备战高考化学化学反应与能量变化推断题综合经典题含详细答案

备战高考化学化学反应与能量变化推断题综合经典题含详细答案
一、化学反应与能量变化练习题（含详细答案解析）
1．在我国南海、东海海底均存在大量的可燃冰（天然气水合物，可表示为
42 CH xH O g ）。

2017年5月，中国首次海域可燃冰试采成功。

2017年11月3日，国务院正式批准将可燃冰列为新矿种。

可燃冰的开采和利用，既有助于解决人类面临的能源危机，又能生成一系列的工业产品。

(1)对某可燃冰矿样进行定量分析，取一定量样品，释放出的甲烷气体体积折合成标准状况后为166 m 3，剩余 H 2O 的体积为0.8m 3，则该样品的化学式中 x=_________________。

(2)已知下表数据，且知 H 2O(l)=H 2O(g) △H =+411kJ mol -⋅
用甲烷燃烧热表示的热化学方程式为
_____________________________________________________。

(3)甲烷燃料电池相较于直接燃烧甲烷有着更高的能量转化效率，某甲烷燃料电池，正极通入空气，以某种金属氧化物为离子导体（金属离子空穴中能传导 O 2-），该电池负极的电极反应式为__________________________________________。

(4)甲烷与水蒸气重整制氢是工业上获得氢气的重要手段。

若甲烷与脱盐水在一定条件下反应生成H 2，同时得到体积比为1:3的CO 2和CO ，该反应的化学方程式为
_____________________________________。

混合气体中的CO 2可用浓氨水脱除，同时获得氮肥NH 4HCO 3，该反应的离子方程式是_________________________________________________________。

【答案】6 CH 4（g ）+2O 2（g ）=CO 2（g ）+2H 2O （l ）△H = -892 kJ·
mol -1 CH 4-8e -+4O 2-=CO 2+2H 2O 42224CH +5H O=CO +3CO+13H NH 3·H 2O+CO 2=NH 4++3HCO -
【解析】
【分析】
【详解】
(1)n(CH 4)=316610L 22.4L/mol
⨯=3
1661022.4⨯mol ，n(H 2O)=60.810g 18g/mol ⨯=60.81018⨯mol ，n(CH 4):n(H 2O)=31661022.4⨯:6
0.81018
⨯≈1:6，所以x=6，故答案为：6； (2) 由表格可知①CH 4(g )+2O 2(g )=CO 2(g )+2H 2O (g )的△H =（4×413+2×498-2×803×-4×463）kJ·mol -1= -810 kJ·mol -1，又因为②H 2O(l)=H 2O(g) △H =411kJ mol -⋅，将①-2×②得：CH 4(g )+2O 2(g )=CO 2(g )+2H 2O (l) △H =（-810-2×41）1kJ mol -⋅= -892 kJ·mol -1，故答案为：
CH 4(g )+2O 2(g )=CO 2(g )+2H 2O (l) △H = -892 kJ·mol -1；
(3)甲烷在负极失电子，被氧化，结合电解质、原子守恒、电荷守恒可得负极反应为：CH 4-8e -+4O 2-=CO 2+2H 2O ，故答案为：CH 4-8e -+4O 2-=CO 2+2H 2O ；
(4)由已知可知道，反应物为甲烷和水，生成物为氢H 2、CO 和CO 2，结合CO 2 和 CO 的体积比为1:3可得方程式为：42224CH +5H O=CO +3CO+13H 。

二氧化碳和氨水反应生成NH 4HCO 3的离子方程式为：NH 3·H 2O+CO 2=NH 4++3HCO -
，故答案为：
42224CH +5H O=CO +3CO+13H ；NH 3·H 2O+CO 2=NH 4++3HCO -。

【点睛】
燃料电池电极反应的书写：燃料在负极失电子，O 2在正极得电子。

2．硫化氢（H 2S ）是一种有毒的可燃性气体，用H 2S 、空气和KOH 溶液可以组成燃料电池，其电池总反应为2H 2S+3O 2+4KOH=2K 2SO 3+4H 2O 。

（1）该电池工作时正极应通入___。

（2）该电池负极的电极反应式为___。

（3）该电池工作一段时间后负极区溶液的pH__（填“升高”“不变”或“降低”）。

【答案】O 2 H 2S+8OH --6e -=SO 32-+5H 2O 降低
【解析】
【分析】
【详解】
（1）由电池总反应可知，反应中硫元素的化合价升高，发生氧化反应，氧气中氧的化合价降低，发生还原反应，则通入硫化氢的电极为负极，通入氧气的电极为正极。

答案为：O 2。

（2）碱性溶液中正极的电极反应式为：O 2+2H 2O+4e -=4OH -，总反应减去正极反应得到负极反应式为：H 2S+8OH --6e -=SO 32-+5H 2O 。

答案为：H 2S+8OH --6e -=SO 32-+5H 2O 。

（3）由负极反应式可知，负极反应消耗OH -，同时生成水，则负极区溶液中c(OH -)减小，pH 降低。

答案为：降低。

【点睛】
电池反应中有氧气参加，氧气在反应中得到电子发生还原反应，根据原电池原理，负极发生氧化，正极发生还原，所以通入氧气的电极为电池的正极，酸性条件下的反应：O 2+4H ++4e-=2H 2O ，碱性条件下的反应：O 2+2H 2O+4e -=4OH -。

3．(1)二氧化硫一空气质子交换膜燃料电池可以利用大气所含SO 2快速启动，其装置示意图如图：
①质子的流动方向为________________（“从A到B”或“从B到A”）。

②负极的电极反应式为________________。

(2)工业上吸收和转化SO2的电解装置示意图如下（A．B均为惰性电极）：
①B极接电源的________________极（“负”或“正”）。

②A极的电极反应式是_________________。

【答案】从A到B SO2-2e-+2H2O=SO42-+4H+正 2SO32-+4H++2e-=S2O42-+2H2O
【解析】
【详解】
(1)①二氧化硫发生氧化反应，氧气发生还原反应，所以二氧化硫所在电极为负极，氧气所在电极为正极，原电池中阳离子移向正极，所以质子移动方向为：从A到B；
②二氧化硫在负极失去电子发生氧化反应，电极反应式为：SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+；
(2)①依据图示可知，二氧化硫被氧化为硫酸根，所以二氧化硫所在的区为阳极区，阳极与电源的正极相连，即B极接电源的正极；
②A为阴极，得电子发生还原反应由SO32-生成S2O42-，电极反应式为2SO32-+4H++2e-=S2O42-+2H2O。

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 O 2+4e -+2H 2O==4OH - 负 2Cl -+2H 2O
2OH -+Cl 2↑+H 2↑
【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 -==Fe 2+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O 2+4e -+2H 2O==4OH -。

答案为：吸氧；O 2+4e -+2H 2O==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H 2O 得电子生成H 2和OH -的电极反应，阳极Cl -失电子生成Cl 2，则电解池总反应的离子方程式为2Cl -+2H 2O
2OH -+Cl 2↑+H 2↑。

答案为：负；2Cl -+2H 2O
2OH -+Cl 2↑+H 2↑。

【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．回答下列问题：
（1）铅蓄电池的总反应为：Pb + PbO 2 + 2H 2SO 4 垐垎?噲垐?充电
放电
2PbSO 4 + 2H 2O ，放电时，负极反应式为___________，充电时，阳极反应式为___________。

（2）利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。

①若X 为石墨，为减缓铁的腐蚀，将开关K 置于Ｎ处，该电化学防护法称为___________。

②若X 为锌，开关K 置于M 处，该电化学防护法称为__________。

（3）我国的科技人员为了消除SO 2的污染，利用原电池原理，设计如图2装置用SO 2和O 2制备硫酸，电极A 、B 为多孔的材料。

① A极的电极反应式是________。

② B极的电极反应式是________。

【答案】Pb + SO42-－2e-＝ PbSO4 PbSO4 + 2H2O-2e-＝PbO2 + 4H+ + SO42-外加电流的阴极保护法牺牲阳极阴极保护法 4H+ + O2 + 4e-＝2H2O SO2 + 2H2O - 2e- ＝ SO42- + 4H+
【解析】
【分析】
(1)放电时，该装置是原电池，负极上铅失电子发生氧化反应，充电时，该装置是电解池，阳极失电子发生氧化反应；
(2)作原电池正极或作电解池阴极的金属被保护；
(3)该原电池中，负极上失电子被氧化，所以负极上投放的气体是二氧化硫，二氧化硫失电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子，正极上投放的气体是氧气，正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，根据硫酸和水的出口方向知，B极是负极，A极是正极，据此书写电极反应式。

【详解】
：(1)放电时，该装置是原电池，负极上铅失电子发生氧化反应，即Pb+SO42--2e-=PbSO4，在充电时，该装置是电解池，阳极上硫酸铅失电子发生氧化反应，即PbSO4+2H2O-2e-
=PbO2+4H++SO42-，故答案为：Pb+SO42--2e-=PbSO4；PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-；(2)①若X为石墨，为减缓铁的腐蚀，将开关K置于N处，该装置构成电解池，铁作阴极而被保护，该电化学防护法称为外加电流的阴极保护法；故答案为：外加电流的阴极保护法；
②若X为锌，开关K置于M处，该装置构成原电池，锌易失电子作负极，铁作正极而被保护，该电化学防护法称为牺牲阳极的阴极保护法，故答案为：牺牲阳极的阴极保护法．(3)该原电池中，负极上失电子被氧化，所以负极上投放的气体是二氧化硫，即B极是负极，负极二氧化硫失电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子，电极反应式是SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+，正极上投放的气体是氧气，即A极是正极，正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，电极反应式是4H++O2+4e-=2H2O，故答案为：①4H++O2+4e-=2H2O；②SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+。

6．甲醇是人们开发和利用的一种新能源。

已知：
①2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H1=-571.8kJ· mol-1
②CH3OH(g)+1
2
O2(g)=CO2(g)+2H2(g) △H=-192.9 kJ· mol-1
（1）甲醇蒸汽完全燃烧的热化学方程式为_____________。

（2）反应②中的能量变化如下图所示，则△H2=______（用E1和E2表示）。

（3）H2(g)的燃烧热为__________ kJ· mol-1。

（4）请你分析H2(g)作为能源比甲醇蒸汽作为能源的优点：__________________（写出一点）
【答案】CH3OH(g)+3
2
O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H2=-764.7kJ/mol； E1-E2 285.9 来源广、热
值高、不污染环境
【解析】
【分析】
(1)依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式；
(2)依据反应焓变△H=生成物总能量-反应物总能量分析；
(3)依据燃烧热的概念是1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量，结合热化学方程式分析计算；
(4)根据氢能源的优点和氢能源的开发和利用的最新动向即可作答。

【详解】
(1)①2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H1=-571.8kJ· mol-1
②CH3OH(g)+1
2
O2(g)=CO2(g)+2H2(g) △H=-192.9 kJ· mol-1
由盖斯定律②+①得到甲醇蒸气完全燃烧的热化学反应方程式为：
CH3OH(g)+3
2
O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H2=-764.7kJ/mol；
(2)反应②中的能量变化如图所示，依据图象分析，反应焓变△H=生成物总能量-反应物总能量，△H2=E1-E2；
(3)燃烧热的概念是1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量，根据
2H2(g)+O2(g)═2H2O(l) △H1=-571.8kJ/mol可知2mol氢气完全燃烧生成液态水放出的热量为571.8kJ，则1mol氢气完全燃烧生成液态水放出的热量为285.9kJ，故氢气燃烧热为
285.9kJ/mol；
(4)地球上水资源丰富，可以从水中提取氢气，说明资源广泛；依据燃烧热计算分析，氢气的燃烧值高；因为氢气燃烧产物是水，不污染环境。

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．燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。

如图为氢氧燃料电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定，请回答：
（1）氢氧燃料电池的能量转化主要形式是___，在导线中电子流动方向为___(用a、b表示)。

（2）负极反应式为___，正极反应式为___。

（3）用该燃料电池作电源，用Pt作电极电解饱和食盐水：
①写出阴极的电极反应式：___。

②写出总反应的离子方程式：___。

③当阳极产生7.1gCl2时，燃料电池中消耗标况下H2___L。

【答案】由化学能转变为电能由a到b 2H2－4e-+4OH-=4H2O O2+4e-+2H2O=4OH-
2H2O+2e-=H2↑ +2OH-或2H+ +2e-=H2↑ Cl-＋2H2O H2↑+2OH－+Cl2↑ 2.24
【解析】
【分析】
（1）原电池是将化学能转变为电能的装置，原电池放电时，电子从负极沿导线流向正极；（2）负极上燃料失电子发生还原反应，正极上氧气得电子生成氢氧根离子；
（3）用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极上氯离子放电，阴极上氢离子放电；
根据转移电子守恒计算消耗氢气的物质的量
【详解】
(1)该装置是把化学物质中的能量转化为电能，所以是化学能转变为电能；在原电池中，负极上失电子，正极上得电子，电子的流向是从负极流向正极，所以是由a到b，
故答案为：由化学能转变为电能；由a到b；
(2)碱性环境中，该反应中负极上氢气失电子生成氢离子，电极反应式为2H2－4e-+4OH-
=4H2O，正极上氧气得电子生成氢氧根离子，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，故答案为：2H2－4e-+4OH-=4H2O；O2+4e-+2H2O=4OH-；
（3）用惰性电极电解饱和食盐水时，阴极上氢离子放电，电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑ +2OH-或2H+ +2e-=H2↑，阳极上氯离子放电生成氯气，所以总反应离子方程式为：Cl-＋
2H2O H2↑+2OH－+Cl2↑ ，根据转移电子守恒计算消耗氢气的物质的量，电解时，阳极上生成氯气，每生成 0.1mol 氯气转移电子的物质的量=0.1mol×（1-0）×2=0.2mol，
燃料电池中消耗氢气的物质的量=0.2mol/2=0.1mol，所以标况下体积为2.24L，
故答案为：2H2O+2e-=H2↑ +2OH-或2H+ +2e-=H2↑ ； Cl-＋2H2O H2↑+2OH－+Cl2↑ ；
2.24。

9．（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。

10．锌电池有望代替铅蓄电池，它的构成材料是锌、空气、某种电解质溶液，发生的总反应式是：2Zn+O2═2ZnO。

则该电池的负极材料是________；当导线中有1mol电子通过时，理论上消耗的O2在标准状况下的体积是________
【答案】锌 5.6L
【解析】
【分析】
根据原电池工作原理和电子守恒进行分析。

【详解】
由电池的总反应式为：2Zn+O2═2ZnO知，锌发生氧化反应，做原电池负极，当导线中有
1mol电子通过时，理论上消耗0.25mol的O2，所以理论上消耗的O2在标准状况下的体积为0.25mol 22.4L/mol=5.6L。

答案：锌；5.6L。

11．氢能的优点是燃烧热值高，无污染。

目前工业制氢气的一个重要反应为CO(g)＋
H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)ΔH，反应过程和能量的关系如图所示：
（1）CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)ΔH______(填“>”“<”或“＝”)0。

（2）过程Ⅱ是加入催化剂后的反应过程，则过程Ⅰ和Ⅱ的反应热________(填“相等”或“不相等”)，原因是
____________________________________________________________________。

（3）已知：H2(g)＋1
2
O2(g)===H2O(g) ΔH＝－242.0 kJ·mol－1
H2O(l)===H2O(g)ΔH＝＋44.0 kJ·mol－1
则H2(g)燃烧生成H2O(l)的热化学方程式为_________________________________________。

【答案】＞相等化学反应的反应热仅与反应物的总能量和生成物的总能量有关，与是
否加入催化剂无关 H2(g)+1
2
O2(g)═H2O(l)△H=-286.0kJ•mol-1
【解析】
【分析】
(1)根据图知，反应物总能量小于生成物总能量，则该反应为吸热反应；
(2)催化剂只改变化学反应速率不影响平衡移动，化学反应的反应热仅与反应物的总能量和生成物的总能量有关；
(3)①H2(g)+1
2
O2(g)═H2O(g)△H=-242.0kJ•mol-1，②H2O(l)═H2O(g)△H=+44.0kJ•mol-1，将方程
式①-②得H2(g)+1
2
O2(g)═H2O(l)△H进行相应的改变。

【详解】
(1)根据图知，反应物总能量小于生成物总能量，则该反应为吸热反应，所以△H＞0；
(2)催化剂只改变化学反应速率不影响平衡移动，化学反应的反应热仅与反应物的总能量和生成物的总能量有关，与是否加入催化剂无关，所以I、II的反应热相等；
(3)①H2(g)+1
2
O2(g)═H2O(g)△H=-242.0kJ•mol-1，②H2O(l)═H2O(g)△H=+44.0kJ•mol-1，将方程
式①-②得H2(g)+1
2
O2(g)═H2O(l)△H=-242.0kJ/mol-44kJ/mol=-286.0kJ•mol-1。

12．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)+H2(g)═MgH2(s)△H1=-74.5kJ•mol-1，
②Mg2Ni(s)+2MgH2(s)=2Mg(s)+Mg2NiH4(s)△H3=+84.6kJ•mol-1，结合盖斯定律可知，②+①×2得到Mg2Ni(s)+2H2(g)═Mg2NiH4(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
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=-571.6kJ•mol-1；
(4)由①Mg(s)+H2(g)═MgH2(s)△H1=-74.5kJ•mol-1，
②Mg2Ni(s)+2MgH2(s)=2Mg(s)+Mg2NiH4(s)△H3=+84.6kJ•mol-1，结合盖斯定律可知，②+①×2得到Mg2Ni(s)+2H2(g)═Mg2NiH4(s)，△H2=(-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。

13．能源与人类的生存和发展息息相关，化学反应在人类利用能源的历史过程中充当重要的角色。

回答下列问题：
（1）科学家最近研制出利用太阳能产生激光，使海水分解。

太阳光分解海水时，光能转化为________能，水分解时断裂的化学键是________（填“离子键”或“共价键”）
（2）氢能是一种具有发展前景的理想清洁能源,氢气燃烧时放出大量的热。

若断开1mol 氢气中的化学键消耗的能量为Q1kJ，断开1mol氧气中的化学键消耗的能量为Q2kJ，形成
1mol水中的化学键释放的能量为Q3kJ，则下列关系正确的是____________
A．Q1＋Q2＜Q3 B．2Q1＋Q2＜2Q3
C．2Q1＋Q2＞2Q3 D．Q1＋Q2＞Q3
（3）下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是________。

A．Fe+2FeCl3＝3FeCl2B．SO3+H2O＝H2SO4
C．C+H2O CO+H2D．Ba(OH)2+H2SO4＝BaSO4+2H2O
（4）美国NASA曾开发一种铁·空气电池，其原理如图所示，电池反应为：
2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2。

①电极a为原电池的________（填“正极”或“负极”），该极的电极反应式为
______________________；电极b上发生________反应（填“氧化”或“还原”）。

②原电池工作一段时间后，若消耗铁22.4g，则电路中通过的电子数为________。

【答案】化学共价键 B A 负极 Fe-2e—+2OH—=Fe(OH)2还原 0.8N A或
0.8×6.02×1023
【解析】
【分析】
（1）利用太阳光分解海水生成氢气和氧气，水是共价化合物，含有共价键；
（2）放热反应，断裂化学键吸收的能量小于形成化学键释放的能量；
（3）放热的氧化还原反应能设计成原电池；
（4）①a电极，Fe→Fe(OH)2，铁失电子化合价升高；b电极，氧气得电子生成氢氧根离子；
②原电池工作时，铁元素化合价由0升高为+2；
【详解】
（1）利用太阳光分解海水生成氢气和氧气，光能转化为化学能，水是共价化合物，含有共价键，水分解断裂的是共价键；
（2）放热反应，断裂化学键吸收的能量小于形成化学键释放的能量，2mol氢气和1mol氧气反应生成2mol水，氢气燃烧时放出大量的热，所以2Q1＋Q2＜2Q3，选B；
（3）A.Fe+2FeCl3＝3FeCl2，铁元素化合价改变，有电子转移，反应放出能量，能设计成原电池，故选A；
B.SO3+H2O＝H2SO4，没有化合价改变，没有有电子转移，不能设计成原电池，故不选B；
C.C+H2O CO+H2，碳元素化合价改变，有电子转移，该反应吸收能量，不能设计成原电池，故不选C；
D.Ba(OH)2+H2SO4＝BaSO4+2H2O，没有化合价改变，没有有电子转移，不能设计成原电池，故不选D；
（4）①a 电极，Fe→Fe(OH)2 ，铁失电子化合价升高，a 极电子流出，为原电池负极，电极反应式是Fe-2e -+2OH -=Fe(OH)2；b 电极，氧气得电子生成氢氧根离子，b 极发生还原反应； ②原电池工作时，铁元素化合价由0升高为+2，若消耗铁22.4g ，则电路中通过的电子数为A 22.4g 256g/mol
N ⨯⨯=0.8N A 。

14．电池的种类很多，在生活中有广泛的用途。

Ⅰ．其中纽扣式微型银锌电池广泛的应用于电子表和电子计算器中，其电极分别为Ag 2O 和Zn ，电解质为KOH 溶液，工作时电池总反应为Ag 2O ＋Zn ＋H 2O===2Ag ＋Zn(OH)2。

(1)其正极的电极反应式：_________________________________，工作时电池电解质溶液的碱性_______(填“增强”、“减弱”或“不变”)。

Ⅱ．固体氧化物甲烷燃料电池以固体氧化锆-氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子(O 2-)在其间通过。

该电池的工作原理如图所示，其中多孔电极a 、b 均不参与电极反应。

(2) a 电极为电源的_______极，固体电解质中的阳离子向_______极移动；
(3) b 电极的电极反应式为：_______________________________________；
(4)电池的总反应方程式为：______________________________________；
当电路中有2mol 电子转移时，理论上负极消耗的标况下气体体积是______________L 。

【答案】Ag 2O ＋2e －＋H 2O=2Ag ＋2OH － 增强 正 a CH 4-8e -+4O 2-=CO 2+2H 2O
CH 4+2O 2=CO 2+2H 2O 5.6
【解析】
【分析】
Ⅰ．(1)根据总反应中化合价的变化可知Zn 被氧化，应为原电池的负极，电极反应为Zn+2OH -=Zn(OH)2+2e -，则正极为Ag 2O ，被还原，电极反应为Ag 2O+H 2O+2e -=2Ag+2OH -，结合电极方程式和总反应解答该题；
Ⅱ．(2) 固体氧化物甲烷燃料电池，根据化合价的变化，判断正负极，电子的流向；
(3) b 电极是负极，甲烷在负极上结合氧离子生成二氧化碳和水，根据化合价的变化，写出电极反应；
(4)根据图示可知，电池的总反应方程式为甲烷和氧气反应生成二氧化碳和水；
根据负极的电极反应，确定电子的物质的量和甲烷的物质的量关系，求出甲烷的物质的量，换算成标况下的体积，根据V =nV m 。

【详解】
Ⅰ．(1)根据总反应中化合价的变化可知Zn被氧化，应为原电池的负极，电极反应为
Zn+2OH-=Zn(OH)2+2e-，则正极为Ag2O，被还原，电极反应为Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-，根据正极的电极反应，导致正极附近氢氧根离子浓度增大，故碱性增强；
Ⅱ．(2) 固体氧化物甲烷燃料电池，根据化合价的变化可知，甲烷中碳的化合价从-4升高到+4，a电极为燃料电池的正极，b电极为燃料电池的负极，固体电解质中的阳离子向正极移动，即向a极移动；
(3)b电极为燃料电池的负极，甲烷失电子结合氧离子生成二氧化碳和水，甲烷的化合价升高了8，失去8e-，故b电极的电极反应式为：CH4-8e-+4O2- = CO2+2H2O；
(4)燃料电池是利用可燃物与氧气反应，生成二氧化碳和水，电池的总反应方程式为：CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O；根据甲烷和电子的物质的量关系：CH4~8e-，b电极的电极反应式为：CH4-8e-+4O2- = CO2+2H2O，2mol电子转移时，消耗0.25mol甲烷，根据
V=nV m=0.25mol×22.4L/mol=5.6L。

15．如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理的相关问题，其中乙装置中X为离子交换膜。

请按要求回答相关问题：
（1）甲烷燃料电池负极电极反应式是：_____。

（2）乙中X是交换膜，工作一段时间后若要恢复成原溶液，应_____。

（3）欲用丙装置给铜镀银，b应是_____（填化学式）。

（4）若乙池中的饱和氯化钠溶液换成一定量CuSO4溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1molCu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度和pH，则电解过程中转移的电子数为
_____mol。

（忽略溶液体积的变化）
（5）通过膜电池可除去废水中的乙酸钠和对氯苯酚（），其原理如图所示，A极的电极反应为____。

（6）化学在环境保护中起十分重要的作用，电化学降解法可用于治理水中硝酸盐污染，电
化学降解NO3-的原理如图所示。

①Ag-Pt电极上的电极反应式为_____。

②若电解过程中转移了2mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差(Δm左-Δm右)为___g。

【答案】CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O 阳离子通入一定量HCl气体 Ag 0.4
+H++2e-→Cl-+ 2NO3-+10e-+12H+=N2↑+6H2O 14.4g
【解析】
【分析】
(1)甲烷燃料电池负极上CH4失电子，发生氧化反应，在碱性条件下产物为碳酸钾；
(2)燃料电池通氧气的极为正极，则乙中电解池的阴极为Fe、阳极为C，电解产物为H2、Cl2和NaOH；
(3)丙为电镀池，其中b为阳极，a为阴极，现铜镀银，则应选择Ag为阳极，Cu为阴极；
(4)用C为阳极电解CuSO4溶液，加入0.1mol Cu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度和pH，发生如下电解：2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4、2H2O2H2↑+O2↑，再根据“析出什么加入什么”的原则分析；
(5)原电池中阳离子移向正极，根据原电池中氢离子的移动方向可知A为正极，正极有氢离子参与反应；
(6)由题给原理图可知，Ag-Pt电极上NO3-发生还原反应生成N2，则Ag-Pt电极为阴极，则B 为负极，A为电源正极，Pt电极为电解池的阳极，电极反应式为：2H2O-4e-=4H++O2↑，据此计算膜两侧电解液的质量变化差。

【详解】
(1)甲烷燃料电池负极上CH4失电子，发生氧化反应，在碱性条件下产物为碳酸钾，则负极电极反应式是CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O；
(2)燃料电池通氧气的极为正极，则乙中电解池的阴极为Fe、阳极为C，电解产物为H2、Cl2和NaOH，工作一段时间后若要恢复成原溶液，应通入适量HCl气体，恰好完全中和NaOH 即可；
(3)丙为电镀池，其中b为阳极，a为阴极，现铜镀银，则应选择Ag为阳极， Cu为阴极，即b极材料是Ag；
(4)乙池加入0.1mol Cu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度和pH，发生如下电解：
2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4、2H2O2H2↑+O2↑，Cu(OH)2从组成上可看成CuO•H2O，根据“析出什么加入什么”的原则知，析出的物质是氧化铜和水，则阴极上析出。