考点巩固卷07 化学反应与能量（一）（8大考法）-2025年高考化学一轮复习考点通关卷（江苏专用）

考点巩固卷07 化学反应与能量（一） 考点01 化学反应的热效应 （限时：15 min） 考法01 反应热 焓变 考法02 热化学方程式 考法03 反应热的测定 燃烧热 能源 考法04 盖斯定律及应用 考点02 原电池、化学电源 （限时：10 min） 考法01 原电池的工作原理及应用 考法02 常见化学电源及工作原理 考法03 新型电源 考法04 电极方程式书写及原因解释题 考点01 化学反应的热效应 考法01 反应热 焓变 1．理论研究表明，在101 kPa和298 K下，HCN(g)HNC(g)异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法错误的是(　　) A．HCN比HNC稳定 B．该异构化反应的ΔH＝＋59.3 kJ·mol－1 C．正反应的活化能大于逆反应的活化能 D．使用催化剂，可以改变反应的反应热 2．丙烷与溴原子能发生以下两种反应： ①CH3CH2CH3(g)＋Br·(g)―→CH3CH2CH2·(g)＋HBr(g) ②CH3CH2CH3(g)＋Br·(g)―→CH3HCH3(g)＋HBr(g) 反应过程的能量变化如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．反应①与②均为吸热反应 B．反应②使用了催化剂 C．产物中CH3CH2CH2·(g)的含量比CH3HCH3(g)低 D．CH3CH2CH2·(g)转变为CH3HCH3(g)放出热量 3．工业上常利用CO2和NH3合成尿素[CO(NH2)2]，该可逆反应分两步进行，整个过程中的能量变化如图所示。下列说法错误的是(　　) A．NH2COONH4为合成尿素反应的中间产物 B．反应Ⅰ逆反应的活化能＞反应Ⅱ正反应的活化能 C．反应Ⅱ在热力学上进行趋势很大 D．2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(l)＋H2O(l)的ΔH＝E2－E1 4．甲烷分子结构具有高度对称性，且断开1 mol C—H需要吸收440 kJ能量。无催化剂作用下，甲烷在温度达到1 200 ℃以上才可裂解。在催化剂及一定条件下，CH4可在较低温度下发生裂解反应，甲烷在镍基催化剂上转化过程中的能量变化如图所示。下列说法正确的是(　　) A．1 mol甲烷催化裂解成C和H2的ΔH＝＋1 760 kJ·mol－1 B．步骤②③反应均为吸热反应 C．催化剂使用一段时间后失活的原因可能是碳在催化剂表面沉积 D．使用该催化剂，反应的焓变减小 5．科学家用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。 回答下列问题： (1)从状态Ⅰ到状态Ⅲ为________(填“吸热”或“放热”)反应。 (2)从状态Ⅰ到状态Ⅱ需要________(填“吸收”或“释放”)能量，CO分子________(填“是”或“否”)需要断键形成C和O。 (3)从状态Ⅱ到状态Ⅲ形成的化学键是____________________________________________。 (4)将相同物质的量的CO转化为CO2，CO与O比CO与O2反应放出的热量________(填“多”或“少”)，可能的原因是______________________________________________________。 (5)由该反应过程可知，在化学反应中，旧化学键________(填“一定”或“不一定”)完全断裂，但一定有新化学键的________。 考法02 热化学方程式 6.如图是400 ℃下某反应的能量变化示意图，下列叙述错误的是(　　) A．反应物的总能量高于生成物的总能量 B．曲线b是使用了催化剂的能量变化曲线 C．反应的热化学方程式为4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－115.6 kJ·mol－1 D．若反应生成2 mol液态水，放出的热量低于 115.6 kJ 7．合成氨原料中的H2可用甲烷在高温条件下与水蒸气反应制得。部分1 mol物质完全燃烧生成常温下稳定氧化物的ΔH数据如下表： 物质 H2(g) CO(g) CH4(g) ΔH/(kJ·mol－1) －285.8 －283.0 －890.3 已知1 mol H2O(g)转化生成1 mol H2O(l)时放出热量44.0 kJ。下列CH4和水蒸气在高温下反应得到H2和CO的热化学方程式正确的是(　　) A．CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋206.1 kJ·mol－1 B．CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝－206.1 kJ·mol－1 C．CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋365.5 kJ·mol－1 D．CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝－365.5 kJ·mol－1 8. 合成二甲醚的三步反应如下： ①2H2(g)＋CO(g)===CH3OH(g)　ΔH1 ②2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH2 ③CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH3 则3H2(g)＋3CO(g)===CH3OCH3(g)＋CO2(g)的ΔH是(A) A. ΔH＝2ΔH1＋ΔH2＋ΔH3 B. ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3 C. ΔH＝ΔH1＋2ΔH2＋2ΔH3 D. ΔH＝2ΔH1＋ΔH2－ΔH3 9. 研究氮的氧化物的性质对于消除城市中汽车尾气的污染具有重要意义。NO2有较强的氧化性，能将SO2氧化成SO3，自身被还原为NO。已知下列两反应过程中能量变化如图1、图2所示，则NO2氧化SO2生成SO3(g)的热化学方程式为___________________________。 10．根据要求回答问题： (1)如图是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图，已知E1＝134 kJ·mol－1，E2＝368 kJ·mol－1，若在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1的变化是________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，ΔH的变化是__________。请写出NO2和CO反应的热化学方程式：_________________________。 (2)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应的热化学方程式如下： ①CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋49.0 kJ·mol－1 ②CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)　ΔH＝－192.9 kJ·mol－1 又知③H2O(g)===H2O(l)　ΔH＝－44.0 kJ·mol－1，则甲醇蒸气完全燃烧生成液态水的热化学方程式为________________________。 (3)已知在常温常压下： ①2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－1 275.6 kJ·mol－1 ②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH＝－566.0 kJ·mol－1 ③H2O(g)===H2O(l)　ΔH＝－44.0 kJ·mol－1 请写出1 mol甲醇不完全燃烧生成1 mol 一氧化碳和液态水的热化学方程式：________________________________。 考法03 反应热的测定 燃烧热 能源 11．中和反应是放热反应，下列关于中和反应的反应热测定的说法错误的是(　　) A．等温条件下，试管中进行的中和反应，反应体系向空气中释放的热量就是反应的热效应 B．测定中和反应的反应热时，需要快速的将两种溶液混合 C．测定中和反应的反应热时，最重要的是要保证实验装置的隔热效果 D．不同的酸碱反应生成1 mol液态水释放的热量可能不相同 12.分别取40 mL 0.50 mol·L－1盐酸与40 mL 0.55 mol·L－1 氢氧化钠溶液进行中和反应反应热的测定实验。下列说法错误的是(　　) A．加入稍过量的氢氧化钠的目的是确保盐酸完全反应 B．仪器A的名称是玻璃搅拌器 C．在实验过程中，测量完盐酸的温度后，把温度计上的酸用水冲洗干净后再测量NaOH溶液的温度 D．用稀醋酸代替稀盐酸，结果是一样的 13．某化学实验小组用简易量热计(装置如图)测量中和反应的反应热，实验采用50 mL 0.5 mol·L－1盐酸与50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液反应。下列说法错误的是(　　) A．采用稍过量的NaOH溶液是为了保证盐酸完全被中和 B．仪器a的作用是搅拌，减小测量误差 C．NaOH溶液应迅速一次性倒入装有盐酸的内筒中 D．反应前测完盐酸温度的温度计应立即插入NaOH溶液中测量温度 14．下列说法正确的是(　　) A．葡萄糖的燃烧热ΔH是－2 800 kJ·mol－1，则 C6H12O6(s)＋3O2(g)===3CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－1 400 kJ·mol－1 B．在一定条件下将1 mol SO2(g)和0.5 mol O2(g)置于密闭容器中充分反应生成SO3(g)，放出热量79.2 kJ，则反应的热化学方程式为2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－158.4 kJ·mol－1 C．已知稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则稀氨水与稀盐酸反应生成 1 mol 水时放出57.3 kJ的热量 D．已知HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则稀硫酸与氢氧化钠固体反应生成 1 mol水时ΔH＝－57.3 kJ·mol－1 15．25 ℃、101 kPa时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3 kJ·mol－1，辛烷的燃烧热ΔH为－5 518 kJ·mol－1。下列热化学方程式书写正确的是(　　) A．2H＋(aq)＋SO(aq)＋Ba2＋(aq)＋2OH－(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1 B．KOH(aq)＋H2SO4(aq)===K2SO4(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1 C．C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(g)　ΔH＝－5 518 kJ·mol－1 D．2C8H18(g)＋25O2(g)===16CO2(g)＋18H2O(l)　ΔH＝－5 518 kJ·mol－1 考法04 盖斯定律及应用 16. 已知：室温下，将CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，将CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高。下列能量转化关系的判断不正确的是(B) A. ΔH1＞0 B. ΔH2<ΔH3 C. ΔH3<ΔH1 D. ΔH2＝ΔH1＋ΔH3 17．已知：25 ℃、101 kPa下，1 mol 水蒸发为水蒸气需要吸热44.01 kJ； 2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋571.66 kJ·mol－1； C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋131.29 kJ·mol－1。 则反应C(s)＋O2(g)===CO(g)的反应热为(　　) A．ΔH＝－396.36 kJ·mol－1 B．ΔH＝－198.55 kJ·mol－1 C．ΔH＝－154.54 kJ·mol－1 D．ΔH＝－110.53 kJ·mol－1 18．已知共价键的键能与热化学方程式信息如下表： 共价键 H—H H—O 键能/(kJ·mol－1) 436 463 热化学方程式 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－482 kJ·mol－1 则2O(g)===O2(g)的ΔH为(　　) A．428 kJ·mol－1 B．－428 kJ·mol－1 C．498 kJ·mol－1 D．－498 kJ·mol－1 19．硫酸是一种重要的基本化工产品，接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化：SO2(g)＋O2(g)SO3(g)　ΔH＝－98 kJ·mol－1。钒催化剂参与反应的能量变化如图所示，V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为____________________________________________。 20.计算 (1)已知： 反应Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1＝ －49 kJ/mol； 反应Ⅱ.CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)ΔH2＝＋41 kJ/mol； 则反应Ⅲ.CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)ΔH3＝　 　kJ/mol。 (2) 已知： 反应Ⅰ.CH3OH(g)===CO(g)＋2H2(g)　ΔH1＝＋90.6 kJ/mol 反应Ⅱ.CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH2＝－41.2 kJ/mol 则反应Ⅲ.CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g)　ΔH3＝　 　kJ/mol。 (3)已知： C(s)的燃烧热为393.5 kJ/mol，CO(g)的燃烧热为283 kJ/mol。 反应Ⅰ.TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(g)＋2CO(g)　ΔH1 反应Ⅱ.TiCl4(g)＋O2(g)===TiO2(s)＋2Cl2(g)　ΔH2＝－172 kJ/mol 则反应Ⅰ的ΔH1＝　 　kJ/mol。 (4)已知： ①C2H5OH(g)＋H2S(g)===C2H5SH(g)＋H2O(g)　ΔH1＝－32 kJ/mol ②C2H5OH(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g)　ΔH2＝－1 277 kJ/mol ③2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(g)　ΔH3＝－1 036 kJ/mol 则④2C2H5SH(g)＋9O2(g)===4CO2(g)＋6H2O(g)＋2SO2(g)的ΔH4＝　 　kJ/mol。 考点02 原电池、化学电源 考法01 原电池的工作原理及应用 1．电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理示意图如图所示。下列说法正确的是(　　) A．b电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ B．溶液中OH－向电极b移动 C．NH3的还原产物为N2 D．电流方向：由a经外电路到b 2．如图所示原电池的反应原理为2NH＋Zn===Zn2＋＋2NH3↑＋H2↑。下列说法正确的是( ) A. 石墨为电池的负极 B. 电池工作时Zn逐渐被消耗 C. 电子由石墨电极经外电路流向Zn电极 D. 反应2NH＋Zn===Zn2＋＋2NH3↑＋H2↑在负极上发生 3．热电厂尾气经处理得到较纯的SO2，可用于原电池法生产硫酸，其工作原理如图所示。电池工作时，下列说法不正确的是( ) A. 电极b为正极 B. 溶液中H＋由a极区向b极区迁移 C. 电极a的电极反应式：SO2－2e－＋2H2O===4H＋＋SO D. a极消耗SO2与b极消耗O2两者物质的量相等 4．锌－空气燃料电池广泛用于铁路、航海灯标以及助听器中，其装置示意图如图所示。下列说法错误的是(　　) A．放电时，负极的电极反应式为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O B．放电时，K＋向活性炭电极方向移动 C．充电时，Zn/ZnO电极上的电势比活性炭电极上的高 D．充电时阴极质量减小16 g，理论上阳极生成16 g气体 5．有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下： 实验 装置 部分 实验 现象 a极质量减少；b极质量增加 b极有气体产生；c极无变化 d极溶解；c极有气体产生 电流从a极流向d极 由此可判断这四种金属的活动性顺序是(　　) A．a＞b＞c＞d B．b＞c＞d＞a C．d＞a＞b＞c D．a＞b＞d＞c 考法02 常见化学电源及工作原理 6．铅酸蓄电池工作时的反应为Pb＋PbO2＋4H＋＋2SO2PbSO4＋2H2O。某状态下测得两电极的质量都增加。在该状态下，下列说法正确的是( ) A. a极为铅酸蓄电池的正极 B. 铅酸蓄电池正在充电 C. 一段时间后，溶液的pH减小 D. b极反应式为PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O 7．一种熔融碳酸盐燃料电池的工作原理如图所示。下列有关该电池的说法正确的是( ) A. 电极B是该电池的负极 B. 电池工作时，CO向电极A移动 C. 电极B上发生的电极反应为O2－4e－===2O2－ D. H2参与的电极反应为H2＋2OH－－2e－===2H2O 8．如图为某微生物燃料电池净化水的原理。下列说法正确的是( ) A. N极为负极，发生氧化反应 B. 电池工作时，N极附近溶液pH减小 C. M极发生的电极反应为(C6H10O5)n－24ne－＋7nH2O===6nCO2↑＋24nH＋ D. 处理0.1 mol Cr2O时，有1.4 mol H＋从交换膜左侧向右侧迁移 9．液体锌二次电池具有电压高、成本低、安全性强和可循环使用等特点。已知： ①Zn(OH)2＋2OH－===Zn(OH)；②KOH凝胶中允许离子存在、生成或迁移。下列说法错误的是(　　) A.电池放电时，电子由电极A经导线流向电极B B．电池放电时，电池总反应为MnO2＋Zn＋4H＋＋4OH－===Mn2＋＋Zn(OH)＋2H2O C．电池充电时，H＋向电极B移动 D．电池充电时，电极B的质量增大 10．CO2/HCOOH循环在氢能的贮存/释放、燃料电池等方面具有重要应用。研究HCOOH燃料电池性能的装置如图所示，两电极区间用允许K＋、H＋通过的半透膜隔开。 ①电池负极电极反应式为_________________________； 放电过程中需补充的物质A为________(填化学式)。 ②如图所示的HCOOH燃料电池放电的本质是通过HCOOH与O2的反应，将化学能转化为电能，其反应的离子方程式为__________________。 考法03 新型电源 11．一种肼燃料电池的工作原理如图所示，电池工作过程中会有少量N2H4在电极表面发生自分解反应生成NH3、N2、H2逸出。下列说法正确的是( ) A. 电池工作时，化学能完全转化为电能 B. 放电过程中，负极区溶液pH增大 C. 负极的电极反应式为N2H4－4e－===N2＋4H＋ D. 电池工作时，负极区消耗的NaOH与正极区生成的NaOH物质的量相等 12．一种可用于吸收CO2的电池，其工作时的原理如图所示。下列说法正确的是( ) A. 电极a上发生的电极反应为H2－2e－===2H＋ B. Ⅰ室出口处溶液的pH大于入口处 C. 若将Ⅰ室、Ⅱ室间改为阳离子交换膜，则电池工作时，Ⅰ室可能有CaCO3沉淀生成 D. 该装置可以制取CaCl2和NaHCO3 13.为探究AgNO3与KI溶液的反应，进行如下实验： 实验1：将浓度均为1 mol/L AgNO3溶液和KI溶液混合，有黄色沉淀产生，加入淀粉溶液，溶液不显蓝色。 实验2：搭建如图所示装置，闭合K一段时间后，观察到Y电极表面有银白色物质析出。 下列说法正确的是(B) A. 实验1反应后的上层清液中： c(Ag＋)·c(I－)<Ksp(AgI) B. 实验2的总反应为 2AgNO3＋2KI===2Ag＋I2＋2KNO3 C. 实验2反应一段时间后，左侧烧杯中c(K＋)增大，右侧烧杯中c(NO)增大 D. 实验1和实验2表明，AgNO3和KI发生复分解反应的平衡常数比氧化还原反应的大 14. 现有Fe －C微型原电池如图所示，用于除去废水中的HCOOH，向废水中通入空气后生成H2O2，H2O2与HCOOH反应生成CO2。下列说法不正确的是(B) A. 该电池不能在高温下工作 B. 正极反应式：H2O2＋2e－＋2H＋===2H2O C. 若不通入氧气，则可能产生氢气 D. H2O2处理废液生成二氧化碳的化学方程式：HCOOH＋H2O2===CO2↑＋2H2O 15. 纳米零价铁除去酸性废水中的三氯乙烯、五价砷的原理如图所示。下列说法正确的是( ) A. 该处理过程中将电能转化为化学能 B. 该处理过程中纳米零价铁中的Fe为正极 C. 每生成11.2 L乙烷，转移0.4 mol电子 D. 酸性废水中的五价砷除去过程中，As和S都被Fe2＋还原了 考法04 电极方程式书写及原因解释题 16. 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__________________________。 17. 微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如下图所示： ①HS－在硫氧化菌作用下转化为SO的电极反应式为 ________________________________________________________________。 ②若维持该微生物电池中两种细菌的存在，则电池可以持续供电，原因是_________________。 18. 氨氧燃料电池具有很大的发展潜力。氨氧燃料电池工作原理如下图所示。 ①a电极的电极反应式为______________________________； ②一段时间后，需向装置中补充KOH，请依据反应原理解释原因是____________________________________________________________________。 19. 水体中的过量的硝态氮(主要以NO的形式存在)是一种重要污染物，可利用合适的还原剂将其还原为N2除去。相同条件下，向含有50 mg/L NO的两份水样中分别加入纳米铁粉、纳米铁粉 －活性炭 －铜粉，水样中NO的去除速率差异如图所示，产生该差异的可能原因有　 　。 20. 利用纳米铁粉可以有效处理废水中的Cu2＋和Zn2＋，去除机理如图所示。纳米铁粉去除污水中Cu2＋和Zn2＋机理不同，请解释原因并简述两者的区别： 　。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$ 考点巩固卷07 化学反应与能量（一） 考点01 化学反应的热效应 （限时：15 min） 考法01 反应热 焓变 考法02 热化学方程式 考法03 反应热的测定 燃烧热 能源 考法04 盖斯定律及应用 考点02 原电池、化学电源 （限时：10 min） 考法01 原电池的工作原理及应用 考法02 常见化学电源及工作原理 考法03 新型电源 考法04 电极方程式书写及原因解释题 考点01 化学反应的热效应 考法01 反应热 焓变 1．理论研究表明，在101 kPa和298 K下，HCN(g)HNC(g)异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法错误的是(　　) A．HCN比HNC稳定 B．该异构化反应的ΔH＝＋59.3 kJ·mol－1 C．正反应的活化能大于逆反应的活化能 D．使用催化剂，可以改变反应的反应热 【答案】D 【解析】A对，能量越低越稳定；B对，根据题图可知反应为吸热反应，ΔH＝＋59.3 kJ·mol－1；C对，正反应的活化能为186.5 kJ·mol－1，逆反应的活化能为186.5 kJ·mol－1－59.3 kJ·mol－1＝127.2 kJ·mol－1；D错，催化剂只能改变反应速率，不影响反应热。 2．丙烷与溴原子能发生以下两种反应： ①CH3CH2CH3(g)＋Br·(g)―→CH3CH2CH2·(g)＋HBr(g) ②CH3CH2CH3(g)＋Br·(g)―→CH3HCH3(g)＋HBr(g) 反应过程的能量变化如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．反应①与②均为吸热反应 B．反应②使用了催化剂 C．产物中CH3CH2CH2·(g)的含量比CH3HCH3(g)低 D．CH3CH2CH2·(g)转变为CH3HCH3(g)放出热量 【答案】B 【解析】催化剂能改变反应途径，降低反应的活化能，加快化学反应速率。反应②的活化能低，反应速率快，但反应①与②同时发生，不能确定反应②是否使用催化剂，B说法错误。 3．工业上常利用CO2和NH3合成尿素[CO(NH2)2]，该可逆反应分两步进行，整个过程中的能量变化如图所示。下列说法错误的是(　　) A．NH2COONH4为合成尿素反应的中间产物 B．反应Ⅰ逆反应的活化能＞反应Ⅱ正反应的活化能 C．反应Ⅱ在热力学上进行趋势很大 D．2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(l)＋H2O(l)的ΔH＝E2－E1 【答案】C 【解析】反应Ⅱ为吸热反应，在热力学上进行趋势较小，C错误；2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(l)＋H2O(l)为放热反应，ΔH ＝生成物的总能量－反应物的总能量<0，即ΔH＝E2－E1，D正确。 4．甲烷分子结构具有高度对称性，且断开1 mol C—H需要吸收440 kJ能量。无催化剂作用下，甲烷在温度达到1 200 ℃以上才可裂解。在催化剂及一定条件下，CH4可在较低温度下发生裂解反应，甲烷在镍基催化剂上转化过程中的能量变化如图所示。下列说法正确的是(　　) A．1 mol甲烷催化裂解成C和H2的ΔH＝＋1 760 kJ·mol－1 B．步骤②③反应均为吸热反应 C．催化剂使用一段时间后失活的原因可能是碳在催化剂表面沉积 D．使用该催化剂，反应的焓变减小 【答案】C 【解析】CH4存在4个C—H，断开4 mol C—H需要吸收的能量为440 kJ×4＝1 760 kJ，但不是甲烷催化裂解成C和H2需要吸收的能量，A错误；由题中图示可知，步骤②③反应物总能量都大于生成物总能量，B错误；由题中图示可知，C可吸附在催化剂的表面，则催化剂使用一段时间后失活的原因可能是碳在催化剂表面沉积，C正确；加入催化剂，反应的路径改变，但反应的焓变不变，D错误。 5．科学家用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。 回答下列问题： (1)从状态Ⅰ到状态Ⅲ为________(填“吸热”或“放热”)反应。 (2)从状态Ⅰ到状态Ⅱ需要________(填“吸收”或“释放”)能量，CO分子________(填“是”或“否”)需要断键形成C和O。 (3)从状态Ⅱ到状态Ⅲ形成的化学键是____________________________________________。 (4)将相同物质的量的CO转化为CO2，CO与O比CO与O2反应放出的热量________(填“多”或“少”)，可能的原因是______________________________________________________。 (5)由该反应过程可知，在化学反应中，旧化学键________(填“一定”或“不一定”)完全断裂，但一定有新化学键的________。 【答案】(1)放热　(2)吸收　否　(3)碳氧双键(或C==O)　(4)多　CO与O2反应生成CO2需要先吸收能量断裂O2分子中的共价键　(5)不一定　形成 考法02 热化学方程式 6.如图是400 ℃下某反应的能量变化示意图，下列叙述错误的是(　　) A．反应物的总能量高于生成物的总能量 B．曲线b是使用了催化剂的能量变化曲线 C．反应的热化学方程式为4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－115.6 kJ·mol－1 D．若反应生成2 mol液态水，放出的热量低于 115.6 kJ 【答案】D 【解析】若反应生成2 mol液态水，液态水比气态水能量低，放热会更多，放出的热量高于115.6 kJ，D项错误。 7．合成氨原料中的H2可用甲烷在高温条件下与水蒸气反应制得。部分1 mol物质完全燃烧生成常温下稳定氧化物的ΔH数据如下表： 物质 H2(g) CO(g) CH4(g) ΔH/(kJ·mol－1) －285.8 －283.0 －890.3 已知1 mol H2O(g)转化生成1 mol H2O(l)时放出热量44.0 kJ。下列CH4和水蒸气在高温下反应得到H2和CO的热化学方程式正确的是(　　) A．CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋206.1 kJ·mol－1 B．CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝－206.1 kJ·mol－1 C．CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋365.5 kJ·mol－1 D．CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝－365.5 kJ·mol－1 【答案】A 【解析】根据已知信息可以写出下列热化学方程式：①H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH1＝－285.8 kJ·mol－1；②CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　 ΔH2＝－283.0 kJ·mol－1；③CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　　ΔH3＝－890.3 kJ·mol－1；④H2O(g)===H2O(l)　ΔH4＝－44.0 kJ·mol－1。根据盖斯定律，由③＋④－②－①×3可得CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝ΔH3＋ΔH4－ΔH2－ΔH1×3＝(－890.3 kJ·mol－1)＋(－44.0 kJ·mol－1)－(－283.0 kJ·mol－1)－(－285.8 kJ·mol－1)×3＝＋206.1 kJ·mol－1。 8. 合成二甲醚的三步反应如下： ①2H2(g)＋CO(g)===CH3OH(g)　ΔH1 ②2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH2 ③CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH3 则3H2(g)＋3CO(g)===CH3OCH3(g)＋CO2(g)的ΔH是(A) A. ΔH＝2ΔH1＋ΔH2＋ΔH3 B. ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3 C. ΔH＝ΔH1＋2ΔH2＋2ΔH3 D. ΔH＝2ΔH1＋ΔH2－ΔH3 【答案】A 【解析】 由盖斯定律知，2×①＋②＋③可得目标热化学方程式，则3H2(g)＋3CO(g)===CH3OCH3(g)＋CO2(g)的ΔH＝2ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。故选A。 9. 研究氮的氧化物的性质对于消除城市中汽车尾气的污染具有重要意义。NO2有较强的氧化性，能将SO2氧化成SO3，自身被还原为NO。已知下列两反应过程中能量变化如图1、图2所示，则NO2氧化SO2生成SO3(g)的热化学方程式为___________________________。 【答案】NO2(g)＋SO2(g)===SO3(g)＋NO(g)　ΔH＝－41.8 kJ/mol 【解析】由题图1可知，①O2(g)＋2SO2(g)2SO3(g)　ΔH＝－196.6 kJ/mol；由题图2可知，②O2(g)＋2NO(g)===2NO2(g)　ΔH＝－113.0 kJ/mol。根据盖斯定律，由①×－②×得NO2(g)＋SO2(g)===SO3(g)＋NO(g)　ΔH＝－41.8 kJ/mol。 10．根据要求回答问题： (1)如图是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图，已知E1＝134 kJ·mol－1，E2＝368 kJ·mol－1，若在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1的变化是________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，ΔH的变化是__________。请写出NO2和CO反应的热化学方程式：_________________________。 (2)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应的热化学方程式如下： ①CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋49.0 kJ·mol－1 ②CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)　ΔH＝－192.9 kJ·mol－1 又知③H2O(g)===H2O(l)　ΔH＝－44.0 kJ·mol－1，则甲醇蒸气完全燃烧生成液态水的热化学方程式为________________________。 (3)已知在常温常压下： ①2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－1 275.6 kJ·mol－1 ②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH＝－566.0 kJ·mol－1 ③H2O(g)===H2O(l)　ΔH＝－44.0 kJ·mol－1 请写出1 mol甲醇不完全燃烧生成1 mol 一氧化碳和液态水的热化学方程式：________________________________。 【答案】(1)减小　不变　NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g)　ΔH＝－234 kJ·mol－1 (2)CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－764.7 kJ·mol－1 (3)CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－442.8 kJ·mol－1 【解析】(2)根据盖斯定律，由②×3－①×2＋③×2可得甲醇蒸气完全燃烧生成液态水的热化学方程式。 (3)根据盖斯定律，由(①－②＋③×4)÷2得CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－442.8 kJ·mol－1。 考法03 反应热的测定 燃烧热 能源 11．中和反应是放热反应，下列关于中和反应的反应热测定的说法错误的是(　　) A．等温条件下，试管中进行的中和反应，反应体系向空气中释放的热量就是反应的热效应 B．测定中和反应的反应热时，需要快速的将两种溶液混合 C．测定中和反应的反应热时，最重要的是要保证实验装置的隔热效果 D．不同的酸碱反应生成1 mol液态水释放的热量可能不相同 【答案】A 【解析】 等温条件下，试管中进行的中和反应，反应体系向环境中释放的热量就是反应的热效应，环境是指与体系相互影响的其他部分，如盛有溶液的试管和溶液之外的空气等，A错误；快速混合，防止热量散失，B正确；若用的是弱酸或弱碱，其电离需吸收一部分热量，D正确。 12.分别取40 mL 0.50 mol·L－1盐酸与40 mL 0.55 mol·L－1 氢氧化钠溶液进行中和反应反应热的测定实验。下列说法错误的是(　　) A．加入稍过量的氢氧化钠的目的是确保盐酸完全反应 B．仪器A的名称是玻璃搅拌器 C．在实验过程中，测量完盐酸的温度后，把温度计上的酸用水冲洗干净后再测量NaOH溶液的温度 D．用稀醋酸代替稀盐酸，结果是一样的 【答案】D 【解析】 醋酸是弱酸，电离吸热，测得反应放出的热量偏小，D项错误。 13．某化学实验小组用简易量热计(装置如图)测量中和反应的反应热，实验采用50 mL 0.5 mol·L－1盐酸与50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液反应。下列说法错误的是(　　) A．采用稍过量的NaOH溶液是为了保证盐酸完全被中和 B．仪器a的作用是搅拌，减小测量误差 C．NaOH溶液应迅速一次性倒入装有盐酸的内筒中 D．反应前测完盐酸温度的温度计应立即插入NaOH溶液中测量温度 【答案】D 【解析】 若分多次倒入则热量损失大，C正确；反应前测完盐酸温度的温度计应洗净、擦干后再插入NaOH溶液中测量温度，D错误。 14．下列说法正确的是(　　) A．葡萄糖的燃烧热ΔH是－2 800 kJ·mol－1，则 C6H12O6(s)＋3O2(g)===3CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－1 400 kJ·mol－1 B．在一定条件下将1 mol SO2(g)和0.5 mol O2(g)置于密闭容器中充分反应生成SO3(g)，放出热量79.2 kJ，则反应的热化学方程式为2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－158.4 kJ·mol－1 C．已知稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则稀氨水与稀盐酸反应生成 1 mol 水时放出57.3 kJ的热量 D．已知HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则稀硫酸与氢氧化钠固体反应生成 1 mol水时ΔH＝－57.3 kJ·mol－1 【答案】A 【解析】该反应为可逆反应，1 mol SO2和0.5 mol O2反应生成的SO3少于1 mol，故2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH<－158.4 kJ·mol－1，B项错误；一水合氨为弱电解质，不完全电离，电离时吸热，故稀氨水与稀盐酸反应生成1 mol 水时放出的热量小于57.3 kJ，C项错误；氢氧化钠固体溶于水时放热，其与稀硫酸反应生成1 mol水时放出的热量大于57.3 kJ，D项错误。 15．25 ℃、101 kPa时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3 kJ·mol－1，辛烷的燃烧热ΔH为－5 518 kJ·mol－1。下列热化学方程式书写正确的是(　　) A．2H＋(aq)＋SO(aq)＋Ba2＋(aq)＋2OH－(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1 B．KOH(aq)＋H2SO4(aq)===K2SO4(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1 C．C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(g)　ΔH＝－5 518 kJ·mol－1 D．2C8H18(g)＋25O2(g)===16CO2(g)＋18H2O(l)　ΔH＝－5 518 kJ·mol－1 【答案】B 【解析】 所给热化学方程式中有两个错误，一是中和热指反应生成1 mol H2O(l)时所放出的热量，二是当有BaSO4沉淀生成时，反应放出的热量会增加，则该反应生成1 mol H2O(l)时放出的热量大于57.3 kJ，A项错误；燃烧热指在101 kPa时，1 mol 纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量，产物中的水应为液态，C项错误；当2 mol辛烷完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时，放出的热量为11 036 kJ，且辛烷应为液态，D项错误。 考法04 盖斯定律及应用 16. 已知：室温下，将CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，将CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高。下列能量转化关系的判断不正确的是( ) A. ΔH1＞0 B. ΔH2<ΔH3 C. ΔH3<ΔH1 D. ΔH2＝ΔH1＋ΔH3 【答案】B 【解析】 CuSO4·5H2O(s)受热分解生成CuSO4(s)，为吸热反应，ΔH1＞0，A正确；将CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，ΔH2＞0，将CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，ΔH3＜0，则ΔH2＞ΔH3，B错误；ΔH3＜0、ΔH1＞0，则ΔH3＜ΔH1，C正确；由盖斯定律知，ΔH2＝ΔH1＋ΔH3，D正确。 17．已知：25 ℃、101 kPa下，1 mol 水蒸发为水蒸气需要吸热44.01 kJ； 2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋571.66 kJ·mol－1； C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋131.29 kJ·mol－1。 则反应C(s)＋O2(g)===CO(g)的反应热为(　　) A．ΔH＝－396.36 kJ·mol－1 B．ΔH＝－198.55 kJ·mol－1 C．ΔH＝－154.54 kJ·mol－1 D．ΔH＝－110.53 kJ·mol－1 【答案】D 【解析】 已知25 ℃、101 kPa下，1 mol水蒸发为水蒸气需要吸热 44.01 kJ，则H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44.01 kJ·mol－1 Ⅰ，2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋571.66 kJ·mol－1 Ⅱ，C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋131.29 kJ·mol－1Ⅲ，根据盖斯定律，由Ⅲ－×Ⅱ＋Ⅰ得C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝＋131.29 kJ·mol－1－×(＋571.66 kJ·mol－1)＋44.01 kJ·mol－1＝－110.53 kJ·mol－1，故D正确。 18．已知共价键的键能与热化学方程式信息如下表： 共价键 H—H H—O 键能/(kJ·mol－1) 436 463 热化学方程式 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－482 kJ·mol－1 则2O(g)===O2(g)的ΔH为(　　) A．428 kJ·mol－1 B．－428 kJ·mol－1 C．498 kJ·mol－1 D．－498 kJ·mol－1 【答案】D 【解析】 2O(g)===O2(g)的过程形成O===O共价键，是放热过程，其ΔH等于负的O===O共价键的键能，A、C错误；对于热化学方程式2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－482 kJ·mol－1，根据键能与焓变的关系ΔH＝2E(H—H)＋E(O===O)－4E(O—H)，可计算得E(O===O)＝－482 kJ·mol－1＋4×463 kJ·mol－1－2×436 kJ·mol－1＝498 kJ·mol－1，B错误，D正确。 19．硫酸是一种重要的基本化工产品，接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化：SO2(g)＋O2(g)SO3(g)　ΔH＝－98 kJ·mol－1。钒催化剂参与反应的能量变化如图所示，V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为____________________________________________。 【答案】2V2O5(s)＋2SO2(g)===2VOSO4(s)＋V2O4(s)　ΔH＝－351 kJ·mol－1 【解析】据图写出热化学方程式：①V2O4(s)＋2SO3(g)===2VOSO4(s)　ΔH1＝－399 kJ·mol－1；②V2O4(s)＋SO3(g)===V2O5(s)＋SO2(g)　ΔH2＝－24 kJ·mol－1，根据盖斯定律由①－②×2可得：2V2O5(s)＋2SO2(g)===2VOSO4(s)＋V2O4(s) ΔH＝ΔH1－2ΔH2＝(－399 kJ·mol－1)－(－24 kJ·mol－1)×2＝－351 kJ·mol－1。 20.计算 (1)已知： 反应Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1＝ －49 kJ/mol； 反应Ⅱ.CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)ΔH2＝＋41 kJ/mol； 则反应Ⅲ.CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)ΔH3＝　 　kJ/mol。 (2) 已知： 反应Ⅰ.CH3OH(g)===CO(g)＋2H2(g)　ΔH1＝＋90.6 kJ/mol 反应Ⅱ.CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH2＝－41.2 kJ/mol 则反应Ⅲ.CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g)　ΔH3＝　 　kJ/mol。 (3)已知： C(s)的燃烧热为393.5 kJ/mol，CO(g)的燃烧热为283 kJ/mol。 反应Ⅰ.TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(g)＋2CO(g)　ΔH1 反应Ⅱ.TiCl4(g)＋O2(g)===TiO2(s)＋2Cl2(g)　ΔH2＝－172 kJ/mol 则反应Ⅰ的ΔH1＝　 　kJ/mol。 (4)已知： ①C2H5OH(g)＋H2S(g)===C2H5SH(g)＋H2O(g)　ΔH1＝－32 kJ/mol ②C2H5OH(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g)　ΔH2＝－1 277 kJ/mol ③2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(g)　ΔH3＝－1 036 kJ/mol 则④2C2H5SH(g)＋9O2(g)===4CO2(g)＋6H2O(g)＋2SO2(g)的ΔH4＝　 　kJ/mol。 【答案】－90 ＋49.4 －49 －3 526 【解析】 (1) 由盖斯定律知，Ⅰ－Ⅱ可得目标热化学方程式，则ΔH＝ΔH1－ΔH2＝(－49 kJ/mol)－41 kJ/mol＝－90 kJ/mol。(2) 由盖斯定律知，Ⅰ＋Ⅱ＝Ⅲ，则ΔH3＝90.6 kJ/mol－41.2 kJ/mol＝＋49.4 kJ/mol。(3) ①C的燃烧热为393.5 kJ/mol，可得反应Ⅲ： C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH3＝－393.5 kJ/mol；CO的燃烧热为283 kJ/mol，可得反应Ⅳ： CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH4＝－283 kJ/mol；由盖斯定律可知，Ⅰ＝2×Ⅲ－2×Ⅳ－Ⅱ，则ΔH1＝2ΔH3－2ΔH4－ΔH2＝2×(－393.5 kJ/mol)－2×(－283 kJ/mol)－(－172 kJ/mol)＝－49 kJ/mol。(4) 由盖斯定律可知，③＋2×②－2×①得2C2H5SH(g)＋9O2(g)===4CO2(g)＋6H2O(g)＋2SO2(g)　ΔH＝ΔH3＋2ΔH2－2ΔH1＝－1 036 kJ/mol－2×1 277 kJ/mol＋2×32 kJ/mol＝－3 526 kJ/mol。 考点02 原电池、化学电源 考法01 原电池的工作原理及应用 1．电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理示意图如图所示。下列说法正确的是(　　) A．b电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ B．溶液中OH－向电极b移动 C．NH3的还原产物为N2 D．电流方向：由a经外电路到b 【答案】A 【解析】由图中信息可知，a电极上NH3失去电子生成N2，为负极，电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O；b电极作正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－；N2为氧化产物；OH－由b极移向a极；电流由b经外电路到a。故选A。 2．如图所示原电池的反应原理为2NH＋Zn===Zn2＋＋2NH3↑＋H2↑。下列说法正确的是( ) A. 石墨为电池的负极 B. 电池工作时Zn逐渐被消耗 C. 电子由石墨电极经外电路流向Zn电极 D. 反应2NH＋Zn===Zn2＋＋2NH3↑＋H2↑在负极上发生 【答案】B 【解析】电极活动性：Zn＞C(石墨)，Zn为负极，石墨为正极，A错误；电池工作时，Zn作负极，发生失去电子的氧化反应，Zn逐渐被消耗，B正确；电池工作时，电子由负极(Zn电极)经外电路流向正极(石墨电极)，C错误；反应2NH＋Zn===Zn2＋＋NH3↑＋H2↑是该原电池的总反应，不是电极反应式，D错误。 3．热电厂尾气经处理得到较纯的SO2，可用于原电池法生产硫酸，其工作原理如图所示。电池工作时，下列说法不正确的是( ) A. 电极b为正极 B. 溶液中H＋由a极区向b极区迁移 C. 电极a的电极反应式：SO2－2e－＋2H2O===4H＋＋SO D. a极消耗SO2与b极消耗O2两者物质的量相等 【答案】D 【解析】 SO2转化成较浓硫酸，S元素的化合价升高，电极a为负极，则电极b为正极，A正确；原电池工作时，H＋从a极区移向b极区，B正确；负极反应式为SO2－2e－＋2H2O===4H＋＋SO，正极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，由得失电子守恒知，a极消耗SO2与b极消耗O2的物质的量之比为2∶1，C正确，D错误。 4．锌－空气燃料电池广泛用于铁路、航海灯标以及助听器中，其装置示意图如图所示。下列说法错误的是(　　) A．放电时，负极的电极反应式为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O B．放电时，K＋向活性炭电极方向移动 C．充电时，Zn/ZnO电极上的电势比活性炭电极上的高 D．充电时阴极质量减小16 g，理论上阳极生成16 g气体 【答案】C 【解析】放电时Zn/ZnO电极为负极，Zn失电子结合OH－转化为ZnO，电极反应式为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，故A正确；原电池中阳离子流向正极，所以K＋向活性炭电极方向移动，故B正确；Zn/ZnO为负极，活性炭为正极，负极电势要低于正极，即Zn/ZnO电极上的电势比活性炭电极上的低，故C错误；充电时阴极上ZnO转化为Zn，电极反应式为ZnO＋2e－＋H2O===Zn＋2OH－，所以减少的质量为O原子的质量，质量减少16 g，即减少1 mol氧原子，转移2 mol电子，阳极生成的气体为氧气，生成一分子氧气转移4个电子，所以转移2 mol电子时生成0.5 mol氧气，质量为16 g，故D正确。 5．有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下： 实验 装置 部分 实验 现象 a极质量减少；b极质量增加 b极有气体产生；c极无变化 d极溶解；c极有气体产生 电流从a极流向d极 由此可判断这四种金属的活动性顺序是(　　) A．a＞b＞c＞d B．b＞c＞d＞a C．d＞a＞b＞c D．a＞b＞d＞c 【答案】C 【解析】把四个实验从左到右分别编号为①、②、③、④，则由实验①可知，a作原电池负极，b作原电池正极，金属活动性：a＞b；由实验②可知，b极有气体产生，c极无变化，则活动性：b＞c；由实验③可知，d极溶解，则d作原电池负极，c作正极，活动性：d＞c；由实验④可知，电流从a极流向d极，则d极为原电池负极，a极为原电池正极，活动性：d＞a。综上所述可知活动性：d＞a＞b＞c。 考法02 常见化学电源及工作原理 6．铅酸蓄电池工作时的反应为Pb＋PbO2＋4H＋＋2SO2PbSO4＋2H2O。某状态下测得两电极的质量都增加。在该状态下，下列说法正确的是( ) A. a极为铅酸蓄电池的正极 B. 铅酸蓄电池正在充电 C. 一段时间后，溶液的pH减小 D. b极反应式为PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O 【答案】D 【解析】铅酸蓄电池的电极材料分别为Pb和PbO2，放电时，负极反应式为Pb－2e－＋SO===PbSO4，正极反应式为PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O，由题给信息知，两电极质量都增加，故该状态下铅酸蓄电池正在放电，A、B错误，D正确；放电时，由电池总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O可知，氢离子浓度减小，pH增大，C错误。 7．一种熔融碳酸盐燃料电池的工作原理如图所示。下列有关该电池的说法正确的是( ) A. 电极B是该电池的负极 B. 电池工作时，CO向电极A移动 C. 电极B上发生的电极反应为O2－4e－===2O2－ D. H2参与的电极反应为H2＋2OH－－2e－===2H2O 【答案】B 【解析】电极B通入的是O2、CO2，则电极B为正极，电极A为负极，负极反应式为H2＋CO－2e－===H2O＋CO2、CO＋CO－2e－===2CO2，正极反应式为O2＋4e－＋2CO2===2CO，A、C、D错误；原电池工作时，阴离子(CO)向负极(电极A)移动，B正确。 8．如图为某微生物燃料电池净化水的原理。下列说法正确的是( ) A. N极为负极，发生氧化反应 B. 电池工作时，N极附近溶液pH减小 C. M极发生的电极反应为(C6H10O5)n－24ne－＋7nH2O===6nCO2↑＋24nH＋ D. 处理0.1 mol Cr2O时，有1.4 mol H＋从交换膜左侧向右侧迁移 【答案】C 【解析】由图可知，有机物失去电子发生氧化反应并生成二氧化碳，则M为负极，发生氧化反应，A错误；电池工作时，Cr2O得到电子发生还原反应并生成Cr3＋，电极反应式为Cr2O＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O，故N极溶液pH变大，B错误；有机物失去电子发生氧化反应并生成二氧化碳，M极发生的电极反应为(C6H10O5)n－24ne－＋7nH2O===6nCO2↑＋24nH＋，C正确；根据得失电子守恒可知，4nCr2O～24ne－～(C6H10O5)n～24nH＋，则处理0.1 mol Cr2O时，有0.6 mol H＋从交换膜左侧向右侧迁移，D错误。 9．液体锌二次电池具有电压高、成本低、安全性强和可循环使用等特点。已知： ①Zn(OH)2＋2OH－===Zn(OH)；②KOH凝胶中允许离子存在、生成或迁移。下列说法错误的是(　　) A.电池放电时，电子由电极A经导线流向电极B B．电池放电时，电池总反应为MnO2＋Zn＋4H＋＋4OH－===Mn2＋＋Zn(OH)＋2H2O C．电池充电时，H＋向电极B移动 D．电池充电时，电极B的质量增大 【答案】A 【解析】原电池中负极发生氧化反应，正极发生还原反应，由装置图可知电极A为正极，电极B为负极，对电池充、放电时的电极反应分析如下：放电时，正极(A极)：MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，负极(B极)：Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH)；充电时，阳极(A极)：Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋，阴极(B极)：Zn(OH)＋2e－===Zn＋4OH－。电池放电时，电子由负极经导线流向正极，即放电时，电子由电极B经导线流向电极A，A项错误；放电时，负极反应为Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH)，正极反应为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，电池总反应为MnO2＋Zn＋4H＋＋4OH－===Mn2＋＋Zn(OH)＋2H2O，B项正确；电池充电时为电解池、阳离子移向阴极，即H＋向电极B移动，C项正确；电池充电时，电极B为阴极，发生反应：Zn(OH)＋2e－===Zn＋4OH－，电极B上有单质Zn生成，故质量增大，D项正确。 10．CO2/HCOOH循环在氢能的贮存/释放、燃料电池等方面具有重要应用。研究HCOOH燃料电池性能的装置如图所示，两电极区间用允许K＋、H＋通过的半透膜隔开。 ①电池负极电极反应式为_________________________； 放电过程中需补充的物质A为________(填化学式)。 ②如图所示的HCOOH燃料电池放电的本质是通过HCOOH与O2的反应，将化学能转化为电能，其反应的离子方程式为__________________。 【答案】①HCOO－＋2OH－－2e－===HCO＋H2O　H2SO4 ②2HCOOH＋2OH－＋O2===2HCO＋2H2O或2HCOO－＋O2===2HCO 【解析】①负极发生氧化反应，碱性条件下，HCOO－(其中的碳元素为＋2价)被氧化生成HCO(其中的碳元素为＋4价)，则负极的电极反应式为HCOO－＋2OH－－2e－===HCO＋H2O。正极反应中，Fe3＋被还原为Fe2＋，Fe2＋再被O2在酸性条件下氧化为Fe3＋，Fe3＋相当于催化剂，因为最终有K2SO4生成，O2氧化Fe2＋的过程中要消耗H＋，故需要补充的物质A为H2SO4。②结合上述分析可知，HCOOH与O2反应的离子方程式为2HCOOH＋2OH－＋O2===2HCO＋2H2O或2HCOO－＋O2===2HCO。 考法03 新型电源 11．一种肼燃料电池的工作原理如图所示，电池工作过程中会有少量N2H4在电极表面发生自分解反应生成NH3、N2、H2逸出。下列说法正确的是( ) A. 电池工作时，化学能完全转化为电能 B. 放电过程中，负极区溶液pH增大 C. 负极的电极反应式为N2H4－4e－===N2＋4H＋ D. 电池工作时，负极区消耗的NaOH与正极区生成的NaOH物质的量相等 【答案】D 【解析】任何实用电池都不可能将化学能完全转化为电能，A错误；通入N2H4的一极是负极，由图可知，放电时负极反应消耗OH－，pH减小，B错误；负极反应式为N2H4－4e－＋4OH－===N2＋4H2O，C错误；总反应为N2H4＋O2===N2＋2H2O，反应前后NaOH的物质的量不变，即负极消耗的NaOH与正极生成的NaOH的物质的量相等，D正确。 12．一种可用于吸收CO2的电池，其工作时的原理如图所示。下列说法正确的是( ) A. 电极a上发生的电极反应为H2－2e－===2H＋ B. Ⅰ室出口处溶液的pH大于入口处 C. 若将Ⅰ室、Ⅱ室间改为阳离子交换膜，则电池工作时，Ⅰ室可能有CaCO3沉淀生成 D. 该装置可以制取CaCl2和NaHCO3 【答案】D 【解析】电极a是负极，电极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O，A错误；由电极a的电极反应式知，OH－被消耗，故Ⅰ室出口处溶液的pH小于入口处，B错误；若将Ⅰ室、Ⅱ室间改为阳离子交换膜，则CO不可能进入Ⅰ室，故电池工作时，Ⅰ室不可能有CaCO3沉淀生成，C错误；电极b是正极，电极反应式为2CO2＋2H2O＋2e－===2HCO＋H2，Cl－穿过阴离子交换膜进入Ⅰ室，故Ⅰ室中生成CaCl2，Ⅱ室中生成NaHCO3，D正确。 13.为探究AgNO3与KI溶液的反应，进行如下实验： 实验1：将浓度均为1 mol/L AgNO3溶液和KI溶液混合，有黄色沉淀产生，加入淀粉溶液，溶液不显蓝色。 实验2：搭建如图所示装置，闭合K一段时间后，观察到Y电极表面有银白色物质析出。 下列说法正确的是(B) A. 实验1反应后的上层清液中： c(Ag＋)·c(I－)<Ksp(AgI) B. 实验2的总反应为 2AgNO3＋2KI===2Ag＋I2＋2KNO3 C. 实验2反应一段时间后，左侧烧杯中c(K＋)增大，右侧烧杯中c(NO)增大 D. 实验1和实验2表明，AgNO3和KI发生复分解反应的平衡常数比氧化还原反应的大 【答案】B 【解析】AgNO3溶液与KI溶液混合生成AgI沉淀，上层清液为AgI的饱和溶液，故上层清液中存在：c(Ag＋)·c(I－)＝Ksp(AgI)，A错误；实验2中两电极反应式分别为2I－－e－===I2、Ag＋＋e－===Ag，故总反应为2AgNO3＋2KI===2Ag＋I2＋2KNO3，B正确；实验2中电池工作时，盐桥中的K＋向右侧烧杯移动，NO向左侧烧杯移动，C错误；实验1和实验2的装置不同，两种反应发生的条件不同，无法比较平衡常数的大小，D错误。 14. 现有Fe －C微型原电池如图所示，用于除去废水中的HCOOH，向废水中通入空气后生成H2O2，H2O2与HCOOH反应生成CO2。下列说法不正确的是(B) A. 该电池不能在高温下工作 B. 正极反应式：H2O2＋2e－＋2H＋===2H2O C. 若不通入氧气，则可能产生氢气 D. H2O2处理废液生成二氧化碳的化学方程式：HCOOH＋H2O2===CO2↑＋2H2O 【答案】B 【解析】H2O2在高温下会分解，故该电池不能在高温下工作，A正确；废水中Fe、C构成原电池，Fe作负极，C作正极，通入O2生成H2O2，正极反应式为O2＋2e－＋2H＋===H2O2，B错误；若不通入O2，则废水中的HCOOH电离出的H＋得电子生成H2，C正确；H2O2将HCOOH氧化为CO2，D正确。 15. 纳米零价铁除去酸性废水中的三氯乙烯、五价砷的原理如图所示。下列说法正确的是( ) A. 该处理过程中将电能转化为化学能 B. 该处理过程中纳米零价铁中的Fe为正极 C. 每生成11.2 L乙烷，转移0.4 mol电子 D. 酸性废水中的五价砷除去过程中，As和S都被Fe2＋还原了 【答案】D 【解析】该处理过程利用的是原电池原理，即将化学能转化为电能，A错误；Fe元素的化合价由0升高到＋2，失去电子，发生氧化反应，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，作原电池的负极，B错误；气体所处状况未知，无法进行计算，C错误；由反应：14Fe2＋＋SO＋AsO＋14H＋===FeAsS↓＋13Fe3＋＋7H2O知，As、S元素的化合价均降低，故酸性废水中的五价砷除去过程中，As和S都被Fe2＋还原了，D正确。 考法04 电极方程式书写及原因解释题 16. 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__________________________。 【答案】①FeO＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3↓＋5OH－　②使用时间长、工作电压稳定 17. 微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如下图所示： ①HS－在硫氧化菌作用下转化为SO的电极反应式为 ________________________________________________________________。 ②若维持该微生物电池中两种细菌的存在，则电池可以持续供电，原因是_________________。 【答案】①HS－＋4H2O－8e－===SO＋9H＋ ②HS－、SO浓度不会发生变化，只要有两种细菌存在，就会循环把有机物氧化成CO2放出电子 【解析】①酸性环境中反应物为HS－，产物为SO，利用质量守恒和电荷守恒进行配平，电极反应式：HS－＋4H2O－8e－===SO＋9H＋；②从质量守恒角度来说，HS－、SO浓度不会发生变化，只要有两种细菌存在，就会循环把有机物氧化成CO2放出电子。 18. 氨氧燃料电池具有很大的发展潜力。氨氧燃料电池工作原理如下图所示。 ①a电极的电极反应式为______________________________； ②一段时间后，需向装置中补充KOH，请依据反应原理解释原因是____________________________________________________________________。 【答案】①2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O ②发生反应4NH3＋3O2===2N2＋6H2O，有水生成，使得溶液逐渐变稀，所以要补充KOH 【解析】①a电极是通入NH3的电极，失去电子，发生氧化反应，所以该电极作负极，电极反应式是2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O；②一段时间后，需向装置中补充KOH，原因是发生反应4NH3＋3O2===2N2＋6H2O，有水生成，使得溶液逐渐变稀，为了维持碱的浓度不变，所以要补充KOH。 19. 水体中的过量的硝态氮(主要以NO的形式存在)是一种重要污染物，可利用合适的还原剂将其还原为N2除去。相同条件下，向含有50 mg/L NO的两份水样中分别加入纳米铁粉、纳米铁粉 －活性炭 －铜粉，水样中NO的去除速率差异如图所示，产生该差异的可能原因有　 　。 【答案】形成Fe-Cu和Fe-C原电池，加快纳米铁粉去除NO的反应速率；炭粉有强吸附性，可以吸附NO 20. 利用纳米铁粉可以有效处理废水中的Cu2＋和Zn2＋，去除机理如图所示。纳米铁粉去除污水中Cu2＋和Zn2＋机理不同，请解释原因并简述两者的区别： 　。 【答案】Fe的金属性强于Cu，弱于Zn，因此Cu(Ⅱ)被还原成Cu单质而除去，而Fe无法还原Zn(Ⅱ)，纳米铁粉具有吸附性，可以吸附Zn(Ⅱ)，Zn(Ⅱ)进一步水解为Zn(OH)2而沉降 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$