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章末综合提升
一、化学反应与能量
1.化学能与热能
2.化学能转化为电能的装置——原电池
二、化学反应的速率与限度(化学平衡)
一、电极反应式的书写及判断
1.书写电极反应式的原则
电极反应式遵循质量守恒、得失电子守恒及电荷守恒。
2.电极反应式的书写思路
针对练1.下列电极反应式与出现的环境相匹配的是()
选项
电极反应式
出现的环境
A
C2H5OH-12e-+
3H2O===CO2↑+12H+
碱性环境下乙醇燃料电池的负极反应
B
O2+2H2O-4e-===4OH-
钢铁吸氧腐蚀的正极反应
C
CO-2e-+COeq\o\al(2-,3)===2CO2
熔融碳酸盐环境下的CO燃料电池负极
D
H2-2e-===2H+
碱性环境下氢氧燃料电池的负极反应
答案:C
解析:A.碱性环境下,乙醇燃料电池中,乙醇转化为COeq\o\al(2-,3)和H2O,电极反应式为C2H5OH-12e-+16OH-===2COeq\o\al(2-,3)+11H2O,A错误;B.钢铁吸氧腐蚀的正极为O2得到电子,和溶液中的水生成OH-,电极反应式为O2+4e-+2H2O===4OH-,B错误;C.熔融碳酸盐为电解质,CO在反应中失电子转化为CO2,电极反应式为CO-2e-+COeq\o\al(2-,3)===2CO2,C正确;D.碱性环境下氢氧燃料电池的负极反应为H2+2OH--2e-===2H2O,D错误;答案选C。
针对练2.燃料电池是目前电池研究的热点之一。现有某课外小组自制的氢氧燃料电池,如图所示,a、b均为惰性电极。下列叙述不正确的是()
A.a极是负极,该电极上发生氧化反应
B.b极反应是O2+2H2O+4e-===4OH-
C.电子是由a极经外电路流向b极
D.若将H2改成CH4,则负极电极反应为CH4-8e-+2H2O===CO2+8H+
答案:D
解析:氢氧燃料电池工作时,通入氢气的一极(a极)为电池的负极,发生氧化反应,通入氧气的一极(b极)为电池的正极,发生还原反应,电子由负极经外电路流向正极,负极反应为H2-2e-+2OH-===2H2O,正极反应为O2+4e-+2H2O===4OH-,总反应方程式为2H2+O2===2H2O,据此解答。A.氢氧燃料电池工作时,通入氢气的一极(a极)为电池的负极,发生氧化反应,故A正确;B.通入氧气的一极(b极)为电池的正极,发生还原反应,正极反应为O2+4e-+2H2O===4OH-,故B正确;C.电子是由负极经外电路流向正极,故C正确;D.若将H2改成CH4,碱性环境下甲烷在负极转化为碳酸根离子,则负极电极反应为CH4-8e-+10OH-===COeq\o\al(2-,3)+7H2O,故D错误。答案选D。
针对练3.NO2是大气的主要污染物之一,某研究小组设计如图装置对NO2进行回收利用,装置中a、b为多孔石墨电极。下列说法正确的是()
A.b极为电池的正极,发生氧化反应
B.a极的电极反应式为NO2+2e-+2H+===NO+H2O
C.一段时间后,b极附近HNO3浓度增大
D.电池总反应为4NO2+O2+2H2O===4HNO3
答案:D
解析:该装置为原电池装置,由题图可知,b电极通入氧气,氧气得到电子,发生还原反应,b电极为正极,则a电极为负极,以此解题。A.通入O2的一极得电子发生还原反应,为原电池的正极,故A错误;B.通入NO2的a极失电子发生氧化反应,其电极反应式为NO2-e-+H2O===NOeq\o\al(-,3)+2H+,故B错误;C.一段时间后,b极发生还原反应生成水,电极反应为O2+4e-+4H+===2H2O,b极附近HNO3浓度减小,故C错误;D.正极电极反应式为O2+4e-+4H+===2H2O,负极电极反应式为NO2-e-+H2O===NOeq\o\al(-,3)+2H+,将正、负极电极反应式相加得电池总反应为4NO2+O2+2H2O===4HNO3,故D正确。
二、解答化学反应速率图像题的思路
1.关注图像中的“点、线、面”
(1)关注“面”——明确研究对象
①理解各坐标轴所代表量的意义及曲线所表示的是哪些量之间的关系。
②弄清楚是物质的量,还是浓度随时间的变化。
(2)关注“线”
①弄清曲线的走向,是增大还是减小,确定反应物和生成物,浓度减小的是反应物,浓度增大的是生成物。
②分清突变和渐变;理解曲线“平”与“陡”即斜率大小的意义。
(3)关注“点”
解题时要特别关注特殊点,如坐标轴的交点、几条曲线的交叉点、极值点、转折点等。深刻理解这些特殊点的意义。
2.联系规律
如各物质的转化量之比与化学计量数之比的关系,各物质的化学反应速率之比与化学计量数之比的关系,外界条件的改
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