2020 第1部分 专题4 化学能与热能、电能的相互转化.pptx

＋2e－===2OH－＋H2↑。(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－===2OH－＋H2↑ (2)K＋ 由 a 到 b (3)产生 Cl2，易污染
CuCl2(s)===CuCl(s)＋12Cl2(g)
ΔH1＝83 kJ·mol －1
CuCl(s)＋12O2(g)===CuO(s)＋12Cl2(g)
ΔH2＝－20 kJ·mol －1
CuO(s)＋2HCl(g)===CuCl2(s)＋H2O(g)
ΔH3＝－121 kJ·mol －1
学无 止 境
则 4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)的 ΔH＝
kJ·mol －1。
(3)(2019·全国卷Ⅰ，节选)我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在
金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上
的物种用*标注。
可知水煤气变换的 ΔH
0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程
A．放电时，ClO－4 向负极移动
B. 充电时释放 CO2，放电时吸收 CO2 C.放电时，正极反应为 3CO2＋4e－===2CO23－＋C
D．充电时，正极反应为 Na＋＋e－===Na
学无 止 境 D [充电时阳极发生氧化反应，即 C 被氧化生成 CO2，D 项错误。] 5． (2017·全国卷Ⅰ)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，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述 不正确的是( )
学无止 境
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(ΔH)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。
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 C [C 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。] 6．(1)(2019·全国卷Ⅱ，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)。
图所示：
学无止 境 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：2H2O
OH－，OH－会与 Fe2＋反应生成 Fe(OH)2 沉淀。 (2)由题图知，左端的电极反应为 Fe3＋＋e－===Fe2＋，应为阴极，接电源负极，
右端的电极反应为 2HCl－2e－===Cl2＋2H＋，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 4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O；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·mol －1＝5.6 L。
态 2，则此能垒 E 正＝1.86 eV－(－0.16 eV)＝2.02 eV。由过渡态 2 初始反应物
COOH*＋H*＋H2O*和结束时生成物 COOH*＋2H*＋OH*，可得反应的化学方程 式为 COOH*＋H*＋H2O*===COOH*＋2H*＋OH*，也可以写为 H2O*===H*＋
OH*。
[ 答 案 ] (1)Fe 电 极
＋ H2↑[Fe ＋
2C5H6===Fe(C5H5)2＋H2↑]
水会阻碍中间物
Na＋
生成；水会电解生成 的
OH ， －
进 一 步 与 Fe2＋ 反 应 生 成 Fe(OH)2 (2)Fe3＋＋e－===Fe2＋， 4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O 5.6 7．(2018·全国卷Ⅲ，节选)利用“KClO3 氧化法”制备 KIO3 工艺流程如下
2 H2S(g)===H2(g)＋S(s) ΔH＝20 kJ·mol －1 系统(Ⅱ) (3)－99 ＋41
3．(2019·全国卷Ⅲ)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•Zn —NiOOH 二次电池，结构如图所示。电池反应为 Zn(s)＋2NiOOH(s)＋ H2O(l) ZnO(s)＋2Ni(OH)2(s)。
D. 放电过程中 OH－通过隔膜从负极区移向正极区 D [A 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。] 4．(2018·全国卷Ⅱ)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的 Na•CO 2 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 3CO2＋4Na 2Na2CO3＋C。下列说法错误的 是 ()
、
，
制得等量 H2 所需能量较少的是
。
(3)(2015·全国卷Ⅱ，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：
①CO(g)＋2H2(g) ②CO2(g)＋3H2(g) ③CO2(g)＋H2(g) 回答下列问题：
CH3OH(g) ΔH1 CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH2 CO(g)＋H2O(g) ΔH3
已知反应①中相关的化学键键能数据如下：
化学键
H—H C—O C O H—O C—H
E/(kJ·mol －1)
436
343 1 076 465
413
由此计算 ΔH1＝ kJ·mol －1。
kJ·mol －1；已知 ΔH2＝－58 kJ·mol －1，则 ΔH3＝
1．(1)(2019·全国卷Ⅱ，节选)已知：
(g)===
(g)＋H2(g) ΔH1＝100.3 kJ·mol －1
①
H2(g)＋I2(g)===2HI(g) ΔH2＝－11.0 kJ·mol －1
②
对于反应：
(g)＋I2(g)===
(g)＋2HI(g)
③
ΔH3＝
kJ·mol －1。
(2)(2019·全国卷Ⅲ，节选)Deacon 直接氧化法可按下列催化过程进行：
学无止 境
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)＋OH－(aq)－e－===NiOOH(s)＋H2O(l) C. 放电时负极反应为 Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－===ZnO(s)＋H2O(l)
[ 答 案 ] (1)89.3 (2) － 116 (3) 小 于 2.02 H2O*===COOH*＋2H*＋OH*(或 H2O*===H*＋OH*)
COOH* Ⅰ，节选)已知：2N2O5(g)===2N2O4(g)＋O2(g) ΔH1＝－
4.4 kJ·mol －1
2NO2(g)===N2O4(g) ΔH2＝－55.3 kJ·mol －1
则反应 N2O5(g)===2NO2(g)＋21O2(g)的 ΔH＝
kJ·mol －1。
(2)(2017·全国卷Ⅰ，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 (Ⅰ) 和 系 统 (Ⅱ) 制 氢 的 热 化 学 方 程 式 分 别 为
中 最 大 能 垒 ( 活 化 能 )E 正 ＝
eV ， 写 出 该 步 骤 的 化 学 方 程 式
。 [解析] (1)根据盖斯定律，反应①＋②可得反应③，则 ΔH3＝ΔH1＋ΔH2＝ 100.3 kJ·mol －1＋(－11.0 kJ·mol －1)＝89.3 kJ·mol－1 。
(2)由盖斯定律可得，4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g) ΔH＝2ΔH3＋
(写反应方程式)。电路中 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 Fe－2e－===Fe2＋，阴极的电极反应式为