第1部分 专题5　化学反应与能量变化

1、专题综合强化练习对应学生用书P1371下列有关热化学方程式的叙述正确的是()A已知2C(s)2O2(g)=2CO2(g)H1；2C(s)O2(g)=2CO(g)H2，则H1H2B已知C(石墨，s)=C(金刚石，s)H0，则金刚石比石墨稳定C在稀溶液中，H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1。若将含0.6 mol H2SO4的稀硫酸与含1 mol NaOH的溶液混合，放出的热量等于57.3 kJD需要加热才能发生的反应说明它是吸热反应解析碳完全燃烧放出的热量多，放热反应的反应热为负值，所以H1H2，A项错误；C(石墨，s)=C(金刚石，s)H0，即金刚石的能量比石墨高，故石

2、墨更稳定，B项错误；含0.6 mol H2SO4的稀硫酸中H的物质的量是1.2 mol，与含1 mol NaOH的稀溶液混合，硫酸过量，但恰好生成1 mol的水，故放出的热量等于57.3 kJ，C项正确；铝热反应需要在高温下发生，但它是放热反应，D项错误。答案C2由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示。下列有关说法正确的是()A该反应的活化能为348 kJmol1B使用催化剂，该反应H减小CN2O(g)NO(g)=N2(g)NO2(g)H139 kJmol1D反应物中化学键的总键能大于生成物中化学键的总键能解析该反应的活化能为209 kJmol1，A项错误；使用催化剂，该反应的H

3、不变，B项错误；由题图可写出该反应的热化学方程式：N2O(g)NO(g)=N2(g)NO2(g)H(209348) kJmol1139 kJmol1，C项正确；该反应为放热反应，则反应物中化学键的总键能小于生成物中化学键的总键能，D项错误。答案C3根据如图所示的反应判断，下列说法中错误的是()ACO2(g)和CaO(s)的总能量大于CaCO3(s)的总能量B该反应的焓变大于零C该反应中有离子键断裂也有共价键断裂，化学键断裂吸收能量，化学键生成放出能量D由该反应可推出凡是需要加热才能发生的反应均为吸热反应解析CaCO3受热分解的反应是吸热反应，焓变大于零，故CO2(g)和CaO(s)的总能量大于

4、CaCO3(s)的总能量，A、B项正确；在CaCO3中，Ca2和CO之间存在离子键，CO中C与O之间存在共价键，故反应中有离子键断裂也有共价键断裂，旧化学键断裂需要吸收能量，新化学键形成需要放出能量，C项正确；需要加热才能发生的反应不一定为吸热反应，如碳的燃烧需要加热，但该反应是放热反应，D项错误。答案D4钠离子电池具有比能量高、安全性能好、价格低廉等优点，有望在储能领域成为锂离子电池的替代品。美国Aquion Energy公司生产的水溶液钠离子电池体系如图所示，工作时Na在两极进行迁移。下列说法正确的是()A放电时，a极发生还原反应，为正极B放电时，b极的钠元素化合价发生变化C充电时，b极反

5、应为Na0.44xMnO2xe=Na0.44MnO2xNaD当电路中有0.1 mol e转移时，a、b两极质量差为2.3 g解析放电时，Na失电子，在a极发生氧化反应，为负极，故A项错误；b极钠元素化合价未发生变化，是锰元素化合价发生变化，故B项错误；充电时b极发生氧化反应，电极反应为Na0.44xMnO2xe=Na0.44MnO2xNa，故C项正确；当电路中转移0.1 mol e，放电时a极质量减少2.3 g，b极质量增大2.3 g，a、b极质量差为4.6 g，故D项错误。答案C5下图为一定条件下采用多孔惰性电极的储氢电池充电装置(忽略其他有机物)。已知储氢装置的电流效率100%。下列说法不

6、正确的是()A若75%，则参加反应的苯为0.8 molB过程中通过CH键断裂实现氢的储存C采用多孔电极增大了接触面积，可降低电池能量损失D生成目标产物的电极反应式为：C6H66e6H=C6H12解析A项，根据图示，苯加氢发生还原反应生成环己烷，装置中右侧电极为阴极，左侧电极为阳极，根据放电顺序，左侧电极的电极反应式为2H2O4e=O24H，生成1.6 mol O2失去电子物质的量为6.4 mol，根据阴、阳极得失电子总数相等，阴极得到电子总数为6.4 mol，若75%，则生成环己烷消耗的电子的物质的量为6.4 mol75%4.8 mol，苯发生的电极反应为，参加反应的苯的物质的量为n()4.8

7、 mol60.8 mol，正确；B项，该过程中苯被还原为环己烷，CH键没有断裂，形成新的CH键，错误；C项，采用多孔电极增大了接触面积，使反应更充分，可降低电池能量损失，正确；D项，储氢是将苯转化为环己烷，电极反应式为C6H66e6H=C6H12，正确。答案B6现有二氧化硫空气质子交换膜燃料电池，其原理如图所示。下列说法不正确的是()A.该电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合B该电池工作时质子从Pt1电极经过内电路流到Pt2电极CPt1电极附近发生的反应为：SO22H2O2e=SO4HDPt2电极附近发生的反应为：O22e2H2O=4H解析负极SO2失电子生成H2SO4，实现了制硫酸、发

8、电、环保三位一体的结合，故A项正确；Pt1电极发生反应：SO22H2O2e=SO4H，H通过质子交换膜移向正极即Pt2电极，故B、C项正确；Pt2电极反应为O24e4H=2H2O，故D项错误。答案D7NaClO2(亚氯酸钠)是常用的消毒剂和漂白剂，工业上可采用电解法制备，工作原理如图所示。下列叙述正确的是()A若直流电源为铅蓄电池，则b极为PbB阳极反应式为ClO2e=ClOC交换膜左侧NaOH的物质的量不变，气体X为Cl2D制备18.1 g NaClO2时理论上有0.2 mol Na由交换膜左侧向右侧迁移解析A项，左边通入ClO2，ClO2得电子产生ClO，故左边电极为阴极，连接电源的负极，

9、铅蓄电池Pb极为负极，则a极为Pb，错误；B项，阳极氯离子失电子产生氯气，电极反应式为2Cl2e=Cl2，错误；C项，交换膜左侧NaOH不参与电极反应，物质的量不变，根据选项B分析气体X为Cl2，正确；D项，电解池中阳离子向阴极移动，则制备18.1 g NaClO2即0.2 mol时理论上有0.2 mol Na由交换膜右侧向左侧迁移，错误。答案C8某科研小组将含硫化氢的工业废气进行了资源化利用，将获得的电能用于制取“84”消毒液。已知：2H2S(g)O2(g)=S2(s)2H2O(l)H632 kJmol1。下图为该小组设计的原理图。下列说法正确的是()A电极a为燃料电池正极B电极b上发生的电

10、极反应为O24e2H2O=4OHC电路中每流过4 mol电子，电池内部释放热能小于632 kJDa极每增重32 g，导气管e将收集到气体22.4 L解析电极a上H2S发生失电子的氧化反应生成S2，电极a为燃料电池的负极，A项错误；电极b上通入O2，电极b为正极，电极反应式为O24e4H=2H2O，B项错误；电路中每流过4 mol电子时，有2 mol H2S和1 mol O2参与反应，释放能量632 kJ，此过程将化学能转化为电能和热能，电池内部释放热能小于632 kJ，C项正确；a极电极反应式为2H2S4e=S24H，石墨电极c与电极a相连，石墨电极c为阴极，电极c的电极反应式为2H2O2e=

11、H22OH，导气管e收集到的气体为H2，根据电子守恒，4n(S2)2n(H2)，n(H2)2n(S2)21 mol，由于H2所处温度和压强未知，无法计算导管e收集到H2的体积，D项错误。答案C9(2019湖北高中联考)伏打电堆是由几组锌和银的圆板堆积而成，所有的圆板之间夹放着几张盐水泡过的布。如图为最初的伏打电堆模型，由八组锌和银串联组成的圆板堆积而成。下列说法正确的是()A该原电池正极的电极方程式：O24e4H=2H2OB电池长时间工作后，中间的布上会有白色固体颗粒生成，该固体颗粒为Ag2OC当电路中转移0.2 mol电子时，消耗锌板的总质量为52 gD该伏打电堆工作时，在银板附近会有Cl2

12、放出解析电解质溶液是食盐水，不是酸性环境，则正极电极反应为：O24e2H2O=4OH，故A项错误；根据电池总反应为2ZnO22H2O=2Zn(OH)2可知电池长时间工作后，中间的布上出现白色固体颗粒应是Zn(OH)2，故B项错误；负极反应为Zn2e=Zn2，转移电子0.2 mol时，一组锌消耗的质量为0.1 mol65 gmol16.5 g，八组锌消耗的总质量为6.5 g852 g，故C项正确；银作正极，正极上氧气得电子发生还原反应，不会有Cl2放出，故D项错误。答案C10一种可连续使用的锂电池结构如图所示，下列有关该电池放电时的说法正确的是()A电子由Li电极经Li透过膜进入Fe2、Fe3的

13、水溶液移向Ti电极BTi电极上发生的电极反应为Fe3e=Fe2CLi透过膜除允许Li通过外，还允许H2O分子通过D贮罐中发生的离子反应为S2O2Fe3=2Fe22SO解析电子由负极经外电路移向正极，即由Li电极经外电路移向Ti电极，不能经过溶液，溶液是通过离子导电的，A项错误；Ti电极为正极，正极上三价铁离子得电子生成亚铁离子，反应式为Fe3e=Fe2，B项正确；Li透过膜为阳离子透过膜，允许Li通过，不允许H2O分子通过，C项错误；贮罐中S2O将亚铁离子氧化成铁离子，发生的离子反应为S2O2Fe2=2Fe32SO，D项错误。答案B11锂空气电池的工作原理如图所示。其中多孔电极材料选用纳米多孔

14、金时，该电池表现出良好的循环性能。电池反应为：2LiO2=Li2O2。下列说法错误的是()A该电池的电解液常用锂盐的有机溶液B电池工作时，外电路中流过0.01 mol电子，负极材料减重0.07 gC电池工作时，正极反应可能经过两个过程：LiO2e=LiO2；LiLiO2e=Li2O2D电池充电时间越长，电池中Li2O2越多解析A项，该电池的负极是Li，所以电解质溶液不能是水溶液，根据图示，锂离子定向移动，故电解液常用锂盐的有机溶液，正确；B项，负极的电极反应为：Lie=Li，外电路中流过0.01 mol电子，即有0.01 mol Li反应，负极材料减重0.07 g，正确；C项，根据总反应Li最

15、终转化成了Li2O2，所以正极可能先生成LiO2，再生成Li2O2，故正极反应可能经过两个过程：LiO2e=LiO2；LiLiO2e=Li2O2，正确；D项，充电时的反应为：Li2O2=2LiO2，电池充电时间越长，电池中Li2O2越少，错误。答案D12(2019潍坊二模)新型锌碘液流电池具有能量密度高、循环寿命长等优势，其工作原理如图所示。下列说法错误的是()A放电时电流从石墨电极流向锌电极B充电时阳极反应式为：3I2e=IC若将阳离子交换膜换成阴离子交换膜，放电时正负极也随之改变D放电时左侧电解质储罐中的离子总浓度增大解析该电池为二次电池，Zn是负极，石墨为正极，电流从石墨电极流向锌电极，

16、故A项正确；充电时阳极发生氧化反应，反应式为3I2e=I，故B项正确；将阳离子交换膜换成阴离子交换膜，放电时正负极不会改变，Zn仍是负极，故C项错误；放电时，正极反应式为I2e=3I，同时Zn2由负极移向正极，离子总浓度增大，故D项正确。答案C13用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如图所示(电极材料为石墨)。(1)图中a极要连接电源的_(填“正”或“负”)极，C口流出的物质是_。(2)SO放电的电极反应式为_。(3)电解过程中阴极区碱性明显增强，用平衡移动原理解释原因：_。解析根据Na、SO的移向判断阴、阳极。Na

17、移向阴极区，a极应接电源负极，b极应接电源正极，其电极反应式分别为阴极：2H2O2e=H22OH阳极：SO2eH2O=SO2H所以从C口流出的是H2SO4。在阴极区，由于H放电，破坏水的电离平衡，c(H)减小，c(OH)增大，生成NaOH，碱性增强，从B口流出的是浓度较大的NaOH溶液。答案(1)负硫酸(2)SO2eH2O=SO2H(3)在阴极H放电生成H2，c(H)减小，水的电离平衡H2OHOH正向移动，碱性增强14按要求回答下列问题：(1)为了提高燃料的利用率可以将甲醇设计为燃料电池，并以此为电源进行电解实验，装置如图所示。回答相关问题：写出通甲醇一极的电极反应方程式：_，写出乙池中B(C

18、)电极的电极反应式：_；反应过程中，乙池溶液pH的变化为_(填“升高”“降低”或“不变”)；当乙池中A(Fe)极的质量增加5.40 g时，甲池中理论上消耗O2_mL(标准状况)。(2)NiOOH可作为镍氢电池的电极材料，该电池的工作原理如图所示，其放电时，正极的电极反应式为_。(3)我国科学家在天然气脱硫研究方面取得了新进展，利用如图装置可发生反应：H2SO2=H2O2S已知甲池中发生的反应为装置中H从_移向_(填“甲池”或“乙池”)。乙池溶液中发生的反应为_。(4)利用生物电池，以H2、N2为原料合成氨的装置如图所示。Q、R均为催化剂，据图示判断，负极反应的催化剂为_(填“Q”或“R”)；正

19、极的电极反应式为_。(5)以CO2为原料采用特殊的电极电解强酸性的CO2水溶液可得到多种燃料，其原理如图所示。电解时，b极上生成乙烯的电极反应式为_。(6)用间接电化学法除去NO的过程如图所示：已知电解池的阴极室中溶液的pH在47之间，写出阴极的电极反应式：_；用离子方程式表示吸收池中除去NO的原理：_。解析(1)电池中通甲醇一极为负极，乙池中B极为电解池的阳极，发生氧化反应；反应过程中， 乙池电解AgNO3溶液，析出Ag，同时生成HNO3，所得溶液的pH降低；当乙池中A(Fe)极的质量增加5.40 g时，析出Ag的物质的量0.05 mol，转移电子数为0.05 mol，则甲池中理论上消耗O2

20、的物质的量0.012 5 mol，标准状况下的体积0.012 5 mol22.4 Lmol10.28 L280 mL。(2)放电时为原电池，正极发生还原反应，NiOOH被还原为Ni(OH)2，正极的电极反应式为：NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OH。(3)从图中可以看出，N型半导体是电子流出的一极，为负极，而碳棒是电子流入的一极，为正极，故H从负极移向正极，即从乙池移向甲池。由图可知，在乙池溶液中，H2S与I发生氧化还原反应，H2S失电子被氧化为S，I得电子被还原为I，可得离子反应为H2SI=3IS2H。(4)根据原电池工作原理，负极上失去电子，化合价升高，所以通氢气的一端为负极，根据装置图

21、判断，Q为负极催化剂；通氮气的一端为正极，根据工作原理，正极反应式为：N26H6e=2NH3。(5)由图可知b电极是电解池的阴极，反应物为CO2，生成物为C2H4，C元素的化合价由4价降低为2价，且溶液显酸性，结合电荷守恒得电极反应式为2CO212H12e=C2H44H2O。(6)阴极室pH在47之间，阴极电极反应式为2HSO2e2H=S2O2H2O；由箭头方向知，NO与S2O反应生成N2和HSO，方程式为：2NO2S2O2H2O=N24HSO。答案(1)CH3OH6e8OH=CO6H2O；4OH4e=O22H2O降低280(2)NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OH(3)乙池甲池H2SI=3

22、IS2H(4)QN26H6e=2NH3(5)2CO212H12e=C2H44H2O(6)2HSO2e2H=S2O2H2O2NO2S2O2H2O=N24HSO15按要求回答下列问题：(1)以天然气为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。已知：CH4(g)H2O(g)=CO(g)3H2(g)H1a kJmol1CH4(g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g)H2b kJmol1CH4(g)2H2O(g)=CO2(g)4H2(g)H3请计算上述反应中的反应热H3_(用a、b表示)kJmol1。(2)下图所示为1 mol CH4完全燃烧生成气态水的能量变化和1 mol S(g)燃烧的能量变化。在催化剂作用下，CH4可以还原SO2生成单质S(g)、H2O(g)和CO2，写出该反应的热化学方程式：_。(3)用煤制天然气时会发生多个反应，通过多种途径生成CH4。已知：C(s)2H2(g)CH4(g)H73 kJmol12CO(g)C(s)CO2(g)H171 kJmol1CO(g)3H2(g)CH4(g)H2O(g)H203 kJmol1写出CO与H2O(g)反应生成H2和CO2的热化学方程式：_。