鲁科版高中化学选择性必修第一册第1章化学反应与能量转化章末总结学案

第1章 化学反应与能量转化

体系构建

模型构建

一、盖斯定律的应用

例1  氯原子对 分解有催化作用：

①

②

大气臭氧层的分解反应是 ,该反应的能量变化如图：

下列叙述中,正确的是(     )

A.反应 的

B. 是吸热反应

C.

D.

答案：

解析：A项, 反应产物总能量-反应物总能量 项,由 知反应物总能量大于反应产物总能量,故 为放热反应;C项,根据盖斯定律, 得 项, 。

模型构建

盖斯定律应用于反应热计算的流程如下：

迁移应用1  已知下列反应的热化学方程式为：

①

②

③

则反应 的反应热(焓变)为(     )

A. B.

C. D.

答案：

解析：根据盖斯定律,将 即得到待求的热化学方程式,故 。

迁移应用2  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 所需能量较少的是  。

答案：  ;    ; 系统

解析：根据盖斯定律,把系统 和系统 的三个热化学方程式分别相加,可以得到制氢的热化学方程式,分别为 ,因此制得等量 所需能量较少的是系统 。

二、新型电池的解题思路

例2  交通运输部在南海华阳礁举行华阳灯塔和赤灯塔竣工发光仪式,宣布两座大型多功能灯塔正式发光并投入使用。灯塔可用镁—海水电池提供能源,其装置如图所示。下列有关海水电池的说法正确的是(     )

A. 可为铁、铜、石墨等电极

B.每转移 电子, 由交换膜左侧向右侧迁移

C.正极的电极反应式为

D.该电池能将化学能全部转化成电能

答案：

解析：该海水电池的负极材料是金属镁, 的金属活动性比金属镁弱,但金属铁会与 发生反应,不能作正极材料,故A错误;原电池中阳离子会移向正极,即每转移 电子, 由交换膜右侧向左侧迁移,故B错误;原电池的正极上发生得电子的还原反应: ,故C正确;该电池能将化学能部分转化成电能,部分转化为热能,故D错误。

模型构建

1.新型电池的解题思路

2.新型电池的电极反应式书写步骤

迁移应用3 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 可以高效沉积 的特点,设计了采用强碱性电解质的 二次电池,结构如下图所示。电池反应为

下列说法错误的是(     )

A.三维多孔海绵状 具有较高的表面积,所沉积的 分散度高

B.充电时阳极反应为

C.放电时负极反应为

D.放电过程中 通过隔膜从负极区移向正极区

答案：

解析：A项,三维多孔海绵状 为多孔结构,具有较高的表面积,所沉积的 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,阳极反应为 ,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,由电池总反应可知负极反应为 ,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。

迁移应用4  中科院课题组将二氧化锰和生物质置于一个由滤纸制成的折纸通道内形成电池(如图所示),该电池可将可乐 中的葡萄糖作为燃料获得能量。下列说法正确的是(     )

A. 极为正极

B.随着反应不断进行,负极区的 不断增大

C. 极的电极反应式为

D.每消耗 葡萄糖,电路中转移 电子

答案：

解析：A项,a极上葡萄糖失电子生成葡萄糖内酯,a极为负极,错误;B项,负极的电极反应式为 ,负极区生成 不断减小,错误;C项,b极为正极,正极上 得电子生成 ,电极反应式为 ,错误;D项,由负极电极反应式可知,每消耗 葡萄糖,电路中转移 电子,正确。

高考体验

1.(2020天津,10,3分)理论研究表明,在 和 下, 异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法错误的是(     )

A. 比 稳定

B.该异构化反应的

C.正反应的活化能大于逆反应的活化能

D.使用催化剂,可以改变反应的反应热

答案：

解析：根据题图, 的能量比 的能量低,因此 比 稳定,A项正确;该异构化反应是吸热反应,反应的 项正确;由题图可知,正反应的活化能为 ,逆反应的活化能为 项正确;催化剂不能改变反应热,D项错误。

2.(2020课标Ⅰ,12,6分)科学家近年发明了一种新型 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 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

B.放电时, 转化为 ,转移的电子数为

C.充电时,电池总反应为

D.充电时,正极溶液中 浓度升高

答案： 

解析：A项,放电时 极为负极,负极反应式为 正确;B项,放电时,正极反应为 每转化 转移 电子,正确;C项,充电时,阳极反应式为 ,阴极反应式为 ,将两极电极反应式相加得总反应,正确;D项,充电时,正极溶液中 浓度降低,错误。

3.(2020山东,10,2分)微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置,利用微生物处理有机废水获得电能,同时可实现海水淡化。现以 溶液模拟海水,采用惰性电极,用下图装置处理有机废水(以含 的溶液为例)。下列说法错误的是(     )

A.负极反应为

B.隔膜1为阳离子交换膜,隔膜2为阴离子交换膜

C.当电路中转移 电子时,模拟海水理论上除盐

D.电池工作一段时间后,正、负极产生气体的物质的量之比为2:1

答案：

解析：A项,结合题给微生物脱盐电池装置可知, 极的电极反应式为 故a极为负极,b极为正极,正确。B项,a极区有 产生,阳离子增多,为保证溶液呈电中性, 需定向迁移到 极区,隔膜1为阴离子交换膜;同理, 极的电极反应式为 ,需 定向迁移到b极区,隔膜2为阳离子交换膜,错误。C项,当电路中转移 电子时,有 和 发生定向迁移,故理论上除盐 , 正确。D项,结合电极反应式,得 ,故电池工作一段时间后,正、负极产生的气体的物质的量之比为2:1,正确。

4.(2020山东,13,4分)采用惰性电极,以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如下图所示。忽略温度变化的影响,下列说法错误的是(     )

A.阳极反应为

B.电解一段时间后,阳极室的 未变

C.电解过程中, 由 极区向 极区迁移

D.电解一段时间后, 极生成的 与 极反应的 等量

答案：

解析：根据题给电解装置图可知,电解池右侧 参加反应生成 极为阳极, 极为阴极。电解时,阳极的电极反应式为 ,阴极的电极反应式为 正确;根据电极反应式及得失电子守恒可知,阳极生成的 通过质子交换膜进入阴极区最终转化为 阳极区 的物质的量浓度不发生变化, 不变,B、C正确;设电解时转移电子为 ,则阳极生成 ,阴极消耗 错误。

5.(2020天津,11,3分)熔融钠-硫电池性能优良,是具有应用前景的储能电池。下图中的电池反应为 5~3难溶于熔融硫)。下列说法错误的是(     )

A. 的电子式为

B.放电时正极反应为

C. 和 分别为电池的负极和正极

D.该电池是以 为隔膜的二次电池

答案：

解析： 为离子化合物,构成离子为 电子式为A项正确;根据电池总反应方程式可知, 个 原子得到2个电子,故放电时正极反应为 难溶于熔融硫,故不拆开写),B项正确;由电池的总反应方程式可知, 为电池的负极, 为电池的正极,C项错误;根据电池总反应及示意图可知,该电池是以 为隔膜的二次电池,D项正确。

6.(2020课标Ⅰ,27节选)为验证不同化合价铁的氧化还原能力,利用下列电池装置进行实验。

回答下列问题：

（3）电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。可知,盐桥中的阳离子进入  电极溶液中。

（4）电池反应一段时间后,测得铁电极溶液中 增加了 。石墨电极上未见 析出。可知,石墨电极溶液中 。

（5）根据（3）、（4）实验结果,可知石墨电极的电极反应式为  ,铁电极的电极反应式为  。因此,验证了 氧化性小于  、还原性小于  。

（6）实验前需要对铁电极表面活化。在 溶液中加入几滴 溶液,将铁电极浸泡一段时间,铁电极表面被刻蚀活化。检验活化反应完成的方法是  。

答案：（3）石墨

（4）

（5）  ;   ;   ;

（6）取少量溶液,滴入 溶液,不出现血红色

解析：（3）电流表显示电子由铁电极流向石墨电极,则铁电极为负极,石墨电极为正极,盐桥中阳离子向正极移动,则盐桥中的阳离子进入石墨电极溶液中。（4）根据(3)的分析,铁电极的电极反应式为 ,石墨电极上未见 析出,石墨电极的电极反应式为 ,电池反应一段时间后,测得铁电极溶液中 增加了 ,根据得失电子守恒,石墨电极溶液中 增加 ,石墨电极溶液中 。（5）氧化性： (氧化产物) (氧化剂),还原性： (还原产物) (还原剂)。（6）在 溶液中加入几滴 溶液,将铁电极浸泡一段时间,铁电极表面被刻蚀活化,发生的反应为 ,要检验活化反应完成,只要检验溶液中不含 即可,因此检验活化反应完成的方法是取活化后溶液少许于试管中,加入 溶液,若溶液不出现血红色,说明活化反应完成。