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考点4 化学反应与能量变化
反应热
1．反应热：化学反应过程中吸收或放出的能量。
2．吸热反应和放热反应
放热反应 吸热反应
定义 放出热量的化学反应 吸收热量的化学反应
图像
举例 ①中和反应 ②燃烧反应 ③金属与酸或与氧气的反应 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 氢氧化钡晶体与NH4Cl的反应 ②大多数的分解反应 ③灼热的炭与二氧化碳的反应 ④盐酸与碳酸氢钠的反应 ⑤炭和水蒸气的反应
表示方法 ΔH＜0 ΔH＞0
形成原因 宏观 反应物总能量大于生成物总能量 反应物总能量小于生成物总能量
微观
3．反应热的计算
ΔH＝反应物键能之和－生成物键能之和
4．热化学方程式
（1）概念：表明反应所释放或吸收的热量的化学方程式。
（2）意义：既表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。
（2）书写：一写化学方程式，二标出各物质的状态，三标ΔH。
注意
原电池工作原理及应用
1．工作原理
能量变化 化学能转化为电能
形成条件 两个电极 组合情况①②③④负 极较活泼金属金属金属石墨或Pt正 极较不活泼金属金属氧化物石墨或Pt石墨或Pt
电解质溶液或 熔液、固体 电解质可能与电极的负极反应，也可能不与电极反应
电极上 有自发的氧化还原反应发生
微粒流向 外电路 电子从负极流向正极
内电路 溶液中阳离子移向正极，阴离子移向负极
2．多角度判断原电池的正、负极
正极 较不活泼金属或非金属 电极材料 较活泼金属 负极
还原反应 电极反应类型 氧化反应
电子流入 电子流向 电子流出
电流流出 电流流向 电流流入
阳离子迁移的电极 离子流向 阴离子迁移的电极
质量增大或不变 电极质量 质量减少或不变
电极有气泡产生 电极现象 电极变细
3．原电池原理的应用
加快化学反应速率 实验室用锌和稀硫酸反应制备氢气时，常用粗锌，产生氢气的速率更快。原因是粗锌中的杂质和锌、稀硫酸构成原电池，电子定向移动，加快了锌与硫酸反应的速率。
比较金属的活泼性 一般情况下，在原电池中，负极金属的活泼性比正极金属的活泼性强。
设计原电池 首先将氧化还原反应分成两个半反应——氧化反应式、还原反应式。
根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。
用于金属的防护 将需要保护的金属连接另一较活泼的金属，要保护的金属作原电池的正极受到保护。
注意
化学电源与电极反应式书写
1．化学电池
名称 干电池 (一次电池) 充电电池 (二次电池) 燃料电池
特点 ①活性物质(发生氧化还原反应的物质)消耗到一定程度后，不能再使用(放电之后不能充电) ②电解质溶液为胶状，不流动 ①放电后可再充电使活性物质获得再生 ②可以多次充电，重复使用 ①电极本身不包含活性物质，只是一个催化转换元件 ②工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给(反应物不是储存在电池内部)，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排出
举例 普通的锌锰电池、碱性锌锰电池、银锌电池等 铅蓄电池、锂电池、镍镉电池等 氢氧燃料电池、CH4燃料电池、CH3OH燃料电池等
一次电池
碱性锌锰电池 电池 纽扣式锌银电池
Zn＋2MnO2＋2H2O＝2MnO(OH)＋Zn(OH)2 总反应式 Zn＋Ag2O＋H2O＝Zn(OH)2＋2Ag
Zn＋2OH－－2e－＝Zn(OH)2 负极反应式 Zn＋2OH－－2e－＝Zn(OH)2
2MnO2＋2H2O＋2e－＝2MnO(OH)＋2OH－ 正极反应式 Ag2O＋H2O＋2e－＝2Ag＋2OH－
二次电池
负极反应物是Pb，正极反应物是PbO2。总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。
电极反应式
放电 负极反应式 Pb＋SO－2e－＝PbSO4
正极反应式 PbO2＋4H＋＋SO＋2e－＝PbSO4＋2H2O
充电 阴极反应式 PbSO4＋2e－＝Pb＋SO
阳极反应式 PbSO4＋2H2O－2e－＝PbO2＋4H＋＋SO
燃料电池
a . 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，常见的燃料除H2外，还有CO、水煤气(CO和H2)、烃类(如CH4)、醇类(如CH3OH)、醚类(如CH3OCH3)、氨(NH3)、肼(H2N—NH2)等。如无特别提示，燃料电池反应原理类似于燃料的燃烧。
b . 燃料电池的电解质常有四种类型，酸性溶液、碱性溶液、固体电解质(可传导O2－)、熔融碳酸盐，不同电解质会对总反应式、电极反应式有影响。
2．原电池电极反应式的书写
（1）电极方程式书写的一般方法
正极：找出氧化剂及还原产物，写出“氧化剂＋n e－＝还原产物” 负极：找出还原剂及氧化产物，写出“还原剂－n e－＝氧化产物”
注意开始生成的氧化产物、还原产物在溶液中能否存在，如碱性溶液中H＋要结合OH－生成H2O。由电荷守恒确定要添加的离子，再据质量守恒，配平其他微粒个数。
将正、负析电极反应式相加，与总反应式对照验证。
（2）具体书写方法
负极反应式的书写 ①活泼金属作负极时，电极本身被氧化： a．若生成的阳离子不与电解质溶液反应，其产物可直接写为金属阳离子，如： Zn－2e－＝Zn2＋，Cu－2e－＝Cu2＋。 b．若生成的金属阳离子与电解质溶液反应，其电极反应式为两反应合并后的反应式。如Mg－Al(KOH)原电池，负极反应式为Al－－3e－＋4OH－＝AlO＋2H2O；铅蓄电池负极反应式：Pb－2e－＋SO＝PbSO4。
②负极本身不反应时，常见书写方法为： 氢氧(酸性)燃料电池，负极反应式为H2－2e－＝2H＋。 氢氧(碱性)燃料电池，负极反应式为H2－2e－＋2OH－＝2H2O。
正极反应式的书写 ①首先根据化合价变化或氧化性强弱判断得电子的微粒
②其次确定该微粒得电子后变成哪种形式 如氢氧(酸性)燃料电池，正极反应式为O2＋4H＋＋4e－＝2H2O 氢氧(碱性)燃料电池，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－＝4OH－ 铅蓄电池正极反应式：PbO2＋2e－＋4H＋＋SO＝PbSO4＋2H2O
注意
一、单选题
1．氢能是一种理想的绿色能源。下列叙述正确的是( )
A．可利用的分解反应制
B．可用如图表示在中燃烧的能量变化
C．光解海水制氢既经济又符合资源可持续利用
D．等质量的燃烧生成比生成放出的热量多
【答案】C
【详解】A．分解产生水和，A错误；
B．图为吸热反应，而在中燃烧是放热反应，B错误；
C．光解海水制氢是利用太阳能分解水制取氢气，且太阳能、海水资源丰富，故此法既经济又符合资源可持续利用，C正确；
D．转化为时放热，故等质量的燃烧生成比生成放出的热量少，D错误；
答案选C。
2．下列实验装置能达到实验目的的是( )
A．验证Na和水的反应是否为放热反应 B．证明非金属性强弱：
C．观察碳酸钾的焰色反应 D．比较、的稳定性
【答案】A
【详解】A．若Na和水的反应是放热反应，反应放出的热量会使大试管内气体温度升高，压强增大，导致U形管中红墨水出现液面差，所以该装置能验证Na和水的反应是否为放热反应，A正确；
B．比较非金属性强弱应根据最高价氧化物对应水化物的酸性强弱。稀盐酸不是Cl的最高价氧化物对应水化物，且盐酸具有挥发性，挥发出来的HCl会干扰CO2与硅酸钠溶液的反应，不能证明非金属性，B错误；
C．观察钾元素的焰色反应需要透过蓝色钴玻璃，滤去钠元素焰色的干扰，C错误；
D．比较、的稳定性时，应放在小试管中，放在大试管中，因为外管温度高，内管温度低，若分解而不分解，才能说明稳定性强，D错误；
故选A。
3．化学电池已成为人类生产、生活中的重要能量来源之一，化学电池是根据原电池原理制成的。如图所示，电流表的指针发生偏转，同时X极的质量减小，Y极上有气泡产生，Z为电解质溶液。下列说法正确的是( )
A．X为原电池的正极 B．Y极发生氧化反应
C．Z中阳离子向X极移动 D．X、Y、Z可以分别为Al、Mg、NaOH
【答案】D
【分析】电流表指针发生偏转，说明形成原电池反应，化学能转化为电能。同时X极质量减少，说明X电极为原电池负极，Y极上有气泡产生，则Y电极为原电池正极，Z为电解质溶液，据此分析解答。
【详解】A．由分析可知，X电极为原电池负极，A错误；
B．Y电极为原电池正极，发生还原反应，B错误；
C．原电池中阳离子移向负电荷较多的正极，故阳离子应移向正极Y电极，C错误；
D．Al-Mg-NaOH原电池中，Al做负极，Mg做正极，电解液为氢氧化钠，符合题干现象，D正确；
故选D。
4．某化工实验室设计了一种新型双微生物燃料电池装置，能够同时消除养殖厂含氮污水和化工厂含醛类废水，工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．电池工作时，电子由a极经导线流向b极，H＋由b极经质子交换膜流向a极
B．a极的电极反应式为CH3CHO＋3H2O＋10e-=2CO2＋10H＋
C．a极消耗的CH3CHO和b极消耗的的物质的量之比为1∶2
D．该电池装置在高温条件下工作效率会更高
【答案】C
【分析】由图可知，b侧电极硝酸根中氮元素化合价由+5价变成0价化合价降低，发生还原反应，b电极作正极，则a电极为负极。
【详解】A．原电池中电子由负极经过导线流向正极，即电子由a极经导线流向b极，阳离子向着正极移动，即H＋向b极，A错误；
B．a电极为负极，乙醛发生氧化反应生成二氧化碳：CH3CHO＋3H2O-10e-=2CO2＋10H＋，B错误；
C．b电极硝酸根离子发生还原反应生成氮气，1mol硝酸根离子反应转移5mol电子，a电子乙醛发生氧化反应，1mol乙醛发生反应转移10mol电子，根据得失电子守恒，a极消耗的CH3CHO和b极消耗的的物质的量之比为1∶2，C正确；
D．高温条件下微生物失活，工作效率降低，D错误；
答案选C。
5．下列图示与对应的叙述不相符的是( )
A．(a)图可表示Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体反应的能量变化
B．通过(b)图可知石墨比金刚石稳定
C．由(d)图可知，A比C的能量高
D．由(c)图可知， O2(g)和SO2(g)反应生成SO3(g)是吸热反应
【答案】D
【详解】A．Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体反应是吸热反应，对应图中生成物能量高于反应物，A正确；
B．能量越低越稳定，石墨的能量低于金刚石，因而更稳定，B正确；
C．由(d)图可见A的能量高于C，C正确；
D．由图(c)可知，2SO2(g)+O2(g)SO3(g)为放热反应，不是吸热反应，D错误；故选D。
6．透明氧化铝陶瓷可被用在电子工业、照明等领域。氧化铝陶瓷的主要成分是经高温煅烧可转化为，该转化过程的能量变化如图所示：
下列说法错误的是( )
A．比稳定
B．到的转化是吸热过程
C．相同质量的的总能量高于的总能量
D．该条件下，
【答案】D
【详解】A．由图知，的能量高，稳定性比差，A正确；
B．由图可知，到的转化是吸热过程，B正确；
C．由图可知，相同质量的的总能量高于的总能量，C正确；
D．的反应热，D错误；
故选D。
7．用于驱动潜艇的氨―氧燃料电池示意图如图所示。下列有关说法错误的是( )
A．电极b发生还原反应
B．电池工作时，OH-向电极a迁移
C．电极a发生的电极反应式为 ：2NH3-6e-=N2+6H+
D．外电路通过2mol电子时，消耗标准状况下O2 11.2L
【答案】C
【分析】从图中可以看出，在电极a，NH3转化为N2+H2O，N元素化合价升高，则NH3失电子发生氧化反应，a为负极；电极b为正极，O2得电子发生还原反应。
【详解】A．电极b为正极，O2得电子发生还原反应，A正确；
B．电池工作时，阴离子向负极移动，电极a为负极，则OH-向电极a迁移，B正确；
C．电极a为负极，NH3失电子转化为N2和H2O，依据得失电子守恒、电荷守恒和元素守恒，可得出发生的电极反应式为 ：2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，C错误；
D．在正极b，O2得电子生成OH-，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，外电路通过2mol电子时，消耗标准状况下O2的体积为= 11.2L，D正确；
故选C。
8．下列指定反应的离子方程式正确的是( )
A．铅酸蓄电池放电时的负极反应：Pb - 2e- = Pb2+
B．少量SO2通入Ca(ClO)2溶液中：SO2+H2O+Ca2++2ClO-=CaSO3↓+2HClO
C．与足量稀硝酸反应：
D．向硅酸钠溶液中通入少量气体：
【答案】D
【详解】A．铅酸蓄电池放电时的负极反应：Pb-2e-+SO = PbSO4，A错误；
B．次氯酸具有氧化性，可以氧化二氧化硫生成硫酸钙，正确的离子方程式为Ca2++3ClO-+SO2+H2O=CaSO4↓+Cl-+2HClO，B错误；
C．与足量稀硝酸会发生氧化还原反应，故正确的反应方程式为3Fe(OH)2+10H++ NO=3Fe3++NO↑+8H2O，C错误；
D．向硅酸钠溶液中通入少量CO2气体生成硅酸沉淀和碳酸钠，D正确；
故选D。
9．如图所示，下列关于碱性乙醇燃料电池的说法不正确的是( )
A．电池工作结束后，电解质溶液的pH减小
B．电池工作时，外电路中电流从b电极流向a电极
C．当0.2mol电子通过装置时，b电极上消耗1.12L氧气(标准状况)
D．电极a的反应式为：
【答案】D
【分析】a极通入乙醇，乙醇失电子发生氧化反应，a是负极；b极通入氧气，氧气得电子发生还原反应，b是正极。
【详解】A．正极发生反应，负极电极反应式为：，当转移相同的电子，消耗的氢氧根多于生成的氢氧根，电池工作结束后，电解质溶液的减小，A正确；
B．a是负极、b是正极，电池工作时，外电路中电流从b电极流向a电极，B正确；
C．正极发生反应，当电子通过装置时，b电极上消耗氧气，消耗氧气的体积为（标准状况），C正确；
D．乙醇失电子发生氧化反应，a是负极，负极电极反应式为：，D错误；
故选D。
10．一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO催化消耗血糖发电，从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度下降至标准，电池停止工作。电池工作时，下列叙述错误的是( )
A．电池总反应为
B．b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用
C．消耗18g葡萄糖，理论上a电极有0.4mol电子流入
D．两电极间血液中的Na+在电场驱动下的迁移方向为b→a
【答案】C
【分析】由题中信息可知，b电极为负极，发生反应，然后再发生；a电极为正极，发生反应，在这个过程中发生的总反应为。
【详解】A．根据分析，电池总反应为，A正确；
B．b电极上CuO将葡萄糖氧化为葡萄糖酸后被还原为Cu2O，Cu2O在b电极上失电子转化成CuO，在这个过程中CuO的质量和化学性质保持不变，因此，CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用，B正确；
C．根据反应，消耗1mol转移2mol电子，18g葡萄糖物质的量为0.1mol，理论上a电极有0.2mol电子流入，C错误；
D．原电池中，阳离子移向正极，两电极间血液中的Na+在电场驱动下的迁移方向为b→a，D正确；
故选C。
11．氢气是重要的绿色能源。工业上制取氢气涉及的主要热化学方程式有：
①
②
③
已知H-H键能为a kJ/mol，O-H键能为b kJ/mol，C=O键能为c kJ/mol，则CO(g)的碳氧键键能(单位：kJ/mol)为( )
A． B．
C． D．
【答案】A
【详解】由盖斯定律，①+②-③可得： ；设CO(g)的碳氧键键能为x，1个分子中有2个C=O键，1个分子中有2个O-H键，反应物断键吸热为，生成物形成放热为，根据所得热化学方程式有：，解得：，故A正确。
12．铜-铈氧化物(xCuO·yCeO2，Ce是活泼金属)催化氧化可除去H2中少量CO，总反应为2CO+O2=2CO2，其反应过程与能量关系及可能机理如下图所示。下列说法正确的是( )
A．(i)中只有一种元素化合价发生变化
B．步骤(iii)中既有共价键的断裂，也有共价键的生成
C．反应过程中催化剂未参与反应
D．总反应过程中形成化学键释放的总能量低于断裂化学键吸收的总能量
【答案】B
【详解】A．(ⅰ)中，CO转化为CO2，则C元素化合价发生了变化，另外，催化剂中失去了1个O，则Cu或Ce元素的化合价也会发生变化，故A错误；
B．步骤(ⅲ)中，O=O、C≡O中的共价键会发生断裂，生成碳氧键，所以既有共价键的生成，也有共价键的断裂，故B正确；
C．反应过程中催化剂参与反应，改变反应历程，故C错误；
D．根据图示，总反应放热，形成化学键释放的总能量大于断裂化学键吸收的总能量，故D错误；
选B。
13．被称为“软电池”的纸质电池，采用一个薄层纸片(在其一边镀锌，在其另一边镀二氧化锰)作为传导体，在纸内的离子“流过”水和氧化锌组成的电解质溶液，总反应为Zn＋2MnO2＋H2O=ZnO＋2MnO(OH)。下列说法不正确的是( )
A．当该电池消耗2molMnO2时，与铅酸蓄电池消耗0.5molPb产生的电量相等
B．该电池二氧化锰为正极，发生还原反应
C．当0.1molZn完全溶解时，电池外电路转移的电子数约为1.204×1023
D．电池正极反应式为MnO2＋e-＋H2O=MnO(OH)＋OH-
【答案】A
【详解】A．根据题目中的总反应可知，当该电池消耗时，转移电子；铅酸蓄电池负极反应式为：，消耗转移的电子为，A错误；
B．反应中元素化合价降低，被还原，发生还原反应，B正确；
C．锌元素化合价由价变化为价，则当完全溶解时，电池外电路转移的电子数为，个数约为，C正确；
D．正极上二氧化锰得电子发生还原反应，电极反应式为：，D正确；
故选A。
14．设为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是( )
A．消毒面具使用时， 每消耗0.1molNa2O2转移0.2个电子
B．加热条件下，含溶质2mol的浓硫酸与足量Cu反应，生成SO2的分子总数为
C．足量硫与6.4gCu加热时反应转移的电子总数为0.1
D．Zn-Cu-稀硫酸原电池工作时，电路中每经过0.2个电子正极上产生2.24LH2
【答案】C
【详解】A．消毒面具中的过氧化钠能与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气，或与水反应生成氢氧化钠和氧气，则消耗0.1mol过氧化钠时，转移电子的个数为0.1mol×1×NAmol—1=0.1NA，故A错误；
B．浓硫酸与铜共热反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，反应中浓硫酸会变为不能与铜共热反应的稀硫酸，所以硫酸无法完全反应，无法计算加热条件下，含溶质2mol的浓硫酸与足量铜反应生成二氧化硫的物质的量和分子数，故B错误；
C．铜与硫共热反应生成硫化亚铜，则足量硫与6.4g铜加热反应时，转移的电子总数为×1×NAmol—1=0.1NA，故C正确；
D．缺标准状况下，无法计算电路中每经过0.2 NA个电子时，正极上产生氢气的体积，故D错误；
故选C。
15．Fe和Mg与H2SO4反应的实验记录如下：
实验
现象 Fe表面产生大量无色气泡 Fe表面产生少量气泡后迅速停止 Mg表面迅速产生大量气泡 Fe表面有大量气泡，Mg表面有少量气泡
关于上述实验说法不合理的是( )
A．Ⅰ中产生气体的原因是：
B．取出Ⅱ中的铁棒放入CuSO4溶液立即析出亮红色固体
C．取出Ⅲ中的镁棒放入CuSO4溶液立即析出亮红色固体
D．Ⅳ中现象说明Mg的金属性比Fe强
【答案】B
【详解】A．铁和稀硫酸反应生成H2，因此铁表面产生大量无色气泡，离子方程式为：，A正确；
B．常温下，铁和浓硫酸发生钝化反应，在铁的表面产生一层致密的氧化薄膜，阻碍反应的进行，因此取出Ⅱ中的铁棒放入硫酸铜溶液中不会立即析出亮红色固体，B错误；
C．根据实验现象，镁表面迅速产生大量的气泡，说明镁和浓硫酸没有发生钝化反应，取出Ⅲ中的镁棒放入CuSO4溶液立即析出亮红色固体Cu，C正确；
D．根据原电池的工作原理，正极上产生气泡，因此铁作正极，镁作负极，活泼金属作负极，Ⅳ中现象说明Mg的金属性比Fe强，D正确；
故选B。
二、非选择题
16．化学反应速率和限度与生产、生活密切相关，这是化学学科重点研究发展的方面之一。
(1)氨气被广泛用于化工、轻工、化肥、合成纤维、制药等领域，已知工业合成氨的反应为。气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量称为键能(kJ·mol-1)，一些共价键的键能如下表所示。
共价键
键能(kJ·mol-1) 436 946 391
①请根据上表数据计算，一定条件下氮气与氢气生成2mol NH3时 (填“放出”或“吸收”)的热量为M。
②在与①相同条件下，将1mol N2和3mol H2放入一密闭容器中发生上述反应，放出或吸收的热量为N，则M与N数值大小比较，正确的是 (填选项字母)。
A．M＜N B．M>N C．M = N D．无法确定
(2)一定条件下铁可以和CO2发生反应：。一定温度下，向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体，反应过程中CO2气体和CO气体的浓度与时间的关系如图所示。
①t1 min时，正、逆反应速率的大小关系为v正 v逆(填“>”“<”或“=”)。
②下列条件的改变能减慢其反应速率的是 (填选项字母)。
A．降低温度 B．减小铁粉的质量
C．保持压强不变，充入He D．保持容积不变，充入一定量CO2
③下列描述能说明上述反应已达到平衡状态的是 (填选项字母)。
A．v(CO2) = v(CO)
B．单位时间内，生成n mol CO2的同时也生成n mol CO
C．容器中气体压强不随时间变化而变化
D．容器中气体的平均相对分子质量不随时间变化而变化
(3)N2H4空气碱性燃料电池的能量转化效率高，装置示意图如图所示。
①电池工作一段时间后，电解质溶液的碱性 (填“增强”、“减弱”或“不变”)；
②写出a极的电极反应式： 。
③当生成11.2LN2(标准状况)时，电路中电子转移了 mol。
【答案】(1) 放出 B
(2) ＞ AC BD
(3) 减弱 2
【详解】（1）①根据上表数据计算，一定条件下氮气与氢气生成2mol NH3时，形成6mol放热2346kJ，同时破坏1molN2、3 molH2吸收热量为[946 +3×436] kJ=2254kJ，则最终放出热量为M=[2346 -2254] kJ =92 kJ。
②合成氨反应为可逆反应，在与①相同条件下，将1mol N2和3mol H2放入一密闭容器中发生上述反应，转化率小于100%，生成的NH3小于2mol，所以放出的热量M>N，答案选B。
（2）①t1min，CO2浓度在不断减少，CO浓度在不断增加，即CO2的消耗速率大于生成速率，所以＞；
②A．降低温度，能够减慢化学反应速率，A选；
B．铁粉为固体，减少铁粉的质量，不会影响化学反应速率，B不选；
C．保持压强不变，充入He，容器的体积变大，各气体组分浓度减小，化学反应速率减慢，C选；
D．保持容积不变，充入一定量CO2，CO2的浓度增大，能够加快化学反应速率，D不选；
故答案为：AC；
③A．没有明确指出反应速率的方向，所以无法判断平衡状态，A不符合题意；
B．单位时间内生成nmolCO2，描述的是逆反应速率，同时生成nmol CO是正反应速率，表示的速率比等于化学计量数比，所以正逆反应速率相等，可以判断平衡状态，B符合题意；
C．该反应为气体体积不变的反应，压强始终不变，无法判断反应达到平衡，C不符合题意；
D．气体的平均摩尔质量，总物质的量不变，总质量改变，所以M、气体的平均相对分子质量均随时间改变，当它们不变时，反应达到平衡状态，D符合题意；
故答案为：BD。
（3）通入空气的一极为正极，电极方程式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，通入N2H4的一极为负极，电极方程式为：，电池的总反应为；
①电池工作一段时间后，从总反应可知，氢氧根数目不变，但生成水，导致氢氧根浓度下降，电解质溶液的碱性减弱；
②据分析，a极为负极，N2H4发生氧化反应转化为氮气，电极方程式为：。
③根据电池总反应，存在，当生成11.2LN2(标准状况)、其物质的量为0.5mol时，电路中电子转移了2mol。
17．NO和NO2等氮氧化物是空气污染物，有氮氧化物的尾气需处理后才能排放。
(1)碱液吸收。将硝酸工业的尾气(主要为NO和NO2)通入NaOH溶液中充分吸收，所得溶液经浓缩、结晶、过滤，可以得到NaNO2晶体。
①NO和NO2混合气体与NaOH溶液反应生成NaNO2的离子方程式为 。
②若用Na2SO3溶液代替NaOH溶液，所得晶体中除含有NaNO2、NaNO3外，还有 (填化学式)。
(2)催化还原。汽车的尾气净化装置如图所示，在催化剂表面上NOx与CO反应生成N2，若尾气的温度过高导致最终排放出的气体中氮氧化物浓度偏高，原因可能是 。
(3)电化学还原。利用如图所示原电池的装置使NH3与NO2均转化为N2，既能实现有效清除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能。
①电极A上发生的电极反应为 。
②为使电池持续放电，离子交换膜应为 离子交换膜(填“阳”或“阴”)。
(4)已知NO+O3=NO2+O2.室温下，固定进入反应器NO的物质的量，改变加入O3的物质的量，反应一段时间后体系中n(NO)、n(NO2)随反应前n(O3)：n(NO)的变化如图所示。
当n(O3)：n(NO)>1时，反应后的NO2物质的量减少，其原因是 。
【答案】(1)
(2)温度过高导致催化剂的活性下降，NOx与CO的反应速率变小
(3) 阴
(4)的氧化性较强，把二氧化氮氧化为价态更高的氮的氧化物
【详解】（1）①NO和NO2混合气体与NaOH溶液反应生成NaNO2，N元素由+2价上升到+3价，又由+4价下降到+3价，根据得失电子守恒和电荷守恒配平离子方程式为；
②若用Na2SO3溶液代替NaOH溶液，反应过程中，Na2SO3会被氧化为，所得晶体中除含有NaNO2、NaNO3外，还有。
（2）在催化剂表面上NOx与CO反应生成N2，若尾气的温度过高导致最终排放出的气体中氮氧化物浓度偏高，原因可能是：温度过高导致催化剂的活性下降，NOx与CO的反应速率变小。
（3）①由图可知，NH3与NO2均转化为N2，通入氨气的一极为负极，NH3失去电子生成N2，根据得失电子守恒和电荷守恒配平负极的电极反应式为：；
②由图可知，在正极得到电子生成N2，正极的电极反应式为：，为使电池持续放电，离子交换膜应允许OH-通过，所以离子交换膜为阴离子交换膜。
（4）当n(O3)：n(NO)>1时，反应后的NO2物质的量减少，其原因是：O3的氧化性较强，把二氧化氮氧化为价态更高的氮的氧化物（或生成了N2O5）。
18．近年来，我国化工技术获得重大突破，利用合成气(主要成分为和)在催化剂的作用下合成甲醇的是其中的一个研究项目，该研究发生的主要反应如下：
I．与反应合成甲醇：
Ⅱ．与反应合成甲醇：
(1)若合成甲醇发生反应I，已知反应中相关的化学键键能数据如下：
化学键 H—H C—O C≡O H—O C—H
E/(kJ·mol-1) 436 343 1076 465 413
(已知CH3OH结构式为，CO结构式为C≡O)
由此可知生成1mol气态甲醇 (填“吸收”或“释放”) kJ能量。
(2)在某一时刻采取下列措施，能使反应I的反应速率减小的措施是 (填字母，下同)。
A．恒温恒容下，再充入 B．降低温度 C．恒温恒容下，向其中充入
(3)一定温度下，在容积固定的密闭容器中发生反应Ⅱ，下列说法可以表明反应达到化学平衡状态的是____ _______。
A．单位时间内消耗，同时生成的
B．的体积分数不再发生变化
C．
D．容器内气体密度不再改变
(4)人们应用原电池原理制作了多种电池以满足不同的需要。在现代生活、生产和科学技术发展中，电池发挥着越来越重要的作用。请根据题中信息，回答下列问题：
①直接提供电能的反应是放热反应，下列反应能设计成原电池的是 (填字母，下同)。
A．与反应
B．氢氧化钠与稀盐酸反应
C．灼热的炭与反应
D．与燃烧反应
②还原电化学法制备甲醇的工作原理如图所示。通入的一端是电池 (填“正”或“负”)极，通入的一端发生的电极反应为 。
【答案】(1) 释放 99
(2)B
(3)B
(4) D 负 CO + 4e- + 4H+ = CH3OH
【详解】（1）根据化学反应能量变化的原因为反应物化学键断裂吸收能量、生成物化学键形成释放能量，生成1mol甲醇时，断裂1mol中键、2mol中键需要吸收的总能量为，生成1mol形成3mol键、1mol键、1mol键释放的总能量为，释放的总能量大于吸收的总能量，故生成1mol甲醇时，释放能量，释放的能量为。
（2）A．恒温恒容下，再充入CO，反应物浓度增大，反应速率加快，故A不选；
B．降低温度，反应速率减慢，故B不选；
C．恒温恒容下，向其中充入Ar，反应物浓度保持不变，反应速率不变，故C不选；
故答案为：B；
（3）A．单位时间内消耗3molH2，同时生成1mol的CH3OH，均表示正向反应，不能判断反应达到化学平衡状态，故A不选；
B．CH3OH的体积分数不再发生变化，说明反应达到化学平衡状态，故B选；
C．3v(CO2)=v(H2)，未指明正逆反应速率，不能判断反应达到化学平衡状态，故C不选；
D．反应前后气体总质量保持不变，容器容积不变，故容器内密度始终不变，不能判断反应达到化学平衡状态，故D不选；
故答案为：B；
（4）①A．Ba(OH)2 8H2O与NH4Cl反应为非氧化还原反应且为吸热反应，不能设计成原电池，故A错误；
B．氢氧化钠与稀盐酸反应为非氧化还原反应，不能设计成原电池，故B错误；
C．灼热的炭与 CO2 反应为吸热反应，根据题意，不能设计成原电池，故C错误；
D．H2与Cl2燃烧反应为能自发进行的氧化还原反应，且是放热反应，能设计成原电池，故D正确；
故选：D；
②通入氢气一极为负极，在反应中失电子，电极反应式为H2-2e-=2H+，通入CO的一端为正极，电极反应式为CO+4e-+4H+=CH3OH，负极正成氢离子，正极消耗氢离子，故氢离子向左移动，故答案为：负；左；CO+4e-+4H+=CH3OH。
19．按要求回答下列问题：
(1)下列变化中属于吸热反应的是 。
铝片与稀盐酸的反应将胆矾加热变为白色干冰汽化 氯酸钾分解制氧气甲烷在氧气中的燃烧反应 与盐酸的反应
(2)在体积为的密闭容器中，充入和，一定条件下反应：，测得和的浓度随时间变化如下图所示：
从到， 。
第分钟时 第分钟时(填、或)。
(3)电化学法处理SO2是目前研究的热点。利用过氧化氢吸收SO2可消除SO2污染，设计装置如图所示。
①正极的电极反应式为
②若11.2L(标准状况)SO2参与反应，则迁移H+的物质的量为 。
【答案】(1)②④⑥
(2)
(3) 1mol
【详解】（1）①铝片与稀盐酸的反应是放热反应； ②将胆矾加热变为白色粉末是吸热反应； ③干冰汽化是物理变化； ④氯酸钾分解制氧气是吸热反应；⑤甲烷在氧气中的燃烧反应是放热反应； 与盐酸的反应是吸热反应；
故选：②④⑥；
（2）①从3min到9min，v(H2)=3v(CO2)= 0.125mol/(L·min)；
②第9分钟时反应达到平衡状态，则有v正(CH3OH)=v逆(CH3OH)，反应3min到9min过程是建立平衡的过程，v正(CH3OH)逐渐减小，第9分钟时v逆(CH3OH)<第3分钟时v正(CH3OH)；
（3）①正极的过氧化氢得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为；
②若11.2L(标准状况为0.5mol)SO2参与反应，二氧化硫中硫化合价由+4变为+6，转移电子0.5mol×2=1.0mol，则迁移H+的物质的量为1mol。
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考点4 化学反应与能量变化
反应热
1．反应热：化学反应过程中吸收或放出的能量。
2．吸热反应和放热反应
放热反应 吸热反应
定义 放出热量的化学反应 吸收热量的化学反应
图像
举例 ①中和反应 ②燃烧反应 ③金属与酸或与氧气的反应 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 氢氧化钡晶体与NH4Cl的反应 ②大多数的分解反应 ③灼热的炭与二氧化碳的反应 ④盐酸与碳酸氢钠的反应 ⑤炭和水蒸气的反应
表示方法 ΔH＜0 ΔH＞0
形成原因 宏观 反应物总能量大于生成物总能量 反应物总能量小于生成物总能量
微观
3．反应热的计算
ΔH＝反应物键能之和－生成物键能之和
4．热化学方程式
（1）概念：表明反应所释放或吸收的热量的化学方程式。
（2）意义：既表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。
（2）书写：一写化学方程式，二标出各物质的状态，三标ΔH。
注意
原电池工作原理及应用
1．工作原理
能量变化 化学能转化为电能
形成条件 两个电极 组合情况①②③④负 极较活泼金属金属金属石墨或Pt正 极较不活泼金属金属氧化物石墨或Pt石墨或Pt
电解质溶液或 熔液、固体 电解质可能与电极的负极反应，也可能不与电极反应
电极上 有自发的氧化还原反应发生
微粒流向 外电路 电子从负极流向正极
内电路 溶液中阳离子移向正极，阴离子移向负极
2．多角度判断原电池的正、负极
正极 较不活泼金属或非金属 电极材料 较活泼金属 负极
还原反应 电极反应类型 氧化反应
电子流入 电子流向 电子流出
电流流出 电流流向 电流流入
阳离子迁移的电极 离子流向 阴离子迁移的电极
质量增大或不变 电极质量 质量减少或不变
电极有气泡产生 电极现象 电极变细
3．原电池原理的应用
加快化学反应速率 实验室用锌和稀硫酸反应制备氢气时，常用粗锌，产生氢气的速率更快。原因是粗锌中的杂质和锌、稀硫酸构成原电池，电子定向移动，加快了锌与硫酸反应的速率。
比较金属的活泼性 一般情况下，在原电池中，负极金属的活泼性比正极金属的活泼性强。
设计原电池 首先将氧化还原反应分成两个半反应——氧化反应式、还原反应式。
根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。
用于金属的防护 将需要保护的金属连接另一较活泼的金属，要保护的金属作原电池的正极受到保护。
注意
化学电源与电极反应式书写
1．化学电池
名称 干电池 (一次电池) 充电电池 (二次电池) 燃料电池
特点 ①活性物质(发生氧化还原反应的物质)消耗到一定程度后，不能再使用(放电之后不能充电) ②电解质溶液为胶状，不流动 ①放电后可再充电使活性物质获得再生 ②可以多次充电，重复使用 ①电极本身不包含活性物质，只是一个催化转换元件 ②工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给(反应物不是储存在电池内部)，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排出
举例 普通的锌锰电池、碱性锌锰电池、银锌电池等 铅蓄电池、锂电池、镍镉电池等 氢氧燃料电池、CH4燃料电池、CH3OH燃料电池等
一次电池
碱性锌锰电池 电池 纽扣式锌银电池
Zn＋2MnO2＋2H2O＝2MnO(OH)＋Zn(OH)2 总反应式 Zn＋Ag2O＋H2O＝Zn(OH)2＋2Ag
Zn＋2OH－－2e－＝Zn(OH)2 负极反应式 Zn＋2OH－－2e－＝Zn(OH)2
2MnO2＋2H2O＋2e－＝2MnO(OH)＋2OH－ 正极反应式 Ag2O＋H2O＋2e－＝2Ag＋2OH－
二次电池
负极反应物是Pb，正极反应物是PbO2。总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。
电极反应式
放电 负极反应式 Pb＋SO－2e－＝PbSO4
正极反应式 PbO2＋4H＋＋SO＋2e－＝PbSO4＋2H2O
充电 阴极反应式 PbSO4＋2e－＝Pb＋SO
阳极反应式 PbSO4＋2H2O－2e－＝PbO2＋4H＋＋SO
燃料电池
a . 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，常见的燃料除H2外，还有CO、水煤气(CO和H2)、烃类(如CH4)、醇类(如CH3OH)、醚类(如CH3OCH3)、氨(NH3)、肼(H2N—NH2)等。如无特别提示，燃料电池反应原理类似于燃料的燃烧。
b . 燃料电池的电解质常有四种类型，酸性溶液、碱性溶液、固体电解质(可传导O2－)、熔融碳酸盐，不同电解质会对总反应式、电极反应式有影响。
2．原电池电极反应式的书写
（1）电极方程式书写的一般方法
正极：找出氧化剂及还原产物，写出“氧化剂＋n e－＝还原产物” 负极：找出还原剂及氧化产物，写出“还原剂－n e－＝氧化产物”
注意开始生成的氧化产物、还原产物在溶液中能否存在，如碱性溶液中H＋要结合OH－生成H2O。由电荷守恒确定要添加的离子，再据质量守恒，配平其他微粒个数。
将正、负析电极反应式相加，与总反应式对照验证。
（2）具体书写方法
负极反应式的书写 ①活泼金属作负极时，电极本身被氧化： a．若生成的阳离子不与电解质溶液反应，其产物可直接写为金属阳离子，如： Zn－2e－＝Zn2＋，Cu－2e－＝Cu2＋。 b．若生成的金属阳离子与电解质溶液反应，其电极反应式为两反应合并后的反应式。如Mg－Al(KOH)原电池，负极反应式为Al－－3e－＋4OH－＝AlO＋2H2O；铅蓄电池负极反应式：Pb－2e－＋SO＝PbSO4。
②负极本身不反应时，常见书写方法为： 氢氧(酸性)燃料电池，负极反应式为H2－2e－＝2H＋。 氢氧(碱性)燃料电池，负极反应式为H2－2e－＋2OH－＝2H2O。
正极反应式的书写 ①首先根据化合价变化或氧化性强弱判断得电子的微粒
②其次确定该微粒得电子后变成哪种形式 如氢氧(酸性)燃料电池，正极反应式为O2＋4H＋＋4e－＝2H2O 氢氧(碱性)燃料电池，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－＝4OH－ 铅蓄电池正极反应式：PbO2＋2e－＋4H＋＋SO＝PbSO4＋2H2O
注意
一、单选题
1．氢能是一种理想的绿色能源。下列叙述正确的是( )
A．可利用的分解反应制
B．可用如图表示在中燃烧的能量变化
C．光解海水制氢既经济又符合资源可持续利用
D．等质量的燃烧生成比生成放出的热量多
2．下列实验装置能达到实验目的的是( )
A．验证Na和水的反应是否为放热反应 B．证明非金属性强弱：
C．观察碳酸钾的焰色反应 D．比较、的稳定性
3．化学电池已成为人类生产、生活中的重要能量来源之一，化学电池是根据原电池原理制成的。如图所示，电流表的指针发生偏转，同时X极的质量减小，Y极上有气泡产生，Z为电解质溶液。下列说法正确的是( )
A．X为原电池的正极 B．Y极发生氧化反应
C．Z中阳离子向X极移动 D．X、Y、Z可以分别为Al、Mg、NaOH
4．某化工实验室设计了一种新型双微生物燃料电池装置，能够同时消除养殖厂含氮污水和化工厂含醛类废水，工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．电池工作时，电子由a极经导线流向b极，H＋由b极经质子交换膜流向a极
B．a极的电极反应式为CH3CHO＋3H2O＋10e-=2CO2＋10H＋
C．a极消耗的CH3CHO和b极消耗的的物质的量之比为1∶2
D．该电池装置在高温条件下工作效率会更高
5．下列图示与对应的叙述不相符的是( )
A．(a)图可表示Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体反应的能量变化
B．通过(b)图可知石墨比金刚石稳定
C．由(d)图可知，A比C的能量高
D．由(c)图可知， O2(g)和SO2(g)反应生成SO3(g)是吸热反应
6．透明氧化铝陶瓷可被用在电子工业、照明等领域。氧化铝陶瓷的主要成分是经高温煅烧可转化为，该转化过程的能量变化如图所示：
下列说法错误的是( )
A．比稳定
B．到的转化是吸热过程
C．相同质量的的总能量高于的总能量
D．该条件下，
7．用于驱动潜艇的氨―氧燃料电池示意图如图所示。下列有关说法错误的是( )
A．电极b发生还原反应
B．电池工作时，OH-向电极a迁移
C．电极a发生的电极反应式为 ：2NH3-6e-=N2+6H+
D．外电路通过2mol电子时，消耗标准状况下O2 11.2L
8．下列指定反应的离子方程式正确的是( )
A．铅酸蓄电池放电时的负极反应：Pb - 2e- = Pb2+
B．少量SO2通入Ca(ClO)2溶液中：SO2+H2O+Ca2++2ClO-=CaSO3↓+2HClO
C．与足量稀硝酸反应：
D．向硅酸钠溶液中通入少量气体：
9．如图所示，下列关于碱性乙醇燃料电池的说法不正确的是( )
A．电池工作结束后，电解质溶液的pH减小
B．电池工作时，外电路中电流从b电极流向a电极
C．当0.2mol电子通过装置时，b电极上消耗1.12L氧气(标准状况)
D．电极a的反应式为：
10．一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO催化消耗血糖发电，从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度下降至标准，电池停止工作。电池工作时，下列叙述错误的是( )
A．电池总反应为
B．b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用
C．消耗18g葡萄糖，理论上a电极有0.4mol电子流入
D．两电极间血液中的Na+在电场驱动下的迁移方向为b→a
11．氢气是重要的绿色能源。工业上制取氢气涉及的主要热化学方程式有：
①
②
③
已知H-H键能为a kJ/mol，O-H键能为b kJ/mol，C=O键能为c kJ/mol，则CO(g)的碳氧键键能(单位：kJ/mol)为( )
A． B．
C． D．
12．铜-铈氧化物(xCuO·yCeO2，Ce是活泼金属)催化氧化可除去H2中少量CO，总反应为2CO+O2=2CO2，其反应过程与能量关系及可能机理如下图所示。下列说法正确的是( )
A．(i)中只有一种元素化合价发生变化
B．步骤(iii)中既有共价键的断裂，也有共价键的生成
C．反应过程中催化剂未参与反应
D．总反应过程中形成化学键释放的总能量低于断裂化学键吸收的总能量
13．被称为“软电池”的纸质电池，采用一个薄层纸片(在其一边镀锌，在其另一边镀二氧化锰)作为传导体，在纸内的离子“流过”水和氧化锌组成的电解质溶液，总反应为Zn＋2MnO2＋H2O=ZnO＋2MnO(OH)。下列说法不正确的是( )
A．当该电池消耗2molMnO2时，与铅酸蓄电池消耗0.5molPb产生的电量相等
B．该电池二氧化锰为正极，发生还原反应
C．当0.1molZn完全溶解时，电池外电路转移的电子数约为1.204×1023
D．电池正极反应式为MnO2＋e-＋H2O=MnO(OH)＋OH-
14．设为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是( )
A．消毒面具使用时， 每消耗0.1molNa2O2转移0.2个电子
B．加热条件下，含溶质2mol的浓硫酸与足量Cu反应，生成SO2的分子总数为
C．足量硫与6.4gCu加热时反应转移的电子总数为0.1
D．Zn-Cu-稀硫酸原电池工作时，电路中每经过0.2个电子正极上产生2.24LH2
15．Fe和Mg与H2SO4反应的实验记录如下：
实验
现象 Fe表面产生大量无色气泡 Fe表面产生少量气泡后迅速停止 Mg表面迅速产生大量气泡 Fe表面有大量气泡，Mg表面有少量气泡
关于上述实验说法不合理的是( )
A．Ⅰ中产生气体的原因是：
B．取出Ⅱ中的铁棒放入CuSO4溶液立即析出亮红色固体
C．取出Ⅲ中的镁棒放入CuSO4溶液立即析出亮红色固体
D．Ⅳ中现象说明Mg的金属性比Fe强
二、非选择题
16．化学反应速率和限度与生产、生活密切相关，这是化学学科重点研究发展的方面之一。
(1)氨气被广泛用于化工、轻工、化肥、合成纤维、制药等领域，已知工业合成氨的反应为。气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量称为键能(kJ·mol-1)，一些共价键的键能如下表所示。
共价键
键能(kJ·mol-1) 436 946 391
①请根据上表数据计算，一定条件下氮气与氢气生成2mol NH3时 (填“放出”或“吸收”)的热量为M。
②在与①相同条件下，将1mol N2和3mol H2放入一密闭容器中发生上述反应，放出或吸收的热量为N，则M与N数值大小比较，正确的是 (填选项字母)。
A．M＜N B．M>N C．M = N D．无法确定
(2)一定条件下铁可以和CO2发生反应：。一定温度下，向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体，反应过程中CO2气体和CO气体的浓度与时间的关系如图所示。
①t1 min时，正、逆反应速率的大小关系为v正 v逆(填“>”“<”或“=”)。
②下列条件的改变能减慢其反应速率的是 (填选项字母)。
A．降低温度 B．减小铁粉的质量
C．保持压强不变，充入He D．保持容积不变，充入一定量CO2
③下列描述能说明上述反应已达到平衡状态的是 (填选项字母)。
A．v(CO2) = v(CO)
B．单位时间内，生成n mol CO2的同时也生成n mol CO
C．容器中气体压强不随时间变化而变化
D．容器中气体的平均相对分子质量不随时间变化而变化
(3)N2H4空气碱性燃料电池的能量转化效率高，装置示意图如图所示。
①电池工作一段时间后，电解质溶液的碱性 (填“增强”、“减弱”或“不变”)；
②写出a极的电极反应式： 。
③当生成11.2LN2(标准状况)时，电路中电子转移了 mol。
17．NO和NO2等氮氧化物是空气污染物，有氮氧化物的尾气需处理后才能排放。
(1)碱液吸收。将硝酸工业的尾气(主要为NO和NO2)通入NaOH溶液中充分吸收，所得溶液经浓缩、结晶、过滤，可以得到NaNO2晶体。
①NO和NO2混合气体与NaOH溶液反应生成NaNO2的离子方程式为 。
②若用Na2SO3溶液代替NaOH溶液，所得晶体中除含有NaNO2、NaNO3外，还有 (填化学式)。
(2)催化还原。汽车的尾气净化装置如图所示，在催化剂表面上NOx与CO反应生成N2，若尾气的温度过高导致最终排放出的气体中氮氧化物浓度偏高，原因可能是 。
(3)电化学还原。利用如图所示原电池的装置使NH3与NO2均转化为N2，既能实现有效清除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能。
①电极A上发生的电极反应为 。
②为使电池持续放电，离子交换膜应为 离子交换膜(填“阳”或“阴”)。
(4)已知NO+O3=NO2+O2.室温下，固定进入反应器NO的物质的量，改变加入O3的物质的量，反应一段时间后体系中n(NO)、n(NO2)随反应前n(O3)：n(NO)的变化如图所示。
当n(O3)：n(NO)>1时，反应后的NO2物质的量减少，其原因是 。
18．近年来，我国化工技术获得重大突破，利用合成气(主要成分为和)在催化剂的作用下合成甲醇的是其中的一个研究项目，该研究发生的主要反应如下：
I．与反应合成甲醇：
Ⅱ．与反应合成甲醇：
(1)若合成甲醇发生反应I，已知反应中相关的化学键键能数据如下：
化学键 H—H C—O C≡O H—O C—H
E/(kJ·mol-1) 436 343 1076 465 413
(已知CH3OH结构式为，CO结构式为C≡O)
由此可知生成1mol气态甲醇 (填“吸收”或“释放”) kJ能量。
(2)在某一时刻采取下列措施，能使反应I的反应速率减小的措施是 (填字母，下同)。
A．恒温恒容下，再充入 B．降低温度 C．恒温恒容下，向其中充入
(3)一定温度下，在容积固定的密闭容器中发生反应Ⅱ，下列说法可以表明反应达到化学平衡状态的是___________。
A．单位时间内消耗，同时生成的
B．的体积分数不再发生变化
C．
D．容器内气体密度不再改变
(4)人们应用原电池原理制作了多种电池以满足不同的需要。在现代生活、生产和科学技术发展中，电池发挥着越来越重要的作用。请根据题中信息，回答下列问题：
①直接提供电能的反应是放热反应，下列反应能设计成原电池的是 (填字母，下同)。
A．与反应 B．氢氧化钠与稀盐酸反应
C．灼热的炭与反应 D．与燃烧反应
②还原电化学法制备甲醇的工作原理如图所示。通入的一端是电池 (填“正”或“负”)极，通入的一端发生的电极反应为 。
19．按要求回答下列问题：
(1)下列变化中属于吸热反应的是 。
铝片与稀盐酸的反应将胆矾加热变为白色干冰汽化 氯酸钾分解制氧气甲烷在氧气中的燃烧反应 与盐酸的反应
(2)在体积为的密闭容器中，充入和，一定条件下反应：，测得和的浓度随时间变化如下图所示：
从到， 。
第分钟时 第分钟时(填、或)。
(3)电化学法处理SO2是目前研究的热点。利用过氧化氢吸收SO2可消除SO2污染，设计装置如图所示。
①正极的电极反应式为
②若11.2L(标准状况)SO2参与反应，则迁移H+的物质的量为 。
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