Zn2＋；正极反应式是Cu2＋＋2e－===Cu；总反应式是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu。
(4)用温度计测量溶液的温度，其变化是溶液的温度略有升高，原因是还有部分Cu2＋直接在锌电极上得电子被还原，部分化学能转化成热能。
2．按下图所示装置，完成实验，并回答下列问题：
(1)实验过程中，你能观察到的实验现象是①锌片溶解，铜片加厚变亮；②检流计指针发生偏转；③CuSO4溶液的颜色变浅。
(2)用温度计测量溶液的温度，其结果是溶液的温度不升高(或无变化)，由此可说明CuSO4溶液中的Cu2＋不能移向锌片得电子被还原。
(3)离子移动方向
①硫酸锌溶液中：Zn2＋向盐桥移动；
②硫酸铜溶液中：Cu2＋向铜极移动；
③盐桥中：K＋移向正极区(CuSO4溶液)，Cl－移向负极区(ZnSO4溶液)。
(4)若取出装置中的盐桥，检流计的指针是否还会发生偏转？为什么？
答案 不偏转。如果要使检流计指针发生偏转，则该装置中必须形成闭合回路，若取出盐桥，很显然该装置未构成闭合回路，检流计指针不会发生偏转。
3．实验结论：与问题1中的原电池装置相比较，问题2中双液原电池具有的特点是
(1)具有盐桥。取下盐桥，无法形成闭合回路，反应不能进行，可控制原电池反应的进行。
(2)两个半电池完全隔开，Cu2＋无法移向锌片，可以获得单纯的电极反应，有利于最大程度地将化学能转化为电能。
[归纳总结]
1．原电池原理是把氧化反应和还原反应分开进行，还原剂在负极上失去电子发生氧化反应，电子通过导线流向正极，氧化剂在正极上得到电子发生还原反应。
2．原电池电极及电极反应特点
(1)负极为电子流出极，相对活泼，通常是活动性较强的金属或某些还原剂，电极被氧化，发生氧化反应。
(2)正极为电子流入极，相对不活泼，通常是活动性较差的金属或非金属导体，一般是电解质溶液中的氧化性强的离子被还原或电极上附着物本身被还原，发生还原反应。
3．原电池的设计
从理论上讲，任何一个自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。关键是选择合适的电解质溶液和两个电极。
(1)电解质溶液：一般能与负极反应，或者溶解在溶液中的物质(如O2)与负极反应。
(2)电极材料：一般较活泼的金属作负极，较不活泼的金属或非金属导体作正极。
[活学活用]
1．用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂-KNO3的U形管)构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是( )
①在外电路中，电流由铜电极流向银电极
②正极反应为Ag＋＋e－===Ag
③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作
④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同
A．①② B．②③
C．②④ D．③④
答案 C
解析 铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线、盐桥构成一个原电池，Cu作负极，Ag作正极，两极电极反应分别为负极：Cu－2e－===Cu2＋，正极：2Ag＋＋2e－===2Ag，盐桥起到了传导离子、形成闭合回路的作用，电子的流向是由负极流向正极，电流的方向与电子的流向相反，因此C正确。
2．利用反应Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2设计一个原电池，正极为______，电极反应式为________________________________________________________________________；
负极为________，电极反应式为_____________________________________________；
电解质溶液是______________。
答案 Pt(或C) 2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ Cu Cu－2e－===Cu2＋ FeCl3溶液
解析 根据已知的氧化还原反应设计原电池的思路：首先将已知的反应拆成两个半反应(即氧化反应和还原反应)：Cu－2e－===Cu2＋，2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋；然后结合原电池的电极反应特点，分析可知，该电池的负极应该用Cu作材料，正极要保证Fe3＋得到负极失去的电子，一般用不能还原Fe3＋的材料，如Pt或碳棒等，电解质溶液只能用含Fe3＋的电解质溶液，如FeCl3溶液等。
探究点二 原电池的电极判断及电极反应式的书写
1．原电池电极(正极、负极)的判断依据有多种。试填写下表：
判断依据
正极
负极
电极材料
不活泼金属或非金属导体
活泼金属
电子流向
电子流入
电子流出
电极反应
还原反应
氧化反应
电极现象
电极增重或产生气体
电极减轻
2．写出下表中原电池装置的电极反应和总的化学反应方程式：
负极材料
正极材料
电解质溶液
(1)
铁
铜
稀硫酸
(2)
铜
银
硝酸银
(1)正极反应_________________________________________________________；
负极反应_________________________________________________________；
总反应方程式_________________________________________________________。
(2)正极反应___________________________________________________________；
负极反应__________________________________________________________；
总反应方程式________________________________________________________。
答案 (1)2H＋＋2e－===H2↑ Fe－2e－===Fe2＋
Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑
(2)2Ag＋＋2e－===2Ag Cu－2e－===Cu2＋
Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag
解析 负极失去电子，发生氧化反应；正极得到电子，发生还原反应。根据活泼性，(1)中铁作负极，(2)中铜作负极。
3．有一纽扣电池，其电极分别为Zn和Ag2O，以KOH溶液为电解质溶液，电池的总反应为Zn＋Ag2O＋H2O===2Ag＋Zn(OH)2。
(1)Zn发生氧化反应，是负极，电极反应式是Zn－2e－===Zn2＋。
(2)Ag2O发生还原反应，是正极，电极反应式是Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－。
[归纳总结]
1．一般电极反应式的书写方法
(1)定电极，标得失。按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，判断出电极反应产物，找出得失电子的数量。
(2)看环境，配守恒。电极产物在电解质溶液的环境中，应能稳定存在，如碱性介质中生成的H＋应让其结合OH－生成水。电极反应式要依据电荷守恒和质量守恒、得失电子守恒等加以配平。
(3)两式加，验总式。两电极反应式相加，与总反应方程式对照验证。
2．已知电池总反应式，书写电极反应式
(1)分析化合价，确定正极、负极的反应物与产物。
(2)在电极反应式的左边写出得失电子数，使得失电子守恒。
(3)根据质量守恒配平电极反应式。
(4)＝－
[活学活用]
3．可用于电动汽车的铝-空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是( )
A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液时，正极反应都为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B．以NaOH溶液为电解质溶液时，负极反应为Al＋3OH－－3e－===Al(OH)3↓
C．以NaOH溶液为电解质溶液时，电池在工作过程中电解质溶液的pH保持不变
D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极
答案 A
解析 本题重点考查原电池的工作原理及电极反应式的书写。B项，以NaOH溶液为电解质溶液时，不应生成Al(OH)3沉淀，而应生成 [Al(OH)4]－；C项，电解质溶液的pH应减小；D项，电子通过外电路从负极流向正极，故选A。
1．关于原电池的叙述中正确的是( )
A．构成原电池的两极必须是两种不同金属
B．原电池是将化学能转化为电能的装置
C．原电池工作时总是负极溶解，正极上有物质析出
D．原电池的正极是还原剂，总是溶液中的阳离子在此被还原
答案 B
2．若某装置发生如下反应：Cu＋2H＋===Cu2＋＋H2↑，关于该装置的有关说法正确的是( )
A．该装置一定为原电池
B．该装置为电解池
C．若为原电池，Cu为正极
D．电解质溶液可能是硝酸溶液
答案 B
解析 已知反应为非自发的氧化还原反应，故该装置应为电解池，而非原电池，但电解质不能为HNO3，否则得电子的为NO，而非H＋得电子放出H2。
3．如图是锌、铜和稀硫酸形成的原电池，某实验兴趣小组同学做完实验后，记录如下：
①Zn为正极，Cu为负极 ②H＋向负极移动 ③电子流动方向为Zn―→Cu ④Cu极有H2产生 ⑤若有1 mol电子流过导线，则产生的H2为0.5 mol ⑥正极反应式：Zn－2e－===Zn2＋
则上述描述合理的是( )
A．①②③ B．③④⑤
C．①⑤⑥ D．②③④
答案 B
解析 判断一装置是否属于原电池，应看是否符合构成原电池的条件，符合构成原电池的条件即为原电池。然后，再根据原电池原理判断正、负极，分析电极反应、电子流动或电流流动方向等。在本题给定的原电池中，正极是Cu，负极是Zn，故①错误；电子从负极Zn流出，流向正极Cu，H＋向正极移动，在Cu电极上得电子：2H＋＋2e－===H2↑，故②错误，③、④正确；此原电池负极上发生的反应是Zn－2e－===Zn2＋，⑥错误；总反应方程式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，当有1 mol电子通过时，产生H2为0.5 mol，故⑤正确。
4．(1)将Al片和Cu片用导线相连，插入稀H2SO4中组成原电池，写出电极名称及电极反应式：
Al片( )_________________________________________________________________，
Cu片( )__________________________________________________________。
(2)若将Al片和Cu片用导线相连，插入浓HNO3中能否组成原电池？________(填“能”或“不能”)，若能组成原电池，写出电极名称及电极反应式：(若不能，此问不用作答)
Al片( )_________________________________________________________________，
Cu片( )_________________________________________________________________。
答案 (1)负极 2Al－6e－===2Al3＋(或Al－3e－===Al3＋) 正极 6H＋＋6e－===3H2↑(或2H＋＋2e－===H2↑)
(2)能 正极 2NO＋4H＋＋2e－===2NO2↑＋2H2O
负极 Cu－2e－===Cu2＋
解析 (1)Al片和Cu片用导线相连，插入稀H2SO4中时，Al比Cu活泼，Al为负极，失电子被氧化为Al3＋，Cu为正极，溶液中的H＋得电子被还原为H2。
(2)Al片和Cu片用导线相连，插入浓HNO3中时，由于铝钝化，不能溶解，Al为正极，Cu为负极，Cu失电子被氧化为Cu2＋。
[基础过关]
一、原电池工作原理的应用
1．关于右图装置的叙述，正确的是( )
A．铜是负极，铜片上有气泡产生
B．铜片质量逐渐减少
C．电流从锌片经导线流向铜片
D．氢离子在铜片表面被还原后生成H2
答案 D
解析 本题主要考查有关原电池的知识，由所给图示可知Zn为原电池负极，失去电子被氧化，电子经导线流向正极(Cu极)，溶液中的氢离子在正极得到电子而被还原为H2，Cu为原电池的正极，电流流向与电子流向相反。
2．如图，在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示，下列关于该装置的说法正确的是( )
A．外电路的电流方向为X→外电路→Y
B．若两电极分别为Fe和碳棒，则X为碳棒，Y为Fe
C．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应
D．若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为X>Y
答案 D
解析 由图示电子流向知X为负极，Y为正极，则电流方向为Y→外电路→X，故A错；若两电极分别为Fe和碳棒，则X为铁，Y为碳棒，B错；负极上失去电子发生氧化反应，正极上得到电子发生还原反应，C错；若两电极均为金属，活泼金属作负极，故有活动性X>Y。
3．如图所示装置中，可观察到检流计指针偏转，M棒变粗，N棒变细，由此判断下表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是( )
选项
M
N
P
A
锌
铜
稀硫酸溶液
B
铜
锌
稀盐酸
C
银
锌
硝酸银溶液
D
锌
铁
硝酸铁溶液
答案 C
解析 本题通过电极变化来确定电极，N棒变细，即N极上发生氧化反应，N棒金属较活泼，排除A、D项，由M棒变粗，可知B项不正确。
4．按下图装置实验，若x轴表示流出负极的电子的物质的量，则y轴应表示( )
①[Ag＋] ②[NO] ③a棒的质量 ④b棒的质量
⑤溶液的质量
A．①③ B．③④ C．①②④ D．②
答案 D
解析 在这个原电池中，负极：Fe－2e－===Fe2＋，正极：Ag＋＋e－===Ag，使b棒增重，溶液中[NO]不变。
二、原电池正、负极的判断
5．关于原电池、电解池的电极名称，下列说法错误的是( )
A．原电池中失去电子的一极为负极
B．电解池中与直流电源负极相连的一极为阴极
C．原电池中相对活泼的一极为正极
D．电解池中发生氧化反应的一极为阳极
答案 C
解析 根据两池的结构与反应原理可确定，原电池中相对活泼的一极为负极。
6．对于原电池的电极名称，叙述错误的是( )
A．发生氧化反应的一极为负极
B．正极为电子流入的一极
C．比较不活泼的金属为负极
D．电流流出的一极为正极
答案 C
解析 原电池中相对活泼的金属为负极，发生氧化反应；相对不活泼的金属(或非金属导体)为正极，发生还原反应。
7．在如图所示的装置中，a的金属活动性比氢要强，b为碳棒，关于此装置的各种叙述不正确的是( )
A．碳棒上有气体放出，溶液pH变大
B．a是正极，b是负极
C．导线中有电子流动，电子从a极流向b极
D．a极上发生了氧化反应
答案 B
解析 本题考查原电池基本知识，难度不大，但概念容易混淆。电极a、b与电解质溶液稀H2SO4组成原电池。因活动性a>b(碳棒)，所以a为原电池的负极，b为正极。电极反应式：
a(负)极：a－ne－===an＋(氧化反应)
b(正)极：nH＋＋ne－===H2↑(还原反应)
由于正极放电消耗H＋，溶液中[H＋]减小，pH增大。在外电路中，电子由a极流出经检流计G流向b极。
8．如图所示，烧杯内盛有浓HNO3，在烧杯中放入用铜线相连的铁、铅两个电极，已知原电池停止工作时，Fe、Pb都有剩余。下列有关说法正确的是( )
A．Fe比Pb活泼，始终作负极
B．Fe在浓HNO3中钝化，始终不会溶解
C．电池停止工作时，烧杯中生成了Fe(NO3)3
D．利用浓HNO3作电解质溶液不符合“绿色化学”思想
答案 D
解析 开始时，电解质溶液是浓HNO3，Fe在浓HNO3中钝化，所以开始时Pb是负极：Pb－2e－===Pb2＋；随着反应的进行，浓HNO3变成稀HNO3，Fe变为原电池的负极：Fe－2e－===Fe2＋。由于最终Fe有剩余，所以不会生成Fe(NO3)3。根据Pb与浓HNO3反应：Pb＋4HNO3(浓)===Pb(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，过量的Fe与稀HNO3发生反应：3Fe＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，可知反应产生了有害气体NO2、NO，会污染环境，不符合“绿色化学”思想。故选D。
三、电极反应方程式的书写
9．原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中不正确的是( )
A．由Al、Cu、稀硫酸组成原电池，其负极反应式为
Al－3e－===Al3＋
B．由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为
Al－3e－＋4OH－===[Al(OH)4]－
C．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，其负极反应式为
Cu－2e－===Cu2＋
D．由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，其负极反应式为
Cu－2e－===Cu2＋
答案 C
解析 原电池正、负极的判断不能完全依赖金属的活动性，因为可能会出现特殊情况：浓硝酸使铁、铝钝化；铝与NaOH溶液反应，而镁不能与NaOH溶液反应等。
10．锌铜原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是( )
A．正极反应为Zn－2e－===Zn2＋
B．电池反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu
C．在外电路中，电流从负极流向正极
D．盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液
答案 B
解析 在原电池中，相对活泼的金属材料作负极，相对不活泼的金属材料作正极，负极反应为Zn－2e－===Zn2＋，正极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，因Zn失电子生成Zn2＋，为使ZnSO4溶液保持电中性，盐桥中的Cl－移向ZnSO4溶液。
11．锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池。某种锂电池的总反应方程式为Li＋MnO2===LiMnO2，下列说法正确的是( )
A．Li是正极，电极反应为Li－e－===Li＋
B．Li是负极，电极反应为Li－e－===Li＋
C．MnO2是负极，电极反应为MnO2＋e－===MnO
D．Li是负极，电极反应为Li－2e－===Li2＋
答案 B
解析 由总反应＋O2===O2可知，Li元素在反应后化合价升高(0→＋1)，Mn元素在反应后化合价降低(＋4→＋3)。Li被氧化，在电池中作负极，电极反应为Li－e－===Li＋，MnO2在正极上反应，电极反应为MnO2＋e－===MnO。
[能力提升]
12．由锌片、铜片和200 mL稀H2SO4组成的原电池如图所示。
(1)原电池的负极反应是_____________________________________，
正极反应是________________________________________________。
(2)电流的方向是_____________________________________。
(3)一段时间后，当在铜片上放出1.68 L(标准状况下)气体时，H2SO4恰好消耗一半。则产生这些气体的同时，共消耗________ g 锌，有______个电子通过了导线，原硫酸的物质的量浓度是________(设溶液体积不变)。
答案 (1)Zn－2e－===Zn2＋ 2H＋＋2e－===H2↑
(2)由Cu极流向Zn极
(3)4.875 9.03×1022 0.75 mol·L－1
解析 产生0.075 mol H2，通过0.075 mol×2＝0.15 mol电子，消耗0.075 mol Zn和0.075 mol H2SO4。所以m(Zn)＝0.075 mol×65 g·mol－1＝4.875 g，N(e－)＝0.15 mol×6.02×1023 mol－1＝9.03×1022，[H2SO4]＝＝0.75 mol·L－1。
13．依据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如下图所示。
请回答下列问题：
(1)电极X的材料是________；电解质溶液Y是________；
(2)银电极为电池的____________极，发生的电极反应为____________________________；X电极上发生的电极反应为______________________________________________；
(3)外电路中的电子是从______电极流向______电极。
答案 (1)Cu AgNO3溶液
(2)正 Ag＋＋e－===Ag(或2Ag＋＋2e－===2Ag)
Cu－2e－===Cu2＋ (3)Cu(负) Ag(正)
解析 该原电池的电池总反应式为2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)，由此可知X极是铜，作负极，银作正极，Y应是AgNO3溶液。电子从原电池的负极经导线流向正极，即从铜电极流向银电极。
14．已知可逆反应：AsO＋2I－＋2H＋??AsO＋I2＋H2O。
(Ⅰ)如图所示，若向B中逐滴加入浓盐酸，发现检流计指针偏转。
(Ⅱ)若改用向B中滴加40%的NaOH溶液，发现检流计指针与(Ⅰ)中偏转方向相反。
试回答问题：
(1)两次操作中检流计指针为什么会发生偏转？__________________________________。
(2)两次操作过程中检流计指针偏转方向为什么相反？
________________________________________________________________________。
(3)操作(Ⅰ)中，C1棒上的反应为_______________________________________________。
(4)操作(Ⅱ)中，C2棒上的反应为_______________________________________________。
答案 (1)两次操作中均发生原电池反应，所以检流计指针均发生偏转 (2)两次操作中，电极相反，电子流向相反，因而检流计指针偏转方向相反
(3)2I－－2e－===I2
(4)AsO＋2OH－－2e－===AsO＋H2O
解析 操作(Ⅰ)滴入浓盐酸，溶液中 [H＋] 增大，题给可逆反应平衡正向移动，I－失去电子变为I2，C1棒上产生电子，并沿外电路流向C2棒，AsO得电子变为AsO。
操作(Ⅱ)滴加40%的NaOH(aq)，将H＋中和，溶液中 [H＋] 减小，题给可逆反应平衡逆向移动，电子在C2棒上产生，并沿外电路流向C1棒，I2得电子变为I－，AsO变为AsO。
15．现有如下两个反应：
(A)NaOH＋HCl===NaCl＋H2O
(B)Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋
(1)根据两反应本质，判断能否设计成原电池______________________________。
(2)如果不能，说明其原因________________________________________________。
(3)如果可以，则写出正、负极材料及其电极反应式和反应类型(“氧化反应”或“还原反应”)：
负极：________，____________________，________；
正极：________，____________________，________；
若导线上转移电子1 mol，则正极质量增加________g，电解质溶液是________。
答案 (1)(A)不能，(B)可以 (2)(A)为非氧化还原反应，没有电子转移 (3)Cu Cu－2e－===Cu2＋ 氧化反应 碳棒、Ag、Pt、Au(任选一) 2Ag＋＋2e－===2Ag 还原反应 108 AgNO3溶液
解析 (1)只有自发的氧化还原反应才能设计成原电池，(B)是氧化还原反应且能自发进行。
(3)根据电池反应式Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋可知，Cu失电子作负极，负极材料是Cu，正极材料应是比铜还不活泼的金属或导电的非金属；Ag＋得电子，所以此电解质溶液只能为AgNO3溶液。
[拓展探究]
16．某校化学研究性学习小组欲设计实验验证Fe、Cu金属活动性的相对强弱，他们提出了以下两种方案。请你帮助他们完成有关实验项目：
方案Ⅰ：有人提出将大小相等的铁片和铜片分别同时放入稀硫酸(或稀盐酸)中，观察产生气泡的快慢，据此确定它们的活动性。该原理的离子方程式为_____________________。
方案Ⅱ：有人利用Fe、Cu作电极设计成原电池，以确定它们活动性的相对强弱。试在下面的方框内画出原电池装置图，标出原电池的电极材料和电解质溶液，并写出电极反应式。
正极反应式：________________________________________；
负极反应式：______________________________________。
方案Ⅲ：结合你所学的知识，帮助他们再设计一个验证Fe、Cu活动性相对强弱的简单实验方案(与方案Ⅰ、Ⅱ不能雷同)：_______________________________________________，
用离子方程式表示其反应原理：______________________________________________。
答案 方案Ⅰ：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
方案Ⅱ：
2H＋＋2e－===H2↑ Fe－2e－===Fe2＋
方案Ⅲ：把铁片插入CuSO4溶液中，一段时间后，观察铁片表面是否生成红色物质(合理即可)
Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋
解析 比较或验证金属活动性相对强弱的方案有很多，可以利用金属与酸反应的难易来判断或验证；也可以利用原电池原理(负极是较活泼的金属)来判断，或者利用金属单质间的置换反应来完成。
课件22张PPT。高中化学精品课件 ? 选修 化学反应原理第3节 化学能转化为电能——电池第1章 化学反应与能量转化第1课时 原电池的工作原理原电池的工作原理 本节知识目录学习目标定位1.以铜锌原电池为例，熟悉原电池的工作原理。
2.会正确判断原电池的正极和负极。
3.学会原电池电极反应式的书写方法。学习重难点：原电池的工作原理。知识回顾温故追本溯源·推陈方可知新视频导学氧化还原 电能 化学能 Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑知识回顾温故追本溯源·推陈方可知新活动性 电解质溶液 自发地氧化还原反应 AD 电极相同为非电解质未形成闭合回路学习探究基础自学落实·重点互动探究-+e-e-e-Cu2+Cu2+SO42-SO42-溶解 加厚变亮 变浅 发生偏转 化学能转化为电能 锌 铜 铜 锌 锌 铜 溶液的温度略有升高 还有部分Cu2＋直接在锌电极上得电子被还原，部 分化学能转化成热能 学习探究基础自学落实·重点互动探究锌片溶解，铜片加厚变亮 检流计指针发生偏转 CuSO4溶液的颜色变浅溶液的温度不升高CuSO4溶液中的Zn2＋Cu2＋正 负 不偏转。如果要使检流计指针发生偏转，则该装置中必须形成闭合回路，若取出盐桥，很显然该装置未构成闭合回路，检流计指针不会发生偏转。Cu2＋不能移向锌片得电子被还原视频导学学习探究基础自学落实·重点互动探究(2)两个半电池完全隔开，Cu2＋无法移向锌片，可以获得单纯的电极反应，有利于最大程度地将化学能转化为电能。3．实验结论：与问题1中的原电池装置相比较，问题2中双液原电池具有哪些特点?(1)具有盐桥。取下盐桥，无法形成闭合回路，反应不能进行，可控制原电池反应的进行。学习探究归纳总结基础自学落实·重点互动探究(1)电解质溶液：一般能与负极反应，或者溶解在溶液中的物质(如O2)与负极反应。
(2)电极材料：一般较活泼的金属作负极，较不活泼的金属或非金属导体作正极。1.原电池原理是把氧化反应和还原反应分开进行，还原剂在负极上失去电子发生氧
化反应，电子通过导线流向正极，氧化剂在正极上得到电子发生还原反应。2.原电池电极及电极反应特点(1)负极为电子流出极，相对活泼，通常是活动性较强的金属或某些还原剂，电极被氧化，发生氧化反应。
(2)正极为电子流入极, 相对不活泼, 通常是活动性较差的金属或非金属导体, 一般是
电解质溶液中的氧化性强的离子被还原或电极上附着物本身被还原，发生还原反应。3.原电池的设计从理论上讲，任何一个自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。关键是选择合适的电解质溶液和两个电极。学习探究基础自学落实·重点互动探究铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、盐桥构成一个原电池，Cu作负极，Ag作正极，其电极反应分别为负极：Cu－2e－===Cu2＋，正极：2Ag＋＋
2e－===2Ag，盐桥起到了传导离子、形成闭合回路的作用，电子的流向是由负极流向正极，电流的方向与电子的流向相反，因此C正确。C 学习探究基础自学落实·重点互动探究 Cu－2e－===Cu2＋ Pt(或C)2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ Cu FeCl3溶液+2+30+2失电子，作负极作电解质溶液正极为比铜不活泼的金属或惰性电极学习探究基础自学落实·重点互动探究不活泼金属或非金属导体 活泼金属 电子流入 电子流出 还原反应 氧化反应 电极增重或产生气体 电极减轻 (1)正极反应_________________；负极反应________________；
总反应方程式_________________________________________。
(2)正极反应____________________；负极反应__________________；
总反应方程式___________________________________________。学习探究基础自学落实·重点互动探究Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑H＋＋2e－===H2↑ Fe－2e－===Fe2＋3.有一纽扣电池，其电极分别为Zn和Ag2O，以KOH溶液为电解质溶液，电池的
总反应为Zn＋Ag2O＋H2O===2Ag＋Zn(OH)2。
(1)Zn发生________反应，是____极，电极反应式是__________________________。
(2)Ag2O发生______反应，是____极，电极反应式是_____________________________。负 氧化Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2还原 正Ag2O＋2e－＋H2O=2Ag＋2OH－2.写出下表中原电池装置的电极反应和总的化学反应方程式：
Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag2Ag＋＋2e－===2Ag Cu－2e－===Cu2＋学习探究归纳总结基础自学落实·重点互动探究1．一般电极反应式的书写方法： (3)两式加，验总式。两电极反应式相加，与总反应方程式对照验证。(1)定电极，标得失。按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，判断出电极反应产物，找出得失电子的数量。(2)看环境，配守恒。电极产物在电解质溶液的环境中，应能稳定存在，如碱性介质中生成的H＋应让其结合OH－生成水。电极反应式要依据电荷守恒和质量守恒、得失电子守恒等加以配平。学习探究归纳总结基础自学落实·重点互动探究2．已知电池总反应式，书写电极反应式： (3)根据质量守恒配平电极反应式。(1)分析化合价，确定正极、负极的反应物与产物。(2)在电极反应式的左边写出得失电子数，使得失电子守恒。学习探究基础自学落实·重点互动探究以NaOH溶液为电解质溶液时，不应生成Al(OH)3沉淀，而应生成[Al(OH)4]－电解质溶液的pH应减小电子通过外电路从负极流向正极 A 学习探究基础自学落实·重点互动探究
自我检测12检测学习效果·体验成功快乐34B 燃料电池两极材料可以同是石墨正极也可以放出H2正极不参与化学反应自我检测检测学习效果·体验成功快乐1234B 自我检测检测学习效果·体验成功快乐1234B 活泼的为负极阳离子移向正极Zn在负极上失电子自我检测检测学习效果·体验成功快乐1234解析：Al片和Cu片用导线相连，插入稀H2SO4中时，Al比Cu活泼，Al为负极，失电子被氧化为Al3＋，Cu为正极，溶液中的H＋得电子被还原为H2。解析：Al片和Cu片用导线相连，插入浓HNO3中时，由于铝钝化，不能溶解，Al为正极，Cu为负极，Cu失电子被氧化为Cu2＋。 2Al－6e－===2Al3＋(或Al－3e－===Al3＋)负极 6H＋＋6e－===3H2↑(或2H＋＋2e－===H2↑)正极 2NO3-＋4H＋＋2e－===2NO2↑＋2H2O能正极 Cu－2e－===Cu2＋负极本讲内容结束
请完成课时作业 第2课时 化学电源
[目标要求] 1.了解常见化学电源的种类。2.掌握常见化学电源的工作原理。
一、化学电源
1．根据原电池的反应原理，人们设计和生产了多种化学电源，包括一次电池、可充电电池和燃料电池等。可充电电池也称为二次电池。可充电电池放电时是一个原电池，充电时是一个电解池。锂电池是一种高能电池。
2．目前常见的一次锌锰干电池分为酸性和碱性两种。碱性锌锰电池比普通锌锰干电池性能优越，它单位质量所输出的电能多，能提供较大电流并连续放电。碱性锌锰电池的负极是锌粉，正极是二氧化锰和石墨，电解质溶液是KOH溶液。其电极反应为：负极：Zn＋2OH－―→ZnO＋H2O＋2e－，正极：MnO2＋2H2O＋2e－―→Mn(OH)2＋2OH－，总反应为：Zn＋MnO2＋H2O===ZnO＋Mn(OH)2。
3．铅蓄电池是常见的二次电池。它由两组栅状极板交替排列而成，正极板上覆盖有PbO2，负极板上覆盖有Pb，电解质溶液是30%H2SO4溶液。放电时电极反应：负极：Pb＋SO―→PbSO4＋2e－，正极：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－―→PbSO4＋2H2O，放电时总反应式：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。铅蓄电池充电时电极反应：阴极：PbSO4＋2e－―→Pb＋SO，阳极：PbSO4＋2H2O―→PbO2＋4H＋＋SO＋2e－，充电时总反应式：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4。可见充电过程和放电过程是可逆的，可用一个反应表示为：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。
4．氢氧燃料电池正极通入O2，负极通入H2。其电极反应为负极：2H2＋4OH－―→4H2O＋4e－，正极：O2＋4e－＋2H2O―→4OH－，总反应：2H2＋O2===2H2O。燃料电池的能量转换效率远高于普通燃料的燃烧的能量转换效率。
二、废旧电池的危害及处理
1．危害
废弃电池中的重金属和酸碱等有害物质会造成土壤和水污染，会对生态环境和人体健康造成很大危害。
2．回收利用
(1)回收重金属；
(2)回收填充材料；
(3)对无用物质集中进行无害处理。
知识点一 化学电池
1．碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。碱性锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为Zn＋MnO2＋H2O===ZnO＋Mn(OH)2
下列说法中，错误的是( )
A．电池工作时，锌失去电子
B．电池正极的电极反应式为MnO2＋2H2O＋2e－―→Mn(OH)2＋2OH－
C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D．外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减少6.5 g
答案 C
解析 本题要求利用原电池的原理，分析碱性锌锰电池：锌为负极，在反应中失去电子，故A正确；电池工作时，电流由正极通过外电路流向负极，而电子定向移动方向与电流方向相反，故C错误；由电子守恒知D项正确；由该电池反应的总反应式和原电池的原理写出正极反应式知B正确。
2．生产铅蓄电池时，在两极板上的铅、锑合金棚架上均匀涂上膏状的PbSO4，干燥后再安装，充电后即可使用，发生的反应是
2PbSO4＋2H2OPbO2＋Pb＋2H2SO4
下列对铅蓄电池的说法错误的是( )
A．需要定期补充硫酸
B．工作时铅是负极，PbO2是正极
C．工作时负极上发生的反应是Pb＋SO―→PbSO4＋2e－
D．工作时电解质的密度减小
答案 A
解析 铅蓄电池放电时相当于原电池，Pb是负极，PbO2是正极，负极发生的反应是Pb失去电子生成Pb2＋，Pb2＋与溶液中的SO生成PbSO4沉淀，放电时消耗的硫酸与充电时生成的硫酸相等，在电池制备时，PbSO4的量是一定的，制成膏状，干燥后再安装，说明H2SO4不用补充；放电时，H2SO4被消耗，溶液中的H2SO4的物质的量浓度减小，所以溶液的密度也随之减小。
3．某新型可充电电池，能长时间保持稳定的放电电压。该电池的总反应式为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH，以下说法不正确的是( )
A．放电时负极反应式为Zn＋2OH－―→Zn(OH)2＋2e－
B．放电时正极反应式为FeO＋4H2O＋3e－―→Fe(OH)3＋5OH－
C．放电时每转移3 mol电子，正极有1 mol K2FeO4被氧化
D．充电时阳极附近溶液的碱性减弱
答案 C
解析 选项A，放电时，在碱性条件下，Zn失去电子为电池的负极：Zn＋2OH－―→
Zn(OH)2＋2e－；选项B，根据放电时总电池反应式减去负极反应式(电子数需相等)可得放电时正极反应式为FeO＋4H2O＋3e－―→Fe(OH)3＋5OH－；选项C，放电时，K2FeO4被还原；选项D，充电是放电的逆向反应，所以充电时，阳极消耗OH－，导致阳极附近溶液的碱性减弱。
知识点二 燃料电池
4.氢氧燃料电池用于航天飞机，电极反应产生的水经冷凝后可作为航天员的饮用水，其电极反应式如下：
负极：2H2＋4OH－―→4H2O＋4e－
正极：O2＋2H2O＋4e－―→4OH－
当得到1.8 L饮用水时，电池内转移的电子数约为( )
A．1.8 mol B．3.6 mol C．100 mol D．200 mol
答案 D
解析 n(H2O)＝＝100 mol
2H2＋O4e－2===2H2O
即每生成1 mol H2O则转移2 mol e－，当生成100 mol H2O时，转移200 mol e－。
5．将两个铂电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH4和O2，即可构成CH4燃料电池。已知通入CH4的一极，其电极反应式是：CH4＋10OH－―→CO＋7H2O＋8e－；通入O2
的另一极，其电极反应式是：O2＋2H2O＋4e－―→4OH－，该电池放电时，下列有关叙述中，不正确的是( )
A．通入CH4的电极为负极
B．正极发生氧化反应
C．燃料电池工作时溶液中的阴离子向负极移动
D．该电池使用一段时间后应补充KOH
答案 B
解析 根据原电池的工作原理和题给电极反应式可知：CH4在负极上被氧化，O2在正极上被还原，在内电路阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。由于反应过程中消耗KOH生成K2CO3，故该燃料电池工作一段时间应补充KOH。
6．固体氧化物燃料电池是以固体氧化锆—氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2－)在其间通过。该电池的工作原理如下图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。
下列判断正确的是( )
A．有O2参加反应的a极为电池的负极
B．b极的电极反应式为H2＋O2－―→H2O＋2e－
C．a极对应的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－―→4OH－
D．该电池的总反应式为2H2＋O22H2O
答案 D
解析 因为电子从b电极流向a电极，所以b电极为负极，H2在该极发生氧化反应；a电极为正极，O2在该极发生还原反应。由此推断该原电池的负极反应式为H2―→2H＋＋2e－，正极电极反应式为O2＋2e－―→O2－，则电池总反应式为2H2＋O22H2O。
练基础落实
1．下列对碱性锌锰电池的叙述不正确的是( )
A．Zn是正极，MnO2是负极
B．电解质是KOH溶液
C．Zn发生氧化反应，MnO2发生还原反应
D．它的能量和储存时间比普通锌锰电池高
答案 A
解析 Zn化合价升高，发生氧化反应，是负极，MnO2发生还原反应，是正极。
2．铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解质溶液为H2SO4，工作时的电池反应式为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，下列结论正确的是( )
A．Pb为正极被氧化
B．溶液的pH不断减小
C．SO只向PbO2处移动
D．电解质溶液的pH不断增大
答案 D
解析 由题给电极反应式可以看出H2SO4不断被消耗，故pH不断增大，所以B不正确，D正确；由Pb元素化合价的变化，可以看出Pb是负极，所以A不正确；原电池工作时，整个电路中负电荷的流向是一致的，外电路中，电子由Pb极流向PbO2极；内电路中，负电荷(SO和OH－)移向Pb极，所以C不正确。
3．据报道，锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池，因为锌电池容量更大，而且没有铅污染，其电池反应为2Zn＋O2===2ZnO，原料为锌粒、电解液和空气，则下列叙述正确的是( )
A．锌为正极，空气进入负极反应
B．负极反应为Zn＋2OH－―→ZnO＋H2O＋2e－
C．正极发生氧化反应
D．电解液可以是强酸也可以是强碱
答案 B
解析 2Zn＋O2===2ZnO，Zn失电子，O2得电子，即Zn为原电池负极，O2在正极上反应，故B正确；若电解液为强酸，ZnO则不能存在，故D不正确。
4．一种燃料电池中发生的化学反应为：在酸性溶液中甲醇与氧气作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是( )
A．CH3OH(g)＋O2(g)―→H2O(l)＋CO2(g)＋2H＋(aq)＋2e－
B．O2(g)＋4H＋(aq)＋4e－―→2H2O(l)
C．CH3OH(g)＋H2O(l)―→CO2(g)＋6H＋(aq)＋6e－
D．O2(g)＋2H2O(l)＋4e－―→4OH－(aq)
答案 C
解析 电能来源于化学能，CH3OH与O2的反应即为该电池的总反应：2CH3OH(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)。酸性溶液中，正极上O2发生还原反应，即O2(g)＋4H＋(aq)＋4e－―→2H2O(l)，电池总反应式减去正极反应式即得负极反应式为CH3OH(g)＋H2O(l)―→CO2(g)＋6H＋(aq)＋6e－。
5．下列有关电池的说法不正确的是( )
A．手机上用的锂离子电池属于二次电池
B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极
C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能
D．锌锰干电池中，锌电极是负极
答案 B
解析 锂离子电池可以充电后再次使用，属于二次电池，A项正确；铜锌原电池中铜为正极，故外电路中电流为铜流向锌，而电子是由锌流向铜，B项错误；电池的实质是把化学能转化成电能，C项正确；Zn失去电子生成Zn2＋，故作为负极，D项正确。
练方法技巧
6．燃料电池是燃料(例如CO、H2、CH4等)跟氧气或空气反应，将此反应的化学能转化为电能的装置，电解质通常是KOH溶液。则下列关于甲烷燃料电池的说法正确的是( )
A．负极反应式为：CH4＋10OH－―→CO＋7H2O＋8e－
B．负极反应式为：O2＋2H2O＋4e－―→4OH－
C．随着反应进行，电解质溶液碱性不变
D．该电池的总反应与甲烷燃烧的反应方程式相同，反应式为：CH4＋2O2===CO2＋2H2O
答案 A
解析 本题考查燃料电池的反应原理、电极反应式的书写等知识。对于该燃料电池，负极CH4失电子被氧化，其中产物之一应是CO2，但在KOH溶液中，一定会变为CO。故电极反应为：CH4＋10OH－―→CO＋7H2O＋8e－；正极O2得电子被还原，生成物应与电池中电解质溶液相关。电极反应为：O2＋2H2O＋4e－―→4OH－；将两个电极反应式相加，即可得到总反应式为：CH4＋2OH－＋2O2===CO＋3H2O。可见随着反应的进行，电解质溶液中c(OH－)不断减小。
7．一个完整的氧化还原反应方程式可以拆分，写成两个“半反应式”，一个是“氧化反应”式，一个是“还原反应”式。如2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，可以写成：氧化反应：Cu―→Cu2＋＋2e－；还原反应：2Fe3＋＋2e－―→2Fe2＋。
(1)根据以上信息将反应3NO2＋H2O===2H＋＋2NO＋NO拆分为两个“半反应式”：氧化反应式为_____________________________________________________________；
还原反应式为_______________________________________________________。
(2)已知某一反应的“半反应式”为CH4＋10OH－―→CO＋7H2O＋8e－；O2＋2H2O＋4e－―→4OH－，则总反应式为____________________________________________________。
答案 (1)2NO2＋2H2O―→2NO＋4H＋＋2e－
NO2＋2H＋＋2e－―→NO＋H2O
(2)CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O
解析 (1)根据题目提供的信息，还原剂失去电子作负极，发生氧化反应；氧化剂得到电子作正极，发生还原反应。反应式为：氧化反应：2NO2＋2H2O―→2NO＋4H＋＋2e－；还原反应：NO2＋2H＋＋2e－―→NO＋H2O。
(2)知道两个半反应，根据得失电子守恒，将两式相加，即可得总反应式。
练综合拓展
8．科学家预言，燃料电池将是21世纪获得电力的重要途径，美国已计划将甲醇燃料电池用于军事。一种甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作为电极催化剂，在稀硫酸电解质中直接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气。回答下列问题：
(1)这种电池放电时发生的化学反应方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)此电池的正极发生的电极反应：________________________________________________________________________，
负极发生的电极反应： __________________________________________________。
(3)电解液中H＋向________极移动，向外电路释放电子的电极是________。
(4)使用该燃料电池的另一个好处是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O
(2)3O2＋12H＋＋12e－―→6H2O
2CH3OH＋2H2O―→2CO2＋12H＋＋12e－
(3)正 负极 (4)对环境无污染
解析 (1)燃料电池的电池反应为燃料的氧化反应，在酸性条件下生成的CO2不与H2SO4反应，故电池总反应式为2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O。
(2)电池的正极O2得电子，由于是酸性环境，所以会生成H2O，用电池总反应式减去正极反应式即可得出负极的电极反应式。
(3)H＋移向正极，在正极生成水。
(4)产物是CO2和H2O，不会对环境造成污染。
9．我国首创以铝－空气－海水电池作为能源的新型海水标志灯，以海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。只要把灯放入海水中数分钟，就会发出耀眼的白光。则该电源负极材料为________，正极材料为________，正、负极反应分别为________________________________________________________________________，
________________________________________________________________________。
答案 铝 石墨 3O2＋6H2O＋12e－―→12OH－ 4Al―→4Al3＋＋12e－
解析 根据原电池构成的条件，活泼金属做负极(失去电子)，发生氧化反应；惰性材料做正极(得到电子)，发生还原反应。在题目中，发生的反应是4Al＋3O2===2Al2O3，所以铝被氧化而做负极，在正极上氧气得到电子被还原。类似于钢铁的电化学腐蚀。
10．铅蓄电池是典型的可充电型电池，它的正负极极板是惰性材料，电池总反应式为：
Pb＋PbO2＋4H＋＋2SO2PbSO4＋2H2O
请回答下列问题(不考虑氢、氧的氧化还原)：
(1)放电时：正极的电极反应式是____________________________________________；
电解液中H2SO4浓度将变____；电流方向从____极流向____极。当外电路通过1 mol电子时，理论上负极板的质量增加________g。
(2)在完全放电耗尽PbO2和Pb时，若按如图连接，电解一段时间后，则在A电极上生成______、B电极上生成________，此时铅蓄电池的正负极的极性将________。
答案 (1)PbO2＋2e－＋4H＋＋SO―→PbSO4＋2H2O 小 正 负 48 (2)Pb PbO2 对换
解析 解答本题要注意以下两点：
(1)原电池正极、电解池阴极发生还原反应，原电池负极、电解池阳极发生氧化反应。
(2)铅蓄电池完全放电后，电极材料为PbSO4。
原电池中正极上得电子、负极上失电子。根据电池总反应式，正极反应为：PbO2＋2e－＋4H＋＋SO―→PbSO4＋2H2O。
负极反应为：
Pb＋SO―→PbSO4＋2e－ 质量增加
2 mol 96 g
1 mol Δm
求得Δm＝48 g
电解池里与电源正极相连的电极(阳极)上失电子、与电源负极相连的电极(阴极)上得电子。则阳极反应式为PbSO4＋2H2O―→PbO2＋4H＋＋SO＋2e－；阴极反应式为PbSO4＋2e－―→Pb＋SO。根据图示，电解一段时间后，原PbO2极(阴极)变成Pb， 原Pb极(阳极)变成PbO2，即正负极对换。
第2课时 化学电源
[学习目标定位] 1.知道化学电源的分类方法。2.熟悉几种常见化学电源的组成和工作原理。3.知道化学电源广泛的应用及废旧电池对环境的危害，设想其处理方法。
1．原电池的设计与判断
(1)依据Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑设计原电池，可选用铁片作负极，铜片(或石墨)作正极，用导线连接后，置于电解质溶液稀硫酸中。
(2)若电极材料选铜和石墨，电解质溶液选硫酸铁溶液，外加导线，能否构成原电池？能。若能，请写出电极反应式，负极为Cu－2e－===Cu2＋；正极为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。(若不能，后两空不填)
(3)若(2)题中电极材料选铜和铁，则负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，正极反应式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ ，其电池总反应的离子方程式为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。
2．回答下列问题：
(1)电工操作上规定：不能把铜导线和铝导线连接在一起使用。请说明原因：当Cu、Al导线连接时，接触到潮湿的空气就易形成原电池而被腐蚀。
(2)实验室用锌与稀硫酸反应制取氢气时，常加入少量的硫酸铜溶液的原因是锌与稀硫酸反应时，加入少量CuSO4，Cu2＋被锌置换出来，生成的单质Cu附着在锌的表面，此时会发生原电池反应，锌为负极，使反应速率加快。
(3)有三种金属片a、b、c，用导线将a、b连接浸泡在硫酸铜溶液中，a质量减小，b质量增加；用导线将a、c连接浸泡在稀硫酸中，c不断溶解，a有气泡产生。由此判断三种金属的活动性顺序是c>a>b。
探究点一 化学电池
化学电池是将化学能变成电能的装置。其种类很多，常分为以下三类。请你举出生活中常见的电池，并将其分类填入下表：
种类
特点(分类依据)
实例
一次电池
放完电以后不能再使用
普通锌锰电池、
碱性锌锰电池
二次电池
充电、放电可循环进行
铅蓄电池、镍氢电池
燃料电池
可通过不断充入还
原剂、氧化剂，连续使用
氢氧燃料电池、
CH4燃料电池
[归纳总结]
化学电池是一类应用范围广、实用性强的电源，分为一次电池、二次电池(可充电电池)、燃料电池(连续电池)。使用后的废弃电池中含有汞、镉、铬、铅等大量的重金属和酸、碱等有害物质，随处丢弃会给土壤、水源等造成严重的污染。所以废弃电池要进行回收利用。
[活学活用]
1．下列说法错误的是( )
A．依据原电池的原理设计出了化学电源
B．原电池是化学电源的雏形
C．判断一种电池的优劣主要是看其负极材料的活泼性
D．氧化还原反应所释放的化学能，是化学电源的能量来源
答案 C
解析 判断一种电池的优劣主要是看这种电池的比能量或比功率的大小，以及可储存时间的长短。
2．下列说法中，不正确的是( )
A．化学电池是将化学能转变成电能的装置
B．化学电池的种类包括一次电池、二次电池和燃料电池等
C．化学电池供能稳定可靠，使用方便，易于维护
D．废旧电池可以随意丢弃
答案 D
解析 本题考查的是有关化学电池的概念、分类及性能等方面的知识。废旧电池中含有重金属和酸、碱等有害物质，随意丢弃，对生态环境和人体健康危害很大，所以废旧电池应回收利用。
探究点二 常见的化学电池
1．一次电池
(1)碱性锌锰干电池是一种常用的一次电池，其负极是Zn，正极是MnO2，电解质溶液是KOH溶液。
①负极反应式：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，
②正极反应式：MnO2＋2H2O＋2e－===Mn(OH)2＋2OH－，
③总反应式：Zn＋MnO2＋H2O===Mn(OH)2＋ZnO。
(2)锌银电池具有比能量大、电压稳定、储存时间长等特点。试根据总反应式Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag判断：
①负极是Zn，其依据是在总反应式中锌元素化合价升高，失去电子，锌为负极。
②正极反应式是Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－，反应类型是还原反应。
2．二次电池
铅蓄电池是常见的二次电池，其负极是Pb，正极是PbO2，电解质溶液是硫酸溶液。已知铅蓄电池的放电反应和充电反应表示如下：
Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O
(1)请你分析并写出铅蓄电池放电时的电极反应式
负极：Pb＋SO－2e－===PbSO4；
正极：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O。
(2)铅蓄电池充电时，发生氧化反应的物质是PbSO4，其电极反应式是PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO；发生还原反应的物质是PbSO4，其电极反应式是PbSO4＋2e－===Pb＋SO。
(3)放电过程中，电解质溶液的pH变化是变大，理由是H2SO4不断被消耗，使[H＋]减小，pH增大。
3．燃料电池
(1)氢氧燃料电池用Pt作电极，不断充入燃料(H2)和氧化剂(O2)，分别在两极发生氧化反应和还原反应，电池总反应式是2H2＋O2===2H2O。
氢氧燃料电池在不同介质中的电极反应
介质
负极反应式
正极反应式
酸性
2H2－4e－===4H＋
O2＋4H＋＋4e－===2H2O
中性
2H2－4e－===4H＋
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
碱性
2H2－4e－＋4OH－===4H2O
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
(2)燃料电池的燃料除氢气外，还有烃类、醇类、煤气、氨气、肼等气体或液体。若用导线相连的两个铂电极插入KOH溶液中，然后向两极分别通入甲醇(CH3OH)和氧气，发生原电池反应。在负极发生氧化反应的是CH3OH，其产物最终是H2O、CO，负极反应式是2CH3OH－12e－＋16OH－===2CO＋12H2O；正极反应式是3O2＋6H2O＋12e－===12OH－；总反应式是2CH3OH＋3O2＋4OH－===2CO＋6H2O。
[归纳总结]
1．常见化学电池的比较
(1)一次电池：活泼金属作负极，参与电极反应，放电完成后，不能再使用。
(2)二次电池：两电极都参与电极反应，可充电、放电，循环使用。
(3)燃料电池：两电极都不参与电极反应，不断充入的物质分别在两极发生反应，可连续使用。
2．书写化学电池中电极反应式注意的问题
(1)正确判断出化学电池的负极和正极，确定两极上分别发生的具体反应。
(2)确认电极得失电子后的产物是否能与电解质溶液发生反应，若能反应，则应写与电解质溶液反应后的电极反应式。
(3)在正极上，若是电解质溶液中的某种离子被还原，无论该离子是强电解质提供的，还是弱电解质提供的，一律写离子符号。
(4)书写二次电池的电极反应式时，要注意判断充电方向与放电方向。放电时的电极反应式倒过来即为充电时的电极反应式(注意电子的得失)。
[活学活用]
3．碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。碱性锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解质溶液，电池总反应式为Zn(s)＋2MnO2(s)＋H2O(l)===Zn(OH)2(s)＋Mn2O3(s)。
下列说法中，错误的是( )
A．电池工作时，锌失去电子
B．电池正极的电极反应式为
2MnO2(s)＋H2O(l)＋2e－===Mn2O3(s)＋2OH－(aq)
C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D．外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量减少 6.5 g
答案 C
解析 本题要求利用原电池原理分析碱性锌锰电池：锌为负极，在反应中失去电子；电池工作时，电流由正极通过外电路流向负极，而电子移动方向与电流方向相反，故C错误；由电子守恒知D项正确；由该电池反应的总反应式和原电池原理写出正极反应式知B正确。
4．铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解质溶液为H2SO4，工作时的电池反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，下列结论正确的是( )
A．Pb为正极被氧化 B．溶液的pH不断减小
C．SO只向PbO2处移动 D．电解质溶液pH不断增大
答案 D
解析 由题给电池反应可以看出H2SO4不断被消耗，故pH不断增大，所以B错，D对；由Pb元素化合价的变化，可以看出Pb是负极，所以A不正确；原电池工作时，整个电路中负电荷的流向是一致的，外电路中，电子由Pb极流向PbO2极；内电路中，负电荷(SO和OH－)移向Pb极，所以C不正确。
5．用两根铂丝作电极插入KOH溶液中，再分别向两极通入甲烷气体和氧气，可形成原电池——燃料电池，该电池放电时发生的反应为CH4＋2KOH＋2O2===K2CO3＋3H2O，下列说法错误的是( )
A．通甲烷的一极为负极，通氧气的一极为正极
B．放电时，通入O2一极附近溶液的pH升高
C．放电一段时间后，KOH的物质的量不发生变化
D．通甲烷极的电极反应式是CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O
答案 C
解析 原电池的负极发生氧化反应，正极发生还原反应，由总反应式知，此燃料电池的电极反应式是
正极：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－
负极：CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O
由此可见A、B、D正确，错误的为C。
1．微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用，有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，电极反应为
Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O
Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－
总反应为Ag2O＋Zn===ZnO＋2Ag
根据上述反应式，判断下列叙述中正确的是( )
A．在使用过程中，电池负极区溶液的pH增大
B．在使用过程中，电子由Ag2O经外电路流向Zn极
C．Zn是负极，Ag2O是正极
D．Zn极发生还原反应，Ag2O极发生氧化反应
答案 C
解析 根据电极反应可知Zn失电子被氧化而溶解，Ag2O得电子被还原，故Zn是负极，Ag2O是正极，所以C正确；负极(即Zn极)在反应时消耗OH－，则负极区溶液的pH应减小，故A错误；发生原电池反应时，电子由负极经外电路流向正极，即电子从Zn极经外电路流向Ag2O极，故B错误；在原电池中，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，故D错误。
2．一种新型燃料电池，它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中，然后分别向两极通入乙烷和氧气，其电极反应式为C2H6＋18OH－－14e－===2CO＋12H2O、7H2O＋O2＋14e－===14OH－，有关此电池的推断正确的是( )
A．通氧气的电极为负极
B．参加反应的氧气与C2H6的物质的量之比为7∶2
C．放电一段时间后，KOH的物质的量浓度不变
D．电解质溶液中，CO向正极移动
答案 B
解析 燃料电池中，燃料为负极，氧气为正极，A不正确；由于KOH参与电极反应，所以KOH的物质的量浓度减小，C不正确；电解质溶液中，CO几乎不移动，D不正确。
3．我国首创的海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。电池总反应为4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3，下列说法不正确的是( )
A．正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B．电池工作时，电流由铝电极沿导线流向铂电极
C．以网状的铂为正极，可增大与氧气的接触面积
D．该电池通常只需更换铝板就可继续使用
答案 B
解析 该原电池负极反应为Al－3e－===Al3＋，正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，工作时电子由负极流向正极，而电流由正极流向负极，答案为B。
4．(1)今有反应2H2＋O22H2O，要构成燃料电池，则负极通入的应是____________，正极通入的应是_____________________________________________________，
电极反应式分别为__________________________________________________、
________________________________________________________________________。
(2)如把KOH改为稀H2SO4作电解质溶液，则电极反应式分别为__________________、
________________________________________________________________________。
(3)上述(1)和(2)的电解质溶液不同，反应进行后，(1)中溶液pH变________(填“大”或“小”，下同)，(2)中溶液pH变________。
(4)如把H2改为甲烷，KOH溶液作电解质溶液，则电极反应式分别为
________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________。
答案 (1)H2 O2 负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O 正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ (2)负极：2H2－4e－===4H＋ 正极：O2＋4H＋＋4e－===2H2O (3)小 大 (4)负极：CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O 正极：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－
解析 解答此题的关键是弄清原电池的有关概念。
(1)根据总反应式可知H2在反应中被氧化，O2被还原，H2应在负极上反应，O2应在正极上反应，又因为是碱性溶液不可能有H＋参加或生成，故负极反应为2H2＋4OH－－4e－===4H2O，正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
(2)若将电解质溶液换成酸性溶液，此时应考虑不可能有OH－参加反应，也不可能有OH－生成，负极：2H2－4e－===4H＋，正极：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。
(3)由于(1)是在碱性条件下反应，KOH量不变，但工作时H2O增多，故溶液变稀，pH将变小；而(2)中为酸溶液，H2SO4不变，水增多，溶液酸性变小，故pH将变大。
(4)如把H2改为甲烷，用KOH溶液作电解质溶液，则负极：CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O，正极：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－，此时不会有CO2放出。
[基础过关]
一、常见的化学电池
1．下列说法正确的是( )
A．碱性锌锰电池是二次电池
B．铅蓄电池是一次电池
C．二次电池又叫蓄电池，它放电后可以再充电使活性物质获得再生
D．燃料电池的活性物质大量储存在电池内部
答案 C
解析 碱性锌锰电池是一次电池，铅蓄电池是二次电池。
2．下列有关电池的说法不正确的是( )
A．手机上用的锂离子电池属于二次电池
B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极
C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能
D．锌锰干电池中，锌电极是负极
答案 B
解析 原电池中，电子从负极锌沿外电路流向正极铜。
3．生产铅蓄电池时，在两极板上的铅、锑合金棚架上均匀涂上膏状的PbSO4，干燥后再安装，充电后即可使用，发生的反应是 2PbSO4＋2H2OPbO2＋Pb＋2H2SO4
下列对铅蓄电池的说法错误的是( )
A．需要定期补充硫酸
B．工作时铅是负极，PbO2是正极
C．工作时负极上发生的反应是Pb－2e－＋SO===PbSO4
D．工作时电解质溶液的密度减小
答案 A
解析 铅蓄电池放电时相当于原电池，Pb是负极，PbO2是正极，负极发生的反应是Pb失去电子生成Pb2＋，Pb2＋与溶液中的SO生成PbSO4沉淀，放电时消耗的硫酸与充电时生成的硫酸相等，在电池制备时，PbSO4的量是一定的，制成膏状，干燥后再安装，说明H2SO4不用补充；放电时，H2SO4被消耗，溶液中H2SO4的物质的量浓度减小，所以溶液的密度也随之减小。
4．氢氧燃料电池已用于航天飞机，它以铂作电极，KOH溶液作电解质，正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，负极反应为2H2＋4OH－－4e－===4H2O，下列叙述不正确的是( )
A．H2在负极发生氧化反应
B．燃料电池的能量转化率可达100%
C．是一种高效、环保的发电装置
D．供电时的总反应为2H2＋O2===2H2O
答案 B
解析 该燃料电池中，通H2的电极作负极，发生氧化反应；通O2的电极为正极，发生还原反应，总反应式为2H2＋O2===2H2O，是一种高效、环保的发电装置，燃料电池的能量转化率虽然比燃料直接燃烧时高，但也达不到100%。
二、根据电极反应式或总反应式分析电池的有关变化
5．市场上经常见到的标记为Li-ion的电池称为“锂离子电池”。它的负极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体)，电解质为一种能传导Li＋的高分子材料。这种锂离子电池的电池反应式为Li＋2Li0.35NiO22Li0.85NiO2，下列说法不正确的是( )
A．放电时，负极的电极反应式：Li－e－===Li＋
B．充电时，Li0.85NiO2既发生氧化反应又发生还原反应
C．该电池不能用水溶液作为电解质溶液
D．放电过程中Li＋向负极移动
答案 D
解析 A项，Li从零价升至正价，失去电子，作负极，正确；B项，反应逆向进行，反应物只有一种，化合价既有升，又有降，所以既发生氧化反应又发生还原反应，正确；C项，由于Li可以与水反应，故不能用水溶液作为电解质溶液，正确；D项，原电池中阳离子应迁移至正极得电子，故错。
6．甲醇燃料电池(DMFC)可用于笔记本电脑、汽车、遥感通讯设备等，它的一极通入甲醇，一极通入氧气；电解质是质子交换膜，它能传导氢离子(H＋)。电池工作时，甲醇被氧化为二氧化碳和水，氧气在电极上的反应是O2＋4H＋＋4e－===2H2O。下列叙述中不正确的是( )
A．负极的反应式为CH3OH＋H2O－6e－===CO2↑＋6H＋
B．电池的总反应式是2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O
C．电池工作时，H＋由正极移向负极
D．电池工作时，电子从通入甲醇的一极流出，经外电路再从通入氧气的一极流入
答案 C
解析 首先判断出通入甲醇的一极失去电子作负极，通入氧气的一极得到电子作正极。根据所学相关知识可知，B项电池的总反应式是正确的；电池总反应式减去氧气在正极的电极反应式，就得到了负极反应式，A项也正确；电池工作时，H＋移向正极而不是移向负极，所以C项错误。
7．Li-Al/FeS电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为2Li＋＋FeS＋2e－===Li2S＋Fe
有关该电池的下列说法中，正确的是( )
A．Li-Al在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价为＋1价
B．该电池的电池反应式为2Li＋FeS===Li2S＋Fe
C．负极的电极反应式为Al－3e－===Al3＋
D．充电时，阴极发生的电极反应式为Li2S＋Fe－2e－===2Li＋＋FeS
答案 B
解析 由正极的电极反应式知，在负极上Li失去电子被氧化，所以Li-Al在电池中作为负极材料。该材料中Li的化合价为0价，故A项错误；负极的电极反应式为2Li－2e－===2Li＋，故C项错误；该电池的电池反应式为正、负极的电极反应式之和：2Li＋FeS===Li2S＋Fe，故B项正确；由于充电时阴极发生还原反应，所以阴极的电极反应式为2Li＋＋2e－===2Li，故D项错误。
三、新型电池的开发利用
8．科学家成功开发出便携式固体氧化物燃料电池，它以丙烷气体为燃料。电池中的一极通入空气，另一极通入丙烷气体，电解质是固态氧化物，在熔融状态下能传导O2－。下列对该燃料电池的说法不正确的是( )
A．在熔融电解质中，O2－由负极移向正极
B．该电池的总反应是C3H8＋5O2===3CO2＋4H2O
C．电路中每通过5 mol电子，约有5.6 L标准状况下的丙 烷被完全氧化
D．通入丙烷的电极为电池负极，发生的电极反应为
C3H8－20e－＋10O2－===3CO2＋4H2O
答案 A
解析 该燃料电池的化学原理是C3H8＋5O2===3CO2＋4H2O，B正确；放电过程中通入丙烷的电极为负极：C3H8－20e－＋10O2－===3CO2＋4H2O，D正确；通入O2的电极为正极：O2＋4e－===2O2－，产生的O2－将向负极移动，A项错。
9．美国海军海底战事中心与麻省理工大学共同研制成功了用于潜航器的镁-过氧化氢燃料电池系统。其工作原理如图所示。以下说法中错误的是( )
A．电池的负极反应为Mg－2e－===Mg2＋
B．电池工作时，H＋向负极移动
C．电池工作一段时间后，溶液的pH增大
D．电池总反应式是Mg＋H2O2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O
答案 B
解析 Mg-H2O2燃料电池中Mg作负极：Mg－2e－===Mg2＋，Pt作正极：H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O，总反应式为Mg＋H2O2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O，消耗H＋，使[H＋]减小，pH增大，且H＋移向正极。
10．如图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法正确的是( )
A．该系统中只存在3种形式的能量转化
B．装置Y中负极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生
D．装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化
答案 C
解析 A项，该系统有太阳能转化为电能，电能转化为化学能，化学能转化为电能，电能转化为机械能，太阳能转化为机械能多种能量转化形式，A项错；B项，装置Y为原电池，负极发生氧化反应，应是H2反应，B项错；C项，装置X为电解池，其作用是将水转化为燃料(氢气)和氧化剂(氧气)，C项正确；D项，化学能与电能间不可能完全转化，D项错。
[能力提升]
11．某原电池中，电解质溶液为KOH(aq)，向负极通入C2H4或Al(g)，向正极通入O2或Cl2。试完成下列问题：
(1)当分别通入C2H4和O2时：
①正极反应：________________________________________________；
②负极反应：________________________________________________；
③电池总反应：______________________________________________。
(2)当分别通入少量Al(g)和Cl2时：
①正极反应：____________________________________________________；
②负极反应：____________________________________________________；
③电池总反应：_________________________________________________。
答案 (1)①3O2＋6H2O＋12e－===12OH－
②C2H4＋16OH－－12e－===2CO＋10H2O
③C2H4＋3O2＋4OH－===2CO＋4H2O
(2)①3Cl2＋6e－===6Cl－
②2Al(g)－6e－＋8OH－===2[Al(OH)4]－
③2Al(g)＋3Cl2＋8OH－===2[Al(OH)4]－＋6Cl－
12．科学家预言，燃料电池将是21世纪获得电能的重要途径，美国已计划将甲醇燃料电池用于军事。一种甲醇燃料电池采用铂或碳化钨作为电极催化剂，在稀硫酸电解质溶液中直接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气。
回答下列问题：
(1)这种电池放电时发生的化学反应方程式是__________________________________
________________________________________________________________________。
(2)此电池正极发生的电极反应式是_________________________________________，
负极发生的电极反应式是______________________________________。
(3)电解液中的H＋向________极移动，向外电路释放电子的电极是________。
(4)比起直接燃烧燃料产生电力，使用燃料电池有许多优点，其中主要有两点：首先是燃料电池能量转化效率高，其次是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O
(2)3O2＋12H＋＋12e－===6H2O
2CH3OH＋2H2O－12e－===2CO2＋12H＋
(3)正 负极 (4)对环境无污染
解析 甲醇燃料电池实质就是利用CH3OH燃料在氧气中反应来提供电能。CH3OH作负极，发生氧化反应，电极反应为2CH3OH＋2H2O－12e－===2CO2＋12H＋；氧气在正极的电极反应为3O2＋12H＋＋12e－===6H2O，两反应相加得总反应式。在电池中，负极释放电子传到正极上，故H＋向正极移动。甲醇反应产物为CO2和H2O，对环境无污染。
13．常用的锂电池(锂是一种碱金属元素，其相对原子质量为7)。由于它的比容量(单位质量电板材料所能转换的电量)特别大而广泛应用于心脏起搏器，一般使用时间可长达10年。它的负极用金属锂制成；电池总反应可表示为Li＋MnO2===LiMnO2。试回答：
(1)锂电池比容量特别大的原因是
________________________________________________________________________。
(2)锂电池中的电解质溶液需用非水溶剂配制，为什么这种电池不能使用电解质的水溶液？请用化学方程式表示其原因：____________________________。
答案 (1)锂的摩尔质量小
(2)2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑
解析 Li的相对原子质量小，因此单位质量的Li比其他金属转换的电量大，即Li电池的比容量大；Li是一种非常活泼的金属，用水配制该锂电池的电解质溶液时，Li能与H2O发生反应：2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑。
14．化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。
(1)目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池，其电池总反应可以表示为Cd＋2NiO(OH)＋2H2O2Ni(OH)2＋Cd(OH)2。已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水但能溶于酸，以下说法中正确的是( )
①以上反应是可逆反应
②以上反应不是可逆反应
③充电时化学能转变为电能
④放电时化学能转变为电能
A．①③ B．②④
C．①④ D．②③
(2)废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物，有资料表明一节废镍镉电池可以使一平方米面积的耕地失去
使用价值，在酸性土壤中这种污染尤为严重。这是因为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)B
(2)Ni(OH)2和Cd(OH)2能溶于酸性溶液
解析 (1)Ni-Cd电池的充、放电条件不相同，因此电池的充、放电反应不属于可逆反应。
(2)Ni(OH)2和Cd(OH)2在酸性土壤中溶解，生成重金属离子Ni2＋和Cd2＋，污染土壤。
[拓展探究]
15．氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。如图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉。铂吸附气体的能力强，性质稳定。请回答：
(1)氢氧燃料电池能量转化的主要形式是________，在导线中电子流动方向为________(用a、b表示)。
(2)负极反应式为________。
(3)电极表面镀铂粉的原因是
________________________________________________________________________。
(4)该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，电池可连续不断提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一，金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：
Ⅰ.2Li＋H22LiH
Ⅱ.LiH＋H2O===LiOH＋H2↑
①反应Ⅰ中的还原剂是________，反应Ⅱ中的氧化剂是________。
②已知LiH固体密度为0.82 g·cm－3，用锂吸收224 L(标准状况)H2，生成的LiH体积与被吸收的H2体积比值为
________________________________________________________________________。
③由②生成的LiH与H2O作用放出的H2用作电池燃料，若能量转化率为80%，则导线中通过电子的物质的量为________mol。
答案 (1)化学能转变为电能 a流向b
(2)H2－2e－＋2OH－===2H2O
(3)增大电极单位面积吸附H2、O2分子数，加快反应速率
(4)①Li H2O ②8.71×10－4或 ③32
解析 (1)原电池的实质为化学能转化成电能，总反应为2H2＋O2===2H2O，其中H2在负极失电子，即电子从a流向b。(2)负极为H2失电子生成H＋，但溶液为KOH溶液，故负极反应为H2－2e－＋2OH－===2H2O。(3)铂粉的接触面积大，可以增大电极单位面积吸附的H2、O2分子数，可以加快反应速率。(4)反应Ⅰ中Li从0价升至＋1价，作还原剂；反应Ⅱ中H2O中的H从＋1价降至0价，作氧化剂。在反应Ⅰ中当吸收10 mol H2时，生成20 mol LiH，V＝＝×10－3 L≈195.12×10－3 L，则＝≈8.71×10－4。反应Ⅱ中20 mol LiH可生成20 mol H2，实际参加反应的H2为20 mol×80%＝16 mol，每1 mol H2生成H2O时，转移2 mol 电子，故导线中通过电子的物质的量为16 mol×2＝32 mol。
课件23张PPT。高中化学精品课件 ? 选修 化学反应原理第3节 化学能转化为电能——电池第1章 化学反应与能量转化第2课时 化学电源化学电源 本节知识目录学习目标定位1.知道化学电源的分类方法。
2.熟悉几种常见化学电源的组成和工作原理。
3.知道化学电源广泛的应用及废旧电池对环境的危害，设想其处理方法。学习重难点：常见化学电源的组成和工作原理。知识回顾温故追本溯源·推陈方可知新铁片 铜片(或石墨) 稀硫酸 能 Cu－2e－===Cu2＋2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋Fe－2e－===Fe2＋2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋铁片 铜片
(或石墨) 稀硫酸 硫酸铁溶液 铜片石墨铁片知识回顾温故追本溯源·推陈方可知新连接时，接触到潮湿的空气就易形成原电池而被腐蚀 当Cu、Al导线反应时，加入少量CuSO4，Cu2＋被锌置换出来，生成的单质Cu附着在锌的表面，锌与稀硫酸此时会发生原电池反应，锌为负极，使反应速率加快。c>a>b 学习探究基础自学落实·重点互动探究化学电池是将化学能变成电能的装置。其种类很多，常分为以下三类。请你举出生活中常见的电池，并将其分类填入下表。普通锌锰电池、碱性锌锰电池铅蓄电池、镍氢电池氢氧燃料电池、CH4燃料电池放完电以后不能再使用充电、放电可循环进行可通过不断充入燃料、
氧化剂，连续使用学习探究归纳总结基础自学落实·重点互动探究化学电池是一类应用范围广、实用性强的电源，分为一次电池、二次电池(可充电电池)、燃料电池(连续电池)。使用后的废弃电池中含有汞、镉、铬、铅等大量的重金属和酸、碱等有害物质，随处丢弃会给土壤、水源等造成严重的污染。所以废弃电池要进行回收利用。学习探究基础自学落实·重点互动探究判断一种电池的优劣主要是看这种电池的比能量或比功率的大小，以及可储存时间的长短。C 学习探究I基础自学落实·重点互动探究D本题考查的是有关化学电池的概念、分类及性能等方面的知识。废旧电池中含有重金属和酸、碱等有害物质，随意丢弃，对生态环境和人体健康危害很大，所以废旧电池应回收利用。学习探究基础自学落实·重点互动探究Zn MnO2 KOHZn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2MnO2＋2H2O＋2e－=Mn(OH)2＋2OH－Zn＋MnO2＋H2O=Mn(OH)2＋ZnOZn 在总反应式中锌元素化Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－还原反应 合价升高，失去电子，锌为负极。视频导学学习探究基础自学落实·重点互动探究视频导学Pb PbO2 硫酸溶液 PbSO4 PbSO4 变大 H2SO4不断被消耗，使 [H＋]减小，pH增大 学习探究基础自学落实·重点互动探究视频导学2H2－4e－===4H＋O2＋4H＋＋4e－===2H2O2H2－4e－＋4OH－=4H2OO2＋2H2O＋4e－===4OH－2H2－4e－===4H＋O2＋2H2O＋4e－===4OH－烃 肼 甲醇 煤气 CH3OH H2O、CO2CH3OH－12e－＋16OH－=2CO ＋12H2O3O2＋6H2O＋12e－=12OH－2CH3OH＋3O2＋4OH－===2CO ＋6H2O学习探究归纳总结基础自学落实·重点互动探究(1)一次电池：活泼金属作负极，参与电极反应，放电完成后，不能再使用。1. 常见化学电池的比较(3)燃料电池：两电极都不参与电极反应，不断充入的物质分别在两极发生反应，
可连续使用。(2)二次电池：两电极都参与电极反应，可充电、放电，循环使用。学习探究归纳总结基础自学落实·重点互动探究(3)在正极上，若是电解质溶液中的某种离子被还原，无论该离子是强电解质提供的，还是弱电解质提供的，一律写离子符号。2．书写化学电池中电极反应式注意的问题(1)正确判断出化学电池的负极和正极，确定两极上分别发生的具体反应。(2)确认电极得失电子后的产物是否能与电解质溶液发生反应，若能反应，则应写与电解质溶液反应后的电极反应式。(4)书写二次电池的电极反应式时，要注意判断充电方向与放电方向。放电时的电极反应式倒过来即为充电时的电极反应式(注意电子的得失)。学习探究基础自学落实·重点互动探究C 锌为负极，在反应中失去电子；电池工作时，电流由正极通过外电路流向负极，而电子移动方向与电流方向相反 学习探究基础自学落实·重点互动探究由题给电极反应可以看出H2SO4不断
被消耗，故pH不断增大原电池工作时，整个电路中负电荷的
流向是一致的，外电路中，电子由Pb
极流向PbO2极；内电路中，负电荷
(SO 和OH－)移向Pb极D 学习探究基础自学落实·重点互动探究C 学习探究基础自学落实·重点互动探究自我检测12检测学习效果·体验成功快乐34C 负极(即Zn极)在反应时消耗OH－
则负极区溶液的pH应减小发生原电池反应时，电子由负极经外电路流向正极，即电子从Zn极经外电路流向Ag2O极在原电池中，负极发生氧化反应，正极发生还原反应 自我检测检测学习效果·体验成功快乐1234燃料电池中，燃料为负极，氧气为正极 由于KOH参与电极反应，
所以KOH的物质的量浓度减小电解质溶液中，CO 几乎不移动B 自我检测检测学习效果·体验成功快乐B 1234自我检测检测学习效果·体验成功快乐1234正极：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－H2O2 负极:2H2＋4OH－－4e－===4H2O 正极:O2＋2H2O＋4e－=4OH－ 负极：2H2－4e－===4H＋正极：O2＋4H＋＋4e－===2H2O 大 小负极：CH4＋10OH－－8e－=== ＋7H2O根据总反应式可知H2在反应中被氧化，O2被还原，又因为是碱性溶液不可能有H＋参加或生成，故负极反应为2H2＋4OH－－4e－===4H2O,正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。若将电解液换成酸性溶液，此时应考虑不可能有OH－参加反应，也不可能有OH－生成, 负极：2H2－4e－=4H＋，正极：O2＋4H＋＋4e－=2H2O。由于(1)是在碱性条件下反应，KOH量不变，但工作时H2O增多，故溶液变稀，pH将变小；而(2)中为酸溶液，H2SO4不变，水增多，溶液酸性变小，故pH将变大。本讲内容结束
请完成课时作业
第3课时 金属的腐蚀与防护
[目标要求] 1.了解金属腐蚀的原因，能辨别金属发生腐蚀的类型。2.理解金属电化学腐蚀的原理及类型。3.掌握金属防护的方法以及金属的电化学防护的原理。
一、金属的腐蚀
1．定义：金属表面与周围的物质发生化学反应或因电化学作用而遭到破坏的过程。
2．实质：金属失去电子被氧化。
3．分类：(1)化学腐蚀：指金属与接触到的物质直接发生化学反应，腐蚀过程中无电流产生。
(2)电化学腐蚀：涉及电化学原理，腐蚀过程中有电流产生。
二、金属电化学腐蚀的原理
1．定义：不纯的金属或合金跟电解质溶液接触时发生原电池反应，较活泼金属失去电子被氧化的过程。
2．实质：被腐蚀金属成为原电池的负极而被溶解。
3．分类：
(1)吸氧腐蚀：在水膜酸性很弱或呈中性时，正极上O2被还原。
(2)析氢腐蚀：在水膜酸性较强时，正极上H＋被还原。
三、金属的防护
1．本质：阻止金属发生氧化反应。
2．方法
(1)改变金属内部结构，如制成合金等。
(2)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀等。
(3)电化学防护
电化学保护分为牺牲阳极保护法和阴极电保护法。
3．金属的防护措施图示
知识点一 电化学腐蚀
1．铁棒与石墨用导线连接后，浸入0.01 mol·L－1的食盐溶液中，可能出现的现象是
( )
A．铁棒附近产生OH－ B．铁棒被腐蚀
C．石墨棒上放出Cl2 D．石墨棒上放出O2
答案 B
解析 (1)铁棒与石墨用导线连接后，浸入0.01 mol·L－1的食盐溶液中形成原电池，负
极：Fe―→Fe2＋＋2e－；由于正极石墨本身很难得电子，溶液中Na＋不会得电子，溶液又显中性，即溶液中的H＋因浓度太小，也难得电子，此时溶液中的氧气便在正极上得电子，正极：2H2O＋O2＋4e－―→4OH－。
(2)铁棒为负极，是发生氧化反应的一极，溶液中的阴离子(如OH－、Cl－)要趋向该极；石墨棒为正极，是发生还原反应的一极，溶液中的阳离子(如H＋、Na＋)要趋向该极。
2．如下图所示各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀，腐蚀的速率由快到慢的顺序为( )
A．⑤②①③④ B．④③①②⑤ C．⑤④②①③ D．③②④①⑤
答案 C
解析 判断金属腐蚀快慢，首先判断该金属是充当原电池还是电解池的电极，若是电解池的阳极，金属腐蚀速率最快，其次是充当原电池的负极腐蚀较快，而作为电解池的阴极和原电池的正极不被腐蚀。其中⑤中，Fe作为电解池的阳极，腐蚀最快，②③④均为原电池，③中，Fe为正极，不被腐蚀，②④中Fe均为负极，被腐蚀，Fe和Cu的金属活动性差别比Fe和Sn大，④中铁腐蚀较快，其腐蚀速率由快到慢的顺序为⑤④②①③。
3．关于铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀的下列说法中，不正确的是( )
A．正极电极反应式为：2H＋＋2e－―→H2↑
B．此过程中还涉及到反应：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3
C．此过程中铜并不被腐蚀
D．此过程中电子从Fe移向Cu
答案 A
解析 铁铆钉发生吸氧腐蚀时，负极为铁，反应式为：2Fe―→2Fe2＋＋4e－，正极为铜，反应式为：2H2O＋O2＋4e－―→4OH－，总反应为2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2，生成的Fe(OH)2继续被空气中的O2氧化成Fe(OH)3，反应式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，反应中电子从负极Fe移向正极Cu，铜不被腐蚀。
4．如图所示水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：
(1)铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于________腐蚀。
(2)若试管内液面上升，则原溶液呈________________性，发生________腐蚀，电极反应式：负极： _____________________________________________________________，
正极： _______________________________________________________________。
(3)若试管内液面下降，则原溶液呈______性，发生________腐蚀。电极反应式：负极
________________________________________________________________________，
正极： ______________________________________________________________。
答案 (1)电化学 (2)弱酸性或中 吸氧 2Fe―→2Fe2＋＋4e－ O2＋2H2O＋4e－―→4OH－
(3)较强的酸 析氢 Fe―→Fe2＋＋2e－ 2H＋＋2e－―→H2↑
解析 根据原电池的构成条件：有两种不同的材料(Fe为负极，碳为正极)，有电解质溶液，形成闭合回路，可知铁钉的腐蚀属于电化学腐蚀。根据金属腐蚀的条件、原理及结果可知：试管内液面上升，说明试管内压强减小，试管内气体被吸收所致，是铁钉吸氧腐蚀的结果，据此可写出电极反应式；试管内液面下降，说明试管内气体压强变大，试管内产生了新气体所致，是铁钉的析氢腐蚀的结果，据此可写出电极反应式。
知识点二 金属的防护
5．下列表面上镀有金属保护层的铁板，当镀层损坏使铁板裸露后，在相同条件下最耐腐蚀的是( )
A．镀锌铁板(白铁) B．镀锡铁板(马口铁)
C．镀银铁板 D．镀铜铁板
答案 A
解析
6．下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是( )
①纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗 ②当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用 ③在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法 ④可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀
A．①③ B．②③ C．①④ D．②④
答案 A
解析 纯银器表面在空气中易生成硫化物失去光泽；当镀锡铁制品镀层破损时，由于铁比锡活泼，形成原电池时，铁做原电池的负极，加快铁的腐蚀；锌比铁活泼，当在海轮外壳上连接锌块后，锌失电子而使海轮外壳被保护；要采用电解原理保护金属，应将金属与电源的负极相连，即做电解池的阴极。综合上述分析，可知A正确。
练基础落实
1．为了避免青铜器生成铜绿，以下方法正确的是( )
①将青铜器放在银质托盘上 ②将青铜器保存在干燥的环境中 ③将青铜器保存在潮湿的空气中 ④在青铜器的表面覆盖一层防渗的高分子膜
A．①③ B．②③ C．②④ D．①④
答案 C
解析 Cu比较活泼，放在银质托盘上更易受腐蚀，①错；将其保存在干燥的环境中避免与空气中的水分和CO2等物质接触，可避免腐蚀，②正确，则③错误；覆盖防渗的高分子膜也可以隔绝潮湿空气，④正确。
2．关于金属腐蚀的叙述中，正确的是( )
A．金属被腐蚀的本质是M＋nH2O===M(OH)n＋H2↑
B．马口铁(镀锡铁)镀层破损后被腐蚀时，首先是镀层被氧化
C．金属在一般情况下发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀
D．常温下，置于空气中的金属主要发生化学腐蚀
答案 C
解析 金属腐蚀的本质主要是金属原子失电子被氧化，腐蚀的内因是金属的化学性质比较活泼，外因是金属与空气、水和其他腐蚀性的物质相接触，腐蚀主要有化学腐蚀和电化学腐蚀。A中金属腐蚀的本质应包括化学腐蚀和电化学腐蚀，为M―→Mn＋＋ne－；B选项中Sn、Fe构成电化学腐蚀，主要是Fe―→Fe2＋＋2e－，铁先被腐蚀。常温下，空气中的金属主要发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀，难以和非金属氧化剂(Cl2、S)等反应，发生化学腐蚀。
3．下列各种方法中，能对金属起到防止或减缓腐蚀作用的是( )
①金属表面涂抹油漆 ②改变金属内部结构 ③保持金属表面清洁干燥 ④金属表面进行电镀 ⑤使金属表面形成致密的氧化物薄膜
A．①②③④ B．①③④⑤ C．①②④⑤ D．全部
答案 D
解析 金属的腐蚀主要是电化学腐蚀，题目中①③④⑤中的方法都可以起到避免金属和电解质溶液接触形成原电池的目的；②中如在金属中加入某些其他元素改变金属内部结构也可以起到防腐蚀的效果。
4．如图所示，将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中，再加入含有适量酚酞和NaCl的琼脂热溶液，冷却后形成琼胶(离子在琼胶内可以移动)，下列叙述正确的是( )
A．a中铁钉附近呈现红色 B．b中铁钉上发生还原反应
C．a中铜丝上发生氧化反应 D．b中铝条附近有气泡产生
答案 B
解析 依据原电池原理分析可知：a中铁钉作负极，发生氧化反应，铜丝作正极，发生O2＋2H2O＋4e－―→4OH－的还原反应，可知A、C错误；b中铁钉作正极，发生O2＋2H2O＋4e－―→4OH－的还原反应，而铝条发生氧化反应，不会冒气泡，B正确、D错误。
5．下列关于钢铁发生吸氧腐蚀的说法正确的是( )
A．正极上发生的电极反应是2H＋＋2e－―→H2
B．负极上发生的电极反应是Fe2＋＋2e－―→Fe
C．正极上发生的电极反应是2H2O＋O2＋4e－―→4OH－
D．最终形成黑色的铁锈
答案 C
解析 钢铁在中性或弱酸性溶液中发生吸氧腐蚀，电极反应式分别为
负极：2Fe―→2Fe2＋＋4e－
正极：O2＋4e－＋2H2O―→4OH－
总反应式为：
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)24Fe(OH)2＋O2＋2H2O===。
练方法技巧
6．如图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入
生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是( )
A．生铁块中的碳是原电池的正极
B．红墨水柱两边的液面变为左低右高
C．两试管中相同的电极反应式是Fe―→Fe2＋＋2e－
D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀
答案 B
解析 本题考查钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀。Fe与C及电解质溶液形成原电池，Fe是负极：Fe―→Fe2＋＋2e－，C是正极，在a中发生吸氧腐蚀，a中压强减小，b中发生析氢腐蚀，b中压强增大，红墨水柱液面是左高右低，故选B。
7．为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩里保存相同的一段时间。下列对实验结束时现象的描述不正确的是( )
A．装置Ⅰ左侧的液面一定会下降
B．左侧液面装置Ⅰ比装置Ⅱ的低
C．装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重
D．装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀
答案 B
解析 装置Ⅰ中铁钉处于盐酸的蒸气中，被侵蚀而释放出H2，使左侧液面下降，右侧液面上升；装置Ⅱ中铁钉同样处于盐酸的蒸气中，不同的是悬挂铁钉的金属丝由铁丝换成了铜丝，由于Fe比Cu活泼，在这种氛围中构成的原电池会加速铁钉的侵蚀而放出更多的H2，使左侧液面下降得更多，右侧液面上升得更多；装置Ⅲ中虽然悬挂铁钉的还是铜丝，但由于浓硫酸有吸水性而无挥发性，使铁钉处于一种较为干燥的空气中，因而在短时间内几乎没有被侵蚀。
8．分别放置在下图所示装置(都盛有0.1 mol·L－1的H2SO4溶液)中的4个相同的纯锌片，腐蚀最快的是( )
答案 C
解析 原电池的正极金属和连接外接电源负极的金属因富余电子，理论上不被腐蚀。B、D两项中，Zn片被保护，不受腐蚀；C项中形成原电池，Zn是负极，其腐蚀速率比A项中Zn片快。
规律方法 同一种金属在同样的电解质溶液中腐蚀快慢的比较，有如下规律(由快到慢)：①与外接电源正极连接的金属>②原电池的负极金属>③单独在电解质溶液中并与其反应金的属>④原电池中的正极金属(或与外接电源负极连接的金属)。
练综合拓展
9．钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。
(1)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，该腐蚀过程中的电极反应式为________________________________________________________________________。
(2)为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用图甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用________(填字母)。
A．铜 B．钠 C．锌 D．石墨
(3)图乙所示的方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的________极。
答案 (1)负极：2Fe―→2Fe2＋＋4e－，正极：O2＋2H2O＋4e－―→4OH－
(2)C (3)负
解析 (1)发生吸氧腐蚀时，负极上Fe失电子，正极上O2得到电子。(2)铁闸门上连接一块比铁活泼的金属如锌，就可由锌失去电子，锌被溶解而铁被保护，属于牺牲阳极的阴极保护法。(3)属于外加电流的阴极保护法，需把被保护的铁闸门连接在电源的负极上。
10．如何防止铁的锈蚀是工业上研究的重点内容。为研究铁锈蚀的影响因素，某同学做了如下探究实验：
序号
内容
实验现象
1
常温下将铁丝放在干燥空气中一个月
干燥的铁丝表面依然光亮
2
常温下将铁丝放在潮湿空气中一小时
铁丝表面依然光亮
3
常温下将铁丝放在潮湿的空气中一个月
铁丝表面已变得灰暗
4
将潮湿的铁丝放在常温的氧气流中一小时
铁丝表面略显灰暗
5
将潮湿的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时
铁丝表面已变得灰暗
6
将浸过氯化钠溶液的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时
铁丝表面灰暗程度比实验5严重
回答以下问题：
(1)上述实验中发生了电化学腐蚀的是(填实验序号)____________；在电化学腐蚀中，负极反应是_________________________________________________________________；
正极反应是__________________________________________________________；
(2)由该实验可知，可以影响铁锈蚀速率的因素是
________________________________________________________________________；
(3)为防止铁的锈蚀，工业上普遍采用的方法是____________________(答两种方法)。
答案 (1)3、4、5、6 Fe―→Fe2＋＋2e－(或2Fe―→2Fe2＋＋4e－) 2H2O＋O2＋4e－―→4OH－
(2)湿度、温度、O2的浓度、电解质的存在
(3)电镀、烤蓝等表面覆盖保护层法，牺牲阳极的阴极保护法等
解析 (1)铁丝在潮湿的空气中铁与铁丝中的杂质及表面溶解的O2易形成原电池，加快了铁丝的腐蚀，在电化学腐蚀中发生的主要是吸氧腐蚀，负极反应为：2Fe―→2Fe2＋＋4e－，正极反应为：O2＋2H2O＋4e－―→4OH－。
(2)通过表中信息可知，影响铁锈蚀速率的因素主要是O2的浓度、温度及电解质溶液的导电性。
(3)为了防止铁的锈蚀，工业上普遍采用电化学保护法，可以作原电池的正极或电解池的阴极，也可以用覆盖保护层的方法。
第3课时 金属的腐蚀与防护
[学习目标定位] 1.认识金属腐蚀的危害，并能解释金属发生电化学腐蚀的原因，能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式和总反应式。2.熟知金属腐蚀的防护方法。
1．根据下列四种电化学装置图，回答问题。
(1)装置名称：A电镀池，B电解池，C原电池，D原电池。
(2)装置A中Fe是阴极，Zn是阳极；
装置D中Fe是负极，C是正极。
(3)写出各电极反应式：
装置
氧化反应
还原反应
A
Zn－2e－===Zn2＋
Zn2＋＋2e－===Zn
B
Fe－2e－===Fe2＋
2H＋＋2e－===H2↑
C
Fe－2e－===Fe2＋
2H＋＋2e－===H2↑
D
Fe－2e－===Fe2＋
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
(4)装置B、C相比较，其反应速率的大小关系是B>C。
2．回答下列问题：
(1)铁与氯气反应的化学方程式是2Fe＋3Cl22FeCl3；纯锌片与盐酸反应的离子方程式是Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑；上述两反应过程不是(填“是”或“不是”)原电池反应。
(2)铁制品在潮湿的环境中比在干燥的环境中易生锈，其原因是铁制品中含有杂质碳，在潮湿环境下的电解质溶液中构成原电池，加快了铁被氧化的反应速率。
探究点一 金属的腐蚀
1．金属腐蚀
(1)概念：金属表面与周围的物质发生化学反应或因电化学作用而遭到破坏的现象。
(2)根据与金属接触的物质不同，金属腐蚀可分为两类：
①化学腐蚀：金属跟接触到的干燥气体(如O2、Cl2、SO2等)或非电解质液体(如石油)等直接发生化学反应而引起的腐蚀。腐蚀的速率随温度升高而加快。
②电化学腐蚀：不纯的金属或合金跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化。
(3)用铝制饭盒盛放醋酸，一段时间后，饭盒被腐蚀，该种腐蚀属于化学腐蚀，反应的化学方程式为2Al＋6CH3COOH===2(CH3COO)3Al＋3H2↑；若用铝饭盒盛放食盐(含水时)，一段时间后，饭盒被腐蚀，这种腐蚀属于电化学腐蚀，反应原理是(写电极反应式和总反应式)：负极：Al－3e－===Al3＋，正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，总反应式：4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3。
2．钢铁的电化学腐蚀
根据钢铁表面水溶液薄膜的酸碱性不同，钢铁的电化学腐蚀分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀。铜板上铁铆钉处的电化学腐蚀如下图所示：
铁钉的析氢腐蚀示意图 铁钉的吸氧腐蚀示意图
(1)铁钉的析氢腐蚀：当铁钉表面的电解质溶液酸性较强时，腐蚀过程中有H2放出。Fe是负极，C是正极。发生的电极反应式及总反应式为
负极：Fe－2e－===Fe2＋；
正极：2H＋＋2e－===H2↑；
总反应：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。
(2)铁钉的吸氧腐蚀：当铁钉表面的电解质溶液呈中性或呈弱酸性并溶有O2时，将会发生吸氧腐蚀。电极反应式及总反应式为
负极：2Fe－4e－===2Fe2＋；
正极：2H2O＋O2＋4e－===4OH－；
总反应：2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2。
最终生成Fe2O3·xH2O，是铁锈的主要成分。
[归纳总结]
1．影响金属腐蚀的因素
影响金属腐蚀的因素包括金属的本性和介质两个方面。就金属本性来说，金属越活泼，越容易失去电子而被腐蚀。介质对金属腐蚀的影响也很大，如果金属在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容易被腐蚀。
2．钢铁析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
因钢铁表面水膜酸碱性不同，钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀，二者正极反应式不同，但负极反应式相同，都是铁失电子被氧化。
[活学活用]
1．下列有关金属腐蚀的说法中正确的是( )
A．金属腐蚀指不纯金属与接触到的电解质溶液进行化学反应而损耗的过程
B．电化学腐蚀指在外加电流的作用下不纯金属发生化学反应而损耗的过程
C．钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，负极吸收氧气，产物最终转化为铁锈
D．金属的电化学腐蚀和化学腐蚀本质相同，但电化学腐蚀伴有电流产生
答案 D
解析 金属腐蚀的本质，主要是金属原子失电子被氧化，腐蚀的内因是金属的化学性质比较活泼，外因是金属与空气、水和其他腐蚀性的物质接触，腐蚀主要包括化学腐蚀和电化学腐蚀，所以A错误；电化学腐蚀指不纯金属发生化学反应而损耗的过程，不需要外加电流，所以B错误；钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，正极吸收氧气，而不是负极吸收氧气，所以C错误；只有选项D正确。
2．如图所示，试管中放一铁钉，溶液为氯化钠溶液，数天后观察到的现象有_________________________________________________________。
说明铁钉发生了________腐蚀，其中正极的电极反应式为
________________________________________________________________________，
溶液中发生反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。
答案 U形管的a端比b端液面高，试管内有红褐色物质生成 电化学吸氧 2H2O＋O2＋4e－===4OH－ 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
解析 此题考查了铁的吸氧腐蚀，铁钉腐蚀时吸收试管中的O2，使压强减小，左边液面上升，腐蚀时负极：2Fe－4e－===2Fe2＋，正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－。
探究点二 金属的防护方法
1．金属的防护就是防止金属的腐蚀，要解决的主要问题是使金属不被氧化。从金属腐蚀的反应实质、影响因素等方面分析，确定金属防护的方法原理：
(1)改变金属的内部结构，使金属性质改变，增强其本身的抗腐蚀能力，成为耐腐蚀金属；
(2)使金属与化学物质相互隔离，在金属表面覆盖油漆、镀层金属、氧化膜等保护层。
2．(1)物理保护法
①在钢铁表面涂矿物性油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等物质。
②用电镀的方法，在钢铁制品表面镀上一层不易被腐蚀的金属，如锌、锡、铬、镍等。
③工业上常借一些溶液的氧化作用，在机器零件、精密仪器、枪炮等钢铁制件的表面上形成一层致密的黑色的四氧化三铁薄膜。
④把铬、镍等加入普通钢里制成不锈钢，就大大地增加了钢铁对各种侵蚀的抵抗力。
(2)化学保护法
①为了减小某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用图甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用C(填写字母序号)。
A．铜 B．钠 C．锌 D．石墨
②图乙所示的方案也可以减慢铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的负极。
[归纳总结]
金属的电化学防护方法
类型
方法
原理
实例
牺牲阳极保护法
在被保护的设备上装上比它更活泼的金属
被保护的金属作原电池的正极
船舶的外壳上装锌块
外加电流阴极保护法
将被保护的设备与惰性电极置于电解质溶液里，接上外加直流电源
被保护的金属作电解池的阴极
保护海水中的钢闸门
[活学活用]
3．下列关于金属的防护方法的说法不正确的是( )
A．我们使用的快餐杯表面有一层搪瓷，搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用
B．给铁件通入直流电，把铁件与电池负极相连接
C．轮船在船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阳极保护法
D．钢铁制造的暖气管管道外常涂有一层较厚的沥青
答案 A
解析 A项中搪瓷层破损后金属铁直接暴露在空气中，搪瓷层已不能再对破损部位形成有效的保护；B项中利用的是外加电流阴极保护法，从而保护铁不被腐蚀；C项是牺牲阳极保护法；D项是用沥青作涂层的涂层保护法。
1．下列叙述中不正确的是( )
A．金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍
B．钢铁在干燥空气中不易被腐蚀
C．用铝质铆钉铆接铁板，铁板不易被腐蚀
D．原电池中电子由正极流入负极
答案 D
2．下列与金属腐蚀有关的说法正确的是( )
A．图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重
B．图b中，开关由M改置于N时，Cu-Zn合金的腐蚀速率减小
C．图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大
D．图d中，Zn-MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的
答案 B
解析 A项，插入海水中的铁棒靠近液面的位置与氧气接触，易发生吸氧腐蚀；B项，开关由M改置于N时，Zn
作负极，Cu-Zn合金作正极，合金受到保护；C项，接通开关形成原电池，Zn作负极，Zn的腐蚀速率增大，但气体是在Pt电极上生成；D项，Zn-MnO2中自放电腐蚀主要是Zn发生氧化反应而自放电。
3．下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是( )
A．钢管与电源正极连接，钢管可被保护
B．铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀
C．钢管与铜管露天堆放在一起时，钢管不易被腐蚀
D．钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe－3e－===Fe3＋
答案 B
解析 钢管连电源正极，则作阳极，易腐蚀；铜管与钢管堆放在一起，钢管作负极，易腐蚀。
4．下列叙述错误的是( )
A．生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁弱
B．用锡焊接的铁质器件，焊接处易生锈
C．在铁制品上镀铜时，镀件为阳极，铜盐为电镀液
D．铁管上镶嵌锌块，铁管不易被腐蚀
答案 C
5．铜制品在经常下酸雨的地区发生电化学腐蚀严重。写出此电化学腐蚀的电极反应式：
正极：__________________，负极：__________________。
答案 O2＋2H2O＋4e－===4OH－
2Cu－4e－===2Cu2＋
解析 要注意铜的电化学腐蚀与铁的区别，铜不能还原H＋，故不可能发生析氢腐蚀，只能发生吸氧腐蚀；酸雨是一个干扰因素，只是使电解质溶液中的离子浓度增大，反应加快。
[基础过关]
一、金属的腐蚀
1．关于金属腐蚀的叙述中，正确的是( )
A．金属被腐蚀的本质是M＋nH2O===M(OH)n＋H2↑
B．马口铁(镀锡铁)镀层破损后被腐蚀时，首先是镀层被氧化
C．金属在一般情况下发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀
D．常温下，置于空气中的金属主要发生化学腐蚀
答案 C
解析 A中金属腐蚀的本质应包括化学腐蚀和电化学腐蚀，为M－ne－===Mn＋；B选项中Sn、Fe构成电化学腐蚀，主要是Fe－2e－===Fe2＋，铁先被腐蚀；常温下，空气中的金属主要发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀，难以和非金属氧化剂(Cl2、S)等反应发生化学腐蚀。
2．下列事实与电化学腐蚀无关的是( )
A．光亮的自行车钢圈不易生锈
B．黄铜(Cu、Zn合金)制的铜锣不易生锈
C．铜、铝电线一般不连接起来作导线
D．生铁比熟铁(几乎是纯铁)容易生锈
答案 A
解析 B、C、D项均与原电池有关，能用电化学知识来解释，故选A。
3．出土的锡青铜(铜锡合金)文物常有Cu2(OH)3Cl覆盖在其表面。下列说法不正确的是( )
A．锡青铜的熔点比纯铜低
B．在自然环境中，锡青铜中的锡可对铜起保护作用
C．锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比在干燥环境中快
D．生成Cu2(OH)3Cl覆盖物是电化学腐蚀过程，但不是化学反应过程
答案 D
解析 锡青铜是合金，合金的熔点比任何一种纯金属的熔点都低，一般合金的硬度比任何一种纯金属的硬度都大，可判断A对；由于锡比铜活泼，故在发生电化学腐蚀时，锡失电子保护铜，B正确；潮湿的环境将会加快金属的腐蚀，C正确；电化学腐蚀过程实质是金属失去电子生成金属阳离子，有电子的转移，属于化学反应过程，D错。
二、铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀
4．下列关于钢铁的析氢腐蚀的说法中正确的是( )
A．铁为正极
B．碳为正极
C．溶液中氢离子浓度不变
D．析氢腐蚀在任何溶液中都会发生
答案 B
5．在铁的吸氧腐蚀过程中，下列5种变化可能发生的是( )
①Fe由＋2价转化成＋3价 ②O2被还原 ③产生H2
④Fe(OH)3失水形成Fe2O3·xH2O ⑤杂质C被氧化除去
A．①②④ B．③④
C．①②③④ D．①②③④⑤
答案 A
解析 本题考查的是金属吸氧腐蚀的原理。铁能发生吸氧腐蚀，是由于铁所吸附的水膜中溶解了O2，不纯的Fe与之构成原电池，其中Fe为负极：2Fe－4e－===2Fe2＋，碳为正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，但铁中的杂质碳因性质稳定而未被氧化；又因溶液的酸性弱，H＋未发生反应生成H2，而是O2被还原生成OH－：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，Fe由＋2价转化为＋3价，然后Fe(OH)3失水，生成铁锈Fe2O3·xH2O。因此①②④正确。
6．钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2。以下说法正确的是( )
A．负极发生的反应为Fe－2e－===Fe2＋
B．正极发生的反应为2H2O＋O2＋2e－===4OH－
C．原电池是将电能转变为化学能的装置
D．钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀
答案 A
解析 从电池反应式可知，Fe失电子转变成Fe2＋，Fe为负极，A项对；正极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－，B项错；原电池是将化学能转化为电能的装置，C项错；水面的O2浓度较水下浓度高，水面处的金属更易被腐蚀，D项错。
7．如图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是( )
A．生铁块中的碳是原电池的正极
B．红墨水水柱两边的液面变为左低右高
C．两试管中相同的电极反应式是Fe－2e－===Fe2＋
D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀
答案 B
解析 a为中性环境，发生吸氧腐蚀，氧气被消耗，气体压强减小；b中酸性较强，发生析氢腐蚀，有氢气放出，气体压强增大，所以红墨水水柱两边的液面变为左高右低，故B项错。
三、金属的防护方法
8．下列金属的防护方法不正确的是( )
A．对健身器材涂油漆以防止生锈
B．对某些工具的“机械转动部位”选用刷油漆的方法来防锈
C．用牺牲锌块的方法来保护船体
D．自行车的钢圈上镀上一层Cr防锈
答案 B
解析 “机械转动部位”应涂油脂防锈，油脂既能防水又能防止气体对金属的腐蚀，还能使转动部位灵活。
9．下列举措不能防止或减缓钢铁腐蚀的是( )
A．在钢铁制品表面镀一层金属锌
B．将钢铁制品放置在潮湿处
C．在钢铁中加入锰、铬等金属，以改变钢铁结构
D．将钢铁制品与电源负极相连
答案 B
10．为了防止钢铁锈蚀，下列防护方法中正确的是( )
A．在精密机床的铁床上安装铜螺钉
B．在排放海水的钢铁阀门上用导线连接一块石墨，一同浸入海水中
C．在海轮舷上用铁丝系住锌板浸在海水里
D．在地下输油的铸铁管上接直流电源的正极
答案 C
解析 A、B中形成的原电池都是铁作负极，加速钢铁腐蚀；D中铸铁管作阳极，加速腐蚀；C中锌比铁活泼，铁作正极。
[能力提升]
11．镁、铝、铁是重要的金属，在工业生产中用途广泛。
(1)镁与稀硫酸反应的离子方程式为
________________________________________________________________________。
(2)铝与氧化铁发生铝热反应的化学方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)在潮湿的空气里，钢铁表面有一层水膜，很容易发生电化学腐蚀。其中正极的电极反应式为________________________________________________________________________。
(4)在海洋工程上，通常用铝合金(Al-Zn-Cd)保护海底钢铁设施，其原理如图所示：
其中负极发生的电极反应为
________________________________________________________________________；
在实际应用中，用铝合金而不选用纯铝，纯铝不能很好地起到保护作用，其原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑
(2)2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe
(3)2H2O＋O2＋4e－===4OH－
(4)Al－3e－===Al3＋
铝表面易被氧化，生成一层致密而坚固的氧化物薄膜，使金属铝呈现“惰性”
解析 (3)属于钢铁的吸氧腐蚀；(4)属于牺牲阳极保护法。
12．对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。
(1)以下为铝材表面处理的一种方法：
①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是
________________________________________________________________________
(用离子方程式表示)。为将碱洗后槽液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的________。
a．NH3 b．CO2 c．NaOH d．HNO3
②以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极的电极反应式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是
________________________________________________________________________。
(3)利用右图装置，可以模拟铁的电化学防护。
若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于________处。
若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为
______________________________________________________。
答案 (1)①2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑ b ②2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋
(2)补充溶液中的Cu2＋，保持溶液中Cu2＋的浓度恒定
(3)N 牺牲阳极保护法
解析 (1)①铝与碱反应产生H2，离子方程式为2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑；通CO2气体，可以让溶液中的 [Al(OH)4]－全部转化为Al(OH)3沉淀。
②阳极材料是铝，属于活泼金属电极，电极本身参与反应，反应过程中失去电子而生成Al2O3。电解质溶液是稀硫酸，溶液中的水为金属铝提供了氧元素，所以电极反应式为2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋。
(2)电镀时，镀件作阴极，镀层金属作阳极，镀层金属的盐溶液作电解液。
(3)X为碳棒时，接M时，Fe作负极，被腐蚀；接N时，Fe作阴极，被保护。X为Zn时，接M时，形成原电池，Zn为负极，Fe为正极，属于牺牲阳极保护法。
13．钢铁工业是国家工业的基础，请回答钢铁腐蚀与防护过程中的有关问题。
(1)生产中可用盐酸来除铁锈。现将一生锈的铁片放入盐酸中，当铁锈被除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式是
________________________________________________________________________。
(2)下列哪个装置可防止铁棒被腐蚀______________(填序号)。
(3)在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置示意图如下：
①A电极对应的金属是________(写元素名称)，B电极的电极反应式是________________________________________________________________________。
②若电镀前铁、铜两片金属质量相同，电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量，二者质量差为5.12 g，则电镀时电路中通过的电子为________mol。
③镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀，请简要说明原因：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)2FeCl3＋Fe===3FeCl2 (2)BD (3)①铜 Cu2＋＋2e－===Cu ②0.08 ③铁比铜活泼，镀层破坏后，在潮湿环境中形成原电池，铁为负极，加速铁的腐蚀
解析 (1)铁锈的主要成分为氧化铁的水合物，与盐酸反应后生成了三价铁离子，而后铁与三价铁离子会化合生成亚铁离子。
(2)为防止铁棒腐蚀，一般采用牺牲阳极保护法和外加电流阴极保护法。
(3)为在铁表面镀铜，需将铁作阴极、铜作阳极，当析出1 mol 铜时两电极的质量差为(64＋64) g＝128 g，转移2 mol 电子，当质量差为5.12 g时，电路中通过的电子为0.08 mol；镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀，因为镀层破坏后，在潮湿环境中形成原电池，镀铜铁中铁为负极，加速铁的腐蚀。
14．如何防止铁的锈蚀是工业上研究的重点内容。为研究铁锈蚀的影响因素，某同学做了如下探究实验：
序号
内容
实验现象
1
常温下将铁丝放在干燥空气中一个月
干燥的铁丝表面依然光亮
2
常温下将铁丝放在潮湿空气中一小时
铁丝表面依然光亮
3
常温下将铁丝放在潮湿空气中一个月
铁丝表面已变得灰暗
4
将潮湿的铁丝放在常温的氧气流中一小时
铁丝表面略显灰暗
5
将潮湿的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时
铁丝表面已变得灰暗
6
将浸过氯化钠溶液的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时
铁丝表面灰暗程度比实验5严重
回答以下问题：
(1)上述实验中发生了电化学腐蚀的是____________(填实验序号)；在电化学腐蚀中，负极反应是________________________________________________________________________；
正极反应是_______________________________________________________________；
(2)由该实验可知，可以影响铁锈蚀速率的因素是________________________________；
(3)为防止铁的锈蚀，工业上普遍采用的方法是_________________________________
(答两种方法)。
答案 (1)3、4、5、6 Fe－2e－===Fe2＋(或2Fe－4e－===2Fe2＋) 2H2O＋O2＋4e－===4OH－
(2)湿度、温度、O2的浓度、电解质的存在
(3)电镀、发蓝等表面覆盖保护层法，牺牲阳极保护法等
解析 解答第(1)题应注意联系金属的化学腐蚀与电化学腐蚀的区别，不纯的金属与电解质溶液接触，而发生原电池反应，较活泼的金属失电子而被氧化，分析题中实验可知，实验3、4、5、6发生了电化学腐蚀，其中负极反应是Fe－2e－===Fe2＋，正极反应是O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
解答第(2)题时，对比实验1和3可得出湿度增大，可使铁锈蚀速率加快；对比实验3、4可知增大O2浓度可加快铁锈蚀的速率；对比实验4、5可知升高温度可加快铁锈蚀的速率；对比实验5、6可知电解质的存在会使铁锈蚀的速率加快。
第(3)题，为防止铁的锈蚀，根据铁锈蚀的类型，可采用牺牲阳极保护法、外加电流阴极保护法，还可把铁制成不锈钢(合金)，亦可采用喷油漆、涂油脂、电镀、表面钝化等方法使铁与空气、水等物质隔离，以防止金属腐蚀。
[拓展探究]
15．某研究小组对铁生锈进行研究。
(1)甲同学设计了A、B、C一组实验(如图)，探究铁生锈的条件。经过较长时间后，甲同学观察到的现象是A中铁钉生锈；B中铁钉不生锈；C中铁钉不生锈。
①通过上述实验现象分析，可得出铁生锈的外部条件是
________________________________________________________________________；
②铁钉发生电化学腐蚀的正极电极反应式为
___________________________________________________；
③实验B所用的水要经过__________处理；植物油的作用是
________________________________________________________________________；
④实验C中碱石灰的作用是
________________________________________________________________________。
(2)乙同学为了达到同样目的，设计了实验D(如图)，发现一段时间后，试管中的液面升高，其原因是
________________________________________________________________________，
该实验________(填“能”或“不能”)说明水对铁钉生锈产生影响。
答案 (1)①有水(或电解质溶液)和氧气(或空气)
②O2＋4e－＋2H2O===4OH－
③煮沸(或除去氧气) 隔绝空气(或防止氧气与铁接触)
④吸收水蒸气(或干燥、保持试管内干燥环境)
(2)铁的腐蚀要吸收氧气(或氧气参与反应、消耗了氧气)使气体体积减少，试管内压强减小 不能
解析 本题主要考查如何分析铁钉所处的环境对铁钉的腐蚀起到促进还是抑制作用，从而得出铁生锈的条件。
课件22张PPT。高中化学精品课件 ? 选修 化学反应原理第3节 化学能转化为电能——电池第1章 化学反应与能量转化第3课时 金属的腐蚀与防护金属的腐蚀与防护 本节知识目录学习目标定位1.认识金属腐蚀的危害，并能解释金属发生电化学腐蚀的原因，能正确书写析氢腐
蚀和吸氧腐蚀的电极反应式和总反应式。
2.熟知金属腐蚀的防护方法。学习重难点：电化学腐蚀的原理。知识回顾温故追本溯源·推陈方可知新电镀池 电解池 原电池 原电池 阴 阳 负 正 Zn－2e－===Zn2＋Zn2＋＋2e－===ZnFe－2e－===Fe2＋2H＋＋2e－===H2↑2H＋＋2e－===H2↑Fe－2e－===Fe2＋Fe－2e－===Fe2＋O2＋2H2O＋4e－===4OH－B>C 知识回顾温故追本溯源·推陈方可知新Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑不是 易 在潮湿环境下的电解质溶液中构成原电池，加快了铁被氧化的反应速率 铁制品中含有杂质碳，学习探究基础自学落实·重点互动探究化学腐蚀 2Al＋6CH3COOH===2(CH3COO)3Al＋3H2↑Al－3e－===Al3＋O2＋2H2O＋4e－===4OH－4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3电化学腐蚀 学习探究基础自学落实·重点互动探究Fe－2e－===Fe2＋2H＋＋2e－===H2↑Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑酸性 (2)钢铁的吸氧腐蚀：当钢铁表面的电解质溶液
呈 或呈 并溶有O2时，将会发生吸氧腐蚀。电极反应式及总反应式为
负极：____________________________________；
正极：___________________________________ ；
总反应:__________________________________。
最终生成 ______________ ，是铁锈的主要成分。学习探究基础自学落实·重点互动探究Fe－2e－===Fe2＋中性 弱酸性 2H2O＋O2＋4e－===4OH－2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2Fe2O3·xH2O视频导学学习探究归纳总结基础自学落实·重点互动探究(1)影响金属腐蚀的因素影响金属腐蚀的因素包括金属的本性和介质两个方面。就金属本性来说，金属越活泼，越容易失去电子而被腐蚀。介质对金属腐蚀的影响也很大，如果金属在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容易被腐蚀。(2)钢铁析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较 因钢铁表面水膜酸碱性不同，钢铁发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀，二者正极反应式不同，但负极反应式相同，都是铁失电子被氧化。学习探究基础自学落实·重点互动探究金属腐蚀的本质，主要是金属原子失电子被氧化，腐蚀的内因是金属的化学性质比较活泼，外因是金属与空气、水和其他腐蚀性的物质接触，腐蚀主要包括化学腐蚀和电化学腐蚀，所以A错误； 电化学腐蚀指不纯金属与电解质溶液接触时发生原电池反应而损耗的过程，不需要外加电流，所以B错误 钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，正极吸收氧气，而不是负极吸收氧气，所以C错误 D 学习探究基础自学落实·重点互动探究U形管的a端比b端液面高，试管内有红褐色物质生成吸氧 2H2O＋O2＋4e－===4OH－4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3学习探究基础自学落实·重点互动探究1.金属的防护就是防止金属的腐蚀，要解决的主要问题是使金属不被氧化。从金属腐蚀
的反应实质、影响因素等方面分析，确定金属防护的方法：(1)改变金属的内部结构，使金属性质改变，增强其本身的抗腐蚀能力，成为耐腐蚀金属；(2)使金属与化学物质相互隔离，在金属表面覆盖油漆、镀层金属、氧化膜等保护层。2.(1)物理保护法：④把铬、镍等加入普通钢里制成不锈钢，就大大地增加了钢铁对各种侵蚀的抵抗力。①在钢铁表面涂矿物性油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等物质。②用电镀的方法，在钢铁制品表面镀上一层不易被腐蚀的金属，如锌、锡、铬、镍等。③工业上常利用一些溶液的氧化作用，在机器零件、精密仪器、枪炮等钢铁制件的表面上形成一层致密的黑色的四氧化三铁薄膜。学习探究基础自学落实·重点互动探究C 负 学习探究归纳总结基础自学落实·重点互动探究金属的电化学防护方法
学习探究基础自学落实·重点互动探究搪瓷层破损后金属铁直接暴露在空气中，搪瓷层已不能再对破损部位形成有效的保护 利用的是外加电流的阴极保护法，从而保护铁不被腐蚀 牺牲阳极保护法 用沥青作涂层的涂层保护法 A 学习探究基础自学落实·重点互动探究
自我检测12检测学习效果·体验成功快乐345D 自我检测检测学习效果·体验成功快乐12345插入海水中的铁棒靠近液面的位置与氧气接触，易发生吸氧腐蚀开关由M改置于N时，Zn作负极，Cu-Zn合金作正极，合金受到保护接通开关形成原电池，Zn作负极，Zn的腐蚀速率增大，但气体是在Pt电极上生成Zn-MnO2中自放电腐蚀主要是Zn发生氧化反应而自放电 B 自我检测检测学习效果·体验成功快乐12345B 钢管连电源正极，则作阳极，易腐蚀；铜管与钢管堆放在一起，钢管作负极，易腐蚀。自我检测检测学习效果·体验成功快乐12345C 自我检测检测学习效果·体验成功快乐12345要注意铜的电化学腐蚀与铁的区别，铜不能还原H＋，故不可能
发生析氢腐蚀，只能发生吸氧腐蚀；酸雨是一个干扰因素，只
是使电解质溶液中的离子浓度增大，反应加快。O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 2Cu－4e－===2Cu2＋本讲内容结束
请完成课时作业课件52张PPT。第3节 化学能转化为电能——电池第1章 化学反应与能量转化水电站直接从自然界取得的能源称为一次能源火电站一次能源经加工、转换得到的能源称为二次能源。火力发电中能量是如何转化的呢？
科学视野燃烧发电机 化学能 热能机械能电能 1780年意大利著名生物学家伽伐尼在解剖青蛙时，已死去的青蛙竟然发生了抽搐。伽伐尼做了如下实验：
实验1: 用一枝铜钩插入死青蛙的脊髓中，再挂在铁栏杆上，当青蛙腿碰到铁栏杆时，就发生抽搐。
实验2:将青蛙放到铜制的解剖盘里，当解剖刀接触蛙腿时，蛙腿发生抽搐。
他根据实验得出：青蛙自身肌肉和神经里的“生物电”是导致抽搐的原因。1791年，伽伐尼发表了《论肌肉中的生物电》论文，引起广泛关注。 科学史话伏打与电池的发明 善于质疑的意大利物理学家伏打，提出了疑问：为什么只有青蛙腿和铜器和铁器接触时才发生抽搐？实验如下：
实验1:将青蛙腿放在铜盘里，用解剖刀去接触，蛙腿抽搐。
实验2:将青蛙腿放在木盘里，用解剖刀去接触，蛙腿不动。
经过一番研究，伏打用实验推翻了伽伐尼的结论，他发现两种活泼性不同的金属同时接触蛙腿，蛙腿就会抽搐，蛙腿只是起了显示电流通过的作用，所谓特殊的“动物电”是不存在的。 联想到肌肉、神经类似于能导电的电解质的溶液，那么，电解质溶液与活泼性不同的金属作用会不会产生电流呢？实 验1 将锌片和铜片平行插入稀硫酸溶液中，观察实验现象；再使锌片和铜片接触，观察实验现象。你的头脑中产生了什么疑问？做一个合理的假设解释你的疑问！假设：电子从锌片跑到铜片上如 何 证 明？实验现象：电流计指针发生偏转，
Cu片上有气泡产生 将锌片和铜片用导线连接起来，在导线之间接入电流表。平行插入稀硫酸溶液中观察实验现象。(注意观察铜片表面和电流计指针) 实 验2电流产生啦！原电池的定义 这种将化学能直接转化为电能
的装置叫做原电池。从能量变化的角度分析这是什么装置?Gee负极正极1．电子从哪里来，到哪里去？
2．在锌片和铜片表面分别发生了哪些变化？
3. 电池的正极和负极分别是什么？判断依据是什么？
溶液中有哪些看不见的动作？氧化反应Zn-2e-=Zn2+ 铜锌原电池电解质溶液失e-，沿导线传递，有电流产生还原反应2H++2e- =H2↑阴离子阳离子负极正极 阳离子归 纳 与 整 理电极反应总式：氧化还原反应原电池反应本质： 伏打指出，伽伐尼实验中连接起来的是两种不同的金属(他称为第一类导体或干导体)和含液体的青蛙肌肉(他称为第二类导体或湿导体)。伏打把不同的金属板浸入同一种电解液里，组成了第一个直流电源——伏打电池。他用几个容器盛了盐水，把插在盐水里的铜板、锌板连接起来，电流就产生了。 活动2 根据已具备的氧化还原反应知识和上述信息，试
说明化学电池由几部分组成，它的组成条件是什么？讨论一下吧！实验探究形成原电池的条件（可以）（可以）（可以）（不可以）形成条件一：
活泼性不同的两个电极负极：较活泼的金属
正极：较不活泼的金属、石墨等第一组实验（可以）（不可以）形成条件二：电极需插进电解质溶液中；第二组实验实验探究形成原电池的条件第三组实验实验探究形成原电池的条件形成条件三：必须形成闭合回路（不可以）原电池的形成条件—— 电极材料均插入电解质溶液中—— 两极相连形成闭合电路1. 电极2. 溶液3. 回路归 纳 与 整 理两极一液成回路实 践 活 动 方式：最好先独立设计，并动手试验，边做边改进，也可与邻座同学相互讨论和观摩，或请老师指导。 如果你还有疑问，请选做“活动二”实验探究” 然后用下列材料：电极（Zn片、Cu片、石墨棒、Fe钉等可任选）导线、土豆（2个）、电流计，设计一个装置使电流计指针发生偏转。 完成探究：完成活动探究表
解决问题：了解一个真正的电池，看看哪
些地方运用到今天大家的研究
成果。课 后 作 业
化学电源我们所学的原电池的缺点：
实用电池的特点：反应一段时间后，铜极上聚集了许多氢气泡，
把铜极与硫酸隔开就不再产生电流，且携带不
方便。能产生稳定且具有较高电压的电流；
安全且携带方便；
能适用特殊用途；
便于回收处理，不污染环境或对环境产生影响小。（3）燃料电池 又称为连续电池，一般以天然燃料或其它可燃物质如氢气、甲醇、天然气、煤气等作为负极的反应物质，以氧气作为正极反应物质组成燃料电池。化学电源分类（2）二次化学电源 二次电池在放电后经充电可使电池中的活性物质恢复工作能力。铅蓄电池和可充电电池都是二次电池。（1）一次化学电源 电池中的反应物质进行一次氧化还原反应并放电之后，就不能再次利用，如干电池。 认识几种电池锂电池干电池叠层电池纽扣电池各类电池1.干电池（普通锌锰电池）电极反应方程式：负极：正极：Zn – 2e- = Zn2+2MnO2 + 2NH4+ + 2e- = Mn2O3 + 2NH3↑ + H2O反应总的方程式2MnO2+2NH4++ Zn=Mn2O3+2NH3↑+H2O+Zn2+碱性锌锰干电池以氢氧化钾代替氯化铵
做电解质，结构如图1—3—8所示， 其电极反应为：2、蓄电池(铅蓄电池)正极材料上涂有棕褐色的PbO2，负极材料是海绵状的金属铅，两极浸在H2SO4溶液中。写出电极反应式。铅蓄电池是二次电池，能放电又能充电。
放电是原电池原理； 充电是电解原理3、新型燃料电池原理相同：
工作时发生的仍然是氧化还原反应
特点：
工作时氧化剂和还原剂是从外界不断输入的，同时将电极产物不断排出电池。
燃料电池是名副其实的把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的“能量转换器”。能量转换率很高。燃料电池3.氢氧燃料电池交流·研讨
图1---3一10为一种氢氧燃料电池结构
示意图，电解质溶液为KOH溶液，电极
材料为石墨，氢气和氧气(或空气)源源
不断地通到电极上。请你写出该电池的
电极反应和电池反应。氢氧燃料电池的电极反应为：电池反应为： 燃料电池优点:能量利用效率高、可连续使用和污染轻等优点在酸性条件下，氢氧燃料电池中的电极反应：在碱性条件下，氢氧燃料电池中的电极反应：例例35三、金属的腐蚀与防护36铁与酸反应，铁被腐蚀。腐蚀速率较慢。铁作负极（阳极）被腐蚀腐蚀速率较快。实验一：（按下图进行实验）请比较下列现象的异？图一37 金属表面与周围的物质发生化学反应或因电化学作用而遭到的破坏，称为金属腐蚀。化学腐蚀电化学腐蚀1、金属的腐蚀的电化学原理38（1）、化学腐蚀与电化腐蚀39实验二：按下图进行对比实验图二A指针无偏转指针偏转指针偏转40负极： Fe - 2e- = Fe2+正极： 2H++ 2e- =H2溶液反应：
Fe2++ 2OH- =Fe(OH)2
4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O =4 Fe(OH)3
2Fe(OH)3=Fe2O3·nH2O+(3-n) H2O正极： O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-请写出下列电极方程式？AA41钢铁的析氢腐蚀示意图钢铁的吸氧腐蚀示意图42（2）、析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以Fe为例） 2H++ 2e- =H2 O2 + 2H2O + 4e-= 4OH- Fe - 2e- = Fe2+ Fe2++ 2OH- =Fe(OH)2
4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3
2Fe(OH)3=Fe2O3·nH2O+(3-n) H2O水膜酸度较高水膜酸性很弱或中性43铜板上的铁铆钉为什么特别容易生锈？44练习 银质奖章较长时间后变黑， 形成黑锈，可以采用抛光的方法恢复光泽，抛光的简单方法是：将变质的奖章放入盛有食盐的铝锅中，放置一段时间后，黑锈就被除去,而银不会损失。
（1）形成黑锈的原因：
（2）除锈的原理：4Ag+2H2S+O2=2Ag2S+2H2O45 在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：
电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防腐措施的腐蚀小结46①改变金属内部的组织结构，制成合金(如不锈钢）。 ②在金属表面覆盖保护层。如油漆、油脂等，电镀Zn,Cr等易氧化形成致密的氧化物薄膜作保护层。
③电化学保护法，即将金属作为原电池的正极或电解池的阴极而受到保护。2、金属的防护（1）、金属防护的几种重要方法原理：隔绝金属与外界空气、电解质溶液的接触。47（2）、牺牲阳极的阴极保护法：48（3）、外加电源的阴极保护法： 49小结 在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：
电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防腐措施的腐蚀
防腐措施由好到坏的顺序如下：
外接电源的阴极保护法＞牺牲阳极的阴极保护法＞有一般防腐条件保护＞无防腐条件50例：下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是(5)(2)(1)(3)(4)51改变金属的内部组织结构 防腐 2000年5月，保利集团在香港拍卖会上花费3000多万港币购回在火烧圆明园时流失的国宝：铜铸的牛首、猴首和虎首，普通铜器时间稍久容易出现铜绿，其主要成分是[Cu2(OH)2CO3]这三件1760年铜铸的国宝在240 年后看上去仍然熠熠生辉不生锈，下列对起原因的分析，最可能的是（ D ）A.C.铜的金属活动性比氢小，因此不宜被氧化；B.D.它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金；环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去；它们是含一定比例金、银、锡、锌的合金；练 习 本章复习课
练基础落实
1．下列叙述不正确的是( )
A．铁表面镀锌，铁作阳极
B．船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀
C．钢铁吸氧腐蚀的正极反应：O2＋2H2O＋4e－―→4OH－
D．工业上电解饱和食盐水的阳极反应：2Cl－―→Cl2↑＋2e－
答案 A
解析 铁表面镀锌，铁应作阴极而锌作阳极，A错误；锌比铁活泼，在船底镶嵌锌块，可有效防护船体被腐蚀；钢铁的吸氧腐蚀中正极上O2得到e－被还原；工业电解食盐水的反应中阳极上Cl－失去e－被氧化，故B、C、D均正确。
2．如下图所示，下列叙述正确的是( )
A．Y为阴极，发生还原反应
B．X为正极，发生氧化反应
C．Y与滤纸接触处有氧气生成
D．X与滤纸接触处变红
答案 A
解析 根据图示的装置可以得出左侧的装置为原电池，右侧的装置为电解池。根据原电池的构成规律：Zn为负极，Cu为正极，则X为阳极发生氧化反应Cu―→Cu2＋＋2e－，Y为阴极发生还原反应2H＋＋2e－―→H2↑。因为在Y电极附近H＋的浓度减小，将使H2OH＋＋OH－平衡向右移动，移动的结果是[OH－]>[H＋]，显碱性，所以Y电极附近变红色。
3．在下图装置中，通电后可观察到Cu极溶解，则下列说法中不正确的是( )
A．直流电源中，A是正极
B．两池内CuSO4溶液浓度均不改变
C．两铁极上最初析出物相同
D．P池内溶液的质量逐渐减小
答案 B
解析 由题意知：铜电极溶解，发生氧化反应，即铜为阳极，A为正极，B为负极，Pt为阳极，铁均为阴极，则P电解池中的电解反应方程式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，有O2析出，电解质溶液质量逐渐减小，Q电解池中，阳极：Cu―→Cu2＋＋2e－，阴极：Cu2＋＋2e－―→Cu，电解质溶液质量和组分不变，综上分析，推知B项不正确。
4．有三个烧杯，分别盛有氯化铜、氯化钾和硝酸银三种溶液，均以Pt作电极，将它们串联在一起电解一定时间，测得电极增重总和为2.8 g，这时产生的有色气体与无色气体的物质的量之比为( )
A．4∶1 B．1∶1 C．4∶3 D．3∶4
答案 C
解析 串联电路中，相同时间内各电极得失电子的物质的量相同，各电极上放出气体的物质的量之比为定值。不必注意电极增重是多少，只要判断出生成何种气体及生成该气体一定物质的量所得失电子的物质的量，就可以通过得失电子守恒，判断气体体积之比，第一个烧杯中放出Cl2，第二个烧杯中放出Cl2和H2，第三个烧杯中放出O2。在有1 mol电子转移时，生成的气体的物质的量分别是0.5 mol、0.5 mol、0.5 mol和0.25 mol。所以共放出有色气体(Cl2)0.5 mol＋0.5 mol＝1 mol，无色气体(O2和H2)0.5 mol＋0.25 mol＝0.75 mol。
5．已知：HCN(aq)与NaOH(aq)反应的ΔH＝－12.1 kJ·mol－1；HCl(aq)与NaOH(aq)反应的ΔH＝－55.6 kJ·mol－1。则HCN在水溶液中电离的ΔH等于( )
A．－67.7 kJ·mol－1 B．－43.5 kJ·mol－1
C．43.5 kJ·mol－1 D．67.7 kJ·mol－1
答案 C
解析 强酸和强碱反应的中和热为－55.6 kJ·mol－1，当氢氰酸与氢氧化钠溶液反应时，由于氢氰酸为弱酸，存在氢氰酸的电离反应，该反应为吸热反应，故两者反应时放出的热量较强酸和强碱反应放出的热量少，两者的差值(55.6－12.1＝43.5)就是氢氰酸在水溶液中电离吸收的热量的数值，电离反应吸热，ΔH为正值，故C项正确。
6．下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是( )
A．生成物总能量一定低于反应物总能量
B．放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率
C．应用盖斯定律，可计算某些难以直接测量的反应焓变
D．同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同
答案 C
解析 放热反应中生成物总能量低于反应物总能量，吸热反应中生成物总能量高于反应物总能量，A错误；化学反应的速率与反应物本身的性质、温度、压强、浓度、催化剂等因素有关，与吸热、放热反应无关，B错误；通过盖斯定律可以间接测量某些难以直接测量的反应的焓变，C正确；同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反应条件不会影响ΔH的值，D错误。
练方法技巧
7．铅蓄电池的工作原理为：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。研读下图，下列判断不正确的是( )
A．K闭合时，d电极反应式：PbSO4＋2H2O―→PbO2＋4H＋＋SO＋2e－
B．当电路中转移0.2 mol电子时，Ⅰ中消耗的H2SO4为0.2 mol
C．K闭合时，Ⅱ中SO向c电极迁移
D．K闭合一段时间后，Ⅱ可单独作为原电池，d电极为正极
答案 C
解析 由图示关系可知，Ⅰ池为原电池，Ⅱ池为电解池，a极为正极，b极为负极，K闭合后，c极为阴极，d极为阳极，因电极材料为PbSO4，结合铅蓄电池的工作原理，可判断d极发生的电极反应式为PbSO4＋2H2O―→PbO2＋4H＋＋SO＋2e－，A项正确；由题给方程式可判断，当电路中转移0.2 mol电子时，Ⅰ中消耗的H2SO4为0.2 mol，B项正确；电解池工作时，阴离子移向阳极，即d电极，故C项错误；因Ⅱ池反应为：2PbSO4＋2H2OPb＋PbO2＋2H2SO4，因此K闭合一段时间后，Ⅱ池可作为原电池对外供电，其中析出的铅附着在c极上作负极，析出的PbO2附着在d极上作正极，D项正确。
8．某蓄电池放电、充电时的反应为
Fe＋Ni2O3＋3H2OFe(OH)2＋2Ni(OH)2
下列推断中正确的是( )
①放电时，Fe为正极，Ni2O3为负极 ②充电时，阴极上的电极反应式是Fe(OH)2＋2e－―→Fe＋2OH－ ③充电时，Ni(OH)2为阳极 ④蓄电池的电极必须是浸在某种碱性电解质溶液中
A．①②③ B．①②④ C．①③④ D．②③④
答案 D
解析 蓄电池在放电时发生原电池反应，把化学能转变为电能；在充电时发生电解反应，将电能转变为化学能。反应方程式的左右各物质互为反应物和生成物。
此蓄电池在放电时的反应：＋2O3＋3H2O (OH)2＋2 (OH)2，生成物为Fe(OH)2、Ni(OH)2，电解质溶液应为碱性溶液。Fe为负极，其电极反应式为Fe＋2OH－―→Fe(OH)2＋2e－；Ni2O3为正极，其电极反应式为Ni2O3＋2e－＋3H2O―→2Ni(OH)2＋2OH－；蓄电池在充电时的反应：Fe(OH)2＋2Ni(OH)2Fe＋Ni2O3＋3H2O；阳极Ni(OH)2发生氧化反应：2Ni(OH)2＋2OH－―→Ni2O3＋3H2O＋2e－；阴极Fe(OH)2发生还原反应：Fe(OH)2＋2e－―→Fe＋2OH－。
9．某高二化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果如下。试根据下表中的实验现象回答下列问题：
编号
电极材料
电解质溶液
电流计指针偏转方向
1
Mg、Al
稀盐酸
偏向Al
2
Al、Cu
稀盐酸
偏向Cu
3
Al、石墨
稀盐酸
偏向石墨
4
Mg、Al
NaOH
偏向Mg
5
Al、Zn
浓硝酸
偏向Al
(1)实验1、2中Al所作的电极是否相同？________(填“是”或“否”)。
(2)实验3中的电极反应式：负极______________________，正极______________________________，电池总反应方程式______________________。
(3)实验4中Al作________极，其电极反应式是____________________________，判断电极的依据是_____________________________________________________________。
(4)解释实验5中电流计指针偏向Al的原因。
答案 (1)否
(2)Al―→Al3＋＋3e－ 2H＋＋2e－―→H2↑
2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
(3)负 Al＋4OH－―→[Al(OH)4]－＋3e－
因为Al能与NaOH溶液反应，而Mg不反应
(4)实验5中由于Al在浓硝酸中发生钝化，所以Zn为负极。
解析 一般情况下，较活泼的金属作原电池的负极，根据实验1、2的结果，可得出1中Al作正极，2中Al作负极，但在NaOH溶液中，Al反应，Mg不反应，Al作负极，在浓硝酸中由于Al发生钝化，Zn作负极。
练综合拓展
10．在A、B、C三个烧杯中分别盛有相同浓度的稀硫酸，如图所示：
(1)A中反应的离子方程式为_____________________________________________。
(2)B中Sn极的电极反应式为__________________________________________，
Sn极附近溶液的pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)C中被腐蚀的金属是________，总反应的离子方程式为________________________________，比较A、B、C中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序是________________。
答案 (1)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
(2)2H＋＋2e－―→H2↑ 增大
(3)Zn Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑ B＞A＞C
解析 铁在不同的情况下被腐蚀的速率不同。作原电池的负极时易被腐蚀，作原电池的正极时受到保护不被腐蚀。
11．某学生试图用电解法根据电极上析出物质的质量来验证阿伏加德罗常数值，其实验方案的要点为：
①用电流电解氯化铜溶液，反应仪器如图
②在电流为I A，通电时间为t s后，精确测得某电极上析出的铜的质量为m g。试回答：
(1)这些仪器的正确连接顺序为(用图中标注仪器接线柱的英文字母表示，下同)
E接 ， 接 ， 接F。实验线路中的电流方向为____→____→____→____→____→____。
(2)写出B电极上发生反应的离子方程式__________________________________
________________，G试管中淀粉-KI溶液变化的现象为________________，相应的离子方程式是____________________________________________________________。
(3)为精确测定电极上析出铜的质量，所必需的实验步骤的先后顺序是______________。
①称量电解前电极质量
②刮下电解后电极上的铜并清洗
③用蒸馏水清洗电解后电极
④低温烘干电极后称量
⑤低温烘干刮下的铜并称量
⑥再次低温烘干刮下的铜并称量
⑦再次低温烘干后称量至恒重
(4)已知电子的电量为1.6×10－19库仑。试列出阿伏加德罗常数计算表达式：NA＝________________________________________________________________________。
答案 (1)D C A B F B A C D E
(2)2Cl－―→Cl2↑＋2e－ 变蓝色 Cl2＋2I－===2Cl－＋I2
(3)①③④⑦
(4)×
B→B→A→C→D→E。
(2)B电极产生Cl2，电极反应的离子方程式为：2Cl－―→Cl2↑＋2e－，它使淀粉-KI溶液变蓝，离子方程式为Cl2＋2I－===2Cl－＋I2。
(3)测定电极上析出的Cu的质量的先后顺序应为①③④⑦，而无需刮下电极上析出的铜再称量。另外，之所以烘干称量两次的原因在于减少称量误差。
(4)由电量守恒得：Q＝It＝×2×NA×1.60×10－19 C。
章末检测卷
(时间：100分钟 满分：100分)
一、选择题(本题包括16小题，每小题3分，共48分；每小题只有一个选项符合题意)
1．下列反应中，反应产物的总焓大于反应物总焓的是( )
A．氢气在氧气中燃烧
B．铁丝在氧气中燃烧
C．硫在氧气中燃烧
D．焦炭在高温下与水蒸气反应
答案 D
解析 A、B、C均为放热反应，说明它们的反应物的总焓大于反应产物的总焓，多余的能量以热量的形式放出；而D为吸热反应正好相反，故D正确。
2．金属铜是人们最早使用的金属之一，下列关于铜电极的叙述不正确的是( )
A．铜锌原电池中铜是正极
B．用电解法精炼粗铜时粗铜做阳极
C．在镀件上镀铜时可用金属铜做阳极
D．电解水制H2、O2时铜做阳极
答案 D
3．用石墨作电极电解1 mol·L－1的 CuSO4溶液，当[Cu2＋]为0.5 mol·L－1时，停止电解，向剩余溶液中加入下列何种物质可使电解质溶液恢复至原来状态( )
A．CuSO4 B．CuO C．Cu(OH)2 D．CuSO4·5H2O
答案 B
解析 电解过程中的反应式为
阳极：4OH－―→2H2O＋O2↑＋4e－，
阴极：2Cu2＋＋4e－―→2Cu。
总反应式为2CuSO4＋2H2O2H2SO4＋2Cu＋O2↑。
由以上反应可知，电解使2 mol CuSO4和2 mol H2O变成了2 mol H2SO4，同时析出铜，放出O2，溶液中每生成2 mol Cu，则放出1 mol O2，故需补充CuO。
4．根据热化学方程式S(s)＋O2(g)===SO2(g)
ΔH＝－297.23 kJ·mol－1，分析下列说法中正确的是( )
①S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－Q，Q值大于297.23 kJ·mol－1 ②S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－Q，Q值小于297.23 kJ·mol－1 ③1 mol SO2的键能总和大于1 mol S与1 mol O2的键能总和 ④1 mol SO2的键能总和小于1 mol S与1 mol O2的键能总和
A．①③ B．②④ C．①④ D．③④
答案 A
解析 不同状态的同种物质，气态物质能量高，气态硫燃烧时放出的热量大于固态硫燃烧时放出的热量，则①正确；由于燃烧为放热反应，即破坏化学键吸收的能量小于形成化学键放出的能量，则③正确。
5．化学在生产和日常生活中有着重要的应用。下列说法不正确的是( )
A．明矾水解形成的Al(OH)3胶体能吸附水中的悬浮物，可用于水的净化
B．在海轮外壳上镶入锌块，可减缓船体的腐蚀速率
C．MgO的熔点很高，可用于制作耐高温材料
D．电解MgCl2饱和溶液，可制得金属镁
答案 D
解析 A项，Al3＋水解可得Al(OH)3胶体，起净水作用；B项，镶入锌块，相当于牺牲阳极的阴极保护法；C项，利用了MgO熔点高的性质；D项，电解MgCl2饱和溶液最终会得到Mg(OH)2而非Mg。
6.某课外活动小组，将剪下的一块镀锌铁片放入试剂瓶中，并滴入少量食盐水将其浸湿，再加数滴酚酞溶液，按如图装置进行实验，数分钟后观察，下列现象不可能出现的是( )
A．乙中导气管中产生气泡 B．乙中导气管里形成一段水柱
C．金属片剪口处溶液变红 D．锌被腐蚀
答案 A
解析 在食盐水中Zn、Fe形成原电池，发生吸氧腐蚀消耗甲中的氧气，甲中压强变小，乙中导气管受大气压强作用形成一段水柱；在金属剪口处形成Zn-Fe原电池，正极发生反应2H2O＋O2＋4e－―→4OH－，溶液呈碱性，溶液变红，Zn比Fe活泼，Zn作负极，Zn―→Zn2＋＋2e－而被腐蚀。
7.对于Zn(s)＋H2SO4(aq)===ZnSO4(aq)＋H2(g) ΔH＜0的化学反应，下列叙述不正确的是( )
A．反应过程中能量关系可用图表示
B．ΔH的值与反应方程式的计量系数有关
C．若将该反应设计成原电池，锌为负极
D．若将其设计为原电池，当有32.5 g锌溶解时，正极放出气体为11.2 L
答案 D
解析 根据题给热化学方程式可知，该反应是放热的氧化还原反应，则反应物的能量和大于反应产物的能量和，A正确；该反应可设计为原电池反应，由于反应中Zn被氧化，故作原电池的负极，C项正确；根据方程式中Zn和H2的计量关系知，当有32.5 g锌溶解时，正极放出气体为0.5 mol，但由于温度和压强不确定，故其体积不一定为11.2 L，D项错误。
8．一种新型燃料电池，它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中，然后分别向两极上通入乙烷和氧气，其电极反应式为：C2H6＋18OH－―→2CO＋12H2O＋14e－、7H2O＋7/2O2＋14e－―→14OH－，有关此电池的推断正确的是( )
A．通氧气的电极为负极
B．参加反应的氧气与C2H6的物质的量之比为7∶2
C．放电一段时间后，KOH的物质的量浓度不变
D．电解质溶液中，CO向正极移动
答案 B
解析 燃料电池中，燃料为负极，氧气为正极，A不正确；由于KOH参与电极反应，所以KOH的物质的量浓度减小，C不正确；电解质溶液中，CO几乎不移动，D不正确。
9．下列说法或表示方法正确的是( )
A．等物质的量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出的能量多
B．由H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1可知，若将含1 mol CH3COOH的稀溶液与含1 mol NaOH的稀溶液混合，放出的热量小于57.3 kJ
C．由C(石墨)===C(金刚石) ΔH＝1.9 kJ·mol－1可知，金刚石比石墨稳定
D．在100 kPa时，1 g H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ热量，则H2燃烧的热化学方程式表示为：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
答案 B
解析 A项中等物质的量的硫蒸气的能量高于固体硫，故前者燃烧时放出的能量高；B项中CH3COOH为弱电解质，其电离过程为吸热过程，故1 mol CH3COOH与1 mol NaOH的稀溶液反应放出的热量小于57.3 kJ；C项，石墨转化为金刚石吸热，则金刚石能量较高，不如石墨稳定；D项，ΔH的数值与H2的物质的量不相符。
10．最近，科学家研制出一种纸质电池，这种“软电池”采用薄层纸片作为载体和传导体，在一边附着锌，在另一边附着二氧化锰。电池总反应式为Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnOOH。下列说法不正确的是( )
A．该电池中Zn为负极，MnO2为正极
B．该电池的正极反应式为MnO2＋e－＋H2O―→MnOOH＋OH－
C．导电时外电路电子由Zn流向MnO2，内电路电子由MnO2流向Zn
D．电池工作时水分子和OH－都能通过薄层纸片
答案 C
解析 原电池反应中Zn失电子、MnO2得电子，因此该电池负极为Zn，正极为MnO2。由电池总反应式减去负极反应式Zn＋2OH－―→ZnO＋H2O＋2e－即得正极反应式MnO2＋e－＋H2O―→MnOOH＋OH－。电子只能由Zn经外电路流向MnO2，而不能通过内电路。
11．可用于电动汽车的铝-空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是( )
A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应式都为O2＋2H2O＋4e－―→4OH－
B．以NaOH溶液为电解液时，负极反应式为Al＋3OH－―→Al(OH)3↓＋3e－
C．以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变
D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极
答案 A
解析 B项，以NaOH溶液为电解液时，不应生成Al(OH)3沉淀，而应生成[Al(OH)4]－；C项，电解液的pH应减小；D项，电子通过外电路从负极流向正极。
12．关于下图所示装置的判断，叙述正确的是( )
A．左边的装置是电解池，右边的装置是原电池
B．该装置中铜为正极，锌为负极
C．当铜片的质量变化为12.8 g时，a极上消耗的O2在标准状况下的体积为2.24 L
D．装置中电子的流向是：a→Cu→经过CuSO4溶液→Zn→b
答案 C
解析 根据图中所给的信息，我们可以判断出左边是氢氧燃料电池，右边是电解池，故A项错误；根据入口处所标的氧气和氢气的位置，可以知道a作正极，b作负极；并且Zn和b相连，所以是阴极，而Cu是阳极，故B项错误；Cu片上的电极反应式为Cu―→Cu2＋＋2e－，当铜片的质量变化为12.8 g时，电路中转移的电子的物质的量为n(e－)＝2n(Cu2＋)＝
2×＝0.4 mol。a极上的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O―→4OH－，因为各个电极转移的电子的物质的量相等，所以a极上消耗氧气的体积在标准状况下为V(O2)＝22.4 L·mol－
1×n(O2)＝22.4 L·mol－1×＝2.24 L，故C项正确。
13．欲在金属表面镀银，应把镀件挂在电镀池的阴极。下列各组中，选用的阳极金属和电镀液均正确的是( )
A．Ag和AgCl溶液 B．Ag和AgNO3溶液
C．Pt和Ag2CO3溶液 D．Pt和Ag2SO4溶液
答案 B
解析 电镀槽中，要求镀件作阴极，可用镀层金属作阳极，利用其阳极溶解提供镀层金属，也可用惰性电极材料作阳极，镀层金属则由电镀液提供；电镀液通常采用含有镀层金属离子的盐溶液，由于A、C、D中AgCl、Ag2CO3和Ag2SO4均为沉淀，只有B符合要求。
14．某原电池总反应的离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，不能实现该反应的原电池是( )
A．正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液为FeCl3
B．正极为C，负极为Fe，电解质溶液为Fe(NO3)3
C．正极为Fe，负极为Zn，电解质溶液为Fe2(SO4)3
D．正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液为Fe2(SO4)3
答案 C
解析 还原剂应为负极，材料为单质铁；氧化剂为Fe3＋，在正极上得到电子，电解质溶液应该为含有Fe3＋的溶液。C选项不能实现2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。
15．下列热化学方程式或离子方程式中，正确的是( )
A．甲烷的标准燃烧热为－890.3 kJ·mol－1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－890.3 kJ·mol－1
B．500 ℃、300 MPa下，将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭容器中充分反应生成
NH3(g)，放热19.3 kJ，其热化学方程式为N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)
ΔH＝－38.6kJ·mol－1
C．氯化镁溶液与氨水反应：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
D．氧化铝溶于NaOH溶液：Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－
答案 D
解析 由燃烧热的定义可知，水应以液态形式存在，故A项错误；N2与H2反应生成NH3为可逆反应，不能完全进行，故19.3 kJ不是0.5 mol N2与1.5 mol H2完全反应放出的热量，故B项错误；NH3·H2O为弱电解质，在书写离子方程式时，应写成化学式的形式，故C项错误；氧化铝与NaOH溶液反应，生成物是Na[Al(OH)4]，故D项正确。
16．用如图所示的装置进行实验，反应一段时间后断开K，向右侧烧杯中加入0.1 mol
CuO后CuSO4溶液恰好恢复到反应前的浓度和pH。下列说法中不正确的是( )
A．铜棒为正极，其电极反应式为2H＋＋2e－―→H2↑
B．烧杯右侧碳棒为阴极，其电极表面有红色物质析出
C．反应中消耗锌的质量为13 g
D．导线中通过的电子的物质的量为0.2 mol
答案 C
二、非选择题(本题包括6小题，共52分)
17．(8分)用石墨作电极电解下列溶液①稀H2SO4②K2SO4溶液 ③CuCl2溶液 ④CuSO4溶液 ⑤KOH溶液
(1)阴极、阳极都有气体产生，且体积比(相同条件下)为2∶1的是(填序号)____________
______，其阳极的电极反应式都是____________________________________________，
阴极的电极反应式都是_______________________________________________，
总反应的化学方程式都是_____________________________________________。
(2)阴极、阳极都有气体产生，其中溶液pH变小的是____，pH变大的是______。(填序号)
(3)一个电极析出金属，一个电极逸出气体，且溶液pH明显减小的是____________(填序号)，其总反应的化学方程式是____________________________________________。
答案 (1)①②⑤ 4OH－―→2H2O＋O2↑＋4e－
4H＋＋4e－―→2H2↑ 2H2O2H2↑＋O2↑
(2)① ⑤
(3)④ 2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑
18．(8分)已知下列两个热化学方程式：
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)
ΔH＝－2 220 kJ·mol－1
根据上面两个热化学方程式，试回答下列问题：
(1)1 mol H2和2 mol C3H8组成的混合气体完全燃烧释放的热量为__________。
(2)现有H2和C3H8的混合气体共5 mol，完全燃烧时放热3 847 kJ，则在混合气体中H2和C3H8的体积比是____________。
(3)已知：H2O(l)===H2O(g) ΔH＝44.0 kJ· mol－1，试写出丙烷燃烧生成CO2和气态水的热化学方程式___________________________________________________________。
答案 (1)4 725.8 kJ (2)3∶1
(3)C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(g)
ΔH＝－2 044.0 kJ·mol－1
解析 (1)1 mol H2和2 mol C3H8组成的混合气体完全燃烧释放的热量为285.8 kJ·mol－1×1 mol＋2 220 kJ·mol－1×2 mol＝4 725.8 kJ。(2)设混合气体中H2的物质的量为x，则C3H8的物质的量为5 mol－x，所以：285.8 kJ·mol－1×x＋(5 mol－x)×2 220 kJ·mol－1＝3 847 kJ，解方程得x＝3.75 mol，则5 mol－x＝1.25 mol，故V(H2)∶V(C3H8)＝3.75 mol∶1.25 mol＝3∶1。
19．(10分)下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100 g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100 g 10.00%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。
(1)接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4质量分数为10.47%，乙中c电极质量增加。据此回答问题：
①电源的N端为________极；
②电极b上发生的电极反应为__________________________________________；
③电极b上生成的气体在标准状况下的体积为________L；
④电极c的质量变化是__________g；
⑤电解前后各溶液的pH是否发生变化：
甲溶液________________；乙溶液________________；
丙溶液________________；
(2)如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？
答案 (1)①正 ②4OH－―→2H2O ＋ O2↑＋4e－
③2.8 ④16 ⑤pH增大 pH减小 pH不变
(2)能继续进行，因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液，反应也就变为水的电解反应。
解析 (1)①乙中c电极质量增加，则c处发生的反应为Cu2＋＋2e－―→Cu，即c处为阴极，由此可推出b为阳极，a为阴极，M为负极，N为正极。丙中电解液为K2SO4溶液，相当于电解水，设电解水的质量为x。由电解前后溶质质量相等有，100 g×10%＝(100 g－x)×
10.47%，得x＝4.5 g，故电解的水为0.25 mol。由方程式2H2O2H2↑＋O2↑可知，电解2 mol H2O，转移4 mol电子，所以整个反应中转移了0.5 mol电子，而整个电路是串联的，故每个烧杯中的电极上转移的电子数是相等的。②甲中为NaOH溶液，相当于电解水，阳极b处为阴离子OH－放电，即4OH－―→2H2O＋O2↑＋4e－。③转移0.5 mol电子，则生成O2为
mol＝0.125 mol，标况下的体积为0.125 mol×22.4 L·mol－1＝2.8 L。④Cu2＋＋2e－―→Cu，转移0.5 mol电子，则生成的m(Cu)＝0.5/2 mol×64 g·mol－1＝16 g。⑤甲中相当于电解水，故NaOH的浓度增大，pH变大。乙中阴极为Cu2＋放电，阳极为OH－放电，所以H＋增多，故pH减小。丙中为电解水，对于K2SO4而言，其pH几乎不变。(2)铜全部析出，可以继续电解H2SO4溶液，有电解液即可电解。
20．(8分)从H＋、K＋、Cu2＋、Cl－、OH－、SO等离子中，选择适当的离子组成符合下列情况的电解质进行电解(各离子只能使用一次)。
(1)以碳棒为电极进行电解，电解质的含量减少，水量保持不变，两极都有气体生成，气体体积相同，则该电解质的化学式为____________，电解的电极反应式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
电解的总方程式是____________________________________________________。
(2)以铂丝为电极进行电解，水量减少，电解质的含量保持不变，两极都有气体生成，气体体积比为2∶1，则该电解质的化学式为__________，电极反应式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)用惰性电极进行电解，原来电解质的含量减少，水的含量也减少，溶液pH下降，则电解质的化学式为______________________________________________________，
电解的总方程式是___________________________________________________。
答案 (1)HCl 阳极：2Cl－―→Cl2↑＋2e－；
阴极：2H＋＋2e－―→H2↑
2HClH2↑＋Cl2↑
(2)KOH 阳极：4OH－―→2H2O＋O2↑＋4e－；
阴极：4H＋＋4e－―→2H2↑
(3)CuSO4 2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑
解析 根据电解池的放电顺序来判断。
21．(12分)请从图中选用必要的装置进行电解饱和食盐水的实验，要求测定产生的氢气的体积(大于25 mL)，并检验氯气的氧化性。
A极发生的电极反应式是_______________________________________________；
B极发生的电极反应式是_____________________________________________。
(2)电源、电流表与A、B两极的正确连接顺序为
L→（ ）→（ ）→（ ）→（ ）→M
(3)设计检测上述气体实验装置时，各接口的正确连接顺序为____接____、____接A，B接____、____接____。
(4)实验中，在盛有KI-淀粉溶液的容器中发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________。
答案 (1)2H＋＋2e－―→H2↑
2Cl－―→Cl2↑＋2e－
(2)A B J K (3)H F G D E C
(4)Cl2＋2I－===2Cl－＋I2
解析 对于解答实验题，首先要明确实验的目的是什么，然后围绕实验目的去设计实验步骤，连接实验仪器，回答实验问题。同时还要提高观察能力，若观察不仔细，会造成实验失败。本题融电解、实验、计算于一体。
(1)要达到电解食盐水的目的，则电解池中铁棒必须连接电源的负极而作阴极，碳棒则连接电源的正极而作阳极，反之，铁作阳极则Fe2＋进入溶液，无法实现电解食盐水的目的。
(2)电源负极接电解池的铁棒，碳棒接电流计“－”端，“＋”端接电源正极。
(3)电解池左边A导管口产生H2，右边B导管口产生Cl2，以电解池为中心，则有：H←F、G←A、B→D、E→C，相应装置的作用：
(4)Cl2＋2I－===2Cl－＋I2。
22．(6分)(1)将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。
锌片上发生的电极反应： _______________________________________________；
银片上发生的电极反应： _______________________________________________。
(2)若该电池中两电极的总质量为60 g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47 g，试计算：
①产生氢气的体积(标准状况)；
②通过导线的电量。(已知NA＝6.02×1023 mol－1，电子电量为1.60×10－19C)
答案 (1)Zn―→Zn2＋＋2e－ 2H＋＋2e－―→H2↑
(2)①4.48 L ②3.85×104 C
解析 (1)根据金属活动性分析得出锌片为负极，银片为正极，相应电极反应式为Zn―→Zn2＋＋2e－；2H＋ ＋2e－―→H2↑。
(2)①锌片与银片总质量减轻，是因锌片与酸反应：
Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑～转移2e－
65 g 22.4 L 2×6.02×1023
60 g－47 g V(H2) Q/1.60×10－19
得V(H2)＝4.48 L；Q＝3.85×104 C。
