第1章 化学反应与能量转化 单元整体教学设计与阶段验收评价(课件PPT)-【新课程学案】2025-2026学年高中化学选择性必修1（鲁科版）

该高中化学课件聚焦化学反应与能量、电化学核心知识，通过微点判断澄清反应热、原电池等基础概念，经综合训练融会盖斯定律应用与电解池原理，最终以载人航天器能源方案项目实现知识迁移，构建“基础-综合-应用”学习支架。 特色在于以真实情境项目驱动，如设计航天器燃料电池与氧气再生方案，融合化学观念与科学探究，培养学生证据推理和模型建构能力。教师可依托系统习题与项目活动提升教学效率，学生能在解决实际问题中深化知识理解与核心素养。

单元整体教学设计与阶段验收评价 一、主干知识——在微点判断中澄清 二、综合思维——在知识融会中贯通 三、迁移应用——在学以致用中践行 目录 阶段质量检测 一、主干知识——在微点判断中澄清 1.判断下列有关反应热、焓变叙述的正误 (1)同一物质的聚集状态不同，所具有的能量也不同，“焓”也不同，一般来说气态>液态>固态。( ) (2)由“4P(红磷，s)⇌P4(白磷，s)　ΔH>0”可知，白磷比红磷稳定。( ) (3)甲烷的摩尔燃烧焓ΔH=-890 kJ·mol-1，则甲烷燃烧的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=-890 kJ·mol-1。( ) (4)在稀溶液中：H+(aq)+OH-(aq)==H2O(l)　ΔH=-57.3 kJ·mol-1，若将含0.5 mol H2SO4的浓硫酸与含1 mol NaOH的溶液混合，放出的热量为57.3 kJ。 ( ) (5)无论什么情况下，反应热与焓变均相等。 ( ) (6)可逆反应的ΔH表示完全反应时的热量变化。 ( ) √ × × × × √ 2.判断下列有关热化学方程式叙述的正误 (1)S(s)+O2(g)==SO2(g)　ΔH=-a kJ·mol-1表示1 mol S和氧气完全反应生成1 mol SO2气体，放出热量为a kJ。( ) (2)反应2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)　ΔH=-Q kJ·mol-1(Q>0)，则将2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)置于一密闭容器中充分反应后放出Q kJ的热量。( ) (3)同温同压下，反应H2(g)+Cl2(g)==2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH相同。 ( ) (4)CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=-890.3 kJ。 ( ) (5)热化学方程式中各物质的化学计量数既表示物质的量又表示分子个数。 ( ) × × √ × × 3.判断下列有关焓变计算与比较叙述的正误 (1)若H2(g)+Cl2(g)==2HCl(g)　ΔH1<0，则HCl(g)==H2(g)+Cl2(g)　 ΔH2>0。( ) (2)已知：O3+Cl==ClO+O2　ΔH1 ClO+O==Cl+O2　ΔH2 则反应O3+O==2O2的ΔH=ΔH1+ΔH2。 ( ) (3)已知N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)　ΔH=-92 kJ·mol-1，则2NH3(g)⇌N2(g)+3H2(g)的ΔH=+92 kJ·mol-1。 ( ) (4)H2(g)+O2(g)==H2O(g)　ΔH1和2H2(g)+O2(g)==2H2O(g)　ΔH2中的ΔH1<ΔH2。 ( ) (5)已知相同条件下2SO2(g)+O2(g)==2SO3(g)　ΔH1，反应2SO2(s)+O2(g)==2SO3(g)　ΔH2，则ΔH1>ΔH2。 ( ) √ √ √ × × 4.判断下列有关原电池叙述的正误 (1)在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料的强。( ) (2)原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动，盐桥中的阳离子向正极移动。( ) (3)在铜锌原电池中，因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路，所以有电流产生。 ( ) (4)铅蓄电池工作时，当电路中转移0.2 mol电子时，消耗的H2SO4为0.1 mol。 ( ) (5)碱性锌锰干电池是一次电池，其中MnO2做催化剂，可使锌锰干电池的比能量高、可储存时间长。 ( ) (6)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池，放电过程中，H+从正极区向负极区迁移。 ( ) (7)固体酸燃料电池以Ca(HSO4)2固体为电解质传递H+，电池总反应可表示为2H2+O2==2H2O，则电池工作时电子从通O2的一极通过外电路流向通H2的一极。 ( ) × × × × × × × 5.判断下列有关电解池叙述的正误 (1)用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，加入Cu(OH)2可使电解质溶液恢复到电解前的情况。( ) (2)直流电源跟电解池连接后，电子从电源负极流向电解池阳极。( ) (3)电解NaCl溶液得到22.4 L H2(标准状况)，理论上需要转移NA个电子。( ) (4)电解精炼铜时，同一时间内阳极溶解铜的质量比阴极析出铜的质量小。( ) (5)在镀件上电镀铜时，镀件应连接电源的正极。( ) (6)用Zn做阳极，Fe做阴极，ZnCl2做电解质溶液，由于放电顺序H+>Zn2+，不可能在铁上镀锌。( ) (7)粗铜电解精炼时，若电路中通过2 mol e-，阳极减少64 g。( ) × × × √ × × × 6.判断下列有关金属腐蚀和防护叙述的正误 (1)钢铁发生吸氧腐蚀时，负极电极反应为Fe-3e-==Fe3+。( ) (2)原电池分为正、负极，电解池分为阴、阳极，所以牺牲阳极保护法应用的是电解池原理。( ) (3)钢铁水闸可用牺牲阳极或外加电流阴极保护法防止其腐蚀。( ) (4)在潮湿空气中，钢铁表面形成水膜，金属发生的一定是吸氧腐蚀。( ) (5)在金属表面覆盖保护层，若保护层破损后，就完全失去了对金属的保护作用。( ) (6)将钢闸门与浸入海水的锌块用导线相连，可防止钢闸门被腐蚀。( ) (7)在船体外嵌入锌块，可以减缓船体的腐蚀，这属于牺牲阴极的保护法。 ( ) × × √ × × √ × 二、综合思维——在知识融会中贯通 (一)化学反应的热效应 [综合训练] √ 1.某同学利用简易量热计测量放热反应Fe(s)+CuSO4(aq)==FeSO4(aq)+Cu(s)的焓变ΔH(忽略温度对焓变的影响)，实验结果见下表： 溶液比热容取4.18 J/(g·℃)，溶液的密度取1.0 g·mL-1，忽略溶液体积、质量变化以及水以外各物质吸收的热量。下列说法不正确的是 (　　) A.简易量热计中含有温度计、玻璃搅拌器 B.温度：b>c C.实验ⅰ反应放出的热量为418(b-a)J D.根据实验ⅱ，可得ΔH=41.8(c-a)kJ·mol-1 序号 反应试剂 体系温度/℃ 反应前 反应后 ⅰ 0.2 mol·L-1 CuSO4 溶液100 mL 1.20 g Fe粉 a b ⅱ 0.56 g Fe粉 a c 解析：利用简易量热计测量放热反应Fe(s)+CuSO4(aq)==FeSO4(aq)+Cu(s)的焓变ΔH，简易量热计中含有温度计、玻璃搅拌器，故A正确；实验ⅰ和实验ⅱ中反应物的物质的量不同，而反应物的物质的量越大，反应放出的热量越多，所以温度b>c，故B正确；溶液比热容取4.18 J/(g·℃)，再结合表格中信息及Q=cmΔT，可知，实验ⅰ中反应放出的热量为418(b-a)J，故C正确；结合选项C分析可知，根据实验ⅱ，可得ΔH=-41.8(c-a)kJ·mol-1，故D错误。 √ 2.室温下，将1 mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，热效应为ΔH1，将1 mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，热效应为ΔH2；CuSO4·5H2O受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2O(s) CuSO4(s)+5H2O(l)，热效应为ΔH3。则下列判断正确的是(　　) A.ΔH2>ΔH3 B.ΔH1<ΔH3 C.ΔH1+ΔH3=ΔH2 D.ΔH1+ΔH2>ΔH3 解析：由题给条件可知：①CuSO4·5H2O(s)==Cu2+(aq)+S(aq)+5H2O(l)　ΔH1>0；②CuSO4(s)==Cu2+(aq)+S(aq)　ΔH2<0；根据盖斯定律，由①-②可得CuSO4·5H2O(s)==CuSO4(s)+5H2O(l)　ΔH3=ΔH1-ΔH2>ΔH1>0，选B。 √ 3.已知断裂1 mol化学键所需的能量(kJ)：N≡N键为942、O=O键为500、 N—N键为154、O—H键为452.5，则断裂1 mol N—H键所需的能量(kJ)是 (　　) A.194 B.316 C.391 D.658 解析：依据图像分析，反应为N2H4(g)+O2(g)==N2(g)+2H2O(g)，反应的焓变ΔH=-534 kJ·mol-1，反应的焓变=反应物断裂化学键吸收的能量-反应产物形成化学键放出的能量，断裂化学键吸收的能量为2 752 kJ·mol-1-534 kJ·mol-1=2 218 kJ·mol-1，设断裂1 mol N—H键吸收的能量为x kJ，则4x+154+500=2 218，解得：x=391。 4.下列图像分别表示有关反应的反应过程与能量变化的关系。 据此判断下列说法中正确的是(　　) A.石墨转变为金刚石是放热反应 B.S(g)+O2(g)==SO2(g)　ΔH1， S(s)+O2(g)==SO2(g)　ΔH2，则ΔH1<ΔH2 C.白磷比红磷稳定 D.CO(g)+H2O(g)==CO2(g)+H2(g)　ΔH>0 解析：质量相同时，金刚石的能量高于石墨，所以石墨转变为金刚石是吸热反应，A错误；质量相同时，固态S的能量低于气态S的能量，所以气态S燃烧放出的热量多，但放热越多，ΔH越小，B正确；质量相同时，白磷的能量高于红磷的能量，所以红磷比白磷稳定，C错误；根据图示，反应应该是放热反应，D错误。 √ (二)原电池 构成 能自发进行的氧化还原反应，含有两个电极，形成闭合回路 原理 应用 一次电池；二次电池；燃料电池 [综合训练] √ 5.分析如图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是 (　　) A.①②中Mg作为负极，③④中Fe作为负极 B.②中Mg作为正极，电极反应为 6H2O+6e-==6OH-+3H2↑ C.③中Fe作为负极，电极反应为Fe-2e-==Fe2+ D.④中Cu作为正极，电极反应为2H++2e-==H2↑ 解析：Mg比Al活泼，在①中Mg作为负极，但在NaOH溶液中，Mg不反应，而Al可以反应，故②中Al是负极。在浓硝酸中铁会钝化，故Cu为负极，Fe为正极。在④中由于不断向Cu极附近通入空气，而O2比溶液中的H+得电子能力强，故Fe失去电子，在Cu极O2得到电子发生还原反应，电极反应为O2+2H2O+4e-==4OH-。 6.(2025·北京丰台高二检测)微生物燃料电池在净化废水的同时能获得能源或得到有价值的化学产品，图1为其工作原理，图2为废水中Cr2浓度与去除率的关系。下列说法不正确的是(　　) A.M为电源负极，有机物被氧化 B.处理1 mol Cr2时有6 mol H+从交换膜左侧向右侧迁移 C.电池工作时，N极附近溶液pH增大 D.Cr2浓度较大时，可能会造成还原菌失活 √ 解析：M为电源负极，有机物被氧化，故A正确；处理1 mol Cr2时需要6 mol电子，但是同时也会有定量的氧气得到电子，从交换膜左侧向右迁移的氢离子的物质的量大于6 mol，故B错误；电池工作时，N极上氧气得到电子与氢离子结合成水，所以氢离子浓度减小，N附近溶液pH增大，故C正确；当Cr2浓度较大时，其去除率几乎为0，又因为其有强氧化性和毒性，所以可能会造成还原菌的蛋白质变性而失活，故D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，其工作原理如下图所示。 下列说法错误的是(　　) A.HNO3在负极区反应 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3 mol O2被还原 D.负极反应为CH3CH2OH+3H2O-12e-==2CO2↑+12H+ √ 解析：由图可知，硝酸中氮原子的化合价降低，发生还原反应，因此石墨电极为正极，故A错误；电池工作时正极反应为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正确；负极反应为CH3CH2OH+3H2O-12e-==2CO2↑+12H+，故D正确。 (三)电解池 构成 有外接直流电源，有与离子导体相连的两个电极，形成闭合回路 原理 应用 氯碱工业；电解精炼铜；电镀 [综合训练] 8.为探究电解的放电规律，进行如下实验： 序号 阳极材料 阴极材料 电解质 阳极产物 阴极产物 ① 石墨 石墨 0.1 mol·L-1 CuCl2溶液 Cl2 Cu ② 石墨 石墨 0.1 mol·L-1 NaCl溶液 Cl2 H2 ③ 石墨 石墨 0.2 mol·L-1 CuSO4溶液 O2 Cu ④ 铜 石墨 0.2 mol·L-1 CuSO4溶液 Cu2+ Cu ⑤ 石墨 石墨 熔融NaCl Cl2 Na 下列说法错误的是 (　　) A.对比①②可知，阴极放电顺序是Cu2+>H+>Na+ B.对比①③可知，阳极放电顺序是Cl->OH->S C.对比③④可知，阳极是铜时，会先于溶液中的离子放电 D.对比①⑤可知，电解得到金属只能用熔融态，不能用水溶液 解析：①中阳离子是Cu2+和H+，阴极产物是Cu，放电顺序：Cu2+>H+，②中阳离子是Na+和H+，阴极产物是H2，放电顺序：H+>Na+，综上所述，放电顺序：Cu2+>H+>Na+，A正确；根据①知道阴离子放电顺序：Cl->OH-，根据③知道阴离子放电顺序：OH->S，B正确；电解池的阳极若是活性电极，则金属电极本身失电子，发生氧化反应，对比③④可知，阳极是铜时，会先于溶液中的离子放电，C正确；电解得到金属不一定只能用熔融态，①中电解氯化铜溶液得到金属铜，D错误。 √ √ 9.(2025·济南高二检测)电絮凝的反应原理是以铝、铁等金属为阳极，在直流电的作用下，阳极被溶蚀，产生金属离子，再经一系列水解、聚合及氧化过程，发展成为各种羟基络合物、多核羟基络合物以及氢氧化物，使废水中的胶态杂质、悬浮杂质凝聚沉淀而分离。下列说法错误的是 (　　) A.若铁为阳极，则阳极电极反应式为 Fe-2e-==Fe2+和2H2O-4e-==O2↑+4H+ B.阴极得电子，发生还原反应，电极反应式为2H2O+2e-==H2↑+2OH- C.每产生1 mol O2，整个外电路中理论上转移电子数为4NA D.若铁为阳极，则在处理废水的过程中阳极附近会发生： 4Fe2++O2+4H+==4Fe3++2H2O 解析：由装置图可知，若Fe为阳极，阳极电极反应式为Fe-2e-==Fe2+和2H2O-4e-==O2↑+4H+，故A正确；阴极H+得电子发生还原反应，电极反应式为2H2O+2e-==H2↑+2OH-，故B正确；阳极电极反应式为Fe-2e-==Fe2+和2H2O-4e-==O2↑+4H+，每产生1 mol O2，整个外电路中理论上转移电子数大于4NA，故C错误；若Fe为阳极，阳极电极反应式为Fe-2e-==Fe2+和2H2O-4e-==O2↑+4H+，在处理废水的过程中二价铁还被放出的O2氧化成三价铁，离子方程式为4Fe2++O2+4H+==4Fe3++2H2O，故D正确。 (四)金属的腐蚀与防护 金属 的腐蚀 本质 金属被氧化 类型 ①化学腐蚀 ②电化学腐蚀(析氢腐蚀、吸氧腐蚀) 金属腐蚀 的防护 电化学防护：①牺牲阳极保护法(原电池原理) ②外加电流阴极保护法(电解原理) 改变金属的内部结构 加防护层 [综合训练] √ 10.将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是 (　　) A.铁被氧化的电极反应为Fe-3e-==Fe3+ B.铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能 C.活性炭的存在会加速铁的腐蚀 D.以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀 解析：A项，铁和炭的混合物用NaCl溶液湿润后构成原电池，铁做负极，铁失去电子生成Fe2+，电极反应为Fe-2e-==Fe2+，错误；B项，铁腐蚀过程中化学能除了转化为电能外，还有少部分转化为热能等，错误；C项，构成原电池后，铁腐蚀的速率变快，正确；D项，用水代替NaCl溶液，Fe和炭也可以构成原电池，Fe失去电子，空气中的O2得到电子，铁发生吸氧腐蚀，错误。 √ 11.某实验小组利用如图装置探究电化学法保护铁制品的原理。反应一段时间后，下列说法错误的是 (　　) A.装置A利用的是牺牲阳极法 B.取a处溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，有蓝色沉淀 C.向c处滴加几滴酚酞溶液，变红 D.在d处上方放置湿润的淀粉⁃KI试纸，试纸变蓝 解析：装置A为原电池，利用的是牺牲阳极法，故A正确；装置A中Fe电极上氧气得电子和水反应生成OH-，没有Fe2+生成，所以取a处溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，没有蓝色沉淀，故B错误；c处电极上水得电子生成H2和OH-，溶液呈碱性，所以向c处滴加几滴酚酞溶液，变红，故C正确；d处氯离子放电生成氯气，氯气具有氧化性，能氧化碘离子生成碘，淀粉遇碘变蓝色，所以在d处上方放置湿润的淀粉⁃KI试纸，试纸变蓝，故D正确。 12.我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀， 防护原理如图所示。下列说法错误的是(　　) A.通电时，锌环是阳极，发生氧化反应 B.通电时，阴极上的电极反应为2H2O+4e-+O2==4OH- C.断电时，锌环上的电极反应为Zn2++2e-==Zn D.断电时，仍能防止铁帽被腐蚀 解析：通电时，锌环与电源的正极相连，为阳极，发生氧化反应，A项正确；断电时，Zn比铁活泼，做负极，电极反应为Zn-2e-==Zn2+，C项错误。 √ 三、迁移应用——在学以致用中践行 设计载人航天器用化学电池与氧气再生方案 ——化学反应中能量及物质的转化利用 项目活动1 尝试设计载人航天器用化学电池 导学设计 1.氢氧燃料电池为什么适合做短寿命载人航天器的电源? 提示：与其他化学电池相比，氢氧燃料电池具有单位质量输出电能较高、反应生成的水可作为航天员的饮用水、氧气可以作为备用氧源供给航天员呼吸等优点，因此适合做短寿命载人航天器的电源。 2.下面是简易氢氧燃料电池和“阿波罗”飞船氢氧燃料电池装置图，两种电池相比，“阿波罗”飞船氢氧燃料电池有何优点?又有何缺点? 提示：“阿波罗”飞船氢氧燃料电池的燃料由电池外部输入，电流更持久。“阿波罗”飞船氢氧燃料电池的缺点是：产生的水能够稀释电解质溶液，导致电池内阻增大，从而降低电池的工作效率。 3.甲醇燃料电池以氢氧化钾溶液为电解质溶液，反应前后氢氧化钾溶液的浓度如何改变?若想使电解质溶液恢复原浓度应如何操作? 提示：甲醇燃料电池以氢氧化钾溶液为电解质溶液，两极反应分别为3O2+12e-+6H2O==12OH-和CH3OH-6e-+8OH- == C+6H2O，若转移电子为12 mol，则正极上生成12 mol的氢氧根离子，负极上消耗16 mol的氢氧根离子，由此可判断反应后氢氧化钾溶液的浓度降低，若要使电解质溶液复原可以向溶液中添加氢氧化钾固体。 系统融通知能 1.“阿波罗”飞船燃料电池的工作原理 (1)“阿波罗”飞船燃料电池(离子导体为KOH溶液) 负极：2H2+4OH--4e-==4H2O； 正极：O2+2H2O+4e-==4OH-。 (2)“阿波罗”登月飞船一代燃料电池(离子导体为H2SO4溶液) 负极：2H2-4e-==4H+； 正极：O2+4H++4e-==2H2O。 2.“神舟”飞船中镍镉碱性蓄电池反应原理 当飞船进入光照区时 太阳能电池为用电设备供电，同时为镍镉电池充电，镍镉电池的电极反应为负极：Cd(OH)2+2e-==Cd+2OH-；正极：2Ni(OH)2+2OH--2e-==2NiOOH+2H2O 当飞船进入阴影区时 由镍镉电池提供电能，电极反应为负极：Cd+2OH--2e-==Cd(OH)2；正极：2NiOOH+2H2O+2e-==2Ni(OH)2+2OH- 1.质子交换膜燃料电池(PEMFC)常作为电动汽车的动力源。该燃料电池以氢气为燃料，空气为氧化剂，铂为催化剂，导电离子是H+。下列对该燃料电池的描述中正确的是 (　　) ①正极反应为O2+4H++4e-==2H2O ②负极反应为2H2-4e-==4H+ ③总的化学反应为2H2+O2 2H2O ④氢离子通过电解质向正极移动 A.①②③ B.②③④ C.①②④ D.①②③④ 浸润素养训练 解析：燃料电池中的反应不是在点燃的条件下进行的，故③错。因为导电离子是H+，且向正极移动，所以正极反应为O2+4H++4e-==2H2O，电子由负极通过外电路流向正极。 √ 2.空间实验室“天宫二号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池，碱性氢氧燃料电池的电极反应为 负极：2H2+4OH--4e-==4H2O； 正极：O2+2H2O+4e-==4OH-。 该电池工作时，下列叙述正确的是(　　) A.氢气发生还原反应 B.转移4 mol e-时电池内增加4 mol H2O C.负极附近溶液的pH降低 D.正极附近c(H+) 增大 √ 解析：氢气中氢元素的化合价升高，失电子，被氧化，故A错误；负极生成水，正极消耗水，通过4 mol e-，增加2 mol水，故B错误；根据负极反应，消耗OH-，则pH降低，故C正确；根据正极反应，c(OH-)增加，则c(H+)减少，故D错误。 3.(2025·三门峡高二检测)某航空站安装了一台燃料电池，该电池可同时提供电和水蒸气。所用燃料为氢气，电解质为熔融的碳酸钾。已知该电池的总反应为2H2+O2==2H2O，正极反应为O2+2CO2+4e-==2C，则下列推断正确的是(　　) A.负极反应为H2+2OH--2e-==2H2O B.该电池可在常温或高温时进行工作，对环境具有较强的适应性 C.该电池供应2 mol水蒸气，同时转移2 mol电子 D.放电时负极有CO2生成 √ 解析：由总反应减去正极反应得到负极反应：2H2+2C-4e-==2H2O+2CO2，则可判断负极有CO2生成，A项错误，D项正确；该电池使用的电解质是熔融的碳酸钾，在常温下无法工作，B项错误；该电池供应2 mol水蒸气时，转移的电子为4 mol，C项错误。 4.一种突破传统电池设计理念的镁锑液态金属储能电池工作原理如图所示，该电池所用液体密度不同，在重力作用下分为三层，工作时中间层熔融盐的组成及浓度不变。该电池工作一段时间后，可由太阳能电池充电。下列说法不正确的是 (　) A.放电时，Mg(液)层的质量减小 B.放电时正极反应为Mg2++2e-==Mg C.该电池充电时，Mg-Sb(液)层发生还原反应 D.该电池充电时，Cl-向中层和下层分界面处移动 解析：放电时，负极Mg失电子生成镁离子，则Mg(液)层的质量减小，A项正确；正极镁离子得电子得到Mg，则放电时正极反应为Mg2++2e-==Mg，B项正确；该电池充电时，Mg⁃Sb(液)层为阳极，阳极发生失电子的氧化反应，C项错误；该电池充电时，阴离子向阳极移动，即Cl-向中层和下层分界面处移动，D项正确。 √ 项目活动2 尝试设计载人航天器的氧气再生方案 导学设计 航天员每人每天大约消耗0.48 kg氧气。因载人航天器携带的物品有限，利用高压存储氧气、电解携带的水制备氧气等常规方法都难以满足长时间飞行时航天员对持续供氧的要求。 1.设计载人航天器中氧气再生方案时需要考虑哪些方面的问题? 提示：(1)要尽可能地将人体代谢废物中的氧元素转化为氧气，从而保证氧元素的持续循环。(2)通过焓变计算可以预测是否需要提供能量来维持化学反应的进行，或者是否可以利用化学反应释放的能量，从而合理利用航天器中有限的能量。 2.萨巴蒂尔反应有何缺点? 提示：50%的氢元素存在于甲烷中而没有得到充分利用。 系统融通知能 1.探究载人航天器电源配置与氧气再生的一般思路 2.载人航天器中能量转化形式 1.为了实现空间站的零排放，循环利用人体呼出的CO2来提供O2，我国科学家设计了如图装置。反应后，电解质溶液的pH保持不变。下列说法正确的是 (　) A.图中N型半导体为正极，P型半导体为负极 B.Y电极的反应：4OH--4e-==2H2O+O2↑ C.图中离子交换膜为阳离子交换膜 D.该装置实现了“太阳能→化学能→电能”的转化 浸润素养训练 √ 解析：根据装置图中电荷移动的方向可知，N型半导体为负极，P型半导体为正极，A项错误；Y电极连接电源的正极，作为阳极，根据电解原理，电极反应为4OH--4e-==2H2O+O2↑，B项正确；反应后，电解质溶液的pH保持不变，离子交换膜应为阴离子交换膜，C项错误；该装置实现了“太阳能→电能→化学能”的转化，D项错误。 2.我国研究人员研制出一种复合光催化剂，在航天器中利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水，实现氧气的再生。主要过程如图所示： 下列说法不正确的是(　　) A.整个过程实现了光能向化学能的转化 B.过程Ⅱ放出能量并生成了O—O键 C.该过程的总反应为2H2O 2H2↑+O2↑ D.过程Ⅲ不是氧化还原反应 解析：由图示可知，利用太阳光在催化剂表面实现水分解为氢气和氧气，光能转化为化学能，故A正确；过程Ⅱ中生成了O—O键，释放能量，故B正确；该过程的总反应是水分解为氢气和氧气，故C正确；由图可知，过程Ⅲ中H2O2转化为氢气和氧气，属于氧化还原反应，故D错误。 √ 3.如图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法正确的是 (　　) A.二氧化硅是太阳能电池的光电转换材料 B.装置X能实现氢气和氧气再生 C.若装置Y中电解质溶液呈碱性，则正极的电极反应为O2+4H++4e-==2H2O D.装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化 √ 解析：硅是太阳能电池的光电转换材料，二氧化硅是光导纤维的主要成分，故A错误；根据图示可知装置X是电解池，电解水生成氢气和氧气，所以装置X能实现氢气和氧气再生，故B正确；氢氧燃料电池中正极上氧气得电子发生还原反应，装置Y中电解质溶液为碱性，所以正极的电极反应为O2+2H2O+4e-==4OH-，故C错误；化学能与电能间不可能完全转化，还有部分能量转化为其他能量形式，所以装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，但不能实现化学能与电能间的完全转化，故D错误。 4.载人航天器中，利用萨巴蒂尔反应将航天员呼出的CO2转化为H2O，再通过电解H2O获得O2，实现O2的再生。 已知：①CO2(g)+4H2(g)==CH4(g)+2H2O(l)　ΔH=-252.9 kJ·mol-1 ②2H2O(l)==2H2(g)+O2(g)　ΔH=+571.6 kJ·mol-1 请回答下列问题： (1)反应①属于______(填“吸热”或“放热”)反应。  解析：反应①的焓变为负，属于放热反应。 (2)反应①消耗1 mol CO2(g)时，热量变化为______kJ。  解析：反应①消耗1 mol CO2(g)时，热量变化为252.9 kJ。 放热 252.9 4.载人航天器中，利用萨巴蒂尔反应将航天员呼出的CO2转化为H2O，再通过电解H2O获得O2，实现O2的再生。 已知：①CO2(g)+4H2(g)==CH4(g)+2H2O(l)　ΔH=-252.9 kJ·mol-1 ②2H2O(l)==2H2(g)+O2(g)　ΔH=+571.6 kJ·mol-1 (3)反应②的热量变化为吸热571.6 kJ时，生成O2(g)的质量是_____ g。    解析：由2H2O(l)==2H2(g)+O2(g)　ΔH=+571.6 kJ·mol-1可知，反应②的热量变化为吸热571.6 kJ时，生成O2(g)的质量为1 mol×32 g·mol-1=32 g。 (4)反应CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=_______kJ·mol-1。  解析：根据盖斯定律可知，由-(①+②×2)得CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=+252.9 kJ·mol-1-2×571.6 kJ·mol-1=-890.3 kJ·mol-1。 32 -890.3 阶段质量检测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 13 √ 12 一、选择题(本题包括15个小题，每小题3分，共45分) 1.H2与O2发生反应的过程可用模型图表示(“—”表示化学键)。下列说法不正确的是(　　) A.过程Ⅰ是吸热过程 B.过程Ⅲ一定是放热过程 C.该反应过程中所有旧化学键都断裂，且形成了新化学键 D.该反应的能量转化形式只能以热能的形式进行 15 14 解析：过程Ⅰ是旧化学键断裂的过程，为吸热过程，而过程Ⅲ为新化学键形成的过程，是放热过程。 19 18 17 16 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 2.(2025·辽宁沈阳期中检测)中华文明璀璨夺目，人们很早就在生产、生活中掌握了能量的相互转化，下列说法中错误的是 (　　) A.宋代词人辛弃疾的《青玉案·元夕》中有对“打铁花”描述的诗句：“东风夜放花千树，更吹落、星如雨。”这个过程涉及化学能转化成光能与热能 B.《本草纲目》中有记载：“阳燧，火镜也。以铜铸成，其面凹，摩热向日，以艾承之，则得火。”这个过程涉及化学能转化成热能 C.《易经》中记载：“泽中有火”“上火下泽”，这个过程涉及化学能转化成热能 D.南宋《大冶赋》中详细记载了以炭与铜矿石为原料的火法炼铜技术，这个过程涉及化学能与热能的相互转化 15 14 19 18 17 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 解析：“打铁花”过程中铁与氧气反应，该反应放热，化学能转化成光能和热能，故A正确；“阳燧，火镜也。以铜铸成，其面凹，摩热向日，以艾承之，则得火。”这个过程涉及将太阳能转化成热能，故B错误；“泽中有火”“上火下泽”，是物质的燃烧过程，燃烧反应将化学能转化成热能，故C正确；碳还原氧化铜生成铜为吸热反应，涉及化学能与热能的相互转化，故D正确。 15 14 19 18 17 16 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 3.下列叙述不正确的是 (　　) A.电解池的阳极上发生氧化反应，阴极上发生还原反应 B.原电池跟电解池连接后，电子从原电池的负极流向电解池的阴极，经过溶液到达电解池的阳极，然后再回流到原电池的正极 C.电镀时，电镀池中的阳极发生氧化反应 D.用惰性电极电解饱和食盐水时，在阴极区得到氢氧化钠溶液和氢气 15 14 19 18 17 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 解析：电解池中阳极上失去电子发生氧化反应，阴极上得到电子发生还原反应，A项正确；电子不能通过溶液，电子的流向是从原电池的负极流向电解池的阴极，从电解池的阳极流向原电池的正极，B项错误；电镀池属于电解池，则电镀池中的阳极发生氧化反应，C项正确；用惰性电极电解饱和食盐水时，阴极上水电离出的氢离子放电生成氢气，阴极区溶液中氢氧根离子浓度增大，与钠离子结合生成氢氧化钠，D项正确。 15 14 19 18 17 16 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 4.(2025·天津期中检测)天然气⁃水蒸气转化法是目前获取H2的主流方法，CH4经过两步反应完全转化为H2和CO2，其能量变化如图： 则总反应CH4(g)+H2O(g)==CO2(g)+2H2(g)的ΔH等于(　　) A.+165.4 kJ·mol-1 B.+82.7 kJ·mol-1 C.+247.4 kJ·mol-1 D.-123.7 kJ·mol-1 15 14 解析：由图可知，反应①CH4(g)+H2O(g)==CO(g)+3H2(g)　ΔH1=+206.4 kJ·mol-1，反应②CO(g)+H2O(g)==CO2(g)+H2(g)　ΔH2=-41.0 kJ·mol-1，依据盖斯定律，由(①+②)×可得总反应CH4(g)+H2O(g)==CO2(g)+2H2(g)　ΔH=(+206.4-41.0) kJ·mol-1×=+82.7 kJ·mol-1。 19 18 17 16 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 5.下列关于各装置图的叙述中，不正确的是 (　　) A.用装置①精炼铜，则a极为粗铜，电解质溶液为CuSO4溶液 B.装置②的总反应是Cu+2Fe3+==Cu2++2Fe2+ C.装置③中钢闸门应与外接电源的负极相连 D.装置④中的铁钉几乎没被腐蚀 15 14 解析：根据装置①中电流方向可知，a为阳极，b为阴极，粗铜应作为阳极，A项正确；装置②的总反应为Fe+2Fe3+==3Fe2+，B项错误；③中被保护的金属应为电解池的阴极，C项正确；④中铁钉所处的环境干燥，不易被腐蚀，D项正确。 19 18 17 16 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 6.乙炔(C2H2)是有机合成的重要原料之一，也是一种很好的燃料，其与氧气反应放出的热量很大，常用于切割金属。已知C2H2(g)+O2(g)==2CO2(g)+H2O(g)　ΔH=-1 256 kJ·mol-1，下列说法不正确的是(　　) A.乙炔(C2H2)的燃烧热为1 256 kJ·mol-1 B.若转移10 mol电子，则消耗2.5 mol O2 C.若生成2 mol液态水，则ΔH<-2 512 kJ·mol-1 D.若形成4 mol碳氧共用电子对，则放出的热量为628 kJ 15 14 19 18 17 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 15 14 解析：1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量，称为该物质的燃烧热，由于热化学方程式中的水是气态，不是最稳定的状态，故A项不正确；消耗1 mol O2转移4 mol电子，若转移10 mol电子，则n(O2)= mol=2.5 mol，故B项正确；生成2 mol H2O(g)时，ΔH=-2 512 kJ·mol-1，则生成2 mol H2O(l)，则ΔH<-2 512 kJ·mol-1，故C项正确；形成4 mol碳氧共用电子对，即生成1 mol CO2时，放出的热量为628 kJ，故D项正确。 19 18 17 16 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 12 11 13 3 7.科学家研制了一种乙醇电池(DEFC)，它用磺酸(强酸)类质子作为溶剂，在200 ℃左右时供电，乙醇电池比甲醇电池效率高出32倍且更加安全。电池总反应为C2H5OH+3O2==2CO2+3H2O，下列说法不正确的是 (　　) A.C2H5OH在电池的负极上参加反应 B.1 mol乙醇被氧化转移6 mol电子 C.在外电路中电子由负极沿导线流向正极 D.电池正极的电极反应为4H++O2+4e-==2H2O 15 14 解析：根据题意可写出电极反应，正极：3O2+12H++12e-==6H2O，负极：C2H5OH+3H2O-12e-==2CO2↑+12H+，所以1 mol乙醇在负极被氧化时转移电子 12 mol，外电路中电子沿导线由负极流向正极，B项错误，A、C、D正确。 19 18 17 16 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 8.(2025·郑州阶段检测)黑火药是我国古代四大发明之一，其爆炸的热化学方程式为S(s)+2KNO3(s)+3C(s)==K2S(s)+N2(g)+3CO2(g)　ΔH=x kJ·mol-1 已知：碳的摩尔燃烧焓Δ=2a kJ·mol-1 S(s)+2K(s)==K2S(s)　ΔH2=2b kJ·mol-1 2K(s)+N2(g)+3O2(g)==2KNO3(s) ΔH3=2c kJ·mol-1 则x为(　　) A.6a+2b-2c　 B.c-3a-b C.a+b-c D.c-a-b 15 14 解析：已知碳的燃烧热为ΔH1=2a kJ·mol-1，则碳的燃烧热化学方程式为①C(s)+O2(g)==CO2(g)　ΔH1=2a kJ·mol-1，②S(s)+2K(s)==K2S(s)　ΔH2=2b kJ·mol-1，③2K(s)+N2(g)+3O2(g)==2KNO3(s)　ΔH3=2c kJ·mol-1，根据盖斯定律，将①×3+②-③得S(s)+2KNO3(s)+3C(s)==K2S(s)+N2(g)+3CO2(g)，则ΔH=3ΔH1+ΔH2-ΔH3，即x=6a+2b-2c。 19 18 17 16 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 9.灯塔可用镁⁃海水电池提供能源，其装置如图所示。下列有关海水电池的说法正确的是 (　　) A.X 可为铁、铜、石墨等电极 B.每转移2 mol 电子，2 molH+ 由交换膜左侧向右侧迁移 C.正极的电极反应为H2O2+2e-+2H+==2H2O D.该电池能将化学能全部转化成电能 15 14 19 18 17 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 解析：该海水电池的负极材料是金属镁，X 的金属活动性比金属镁弱，但金属铁、铜会与H2O2 发生反应，不能作为正极材料，故A错误；原电池中阳离子会移向正极，即每转移2 mol 电子，2 mol H+由交换膜右侧向左侧迁移，故B错误；原电池的正极上发生得电子的还原反应：H2O2+2e-+2H+==2H2O ，故C正确；该电池能将化学能部分转化成电能，部分转化为热能，故D错误。 15 14 19 18 17 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 √ 10.制备物质、获取能量是化学反应的两大重要用途，一种NO2燃料电池装置如图所示。下列说法错误的是 (　　) A.N可降低正极反应的活化能 B.电池中N向石墨Ⅰ电极移动 C.正极的电极反应式为O2+2N2O5+4e-==4N D.该装置的突出优点是制备Y物质的同时获取电能 15 14 19 18 17 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 解析：由图可知，燃料电池中NO2作燃料、O2作氧化剂，所以石墨Ⅰ为负极、石墨Ⅱ为正极，石墨Ⅰ电极上NO2失电子，生成N2O5，电极反应式：4NO2+4N-4e-==4N2O5，石墨Ⅱ电极反应式：2N2O5+O2+4e-==4N；总反应：4NO2+O2==2N2O5。由分析可知，N为正极产物，不是催化剂，不能降低正极反应的活化能，A错误；原电池中阴离子向负极石墨Ⅰ电极移动，B正确；由分析可知，正极氧气得到电子发生还原反应生成硝酸根离子，电极反应式为O2+2N2O5+4e-==4N，C正确；该装置为原电池装置，其突出优点是制备Y(N2O5)的同时获取电能，D正确。 15 14 19 18 17 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 11.深埋在潮湿土壤中的铁管道，在硫酸盐还原菌作用下，能被硫酸根腐蚀，其电化学腐蚀原理如下图所示，下列与此原理有关的说法错误的是 (　　) A.正极反应：S+5H2O+8e-==HS-+9OH- B.输送暖气的管道温度高，不易发生此类腐蚀 C.这种情况下，Fe腐蚀的最终产物为Fe2O3·xH2O D.管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蚀 15 14 解析：原电池的正极发生还原反应，由图示可知发生的电极反应为S+5H2O+8e-==HS-+9OH-，A正确；硫酸盐还原菌是蛋白质，在高温下易变性，失去催化活性，则输送暖气的管道不易发生此类腐蚀，B正确；由图示可知，Fe腐蚀生成Fe2+且在HS-环境中不易生成Fe3+，C错误；管道上刷富锌油漆，形成Zn⁃Fe原电池，Fe为正极，可以延缓管道的腐蚀，D正确。 √ 19 18 17 16 12 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 12.已知：2H2O(l)==2H2(g)+O2(g)　ΔH=+571.6 kJ·mol-1。以太阳能为热源分解Fe3O4，经热化学铁氧化合物循环分解水制H2的图示与过程如下： 过程Ⅰ：…… 过程Ⅱ：3FeO(s)+H2O(l)==H2(g)+Fe3O4(s) ΔH=+129.2 kJ·mol-1 下列说法正确的是(　　) A.该过程能量转化形式是太阳能→化学能→热能 B.过程Ⅰ的热化学方程式为Fe3O4(s)==3FeO(s)+O2(g)　ΔH=-156.6 kJ·mol-1 C.氢气的燃烧热为ΔH=-142.9 kJ·mol-1 D.铁氧化合物循环制H2具有成本低、产物易分离等优点 15 14 19 18 17 16 12 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 解析：过程Ⅰ中Fe3O4分解变为FeO、O2，该反应为吸热反应，过程Ⅱ发生的反应也是吸热反应，因此不存在化学能→热能的过程，A错误；已知反应①2H2O(l)==2H2(g)+O2(g)　ΔH=+571.6 kJ·mol-1和反应②3FeO(s)+H2O(l)==H2(g)+Fe3O4(s)　ΔH=+129.2 kJ·mol-1，根据盖斯定律，将①×-②得：Fe3O4(s)==3FeO(s)+O2(g)　ΔH=+156.6 kJ·mol-1，B错误；由反应①可知2 mol H2完全燃烧生成2 mol液态水，放出571.6 kJ 的热量，则1 mol H2完全燃烧生成1 mol 液态水，放出285.8 kJ的热量，故氢气的燃烧热为ΔH=-285.8 kJ·mol-1，C错误；过程Ⅱ产物中，氢气为气体，而Fe3O4为固体，故铁氧化合物循环制H2的产物易分离，且由于利用太阳能，故成本低，D正确。 15 14 19 18 17 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 13.(2024·黑吉辽卷)“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合HCHO高效制H2的方法，装置如图所示。部分反应机理为 +H2。下列说法错误的是(　　) A.相同电量下H2理论产量是传统电解水的1.5倍 B.阴极反应：2H2O+2e-==2OH-+H2↑ C.电解时OH-通过阴离子交换膜向b极方向移动 D.阳极反应：2HCHO-2e-+4OH-==2HCOO-+2H2O+H2↑ 15 14 √ 19 18 17 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 解析：传统电解水过程中每转移4 mol e-可制得2 mol H2，耦合HCHO高效制H2过程中每转移4 mol e-，阴、阳极均可产生2 mol氢气，则相同电量下H2理论产量是传统电解水的2倍，A错误；由装置图知，b为阳极，a为阴极，在阴极区阳离子放电，则阴极的电极反应为2H2O+2e-==2OH-+H2↑，B正确；综合装置图中的离子交换膜为阴离子交换膜及电解池中阴离子向阳极移动知，OH-通过阴离子交换膜向b极区移动，C正确；由反应机理知，D正确。 15 14 19 18 17 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 14.如图是某同学设计的验证原电池和电解池的实验装置，下列有关说法不正确的是 (　　) A.关闭K2、打开K1，试管内两极都有气泡产生 B.关闭K2、打开K1，一段时间后，发现左侧试管 收集到的气体比右侧略多，则a为负极，b为正极 C.关闭K2、打开K1，一段时间后，用拇指堵住试管移出烧杯，向试管内滴入 酚酞，发现左侧试管内溶液变红色，则a为负极，b为正极 D.关闭K2、打开K1，一段时间后，再关闭K1，打开K2，检流计指针不会偏转 14 15 19 18 17 16 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 解析：关闭K2、打开K1，是电解NaCl溶液的过程，反应方程式为2NaCl+2H2O 2NaOH+Cl2↑+H2↑，Cl-在阳极上放电生成Cl2，H+在阴极上放电生成H2，则两极都有气泡产生；且由于Cl2可以溶于水，则收集到的Cl2的体积略小于H2的体积，则与外电源b极相连的石墨棒是电解池的阳极，则b极为正极；左侧试管中溶液变红色，说明左侧试管中溶液呈碱性，则H+放电，则左侧石墨棒为电解池的阴极，则a为外电源的负极；关闭K2、打开K1发生电解反应，一段时间后，打开K2、关闭K1可以构成原电池，放电时会引起检流计指针发生偏转。故A、B、C均正确，D错误。 14 15 19 18 17 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 15.(2024·湖北卷)我国科学家设计了一种双位点PbCu电催化剂，用H2C2O4和NH2OH电化学催化合成甘氨酸，原理如图，双极膜中H2O解离的H+和OH-在电场作用下向两极迁移。已知在KOH溶液中，甲醛转化为HOCH2O-，存在平衡HOCH2O-+OH-⇌[OCH2O]2-+H2O。Cu电极上发生的电子转移反应为[OCH2O]2--e-==HCOO-+H·。下列说法错误的是 (　　) A.电解一段时间后阳极区c(OH-)减小 B.理论上生成1 mol H3N+CH2COOH双极膜中有4 mol H2O解离 C.阳极总反应式为2HCHO+4OH--2e-==2HCOO-+H2↑+2H2O D.阴极区存在反应H2C2O4+2H++2e-==CHOCOOH+H2O 14 15 √ 19 18 17 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 解析：左侧PbCu电极的Pb表面 转化为 ，发生脱氧的还原反应，Cu表面 转化为 ，发生脱氧、加氢的还原反应，因此PbCu电极为阴极；根据题干信息，右侧Cu电极上发生失电子的氧化反应，因此Cu电极为阳极。根据题干信息可知，Cu电极所在的阳极区先后发生反应：HCHO+OH-⇌HOCH2O-、HOCH2O-+OH-⇌[OCH2O]2-+H2O、[OCH2O]2--e-==HCOO-+H·，H·可转化为H2，则阳极总反应式为2HCHO+4OH--2e-==2HCOO-+H2↑+2H2O，C正确。 14 15 19 18 17 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 根据阳极总反应可知，每消耗4个OH-，电路中通过2e-，根据电荷守恒，双极膜中有2个OH-向阳极迁移，即阳极区c(OH-)减小，A正确。由题给信息知，阴极总反应物为H2C2O4、NH2OH，总产物为H3N+CH2COOH，电极反应式为H2C2O4+NH2OH+6e-+7H+==H3N+CH2COOH+3H2O，每生成1 mol H3N+CH2COOH，电路中通过6 mol e-，双极膜中需有6 mol H2O解离出6 mol H+向阴极迁移，B错误。双极膜中H2O解离出的H+向阴极移动，因此H2C2O4在阴极Pb电极上转化为OHCCOOH的反应为H2C2O4+2H++2e-==OHCCOOH+H2O，D正确。 14 15 19 18 17 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 14 15 二、非选择题(本题包括4个小题，共55分) 16.(12分)现需设计一套实验装置来电解饱和食盐水，并测量电解产生的氢气的体积(约6 mL)和检验氯气的氧化性(不应将多余的氯气排入空气中)。 (1)试从图中选用几种必要的仪器，连成一整套装置，各种仪器接口的连接顺序(填编号)是A接__________， B接__________。  (2)铁棒接直流电源的____极；碳棒上发生的电极反应为_______________。  16 G、F、I D、E、C 负 2Cl--2e-==Cl2↑ 19 18 17 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 14 15 16.(12分)现需设计一套实验装置来电解饱和食盐水，并测量电解产生的氢气的体积(约6 mL)和检验氯气的氧化性(不应将多余的氯气排入空气中)。 (3)能说明氯气具有氧化性的实验现象是_____________________。  (4)假定装入的饱和食盐水为50 mL(电解前后溶液体积变化可忽略)，当测得的氢气为5.6 mL(标准状况)时，溶液的pH为____。  16 解析：由电解产生的氢气的体积约6 mL和检验氯气的氧化性可知，铁棒作为阴极，铁棒上产生的是氢气；碳棒作为阳极，从B口导出的是氯气，碳棒上发生的电极反应为2Cl--2e-==Cl2↑。当产生的氢气为5.6 mL即为2.5×10-4 mol时，产生的氢氧根离子为2×2.5×10-4 mol=5×10-4 mol，所以氢氧根离子的浓度为=0.01 mol·L-1，则pH为12。 淀粉KI溶液变成蓝色 　12 19 18 17 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 14 15 17.(14分)(1)某热化学循环制氢工艺由下列三个反应组成： SO2(g)+I2(g)+2H2O(g)==2HI(g)+H2SO4(l)　ΔH=a kJ·mol-1 2H2SO4(l)==2H2O(g)+2SO2(g)+O2(g)　ΔH=b kJ·mol-1 2HI(g)==H2(g)+I2(g)　ΔH=c kJ·mol-1 则：2H2O(g)==2H2(g)+O2(g)　ΔH=__________kJ·mol-1。  16 17 解析：将题给热化学方程式依次编号为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，根据盖斯定律，将Ⅰ×2+Ⅱ+Ⅲ×2得2H2O(g)==2H2(g)+O2(g)　ΔH=(2a+b+2c)kJ·mol-1。 (2a+b+2c) 19 18 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 14 15 (2)已知CO中的C与O之间以C≡O连接，且合成甲醇的主要反应原理为CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)　ΔH。下表所列为常见化学键的键能数据： 则该反应的ΔH=　　　　kJ·mol-1。  16 17 化学键 C—C C—H H—H C—O C≡O H—O 键能/(kJ·mol-1) 348 414 436 326.8 1 032 464 解析：ΔH=1 032 kJ·mol-1+2×436 kJ·mol-1-3×414 kJ·mol-1-326.8 kJ·mol-1 -464 kJ·mol-1=-128.8 kJ·mol-1。 -128.8 19 18 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 14 15 (3)恒温恒容条件下，硫可以发生如下转化，其反应过程和能量关系如图所示。 已知：2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)　ΔH=-196.6 kJ·mol-1 ①写出硫燃烧的热化学方程式：____________________________________。  ②ΔH2=_______ kJ·mol-1。  16 17 S(s)+O2(g)==SO2(g)　ΔH=-297kJ·mol-1 -78.64 19 18 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 14 15 解析：①由图可知1 mol S(s)完全燃烧放出的热量为297 kJ，故热化学方程式为S(s)+O2(g)==SO2(g)　ΔH=-297 kJ·mol-1。②由图可知，参加反应的n(SO2)= 1 mol-0.2 mol=0.8 mol，根据2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)　ΔH=-196.6 kJ·mol-1，ΔH2=0.8××(-196.6 kJ·mol-1)=-78.64 kJ·mol-1。 16 17 19 18 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 14 15 18.(15分)已知铅蓄电池的工作原理为Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O，现用如图装置进行电解(电解液足量)，测得当铅蓄电池中转移0.4 mol电子时铁电极的质量减少11.2 g。 请回答下列问题： (1)A是铅蓄电池的_____极， 铅蓄电池正极反应为___________________________________。  (2)Ag电极的电极反应是______________，该电极的电极产物共____g。  (3)Cu电极的电极反应是______________，CuSO4溶液的浓度______(填“减小”“增大”或“不变”)。  16 17 18 负 PbO2+4H++S+2e-==PbSO4+2H2O 2H++2e-==H2↑ 0.4 Cu-2e-==Cu2+ 不变 19 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 14 15 18.(15分)已知铅蓄电池的工作原理为Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O，现用如图装置进行电解(电解液足量)，测得当铅蓄电池中转移0.4 mol电子时铁电极的质量减少11.2 g。 (4)如图表示电解进行过程中某个量 (纵坐标x)随时间的变化曲线，则x表示___。  a.各U形管中产生的气体的体积 b.各U形管中阳极质量的减少量 c.各U形管中阴极质量的增加量 16 17 18 b 19 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 14 15 解析：根据在电解过程中铁电极质量的减少可判断A是电源的负极，B是电源的正极，电解时Ag极作为阴极，电极反应为2H++2e-==H2↑，Fe作为阳极，电极反应为Fe-2e-==Fe2+，左侧U形管中总反应为Fe+2H+ Fe2++H2↑。右侧U形管相当于电镀装置，Zn电极作为阴极，电极反应为Cu2++2e-==Cu，铜电极作为阳极，电极反应为Cu-2e-==Cu2+，电镀过程中CuSO4溶液的浓度保持不变。 16 17 18 19 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 14 15 19.(14分)全钒液流电池是一种活性物质呈循环流动液态的电池，目前钒液流电池技术已经趋近成熟。如下图是钒液流电池的结构及工作原理示意图。 请回答下列问题： (1)硫酸在电池技术和实验室中具有广泛的应用，在传统的铜锌原电池中，硫酸是____________，实验室中配制硫酸亚铁时需要加入少量铁粉，铁粉的作用是________________。  16 17 18 19 电解质溶液 防止Fe2+被氧化 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 14 15 解析：传统的铜锌原电池中，锌与酸反应生成氢气，故硫酸为电解质溶液；Fe2+易被氧化生成Fe3+，加入少量铁粉可以防止Fe2+被氧化。 16 17 18 19 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 14 15 19.(14分)全钒液流电池是一种活性物质呈循环流动液态的电池，目前钒液流电池技术已经趋近成熟。如下图是钒液流电池的结构及工作原理示意图。 (2)钒液流电池是以溶解于一定浓度硫酸溶液中的含钒元素的粒子(V2+、V3+、VO2+、V)为正极和负极反应物的电池，电池总反应为VO2++V3++H2O V2++V+2H+。放电时的正极反应为________________________，充电时的阴极反应为____________。放电过程中，电解液的pH_____(填“升高”“降低”或“不变”)。   16 17 18 19 V+2H++e-==VO2++H2O V3++e-==V2+ 升高 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 14 15 16 17 18 19 解析：放电时正极反应是还原反应，由电池总反应可知放电时的正极反应为V+2H++e-==VO2++H2O；充电时，阴极反应为还原反应，阴极反应为V3++e-==V2+。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 14 15 19.(14分)全钒液流电池是一种活性物质呈循环流动液态的电池，目前钒液流电池技术已经趋近成熟。如下图是钒液流电池的结构及工作原理示意图。 (3)钒液流电池基本工作原理示意图中“正极电解液”可能是______。  a.V、VO2+混合液 b.V3+、V2+混合液 c.V溶液 d.VO2+溶液 e.V3+溶液 f.V2+溶液 16 17 18 19 acd 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 14 15 解析：充电时阳极反应为VO2++H2O-e-==V+2H+，故充电完毕的正极电解质溶液为含V的溶液，而放电完毕的正极电解质溶液为含VO2+的溶液，故正极电解液可能是a、c、d。 16 17 18 19 $$