微主题4　反应热　电化学 课件(共75张PPT) 2025届高考化学二轮复习

(共75张PPT)
主题3
反应原理与规律
微主题4　反应热　电化学
内容索引
核心串讲
体系建构
名卷优选
基础回归
检测反馈
基 础 回 归
1 SiHCl3(g)＋H2(g)===Si(s)＋3HCl(g)　ΔH
从反应前后总能量变化角度：ΔH＝____________________________ _______________________________；从键能的角度(E表示键能)：ΔH＝_____________________________________________________________。
2 CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)能在一定条件下自发进行的原因是________________。
Si(s)和HCl(g)的总能量－
SiHCl3(g)和H2(g)的总能量
3E(Si—Cl)＋E(Si—H)＋E(H—H)－2E(Si—Si) －3E(H—Cl)
反应ΔH<0
3 已知：①2NO2(g)＋H2O(l)===HNO3(aq)＋HNO2(aq)　ΔH1＝ －116.1 kJ/mol
②3HNO2(aq)===HNO3(aq)＋2NO(g)＋H2O(l)　ΔH2＝＋75.9 kJ/mol
反应3NO2(g)＋H2O(l)===2HNO3(aq)＋NO(g)的ΔH＝____________ kJ/mol。
－136.2
4 如图为某微生物燃料电池净化水的原理。下列说法正确的是(　 　)
A. N极为负极，发生氧化反应
B. 电池工作时，N极附近溶液pH减小
C. M极发生的电极反应为(C6H10O5)n－24ne－＋7nH2O===6nCO2↑＋24nH＋
C
5 电解饱和食盐水(氯碱工业)。
阳极：_________________________________，
阴极：________________________________________。
阳离子交换膜的作用：__________________；__________________ ___________________；__________________________________。
2Cl－－2e－===Cl2↑
2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
分离氯气和氢气
防止OH－迁移，避
免氯气与碱反应
允许Na＋迁移，获得NaOH溶液
体 系 建 构
名 卷 优 选
考向1　化学反应与能量小综合
1 下列说法正确的是_____(填序号)。
①[2023江苏卷改编]金属硫化物(MxSy)催化反应CH4(g)＋2H2S(g) ===CS2(g)＋4H2(g)，该反应的ΔS<0
③
⑤[2024江苏卷改编]SO2与O2反应生成SO3，催化剂V2O5能减小该反应的焓变
⑥[2023江苏卷改编]H2O(g)与足量C(s)反应生成1 mol H2 (g)和1 mol CO(g)吸收131.3 kJ的热量。则有C(s)＋H2O(g)===H2 (g)＋CO(g)　ΔH＝－131.3 kJ/mol
⑦[2022江苏卷改编]甲烷具有较大的燃烧热(890.3 kJ/mol)，则甲烷的燃烧：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－890.3 kJ/mol
考向2　盖斯定律的应用
2 [2023江苏卷改编] 二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应如下：
反应Ⅰ：CO2(g)＋4H2 (g)===CH4 (g)＋2H2O(g)　
ΔH＝－164.7 kJ/mol
反应Ⅱ：CO2(g)＋H2 (g)===CO(g)＋H2O (g)
ΔH＝＋41.2 kJ/mol
问题1：
反应Ⅲ：2CO2(g)＋2H2(g)===2CO(g)＋2H2O(g)
ΔH＝______________kJ/mol
＋82.4
反应Ⅳ：2CO(g)＋2H2O(g)===2CO2(g)＋2H2(g)
ΔH＝___________kJ/mol
反应Ⅴ：2CO(g)＋2H2(g)===CO2(g)＋CH4(g)
ΔH＝___________kJ/mol
问题2：
根据反应Ⅰ、Ⅱ与反应Ⅴ的关系，找准反应物和生成物，注意计量数；把反应Ⅴ没有出现的物质计量数对应约掉。反应Ⅴ＝___________ ___________或反应Ⅰ＋反应Ⅳ。ΔH计算同化学方程式。
－82.4
－247.1
反应Ⅰ－反
应Ⅱ×2
3 [2021江苏卷]CH4与CO2重整的主要反应的热化学方程式如下：
反应Ⅰ：CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)　ΔH＝＋246.5 kJ/mol
反应Ⅱ：H2(g)＋CO2(g)===CO(g)＋H2O(g)
ΔH＝＋41.2 kJ/mol
反应Ⅲ：2CO(g)===CO2(g)＋C(s)
ΔH＝－172.5 kJ/mol
在CH4与CO2重整体系中通入适量H2O(g)，可减少C(s)的生成，反应3CH4(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)===4CO(g)＋8H2(g)的ΔH＝_____________。
＋657.1 kJ/mol
【解析】 依据盖斯定律可知，Ⅰ×3－Ⅱ×2即得到反应：3CH4(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)===4CO(g)＋8H2(g)　ΔH＝＋657.1 kJ/mol。
考向3　原电池的工作原理及应用
4 [2024江苏卷] 碱性锌锰电池的总反应为Zn＋2MnO2＋H2O=== ZnO＋2MnOOH，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是(　 　)
A. 电池工作时，MnO2发生氧化反应
B. 电池工作时，OH－通过隔膜向正极移动
C. 环境温度过低，不利于电池放电
D. 反应中每生成1 mol MnOOH，转移电子数
为2×6.02×1023
C
【解析】 电池工作时，MnO2为正极，得到电子，发生还原反应，A错误；电池工作时，OH－通过隔膜向负极移动，B错误；环境温度过低，化学反应速率下降，不利于电池放电，C正确；由电极反应式MnO2＋e－＋H2O===MnOOH＋OH－可知，反应中每生成1 mol MnOOH，转移电子数为6.02×1023，D错误。
【解析】 不直接接触的转化应该考虑形成原电池，该题中存在铁和银两个电极，有盐酸作为电解质，故可以形成Fe-Ag原电池，正极AgCl得到电子生成Ag，电极反应式为AgCl＋e－===Ag＋Cl－。
5 [2024江苏卷]在AgCl沉淀中埋入铁圈并压实，加入足量0.5 mol/L盐酸后静置，充分反应得到Ag。不与铁圈直接接触的AgCl也能转化为Ag的原因是___________________________________________________ _______________________________________________________。
铁还原AgCl为Ag，形成Fe-Ag原电池，不与铁圈直接接触的AgCl在正极Ag表面得到电子被还原为Ag
【解析】 ①阳极失去电子，电解水时，在阳极得到氧气，错误；②可逆电池放电时，反应物在正极得到电子，题给电极反应式为负极反应式，错误。
考向4　电解池的工作原理及应用
6 下列说法不正确的是__________(填序号)。
①[2023江苏卷改编]电解水制氢的阳极反应：2H2O－2e－===H2↑＋2OH－
①②
7 [2023江苏卷]空气中CO2含量的控制和CO2资源利用具有重要意义。催化电解吸收CO2的KOH溶液可将CO2转化为有机物。在相同条件下，恒定通过电解池的电量，电解得到的部分还原产物的法拉第效率(FE%)随电解电压的变化如图所示。
其中，QX＝nF，n表示电解生成还原产物X所转移电子的物质的量，F表示法拉第常数。
(1) 当电解电压为U1 V时，电解过程中含碳还原产物的FE%为0，阴极主要还原产物为________(填化学式)。
H2
8 [2022江苏卷]氢气是一种清洁能源，绿色环保制氢技术研究具有重要意义。“CuCl－H2O热电循环制氢”经过溶解、电解、热水解和热分解4个步骤，其过程如图所示。
考向1　化学反应与能量小综合
1 下列说法正确的是________(填序号)。
③④
2 [2024盐城、南京期末] 氨的饱和食盐水捕获CO2是CO2利用的方法之一，反应原理如下：NaCl(aq)＋NH3(g)＋CO2(g)＋H2O(l)=== NaHCO3(s)＋NH4Cl(aq)。该反应常温下能自发进行的原因是__________ _________。
反应ΔH
＜0
考向2　盖斯定律的应用
3 (1) [2024苏州期初]CO2催化加氢制CH4是CO2的有机资源转化途径之一。
反应Ⅰ：CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)　
ΔH1＝－164.7 kJ/mol
反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)
ΔH2＝＋41.2 kJ/mol
反应Ⅲ：2CO(g)＋2H2(g)===CO2(g)＋CH4(g)
ΔH＝__________kJ/mol
－247.1
(2) [2024南京学情调研]“碳达峰、碳中和”是我国社会发展重大战略之一。CH4与CO2经催化重整可制得CO和H2，相关反应如下：
主反应：
CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)　ΔH
副反应：
Ⅰ. H2(g)＋CO2(g)===H2O(g)＋CO(g)　ΔH1
Ⅱ. 2CO(g)===CO2(g)＋C(s)　ΔH2
Ⅲ. CH4(g)===C(s)＋2H2(g)　ΔH3
Ⅳ. CO(g)＋H2(g)===C(s)＋H2O(g)　ΔH4
其中，副反应Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ形成的积碳易导致催化剂活性降低。
主反应的ΔH＝______________________________。
ΔH3－ΔH2或ΔH1＋ΔH3－ΔH4
【解析】 (1) 依据盖斯定律，反应Ⅰ—反应Ⅱ×2得ΔH＝(－164.7－41.2×2)kJ/mol＝－247.1 kJ/mol。
考向3　原电池的工作原理及应用
4 [2024苏州期初]氨硼烷－H2O2燃料电
池装置如图所示，该电池在常温下即可工作，
总反应为NH3·BH3＋3H2O2===NH4BO2＋
4H2O。下列说法不正确的是(　 　)
B
【解析】 NH3·BH3中N原子上的H原子能与H2O中O原子形成氢键，H2O中的H原子能与NH3·BH3中的N原子形成氢键，两者作用力增大，故NH3·BH3易溶于水，A正确；a电极为负极，应失去电子，B错误；b电极的电极反应式为H2O2＋2e－＋2H＋===2H2O,1 mol H2O2参与反应时转移2 mol e－，C正确；H2SO4为强电解质，可以增强溶液的导电性，D正确。
【解析】 用“铁粉还原法”处理废水中的Cr(Ⅵ)时，加入Cu2＋后，Fe将Cu2＋还原生成Cu，Fe、Cu可构成原电池，随着Cu2＋浓度由0升高至15 mg/L，废水中形成很多微小的原电池，加快了Fe2＋的生成速率，使Cr(Ⅵ)的去除率增大。
5 [2024南京二模]为探究铜离子浓度对Cr(Ⅵ)去除率的影响，向 1 000 mL某浓度酸性废水中加入2.0 g铁粉，随着Cu2＋浓度由0升高至15 mg/L，测得废水中Cr(Ⅵ)的去除率增大，其可能原因为______________ _____________________________________________________________。
铁粉置换出铜形成Fe-Cu原电池，增大了c(Fe2＋)，Cr(Ⅵ)去除率增大
考向4　电解池的工作原理及应用
6 [2024南京学情调研]锂－硫电池因成本低、比能量高被寄予厚望。一种锂－硫电池的结构如图所示，硫电极采用柔性聚丙烯－石墨烯－硫复合材料。工作时，在硫电极发生反应：
D
7 (1) [2024南通、泰州等八市三模]钴酸锂电池
放电时示意图如图所示。放电时，Li＋从LixC6中脱
嵌。请写出放电至完全时Li1－xCoO2电极的电极反
应式：_____________________________________。
Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2
(3) [2024无锡期终调研]FeCO3晶体细微多孔，能集纳和释放Li＋，可作为Li＋电池的负极材料。以金属锂片作为阳极，将FeCO3和活化剂混合压制成阴极，以LiPF6/(EC＋DMC)为电解液进行充、放电测试。放电时，FeCO3电极的电极反应式为________________。
Li－e－===Li＋
8 [2024苏州期初]电催化还原法是CO2的有
机资源化的研究热点。控制其他条件相同，将
一定量的CO2通入盛有酸性溶液的电催化装置
中，CO2可转化为有机物，阴极所得产物及其
物质的量与电压的关系如图。
(1) 电解电压为U1 V时，电解时转移电子的
物质的量为___________。
(2) 电解电压为U2 V时，阴极由CO2生成甲醇的电极反应式为_____________________________________。
(3) 在实际生产中发现当pH过低时，有机物产率降低，可能的原因是_____________________________________________________________ _________________________________________。
2.8 mol
CO2＋6e－＋6H＋===CH3OH＋H2O
pH过低，c(H＋)增大，H＋在阴极表面得电子生成H2增多，CO2被还原为有机物的比例减小，有机物产率降低
【解析】 (1) 电解电压为U1 V时，生成物为0.2 mol C2H5OH和0.2 mol H2，CO2转化为C2H5OH，C元素的化合价由＋4降为－2，生成1 mol C2H5OH时转移12 mol e－，H＋生成H2，H元素的化合价由＋1降为0，生成1 mol H2时，转移2 mol e－，一共转移的电子的物质的量＝0.2 mol×12＋0.2 mol×2＝2.8 mol。(2) CO2转化为CH3OH，C元素的化合价由＋4降为－2，变化6,1 mol CO2得到 6 mol e－生成1 mol CH3OH，由电荷守恒知，需要补6 mol H＋，由H、O守恒知，生成1 mol H2O。(3) 酸性较强时，阴极处主要为H＋得电子生成H2，CO2得电子生成有机物的比例减小，生成有机物的产率降低。
核 心 串 讲
核心1　反应热　热化学方程式
1 焓变ΔH的计算
ΔH与反应前后物质的能量 放热反应
吸热反应
ΔH＝______________________________
ΔH与键能 ΔH＝______________________________
生成物总能量－反应物总能量
反应物总键能－生成物总键能
ΔH与活化能 ΔH＝正反应活化能－逆反应活化能
ΔH与盖斯定律
ΔH＝________________
ΔH1＋ΔH2＋ΔH3
说明　1 mol常见物质中含有的σ键的物质的量。
晶体硅：Si—Si_______________　SiO2：Si—O_______________
石墨：C—C__________________ 金刚石：C—C______________
白磷(P4 )：P—P________________
2 mol
4 mol
1.5 mol
2 mol
6 mol
则ΔH1______ΔH2。
S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH3
S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH4
则ΔH3______ΔH4。
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH5
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH6
则ΔH5______ΔH6。
＜
＞
＞
3 根据盖斯定律计算ΔH的步骤和方法
核心2　原电池原理与应用
1 原电池工作原理——以Cu-Zn原电池为例
2 燃料电池电极反应式的书写(以CH3OH燃料电池为例，体会不同介质对电极反应的影响)
CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
CH3OH－6e－＋3O2－===CO2↑＋2H2O
O2＋4e－===2O2－
3 锂离子电池充、放电分析
正极材料：LiMO2(M：Co、Ni、Mn等)、LiM2O4(M：Co、Ni、Mn等)、LiMPO4(M：Fe等)
负极材料：石墨(能吸附锂原子)
LixCn－xe－===xLi＋＋nC
Li1－xMO2＋xLi＋＋xe－===LiMO2
4★ 新型化学电源电极反应式的书写
核心3　电解原理与应用
1 电解池模型——以惰性电极电解CuCl2溶液为例
2★ 电解池电极反应式的书写
(1) 提取“信息”书写电极反应式
2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋
2H＋＋2e－===H2↑
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
将一定浓度的磷酸二氢铵(NH4H2PO4)、氯化锂混合液作为电解液，以铁棒作阳极，石墨作阴极，电解析出LiFePO4沉淀 阳极 ________________________________________________
阴极 _________________________________
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
阳极 __________________________________
阴极 __________________________________
2I－－2e－===I2
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
②可用氨水作为吸收液吸收工业废气中的SO2，当吸收液失去吸收能力时，可通过电解法使吸收液再生而循环利用(电极均为石墨电极)，并生成化工原料硫酸。其工作示意图如下：
阳极 (主反应) ______________________________
阴极 ______________________________
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
3 电解原理的应用
(1) 电解饱和食盐水(氯碱工业)
阳极反应式：__________________________________
阴极反应式：____________________________________________
总化学方程式：_______________________________________
2Cl－－2e－===Cl2↑
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
(2) 电解精炼铜
电极材料：粗铜作________；纯铜作________。
电解质溶液：______________________。
阳极反应式：Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、
Ni－2e－===Ni2＋、Cu－2e－===Cu2＋
阴极反应式：______________________
阳极泥的形成：在电解过程中，活动性位于铜之后的银、金等杂质，难以在阳极失去电子变成阳离子而溶解，它们以金属单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥。
阳极
阴极
含Cu2＋的盐溶液
Cu2＋＋2e－===Cu
(3) 电镀
如图为金属表面镀银的工作示意图。
镀件作阴极，镀层金属银作_______。电解质溶液是____________。
阳极反应式：______________________；
阴极反应式：______________________。
特点：阳极溶解，阴极沉积，电镀液的浓度________(填“变大”“变小”或“不变”)。
阳极
AgNO3溶液
Ag－e－===Ag＋
Ag＋＋e－===Ag
不变
4 金属的电化学防护
牺牲阳极法(原电池原理)：被保护金属作________，比被保护的金属活泼的金属作________。
外加电流法(电解原理)：被保护的金属作________，惰性电极作________。
正极
负极
阴极
阳极
核心4　离子交换膜
1 离子交换膜的作用
(1) 可平衡左、右两侧电荷，得到稳定电
流
(2)能将两极区隔离，阻止两极区产生的
物质接触，防止发生化学反应
阳离子交换膜只允许Na＋通过，阻止阴离子(Cl－)和气体(Cl2)通过。这样既防止了两极产生的H2和Cl2混合爆炸，又避免了Cl2和阴极产生的NaOH反应生成NaClO而影响烧碱的质量。
(3) 制备某些特定产品
用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如图所示。
2 多膜电解池中电极反应式的书写及分析
双膜三室电解技术处理吸收液(用NaOH溶液吸收烟气中的SO2)
Na2SO3
检 测 反 馈
2
4
1
3
①②
2
4
1
3
2 (1) [2023南通海安期末] 热化学硫碘循环分解水是一种高效、无污染的制氢方法。其反应过程如下：
反应Ⅰ：SO2(g)＋2H2O(l)＋I2(g)===H2SO4(l)＋2HI(g)　
ΔH1＝＋35.9 kJ/mol
反应Ⅱ：2H2SO4(l)===2SO2(g)＋O2(g)＋2H2O(l)
ΔH2
反应Ⅲ：2HI(g)===H2(g)＋I2(g) ΔH3＝＋14.9 kJ/mol
已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ/mol。
则反应Ⅱ的ΔH2＝____________kJ/mol。
＋470
2
4
1
3
【解析】 (1) 由盖斯定律可知，ΔH2＝－ΔH－ΔH1×2－ΔH3×2＝ ＋470 kJ/mol。(2) 由盖斯定律知，ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝＋233.5 kJ/mol。
(2) [2024苏锡常镇一调]采用热分解法脱除沼气中的H2S过程中涉及的主要反应如下：
反应Ⅰ：2H2S(g)===2H2(g)＋S2(g)
ΔH1＝＋169.8 kJ/mol
反应Ⅱ：CH4(g)＋S2(g)===CS2(g)＋2H2(g)
ΔH2＝＋63.7 kJ/mol
反应Ⅲ：2H2S(g)＋CH4(g)===CS2(g)＋4H2(g)　ΔH＝_____________ kJ/mol
＋233.5
2
4
3
1
3 [2024南京、盐城一模]一种以钒基氧化物
(V6O13)为正极材料的水系锌离子电池的工作原理
如图所示。通过使用孔径大小合适且分布均匀的
新型离子交换膜，可提高离子传输通量的均匀性，
从而保持电池的稳定性。下列说法正确的是(　 　)
A. 放电过程中，Zn2＋向Zn极一侧移动
B. 放电过程中，电子由Zn极经电解质溶液向V6O13极移动
C. 充电时，V6O13极与外接直流电源正极相连
D.充电时，阳极发生的电极反应可能为V6O13＋xZn2＋＋2xe－=== ZnxV6O13
C
2
4
3
【解析】 原电池工作时，阳离子移向正极，钒基氧化物(V6O13)为正极，Zn为负极，故放电过程中，Zn2＋透过阳离子交换膜向V6O13极一侧移动，A错误；电子只在外电路中移动，不能经过电解质溶液，B错误；充电时，原电池的正极(V6O13极)与外接电源的正极相连，C正确；充电时，阳极失去电子，发生氧化反应，D错误。
1
2
4
3
1
4 [2023常州期末]近年来，生物电催化技术运用微生物电解池实现了CO2的甲烷化，其工作原理如图所示。
(1) 阴极反应式为_______________________________________。
(2) 如果处理有机物[(CH2O)n]产生标准状况下112 m3的CH4，则理论上导线中通过的电子的物质的量为________________。
CO2＋8H＋＋8e－===CH4＋2H2O
4×104 mol
2
4
3
1
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