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第一节　化学能与热能
1.认识化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。
2.认识物质具有能量，认识吸热反应与放热反应，知道化学反应可以实现化学能与其他能量形式的转化。
3.能量的转化遵循能量守恒定律，知道内能是体系内物质各种能量的总和，受温度、压强、物质聚集状态的影响。
4.认识化学能与热能的相互转化，能进行反应焓变的简单计算，能用热化学方程式表示反应中的能量变化，能运用反应焓变合理选择和利用化学反应。
5.了解盖斯定律及其简单应用。
考点一　焓变　反应热
1.反应热和焓变
（1）反应热：在等温条件下，化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量，称为化学反应的热效应，简称反应热。
（2）焓变：在等压条件下进行的化学反应，其反应热等于反应的焓变，其符号为ΔH，单位是kJ/mol（或kJ·mol－1）。
2.吸热反应和放热反应
（1）从能量高低角度理解
（2）从化学键角度理解
（3）常见的吸热反应和放热反应
吸热反应（ΔH＞0） 放热反应（ΔH＜0）
①Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl的反应 ②大多数的分解反应 ③弱电解质的电离 ④盐类水解 ⑤C和H2O（g）、C和CO2的反应 ①中和反应 ②燃烧反应 ③金属与酸或氧气的反应 ④铝热反应 ⑤酸性氧化物或碱性氧化物与水的反应 ⑥大多数的化合反应
3.热化学方程式
（1）意义
表明了化学反应中的物质变化和能量变化。例如：2H2（g）＋O2（g）2H2O（l）　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1，表示25 ℃，101 kPa下，2 mol氢气和1 mol氧气反应生成2 mol液态水时放出571.6 kJ的热量。
（2）书写
　　
1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）化学变化中的能量变化都是化学能和热能间的相互转化。（　　）
（2）伴有能量变化的物质变化都是化学变化。（　　）
（3）需加热才能进行的反应是吸热反应，不需加热就能进行的反应是放热反应。（　　）
（4）同温同压下，反应H2（g）＋Cl2（g）2HCl（g）在光照和点燃条件下的ΔH相同。（　　）
（5）CO（g）＋O2（g）CO2（g）　ΔH＝－Q kJ·mol－1表示标准状况下1 mol CO（g）和 mol O2（g）反应生成1 mol CO2（g）时放出Q kJ的热量。（　　）
答案：（1）×　（2）×　（3）×　（4）√　（5）×
2.根据如图所示的反应，回答下列问题：
（1）该反应是放热反应，还是吸热反应？　　　 　。
（2）反应的ΔH＝　　　　　　。
（3）反应的活化能为　　　　　。
（4）试在上图中用虚线表示在反应中使用催化剂后活化能的变化情况。
答案：（1）放热反应　（2）－b kJ·mol－1　
（3）a kJ·mol－1
（4）
3.我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。
可知水煤气变换的ΔH　　　　0（填“大于”“等于”或“小于”）。该历程中最大能垒（活化能）E正＝　　　　eV，写出该步骤的化学方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
解析：根据图像，初始时反应物的总能量为0，反应后生成物的总能量为－0.72 eV，则ΔH＝－0.72 eV，即ΔH小于0。由图像可看出，反应的最大能垒在过渡态2，则此能垒E正＝1.86 eV－（－0.16 eV）＝2.02 eV。由过渡态2初始反应物COOH*＋H*＋H2O*和结束时生成物COOH*＋2H*＋OH*，可得该步骤的化学方程式为COOH*＋H*＋H2O*COOH*＋2H*＋OH*（或H2O*H*＋OH*）。
答案：小于　2.02　COOH*＋H*＋H2O*COOH*＋2H*＋OH*（或H2O*H*＋OH*）
4.依据事实，写出下列反应的热化学方程式。
（1）SiH4是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成SiO2和液态H2O。已知室温下2 g SiH4自燃放出热量89.2 kJ。SiH4自燃的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）在25 ℃、101 kPa下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量Q kJ，其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100 g CaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）NaBH4（s）与H2O（l）反应生成NaBO2（s）和H2（g），在25 ℃、101 kPa下，已知每消耗3.8 g NaBH4（s）放热21.6 kJ，该反应的热化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案：（1）SiH4（g）＋2O2（g）SiO2（s）＋2H2O（l）
ΔH＝－1 427.2 kJ·mol－1
（2）C2H5OH（l）＋3O2（g）2CO2（g）＋3H2O（l）
ΔH＝－2Q kJ·mol－1
（3）NaBH4（s）＋2H2O（l）NaBO2（s）＋4H2（g）
ΔH＝－216 kJ·mol－1
“五审法”正确判断、书写热化学方程式
考点二　燃烧热和中和反应反应热
1.燃烧热和中和反应反应热的比较
燃烧热 中和反应反应热
相同点 能量变化 放热
ΔH及其单位 ΔH＜0，单位均为kJ·mol－1
不同点 反应物的量 1 mol 不一定为1 mol
生成物的量 不确定 生成物水为1 mol
反应热含义 在101 kPa 时，1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量 在稀溶液里，强酸与强碱发生中和反应生成1 mol水时所放出的热量
表示方法 燃烧热为a kJ·mol－1或ΔH＝－a kJ·mol－1（a＞0） 强酸与强碱在稀溶液中反应的中和热为57.3 kJ·mol－1或ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
｜注意｜
　　燃烧热中元素所对应的指定产物：C→CO2（g），H→H2O（l），S→SO2（g），N→N2（g）等。
2.中和反应反应热的测定（以稀盐酸与稀NaOH溶液反应为例）
（1）测定原理
通过量热计测得体系在反应前后的温度变化，再利用有关物质的比热容计算反应热。
（2）实验步骤及装置
实验装置 实验步骤
①测量反应物的温度
②测量反应后体系温度（记录反应后体系的最高温度）
③重复上述步骤①至步骤②两次
④数据处理：取三次测量所得温度差的平均值进行计算，生成1 mol H2O时放出的热量为 kJ
大量实验测得，在25 ℃和101 kPa下，强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应生成1 mol H2O时，放出57.3 kJ的热量
（3）注意事项
①为保证酸被完全中和，采取的措施是碱稍过量。
②因为弱酸或弱碱存在电离平衡，电离过程需要吸热，实验中若使用弱酸或弱碱则测得的反应热数值偏小。
3.能源
　　
1.25 ℃、101 kPa时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和反应反应热为57.3 kJ·mol－1，辛烷的燃烧热为5 518 kJ·mol－1。下列热化学方程式书写正确的是（　　）
A.2H＋（aq）＋S（aq）＋Ba2＋（aq）＋2OH－（aq）BaSO4（s）＋2H2O（l）　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
B.KOH（aq）＋H2SO4（aq）K2SO4（aq）＋H2O（l）　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
C.C8H18（l）＋O2（g）8CO2（g）＋9H2O（g）　ΔH＝－5 518 kJ·mol－1
D.2C8H18（g）＋25O2（g）16CO2（g）＋18H2O（l）　ΔH＝－5 518 kJ·mol－1
解析：B　A项，所列热化学方程式中有两个错误，一是中和反应反应热是指反应生成1 mol H2O（l）时的反应热，二是当有BaSO4沉淀生成时，反应放出的热量会增加，生成1 mol H2O（l）时放出的热量大于57.3 kJ，错误；C项，燃烧热是指在101 kPa时1 mol 纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量，产物中的水应为液态水，错误；D项，当2 mol辛烷完全燃烧时，放出的热量为11 036 kJ，且辛烷应为液态，错误。
2.利用如图所示装置测定中和反应反应热的实验步骤如下：
①用量筒量取50 mL 0.50 mol·L－1盐酸倒入小烧杯中，测出盐酸温度；
②用另一量筒量取50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液，并用同一温度计测出其温度；③将NaOH溶液倒入小烧杯中，设法使之混合均匀，测得混合液的最高温度。回答下列问题：
（1）NaOH溶液稍过量的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）倒入NaOH溶液的正确操作是　　　　（填字母，下同）。
A.沿玻璃棒缓慢倒入
B.分三次倒入
C.一次迅速倒入
（3）使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是　　　　。
A.用温度计小心搅拌
B.揭开杯盖用玻璃棒搅拌
C.轻轻地振荡烧杯
D.用套在温度计上的玻璃搅拌器轻轻地搅动
（4）现将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和1 L 1 mol·L－1的稀盐酸恰好完全反应，其反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，则ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系为　　　　　　。
（5）假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1 g·cm－3，又知中和反应后生成溶液的比热容c＝4.18 J·g－1·℃－1。为了计算中和反应反应热，某学生实验记录数据如下：
实验 序号 起始温度t1/ ℃ 终止温度t2/ ℃
盐酸 氢氧化钠溶液 混合溶液
1 20.0 20.1 23.2
2 20.2 20.4 23.4
3 20.5 20.6 23.6
依据该学生的实验数据计算，该实验测得的中和反应反应热ΔH＝　　　　　（结果保留一位小数）。
解析：（4）稀氢氧化钠溶液和稀氢氧化钙溶液中溶质都完全电离，它们的中和反应反应热相同，稀氨水中的溶质是弱电解质，它与盐酸的反应中一水合氨的电离要吸收热量，故反应热的数值要小一些。
答案：（1）确保盐酸被完全中和　（2）C　（3）D　
（4）ΔH1＝ΔH2＜ΔH3　（5）－51.8 kJ·mol－1
考点三　盖斯定律　反应热的计算与比较
1.盖斯定律
（1）内容：一个化学反应，不管是一步完成的还是分几步完成的，其反应热是相同的。即：在一定条件下，化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。
（2）意义：间接计算某些反应的反应热。
2.反应热的计算
（1）利用热化学方程式进行有关计算
根据已知的热化学方程式和已知的反应物或生成物的物质的量或反应吸收或放出的热量，可以把反应热当作“产物”，计算反应放出或吸收的热量。
（2）根据燃烧热数据，计算反应放出的热量
计算公式：Q＝燃烧热×n（可燃物的物质的量）
（3）根据旧键断裂和新键形成过程中的能量差计算焓变
若反应物旧化学键断裂吸收能量E1，生成物新化学键形成放出能量E2，则反应的ΔH＝E1－E2。
（4）利用盖斯定律计算反应热
热化学方程式 焓变之间的关系
aA B　ΔH1 A B　ΔH2 ΔH1＝aΔH2
aA B　ΔH1 B aA　ΔH2 ΔH1＝－ΔH2
ΔH＝ΔH1＋ΔH2
3.反应热大小的比较
（1）根据反应物的量的大小关系比较反应焓变的大小
①H2（g）＋O2（g）H2O（g）　ΔH1
②2H2（g）＋O2（g）2H2O（g）　ΔH2
反应②中H2的量更多，因此放热更多，故ΔH1＞ΔH2。
（2）根据反应进行的程度大小比较反应焓变的大小
③C（s）＋O2（g）CO（g）　ΔH3
④C（s）＋O2（g）CO2（g）　ΔH4
反应④中，C完全燃烧，放热更多，故ΔH3＞ΔH4。
（3）根据反应物或生成物的状态比较反应焓变的大小
⑤S（g）＋O2（g）SO2（g）　ΔH5
⑥S（s）＋O2（g）SO2（g）　ΔH6
由⑤－⑥可得S（g）S（s）　ΔH＝ΔH5－ΔH6＜0，故ΔH5＜ΔH6。
（4）根据特殊反应的焓变情况比较反应焓变的大小
⑦2Al（s）＋O2（g）Al2O3（s）　ΔH7
⑧2Fe（s）＋O2（g）Fe2O3（s）　ΔH8
由⑦－⑧可得2Al（s）＋Fe2O3（s）2Fe（s）＋Al2O3（s）　ΔH
已知铝热反应为放热反应，ΔH＝ΔH7－ΔH8＜0，故ΔH7＜ΔH8。
1.将CO2应用于生产清洁燃料甲醇，既能缓解温室效应的影响，又能为能源的制备开辟新的渠道，其合成反应为CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）。
（1）利用二氧化碳制得的甲醇还可以制取甲胺，其反应原理为CH3OH（g）＋NH3（g）CH3NH2（g）＋H2O（g）　ΔH。已知该反应中相关化学键的键能数据如下：
共价键 C—O H—O N—H C—N
键能/kJ·mol－1 351 463 393 293
则该反应的ΔH＝　　　　　　kJ·mol－1。
（2）已知：①CO（g）＋NO2（g）CO2（g）＋NO（g）　ΔH1＝－226 kJ·mol－1
②N2（g）＋2O2（g）2NO2（g）　
ΔH2＝＋68 kJ·mol－1
③N2（g）＋O2（g）2NO（g）　
ΔH3＝＋183 kJ·mol－1
则：2CO（g）＋2NO（g）2CO2（g）＋N2（g）　ΔH＝　　　　　kJ·mol－1。
解析：（1）反应热等于断裂旧化学键吸收的能量减去形成新化学键释放的能量，故ΔH＝351 kJ·mol－1＋393 kJ·mol－1－293 kJ·mol－1－463 kJ·mol－1＝－12 kJ·mol－1。（2）由盖斯定律：①×2＋②－③×2可得：
2CO（g）＋2NO（g）2CO2（g）＋N2（g）　
ΔH＝－750 kJ·mol－1。
答案：（1）－12　（2）－750
2.大气中的二氧化碳主要来自煤、石油及其他含碳化合物的燃烧。已知25 ℃时，相关物质的燃烧热数据如下表：
物质 H2（g） C（石墨，s） C6H6（l）
燃烧热ΔH/（kJ·mol－1） －285.8 －393.5 －3 267.5
则25 ℃时H2（g）和C（石墨，s）生成C6H6（l）的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
解析：由题给燃烧热数据可得，①H2（g）＋O2（g）H2O（l）　ΔH1＝－285.8 kJ·mol－1，②C（石墨，s）＋O2（g）CO2（g）　ΔH2＝－393.5 kJ·mol－1，③C6H6（l）＋O2（g）6CO2（g）＋3H2O（l）　ΔH3＝－3 267.5 kJ·mol－1，根据盖斯定律，目标方程式可由3×①＋6×②－③得到，其ΔH＝（－285.8 kJ·mol－1）×3＋（－393.5 kJ·mol－1）×6－（－3 267.5 kJ·mol－1）＝＋49.1 kJ·mol－1，故H2（g）与C（石墨，s）生成C6H6（l）的热化学方程式为3H2（g）＋6C（石墨，s）C6H6（l）　ΔH＝＋49.1 kJ·mol－1。
答案：3H2（g）＋6C（石墨，s）C6H6（l）
ΔH＝＋49.1 kJ·mol－1
3.硫酸是一种重要的基本化工产品。接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化：SO2（g）＋O2（g）SO3（g）　ΔH＝－98 kJ·mol－1。钒催化剂参与反应的能量变化如图所示，V2O5（s）与SO2（g）反应生成VOSO4（s）和V2O4（s）的热化学方程式为
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
解析：根据题图知，V2O4（s）＋2SO3（g）2VOSO4（s）　ΔH1＝－399 kJ·mol－1①，V2O4（s）＋SO3（g）V2O5（s）＋SO2（g）　ΔH2＝－24 kJ·mol－1②。根据盖斯定律，由①－②×2得：2V2O5（s）＋2SO2（g）2VOSO4（s）＋V2O4（s）　ΔH＝（－399＋48）kJ·mol－1＝－351 kJ·mol－1。
答案：2V2O5（s）＋2SO2（g）2VOSO4（s）＋V2O4（s）　ΔH＝－351 kJ·mol－1
盖斯定律在反应热计算中的应用
1.油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢，需要回收处理并加以利用。
已知下列反应的热化学方程式：
①2H2S（g）＋3O2（g）2SO2（g）＋2H2O（g）
ΔH1＝－1 036 kJ·mol－1
②4H2S（g）＋2SO2（g）3S2（g）＋4H2O（g）
ΔH2＝94 kJ·mol－1
③2H2（g）＋O2（g）2H2O（g）
ΔH3＝－484 kJ·mol－1
计算H2S热分解反应④2H2S（g）S2（g）＋2H2（g）的ΔH4＝　　　　 kJ·mol－1。
解析：根据盖斯定律，反应④＝，故ΔH4＝＝＋170 kJ·mol－1。
答案：＋170
2.已知：
①CaO（s）＋H2O（l）Ca（OH）2（s）
ΔH1＝－65.17 kJ·mol－1
②Ca（OH）2（s）Ca2＋（aq）＋2OH－（aq）
ΔH2＝－16.73 kJ·mol－1
③Al（s）＋OH－（aq）＋3H2O（l）[Al（OH）4]－（aq）＋H2（g） 　ΔH3＝－415.0 kJ·mol－1
则CaO（s）＋2Al（s）＋7H2O（l）Ca2＋（aq）＋2[Al（OH）4]－（aq）＋3H2（g）的ΔH4＝　　　　　kJ·mol－1。
解析：根据盖斯定律，由①＋②＋2×③可得反应CaO（s）＋2Al（s）＋7H2O（l）Ca2＋（aq）＋2[Al（OH）4]－（aq）＋3H2（g），则ΔH4＝ΔH1＋ΔH2＋2ΔH3＝（－65.17 kJ·mol－1）＋（－16.73 kJ·mol－1）＋2×（－415.0 kJ·mol－1）＝－911.9 kJ·mol－1。
答案：－911.9
1.利用盖斯定律计算反应热的“思维步骤”
2.运用盖斯定律计算反应热的“注意事项”
（1）热化学方程式乘以某一个数时，反应热的数值必须也乘上该数。
（2）热化学方程式相加减时，物质之间相加减，反应热也必须相加减。
（3）将一个热化学方程式颠倒时，ΔH的“＋”“－”随之改变，但数值不变。
1.工业生产中硫、氮、碳的氧化物排放都会导致严重环境问题，对这些物质需要进行综合利用。
用CH4催化还原煤燃烧产生的氮氧化物，可以消除污染。已知：
CH4（g）＋2NO2（g）N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）　ΔH1＝－867.0 kJ·mol－1。
NO2（g）N2O4（g）　ΔH2＝－28.5 kJ·mol－1。
写出CH4催化还原N2O4（g）生成CO2、N2和H2O（g）的热化学方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
解析：CH4催化还原N2O4（g）生成CO2、N2和H2O（g）的化学方程式为CH4（g）＋N2O4（g）N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（g），对已知热化学方程式依次编号为①②，根据盖斯定律①－②×2得CH4（g）＋N2O4（g）N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）的ΔH＝－867 kJ·mol－1－（－28.5 kJ·mol－1）×2＝－810 kJ·mol－1，即热化学方程式为CH4（g）＋N2O4（g）N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）　ΔH＝－810 kJ·mol－1。
答案：CH4（g）＋N2O4（g）N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）　ΔH＝－810 kJ·mol－1
2.环氧乙烷（）可用作生产一次性口罩的灭菌剂。工业上常用乙烯氧化法生产环氧乙烷，其原理是：2CH2CH2（g）＋O2（g）2（g）　ΔH。
已知下列两个反应，
①CH2CH2（g）＋3O2（g）2CO2（g）＋2H2O（g）　ΔH1＝－1 323 kJ·mol－1
②＋O2（g）2CO2（g）＋2H2O（g）　
ΔH2＝－1 218 kJ·mol－1
则ΔH＝　　　　　　　　　。
解析：由盖斯定律可知，反应①×2－②×2得到反应：2CH2CH2（g）＋O2（g）2（g），则其ΔH＝（－1 323 kJ·mol－1）×2－（－1 218 kJ·mol－1）×2＝－210 kJ·mol－1。
答案：－210 kJ·mol－1
3.次氯酸钠氧化法可以制备Na2FeO4。
已知：2H2（g）＋O2（g）2H2O（l）　
ΔH＝a kJ·mol－1
NaCl（aq）＋H2O（l）NaClO（aq）＋H2（g）　
ΔH＝b kJ·mol－1
4Na2FeO4 （aq）＋10H2O（l）4Fe（OH）3（s）＋3O2 （g）＋8NaOH（aq）　ΔH＝c kJ·mol－1
反应2Fe（OH）3（s）＋3NaClO（aq）＋4NaOH（aq）2Na2FeO4 （aq）＋3NaCl（aq）＋5H2O（l）的 ΔH＝　　　　kJ·mol－1。
解析：对已知热化学方程式依次编号为①、②、③，根据盖斯定律，－③×－②×3－①×得2Fe（OH）3（s）＋3NaClO（aq）＋4NaOH（aq）2Na2FeO4（aq）＋3NaCl（aq）＋5H2O（l）的ΔH＝kJ·mol－1。
答案：－a－3b－c
1.根据下表中提供的燃烧热数据，回答下列问题：
某些物质的燃烧热（25 ℃，101 kPa）
名称 化学式（聚集状态） ΔH/（kJ·mol－1）
石墨 C（s） －393.5
金刚石 C（s） －395
氢气 H2（g） －285.8
一氧化碳 CO（g） －283.0
甲烷 CH4（g） －890.3
乙醇 CH3CH2OH（l） －1 366.8
（1）“标准状况下，1 mol H2完全燃烧生成液态水时，释放出的能量为285.8 kJ”，这种说法是否正确？为什么？
（2）石墨（s）和金刚石（s）都是由碳原子构成的，它们的燃烧热相同吗？为什么？
（3）你能写出表示甲烷、乙醇燃烧热的热化学方程式吗？
（4）氢能是一种理想的绿色能源，有可能成为人类未来的主要能源。请计算相同质量的氢气、甲烷、乙醇在25 ℃和101 kPa时完全燃烧放出的热量，据此说明氢气作为能源的优点。
答案：（1）否。在25 ℃，101 kPa下，1 mol H2完全燃烧生成液态水时，释放出的能量为285.8 kJ，标准状况是0 ℃，101 kPa，条件不同，释放的能量也不相同。
（2）不相同，因为石墨（s）和金刚石（s）的结构不同，所具有的能量不同。
（3）CH4（g）＋2O2（g）CO2（g）＋2H2O（l）
ΔH＝－890.3 kJ·mol－1
CH3CH2OH（l）＋3O2（g）2CO2（g）＋3H2O（l）
ΔH＝－1 366.8 kJ·mol－1
（4）根据燃烧热数据进行计算，在25 ℃和101 kPa时，质量均为1 g的氢气、甲烷和乙醇燃烧时所放出的热量分别为142.9 kJ、55.6 kJ 和29.7 kJ，所以相同质量的上述三种物质，氢气完全燃烧后放出热量最多，同时，氢气的燃烧产物无污染，这些都是氢气作为能源的优点。
2.肼（N2H4）是一种良好的火箭推进剂，其与适当的氧化剂（如过氧化氢、氧气等）配合，可组成比冲最高的可贮存液体推进剂。
（1）液态肼和液态过氧化氢混合反应时，即产生大量氮气和水蒸气，并放出大量热。若每生成1 mol N2，放出642 kJ的热量，则该反应的热化学方程式为
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，
消耗16 g液态肼放出的热量为　　　　　。
（2） 已知：N2H4（g）＋O2（g）N2（g）＋2H2O（g）
ΔH＝－544 kJ·mo，键能数据如下表：
化学键 N—N N—H OO O—H
键能/（kJ·mol－1） 193 391 497 463
则氮氮三键的键能为　　　　　 　。若H2O（l）H2O（g）　ΔH＝＋44 kJ·mol－1，则N2H4（g）的燃烧热为　　　　　 　。
（3）已知：N2（g）＋2O2（g）2NO2（g）　ΔH＝＋68 kJ·mol－1，则N2H4（g）和NO2（g）反应生成氮气和水蒸气的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
解析：（2）设氮氮三键的键能为x，则：193 kJ·mol－1＋4×391 kJ·mol－1＋497 kJ·mol－1－x－4×463 kJ·mol－1＝－544 kJ·mol－1，解得x＝946 kJ·mol－1。
N2H4（g）＋O2（g）N2（g）＋2H2O（g）　
ΔH＝－544 kJ·mol－1 ①
H2O（l）H2O（g）　ΔH＝＋44 kJ·mol－1 ②
①－②×2可得：N2H4（g）＋O2（g）N2（g）＋2H2O（l）　ΔH＝－632 kJ·mol－1，即N2H4（g）的燃烧热为632 kJ·mol－1。
（3）N2（g）＋2O2（g）2NO2（g）　
ΔH＝＋68 kJ·mol－1③
根据盖斯定律，①－×③可得：
N2H4（g）＋NO2（g）N2（g）＋2H2O（g）　
ΔH＝－578 kJ·mol－1。
答案：（1）N2H4（l）＋2H2O2（l）N2（g）＋4H2O（g）　ΔH＝—642 kJ·mol－1　321 kJ
（2）946 kJ·mol－1　632 kJ·mol－1
（3）N2H4（g）＋NO2（g）N2（g）＋2H2O（g）　
ΔH＝－578 kJ·mol－1
　　
1.（2022·湖南高考·改编）反应物（S）转化为产物（P或P·Z）的能量与反应进程的关系如图所示：
下列有关四种不同反应进程的说法正确的是（　　）
A.进程Ⅰ是吸热反应
B.平衡时P的产率：Ⅱ＞Ⅰ
C.生成P的速率：Ⅲ＞Ⅱ
D.进程Ⅳ中，Z没有催化作用
解析：D　
2.（2022·浙江6月选考）标准状态下，下列物质气态时的相对能量如下表：
物质/g O H HO HOO H2 O2 H2O2 H2O
能量/ （kJ·mol－1） 249 218 39 10 0 0 －136 －242
可根据HO（g）＋HO（g）H2O2（g）计算出H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol－1。下列说法不正确的是（　　）
A.H2的键能为436 kJ·mol－1
B.O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍
C.解离氧氧单键所需能量：HOO＜H2O2
D.H2O（g）＋O（g）H2O2（g）
　 ΔH＝－143 kJ·mol－1
解析：C　由气态时H、H2的相对能量可知，H2的键能为218 kJ·mol－1×2＝436 kJ·mol－1，A项正确；由表格中数据可知O2的键能为249 kJ·mol－1×2＝498 kJ·mol－1，而H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol－1，214 kJ·mol－1×2＜498 kJ·mol－1，B项正确；HOO中解离氧氧单键所需能量为249 kJ·mol－1＋39 kJ·mol－1－10 kJ·mol－1＝278 kJ·mol－1，H2O2中解离氧氧单键所需能量为214 kJ·mol－1，C项错误；ΔH＝－136 kJ·mol－1＋242 kJ·mol－1－249 kJ·mol－1＝－143 kJ·mol－1，D项正确。
3.（2021·浙江6月选考）相同温度和压强下，关于反应的ΔH，下列判断正确的是（　　）
（g）＋H2（g）（g）　ΔH1
（g）＋2H2（g）（g）　ΔH2
（g）＋3H2（g）（g）　ΔH3
（g）＋H2（g）（g）　ΔH4
A.ΔH1＞0，ΔH2＞0
B.ΔH3＝ΔH1＋ΔH2
C.ΔH1＞ΔH2，ΔH3＞ΔH2
D.ΔH2＝ΔH3＋ΔH4
解析：C　一般的烯烃与氢气发生的加成反应为放热反应，但是，由于苯环结构的特殊性决定了苯环结构的稳定性，苯与氢气发生加成反应生成1，3－环己二烯时，破坏了苯环结构的稳定性，因此该反应为吸热反应。环己烯、1，3－环己二烯分别与氢气发生的加成反应均为放热反应，因此，ΔH1＜0，ΔH2＜0，A不正确；苯分子中没有碳碳双键，其中的碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊的共价键，因此，其与氢气完全加成的反应热不等于环己烯、1，3－环己二烯分别与氢气发生的加成反应的反应热之和，即ΔH3≠ΔH1＋ΔH2，B不正确；环己烯、1，3－环己二烯分别与氢气发生的加成反应均为放热反应，ΔH1＜0，ΔH2＜0，由于1 mol 1，3－环己二烯与氢气完全加成后消耗的氢气是等量环己烯的2倍，故其放出的热量更多，则ΔH1＞ΔH2，苯与氢气发生加成反应生成1，3－环己二烯的反应为吸热反应（ΔH4＞0），根据盖斯定律可知，苯与氢气完全加成的反应热ΔH3＝ΔH4＋ΔH2，因此ΔH3＞ΔH2，C正确；根据盖斯定律可知，苯与氢气完全加成的反应热ΔH3＝ΔH4＋ΔH2，因此ΔH2＝ΔH3－ΔH4，D不正确。
4.（2021·湖南高考）铁的配合物离子（用[L—Fe—H]＋表示）催化某反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如图所示：
下列说法错误的是（　　）
A.该过程的总反应为HCOOHCO2↑＋H2↑
B.H＋浓度过大或者过小，均导致反应速率降低
C.该催化循环中Fe元素的化合价发生了变化
D.该过程的总反应速率由Ⅱ→Ⅲ步骤决定
解析：D　分析题给反应机理图，可知该过程的反应物为HCOOH，生成物为CO2和H2，则该过程的总反应为HCOOHCO2↑＋H2↑，A正确；H＋浓度过大，抑制HCOOH的电离，HCOO－浓度减小，会降低Ⅰ→Ⅱ步骤的反应速率，H＋浓度过小，会降低Ⅲ→Ⅳ步骤反应速率，故H＋浓度过大或者过小，均会导致反应速率降低，B正确；Ⅰ→Ⅱ中铁与O元素形成共价键，则在与 [L—Fe—H]＋中铁的化合价不同，C正确；由相对能量的变化情况图可以得出，该反应过程中的Ⅳ→Ⅰ步骤的活化能Ea＝86.1 kJ·mol－1，为该反应进程中的最大活化能，故该过程的决速步骤为Ⅳ→Ⅰ步骤，D错误。
5.（2022·广东高考）铬及其化合物在催化、金属防腐等方面具有重要应用。Cr2O3催化丙烷脱氢过程中，部分反应历程如图，X（g）→Y（g）过程的焓变为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
（列式表示）。
解析：从图像看，Y（g）的能量比X（g）的高，则X（g）转化为Y（g） 的反应为吸热反应，焓变为正值，反应共经历三个过程，均为吸热过程，第一个过程的焓变为（E1－E2），第二个过程的焓变为ΔH，第三个过程的焓变为（E3－E4），根据盖斯定律，将三个过程的焓变相加即为X（g）转化为Y（g）过程的焓变。
答案：（E1－E2）＋（E3－E4）＋ΔH
　　
一、选择题：本题包括12个小题，每小题仅有1个选项符合题意。
1.南梁陶弘景在《本草经集注》中记载了石灰的制法与性质：“近山生石，青白色；作灶烧竟，以水沃之，即热蒸而解。”下列有关说法不正确的是（　　）
A.“青白色石”主要成分是CaCO3
B.“作灶烧竟”过程发生分解反应
C.“以水沃之”过程放出大量的热
D.“热蒸而解”表明石灰受热溶解
解析：D　A项，由题意可知，“青白色石”的主要成分是受热能发生分解的碳酸钙，正确；B项，“作灶烧竟”的过程为碳酸钙受热分解生成氧化钙和二氧化碳，正确；C项，“以水沃之”的过程为氧化钙与水反应生成氢氧化钙，反应中会放出大量的热，正确；D项，“热蒸而解”表明生石灰与水反应生成氢氧化钙，错误。
2.1，2－丁二烯（CH2CCHCH3）与1，3－丁二烯（CH2CHCHCH2）之间进行转化时的能量变化如图所示。下列说法错误的是（　　）
A.相同条件下，1，3－丁二烯比1，2－丁二烯稳定
B.曲线a对应的活化能高于曲线b
C.1，2－丁二烯转化成1，3－丁二烯的反应是放热反应
D.加入催化剂，反应的反应热（ΔH）减小
解析：D　根据图示可知，在相同条件下，1，3－丁二烯比1，2－丁二烯的能量更低，故1，3－丁二烯比1，2－丁二烯更稳定，A正确；使用催化剂能够降低反应的活化能，使反应在较低条件下发生，因而反应速率加快，根据图示可知曲线a对应的活化能高于使用催化剂时曲线b的活化能，B正确；由于1，2－丁二烯比1，3－丁二烯的能量高，故1，2－丁二烯转化成1，3－丁二烯时会放出热量，该反应是放热反应，C正确；加入催化剂，只能改变反应途径，降低反应的活化能，但不能改变反应物、生成物的能量，因此反应的反应热（ΔH）不变，D错误。
3.已知：2H2（g）＋O2（g）2H2O（g）　ΔH1
3H2（g）＋Fe2O3（s）2Fe（s）＋3H2O（g）　ΔH2
2Fe（s）＋O2（g）Fe2O3（s）　ΔH3
2Al（s）＋O2（g）Al2O3（s）　ΔH4
2Al（s）＋Fe2O3（s）Al2O3（s）＋2Fe（s）　ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断正确的是（　　）
A.ΔH1＜0，ΔH3＞0
B.ΔH5＜0，ΔH4＜ΔH3
C.ΔH1＝ΔH2＋ΔH3
D.ΔH3＝ΔH4＋ΔH5
解析：B　燃烧反应都是放热反应，故ΔH3＜0，A错误；将上述反应分别编号为①②③④⑤，反应⑤是铝热反应，显然是放热反应，ΔH5＜0，反应④－反应③可得反应⑤，即ΔH5＝ΔH4－ΔH3＜0，B正确，D错误；反应②＋反应③可得反应3H2（g）＋O2（g）3H2O（g），故ΔH1＝（ΔH2＋ΔH3），C错误。
4.乙烯与水加成制备乙醇的能量变化过程如图所示。下列说法不正确的是（　　）
A.反应①中有断裂
B.反应①和反应②均为放热反应
C.C2H4（g）＋H2O（l）C2H5OH（l）　
ΔH＝（E1－E2＋E3－E4）kJ·mol－1
D.H2SO4是该合成过程的催化剂，可提高反应物的平衡转化率
解析：D　由图可知乙烯与水加成制备乙醇的过程为①C2H4（g）＋H2SO4（l）C2H5OSO3H（l）　ΔH＝（E1－E2）kJ·mol－1；②C2H5OSO3H（l）＋H2O（l）C2H5OH（l）＋H2SO4（l）　ΔH＝（E3－E4）kJ·mol－1。A项，对比C2H4和C2H5OSO3H可知反应①为加成反应，有断裂，正确；B项，由图可知反应①、反应②的反应物的总能量均高于生成物的总能量，均为放热反应，正确；C项，结合分析可知①＋②得C2H4（g）＋H2O（l）C2H5OH（l）　ΔH＝（E1－E2＋E3－E4）kJ·mol－1，正确；D项，H2SO4在两步反应中出现，在总反应中未出现，是该合成过程的催化剂，它可提高反应速率，但是不能使平衡发生移动，不能提高反应物的平衡转化率，错误。
5.某科研人员用下列流程实现了太阳能的转化与存储。
反应Ⅰ：2H2SO4（l）2SO2（g）＋2H2O（g）＋O2（g）　ΔH1＝＋551 kJ·mol－1
反应Ⅱ：3SO2（g）＋2H2O（g）2H2SO4（l）＋S（s）　ΔH2＝－254 kJ·mol－1
则能表示S（s）的燃烧热的热化学方程式中的ΔH为（　　）
A.－297 kJ·mol－1 B.－605 kJ·mol－1
C.＋43 kJ·mol－1 D.－43 kJ·mol－1
解析：A　根据盖斯定律反应Ⅰ加反应Ⅱ得到SO2（g）O2（g）＋S（s）　ΔH＝551 kJ·mol－1－254 kJ·mol－1＝＋297 kJ·mol－1，则表示S（s）的燃烧热的热化学方程式S（s）＋O2（g）SO2（g）　ΔH＝－297 kJ·mol－1，A符合题意。
6.氢卤酸的能量关系如图所示，下列说法正确的是（　　）
A.已知HF气体溶于水放热，则HF的ΔH1＜0
B.相同条件下，HCl的ΔH2比HBr的小
C.相同条件下，HCl的ΔH3＋ΔH4比HI的大
D.一定条件下，气态原子生成1 mol H—X放出a kJ能量，则该条件下ΔH2＝＋a kJ·mol－1
解析：D　A项，已知HF气体溶于水放热，则HF气体溶于水的逆过程吸热，即HF的ΔH1＞0，错误；B项，由于HCl比HBr稳定，所以相同条件下HCl的ΔH2比HBr的大，错误；C项，ΔH3＋ΔH4代表H（g）H＋（aq）的焓变，与是HCl还是HI无关，错误；D项，一定条件下，气态原子生成1 mol H—X放出a kJ能量，则断开1 mol H—X形成气态原子吸收a kJ的能量，即ΔH2＝＋a kJ·mol－1，正确。
7.1，3－环己二烯常用作有机合成中间体，已知：（g）＋H2（g）（g）　ΔH＝a kJ·mol－1 。几种物质之间的能量关系如图所示，则上述反应中的a为（　　）
A.＋28.7 B.＋88.8
C.－88.8 D.－117.5
解析：A　①（g）＋3H2（g）（g）　ΔH1＝－208.4 kJ·mol－1；②（g）＋2H2（g）（g）　ΔH2＝－237.1 kJ·mol－1；由盖斯定律可得目标方程等于①－②，则ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－208.4 kJ·mol－1＋237.1 kJ·mol－1＝＋28.7 kJ·mol－1。
8.我国科学家研究了不同含金化合物催化乙烯加氢[C2H4（g）＋H2（g）C2H6（g）　ΔH＝a kJ·mol－1]的反应历程如图所示，下列说法正确的是（　　）
A.1 mol C2H4（g）与1 mol H2（g）具有的能量之和小于1 mol C2H6（g）的能量
B.过渡态物质的稳定性：过渡态1＞过渡态2
C.该反应的焓变：ΔH＝－129.6 kJ·mol－1
D.相应的活化能：催化剂AuF＜催化剂AuP
解析：C　由图可知，该反应为反应物总能量高于生成物的总能量的放热反应，A错误；过渡态1的相对能量高于过渡态2，物质的能量越高，越不稳定，所以过渡态1的稳定性小于过渡态2，B错误；反应的焓变ΔH＝－[0－（－129.6 kJ·mol－1）]＝－129.6 kJ·mol－1，C正确；催化剂AuF、催化剂AuP的活化能分别为109.34 kJ·mol－1、26.3 kJ·mol－1，则相应的活化能：催化剂AuF＞催化剂AuP，D错误。
9.如图是金属镁和卤素反应的能量变化图（反应物和产物均为298 K时的稳定状态），下列说法不正确的是（　　）
A.MgBr2与Cl2反应的ΔH＜0
B.MgI2中Mg2＋与I－间的作用力小于MgF2中Mg2＋与F－间的作用力
C.化合物的热稳定性顺序为：MgI2＞MgBr2＞MgCl2＞MgF2
D.MgF2（s）＋Br2（l）MgBr2（s）＋F2（g）　ΔH＝＋600 kJ·mol－1
解析：C　由图可知，Mg（s）＋Cl2（g）MgCl2（s）　ΔH1＝－641.3 kJ·mol－1①，Mg（s）＋Br2（l）MgBr2（s）　ΔH2＝－524 kJ·mol－1②，①－②得MgBr2（s）＋Cl2（g）MgCl2（s）＋Br2（l）　ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－117.3 kJ·mol－1＜0，A项正确；由图可知，MgF2比MgI2能量低，所以MgF2中离子键更稳定，所以MgI2中Mg2＋与I－间的作用力小于MgF2中Mg2＋与F－间的作用力，B项正确；能量低的更稳定，则化合物的热稳定性顺序为MgI2＜MgBr2＜MgCl2＜MgF2，C项错误；Mg（s）＋F2（g）MgF2（s）　ΔH＝－1 124 kJ·mol－1①，Mg（s）＋Br2（l）MgBr2 （s）　ΔH＝－524 kJ·mol－1②，将方程式②－①得MgF2（s）＋Br2（l）MgBr2（s）＋F2（g）　ΔH＝＋600 kJ·mol－1，D项正确。
10.已知：在标准压强（100 kPa）、298 K，由最稳定的单质合成1 mol物质B的反应焓变，叫做物质B的标准摩尔生成焓，用ΔH（kJ·mol－1）表示。有关物质的ΔH有如图所示关系。下列有关判断正确的是（　　）
A.2 mol NO（g）的键能大于1 mol N2（g）与1 mol O2（g）的键能之和
B.H2O（l）的ΔH＞－241.8 kJ·mol－1
C.N2H4（l）标准燃烧热为534.2 kJ·mol－1
D.NH3比N2H4稳定
解析：D　NO（g）的标准摩尔生成焓为91.3 kJ·mol－1，故N2（g）＋O2（g）2NO（g）的反应为吸热反应，即2 mol NO（g）的键能小于1 mol N2（g）与1 mol O2（g）的键能之和，A错误；同种物质气态的能量高于液态的能量，H2O（l）的ΔH＜－241.8 kJ·mol－1，B错误；N2H4（l）的标准摩尔生成焓为 50.6 kJ·mol－1，故①N2（g）＋2H2（g）N2H4（l）　ΔH＝50.6 kJ·mol－1，H2O（g）的标准摩尔生成焓为－241.8 kJ·mol－1，故②O2（g）＋2H2（g）2H2O（g）　ΔH＝－483.6 kJ·mol－1，②－①可得N2H4（l）＋O2（g）N2（g）＋2H2O（g），但是标准燃烧热是指生成液态水，根据题意无法计算，C错误；N2H4（l）的标准摩尔生成焓为 50.6 kJ·mol－1，故①N2（g）＋2H2（g）N2H4（l）　ΔH＝50.6 kJ·mol－1，NH3的标准摩尔生成焓为－45.9 kJ·mol－1，故②N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）　ΔH＝－91.8 kJ·mol－1，说明NH3的能量比N2H4低，故氨气较稳定，D正确。
11.工业上常利用CO2和NH3合成尿素[CO（NH2）2]，该可逆反应分两步进行，整个过程中的能量变化如图所示。下列说法错误的是（　　）
A.NH2COONH4为合成尿素反应的中间产物
B.反应Ⅰ逆反应的活化能＞反应Ⅱ正反应的活化能
C.反应Ⅱ在热力学上进行趋势较小
D.2NH3（g）＋CO2（g）CO（NH2）2（l）＋H2O（l）的焓变ΔH＝El－E2
解析：D　从图像可知，合成尿素的过程中生成了NH2COONH4，其为合成尿素反应的中间产物，A正确；活化能是指化学反应中反应物分子到达活化分子所需的最小能量，由图像可知，反应Ⅰ逆反应的活化能＞反应Ⅱ正反应的活化能，B正确；反应Ⅱ为吸热反应，在热力学上进行趋势较小，C正确；2NH3（g）＋CO2（g）CO（NH2）2（l）＋H2O（l）为放热反应，ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量＜0，即ΔH＝E2－E1，D错误。
12.碳酸二甲酯DMC（）是一种低毒、性能优良的有机合成中间体，科学家提出了新的合成方案（吸附在催化剂表面上的物种用*标注），反应机理如图所示。
下列说法错误的是（　　）
A.HO·降低了反应的活化能
B.过程CH3OH*＋HO·*CH3O·*＋H2O*是该反应的决速步骤
C.过程中既有H—O的断裂，又有H—O的形成
D.吸附和脱附过程中共吸收48.1 eV的能量
解析：D　A项，HO·在反应前参与反应，反应后又生成，作催化剂，降低了反应的活化能，提高化学反应速率，正确；B项，活化能大的步骤即决速步骤，由图示可知生成过渡态Ⅰ时的所需的活化能最大，所以CH3OH*＋HO·*CH3O·*＋H2O*是该反应的决速步骤，正确；C项，过程中甲醇反应时有 H—O 的断裂，生成水时有 H—O 的形成，正确；D项，吸附和脱附过程中共吸收的能量为终态减去始态的能量，始态相对能量为0 eV，终态相对能量为112.6×102 eV，则吸附和脱附过程中共吸收的能量为1.126×104 eV，错误。
二、非选择题：本题包括3个小题。
13.如图中：E1＝134 kJ·mol－1，E2＝368 kJ·mol－1，根据要求回答问题：
（1）如图是1 mol NO2（g）和1 mol CO（g）反应生成CO2（g）和NO（g）过程中的能量变化示意图，若在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1的变化是　　　　（填“增大”“减小”或“不变”，下同），ΔH的变化是　　　　。请写出NO2（g）和CO（g）反应生成CO2（g）和NO（g）的热化学方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应的热化学方程式如下：
①CH3OH（g）＋H2O（g）CO2（g）＋3H2（g）
ΔH＝＋49.0 kJ·mol－1
②CH3OH（g）＋O2（g）CO2（g）＋2H2（g）
ΔH＝－192.9 kJ·mol－1
又知③H2O（g）H2O（l）　ΔH＝－44 kJ·mol－1，则甲醇蒸气燃烧为液态水的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）已知在常温常压下：
④2CH3OH（l）＋3O2（g）2CO2（g）＋4H2O（g）　ΔH＝－1 275.6 kJ·mol－1
⑤2CO（g）＋O2（g）2CO2（g）　
ΔH＝－566.0 kJ·mol－1
⑥H2O（g）H2O（l）　ΔH＝－44.0 kJ·mol－1
请写出1 mol甲醇不完全燃烧生成1 mol 一氧化碳和液态水的热化学方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
解析：（1）观察图像，E1为反应的活化能，加入催化剂降低反应的活化能，但是ΔH不变；1 mol NO2（g）和1 mol CO（g）反应生成CO2（g）和 NO（g） 的反应热数值即反应物和生成物的能量差，因此该反应的热化学方程式为NO2（g）＋CO（g）CO2（g）＋NO（g）　ΔH＝－234 kJ·mol－1。
（2）观察热化学方程式，利用盖斯定律，将所给热化学方程式作如下运算：②×3－①×2＋③×2，即可求出甲醇蒸气燃烧的热化学方程式。
（3）根据盖斯定律，由（④－⑤＋⑥×4）×得CH3OH（l）＋O2（g）CO（g）＋2H2O（l）　
ΔH＝－442.8 kJ·mol－1。
答案：（1）减小　不变　NO2（g）＋CO（g）CO2（g）＋NO（g）　ΔH＝－234 kJ·mol－1
（2）CH3OH（g）＋O2（g）CO2（g）＋2H2O（l）
ΔH＝－764.7 kJ·mol－1
（3）CH3OH（l）＋O2（g）CO（g）＋2H2O（l）
ΔH＝－442.8 kJ·mol－1
14.氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究重点。
Ⅰ.已知：4HCl（g）＋O2（g）2Cl2（g）＋2H2O（g）　ΔH＝－115.6 kJ·mol－1
H2（g）＋Cl2（g）2HCl（g）　
ΔH＝－184 kJ·mol－1
（1）H2与O2反应生成气态水的热化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）断开1 mol H—O所需能量为　　　　 kJ。
Ⅱ.已知：CH4（g）＋H2O（g）CO（g）＋3H2（g）
ΔH＝＋206.2 kJ·mol－1 ①
CH4（g）＋CO2（g）2CO（g）＋2H2（g）
ΔH＝＋247.4 kJ·mol－1 ②
又知CH4的燃烧热为890.3 kJ·mol－1。
（3）利用上述已知条件写出甲烷完全燃烧的热化学方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（4）以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法，CH4（g）与H2O（g）反应生成CO2（g）和H2（g）的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（5）高温下H2O可分解生成分子或原子。高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系如图所示。图中A、B表示的物质依次是　　　，等物质的量的A、H2化学能较低的物质是　　　　　　　。
解析：Ⅰ.（1）根据盖斯定律，由第一个热化学方程式＋第二个热化学方程式×2可得2H2（g）＋O2（g）2H2O（g）　ΔH＝－115.6 kJ·mol－1－184 kJ·mol－1×2＝－483.6 kJ·mol－1。（2）反应2H2（g）＋O2（g）2H2O（g）发生过程中断裂2 mol H—H和1 mol OO，形成4 mol H—O，则2E（H—H）＋E（OO）－4E（H—O）＝－483.6 kJ·mol－1，则E（H—O）＝
kJ·mol－1＝462.9 kJ·mol－1，即断开1 mol H—O所需能量为462.9 kJ。
Ⅱ.（3）由CH4的燃烧热为890.3 kJ·mol－1可得甲烷完全燃烧的热化学方程式为CH4（g）＋2O2（g）CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH＝－890.3 kJ·mol－1。（4）根据盖斯定律，由①×2－②即可得到CH4（g）＋2H2O（g）CO2（g）＋4H2（g）　ΔH＝＋165.0 kJ·mol－1。（5）观察图像信息知，高温时水先分解生成H2、O2，然后两种单质分子可继续分解成氢原子、氧原子，由于氢原子比氧原子多，故A是氢原子，B是氧原子。氢气分子分解成氢原子时需要吸收能量，故化学能较低的物质是氢气分子。
答案：Ⅰ.（1）2H2（g）＋O2（g）2H2O（g）　
ΔH＝－483.6 kJ·mol－1（答案合理即可）
（2）462.9
Ⅱ.（3）CH4（g）＋2O2（g）CO2（g）＋2H2O（l）
ΔH＝－890.3 kJ·mol－1
（4）CH4（g）＋2H2O（g）CO2（g）＋4H2（g）
ΔH＝＋165.0 kJ·mol－1
（5）H、O（或氢原子、氧原子）　H2
15.CH4在光照条件下与Cl2反应，可得到各种氯代甲烷。
（1）生成CH3Cl的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）CH4氯代的机理为自由基（带有单电子的原子或原子团，如Cl·、·CH3）反应，包括以下几步：
Ⅰ.链引发 Ⅱ.链传递 Ⅲ.链终止
Cl22Cl· Cl·＋CH4·CH3＋HCl ·CH3＋Cl2CH3Cl＋Cl· …… 2Cl·Cl2 Cl·＋·CH3CH3Cl ……
①写出由CH3Cl生成CH2Cl2过程中链传递的方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　、 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
②不同卤素原子自由基（X·）均可夺取CH4中的H，反应通式：X·（g）＋CH4（g）·CH3（g）＋HX（g）　ΔH。
已知：25 ℃，101 kPa时，CH4中C—H和HCl中H—Cl的键能分别是439 kJ·mol－1和431 kJ·mol－1。
a.当X为Cl时，ΔH＝　　　　kJ·mol－1。
b.若X依次为F、Cl、Br、I，ΔH随着原子序数增大逐渐　　　　（填“增大”或“减小”），结合原子结构解释原因：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
③探究光照对CH4与Cl2反应的影响，实验如表。
编号 操作 结果
A 将Cl2与CH4混合后，光照 得到氯代甲烷
B 将Cl2先用光照，然后迅速在黑暗中与CH4混合 得到氯代甲烷
C 将Cl2先用光照，然后在黑暗中放置一段时间，再与CH4混合 几乎无氯代甲烷
D 将CH4先用光照，然后迅速在黑暗中与Cl2混合 几乎无氯代甲烷
a.由B和D得出的结论是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
b.依据上述机理，解释C中几乎没有氯代甲烷的原因：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）丙烷氯代反应中链传递的一步反应能量变化如图。
推知—CH3中C—H键能比中C—H键能　　　　（填“大”或“小”）。
解析：（1）甲烷与氯气发生取代反应生成CH3Cl和HCl，化学方程式是CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl。（2）①模仿Cl·＋CH4·CH3＋HCl，·CH3＋Cl2CH3Cl＋Cl·，由CH3Cl生成CH2Cl2过程中链传递的方程式：CH3Cl＋Cl··CH2Cl＋HCl，·CH2Cl＋Cl2CH2Cl2＋Cl·；②a.25 ℃，101 kPa时，CH4中C—H和HCl中H—Cl的键能分别是439 kJ·mol－1和431 kJ·mol－1。X·（g）＋CH4（g）·CH3（g）＋HX（g） 当X为Cl时，ΔH＝439 kJ·mol－1－431 kJ·mol－1＝＋8 kJ·mol－1；b.若X依次为F、Cl、Br、I，生成的卤化物中氢卤键键能逐渐减小，ΔH随着原子序数增大逐渐增大，结合原子结构解释原因：同一主族元素，随着原子序数增大，原子半径逐渐增大，H—X键能逐渐减小；③a.由B将Cl2先用光照，然后迅速在黑暗中与CH4混合，得到氯代甲烷，D将CH4先用光照，然后迅速在黑暗中与Cl2混合，却几乎无氯代甲烷，得出的结论是光照时发生链引发的物质是Cl2而不是CH4；b.依据上述机理，解释C中几乎没有氯代甲烷的原因：黑暗中发生2Cl·Cl2，一段时间后体系中几乎无 Cl· 存在，无法进行链传递。（3）CH3CH2CH3＋Cl·生成·CH2CH2CH3＋HCl，放出的能量比生成CH3HCH3＋HCl少，推知—CH3中C—H键能比中C—H键能大。
答案：（1）CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl
（2）①CH3Cl＋Cl··CH2Cl＋HCl　
·CH2Cl＋Cl2CH2Cl2＋Cl·　
②a.＋8　b.增大　同一主族元素，随着原子序数增大，原子半径逐渐增大，H—X键能逐渐减小　③a.光照时发生链引发的物质是Cl2而不是CH4　b.黑暗中发生2Cl·Cl2，一段时间后体系中几乎无Cl·存在，无法进行链传递
（3）大
第二节　原电池　化学电源
1.以原电池为例认识化学能可以转化为电能，从氧化还原反应的角度认识原电池的工作原理，能设计简单的原电池。
2.体会提高燃料的燃烧效率、开发高纯清洁燃料和研制新型电池的重要性。
3.认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用，了解原电池及其常见化学电源的工作原理；能利用相关信息分析化学电源的工作原理，开发新型电池。
考点一　原电池原理
1.原电池的概念
把化学能转化为电能的装置，其本质是发生了氧化还原反应。
2.原电池的构成条件
（1）有两个活泼性不同的电极（常见为金属或石墨）。
（2）将电极插入电解质溶液或熔融电解质中。
（3）两电极间构成闭合回路（两电极接触或用导线连接）。
（4）能自发发生氧化还原反应。
3.原电池的工作原理
如图是Cu－Zn原电池装置：
电极名称 负极 正极
电极材料 锌片 铜片
电极反应 Zn－2e－Zn2＋ Cu2＋＋2e－Cu
反应类型 氧化反应 还原反应
电子流向 由Zn片沿导线流向Cu片
盐桥中离 子移向 盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼胶，K＋移向正极，Cl－移向负极
盐桥作用 ①连接内电路，形成闭合回路； ②平衡电荷，使原电池不断产生电流
4.原电池原理的应用
（1）设计制作化学电源
（2）加快化学反应速率
一个自发进行的氧化还原反应，形成原电池时会使反应速率增大。如在Zn与稀硫酸反应时加入少量 CuSO4 溶液构成原电池，反应速率增大。
（3）比较金属的活动性强弱
原电池中，一般活泼性强的金属作负极，而活泼性弱的金属（或非金属导体）作正极。
（4）用于金属的防护
使需要保护的金属制品作原电池正极而受到保护。例如：要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。
　　
1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）构成原电池正极和负极的材料必须是金属。（　　）
（2）原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动，盐桥中的阳离子向正极移动。（　　）
（3）在锌铜原电池中，因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路，所以有电流产生。（　　）
（4）两种活泼性不同的金属组成原电池的两极，活泼金属一定作负极。（　　）
（5）在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定要发生氧化反应。（　　）
（6）由于CaO＋H2OCa（OH）2可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池。（　　）
答案：（1）×　（2）×　（3）×　（4）×　（5）×　（6）×
2.与甲、乙两套装置有关的下列说法正确的是（　　）
A.甲、乙装置中，锌棒均作负极，发生氧化反应
B.甲中锌棒直接与稀H2SO4接触，故甲生成气泡的速率更快
C.甲、乙装置的电解质溶液中，阳离子均向碳棒定向迁移
D.乙中盐桥设计的优点是迅速平衡电荷，提高电池效率
解析：D　A项，甲装置没形成闭合电路，甲不是原电池，错误；B项，甲中锌棒直接与稀H2SO4接触，发生化学腐蚀，乙中构成了原电池，负极失去电子的速率加快，因此正极放出氢气的速率增大，错误；C项，甲不是原电池，乙中构成了原电池，只有乙装置的电解质溶液中的阳离子向碳棒移动，错误；D项，盐桥中离子的定向迁移构成了电流通路，盐桥既可沟通两方溶液，又能阻止反应物的直接接触，迅速平衡电荷，使由它连接的两溶液保持电中性，提高电池效率，正确。
3.有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：
实验 装置
部分 实验 现象 a极质量减少；b极质量增加 b极有气体产生；c极无变化 d极溶解；c极有气体产生 电流从a极流向d极
由此可判断这四种金属的活动性顺序是（　　）
A.a＞b＞c＞d B.b＞c＞d＞a
C.d＞a＞b＞c D.a＞b＞d＞c
解析：C　把四个实验从左到右分别编号为①②③④，则由实验①可知，a作原电池负极，b作原电池正极，金属活动性：a＞b；由实验②可知，活动性：b＞c；由实验③可知，d作原电池负极，c作原电池正极，活动性：d＞c；由实验④可知，d作原电池负极，a作原电池正极，活动性：d＞a，故金属活动性顺序：d＞a＞b＞c。
4.设计原电池装置证明Fe3＋的氧化性比Cu2＋强。
（1）写出能说明氧化性Fe3＋大于Cu2＋的离子方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）若要将上述反应设计成原电池，电极反应式分别是：
①负极：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
②正极：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）在方框中画出装置图，指出电极材料和电解质溶液：
①不含盐桥 ②含盐桥
答案：（1）2Fe3＋＋Cu2Fe2＋＋Cu2＋
（2）①Cu－2e－Cu2＋　②2Fe3＋＋2e－2Fe2＋
（3）
①不含盐桥 ②含盐桥
考点二　化学电源
1.一次电池
只能使用一次，放电后不能再充电复原继续使用。
（1）碱性锌锰电池
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O2MnO（OH）＋Zn（OH）2。
负极反应：Zn＋2OH－－2e－Zn（OH）2；
正极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－2MnO（OH）＋2OH－。
（2）锌银电池
负极反应：Zn＋2OH－－2e－Zn（OH）2；
正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－2Ag＋2OH－；
总反应：Zn＋Ag2O＋H2OZn（OH）2＋2Ag。
2.二次电池
放电后可以再充电而反复使用。
铅酸蓄电池总反应：
Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。
①放电时的反应
负极反应：Pb＋S－2e－PbSO4；
正极反应：PbO2＋4H＋＋S＋2e－PbSO4＋2H2O。
②充电时的反应
阴极反应：PbSO4＋2e－Pb＋S；
阳极反应：PbSO4＋2H2O－2e－PbO2＋4H＋＋S。
3.燃料电池
（1）氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，其中电解质溶液可以是酸性的，也可以是碱性的。
种类 酸性 碱性
负极反应式 2H2－4e－4H＋　 2H2＋4OH－－4e－4H2O　
正极反应式 O2＋4e－＋4H＋2H2O O2＋2H2O＋4e－4OH－　
电池总反应式 2H2＋O22H2O
备注 燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用
（2）燃料电池常用的燃料
H2、CO、烃（如CH4、C2H6）、醇（如CH3OH）、肼（N2H4）等。
（3）燃料电池常用的电解质
①酸性电解质溶液，如H2SO4溶液；②碱性电解质溶液，如NaOH溶液；③熔融氧化物；④熔融碳酸盐，如K2CO3等。
　　
1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）碱性锌锰电池是一次电池，其中MnO2是催化剂，可使锌锰电池的比能量更高。（　　）
（2）铅酸蓄电池在放电过程中，负极质量减小，正极质量增加。（　　）
（3）可充电电池中的放电反应和充电反应互为可逆反应。（　　）
（4）可充电电池充电时，电池的正极应连接外接电源的负极。（　　）
（5）锂—碘电池的电极反应为2Li（s）＋I2（s）2LiI （s），则碘电极作该电池的正极。（　　）
（6）燃料电池工作时燃料在电池中燃烧，然后热能转化为电能。（　　）
答案：（1）×　（2）×　（3）×　（4）×　（5）√　（6）×
2.火星大气中含有大量CO2，一种有CO2参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。该电池以金属钠为负极，碳纳米管为正极，放电时 （　　）
A.负极上发生还原反应
B.CO2在正极上得电子
C.阳离子由正极移向负极
D.将电能转化为化学能
解析：B　金属钠为负极，负极上发生失电子的氧化反应，A错误；碳纳米管为正极，CO2在正极上得电子，发生还原反应，B正确；放电时，阳离子由负极移向正极，C错误；原电池是将化学能转化为电能的装置，D错误。
3.科学家近年发明了一种新型Zn－CO2水介质电池。电池示意图如图，电极为金属锌和选择性催化材料。放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。
下列说法错误的是（　　）
A.放电时，负极反应为Zn－2e－＋4OH－Zn（OH
B.放电时，1 mol CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2 mol
C.充电时，电池总反应为2Zn（OH2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2O
D.充电时，阳极溶液中OH－浓度升高
解析：D　由题给装置图可知，放电时负极锌失去电子后结合OH－生成Zn（OH，负极反应为Zn－2e－＋4OH－Zn（OH，A项正确；放电时，正极上CO2得电子生成HCOOH，CO2中C的化合价为＋4，HCOOH中C的化合价为＋2，1 mol CO2转化为1 mol HCOOH，转移2 mol电子，B项正确；充电时阴极上Zn（OH参与反应得到锌，阳极上H2O参与反应得到氧气，电池总反应为2Zn（OH2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2O，C项正确；充电时，阳极上发生失电子的氧化反应：2H2O－4e－O2↑＋4H＋，氢氧根离子浓度降低，D项错误。
4.书写不同环境下甲烷燃料电池的电极反应式。
（1）酸性条件
正极反应式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；
负极反应式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）碱性条件
正极反应式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；
负极反应式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）固体电解质（高温下能传导O2－）
正极反应式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；
负极反应式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（4）熔融碳酸盐（如熔融K2CO3）环境下
正极反应式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；
负极反应式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案：（1） 2O2＋8H＋＋8e－4H2O
CH4－8e－＋2H2OCO2＋8H＋
（2）2O2＋4H2O＋8e－8OH－
CH4＋10OH－－8e－C＋7H2O
（3） 2O2＋8e－4O2－
CH4＋4O2－－8e－CO2＋2H2O
（4） 2O2＋4CO2＋8e－4C
CH4＋4C－8e－5CO2＋2H2O
探析突破新型化学电源
1.海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂－海水电池构造示意图如图，下列说法错误的是（　　）
A.海水起电解质溶液作用
B.N极仅发生的电极反应：2H2O＋2e－2OH－＋H2↑
C.玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能
D.该锂－海水电池属于一次电池
解析：B　电池分析
海水中含有大量的电解质，A项正确；Li是活泼金属，作负极，则N极是正极，正极上海水中溶解的O2、CO2等均能放电，B项错误；由于Li易与水反应，故玻璃陶瓷应具有良好的防水功能，同时为形成闭合的回路，也应具有传导离子的功能，C项正确；该电池属于一次电池，D项正确。
2.Li－O2电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好应用前景。近年来，科学家研究了一种光照充电 Li－O2电池（如图所示）。光照时，光催化电极产生电子（e－）和空穴（h＋），驱动阴极反应（Li＋＋e－Li）和阳极反应（Li2O2＋2h＋2Li＋＋O2）对电池进行充电。下列叙述错误的是（　　）
A.充电时，电池的总反应Li2O22Li＋O2
B.充电效率与光照产生的电子和空穴量有关
C.放电时，Li＋从正极穿过离子交换膜向负极迁移
D.放电时，正极发生反应O2＋2Li＋＋2e－Li2O2
解析：C　由图可知该装置为二次电池，放电时O2→Li2O2，Li→Li＋；充电时Li2O2→O2，Li＋→Li，由此写出的电极反应式如下：
电极 电极反应式
电解池 阳极（光催化电极） Li2O2＋2h＋2Li＋＋O2
阴极（金属锂） Li＋＋e－Li
原电池 正极（光催化电极） O2＋2e－＋2Li＋Li2O2
负极（金属锂） Li－e－Li＋
充电时为电解池，由题目信息知，光照时，光催化电极产生电子（e－）和空穴（h＋），电子通过外电路转移到锂电极发生反应Li＋＋e－Li，光催化电极上发生反应Li2O2＋2h＋2Li＋＋O2，总反应为Li2O22Li＋O2，因此充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，A、B项正确；放电时，阳离子移向正极，因此放电时，Li＋从负极穿过离子交换膜向正极迁移，C项错误；放电时，正极发生还原反应，其电极反应式为O2＋2e－＋2Li＋Li2O2，D项正确。
1.新型化学电源问题的解答方法
（1）根据总反应方程式分析元素化合价的变化，确定正、负极反应物。
（2）注意溶液酸碱性环境，书写正、负极反应式。
（3）依据原电池原理或正、负极反应式分析判断电子、离子的移向，电解质溶液的酸碱性变化。
（4）灵活应用守恒法、关系式法进行计算。
2.可充电电池题目的解答思路
1.如图是微电池反应器处理废水的构造原理装置。下列说法错误的是（　　）
A.铁作负极，放电时变成Fe2＋进入溶液
B.空气氧化Fe2＋，进一步产生的胶体有混凝作用
C.污染物中的微粒可被氢氧化铁胶体吸附而去除
D.废水中，N在石墨上发生反应N－2e－＋H2ON＋2H＋
解析：D　铁作负极，电极反应式为Fe－2e－Fe2＋，放电时变成Fe2＋进入溶液，A正确；空气氧化Fe2＋，生成Fe3＋，Fe3＋水解产生氢氧化铁胶体，有混凝作用，B正确；氢氧化铁胶体具有吸附性，可吸附污染物中的微粒，C正确；石墨为正极，发生还原反应，应该得电子，电极反应式为2N＋6e－＋4H2ON2↑＋8OH－，D错误。
2.水系锌离子电池由于具有对环境友好、成本低等优点，被认为是电池工业的未来，其放电时的工作原理如图所示。电池进行放电时，MnO2/Ti电极上生成的是ZnMn2O4。下列有关说法错误的是（　　）
A.放电时，H＋向MnO2/Ti电极移动
B.放电时，电池总反应方程式为Zn＋2MnO2ZnMn2O4
C.充电时，当外电路转移1 mol e－时，理论上Zn电极减重32.5 g
D.充电时，MnO2/Ti电极上发生反应：ZnMn2O4－2e－Zn2＋＋2MnO2
解析：C　放电时，阳离子向正极移动，MnO2/Ti电极作正极，则H＋向MnO2/Ti电极移动，A正确；放电时，电池总反应方程式为Zn＋2MnO2ZnMn2O4，B正确；充电时，Zn电极作阴极，电极反应为Zn2＋＋2e－Zn，当外电路转移1 mol e－时，理论上Zn电极增重32.5 g，C错误；充电时，MnO2/Ti电极作阳极，电极反应为ZnMn2O4－2e－Zn2＋＋2MnO2，D正确。
3.氟离子电池是目前新型电池的一个重要研究方向。某全固态电解质的氟离子电池工作时的示意图如图所示，下列有关说法正确的是（　　）
A.放电时，a极发生氧化反应，b极发生还原反应
B.充电时，a极接电源负极，b极接电源正极
C.放电时，a电极电势比b电极低
D.充电时，外电路每通过1 mol e－，固体电解质中有1 mol F－移动向a极
解析：D　放电时，a极为正极，得到电子，发生还原反应，b极为负极，失去电子，发生氧化反应，则充电时，a极接电源正极，b极接电源负极，A、B错误；放电时，a极为正极，b极为负极，则a电极电势比b电极高，C错误；充电时，a极为阳极，电极反应为Bi＋3F－－3e－BiF3，则外电路每通过1 mol e－，固体电解质中有1 mol F－移动向a极，D正确。
4.沉积物微生物燃料电池可处理含硫废水，其工作原理如图。下列说法中错误的是（　　）
A.碳棒b极电势比碳棒a极电势高
B.光照强度对电池的输出功率无影响
C.碳棒b电极反应式为O2＋4e－＋4H＋2H2O
D.酸性增强不利于菌落存活，工作一段时间后，电池效率降低
解析：B　根据氢离子的流向可知碳棒b为正极，光合菌产生的O2得电子结合H＋得到H2O，碳棒a为负极，FeSx在硫氧化菌的作用下被氧化为S，S在硫氧化菌的作用下被氧化为硫酸根离子。b极为正极，a极为负极，正极的电势高于负极，A正确；光照强度越强，光合作用越强，产生的氧气越多，电池的输出功率更大，即光照强度对电池的输出功率有影响，B错误；b为正极，光合菌产生的O2得电子结合H＋得到H2O，电极反应为O2＋4e－＋4H＋2H2O，C正确；酸性增强不利于菌落存活，负极失电子发生的氧化反应会减慢，故工作一段时间后，电池效率降低，D正确。
1.全钒液流电池是一种以钒为活性物质呈循环流动液态的氧化还原电池。钒电池电能以化学能的方式存储在不同价态钒离子的硫酸电解液中，通过外接泵把电解液压入电池堆体内，在机械动力作用下，使其在不同的储液罐和半电池的闭合回路中循环流动，采用质子交换膜作为电池组的隔膜，电解质溶液流过电极表面并发生电化学反应，进行充电和放电。如图为全钒液流电池放电示意图：
下列说法正确的是（　　）
A.放电时正极反应为VO2＋＋2H＋－e－V＋H2O
B.充电时阴极反应为V2＋－e－V3＋
C.放电过程中电子由负极经外电路移向正极，再由正极经电解质溶液移向负极
D.该电池的储能容量，可以通过增大电解液存储罐的容积并增加电解液的体积来实现
解析：D　放电时，消耗H＋，溶液pH升高，由此分析解答。正极反应是还原反应，由电池总反应可知放电时的正极反应为V＋2H＋＋e－VO2＋＋H2O，A错误；充电时，阴极反应为还原反应，为V3＋得电子生成V2＋的反应，则充电时阴极反应为V3＋＋e－V2＋，B错误；电子只能在导线中进行移动，在电解质溶液中是靠阴、阳离子定向移动来形成闭合回路，C错误；该电池的储能容量，可以通过增大电解液存储罐的容积并增加电解液的体积来实现，D正确。
2.几位同学用相同大小的铜片和锌片为电极研究水果电池，得到的实验数据如下表所示，下列说法不正确的是（　　）
实验编号 水果种类 电极间距离/cm 电流大小/μA
① 西红柿 1 98.7
② 西红柿 2 72.5
③ 苹果 2 7.2
A.该实验的目的是探究水果种类和电极间距离对水果电池电流大小的影响
B.能表明水果种类对电流大小有影响的实验编号是②和③
C.上述装置中，锌片作负极，电极反应：Zn＋2e－Zn2＋
D.其他条件相同时，改变电极插入水果的深度可能影响水果电池电流大小
解析：C　A项，实验①和②都是西红柿，电极间距离不同，电流大小不同，实验②和③电极间距离相同，水果种类不同，电流大小也不同，所以该实验的目的是探究水果种类和电极间距离对水果电池电流大小的影响，正确；B项，实验②和③电极间距离相同，水果种类不同，电流大小不同，表明水果种类对电流大小有影响，正确；C项，锌比铜活泼，锌作负极，电极反应为Zn－2e－Zn2＋，错误；D项，其他条件相同时，改变电极插入水果的深度，改变了电极和电解质溶液的接触面积，可能影响水果电池电流的大小，正确。
　　
1.（2021·山东高考）以KOH溶液为离子导体，分别组成CH3OH－O2、N2H4－O2、（CH3）2NNH2－O2清洁燃料电池，下列说法正确的是（　　）
A.放电过程中，K＋均向负极移动
B.放电过程中，KOH物质的量均减小
C.消耗等质量燃料，（CH3）2NNH2－O2燃料电池的理论放电量最大
D.消耗1 mol O2时，理论上N2H4－O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2 L
解析：C　碱性环境下，CH3OH－O2燃料电池总反应为2CH3OH＋3O2＋4KOH2K2CO3＋6H2O；N2H4－O2燃料电池总反应为N2H4＋O2N2＋2H2O；偏二甲肼[（CH3）2NNH2]中C元素和N元素的化合价均为－2价，H元素化合价为＋1价，其燃料电池的总反应为（CH3）2NNH2＋4O2＋4KOH2K2CO3＋N2＋6H2O。放电过程为原电池工作原理，所以钾离子均向正极移动，A错误；由总反应可知，N2H4－O2燃料电池放电时未消耗KOH，所以KOH的物质的量不变，其他两种燃料电池KOH的物质的量减小，B错误；设消耗燃料的质量均为m g，则甲醇、N2H4和（CH3）2NNH2放电量（物质的量表达式）分别是×6、×4、×16，通过比较可知（CH3）2NNH2－O2燃料电池理论放电量最大，C正确；根据得失电子守恒和总反应式可知，消耗1 mol O2时，N2H4－O2燃料电池生成的氮气的物质的量为1 mol，在标准状况下为22.4 L，D错误。　
2.（2022·全国甲卷）一种水性电解液Zn－MnO2离子选择双隔膜电池如图所示[KOH溶液中，Zn2＋以Zn（OH存在]。电池放电时，下列叙述错误的是（　　）
A.Ⅱ区的K＋通过隔膜向Ⅲ区迁移
B.Ⅰ区的S通过隔膜向Ⅱ区迁移
C.MnO2电极反应：MnO2＋4H＋＋2e－Mn2＋＋2H2O
D.电池总反应：Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋Zn（OH＋Mn2＋＋2H2O
解析：A　电池分析
MnO2电极为正极，Zn电极为负极，电池放电时，电解质溶液中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，A项错误；Ⅰ区中的S通过隔膜向Ⅱ区迁移，B项正确；MnO2电极为正极，电极反应式为MnO2＋2e－＋4H＋Mn2＋＋2H2O，C项正确；根据正、负两极的电极反应式可得电池总反应，D项正确。
3.（2022·辽宁高考）某储能电池原理如图。下列说法正确的是（　　）
A.放电时负极反应：Na3Ti2（PO4）3－2e－NaTi2（PO4）3＋2Na＋
B.放电时Cl－透过多孔活性炭电极向CCl4中迁移
C.放电时每转移1 mol电子，理论上CCl4吸收0.5 molCl2
D.充电过程中，NaCl溶液浓度增大
解析：A　放电时负极反应：Na3Ti2（PO4）3－2e－NaTi2（PO4）3＋2Na＋，正极反应：Cl2＋2e－2Cl－，消耗氯气，放电时，阴离子移向负极，充电时阳极：2Cl－－2e－Cl2↑，由此解析。放电时负极失电子，发生氧化反应，电极反应：Na3Ti2（PO4）3－2e－NaTi2（PO4）3＋2Na＋，A正确；放电时，阴离子移向负极，放电时Cl－透过多孔活性炭电极向NaCl中迁移，B错误；放电时每转移1 mol电子，正极：Cl2＋2e－2Cl－，理论上CCl4释放0.5 mol Cl2，C错误；充电过程中，阳极：2Cl－－2e－Cl2↑，消耗氯离子，NaCl溶液浓度减小，D错误。
4.（2021·河北高考）K－O2电池结构如图，a和b为两个电极，其中之一为单质钾片。关于该电池，下列说法错误的是（　　）
A.隔膜允许K＋通过，不允许O2通过
B.放电时，电流由b电极沿导线流向a电极；充电时，b电极为阳极
C.产生1 Ah电量时，生成KO2的质量与消耗O2的质量比值约为2.22
D.用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗3.9 g钾时，铅酸蓄电池消耗0.9 g水
解析：D　由题图可知，b电极上O2转化为KO2，则b电极为电池正极，a电极为电池负极，K＋通过隔膜由a电极向b电极迁移，为避免O2氧化K电极，O2不能通过隔膜，A正确；放电时，电流由正极经导线流向负极，即由b极经导线流向a电极，充电时，b电极接外接电源的正极，b电极为阳极，B正确；产生1 Ah电量时，生成KO2与消耗O2的质量比为71∶32≈2.22，C正确；消耗3.9 g钾时，转移 0.1 mol e－，铅酸蓄电池消耗0.1 mol H2O，其质量为1.8 g，D错误。
5.（2021·浙江6月选考）某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示，电极A为非晶硅薄膜，充电时Li＋得电子成为Li嵌入该薄膜材料中；电极B为 LiCoO2 薄膜；集流体起导电作用。下列说法不正确的是（　　）
A.充电时，集流体A与外接电源的负极相连
B.放电时，外电路通过a mol电子时，LiPON薄膜电解质损失a mol Li＋
C.放电时，电极B为正极，反应可表示为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－LiCoO2
D.电池总反应可表示为LixSi＋Li1－xCoO2Si＋LiCoO2
解析：B　由题中信息可知，该电池充电时Li＋得电子成为Li嵌入电极A中，可知电极A在充电时作阴极，故其在放电时作电池的负极，而电极B是电池的正极。由图可知，集流体A与电极A相连，充电时电极A作阴极，故充电时集流体A与外接电源的负极相连，A正确；放电时，外电路通过a mol电子时，内电路中有a mol Li＋通过LiPON薄膜电解质从负极迁移到正极，但是LiPON薄膜电解质没有损失Li＋，B不正确；放电时，电极B为正极，发生还原反应，反应可表示为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－LiCoO2，C正确；电池放电时，嵌入在非晶硅薄膜中的锂失去电子变成Li＋，正极上Li1－xCoO2得到电子和Li＋变为LiCoO2，故电池总反应可表示为LixSi＋Li1－xCoO2Si＋LiCoO2，D正确。
　　
一、选择题：本题包括11个小题，每小题仅有1个选项符合题意。
1.一种铝—空气电池放电过程如图所示，下列关于该电池放电时的说法正确的是（　　）
A.a极发生还原反应
B.OH－往b极迁移
C.每转移4 mol电子，正极消耗1 mol空气
D.负极电极反应式：Al－3e－＋4OH－Al＋2H2O
解析：D　a极为铝—空气电池的负极，碱性条件下铝失去电子发生氧化反应生成偏铝酸根离子和水，电极反应式为Al－3e－＋4OH－Al＋2H2O，A错误，D正确；a极为铝—空气电池的负极，b极为正极，则氢氧根离子往负极a极迁移，B错误；b极为正极，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O4OH－，则放电时每转移4 mol电子，正极消耗1 mol氧气，空气为混合物，所以消耗的空气一定大于1 mol，C错误。
2.向两份过量的锌粉a、b中分别加入一定量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V（L）与时间t（min）的关系正确的是（　　）
解析：B　加入CuSO4溶液，Zn置换出Cu，形成原电池，加快反应速率，由于锌粉过量、H2SO4定量，则产生H2的体积一样多，B项符合题意。
3.一种利用CH4消除NOx污染的工作原理如图所示，装置均用惰性电极，两侧电解质溶液为同浓度的盐酸。下列说法正确的是（　　）
A.NO2发生氧化反应
B.负极：CH4＋2H2O－8e－CO2＋8H＋
C.转移0.8 mol电子，有0.4 mol H＋通过离子交换膜
D.工作一段时间，两侧电极室中溶液pH均减小
解析：B　NO2反应生成了N2，得到电子，发生还原反应，A错误；负极：CH4＋2H2O－8e－CO2＋8H＋，B正确；该电源的外电路是电子移动，内电路是H＋移动，二者都带一个单位电荷，根据得失电子数相等，转移0.8 mol电子，则有0.8 mol H＋通过离子交换膜，C错误；负极生成了H＋，pH减小，正极消耗H＋生成H2O，pH增大，D错误。
4.我国科学家发明了一种“可固氮”的镁—氮二次电池，其装置如图所示，下列说法不正确的是（　　）
A.固氮时，电池的总反应为3Mg＋N2Mg3N2
B.脱氮时，钌复合电极的电极反应式为Mg3N2－6e－3Mg2＋＋N2↑
C.固氮时，外电路中电子由钌复合电极流向镁电极
D.当无水LiCl－MgCl2混合物受热熔融后电池才能工作
解析：C　固氮时该装置为原电池装置，镁为活泼金属，作负极，被氧化成Mg2＋，钌复合电极为正极，氮气在电极上发生还原反应生成N3－，与熔融电解质中镁离子生成Mg3N2，所以总反应为3Mg＋N2Mg3N2，A正确；脱氮时，－3价的氮要被氧化，钌复合电极应发生氧化反应，Mg3N2失电子发生氧化反应生成氮气，电极反应式为Mg3N2－6e－3Mg2＋＋N2↑，B正确；固氮时，镁电极为负极，外电路中电子由负极镁电极流向钌复合电极，C错误；无水LiCl－MgCl2混合物常温下为固体，无自由移动的离子，不能导电，受热熔融后产生自由移动的离子能导电，电池才能工作，D正确。
5.十九大报告中提出要“打赢蓝天保卫战”，意味着对大气污染防治比过去要求更高。二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，原理如图所示。下列说法正确的是（　　）
A.该电池放电时质子从Pt2电极经过内电路流到Pt1电极
B.Pt1电极附近发生的反应为SO2＋2H2O－2e－H2SO4＋2H＋
C.Pt2电极附近发生的反应为O2＋4e－＋2H2O4OH－
D.相同条件下，放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为2∶1
解析：D　放电时为原电池，质子从负极向正极移动，Pt1电极为负极，则该电池放电时质子从Pt1电极移向Pt2电极，A错误；Pt1电极为负极，发生氧化反应，SO2被氧化为硫酸，电极反应式为SO2＋2H2O－2e－S＋4H＋，硫酸应当拆写成离子形式，B错误；酸性条件下，氧气得电子生成水，C错误；相同条件下，放电过程中负极发生氧化反应：2SO2＋4H2O－4e－2S＋8H＋，正极发生还原反应：O2＋4e－＋4H＋2H2O，根据转移电子数相等可知，放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为2∶1，D正确。
6.某种热激活电池的结构如图所示，该电池放电后的产物为Li7Si3和LiMn2O4，下列说法正确的是（　　）
A.放电过程中，Li＋移向a极区
B.该电池中火药燃烧将化学能转化为电能
C.常温时，在a、b间连接电流表，指针偏转
D.放电时，a极的电极反应方程式为3Li13Si4－11e－4Li7Si3＋11Li＋
解析：D　放电过程中阳离子向正极移动，故放电过程中，Li＋移向b极区，A错误；该电池为热激活电池，故该电池中火药燃烧将化学能转化为热能，B错误；该电池为热激活电池，常温下，电池不工作，在a、b间连接电流表时，指针不偏转，C错误；放电时，a极的电极反应方程式为3Li13Si4－11e－4Li7Si3＋11Li＋，D正确。
7.如图是一种燃料型电池检测仪的工作原理示意图。下列说法不正确的是（　　）
A.该仪器工作时酒精浓度越大，则电流强度越大
B.工作时外电路电子流向为X→Y
C.检测结束后，X极区的pH增大
D.电池总反应为2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O
解析：C　该燃料电池为酒精燃料电池，该仪器工作时酒精浓度越大，则单位时间内转移电子数越多，电流强度越大，A正确；燃料电池中通入燃料的一极发生氧化反应作原电池的负极，所以X是负极，Y是正极，电子从外电路的负极流向正极，B正确；酒精发生氧化反应生成乙醛和氢离子，所以X极区的氢离子浓度增大，pH减小，C错误；燃料电池的反应实质就是乙醇与氧气反应生成乙醛和水，所以电池总反应为2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O，D正确。
8.由我国科学家设计的Mg－Li双盐混合电池具有较高的电池效率，其工作原理如图所示，下列说法错误的是（　　）
A.放电时，正极电极反应式为FeS＋2e－＋2Li＋Fe＋Li2S
B.充电时，Mg电极发生了还原反应
C.充电时，每生成1 mol Mg，电解质溶液质量减少24 g
D.电解液含离子迁移速率更快的Li＋提高了电流效率
解析：C　放电时Mg转化为Mg2＋，所以右侧电极为负极，左侧电极为正极，FeS得电子生成Fe和Li2S，电极反应为FeS＋2e－＋2Li＋Fe＋Li2S，A正确；充电时Mg2＋转化Mg，被还原，Mg电极发生了还原反应，B正确；充电时阳极反应为Fe＋Li2S－2e－FeS＋2Li＋，每生成1 mol Mg，消耗1 mol Mg2＋，转移2 mol电子，同时生成2 mol Li＋，所以电解质质量减少24 g－2×7 g＝10 g，C错误；电解液中含离子迁移速率更快的Li＋，增强了导电性，提高了电流效率，D正确。
9.利用如图HCOOH燃料电池装置，获得电能的同时还可以得到KHCO3、K2SO4。下列说法错误的是（　　）
A.通入O2的电极为电池正极
B.放电过程中需补充的物质X为H2SO4
C.负极电极反应式为HCOO－＋2OH－－2e－HC＋H2O
D.每生成1 mol KHCO3，有1 mol K＋通过阳离子膜
解析：D　燃料电池中HCOO－失电子作负极，则通入O2的电极作正极，A正确；由图示可知，放电过程中正极有K2SO4生成，因此需补充的物质X为H2SO4，B正确；由图示可知，负极HCOO－失电子生成HC，负极电极反应式为HCOO－＋2OH－－2e－HC＋H2O，C正确；每生成1 mol KHCO3，转移2 mol电子，则有2 mol K＋通过阳离子膜，D错误。
10.水系钠离子电池有成本低、寿命长、环保等诸多优势，未来有望代替锂离子电池和铅酸蓄电池。一种水系钠离子电池放电和充电的工作原理示意图如图所示。下列说法正确的是（　　）
A.放电时，电极N上的电势低于电极M上的电势
B.放电时，若导线中流过2 mol e－，理论上有 2 mol Na＋移入M电极区
C.充电时，TiO2光电极不参与该过程
D.充电时，阳极的电极反应式为3I－－2e－
解析：D　放电时，电极N上转化为I－，碘元素被还原，所以电极N为正极，则电极M为负极，负极上S2－被氧化为。由上述分析可知，放电时，电极N为正极，电极M为负极，则电极N上的电势高于电极M上的电势，A错误；放电时为原电池，原电池中阳离子移向正极，即Na＋移入N电极区，B错误；据图可知充电时I－在TiO2光电极上失电子被氧化为，C错误；充电时，阳极上I－被氧化为，电极反应式为3I－－2e－，D正确。
11.一种双室微生物燃料电池污水净化系统原理如图所示，图中酸性污水中含有的有机化合物用C6H12O6表示。下列有关该电池的说法不正确的是（　　）
A.正极的电极反应式为Fe（CN＋e－Fe（CN
B.电池的总反应为C6H12O6＋24Fe（CN＋6H2O6CO2↑＋24Fe（CN＋24H＋
C.该“交换膜”可选用“质子交换膜”
D.若将“K3Fe（CN）6溶液”改为“O2”，当有22.4 L O2参与反应时，理论上转移4 mol电子
解析：D　根据元素化合价的变化可知，Fe（CN生成Fe（CN的过程铁元素被还原，电极甲应为原电池的正极，所以正极的电极反应式为Fe（CN＋e－Fe（CN，A正确；C6H12O6被氧化生成水和二氧化碳，Fe（CN被还原生成Fe（CN，则总反应为C6H12O6＋24Fe（CN＋6H2O6CO2↑＋24Fe（CN＋24H＋，B正确；原电池中阴离子有向负极移动的趋势，为防止Fe（CN移向负极，同时可以使负极产生的氢离子迁移到正极，可选用质子交换膜，C正确；氧气所处的压强和温度未知，无法计算氧气的物质的量，D错误。
二、非选择题：本题包括3个小题。
12.根据下列叙述写出对应的电极反应式。
（1）LiFePO4是一种新型动力锂电池的电极材料。如图为某LiFePO4电池充、放电时正极局部放大示意图，则电池放电时正极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如图，在使用过程中石墨Ⅰ电极反应生成一种氧化物Y，则该电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）Al－Ag2O2电池可用作水下动力电源，其原理如图所示。该电池的负极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
解析：（1）原电池放电时，正极上FePO4得电子生成LiFePO4，电极反应式为Li＋＋FePO4＋e－LiFePO4。
（2）因为石墨Ⅱ电极上通入的O2得电子，故在石墨Ⅰ电极上NO2失电子，与迁移过来的N结合生成＋5价氮的氧化物N2O5，电极反应式为NO2＋N－e－N2O5。
（3）该电池中铝为负极，失去电子，结合溶液中的OH－，最终生成Al。
答案：（1） Li＋＋FePO4＋e－LiFePO4
（2）NO2＋N－e－N2O5
（3）Al－3e－＋4OH－Al＋2H2O
13.Ⅰ.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＋2SOCl24LiCl＋S＋SO2↑。
（1）电池正极发生的电极反应为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）SOCl2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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
Ⅱ.熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视。某燃料电池以熔融的K2CO3为电解质，以丁烷为燃料，以空气为氧化剂，以具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极。
（3）该燃料电池负极电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（4）该燃料电池正极电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
解析：Ⅰ.（1）原电池的负极发生氧化反应，电极反应式为4Li－4e－＋4Cl－4LiCl，则正极的电极反应式用总反应式减去负极反应式得2SOCl2＋4e－4Cl－＋S＋SO2↑。（2）用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成，说明反应过程中S元素的化合价仍是＋4价，未发生氧化还原反应，所以SOCl2与水反应的产物是二氧化硫与氯化氢，氯化氢与水结合形成白雾，则实验现象是出现白雾，有刺激性气味的气体生成；反应的化学方程式为SOCl2＋H2OSO2↑＋2HCl↑。
Ⅱ.（3）燃料电池的负极发生氧化反应，所以丁烷在负极发生氧化反应，失去电子，因为熔融K2CO3为电解质，所以生成二氧化碳和水，电极反应式为C4H10＋13C－26e－17CO2＋5H2O。（4）正极是氧气发生还原反应，与二氧化碳结合生成碳酸根离子，电极反应式为O2＋2CO2＋4e－2C。
答案：（1）2SOCl2＋4e－4Cl－＋S＋SO2↑
（2）出现白雾，有刺激性气味的气体生成　SOCl2＋H2OSO2↑＋2HCl↑
（3）C4H10＋13C－26e－17CO2＋5H2O
（4）O2＋2CO2＋4e－2C
14.（1）高铁酸钾（K2FeO4）不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中。如图1是高铁电池的模拟实验装置：
①该电池放电时正极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
②盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向　　　　（填“左”或“右”，下同）移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向　　　　移动。
③图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

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