大單元五化學(xué)反應(yīng)與能量變化

大單元整合I提能力驗(yàn)考情五

I大單元網(wǎng)絡(luò)I

培變的計(jì)算電極反應(yīng)式

能n虛開(kāi)

提升口化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向

i.燧和燧變

(1)燧的含義：衡量一個(gè)體系混亂度的物理量，用符號(hào)S表示。一般規(guī)律是S(g)>S(l)>S(s)。

(2)燧變的含義：反應(yīng)前后燃的變化量，用AS表示，AS越大，越有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。

2.化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向及解題方法要點(diǎn)

(1)反應(yīng)趨勢(shì)：化學(xué)反應(yīng)大都趨向于放熱反應(yīng)和混亂度增加的方向進(jìn)行。

(2)解題方法要點(diǎn)：一個(gè)化學(xué)反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行，AH和AS至少有一個(gè)是有利于反應(yīng)自發(fā)的。若AH

不利于反應(yīng)自發(fā)，即AH>0,則AS必須有利于反應(yīng)自發(fā)，即AS>0；若AS不利于反應(yīng)自發(fā)，即AS<0,則

必須有利于反應(yīng)自發(fā)，即AH<0。

3.綜合判斷

在等溫、等壓條件下的封閉體系中(不考慮體積變化做功以外的其他功)，自由能的變化(符號(hào)為AG)綜

合了反應(yīng)體系的焰變和牖變對(duì)自發(fā)過(guò)程的影響，即AG=A8—TAS。AG<0反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行；AG=O反應(yīng)

處于平衡狀態(tài)；AG>0反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。

提升日有關(guān)電化學(xué)裝置的分析

放電｝--一原電池原理----負(fù)-極正極

［判斷電池類型)一

充電卜—電解池原理----陰-極陽(yáng)極

，受反黑(導(dǎo),中)(鹽橋或離子交換膜離子流向)

原電池負(fù)極

—負(fù)極—氧化反應(yīng)?-失電子-電子流出陰離子流向負(fù)極(活潑金屬或燃料)

正極,

(確定電極名稱)~—正極―-?還原反應(yīng)--得電子----電子流入--陽(yáng)離子流向正極(氧氣或離子等)

電解池I—(陽(yáng)極］—陽(yáng)極-一?氧化反應(yīng)--失電子---?電子流出--陰離子流向陽(yáng)極

I-(TO)———陰極?一?還原反應(yīng)--得電子,電子流入--陽(yáng)離子流向陰極

電極反應(yīng))

［書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式

電池反應(yīng))

提升目離子交換膜類型、作用及應(yīng)用

1.常見(jiàn)的離子交換膜

種類允許通過(guò)的離子移動(dòng)方向

陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子通過(guò)陽(yáng)離子一電解池的陰極(或原電池的正極)

陰離子交換膜只允許陰離子通過(guò)陰離子一電解池的陽(yáng)極(或原電池的負(fù)極)

質(zhì)子交換膜只允許H+通過(guò)質(zhì)子一電解池的陰極(或原電池的正極)

2.離子交換膜的作用

(1)平衡兩邊電極區(qū)的電荷。

(2)避免交換膜兩邊物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)(反應(yīng)物發(fā)生反應(yīng)或產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng))o

(3)形成交換膜兩邊電解質(zhì)溶液濃度不同的濃差電池。

3.離子交換膜的應(yīng)用——濃差電池

用如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察到靈敏電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

靈敏電流計(jì)

r^~\

Ag(a)Ag(b)

二［二

AgNO3AgNO3

稀溶液j二*聿才r濃溶液

離子交換膜

裝置圖及

(l)a、b電極均為Ag單質(zhì)。

裝置特點(diǎn)

(2)左池為AgNCh稀溶液，右池為AgNCh濃溶液。兩池AgNCh溶液的濃度不同，可以形

成濃差電池。

(3)離子交換膜作用：使兩池Ag+濃度不同；平衡兩池的電荷。

(4)隨著反應(yīng)進(jìn)行，左右兩池濃度的差值逐漸減小，外電路中電流逐漸減小，電流計(jì)指針偏

轉(zhuǎn)幅度逐漸變小。當(dāng)左右兩池離子濃度相等時(shí)，電池將停止工作，不再有電流產(chǎn)生，此時(shí)

左右兩池硝酸銀溶液的物質(zhì)的量濃度相等

(l)Ag+濃度越大，氧化性越強(qiáng)，故b電極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，b電極反應(yīng)式為Ag++e

一^=Ag；a電極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，a電極反應(yīng)式為Ag—e-^=Ag+o

原理分析

(2)離子交換膜的類型和作用：不允許Ag+通過(guò)，只允許NO,通過(guò)，是陰離子交換膜。隨

著反應(yīng)進(jìn)行，NO,穿過(guò)離子交換膜的速率將減小

提升EJ鋰電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)

鋰電池裝置圖說(shuō)明

Li-CO電池

2—放電時(shí)：

玻璃纖維分離器

4Li+3CO,2LhCO鋰電極為負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式：

允用3rTI

+

+CLi—e=Li

LiQ尸醒-CO2

鉞基電極為正極，正極反應(yīng)式：

(隔膜只允許Li+通過(guò)，向正/J\1%

鋰必極DOL顯電解質(zhì)瓦1巴可+-

極移動(dòng))3CO2+4Li+4e=2Li2CO3+C

(凝固點(diǎn)低于-wot)缽基電極

LiFePO4-C電池

⑥—放電時(shí)：

LiiFePCU+LiC魯t—

-fLkC6Li—xFCP(M為負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式：

LiFePO+6C

41LuCe—尤屋^=6C+xLi+

\竄O°ON

0°o

（隔膜只允許Li+通過(guò)，向正.iLi+-0°o

kN為正極，正極反應(yīng)式：

7__V

膜

極移動(dòng)，LixC6中C元素為04+

Lii-.TFePO4+xLi+xe-=LiFePO4

價(jià)）

全固態(tài)鋰-硫電池放電時(shí)：

——I用電器I——?

充電電極a）電極b

16L1+xS8電極b是負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式：

'Li，sa1Li—e^^=Li+,

8Li2s式2WxW8）5C1電解J1

、@c1

（Li+移向電極a）,電極a摻有US。］1電極a是正極，正極反應(yīng)式（第一步）:

+

石墨烯，可增強(qiáng)電極導(dǎo)電性S8+2e'+2Li=Li2S8

電池

LiCoO2-C放電時(shí)：

—?--------------

Lii-CoO+LiC"

x2x6MN____N為負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式：

%。。。。。。。。

????+—*1II.

。&LiLiAC6xe=6C+xLi

LiCoO2+6C???O

????匕

（放電過(guò)程中，Li*從負(fù)極脫???O-.iA-M為正極，正極反應(yīng)式：

/LiG

Lii-CoO,）

出，嵌入正極）Lii-rCoO2+xLi++xe-^=LiCoC2

放電時(shí):

1A為負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式：

鋰-空氣電池5

-+

放由4Li-eLi

電

4Li+O2+2H20點(diǎn)由金

允用屬

解篇空氣B為正極，正極反應(yīng)式：

鋰

液

4LiOHa液S5S/

bQ+4e+2HO=4OH

一22

（Li+移向B極）1

回收LiOH（電解液不能是水溶液，因?yàn)榻饘黉嚳膳c水反

應(yīng)）

離彎新視野

類型II蓋斯定律與反應(yīng)的自發(fā)性

1.（2024?浙江6月卷）氫是清潔能源，硼氫化鈉（NaBR）是一種環(huán)境友好的固體儲(chǔ)氫材料，其水解生氫

反應(yīng)方程式如下（除非特別說(shuō)明，本題中反應(yīng)條件均為25℃,101kPa）：NaBH4（s）+2H2O（l）=NaBO2（aq）

+4H2（g）AH<0o該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的條件是（）

A.高溫B.低溫

C.任意溫度D.無(wú)法判斷

2.(1)(2024?浙江1月卷)某研究小組用熱化學(xué)方法將CO2轉(zhuǎn)化為HCOOH,相關(guān)熱化學(xué)方程式如下:

I.C(s)+O2(g)=CO2(g)A//i=-393.5kJ/mol

II.C(s)+H2(g)+O2(g)=HCOOH(g)AH2=-378.7kJ/mol

III.CO2(g)+H2(g)HCOOH(g)AH3

則△&=_______________kJ/moL

(2)(2024?全國(guó)甲卷)已知如下熱化學(xué)方程式：

①CH4(g)+Br2(g)=CH3Br(g)+HBr(g)NH\=-29kJ/mol

②3cH3Br(g)=C3H6(g)+3HBr(g)AH2=+20kJ/mol

計(jì)算反應(yīng)③3cH4(g)+3Br2(g)=C3H6(g)+6HBr(g)的NH=kJ/mol

(3)(2024.安徽卷)C2H6氧化脫氫反應(yīng)：

①2c2H6(g)+Ch(g)=2C2H4(g)+2H2O(g)AHi=-209.8kJ/mol

@C2H6(g)+CO2(g)=C2H4(g)+H2O(g)+CO(g)AH2=+178.1kJ/mol

計(jì)算反應(yīng)2co(g)+O2(g)=2CO2(g)的Aft=kJ/molo

(4)(2024?廣東卷)反應(yīng)a：NO7(aq)+NHt(aq)=N2(g)+2H2O(1)NH

已知：

AH

NaNO2(s)+NH4CI(S)—UN,(g)+NaCl(s)+2.0(1)

溶解AW,|溶解闿溶解

|Na*(aq)+NO；(aq)|Cr(aq)+NH；(aq)~~||Na*(aq)+Cl-(aq)|

則反應(yīng)a的o

(5)(2024?山東卷)已知：

I.C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)AHi>0

II.CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)A/72<0

III.CaO(s)+CO2(g)=CaCO3(s)Aft<0

則反應(yīng)C(s)+CaO(s)+2H20(g)CaCO3(s)+2H2(g)的=

__________________________________(用代數(shù)式表示)?

(6)(2024?湖南卷)已知：

i.HOCH2cH2coOC2H5(g)—?CH2=CHCOOC2H5(g)+H2O(g)AHj

ii.CH2=CHCOOC2H5(g)+NH3(g)—?CH2=CHCONH2(g)+C2H5OH(g)AH2

iii.CH2=CHCONH2(g)—?CH2=CHCN(g)+H2O(g)Aft

則反應(yīng)HOCH2cH2coOC2H5(g)+NH3(g)-CH2=CHCN(g)+C2H50H(g)+2H2O(g)的KH=

(用含AHi、NH2、和A43的代數(shù)式表示)。

(7)(2024?浙江6月卷)某流程將偏硼酸鈉(NaBCh)再生為NaBH《已知：AG是反應(yīng)的自由能變化量，其

計(jì)算方法也遵循蓋斯定律，可類比計(jì)算方法；當(dāng)AG<0時(shí)，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行)。

I.NaBH4(s)+2H2O(l)=NaBO2(s)+4H2(g)AGi=-320kJ/mol

II.H2(g)+1o2(g)=H2O(l)AG2=-240kJ/mol

III.Mg(s)+^Oi(g)=MgO(s)AG3=—570kJ/mol

寫(xiě)出表示NaBCh再生為NaBH4的一種制備方法（注明AG,要求反應(yīng)物不超過(guò)三種物質(zhì)；氫原子利用

率為100%）：_____________________________________________________________________________________

類型舊原電池

3.（2024?湖南卷）近年來(lái)，我國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)得到了蓬勃發(fā)展。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）

A.理想的新能源應(yīng)具有資源豐富、可再生、對(duì)環(huán)境無(wú)污染等特點(diǎn)

B.氫氧燃料電池具有能量轉(zhuǎn)化率高、清潔等優(yōu)點(diǎn)

C.鋰離子電池放電時(shí)鋰離子從負(fù)極脫嵌，充電時(shí)鋰離子從正極脫嵌

D.太陽(yáng)能電池是一種將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置

4.（2024?北京卷）酸性鋅錦干電池的構(gòu)造如圖所示。下列關(guān)于該電池及其工作原理的說(shuō)法正確的是

）

A.石墨作電池的負(fù)極材料

B.電池工作時(shí)，NH；向負(fù)極方向移動(dòng)

C.MnCh發(fā)生氧化反應(yīng)

D.鋅筒發(fā)生的電極反應(yīng)為Zn—2e「=Zn2+

5.（2024?廣東卷）我國(guó)自主設(shè)計(jì)建造的浮式生產(chǎn)儲(chǔ)卸油裝置“?？惶?hào)”將在珠江口盆地海域使用，其

鋼鐵外殼鑲嵌了鋅塊，以利用電化學(xué)原理延緩?fù)鈿さ母g。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是（）

A.鋼鐵外殼為負(fù)極

B.鑲嵌的鋅塊可永久使用

C.該法為外加電流法

D.鋅發(fā)生反應(yīng)：Zn-2e-=Zn2+

6.（2024?浙江1月卷）破損的鍍鋅鐵皮在氨水中發(fā)生電化學(xué)腐蝕，生成［Zn（NH3）4p+和H2。下列說(shuō)法不

正確的是（）

A.氨水濃度越大，腐蝕趨勢(shì)越大

B.隨著腐蝕的進(jìn)行，溶液pH變大

C.鐵電極上的電極反應(yīng)式為2NH3+21=2NH5+H2t

D.每生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下224mL氏，消耗0.010molZn

7.（2024.浙江6月卷）金屬腐蝕會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重危害，腐蝕快慢與材料種類、所處環(huán)境有關(guān)。兩種對(duì)

海水中鋼閘門(mén)的防腐措施如圖所示。下列說(shuō)法正確的是（）

A.圖1、圖2中，陽(yáng)極材料本身均失去電子

B.圖2中，外加電壓偏高時(shí)，鋼閘門(mén)表面可發(fā)生反應(yīng)：Ch+4e+2H2O=4OH

圖2中，外加電壓保持恒定不變，有利于提高對(duì)鋼閘門(mén)的防護(hù)效果

D.圖1、圖2中，當(dāng)鋼閘門(mén)表面的腐蝕電流為零時(shí)，鋼閘門(mén)、陽(yáng)極均不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)

8.（2024.浙江6月卷）氫能的高效利用途徑之一是在燃料電池中產(chǎn)生電能。某研究小組的自制熔融碳酸

鹽燃料電池工作原理如圖所示，正極上的電極反應(yīng)式為。

類型?電解池

9.（2024?廣東卷）一種基于氯堿工藝的新型電解池如圖所示，可用于濕法冶鐵的研究。電解過(guò)程中，下

列說(shuō)法不正確的是（）

A.陽(yáng)極反應(yīng)：2cr

B.陰極區(qū)溶液中OIT濃度逐漸升高

理論上每消耗1molFe2O3,陽(yáng)極室溶液減少213g

D.理論上每消耗1molFe2O3,陰極室物質(zhì)最多增加138g

10.（2024?湖南卷）在KOH水溶液中，電化學(xué)方法合成高能物質(zhì)K4c6犯6時(shí)，伴隨少量。2生成，電解

原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是（

A.電解時(shí)，OJT向Ni電極移動(dòng)

B.生成C6Nf6的電極反應(yīng)：2c3N8H4+8OFF—4屋=C6Nf6+8H2。

C.電解一段時(shí)間后，溶液pH升高

D.每生成1molH2的同時(shí)，生成0.5molK4c626

11.（2024?山東卷）以不同材料修飾的Pt為電極，一定濃度的NaBr溶液為電解液，采用電解和催化相結(jié)

合的循環(huán)方式，可實(shí)現(xiàn)高效制H2和。2,裝置如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）

A.電極a連接電源負(fù)極

B.加入Y的目的是補(bǔ)充N(xiāo)aBr

由解

C.電解總反應(yīng)為Br+3H2O=^=BrOr+3H2t

D.催化階段反應(yīng)產(chǎn)物物質(zhì)的量之比〃（Z）：w（Br"）=3：2

12.（2024?湖北卷）我國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種雙位點(diǎn)PbCu電催化劑，用H2c2O4和NH20H電化學(xué)催化合成

甘氨酸，原理如圖所示。雙極膜中H2O解離的H+和OH-在電場(chǎng)作用下向兩極遷移。已知在KOH溶液中，

甲醛轉(zhuǎn)化為HOCH?。，存在平衡HOCHzCT+OJTCu電極上發(fā)生的電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)

2-

^[OCH2O]-e-=HCOO+Ho下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）

A.電解一段時(shí)間后陽(yáng)極區(qū)c（OH）減小

+

B.理論上生成1molH3NCH2COOH雙極膜中有4molH2O解離

C.陽(yáng)極總反應(yīng)式為2HCHO+4OJT-2e--?2HCOO^+H2t+2H2O

+

D.陰極區(qū)存在反應(yīng)：H2C2O4+2H+2e--CHOCOOH+H2O

13.（1）（2024?廣東卷）加入冰晶石”電解熔融AbCh”中，反應(yīng)的化學(xué)方程式為

⑵（2024.湖北卷）電解熔融氯化被制備金屬被時(shí)，加入氯化鈉的主要作用是

（3）（2024?浙江1月卷）某研究小組采用電化學(xué)方法將CO2轉(zhuǎn)化為HCOOH,裝置如圖。則電極B上發(fā)

生的電極反應(yīng)式是o

質(zhì)子

交換膜

一\

（4）（2024?北京卷）研究表明可以用電解法以N2為氨源直接制備HNO3,其原理如圖所示。電極a表面

生成NO；的電極反應(yīng)式：o

*豢

電極a

質(zhì)

N2\I子

交

換

膜

NOi

電解質(zhì)溶液

（5）（2024?湖南卷）以CH2=CHCN為原料，稀硫酸為電解液，Sn作陰極，用電解的方法可制得

Sn（CH2CH2CN）4,其陰極反應(yīng)式：__________________________________________________________________

（6）（2024.安徽卷）某“電沉積”步驟中［Ag（S2O3）2］3一得電子被還原為Ag,則陰極的電極反應(yīng)式為

類型匕］可充電電池

14.（2024.全國(guó)甲卷）科學(xué)家使用S-MnCh研制了一種MnO2-Zn可充電電池（如圖所示）。電池工作一段時(shí)

間后，MnCh電極上檢測(cè)到MnOOH和少量ZnMmCU。下列敘述正確的是（）

A,充電時(shí)，Zr+向陽(yáng)極方向遷移

B.充電時(shí)，會(huì)發(fā)生反應(yīng)：Zn+2MnO2=ZnMn2O4

C.放電時(shí)，正極反應(yīng)有MnO2+H2O+e-=MnOOH+OJT

D.放電時(shí)，Zn電極質(zhì)量減少0.65g,MnCh電極生成了0.020molMnOOH

15.（2024?河北卷）我國(guó)科技工作者設(shè)計(jì)了如圖所示的可充電Mg-CO2電池，以Mg（TFSI）2為電解質(zhì)，電

解液中加入1,3-丙二胺（PDA）以捕獲CO2,使放電時(shí)CO2還原產(chǎn)物為MgCzCU。該設(shè)計(jì)克服了MgCCh導(dǎo)電

性差和釋放CO2能力差的障礙，同時(shí)改善了Mg2+的溶劑化環(huán)境，提高了電池充放電循環(huán)性能。下列說(shuō)法

錯(cuò)誤的是（）

多

孔

碳

SI）

g（TF

LM

FSI）

Mg（T納

2

2米

A,

PD

網(wǎng)

PDA

極管

電

Q,

MgC極

>4

gC2C

g=M

2+M

為2cO

反應(yīng)

池總

，電

電時(shí)

A.放

極連接

電源正

電極與

納米管

多孔碳

時(shí)，

充電

B.

移

陰極遷

g?+向

極，M

流向陽(yáng)

g電極

由M

電子

時(shí)，

充電

C.

O

olC

化1m

可轉(zhuǎn)

理論上

電子，

mol

轉(zhuǎn)移1

，每

電時(shí)

D.放

2

部

P（局

TCP

以Zn-

分別