第1章 化学反应与能量变化
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第1章 化学反应与能量变化
第1节 化学反应的热效应
学习目标
1． 了解化学反应中的能量变化。
2． 了解反应热和焓变的涵义，并能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。
3． 能用热化学方程式表示化学能与热能的的相互转化关系，理解热化学反应方程式的意义。
*4．了解标准摩尔生成焓的定义。
知识梳理
1． 通常情况下，化学反应中能量的变化主要是__________和__________之间的转化，几乎所有化学反应都伴随着________的释放和吸收。
2． 反应热是指_____________________________________________________________。通常用_______表示。反应吸热时，表示为__________；反应放热时，则表示为_____________。
3． 反应热通常用___________来测量，其计算公式Q= –C(T1 – T2)中，C表示_____________，T1、T2分别表示_______________________________________。
4． 各取1.0 mol·L-1的盐酸100mL,并分别加入100mL1.0mol·L-1的NaOH溶液、KOH溶液，测得的反应热_______(填“相同”或“不同”)，原因是______________________________。在实际操作中往往让酸或碱略过量，这样做的目的是______________________________。
5． 化学反应的反应热是因反应前后_______________不同而产生的。用符号______的变化来描述与反应热有关的能量变化。对于在等压条件下的化学反应，如果反应中物质的能量变化只转化成热能，而没有转化为电能、光能等其他形式的能，则该反应的反应热就等于__________________________。反应完成时，反应产物的总焓_____（填“大于”或“小于”）反应物的总焓，该反应就是放热反应，否则就是吸热反应。
6． 在热化学中，常用热化学方程式把一个化学反应中_____________的变化和____________的变化同时表示出来。H2(g) + 1/2O2(g) == H2O(l)；△H(298K)= －285.8KJ·mol-1表示__________________________，若将方程式改为2H2(g) + O2(g) == 2H2O(l)；△H(298K)= －571.6KJ·mol-1则表示___________________________________，两者的意义______(填“相同”或“不同”)。
7． 盖斯定律是指________________________________________________________________。
*8.标准摩尔生成焓是指_____________________________________________,对于任意反应aA+bB== Cc+dD，其△H== _______________________________________________________。
学习导航
1．方法指导：化学方程式是学习热化学的重要工具，化学反应所释放的能量是当今世界上重要的能源之一。国防上用的火箭燃料、高能电池等，都是利用化学反应所释放的能量的。而化学反应中的能量变化通常表现为热能的变化。所以从能量的角度考虑化学变化的问题，认识并掌握热化学方程式可以帮助我们较全面地认识化学反应的本质。
（1）反应热
放热反应：反应过程中有热量放出的化学反应。其反应物的总焓大于反应产物的总焓。如酸碱中和反应，煤、石油等化石燃料的燃烧等。
吸热反应：反应过程中吸收热量的化学反应。其反应物的总焓小于反应产物的总焓。如：电解质的电离，灼热的碳与CO2的反应等。
（2）盖斯定律及反应热的简单计算：
盖斯定律是计算反应热的重要依据，在生产和科学研究中有重要意义。它表示：化学反应的反应热只与反应的始态（各反应物）和终态（各生成物）有关，而与反应进行的具体途径无关。例如：△H== △H1 + △H2 或△H1 == △H --△H2，所以热化学方程间可进行“+”“–”等数学运算，△H也同样可以。
（3）热化学方程式：
1 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，而能量变化与外界的温度和压强都有关，故应指明外界条件，若不指明，一般指101KPa和298K的外界条件。
2 不同状态的同种物质参加化学反应时，其能量变化不相同，因此书写热化学方程式时
一定要标明反应物或生成物的聚集状态。
3 热化学方程式中的化学计量数可以用整数，也可以用分数，因为它只表示物质的量。当计量数改变时，△H也应随之改变。
4 △H的“+”“—”一定要标明，其单位是KJ·mol-1。mol-1不是指1mol某反应物或生成物，而是指1mol这样的反应。
*（4）标准摩尔生成焓
1 稳定单质的标准摩尔生成焓为0。
2 生成焓是指由稳定单质生成化合物时的热效应（焓变），生成的化合物常以1mol为基准。
3 生成焓与反应的条件有关。
4 标准摩尔生成焓的计算是生成物的标准摩尔生成焓之和减去反应物的标准摩尔生成焓之和，二者不可颠倒。且计算时不要遗漏化学方程式中的化学计量数。
1． 例题解析
【例1】已知25℃、101kPa下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为
C(石墨)＋O2(g)＝CO2(g) △H＝–393.51 kJ ·mol1
C(金刚石)＋O2(g)＝CO2(g) △H＝–395.41 kJ ·mol1
据此判断，下列说法中正确的是
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
解析 从题意知，1 mol金刚石燃烧生成CO2放出的热量比1 mol石墨燃烧生成CO2放出的热量多，说明石墨的能量比金刚石的低，因此由石墨制备金刚石应是吸热反应。所以，A正确。
【例2】已知
（l） ＝H2O（g） △H1＝a kJ·
（2） ＝2H2O（g） △H2＝b kJ·
（3）＝H2O（l） △H3＝c kJ·
（4） ＝2H2O（l） △H4＝d kJ·
下列关系式中正确的是
A． a＜c ＜0 B．b＞d＞0 C．2a＝b＜0 D．2c＝d＞0
解析 氢气的燃烧为放热反应，因此上述四个反应的△H均小于0，且等量的氢气完全反应生成液态水比生成气态水时放出的热量多，因此选C.
【例3】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
解析 热化学方程式的书写要求有三：①标明各物质的聚集状态：B项水为液态，排除；②化学计量数可以使整数或分数，且与热量成正比；③用ΔH表示时，吸热，其值为正；放热，其值为负。H2与O2反应生成水蒸气是放热反应，ΔH应为负值，排除C、D。故选A.
【例4】已知热化学方程式：2H2O（l）== 2H2（g）＋O2（g）；ΔH＝＋571.6kJ·mol－1和
2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（g） ； ΔH＝-483.6kJ·mol－1，当1g液态水变为气态水时，其热量变化为：①放出②吸收③2.44KJ④4.88KJ⑤88KJ
A.②和⑤ B. ①和③ C. ②和④ D. ②和③
解析 2H2O（l）== 2H2（g）＋O2（g）； ΔH＝＋571.6kJ·mol－1 （1）
2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（g） ； ΔH＝-483.6kJ·mol－1， （2）
根据盖斯定律，由（1）+（2）得：2H2O（l）== 2H2O（g）；ΔH＝＋88.0kJ·mol－1 ，可知18g液态水变为气态水时，吸收44.0kJ的热量，则1g液态水变为气态水时，吸收的热量为：44/18 =2.44KJ。因此选D。
*【例5】 利用标准摩尔生成焓计算H2还原 Fe3O4反应的焓变。
解析 在298K时各物质的标准摩尔生成焓如下：
Fe3O4（s）+4H2（g）=3Fe（s）+4H2O（g）
ΔfHmθ（298 K）/KJ/mol -1118.4 0 0 -241.82
基础训练
1．下列说法中，正确的是（ ）
A.在化学反应中，发生物质变化的同时不一定发生能量变化。
B.ΔH 〉0表示放热反应，ΔH〈0表示吸热反应
C.ΔH的大小与热化学方程式中的计量数无关。
D.反应产物的总焓大于反应物的总焓时，ΔH 〉0.
2.热化学方程式中化学式前的化学计量数表示（ ）
A.分子个数 B.原子个数 C.物质的质量 D.物质的量
3.下列物质加入水中，显著放热的是（ ）
A.生石灰 B.固体NaOH C.无水乙醇 D.固体NH4NO3
4.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.任何放热反应在常温条件下一定能自发进行。
C.反应物和生成物所具有的总焓决定了反应是放热还是吸热。
D.吸热反应在一定条件下（如常温、加热等）也能发生反应。
5.沼气是一种能源，它的主要成分是CH4。0.5molCH4完全燃烧生成CO2和液态水时放出445KJ的热量，则下列热化学方程式中正确的是（ ）
A.2CH4(g)+4O2(g)== 2CO2(g)+4H2O(l); ΔH＝＋890kJ·mol－1
B. CH4(g)+2O2(g)== CO2(g)+2H2O(l); ΔH＝＋890kJ·mol－1
C. CH4(g)+2O2(g)== CO2(g)+2H2O(l); ΔH＝–890kJ·mol－1
D. 1/2CH4(g)+ O2(g)== 1/2CO2(g)+ H2O(l); ΔH＝–890kJ·mol－1
6.今有如下三个热化学方程式：
H2（g）＋1/2O2（g）＝2H2O（g）；ΔH＝aKJ·mol－1,
H2（g）＋1/2O2（g）＝H2O（l）；ΔH== bkJ·mol－1，
2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（l）；ΔH== ckJ·mol－1，
关于它们的下列表述正确的是（ ）
A.它们都是吸热反应
B.a、b和c均为正值
C.a== b
D.2b== c
7.已知下列三个热化学方程式:
1 C(s)+H2O(g)== CO(g)+H2(g)；ΔH＝+131.5KJ·mol-
② H2(g)+Cl(g)== 2HCl(g)；ΔH＝-92.3KJ·mol-
③ H2（g）＋1/2O2（g）＝H2O（g）；ΔH＝–241.8kJ·mol－1
则上述三个反应的反应热大小关系正确的是：( )
A.① 〉② 〉③ B. ③ 〉② 〉①
C. ③ 〉① 〉② D. ① 〉③ 〉②
8.1gH2燃烧生成液态水放出142.9KJ的热量，表示该反应的热化学方程式正确的是（ ）
A. 2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（l） ； ΔH＝–142.9kJ·mol－1
B. 2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（l） ； ΔH＝–571.6kJ·mol－1
C. 2H2＋O2＝2H2O ； ΔH＝-571.6kJ·mol－1
D. H2（g）＋1/2O2（g）＝H2O（g） ； ΔH＝ –285.8kJ·mol－1
9.同温同压下，下列各热化学方程式中热量数值最小的是（ ）
A.2A（l）+B（l）== 2C（g）；ΔH＝+Q1
B. 2A（g）+B（g）== 2C（g）；ΔH＝+Q2
C. 2A（g）+B（g）== 2C（l）；ΔH＝+Q3
D. 2A（l）+B（l）== 2C（l）；ΔH＝+Q4
10.酒精燃烧的化学方程式为：C2H6O+3O22CO2+3H2O,完全燃烧一定量的无水酒精，放出的热量Q，为完全吸收生成的CO2，消耗8mol·L-1的NaOH溶液50mL时恰好生成正盐。则燃烧1mol无水酒精所放出的热量为（ ）
A.0.2Q B.0.1Q C.5Q D.10Q
11.下列反应既属于氧化还原反应，又是吸热反应的是（ ）
A.铝片与稀盐酸反应
B.灼热的碳与CO2反应
C.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应
D.甲烷在氧气中的燃烧反应
12．已知在25℃，101kPa下，lgC8H18（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（1）＋22.5O2（g）＝8CO2（g）＋9H2O（g） △H＝–48.40kJ·mol－1
B C8H18（1）＋22.5O2（g）＝8CO2（g）＋9H2O（1） △H＝–5518kJ·mol－1
C C8H18（1）＋22.5O2（g）＝8CO2（g）＋9H2O（1） △H＝＋5518kJ·mol－1
D C8H18（1）＋22.5O2（g）＝8CO2（g）＋9H2O（1） △H＝–48.40kJ·mol－1
13．将0.3mol气态高能燃料乙硼烷（B2H6）在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5KJ热量。请写出反应的热化学方程式__________________________________.
14.已知： C2H6O(g)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O (g)； △H1
H2O(g)== H2O(l) ；△H2
C2H6O(g)== C2H6O(l)；△H3
若使23g C2H6O(l)完全燃烧生成液态水，则放出的热量为__________________。（用含△H1、△H2、△H3的式子表示）
15．已知下列热化学方程式：
C(s)+ O2(g)== CO2(g)；△H＝–393.5kJ·mol－1
CO(g)+1/2 O2(g)== CO2(g)；△H＝–283.0kJ·mol－1
计算1mol固态碳粉燃烧生成CO(g)放出的热量，并写出相应的热化学方程式。
拓展提高
1．已知
（l） ＝H2O（g） △H1＝a kJ·
（2） ＝2H2O（g） △H2＝b kJ·
（3）＝H2O（l） △H3＝c kJ·
（4） ＝2H2O（l） △H4＝d kJ·
下列关系式中正确的是( )
A． a＜c ＜0 B．b＞d＞0 C．2a＝b＜0 D．2c＝d＞0
2． 知CH4(g)+2O2(g)== CO2(g)+2H2O(l); ΔH＝–Q1kJ·mol－1 ,
＝2H2O（g）；△H2＝–Q2 kJ·，
＝2H2O（l）；△H2＝–Q3 kJ·。
常温下，取体积比4∶1的甲烷和氢气的混合气体11.2L（标准状况下），经完全燃烧后恢复至室温，则放出的热量为（ ）
A.0.4Q1+0.05Q3 B. 0.4Q1+0.05Q2
C. 0.4Q1+0.1Q3 D. 0.4Q1+0.2Q2
3.在火箭推进器中装有强还原剂肼（N2H4）和强氧化剂（H2O2），当它们混合时，即产生大量的N2和水蒸气，并放出大量热。已知0.4mol液态肼和足量H2O2反应，生成氮气和水蒸气，放出256.65KJ的热量。
（1）写出该反应的热化学方程式________________________________________________。
（2）已知H2O（l）== H2O（g）；ΔH＝+44 kJ·，则16g液态水气化时，放出的热量是
__________________KJ。
（3）上述反应应用于火箭推进剂，除释放大量的热和快速产生大量气体外，还有一个很突出的优点是________________________。
（4）已知N2(g)+ 2O2(g)== 2NO2(g)；ΔH＝+67.7 kJ·, N2H4(g)+ O2(g)== N2(g)+ 2H2O（g）；ΔH＝–534 kJ·。根据盖斯定律写出肼与NO2完全反应的热化学方程式___________________________________。
第2节 电能转化为化学能-----电解
学习目标
1． 了解电解池的工作原理，能用电极反应表示化学能和电能的转化关系。
2．了解铜的电解精炼。
3．了解电镀的原理及其应用。
知识梳理
1、 电解原理
1． 金属是靠________________________________导电;电解质溶液是依靠_________
____________________________而导电。
2． 右图是电解熔融氯化钠的装置图，请思考：
3． 通电前，熔融的氯化钠中存在_______________________离子。
4． 通电前这些离子做___________________运动。
5． 通电后，_____极上逐渐覆盖了一层银白色的物质，这是因为析
出了______。______极上有气泡产生，并可闻到_______的气味，该
气体是________。可见通电后，两电极上都发生了化学变化。
6． 与电源正极相连的电极我们称之为________，在这一极上发生的
电极反应式为_______________；而与电源负极相连的电极我们称之
为__________，在这一极上发生的电极反应为_______________。由
实验可知熔融的氯化钠通电时，在两极上均发生了氧化还原反应，有
新物质生成，此过程中___能转化为____能。
7．电解： ___________________________________________________的过程叫做电解。
2、 电解池：把______________________的装置叫做电解池或电解槽。
(1)组成电解池的条件是：
①__________________________________________；
②__________________________________________；
③__________________________________________。
（2）右图是电解饱和食盐水的装置图，请思考以下问题：
现象 电极反应式
阴极
阳极
总反应的化学方程式：
3、 铜的电解精炼
画出电解精炼铜的装置图，并写出两电极的反应。
四、电镀铜
1． 以铁上镀铜为例，说明电镀所满足的基本条件
①___________________________________；
②___________________________________；
③___________________________________。
2． 电镀后阳极质量_______，阴极质量__________，电解液浓度_____________。
学习导航
1． 方法指导：
电极反应及电极产物的判断规律：电解质溶液在通直流电时，对电解产物的判断，既要 考虑阴阳离子的氧化还原能力，还要考虑电极材料、离子浓度、溶液酸碱性等。判断电解产物首先要注意电极材料，再根据电解质溶液的离子放电顺序进行判断。
（1）惰性电极电解（Pt、Au、碳棒）
阳离子放电顺序：Ag+＞Hg2+＞Cu2+＞H+＞Pb2+＞Fe2+＞┈
阴离子放电顺序：S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH-＞含氧酸根例子
下面分四种情况进行说明：
①电解质中溶质的阳离子放电，阴离子不放电：即阳离子的氧化性强于H+,而阴离子的还原性弱于OH--,产物为酸、O2及金属单质，电解后溶液pH减小。如：
a.电解AgNO3溶液产物为Ag和O2、HNO3: 4 AgNO3+2H2O4Ag+ O2↑+4HNO3
b.电解CuSO4溶液产物为Cu和O2、H2SO4: 2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+ 2H2SO4:
②电解质中溶质的阴离子放电，阳离子不放电：即阳离子的氧化性弱于H+,而阴离子的还原性强于OH--，产物为碱、H2及非金属单质。电解NaCl、K2S、KBr、NaI等水溶液都产生氢气，电解后溶液pH增大。如：
2KI+2H2O2KOH+I2+H2↑
③电解过程中阴阳离子都放电：即阳离子的氧化性强于H+,而阴离子的还原性强于OH--。如：电解CuCl2水溶液或H+与S2-、I-、Br-、Cl-组成的酸。
CuCl2Cu+Cl2↑
2HClH2↑+Cl2↑
④电解过程中阴阳离子都不放电：即阳离子的氧化性弱于H+,而阴离子的还原性弱于OH-。
如电解Na2SO4、NaOH、HNO3、H2SO4等水溶液。电解质仅起到增强导电性的作用。pH的变化应分两种情况考虑：若原溶液是饱和溶液，则溶液浓度不再改变，pH也不再改变；若原溶液是不饱和溶液，则随着水的电解，溶液浓度增大，又有三种情形：
①若原溶液是酸性的，则酸性会更强，pH减小，如H2SO4等。
②若原溶液是碱性的，则碱性会更强，pH增大，如NaOH等。
③若原溶液是中性的，则pH不变，如K2SO4等。
（2）金属电极做阳极时：
金属阳极比电解质溶液中的阴离子容易放电，所以易于失去电子被氧化而溶解，形成金属阳离子进入溶液中，此时溶液中的阴离子不放电。具体应用有：电镀和金属的精炼。比如：用铜棒做电极电解NaCl溶液时，电极反应为：
阳极：Cu –2e-- == Cu2+
阴极：2H+ +2e-- == H2↑
2.．例题解析
【例1】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极板有无色无臭气体放出，符合这一情况的是（ ）
a极板 b极板 x电极 y电极
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
解析 根据题意，a极板质量增加，说明电解时有金属析出，发生还原反应，a极应是阴极，x电极应是负极，所以选项c不符合题意；选项B为NaOH溶液，电解时不可能有金属在阴极析出，故选项B也不符合题意。题中已知b极板有无色无臭气体放出，则此气体为氧气，故选项D不符合题意。因此答案为A.。
【例2】pH=a的某电解质溶液中，插入两支惰性电极通直流电一段时间后，溶液的pH＞a，则该电解质可能是（ ）
A.NaOH B.H2SO4 C.AgNO3 D.Na2SO4
解析 电解NaOH溶液相当于电解水，NaOH溶液浓度增大，使溶液的pH升高，A符合要求；电解H2SO4和电解Na2SO4溶液相似，都使溶液浓度增大，所以溶液的pH分别减小、不变，两者均不符合要求；电解AgNO3溶液生成HNO3，溶液的pH减小。所以答案为A。
【例3】下列有关用惰性电极电解AgNO3溶液一段时间后的说法正确的是（ ）
A.电解过程中阴极质量不断增加
B. 电解过程中溶液的pH不断升高
C.此时向溶液中加入适量的Ag2O固体可使溶液恢复电解前的状况
D.电解后两极产生的气体体积比为2∶1
解析 处理有关电解问题首先注意电极材料，在此基础上写出电机反应和总的电解方程式，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，总的电解方程式为：
4 AgNO3+2H2O4Ag+ O2↑+4HNO3
可知：阴极上析出银，阳极上放出氧气，故A正确D错误；由于生成HNO3，溶液的Ph应不断降低，B错误;要使溶液恢复电解前的状况要看加入的物质在溶液中的反应：
2Ag2O+4HNO3 == 4 AgNO3+2H2O，得到的物质恰好是反应掉的物质，可使溶液恢复电解前的状况。C正确。
故正确答案为A、C
【例4】下图装置中，通电后可观察到Cu极溶解。下列说法中正确的是（ ）
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极产生气体体积的2倍
D.硫酸铜溶液的浓度不变
解析 这是两电解池串连的情况，其特点是：所有电极上通过的电量相等，其电极及电极反应互不影响，与单个电解池相同。Cu极溶解，则其必为阳极（电解池中阳极质量不可能增加，阴极质量不可能减小），Fe极是阴极；b极是直流电源的负极，a极是直流电源的正极；Pt极为阳极，Ag极为是阴极。电解H2SO4溶液Pt极产生O2，Ag极产生H2，O2应为H2的1/2。电解CuSO4溶液，Cu为阳极，Fe极是阴极，是向Fe极上镀铜的过程，硫酸铜溶液的浓度不变。
基础训练
1．下列关于铜电极的叙述正确的是（ ）
A.在电解池中，铜做阳极时，溶液中的阴离子在铜极上失电子
B.用电解法精炼铜时粗铜做阴极
C.在镀件上电镀铜时，可用金属铜做阳极
D.电解稀硫酸制O2、H2时，铜做阳极
2.用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，再加入一定质量的另一种物质（中括号内），溶液能与原来溶液完全一样的是（ ）
A. CuCl2[CuO] B.NaOH[Na2O]
C.NaCl[HCl] D. CuSO4[Cu(OH)2]
3.下列叙述中不正确的是（ ）
A.电解池的阳极上发生氧化反应，阴极上发生还原反应
B.不能自发进行的氧化还原反应可通过电解的原理实现
C.电镀时，电镀池里的阳极材料发生氧化反应
D.电解饱和食盐水时，阳极得到氢氧化钠溶液和氢气
4．用惰性电极电解下列溶液，电解一段时间后，阴极质量增加，电解质溶液的pH下降的是（ ）
A. CuCl2 B. AgNO3 C.BaCl2 D.H2SO4
5.电解CuCl2溶液时，如果阴极上有1.6g铜析出，则阳极上产生气体的体积（标准状况）约为（ ）
A.0.28L B.0.56L C.0.14L D.11.2L
6.用含少量银和锌的粗铜做阳极，纯铜片做阴极，CuSO4溶液做电解液，电解一段时间后，阳极质量减少了x g，则：（ ）
A．电解液质量增加x g
B. 阴极质量增加x g
C. 阴极质量增加a g,a＞x
D. 阴极质量增加b g,b＜x
7.当用铜做电极电解硫酸铜水溶液时，在阴极的产物是（ ）
A.Cu B.Cu和O2 C.O2 D.H2
8.下列关于电解法精炼粗铜的叙述中不正确的是（ ）
A.粗铜极做阳极
B.电解时，阳极发生氧化反应，而阴极发生的反应为：Cu2+ + 2e-- == Cu
C.粗铜中所含Ni、Fe、Zn等金属杂质，电解后以单质形式沉积槽底，形成阳极泥
D.电解铜的纯度可达99.95%--99.98%
9. 用惰性电极实现电解，下列说法正确的是( )
A.电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液p H不变
B.电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH－，故溶液pH减小
C.电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:2
D.电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:1
10.用两个惰性电极插入500mLAgNO3溶液中，通电电解。当电解液的pH从6.0变为3.0时（设电解时阴极没有氢气逸出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略），电极上析出银的质量大约是（ ）
A.27mg B.54 mg C.108 mg D.216 mg
11.在外界提供相同电量的条件下，Cu2+或Ag+分别按Cu2+ + 2e-- == Cu或Ag -- e-- == Ag+在电极上放电，其析出铜的质量为1.92g，则析出银的质量为（ ）
A.1.62g B.6.48g C.3.24g D.12.96g
12. 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
13. 右图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。则下列有关的判断正确的是( )
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
14．从H+、Na+、Cu2+、Cl--、SO42—五种离子中恰当地组成电解质,按下列要求进行电解:
(1)以碳棒为电极,使电解质质量减少,水量不变进行电解,则可采用的电解质是_______________________ ；
(2) )以铂片为电极,使电解质质量不变,水量减少进行电解,则可采用的电解质是_______________________；
(3)以碳棒为阳极，铁棒为阴极，使电解质和水量都减少，进行电解，可采用的电解质是__________________。
15．在25℃时，用石墨电极电解2.0L2.5mol/LCuSO4溶液，如有0.20 mol电子发生转移，请回答下列问题：
（1）阴极发生_______反应，电极反应式为________________________________；
(2) 阳极发生______反应，电极反应式为________________________________；
（3）电解后得到的铜的质量是________，得到氧气的体积是_________（标准状况），溶液的pH是______________；
（4）如用等质量的两块铜片代替石墨做电极，电解后两铜片的质量相差_______,电解液的pH ____________。
拓展提高
1． 通以相等的电量，分别电解等浓度的硝酸银和硝酸亚汞（亚汞的化合价为+1）溶液，若还原的硝酸银和硝酸亚汞的物质的量之比n(硝酸银):n(硝酸亚汞)=2:1，则下列表述正确的是（ ）
A.在两个阴极上得到的银和汞的物质的量之比n(银) :n(汞)= 2:1
B.在两个阳极上得到的产物的物质的量不相等
C.硝酸亚汞的分子式为HgNO3
D.硝酸亚汞的分子式为Hg2(NO3)2
2.工业上为了处理含有Cr2O72—酸性工业废水，采用下面的处理方法：往工业废水中加入适量NaCl，以铁为电极进行电解，经过一段时间，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成，工业废水中铬元素的含量已低于排放标准。请回答下列问题：
（1）两极发生反应的电极反应式：
阳极____________________________，阴极___________________________________。
（2）写出Cr2O72—变为Cr3+的离子方程式：___________________________________。
（3）工业废水中有酸性变为碱性的原因是：__________________________________。
（4）________（填“能”或“不能”）改用石墨电极，原因是___________________。
3.在玻璃圆筒中盛有两种无色的互不相溶的中性液体。上层液体中插入两根石墨电极，圆筒内还放有一根下端弯成环状的玻璃搅棒，可以上下搅动液体，装置如右图。接通电源，阳极周围的液体呈现棕色，且颜色由浅变深，阴极上有气泡生成。停止通电，取出电极，用搅棒上下剧烈搅动。静置后液体又分成两层，下层液体呈紫红色，上层液体几乎无色。根据上述实验回答：
（1）阳极上的电极反应式为______________________________。
（2）阴极上的电极反应式为______________________________。
（3）原上层液体是______________________________________。
（4）原下层液体是_____________________________________。
（5）搅拌后两层液体颜色发生变化的原因是________________________。
（6）要检验上层液体中含有的金属离子，其方法是_________________________。现象是___________________。
第3节 化学能转化为电能------电池
学习目标
1．了解原电池的工作原理，结合电池反应和相关实验，体验化学能和电能的转化过程，能用电池反应表示化学能和电能的转化关系。
2．了解常见的化学电源的种类和工作原理，认识化学能与电能相互转化的实际意义，并能应用原电池原理分析、解释金属的腐蚀的原因，探究防止金属腐蚀的措施，加深对化学变化本质的认识。
知识梳理
一、原电池
1． 原电池是__________________________________________的装置。
2． 原电池的构成条件：
（1）两个活泼性不同的电极;
（2）___________________；
（3）___________________。
3． 电极材料构成
负极：还原性较强的物质，如__________________________
正极：氧化性较强的物质，如___________、______________、__________________。
4． 原电池的工作原理（以铜锌原电池为例，电解质是稀硫酸）
二、化学电源
5．作为化学电源的电池有______电池、_____________电池、_______电池。其中可能造成环境污染的是______电池；可反复充放电的是________电池。
6．几种电池的比较
电池 电极材料 电极反应 电池反应
锌锰干电池
铅蓄电池
氢氧燃料电池
三、金属的腐蚀与防护
7．金属腐蚀是指________________________________________________________。
8．化学腐蚀与电化学腐蚀的比较
金属腐蚀 化学腐蚀 电化学腐蚀
条件
有无电流
现象
9．钢铁的腐蚀：_________腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因。
（1）析氢腐蚀(酸性环境)
负极：________________________；正极：__________________________
(2)吸氧腐蚀
负极：________________________；正极：__________________________
10.金属的防护方法
（1）在金属表面覆盖__________,如_____________________。
（2）牺牲阳极保护法：即将__________________的金属作为保护极，与被保护金属相连构成_____________,______________的金属将作为负极发生________反应而消耗，被保护金属作为正极就可以避免腐蚀。
（3）阴极电保护法：即将被保护金属与外加直流电源的______极相连让其成为阴极，而将外加直流电源的______极接到一些废铁上，使废铁成为阳极。
学习导航
1． 方法指导:
（1）原电池正负极的判断
①根据构成原电池的电池材料判断：活泼金属做负极；
②根据电子流向或电流方向确定：电子流出的一极或电流流入的一极为负极
③根据氧化还原反应确立：发生氧化反应（还原剂）的一般为负极。
（2）判断金属腐蚀快慢的规律
不纯的金属或合金，在潮湿的空气中形成微电池发生电化腐蚀，活泼金属因被腐蚀而损耗，金属腐蚀的快慢与下列两种因素有关：
1 与构成微电池的材料有关，两极材料的活动性差别越大，电动势越大（活动性相差越大），氧化还原反应的速度越快，活泼金属被腐蚀的速度就越快。
2 与金属所接触的电解质强弱有关，活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于在非金属溶液中的腐蚀，在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀。
一般说来可用下列原则判断：
电解原理引起的腐蚀〉原电池原理引起的腐蚀〉化学腐蚀〉有防腐蚀措施的腐蚀
（2）例题解析
【例1】 由铜、锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的pH怎样变化（ ）
A.不变 B.先变小后变大 C.逐渐变大 D.逐渐变小
解析 根据原电池工作的总反应：Zn + 2H+ == Zn2+ + H2↑,只要原电池不断工作，该反应就不断发生，溶液中的C(H+)逐渐减小，溶液中的pH将不断增大。因此答案选D.
【例2】在原电池和电解质的电极上所发生的反应，同属氧化反应或同属还原反应的是（ ）
A. 原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应
B. 原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应
C. 原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应
D. 原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应
解析 据原电池、电解池的基本知识，原电池的正极发生还原反应，负极发生氧化反应；电解池的阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。因此选B、C
【例3】在如图所示的装置中，a的金属性比氢要强，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，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极到b极
D. a极上发生了氧化反应
解析 显然，电极a、b与电解质溶液稀H2SO4组成原电池。
因活泼性a〉b（碳棒），所以a为电池的负极，b为正极。电极反应式：
a（负极）：a –ne-- == an+ (氧化反应)
b(正极)：nH+ + ne-- == n/2H2↑（还原反应），由于正极H+放电消耗,溶液中C(H+)减小, pH变大,在外电路中,电子由a流出经电流计流向b极。因此选B.
【例4】航天技术中使用的氢—氧燃料电池具有高能、轻便和不污染环境等优点。氢—氧燃料电池酸式和碱式两种，它们放电时的电池总反应方程式都可表示为2H2 + O2 == 2H2O,酸式氢—氧燃料电池的电解质是酸，其负极反应可表示为：2H2 –4e-- == 4H+,则其正极反应表示为_____________________；碱式氢—氧燃料电池的电解质是碱，其正极反应表示为O2 +2H2O+4e-- == 4OH--,则其负极反应可表示为_______________________。
解析 原电池正极发生还原反应：O2 +2H2O+4e-- == 4OH--，在酸性溶液中，4OH-- + 4H+ =4H2O,故正极反应式为:O2 + 4H+ + 4e-- == 2H2O;原电池负极发生还原反应：2H2 –4e-- == 4H+,在碱性溶液中，4OH-- + 4H+ =4H2O,所以负极反应式为：2H2 + 4OH-- - 4e-- == 4H2O.
基础训练
1． 下列说法中正确的是（ ）
A.原电池是把电能转化为化学能的装置
B.原电池中电子流出的一极是正极，发生氧化反应
C.原电池两极均发生氧化还原反应
D.原电池中的阳离子向正极移动
2． 下列各反应中，属于原电池反应的是（ ）
A.氧化铝膜破坏后，金属铝被迅速氧化
B.白铁镀锌层破损后，还能阻止铁被氧化
C.红热的铁与水接触表面上形成蓝黑色的保护层
D.铁丝在氯气中燃烧产生大量棕黄色的烟
3.某原电池，将两金属X、Y用导线连接，同时插入相应的电解质溶液中，发现Y电极质量增加，则可能是下列情况中的（ ）
A. X是负极，电解质溶液为CuSO4溶液
B. X是负极，电解质溶液为稀H2SO4溶液
C. X是正极，电解质溶液为CuSO4溶液
D. X是正极，电解质溶液为稀H2SO4溶液
4.埋在地下的输油铸铁管道，在下列各种情况下，被腐蚀速度最慢的是（ ）
A. 在含铁元素较多的酸性土壤中
B. 在潮湿输送透气的土壤中
C. 在干燥致密不透气的土壤中
D. 在含碳粒较多，潮湿透气的土壤中
5． 下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是（ ）
A. a电极是负极
B. b电极的电极反应为：
C. 氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
D. 氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置
6．镍-镉（Ni—Cd）可充电电池，可以发生如下反应：
Cd（OH）2 +2Ni(OH)2 Cd+2NiO(OH)+2H2O，
由此可知，该电池的负极材料是（ ）
A.Cd B.NiO(OH) C.Cd(OH)2 D.Ni(OH)2
7.下列关于金属腐蚀的说法不正确的是（ ）
A. 金属在潮湿空气中的腐蚀实质是：M +nH2O == M(OH)n + n/2H2↑
B. 金属的化学腐蚀的实质是M – ne-- == Mn+，电子直接转移给氧化剂
C. 金属的化学腐蚀不一定在酸性条件下进行
D. 在潮湿的中性环境中，金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀
8．家用炒菜锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑。在此变化过程中不发生的化学反应是（ ）
A. 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 == 4Fe(OH)3
B. 2Fe + 2H2O +O2 == 2Fe(OH)2
C. 正极反应：2H2O + O2 + 4 e-- ==4OH—
D. 负极反应：Fe -- 3 e-- == Fe3+-
9.下列事实不用原电池原理解释的是（ ）
A. 轮船吃水线以下的船壳上装有一定数量的锌块
B. 铝片不用特殊方法保存
C. 纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量CuSO4溶液后反应速率加快
D. 镀锌铁比镀锡铁更耐用
10.有A、B、C、D四种金属，将A与B用导线连接起来浸入电解质溶液中，B不易腐蚀，将A、D分别投入等浓度的盐酸中，D比A 反应剧烈，将铜浸入B的盐溶液中，无明显变化，若将铜浸入C的盐溶液中，有金属C析出。据此判断这四种金属的活动性由强到弱的顺序是（ ）
A.D〉C〉A〉B B. D〉A〉B〉C C. D〉B〉A〉C D. B〉A〉D〉C
11.电子表中电子计算器的电源常用微型银锌原电池，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，放电时锌极上的电极反应是：Zn + 2OH-- --2e-- == Zn(OH)2；氧化银电极上的反应式为：Ag2O + H2O + 2e-- == 2Ag + 2OH-- ，总反应式为：Ag2O + H2O + Zn== Zn(OH)2 + 2Ag。下列说法正确的是（ ）
A. 锌是负极，氧化银是正极
B. 锌发生还原反应，氧化银发生氧化反应
C. 溶液中OH—向正极移动，K+ 、H+向负极移动
D. 随着电极反应的不断进行，电解质溶液的pH逐渐增大
12．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。锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为： Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)==Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)
下列说法错误的是( )
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(1)+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O.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g
13. 一种新型的燃料电池，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，其总反应为：2C2H6 ＋7O2＋8KOH====4K2CO3＋10H2O，有关此电池的推断正确的是（ ）
A.正极反应为14H2O＋7O2＋28e－====28OH－
B.放电一段时间后，负极周围的pH升高
C.每消耗1 mol C2H6 ，则电路上转移的电子为14 mol
D.放电过程中KOH的物质的量浓度不变
14.原电池、电解池、电镀池的比较
原电池 电解池 电镀池
定义
装置判断
形成条件
电极名称
电极反应
电子流 向
15．由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验，根据实验现象填表
装置
现象 金属A不断溶解 C的质量增加 A上有气体产生
正极反应式
四种金属活动性由强到弱的顺序：
16．选择适宜的材料和试剂设计一个原电池，以便完成下列反应：
2FeCl3 + Cu == 2 FeCl2 + 2CuCl2
(1)画出装置图：
（2）电极材料和电解质溶液各是什么？
（3）写出电极反应式
拓展提高
1．氢—氧燃料电池是将H2和O2分别通入电池，穿过浸入20%--40%的KOH溶液的多孔碳电极，其电极反应式为：2H2 + 4OH– - 4e– == 4H2O和O2 +2H2O+4e– == 4OH–则下列叙述正确的是（ ）
A. 通H2的一极是正极，通O2的一极是负极
B. 通O2的一极是正极，通H2的一极是负极
C. 工作一段时间后电解质溶液的pH增大
D. 工作时负极区附近pH增大
2.已知电解饱和食盐水可制得Cl2，又已知铅蓄电池放电时发生如下反应：
正极：PbO2 + 4H+ +SO42– +2e-- ==PbSO4 + 2H2O
负极：Pb + SO42– +2e-- == PbSO4
现拟用铅蓄电池做电源电解饱和食盐水制氯气0.05mol，电池内H2SO4的消耗量至少是( )
A.0.025mol B.0.05mol C.0.10mol D.0.20mol
3.将铂丝插入KOH溶液做电极，然后向两个电极上分别通入甲烷和氧气，可以形成原电池，由于发生的反应类似于甲烷的燃烧，所以称做燃料电池，根据两极上反应的实质判断，通入甲烷的一极为电池的____极，这一极的电极反应式为__________________.
4.熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视。可用Li2CO3和Na2CO3的.熔融盐混合物做电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气体为正极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池。完成上述有关的电池反应式：
正极反应式：____________________________________________
负极反应式：____________________________________________
总电池反应式：__________________________________________
5.有一位喜欢追赶时髦的富翁决定建一艘海上游艇，为了使游艇奢侈豪华，他不惜重金让造船师用昂贵、漂亮、对海水有很强抗腐蚀能力的镍铜合金将船底包起来。由于这种镍铜合金的机械强度不够大，于是造船师不得不用特种的钢来制造游艇的许多零件，在一片赞美声中，游艇徐徐下水，畅游于碧海波涛之中，可是时间不长，这艘游艇的底部千疮百孔，过早地结束了生命。你知道这是为什么吗？
答：______________________________________________________________________。
6． 如图A为直流电源，B为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸，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上发生的总化学方程式为：________________________________
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：_____________________，
槽中盛放的镀液可以是_________________或_________________(只要求填两种电解质溶液)。
科学前沿
新能源---可燃冰
“冰”怎么会“可燃”？即使是二氧化碳在超低温状态下形成的“干冰”也不可燃。但确有“可燃冰”存在，它是甲烷类天然气被包进水分子中，在海底低温与压力下形成的一种类似冰的透明结晶。据专家介绍，1立方米“可燃冰”释放出的能量相当于164立方米的天然气。目前国际科技界公认的全球“可燃冰”总能量，是所有煤、石油、天然气总和的2～3倍。美国和日本最早在各自海域发现了它。我国近年来也开始对其进行研究。
“可燃冰”的主要成分是甲烷与水分子(CH4·H2O)。它的形成与海底石油、天然气的形成过程相仿，而且密切相关。埋于海底地层深处的大量有机质在缺氧环境中，厌气性细菌把有机质分解，最后形成石油和天然气(石油气)。其中许多天然气又被包进水分子中，在海底的低温与压力下又形成“可燃冰”。这是因为天然气有个特殊性能，它和水可以在温度2～5摄氏度内结晶，这个结晶就是“可燃冰”。
有天然气的地方不一定都有“可燃冰”，因为形成“可燃冰”除了压力主要还在于低温，所以一般在冰土带的地方较多。长期以来，有人认为我国的海域纬度较低，不可能存在“可燃冰”；而实际上我国东海、南海都具备生成条件。
东海底下有个东海盆地，面积达25万平方公里。经20年勘测，该盆地已获得1484亿立方米天然气探明加控制储量。尔后，中国工程院院士、海洋专家金翔龙带领的课题组根据天然气水化物存在的必备条件，在东海找出了“可燃冰”存在的温度和压力范围，并根据地温梯度、结合东海地质条件，勾画出“可燃冰”的分布区域，计算出它的稳定带的厚度，对资源量做了初步评估，得出“蕴藏量很可观”结论。这为周边地区在新世纪使用高效新能源开辟了更广阔的前景。
世界第一艘燃料电池潜艇U-31
2003年4月7日，德国基尔港升起了一颗世界级的明星。它是一艘奇特的潜艇，名字叫U31。国际主要媒体都往它这儿聚焦，庆贺世界第一艘燃料电池潜艇下水及首次试航。全德国的人都为U31自豪，因为它闯开了常规潜艇的一条发展新路，成为世界潜艇发展史上的一个新里程碑；到2004年春服役后，它就是“世界范围内最先进的常规动力潜艇”。 传统的柴-电动力潜艇在水下潜航2～3天，就会耗尽电池能量，必须浮上水面给蓄电池充电。显然，这增加了潜艇暴露的危险性。而U31就没有这种烦恼，因为它在水下就能自行充电，取得了“不依赖空气”的技术突破。突破出在动力舱。它采用性能优越的混合动力系统，即燃料电池动力系统和柴-电动力系统混合使用。但奇迹主要出在燃料电池动力系统。这个系统由9组聚四氟乙烯燃料电池、14吨液氧贮存柜和1.7吨气态氢贮存柜等3部分组成。它的燃料电池尺寸小，无腐蚀，功率密度大，使用寿命长。热交换器、排出泵、冷却水泵、催化剂罐、燃料电池电子设备、斩波器和逆变器等是燃料电池的主要部分。它不用空气，而是将氢燃料和氧化物放到特殊燃烧室内进行电化学反应，直接转换成电能，输出的直流电直接驱动电动机，电动机带动桨轴，推进潜艇航行。每组燃料电池的输出功率为34千瓦，9组总功率306千瓦。用燃料电池提供的动力驱动，U31可在水下连续潜行3周。
铝的冶炼史
传说拿破仑三世的刀叉具是用铝制造的。筵席上，他为多数客人提供金餐具，而只让少数客人使用铝餐具，是为了让用铝餐具的客人留下更深刻印象。
1885年，在美国首都华盛顿特区落成的华盛顿纪念碑上的顶帽也是用金属铝制造的。因为在19世纪，铝是一种珍贵的金属。人们最初得到的铝粒如同珍宝，它的价格同黄金相当。因为从铝矿石中把铝提炼出来，是极其困难的。1825年，丹麦的奥斯特分离出少量的纯铝。1827年，德国化学家维勒用金属钾与无水氯化铝反应而制得了铝。但是钾太昂贵了，所以不允许大规模地生产。又过了27年，法国化学家德维尔用金属钠与无水氯化铝一起加热而获得闪耀金属光泽的小铝球。改用金属钠虽然极大地降低了铝的生产费用，但显然没有达到能使人们普遍应用铝的程度。
1884年，在美国奥伯林学院化学系，有一位叫做查尔斯·马丁·霍尔的青年学生。当时他只有二十一岁。一次，他听一位教授（这位教授正是维勒的学生）说：“不管谁能发明一种低成本的炼铝法，都会出人头地。”这使霍尔意识到只有探索廉价的炼铝方法，才能使铝被普遍应用。霍尔决定在自己家里的柴房中办一个家庭实验室。他打算应用戴维早期的一项发明：把电流通到熔融的金属盐中，可以使金属的离子在阴极上沉积下来，从而使金属离子分离出来。因为氧化铝的熔点很高(2050℃)，他必须物色一种能够溶解氧化铝而又能降低其熔点的材料，偶然发现了冰晶石(Na3AlF6)。冰晶石一氧化铝熔盐的熔点仅在930℃～1000℃之间，冰晶石在电解温度下不被分解，并有足够的流动性。这样就有利于电解的进行。霍尔采用瓷坩埚，碳棒（阳极）和自制电池，对氧化铝，即精制的氧化铝矿进行电解。把氧化铝溶在10%～15%的熔融的冰晶石里，再通以电流，结果观察到有气泡出现，然而却没有金属铝析出。他推测，电流使坩埚中的二氧化硅分解了，因此游离出硅。于是他对电池进行改装，用碳作坩埚衬里，又将碳作为阴极，从而解决了这一难题。1886年2月的一天，他终于看到小球状的铝聚集在阴极上。霍尔此时异常激动，带着他第一次获得的一把金属铝球去见他的教授。后来，这些铝球竟成为“王冠宝石”，至今仍珍存在美国制铝公司的陈列厅中。廉价炼铝方法的发明，使铝这种在地壳中含量占8%的元素，从此成了为人类提供多方面重要用途的材料。而发明家霍尔，当时还不满23周岁，这年12月6日才是他的23岁生日。
还有一件值得提及的事，非常巧合，一位与霍尔同龄的年轻的法国化学家埃鲁也在这年稍晚些时候发明了相同的炼铝法。霍尔与埃鲁在遥远的两大洲，同年来到人世（1863年）又同年发明了电解炼铝法（1886年）。虽然他们之间曾一度发生了专利权的纠纷，但后来却成为莫逆之交。1911年，当美国化学工业协会授予霍尔著名的佩琴奖章时，埃鲁还特意远涉重洋到美国参加了授奖仪式，亲自向霍尔表示祝贺。或许是上天的旨意，1914年，这两位科学家又都相继去世。难怪当后人们一提起电解炼铝法的时候，便总把霍尔和埃鲁的名字联在一起。
本章测试题
（时间：90分钟 满分：100分）
相对原子质量：H 1 C 12 O 16 S 32 Cu 64 Zn 65
第I卷（选择题 共50分）
一、选择题（本题包括10小题，每小题2分，共20分。每小题只有一个正确答案）
1．未来新能源的特点是资源丰富，在使用时对环境无污染或很少污染，且有些可以再生。下列属最有希望的新能源的是（ ）
1 天然气②煤③核能④水电⑤太阳能⑥燃料电池⑦风能⑧氢能
A.①②③④ B.⑤⑥⑦⑧ C.③④⑤⑥ D.除①②外
2．1g碳与适量水蒸气反应生成CO和H2，需吸收10.94KJ热量，此反应的热化学方程式为（ ）
A.C + H2O == CO + H2 ; ΔH== +131.3KJ·mol—
B. C(s)+ H2O(g) == CO(g) + H2(g) ; ΔH== +10.94KJ·mol—
C. C(s)+ H2O(l) == CO(g) + H2(g) ; ΔH== +131.3KJ·mol—
D. C(s)+ H2O(g) == CO(g) + H2(g) ; ΔH== +131.3KJ·mol—
3.把锌片和铁片放在盛有食盐水和酚酞的表面皿中，如图所示。最先观察到酚酞变红的现象的区域是（ ）
A.I和III B.I和IV C.II和III D.II和IV
4.电解CuCl2和NaCl的混合溶液，阴极和阳极上分别析出的物质是（ ）
A.H2和Cl2 B. Cu和Cl2 C. H2和O2 D. Cu和O2
5.电解饱和食盐水，当阴极附近有0.8molNaOH生成时，导线中通过电子的物质的量是（ ）
A.0.16mol B. 0.2mol C. 0.4mol D.0.8 mol
6.在铁制品上镀上一定厚度的锌层，以下电镀方案中正确的是（ ）
A. 锌作阳极，铁制品作阴极，溶液中含Fe2+
B. 锌作阴极，铁制品作阳极，溶液中含Zn2+
C. 锌作阴极，铁制品作阳极，溶液中含Fe3+
D. 锌作阳极，铁制品作阴极，溶液中含Zn2+
7.在U形管中，用惰性电极电解硫酸钠和石蕊的混合液，一段时间后，可以观察到的现象是（ ）
A. 两极附近颜色无明显变化
B. 两极均有气体产生
C. 阳极附近的颜色变红
D. 阴极附近的颜色变红、
8．某原电池总反应离子方程式为：2Fe3+ +Fe == 3 Fe2+，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溶液
B. 正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液为Fe(NO3)2溶液
C. 正极为Fe，负极为Zn，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液
D. 正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液为CuSO4溶液
9.用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，欲使溶液恰好恢复至电解前情况，可加入的物质是（ ）
A.CuSO4 B.Cu(OH)2 C.Cu D.CuO
10. 下图中能验证氯化钠溶液（含酚酞）电解产物的装置是( )
二、选择题（本题包括10小题，每小题3分，共30分，每小题有一至两个正确答案）
11．据报道，某国一集团拟在太空建造巨大的集光装置，把太阳光变成激光用于分解海
水制氢：2H2O==== 2H2↑+O2↑，下列说法中正确的是（ ）
A. 水的分解反应是放热反应
B. 氢气是一级能源
C. 使用氢气作燃料有助于控制温室效应
D. 若用生成的氢气与空气中多余的CO2反应生成甲醇（CH3OH）储存起来，可以改善生存环境
12．甲烷是一种高效清洁的新能源，0.25mol甲烷完全燃烧生成液态水时放出222.5KJ热量，则下列热化学方程式中正确的是（ ）
A.2CH4(g) + 4O2(g) == 2CO2(g) + 4H2O(l)；ΔH== +890KJ·mol—
B. CH4(g) + 2O2(g) == CO2(g) +2H2O(l)；ΔH== +890KJ·mol—
C. CH4(g) + 2O2(g) == CO2(g) +2H2O(l)；ΔH== -890KJ·mol—
D. 2CH4(g) + 4O2(g) == 2CO2(g) + 4H2O(l)；ΔH== -890KJ·mol—
13.如图所示a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b极附近溶液显红色。下列说法中正确的是（ ）
A. X是正极，Y是负极
B. X是负极，Y是正极
C. CuSO4溶液的pH逐渐减小
D. CuSO4溶液的pH保持不变
14.某电解质溶液的pH=a，向其中插入两惰性电极，通电一段时间后，测知溶液的pH=b。若b≤a，该电解质可能是（ ）
A.Na2S B.CuSO4 C.NaCl D.Na2SO4
15.下列说法中正确的是（ ）
A. 原电池的正极和电解池的阳极都是发生氧化反应
B. 用铂做电极电解NaOH溶液时，溶质的质量不变，但浓度却随着电解的进行而增大
C. 电解食盐水时，由于OH—离子向阳极移动，所以加酚酞时阳极附近可变红色
D. 电解食盐水时，阴极区溶液里OH—离子的浓度相对增大，使酚酞试液变红
16.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. 用锌片做阳极，铁片作阴极，电解氯化锌溶液，铁片表面出现一层锌
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，气泡放出速率加快
17.有X、Y、Z、M四种金属，已知：X可以从Y 的盐溶液中置换出Y；X和Z作原电池电极时，Z为正极；Y和Z的离子共存于电解液中，Y离子先放电；M的离子的氧化性强于Y的离子，则这四种金属的活动性由强到弱的顺序是（ ）
A.X 〉Y〉Z〉M B. X 〉Z〉M〉Y
C. M 〉Z〉X〉Y D. X 〉Z〉Y〉M
18.氢—镍电池是近年来开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镍镉电池，
氢镍电池的总反应式是H2 + 2NiO(OH)Ni(OH)2。根据此反应判断，下列叙述中正确的是（ ）
A. 电池放电时，镍元素被氧化
B. 电池充电时，氢元素被还原
C. 电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断减小
D. 电池充电时，H2在阴极生成
19．CuI是一种白色不溶于水的固体，以石墨（阴）和铜（阳）为电极组成电解槽，以含酚酞和淀粉的KI水溶液为电解液进行电解。电解开始不久，阴极区溶液显红色，而阳极区仍为无色。过了相当长的时间后，阳极区才呈蓝色，则电解开始时的电极反应为（ ）
A. 阳极反应：Cu – 2e– == Cu2+
阴极反应：Cu2+ +2e– == Cu
B. 阳极反应：2Cu – 2e–+ 2I–== 2CuI
阴极反应：2H+ +2e– == H2↑
C. 阳极反应： 2I–– 2e– == I2
阴极反应：2H+ +2e– == H2↑
D. 阳极反应：Cu – 2e– == Cu2+
阴极反应：2H+ +2e– == H2↑
20.在500mL1mol·L-1的CuSO4溶液中，阳极为100gCu片，阴极为100gZn片，通电一段时间后，立即取出电极，测得锌片质量增加到106.4g，此时剩余溶液中CuSO4的物质的量浓度为（ ）
A.0.25 mol·L-1 B.0.8 mol·L-1 C.1.0 mol·L-1 D.1.2 mol·L-1
第II卷（非选择题 共50分）
三、填空题（本题包括8小题，共50分）
21．(4分)由氢气和氧气反应生成1mol水蒸气放热241.8KJ，写出该反应的热化学方程式_______________________.
若1g水蒸气转化成液态水时放热2.444KJ，则反应H2(g) + 1/2O2(g) == H2O(l)的△H=______________ kJ·。
22.（2分）已知：2H2(g) + O2(g) == 2H2O(g)；△H= –483.6 kJ·, H2(g) + 1/2O2(g) == H2O(l)的△H=–285.8 kJ·,由此可知，在等温下蒸发45g液态水需吸收________KJ的热量
23．（6分）工业上采用以铁、石墨为电极，电解K2MnO4溶液制取KMnO4，装置如图所示
(1)Fe作_______极，其附近溶液的pH________(填“变大”“变小”或“不变”）。
（2）石墨电极上的反应式为________________________________。
（3）总方程式为__________________________________________。
24．（4分）氢能源是21世纪极具开发前景的新能源之一，它既是绿色能源，又可循环使用。请在下图的两个空框中填上循环过程中反应物和生成物的分子式，以完成理想的氢能源循环体系图（循环中接受太阳能的物质在自然界中广泛存在）。从能量转换的角度看，过程II主要是_______能转化为________能。
25．（5分）科研人员新近开发出一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，可供手机连续使用一个月才充一次电，据此请回答以下问题：
（1）甲醇是________极，电极反应为___________________________。
（2）电池反应的离子方程式：__________________________________。
26．（13分）如图为相互串联的甲乙两个电解池，请回答：
（1）甲池若为用电解原理精炼铜的装置，A极是_________，
材料是___________，电极反应为______________，
B极是___________，材料是_______________，电极反应为
_______________，电解质溶液为______________。
（2）乙池中若滴入少量酚酞试液，开始一段时间后，Fe极附近
呈____________色。
（3）若甲槽阴极增重12.8g，则乙槽阳极放出气体在标准状况下
的体积为_________。
（4）若乙槽剩余液体为400mL，则电解后得到碱液的物质的量浓度
为__________，pH为___________。
27.（4分）城市使用的燃料，现大多用煤气、液化石油气。煤气的主要成分是CO和H2的混合气体，它由煤炭和水蒸气反应制得，故又称水煤气。
（1）试写出制取水煤气的主要化学方程式____________________________________________.
（2）液化石油气的主要成分是丙烷，丙烷燃烧的热化学方程式为
C3H8(g) +5O2(g) == 3CO2(g) + 4H2O(l)；△H=–2220.0 kJ·,
又知CO气体燃烧的热化学方程式为：CO(g) +1/2O2(g) == CO2(g) ；△H=–282.57kJ·,
试比较同物质的量的C3H8和CO燃烧，产生的热量比值约为________________。
（3）已知氢气燃烧的热化学方程式为2H2(g) + O2(g) == 2H2O(l)；△H=–571.6 kJ·,试比较同物质的量的H2和C3H8燃烧，产生的热量比值约为________________。
（4）氢气是未来的能源，除产生的热量大之外，还具有的优点是________________________________。
28.（12分）电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导与直流电源相连。请回答以下问题：
1 若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则
① 电解池中X极上的电极反应式为 。在X极附近观察到的现象是 。
② Y电极上的电极反应式为 ，检验该电极反应产物的方法是 。
2 如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则
① X电极的材料是 ，电极反应式是 ________________________________。
② Y电极的材料是 ，电极反应式是 ________________________________。
（说明：杂质发生的电极反应不必写出）
【参考答案】
第1章 化学反应与能量变化
第1节 化学反应的热效应
基础训练
1．D 2.D 3.AB 4.CD 5.C 6.D 7.C 8.B 9.C 10D. 11.B 12.B
13.B2H6(g)+3O2(g)== B2O3(s)+3H2O(l)；ΔH＝–2165 kJ·mol－1
14.( ΔH1+3ΔH2—ΔH3)/2
15.110.5KJ,C(s) +1/2O2(g) == CO(g)；ΔH＝–110.5 kJ·mol－1
拓展提高
1．C 2.A
3.(1)N2H4(l)+2H2O2(l)== N2(g)+4H2O(g) ；ΔH＝–641.625 kJ·mol－1 (2)408.8 (3)生成N2和H2O，对环境无污染（4）N2H4(g)+NO2(g)== 3/2 N2(g)+2H2O(g) ；ΔH＝–567.85kJ·mol－1
第2节 电能转化为化学能-----电解
基础训练
1.C 2.C 3.D 4.B 5.B 6.D 7.A 8.C 9.D 10.B 11.B 12.B 13.C
14.(1)HCl、CuCl2 (2)H2SO4 (3)NaCl、CuSO4
15.(1)还原 2Cu2+ + 4e–== 2Cu (2)氧化 4OH––4e– == 2H2O + O2↑ (3)6.4g 1.12L 1 (4)12.8 不变
拓展提高
1．D
2.(1)阳极：Fe –2e– == Fe2+ 阴极：2H+ +2e– == H2↑(2)Cr2O72– +6 Fe2+ +14H+ == 2Cr3+ + 6 Fe3+ +7 H2O(3)H+不断放电，且Cr2O72—与Fe2+ 反应消耗H+，打破了水的电离平衡，使溶液中的[H+]〈[OH--] （4）不能，用石墨做电极，阳极产生氯气或氧气，得不到还原剂Fe2+ ，缺少还原剂不能使Cr2O72– Cr3+ Cr(OH)3而除去
3.（1）2I– –2e–== I2 (2) 2H+ +2e-- == H2↑(3)KI（或NaI）等水溶液 （4）CCl4 （5）碘在CCl4中的溶解度大于在水中的溶解度，所以绝大部分碘都转移到CCl4中。（6）焰色反应 透过蓝色钴玻璃观察火焰呈紫色[若（3）中用NaI，此处火焰为黄色]
第3节 化学能转化为电能------电池
基础训练
1．D 2.B 3.A 4.C 5.B 6.A 7.A 8.D 9.B 10.B 11.A 12.C 13.AC14.略
15. 2H+ +2e-- == H2↑；Cu2+ + 2e– == Cu ；2H+ +2e– == H2↑；D〉A〉B〉C 16.略
拓展提高
1．B 2.C
3.负极，CH4 –8e– +10OH– == CO32– + 7H2O
4.正极：O2 + 2CO2 +4e– == 2 CO32–；负极：2CO +2 CO32– -4e– ==4CO2
总方程式：2CO + O2 == 2CO2
5.略
6.（1）正（2）2NaCl+2H2OH2↑＋Cl2↑+2NaOH
（3）Zn—2e=Zn2+ ， Zn2++2e=Zn，ZnSO4溶液或ZnCl2溶液
本章测试题
一、1.B 2.D 3.B 4.B 5.D 6.D 7.BC 8.A 9.B 10.D
二、11.CD 12.C 13.AC 14.BD 15.BD 16.C 17.D 18.BD 19.B 20.C
三、21.H2(g)+1/2O2(g)== H2O(g) ；ΔH＝–241.8 kJ·mol－1； –285.8
22．110
23.（1）阴 变大 （2）MnO42– –e– == MnO4–
（3）2H2O +2K2MnO4 == 2 KMnO4 + 2KOH + H2↑
24 、H2O H2、O2 化学能、电能
25．（1）负；2CH4O --12 e– + 16OH-- == 2 CO32-+12H2O （2）2CH4O +3O2 +4 OH-- == 2 CO32--+6H2O
26．（1）阴极 纯铜 Cu2+ +2e– == Cu 阳极 粗铜 Cu–2e– == Cu2+ CuSO4溶液
（2）红
（3）4.48L
(4)1mol·L-1 14
27．(1)C+H2O(g)== CO+H2 (2)39∶5 (3) 14∶5 （4）来源丰富，单位质量产生热量大，无污染
28．（1）①2H+ +2e– == H2↑ 放出气体，溶液变红
②2Cl––2e– == Cl2↑ 把湿润的KI淀粉试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色。
（2）①纯铜Cu2+ +2 e– == Cu ②粗 铜 Cu --2 e– == Cu2+
△H
A
B
C
△H1
△H2
石墨
铁
电解熔融氯化钠
Pt
Pt
电解饱和食盐水
a
b
· ·
x
y
Pt
Ag
Cu
Fe
电源
a
b
H2SO4
CuSO4
负极
正极
e--
电流
还原反应
电极反应式_____
氧化反应
电极反应式_____
电解质溶液
Zn2+
H+
G
a
b
稀H2SO4
放电
充电
G
A
B
G
C
B
G
D
A
稀H2SO4
CuSO4溶液
稀H2SO4
Fe
Zn
Fe
Zn
I
II
III
IV
激光
a
CuSO4
Pt
Cu
X Y
b
NaCl和酚酞溶液
放电
充电
Fe
石墨
K2MnO4溶液
燃料电池
I太阳能、催化剂
II
A
B
Fe
C
甲
乙 NaCl溶液400mL
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第1章 化学反应与能量变化
第1节 化学反应的热效应
学习目标
1． 了解化学反应中的能量变化。
2． 了解反应热和焓变的涵义，并能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。
3． 能用热化学方程式表示化学能与热能的的相互转化关系，理解热化学反应方程式的意义。
*4．了解标准摩尔生成焓的定义。
知识梳理
1． 通常情况下，化学反应中能量的变化主要是__________和__________之间的转化，几乎所有化学反应都伴随着________的释放和吸收。
2． 反应热是指_____________________________________________________________。通常用_______表示。反应吸热时，表示为__________；反应放热时，则表示为_____________。
3． 反应热通常用___________来测量，其计算公式Q= –C(T1 – T2)中，C表示_____________，T1、T2分别表示_______________________________________。
4． 各取1.0 mol·L-1的盐酸100mL,并分别加入100mL1.0mol·L-1的NaOH溶液、KOH溶液，测得的反应热_______(填“相同”或“不同”)，原因是______________________________。在实际操作中往往让酸或碱略过量，这样做的目的是______________________________。
5． 化学反应的反应热是因反应前后_______________不同而产生的。用符号______的变化来描述与反应热有关的能量变化。对于在等压条件下的化学反应，如果反应中物质的能量变化只转化成热能，而没有转化为电能、光能等其他形式的能，则该反应的反应热就等于__________________________。反应完成时，反应产物的总焓_____（填“大于”或“小于”）反应物的总焓，该反应就是放热反应，否则就是吸热反应。
6． 在热化学中，常用热化学方程式把一个化学反应中_____________的变化和____________的变化同时表示出来。H2(g) + 1/2O2(g) == H2O(l)；△H(298K)= －285.8KJ·mol-1表示__________________________，若将方程式改为2H2(g) + O2(g) == 2H2O(l)；△H(298K)= －571.6KJ·mol-1则表示___________________________________，两者的意义______(填“相同”或“不同”)。
7． 盖斯定律是指________________________________________________________________。
*8.标准摩尔生成焓是指_____________________________________________,对于任意反应aA+bB== Cc+dD，其△H== _______________________________________________________。
学习导航
1．方法指导：化学方程式是学习热化学的重要工具，化学反应所释放的能量是当今世界上重要的能源之一。国防上用的火箭燃料、高能电池等，都是利用化学反应所释放的能量的。而化学反应中的能量变化通常表现为热能的变化。所以从能量的角度考虑化学变化的问题，认识并掌握热化学方程式可以帮助我们较全面地认识化学反应的本质。
（1）反应热
放热反应：反应过程中有热量放出的化学反应。其反应物的总焓大于反应产物的总焓。如酸碱中和反应，煤、石油等化石燃料的燃烧等。
吸热反应：反应过程中吸收热量的化学反应。其反应物的总焓小于反应产物的总焓。如：电解质的电离，灼热的碳与CO2的反应等。
（2）盖斯定律及反应热的简单计算：
盖斯定律是计算反应热的重要依据，在生产和科学研究中有重要意义。它表示：化学反应的反应热只与反应的始态（各反应物）和终态（各生成物）有关，而与反应进行的具体途径无关。例如：△H== △H1 + △H2 或△H1 == △H --△H2，所以热化学方程间可进行“+”“–”等数学运算，△H也同样可以。
（3）热化学方程式：
1 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，而能量变化与外界的温度和压强都有关，故应指明外界条件，若不指明，一般指101KPa和298K的外界条件。
2 不同状态的同种物质参加化学反应时，其能量变化不相同，因此书写热化学方程式时
一定要标明反应物或生成物的聚集状态。
3 热化学方程式中的化学计量数可以用整数，也可以用分数，因为它只表示物质的量。当计量数改变时，△H也应随之改变。
4 △H的“+”“—”一定要标明，其单位是KJ·mol-1。mol-1不是指1mol某反应物或生成物，而是指1mol这样的反应。
*（4）标准摩尔生成焓
1 稳定单质的标准摩尔生成焓为0。
2 生成焓是指由稳定单质生成化合物时的热效应（焓变），生成的化合物常以1mol为基准。
3 生成焓与反应的条件有关。
4 标准摩尔生成焓的计算是生成物的标准摩尔生成焓之和减去反应物的标准摩尔生成焓之和，二者不可颠倒。且计算时不要遗漏化学方程式中的化学计量数。
1． 例题解析
【例1】已知25℃、101kPa下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为
C(石墨)＋O2(g)＝CO2(g) △H＝–393.51 kJ ·mol1
C(金刚石)＋O2(g)＝CO2(g) △H＝–395.41 kJ ·mol1
据此判断，下列说法中正确的是
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
解析 从题意知，1 mol金刚石燃烧生成CO2放出的热量比1 mol石墨燃烧生成CO2放出的热量多，说明石墨的能量比金刚石的低，因此由石墨制备金刚石应是吸热反应。所以，A正确。
【例2】已知
（l） ＝H2O（g） △H1＝a kJ·
（2） ＝2H2O（g） △H2＝b kJ·
（3）＝H2O（l） △H3＝c kJ·
（4） ＝2H2O（l） △H4＝d kJ·
下列关系式中正确的是
A． a＜c ＜0 B．b＞d＞0 C．2a＝b＜0 D．2c＝d＞0
解析 氢气的燃烧为放热反应，因此上述四个反应的△H均小于0，且等量的氢气完全反应生成液态水比生成气态水时放出的热量多，因此选C.
【例3】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
解析 热化学方程式的书写要求有三：①标明各物质的聚集状态：B项水为液态，排除；②化学计量数可以使整数或分数，且与热量成正比；③用ΔH表示时，吸热，其值为正；放热，其值为负。H2与O2反应生成水蒸气是放热反应，ΔH应为负值，排除C、D。故选A.
【例4】已知热化学方程式：2H2O（l）== 2H2（g）＋O2（g）；ΔH＝＋571.6kJ·mol－1和
2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（g） ； ΔH＝-483.6kJ·mol－1，当1g液态水变为气态水时，其热量变化为：①放出②吸收③2.44KJ④4.88KJ⑤88KJ
A.②和⑤ B. ①和③ C. ②和④ D. ②和③
解析 2H2O（l）== 2H2（g）＋O2（g）； ΔH＝＋571.6kJ·mol－1 （1）
2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（g） ； ΔH＝-483.6kJ·mol－1， （2）
根据盖斯定律，由（1）+（2）得：2H2O（l）== 2H2O（g）；ΔH＝＋88.0kJ·mol－1 ，可知18g液态水变为气态水时，吸收44.0kJ的热量，则1g液态水变为气态水时，吸收的热量为：44/18 =2.44KJ。因此选D。
*【例5】 利用标准摩尔生成焓计算H2还原 Fe3O4反应的焓变。
解析 在298K时各物质的标准摩尔生成焓如下：
Fe3O4（s）+4H2（g）=3Fe（s）+4H2O（g）
ΔfHmθ（298 K）/KJ/mol -1118.4 0 0 -241.82
基础训练
1．下列说法中，正确的是（ ）
A.在化学反应中，发生物质变化的同时不一定发生能量变化。
B.ΔH 〉0表示放热反应，ΔH〈0表示吸热反应
C.ΔH的大小与热化学方程式中的计量数无关。
D.反应产物的总焓大于反应物的总焓时，ΔH 〉0.
2.热化学方程式中化学式前的化学计量数表示（ ）
A.分子个数 B.原子个数 C.物质的质量 D.物质的量
3.下列物质加入水中，显著放热的是（ ）
A.生石灰 B.固体NaOH C.无水乙醇 D.固体NH4NO3
4.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.任何放热反应在常温条件下一定能自发进行。
C.反应物和生成物所具有的总焓决定了反应是放热还是吸热。
D.吸热反应在一定条件下（如常温、加热等）也能发生反应。
5.沼气是一种能源，它的主要成分是CH4。0.5molCH4完全燃烧生成CO2和液态水时放出445KJ的热量，则下列热化学方程式中正确的是（ ）
A.2CH4(g)+4O2(g)== 2CO2(g)+4H2O(l); ΔH＝＋890kJ·mol－1
B. CH4(g)+2O2(g)== CO2(g)+2H2O(l); ΔH＝＋890kJ·mol－1
C. CH4(g)+2O2(g)== CO2(g)+2H2O(l); ΔH＝–890kJ·mol－1
D. 1/2CH4(g)+ O2(g)== 1/2CO2(g)+ H2O(l); ΔH＝–890kJ·mol－1
6.今有如下三个热化学方程式：
H2（g）＋1/2O2（g）＝2H2O（g）；ΔH＝aKJ·mol－1,
H2（g）＋1/2O2（g）＝H2O（l）；ΔH== bkJ·mol－1，
2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（l）；ΔH== ckJ·mol－1，
关于它们的下列表述正确的是（ ）
A.它们都是吸热反应
B.a、b和c均为正值
C.a== b
D.2b== c
7.已知下列三个热化学方程式:
1 C(s)+H2O(g)== CO(g)+H2(g)；ΔH＝+131.5KJ·mol-
② H2(g)+Cl(g)== 2HCl(g)；ΔH＝-92.3KJ·mol-
③ H2（g）＋1/2O2（g）＝H2O（g）；ΔH＝–241.8kJ·mol－1
则上述三个反应的反应热大小关系正确的是：( )
A.① 〉② 〉③ B. ③ 〉② 〉①
C. ③ 〉① 〉② D. ① 〉③ 〉②
8.1gH2燃烧生成液态水放出142.9KJ的热量，表示该反应的热化学方程式正确的是（ ）
A. 2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（l） ； ΔH＝–142.9kJ·mol－1
B. 2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（l） ； ΔH＝–571.6kJ·mol－1
C. 2H2＋O2＝2H2O ； ΔH＝-571.6kJ·mol－1
D. H2（g）＋1/2O2（g）＝H2O（g） ； ΔH＝ –285.8kJ·mol－1
9.同温同压下，下列各热化学方程式中热量数值最小的是（ ）
A.2A（l）+B（l）== 2C（g）；ΔH＝+Q1
B. 2A（g）+B（g）== 2C（g）；ΔH＝+Q2
C. 2A（g）+B（g）== 2C（l）；ΔH＝+Q3
D. 2A（l）+B（l）== 2C（l）；ΔH＝+Q4
10.酒精燃烧的化学方程式为：C2H6O+3O22CO2+3H2O,完全燃烧一定量的无水酒精，放出的热量Q，为完全吸收生成的CO2，消耗8mol·L-1的NaOH溶液50mL时恰好生成正盐。则燃烧1mol无水酒精所放出的热量为（ ）
A.0.2Q B.0.1Q C.5Q D.10Q
11.下列反应既属于氧化还原反应，又是吸热反应的是（ ）
A.铝片与稀盐酸反应
B.灼热的碳与CO2反应
C.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应
D.甲烷在氧气中的燃烧反应
12．已知在25℃，101kPa下，lgC8H18（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（1）＋22.5O2（g）＝8CO2（g）＋9H2O（g） △H＝–48.40kJ·mol－1
B C8H18（1）＋22.5O2（g）＝8CO2（g）＋9H2O（1） △H＝–5518kJ·mol－1
C C8H18（1）＋22.5O2（g）＝8CO2（g）＋9H2O（1） △H＝＋5518kJ·mol－1
D C8H18（1）＋22.5O2（g）＝8CO2（g）＋9H2O（1） △H＝–48.40kJ·mol－1
13．将0.3mol气态高能燃料乙硼烷（B2H6）在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5KJ热量。请写出反应的热化学方程式__________________________________.
14.已知： C2H6O(g)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O (g)； △H1
H2O(g)== H2O(l) ；△H2
C2H6O(g)== C2H6O(l)；△H3
若使23g C2H6O(l)完全燃烧生成液态水，则放出的热量为__________________。（用含△H1、△H2、△H3的式子表示）
15．已知下列热化学方程式：
C(s)+ O2(g)== CO2(g)；△H＝–393.5kJ·mol－1
CO(g)+1/2 O2(g)== CO2(g)；△H＝–283.0kJ·mol－1
计算1mol固态碳粉燃烧生成CO(g)放出的热量，并写出相应的热化学方程式。
拓展提高
1．已知
（l） ＝H2O（g） △H1＝a kJ·
（2） ＝2H2O（g） △H2＝b kJ·
（3）＝H2O（l） △H3＝c kJ·
（4） ＝2H2O（l） △H4＝d kJ·
下列关系式中正确的是( )
A． a＜c ＜0 B．b＞d＞0 C．2a＝b＜0 D．2c＝d＞0
2． 知CH4(g)+2O2(g)== CO2(g)+2H2O(l); ΔH＝–Q1kJ·mol－1 ,
＝2H2O（g）；△H2＝–Q2 kJ·，
＝2H2O（l）；△H2＝–Q3 kJ·。
常温下，取体积比4∶1的甲烷和氢气的混合气体11.2L（标准状况下），经完全燃烧后恢复至室温，则放出的热量为（ ）
A.0.4Q1+0.05Q3 B. 0.4Q1+0.05Q2
C. 0.4Q1+0.1Q3 D. 0.4Q1+0.2Q2
3.在火箭推进器中装有强还原剂肼（N2H4）和强氧化剂（H2O2），当它们混合时，即产生大量的N2和水蒸气，并放出大量热。已知0.4mol液态肼和足量H2O2反应，生成氮气和水蒸气，放出256.65KJ的热量。
（1）写出该反应的热化学方程式________________________________________________。
（2）已知H2O（l）== H2O（g）；ΔH＝+44 kJ·，则16g液态水气化时，放出的热量是
__________________KJ。
（3）上述反应应用于火箭推进剂，除释放大量的热和快速产生大量气体外，还有一个很突出的优点是________________________。
（4）已知N2(g)+ 2O2(g)== 2NO2(g)；ΔH＝+67.7 kJ·, N2H4(g)+ O2(g)== N2(g)+ 2H2O（g）；ΔH＝–534 kJ·。根据盖斯定律写出肼与NO2完全反应的热化学方程式___________________________________。
第2节 电能转化为化学能-----电解
学习目标
1． 了解电解池的工作原理，能用电极反应表示化学能和电能的转化关系。
2．了解铜的电解精炼。
3．了解电镀的原理及其应用。
知识梳理
1、 电解原理
1． 金属是靠________________________________导电;电解质溶液是依靠_________
____________________________而导电。
2． 右图是电解熔融氯化钠的装置图，请思考：
3． 通电前，熔融的氯化钠中存在_______________________离子。
4． 通电前这些离子做___________________运动。
5． 通电后，_____极上逐渐覆盖了一层银白色的物质，这是因为析
出了______。______极上有气泡产生，并可闻到_______的气味，该
气体是________。可见通电后，两电极上都发生了化学变化。
6． 与电源正极相连的电极我们称之为________，在这一极上发生的
电极反应式为_______________；而与电源负极相连的电极我们称之
为__________，在这一极上发生的电极反应为_______________。由
实验可知熔融的氯化钠通电时，在两极上均发生了氧化还原反应，有
新物质生成，此过程中___能转化为____能。
7．电解： ___________________________________________________的过程叫做电解。
2、 电解池：把______________________的装置叫做电解池或电解槽。
(1)组成电解池的条件是：
①__________________________________________；
②__________________________________________；
③__________________________________________。
（2）右图是电解饱和食盐水的装置图，请思考以下问题：
现象 电极反应式
阴极
阳极
总反应的化学方程式：
3、 铜的电解精炼
画出电解精炼铜的装置图，并写出两电极的反应。
四、电镀铜
1． 以铁上镀铜为例，说明电镀所满足的基本条件
①___________________________________；
②___________________________________；
③___________________________________。
2． 电镀后阳极质量_______，阴极质量__________，电解液浓度_____________。
学习导航
1． 方法指导：
电极反应及电极产物的判断规律：电解质溶液在通直流电时，对电解产物的判断，既要 考虑阴阳离子的氧化还原能力，还要考虑电极材料、离子浓度、溶液酸碱性等。判断电解产物首先要注意电极材料，再根据电解质溶液的离子放电顺序进行判断。
（1）惰性电极电解（Pt、Au、碳棒）
阳离子放电顺序：Ag+＞Hg2+＞Cu2+＞H+＞Pb2+＞Fe2+＞┈
阴离子放电顺序：S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH-＞含氧酸根例子
下面分四种情况进行说明：
①电解质中溶质的阳离子放电，阴离子不放电：即阳离子的氧化性强于H+,而阴离子的还原性弱于OH--,产物为酸、O2及金属单质，电解后溶液pH减小。如：
a.电解AgNO3溶液产物为Ag和O2、HNO3: 4 AgNO3+2H2O4Ag+ O2↑+4HNO3
b.电解CuSO4溶液产物为Cu和O2、H2SO4: 2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+ 2H2SO4:
②电解质中溶质的阴离子放电，阳离子不放电：即阳离子的氧化性弱于H+,而阴离子的还原性强于OH--，产物为碱、H2及非金属单质。电解NaCl、K2S、KBr、NaI等水溶液都产生氢气，电解后溶液pH增大。如：
2KI+2H2O2KOH+I2+H2↑
③电解过程中阴阳离子都放电：即阳离子的氧化性强于H+,而阴离子的还原性强于OH--。如：电解CuCl2水溶液或H+与S2-、I-、Br-、Cl-组成的酸。
CuCl2Cu+Cl2↑
2HClH2↑+Cl2↑
④电解过程中阴阳离子都不放电：即阳离子的氧化性弱于H+,而阴离子的还原性弱于OH-。
如电解Na2SO4、NaOH、HNO3、H2SO4等水溶液。电解质仅起到增强导电性的作用。pH的变化应分两种情况考虑：若原溶液是饱和溶液，则溶液浓度不再改变，pH也不再改变；若原溶液是不饱和溶液，则随着水的电解，溶液浓度增大，又有三种情形：
①若原溶液是酸性的，则酸性会更强，pH减小，如H2SO4等。
②若原溶液是碱性的，则碱性会更强，pH增大，如NaOH等。
③若原溶液是中性的，则pH不变，如K2SO4等。
（2）金属电极做阳极时：
金属阳极比电解质溶液中的阴离子容易放电，所以易于失去电子被氧化而溶解，形成金属阳离子进入溶液中，此时溶液中的阴离子不放电。具体应用有：电镀和金属的精炼。比如：用铜棒做电极电解NaCl溶液时，电极反应为：
阳极：Cu –2e-- == Cu2+
阴极：2H+ +2e-- == H2↑
2.．例题解析
【例1】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极板有无色无臭气体放出，符合这一情况的是（ ）
a极板 b极板 x电极 y电极
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
解析 根据题意，a极板质量增加，说明电解时有金属析出，发生还原反应，a极应是阴极，x电极应是负极，所以选项c不符合题意；选项B为NaOH溶液，电解时不可能有金属在阴极析出，故选项B也不符合题意。题中已知b极板有无色无臭气体放出，则此气体为氧气，故选项D不符合题意。因此答案为A.。
【例2】pH=a的某电解质溶液中，插入两支惰性电极通直流电一段时间后，溶液的pH＞a，则该电解质可能是（ ）
A.NaOH B.H2SO4 C.AgNO3 D.Na2SO4
解析 电解NaOH溶液相当于电解水，NaOH溶液浓度增大，使溶液的pH升高，A符合要求；电解H2SO4和电解Na2SO4溶液相似，都使溶液浓度增大，所以溶液的pH分别减小、不变，两者均不符合要求；电解AgNO3溶液生成HNO3，溶液的pH减小。所以答案为A。
【例3】下列有关用惰性电极电解AgNO3溶液一段时间后的说法正确的是（ ）
A.电解过程中阴极质量不断增加
B. 电解过程中溶液的pH不断升高
C.此时向溶液中加入适量的Ag2O固体可使溶液恢复电解前的状况
D.电解后两极产生的气体体积比为2∶1
解析 处理有关电解问题首先注意电极材料，在此基础上写出电机反应和总的电解方程式，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，总的电解方程式为：
4 AgNO3+2H2O4Ag+ O2↑+4HNO3
可知：阴极上析出银，阳极上放出氧气，故A正确D错误；由于生成HNO3，溶液的Ph应不断降低，B错误;要使溶液恢复电解前的状况要看加入的物质在溶液中的反应：
2Ag2O+4HNO3 == 4 AgNO3+2H2O，得到的物质恰好是反应掉的物质，可使溶液恢复电解前的状况。C正确。
故正确答案为A、C
【例4】下图装置中，通电后可观察到Cu极溶解。下列说法中正确的是（ ）
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极产生气体体积的2倍
D.硫酸铜溶液的浓度不变
解析 这是两电解池串连的情况，其特点是：所有电极上通过的电量相等，其电极及电极反应互不影响，与单个电解池相同。Cu极溶解，则其必为阳极（电解池中阳极质量不可能增加，阴极质量不可能减小），Fe极是阴极；b极是直流电源的负极，a极是直流电源的正极；Pt极为阳极，Ag极为是阴极。电解H2SO4溶液Pt极产生O2，Ag极产生H2，O2应为H2的1/2。电解CuSO4溶液，Cu为阳极，Fe极是阴极，是向Fe极上镀铜的过程，硫酸铜溶液的浓度不变。
基础训练
1．下列关于铜电极的叙述正确的是（ ）
A.在电解池中，铜做阳极时，溶液中的阴离子在铜极上失电子
B.用电解法精炼铜时粗铜做阴极
C.在镀件上电镀铜时，可用金属铜做阳极
D.电解稀硫酸制O2、H2时，铜做阳极
2.用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，再加入一定质量的另一种物质（中括号内），溶液能与原来溶液完全一样的是（ ）
A. CuCl2[CuO] B.NaOH[Na2O]
C.NaCl[HCl] D. CuSO4[Cu(OH)2]
3.下列叙述中不正确的是（ ）
A.电解池的阳极上发生氧化反应，阴极上发生还原反应
B.不能自发进行的氧化还原反应可通过电解的原理实现
C.电镀时，电镀池里的阳极材料发生氧化反应
D.电解饱和食盐水时，阳极得到氢氧化钠溶液和氢气
4．用惰性电极电解下列溶液，电解一段时间后，阴极质量增加，电解质溶液的pH下降的是（ ）
A. CuCl2 B. AgNO3 C.BaCl2 D.H2SO4
5.电解CuCl2溶液时，如果阴极上有1.6g铜析出，则阳极上产生气体的体积（标准状况）约为（ ）
A.0.28L B.0.56L C.0.14L D.11.2L
6.用含少量银和锌的粗铜做阳极，纯铜片做阴极，CuSO4溶液做电解液，电解一段时间后，阳极质量减少了x g，则：（ ）
A．电解液质量增加x g
B. 阴极质量增加x g
C. 阴极质量增加a g,a＞x
D. 阴极质量增加b g,b＜x
7.当用铜做电极电解硫酸铜水溶液时，在阴极的产物是（ ）
A.Cu B.Cu和O2 C.O2 D.H2
8.下列关于电解法精炼粗铜的叙述中不正确的是（ ）
A.粗铜极做阳极
B.电解时，阳极发生氧化反应，而阴极发生的反应为：Cu2+ + 2e-- == Cu
C.粗铜中所含Ni、Fe、Zn等金属杂质，电解后以单质形式沉积槽底，形成阳极泥
D.电解铜的纯度可达99.95%--99.98%
9. 用惰性电极实现电解，下列说法正确的是( )
A.电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液p H不变
B.电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH－，故溶液pH减小
C.电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:2
D.电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:1
10.用两个惰性电极插入500mLAgNO3溶液中，通电电解。当电解液的pH从6.0变为3.0时（设电解时阴极没有氢气逸出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略），电极上析出银的质量大约是（ ）
A.27mg B.54 mg C.108 mg D.216 mg
11.在外界提供相同电量的条件下，Cu2+或Ag+分别按Cu2+ + 2e-- == Cu或Ag -- e-- == Ag+在电极上放电，其析出铜的质量为1.92g，则析出银的质量为（ ）
A.1.62g B.6.48g C.3.24g D.12.96g
12. 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
13. 右图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。则下列有关的判断正确的是( )
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
14．从H+、Na+、Cu2+、Cl--、SO42—五种离子中恰当地组成电解质,按下列要求进行电解:
(1)以碳棒为电极,使电解质质量减少,水量不变进行电解,则可采用的电解质是_______________________ ；
(2) )以铂片为电极,使电解质质量不变,水量减少进行电解,则可采用的电解质是_______________________；
(3)以碳棒为阳极，铁棒为阴极，使电解质和水量都减少，进行电解，可采用的电解质是__________________。
15．在25℃时，用石墨电极电解2.0L2.5mol/LCuSO4溶液，如有0.20 mol电子发生转移，请回答下列问题：
（1）阴极发生_______反应，电极反应式为________________________________；
(2) 阳极发生______反应，电极反应式为________________________________；
（3）电解后得到的铜的质量是________，得到氧气的体积是_________（标准状况），溶液的pH是______________；
（4）如用等质量的两块铜片代替石墨做电极，电解后两铜片的质量相差_______,电解液的pH ____________。
拓展提高
1． 通以相等的电量，分别电解等浓度的硝酸银和硝酸亚汞（亚汞的化合价为+1）溶液，若还原的硝酸银和硝酸亚汞的物质的量之比n(硝酸银):n(硝酸亚汞)=2:1，则下列表述正确的是（ ）
A.在两个阴极上得到的银和汞的物质的量之比n(银) :n(汞)= 2:1
B.在两个阳极上得到的产物的物质的量不相等
C.硝酸亚汞的分子式为HgNO3
D.硝酸亚汞的分子式为Hg2(NO3)2
2.工业上为了处理含有Cr2O72—酸性工业废水，采用下面的处理方法：往工业废水中加入适量NaCl，以铁为电极进行电解，经过一段时间，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成，工业废水中铬元素的含量已低于排放标准。请回答下列问题：
（1）两极发生反应的电极反应式：
阳极____________________________，阴极___________________________________。
（2）写出Cr2O72—变为Cr3+的离子方程式：___________________________________。
（3）工业废水中有酸性变为碱性的原因是：__________________________________。
（4）________（填“能”或“不能”）改用石墨电极，原因是___________________。
3.在玻璃圆筒中盛有两种无色的互不相溶的中性液体。上层液体中插入两根石墨电极，圆筒内还放有一根下端弯成环状的玻璃搅棒，可以上下搅动液体，装置如右图。接通电源，阳极周围的液体呈现棕色，且颜色由浅变深，阴极上有气泡生成。停止通电，取出电极，用搅棒上下剧烈搅动。静置后液体又分成两层，下层液体呈紫红色，上层液体几乎无色。根据上述实验回答：
（1）阳极上的电极反应式为______________________________。
（2）阴极上的电极反应式为______________________________。
（3）原上层液体是______________________________________。
（4）原下层液体是_____________________________________。
（5）搅拌后两层液体颜色发生变化的原因是________________________。
（6）要检验上层液体中含有的金属离子，其方法是_________________________。现象是___________________。
第3节 化学能转化为电能------电池
学习目标
1．了解原电池的工作原理，结合电池反应和相关实验，体验化学能和电能的转化过程，能用电池反应表示化学能和电能的转化关系。
2．了解常见的化学电源的种类和工作原理，认识化学能与电能相互转化的实际意义，并能应用原电池原理分析、解释金属的腐蚀的原因，探究防止金属腐蚀的措施，加深对化学变化本质的认识。
知识梳理
一、原电池
1． 原电池是__________________________________________的装置。
2． 原电池的构成条件：
（1）两个活泼性不同的电极;
（2）___________________；
（3）___________________。
3． 电极材料构成
负极：还原性较强的物质，如__________________________
正极：氧化性较强的物质，如___________、______________、__________________。
4． 原电池的工作原理（以铜锌原电池为例，电解质是稀硫酸）
二、化学电源
5．作为化学电源的电池有______电池、_____________电池、_______电池。其中可能造成环境污染的是______电池；可反复充放电的是________电池。
6．几种电池的比较
电池 电极材料 电极反应 电池反应
锌锰干电池
铅蓄电池
氢氧燃料电池
三、金属的腐蚀与防护
7．金属腐蚀是指________________________________________________________。
8．化学腐蚀与电化学腐蚀的比较
金属腐蚀 化学腐蚀 电化学腐蚀
条件
有无电流
现象
9．钢铁的腐蚀：_________腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因。
（1）析氢腐蚀(酸性环境)
负极：________________________；正极：__________________________
(2)吸氧腐蚀
负极：________________________；正极：__________________________
10.金属的防护方法
（1）在金属表面覆盖__________,如_____________________。
（2）牺牲阳极保护法：即将__________________的金属作为保护极，与被保护金属相连构成_____________,______________的金属将作为负极发生________反应而消耗，被保护金属作为正极就可以避免腐蚀。
（3）阴极电保护法：即将被保护金属与外加直流电源的______极相连让其成为阴极，而将外加直流电源的______极接到一些废铁上，使废铁成为阳极。
学习导航
1． 方法指导:
（1）原电池正负极的判断
①根据构成原电池的电池材料判断：活泼金属做负极；
②根据电子流向或电流方向确定：电子流出的一极或电流流入的一极为负极
③根据氧化还原反应确立：发生氧化反应（还原剂）的一般为负极。
（2）判断金属腐蚀快慢的规律
不纯的金属或合金，在潮湿的空气中形成微电池发生电化腐蚀，活泼金属因被腐蚀而损耗，金属腐蚀的快慢与下列两种因素有关：
1 与构成微电池的材料有关，两极材料的活动性差别越大，电动势越大（活动性相差越大），氧化还原反应的速度越快，活泼金属被腐蚀的速度就越快。
2 与金属所接触的电解质强弱有关，活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于在非金属溶液中的腐蚀，在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀。
一般说来可用下列原则判断：
电解原理引起的腐蚀〉原电池原理引起的腐蚀〉化学腐蚀〉有防腐蚀措施的腐蚀
（2）例题解析
【例1】 由铜、锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的pH怎样变化（ ）
A.不变 B.先变小后变大 C.逐渐变大 D.逐渐变小
解析 根据原电池工作的总反应：Zn + 2H+ == Zn2+ + H2↑,只要原电池不断工作，该反应就不断发生，溶液中的C(H+)逐渐减小，溶液中的pH将不断增大。因此答案选D.
【例2】在原电池和电解质的电极上所发生的反应，同属氧化反应或同属还原反应的是（ ）
A. 原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应
B. 原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应
C. 原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应
D. 原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应
解析 据原电池、电解池的基本知识，原电池的正极发生还原反应，负极发生氧化反应；电解池的阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。因此选B、C
【例3】在如图所示的装置中，a的金属性比氢要强，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，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极到b极
D. a极上发生了氧化反应
解析 显然，电极a、b与电解质溶液稀H2SO4组成原电池。
因活泼性a〉b（碳棒），所以a为电池的负极，b为正极。电极反应式：
a（负极）：a –ne-- == an+ (氧化反应)
b(正极)：nH+ + ne-- == n/2H2↑（还原反应），由于正极H+放电消耗,溶液中C(H+)减小, pH变大,在外电路中,电子由a流出经电流计流向b极。因此选B.
【例4】航天技术中使用的氢—氧燃料电池具有高能、轻便和不污染环境等优点。氢—氧燃料电池酸式和碱式两种，它们放电时的电池总反应方程式都可表示为2H2 + O2 == 2H2O,酸式氢—氧燃料电池的电解质是酸，其负极反应可表示为：2H2 –4e-- == 4H+,则其正极反应表示为_____________________；碱式氢—氧燃料电池的电解质是碱，其正极反应表示为O2 +2H2O+4e-- == 4OH--,则其负极反应可表示为_______________________。
解析 原电池正极发生还原反应：O2 +2H2O+4e-- == 4OH--，在酸性溶液中，4OH-- + 4H+ =4H2O,故正极反应式为:O2 + 4H+ + 4e-- == 2H2O;原电池负极发生还原反应：2H2 –4e-- == 4H+,在碱性溶液中，4OH-- + 4H+ =4H2O,所以负极反应式为：2H2 + 4OH-- - 4e-- == 4H2O.
基础训练
1． 下列说法中正确的是（ ）
A.原电池是把电能转化为化学能的装置
B.原电池中电子流出的一极是正极，发生氧化反应
C.原电池两极均发生氧化还原反应
D.原电池中的阳离子向正极移动
2． 下列各反应中，属于原电池反应的是（ ）
A.氧化铝膜破坏后，金属铝被迅速氧化
B.白铁镀锌层破损后，还能阻止铁被氧化
C.红热的铁与水接触表面上形成蓝黑色的保护层
D.铁丝在氯气中燃烧产生大量棕黄色的烟
3.某原电池，将两金属X、Y用导线连接，同时插入相应的电解质溶液中，发现Y电极质量增加，则可能是下列情况中的（ ）
A. X是负极，电解质溶液为CuSO4溶液
B. X是负极，电解质溶液为稀H2SO4溶液
C. X是正极，电解质溶液为CuSO4溶液
D. X是正极，电解质溶液为稀H2SO4溶液
4.埋在地下的输油铸铁管道，在下列各种情况下，被腐蚀速度最慢的是（ ）
A. 在含铁元素较多的酸性土壤中
B. 在潮湿输送透气的土壤中
C. 在干燥致密不透气的土壤中
D. 在含碳粒较多，潮湿透气的土壤中
5． 下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是（ ）
A. a电极是负极
B. b电极的电极反应为：
C. 氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
D. 氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置
6．镍-镉（Ni—Cd）可充电电池，可以发生如下反应：
Cd（OH）2 +2Ni(OH)2 Cd+2NiO(OH)+2H2O，
由此可知，该电池的负极材料是（ ）
A.Cd B.NiO(OH) C.Cd(OH)2 D.Ni(OH)2
7.下列关于金属腐蚀的说法不正确的是（ ）
A. 金属在潮湿空气中的腐蚀实质是：M +nH2O == M(OH)n + n/2H2↑
B. 金属的化学腐蚀的实质是M – ne-- == Mn+，电子直接转移给氧化剂
C. 金属的化学腐蚀不一定在酸性条件下进行
D. 在潮湿的中性环境中，金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀
8．家用炒菜锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑。在此变化过程中不发生的化学反应是（ ）
A. 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 == 4Fe(OH)3
B. 2Fe + 2H2O +O2 == 2Fe(OH)2
C. 正极反应：2H2O + O2 + 4 e-- ==4OH—
D. 负极反应：Fe -- 3 e-- == Fe3+-
9.下列事实不用原电池原理解释的是（ ）
A. 轮船吃水线以下的船壳上装有一定数量的锌块
B. 铝片不用特殊方法保存
C. 纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量CuSO4溶液后反应速率加快
D. 镀锌铁比镀锡铁更耐用
10.有A、B、C、D四种金属，将A与B用导线连接起来浸入电解质溶液中，B不易腐蚀，将A、D分别投入等浓度的盐酸中，D比A 反应剧烈，将铜浸入B的盐溶液中，无明显变化，若将铜浸入C的盐溶液中，有金属C析出。据此判断这四种金属的活动性由强到弱的顺序是（ ）
A.D〉C〉A〉B B. D〉A〉B〉C C. D〉B〉A〉C D. B〉A〉D〉C
11.电子表中电子计算器的电源常用微型银锌原电池，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，放电时锌极上的电极反应是：Zn + 2OH-- --2e-- == Zn(OH)2；氧化银电极上的反应式为：Ag2O + H2O + 2e-- == 2Ag + 2OH-- ，总反应式为：Ag2O + H2O + Zn== Zn(OH)2 + 2Ag。下列说法正确的是（ ）
A. 锌是负极，氧化银是正极
B. 锌发生还原反应，氧化银发生氧化反应
C. 溶液中OH—向正极移动，K+ 、H+向负极移动
D. 随着电极反应的不断进行，电解质溶液的pH逐渐增大
12．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。锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为： Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)==Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)
下列说法错误的是( )
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(1)+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O.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g
13. 一种新型的燃料电池，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，其总反应为：2C2H6 ＋7O2＋8KOH====4K2CO3＋10H2O，有关此电池的推断正确的是（ ）
A.正极反应为14H2O＋7O2＋28e－====28OH－
B.放电一段时间后，负极周围的pH升高
C.每消耗1 mol C2H6 ，则电路上转移的电子为14 mol
D.放电过程中KOH的物质的量浓度不变
14.原电池、电解池、电镀池的比较
原电池 电解池 电镀池
定义
装置判断
形成条件
电极名称
电极反应
电子流 向
15．由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验，根据实验现象填表
装置
现象 金属A不断溶解 C的质量增加 A上有气体产生
正极反应式
四种金属活动性由强到弱的顺序：
16．选择适宜的材料和试剂设计一个原电池，以便完成下列反应：
2FeCl3 + Cu == 2 FeCl2 + 2CuCl2
(1)画出装置图：
（2）电极材料和电解质溶液各是什么？
（3）写出电极反应式
拓展提高
1．氢—氧燃料电池是将H2和O2分别通入电池，穿过浸入20%--40%的KOH溶液的多孔碳电极，其电极反应式为：2H2 + 4OH– - 4e– == 4H2O和O2 +2H2O+4e– == 4OH–则下列叙述正确的是（ ）
A. 通H2的一极是正极，通O2的一极是负极
B. 通O2的一极是正极，通H2的一极是负极
C. 工作一段时间后电解质溶液的pH增大
D. 工作时负极区附近pH增大
2.已知电解饱和食盐水可制得Cl2，又已知铅蓄电池放电时发生如下反应：
正极：PbO2 + 4H+ +SO42– +2e-- ==PbSO4 + 2H2O
负极：Pb + SO42– +2e-- == PbSO4
现拟用铅蓄电池做电源电解饱和食盐水制氯气0.05mol，电池内H2SO4的消耗量至少是( )
A.0.025mol B.0.05mol C.0.10mol D.0.20mol
3.将铂丝插入KOH溶液做电极，然后向两个电极上分别通入甲烷和氧气，可以形成原电池，由于发生的反应类似于甲烷的燃烧，所以称做燃料电池，根据两极上反应的实质判断，通入甲烷的一极为电池的____极，这一极的电极反应式为__________________.
4.熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视。可用Li2CO3和Na2CO3的.熔融盐混合物做电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气体为正极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池。完成上述有关的电池反应式：
正极反应式：____________________________________________
负极反应式：____________________________________________
总电池反应式：__________________________________________
5.有一位喜欢追赶时髦的富翁决定建一艘海上游艇，为了使游艇奢侈豪华，他不惜重金让造船师用昂贵、漂亮、对海水有很强抗腐蚀能力的镍铜合金将船底包起来。由于这种镍铜合金的机械强度不够大，于是造船师不得不用特种的钢来制造游艇的许多零件，在一片赞美声中，游艇徐徐下水，畅游于碧海波涛之中，可是时间不长，这艘游艇的底部千疮百孔，过早地结束了生命。你知道这是为什么吗？
答：______________________________________________________________________。
6． 如图A为直流电源，B为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸，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上发生的总化学方程式为：________________________________
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：_____________________，
槽中盛放的镀液可以是_________________或_________________(只要求填两种电解质溶液)。
科学前沿
新能源---可燃冰
“冰”怎么会“可燃”？即使是二氧化碳在超低温状态下形成的“干冰”也不可燃。但确有“可燃冰”存在，它是甲烷类天然气被包进水分子中，在海底低温与压力下形成的一种类似冰的透明结晶。据专家介绍，1立方米“可燃冰”释放出的能量相当于164立方米的天然气。目前国际科技界公认的全球“可燃冰”总能量，是所有煤、石油、天然气总和的2～3倍。美国和日本最早在各自海域发现了它。我国近年来也开始对其进行研究。
“可燃冰”的主要成分是甲烷与水分子(CH4·H2O)。它的形成与海底石油、天然气的形成过程相仿，而且密切相关。埋于海底地层深处的大量有机质在缺氧环境中，厌气性细菌把有机质分解，最后形成石油和天然气(石油气)。其中许多天然气又被包进水分子中，在海底的低温与压力下又形成“可燃冰”。这是因为天然气有个特殊性能，它和水可以在温度2～5摄氏度内结晶，这个结晶就是“可燃冰”。
有天然气的地方不一定都有“可燃冰”，因为形成“可燃冰”除了压力主要还在于低温，所以一般在冰土带的地方较多。长期以来，有人认为我国的海域纬度较低，不可能存在“可燃冰”；而实际上我国东海、南海都具备生成条件。
东海底下有个东海盆地，面积达25万平方公里。经20年勘测，该盆地已获得1484亿立方米天然气探明加控制储量。尔后，中国工程院院士、海洋专家金翔龙带领的课题组根据天然气水化物存在的必备条件，在东海找出了“可燃冰”存在的温度和压力范围，并根据地温梯度、结合东海地质条件，勾画出“可燃冰”的分布区域，计算出它的稳定带的厚度，对资源量做了初步评估，得出“蕴藏量很可观”结论。这为周边地区在新世纪使用高效新能源开辟了更广阔的前景。
世界第一艘燃料电池潜艇U-31
2003年4月7日，德国基尔港升起了一颗世界级的明星。它是一艘奇特的潜艇，名字叫U31。国际主要媒体都往它这儿聚焦，庆贺世界第一艘燃料电池潜艇下水及首次试航。全德国的人都为U31自豪，因为它闯开了常规潜艇的一条发展新路，成为世界潜艇发展史上的一个新里程碑；到2004年春服役后，它就是“世界范围内最先进的常规动力潜艇”。 传统的柴-电动力潜艇在水下潜航2～3天，就会耗尽电池能量，必须浮上水面给蓄电池充电。显然，这增加了潜艇暴露的危险性。而U31就没有这种烦恼，因为它在水下就能自行充电，取得了“不依赖空气”的技术突破。突破出在动力舱。它采用性能优越的混合动力系统，即燃料电池动力系统和柴-电动力系统混合使用。但奇迹主要出在燃料电池动力系统。这个系统由9组聚四氟乙烯燃料电池、14吨液氧贮存柜和1.7吨气态氢贮存柜等3部分组成。它的燃料电池尺寸小，无腐蚀，功率密度大，使用寿命长。热交换器、排出泵、冷却水泵、催化剂罐、燃料电池电子设备、斩波器和逆变器等是燃料电池的主要部分。它不用空气，而是将氢燃料和氧化物放到特殊燃烧室内进行电化学反应，直接转换成电能，输出的直流电直接驱动电动机，电动机带动桨轴，推进潜艇航行。每组燃料电池的输出功率为34千瓦，9组总功率306千瓦。用燃料电池提供的动力驱动，U31可在水下连续潜行3周。
铝的冶炼史
传说拿破仑三世的刀叉具是用铝制造的。筵席上，他为多数客人提供金餐具，而只让少数客人使用铝餐具，是为了让用铝餐具的客人留下更深刻印象。
1885年，在美国首都华盛顿特区落成的华盛顿纪念碑上的顶帽也是用金属铝制造的。因为在19世纪，铝是一种珍贵的金属。人们最初得到的铝粒如同珍宝，它的价格同黄金相当。因为从铝矿石中把铝提炼出来，是极其困难的。1825年，丹麦的奥斯特分离出少量的纯铝。1827年，德国化学家维勒用金属钾与无水氯化铝反应而制得了铝。但是钾太昂贵了，所以不允许大规模地生产。又过了27年，法国化学家德维尔用金属钠与无水氯化铝一起加热而获得闪耀金属光泽的小铝球。改用金属钠虽然极大地降低了铝的生产费用，但显然没有达到能使人们普遍应用铝的程度。
1884年，在美国奥伯林学院化学系，有一位叫做查尔斯·马丁·霍尔的青年学生。当时他只有二十一岁。一次，他听一位教授（这位教授正是维勒的学生）说：“不管谁能发明一种低成本的炼铝法，都会出人头地。”这使霍尔意识到只有探索廉价的炼铝方法，才能使铝被普遍应用。霍尔决定在自己家里的柴房中办一个家庭实验室。他打算应用戴维早期的一项发明：把电流通到熔融的金属盐中，可以使金属的离子在阴极上沉积下来，从而使金属离子分离出来。因为氧化铝的熔点很高(2050℃)，他必须物色一种能够溶解氧化铝而又能降低其熔点的材料，偶然发现了冰晶石(Na3AlF6)。冰晶石一氧化铝熔盐的熔点仅在930℃～1000℃之间，冰晶石在电解温度下不被分解，并有足够的流动性。这样就有利于电解的进行。霍尔采用瓷坩埚，碳棒（阳极）和自制电池，对氧化铝，即精制的氧化铝矿进行电解。把氧化铝溶在10%～15%的熔融的冰晶石里，再通以电流，结果观察到有气泡出现，然而却没有金属铝析出。他推测，电流使坩埚中的二氧化硅分解了，因此游离出硅。于是他对电池进行改装，用碳作坩埚衬里，又将碳作为阴极，从而解决了这一难题。1886年2月的一天，他终于看到小球状的铝聚集在阴极上。霍尔此时异常激动，带着他第一次获得的一把金属铝球去见他的教授。后来，这些铝球竟成为“王冠宝石”，至今仍珍存在美国制铝公司的陈列厅中。廉价炼铝方法的发明，使铝这种在地壳中含量占8%的元素，从此成了为人类提供多方面重要用途的材料。而发明家霍尔，当时还不满23周岁，这年12月6日才是他的23岁生日。
还有一件值得提及的事，非常巧合，一位与霍尔同龄的年轻的法国化学家埃鲁也在这年稍晚些时候发明了相同的炼铝法。霍尔与埃鲁在遥远的两大洲，同年来到人世（1863年）又同年发明了电解炼铝法（1886年）。虽然他们之间曾一度发生了专利权的纠纷，但后来却成为莫逆之交。1911年，当美国化学工业协会授予霍尔著名的佩琴奖章时，埃鲁还特意远涉重洋到美国参加了授奖仪式，亲自向霍尔表示祝贺。或许是上天的旨意，1914年，这两位科学家又都相继去世。难怪当后人们一提起电解炼铝法的时候，便总把霍尔和埃鲁的名字联在一起。
本章测试题
（时间：90分钟 满分：100分）
相对原子质量：H 1 C 12 O 16 S 32 Cu 64 Zn 65
第I卷（选择题 共50分）
一、选择题（本题包括10小题，每小题2分，共20分。每小题只有一个正确答案）
1．未来新能源的特点是资源丰富，在使用时对环境无污染或很少污染，且有些可以再生。下列属最有希望的新能源的是（ ）
1 天然气②煤③核能④水电⑤太阳能⑥燃料电池⑦风能⑧氢能
A.①②③④ B.⑤⑥⑦⑧ C.③④⑤⑥ D.除①②外
2．1g碳与适量水蒸气反应生成CO和H2，需吸收10.94KJ热量，此反应的热化学方程式为（ ）
A.C + H2O == CO + H2 ; ΔH== +131.3KJ·mol—
B. C(s)+ H2O(g) == CO(g) + H2(g) ; ΔH== +10.94KJ·mol—
C. C(s)+ H2O(l) == CO(g) + H2(g) ; ΔH== +131.3KJ·mol—
D. C(s)+ H2O(g) == CO(g) + H2(g) ; ΔH== +131.3KJ·mol—
3.把锌片和铁片放在盛有食盐水和酚酞的表面皿中，如图所示。最先观察到酚酞变红的现象的区域是（ ）
A.I和III B.I和IV C.II和III D.II和IV
4.电解CuCl2和NaCl的混合溶液，阴极和阳极上分别析出的物质是（ ）
A.H2和Cl2 B. Cu和Cl2 C. H2和O2 D. Cu和O2
5.电解饱和食盐水，当阴极附近有0.8molNaOH生成时，导线中通过电子的物质的量是（ ）
A.0.16mol B. 0.2mol C. 0.4mol D.0.8 mol
6.在铁制品上镀上一定厚度的锌层，以下电镀方案中正确的是（ ）
A. 锌作阳极，铁制品作阴极，溶液中含Fe2+
B. 锌作阴极，铁制品作阳极，溶液中含Zn2+
C. 锌作阴极，铁制品作阳极，溶液中含Fe3+
D. 锌作阳极，铁制品作阴极，溶液中含Zn2+
7.在U形管中，用惰性电极电解硫酸钠和石蕊的混合液，一段时间后，可以观察到的现象是（ ）
A. 两极附近颜色无明显变化
B. 两极均有气体产生
C. 阳极附近的颜色变红
D. 阴极附近的颜色变红、
8．某原电池总反应离子方程式为：2Fe3+ +Fe == 3 Fe2+，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溶液
B. 正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液为Fe(NO3)2溶液
C. 正极为Fe，负极为Zn，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液
D. 正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液为CuSO4溶液
9.用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，欲使溶液恰好恢复至电解前情况，可加入的物质是（ ）
A.CuSO4 B.Cu(OH)2 C.Cu D.CuO
10. 下图中能验证氯化钠溶液（含酚酞）电解产物的装置是( )
二、选择题（本题包括10小题，每小题3分，共30分，每小题有一至两个正确答案）
11．据报道，某国一集团拟在太空建造巨大的集光装置，把太阳光变成激光用于分解海
水制氢：2H2O==== 2H2↑+O2↑，下列说法中正确的是（ ）
A. 水的分解反应是放热反应
B. 氢气是一级能源
C. 使用氢气作燃料有助于控制温室效应
D. 若用生成的氢气与空气中多余的CO2反应生成甲醇（CH3OH）储存起来，可以改善生存环境
12．甲烷是一种高效清洁的新能源，0.25mol甲烷完全燃烧生成液态水时放出222.5KJ热量，则下列热化学方程式中正确的是（ ）
A.2CH4(g) + 4O2(g) == 2CO2(g) + 4H2O(l)；ΔH== +890KJ·mol—
B. CH4(g) + 2O2(g) == CO2(g) +2H2O(l)；ΔH== +890KJ·mol—
C. CH4(g) + 2O2(g) == CO2(g) +2H2O(l)；ΔH== -890KJ·mol—
D. 2CH4(g) + 4O2(g) == 2CO2(g) + 4H2O(l)；ΔH== -890KJ·mol—
13.如图所示a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b极附近溶液显红色。下列说法中正确的是（ ）
A. X是正极，Y是负极
B. X是负极，Y是正极
C. CuSO4溶液的pH逐渐减小
D. CuSO4溶液的pH保持不变
14.某电解质溶液的pH=a，向其中插入两惰性电极，通电一段时间后，测知溶液的pH=b。若b≤a，该电解质可能是（ ）
A.Na2S B.CuSO4 C.NaCl D.Na2SO4
15.下列说法中正确的是（ ）
A. 原电池的正极和电解池的阳极都是发生氧化反应
B. 用铂做电极电解NaOH溶液时，溶质的质量不变，但浓度却随着电解的进行而增大
C. 电解食盐水时，由于OH—离子向阳极移动，所以加酚酞时阳极附近可变红色
D. 电解食盐水时，阴极区溶液里OH—离子的浓度相对增大，使酚酞试液变红
16.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. 用锌片做阳极，铁片作阴极，电解氯化锌溶液，铁片表面出现一层锌
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，气泡放出速率加快
17.有X、Y、Z、M四种金属，已知：X可以从Y 的盐溶液中置换出Y；X和Z作原电池电极时，Z为正极；Y和Z的离子共存于电解液中，Y离子先放电；M的离子的氧化性强于Y的离子，则这四种金属的活动性由强到弱的顺序是（ ）
A.X 〉Y〉Z〉M B. X 〉Z〉M〉Y
C. M 〉Z〉X〉Y D. X 〉Z〉Y〉M
18.氢—镍电池是近年来开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镍镉电池，
氢镍电池的总反应式是H2 + 2NiO(OH)Ni(OH)2。根据此反应判断，下列叙述中正确的是（ ）
A. 电池放电时，镍元素被氧化
B. 电池充电时，氢元素被还原
C. 电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断减小
D. 电池充电时，H2在阴极生成
19．CuI是一种白色不溶于水的固体，以石墨（阴）和铜（阳）为电极组成电解槽，以含酚酞和淀粉的KI水溶液为电解液进行电解。电解开始不久，阴极区溶液显红色，而阳极区仍为无色。过了相当长的时间后，阳极区才呈蓝色，则电解开始时的电极反应为（ ）
A. 阳极反应：Cu – 2e– == Cu2+
阴极反应：Cu2+ +2e– == Cu
B. 阳极反应：2Cu – 2e–+ 2I–== 2CuI
阴极反应：2H+ +2e– == H2↑
C. 阳极反应： 2I–– 2e– == I2
阴极反应：2H+ +2e– == H2↑
D. 阳极反应：Cu – 2e– == Cu2+
阴极反应：2H+ +2e– == H2↑
20.在500mL1mol·L-1的CuSO4溶液中，阳极为100gCu片，阴极为100gZn片，通电一段时间后，立即取出电极，测得锌片质量增加到106.4g，此时剩余溶液中CuSO4的物质的量浓度为（ ）
A.0.25 mol·L-1 B.0.8 mol·L-1 C.1.0 mol·L-1 D.1.2 mol·L-1
第II卷（非选择题 共50分）
三、填空题（本题包括8小题，共50分）
21．(4分)由氢气和氧气反应生成1mol水蒸气放热241.8KJ，写出该反应的热化学方程式_______________________.
若1g水蒸气转化成液态水时放热2.444KJ，则反应H2(g) + 1/2O2(g) == H2O(l)的△H=______________ kJ·。
22.（2分）已知：2H2(g) + O2(g) == 2H2O(g)；△H= –483.6 kJ·, H2(g) + 1/2O2(g) == H2O(l)的△H=–285.8 kJ·,由此可知，在等温下蒸发45g液态水需吸收________KJ的热量
23．（6分）工业上采用以铁、石墨为电极，电解K2MnO4溶液制取KMnO4，装置如图所示
(1)Fe作_______极，其附近溶液的pH________(填“变大”“变小”或“不变”）。
（2）石墨电极上的反应式为________________________________。
（3）总方程式为__________________________________________。
24．（4分）氢能源是21世纪极具开发前景的新能源之一，它既是绿色能源，又可循环使用。请在下图的两个空框中填上循环过程中反应物和生成物的分子式，以完成理想的氢能源循环体系图（循环中接受太阳能的物质在自然界中广泛存在）。从能量转换的角度看，过程II主要是_______能转化为________能。
25．（5分）科研人员新近开发出一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，可供手机连续使用一个月才充一次电，据此请回答以下问题：
（1）甲醇是________极，电极反应为___________________________。
（2）电池反应的离子方程式：__________________________________。
26．（13分）如图为相互串联的甲乙两个电解池，请回答：
（1）甲池若为用电解原理精炼铜的装置，A极是_________，
材料是___________，电极反应为______________，
B极是___________，材料是_______________，电极反应为
_______________，电解质溶液为______________。
（2）乙池中若滴入少量酚酞试液，开始一段时间后，Fe极附近
呈____________色。
（3）若甲槽阴极增重12.8g，则乙槽阳极放出气体在标准状况下
的体积为_________。
（4）若乙槽剩余液体为400mL，则电解后得到碱液的物质的量浓度
为__________，pH为___________。
27.（4分）城市使用的燃料，现大多用煤气、液化石油气。煤气的主要成分是CO和H2的混合气体，它由煤炭和水蒸气反应制得，故又称水煤气。
（1）试写出制取水煤气的主要化学方程式____________________________________________.
（2）液化石油气的主要成分是丙烷，丙烷燃烧的热化学方程式为
C3H8(g) +5O2(g) == 3CO2(g) + 4H2O(l)；△H=–2220.0 kJ·,
又知CO气体燃烧的热化学方程式为：CO(g) +1/2O2(g) == CO2(g) ；△H=–282.57kJ·,
试比较同物质的量的C3H8和CO燃烧，产生的热量比值约为________________。
（3）已知氢气燃烧的热化学方程式为2H2(g) + O2(g) == 2H2O(l)；△H=–571.6 kJ·,试比较同物质的量的H2和C3H8燃烧，产生的热量比值约为________________。
（4）氢气是未来的能源，除产生的热量大之外，还具有的优点是________________________________。
28.（12分）电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导与直流电源相连。请回答以下问题：
1 若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则
① 电解池中X极上的电极反应式为 。在X极附近观察到的现象是 。
② Y电极上的电极反应式为 ，检验该电极反应产物的方法是 。
2 如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则
① X电极的材料是 ，电极反应式是 ________________________________。
② Y电极的材料是 ，电极反应式是 ________________________________。
（说明：杂质发生的电极反应不必写出）
【参考答案】
第1章 化学反应与能量变化
第1节 化学反应的热效应
基础训练
1．D 2.D 3.AB 4.CD 5.C 6.D 7.C 8.B 9.C 10D. 11.B 12.B
13.B2H6(g)+3O2(g)== B2O3(s)+3H2O(l)；ΔH＝–2165 kJ·mol－1
14.( ΔH1+3ΔH2—ΔH3)/2
15.110.5KJ,C(s) +1/2O2(g) == CO(g)；ΔH＝–110.5 kJ·mol－1
拓展提高
1．C 2.A
3.(1)N2H4(l)+2H2O2(l)== N2(g)+4H2O(g) ；ΔH＝–641.625 kJ·mol－1 (2)408.8 (3)生成N2和H2O，对环境无污染（4）N2H4(g)+NO2(g)== 3/2 N2(g)+2H2O(g) ；ΔH＝–567.85kJ·mol－1
第2节 电能转化为化学能-----电解
基础训练
1.C 2.C 3.D 4.B 5.B 6.D 7.A 8.C 9.D 10.B 11.B 12.B 13.C
14.(1)HCl、CuCl2 (2)H2SO4 (3)NaCl、CuSO4
15.(1)还原 2Cu2+ + 4e–== 2Cu (2)氧化 4OH––4e– == 2H2O + O2↑ (3)6.4g 1.12L 1 (4)12.8 不变
拓展提高
1．D
2.(1)阳极：Fe –2e– == Fe2+ 阴极：2H+ +2e– == H2↑(2)Cr2O72– +6 Fe2+ +14H+ == 2Cr3+ + 6 Fe3+ +7 H2O(3)H+不断放电，且Cr2O72—与Fe2+ 反应消耗H+，打破了水的电离平衡，使溶液中的[H+]〈[OH--] （4）不能，用石墨做电极，阳极产生氯气或氧气，得不到还原剂Fe2+ ，缺少还原剂不能使Cr2O72– Cr3+ Cr(OH)3而除去
3.（1）2I– –2e–== I2 (2) 2H+ +2e-- == H2↑(3)KI（或NaI）等水溶液 （4）CCl4 （5）碘在CCl4中的溶解度大于在水中的溶解度，所以绝大部分碘都转移到CCl4中。（6）焰色反应 透过蓝色钴玻璃观察火焰呈紫色[若（3）中用NaI，此处火焰为黄色]
第3节 化学能转化为电能------电池
基础训练
1．D 2.B 3.A 4.C 5.B 6.A 7.A 8.D 9.B 10.B 11.A 12.C 13.AC14.略
15. 2H+ +2e-- == H2↑；Cu2+ + 2e– == Cu ；2H+ +2e– == H2↑；D〉A〉B〉C 16.略
拓展提高
1．B 2.C
3.负极，CH4 –8e– +10OH– == CO32– + 7H2O
4.正极：O2 + 2CO2 +4e– == 2 CO32–；负极：2CO +2 CO32– -4e– ==4CO2
总方程式：2CO + O2 == 2CO2
5.略
6.（1）正（2）2NaCl+2H2OH2↑＋Cl2↑+2NaOH
（3）Zn—2e=Zn2+ ， Zn2++2e=Zn，ZnSO4溶液或ZnCl2溶液
本章测试题
一、1.B 2.D 3.B 4.B 5.D 6.D 7.BC 8.A 9.B 10.D
二、11.CD 12.C 13.AC 14.BD 15.BD 16.C 17.D 18.BD 19.B 20.C
三、21.H2(g)+1/2O2(g)== H2O(g) ；ΔH＝–241.8 kJ·mol－1； –285.8
22．110
23.（1）阴 变大 （2）MnO42– –e– == MnO4–
（3）2H2O +2K2MnO4 == 2 KMnO4 + 2KOH + H2↑
24 、H2O H2、O2 化学能、电能
25．（1）负；2CH4O --12 e– + 16OH-- == 2 CO32-+12H2O （2）2CH4O +3O2 +4 OH-- == 2 CO32--+6H2O
26．（1）阴极 纯铜 Cu2+ +2e– == Cu 阳极 粗铜 Cu–2e– == Cu2+ CuSO4溶液
（2）红
（3）4.48L
(4)1mol·L-1 14
27．(1)C+H2O(g)== CO+H2 (2)39∶5 (3) 14∶5 （4）来源丰富，单位质量产生热量大，无污染
28．（1）①2H+ +2e– == H2↑ 放出气体，溶液变红
②2Cl––2e– == Cl2↑ 把湿润的KI淀粉试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色。
（2）①纯铜Cu2+ +2 e– == Cu ②粗 铜 Cu --2 e– == Cu2+
△H
A
B
C
△H1
△H2
石墨
铁
电解熔融氯化钠
Pt
Pt
电解饱和食盐水
a
b
· ·
x
y
Pt
Ag
Cu
Fe
电源
a
b
H2SO4
CuSO4
负极
正极
e--
电流
还原反应
电极反应式_____
氧化反应
电极反应式_____
电解质溶液
Zn2+
H+
G
a
b
稀H2SO4
放电
充电
G
A
B
G
C
B
G
D
A
稀H2SO4
CuSO4溶液
稀H2SO4
Fe
Zn
Fe
Zn
I
II
III
IV
激光
a
CuSO4
Pt
Cu
X Y
b
NaCl和酚酞溶液
放电
充电
Fe
石墨
K2MnO4溶液
燃料电池
I太阳能、催化剂
II
A
B
Fe
C
甲
乙 NaCl溶液400mL
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