专题03 化学反应与能量变化（期末培优讲义）高一化学下学期人教版

专题03 化学反应与能量变化 重点一 吸热反应与放热反应 1．常见的吸热反应与放热反应 放热反应 吸热反应 ①所有燃烧反应 ②酸碱中和反应 ③大多数化合反应 ④活泼金属跟水或酸的反应 ⑤物质的缓慢氧化 ⑥铝热反应 ①大多数分解反应 ②C＋CO2(以C、H2为还原剂的氧化还原反应) ③Ba(OH)2·8H2O＋NH4Cl(固态铵盐与碱的反应) ④NaHCO3与盐酸的反应 【易错提醒】关于吸热反应和放热反应的易错点 (1)“三个不一定”。 ①需加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如碳和氧气的反应； ②放热反应常温下不一定容易发生，如铝热反应； ③吸热反应也不一定需要加热，如Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体的反应。 (2)吸热反应和放热反应都是化学变化。 ①NaOH固体溶于水是放热过程，但不是放热反应； ②升华、蒸发等过程是吸热过程，但不是吸热反应。 重点二 化学反应中能量变化的原因 1．化学反应中能量变化的原因 化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因。 E1>E2，反应吸收能量(吸热反应)； E1＜E2，反应放出能量(放热反应)。 2．放热反应与吸热反应比较 类型比较 放热反应 吸热反应 形成原因 反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量 反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量 与化学键的关系 生成物分子成键时释放的总能量大于反应物分子断键时吸收的总能量 生成物分子成键时释放的总能量小于反应物分子断键时吸收的总能量 图示 【归纳总结】化学反应中能量变化的计算： (1)用E(反应物)表示反应物的总能量，E(生成物)表示生成物的总能量，ΔQ表示能量变化，则：ΔQ=E(生成物)-E(反应物)。 (2)用Q(吸)表示反应物分子断裂时吸收的总能量，Q(放)表示生成物分子成键时放出的总能量，ΔQ=Q(吸)-Q(放)。 重点三 原电池的工作原理及应用 1． 原电池的工作原理 负极 正极 电极材料 活泼性较强的金属 活泼性较弱的金属或能导电的非金属 电子流向 电子流出极 电子流入极 离子移动方向 阴离子移向的极 阳离子移向的极 反应类型 氧化反应 还原反应 反应现象 溶解的极 增重或有气泡放出的极 电极反应式 还原剂-ne-=氧化产物 氧化剂＋ne-=还原产物 2．原电池的应用和设计 （1）加快化学反应速率 （2）比较金属活泼性强弱 两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。 （3）设计原电池 依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂(一般为电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。 选择合适的材料： ①电极材料：电极材料必须导电。负极材料一般选择较活泼的金属材料，或者在该氧化还原反应中，本身失去电子的材料；正极材料一般活泼性比负极的弱，也可以是能导电的非金属。 ②电解质溶液：电解质溶液一般能与负极材料反应。 ΔQ=Q(吸)-Q(放)。 重点四 原电池正负极判断 原电池正、负极的判断 重点五 电极反应式的书写 1．电极反应式的书写 电极反应式遵循质量守恒、得失电子守恒及电荷守恒，遵循离子方程式的书写规则，两电极反应式相加得电池总化学(或离子)方程式。 （1）类型一　题目给定原电池的装置图，未给总反应式 ①首先找出原电池的正、负极，即分别找出氧化剂和还原剂。 ②结合电解质判断出还原产物和氧化产物。 ③遵循氧化还原反应离子方程式配平原则，写出电极反应式。(注意：电极产物能否与电解质溶液共存，如铅蓄电池的负极铅失电子变为Pb2＋，但Pb2＋与硫酸溶液中的SO不共存，因而负极电极反应式为Pb-2e-＋SO=PbSO4) ④将两电极反应式相加(注意两极得失电子数相等)可得电池总反应式。 （2）类型二　题目中给出原电池的总反应式 ①分析原电池总反应式中各元素的化合价变化情况，找出氧化剂及其对应的还原产物，氧化剂发生的反应即为正极反应；找出还原剂及其对应的氧化产物，还原剂发生的反应即为负极反应。 ②当氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物由多种元素组成时，还应考虑电解质是否参与了反应。 ③若有一个电极反应式较难写出，可先写出较易写出的电极反应式，然后再用总反应式减去该电极反应式即得到另一电极反应式。 2．燃料电池及其电极反应式的书写 (1)写出电池总反应式。燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加合后的反应。甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的总反应为CH4＋2O2＋2NaOH=Na2CO3＋3H2O。 (2)写出电池的正极反应式。 无论负极燃料是H2还是含碳燃料(CO、CH4、CH3OH、C4H10、C2H5OH……)，正极一般都是O2发生还原反应，在碱性条件下，正极反应式为O2＋2H2O＋4e-=4OH-，若在酸性条件下，则正极反应式为O2＋4H＋＋4e-=2H2O。 (3)写出负极反应式：负极反应式=总反应式-正极反应式。 吸热反应与放热反应 【典例1】（24-25高一下·甘肃白银·期末）下列反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是 A．灼热的炭与二氧化碳的反应 B．氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应 C．铝片与稀硫酸的反应 D．甲烷在氧气中的燃烧反应 【答案】A 【详解】A．灼热的炭与二氧化碳的反应生成一氧化碳，该反应是典型的吸热反应，反应前后碳元素的化合价发生变化，是氧化还原反应，A正确； B．氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应没有化合价变化，不是氧化还原反应，B错误； C．铝片与稀硫酸的反应是放热反应，反应前后有化合价变化，是氧化还原反应，C错误； D．甲烷在氧气中的燃烧反应是放热反应，反应前后有化合价变化，是氧化还原反应，D错误； 故选A。 【即时检测1-1】（25-26高一上·江苏盐城·期末）铜-铈氧化物(，Ce是活泼金属)催化氧化可除去H2中少量CO，总反应为2CO+O2=2CO2，其反应过程与能量关系及可能机理如下图所示。 下列说法正确的是 A．总反应过程中形成化学键释放的总能量低于断裂化学键吸收的总能量 B．(i)中只有一种元素化合价发生变化 C．反应过程中催化剂未参与反应 D．步骤(iii)中既有共价键的断裂，也有共价键的生成 【答案】D 【详解】A．由图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，总反应为放热反应，故总反应过程中形成化学键释放的总能量高于断裂化学键吸收的总能量，A错误； B．(ⅰ)中，CO转化为CO2，则C元素化合价发生了变化，另外，催化剂中失去了1个O，则Cu或Ce元素的化合价也会发生变化，B错误； C．反应过程中催化剂参与反应，改变反应历程，C错误； D．由图可知，步骤(ⅲ)为中氧气中O=O、CO中C≡O共价键发生断裂，同时生成了CO2中，所以既有共价键的生成，也有共价键的断裂，D正确； 故答案选D。 【即时检测1-2】（25-26高一下·山东·期末）下列反应属于氧化还原反应，且能量变化如图所示的是 A．锌粒和稀硫酸反应 B．灼热的木炭与反应 C．甲烷在空气中燃烧的反应 D．晶体与晶体的反应 【答案】B 【分析】由图像可知，反应物总能量低于生成物总能量，所以该反应是吸热反应。 【详解】A．锌粒和稀硫酸反应为放热反应，A不符合题意； B．灼热的木炭与反应既是氧化还原反应又是吸热反应，B符合题意； C．甲烷在空气中燃烧的反应为放热反应，C不符合题意； D．晶体与晶体的反应为吸热反应，但不是氧化还原反应，D不符合题意； 故答案选B。 化学反应中的能量变化 【典例2】（24-25高一下·河南三门峡·期末）下列说法或表示正确的是 A．等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出的热量多 B．金刚石，s石墨，s，所以石墨比金刚石稳定 C．已知：，则的燃烧热为 D．HCl和NaOH反应的中和热，则和反应的反应热 【答案】B 【详解】A．硫固体转化为硫蒸气需要吸热，故硫蒸气的能量高于硫固体，等质量时硫蒸气燃烧释放更多热量，A错误； B．金刚石转化为石墨的过程放热，石墨能量更低更稳定，B正确； C．表示氢气的燃烧热的热化学方程式中应生成液态水，故数值不正确，C错误； D．和反应还生成CaSO4沉淀，还会伴随能量变化，反应热不等于中和热的2倍，D错误； 故选B。 【即时检测2-1】（24-25高一下·山东日照·期末）反应  ，可经两步完成，反应进程中能量变化如图所示，反应①为  。下列说法错误的是 A．总反应的焓变 B．反应①中有键的断裂和键、键的形成 C．的键能低于与的键能之和 D．反应②的热化学方程式为   【答案】C 【分析】反应经两步完成，则总反应等于两步反应的加和，总反应减去第一步反应可得第二步反应，则反应②为，以此分析解答。 【详解】A．结合分析知，总反应的焓变，A正确； B．反应①中涉及中键的断裂和(丙烯)中键的形成、中键的形成，B正确； C．由图知，，而等于反应①中的反应物总键能减去生成物的总键能，所以的键能高于与的键能之和，C错误； D．用总反应减去反应①可得到反应②，结合分析知，反应②的热化学方程式为，D正确； 故选C。 【即时检测2-2】（25-26高一上·北京·期末）载人航天器中，可利用与的反应将航天员呼出的转化为水，反应的热化学方程式为  。下列对于该反应的说法不正确的是 A．反应中焓的变化示意图如上图所示 B．反应中反应物分子化学键断裂吸收的总能量大于生成物分子化学键形成时释放的总能量 C．22 g 与足量充分反应生成和(l)时，放出126.45 kJ的热量 D．反应过程中，既有物质的转化过程，也有化学能与热能的转化过程 【答案】B 【详解】A．该反应为放热反应，反应物总焓大于生成物总焓，A正确； B．该反应为放热反应，反应中反应物分子化学键断裂吸收的总能量小于生成物分子化学键形成时释放的总能量，B错误； C．由方程式可知，1 mol 与足量充分反应生成和(l)时，放出252.9 kJ的热量，22 g 的物质的量为0.5 mol，则其与足量充分反应生成和(l)时，放出热量为，C正确； D．化学反应的过程，既有物质的转化过程，也有化学能与热能或其他能量的转化过程，D正确； 故选B。 原电池的工作原理及应用 【典例3】（24-25高一下·福建福州·期末）新型锂-空气电池具有能量大、密度高的优点，具有巨大的应用前景。该电池放电时的工作原理如图所示，其中固体电解质只允许Li+通过。下列说法正确的是 A．放电时，Li+通过固体电解质向金属锂电极移动 B．当外电路转移1mol电子，理论上石墨烯电极消耗标准状况下5.6L O2 C．该电池工作时，金属锂作为正极被氧化 D．有机电解液可以用水性电解液代替 【答案】B 【分析】由题干图示信息可知，金属锂电极为负极，发生氧化反应，电极反应为：Li-e-=Li+，石墨烯电极为正极，发生还原反应，电极反应为：O2+4e-+2H2O=4OH-，据此分析解题。 【详解】A．由分析可知，放电时，金属锂为负极，石墨烯为正极，阳离子(Li+)向正极移动，即Li+应通过固体电解质向石墨烯电极移动，而非向金属锂电极移动，A错误； B．由分析可知，正极(石墨烯)反应为O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-，转移4 mol电子消耗1 mol O2，转移1 mol电子时消耗O2 0.25 mol，标准状况下体积为0.25 mol×22.4 L/mol=5.6 L，B正确； C．由分析可知，金属锂为活泼金属，在电池中作负极，失去电子被氧化，C错误； D．金属锂能与水反应生成LiOH和H2，有机电解液若用水性电解液代替，锂会与水反应，D错误； 故答案为：B。 【即时检测3-1】（25-26高一上·浙江宁波·期末）双氧水被称为绿色氧化剂。一种双腔室燃料电池构造如图所示(图中阳离子交换膜只允许阳离子通过)。下列说法不正确的是 A．复合材料电极上发生还原反应 B．电极上发生的反应为： C．溶液中离子从阳离子交换膜右侧向左侧运动 D．电极更换为电极，电流方向不变 【答案】B 【分析】左侧复合材料电极中，转化为，O元素从-1价降为-2价，得电子，因此复合材料电极为正极，发生还原反应；右侧Pt电极中，转化为，O元素从-1价升为0价，失电子，因此Pt电极为负极，发生氧化反应。 【详解】A．复合材料电极是正极，得电子发生还原反应，A正确； B．Pt电极处于碱性电解质溶液中，电极反应不能生成，正确的负极反应为，B错误； C．原电池中阳离子向正极移动，正极在阳离子交换膜左侧，因此从右侧负极区向左侧正极区移动，C正确； D．Pt原本就是负极，更换为Fe电极后，Fe是活泼金属，仍在右侧失电子作负极，正负极位置不变，因此外电路电流方向不变，D正确； 故选B。 【即时检测3-2】（25-26高一上·湖南邵阳·期末）以甲烷为燃料，空气为助燃剂可以设计熔融碳酸盐燃料电池，其工作原理如图所示，下列说法错误的是 A．电极B为正极，发生还原反应 B．电极A的反应为： C．电池工作时从电极B向电极A迁移 D．理论上每转移，正极消耗标准状况下的气体11.2L 【答案】D 【分析】电极A通入甲烷，甲烷被氧化为二氧化碳，碳元素化合价升高，失电子，则为负极，电极反应式为；电极B通入二氧化碳和氧气的混合气体，氧气被还原，氧元素化合价降低，得电子，则为正极，电极反应式为；据此解答。 【详解】A．据分析，电极B为正极，发生氧气的还原反应，A正确； B．据分析，电极A的反应为，B正确； C．阴离子向负极移动，即从电极B向电极A迁移，C正确； D．根据得失电子守恒有：，则每转移，负极消耗气体0.5 mol，标准状况下的体积为11.2 L，D错误； 故答案为D。 原电池正负极判断 【典例4】（24-25高一下·陕西渭南·期末）利用如图装置可进行烟气脱硫。下列说法正确的是 A．多孔电极为负极，电极反应式为Fe2++e-=Fe3+ B．烟气脱硫过程可表示为2Fe3++SO2+4H+=2Fe2++SO+2H2O C．理论上,相同条件下吸收SO2和产生H2的体积相同 D．工作一段时间后，左室需要补充Fe2(SO4)3溶液 【答案】C 【分析】该装置为原电池原理，多孔电极处Fe2+失去电子被氧化为Fe3+，发生氧化反应，故为负极；光催化电极表面氢离子得电子产生氢气，作原电池的正极。 【详解】A.多孔电极处Fe2+失去电子被氧化为Fe3+，发生氧化反应，故为负极，但电极反应式应为Fe2+ - e- = Fe3+，选项中电极反应式电荷不守恒且电子得失方向错误，A错误； B.烟气脱硫时，SO2被Fe3+氧化为SO，Fe3+被还原为Fe2+，酸性条件下正确的离子方程式为2Fe3++ SO2+ 2H2O = 2Fe2+ + SO + 4H+，选项中H+和H2O的位置及系数错误，B错误； C.吸收SO2时，S元素从+4价升至+6价，每个SO2失去2e⁻；产生H2时，H⁺从+1价降至0价，每个H2得到2e-。根据电子守恒，SO2与H2的物质的量相等，相同条件下体积相同，C正确； D.左室中Fe2+在多孔电极被氧化为Fe3+，Fe3+又氧化SO2生成Fe2+，形成循环，Fe3+作为总反应的催化剂，总的物质的量不变，无需补充Fe2 (SO4)3溶液，D错误； 故选C。 【即时检测4-1】（25-26高一上·河北保定·期末）某电池装置如图所示，电池总反应方程式为。下列说法错误的是 A．放电时Pt电极上发生还原反应 B．当外电路中转移0.01 mol 时，经过离子交换膜的为0.01 mol C．电子从Ag电极出发，经导线流向Pt电极，然后经过盐酸又流回Ag电极，形成闭合回路 D．该装置可将化学能转变为电能 【答案】C 【分析】根据电池总反应为可知，Ag失电子被氧化，a极(Ag电极)为负极，氯气在正极上得电子被还原，b极(Pt电极)为正极，负极反应式为，正极反应式为； 【详解】A．放电时Pt电极上氯气得到电子被还原为氯离子，Pt电极上发生还原反应，A正确； B．由正负极反应式可知，当电路中转移时0.01 mol e-时，经过交换膜的氯离子是0.01 mol，B正确； C．电子在外电路流动，不会经过电解质溶液，C错误； D．装置为原电池装置，可将化学能转变为电能，D正确； 故选C。 【即时检测4-2】（24-25高一下·江西宜春·期末）利用原电池原理可实现对废水中的有机物进行无害化处理。如图是一种处理废水中有机物的原理示意图，下列说法正确的是 A．M极发生的电极反应为 B．若为正丙醇，每处理1mol正丙醇，M极消耗 C．当M极附近生成51.5g固体时，有1.5mol的由Ⅱ区进入Ⅲ区 D．发生反应后N极附近溶液的pH增大 【答案】C 【分析】根据M极上转化为，Cr元素化合价降低，可知M极发生还原反应，为正极，电极反应式为；N极为负极，有机物转化为。 【详解】A．M极生成，可知体系为碱性，电极反应中不会出现，正确的电极反应是：，A错误； B．当有机物为正丙醇时，(C的平均化合价为)，化合价升高18，，化合价降低3，处理1mol正丙醇转移电子的物质的量为18mol，故M极消耗的物质的量为6mol，B错误； C．当M极附近生成51.5g固体时，即生成，根据电极反应可知，共转移1.5mol电子，钠离子向正极移动，则有1.5mol的由Ⅱ区进入Ⅲ区，C正确； D．N电极是有机物发生失去电子的氧化反应，例如：，生成同时消耗水，Ⅰ区溶液降低，D错误； 故选C。 电极反应式的书写 【典例5】（24-25高一下·福建厦门·期末）利用铝-空气电池驱动风扇的工作原理如图。下列说法正确的是 A．风扇转动时，电流从a极流向b极 B．电池工作时b极附近的pH不断上升 C．a极的电极反应式为 D．每转移0.6 mol电子，消耗空气3.36 L(折合成标准状况) 【答案】B 【分析】根据铝-空气电池工作原理图可知，Al失电子发生氧化反应，空气中氧气得电子发生还原反应，则a极为负极，b极为正极。 【详解】A．原电池中电流从正极流向负极，则风扇转动时，电流从b极流向a极，A错误； B．电池工作时，b极为正极，氧气得电子发生还原反应：，则b极附近的pH不断上升，B正确； C．a极为负极，Al失电子发生氧化反应：，C错误； D．根据正极电极反应式可知，每转移0.6 mol电子，则标准状况下消耗氧气，D错误； 答案选B。 【即时检测5-1】（24-25高一下·河南南阳·期末）科学家利用如图所示的甲酸燃料电池装置可额外得到等工业原料，其中阳离子交换膜只允许阳离子通过。下列说法错误的是 A．推测物质X是硫酸 B．每消耗1mol ，可将4mol 转化为 C．电池工作时，由右室通过阳离子交换膜移向左室 D．左室电极反应式为 【答案】C 【分析】根据图示，左侧电极HCOO-失电子生成，左侧电极为负极；右侧电极为正极，Fe3+得电子生成Fe2+；阳离子交换膜只允许阳离子通过，K+由负极向正极移动。 【详解】A．要在右侧产生硫酸钾，钾离子由左侧移向右侧，需要不断补充硫酸根离子，故物质X为，故A正确； B．每消耗1mol ，转移4mol电子，根据得失电子守恒，可将4mol 转化为，故B正确； C．左侧电极为负极、右侧电极为正极，由左室通过阳离子交换膜移向右室，故C错误； D．左侧为负极，负极上HCOO-失电子生成，电极反应式为，故D正确； 选C。 【即时检测5-2】（25-26高一下·山东济宁·期中）用于处理废水(酸性)中的有机物及脱除硝态氮的微生物电池具有很好的发展前景，如图所示的电池说法正确的是 A．电子由极经导线到极 B．生成，则有通过质子交换膜移向极室 C．电极反应为 D．若电路中有电子通过，极室质量减少 【答案】B 【分析】由图可知，电极m为微生物电池的正极，酸性条件下硝酸根离子在正极得到电子发生还原反应生成氮气和水，电极反应式为，电极n为负极，微生物作用下C6H12O6在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和水，电极反应式为。 【详解】A．由分析可知，电极m为微生物电池的正极，电极n为负极，则电子由n极转移到m极，故A错误； B．生成，转移，向正极，即m极移动，则有通过质子交换膜移向极室，故B正确； C．由分析可知，电极m为微生物电池的正极，酸性条件下硝酸根离子在正极得到电子发生还原反应生成氮气和水，电极反应式为，故C错误； D．若电路中有电子通过，则生成，同时有通过质子交换膜移向极室，极室质量减少，故D错误； 故选B。 夯实基础 1．（24-25高一下·湖南益阳·期末）如图是金属镁和卤素单质(X2)反应的能量变化示意图。下列说法错误的是 A．金属镁和卤素单质(X2)的反应均为放热反应 B．MgX2中热稳定性最弱的是MgI2 C．22.4 LF2(g)与足量的Mg充分反应，放热1124 kJ D．由图可知MgCl2(s)分解吸收的能量比MgBr2(s)大 【答案】C 【详解】A．金属与卤素单质的能量之和高于生成物的能量，所以金属镁和卤素单质(X2)的反应都是放热反应，A正确； B．物质的能量越低越稳定，热稳定性：MgI2＜MgBr2＜MgCl2＜MgF2，则热稳定性最弱的是MgI2，故B正确； C．22.4 L F2(g)未指明标准状况，无法确定其物质的量是否为1 mol，C错误； D．MgCl2分解吸热能量等于其生成放热的绝对值(641 kJ·mol⁻¹)，MgBr2为524 kJ·mol⁻¹，故MgCl2分解吸收能量更大，D正确； 答案选C。 2．（24-25高一下·江西宜春·期末）铜催化下，由电合成正丙醇的关键步骤如图。下列说法正确的是 A．Ⅳ的示意图为 B．只有Ⅰ到Ⅱ的过程中有生成 C．Ⅱ到Ⅲ的过程中发生氧化反应 D．Ⅲ到Ⅳ的反应过程为放热的可逆反应，正反应的活化能高于逆反应的活化能 【答案】A 【详解】A．Ⅱ到Ⅲ的过程中生成了一根C-H键，由Ⅲ结合氢离子和电子可知，Ⅲ到Ⅳ也生成了一根C-H键，Ⅳ到Ⅴ才结合CO，可知Ⅳ的示意图为，A正确； B．根据原子守恒可知，Ⅳ到Ⅴ的过程也会有生成，B错误； C．由图可知，Ⅰ到Ⅱ的过程中消耗了氢离子和电子，属于还原反应，C错误； D．Ⅲ到Ⅳ形成一根C-H键，会释放能量，正反应的活化能低于逆反应的活化能，D错误； 故选A。 3．（24-25高一下·河南安阳·期末）反应分两步进行，为中间产物，反应过程中的能量变化如图所示。下列说法正确的是 A．四种物质中X最稳定 B．反应一定需要加热 C．、都存在化学键变化 D．的热量变化和和的能量变化相同 【答案】C 【详解】A．四种物质中X的能量最高，X最不稳定，A错误； B．C(g)的能量比A(g)+B(g)低，反应是吸热反应，但反应需要加热与反应吸热没有直接关系，该反应不一定需要加热，B错误； C．、都是化学变化，故均存在化学键变化，C正确； D．反应是吸热反应，和反应放出热量，故两个反应的热量变化不相同，D错误； 故选C。 4．（24-25高一下·云南红河·期末）下图是反应的能量变化图。下列说法错误的是 A．的能量为bkJ B．反应物总能量小于生成物总能量 C．是吸热反应 D．断开和的化学键需要吸收akJ的能量 【答案】A 【详解】A．题图中表明断裂2mol键吸收bkJ能量，而的总能量未知，A项错误； B．题图表明反应物的总能量低于生成物的总能量，B项正确； C．题图表明反应物的总能量低于生成物的总能量，则属于吸热反应，C项正确； D．题图表明断裂1mol键和1mol键吸收kJ能量，D项正确； 故选：A。 5．（25-26高一下·广东湛江·期中）某同学用生活中常见物品组装了如图所示装置并观察到灯泡发亮。下列说法正确的是 A．铁钥匙发生了还原反应 B．铅笔芯为该原电池的负极 C．电子由铁钥匙流出，经过洁厕灵流向铅笔芯 D．实验过程中，铁钥匙会逐渐变细且铅笔芯表面会有气泡产生 【答案】D 【详解】A．该装置为原电池，铁钥匙为负极，负极发生失电子的氧化反应，A错误: B．铅笔芯的主要成分为石墨，活泼性弱于铁，为原电池的正极，B错误; C．电子只能在金属导线中定向移动，不能通过电解质溶液传递，C错误; D．实验过程中，铁钥匙作为负极失电子而溶解，会逐渐变细，铅笔芯为正极，酸性条件下氢离子在正极得电子生成氢气，表面会有气泡产生，D正确； 故答案选D。 6．（25-26高一下·浙江台州·期中）一种“三明治”结构的锌—空气电池放电时总反应为，装置如图所示。下列说法正确的是 A．锌为电池的负极，发生还原反应 B．放电时电子移动方向：锌→水凝胶固态电解质→石墨 C．放电时负极反应为 D．放电时转移，理论上消耗氧气的体积为2.24 L(标准状况下) 【答案】D 【分析】下层（锌层）作为电池的负极，发生氧化反应，锌失去电子生成Zn2+，后续与OH-结合生成ZnO；上层（石墨层）作为电池的正极，空气中的O2在此处得到电子发生还原反应；中间层（水凝胶固态电解质）起到传导离子（如OH-）的作用，同时隔绝正负极，避免短路，且不易泄漏，适合封装。电流从正极（石墨）经外电路流向负极（锌），在电解质内部则从负极流向正极，电解质中的OH-向负极移动，参与负极的反应，正极生成的OH-则补充到电解质中。负极（锌）反应为，正极（石墨）反应为，总反应为2Zn+O2=2ZnO。 【详解】A．在该电池中，锌失去电子，发生氧化反应，是电池的负极，A错误； B．放电时，电子经负极(锌)导线流向正极(石墨)，电子不通过电解质，B错误； C．由装置图可知，该电池的电解质由向锌电极定向移动，反应式为，不会大量生成，C错误； D．得，放电时转移，理论上消耗氧气0.1 mol，标准状况下体积为2.24 L，D正确； 故选D。 7．（24-25高一下·河南南阳·期末）微生物燃料电池可同时处理废水中的有机物和，其工作原理如图所示，已知：质子交换膜只允许通过，该电池工作时，下列说法正确的是 A．电极a为负极，发生还原反应 B．通过质子交换膜从右向左移动 C．电极b的电极反应式为 D．电子由电极b经过外电路流向电极a 【答案】C 【分析】根据图可知，氮的化合价从+5降低到0，说明电极b得到电子，做原电池正极，电极a做原电池负极； 【详解】A．由题意和图可知，电极b得到电子，故电极a为负极，失去电子，发生氧化反应，A错误； B．电极b是正极，电解质溶液中的阳离子向正极移动，故通过质子交换膜从左向右移动，B错误； C．电极b是正极，得电子转化为，电极反应式为，C正确； D．电子由电极a（负极）经过外电路流向电极b（正极），D错误； 故答案选C。 8．（24-25高一下·浙江温州·期末）将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的电化学反应装置称作燃料电池。肼-过氧化氢碱性燃料电池由于其较高的能量密度而备受关注，其工作原理如图所示，已知电池总反应式为。下列说法正确的是 A．惰性电极A为负极，发生还原反应 B．惰性电极B上的电极反应式为 C．电池工作过程中，若A极区产生11.2L(标况)，则转移的电子数目为 D．电池工作时，流向惰性电极B 【答案】B 【分析】燃料电池中，通入燃料的电极为负极，通入氧化剂的电极为正极，根据图中生成的N2及电子流向知，A为负极、B为正极，负极反应式为，正极反应式为； 【详解】A．该燃料电池中，通入的电极A为负极，负极上失电子发生氧化反应， A错误； B．电极B上H2O2得电子生成氢氧根离子，电极反应式为，B正确； C．若A极生成标况下的，，转移电子的个数为，C错误； D．电池工作时，电解质溶液中阳离子向正极移动、阴离子向负极移动，所以OH-流向惰性电极A，D错误； 故选：B。 9．（24-25高一下·湖北武汉·期末）尿素燃料电池既能去除城市废水中的尿素，又能发电。尿素燃料电池结构如下图所示，下列说法正确的是 A．电解质溶液可以是溶液 B．每理论上可净化 C．从乙电极附近向甲电极附近迁移 D．甲电极是正极，电极反应 【答案】B 【分析】燃料电池中，燃料在负极失去电子发生氧化反应生成CO2和N2，电子从负极流出沿着导线流向正极，正极上氧气得到电子发生还原反应，据此分析回答； 【详解】A．从甲电极的电极反应式知，生成物有二氧化碳，电解质溶液不可以是NaOH溶液，A错误； B．由电荷守恒知：，则每理论上可净化，B正确； C．阳离子移向正极，甲电极为负极、乙电极为正极，则从甲电极附近向乙电极附近迁移，C错误； D．甲电极电极反应式为：，是氧化反应，甲电极是负极，D错误； 答案选B。 10．（24-25高一下·河南三门峡·期末）科学家设计出质子膜燃料电池，实现了利用废气资源回收能量并得到单质硫。质子膜燃料电池的结构如图所示。下列说法正确的是 A．电极a为电池的负极，发生还原反应 B．电极b上发生的反应式： C．电池工作时，质子的移动方向由电极b到电极a D．电路中每通过1mol电子，理论上在电极a消耗标况下的气体11.2L 【答案】D 【分析】该燃料电池中通入O2的电极为正极（电极b），正极O2得电子发生还原反应：，通入H2S的电极为负极（电极a），负极H2S失电子发生氧化反应：。 【详解】A．根据分析，电极a为电池的负极，发生氧化反应，A错误； B．根据分析，电极b为电池的正极，发生还原反应，电极反应为：，B错误； C．原电池中阳离子移向正极，故电池工作时，质子的移动方向由电极a到电极b，C错误； D．根据负极的电极反应式：，电路中每通过1mol电子，理论上在电极a消耗的物质的量为0.5mol，标况下的体积为：，D正确； 故选D。 11．（24-25高一下·浙江宁波·期末）如图为发光二极管连接柠檬电池。下列说法不正确的是 A．该装置的能量转化形式主要为化学能电能 B．电子的流向：导线柠檬液 C．铜片上有气泡冒出 D．锌片上的电极反应为： 【答案】B 【分析】该装置为原电池装置，活泼金属为负极，则锌为负极，电极反应式为：，铜为正极，柠檬酸中氢离子被还原生成H2，据此分析回答； 【详解】A．该装置为原电池装置，能量转化形式主要为：化学能→电能→光能，A正确； B．原电池中电子由负极沿导线流向正极：Zn→导线→Cu，电子不能进入电解质溶液，B错误； C．根据分析可知，铜为正极，柠檬酸中氢离子被还原生成H2，铜片上有气泡冒出，C正确； D．由分析可知，锌为负极，电极反应式为：，D正确； 故选B。 12．（24-25高一下·湖北襄阳·期末）开发天然气燃料电池，既可高效利用能源又能减少CO2排放。某甲烷熔融碳酸盐燃料电池工作原理如图，处理器中可吸收水和部分CO2.下列叙述正确的是 A．电极A为负极，电极B为正极 B．电池工作时向电极B移动 C．电池工作时电流由电极A经用电器流向电极B D．电极A上的反应为CH4-6+3=4CO2+2H2O 【答案】A 【分析】该装置为原电池，电极A甲烷失去电子结合碳酸根离子形成二氧化碳，电极反应式为：CH4-8+4==5CO2+2H2O，该电极为负极，电极B氧气得到电子结合二氧化碳形成碳酸根离子，电极反应式为：，以此解题。 【详解】A．CH4为还原剂，在负极发生氧化反应，而O2为氧化剂，在正极发生还原反应，则可判断出电极A为负极，电极B为正极，A正确； B．电池工作时内电路中阴离子向负极迁移，则向电极A移动，B错误； C．电池工作时外电路上电流由正极流向负极，即电流由电极B经用电器流向电极A，C错误； D．根据CH4转化为CO2时化合价的变化可计算出消耗1molCH4转移8mol电子，则电极A上的电极反应为CH4-8+4==5CO2+2H2O，D错误； 故选A。 13．（24-25高一下·河北廊坊·期末）普通水泥在固化过程中其自由水分子减少并形成碱性溶液。根据这一特点，科学家发明了电动势法测水泥的初凝时间，此法的原理如图所示，反应的总方程式为。下列有关说法正确的是 A．图中电子从Cu电极经电解质溶液流向电极 B．正极的电极反应式为 C．2molCu与具有的总能量高于1mol与2molAg具有的总能量 D．电池工作时，向正极移动 【答案】C 【分析】反应的总方程式为，Cu作负极，发生氧化反应，电极反应式为：2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O，Ag2O电极作正极，发生还原反应，电极反应式为，据此分析； 【详解】A．原电池工作时，电子从负极沿着导线流向正极，而非通过电解质溶液，A错误； B．正极氧化银得到电子被还原生成银、在水参与下同时生成氢氧根，电极反应式为，B错误； C．原电池能将化学能转化为电能，反应过程中释放能量，则2molCu与具有的总能量高于与2molAg具有的总能量，C正确； D．原电池工作时，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，则该电池工作时，向负极移动，D错误； 故选C。 综合运用 14．（24-25高一下·安徽蚌埠·期末）一种用于驱动潜艇的液氨—液氧燃料电池原理示意如图，下列有关该电池说法正确的是 A．该电池工作时将电能转化为化学能 B．电极A发生了还原反应 C．电池工作时，向电极A移动 D．电极B上发生的电极反应为： 【答案】C 【分析】根据题中液氨液氧燃料电池可知，负极上发生失电子的氧化反应，即A是负极，B是正极，碱性条件下，氧气在正极生成氢氧根离子，燃料电池的总反应是燃料燃烧的化学方程式：4NH3+3O2=2N2+6H2O，电子从负极流向正极。 【详解】A．该装置为原电池，工作时将化学能转化为电能，A错误； B．结合分析可知，电极A上氨气失电子产生氮气，发生氧化反应，B错误； C．原电池中，阴离子向负极移动，则OH-向负极A移动，C正确； D．电极B上氧气得到电子，由于是碱性环境，该电极反应式为：，D错误； 故选C。 15．（25-26高一下·福建厦门·期中）一种以镁、溶解氧和海水为原料的电池如图所示，电池总反应为。已知：石墨不参与电极反应。下列说法正确的是 A．镁电极发生还原反应 B．电池工作时，电流从b极经导线流向a极 C．电池使用过程中，需定期维护和更换镁电极 D．石墨上的电极反应式为 【答案】C 【分析】根据电池总反应中元素化合价变化，Mg元素化合价由0价升高为+2价，可知镁电极为原电池负极，发生氧化反应；石墨为正极，溶解氧在正极得电子发生还原反应。海水pH>7，为碱性电解质环境，配平得到负极电极反应式为，正极电极反应式为。电池工作时，电子由负极（b极）经导线流向正极（a极），电流方向与电子流动方向相反；镁电极随反应进行不断被消耗。 【详解】A．镁电极作负极，失电子发生氧化反应，A错误； B．电池工作时，电流由正极（a极）经导线流向负极（b极），B错误； C．电池使用过程中，镁电极不断参与反应被消耗，需定期维护和更换，C正确； D．海水为碱性环境，石墨上的电极反应式为，D错误； 故选C。 16．（25-26高一下·四川成都·期中）西北工业大学张健教授团队发明了一种电池，能将工业废水中的甲醛（HCHO）和硝酸盐转化为具有高附加值的产品，反应装置如图所示。下列说法正确的是 已知：质子交换膜只允许质子通过。 A．该电池中，电子移动的方向：溶液 B．负极反应： C．放电过程中，溶液的不变，无需添加 D．放电过程中，生成的氨气与氢气物质的量相同 【答案】B 【分析】根据图示，该装置为原电池。负极（a极）上甲醛发生氧化反应，负极反应式为；正极（b极）上硝酸根发生还原反应，电极反应式为； 【详解】A．电子不经过溶液，只能沿导线移动，A错误； B．负极失电子，在碱性条件下生成与，B正确； C．反应消耗，降低，需补充，C错误； D．由电子守恒可知，生成的与物质的量不相等，D错误； 答案选B。 17．（24-25高一下·辽宁丹东·期末）现代社会中，人类的一切活动都离不开能量，研究化学能与热能、电能的转化具有重要价值。 Ⅰ、透明氧化铝陶瓷可被用在电子工业、照明等领域。其主要成分是，如图是经高温煅烧转化为的能量变化。 (1)图中和中较稳定的是______。 (2)当转化为时，需______(填“吸收”或“放出”)______kJ的能量。 Ⅱ、用于驱动潜艇的氨—氧燃料电池示意图如图所示。 (3)电极b是______极(填“正”或“负”)，发生______(“氧化”或“还原”)反应。 (4)当外电路通过1 mol电子时，理论上消耗(标准状况下)体积为______L。 (5)电极a的电极反应式为______。 【答案】(1) (2) 放出 (3) 正 还原 (4)5.6 (5) 【详解】（1）能量越低，物质越稳定，由图可知，​的能量低于，因此​更稳定。 （2）1mol γ−Al2​O3​转化为​时，反应物总能量高于生成物总能量，为放热反应，放出能量，能量差为。 （3）燃料电池中燃料在负极发生失电子的氧化反应，氧化剂（​）在正极发生得电子的还原反应，如图所示，在该电池中，​在电极a反应，​在电极b反应，因此b为正极，​得电子，发生还原反应。 （4）O2​反应时，​完全反应转移电子，因此转移电子时，消耗​的物质的量为，标准状况下体积为。 （5）电极a为负极，在碱性条件下，失电子生成​，配平后电极反应为：。 18．（25-26高一下·福建厦门·期中）化学反应原理在指导实验和生产实际中具有重要作用，请结合所学知识完成下列问题。 Ⅰ．标准状态下，下列物质气态时的相对能量如下表，运用该数据可计算键能或反应热。 物质(g) O H HO HOO 能量/ 249 218 39 10 -136 (1)根据，计算断裂中氧氧单键需要吸收的能量为_______kJ。 II．在2 L刚性密闭容器中，800℃时，反应体系中，n(NO)随时间的变化如下表所示。 时间/s 0 1 2 3 4 5 n(NO)/mol 0.020 0.010 0.008 0.007 0.007 0.007 (2)图中表示变化的曲线是_______。用表示从0~2 s内该反应的平均速率v=_______ (3)下列能说明该反应已经达到平衡状态的是_______。(填标号，下同) a．    　　b．容器内压强保持不变 c．    　　d．容器内的密度保持不变 (4)下列能使该反应的正反应速率增大的是_______。 a．及时分离出气体    　　b．适当升高温度 c．通入一定量    　　d．选择高效的催化剂 III．电能是现代社会应用最广泛的能源之一，化学电源应用于现代社会的生产和生活。 (5)下列反应可设计成原电池的是_______。(填标号) A．与反应 B．氧化钙与水反应 C．灼热的炭与反应 D．在中燃烧 (6)利用原电池原理制备硫酸装置如图所示，电池总反应为：。 ①多孔电极A为_______。(填“正极”或“负极”) ②多孔电极B的电极反应式为_______。 ③A电极消耗6.72 L的气体时(标况下)，通过质子膜的的物质的量为_______mol。 【答案】(1)214 (2) b (3) (4) (5)D (6) 正极 1.2 【详解】（1）反应热生成物总能量反应物总能量，该反应中，该反应只断裂中的氧氧单键，故断裂氧氧单键吸收能量为； （2）是生成物，浓度从开始增加；平衡时消耗，生成，，浓度介于之间，对应曲线b；内，，消耗，； （3）a．未说明正逆反应方向，不能判断平衡，a错误； b．反应前后气体分子数不相等，恒容下容器压强不变说明气体物质的量不变，反应达到平衡，b正确； c．，正逆反应速率之比等于化学计量数之比，说明反应达到平衡，c正确； d．反应全为气体，总质量不变，恒容体积不变，密度始终不变，不能判断平衡，d错误； 故选 （4）a．分离出生成物浓度降低，正反应速率减小，a错误；   b．升高温度，正逆反应速率都增大，b正确；   c．恒容通入，反应物浓度不变，正反应速率不变，c错误； d．催化剂能同等程度增大正逆反应速率，d正确； 故选； （5）能设计成原电池的反应是自发进行的放热氧化还原反应： A. 非氧化还原反应，且吸热，A错误； B. 非氧化还原反应，B错误； C. 该反应是吸热反应，不能自发进行，C错误； D. 在中燃烧是自发的放热氧化还原反应，可以设计原电池，D正确； 故选D。 （6）总反应中，发生氧化反应，发生还原反应： ① B极产生硫酸，说明在B极发生氧化反应生成硫酸，则A极通入，得电子，故A为正极； ② B极是负极，失电子生成，电极反应为； ③ 标况下，反应转移电子，转移电子，转移电子有通过质子膜，故通过质子膜的物质的量为。 19．（24-25高一下·内蒙古赤峰·期末）能量、速率与限度是认识和研究化学反应的重要视角。请回答下列问题： I. (1)已知，断开1mol化学键吸收的能量数据如下： 化学键 H-H O=O H-O 断开1mol化学键吸收的能量/kJ 436 496 463 2mol (g)完全分解需_______(填“放出”或“吸收”)能量_______kJ。 (2)某课外小组自制的氢氧燃料电池如图所示，a、b均为惰性电极。 ①a极是_______(填“正”或“负”)极。 ②b极的电极反应式是_______。 II.某温度时，在一个2L的密闭容器中，A、B、C三种气体的浓度随时间的变化曲线如图所示： (3)该反应的化学方程式为_______。 (4)反应达平衡时体系的压强是开始时的_______倍。 (5)下列叙述能说明该反应已达到化学平衡状态的是_______(填字母)。 a.A、B、C的物质的量之比为3∶3∶1 b.相同时间内消耗3mol A，同时生成1mol C c.相同时间内消耗3n mol A，同时消耗3n mol B d.混合气体的总质量不随时间的变化而变化 e.B的体积分数不再发生变化 (6)下列措施能使该反应速率减小的是_______(填字母)。 a.加催化剂　　　b.降低温度　　　c.体积不变，充入A　　　d.体积不变，从容器中分离出A 【答案】(1) 吸收 484 (2) 负 (3) (4) (5)ce (6)bd 【详解】（1）断键时吸收能量，成键时放出能量，2mol (g)完全分解，断键时吸收，成键时共释放能量，则需吸收能量484 kJ。 （2）氢氧燃料电池中，a极通入H2，为负极， H2失去电子发生氧化反应，电子沿着导线流向正极，通入O2的一极为正极，则b极上发生还原反应； ①据分析，a极是负极。 ②b极的电极反应式是：O2 ＋2H2O＋4e- = 4OH-。 （3）B、C的物质的量浓度增加，A的物质的量浓度减小，所以A是反应物，B、C是生成物，物质的量浓度变化值之比等与化学计量数之比，即A、B与C的化学计量数之比为1.2 :1.2 : 0.4 =3 : 3 : 1，到2min时达到平衡，故该反应的化学方程式为。 （4）同温同压下，，则反应达平衡时体系的压强是开始时的倍。 （5）a．A、B、C的物质的量之比为3∶3∶1，取决于起始物质的量、不能说明各成分的量不变、不能说明已平衡，a错误； b．.相同时间内消耗3mol A，同时生成1mol C，均指正反应、不能说明正反应和逆反应速率相等、不能说明已平衡，b错误； c．相同时间内消耗3n mol A，同时消耗3n mol B，说明此时正反应和逆反应速率相等，则能表明上述反应已达到平衡状态，c正确； d．气体质量守恒，混合气体的总质量不随时间的变化而变化，不能说明各成分的量不变、不能说明已平衡，d错误； e．B的体积分数不再发生变化，能说明各成分的量不变、能说明已平衡，e正确； 选ce。 （6）a．加催化剂通常能加快反应速率，a错误；　　　 b．降低温度，减小反应速率，b正确；　　　 c．体积不变，充入A，A浓度增大，反应速率加快，c错误；　　　 d．体积不变，从容器中分离出A，A浓度减小，能减小反应速率，d正确； 选bd。 20．（24-25高一下·湖南长沙·期末）Ⅰ．、CO是大气污染物，研究、CO等气体的无害化处理，对治理大气污染、建设生态文明有重要意义。某研究小组模拟反应，一定温度下，在容积为1.0L的恒容密闭容器中加入等物质的量的NO和CO，测得部分物质的物质的量随时间的变化如图所示。 (1)X代表的物质是_______；点正反应速率_______(填“>”“”或“”)逆反应速率。 (2)从反应开始至达到平衡时，_______。 (3)下列选项中，能说明该反应达到化学平衡状态的是_______(填标号)。 a．当气体总物质的量不再变化时 b．NO和CO的浓度之比保持不变 c． Ⅱ．环境保护越来越受到重视，被视为绿色电源的燃料电池备受瞩目，下图是一种氢氧燃料电池的结构示意图，总反应为(电解质溶液是稀硫酸)。 (4)催化剂电极c是_______(填“正极”或“负极”)，催化剂电极d上的反应为_______；假设电池的能量转化效率为，若线路中转移2mol电子，则该燃料电池理论上消耗的在标准状况下的体积为_______L。 【答案】(1) > (2) (3)ac (4) 负极 14 【详解】（1）由图可知，起始时=2 mol，且，X为生成物、Y为反应物，根据反应中物质的变化量之比等于反应计量数之比可知，X代表的物质是； a点时反应没有达到平衡状态、正向进行，则正反应速率大于逆反应速率。 （2）由图可知，50 min时反应达到平衡状态，0~50 min内，由反应可知，=。 （3）a．反应是气体分子数不相等的反应，当气体总物质的量不再变化时应为平衡状态，a正确； b．反应起始时NO和CO的物质的量相等，反应过程中NO和CO的变化量相等，则容器中NO和CO浓度之比始终不变，不能据此判定反应是否达到平衡状态，b错误； c．符合=2:1，可判定反应达到平衡状态，c正确； 故答案选ac。 （4）氢氧燃料电池工作时总反应为，在负极失去电子生成，在正极得到电子生成，根据电子或移动方向可知，催化剂电极c、d分别为负极、正极； d电极为正极，其电极反应式为； 若线路中转移2 mol电子，电池的能量转化效率为80%，则，，标准状况下的体积为=14 L。 21．（25-26高一上·湖南邵阳·期末）已知工业上制备的反应原理为：。 Ⅰ．恒温下，向体积为4 L的刚性密闭容器中通入和，记录数据如下表： 时间/min 5 10 15 20 25 30 0.32 0.56 x 0.94 0.94 0.94 回答下列问题： (1)下列情况能说明该反应一定达到化学平衡状态的是_______(填序号)。 a．断裂个，同时形成个 b． c．混合气体的密度不再发生改变 d．混合气体的平均相对分子质量不再发生改变 (2)10 min内的平均反应速率是_______，反应开始时和平衡时容器内的压强之比是_______。 (3)15 min时，x_______0.80(选填“>”、“=”或“<”)。 Ⅱ．工业合成氨反应机理的研究与催化剂的改进一直是科研热点。传统的工业合成氨采用作催化剂。 能量转换关系 (i)氮气吸附 (ii)氮气解离 (iii)氢气吸附解离 (iv)表面反应 (v)脱附 反应机理 (4)根据如图数据判断的键能是_______。 (5)根据如图数据，工业合成是_______反应(填“放热”或“吸热”)。 (6)结合如图数据以及上述反应机理，速率控制步骤是_______(填序号)。 (7)工业上利用反应，设计如图所示原电池进行尾气处理，除掉尾气的同时，还可以提供电能。电池工作时，a极上发生的电极反应式是_______。 【答案】(1)bd (2) (3) (4)436 (5)放热 (6)ⅱ (7) 【分析】（7）利用反应设计的原电池，可在处理尾气的同时提供电能。工作时，a极为负极，通入的中元素从价被氧化为价，发生氧化反应，在碱性电解质环境下的电极反应式为；b极为正极，通入的中元素从价被还原为价，发生还原反应，电极反应式为；总反应为，此过程中有毒的和被转化为无毒的，实现了尾气净化，同时将化学能转化为电能，据此分析。 【详解】（1）a．断裂个键同时形成个键，均表示正反应速率，无法判断平衡，a不符合题意； b．，即，与化学计量数之比相等，正逆反应速率相等，达到平衡，b符合题意； c．反应在恒容容器中进行，混合气体总质量不变，密度始终不变，不能判断平衡，c不符合题意； d．混合气体总质量不变，反应前后气体物质的量变化，平均相对分子质量不再改变时，说明各组分浓度不变，达到平衡，d符合题意； 故选bd； （2）10 min 内，，则 ，平衡时 ，列三段式：， 平衡时总物质的量为 ，起始总物质的量为 ，压强之比等于物质的量之比，即 （3）20 min 时反应已达平衡，；15 min 时反应正向进行，物质的量应小于，但反应速率逐渐减慢，10–15 min内应小于5–10 min内的，故； （4）由能量图可知，，吸收的能量为654 kJ，此时断裂了1.5 mol的，键能为，解得； （5）反应焓变与键能的关系为：，由能量图可知，反应放热； （6）吸附和脱附过程中能量变化较小，表面反应形成新的化学键是放出能量的过程，速率控制步骤是反应机理中最慢的一步，在合成氨反应机理中，氮氮三键键能大，氮气的解离过程相对困难，解离所需能量最多，故速率控制步骤是ii； （7）a极通入，发生氧化反应生成，电解质为溶液，电极反应式为 思维拔高 22．（24-25高一下·广西南宁·期末）的捕集利用已成为科学家们研究的重要课题。利用高选择性催化剂可将合成气中的转化为甲醇()，通过加氢可转化为二甲醚()，相关的主要反应如下： Ⅰ．与反应合成甲醇： Ⅱ．与反应合成二甲醚： 试回答下列问题： (1)已知反应Ⅰ相关的化学键键能数据如下： 化学键 C-C C-O H-O 键能/() 348 413 436 358 463 750 请判断反应Ⅰ生成时，向环境_______(填“吸收”或“放出”)的能量为_______kJ。 (2)在某一时刻采取下列措施，能使反应I的反应速率减小的是_______(填字母，下同)。 A．恒温恒容下，再充入 B．升高温度 C．恒温恒容下，向其中充入Ar D．恒温恒压下，向其中充入Ar (3)一定温度下，在容积固定的密闭容器中发生反应Ⅰ，下列说法可以表明反应达到化学平衡状态的是_______。 A．单位时间内断裂键，同时形成键 B．的体积分数不再发生变化 C．气体平均相对分子质量不再改变 D．容器内气体密度不再改变 (4)在体积为密闭容器中发生反应Ⅱ，反应开始前充入和，测得的物质的量随时间变化如图1所示。 ①内，_______。 ②反应达到平衡状态时，的体积分数为_______%(保留1位小数)。 (5)“二甲醚()酸性燃料电池”的工作原理示意图如图2所示。 ①Y电极为_______(填“正”或“负”)极。 ②X电极的电极反应式为_______。 ③每消耗的同时有_______通过质子交换膜。 【答案】(1) 放出 17.8 (2)D (3)BC (4) 1.5 17.9 (5) 正 4 【详解】（1）反应Ⅰ中，结合表中相关的化学键键能数据可知，，反应Ⅰ生成即生成0.1mol时，放出的热量为。 （2）A．恒温恒容下，再充入CO2，反应物浓度增大，反应速率加快，A不符合题意； B．升高温度，反应速率加快，B不符合题意； C．恒温恒容下，向其中充入Ar，各反应组分浓度不变，反应速率不变，C不符合题意； D．恒温恒压下，向其中充入Ar，容器体积增大，各反应组分浓度减小，反应速率减小，D符合题意； 故答案选D。 （3）A．当正逆反应速率之比等于化学计量数之比时说明反应达到平衡，该选项中单位时间内断裂键，说明此时正向消耗的是3molH2，形成键，反应也是正向，且水中含有O-H，甲醇中也有O-H键，若是达到平衡时应该是同时断裂，因此不能说明反应达到化学平衡状态，A不符合题意； B．CH3OH的体积分数不再发生变化，则正、逆反应速率相等，说明反应达到化学平衡状态，B符合题意； C．反应前后气体总质量保持不变，但该反应为气体分子数减小的反应，根据可知，气体平均相对分子质量为变量，当气体平均相对分子质量不再改变时说明反应达到平衡，C符合题意； D．反应前后气体总质量保持不变，容器容积不变，故容器内密度始终不变，所以容器内气体密度不再改变，不能说明反应达到化学平衡状态，D不符合题意； 故答案选BC。 （4）①内，物质的量减少，则，根据反应速率之比等于计量数之比，； ②根据已知条件列出三段式： 平衡时气体总物质的量为，的体积分数为：。 （5）①在燃料电池中，通入燃料的电极为负极，负极失去电子发生氧化反应；通入氧气的电极为正极，正极上得到电子发生还原反应，在该燃料电池中，通入的二甲醚是燃料，所以通入燃料二甲醚的X电极是负极，通入氧气的Y电极是正极； ②X电极上燃料失去电子，发生氧化反应，二甲醚失去电子产生二氧化碳，同时产生H+，负极的电极反应式为：； ③通入氧气的Y电极是正极，正极的电极反应式为：，根据守恒规律可知，每消耗转移的电子为4mol，同时有4molH+通过质子交换膜。 23．（24-25高一下·福建福州·期末）工业废气在排放前需进行预处理，以达到国家废气对外排放的标准。煤燃烧产生的烟气也属于工业废气，含有和。石油化工生产过程中产生，需采用有效措施对烟气和生产过程进行脱硫、脱硝，减少对大气的污染。 I．脱 (1)溶液脱除烟气中并再生的原理如图所示。的作用是___________。 Ⅱ．脱和 (2)酸性复合吸收剂可有效脱除。复合吸收剂组成一定时，温度对去除率的影响如图，温度高于60℃后，去除率下降的原因是___________。 (3)汽车尾气中也含有和。为减少汽车尾气的污染，逐步向着新能源汽车发展。肼/空气燃料电池是一种碱性电池，无污染，能量高，有广泛的应用前景，其工作原理如下图所示： 回答下列问题： ①该燃料电池正极发生的反应式为___________。 ②当电池放电转移电子时，至少消耗燃料肼___________g。 ③肼也可用作发射卫星的火箭燃料，已知液态肼的热值为，写出液态肼完全燃烧的热化学方程式：___________。 (4)工业废气中的和，还可以发生如下反应：。某温度时，将和充入密闭容器中，容器中物质的量随时间变化关系如图所示： ①比较大小：a处逆___________b处正。(填“>”、“<”或“=”)。 ②反应达到平衡时，反应的平衡常数K=___________(平衡常数K=  )。 【答案】(1)做催化剂 (2)在较高温度时容易分解 (3) 80 (4) ＜ 2.5 【详解】（1）首先与反应生成和、反应的离子方程式为：，然后、 和反应生成和，反应的离子方程式为，总反应为，做了该反应催化剂，而和做了该反应的中间产物，则的作用是做催化剂； （2）过氧化氢受热易分解，温度高于60℃后，一氧化氮去除率下降是因为升高温度，过氧化氢受热分解，从而导致NO去除率下降； （3）①肼/空气燃料电池是一种碱性电池，正极是氧气得电子与水反应生成氢氧根离子，反应式为：； ②负极反应式为：，由反应可知，反应转移电子，设转移电子时消耗肼的物质的量为，则，解得，则消耗肼的质量为； ③已知液态肼的热值为，则液态肼完全燃烧放出的热量为，热化学方程式为：； （4）①a处反应未达到平衡，反应正向进行，此时，且a点的大于b点的，随着反应进行，不断增大，b点的大于a点的，但b点未达到平衡，b点，所以a处小于b处； ②10 min时反应达到平衡，在密闭容器中，三段式为：，可得出。 19 / 48 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题03 化学反应与能量变化 重点一 吸热反应与放热反应 1．常见的吸热反应与放热反应 放热反应 吸热反应 ①所有燃烧反应 ②酸碱中和反应 ③大多数化合反应 ④活泼金属跟水或酸的反应 ⑤物质的缓慢氧化 ⑥铝热反应 ①大多数分解反应 ②C＋CO2(以C、H2为还原剂的氧化还原反应) ③Ba(OH)2·8H2O＋NH4Cl(固态铵盐与碱的反应) ④NaHCO3与盐酸的反应 【易错提醒】关于吸热反应和放热反应的易错点 (1)“三个不一定”。 ①需加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如碳和氧气的反应； ②放热反应常温下不一定容易发生，如铝热反应； ③吸热反应也不一定需要加热，如Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体的反应。 (2)吸热反应和放热反应都是化学变化。 ①NaOH固体溶于水是放热过程，但不是放热反应； ②升华、蒸发等过程是吸热过程，但不是吸热反应。 重点二 化学反应中能量变化的原因 1．化学反应中能量变化的原因 化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因。 E1>E2，反应吸收能量(吸热反应)； E1＜E2，反应放出能量(放热反应)。 2．放热反应与吸热反应比较 类型比较 放热反应 吸热反应 形成原因 反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量 反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量 与化学键的关系 生成物分子成键时释放的总能量大于反应物分子断键时吸收的总能量 生成物分子成键时释放的总能量小于反应物分子断键时吸收的总能量 图示 【归纳总结】化学反应中能量变化的计算： (1)用E(反应物)表示反应物的总能量，E(生成物)表示生成物的总能量，ΔQ表示能量变化，则：ΔQ=E(生成物)-E(反应物)。 (2)用Q(吸)表示反应物分子断裂时吸收的总能量，Q(放)表示生成物分子成键时放出的总能量，ΔQ=Q(吸)-Q(放)。 重点三 原电池的工作原理及应用 1． 原电池的工作原理 负极 正极 电极材料 活泼性较强的金属 活泼性较弱的金属或能导电的非金属 电子流向 电子流出极 电子流入极 离子移动方向 阴离子移向的极 阳离子移向的极 反应类型 氧化反应 还原反应 反应现象 溶解的极 增重或有气泡放出的极 电极反应式 还原剂-ne-=氧化产物 氧化剂＋ne-=还原产物 2．原电池的应用和设计 （1）加快化学反应速率 （2）比较金属活泼性强弱 两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。 （3）设计原电池 依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂(一般为电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。 选择合适的材料： ①电极材料：电极材料必须导电。负极材料一般选择较活泼的金属材料，或者在该氧化还原反应中，本身失去电子的材料；正极材料一般活泼性比负极的弱，也可以是能导电的非金属。 ②电解质溶液：电解质溶液一般能与负极材料反应。 ΔQ=Q(吸)-Q(放)。 重点四 原电池正负极判断 原电池正、负极的判断 重点五 电极反应式的书写 1．电极反应式的书写 电极反应式遵循质量守恒、得失电子守恒及电荷守恒，遵循离子方程式的书写规则，两电极反应式相加得电池总化学(或离子)方程式。 （1）类型一　题目给定原电池的装置图，未给总反应式 ①首先找出原电池的正、负极，即分别找出氧化剂和还原剂。 ②结合电解质判断出还原产物和氧化产物。 ③遵循氧化还原反应离子方程式配平原则，写出电极反应式。(注意：电极产物能否与电解质溶液共存，如铅蓄电池的负极铅失电子变为Pb2＋，但Pb2＋与硫酸溶液中的SO不共存，因而负极电极反应式为Pb-2e-＋SO=PbSO4) ④将两电极反应式相加(注意两极得失电子数相等)可得电池总反应式。 （2）类型二　题目中给出原电池的总反应式 ①分析原电池总反应式中各元素的化合价变化情况，找出氧化剂及其对应的还原产物，氧化剂发生的反应即为正极反应；找出还原剂及其对应的氧化产物，还原剂发生的反应即为负极反应。 ②当氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物由多种元素组成时，还应考虑电解质是否参与了反应。 ③若有一个电极反应式较难写出，可先写出较易写出的电极反应式，然后再用总反应式减去该电极反应式即得到另一电极反应式。 2．燃料电池及其电极反应式的书写 (1)写出电池总反应式。燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加合后的反应。甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的总反应为CH4＋2O2＋2NaOH=Na2CO3＋3H2O。 (2)写出电池的正极反应式。 无论负极燃料是H2还是含碳燃料(CO、CH4、CH3OH、C4H10、C2H5OH……)，正极一般都是O2发生还原反应，在碱性条件下，正极反应式为O2＋2H2O＋4e-=4OH-，若在酸性条件下，则正极反应式为O2＋4H＋＋4e-=2H2O。 (3)写出负极反应式：负极反应式=总反应式-正极反应式。 吸热反应与放热反应 【典例1】（24-25高一下·甘肃白银·期末）下列反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是 A．灼热的炭与二氧化碳的反应 B．氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应 C．铝片与稀硫酸的反应 D．甲烷在氧气中的燃烧反应 【即时检测1-1】（25-26高一上·江苏盐城·期末）铜-铈氧化物(，Ce是活泼金属)催化氧化可除去H2中少量CO，总反应为2CO+O2=2CO2，其反应过程与能量关系及可能机理如下图所示。 下列说法正确的是 A．总反应过程中形成化学键释放的总能量低于断裂化学键吸收的总能量 B．(i)中只有一种元素化合价发生变化 C．反应过程中催化剂未参与反应 D．步骤(iii)中既有共价键的断裂，也有共价键的生成 【即时检测1-2】（25-26高一下·山东·期末）下列反应属于氧化还原反应，且能量变化如图所示的是 A．锌粒和稀硫酸反应 B．灼热的木炭与反应 C．甲烷在空气中燃烧的反应 D．晶体与晶体的反应 化学反应中的能量变化 【典例2】（24-25高一下·河南三门峡·期末）下列说法或表示正确的是 A．等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出的热量多 B．金刚石，s石墨，s，所以石墨比金刚石稳定 C．已知：，则的燃烧热为 D．HCl和NaOH反应的中和热，则和反应的反应热 【即时检测2-1】（24-25高一下·山东日照·期末）反应  ，可经两步完成，反应进程中能量变化如图所示，反应①为  。下列说法错误的是 A．总反应的焓变 B．反应①中有键的断裂和键、键的形成 C．的键能低于与的键能之和 D．反应②的热化学方程式为   【即时检测2-2】（25-26高一上·北京·期末）载人航天器中，可利用与的反应将航天员呼出的转化为水，反应的热化学方程式为  。下列对于该反应的说法不正确的是 A．反应中焓的变化示意图如上图所示 B．反应中反应物分子化学键断裂吸收的总能量大于生成物分子化学键形成时释放的总能量 C．22 g 与足量充分反应生成和(l)时，放出126.45 kJ的热量 D．反应过程中，既有物质的转化过程，也有化学能与热能的转化过程 原电池的工作原理及应用 【典例3】（24-25高一下·福建福州·期末）新型锂-空气电池具有能量大、密度高的优点，具有巨大的应用前景。该电池放电时的工作原理如图所示，其中固体电解质只允许Li+通过。下列说法正确的是 A．放电时，Li+通过固体电解质向金属锂电极移动 B．当外电路转移1mol电子，理论上石墨烯电极消耗标准状况下5.6L O2 C．该电池工作时，金属锂作为正极被氧化 D．有机电解液可以用水性电解液代替 【即时检测3-1】（25-26高一上·浙江宁波·期末）双氧水被称为绿色氧化剂。一种双腔室燃料电池构造如图所示(图中阳离子交换膜只允许阳离子通过)。下列说法不正确的是 A．复合材料电极上发生还原反应 B．电极上发生的反应为： C．溶液中离子从阳离子交换膜右侧向左侧运动 D．电极更换为电极，电流方向不变 【即时检测3-2】（25-26高一上·湖南邵阳·期末）以甲烷为燃料，空气为助燃剂可以设计熔融碳酸盐燃料电池，其工作原理如图所示，下列说法错误的是 A．电极B为正极，发生还原反应 B．电极A的反应为： C．电池工作时从电极B向电极A迁移 D．理论上每转移，正极消耗标准状况下的气体11.2L 原电池正负极判断 【典例4】（24-25高一下·陕西渭南·期末）利用如图装置可进行烟气脱硫。下列说法正确的是 A．多孔电极为负极，电极反应式为Fe2++e-=Fe3+ B．烟气脱硫过程可表示为2Fe3++SO2+4H+=2Fe2++SO+2H2O C．理论上,相同条件下吸收SO2和产生H2的体积相同 D．工作一段时间后，左室需要补充Fe2(SO4)3溶液 【即时检测4-1】（25-26高一上·河北保定·期末）某电池装置如图所示，电池总反应方程式为。下列说法错误的是 A．放电时Pt电极上发生还原反应 B．当外电路中转移0.01 mol 时，经过离子交换膜的为0.01 mol C．电子从Ag电极出发，经导线流向Pt电极，然后经过盐酸又流回Ag电极，形成闭合回路 D．该装置可将化学能转变为电能 【即时检测4-2】（24-25高一下·江西宜春·期末）利用原电池原理可实现对废水中的有机物进行无害化处理。如图是一种处理废水中有机物的原理示意图，下列说法正确的是 A．M极发生的电极反应为 B．若为正丙醇，每处理1mol正丙醇，M极消耗 C．当M极附近生成51.5g固体时，有1.5mol的由Ⅱ区进入Ⅲ区 D．发生反应后N极附近溶液的pH增大 电极反应式的书写 【典例5】（24-25高一下·福建厦门·期末）利用铝-空气电池驱动风扇的工作原理如图。下列说法正确的是 A．风扇转动时，电流从a极流向b极 B．电池工作时b极附近的pH不断上升 C．a极的电极反应式为 D．每转移0.6 mol电子，消耗空气3.36 L(折合成标准状况) 【即时检测5-1】（24-25高一下·河南南阳·期末）科学家利用如图所示的甲酸燃料电池装置可额外得到等工业原料，其中阳离子交换膜只允许阳离子通过。下列说法错误的是 A．推测物质X是硫酸 B．每消耗1mol ，可将4mol 转化为 C．电池工作时，由右室通过阳离子交换膜移向左室 D．左室电极反应式为 【即时检测5-2】（25-26高一下·山东济宁·期中）用于处理废水(酸性)中的有机物及脱除硝态氮的微生物电池具有很好的发展前景，如图所示的电池说法正确的是 A．电子由极经导线到极 B．生成，则有通过质子交换膜移向极室 C．电极反应为 D．若电路中有电子通过，极室质量减少 夯实基础 1．（24-25高一下·湖南益阳·期末）如图是金属镁和卤素单质(X2)反应的能量变化示意图。下列说法错误的是 A．金属镁和卤素单质(X2)的反应均为放热反应 B．MgX2中热稳定性最弱的是MgI2 C．22.4 LF2(g)与足量的Mg充分反应，放热1124 kJ D．由图可知MgCl2(s)分解吸收的能量比MgBr2(s)大 2．（24-25高一下·江西宜春·期末）铜催化下，由电合成正丙醇的关键步骤如图。下列说法正确的是 A．Ⅳ的示意图为 B．只有Ⅰ到Ⅱ的过程中有生成 C．Ⅱ到Ⅲ的过程中发生氧化反应 D．Ⅲ到Ⅳ的反应过程为放热的可逆反应，正反应的活化能高于逆反应的活化能 3．（24-25高一下·河南安阳·期末）反应分两步进行，为中间产物，反应过程中的能量变化如图所示。下列说法正确的是 A．四种物质中X最稳定 B．反应一定需要加热 C．、都存在化学键变化 D．的热量变化和和的能量变化相同 4．（24-25高一下·云南红河·期末）下图是反应的能量变化图。下列说法错误的是 A．的能量为bkJ B．反应物总能量小于生成物总能量 C．是吸热反应 D．断开和的化学键需要吸收akJ的能量 5．（25-26高一下·广东湛江·期中）某同学用生活中常见物品组装了如图所示装置并观察到灯泡发亮。下列说法正确的是 A．铁钥匙发生了还原反应 B．铅笔芯为该原电池的负极 C．电子由铁钥匙流出，经过洁厕灵流向铅笔芯 D．实验过程中，铁钥匙会逐渐变细且铅笔芯表面会有气泡产生 6．（25-26高一下·浙江台州·期中）一种“三明治”结构的锌—空气电池放电时总反应为，装置如图所示。下列说法正确的是 A．锌为电池的负极，发生还原反应 B．放电时电子移动方向：锌→水凝胶固态电解质→石墨 C．放电时负极反应为 D．放电时转移，理论上消耗氧气的体积为2.24 L(标准状况下) 7．（24-25高一下·河南南阳·期末）微生物燃料电池可同时处理废水中的有机物和，其工作原理如图所示，已知：质子交换膜只允许通过，该电池工作时，下列说法正确的是 A．电极a为负极，发生还原反应 B．通过质子交换膜从右向左移动 C．电极b的电极反应式为 D．电子由电极b经过外电路流向电极a 8．（24-25高一下·浙江温州·期末）将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的电化学反应装置称作燃料电池。肼-过氧化氢碱性燃料电池由于其较高的能量密度而备受关注，其工作原理如图所示，已知电池总反应式为。下列说法正确的是 A．惰性电极A为负极，发生还原反应 B．惰性电极B上的电极反应式为 C．电池工作过程中，若A极区产生11.2L(标况)，则转移的电子数目为 D．电池工作时，流向惰性电极B 9．（24-25高一下·湖北武汉·期末）尿素燃料电池既能去除城市废水中的尿素，又能发电。尿素燃料电池结构如下图所示，下列说法正确的是 A．电解质溶液可以是溶液 B．每理论上可净化 C．从乙电极附近向甲电极附近迁移 D．甲电极是正极，电极反应 10．（24-25高一下·河南三门峡·期末）科学家设计出质子膜燃料电池，实现了利用废气资源回收能量并得到单质硫。质子膜燃料电池的结构如图所示。下列说法正确的是 A．电极a为电池的负极，发生还原反应 B．电极b上发生的反应式： C．电池工作时，质子的移动方向由电极b到电极a D．电路中每通过1mol电子，理论上在电极a消耗标况下的气体11.2L 11．（24-25高一下·浙江宁波·期末）如图为发光二极管连接柠檬电池。下列说法不正确的是 A．该装置的能量转化形式主要为化学能电能 B．电子的流向：导线柠檬液 C．铜片上有气泡冒出 D．锌片上的电极反应为： 12．（24-25高一下·湖北襄阳·期末）开发天然气燃料电池，既可高效利用能源又能减少CO2排放。某甲烷熔融碳酸盐燃料电池工作原理如图，处理器中可吸收水和部分CO2.下列叙述正确的是 A．电极A为负极，电极B为正极 B．电池工作时向电极B移动 C．电池工作时电流由电极A经用电器流向电极B D．电极A上的反应为CH4-6+3=4CO2+2H2O 13．（24-25高一下·河北廊坊·期末）普通水泥在固化过程中其自由水分子减少并形成碱性溶液。根据这一特点，科学家发明了电动势法测水泥的初凝时间，此法的原理如图所示，反应的总方程式为。下列有关说法正确的是 A．图中电子从Cu电极经电解质溶液流向电极 B．正极的电极反应式为 C．2molCu与具有的总能量高于1mol与2molAg具有的总能量 D．电池工作时，向正极移动 综合运用 14．（24-25高一下·安徽蚌埠·期末）一种用于驱动潜艇的液氨—液氧燃料电池原理示意如图，下列有关该电池说法正确的是 A．该电池工作时将电能转化为化学能 B．电极A发生了还原反应 C．电池工作时，向电极A移动 D．电极B上发生的电极反应为： 15．（25-26高一下·福建厦门·期中）一种以镁、溶解氧和海水为原料的电池如图所示，电池总反应为。已知：石墨不参与电极反应。下列说法正确的是 A．镁电极发生还原反应 B．电池工作时，电流从b极经导线流向a极 C．电池使用过程中，需定期维护和更换镁电极 D．石墨上的电极反应式为 16．（25-26高一下·四川成都·期中）西北工业大学张健教授团队发明了一种电池，能将工业废水中的甲醛（HCHO）和硝酸盐转化为具有高附加值的产品，反应装置如图所示。下列说法正确的是 已知：质子交换膜只允许质子通过。 A．该电池中，电子移动的方向：溶液 B．负极反应： C．放电过程中，溶液的不变，无需添加 D．放电过程中，生成的氨气与氢气物质的量相同 17．（24-25高一下·辽宁丹东·期末）现代社会中，人类的一切活动都离不开能量，研究化学能与热能、电能的转化具有重要价值。 Ⅰ、透明氧化铝陶瓷可被用在电子工业、照明等领域。其主要成分是，如图是经高温煅烧转化为的能量变化。 (1)图中和中较稳定的是______。 (2)当转化为时，需______(填“吸收”或“放出”)______kJ的能量。 Ⅱ、用于驱动潜艇的氨—氧燃料电池示意图如图所示。 (3)电极b是______极(填“正”或“负”)，发生______(“氧化”或“还原”)反应。 (4)当外电路通过1 mol电子时，理论上消耗(标准状况下)体积为______L。 (5)电极a的电极反应式为______。 18．（25-26高一下·福建厦门·期中）化学反应原理在指导实验和生产实际中具有重要作用，请结合所学知识完成下列问题。 Ⅰ．标准状态下，下列物质气态时的相对能量如下表，运用该数据可计算键能或反应热。 物质(g) O H HO HOO 能量/ 249 218 39 10 -136 (1)根据，计算断裂中氧氧单键需要吸收的能量为_______kJ。 II．在2 L刚性密闭容器中，800℃时，反应体系中，n(NO)随时间的变化如下表所示。 时间/s 0 1 2 3 4 5 n(NO)/mol 0.020 0.010 0.008 0.007 0.007 0.007 (2)图中表示变化的曲线是_______。用表示从0~2 s内该反应的平均速率v=_______ (3)下列能说明该反应已经达到平衡状态的是_______。(填标号，下同) a．    　　b．容器内压强保持不变 c．    　　d．容器内的密度保持不变 (4)下列能使该反应的正反应速率增大的是_______。 a．及时分离出气体    　　b．适当升高温度 c．通入一定量    　　d．选择高效的催化剂 III．电能是现代社会应用最广泛的能源之一，化学电源应用于现代社会的生产和生活。 (5)下列反应可设计成原电池的是_______。(填标号) A．与反应 B．氧化钙与水反应 C．灼热的炭与反应 D．在中燃烧 (6)利用原电池原理制备硫酸装置如图所示，电池总反应为：。 ①多孔电极A为_______。(填“正极”或“负极”) ②多孔电极B的电极反应式为_______。 ③A电极消耗6.72 L的气体时(标况下)，通过质子膜的的物质的量为_______mol。 19．（24-25高一下·内蒙古赤峰·期末）能量、速率与限度是认识和研究化学反应的重要视角。请回答下列问题： I. (1)已知，断开1mol化学键吸收的能量数据如下： 化学键 H-H O=O H-O 断开1mol化学键吸收的能量/kJ 436 496 463 2mol (g)完全分解需_______(填“放出”或“吸收”)能量_______kJ。 (2)某课外小组自制的氢氧燃料电池如图所示，a、b均为惰性电极。 ①a极是_______(填“正”或“负”)极。 ②b极的电极反应式是_______。 II.某温度时，在一个2L的密闭容器中，A、B、C三种气体的浓度随时间的变化曲线如图所示： (3)该反应的化学方程式为_______。 (4)反应达平衡时体系的压强是开始时的_______倍。 (5)下列叙述能说明该反应已达到化学平衡状态的是_______(填字母)。 a.A、B、C的物质的量之比为3∶3∶1 b.相同时间内消耗3mol A，同时生成1mol C c.相同时间内消耗3n mol A，同时消耗3n mol B d.混合气体的总质量不随时间的变化而变化 e.B的体积分数不再发生变化 (6)下列措施能使该反应速率减小的是_______(填字母)。 a.加催化剂　　　b.降低温度　　　c.体积不变，充入A　　　d.体积不变，从容器中分离出A 20．（24-25高一下·湖南长沙·期末）Ⅰ．、CO是大气污染物，研究、CO等气体的无害化处理，对治理大气污染、建设生态文明有重要意义。某研究小组模拟反应，一定温度下，在容积为1.0L的恒容密闭容器中加入等物质的量的NO和CO，测得部分物质的物质的量随时间的变化如图所示。 (1)X代表的物质是_______；点正反应速率_______(填“>”“”或“”)逆反应速率。 (2)从反应开始至达到平衡时，_______。 (3)下列选项中，能说明该反应达到化学平衡状态的是_______(填标号)。 a．当气体总物质的量不再变化时 b．NO和CO的浓度之比保持不变 c． Ⅱ．环境保护越来越受到重视，被视为绿色电源的燃料电池备受瞩目，下图是一种氢氧燃料电池的结构示意图，总反应为(电解质溶液是稀硫酸)。 (4)催化剂电极c是_______(填“正极”或“负极”)，催化剂电极d上的反应为_______；假设电池的能量转化效率为，若线路中转移2mol电子，则该燃料电池理论上消耗的在标准状况下的体积为_______L。 21．（25-26高一上·湖南邵阳·期末）已知工业上制备的反应原理为：。 Ⅰ．恒温下，向体积为4 L的刚性密闭容器中通入和，记录数据如下表： 时间/min 5 10 15 20 25 30 0.32 0.56 x 0.94 0.94 0.94 回答下列问题： (1)下列情况能说明该反应一定达到化学平衡状态的是_______(填序号)。 a．断裂个，同时形成个 b． c．混合气体的密度不再发生改变 d．混合气体的平均相对分子质量不再发生改变 (2)10 min内的平均反应速率是_______，反应开始时和平衡时容器内的压强之比是_______。 (3)15 min时，x_______0.80(选填“>”、“=”或“<”)。 Ⅱ．工业合成氨反应机理的研究与催化剂的改进一直是科研热点。传统的工业合成氨采用作催化剂。 能量转换关系 (i)氮气吸附 (ii)氮气解离 (iii)氢气吸附解离 (iv)表面反应 (v)脱附 反应机理 (4)根据如图数据判断的键能是_______。 (5)根据如图数据，工业合成是_______反应(填“放热”或“吸热”)。 (6)结合如图数据以及上述反应机理，速率控制步骤是_______(填序号)。 (7)工业上利用反应，设计如图所示原电池进行尾气处理，除掉尾气的同时，还可以提供电能。电池工作时，a极上发生的电极反应式是_______。 思维拔高 22．（24-25高一下·广西南宁·期末）的捕集利用已成为科学家们研究的重要课题。利用高选择性催化剂可将合成气中的转化为甲醇()，通过加氢可转化为二甲醚()，相关的主要反应如下： Ⅰ．与反应合成甲醇： Ⅱ．与反应合成二甲醚： 试回答下列问题： (1)已知反应Ⅰ相关的化学键键能数据如下： 化学键 C-C C-O H-O 键能/() 348 413 436 358 463 750 请判断反应Ⅰ生成时，向环境_______(填“吸收”或“放出”)的能量为_______kJ。 (2)在某一时刻采取下列措施，能使反应I的反应速率减小的是_______(填字母，下同)。 A．恒温恒容下，再充入 B．升高温度 C．恒温恒容下，向其中充入Ar D．恒温恒压下，向其中充入Ar (3)一定温度下，在容积固定的密闭容器中发生反应Ⅰ，下列说法可以表明反应达到化学平衡状态的是_______。 A．单位时间内断裂键，同时形成键 B．的体积分数不再发生变化 C．气体平均相对分子质量不再改变 D．容器内气体密度不再改变 (4)在体积为密闭容器中发生反应Ⅱ，反应开始前充入和，测得的物质的量随时间变化如图1所示。 ①内，_______。 ②反应达到平衡状态时，的体积分数为_______%(保留1位小数)。 (5)“二甲醚()酸性燃料电池”的工作原理示意图如图2所示。 ①Y电极为_______(填“正”或“负”)极。 ②X电极的电极反应式为_______。 ③每消耗的同时有_______通过质子交换膜。 23．（24-25高一下·福建福州·期末）工业废气在排放前需进行预处理，以达到国家废气对外排放的标准。煤燃烧产生的烟气也属于工业废气，含有和。石油化工生产过程中产生，需采用有效措施对烟气和生产过程进行脱硫、脱硝，减少对大气的污染。 I．脱 (1)溶液脱除烟气中并再生的原理如图所示。的作用是___________。 Ⅱ．脱和 (2)酸性复合吸收剂可有效脱除。复合吸收剂组成一定时，温度对去除率的影响如图，温度高于60℃后，去除率下降的原因是___________。 (3)汽车尾气中也含有和。为减少汽车尾气的污染，逐步向着新能源汽车发展。肼/空气燃料电池是一种碱性电池，无污染，能量高，有广泛的应用前景，其工作原理如下图所示： 回答下列问题： ①该燃料电池正极发生的反应式为___________。 ②当电池放电转移电子时，至少消耗燃料肼___________g。 ③肼也可用作发射卫星的火箭燃料，已知液态肼的热值为，写出液态肼完全燃烧的热化学方程式：___________。 (4)工业废气中的和，还可以发生如下反应：。某温度时，将和充入密闭容器中，容器中物质的量随时间变化关系如图所示： ①比较大小：a处逆___________b处正。(填“>”、“<”或“=”)。 ②反应达到平衡时，反应的平衡常数K=___________(平衡常数K=  )。 19 / 48 学科网（北京）股份有限公司 $