（江苏专用）2020版高考化学一轮复习 专题8 化学能与电能课件

专题8化学能与电能高考化学(江苏省专用)A组自主命题·江苏卷题组五年高考1.(2019江苏单科,10,2分)将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后,置于如图所示装置中,进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是 ()A.铁被氧化的电极反应式为Fe-3e- Fe3+B.铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能C.活性炭的存在会加速铁的腐蚀D.以水代替NaCl溶液,铁不能发生吸氧腐蚀考点一原电池原理及应用答案C本题涉及的考点为金属的电化学腐蚀,考查了考生接受、吸收、整合化学信息的能力,体现了证据推理与模型认知的学科核心素养。铁作负极,Fe-2e- Fe2+,A不正确;电化学腐蚀过程中化学能不可能全部转化为电能,还有部分转化为热能,B不正确;活性炭的存在构成了原电池,加快了负极铁的腐蚀,C正确;以水代替NaCl溶液,铁仍然能发生吸氧腐蚀,只是吸氧腐蚀的速率会减慢,D不正确。知识总结在中性或极弱的酸性环境中钢铁发生吸氧腐蚀,正极的电极反应式为O2+2H2O+4e- 4OH-;在酸性环境中钢铁发生析氢腐蚀,正极的电极反应式为2H++2e- H2↑。2.(2018江苏单科,10,2分)下列说法正确的是 ()A.氢氧燃料电池放电时化学能全部转化为电能B.反应4Fe(s)+3O2(g) 2Fe2O3(s)常温下可自发进行,该反应为吸热反应C.3molH2与1molN2混合反应生成NH3,转移电子的数目小于6×6.02×1023D.在酶催化淀粉水解反应中,温度越高淀粉水解速率越快答案C本题考查燃料电池、反应自发性、阿伏加德罗常数的应用及酶的活性与温度的关系。氢氧燃料电池放电过程中,化学能除转化为电能外,还有热能的产生,A错误;4Fe(s)+3O2(g) 2Fe2O3(s)是一个熵减反应,而该反应常温下能自发进行,则该反应必为放热反应,B错误;N2与H2合成NH3的反应为可逆反应,故3molH2与1molN2不能完全转化为NH3,转移电子的数目小于6×6.02×1023,C正确;酶的活性与温度有关,温度过高,使酶失去生理活性,D错误。误区警示本题容易忽视合成氨是可逆反应。3.(2015江苏单科,10,2分)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是 () A.反应CH4+H2O 3H2+CO,每消耗1molCH4转移12mol电子B.电极A上H2参与的电极反应为:H2+2OH--2e- 2H2OC.电池工作时,C 向电极B移动D.电极B上发生的电极反应为:O2+2CO2+4e- 2C 23O23O答案DA项,由化合价变化知,每消耗1molCH4转移6mol电子;B项,电极A为负极,发生的电极反应为H2-2e-+C  H2O+CO2;C项,电池工作时,C 向电极A移动;D项,电极B是正极,电极反应为O2+4e-+2CO2 2C 。23O23O23O4.(2013江苏单科,9,2分)Mg-H2O2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,示意图如下。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-向正极移动答案C该电池中Mg电极为负极,A项错误;石墨电极为正极,H2O2得电子发生还原反应,电极反应式为H2O2+2e- 2OH-,电极附近溶液pH增大,B项错误,C项正确;溶液中Cl-移向Mg电极,即Cl-向负极移动,D项错误。方法归纳原电池正、负极判断的常用方法:①若两电极均为金属材料,则较活泼金属一般作负极;若两电极分别为金属和非金属材料,则金属材料作负极。②在原电池工作时,被不断消耗的电极一般为负极。③电子流出的电极为负极,阴离子移向的电极为负极,发生氧化反应的电极为负极。④对于燃料电池,非O2通入的电极一般为负极。5.(2010江苏单科,11,4分)下图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法正确的是 () A.该系统中只存在3种形式的能量转化B.装置Y中负极的电极反应式为:O2+2H2O+4e- 4OH-C.装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生D.装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放,并能实现化学能与电能间的完全转化答案CA项,系统中存在光能→电能、电能→化学能、化学能→电能、电能→机械能等多种形式的能量转化;B项,Y中负极的电极反应式为H2-2e- 2H+;C项,装置X可电解水生成H2和O2;D项,无论是原电池还是电解池都不可能实现电能与化学能间的完全转化。6.[2016江苏单科,20(1)(2),7分]铁炭混合物(铁屑和活性炭的混合物)、纳米铁粉均可用于处理水中污染物。(1)铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有Cr2 的酸性废水通过铁炭混合物,在微电池正极上Cr2 转化为Cr3+,其电极反应式为。(2)在相同条件下,测量总质量相同、铁的质量分数不同的铁炭混合物对水中Cu2+和Pb2+的去除率,结果如下图所示。 27O27O①当铁炭混合物中铁的质量分数为0时,也能去除水中少量的Cu2+和Pb2+,其原因是。②当铁炭混合物中铁的质量分数大于50%时,随着铁的质量分数的增加,Cu2+和Pb2+的去除率不升反降,其主要原因是。答案(7分)(1)Cr2 +14H++6e- 2Cr3++7H2O(2分)(2)①活性炭对Cu2+和Pb2+有吸附作用(2分)②铁的质量分数增加,铁炭混合物中微电池数目减少(3分)27O解析(2)①活性炭具有吸附作用,可以吸附少量的Cu2+和Pb2+。②铁炭混合物去除Cu2+和Pb2+是通过发生置换反应实现的,且发生的是原电池反应(Fe为负极,活性炭为正极),当铁的质量分数达到一定数值后,随着铁的质量分数增加,活性炭的质量分数减少,铁炭混合物中微电池的数目减少,所以Cu2+和Pb2+的去除率下降。易错警示在书写电极反应式时,一定要关注电解质溶液的环境。如此题中已告知是酸性废水,因此在书写时应用“H+”平衡电荷。知识拓展活性炭是一种多孔物质,有很强的吸附能力,可用于吸附有害气体、去除异味、吸附一些可溶性物质。7.[2012江苏单科,20(1)(3),6分]铝是地壳中含量最高的金属元素,其单质及合金在生产生活中的应用日趋广泛。(1)真空碳热还原-氯化法可实现由铝土矿制备金属铝,其相关反应的热化学方程式如下:Al2O3(s)+AlCl3(g)+3C(s) 3AlCl(g)+3CO(g)ΔH=akJ·mol-13AlCl(g) 2Al(l)+AlCl3(g)ΔH=bkJ·mol-1①反应Al2O3(s)+3C(s) 2Al(l)+3CO(g)的ΔH=kJ·mol-1(用含a、b的代数式表示)。②Al4C3是反应过程中的中间产物。Al4C3与盐酸反应(产物之一是含氢量最高的烃)的化学方程式为。(3)铝电池性能优越,Al-AgO电池可用作水下动力电源,其原理如下图所示。该电池反应的化学方程式为。 答案(1)①a+b②Al4C3+12HCl 4AlCl3+3CH4↑(3)2Al+3AgO+2NaOH 2NaAlO2+3Ag+H2O解析(1)①根据盖斯定律,把已知的两个热化学方程式直接相加得ΔH=(a+b)kJ·mol-1。②根据题干信息推知产物之一为CH4,则可顺利写出化学方程式。(3)结合题图可以判断Al为负极,AgO/Ag为正极,电解质溶液为NaOH/NaAlO2溶液,电池反应为2Al+2NaOH+3AgO 2NaAlO2+3Ag+H2O。考点二电解原理及应用8.[2019江苏单科,20(2),4分]CO2的资源化利用能有效减少CO2排放,充分利用碳资源。(2)电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理示意图如图2。 图2①写出阴极CO2还原为HCOO-的电极反应式:。②电解一段时间后,阳极区的KHCO3溶液浓度降低,其原因是。答案(2)①CO2+H++2e- HCOO-或CO2+HC +2e- HCOO-+C ②阳极产生O2,pH减小,HC 浓度降低;K+部分迁移至阴极区3O23O3O解析(2)①CO2、HCOO-中碳元素化合价分别为+4、+2价,阴极电极反应式为CO2+2e-+H+ HCOO-。②阳极区生成O2:4OH--4e- O2↑+2H2O(或2H2O-4e- O2↑+4H+),溶液pH减小,HC 与H+反应生成CO2逸出,K+部分通过阳离子交换膜移向阴极区,故阳极区KHCO3溶液浓度降低。3O9.[2017江苏单科,16(4)(5),6分]铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3,含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下: 注:SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。(4)“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液,原理如图所示。阳极的电极反应式为,阴极产生的物质A的化学式为。 (5)铝粉在1000℃时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合,有利于AlN的制备,其主要原因是。答案(4)4C +2H2O-4e- 4HC +O2↑H2(5)NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜23O3O解析(4)阳极应是H2O电离出的OH-放电,生成O2和H+,在Na2CO3溶液充足的条件下,H+与C 反应生成HC ,故阳极的电极反应式为:4C +2H2O-4e- 4HC +O2↑;阴极的电极反应式为:4H2O+4e- 2H2↑+4OH-,所以物质A为H2。(5)铝粉表面有Al2O3薄膜,阻碍反应的进行,而添加少量NH4Cl固体,NH4Cl分解生成的HCl能与Al2O3反应,破坏Al2O3薄膜,有利于Al和N2反应。23O3O23O3O10.[2014江苏单科,20(1),4分]硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。由硫化氢获得硫单质有多种方法。(1)将烧碱吸收H2S后的溶液加入到如图所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应: S2--2e- S(n-1)S+S2-  ①写出电解时阴极的电极反应式:。②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质,其离子方程式可写成。2Sn答案(4分)(1)①2H2O+2e- H2↑+2OH-② +2H+ (n-1)S↓+H2S↑2Sn解析(1)①由电解原理知,阴极发生还原反应,又因为是碱性溶液中,所以电极反应式为2H2O+2e- H2↑+2OH-。②由题意知, 在酸性条件下生成单质S,所以离子方程式为 +2H+ (n-1)S↓+H2S↑。2Sn2Sn11.[2011江苏单科,20(4)(5),4分]氢气是一种清洁能源,氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。已知:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)ΔH=206.2kJ·mol-1CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)ΔH=247.4kJ·mol-12H2S(g) 2H2(g)+S2(g)ΔH=169.8kJ·mol-1(4)电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢的装置示意图见图乙(电解池中隔膜仅阻止气体通过,阴、阳极均为惰性电极)。电解时,阳极的电极反应式为。 图乙(5)Mg2Cu是一种储氢合金。350℃时,Mg2Cu与H2反应,生成MgCu2和仅含一种金属元素的氢化物(其中氢的质量分数为0.077)。Mg2Cu与H2反应的化学方程式为。答案(4)CO(NH2)2+8OH--6e- C +N2↑+6H2O(5)2Mg2Cu+3H2 MgCu2+3MgH223O解析(4)CO(NH2)2在阳极上发生氧化反应,氮元素被氧化生成的N2从阳极区逸出,碳元素的化合价不变,在碱性条件下以C 的形式留在溶液中。(5)根据原子守恒可确定该氢化物只能是镁的氢化物,再根据氢的质量分数可确定其化学式。23OB组统一命题、省(区、市)卷题组考点一原电池原理及应用1.(2019课标Ⅰ,12,6分)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成,电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子,示意图如下所示。下列说法