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暑假作業(yè)02化學反應與能量變化

積累運用

i.能源的利用

化石燃料主要包括煤、石油和天然氣

常規(guī)能源①短期內(nèi)不可再生，儲量有限；②燃燒排放的粉塵、SO2、NOx、CO等是大氣

特點

污染物的主要來源。

理想新能源太陽能、風能、地熱能、海洋能和氫能等

新能源

特點資源豐富、可以再生、對環(huán)境無污染

2.有熱量放出的變化未必是放熱反應，放熱反應和吸熱反應必須是化學變化。如苛性鈉溶于水放出熱量，

但不是放熱反應，NH4NO3溶于水吸收熱量，也不是吸熱反應，因為它們都不是化學反應。

3.化合反應并非都是放熱反應，如碳與二氧化碳的化合反應；分解反應并非都是吸熱反應，如過氧化氫的

化解。

4.由于化學反應一定有化學鍵的斷裂和形成，因此在物質(zhì)變化的同時一定伴隨著能量變化。

5.物質(zhì)的總能量越低，物質(zhì)越穩(wěn)定。

6.熱量變化與反廢條件沒有必然的關系，如需要點燃或加熱的反應不一定是吸熱反應，吸熱反應也不一定

需要加熱。

7.放熱反應不一定容易發(fā)生，如合成氨反應需在高溫、高壓和催化劑條件下才能發(fā)生；吸熱反應也不一定

難發(fā)生，如八水合氯化鋼與氯化鏤的反應在常溫下就能發(fā)生。

8.在用鍵能計算化學反應中的能量變化時，不僅要注意參加反應的各物質(zhì)的物質(zhì)的量，還要注意1mol物

質(zhì)中化學鍵的數(shù)目。

9.原電池中電解質(zhì)溶液一般能與負極反應，但電極不一定參加化學反應，如氫氧燃料電池中的電極不參加反

應。

10.原電池中較活潑的金屬不一定作負極，如鎂和鋁與氫氧化鈉溶液組成的原電池，則是鋁作負極。

11.原電池中電子在導線中定向移動（由負極流出，流入正極），離子在溶液中定向移動（陰離子移向正極,

陰離子移向負極），即“電子不下水，離子不上岸”或“電子走陸路，離子走水路”。

12.書寫電極反應式時，注意溶液的性質(zhì)，如堿性氫氧燃料電池中負極反應式不是H2—21=2H+,而是

H2—2e+2OH^=2H2Oo

培優(yōu)訓練

1鞏固提升練

1.下列物質(zhì)的變化過程中，化學鍵沒有被破壞的是（）

A.冰融化為液態(tài)水

B.氯化鈉受熱熔化

C.氫氧化鈉溶于水中

D.氯化氫溶于水得到鹽酸

【答案】A

【解析】A.冰融化為液態(tài)水，是物態(tài)變化，沒有破壞化學鍵，故A符合題意；

B.氯化鈉是離子化合物受熱熔化時，化學鍵被破壞，故B不符合題意；

C.氫氧化鈉是電解質(zhì)，溶于水發(fā)生電離，其化學鍵被破壞，故C不符合題意；

D.氯化氫是電解質(zhì)，溶于水發(fā)生電離，其化學鍵被破壞，故D不符合題意；

答案選A。

2.高粱釀酒過程中的部分流程按順序排列如下，其中能說明高粱轉(zhuǎn)化過程中放出熱量的是

A.冬“蒸糧”時加熱B.魏…球「拌曲”前攤晾

'堆酵”時升溫D“福酒”時控溫

【答案】C

【解析】A.“蒸糧”時加熱屬于木柴的燃燒過程，是木柴的化學能轉(zhuǎn)化為熱能，故A不符合題意；

B.“拌曲”前攤晾是屬于蒸發(fā)水分的過程，故B不符合題意；

C.“堆酵”時升溫屬于高粱的發(fā)酵過程，高粱在發(fā)酵過程中發(fā)生化學變化，并放出熱量；故C符合題意；

D.“儲酒”時控溫有木柴的燃燒過程，是木柴的化學能轉(zhuǎn)化為熱能，還有酒的蒸儲過程，蒸儲是吸熱過程，故

D不符合題意。

故答案選Co

3.一種生產(chǎn)和利用氫能的途徑如圖所示。下列說法錯誤的是

水燒

A.氫能屬于二次能源

B.圖中能量轉(zhuǎn)化的方式至少有6種

C.太陽能電池的供電原理與燃料電池相同

D.太陽能、風能、氫能都屬于新能源

【答案】C

【分析】二次能源是經(jīng)過轉(zhuǎn)換后利用的能量。燃料電池是將化學能轉(zhuǎn)化為電能，太陽能電池是將太陽能轉(zhuǎn)

化為電能。

【解析】A.氫能屬于二次能源，A項正確；

B.圖中涉及的能量轉(zhuǎn)化方式有太陽能、風能、水能轉(zhuǎn)化為電能，電能與化學能的相互轉(zhuǎn)化，電能向光能的

轉(zhuǎn)化，B項正確；

C.太陽能電池的供電原理與燃料電池不同，C項錯誤；

D.太陽能、風能、氫能都屬于新能源，D項正確。

故選C。

4.下列說法正確的是

A.凡需加熱的反應一定是吸熱反應

B.水汽化需要吸收能量，所以水汽化屬于吸熱反應

C.任何化學反應都伴隨有能量變化

D.已知在100kPa時，1mol石墨轉(zhuǎn)化為金剛石要吸收1.895kJ的熱能，據(jù)此判斷：金剛石比石墨穩(wěn)定

【答案】C

【解析】A.鋁熱反應為放熱反應，但需要在高溫條件下進行，A錯誤；B.水汽化時并未發(fā)生化學變化，

不屬于吸熱反應，B錯誤；C.化學反應的實質(zhì)是舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的形成，任何化學反應都伴隨

有能量變化，C正確；D.物質(zhì)具有的能量越低越穩(wěn)定，根據(jù)題意，石墨具有的能量低，故石墨更穩(wěn)定，D

錯誤；故選C。

5.下列說法正確的是

A.伴有能量變化的物質(zhì)變化過程都是化學變化

B.干冰易升華，這與分子中C=0的鍵能大小有關

C.在燃煤中加入生石灰是實現(xiàn)碳中和的重要途徑

D.所有化學變化一定遵循質(zhì)量守恒和能量守恒

【答案】D

【解析】A.化學變化一定伴隨能量變化，伴有能量變化的物質(zhì)變化不一定是化學變化，如核變，故A錯

誤；B.干冰易升華，這與分子間作用力有關，與C=0的鍵能大小無關，故B錯誤；C.在燃煤中加入生

石灰的目的是減少二氧化硫的排放，故C錯誤；D.所有化學變化一定遵循質(zhì)量守恒和能量守恒，故D正

確；選D。

6.化學與環(huán)境、材料、能源、信息等生產(chǎn)生活息息相關，下列說法錯誤的是

A.“燃煤脫硫”技術可以有效減少二氧化硫的排放，改善環(huán)境質(zhì)量

B.研制的高效率鈣鈦礦太陽能電池能將太陽能轉(zhuǎn)化為電能

C.茶葉等包裝中加入還原性鐵粉，能顯著延長茶葉的儲存時間

D.《荀子勸學》中記載“冰之為水，而寒于水”，說明冰的能量低于水，冰變?yōu)樗畬儆谖鼰岱磻?/p>

【答案】D

【解析】A.“燃煤脫硫”技術是減少二氧化硫的排放，改善環(huán)境質(zhì)量，A正確；

B.研制了高效率鈣鈦礦太陽能電池能將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，B正確;

C.茶葉等包裝中加入還原性鐵粉，能吸收氧氣，使氧氣濃度降低，能顯著延長茶葉的儲存時間，C正確;

D.冰變?yōu)樗畬儆谖锢磉^程，不屬于吸熱反應，D錯誤;

綜上，答案是D。

7.根據(jù)圖中的能量關系,可求得C—H的鍵能為

c(g)r---------l4H(g)

AHi=717kJmol"A7/2=864kJmori

C(s)；^^2H2(g)

:-75kJmo『

CH4(g)

A.414kJ-moF1B.377kJ-mo『C.235kJ-niolTD.197kJ-mor'

【答案】A

【解析】根據(jù)圖示可知lmolCH4分解變?yōu)镮molC(g)原子和4moiH(g)原子共吸收的能量是

(75+717+864)kJ=1656kJ的能量，則C-H鍵的鍵能為1656kJ+4mol=414kJ/mol,故合理選項是A。

8.某反應由兩步反應A-B-C構成，它的反應能量曲線如圖所示，下列敘述正確的是

0

反應進程

A.兩步反應均為反應物的總能量大于生成物的總能量

B.三種化合物中C最穩(wěn)定

C.A—B反應，反應條件一定需要加熱

D.A—C反應為吸熱反應

【答案】B

【解析】A.第一步反應物的總能量小于生成物的總能量，第二步反應為反應物的總能量大于生成物的總能

量，A項錯誤；B.三種化合物中C的能量最低，故最穩(wěn)定，B項正確；C.A到B為吸熱反應，但不一定

需要加熱條件，C項錯誤；D.A到C為放熱反應，D項錯誤。故選B。

9.為將反應2A1+6H+=2A1"+3區(qū)T的化學能轉(zhuǎn)化為電能，下列裝置能達到目的的是（鋁條均已除去了氧化膜）

NaOH溶液稀硝酸稀硫酸稀鹽酸

【答案】C

【分析】將反應2A1+6H+=2AF++3H2T的化學能轉(zhuǎn)化為電能，即需要形成原電池，并且鋁為負極，電解質(zhì)溶

液為非氧化性稀酸，據(jù)此分析判斷。

【解析】A.鋁與氫氧化鈉溶液反應生成四羥基合鋁離子和氫氣，與題中方程式不相符，A錯誤；

B.鋁與稀硝酸反應生成一氧化氮，與題中方程式不相符，B錯誤；

C.鋁與稀硫酸反應生成鋁離子和氫氣，鋁為負極，銅為正極，將化學能轉(zhuǎn)化為電能，C正確；

D.兩個電極均為鋁，不能達到將化學能轉(zhuǎn)化為電能的目的，D錯誤；

故答案選C。

10.在如圖所示的裝置中，a的金屬活潑性比氫要強，b為碳棒，下列關于此裝置的敘述不正確的是（）

稀

碳棒上有氣體放出，溶液pH變大

B.a是正極，b是負極

導線中有電子流動，電子從a極到b極

D.a極上發(fā)生了氧化反應

【答案】B

【分析】a的金屬性比氫要強，b為碳棒，所以a是負極，b碳棒是正極；

【解析】A.碳棒是正極，在正極發(fā)生的反應是：2H++2e=H2f,溶液中的氫離子濃度減少，溶液的pH變大,

故A正確；

B.a的金屬性比氫要強，b為碳棒，所以a是負極，b碳棒是正極，故B錯誤；

C.在原電池的外電路中，電子由負極經(jīng)導線流向正極，即電子從a極經(jīng)導線到b極，故C正確；

D.a的金屬性比氫要強，b為碳棒，所以a是負極，負極上發(fā)生金屬失電子的氧化反應，故D正確；

答案選B。

11.鋰鐵一次電池可為智能門鎖、醫(yī)療器械等供電，其總反應為FeSz+4Li=Fe+2Li2S。以下說法正確的

是

A.Li作負極發(fā)生氧化反應

B.電解質(zhì)溶液可使用稀硫酸

C.每生成ImolFe轉(zhuǎn)移2moi電子

D.電子由Li電極流出，經(jīng)電解質(zhì)溶液流回Li電極

【答案】A

【解析】A.Li作負極，失電子發(fā)生氧化反應，A正確；

B.Li是活潑金屬，會與稀硫酸反應，電解質(zhì)溶液不能使用稀硫酸，B錯誤；

C.Li是還原劑，失電子，可知每生成ImolFe轉(zhuǎn)移4moi電子，C錯誤；

D.電子不能經(jīng)過電解質(zhì)溶液，D錯誤；

故選Ao

12.理論上講，任何自發(fā)的氧化還原反應都可以設計成原電池。某同學利用反應“Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+”

設計了一個化學電池（如圖所示）。該電池在外電路中，電流從a極流向b極。下列說法正確的是

金M導線

百

A.電極b的電極材料為銅，電極反應式為Cu-2e-=Ci?+

B.電極a的電極材料可以為Ag,也可以是石墨或鐵

C.c溶液為AgNCh溶液，放電時Ag+向b極移動

D.裝置放電時主要將電能轉(zhuǎn)化為化學能

【答案】A

【解析】A.由外電路中，電流從a極流向b極。則電極b是電池的負極，由總反應可知，Cu作負極失去

電子，電極反應為Cu-2e-=Ci?+,A正確；B.電極a為電池的正極，為比Cu活潑性弱的金屬或能導電

的非金屬，Ag或石墨正確，但不能為鐵，B錯誤；C.c溶液為AgNCh溶液，Ag+向正極移動，即向電極a

移動，C錯誤；D.裝置放電時主要將化學能轉(zhuǎn)化為電能，D錯誤；故選A。

13.I.如圖所示，在一個小燒杯里加入研細的20gBa（OH）「8H2O晶體。將此小燒杯放在事先滴有3?4

滴水的玻璃片上，然后向小燒杯中加入lOgNH4cl晶體，并用玻璃棒快速攪拌。

（1）該實驗中觀察到的現(xiàn)象除產(chǎn)生刺激性氣味的氣體及反應混合物呈糊狀以外，還有。該反應_

（填“是”或“不是"）氧化還原反應。

⑵該反應為（填“吸”或“放”）熱反應。

（3）實驗中要用玻璃棒攪拌的原因是o

II.（4）現(xiàn)有如下兩個反應：A.NaOH+HCl=NaCl+H2O,B.Zn+H2SO4=ZnSO4+H2To判斷上述兩

個反應中能設計成原電池的是（填"A”或"B”）o

（5）瑞典ASES公司設計的曾用于驅(qū)動潛艇的液氨一液氧燃料電池的示意圖如下，則該燃料電池工作時的

總反應方程式為。

NH3、

N2+H2O/

NaOH溶液

（6）請設計一個簡單原電池，證明氧化性Fe3+>Cu2+,則負極材料為,正極電極反應式

為。

【答案】（1）燒杯外水結冰，燒杯和玻璃片黏在一起

（2）吸小于

（3）使反應物充分接觸，促使反應充分進行

（4）B

（5）4NH3+3O2=2N21+6H2O

（6）銅Fe3++e=Fe2+

【解析】（1）該實驗中反應為吸熱反應，溫度降低，觀察到的現(xiàn)象除產(chǎn)生刺激性氣味的氣體及反應混合物

呈糊狀以外，還有燒杯外水結冰，燒杯和玻璃片黏在一起；該反應中沒有元素化合價改變，不是氧化還原

反應；

（2）該反應為吸熱反應。

（3）實驗中要用玻璃棒攪拌的原因是使反應物充分接觸，促使反應充分進行；

（4）自發(fā)的氧化還原反應能設計成原電池，中和反應不是氧化還原反應，鋅和稀硫酸的反應為自發(fā)氧化還

原反應，故能設計成原電池的是B；

（5）液氨一液氧燃料電池中總反應為氨氣和氧氣生成氮氣和水，反應為4NH3+3C）2=2N2T+6H?0；

（6）氧化性Fe3+>Ci?+,則鐵離子在正極得到電子發(fā)生還原反應生成亞鐵離子，反應為Fe3++e=Fe2+；銅

失去電子發(fā)生氧化反應生成銅離子，為負極。

14.某小組研究化學反應中的能量變化，進行了如下實驗。

（1）實驗I：將Zn片和Cu片分別插入盛有50mL2moi?LT稀硫酸的燒杯中。

觀察到Zn片表面產(chǎn)生氣泡，溶液溫度由TJC升到T2℃；CU片表面無明顯變化。

①Zn片與稀硫酸反應的離子方程式為0

②Zn片與稀硫酸反應的能量變化關系符合如圖_____（填“A”或"B”）。

反應物的總能量高生成物的總能量高

化學Q

化學釋放上吸收

反應\7能量反應能量

V

生成物的總能量低反應物的總能量低

AB

（2）實驗H：用導線將電流表、小燈泡與Zn片、Cu片相連接，插入盛有50mL2moi?L-i稀硫酸的燒杯中。

①觀察到電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，Cu片表面產(chǎn)生氣泡，溶液溫度由TJC升到T3℃。

②結合電子的移動方向，解釋Cu片表面產(chǎn)生氣泡的原因o

（3）實驗I和H產(chǎn)生等量氣體時，測得T2>T3.結合能量的轉(zhuǎn)化形式，分析兩溶液溫度變化幅度不同的原

因o

（4）將Zn片和Cu片換成Fe片和石墨棒，重復實驗II,判斷電流表指針是否發(fā)生偏轉(zhuǎn)。若不偏轉(zhuǎn)，說明

理由；若偏轉(zhuǎn)，寫出Fe片表面發(fā)生的電極反應式，理由或電極反應式是。

【答案】（1）Zn+2H+=H2T+Zn2+A

（2）該原電池中Zn失電子，電子沿導線流向正極銅，正極Cu上H+得電子生成H?

(3)實驗i中化學能主要轉(zhuǎn)化為熱能，實驗n中化學能主要轉(zhuǎn)化為電能，部分轉(zhuǎn)化為熱能

(4)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，F(xiàn)e-2e-=Fe2+

+2+

【解析】(1)①Zn與硫酸的反應的化學方程式為Zn+H2so4=H2f+ZnSO4,離子方程式為Zn+2H=H2f+Zn,

+2+

故答案為：Zn+2H=H2t+Zn；

②Zn片與稀硫酸反應時溶液溫度由Ti℃升到T2℃,說明該反應是放熱反應，放熱反應的反應物總能量大于

生成物的總能量，即能量變化關系符合A圖，故答案為：A；

(2)Zn,Cu和稀硫酸構成原電池中，鋅為負極，銅為正極，鋅發(fā)生失去電子反應，電子從負極鋅沿導線

流向正極銅，正極Cu上H+得電子生成H2,所以可觀察到Cu片表面產(chǎn)生氣泡，故答案為：該原電池中Zn

失電子，電子沿導線流向正極銅，正極Cu上H+得電子生成H2；

(3)實驗I和H產(chǎn)生等量氣體時，化學能變化相同，但實驗I中化學能主要轉(zhuǎn)化為熱能，實驗H中化學能

主要轉(zhuǎn)化為電能，部分轉(zhuǎn)化為熱能，導致溶液升高溫度幅度T2>T3,故答案為：實驗I中化學能主要轉(zhuǎn)化

為熱能，實驗II中化學能主要轉(zhuǎn)化為電能，部分轉(zhuǎn)化為熱能；

(4)將Zn片和Cu片換成Fe片和石墨棒，重復實驗II,Fe與稀硫酸反應氧化還原反應，則Fe片、石墨

棒和稀硫酸構成原電池，F(xiàn)e作負極，石墨棒作正極，所以電路中有電流流動，電流表指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，F(xiàn)e

發(fā)生失電子的反應生成Fe2+,電極反應式為Fe-2e=Fe2+,故答案為：發(fā)生偏轉(zhuǎn)，F(xiàn)e-2e-=Fe2+o

2能力培優(yōu)練

15.已知：2H2(g)+O2(g)=2H2O(1)AH=-571.6kJ-mol-i,2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)AH=-565.8kJ-mol-i。某

H2和CO的混合氣體完全燃燒時放出113.74kJ熱量，同時生成8.8gCO2,則原混合氣體中七和CO的物質(zhì)

的量之比為

A.2：1B.1：2C.1：1D.2：3

【答案】C

【解析】由8.8gCO2,可得原CO為0.2mol,反應中放熱為56.58kJ,其余的熱量U3.74kJ-56.58kJ=57.16kJ

是以燃燒放出的，由此可根據(jù)反應2H2(g)+O2(g)=2H20(1)AH-SVI.ekJ.mol-1求出也是0.2mol；

答案選C。

16.汽車發(fā)動機工作會引發(fā)N2(g)+C)2(g)=2NO(g)的反應，其能量變化如圖所示。已知：斷開ImolNz(g)

中化學鍵需吸收946kJ能量，斷開lmolC)2(g)中化學鍵需吸收498kJ能量。下列說法錯誤的是

反應進程

A.該反應為吸熱反應

B.N?比更穩(wěn)定

C.形成ImolNO(g)中化學鍵需要放出632kJ能量

D.ImolNO(g)具有的能量一定高于ImolC^g)所具有的能量

【答案】D

【解析】A.由圖可知，N2和02的總能量低于NO的總能量，該反應為吸熱反應，A正確；B.已知：斷

開ImolNz(g)中化學鍵需吸收946kJ能量，斷開ImolO2(g)中化學鍵需吸收498kJ能量，斷開N2的化學鍵

需要更多的能量，N2比02更穩(wěn)定，B正確；C.形成ImolNO(g)中的化學鍵釋放的能量為

946+498-180kJ=632kJ>c正確；口.由圖知，ImolNO(g)具有的能量一定高于0.5molO?(g)和

0.5molN2(g)所具有的能量，ImolNO(g)和ImolC)2(g)所具有的能量無法比較，D錯誤；故選D。

17.NOC1常用于有機合成，其合成原理為2NO(g)+C12(g)U2NOCl(g),反應過程中的能量變化如圖所示。

下列有關說法正確的是

A.2molNOCl(g)所具有能量比2molNO(g)所具有能量低76kJ

B.該反應為吸熱反應

C.該反應中每生成2moiNOCl(g)放出熱量76kJ

D.形成1molNOCl(g)中的化學鍵吸收熱量90kJ

【答案】C

【解析】A.根據(jù)圖示，2moiNOCl(g)所具有能量比2moiNO(g)和ImolCb(g)所具有的總能量低

(180-104)kJ=76kJ,則2moiNOCl(g)所具有能量比2moiNO(g)和ImolCL(g)所具有的總能量低76kJ,A錯誤;

B.反應物的能量總和大于生成物的能量總和，為放熱反應，B錯誤；

C.2moiNO(g)和1moicL(g)完全反應生成2moiNOCl(g)放出熱量(180-104)kJ=76kJ,C正確；

D.斷裂化學鍵吸收能量，形成化學鍵放出能量，D錯誤；

答案選C。

18.Mg-AgCl電池是一種能被海水激活的一次性貯備電池，電池反應的離子方程式為

2AgCl+Mg=Mg2++2Ag+2Cr,下列有關該電池的說法正確的是

A.Mg為電池的正極

B.負極反應為AgCl+e-=Ag+C「

C.電流由鎂電極經(jīng)外電路流向正極

D.可用于海上應急照明供電

【答案】D

【分析】在反應2人8。+乂8=乂82++2人8+2(3「中，鎂元素化合價升高，鎂作負極；銀元素化合價降低，氯

化銀作正極，據(jù)此回答。

【解析】A.由分析知鎂作負極，A錯誤；B.鎂元素化合價升高，負極反應為Mg-2e=Mg2+,B錯誤；C.外

電路電流由正極流向負極，即由正極經(jīng)外電路流向鎂電極，C錯誤；D.Mg-AgCl電池是一種能被海水激

活的一次性貯備電池，所以可用于海上應急照明供電，D正確；故選D。

19.鹽水小汽車”因結構簡單、制作方便，深受孩子們喜愛，其結構和原理如圖所示。下列說法錯誤的是

A.使用前，應將Mg片用砂紙打磨干凈

B.溶液中的C「向Cu片一極移動

C.Cu片一極發(fā)生還原反應

D.負極的電極反應式為Mg-2e-=Mg2+

【答案】B

【分析】由圖可知，Mg片、銅片和食鹽水構成了原電池，將化學能轉(zhuǎn)化為電能，其中Mg失電子發(fā)生氧化

反應，作負極，負極反應式為Mg-2e=Mg2+,銅片作正極，正極上氧氣發(fā)生得電子的還原反應，正極反應式

為2H2O+O2+4e-=4OH,原電池工作時，陽離子移向正極，陰離子移向負極，據(jù)此分析解答。

【解析】A.Mg表面有氧化膜，使用前，應將Mg片用砂紙打磨干凈，故A正確；

B.銅片作正極，陽離子移向正極，故溶液中的Na+向Cu片一極移動，溶液中的C「向Mg片一極移動，

故B錯誤；

C.銅片作正極，氧氣發(fā)生得電子的還原反應，正極反應式為2H2O+O2+4e-=4OH,故C正確；

D.Mg作負極，負極反應式為Mg-2e=Mg2+,故D正確；

答案選B。

20.熱電廠尾氣經(jīng)處理得到較純的SO2,可用于原電池法生產(chǎn)硫酸。下列說法不E理的是

A.電極b周圍溶液pH變大

B.溶液中H+由a極區(qū)向b極區(qū)遷移

+

C.電極a的電極反應式是SO2-2e+2H2O=4H+SO;

D.一段時間后，a極消耗的SO2與b極消耗的02物質(zhì)的量相等

【答案】D

【分析】由題干圖示可知，電極a作負極，發(fā)生的電極反應為：SO2-2e-+2H2O=4H++SOj,b電極為正極，

+

發(fā)生的電極反應為：4H+O2+4e=2H2O,左側區(qū)域產(chǎn)生的H+經(jīng)過陽離子交換膜進入右側區(qū)域，據(jù)此分析解

題。

+

【解析】A.由分析可知，b電極為正極，發(fā)生的電極反應為：4H+O2+4e=2H2O,則電極b周圍溶液pH

變大，A正確；

B.由分析可知，溶液中H+由a極區(qū)向b極區(qū)遷移，B正確；

C.由分析可知，電極a的電極反應式是SCh-2e-+2H2O=4H++SO>,C正確；

D.根據(jù)得失電子總數(shù)相等可知，一段時間后，a極消耗的S02與b極消耗的02物質(zhì)的量的2倍，D錯誤；

故答案為：D。

21.“發(fā)展清潔能源、堅持人與自然和諧共生”是新時代堅持和發(fā)展中國特色社會主義的基本方略之一、氫氣

和甲醇（CH30H）都是綠色清潔能源，請回答下列問題：

（1）我國研究人員研制出一種新型復合光催化劑，利用太陽光在催化劑表面實現(xiàn)高效分解水制氫，主要過

程如圖所示。

涉/汴卷/[0

——，然292g^泠，泠二：

為嬴蘇飆^?????^???—力"〃----

O。

氧原子氫原子

①過程I、II分別、（填“釋放”或“吸收”）能量。

②總反應的化學方程式為。

（2）生產(chǎn)甲醇的主要反應為CC>2（g）+3H2（g）-CH3OH（g）+H2O（g）o在某催化劑作用下反應過程中各物質(zhì)

的相對能量變化如圖所示。

*

招一.過渡態(tài)1

玄\過渡態(tài)2

!\，-------?

雯，，、、/.**、

CO(g)+H26(^)+2H2(g)\

CO2(g)+3H2(g)\」

CH30H(g)+頓g)

反應過程

則反應82(g)+3H?(g)CH3OH(g)+H2O(g)為(填“吸熱，或“放熱”)反應。

(3)一定溫度下，在2L恒容密閉容器內(nèi)發(fā)生反應：CO2(g)+3H2(g).CH3OH(g)+H2O(g),其中〃(CO?)

A.IminB.4minC.5minD.7min

光上人

【答案】(1)吸收釋放2HO^2HT+O^T

2催化劑22

(2)放熱

(3)該反應為放熱反應，隨著反應的進行，反應物濃度減小，體系溫度升高，溫度對反應速率的影響大于

濃度對反應速率的影響CD

【解析】(1)①過程I斷裂舊鍵O-H鍵，吸收能量，過程H形成新鍵0-0鍵，釋放能量；

②利用太陽光在催化劑表面實現(xiàn)高效分解水制氫，總反應的化學方程式為2H2O-2H2T+O,T；

(2)由圖可知，反應物總能量高于生成物總能量，反應CC)2(g)+3H2(g)CH30H(0+比04)為放熱反應;

(3)①反應物濃度較大、溫度較高的反應速率較快，該反應是放熱反應，隨著反應進行溫度升高，0~lmin

內(nèi)平均反應速率小于l~2min內(nèi)平均反應速率，可能的原因：該反應為放熱反應，隨著反應的進行，反應物

濃度減小，體系溫度升高，溫度對反應速率的影響大于濃度對反應速率的影響；

②由表可知，5min后"(CO?)不再發(fā)生變化，即正反應速率等于逆反應速率，因此達到反應限度的是5min、

7min,故選CD。

22.能量轉(zhuǎn)化是化學變化的重要特征，按要求回答下列問題：

(1)已知：H-H鍵的鍵能為436kJ-mol-LT,N-H鍵的鍵能為391kJ-morP,NmN鍵的鍵能為

946Umol.LT則反應2NH3(g).凡伍)+3凡值)中，理論上消耗lmolNH3(填“吸收”或“放

出")kJ熱量。

(2)把a、b、c、d四種金屬片浸入稀硫酸中，用導線兩兩相連可以組成各種原電池。若a、b相連，a為

正極：c、d相連，c為負極：a、c相連，c上有氣泡逸出：b、d相連，b質(zhì)量減小，則四種金屬的活動性由

強到弱順序為：。

（3）中國科學院長春應用化學研究所曾在甲烷（CH”）燃料電池技術方面獲得重大突破。甲烷燃料電池工作

的原理如圖所示，甲烷燃料電池采用鉗作電板催化劑，電池中的質(zhì)子交換膜只允許質(zhì)子（H+）和水分子通過。

其工作原理的示意圖如下，請回答下列問題：

Pt(a)

空氣

CO2+H2O<?---------1

CH+HO空氣（。2）

42質(zhì)子交換膜

電解質(zhì)溶液為稀硫酸

①co?的電子式為,Pt（a）電極反應式為

②電解質(zhì)溶液中的H+向（填“a”或"b”）極移動，電子流出的電極是（填"a”或"b”）極。

③該電池工作時消耗1L2LCH4（標準狀況下）,假設電池的能量轉(zhuǎn)化率為80%,則電路中通過mol

電子。

【答案】（1）吸收46

（2）b>a>c>d

+

（3）O：：C：：OCH4+2H2O-8e=CO2+8Hba3.2

【解析】（1）根據(jù)熱化學反應方程式：2NH3（g）.-N2（g）+3H2（g）,反應的焰變=反應物斷鍵吸收的總能

量-生成物成鍵放出的總能量，所以該反應的焰變“H=2x3x391-946-3x436=+92kJ/mol,消耗ImolNHs吸收

92+2=46kJ；

（2）a、b相連，a為正極，則活動性b>a；c、d相連，c為負極，則活動性c>d；a、c相連，c上有氣泡逸

出，則c為正極，活動性a>c；b、d相連，b質(zhì)量減小，則b為負極，活動性b>d；所以活動性順序：b>a>c>d；

（3）①C原子最外層電子數(shù)為4,O原子最外層電子數(shù)為6,CO2的電子式為：O：：C：：O,該燃料電池中,

通入燃料的a電極為負極，通入空氣（02）的電極b為正極，負極上甲烷失電子，電解質(zhì)溶液為酸性，所以電

+

極反應式為：CH4-8e-+2H2O=CO2+8H；

②a電極為負極，電極b為正極，電解質(zhì)溶液中的H+向b電極移動，電子流出的電極為負極，由a電極流

出；

③電池工作時消耗1L2LCHN標準狀況下），則參加反應的CH4的物質(zhì)的量為0.5mol,根據(jù)電極反應式：

+

CH4-8e+2H2O=CO2+8H,轉(zhuǎn)移電子數(shù)為：0.5molx8=4mol,電池的能量轉(zhuǎn)化率為80%,則電路中通過電子

的物質(zhì)的量為：4molx80%=3.2mol?

23.現(xiàn)代社會中，人類的一切活動都離不開能量，研究化學能與熱能、電能的轉(zhuǎn)化具有重要價值?；卮鹣?/p>

列問題：

I.化學反應與熱能

（1）下列化學反應過程中的能量變化符合圖示的是（填序號）。

①酸堿中和反應；②碳酸鈣分解；③金屬鈉與水反應；④灼熱的碳與二氧化碳反應；⑤Ba（OHL8H2。與

NH4cl晶體的反應

（2）常溫下，根據(jù)鍵能數(shù)據(jù)估算反應CH4+4g=CR+4HF的能量變化是（填字母）。

化學鍵C-HC-FH-FF-F

鍵能/(kJ-moL)414489565155

A.放出1940kJ.moLB.吸收1940kJmor'

C.放出485kJ.mo「D.吸收485kJ.molT

n.化學反應與電能

（3）如圖為某化學興趣小組探究不同條件下化學能與電能之間轉(zhuǎn)化的裝置，回答下列問題:

①若電極a為鋅片、電極b為銅片、電解質(zhì)溶液為稀硫酸，該裝置工作時，銅電極上可以看到的現(xiàn)象

為,S。：向（填“a”或"b”）極移動，正極的電極反應式為0

②若電極a為A1、電極b為Mg、電解質(zhì)溶液為KOH溶液，則該原電池工作時，Mg作極（填“正”

或"負”），A1電極上的反應式為o

（4）某種燃料電池的工作原理示意圖如圖所示（a、b均為石墨電極）。

KOH溶液

假設使用的“燃料”是甲烷(CH,),則通入甲烷氣體的電極反應式為。電池工作一段時間后，電解

液的堿性將(填“增強”“減弱”或“不變”)。若消耗標準狀況下甲烷的體積為3.36L,假設化學能完全

轉(zhuǎn)化為電能，則轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為(設NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)。

【答案】(1)②④⑤

(2)A

+

(3)①有氣泡產(chǎn)生a2H+2e=H2T

②正Al-3e+4OH-=[Al(OH)4J

(4)CH4-8e+10OH=CO1-+7H2O減弱(1分)1.2A^A

【解析】(1)由圖可知，化學反應為吸熱反應，故符合能量變化圖示的是②④⑤；

(2)根據(jù)化學反應斷鍵吸收熱量414曰?1110尸><411101+411101義155口―010尸=22764,成鍵放出熱量

489kJ-mol-1x4mol+4molx565kJ-mol-1=4216kJ，該反應放出熱量4216kJ-2276kJ=1940kJ,故選A；

(3)①由圖示可知，Zn、Cu、稀硫酸構成原電池，Zn為負極，Cu為正極，正極上發(fā)生得電子的還原反應,

電極反應式為2H++2F=凡丁，Cu電極上可以看到的現(xiàn)象是有氣泡產(chǎn)生，根據(jù)原電池工作時陰離子向負極

移動，即溶液中硫酸根離子移向a(Zn)電極。②A1能與KOH溶液反應，但Mg不能與KOH溶液反應，則

A1是負極，Mg是正極；鋁電極的電極反應式為Al-3e-+4OJT=[Al(OH)J;

(4)假設使用的“燃料”是甲烷(CHJ,甲烷在負極失去電子，和氫氧根離子結合得到碳酸根離子，則通入

甲烷氣體的電極反應式為CH4-8e-+lOOH-=CO：+7HQ,b極的電極反應式為O2+2H2O+4e-=401r,

電池工作一段時間后，根據(jù)總反應的方程式CH'+ZOz+ZOH-=COj+3H2?？芍?，反應后電解液的堿性減

弱。若消耗標準狀況下甲烷的體積為3.36L,即甲烷的物質(zhì)的量為0.15mol,假設化學能完全轉(zhuǎn)化為電能，

根據(jù)電極方程式CH4-8丫+10OH-=COr+7H2O,則轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為1.2必。

3創(chuàng)新題型練

24.利用固體表面催化工藝進行NO分解的過程如圖所示。

士工,吸附r忠_____.■立00_______a，.⑼解吸‘上:

777777777"①/////////②77777777/③77777777/④〃〃，〃〃

下列說法不正確的是

A.NO是有毒氣體B.催化劑能改變NO的分解速率

C.NO分解生成N?和。,D.過程②釋放能量，過程③吸收能量

【答案】D

【解析】A.NO是有毒氣體，能與血紅蛋白結合且結合能力比CO還強，A正確；

B.催化劑能降低反應的活化能，改變NO的分解速率；

C.分析過程圖可知NO分解生成N?和。2,c正確;

D.分析過程圖可知過程②為斷鍵過程，吸收能量，過程③為成鍵過程，放出能量，D錯誤;

答案為：D。

25.我國科研人員提出了由CO2和CH4轉(zhuǎn)化為高附加值產(chǎn)品CH3coOH的催化反應歷程，該歷程示意圖如

下所示。

下列說法不正確的是

A.生成CH3coOH總反應的原子利用率為100%

B.CH4-CH3coOH過程中，有C—H鍵發(fā)生斷裂

C.①一②放出能量并形成了C—C鍵

D.該催化劑可有效提高反應物的平衡轉(zhuǎn)化率

【答案】D

【解析】分析：A項，生成CH3coOH的總反應為CH4+CO2受7cH3C00H,原子利用率為100%；B項，

CH4選擇性活化變?yōu)棰龠^程中，有1個C-H鍵發(fā)生斷裂；C項，根據(jù)圖示，①的總能量高于②的總能量，

①一②放出能量并形成C-C鍵；D項，催化劑只影響化學反應速率，不影響化學平衡，不能提高平衡轉(zhuǎn)化

率。

（J

詳解：A項，根據(jù)圖示CH4與CCh在催化劑存在時生成CH3coOH,總反應為CH4+CO2*^CH3COOH,

只有CH3coOH一種生成物，原子利用率為100%,A項正確；B項，CH4選擇性活化變?yōu)棰龠^程中，有1

個C-H鍵發(fā)生斷裂，B項正確；C項，根據(jù)圖示，①的總能量高于②的總能量，①一②放出能量，對比①

和②，①一②形成C-C鍵，C項正確；D項，催化劑只影響化學反應速率，不影響化學平衡，不能提高反

應物的平衡轉(zhuǎn)化率，D項錯誤；答案選D。

點睛：本題考查原子利用率、化學反應的實質(zhì)、化學反應中的能量變化、催化劑對化學反應的影響，解題

的關鍵是準確分析示意圖中的信息。注意催化劑能降低反應的活化能，加快反應速率，催化劑不能改變AH、

不能使化學平衡發(fā)生移動。

26.二氧化碳用不同催化劑催化生成一氧化碳的歷程中能量的轉(zhuǎn)化如圖所示（吸附在催化劑表面的用“?”表

示），下列說法錯誤的是

啾NiPc

Pc

髭—Co

女

箕

O（g）

O-C

*?C

OH-

O-<O

（）—C

COg

2

2