训练(3) 化学反应与能量-2024年高二化学暑假作业（江苏专版）

训练(三) 化学反应与能量 知识点一 化学反应的热效应 1.易混概念比较 反应热 燃烧热 中和热 概念 化学反应过程中________或________的热量 25 ℃、101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成________的氧化物时所放出的热量 在稀溶液中，强酸与强碱发生中和反应生成________时所放出的热量 能量的变化 放热或吸热 放热 放热 ΔH的大小 放热时，__________ 吸热时，__________ ________ ________ 反应条件 一定压强下 25 ℃、101 kPa 稀溶液 反应物的量 不限 1 mol纯物质 不一定是1 mol 生成物的量 不限 不限 1 mol液态水 表示方法 ΔH＝－a kJ·mol－1或 ΔH＝＋a kJ·mol－1 燃烧热为a kJ·mol－1或 ΔH＝－a kJ·mol－1 中和热为57.3 kJ·mol－1或ΔH＝－57.3 kJ·mol－1 2.反应热的计算 知识点二 原电池和电解池的比较 装置 原电池 电解池 实例 原理 把______转变为______的装置叫做原电池 把______转变为______的装置叫做电解池 形成条件 电极：两种________的导体相连；电解质溶液：____________。 电源；电极(惰性或非惰性)；电解质(水溶液或熔化态) 反应类型 自发的____________ 非自发的____________ 电极名称 由电极本身性质决定： 正极：材料性质较不活泼的电极； 负极：材料性质较活泼的电极。 由外电源决定： 阳极：连电源的正极； 阴极：连电源的负极。 电极反应 负极：________________________(氧化反应) 正极：________________________(还原反应) 阴极：________________________(还原反应) 阳极：________________________(氧化反应) 电子流向 负极→正极 电源负极→阴极；阳极→电源正极 电流方向 正极→负极 电源正极→阳极；阴极→电源负极 能量转化 __________________________ ________________________ 应用 ①抗金属的电化腐蚀； ②实用电池。 ①电解食盐水(氯碱工业)；②电镀(镀铜)；③电冶(冶炼Na、Mg、Al)；④精炼(精铜)。 一、单项选择题 1．下列叙述不正确的是( ) A．同一个化学反应在一定条件下，无论是一步还是分几步完成，其反应焓变相同 B．中和热测定实验过程中，用温度计测量盐酸的温度后，用水冲洗干净，为保证实验精确度，洗液应并入后续的氢氧化钠溶液中 C．已知101 kPa时，2C(s)＋O2(g)===2CO(g)ΔH＝－221 kJ/mol，则1 mol碳完全燃烧时ΔH<－110.5 kJ/mol D．在一定条件下，将64 g SO2氧化成SO3(g)时，实验测得放出热量为78.64 kJ，已知SO2在此条件下的转化率为80%，则热化学方程式为SO2(g)＋O2(g) SO3(g) ΔH＝－98.3 kJ/mol 2．“嫦娥五号”着陆月球采样返回，“天问一号”着陆巡视器在火星着陆，“祝融号”火星车在火星表面进行科学实验。腾飞中国离不开化学，长征系列运载火箭使用的燃料有液氢、液态肼(N2H4)、煤油等化学品。肼的燃烧热为624 kJ·mol－1，下列有关说法错误的是( ) A．煤油是不可再生资源 B．“祝融号”火星车使用的太阳能电池板将太阳能转化为电能 C．运载火箭使用的燃料液氢燃烧的产物不污染环境，有利于实现“碳中和” D．表示肼燃烧热的热化学方程式：N2H4(l)＋NO2(g)===1.5N2(g)＋H2O(l) ΔH＝－624 kJ·mol－1 3．科学家研究发现，在一种特殊催化剂和水参与下，CH4和O2可高选择性地直接合成CH3OH，其反应机理如图所示，其中*M表示被吸附在催化剂表面的M。 下列说法错误的是( ) A．在催化剂表面，存在*O2===2*O，该过程放热 B．总反应是化合反应，*H2O在总反应中相当于催化剂 C．若起始时加入的是CH4(g)、18O2(g)、H2O(g)，则产物甲醇分子一定是CHOH(g) D．该过程的决速步反应为取代反应：*HO＋*CH4===*CH3OH＋*H 4．在25 ℃、101 kPa下，1 mol H2与1 mol Cl2发生反应的能量变化如图所示。已知：H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－183 kJ/mol。下列有关说法正确的是( ) A．过程Ⅰ为“释放了243 kJ能量” B．H—Cl键的键能为862 kJ/mol C．总能量：乙>甲>丙 D．1 mol HCl (g)全部分解为H2(g)与Cl2(g)时吸收183 kJ的热量 5.1800年，伏特用盐水作电解质溶液，锌为负极，银为正极，设计出了被称为伏打电堆的装置。如图给出的原电池简易装置，下列给出的电极材料为M、N，电解质溶液为P三种物质与相关表述正确的是( ) M N P 表述 A 锌 铜 稀硫酸 电流方向：M→N B 铝 铜 浓硝酸 负极反应：Al－3e－===Al3＋ C 镁 铝 氢氧化 钠溶液 电子方向：N→M D 铜 铁 硫酸铁溶液 在溶液中，Fe3＋移向Fe极附近 6．以下实验目的、方法和相关解释都正确的是( ) 选项 实验目的 实验方法 相关解释 A 电解熔融氯化钠 该装置阳极反应为2Cl－－2e－===Cl2 B 金属防腐 该图采用的是外加电流法对铁管道进行保护 C 测量锌粒和不同浓度的硫酸溶液反应速率的快慢 该实验用到的实验仪器有恒压滴液漏斗、锥形瓶、双孔塞、注射器 D 验证分子极性 该实验是用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近CCl4和H2O，由图中现象可知CCl4为非极性分子，H2O为极性分子 7.关于如图所示①②两个装置的叙述正确的是( ) A．硫酸浓度变化：①不变，②减小 B．装置名称：①是原电池，②是电解池 C．电极反应式：①中阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，②中正极：Zn－2e－===Zn2＋ D．离子移动方向：①中H＋向阴极方向移动，②中H＋向正极方向移动 8．一种铝硫电池放电过程示意图如下，下列说法正确的是( ) A．硫电极是正极，发生得电子的氧化反应 B．负极反应为2Al＋8AlCl3Br－＋6AlCl－ 6e－===8Al2Cl6Br－ C．正极反应为3S＋6Al2Cl6Br－＋6e－===Al2S3＋6AlCl3Br－＋6AlCl D．AlCl和AlCl3Br－中心原子的杂化轨道类型相同，均为正四面体结构 9．如图所示为锌铜原电池装置，下列叙述中不正确的是( ) A．外电路中电子从锌片流向铜片 B．盐桥中K＋移向ZnSO4溶液 C．锌片做负极，电极反应式：Zn－2e－===Zn2＋ D．理论上，当6.5 g Zn溶解时析出6.4 g Cu 10．工业上通过电解NaCl­CaCl2共熔物制取金属Na的装置如图所示，已知在电解过程中会产生一定量的金属Ca，下列说法错误的是( ) A．b电极为阳极 B．添加CaCl2的目的之一是降低电解质体系的熔点 C．阴极反应：Na＋＋e－===Na；Ca2＋＋2e－===Ca D．为防止生成的Na与Cl2接触，阴、阳两极之间应用钢板隔开 11．硫酸盐还原菌(SRB)会腐蚀许多金属及合金。模拟SRB诱导腐蚀碳素钢发生厌氧电化学腐蚀实验，实验后发现碳素钢表面覆盖物成分是硫化物(主要含FeS)，腐蚀机理如图所示。下列说法正确的是( ) A．碳素钢厌氧腐蚀过程中SRB做还原剂 B．温度越高，SRB诱导碳素钢厌氧腐蚀速率越快 C．碳作负极，电极反应为：H＋＋e－===H D．该实验生成FeS的总反应：8H＋＋4Fe＋SO===FeS＋3Fe2＋＋4H2O 12．钙钛矿太阳能电池与锂硫电池集成，可实现太阳能直接对锂硫电池充电，其原理如图1所示。碳电极为共享电极，导电玻璃FTO基底上涂TiO2作为电子传输层。充电时，钙钛矿层吸收太阳光产生光生电子(e－)和空穴(h＋)，分离后输送到两个电极上。一种钙钛矿太阳能电池材料的晶胞结构如图2所示，已知a＝b＝c＝0.569 nm，α＝β＝γ＝90°。 下列说法正确的是( ) A．共享碳电极为钙钛矿太阳能电池的负极 B．锂硫电池放电时，Li＋由含硫层迁移至金属锂电极 C．充电时，共享碳电极上电极反应式为xS8＋16e－===8S D．该钙钛矿晶体的密度为 g·cm－3 13．水系Zn－CO2电池在碳循环方面具有广阔的应用前景。该电池的示意图如下，其中双极膜在工作时催化H2O解离为H＋和OH－，并在直流电场的作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是( ) A．放电时，Zn电极为负极，发生还原反应 B．充电时，催化电极与外电源负极连接 C．放电时，催化电极上的反应为CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O D．充电时，Zn电极上的反应为Zn2＋＋2e－===Zn 二、非选择题 14．人类利用化学反应不仅可以创造新物质，还可以实现不同形式能量之间的转化，化学反应所提供的能量大大促进了社会的发展。与研究化学反应中的物质变化一样，研究化学反应中的能量变化同样具有重要意义。热化学方程式是一种化学用语，它表示的是一个化学反应中的反应焓变和物质变化。 (1)下列反应中，生成物总能量低于反应物总能量的是________(填字母)。 A．碳酸钙受热分解 B．八水合氢氧化钡与氯化铵的反应 C．金属与酸与水的反应 D．煤与高温下的水蒸气反应 (2)下列说法错误的是_________(填字母)。 A．在同一反应中，焓变和反应热的数值不相等 B．有化学键破坏的一定是化学反应，且一定伴随着能量的变化 C．一个化学反应中，反应物的焓小于生成物的焓时，ΔH>0 D．反应体系向环境中释放能量，反应体系的焓会减小 (3)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的一种反应原理如下：CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g) ΔH＝49.0 kJ·mol－1，下列说法正确的是________(填字母)。 A．1 L CH3OH蒸气与1 L水蒸气反应生成1 L CO2气体与3 L氢气吸收热量49.0 kJ B．1个CH3OH分子与1个水分子反应生成1个CO2分子与3个H2分子吸收热量49.0 kJ C．1 mol CH3OH气体与1 mol液态水反应生成1 mol CO2气体与3 mol氢气吸收的热量小于49.0 kJ D．相同条件下1 mol CH3OH(g)与1 mol H2O(g)的能量总和小于1 mol CO2(g)与3 mol H2(g)的能量总和 15．电化学原理在现代工业中应用广泛，回答下列问题。 (1)氯碱工业上利用电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等一系列化工产品，如图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。 ①离子交换膜的作用为_________、________。 ②氢氧化钠溶液从图中_________(填“a”“b”“c”或“d”)处收集。 (2)MnO2可作超级电容器材料。用惰性电极电解MnSO4溶液制得MnO2，其阳极的电极反应式为________________________________________________________________________。 (3)金属镍有广泛的用途，粗镍中含有少量的Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，故可用电解法制备高纯度的镍。(金属活动性：Zn>Fe>Ni>Cu>Pt) ①电解过程中，阳极杂质的电极反应式为 ________________________________________________________________________。 ②电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量________(填“相等”或“不相等”)，电解结束后，Pt以________形式存在。 (4)图甲是一种将废水中的氯乙烯(CH2===CHCl)进行环境无害化处理的微生物电池装置，同时利用此装置在铁上镀铜。 ①M为________(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，镀铜时，________(填“X”或“Y”)与铁电极相连，工作过程中，N极区域溶液中pH将________(填“增大”“减小”或“不变”)。 ②若M极消耗0.1 mol氯乙烯，则铁电极增重________g，硫酸铜溶液的浓度将________(填“增大”“减小”或“不变”)。 16．钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。 (1)如图1装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有氯化铵溶液(显酸性)和食盐水，各加入生铁块，放置一段时间均被腐蚀。 ①红墨水柱两边的液面变为左低右高，则________(填“a”或“b”)试管内盛有食盐水。 ②a试管中铁发生的是________(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀，电极反应式为__________，__________。 b试管中铁被腐蚀的总反应方程式为 ________________________________________________________________________。 (2)如图2两个图都是金属防护的例子。 ①为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用图2甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用________(填字母)。 A．铜 B．钠 C．锌 D．石墨 ②图2乙方案也可以降低铁闸门腐蚀的速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的________(填“正”或“负”)极。 ③以上两种方法中，________(填“甲”或“乙”)方法能使铁闸门保护得更好。 高二化学 17．如图所示的装置中，若通入直流电5 min时，铜电极质量增加21.6 g，试回答： (1)若电源为碱性乙醇燃料电池，则电源电极X反应式为________________________________________________________________________。 (2)pH变化：A________，B________，C________。(填“增大”“减小”或“不变”) (3)若A中KCl足量且溶液的体积也是200 mL，电解后，溶液的OH－的物质的量浓度为________mol/L。(假设电解前后溶液的体积无变化) (4)通电5 min后，B中共收集2 240 mL气体(标准状况)，溶液体积为200 mL，则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为________(设电解前后溶液体积无变化)，若要使B装置溶液恢复到电解前的状态，需要加入的物质以及相应的物质的量正确的是________(填字母)。 A．0.05 mol CuO B．0.05 mol CuO和0.025 mol H2O C．0.05 mol Cu(OH)2 D．0.05 mol CuCO3和0.05 mol H2O 答案 训练(三) 化学反应与能量 [知识梳理] 知识点一 1．放出 吸收 稳定 1 mol液态水 ΔH＜0 ΔH＞0 ΔH＜0 ΔH＜0 知识点二 化学能 电能 电能 化学能 不同 能与电极反应 氧化还原反应 氧化还原反应 Zn－2e－===Zn2＋ 2H＋＋2e－===H2↑ Cu2＋ ＋2e－ ===Cu 2Cl－－2e－===Cl2↑ 化学能→电能 电能→化学能 [知能训练] 1．B 根据盖斯定律可知同一个化学反应在一定条件下，无论是一步还是分几步完成，其反应焓变相同，A正确；中和热测定实验过程中，用温度计测量盐酸的温度后，用水冲洗干净，但冲洗液不需要并入后续的氢氧化钠溶液中，因为并入后发生反应导致热量损失，从而导致温度测定不准确，B错误；已知101 kPa时，2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221 kJ/mol，即C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH＝－110.5 kJ/mol，碳完全燃烧放热多，放热越多，焓变越小，因此1 mol碳完全燃烧时ΔH<－110.5 kJ/mol，C正确；在一定条件下，将64 g SO2即1 mol二氧化硫氧化成SO3(g)时，实验测得放出热量为78.64 kJ，已知SO2在此条件下的转化率为80%，则参加反应的二氧化硫是0.8 mol，所以消耗1 mol二氧化硫放出的热量是78.64 kJ÷0.8＝98.3 kJ，所以热化学方程式为SO2(g)＋O2(g) SO3(g) ΔH＝－98.3 kJ/mol，D正确。 2．D 煤油是石油分馏产品，属于不可再生资源，故A正确；太阳能电池板直接将太阳能转化为电能，故B正确；氢气燃烧的产物是水，不污染环境，有利于实现“碳中和”，故C正确；燃烧热指的是1 mol纯物质在氧气中完全燃烧生成指定产物时放出的热量，D中方程式不是在氧气中燃烧，故D错误。 3．C 由历程2第一步反应可知，在催化剂表面，*O2===2*O是放热反应，A正确；历程1：H2O＋CH4===CH3OH＋2*H，历程2：4*H＋CH4＋O2===CH4＋2*H2O，总反应为：2CH4＋O2===2CH3OH，*H2O前后无变化，相当于催化剂，B正确；生产甲醇的为历程1，其中氧来自水，由于加入水为H2O，生成水为HO，因此生成的甲醇可能为CH3OH或CHOH，C错误；决速步为反应最慢的一步，所要吸收反应热越多，速率越慢，观察图像可知，*HO＋*CH4===*CH3OH＋*H为决速步，D正确。 4．C 过程Ⅰ为化学键的断裂，需要吸收能量，故A错误；2H＋2Cl释放862 kJ的能量生成2HCl(g)，因此H—Cl键的键能为862 kJ/mol×＝431 kJ/mol，故B错误；总反应为放热反应，说明甲能量比丙大，甲到乙为化学键的断裂，需要吸收能量，说明乙的能量比甲大，即总能量：乙>甲>丙，故C正确；由热化学方程式H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－183 kJ/mol可知，生成2 mol HCl(g)需要释放183 kJ能量，即2 mol HCl(g)全部分解为H2(g)与Cl2(g)时吸收183 kJ的热量，1 mol HCl(g)全部分解为H2(g)与Cl2(g)时吸收91.5 kJ的热量，故D错误。 5．C 锌、铜、稀硫酸组成的原电池中锌是负极，铜是正极，则电流方向：N→M，A错误；铝、铜、浓硝酸组成的原电池中，由于铝在常温下遇到浓硝酸钝化，所以铝是正极，铜是负极，负极反应为Cu－2e－===Cu2＋，B错误； 镁、铝、氢氧化钠溶液组成的原电池中，铝和氢氧化钠溶液反应，铝是负极，镁是正极，则电子方向：N→M，C正确；铜、铁、硫酸铁溶液组成的原电池中，铁是负极，铜是正极，正极是铁离子放电，所以在溶液中，Fe3＋移向Cu极附近，D错误。 6．D 实验方法电解熔融氯化钠装置图中电源连接错误，阳极Fe电极会参与电极反应，A错误；此图金属防腐的措施为牺牲阳极法对铁管道进行保护，B错误；测量锌粒和不同浓度的硫酸反应速率的快慢实验仪器中缺少秒表，C错误；毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，它能使水流的方向发生改变，说明水流与橡胶棒之间有电性作用，而CCl4无此现象，由图中可知CCl4为非极性分子，H2O为极性分子，D正确。 7．D ①为电解池，电解水，水减少，硫酸的浓度增大；②为原电池，溶液中的氢离子移向正极，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，硫酸的浓度减小，A错误；①外加电源，为电解池装置，②为原电池装置，为铜锌原电池，B错误；①外加电源，电解硫酸溶液，阳极上生成氧气，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；②为原电池装置，铜为正极发生还原反应，正极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，C错误；电解池工作时，阳离子向阴极移动，原电池工作时，阳离子向正极移动，D正确。 8．B 由图可知，硫电极是原电池的正极，在Al2Cl6Br－作用下硫在正极得到电子发生还原反应生成Al2S3、AlCl3Br－、AlCl，电极反应式为3S ＋ 8Al2Cl6Br－＋6e－===Al2S3＋8AlCl3Br－＋6AlCl，故A、C错误；铝电极为负极，AlCl3Br－、AlCl作用下铝失去电子发生氧化反应生成Al2Cl6Br－，电极反应式为2Al ＋ 8AlCl3Br－ ＋ 6AlCl－6e－===8Al2Cl6Br－，故B正确；AlCl3Br－中氯离子和溴离子的离子半径不同，所以AlCl3Br－的空间结构不是正四面体形，故D错误。 9．B 由图可知，Zn比Cu活泼，Zn作负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，Cu作正极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，据此作答。外电路中电子从锌片(负极)流向铜片(正极)，故A正确；盐桥中阳离子(钾离子)移向硫酸铜溶液(正极)，故B错误；Zn比Cu活泼，Zn作负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，故C正确；理论上，当6.5 g Zn溶解时转移电子×2＝0.2 mol，析出铜×64 g/mol＝6.4 g，故D正确。 10．D 依据图示可知，b电极出口有Cl2，故b为阳极，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，则a为阴极，电极反应为Na＋＋e－===Na。依据上述分析，b电极为阳极，A正确；添加CaCl2的目的是降低电解质熔点，节省能源，同时减少单质钠的挥发；增大密度，使得被还原出的密度较低的液态钠单质能漂浮在混合盐之上，易于分离得到产物，B正确；结合题干信息，电解过程中会产生一定量的金属Ca，说明部分钙离子会在阴极放电，C正确；为了防止生成的Na与Cl2接触，阴、阳两极应该用离子交换膜，以保持两极区电解质的电中性，不能使用钢板，D错误。 11．D 氢原子将＋6价的硫酸根离子还原为－2价的硫离子，SRB不做还原剂，A错误；温度超过一定范围，硫酸盐还原菌(SRB)活性下降，速率减慢，B错误；碳作正极，电极反应为：H＋ ＋e－===H，C错误；根据示意图可知，总反应的化学方程式为8H＋＋4Fe＋SO===FeS＋3Fe2＋＋4H2O，D正确。 12．D 由图1可知，锂硫电池，金属锂为负极，硫在正极反应，钙钛矿太阳能电池与锂硫电池集成，可实现太阳能直接对锂硫电池充电，共享碳电极包含硫层，故为二者的正极，放电时，锂硫电池负极反应为Li－e－===Li＋，正极反应为xS8＋16e－===8S，据此分析解题。 根据分析，共享碳电极为正极，A错误；原电池放电时，阳离子移向正极，故Li＋向硫层迁移，B错误；充电时，阳极失电子发生氧化反应，故共享碳电极上电极反应式为8S－16e－===xS8，C错误；由图2可知，1个晶胞中含有Pb2＋个数为1，含有Cl－个数为6×＝3，含有CH3NH个数为8×＝1，则该晶胞的密度为 ＝ g·cm－3，D正确。 13．C 放电时，Zn电极上发生失电子的氧化反应转化为Zn(OH)，Zn电极为负极，催化电极上CO2发生得电子的还原反应转化为CO，催化电极为正极；充电时，Zn电极为阴极，催化电极为阳极。 根据分析，放电时Zn电极为负极，发生氧化反应，A项错误；充电时，催化电极为阳极，催化电极与外电源正极相连，B项错误；放电时，催化电极上CO2发生得电子的还原反应转化为CO，电极反应式为CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O，C项正确；充电时Zn电极上的反应为Zn(OH)＋2e－===Zn＋4OH－，D项错误。 14．解析 (1)生成物总能量低于反应物总能量，则为放热反应；碳酸钙受热分解、八水合氢氧化钡与氯化铵的反应、煤与高温下的水蒸气反应均为吸热反应；金属与酸与水的反应为放热反应，故选C。 (2)恒压条件下，在同一反应中，焓变和反应热的数值相等，A错误；有化学键破坏的不一定是化学反应，例如氯化氢气体溶于水得到盐酸的变化为物理变化，B错误；一个化学反应中，反应物的焓小于生成物的焓时，则为吸热反应，ΔH>0，C正确；反应体系向环境中释放能量，则反应体系的焓会减小，D正确。 (3)CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g) ΔH＝49.0 kJ·mol－1，表示1 mol CH3OH气体与1 mol气态水反应生成1 mol CO2气体与3 mol氢气吸收49.0 kJ的热量，液态水变为气态水吸热，则反应中若为1 mol液态水参与反应，则吸收的热量大于49.0 kJ；反应为吸热反应，则相同条件下1 molCH3OH(g)与1 mol H2O(g)的能量总和小于1 mol CO2(g)与3 mol H2(g)的能量总和。 答案 (1)C (2)AB (3)D 15．解析 (1)①电解过程中生成的氯气会和氢氧化钠反应且氢气和氯气混合容易发生爆炸，故离子交换膜的作用为避免Cl2与H2混合发生反应而爆炸、防止氢氧化钠吸收氯气以得到纯度较高的NaOH溶液。②右侧水放电生成氢气和氢氧根离子，故氢氧化钠溶液从图中d处收集。 (2)用惰性电极电解MnSO4溶液制得MnO2，其阳极的电极反应为锰离子失去电子发生氧化反应生成二氧化锰，反应为Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2↓＋4H＋。 (3)①金属活动性：Zn>Fe>Ni>Cu>Pt，则电解过程中，阳极杂质的放电顺序为锌、铁依次失去电子生成锌离子和亚铁离子，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，Fe－2e－===Fe2＋。②电解过程中，阳极的锌铁镍均会放电成为阳离子，而阴极只有镍离子放电生成单质镍，故阳极减少的质量与阴极增加的质量不相等，电解结束后，Pt不放电，以阳极泥的形式存在。 (4)①由图可知，N极氧气得到电子发生还原反应生成水，N为正极，则M为负极，镀铜时，铁做镀件，应为电解池的阴极，故负极X与铁电极相连，工作过程中，N极反应为O2＋ 4H＋＋4e－===2H2O，故该区域消耗氢离子，溶液中pH将增大。②CH2===CHCl碳化合价由－1变为＋4，电子转移为CH2===CHCl～10e－，铁极铜离子得到电子生成铜Cu～2e－，根据电子守恒，若M极消耗0.1 mol氯乙烯，则铁电极生成0.5 mol Cu，增重32 g，电解池中阳极铜转化为铜离子，铜离子在阴极转化为铜，故硫酸铜溶液的浓度将不变。 答案 (1)①得到纯度较高的NaOH溶液 避免Cl2与H2混合发生反应而爆炸 ②d (2)Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2↓＋4H＋ (3)①Zn－2e－===Zn2＋，Fe－2e－===Fe2＋ ②不相等 阳极泥 (4)①负极 X 增大 ②32 不变 16．解析 (1)①红墨水柱两边的液面变为左低右高，则a发生析氢腐蚀，a中盛有氯化铵溶液，b发生吸氧腐蚀，b中盛有食盐水，故答案为b。②a试管中铁发生的是析氢腐蚀，生铁中碳为正极，正极上发生还原反应，故发生的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，2H＋＋2e－===H2↑；b试管中铁发生的是吸氧腐蚀，铁被腐蚀的总反应方程式为2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2。 (2)①为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以让金属铁做原电池的正极，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以是比金属铁的活泼性强的金属，钠能够与水反应，不能做电极材料，所以选锌，此方法叫做牺牲阳极的阴极保护法，故选C。②电解池的阴极上的金属被保护，为降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的负极。③因为电解池的保护比原电池保护更好，所以方法乙能使铁闸门保护得更好。 答案 (1)①b ②析氢 Fe－2e－===Fe2＋ 2H＋＋2e－===H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 (2)①C ②负 ③乙 17．解析 铜电极质量增加21.6 g即得到银单质21.6 g，其物质的量为0.2 mol，说明铜为阴极，则X为负极，Y为正极。(1)若电源为碱性乙醇燃料电池，根据前面分析X为负极，乙醇在负极反应，则电源电极X反应式为C2H5OH＋16OH－－12e－===2CO＋11H2O。 (2)A是放氢生碱型，溶液pH增大，B为放氧生酸型，溶液pH减小，C为放氧生酸型，溶液pH减小，因此三个装置中溶液pH变化：A：增大，B：减小，C：减小。 (3)根据题意和关系式Ag～OH－，则n(OH－)＝0.2 mol，A中KCl足量且溶液的体积也是200 mL，电解后，溶液的OH－的物质的量浓度为c＝＝＝1 mol·L－1。 (4)通电5 min后，B中共收集2 240 mL气体(标准状况)即气体物质的量为0.1 mol，B中阳极生成氧气，根据关系式4Ag～O2，得到0.05 mol，则阴极得到氢气为0.05 mol，再根据得失电子守恒，铜得到电子物质的量是0.2 mol×1－0.05 mol×2＝0.1 mol，则溶液中铜离子物质的量为n(Cu2＋)＝0.05 mol，得到溶液体积为200 mL，则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为c＝＝＝0.25 mol·L－1，电解过程中得到0.05 mol Cu、0.05 mol H2、0.05 mol O2，若要使B装置溶液恢复到电解前的状态，需要加入的物质以及相应的物质的量与电解过程中得到的物质反应或相当，0.05 mol CuO与0.05 mol Cu、0.05 mol H2、0.05 mol O2不相同，故A错误；0.05 mol CuO和0.025 mol H2O，与0.05 mol Cu、0.05 mol H2、0.05 mol O2不相同，故B错误；0.05 mol Cu(OH)2相当于加入0.05 mol CuO和0.05 mol H2O，与0.05 mol Cu、0.05 mol H2、0.05 mol O2相当，故C正确；0.05 mol CuCO3和0.05 mol H2O相当于加入0.05 mol CuO和0.05 mol H2O，与0.05 mol Cu、0.05 mol H2、0.05 mol O2相当，故D正确。 答案 (1)C2H5OH＋16OH－－12e－===2CO＋11H2O (2)增大 减小 减小 (3)1 (4)0.25 CD 学科网（北京）股份有限公司 $$