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首页 高中化学知识 熵；熵变 盖斯定律 原电池电极反应式的书写 电解池电极反应式的书写 电冶金 试题正文
  • 问答题
    钛是继铁、铝后的第三金属，常温下钛的化学活性很小，仅能与氟气、氢氟酸等几种物质起作用．但在较高温度下，钛可与多种单质和化合物发生反应．工业上冶炼钛主要以钛铁矿、金红石（含TiO2大于96%）等为原料生产．
    （1）由金红石为原料采用亨特（Hunter）法生产钛的流程如下：

    魔方格

    ①沸腾氯化炉中反应：TiO2（s）+2Cl2（g）=TiCl4（l）+O2（g），在常温下能否自发进行（已知该反应△H=184kJ/mol，△S=57.74J/K）______（选填：“能”或“不能”）．
    ②已知：Ti（s）+2Cl2（g）=TiCl4（l）△H=-804.2kJ/mol；2Na（s）+Cl2（g）=2NaCl（s）△H=-882.0kJ/mol；
    Na（s）=Na（l）△H=2.6kJ/mol．
    则TiCl4（l）+4Na（l）=Ti（s）+4NaCl（s）△H=______kJ/mol
    ③海绵钛破碎后用0.5%～1.5%的盐酸洗涤，再用蒸馏水洗涤至中性，用盐酸洗涤的目的______．
    （2）科学家从电解冶炼铝的工艺得到启发，找出了冶炼钛的新工艺．试回答下列有关问题．
    ①TiO2直接电解法（剑桥法）生产钛是一种较先进的方法，电解质为熔融的氯化钙，原理如右图所示，
    魔方格
    阴极获得钛可能发生的反应或电极反应为：______．
    ②SOM技术是一种绿色环保先进技术，阳极用金属陶瓷，并用固体氧离子隔膜将两极产物隔开，阳极通入某种还原性气体，可防止CO、CO2污染物产生，通入的气体是______．
    （3）海棉钛通常需要经过真空电弧炉里熔炼提纯，也可通过碘提纯法，原理为：
    魔方格
    ，下列说法正确的是______．
    （a） 该反应正反应为的△H＞0
    （b） 在不同温度区域，TiI4的量保持不变
    （c） 在提纯过程中，I2的量不断减少
    （d） 在提纯过程中，I2的作用是将粗钛从低温区转移到高温区．
    本题信息：化学问答题难度较难 来源:未知
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本试题 “钛是继铁、铝后的第三金属，常温下钛的化学活性很小，仅能与氟气、氢氟酸等几种物质起作用．但在较高温度下，钛可与多种单质和化合物发生反应．工业上冶炼钛...” 主要考查您对

熵；熵变

盖斯定律

原电池电极反应式的书写

电解池电极反应式的书写

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自发过程与自发反应：

在一定温度和压强下，无需外界帮助就能自动进行的过程叫做自发过程；在一定温度和压强下，无需外界帮助就可以自发进行到显著程度的化学反应叫自发反应。

化学反应方向的判据：

1．焓变对反应方向的影响：
△H<0 的化学反应也能自发进行。但有些△H>0的化学反应也能自发进行，也就是说，焓变是与化学反应能否自发进行有关的一个重要因素，但不是唯一的因素：
2．熵与熵变：
熵是用于描述体系混乱度的物理量，以符号S表示。熵值越大，体系的混乱度越大。
在一定条件下，不同物质的熵值不同；对同一物质来说，S(g)>S(l)>S(s)，S(aq)>S(s)。
物质发生化学反应后熵值也发生变化，这个熵值的变化叫做反应的熵变，以符号△S表示，单位是。
△S=生成物总熵一反应物总熵
若△S为正值，表示反应过程中熵值增大，称为熵增过程；若△S为负值，表示反应过程中熵值减小，称为熵减过程。在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵值增大，这个原理也叫做熵增原理。
3．熵变对反应方向的影响：
△S>0有利于化学反应的自发进行，有些△S>0 的化学反应在常温下不能自发进行，但在较高温度下可以自发进行，有些△S<0的化学反应也能自发进行。总之，熵变是与化学反应能否自发进行有关的一个重要因素，但不是唯一的因素。
4．焓变与熵变对反应方向的共同影响：
在温度和压强一定的条件下，化学反应的方向是反应的焓变和熵变共同影响的结果，反应方向的判据是
反应能自发进行
反应达到平衡状态
反应不能自发进行
盖斯定律的内容：

不管化学反应是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的。换句话说，化学反应的反应热只与反应的始态和终态有关，而与反应进行的途径无关。如果一个反应可以分几步进行，则各分步反应的反应热之和与该反应一一步完成时的反应热是相同的，这就是盖斯定律。

盖斯定律的意义：

利用盖斯定律可以间接计算某些不能直接测得的反应的反应热。例如：的△H无法直接测得，可以结合下面两个反应的△H，利用盖斯定律进行计算。

根据盖斯定律，就可以计算出所给反应的△H。分析上述两个反应的关系，即知


盖斯定律在反应热大小比较中的应用:

1．同一反应生成物状态不同时

若按以下思路分析：

2．同一反应物状态不同时

3．两个有联系的不同反应相比

并且据此可写出下面的热化学方程式：

原电池电极反应式的书写：

(1)以铜锌原电池为例：
负极（Zn）：Zn-2e-=Zn2+
正极（Cu）：2H++2e-=H2↑
(2)正负极反应式的书写技巧：
①先确定原电池的正负极，在两极的反应物上标出相同数目的电子得失。
②根据物质放电后生成物的组成和电解质溶液中存在的离子，找到电极反应中还需要的其它离子。此时要注意溶液的酸碱性，从而判断应该是H+、OH-还是H2O参与了反应。因Zn反应后生成了Zn(OH)2，而KOH为电解质，可知负极上OH-参与了反应。MnO2生成了MnO(OH)，即增加了氢元素，可知正极上有水参与了反应。
③根据电子守恒和电荷守恒写出电极反应式，即要注意配平和物质的正确书写形式，应按照离子方程式的书写要求进行。②中反应的电极反应式为：
负极：Zn+2OH--2e-＝Zn(OH)2 正极：2MnO2+2H2O+2e-＝2MnO(OH)+2OH-
（若只要求写正极的反应式，也可以写成MnO2+H2O+e-＝MnO(OH)+OH-）
原电池总反应式的书写：将正负电极反应相加，即为原电池总反应式。

原电池正、负极的判断方法：

原电池有两个电极，一个是正极，一个是负极，判断正极和负极的方法有以下几种。
1．由组成原电池的两极材料判断一般相对较活泼的金属为负极，相对不活泼的金属或能导电的非金属为正极。
2．根据电流方向或电子流动方向判断在外电路，电流由正檄流向负极；电子由负极流向正极
3．根据原电池里电解质溶液中离子的定向移动方向判断在原电池的电解质溶液内，阳离子移向正极，阴离子移向负极。
4．根据原电池两极发生的变化来判断原电池的负极总是失电子发生氧化反应，正极总是得电子发生还原反应。
5．X极增重或减轻工作后，X极质量增加，说明X极有物质析出，X 极为正极：反之，X极质量减少，说明X极金属溶解，X 极为负极
6．X极有气泡冒出工作后，x极上有气泡冒出，一般是发生了析出H，的电极反应，说明x极为正极。
7．X极附近pH的变化析氢或吸氧的电极反应发生后，均能使该电极附近电解质溶液的pH增大，因而工作后，X极附近pH增大了，说明X极为正极。
8．特例在判断金属活泼性的规律中，有一条为“当两种金属构成原电池时，活泼金属作负极，不活泼金属作正极”，但这条规律也有例外情况，如Mg和Al为原电池的两极，KOH为电解质溶液时，虽然Mg比Al活泼，但因Mg不和KOH反应，所以Mg作原电池的正极等。


电极反应式的书写:
1.根据装置书写电极反应式
(1)根据电源确定阴、阳两极→确定阳极是否是活性电极→据电极类型及电解质溶液中阴、阳离子的放电顺序写出电极反应式。
(2)在确保阴、阳两极转移电子数目相同的条件下，将两极电极反应式合并即得总反应式。
2.由氧化还原反应方程式书写电极反应式
(1)找出发生氧化反应和还原反应的物质→确定两极名称和生成物→利用电子守恒分别写出两极反应式。
(2)若写出一极反应式，而另一极反应式不好写，可用总反应式减去已写出的电极反应式，即得另一电极反应式。

电冶金:

(1)电解法：用电解的手段将活泼金属(如Na、Ca、 Mg、Al)从它们的化合物中还原出来的方法。
(2)实例
a．电解熔融NaCl制Na

 b．电解熔融Al2O3制Al


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