备战高考化学二模试题分类汇编——化学反应与能量变化推断题综合及详细答案

备战高考化学二模试题分类汇编——化学反应与能量变化推断题综合及详细答
案
一、化学反应与能量变化练习题（含详细答案解析）
1．有七种金属：钾、锌、铁、锡、铜、银、铂，它们的标号分别为A、B、C、D、E、F、G。

①常温下，只有A和水反应生成氢气；②D、E、G都能和稀硫酸反应生成氢气，B、C、F无此性质；③C、F组成原电池时，F为正极；④在G的硫酸盐溶液中加入D，发现D 溶解，G析出；⑤将G、E接触放置，E不易锈蚀；⑥以铂作电极，电解相同浓度的B和C 的硝酸盐溶液时，在阴极上首先得到C，G在空气中放置极易生锈。

则A是___，B是___，C是___，D是___，E是__，F是__。

【答案】钾铜银锌锡铂
【解析】
【分析】
根据①特别活泼的金属K、Ca、Na能够与冷水反应放出氢气；②比较活泼的金属可以与稀硫酸反应产生氢气；排在H后面的金属不能与酸发生置换反应；③活动性不同的金属构成原电池时，比较活泼的金属为负极，不活泼的金属为正极；④活动性强的金属可以把活动性弱的金属置换出来；⑤在金属的电化学腐蚀中，相对活泼的容易被腐蚀；⑥在电解池中，不活泼的金属阳离子优先获得电子，在电极上被还原，据此分析。

【详解】
有七种金属：钾、锌、铁、锡、铜、银、铂，它们的标号分别为A、B、C、D、E、F、G。

①常温下，只有A和水反应生成氢气，根据金属活动性顺序表，可知A为K；②D、E、G 都能和稀硫酸反应生成氢气，B、C、F无此性质，说明D、E、G在金属活动性顺序表中排在H的前边，可能为锌、铁、锡；而B、C、F则排在H的后边，可能为铜、银、铂；
③C、F组成原电池时，F为正极，则金属活动性：C>F；④在G的硫酸盐溶液中加入D，发现D溶解，G析出，说明金属活动性D>G；⑤将G、E接触放置，E不易锈蚀，说明金属活动性G>E； G在空气中放置极易生锈，则G为Fe，金属活动性D>G，则D是Zn，E为Sn；B、C、F分别为铜、银、铂的一种由于Pt不活泼，通常以金属单质存在，⑥以铂作电极，电解相同浓度的B和C的硝酸盐溶液时，在阴极上首先得到C，金属活动性：B>C则B 是Cu，C是Ag，F是Pt。

综上所述可知A是K，B是Cu，C是Ag，D是Zn，E是Sn，F是Pt，G是Fe，七种元素的名称分别是钾、铜、银、锌、锡、铂、铁。

【点睛】
本题考查了金属元素的推断。

可以根据金属活动性顺序表可以判断金属活动性的强弱。

在金属活动性顺序表中，钾、钙、钠可以与冷水迅速反应产生氢气，排在氢全前边的金属可以把酸中的氢置换出来，排在前边的金属可以把后边的金属从盐中置换出来；还可以根据原电池反应原理比较金属活动性的强弱。

一般情况下相当较活泼的金属为负极，失去电子，发生氧化反应，较不活泼的金属为正极，溶液中的阴离子获得电子，发生还原反应；也可以根据电解原理分析，用惰性电解电解时，金属的活动性越弱，其相应的阳离子优先获得电子，被还原为金属单质。

掌握判断方法是正确推断的基础。

2．A、B、C、D、E、F是中学化学中常见的六种短周期元素，有关位置及信息如下：A的气态氢化物能使湿润的红色石蕊试纸变蓝；C单质在实验室一般保存在煤油中；F的最高价氧化物对应水化物既能和酸反应又能和强碱反应，G单质是日常生活中用量最大的金属，易被腐蚀。

请回答下列问题：
（1）A元素在周期表中的位置是____________。

（2）A与B可组成质量比为7:16的三原子分子，该分子释放在空气中可能引起的环境问题有：（任写一种）。

__________________；
（3）同温同压下，将a L A氢化物的气体和b L D的氢化物气体通入水中，若a=b，则所得溶液的pH__7(填“>"或“<”或“=”），若使所得溶液pH=7，则a_________b(填“>"或“<”或“=”）。

（4）写出F的单质与NaOH溶液反应的离子方程式：____________________。

（5）已知一定量的E单质能在B2(g）中燃烧，其可能的产物及能量关系如下左图所示：请写出一定条件下EB2(g）与E（s）反应生成EB(g）的热化学方程式__________________。

（6）若在D与G组成的某种化合物的溶液甲中，加入铜片，溶液会慢慢变为蓝色，依据产生该现象的反应原理，所设计的原电池如上右图所示，其反应中正极反应式为
______________。

某同学假设正极产物是Fe2+，请你设计实验证明该假设
___________________。

【答案】第二周期第VA族酸雨（或光化学烟雾）＜＞ 2Al + 2OH- + 2H2O＝2AlO2- + 3H2↑ CO2(g） + C(s）＝2CO(g）△H＝+172.5kJ/mol或1/2CO2(g） + 1/2 C(s）＝ CO(g）△H ＝+86.25kJ/mol Fe3++ e－＝Fe2+滴加酸性高锰酸钾溶液（或铁氰化钾溶液），若溶液紫色褪去（或产生蓝色沉淀），则产品中含有Fe2+
【解析】
【分析】
【详解】
A的气态氢化物能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，则A是N元素；C单质在实验室一般保存在煤油中，所以C是Na元素；F的最高价氧化物对应的水化物既能与酸反应又能与碱反应，F是Al元素，G单质是日常生活中用量最大的金属，易被腐蚀，则G是Fe元素。

其余E是C元素，B是O元素，D是Cl元素。

（1）N元素在周期表中的位置是第二周期第VA族；
（2）N与O可组成质量比为7:16的三原子分子，该分子的化学式是NO2，该分子释放在
空气中可能引起的酸雨问题；
（3）a L A氢化物的气体和b L D的氢化物气体通入水中，若a=b，则二者恰好反应生成氯化铵，溶液呈酸性，pH＜7。

如果使溶液的pH=7，呈中性，所以氨气稍过量，a＞b；（4）Al与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，离子方程式为2Al+2OH—+2H2O=2AlO2—+3H2↑；
（5）由图可知，1mol C(s）与氧气反应生成1molCO气体放出的热量是393.5kJ-
283kJ=110.5kJ，1mol C(s）与氧气完全燃烧生成二氧化碳气体放出393.5kJ的热量，根据盖斯定律，所以EB2(g）与E（s）反应生成EB(g）的热化学方程式为CO2(g） +C(s）＝
2CO(g）△H=（-110.5kJ/mol）×2-(-393.5kJ/mol）＝+172.5kJ/mol；
（6）Cu与氯化铁溶液反应生成氯化亚铁和氯化铜，溶液逐渐变为蓝色，Cu作负极，发生氧化反应，则正极反应是铁离子得电子生成亚铁离子，电极反应式为Fe3++e－= Fe2+。

亚铁离子具有还原性，所以检验亚铁离子的实验方法是滴加酸性高锰酸钾溶液（或铁氰化钾溶液），若溶液紫色褪去（或产生蓝色沉淀），则产品中含有Fe2+。

3．理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。

某同学利用“Cu＋2Ag+＝
2Ag+Cu2+”反应设制一个化学电池，如图所示，已知该电池在外电路中，电流从a极流向b 极。

请回答下列问题：
（1）b极是电池的_____________极，材料是_____________，写出该电极的反应式
_____________。

（2）a可以为_____________A、铜B、银C、铁D、石墨
（3）c溶液是_____________A、CuSO4溶液B、AgNO3溶液C、酒精溶液
（4）若该反应过程中有0.2mol电子发生转移，则生成Ag为_____________克。

【答案】负 Cu Cu–2e-=Cu2+ BD B 21.6
【解析】
【分析】
有题干信息可知，原电池中，电流从a极流向b极，则a为正极，得到电子，发生还原反应，b为负极，失去电子，发生氧化反应，据此分析解答问题。

【详解】
(1)根据上述分析知，b是电池的负极，失去电子，反应Cu＋2Ag+＝2Ag+Cu2+中Cu失去电子，故Cu作负极，发生的电极反应为Cu–2e-=Cu2+，故答案为：负；Cu；Cu–2e-=Cu2+；(2)a是电池的正极，电极材料可以是比铜更稳定的Ag，也可以是惰性的石墨，故答案为：BD；
(3)电解质溶液c是含有Ag+的溶液，故答案为：B；
(4)根据得失电子守恒可得，反应过程中转移1mol电子，生成2molAg，质量为
108×2=21.6g，故答案为：21.6。

4．如图所示：
(1)若开始时开关K与a连接，则铁发生电化学腐蚀中的________腐蚀(填“吸氧”或“析氢”)，正极发生的电极反应式为_______________。

(2)若开始时开关K与b连接，两极均有气体产生，则N端是电源的________极(填“正”或“负”)，电解池总反应的离子方程式为_________。

【答案】吸氧O2+4e-+2H2O==4OH-负2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑
【解析】
【分析】
从图中可以看出，当K与a相连时，形成原电池，Fe作负极，石墨作正极，发生吸氧腐蚀；当K与b相连时，形成电解池，若Fe电极作阳极，则发生Fe-2e-==Fe2+的反应，没有气体产生，不合题意，故Fe电极应作阴极。

【详解】
(1)若开始时开关K与a连接，则形成原电池，铁发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀，铁作负极，则石墨作正极，发生的电极反应式为O2+4e-+2H2O==4OH-。

答案为：吸氧；O2+4e-
+2H2O==4OH-；
(2)若开始时开关K与b连接，两极均有气体产生，由以上分析知，Fe作阴极，与电源的负极相连，则N端是电源的负极，发生H2O得电子生成H2和OH-的电极反应，阳极Cl-失电子生成Cl2，则电解池总反应的离子方程式为2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑。

答案为：负；2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑。

【点睛】
分析电池反应时，电极的判断是解题的切入点。

若无外接直流电源，则装置为原电池；若有外接直流电源，则装置为电解池。

在电解池中，与电源负极相连的电极为电解池的阴极，与电源正极相连的电极为电解池的阳极。

5．（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。

6．我国古代青铜器工艺精湛，有很高的艺术价值和历史价值，但出土的青铜器因受到环境腐蚀，欲对其进行修复和防护具有重要意义。

图为青铜器在潮湿环境中发生的电化学腐蚀
的示意图。

①腐蚀过程中，负极是_____（填图中字母“a”或“b”或“c”）
②环境中的Clˉ̄扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔铜锈
Cu2(OH)3Cl，其离子方程式为_____；
③若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl，则理论上耗氧体积为_____L(标准状况)。

【答案】c 2Cu2++3OH-+Cl-=Cu2(OH)3Cl↓ 0.448
【解析】
【分析】
【详解】
①根据图示，该装置为原电池，Cu作负极失去电子，发生氧化反应，元素的化合价升高，根据图示可知腐蚀过程中，负极是c，正极是b，a为腐蚀之后生成的产物；
②环境中的氯离子扩散到孔口，负极上Cu失去电子变为Cu2+，正极上O2得到电子变为OH-，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔铜锈Cu2(OH)3Cl，离子方程式为
2Cu2++3OH-+Cl-=Cu2(OH)3Cl↓；
③4.29 gCu2(OH)3Cl的物质的量n[Cu2(OH)3Cl]=
4.29?g
241.5?g/mol
=0.02 mol，每反应产生1 mol
Cu2(OH)3Cl转移4 mol电子，根据同一闭合回路中电子转移数目相等，
n(O2)=n[Cu2(OH)3Cl]=0.02 mol，所以理论上耗氧体积V(O2)=0.02 mol×22.4 L/mol=0.448 L。

【点睛】
本题考查了原电池原理、物质性质及转移电子守恒，注意同一闭合回路中电子转移数目相等进行解答。

7．Ⅰ．铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作印刷电路铜版腐蚀剂和外伤止血剂等。

(1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路板的离子方程式_________________。

(2)若将(1)中的反应设计成原电池，请在方框内画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。

________
负极反应：_________________；正极反应：_________________．
Ⅱ．写出甲烷燃料电池在酸性溶液中的电极反应和总电池反应：
正极：________________________________________________；
负极：_________________________________________________；
总反应：_______________________________________________。

【答案】2Fe3＋+Cu＝2Fe2＋+Cu2＋ Cu-2e- ==Cu2+ 2Fe3++2e-
==2Fe2+ 2O2+8e-+8H+==4H2O CH4-8e-+2H2O==CO2+8H+ CH4+2O2==CO2+2H2O
【解析】
【分析】
Ⅰ．(1)FeCl3溶液腐蚀印刷电路板时，Fe3+将Cu氧化生成Fe2+和Cu2+。

(2)若将(1)中的反应设计成原电池，则需用Cu、C(或Ag、Au、Pt等)作电极，FeCl3溶液作电解质。

负极为Cu失电子生成Cu2+；正极为Fe3+得电子生成Fe2+。

Ⅱ．正极：O2在酸性溶液中得电子，生成水；
负极：CH4在酸性溶液中失电子生成CO2等；
总反应：甲烷燃烧生成二氧化碳和水。

【详解】
Ⅰ．(1)FeCl3溶液腐蚀印刷电路板时，Fe3+将Cu氧化生成Fe2+和Cu2+，离子方程式为2Fe3＋+Cu＝2Fe2＋+Cu2＋。

答案为：2Fe3＋+Cu＝2Fe2＋+Cu2＋；
(2)若将(1)中的反应设计成原电池，则需用Cu、C(或Ag、Au、Pt等)作电极，FeCl3溶液作电解质。

负极反应：Cu-2e- ==Cu2+；正极反应：2Fe3++2e- ==2Fe2+。

答案为：Cu-2e- ==Cu2+；2Fe3++2e- ==2Fe2+；
Ⅱ．正极：O2在酸性溶液中得电子生成水，电极反应为2O2+8e-+8H+==4H2O；
负极：CH4在酸性溶液中失电子生成CO2等，电极反应为CH4-8e-+2H2O==CO2+8H+
；总反应：甲烷燃烧生成二氧化碳和水，总反应式为CH4+2O2==CO2+2H2O。

答案为：2O2+8e-+8H+==4H2O；CH4-8e-+2H2O==CO2+8H+；CH4+2O2==CO2+2H2O。

【点睛】
设计原电池时，应从电池反应出发，电池反应中失电子的物质即为负极材料，得电子的物质为电解质中的某成分，从电池反应中不能得出正极材料，但此材料必须导电，且还原性弱于负极材料。

8．拆开1mol 共价键所需吸收的能量如下表：
共价键
H －H N≡N N －H 吸收的能量/kJ 436 946 391
(1)1mol N 2完全反应为NH 3_____(填：吸收或放出)_____kJ 能量
(2)事实上，将1molN 2和3molH 2放在反应容器中，使它们充分反应，反应的热量变化总小于计算值，原因是______________________________。

【答案】放出 92 该反应是可逆反应，充分反应的最终结果是达到最大限度(既化学平衡状态)，因此放出的热量总是小于理论计算值
【解析】
【分析】
(1)化学反应中，化学键断裂吸收能量，形成新化学键放出能量，根据方程式分别计算断键吸收和成键放出的能量，以此计算反应热并判断吸热还是放热；
(2)从可逆反应的特征分析。

【详解】
(1)在反应N 2+3H 2⇌2NH 3中，1mol N 2完全反应为NH 3，断裂3mol H-H 键、1mol N 三N 键共吸收的能量为：3×436kJ+946kJ=2254kJ ，生成2mol NH 3，共形成6molN-H 键，放出的能量为：6×391kJ=2346kJ ，吸收的能量少，放出的能量多，该反应为放热反应，放出的热量为：2346kJ-2254kJ=92kJ ；
(2)该反应为可逆反应，不能完全转化，将1molN 2和3molH 2放在反应容器中，使它们充分反应，生成NH 3的小于2mol ，放出的热量小于92kJ 。

9．(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）H2和Cl2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。

10．如图所示，是原电池的装置图。

请回答：
（1）若C为稀H2SO4溶液，电流表指针发生偏转，B电极材料为Fe且作负极，则A电极上发生的电极反应式为_____________；反应进行一段时间后溶液C的pH将_____（填“升高”“降低”或“基本不变”）。

（2）若需将反应：Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋设计成如图所示的原电池装置，则A（负极）极材料为____，B（正极）极材料为______，溶液C为_______。

（3）CO与H2反应还可制备CH3OH，CH3OH可作为燃料使用，用CH3OH和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下：
电池总反应为2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O，则c电极是____（填“正极”或“负极”），c 电极的反应方程式为______________。

若线路中转移2mol电子，则上述CH3OH燃料电
池，消耗的O2在标准状况下的体积为_____。

【答案】2H＋＋2e－=H2↑升高 Cu 石墨 FeCl3溶液负极 CH3OH－6e－＋H2O=CO2＋6H ＋ 11.2L
【解析】
【分析】
【详解】
（1）若C为稀H2SO4溶液，电流表指针发生偏转，B极电极材料为Fe且作负极，A电极为正极，电极材料为较铁不活泼的金属或非金属，发生还原反应，溶液中的氢离子得电子生成氢气，电极反应方程式为：2H＋＋2e－=H2↑；由原电池的总反应可知，反应一段时间后，溶液C的pH升高，答案为：2H＋＋2e－=H2↑；升高；
（2）分析反应Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋，将其拆分为两个半反应，分别为：Cu-2e－=Cu2+，2Fe3++2e－=2Fe2+，根据原电池原理，可知负极电极反应式为：Cu-2e－=Cu2+，正极的电极反应式为：2Fe3++2e－=2Fe2+，正负极材料分别为：负极为Cu，正极为石墨（或Pt），含Fe3+的溶液（如FeCl3溶液）作电解质溶液，用导线连接正、负极，构成闭合回路即可构成原电池。

答案为：Cu；石墨；FeCl3溶液；
（3）根据燃料电池结构示意图中电子流向可知，c电极为负极，发生氧化反应，其电极反应方程式为：CH3OH-6e－+H2O=CO2+6H+，电极d为正极，O2得到电子，发生还原反应，电极反应方程式为：4H++4e－+O2=2H2O；1mol氧气在反应中得到4mol电子，若线路中转移
，答2mol电子，则消耗氧气0.5mol，在标准状况下的体积为0.5mol22.4L/mol=11.2L
案为：负极；CH3OH－6e－＋H2O=CO2＋6H＋；11.5L。

11．碳和碳的化合物在人类生产、生活中的应用非常广泛。

“低碳生活”不再只是一种理想，更是一种值得期待的生活方式。

(1)甲烷燃烧时放出大量的热，可作为能源应用于人类的生产和生活。

已知：①2CH4(g)+3O2(g)=2CO(g)+4H2O(1) △H1=-1214.6kJ/mol；
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H2=-566kJ/mol；
则反应CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)+2H2O(1)的△H=___。

(2)将两个石墨电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH4和O2，构成甲烷燃料电池。

其负极电极反应式是___。

(3)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应：
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)，得到如下三组数据：
起始量/mol平衡量/mol
实验
温度/℃H2O CO CO2CO达到平衡所需时间/min
组
165024 1.6 2.45
2900120.4 1.63
①实验1中，以v(H 2)表示的平均反应速率为___；
②该反应的正反应为___ (填“吸”或“放”)热反应；
③若要实验3达到与实验2相同的平衡状态(即各物质的体积分数分别相等)，则a 、b 应满足的关系是___（用含a 、b 的数学式表示)。

【答案】-890.3kJ/mol CH 4-8e - +l0OH - =CO 32- +7H 2O 0.16mol·
L -1·min -1 放 a ∶b=1∶2(或b=2a)
【解析】
【分析】
(1)利用盖斯定律，将(①+②)×12
，即得反应CH 4(g)+2O 2(g)==CO 2(g)+2H 2O(1)的△H 。

(2)将两个石墨电极插入KOH 溶液中，向两极分别通入CH 4和O 2，构成甲烷燃料电池。

其负极为CH 4失电子的产物与OH -反应最终生成CO 32-和水。

(3)①由反应式可以看出，生成H 2的物质的量与CO 2相同，根据速率计算公式可以计算出v (H 2)；
②通过表中两组数据求出不同温度下转化率，比较改变温度时转化率的变化判断化学平衡移动的方向，判断反应的热效应；
③根据等效平衡原理解答。

【详解】
(1)①2CH 4(g)+3O 2(g)=2CO(g)+4H 2O(1) △H 1=-1214.6kJ/mol ；
②2CO(g)+O 2(g)=2CO 2(g) △H 2=-566kJ/mol ；
利用盖斯定律，将(①+②)×
12
，即得反应CH 4(g)+2O 2(g)==CO 2(g)+2H 2O(1)的△H=-890.3kJ/mol ； 故答案为：-890.3kJ/mol ；
(2)负极为CH 4失电子的产物与OH -反应最终生成CO 32-和水，电极反应式为CH 4-8e - +l0OH -=CO 32-+7H 2O ；
故答案为：CH 4-8e - +l0OH - =CO 32-+7H 2O ；
(3)①由反应式可以看出，生成H 2的物质的量与CO 2相同，即为1.6mol ，则实验1中，v (H 2)=1.6mol
2L 5min
= 0.16mol·L -1·min -1；
故答案为：0.16mol·
L -1·min -1； ②实验1中CO 的转化率为：4 2.44
-×100%=40%，实验2中CO 的转化率为：2 1.62
-（）×100%=20%，温度升高，反应物转化率降低，平衡向逆向移动，逆向为吸热反
应，所以正向为放热反应；
故答案为：放；
③若要实验3达到与实验2相同的平衡状态(即各物质的体积分数分别相等)，因为反应3
达平衡的时间短，反应速率快，反应3相当于反应2加压，但平衡不移动，所以a、b的比值不变，即a、b应满足的关系为a∶b=1∶2(或b=2a)；
故答案为：a∶b=1∶2(或b=2a)。

【点睛】
对于反应前后气体分子数相等的可逆反应，同等程度改变反应物或生成物浓度，平衡不发生移动，各物质的百分含量不变，但若各物质的改变倍数不等，则平衡会发生移动。

12．如图装置闭合电键K时，电流计A的指针将发生偏转。

试回答：
(1) 丙池是____________（填“原电池”或“电解池”），甲中a极电极名称是
________________，丙中c极电极名称是_____________________；
(2)乙中Cu极的电极反应式是__________，若电路中有0.02mol电子通过，则甲中a电极溶解的质量为__________g；
(3)闭合电键K一段时间后，丙池中生成两种气体和一种碱，则丙池中发生的总的化学方程式是_________________；
（4）丙池中反应进行较长时间后，收集到标准状况下氢气2.24L，此时测得丙池溶液质量实际减少4.23 g，含有碱0.100mol（不考虑气体在水中的溶解），则实际放出气体的物质的量是______________mol；
（5）如果要给丙中铁片上镀上一层Cu，则丙池应作何改进_________________________。

【答案】电解池负极阳极 Cu2++2e- = Cu 0.65 2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑0.165 “C”换成“Cu”、将“NaCl溶液”换成“CuSO4溶液”
【解析】
【分析】
【详解】
（1）甲和乙形成原电池，所以丙有外加电源，属于电解池；甲中a失电子为负极；丙中c 电极连接原电池的正极属于阳极，故答案为：电解池；负极；阳极；
（2）乙中Cu极上铜离子得电子生成铜单质，其电极反应为：Cu2++2e-=Cu；Zn从0价升高到+2价失去2个电子，已知电路中有0.02mol电子通过，所以消耗的Zn为0.01mol，m （Zn）=nM=65g/mol×0.01mol=0.65g，故答案为：0.65g；
（3）丙池中是电解NaCl溶液生产氢气，氯气和氢氧化钠，其电解方程式：2NaCl＋
2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，故答案为：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；
（4）已知碱0.100mol，n（H2）=
m
V
V=0.1mol，由电解方程式可知，生成碱0.100mol，时，n（H2）=0.05mol，所以m（H2）=nM=0.1mol×2g/mol=0.2g，m（ Cl2）
=nM=0.05mol×71g/mol=3.55g，丙池溶液质量实际减少4.23g，是氢气、氯气和氧气的质量和，所以m（O2）=4.23g-3.55g-0.2g=0.48g，n（
O2）=0.48g÷32g/mol=0.015mol，因此实际放出气体的物质的量是：0.1mol+0.05mol+0.015mol=0.165mol，故答案为：0.165；
（5）要给丙中铁片上镀上一层Cu，则阳极应该为Cu电极，电解质溶液为硫酸铜溶液，故答案为：把C电极换成Cu电极，把NaCl溶液换为硫酸铜溶液。

13．“垃圾是放错了位置的资源”，应该分类回收。

某化学兴趣小组拟采用如下处理方法回收废电池中的资源。

(1)碱性锌锰干电池的电解质为KOH，总反应为Zn+2MnO2+2H2O═2MnOOH+ Zn(OH)2，其正极的电极反应式为_________。

(2)铜帽溶解时加入H2O2的目的是___________________ （用化学方程式表示）。

铜帽溶解完全后，可采用________ 方法除去溶液中过量的H2O2。

(3)填充物中可以回收得到氯化铵，写出氯化铵溶液中各离子浓度的大小顺序______。

(4)铜器在潮湿环境中发生的电化学腐蚀如图所示：
环境中的Cl﹣扩散到孔口，并与正极反应产物和负极产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，其若生成4.29g Cu2(OH)3Cl，则理论上消耗氧气体积为______L（标准状况）。

【答案】MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH- Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O 加热c(Cl-)>c(NH)>c(H ＋)>c(OH－) 0.448
【解析】
【分析】
在碱性锌锰干电池中，电极为锌和碳棒，电解质为KOH，在负极：Zn-2e- +2OH- =Zn(OH)2，在正极：2MnO2+2e-+2H2O=2MnOOH+2OH-，所以废电池中，电池周围被锌筒包围，中间有碳棒，碳棒上有铜帽，填充物为MnO2、NH4Cl、MnOOH、 Zn(OH)2等。

将它们分离后，铜
帽加入足量稀硫酸和30%H2O2，发生反应Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O，溶解后加入锌筒，发生反应Zn+Cu2+=Zn2++Cu，然后过滤，得到海绵铜和含有Zn2+的滤液。

【详解】
(1)碱性锌锰干电池的电解质为KOH，总反应为Zn+2MnO2+2H2O═2MnOOH+ Zn(OH)2，其正极的电极反应式为MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH-。

答案为：MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH-；(2)铜帽溶解时加入H2O2的目的，是将Cu氧化并最终转化为CuSO4，发生反应的化学方程式为Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O。

因为H2O2受热后易分解生成氧气和水，所以铜帽溶解完全后，可采用加热方法除去溶液中过量的H2O2。

答案为：Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O；加热；
(3)填充物中可以回收得到氯化铵，在氯化铵溶液中发生如下电离与水解：NH4Cl=NH4++Cl-，NH+H 2O NH3·H2O + H+，H2O H++OH-，所以各离子浓度的大小顺序c(Cl-)>c(NH)>c(H ＋)>c(OH－)。

答案为：c(Cl-)>c(NH)>c(H＋)>c(OH－)；
(4)铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀，负极2Cu-4e-=2Cu2+，正极O2+4e-+2H2O=4OH-，环境中的Cl﹣扩散到孔口，并与正极反应产物和负极产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，发生反应的离子方程式为2Cu2++3OH-+Cl-= Cu2(OH)3Cl↓，由此可得出关系式：2Cu——O2——
Cu2(OH)3Cl，若生成4.29g Cu2(OH)3Cl，则理论上消耗氧气体积为
4.29g
22.4L/mol
=0.448L。

答案为：0.448。

214.5g/mol
【点睛】
在书写电极反应式时，可从总反应中提取信息：价态变化的元素及对应的物质，由此便可确定正、负极反应的主反应物和主产物，同时关注电解质的性质。

也可利用总反应式减去另一电极反应式。

14．某公司开发了一种以甲醇为原料，以KOH为电解质的用于手机的可充电的高效燃料电池，充一次电可连续使用一个月。

其中B电极的电极材料为碳，如图是一个电化学过程的示意图。

请填空：
（1）充电时，原电池的负极与电源___极相连。

乙池中阳极的电极反应为___。

（2）放电时：负极的电极反应式为___。

（3）在此过程中若完全反应，乙池中A极的质量增加648 g，则甲池中理论上消耗
O2___L(标准状况下)。

（4）若在常温常压下，1gCH3OH燃烧生成CO2和液态H2O时放热22.68kJ，表示甲醇燃烧热的热化学方程式为___。

【答案】负 4OH-+4e-=2H2O+O2↑ CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O 33.6 CH3OH（l）+3
2
O2
（
g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-725.76kJ/mol
【解析】
【分析】
（1）放电时，负极上甲醇失电子发生氧化反应；
（2）充电时，原电池负极与电源负极相连，阳极上失电子发生氧化反应；
（3）乙池中B极上银离子得电子发生还原反应，根据转移电子相等计算氧气的体积；
（4）n（CH3OH）=1
32
mol，结合燃烧热的概念书写热化学方程式。

【详解】
（1）充电时，原电池负极与电源负极相连，阳极上氢氧根离子失电子发生氧化反应，电极反应式为：4OH--4e-═2H2O+O2↑；
（2）放电时，甲醇失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，所以电极反应式为：CH3OH-6e-+8OH-═CO32-+6H2O；
（3）乙池中B极上银离子得电子发生还原反应，当乙池中B极的质量升高648g，则甲池
中理论上消耗O2体积=
648g
1
108g/mol
4
×22.4L/mol=33.6L；
（4）n（CH3OH）=1
32
mol，生成CO2和液态H2O时放热22.68kJ，则1molCH3OH燃烧放出
的热量为1×22.68kJ×32=725.76kJ，表示甲醇燃烧热的热化学方程式为CH3OH（l）+3
2
O2
（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-725.76kJ/mol。

15．从能量的变化和反应的快慢等角度研究反应：
222
2H+O=2H O。

（1）为了加快正反应速率，可以采取的措施有________（填序号，下同）。

A．使用催化剂 B．适当提高氧气的浓度
C．适当提高反应的温度 D．适当降低反应的温度
（2）已知该反应为放热反应，下图能正确表示该反应中能量变化的是________。

（3）从断键和成键的角度分析上述反应中能量的变化。

（资料）①键能：拆开1mol化学键需要吸收的能量，或是形成1mol化学键所放出的能量。