专题突破卷07 化学反应与能量（一）-2025年高考化学一轮复习考点通关卷（新教材新高考）

专题突破卷07 化学反应与能量（一） ——化学反应的热效应 原电池、化学电源 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 一、选择题（本题共15小题，每小题3分，共45分。每小题只有一项是符合题目要求的） 1．(2024·广东揭阳模拟)“蒸汽眼罩”通过发热产生温和蒸汽促进眼部血液微循环，放松眼部肌肉，消解眼部疲劳。“蒸汽眼罩”由透氧无纺布、铁粉、碳粉、食盐、吸水树脂等组成。下列关于“蒸汽眼罩”的说法正确的是(　　) A．“蒸汽眼罩”工作时利用了原电池原理，发热时负极反应式为Fe－3e－===Fe3＋ B．食盐作电解质，起到了导电的作用 C．透氧膜的透氧速率越快越好 D．“蒸汽眼罩”可以反复使用 【答案】B 【解析】“蒸汽眼罩”工作时利用了原电池原理，Fe粉为负极，1 mol Fe失去2 mol电子被氧化为1 mol Fe2＋，则发热时负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，故A错误；原电池的构成条件之一是形成闭合回路，食盐作电解质能形成闭合回路，起到了导电的作用，B项正确；透氧膜的透氧速率过快，反应速率加快，反应发热过快导致水温升高过快，达不到放松眼部肌肉、消除眼部疲劳的作用，C项错误；“蒸汽眼罩”不能充电，不可重复使用，D项错误。 2．我国力争二氧化碳排放2030年前达到峰值、2060年前实现碳中和。要加快调整优化产业结构、能源结构，太阳能光催化分解水制氢、太阳能光催化二氧化碳转化为燃料等都是加快推动绿色低碳发展，降低碳排放强度的有效措施。下列说法错误的是( ) A．太阳能燃料属于一次能源 B．直接电催化CO2制取燃料时，燃料是阴极产物 C．用光催化分解水产生的H2是理想的绿色能源 D．研发和利用太阳能燃料，有利于经济的可持续发展 【答案】A 【解析】太阳能属于一次能源，但太阳能燃料属于二次能源，故A错误；直接电催化CO2制取燃料时，C化合价降低，在阴极反应，因此燃料是阴极产物，故B正确；H2燃烧放出的热量多，无污染，是理想的绿色能源，故C正确。 3．某学习小组的同学查阅相关资料知氧化性：Cr2O>Fe3＋，设计了盐桥式的原电池(如图所示)。盐桥中装有琼脂与饱和K2SO4溶液。 下列叙述中正确的是( ) A．甲烧杯的溶液中发生还原反应 B．乙烧杯中发生的电极反应为 2Cr3＋＋7H2O－6e－===Cr2O＋14H＋ C．外电路的电流方向是从b到a D．电池工作时，盐桥中的SO移向乙烧杯 【答案】C 【解析】A项，甲烧杯的溶液中发生氧化反应：Fe2＋－e－===Fe3＋；B项，乙烧杯的溶液中发生还原反应，应为Cr2O得到电子生成Cr3＋；C项，a极为负极，b极为正极，外电路中电流由b到a；D项，SO向负极移动，即移向甲烧杯。 4． 据报道：科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如图。 下列说法正确的是( ) A．CO和O生成CO2是吸热反应 B．在该过程中，CO断键形成C和O C．CO和O生成了具有极性共价键的CO2 D．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程 【答案】C 【解析】 A项，由能量—反应过程图像中状态Ⅰ和状态Ⅲ知，CO和O生成CO2是放热反应，错误；B项，由状态Ⅱ知，在CO与O生成CO2的过程中CO没有断键形成C和O，错误；C项，由状态Ⅲ及CO2的结构式知，CO2分子中存在碳氧极性共价键，正确；D项，由能量—反应过程图像中状态Ⅰ(CO和O)和状态Ⅲ(CO2)分析，状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO和O原子反应生成CO2的过程，错误。 5．将两份过量的锌粉a、b分别加入一定量的稀硫酸中，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系正确的是( ) 【答案】B 【解析】加入CuSO4溶液，Zn置换出Cu，形成原电池，加快反应速率，由于H2SO4定量，产生H2的体积一样多。 6．研究表明基催化剂广泛应用于的转化过程，如图是科研工作者研究与作用最终生成与的物质相对能量在反应过程中的变化曲线。下列说法不正确的是（ ） A. 反应中甲烷被氧化 B. 中间体比更稳定 C. 该反应的速率控制步骤对应的活化能是 D. 转化为的焓变为 【答案】C 【解析】由题图可知，题给过程的总反应的化学方程式为，反应过程中 中 元素的化合价升高，作还原剂，被氧化，故 正确；相同物质的量的 和，能量越低越稳定，的能量比 低，则 比 稳定，故 正确；该反应的反应速率取决于活化能最大的步骤，该反应中活化能最大的步骤是 到 的步骤，该步骤的活化能为，故 错误；转化为 的焓变为，故 正确。 7．研究发现，在酸性乙醇燃料电池中加入硝酸，可使电池持续大电流放电，其工作原理如图所示。 下列说法错误的是(　 ) A．加入HNO3降低了正极反应的活化能 B．电池工作时正极区溶液的pH增大 C．1 mol CH3CH2OH被完全氧化时有6 mol O2被还原 D．负极反应为CH3CH2OH＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋ 【答案】C 【解析】由分析知，HNO3在正极起催化作用，作催化剂，则加入HNO3降低了正极反应的活化能，故A正确；电池工作时正极区的总反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，则溶液中氢离子浓度减小，pH增大，故B正确；根据得失电子守恒可知，1 mol CH3CH2OH被完全氧化时，转移12 mol电子，则有3 mol O2被还原，故C错误、D正确。 8．(2024·河南安阳一中月考)下列有关反应热和热化学方程式的描述不正确的是(　　) A．已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则稀氨水和稀H2SO4溶液完全反应生成1 mol H2O(l)时，放出热量少于57.3 kJ B．热化学方程式各物质前的化学计量数既可以是整数也可以是分数，既表示分子数也表示物质的量 C．101 kpa,20 ℃和25 ℃时，CH4的燃烧热不同 D．键能数值为平均值，用键能求出的反应热是估算值 【答案】B 【解析】已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，由于氨水是弱碱，属于弱电解质，其在水溶液中边反应边电离，电离是一个吸热过程，则稀氨水和稀H2SO4溶液完全反应生成1 mol H2O(l)时，放出热量少于57.3 kJ，A正确；热化学方程式各物质前的化学计量数用于表示其物质的量，而不是其分子数，故热化学方程式各物质前的化学计量数既可以是整数也可以是分数，B错误；燃烧热与外界的压强和温度有关，相同质量的物质在不同温度下具有的总能量不同，故101 kpa，20 ℃和25 ℃时，CH4的燃烧热不同，C正确；化学反应的微观本质为旧化学键的断裂和新化学键的形成过程，可以用反应物的总键能减去生成物的总键能来估算反应热，即键能数值为平均值，用键能求出的反应热是估算值，D正确。 9．(2024·吉林一调)图1是铜—锌原电池示意图。图2中x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量，则y轴表示(　　) A．铜棒的质量 B．c(Zn2＋) C．c(H＋) D．c(SO) 【答案】C 【解析】金属活动性：Zn>Cu，则Zn为负极，Cu为正极，正极反应为2H＋＋2e－===H2↑，铜棒的质量不变，A项错误；Zn为负极，负极反应为Zn－2e－===Zn2＋，溶液中c(Zn2＋)逐渐增大，B项错误；总反应为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，溶液中c(H＋)逐渐减小，C项正确；SO不参与反应，溶液中c(SO)不变，D项错误。 10．CO(g)与H2O(g)反应过程的能量变化如图所示，有关两者反应的说法正确的是(　　) A．该反应为吸热反应 B．CO(g)和H2O(g)所具有的总能量高于CO2(g)和H2(g)具有的总能量 C．反应的热化学方程式为CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝＋41 kJ/mol D．1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)反应生成1 mol CO(g)和1 mol H2O(g)要放出41 kJ的热量 【答案】B 【解析】根据图示，反应物的总能量大于生成物的总能量，该反应为放热反应，A错误；根据图示，1 mol CO(g)和1 mol H2O(g)生成1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)放出热量，则1 mol CO(g)和1 mol H2O(g)的总能量高于1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)的总能量，B正确；根据图示，1 mol CO(g)和1 mol H2O(g)生成1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)放出41 kJ的热量，反应的热化学方程式为CO＋H2O===CO2＋H2　ΔH＝－41 kJ/mol，C错误；根据图示，1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)反应生成1 mol CO(g)和1 mol H2O(g)，总能量升高，要吸收41 kJ的热量，D错误。 11．一种太阳能电池的工作原理如图所示，电解质为铁氰化钾K3[Fe(CN)6]和亚铁氰化钾K4[Fe(CN)6]的混合溶液，下列说法不正确的是( ) A．K＋移向催化剂b B．催化剂a电极表面发生的化学反应：[Fe(CN)6]4－－e－===[Fe(CN)6]3－ C．[Fe(CN)6]3－在催化剂b表面被氧化 D．该太阳能电池溶液中的[Fe(CN)6]4－和[Fe(CN)6]3－ 浓度基本保持不变 【答案】C 【解析】根据电子的流向，a电极为负极，b电极为正极，K＋移向正极，A正确；负极反应式为[Fe(CN)6]4－－e－===[Fe(CN)6]3－，正极反应式为[Fe(CN)6]3－＋e－===[Fe(CN)6]4－，B、D正确；[Fe(CN)6]3－在催化剂b表面被还原，C错误。 12．通过以下反应均可获取H2。下列有关说法不正确的是(　　) ①太阳光催化分解水制氢：2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH1＝＋571.6 kJ·mol－1 ②焦炭与水反应制氢：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH2＝＋131.3 kJ·mol－1 ③甲烷与水反应制氢：CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH3＝＋206.1 kJ·mol－1 A．H2的燃烧热为285.8 kJ·mol－1 B．反应②中E(反应物键能总和)＞E(生成物键能总和) C．反应C(s)＋2H2(g)===CH4(g)的ΔH＝＋74.8 kJ·mol－1 D．2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g) ΔH＜＋571.6 kJ·mol－1 【答案】C 【解析】由反应①可得出H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH1＝－285.8 kJ·mol－1，则H2的燃烧热为285.8 kJ·mol－1，A正确；反应②的ΔH2＝＋131.3 kJ·mol－1＞0，则E(反应物键能总和)＞E(生成物键能总和)，B正确；利用盖斯定律，将反应②－③得，反应C(s)＋2H2(g)===CH4(g)的ΔH＝(＋131.3 kJ·mol－1)－(＋206.1 kJ·mol－1)＝－74.8 kJ·mol－1，C不正确；因为2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH1＝＋571.6 kJ·mol－1，而2H2O(g)===2H2O(l)　ΔH＜0，所以2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＜＋571.6 kJ·mol－1，D正确。 13．(2024·江苏盐城二模)某储能电池原理如图1，其俯视图如图2，已知放电时N是负极(NA是阿伏加德罗常数的值)。下列说法正确的是(　　) A．放电时，每转移NA个电子，理论上CCl4吸收0.5 NA个Cl2 B．放电时，负极反应为Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋ C．充电时，每转移1 mol电子，N极理论上质量减小23 g D．充电过程中，右侧储液器中NaCl溶液浓度增大 【答案】B 【解析】在放电时，正极反应为Cl2＋2e－===2Cl－，电路中转移NA个电子即1 mol电子，理论上氯气的CCl4溶液中释放0.5 mol Cl2，A项错误；放电时N为负极，失去电子，Ti元素价态升高，电极反应式为Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋，B项正确；充电时，N极为阴极，电极反应式为NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－===Na3Ti2(PO4)3，每转移1 mol电子，N极理论上质量增加23 g，C项错误；充电过程中，阳极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，消耗Cl－，NaCl溶液浓度减小，D项错误。 14．利用微生物可将废水中苯酚的化学能直接转化为电能，装置如图所示。电池工作时，下列说法正确的是( ) A．a极为正极，发生氧化反应 B．b极的电极反应式为2NO＋12H＋－10e－===N2↑＋6H2O C．中间室的Cl－向左室移动 D．左室消耗苯酚(C6H5OH)9.4 g时，用电器流过2.4 mol 电子 【答案】C 【解析】由题图可知，在b极上NO转化为N2，发生得电子的还原反应，故b极为正极，a极为负极，A项错误；b极的电极反应式为2NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，B项错误；原电池中阴离子向负极移动，故C项正确；左室消耗苯酚的电极反应式为C6H5OH－28e－＋11H2O===6CO2↑＋28H＋，9.4 g苯酚的物质的量为0.1 mol，故用电器应流过2.8 mol电子，D项错误。 15．(2024·江苏盐城质检)甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应的部分机理与能量变化如下： 链引发：Cl2(g)―→2Cl·(g)　ΔH1＝242.7 kJ/mol 链增长：部分反应进程与势能变化关系如图(所有物质状态均为气态) 链终止：Cl·(g)＋CH3·(g)―→CH3Cl(g)　ΔH2＝－371 kJ/mol 下列说法不正确的是(　　) A．Cl2的键能为242.7 kJ/mol B．链增长中反应速率较大的一步的热化学方程式为CH4(g)＋Cl·(g)―→·CH3(g)＋HCl(g)　ΔH＝7.5 kJ/mol C．链增长过程中可能产生·CH2Cl、·CHCl2、·CCl3 D．链终止反应的过程中，还可能会生成少量的乙烷 【答案】B 【解析】由Cl2(g)―→2Cl·(g)　ΔH1＝242.7 kJ/mol可得，断裂1 mol Cl—Cl键需要吸收的能量为242.7 kJ，故Cl2的键能为242.7 kJ/mol，A正确；由题图可知，活化能：Ea1>Ea2，反应CH4(g)＋Cl·(g)―→·CH3(g)＋HCl(g) 为反应速率较小的一步，B错误；由链增长的示意图可知，CH3Cl可继续与氯原子反应生成·CH2Cl、·CHCl2 等，C正确；链终止时，2个·CH3 可以相互结合生成乙烷，D正确。 二、非选择题（本题包括4小题，共55分） 16．（10分）某实验小组用0.50 mol·L－1 NaOH溶液和0.50 mol·L－1硫酸溶液进行反应热的测定，实验装置如图所示。 (1)装置中碎泡沫塑料的作用是______。 (2)写出该反应的热化学方程式[生成1 mol H2O(l)时的反应热为－57.3 kJ·mol－1]：______________________________________________。 (3)取50 mL NaOH溶液和30 mL硫酸溶液进行实验，实验数据如表所示。 ①请填写表格中的空白： ②近似认为0.50 mol·L－1 NaOH溶液和0.50 mol·L－1 硫酸溶液的密度都是1.0 g·mL－1，中和后生成溶液的比热容c＝4.18 J·(g·℃)－1。则生成1 mol H2O(l)时的反应热ΔH＝_____(取小数点后一位)。 ③上述实验数值结果与－57.3 kJ·mol－1有偏差，产生偏差的原因不可能是____(填字母)。 a．实验装置保温、隔热效果差 b．量取NaOH溶液的体积时仰视读数 c．分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中 d．用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度 【答案】(1)隔热保温（2分） (2)NaOH(aq)＋H2SO4(aq)===Na2SO4(aq)＋H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1（2分） (3)①4.0（2分） ②－53.5 kJ·mol－1（2分） ③b（2分） 【解析】(3)4次实验的温度差分别为4.0 ℃、6.1 ℃、3.9 ℃、4.1 ℃，其中6.1 ℃舍去，温度差平均值为4.0 ℃。ΔH＝－≈－53.5 kJ·mol－1。 17．（16分）低碳经济已成为人们一种新的生活理念，二氧化碳的捕捉和利用是能源领域的一个重要研究方向。请回答下列问题： (1)用CO2催化加氢可以制取乙烯：CO2(g)＋3H2(g)⇌C2H4(g)＋2H2O(g)，该反应体系的能量随反应过程的变化关系如图所示，该反应的ΔH＝__________(用含a、b的式子表示)。相关化学键的键能如下表，实验测得上述反应的ΔH＝－152 kJ·mol－1，则表中的x＝__________。 化学键 C===O H—H C===C C—H H—O 键能/ (kJ·mol－1) x 436 764 414 464 (2)工业上用CO2和H2反应合成二甲醚。 已知：CO2(g)＋3H2(g)⇌CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＝－53.7 kJ·mol－1 CH3OCH3(g)＋H2O(g)===2CH3OH(g)　ΔH2＝23.4 kJ·mol－1 则2CO2(g)＋6H2(g)⇌CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　ΔH3＝__________kJ·mol－1。 (3)用NA表示阿伏加德罗常数的值，在C2H2(g)完全燃烧生成CO2和液态水的反应中，每有5NA个电子转移时，放出650 kJ的热量。C2H2的热值为__________kJ·g－1。 (4)二氧化碳的捕集、利用是我国能源领域的一个重要战略方向。科学家提出由CO2制取C的太阳能工艺如图。 ①该工艺过程中的能量转化形式为______________________________________。 ②已知“重整系统”发生的反应中＝6，则FexOy(y＜8)的化学式为__________，“热分解系统”中每转移2 mol电子，需消耗__________mol FexOy。 【答案】(1)－(b－a) kJ·mol－1（2分）　803（2分）　 (2)－130.8（2分） (3)50（2分）　 (4)①太阳能转化为化学能（2分）　②Fe3O4（3分）　1（3分） 【解析】(1)根据ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量可知，该反应的ΔH＝－(b－a) kJ·mol－1。根据ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和可知，2x＋3×436－×(764＋414×4)－4×464＝－152 ，解得x＝803。 (2)①CO2(g)＋3H2(g)⇌CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＝－53.7 kJ·mol－1，②CH3OCH3(g)＋H2O(g)===2CH3OH(g)　ΔH2＝23.4 kJ·mol－1，根据盖斯定律，由①×2－②得2CO2(g)＋6H2(g)⇌CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　ΔH3＝(－53.7 kJ·mol－1)×2－23.4 kJ·mol－1＝－130.8 kJ·mol－1。 (3)在C2H2(g)完全燃烧生成CO2和液态水的反应中，每有5NA个电子转移时，说明有0.5 mol乙 炔反应，放出650 kJ的热量，故1 mol乙炔完全燃烧放出的热量为1 300 kJ，C2H2的热值为＝50 kJ·g－1。 (4)①由题图可知，该工艺过程中的能量转化形式为太阳能转化为化学能。②已知“重整系统”发生的反应中＝6，根据反应中的质量守恒可知，x∶y＝6∶8＝3∶4，故FexOy(y＜8)的化学式为Fe3O4，“热分解系统”中Fe3O4分解为FeO和O2，每转移2 mol电子，需消耗1 mol Fe3O4。 18．（16分）(1)高铁酸钾(K2FeO4)不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中。如图1是高铁电池的模拟实验装置： ①该电池放电时正极的电极反应式为 _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 ②盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向__________(填“左”或“右”，下同)移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向__________移动。 ③图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有 _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 (2)有人设想以N2和H2为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如图所示，电池正极的电极反应式是________________________________________，A是__________。 (3)利用原电池工作原理测定汽车尾气中CO的浓度，其装置如图所示。该电池中O2－可以在固体介质NASICON(固溶体)内自由移动，工作时O2－的移动方向________(填“从a到b”或“从b到a”)，负极发生的电极反应式为____________。 【答案】(1)①FeO＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3↓＋5OH－（2分）　②右（2分）　左（2分）　③使用时间长、工作电压稳定（2分） (2)N2＋8H＋＋6e－===2NH（2分）　氯化铵（2分） (3)从b到a（2分）　CO＋O2－－2e－===CO2（2分） 【解析】(1)①放电时石墨为正极，高铁酸钾在正极上发生还原反应，电极反应式为FeO＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3↓＋5OH－。②电池工作时，阴离子移向负极，阳离子移向正极，所以盐桥中氯离子向右移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向左移动。③由题图中高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，可知高铁电池的优点有使用时间长、工作电压稳定。(2)该电池的本质反应是合成氨反应，电池中氢气失电子在负极发生氧化反应，氮气得电子在正极发生还原反应，则正极反应式为N2＋8H＋＋6e－===2NH，氨气与HCl反应生成氯化铵，则电解质溶液为氯化铵溶液。(3)该装置是原电池，工作时电极b作正极，O2－由电极b移向电极a，通入一氧化碳的电极a是负极，负极上一氧化碳失去电子发生氧化反应，电极反应式为CO＋O2－－2e－===CO2。 19．（13分）氯及其化合物在生产、生活中应用广泛。 (1)已知：①Cl2(g)＋2NaOH(aq)===NaCl(aq)＋NaClO(aq)＋H2O(l)　ΔH1＝－101.1 kJ·mol－1 ②3NaClO(aq)===NaClO3(aq)＋2NaCl(aq)　ΔH2＝－112.2 kJ·mol－1 反应3Cl2(g)＋6NaOH(aq)===5NaCl(aq)＋NaClO3(aq)＋3H2O(l)的ΔH＝____________________________________________________________kJ·mol－1。 (2)几种含氯离子的相对能量如下表所示： 离子 Cl－ (aq) ClO－ (aq) ClO (aq) ClO (aq) ClO (aq) 相对能量/ (kJ·mol－1) 0 60 101 63 38 ①在上述五种离子中，最不稳定的离子是__________(填离子符号)。 ②反应3ClO－(aq)===ClO(aq)＋2Cl－(aq)的ΔH＝____________kJ·mol－1。 ③写出由ClO反应生成ClO和Cl－的热化学方程式：__________________________________________________________________。 (3)以HCl为原料，用O2氧化制取Cl2，可提高效益，减少污染，反应如下：4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－115.4 kJ·mol－1。上述反应在同一反应器中，通过控制合适条件，分两步循环进行，可使HCl转化率接近100%。其基本原理如图所示。 已知过程Ⅰ的反应为2HCl(g)＋CuO(s)===CuCl2(s)＋H2O(g)　ΔH1＝－120.4 kJ·mol－1。 ①过程Ⅱ反应的热化学方程式为_______________________________________。 ②过程Ⅰ流出的气体通过稀NaOH溶液(含少量酚酞)进行检测，氯化初期主要为不含HCl的气体，判断氯化结束时溶液的现象为____________________________________。 【答案】(1)－415.5（2分） (2)①ClO　（2分）②－117（2分）　③4ClO(aq)===3ClO(aq)＋Cl－(aq)　ΔH＝－138 kJ·mol－1（2分） (3)①2CuCl2(s)＋O2(g)===2CuO(s)＋2Cl2(g)　ΔH＝125.4 kJ·mol－1（3分） ②溶液由红色变为无色(或溶液红色变浅) （2分） 【解析】(1)分析题给热化学方程式，根据盖斯定律，由①×3＋②可得3Cl2(g)＋6NaOH(aq)===5NaCl(aq)＋NaClO3(aq)＋3H2O(l)　ΔH＝3ΔH1＋ΔH2＝(－101.1 kJ·mol－1)×3＋(－112.2 kJ·mol－1)＝－415.5 kJ·mol－1。 (2)①物质具有的能量越高，其稳定性越弱，故最不稳定的离子是ClO。②ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量，故反应3ClO－(aq)===ClO(aq)＋2Cl－(aq)的ΔH＝63 kJ·mol－1＋2×0－3×60 kJ·mol－1＝－117 kJ·mol－1。③由ClO反应生成ClO和Cl－的热化学方程式为4ClO(aq)===3ClO(aq)＋Cl－(aq)　ΔH＝3×38 kJ·mol－1＋0－4×63 kJ·mol－1＝－138 kJ·mol－1。 (3)①由题图可知，过程Ⅱ(氧化)发生的反应为2CuCl2(s)＋O2(g)===2CuO(s)＋2Cl2(g)，将题给O2氧化HCl的热化学方程式编号为ⅰ，将过程Ⅰ反应的热化学方程式编号为ⅱ，根据盖斯定律，由ⅰ－ⅱ×2可得2CuCl2(s)＋O2(g)===2CuO(s)＋2Cl2(g)　ΔH＝(－115.4 kJ·mol－1)－(－120.4 kJ·mol－1)×2＝125.4 kJ·mol－1。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题突破卷07 化学反应与能量（一） ——化学反应的热效应 原电池、化学电源 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 一、选择题（本题共15小题，每小题3分，共45分。每小题只有一项是符合题目要求的） 1．(2024·广东揭阳模拟)“蒸汽眼罩”通过发热产生温和蒸汽促进眼部血液微循环，放松眼部肌肉，消解眼部疲劳。“蒸汽眼罩”由透氧无纺布、铁粉、碳粉、食盐、吸水树脂等组成。下列关于“蒸汽眼罩”的说法正确的是(　　) A．“蒸汽眼罩”工作时利用了原电池原理，发热时负极反应式为Fe－3e－===Fe3＋ B．食盐作电解质，起到了导电的作用 C．透氧膜的透氧速率越快越好 D．“蒸汽眼罩”可以反复使用 2．我国力争二氧化碳排放2030年前达到峰值、2060年前实现碳中和。要加快调整优化产业结构、能源结构，太阳能光催化分解水制氢、太阳能光催化二氧化碳转化为燃料等都是加快推动绿色低碳发展，降低碳排放强度的有效措施。下列说法错误的是( ) A．太阳能燃料属于一次能源 B．直接电催化CO2制取燃料时，燃料是阴极产物 C．用光催化分解水产生的H2是理想的绿色能源 D．研发和利用太阳能燃料，有利于经济的可持续发展 3．某学习小组的同学查阅相关资料知氧化性：Cr2O>Fe3＋，设计了盐桥式的原电池(如图所示)。盐桥中装有琼脂与饱和K2SO4溶液。 下列叙述中正确的是( ) A．甲烧杯的溶液中发生还原反应 B．乙烧杯中发生的电极反应为 2Cr3＋＋7H2O－6e－===Cr2O＋14H＋ C．外电路的电流方向是从b到a D．电池工作时，盐桥中的SO移向乙烧杯 4． 据报道：科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如图。 下列说法正确的是( ) A．CO和O生成CO2是吸热反应 B．在该过程中，CO断键形成C和O C．CO和O生成了具有极性共价键的CO2 D．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程 5．将两份过量的锌粉a、b分别加入一定量的稀硫酸中，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系正确的是( ) 6．研究表明基催化剂广泛应用于的转化过程，如图是科研工作者研究与作用最终生成与的物质相对能量在反应过程中的变化曲线。下列说法不正确的是（ ） A. 反应中甲烷被氧化 B. 中间体比更稳定 C. 该反应的速率控制步骤对应的活化能是 D. 转化为的焓变为 7．研究发现，在酸性乙醇燃料电池中加入硝酸，可使电池持续大电流放电，其工作原理如图所示。 下列说法错误的是(　 ) A．加入HNO3降低了正极反应的活化能 B．电池工作时正极区溶液的pH增大 C．1 mol CH3CH2OH被完全氧化时有6 mol O2被还原 D．负极反应为CH3CH2OH＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋ 8．(2024·河南安阳一中月考)下列有关反应热和热化学方程式的描述不正确的是(　　) A．已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则稀氨水和稀H2SO4溶液完全反应生成1 mol H2O(l)时，放出热量少于57.3 kJ B．热化学方程式各物质前的化学计量数既可以是整数也可以是分数，既表示分子数也表示物质的量 C．101 kpa,20 ℃和25 ℃时，CH4的燃烧热不同 D．键能数值为平均值，用键能求出的反应热是估算值 9．(2024·吉林一调)图1是铜—锌原电池示意图。图2中x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量，则y轴表示(　　) A．铜棒的质量 B．c(Zn2＋) C．c(H＋) D．c(SO) 10．CO(g)与H2O(g)反应过程的能量变化如图所示，有关两者反应的说法正确的是(　　) A．该反应为吸热反应 B．CO(g)和H2O(g)所具有的总能量高于CO2(g)和H2(g)具有的总能量 C．反应的热化学方程式为CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝＋41 kJ/mol D．1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)反应生成1 mol CO(g)和1 mol H2O(g)要放出41 kJ的热量 11．一种太阳能电池的工作原理如图所示，电解质为铁氰化钾K3[Fe(CN)6]和亚铁氰化钾K4[Fe(CN)6]的混合溶液，下列说法不正确的是( ) A．K＋移向催化剂b B．催化剂a电极表面发生的化学反应：[Fe(CN)6]4－－e－===[Fe(CN)6]3－ C．[Fe(CN)6]3－在催化剂b表面被氧化 D．该太阳能电池溶液中的[Fe(CN)6]4－和[Fe(CN)6]3－ 浓度基本保持不变 12．通过以下反应均可获取H2。下列有关说法不正确的是(　　) ①太阳光催化分解水制氢：2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH1＝＋571.6 kJ·mol－1 ②焦炭与水反应制氢：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH2＝＋131.3 kJ·mol－1 ③甲烷与水反应制氢：CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH3＝＋206.1 kJ·mol－1 A．H2的燃烧热为285.8 kJ·mol－1 B．反应②中E(反应物键能总和)＞E(生成物键能总和) C．反应C(s)＋2H2(g)===CH4(g)的ΔH＝＋74.8 kJ·mol－1 D．2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g) ΔH＜＋571.6 kJ·mol－1 13．(2024·江苏盐城二模)某储能电池原理如图1，其俯视图如图2，已知放电时N是负极(NA是阿伏加德罗常数的值)。下列说法正确的是(　　) A．放电时，每转移NA个电子，理论上CCl4吸收0.5 NA个Cl2 B．放电时，负极反应为Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋ C．充电时，每转移1 mol电子，N极理论上质量减小23 g D．充电过程中，右侧储液器中NaCl溶液浓度增大 14．利用微生物可将废水中苯酚的化学能直接转化为电能，装置如图所示。电池工作时，下列说法正确的是( ) A．a极为正极，发生氧化反应 B．b极的电极反应式为2NO＋12H＋－10e－===N2↑＋6H2O C．中间室的Cl－向左室移动 D．左室消耗苯酚(C6H5OH)9.4 g时，用电器流过2.4 mol 电子 15．(2024·江苏盐城质检)甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应的部分机理与能量变化如下： 链引发：Cl2(g)―→2Cl·(g)　ΔH1＝242.7 kJ/mol 链增长：部分反应进程与势能变化关系如图(所有物质状态均为气态) 链终止：Cl·(g)＋CH3·(g)―→CH3Cl(g)　ΔH2＝－371 kJ/mol 下列说法不正确的是(　　) A．Cl2的键能为242.7 kJ/mol B．链增长中反应速率较大的一步的热化学方程式为CH4(g)＋Cl·(g)―→·CH3(g)＋HCl(g)　ΔH＝7.5 kJ/mol C．链增长过程中可能产生·CH2Cl、·CHCl2、·CCl3 D．链终止反应的过程中，还可能会生成少量的乙烷 二、非选择题（本题包括4小题，共55分） 16．（10分）某实验小组用0.50 mol·L－1 NaOH溶液和0.50 mol·L－1硫酸溶液进行反应热的测定，实验装置如图所示。 (1)装置中碎泡沫塑料的作用是______。 (2)写出该反应的热化学方程式[生成1 mol H2O(l)时的反应热为－57.3 kJ·mol－1]：______________________________________________。 (3)取50 mL NaOH溶液和30 mL硫酸溶液进行实验，实验数据如表所示。 ①请填写表格中的空白： ②近似认为0.50 mol·L－1 NaOH溶液和0.50 mol·L－1 硫酸溶液的密度都是1.0 g·mL－1，中和后生成溶液的比热容c＝4.18 J·(g·℃)－1。则生成1 mol H2O(l)时的反应热ΔH＝_____(取小数点后一位)。 ③上述实验数值结果与－57.3 kJ·mol－1有偏差，产生偏差的原因不可能是____(填字母)。 a．实验装置保温、隔热效果差 b．量取NaOH溶液的体积时仰视读数 c．分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中 d．用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度 17．（16分）低碳经济已成为人们一种新的生活理念，二氧化碳的捕捉和利用是能源领域的一个重要研究方向。请回答下列问题： (1)用CO2催化加氢可以制取乙烯：CO2(g)＋3H2(g)⇌C2H4(g)＋2H2O(g)，该反应体系的能量随反应过程的变化关系如图所示，该反应的ΔH＝__________(用含a、b的式子表示)。相关化学键的键能如下表，实验测得上述反应的ΔH＝－152 kJ·mol－1，则表中的x＝__________。 化学键 C===O H—H C===C C—H H—O 键能/ (kJ·mol－1) x 436 764 414 464 (2)工业上用CO2和H2反应合成二甲醚。 已知：CO2(g)＋3H2(g)⇌CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＝－53.7 kJ·mol－1 CH3OCH3(g)＋H2O(g)===2CH3OH(g)　ΔH2＝23.4 kJ·mol－1 则2CO2(g)＋6H2(g)⇌CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　ΔH3＝__________kJ·mol－1。 (3)用NA表示阿伏加德罗常数的值，在C2H2(g)完全燃烧生成CO2和液态水的反应中，每有5NA个电子转移时，放出650 kJ的热量。C2H2的热值为__________kJ·g－1。 (4)二氧化碳的捕集、利用是我国能源领域的一个重要战略方向。科学家提出由CO2制取C的太阳能工艺如图。 ①该工艺过程中的能量转化形式为______________________________________。 ②已知“重整系统”发生的反应中＝6，则FexOy(y＜8)的化学式为__________，“热分解系统”中每转移2 mol电子，需消耗__________mol FexOy。 18．（16分）(1)高铁酸钾(K2FeO4)不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中。如图1是高铁电池的模拟实验装置： ①该电池放电时正极的电极反应式为 _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 ②盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向__________(填“左”或“右”，下同)移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向__________移动。 ③图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有 _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 (2)有人设想以N2和H2为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如图所示，电池正极的电极反应式是________________________________________，A是__________。 (3)利用原电池工作原理测定汽车尾气中CO的浓度，其装置如图所示。该电池中O2－可以在固体介质NASICON(固溶体)内自由移动，工作时O2－的移动方向________(填“从a到b”或“从b到a”)，负极发生的电极反应式为____________。 19．（13分）氯及其化合物在生产、生活中应用广泛。 (1)已知：①Cl2(g)＋2NaOH(aq)===NaCl(aq)＋NaClO(aq)＋H2O(l)　ΔH1＝－101.1 kJ·mol－1 ②3NaClO(aq)===NaClO3(aq)＋2NaCl(aq)　ΔH2＝－112.2 kJ·mol－1 反应3Cl2(g)＋6NaOH(aq)===5NaCl(aq)＋NaClO3(aq)＋3H2O(l)的ΔH＝____________________________________________________________kJ·mol－1。 (2)几种含氯离子的相对能量如下表所示： 离子 Cl－ (aq) ClO－ (aq) ClO (aq) ClO (aq) ClO (aq) 相对能量/ (kJ·mol－1) 0 60 101 63 38 ①在上述五种离子中，最不稳定的离子是__________(填离子符号)。 ②反应3ClO－(aq)===ClO(aq)＋2Cl－(aq)的ΔH＝____________kJ·mol－1。 ③写出由ClO反应生成ClO和Cl－的热化学方程式：__________________________________________________________________。 (3)以HCl为原料，用O2氧化制取Cl2，可提高效益，减少污染，反应如下：4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－115.4 kJ·mol－1。上述反应在同一反应器中，通过控制合适条件，分两步循环进行，可使HCl转化率接近100%。其基本原理如图所示。 已知过程Ⅰ的反应为2HCl(g)＋CuO(s)===CuCl2(s)＋H2O(g)　ΔH1＝－120.4 kJ·mol－1。 ①过程Ⅱ反应的热化学方程式为_______________________________________。 ②过程Ⅰ流出的气体通过稀NaOH溶液(含少量酚酞)进行检测，氯化初期主要为不含HCl的气体，判断氯化结束时溶液的现象为____________________________________。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$