2022届新高考化学二轮复习教学案-专题六　化学反应与能量.docx

高考考纲再现1.了解化学反应中能量转化的原因及常见的能量转化形式。2.了解化学能与热能的相互转化。了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。3.了解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式。4.了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。了解化学在解决能源危机中的重要作用。5.了解焓变(H)与反应热的含义。6.理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。7.理解原电池和电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。8.了解常见化学电源的种类及其工作原理。9.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。微专题一化学能与热能1从两种角度理解化学反应热反应热图示图像分析微观宏观a表示断裂旧化学键吸收的能量；b表示生成新化学键放出的能量；c表示反应热a表示正反应的活化能；b表示活化分子变成生成物分子放出的能量，即逆反应的活化能；c表示反应热H的计算HH(生成物)H(反应物)HE(反应物键能)E(生成物键能)物质的能量与稳定性物质具有的能量越低，该物质越稳定注意(1)催化剂与活化能及H的关系：活化能越小，催化活性越大；但催化剂不改变反应的H。(2)依据键能计算H时需注意物质中所含化学键数目：1 mol物质CO2(C=O)P4(PP)SiO2(SiO)石墨(CC)金刚石(CC)晶体硅(SiSi)化学键数目2NA6NA4NA1.5NA2NA2NA2.反应热的量化参数键能反应热与键能的关系反应热：HE1E2或HE4E3，即H等于反应物的键能总和减去生成物的键能总和，或生成物具有的总能量减去反应物具有的总能量。注意H也可由活化能来求解，即H正反应的活化能逆反应的活化能。3对比理解反应热、燃烧热与中和热(1)化学反应吸收或放出的热量称为反应热，符号为H，常用单位为kJ·mol1，它只与化学反应的化学计量数、物质的聚集状态有关，而与反应条件无关。反应热指反应完全时的热效应，所以对于可逆反应，其热量要小于反应完全时的热量。中学阶段研究的反应热主要是燃烧热和中和热，二者均为放热反应，H0。(2)燃烧热：在101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，单位为kJ·mol1。注意燃烧热是以1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量来定义的，因此在书写燃烧热的热化学方程式时，以燃烧1 mol纯物质为标准来配平其余物质的化学计量数；燃烧产物必须是稳定的氧化物，如C元素CO2(g)、H元素H2O(l)、S元素SO2(g)等。(3)中和热：在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1 mol 液态H2O时的反应热。注意稀溶液指物质溶于大量水中；中和热不包括离子在水溶液中的生成热、物质的溶解热、弱电解质电离时的热效应；中和反应的实质是H和OH化合生成H2O，即H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJ·mol1。4热化学方程式的书写与盖斯定律(1)“五步”法书写热化学方程式(1)H的符号若为放热反应，H为“”；若为吸热反应，H为“”。(2)热化学方程式中的化学计量数热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量，并不表示物质的分子数或原子数。因此化学计量数可以是整数，也可以是分数。(3)物质的聚集状态反应物和产物的聚集状态不同，物质的能量不同，故焓变H不同。因此，必须注明物质的聚集状态才能完整地体现出热化学方程式的意义。气体用“g”，液体用“l”，固体用“s”，溶液用“aq”。对于具有同素异形体的物质，除了要注明聚集状态外，还要注明物质的名称。例如，S(单斜，s)=S(正交，s)H0.33 kJ·mol1。(4)H的数值与符号由于H与反应完全的物质的量有关，所以H必须与热化学方程式中化学式前面的化学计量数相对应，如果化学计量数加倍，则H也要加倍。互为逆反应的反应热数值相等，但符号相反。(2)盖斯定律盖斯定律的内容一定条件下，一个反应不管是一步完成，还是分几步完成，其反应热是相同的，即反应热的大小与反应途径无关，只与反应体系的始态和终态有关。常用关系式热化学方程式焓变之间的关系aA(g)=B(g)H1A(g)=B(g)H2H2H1或H1aH2aA(g)=B(g)H1B(g)=aA(g)H2H1H2HH1H2根据盖斯定律进行计算的步骤(1)标位置：标出目标热化学方程式()中各物质在已知热化学方程式(、等)中的位置。(2)调“系数”：将、等中标记的各物质的化学计量数调整为与中的相同。(3)同侧加、异侧减：挑出、等中标记的物质与中相关物质位于等式同一侧的，将这几个已知热化学方程式相加，然后与剩余的已知热化学方程式相减，即得。(4)算焓变：将已知焓变作出相应“系数”的调整并进行相应的加减计算，得目标热化学方程式的焓变。注意当热化学方程式乘以(除以)一个数时，H也应乘以(除以)该数；热化学方程式间进行加减运算时，H也同样要进行相应的加减运算，且要带“”“”，即把H看作一个整体进行运算；若反应逆向进行，则H改变符号，但绝对值不变。 题组一反应热的相关概念、热化学方程式的书写1下列关于化学反应与能量的说法正确的是()A已知正丁烷的燃烧热H为2 878 kJ·mol1，则表示正丁烷燃烧热的热化学方程式为2CH3CH2CH2CH3(g)13O2(g)=8CO2(g)10H2O(l)H2 878 kJ·mol1B已知在一定条件下，2 mol SO2与1 mol O2充分反应后，释放出98 kJ的热量，则其热化学方程式为2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H98 kJ·mol1C已知稀盐酸与稀NaOH溶液反应的中和热为57.3 kJ·mol1，则表示稀硫酸与稀NaOH溶液反应的热化学方程式为H2SO4(aq)NaOH(aq)=Na2SO4(aq)H2O(l)H57.3 kJ·mol1D已知CuSO4(s)5H2O(l)=CuSO4·5H2O(s)，该反应为熵增加的反应解析：选C。燃烧热指1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，则表示正丁烷燃烧热的热化学方程式为CH3CH2CH2CH3(g)O2(g)=4CO2(g)5H2O(l)H2 878 kJ·mol1，A项错误；不知道该条件下物质的状态，且该反应是可逆反应，2 mol SO2与1 mol O2充分反应后，实际消耗多少不得而知，所以无法写出热化学方程式，B项错误；在稀溶液中，强酸和强碱发生中和反应生成1 mol H2O放出的热量是中和热，C项正确；该反应为熵减小的反应，D项错误。2H2和I2在一定条件下能发生反应：H2(g)I2(g)2HI(g)Ha kJ·mol1。下列说法不正确的是()A反应物的总能量高于生成物的总能量B断开2 mol HI键所需能量约为(cba)kJC断开1 mol HH键和1 mol II键所需能量大于断开2 mol HI键所需能量D向密闭容器中加入2 mol H2和2 mol I2，充分反应后放出的热量小于2a kJ解析：选C。H2和I2在一定条件下能发生反应：H2(g)I2(g)2HI(g)Ha kJ·mol1，该反应是放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，A项正确；H反应物断裂化学键吸收的能量生成物形成化学键放出的能量b kJ·mol1c kJ·mol12E(HI)a kJ·mol1，则断开2 mol HI键所需能量约为(abc)kJ，B项正确；断裂化学键吸收能量，形成化学键放出能量，该反应是放热反应，所以形成化学键放出的能量大于断裂化学键吸收的能量，即断开1 mol HH键和1 mol II键所需能量小于断开2 mol HI键所需能量，C项错误；该反应是可逆反应，不能进行彻底，依据焓变意义分析，向密闭容器中加入2 mol H2和2 mol I2，充分反应后放出的热量小于2a kJ，D项正确。3(1)0.1 mol Cl2与焦炭、TiO2完全反应，生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2·xH2O的液态化合物，放热4.28 kJ，该反应的热化学方程式为_。(2)(2021·重庆高三模拟)晶体硅(熔点 1 410 )是良好的半导体材料。由粗硅制纯硅过程如下：Si(粗)SiCl4SiCl4(纯)Si(硅)写出SiCl4的电子式：_；在上述由SiCl4制纯硅的反应中，测得每生成1.12 kg纯硅需吸收a kJ热量，写出该反应的热化学方程式：_。(3)NaBH4(s)与H2O(l)反应生成NaBO2(s)和H2(g)，在25 、101 kPa下，已知每消耗3.8 g NaBH4(s)放热21.6 kJ，该反应的热化学方程式是_。答案：(1)2Cl2(g)TiO2(s)2C(s)=TiCl4(l)2CO(g)H85.6 kJ·mol1(2)SiCl4(g)2H2(g)Si(s)4HCl(g)H0.025a kJ·mol1(3)NaBH4(s)2H2O(l)=NaBO2(s)4H2(g)H216 kJ·mol1题组二反应热的计算4(2019·高考海南卷)根据下图中的能量关系，可求得CH 键的键能为()A414 kJ·mol1B377 kJ·mol1C235 kJ·mol1 D197 kJ·mol1解析：选A。由题图可知，C(s)=C(g)H1717 kJ·mol1 2H2(g)=4H(g)H2864 kJ·mol1C(s)2H2(g)=CH4(g)H375 kJ·mol1根据H反应物总键能生成物总键能可得，75 kJ·mol1717 kJ·mol1864 kJ·mol14E(CH)，解得E(CH)414 kJ·mol1。5(2021·太原高三二模)用生物质热解气(主要成分是CO、CH4、H2)将SO2在高温下还原成单质硫。涉及如下反应：2CO(g)SO2(g)=S(g)2CO2(g)H18.0 kJ·mol12CO(g)O2(g)=2CO2(g)H2566.0 kJ·mol12H2(g)O2(g)=2H2O(g)H3483.6 kJ·mol1则2H2(g)SO2(g)=S(g)2H2O(g)H4_。解析：2CO(g)SO2(g)=S(g)2CO2(g)H18.0 kJ·mol12CO(g)O2(g)=2CO2(g)H2566.0 kJ·mol12H2(g)O2(g)=2H2O(g)H3483.6 kJ·mol1根据盖斯定律，由得2H2(g)SO2(g)=S(g)2H2O(g)，则H4H3H1H2(483.6 kJ·mol1)(8.0 kJ·mol1)(566.0 kJ·mol1)90.4 kJ·mol1。答案：90.4 kJ·mol16请根据要求回答问题：(1)图1所示是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2(g)和NO(g)过程中的能量变化示意图，已知E1134 kJ·mol1、E2368 kJ·mol1。若在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1_(填“增大”“减小”或“不变”，后同)，H_。请写出NO2(g)和CO(g)反应生成CO2(g)和NO(g)的热化学方程式：_。(2)(2021·揭阳高三联考)已知：CH3OH(g)H2O(g)=CO2(g)3H2(g)H49.0 kJ·mol1CH3OH(g)O2(g)=CO2(g)2H2(g)H192.9 kJ·mol1H2O(g)=H2O(l)H44 kJ·mol1则甲醇蒸气燃烧生成液态水的热化学方程式为_。(3)如表所示是部分化学键的键能：化学键PPPOO=OP=O键能/(kJ·mol1)abcx已知白磷的燃烧热H为d kJ·mol1，白磷及其完全燃烧的产物的结构如图2所示，则表中x_(用含a、b、c、d的代数式表示)。(4)钌(Ru)及其化合物在合成工业上有广泛用途，如图3所示是用钌基催化剂催化合成甲酸的过程示意图。每生成92 g液态HCOOH放出62.4 kJ的热量。根据图3写出生成1 mol HCOOH(l)的反应的热化学方程式：_。解析：(1)加入催化剂能降低反应所需的活化能，则E1和E2都减小，催化剂不能改变反应物的总能量和生成物的总能量，即反应热不变，所以催化剂对反应热无影响，由题图1可知，1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2(g)和NO(g)的反应热为正、逆反应的活化能之差，则反应的热化学方程式为NO2(g)CO(g)=NO(g)CO2(g)H234 kJ·mol1。(2)根据盖斯定律，由×3×2×2得甲醇蒸气燃烧生成液态水的热化学方程式为CH3OH(g)O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H192.9 kJ·mol1×349.0 kJ·mol1×2(44 kJ·mol1)×2764.7 kJ·mol1。(3)白磷完全燃烧的化学方程式为P45O2P4O10，1 mol白磷完全燃烧需要拆开6 mol PP键、5 mol O=O键，形成12 mol PO键、4 mol P=O键，由反应热反应物化学键断裂吸收的总能量生成物化学键形成释放的总能量可知，d kJ·mol16a kJ·mol15c kJ·mol1(12b kJ·mol14x kJ·mol1)，解得 x。(4)根据题图3可知，CO2(g)和H2(g)为反应物，HCOOH(l)为生成物，92 g HCOOH(l)的物质的量为2 mol，所以生成1 mol液态HCOOH放出31.2 kJ热量，热化学方程式为H2(g)CO2(g)=HCOOH(l)H31.2 kJ·mol1。答案：(1)减小不变NO2(g)CO(g)=NO(g)CO2(g)H234 kJ·mol1(2)CH3OH(g)O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H764.7 kJ·mol1(3)(4)H2(g)CO2(g)=HCOOH(l)H31.2 kJ·mol1反应热的计算 题组三反应热的大小比较7(2021·浙江6月选考)相同温度和压强下，关于反应的H，下列判断正确的是()AH10，H20BH3H1H2CH1H2，H3H2DH2H3H4解析：选C。根据盖斯定律，H3H1H2，H2H3H4，B、D错误；碳碳双键的加氢为放热反应，被加氢的碳碳双键数目越多，反应放热越多，H越小，则0>H1>H2；苯发生加氢还原反应生成环己烷时放热，即H30，但苯比环己二烯稳定，H4>0，则H3H2H4>H2，A错误、C正确。8下列各组热化学方程式中，化学反应的H前者大于后者的是()C(s)O2(g)=CO2(g)H1C(s)O2(g)=CO(g)H2S(s)O2(g)=SO2(g)H3S(g)O2(g)=SO2(g)H4H2(g)O2(g)=H2O(l)H52H2(g)O2(g)=2H2O(l)H6CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)H7CaO(s)H2O(l)=Ca(OH)2(s)H8A BC D解析：选C。C完全燃烧放出的热量较多，则H<0，前者小于后者，错误；固体变为气体要吸热，则后者放出的热量多，则H前者大于后者，正确；参加反应的物质的量越大，反应放出的热量越多，则H前者大于后者，正确；碳酸钙分解为吸热反应，H>0，氧化钙和水反应为放热反应，H<0，则H前者大于后者，正确。故选C。9(2021·银川高三月考)已知：Mn(s)O2(g)=MnO2(s)H1S(s)O2(g)=SO2(g)H2Mn(s)S(s)2O2(g)=MnSO4(s)H3则下列表述正确的是()AH2>0BH3>H1CMnSO2=MnO2SHH2H1DMnO2(s)SO2(g)=MnSO4(s)HH3H2H1解析：选D。硫的燃烧为放热反应，故H2<0，A项错误；题述三个反应均为放热反应，放出的热量越多，H越小，故H3<H1，B项错误；热化学方程式中没有标注各物质的聚集状态，且HH1H2，C项错误；根据盖斯定律，由得MnO2(s)SO2(g)=MnSO4(s)HH3H2H1，D项正确。反应热的大小比较(1)注意“三问题”反应中各物质的聚集状态；H有正负之分，比较时要连同“”“”一起比较，类似数学中的正、负数大小的比较；若只比较放出或吸收热量的多少，则只比较数值的大小，不考虑正、负号。(2)方法“面面观”利用盖斯定律比较如依据转化关系：，比较H1与H2的大小的方法。因H1<0，H2<0，H3<0(均为放热反应)，依据盖斯定律得H1H2H3，即|H1|>|H2|，所以H1<H2；同一反应的生成物状态不同时，如A(g)B(g)=C(g)H1，A(g)B(g)=C(l)H2，则H1>H2；同一反应的反应物状态不同时，如A(s)B(g)=C(g)H1，A(g)B(g)=C(g)H2，则H1>H2；两个有联系的反应相比较时，如C(s)O2(g)=CO2(g)H1，C(s)O2(g)=CO(g)H2，利用反应(包括H1)乘以某数值减去反应(包括H2)乘以某数值，即得出H3H1×某数值H2×某数值，根据H3大于0或小于0进行比较。 微专题二化学能与电能一、原电池、电解池的工作原理与比较1图解原电池的工作原理2原电池装置图的升级考查3图解电解池的工作原理4电解池中电极产物的判断(1)阳极产物的判断首先看电极，如果是活性电极作为阳极，则电极材料失电子，电极溶解(注意：铁作为阳极溶解生成Fe2，而不是Fe3)；如果是惰性电极，则需看溶液中阴离子的失电子能力，阴离子放电顺序为S2IBrClOH(水)。(2)阴极产物直接根据阳离子的放电顺序进行判断：AgFe3Cu2HFe2Zn2(3)活泼阳极失电子后得到的离子一般都会继续与电解质溶液中的离子发生复杂的反应，因此最终的氧化产物需要根据题中的信息确定。铁作为阳极Fe作为阳极时其氧化产物可能是Fe2、Fe(OH)2或FeO。如用铁电极电解含Cr2O的酸性废水时，阳极反应为Fe2e=Fe2，生成的Fe2会还原废水中的Cr2O，离子方程式为Cr2O6Fe214H=2Cr36Fe37H2O，由于废水中H不断被消耗，溶液的pH增大，碱性增强，Fe3和Cr3分别转化为Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀除去。再如用铁电极电解稀NaOH溶液制备Fe(OH)2的阳极反应为Fe2e2OH=Fe(OH)2；用铁电极电解浓的KOH溶液制备K2FeO4的阳极反应为Fe6e8OH=FeO4H2O。铝作为阳极Al作为阳极时其氧化产物可能是Al2O3、Al(OH)3、AlO、Al3。如给铝制品氧化膜增厚，铝制品作为电解池的阳极，电解质溶液一般为H2SO4­H2C2O4混合溶液，阳极反应为2Al6e3H2O=Al2O36H；若是用铝电极电解烧碱溶液，阳极反应为Al3e4OH=AlO2H2O。铜作为阳极Cu作为阳极时其氧化产物可能是Cu2或Cu(如Cu2O)。如电镀铜或精炼铜的阳极反应为Cu2e=Cu2；用铜电极电解NaOH溶液制备Cu2O的阳极反应为2Cu2e2OH=Cu2OH2O。5对比掌握电解规律(阳极为惰性电极)电解类型电解质实例使溶液复原加入(或通入)的物质电解水NaOH、H2SO4 、Na2SO4水电解电解质HCl、CuCl2原电解质放氢生碱型NaClHCl气体放氧生酸型CuSO4 、AgNO3CuO、Ag2O注意电解后有关电解质溶液恢复原态的问题应该用质量守恒法分析。一般是加入阳极产物和阴极产物的化合物，但也有特殊情况，如用惰性电极电解CuSO4溶液，Cu2完全放电之前，可加入CuO或CuCO3复原，而Cu2完全放电之后，应加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3复原。6电极的判断二、电极反应式的书写1燃料电池电极反应式的书写(1)甲烷燃料电池负极反应式正极反应式酸性介质CH42H2O8e=CO28H2O28H8e=4H2O碱性介质CH410OH8e=CO7H2O2O24H2O8e=8OH熔融碳酸盐CH44CO8e=2H2O5CO22O24CO28e=(2)氢氧燃料电池负极反应式正极反应式酸性介质H22e=2HO24H4e=2H2O碱性介质H22OH2e=2H2OO22H2O4e=4OH熔融氧化物H2O22e=H2OO24e=2O2熔融碳酸盐H2CO2e=H2OCO2O22CO24e=(3)乙醇燃料电池负极反应式正极反应式酸性介质C2H5OH12e3H2O=2CO212HO24e4H=2H2O碱性介质C2H5OH12e16OH=2CO11H2OO24e2H2O=4OH熔融碳酸盐C2H5OH12e6CO=8CO23H2OO22CO24e=2CO熔融氧化物C2H5OH12e6O2=2CO23H2OO24e=2O2注意(1)酸性介质的电极反应式中不能出现OH。(2)碱性介质的电极反应式中不能出现H、CO2(应为CO)。2二次电池电极反应式的书写(1)3Zn2K2FeO48H2O3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH放电时负极的电极反应式：Zn2OH2e=Zn(OH)2；充电时阳极的电极反应式：Fe(OH)35OH3e=FeO4H2O。(2)Fe(OH)22Ni(OH)2FeNi2O33H2O放电时负极的电极反应式：Fe2OH2e=Fe(OH)2；充电时阳极的电极反应式：2Ni(OH)22OH2e=Ni2O33H2O。(3)VO2V3H2OVOV22H放电时负极的电极反应式：V2e=V3；充电时阳极的电极反应式：VO2H2Oe=VO2H。(4)4Li2SOCl24LiClSSO2放电时负极的电极反应式：Lie=Li；充电时阳极的电极反应式：4ClSSO24e=2SOCl2。(5)xMgMo3S4MgxMo3S4放电时负极的电极反应式：Mg2e=Mg2；充电时阳极的电极反应式：Mo3S2xe=Mo3S4。3电解池中基本电极反应式的书写(1)用惰性电极电解NaCl溶液阳极：2Cl2e=Cl2；阴极：2H2O2e=H22OH。(2)用惰性电极电解CuSO4溶液阳极：2H2O4e=O24H；阴极：2Cu24e=2Cu。(3)铁作为阳极，石墨作为阴极，电解NaOH溶液阳极：Fe2e2OH=Fe(OH)2；阴极：2H2O2e=H22OH。(4)用惰性电极电解熔融MgCl2阳极：2Cl2e=Cl2；阴极：Mg22e=Mg。4电解池中复杂电极反应式的书写(1)以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极反应式为2Al6e3H2O=Al2O36H。(2)用Al单质作为阳极，石墨作为阴极，NaHCO3溶液作为电解液进行电解，生成难溶物R，R受热分解生成化合物Q，则阳极生成R的电极反应式为Al3HCO3e=Al(OH)33CO2。(3)用惰性电极电解K2MnO4溶液得到化合物KMnO4。阳极：2MnO2e=2MnO。阴极：2H2O2e=H22OH。(4)将一定浓度的磷酸二氢铵(NH4H2PO4)、氯化锂混合液作为电解液，以铁棒作为阳极，石墨作为阴极，电解析出 LiFePO4 沉淀，则阳极反应式为FeH2POLi2e=LiFePO42H。(5)电解装置如图，电解槽内装有KI及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。已知：3I26OH=IO5I3H2O。阳极：2I2e=I2；阴极：2H2O2e=H22OH。(6)可用氨水作为吸收液吸收工业废气中的SO2，当吸收液失去吸收能力时，可通过电解法使吸收液再生而循环利用(电极均为石墨电极)，并生成化工原料硫酸。其工作示意图如下：阳极：HSO2eH2O=3H；阴极：2H2e=H2或2H2O2e=H22OH。三、电解原理的应用1电冶金电解熔融氯化钠阳极反应式：2Cl2e=Cl2；阴极反应式：2Na2e=2Na；总反应式：2NaCl(熔融)2NaCl2。2粗铜的精炼阳极(粗铜)：Cu2e=Cu2(主反应)；阴极(精铜)：Cu22e=Cu。3电镀(1)电镀时，一般都是用镀层金属的可溶性盐为电镀液，把镀件作为阴极，与电源的负极相连。(2)镀层金属作为阳极。4电解饱和食盐水(氯碱工业)(1)电极反应式阳极：2Cl2e=Cl2；阴极：2H2O2e=2OHH2；总反应化学方程式：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2。(2)离子交换膜法四、金属的腐蚀与防护1金属的电化学腐蚀(以钢铁为例)析氢腐蚀吸氧腐蚀条件酸性较强弱酸性、中性、碱性负极Fe2e=Fe2正极2H2e=H2O22H2O4e=4OH总反应Fe2H=Fe2H22FeO22H2O=2Fe(OH)24Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3说明吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O(铁锈)(3x)H2O2.金属的电化学防护原电池原理保护法电防护装置图电解池原理保护法牺牲阳极的阴极保护法外加电流的阴极保护法K置于M，形成原电池，X为比铁更活泼的金属(如轮船外壳上镶嵌锌块保护船体)K置于N，形成电解池，铁作为电解池的阴极备注：将被保护的金属作为原电池的正极或电解池的阴极五、陌生电化学装置图分析1知识迁移破解陌生装置图由陌生装置图迁移到课本熟悉的装置图迁移方法燃料电池燃料“CO、H2”课本上“H2”负极“O2、CO2”课本上“O2”正极“熔融碳酸盐”课本上“电解质溶液”电解池“a”与电源负极相连课本上“X”与电源负极相连推出“a”为阴极发生还原反应“b”与电源正极相连，课本上“Y”与电源正极相连推出“b”为阳极“发生氧化反应”可充电电池放电：“V2V3”课本上“PbPbSO4失电子”N为负极，则M为正极充电：“V3V2”课本上“PbSO4Pb得电子”N为阴极，则M为阳极金属防腐“钢管桩”与负极相连课本上“钢闸门”与负极相连推出“钢管桩”被保护“高硅铸铁”与正极相连课本上“辅助阳极”与正极相连推出“高硅铸铁”阳极不损耗2.二次电池解题模型(1)审题干放电是原电池，充电为电解池。(2)根据装置图中的物质变化分析反应方向及化合价变化，以确定电极及电极反应。(3)根据原理可确定电子流向(电流流向、离子移动方向)。(4)根据得失电子守恒、电荷守恒、元素守恒以及电解质的酸碱性等，配平电极反应式。(5)根据电子守恒进行电极产物的定量计算。例如：题组一原电池原理的应用1(2021·新高考广东卷)火星大气中含有大量CO2，一种有 CO2参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。该电池以金属钠为负极，碳纳米管为正极，放电时()A负极上发生还原反应BCO2在正极上得电子C阳离子由正极移向负极D将电能转化为化学能解析：选B。根据题干信息可知，放电时总反应为4Na3CO2=2Na2CO3C。A放电时负极上Na发生氧化反应失去电子生成Na，故A错误；B放电时正极上CO2发生还原反应得到电子生成C，故B正确；C放电时阳离子由负极移向正极，故C错误；D放电时装置为原电池，能量转化关系为化学能转化为电能，故D错误。2(2020·高考全国卷)科学家近年发明了一种新型Zn­CO2 水介质电池。电池示意图如下，电极为金属锌和选择性催化材料。放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。下列说法错误的是()A放电时，负极反应为Zn2e4OH=Zn(OH)B放电时，1 mol CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2 molC充电时，电池总反应为2Zn(OH)=2ZnO24OH2H2OD充电时，正极溶液中OH浓度升高解析：选D。由题给装置图可知，放电时负极锌失去电子后结合OH生成Zn(OH)，负极反应为Zn2e4OH=Zn(OH)，A项正确；放电时，正极上CO2得电子生成HCOOH，CO2中C的化合价为4，HCOOH中C的化合价为2，1 mol CO2转化为1 mol HCOOH，转移2 mol电子，B项正确；充电时阴极上Zn(OH)参与反应得到锌，阳极上H2O参与反应得到氧气，电池总反应为2Zn(OH)=2ZnO24OH2H2O，C项正确；充电时，阳极上发生失电子的氧化反应：2H2O4e=O24H，氢氧根离子浓度降低，D项错误。3氟离子电池是一种前景广阔的新型电池，如图所示是氟离子电池的工作示意图，其中充电时F从乙电极移向甲电极。已知BiF3和MgF2均难溶于水。下列关于该电池的说法正确的是()A放电时，甲电极的电极反应式为Bi3e3F=BiF3B放电时，乙电极的电势比甲电极的电势高C充电时，导线上每通过1 mol电子时，甲电极增重19 gD充电时，外加电源的正极与乙电极相连解析：选C。充电时F从乙电极移向甲电极，则甲电极是阳极，乙电极是阴极，放电时，甲电极是正极，乙电极是负极。放电时，甲电极发生还原反应，电极反应式为BiF33e=Bi3F，A错误。放电时，电流从电势高的正极流向电势低的负极，所以甲电极的电势比乙电极的电势高，B错误。充电时，甲电极的电极反应式为Bi3F3e=BiF3，电极上增加的质量是氟元素的质量，每转移3 mol电子，甲电极增重57 g，所以当导线上通过1 mol电子时，甲电极增重19 g，C正确。充电时，乙电极是阴极，与外加电源的负极相连，D错误。1二次电池充、放电的电极判断二次电池充电时，“正接正、负接负”；放电时的正极为充电时的阳极；放电时的负极为充电时的阴极。如图所示：2新型电池的解题模型 题组二电解原理的应用4(2021·高考全国卷乙)沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率。为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示)，通入一定的电流。下列叙述错误的是()A阳极发生将海水中的 Cl氧化生成 Cl2的反应B管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClOC阴极生成的H2应及时通风稀释安全地排入大气D阳极表面形成