3．原電池、電解池、電鍍池的判

斷規(guī)律

(1)若無外接電源，可能是原電池，依據(jù)原電池的形成條件判斷，主要有“三看”。

[設問]看什么呢？

回答：

看電極；看溶液；看回路。

[投影]

先看電極：兩極為導體且活潑性不同，有一個先發(fā)生化學反應。

再看溶液：兩極插入電解質溶液中。

[設問]

這樣就可以形成電池了嗎？

回答：

不能。

對，還應該看回路：形成閉合回路或者兩極板相接觸。

[設問]

若有外接電源，兩極插入電解質溶液，并有回路，可能是什么池？

回答：

是電解池。

[評價]不完全正確。(糾正后看投影)

(2)若有外接電源，兩極插入電解質溶液，可能是電解池或者是電鍍池。

[設問]為什么呢？

回答：

當陽極金屬與電解質溶液中的陽離子相同時，則為電鍍池，其余的情況是電解池。

[評價]很好，根據(jù)電解液、根據(jù)陽極的電極材料，確定電解或電鍍。

2．分析電解應用的主要方法和思路

[設問]

電解質在通電前、通電后的關鍵點是什么呢？

在電解時離子的放電規(guī)律是什么呢？

電解的結果：溶液的濃度、酸堿性有無變化？

回答：

通電前：電解質溶液的電離(它包括了電解質的電離也包括了水的電離)。

通電后：離子才有定向的移動(陰離子移向陽極，陽離子移向陰極)。

放電規(guī)律：

陽極：

金屬陽極＞S2-＞I-＞Cl-＞OH-＞含氧酸根

陰極：

Ag+＞Cu2+＞Pb2+＞Fe2+＞Zn2+＞H+＞Mg2+

溶液的離子濃度可能發(fā)生變化如：電解氯化銅、鹽酸等離子濃度發(fā)生了變化。

因為溶液中的氫離子或氫氧根離子放電，所以酸堿性可能發(fā)生改變。

請同學們看下列的歸納表格。

[設問]

電化學中有哪些知識點是重點要掌握的呢？

學生活動

回答：

原電池與電解池的不同點；原電池的工作原理以及電解池的工作原理；兩極反應的判斷和書寫；電化學的應用。

很好，我們可以將電化學的知識歸納在網(wǎng)絡圖中，哪一個同學能夠寫出？

[投影]知識點的歸納，網(wǎng)絡圖

學生打出投影：

1．常見的電池

[設問]

①構成原電池的材料是什么呢？

②原電池的原理是什么呢？

③它的原理與電解池有什么不同？

④常見的電池的類型？

看錄像或投影：

回答：

①原電池是由金屬與金屬或非金屬，電解質溶液構成的。

②原電池是由化學能轉化為電能的裝置。

③它的原理與電解池不同，因為電解池是由電能轉化為化學能的裝置。

④常見的電池有：干電池；蓄電池。

幾種電池示意圖：

[設問]

根據(jù)示意圖你能說明電池的種類嗎？

回答：

鋅錳電池(干電池)、鉛蓄電池、燃燒電池(氫氧燃燒電池、甲烷燃燒電池)等。

[設問]

①電池的兩極各發(fā)生了什么反應？

②電池正、負兩極應該如何確定？

它的兩極與電解池的兩極有什么不同點？

③在可逆電池中，充電、放電過程是應用了原電池的原理還是電解池的原理？

回答：

①活潑的金屬為負極，發(fā)生氧化反應。

不活潑的金屬為正極，發(fā)生還原反應。

②原電池與電解池的兩極不相同，表現(xiàn)在：原電池活潑金屬是負極，而電解池與電源負極相互聯(lián)結的就是負極(陰極)。

原電池兩極金屬的金屬活動性必須不同，而電解池兩極可以是惰性電極，也可以是金屬電極。

③放電的過程是應用了原電池的原理，而充電過程應用了電解池的原理。

[講解]

電池可以分為可逆電池和不可逆電池，比如：干電池、燃燒電池等都是不可逆電池，它們在發(fā)生反應時有氣體或生成的物質無法在相同的條件下返回，所以，稱為不可逆電池。

[設問1]

請舉例說明不可逆電池(展示學生解剖的干電池)？

干電池的兩極材料是什么？

電解質溶液是什么？

兩極反應式如何書寫？

總反應如何書寫？

回答1：

如：鋅-錳電池

兩極材料是Zn、MnO2

電解質溶液是：NH4Cl

負極：Zn-2e=Zn2+

總反應：Zn+2NH4=Zn2++2NH3↑+2H2↑

[評價]糾正學生的錯誤，寫出正確的反應。

[設問2]

還有什么實例呢？

兩極材料是什么呢？

電解質溶液是什么呢？

回答2：

再如：鋅-銅電池，負極-Zn，正極-Cu。

負極：Zn-2e=Zn2+，電解質溶液--稀硫酸。

正極：2H++2e=2H=H2

總反應：2H++Zn=H2↑+Zn2+

什么是可逆電池呢？(看前面的圖)

誰能寫出兩極反應式？

總反應式又如何書寫呢？

(教師指導學生書寫)

鉛蓄電池是可逆電池

兩極反應式：

負極：Pb-2e=Pb2+

總反應：

[練習]

書寫兩極反應式。

若有：

(1)銅、鋅、稀硫酸

(2)銅、鐵在潮濕的空氣中的腐蝕

(3)鋅、鐵放在食鹽水中

(4)氫、氧燃燒電池(電池的產(chǎn)物負極為H2O，正極則有大量的氫氧根生成)

(5)甲烷燃燒電池(電池負極甲烷燃燒失去電子，在堿性條件下

根據(jù)信息寫出(4)、(5)的電池總反應式。

板演：

(1)負極：Zn-2e=Zn2+

正極：2H++2e=2H=H2

(2)負極：2Fe-4e=2Fe2+

正極：O2+4e+2H2O=4OH-

(3)負極：2Zn-4e=2Zn2+

正極：O2+4e+2H2O=4OH-

(4)負極：2H2+4OH--4e=4H2O

正極：O2+4e+2H2O=4OH-

總反應：2H2+O2=2H2O</PGN0097.TXT/PGN>

正極：2O2+8e+4H2O=8OH-

[設問]

誰能夠將燃燒電池小結一下呢？

回答：

在燃燒電池反應中確定哪一極發(fā)生的是什么反應的關鍵是：

負極發(fā)生氧化反應，化合價升高，失去電子；

總反應式為：兩極反應的加合；

書寫反應時，還應該注意得失電子數(shù)目應該守恒。

[評價]回答的很好。

燃燒電池反應中確定哪一極發(fā)生的是什么反應的關鍵是：

負極：化合價升高，失去電子，發(fā)生氧化反應；

正極：化合價降低，得到電子發(fā)生還原反應。

14．(06年湖南長沙) 1 mol氣態(tài)鈉離子和1 mol氣態(tài)氯離子結合生成1 mol氯化鈉晶體釋放出的熱能為氯化鈉晶體的晶格能。

(1)下列熱化學方程中，能直接表示出氯化鈉晶體格能的是　　　　　　　　　 。

A．Na⁺(g) + Cl^－(g) → NaCl(s)； △Q　

B．Na(s) + Cl₂(g) → NaCl(s)；△Q₁

C．Na(s) → Na(g)； △Q₂

D．Na(g)－e^－→ Na⁺(g)； △Q₃

E．Cl₂(g) → Cl(g)；△Q₄　　　　　　　　　

F．Cl(g) + e^－→ Cl^－(g)；△Q₅

(2)寫出△Q₁與△Q、△Q₂、△Q₃、△Q₄、△Q₅之間的關系式　　　　　　　　 　　　。

(3)若氧化亞鐵晶體結構氯化鈉晶體結構相似，則：氧化亞鐵晶體中，跟二價鐵離子緊鄰且等距的氧離子個數(shù)是　　　　　　　　　 。

(4)若氧化亞鐵晶體中有3 n個二價鐵離子被2 n個三價鐵離子所替代，該晶體中氧離子的數(shù)目將______　　　　　 (填“減少”、“增多”或“保持不變”)。

答案：(1)A； (2)ΔQ₁ = ΔQ+ΔQ₂+ΔQ₃+ΔQ₄+ΔQ₅ ； (3)6； (4)保持不變。

解析：(1)根據(jù)“1 mol氣態(tài)鈉離子和1 mol氣態(tài)氯離子結合生成1 mol氯化鈉晶體釋放出的熱能為氯化鈉晶體的晶格能”， Na⁺(g) + Cl^-(g) → NaCl(s)中的反應熱△Q就能直接表示出氯化鈉晶體格能；

(2) Na(s)+ Cl₂(g) → NaCl(s)可以看作是由以下幾個過程組成：

Na(s) → Na(g)→ Na⁺(g)，Cl₂(g) → Cl(g)→ Cl^-(g)，Na⁺(g) + Cl^-(g) → NaCl(s)。根據(jù)“蓋斯定律”， ΔQ₁=ΔQ+ΔQ₂+ΔQ₃+ΔQ₄+ΔQ₅。

(3) 氯化鈉晶體是正六面體結構，晶體中每個氯離子周圍有6個鈉離子，每個鈉離子周圍有6個氯離子。氧化亞鐵晶體結構氯化鈉晶體結構相似，因此，每個Fe²⁺周圍有6個O^2-，每個O^2-周圍有6個Fe²⁺。

(4)根據(jù)電荷守恒，3n個Fe²⁺和2n個Fe³⁺所帶電荷數(shù)相等，若氧化亞鐵晶體中有3n個二價鐵離子被2n個三價鐵離子所替代，晶體中氧離子的數(shù)目將不變。

評價：此題以氯化鈉晶體為例，考查了有關“晶體結構”的知識；以求氯化鈉的晶格能為例，考查了“蓋斯定律”的運用，屬于難題。

13．(06年安徽宿遷)在化學反應中，只有

極少數(shù)能量比平均能量高得多的反應物分子發(fā)生

碰撞時才可能發(fā)生化學反應，這些分子被稱為活

化分子。使普通分子變成活化分子所需提供的最

低限度的能量叫活化能，其單位通常用kJ·mol^-1

表示。請認真觀察右圖，然后回答問題。

　 (1)圖中所示反應是________(填“吸熱”

或“放熱”)反應，該反應_______(填“需要”或“不需要”)加熱，該反應的△H =________

(用含E₁、E₂的代數(shù)式表示)。

　 (2)已知熱化學方程式：H₂(g)+ O₂(g) = H₂O(g)　 △H = - 241.8 kJ·mol^-1，該反應的活化能為167.2 kJ·mol^-1，則其逆反應的活化能為____________________。

　 (3)對于同一反應，圖中虛線(Ⅱ)與實線(Ⅰ)相比，活化能大大降低，活化分子百分數(shù)增多，反應速率加快，你認為最可能的原因是_________________________。

答案：(1)放熱；　　　 需要；　　 　-(E₁ - E₂) kJ·mol^-1

(2)409 kJ·mol^-1；　　　 (3)使用了催化劑。

解析：(1)據(jù)圖可知，反應物的總能量高于生成物的總能量，該反應是放熱反應，反應熱為：△H = -(E₁ - E₂) kJ·mol^-1；由于反應物的總能量低于活化分子的最低能量，因此反應需要加熱。

(2)由圖可知，在反應H₂(g)+O₂(g)= H₂O(g) △H = - 241.8 kJ·mol^-1中，活化分子的最低能量比反應物分子的能量高241.8 kJ·mol^-1；該反應是放熱反應，反應物分子的能量又比生成物分子的能量高167.2 kJ·mol^-1，因此活化分子的最低能量比生成物分子的能量高(241.8 +167.2) kJ·mol^-1=409 kJ·mol^-1；逆過程是吸熱反應；活化能高于原反應的活化能,應等于原反應中活化分子的最低能量與生成物分子的能量差，即409 kJ·mol^-1。

(3)催化劑在化學反應中起催化作用的原理是：加入催化劑，改變了反應歷程，降低了反應的活化能，因此，降低反應活化能的唯一途徑是使用催化劑。

評價：本題利用圖象的形式，旨在考查對“化學反應中的能量變化”的判斷與有關化學反應中“活化能”的計算，在理論上有深度，屬于難題。

12．(06年東陽)已知：2 H₂(g) + O₂(g) = 2 H₂O(g)　 △H₁；　

2 H₂(g) + O₂(g) = 2 H₂O(l)　 △H₂；　

2 CO(g) + O₂(g) = 2 CO₂(g)　 △H₃。

　 ⑴ 寫出液態(tài)水轉化為氣態(tài)水的熱化學方程式　　　 。

　 ⑵ CO和H ₂分別燃燒生成CO₂(g)和H ₂O(g)，欲得到相同熱量，所需CO和H ₂的體積比是　　 。

答案： ⑴ H₂O(l) = H₂O(g)；　　 ⑵

解析：⑴ 2 H₂(g) + O₂(g) = 2 H₂O(l)可以看作由以下兩個過程組成：

2 H₂(g) + O₂(g) = 2 H₂O(g)　 △H₁；

H₂O(l) = H₂O(g) (焓變設為△H_x)；

根據(jù)“蓋斯定律”， △H₂ = △H₁ +△H_x ，△H_x = 。

�、聘鶕�(jù)2 H₂(g) + O₂(g ) = 2 H₂O (g) (△H₁), 2 CO(g) + O₂(g) = 2 CO₂(g) (△H₃)可知：欲得到相同熱量，所需CO和H ₂的物質的量之比等于，同溫同壓下,二者體積比等于物質的量之比，等于。

評價：此題旨在考查“蓋斯定律”的運用和有關“燃燒熱”的計算，屬于中等難度題。

11．(06年廣東深圳)1840年前后，俄國科學家蓋斯(Hess)指出，一個化學反應的熱效應，僅與反應物的最初狀態(tài)及生成物的最終狀態(tài)有關，而與中間步驟無關，這就是著名的“蓋斯定理”。現(xiàn)已知，在101 KPa下，CH₄(g)、H₂(g)、C(s)的燃燒熱分別為890.83 kJ·mol^－1、285.83 kJ·mol^－1和393.51 kJ·mol^－1,則反應C(s) + 2 H₂(g) = CH₄(g)的反應熱△H =＿＿＿＿，根據(jù)以上信息，你認為“蓋斯定理”在我們確定一些化學反應的反應熱時有何重要意義＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

答案：△H = - 74.81 kJ·mol^－1；對于一些很難用實驗方法直接測定熱量的化學反應的反應熱可以用“蓋斯定理”間接測定。

　 解析：CH₄(g)、H₂(g)、C(s)在101 KPa下燃燒的熱化學方程式分別為：

① CH₄(g) + 2 O₂(g) = CO₂(g) + 2 H₂O(l)，ΔH₁= -890.36 kJ·mol^-1

② H₂(g) +O₂(g) = 2 H₂O(l)，ΔH₂ = -285.83 kJ·mol^-1

③ C(s) + O₂(g) = CO₂(g)，ΔH₃ = -393.51 kJ·mol^-1

根據(jù)“蓋斯定理”，③ + ② × 2 - ① 得：

④ C(s) + 2 H₂(g) = CH₄(g)，ΔH = ΔH₃ + 2 ΔH₂–ΔH₁ = -74.81 kJ·mol^－1

評價：此題旨在考查“蓋斯定理”的運用，屬于容易題。

10．(06年江蘇東海)工業(yè)由粗硅制取純硅有以下反應：

①Si(s) + 3 HCl(g)SiHCl₃(g) + H₂(g)；△H = -318 kJ·mol^-l

②SiHCl₃(g) + H₂(g)Si(s) + 3 HCl(g)；

下列關于上述反應的說法中不正確的是

A．反應①、②均為氧化還原反應　　　　 B．反應①、②均為置換反應

C．若反應①放熱，則反應②一定吸熱　　 D．欲提高SiHCl₃產(chǎn)率，可減壓或升溫

答案：D。

解析：從化學反應的形式來看，反應①、②均為置換反應，都屬于氧化還原反應，A、B兩項的結論都對；反應①、②互為逆過程，反應①放熱，則反應②一定吸熱，C項結論正確；反應①既是放熱反應，又是氣體體積縮小的反應，欲提高SiHCl₃產(chǎn)率，根據(jù)平衡移動原理，應采取減壓或降溫的措施，D項結論錯誤。

評價：此題旨在考查對“化學反應類型”、“化學反應中的能量變化”的相關知識的掌握以及“平衡移動原理”的應用，屬于中等難度題。

9.(06年廣東惠州)根據(jù)熱化學方程式：S(s) + O₂(g)= SO₂(g)　 △H = -297.23 kJ·mol^-1，下列說法正確的是:　　

A．1 mol SO₂ (g)的能量總和大于1 mo S(s)和1 mol O₂(g)的能量總和

B．1 mol SO₂(g)的能量總和小于1 mol S(s)和1 mol O₂(g)的能量總和

C．S(g) + O₂(g) = SO₂(g)　 △H = -Q kJ·mol^-1；Q的值大于297.23

D．S(g) + O₂(g)= SO₂(g)　 △H = -Q kJ·mol^-1；Q的值等于297.23

答案：BC。

解析：S(s) + O₂(g)= SO₂(g)　 △H = -297.23 kJ·mol^-1是表示S的燃燒熱的熱化學方程式。根據(jù)“放熱反應的實質是反應物的總能量高于生成物的總能量”可知，1 mol SO₂(g)的能量總和小于1 mol S(s)和1 mol O₂(g)的能量總和，則A項正確，B項錯誤；根據(jù)“蓋斯定律”，S(s) + O₂(g)=SO₂(g)可以看作是通過“S(s)= S(g)(此過程是吸熱的，設焓變?yōu)椤鱄₁，則△H₁>0) ”與“S(g) + O₂(g) = SO₂(g)(△H = -Q kJ·mol^-1)”兩個過程實現(xiàn)，反應熱等于兩個過程的熱效應的疊加，即：- 297.23 kJ·mol^-1 = -Q kJ·mol^-1+△H₁，則：Q > 297.23。

評價：此題以硫的燃燒熱為例，旨在考查對“熱化學方程式的意義”的理解、對“燃燒熱”概念的掌握和“蓋斯定律”的運用，屬于中等難度題。

7．(06年南開中學)已知31 g 白磷變成紅磷放出 18.39 kJ 熱量，下列兩反應中：

　 　P₄(s)+ 5 O₂(g)= 2 P₂O₅(s)，△H = Q₁ kJ·mol^-1

　　 4 P(紅,s)+ 5 O₂(g)= 2 P₂O₅ (s)，△H = Q₂ kJ·mol^-1

　　 則下列說法中正確的是(　　 )

　　 A.Q₁ > Q₂，白磷比紅磷穩(wěn)定　 　　B.Q₁ > Q₂，紅磷比白磷穩(wěn)定

　　 C.Q₁ < Q₂，白磷比紅磷穩(wěn)定　　　 D.Q₁ < Q₂，紅磷比白磷穩(wěn)定

答案：D。

解析：根據(jù)白磷變成紅磷放出 18.39 kJ熱量可知，白磷所含的能量高，紅磷所含的能量低，紅磷比白磷穩(wěn)定；紅磷轉化為白磷的反應是吸熱反應。根據(jù)“蓋斯定律”，將兩方程式疊加得：P₄(s) = 4 P(紅,s)，△H =(Q₁ - Q₂)kJ·mol^-1＜0，因此Q₁<Q₂。

評價：此題旨在考查對“放熱反應”概念的理解和對“蓋斯定律” 在化學反應中有關反應熱的計算中的運用，屬于中等難度題。