2020届新课标高考化学二轮复习精品专练：化学能与热能、电能的相互转化(含解析).pdf

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1、2020 届新课标高考化学二轮复习精品专练：化学能与热能、电能的相互转化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

2、措施。真题引领感悟高考真题1(2019江苏高考)氢气与氧气生成水的反应是氢能源应用的重要途径。下列有关说法正确的是 ()A一定温度下，反应2H2(g)O2(g)=2H2O(g)能自发进行，该反应的H0 B氢氧燃料电池的负极反应为O22H2O 4e=4OHC常温常压下，氢氧燃料电池放电过程中消耗11.2 L H2，转移电子的数目为 6.021023D反应 2H2(g)O2(g)=2H2O(g)的 H可通过下式估算：H反应中形成新共价键的键能之和反应中断裂旧共价键的键能之和AA 项，2H2(g)O2(g)=2H2O(g)，反应前后气体分子数减少，S0，根据化学反应自发性的判据H TS0知，该反应的

3、 HH1(CaCO3)0 BH2(MgCO3)H2(CaCO3)0 CH1(CaCO3)H1(MgCO3)H3(CaO)H3(MgO)D对于 MgCO3和 CaCO3，H1H2H3C 根据已知信息，离子电荷相同时，半径越小，离子键越强。由于 r(Mg2)H1(CaCO3)0，A项正确；由于 H2只与 CO23相关，故 H2(MgCO3)H2(CaCO3)0，B项正确；根据能量关系图可知H H1H2H3，由于H(MgCO3)H(CaCO3)，故 H1(MgCO3)H2(MgCO3)H3(MgO)H1(CaCO3)H2 (CaCO3)H3 (CaO),而 H2(MgCO3)H2(CaCO3)，故

4、H1(MgCO3)H3(MgO)H1(CaCO3)H3(CaO)，H1(CaCO3)H1(MgCO3)H3(CaO)H3(MgO)，C项错误；由于 HH3H1H2，而 H0，故 H1H2H3，D项正确。3(1)(2019 全国卷，节选)已知：(g)=(g)H2(g)H1100.3 kJ mol1H2(g)I2(g)=2HI(g)H211.0 kJ mol1对于反应：(g)I2(g)=(g)2HI(g)H3_ kJmol1。(2)(2019 全国卷，节选)Deacon 直接氧化法可按下列催化过程进行：CuCl2(s)=CuCl(s)12Cl2(g)H183 kJ mol1CuCl(s)12O2(

5、g)=CuO(s)12Cl2(g)H220 kJ mol1CuO(s)2HCl(g)=CuCl2(s)H2O(g)H3121 kJ mol1则 4HCl(g)O2(g)=2Cl2(g)2H2O(g)的 H_kJmol1。解析(1)根据盖斯定律，反应可得反应，则H3H1H2100.3 kJ mol1(11.0 kJ mol1)89.3 kJ mol1。(2)由盖斯定律可得，4HCl(g)O2(g)=2Cl2(g)2H2O(g)H2H32H22H1(121 kJ mol)2(20 kJ mol12)(83 kJ mol12)116 kJ mol1。答案(1)89.3(2)116 4(1)(2018

6、 全国卷，节选)已知：2N2O5(g)=2N2O4(g)O2(g)H14.4 kJ mol12NO2(g)=N2O4(g)H255.3 kJ mol1则反应 N2O5(g)=2NO2(g)12O2(g)的 H_ kJmol1。(2)(2017 全国卷，节选)下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。通过计算，可知系统()和系统()制氢的热化学方程式分别为_、_，制得等量 H2所需能量较少的是 _。(3)(2015 全国卷，节选)甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料。利用合成气(主要成分为 CO、CO2和 H2)在催化剂作用下合成甲醇，发生的主要反应如下：CO(g)

7、2H2(g)CH3OH(g)H1CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H2CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H3回答下列问题：已知反应中相关的化学键键能数据如下：化学键H H C O CO HO CH E/(kJ mol1)436 343 1 076 465 413 由此计算 H1_kJmol1；已知 H258 kJ mol1，则 H3_kJmol1。解析(2)令题干中的四个热化学方程式分别为H2SO4(aq)=SO2(g)H2O(l)12O2(g)H1327 kJ mol1SO2(g)I2(s)2H2O(l)=2HI(aq)H2SO4(aq)H2151 kJ mol1

8、2HI(aq)=H2(g)I2(s)H3110 kJ mol1H2S(g)H2SO4(aq)=S(s)SO2(g)2H2O(l)H461 kJ mol1根据盖斯定律，将可得，系统()中的热化学方程式。同理，将可得，系统()中的热化学方程式。(3)根据键能与反应热的关系可知，H1反应物的键能之和生成物的键能之和(1 076 kJ mol12436 kJ mol1)(413 kJ mol13343 kJ mol1465 kJmol1)99 kJ mol1。根据盖斯定律，由可得：CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)，结合盖斯定律可得：H3H2H1(58 kJ mol1)(99 kJ mol1

9、)41 kJmol1。答案(1)53.1(2)H2O(l)=H2(g)12O2(g)H286 kJ mol 1H2S(g)=H2(g)S(s)H 20 kJ mol1系统()(3)99 41 5(2019全国卷)为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状 Zn(3D-Zn)可以高效沉积 ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D-ZnNiOOH 二次电池，结构如图所示。电池反应为Zn(s)2NiOOH(s)H2O(l)放电充电ZnO(s)2Ni(OH)2(s)。下列说法错误的是()A三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高B充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)O

10、H(aq)e=NiOOH(s)H2O(l)C放电时负极反应为Zn(s)2OH(aq)2e=ZnO(s)H2O(l)D放电过程中 OH通过隔膜从负极区移向正极区DA 项，三维多孔海绵状Zn为多孔结构，具有较高的表面积，所沉积的 ZnO分散度高，正确；B项，二次电池充电时作为电解池使用，阳极发生氧化反应，元素化合价升高，原子失去电子，阳极反应为 Ni(OH)2(s)OH(aq)e=NiOOH(s)H2O(l)，正确；C项，二次电池放电时作为原电池使用，负极发生氧化反应，元素化合价升高，原子失去电子，由电池总反应可知负极反应为Zn(s)2OH(aq)2e=ZnO(s)H2O(l)，正确；D项，二次电

11、池放电时作为原电池使用，阴离子从正极区向负极区移动，错误。6(2018全国卷)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na-CO2二次电池。将 NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为3CO24Na2Na2CO3C。下列说法错误的是 ()A放电时，ClO4向负极移动B充电时释放 CO2，放电时吸收 CO2C放电时，正极反应为3CO24e=2CO23C D充电时，正极反应为Nae=Na D 充电时阳极发生氧化反应，即C被氧化生成 CO2，D项错误。7(2017全国卷)支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中

12、高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是()A通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零B通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩C高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整CC 项，高硅铸铁为惰性辅助阳极，其主要作用是传递电流，而不是作为损耗阳极。8(1)(2019 全国卷，节选)环戊二烯可用于制备二茂铁Fe(C5H5)2，结构简式为，后者广泛应用于航天、化工等领域中。二茂铁的电化学制备原理如下图所示，其中电解液为溶解有溴化钠(电解质)和环戊二烯的 DMF 溶液(DMF为惰性有机溶剂)。NaNa该电解池的阳极为 _，总反应为 _。电解制备需要

13、在无水条件下进行，原因为 _ _。(2)(2019 全国卷，节选)在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如下图所示：负极区发生的反应有 _(写反应方程式)。电路中转移 1 mol电子，需消耗氧气 _L(标准状况)。解析(1)由电解原理示意图可知，电解后铁变为2 价，由此可判断铁做电解池的阳极，阳极的电极反应式为Fe2e=Fe2，阴极的电极反应式为22e=2H2，由此可得总方程式为Fe2=Fe,H2。电解时如果有水，水会与钠反应，阻碍Na的生成，而且电解时会产生OH，OH会与 Fe2反应生成 Fe(OH)2沉淀。(

14、2)由题图知，左端的电极反应为Fe3e=Fe2，应为阴极，接电源负极，右端的电极反应为2HCl2e=Cl22H，应为阳极，接电源正极，负极产生的Fe2进一步被 O2氧化生成 Fe3，则 4Fe2O24H=4Fe32H2O；由此可知，每消耗 1 mol O2，需转移 4 mol 电子，则转移 1 mol 电子时，应消耗14 mol O2，标准状况下，14 mol O2的体积为14 mol 22.4 L mol15.6 L。答案(1)Fe电极Fe2=Fe,H2 Fe 2C5H6=Fe(C5H5)2 H2 水会阻碍中间物Na的生成；水会电解生成 OH，进一步与 Fe2反应生成 Fe(OH)2(2)F

15、e3e=Fe2，4Fe2O24H=4Fe32H2O 5.6 9(2018全国卷，节选)利用“KClO3氧化法”制备KIO3工艺流程如下图所示：KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。(1)写出电解时阴极的电极反应式_ _。(2)电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为_，其迁移方向是_。(3)与“电解法”相比，“KClO3氧化法”的主要不足之处有_(写出一点)。解析(1)电解法制备 KIO3时，H2O在阴极得到电子，发生还原反应：2H2O2e=2OHH2。(2)电解池中阳离子向阴极移动，即由电极a 向电极 b 迁移，阳离子交换膜只允许阳离子通过，故主要是K通过阳离子交换膜。(3)根据工艺流

16、程分析，KClO3氧化法生成的 Cl2有毒，且在调 pH时加入 KOH 的量不易控制，另外，生成的KIO3中杂质较多。答案(1)2H2O 2e=2OHH2(2)K由 a 到 b(3)产生 Cl2，易污染环境等上述真题的题型有选择题和大题中的填空题。命题角度主要涉及：(1)化学能与热能：反应热(H)计算，利用盖斯定律进行计算，如T1、T2、T3、T4。(2)原电池：原电池原理：两极判断、离子移动方向，电极反应书写判断，新型二次电池的原理分析：充、放电时两极反应的书写判断，如T5、T6。(3)电解池：电解原理：两极判断，离子移向，电极反应书写判断，电解原理应用：物质制备，如T8、T9。(4)电化学

17、、外加电流阴极的保护原理，如T7。预测 2020年高考在盖斯定律的有关应用计算和电化学原理实际应用及间接电化学原理分析等角度加强命题。特别是电化学原理及应用要注意领悟。反应热与盖斯定律的有关计算(对应学生用书第 22 页)重难突破重难知识梳理1理解化学反应热效应的两种角度(1)从微观的角度说，反应热是旧化学键断裂吸收的能量与新化学键形成放出的能量的差值，即ab。如图所示：a表示旧化学键断裂吸收的能量；b 表示新化学键形成放出的能量；c 表示反应热。(2)从宏观的角度说，反应热是生成物的能量与反应物自身能量的差值，即E2E1。2盖斯定律中的三种定量关系转化类型反应热间的关系aAH1B、AH21a

18、B H1aH2AH1H2B H1 H2HH1H23.“五步”分析法突破盖斯定律的计算(1)示例(2017全国卷，节选)已知：As(s)32H2(g)2O2(g)=H3AsO4(s)H1H2(g)12O2(g)=H2O(l)H22As(s)52O2(g)=As2O5(s)H3则反应 As2O5(s)3H2O(l)=2H3AsO4(s)的 H_。解答思路 答案2H13H2H3(2)思维模板考能提升高考类题集训化学反应能量图像分析与H 的基本计算1叔丁基氯与碱溶液经两步反应得到叔丁基醇，反应(CH3)3CClOH(CH3)3COH Cl的能量与反应过程如图所示：下列说法正确的是 ()A该反应为吸热反

19、应B(CH3)3C比(CH3)3CCl 稳定C第一步反应一定比第二步反应快D增大碱的浓度和升高温度均可加快反应速率DA 项，由图像可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，该反应为放热反应，错误；B项，由图像可知，(CH3)3C、Cl的能量总和比(CH3)3CCl高，能量越高越不稳定，错误；C项，第一步反应的活化能大，反应肯定慢，错误 2 北京时间 2018年 8 月 18 日晚第十八届亚洲运动会在印度尼西亚正式开幕，本次亚运会火炬的燃料是丙烷，亚运圣火将体育精神代代相传。已知 25，101 kPa下：化学键C H C C O=O C=O HO 键能/(kJ mol1)415 331 498 7

20、45 465(丙烷燃烧过程中不考虑其他能量转化)。下列说法正确的是 ()A火炬中丙烷完全燃烧的热化学方程式为C3H85O2=3CO24H2O H1 718 kJ mol1BC3H8(g)5O2(g)=3CO2(g)4H2O(g)HH3BH1H3B 设计路径为且 H1H2H3。6(2019衡水金卷，节选)(1)已知：.2NO(g)O2(g)2NO2(g)H1113 kJ mol1；.NO(g)O3(g)NO2(g)O2(g)H2199 kJ mol1；.N2O4(g)2NO2(g)H355.3 kJ mol1；.4NO2(g)O2(g)2N2O5(g)H457 kJ mol1。则反应 6NO2(

21、g)O3(g)3N2O5(g)H_ kJmol1。(2)已知：N2(g)O2(g)=2NO(g)H 180.5 kJ mol1C(s)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJ mol12C(s)O2(g)=2CO(g)H221 kJ mol1若某反应的平衡常数表达式为Kc（N2）c2（CO2）c2（NO）c2（CO），请写出此反应的热化学方程式：_ _。解析(1)根据盖斯定律12(32)得：6NO2(g)O3(g)3N2O5(g)H 12(57 kJmol1)3(199 kJmol1)2(113 kJ mol1)288 kJ mol1。(2)根据平衡常数表达式可写出目标反应，然后根据盖斯定律

22、可知H 180.5(221)2(393.5)kJmol1746.5 kJ mol1。答案(1)228(2)2NO(g)2CO(g)N2(g)2CO2(g)H 746.5 kJmol17(1)(2019 长沙、长郡中学模拟)已知：H2(g)、CH3OH(l)的燃烧热(H)分别为285.8 kJ mol1和726.5 kJ mol1；CH3OH(l)=CH3OH(g)H 35.2 kJ mol1；H2O(l)=H2O(g)H44 kJ mol1。则 CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H _ kJmol1。(2)(2019 济宁一模)尿素CO(NH2)2 是一种非常重要的高效氮肥，

23、工业上以NH3、CO2为原料生产尿素，该反应实际为两步反应：第一步：2NH3(g)CO2(g)H2NCOONH4(s)H 272 kJ mol1第二步：H2NCOONH4(s)CO(NH2)2(s)H2O(g)H 138 kJ mol1写出工业上以 NH3、CO2为原料合成尿素的热化学方程式：_ _。解析(1)H2燃烧的热化学方程式为H2(g)12O2(g)=H2O(l)H285.8 kJ mol1CH3OH燃烧的热化学方程式为 CH3OH(l)32O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H726.5 kJ mol1CH3OH(l)=CH3OH(g)H35.2 kJ mol1；H2O(l)=H2

24、O(g)H44 kJ mol1。根据盖斯定律得 3，得 CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)的 H 51.7 kJ mol1。答案(1)51.7(2)2NH3(g)CO2(g)H2O(g)CO(NH2)2(s)H134 kJ mol1新型电池的工作原理分析(对应学生用书第 24 页)重难突破重难知识梳理1突破原电池工作原理2原电池的改进说明：(1)改进后的优点是电流效率的提高，电流持续稳定。(2)盐析的三个作用隔绝正负极反应物，避免直接接触，导致电流不稳定；通过离子的定向移动，构成闭合回路；平衡电极区的电荷。(3)离子交换膜的作用：离子交换膜是一种选择性透过膜，允许相应离子通过

25、，离子迁移方向遵循电池中离子迁移方向。3二次电池充电时连接模型(“正”接“正”，“负”接“负”)注意：放电时负极反应与充电时的阴极反应相反，同理放电时正极反应与充电时阳极反应相反。如铅蓄电池：负极：PbSO242e=PbSO4阴极：PbSO42e=Pb SO244电极反应式书写的一般方法(1)示例 PbPbO22H2SO4放电充电2PbSO42H2O a放电时：负极反应式为 _ b充电时：阳极反应式为 _ 2Li Cu2O H2O=2Cu 2Li2OH为锂-铜电池的放电反应，负极反应式为_，正极反应式为 _。已知 H2O2是一种弱酸，在强碱溶液中主要以HO2的形式存在。已知：AlH2O2碱性燃

26、料电池的总反应为2Al3NaHO2=2NaAlO2NaOH H2O。该电池的负极反应式为_，正极反应式为 _。答案PbSO242e=PbSO4PbSO42e2H2O=PbO24HSO242Li 2e=2LiCu2O 2eH2O=2Cu 2OH2Al6e8OH=2AlO24H2O 3HO26e3H2O=9OH(2)思维模板考能提升高考类题集训新型二次电池1(2019衡水模拟)钠电池由于其快速充放电的特性受到科研工作者的重视，某钠离子钛基电池结构如图所示，电解质为含钠离子的高聚物，已知电池的反应方程式为 2NaxCnxNaTi2(PO4)3放电充电2nCxNa3Ti2(PO4)3。下列关于该电池说

27、法正确的是()A放电时电池正极为NaxCnB放电时 Na向电极移动C充电时阳极反应：NaxCnxe=nCxNaD充电时电极与外电源正极相连D 根据电子的移动方向可知，电极为负极，NaxCn失去电子生成 C，电极为正极，NaTi2(PO4)3得到电子生成 Na3Ti2(PO4)3。A.根据上述方向，放电时电池正极为 NaTi2(PO4)3，错误；B.放电时是原电池，在原电池中阳离子移向正极，错误；C.充电时，原电池的正极与电源的正极相连，作阳极，阳极上是Na3Ti2(PO4)3失去电子生成 NaTi2(PO4)3，错误。2(2019青岛一模)水系锌离子电池是一种新型二次电池，工作原理如图。该电池

28、以粉末多孔锌电极(锌粉、活性炭及黏结剂等)为负极，V2O5为正极，三氟甲磺酸锌 Zn(CF3SO3)2 为电解液。下列叙述错误的是()A放电时，Zn2向 V2O5电极移动B充电时，阳极区电解液的浓度变大C充电时，粉末多孔锌电极发生还原反应D放电时，V2O5电极上的电极反应式为V2O5xZn22xe=ZnxV2O5B 充电时，阳极区发生氧化反应，Zn2通过阳离子交换膜移向阴极区，阳极区电解液浓度不会变大，B错误。3(2019潍坊模拟)石墨烯电池是利用锂离子在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性而研发的新型可充放电电池，其反应式为LixC6Li1xCoO2放电充电C6LiCoO2，其工作原理

29、如图所示。下列关于该电池的说法正确的是()A充电时，Li嵌入 LiCoO2中B放电时，LiCoO2极发生的电极反应为LiCoO2e=Li1xCoO2LiC放电时负极反应为Li e=LiD充电时，若转移1 mol e，石墨烯电极增重7 g D 充电时，石墨烯为阴极，C6发生还原反应生成LixC6，则 Li向石墨烯移动，故 A项错误；放电时，LiCoO2极是正极，发生得电子的还原反应，电极反应式为 Li1xCoO2xLixe=LiCoO2，故 B项错误；放电时负极反应为 LixC6xe=C6xLi，原电池中无 Li 单质存在，故 C项错误。4浙江大学成功研制出具有较高能量密度的新型铝石墨烯(Cn)

30、电池(如图)。该电池分别以铝、石墨稀为电极，放电时，电池中导电离子的种类不变。已知能量密度电池容量（J）负极质量（g）。下列分析正确的是()A放电时，Cn(石墨烯)为负极B放电时，Al2Cl7在负极转化为 AlCl4C充电时，阳极反应为4Al2Cl73e=Al7AlCl4D以轻金属为负极有利于提高电池的能量密度D 该电池以铝、石墨稀为电极，放电时铝为负极，Cn(石墨烯)为正极，A项错误；放电时负极上Al 发生氧化反应，根据放电时电池中导电离子的种类不变，可知负极上发生反应：Al3e7AlCl4=4Al2Cl7，AlCl4在负极转化为 Al2Cl7，B项错误；充电时，阳极发生失电子的氧化反应，C

31、项错误；根据能量密度电池容量（J）负极质量（g），以轻金属为负极，负极质量小，有利于提高电池的能量密度，D项正确。新型二次电池常考的几个角度(1)放电时，正、负极的判断。(2)充、放电时两极反应式书写判断。(3)充、放电时，电子、离子的移动方向。(4)电极附近溶液性质的变化。(5)充、放电两极反应类型判断。(6)充电连接判断。(7)基本电化学计算。新型燃料电池5锂-铜空气燃料电池容量高、成本低，具有广阔的发展前景。该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电能，其中放电过程为2Li Cu2O H2O=2Cu 2Li2OH，下列说法错误的是 ()A放电时，Li透过固体电解质向Cu极移动B放电时，正极

32、的电极反应式为O22H2O 4e=4OHC通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2O D整个反应过程中，氧化剂为O2B 由总反应方程式可知Cu2O中 Cu元素化合价降低，被还原，正极反应式应为 Cu2O H2O 2e=2Cu 2OH，B错误。6(2019江西南昌一模)微生物燃料电池(MFC)是一种现代化氨氮去除技术。如图为 MFC 碳氮联合同时去除的转化系统原理示意图。下列说法正确的是()A好氧微生物反应器中反应为NH42O2=NO32HH2O BB极电势比 A极电势低CA极的电极反应式：CH3COO8e2H2O=2CO27HD当电路中通过1 mol 电子时，理论上总共生成2.24 L N2A 根据

33、题中图示 H移向 B极，故 A为负极，B为正极，正极电势高于负极电势，B错误；A电极发生失电子反应，C错误；2.24 L 未指明标准状况，D错误。7微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是()AHS在硫氧化菌作用下转化为SO24的反应为 HS4H2O 8e=SO249HB电子从电极 b 流出，经外电路流向电极a C如果将反应物直接燃烧，能量的利用率不会变化D若该电池电路中有0.4 mol 电子发生转移，则有0.5 mol H通过质子交换膜A 根据题图知，在硫氧化菌作用下HS转化为 SO24，发生氧化反应：HS4H2O 8e

34、=SO249H，A项正确；电子从电极a 流出，经外电路流向电极b，B项错误；如果将反应物直接燃烧，有部分化学能转化为热能和光能，能量的利用率降低，C项错误；若该电池电路中有0.4 mol 电子发生转移，则有0.4 mol H通过质子交换膜，D项错误。回归高考，真题验收8(2018全国卷)一种可充电锂空气电池如图所示。当电池放电时，O2与 Li在多孔碳材料电极处生成Li2O2x(x0 或 1)。下列说法正确的是()A放电时，多孔碳材料电极为负极B放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极C充电时，电解质溶液中Li向多孔碳材料区迁移D充电时，电池总反应为Li2O2x=2Li 1x2O2D 根据电

35、池工作原理，多孔碳材料吸附 O2，O2在此获得电子，所以多孔碳材料电极为电池的正极，A项错误；放电时电子从负极(锂电极)流出，通过外电路流向正极(多孔碳材料电极)，B项错误；Li带正电荷，充电时，应该向电解池的阴极(锂电极)迁移，C项错误。9(2017全国卷)全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极 a 常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为 16Li xS8=8Li2Sx(2x8)。下列说法错误的是()A电池工作时，正极可发生反应：2Li2S62Li2e=3Li2S4B电池工作时，外电路中流过0.02 mol 电子，负极材料减重0.14 g C石墨烯的作用主要是提高电极a

36、 的导电性D电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多DD 项，电池充电时电极a 发生反应：2Li2S22e=Li2S42Li，充电时间越长，电池中 Li2S2的量越少，错误。10(2019全国卷)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时 MV2/MV在电极与酶之间传递电子，示意图如下所示。下列说法错误的是()A相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能B阴极区，在氢化酶作用下发生反应H22MV2=2H2MVC正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3D电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动BA 项，该反应中，可产生电流，反应条件比较温和，没有高温高压条件，正

37、确；B项，该生物燃料电池中，左端电极反应式为MVe=MV2，则左端电极是负极，应为负极区，在氢化酶作用下，发生反应H22MV2=2H2MV，错误；C项，右端电极反应式为MV2e=MV，是正极，在正极区 N2得到电子生成 NH3，发生还原反应，正确；D项，原电池中，内电路中H通过交换膜由负极区向正极区移动，正确。间接电化学反应原理简介(1)定义：间接电化学反应是以具有“电子传递”功能的物质为媒质(催化剂)，对反应基质进行间接氧化或还原，从而得到目的产物。(2)原理：媒质也称为“电对”或“介对”，其首先在电极表面失去(或得到)电子，形成氧化态(或还原态)在电解溶液中进一步氧化(或还原)反应基质，最

38、终生成目的产物。其原理如下图所示：电解原理的应用金属腐蚀与防护(对应学生用书第 27 页)重难突破重难知识梳理1电解池工作原理模型图 注 阳离子在阴极上的放电顺序：AgFe3Cu2H阴离子在阳极上的放电顺序：S2IBrClOH含氧酸根离子当阳极是金属(Au、Pt 除外)电极时，溶液中的离子不再放电而是金属失电子生成金属阳离子。2电化学计算的两种常用方法(1)根据电子守恒计算用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。用于混合溶液中电解的分阶段计算。(2)根据关系式计算根据得失电子守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。如

39、以通过 4 mol e为桥梁可构建如下关系式：(式中 M为金属，n 为其离子的化合价数值)3金属电化学腐蚀与防护思维模型考能提升高考类题集训电解原理的应用1纳米级 Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注。采用离子交换膜控制电解液中 OH的浓度制备纳米级Cu2O的装置如图所示，发生的反应为2Cu H2O=电解Cu2O H2。下列说法正确的是()A钛电极发生氧化反应B阳极附近溶液的pH逐渐增大C离子交换膜应采用阳离子交换膜D阳极反应式为2Cu 2OH2e=Cu2O H2O D 钛电极为阴极，发生还原反应，A项错误；铜作阳极，阳极上铜发生失电子的氧化反应，阳极反应为2Cu 2OH2e=Cu2O H

40、2O，OH由阴极区迁移到阳极区参与反应，离子交换膜应为阴离子交换膜，C项错误、D项正确；由阴极区迁移过来的 OH在阳极全部参与反应，阳极附近溶液的pH不变，B项错误。2(2019茂名模拟)煤的电化学脱硫是借助煤在电解槽阳极发生的电化学氧化反应，将煤中黄铁矿(FeS2)或有机硫化物氧化成可溶于水的含硫化合物而达到净煤目的，如图是一种脱硫机理，则下列说法正确的是()电极 a 黄铁矿MnSO4、H2SO4混合溶液未反应黄铁矿电解产品AMn3充当了电解脱硫过程的催化剂B电极 a 应与电源负极相连C脱硫过程中存在的离子反应为8H2O FeS215Mn3=Fe316H2SO2415Mn2D阴极发生的反应：

41、2H2O 2e=4HO2C 电解初期，电极a发生 Mn2e=Mn3，电解后期 Mn3又被还原，Mn3充当了电解脱硫过程的中间产物，A错误；电极 a 发生 Mn2e=Mn3，是电解池的阳极，应与电源的正极相连，B错误；阴极发生的反应：4H4eO2=2H2O，D错误。3(1)(2019 青岛一模，改编)电解法也可以对亚硝酸盐污水进行处理(工作原理如图 a 所示)。通电后，左极区产生浅绿色溶液，随后生成无色气体。当Fe电极消耗 11.2 g 时。请回答：图 a 阳极反应式为 _。阳极附近溶液中反应的离子方程式为_。理论上可处理NaNO2含量为 4.6%的污水 _ g。(2)(2019 四川各校联考，

42、节选)利用电解原理也可以处理工厂烟气。如图b为工业生产模拟装置。其中A、B为多孔电极(外接电源未画出)，则 A为_极(填“正”“负”“阴”或“阳”)，电极反应式为 _。X溶液中溶质的成分为 _(填化学式)。图 b 图 c(3)过二硫酸钾(K2S2O8)可通过“电解转化提纯”方法制得，电解装置示意图如图 c 所示。电解时，铁电极连接电源的_ 极。常温下，电解液中含硫微粒的主要存在形式与pH的关系如图 d 所示。图 d 在阳极放电的离子主要是HSO4，阳极区电解质溶液的pH范围为 _，阳极的电极反应式为 _。解析(1)根据电子守恒知，n(NaNO2)n（Fe2）130.213 mol，m(污水)0

43、.213694.6%g 100 g。(2)根据图示知：S4O2S6O24为氧化过程，A为阳极，N2O N3H4为还原过程，B为阴极。(3)根据题中信息知，电解NaHSO4溶液制备 K2S2O8，则 Fe电极应为阴极，即Fe电极应与电源的负极相连。根据题图及题意可知阳极的电极反应式为2HSO42e=S2O282H，阳极区电解质溶液的pH在 02 之间。答案(1)Fe 2e=Fe26Fe22NO2 8H=6Fe3N2 4H2O 100(2)阳SO22e2H2O=SO244H(NH4)2SO4、H2SO4(3)负02 2HSO42e=S2O282H电解原理的应用类型(1)氯碱工业。(2)电镀与电解精

44、炼。(3)冶金。(4)制备特定物质。(5)废气、废液的处理。两池连接的综合试题分析4(2019聊城一中月考)电解絮凝净水可用如图装置模拟探究，下列叙述正确的是()A电子从 X极经电解液流入 Y极B铝电极表面的反应有：Al 3e=Al3，4OH4e=O22H2O CY的电极反应：Pb2eSO24=PbSO4D电路每通过 2 mol 电子，理论上电解池阴极上有22.4 L H2生成B 根据右侧电解絮凝池图示信息可知，Al 转化为 Al3，溶液中 OH转化为O2，则发生两个氧化反应，为电解池的阳极，连接铅蓄电池的正极，故Y为正极，X极为负极。根据原电池原理及电极反应式的书写规则与电化学各物质与电子转

45、移数之间的关系分析作答。5(2019菏泽一模)用石墨烯锂硫电池电解制备Fe(OH)2的装置如图所示。电池放电时的反应为16Li xS8=8Li2Sx(2x8)，电解池两极材料分别为Fe 和石墨，工作一段时间后，右侧玻璃管中产生大量的白色沉淀。下列说法不正确的是()AX是铁电极，发生氧化反应B电子流动的方向：BY，XA C正极可发生反应：2Li2S62Li2e=3Li2S4D锂电极减重 0.14 g 时，电解池中溶液减重0.18 g D 根据图中信息可知A为正极，B为负极，X为阳极，Y为阴极。锂电极减重 0.14 g，则电路中转移 0.02 mol 电子，电解池中发生的总反应为Fe2H2O=电解

46、Fe(OH)2H2，所以转移 0.02 mol 电子时，电解液中减少了0.02 mol H2O即0.36 g，D错误。6(2019四省名校大联考)一种将燃料电池与电解池组合制备KMnO4的装置如图所示(电极甲、乙、丙、丁均为惰性电极)。该装置工作时，下列说法不正确的是()A甲为正极，丙为阴极B丁极的电极反应式为MnO24e=MnO4CKOH 溶液的质量分数：c%a%b%D标准状况下，甲电极上每消耗22.4 L 气体时，理论上有4 mol K移入阴极区C 丙电极上的反应是2H2O 2e=2OHH2，电极甲的电极反应式是O22H2O 4e=4OH，乙电极的电极反应式为H22e2OH=2H2O，根据

47、溶液流动方向，c%b%a%，C错误。析装置定原电池的正、负极析连接定电解池的阴、阳极析选项定答案。金属腐蚀与防护7铜板上的铁铆钉长期暴露在潮湿的空气中，形成一层弱酸性水膜后铁铆钉会被腐蚀，示意图如图。下列说法错误的是()A若水膜中溶解了SO2，则铁铆钉腐蚀的速率将加快B铁、铜与弱酸性水膜形成了原电池，铁铆钉发生还原反应C铜极上的反应有：2H2e=H2，O24e4H=2H2O D若在金属表面涂一层油漆，可有效阻止铁铆钉被腐蚀B 若水膜中溶解了SO2，水膜中 c(H)增大，则铁铆钉腐蚀的速率将加快，A项正确；铁、铜与弱酸性水膜形成了原电池，铁铆钉作负极，发生氧化反应，B项错误；铜极上的反应：水膜酸

48、性较强时为2H2e=H2，水膜酸性较弱或中性时为 O24e4H=2H2O，C项正确；若在金属表面涂一层油漆，能隔离空气，可有效阻止铁铆钉被腐蚀，D项正确。8(2018唐山模拟)某同学利用如图所示装置探究金属的腐蚀与防护条件。下列说法不合理的是()A区 Cu电极上产生气泡，Fe 电极附近滴加 K3Fe(CN)6 后出现蓝色，Fe被腐蚀B区 Cu电极附近滴加酚酞后变成红色，Fe 电极附近滴加 K3Fe(CN)6 出现蓝色，Fe被腐蚀C区 Zn 电极反应式为 Zn2e=Zn2，Fe 电极附近滴加 K3Fe(CN)6 未出现蓝色，Fe 被保护D区 Zn电极反应式为 2H2e=H2，Fe电极附近滴加 K

49、3Fe(CN)6 出现蓝色，Fe被腐蚀A 区为原电池，Fe 为负极，发生吸氧腐蚀，没有气体生成，故A错误。9(2018潍坊三模)我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀，防护原理如图所示。下列说法错误的是()A通电时，锌环是阳极，发生氧化反应B通电时，阴极上的电极反应为2H2O 2e=H22OHC断电时，锌环上的电极反应为Zn22e=Zn D断电时，仍能防止铁帽被腐蚀C 断电时，Zn 比 Fe活泼，构成原电池时，Zn为负极，电极反应为Zn2e=Zn2，C项错误。10(2019江苏高考)将铁粉和活性炭的混合物用NaCl 溶液湿润后，置于如图所示装置中，

50、进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是()A铁被氧化的电极反应式为Fe3e=Fe3B铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能C活性炭的存在会加速铁的腐蚀D以水代替 NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀CA、D项，铁在中性环境中发生吸氧腐蚀，负极上铁失电子发生氧化反应，电极反应式为 Fe2e=Fe2，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为2H2O O24e=4OH，故 A、D项错误；B项，铁的电化学腐蚀过程中，化学能除转化为电能外还有部分转化为热能，错误。(1)金属腐蚀快慢的三个规律金属腐蚀类型的差异电解原理引起的腐蚀 原电池原理引起的腐蚀 化学腐蚀 有防护腐蚀措施的腐蚀。电解质溶液的影响