2025届高考化学一轮复习专项突破 化学反应与能量变化

化学反应与能量变化 一．选择题（共15小题） 1．（2024•德州一模）我国科学家研究了不同含金化合物催化乙烯加氢的反应历程如图所示，下列说法正确的是（　　） A．过渡态1比过渡态2更稳定 B．若该反应生成液态C2H6，则反应的ΔH增大 C．催化剂AuF的催化效果比的好 D．该反应的热化学方程式为：C2H4（g）+H2（g）＝C2H6（g）ΔH＝﹣129.6kJ•mol﹣1 2．（2024•菏泽一模）已知： ΔH＝﹣607.3kJ•mol﹣1，CO的燃烧热为283kJ•mol﹣1。下列说法正确的是（　　） A． ΔH＜﹣607.3kJ•mol﹣1 B．CO燃烧的热化学方程式为2CO（g）+O2（g）＝2CO2（g） ΔH＝﹣283kJ•mol﹣1 C．表示CH4（g）燃烧热的热化学方程式为CH4（g）+2O2（g）＝CO2（g）+2H2O（l） ΔH＝﹣890.3kJ•mol﹣1 D．CH4燃烧生成CO的反应中反应物的总键能高于生成物的总键能 3．（2024•山东一模）钯催化剂（Pd/SVG）常用于加氢反应的催化。H2在钯催化剂上能将NO加氢还原生成N2和NH3，其机理及活化能（kJ•mol﹣1）如图所示。下列说法错误的是（　　） A．H2还原NO总反应可能为4NO+7H2N2+2NH3+4H2O B．在Pd/SVG催化剂上，NO更易被H2还原为N2 C．决定NO生成N2速率的基元反应为NH2NO→NHNOH D．NO生成NH3的基元反应中，N元素化合价均降低 4．（2024•黄岛区一模）将缠有铜丝和锌皮的铁钉放入图中表面皿，一段时间后，下列说法错误的是（　　） A．图甲中铜丝上的电极反应式为O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣ B．图甲中会出现蓝色和红色两种颜色 C．图乙中的锌皮保护铁钉未发生腐蚀，为阴极电保护法 D．图甲和图乙均发生吸氧腐蚀 5．（2024•青岛一模）下列说法正确的是（　　） A．中和反应反应热的测定实验中，酸碱混合时要迅速，待温度稳定后记录数据 B．已知：SO2（g）+O2（g）⇌SO3（g）ΔH＝﹣98.3kJ/mol，则SO2（g）+O2（g）⇌SO3（s）ΔH1＞﹣98.3kJ/mol C．已知碳的燃烧热为393.5kJ/mol，则12g碳燃烧生成CO放出的热量小于393.5kJ D．已知：N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g）ΔH＝﹣92.4kJ•mol﹣1；向反应容器中通入0.5mol N2和足量氢气，使它们充分反应，放出热量为46.2kJ 6．（2024•青岛一模）下列关于金属的腐蚀与防护说法正确的是（　　） A．图①中越靠底部铁棒腐蚀越严重 B．图②中往Fe电极区滴入2滴K3[Fe（CN）6]，产生蓝色沉淀 C．图③中使M成为原电池的正极，从而保护了钢铁输水管 D．图④中外接电源使钢铁表面腐蚀电流接近于零，从而保护了钢铁 7．（2024•山东一模）下列文物修复与保护，主要运用“金属电化学腐蚀与金属保护”原理的是（　　） 选项 A B C D 文物 名称 元青花四爱图梅瓶 越王勾践剑 云梦睡虎地秦简 石家河玉人像 A．A B．B C．C D．D 8．（2024•李沧区一模）在熔融盐体系中，通过电解TiO2和SiO2获得电池材料（TiSi），电解装置如图，下列说法正确的是（　　） A．石墨电极为阴极 B．A的电极反应：8H++TiO2+SiO2+8e﹣═TiSi+4H2O C．该体系中，石墨优先于Cl﹣参与反应 D．电解时，阳离子向石墨电极移动 9．（2024•山东一模）化学反应均伴随着能量变化，研究化学反应中的能量变化对于人类的生产生活有着重要的意义。下列说法正确的是（　　） A．图甲可表示铝热反应、碳的燃烧、石灰石分解等化学反应的能量变化 B．由图乙可知CO的燃烧热为ΔH＝﹣110.5kJ•mol﹣1 C．由图乙可知24g石墨完全燃烧放出的热量为787kJ D．由图乙可判断CO能量比CO2能量高 10．（2024•市南区一模）利用如图装置进行铁上电镀铜的实验探究。 装置示意图 序号 电解质溶液 实验现象 ① 0.1mol/LCuSO4+少量H2SO4 阴极表面有无色气体，一段时间后阴极表面有红色固体，气体减少。经检验电解液中有Fe2+ ② 0.1mol/LCuSO4+过量氨水 阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验电解液中无Fe元素 下列说法不正确的是（　　） A．①中气体减少，推测是由于溶液中c（H+）减少，且Cu覆盖铁电极，阻碍H+与铁接触 B．①中检测到Fe2+，推测可能发生反应：Fe+2H+═Fe2++H2、Fe+Cu2+═Fe2++Cu C．随阴极析出Cu，推测②中溶液c（Cu2+）减少，Cu2++4NH3⇌[Cu（NH3）4]2+平衡逆移 D．②中Cu2+生成[Cu（NH3）4]2+，使得c（Cu2+）比①中溶液的小，Cu缓慢析出，镀层更致密 11．（2024•市中区一模）下列关于电化学腐蚀、防护与利用的说法中，正确的是（　　） A．铜板打上铁铆钉后，铜板更易被腐蚀 B．暖气片表面刷油漆可防止金属腐蚀 C.连接锌棒后，电子由铁管道流向锌 D.阴极的电极反应式为Fe﹣2e﹣═Fe2+ A．A B．B C．C D．D 12．（2024•历城区一模）下列图示所表示的信息与对应的叙述相符的是（　　） A．图1表示H2与O2发生反应过程中的能量变化，则H2的摩尔燃烧焓为﹣241.8kJ•mol﹣1 B．图2表示某吸热反应分别在有、无催化剂的情况下反应过程中的能量变化 C．图3表示一定条件下H2和Cl2生成HCl的反应热，则ΔH1＝ΔH2+ΔH3 D．同温同压下，H2（g）+Cl2（g）＝2HCl（g）在光照或点燃条件下的数值不同 13．（2024•历城区一模）一种基于氯碱工艺的新型电解池（如图），可用于湿法冶铁的研究。电解过程中，下列说法不正确的是（　　） A．阳极反应：2Cl﹣﹣2e﹣＝Cl2↑ B．阴极区溶液中OH﹣浓度逐渐升高 C．理论上每消耗1mol Fe2O3，阳极室溶液减少213g D．理论上每消耗1mol Fe2O3，阴极室物质最多增加138g 14．（2024•历城区一模）实验小组研究金属电化学腐蚀，实验如下： 实验Ⅰ 5min时的现象：铁钉表面及周边未见明显变化。 25min时的现象：铁钉周边零星、随机出现极少量红色和蓝色区域，有少量红棕色铁锈生成。 实验Ⅱ 5min时的现象：铁钉周边出现红色区域，未见蓝色出现，锌片周边未见明显变化。 25min时的现象：铁钉周边红色加深，区域变大，未见蓝色出现，锌片周边未见明显变化。 下列说法不正确的是（　　） A．实验Ⅱ中Zn保护了Fe，使铁的腐蚀速率比实验Ⅰ慢 B．实验Ⅱ中正极的电极反应式：O2+2H2O+4e﹣＝4OH﹣ C．实验Ⅰ的现象说明K3[Fe（CN）6]溶液与Fe反应生成了Fe2+ D．若将Zn片换成Cu片，推测Cu片周边会出现红色，铁钉周边会出现蓝色 15．（2024•市中区二模）钙（锂）介导电化学合成氨低能耗，效率高，是合成氨研究的热点领域，以下为该装置示意图，下列有关说法正确的是（　　） A．阴极区反应：H2+2C2H5O﹣﹣2e﹣═2C2H5OH B．此装置降低合成氨能耗的主要原因是钙或锂等金属能高效解离氮气形成相应的氮化物 C．含少量乙醇的水溶液会使该装置生产效率提高 D．整个装置每生成1mol氨消耗1.5mol Ca2+ 二．解答题（共5小题） 16．（2024•安丘市一模）二氧化锰是实验室常见的氧化剂，在化学领域应用广泛。回答下列问题： （1）将C和MnO2的混合物在空气中灼烧可发生以下反应： Ⅰ．MnO2（s）+C（s）═MnO（s）+CO（g）ΔH1＝+24.4kJ•mol﹣1 Ⅱ．MnO2（s）+CO（g）═MnO（s）+CO2（g）ΔH2 Ⅲ．2MnO2（s）+C（s）═2MnO（s）+CO2（g）ΔH3＜0 ①的数值范围是 　 　（填标号）。 a．＜−1 b．−1～0 c．0～1 d．＞1 ②反应Ⅲ可看成由反应Ⅰ和反应Ⅱ两步进行，画出由原料经两步生成产物的反应过程能量变化示意图。 　 　 （2）MnO2可催化分解H2O2：2H2O2（l）═2H2O（l）+O2（g）ΔH4＝akJ•mol﹣1其反应机理如图： 已知反应Ⅰ为：MnO2（s）+H2O2（l）+2H+（aq）═Mn2+（aq）+O2（g）+2H2O（l）ΔH＝bkJ•mol﹣1，写出反应Ⅱ的热化学方程式 　 　（焓变数值用a和b表示）。 （3）一种水性电解液Zn﹣MnO2电池如图所示，电池放电时可以制备K2SO4。已知：KOH溶液中，Zn2+以Zn（OH）42﹣形式存在。 ①隔膜2为 　 　（填“阴”或“阳”）离子交换膜。 ②电池总反应为 　 　。 ③放电时，6.5gZn参加反应，Ⅰ室溶液质量理论上减少 　 　g。 17．（2024•河东区一模）Ⅰ.汽车让人们的生活越来越便捷。请回答以下问题： （1）汽车尾气主要含有CO2、COSO2、NO等物质，是造成城市空气污染的主要因素之一。N2和O2反应生成NO的能量变化如下所示，则由该反应生成1mol NO时，应 　 　（填“释放”或“吸收”） 　 　kJ能量。 （2）汽车受到猛烈碰撞时，安全气囊内的NaN3固体迅速分解，产生氮气和金属钠，该过程中的能量变化如图所示。下列说法正确的是 　 　（填标号）。 a.NaN3属于离子化合物 b.NaN3的分解反应属于吸热反应 c.E11表示2mol NaN3固体的能量 d.NaN3作为安全气囊的气体发生剂，具有产气快、产气量大等优点 Ⅱ.化学能在一定条件下能够转化为电能，构成原电池。 （3）为了探究化学反应中的能量变化，某同学设计了如下两个实验。有关实验现象，下列说法正确的是 　 　（填标号）。 a.图1和图2的气泡均产生在锌棒表面 b.图2中产生气泡的速度比图1快 c.图1中温度计的示数高于图2的示数 d.图1和图2中温度计的示数相等，且均高于室温 （4）铅蓄电池是最常见的二次电池，放电时的化学方程式为Pb+PbO2+2H2SO4＝2PbSO4+2H2O负极反应式为 　 　。 （5）二氧化硫一空气燃料电池是利用空气将烟气中所含SO2转化为，其装置如图所示： ①电池工作时，装置内质子H+向 　 　（填“A”或“B”）电极移动。 ②负极的电极反应式为 　 　。 18．（2024•潍坊一模）（1）肼（N2H4）可用作燃料，与四氧化二氮反应生成氮气和气态水。已知： ①N2（g）+2O2（g）＝N2O4（g）ΔH＝+10kJ•mol﹣1 ②N2H4（g）+O2（g）＝N2（g）+2H2O（g）ΔH＝﹣543kJ•mol﹣1 气态肼和N2O4反应的热化学方程式是 　 　，反应中转移1mole﹣放出或者吸收的热量为 　 　kJ。 （2）科学家用氮化镓材料与铜组装的人工光合系统如图所示，利用该装置成功实现了以CO2和H2O合成CH4。 正极反应式是 　 　，质子移动的方向是 　 　（填“从左到右”或“从右到左”）。电路中每转移0.1mole﹣，正极区溶液质量 　 　（填“增加”或“减少”） 　 　g，产生的O2在标准状况下的体积为 　 　mL。 19．（2024•青岛期末）氢气是一种清洁燃料和重要的工业原料，广泛应用于航空航天、石油化工、有机合成等领域。回答下列问题：（1）一定条件下，氢气与二氧化碳气体反应生成CH3OH（g）和水蒸气。已知相关化学键键能如表1所示： 表1 化学键 H﹣H C﹣O C＝O O﹣H C﹣H E/（kJ⋅mol﹣1） 436 326 803 464 414 则该反应的热化学方程式为 　 　。 （2）“萨巴蒂尔反应”[CO2（g）+4H2（g）═CH4（g）+2H2O（g） ΔH]可将航天员呼出的CO2转化为供空间站在轨运行的火箭燃料。有关物质的摩尔燃烧焓如表2所示： 表2 物质 C（石墨，s） H2（g） CO（g） CH4（g） 摩尔燃烧焓ΔH/（kJ⋅mol﹣1） ﹣393.5 ﹣285.8 ﹣283 ﹣890.3 ①石墨不完全燃烧生成CO（g）的热化学方程式为 　 　。 ②已知每18g水蒸气转化为液态水释放44kJ的热量，则“萨巴蒂尔反应”的ΔH＝　 　。 （3）一种用于制氢气的膜基海水电解装置如图所示，其中隔膜只允许水分子通过。 ①N电极为直流电源的电子 　 　（填“流入”或“流出”）极。P电极发生的电极反应式为 　 　。 ②理论上，该装置每产生13.44L（STP）气体时，转移电子的数目为 　 　，Ⅰ室海水减少的质量为 　 　。 20．（2024•泰山区一模）电池是人类生产和生活中重要的能量来源。各式各样电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。按要求回答下列问题。 （1）燃料电池有节能、超低污染、噪声低、使用寿命长等优点。某甲醇燃料电池工作原理如图1所示。Pt（a）电极是电池的 　 　极，Pt（b）电极反应式为 　 　。如果该电池工作时电路中通过2mol电子，则消耗的CH3OH的物质的量为 　 　mol。 （2）某新型固体燃料电池的电解质是固体氧化锆和氧化钇，高温下允许氧离子（O2﹣）在其间通过。如图2所示，其中多孔电极不参与电极反应。写出该反应的负极反应式：　 　，当有16g甲醇发生反应时，则理论上提供的电量为 　 　（1个电子的电量为1.6×10﹣19C，结果保留3位有效数字）。 （3）一氧化氮﹣空气质子交换膜燃料电池将化学能转化为电能的同时，实现了制硝酸、发电、环保三位一体的结合，其工作原理如图3所示，写出放电过程中负极的电极反应式：　 　，若过程中产生2mol HNO3，则消耗标准状况下O2的体积为 　 　L。 （4）以CH4（g）为燃料可以设计甲烷燃料电池，该电池以稀H2SO4作电解质溶液，电池的能量转换效率为86.4%，1mol甲烷燃烧释放的热量为890.3kJ，则该电池的比能量为 　 　kW•h•kg﹣1[结果保留1位小数，比能量＝J]。 参考答案与试题解析 一．选择题（共15小题） 1．（2024•德州一模）我国科学家研究了不同含金化合物催化乙烯加氢的反应历程如图所示，下列说法正确的是（　　） A．过渡态1比过渡态2更稳定 B．若该反应生成液态C2H6，则反应的ΔH增大 C．催化剂AuF的催化效果比的好 D．该反应的热化学方程式为：C2H4（g）+H2（g）＝C2H6（g）ΔH＝﹣129.6kJ•mol﹣1 【答案】D 【分析】A．物质具有的能量越低，越稳定； B．若该反应生成液态C2H6，反应放热更多； C．活化能越小，催化效果越好； D．由反应物、生成物的总能量可知ΔH＝﹣129.6kJ/mol﹣0＝﹣129.6kJ/mol。 【解答】解：A．过渡态1所处状态能量高于状态2，两种过渡态物质中较稳定的是过渡态2，故A错误； B．若该反应生成液态C2H6，反应放热更多，则反应的ΔH减小，故B错误； C．活化能越小，催化效果越好，则对应的活化能小，则催化效果好，故C错误； D．由反应物、生成物的总能量可知ΔH＝﹣129.6kJ/mol﹣0＝﹣129.6kJ/mol，该反应的热化学方程式为：C2H4（g）+H2（g）＝C2H6（g）ΔH＝﹣129.6kJ⋅mol﹣1，故D正确； 故选：D。 【点评】本题考查反应中的能量变化，侧重考查学生焓变的掌握情况，试题难度中等。 2．（2024•菏泽一模）已知： ΔH＝﹣607.3kJ•mol﹣1，CO的燃烧热为283kJ•mol﹣1。下列说法正确的是（　　） A． ΔH＜﹣607.3kJ•mol﹣1 B．CO燃烧的热化学方程式为2CO（g）+O2（g）＝2CO2（g） ΔH＝﹣283kJ•mol﹣1 C．表示CH4（g）燃烧热的热化学方程式为CH4（g）+2O2（g）＝CO2（g）+2H2O（l） ΔH＝﹣890.3kJ•mol﹣1 D．CH4燃烧生成CO的反应中反应物的总键能高于生成物的总键能 【答案】C 【分析】A．根据H2O（l）＝H2O（g） ΔH＞0进行分析； B．根据CO的燃烧热为283kJ•mol﹣1，进行分析； C．根据盖斯定律进行分析； D．根据ΔH＝反应物的总键能﹣生成物的总键能进行分析。 【解答】解：A．H2O（l）＝H2O（g） ΔH＞0，故 ΔH＞﹣607.3kJ•mol﹣1，故A错误； B．一氧化碳的燃烧热为283kJ•mol﹣1，则一氧化碳燃烧的热化学方程式为2CO（g）+O2（g）＝2CO2（g） ΔH＝﹣566kJ•mol﹣1，故B错误； C．燃烧热是指在101 kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量，CO（g）+O2（g）＝CO2（g） ΔH＝﹣283kJ•mol﹣1，根据盖斯定律可得：CH4（g）+2O2（g）＝CO2（g）+2H2O（l） ΔH＝﹣890.3kJ•mol﹣1，故C正确； D．ΔH＝反应物的总键能﹣生成物的总键能，则甲烷燃烧生成一氧化碳的反应中反应物的总键能小于生成物的总键能，故D错误； 故选：C。 【点评】本题主要考查热化学方程式等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。 3．（2024•山东一模）钯催化剂（Pd/SVG）常用于加氢反应的催化。H2在钯催化剂上能将NO加氢还原生成N2和NH3，其机理及活化能（kJ•mol﹣1）如图所示。下列说法错误的是（　　） A．H2还原NO总反应可能为4NO+7H2N2+2NH3+4H2O B．在Pd/SVG催化剂上，NO更易被H2还原为N2 C．决定NO生成N2速率的基元反应为NH2NO→NHNOH D．NO生成NH3的基元反应中，N元素化合价均降低 【答案】B 【分析】A．根据流入反应历程的物质为反应物，离开反应历程的物质为生成物，进行分析； B．根据在Pd/SVG催化剂上，生成NH3的活化能更小，进行分析； C．根据活化能越大反应速率越慢，慢反应决定总反应速率进行分析； D．根据反应①②③④⑤，N元素化合价由+2依次降低为﹣3，进行分析。 【解答】解：A．流入反应历程的物质为反应物，离开反应历程的物质为生成物，H2还原NO，N元素化合价降低、氢元素化合价升高，符合氧化还原反应规律，总反应可能为，故A正确； B．在Pd/SVG催化剂上，生成NH3的活化能更小，所以NO更易被H2还原为NH3，故B错误； C．活化能越大反应速率越慢，慢反应决定总反应速率，NH2NO→NHNOH活化能最大，反应速率最慢，决定NO生成N2速率的基元反应为NH2NO→NHNOH，故C正确； D．反应①②③④⑤，N元素化合价由+2依次降低为﹣3，NO生成NH3的基元反应中，N元素化合价均降低，故D正确； 故选：B。 【点评】本题主要考查反应热和焓变等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。 4．（2024•黄岛区一模）将缠有铜丝和锌皮的铁钉放入图中表面皿，一段时间后，下列说法错误的是（　　） A．图甲中铜丝上的电极反应式为O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣ B．图甲中会出现蓝色和红色两种颜色 C．图乙中的锌皮保护铁钉未发生腐蚀，为阴极电保护法 D．图甲和图乙均发生吸氧腐蚀 【答案】C 【分析】由图可知，甲中Fe比Cu活泼，Fe作负极，电极反应式为Fe﹣2e﹣＝Fe2+，Cu作正极，电极反应式为O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣，乙中Zn比Fe活泼，Zn作负极，电极反应式为Zn﹣2e﹣＝Zn2+，Fe作正极，电极反应式为O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣，据此作答。 【解答】解：A．甲中Cu作正极，电极反应式为O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣，故A正确； B．甲中Fe作负极，电极反应式为Fe﹣2e﹣＝Fe2+，Fe2+遇铁氰化钾变蓝，正极生成氢氧根离子，遇酚酞变红，故B正确； C．图乙中的锌皮保护铁钉未发生腐蚀，为牺牲阳极的阴极保护法，故C错误； D．由分析可知，甲、乙均发生吸氧腐蚀，故D正确； 故选：C。 【点评】本题考查原电池原理，题目难度中等，能依据图象和信息准确判断正负极是解题的关键。 5．（2024•青岛一模）下列说法正确的是（　　） A．中和反应反应热的测定实验中，酸碱混合时要迅速，待温度稳定后记录数据 B．已知：SO2（g）+O2（g）⇌SO3（g）ΔH＝﹣98.3kJ/mol，则SO2（g）+O2（g）⇌SO3（s）ΔH1＞﹣98.3kJ/mol C．已知碳的燃烧热为393.5kJ/mol，则12g碳燃烧生成CO放出的热量小于393.5kJ D．已知：N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g）ΔH＝﹣92.4kJ•mol﹣1；向反应容器中通入0.5mol N2和足量氢气，使它们充分反应，放出热量为46.2kJ 【答案】C 【分析】A．根据中和反应反应热的测定实验中成功的关键是防止热量散失，进行分析； B．根据三氧化硫由气态变成固态放出能量进行分析； C．根据12g碳（即1mol）不完全燃烧生成CO进行分析； D．根据该反应为可逆反应，进行分析。 【解答】解：A．中和反应反应热的测定实验中，酸碱混合时要迅速，记录反应过程中最高温度为反应后体系的温度，故A错误； B．SO3由气态变成固态放出能量，即，故B错误； C．碳的燃烧热为393.5kJ/mol，12gC（即1mol）不完全燃烧生成一氧化碳，放出的热量小于393.5kJ，故C正确； D．该反应为可逆反应，向反应容器中通入0.5mol 氮气和足量H2，使它们充分反应，放出热量小于46.2kJ，故D错误； 故选：C。 【点评】本题主要考查反应热和焓变等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。 6．（2024•青岛一模）下列关于金属的腐蚀与防护说法正确的是（　　） A．图①中越靠底部铁棒腐蚀越严重 B．图②中往Fe电极区滴入2滴K3[Fe（CN）6]，产生蓝色沉淀 C．图③中使M成为原电池的正极，从而保护了钢铁输水管 D．图④中外接电源使钢铁表面腐蚀电流接近于零，从而保护了钢铁 【答案】D 【分析】A．铁的吸氧腐蚀中，氧气的浓度越大，其腐蚀速率越快； B．锌作负极，铁作正极，铁电极附近不会产生亚铁离子； C．原电池的正极被保护； D．作电解池阴极的金属被保护。 【解答】解：A．铁的吸氧腐蚀中，氧气的浓度越大，其腐蚀速率越快，插入海水中的铁棒，越靠近底端氧气的浓度越小，则腐蚀越轻，故A错误； B．锌作负极，铁作正极，铁电极附近不会产生亚铁离子，往Fe电极区滴入2滴黄色K3[Fe（CN）6]溶液，溶液不变蓝，故B错误； C．原电池的正极被保护，则金属M应该做负极，M的活泼性要比铁强，故C错误； D．图④中钢铁闸门外接电源负极，使钢铁表面腐蚀电流接近于零，从而保护了钢铁，故D正确； 故选：D。 【点评】本题考查学生金属腐蚀的实质以及金属腐蚀的防护，注意知识的梳理和归纳是解题的关键，难度不大，注意把握原电池原理和电解原理在金属腐蚀与防护中的应用。 7．（2024•山东一模）下列文物修复与保护，主要运用“金属电化学腐蚀与金属保护”原理的是（　　） 选项 A B C D 文物 名称 元青花四爱图梅瓶 越王勾践剑 云梦睡虎地秦简 石家河玉人像 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【分析】A．“瓶”的主要成分是硅酸盐； B．“剑”的主要成分是合金； C．“简”的主要成分是纤维素； D．“玉”的主要成分是硅酸盐等。 【解答】解：A．“瓶”的主要成分是硅酸盐，元青花四爱图梅瓶的修复和保护不需要运用“金属电化学腐蚀与金属保护”原理，故A错误； B．“剑”的主要成分是合金，剑的修复和保护要运用金属电化学知识和金属保护原理，故B正确； C．“简”的主要成分是纤维素，云梦睡虎地秦简的修复和保护不需要运用“金属电化学腐蚀与金属保护”原理，故C错误； D．“玉”的主要成分是硅酸盐等，石家河玉人像的修复和保护不需要运用“金属电化学腐蚀与金属保护”原理，故D错误； 故选：B。 【点评】本题考查金属的腐蚀与防护，侧重考查基础知识的掌握和运用能力，明确物质的成分及其性质、化学反应原理是解本题关键，题目难度不大。 8．（2024•李沧区一模）在熔融盐体系中，通过电解TiO2和SiO2获得电池材料（TiSi），电解装置如图，下列说法正确的是（　　） A．石墨电极为阴极 B．A的电极反应：8H++TiO2+SiO2+8e﹣═TiSi+4H2O C．该体系中，石墨优先于Cl﹣参与反应 D．电解时，阳离子向石墨电极移动 【答案】C 【分析】由图可知，在外加电源下石墨电极上C转化为CO，失电子发生氧化反应，为阳极，与电源正极相连，则电极A作阴极，TiO2和SiO2获得电子产生电池材料TiSi。 【解答】解：A．由分析可知，石墨电极为阳极，故A错误； B．A作阴极得电子，由于该体系为熔融盐体系，没有H+存在，所以发生的反应为：，故B错误； C．根据图中信息可知，该体系中，石墨优先于参Cl﹣参与反应，故C正确； D．电解池中石墨电极为阳极，阳离子向阴极电极A移动，故D错误； 故选：C。 【点评】本题主要考查电解原理，掌握电解池的工作原理是解题的关键，题目难度一般。 9．（2024•山东一模）化学反应均伴随着能量变化，研究化学反应中的能量变化对于人类的生产生活有着重要的意义。下列说法正确的是（　　） A．图甲可表示铝热反应、碳的燃烧、石灰石分解等化学反应的能量变化 B．由图乙可知CO的燃烧热为ΔH＝﹣110.5kJ•mol﹣1 C．由图乙可知24g石墨完全燃烧放出的热量为787kJ D．由图乙可判断CO能量比CO2能量高 【答案】C 【分析】A．依据图象判断反应吸放热； B．燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物所放出的热量； C．依据盖斯定律由已知反应的反应热计算未知反应的反应热； D．依据反应热判断能量关系。 【解答】解：A．图甲可知，反应物总能量大于生成物总能量，故该反应为放热反应，而石灰石分解为吸热反应，故A错误； B．燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物所放出的热量，由图乙可知CO的燃烧热为，故B错误； C．由图乙数据结合盖斯定律可得石墨的燃烧热ΔH＝[﹣110.5+（﹣283.0）]kJ•mol﹣1＝﹣393.5kJ•mol﹣1，24g石墨的物质的量为2mol，完全燃烧放出的热量为787kJ，故C正确； D．CO燃烧有氧气参与，由图乙无法判断CO和CO2的能量高低，故D错误； 故选：C。 【点评】本题考查反应热，题目难度中等，能依据图象和信息准确判断反应吸放热是解题的关键。 10．（2024•市南区一模）利用如图装置进行铁上电镀铜的实验探究。 装置示意图 序号 电解质溶液 实验现象 ① 0.1mol/LCuSO4+少量H2SO4 阴极表面有无色气体，一段时间后阴极表面有红色固体，气体减少。经检验电解液中有Fe2+ ② 0.1mol/LCuSO4+过量氨水 阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验电解液中无Fe元素 下列说法不正确的是（　　） A．①中气体减少，推测是由于溶液中c（H+）减少，且Cu覆盖铁电极，阻碍H+与铁接触 B．①中检测到Fe2+，推测可能发生反应：Fe+2H+═Fe2++H2、Fe+Cu2+═Fe2++Cu C．随阴极析出Cu，推测②中溶液c（Cu2+）减少，Cu2++4NH3⇌[Cu（NH3）4]2+平衡逆移 D．②中Cu2+生成[Cu（NH3）4]2+，使得c（Cu2+）比①中溶液的小，Cu缓慢析出，镀层更致密 【答案】C 【分析】由图可知，该装置为电解池，Cu连接电源的正极作阳极，Fe作阴极，据此作答。 【解答】解：A．Fe与氢离子反应生成氢气，当阴极铜离子放电生成Cu覆盖铁电极时，阻碍H+与铁接触，气体减少，故A正确； B．Fe能与氢离子和铜离子反应，反应离子方程式为Fe+2H+═Fe2++H2↑、Fe+Cu2+═Fe2++Cu，故B正确； C．铜离子与过量氨水反应生成[Cu（NH3）4]2+，[Cu（NH3）4]2+在阴极得电子生成Cu，随阴极析出Cu，[Cu（NH3）4]2+浓度减小，平衡正向移动，故C错误； D．铜离子与过量氨水反应生成[Cu（NH3）4]2+，[Cu（NH3）4]2+在阴极得电子生成Cu，使得c（Cu2+）比①中溶液的小，Cu缓慢析出，镀层更致密，故D正确； 故选：C。 【点评】本题考查电解原理，题目难度中等，能依据图象和题目信息准确判断阴阳极是解题的关键。 11．（2024•市中区一模）下列关于电化学腐蚀、防护与利用的说法中，正确的是（　　） A．铜板打上铁铆钉后，铜板更易被腐蚀 B．暖气片表面刷油漆可防止金属腐蚀 C.连接锌棒后，电子由铁管道流向锌 D.阴极的电极反应式为Fe﹣2e﹣═Fe2+ A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【分析】A．铜板打上铁铆钉形成的原电池中，金属铜板做原电池的正极； B．根据金属生锈的条件以及防锈的措施来回答； C．在原电池中，电子从负极流向正极； D．电解池的阴极上是电解质中的阳离子发生得电子的还原反应。 【解答】解：A．铜板打上铁铆钉形成的原电池中，金属铜板做原电池的正极，正极是被保护的电极，所以铜板更不易被腐蚀，故A错误； B．暖气片表面刷油漆可将金属和空气中的氧气以及水蒸气隔绝，防止金属腐蚀，故B正确； C．连接锌棒后，形成原电池，金属锌是负极，电子从负极流向正极，即电子由锌流向铁管道，故C错误； D．电解池的阴极上是电解质中的阳离子发生得电子的还原反应，废铁是阳极，发生氧化反应，电极反应式为：Fe﹣2e﹣═Fe2+，故D错误； 故选：B。 【点评】本题考查学生金属的电化学腐蚀以及防护方面的知识，注意原电池和电解池工作原理的应用是关键，难度不大。 12．（2024•历城区一模）下列图示所表示的信息与对应的叙述相符的是（　　） A．图1表示H2与O2发生反应过程中的能量变化，则H2的摩尔燃烧焓为﹣241.8kJ•mol﹣1 B．图2表示某吸热反应分别在有、无催化剂的情况下反应过程中的能量变化 C．图3表示一定条件下H2和Cl2生成HCl的反应热，则ΔH1＝ΔH2+ΔH3 D．同温同压下，H2（g）+Cl2（g）＝2HCl（g）在光照或点燃条件下的数值不同 【答案】C 【分析】A．根据H2的摩尔燃烧焓指1mol氢气完全燃烧生成液态水所放出的热量进行分析； B．根据生成物的总能量小于反应物的总能量，是放热反应进行分析； C．根据盖斯定律可知，化学反应的反应热与途径无关进行分析； D．根据同温同压下，在光照和点燃条件下生成物的能量相同进行分析。 【解答】解：A．H2的摩尔燃烧焓指1mol氢气完全燃烧生成液态水所放出的热量，该过程生成的水是气态，故不能计算氢气的摩尔燃烧焓，故A错误； B．图2表示生成物的总能量小于反应物的总能量，是放热反应，表示的是放热反应在有、无催化剂的情况下反应过程中的能量变化，故B错误； C．盖斯定律，化学反应不管是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的，即化学反应热只与其反应的始态和终态有关，而与具体反应进行的途径无关，故ΔH1＝ΔH2+ΔH3，故C正确； D．图3表示的反应：同温同压下，在光照和点燃条件下生成物的能量相同，则ΔH相同，故D错误； 故选：C。 【点评】本题主要考查反应热和焓变等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。 13．（2024•历城区一模）一种基于氯碱工艺的新型电解池（如图），可用于湿法冶铁的研究。电解过程中，下列说法不正确的是（　　） A．阳极反应：2Cl﹣﹣2e﹣＝Cl2↑ B．阴极区溶液中OH﹣浓度逐渐升高 C．理论上每消耗1mol Fe2O3，阳极室溶液减少213g D．理论上每消耗1mol Fe2O3，阴极室物质最多增加138g 【答案】C 【分析】右侧溶液为饱和食盐水，右侧电极产生气体，则右侧电极为阳极，Cl﹣放电产生氯气，电极反应为：2Cl﹣﹣2e﹣＝Cl2↑；左侧电极为阴极，发生还原反应，Fe2O3在碱性条件下转化为Fe，电极反应为：；中间为阳离子交换膜，Na+由阳极向阴极移动。 【解答】解：A．由分析可知，阳极反应为：2Cl﹣﹣2e﹣＝Cl2↑，故A正确； B．阴极反应为：，消耗水产生OH﹣，阴极区溶液中OH﹣浓度逐渐升高，故B正确； C．理论上每消耗1mol Fe2O3，转移6mol电子，产生3mol Cl2，同时有6mol Na+由阳极转移至阴极，则阳极室溶液减少3×71g+6×23g＝351g，故C错误； D．理论上每消耗1mol Fe2O3，转移6mol电子，有6mol Na+由阳极转移至阴极，阴极室物质最多增加6×23g＝138g，故D正确； 故选：C。 【点评】本题主要考查电解原理等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。 14．（2024•历城区一模）实验小组研究金属电化学腐蚀，实验如下： 实验Ⅰ 5min时的现象：铁钉表面及周边未见明显变化。 25min时的现象：铁钉周边零星、随机出现极少量红色和蓝色区域，有少量红棕色铁锈生成。 实验Ⅱ 5min时的现象：铁钉周边出现红色区域，未见蓝色出现，锌片周边未见明显变化。 25min时的现象：铁钉周边红色加深，区域变大，未见蓝色出现，锌片周边未见明显变化。 下列说法不正确的是（　　） A．实验Ⅱ中Zn保护了Fe，使铁的腐蚀速率比实验Ⅰ慢 B．实验Ⅱ中正极的电极反应式：O2+2H2O+4e﹣＝4OH﹣ C．实验Ⅰ的现象说明K3[Fe（CN）6]溶液与Fe反应生成了Fe2+ D．若将Zn片换成Cu片，推测Cu片周边会出现红色，铁钉周边会出现蓝色 【答案】C 【分析】根据实验Ⅰ中Fe作负极，碳作正极，Fe失去电子生成Fe2+，K3[Fe（CN）6]溶液与Fe2+发生反应生成蓝色沉淀，实验Ⅱ中Zn作负极，Fe作正极，在正极氧气得电子发生还原反应，其电极反应式为，进行分析。 【解答】解：A．实验Ⅰ中铁作负极，碳作正极，实验Ⅱ中Zn作负极，铁作正极，所以实验Ⅱ中Zn保护了铁，铁的腐蚀速率比实验Ⅰ慢，故A正确； B．实验Ⅱ中铁作正极，在正极氧气得电子发生还原反应，其电极反应式为，故B正确； C．实验Ⅰ的现象不能说明K3[Fe（CN）6]溶液与铁反应生成了Fe2+，25min时蓝色区域的出现，也可能是因为铁失去电子生成Fe2+，K3[Fe（CN）6]溶液与Fe2+发生反应生成蓝色沉淀，故C错误； D．若将Zn片换成Cu片，铁比铜活泼，铁作负极，铜作正极，可推测铜片上氧气得电子发生还原反应生成氢氧根离子，铜片周边出现红色，铁钉失电子发生氧化反应生成Fe2+，Fe2+与K3[Fe（CN）6]溶液反应，使其周边出现蓝色，故D正确； 故选：C。 【点评】本题主要考查金属的腐蚀与防护等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。 15．（2024•市中区二模）钙（锂）介导电化学合成氨低能耗，效率高，是合成氨研究的热点领域，以下为该装置示意图，下列有关说法正确的是（　　） A．阴极区反应：H2+2C2H5O﹣﹣2e﹣═2C2H5OH B．此装置降低合成氨能耗的主要原因是钙或锂等金属能高效解离氮气形成相应的氮化物 C．含少量乙醇的水溶液会使该装置生产效率提高 D．整个装置每生成1mol氨消耗1.5mol Ca2+ 【答案】B 【分析】由图可知，与直流电源正极相连的左侧电极为电解池的阳极，氢气在阳极失去电子发生氧化反应生成氢离子，氢离子与C2H5O﹣结合生成乙醇，乙醇又电解生成氢离子和C2H5O﹣，右侧为电解池的阴极，钙离子在阴极得到电子生成钙，钙与氮气生成Ca3N2，与氢离子反应生成钙离子和氨气，据此分析判断。 【解答】解：A．与直流电源正极相连的左侧电极为电解池的阳极，氢气在阳极失去电子发生氧化反应生成氢离子，氢离子与C2H5O﹣结合生成乙醇B，阳极区反应式为H2+2C2H5O﹣﹣2e﹣═2C2H5OH．故A错误； B．分析可知，电解总反应为在钙离子和乙醇催化作用下氮气和氢气电解生成氨气，钙离子的作用活化氨气，此装置降低合成氨能耗的主要原因是钙或锂等金属能高效解离氮气形成相应的氮化物，故B正确； C．钙和水反应生成氢氧化钙和氢气，电解质溶液不能用含少量乙醇的水溶液，会使该装置生产效率降低，故C错误； D．阴极区生成氨气时的反应为Ca3N2+6H+＝3Ca2++2NH3↑，整个装置每生成1mol氨，不消耗 Ca2+，故D错误； 故选：B。 【点评】本题考查了电解池原理、电极反应书写、电子守恒的计算应用，注意知识的熟练掌握，题目难度中等。 二．解答题（共5小题） 16．（2024•安丘市一模）二氧化锰是实验室常见的氧化剂，在化学领域应用广泛。回答下列问题： （1）将C和MnO2的混合物在空气中灼烧可发生以下反应： Ⅰ．MnO2（s）+C（s）═MnO（s）+CO（g）ΔH1＝+24.4kJ•mol﹣1 Ⅱ．MnO2（s）+CO（g）═MnO（s）+CO2（g）ΔH2 Ⅲ．2MnO2（s）+C（s）═2MnO（s）+CO2（g）ΔH3＜0 ①的数值范围是 　c　（填标号）。 a．＜−1 b．−1～0 c．0～1 d．＞1 ②反应Ⅲ可看成由反应Ⅰ和反应Ⅱ两步进行，画出由原料经两步生成产物的反应过程能量变化示意图。 　　 （2）MnO2可催化分解H2O2：2H2O2（l）═2H2O（l）+O2（g）ΔH4＝akJ•mol﹣1其反应机理如图： 已知反应Ⅰ为：MnO2（s）+H2O2（l）+2H+（aq）═Mn2+（aq）+O2（g）+2H2O（l）ΔH＝bkJ•mol﹣1，写出反应Ⅱ的热化学方程式 　ΔH＝（a﹣b）kJ•mol﹣1　（焓变数值用a和b表示）。 （3）一种水性电解液Zn﹣MnO2电池如图所示，电池放电时可以制备K2SO4。已知：KOH溶液中，Zn2+以Zn（OH）42﹣形式存在。 ①隔膜2为 　阳　（填“阴”或“阳”）离子交换膜。 ②电池总反应为 　Zn+4OH﹣+MnO2+4H+＝Zn（OH）42﹣+Mn2++2H2O　。 ③放电时，6.5gZn参加反应，Ⅰ室溶液质量理论上减少 　0.9　g。 【答案】（1）①c； ②； （2） ΔH＝（a﹣b） kJ•mol﹣1； （3）①阳； ②Zn+4OH﹣+MnO2+4H+＝Zn（OH）42﹣+Mn2++2H2O； ③0.9。 【分析】（1）①根据盖斯定律，Ⅰ+Ⅱ＝Ⅲ，则ΔH1+ΔH2＝ΔH3，ΔH2＝ΔH3﹣ΔH1＝ΔH3﹣24.4＜0，所以＝＝，据此分析的取值范围； ②根据盖斯定律，Ⅲ＝Ⅰ+Ⅱ，根据①中分析可知，反应Ⅰ为吸热反应，能量升高，反应Ⅱ为放热反应，能量降低，总反应为放热反应，据此绘画能量变化示意图； （2）根据盖斯定律，反应Ⅱ＝总反应﹣反应Ⅰ； （3）①Zn电极的电极反应为：Zn+4OH﹣﹣2e﹣＝Zn（OH）42﹣，Ⅲ室中的K+通过隔膜2进入Ⅱ室，据此判断隔膜2的类型； ②正极反应为：MnO2+4H++2e﹣＝Mn2++2H2O，负极反应和正极反应的总式为原电池的总反应，据此书写电池总反应； ③放电时，6.5gZn参加反应，转移电子0.2mol，根据正极反应可知，消耗MnO2为0.1mol，生成Mn2+为0.1mol，消耗H+为0.4mol，根据电荷守恒可知，有0.1mol 移向Ⅱ室，据此计算Ⅰ室溶液质量理论上减少。 【解答】解：（1）①已知：Ⅰ．MnO2（s）+C（s）═MnO（s）+CO（g）ΔH1＝+24.4kJ•mol﹣1，Ⅱ．MnO2（s）+CO（g）═MnO（s）+CO2（g）ΔH2，Ⅲ．2MnO2（s）+C（s）═2MnO（s）+CO2（g）ΔH3＜0，根据盖斯定律，Ⅰ+Ⅱ＝Ⅲ，则ΔH1+ΔH2＝ΔH3， ΔH2＝ΔH3﹣ΔH1＝ΔH3﹣24.4＜0，所以0＜＝＝＜1，即c符合题意， 故答案为：c； ②根据盖斯定律，Ⅲ＝Ⅰ+Ⅱ，根据①中分析可知，反应Ⅰ为吸热反应，能量升高，反应Ⅱ为放热反应，能量降低，总反应为放热反应，则由原料经两步生成产物的反应过程能量变化示意图为：， 故答案为：； （2）H2O2分解总反应为：2H2O2（l）═2H2O（l）+O2（g）ΔH4＝akJ•mol﹣1，该反应可以分为2步进行，反应Ⅰ为：MnO2（s）+H2O2（l）+2H+（aq）═Mn2+（aq）+O2（g）+2H2O（l）ΔH＝bkJ•mol﹣1，则反应Ⅱ＝总反应﹣反应Ⅰ，反应Ⅱ为： ΔH＝（a﹣b） kJ•mol﹣1， 故答案为： ΔH＝（a﹣b） kJ•mol﹣1； （3）①由图可知，Zn电极的电极反应为：Zn+4OH﹣﹣2e﹣＝Zn（OH）42﹣，Ⅲ室中的K+通过隔膜2进入Ⅱ室，所以隔膜2为阳离子交换膜， 故答案为：阳； ②正极反应为：MnO2+4H++2e﹣＝Mn2++2H2O，所以电池总反应为：Zn+4OH﹣+MnO2+4H+＝Zn（OH）42﹣+Mn2++2H2O， 故答案为：Zn+4OH﹣+MnO2+4H+＝Zn（OH）42﹣+Mn2++2H2O； ③6.5gZn的物质的量为＝0.1mol，放电时，转移电子为0.1mol×2＝0.2mol，根据正极反应可知，消耗MnO2为0.1mol，生成Mn2+为0.1mol，消耗H+为0.4mol，根据电荷守恒可知，有0.1mol 移向Ⅱ室，Ⅰ室溶液质量理论上减少（0.1×96g﹣0.1×87g）＝0.9g， 故答案为：0.9。 【点评】本题主要考查反应热与焓变、盖斯定律的应用，同时考查电化学的综合应用，侧重考查电极反应式的书写，对学生的能力要求较高，难度中等。 17．（2024•河东区一模）Ⅰ.汽车让人们的生活越来越便捷。请回答以下问题： （1）汽车尾气主要含有CO2、COSO2、NO等物质，是造成城市空气污染的主要因素之一。N2和O2反应生成NO的能量变化如下所示，则由该反应生成1mol NO时，应 　吸收　（填“释放”或“吸收”） 　91.5　kJ能量。 （2）汽车受到猛烈碰撞时，安全气囊内的NaN3固体迅速分解，产生氮气和金属钠，该过程中的能量变化如图所示。下列说法正确的是 　ad　（填标号）。 a.NaN3属于离子化合物 b.NaN3的分解反应属于吸热反应 c.E11表示2mol NaN3固体的能量 d.NaN3作为安全气囊的气体发生剂，具有产气快、产气量大等优点 Ⅱ.化学能在一定条件下能够转化为电能，构成原电池。 （3）为了探究化学反应中的能量变化，某同学设计了如下两个实验。有关实验现象，下列说法正确的是 　bc　（填标号）。 a.图1和图2的气泡均产生在锌棒表面 b.图2中产生气泡的速度比图1快 c.图1中温度计的示数高于图2的示数 d.图1和图2中温度计的示数相等，且均高于室温 （4）铅蓄电池是最常见的二次电池，放电时的化学方程式为Pb+PbO2+2H2SO4＝2PbSO4+2H2O负极反应式为 　Pb+﹣2e﹣＝PbSO4　。 （5）二氧化硫一空气燃料电池是利用空气将烟气中所含SO2转化为，其装置如图所示： ①电池工作时，装置内质子H+向 　B　（填“A”或“B”）电极移动。 ②负极的电极反应式为 　SO2﹣2e﹣+2H2O═+4H+　。 【答案】（1）吸收；91.5； （2）ad； （3）bc； （4）Pb+﹣2e﹣＝PbSO4； （5）①B； ②SO2﹣2e﹣+2H2O═+4H+。 【分析】（1）由能量变化图可知，1mol N2和1mol O2反应生成2mol NO；在反应过程中，断键吸收的总能量为 945kJ+498kJ＝1443kJ，成键释放的总能量为 2×630kJ＝1260kJ，则断键吸收的热量高于成键释放的能量； （2）a．NaN3由Na+和构成； b．NaN3的分解反应，反应物总能量大于生成物总能量； c．E1表示该反应的活化能； d．汽车受到猛烈碰撞时，安全气囊内的NaN3固体迅速分解，产生氮气和金属钠； （3）图Ⅰ锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气；稀硫酸和锌的反应是放热反应导致溶液温度逐渐升高；图Ⅱ该装置构成原电池，Zn易失电子作负极，Cu作正极，正极上氢离子得电子生成氢气；温度计指示的温度变化不明显，说明化学能没有全部转化为热能，大多数转化为电能； （4）由方程式可知，铅单质中Pb元素化合价升高，发生氧化反应； （5）由题给示意图可知，该装置为原电池，通入还原剂二氧化硫的A极为负极，二氧化硫在负极发生失电子的氧化反应生成，通入氧化剂氧气的B极为正极，氧气在正极发生得电子的还原反应生成水，电池工作时阳离子向正极移动。 【解答】解：（1）由能量变化图可知，1mol N2和1mol O2反应生成2mol NO；在反应过程中，断键吸收的总能量为 945kJ+498kJ＝1443kJ，成键释放的总能量为 2×630kJ＝1260kJ，则断键吸收的热量高于成键释放的能量，所以由该反应生成1mol NO时会吸收能量，吸收的能量数值为＝91.5kJ， 故答案为：吸收；91.5； （2）a．NaN3由Na+和构成，属于离子化合物，故a正确； b．NaN3的分解反应，反应物总能量大于生成物总能量，属于放热反应，故b错误； c．E1表示该反应的活化能，故c错误； d．汽车受到猛烈碰撞时，安全气囊内的NaN3固体迅速分解，产生氮气和金属钠，具有产气快、产气量大，故d正确； 故答案为：ad； （3）图Ⅰ锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，离子方程式为Zn+2H+═Zn2++H2↑；稀硫酸和锌的反应是放热反应导致溶液温度逐渐升高，化学能转化为热能；图Ⅱ该装置构成原电池，Zn易失电子作负极，Cu作正极，正极上氢离子得电子生成氢气；温度计指示的温度变化不明显，说明化学能没有全部转化为热能，大多数转化为电能，所以图Ⅰ中气泡产生在锌棒表面，Ⅱ中产生在铜棒表面；构成原电池加快化学反应速率，则图Ⅱ中产生气体的速度比Ⅰ快；图Ⅰ中温度计的示数高于图Ⅱ的示数， 故答案为：bc； （4）由方程式可知，铅单质中Pb元素化合价升高，发生氧化反应，因此负极电极反应式为：Pb+﹣2e﹣＝PbSO4， 故答案为：Pb+﹣2e﹣＝PbSO4； （5）①二氧化硫发生氧化反应，氧气发生还原反应，则通入二氧化硫的A电极为负极，通入氧气的B电极为正极，原电池中阳离子移向正极，则质子的移动方向为从A到B， 故答案为：B； ②二氧化硫在负极发生失电子的氧化反应生成，电极反应式为SO2﹣2e﹣+2H2O═+4H+， 故答案为：SO2﹣2e﹣+2H2O═+4H+。 【点评】本题考查原电池原理及反应中的能量变化，侧重考查学生焓变的掌握情况，试题难度中等。 18．（2024•潍坊一模）（1）肼（N2H4）可用作燃料，与四氧化二氮反应生成氮气和气态水。已知： ①N2（g）+2O2（g）＝N2O4（g）ΔH＝+10kJ•mol﹣1 ②N2H4（g）+O2（g）＝N2（g）+2H2O（g）ΔH＝﹣543kJ•mol﹣1 气态肼和N2O4反应的热化学方程式是 　2N2H4（g）+N2O4（g）＝3N2（g）+4H2O（g）ΔH＝﹣1096kJ/mol　，反应中转移1mole﹣放出或者吸收的热量为 　137　kJ。 （2）科学家用氮化镓材料与铜组装的人工光合系统如图所示，利用该装置成功实现了以CO2和H2O合成CH4。 正极反应式是 　CO2+8e﹣+8H+＝CH4+2H2O　，质子移动的方向是 　从左向右　（填“从左到右”或“从右到左”）。电路中每转移0.1mole﹣，正极区溶液质量 　增加　（填“增加”或“减少”） 　4.5　g，产生的O2在标准状况下的体积为 　560　mL。 【答案】（1）2N2H4（g）+N2O4（g）＝3N2（g）+4H2O（g）ΔH＝﹣1096kJ/mol；137； （2）CO2+8e﹣+8H+＝CH4+2H2O；增加；4.5；从左向右；560。 【分析】（1）由①N2（g）+2O2（g）═N2O4（g）ΔH＝+10kJ•mol﹣1，②N2H4（g）+O2（g）═N2（g）+2H2O（g）ΔH＝﹣543kJ•mol﹣1，结合盖斯定律可知，②×2﹣①得到2N2H4（g）+N2O4（g）＝3N2（g）+4H2O（g），根据方程式转移8mol电子，放出的热量为1096kJ，以此来解答； （2）该装置中，根据电子流向知，GaN是负极、Cu是正极，负极反应式为：2H2O﹣4e﹣＝4H++O2↑，正极反应式为：CO2+8e﹣+8H+＝CH4+2H2O，电解质溶液中阳离子向正极移动，据此分析解答。 【解答】解：（1）由①N2（g）+2O2（g）═N2O4（g）ΔH＝+10kJ•mol﹣1，②N2H4（g）+O2（g）═N2（g）+2H2O（g）ΔH＝﹣543kJ•mol﹣1，结合盖斯定律可知，②×2﹣①得到：2N2H4（g）+N2O4（g）＝3N2（g）+4H2O（g）ΔH＝（﹣543kJ•mol﹣1）×2﹣（+10kJ•mol﹣1） ΔH＝﹣1096kJ/mol，根据方程式转移8mol电子，放出的热量为1096kJ，则反应中转移1mol电子放出热量为137kJ， 故答案为：2N2H4（g）+N2O4（g）＝3N2（g）+4H2O（g）ΔH＝﹣1096kJ/mol；137； （2）根据电子流向知，Cu是正极，正极上二氧化碳得电子和氢离子反应生成甲烷，电极反应式为：CO2+8e﹣+8H+＝CH4+2H2O，放电时，电解质溶液中阳离子向正极移动，所以装置中的H+由左向右移动；由电池装置图可知，Cu上二氧化碳得电子生成甲烷，则Cu电极上的电极反应为：CO2+8e﹣+8H+＝CH4+2H2O，则电路中每转移8mole−，正极区生成2mol水，溶液质量增加36g，则电路中每转移0.1mole−，正极区溶液质量增加4.5g；负极反应式为：2H2O﹣4e﹣＝4H++O2↑，转移电子的关系式为：O2～4e﹣，电路中每产生0.1mol电子，理论上可以生成氧气0.025mol，标准状况下的体积为：0.025mol/L×22.4L/mol＝0.56L＝560mL， 故答案为：CO2+8e﹣+8H+＝CH4+2H2O；增加；4.5；从左向右；560。 【点评】本题考查盖斯定律、原电池原理等，题目涉及的知识点较多，侧重于考查学生对基础知识的综合应用能力，题目难度中等。 19．（2024•青岛期末）氢气是一种清洁燃料和重要的工业原料，广泛应用于航空航天、石油化工、有机合成等领域。回答下列问题：（1）一定条件下，氢气与二氧化碳气体反应生成CH3OH（g）和水蒸气。已知相关化学键键能如表1所示： 表1 化学键 H﹣H C﹣O C＝O O﹣H C﹣H E/（kJ⋅mol﹣1） 436 326 803 464 414 则该反应的热化学方程式为 　3H2（g）+CO2（g）＝CH3OH（g）+H2O（g）ΔH＝﹣46kJ/mol　。 （2）“萨巴蒂尔反应”[CO2（g）+4H2（g）═CH4（g）+2H2O（g） ΔH]可将航天员呼出的CO2转化为供空间站在轨运行的火箭燃料。有关物质的摩尔燃烧焓如表2所示： 表2 物质 C（石墨，s） H2（g） CO（g） CH4（g） 摩尔燃烧焓ΔH/（kJ⋅mol﹣1） ﹣393.5 ﹣285.8 ﹣283 ﹣890.3 ①石墨不完全燃烧生成CO（g）的热化学方程式为 　C（石墨，s）+O2（g）＝CO（g）ΔH＝﹣110.5kJ/mol　。 ②已知每18g水蒸气转化为液态水释放44kJ的热量，则“萨巴蒂尔反应”的ΔH＝　﹣164.9kJ/mol　。 （3）一种用于制氢气的膜基海水电解装置如图所示，其中隔膜只允许水分子通过。 ①N电极为直流电源的电子 　流出　（填“流入”或“流出”）极。P电极发生的电极反应式为 　2H2O﹣4e﹣＝4H++O2↑　。 ②理论上，该装置每产生13.44L（STP）气体时，转移电子的数目为 　0.8NA　，Ⅰ室海水减少的质量为 　7.2　。 【答案】（1）3H2（g）+CO2（g）＝CH3OH（g）+H2O（g）ΔH＝﹣46kJ/mol； （2）①C（石墨，s）+O2（g）＝CO（g）ΔH＝﹣110.5kJ/mol； ②﹣164.9kJ/mol； （3）①流出；2H2O﹣4e﹣＝4H++O2↑； ②0.8NA；7.2。 【分析】（1）该反应热化学方程式为3H2（g）+CO2（g）＝CH3OH（g）+H2O（g）ΔH＝反应物总键能﹣生成物总键能； （2）①C（石墨，s）+O2（g）＝CO2（g）ΔH＝﹣393.5kJ/mol CO（g）+O2（g）＝CO2（g）ΔH＝﹣283kJ/mol 第一个方程式减去第二个方程式得C（石墨，s）+O2（g）＝CO（g）ΔH＝（﹣393.5+283）kJ/mol ②a.H2（g）+O2（g）＝H2O（l）ΔH＝﹣285.8kJ/mol， b.CH4（g）+2O2（g）＝CO2（g）+2H2O（l）ΔH＝﹣890.3kJ/mol n（H2O）＝＝1mol，则c.H2O（g）＝H2O（l）ΔH＝﹣44kJ/mol， 方程式4a﹣b﹣2c得方程式“萨巴蒂尔反应”CO2（g）+4H2（g）═CH4（g）+2H2O（g） ΔH＝[4×（﹣285.8）﹣（﹣890.3）﹣2（﹣44）]kJ/mol； （3）①根据图知，根据氢离子移动方向知，Q为阴极、P为阳极，则M为正极、N为负极，P电极上H2O失电子生成O2和H+，Q电极上H2O得电子生成H2和OH﹣； ②理论上，该装置每产生13.44L（STP）气体时，气体的总物质的量为＝0.6mol，该装置中相当于电解水，电池反应式为2H2O2H2↑+O2↑，根据方程式知，n（H2）＝2n（O2），所以生成n（H2）＝0.4mol，生成2mol氢气，转移4mol电子，则生成0.4mol氢气，转移电子的物质的量为0.8mol，Ⅰ室海水减少的物质的量等于生成氢气的物质的量，即减少0.4mol，m＝nM。 【解答】解：（1）该反应热化学方程式为3H2（g）+CO2（g）＝CH3OH（g）+H2O（g）ΔH＝反应物总键能﹣生成物总键能＝（3×436+2×803﹣3×414﹣326﹣464﹣2×464）kJ/mol＝﹣46kJ/mol， 故答案为：3H2（g）+CO2（g）＝CH3OH（g）+H2O（g）ΔH＝﹣46kJ/mol； （2）①C（石墨，s）+O2（g）＝CO2（g）ΔH＝﹣393.5kJ/mol CO（g）+O2（g）＝CO2（g）ΔH＝﹣283kJ/mol 第一个方程式减去第二个方程式得C（石墨，s）+O2（g）＝CO（g）ΔH＝（﹣393.5+283）kJ/mol＝﹣110.5kJ/mol， 故答案为：C（石墨，s）+O2（g）＝CO（g）ΔH＝﹣110.5kJ/mol； ②a.H2（g）+O2（g）＝H2O（l）ΔH＝﹣285.8kJ/mol， b.CH4（g）+2O2（g）＝CO2（g）+2H2O（l）ΔH＝﹣890.3kJ/mol n（H2O）＝＝1mol，则c.H2O（g）＝H2O（l）ΔH＝﹣44kJ/mol， 方程式4a﹣b﹣2c得方程式“萨巴蒂尔反应”CO2（g）+4H2（g）═CH4（g）+2H2O（g） ΔH＝[4×（﹣285.8）﹣（﹣890.3）﹣2（﹣44）]kJ/mol＝﹣164.9kJ/mol， 故答案为：﹣164.9kJ/mol； （3）①根据图知，根据氢离子移动方向知，Q为阴极、P为阳极，则M为正极、N为负极，P电极上H2O失电子生成O2和H+，Q电极上H2O得电子生成H2和OH﹣，所以N电极为直流电源的电子流出极，P电极发生的电极反应式为2H2O﹣4e﹣＝4H++O2↑， 故答案为：流出；2H2O﹣4e﹣＝4H++O2↑； ②理论上，该装置每产生13.44L（STP）气体时，气体的总物质的量为＝0.6mol，该装置中相当于电解水，电池反应式为2H2O2H2↑+O2↑，根据方程式知，n（H2）＝2n（O2），所以生成n（H2）＝0.4mol，生成2mol氢气，转移4mol电子，则生成0.4mol氢气，转移电子的物质的量为0.8mol，则转移电子数为0.8NA，Ⅰ室海水减少的物质的量等于生成氢气的物质的量，即减少0.4mol，m＝nM＝0.4mol×18g/mol＝7.2g， 故答案为：0.8NA；7.2。 【点评】本题考查盖斯定律及电解原理，侧重考查阅读、分析及计算能力，明确盖斯定律的计算方法、电解池中各个电极上发生的反应是解本题关键，题目难度不大。 20．（2024•泰山区一模）电池是人类生产和生活中重要的能量来源。各式各样电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。按要求回答下列问题。 （1）燃料电池有节能、超低污染、噪声低、使用寿命长等优点。某甲醇燃料电池工作原理如图1所示。Pt（a）电极是电池的 　负　极，Pt（b）电极反应式为 　　。如果该电池工作时电路中通过2mol电子，则消耗的CH3OH的物质的量为 　　mol。 （2）某新型固体燃料电池的电解质是固体氧化锆和氧化钇，高温下允许氧离子（O2﹣）在其间通过。如图2所示，其中多孔电极不参与电极反应。写出该反应的负极反应式：　　，当有16g甲醇发生反应时，则理论上提供的电量为 　2.89×105C　（1个电子的电量为1.6×10﹣19C，结果保留3位有效数字）。 （3）一氧化氮﹣空气质子交换膜燃料电池将化学能转化为电能的同时，实现了制硝酸、发电、环保三位一体的结合，其工作原理如图3所示，写出放电过程中负极的电极反应式：　NO﹣3e﹣+2H2O＝+4H+　，若过程中产生2mol HNO3，则消耗标准状况下O2的体积为 　33.6　L。 （4）以CH4（g）为燃料可以设计甲烷燃料电池，该电池以稀H2SO4作电解质溶液，电池的能量转换效率为86.4%，1mol甲烷燃烧释放的热量为890.3kJ，则该电池的比能量为 　13.4　kW•h•kg﹣1[结果保留1位小数，比能量＝J]。 【答案】（1）负；；； （2）；2.89×105C； （3）NO﹣3e﹣+2H2O＝+4H+；33.6； （4）13.4。 【分析】（1）根据Pt（a）电极通入甲醇，因此是电池的负极；Pt（b）电极是正极，发生还原反应，反应式为；负极反应式：，进行分析。 （2）根据燃料电池中的燃料为甲醇，在负极上反应失去电子转化为水和二氧化碳，电解质中传递电流的离子为氧离子，负极反应式为：；进行分析。 （3）根据左端的铂电极为负极，其电极反应式为NO﹣3e﹣+2H2O＝+4H+，进行分析。 （4）根据甲烷燃料电池中，通入氧气的电极为燃料电池的正极，电极反应式为O2+4e﹣+4H+＝2H2O，通入甲烷的电极为负极，电极反应式为CH4﹣8e﹣+2H2O＝CO2+8H+，进行分析。 【解答】解：（1）Pt（a）电极通入甲醇，因此是电池的负极；Pt（b）电极是正极，发生还原反应，反应式为；负极反应式：，如果该电池工作时电路中通过2mol电子，则消耗的CH3OH的物质的量为mol， 故答案为：负；；； （2）原电池中负极发生氧化反应，由图知，燃料电池中的燃料为甲醇，在负极上反应失去电子转化为水和二氧化碳，由题知电解质中传递电流的离子为氧离子，因此可写出负极反应式为：；当有16g甲醇发生反应时，则理论上提供的电量为≈2.89×105C， 故答案为：；2.89×105C； （3）由原电池的工作原理图示可知，左端的铂电极为负极，其电极反应式为NO﹣3e﹣+2H2O＝+4H+，当过程中产生2mol HNO3时转移6mole﹣，而1mol O2参与反应转移4mol e﹣，故需要 1.5 mol O2参与反应，标准状况下的体积为33.6 L， 故答案为：NO﹣3e﹣+2H2O＝+4H+；33.6； （4）甲烷燃料电池中，通入氧气的电极为燃料电池的正极，酸性条件下，氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为O2+4e﹣+4H+＝2H2O，通入甲烷的电极为负极，水分子作用下甲烷在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为CH4﹣8e﹣+2H2O＝CO2+8H+，则由题意可知，电池的比能量为＝13.4 kW•h•kg﹣1， 故答案为：13.4。 【点评】本题主要考查燃料电池等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。 第1页（共1页） 学科网（北京）股份有限公司 $$