最新考纲：
1. 了解化学反应中能量转化的原因及常见的能量转化形式。
2. 了解化学能与热能的相互转化。了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。
3. 了解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式。
4. 了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。了解化学在解决能源危机中的重要作用。
5. 了解焓变(ΔH)与反应热的含义。
6. 理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。
7. 理解原电池和电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。
8. 了解常见化学电源的种类及其工作原理。
9. 了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。
化学能与热能
【专题知识整合】
一、反应热及其表示方法
1．两种角度理解反应热
(1)从微观的角度说，是旧化学键断裂吸收的能量与新化学键形成放出的能量的差值。
在图中，a 表示旧化学键断裂吸收的能量；b 表示新化学键形成放出的能量；c 表示反应
热。
(2)从宏观的角度说，是反应物总能量与生成物总能量的差值。
在图中，a 表示活化能；b 表示活化分子变成生成物分子所释放的能量；c 表示反应热。
2．反应热的量化参数——键能反应热与键能的关系
反应热：ΔH＝E1－E2 或 ΔH＝E4－E3，即 ΔH 等于反应物的键能总和减去生成物的键能总
和，或生成物具有的总能量减去反应物具有的总能量。
3．反应热的表示方法——热化学方程式
热化学方程式书写或判断的注意事项：
(1)注意 ΔH 的符号和单位：吸热反应的 ΔH 为“＋”，放热反应的 ΔH 为“－”；ΔH 的单
位为 kJ·mol－1。
(2)注意测定条件：绝大多数的反应热是在 25 ℃、101 kPa 下测定的，此时可不注明温度
和压强。
(3)注意热化学方程式中的化学计量数：热化学方程式中的化学计量数可以是整数，也可
以是分数。
(4)注意物质的聚集状态：气体用“g”，液体用“l”，固体用“s”，溶液用“aq”。热化学
方程式中不用“↑”和“↓”。
(5)注意 ΔH 的数值与符号：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。
(6)对于具有同素异形体的物质，除了要注明聚集状态外，还要注明物质的名称。
例如：S(单斜，s)===S(正交，s) ΔH＝－0.33 kJ·mol－1。
二、盖斯定律及其应用
1．内容
一定条件下，一个反应不管是一步完成，还是分几步完成，反应的总热效应相同，即反
应热的大小与反应途径无关，只与反应体系的始态和终态有关。
2．常用关系式
热化学方程式 焓变之间的关系
aA(g)===B(g) ΔH1
A(g)===1
aB(g) ΔH2
ΔH2＝1
aΔH1 或 ΔH1＝aΔH2
aA(g)===B(g) ΔH1
B(g)===aA(g) ΔH2
ΔH1＝－ΔH2
ΔH＝ΔH1＋ΔH2
【高考真题再现】1．[2019·高考全国卷Ⅱ，T27(1)]环戊二烯( )是重要的有机化工原料，广泛用于农药、
橡胶、塑料等生产。
已知： (g)=== (g)＋H2(g) ΔH1＝＋100.3 kJ·mol－1 ①
H2(g)＋I2(g)===2HI(g) ΔH2＝－11.0 kJ·mol－1 ②
对于反应： (g)＋I2(g)=== (g)＋2HI(g) ③ ΔH3＝________kJ·mol－1。
解析：根据盖斯定律，由反应①＋反应②得反应③，则 ΔH3＝ΔH1＋ΔH2＝(＋100.3－11.0)
kJ·mol－1＝＋89.3 kJ·mol－1。
答案：＋89.3
2．[2019·高考全国卷Ⅲ，T28(2)]Deacon 直接氧化法可按下列催化过程进行：
CuCl2(s)===CuCl(s)＋1
2Cl2(g) ΔH1＝＋83 kJ·mol－1
CuCl(s)＋1
2O2(g)===CuO(s)＋1
2Cl2(g) ΔH2＝－20 kJ·mol－1
CuO(s)＋2HCl(g)===CuCl2(s)＋H2O(g) ΔH3＝－121 kJ·mol－1
则 4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)的 ΔH＝________kJ·mol－1。
解析：将已知热化学方程式依次编号为①②③，根据盖斯定律，由(①＋②＋③)×2 得
4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－116 kJ·mol－1。
答案：－116
3．(2019·高考天津卷)硅粉与 HCl 在 300 ℃时反应生成 1 mol SiHCl3 气体和 H2，放出 225
kJ 热量，该反应的热化学方程式为_____________________________________________。
解析：该反应的热化学方程式为 Si(s)＋3HCl(g) =====300 ℃
SiHCl3(g)＋H 2(g) ΔH＝－225
kJ·mol－1。
答案：Si(s)＋3HCl(g) =====300 ℃
SiHCl3(g)＋H2(g) ΔH＝－225 kJ·mol－1
■反思归纳
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“－”号而
造成错误。
(3)漏写 ΔH 的单位，或将 ΔH 的单位写为 kJ 而造成错误。
(4)反应热的数值与方程式中的化学计量数不对应而造成错误。
(5)对燃烧热、中和热的概念理解不到位，忽略其标准是 1 mol 可燃物或生成 1 mol H2O(l)
而造成错误。
4．(2018·高考天津卷)CO2 与 CH4 经催化重整，制得合成气：CH4(g)＋CO2(g)催化剂
2CO(g)＋2H2(g)
已知上述反应中相关的化学键键能数据如下：
化学键 C—H C==O H—H C
==
←
O(CO)
键能/(kJ·mol－1) 413 745 436 1 075
则该反应的 ΔH＝________。
解析：根据 ΔH＝反应物总键能－生成物总键能，该反应的 ΔH＝(413×4＋745×2) kJ·mol
－1－(1 075×2＋436×2) kJ·mol－1＝＋120 kJ·mol－1。
答案：＋120 kJ·mol－1
■失误防范
利用键能计算反应热，要熟记公式：ΔH＝反应物总键能－生成物总键能，其关键是弄清
物质中化学键的数目。在中学阶段要掌握常见单质、化合物中所含共价键的数目。原子晶体：
1 mol 金刚石中含 2 mol C—C 键，1 mol 硅晶体中含 2 mol Si—Si 键，1 mol SiO2 晶体中含 4 mol
Si—O 键；分子晶体：1 mol P4 中含有 6 mol P—P 键，1 mol C2H6 中含有 6 mol C—H 键和 1 mol
C—C 键。
5．(1)(2018·高考北京卷)近年来，研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转
化与存储。过程如下：
反应Ⅰ：2H2SO4(l)===2SO2(g)＋2H2O(g)＋O2(g) ΔH1＝＋551 kJ·mol－1
反应Ⅲ：S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH3＝－297 kJ·mol－1
反应Ⅱ的热化学方程式：__________________________________。
(2)[2018·高考全国卷Ⅲ，T28(2)]SiHCl3 在催化剂作用下发生反应：
2SiHCl3(g)=== SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g) ΔH1＝＋48 kJ·mol－1
3SiH2Cl2(g)=== SiH4(g)＋2SiHCl3(g) ΔH2＝－30 kJ·mol－1
则反应 4SiHCl3(g)=== SiH4(g)＋3SiCl4(g)的 ΔH 为________kJ·mol－1。
(3)[2018·高考全国卷Ⅱ，T27(1)]CH 4CO2 催化重整反应为 CH4(g)＋CO2(g)=== 2CO(g)＋
2H2(g)。
已知：C(s)＋2H2(g)=== CH4(g) ΔH＝－75 kJ·mol－1
C(s)＋O2(g)=== CO2(g) ΔH＝－394 kJ·mol－1
C(s)＋1
2O2(g)=== CO(g) ΔH＝－111 kJ·mol－1
该催化重整反应的 ΔH＝________kJ·mol－1。
解析：(1)由于反应Ⅱ是二氧化硫的歧化反应，且由题意可知其氧化产物和还原产物分别为 H2SO4 和 S ，根据得失电子守恒和元素守恒可写出反应Ⅱ 的化学方程式为 3SO 2(g) ＋
2H2O(g)===2H2SO4(l)＋S(s)。根据盖斯定律，反应Ⅰ与反应Ⅲ的热化学方程式相加得：2H2SO4(l)＋
S(s)===3SO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝＋254 kJ·mol －1，所以反应Ⅱ的热化学方程式为 3SO 2(g)＋
2H2O(g)===2H2SO4(l)＋S(s) ΔH＝－254 kJ·mol－1。
(2)将已知热化学方程式依次编号为①②，根据盖斯定律，由①×3＋②，可得：
4SiHCl3(g)===SiH4(g)＋3SiCl4(g) ΔH＝3×48 kJ·mol－1－30 kJ·mol－1＝＋114 kJ·mol－1。
(3)将已知的 3 个热化学方程式依次编号为①②③，根据盖斯定律③×2－①－②得该催化
重整反应的 ΔH＝(－111×2＋75＋394) kJ·mol－1＝＋247 kJ·mol－1。
答案：(1)3SO2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(l)＋S(s) ΔH＝－254 kJ·mol－1 (2)＋114 (3)＋
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■练后反思
叠加法求焓变
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，反应热的数值不变，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，反应热也要相乘。
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到目标方程式，反应热也要相加。
【题组模拟演练】
1．下列关于反应热和热化学反应的描述中正确的是( )
A．HCl 和 NaOH 反应的中和热 ΔH＝－57.3 kJ·mol －1，则 H2SO4 和 Ca(OH)2 反应的中和
热 ΔH＝2×(－57.3) kJ·mol－1
B．CO(g)的燃烧热 ΔH＝－283.0 kJ·mol －1，则 2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)反应的 ΔH＝＋
2×283.0 kJ·mol－1
C．氢气的燃烧热 ΔH＝－285.5 kJ·mol－1，则电解水的热化学方程式为 2H2O(l)===2H2(g)＋
O2(g) ΔH＝＋285.5 kJ·mol－1
D．1 mol 甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热
解析：选 B。根据燃烧热定义知 B 正确。
■失误防范
对比法理解反应热、燃烧热与中和热
(1)化学反应吸收或放出的热量称为反应热，符号为 ΔH，常用单位为 kJ·mol－1，它只与化
学反应的化学计量数、物质的聚集状态有关，而与反应条件无关。中学阶段研究的反应热主
要是燃烧热和中和热。(2)燃烧热：在 101 kPa 时，1 mol 纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量。单
位为 kJ·mol－1。需注意：①燃烧热是以 1 mol 纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量来
定义的，因此在书写燃烧热的热化学方程式时，一般以燃烧 1 mol 纯物质为标准来配平其余物
质的化学计量数；②燃烧产物必须是稳定的氧化物，如 C→CO2、H2→H2O(l)等。
(3)中和热：在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成 1 mol 液态 H2O 时的反应热。需
注意：①稀溶液指物质溶于大量水中；②中和热不包括离子在水溶液中的生成热、物质的溶
解热、电解质电离时的热效应；③中和反应的实质是 H＋和 OH－化合生成 H2O，即 H＋(aq)＋OH
－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1。
(4)反应热指反应完全时的热效应，所以对于可逆反应，其热量要小于反应完全时的热量。
2．(2019·岳阳一模)研究表明 CO 与 N2O 在 Fe＋作用下发生反应的能量变化及反应历程如
图所示，两步反应分别为①N2O＋Fe＋===N2＋FeO＋(慢)、②FeO＋＋CO===CO2＋Fe＋(快)。下
列说法正确的是( )
A．反应①是氧化还原反应，反应②是非氧化还原反应
B．两步反应均为放热反应，总反应的化学反应速率由反应②决定
C．Fe＋使反应的活化能减小，FeO＋是中间产物
D．若转移 1 mol 电子，则消耗 11.2 L N2O
解析：选 C。A 项，反应①、②均有元素化合价的升降，因此都是氧化还原反应，A 错误；
B 项，由题图可知，反应①、②都是放热反应，总反应的化学反应速率由速率慢的反应①决定，
B 错误；C 项，Fe＋做催化剂，使反应的活化能减小，FeO＋是反应过程中产生的物质，因此是
中间产物，C 正确；D 项，由于没有指明外界条件，所以不能确定气体的体积，D 错误。
3．已知：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝a kJ·mol－1，2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH
＝－220 kJ·mol－1。H—H、O===O 和 O—H 键的键能分别为 436 kJ·mol－1、496 kJ·mol－1 和 462
kJ·mol－1，则 a 为( )
A．－332 B．－118
C．＋350 D．＋130
解析：选 D。根据盖斯定律和焓变与键能的关系解答。根据题中给出的键能可得出热化学
方程式：③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH3＝(2×436＋496－4×462) kJ·mol －1＝－480 kJ·mol
－ 1 ， 题 中 ②2C(s) ＋ O2(g)===2CO(g) ΔH2 ＝ － 220 kJ·mol － 1 ， (② － ③)×1
2得 ①C(s) ＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH1＝(ΔH2－ΔH3)×1
2，即 a＝(－220＋480)×1
2＝＋130，选项 D 正
确。
4．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。A 项，C(s)、CO(g)在 O2(g)中燃烧生成 CO2，均为放热反应，则有 ΔH1＜0、
ΔH3＜0；B 项，CO2(g)与 C(s)在高温条件下反应生成 CO(g)，该反应为吸热反应，则有 ΔH2＞
0，Fe(s)与 O2(g)反应生成 Fe2O3(s)为放热反应，则有 ΔH4＜0；C 项，将五个热化学方程式依
次编号为①②③④⑤，根据盖斯定律，由②＋③可得①，则有 ΔH1＝ΔH2＋ΔH3；D 项，将五
个热化学方程式依次编号为①②③④⑤，根据盖斯定律，由③×3－⑤×2 可得④，则有 ΔH4＝
3ΔH3－2ΔH5。
■方法技巧
反应热大小比较
(1)注意三问题
①反应中各物质的聚集状态；
②ΔH 有正负之分，比较时要连同“＋”“－”一起比较，类似数学中的正、负数大小的
比较；
③若只比较放出或吸收热量的多少，则只比较数值的大小，不考虑正、负号。
(2)方法面面观
①利用盖斯定律比较
如 ，比较 ΔH1 与 ΔH2 的大小的方法。因 ΔH1化学腐蚀>有防腐措施的腐蚀。
(2)电解质溶液的影响
①对同一金属来说，腐蚀的快慢(浓度相同)：强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液。
②对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，腐蚀越快。
(3)活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀越快。
2．两种腐蚀与三种保护
(1)两种腐蚀：析氢腐蚀、吸氧腐蚀(关键在于电解液的 pH)。
(2)三种保护：电镀保护、牺牲阳极的阴极保护法、外加电流的阴极保护法。
【题组模拟演练】
题组一 电解池中电极反应式的书写
1．按要求书写电极反应式。
(1)用惰性电极电解 NaCl 溶液
阳极：________________________________________________________________；
阴极：________________________________________________________________。
(2)用惰性电极电解 CuSO4 溶液
阳极：________________________________________________________________；
阴极：________________________________________________________________。
(3)铁做阳极，石墨做阴极电解 NaOH 溶液
阳极：________________________________________________________________；
阴极：________________________________________________________________。
(4)用惰性电极电解熔融 MgCl2
阳极：________________________________________________________________；
阴极：________________________________________________________________。
答案：(1)2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H＋＋2e－===H2↑
(2)2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 2Cu2＋＋4e－===2Cu
(3)Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
(4)2Cl－－2e－===Cl2↑ Mg2＋＋2e－===Mg
2．(信息型电极反应式的书写)按要求书写电极反应式。
(1)以铝材为阳极，在 H 2SO4 溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极反应式为
________________________________________________________________________。
(2)用 Al 单质做阳极，石墨做阴极，NaHCO3 溶液做电解液进行电解，生成难溶物 R，R
受热分解生成化合物 Q，写出阳极生成 R 的电极反应式：___________________________。
(3)用惰性电极电解 K2MnO4 溶液能得到化合物 KMnO4，则电极反应式为
阳极：________________________________________________________________；阴极：________________________________________________________________。
(4)将一定浓度的磷酸二氢铵(NH4H2PO4)、氯化锂混合液作为电解液，以铁棒为阳极，石
墨为阴极，电解析出 LiFePO4 沉淀，则阳极反应式为_____________________________。
答案：(1)2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋
(2)Al＋3HCO－3 －3e－===Al(OH)3↓＋3CO2↑
(3)MnO2－4 －e－===MnO－4 2H＋＋2e－===H2↑
(4)Fe＋H2PO－4 ＋Li＋－2e－===LiFePO4↓＋2H＋
3．(根据“交换膜”利用信息书写电极反应式)按要求书写电极反应式。
(1)电解装置如图所示，电解槽内装有 KI 及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔开。在一定
的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。
已知：3I2＋6OH－===IO－3 ＋5I－＋3H2O
阳极：__________________________________________________________________；
阴极：_________________________________________________________________。
(2)可用氨水作为吸收液吸收工业废气中的 SO2，当吸收液失去吸收能力时，可通过电解
法使吸收液再生而循环利用(电极均为石墨电极)，并生成化工原料硫酸。其工作示意图如下。
阳极：_________________________________________________________________；
阴极：_________________________________________________________________。
答案：(1)2I－－2e－===I2 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
(2)HSO－3 －2e－＋H2O===3H＋＋SO2－4 2H＋＋2e－===H2↑(或 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH
－)
■方法技巧
电解时电极反应式的书写步骤题组二 电解原理及其应用
4．如图装置电解一段时间，当某极析出 0.32 g Cu 时，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中溶液 pH 分别为(溶
液足量，体积均为 100 mL 且电解前后溶液体积变化忽略不计)( )
A．13、7、1 B．12、7、2
C．1、7、13 D．7、13、1
解析：选 A。 n(Cu)＝0.32 g÷64 g/mol＝0.005 mol，由电极反应 Cu2＋＋2e－ ===Cu 可知转
移电子为 0.01 mol，电解时，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中电池总反应方程式分别为 2KCl＋2H2O =====电解
2KOH
＋H2↑＋Cl2↑、2H2O =====电解
2H2↑＋O2↑、2CuSO4 ＋2H2O =====电解
2Cu＋O2↑＋2H2SO4 。Ⅰ
中生成 0.01 mol OH－，c(OH－)＝0.01 mol÷0.1 L＝0.1 mol/L，pH＝13；Ⅱ中电解水，溶液仍然
呈中性，溶液的 pH＝7；Ⅲ中生成 0.01 mol H＋，c(H＋ )＝0.01 mol÷0.1 L＝0.1 mol/L，pH＝1，
故选项 A 正确。
5．(“多膜”电解池)次磷酸(H3PO2)是一种精细磷化工产品，具有较强的还原性。H3PO2
可用电渗析法制备，“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离
子通过)：
(1)写出阳极的电极反应式：_____________________________________________。
(2)分析产品室可得到 H3PO2 的原因：____________________________________。
(3)早期采用“三室电渗析法”制备 H3PO2：将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用 H3PO2
稀溶液代替，并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有________杂质，该杂质产生的原因是_____________________________。
解析：(1)阳极是由水电离出的 OH－放电，其反应式为 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋；(2)阳
极室中的 H＋穿过阳膜进入产品室，原料室的 H2PO －2 穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成
H3PO2；(3)阳极室内可能有部分 H2PO －2 或 H3PO2 失电子发生氧化反应，导致生成物中混有 PO
3－4 。
答案：(1)2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ (2)阳极室的 H＋穿过阳膜扩散至产品室，原料室的
H2PO －2 穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成 H3PO2 (3)PO3－4 H2PO －2 或 H3PO2 被氧化
6．(电解原理的相关计算)(1)甲醇电解法制氢气比电解水法制氢气的氢的利用率更高、电
解电压更低。电解装置如图所示。
电 源 的 正 极 为 ______( 填 “a” 或 “b”) 。 其 中 阳 极 的 电 极 反 应 式 为
____________________；标准状况下，每消耗 1 mol 甲醇，生成 H2 的体积为________。
(2)以甲醚、空气、氢氧化钾溶液为原料的燃料电池为电源，以石墨为电极电解 500 mL 滴
有酚酞的 NaCl 溶液，装置如图所示。
请写出电解过程中 Y 电极附近观察到的现象：_______________________________，当燃
料电池消耗 2.8 L O2(标准状况下)时，计算此时 NaCl 溶液的 pH＝________(假设溶液的体积不
变，气体全部从溶液中逸出)。
解析：(1)根据图示，左边应该是溶液中的氢离子得电子生成氢气，则左边为阴极，右边
为阳极，故电源 a 为负极，b 为正极；阳极上发生甲醇失电子变成二氧化碳的反应，电极反应
式为 CH3OH＋H2O－6e－===CO2↑＋6H＋；每消耗 1 mol 甲醇转移 6 mol 电子，可以生成 3 mol
氢气，标准状况下体积为 67.2 L。
(2)由装置图可知，Y 电极与电源正极相连，即为阳极，电解 NaCl 溶液的阳极反应式为 2Cl
－－2e－===Cl2↑，所以可观察到的现象为 Y 电极附近有气泡产生，上部分气体呈黄绿色；当
燃料电池消耗 2.8 L O2(标准状况下)时，电路中转移的电子 n(e－)＝ 2.8 L
22.4 L·mol－1×4＝0.5 mol，根据电子转移守恒，结合电解 NaCl 溶液的反应方程式 2NaCl＋2H2O =====电解
2NaOH＋H2↑＋
Cl2↑，可得此时溶液中生成 n(OH－)＝0.5 mol，c(OH－)＝0.5 mol÷0.5 L＝1.0 mol·L－1，所以溶
液的 pH＝14。
答案：(1)b CH3OH＋H2O－6e－===CO2↑＋6H＋ 67.2 L (2)Y 电极附近溶液中有气泡
产生，上部分气体呈黄绿色 14
■方法技巧
电解计算破题“三方法”
原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液 pH 的计算、相对原子质量和阿伏
加德罗常数的计算、产物的量与电量关系的计算等。通常有下列三种方法：
(1)根据得失电子守恒计算
用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物等类型的计算，其依据是电路中转移的电
子数相等。
(2)根据总反应式计算
先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。
(3)根据关系式计算
根据得失电子守恒关系建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。
如以通过 4 mol e－为桥梁可构建如下关系式：
(式中 M 为金属，n 为其离子的化合价数值)
题组三 电化学原理的综合应用
7．(新题预测)某手机电池采用了石墨烯电池，可充电 5 min，通话 2 h。一种石墨烯锂硫
电池(2Li＋S8===Li2S8)工作原理示意图如图所示。下列有关该电池的说法不正确的是( )
A．金属锂是比能量相对较高的电极材料
B．充电时 A 电极为阴极，发生还原反应
C．充电时 B 电极的反应：Li2S8－2e－===2Li＋＋S8
D．手机使用时电子从 A 电极经过手机电路板流向 B 电极，再经过电池电解质流回 A 电
极
解析：选 D。单位质量的电极材料失去电子的物质的量越多，则放出的电能越大，比能量越高，金属锂是比能量较高的电极材料，A 正确；原电池中阳离子向正极移动，由题图可知，
做电源时，B 为正极，A 为负极，负极发生失电子的氧化反应，则充电时 A 为阴极，发生还
原反应，B 正确；放电时，B 电极上 S8 得电子生成 Li2S8，反应为 2Li＋＋S8＋2e－===Li2S8，则
充电时 B 电极反应为 Li2S8－2e－===2Li＋＋S8，C 正确；电子只能在电极和导线中移动，不能
在电解质中移动，D 错误。
8．(新题预测)某同学做了如下实验：
装置
现象 电流计指针未发生偏转 电流计指针发生偏转
下列说法正确的是( )
A．加热铁片Ⅰ所在烧杯，电流计指针会发生偏转
B．用 KSCN 溶液检验铁片Ⅲ、Ⅳ附近溶液，可判断电池的正、负极
C．铁片Ⅰ、Ⅲ的腐蚀速率相等
D．“电流计指针未发生偏转”，说明铁片Ⅰ、Ⅱ均未被腐蚀
解析：选 A。Fe 在 NaCl 溶液中发生吸氧腐蚀，加热铁片Ⅰ所在烧杯，使铁片Ⅰ失电子的
速率加快，导致铁片Ⅰ失电子速率大于铁片Ⅱ失电子速率，会有电子通过电流计，电流计指
针会发生偏转，A 项正确；右图装置中电流计指针发生偏转，说明形成了原电池，左边烧杯中
NaCl 溶液浓度较大，腐蚀速率较快，铁片Ⅲ做负极，失电子生成 Fe2＋，向其附近溶液加 KSCN
溶液无现象，铁片Ⅳ做正极被保护，向其附近溶液加 KSCN 溶液也无现象，因此不能判断电
池的正、负极，B 项错误；左图装置没有形成原电池，右图装置形成了原电池，形成原电池会
加快反应速率，故铁片Ⅲ的腐蚀速率比铁片Ⅰ快，C 项错误；铁片Ⅰ、Ⅱ都发生了吸氧腐蚀，
但二者的腐蚀速率相同，故电流计指针未发生偏转，D 项错误。
9．(新题预测)四甲基氢氧化铵[(CH 3)4NOH]常用作电子工业清洗剂，以四甲基氯化铵
[(CH3)4NCl]为原料，采用电渗析法合成(CH3)4NOH，其工作原理如图所示(a、b 为石墨电极，
c、d、e 为离子交换膜)，下列说法不正确的是( )A．N 为电源正极
B．标准状况下制备 0.75 mol (CH3)4NOH，a、b 两极共产生 16.8 L 气体
C．c、e 均为阳离子交换膜
D．b 极电极反应式：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
解析：选 B。电解后左侧四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]稀溶液转化为浓溶液，说明 a 极为
阴极，发生还原反应，电极反应为 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，则 M 为电源负极，N 为电源
正极，A 正确；b 为电解池阳极，电极反应为 4OH － －4e － ===O2 ↑＋2H 2O，制备 0.75
mol(CH3)4NOH，需要阴极产生 0.75 mol OH－，转移电子 0.75 mol，阴、阳极共生成气体(0.75
2
＋0.75
4 )×22.4 L＝12.6 L，B 错误，D 正确；阴极 c(OH－)不断增大，中间原料室的四甲基氯化
铵[(CH3)4NCl]电离出的(CH3)4N＋穿过 c 膜进入左侧阴极室，c 膜为阳离子交换膜；原料室的氯
化钠稀溶液转化为浓溶液，表明右侧阳极室的钠离子穿过 e 膜进入原料室，故 e 膜为阳离子交
换膜，C 正确。
[专题针对训练]
一、选择题
1．下列说法正确的是( )
A．等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出热量多
B．已知 C(石墨，s)===C(金刚石，s) ΔH＞0，则金刚石比石墨稳定
C．Ba(OH)2·8H2O 与 NH4Cl 反应是氧化还原反应，且反应的焓变大于零
D．含 20.0 g NaOH 的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出 28.7 kJ 的热量，则表示该反应中和
热的热化学方程式为 NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l) ΔH＝－57.4 kJ·mol－1
解析：选 D。等量的硫蒸气和硫固体，硫蒸气的能量高，能量越高，燃烧放出的热量越多，
A 项错误；由 C(石墨，s)===C(金刚石，s) ΔH>0，可知金刚石的能量比石墨的能量高，能量
越高，越不稳定，所以石墨比金刚石稳定，B 项错误；Ba(OH)2·8H2O 与 NH4Cl 反应中无元
素化合价变化，属于非氧化还原反应，反应需要吸热，焓变大于零，C 项错误；含 20.0 g NaOH
的稀溶液与稀盐酸完全中和生成 0.5 mol 水，放出 28.7 kJ 的热量，则中和热的热化学方程式可
表示为 NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l) ΔH＝－57.4 kJ·mol－1，D 项正确。
2．已知 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)，1 mol H2 完全燃烧放出热量 241.8 kJ，有关键能数据
如下：
化学键 H—O O==O
键能/(kJ·mol－1) 463.4 498
则 H—H 键键能为( )
A．413 kJ·mol－1 B．557 kJ·mol－1
C．221.6 kJ·mol－1 D．436 kJ·mol－1解析：选 D。设 H—H 键键能为 x kJ·mol－1，根据反应热和键能关系可知，ΔH＝反应物键
能总和－生成物键能总和＝(2x＋498－4×463.4) kJ·mol －1＝(－241.8×2) kJ·mol －1，解得 x＝
436。
3．一定条件下，在水溶液中 1 mol Cl－、ClO－x (x＝1，2，3，4)的能量(kJ)相对大小如图所
示。下列有关说法正确的是( )
A．e 是 ClO－3
B．b→a＋c 反应的活化能为 60 kJ/mol
C．a、b、c、d、e 中 c 最稳定
D．b→a＋d 反应的热化学方程式为 3ClO －(aq)===ClO－3 (aq)＋2Cl －(aq) ΔH＝－116
kJ/mol
解析：选 D。 A．e 中 Cl 元素化合价为＋7 价，而 ClO－3 中 Cl 元素化合价为＋5 价，故 A
错误；B.根据图中数据无法判断 b→a＋c 反应的活化能，故 B 错误；C.a、b、c、d、e 中 a 能
量最低，所以 a 最稳定，故 C 错误；D.b→a＋d，根据得失电子守恒得该反应方程式为 3ClO－
===ClO－3 ＋2Cl－，反应热＝(64 kJ/mol＋2×0 kJ/mol)－3×60 kJ/mol＝－116 kJ/mol，所以该反
应的热化学方程式为 3ClO－(aq)===ClO－3 (aq)＋2Cl－(aq) ΔH＝－116 kJ/mol，故 D 正确。
4．选择性催化还原法(SCR)烟气脱硝技术是一种成熟的 NOx 控制处理方法，主要反应如
下：
①4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g) ΔH1＝a kJ·mol－1
②4NH3(g)＋2NO2(g)＋O2(g)3N2(g)＋6H2O(g) ΔH2＝b kJ·mol－1
副反应 4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g) ΔH3＝d kJ·mol－1
则反应 2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的 ΔH 为( )
A．(4b－3a＋d)/4 kJ·mol－1
B．(4a－3b＋d)/4 kJ·mol－1
C．(3b－4a＋d)/4 kJ·mol－1
D．(3a－4b＋d)/4 kJ·mol－1
解析：选 D。①4NH 3(g)＋4NO(g)＋O 2(g)4N2(g)＋6H2O(g) ΔH1＝a kJ·mol －1，②
4NH3(g) ＋ 2NO2(g) ＋ O2(g)3N2(g) ＋ 6H2O(g) ΔH2 ＝ b kJ · mol － 1 ， ③ 4NH3(g) ＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g) ΔH3＝d kJ·mol－1，根据盖斯定律可知，将①×3
4－②＋③×1
4即
得反应：2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g) ΔH＝a kJ·mol－1×3
4－b kJ·mol－1＋d kJ·mol－1×1
4＝
3a－4b＋d
4 kJ·mol－1，故选 D。
5．NO2、O2 和熔融 KNO3 可制作燃料电池，其原理如图，该电池在使用过程中石墨Ⅰ
电极上生成氧化物 Y，Y 可循环使用。下列说法正确的是( )
A．O2 在石墨Ⅱ附近发生氧化反应
B．该电池放电时 NO －3 向石墨Ⅱ电极迁移
C．石墨Ⅰ附近发生的反应：3NO2 ＋2e－===NO＋2NO－3
D．相同条件下，放电过程中消耗的 NO2 和 O2 的体积比为 4∶1
解析：选 D。石墨Ⅱ通入氧气，发生还原反应，为原电池的正极，电极反应式为 O2＋2N2O5
＋4e－===4NO－3 ，A 错误；原电池中阴离子移向负极，NO －3 向石墨Ⅰ电极迁移，B 错误；石
墨Ⅰ为原电池的负极，发生氧化反应，电极反应式为 NO2＋NO－3 －e－===N2O5，C 错误；由电
极反应式知放电过程中消耗的 NO2 和 O2 的体积比为 4∶1，D 正确。
6．载人空间站中为循环利用人体呼出的 CO2 并提供氧气，我国科学家设计了一种装置(如
图所示)，实现“太阳能→电能→化学能”转化，总反应为 2CO2===2CO＋O2。下列有关说法
不正确的是( )
A．该装置属于电解池
B．X 极发生氧化反应，Y 极发生还原反应
C．人体呼出的水蒸气参与 Y 极反应：CO2＋H2O＋2e－===CO＋2OH－
D．X 极每产生标准状况下 22.4 L 气体，有 2 mol 的 OH－从 Y 极移向 X 极
解析：选 D。A.该装置实现“太阳能→电能→化学能”转化，将电能转化为化学能的装置
为电解池，故 A 正确；B.根据题图中电子的流向可知，X 极为阳极，失电子发生氧化反应，Y
极为阴极，得电子发生还原反应，故 B 正确；C.Y 为阴极，根据总反应可知，阴极为 CO2 得
电子，生成 CO，电极反应为 CO2＋H2O＋2e－===CO＋2OH－，故 C 正确；D.X 极为阳极，OH－放电生成氧气，电极反应为 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，每产生标准状况下 22.4 L O2，即 1
mol O2，阳极有 4 mol OH－放电，根据溶液电中性原理，X 电极区阴离子减少，则会有 4 mol OH－
从 Y 极通过阴离子交换膜移向 X 极，使得溶液保持电中性，故 D 错误。
7．下图是半导体光电化学电池光解水制氢的反应原理示意图。在光照下，电子由价带跃
迁到导带后，然后流向对电极。下列说法不正确的是( )
A．对电极的电极反应为 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
B．半导体电极发生还原反应
C．电解质溶液中阳离子向对电极移动
D．整个过程中实现了太阳能→电能→化学能的转化
解析：选 B。分析图示可知在对电极上发生的电极反应为 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A
正确；在光照下，e－由价带跃迁到导带后，然后流向对电极，所以半导体电极为负极，发生
氧化反应，B 错误；阳离子向阴极移动，对电极为阴极，因此电解质溶液中阳离子向对电极移
动，C 正确；该装置是光能转化为电能，电能转化为化学能的过程，整个过程中实现了太阳能
→电能→化学能的转化，D 正确。
8．高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途。用镍(Ni)、铁做电极电解浓 NaOH 溶液制备高
铁酸钠(Na2FeO4)的装置如图所示。下列说法正确的是( )
A．铁是阳极，电极反应为 Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2
B．电解一段时间后，镍电极附近溶液的 pH 减小
C．每制得 1 mol Na2FeO4，理论上可以产生 67.2 L 气体
D．若离子交换膜为阴离子交换膜，则电解结束后左侧溶液中含有 FeO2－4
解析：选 D。制备高铁酸钠(Na2FeO4)，铁失电子生成高铁酸根离子，则铁做阳极，电极
反应为 Fe＋8OH－－6e－===FeO2－4 ＋4H2O，故 A 错误；镍做阴极，镍电极上由水电离的氢离子放电生成氢气，氢氧根离子浓度增大，所以溶液的 pH 增大，故 B 错误；不能确定温度和压
强，生成气体的体积无法确定，故 C 错误；若离子交换膜为阴离子交换膜，则电解结束后由
于浓度差左侧溶液中会含有 FeO2－4 ，故 D 正确。
二、非选择题
9．按要求回答下列问题：
(1)以天然气为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。
已知：①CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH1＝ a kJ·mol－1
②CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g) ΔH2＝ b kJ·mol－1
③CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g) ΔH3
请计算反应③的反应热 ΔH3＝________(用 a、b 表示)kJ·mol－1。
(2)已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH1
2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH2
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH3
C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) ΔH
则 ΔH＝________(用含 ΔH1、ΔH2、ΔH3 的式子表示)。
(3)某课题组实现了在常温常压下，以氮气和液态水为原料制备氨同时有氧气生成。
已知，在一定温度和压强下，由最稳定的单质生成 1 mol 纯物质的热效应，称为该物质的
生成热(ΔH)。常温常压下，相关物质的生成热如下表所示：
物质 NH3(g) H2O(l)
ΔH/(kJ·mol－1) －46 －242
上述合成氨反应的热化学方程式为_________________________________________。
(4)已知：①COS(g)＋H2(g)H2S(g)＋CO(g) ΔH1＝－17 kJ·mol－1
②COS(g)＋H2O(g)H2S(g)＋CO2(g) ΔH2＝－35 kJ·mol－1
③CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g) ΔH3
则 ΔH3＝____________。
(5)下图所示为 1 mol CH4 完全燃烧生成气态水的能量变化和 1 mol S(g)燃烧的能量变化。
在催化剂作用下，CH4 可以还原 SO2 生成单质 S(g)、H2O(g)和 CO2，写出该反应的热化学方程
式：______________________________________________________________________。
(6)汽车排气管内的催化转化器可实现尾气无毒处理。
已知：N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH＝＋180.5 kJ·mol－1
2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221.0 kJ·mol－1CO2(g)===C(s)＋O2(g) ΔH＝＋393.5 kJ·mol－1
则反应 2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)的 ΔH＝________ kJ·mol－1。
解析：(1)根据盖斯定律可得③＝①×2－②，所以 ΔH3＝2ΔH1－ΔH2＝(2a－b) kJ·mol－1。
(2)已知：①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH1；
②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH2；
③C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH3；
根据盖斯定律，由③－1
2×①－1
2×②得反应 C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) ΔH＝ΔH3－1
2
ΔH1－1
2ΔH2。
(3)由题意知①式：N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g) ΔH1＝(－46×2) kJ·mol－1，②式：2H2(g)＋
O2(g)===2H2O(l) ΔH2 ＝ ( － 242×2) kJ·mol － 1 ， 2 × ① － 3×② 得 方 程 式 为 2N2(g) ＋
6H2O(l)===3O2(g)＋4NH3(g) ΔH＝2ΔH1－3ΔH2＝＋1 268 kJ·mol－1。
(4)根据盖斯定律由②－①＝③可得 ΔH3＝ΔH2－ΔH1＝－35 kJ·mol－1－(－17 kJ·mol －1)＝
－18 kJ·mol－1。
(5)根据图像可知：
①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝Ea1－Ea2＝126 kJ·mol－1－928 kJ·mol－1＝－
802 kJ·mol－1
②S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－577 kJ·mol－1；
根 据 盖 斯 定 律 可 知 ① － ②×2 即 得 到 CH4 和 SO2 反 应 的 热 化 学 方 程 式 ： CH4(g) ＋
2SO2(g)===CO2(g)＋2S(g)＋2H2O(g) ΔH＝＋352 kJ·mol－1。
(6)将已知热化学方程式依次编号为①②③，
根据盖斯定律，由①＋②＋③×2 得 N2(g)＋2CO2(g)===2NO(g)＋2CO(g) ΔH＝(＋180.5
kJ·mol－1)＋(－221.0 kJ·mol －1)＋(＋393.5 kJ·mol －1)×2＝＋746.5 kJ·mol －1，则反应 2NO(g)＋
2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)的 ΔH＝－746.5 kJ·mol－1。
答案：(1)2a－b (2)ΔH3－1
2ΔH1－1
2ΔH2 (3)2N2(g)＋6H2O(l)===3O2(g)＋4NH3(g) ΔH＝
＋1 268 kJ·mol －1 (4)－18 kJ·mol －1 (5)CH4(g)＋2SO2(g)===2S(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝
＋352 kJ·mol－1 (6)－746.5
10．按要求回答下列问题：
(1)《Journal of Energy Chemistry》报道我国科学家设计 CO2 熔盐捕获与转化的装置如图，
电源负极为________(填“a”或“b”)，d 极的电极反应式为______________________。(2)利用生物电池，以 H2、N2 为原料合成氨的装置如图所示。
Q、R 均为催化剂，据图示判断，负极反应的催化剂为________(填“Q”或“R”)；正极
的电极反应式为_______________________________________________________________。
(3)对废水中氮、磷元素的去除已经逐渐引起科研人员的广泛关注。采用两级电解体系对
废水中硝态氮和磷进行降解实验取得了良好的去除效果。装置如图所示，由平板电极(除氮时 a
极为催化电极，b 极为钛电极；除磷时 a 极为铁，b 极为钛板)构成二维两级电解反应器。
①a 电极上的电势比 b 电极上的电势________(填“低”或“高”)。
②除氮时，b 极的电极反应式为___________________________________________。
(4)用电化学法模拟工业处理 SO2。将硫酸工业尾气中的 SO2 通入如图装置(电极均为惰性
材料)进行实验，可用于制备硫酸，同时获得电能：
①M 极的电极反应式为______________________________________。
②当外电路通过 0.2 mol 电子时，质子交换膜左侧的溶液质量________(填“增大”或“减
小”)________g。
(5)某种燃料电池以熔融碳酸钠、碳酸钾为电解质，其工作原理如图所示，该电池负极的电极反应式为_____________________________________________________________。
若电极 B 附近通入 1 m3 空气(假设空气中 O2 的体积分数为 20%)并完全反应，理论上可消
耗相同条件下 CH4 的体积为________m3。
解析：(1)由题图所示，c 电极上发生失电子的氧化反应，故 c 做阳极，则 a 为电源正极，
b 为电源负极；d 极得电子，电极反应式为 CO2－3 ＋4e－===C＋3O2－。(2)根据原电池工作原理，
负极上失去电子，元素化合价升高，所以通氢气的一端为负极，根据装置图判断，Q 为负极催
化剂；通氮气的一端为正极，根据工作原理，正极反应式为 N2＋6H＋＋6e－===2NH3。(3)①由
电极反应可知 b 电极为阴极，a 电极为阳极，所以 a 电极上的电势比 b 电极上的电势高；②除
氮时，因电解质溶液呈酸性，故 b 极的电极反应式为 2NO－3 ＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O。
(4)①反应本质是二氧化硫、氧气与水反应生成硫酸，M 电极为负极，N 电极为正极，M 电极
上二氧化硫失去电子被氧化生成 SO2－4 ，根据原子守恒和电荷守恒可知，有水参加反应，有氢
离子生成，电极反应式为 SO2＋2H2O－2e－===SO2－4 ＋4H＋。②正极反应式为 O2＋4e－＋4H＋
===2H2O，当外电路通过 0.2 mol 电子时，负极反应的二氧化硫为 0.1 mol，质量为 6.4 g，同时
有 0.2 mol 氢离子通过质子交换膜进入右侧，左侧溶液质量增大 6.4 g－0.2 g＝6.2 g。(5)燃料电
池通 O2 的电极为正极，通 CH4 的电极为负极，即电极 A 为负极，负极上 CH4 失电子发生氧化
反应，生成 CO2，电极反应式为 CH4＋4CO2－3 －8e－===5CO2＋2H2O；若电极 B 附近通入 1 m3
空气(假设空气中 O2 的体积分数为 20%)，则参加反应的 O2 的物质的量为 1 000 L×20%÷22.4
L·mol－1，根据得失电子守恒可知，消耗 CH4 的体积为 1 000 L×20%÷22.4 L·mol－1×4
8×22.4
L·mol－1＝100 L＝0.1 m3。
答案：(1)b CO2－3 ＋4e－===C＋3O2－
(2)Q N2＋6H＋＋6e－===2NH3
(3)①高 ②2NO－3 ＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O
(4)①SO2＋2H2O－2e－===SO2－4 ＋4H＋ ②增大 6.2
(5)CH4＋4CO2－3 －8e－===5CO2＋2H2O 0.1
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