認(rèn)識(shí)化學(xué)能可以與熱能、電能等其他形式能量之間相互轉(zhuǎn)化，能量的轉(zhuǎn)化遵循能量守恒定律。
認(rèn)識(shí)化學(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)變化的實(shí)質(zhì)及能量變化的主要原因。
認(rèn)識(shí)化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化，恒溫恒壓條件下化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱可用焓變表示。
了解蓋斯定律及其簡單應(yīng)用。
認(rèn)識(shí)化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的實(shí)際意義及其重要應(yīng)用。
了解原電池及常見化學(xué)電源的工作原理。
了解電解池的工作原理，認(rèn)識(shí)電解在實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化和儲(chǔ)存能量中的具體應(yīng)用。
了解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的本質(zhì)，知道金屬腐蝕的危害，了解防止金屬腐蝕的措施。
　化學(xué)能與熱能

一、反應(yīng)熱及其表示方法
1．兩種角度理解反應(yīng)熱

(1)從微觀的角度說，是舊化學(xué)鍵斷裂吸收的能量與新化學(xué)鍵形成放出的能量的差值。
在圖中，a表示舊化學(xué)鍵斷裂吸收的能量；b表示新化學(xué)鍵形成放出的能量；c表示反應(yīng)熱。
(2)從宏觀的角度說，是反應(yīng)物總能量與生成物總能量的差值。
在圖中，a表示活化能；b表示活化分子變成生成物分子所釋放的能量；c表示反應(yīng)熱。
2．反應(yīng)熱的量化參數(shù)——鍵能

反應(yīng)熱與鍵能的關(guān)系
反應(yīng)熱：ΔH＝E1－E2或ΔH＝E4－E3，即ΔH等于反應(yīng)物的鍵能總和減去生成物的鍵能總和，或生成物具有的總能量減去反應(yīng)物具有的總能量。
3．反應(yīng)熱的表示方法——熱化學(xué)方程式
熱化學(xué)方程式書寫或判斷的注意事項(xiàng)：
(1)注意ΔH的符號(hào)和單位：吸熱反應(yīng)的ΔH為“＋”，放熱反應(yīng)的ΔH為“－”；ΔH的單位為kJ·mol－1。
(2)注意測定條件：絕大多數(shù)的反應(yīng)熱是在25 ℃、101 kPa下測定的，此時(shí)可不注明溫度和壓強(qiáng)。
(3)注意熱化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)：熱化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)可以是整數(shù)，也可以是分?jǐn)?shù)。
(4)注意物質(zhì)的聚集狀態(tài)：氣體用“g”，液體用“l(fā)”，固體用“s”，溶液用“aq”。熱化學(xué)方程式中不用“↑”和“↓”。
(5)注意ΔH的數(shù)值與符號(hào)：如果化學(xué)計(jì)量數(shù)加倍，則ΔH也要加倍。逆反應(yīng)的反應(yīng)熱與正反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值相等，但符號(hào)相反。
(6)對(duì)于具有同素異形體的物質(zhì)，除了要注明聚集狀態(tài)外，還要注明物質(zhì)的名稱。
例如：S(單斜，s)===S(正交，s)　ΔH＝－0.33 kJ·mol－1。
二、蓋斯定律及其應(yīng)用
1．內(nèi)容
一定條件下，一個(gè)反應(yīng)不管是一步完成，還是分幾步完成，反應(yīng)的總熱效應(yīng)相同，即反應(yīng)熱的大小與反應(yīng)途徑無關(guān)，只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)。
2．常用關(guān)系式
熱化學(xué)方程式
焓變之間的關(guān)系
aA(g)===B(g)　ΔH1
A(g)===B(g)　ΔH2
ΔH2＝ΔH1或
ΔH1＝aΔH2
aA(g)===B(g)　ΔH1
B(g)===aA(g)　ΔH2
ΔH1＝－ΔH2

ΔH＝ΔH1＋ΔH2

1．(2019·高考全國卷Ⅱ)環(huán)戊二烯()是重要的有機(jī)化工原料，廣泛用于農(nóng)藥、橡膠、塑料等生產(chǎn)。
已知：(g)===(g)＋H2(g)　ΔH1＝＋100.3 kJ·mol－1?、?br /> H2(g)＋I(xiàn)2(g)===2HI(g)　ΔH2＝－11.0 kJ·mol－1?、?br /> 對(duì)于反應(yīng)：(g)＋I(xiàn)2(g)===(g)＋2HI(g)?、?br /> ΔH3＝________kJ·mol－1。
解析：根據(jù)蓋斯定律，由反應(yīng)①＋反應(yīng)②得反應(yīng)③，則ΔH3＝ΔH1＋ΔH2＝(＋100.3－11.0) kJ·mol－1＝＋89.3 kJ·mol－1。
答案：＋89.3
2．(2019·高考全國卷Ⅲ)Deacon直接氧化法可按下列催化過程進(jìn)行：
CuCl2(s)===CuCl(s)＋Cl2(g)　ΔH1＝＋83 kJ·mol－1
CuCl(s)＋O2(g)===CuO(s)＋Cl2(g)　ΔH2＝－20 kJ·mol－1
CuO(s)＋2HCl(g)===CuCl2(s)＋H2O(g)　ΔH3＝－121 kJ·mol－1
則4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。
解析：將已知熱化學(xué)方程式依次編號(hào)為①②③，根據(jù)蓋斯定律，由(①＋②＋③)×2得4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－116 kJ·mol－1。
答案：－116
3．(2019·高考天津卷)硅粉與HCl在300 ℃時(shí)反應(yīng)生成1 mol SiHCl3氣體和H2，放出225 kJ熱量，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為______________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為Si(s)＋3HCl(g)SiHCl3(g)＋H2(g)　ΔH＝－225 kJ·mol－1。
答案：Si(s)＋3HCl(g)SiHCl3(g)＋H2(g)　ΔH＝－225 kJ·mol－1　

熱化學(xué)方程式書寫易出現(xiàn)的錯(cuò)誤
(1)未標(biāo)明反應(yīng)物或生成物的狀態(tài)而造成錯(cuò)誤。
(2)反應(yīng)熱的符號(hào)使用不正確，即吸熱反應(yīng)未標(biāo)出“＋”號(hào)，放熱反應(yīng)未標(biāo)出“－”號(hào)而造成錯(cuò)誤。
(3)漏寫ΔH的單位，或?qū)ⅵ的單位寫為kJ而造成錯(cuò)誤。
(4)反應(yīng)熱的數(shù)值與方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)不對(duì)應(yīng)而造成錯(cuò)誤。
(5)對(duì)燃燒熱、中和熱的概念理解不到位，忽略其標(biāo)準(zhǔn)是1 mol 可燃物或生成1 mol H2O(l)而造成錯(cuò)誤。
4．(2018·高考天津卷)CO2與CH4經(jīng)催化重整，制得合成氣：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)。
已知上述反應(yīng)中相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下：
化學(xué)鍵
C—H
C===O
H—H
C===←O(CO)
鍵能/(kJ·mol－1)
413
745
436
1 075
則該反應(yīng)的ΔH＝________。
解析：根據(jù)ΔH＝反應(yīng)物總鍵能－生成物總鍵能，該反應(yīng)的ΔH＝(413×4＋745×2) kJ·mol－1－(1 075×2＋436×2) kJ·mol－1＝＋120 kJ·mol－1。
答案：＋120 kJ·mol－1

利用鍵能計(jì)算反應(yīng)熱，要熟記公式：ΔH＝反應(yīng)物總鍵能－生成物總鍵能，其關(guān)鍵是弄清物質(zhì)中化學(xué)鍵的數(shù)目。在中學(xué)階段要掌握常見單質(zhì)、化合物中所含共價(jià)鍵的數(shù)目。共價(jià)晶體：1 mol金剛石中含2 mol C—C鍵，1 mol硅晶體中含2 mol Si—Si鍵，1 mol SiO2晶體中含4 mol Si—O鍵；分子晶體：1 mol P4中含有6 mol P—P鍵，1 mol C2H6中含有6 mol C—H鍵和1 mol C—C鍵。
5．(1)(2018·高考北京卷)近年來，研究人員提出利用含硫物質(zhì)熱化學(xué)循環(huán)實(shí)現(xiàn)太陽能的轉(zhuǎn)化與存儲(chǔ)。過程如下：

反應(yīng)Ⅰ：2H2SO4(l)===2SO2(g)＋2H2O(g)＋O2(g)　ΔH1＝＋551 kJ·mol－1
反應(yīng)Ⅲ：S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH3＝－297 kJ·mol－1
反應(yīng)Ⅱ的熱化學(xué)方程式：_________________________________________________。
(2)(2018·高考全國卷Ⅲ)SiHCl3在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)：
2SiHCl3(g)=== SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)　ΔH1＝＋48 kJ·mol－1
3SiH2Cl2(g)=== SiH4(g)＋2SiHCl3(g)　ΔH2＝－30 kJ·mol－1
則反應(yīng)4SiHCl3(g)=== SiH4(g)＋3SiCl4(g)的ΔH為________kJ·mol－1。
(3)(2018·高考全國卷Ⅱ)CH4-CO2催化重整反應(yīng)為CH4(g)＋CO2(g)=== 2CO(g)＋2H2(g)。
已知：C(s)＋2H2(g)=== CH4(g)　ΔH＝－75 kJ·mol－1
C(s)＋O2(g)=== CO2(g)　ΔH＝－394 kJ·mol－1
C(s)＋O2(g)=== CO(g)　ΔH＝－111 kJ·mol－1
該催化重整反應(yīng)的ΔH＝________kJ·mol－1。
解析：(1)由于反應(yīng)Ⅱ是二氧化硫的歧化反應(yīng)，且由題意可知其氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物分別為H2SO4和S，根據(jù)得失電子守恒和元素守恒可寫出反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)方程式為3SO2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(l)＋S(s)。根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)Ⅰ與反應(yīng)Ⅲ的熱化學(xué)方程式相加得：2H2SO4(l)＋S(s)===3SO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝＋254 kJ·mol－1，所以反應(yīng) Ⅱ 的熱化學(xué)方程式為3SO2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(l)＋S(s)　ΔH＝－254 kJ·mol－1。
(2)將已知熱化學(xué)方程式依次編號(hào)為①②，根據(jù)蓋斯定律，由①×3＋②，可得：4SiHCl3(g)===SiH4(g)＋3SiCl4(g)　ΔH＝3×48 kJ·mol－1－30 kJ·mol－1＝＋114 kJ·mol－1。
(3)將已知的3個(gè)熱化學(xué)方程式依次編號(hào)為①②③，根據(jù)蓋斯定律③×2－①－②得該催化重整反應(yīng)的ΔH＝(－111×2＋75＋394) kJ·mol－1＝＋247 kJ·mol－1。
答案：(1)3SO2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(l)＋S(s)　ΔH＝－254 kJ·mol－1　(2)＋114　(3)＋247

疊加法求焓變
步驟1　“倒”
為了將方程式相加得到目標(biāo)方程式，可將方程式顛倒過來，反應(yīng)熱的數(shù)值不變，但符號(hào)相反。這樣，就不用再做減法運(yùn)算了，實(shí)踐證明，方程式相減時(shí)往往容易出錯(cuò)。
步驟2　“乘”
為了將方程式相加得到目標(biāo)方程式，可將方程式乘以某個(gè)倍數(shù)，反應(yīng)熱也要相乘。
步驟3　“加”
上面的兩個(gè)步驟做好了，只要將方程式相加即可得到目標(biāo)方程式，反應(yīng)熱也要相加。

1．下列關(guān)于反應(yīng)熱和熱化學(xué)反應(yīng)的描述中正確的是(　　)
A．HCl和NaOH反應(yīng)的中和熱ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，則H2SO4和Ca(OH)2反應(yīng)的中和熱ΔH＝2×(－57.3) kJ·mol－1
B．CO(g)的燃燒熱ΔH＝－283.0 kJ·mol－1，則2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)反應(yīng)的ΔH＝＋2×283.0 kJ·mol－1　
C．氫氣的燃燒熱ΔH＝－285.5 kJ·mol－1，則電解水的熱化學(xué)方程式為2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋285.5 kJ·mol－1
D．1 mol甲烷燃燒生成氣態(tài)水和二氧化碳所放出的熱量是甲烷的燃燒熱
解析：選B。根據(jù)燃燒熱定義知B正確。

對(duì)比法理解反應(yīng)熱、燃燒熱與中和熱
(1)化學(xué)反應(yīng)吸收或放出的熱量稱為反應(yīng)熱，符號(hào)為ΔH，常用單位為kJ·mol－1，它只與化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)、物質(zhì)的聚集狀態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)條件無關(guān)。中學(xué)階段研究的反應(yīng)熱主要是燃燒熱和中和熱。
(2)燃燒熱：在101 kPa時(shí)，1 mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的熱量。單位為kJ·mol－1。需注意：①燃燒熱是以1 mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物放出的熱量來定義的，因此在書寫燃燒熱的熱化學(xué)方程式時(shí)，一般以燃燒1 mol純物質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)來配平其余物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)；②燃燒產(chǎn)物必須是穩(wěn)定的氧化物，如C→CO2、H2→H2O(l)等。
(3)中和熱：在稀溶液中，強(qiáng)酸跟強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1 mol液態(tài)H2O時(shí)的反應(yīng)熱。需注意：①稀溶液指物質(zhì)溶于大量水中；②中和熱不包括離子在水溶液中的生成熱、物質(zhì)的溶解熱、電解質(zhì)電離時(shí)的熱效應(yīng)；③中和反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是H＋和OH－化合生成H2O，即H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1。
(4)反應(yīng)熱指反應(yīng)完全時(shí)的熱效應(yīng)，所以對(duì)于可逆反應(yīng)，其熱量要小于反應(yīng)完全時(shí)的熱量。
2．(雙選)(2019·濟(jì)寧一模)研究表明CO與N2O在Fe＋作用下發(fā)生反應(yīng)的能量變化及反應(yīng)歷程如圖所示，兩步反應(yīng)分別為①N2O＋Fe＋===N2＋FeO＋(慢)、②FeO＋＋CO===CO2＋Fe＋(快)。下列說法正確的是(　　)

A．反應(yīng)①是氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)②是非氧化還原反應(yīng)
B．兩步反應(yīng)均為放熱反應(yīng)，總反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率由反應(yīng)①?zèng)Q定
C．Fe＋使反應(yīng)的活化能減小，F(xiàn)eO＋是中間產(chǎn)物
D．若轉(zhuǎn)移1 mol電子，則消耗11.2 L N2O
解析：選BC。A項(xiàng)，反應(yīng)①②均有元素化合價(jià)的升降，因此都是氧化還原反應(yīng)，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，由題圖可知，反應(yīng)①②都是放熱反應(yīng)，總反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率由速率慢的反應(yīng)①?zèng)Q定，B正確；C項(xiàng)，F(xiàn)e＋做催化劑，使反應(yīng)的活化能減小，F(xiàn)eO＋是反應(yīng)過程中產(chǎn)生的物質(zhì)，因此是中間產(chǎn)物，C正確；D項(xiàng)，由于沒有指明外界條件，所以不能確定氣體的體積，D錯(cuò)誤。
3．已知：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝a kJ·mol－1，2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－220 kJ·mol－1。H—H、O===O和O—H鍵的鍵能分別為436 kJ·mol－1、496 kJ·mol－1和462 kJ·mol－1，則a為(　　)
A．－332　　　　　　　 B．－118
C．＋350 D．＋130
解析：選D。根據(jù)蓋斯定律和焓變與鍵能的關(guān)系解答。根據(jù)題中給出的鍵能可得出熱化學(xué)方程式：③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH3＝(2×436＋496－4×462) kJ·mol－1＝－480 kJ·mol－1，題中②2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH2＝－220 kJ·mol－1，(②－③)×得①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH1＝(ΔH2－ΔH3)×，即a＝(－220＋480)×＝＋130，選項(xiàng)D正確。
4．已知：C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1
CO2(g)＋C(s)===2CO(g)　ΔH2
2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH3
4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)　ΔH4
3CO(g)＋Fe2O3(s)===3CO2(g)＋2Fe(s)　ΔH5
下列關(guān)于上述反應(yīng)焓變的判斷正確的是(　　)
A．ΔH1＜0，ΔH3＞0 B．ΔH2＞0，ΔH4＞0
C．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3 D．ΔH3＝ΔH4＋ΔH5
解析：選C。A項(xiàng)，C(s)、CO(g)在O2(g)中燃燒生成CO2，均為放熱反應(yīng)，則有ΔH1＜0、ΔH3＜0；B項(xiàng)，CO2(g)與C(s)在高溫條件下反應(yīng)生成CO(g)，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，則有ΔH2＞0，F(xiàn)e(s)與O2(g)反應(yīng)生成Fe2O3(s)為放熱反應(yīng)，則有ΔH4＜0；C項(xiàng)，將五個(gè)熱化學(xué)方程式依次編號(hào)為①②③④⑤，根據(jù)蓋斯定律，由②＋③可得①，則有ΔH1＝ΔH2＋ΔH3；D項(xiàng)，將五個(gè)熱化學(xué)方程式依次編號(hào)為①②③④⑤，根據(jù)蓋斯定律，由③×3－⑤×2可得④，則有ΔH4＝3ΔH3－2ΔH5。

反應(yīng)熱大小比較
(1)注意三問題
①反應(yīng)中各物質(zhì)的聚集狀態(tài)；
②ΔH有正負(fù)之分，比較時(shí)要連同“＋”“－”一起比較，類似數(shù)學(xué)中的正、負(fù)數(shù)大小的比較；
③若只比較放出或吸收熱量的多少，則只比較數(shù)值的大小，不考慮正、負(fù)號(hào)。
(2)方法面面觀
①利用蓋斯定律比較
如，比較ΔH1與ΔH2的大小的方法。因ΔH1化學(xué)腐蝕>有防腐措施的腐蝕。
(2)電解質(zhì)溶液的影響
①對(duì)同一金屬來說，腐蝕的快慢(濃度相同)：強(qiáng)電解質(zhì)溶液>弱電解質(zhì)溶液>非電解質(zhì)溶液。
②對(duì)同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)濃度越大，腐蝕越快。
(3)活動(dòng)性不同的兩種金屬，活動(dòng)性差別越大，腐蝕越快。
2．兩種腐蝕與三種保護(hù)
(1)兩種腐蝕：析氫腐蝕、吸氧腐蝕(關(guān)鍵在于電解液的pH)。
(2)三種保護(hù)：電鍍保護(hù)、犧牲陽極的陰極保護(hù)法、外加電流的陰極保護(hù)法。

題組一　電解池中電極反應(yīng)式的書寫
1．按要求書寫電極反應(yīng)式。
(1)用惰性電極電解NaCl溶液
陽極：_____________________________________________________________________；
陰極：_____________________________________________________________________。
(2)用惰性電極電解CuSO4溶液
陽極：_____________________________________________________________________；
陰極：______________________________________________________________________。
(3)鐵做陽極，石墨做陰極電解NaOH溶液
陽極：______________________________________________________________________；
陰極：_____________________________________________________________________。
(4)用惰性電極電解熔融MgCl2
陽極：_____________________________________________________________________；
陰極：______________________________________________________________________。
答案：(1)2Cl－－2e－===Cl2↑　2H＋＋2e－===H2↑
(2)2H2O－4e－===O2↑＋4H＋　2Cu2＋＋4e－===2Cu
(3)Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2　2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
(4)2Cl－－2e－===Cl2↑　Mg2＋＋2e－===Mg
2．(信息型電極反應(yīng)式的書寫)按要求書寫電極反應(yīng)式。
(1)以鋁材為陽極，在H2SO4 溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽極反應(yīng)式為________________________________________________________________________。
(2)用Al單質(zhì)做陽極，石墨做陰極，NaHCO3 溶液做電解液進(jìn)行電解，生成難溶物R，R受熱分解生成化合物Q，寫出陽極生成R的電極反應(yīng)式：________________________________________________________________________。
(3)用惰性電極電解K2MnO4 溶液能得到化合物KMnO4，則電極反應(yīng)式為
陽極：______________________________________________________________________；
陰極：______________________________________________________________________。
(4)將一定濃度的磷酸二氫銨(NH4H2PO4)、氯化鋰混合液作為電解液，以鐵棒為陽極，石墨為陰極，電解析出LiFePO4沉淀，則陽極反應(yīng)式為_______________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋
(2)Al＋3HCO－3e－===Al(OH)3↓＋3CO2↑
(3)MnO－e－===MnO　2H＋＋2e－===H2↑
(4)Fe＋H2PO＋Li＋－2e－===LiFePO4↓＋2H＋
3．(根據(jù)“交換膜”利用信息書寫電極反應(yīng)式)按要求書寫電極反應(yīng)式。
(1)電解裝置如圖所示，電解槽內(nèi)裝有KI及淀粉溶液，中間用陰離子交換膜隔開。在一定的電壓下通電，發(fā)現(xiàn)左側(cè)溶液變藍(lán)色，一段時(shí)間后，藍(lán)色逐漸變淺。

已知：3I2＋6OH－===IO＋5I－＋3H2O
陽極：____________________________________________________________________；
陰極：___________________________________________________________________。
(2)可用氨水作為吸收液吸收工業(yè)廢氣中的SO2，當(dāng)吸收液失去吸收能力時(shí)，可通過電解法使吸收液再生而循環(huán)利用(電極均為石墨電極)，并生成化工原料硫酸。其工作示意圖如下。

陽極：___________________________________________________________________；
陰極：___________________________________________________________________。
答案：(1)2I－－2e－===I2　2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
(2)HSO－2e－＋H2O===3H＋＋SO　2H＋＋2e－===H2↑

電解時(shí)電極反應(yīng)式的書寫步驟

題組二　電解原理及其應(yīng)用
4．如圖裝置電解一段時(shí)間，當(dāng)某極析出0.32 g Cu 時(shí)，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中溶液pH分別為(溶液足量，體積均為100 mL 且電解前后溶液體積變化忽略不計(jì)) (　　)

A．13、7、1　　　　　　　 B．12、7、2
C．1、7、13 D．7、13、1
解析：選A。 n(Cu)＝0.32 g÷64 g/mol＝0.005 mol，由電極反應(yīng)Cu2＋＋2e－ ===Cu可知，轉(zhuǎn)移電子為0.01 mol，電解時(shí)，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中電池總反應(yīng)方程式分別為2KCl＋2H2O2KOH＋H2↑＋Cl2↑、2H2O2H2↑＋O2↑、2CuSO4 ＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4 。Ⅰ中生成0.01 mol OH－，c(OH－)＝0.01 mol÷0.1 L＝0.1 mol/L，pH＝13；Ⅱ中電解水，溶液仍然呈中性，溶液的pH＝7；Ⅲ中生成0.01 mol H＋，c(H＋ )＝0.01 mol÷0.1 L＝0.1 mol/L，pH＝1，故選項(xiàng)A正確。
5．(“多膜”電解池)次磷酸(H3PO2)是一種精細(xì)磷化工產(chǎn)品，具有較強(qiáng)的還原性。H3PO2可用電滲析法制備，“四室電滲析法”工作原理如圖所示(陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過)：

(1)寫出陽極的電極反應(yīng)式：________________________________________________。
(2)分析產(chǎn)品室可得到H3PO2的原因：________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)早期采用“三室電滲析法”制備H3PO2：將“四室電滲析法”中陽極室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去陽極室與產(chǎn)品室之間的陽膜，從而合并了陽極室與產(chǎn)品室。其缺點(diǎn)是產(chǎn)品中混有________雜質(zhì)，該雜質(zhì)產(chǎn)生的原因是______________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)陽極是由水放電，其反應(yīng)式為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋；(2)陽極室中的H＋穿過陽膜進(jìn)入產(chǎn)品室，原料室的H2PO穿過陰膜進(jìn)入產(chǎn)品室，二者反應(yīng)生成H3PO2；(3)陽極室內(nèi)可能有部分H2PO或H3PO2失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，導(dǎo)致生成物中混有PO。
答案：(1)2H2O－4e－===O2↑＋4H＋　(2)陽極室的H＋穿過陽膜進(jìn)入產(chǎn)品室，原料室的H2PO穿過陰膜進(jìn)入產(chǎn)品室，二者反應(yīng)生成H3PO2　(3)PO　H2PO或H3PO2被氧化
6．(電解原理的相關(guān)計(jì)算)(1)甲醇電解法制氫氣比電解水法制氫氣的氫的利用率更高、電解電壓更低。電解裝置如圖所示。

電源的正極為________(填“a”或“b”)。其中陽極的電極反應(yīng)式為___________________；標(biāo)準(zhǔn)狀況下，每消耗1 mol甲醇，生成H2的體積為________。

(2)以甲醚、空氣、氫氧化鉀溶液為原料的燃料電池為電源，以石墨為電極電解500 mL滴有酚酞的NaCl溶液，裝置如圖所示。
請(qǐng)寫出電解過程中Y電極附近觀察到的現(xiàn)象：________________________________
________________________________________________________________________，
當(dāng)燃料電池消耗2.8 L O2(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)時(shí)，計(jì)算此時(shí)NaCl溶液的pH＝________(假設(shè)溶液的體積不變，氣體全部從溶液中逸出)。
解析：(1)根據(jù)圖示，左邊應(yīng)該是溶液中的氫離子得電子生成氫氣，則左邊為陰極，右邊為陽極，故電源a為負(fù)極，b為正極；陽極上發(fā)生甲醇失電子變成二氧化碳的反應(yīng)，電極反應(yīng)式為CH3OH＋H2O－6e－===CO2↑＋6H＋；每消耗1 mol甲醇轉(zhuǎn)移6 mol電子，可以生成3 mol氫氣，標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為67.2 L。
(2)由裝置圖可知，Y電極與電源正極相連，即為陽極，電解NaCl溶液的陽極反應(yīng)式為2Cl－－2e－===Cl2↑，所以可觀察到的現(xiàn)象為Y電極附近溶液中有氣泡產(chǎn)生，液面上方氣體呈黃綠色；當(dāng)燃料電池消耗2.8 L O2(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)時(shí)，電路中轉(zhuǎn)移的電子n(e－)＝×4＝0.5 mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，結(jié)合電解NaCl溶液的反應(yīng)方程式2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，可得此時(shí)溶液中生成n(OH－)＝0.5 mol，c(OH－)＝0.5 mol÷0.5 L＝1.0 mol·L－1，所以溶液的pH＝14。
答案：(1)b　CH3OH＋H2O－6e－===CO2↑＋6H＋　67.2 L
(2)Y電極附近溶液中有氣泡產(chǎn)生，液面上方氣體呈黃綠色　14

電解計(jì)算破題“三方法”
原電池和電解池的計(jì)算包括兩極產(chǎn)物的定量計(jì)算、溶液pH的計(jì)算、相對(duì)原子質(zhì)量和阿伏加德羅常數(shù)的計(jì)算、產(chǎn)物的量與電量關(guān)系的計(jì)算等。通常有下列三種方法：
(1)根據(jù)得失電子守恒計(jì)算
用于串聯(lián)電路中陰陽兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物等類型的計(jì)算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。
(2)根據(jù)總反應(yīng)式計(jì)算
先寫出電極反應(yīng)式，再寫出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列出比例式計(jì)算。
(3)根據(jù)關(guān)系式計(jì)算
根據(jù)得失電子守恒關(guān)系建立起已知量與未知量之間的橋梁，構(gòu)建計(jì)算所需的關(guān)系式。　　
如以通過4 mol e－為橋梁可構(gòu)建如下關(guān)系式：

(式中M為金屬，n為其離子的化合價(jià)數(shù)值)
題組三　電化學(xué)原理的綜合應(yīng)用
7．(雙選)某手機(jī)電池采用了石墨烯電池，可充電 5 min，通話2 h。一種石墨烯鋰硫電池(2Li＋S8===Li2S8)工作原理示意圖如圖所示。下列有關(guān)該電池的說法不正確的是(　　)

A．金屬鋰是比能量相對(duì)較高的電極材料
B．充電時(shí)A電極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)
C．充電時(shí)B電極的反應(yīng)：2Li＋＋S8＋2e－===Li2S8
D．手機(jī)使用時(shí)電子從A電極經(jīng)過手機(jī)電路板流向B電極，再經(jīng)過電池電解質(zhì)流回A電極
解析：選CD。單位質(zhì)量的電極材料失去電子的物質(zhì)的量越多，則放出的電能越大，比能量越高，金屬鋰是比能量相對(duì)較高的電極材料，A正確；原電池中陽離子向正極移動(dòng)，由題圖可知，做電源時(shí)，B為正極，A為負(fù)極，負(fù)極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，則充電時(shí)A為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，B正確；放電時(shí)，B電極上S8得電子生成Li2S8，反應(yīng)為2Li＋＋S8＋2e－===Li2S8，則充電時(shí)B電極反應(yīng)為Li2S8－2e－===2Li＋＋S8，C錯(cuò)誤；電子只能在電極和導(dǎo)線中移動(dòng)，不能在電解質(zhì)中移動(dòng)，D錯(cuò)誤。
8．(2019·北京高三模擬)某同學(xué)做了如下實(shí)驗(yàn)：
裝置


現(xiàn)象
電流計(jì)指針未發(fā)生偏轉(zhuǎn)
電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)
下列說法正確的是(　　)
A．加熱鐵片Ⅰ所在燒杯，電流計(jì)指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)
B．用KSCN溶液檢驗(yàn)鐵片Ⅲ、Ⅳ附近溶液，可判斷電池的正、負(fù)極
C．鐵片Ⅰ、Ⅲ的腐蝕速率相等
D．“電流計(jì)指針未發(fā)生偏轉(zhuǎn)”，說明鐵片Ⅰ、Ⅱ均未被腐蝕
解析：選A。Fe在NaCl溶液中發(fā)生吸氧腐蝕，加熱鐵片Ⅰ所在燒杯，使鐵片Ⅰ失電子的速率加快，導(dǎo)致鐵片Ⅰ失電子速率大于鐵片Ⅱ失電子速率，會(huì)有電子通過電流計(jì)，電流計(jì)指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，A項(xiàng)正確；右圖裝置中電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明形成了原電池，左邊燒杯中NaCl溶液濃度較大，腐蝕速率較快，鐵片Ⅲ做負(fù)極，失電子生成Fe2＋，向其附近溶液加KSCN溶液無現(xiàn)象，鐵片Ⅳ做正極被保護(hù)，向其附近溶液加KSCN溶液也無現(xiàn)象，因此不能判斷電池的正、負(fù)極，B項(xiàng)錯(cuò)誤；左圖裝置沒有形成原電池，右圖裝置形成了原電池，形成原電池會(huì)加快反應(yīng)速率，故鐵片Ⅲ的腐蝕速率比鐵片Ⅰ快，C項(xiàng)錯(cuò)誤；鐵片Ⅰ、Ⅱ都發(fā)生了吸氧腐蝕，但二者的腐蝕速率相同，故電流計(jì)指針未發(fā)生偏轉(zhuǎn)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
9．(2020·山東等級(jí)考模擬)工業(yè)上電解NaHSO4溶液制備Na2S2O8。電解時(shí)，陰極材料為Pb；陽極(鉑電極)電極反應(yīng)式為2HSO－2e－===S2O＋2H＋。下列說法正確的是(　　)
A．陰極電極反應(yīng)式為Pb＋HSO－2e－===PbSO4＋H＋
B．陽極反應(yīng)中S的化合價(jià)升高
C．S2O中既存在非極性鍵又存在極性鍵
D．可以用銅電極做陽極
解析：選C。Na2S2O8的結(jié)構(gòu)為 ，由此結(jié)構(gòu)可以判斷出以下信息：S2O中含硫氧極性鍵和氧氧非極性鍵；S的化合價(jià)為＋6價(jià)，中間的兩個(gè)O均為－1價(jià)，其他的O均為－2價(jià)；電解時(shí)陽極的HSO中O失去電子，S的化合價(jià)未變；陰極電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑；若用銅電極做陽極，則陽極反應(yīng)為Cu－2e－===Cu2＋。綜上所述，C項(xiàng)正確。
10．(雙選)四甲基氫氧化銨[(CH3)4NOH]常用作電子工業(yè)清洗劑，以四甲基氯化銨[(CH3)4NCl]為原料，采用電滲析法合成(CH3)4NOH，其工作原理如圖所示(a、b為石墨電極，c、d、e為離子交換膜)，下列說法不正確的是(　　)

A．N為電源正極
B．標(biāo)準(zhǔn)狀況下制備0.75 mol (CH3)4NOH，a、b兩極共產(chǎn)生16.8 L氣體
C．c為陽離子交換膜，e為陰離子交換膜
D．b極電極反應(yīng)式：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
解析：選BC。電解后左側(cè)四甲基氫氧化銨[(CH3)4NOH]稀溶液轉(zhuǎn)化為濃溶液，說明a極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，則M為電源負(fù)極，N為電源正極，A正確；b為電解池陽極，電極反應(yīng)為4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，制備 0.75 mol (CH3)4NOH，需要陰極產(chǎn)生0.75 mol OH－，轉(zhuǎn)移電子0.75 mol，陰、陽極共生成氣體(＋)×22.4 L＝12.6 L，B錯(cuò)誤，D正確；陰極c(OH－)不斷增大，中間原料室的四甲基氯化銨[(CH3)4NCl]電離出的(CH3)4N＋穿過c膜進(jìn)入左側(cè)陰極室，c膜為陽離子交換膜；原料室的氯化鈉稀溶液轉(zhuǎn)化為濃溶液，表明右側(cè)陽極室的鈉離子穿過e膜進(jìn)入原料室，故e膜為陽離子交換膜，C錯(cuò)誤。
11．(2020·山東等級(jí)考模擬)利用小粒徑零價(jià)鐵(ZVI)的電化學(xué)腐蝕處理三氯乙烯，進(jìn)行水體修復(fù)的過程如圖所示。H＋、O2、NO等共存物的存在會(huì)影響水體修復(fù)效果，定義單位時(shí)間內(nèi)ZVI釋放電子的物質(zhì)的量為nt，其中用于有效腐蝕的電子的物質(zhì)的量為ne。下列說法錯(cuò)誤的是(　　)

A．反應(yīng)①②③④均在正極發(fā)生
B．單位時(shí)間內(nèi)，三氯乙烯脫去a mol Cl時(shí)ne＝a mol
C．④的電極反應(yīng)式為NO＋10H＋＋8e－===NH＋3H2O
D．增大單位體積水體中小粒徑ZVI的投入量，可使nt增大
解析：選B。A.由修復(fù)過程示意圖中反應(yīng)前后元素化合價(jià)變化可知，反應(yīng)①②③④均為得電子的反應(yīng)，所以應(yīng)在正極發(fā)生；B.三氯乙烯C2HCl3中C原子化合價(jià)為＋1價(jià)，乙烯中C原子化合價(jià)為－2價(jià)，1 mol C2HCl3轉(zhuǎn)化為1 mol C2H4時(shí)，得到6 mol電子，脫去3 mol氯原子，所以脫去a mol Cl時(shí)ne＝2a mol；C.由示意圖及N元素的化合價(jià)變化可寫出如下轉(zhuǎn)化：NO＋8e－——NH，由于生成物中有NH，所以只能用H＋和H2O來配平該反應(yīng)，而不能用H2O和OH－來配平，所以④的電極反應(yīng)式為NO＋10H＋＋8e－===NH＋3H2O；D.增大單位體積水體中小粒徑ZVI的投入量，可以增大小粒徑ZVI和正極的接觸面積，加快ZVI釋放電子的速率，可使nt增大。
[專題強(qiáng)化訓(xùn)練]
(建議用時(shí)：40分鐘)
一、選擇題：每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意。
1．下列說法正確的是(　　)
A．等量的硫蒸氣和硫固體分別完全燃燒，后者放出熱量多
B．已知C(石墨，s)===C(金剛石，s)　ΔH＞0，則金剛石比石墨穩(wěn)定
C．Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，且反應(yīng)的焓變大于零
D．含20.0 g NaOH的稀溶液與稀鹽酸完全中和，放出28.7 kJ的熱量，則表示該反應(yīng)中和熱的熱化學(xué)方程式為NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－57.4 kJ·mol－1
解析：選D。等量的硫蒸氣和硫固體，硫蒸氣的能量高，能量越高，燃燒放出的熱量越多，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由C(石墨，s)===C(金剛石，s)　ΔH>0可知，金剛石的能量比石墨的能量高，能量越高，越不穩(wěn)定，所以石墨比金剛石穩(wěn)定，B項(xiàng)錯(cuò)誤；Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl反應(yīng)中無元素化合價(jià)變化，屬于非氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)吸熱，焓變大于零，C項(xiàng)錯(cuò)誤；含20.0 g NaOH的稀溶液與稀鹽酸完全中和生成0.5 mol水，放出28.7 kJ的熱量，則中和熱的熱化學(xué)方程式可表示為NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－57.4 kJ·mol－1，D項(xiàng)正確。
2．已知2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)，1 mol H2完全燃燒放出熱量241.8 kJ，有關(guān)鍵能數(shù)據(jù)如下：
化學(xué)鍵
H—O
O===O
鍵能/(kJ·mol－1)
463.4
498
則H—H鍵鍵能為(　　)
A．413 kJ·mol－1　　　 B．557 kJ·mol－1
C．221.6 kJ·mol－1 D．436 kJ·mol－1
解析：選D。設(shè)H—H鍵鍵能為x kJ·mol－1，根據(jù)反應(yīng)熱和鍵能關(guān)系可知，ΔH＝反應(yīng)物鍵能總和－生成物鍵能總和＝(2x＋498－4×463.4) kJ·mol－1＝(－241.8×2) kJ·mol－1，解得 x＝436。
3．一定條件下，在水溶液中1 mol Cl－、ClO(x＝1，2，3，4)的能量(kJ)相對(duì)大小如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是(　　)

A．e是ClO
B．b→a＋c反應(yīng)的活化能為60 kJ/mol
C．a(chǎn)、b、c、d、e中c最穩(wěn)定
D．b→a＋d反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為3ClO－(aq)===ClO(aq)＋2Cl－(aq)　ΔH＝－116 kJ/mol
解析：選D。 A．e中Cl元素化合價(jià)為＋7價(jià)，而ClO中Cl元素化合價(jià)為＋5價(jià)，故A錯(cuò)誤；B.根據(jù)圖中數(shù)據(jù)無法判斷b→a＋c反應(yīng)的活化能，故B錯(cuò)誤；C.a、b、c、d、e中a能量最低，所以a最穩(wěn)定，故C錯(cuò)誤；D.b→a＋d，根據(jù)得失電子守恒得該反應(yīng)方程式為3ClO－===ClO＋2Cl－，反應(yīng)熱＝(64＋2×0)－3×60＝－116 (kJ/mol)，所以該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為3ClO－(aq)===ClO(aq)＋2Cl－(aq)　ΔH＝－116 kJ/mol，故D正確。
4．選擇性催化還原法(SCR)煙氣脫硝技術(shù)是一種成熟的NOx控制處理方法，主要反應(yīng)如下：
①4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g)　ΔH1＝a kJ·mol－1
②4NH3(g)＋2NO2(g)＋O2(g)3N2(g)＋6H2O(g)　ΔH2＝b kJ·mol－1
副反應(yīng)4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g) 　ΔH3＝d kJ·mol－1
則反應(yīng)2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的ΔH(kJ·mol－1)為(　　)
A．(4b－3a＋d)/4 B．(4a－3b＋d)/4
C．(3b－4a＋d)/4 D．(3a－4b＋d)/4
解析：選D。①4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g)　ΔH1＝a kJ·mol－1，②4NH3(g)＋2NO2(g)＋O2(g)3N2(g)＋6H2O(g)　ΔH2＝b kJ·mol－1，③4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH3＝d kJ·mol－1，根據(jù)蓋斯定律可知，將①×－②＋③×即得反應(yīng)：2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)　ΔH＝a kJ·mol－1×－b kJ·mol－1＋d kJ·mol－1×＝ kJ·mol－1，故選D。
5．NO2、O2 和熔融KNO3 可制作燃料電池，其原理如圖，該電池在使用過程中石墨Ⅰ電極上生成氧化物Y，Y可循環(huán)使用。下列說法正確的是(　　)

A．O2 在石墨Ⅱ附近發(fā)生氧化反應(yīng)
B．該電池放電時(shí)NO向石墨Ⅱ電極遷移
C．石墨 Ⅰ 附近發(fā)生的反應(yīng)：3NO2 ＋2e－===NO＋2NO
D．相同條件下，放電過程中消耗的NO2 和O2 的體積比為4∶1
解析：選D。石墨Ⅱ通入氧氣，發(fā)生還原反應(yīng)，為原電池的正極，電極反應(yīng)式為O2＋2N2O5＋4e－===4NO，A錯(cuò)誤；原電池中陰離子移向負(fù)極，NO向石墨Ⅰ電極遷移，B錯(cuò)誤；石墨Ⅰ為原電池的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為NO2＋NO－e－===N2O5，C錯(cuò)誤；由電極反應(yīng)式知，相同條件下，放電過程中消耗的NO2 和O2 的體積比為4∶1，D正確。
二、選擇題：每小題有一個(gè)或兩個(gè)選項(xiàng)符合題意。
6．載人空間站中為循環(huán)利用人體呼出的CO2 并提供氧氣，我國科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種裝置(如圖所示)，實(shí)現(xiàn)“太陽能→電能→化學(xué)能”轉(zhuǎn)化，總反應(yīng)為2CO2===2CO＋O2。下列有關(guān)說法不正確的是(　　)

A．該裝置屬于電解池
B．X極發(fā)生還原反應(yīng)，Y極發(fā)生氧化反應(yīng)
C．人體呼出的水蒸氣參與Y極反應(yīng)：CO2＋H2O＋2e－===CO＋2OH－
D．X極每產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4 L氣體，有2 mol的OH－從Y極移向X極
解析：選BD。A.該裝置實(shí)現(xiàn)“太陽能→電能→化學(xué)能”轉(zhuǎn)化，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置為電解池，故A正確；B.根據(jù)題圖中電子的流向可知，X極為陽極，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，Y極為陰極，得電子發(fā)生還原反應(yīng)，故B錯(cuò)誤；C.Y為陰極，根據(jù)總反應(yīng)可知，陰極為CO2得電子，生成CO，電極反應(yīng)為CO2＋H2O＋2e－===CO＋2OH－，故C正確；D.X極為陽極，OH－放電生成氧氣，電極反應(yīng)為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，每產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4 L O2，即1 mol O2，陽極有4 mol OH－放電，根據(jù)溶液電中性原理，X電極區(qū)陰離子減少，則會(huì)有4 mol OH－從Y極通過陰離子交換膜移向X極，使得溶液保持電中性，故D錯(cuò)誤。
7．(2019·濟(jì)南高三模擬)下圖是半導(dǎo)體光電化學(xué)電池光解水制氫的反應(yīng)原理示意圖。在光照下，電子由價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶后，然后流向?qū)﹄姌O。下列說法不正確的是(　　)

A．對(duì)電極的電極反應(yīng)為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
B．半導(dǎo)體電極發(fā)生還原反應(yīng)
C．電解質(zhì)溶液中陽離子向?qū)﹄姌O移動(dòng)
D．整個(gè)過程中實(shí)現(xiàn)了太陽能→電能→化學(xué)能的轉(zhuǎn)化
解析：選B。分析圖示可知，在對(duì)電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A正確；在光照下，e－由價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶后，然后流向?qū)﹄姌O，所以半導(dǎo)體電極為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，B錯(cuò)誤；陽離子向陰極移動(dòng)，對(duì)電極為陰極，因此電解質(zhì)溶液中陽離子向?qū)﹄姌O移動(dòng)，C正確；該裝置是光能轉(zhuǎn)化為電能，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程，整個(gè)過程中實(shí)現(xiàn)了太陽能→電能→化學(xué)能的轉(zhuǎn)化，D正確。
8．高鐵酸鹽在能源環(huán)保領(lǐng)域有廣泛用途。用鎳(Ni)、鐵做電極電解濃NaOH溶液制備高鐵酸鈉(Na2FeO4)的裝置如圖所示。下列說法正確的是(　　)

A．鐵是陽極，電極反應(yīng)為Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O
B．電解一段時(shí)間后，鎳電極附近溶液的pH減小
C．每制得1 mol Na2FeO4，理論上可以產(chǎn)生67.2 L氣體
D．若離子交換膜為陰離子交換膜，則電解結(jié)束后左側(cè)溶液中含有FeO
解析：選AD。制備高鐵酸鈉(Na2FeO4)，鐵失電子生成高鐵酸根離子，則鐵做陽極，電極反應(yīng)為Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2O，故A正確；鎳做陰極，鎳電極上水放電生成氫氧根離子，溶液的pH增大，故B錯(cuò)誤；不能確定溫度和壓強(qiáng)，生成氣體的體積無法確定，故C錯(cuò)誤；若離子交換膜為陰離子交換膜，則電解結(jié)束后由于濃度差左側(cè)溶液中會(huì)含有FeO，故D正確。
三、非選擇題
9．按要求回答下列問題：
(1)以天然氣為原料制取氫氣是工業(yè)上常用的制氫方法。
已知：①CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH1＝ a kJ·mol－1　
②CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)　ΔH2＝ b kJ·mol－1　
③CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g)　ΔH3
請(qǐng)計(jì)算反應(yīng)③的反應(yīng)熱ΔH3＝________(用a、b表示)kJ·mol－1?！?br /> (2)已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH1
2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH2
C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH3
C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)　ΔH
則ΔH＝________(用含ΔH1、ΔH2、ΔH3的式子表示)。
(3)某課題組實(shí)現(xiàn)了在常溫常壓下，以氮?dú)夂鸵簯B(tài)水為原料制備氨同時(shí)有氧氣生成。
已知，在一定溫度和壓強(qiáng)下，由最穩(wěn)定的單質(zhì)生成1 mol純物質(zhì)的熱效應(yīng)，稱為該物質(zhì)的生成熱(ΔH)。常溫常壓下，相關(guān)物質(zhì)的生成熱如下表所示：
物質(zhì)
NH3(g)
H2O(l)
ΔH/(kJ·mol－1)
－46
－242
上述合成氨反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為___________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)已知：①COS(g)＋H2(g)H2S(g)＋CO(g)　ΔH1＝－17 kJ·mol－1
②COS(g)＋H2O(g)H2S(g)＋CO2(g)　ΔH2＝－35 kJ·mol－1
③CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)　ΔH3
則ΔH3＝____________。
(5)下圖所示為1 mol CH4完全燃燒生成氣態(tài)水的能量變化和1 mol S(g)燃燒的能量變化。在催化劑作用下，CH4可以還原SO2生成單質(zhì)S(g)、H2O(g)和CO2，寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：________________________________________________________________________。

(6)汽車排氣管內(nèi)的催化轉(zhuǎn)化器可實(shí)現(xiàn)尾氣無毒處理。
已知：N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH＝＋180.5 kJ·mol－1
2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221.0 kJ·mol－1
CO2(g)===C(s)＋O2(g)　ΔH＝＋393.5 kJ·mol－1
則反應(yīng)2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)的　ΔH＝________ kJ·mol－1。
解析：(1)根據(jù)蓋斯定律可得③＝①×2－②，所以ΔH3＝2ΔH1－ΔH2＝(2a－b) kJ·mol－1。
(2)已知：①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH1；
②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH2；
③C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH3；
根據(jù)蓋斯定律，由③－×①－×②得反應(yīng)C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)　ΔH＝ΔH3－ΔH1－ΔH2。
(3)由題意知①式：N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH1＝(－46×2) kJ·mol－1，②式：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH2＝(－242×2) kJ·mol－1，根據(jù)蓋斯定律，由2×①－3×②得方程式為2N2(g)＋6H2O(l)===3O2(g)＋4NH3(g)　ΔH＝2ΔH1－3ΔH2＝＋1 268 kJ·mol－1。
(4)根據(jù)蓋斯定律由②－①＝③可得ΔH3＝ΔH2－ΔH1＝(－35 kJ·mol－1)－(－17 kJ·mol－1)＝－18 kJ·mol－1。
(5)根據(jù)題圖可知，
①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝Ea1－Ea2＝126 kJ·mol－1－928 kJ·mol－1＝－802 kJ·mol－1；
②S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH＝－577 kJ·mol－1；
根據(jù)蓋斯定律，由①－②×2即得到CH4和SO2反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：CH4(g)＋2SO2(g)===CO2(g)＋2S(g)＋2H2O(g)　ΔH＝＋352 kJ·mol－1。
(6)將已知熱化學(xué)方程式依次編號(hào)為①②③，根據(jù)蓋斯定律，由①＋②＋③×2得N2(g)＋2CO2(g)===2NO(g)＋2CO(g)　ΔH＝(＋180.5 kJ·mol－1)＋(－221.0 kJ·mol－1)＋(＋393.5 kJ·mol－1)×2＝＋746.5 kJ·mol－1，則反應(yīng) 2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)的ΔH＝－746.5 kJ·mol－1。
答案：(1)2a－b　(2)ΔH3－ΔH1－ΔH2　(3)2N2(g)＋6H2O(l)===3O2(g)＋4NH3(g)　ΔH＝＋1 268 kJ·mol－1
(4)－18 kJ·mol－1　(5)CH4(g)＋2SO2(g)===2S(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝＋352 kJ·mol－1
(6)－746.5
10．按要求回答下列問題：
(1)《Journal of Energy Chemistry》報(bào)道我國科學(xué)家設(shè)計(jì)CO2熔鹽捕獲與轉(zhuǎn)化的裝置如圖，電源負(fù)極為________(填“a”或“b”)，d極的電極反應(yīng)式為_____________________________。

(2)利用生物電池，以H2、N2為原料合成氨的裝置如圖所示。

Q、R均為催化劑，據(jù)圖示判斷，負(fù)極反應(yīng)的催化劑為________(填“Q”或“R”)；正極的電極反應(yīng)式為___________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)對(duì)廢水中氮、磷元素的去除已經(jīng)逐漸引起科研人員的廣泛關(guān)注。采用兩級(jí)電解體系對(duì)廢水中硝態(tài)氮和磷進(jìn)行降解實(shí)驗(yàn)取得了良好的去除效果。裝置如圖所示，由平板電極(除氮時(shí)a極為催化電極，b極為鈦電極；除磷時(shí)a極為鐵，b極為鈦板)構(gòu)成二維兩級(jí)電解反應(yīng)器。

①a極上的電勢比b極上的電勢________(填“低”或“高”)。
②除氮時(shí)，b極的電極反應(yīng)式為______________________________________________。
(4)用電化學(xué)法模擬工業(yè)處理SO2。將硫酸工業(yè)尾氣中的SO2通入如圖裝置(電極均為惰性材料)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可用于制備硫酸，同時(shí)獲得電能：

①M(fèi)極的電極反應(yīng)式為___________________________________________________。
②當(dāng)外電路通過0.2 mol電子時(shí)，質(zhì)子交換膜左側(cè)的溶液質(zhì)量________(填“增大”或“減小”)________g。
(5)某種燃料電池以熔融碳酸鈉、碳酸鉀為電解質(zhì)，其工作原理如圖所示，該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為_________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
若電極B附近通入1 m3空氣(假設(shè)空氣中O2的體積分?jǐn)?shù)為20%)并完全反應(yīng)，理論上可消耗相同條件下CH4的體積為________m3。

解析：(1)由題圖所示，c電極上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，故c做陽極，則a為電源正極，b為電源負(fù)極；d極得電子，電極反應(yīng)式為CO＋4e－===C＋3O2－。(2)根據(jù)原電池工作原理，負(fù)極上失去電子，元素化合價(jià)升高，所以通氫氣的一端為負(fù)極，根據(jù)裝置圖判斷，Q為負(fù)極催化劑；通氮?dú)獾囊欢藶檎龢O，根據(jù)工作原理，正極反應(yīng)式為N2＋6H＋＋6e－===2NH3。(3)①由電解裝置圖可知，b極為陰極，a極為陽極，所以a極上的電勢比b極上的電勢高。②除氮時(shí)，因電解質(zhì)溶液呈酸性，故b極的電極反應(yīng)式為2NO＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O。(4)①反應(yīng)本質(zhì)是二氧化硫、氧氣與水反應(yīng)生成硫酸，M極為負(fù)極，N極為正極，M極上二氧化硫失去電子被氧化生成SO，根據(jù)原子守恒和電荷守恒可知，有水參加反應(yīng)，有氫離子生成，電極反應(yīng)式為SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋。②正極反應(yīng)式為O2＋4e－＋4H＋===2H2O，當(dāng)外電路通過0.2 mol電子時(shí)，負(fù)極反應(yīng)的二氧化硫?yàn)?.1 mol，質(zhì)量為6.4 g，同時(shí)有0.2 mol氫離子通過質(zhì)子交換膜進(jìn)入右側(cè)，左側(cè)溶液質(zhì)量增大6.4 g－0.2 g＝6.2 g。(5)燃料電池通O2的電極為正極，通CH4的電極為負(fù)極，即電極A為負(fù)極，負(fù)極上CH4失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，生成CO2，電極反應(yīng)式為CH4＋4CO－8e－===5CO2＋2H2O；若電極B附近通入1 m3空氣(假設(shè)空氣中O2的體積分?jǐn)?shù)為20%)，則參加反應(yīng)的O2的物質(zhì)的量為1 000 L×20%÷22.4 L·mol－1，根據(jù)得失電子守恒可知，消耗CH4的體積為1 000 L×20%÷22.4 L·mol－1××22.4 L·mol－1＝100 L＝0.1 m3。
答案：(1)b　CO＋4e－===C＋3O2－
(2)Q　N2＋6H＋＋6e－===2NH3
(3)①高?、?NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O
(4)①SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋?、谠龃蟆?.2
(5)CH4＋4CO－8e－===5CO2＋2H2O　0.1

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