高考化学二轮复习专题2化学反应与能量化学反应速率化学平衡微专题4反应热电化学课件

(共102张PPT)
专题二
微专题4　反应热　电化学
化学反应与能量　化学反应速率　化学平衡
命题规律
考向1　焓变(ΔH)与盖斯定律
1．(2025·安徽卷)通过甲酸分解可获得超高纯度的CO。甲酸有两种可能的分解反应：
① HCOOH(g)═══CO(g)＋H2O(g)　ΔH1＝＋26.3 kJ/mol
② HCOOH(g)═══CO2(g)＋H2(g)　ΔH2＝－14.9 kJ/mol
反应CO(g)＋H2O(g)═══CO2(g)＋H2(g)的ΔH＝_________kJ/mol。
【解析】根据盖斯定律，②－①可以得到目标反应，则ΔH＝ΔH2－ΔH1＝
(－14.9－26.3)kJ/mol＝－41.2 kJ/mol。
－41.2
则反应a的ΔH＝_____________________。
ΔH1－ΔH2－ΔH3＋ΔH4
(2)(2022·广东卷)Cr2O3催化丙烷脱氢过程中，部分反应历程如图，X(g)→Y(g)过程的焓变为_____________________(列式表示)。
E1－E2＋ΔH＋E3－E4
考向2　原电池
3．(2025·广东卷)某理论研究认为燃料电池(图b)的电极Ⅰ和Ⅱ上所发生反应的催化机理示意图分别如图a和图c，其中O2获得第一个电子的过程最慢。由此可知，理论上 (　　)
C
A．负极反应的催化剂是ⅰ
B．图a中，ⅰ到ⅱ过程的活
化能一定最低
C．电池工作过程中，负
极室的溶液质量保持不变
D．相同时间内，电极Ⅰ和
电极Ⅱ上的催化循环完成次数相同
【解析】 由图a可知，氧气发生还原反应，作正极，正极反应的催化剂是ⅰ，A错误；图a中，ⅰ到ⅱ过程为O2获得第一个电子的过程，根据题中信息，O2获得第一个电子的过程最慢，则ⅰ到ⅱ过程的活化能一定最高，B错误；氢气发生氧化反应，作负极，电极反应式为H2－2e－═══2H＋，负极每失去1个电子，就会有一个H＋通过质子交换膜进入正极室，故电池工作过程中，负极室的溶液质量保持不变，C正确；由图a、c可知，氧气催化循环一次需要转移4个电子，氢气催化循环一次需要转移2个电子，相同时间内，电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数不相同，D错误。
4．(2023·广东卷)负载有Pt和Ag的活性炭，可选择性去除Cl－实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是 (　　)
A．Ag作原电池正极
B．电子由Ag经活性炭流向Pt
C．Pt表面发生的电极反应：
O2＋2H2O＋4e－═══4OH－
D．每消耗标准状况下11.2 L的O2，最多去除1 mol Cl－
B
【解析】该图为原电池原理，Ag为负极，电极反应式为Ag－e－＋Cl－═══AgCl，O2在Pt电极得电子发生还原反应，Pt为正极，A错误；电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt，B正确；溶液为酸性，故Pt表面发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－═══2H2O，C错误；根据得失电子守恒可得关系式：O2~4e－~4Cl－，故每消耗标准状况下11.2 L(即0.5 mol)的O2，最多去除2 mol Cl－，D错误。
5．(2024·新课标卷)一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO催化消耗血糖发电，从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度下降至标准，电池停止工作(血糖浓度以葡萄糖浓度计)。
电池工作时，下列叙述错误的是 (　　)
A．电池总反应为2C6H12O6＋O2═══2C6H12O7
B．b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用
C．消耗18 mg葡萄糖，理论上a电极有0.4 mmol 电子流入
D．两电极间血液中的Na＋在电场驱动下的迁移方向为b→a
【解析】a极上O2发生还原反应生成OH－，则a极为正极，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O═══4OH－，b极为负极，负极反应式为2CuO＋C6H12O6═══Cu2O＋C6H12O7、Cu2O－2e－＋2OH－═══2CuO＋H2O。每消耗一分子葡萄糖会转移2个电子，18 mg葡萄糖的物质的量为0.1 mmol，转移电子的物质的量为0.2 mmol，理论上a电极流入0.2 mmol电子，C错误。
C
考向3　电解池
6．(2025·福建卷)一种无膜电合成碳酸乙烯酯(C3H4O3)的工作原理如图。下列说法正确的是 (　　)
A．电源a极为负极
B．反应中Br－的物质的量不断减少
C．总反应为C2H4＋CO2＋H2O═══
C3H4O3＋H2
D．“反应Ⅱ”为CO2＋BrCH2CH2OH
═══C3H4O3＋H＋＋Br－
C
【解析】电合成装置左边电极发生氧化反应：2Br－－2e－═══Br2，右边电极发生还原反应：2H2O＋2e－═══H2(g)＋2OH－，则电源a极为正极、电源b极为负极，A错误；该过程总反应为 C2H4＋CO2＋H2O═══C3H4O3＋H2，则反应过程中Br－的物质的量未发生变化，B错误，C正确；“反应Ⅱ”应为碱性介质中进行，故“反应Ⅱ”为CO2＋BrCH2CH2OH＋OH－═══C3H4O3＋H2O＋Br－，D错误。
7．(2025·广东卷节选)某工业冶铁方法的“电解”流程如图a所示，Fe2O3颗粒分散于溶液中，以Fe片、石墨棒为电极，在图b方框中画出电解池示意图并做相应标注。
【答案】
B
9．(2024·广东卷)一种基于氯碱工艺的新型电解池(如图所示)，可用于湿法冶铁的研究。电解过程中，下列说法不正确的是 (　　)
A．阳极反应式：2Cl－－2e－═══Cl2↑
B．阴极区溶液中OH－浓度逐渐升高
C．理论上每消耗1 mol Fe2O3，阳极室
溶液减少213 g
D．理论上每消耗1 mol Fe2O3，阴极室
物质最多增加138 g
C
【解析】左侧铁为阴极，阴极反应式为Fe2O3＋6e－＋3H2O═══2Fe＋6OH－，阴极区溶液中OH－浓度逐渐升高，右侧电极为阳极，阳极上氯离子放电生成氯气：2Cl－－2e－═══Cl2↑，A、B正确；理论上每消耗1 mol Fe2O3，转移6 mol电子，生成3 mol氯气，同时有6 mol Na＋由阳极移向阴极，阳极室溶液减少质量＝3 mol× 71 g/mol＋6 mol×23 g/mol＝351 g，阴极室物质最多增加6 mol×23 g/mol＝138 g，C错误、D正确。
考向4　可逆电池
10．(2025·安徽卷)研究人员开发出一种锂 氢可充电电池(如图所示)，使用前需先充电，其固体电解质仅允许Li＋通过。下列说法正确的是 (　　)
A.放电时电解质溶液质量减小
B．放电时电池总反应为H2＋2Li═══2LiH
C．充电时Li＋移向惰性电极
D．充电时每转移1 mol电子，c(H＋)降低1 mol/L
C
11．(2025·广东卷)一种高容量水系电池示意图如图。已知：放电时，电极Ⅱ上MnO2减少；电极材料每转移1 mol电子，对应的理论容量为26.8 A·h。下列说法错误的是 (　　)
A．充电时Ⅱ为阳极
B．放电时Ⅱ极室中溶液的pH降低
C．放电时负极反应为MnS－2e－═══S＋Mn2＋
D．充电时16 g S能提供的理论容量为26.8 A·h
B
【解析】 放电时，电极Ⅱ上MnO2减少，说明MnO2转化为Mn2＋，发生还原反应，为原电池的正极，由于电解质溶液为MnSO4，故电解质应为酸性溶液，正极反应为MnO2＋2e－＋4H＋═══Mn2＋＋2H2O，则电极Ⅰ为原电池负极，MnS失去电子生成S和Mn2＋，负极反应为MnS－2e－═══S＋Mn2＋。放电时电极Ⅱ为正极，故充电时电极Ⅱ为阳极，A正确；放电时电极Ⅱ为正极，正极反应消耗H＋，溶液的pH升高，B错误；放电时电极Ⅰ为原电池负极，负极反应为 MnS－2e－═══S＋Mn2＋，C正确：根据放电时负极反应可知充电时阴极反应为S＋Mn2＋＋2e－═══ MnS，每消耗16 g(即0.5 mol) S，转移1 mol电子，据题意可知，能提供的理论容量为26.8 A·h，D正确。
C
放电
充电
放电
充电
D
放电
充电
考向5　金属的腐蚀与防护
14．(2024·湖北卷)舰体表面需要采取有效的防锈措施，下列防锈措施不形成表面钝化膜的是 (　　)
A．发蓝处理 B．阳极氧化
C．表面渗镀 D．喷涂油漆
【解析】发蓝处理可使钢铁表面形成致密氧化膜，A正确；通过电解使阳极金属失电子发生氧化反应，生成致密氧化膜，B正确；表面渗镀在金属表面形成钝化膜，C正确；喷涂油漆是将油漆作为涂层附着在金属表面，没有和金属发生反应，因此无法形成钝化膜，D错误。
D
15．(2024·广东卷)我国自主设计建造的浮式生产储卸油装置“海葵一号”将在珠江口盆地海域使用，其钢铁外壳镶嵌了锌块，以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。下列有关说法正确的是 (　　)
A．钢铁外壳为负极 B．镶嵌的锌块可永久使用
C．该法为外加电流法 D．锌发生反应：Zn－2e－═══Zn2＋
【解析】钢铁外壳镶嵌锌块防腐蚀属于牺牲阳极法，钢铁外壳和锌块组成原电池，钢铁外壳作正极被保护，A、C错误；镶嵌的锌块作原电池负极，发生的电极反应为Zn－2e－═══Zn2＋，属于损耗电极，需要定期更换，B错误、D正确。
D
1．(2025·山东卷节选)利用CaS循环再生可将燃煤尾气中的SO2转化生产单质硫，涉及的主要反应如下：
Ⅰ．CaS(s)＋2SO2(g) CaSO4(s)＋S2(g)　ΔH1
Ⅱ．CaSO4(s)＋4H2(g) CaS(s)＋4H2O(g)　ΔH2
Ⅲ．SO2(g)＋3H2(g) H2S(g)＋2H2O(g)　ΔH3
反应4H2(g)＋2SO2(g) 4H2O(g)＋S2(g)的焓变ΔH＝___________(用含ΔH1、ΔH2的代数式表示)。
【解析】依据盖斯定律，Ⅰ＋Ⅱ即得到目标反应，则ΔH＝ΔH1＋ΔH2。
ΔH1＋ΔH2
D
3．(2025·山东卷改编)全铁液流电池工作原理如图所示，两电极分别为石墨电极和负载铁的石墨电极。下列说法正确的是 (　　)
A．隔膜为阳离子交换膜
B．放电时，a极为正极
C．充电时，隔膜两侧溶液Fe2＋浓度
均减小
D．理论上，Fe3＋每减少1 mol Fe2＋
总量相应增加2 mol
C
【解析】全铁液流电池总反应为2Fe3＋＋Fe═══3Fe2＋，a极发生反应：Fe－ 2e－═══Fe2＋，a极为负载铁的石墨电极，作负极，b极发生反应：Fe3＋＋e－═══ Fe2＋，b极为石墨电极，作正极。两极通过阴离子平衡电荷，故隔膜为阴离子交换膜，A错误；放电时，a极为负极，b极为正极，B错误； 充电时，a为阴极，电极反应式为Fe2＋＋2e－═══Fe，b为阳极，电极反应式为Fe2＋－e－═══Fe3＋，两极的Fe2＋浓度均减小，C正确；根据总反应2Fe3＋＋Fe═══3Fe2＋可知，Fe3＋减少1 mol，Fe2＋增加1.5 mol，D错误。
4．热电化学电池是一种新型的低成本低品位热富集体系，工作原理如图所示，含羧基的纳米颗粒在不同温度下溶胀或收缩，从而释放或吸收H＋驱动电极反应发生。下列说法错误的是 (　　)
A．该电池工作时电子由热端经外电路流向冷端
B．冷端的电极反应式为

C．含羧基的纳米颗粒在热端溶胀释放H＋
D．温差恒定，该体系会形成连续的反应和持续的电流
【答案】C
【解析】由图可知，原电池工作时冷端 ，发生加氢反应(还原反
应)，热端 ，发生去氢反应(氧化反应)，即冷端为正极，热端为负极，
正极反应式为 ，负极反应式为 ，
原电池工作时电子由热端经外电路流向冷端，A、B正确；含羧基的纳米颗粒在热端收缩吸收H＋驱动电极反应发生，C错误；含羧基的纳米颗粒在不同温度下溶胀或收缩，从而释放或吸收H＋驱动电极反应发生，则温差恒定时该电池能持续工作，形成连续的反应和持续的电流，D正确。
核心突破
能力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＝∑E(生成物)－∑E(反应物)
ΔH与
键能 ΔH＝∑E(反应物键能)－∑E(生成物键能)
ΔH与
活化能
ΔH＝E(正反应活化能)－E(逆反应活化能)
ΔH与
盖斯
定律
利用盖斯定律求热化学方程式中的焓变ΔH＝________________
ΔH1＋ΔH2＋ΔH3
［说明］(1) 物质的能量越低越稳定。
(2) 1 mol常见物质中含有的化学键的物质的量如表所示：
物质 金刚石 硅 SiO2 P4
化学键 C—C Si—Si Si—O P—P
所含化学键的
物质的量/mol 2 2 4 6
(3)热化学方程式的书写(写出图1、图2表示的热化学方程式)。
图1：_________________________________________________。
图2：_________________________________________________。
CO(g)＋H2O(g)═══CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝－41 kJ/mol
N2(g)＋3H2(g)═══2NH3(l)　ΔH＝－2(c＋b－a)kJ/mol
能力2　原电池与电解池的比较
1．电池的判断
无外接电源的是原电池；有外接电源的是电解池。
2．电极的判断
3．举例
类型 原电池 电解池
原理 化学能转化为电能 电能转化为化学能
装置图
分析
离子移
动方向 阳离子移向正极，阴离子移向负极 阳离子移向阴极，阴离子移向阳极
类型 原电池 电解池
电极
反应 负极：Zn－2e－═══Zn2＋
正极：Cu2＋＋2e－═══Cu 阴极：Cu2＋＋2e－═══Cu
阳极：2Cl－－2e－═══Cl2↑
电池
反应 Zn＋Cu2＋═══Zn2＋＋Cu
注意 电子经过导线，不经过电解质溶液；离子经过电解质溶液，不经过导线
能力3　电极反应式的书写
1．原电池
(1) 氢氧燃料电池
负极反应式 正极反应式
酸性
介质 H2－2e－═══2H＋ O2＋4e－＋4H＋═══2H2O
碱性
介质 H2－2e－＋2OH－═══2H2O O2＋4e－＋2H2O═══4OH－
(2) 有机物燃料电池
①在酸性电池中，电极反应式用H＋平衡电荷，不能出现OH－。负极生成H＋，正极消耗H＋。
以CH4燃料电池为例 (电解液为H2SO4溶液)，写出电极反应式。
负极：______________________________
正极：________________________
电池总反应：__________________________
CH4＋2H2O－8e－═══CO2＋8H＋
O2＋4e－＋4H＋═══2H2O
CH4＋2O2═══CO2＋2H2O
O2＋4e－＋2H2O═══4OH－
CH4＋2O2＋2KOH═══K2CO3＋3H2O
CH4＋2O2═══CO2＋2H2O
④熔融氧化物燃料电池(O2－平衡电荷)。
以甲烷为例，写出电极反应式。
负极：_________________________________
正极：___________________
电池总反应：__________________________
CH4＋4O2－－8e－═══CO2＋2H2O
O2＋4e－═══2O2－
CH4＋2O2═══CO2＋2H2O
(3) 肼燃料电池
电解质 负极反应式 正极反应式
酸性介质 _________________________ _________________________
碱性介质 _________________________________ _________________________
熔融氧化物 _________________________________ __________________
熔融碳酸盐
____________________________________ _________________________
N2H4－4e－═══N2↑＋4H＋
O2＋4e－＋4H＋═══2H2O
N2H4－4e－＋4OH－═══N2↑＋4H2O
O2＋4e－＋2H2O═══4OH－
N2H4＋2O2－－4e－═══N2↑＋2H2O
O2＋4e－═══2O2－
2．电解池
(1)用惰性电极电解不同溶液类型
类型 实例 电极反应式 电解对象 溶液pH 溶质特点及作用
电
解
水 NaOH 阳极：__________________________
阴极：
__________________________ H2O 增大 不改变总反应，作用是增强溶液的导电性
H2SO4 阳极：
_________________________
阴极：___________________ H2O 减小
Na2SO4 阳极：
_________________________
阴极：
__________________________ H2O 不变
4OH－－4e－═══O2↑＋2H2O
2H2O＋2e－═══H2↑＋2OH－
2H2O－4e－═══O2↑＋4H＋
2H＋＋2e－═══H2↑
2H2O－4e－═══O2↑＋4H＋
2H2O＋2e－═══H2↑＋2OH－
类型 实例 电极反应式 电解对象 溶液pH 溶质特点及作用
电解电
解质 HCl 阳极：___________________
阴极：___________________ HCl 增大 溶质参与反应
放出H2
生成碱 NaCl 阳极：___________________
阴极：
_________________________ Cl－和H2O 增大 溶质和水均参与反应
放出O2
生成酸 CuSO4 阳极：
_________________________
阴极：___________________ Cu2＋和H2O 减小
2Cl－－2e－═══Cl2↑
2H＋＋2e－═══H2↑
2Cl－－2e－═══Cl2↑
2H2O＋2e－═══H2↑＋2OH－
2H2O－4e－═══O2↑＋4H＋
Cu2＋＋2e－═══Cu
(2)电解的应用
①电冶金(冶炼钠、镁、铝)
冶炼金属 总反应 电极反应式
钠 阳极：__________________
阴极：________________
镁 阳极：___________________
阴极：___________________
铝 阳极：___________________
阴极：__________________
说明：电解NaCl、MgCl2溶液，得不到金属钠、金属镁
2Cl－－2e－═══Cl2↑
Na＋＋e－═══Na
2Cl－－2e－═══Cl2↑
Mg2＋＋2e－═══Mg
2O2－－4e－═══O2↑
Al3＋＋3e－═══Al
②粗铜精炼 (含有Zn、Fe、Ni、Ag、Au等)
铜的电解精炼示意图 电极材料 阳极：_______；
阴极：_______
电解质溶液 ____________
阳极反应式 __________________、
__________________、
__________________、
___________________
阴极反应式 ___________________
粗铜
精铜
CuSO4溶液
Cu－2e－═══Cu2＋
Zn－2e－═══Zn2＋
Fe－2e－═══Fe2＋
Ni－2e－═══Ni2＋
Cu2＋＋2e－═══Cu
ⅰ.电解质溶液中的c(Cu2＋)：_______(填“增大”“不变”或“减小”)；
ⅱ.一般情况下，阳极金属减轻的质量_____(填“＝”或“≠”)阴极金属增加的质量；
ⅲ.比铜活泼的金属(Zn、Fe、Ni)失电子转化为离子留在溶液中，比铜不活泼的金属(Ag、Au)沉积在电解槽底，形成阳极泥(阳极泥可作为提炼金、银等贵重金属的原料)
减小
≠
③电镀(以电镀银为例)
电极材料 阳极：镀层金属(银)；阴极：待镀金属制品
电镀液 含_______的电解质溶液
电极反应式 阳极：_________________；
阴极：_________________
ⅰ.电镀液中c(Ag＋)：_______(填“增大”“不变”或“减小”)；
ⅱ.阳极金属减轻的质量_____(填“＝”或“≠”)阴极金属增加的质量
Ag＋
Ag－e－═══Ag＋
Ag＋＋e－═══Ag
不变
＝
④氯碱工业
电极反应式 阳极：___________________
阴极：
___________________________
总反应
阳离子交换
膜的作用 ⅰ.避免H2和Cl2混合引起爆炸；
ⅱ.避免Cl2和NaOH反应，提高碱的纯度
ⅲ.Na＋从左室向右室迁移
注意：少量NaOH的作用是增强溶液的导电性且不引入杂质；电解所用的食盐水要精制
2Cl－－2e－═══Cl2↑
2H2O＋2e－═══H2↑＋2OH－
2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
3．可逆电池
(1)铅酸蓄电池
装置图
电极反应式、反应类型等 ①负极：
_________________________
(_______反应)
正极：
_______________________________________(_______反应) ②阴极：_________________________
(接外电源的_____极，_______反应)
阳极：_______________________________________(接外电源的_____极，_______反应)
总反应 Pb＋PbO2＋2H2SO4 == 2PbSO4＋2H2O
氧化
还原
负
还原
正
氧化
放电
充电
(2) 锂电池
电池类型 电池装置 放电过程的电极反应
①Li CO2电池
电池总反应：
4Li＋3CO2 ==
2Li2CO3＋C
(隔膜只允许锂离子通过，向_____极移动)
放电时，
锂为负极，电极反应式：
_______________
CO2极为正极，电极反应式：
____________________________________
放电
充电
Li－e－═══Li＋
3CO2＋4Li＋＋4e－═══ 2Li2CO3＋C
正
电池类型 电池装置 放电过程的电极反应
②LiFePO4 C电池
电池总反应：
Li1－xFePO4＋LixC6 ==
LiFePO4＋6C
(隔膜只允许锂离子通过，向_____极移动) 放电时，
M为负极，电极反应式：
________________________
N为正极，电极反应式：
_________________________________
放电
充电
正
LixC6－xe－═══6C＋xLi＋
Li1－xFePO4＋xLi＋＋xe－═══LiFePO4
电池类型 电池装置 放电过程的电极反应
③全固态锂 硫电池
电池总反应：
16Li＋xS8 == 8Li2Sx(2≤x≤8)
(Li＋移向正极a)
a电极掺有石墨烯的目的：
_________________ 放电时，
电极b为负极，电极反应式：
Li－e－═══Li＋
电极a为正极，电极反应式：
________________________
(2Li＋＋3Li2S8＋2e－═══4Li2S6、
2Li＋＋2Li2S6＋2e－═══3Li2S4、
2Li＋＋Li2S4＋2e－═══2Li2S2)
放电
充电
增强电极导电性
S8＋2Li＋＋2e－═══Li2S8
电池类型 电池装置 放电过程的电极反应
④锂 空气电池
电池总反应：
4Li＋O2＋2H2O == 4LiOH
(Li＋由A极向正极B移动) 放电时，
A为负极，电极反应式：
________________
B为正极，电极反应式：
_________________________
(电解液a不能是水溶液，因为金属锂可与水反应)
Li－e－═══Li＋
O2＋4e－＋2H2O═══4OH－
放电
充电
能力4　离子交换膜的作用
1．离子交换膜的种类
种类 说明
阳离子交换膜 只允许阳离子通过
阴离子交换膜 只允许阴离子通过
质子交换膜 只允许H＋通过
锂离子交换膜 只允许Li＋通过
2．离子交换膜的作用
作用 说明
平衡电荷 平衡两极区的电荷
避免反应 避免两极产物发生反应
形成浓
差电池 形成交换膜两边电解质溶液浓度不同的浓差电池(离子迁移的方向是浓度大的向浓度小的方向迁移)
3．举例说明
类型 装置特点 分析
根据产物
及电源
判断膜
的种类 三室式电渗析法处理Na2SO4废水：
阳
阴
阴
阳
NaOH
H2SO4
类型 装置特点 分析
根据产物
判断膜的
种类
类型 装置特点 分析
根据浓
差电池
中离子
的迁移
方向判断
膜的种类
随着反应进行，左右两池浓度的差值逐渐减小，外电路中电流将减小，电流计指针偏转幅度逐步变小。当左右两侧离子浓度相等时，电池将停止工作、不再有电流产生，此时溶液中左、右边硝酸银溶液的物质的量浓度相等 ①正、负电极均为Ag单质，左池为AgNO3稀溶液，右池为AgNO3浓溶液。只有两边AgNO3溶液浓度不同，才能形成浓差电池
②离子交换膜的作用是不允许_____穿过，只允许______穿过。所以是_____离子交换膜。负极Ag失电子变成Ag＋，为了平衡电荷，正极区多余的______就穿过交换膜向负极移动
Ag＋
阴
能力5　金属的腐蚀与防护
1．金属的腐蚀类型
类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀
条件 酸性较强 弱酸性、中性、碱性
负极 Fe－2e－═══Fe2＋
正极 2H＋＋2e－═══H2↑ O2＋2H2O＋4e－═══4OH－
总反应 Fe＋2H＋═══Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O═══2Fe(OH)2
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O═══4Fe(OH)3
说明 ①吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍；
②2Fe(OH)3═══Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O
2．金属的保护方法
(1) 改变金属材料的组成：将Ni、Cr等加入金属中制成不锈钢
(2) 在金属表面覆盖保护层：电镀、涂油脂、喷油漆、覆盖搪瓷、包裹塑料等。
(3) 电化学保护法
原理 保护方法 举例 说明
原电池原理 牺牲
阳极法
将被保护的金属作原电池正极(阴极)；活泼金属作_______(阳极)，阳极要定期予以更换
电解池原理 外加
电流法 将被保护的金属与电源_______相连，作电解池的_______；另一附加惰性电极与电源_______相连，作电解池的_______
(辅助阳极)
负极
负极
阴极
正极
阳极
类型1　焓变
例1　化学反应过程中伴随着能量变化。
(1)有机物M经过太阳光光照可转化成N，转化过程如下。已知：转化的ΔH＝＋88.6 kJ/mol。

则M、N相比，较稳定的是____。
M
(2)25 ℃、101 kPa下，液态甲醇(CH3OH)的燃烧热为726.5 kJ/mol。已知：H2O(l)═══H2O(g)　ΔH＝＋44.0 kJ/mol，写出该条件下甲醇燃烧生成水蒸气的热化学方程式：________________________________________________________。
(3)单斜硫和正交硫转化为SO2的能量变化图如图。

32 g单斜硫转化为正交硫的反应热为ΔH＝_________kJ/mol，单斜硫比正交硫的稳定性_____(填“强”或“弱”)。
－0.33
弱
(4)H2和I2在一定条件下能发生反应：
H2(g)＋I2(g)═══2HI(g)　ΔH＝－a kJ/mol
已知：

a、b、c均大于0，则断开1 mol H—I所需能量为________kJ/mol。
类型2　盖斯定律
例2　(1)天然气(含CH4、CO2、H2S等)的脱硫和重整制氢综合利用，具有重要意义。用Fe2O3干法脱硫涉及的反应如下：
Fe2O3(s)＋3H2S(g)═══Fe2S3(s)＋3H2O(g)　ΔH1
Fe2O3(s)＋3H2S(g)═══2FeS(s)＋S(s)＋3H2O(g)　ΔH2
2Fe2S3(s)＋3O2(g)═══2Fe2O3(s)＋6S(s)　ΔH3
4FeS(s)＋3O2(g)═══2Fe2O3(s)＋4S(s)　ΔH4
反应2H2S(g)＋O2(g)═══2H2O(g)＋2S(s)的ΔH5＝_________________________ (写出一个代数式即可)。
(2)CO2转化成可利用的化学能源的“负碳”研究对解决环境、能源问题意义重大。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的反应如下：
反应ⅰ.CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1
反应ⅱ.CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　ΔH2＝＋41.2 kJ/mol
反应ⅲ.CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)　ΔH3＝－90.0 kJ/mol
计算反应ⅰ的ΔH1＝______________。
－48.8 kJ/mol
C
类型4　电解池原理
例4　(2024·黑吉辽卷)“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合HCHO高效制H2的方法，装置如图所示。部分反应机理如下：
下列说法错误的是 (　　)
A．相同电量下H2理论产量是传统电解水的1.5倍
B．阴极反应式：2H2O＋2e－═══H2↑＋2OH－
C．电解时OH－通过阴离子交换膜向b极方向移动
D．阳极反应式：2HCHO－2e－＋4OH－═══2HCOO－＋2H2O＋H2↑
【解析】根据题目信息可知，电解过程b极HCHO转变为HCOO－，失去电子，因此b极为阳极，a极为阴极，由于a极区为KOH溶液，因此H2O在阴极得电子生成H2和OH－，阳极反应式：2HCHO－2e－＋4OH－═══2HCOO－＋2H2O＋H2↑；阴极反应式：2H2O＋2e－═══2OH－＋H2↑。相同电量即转移相同电子数，传统电解水仅有一个电极产生H2，该装置两极同时产生H2，当转移1 mol电子时，传统电解水产生0.5 mol H2，本装置两极共产生1 mol H2，因此理论产量是传统电解水的2倍，A错误；电解池使用阴离子交换膜，阴极产生的OH－向阳极移动，C正确。
A
类型5　可逆电池
例5　(2024·河北卷)我国科技工作者设计了如图所示的可充电Mg CO2电池，以Mg(TFSI)2为电解质，电解液中加入1，3 丙二胺(PDA)以捕获CO2，使放电时CO2还原产物为MgC2O4。该设计克服了MgCO3导电性差和释放CO2能力差的障碍，同时改善了Mg2＋的溶剂化环境，提高了电池充放电循环性能。下列说法错误的是
(　　)

A．放电时，电池总反应为2CO2＋Mg═══MgC2O4
B．充电时，多孔碳纳米管电极与电源正极连接
C．充电时，电子由Mg电极流向阳极，Mg2＋向阴极迁移
D．放电时，每转移1 mol电子，理论上可转化1 mol CO2
C
【解析】由题可知，放电时CO2还原产物为MgC2O4，所以多孔碳纳米管电极为正极，Mg电极为负极。放电时，初始反应物为Mg和CO2，因此总反应为2CO2＋Mg═══MgC2O4，A正确；充电时，多孔碳纳米管电极连接电源的正极，B正确；充电时，电池中的Mg电极连接电源的负极作阴极，电子流向Mg电极，C错误；放电时，正极反应为2CO2 ＋2e－＋Mg2＋═══MgC2O4，转移1 mol 电子，消耗1 mol CO2，D正确。
类型6　电化学的应用
例6　NOx是汽车尾气中的主要污染物之一，通过NOx传感器可监测NOx的含量，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 (　　)
A．该装置将电能转化为化学能
B．Pt电极为负极
C．外电路中，电子从Pt电极流出
D．NiO电极的电极反应式为
NO＋O2－－2e－═══NO2
D
【解析】该装置为原电池，将化学能转化为电能，A错误；由离子的定向移动可知NiO极为原电池的负极，Pt极为原电池的正极，B错误；NiO电极是负极，电子从负极通过外电路流向正极，C错误；NiO电极上是一氧化氮失去电子和氧离子结合生成二氧化氮，其电极反应式为NO＋O2－－2e－═══NO2，D正确。
类型7　金属的腐蚀与防护
例7　(2024·浙江卷6月)金属腐蚀会对设备产生严重危害，腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。下图为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图：
下列说法正确的是 (　　)
A．图1、图2中，阳极材料本身均失去电子
B．图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面可发生反应：O2＋2H2O＋4e－═══ 4OH－
C．图2中，外加电压保持恒定不变，有利于提高对钢闸门的防护效果
D．图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，钢闸门、阳极均不发生化学反应
B
【解析】图2中是惰性辅助阳极，阳极材料本身不失去电子，A错误；图2中通电后应不断调整外加电压，强制电子流向钢闸门，使其表面腐蚀电流降至0，C错误；当钢闸门表面的腐蚀电流为0时阳极发生化学反应，D错误。
能力评价
1．下列说法正确的是 (　　)
A．光伏发电是将化学能转化为电能
B．钢铁吸氧腐蚀正极的电极反应式是O2＋4e－＋2H2O═══4OH－
C．通过电解NaCl水溶液的方法生产金属钠
D．铅酸蓄电池的负极材料是Pb，正极材料是PbSO4
【解析】 光伏发电是将光能转化为电能，不属于原电池原理，A错误；铁发生吸氧腐蚀时，正极上氧气得电子发生还原反应，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O═══4OH－，B正确；工业上采用电解熔融氯化钠的方法冶炼钠，如果电解氯化钠溶液，阴极上氢离子放电生成氢气而得不到Na，C错误；铅酸蓄电池的负极材料是Pb，正极材料是PbO2，D错误。
B
2．一种以“铝 空气”为电源的航标灯，只要将灯放入海水中就会发出耀眼的光。下列说法正确的是 (　　)
A．铝作负极，发生还原反应
B．由于海水和空气足量，该电池几乎可以
一直使用
C．电子从空气电极经海水回到铝电极
D．空气电极的电极反应式为O2＋4e－＋
2H2O═══4OH－
D
【解析】 铝 空气电池工作时，Al发生失电子的氧化反应生成Al3＋，作负极，负极反应式为Al－3e－═══Al3＋，氧气在空气电极上发生得电子的还原反应生成OH－，作正极，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O═══4OH－，A错误；海水和空气足量，但铝电极大量消耗，则该电池不能一直使用，需要定期更换负极，B错误；放电时电子由负极经过负载流向正极，电子不能进入海水，C错误；空气电极作正极，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O═══4OH－，D正确。
3．我国科学家研发了一种具有“氨氧化、析氢”双功能的Zn NH3电池，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是 (　　)
A．放电时，负极反应为
Zn＋4OH－－2e－═══
［Zn(OH)4］2－
B．充电时，阴极室电解
质溶液pH增大
C．复合石墨电极表面，
放电时析出H2，充电时析出N2
D．充电时，每生成3 mol Zn，阳极室溶液质量减少28 g
D
【解析】 放电时，负极反应为Zn＋4OH－－2e－═══［Zn(OH)4］2－，A正确；充电时，阴极反应为［Zn(OH)4］2－＋2e－═══Zn＋4OH－，当转移2 mol电子时，生成4 mol OH－，有2 mol OH－透过阴离子交换膜移向右侧，故阴极室电解质溶液pH增大，B正确；复合石墨电极表面，放电时析出H2，充电时析出N2，C正确；充电时，每生成3 mol Zn，转移6 mol电子，阳极生成1 mol氮气，同时会有6 mol OH－透过阴离子交换膜移向阳极室，故阳极室质量增加6 mol×17 g/mol－28 g＝74 g，D错误。
B
5．(1)“低碳循环”引起各国的高度重视，而如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2，引起了全世界的普遍重视.所以“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题。
已知：①CO(g)＋H2O(g) H2(g)＋CO2(g)　ΔH1＝－41 kJ/mol
②C(s)＋2H2(g) CH4(g)　ΔH2＝－73 kJ/mol
③2CO(g) C(s)＋CO2(g)　ΔH3＝－171 kJ/mol
写出CO2与H2反应生成CH4和H2O(g)的热化学方程式：
____________________________________________________。
CO2(g)＋4H2(g) CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－162 kJ/mol
(2) 已知：
化学键 Si—O Si—Cl H—H
键能/(kJ/mol) 460 360 436
化学键 H—Cl Si—Si Si—C
键能/(kJ/mol) 431 176 347
＋236 kJ/mol
不能
阴极H＋得电子生成H2，溶液中H＋浓度降低pH增
大，OH－与Fe3＋、Cr3＋结合生成沉淀，使金属阳离子在阴极区域最终沉淀完全
【解析】(1) 根据盖斯定律，③－①×2＋②得：CO2(g)＋4H2(g) CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－162 kJ/mol。(2) 含1 mol Si的单晶硅中含有2 mol Si—Si，故ΔH＝反应物键能之和－生成物键能之和＝［(4×360＋2×436)－(2×176＋4×431)］ kJ/mol＝＋236 kJ/mol。