第62頁（共62頁）2025-2026學(xué)年上學(xué)期高二化學(xué)蘇教版期中必刷?？碱}之化學(xué)反應(yīng)與能量（解答題）一．解答題（共15小題）1．（2024秋?揚(yáng)州期末）乙酸是一種重要的有機(jī)化工原料，其制備方法受到廣泛研究和關(guān)注。（1）CO催化電解制乙酸。①將CO通入附著催化劑的多孔石墨電極，以KOH溶液為電解液，電解裝置如圖﹣1所示。生成的CH3COOK經(jīng)處理后得到乙酸。陰極上CO生成CH3COO-的電極反應(yīng)式為②C8H15NO6是一種來源廣、價(jià)格低的化工原料。其他條件不變，改進(jìn)工藝，以KOH和C8H15NO6的混合液為電解液也可制備乙酸，電解裝置如圖﹣2所示。從裝置和物質(zhì)轉(zhuǎn)化的角度分析，改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)有。（2）CH4光催化制乙酸。在光照條件下，以PdO/Pd為催化劑，向反應(yīng)器中勻速通入一定比例的CH4和H2O進(jìn)行反應(yīng)。H2O在Pd表面產(chǎn)生?OH。生成乙酸的一種機(jī)理如圖﹣3所示。①步驟Ⅵ過程中形成碳碳單鍵，在圖中補(bǔ)全X的結(jié)構(gòu)。步驟Ⅷ需在加熱條件下，加入物質(zhì)Y實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化，Y可能為（填字母）。A.COB.O2C.H2②催化劑中Pd元素總量一定，乙酸的產(chǎn)量和光催化效率隨PdO的含量變化如圖﹣4所示。當(dāng)PdO的含量大于10μmol時(shí)，隨著PdO含量的增加，乙酸的產(chǎn)量逐漸減少，原因是。若催化劑中不含PdO時(shí)，在Pd上的反應(yīng)仍遵循上述反應(yīng)機(jī)理，則反應(yīng)得到的有機(jī)產(chǎn)物有C2H6、（填結(jié)構(gòu)簡式）。③在該光催化條件下，O2比H2O更易活化，生成更多的?OH。若用O2代替部分H2O進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，隨著O2含量的上升，甲烷的消耗量略有增加，乙酸的產(chǎn)量卻不升反降，原因是。2．（2024秋?蘇州期末）吸收工廠煙氣中的SO2，能有效減少SO2對(duì)空氣的污染。電解法和Na2SO3溶液吸收法可實(shí)現(xiàn)SO2的資源化利用。（1）電解法除煙氣中SO2的裝置如圖1所示。①Sn電極上發(fā)生的反應(yīng)為（填“氧化”或“還原”）反應(yīng)。②Pt電極上的主要反應(yīng)的電極反應(yīng)式為。③電解過程中，1molSO2放電時(shí)，通過質(zhì)子交換膜的H+的物質(zhì)的量為。（2）用Na2SO3溶液吸收煙氣中的SO2吸收后的溶液經(jīng)熱分解再生為Na2SO3溶液。已知：室溫時(shí)，溶液中H2SO3、HSO3-、SO3①圖中曲線b表示的微粒是（填離子符號(hào)）。②Na2SO3溶液吸收SO2的離子方程式為。③當(dāng)c(HSO3-)c(S④吸收和再生過程中，完全熱分解放出的SO2量總是小于吸收的SO2量，其主要原因是。與吸收SO2前的溶液相比，再生后的溶液pH（填“增大”或“減小”或“不變”）。3．（2024秋?蘇州期末）氨作為一種無碳燃料可用于熱電工業(yè)，研究新的制氨方法至關(guān)重要。Ⅰ.氨的燃燒：氨氣完全燃燒生成氮?dú)夂退瑫r(shí)產(chǎn)生大量的熱。（1）實(shí)驗(yàn)室通常用如圖1所示裝置測(cè)量NH3燃燒產(chǎn)生的熱量。燃燒室中加一定量氨氣，使其完全燃燒，測(cè)量水溫的變化，并進(jìn)行計(jì)算。①器壁Ⅰ和器壁Ⅱ分別具有的性能是（填字母）。A.絕熱絕熱B.絕熱導(dǎo)熱C.導(dǎo)熱絕熱D.導(dǎo)熱導(dǎo)熱②298K、1.01×105Pa時(shí)，1g氨氣完全燃燒，測(cè)得產(chǎn)生18.6kJ熱量。寫出NH3完全燃燒的熱化學(xué)方程式：。（2）向煤炭中摻入一定量NH3共同燃燒，可減少CO2排放。煤炭燃燒產(chǎn)物中常含有氮氧化物（NOx），相同量的煤炭摻氨燃燒后產(chǎn)生的NOx明顯減少，可能原因是。Ⅱ.氨的獲取（3）在酶的作用下，利用生物燃料電池可實(shí)現(xiàn)室溫下氨的合成，原理如圖2所示。①電極M為原電池的（填“正極”或“負(fù)極”）。②電池工作時(shí)H+的移動(dòng)方向?yàn)?。A.M極室→N極室B.N極室→M極室（4）電解還原廢水中NO3-制備氨氮(NH3-NH4+)①陰極生成NH3的電極反應(yīng)式為。②電解電壓為1.0V時(shí)，若在電解槽中間添加陽離子交換膜（阻止NO2-、NO3-等通過），NO3-③電解電壓為3.0V時(shí)，陰極的主要產(chǎn)物為（填化學(xué)式）。4．（2025秋?鼓樓區(qū)校級(jí)月考）氫氣是一種理想的清潔能源。（1）制氫。利用鹵化物熱化學(xué)循環(huán)制氫，原理如圖所示（部分反應(yīng)物和產(chǎn)物已略去）。①加熱條件下發(fā)生反應(yīng)Ⅲ的化學(xué)方程式為。②若反應(yīng)Ⅳ中有4mol水參加反應(yīng)，理論上該反應(yīng)可生成molH2。（2）儲(chǔ)氫。鎂基儲(chǔ)氫材料Mg、MgH2、Mg﹣Mg2NiH4等體系能與水反應(yīng)釋放出氫氣。已知Mg2NiH2+4H2O＝2Mg（OH）2+Ni+4H2↑。不同儲(chǔ)氫材料與水反應(yīng)制氫速率曲線如圖Ⅰ所示，MgH2在AlCl3溶液中的水解機(jī)理如圖Ⅱ所示。①M(fèi)g2NiH4與水反應(yīng)放出氫氣的速率較慢，原因可能為。②Mg﹣10%Mg2NiH4復(fù)合材料與水反應(yīng)放出氫氣的速率最快，原因可能為。③MgH2在AlCl3溶液中水解速率較快，結(jié)合機(jī)理說明其原因。（3）實(shí)驗(yàn)室利用鐵基催化劑進(jìn)行電催化硝酸鹽還原合成氨的裝置如圖Ⅲ所示。電解時(shí)，NO3-先吸附到催化劑表面放電產(chǎn)生NH4+?？刂破渌鼦l件不變，NH4+的產(chǎn)率和法拉第效率（FE%）隨pH變化如圖Ⅳ所示。FE%=Q①寫出電解生成NH4+的電極反應(yīng)式②pH從5變化到3時(shí)，NH4+的產(chǎn)率逐漸減小的原因可能為5．（2025?京口區(qū)開學(xué)）研究燃煤煙氣中CO2的捕集和資源再利用技術(shù)對(duì)低碳經(jīng)濟(jì)有重大意義。（1）利用反應(yīng)CO2（g）+H2（g）＝HCOOH（g）ΔH＝14.9kJ?mol﹣1，不能實(shí)現(xiàn)CO2直接加氫合成HCOOH，原因是。（2）利用氨水可捕集煙氣中的CO2。捕集、再生過程中含碳物種的變化如圖1所示。①液相中H2NCOO﹣發(fā)生轉(zhuǎn)化：H2NCOO﹣+H2O→OH-X+NH3。②已知：Co2++6NH3＝Co（NH3）62+K1＝1×105Zn2++4NH3＝Zn（NH3）42+K2＝1×109反應(yīng)2Co2++3Zn（NH3）42+?2Co（NH3）62++3Zn2+的平衡常數(shù)K＝。③轉(zhuǎn)化后的溶液通過反應(yīng)NH4++X?CO2+NH3+H2O解吸釋放CO2，向兩份相同的轉(zhuǎn)化后的溶液中分別加入等體積、等濃度的CoCl2和ZnCl2溶液，加入CoCl2溶液后釋放CO2效果更好的原因是（3）以過渡金屬作催化劑，利用圖2所示裝置可實(shí)現(xiàn)“轉(zhuǎn)化I”。①寫出陰極表面的電極反應(yīng)方程式：。②在金屬催化劑表面發(fā)生*CO2→*C2H4轉(zhuǎn)化的過程可能為*CO2→*COOH→*CO→*OCCO→*C2H4（*表示吸附在催化劑表面）。其中部分物種在催化劑表面的吸附構(gòu)型如圖3所示，反應(yīng)歷程中的相對(duì)能量如圖4所示。與Cu催化劑相比，摻雜了Cs的Cu—Cs復(fù)合催化劑更有利于C2H4的形成，可能原因是。6．（2025春?南京期末）化學(xué)就像一座橋梁，連接著材料和環(huán)境，影響著我們生活的方方面面。Ⅰ.儲(chǔ)能材料是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。AlH3易發(fā)生分解反應(yīng)釋放出活性氫原子，且可與固體氧化物混合作固體燃料推進(jìn)劑。AlH3與Fe2O3的反應(yīng)過程如下：ⅰ．AlH3（s）＝Al（s）+3H（g）；ΔH＝+521.1kJ?mol﹣1ⅱ．6H（g）+Fe2O3（s）＝2Fe（s）+3H2O（g）；ΔH＝﹣1209.2kJ?mol﹣1ⅲ．2Al（s）+Fe2O3（s）＝Al2O3（s）+2Fe（s）；ΔH＝﹣851.5kJ?mol﹣1（1）反應(yīng)2AlH3（s）+2Fe2O3（s）＝4Fe（s）+3H2O（g）+Al2O3（s）的ΔH＝。（2）AlH3與普通鋁粉相比，AlH3與Fe2O3反應(yīng)更容易引發(fā)的原因是。Ⅱ.工業(yè)脫硫是環(huán)境保護(hù)、促進(jìn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要課題。脫除工業(yè)煙氣中的SO2有多種方法。ⅰ.鈉鈣雙堿法。鈉鈣雙堿法吸收煙氣中SO2的一種流程如圖1所示，H2SO3、HSO3-、SO3（3）“吸收”所得溶液的pH約為4～5時(shí)，SO2轉(zhuǎn)化為（填化學(xué)式）。“吸收”時(shí)控制溶液的pH略大于9，寫出“再生”反應(yīng)的化學(xué)方程式：。ⅱ.氧化、還原法。（4）二氧化錳氧化。以軟錳礦漿（主要成分為MnO2，雜質(zhì)為Fe、Al等元素的氧化物）和煙氣（含有SO2、O2等）為原料可制備MnSO4。向一定量軟錳礦漿中勻速通入煙氣，測(cè)得溶液中c（SO42-）、c（Mn2+）與pH溶液中c（SO42-）的增加呈現(xiàn)由慢到快迅速增大的趨勢(shì)，其主要原因是（5）一氧化碳還原。反應(yīng)原理為2CO（g）+SO2（g）?2CO2（g）+S（l）；ΔH＝﹣270kJ?mol﹣1。其他條件相同，分別選取Fe2O3、NiO作上述反應(yīng)的催化劑時(shí)，SO2的轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)溫度的變化如圖4所示。①與NiO相比，選擇Fe2O3作催化劑的優(yōu)點(diǎn)是。②已知：硫的沸點(diǎn)約為445℃。反應(yīng)溫度高于445℃時(shí)，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大，其原因是。7．（2025春?天寧區(qū)校級(jí)期末）（1）以太陽能為熱源，熱化學(xué)硫碘循環(huán)分解水是一種高效、無污染的制氫方法。其反應(yīng)過程如圖所示：相關(guān)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：反應(yīng)Ⅰ：SO2（g）+I2（g）+2H2O（l）═2HI（aq）+H2SO4（aq）ΔH1＝﹣213kJ?mol﹣1反應(yīng)Ⅱ：H2SO4（aq）═SO2（g）+H2O（l）+12O2（g）ΔH2＝+327kJ?mol反應(yīng)Ⅲ：2HI（aq）═H2（g）+I2（g）ΔH3＝+172kJ?mol﹣1①總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：2H2O（l）═2H2（g）+O2（g）ΔH＝。②在該過程中SO2和對(duì)總反應(yīng)起到催化劑作用；使用了催化劑，總反應(yīng)的ΔH（填“增大”“減小”或“不變”）（2）CH4和CO2都是比較穩(wěn)定的分子，科學(xué)家利用電化學(xué)裝置實(shí)現(xiàn)兩種分子的耦合轉(zhuǎn)化，其原理如圖所示：①陰極上的反應(yīng)式：。②若生成的乙烯和乙烷的體積比為2：1，則消耗的CH4和CO2體積比為。（3）EF—H2O2—FeOx法可用于水體中有機(jī)污染物降解，其反應(yīng)機(jī)理如圖所示。X微粒的化學(xué)式為，陰極附近Fe2+參與反應(yīng)的離子方程式為。8．（2025春?廣陵區(qū)校級(jí)期末）某研究小組探究原電池的原理并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。（1）下列反應(yīng)通過原電池裝置，可實(shí)現(xiàn)化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的是（填序號(hào)）。①CH4+2O2＝CO2+2H2O②Fe+Cu2+＝Cu+Fe2+③CaO+H2O＝Ca（OH）2（2）某種燃料電池的工作原理示意如圖所示，X、Y均為惰性電極，假設(shè)使用的“燃料”是氫氣（H2），則通入H2的電極是（填“a”或“b”）電極。（3）有人以化學(xué)反應(yīng)：2Zn+O2+4H+=2Z9．（2025春?高郵市期末）氣是一種清潔能源，制氫技術(shù)和氫能源的應(yīng)用研究具有重要意義。（1）水煤氣法制氫。將一定量的C和H2O加入密閉容器中，在一定條件下主要發(fā)生反應(yīng)如下：主反應(yīng)C（s）+H2O（g）＝CO（g）+H2（g）ΔH＝131.7kJ?mol﹣1副反應(yīng)CO（g）+H2O（g）＝CO2（g）+H2（g）ΔH＝﹣43.6kJ?mol﹣1向容器中加入適量的CaO有利于H2的生成。①已知：CaO（s）+CO2（g）═CaCO3（s）ΔH＝﹣178.3kJ?mol﹣1則C（s）+CaO（s）+2H2O（g）═CaCO3（s）+2H2（g）ΔH＝kJ?mol﹣1。適量的CaO有利于H2生成的原因，除了能吸收CO2使平衡正向移動(dòng)外，還有。②當(dāng)加入CaO的量過大時(shí)，H2的產(chǎn)量會(huì)降低，原因是。（2）電解水制氫。有研究認(rèn)為，堿性條件下電解水的過程中，氣泡在電極上產(chǎn)生和脫離對(duì)電解效率具有重要影響，某電極上發(fā)生的變化如圖所示。①電極附近溶液的pH（填“增大”或“減小”）。②相同條件下，若電極表面的氣泡難以脫離，則不利于電解氫氣的產(chǎn)生。原因是。③在上述實(shí)驗(yàn)條件和20kHz、100%振幅超聲波下，氣泡直徑分布的百分?jǐn)?shù)如圖所示。超聲波振動(dòng)能夠提高電解效率的原因是。（3）甲酸（HCOOH）分解制氫。常溫下，甲酸是一種液態(tài)物質(zhì)，在銥配合物離子（Ir﹣L+）催化作用下，分解制氫的一種機(jī)理如圖所示。①在題圖中補(bǔ)全步驟Ⅰ過程中X的結(jié)構(gòu)簡式。②甲酸催化分解制氫的化學(xué)方程式為。10．（2025春?高郵市期末）O3是一種綠色氧化劑，可用于脫除煙氣中NO。（1）O3的制取和性質(zhì)①用惰性電極電解高純水制取O3，陽極生成O3的電極反應(yīng)式為。將陽極產(chǎn)生的100mL氣體通入足量KI的酸性溶液中，I﹣被氧化為I2，再用Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)液滴定生成的I2，計(jì)算出O3的濃度。算得的O3濃度與儀器測(cè)定值相比明顯偏大，原因是。②O3分解生成O2。可用一定量氣體中O3質(zhì)量變?yōu)槠鹗紩r(shí)的12所需時(shí)間（t）來衡量O3分解的快慢，不同溫度下，t的值如表。在40℃恒容密閉容器中，0～100min，0.2mol?L﹣1O3分解為O2的化學(xué)反應(yīng)速率為mol?L﹣1?min﹣1溫度（T）/℃20406080時(shí)間（t）/min1851006035（2）O3脫除NO將含有一定濃度NO的煙氣和O3[n（NO）：n（O3）＝1：1]以一定流速通入0.04mol?L﹣1Na2CO3吸收液中，不同溫度下，NO脫除率隨溫度的變化如圖1所示。①NO與O3反應(yīng)生成NO2和O2，NO2再進(jìn)行反應(yīng)后被吸收。若生成23gNO2放出QkJ熱量，NO與O3反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為（反應(yīng)物和產(chǎn)物均為氣態(tài)）。②NO脫除率隨溫度升高而降低，原因是。③吸收液中Na2CO3與NO2反應(yīng)，生成物質(zhì)的量之比為1：1的兩種含氮酸鹽和一種溫室氣體，其反應(yīng)的離子方程式為。Na2CO3溶液的濃度會(huì)影響NO脫除，相同條件下，通入一定量的O3時(shí)，NO脫除率隨Na2CO3溶液濃度的變化如題圖﹣2所示。當(dāng)吸收液中Na2CO3濃度大于0.04mol?L﹣1時(shí)，NO脫除率基本不變，原因是。11．（2025春?常州期末）氫氣是一種清潔能源，高效制氫、用氫具有重要意義。（1）利用水煤氣變換反應(yīng)制氫，反應(yīng)原理為CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）ΔH＝﹣41.2kJ?mol﹣1控制壓強(qiáng)恒定為1.7MPa，水碳比n（H2O）：n（CO）＝12：5投料，測(cè)得不同條件下反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)CO2和H2的分壓（某成分分壓＝總壓×該成分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）如下表：p（CO2）/MPap（H2）/MPap（CH4）/MPa條件10.400.400條件20.420.360.02①對(duì)比條件1，條件2中H2產(chǎn)率下降是因?yàn)榘l(fā)生了一個(gè)不涉及CO2的副反應(yīng)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為。②在催化劑活性溫度范圍內(nèi)，水煤氣變換反應(yīng)的歷程包含反應(yīng)物分子在催化劑表面的吸附（快速）、反應(yīng)及產(chǎn)物分子脫附等過程。隨著溫度升高，該反應(yīng)的反應(yīng)速率先增大后減小，其速率減小的原因是。（2）“Fe-HCO3--H2O熱循環(huán)制氫”的原理為：在密閉容器中，鐵粉與NaHCO3溶液反應(yīng)，生成H2、HCOONa和Fe3O4。300℃時(shí)，鐵粉與NaHCO3溶液反應(yīng)，反應(yīng)初期有FeCO3生成并放出H2。隨著反應(yīng)進(jìn)行，F(xiàn)eCO3迅速轉(zhuǎn)化為活性Fe3O4﹣x，活性Fe3O4﹣①根據(jù)元素電負(fù)性的變化規(guī)律，反應(yīng)機(jī)理中的步驟Ⅰ可描述為。②在其他條件相同時(shí)，測(cè)得Fe的轉(zhuǎn)化率、HCOO﹣的產(chǎn)率隨c(HCO3-)變化關(guān)系如圖﹣2所示。HCOO﹣的產(chǎn)率隨c(（3）氫能的高效利用途徑之一是制成燃料電池。某熔融碳酸鹽燃料電池工作原理如圖﹣3所示。已知：該條件下H2的摩爾體積為24.5L?mol﹣1；電荷量q（C）＝電流I（A）×?xí)r間（s）；NA=6.0×1023mol-1①正極發(fā)生的電極反應(yīng)式為。②該電池以3.2A恒定電流工作14分鐘，消耗H2體積為0.49L，故可測(cè)得該電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的轉(zhuǎn)化率為。12．（2025春?無錫期末）常見的脫硫技術(shù)以燃燒階段為基礎(chǔ)可以分為三大類，即燃燒前脫硫、燃燒中脫硫、燃燒后脫硫。Ⅰ.燃燒前脫硫煤的電化學(xué)脫硫是借助電解生成某些具有強(qiáng)氧化性的產(chǎn)物，將煤中黃鐵礦（FeS2）或有機(jī)硫化物氧化成可溶于水的含硫化合物而達(dá)到凈煤目的。堿性條件下電化學(xué)脫硫機(jī)理如圖1所示：（1）電極a應(yīng)與電源（填“正極”或“負(fù)極”）相連。（2）寫出含硫物質(zhì)FeS2轉(zhuǎn)化的離子方程式。Ⅱ.燃燒中脫硫常用石灰石脫硫，其熱化學(xué)方程式為2CaCO3（s）+2SO2（g）+O2（g）＝2CaSO4（s）+2CO2（g）ΔH已知：CaCO3（s）═CO2（g）+CaO（s）ΔSO2（g）+CaO（s）═CaSO3（s）Δ2CaSO3（s）+O2（g）＝2CaSO4（s）Δ（3）ΔH＝kJ?mol﹣1。Ⅲ.燃燒后脫硫工業(yè)上可以用含ZnO的煙塵、V2O5/炭基材料（活性炭、活性焦、活炭纖維）等脫除工業(yè)煙氣中的SO2。（4）ZnO懸濁液吸收煙氣中的SO2后轉(zhuǎn)化為ZnSO3。將ZnSO3懸濁液轉(zhuǎn)化為ZnSO4時(shí)，因其被O2氧化的速率很慢，易造成管道堵塞，實(shí)驗(yàn)室模擬O3氧化解決該問題。已知：Ⅰ.ZnSO3微溶于水，ZnSO4易溶于水。Ⅱ.O3為強(qiáng)氧化劑，反應(yīng)時(shí)生成等體積的O2Ⅲ.25℃時(shí)，溶液中S（+4價(jià)）各組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨pH變化曲線如圖2。①初始時(shí)用鹽酸將5%ZnSO3懸濁液調(diào)至pH＝3.5，停止滴加鹽酸，再以一定的進(jìn)氣流量通入O3，溶液pH隨時(shí)間變化的曲線如圖3所示。停止滴加鹽酸后，溶液pH迅速變大的原因是（用離子方程式表示）；一段時(shí)間后，溶液pH基本保持不變的原因是。②在保持其他因素不變的情況下，實(shí)驗(yàn)測(cè)得O3氧化ZnSO3的反應(yīng)速率與ZnSO3含量的關(guān)系如圖4所示，解釋反應(yīng)速率先增大后減小的原因是。（5）V2O5/炭基材料脫硫原理是SO2在炭表面被吸附，吸附態(tài)SO2在炭表面被催化氧化為SO3。脫硫開始后，通過紅外光譜發(fā)現(xiàn)催化劑表面出現(xiàn)了VOSO4的吸收峰，繼續(xù)通入O2后VOSO4吸收峰消失。吸附態(tài)SO2被催化氧化為SO3的反應(yīng)過程可描述為。13．（2025?蘇州模擬）研發(fā)二氧化碳利用技術(shù)、降低空氣中二氧化碳含量成為研究熱點(diǎn)。（1）減少碳排放的方法有很多，CO2轉(zhuǎn)化成有機(jī)化合物可有效實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)，如下反應(yīng)：a．6CO2+6H2O→光合作用C6H12O6+6Ob．CO2+3H2→加熱催化劑CH3OH+Hc．2CO2+6H2→加熱催化劑CH2＝CH2+4H上述反應(yīng)中原子利用率最高的是（填編號(hào)）。（2）CO2在固體催化表面加氫合成甲烷過程中發(fā)生以下兩個(gè)反應(yīng)：主反應(yīng)：CO2（g）+4H2（g）?CH4（g）+2H2O（g）ΔH1＝﹣156.9kJ?mol﹣1副反應(yīng)：CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）ΔH2＝+41.1kJ?mol﹣1已知：2H2（g）+O2（g）＝2H2O（g）ΔH3＝﹣395.6kJ?mol﹣1，則CH4燃燒的熱化學(xué)方程式CH4（g）+2O2（g）＝CO2（g）+2H2O（g）ΔH＝。（3）利用電化學(xué)方法通過微生物電催化將CO2有效地轉(zhuǎn)化為H2C2O4，裝置如圖1所示。陰極區(qū)電極反應(yīng)式為；當(dāng)體系的溫度升高到一定程度，電極反應(yīng)的速率反而迅速下降，其主要原因是。（4）研究脫除煙氣中的NO是環(huán)境保護(hù)、促進(jìn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要課題。有氧條件下，在Fe基催化劑表面，NH3還原NO的反應(yīng)機(jī)理如圖2所示，該過程可描述為。（5）近年來，低溫等離子技術(shù)是在高壓放電下，O2產(chǎn)生O*自由基，O*自由基將NO氧化為NO2后，再用Na2CO3溶液吸收，達(dá)到消除NO的目的。實(shí)驗(yàn)室將模擬氣（N2、O2、NO）以一定流速通入低溫等離子體裝置，實(shí)驗(yàn)裝置如圖3所示。①等離子體技術(shù)在低溫條件下可提高NO的轉(zhuǎn)化率，原因是。②其他條件相同，等離子體的電功率與NO的轉(zhuǎn)化率關(guān)系如圖4所示，當(dāng)電功率大于30W時(shí)，NO轉(zhuǎn)化率下降的原因可能是。14．（2025?高郵市開學(xué)）氫能是理想清潔能源，氫能產(chǎn)業(yè)鏈由制氫、儲(chǔ)氫和用氫組成。（1）利用鐵及其氧化物循環(huán)制氫，原理如圖1所示。反應(yīng)器1中被氧化的元素有；含CO和H2的總物質(zhì)的量為9mol的混合氣體通過該方法制氫，理論上可獲得8molH2至少需通入標(biāo)況下的空氣為L（設(shè)空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)占15（2）HCHO電催化釋氫。催化電解含較低濃度的HCHO、NaOH混合溶液，可獲得H2與HCOONa（如圖2所示），其中電極b表面覆蓋一種Mo與P形成的化合物（晶體部分結(jié)構(gòu)如圖3所示）作催化劑。①催化劑可由MoO2與（NH4）2HPO4混合物與H2高溫灼燒制得（反應(yīng)中N元素化合價(jià)不變），該反應(yīng)的化學(xué)方程式為。②電解時(shí)，電極b上同時(shí)產(chǎn)生H2與HCOO﹣的物質(zhì)的量之比為1：2，電解過程中每產(chǎn)生0.5molH2通過陰離子交換膜的OH﹣為mol。（3）CO2/HCOOH循環(huán)在氫能的貯存/釋放、燃料電池等方面具有重要應(yīng)用。①CO2催化加氫。在密閉容器中，向含有催化劑的KHCO3溶液（CO2與KOH溶液反應(yīng)制得）中通入H2生成HCOO﹣其離子方程式為；其他條件不變，HCO3-轉(zhuǎn)化為HCOO﹣的轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如圖4所示。反應(yīng)溫度在40℃～70℃范圍內(nèi)，HCOO﹣產(chǎn)率迅速上升原因是②使用含氨基物質(zhì)（化學(xué)式為CN—NH2CN是一種碳衍生材料）聯(lián)合Pd﹣Au催化劑儲(chǔ)氫，可能機(jī)理如圖5所示。氨基能將HCO3-控制在催化劑表面，其原理是氨基能與HCO3-之間形成氫鍵。請(qǐng)結(jié)合機(jī)理圖畫出它們之間的氫鍵。請(qǐng)?jiān)诖痤}卡相應(yīng)位置畫出。③已知Pd﹣Au催化劑的Pd﹣Au粒徑隨著含金量的增加而逐漸增大。Pd﹣Au比例與Pd﹣Au/CN—NH2催化劑捕獲CO2加氫能力的關(guān)系（數(shù)值越大，催化劑效果越好）如圖6所示。由圖可知Pd﹣Au比例為1時(shí)催化效果最好，請(qǐng)說明原因。15．（2025春?連云港期末）氫能的開發(fā)和利用是當(dāng)今化學(xué)研究的熱點(diǎn)。（1）乙醇水蒸氣重整制氫。主反應(yīng)為C2H5OH（g）+3H2O（g）═2CO2（g）+6H2（g）ΔH＝173.3kJ?mol﹣1①該反應(yīng)的活化能：Ea（正）Ea（逆）（填“＞”“＜”或“＝”）；高溫下能自發(fā)進(jìn)行的原因是。②在450℃水醇摩爾比為3條件下，使用ZnO/Al2O3催化劑以及Pd﹣ZnO/Al2O3催化劑，充分反應(yīng)后，各產(chǎn)物的選擇性如圖﹣1所示，使用Pd﹣ZnO/Al2O3催化劑反應(yīng)機(jī)理如圖﹣2所示：相對(duì)于ZnO/Al2O3催化劑，使用Pd﹣ZnO/Al2O3催化劑能顯著提高H2選擇性的原因是。③反應(yīng)一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)催化劑的活性下降。研究發(fā)現(xiàn)催化劑的比表面積及孔容均未改變，將活性下降的催化劑置于空氣中加熱，所得熱重曲線如圖﹣3所示。催化劑活性下降的可能原因是。（2）甲醛電催化制氫。用Cu/Ag合金催化劑，電解低濃度的HCHO堿性溶液可以獲取氫氣，同時(shí)得到甲酸鹽產(chǎn)品。陽極處反應(yīng)機(jī)理如圖所示。①中間體X的結(jié)構(gòu)式為。電解時(shí)，陽極的電極反應(yīng)式為。②與普通電解水制氫相比，該法制氫的優(yōu)點(diǎn)有（填兩點(diǎn)）。（3）二氧化碳加氫合成甲醇在Cu/ZrO2催化劑作用下，CO2加氫合成甲醇的機(jī)理如圖﹣4所示。①Cu/ZrO2催化劑中Cu活性位點(diǎn)的作用是。②若ZrO2—O—H中的羥基氧用18O代替，則產(chǎn)物中不會(huì)出現(xiàn)18O的物質(zhì)為（填化學(xué)式）。

2025-2026學(xué)年上學(xué)期高二化學(xué)蘇教版（2019）期中必刷?？碱}之化學(xué)反應(yīng)與能量（解答題）參考答案與試題解析一．解答題（共15小題）1．（2024秋?揚(yáng)州期末）乙酸是一種重要的有機(jī)化工原料，其制備方法受到廣泛研究和關(guān)注。（1）CO催化電解制乙酸。①將CO通入附著催化劑的多孔石墨電極，以KOH溶液為電解液，電解裝置如圖﹣1所示。生成的CH3COOK經(jīng)處理后得到乙酸。陰極上CO生成CH3COO-的電極反應(yīng)式為2CO+2e﹣+H2O＝CH3COO﹣②C8H15NO6是一種來源廣、價(jià)格低的化工原料。其他條件不變，改進(jìn)工藝，以KOH和C8H15NO6的混合液為電解液也可制備乙酸，電解裝置如圖﹣2所示。從裝置和物質(zhì)轉(zhuǎn)化的角度分析，改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)有提高了原子利用率（或減少了副產(chǎn)物生成）、降低了生產(chǎn)成本（或原料更廉價(jià)易得）、裝置更簡便（合理即可）。（2）CH4光催化制乙酸。在光照條件下，以PdO/Pd為催化劑，向反應(yīng)器中勻速通入一定比例的CH4和H2O進(jìn)行反應(yīng)。H2O在Pd表面產(chǎn)生?OH。生成乙酸的一種機(jī)理如圖﹣3所示。①步驟Ⅵ過程中形成碳碳單鍵，在圖中補(bǔ)全X的結(jié)構(gòu)CH3COCH3（丙酮）。步驟Ⅷ需在加熱條件下，加入物質(zhì)Y實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化，Y可能為B（填字母）。A.COB.O2C.H2②催化劑中Pd元素總量一定，乙酸的產(chǎn)量和光催化效率隨PdO的含量變化如圖﹣4所示。當(dāng)PdO的含量大于10μmol時(shí)，隨著PdO含量的增加，乙酸的產(chǎn)量逐漸減少，原因是隨著PdO含量的增加，Pd（活性位點(diǎn)）的相對(duì)含量減少，參與生成乙酸反應(yīng)的活性中心減少，導(dǎo)致乙酸的產(chǎn)量逐漸降低。若催化劑中不含PdO時(shí)，在Pd上的反應(yīng)仍遵循上述反應(yīng)機(jī)理，則反應(yīng)得到的有機(jī)產(chǎn)物有C2H6、CH3CHO（乙醛）（填結(jié)構(gòu)簡式）。③在該光催化條件下，O2比H2O更易活化，生成更多的?OH。若用O2代替部分H2O進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，隨著O2含量的上升，甲烷的消耗量略有增加，乙酸的產(chǎn)量卻不升反降，原因是O2活化生成的過多?OH將乙酸進(jìn)一步氧化。【答案】（1）①2CO+2e﹣+H2O＝CH3COO﹣+OH﹣；②提高了原子利用率（或減少了副產(chǎn)物生成）、降低了生產(chǎn)成本（或原料更廉價(jià)易得）、裝置更簡便（合理即可）；（2）①CH3COCH3（丙酮）；B；②隨著PdO含量的增加，Pd（活性位點(diǎn)）的相對(duì)含量減少，參與生成乙酸反應(yīng)的活性中心減少，導(dǎo)致乙酸的產(chǎn)量逐漸降低；CH3CHO（乙醛）；③O2活化生成的過多?OH將乙酸進(jìn)一步氧化?！痉治觥浚?）①在電解池中，CO在陰極生成CH3COO﹣，據(jù)此分析；②從裝置和物質(zhì)轉(zhuǎn)化角度分析圖﹣2的優(yōu)點(diǎn)；（2）①根據(jù)步驟Ⅵ反應(yīng)的機(jī)理及驟Ⅷ的目的來分析；②隨著PdO含量的增加，Pd（活性位點(diǎn)）的相對(duì)含量減少，參與生成乙酸反應(yīng)的活性中心減少，導(dǎo)致乙酸的產(chǎn)量逐漸降低，據(jù)此分析；③用O2代替部分H2O時(shí)，?OH增多，過多?OH將乙酸進(jìn)一步氧化，據(jù)此分析。【解答】解：（1）①在電解池中，陰極發(fā)生還原反應(yīng)；CO在陰極生成CH3COO﹣，電解質(zhì)溶液為KOH溶液（呈堿性）；根據(jù)原子守恒和電荷守恒，電極反應(yīng)式為：2CO+2e﹣+H2O＝CH3COO﹣+OH﹣，故答案為：2CO+2e﹣+H2O＝CH3COO﹣+OH﹣；②裝置方面：圖﹣2中使用了C8H15NO6，可能使電解反應(yīng)更易進(jìn)行，不需要像圖﹣1那樣嚴(yán)格的電極材料（如多孔石墨電極的特殊要求），裝置的適用性或簡便性可能增強(qiáng)；物質(zhì)轉(zhuǎn)化方面：圖﹣1中生成了O2，而圖﹣2中C8H15NO6參與反應(yīng)后轉(zhuǎn)化為KNO2，沒有O2等副產(chǎn)物生成（或副產(chǎn)物更易處理），原子利用率更高，且C8H15NO6來源廣、價(jià)格低，降低了生產(chǎn)成本，故答案為：提高了原子利用率（或減少了副產(chǎn)物生成）、降低了生產(chǎn)成本（或原料更廉價(jià)易得）、裝置更簡便（合理即可）；（2）①步驟Ⅵ是形成碳﹣碳單鍵，結(jié)合反應(yīng)機(jī)理，X的結(jié)構(gòu)應(yīng)為CH3COCH3（丙酮）；步驟Ⅷ是在加熱條件下，使反應(yīng)體系中的氧空位得到補(bǔ)充，重新生成活性位點(diǎn)；O2可以提供氧原子，使Pd﹣Pd表面的氧空位得到填充，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化；CO和H2不能提供氧原子來補(bǔ)充氧空位，所以Y可能為O2，即選項(xiàng)B，故選：CH3COCH3（丙酮）；B；②乙酸產(chǎn)量減少的原因：當(dāng)PdO的含量大于10μmol時(shí)，隨著PdO含量的增加，Pd（活性位點(diǎn)）的相對(duì)含量減少，參與生成乙酸反應(yīng)的活性中心減少，導(dǎo)致乙酸的產(chǎn)量逐漸降低；不含PdO時(shí)的有機(jī)產(chǎn)物：若催化劑中不含PdO，根據(jù)反應(yīng)機(jī)理，除了C2H6，還會(huì)生成CH3CHO（乙醛），故答案為：隨著PdO含量的增加，Pd（活性位點(diǎn)）的相對(duì)含量減少，參與生成乙酸反應(yīng)的活性中心減少，導(dǎo)致乙酸的產(chǎn)量逐漸降低；CH3CHO（乙醛）；③隨著PdO含量的增加，Pd（活性位點(diǎn)）的相對(duì)含量減少，參與生成乙酸反應(yīng)的活性中心減少，導(dǎo)致乙酸的產(chǎn)量逐漸降低當(dāng)用O2代替部分H2O時(shí)，雖然?OH增多，甲烷消耗量略有增加，但過多的?OH會(huì)將生成的乙酸進(jìn)一步氧化（比如氧化為CO2等物質(zhì)），從而導(dǎo)致乙酸的產(chǎn)量不升反降，故答案為：O2活化生成的過多?OH將乙酸進(jìn)一步氧化?！军c(diǎn)評(píng)】本題是一道綜合性填空題，有一定的綜合度，要求學(xué)生能夠利用所學(xué)的知識(shí)解決實(shí)際問題，能力要求較高。2．（2024秋?蘇州期末）吸收工廠煙氣中的SO2，能有效減少SO2對(duì)空氣的污染。電解法和Na2SO3溶液吸收法可實(shí)現(xiàn)SO2的資源化利用。（1）電解法除煙氣中SO2的裝置如圖1所示。①Sn電極上發(fā)生的反應(yīng)為還原（填“氧化”或“還原”）反應(yīng)。②Pt電極上的主要反應(yīng)的電極反應(yīng)式為SO2﹣2e﹣+2H2O═4H++SO42-③電解過程中，1molSO2放電時(shí)，通過質(zhì)子交換膜的H+的物質(zhì)的量為2mol。（2）用Na2SO3溶液吸收煙氣中的SO2吸收后的溶液經(jīng)熱分解再生為Na2SO3溶液。已知：室溫時(shí)，溶液中H2SO3、HSO3-、SO3①圖中曲線b表示的微粒是HSO3-②Na2SO3溶液吸收SO2的離子方程式為SO32-+H2O+SO2＝2HSO③當(dāng)c(HSO3-)c(S④吸收和再生過程中，完全熱分解放出的SO2量總是小于吸收的SO2量，其主要原因是溶液中易被氧化生成。與吸收SO2前的溶液相比，再生后的溶液pH減?。ㄌ睢霸龃蟆被颉皽p小”或“不變”）?！敬鸢浮浚?）①還原；②SO2﹣2e﹣+2H2O═4H++SO③2mol；（2）①HSO②SO32-+H2O+SO2＝③6.2；④溶液中易被氧化生成；減小?！痉治觥浚?）該電解池中Sn電極上HCO3-發(fā)生得電子的還原反應(yīng)生成HCOO﹣，則Sn電極為陰極，Pt電極為陽極，陰極反應(yīng)式為HCO3-+2e﹣+2H+═HCOO﹣+H2O，陽極反應(yīng)式為SO2﹣2e﹣+2H（2）溶液中H2SO3、HSO3-、SO32-物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨pH的分布如圖2，隨著pH增大，c（H2SO3）逐漸減小，c（HSO3-）先增大后減小，c（SO32-）逐漸增大，則曲線a、b、c分別表示H2SO3、HSO3-、SO32-的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨pH的分布，且pH＝7.2時(shí)c（HSO3-）＝c（SO32-），此時(shí)H2【解答】解：（1）①由上述分析可知，電解池中Sn電極為陰極，Pt電極為陽極，Sn電極上HCO3-發(fā)生得電子的還原反應(yīng)生成HCOO故答案為：還原；②Pt電極為陽極，陽極上SO2失電子生成，陽極反應(yīng)式為SO2﹣2e﹣+2H2O═4H++SO故答案為：SO2﹣2e﹣+2H2O═4H++SO③陽極反應(yīng)式為SO2﹣2e﹣+2H2O═4H++SO42-，則1molSO2放電時(shí)電路中轉(zhuǎn)移電子2mol，通過質(zhì)子交換膜的H+故答案為：2mol；（2）①由上述分析可知，曲線a、b、c分別表示H2SO3、HSO3-、S故答案為：HSO②Na2SO3溶液吸收SO2生成NaHSO3，離子方程式為SO32-+H2O+SO2＝故答案為：SO32-+H2O+SO2＝③由上述分析可知，H2SO3的電離平衡常數(shù)Ka2=c(SO32-)c(HSO3-)×c（H+）＝10﹣7.2，當(dāng)c故答案為：6.2；④Na2SO3和NaHSO3均具有強(qiáng)還原性，易被空氣中O2氧化生成Na2SO4，反應(yīng)為2SO32-+O2＝2SO42-或2HSO3-+O2＝2SO42-+2H+，導(dǎo)致完全熱分解放出的故答案為：溶液中易被氧化生成；減小。【點(diǎn)評(píng)】本題考查電解原理及弱電解質(zhì)的電離平衡，側(cè)重分析判斷能力和綜合運(yùn)用能力考查，明確電解原理及電極反應(yīng)式書寫、電離平衡常數(shù)計(jì)算及其應(yīng)用、氧化還原反應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用是解題關(guān)鍵，題目難度中等。3．（2024秋?蘇州期末）氨作為一種無碳燃料可用于熱電工業(yè)，研究新的制氨方法至關(guān)重要。Ⅰ.氨的燃燒：氨氣完全燃燒生成氮?dú)夂退?，同時(shí)產(chǎn)生大量的熱。（1）實(shí)驗(yàn)室通常用如圖1所示裝置測(cè)量NH3燃燒產(chǎn)生的熱量。燃燒室中加一定量氨氣，使其完全燃燒，測(cè)量水溫的變化，并進(jìn)行計(jì)算。①器壁Ⅰ和器壁Ⅱ分別具有的性能是B（填字母）。A.絕熱絕熱B.絕熱導(dǎo)熱C.導(dǎo)熱絕熱D.導(dǎo)熱導(dǎo)熱②298K、1.01×105Pa時(shí)，1g氨氣完全燃燒，測(cè)得產(chǎn)生18.6kJ熱量。寫出NH3完全燃燒的熱化學(xué)方程式：4NH3（g）+3O2（g）＝2N2（g）+6H2O（l）ΔH＝﹣1264.8kJ/mol。（2）向煤炭中摻入一定量NH3共同燃燒，可減少CO2排放。煤炭燃燒產(chǎn)物中常含有氮氧化物（NOx），相同量的煤炭摻氨燃燒后產(chǎn)生的NOx明顯減少，可能原因是氨燃燒產(chǎn)生的富水氣氛，促進(jìn)了CO與OH的反應(yīng)，使CO質(zhì)量濃度降低，同時(shí)NH3優(yōu)先與O2結(jié)合，導(dǎo)致碳不完全燃燒，減少了NOx的生成原料，另外，氨受熱預(yù)分解為N2和H2，進(jìn)一步減少了氨中燃料氮直接轉(zhuǎn)化形成NOx。Ⅱ.氨的獲?。?）在酶的作用下，利用生物燃料電池可實(shí)現(xiàn)室溫下氨的合成，原理如圖2所示。①電極M為原電池的負(fù)極（填“正極”或“負(fù)極”）。②電池工作時(shí)H+的移動(dòng)方向?yàn)锳。A.M極室→N極室B.N極室→M極室（4）電解還原廢水中NO3-制備氨氮(NH3-NH4+)①陰極生成NH3的電極反應(yīng)式為NO2-+6e﹣+5H2O＝NH3↑+7OH﹣②電解電壓為1.0V時(shí)，若在電解槽中間添加陽離子交換膜（阻止NO2-、NO3-等通過），NO③電解電壓為3.0V時(shí)，陰極的主要產(chǎn)物為H2（填化學(xué)式）。【答案】（1）①B；②4NH3（g）+3O2（g）＝2N2（g）+6H2O（l）ΔH＝﹣1264.8kJ/mol；（2）氨燃燒產(chǎn)生的富水氣氛，促進(jìn)了CO與OH的反應(yīng)，使CO質(zhì)量濃度降低，同時(shí)NH3優(yōu)先與O2結(jié)合，導(dǎo)致碳不完全燃燒，減少了NOx的生成原料，另外，氨受熱預(yù)分解為N2和H2，進(jìn)一步減少了氨中燃料氮直接轉(zhuǎn)化形成NOx；（3）①負(fù)極；②A；（4）①NO2-+6e﹣+5H2O＝NH3②減?。虎跦2?！痉治觥浚?）①測(cè)量NH3燃燒產(chǎn)生的熱量時(shí)，為了減少熱量損失，器壁Ⅰ需要絕熱，防止熱量向外散失；器壁Ⅱ需要導(dǎo)熱，以便將燃燒產(chǎn)生的熱量傳遞給周圍的水，從而通過測(cè)量水溫變化來計(jì)算熱量；②1g氨氣完全燃燒產(chǎn)生18.6kJ熱量，1mol氨氣的質(zhì)量為17g，則1mol氨氣完全燃燒放出的熱量為18.6kJ/g×17g＝316.2kJ，NH3完全燃燒生成氮?dú)夂退瑹峄瘜W(xué)方程式為4NH3（g）+3O2（g）＝2N2（g）+6H2O（l）ΔH＝﹣1264.8kJ/mol；（2）煤炭摻氨燃燒后NOx明顯減少，可能原因是氨燃燒產(chǎn)生的富水氣氛，促進(jìn)了CO與OH的反應(yīng)，使CO質(zhì)量濃度降低，同時(shí)NH3優(yōu)先與O2結(jié)合，導(dǎo)致碳不完全燃燒，減少了NOx的生成原料，另外，氨受熱預(yù)分解為N2和H2，進(jìn)一步減少了氨中燃料氮直接轉(zhuǎn)化形成NOx；（3）①由生物燃料電池的示意圖可知，M極室中MV+失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成MV2+，所以電極M為原電池的負(fù)極；②電池工作時(shí)，氫離子通過交換膜由負(fù)極區(qū)（M極室）向正極區(qū)（N極室）移動(dòng)；（4）①陰極生成NH3的電極反應(yīng)式為NO2-+6e﹣+5H2O＝NH3②電解電壓為1.0V時(shí)，在電解槽中間添加陽離子交換膜，NO2-的轉(zhuǎn)化率明顯升高，原因可能是陰極區(qū)NO2-濃度不會(huì)因離子定向移動(dòng)而減少，同時(shí)阻止了陽極產(chǎn)生的H+進(jìn)入陰極區(qū)，避免H+與OH③電解電壓為3.0V時(shí)，陰極的主要產(chǎn)物為H2?！窘獯稹拷猓海?）①測(cè)量NH3燃燒產(chǎn)生的熱量時(shí)，為了減少熱量損失，器壁Ⅰ需要絕熱，防止熱量向外散失；器壁Ⅱ需要導(dǎo)熱，以便將燃燒產(chǎn)生的熱量傳遞給周圍的水，從而通過測(cè)量水溫變化來計(jì)算熱量，故答案為：B；②1g氨氣完全燃燒產(chǎn)生18.6kJ熱量，1mol氨氣的質(zhì)量為17g，則1mol氨氣完全燃燒放出的熱量為18.6kJ/g×17g＝316.2kJ，NH3完全燃燒生成氮?dú)夂退?，熱化學(xué)方程式為4NH3（g）+3O2（g）＝2N2（g）+6H2O（l）ΔH＝﹣1264.8kJ/mol，故答案為：4NH3（g）+3O2（g）＝2N2（g）+6H2O（l）ΔH＝﹣1264.8kJ/mol；（2）煤炭摻氨燃燒后NOx明顯減少，可能原因是氨燃燒產(chǎn)生的富水氣氛，促進(jìn)了CO與OH的反應(yīng)，使CO質(zhì)量濃度降低，同時(shí)NH3優(yōu)先與O2結(jié)合，導(dǎo)致碳不完全燃燒，減少了NOx的生成原料，另外，氨受熱預(yù)分解為N2和H2，進(jìn)一步減少了氨中燃料氮直接轉(zhuǎn)化形成NOx，故答案為：氨燃燒產(chǎn)生的富水氣氛，促進(jìn)了CO與OH的反應(yīng)，使CO質(zhì)量濃度降低，同時(shí)NH3優(yōu)先與O2結(jié)合，導(dǎo)致碳不完全燃燒，減少了NOx的生成原料，另外，氨受熱預(yù)分解為N2和H2，進(jìn)一步減少了氨中燃料氮直接轉(zhuǎn)化形成NOx；（3）①由生物燃料電池的示意圖可知，M極室中MV+失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成MV2+，所以電極M為原電池的負(fù)極，故答案為：負(fù)極；②電池工作時(shí)，氫離子通過交換膜由負(fù)極區(qū)（M極室）向正極區(qū)（N極室）移動(dòng)，故答案為：A；（4）①陰極生成NH3的電極反應(yīng)式為NO2-+6e﹣+5H2O＝NH3故答案為：NO2-+6e﹣+5H2O＝NH3②電解電壓為1.0V時(shí)，在電解槽中間添加陽離子交換膜，NO2-的轉(zhuǎn)化率明顯升高，原因可能是陰極區(qū)NO2-濃度不會(huì)因離子定向移動(dòng)而減少，同時(shí)阻止了陽極產(chǎn)生的H+進(jìn)入陰極區(qū)，避免H+與OH﹣故答案為：減?。虎垭娊怆妷簽?.0V時(shí)，陰極的主要產(chǎn)物為H2，故答案為：H2?！军c(diǎn)評(píng)】本題側(cè)重考查方程式的書寫，屬于基本知識(shí)的考查，難度不大。4．（2025秋?鼓樓區(qū)校級(jí)月考）氫氣是一種理想的清潔能源。（1）制氫。利用鹵化物熱化學(xué)循環(huán)制氫，原理如圖所示（部分反應(yīng)物和產(chǎn)物已略去）。①加熱條件下發(fā)生反應(yīng)Ⅲ的化學(xué)方程式為Fe3O②若反應(yīng)Ⅳ中有4mol水參加反應(yīng)，理論上該反應(yīng)可生成1molH2。（2）儲(chǔ)氫。鎂基儲(chǔ)氫材料Mg、MgH2、Mg﹣Mg2NiH4等體系能與水反應(yīng)釋放出氫氣。已知Mg2NiH2+4H2O＝2Mg（OH）2+Ni+4H2↑。不同儲(chǔ)氫材料與水反應(yīng)制氫速率曲線如圖Ⅰ所示，MgH2在AlCl3溶液中的水解機(jī)理如圖Ⅱ所示。①M(fèi)g2NiH4與水反應(yīng)放出氫氣的速率較慢，原因可能為該反應(yīng)的活化能較大。②Mg﹣10%Mg2NiH4復(fù)合材料與水反應(yīng)放出氫氣的速率最快，原因可能為Mg和Mg2NiH4都能和水反應(yīng)生成氫氣，同時(shí)Mg2NiH4和水反應(yīng)生成Ni，Mg和Ni構(gòu)成了原電池，兩者作用使反應(yīng)放出氫氣速率最快。③MgH2在AlCl3溶液中水解速率較快，結(jié)合機(jī)理說明其原因Al3+水解生成Al（OH）3和H+，H+將MgH2表面覆蓋的Mg（OH）2除去，使H2O能和MgH2，接觸而直接反應(yīng)。（3）實(shí)驗(yàn)室利用鐵基催化劑進(jìn)行電催化硝酸鹽還原合成氨的裝置如圖Ⅲ所示。電解時(shí)，NO3-先吸附到催化劑表面放電產(chǎn)生NH4+?？刂破渌鼦l件不變，NH4+的產(chǎn)率和法拉第效率（FE%）隨pH變化如圖Ⅳ所示。FE%=Q①寫出電解生成NH4+的電極反應(yīng)式N②pH從5變化到3時(shí)，NH4+的產(chǎn)率逐漸減小的原因可能為溶液中H+濃度增大，H+更多的得到電子生成H2，NO【答案】（1）①Fe②1；（2）①該反應(yīng)的活化能較大；②Mg和Mg2NiH4都能和水反應(yīng)生成氫氣，同時(shí)Mg2NiH4和水反應(yīng)生成Ni，Mg和Ni構(gòu)成了原電池，兩者作用使反應(yīng)放出氫氣速率最快；③Al3+水解生成Al（OH）3和H+，H+將MgH2表面覆蓋的Mg（OH）2除去，使H2O能和MgH2，接觸而直接反應(yīng)；（3）①NO②溶液中H+濃度增大，H+更多的得到電子生成H2，NO3【分析】（1）根據(jù)題目描述，反應(yīng)Ⅲ是鹵化物熱化學(xué)循環(huán)制氫過程中的一個(gè)環(huán)節(jié)，需要根據(jù)已知信息推斷反應(yīng)物和產(chǎn)物，寫出化學(xué)方程式；（2）反應(yīng)Ⅳ中水參與反應(yīng)生成氫氣，需要根據(jù)水的量和生成氫氣的量之間的關(guān)系，推斷反應(yīng)的化學(xué)方程式；（3）儲(chǔ)氫部分需要分析不同儲(chǔ)氫材料與水反應(yīng)的速率，以及影響反應(yīng)速率的因素，如活化能、原電池效應(yīng)等；（4）實(shí)驗(yàn)室電催化硝酸鹽還原合成氨的過程，需要根據(jù)電解原理寫出電極反應(yīng)式，并分析pH變化對(duì)產(chǎn)率的影響?！窘獯稹拷猓海?）①加熱條件下反應(yīng)Ⅲ中Fe3O4和HBr反應(yīng)生成Br2、H2O和FeBr2，根據(jù)得失電子守恒和原子守恒配平化學(xué)方程式為：Fe故答案為：Fe②反應(yīng)Ⅳ中FeBr2和H2O反應(yīng)生成Fe3O4、HBr、H2，根據(jù)得失電子守恒和原子守恒配平化學(xué)方程式為：3FeBr2+4H2O＝Fe3O4+H2↑+6HBr，有4mol水參加反應(yīng)，理論上該反應(yīng)可生成1molH2，故答案為：1；（2）①反應(yīng)活化能越大，反應(yīng)速率越慢，Mg2NiH4與水反應(yīng)放出氫氣的速率較慢，原因可能為：該反應(yīng)的活化能較大，故答案為：該反應(yīng)的活化能較大；②Mg﹣10%Mg2NiH4復(fù)合材料與水反應(yīng)放出氫氣的速率最快，原因可能為：Mg和Mg2NiH4都能和水反應(yīng)生成氫氣，同時(shí)Mg2NiH4和水反應(yīng)生成Ni，Mg和Ni構(gòu)成了原電池，兩者作用使反應(yīng)放出氫氣速率最快，故答案為：Mg和Mg2NiH4都能和水反應(yīng)生成氫氣，同時(shí)Mg2NiH4和水反應(yīng)生成Ni，Mg和Ni構(gòu)成了原電池，兩者作用使反應(yīng)放出氫氣速率最快；③MgH2在AlCl3溶液中水解速率較快，原因?yàn)椋篈l3+水解生成Al（OH）3和H+，H+將MgH2表面覆蓋的Mg（OH）2除去，使H2O能和MgH2，接觸而直接反應(yīng)，故答案為：Mg和Mg2NiH4都能和水反應(yīng)生成氫氣，同時(shí)Mg2NiH4和水反應(yīng)生成Ni，Mg和Ni構(gòu)成了原電池，兩者作用使反應(yīng)放出氫氣速率最快；（3）①電解時(shí)，NO3-先吸附到催化劑表面放電產(chǎn)生N故答案為：NO②pH從5變化到3時(shí)，酸性增強(qiáng)，溶液中H+濃度增大，H+得電子生成氫氣，造成硝酸根離子得電子產(chǎn)生銨根離子的量減少，則NH4+的產(chǎn)率逐漸減小的原因可能為：溶液中H+濃度增大，H+更多的得到電子生成H2，NO3故答案為：溶液中H+濃度增大，H+更多的得到電子生成H2，NO3【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查電解原理等，注意完成此題，可以從題干中抽取有用的信息，結(jié)合已有的知識(shí)進(jìn)行解題。5．（2025?京口區(qū)開學(xué)）研究燃煤煙氣中CO2的捕集和資源再利用技術(shù)對(duì)低碳經(jīng)濟(jì)有重大意義。（1）利用反應(yīng)CO2（g）+H2（g）＝HCOOH（g）ΔH＝14.9kJ?mol﹣1，不能實(shí)現(xiàn)CO2直接加氫合成HCOOH，原因是該反應(yīng)ΔH＞0，ΔS＜0，則△G＞0，因此該反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。（2）利用氨水可捕集煙氣中的CO2。捕集、再生過程中含碳物種的變化如圖1所示。①液相中H2NCOO﹣發(fā)生轉(zhuǎn)化：H2NCOO﹣+H2O→OH-X+NH3。②已知：Co2++6NH3＝Co（NH3）62+K1＝1×105Zn2++4NH3＝Zn（NH3）42+K2＝1×109反應(yīng)2Co2++3Zn（NH3）42+?2Co（NH3）62++3Zn2+的平衡常數(shù)K＝10﹣17。③轉(zhuǎn)化后的溶液通過反應(yīng)NH4++X?CO2+NH3+H2O解吸釋放CO2，向兩份相同的轉(zhuǎn)化后的溶液中分別加入等體積、等濃度的CoCl2和ZnCl2溶液，加入CoCl2溶液后釋放CO2效果更好的原因是等物質(zhì)的量的Co2+可以和更多的NH3配位，更有利于解吸反應(yīng)正向進(jìn)行，促進(jìn)CO2（3）以過渡金屬作催化劑，利用圖2所示裝置可實(shí)現(xiàn)“轉(zhuǎn)化I”。①寫出陰極表面的電極反應(yīng)方程式：2CO2+12e﹣+12HCO3-=C2H4+12CO32-+②在金屬催化劑表面發(fā)生*CO2→*C2H4轉(zhuǎn)化的過程可能為*CO2→*COOH→*CO→*OCCO→*C2H4（*表示吸附在催化劑表面）。其中部分物種在催化劑表面的吸附構(gòu)型如圖3所示，反應(yīng)歷程中的相對(duì)能量如圖4所示。與Cu催化劑相比，摻雜了Cs的Cu—Cs復(fù)合催化劑更有利于C2H4的形成，可能原因是Cu—Cs復(fù)合催化劑可提供更多的活性位點(diǎn)（Cu—Cs復(fù)合催化劑更有利于CO等中間體的吸附），且能降低反應(yīng)的活化能，因此更有利于C2H4的形成。【答案】（1）該反應(yīng)ΔH＞0，ΔS＜0，則△G＞0，因此該反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行；（2）①；②10﹣17；③等物質(zhì)的量的Co2+可以和更多的NH3配位，更有利于解吸反應(yīng)正向進(jìn)行，促進(jìn)CO2解吸；（3）①2CO2+12e﹣+12HCO3-=C2H4+12CO3②Cu—Cs復(fù)合催化劑可提供更多的活性位點(diǎn)（Cu—Cs復(fù)合催化劑更有利于CO等中間體的吸附），且能降低反應(yīng)的活化能，因此更有利于C2H4的形成?！痉治觥浚?）根據(jù)△G＝ΔH﹣T△S，當(dāng)△G＜0時(shí)，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行；△G＞0時(shí)，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，據(jù)此進(jìn)行分析；（2）①根據(jù)原子守恒，X能解吸出CO2，判斷X為碳酸氫根；②反應(yīng)2Co2++3Zn（NH3）42+?2Co（NH3）62++3Zn2+的平衡常數(shù)K=c③加入CoCl2溶液后釋放CO2效果更好的原因是：等物質(zhì)的量的Co2+可以和更多的NH3配位；（3）①陰極表面二氧化碳發(fā)生還原反應(yīng)生成乙烯；②從圖甲中可以看出Cu—Cs復(fù)合催化劑可提供更多的活性位點(diǎn)，有利于CO等中間體的吸附，故摻雜了Cs的Cu—Cs復(fù)合催化劑更有利于C2H4的形成，可能原因是：Cu—Cs復(fù)合催化劑可提供更多的活性位點(diǎn)（Cu—Cs復(fù)合催化劑更有利于CO等中間體的吸附），且能降低反應(yīng)的活化能?！窘獯稹拷猓海?）用復(fù)合判據(jù)△G＝ΔH﹣T△S，當(dāng)△G＜0時(shí)，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行；已知該反應(yīng)ΔH＞0，△S＜0，則△G＞0，因此該反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，故答案為：該反應(yīng)ΔH＞0，ΔS＜0，則△G＞0，因此該反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行；（2）①根據(jù)原子守恒，X能解吸出CO2，判斷X為碳酸氫根，結(jié)構(gòu)式為：，故答案為：；②反應(yīng)2Co2++3Zn（NH3）42+?2Co（NH3）62++3Zn2+的平衡常數(shù)K=c3(Z故答案為：10﹣17；③加入CoCl2溶液后釋放CO2效果更好的原因是：等物質(zhì)的量的Co2+可以和更多的NH3配位，更有利于解吸反應(yīng)正向進(jìn)行，促進(jìn)CO2解吸，故答案為：等物質(zhì)的量的Co2+可以和更多的NH3配位，更有利于解吸反應(yīng)正向進(jìn)行，促進(jìn)CO2解吸；（3）①陰極表面二氧化碳發(fā)生還原反應(yīng)生成乙烯，電極反應(yīng)式為：2CO2+12e﹣+12HCO3-=C2H4+12CO3故答案為：2CO2+12e﹣+12HCO3-=C2H4+12CO3②從圖甲中可以看出Cu—Cs復(fù)合催化劑可提供更多的活性位點(diǎn)，有利于CO等中間體的吸附，故摻雜了Cs的Cu—Cs復(fù)合催化劑更有利于C2H4的形成，可能原因是：Cu—Cs復(fù)合催化劑可提供更多的活性位點(diǎn)（Cu—Cs復(fù)合催化劑更有利于CO等中間體的吸附），且能降低反應(yīng)的活化能，因此更有利于C2H4的形成，故答案為：Cu—Cs復(fù)合催化劑可提供更多的活性位點(diǎn)（Cu—Cs復(fù)合催化劑更有利于CO等中間體的吸附），且能降低反應(yīng)的活化能，因此更有利于C2H4的形成。【點(diǎn)評(píng)】本題考查化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向、電化學(xué)原理、平衡常數(shù)計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)，注意知識(shí)的熟練掌握，題目難度中等。6．（2025春?南京期末）化學(xué)就像一座橋梁，連接著材料和環(huán)境，影響著我們生活的方方面面。Ⅰ.儲(chǔ)能材料是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。AlH3易發(fā)生分解反應(yīng)釋放出活性氫原子，且可與固體氧化物混合作固體燃料推進(jìn)劑。AlH3與Fe2O3的反應(yīng)過程如下：?。瓵lH3（s）＝Al（s）+3H（g）；ΔH＝+521.1kJ?mol﹣1ⅱ．6H（g）+Fe2O3（s）＝2Fe（s）+3H2O（g）；ΔH＝﹣1209.2kJ?mol﹣1ⅲ．2Al（s）+Fe2O3（s）＝Al2O3（s）+2Fe（s）；ΔH＝﹣851.5kJ?mol﹣1（1）反應(yīng)2AlH3（s）+2Fe2O3（s）＝4Fe（s）+3H2O（g）+Al2O3（s）的ΔH＝﹣1018.5kJ?mol﹣1。（2）AlH3與普通鋁粉相比，AlH3與Fe2O3反應(yīng)更容易引發(fā)的原因是AlH3分解得到活性H與Fe2O3反應(yīng)大量放熱引發(fā)鋁熱反應(yīng)（反應(yīng)ⅲ）或AlH3分解得到Al更容易與Fe2O3反應(yīng)（顆粒小、無氧化膜）。Ⅱ.工業(yè)脫硫是環(huán)境保護(hù)、促進(jìn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要課題。脫除工業(yè)煙氣中的SO2有多種方法。ⅰ.鈉鈣雙堿法。鈉鈣雙堿法吸收煙氣中SO2的一種流程如圖1所示，H2SO3、HSO3-、SO3（3）“吸收”所得溶液的pH約為4～5時(shí)，SO2轉(zhuǎn)化為NaHSO3（填化學(xué)式）?！拔铡睍r(shí)控制溶液的pH略大于9，寫出“再生”反應(yīng)的化學(xué)方程式：Ca（OH）2+Na2SO3＝CaSO3↓+2NaOH。ⅱ.氧化、還原法。（4）二氧化錳氧化。以軟錳礦漿（主要成分為MnO2，雜質(zhì)為Fe、Al等元素的氧化物）和煙氣（含有SO2、O2等）為原料可制備MnSO4。向一定量軟錳礦漿中勻速通入煙氣，測(cè)得溶液中c（SO42-）、c（Mn2+）與pH溶液中c（SO42-）的增加呈現(xiàn)由慢到快迅速增大的趨勢(shì)，其主要原因是生成的Mn2+催化O2氧化SO2生成H2SO4（5）一氧化碳還原。反應(yīng)原理為2CO（g）+SO2（g）?2CO2（g）+S（l）；ΔH＝﹣270kJ?mol﹣1。其他條件相同，分別選取Fe2O3、NiO作上述反應(yīng)的催化劑時(shí)，SO2的轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)溫度的變化如圖4所示。①與NiO相比，選擇Fe2O3作催化劑的優(yōu)點(diǎn)是在相對(duì)較低溫度可獲得較高SO2的轉(zhuǎn)化率，從而節(jié)約大量能源。②已知：硫的沸點(diǎn)約為445℃。反應(yīng)溫度高于445℃時(shí)，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大，其原因是當(dāng)溫度高于445℃后，硫變成氣態(tài)，其過程需要吸熱，使反應(yīng)變?yōu)槲鼰岱磻?yīng)，升高溫度，平衡正向移動(dòng)，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大?！敬鸢浮浚?）﹣1018.5kJ?mol﹣1；（2）AlH3分解得到活性H與Fe2O3反應(yīng)大量放熱引發(fā)鋁熱反應(yīng)（反應(yīng)ⅲ）或AlH3分解得到Al更容易與Fe2O3反應(yīng)（顆粒小、無氧化膜）；（3）NaHSO3；Ca（OH）2+Na2SO3＝CaSO3↓+2NaOH；（4）生成的Mn2+催化O2氧化SO2生成H2SO4的反應(yīng)；（5）①在相對(duì)較低溫度可獲得較高SO2的轉(zhuǎn)化率，從而節(jié)約大量能源；②當(dāng)溫度高于445℃后，硫變成氣態(tài)，其過程需要吸熱，使反應(yīng)變?yōu)槲鼰岱磻?yīng)，升高溫度，平衡正向移動(dòng)，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大。【分析】將含SO2的煙氣通入到氫氧化鈉溶液中，“吸收”時(shí)控制溶液的pH略大于9，由物質(zhì)的量分布圖可此，此時(shí)主要生成Na2SO3，向吸收液中加入石灰乳，發(fā)生反應(yīng)Na2SO3+Ca（OH）2＝CaSO3↓+2NaOH，得到的再生液為氫氧化鈉溶液。【解答】解：（1）根據(jù)蓋斯定律，目標(biāo)反應(yīng)＝2i+ii+iii，故ΔΗ＝（2×521.1﹣1209.2﹣851.5）kJ?mol﹣1＝﹣1018.5kJ?mol﹣1，故答案為：﹣1018.5kJ?mol﹣1；（2）AlH3與普通鋁粉相比，AlH3與Fe2O3反應(yīng)更容易引發(fā)的原因是：AlH3分解得到活性H與Fe2O3反應(yīng)大量放熱引發(fā)鋁熱反應(yīng)（反應(yīng)ⅲ）或AlH3分解得到Al更容易與Fe2O3反應(yīng)（顆粒小、無氧化膜），故答案為：AlH3分解得到活性H與Fe2O3反應(yīng)大量放熱引發(fā)鋁熱反應(yīng)（反應(yīng)ⅲ）或AlH3分解得到Al更容易與Fe2O3反應(yīng)（顆粒小、無氧化膜）；（3）由圖可知，“吸收”所得溶液的pH約為4～5時(shí)，SO2轉(zhuǎn)化為：NaHSO3；“吸收”時(shí)控制溶液的pH略大于9，此時(shí)主要生成Na2SO3，“再生”反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Ca（OH）2+Na2SO3＝CaSO3↓+2NaOH，故答案為：NaHSO3；Ca（OH）2+Na2SO3＝CaSO3↓+2NaOH；（4）隨著吸收時(shí)間增加，Mn2+濃度增大，生成的Mn2+催化O2氧化SO2生成H2SO4的反應(yīng)，故溶液中c（SO故答案為：生成的Mn2+催化O2氧化SO2生成H2SO4的反應(yīng)；（5）①從圖中可以看出，F(xiàn)e2O3作催化劑時(shí)，在相對(duì)較低溫度下可獲得較高SO2的轉(zhuǎn)化率，從而節(jié)約大量能源，故答案為：在相對(duì)較低溫度可獲得較高SO2的轉(zhuǎn)化率，從而節(jié)約大量能源；②已知硫的沸點(diǎn)為445℃，高于445℃時(shí)，硫?yàn)闅怏w，隨著溫度升高，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大，可知2CO（g）+SO2（g）?2CO2（g）+S（g）為吸熱反應(yīng)，升溫平衡正向移動(dòng)，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大，故原因?yàn)椋寒?dāng)溫度高于445℃后，硫變成氣態(tài)，其過程需要吸熱，使反應(yīng)變?yōu)槲鼰岱磻?yīng)，升高溫度，平衡正向移動(dòng)，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大，故答案為：當(dāng)溫度高于445℃后，硫變成氣態(tài)，其過程需要吸熱，使反應(yīng)變?yōu)槲鼰岱磻?yīng)，升高溫度，平衡正向移動(dòng)，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大?！军c(diǎn)評(píng)】本題主要考查用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算等，注意完成此題，可以從題干中抽取有用的信息，結(jié)合已有的知識(shí)進(jìn)行解題。7．（2025春?天寧區(qū)校級(jí)期末）（1）以太陽能為熱源，熱化學(xué)硫碘循環(huán)分解水是一種高效、無污染的制氫方法。其反應(yīng)過程如圖所示：相關(guān)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：反應(yīng)Ⅰ：SO2（g）+I2（g）+2H2O（l）═2HI（aq）+H2SO4（aq）ΔH1＝﹣213kJ?mol﹣1反應(yīng)Ⅱ：H2SO4（aq）═SO2（g）+H2O（l）+12O2（g）ΔH2＝+327kJ?mol反應(yīng)Ⅲ：2HI（aq）═H2（g）+I2（g）ΔH3＝+172kJ?mol﹣1①總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：2H2O（l）═2H2（g）+O2（g）ΔH＝+572kJ?mol﹣1。②在該過程中SO2和I2對(duì)總反應(yīng)起到催化劑作用；使用了催化劑，總反應(yīng)的ΔH不變（填“增大”“減小”或“不變”）（2）CH4和CO2都是比較穩(wěn)定的分子，科學(xué)家利用電化學(xué)裝置實(shí)現(xiàn)兩種分子的耦合轉(zhuǎn)化，其原理如圖所示：①陰極上的反應(yīng)式：CO2+2e﹣═CO+O2﹣。②若生成的乙烯和乙烷的體積比為2：1，則消耗的CH4和CO2體積比為6：5。（3）EF—H2O2—FeOx法可用于水體中有機(jī)污染物降解，其反應(yīng)機(jī)理如圖所示。X微粒的化學(xué)式為O2-，陰極附近Fe2+參與反應(yīng)的離子方程式為H2O2+H++Fe2+＝Fe3++H2O+?OH【答案】（1）①+572kJ?mol﹣1；②I2；不變；（2）①CO2+2e﹣═CO+O2﹣；②6：5；（3）O2-；H2O2+H++Fe2+＝Fe3++H2【分析】（1）①反應(yīng)Ⅰ：SO2（g）+I2（g）+2H2O（l）═2HI（aq）+H2SO4（aq）ΔH1＝﹣213kJ?mol﹣1，反應(yīng)Ⅱ：H2SO4（aq）═SO2（g）+H2O（l）+12O2（g）ΔH2＝+327kJ?mol﹣1，反應(yīng)Ⅲ：2HI（aq）═H2（g）+I2（g）ΔH3＝+172kJ?mol﹣1，蓋斯定律計(jì)算2×（反應(yīng)Ⅰ+反應(yīng)Ⅱ+反應(yīng)Ⅲ）得到總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：2H2O（l）═2H2（g）+O2（g）②催化劑參與反應(yīng)過程，最后又生成的物質(zhì)起到催化劑作用，催化劑能降低反應(yīng)的活化能，加快反應(yīng)速率，不改變化學(xué)平衡；（2）利用電化學(xué)裝置將CH4和CO2耦合轉(zhuǎn)化生成乙烯、乙烷、水和一氧化碳，由原理圖可知，A電極上CO2→CO、C元素化合價(jià)降低、發(fā)生還原反應(yīng)，則A電極為陰極，B電極為陽極，陰極反應(yīng)式為CO2+2e﹣＝CO+O2﹣，陽極B上生成一定量的乙烯和乙烷混合氣體，據(jù)此分析解答；（3）陽極上Fe失去電子，陽極反應(yīng)式為Fe﹣2e﹣＝Fe2+，陰極上2X+2H+＝H2O2+O2，由電荷及元素守恒可知X為O2-；陰極附近Fe2+與H2O2反應(yīng)生成Fe3+和【解答】解：（1）①反應(yīng)Ⅰ：SO2（g）+I2（g）+2H2O（l）═2HI（aq）+H2SO4（aq）ΔH1＝﹣213kJ?mol﹣1，反應(yīng)Ⅱ：H2SO4（aq）═SO2（g）+H2O（l）+12O2（g）ΔH2＝+327kJ?mol﹣1，反應(yīng)Ⅲ：2HI（aq）═H2（g）+I2（g）ΔH3＝+172kJ?mol﹣1，蓋斯定律計(jì)算2×（反應(yīng)Ⅰ+反應(yīng)Ⅱ+反應(yīng)Ⅲ）得到總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：2H2O（l）═2H2（g）+O2（g）ΔH＝2×[（﹣213kJ?mol﹣1）+（+327kJ?mol﹣1）+（+172kJ?mol﹣1）]＝+572kJ?mol﹣故答案為：+572kJ?mol﹣1；②在該過程中SO2和I2對(duì)總反應(yīng)起到催化劑作用，使用了催化劑，降低反應(yīng)的活化能，不改變化學(xué)平衡，總反應(yīng)的ΔH不變，故答案為：I2；不變；（2）①電極A為陰極，陰極上CO2得電子，則陰極上的反應(yīng)式為：CO2+2e﹣═CO+O2﹣，故答案為：CO2+2e﹣═CO+O2﹣；②生成的乙烯和乙烷的體積比為2：1時(shí)，由得失電子守恒和原子守恒寫出反應(yīng)的總方程式為6CH4+5CO2＝2C2H4+C2H6+5CO+5H2O，所以消耗CH4和CO2的體積比為6：5，故答案為：6：5；（3）陽極上Fe失去電子，陽極反應(yīng)式為Fe﹣2e﹣＝Fe2+，陰極上2X+2H+＝H2O2+O2，由電荷及元素守恒可知X為O2-，陰極附近Fe2+與H2O2反應(yīng)，結(jié)合圖中生成物可知離子反應(yīng)為H2O2+H++Fe2+＝Fe3++H2故答案為：O2-；H2O2+H++Fe2+＝Fe3++H2【點(diǎn)評(píng)】本題考查了熱化學(xué)方程式和蓋斯定律的計(jì)算應(yīng)用、原電池和電解原理的應(yīng)用，明確電解池中物質(zhì)得失電子、電極方程式的書寫方法、電子守恒的計(jì)算即可解答，難點(diǎn)是電極反應(yīng)式書寫，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生的分析能力和應(yīng)用能力。8．（2025春?廣陵區(qū)校級(jí)期末）某研究小組探究原電池的原理并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。（1）下列反應(yīng)通過原電池裝置，可實(shí)現(xiàn)化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的是①②（填序號(hào)）。①CH4+2O2＝CO2+2H2O②Fe+Cu2+＝Cu+Fe2+③CaO+H2O＝Ca（OH）2（2）某種燃料電池的工作原理示意如圖所示，X、Y均為惰性電極，假設(shè)使用的“燃料”是氫氣（H2），則通入H2的電極是a（填“a”或“b”）電極。（3）有人以化學(xué)反應(yīng)：2Zn+O2+4H+=2Zn2++2H2O【答案】（1）①②；（2）a；（3）Zn﹣2e﹣＝Zn2+?！痉治觥浚?）能實(shí)現(xiàn)化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能是自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)；（2）根據(jù)電子轉(zhuǎn)移方向可知，X為負(fù)極，Y為正極，燃料電池中燃料氫氣失去電子，為負(fù)極反應(yīng)物，則通入氫氣的電極是a電極；（3）根據(jù)總反應(yīng)可知，鋅化合價(jià)升高，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，作原電池的負(fù)極，電極反應(yīng)式為Zn﹣2e﹣＝Zn2+?！窘獯稹拷猓海?）能實(shí)現(xiàn)化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能是自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，①②是自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，③是非氧化還原反應(yīng)，故答案為：①②；（2）根據(jù)電子轉(zhuǎn)移方向可知，X為負(fù)極，Y為正極，燃料電池中燃料氫氣失去電子，為負(fù)極反應(yīng)物，則通入氫氣的電極是a電極，故答案為：a；（3）根據(jù)總反應(yīng)2Zn+O2+4H+=2Z故答案為：Zn﹣2e﹣＝Zn2+。【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查原電池原理等，注意完成此題，可以從題干中抽取有用的信息，結(jié)合已有的知識(shí)進(jìn)行解題。9．（2025春?高郵市期末）氣是一種清潔能源，制氫技術(shù)和氫能源的應(yīng)用研究具有重要意義。（1）水煤氣法制氫。將一定量的C和H2O加入密閉容器中，在一定條件下主要發(fā)生反應(yīng)如下：主反應(yīng)C（s）+H2O（g）＝CO（g）+H2（g）ΔH＝131.7kJ?mol﹣1副反應(yīng)CO（g）+H2O（g）＝CO2（g）+H2（g）ΔH＝﹣43.6kJ?mol﹣1向容器中加入適量的CaO有利于H2的生成。①已知：CaO（s）+CO2（g）═CaCO3（s）ΔH＝﹣178.3kJ?mol﹣1則C（s）+CaO（s）+2H2O（g）═CaCO3（s）+2H2（g）ΔH＝﹣90.2kJ?mol﹣1。適量的CaO有利于H2生成的原因，除了能吸收CO2使平衡正向移動(dòng)外，還有主反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，CaO與CO2反應(yīng)放熱，為主反應(yīng)提供熱量。②當(dāng)加入CaO的量過大時(shí)，H2的產(chǎn)量會(huì)降低，原因是CaO和水發(fā)生反應(yīng)，使反應(yīng)物減少。（2）電解水制氫。有研究認(rèn)為，堿性條件下電解水的過程中，氣泡在電極上產(chǎn)生和脫離對(duì)電解效率具有重要影響，某電極上發(fā)生的變化如圖所示。①電極附近溶液的pH增大（填“增大”或“減小”）。②相同條件下，若電極表面的氣泡難以脫離，則不利于電解氫氣的產(chǎn)生。原因是氣泡覆蓋在電極表面，不利于H2O與電極接觸。③在上述實(shí)驗(yàn)條件和20kHz、100%振幅超聲波下，氣泡直徑分布的百分?jǐn)?shù)如圖所示。超聲波振動(dòng)能夠提高電解效率的原因是振動(dòng)使電極表面氣泡易于脫離；減小電極表面氣泡的直徑使氣泡的覆蓋面積減小。（3）甲酸（HCOOH）分解制氫。常溫下，甲酸是一種液態(tài)物質(zhì)，在銥配合物離子（Ir﹣L+）催化作用下，分解制氫的一種機(jī)理如圖所示。①在題圖中補(bǔ)全步驟Ⅰ過程中X的結(jié)構(gòu)簡式。②甲酸催化分解制氫的化學(xué)方程式為HCOOH催化劑CO2↑+H2↑【答案】（1）①﹣90.2；主反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，CaO與CO2反應(yīng)放熱，為主反應(yīng)提供熱量；②CaO會(huì)吸收H2O（或與H2O反應(yīng)），使反應(yīng)物減少；（或CaO會(huì)吸收H2O使反應(yīng)逆向移動(dòng)）（2）①增大；②氣泡覆蓋在電極表面，不利于H2O與電極接觸；③振動(dòng)使電極表面氣泡易于脫離；減小電極表面氣泡的直徑使氣泡的覆蓋面積減??；（3）①；②HCOOH催化劑CO2↑+H2【分析】（1）①依據(jù)蓋斯定律，主反應(yīng)+副反應(yīng)+①可得目標(biāo)反應(yīng)；②生石灰與水反應(yīng)：CaO+H2O＝Ca（OH）2，會(huì)消耗反應(yīng)物，是平衡逆向移動(dòng)；（2）①電極附近發(fā)生水的電解，堿性條件下電解水的過程中，溶液體積變小氫氧根離子濃度變大；②兩電極生成的氣體的氣泡覆蓋在電極表面，不利于H2O與電極接觸；③采用超聲波超聲波振動(dòng)，振動(dòng)使電極表面氣泡易于脫離；同時(shí)振動(dòng)還可以減小電極表面氣泡的直徑；（3）①甲酸分子在電極上結(jié)合1個(gè)正電荷，解離出的1個(gè)H+和水分子結(jié)合成H3O+，生成X即HCOO自由基；②如圖3所示，1個(gè)甲酸分子最終生成1個(gè)氫氣分子和1