高考化学二轮复习专题5化学反应与能量(含解析)

化学反应与能量化学反应与能量05考考能能探探究究知知识识整整合合目录10热化学方程式与盖斯热化学方程式与盖斯定律定律 11 11 电化学电化学考考能能探探究究知知识识整整合合对对点点集集训训热化学方程式与盖斯定律PART 10 1.1.反应热、中和热、燃烧热的区别和联系反应热、中和热、燃烧热的区别和联系反应热中和热燃烧热含义化学反应过程中放出或吸收的热量在稀溶液中,强酸和强碱发生中和反应生成1 mol H2O(l)时所放出的热量在101 kPa时,1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量反应特点任何反应中和反应燃烧反应物质状态物质的状态要确定稀溶液生成物在常温下为稳定状态方程式配平标准任意物质的量以生成1 mol H2O(l)为标准以燃烧1 mol可燃物为标准H符号放热反应取负值,吸热反应取正值负值负值能量数值的描述必须指出是放热还是吸热或使用正负值或用H表示直接描述热量的变化时不必再指明是放出的热量,可用H表示说明用键能计算:H=反应物的键能之和-生成物的键能之和H值与书写形式有关,单位一般“kJmol-1”电离吸热,溶解时吸热或放热稀强酸与稀强碱反应的中和热H为-57.3 kJmol-1生成物为稳定的氧化物,如CO2、SO2、H2O(l)、P2O5等在中学阶段,如果不指明条件就默认为通常状态,比较H的相对大小时要考虑其数值的“+”“-”用弱酸或弱碱的稀溶液进行中和反应时,每生成1 mol H2O(l)放出的热量小于57.3 kJ2.2.热化学方程式的书写步骤热化学方程式的书写步骤3.3.四种计算化学反应热的方法四种计算化学反应热的方法(1)从宏观角度计算 H=生成物的总能量-反应物的总能量(2)从微观角度计算 H=反应物的键能总和-生成物的键能总和(3)从活化能角度计算 H=正反应活化能-逆反应活化能(4)利用盖斯定律计算:先书写目标热化学方程式,再计算反应热两点说明:不要把反应热与键能的关系和反应热与物质的总能量的关系混淆。利用键能计算反应热时要准确把握各物质分子中化学键的数目。考考点点1 1反应进程与能量变化典型例题典型例题1.(2019年北京海淀区高三二模)汽车尾气处理存在反应NO2(g)+CO(g)NO(g)+CO2(g),该反应过程及能量变化如图所示:下列说法正确的是()。A.升高温度,平衡正向移动B.该反应生成了具有非极性共价键的CO2C.使用催化剂可以有效提高反应物的平衡转化率D.反应物转化为活化络合物需要吸收能量答案答案解析解析解析由图像可知,该反应是一个放热反应,升高温度,平衡逆向移动,A项错误;CO2分子中含有的碳氧共价键为极性共价键,B项错误;催化剂能改变反应速率,但对化学平衡无影响,所以使用催化剂不能提高反应物的平衡转化率,C项错误;由图像可知,反应物的总能量小于活化络合物的总能量,所以由反应物转化为活化络合物需要吸收能量,D项正确。D突破训练突破训练1.(2019年四川攀枝花高三第三次统考)我国科学家使用双功能催化剂(能吸附不同粒子)催化水煤气变换反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)HFe3+Cu2+H+(2)阴离子在阳极上的放电顺序:S2-I-Br-Cl-OH-4.电解池中的三个易误点(1)只有水被电解时,不要误认为溶液的pH不变或一定变化。若电解NaOH溶液,pH增大;电解H2SO4溶液,pH减小;电解Na2SO4溶液,pH不变。(2)在电解食盐水的过程中,刚开始阴极区显碱性。不要错误地认为阴极上产生的OH-因带负电荷,移向阳极,使阳极区显碱性。(3)电解MgCl2和AlCl3溶液时,虽然放电离子和电解NaCl溶液一样,但总的电解离子方程式不同。5.金属的电化学保护考考点点1原电池的分析及电极反应式的书写典型例题典型例题答案答案解析解析1.(2019年天津高三一模)在混合导体透氧膜反应器中只需一步就可同时制备氨合成气(N2、H2)和液体燃料合成气(CO、H2),其工作原理如图所示,下列说法错误的是()。DA.膜侧发生的反应为H2O+2e-H2+O2-、O2+4e-2O2-B.膜侧相当于原电池的负极C.膜侧发生的反应为CH4+O2-2e-2H2+COD.膜侧每消耗1 mol CH4,膜侧一定生成1 mol H2解析膜侧,H2O和O2在正极均发生还原反应,结合题图可写出其电极反应式为H2O+2e-H2+O2-、O2+4e-2O2-,A项正确;原电池中阴离子由正极向负极移动,结合题图中O2-的移动方向可知,膜侧相当于原电池的正极,膜侧相当于原电池的负极,B项正确;膜侧CH4发生氧化反应,其电极反应式为CH4+O2-2e-2H2+CO,C项正确;膜侧发生的反应为H2O+2e-H2+O2-、O2+4e-2O2-,膜侧发生的反应为CH4+O2-2e-2H2+CO,则膜侧每消耗1 mol CH4,膜侧生成的H2小于1 mol,D项错误。1.(2019年江西七校高三第一次联考)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()。突破训练突破训练答案答案解析解析A点石成金点石成金1.有关原电池解题的思维路径 2.书写原电池电极反应式的三个步骤(1)列物质标得失:按照负极发生氧化反应,正极发生还原反应,判断出电极反应物和产物,找出得失电子的数量。(2)看环境配守恒:电极产物在电解质溶液的环境中,应能稳定存在,如碱性介质中生成的H+应让其结合OH-生成水。电极反应式要遵守电荷守恒、质量守恒和得失电子守恒等,并加以配平。(3)两式加验总式:两电极反应式相加,与总反应式对照验证。考考点点2典型例题典型例题2.(2019年山东济南外国语学校高三模拟)以H2、O2、熔融盐Na2CO3组成燃料电池,采用电解法制备Fe(OH)2,装置如图所示,其中电解池两极材料分别为铁和石墨,通电一段时间后,右侧玻璃管中产生大量的白色沉淀。则下列说法正确的是()。解析解析答案答案电解池原理及应用A.石墨电极处的电极反应式为O2+4e-2O2-B.X是铁电极C.电解池中每有1 mol Fe溶解,石墨处消耗H2 22.4 LD.若将电池两极所通气体互换,X、Y两极材料也互换,实验方案更合理 D突破训练突破训练2.(2019年陕西西北工业大学附属中学高三模拟)人工肾脏可用电化学方法除去代谢产物中的尿素CO(NH2)2。下列有关说法正确的是()。答案答案解析解析DA.a极为电源的负极B.电解结束后,阴极室溶液的pH与电解前相比将升高C.除去尿素的反应为CO(NH2)2+2Cl2+H2O N2+CO2+4HClD.若两极共收集到气体0.6 mol,则除去的尿素为0.12 mol(忽略气体溶解,假设氯气全部参与反应)点石成金点石成金1.惰性电极电解电解质溶液的产物判断方法2.“串联”类电池的解题流程考考点点3典型例题典型例题答案答案解析解析3.(2019年天津红桥区高三一模)化学可以变废为宝,利用电解法处理烟道气中的NO,将其转化为NH4NO3的原理如图所示。下列说法错误的是()。D电解池中电极反应式的书写3.(2019年山东师范大学附属中学考前模拟)图甲为一种新型污水处理装置,该装置可利用一种微生物将有机废水的化学能直接转化为电能。图乙为电解氯化铜溶液的实验装置的一部分。下列说法中不正确的是()。突破训练突破训练CA.a极应与X连接B.N极发生还原反应,当N极消耗11.2 L(标准状况下)O2时,则a极增重64 gC.不论b极为何种电极材料,b极的电极反应式一定为2Cl-2e-Cl2D.若有机废水中含有乙醛,则M极的电极反应式为CH3CHO+3H2O-10e-2CO2+10H+答案答案解析解析解析 根据题给信息知,甲图是将化学能转化为电能的原电池,N极氧气得电子发生还原反应生成水,N极为原电池的正极,M极废水中的有机物失电子发生氧化反应,M极为原电池的负极。由图乙中Cl-移向b极,Cu2+移向a极可知,a极为阴极,应与负极相连,即a极与X相连,A项正确;N极是正极,氧气得电子发生还原反应,a极为阴极,铜离子得电子发生还原反应,根据得失电子守恒,则当N极消耗11.2 L(标准状况下)气体时,则a极增重11.2 L22.4 Lmol-14264 gmol-1=64 g,B项正确;b极为阳极,当为惰性电极时,电极反应式为2Cl-2e-Cl2,当为活性电极时,电极本身失电子发生氧化反应,C项错误;若有机废水中含有乙醛,图甲中M极为CH3CHO失电子发生氧化反应,电极反应式为CH3CHO+3H2O-10e-2CO2+10H+,D项正确。点石成金点石成金电解池中电极反应式的书写步骤如果电解过程包括几个阶段,应该弄清楚每个阶段溶液中离子的放电情况,分步书写各个阶段的电极反应式和总反应式。考考点点4二次电池典型例题典型例题4.(2019年北京中国人民大学附属中学高三模拟)高能LiFePO4电池,多应用于公共交通。电池中间是聚合物的隔膜,主要作用是在反应过程中只让Li+通过。该电池的原理为(1-x)LiFePO4+xFePO4+LixCn LiFePO4+nC,结构如图所示:答案答案解析解析下列说法不正确的是()。A.放电时,正极的电极反应式为xFePO4+xLi+xe-xLiFePO4B.放电时,电子由负极经导线、用电器、导线到正极C.充电时,阴极的电极反应式为xLi+xe-+nC LixCnD.充电时,Li+向左移动D解析放电时,FePO4为正极,得电子发生还原反应,电极反应式为xFePO4+xLi+xe-xLiFePO4,A项正确;放电时,作为原电池,电子由负极经导线、用电器、导线到正极,B项正确;充电时,阴极为C得电子发生还原反应,电极反应式为xLi+xe-+nC LixCn,C项正确;充电时,作为电解池,阳离子向阴极移动,Li+向右移动,D项错误。答案答案解析解析突破训练突破训练4.(2019年四川成都第七中学检测)如图所示的C-NaMO2电池是科学家正在研发的钠离子电池,据悉该电池可以将传统锂电池的续航能力提升7倍。该电池总反应为NaMO2+nC Na(1-x)MO2+NaxCn,下列说法正确的是()。A.充电时,左侧电极为阳极B.电解质可以选用无水乙醇C.放电时,负极反应式为NaMO2-xe-Na(1-x)MO2+xNa+D.充电时,阳极反应式为nC+xNa+xe-NaxCnC解析充电时,钠离子移向左侧,左侧电极为阴极,A项错误;无水乙醇为非电解质,不能电离,B项错误;原电池中,负极发生失电子的氧化反应,放电时,负极反应式为NaMO2-xe-Na(1-x)MO2+xNa+,C项正确;电解池中,阳极上发生失电子的氧化反应,电极反应式为NaxCn-xe-nC+xNa+,D项错误。点石成金点石成金1.放电时为原电池装置,氧化剂一定在正极得电子,还原剂一定在负极失电子,进而得到各个电极的反应。2.充电时为电解池装置,将原电池的正极反应倒过来就是电解池的阳极反应,将原电池的负极反应倒过来就是电解池的阴极反应。3.溶液中离子移动方向的判断:放电时,阴离子移向负极,阳离子移向正极;充电时,阴离子移向阳极,阳离子移向阴极。4.可充电电池充、放电时电池的接法5.(2019年四川成都高三第一次诊断)港珠澳大桥设计寿命120年,对桥体钢构件采用了多种防腐方法。下列分析错误的是()。A.防腐原理主要是避免发生反应2Fe+O2+2H2O 2Fe(OH)2B.钢构件表面喷涂环氧树脂涂层,是为了隔绝空气、水等防止形成原电池C.采用外加电流的阴极保护法时需外接镁、锌等作辅助阳极D.钢构件可采用不锈钢材料以减缓电化学腐蚀考考点点5金属腐蚀与防护典型例题典型例题答案答案解析解析C解析铁为活泼金属,在潮湿的空气中容易发生吸氧腐蚀,发生的反应主要有2Fe+O2+2H2O 2Fe(OH)2、4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3等,A项正确;钢构件表面喷涂环氧树脂涂层,可以隔绝空气、水等防止形成原电池,防止铁发生电化学腐蚀,B项正确;外接镁、锌等作辅助阳极属于牺牲阳极的阴极保