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专题九 化学反应与能量
专题9-1 焓变(ΔH)的计算
◆必备知识◆
一、化学能与热能
1.从两种角度理解化学反应热
【强
调】
常见1 mol 物质中化学键数目
物质
金刚石
硅
SiO2
化学键
C—C
Si—Si
Si—O
化学键数
2NA
2NA
4NA
物质
CO2
CH4
S8
化学键
C==O
C—H
S—S
化学键数
2NA
4NA
8NA
2．活化能与焓变的关系
(1)催化剂能降低反应的活化能，但不影响焓变的大小及平衡转化率。
(2)在无催化剂的情况，E1为正反应的活化能，E2为逆反应的活化能，ΔH＝E1－E2，活化
能大小影响反应速率。
(3)起点、终点能量高低判断反应的ΔH，并且物质的能量越低，物质越稳定。
反应
热
图示
图像
分析
微观
宏观
a 表示断裂旧化学键吸收的能
量；
b 表示生成新化学键放出的能
量；
c 表示反应热
a 表示反应物的活化能；
b 表示活化分子形成生成
物释放的能量；
c 表示反应热
ΔH 的
计算
（1）根据(相对)能量计算ΔH：ΔH＝H(生成物)－H(反应物)
（2）根据键能计算ΔH：ΔH＝∑E(反应物键能)－∑E(生成物
键能)
（3）根据活化能计算ΔH：ΔH＝正反应活化能－逆反应活化能
1
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3.燃烧热
(1)101 kPa 时，1_mol 纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量，单位：kJ·mol－1。
(2)C 的燃烧热为393.5 kJ·mol－1，表示在25 ℃、101 kPa 条件下，1_mol C 完全燃烧生成
CO2放出393.5 kJ 的热量，热化学方程式表示为C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5
kJ·mol－1。
(3)物质燃烧一定放热，故物质燃烧的ΔH 一定为负值。
4.中和反应的反应热及测定
(1)测定原理
ΔH＝－
c＝4.18 J·g－1·℃－1＝4.18×10－3 kJ·g－1·℃－1；n 为生成H2O 的物质的量。稀溶液的密度用
1 g·mL－1进行计算。
(2)实验装置
(3)注意事项
⑴为保证酸、碱完全中和，常采用碱稍稍过量(0.5 mol·L－1 HCl．0.55 mol·L－1 NaOH 溶
液
等体积混合)。
②实验时不能用铜丝搅拌棒代替玻璃搅拌器。
(4)结论：25 ℃、101 kPa 下，在稀溶液中，强酸和强碱发生中和反应生成可溶性盐和
1_mol_H2O(l)时，放出57.3 kJ 的热量，热化学方程式可表示为H＋(aq)＋OH－
(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1。
5.燃烧热和中和热的理解
(1)有关燃烧热的判断，一看是否以1 mol 可燃物为标准，二看是否生成指定产物。
(2)中和反应的实质是H＋和OH－反应生成H2O。
①若反应过程中有其他物质生成(如生成不溶性物质，难电离物质等)，这部分反应热不
在
中和反应反应热之内。
②若用浓溶液或固体，还有溶解热，放出热量增多。
③若用弱酸代替强酸(或弱碱代替强碱)，由于弱酸或弱碱电离要吸热，则放出热量减小。
(3)对于中和反应反应热．燃烧热，描述中不带“－”，但焓变为负值。
(4)当用热化学方程式表示中和反应反应热时，生成H2O(l)的物质的量必须是1 mol，当
用
2
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热化学方程式表示燃烧热时，可燃物的物质的量必须为1 mol。
(5)物质完全燃烧生成的指定产物示例：H→H2O(l)，C→CO2(g)，S→SO2(g)，N→N2(g)
◆专题9-1 焓变(ΔH)的计算◆
1．【2023·海南】各相关物质的燃烧热数据如下表。下列热化学方程式正确的是( )
物质
C2H6(g)
C2H4(g)
H2(g)
ΔH/(kJ·mol-1)
-1559.8
-1411
-285.8
A．C2H4(g) + 3O2(g) == 2CO2(g) + 2H2O(g) ΔH=-1411 kJ·mol-1
B．C2H6(g) == C2H4(g) + H2(g) ΔH=-137 kJ·mol-1
C．H2O(l) == O2(g) + H2(g) ΔH= +285.8 kJ·mol-1
D．C2H6(g) +
O2(g) == 2CO2(g) + 3H2O(l) ΔH= -1559.8 kJ·mol-1
2．【2022·浙江6 月选考·18】标准状态下，下列物质气态时的相对能量如下表：
物质(g)
O
H
HO
HOO
H2
O2
H2O2
H2O
能量/ (kJ·mol－1)
249
218
39
10
0
0
-136
-242
可根据HO(g)＋HO(g)===H2O2(g)计算出H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol－1。下列
说法不正确的是( )
A．H2的键能为436 kJ·mol－1
B．O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍
C．解离氧氧单键所需能量：HOO<H2O2
D．H2O(g)＋O(g)===H2O2(g) ΔH＝－143 kJ·mol－1
3．【2021·北京】丙烷经催化脱氢可制丙烯:C3H8
C3H6+H2。600℃，将一定浓度的CO2
与固定浓度的C3H8通过含催化剂的恒容反应器，经相同时间，流出的 C3H6．CO 和H2
浓度随初始 CO2浓度的变化关系如图。已知：
C
①
3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)
H=
△
－2220kJ/mol
C
②
3H6(g)+
O2(g)=3CO2(g)+3H2O(l)
H=
△
－2058kJ/mol
H
③
2(g)+
O2(g)=H2O(l)
H=
△
－286kJ/mol
下列说法不正确的是（ ）
A．C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g)
H=+124kJ/mol
△
B．c(H2)和c(C3H6)变化差异的原因：CO2+H2
CO+H2O
C．其他条件不变，投料比c(C3H8)/c(CO2)越大，C3H8转化率越大
D．若体系只有C3H6、CO、H2和H2O 生成，则初始物质浓度c0与流出物质浓度c 之间
一定存在：3c0(C3H8)+c0(CO2)=c(CO)+c(CO2)+3c(C3H8)+3c(C3H6)
3
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4．【2021·浙江卷】相同温度和压强下，关于反应的
，下列判断正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
5．【2020·浙江7 月】关于下列
的判断正确的是（ ）
CO3
2-(aq)+H2O(l)
HCO3¯(aq)+OH¯(aq)
A．
B．
C．
D．
◆参考答案◆
1．D
【分析】1mol 纯物质完全燃烧生成指定的物质放出的热量称为燃烧热。
4
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【详解】A．H2O 应该为液态，A 错误；
B．
，B 错误；
C．氢气的燃烧热为285.8kJ/mol，则
，C 错
误；
D．
，D 正确；
故选D。
2．C
【详解】A．根据表格中的数据可知，
的键能为218×2=436
，A 正确；
B．由表格中的数据可知
的键能为：249×2=498
，由题中信息可知
中氧氧
单键的键能为
，则
的键能大于
中氧氧单键的键能的两倍，B 正确；
C．由表格中的数据可知HOO=HO+O，解离其中氧氧单键需要的能量为249+39-10=278
，
中氧氧单键的键能为
，C 错误；
D．由表中的数据可知
的
，D 正
确；
故选C。
3．C
【详解】A．根据盖斯定律结合题干信息①C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)
H=-2220kJ/mol
C
△
②
3H6(g)+9/2O2(g)=3CO2(g)+3H2O(l)
H=-2058kJ/mol
H
△
③
2(g)
+1/2O2(g)=H2O(l)
H=-286kJ/mol
△
①
可知，可由
-
-
②③得到目标反应C3H8(g)=C3H6(g)
+H2(g)，该反应的△H=
=+124kJ/mol，A 正确；
B．仅按C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g)可知C3H6、H2的浓度随CO2浓度变化趋势应该是一致的，
但是氢气的变化不明显，反而是CO 与C3H6的变化趋势是一致的，因此可以推断高温下能
够发生反应CO2+H2
CO+H2O，从而导致C3H6、H2的浓度随CO2浓度变化趋势出现这
样的差异，B 正确；
C．投料比增大，相当于增大C3H8
浓度，浓度增大，转化率减小，C 错误；
D．根据质量守恒定律，抓住碳原子守恒即可得出，如果生成物只有C3H6、CO、H2O、
H2，那么入口各气体的浓度c0和出口各气体的浓度符合
3c0(C3H8)+c0(CO2)=3c(C3H6)+c(CO)+3c(C3H8)+c(CO2)，D 正确；
答案为：C。
4．C
【分析】烯烃与氢气发生的加成反应一般为放热反应，但是，由于苯环结构大派键的存
在，苯与氢气发生加成反应生成1，3-环己二烯时，额外需要破坏苯环结构稳定性的能
5
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量，该反应为吸热反应，即
；苯环与氢气发生加成反应生成环己烷则是放热反
应，即
。
【详解】A．环己烯、1，3-环己二烯分别与氢气发生的加成反应均为放热反应，因此，
ΔH1＜0，ΔH2＜0 ，A 错误；
B. 根据盖斯定律，
对应的反应不等于
与
对应的反应之和，即
，B 错误；
C. 碳碳双键的加成为放热反应，且被加成的双键数目越多，放热越多，相应
越小，则
；根据盖斯定律，
，据分析，
，则
，C 正确；
D. 根据盖斯定律可知，苯与氢气完全加成的反应热ΔH3=ΔH4+ΔH2，因此ΔH2=ΔH3-ΔH4，
D 错误；
故答案选C。
5．B
【详解】碳酸氢根的电离属于吸热过程，则CO
(aq)+H+(aq)=HCO (aq)为放热反应，所
△
以
H1<0；
CO
(aq)+H2O(l)
HCO (aq)+OHˉ(aq)为碳酸根的水解离子方程式，CO
的水解反应为
△
吸热反应，所以H2>0；
OHˉ(aq)+H+(aq)=H2O(l)
△
表示强酸和强碱的中和反应，为放热反应，所以
H3<0；
△
醋酸与强碱的中和反应为放热反应，所以
H4<0；
但由于醋酸是弱酸，电离过程中会吸收部分热量，所以醋酸与强碱反应过程放出的热量小
于强酸和强碱反应放出的热量，则△H4>△H3；
△
综上所述，只有
H1<△H2正确，故答案为B。
6
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◆专题9-2 热化学方程式的书写、盖斯定律◆
◆必备知识◆
1．热化学方程式书写易出现的错误
(1)未标明反应物或生成物的状态而造成错误。
(2)反应热的符号使用不正确，即吸热反应未标出“＋”号，放热反应未标出“－”号，
从而导致错误。
(3)漏写ΔH 的单位，或者将ΔH 的单位写为kJ，从而造成错误。
(4)反应热的数值与方程式的计量数不对应而造成错误。
(5)对燃烧热的概念理解不到位，忽略其标准是1 mol 可燃物而造成错误。
【特别提醒】对于具有同素异形体的物质，既要注明聚集状态，还要注明物质的名称。
如：①S(单斜，s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH1＝－297.16 kJ·mol－1
②S(正交，s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH2＝－296.83 kJ·mol－1
③S(单斜，s)===S(正交，s)ΔH3＝－0.33 kJ·mol－1
2．盖斯定律的答题模板——叠加法
步骤1 “倒”。为了将方程式相加得到目标方程式，可将方程式颠倒过来，反应热数
值不
变，但符号相反。这样就不用再做减法运算了，实践证明，方程式相减时往往
容
易出错。
步骤2 “乘”。为了将方程式相加得到目标方程式，可将方程式乘以某个倍数，反应
热也
要乘以某个倍数。
步骤3 “加”。上面的两个步骤做好了，只要将方程式相加即可得目标方程式，反应
热也
要相加。
3．利用盖斯定律书写热化学方程式的步骤
7
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◆专题9-2 热化学方程式的书写、盖斯定律◆
1．【2023·全国甲卷·18】甲烷选择性氧化制备甲醇是一种原子利用率高的方法。回答下列
问题：（1）已知下列反应的热化学方程式：
①
②
反应③的 _______。
2．【2023·新课标卷·29 节选】氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产能力位居世界
首位。回答下列问题：
（1）根据图1 数据计算反应
的
_______
。
3．【2023·浙江选考1 月·19 节选】 “碳达峰·碳中和”是我国社会发展重大战略之一，CH4
还原CO2是实现“双碳”经济的有效途径之一，相关的主要反应有：
Ⅰ：
Ⅱ：
请回答：
（2）反应 的
___________
，
4．【2023·湖南卷·16 节选】聚苯乙烯是一类重要的高分子材料，可通过苯乙烯聚合制得。
Ⅰ．苯乙烯的制备
（1）已知下列反应的热化学方程式：
①
②
③
计算反应④
_______
5．【2023·浙江卷6 月·19 节选】水煤气变换反应是工业上的重要反应，可用于制氢。水煤
3
ΔH
4
3
3
2
CH
g
O
g
CH OH l
O
g
1
kJ mol
4
2
2
CH (g)
3CO (g)
4CO(g)
2H O(g)
8
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气变换反应：
该反应分两步完成：
请回答：（1）
_______
。
6．【2022·河北·16 节选】298 K 时，1 g H2燃烧生成H2O(g)放热121 kJ,1 mol H2O(l)蒸发吸
热44 kJ，表示H2燃烧热的热化学方程式为__________________________________。
7．【2022·全国甲卷节选】金属钛(Ti)在航空航天．医疗器械等工业领域有着重要用途。目
前生产钛的方法之一是将金红石(TiO2)转化为 TiCl4,再进一步还原得到钛。回答下列问
题:
(1)TiO2转化为 TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1000 ℃时反应的热化学方程式及
其平衡常数如下:
(ⅰ)直接氯化：TiO2(s)+2Cl2(g) == TiCl4(g)+O2(g) ΔH1=+172kJ·mol-1，Kp1=1.0×10-2
(ⅱ)碳氯化：TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s) == TiCl4(g)+2CO(g)ΔH2=-51kJ·mol-1，Kp2=1.2×1012
Pa
①反应2C(s)+O2(g)==2CO(g)的ΔH 为 kJ·mol-1,
8．【2022·全国乙卷节选】油气开采．石油化工．煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢,需
要回收处理并加以利用。回答下列问题：已知下列反应的热化学方程式:
①2H2S(g)+3O2(g) == 2SO2(g)+2H2O(g) ΔH1 = -1036 kJ·mol-1
②4H2S(g)+2SO2(g) == 3S2(g)+4H2O(g) ΔH2 = +94 kJ·mol-1
③2H2(g)+O2(g) == 2H2O(g) ΔH3 =-484 kJ·mol-1
计算H2S 热分解反应④2H2S(g)==S2(g)+2H2(g)的ΔH4= kJ·mol-1。
9．【2022·海南卷节选】某空间站的生命保障系统功能之一是实现氧循环,其中涉及反应：
CO2(g) +4H2(g） 2H2O(g)+CH4(g) 回答问题：
（1）已知：电解液态水制备1molO2(g),电解反应的ΔH=+572kJ·mol-1。由此计算H2(g)
的燃烧热(焓)ΔH= kJ·mol-1。
10．【2022·湖北卷节选】已知:
①CaO(s)+H2O(l) == Ca(OH)2(s) ΔH1 =-65.17 kJ·mol-1
②Ca(OH)2(s) == Ca2+(aq)+2OH-(aq) ΔH2 =-16.73 kJ·mol-1
③Al(s)+OH-(aq)+3H2O(l) ==[Al(OH)4]-(aq)+
H2(g) ΔH3 = -415.0 kJ·mol-1
则CaO(s)+2Al(s)+7H2O(l) ==Ca2+(aq)+2[Al(OH)4]-(aq)+3H2(g)的
ΔH4=_______kJ·mol-1。
9
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11．【2022·湖南卷节选】2021 年我国制氢量位居世界第一,煤的气化是一种重要的制氢途
径。回答下列问题:
在一定温度下,向体积固定的密闭容器中加入足量的C(s)和 1molH2O(g),起始压强为
0.2MPa 时,发生下列反应生成水煤气:
Ⅰ. C(s)+H2O (g) CO(g)+H2(g) ΔH1=+131.4kJ·mol-1
Ⅱ. CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41.1kJ·mol-1
反应平衡时，H2O(g)的转化率为50%，CO 的物质的量为0.1mol。此时，整个体系
(填“吸收”或“放出”)热量 kJ,
12．【2022·广东卷节选】铬及其化合物在催化．金属防腐等方面具有重要应用。
催化剂 Cr2O3可由(NH4)2Cr2O7加热分解制备,反应同时生成无污染气体。
②Cr2O3催化丙烷脱氢过程中，部分反应历程如图,X(g)→Y(g) 过程的焓变为
(列式表示)。
13．【2021·全国甲卷】二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下
列问题：
(1)二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：
该反应一般认为通过如下步骤来实现：
①
②
总反应的
_______
；若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上述反应
能量变化的是_______(填标号)，判断的理由是_______。
A.
B.
C.
D.
14．【2023·全国乙卷】硫酸亚铁在工农业生产中有许多用途，如可用作农药防治小麦黑穗
病，制造磁性氧化铁、铁催化剂等。回答下列问题：
10
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(1)在
气氛中，
的脱水热分解过程如图所示：
根据图示实验结果，可知
，
。
(2)已知下列热化学方程式：
则
的
。
15．【2023·山东卷】一定条件下，水气变换反应
的中间产物是
。为探究该反应过程，研究
水溶液在密封石英管中的分解反应：
Ⅰ．
Ⅱ．
研究发现，在反应Ⅰ．Ⅱ中，
仅对反应Ⅰ有催化加速作用；反应Ⅰ速率远大于反应
Ⅱ，近似认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态。忽略水电离，其浓度视为常数。
回答下列问题：
(1)一定条件下，反应Ⅰ．Ⅱ的焓变分别为
．
，则该条件下水气变换反应的焓
变
(用含
的代数式表示)。
16．【2023·湖北卷】纳米碗
是一种奇特的碗状共轭体系。高温条件下，
可以
由
分子经过连续5 步氢抽提和闭环脱氢反应生成。
的反应机理和能量变化如下：
11
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回答下列问题：
(1)已知
中的碳氢键和碳碳键的键能分别为
和
，H-H
键能为
。估算
的
。
17．【2023·福建卷】探究甲醇对丙烷制丙烯的影响。丙烷制烯烃过程主要发生的反应有
ⅰ．
ⅱ．
ⅲ．
(3)丙烷甲醇共进料时，还发生反应：
ⅳ．
在
下，平衡体系中各组分体积分数与进料比的关系如图所示。
①进料比n(丙烷)
(甲醇)
时，体系总反应：
◆参考答案◆
12
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1．(1)
【详解】（1）根据盖斯定律可知，反应③=
(反应②-
)
①，所以对应
；
2．(1)
【详解】（1）在化学反应中，断开化学键要消耗能量，形成化学键要释放能量，反应的
焓变等于反应物的键能总和与生成物的键能总和的差，因此，由图1 数据可知，反应
的
。
3．(2)
【详解】
（2）已知：Ⅰ：
Ⅱ：
根据盖斯定律，由Ⅰ+Ⅱ2 得反应
；
故
△H1+2△H2=+329
4．(1)+118
【详解】（1）根据盖斯定律，将①-
-
②③可得C6H5C2H5(g)
C
⇌
6H5CH=CH2(g)+H2(g)
∆H4=-4386.9kJ/mol-(-4263.1kJ/mol)-(-241.8kJ/mol)=+118kJ/mol；答案为：+118；
5．(1)6
【详解】（1）设方程式①
②
③
根据盖斯定律可知，③=
-
①②，则
；
6．(1)H2(g)+
O2 (g)=H2O(1)
H= -286 kJ•mol-1
13
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【详解】（1）298K 时，1gH2燃烧生成H2O(g)放热121 kJ，则1molH2燃烧生成H2O(g)放
热
=242kJ，用热化学方程式表示为：H2(g)+
O2(g)=H2O(g)
H1= -242
kJ•mol-1①，又因为1 mol H2O(1)蒸发吸热44kJ，则H2O(g)= H2O(l)
H2= -44
kJ•mol-1②，根据盖斯定律可知，表示H2
燃烧热的反应热为
H=
H1+
H2= -286
kJ•mol-1，故答案为：H2(g)+
O2 (g)=H2O(1)
H= -286 kJ•mol-1；
7．(1) -223
【详解】（1
“
）①根据盖斯定律，将反应ⅱ-
”
反应ⅰ得到反应2C(s)+O2(g)=2CO(g)，则
∆H=-51kJ/mol-172kJ/mol=-223kJ/mol；
8．(1)170
【详解】（1）已知：
2H
①
2S(g)+3O2(g)＝2SO2(g)+2H2O(g) ΔH1＝－1036kJ/mol
4H
②
2S(g)+2SO2(g)＝3S2(g)+4H2O(g) ΔH2＝94kJ/mol
2H
③
2(g)+O2(g)＝2H2O(g) ΔH3＝－484kJ/mol
根据盖斯定律(
+
)×
①②
－③即得到2H2S(g)＝S2(g)+2H2(g)的ΔH4＝（－1036+94）kJ/
mol×
+484kJ/mol＝170 kJ/mol；
9．(1)-286
【详解】（1）电解液态水制备
，电解反应的
，由此可以判
断，2mol
完全燃烧消耗
，生成液态水的同时放出的热量为572kJ ，故
1mol
完全燃烧生成液态水放出的热量为286kJ，因此，
的燃烧热(焓)
-286
。
10．(1)-911.9
【详解】（1）根据盖斯定律可得，①+
+2
②
③可得反应CaO(s)+2Al(s)+7H2O(l)=Ca2+
(aq)+2[Al(OH)4]-(aq)+3H2(g)，则ΔH4=ΔH1+ΔH2+2ΔH3=(-65.17kJ⋅mol-1)+
(-16.73kJ⋅mol-1)+2(-415.0kJ⋅mol-1)=-911.9kJ⋅mol-1。
11．(1)
吸收
31.2
【详解】②反应平衡时，H2O(g)的转化率为50%，则水的变化量为0.5mol，水的平衡量
也是0.5mol，由于CO 的物质的量为0.1mol，则根据O 原子守恒可知CO2的物质的量为
14
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0.2mol，生成0.2mol CO2时消耗了0.2mol CO，故在反应Ⅰ实际生成了0.3molCO。根据
相关反应的热化学方程式可知，生成0.3mol CO 要吸收热量39.42kJ ，生成0.2mol CO2
要放出热量8.22kJ 此时，因此整个体系吸收热量39.42kJ-8.22kJ=31.2kJ；
12．(1) (E1-E2)+ΔH+(E3-E4)
【详解】（1）
②设反应过程中第一步的产物为M，第二步的产物为N，则X→M ΔH1=(E1-E2)，M→N
ΔH2=ΔH，N→Y ΔH3=(E3-E4)1，根据盖斯定律可知，X(g)→Y(g)的焓变为
ΔH1+ΔH2+ΔH3=(E1-E2)+ΔH+(E3-E4)，故答案为：(E1-E2)+ΔH+(E3-E4)。
13
．
-49 A ΔH1为正值，ΔH2为和ΔH 为负值，反应①的活化能大于反应②
的
【详解】(1)二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：
，该反应一般认为通过如下步骤来实现：①
，②
，根据盖斯定律可知，①+②可得二氧化碳加
氢制甲醇的总反应为：
；该反应总反应为放热反应，因此生成物
总能量低于反应物总能量，反应①为慢反应，因此反应①的活化能高于反应②，同时反应
①
②
的反应物总能量低于生成物总能量，反应
的反应物总能量高于生成物总能量，因此示
意图中能体现反应能量变化的是A 项，故答案为：-49；A；ΔH1为正值，ΔH2为和ΔH 为
负值，反应①的活化能大于反应②的。
14．(1) 4 1
(2)(a+c-2b)
【详解】（1）由图中信息可知，当失重比为19.4%时，
转化为
，则
，解之得
=4；当失重比为38.8%时，
转化为
，则
，解之得y=1。
（2）①
②
③
根据盖斯定律可知，①+
-
③②2 可得
，则
(a+c-2b)
。
15
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15．(1)
－
【详解】（1）根据盖斯定律，反应Ⅱ-反应Ⅰ＝水气变换反应，故水气变换反应的焓变
＝
－
；
16．(1)128
【详解】（1）由
和
的结构式和反应历程可以看出，
中断裂了2 根碳氢
键，
形成了1 根碳碳键，所以
的
=
，故答案为：128；
17．(3) -29
【详解】（1
∆
）反应ⅰ的G=124-127T（未带单位）＜0，T＞
，同理反应ⅱ：T＞
，故反应ⅰ的最低温度比反应ⅱ的最低温度大，故答案为：＞；
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【备考方向】
1．【2024 九省联考·黑龙江、吉林】天然气．石油钻探过程会释放出CO2．H2S 等气体。
某种将CO2和H2S 共活化的工艺涉及反应如下：
①
②
③
④
回答下列问题：
（1）
_________
。
2．【2024·九省联考·河南】二氧化碳一甲烷重整反应制备合成气(H2+CO)是一种生产高附
加值化学品的低碳过程。该过程存在如下化学反应：（填空）
①
②
③
④
回答下列问题：
（1）
3．【2024·九省联考·贵州卷】苯乙烯是重要的有机化工原料，可用乙苯为原料制备苯乙烯。
制备方法有直接脱氢法和氧化脱氢法。在
时反应的热化学方程式及其平衡常数如
下：
(ⅰ)直接脱氢：
(ⅱ)氧化脱氢：
回答下列问题：
（1）①反应
的
_______
4．【2024·九省联考·广西卷】工业尾气脱硝是减少空气污染的重要举措。回答下列问题：
（1）已知相关反应的热力学数据如下。
反应
17
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①
脱硝反应
的
___________
。
5．【2024·九省联考·安徽卷】丙烷价格低廉且产量大，而丙烯及其衍生物具有较高的经济
附加值，因此丙烷脱氢制丙烯具有重要的价值。回答下列问题：
（1）已知下列反应的热化学方程式：
①直接脱氢：
②
计算
氧化丙烷脱氢反应③
的
_______
。
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◆参考答案◆
1．(2)+126.99
【详解】
（2）由题干信息可知，反应③
；反应④
，则由反应③+④可得反应②
，根据盖斯定律可知，
=(+85.79kJ/mol)+(+41.20kJ/mol)=+126.99kJ/mol，故答案为：+126.99kJ/mol；
2．(1)
【详解】（1）由盖斯定律可得：①=
+
-2
②③
④，所以
=
=
，所以
；
3．(1) -241.8
【详解】（1）①反应
由反应ⅱ-反应ⅰ可得，即
；
4．(1) -985.2
【分析】把方程式分别编号如下：
①
②
③
④
⑤
【详解】（1）①：根据盖斯定律，①-
=
②③，△H3=
H
△
1-
H
△
2=（-802.6-182.6）
=-985.2
；
5．(1)-118
【详解】（1）反应③=反应①+0.5 反应②，即
；
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专题9-3 电化学及其应用
◆必备知识◆
一、原电池原理及应用
1.图解原电池工作原理
2.原电池装置图的升级考查
方法技巧：
(1)无论是装置①还是装置②，电子均不能通过电解质溶液。
(2)在装置①中，由于不可避免会直接发生Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu 而使化学能转化为热
能，所以装置②的能量转化率高。
(3)盐桥的作用：原电池装置由装置①到装置②的变化是由盐桥连接两个“半电池装
置”，其中盐桥的作用有三种：a.隔绝正负极反应物，避免直接接触，导致电流不
稳定；b.通过离子的定向移动，构成闭合回路；c.平衡电极区的电荷。
(4)离子交换膜作用：由装置②到装置③的变化是“盐桥”变成“质子交换膜”。离子
交换膜是一种选择性透过膜，允许相应离子通过，离子迁移方向遵循电池中离子迁
移方向。
3.新型电池电极反应
(1)燃料电池
以CH3OH 燃料电池为例,体会不同介质对电极反应的影响
酸性
燃料
电池
H+
总反应:2CH3OH+3O2
2CO2+4H2O
正极
3O2+12e-+12H+
6H2O
负极
2CH3OH-12e-+2H2O
2CO2↑+12H+
碱性
OH-
总反应:2CH3OH+3O2+4OH-
2C
+6H2O
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燃料
电池
正极
3O2+12e-+6H2O
12OH-
负极
2CH3OH-12e-+16OH-
2C
+12H2O
熔融碳
酸盐燃
料电池
C
总反应:2CH3OH+3O2
2CO2+4H2O
正极
3O2+12e-+6CO2
6C
负极
2CH3OH-12e-+6C
8CO2↑+4H2O
固态氧
化物燃
料电池
O2-
总反应:2CH3OH+3O2
2CO2+4H2O
正极
3O2+12e-
6O2-
负极
2CH3OH-12e-+6O2-
2CO2↑+4H2O
质子交
换膜燃
料电池
H+
总反应:2CH3OH+3O2
2CO2+4H2O
正极
3O2+12e-+12H+
6H2O
负极
2CH3OH-12e-+2H2O
2CO2↑+12H+
新型一次电池
Mg-H2O2
电池
总反应:H2O2+2H++Mg
Mg2++2H2O
正极H2O2+2H++2e-
2H2O
负极Mg-2e-
Mg2+
Mg-AgCl
电池
总反应:Mg+2AgCl
2Ag+MgCl2
正极2AgCl+2e-
2Cl-+2Ag
负极Mg-2e-
Mg2+
钠硫
电池
总反应:2Na+xS
Na2Sx
正极xS+2e-
负极2Na-2e-
2Na+
锂铜
电池
总反应:2Li+Cu2O+H2O
2Cu+2Li+
+2OH-
Cu2O+H2O+2e-
2Cu+2OH-
2Li-2e-
2Li+
锂钒氧化
物电池
总反应:xLi+LiV3O8
Li1+xV3O8
正极xLi++LiV3O8+xe-
Li1+xV3O8
负极xLi-xe-
xLi+
(2) 新型充电(可逆)电池
锌银
电池
总反应:Ag2O+Zn+H2O
2Ag+Zn(OH)2
正极:Ag2O+H2O+2e-
2Ag+2OH-
负极:Zn+2OH--2e-
Zn(OH)2
阳极:2Ag+2OH--2e-
Ag2O+H2O
阴极:Zn(OH)2+2e-
Zn+2OH-
镍铁
电池
总反应:NiO2+Fe+2H2O
Fe(OH)2+Ni(OH)2
正极:NiO2+2e-+2H2O
Ni(OH)2+2OH-
负极:Fe-2e-+2OH-
Fe(OH)2
阳极:Ni(OH)2+2OH--2e-
NiO2+2H2O
阴极:Fe(OH)2+2e-
Fe+2OH-
高铁
总反应:3Zn+2K2FeO4+8H2O
3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH
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电池
正极:2Fe
+6e-+8H2O
2Fe(OH)3+10OH-
负极:3Zn-6e-+6OH-
3Zn(OH)2
阳极:2Fe(OH)3+10OH--6e-
2Fe
+8H2O
阴极:3Zn(OH)2+6e-
3Zn+6OH-
锂离子
电池
总反应:L
CoO2+LixC6
LiCoO2+C6(x<1)
正极:L
CoO2+xe-+xLi+
LiCoO2
负极:LixC6-xe-
xLi++C6
阳极:LiCoO2-xe-
L
CoO2+xLi+
阴极:xLi++xe-+C6
LixC6
钠
电
池
钠硫蓄
电池
总反应:2Na2S2+NaBr3
Na2S4+3NaBr
正极:NaBr3+2e-+2Na+
3NaBr
负极:2Na2S2-2e-
Na2S4+2Na+
阳极:3NaBr-2e-
NaBr3+2Na+
阴极:Na2S4+2Na++2e-
2Na2S2
钠离子
电池
总反应:N
CoO2+NamCn
NaCoO2+Cn
正极:N
CoO2+me-+mNa+
NaCoO2
负极:NamCn-me-
mNa++Cn
阳极:NaCoO2-me-
N
CoO2+mNa+
阴极:mNa++Cn+me-
NamCn
全钒液
流电池
总反应:V
+2H++V2+
V3++VO2++H2O
正极:V
+2H++e-
VO2++H2O
负极:V2+-e-
V3+
阳极:VO2++H2O-e-
V
+2H+
阴极:V3++e-
V2+
二、电解池原理及应用
1.图解电解池工作原理(阳极为惰性电极)
2.正确判断电极产物
(1)阳极产物的判断首先看电极，如果是活性电极作阳极，则电极材料失电子，电极溶
解(注意：铁作阳极溶解生成Fe2＋，而不是Fe3＋)；如果是惰性电极，则需看溶液中
阴离子的失电子能力，阴离子放电顺序为：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－(水)。
(2)阴极产物的判断直接根据阳离子的放电顺序进行判断：
Ag＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞Pb2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)。
3.对比掌握电解规律(阳极为惰性电极)
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注意：电解后有关电解质溶液恢复原态的问题应该用质量守恒法分析。一般是加入阳极
产物和阴极产物的化合物，但也有特殊情况，如用惰性电极电解CuSO4溶液，Cu2＋完
全放电之前，可加入CuO 或CuCO3复原，而Cu2＋完全放电之后，溶液中H＋继续放电，
应加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3复原。
4.陌生电解池装置图的知识迁移
(1)电解池
(2)金属腐蚀
三、离子交换膜
1.离子交换膜的类型
双极膜亦称双极性膜，是特种离子交换膜，它是由一张阳膜和一张阴膜复合制成的阴、
阳复合膜。该膜的特点是在直流电场的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O 解离成H＋和OH－
并分别通过阳膜和阴膜，作为H＋和OH－离子源。
2.电渗析法
将含AnBm的废水再生为HnB 和A(OH)m的原理：已知A 为金属活动顺序表H 之前的金属，
Bn-为含氧酸根离子
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2.离子交换膜在原电池与电解池中的不同作用
(1)在原电池中应用离子交换膜，起到替代盐桥的作用，一方面能起到平衡电荷、导
电的作用，另一方面能防止电解质溶液中的离子与电极直接反应，提高电流效率。
(2)在电解池中使用选择性离子交换膜的主要目的是限制某些离子(或分子)的定向移
动，避免电解质溶液中的离子或分子与电极产物反应，提高产品纯度或防止造成
危险等。
◆专题9-3 电化学原理图像选择题◆
1．【2023·全国乙卷·12】室温钠-硫电池被认为是一种成本低．比能量高的能源存储系统。
一种室温钠硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极，表面
喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时，在硫电极发生反应：S8＋
e→S，S＋e－→S，2Na＋＋S＋2(1－)e－→Na2Sx
下列叙述错误的是( )
A．充电时Na＋从钠电极向硫电极迁移
B．放电时外电路电子流动的方向是a→b
C．放电时正极反应为2Na＋＋S8＋2e－―→Na2Sx
D．炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能
2．【2023·新课标卷·10】一种以V2O5和Zn 为电极．Zn(CF3SO3)2水溶液为电解质的电池，
其示意图如下所示。放电时，Zn2＋可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O。下列说法错误
的是( )
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A．放电时V2O5为正极
B．放电时Zn2＋由负极向正极迁移
C．充电总反应：xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O
D．充电阳极反应：ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2＋＋V2O5＋nH2O
3．【2023·全国甲卷·12】用可再生能源电还原CO2时，采用高浓度的K＋抑制酸性电解液
中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯．乙醇等)的生成率，装置如下图所示。下列说法
正确的是( )
A．析氢反应发生在IrOx-Ti 电极上
B．Cl－从Cu 电极迁移到IrOx-Ti 电极
C．阴极发生的反应有：2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O
D．每转移1 mol 电子，阳极生成11.2 L 气体(标准状况)
4．【2023·湖北·10】我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的
绿色化。该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH 溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率
为x mol·h－1。下列说法错误的是( )
A．b 电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
B．离子交换膜为阴离子交换膜
C．电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE 膜
D．海水为电解池补水的速率为2x mol·h－1
5．【2023·广东·6】负载有Pt 和Ag 的活性炭，可选择性去除Cl－实现废酸的纯化，其工作
原理如图。下列说法正确的是( )
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A．Ag 作原电池正极
B．电子由Ag 经活性炭流向Pt
C．Pt 表面发生的电极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．每消耗标准状况下11.2 L 的O2，最多去除1 mol Cl－
6．【2023·广东·16】用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(下图)，可实现大电流
催化电解KNO3溶液制氨。工作时，H2O 在双极膜界面处被催化解离成H＋和OH－，有
利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是( )
A．电解总反应：KNO3＋3H2O===NH3·H2O＋2O2↑＋KOH
B．每生成1 mol NH3·H2O，双极膜处有9 mol 的H2O 解离
C．电解过程中，阳极室中KOH 的物质的量不因反应而改变
D．相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率
7．【2023·海南·8】利用金属 Al．海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法
正确的是( )
A．b 电极为电池正极
B．电池工作时，海水中的 Na+ 向 a 电极移动
C．电池工作时，紧邻 a 电极区域的海水呈强碱性
D．每消耗 1kgAl，电池最多向外提供 37mol 电子的电量
8．【2023·辽宁·11】某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是
A．放电时负极质量减小
B．储能过程中电能转变为化学能
C．放电时右侧
通过质子交换膜移向左侧
D．充电总反应：
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9．【2023•重庆卷·12】电化学合成是一种绿色高效的合成方法。如图是在酸性介质中电解
合成半胱氨酸和烟酸的示意图。下列叙述错误的是
A．电极a 为阴极
B．
从电极b 移向电极a
C．电极b 发生的反应为：
D．生成
半胱氨酸的同时生成
烟酸
10．【2023•辽宁·7】某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如下图所示，其中高选择性催化
剂PRT 可抑制O2产生。下列说法正确的是（）
A．b 端电势高于a 端电势
B．理论上转移2mole-生成4gH2
C．电解后海水pH 下降
D．阳极发生：
◆参考答案◆
1．A
【分析】由题意可知放电时硫电极得电子，硫电极为原电池正极，钠电极为原电池负极。
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【详解】A．充电时为电解池装置，阳离子移向阴极，即钠电极，故充电时，Na+由硫电极
迁移至钠电极，A 错误；
B．放电时Na 在a 电极失去电子，失去的电子经外电路流向b 电极，硫黄粉在b 电极上得
电子与a 电极释放出的Na+结合得到Na2Sx，电子在外电路的流向为a→b，B 正确；
C．由题给的的一系列方程式相加可以得到放电时正极的反应式为2Na++
S8+2e-
→Na2Sx，C 正确；
D．炭化纤维素纸中含有大量的炭，炭具有良好的导电性，可以增强硫电极的导电性能，D
正确；
故答案选A。
2．C
【分析】由题中信息可知，该电池中Zn 为负极、
为正极，电池的总反应为
。
【详解】A．由题信息可知，放电时，
可插入
层间形成
，
发
生了还原反应，则放电时
为正极，A 说法正确；
B．Zn 为负极，放电时Zn 失去电子变为
，阳离子向正极迁移，则放电时
由负极
向正极迁移，B 说法正确；
C．电池在放电时的总反应为
，则其在充电时的总反应为
，C 说法不正确；
D．充电阳极上
被氧化为
，则阳极的电极反应为
，D 说法正确；
综上所述，本题选C。
3．C
【分析】由图可知，该装置为电解池，与直流电源正极相连的IrOx-Ti 电极为电解池的阳
极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O-4e—
=O2↑+4H+，铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、
乙醇等，电极反应式为2CO2+12H++12e−=C2H4+4H2O、2CO2+12H+
+12e−=C2H5OH+3H2O，电解池工作时，氢离子通过质子交换膜由阳极室进入阴极室。
【详解】A．析氢反应为还原反应，应在阴极发生，即在铜电极上发生，故A 错误；
B．离子交换膜为质子交换膜，只允许氢离子通过，Cl-不能通过，故B 错误；
C．由分析可知，铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成
乙烯、乙醇等，电极反应式有2CO2+12H++12e−=C2H4+4H2O，故C 正确；
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D．水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O-4e—
=O2↑+4H+，每转移1mol 电子，生成0.25molO2，在标况下体积为5.6L，故D 错误；
答案选C。
4．D
【分析】由图可知，该装置为电解水制取氢气的装置，a 电极与电源正极相连，为电解池
的阳极，b 电极与电源负极相连，为电解池的阴极，阴极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阳
极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，电池总反应为2H2O
2H2↑+O2↑，据此解答。
【详解】A．b 电极反应式为b 电极为阴极，发生还原反应，电极反应为2H2O+2e-
=H2↑+2OH-，故A 正确；
B．该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH 浓度不变，阳极发生的电极反应为4OH--4e-
=O2↑+2H2O，为保持OH-离子浓度不变，则阴极产生的OH-离子要通过离子交换膜进入阳
极室，即离子交换膜应为阴离子交换摸，故B 正确；
C．电解时电解槽中不断有水被消耗，海水中的动能高的水可穿过PTFE 膜，为电解池补
水，故C 正确；
D．由电解总反应可知，每生成1molH2要消耗1molH2O，生成H2的速率为
，则
补水的速率也应是
，故D 错误；
答案选D。
5．B
【分析】
在Pt 得电子发生还原反应，Pt 为正极，Ag 失去电子与溶液中的Cl-反应，Ag
为负极。
【详解】A．由分析可知，Ag 失去电子与溶液中的Cl-反应生成AgCl，Ag 为负极，A 错
误；
B．电子由负极
经活性炭流向正极
，B 正确；
C．溶液为酸性，故
表面发生的电极反应为
，C 错误；
D．每消耗标准状况下
的
，转移电子2mol，而
失去2mol 电子，故最多去
除
，D 错误。
故选B。
6．B
【分析】由信息大电流催化电解
溶液制氨可知，在电极a 处
放电生成
，
发生还原反应，故电极a 为阴极，电极方程式为
，电极b
29
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为阳极，电极方程式为
“
”
，卯榫结构的双极膜中的H＋移向电极a，
OH－移向电极b。
【详解】A．由分析中阴阳极电极方程式可知，电解总反应为
，故A 正确；
B．每生成
，阴极得8mole－，同时双极膜处有8mol
进入阴极室，即有
8mol 的
解离，故B 错误；
C．电解过程中，阳极室每消耗4mol
，同时有4mol
通过双极膜进入阳极室，KOH
的物质的量不因反应而改变，故C 正确；
D
“
”
．相比于平面结构双极膜，卯榫结构具有更大的膜面积，有利于
被催化解离成
和
，可提高氨生成速率，故D 正确；
故选B。
7．A
【分析】铝为活泼金属，发生氧化反应为负极，则石墨为正极；
【详解】A．由分析可知，b 电极为电池正极，A 正确；
B．电池工作时，阳离子向正极移动，故海水中的
向b 电极移动，B 错误；
C．电池工作时，a 电极反应为铝失去电子生成铝离子
，铝离子水解显酸性，C
错误；
D．由C 分析可知，每消耗1kgAl（为
），电池最多向外提供
mol 电子的电量，D 错误；
故选A。
8．B
【分析】该储能电池放电时，Pb 为负极，失电子结合硫酸根离子生成PbSO4，则多孔碳
电极为正极，正极上Fe3+得电子转化为Fe2+，充电时，多孔碳电极为阳极，Fe2+失电子生
成Fe3+，PbSO4电极为阴极，PbSO4得电子生成Pb 和硫酸。
【详解】A．放电时负极上Pb 失电子结合硫酸根离子生成PbSO4附着在负极上，负极质
量增大，A 错误；
B．储能过程中，该装置为电解池，将电能转化为化学能，B 正确；
C．放电时，右侧为正极，电解质溶液中的阳离子向正极移动，左侧的H+通过质子交换膜
移向右侧，C 错误；
D．充电时，总反应为PbSO4+2Fe2+=Pb+
+2Fe3+，D 错误；
故答案选B。
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9．D
【分析】该装置是电解池，电极b 上3-
‘
’
甲基吡啶转化为烟酸过程中加氧少氢，发生氧化反
应，则b 为阳极，a 为阴极，阴极电极反应式为
+2e-
+2H+=2
；
【详解】A．a 极上硫元素化合价升高，a 为阴极，A 正确；
B．电解池中阳离子移向阴极，则H+移向a 电极，B 正确；
C．电极b 上3-甲基吡啶转化为烟酸过程中发生氧化反应，在酸性介质中电极反应式为：
，C 正确；
D．根据电子守恒可得关系式：
~6e-~6
，因此生成6mol 半胱氨酸的同时生成
烟
酸，D 错误；
故选：D。
【点睛】
10．D
【分析】根据图示，钛网上海水中Cl-、H2O 发生失电子的氧化反应生成HClO、O2，钛网
为阳极，电极反应式为Cl-+H2O-2e-=HClO+H+，钛箔上生成H2，钛箔上生成H2的电极反
应为2H++2e-=H2↑，钛箔为阴极，高选择性催化剂PRT 可抑制O2产生，电解的主要总反
应为Cl-+2H2O
HClO+H2↑+OH-，以此解题。
【详解】A．由分析可知，a 为正极，b 电极为负极，则a 端电势高于b 端电势，A 错误；
B．右侧电极上产生氢气的电极方程式为：2H++2e-=H2↑，则理论上转移
生成
，B 错误；
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C．由分析可知，电解的主要总反应为Cl-+2H2O
HClO+H2↑+OH-，电解后海水中OH-
浓度增大，pH 上升，C 错误；
D．由图可知，阳极上的电极反应为：
，D 正确；
故选D。
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◆备考方向－电化学原理图像◆
1．【2024•浙江1 月考·11】破损的镀锌铁皮在氨水中发生电化学腐蚀，生成
和
，下列说法不正确的是( )
A．氨水浓度越大，腐蚀趋势越大
B．随着腐蚀的进行，溶液
变大
C．铁电极上的电极反应式为：
D．每生成标准状况下
，消耗
2．【2023·山东卷·11 改编】利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装
置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池
开始工作。下列说法正确的是( )
A．甲室Cu 电极为正极
B．隔膜为阳离子膜
C．电池总反应：Cu2＋＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋
D．NH3扩散到乙室将对电池电动势不会产生影响
3．【2023·湖南·8】葡萄糖酸钙是一种重要的补钙剂，工业上以葡萄糖．碳酸钙为原料，
在溴化钠溶液中采用间接电氧化反应制备葡萄糖酸钙，其阳极区反应过程如下：
下列说法错误的是( )
A．溴化钠起催化和导电作用
B．每生成
葡萄糖酸钙，理论上电路中转移了
电子
C．葡萄糖酸能通过分子内反应生成含有六元环状结构的产物
D．葡萄糖能发生氧化、还原、取代、加成和消去反应
4．【2023·浙江1 月考·11】在熔融盐体系中，通过电解TiO2和SiO2获得电池材料(TiSi)，
电解装置如图，下列说法正确的是( )
-
-
3
2
2
2NH +2e
2NH +H
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A．石墨电极为阴极，发生氧化反应
B．电极A 的电极反应：8H++TiO2+SiO2+8e-=TiSi+4H2O
C．该体系中，石墨优先于Cl-参与反应
D．电解时，阳离子向石墨电极移动
5．【2024·九省联考·吉林、黑龙江卷】如图，b 为H+/H2标准氢电
极，可发生还原反应（H++2e-= H2↑）或氧化反应（H2-2e-= 2H+），a、c 分别为
、
电极。实验发现：1 与2 相连a 电极质量减小，2 与3 相连c 电极质
量增大。下列说法正确的是( )
A．1 与2 相连，盐桥1 中阳离子向b 电极移动
B．2 与3 相连，电池反应为
C．1 与3 相连，a 电极减小的质量等于c 电极增大的质量
D．1 与2．2 与3 相连，b 电极均
流出极
6．【2024·九省联考·河南卷】一种基于固体电解质
的可充电熔融钠电池，具有
安全．电流密度高．使用条件宽泛等优点，其工作示意图如下所示，已知电池放电时
不断有
生成。下列说法错误的是( )
A．放电时
电极为负极
B．固体电解质
含钠离子
C．充电时阳极反应式：
D．转移
时，区和
区的质量差改变
7．【2024·九省联考·广西卷】利用下图的电化学装置，可实现
对
的固定。
下列说法错误的是( )
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A．
向b 电极移动
B．a 电极的电极反应式为
C．电解过程中有
生成
D．b 电极的Pt 用Cu 代替后总反应不变
8．【2024·九省联考·江西卷】水系
电池在碳循环方面具有广阔的应用前景。该电
池的示意图如下，其中双极膜在工作时催化
解离为
和
，并在直流电场的
作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是( )
A．放电时，
电极为负极，发生还原反应
B．充电时，
从
电极通过双极膜到达催化电极发生反应
C．放电时，催化电极上的反应为
D．充电时，
电极上的反应为
9．【2023·北京】回收利用工业废气中的CO2和SO2，实验原理示意图如下。
下列说法不正确的是( )
A．废气中SO2排放到大气中会形成酸雨
B．装置a 中溶液显碱性的原因是HCO 的水解程度大于HCO 的电离程度
C．装置a 中溶液的作用是吸收废气中的CO2和SO2
D．装置b 中的总反应为SO＋CO2＋H2O=====HCOOH＋SO
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10．【2022·全国乙卷·12】)Li-O2电池比能量高，在汽车．航天等领域具有良好的应用前
景。近年来，科学家研究了一种光照充电Li-O2电池(如图所示)。光照时，光催化电极
产生电子(e－)和空穴(h＋)，驱动阴极反应(Li＋＋e－===Li)和阳极反应(Li2O2＋2h＋===2Li
＋＋O2)对电池进行充电。下列叙述错误的是( )
A．充电时，电池的总反应为Li2O2===2Li＋O2
B．充电效率与光照产生的电子和空穴量有关
C．放电时，Li＋从正极穿过离子交换膜向负极迁移
D．放电时，正极发生反应：O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2
◆参考答案◆
1．C
【详解】A．氨水浓度越大，越容易生成
，腐蚀趋势越大，A 正确；
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B．腐蚀的总反应为Zn+4NH3•H2O=
+H2↑+2H2O+2OH-，有OH-离子生成，
溶液
变大，B 正确；
C．该电化学腐蚀中Zn 作负极，Fe 作正极，正极上氢离子得电子生成氢气，铁电极上的
电极反应式为：
，C 错误；
D．根据得失电子守恒，每生成标准状况下
，转移电子数为
，消耗
，D 正确；
故选C
2．CD
【详解】A. 向甲室加入足量氨水后电池开始工作，则甲室
电极溶解，变为铜离子与氨
气形成
，因此甲室
电极为负极，故A 错误；
B. 在原电池内电路中阳离子向正极移动，若隔膜为阳离子膜，电极溶解生成的铜离子要向
右侧移动，通入氨气要消耗铜离子，显然左侧阳离子不断减小，明显不利于电池反应正常
进行，故B 错误；
C. 左侧负极是
，正极是
，则电池总反应
为：
，故C 正确；
D.
扩散到乙室会与铜离子反应生成
，铜离子浓度降低，铜离子得电子
能力减弱，因此将对电池电动势产生影响，故D 正确。
综上所述，答案为CD。
3．B
【详解】A．由图中信息可知，溴化钠是电解装置中的电解质，其电离产生的离子可以起
导电作用，且
在阳极上被氧化为
，然后
与
反应生成
和
，
再
和葡萄糖反应生成葡萄糖酸和
，溴离子在该过程中的质量和性质保持不变，因此，溴
化钠在反应中起催化和导电作用，A 说法正确；
B．由A 中分析可知，2mol
在阳极上失去2mol 电子后生成1mol
，1mol
与
反应生成1mol
，1mol
与1mol 葡萄糖反应生成1mol 葡萄糖酸，1mol 葡萄糖
酸与足量的碳酸钙反应可生成0.5 mol 葡萄糖酸钙，因此，每生成1 mol 葡萄糖酸钙，理论
上电路中转移了4 mol 电子，B 说法不正确；
C．葡萄糖酸分子内既有羧基又有羟基，因此，其能通过分子内反应生成含有六元环状结
构的酯，C 说法正确；
D．葡萄糖分子中的1 号C 原子形成了醛基，其余5 个C 原子上均有羟基和H；醛基上既
能发生氧化反应生成羧基，也能在一定的条件下与氢气发生加成反应生成醇，该加成反应
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也是还原反应；葡萄糖能与酸发生酯化反应，酯化反应也是取代反应；羟基能与其相连的
C 原子的邻位C 上的H（
）发生消去反应；综上所述，葡萄糖能发生氧化、还原、取
代、加成和消去反应，D 说法正确；
综上所述，本题选B。
4．C
【分析】由图可知，在外加电源下石墨电极上C 转化为CO，失电子发生氧化反应，为阳
极，与电源正极相连，则电极A 作阴极，
和
获得电子产生电池材料
，电极
反应为
。
【详解】A．在外加电源下石墨电极上C 转化为CO，失电子发生氧化反应，为阳极，选项
A 错误；
B．电极A 的电极反应为
，选项B 错误；
C．根据图中信息可知，该体系中，石墨优先于
参与反应，选项C 正确；
D．电解池中石墨电极为阳极，阳离子向阴极电极A 移动，选项D 错误；
答案选C。
5．B
【分析】1 与2 相连，左侧两池构成原电池，a 电极质量减小，
转化为
，说明a 为
正极，b 为负极，b 极反应为
；2 与3 相连，右侧两池构成原电池，c 电极质
量增大，
转化为
，说明c 为负极，b 为正极，b 极反应为：
，据此
分析；
【详解】A．1 与2 相连，a 为正极，b 为负极，盐桥1 中阳离子向a 电极移动，A 错误；
B．2 与3 相连，右侧两池构成原电池，c 电极质量增大，
转化为
，说明c 为负极，
b 为正极，生成氢气，电池反应为
，B 正确；
C．1 与3 相连，由于
更难溶，
转化为
，a 极为正极，
转化为
，a 极
质量减小，b 极为负极，
转化为
，b 极质量增加，a 电极减小的质量小于c 电极增
大的质量，C 错误；
D．1 与2 相连，b 为负极，b 电极为
流出极；2 与3 相连，c 为负极，c 电极为
流出
极，D 错误；
故选B。
6．D
【分析】电池放电时不断有
生成，可知放电时a 为负极，电极反应为：
，
固体电解质
只允许阳离子通过，固体电解质
含钠离子，通过
转移
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保持两侧电荷守恒，放电时b 为正极，电极反应为：
；充电时a 为阴极，b 为
阳极，b 极反应为：
，据此分析；
【详解】A．根据分析，放电时
电极为负极，A 正确；
B．根据分析，固体电解质
含钠离子，通过
转移保持两侧电荷守恒，B 正
确；
C．充电时b 为阳极，b 极反应为：
，C 正确；
D．放电转移
时，
从区移出，
区移入
，两区质量差改变
，D
错误；
故选D。
7．D
【分析】如图可知，a 电极
和
得电子，发生还原反应为阴极，则b
为阳极发生氧化反应，水放电生成O2和H+，据此分析解题。
【详解】A．电解池阳极吸引阴离子，
向b 电极移动，A 正确；
B．a 电极
和
得电子，电极反应式为
，B 正确；
C．b 为阳极发生氧化反应，水放电生成O2和H+，C 正确；
D．b 电极为阳极，Pt 用Cu 代替后，Cu 放电生成Cu2+，D 错误；
故选D。
8．C
【分析】由图知，该电池在放电时，
作负极失去电子，发生氧化反应，电极反应式为
，催化电极作为正极得电子，发生还原反应，电极反应式为
，充电时，
作为阴极，双极膜在工作时催化
解离为
和
，氢离子移向阴极，电极反应式为
，催化电极为阳
极，双极膜在工作时催化
解离为
和
，氢氧根移向阴极，电极反应式为
，据此回答。
【详解】A．由分析知，放电时，
电极为负极，发生氧化反应，A 错误；
B．由分析知，充电时，
从双极膜向催化电极移动，并发生反应，OH-离子不能通过双
极膜，B 错误；
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C．由分析知，放电时，催化电极上的反应为
，C 正确；
D．充电时，
电极上的反应为
，D 错误；
故选C。
9．C
【详解】A．
是酸性氧化物，废气中
排放到空气中会形成硫酸型酸雨，故A 正
确；
B．装置a 中溶液的溶质为
，溶液显碱性，说明
的水解程度大于电离程度，
故B 正确；
C．装置a 中
溶液的作用是吸收
气体，
与
溶液不反应，不能吸收
，故C 错误；
D．由电解池阴极和阳极反应式可知，装置b 中总反应为
，故D 正确；
选C。
10．C
【分析】充电时光照光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应（Li++e-=Li）和阳极反应
（Li2O2+2h+=2Li++O2），则充电时总反应为Li2O2=2Li+O2，结合图示，充电时金属Li 电极
为阴极，光催化电极为阳极；则放电时金属Li 电极为负极，光催化电极为正极；据此作
答。
【详解】A．光照时，光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应和阳极反应对电池进行
充电，结合阴极反应和阳极反应，充电时电池的总反应为Li2O2=2Li+O2，A 正确；
B．充电时，光照光催化电极产生电子和空穴，阴极反应与电子有关，阳极反应与空穴有
关，故充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，B 正确；
C．放电时，金属Li 电极为负极，光催化电极为正极，Li+从负极穿过离子交换膜向正极迁
移，C 错误；
D．放电时总反应为2Li+O2=Li2O2，正极反应为O2+2Li++2e-=Li2O2，D 正确；
答案选C。
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◆专题9-3 电化学原理的应用训练
1．【2023·全国乙卷改编】LiMn2O4作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱
锰矿（MnCO3，含有少量Si、Fe、Ni、Al 等元素）制备LiMn2O4的流程如下：
(5)在电解槽（含有大量的Mn2+）中，发生电解反应的离子方程式为_______。随着电
解反应进行，为保持电解液成分稳定，应不断_______。电解废液可在反应器中循环利
用。
2．【2023·湖南卷】超纯Ga(CH3)3是制备第三代半导体的支撑源材料之一，工业上以粗镓
为原料，制备超纯Ga(CH3)3。已知：
①金属
的化学性质和
相似，
的熔点为
；
②相关物质的沸点：
物质
沸点/
55.7
34.6
42.4
365.8
回答下列问题：
(2)“电解精炼镓”装置如图所示，电解池温度控制在
的原因是
_________________，阴极的电极反应式为___________________________；
3．【2023·北京卷·16 节选】(3)近年研究发现，电催化CO2和含氮物质(NO3
-等)在常温常压
下合成尿素，有助于实现碳中和及解决含氮废水污染问题。向一定浓度的KNO3溶液通
CO2至饱和，在电极上反应生成CO(NH2)2，电解原理如图所示。
41
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2
①电极是电解池的极 。②电解过程中生成尿素的电极反应式是
。
4．【2022·北京卷节选】（3）通过干燥装置后，待测气体进入库仑测硫仪进行测定。
已知：库仑测硫仪中电解原理示意图如下。
检测前，电解质溶液中 c(I3-)/c(I -)保持定值时，电解池不工作。待测气体进入电解池
后，SO2溶解并将 I3-还原，测硫仪便立即自动进行电解到 c(I3-)/c(I- )又回到原定值，
测定结束，通过测定电解消耗的电量可以求得煤中含硫量。
SO
①
2在电解池中发生反应的离子方程式为 。
②测硫仪工作时电解池的阳极反应式为 。
5．【2022·江苏卷节选】氢气是一种清洁能源，绿色环保制氢技术研究具有重要意义。
“CuCl—H2O 热电循环制氢”经过溶解、电解、热水解和热分解4 个步骤,其过程如图所
示
①电解在质子交换膜电解池中进行。阳极区为酸性CuCl
2- 溶液,阴极区为盐酸,电
解过程中CuCl2
-转化为CuCl42-。电解时阳极发生的主要电极反应为
(用电极反应式表示）
6．【2020·全国Ⅰ卷节选】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。
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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c(Fe2+)增加了0.02 mol·L−1。石墨电极上未
见Fe 析出。可知，石墨电极溶液中c(Fe2+)=________。
(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Fe2+氧化性小于________，还原性小于________。
7．【2020·全国Ⅱ卷节选】(1)氯气是制备系列含氯化合物的主要原料，可采用如图(a)所示
的装置来制取。装置中的离子膜只允许______离子通过，氯气的逸出口是______(填标
号)。
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◆参考答案◆
1．(5) Mn2++2H2O
H2↑+MnO2↓+2H+ 加入Mn(OH)2
【分析】根据题给的流程，将菱锰矿置于反应器中，加入硫酸和MnO2，可将固体溶解为
离子，将杂质中的Fe、Ni、Al 等元素物质也转化为其离子形式，同时，加入的MnO2可以
将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+；随后将溶液pH 调至制约等于7，此时，根据已知条件给出的
三种氢氧化物的溶度积可以将溶液中的Al3+沉淀出来；随后加入BaS，可以将溶液中的
Ni2+沉淀，得到相应的滤渣；后溶液中含有大量的Mn2+，将此溶液置于电解槽中电解，得
到MnO2，将MnO2与碳酸锂共同煅烧得到最终产物LiMn2O4。
【详解】
（5）在电解槽中，Mn2+发生反应生成MnO2，反应的离子方程式为Mn2++2H2O
H2↑+MnO2↓+2H+；电解时电解液中Mn2+大量减少，H+大量增加，需要加入Mn(OH)2以保
持电解液成分的稳定；故答案为：Mn2++2H2O
H2↑+MnO2↓+2H+、加入Mn(OH)2。
2．(2) 温度太低，不利于Ga 的熔化，温度太高，Ga 可能与NaoH 反应产生大量氢
气，会有爆炸危险。
+3eˉ+2H2O=Ga+4OH-（或[Ga(OH)4]-+3eˉ=Ga+4OH-）
【分析】以粗镓为原料，制备超纯
，粗Ga 经过电解精炼得到纯Ga，Ga 和Mg
反应生产Ga2Mg5，Ga2Mg5和CH3I、Et2O 反应生成
、MgI2和CH3MgI，
然后经过蒸发溶剂、蒸馏，除去残渣MgI2、CH3MgI，加入NR3进行配体交换、进一步蒸
出得到超纯
，Et2O 重复利用，据此解答。
【详解】（2）电解池温度控制在
，温度太低，不利于Ga 的熔化，温度太高，
Ga 可能与NaoH 反应产生大量氢气，会有爆炸危险；粗Ga 在阳极失去电子，阴极得到
Ga，电极反应式为
+3eˉ+2H2O=Ga+4OH-（或[Ga(OH)4]-+3eˉ=Ga+4OH-）；
3．(3)
阳
【详解】（3）①电极b 上发生
失电子生成
的氧化反应，是电解池的阳极。②a 极
硝酸根离子得电子转化为尿素，再结合酸性环境可分析出电极反应式为
。答案为阳极；
；
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4．(3) SO2+I +2H2O=3I-+SO
+4H+ 3I--2e-=I
【详解】（3）①由题意可知，二氧化硫在电解池中与溶液中I 反应生成碘离子、硫酸根
离子和氢离子，离子方程式为SO2+I +2H2O=3I—+SO
+4H+，故答案为：SO2+I
+2H2O=3I—+SO
+4H+；
②由题意可知，测硫仪工作时电解池工作时，碘离子在阳极失去电子发生氧化反应生成碘
三离子，电极反应式为3I--2e-=I ，故答案为：3I--2e—=I ；
5．(1)
【详解】（1）①电解在质子交换膜电解池中进行，H+可自由通过，阳极区为酸性
溶
液，电解过程中
转化为
，电解时阳极发生的主要电极反应为：
；
6
．
石墨
0.09mol/L Fe3++e-=Fe2+ Fe-2e-=Fe2+ Fe3+ Fe
【分析】(1)根据物质的量浓度溶液的配制步骤选择所用仪器；
(2)~(5)根据题给信息选择合适的物质，根据原电池工作的原理书写电极反应式，并进行计
算，由此判断氧化性、还原性的强弱；
(6)根据刻蚀活化的原理分析作答。
【详解】
(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，故答案为：石墨。
(4)根据(3)的分析，铁电极的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，石墨电极上未见Fe 析出，石墨电
极的电极反应式为Fe3++e-=Fe2+，电池反应一段时间后，测得铁电极溶液中c（Fe2+）增加
了0.02mol/L，根据得失电子守恒，石墨电极溶液中c（Fe2+）增加0.04mol/L，石墨电极
溶液中c（Fe2+）=0.05mol/L+0.04mol/L=0.09mol/L，故答案为：0.09mol/L。
(5)根据(3)、(4)实验结果，可知石墨电极的电极反应式为Fe3++e-=Fe2+，铁电极的电极反应
式为Fe-2e-=Fe2+；电池总反应为Fe+2Fe3+=3Fe2+，根据同一反应中，氧化剂的氧化性强
于氧化产物、还原剂的还原性强于还原产物，则验证了Fe2+氧化性小于Fe3+，还原性小于
Fe，故答案为：Fe3++e-=Fe2+ ，Fe-2e-=Fe2+ ，Fe3+，Fe。
7．Na+ a
【分析】（1）电解饱和食盐水，阳极产生氯气，阳离子移向阴极室；
【详解】（1）电解饱和食盐水，反应的化学方程式为2NaCl+2H2O
2NaOH+Cl2↑+H2↑，阳极氯离子失电子发生氧化反应生成氯气，氯气从a 口逸出，阴极氢
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离子得到电子发生还原反应生成氢气，产生OH-与通过离子膜的Na+在阴极室形成
NaOH，故答案为：Na+；a；
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