全国高考化学化学反应与能量变化的推断题综合高考模拟和真题汇总含详细答案

全国高考化学化学反应与能量变化的推断题综合高考模拟和真题汇总含详细答
案
一、化学反应与能量变化练习题（含详细答案解析）
1．短周期元素X、Y、Z、W在周期表中的位置关系如图所示，已知在同周期元素的常见简单离子中，W的简单离子半径最小，X、Y、Z、W的单质及其化合物在日常生活中用途极其广泛。

(1)X元素在元素周期表中的位置________。

(2)X、Y、Z元素的简单气态氢化物中，稳定性最差的是________（用分子式表示）。

(3)Y、Z、W三种元素对应的离子中，半径由大到小的顺序____________（用离子符号表示）。

(4)某汽车尾气分析仪以燃料电池为工作原理测定XZ的浓度，其装置如图所示，该电池中电解质为氧化钇－氧化钠，其中Z2-可以在固体介质NASICON中自由移动。

则负极的反应式_______________。

关于该电池的下列说法，正确的是_________。

A．工作时电极b作正极，Z2- 通过固体介质NASICON由电极b流向电极a
B．工作时电流由电极a通过传感器流向电极b
C．传感器中通过的电流越大，尾气中XZ的含量越高
(5)X2Z42-能被酸性KMnO4氧化，请填写相应的离子，并给予配平：
_____ ______+______MnO4- + ________H+ = ______CO2 + _______Mn2++______H2O
【答案】第二周期第ⅣA 族 CH4 r(N3-)>r(O2-)>r(Al3+) CO+O2--2e-=CO2 AC 5 C2O42- 2 16 10 2 8
【解析】
【分析】
根据短周期元素X、Y、Z、W在周期表中的位置关系，则X、Y、Z是第二周期的元素，W 是第三周期的元素；同周期元素的常见简单离子中，W的简单离子半径最小，W是Al元素；根据相对位置，X、Y、Z分别是C、N、O。

【详解】
(1)X是C元素，在元素周期表中的位置是第二周期第ⅣA 族；
(2)同周期元素从左到右非金属性增强，非金属性越强，气态氢化物越稳定，C、N、O元素的简单气态氢化物中，稳定性最差的是CH4；
(3)N、O、Al三种元素对应的离子，电子层数相同，质子数越多，半径越小，半径由大到小的顺序r(N3-)>r(O2-)>r(Al3+)；
(4)原电池负极发生氧化反应、正极发生还原反应，负极是一氧化碳失电子生成二氧化碳，
负极反应式CO+O 2--2e-=CO 2；
A ．b 通入氧气，氧气发生还原反应，工作时电极b 作正极，O 2- 通过固体介质NASICON 由电极b 流向电极a ，故A 正确；
B ．电流由正极流向负极，b 是正极，工作时电流由电极b 通过传感器流向电极a ，故B 错误；
C ．CO 的含量越高，失电子越多，传感器中通过的电流越大，故C 正确；
(5)C 2O 42-被酸性KMnO 4氧化为CO 2，根据得失电子守恒、电荷守恒、元素守恒，相应的离子方程式是5C 2O 42-+2MnO 4- +16H + =10CO 2 +2Mn 2++8H 2O 。

2．A 、B 是中学化学常见的化合物，它们各由两种元素组成；乙为元素R 组成的单质，它们之间存在如图所示关系．根据要求回答问题：
()1如图三个反应中，属于氧化还原反应的有______个．
()2若元素R 与氧同主族，下列事实能说明R 与氧的非金属性相对强弱的有______．
A ．还原性：22H R H O >
B ．酸性：22H R H O >
C ．稳定性：22H R H O < C ．沸点：22H R H O <
()3若化合物B 常温下为气体，其水溶液呈碱性(答题必须用具体物质表示)． ①化合物B 的电子式为______；其水溶液呈碱性的原因是______(用离子方程式表示)． ②化合物B 可与2O 组成燃料电池(氢氧化钾溶液为电解质溶液)，其反应产物与反应Ⅲ相同．写出该电池负极的电极反应式______．
③当1mol 的化合物B 分别参与反应Ⅱ、Ⅲ时，热效应为1H V 和2H V ，则反应Ⅰ的热化学方程式为______(注：反应条件相同、所有物质均为气体)．
【答案】3 A 、C 32NH H 0+4NH OH +
-+
3222NH 6e 6OH N 6H O ---+=+ ()()()()2212N g O g 2NO g H 0.8H H +==-V V V
【解析】
【分析】
()1A 、B 是中学化学常见的化合物，它们各由两种元素组成，乙为元素R 组成的单质，反应Ⅰ、Ⅱ为有氧气参加的反应，应为氧化还原反应，反应Ⅲ由化合物A 、B 反应生成单质，也应为氧化还原反应；
()2元素R 与氧同主族，则R 为硫元素，硫的非金属性弱于氧，根据元素周期律判断； ()3若化合物B 常温下为气体，其水溶液呈碱性，则B 为3NH ，根据转化关系可知，A 为
NO ，乙为2N ，据此答题。

【详解】
()1A 、B 是中学化学常见的化合物，它们各由两种元素组成，乙为元素R 组成的单质，反应Ⅰ、Ⅱ为有氧气参加的反应，应为氧化还原反应，反应Ⅲ由化合物A 、B 反应生成单质，也应为氧化还原反应，所以属于氧化还原反应的有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，共3个； ()2元素R 与氧同主族，则R 为硫元素，硫的非金属性弱于氧，根据元素周期律可知，能说明S 与氧的非金属性相对强弱的有，还原性：22H R H O >、稳定性：22H R H O <，故答案为：A 、C ；
()3若化合物B 常温下为气体，其水溶液呈碱性，则B 为3NH ，根据转化关系可知，A 为NO ，乙为2N ；
①化合物B 的电子式为
；其水溶液呈碱性的原因是一水合氨电离产生氢氧根离子，离子方程式为32NH H 0+4NH OH +
-+；
②化合物3NH 与2O 组成燃料电池(氢氧化钾溶液为电解质溶液)，电池负极为氨气发生
氧化反应生成氮气和水，电极反应式为3222NH 6e 6OH N 6H O ---+=+；
③当1mol 的化合物B 分别参与反应Ⅱ、Ⅲ时，热效应为1H V 和2H V ，根据盖斯定律，将反应反应(Ⅰ-Ⅱ4)5
⨯可得反应Ⅰ的热化学方程式为()()()()2212N g O g 2NO g H 0.8H H +==-V V V 。

【点睛】
元素非金属性强弱的判断依据：①非金属单质跟氢气化合的难易程度(或生成的氢化物的稳定性)，非金属单质跟氢气化合越容易(或生成的氢化物越稳定)，元素的非金属性越强，反之越弱；②最高价氧化物对应的水化物(即最高价含氧酸)的酸性强弱．最高价含氧酸的酸性越强，对应的非金属元素的非金属性越强，反之越弱；③氧化性越强的非金属元素单质，对应的非金属元素的非金属性越强，反之越弱，(非金属相互置换)。

3．A 、B 、C 三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。

①B 中Sn 极的电极反应式为__________，Sn 极附近溶液的 pH(填“增大”、“减小”或“不变”) __________。

②C 中总反应离子方程式为__________，比较 A 、B 、C 中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序是__________。

【答案】2H++2e-=H2↑增大 Zn+2H+=Zn2++H2↑ B>A>C
【解析】
【分析】
①B中形成Sn-Fe原电池，Fe比Sn活泼，则Sn为正极发生还原反应；
②C中形成Zn-Fe原电池，总反应为Zn+2H+=Zn2++H2↑，电化学腐蚀的速率大于化学腐蚀的速率，金属作原电池正极时得到保护。

【详解】
①B中形成Sn-Fe原电池，由于Fe比Sn活泼，所以Sn为正极，溶液中的H+在Sn上获得电子，发生还原反应，电极反应式为：2H++2e-=H2↑；由于氢离子不断消耗，所以Sn附近溶液中c(H+)减小，溶液的pH值增大；
②锌比铁活泼，锌为原电池负极，被腐蚀，负极电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，正极：2H++2e-=H2↑，总反应方程式为Zn+2H+=Zn2++H2↑。

A发生化学腐蚀，B发生电化学腐蚀，C中发生电化学腐蚀，由于锌比铁活泼，所以铁作原电池的正极而被保护，电化学腐蚀的速率大于化学腐蚀的速率，所以由快到慢的顺序是B>A>C。

【点睛】
本题考查了原电池的工作原理和电极反应式的书写以及金属的活泼性。

一般情况下，在原电池反应中，活动性强的电极在负极，失去电子，发生氧化反应；但也有例外。

如Mg-Al-NaOH溶液构成的原电池中，活动性弱的Al为负极，活动性强的Mg为正极。

知道金属腐蚀快慢的判断规律为：电解池的阳极>原电池的负极>化学腐蚀>原电池的正极>电解池的阴极。

4．某小组按图1所示的装置探究铁的吸氧腐蚀。

(1)图2是图1所示装置的示意图，在图2的小括号内填写正极材料的化学式_________；在方括号内用箭头表示出电子流动的方向___________。

(2)正极反应式为_____________________，负极反应式为__________________。

(3)按图1装置实验，约8min时才看到导管中液柱上升，下列措施可以更快更清晰地观察到液柱上升的是________。

a．用纯氧气代替具支试管内的空气
b．将食盐水浸泡过的铁钉表面撒上铁粉和碳粉的混合物
c．用毛细尖嘴管代替玻璃导管，并向试管的水中滴加少量红墨水
【答案】C O2+2H2O+e-=4OH- Fe-2e-=Fe abc
【解析】
【分析】
(1)铁钉的吸氧腐蚀中，碳作正极，铁作负极；
(2)负极上铁失电子发生氧化反应，正极上氧气得电子发生还原反应；
(3)要使现象更快、更清晰，可采取增大反应速率等方法。

【详解】
(1)在食盐水中，铁钉发生吸氧腐蚀，活动性较强的铁作负极，其中含有的活动性弱的杂质碳作正极，正极的化学式为C；电子从负极Fe沿导线流向正极C，其图象为
；
(2)该装置中，负极上铁失电子发生氧化反应，负极的电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+；正极C 上O2得电子发生还原反应，正极的电极反应式为：2H2O+O2+4e-=4OH-；
(3)a.用纯氧气代替具支试管内的空气，氧气的浓度增大，反应速率加快，a正确；
b.用食盐水浸泡过的铁钉再蘸取铁粉和炭粉的混合物，增大反应物的接触面积，反应速率加快，b正确；
c.用毛细尖嘴管代替玻璃导管，并向试管的水中滴加少量红墨水，改变相同的压强即改变相同的体积，毛细尖嘴管上升的高度大于玻璃导管，且红墨水现象更明显，c正确；
故合理选项是abc。

5．如图是常见原电池装置，电流表A发生偏转。

(1)若两个电极分别是铁、铜，电解质溶液是浓硝酸，Cu极发生反应_______（填“氧化”或“还原”），其电极反应式为________________；
(2)若两个电极分别是镁、铝，电解质溶液是氢氧化钠溶液，Al电极是_____极（填“正”或“负”），其电极反应式为_________________________________。

(3)若原电池的总反应是2FeCl3＋Cu=2FeCl2＋CuCl2，则可以作负极材料的是_______，正极电极反应式为_________________________。

【答案】氧化 Cu－2e－=Cu2＋负 Al－3e－＋4OH－=AlO2－＋2H2O Cu(或铜) Fe3＋＋e－=Fe2＋
【解析】
【分析】
【详解】
(1)虽然铁比铜活泼，但是铁在浓硝酸中发生钝化，所以该原电池中铜被氧化，即铜电极为负极，失电子发生氧化反应，电极方程式为Cu－2e－=Cu2＋；
(2)镁虽然比铝活泼，但镁不与氢氧化钠溶液发生反应，所以该原电池中Al被氧化，即Al
为负极，失电子发生氧化反应，电极方程式为：Al－3e－＋4OH－=AlO2－＋2H2O；
(3)根据总反应2FeCl3＋Cu=2FeCl2＋CuCl2可知Cu被氧化，Fe3+被还原，原电池中负极发生氧化反应，所以负极材料为Cu；正极发生还原反应，电极方程式为Fe3＋＋e－=Fe2＋。

【点睛】
第1小题为易错点，虽然铁和铜都能被浓硝酸氧化，但要注意铁在浓硝酸中发生钝化，所以该原电池中铜为负极。

6．Li－SOCl2电池可用于心脏起搏器。

该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4－SOCl2。

电池的总反应可表示为4Li＋2SOCl2＝4LiCl＋S＋SO2。

请回答下列问题：
(1)电池的负极材料为_____，发生的电极反应为______________。

(2)电池正极发生的电极反应为_______________。

【答案】Li 4Li－4e－＝4Li＋ 2SOCl2＋4e－＝4Cl－＋S＋SO2
【解析】
【分析】
(1)原电池中，失电子发生氧化反应的极是负极，该极上发生失电子的氧化反应；
(2)原电池的正极上发生得电子的还原反应。

【详解】
(1)该原电池中锂的活泼性大于碳的，所以锂作负极，负极上Li失电子，发生氧化反应，电极反应4Li－4e－＝4Li＋；
(2)正极上得电子发生还原反应，根据反应方程式知，SOCl2得电子生成Cl-、S、SO2，电极方程式为2SOCl2+4e-=4Cl-+S+SO2。

7．（1）Li－SOCl2电池可用于心脏起搏器。

该电池的电极材料分锂和碳，电解液是LiAlCl4－SOCl2，电池的总反应可表示为4Li+2SOCl2=4LiCl+S+SO2。

请回答下列问题：
①正极发生的电极反应为___。

②SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。

如果把少量水滴到SOCl2中，实验现象是___。

（2）用铂作电极电解某金属的氯化物(XCl2)溶液，当收集到1.12L氯气时(标准状况下)，阴极增重3.2g。

①该金属的相对原子质量为___。

②电路中通过___个电子。

【答案】2SOCl2＋4e-=S＋SO2＋4Cl-产生白雾，且生成有刺激性气味的气体 64 0.1N A 【解析】
【分析】
（1）①由总反应可知，Li化合价升高，失去电子，发生氧化反应，S化合价降低，得到电子，发生还原反应，因此电池中Li作负极，碳作正极；
②SOCl2与水反应生成SO2和HCl，有刺激性气味的气体生成，HCl与水蒸气结合生成白雾；
（2）①n(Cl2)=n(X2+),根据M=m
n
计算金属的相对原子质量；
②根据电极反应2Cl－－2e-=Cl2↑计算转移电子的物质的量，进一步计算转移电子的数目。

【详解】
（1）①由分析可知碳作正极，正极上SOCl2得到电子生成S单质，电极反应为：2SOCl2＋4e-=S＋SO2＋4Cl-；
②SOCl2与水反应生成SO2和HCl，有刺激性气味的气体生成，HCl与水蒸气结合生成白雾；
（2）①n(X2+)=n(Cl2)=
1.12L
22.4L/mol
=0.05mol，M=
m
n
=
3.2g
0.05mol
=64g/mol，因此该金属的
相对原子质量为64；
②由电极反应2Cl－-2e-=Cl2↑可知，电路中转移电子的物质的量为
2×n(Cl2)=2×0.05mol=0.1mol，因此转移电子的数目为0.1N A。

8．（1）用惰性电极电解下列溶液，写出电极反应式和总反应式以及溶液复原需加入的物质
①NaCl溶液
阴极：_________；阳极：_________；总反应式：_______________；溶液复原需加入的物质____________。

②CuSO4溶液
阴极：_________；阳极：______；总反应式：____________________________；溶液复原需加入的物质____________。

（2）写出下列原电池电极反应式和总反应式
①氢氧燃料电池（电解质是KOH溶液）
负极反应：______________________；
正极反应：__________________；
总反应：_____________。

②甲烷燃料电池。

碱性介质(如KOH)
负极：____________；
正极：______________；
总反应式：_________。

【答案】2H＋＋2e－=H2↑ 2Cl－－2e－=Cl2↑ 2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑通HCl气体 2Cu2＋＋4e－=2Cu 4OH－－4e－=2H2O＋O2↑ 2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑加CuO或CuCO3固体 2H2－4e－＋4OH－=4H2O O2＋2H2O＋4e－=4OH－ 2H2＋
O2=2H2O CH4－8e－＋10OH－=CO32-＋7H2O 2O2＋8e－＋4H2O=8OH－ CH4＋2O2＋2OH－
=CO32-＋3H2O
【解析】
【详解】
（1）①用惰性电极电解NaCl溶液时，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，所以阴极、阳极、电池反应式分别为2H＋＋2e－=H2↑、2Cl－－2e－=Cl2↑、2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，溶液复原需加入的物质是通HCl气体；
②用惰性电极电解CuSO4溶液时，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，阴极上铜离子放电生
成铜单质，所以阴极、阳极、电池反应式分别为2Cu2＋＋4e－=2Cu、4OH－－4e－=2H2O＋
O2↑、2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑，溶液复原需加入的物质是加CuO或CuCO3固体；
（2）①氢氧燃料电池（电解质是KOH溶液）工作时，氢气失电子是还原剂，发生氧化反应；氧气得电子是氧化剂，发生还原反应。

负极上氢气失电子在碱性条件下生成水，发生的电极反应为： 2H2－4e－＋4OH－=4H2O；
正极是O2得到电子生成水，发生的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－=4OH－；
电极的总反应式为2H2＋O2=2H2O；
②甲烷燃料电池。

碱性介质(如KOH)工作时，负极上甲烷失电子在碱性条件下生成碳酸盐和水，反应的电极方程式为：CH4－8e－＋10OH－=CO32-＋7H2O；
正极上氧气得电子产生氢氧根离子，反应的电极方程式为：2O2＋8e－＋4H2O=8OH－；
电极总反应式为：CH4＋2O2＋2OH－=CO32-＋3H2O。

9．如图所示，N4分子结构与白磷分子相似，呈正四面体结构。

已知断裂1molN—N键吸收193 kJ热量，断裂1molN≡N键吸收941 kJ热量，则1mol N4气体转化为N2时要__________填“吸收”或“放出”)热量________________ kJ。

【答案】放出 724 kJ
【解析】
【分析】
根据原子守恒可知，N4转换为N2的方程式为：N4=2N2，据此分析解答。

【详解】
1molN4中N-N键完全断裂需要吸收的能量=193kJ×6=1158kJ，形成2molN≡N需要放出的热量=2×941kJ=1882kJ，1158kJ＜1882kJ，故需要放出(1882-1158)kJ=724kJ热量，故答案为：放出；724 kJ。

10．某化学兴趣小组的同学设计了如图所示的装置，完成下列问题：
(1)反应过程中，_____棒质量减少，当一电极质量增加2 g，另一电极减轻的质量_____(填“大于”、“小于”或“等于”)2g，正极的电极反应为_______。

(2)盐桥的作用是向甲、乙两烧杯中提供NH和Cl－，使两烧杯溶液中保持电荷守恒。

①反应过程中Cl－将进入______(填“甲”或“乙”)烧杯。

②当外电路中转移0.2 mol电子时，乙烧杯中浓度最大的阳离子是______。

【答案】锌大于 Cu2＋＋2e－=Cu 甲 NH4+
【解析】
【分析】
锌比铜活泼，锌为负极，发生氧化反应，电极方程式为Zn-2e-=Zn2+，铜为正极，发生还原反应，电极方程式为Cu2++2e-=Cu，结合电极方程式解答该题；
(1) 锌比铜活泼，锌为负极，铜为正极，铜电极析出铜；
(2)盐桥的作用是向甲、乙两烧杯中提供NH和Cl－，使两烧杯溶液中保持电荷守恒。

①原电池中阴离子移向负极，阳离子移向正极；
②乙烧杯中铜离子析出，电荷守恒计算铵根离子浓度。

【详解】
锌比铜活泼，锌为负极，发生氧化反应，电极方程式为Zn-2e-=Zn2+，铜为正极，发生还原反应，电极方程式为Cu2++2e-=Cu；
(1)反应过程中，锌棒是负极，发生氧化反应，质量减小，而铜棒是正极，发生还原反应，电极反应式为Cu2＋＋2e－=Cu，则正极上质量增重，当正极质量增加2g时，转移电子的物
质的量为
2g
64g/mol
×2mol=
1
16
mol，此时负极质量减少
1
16
mol×65g/mol×
1
2
＞2g；
(2) ①反应过程中，盐桥中的Cl－移向负极锌，Cl－进入甲杯；
②当外电路中转移0.2mol电子时，Cu2++2e-=Cu，铜离子减少0.1mol，电荷减少0.2mol，溶
液中进入NH4+0.2mol，乙烧杯中浓度最大的阳离子是NH4+，其浓度=0.2mol
0.1L
=2mol/L。

11．氢气是一种理想的绿色能源。

在101kP下，1g氢气完全燃烧生成液态水放出142.9kJ 的热量，请回答下列问题：
（1）该反应物的总能量___生成物的总能量(填“大于”“等于”或“小于”)。

（2）氢气的燃烧热为___。

（3）该反应的热化学方程式为___。

（4）氢能的存储是氢能利用的前提，科学家研究出一种储氢合金Mg2Ni，已知：
Mg(s)＋H2(g)=MgH2(s) ΔH1＝－74.5kJ·mol-1
Mg2Ni(s)＋2H2(g)=Mg2NiH4(s) ΔH2
Mg2Ni(s)＋2MgH2(s)=2Mg(s)＋Mg2NiH4(s) ΔH3＝+84.6kJ·mol-1
则ΔH2＝___kJ·mol-1
【答案】大于285.8 kJ•mol-1 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=-571.6kJ•mol-1 -64.4
【解析】
【分析】
(2)由①Mg(s)+H 2(g)═MgH 2(s)△H 1=-74.5kJ•mol -1，
②Mg 2Ni(s)+2MgH 2(s)=2Mg(s)+Mg 2NiH 4(s)△H 3=+84.6kJ•mol -1，结合盖斯定律可知，②+①×2得到Mg 2Ni(s)+2H 2(g)═Mg 2NiH 4(s)，以此来解答。

【详解】
(1)氢气燃烧是放热反应，则该反应物的总能量大于生成物的总能量；
(2)1g 氢气完全燃烧生成液态水放出142.9kJ 的热量，则1mol 氢气完全燃烧生成液态水放出的热量为142.9kJ×2=285.8kJ ，则氢气的燃烧热为285.8 kJ•mol -1；
(3)物质的量与热量成正比，结合焓变及状态可知该反应的热化学方程式为
2H 2(g)+O 2(g)=2H 2O(l)△H=-571.6kJ•mol -1；
(4)由①Mg(s)+H 2(g)═MgH 2(s)△H 1=-74.5kJ•mol -1，
②Mg 2Ni(s)+2MgH 2(s)=2Mg(s)+Mg 2NiH 4(s)△H 3=+84.6kJ•mol -1，结合盖斯定律可知，②+①×2得到Mg 2Ni(s)+2H 2(g)═Mg 2NiH 4(s)，△H 2=(-74.5kJ•mol -1)×2+(+84.6kJ•mol -1)=-64.4kJ•mol -1。

【点睛】
考查利用盖斯定律计算反应热，熟悉已知反应与目标反应的关系是解答本题的关键。

应用盖斯定律进行简单计算的基本方法是参照新的热化学方程式(目标热化学方程式)，结合原热化学方程式(一般2～3个)进行合理“变形”，如热化学方程式颠倒、乘除以某一个数，然后将它们相加、减，得到目标热化学方程式，求出目标热化学方程式的ΔH 与原热化学方程式之间ΔH 的换算关系。

12．(1)已知拆开1molH H -键、1molCl Cl -键、1molH Cl -键分别需要吸收的能量为436.4kJ 、242.7kJ 、431.8kJ 。

则由2H 和2Cl 反应生成1molHCl 需要_______(填“放出”或“吸收”)_________kJ 的热量。

(2)H 2可以在2Cl 中安静地燃烧。

甲、乙两图中，能表示该反应能量变化的是图_____(填“甲”或“乙”)。

【答案】放出 92.25 甲
【解析】
【分析】
（1）若断裂化学键吸收的能量大于形成化学键放出的能量，该反应为吸热反应，若断裂化学键吸收的能量小于形成化学键放出的能量，该反应为放热反应；
（2）H 2和Cl 2的燃烧反应为放热反应。

【详解】
（1）由氢气和碘单质反应生成1molHCl，需断裂0.5molH—H键和0.5molCl—Cl键，需吸收的能量为0.5×436.4kJ+0.5×242.7kJ=339.55kJ，形成1molH—Cl键放出的能量为431.8kJ，形成化学键放出的热量大于断裂化学键吸收的热量，则该反应为放热反应，放出的热量为（431.8kJ—339.55kJ）=92.25kJ，故答案为：放出；92.25；
（2）H2和Cl2的燃烧反应为放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，由图可知，甲中反应物的总能量大于生成物的总能量，乙中反应物的总能量小于生成物的总能量，故选甲，故答案为：甲。

【点睛】
由断裂化学键吸收能量和形成化学键放出能量的相对大小判断反应是放热，还是吸热是解答关键。

13．（1）图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，回答以下问题：
①下列叙述不正确的是___。

A．a电极是负极
B．b电极的电极反应为：4OH--4e-=2H2O+O2↑
C．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
D．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置
②若电解质溶液为KOH溶液，则电极反应式为：a极__，b极___。

（2）以硼氢化合物NaBH4(B元素的化合价为+3价)和H2O2作原料的燃料电池，负极材料采用Pt/C，正极材料采用MnO2，可用作空军通信卫星电源，其工作原理如图所示。

回答下列问题：
①电池放电时Na+移动方向是：__（填“从左向右”或“从右向左”）。

②电极b采用MnO2，MnO2的作用是__。

③该电池的负极反应为：__。

④每消耗3molH2O2，转移的电子数为__。

【答案】B 2H2-4e-+4OH-=4H2O O2+4e-+2H2O=4OH-从左向右催化作用或导电 BH4-
+8OH--8e-=BO2-+6H2O 6N A
【解析】
【分析】
(1)①在氢氧燃料电池中，氢气失电子发生氧化反应，通入氢气的电极是负极，即a为负价，氧气得电子发生还原反应，通入氧气的电极是正极，即b为正极；
②当电解质溶液是KOH时，负极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水，正极上氧气得电子生成氢氧根离子；
(2)根据装置图可知，H2O2得电子发生还原反应，则b电极为正极，a电极为负极，负极上BH4-得电子和氢氧根离子反应生成BO2-，结合原电池原理分析解答。

【详解】
(1)①A. 在氢氧燃料电池中，H2失电子发生氧化反应，因此通入氢气的a极为电源的负极，A选项正确；
B．在氢氧燃料电池中，通入O2的b极为原电池的正极，正极上O2得电子发生还原反应，要结合电解质溶液的酸碱性来确定其电极反应式的书写，B选项错误；
C．氢氧燃料电池的产物是水，环保无污染，是一种具有应用前景的绿色电源，C选项正确；
D．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏电池内的新型发电装置，D选项正确；
故答案为：B。

②当电解质是碱溶液时，燃料氢气失电子生成的H+在碱性溶液中不能稳定存在，它和OH-反应生成H2O，所以负极(a极)上发生的电极反应式为2H2-4e-+4OH-=4H2O，正极(b极)上O2得电子和水生成氢氧根离子，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，故答案为：2H2-4e-+4OH-=4H2O；O2+4e-+2H2O=4OH-；
(2)①在原电池中负极失去电子，正极得到电子，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。

b电极是双氧水放电，因此b电极是正极，a电极是负极，则Na+从a极区移向b极区，即从左向右，故答案为：从左向右；
②MnO2除了作电极材料外，还可以对H2O2的还原反应有催化作用，故答案为：催化作用或导电；
③极发生氧化反应生成BO2-，电极反应式为BH4-+8OH--8e-=BO2-+6H2O，故答案为：BH4-
+8OH--8e-=BO2-+6H2O；
④正极电极反应式为H2O2+2e-=2OH-，每消耗3molH2O2，转移的电子为6mol，数目为
6N A，故答案为：6N A。

【点睛】
本题考查了燃料电池的特点及反应式的书写的知识，在氢氧燃料电池中，燃料在负极上失电子发生氧化反应，氧化剂在正极上得电子发生还原反应，要注意的是：虽然燃料相同，但电解质溶液不同时，电极反应式不同，如氢氧燃料电池，在酸性介质和碱性介质中的电极反应式就不同，总反应方程式相同，书写电极反应要结合溶液的酸碱性进行判断。

14．(1)为了验证 Fe2+与 Cu2+氧化性强弱，下列装置能达到实验目的的是_______（填装置序号），其正极的电极反应式为_______；若构建该原电池时两个电极的质量相等，当导线中通过 0.4 mol 电子时，两个电极的质量差为_______g。

(2)将 CH4设计成燃料电池，其利用率更高，装置如图所示（A、B 为多孔碳棒）。

实验测得 OH-定向移向 A 电极，则_______（填 A 或 B）处电极入口通 CH4，其电极反应式为_______。

(3)金属冶炼和处理常涉及氧化还原反应。

由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是
_______（填选项字母）。

a．Fe2O3 b．NaCl c．Cu2S d．Al2O3
【答案】② Cu2++2e-=Cu 24 A CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O b d
【解析】
【分析】
(1)验证 Fe2+与 Cu2+氧化性强弱，发生反应Fe+Cu2+==Fe2++Cu，由此反应确定所用装置及正极的电极反应。

当导线中通过 0.4 mol 电子时，负极Fe失电子生成Fe2+，质量减轻，正极Cu2+得电子生成Cu，质量增加，两个电极的质量差为两电极质量变化之和。

(2)OH-带负电性，应向负极移动，由此确定A 电极为负极，CH4在碱性溶液中失电子生成CO32-等。

(3)金属冶炼和处理时，由于钾、钙、钠、镁、铝活泼，难以用还原剂还原，所以常使用电解法。

【详解】
(1)A装置中Cu作负极，发生反应Cu+4HNO3(浓)==Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O，没有涉及Fe，不能验证 Fe2+与 Cu2+氧化性强弱；要发生反应Fe+Cu2+==Fe2++Cu，应使用装置②，正极的电极反应为Cu2++2e-=Cu。

在电池②中，有如下关系式：Fe—2e—Cu，则参加反应的Fe与生成的Cu都为0.2mol，两个电极的质量差为0.2mol ×64g/mol+0.2mol ×56g/mol=24g。

答案为：②；Cu2++2e-=Cu；24；
(2)在原电池中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，因为OH-向A电极移动，所以A 电极为负极，CH4在KOH溶液中失电子生成CO32-、H2O，电极反应式为CH4-8e-+10OH-
=CO32-+7H2O。

答案为：A；CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O；
(3) a．用Fe2O3冶炼Fe，需使用还原剂(常为CO)，用还原法炼铁，a不合题意；
b．用NaCl冶炼Na，一般的还原剂不能满足要求，应使用电解法，b符合题意；
c．用Cu2S冶炼Cu，需使用氧化剂(纯氧)，用氧化法将Cu2S氧化为Cu，c不合题意；d．用Al2O3冶炼Al，一般氧化剂不能满足要求，需使用电解法，d符合题意；
故选bd。

答案为：bd。

【点睛】
在计算原电池反应发生后两电极的质量差时，我们常会错误地认为，即然是质量差，那就是两电极参加反应的金属的质量差，从而得出错误的结论。

15．甲、乙两同学想利用原电池反应检验金属的活动性强弱，两人均用镁片和铝片作电极，但甲同学将两电极放入6mol·L－1的H2SO4溶液中，乙同学将两电极放入6mol·L－1的NaOH溶液中，装置如图所示。

（1）写出图1中正极的电极反应式： _______________ 。

（2）图2中负极为 _______________ ，总反应的离子方程式为 ____________ 。

（3）甲、乙同学都认为“如果构成原电池的电极材料都是金属，则作负极的金屈应比作正极的金属活泼”，则甲同学得出的结论是 _______________ 的活动性更强，乙同学得出的结论是 _______________ 的活动性更强。

（4）由该实验得出的下列结论中，正确的有 _______________ （填序号）。

a．利用原电池反应判断金属活动性强弱时应注意原电池中的电解质溶液
b．镁的金属性不一定比铝的金属性强
c．该实验说明金属活动性顺序表已过时，没有实用价值
d．该实验说明化学研究对象复杂，反应受条件影响较大，因此应具体问题具体分析
【答案】2H＋＋2e－=H2↑铝片 2Al＋2NaOH＋6H2O=2Na[Al(OH)4]＋3H2↑ Mg Al ad 【解析】
【分析】
甲同学依据的化学反应原理是Mg＋H2SO4=MsSO4＋H2↑，乙同学依据的化学反应原理是
2Al＋2NaOH＋6H2O=2Na[Al(OH)4]＋3H2↑。

由于Al与强碱的反应是一个特例，因此不能作为判断金属活动性强弱的依据。

【详解】
(1)图1中镁易失电子作负极、Al作正极，负极上镁发生氧化反应、正极上氢离子发生还原反应，正极反应为2H＋+2e－=H2↑；
(2) 图2中，铝与NaOH反应，而镁不反应，因此铝失电子作负极，负极为铝片，总反应为铝和NaOH的反应：2Al＋2NaOH＋6H2O=2Na[Al(OH)4]＋3H2↑；。