专题06 化学能与热能 电化学-【口袋书】2021年高考化学考前回归教材必背知识手册

这是一份专题06 化学能与热能 电化学-【口袋书】2021年高考化学考前回归教材必背知识手册，共1页。主要包含了化学能与热能，电化学，金属的腐蚀与防护，电化学中的离子交换膜，方法规律总结，化学能与热能 电化学解题步骤等内容，欢迎下载使用。
一、化学能与热能
（一）焓变、热化学方程式
1.反应热(焓变)
(1)概念：在恒压条件下进行的反应的热效应。
符号：ΔH。
单位：kJ·ml－1或kJ/ml。
(2)表示方法
吸热反应：ΔH>0；放热反应：ΔHOH－；阴极：Ag＋>Cu2＋>H＋。③电解水溶液时，K＋～Al3＋不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。
（四）电解原理的应用
1.氯碱工业
阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)
阴极反应式：2H＋＋2e－===H2↑(还原反应)
总反应方程式：
2NaCl＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
2.电镀与电解精炼
3.电冶金
三、金属的腐蚀与防护
1.金属腐蚀的本质
金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。
2.金属腐蚀的类型
(1)化学腐蚀与电化学腐蚀
(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀
以钢铁的腐蚀为例进行分析：
3.金属的防护
(1)电化学防护
①牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理
a.负极：比被保护金属活泼的金属；
b.正极：被保护的金属设备。
②外加电流的阴极保护法——电解原理
a.阴极：被保护的金属设备；
b.阳极：惰性金属或石墨。
(2)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。
(3)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。
4.金属腐蚀快慢的三个规律
(1)金属腐蚀类型的差异:电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护腐蚀措施的腐蚀。
(2)电解质溶液的影响
①对同一金属来说，腐蚀的快慢(浓度相同的电解质溶液)：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)活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，腐蚀越快。
四、电化学中的离子交换膜
1．离子交换膜的分类
(1)阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，即允许H＋和其他阳离子通过，不允许阴离子通过。
(2)阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。
(3)质子交换膜，只允许H＋通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。
(4)双极膜：在直流电源作用下，双极膜内中间发生水电离，H＋移向阴极，OH－移向阳极。
2．离子交换膜的作用
(1)能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。
(2)能选择性地通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。
(3)借助离子交换膜进行物质分离、除杂等。
3．定量关系
外电路电子转移数＝通过隔膜的阴、阳离子带的负或正电荷数。
注意：同种交换膜，如果转移相同的电子数，离子所带电荷数不同，则迁移离子数不同。
4．离子交换膜类型的选择思路
先分析两极离子的变化eq \(――→,\s\up9(电中性))确定离子移动方向―→确定交换膜的类型
五、方法规律总结
1．原电池电极名称的判断方法
（1）根据电极材料的性质确定 金属—金属电极，活泼金属是负极，不活泼金属是正极；金属—非金属电极，金属是负极，非金属是正极；金属—化合物电极，金属是负极，化合物是正极。
（2）根据电极反应的本身确定 失电子的反应—氧化反应—负极；得电子的反应—还原反应—正极
2．原电池电极反应式书写关键
（1）明确电池的负极反应物是电极本身还是其他物质、反应产物及化合价的变化；
（2）确定电池的正极反应物是电解质溶液中的离子，还是其他物质（如溶有或通入的氧气）；
（3）判断是否存在特定的条件（如介质中的微粒H+、OH- 非放电物质参加反应），进而推断电解质溶液的酸碱性的变化；
（4）总的反应式是否满足质量守衡、得失电子守衡、电荷守衡。
3．阳极阴离子放电次序：非惰性电极>S2->I->Br->Cl->OH->高价含氧酸根离子>F-
阴极阳离子放电次序一般为：Ag+>Hg2+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+
当然，微粒的浓度也会影响放电的顺序，如电镀锌时，溶液中C(Zn2+)>C(H+),放电次序 Zn2+>H+。
4．原电池、电解池、电镀池判定
（1）若无外接电源，可能是原电池，然后根据原电池的形成条件判定；
（2）若有外接电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解池或电镀池，当阳极金属与电解质溶液中的金属离子相同则为电镀池；
（3）若为无明显外接电源的串联电路，则应利用题中信息找出能发生自发氧化还原反应的装置为原电池。
5．可充电电池的判断 放电时相当于原电池，负极发生氧化反应，正极发生还原反应；充电时相当于电解池，放电时的正极变为电解池的阳极，与外电源正极相连，负极变为阴极，与外电源负极相连。
6．电解有关计算方法：
（1）串联电路中各电极得失电子数相等,即电路中通过的电量（电子总数）相等求解。通常存在下列物质的量关系
H2~Cl2 ~ O2 ~Cu ~ 2Ag ~ 2H+ ~ 2OH-
（2）根据电极反应式或电解方程式列比例求解
六、化学能与热能 电化学解题步骤
1.解答能量变化图像题的“4关键”
(1)反应热不能取决于部分反应物能量和部分生成物能量的相对大小，即部分反应物能量和部分生成物能量的相对大小不能决定反应是吸热还是放热。
(2)注意活化能在图示(如图)中的意义。
从反应物至最高点的能量数值表示正反应的活化能，即E1；从最高点至生成物的能量数值表示逆反应的活化能，即E2。
(3)催化剂只能影响正、逆反应的活化能，而不影响反应的ΔH。
(4)设计反应热的有关计算时，要切实注意图示中反应物和生成物的物质的量。
2、解答新型化学电源的步骤
(1)判断电池类型→确认电池原理→核实电子、离子移动方向。
(2)确定电池两极→判断电子、离子移动方向→书写电极反应和电池反应。
(3)可充电电池→放电时为原电池→失去电子的为负极反应。
(4)电极反应→总反应离子方程式减去较简单一极的电极反应式→另一电极反应式。
3、“电解装置”解题流程
4、书写燃料电池电极反应式的步骤
类似于普通原电池，在书写时应注意以下几点：
（1）电极反应式作为一种特殊的离子反应方程式，也必需遵循原子守恒，得失电子守恒，电荷守恒；
（2）写电极反应时，一定要注意电解质是什么，其中的离子要和电极反应中出现的离子相对应，在碱性电解质中，电极反应式不能出现氢离子，在酸性电解质溶液中，电极反应式不能出现氢氧根离子；
（3）正负两极的电极反应式在得失电子守恒的条件下，相叠加后的电池反应必须是燃料燃烧反应和燃料产物与电解质溶液反应的叠加反应式。
图示
意义
a表示正反应的活化能；b表示逆反应的活化能。c表示该反应的反应热。
ΔH
图1：ΔH＝(a－b) kJ·ml－1＝－c kJ·ml－1，表示放热反应
图2：ΔH＝(a－b) kJ·ml－1＝c kJ·ml－1，表示吸热反应
燃烧热
中和热
相同点
能量变化
放热
ΔH及其单位
ΔH＜0，单位均为kJ·ml－1
不同点
反应物的量
1 ml
不一定为1 ml
生成物的量
不确定
生成水的量为1 ml
反应热的含义
101 kPa时，1 ml纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量
在稀溶液里，酸与碱发生中和反应生成1 ml水时所放出的热量
表示方法
燃烧热ΔH＝－a kJ·ml－1(a＞0)
强酸与强碱反应的中和热ΔH＝－57.3 kJ·ml－1
实验次数
起始温度t始/℃
终止温度
t终/℃
温度差
（t终-t始）/℃
HCl NaOH
平均值
1
2
3
转化关系
反应热间的关系
aAeq \(――→,\s\up7(ΔH1))B、Aeq \(――→,\s\up7(ΔH2))eq \f(1,a)B
ΔH1＝aΔH2
Aeq \(,\s\up7(ΔH1),\s\d5(ΔH2))B
ΔH1＝－ΔH2
ΔH＝ΔH1＋ΔH2
电极名称
负极
正极
电极材料
锌片
铜片
电极反应
Zn－2e－===Zn2＋
Cu2＋＋2e－===Cu
反应类型
氧化反应
还原反应
电子流向
由Zn片沿导线流向Cu片
盐桥中离子移向
盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极
种类
酸性
碱性
负极反应式
2H2－4e－===4H＋
2H2＋4OH－－4e－===4H2O
正极反应式
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
电池总反应式
2H2＋O2===2H2O
备注
燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用
类型
实例
电极反应特点或反应式
电解产物
溶液pH变化
溶液复原
电解水型
含氧酸
H2SO4
溶液中的H＋和OH－分别在阴阳两极放电：
阴极：____________
阳极：____________
H2
O2
强碱
NaOH
活泼金属的含氧酸盐
KNO3
电解电解质型
无氧酸(氢氟酸除外)
HCl
电解质电离的阴阳离子分别在两极放电：
阳极：____________
H2 Cl2
不活泼金属的无氧酸盐
CuCl2
Cu Cl2
放氢生碱型
活泼金属的无氧酸盐
NaCl
阴极水电离的H＋放电，阳极电解质电离的阴离子放电
阴极：___
阳极：___
放氧生酸性
不活泼金属的含氧酸盐
AgNO3
阳极水电离的OH－放电，阴极电解质的阳离子放电
阴极：____________
Ag阳极：_____
电镀
电解精炼铜
示意图
电极反应
阳极
Cu－2e－===Cu2＋
Zn－2e－===Zn2＋，Cu－2e－===Cu2＋
阴极
Cu2＋＋2e－===Cu
Cu2＋＋2e－===Cu
电解质溶液的浓度变化
CuSO4溶液的浓度不变
CuSO4溶液的浓度变小
电解冶炼
冶炼钠
冶炼铝
电极反应
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：2Na＋＋2e－===2Na
阳极：6O2－－12e－===3O2↑
阴极：4Al3＋＋12e－===4Al
总反应
2NaCl(熔融)eq \(=====,\s\up7(电解))2Na＋Cl2↑
2Al2O3(熔融)eq \(=====,\s\up7(电解))4Al＋3O2↑
类型
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
金属跟非金属单质直接接触
不纯金属或合金跟电解质溶液接触
现象
无电流产生
有微弱电流产生
本质
金属被氧化
较活泼金属被氧化
联系
两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍
类型
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜酸性较强(pH≤4.3)
水膜酸性很弱或呈中性
电极反应
负极
Fe－2e－===Fe2＋
正极
2H＋＋2e－===H2↑
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
总反应式
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
联系
吸氧腐蚀更普遍