2023版高考化学江苏专版二轮复习检测：第一板块-第一类-攻10道重难选择题-第6题-化学反应与能量变化.doc

第6题化学反应与能量变化

高考题组(一)——江苏卷
1．(2017·江苏高考)通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。下列说法不正确的是(　　)
①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH1＝a kJ·mol－1
②CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH2＝b kJ·mol－1
③CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH3＝c kJ·mol－1
④2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH4＝d kJ·mol－1
A．反应①、②为反应③提供原料气
B．反应③也是CO2资源化利用的方法之一
C．反应CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(l)的ΔH＝ kJ·mol－1
D．反应2CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)的ΔH＝(2b＋2c＋d)kJ·mol－1
解析：选C　反应①的产物为CO和H2，反应②的产物为CO2和H2，反应③的原料为CO2和H2，A项正确；反应③将温室气体CO2转化为燃料CH3OH，B项正确；反应④中生成物H2O为气体，C项中生成物H2O为液体，故C项中反应的焓变不等于 kJ·mol－1，C项错误；依据盖斯定律，由②×2＋③×2＋④，可得所求反应的焓变，D项正确。
2．(2016·江苏高考)通过以下反应均可获取H2。下列有关说法正确的是(　　)
①太阳光催化分解水制氢：2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH1＝571.6 kJ·mol－1
②焦炭与水反应制氢：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH2＝131.3 kJ·mol－1
③甲烷与水反应制氢：CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH3＝206.1 kJ·mol－1
A．反应①中电能转化为化学能
B．反应②为放热反应
C．反应③使用催化剂，ΔH3减小
D．反应CH4(g)===C(s)＋2H2(g)的ΔH＝74.8 kJ·mol－1
解析：选D　反应①是太阳能转化为化学能，A不正确；反应②中ΔH2＞0，是吸热反应，B不正确；反应③使用催化剂不能改变反应的焓变，ΔH3不变，C不正确；D项中，由盖斯定律，反应③－②可得CH4(g)===C(s)＋2H2(g)　ΔH＝74.8 kJ·mol－1，正确。
3．(2015·江苏高考)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如下。下列有关该电池的说法正确的是(　　)

A．反应CH4＋H2O3H2＋CO，每消耗1 mol CH4转移12 mol电子
B．电极A上H2参与的电极反应为H2＋2OH－－2e－===2H2O
C．电池工作时，CO向电极B移动
D．电极B上发生的电极反应为O2＋2CO2＋4e－===2CO
解析：选D　A选项，甲烷中的C为－4价，一氧化碳中的C为＋2价，每个碳原子失去6个电子，因此每消耗1 mol甲烷失去6 mol电子，错误；B选项，熔融盐中没有氢氧根离子，因此氢氧根离子不能参与电极反应，电极反应式应为H2＋CO＋2CO－4e－===3CO2＋H2O，错误；C选项，碳酸根离子应向负极移动，即向电极A移动，错误；D选项，电极B上氧气和二氧化碳得电子生成碳酸根离子，正确。
4．(2014·江苏高考)已知：C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1
CO2(g)＋C(s)===2CO(g)　ΔH2
2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH3
4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)　ΔH4
3CO(g)＋Fe2O3(s)===3CO2(g)＋2Fe(s)　ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断正确的是(　　)
A．ΔH1＞0，ΔH3＜0　　　　 B．ΔH2＞0，ΔH4＞0
C．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3 D．ΔH3＝ΔH4＋ΔH5
解析：选C　C与O2生成CO2的反应是放热反应，ΔH1<0，CO2与C生成CO的反应是吸热反应，ΔH2>0，CO与O2生成CO2的反应是放热反应，ΔH3<0，铁与氧气的反应是放热反应，ΔH4<0，A、B项错误；前两个方程式相减得：2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH3＝ΔH1－ΔH2，即ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，C项正确；由4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)　ΔH4和6CO(g)＋2Fe2O3(s)===6CO2(g)＋4Fe(s)　2ΔH5相加，得2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH3＝(ΔH4＋2ΔH5)/3，D项错误。
5．(2013·江苏高考)Mg­H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示意图如图。该电池工作时，下列说法正确的是(　　)

A．Mg电极是该电池的正极
B．H2O2在石墨电极上发生氧化反应
C．石墨电极附近溶液的pH增大
D．溶液中Cl－向正极移动
解析：选C　根据题意可知电池的总反应为Mg＋H2O2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O。Mg电极是该电池的负极，A错误。H2O2在正极发生还原反应，B错误。石墨电极的电极反应式为H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O，由于水电离出的H＋不断被消耗，所以该电极附近溶液的pH增大，C正确。在原电池中，阴离子向负极移动，D错误。
高考题组(二)——全国卷
6．(2018·北京高考)我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程示意图如下。下列说法不正确的是(　　)

A．生成CH3COOH总反应的原子利用率为100%
B．CH4→CH3COOH过程中，有C—H键发生断裂
C．①→②放出能量并形成了C—C键
D．该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率
解析：选D　CH4＋CO2――→CH3COOH，反应的原子利用率为100%，A项正确；由题图可知，CH4→CH3COOH过程中，有C—H键断裂，B项正确；反应物总能量高于生成物总能量，反应放出能量，①→②形成了C—C键，C项正确；催化剂不能使平衡发生移动，故不能提高反应物的平衡转化率，D项错误。
7．(2018·全国卷Ⅰ)最近我国科学家设计了一种CO2＋H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如下所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：
①EDTA­Fe2＋－e－===EDTA­Fe3＋
②2EDTA­Fe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTA­Fe2＋

该装置工作时，下列叙述错误的是(　　)
A．阴极的电极反应：CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O
B．协同转化总反应：CO2＋H2S===CO＋H2O＋S
C．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低
D．若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA­Fe3＋/EDTA­Fe2＋，溶液需为酸性
解析：选C　由题中信息可知，石墨烯电极发生氧化反应，为电解池的阳极，则ZnO@石墨烯电极为阴极。由题图可知，电解时阴极反应式为CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O，A项正确；将阴、阳两极反应式合并可得总反应式为CO2＋H2S===CO＋H2O＋S，B项正确；阳极接电源正极，电势高，阴极接电源负极，电势低，故石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的高，C项错误；Fe3＋、Fe2＋只能存在于酸性溶液中，D项正确。
8．(2018·全国卷Ⅱ)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na­CO2二次电池。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(　　)

A．放电时，ClO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－===2CO＋C
D．充电时，正极反应为Na＋＋e－===Na
解析：选D　根据电池的总反应知，放电时负极反应：4Na－4e－===4Na＋；正极反应：3CO2＋4e－===2CO＋C。充电时，阴(负)极：4Na＋＋4e－===4Na；阳(正)极：2CO＋C－4e－===3CO2↑。放电时，ClO向负极移动。根据充电和放电时的电极反应式知，充电时释放CO2，放电时吸收CO2。
9．(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(　　)
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
解析：选C　依题意，钢管桩为阴极，电子流向阴极，阴极被保护，钢管桩表面腐蚀电流是指铁失去电子形成的电流，接近于0，铁不容易失去电子，A项正确；阳极上发生氧化反应，失去电子，电子经外电路流向阴极，B项正确；高硅铸铁作阳极，阳极上发生氧化反应，阳极上主要是海水中的水被氧化生成氧气，惰性辅助阳极不被损耗，C项错误；根据海水对钢管桩的腐蚀情况，增大或减小电流强度，D项正确。
10.(2016·全国卷Ⅰ)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和SO可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是(　　)
A．通电后中间隔室的SO离子向正极迁移，正极区溶液pH增大
B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品
C．负极反应为2H2O－4e－===O2＋4H＋，负极区溶液pH降低
D．当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.5 mol的O2生成
解析：选B　A项正极区发生的反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，由于生成H＋，正极区溶液中阳离子增多，故中间隔室的SO向正极迁移，正极区溶液的pH减小。B项负极区发生的反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阴离子增多，中间隔室的Na＋向负极迁移，故负极区产生NaOH，正极区产生H2SO4。C项由B项分析可知，负极区产生OH－，负极区溶液的pH升高。D项正极区发生的反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，当电路中通过1 mol电子的电量时，生成0.25 mol O2。

高考题型为选择题，每年必考。一是以一个或一系列化学反应为背景材料的化学反应与能量变化；二是以工业生产、环境保护、新科技、新能源知识等为背景材料的电化学。此题型的命题角度有：
①考查热化学方程式的书写与正误判断以及反应热大小的比较。
②利用盖斯定律、键能数据等考查反应热的比较和计算。
③考查原电池的工作原理及其电极反应式的书写、离子移动方向的判定、电子与电流的流向的判定等。
④考查电解产物的判断及电池反应方程式的书写、离子移动方向的判定、电子与电流的流向的判定等。　

命题点一 化学能与热能
[重难主攻]
1．理解反应热的“两角度”

(1)从微观的角度说：
是旧化学键断裂吸收的热量与新化学键形成放出的热量的差值，如图所示：
a—旧化学键断裂吸收的热量；
b—新化学键形成放出的热量；
c—反应热。
(2)从宏观的角度说：
是反应物的能量与生成物的能量差值，在上图中：
a—活化能；
b—活化分子结合成生成物所释放的能量；
c—反应热。
2．书写热化学方程式的四注意
(1)注意ΔH的符号和单位
若为放热反应，ΔH为“－”；若为吸热反应，ΔH为“＋”。ΔH的单位为kJ·mol－1。
(2)注意热化学方程式中的化学计量数
热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量，并不表示物质的分子数或原子数，因此化学计量数可以是整数，也可以是分数。
(3)注意物质的聚集状态
反应物和生成物的聚集状态不同，反应热ΔH不同。因此，必须注明物质的聚集状态才能完整地体现出热化学方程式的意义。气体用“g”，液体用“l”，固体用“s”，溶液用“aq”。热化学方程式中不标“↑”和“↓”。
(4)注意ΔH的数值与符号
热化学方程式中的ΔH的值应是表示反应已完成的热量变化。由于ΔH与反应完成的物质的量有关，所以热化学方程式中化学式前面的化学计量数必须与ΔH相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。逆反应的反应热与正反应的反应热数值相等，但符号相反。
3．求反应热的四种方法

(1)从宏观角度分析计算
ΔH＝H1(生成物的总能量)－H2(反应物的总能量)
(2)从微观角度分析计算
ΔH＝E1(反应物的键能总和)－E2(生成物的键能总和)
(3)从活化能角度分析计算
ΔH＝E1(正反应的活化能)－E2(逆反应的活化能)
(4)根据盖斯定律计算
①计算步骤

②计算方法

[注意]　运用盖斯定律计算多步反应的ΔH时，要注意反应分子式前面的计量数与ΔH的对应关系，运用数学加减法和移项原理进行加减，在总反应式中没有的物质要用消元法除去，出现的物质要按照总反应式中的分子数保留即可。
[题点全练]
题点一　化学反应中的能量变化
1．(2018·镇江一模)甲烷液化可获得工业原料甲醇，反应原理是：
①CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)
ΔH1＝＋206.4 kJ·mol－1
②CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)
ΔH2＝－41.0 kJ·mol－1
③CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)
ΔH3＝－49.0 kJ·mol－1
下列说法正确的是(　　)
A．反应①中的能量变化如图所示
B．反应②使用催化剂，能降低该反应的活化能和ΔH2
C．合成过程中应向原料气中添加H2
D．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) ΔH＝－90.0 kJ·mol－1
解析：选D　反应①是吸热反应，图中能量变化表示放热反应，A错误；反应②使用催化剂，能降低该反应的活化能，但ΔH2不变，B错误；根据盖斯定律，①、②、③三式相加，得到CH4(g)＋H2O(g)===CH3OH(g)＋H2(g)，合成过程中向原料气中添加H2，不利于得到甲醇，C错误；②、③两式相加得到反应CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)，其ΔH＝ΔH2＋ΔH3＝－90.0 kJ·mol－1，D正确。
2.(2018·南通全真模拟)如图为1 mol SO2Cl2(g)和1 mol SCl2(g)反应生成SOCl2(g)过程中的能量变化示意图，已知E1＝x kJ·mol－1、E2＝y kJ·mol－1，下列有关说法中正确的是(　　)
A．若在反应体系中加入催化剂，E1不变
B．若在反应体系中加入催化剂，ΔH减小
C．反应的活化能等于y kJ·mol－1
D．1 mol SO2Cl2(g)和1 mol SCl2(g)反应生成SOCl2(g)的ΔH＝(x－y)kJ·mol－1
解析：选D　催化剂能降低反应的活化能，所以E1变小，但催化剂不会改变化学反应的反应热，所以ΔH不变，反应热等于反应物的键能总和与生成物的键能总和之差，即ΔH＝E1－E2。A项，若在反应体系中加入催化剂，E1变小，错误；B项，催化剂不会改变化学反应的反应热，所以ΔH不变，错误；C项，由题图可知，反应的活化能等于E1＝x kJ·
mol－1，错误；D项，1 mol SO2Cl2(g)和1 mol SCl2(g)反应生成SOCl2(g)的ΔH＝E1－E2＝(x－y)kJ·mol－1，正确。
3．(2018·无锡一模)由合成气制备二甲醚的主要原理如下：
①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH1＝－90.7 kJ·mol－1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH2＝－23.5 kJ·mol－1
③CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH3＝－41.2 kJ·mol－1
下列有关说法正确的是(　　)
A．升高温度能加快反应②的化学反应速率，提高CH3OCH3产率
B．反应③使用催化剂，ΔH3减小
C．反应3H2(g)＋3CO(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)的ΔH＝－246.1 kJ·mol－1
D．反应③对反应②无影响
解析：选C　由ΔH2<0可知，正反应放热，升高温度平衡逆向移动，CH3OCH3产率减小，A错误；催化剂只影响反应速率，不改变反应热，B错误；反应3H2(g)＋3CO(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)可以由①×2＋②＋③得到，ΔH＝(－90.7×2－23.5－41.2)kJ·mol－1＝－246.1 kJ·mol－1，C正确；反应③的进行使反应①的产物CH3OH减少，进而影响反应②，D错误。
题点二　反应热的计算与大小比较
4．(2018·南京三模)CO、H2、C2H5OH三种燃料燃烧的热化学方程式如下：
①CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝a kJ·mol－1
②H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH2＝b kJ·mol－1
③C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g)
ΔH3＝c kJ·mol－1
下列说法正确的是(　　)
A．ΔH1>0
B．2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝－2b kJ·mol－1
C．CO2与H2合成C2H5OH反应的原子利用率为100%
D．2CO(g)＋4H2(g)===H2O(g)＋C2H5OH(l)
ΔH＝(2a＋4b－c)kJ·mol－1
解析：选D　CO燃烧是放热反应，则ΔH1<0，A错误；2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)反应中水为液态，而反应②中水为气态，ΔH2≠－2b kJ·mol－1，B错误；CO2与H2合成C2H5OH同时还有H2O生成，反应的原子利用率不是100%，C错误；根据盖斯定律，反应(①×2＋②×4－③)得反应2CO(g)＋4H2(g)===H2O(g)＋C2H5OH(l)，则其ΔH＝(2a＋4b－c)kJ·mol－1，D正确。

5．(2018·苏州一模)用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出印刷电路板中的铜，其热化学方程式为
Cu(s)＋H2O2(l)＋2H＋(aq)===Cu2＋(aq)＋2H2O(l)ΔH
已知①Cu(s)＋2H＋(aq)===Cu2＋(aq)＋H2(g)ΔH1＝＋64 kJ·mol－1
②2H2O2(l)===2H2O(l)＋O2(g)ΔH2＝－196 kJ·mol－1
③H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH3＝－286 kJ·mol－1
下列说法不正确的是(　　)
A．反应①可通过铜作电极电解稀H2SO4的方法实现
B．反应②在任何条件下都能自发进行
C．若H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH4，则ΔH4<ΔH3
D．ΔH＝－320 kJ·mol－1
解析：选C　铜与稀H2SO4不能自发进行，反应①可通过铜作电极电解稀H2SO4的方法实现，A正确；反应②反应后气体分子数增加，ΔS>0，又ΔH＜0，则ΔH－TΔS<0，故在任何条件下都能自发进行，B正确；由于H2O(g)比H2O(l)能量高，则生成相同量的H2O(g)放出的能量比生成相同量的H2O(l)放出的能量少，则ΔH4>ΔH3，C错误；根据盖斯定律，将反应得到Cu(s)＋H2O2(l)＋2H＋(aq)===Cu2＋(aq)＋2H2O(l)，则ΔH＝kJ·mol－1＝－320 kJ·mol－1，D正确。
6．(2018·苏北四市联考)已知：
①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH1
②3H2(g)＋Fe2O3(s)===2Fe(s)＋3H2O(g)　ΔH2
③2Fe(s)＋O2(g)===Fe2O3(s)　ΔH3
④2Al(s)＋O2(g)===Al2O3(s)　ΔH4
⑤2Al(s)＋Fe2O3(s)===Al2O3(s)＋2Fe(s)　ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断正确的是(　　)
A．ΔH1<0，ΔH3>0 B．ΔH5<0，ΔH4<ΔH3
C．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3 D．ΔH3＝ΔH4＋ΔH5
解析：选B　根据已学知识，①式是燃烧反应，属于典型的放热反应，ΔH1<0；②式是需要持续加热的反应，属于典型的吸热反应，ΔH2>0；×①式－②式可得③式：2Fe(s)＋O2(g)===Fe2O3(s)　ΔH3＝ΔH1－ΔH2，由于ΔH1<0，ΔH2>0，所以ΔH3<0，A错误。ΔH1＝(ΔH2＋ΔH3)，C错误。⑤式是铝热反应，属于典型的放热反应，则ΔH5<0，③式＋⑤式可得④式：2Al(s)＋O2(g)===Al2O3(s)　ΔH4＝ΔH3＋ΔH5，由于ΔH3<0，ΔH5<0，则ΔH4<0，所以ΔH4<ΔH3(负值的绝对值大的反而小)，B正确。ΔH3＝ΔH4－ΔH5，D错误。
[题后悟道]
比较反应热大小的“4方法”
(1)利用盖斯定律比较
如比较ΔH1与ΔH2的大小的方法。因ΔH1<0，ΔH2<0，ΔH3<0(均为放热反应)，依据盖斯定律得ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，即|ΔH1|>|ΔH2|，所以ΔH1<ΔH2。
(2)同一反应的生成物状态不同时进行比较
如A(g)＋B(g)===C(g)　ΔH1，
A(g)＋B(g)===C(l)　ΔH2, 则ΔH1>ΔH2。
(3)同一反应物状态不同时进行比较
如A(s)＋B(g)===C(g)　ΔH1，
A(g)＋B(g)===C(g)　ΔH2，则ΔH1>ΔH2。
(4)两个有联系的反应进行比较
如C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1①
C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH2　②
利用反应①(包括ΔH1)乘以某计量数减去反应②(包括ΔH2)乘以某计量数，即得出ΔH3＝ΔH1×某计量数－ΔH2×某计量数，根据ΔH3大于0或小于0进行比较。

命题点二 化学能与电能
[重难主攻]
1．原电池、电解池的工作原理
(1)原电池工作原理示意图

①无论是装置Ⅰ还是装置Ⅱ，电子均不能通过电解质溶液。
②在装置Ⅰ中，由于不可避免会直接发生Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋而使化学能转化为热能，所以装置Ⅱ的能量转化率高。
(2)电解池工作原理示意图

①与电源正极相连的为阳极；与电源负极相连的为阴极。
②电解液中阳离子移向阴极；阴离子移向阳极。
2．电极的判定方法
(1)原电池中正极和负极的五种判定方法

(2)电解池中阴极和阳极的五种判定方法

3．电极反应式的书写
(1)原电池电极反应式、总反应式书写的步骤

(2)电解池中电极反应式的书写步骤

4．电解池的电极反应及其放电顺序

(1)阳离子在阴极上的放电顺序：Ag＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Pb2＋＞Fe2＋＞
Zn2＋＞H＋(水)。
(2)阴离子在阳极上的放电顺序：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－。
5．金属的电化学防护方法
(1)牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理：正极为被保护的金属；负极为比被保护的金属活泼的金属。
(2)外加电流的阴极保护法——电解原理：阴极为被保护的金属，阳极为惰性电极。
6．有关电化学装置题的思维流程

[题点全练]
题点一　原电池的工作原理及其应用
1．(2018·镇江一模)锂-铜空气燃料电池是低成本高效电池。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＋2Li＋＋2OH－。

下列说法不正确的是(　　)
A．放电时，Li＋透过固体电解质向Cu极移动
B．通空气时，铜被腐蚀，产生Cu2O
C．放电时，正极的电极反应式为
Cu2O＋2H＋===2Cu＋H2O
D．整个反应过程中，氧化剂为O2
解析：选C　分析放电过程可知，Li为负极，Cu2O为正极，放电时，正极的电极反应式为Cu2O＋H2O＋2e－===2Cu＋2OH－，C错误。
2．(2018·扬州一模)Mg-空气电池的工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　)

A．电池工作时电极b上会生成少量气体，该气体可能是H2
B．电池工作时，电子由电极a经外电路流向电极b
C．若采用阴离子交换膜，能防止负极区形成Mg(OH)2沉淀
D．电池工作时的主要反应为
2Mg＋O2＋2H2O===2Mg(OH)2
解析：选C　由题图可知，Mg空气电池电极b通入了空气，得到电子，则电极a为负极，b为正极。电池工作时电极b上会生成少量气体，可能是溶液中的H＋得到电子产生的H2，A正确；电池工作时电子由负极(电极a)经外电路流向正极(电极b)，B正确；若采用阴离子交换膜，则负极区形成Mg(OH)2沉淀，所以应采用阳离子交换膜，才能阻止负极区形成Mg(OH)2，C错误；电池工作时的主要反应为2Mg＋O2＋2H2O===2Mg(OH)2，D正确。
3．(2018·南通、泰州一模)锌-空气电池(原理如图)适宜用作城市电动车的动力电源。该电池放电时Zn转化为ZnO。该电池工作时下列说法正确的是(　　)

A．氧气在石墨电极上发生氧化反应
B．该电池的负极反应为Zn＋H2O－2e－===ZnO＋2H＋
C．该电池放电时OH－向石墨电极移动
D．该电池充电时应将Zn电极与电源负极相连
解析：选D　氧气在石墨电极上发生还原反应，A错误；因为电解质溶液显碱性，故电极反应不可能有H＋产生，B错误；电池放电时，溶液中的阴离子向负极(Zn极)移动，C错误；由于Zn极是原电池的负极，充电时作为电解池的阴极，与电源的负极相连，D正确。
题点二　电解池的工作原理及其应用
4．(2018·南京、盐城一模)一种生物电化学方法脱除水体中NH的原理如下图所示：

下列说法正确的是(　　)
A．装置工作时，化学能转变为电能
B．装置工作时，a极周围溶液pH降低
C．装置内工作温度越高，NH脱除率一定越大
D．电极b上发生的反应之一是
2NO－2e－===N2↑＋3O2↑
解析：选B　该装置是把电能转化为化学能，A错误；a极为阳极，电极反应为NH＋2H2O－6e－===NO＋8H＋，所以a极周围溶液的pH降低，B正确；该装置是在细菌生物作用下进行的，所以温度过高，导致细菌死亡，NH脱除率会减小，C错误；b极上反应式为2NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，D错误。
5.(2018·无锡一模)H2S有剧毒，石油化工中常用以下方法处理石油炼制过程中产生的H2S废气。先将含H2S的废气(其他成分不参与反应)通入FeCl3溶液中，过滤后将滤液加入到以铁和石墨棒为电极的电解槽中电解(如图所示)，电解后的溶液可以循环利用。下列有关说法不正确的是(　　)
A．过滤所得到沉淀的成分为S和FeS
B．与外接电源a极相连的电极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋
C．与外接电源b极相连的是铁电极
D．若有0.20 mol的电子转移，得到氢气2.24 L(标准状况)
解析：选A　H2S通入FeCl3溶液中，发生反应H2S＋2FeCl3===2FeCl2＋S↓＋2HCl，以铁和石墨棒为电极的电解槽中电解过滤后的滤液，由题图可知右侧为溶液中的H＋得到电子产生H2，则右侧为阴极，b极为负极，a极为正极。过滤所得到沉淀的成分为S，没有FeS，A错误；与外接电源a极相连的是阳极，由于电解后的溶液可以循环利用，则电极反应为
Fe2＋－e－===Fe3＋，不能是铁电极，B正确；与外接电源b极相连的是铁电极，C正确；若有0.20 mol的电子转移，生成0.1 mol H2，即得到氢气2.24 L(标准状况)，D正确。
6．某模拟“人工树叶”电化学实验装置如图所示，该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是(　　)

A．该装置将化学能转化为光能和电能
B．该装置工作时，H＋从b极区向a极区迁移
C．每生成1 mol O2，有44 g CO2被还原
D．a电极的反应为3CO2＋16H＋－18e－===C3H8O＋4H2O
解析：选B　A项，该装置是电解池装置，是将电能转化为化学能，所以该装置将光能和电能转化为化学能，错误；B项，a与电源负极相连，所以a是阴极，而电解池中H＋向阴极移动，所以H＋从阳极b极区向阴极a极区迁移，正确；C项，电池总的方程式为6CO2＋8H2O2C3H8O＋9O2，即生成9 mol的氧气，阴极有6 mol的二氧化碳被还原，也就是生成1 mol的氧气，阴极有 mol的二氧化碳被还原，所以被还原的二氧化碳为29.3 g，错误；D项，a电极发生还原反应，电极反应为3CO2＋18H＋＋18e－===C3H8O＋5H2O，错误。
题点三　可充电电池
7.(2018·南通二模)铝石墨双离子电池是一种全新低成本、高效电池。原理为AlLi＋Cx(PF6)Al＋xC＋Li＋＋PF。电池结构如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．放电时外电路中电子向铝锂电极移动
B．放电时正极反应为Cx(PF6)＋e－===xC＋PF
C．充电时，应将铝石墨电极与电源负极相连
D．充电时，若电路中转移1 mol电子，阴极质量增加9 g
解析：选B　根据电池反应：AlLi＋Cx(PF6)Al＋xC＋Li＋＋PF，可知铝锂电极作负极，铝石墨电极为正极，放电时外电路中电子由铝锂电极向铝石墨电极移动，A错误；放电时正极反应为Cx(PF6)＋e－===xC＋PF，B正确；充电时，铝石墨电极要失去电子，为阳极，应将铝石墨电极与电源正极相连，C错误；充电时，若电路中转移1 mol电子，阴极电极反应为Al＋Li＋＋e－===AlLi，阴极质量增加7 g，D错误。
8．(2018·百校大联考)如图所示为镍锌可充电电池放电时电极发生物质转化的示意图，电池使用KOH和K2Zn(OH)4为电解质溶液，下列关于该电池说法正确的是(　　)

A．放电时溶液中的K＋移向负极
B．充电时阴极附近的pH会升高
C．放电时正极反应为H＋＋NiOOH＋e－===Ni(OH)2
D．负极质量每减少6.5 g，溶液质量增加6.3 g
解析：选BD　根据镍锌可充电电池放电时电极发生物质转化的示意图中电子的移动方向可知，锌为负极，失去电子生成K2Zn(OH)4，NiOOH为正极，得到电子生成Ni(OH)2。原电池中阳离子向正极移动，A错误；充电时阴极发生的电极反应是放电时负极的逆反应，反应后电极附近的pH会升高，B正确；放电时NiOOH为正极，得到电子生成Ni(OH)2，电解质溶液显碱性，正极反应为NiOOH＋e－＋H2O===Ni(OH)2＋OH－，C错误；负极质量每减少6.5 g，即0.1 mol锌，转移0.2 mol电子，正极上0.2 mol NiOOH转化为0.2 mol Ni(OH)2，质量增加0.2 g，溶液质量增加6.5 g－0.2 g＝6.3 g，D正确。
9．最近我国科学家发明 “可充电钠-二氧化碳电池”(如下图)，放电时电池总反应为4Na＋3CO2===2Na2CO3＋C。下列说法错误的是(　　)

A．充电时，钠箔与外接电源的负极相连
B．电池工作温度可能在200 ℃以上
C．放电时，Na＋向正极移动
D．放电时，正极的电极反应为4Na＋＋3CO2＋4e－===2Na2CO3＋C
解析：选B　由放电时的化学方程式可知，钠箔作负极，故充电时作阴极，与电源的负极相连，A正确；四甘醇、二甲醚都易挥发，钠的熔点低，故电池工作的温度不能太高，B错误；放电时阳离子向正极移动，C正确；放电时正极上CO2得电子生成C，D正确。
[题后悟道]
有关可充电电池的解题思路

题点四　金属的腐蚀与防护
10．用如图装置研究电化学原理，下列分析中错误的是(　　)
选项
连接
电极材料
分析
a
b
A
K1K2
石墨
铁
模拟铁的吸氧腐蚀
B
K1K2
锌
铁
模拟钢铁防护中牺牲阳极的阴极保护法
C
K1K3
石墨
铁
模拟电解饱和食盐水
D
K1K3
铁
石墨
模拟钢铁防护中外加电流的阴极保护法

解析：选D　A项，在中性条件下，铁作负极失电子，石墨作正极，正极上氧气得电子生成氢氧根离子，则铁发生吸氧腐蚀，正确；B项，Zn、Fe形成原电池，Zn作负极被腐蚀，Fe作正极被保护，属于牺牲阳极的阴极保护法，正确；C项，Fe作阴极，阴极上氢离子得电子，石墨作阳极，阳极上氯离子失电子，电解氯化钠溶液生成氢气、氯气和氢氧化钠，正确；D项，Fe与正极相连，Fe作阳极，Fe失电子被腐蚀，Fe不能被保护，错误。
11．下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是(　　)
A．钢管与电源正极连接，钢管可被保护
B．铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀
C．钢管与铜管露天堆放在一起时，钢管不易被腐蚀
D．钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应式为Fe－3e－===Fe3＋
解析：选B　钢管与电源正极相连，则钢管作阳极，发生氧化反应而被腐蚀，A项错误；铁遇冷浓硝酸表面钝化，在表面生成一层致密的氧化膜保护内部不被腐蚀，B项正确；钢管与铜管露天堆放在一起，形成原电池时钢管作负极，发生氧化反应而被腐蚀，C项错误；钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，D项错误。

12.验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。
①
②
③

在Fe表面生成蓝色沉淀
试管内无明显变化
试管内生成蓝色沉淀

下列说法不正确的是(　　)
A．对比②③，可以判定Zn保护了Fe
B．对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化
C．验证Zn保护Fe时不能用①的方法
D．将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼
解析：选D　实验②中加入K3[Fe(CN)6]，溶液无变化，说明溶液中没有Fe2＋；实验③中加入K3[Fe(CN)6]生成蓝色沉淀，说明溶液中有Fe2＋，A项正确；对比①②可知，①中K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化成Fe2＋，Fe2＋再与K3[Fe(CN)6]反应生成蓝色沉淀，B项正确；由以上分析可知，验证Zn保护Fe时，可以用②③做对比实验，不能用①的方法，C项正确；K3[Fe(CN)6]可将单质铁氧化为Fe2＋，Fe2＋与K3[Fe(CN)6]生成蓝色沉淀，附着在Fe表面，无法判断铁比铜活泼，D项错误。

[课堂练——练熟方法]
1．(2018·苏州期初调研)现代火法炼锌过程中发生了以下三个主要反应。
①2ZnS(s)＋3O2(g)===2ZnO(s)＋2SO2(g)ΔH1＝a kJ·mol－1
②2C(s)＋O2(g)===2CO(g)ΔH2＝b kJ·mol－1
③ZnO(s)＋CO(g)===Zn(g)＋CO2(g)ΔH3＝c kJ·mol－1
下列说法正确的是(　　)
A．以上三个反应中，只有①是放热反应
B．反应②的作用是仅为反应③提供还原剂
C．反应ZnS(s)＋C(s)＋2O2(g)===Zn(g)＋SO2(g)＋CO2(g)的ΔH＝ kJ·mol－1
D．用这种方法得到的是纯净的锌单质
解析：选C　碳不完全燃烧也是放热反应，A错误；反应②的作用既可以为反应③提供还原剂，同时反应放热，也提供能量，B错误；根据盖斯定律可知反应即得到反应ZnS(s)＋C(s)＋2O2(g)===Zn(g)＋SO2(g)＋CO2(g)的ΔH＝ kJ·mol－1，C正确；用这种方法得到的是含有杂质(碳或ZnS等)的粗锌，D错误。
2．(2018·南通二模)在好氧菌和厌氧菌作用下，废液中NH能转