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高中化学鲁科版 (2019)选择性必修1微项目 设计载人航天器用化学电池与氧气再生方案——化学反应中能量及物质的转化利用同步训练题
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这是一份高中化学鲁科版 (2019)选择性必修1微项目 设计载人航天器用化学电池与氧气再生方案——化学反应中能量及物质的转化利用同步训练题，共16页。试卷主要包含了单选题，共15小题，非选择题，共5小题等内容，欢迎下载使用。
化学反应中能量及物质的转化利用（三）
一、单选题，共15小题
1．甲烷与CO2可用于合成合成气(主要成分是一氧化碳和氢气)：CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)，1 g CH4(g)完全反应可释放15.46 kJ的热量，下图中能表示该反应过程的能量变化的是( )
A．
B．
C．
D．
2．化学反应一定伴随旧化学键的断裂和新化学键的形成。根据下表数据，有关反应的说法正确的是
化学键
H-H
Cl-Cl
H-Cl
断开1mol化学键需要的能量/kJ
436
243
431
A．和的总能量比的总能量低
B．相同条件下，氢气分子具有的能量高于氯气分子具有的能量
C．该反应需要点燃或强光照射，属于吸热反应
D．每生成1molHCl气体，该反应将放出91.5kJ能量
3．液氨－液氧燃料电池曾用于驱动潜艇，其示意图如图所示，下列有关说法不正确的是（ ）
A．电极2是正极，发生还原反应 B．工作一段时间后，溶液的pH变大
C．电流由电极2经外电路流向1 D．电极2发生的电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-
4．下列属于放热反应的是
A．氯化铵固体与消石灰反应
B．C+CO22CO
C．2H2O2H2↑+O2↑
D．铁粉与硫粉混合后加热
5．下列依据热化学方程式得出的结论正确的是
A．已知2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=﹣483.6 kJ•mol﹣1，则氢气的燃烧热为483.6 kJ•mol﹣1
B．在一定温度和压强下，将0.5mol N2和1.5 mol H2置于密闭容器中充分反应生成NH3(g)，放出热量19.3 kJ，则其热化学方程式为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H=﹣19.3kJ/mol
C．已知酸和碱发生中和反应生成1 mol水，这时的反应热叫中和热
D．反应NH4HCO3(s)=NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g) ΔH=＋185.57 kJ·mol-1能自发进行是因为体系有自发地向混乱度增大的方向转变的倾向
6．下列叙述正确的是（ ）
A．为保护钢闸门，应将钢闸门与外接电源的正极相连
B．氢氧燃料电池的负极反应式：O2+2H2O+4e-=4OH-
C．若要在银上镀铜，与负极相连的一极是银，电解质溶液可以是氯化铜溶液
D．钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式：Fe-2e-=Fe2+
7．如图为一种特殊的热激活电池示意图，当无水LiCl-KCl混合物受热熔融后即可工作。该电池总反应为：PbSO4(s)+2LiCl+Ca(s) = CaCl2(s)+Li2SO4+Pb(s)。下列说法不正确的是
A．PbSO4电极发生还原反应
B．负极的电极反应：Ca + 2Cl－-2e－＝CaCl2
C．用LiCl和KCl水溶液代替无水LiCl-KCl，可将该电池改为常温使用的电池
D．放电时 Li＋、 K＋向正极移动
8．关于如图装置的说法中正确的是（ ）
A．该装置将化学能转变为电能，属于电解池
B．负极反应式为：Cu2++2e-=Cu
C．相比于单池单液原电池，该装置电流更持续和稳定
D．因为右侧是正极区，盐桥中Cl-向右侧烧杯移动
9．关于焓和反应热的下列说法正确的是
A．焓值越小，物质越稳定
B．化学反应中焓变等于反应热
C．反应热的大小与反应物所具有的能量和生成物具有的能量无关
D．化学反应的焓变都可以通过实验直接测得
10．下列有关实验现象的描述不正确的是（ ）
A．把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡
B．铜—锌—稀硫酸形成的原电池中，铜为正极
C．把铜片插入氯化铁溶液中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出的速率加大
D．把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出的速率加大
11．下列各组物质的燃烧热相等的是
A．1 mol C和2 mol CO
B．1 mol C和3 mol C
C．3 mol C2H2和1 mol C6H6
D．1 mol淀粉和1 mol纤维素
12．CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)△H=﹣890 kJ•mol-1可用于甲醇的制备。下列有关该反应的说法正确的是
A．上述反应能在任何温度下自发进行
B．该反应的平衡常数K=
C．该反应每生成1mol甲醇需消耗3×22.4 LH2
D．用E表示键能，该反应△H=2E(C=O)+3E(H﹣H)﹣3E(C﹣H)﹣E(C﹣O)﹣3E(O﹣H)
13．以不同类别物质间的转化为线索，认识钠及其化合物。
下列分析不正确的是
A．反应③表明CO2具有酸性氧化物的性质
B．反应④说明NaHCO3的热稳定性强于Na2CO3
C．反应⑤、⑥可用于潜水艇中氧气的供给
D．上述转化中发生的反应有分解反应、化合反应、置换反应
14．最近发现的一种三室微生物燃料电池，可用于处理污水，原理如图所示，图中有机废水中的有机物可以用C6H10O5表示。下列说法正确的是( )
A．a极是电池的正极
B．b极附近的溶液pH减小
C．a极的电极反应式为C6H10O5－24e-＋7H2O=6CO2↑＋24H＋
D．若反应中转移的电子数为20NA，则生成N2的体积为44.8 L
15．一种新型的“锂-呼吸CO2电池”，结构如图所示，下列说法不正确的是
A．该装置是化学能转变为电能
B．利用该技术可减少温室气体CO2的排放
C．正极的电极反应为：2CO2 + 2e- = C2O42-
D．每生成10.2g Li2C2O4，有0.2mol Li+从正极迁移至负极
二、非选择题，共5小题
16．氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产.生活中有着重要作用。
(1)如图是N2(g)和H2(g)反应生成1molNH3(g)过程中能量的变化示意图，请写出N2和H2反应的热化学方程式：_______。加入催化剂E1________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)若已知下列数据：
化学键
H—H
N≡N
键能/kJ·mol-1
435
943
试根据表中及图中数据计算N—H的键能：_______kJ·mol−1。
(3)捕碳技术(主要指捕获CO2在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已经被用作工业捕碳剂，它们与CO2可发生如下反应：
反应Ⅰ：2NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)=(NH4)2CO3(aq) ΔH1
反应Ⅱ：NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)=NH4HCO3(aq) ΔH2
反应Ⅲ：(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g)=2NH4HCO3(aq) ΔH3
请回答下列问题：
ΔH3与ΔH1、ΔH2之间的关系是ΔH3=________。
(4)试比较下列两组ΔH的大小(填“＞”、“＜”或“=”)
①H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH1；H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH2；则ΔH1____ΔH2。
②S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH3；Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4Cl(s)=BaCl2(s)+10H2O(l)+2NH3(g) ΔH4；则ΔH3_____ΔH4。
17．为了减少CO对大气的污染，某研究性学习小组拟研究CO和H2O反应转化为绿色能源H2。
已知：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)；ΔH=-566kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)；ΔH=-483.6KJ·moL-1
(1)CO的燃烧热△H=___kJ·moL-1。
(2)写出CO和H2O(g)作用生成CO2和H2的热化学方程式：___。
(3)H2是一种理想的绿色能源，可作燃料电池；若电池以20%~30%的KOH溶液为电解质溶液，该氢氧燃料电池放电时：正极的电极反应式是___，负极的电极反应式是___。
18．完成下列填空
（1） HCl是_______（填“离子化合物”或“共价化合物”），溶于水时破坏的化学键是_________（填“离子键”或“极性键”）。
（2）氨气的结构式是________，氨气分子之间存在的作用力是范德华力和________。
（3）将20g Ba(OH)2·8H2O晶体与10 g NH4Cl晶体一起放入小烧杯中，将烧杯放在滴有3～4滴水的玻璃片上，用玻璃棒迅速搅拌。
①实验中玻璃棒的作用是___________________________________________。
②写出有关反应的化学方程式_______________________________________ 。
③通过_________现象，说明该反应为吸热反应。
（4）中和反应都是放热反应，其实质是___________________（用离子方程式表示）。
（5）已知aX m+与bYn-具有相同的电子层结构，则a、b、m、n之间的关系是______________
19．能源是经济增长与社会发展的重要物质基础,美国马奇蒂博士对世界一次能源替代趋势曾作如下预测:
回答下列问题:
（1）上图化石能源中属于较清洁的能源是_________｡
（2）核电厂的燃料一般由0.71%235U､99.28%238U及0.0058%234U组成
①235U､238U､234U三种核素之间的关系是______________｡
②235g核素发生裂变反应: ，净产生的中子数为_______｡
（3）下图是氢能的制备及利用的途径之一,涉及能量转化方式有___________｡(填代号)
a光能→化学能 b电能→化学能 c化学能→电能
（4）目前实现煤的综合利用的主要途径是煤的干馏､煤的气化和液化｡
①煤的干馏属于变化______________｡(填物理或化学)
②煤的气化过程发生的主要反应是____________｡
（5）可燃冰属于新能源,我国是全球第一个成功稳定开采可燃冰的国家｡某种可燃冰(甲烷水合物)晶体中,平均每46个水分子构成8个分子笼,每个分子笼可容纳1个甲烷分子或水分子,若这8个分子笼中有6个容纳的是甲烷分子,另外2个被水分子填充,则这种可燃冰的平均组成可表示为____________｡
20．某兴趣小组为了提高电池的效率，设计了如下图所示的原电池。
请回答下列问题：
(1)若X是AlCl3溶液，Y是稀硫酸，请你写出电极名称及电极反应：
Al片：___________、___________；Cu片：___________、___________。
(2)若X是浓硝酸，Y是NaCl溶液，请你写出电极名称及电极反应：
Al片：___________、___________；Cu片：___________、___________。
参考答案
1．D
【详解】
反应CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)中，1 g CH4完全反应释放15.46 kJ的热量，则1 mol CH4完全反应放出热量为247.36 kJ。
答案选D。
2．D
【详解】
A．反应：H2(g)+Cl2(g)=2HCl (g)，生成2molHCl，需要断裂旧的化学键为1molH-H键和1molCl-Cl键，吸收的能量为436kJ+243kJ=679 kJ，形成新的化学键为2molH-Cl键，释放的能量2×431kJ=862kJ，因此反应放热，说明H2和Cl2的总能量比生成的HCl的总能量高，故A错误；
B．由数据可知H-H的键能大于Cl-Cl的键能，物质键能越大越稳定，所含能量越低，故B错误；
C．氢气与氯气的反应需要点燃或光照，但该反应为放热反应，故C错误；
D．由A知：H2(g)+Cl2(g)=2HCl (g)，断裂旧的化学键吸收的能量为436kJ+243kJ=679 kJ，形成新的化学键释放的能量为2×431kJ=862kJ，因此反应放热183kJ，生成1mol HCl放出的热量为183kJ×=91.5kJ，故D正确；
故选：D。
3．B
【分析】
液氨-液氧燃料电池工作时，氨气被氧化，电极方程式为2NH3+6OH－-6e－=N2↑+6H2O，正极电极2上是氧气发生得电子的还原反应，碱性环境下电极反应应该是：O2+4e－+2H2O=4OH－，总方程式为4NH3+3O2=2N2+6H2O。
【详解】
A. 电极2是正极，正极上发生得电子的还原反应，故A正确；
B. 总方程式为4NH3+3O2=2N2+6H2O，有水生成，工作一段时间后，溶液的pH变小，故B错误；
C. 电流从正极流向负极，即电流由电极2经外电路流向电极1，故C正确；
D. 电极2是氧气发生得电子的还原反应：O2+2H2O+4e-=4OH-，故D正确；
故选B。
4．D
【详解】
A．氯化铵固体与消石灰反应属于复分解反应，属于吸热反应，故A错误；
B．C+CO22CO属于吸热反应，故B错误；
C．2H2O2H2 +O2属于分解反应，属于吸热反应，故C错误
D．铁粉与硫粉混合后加热生成FeS是化合反应，是常见的放热反应，故D正确；
答案选D。
【点睛】
常见的放热反应有：所有的物质燃烧、所有金属与酸反应、金属与水反应，所有中和反应；绝大多数化合反应和铝热反应；常见的吸热反应有：绝大数分解反应，个别的化合反应（如C和CO2），少数分解反应，置换反应以及某些复分解（如铵盐和强碱），C或氢气做还原剂时的反应，要正确的区分吸热反应和放热反应。
5．D
【详解】
A．燃烧热是1mol燃料完全燃烧生成稳定的产物所放出的热量，根据该热化学方程式可知氢气的燃烧热为241.8 kJ•mol﹣1，A项错误；
B．氮气与氢气合成氨是可逆反应，没有平衡常数和容器体积，无法计算反应热，B项错误；
C．中和热是强酸和强碱的稀溶液反应生成1mol水放出的热量，C项错误；
D．焓减熵增的反应一定能自发进行，该反应是焓增反应，能自发进行则一定是因为熵增，即体系有自发地向混乱度增大的方向转变的倾向，D项正确。
答案为D。
6．C
【详解】
A.根据外加电源的阴极保护法，钢闸门应与电源的负极相连，A错误；
B.氢氧燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应，电极反应式为为：H2-2e-+2OH-=2H2O或H2-2e-=2H+，B不正确；
C.在银上镀铜，银是待镀金属，作阴极，铜离子在阴极得电子变铜单质，电解质溶液可以是氯化铜溶液，C正确；
D.钢铁发生电化学腐蚀时，负极上铁失电子发生氧化反应，电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，D不正确；
答案选C。
7．C
【详解】
A．PbSO4为原电池的正极，发生还原反应，A正确；
B．Ca为原电池的负极，被氧化生成CaCl2，反应的电极方程式为Ca + 2Cl－-2e－＝CaCl2，B正确；
C. Ca是活泼金属，能与水直接反应，所以不能用水溶液作电解质，C错误；
D．放电过程中阳离子向正极PbSO4电极移动，即放电时Li＋、 K＋、向正极移动，D正确；
答案选C。
【点睛】
由原电池总反应可知Ca失电子为原电池的负极，被氧化生成CaCl2，反应的电极方程式为Ca + 2Cl－-2e－＝CaCl2，PbSO4为原电池的正极，发生还原反应，电极方程式为PbSO4+2e-+2Li+=Li2SO4+Pb，原电池工作时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。
8．C
【分析】
该装置为原电池，锌易失电子作负极，铜作正极，负极上锌失电子发生氧化反应生成锌离子，正极上铜离子得电子发生还原反应生成铜。
【详解】
A. 该装置将锌置换铜反应中的化学能转变为电能，属于原电池，故A错误；
B. 负极上锌失电子发生氧化反应生成锌离子，负极反应式为：Zn-2e-=Zn2+，故B错误；
C. 相比于单池单液原电池，盐桥能隔绝锌与硫酸铜溶液的接触，维持溶液的电性守恒，构成闭合回路，形成持续和平稳的电流，故C正确；
D. 原电池中，阴离子向负极移动，锌作负极，盐桥中Cl-向左侧烧杯移动，故D错误；
故选C。
9．A
【详解】
A．物质所具有的焓值越低，通常物质所具有的能量越低，能量越低通常物质越稳定，A正确；
B．恒压条件下的反应热通常等于焓变，恒容条件下反应热不等于反应中的焓变，B错误；
C．反应热的大小与反应物和生成物所具有的能量有关，C错误；
D．有些化学反应的焓变不能通过实验直接测得，需要通过设计反应路径通过盖斯定律进行计算而获得，D错误；
故选A。
10．C
【详解】
A.由于金属活动性Fe>Cu，所以在Fe、Cu及硫酸构成原电池中，铁为负极，铜为正极，氢离子在正极铜片上得电子生成氢气，A正确；
B.在铜锌原电池中，较活泼的金属Zn作负极，较不活泼的金属作正极，B正确；
C.把铜片插入三氯化铁溶液中，铜和氯化铁反应生成氯化铜和氯化亚铁，不能生成气体，无气体放出，C错误；
D.锌与铜离子发生置换反应生成铜，未反应的Cu及反应产生的Cu、HCl形成了锌铜原电池，使反应速率加快，导致气泡放出速率加快，D正确；
故合理选项是C。
11．B
【解析】
【分析】
燃烧热是指1 mol物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量，燃烧热是物质的性质，与量的多少无关，据此判断。
【详解】
选项A、C、D中物质不同，具有不同的能量，燃烧热不相等。燃烧热是物质的性质，与量的多少无关，因此1 mol C和3 mol C的燃烧热相同，B正确。
答案选B。
【点睛】
本题主要是考查燃烧热的概念，难度较小，注意把握燃烧热的含义可燃物为1mol，一般C→CO2，H→H2O（l），S→SO2。
12．D
【详解】
A． CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)△H=﹣890 kJ•mol-1是气体体积减小的放热反应，△H＜0，△S＜0，要△G=△H-T△S＜0，反应能在低温下自发进行，故A错误；
B． 水也是气体，该反应的平衡常数K=，故B错误；
C． 该反应每生成1mol甲醇需消耗标准状况下3×22.4 LH2，故C错误；
D． 用E表示键能，△H=反应物的总键能-生成物的总键能，该反应△H=2E(C=O)+3E(H﹣H)﹣3E(C﹣H)﹣E(C﹣O)﹣3E(O﹣H)，故D正确；
故选D。
13．B
【详解】
A．与碱反应生成盐与水的氧化物为酸性氧化物，二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，则反应③表明CO2具有酸性氧化物的性质，故A正确；
B．碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠，则反应④说明Na2CO3的稳定性强于NaHCO3，故B错误；
C．过氧化钠与水、二氧化碳反应生成氧气，可用过氧化钠为潜水艇中氧气的供给，故C正确；
D．④是分解反应、①是化合反应、②是置换反应，则上述转化中发生的反应有分解反应、化合反应、置换反应，故D正确；
故答案为B。
14．C
【解析】
【分析】
该原电池中，硝酸根离子得电子发生还原反应，则电极b是正极，电极反应式为2NO3-+10e-+12H+=N2↑+6H2O，电极a是负极，负极上有机物失电子发生氧化反应，有机物在厌氧菌作用下生成二氧化碳，电极反应式为C6H10O5-24e-+7H2O═6CO2↑+24H+，据此分析解答。
【详解】
A．根据上述分析，该原电池中，硝酸根离子得电子发生还原反应，则电极b是正极，故A错误；
B．电极b是正极，电极反应式为2NO3-+10e-+12H+=N2↑+6H2O，氢离子参加反应导致溶液酸性减小，溶液的pH增大，故B错误；
C．电极a是负极，负极上有机物失电子发生氧化反应，有机物在厌氧菌作用下生成二氧化碳，电极反应式为C6H10O5-24e-+7H2O═6CO2↑+24H+，故C正确；
D．气体的体积与温度和压强有关，未告知温度和压强，无法计算生成气体的体积，故D错误；
答案选C。
【点睛】
根据N元素化合价变化确定正负极是解题的关键。本题的易错点和难点为电极反应式的书写，要注意结合图示提供物质书写。
15．D
【解析】
A、该装置为原电池装置，将化学能转化为电能，故A正确；B、由图可知，CO2转化为C2O42-，可减少温室气体的排放，故B正确；C、CO2→C2O42-，碳元素化合价降低，得电子，则CO2在正极发生反应，电极反应为：2CO2 +2e-=C2O42-，故C正确；D、原电池中，阳离子向正极移动，故D错误。故选D。
16．N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92kJ·mol−1 减小 390 2ΔH2-ΔH1 ＞ ＜
【详解】
（1）据焓变等于反应物活化能减去生成物活化能求算焓变，N2和H2反应生成2mol NH3过程中的△H=（254kJ/mol-300kJ/mol）×2=-92kJ/mol，所以热化学方程式为N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）△H=-92kJ/mol，催化剂可以降低反应的活化能，加入催化剂E1减小；故答案为：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H=-92kJ/mol；减小；
（2）设N-H的键能为akJ/mol，△H=反应物键能和-生成物键能和=943kJ/mol+3×435kJ/mol-6×akJ/mol=-92kJ/mol，解得a=390，故答案为：390；
（3）已知①2NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)=(NH4)2CO3(aq) ΔH1
②NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)=NH4HCO3(aq) ΔH2
利用盖斯定律将②2-①可得(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g)=2NH4HCO3(aq) △H3=2ΔH2-ΔH1，故答案为：△H3=2ΔH2-ΔH1；
（4）①H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH1；H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH2，ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量，H2O(g)的能量比H2O(l)的能量高，ΔH1＞ΔH2，故答案为：＞；
②S(s)+O2(g)=SO2(g)是放热反应，ΔH3<0；Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4Cl(s)=BaCl2(s)+10H2O(l)+2NH3(g)是吸热反应，ΔH4>0，则ΔH3＜ΔH4，故答案为：＜。
17．-283 CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)∆H=-41.2kJ/mol O2+2H2O+4e-=4OH- H2+2OH--2e-=2H2O
【详解】
(1)已知：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-566kJ·mol-1，通常条件下，1molCO完全燃烧生成二氧化碳放出的热量为氢气的燃烧热，CO的燃烧热为(-566kJ·mol-1)=-283 kJ·mol-1；故答案为：-283；
(2)已知：①2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566kJ•moL-1
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-483.6KJ•moL-1
根据盖斯定律，①-②得2CO(g)+2H2O(g)=2H2(g)+2CO2(g)△H=-566kJ•moL-1-(-483.6kJ•moL-1)=-82.4KJ•moL-1，即CO(g)+H2O(g)=H2(g)+CO2(g)△H=-41.2kJ•moL-1，故答案为：CO(g)+H2O(g)=H2(g)+CO2(g)△H=-41.2kJ•moL-1；
(3)原电池负极发生氧化反应，氧气在正极放电，在碱性条件下，生成氢氧根，正极电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-；氢气在负极放电，在碱性条件下，氢气放电生成水，
负极电极反应式为H2-2e-+2OH-═2H2O故答案为：O2+2H2O+4e-=4OH-；H2-2e-+2OH-═2H2O。
18．共价化合物 极性键 氢键 搅拌使混合物充分接触并反应 Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl＝BaCl2＋2NH3 ↑＋10H2O 结冰 H+＋OH -=H2O a-m=b+n
【详解】
（1）HCl分子中只含共价键，属于共价化合物，H原子和Cl原子为不同原子，形成的共价键为极性键，溶于水时破坏的化学键是极性键；
（2）NH3分子中N原子与3个H原子分别形成一个共用电子对，因而结构式为，氨晶体为分子晶体，存在分子间作用力，即范德华力，又氨分子中N原子可与另一氨分子中H原子形成氢键，即N-H…N，因而氨气分子之间存在的作用力是范德华力和氢键；
（3）①反应物均为固体，需要充分接触才能快速反应，故实验中玻璃棒的作用是搅拌使混合物充分接触并反应；
②Ba(OH)2·8H2O晶体与10 g NH4Cl晶体反应生成氨气，为复分解反应，化学方程式为Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl＝BaCl2＋2NH3 ↑＋10H2O；
③烧杯放在滴有3～4滴水的玻璃片上，若吸热反应，可观察到烧杯和玻璃片粘在一起，即水发生了结冰现象；
（4）中和反应实质指酸碱分别电离出的H+和OH-反应生成了H2O，离子方程式表示为H+＋OH -=H2O；
（5）aX m+与bYn-具有相同的电子层结构，则核外电子数相等，设为x，对于aX m+有a-m=x，对于bYn-有b+n=x，则a、b、m、n之间的关系是a-m=b+n。
【点睛】
1、根据具体化学反应实例判断：(1)常见的放热反应：所有可燃物的燃烧、所有金属与酸的反应、所有中和反应、绝大多数化合反应、少数分解反应、多数置换反应、铝热反应、某些复分解反应。(2)常见的吸热反应：极个别的化合反应(CO2和C的反应)、绝大多数的分解反应、少数置换反应[C＋H2O(g)、Fe＋H2O(g)]、某些复分解反应(铵盐与强碱的反应)盐类的水解反应、金属的冶炼(铝热除外)、分子拆成原子。
2、根据反应物和生成物的相对稳定性判断：由稳定的物质生成不稳定的物质的反应为吸热反应，反之为释放能量的反应。
3、根据反应条件判断，凡是持续加热才能进行的反应一般就是吸热反应，反之，一般为释放能量的反应。
4、根据反应物和生成物的总能量的相对大小判断，若反应物的总能量大于生成物的总能量，反应时释放能量，否则吸收能量。
19．天然气 同位素 9NA(或9×6.02×1023) a、c 化学 C＋H2O(g)CO＋H2 CH4·8H2O
【解析】
（1）本题考查能源，化石燃料是煤炭、石油、天然气，煤炭、石油燃烧产生SO2等有污染的气体，天然气燃烧生成CO2和H2O，因此天然气是化石燃料中较清洁燃料；（2）考查同位素，①三种核素，质子数相等，中子数不同，且属于同种元素的不同原子，因此三者属于同位素；②根据裂变的反应，净产生中子数为(10－1)NA=9NA；（3）本题考查能量的转化，燃料电池车是化学能转化电能，太阳光使H2O分解，是太阳能转化成化学能，故ac正确；（4）本题考查煤的综合利用，① 煤的干馏是将煤隔绝空气，加强热使其分解的过程，属于化学变化；②煤的气化是将其转化为可燃性气体的过程，属于化学变化，主要反应是C和H2O的反应，反应方程式为：C＋H2O(g)CO＋H2 ；(5)考查信息的利用，对化学式的推断，8个笼中容纳6个甲烷分子，即可燃冰中有6个CH4，46个水分子构成8个笼，且还有2个笼容纳了水分子，因此水分子总数为48，因此甲烷和水分子的物质的量比值为6：48=1：8，即化学式为CH4·8H2O。
20．负极 Al-3e-=Al3+ 正极 2H++2e-=H2↑ 正极 2NO+4H++2e-=2NO2↑+2H2O 负极 Cu-2e-=Cu2+
【详解】
(1)由装置可知，形成Al-稀硫酸-Cu原电池，活泼金属Al为负极，失电子发生氧化反应：Al-3e-=Al3+；较不活泼金属Cu为正极，氢离子得电子发生还原反应：2H++2e-=H2↑。
(2)若X为浓硝酸，形成Al-浓硝酸-Cu原电池，由于常温下浓硝酸能使Al钝化，此时Al为正极，硝酸根得电子被还原：2NO+4H++2e-=2NO2↑+2H2O；Cu为负极，铜失电子被氧化：Cu-2e-=Cu2+。
化学反应中能量及物质的转化利用（三）
一、单选题，共15小题
1．甲烷与CO2可用于合成合成气(主要成分是一氧化碳和氢气)：CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)，1 g CH4(g)完全反应可释放15.46 kJ的热量，下图中能表示该反应过程的能量变化的是( )
A．
B．
C．
D．
2．化学反应一定伴随旧化学键的断裂和新化学键的形成。根据下表数据，有关反应的说法正确的是
化学键
H-H
Cl-Cl
H-Cl
断开1mol化学键需要的能量/kJ
436
243
431
A．和的总能量比的总能量低
B．相同条件下，氢气分子具有的能量高于氯气分子具有的能量
C．该反应需要点燃或强光照射，属于吸热反应
D．每生成1molHCl气体，该反应将放出91.5kJ能量
3．液氨－液氧燃料电池曾用于驱动潜艇，其示意图如图所示，下列有关说法不正确的是（ ）
A．电极2是正极，发生还原反应 B．工作一段时间后，溶液的pH变大
C．电流由电极2经外电路流向1 D．电极2发生的电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-
4．下列属于放热反应的是
A．氯化铵固体与消石灰反应
B．C+CO22CO
C．2H2O2H2↑+O2↑
D．铁粉与硫粉混合后加热
5．下列依据热化学方程式得出的结论正确的是
A．已知2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=﹣483.6 kJ•mol﹣1，则氢气的燃烧热为483.6 kJ•mol﹣1
B．在一定温度和压强下，将0.5mol N2和1.5 mol H2置于密闭容器中充分反应生成NH3(g)，放出热量19.3 kJ，则其热化学方程式为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H=﹣19.3kJ/mol
C．已知酸和碱发生中和反应生成1 mol水，这时的反应热叫中和热
D．反应NH4HCO3(s)=NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g) ΔH=＋185.57 kJ·mol-1能自发进行是因为体系有自发地向混乱度增大的方向转变的倾向
6．下列叙述正确的是（ ）
A．为保护钢闸门，应将钢闸门与外接电源的正极相连
B．氢氧燃料电池的负极反应式：O2+2H2O+4e-=4OH-
C．若要在银上镀铜，与负极相连的一极是银，电解质溶液可以是氯化铜溶液
D．钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式：Fe-2e-=Fe2+
7．如图为一种特殊的热激活电池示意图，当无水LiCl-KCl混合物受热熔融后即可工作。该电池总反应为：PbSO4(s)+2LiCl+Ca(s) = CaCl2(s)+Li2SO4+Pb(s)。下列说法不正确的是
A．PbSO4电极发生还原反应
B．负极的电极反应：Ca + 2Cl－-2e－＝CaCl2
C．用LiCl和KCl水溶液代替无水LiCl-KCl，可将该电池改为常温使用的电池
D．放电时 Li＋、 K＋向正极移动
8．关于如图装置的说法中正确的是（ ）
A．该装置将化学能转变为电能，属于电解池
B．负极反应式为：Cu2++2e-=Cu
C．相比于单池单液原电池，该装置电流更持续和稳定
D．因为右侧是正极区，盐桥中Cl-向右侧烧杯移动
9．关于焓和反应热的下列说法正确的是
A．焓值越小，物质越稳定
B．化学反应中焓变等于反应热
C．反应热的大小与反应物所具有的能量和生成物具有的能量无关
D．化学反应的焓变都可以通过实验直接测得
10．下列有关实验现象的描述不正确的是（ ）
A．把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡
B．铜—锌—稀硫酸形成的原电池中，铜为正极
C．把铜片插入氯化铁溶液中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出的速率加大
D．把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出的速率加大
11．下列各组物质的燃烧热相等的是
A．1 mol C和2 mol CO
B．1 mol C和3 mol C
C．3 mol C2H2和1 mol C6H6
D．1 mol淀粉和1 mol纤维素
12．CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)△H=﹣890 kJ•mol-1可用于甲醇的制备。下列有关该反应的说法正确的是
A．上述反应能在任何温度下自发进行
B．该反应的平衡常数K=
C．该反应每生成1mol甲醇需消耗3×22.4 LH2
D．用E表示键能，该反应△H=2E(C=O)+3E(H﹣H)﹣3E(C﹣H)﹣E(C﹣O)﹣3E(O﹣H)
13．以不同类别物质间的转化为线索，认识钠及其化合物。
下列分析不正确的是
A．反应③表明CO2具有酸性氧化物的性质
B．反应④说明NaHCO3的热稳定性强于Na2CO3
C．反应⑤、⑥可用于潜水艇中氧气的供给
D．上述转化中发生的反应有分解反应、化合反应、置换反应
14．最近发现的一种三室微生物燃料电池，可用于处理污水，原理如图所示，图中有机废水中的有机物可以用C6H10O5表示。下列说法正确的是( )
A．a极是电池的正极
B．b极附近的溶液pH减小
C．a极的电极反应式为C6H10O5－24e-＋7H2O=6CO2↑＋24H＋
D．若反应中转移的电子数为20NA，则生成N2的体积为44.8 L
15．一种新型的“锂-呼吸CO2电池”，结构如图所示，下列说法不正确的是
A．该装置是化学能转变为电能
B．利用该技术可减少温室气体CO2的排放
C．正极的电极反应为：2CO2 + 2e- = C2O42-
D．每生成10.2g Li2C2O4，有0.2mol Li+从正极迁移至负极
二、非选择题，共5小题
16．氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产.生活中有着重要作用。
(1)如图是N2(g)和H2(g)反应生成1molNH3(g)过程中能量的变化示意图，请写出N2和H2反应的热化学方程式：_______。加入催化剂E1________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)若已知下列数据：
化学键
H—H
N≡N
键能/kJ·mol-1
435
943
试根据表中及图中数据计算N—H的键能：_______kJ·mol−1。
(3)捕碳技术(主要指捕获CO2在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已经被用作工业捕碳剂，它们与CO2可发生如下反应：
反应Ⅰ：2NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)=(NH4)2CO3(aq) ΔH1
反应Ⅱ：NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)=NH4HCO3(aq) ΔH2
反应Ⅲ：(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g)=2NH4HCO3(aq) ΔH3
请回答下列问题：
ΔH3与ΔH1、ΔH2之间的关系是ΔH3=________。
(4)试比较下列两组ΔH的大小(填“＞”、“＜”或“=”)
①H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH1；H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH2；则ΔH1____ΔH2。
②S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH3；Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4Cl(s)=BaCl2(s)+10H2O(l)+2NH3(g) ΔH4；则ΔH3_____ΔH4。
17．为了减少CO对大气的污染，某研究性学习小组拟研究CO和H2O反应转化为绿色能源H2。
已知：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)；ΔH=-566kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)；ΔH=-483.6KJ·moL-1
(1)CO的燃烧热△H=___kJ·moL-1。
(2)写出CO和H2O(g)作用生成CO2和H2的热化学方程式：___。
(3)H2是一种理想的绿色能源，可作燃料电池；若电池以20%~30%的KOH溶液为电解质溶液，该氢氧燃料电池放电时：正极的电极反应式是___，负极的电极反应式是___。
18．完成下列填空
（1） HCl是_______（填“离子化合物”或“共价化合物”），溶于水时破坏的化学键是_________（填“离子键”或“极性键”）。
（2）氨气的结构式是________，氨气分子之间存在的作用力是范德华力和________。
（3）将20g Ba(OH)2·8H2O晶体与10 g NH4Cl晶体一起放入小烧杯中，将烧杯放在滴有3～4滴水的玻璃片上，用玻璃棒迅速搅拌。
①实验中玻璃棒的作用是___________________________________________。
②写出有关反应的化学方程式_______________________________________ 。
③通过_________现象，说明该反应为吸热反应。
（4）中和反应都是放热反应，其实质是___________________（用离子方程式表示）。
（5）已知aX m+与bYn-具有相同的电子层结构，则a、b、m、n之间的关系是______________
19．能源是经济增长与社会发展的重要物质基础,美国马奇蒂博士对世界一次能源替代趋势曾作如下预测:
回答下列问题:
（1）上图化石能源中属于较清洁的能源是_________｡
（2）核电厂的燃料一般由0.71%235U､99.28%238U及0.0058%234U组成
①235U､238U､234U三种核素之间的关系是______________｡
②235g核素发生裂变反应: ，净产生的中子数为_______｡
（3）下图是氢能的制备及利用的途径之一,涉及能量转化方式有___________｡(填代号)
a光能→化学能 b电能→化学能 c化学能→电能
（4）目前实现煤的综合利用的主要途径是煤的干馏､煤的气化和液化｡
①煤的干馏属于变化______________｡(填物理或化学)
②煤的气化过程发生的主要反应是____________｡
（5）可燃冰属于新能源,我国是全球第一个成功稳定开采可燃冰的国家｡某种可燃冰(甲烷水合物)晶体中,平均每46个水分子构成8个分子笼,每个分子笼可容纳1个甲烷分子或水分子,若这8个分子笼中有6个容纳的是甲烷分子,另外2个被水分子填充,则这种可燃冰的平均组成可表示为____________｡
20．某兴趣小组为了提高电池的效率，设计了如下图所示的原电池。
请回答下列问题：
(1)若X是AlCl3溶液，Y是稀硫酸，请你写出电极名称及电极反应：
Al片：___________、___________；Cu片：___________、___________。
(2)若X是浓硝酸，Y是NaCl溶液，请你写出电极名称及电极反应：
Al片：___________、___________；Cu片：___________、___________。
参考答案
1．D
【详解】
反应CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)中，1 g CH4完全反应释放15.46 kJ的热量，则1 mol CH4完全反应放出热量为247.36 kJ。
答案选D。
2．D
【详解】
A．反应：H2(g)+Cl2(g)=2HCl (g)，生成2molHCl，需要断裂旧的化学键为1molH-H键和1molCl-Cl键，吸收的能量为436kJ+243kJ=679 kJ，形成新的化学键为2molH-Cl键，释放的能量2×431kJ=862kJ，因此反应放热，说明H2和Cl2的总能量比生成的HCl的总能量高，故A错误；
B．由数据可知H-H的键能大于Cl-Cl的键能，物质键能越大越稳定，所含能量越低，故B错误；
C．氢气与氯气的反应需要点燃或光照，但该反应为放热反应，故C错误；
D．由A知：H2(g)+Cl2(g)=2HCl (g)，断裂旧的化学键吸收的能量为436kJ+243kJ=679 kJ，形成新的化学键释放的能量为2×431kJ=862kJ，因此反应放热183kJ，生成1mol HCl放出的热量为183kJ×=91.5kJ，故D正确；
故选：D。
3．B
【分析】
液氨-液氧燃料电池工作时，氨气被氧化，电极方程式为2NH3+6OH－-6e－=N2↑+6H2O，正极电极2上是氧气发生得电子的还原反应，碱性环境下电极反应应该是：O2+4e－+2H2O=4OH－，总方程式为4NH3+3O2=2N2+6H2O。
【详解】
A. 电极2是正极，正极上发生得电子的还原反应，故A正确；
B. 总方程式为4NH3+3O2=2N2+6H2O，有水生成，工作一段时间后，溶液的pH变小，故B错误；
C. 电流从正极流向负极，即电流由电极2经外电路流向电极1，故C正确；
D. 电极2是氧气发生得电子的还原反应：O2+2H2O+4e-=4OH-，故D正确；
故选B。
4．D
【详解】
A．氯化铵固体与消石灰反应属于复分解反应，属于吸热反应，故A错误；
B．C+CO22CO属于吸热反应，故B错误；
C．2H2O2H2 +O2属于分解反应，属于吸热反应，故C错误
D．铁粉与硫粉混合后加热生成FeS是化合反应，是常见的放热反应，故D正确；
答案选D。
【点睛】
常见的放热反应有：所有的物质燃烧、所有金属与酸反应、金属与水反应，所有中和反应；绝大多数化合反应和铝热反应；常见的吸热反应有：绝大数分解反应，个别的化合反应（如C和CO2），少数分解反应，置换反应以及某些复分解（如铵盐和强碱），C或氢气做还原剂时的反应，要正确的区分吸热反应和放热反应。
5．D
【详解】
A．燃烧热是1mol燃料完全燃烧生成稳定的产物所放出的热量，根据该热化学方程式可知氢气的燃烧热为241.8 kJ•mol﹣1，A项错误；
B．氮气与氢气合成氨是可逆反应，没有平衡常数和容器体积，无法计算反应热，B项错误；
C．中和热是强酸和强碱的稀溶液反应生成1mol水放出的热量，C项错误；
D．焓减熵增的反应一定能自发进行，该反应是焓增反应，能自发进行则一定是因为熵增，即体系有自发地向混乱度增大的方向转变的倾向，D项正确。
答案为D。
6．C
【详解】
A.根据外加电源的阴极保护法，钢闸门应与电源的负极相连，A错误；
B.氢氧燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应，电极反应式为为：H2-2e-+2OH-=2H2O或H2-2e-=2H+，B不正确；
C.在银上镀铜，银是待镀金属，作阴极，铜离子在阴极得电子变铜单质，电解质溶液可以是氯化铜溶液，C正确；
D.钢铁发生电化学腐蚀时，负极上铁失电子发生氧化反应，电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，D不正确；
答案选C。
7．C
【详解】
A．PbSO4为原电池的正极，发生还原反应，A正确；
B．Ca为原电池的负极，被氧化生成CaCl2，反应的电极方程式为Ca + 2Cl－-2e－＝CaCl2，B正确；
C. Ca是活泼金属，能与水直接反应，所以不能用水溶液作电解质，C错误；
D．放电过程中阳离子向正极PbSO4电极移动，即放电时Li＋、 K＋、向正极移动，D正确；
答案选C。
【点睛】
由原电池总反应可知Ca失电子为原电池的负极，被氧化生成CaCl2，反应的电极方程式为Ca + 2Cl－-2e－＝CaCl2，PbSO4为原电池的正极，发生还原反应，电极方程式为PbSO4+2e-+2Li+=Li2SO4+Pb，原电池工作时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。
8．C
【分析】
该装置为原电池，锌易失电子作负极，铜作正极，负极上锌失电子发生氧化反应生成锌离子，正极上铜离子得电子发生还原反应生成铜。
【详解】
A. 该装置将锌置换铜反应中的化学能转变为电能，属于原电池，故A错误；
B. 负极上锌失电子发生氧化反应生成锌离子，负极反应式为：Zn-2e-=Zn2+，故B错误；
C. 相比于单池单液原电池，盐桥能隔绝锌与硫酸铜溶液的接触，维持溶液的电性守恒，构成闭合回路，形成持续和平稳的电流，故C正确；
D. 原电池中，阴离子向负极移动，锌作负极，盐桥中Cl-向左侧烧杯移动，故D错误；
故选C。
9．A
【详解】
A．物质所具有的焓值越低，通常物质所具有的能量越低，能量越低通常物质越稳定，A正确；
B．恒压条件下的反应热通常等于焓变，恒容条件下反应热不等于反应中的焓变，B错误；
C．反应热的大小与反应物和生成物所具有的能量有关，C错误；
D．有些化学反应的焓变不能通过实验直接测得，需要通过设计反应路径通过盖斯定律进行计算而获得，D错误；
故选A。
10．C
【详解】
A.由于金属活动性Fe>Cu，所以在Fe、Cu及硫酸构成原电池中，铁为负极，铜为正极，氢离子在正极铜片上得电子生成氢气，A正确；
B.在铜锌原电池中，较活泼的金属Zn作负极，较不活泼的金属作正极，B正确；
C.把铜片插入三氯化铁溶液中，铜和氯化铁反应生成氯化铜和氯化亚铁，不能生成气体，无气体放出，C错误；
D.锌与铜离子发生置换反应生成铜，未反应的Cu及反应产生的Cu、HCl形成了锌铜原电池，使反应速率加快，导致气泡放出速率加快，D正确；
故合理选项是C。
11．B
【解析】
【分析】
燃烧热是指1 mol物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量，燃烧热是物质的性质，与量的多少无关，据此判断。
【详解】
选项A、C、D中物质不同，具有不同的能量，燃烧热不相等。燃烧热是物质的性质，与量的多少无关，因此1 mol C和3 mol C的燃烧热相同，B正确。
答案选B。
【点睛】
本题主要是考查燃烧热的概念，难度较小，注意把握燃烧热的含义可燃物为1mol，一般C→CO2，H→H2O（l），S→SO2。
12．D
【详解】
A． CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)△H=﹣890 kJ•mol-1是气体体积减小的放热反应，△H＜0，△S＜0，要△G=△H-T△S＜0，反应能在低温下自发进行，故A错误；
B． 水也是气体，该反应的平衡常数K=，故B错误；
C． 该反应每生成1mol甲醇需消耗标准状况下3×22.4 LH2，故C错误；
D． 用E表示键能，△H=反应物的总键能-生成物的总键能，该反应△H=2E(C=O)+3E(H﹣H)﹣3E(C﹣H)﹣E(C﹣O)﹣3E(O﹣H)，故D正确；
故选D。
13．B
【详解】
A．与碱反应生成盐与水的氧化物为酸性氧化物，二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，则反应③表明CO2具有酸性氧化物的性质，故A正确；
B．碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠，则反应④说明Na2CO3的稳定性强于NaHCO3，故B错误；
C．过氧化钠与水、二氧化碳反应生成氧气，可用过氧化钠为潜水艇中氧气的供给，故C正确；
D．④是分解反应、①是化合反应、②是置换反应，则上述转化中发生的反应有分解反应、化合反应、置换反应，故D正确；
故答案为B。
14．C
【解析】
【分析】
该原电池中，硝酸根离子得电子发生还原反应，则电极b是正极，电极反应式为2NO3-+10e-+12H+=N2↑+6H2O，电极a是负极，负极上有机物失电子发生氧化反应，有机物在厌氧菌作用下生成二氧化碳，电极反应式为C6H10O5-24e-+7H2O═6CO2↑+24H+，据此分析解答。
【详解】
A．根据上述分析，该原电池中，硝酸根离子得电子发生还原反应，则电极b是正极，故A错误；
B．电极b是正极，电极反应式为2NO3-+10e-+12H+=N2↑+6H2O，氢离子参加反应导致溶液酸性减小，溶液的pH增大，故B错误；
C．电极a是负极，负极上有机物失电子发生氧化反应，有机物在厌氧菌作用下生成二氧化碳，电极反应式为C6H10O5-24e-+7H2O═6CO2↑+24H+，故C正确；
D．气体的体积与温度和压强有关，未告知温度和压强，无法计算生成气体的体积，故D错误；
答案选C。
【点睛】
根据N元素化合价变化确定正负极是解题的关键。本题的易错点和难点为电极反应式的书写，要注意结合图示提供物质书写。
15．D
【解析】
A、该装置为原电池装置，将化学能转化为电能，故A正确；B、由图可知，CO2转化为C2O42-，可减少温室气体的排放，故B正确；C、CO2→C2O42-，碳元素化合价降低，得电子，则CO2在正极发生反应，电极反应为：2CO2 +2e-=C2O42-，故C正确；D、原电池中，阳离子向正极移动，故D错误。故选D。
16．N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92kJ·mol−1 减小 390 2ΔH2-ΔH1 ＞ ＜
【详解】
（1）据焓变等于反应物活化能减去生成物活化能求算焓变，N2和H2反应生成2mol NH3过程中的△H=（254kJ/mol-300kJ/mol）×2=-92kJ/mol，所以热化学方程式为N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）△H=-92kJ/mol，催化剂可以降低反应的活化能，加入催化剂E1减小；故答案为：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H=-92kJ/mol；减小；
（2）设N-H的键能为akJ/mol，△H=反应物键能和-生成物键能和=943kJ/mol+3×435kJ/mol-6×akJ/mol=-92kJ/mol，解得a=390，故答案为：390；
（3）已知①2NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)=(NH4)2CO3(aq) ΔH1
②NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)=NH4HCO3(aq) ΔH2
利用盖斯定律将②2-①可得(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g)=2NH4HCO3(aq) △H3=2ΔH2-ΔH1，故答案为：△H3=2ΔH2-ΔH1；
（4）①H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH1；H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH2，ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量，H2O(g)的能量比H2O(l)的能量高，ΔH1＞ΔH2，故答案为：＞；
②S(s)+O2(g)=SO2(g)是放热反应，ΔH3<0；Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4Cl(s)=BaCl2(s)+10H2O(l)+2NH3(g)是吸热反应，ΔH4>0，则ΔH3＜ΔH4，故答案为：＜。
17．-283 CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)∆H=-41.2kJ/mol O2+2H2O+4e-=4OH- H2+2OH--2e-=2H2O
【详解】
(1)已知：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-566kJ·mol-1，通常条件下，1molCO完全燃烧生成二氧化碳放出的热量为氢气的燃烧热，CO的燃烧热为(-566kJ·mol-1)=-283 kJ·mol-1；故答案为：-283；
(2)已知：①2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566kJ•moL-1
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-483.6KJ•moL-1
根据盖斯定律，①-②得2CO(g)+2H2O(g)=2H2(g)+2CO2(g)△H=-566kJ•moL-1-(-483.6kJ•moL-1)=-82.4KJ•moL-1，即CO(g)+H2O(g)=H2(g)+CO2(g)△H=-41.2kJ•moL-1，故答案为：CO(g)+H2O(g)=H2(g)+CO2(g)△H=-41.2kJ•moL-1；
(3)原电池负极发生氧化反应，氧气在正极放电，在碱性条件下，生成氢氧根，正极电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-；氢气在负极放电，在碱性条件下，氢气放电生成水，
负极电极反应式为H2-2e-+2OH-═2H2O故答案为：O2+2H2O+4e-=4OH-；H2-2e-+2OH-═2H2O。
18．共价化合物 极性键 氢键 搅拌使混合物充分接触并反应 Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl＝BaCl2＋2NH3 ↑＋10H2O 结冰 H+＋OH -=H2O a-m=b+n
【详解】
（1）HCl分子中只含共价键，属于共价化合物，H原子和Cl原子为不同原子，形成的共价键为极性键，溶于水时破坏的化学键是极性键；
（2）NH3分子中N原子与3个H原子分别形成一个共用电子对，因而结构式为，氨晶体为分子晶体，存在分子间作用力，即范德华力，又氨分子中N原子可与另一氨分子中H原子形成氢键，即N-H…N，因而氨气分子之间存在的作用力是范德华力和氢键；
（3）①反应物均为固体，需要充分接触才能快速反应，故实验中玻璃棒的作用是搅拌使混合物充分接触并反应；
②Ba(OH)2·8H2O晶体与10 g NH4Cl晶体反应生成氨气，为复分解反应，化学方程式为Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl＝BaCl2＋2NH3 ↑＋10H2O；
③烧杯放在滴有3～4滴水的玻璃片上，若吸热反应，可观察到烧杯和玻璃片粘在一起，即水发生了结冰现象；
（4）中和反应实质指酸碱分别电离出的H+和OH-反应生成了H2O，离子方程式表示为H+＋OH -=H2O；
（5）aX m+与bYn-具有相同的电子层结构，则核外电子数相等，设为x，对于aX m+有a-m=x，对于bYn-有b+n=x，则a、b、m、n之间的关系是a-m=b+n。
【点睛】
1、根据具体化学反应实例判断：(1)常见的放热反应：所有可燃物的燃烧、所有金属与酸的反应、所有中和反应、绝大多数化合反应、少数分解反应、多数置换反应、铝热反应、某些复分解反应。(2)常见的吸热反应：极个别的化合反应(CO2和C的反应)、绝大多数的分解反应、少数置换反应[C＋H2O(g)、Fe＋H2O(g)]、某些复分解反应(铵盐与强碱的反应)盐类的水解反应、金属的冶炼(铝热除外)、分子拆成原子。
2、根据反应物和生成物的相对稳定性判断：由稳定的物质生成不稳定的物质的反应为吸热反应，反之为释放能量的反应。
3、根据反应条件判断，凡是持续加热才能进行的反应一般就是吸热反应，反之，一般为释放能量的反应。
4、根据反应物和生成物的总能量的相对大小判断，若反应物的总能量大于生成物的总能量，反应时释放能量，否则吸收能量。
19．天然气 同位素 9NA(或9×6.02×1023) a、c 化学 C＋H2O(g)CO＋H2 CH4·8H2O
【解析】
（1）本题考查能源，化石燃料是煤炭、石油、天然气，煤炭、石油燃烧产生SO2等有污染的气体，天然气燃烧生成CO2和H2O，因此天然气是化石燃料中较清洁燃料；（2）考查同位素，①三种核素，质子数相等，中子数不同，且属于同种元素的不同原子，因此三者属于同位素；②根据裂变的反应，净产生中子数为(10－1)NA=9NA；（3）本题考查能量的转化，燃料电池车是化学能转化电能，太阳光使H2O分解，是太阳能转化成化学能，故ac正确；（4）本题考查煤的综合利用，① 煤的干馏是将煤隔绝空气，加强热使其分解的过程，属于化学变化；②煤的气化是将其转化为可燃性气体的过程，属于化学变化，主要反应是C和H2O的反应，反应方程式为：C＋H2O(g)CO＋H2 ；(5)考查信息的利用，对化学式的推断，8个笼中容纳6个甲烷分子，即可燃冰中有6个CH4，46个水分子构成8个笼，且还有2个笼容纳了水分子，因此水分子总数为48，因此甲烷和水分子的物质的量比值为6：48=1：8，即化学式为CH4·8H2O。
20．负极 Al-3e-=Al3+ 正极 2H++2e-=H2↑ 正极 2NO+4H++2e-=2NO2↑+2H2O 负极 Cu-2e-=Cu2+
【详解】
(1)由装置可知，形成Al-稀硫酸-Cu原电池，活泼金属Al为负极，失电子发生氧化反应：Al-3e-=Al3+；较不活泼金属Cu为正极，氢离子得电子发生还原反应：2H++2e-=H2↑。
(2)若X为浓硝酸，形成Al-浓硝酸-Cu原电池，由于常温下浓硝酸能使Al钝化，此时Al为正极，硝酸根得电子被还原：2NO+4H++2e-=2NO2↑+2H2O；Cu为负极，铜失电子被氧化：Cu-2e-=Cu2+。
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