整理与提升
一、体系构建
(一)化学能与热能的转化
化学反应的热效应
(二)化学能与电能的转化
1．电池
2.电解
3. 金属的腐蚀与防护
二、真题导向
考向一 反应热的计算
1．[2023·河北，11(1)①]已知：1 mol物质中的化学键断裂时所需能量如下表。
物质 N2(g) O2(g) NO(g)
能量/kJ 945 498 631
假设体系中只存在如下两个反应：
ⅰ：N2(g)＋O2(g) 2NO(g) K1 ΔH1
ⅱ：2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g) K2 ΔH2＝－114 kJ·mol－1
ΔH1＝________ kJ·mol－1。
2．(2022·浙江6月选考，18)标准状态下，下列物质气态时的相对能量如下表：
物质(g) O H HO HOO H2 O2 H2O2 H2O
能量/(kJ·mol－1) 249 218 39 10 0 0 －136 －242
可根据HO(g)＋HO(g)===H2O2(g)计算出H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol－1。下列说法不正确的是( )
A．H2的键能为436 kJ·mol－1
B．O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍
C．解离氧氧单键所需能量：HOOD．H2O(g)＋O(g)===H2O2(g) ΔH＝－143 kJ·mol－1
3．[2023·全国乙卷，28(2)改编]硫酸亚铁在工农业生产中有许多用途，如可用作农药防治小麦黑穗病，制造磁性氧化铁、铁催化剂等。
已知下列热化学方程式：
FeSO4·7H2O(s)===FeSO4(s)＋7H2O(g) ΔH1＝a kJ·mol－1
FeSO4·4H2O(s)===FeSO4(s)＋4H2O(g) ΔH2＝b kJ·mol－1
FeSO4·H2O(s)===FeSO4(s)＋H2O(g) ΔH3＝c kJ·mol－1
则FeSO4·7H2O(s)＋FeSO4·H2O(s)===2(FeSO4·4H2O)(s)的ΔH＝________kJ·mol－1。
4．[2022·湖北，19(1)]自发热材料在生活中的应用日益广泛。已知：
①CaO(s)＋H2O(l) Ca(OH)2(s) ΔH1＝－65.17 kJ·mol－1
②Ca(OH)2(s) Ca2＋(aq)＋2OH－(aq) ΔH2＝－16.73 kJ·mol－1
③Al(s)＋OH－(aq)＋3H2O(l) [Al(OH)4]－(aq)＋H2(g) ΔH3＝－415.0 kJ·mol－1
则CaO(s)＋2Al(s)＋7H2O(l)===Ca2＋(aq)＋2[Al(OH)4]－(aq)＋3H2(g)的ΔH4＝_____kJ·mol－1。
考向二 新型化学电源
5.(2023·海南，8)利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是( )
A．b电极为电池正极
B．电池工作时，海水中的Na＋向a电极移动
C．电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性
D．每消耗1 kg Al，电池最多向外提供37 mol电子的电量
6．(2023·新课标卷，10)一种以V2O5和Zn为电极、Zn(CF3SO3)2水溶液为电解质的电池，其示意图如下所示。放电时，Zn2＋可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O。下列说法错误的是( )
A．放电时V2O5为正极
B．放电时Zn2＋由负极向正极迁移
C．充电总反应：xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O
D．充电阳极反应：ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2＋＋V2O5＋nH2O
考向三 电解原理的应用
7．(2023·全国甲卷，12)用可再生能源电还原CO2时，采用高浓度的K＋抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如图所示。下列说法正确的是( )
A．析氢反应发生在IrOx-Ti电极上
B．Cl－从Cu电极迁移到IrOx-Ti电极
C．阴极发生的反应有：2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O
D．每转移1 mol电子，阳极生成11.2 L气体(标准状况)
8．(2023·广东，16)用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(下图)，可实现大电流催化电解KNO3溶液制氨。工作时，H2O在双极膜界面处被催化解离成H＋和OH－，有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是( )
A．电解总反应：KNO3＋3H2O===NH3·H2O＋2O2↑＋KOH
B．每生成1 mol NH3·H2O，双极膜处有9 mol的H2O解离
C．电解过程中，阳极室中KOH的物质的量不因反应而改变
D．相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率
整理与提升
二、
1．＋181
2．C
3．(a＋c－2b)
4．－911.9
5．A 6.C 7.C 8.B(共35张PPT)
整理与提升
第1章
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内容索引
一、体系构建
二、真题导向
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一
体系构建
(一)化学能与热能的转化
一
体系构建
化学反应的热效应
热化学方程式
意义：表明物质的变化和焓变
书写：方法及注意事项
描述
反应热：Q
焓变：ΔH
ΔH＝H(反应产物)－H(反应物)
盖斯定律
键能
化学反应的热效应
分类
放热反应：ΔH＜0
吸热反应：ΔH＞0
测量
原理：Q＝－C(T2－T1)
装置：量热计
(二)化学能与电能的转化
1.电池
本质：自发进行的氧化还原反应
工作原理：
装置：电池
形成条件
电极反应和总反应的书写
1.电池
化学电源
一次电池
二次电池
燃料电池
2.电解
概念：将直流电通过熔融电解质或电解质溶液，在两个电极上
分别发生氧化反应及还原反应的过程
电解池
能量变化：电能转化为化学能
装置构成：直流电源、固体电极材料以及电解质溶液
或熔融电解质
反应原理：
2.电解
应用
氯碱工业：2NaCl＋2H2O 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
电镀：①镀件作阴极；②镀层金属作阳极；③电镀液中
含有镀层金属离子
电解精炼铜：①纯铜作阴极；②粗铜作阳极；③电解液
中含有Cu2＋
3.金属的腐蚀与防护
金属腐蚀
化学腐蚀
电化学腐蚀
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
金属防护
电化学防护
牺牲阳极保护法
外加电流阴极保护法
改变金属的内部结构或覆盖保护层等
返回
真题导向
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二
考向一 反应热的计算
1.[2023·河北，11(1)①]已知：1 mol物质中的化学键断裂时所需能量如下表。
二
真题导向
物质 N2(g) O2(g) NO(g)
能量/kJ 945 498 631
假设体系中只存在如下两个反应：
ⅰ：N2(g)＋O2(g) 2NO(g) K1 ΔH1
ⅱ：2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g) K2 ΔH2＝－114 kJ·mol－1
ΔH1＝_______ kJ·mol－1。
＋181
ΔH1＝反应物总键能－反应产物总键能＝(945 kJ·mol－1＋498 kJ·mol－1)－2×631 kJ·mol－1＝＋181 kJ·mol－1。
2.(2022·浙江6月选考，18)标准状态下，下列物质气态时的相对能量如下表：
物质(g) O H HO HOO H2 O2 H2O2 H2O
能量/(kJ·mol－1) 249 218 39 10 0 0 －136 －242
物质(g) O H HO HOO H2 O2 H2O2 H2O
能量/(kJ·mol－1) 249 218 39 10 0 0 －136 －242
可根据HO(g)＋HO(g)===H2O2(g)计算出H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol－1。下列说法不正确的是
A.H2的键能为436 kJ·mol－1
B.O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍
C.解离氧氧单键所需能量：HOOD.H2O(g)＋O(g)===H2O2(g) ΔH＝－143 kJ·mol－1
√
物质(g) O H HO HOO H2 O2 H2O2 H2O
能量/(kJ·mol－1) 249 218 39 10 0 0 －136 －242
根据表格中的数据可知，H2的键能为218 kJ·mol－1×2＝436 kJ·mol－1，A正确；
由表格中的数据可知O2的键能为249 kJ·mol－1×2＝498 kJ·mol－1，由题中信息可知H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol－1，则O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍，B正确；
物质(g) O H HO HOO H2 O2 H2O2 H2O
能量/(kJ·mol－1) 249 218 39 10 0 0 －136 －242
由表格中的数据可知HOO===HO＋O，解离其中氧氧单键需要的能量为249 kJ·mol－1＋39 kJ·mol－1－10 kJ·mol－1＝278 kJ·mol－1，H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol－1，C错误；
由表中的数据可知H2O(g)＋O(g)===H2O2(g)的ΔH＝－136 kJ·mol－1－(－242 kJ·mol－1)－249 kJ·mol－1＝－143 kJ·mol－1，D正确。
3.[2023·全国乙卷，28(2)改编]硫酸亚铁在工农业生产中有许多用途，如可用作农药防治小麦黑穗病，制造磁性氧化铁、铁催化剂等。
已知下列热化学方程式：
FeSO4·7H2O(s)===FeSO4(s)＋7H2O(g) ΔH1＝a kJ·mol－1
FeSO4·4H2O(s)===FeSO4(s)＋4H2O(g) ΔH2＝b kJ·mol－1
FeSO4·H2O(s)===FeSO4(s)＋H2O(g) ΔH3＝c kJ·mol－1
则FeSO4·7H2O(s)＋FeSO4·H2O(s)===2(FeSO4·4H2O)(s)的ΔH＝
___________kJ·mol－1。
(a＋c－2b)
4.[2022·湖北，19(1)]自发热材料在生活中的应用日益广泛。已知：
①CaO(s)＋H2O(l) Ca(OH)2(s) ΔH1＝－65.17 kJ·mol－1
②Ca(OH)2(s) Ca2＋(aq)＋2OH－(aq) ΔH2＝－16.73 kJ·mol－1
③Al(s)＋OH－(aq)＋3H2O(l) [Al(OH)4]－(aq)＋ H2(g)
ΔH3＝－415.0 kJ·mol－1
则CaO(s)＋2Al(s)＋7H2O(l)===Ca2＋(aq)＋2[Al(OH)4]－(aq)＋3H2(g)的ΔH4＝________kJ·mol－1。
－911.9
根据盖斯定律，①＋②＋2×③可得反应CaO(s)＋2Al(s)＋7H2O(l)===
Ca2＋(aq)＋2[Al(OH)4]－(aq)＋3H2(g)，则ΔH4＝ΔH1＋ΔH2＋2ΔH3＝(－65.17 kJ·mol－1)＋(－16.73 kJ·mol－1)＋2×(－415.0 kJ·mol－1)＝－911.9 kJ·mol－1。
考向二 新型化学电源
5.(2023·海南，8)利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是
A.b电极为电池正极
B.电池工作时，海水中的Na＋向a电极移动
C.电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性
D.每消耗1 kg Al，电池最多向外提供37 mol电子的电量
√
分析可知，b电极为电池正极，A正确；
电池工作时，阳离子向正极移动，故海水中的Na＋向b电极移动，B错误；
电池工作时，a电极反应为铝失去电子生成铝离子：
Al－3e－===Al3＋，铝离子水解使紧邻a电极区域的海水呈酸性，C错误；
6.(2023·新课标卷，10)一种以V2O5和Zn为电极、Zn(CF3SO3)2水溶液为电解质的电池，其示意图如下所示。放电时，Zn2＋可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O。下列说法错误的是
A.放电时V2O5为正极
B.放电时Zn2＋由负极向正极迁移
C.充电总反应：xZn＋V2O5＋nH2O
===ZnxV2O5·nH2O
D.充电阳极反应：ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2＋＋V2O5＋nH2O
√
放电时，Zn2＋可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O，V2O5发生了还原反应，则放电时V2O5为正极，A正确；
Zn为负极，放电时Zn失去电子变为Zn2＋，阳离子向正极迁移，则放电时Zn2＋由负极向正极迁移，B正确；
充电时阳极上ZnxV2O5·nH2O被氧化为V2O5，则阳极的电极反应为ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2＋＋V2O5＋nH2O，D正确。
考向三 电解原理的应用
7.(2023·全国甲卷，12)用可再生能源电还原CO2时，采用高浓度的K＋抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如图所示。下列说法正确的是
A.析氢反应发生在IrOx-Ti电极上
B.Cl－从Cu电极迁移到IrOx-Ti电极
C.阴极发生的反应有：2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O
D.每转移1 mol电子，阳极生成11.2 L气体(标准状况)
√
析氢反应为还原反应，应在阴极发生，即在铜电极上发生，故A错误；
离子交换膜为质子交换膜，只允许氢离子通过，Cl－不能通过，故B错误；
铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式有2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O，故C正确；
水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O－4e—===O2↑＋4H＋，每转移1 mol电子，生成0.25 mol O2，在标况下体积为5.6 L，故D错误。
8.(2023·广东，16)用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(下图)，可实现大电流催化电解KNO3溶液制氨。工作时，H2O在双极膜界面处被催化解离成H＋和OH－，有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是
A.电解总反应：KNO3＋3H2O===NH3·H2O＋2O2↑＋KOH
B.每生成1 mol NH3·H2O，双极膜处有9 mol的H2O解离
C.电解过程中，阳极室中KOH的物质的量不因反应而改变
D.相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率
√
由大电流催化电解KNO3溶液制氨可知，在电极a处KNO3放电生成NH3，发生还原反应，故电极a为阴极，电极反应式为 ＋8e－＋7H2O===NH3·H2O＋
9OH－，电极b为阳极，电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，电解总反应为KNO3＋3H2O===NH3·H2O＋2O2↑＋KOH，故A正确；
每生成1 mol NH3·H2O，阴极得8 mol e－，同时双极膜处有8 mol H＋进入阴极室，即有8 mol的H2O解离，故B错误；
电解过程中，阳极室每消耗4 mol OH－，同时有4 mol OH－通过双极膜进入阳极室，KOH的物质的量不因反应而改变，故C正确；
相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构具有更大的膜面积，有利于H2O被催化解离成H＋和OH－，可提高氨生成速率，故D正确。
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