专题质量检测（一）化学反应与能量变化-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027学年高中化学选择性必修1 化学反应原理教师用书配套课件（苏教版）
2026-09-11
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教辅
摘要：
该高中化学课件系统梳理了化学反应与能量变化的核心知识，涵盖能量转化形式、热化学方程式、盖斯定律及电化学原理等内容，通过真题实例将物质性质、反应规律与能量变化串联，帮助学生构建“结构-性质-能量-应用”的知识网络。
其亮点在于以高考真题和实验情境为载体，如光解水装置分析、电解精炼银实验设计等，培养学生科学思维与探究能力，通过错题解析与分层练习（基础选择到综合计算），助力学生巩固知识，也为教师提供精准复习方向，提升教学效率。
内容正文：
专题质量检测（一） 化学反应与能量变化
（时间：75分钟 分值：100分）
专题1 化学反应与能量变化
1
一、选择题（本题包括13小题，每小题3分，共39分。每小题只有一个选
项符合题意）
1. （2026·无锡辅仁高级中学阶段测试）近年来，我国新能源产业得到了
蓬勃发展，下列说法错误的是（ ）
A. 太阳能电池是一种将化学能转化为电能的装置
B. 理想的新能源应具有资源丰富、可再生、对环境无污染等特点
C. 氢氧燃料电池具有能量转化率高、清洁等优点
D. 锂离子电池放电时锂离子从负极脱出，充电时锂离子从正极材料晶格
间脱出
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化学·选择性必修1（SJ）
解析： 太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的装置，为一种清洁能
源，A错误；放电时，负极材料产生锂离子，则锂离子在负极脱嵌移向正
极，则充电时，锂离子在阳极脱嵌，锂离子从正极材料脱出移向阴极，D
正确。
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化学·选择性必修1（SJ）
2. （2025·苏州一中段考）下列用来表示物质变化的化学用语正确的是
（ ）
A. 钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式为Fe－2e－ Fe2＋
B. 铅蓄电池放电时的正极反应式为Pb－2e－＋ PbSO4
C. 粗铜精炼时，与电源正极相连的应是粗铜，该极发生的电极反应只有
Cu－2e－ Cu2＋
D. 用铜作阴极，石墨作阳极，电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为
2Cl－－2e－ Cl2↑
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化学·选择性必修1（SJ）
解析： 钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe－2e－ Fe2＋，A错
误；铅蓄电池放电时的正极反应式为PbO2＋4H＋＋ ＋2e－ PbSO4
＋2H2O，负极反应式为Pb－2e－＋ PbSO4，B错误；粗铜精炼
时，与电源正极相连的应是粗铜，该极发生的电极反应除Cu－2e－ Cu2
＋外，还有比铜活泼的杂质金属失电子的反应，C错误。
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化学·选择性必修1（SJ）
3. （2024·江苏高考3题）实验室进行铁钉镀锌实验。下列相关原理、装
置及操作错误的是（ ）
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化学·选择性必修1（SJ）
解析： 不能在容量瓶中溶解固体，A错误；油污的主要成分为油脂，其
在NaOH溶液中加热会水解生成高级脂肪酸钠和甘油，可以用该操作去除
铁钉表面的油污，B正确；铁锈的主要成分为Fe2O3，能与盐酸反应生成
FeCl3和H2O，C正确；锌片与电源正极相连作阳极，Zn失去电子生成Zn2
＋，铁钉与电源负极相连作阴极，溶液中的Zn2＋在阴极得电子生成Zn，可
实现在铁钉的表面镀锌，D正确。
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化学·选择性必修1（SJ）
4. （2023·江苏高考6题）水煤气法、电解水、光催化分解水都能获得H2，如水煤气法制氢反应中，H2O（g）与足量C（s）反应生成1 mol H2（g）和1 mol CO（g）吸收131.3 kJ的热量。H2在金属冶炼、新能源开发、碳中和等方面具有重要应用，如HC 在催化剂作用下与H2反应可得到HCOO－。我国科学家在氢气的制备和应用等方面都取得了重大成果。下列化学反应表示正确的是（ ）
A. 水煤气法制氢：C（s）＋H2O（g） H2（g）＋CO（g） ΔH＝－
131.3 kJ·mol－1
B. HC 催化加氢生成HCOO－的反应：HC ＋H2 HCOO－＋H2O
C. 电解水制氢的阳极反应：2H2O－2e－ H2↑＋2OH－
D. CaH2与水反应：CaH2＋2H2O Ca（OH）2＋H2↑
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化学·选择性必修1（SJ）
解析： 水煤气法制氢的反应为吸热反应，其热化学方程式为C（s）＋
H2O（g） H2（g）＋CO（g） ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1，A错误；
由题意可知HC 在催化剂作用下与H2反应可得到HCOO－，根据元素守
恒、电荷守恒可得离子方程式为HC ＋H2 HCOO－＋H2O，B正
确；电解水制氢的阳极反应为4OH－－4e－ O2↑＋2H2O，C错误；CaH2
与水反应的化学方程式为CaH2＋2H2O Ca（OH）2＋2H2↑，CaH2＋
2H2O Ca（OH）2＋H2↑中H不守恒，D错误。
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化学·选择性必修1（SJ）
5. （2025·江苏高考8题）以稀硫酸为电解质溶液的光解水装置如图所
示，总反应为2H2O 2H2↑＋O2↑。下列说法正确的是（ ）
A. 电极a上发生氧化反应生成O2
B. H＋通过质子交换膜从右室移向左室
C. 光解前后，H2SO4溶液的pH不变
D. 外电路每通过0.01 mol电子，电极b上产生0.01 mol H2
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解析： 由题图可知，该原电池中电子由电极a向电极b移动，故电极
a失电子作负极，电极反应式为2H2O－4e－ 4H＋＋O2↑；电极b得
电子作正极，电极反应式为2H＋＋2e－ H2↑；H＋由负极向正极移
动。由上述分析可知，电极a上发生氧化反应生成O2，A正确；H＋由负
极向正极移动，即通过质子交换膜由左室向右室移动，B错误；由总反
应可知，光解时消耗水，电解质溶液中硫酸浓度逐渐增大，故溶液pH
减小，C错误；由正极反应式可知，电路中每通过0.01 mol e－，电极b
上产生0.005 mol H2，D错误。
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化学·选择性必修1（SJ）
6. （2024·徐州期末）丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制
备，反应如下：
反应Ⅰ：C4H10（g）＋ O2 C4H8（g）＋H2O（g） ΔH1＝－119
kJ·mol－1
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化学·选择性必修1（SJ）
反应Ⅱ：H2（g）＋ O2 H2O（g） ΔH2＝－242 kJ·mol－1
反应Ⅲ：C4H10（g） C4H8（g）＋H2（g） ΔH3
下列说法正确的是（ ）
A. ΔH3＝－123 kJ·mol－1
B. 使用催化剂可降低反应Ⅲ的ΔH3
C. H2的标准燃烧热为242 kJ·mol－1
D. 如图所示，当反应温度高于590 ℃时丁烯的产率降低，则可能的原因是
丁烷高温裂解生成短链烃类
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解析： A项，根据盖斯定律，反应Ⅲ＝反应Ⅰ－反应Ⅱ，则ΔH3＝ΔH1－
ΔH2＝－119 kJ·mol－1－（－242 kJ·mol－1）＝＋123 kJ·mol－1，错误；
B项，催化剂只能改变反应的活化能，提高反应速率，不能改变反应的
ΔH，错误；C项，H2的标准燃烧热指定的生成物是H2O（l），故H2的标
准燃烧热不是242 kJ·mol－1，错误；D项，温度过高时，丁烷有可能高温
裂解生成短链烃类，导致其产率下降，正确。
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化学·选择性必修1（SJ）
7. 电解原理具有广泛的应用。下列关于图示四个装置的叙述错误的是
（ ）
A. 装置甲可以在铁钉上镀铜
B. 若装置乙可以电解精炼铜，则X电极为纯铜
C. 装置丙的a端产生氯气
D. 装置丁可以观察到白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变为红褐色
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解析： D项图中有外接电源，铁为阴极，不溶解，D错误。
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化学·选择性必修1（SJ）
8. （2026·泉州永春一中月考）某种含二价铜的催化剂
可用于汽车尾气脱硝。催化机理如图1所示，反应过程中
不同态物质体系所具有的能量如图2所示。下列说法中正确的是（ ）
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A. 该脱硝过程总反应的ΔH＞0
B. 由状态④到状态⑤发生了氧化还原反应
C. 总反应的化学方程式为4NH3＋2NO＋2O2 6H2O＋3N2
D. 依据反应历程能量变化，反应过程中不同态物质体系稳定性降低
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解析： 根据图2可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，为放热反
应，则总反应焓变ΔH＜0，A错误；由图1可知，状态④到状态⑤中O的化
合价发生变化，发生了氧化还原反应，B正确；由图1知，该过程反应物
有：NH3、NO、O2，生成物有H2O、N2，依据参数配平反应为4NH3＋4NO
＋O2 6H2O＋4N2，C错误；物质能量越低越稳定，依据反应历程能
量变化，反应过程中不同态物质体系稳定性升高，D错误。
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化学·选择性必修1（SJ）
9. 镁和卤素单质（X2）反应的相对能量变化如图所示。下列说法正确的是
（ ）
A. 热稳定性：MgF2＞MgCl2＞MgBr2＞MgI2
B. 标准状况下22.4 L F2（g）与足量的Mg充分反
应，吸热1 124 kJ
C. 工业上可用电解饱和MgCl2溶液的方法冶炼金
属Mg，该过程需要吸收热量
D. 由图可知，MgBr2（s）＋Cl2（g） MgCl2（s）＋Br2（l） ΔH＝
－117 kJ·mol－1
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解析： 能量越低越稳定，由题图可知，1 mol卤化镁的能量大小顺序为
MgI2＞MgBr2＞MgCl2＞MgF2，则热稳定性的强弱顺序为MgF2＞MgCl2＞
MgBr2＞MgI2，A正确；由题图可知，氟气和镁的反应为放热反应，B错
误；工业上用电解熔融MgCl2的方法冶炼金属镁，不能用电解MgCl2溶液的
方法冶炼金属镁，C错误；由题图可知，生成MgCl2、MgBr2的热化学方程
式分别为Mg（s）＋Cl2（g） MgCl2（s） ΔH＝－641 kJ·mol－1，
Mg（s）＋Br2（g） MgBr2（s） ΔH＝－524 kJ·mol－1，根据盖斯
定律，两式相减可得MgBr2（s）＋Cl2（g） MgCl2（s）＋Br2（g）
ΔH＝－117 kJ·mol－1，液溴的能量低于气态溴，则溴化镁与氯气发生置
换反应生成液溴的焓变小于－117 kJ·mol－1，D错误。
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10. （2026·淮安淮阴中学月考）微生物电池除去废水中CH3COO－的装置
如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 高温可以提高CH3COO－的去除速率
B. 不锈钢表面发生了氧化反应
C. 石墨电极表面每转移8 mol电子，则生成44.8
L CO2
D. 电池工作时，每消耗0.1 mol CH3COO－，有0.8 mol H＋从质子交换膜
左侧向右侧迁移
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解析： 微生物电池依赖微生物活性，高温会导致微生物蛋白质变性失
活，降低去除速率，A错误；不锈钢电极为正极，[Fe（CN）6]3－得电子被
还原为[Fe（CN）6]4－，发生还原反应，B错误；石墨电极（负极）反应为
CH3COO－ － 8e－ ＋ 2H2O 2CO2↑ ＋ 7H＋，转移8 mol电子生成2 mol
CO2，但选项未说明标准状况，44.8 L CO2无法确定物质的量，C错误；1
mol CH3 COO－反应转移8 mol电子，H＋通过质子交换膜从负极（左侧）向
正极（右侧）迁移，迁移量等于电子转移量，消耗0.1 mol CH3COO－转移
0.8 mol电子，故有0.8 mol H＋迁移，D正确。
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11. （2025·徐州期末）新型FeCl3/FeCl2-Cl2双膜二次电池放电时的工作原
理如图所示，下列说法错误的是（ ）
A. X为阳离子交换膜，Y为阴离子交换膜
B. 放电时，N极电极反应式为Cl2＋2e－ 2Cl－
C. 充电时，M极应与电源的负极相连
D. 充电时总反应为2FeCl3 2FeCl2＋Cl2↑
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解析： 由题图可知，放电时Fe2＋在M极失去电子生成Fe3＋，则M极是
负极，N极为正极，正极电极反应式为Cl2＋2e－ 2Cl－，B正确；放电
时加入浓NaCl溶液，流出的是稀NaCl溶液，可知NaCl溶液中的Cl－要通过
X进入M极区保证电荷守恒，故X为阴离子交换膜，NaCl溶液中的Na＋要通
过Y进入N极区，Y为阳离子交换膜，A错误；充电时，M极应与电源的负
极相连作阴极，C正确；充电时，FeCl3转化为FeCl2和Cl2，总反应：
2FeCl3 2FeCl2＋Cl2↑，D正确。
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12. （2026·南京调研）电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2
制HCOOH的原理如图所示。下列有关说法正确的是（ ）
A. Pt片接电源负极
B. Sn片上发生的电极反应式为CO2＋2e－＋H2O HCOO－＋OH－
C. 每产生1 mol HCOO－，阳离子交换膜中有4 mol K＋通过
D. 电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低
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解析： CO2、HCOO－中碳元素的化合价分别为＋4、＋2，阴极发生还
原反应，电极（Sn电极）反应为CO2 ＋2e－ HCOO－＋ ，
阳极（Pt电极）生成O2：2H2O－4e－ O2↑＋4H＋，Pt片为阳极，接电源
正极，A、B错误；由CO2 ＋2e－ HCOO－＋ 反应可知，
每产生1 mol HCOO－，转移2 mol电子，由电荷守恒得，阳离子交换膜中有
2 mol K＋通过，C错误；阳极发生反应2H2O－4e－ O2↑＋4H＋，产生氢
离子，消耗KHCO3，使KHCO3溶液浓度降低，D正确。
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13. 有研究人员利用隔膜电解法处理高浓度的乙醛（CH3CHO）废水，
乙醛分别在阴、阳极发生反应，转化为乙醇和乙酸。实验室以一定浓
度的乙醛-Na2SO4溶液为电解质溶液，模拟乙醛废水的处理过程，其装
置如图所示。
下列说法正确的是（ ）
A. 电极Y为阳极
B. X极电极反应式为CH3CHO＋H2O＋2e－
CH3COOH＋2H＋
C. 生成1 mol乙醇，电路中转移4 mol电子
D. 反应一段时间，Y极附近溶液酸性减弱
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解析： 由H＋、Na＋的移动方向可知，电极Y为阴极，发生还原反应，
电极反应式为CH3CHO＋2H＋＋2e－ CH3CH2OH，电极X为阳极，发生
氧化反应，电极反应式为CH3CHO＋H2O－2e－ CH3COOH＋2H＋，
A、B错误；根据Y极的电极反应式可知，生成1 mol乙醇，电路中转移2
mol电子，C错误；电极Y的电极反应中消耗H＋，电极Y极附近溶液酸性减
弱，D正确。
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二、非选择题（本题包括4小题，共61分）
14. （13分）请参考题中图表，根据要求回答问题：
（1）图Ⅰ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，ΔH的变化是 。请写出NO2和CO反应
的热化学方程式：
。
不变
NO2（g）＋CO（g） CO2（g）＋NO（g） ΔH＝
－234 kJ·mol－1
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解析：催化剂不能改变反应热，ΔH不变，NO2和CO反应的热化学方程式为NO2（g）＋CO（g） CO2（g）＋NO（g） ΔH＝E1－E2＝134 kJ·mol－1－368 kJ·mol－1＝－234 kJ·mol－1。
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（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，则甲醇蒸气燃
烧为液态水的热化学方程式为
。
CH3OH（g）＋ O2（g） CO2（g）＋
2H2O（l） ΔH＝－764.7 kJ·mol－1
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解析：由盖斯定律计算，由②×3－①×2＋③×2可得，CH3OH（g）＋ O2（g） CO2（g）＋2H2O（l） ΔH＝－192.9 kJ·mol－1×3－49.0 kJ·mol－1×2－44.0 kJ·mol－1×2＝－764.7 kJ·mol－1。
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（3）某实验小组通过如图Ⅱ所示的量热计，向100 mL 1.0 mol·L－1稀盐酸
加1.0 mol·L－1稀NaOH溶液（碱稍过量），测得中和热ΔH＝－52.3
kJ·mol－1，理论值为ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，造成这一结果的原因可能
是 （填字母）。
bcd
a.用量筒量取盐酸时仰视读数
b.分多次将NaOH溶液倒入量热计中
c.温度计测量完盐酸的温度再次测量NaOH溶液温度 时，残留的酸液未用水冲洗干净
d.错把同浓度的醋酸当成盐酸与NaOH溶液反应
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化学·选择性必修1（SJ）
解析：由题意知，实验测得放出的热量比实际偏少。a项，原来碱稍过量，用量筒量取盐酸时仰视读数，量取的盐酸体积大于100 mL，则测得放出的热量偏多；b项，分多次将氢氧化钠溶液倒入量热计中，造成热量损失，测得放出的热量偏少；c项，温度计测量完盐酸的温度再次测量氢氧化钠溶液温度时，残留的酸液未用水冲洗干净，中和了少量氢氧化钠，反应放出热量，使初始温度偏高，反应前后温度差偏小，测得放出的热量偏少；d项，错把同浓度的醋酸当成盐酸与氢氧化钠溶液反应，醋酸电离时吸收热量，测得放出的热量偏少，选b、c、d。
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化学·选择性必修1（SJ）
15. （16分）（2025·淮安期中）铜和铁是常见金属。但生铁易生锈，请
讨论电化学实验中有关铁的性质。
（1）①已知甲中总反应为Fe＋2HCl FeCl2＋H2↑，右电极产生H2，则
甲池中右电极材料为 ，左电极材料为 。（填“Fe”或“C”）
②乙中的电解质为硝酸酸化的AgNO3溶液，现用来电解精炼银，则左电极
材料为 （填“粗银”或“纯银”）。
C
Fe
粗银
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化学·选择性必修1（SJ）
③装置丙中，易生锈的是 （填“a”或“b”）点，发生 （填
“析氢”或“吸氧”）腐蚀，其正极反应式为 。
解析：①根据甲中总反应为Fe＋2HCl FeCl2＋H2↑，右电极产生H2，则右边是正极，左边为负极，因此甲池中右电极材料为碳电极（C），左电极材料为铁电极。②乙中用来电解精炼银，则粗银作阳极，纯银作阴极，则左电极材料为粗银。③装置丙中，易生锈的是a点，a点处氧气浓度大，而b处氧气浓度小，故a点作正极，其电极反应式为O2＋2H2O＋4e－ 4OH－。
a
吸氧
O2＋2H2O＋4e－ 4OH－
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（2）如图为保护钢闸门的两种方法，根据所学知识完成下列填空：
①利用原电池原理保护钢闸门的是 （填“丁”或“戊”），在此过
程中 （填“Fe”“Zn”或“辅助阳极”）失电子。
②戊装置中通电后，电子流向 （填“钢闸门”或“辅助阳
极”）。
丁
Zn
钢闸门
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化学·选择性必修1（SJ）
解析：①利用原电池原理保护钢闸门的是丁，锌为负极，钢闸门（铁）为正极，因此在此过程中活泼金属（Zn）失电子。②戊装置是外加电流的阴极保护法，通电后，电子从负极流向钢闸门。
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化学·选择性必修1（SJ）
16. （16分）（2026·苏州震泽中学月考）能源短缺是人类面临的重大问
题之一，甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景，利用焦炉
气中的H2与工业尾气中捕集的CO2制甲醇的总反应可表示为：
CO2（g）＋3H2（g） CH3OH（g）＋H2O（g） ΔH＝－49 kJ·mol－
1，该反应一般通过如下步骤来实现：
①CO2（g）＋H2（g） CO（g）＋H2O（g） ΔH1
②CO（g）＋2H2（g） CH3OH（g） ΔH2＝－90 kJ·mol－1
（1）反应①的ΔH1＝ kJ·mol－1。
＋41
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解析：CO2（g）＋3H2（g） CH3OH（g）＋H2O（g） ΔH＝－49 kJ·mol－1为反应③，由盖斯定律可知，反应①＝反应③－反应②，即ΔH1＝ΔH－ΔH2＝－49 kJ·mol－1－（－90 kJ·mol－1）＝＋41 kJ·mol－1；
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（2）甲醇燃料可替代汽油、柴油，用于各种机动车、锅灶炉使用。已
知：在25 ℃和101 kPa下，1 molCH3OH（l）完全燃烧生成CO2放出的热量
为726.5 kJ，请写出甲醇燃烧的热化学方程式
。
CH3OH（l）＋ O2（g）
CO2（g）＋2H2O（l） ΔH＝－726.5 kJ·mol－1
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（3）科学家致力于CO2电催化合成甲醇的研究，其工作原理如图，b电极与电源的 极相连，其中c为质子交换膜，写出a电极的电极反应式
。
正
CO2＋6e－＋6H＋ CH3OH＋H2O
解析：由图可知，a极CO2转化为CH3OH，碳元素化合价降低，则a为阴
极与电源负极相连，b极与电源正极相连；又c为质子交换膜，只能通过H
＋，因此a电极电极反应式为CO2＋6e－＋6H＋ CH3OH＋H2O；
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化学·选择性必修1（SJ）
（4）CH3OH燃料电池具有低温快速启动，洁净环保等优点，可能成为未
来便携式电子产品应用的主流。如图，请回答下列问题：
①通入CH3OH电极的电极反应式为
。
CH3OH－6e－＋8OH－ C ＋
6H2O
②乙池总反应式为 。
4Ag＋＋2H2O
4Ag＋O2↑＋4H＋
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③丙池中工作一段时间后，加入一定量的 能恢复到原浓度；若丙
中电极不变，将其溶液换成KI溶液，溶液中加入无色酚酞溶液，闭合电键
后 （填“C”或“D”）极首先变红，写出电解时总离子反应式
。
CuCl2
D
2I
－＋2H2O I2＋H2↑＋2OH－
解析：图为CH3OH燃料电池，因此通入O2的一极为正极，通入CH3OH的一
极为负极，则A、C为阳极，B、D为阴极。①甲池电解质溶液为KOH溶
液，因此通入CH3OH电极的电极反应式为CH3OH－6e－＋8OH－ C
＋6H2O；②乙池为电解AgNO3溶液，电极总反应为4Ag＋＋2H2O 4Ag
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＋O2↑＋4H＋；③丙池的电极总反应为Cu2＋＋2Cl－ Cu＋Cl2↑，因此丙
池中工作一段时间后，加入一定量的CuCl2能恢复到原浓度；若丙中电极不变，将其溶液换成KI溶液，C为阳极，D为阴极，电解KI溶
液时阳极生成I2，阴极生成H2和KOH，加入无色酚酞溶液，阴极D首先变
红，总离子反应为2I－＋2H2O I2＋H2↑＋2OH－。
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化学·选择性必修1（SJ）
17. （16分）（2026·苏州实验中学期中）捕集CO2的技术对解决全球温
室效应意义重大。
（1）国际空间站处理CO2的一个重要方法是将CO2还原，所涉及的反应方
程式为CO2（g）＋4H2（g） CH4（g）＋2H2O（g） ΔH＝－270
kJ·mol－1。几种化学键的键能如表所示。
化学键 C—H H—H H—O C O
键能/kJ·mol－1 413 436 a 745
则a＝ 。
解析：反应热的计算方法为反应物的键能之和－生成物的键能之和，则有2×745＋4×436－413×4－4×a＝－270，故a＝463；
463
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（2）将CO2还原为CH4，是实现CO2资源化利用的有效途径之一，装置如
图1所示。
①H＋的移动方向为 （填“自左至右”或“自右至左”）；d
电极的电极反应式为 。
自左至右
CO2＋8H＋＋8e－ CH4＋2H2O
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②若电源为CH3OH－O2－KOH清洁燃料电池，当消耗1 mol CH3OH时，离
子交换膜中通过 mol H＋，该清洁燃料电池中的正极反应式为
。
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O2＋
2H2O＋4e－ 4OH－
解析：①该池为电解池工作原理，在d电极上CO2被还原为CH4，故是电解池中的阴极，电极反应式为CO2＋8H＋＋8e－ CH4＋2H2O，电解池
中的阳离子从阳极移向阴极，故H＋的移动方向为自左至右；②电源为
CH3OH－O2－KOH清洁燃料电池，是原电池工作原理，1 mol CH3OH失去
6 mol电子，则需要通过6 mol H＋，结合电解液中的碱性环境，正极反应式
为O2＋2H2O＋4e－ 4OH－；
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化学·选择性必修1（SJ）
（3）CO2催化加氢是资源化利用CO2的途径之一。
甲烷水蒸气催化重整是制取高纯氢的方法之一，反应器中主要反应为CH4
（g）＋2H2O（g） CO2（g）＋4H2（g） ΔH，反应器中还存在如下
反应：
ⅰ.CH4（g）＋H2O（g） CO（g）＋3H2（g） ΔH1＝a kJ·mol－1
ⅱ.CO（g）＋H2O（g） CO2（g）＋H2（g） ΔH2＝b kJ·mol－1
ⅲ.CH4（g） C（s）＋2H2（g） ΔH3＝c kJ·mol－1
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利用ΔH1、ΔH2、ΔH3，可得反应C（s）＋CO2（g） 2CO（g）的ΔH
＝ kJ·mol－1（用含a、b、c的代数式表示）；反应物实际
投料比采用n（H2O）∶n（CH4）＝4∶1，其实际投料比远大于理论值的
原因是
。
a－b－c
增大水的物质的量，有利于反应ⅰ、ⅱ向右进行，有利于提高甲烷
的转化率，促进一氧化碳转化为二氧化碳，提高氢气产率，减少积碳的生
成
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解析：根据盖斯定律，C（s）＋CO2（g） 2CO（g）反应的ΔH＝ΔH1－ΔH2－ΔH3，即ΔH＝（a－b－c）kJ·mol－1；主反应中CH4（g）＋2H2O（g） CO2（g）＋4H2（g），n（H2O）∶n（CH4）投料比为2∶1，水的获取来源和经济成本比甲烷多和廉价，增大水的物质的量，有利于反应ⅰ、ⅱ向右进行，有利于提高甲烷的转化率，促进CO转化为CO2，提高氢气产率，减少积碳的生成。
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