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高考化学一轮复习全程训练计划周测7化学反应与能量 含解析
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这是一份高考化学一轮复习全程训练计划周测7化学反应与能量 含解析，共15页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题：本题共7小题，每小题6分，共42分。
1．如图所示的日常生活装置中，与手机充电时的能量转化形式相同的是( )
答案：A
解析：手机充电为电解过程，电能转化为化学能。电解水为电解过程，与手机充电的能量转化形式相同，A正确；水力发电为机械能转化为电能的过程，B错误；太阳能热水器将太阳能转化为热能，C错误；干电池将化学能转化为电能，D错误。
2．H2与ICl的反应分①②两步进行，其能量曲线如图所示，下列有关说法错误的是( )
A．反应①、反应②均为放热反应
B．反应①、反应②均为氧化还原反应
C．反应①比反应②的速率慢，与相应正反应的活化能无关
D．反应①、反应②的焓变之和为ΔH＝－218 kJ·ml－1
答案：C
解析：反应物的总能量大于生成物的总能量，反应是放热反应，根据图象，故A说法正确；反应①中H的化合价由0→＋1，部分I的化合价降低，属于氧化还原反应，反应②中，I的化合价发生变化，属于氧化还原反应，故B说法正确；反应①比反应②慢，说明反应①中正反应的活化能较大，反应②中正反应的活化能较小，故C说法错误；根据盖斯定律，知反应的焓变只与始态和终态有关，与反应的途径无关，因此ΔH＝－218 kJ·ml－1，故D说法正确。
3．深埋在潮湿土壤中的铁管道，在硫酸盐还原菌作用下，能被硫酸根腐蚀，其电化学腐蚀原理如图所示，下列与此原理有关的说法错误的是( )
A．正极反应为：SOeq \\al(2－,4)＋5H2O＋8e－===HS－＋9OH－
B．输送暖气的管道不易发生此类腐蚀
C．这种情况下，Fe腐蚀的最终产物为Fe2O3·xH2O
D．管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蚀
答案：C
解析：原电池的正极发生还原反应，由图示可知正极发生的电极反应为SOeq \\al(2－,4)＋5H2O＋8e－===HS－＋9OH－，A正确；硫酸盐还原菌中的蛋白质在高温下易变性，失去催化活性，则输送暖气的管道不易发生此类腐蚀，B正确；由图示可知，Fe腐蚀的最终产物为FeO，C错误；管道上刷富锌油漆，形成Zn—Fe原电池，Fe变为正极，可以延缓管道的腐蚀，D正确。
4．为探究NaHCO3、Na2CO3与1 ml·L－1盐酸反应(设两反应分别是反应Ⅰ、反应Ⅱ)过程中的热效应，进行实验并测得如下数据。下列有关说法正确的是( )
A.仅通过实验③即可判断反应Ⅰ是吸热反应
B．仅通过实验④即可判断反应Ⅱ是放热反应
C．通过实验可判断出反应Ⅰ、Ⅱ分别是吸热反应、放热反应
D．通过实验可判断出反应Ⅰ、Ⅱ分别是放热反应、吸热反应
答案：C
解析：因盐酸中亦有水，故综合①③可知Ⅰ为吸热反应，综合②④可知Ⅱ为放热反应，故C正确。
5．现有阳离子交换膜、阴离子交换膜、石墨电极和如图所示的电解槽。用氯碱工业中的离子交换膜技术原理，可电解Na2SO4溶液生产NaOH溶液和H2SO4溶液。下列说法中正确的是( )
A．b是阳离子交换膜，允许Na＋通过
B．从A口出来的是NaOH溶液
C．阴极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
D．Na2SO4溶液从G口加入
答案：A
解析：A项，右边电极是阴极，氢离子放电，b是阳离子交换膜，允许Na＋通过，正确；B项，左边电极是阳极，阳极是氢氧根放电，从A口出来的是硫酸溶液，错误；C项，阴极是氢离子得到电子，错误；D项，根据分析可知Na2SO4溶液从F口加入，错误。
6．某科学家利用二氧化铈(CeO2)在太阳能作用下将H2O、CO2转变为H2、CO。其过程如下：
mCeO2eq \(――→,\s\up7(太阳能))(m－x)CeO2·xCe＋xO2
(m－x)CeO2·xCe＋xH2O＋xCO2eq \(――→,\s\up7(900℃))mCeO2＋xH2＋xCO
下列说法不正确的是( )
A．该过程中CeO2为H2O、CO2转变为H2、CO的催化剂
B．该过程实现了太阳能向化学能的转化
C．1 ml CeO2参加反应，共生成2x ml的气体
D．以CO和O2构成的碱性燃料电池的负极反应式为CO＋4OH－－2e－===COeq \\al(2－,3)＋2H2O
答案：C
解析：通过太阳能实现总反应：H2O＋CO2===H2＋CO＋O2，CeO2没有消耗，CeO2是光催化剂，A正确；该过程在太阳能作用下将H2O、CO2转变为H2、CO，所以把太阳能转变成化学能，B正确；根据方程式可知1 ml CeO2参加反应，共生成eq \f(3x,m) ml的气体，C错误；CO在负极失电子生成CO2，在碱性条件下CO2再与OH－反应生成COeq \\al(2－,3)，故负极反应式正确，D正确。
7．[2019·北京朝阳区模拟]高铁酸钠(Na2FeO4)是具有紫色光泽的粉末，是一种高效绿色强氧化剂，碱性条件下稳定，可用于废水和生活用水的处理。实验室以石墨和铁钉为电极，以不同浓度的NaOH溶液为电解质溶液，控制一定电压电解制备高铁酸钠，电解装置和现象如下。下列说法不正确的是( )
A．a为铁钉，b为石墨
B．阴极主要发生反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
C．高浓度的NaOH溶液有利于发生Fe－6e－＋8OH－＝FeOeq \\al(2－,4)＋4H2O
D．制备Na2FeO4时，若用饱和NaCl溶液，可有效避免阳极产生气体
答案：D
解析：以石墨和铁钉为电极，用电解法制备Na2FeO4，Fe发生氧化反应，则铁钉为阳极，故a为铁钉，b为石墨，A正确。阴极上发生还原反应生成H2，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，B正确。由表中信息可知，c(NaOH)越大，阳极附近溶液变为浅紫红色的时间越短，则生成Na2FeO4的速率越快，故高浓度的NaOH溶液有利于发生反应：Fe＋8OH－－6e－===FeOeq \\al(2－,4)＋4H2O，C正确。若用饱和NaCl溶液，溶液中c(Cl－)较大，Cl－在阳极发生反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，则阳极上还产生气体Cl2，D错误。
二、非选择题：共43分。
8．(14分)(1)请用热化学方程式表示：
①1 ml N2(g)与适量H2(g)反应，生成2 ml NH3(g)，放出92.2 kJ热量。
________________________________________________________________________
②1 ml N2(g)与适量O2(g)反应生成2 ml NO2(g)，吸收68 kJ热量。
________________________________________________________________________
(2)随着科学技术的进步，人们研制了多种甲醇质子交换膜燃料电池，以满足不同的需求。有一类甲醇质子交换膜燃料电池，需将甲醇蒸气转化为氢气，两种反应原理是：
①CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g)
ΔH＝＋49.0 kJ·ml－1
②CH3OH(g)＋eq \f(3,2)O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－192.9 kJ·ml－l
由上述方程式可知，CH3OH的燃烧热________(填“大于”“等于”或“小于”)192.9 kJ·ml－1。已知水的汽化热为44 kJ·ml－1，则氢气燃烧热的热化学方程式为
________________________________________________________________________。
(3)把煤作为燃料可通过下列两种途径：
途径Ⅰ C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1<0 ①
途径Ⅱ 先制成水煤气：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH2>0 ②
再燃烧水煤气：2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH3<0 ③
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH4<0 ④
ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4的数学关系式是________。
A．2ΔH1＝2ΔH2＋ΔH3＋ΔH4
B．2ΔH1<2ΔH2＋ΔH3＋ΔH4
C．2ΔH1＋2ΔH2＝ΔH3＋ΔH4
D．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4
答案：
(1)①N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)
ΔH＝－92.2 kJ·ml－1
②N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)
ΔH＝＋68 kJ·ml－1
(2)大于 H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l) ΔH＝－124.6 kJ·ml－1
(3)A
解析：
(1)①N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g) ΔH＝－92.2 kJ·ml－1。
②N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g) ΔH＝＋68 kJ·ml－1。
(2)燃烧热对应液态水，比②放出更多热量，所以CH3OH的燃烧热大于 192.9 kJ·ml－1。eq \f(②－①,3)得到H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(g) ΔH＝－80.6 kJ·ml－1，再结合H2O(g)===H2O(l) ΔH＝－44 kJ·ml－1，得到氢气燃烧热的热化学方程式为H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l) ΔH＝－124.6 kJ·ml－1。
(3)煤直接燃烧与制成水煤气再燃烧的能量守恒，故选A。
9．(14分)[2019·北京海淀区模拟]电镀行业产生的酸性含铬废水对环境有污染，其中所含的Cr(Ⅵ)是主要污染物，可采用多种处理方法将其除去。
查阅资料可知：
①在酸性环境下，Cr(Ⅵ)通常以Cr2Oeq \\al(2－,7)的形式存在，Cr2Oeq \\al(2－,7)＋H2O2CrOeq \\al(2－,4)＋2H＋；
②Cr2Oeq \\al(2－,7)的氧化能力强于CrOeq \\al(2－,4)；
③常温下，部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下表：
Ⅰ.腐蚀电池法
(1)向酸性含铬废水中投放废铁屑和焦炭，利用原电池原理还原Cr(Ⅵ)。下列关于焦炭的说法正确的是________(填序号)。
a．作原电池的正极
b．在反应中作还原剂
c．表面可能有气泡产生
Ⅱ.电解还原法
向酸性含铬废水中加入适量NaCl固体，以Fe为电极电解，经过一段时间，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成排出，从而使废水中铬含量低于排放标准。装置如图甲所示。
(2)A极连接电源的________极，A极上发生的电极反应式为
________________________________________________________________________。
(3)电解开始时，B极上主要发生的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，此外还有少量Cr2Oeq \\al(2－,7)在B极上直接放电，该反应的电极反应式为
________________________________________________________________________。
(4)电解过程中，溶液的pH不同时，通电时间(t)与溶液中Cr元素去除率的关系如图乙所示。
①由图知，电解还原法应采取的最佳pH范围为________(填序号)。
a．2～4 b．4～6 c．6～10
②解释曲线Ⅰ和曲线Ⅳ去除率低的原因：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)ac
(2)正 Fe－2e－===Fe2＋
(3)Cr2Oeq \\al(2－,7)＋14H＋＋6e－===2Cr3＋＋7H2O
(4)①b ②曲线Ⅰ的pH较小，此时Cr(Ⅵ)被还原生成的Cr3＋难以生成Cr(OH)3沉淀，仍以Cr3＋形式存在于溶液中，导致去除率较低；曲线Ⅳ的pH较大，铬元素主要以CrOeq \\al(2－,4)形式存在，其氧化能力弱于Cr2Oeq \\al(2－,7)，Cr(Ⅵ)难以被还原并生成沉淀，导致去除率较低
解析：
(1)向酸性含铬废水中投放废铁屑和焦炭，形成原电池，铁作原电池的负极，发生还原反应，电极反应式为Fe－2e－＝Fe2＋；焦炭作正极，但焦炭是惰性材料，本身不能被还原，由于废水呈酸性，正极上可能发生反应：2H＋＋2e－===H2↑，观察到焦炭表面有气泡产生，则a、c正确。
(2)由图可知，与电源的B极相连的一极表面产生H2，该电极发生反应：2H＋＋2e－===H2↑，则B是负极，A是正极；与A极相连的电极为电解池的阳极，电极材料是Fe，Fe发生氧化反应，电极反应式为Fe－2e－＝Fe2＋。
(3)B极是阴极，发生还原反应，少量Cr2Oeq \\al(2－,7)在B极上直接放电被还原为Cr3＋，电解质溶液呈酸性，则电极反应式为Cr2Oeq \\al(2－,7)＋14H＋＋6e－＝2Cr3＋＋7H2O。
(4)①由图可知，曲线Ⅱ对应pH＝4时，溶液中Cr元素去除率最大，且所用时间最短，反应速率快；曲线Ⅲ对应pH ＝6时，Cr元素去除率最终与pH＝4相同，但所用时间较长，反应速率比pH＝4慢；图中曲线Ⅰ、Ⅳ对应的Cr元素去除率偏低，故最佳pH范围为4～6。②由题给信息可知，去除废水中Cr元素，最终要生成Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀排出。曲线Ⅰ的pH＝2，酸性较强，此时Cr(Ⅵ)被还原生成的Cr3＋难以生成Cr(OH)3沉淀，仍以Cr3＋形式存在于溶液中，导致去除率较低；曲线Ⅳ的pH＝10，溶液呈碱性，促使平衡Cr2Oeq \\al(2－,7)＋H2O2CrOeq \\al(2－,4)＋2H＋正向移动，铬元素主要以CrOeq \\al(2－,4)形式存在，其氧化能力弱于Cr2Oeq \\al(2－,7)，Cr(Ⅵ)难以被还原并生成沉淀，导致去除率较低。
10．(15分)模拟题组合
(1)雷雨天气中发生自然固氮后，N元素转化为________而存在于土壤中，处于研究阶段的化学固氮新方法是N2在催化剂表面与水发生如下反应：
2N2(g)＋6H2O(l)===4NH3(g)＋3O2(g)
ΔH K ①
已知：N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)
ΔH1＝－92.4 kJ·ml－1 K1 ②
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
ΔH2＝－571.6 kJ·ml－1 K2 ③
则ΔH＝________；K＝________(用K1和K2表示)。
(2)真空碳热还原氯化法可实现由铝矿制备金属铝，其相关的热化学方程式如下：
2Al2O3(s)＋2AlCl3(g)＋6C(s)===6AlCl(g)＋6CO(g)
ΔH＝a kJ·ml－1
3AlCl(g)===2Al(l)＋AlCl3(g)
ΔH＝b kJ·ml－1
反应Al2O3(s)＋3C(s)===2Al(l)＋3CO(g)的ΔH＝________kJ·ml－1(用含a、b的代数式表示)。
(3)已知：
Mg(s)＋H2(g)===MgH2(s)
ΔH＝－74.5 kJ·ml－1
Mg2Ni(s)＋2H2(g)===Mg2NiH4(s)
ΔH＝－64.4kJ·ml－1
则Mg2Ni(s)＋2MgH2(s)===2Mg(s)＋Mg2NiH4(s)
ΔH＝________kJ·ml－1。
(4)汽车发动机工作时会引发N2和O2反应，生成NOx等污染大气。其中生成NO的能量变化示意图如图：
eq \b\lc\ \rc\}(\a\vs4\al\c1(N2g\(――――→,\s\up7(945 kJ·ml－1))2Ng,O2g\(――――→,\s\up7(498 kJ·ml－1))2Og))eq \(―――――――――――→,\s\up7(2×－630kJ·ml－1))2NO(g)
该反应的热化学方程式为____________________。
答案：
(1)硝酸盐 ＋1 530 kJ·ml－1 eq \f(K\\al(2,1),K\\al(3,2))
(2)0.5a＋b (3)＋84.6
(4)N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH＝＋183 kJ·ml－1
解析：(1)雷雨天气中发生自然固氮后，N2→NO→NO2→NOeq \\al(－,3)，N元素转化为硝酸盐而存在于土壤中，根据盖斯定律①＝②×2－③×3，ΔH＝－92.4 kJ·ml－1×2＋3×571.6 kJ·ml－1＝＋1 530 kJ·ml－1，K＝eq \f(K\\al(2,1),K\\al(3,2))。
(2)①2Al2O3(s)＋2AlCl3(g)＋6C(s)===6AlCl(g)＋6CO(g) ΔH＝a kJ·ml－1
②3AlCl(g)===2Al(l)＋AlCl3(g)
ΔH＝b kJ·ml－1
依据盖斯定律eq \f(①,2)＋②得到Al2O3(s)＋3C(s)===2Al(l)＋3CO(g)
ΔH＝(0.5a＋b)kJ·ml－1。
(3)①Mg(s)＋H2(g)===MgH2(s)
ΔH1＝－74.5 kJ·ml－1
②Mg2Ni(s)＋2H2(g)===Mg2NiH4(s) ΔH2＝－64.4 kJ·ml－1
Mg2Ni(s)＋2MgH2(s)===2Mg(s)＋Mg2NiH4(s) ΔH3。由盖斯定律②－2×①得到Mg2Ni(s)＋2MgH2(s)===2Mg(s)＋Mg2NiH4(s) ΔH3＝－64.4 kJ·ml－1－2×(－74.5 kJ·ml－1)＝＋84.6 kJ·ml－1。
(4)该反应中的反应热＝反应物的键能和－生成物的键能和＝(945＋498)kJ·ml－1－2×630 kJ·ml－1＝＋183 kJ·ml－1，所以N2和O2反应生成NO的热化学反应方程式为N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH＝＋183 kJ·ml－1。
探究创新卷⑦
一、选择题：本题共7小题，每小题6分，共42分。
1．下列有关电化学的示意图中正确的是( )
答案：D
解析：选项A，Zn应为原电池负极，Cu为原电池正极。选项B，盐桥两边的烧杯中盛装的电解质溶液应互换。选项C，粗铜应连接电源正极。选项D，电解饱和NaCl溶液，Cl－在阳极放电产生Cl2，H＋在阴极获得电子而产生H2，正确。
2．下图是金属镁和卤素单质(X2)反应的能量变化示意图。下列说法正确的是( )
A．由MgCl2制取Mg是放热过程
B．热稳定性：MgI2＞MgBr2＞MgCl2＞MgF2
C．金属镁和卤素单质(X2)的反应都是放热反应
D．由图可知此温度下MgBr2(s)与Cl2(g)反应的热化学方程式为MgBr2(s)＋Cl2(g)===MgCl2(s)＋Br2(g) ΔH＝＋117 kJ·ml－1
答案：C
解析：分析图象可知，MgCl2的能量低于Mg与Cl2的能量之和，依据能量守恒定律知由MgCl2制取Mg的反应为吸热反应，A项错误；物质的能量越低越稳定，化合物的稳定性顺序为MgI2＜MgBr2＜MgCl2＜MgF2，B项错误；根据图象分析，金属镁与卤素单质(X2)的反应都是放热反应，C项正确；分析图象可知反应的焓变等于－117 kJ·ml－1，D项错误。
3．按如图中甲装置进行实验，若图乙中横坐标x表示流入电极的电子的物质的量，下列叙述正确的是( )
A．E表示反应生成Cu的物质的量或表示反应消耗H2O的物质的量
B．Cu极上的反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
C．F表示反应生成H2SO4的物质的量
D．电解后溶液的pH增大
答案：A
解析：在该电解池中，阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，阳极：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，总反应：2CuSO4＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(通电))2Cu＋2H2SO4＋O2↑，从题图乙中看出，每转移4 ml e－，E从0→2，F从0→1，显然，E表示生成H2SO4的物质的量、生成Cu的物质的量或表示反应消耗H2O的物质的量，F表示生成氧气的物质的量，电解后有硫酸生成，溶液pH减小。
4．下列说法正确的是( )
A．测定HCl和NaOH中和反应的反应热时，单次实验均应测量3个温度，即盐酸起始温度、NaOH溶液起始温度和反应终止温度
B．若2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221.0 kJ·ml－1，则碳的燃烧热为110.5 kJ·ml－1
C．需要加热的反应一定是吸热反应，常温下能发生的反应一定是放热反应
D．已知Ⅰ.反应H2(g)＋Cl2(g)＝2HCl(g)
ΔH＝－a kJ·ml－1
Ⅱ.
且a、b、c均大于零，则断开1 ml H—Cl键所需的能量为2(a＋b＋c) kJ
答案：A
解析：测定HCl和NaOH中和反应的反应热时，单次实验均应测量3个温度，即盐酸起始温度、NaOH溶液起始温度和反应终止温度，A正确；在一定条件下，1 ml可燃物完全燃烧生成稳定化合物时所放出的热量是燃烧热，碳的稳定氧化物是二氧化碳，B错误；需要加热的反应不一定是吸热反应，例如碳燃烧，常温下能发生的反应也不一定是放热反应，例如氢氧化钡和铵盐的反应，C错误；反应热等于断键吸收的能量和形成化学键所放出的能量差，设H—Cl键的键能为x kJ·ml－1，则根据方程式可知b＋c－2x＝－a，因此断开1 ml H—Cl键所需的能量为eq \f(a＋b＋c,2) kJ，D错误。
5.向新型燃料电池的两极分别通入CH4和空气，其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO3固体，它在高温下能传导O2－。图中滤纸用含有酚酞的氯化钠溶液浸泡过，c、d、e、f均为惰性电极，工作后e极周围变红。下列叙述正确的是( )
A．c极为正极，A处通入甲烷气体
B．d极的反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．固体电解质中O2－由d极向c极移动
D．e极上发生氧化反应，pH增大
答案：C
解析：本题是用甲烷燃料电池电解氯化钠溶液，根据e极周围变红色，表明该电极是阴极，发生还原反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，D错误，则c是负极，A处通入甲烷，A错误；d极是正极，发生反应：O2＋4e－===2O2－，B错误；原电池中阴离子移向负极，C正确。
6．设NA为阿伏加德罗常数的值。已知反应：
(1)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH1＝a kJ·ml－1
(2)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)
ΔH2＝b kJ·ml－1
其他数据如表：
下列说法正确的是( )
A．上表中x＝(1 796＋b)/2
B．H2O(g)===H2O(l)的ΔS<0，ΔH＝(a－b)kJ·ml－1
C．当有4NA个C—H键断裂时，反应放出的热量一定为a kJ
D．利用反应(1)设计的原电池电解精炼铜时，当负极输出0.2NA个电子时，电解槽的阳极质量一定减轻6.4 g
答案：A
解析：根据反应CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)吸收的热量为2x kJ＋413 kJ×4，放出的热量是798 kJ×2＋463 kJ×4＝3 448 kJ，反应是放热的，所以2x kJ＋413 kJ×4－3 448 kJ＝b kJ，解得x＝eq \f(1 796＋b,2)，故A正确；水从气态到液态、从液态到固态的变化均是熵减的过程，根据盖斯定律得H2O(g)===H2O(l) ΔH＝(a－b)/2 kJ·ml－1，故B错误；当有4NA个C—H键断裂时，即消耗甲烷的物质的量是1 ml，反应放出的热量为－a kJ或－b kJ，故C错误；电解精炼铜的原理：负极上是金属锌、铁、镍先失电子，当负极输出0.2NA个电子时，电解槽的阳极不仅仅是减小的金属铜的质量，故D错误。
7．铁铬氧化还原液流电池是一种低成本的储能电池，电池结构如图所示，工作原理为Fe3＋＋Cr2＋eq \(,\s\up7(放电),\s\d5(充电))Fe2＋＋Cr3＋。下列说法正确的是( )
A．电池充电时，b极的电极反应式为Cr3＋＋e－===Cr2＋
B．电池充电时，Cl－从a极穿过选择性透过膜移向b极
C．电池放电时，a极的电极反应式为Fe3＋＋3e－===Fe
D．电池放电时，电路中每通过0.1 ml电子，Fe3＋浓度降低0.1 ml·L－1
答案：A
解析：由图可知，正极(FeCl3/FeCl2＋盐酸)、负极(CrCl3/CrCl2)，“负氧正还原”，负极反应式为Cr2＋－e－===Cr3＋，正极反应式为Fe3＋＋e－===Fe2＋。充电时，b极为阴极，发生还原反应：Cr3＋＋e－===Cr2＋，A正确；充电时，为电解池，a极(阳极)反应式为Fe2＋－e－===Fe3＋ ，Cl－由b极移向a极，B、C错误；没有溶液的体积，无法计算浓度变化，D错误。
二、非选择题：共43分。
8．(14分)[2018·全国卷Ⅲ]KIO3是一种重要的无机化合物，可作为食盐中的补碘剂。回答下列问题：
(1)KIO3的化学名称是________。
(2)利用“KClO3氧化法”制备KIO3工艺流程如下图所示：
“酸化反应”所得产物有KH(IO3)2、Cl2和KCl。“逐Cl2”采用的方法是__________________。“滤液”中的溶质主要是________。“调pH”中发生反应的化学方程式为__________________。
(3)KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。
①写出电解时阴极的电极反应式__________________。
②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为________，其迁移方向是________。
③与“电解法”相比，“KClO3氧化法”的主要不足之处有______________________(写出一点)。
答案：
(1)碘酸钾
(2)加热 KCl KH(IO3)2＋KOH===2KIO3＋H2O(或HIO3＋KOH===KIO3＋H2O)
(3)①2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
②K＋ 由a到b
③产生Cl2易污染环境等
解析：(1)KIO3的名称为碘酸钾。
(2)Cl2是一种易挥发且溶解度不大的气体，可通过加热法去除溶液中溶解的Cl2。加入KOH溶液“调pH”使KH(IO3)2转化为KIO3：KH(IO3)2＋KOH===2KIO3＋H2O。
(3)①电解法制备KIO3时，H2O在阴极得到电子，发生还原反应：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑。②电解池中阳离子向阴极移动，即由电极a向电极b迁移，阳离子交换膜只允许阳离子通过，故主要是K＋通过阳离子交换膜。③根据工艺流程分析，KClO3氧化法生成的Cl2有毒，且在调pH时加入KOH的量不易控制，另外，生成的KIO3中杂质较多。
9．(14分)金属及其化合物在国民经济发展中起着重要作用。
(1)工业上以黄铜矿为原料，采用火法熔炼工艺生产铜。该工艺的中间过程会发生反应：2Cu2O＋Cu2S===6Cu＋SO2，该反应的氧化剂是________，当生成19.2 g Cu时，反应中转移的电子为________ml。铜在潮湿的空气中能发生吸氧腐蚀而生锈，铜锈的主要成分为Cu2(OH)2CO3(碱式碳酸铜)。该过程中负极的电极反应式为
________________________________________________________________________。
(2)钠硫电池以熔融金属钠、熔融硫和多硫化钠(Na2Sx)分别作为两个电极的反应物，固体Al2O3陶瓷(可传导Na＋)为电解质，其原理如图所示：
①根据下表数据，请你判断该电池工作的适宜温度应控制在________。
a.100℃以下 b．100℃～300℃
c．300℃～350℃ d．350℃～2 050℃
②放电时，电极A为________极，S发生________反应。
③放电时，内电路中Na＋的移动方向为________(填写“从A到B”或“从B到A”)。
④充电时，总反应为Na2Sx===2Na＋Sx(3________________________________________________________________________。
答案：
(1)Cu2O和Cu2S 0.3
2Cu＋4OH－＋CO2－4e－===Cu2(OH)2CO3＋H2O
(2)①c ②负 还原 ③从A到B ④负
Seq \\al(2－,x)－2e－===xS
解析：(1)题给反应中，铜元素的化合价降低，硫元素的化合价升高，氧化剂为Cu2O、Cu2S，还原剂为Cu2S，根据硫元素化合价变化，可知该反应转移的电子数为6e－。当生成0.3 ml Cu时转移电子为0.3 ml。铜发生吸氧腐蚀，正极反应为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，负极反应为：Cu－4e－→Cu2(OH)2CO3，根据电荷守恒补4OH－，根据碳原子守恒补CO2，根据原子守恒生成H2O。
(2)①温度要求能熔化Na、S而不能使其为蒸气，因此温度高于115℃，而低于444.6℃。②熔融钠作负极，熔融硫作正极，正极电极反应式为xS＋2e－===Seq \\al(2－,x)，Na＋在负极生成，移向正极，即如图所示，由A到B。④放电时，钠作负极，发生氧化反应，则充电时发生还原反应，为阴极，接电源的负极，阳极发生放电时正极的逆反应，即：Seq \\al(2－,x)－2e－===xS。
10．(15分)CH4、H2、C都是优质的能源物质，它们燃烧的热化学方程式为
①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－890.3 kJ·ml－1
②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
ΔH＝－571.6 kJ·ml－1
③C(s)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH＝－393.5 kJ·ml－1
(1)在深海中存在一种甲烷细菌，它们依靠酶使甲烷与O2作用产生能量而存活，甲烷细菌使1 ml甲烷生成CO2气体与液态水，放出的能量________(填“>”“<”或“＝”)890.3 kJ。
(2)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＋CO2===2CO＋2H2，1 g CH4完全反应可释放15.46 kJ的热量，则：
①下图能表示该反应过程中能量变化的是________(填字母)。
②若将物质的量均为1 ml的CH4与CO2充入某恒容密闭容器中，体系放出的热量随时间的变化如图所示，则CH4的转化率为________。
(3)C(s)与H2(g)不反应，所以C(s)＋2H2(g)===CH4(g)的反应热无法直接测量，但通过上述反应可求出C(s)＋2H2(g)===CH4(g)的反应热ΔH＝________。
(4)目前对于上述三种物质的研究是燃料研究的重点，下列关于上述三种物质的研究方向中可行的是________(填字母)。
A．寻找优质催化剂，使CO2与H2O反应生成CH4与O2，并放出热量
B．寻找优质催化剂，在常温常压下使CO2分解生成C与O2
C．寻找优质催化剂，利用太阳能使大气中的CO2与海底开采的CH4合成合成气(CO、H2)
D．将固态C合成为C60，以C60作为燃料
答案：(1)＝ (2)①D ②63% (3)－74.8 kJ·ml－1 (4)C
解析：
(1)给定反应的反应热只取决于反应物和生成物的多少和状态，与中间过程无关，故甲烷细菌使1 ml甲烷生成CO2气体与液态水，放出的能量仍等于890.3 kJ。
(2)①1 g CH4完全反应释放15.46 kJ的热量，则1 ml CH4完全反应放出热量为247.36 kJ，故D图符合题意。②CH4的转化率＝155.8 kJ÷247.36 kJ×100%≈63%。
(3)②＋③－①即得C(s)＋2H2(g)===CH4(g) ΔH＝－74.8 kJ·ml－1。
(4)已知CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ·ml－1，则CO2与H2O反应生成CH4与O2的反应吸热，故A项不正确；使CO2分解生成C与O2的反应为吸热反应，常温下不能发生，故B项不正确；利用太阳能使大气中的CO2与海底开采的CH4合成合成气(CO、H2)是合理的，故C项正确；将固态C合成为C60，以C60作为燃料，是极不经济合算的，故D项不正确。
序号
液体
固体
混合前温度
混合后最高温度
①
35 mL水
2.5 g NaHCO3
20 ℃
18.5 ℃
②
35 mL水
3.2 g Na2CO3
20 ℃
24.3 ℃
③
35 mL盐酸
2.5 g NaHCO3
20 ℃
16.2 ℃
④
35 mL盐酸
3.2 g Na2CO3
20 ℃
25.1 ℃
c(NaOH)
阴极现象
阳极现象
1 ml·L－1
产生无色气体
产生无色气体，10 min内溶液颜色无明显变化
10 ml·L－1
产生大量无色气体
产生大量无色气体，3 min后溶液变为浅紫红色，随后逐渐加深
15 ml·L－1
产生大量无色气体
产生大量无色气体，1 min后溶液变为浅紫红色，随后逐渐加深
阳离子
Fe3＋
Fe2＋
Cr3＋
开始沉淀的pH
1.9
7.0
4.3
沉淀完全的pH
3.2
9.0
5.6
化学键
C===O
O===O
C—H
O—H
键能/(kJ·ml－1)
798
x
413
463
物质
Na
S
Al2O3
熔点/℃
97.8
115
2 050
沸点/℃
892
444.6
2 980
一、选择题：本题共7小题，每小题6分，共42分。
1．如图所示的日常生活装置中，与手机充电时的能量转化形式相同的是( )
答案：A
解析：手机充电为电解过程，电能转化为化学能。电解水为电解过程，与手机充电的能量转化形式相同，A正确；水力发电为机械能转化为电能的过程，B错误；太阳能热水器将太阳能转化为热能，C错误；干电池将化学能转化为电能，D错误。
2．H2与ICl的反应分①②两步进行，其能量曲线如图所示，下列有关说法错误的是( )
A．反应①、反应②均为放热反应
B．反应①、反应②均为氧化还原反应
C．反应①比反应②的速率慢，与相应正反应的活化能无关
D．反应①、反应②的焓变之和为ΔH＝－218 kJ·ml－1
答案：C
解析：反应物的总能量大于生成物的总能量，反应是放热反应，根据图象，故A说法正确；反应①中H的化合价由0→＋1，部分I的化合价降低，属于氧化还原反应，反应②中，I的化合价发生变化，属于氧化还原反应，故B说法正确；反应①比反应②慢，说明反应①中正反应的活化能较大，反应②中正反应的活化能较小，故C说法错误；根据盖斯定律，知反应的焓变只与始态和终态有关，与反应的途径无关，因此ΔH＝－218 kJ·ml－1，故D说法正确。
3．深埋在潮湿土壤中的铁管道，在硫酸盐还原菌作用下，能被硫酸根腐蚀，其电化学腐蚀原理如图所示，下列与此原理有关的说法错误的是( )
A．正极反应为：SOeq \\al(2－,4)＋5H2O＋8e－===HS－＋9OH－
B．输送暖气的管道不易发生此类腐蚀
C．这种情况下，Fe腐蚀的最终产物为Fe2O3·xH2O
D．管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蚀
答案：C
解析：原电池的正极发生还原反应，由图示可知正极发生的电极反应为SOeq \\al(2－,4)＋5H2O＋8e－===HS－＋9OH－，A正确；硫酸盐还原菌中的蛋白质在高温下易变性，失去催化活性，则输送暖气的管道不易发生此类腐蚀，B正确；由图示可知，Fe腐蚀的最终产物为FeO，C错误；管道上刷富锌油漆，形成Zn—Fe原电池，Fe变为正极，可以延缓管道的腐蚀，D正确。
4．为探究NaHCO3、Na2CO3与1 ml·L－1盐酸反应(设两反应分别是反应Ⅰ、反应Ⅱ)过程中的热效应，进行实验并测得如下数据。下列有关说法正确的是( )
A.仅通过实验③即可判断反应Ⅰ是吸热反应
B．仅通过实验④即可判断反应Ⅱ是放热反应
C．通过实验可判断出反应Ⅰ、Ⅱ分别是吸热反应、放热反应
D．通过实验可判断出反应Ⅰ、Ⅱ分别是放热反应、吸热反应
答案：C
解析：因盐酸中亦有水，故综合①③可知Ⅰ为吸热反应，综合②④可知Ⅱ为放热反应，故C正确。
5．现有阳离子交换膜、阴离子交换膜、石墨电极和如图所示的电解槽。用氯碱工业中的离子交换膜技术原理，可电解Na2SO4溶液生产NaOH溶液和H2SO4溶液。下列说法中正确的是( )
A．b是阳离子交换膜，允许Na＋通过
B．从A口出来的是NaOH溶液
C．阴极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
D．Na2SO4溶液从G口加入
答案：A
解析：A项，右边电极是阴极，氢离子放电，b是阳离子交换膜，允许Na＋通过，正确；B项，左边电极是阳极，阳极是氢氧根放电，从A口出来的是硫酸溶液，错误；C项，阴极是氢离子得到电子，错误；D项，根据分析可知Na2SO4溶液从F口加入，错误。
6．某科学家利用二氧化铈(CeO2)在太阳能作用下将H2O、CO2转变为H2、CO。其过程如下：
mCeO2eq \(――→,\s\up7(太阳能))(m－x)CeO2·xCe＋xO2
(m－x)CeO2·xCe＋xH2O＋xCO2eq \(――→,\s\up7(900℃))mCeO2＋xH2＋xCO
下列说法不正确的是( )
A．该过程中CeO2为H2O、CO2转变为H2、CO的催化剂
B．该过程实现了太阳能向化学能的转化
C．1 ml CeO2参加反应，共生成2x ml的气体
D．以CO和O2构成的碱性燃料电池的负极反应式为CO＋4OH－－2e－===COeq \\al(2－,3)＋2H2O
答案：C
解析：通过太阳能实现总反应：H2O＋CO2===H2＋CO＋O2，CeO2没有消耗，CeO2是光催化剂，A正确；该过程在太阳能作用下将H2O、CO2转变为H2、CO，所以把太阳能转变成化学能，B正确；根据方程式可知1 ml CeO2参加反应，共生成eq \f(3x,m) ml的气体，C错误；CO在负极失电子生成CO2，在碱性条件下CO2再与OH－反应生成COeq \\al(2－,3)，故负极反应式正确，D正确。
7．[2019·北京朝阳区模拟]高铁酸钠(Na2FeO4)是具有紫色光泽的粉末，是一种高效绿色强氧化剂，碱性条件下稳定，可用于废水和生活用水的处理。实验室以石墨和铁钉为电极，以不同浓度的NaOH溶液为电解质溶液，控制一定电压电解制备高铁酸钠，电解装置和现象如下。下列说法不正确的是( )
A．a为铁钉，b为石墨
B．阴极主要发生反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
C．高浓度的NaOH溶液有利于发生Fe－6e－＋8OH－＝FeOeq \\al(2－,4)＋4H2O
D．制备Na2FeO4时，若用饱和NaCl溶液，可有效避免阳极产生气体
答案：D
解析：以石墨和铁钉为电极，用电解法制备Na2FeO4，Fe发生氧化反应，则铁钉为阳极，故a为铁钉，b为石墨，A正确。阴极上发生还原反应生成H2，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，B正确。由表中信息可知，c(NaOH)越大，阳极附近溶液变为浅紫红色的时间越短，则生成Na2FeO4的速率越快，故高浓度的NaOH溶液有利于发生反应：Fe＋8OH－－6e－===FeOeq \\al(2－,4)＋4H2O，C正确。若用饱和NaCl溶液，溶液中c(Cl－)较大，Cl－在阳极发生反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，则阳极上还产生气体Cl2，D错误。
二、非选择题：共43分。
8．(14分)(1)请用热化学方程式表示：
①1 ml N2(g)与适量H2(g)反应，生成2 ml NH3(g)，放出92.2 kJ热量。
________________________________________________________________________
②1 ml N2(g)与适量O2(g)反应生成2 ml NO2(g)，吸收68 kJ热量。
________________________________________________________________________
(2)随着科学技术的进步，人们研制了多种甲醇质子交换膜燃料电池，以满足不同的需求。有一类甲醇质子交换膜燃料电池，需将甲醇蒸气转化为氢气，两种反应原理是：
①CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g)
ΔH＝＋49.0 kJ·ml－1
②CH3OH(g)＋eq \f(3,2)O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－192.9 kJ·ml－l
由上述方程式可知，CH3OH的燃烧热________(填“大于”“等于”或“小于”)192.9 kJ·ml－1。已知水的汽化热为44 kJ·ml－1，则氢气燃烧热的热化学方程式为
________________________________________________________________________。
(3)把煤作为燃料可通过下列两种途径：
途径Ⅰ C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1<0 ①
途径Ⅱ 先制成水煤气：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH2>0 ②
再燃烧水煤气：2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH3<0 ③
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH4<0 ④
ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4的数学关系式是________。
A．2ΔH1＝2ΔH2＋ΔH3＋ΔH4
B．2ΔH1<2ΔH2＋ΔH3＋ΔH4
C．2ΔH1＋2ΔH2＝ΔH3＋ΔH4
D．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4
答案：
(1)①N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)
ΔH＝－92.2 kJ·ml－1
②N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)
ΔH＝＋68 kJ·ml－1
(2)大于 H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l) ΔH＝－124.6 kJ·ml－1
(3)A
解析：
(1)①N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g) ΔH＝－92.2 kJ·ml－1。
②N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g) ΔH＝＋68 kJ·ml－1。
(2)燃烧热对应液态水，比②放出更多热量，所以CH3OH的燃烧热大于 192.9 kJ·ml－1。eq \f(②－①,3)得到H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(g) ΔH＝－80.6 kJ·ml－1，再结合H2O(g)===H2O(l) ΔH＝－44 kJ·ml－1，得到氢气燃烧热的热化学方程式为H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l) ΔH＝－124.6 kJ·ml－1。
(3)煤直接燃烧与制成水煤气再燃烧的能量守恒，故选A。
9．(14分)[2019·北京海淀区模拟]电镀行业产生的酸性含铬废水对环境有污染，其中所含的Cr(Ⅵ)是主要污染物，可采用多种处理方法将其除去。
查阅资料可知：
①在酸性环境下，Cr(Ⅵ)通常以Cr2Oeq \\al(2－,7)的形式存在，Cr2Oeq \\al(2－,7)＋H2O2CrOeq \\al(2－,4)＋2H＋；
②Cr2Oeq \\al(2－,7)的氧化能力强于CrOeq \\al(2－,4)；
③常温下，部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下表：
Ⅰ.腐蚀电池法
(1)向酸性含铬废水中投放废铁屑和焦炭，利用原电池原理还原Cr(Ⅵ)。下列关于焦炭的说法正确的是________(填序号)。
a．作原电池的正极
b．在反应中作还原剂
c．表面可能有气泡产生
Ⅱ.电解还原法
向酸性含铬废水中加入适量NaCl固体，以Fe为电极电解，经过一段时间，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成排出，从而使废水中铬含量低于排放标准。装置如图甲所示。
(2)A极连接电源的________极，A极上发生的电极反应式为
________________________________________________________________________。
(3)电解开始时，B极上主要发生的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，此外还有少量Cr2Oeq \\al(2－,7)在B极上直接放电，该反应的电极反应式为
________________________________________________________________________。
(4)电解过程中，溶液的pH不同时，通电时间(t)与溶液中Cr元素去除率的关系如图乙所示。
①由图知，电解还原法应采取的最佳pH范围为________(填序号)。
a．2～4 b．4～6 c．6～10
②解释曲线Ⅰ和曲线Ⅳ去除率低的原因：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)ac
(2)正 Fe－2e－===Fe2＋
(3)Cr2Oeq \\al(2－,7)＋14H＋＋6e－===2Cr3＋＋7H2O
(4)①b ②曲线Ⅰ的pH较小，此时Cr(Ⅵ)被还原生成的Cr3＋难以生成Cr(OH)3沉淀，仍以Cr3＋形式存在于溶液中，导致去除率较低；曲线Ⅳ的pH较大，铬元素主要以CrOeq \\al(2－,4)形式存在，其氧化能力弱于Cr2Oeq \\al(2－,7)，Cr(Ⅵ)难以被还原并生成沉淀，导致去除率较低
解析：
(1)向酸性含铬废水中投放废铁屑和焦炭，形成原电池，铁作原电池的负极，发生还原反应，电极反应式为Fe－2e－＝Fe2＋；焦炭作正极，但焦炭是惰性材料，本身不能被还原，由于废水呈酸性，正极上可能发生反应：2H＋＋2e－===H2↑，观察到焦炭表面有气泡产生，则a、c正确。
(2)由图可知，与电源的B极相连的一极表面产生H2，该电极发生反应：2H＋＋2e－===H2↑，则B是负极，A是正极；与A极相连的电极为电解池的阳极，电极材料是Fe，Fe发生氧化反应，电极反应式为Fe－2e－＝Fe2＋。
(3)B极是阴极，发生还原反应，少量Cr2Oeq \\al(2－,7)在B极上直接放电被还原为Cr3＋，电解质溶液呈酸性，则电极反应式为Cr2Oeq \\al(2－,7)＋14H＋＋6e－＝2Cr3＋＋7H2O。
(4)①由图可知，曲线Ⅱ对应pH＝4时，溶液中Cr元素去除率最大，且所用时间最短，反应速率快；曲线Ⅲ对应pH ＝6时，Cr元素去除率最终与pH＝4相同，但所用时间较长，反应速率比pH＝4慢；图中曲线Ⅰ、Ⅳ对应的Cr元素去除率偏低，故最佳pH范围为4～6。②由题给信息可知，去除废水中Cr元素，最终要生成Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀排出。曲线Ⅰ的pH＝2，酸性较强，此时Cr(Ⅵ)被还原生成的Cr3＋难以生成Cr(OH)3沉淀，仍以Cr3＋形式存在于溶液中，导致去除率较低；曲线Ⅳ的pH＝10，溶液呈碱性，促使平衡Cr2Oeq \\al(2－,7)＋H2O2CrOeq \\al(2－,4)＋2H＋正向移动，铬元素主要以CrOeq \\al(2－,4)形式存在，其氧化能力弱于Cr2Oeq \\al(2－,7)，Cr(Ⅵ)难以被还原并生成沉淀，导致去除率较低。
10．(15分)模拟题组合
(1)雷雨天气中发生自然固氮后，N元素转化为________而存在于土壤中，处于研究阶段的化学固氮新方法是N2在催化剂表面与水发生如下反应：
2N2(g)＋6H2O(l)===4NH3(g)＋3O2(g)
ΔH K ①
已知：N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)
ΔH1＝－92.4 kJ·ml－1 K1 ②
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
ΔH2＝－571.6 kJ·ml－1 K2 ③
则ΔH＝________；K＝________(用K1和K2表示)。
(2)真空碳热还原氯化法可实现由铝矿制备金属铝，其相关的热化学方程式如下：
2Al2O3(s)＋2AlCl3(g)＋6C(s)===6AlCl(g)＋6CO(g)
ΔH＝a kJ·ml－1
3AlCl(g)===2Al(l)＋AlCl3(g)
ΔH＝b kJ·ml－1
反应Al2O3(s)＋3C(s)===2Al(l)＋3CO(g)的ΔH＝________kJ·ml－1(用含a、b的代数式表示)。
(3)已知：
Mg(s)＋H2(g)===MgH2(s)
ΔH＝－74.5 kJ·ml－1
Mg2Ni(s)＋2H2(g)===Mg2NiH4(s)
ΔH＝－64.4kJ·ml－1
则Mg2Ni(s)＋2MgH2(s)===2Mg(s)＋Mg2NiH4(s)
ΔH＝________kJ·ml－1。
(4)汽车发动机工作时会引发N2和O2反应，生成NOx等污染大气。其中生成NO的能量变化示意图如图：
eq \b\lc\ \rc\}(\a\vs4\al\c1(N2g\(――――→,\s\up7(945 kJ·ml－1))2Ng,O2g\(――――→,\s\up7(498 kJ·ml－1))2Og))eq \(―――――――――――→,\s\up7(2×－630kJ·ml－1))2NO(g)
该反应的热化学方程式为____________________。
答案：
(1)硝酸盐 ＋1 530 kJ·ml－1 eq \f(K\\al(2,1),K\\al(3,2))
(2)0.5a＋b (3)＋84.6
(4)N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH＝＋183 kJ·ml－1
解析：(1)雷雨天气中发生自然固氮后，N2→NO→NO2→NOeq \\al(－,3)，N元素转化为硝酸盐而存在于土壤中，根据盖斯定律①＝②×2－③×3，ΔH＝－92.4 kJ·ml－1×2＋3×571.6 kJ·ml－1＝＋1 530 kJ·ml－1，K＝eq \f(K\\al(2,1),K\\al(3,2))。
(2)①2Al2O3(s)＋2AlCl3(g)＋6C(s)===6AlCl(g)＋6CO(g) ΔH＝a kJ·ml－1
②3AlCl(g)===2Al(l)＋AlCl3(g)
ΔH＝b kJ·ml－1
依据盖斯定律eq \f(①,2)＋②得到Al2O3(s)＋3C(s)===2Al(l)＋3CO(g)
ΔH＝(0.5a＋b)kJ·ml－1。
(3)①Mg(s)＋H2(g)===MgH2(s)
ΔH1＝－74.5 kJ·ml－1
②Mg2Ni(s)＋2H2(g)===Mg2NiH4(s) ΔH2＝－64.4 kJ·ml－1
Mg2Ni(s)＋2MgH2(s)===2Mg(s)＋Mg2NiH4(s) ΔH3。由盖斯定律②－2×①得到Mg2Ni(s)＋2MgH2(s)===2Mg(s)＋Mg2NiH4(s) ΔH3＝－64.4 kJ·ml－1－2×(－74.5 kJ·ml－1)＝＋84.6 kJ·ml－1。
(4)该反应中的反应热＝反应物的键能和－生成物的键能和＝(945＋498)kJ·ml－1－2×630 kJ·ml－1＝＋183 kJ·ml－1，所以N2和O2反应生成NO的热化学反应方程式为N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH＝＋183 kJ·ml－1。
探究创新卷⑦
一、选择题：本题共7小题，每小题6分，共42分。
1．下列有关电化学的示意图中正确的是( )
答案：D
解析：选项A，Zn应为原电池负极，Cu为原电池正极。选项B，盐桥两边的烧杯中盛装的电解质溶液应互换。选项C，粗铜应连接电源正极。选项D，电解饱和NaCl溶液，Cl－在阳极放电产生Cl2，H＋在阴极获得电子而产生H2，正确。
2．下图是金属镁和卤素单质(X2)反应的能量变化示意图。下列说法正确的是( )
A．由MgCl2制取Mg是放热过程
B．热稳定性：MgI2＞MgBr2＞MgCl2＞MgF2
C．金属镁和卤素单质(X2)的反应都是放热反应
D．由图可知此温度下MgBr2(s)与Cl2(g)反应的热化学方程式为MgBr2(s)＋Cl2(g)===MgCl2(s)＋Br2(g) ΔH＝＋117 kJ·ml－1
答案：C
解析：分析图象可知，MgCl2的能量低于Mg与Cl2的能量之和，依据能量守恒定律知由MgCl2制取Mg的反应为吸热反应，A项错误；物质的能量越低越稳定，化合物的稳定性顺序为MgI2＜MgBr2＜MgCl2＜MgF2，B项错误；根据图象分析，金属镁与卤素单质(X2)的反应都是放热反应，C项正确；分析图象可知反应的焓变等于－117 kJ·ml－1，D项错误。
3．按如图中甲装置进行实验，若图乙中横坐标x表示流入电极的电子的物质的量，下列叙述正确的是( )
A．E表示反应生成Cu的物质的量或表示反应消耗H2O的物质的量
B．Cu极上的反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
C．F表示反应生成H2SO4的物质的量
D．电解后溶液的pH增大
答案：A
解析：在该电解池中，阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，阳极：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，总反应：2CuSO4＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(通电))2Cu＋2H2SO4＋O2↑，从题图乙中看出，每转移4 ml e－，E从0→2，F从0→1，显然，E表示生成H2SO4的物质的量、生成Cu的物质的量或表示反应消耗H2O的物质的量，F表示生成氧气的物质的量，电解后有硫酸生成，溶液pH减小。
4．下列说法正确的是( )
A．测定HCl和NaOH中和反应的反应热时，单次实验均应测量3个温度，即盐酸起始温度、NaOH溶液起始温度和反应终止温度
B．若2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221.0 kJ·ml－1，则碳的燃烧热为110.5 kJ·ml－1
C．需要加热的反应一定是吸热反应，常温下能发生的反应一定是放热反应
D．已知Ⅰ.反应H2(g)＋Cl2(g)＝2HCl(g)
ΔH＝－a kJ·ml－1
Ⅱ.
且a、b、c均大于零，则断开1 ml H—Cl键所需的能量为2(a＋b＋c) kJ
答案：A
解析：测定HCl和NaOH中和反应的反应热时，单次实验均应测量3个温度，即盐酸起始温度、NaOH溶液起始温度和反应终止温度，A正确；在一定条件下，1 ml可燃物完全燃烧生成稳定化合物时所放出的热量是燃烧热，碳的稳定氧化物是二氧化碳，B错误；需要加热的反应不一定是吸热反应，例如碳燃烧，常温下能发生的反应也不一定是放热反应，例如氢氧化钡和铵盐的反应，C错误；反应热等于断键吸收的能量和形成化学键所放出的能量差，设H—Cl键的键能为x kJ·ml－1，则根据方程式可知b＋c－2x＝－a，因此断开1 ml H—Cl键所需的能量为eq \f(a＋b＋c,2) kJ，D错误。
5.向新型燃料电池的两极分别通入CH4和空气，其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO3固体，它在高温下能传导O2－。图中滤纸用含有酚酞的氯化钠溶液浸泡过，c、d、e、f均为惰性电极，工作后e极周围变红。下列叙述正确的是( )
A．c极为正极，A处通入甲烷气体
B．d极的反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．固体电解质中O2－由d极向c极移动
D．e极上发生氧化反应，pH增大
答案：C
解析：本题是用甲烷燃料电池电解氯化钠溶液，根据e极周围变红色，表明该电极是阴极，发生还原反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，D错误，则c是负极，A处通入甲烷，A错误；d极是正极，发生反应：O2＋4e－===2O2－，B错误；原电池中阴离子移向负极，C正确。
6．设NA为阿伏加德罗常数的值。已知反应：
(1)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH1＝a kJ·ml－1
(2)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)
ΔH2＝b kJ·ml－1
其他数据如表：
下列说法正确的是( )
A．上表中x＝(1 796＋b)/2
B．H2O(g)===H2O(l)的ΔS<0，ΔH＝(a－b)kJ·ml－1
C．当有4NA个C—H键断裂时，反应放出的热量一定为a kJ
D．利用反应(1)设计的原电池电解精炼铜时，当负极输出0.2NA个电子时，电解槽的阳极质量一定减轻6.4 g
答案：A
解析：根据反应CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)吸收的热量为2x kJ＋413 kJ×4，放出的热量是798 kJ×2＋463 kJ×4＝3 448 kJ，反应是放热的，所以2x kJ＋413 kJ×4－3 448 kJ＝b kJ，解得x＝eq \f(1 796＋b,2)，故A正确；水从气态到液态、从液态到固态的变化均是熵减的过程，根据盖斯定律得H2O(g)===H2O(l) ΔH＝(a－b)/2 kJ·ml－1，故B错误；当有4NA个C—H键断裂时，即消耗甲烷的物质的量是1 ml，反应放出的热量为－a kJ或－b kJ，故C错误；电解精炼铜的原理：负极上是金属锌、铁、镍先失电子，当负极输出0.2NA个电子时，电解槽的阳极不仅仅是减小的金属铜的质量，故D错误。
7．铁铬氧化还原液流电池是一种低成本的储能电池，电池结构如图所示，工作原理为Fe3＋＋Cr2＋eq \(,\s\up7(放电),\s\d5(充电))Fe2＋＋Cr3＋。下列说法正确的是( )
A．电池充电时，b极的电极反应式为Cr3＋＋e－===Cr2＋
B．电池充电时，Cl－从a极穿过选择性透过膜移向b极
C．电池放电时，a极的电极反应式为Fe3＋＋3e－===Fe
D．电池放电时，电路中每通过0.1 ml电子，Fe3＋浓度降低0.1 ml·L－1
答案：A
解析：由图可知，正极(FeCl3/FeCl2＋盐酸)、负极(CrCl3/CrCl2)，“负氧正还原”，负极反应式为Cr2＋－e－===Cr3＋，正极反应式为Fe3＋＋e－===Fe2＋。充电时，b极为阴极，发生还原反应：Cr3＋＋e－===Cr2＋，A正确；充电时，为电解池，a极(阳极)反应式为Fe2＋－e－===Fe3＋ ，Cl－由b极移向a极，B、C错误；没有溶液的体积，无法计算浓度变化，D错误。
二、非选择题：共43分。
8．(14分)[2018·全国卷Ⅲ]KIO3是一种重要的无机化合物，可作为食盐中的补碘剂。回答下列问题：
(1)KIO3的化学名称是________。
(2)利用“KClO3氧化法”制备KIO3工艺流程如下图所示：
“酸化反应”所得产物有KH(IO3)2、Cl2和KCl。“逐Cl2”采用的方法是__________________。“滤液”中的溶质主要是________。“调pH”中发生反应的化学方程式为__________________。
(3)KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。
①写出电解时阴极的电极反应式__________________。
②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为________，其迁移方向是________。
③与“电解法”相比，“KClO3氧化法”的主要不足之处有______________________(写出一点)。
答案：
(1)碘酸钾
(2)加热 KCl KH(IO3)2＋KOH===2KIO3＋H2O(或HIO3＋KOH===KIO3＋H2O)
(3)①2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
②K＋ 由a到b
③产生Cl2易污染环境等
解析：(1)KIO3的名称为碘酸钾。
(2)Cl2是一种易挥发且溶解度不大的气体，可通过加热法去除溶液中溶解的Cl2。加入KOH溶液“调pH”使KH(IO3)2转化为KIO3：KH(IO3)2＋KOH===2KIO3＋H2O。
(3)①电解法制备KIO3时，H2O在阴极得到电子，发生还原反应：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑。②电解池中阳离子向阴极移动，即由电极a向电极b迁移，阳离子交换膜只允许阳离子通过，故主要是K＋通过阳离子交换膜。③根据工艺流程分析，KClO3氧化法生成的Cl2有毒，且在调pH时加入KOH的量不易控制，另外，生成的KIO3中杂质较多。
9．(14分)金属及其化合物在国民经济发展中起着重要作用。
(1)工业上以黄铜矿为原料，采用火法熔炼工艺生产铜。该工艺的中间过程会发生反应：2Cu2O＋Cu2S===6Cu＋SO2，该反应的氧化剂是________，当生成19.2 g Cu时，反应中转移的电子为________ml。铜在潮湿的空气中能发生吸氧腐蚀而生锈，铜锈的主要成分为Cu2(OH)2CO3(碱式碳酸铜)。该过程中负极的电极反应式为
________________________________________________________________________。
(2)钠硫电池以熔融金属钠、熔融硫和多硫化钠(Na2Sx)分别作为两个电极的反应物，固体Al2O3陶瓷(可传导Na＋)为电解质，其原理如图所示：
①根据下表数据，请你判断该电池工作的适宜温度应控制在________。
a.100℃以下 b．100℃～300℃
c．300℃～350℃ d．350℃～2 050℃
②放电时，电极A为________极，S发生________反应。
③放电时，内电路中Na＋的移动方向为________(填写“从A到B”或“从B到A”)。
④充电时，总反应为Na2Sx===2Na＋Sx(3
答案：
(1)Cu2O和Cu2S 0.3
2Cu＋4OH－＋CO2－4e－===Cu2(OH)2CO3＋H2O
(2)①c ②负 还原 ③从A到B ④负
Seq \\al(2－,x)－2e－===xS
解析：(1)题给反应中，铜元素的化合价降低，硫元素的化合价升高，氧化剂为Cu2O、Cu2S，还原剂为Cu2S，根据硫元素化合价变化，可知该反应转移的电子数为6e－。当生成0.3 ml Cu时转移电子为0.3 ml。铜发生吸氧腐蚀，正极反应为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，负极反应为：Cu－4e－→Cu2(OH)2CO3，根据电荷守恒补4OH－，根据碳原子守恒补CO2，根据原子守恒生成H2O。
(2)①温度要求能熔化Na、S而不能使其为蒸气，因此温度高于115℃，而低于444.6℃。②熔融钠作负极，熔融硫作正极，正极电极反应式为xS＋2e－===Seq \\al(2－,x)，Na＋在负极生成，移向正极，即如图所示，由A到B。④放电时，钠作负极，发生氧化反应，则充电时发生还原反应，为阴极，接电源的负极，阳极发生放电时正极的逆反应，即：Seq \\al(2－,x)－2e－===xS。
10．(15分)CH4、H2、C都是优质的能源物质，它们燃烧的热化学方程式为
①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－890.3 kJ·ml－1
②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
ΔH＝－571.6 kJ·ml－1
③C(s)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH＝－393.5 kJ·ml－1
(1)在深海中存在一种甲烷细菌，它们依靠酶使甲烷与O2作用产生能量而存活，甲烷细菌使1 ml甲烷生成CO2气体与液态水，放出的能量________(填“>”“<”或“＝”)890.3 kJ。
(2)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＋CO2===2CO＋2H2，1 g CH4完全反应可释放15.46 kJ的热量，则：
①下图能表示该反应过程中能量变化的是________(填字母)。
②若将物质的量均为1 ml的CH4与CO2充入某恒容密闭容器中，体系放出的热量随时间的变化如图所示，则CH4的转化率为________。
(3)C(s)与H2(g)不反应，所以C(s)＋2H2(g)===CH4(g)的反应热无法直接测量，但通过上述反应可求出C(s)＋2H2(g)===CH4(g)的反应热ΔH＝________。
(4)目前对于上述三种物质的研究是燃料研究的重点，下列关于上述三种物质的研究方向中可行的是________(填字母)。
A．寻找优质催化剂，使CO2与H2O反应生成CH4与O2，并放出热量
B．寻找优质催化剂，在常温常压下使CO2分解生成C与O2
C．寻找优质催化剂，利用太阳能使大气中的CO2与海底开采的CH4合成合成气(CO、H2)
D．将固态C合成为C60，以C60作为燃料
答案：(1)＝ (2)①D ②63% (3)－74.8 kJ·ml－1 (4)C
解析：
(1)给定反应的反应热只取决于反应物和生成物的多少和状态，与中间过程无关，故甲烷细菌使1 ml甲烷生成CO2气体与液态水，放出的能量仍等于890.3 kJ。
(2)①1 g CH4完全反应释放15.46 kJ的热量，则1 ml CH4完全反应放出热量为247.36 kJ，故D图符合题意。②CH4的转化率＝155.8 kJ÷247.36 kJ×100%≈63%。
(3)②＋③－①即得C(s)＋2H2(g)===CH4(g) ΔH＝－74.8 kJ·ml－1。
(4)已知CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ·ml－1，则CO2与H2O反应生成CH4与O2的反应吸热，故A项不正确；使CO2分解生成C与O2的反应为吸热反应，常温下不能发生，故B项不正确；利用太阳能使大气中的CO2与海底开采的CH4合成合成气(CO、H2)是合理的，故C项正确；将固态C合成为C60，以C60作为燃料，是极不经济合算的，故D项不正确。
序号
液体
固体
混合前温度
混合后最高温度
①
35 mL水
2.5 g NaHCO3
20 ℃
18.5 ℃
②
35 mL水
3.2 g Na2CO3
20 ℃
24.3 ℃
③
35 mL盐酸
2.5 g NaHCO3
20 ℃
16.2 ℃
④
35 mL盐酸
3.2 g Na2CO3
20 ℃
25.1 ℃
c(NaOH)
阴极现象
阳极现象
1 ml·L－1
产生无色气体
产生无色气体，10 min内溶液颜色无明显变化
10 ml·L－1
产生大量无色气体
产生大量无色气体，3 min后溶液变为浅紫红色，随后逐渐加深
15 ml·L－1
产生大量无色气体
产生大量无色气体，1 min后溶液变为浅紫红色，随后逐渐加深
阳离子
Fe3＋
Fe2＋
Cr3＋
开始沉淀的pH
1.9
7.0
4.3
沉淀完全的pH
3.2
9.0
5.6
化学键
C===O
O===O
C—H
O—H
键能/(kJ·ml－1)
798
x
413
463
物质
Na
S
Al2O3
熔点/℃
97.8
115
2 050
沸点/℃
892
444.6
2 980
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