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(共51张PPT)
阶段重点突破练(二)
专题6
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题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 B A C D B B C B
题号 9 10 11 12
答案 C B C B
对一对
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(1)①HC+H+===CO2↑+H2O　C+2H+===CO2↑+H2O　②两支试管中都产生大量气泡，但加入NaHCO3的试管中产生气泡的速率要快得多　③不正确
(2)a.吸热　b.放热　c.吸热
13.
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(1)吸收　放出　(2)A　(3)化学　热
14.
(1)需大量电能　(2)2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)　ΔH=-4Q kJ·mol-1　
(3)来源丰富(H2O)、热值高、产物无污染　(4)负　氧化　正　还原　2H2-4e-+4OH-===4H2O　O2+4e-+2H2O===4OH-
15.
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(1)①③⑤⑥　⑦⑧　(2)N2　吸收　180
(3)①O2+4e-+2H2O===4OH-　减小　②NA
16.
(1)使石墨棒表面变得粗糙，有利于吸附气体
(2)电能→化学能→电能→光能
(3)O2+4H++4e-===2H2O　正极
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一、吸热反应和放热反应
1.(2023·成都高一期中)已知N2(g)和O2(g)反应生成2 mol NO(g)吸收180 kJ能量，反应过程中能量变化如图所示。下列说法正确的是
A.该反应中反应物所具有的总能量高
于生成物所具有的总能量
B.1 mol NO(g)分子中的化学键断裂时
要吸收632 kJ能量
C.断裂1 mol O O键吸收的能量x值为488
D.该反应断键所吸收的能量小于成键所放出的能量
√
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答案
该反应为吸热反应，反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量，A错误；
由图可知，1 mol NO(g)分子中的化学键断裂时要吸收632 kJ能量，故B正确；
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根据图示，断裂旧化学键所吸收能量为(x+946) kJ，形成新化学键所释放能量为2×632 kJ=1 264 kJ，每生成2 mol NO(g)所吸收能量为180 kJ，因此有180 kJ=(x+946) kJ-1 264 kJ，故x为498，C错误；
该反应为吸热反应，断键所吸收的能量大于成键所放出的能量，D错误。
答案
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2.工业上由CO2和H2合成气态甲醇的化学方程式为CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(g)
+H2O(g)，已知该反应是放热反应。下列表示合成甲醇的反应的能量变化示意图中正确的是
√
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答案
反应CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(g)+H2O(g)是放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量 ，又因为物质越稳定，其能量越小，所以液态物质的能量小于气态物质，则符合条件的图像是A。
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3.(2024·江苏连云港高一期中)铜 铈氧化物(xCuO·yCeO2，Ce是活泼金属)催化氧化可除去H2中少量的CO，总反应为2CO+O2===2CO2，其反应过程与能量关系及可能机理如图所示。
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)中只有共价键的生成
C.反应过程中催化剂参与了反应
D.总反应为吸热反应
√
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答案
(ⅰ)中，CO转化为CO2，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，A不正确；
步骤(ⅲ)中，O O、C≡O中的共价键会发生断裂，所以既有共价键的生成，也有共价键的断裂，B不正确；
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答案
步骤(ⅰ)中，催化剂提供氧元素，将CO转化为CO2，步骤(ⅲ)中O2提供O元素，将催化剂的中间产物转化为催化剂，所以反应过程中催化剂参与了反应，C正确；
从反应过程中的能量变化图可以看出，反应物的总能量高于生成物的总能量，则总反应为放热反应，D不正确。
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答案
二、吸热反应和放热反应的计算
4.(2023·扬州高一期中)如图所示，曲线a和b代表N2和H2在不同条件下反应的能量变化，下列有关说法正确的是
A.a放出的热量比b多
B.断开1 mol N2(g)和3 mol H2(g)的化学
键需要放出2 250.9 kJ的热量
C.1 mol N2(g)和3 mol H2(g)的总键能比
2 mol NH3(g)的总键能大
D.1 mol NH3(g)完全分解需要吸收46.0 kJ的热量
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曲线a和b的反应物总能量和生成物总能量均相同，则a和b放出的热量相等，A错误；
旧键断裂吸收热量，则断开1 mol N2(g)和3 mol H2(g)的化学键需要吸收2 250.9 kJ的热量，B错误；
该反应是放热反应，反应物的总键能低于生
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成物的总键能，即1 mol N2(g)和3 mol H2(g)的总键能小于2 mol NH3(g)的总键能，C错误；
该反应生成2 mol NH3(g)放出(2 342.9-2 250.9) kJ=92 kJ热量，则1 mol NH3(g)完全分解需要吸收46.0 kJ的热量，D正确。
答案
A.吸收3 820.4 kJ B.释放3 820.4 kJ
C.吸收8 697.6 kJ D.释放17 908 kJ
5.(2024·福建龙岩高一检测)庚烷(C7H16)是汽油的主要成分之一，已知庚烷在汽缸中会发生反应：C7H16(g)+11O2(g) 7CO2(g)+8H2O(g)。则1 mol庚烷(C7H16)气体燃烧产生CO2(g)和水蒸气的能量变化正确的是
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答案
6.研究人员研制出一种新型复合光催化剂，可以利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水，主要过程如图所示：
右表所示为此反应条件下，断
开或形成1 mol对应的化学键吸
收或放出的能量。
下列说法错误的是
A.若过程Ⅰ的反应物为1 mol，则过程Ⅰ吸收的能量为463 kJ
B.过程Ⅰ中反应物的总能量大于过程 Ⅲ 中生成物的总能量
C.若过程Ⅰ的反应物为2 mol，则过程Ⅱ放出的能量为574 kJ
D.过程 Ⅲ 为氧化还原反应
化学键 H—O O O H—H O—O
能量/kJ 463 496 436 138
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若过程Ⅰ的反应物为1 mol，断裂1 mol H—O键吸收的能量为463 kJ，A正确；
总反应为吸热反应，故过程Ⅰ中反应物的总能量小
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化学键 H—O O O H—H O—O
能量/kJ 463 496 436 138
于过程 Ⅲ 中生成物的总能量，B错误；
若过程Ⅰ的反应物为2 mol，则过程Ⅱ形成了1 mol H—H键、1 mol O—O键，放出的能量为(138+436) kJ=574 kJ，C正确；
答案
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过程 Ⅲ 中H2O2分解生成氢气和氧气，元素化合价发生了变化，为氧化还原反应，D正确。
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化学键 H—O O O H—H O—O
能量/kJ 463 496 436 138
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三、能源的利用
7.为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染，同时缓解能源危机，有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。下列说法正确的是
A.H2O的分解反应是放热反应
B.氢能源已被普遍使用
C.2 mol H2O具有的总能量低于2 mol H2和
1 mol O2具有的总能量
D.氢气不易贮存和运输，无开发利用价值
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答案
水的分解反应是吸热反应，说明2 mol H2O具有的总能量低于2 mol H2 和1 mol O2具有的总能量。因由水制取H2耗能多且H2不易贮存和运输，所以氢能源利用并未普及，但发展前景广阔。
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答案
选项 a b 试剂X 装置图
A Cu C FeCl3溶液
B Cu Ag 蔗糖溶液
C Al Mg NaOH溶液
D Zn Cu 醋酸溶液
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四、原电池的工作原理和应用
8.(2024·广东梅州高一期中)下列组合中，不能使装置中的电流计指针出现偏转的是
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铜、石墨是不同的电极，FeCl3溶液与铜的反应是自发的氧化还原反应，能形成闭合回路，可以形成原电池，有电流产生，故不选A；
蔗糖是非电解质，蔗糖溶液不导电，不能形成闭合回路，不能构成原电池，电流计指针不能发生偏转，故选B；
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镁、铝是不同的电极，氢氧化钠溶液与铝的反应是自发的氧化还原反应，能形成闭合回路，可以形成原电池，有电流产生，故不选C；
铜、锌是不同的电极，醋酸溶液与锌的反应是自发的氧化还原反应，能形成闭合回路，可以形成原电池，有电流产生，故不选D。
答案
A B C D

锌锰电池 铅蓄电池 氢氧燃料电池 镍镉电池
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9.下列电池工作时，O2在正极得电子的是
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氢氧燃料电池的总反应是2H2+O2===2H2O，正极是O2得电子发生还原反应。
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10.把a、b、c、d四种金属片浸泡在稀H2SO4中，用导线两两相连可以组成各种原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，c为负极；a、c相连时，c为正极；b、d相连时，b为正极，则这四种金属活动性顺序由大到小为
A.a>b>c>d B.a>c>d>b
C.c>a>b>d D.b>d>c>a
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答案
若a、b相连时，a为负极，根据原电池的工作原理，金属活动性强的作原电池的负极，故金属的活动性顺序为a>b；c、d相连时，c为负极，所以金属的活动性顺序为c>d；a、c相连时，c为正极，所以金属的活动性顺序为a>c；b、d相连时，b是正极，所以金属的活动性顺序为d>b；则这四种金属活动性顺序为a>c>d>b。
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五、新型化学电源
11.如图所示，X为单质硅，Y为金属铁，a为氢氧化钠溶液，组装成一个原电池，总反应式为Si+2OH-+H2O===Si+2H2↑。下列说法正确的是
A.X为负极，电极反应式为Si-4e-===Si4+
B.X为正极，电极反应式为4H2O+4e-===4OH-+2H2↑
C.X为负极，电极反应式为Si+6OH--4e-===Si+3H2O
D.Y为负极，电极反应式为Fe-2e-===Fe2+
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由总反应式中元素化合价的变化可确定：硅为负极，铁为正极；正极反应式：4H2O+4e-===4OH-+2H2↑，负极反应式：Si-4e-+6OH-===Si+3H2O。
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答案
12.(2023·哈工大附中高一期末)潜艇中使用的液氨 液氧燃料电池工作原理如图所示，下列说法正确的是
A.电极a发生还原反应
B.电解质溶液中的OH-向电极a移动
C.电极b的电极反应式为O2+4H++4e-===2H2O
D.电子由电极a经外电路向电极b移动，再经电解质溶液回到电极a
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液氨 液氧燃料电池中，通入燃料(液氨)的电极a为负极，通入液氧的电极b为正极。负极失去电子发生氧化反应，正极上得到电子发生还原反应，A错误；
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根据原电池工作原理，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，可知OH-向电极a移动，B正确；
电极b通入氧气，氧气得电子发生还原反应，由于电解质溶液显碱性，因此反应产生OH-，电极b的电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-，C错误；
答案
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根据原电池工作原理，电子从负极流出经外电路流向正极，溶液中无电子定向移动，D错误。
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答案
六、化学反应与能量的综合
13.在两支试管中分别加入3 mL稀盐酸(均足量)，将两个各装有0.3 g NaHCO3或Na2CO3粉末的小气球分别套在两支试管口(如图)。将气球内的NaHCO3或Na2CO3同时倒入试管中。
(1)①Ⅰ试管和Ⅱ试管中分别发生反应的离子方程式：　　　　 ；_____________
____________。
②两支试管中的现象为__________________________________________
_______________________________。
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HC+H+ CO2↑+H2O
C+2H+
CO2↑+H2O
两支试管中都产生大量气泡，但加入NaHCO3的试管中产生气泡的速率要快得多
答案
与同浓度盐酸反应时，NaHCO3比Na2CO3反应剧烈，产生气泡的速率快。
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答案
③甲同学用手触摸试管，发现盛NaHCO3粉末的试管变冷，而盛Na2CO3粉末的试管变热。由此他得出：不管其状态如何，NaHCO3和盐酸反应为吸热反应，而Na2CO3和盐酸反应为放热反应。甲得出结论的方法是否正确？　　　　(填“正确”或“不正确”)。
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不正确
甲得出结论的方法不正确，因为两种粉末与盐酸的反应包括两个过程：一是粉末的溶解过程，二是在溶液中与盐酸的反应过程。
答案
(2)为研究两反应是吸热反应还是放热反应，继续进行了下列实验(每次实验各做3次平行实验，取平均值)：
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序号 试剂1 试剂2 混合前温度 混合后最高或最低温度
① 50 mL水 2.5 g NaHCO3固体 20 ℃ 18.5 ℃
② 50 mL水 3.2 g Na2CO3固体 20 ℃ 23.3 ℃
③ 35 mL稀盐酸 含2.5 g NaHCO3 的饱和溶液15 mL 20 ℃ 18.8 ℃
④ 35 mL稀盐酸 含3.2 g Na2CO3 的饱和溶液15 mL 20 ℃ 21.2 ℃
答案
通过上述实验可得出三条结论：
a.NaHCO3的溶解是　　 (填“吸热”或“放热”，下同)过程。
b.Na2CO3的饱和溶液和盐酸的反应是　 　反应。
c.NaHCO3的饱和溶液和盐酸的反应是　　 反应。
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吸热
放热
吸热
答案
由表中数据①②可知，NaHCO3固体的溶解是吸热过程，Na2CO3固体的溶解是放热过程。分析③④两组数据可知NaHCO3饱和溶液与盐酸反应是吸热反应，Na2CO3饱和溶液与盐酸反应是放热反应。
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答案
14.H2与O2、F2均能发生反应，如图为H2与F2发生反应生成HF过程中的能量变化示意图。请回答下列问题：
(1)完成转化Ⅰ、Ⅱ　　 (填
“吸收”或“放出”，下同)
能量，完成转化Ⅲ　 　能量。
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吸收
放出
断开化学键吸收能量，形成化学键释放能量。转化Ⅰ、Ⅱ是断开化学键的过程，吸收能量；转化Ⅲ是形成化学键的过程，放出能量。
答案
(2)H2和F2反应的能量变化图可用　　(填“A”或“B”)表示。
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由图可知，H2和F2反应生成HF的能量变化为154 kJ·mol-1+436 kJ·mol-1-2×565 kJ·mol-1=-540 kJ·mol-1，是放热反应，则反应物的总能量大于生成物的总能量，A图符合。
A
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答案
(3)H2在O2中燃烧的过程主要是　 　能转化为　　能的过程。
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氢气在氧气中燃烧是放热反应，主要是化学能转化为热能的过程。
化学
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热
答案
15.分析下图，回答以下问题：
(1)电解水生成H2，首先要解决的问题是
　　　　 　。
(2)标准状况下，11.2 L H2燃烧生成液态
的水，放出Q kJ的热量，写出该反应的热化学方程式：　　 　　　　　。
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需大量电能
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)　ΔH=-4Q kJ·mol-1
答案
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标准状况下，11.2 L H2的物质的量为=0.5 mol，故2 mol H2燃烧生成液态水放出的热量为×2 mol=
4Q kJ，故该反应的热化学方程式为2H2(g)
+O2(g)===2H2O(l)　ΔH=-4Q kJ·mol-1。
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答案
(3)氢气作为理想的“绿色能源”的主要理由是____________________________
_______。
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来源丰富(H2O)、热值高、产物
无污染
H2作为“绿色能源”的优点有来源丰富、热值高、无污染。
答案
(4)氢氧燃料电池是氢能源利用的一个重要
方向。氢气在　 极上发生　　 反应，氧
气在　 极上发生　 　反应。
若电解质溶液为KOH溶液，写出正、负极
上的电极反应式：
负极：　　　　 ，正极：　 　　　。
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负
氧化
正
还原
2H2-4e-+4OH-===4H2O
O2+4e-+2H2O===4OH-
在氢氧燃料电池中，H2在负极失电子发生氧化反应，O2在正极得电子发生还原反应。若电解质溶液为KOH溶液，则负极反应为2H2-4e-+4OH-===4H2O，正极反应为O2+4e-+2H2O===4OH-。
答案
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16.(2023·重庆高一期中)回答下列问题：
(1)下列过程中属于吸热反应的是　　　 　(填序号，下同)，属于放热反应的是　 　。
①灼热的木炭中通入CO2　②碘升华　③石灰石受热分解　④水蒸气液化　⑤Na2CO3·10H2O与NH4NO3反应制作冷敷袋　⑥HCl+NaHCO3===
NaCl+H2O+CO2↑　⑦CH4+2O2 CO2+2H2O　⑧金属的锈蚀
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①③⑤⑥
⑦⑧
答案
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①C与CO2反应生成CO是吸热反应，②碘升华不是化学变化，不属于吸热反应或放热反应，③石灰石受热分解为吸热反应，④水蒸气液化不是化学变化，不属于吸热反应或放热反应，⑤碳酸钠晶体和硝酸铵反应为吸热反应，⑥碳酸氢钠和盐酸反应是吸热反应，⑦甲烷燃烧是放热反应，⑧金属的锈蚀是放热反应。
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答案
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(2)汽车发动机工作时会引发N2和O2反应，生成NOx等污染大气，其中生成NO的能量变化如图甲所示，则图中三种分子最稳定的是　　(写化学式)。若反应生成2 mol NO气体　　 (填“吸收”或“放出”)　　kJ能量。
N2
物质的键能越大，越稳定，从图中可以看出，三种物质中N2的键能最大，因此最稳定的为N2。从图中可知，断开化学键需要吸收能量，形成化学键放出能量，1 mol N2和1 mol O2反应生成2 mol NO吸收的能量为(946+498-632×2) kJ=180 kJ。
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吸收
180
答案
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(3)燃料电池是目前电池研究的热点之一，某课外小
组自制的氢氧燃料电池如图乙所示，a、b均为惰性
电极。
①b极发生的电极反应式是　　　　　　　　　　，
随着反应的进行，KOH溶液浓度　 (填“增大”“减小”或“不变”)。
O2+4e-+2H2O===4OH-
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16
17
减小
燃料电池中通入燃料气体的一极为负极，通入氧气的一极为正极，则b电极的电极反应式为O2+4e-+2H2O===4OH-，该反应的总反应为2H2+O2
===2H2O，随着反应进行，KOH溶液被稀释，KOH溶液的浓度减小。
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②标准状况下，消耗11.2 L H2时，转移的电子数目为　　。
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NA
负极的电极反应为2H2-4e-+4OH-===4H2O，消耗标准状况下11.2 L H2即0.5 mol，转移的电子数目为NA。
答案
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17.某实验的实验装置如图所示，回答下列问题。
(1)该实验所用的石墨棒须经过预处理：先经高温
火焰灼烧到红热，再迅速浸入冷水中。这种预处
理的目的是________________________________
_______。
使石墨棒表面变得粗糙，有利于吸
经高温火焰灼烧到红热，再迅速浸入冷水中，可以使石墨棒表面变得粗糙，有利于吸附气体。
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附气体
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(2)要使发光二极管发亮，实验时的操作顺序是先接通S1，断开S2，电解一段时间后，再断开S1，接通S2，请写出整个实验过程中的能量转化形式：　　　　 　　　。
电能→化学能→电能→光能
根据以上分析，接通S1，断开S2，构成电解池，电能转化为化学能；断开S1，接通S2时，构成氢氧燃料电池，化学能转化为电能；所以整个实验过程中的能量转化形式为电能→化学能→电能→光能。
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答案
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(3)写出下列操作时的电极反应式，并注明电极名称：
①按下开关S1：C1附近发生电极反应：2H2O+2e-===H2↑+2OH-；
②断开开关S1，迅速按下开关S2：(提示：此时C1附近溶液显碱性，C2附近溶液显酸性)C2：______
　　　 　　，　　　。
O2+
断开开关S1，迅速按下开关S2构成氢氧燃料电池，C2附近有氧气，是电池正极，且附近溶液显酸性，电极反应式为O2+4H++4e-===2H2O。
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4H++4e-===2H2O
正极
答案作业9　阶段重点突破练(二)
(分值：100分)
(选择题1~12题，每小题3分，共36分)
一、吸热反应和放热反应
1.(2023·成都高一期中)已知N2(g)和O2(g)反应生成2 mol NO(g)吸收180 kJ能量，反应过程中能量变化如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.该反应中反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量
B.1 mol NO(g)分子中的化学键断裂时要吸收632 kJ能量
C.断裂1 mol OO键吸收的能量x值为488
D.该反应断键所吸收的能量小于成键所放出的能量
2.工业上由CO2和H2合成气态甲醇的化学方程式为CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(g)+H2O(g)，已知该反应是放热反应。下列表示合成甲醇的反应的能量变化示意图中正确的是(　　)
3.(2024·江苏连云港高一期中)铜 铈氧化物(xCuO·yCeO2，Ce是活泼金属)催化氧化可除去H2中少量的CO，总反应为2CO+O2===2CO2，其反应过程与能量关系及可能机理如图所示。
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)中只有共价键的生成
C.反应过程中催化剂参与了反应
D.总反应为吸热反应
二、吸热反应和放热反应的计算
4.(2023·扬州高一期中)如图所示，曲线a和b代表N2和H2在不同条件下反应的能量变化，下列有关说法正确的是(　　)
A.a放出的热量比b多
B.断开1 mol N2(g)和3 mol H2(g)的化学键需要放出2 250.9 kJ的热量
C.1 mol N2(g)和3 mol H2(g)的总键能比2 mol NH3(g)的总键能大
D.1 mol NH3(g)完全分解需要吸收46.0 kJ的热量
5.(2024·福建龙岩高一检测)庚烷(C7H16)是汽油的主要成分之一，已知庚烷在汽缸中会发生反应：C7H16(g)+11O2(g)7CO2(g)+8H2O(g)。则1 mol庚烷(C7H16)气体燃烧产生CO2(g)和水蒸气的能量变化正确的是(　　)
A.吸收3 820.4 kJ B.释放3 820.4 kJ
C.吸收8 697.6 kJ D.释放17 908 kJ
6.研究人员研制出一种新型复合光催化剂，可以利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水，主要过程如图所示：
下表所示为此反应条件下，断开或形成1 mol对应的化学键吸收或放出的能量。
化学键 H—O OO H—H O—O
能量/kJ 463 496 436 138
下列说法错误的是(　　)
A.若过程Ⅰ的反应物为1 mol，则过程Ⅰ吸收的能量为463 kJ
B.过程Ⅰ中反应物的总能量大于过程 Ⅲ 中生成物的总能量
C.若过程Ⅰ的反应物为2 mol，则过程Ⅱ放出的能量为574 kJ
D.过程 Ⅲ 为氧化还原反应
三、能源的利用
7.为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染，同时缓解能源危机，有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。下列说法正确的是(　　)
A.H2O的分解反应是放热反应
B.氢能源已被普遍使用
C.2 mol H2O具有的总能量低于2 mol H2和1 mol O2具有的总能量
D.氢气不易贮存和运输，无开发利用价值
四、原电池的工作原理和应用
8.(2024·广东梅州高一期中)下列组合中，不能使装置中的电流计指针出现偏转的是(　　)
选项 a b 试剂X 装置图
A Cu C FeCl3溶液
B Cu Ag 蔗糖溶液
C Al Mg NaOH溶液
D Zn Cu 醋酸溶液
9.下列电池工作时，O2在正极得电子的是(　　)
A B C D
锌锰电池 铅蓄电池 氢氧燃 料电池 镍镉电池
10.把a、b、c、d四种金属片浸泡在稀H2SO4中，用导线两两相连可以组成各种原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，c为负极；a、c相连时，c为正极；b、d相连时，b为正极，则这四种金属活动性顺序由大到小为(　　)
A.a>b>c>d B.a>c>d>b
C.c>a>b>d D.b>d>c>a
五、新型化学电源
11.如图所示，X为单质硅，Y为金属铁，a为氢氧化钠溶液，组装成一个原电池，总反应式为Si+2OH-+H2O===Si+2H2↑。下列说法正确的是(　　)
A.X为负极，电极反应式为Si-4e-===Si4+
B.X为正极，电极反应式为4H2O+4e-===4OH-+2H2↑
C.X为负极，电极反应式为Si+6OH--4e-===Si+3H2O
D.Y为负极，电极反应式为Fe-2e-===Fe2+
12.(2023·哈工大附中高一期末)潜艇中使用的液氨 液氧燃料电池工作原理如图所示，下列说法正确的是(　　)
A.电极a发生还原反应
B.电解质溶液中的OH-向电极a移动
C.电极b的电极反应式为O2+4H++4e-===2H2O
D.电子由电极a经外电路向电极b移动，再经电解质溶液回到电极a
六、化学反应与能量的综合
13.(14分)在两支试管中分别加入3 mL稀盐酸(均足量)，将两个各装有0.3 g NaHCO3或Na2CO3粉末的小气球分别套在两支试管口(如图)。将气球内的NaHCO3或Na2CO3同时倒入试管中。
(1)①Ⅰ试管和Ⅱ试管中分别发生反应的离子方程式：　　　　；　　　　。
②两支试管中的现象为　　　　　　　　。
③甲同学用手触摸试管，发现盛NaHCO3粉末的试管变冷，而盛Na2CO3粉末的试管变热。由此他得出：不管其状态如何，NaHCO3和盐酸反应为吸热反应，而Na2CO3和盐酸反应为放热反应。甲得出结论的方法是否正确？　　　　　(填“正确”或“不正确”)。
(2)为研究两反应是吸热反应还是放热反应，继续进行了下列实验(每次实验各做3次平行实验，取平均值)：
序号 试剂1 试剂2 混合前温度 混合后最高 或最低温度
① 50 mL水 2.5 g NaHCO3固体 20 ℃ 18.5 ℃
② 50 mL水 3.2 g Na2CO3固体 20 ℃ 23.3 ℃
③ 35 mL稀盐酸 含2.5 g NaHCO3 的饱和溶液15 mL 20 ℃ 18.8 ℃
④ 35 mL稀盐酸 含3.2 g Na2CO3 的饱和溶液15 mL 20 ℃ 21.2 ℃
通过上述实验可得出三条结论：
a.NaHCO3的溶解是　　　　(填“吸热”或“放热”，下同)过程。
b.Na2CO3的饱和溶液和盐酸的反应是　　　反应。
c.NaHCO3的饱和溶液和盐酸的反应是　　　　反应。
14.(10分)H2与O2、F2均能发生反应，如图为H2与F2发生反应生成HF过程中的能量变化示意图。请回答下列问题：
(1)完成转化Ⅰ、Ⅱ　　　　(填“吸收”或“放出”，下同)能量，完成转化Ⅲ　　　　能量。
(2)H2和F2反应的能量变化图可用　　　　(填“A”或“B”)表示。
(3)H2在O2中燃烧的过程主要是　　　　能转化为　　　　能的过程。
15.(16分)分析下图，回答以下问题：
(1)电解水生成H2，首先要解决的问题是　　　　　　　　。
(2)标准状况下，11.2 L H2燃烧生成液态的水，放出Q kJ的热量，写出该反应的热化学方程式：　　　　　　　。
(3)氢气作为理想的“绿色能源”的主要理由是　　　　　　　　。
(4)氢氧燃料电池是氢能源利用的一个重要方向。氢气在　　　　极上发生　　　　反应，氧气在　　　　极上发生　　　　反应。
若电解质溶液为KOH溶液，写出正、负极上的电极反应式：
负极：　　　　，正极：　　　　。
16.(16分)(2023·重庆高一期中)回答下列问题：
(1)下列过程中属于吸热反应的是　　　　　　(填序号，下同)，属于放热反应的是　　　　　　。
①灼热的木炭中通入CO2　②碘升华　③石灰石受热分解　④水蒸气液化　⑤Na2CO3·10H2O与NH4NO3反应制作冷敷袋　⑥HCl+NaHCO3===NaCl+H2O+CO2↑　⑦CH4+2O2CO2+2H2O　⑧金属的锈蚀
(2)汽车发动机工作时会引发N2和O2反应，生成NOx等污染大气，其中生成NO的能量变化如图甲所示，则图中三种分子最稳定的是　　　　　　　(写化学式)。若反应生成2 mol NO气体　　　　(填“吸收”或“放出”)　　　　　　kJ能量。
(3)燃料电池是目前电池研究的热点之一，某课外小组自制的氢氧燃料电池如图乙所示，a、b均为惰性电极。
①b极发生的电极反应式是　　　　　　　　　　　　　，随着反应的进行，KOH溶液浓度　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。
②标准状况下，消耗11.2 L H2时，转移的电子数目为　　　　　　　。
17.(8分)某实验的实验装置如图所示，回答下列问题。
(1)该实验所用的石墨棒须经过预处理：先经高温火焰灼烧到红热，再迅速浸入冷水中。这种预处理的目的是　　　　　　　　　。
(2)要使发光二极管发亮，实验时的操作顺序是先接通S1，断开S2，电解一段时间后，再断开S1，接通S2，请写出整个实验过程中的能量转化形式：　　　　　　　　。
(3)写出下列操作时的电极反应式，并注明电极名称：
①按下开关S1：C1附近发生电极反应：2H2O+2e-===H2↑+2OH-；
②断开开关S1，迅速按下开关S2：(提示：此时C1附近溶液显碱性，C2附近溶液显酸性)C2：　　　　　　　　　　　　　　　　，　　　　。
答案精析
1.B　[该反应为吸热反应，反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量，A错误；由图可知，1 mol NO(g)分子中的化学键断裂时要吸收632 kJ能量，故B正确；根据图示，断裂旧化学键所吸收能量为(x+946) kJ，形成新化学键所释放能量为2×632 kJ=1 264 kJ，每生成2 mol NO(g)所吸收能量为180 kJ，因此有180 kJ=(x+946) kJ-1 264 kJ，故x为498，C错误；该反应为吸热反应，断键所吸收的能量大于成键所放出的能量，D错误。]
2.A　[反应CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(g)+H2O(g)是放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量 ，又因为物质越稳定，其能量越小，所以液态物质的能量小于气态物质，则符合条件的图像是A。]
3.C　[(ⅰ)中，CO转化为CO2，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，A不正确；步骤(ⅲ)中，O==O、C≡O中的共价键会发生断裂，所以既有共价键的生成，也有共价键的断裂，B不正确；步骤(ⅰ)中，催化剂提供氧元素，将CO转化为CO2，步骤(ⅲ)中O2提供O元素，将催化剂的中间产物转化为催化剂，所以反应过程中催化剂参与了反应，C正确；从反应过程中的能量变化图可以看出，反应物的总能量高于生成物的总能量，则总反应为放热反应，D不正确。]
4.D　[曲线a和b的反应物总能量和生成物总能量均相同，则a和b放出的热量相等，A错误；旧键断裂吸收热量，则断开1 mol N2(g)和3 mol H2(g)的化学键需要吸收2 250.9 kJ的热量，B错误；该反应是放热反应，反应物的总键能低于生成物的总键能，即1 mol N2(g)和3 mol H2(g)的总键能小于2 mol NH3(g)的总键能，C错误；该反应生成2 mol NH3(g)放出(2 342.9-2 250.9) kJ=92 kJ热量，则1 mol NH3(g)完全分解需要吸收46.0 kJ的热量，D正确。]
5.B
6.B　[若过程Ⅰ的反应物为1 mol，断裂1 mol H—O键吸收的能量为463 kJ，A正确；总反应为吸热反应，故过程Ⅰ中反应物的总能量小于过程 Ⅲ 中生成物的总能量，B错误；若过程Ⅰ的反应物为2 mol，则过程Ⅱ形成了1 mol H—H键、1 mol O—O键，放出的能量为(138+436) kJ=574 kJ，C正确；过程 Ⅲ 中H2O2分解生成氢气和氧气，元素化合价发生了变化，为氧化还原反应，D正确。]
7.C　[水的分解反应是吸热反应，说明2 mol H2O具有的总能量低于2 mol H2 和1 mol O2具有的总能量。因由水制取H2耗能多且H2不易贮存和运输，所以氢能源利用并未普及，但发展前景广阔。]
8.B　[铜、石墨是不同的电极，FeCl3溶液与铜的反应是自发的氧化还原反应，能形成闭合回路，可以形成原电池，有电流产生，故不选A；蔗糖是非电解质，蔗糖溶液不导电，不能形成闭合回路，不能构成原电池，电流计指针不能发生偏转，故选B； 镁、铝是不同的电极，氢氧化钠溶液与铝的反应是自发的氧化还原反应，能形成闭合回路，可以形成原电池，有电流产生，故不选C；铜、锌是不同的电极，醋酸溶液与锌的反应是自发的氧化还原反应，能形成闭合回路，可以形成原电池，有电流产生，故不选D。]
9.C　[氢氧燃料电池的总反应是2H2+O2===2H2O，正极是O2得电子发生还原反应。]
10.B　[若a、b相连时，a为负极，根据原电池的工作原理，金属活动性强的作原电池的负极，故金属的活动性顺序为a>b；c、d相连时，c为负极，所以金属的活动性顺序为c>d；a、c相连时，c为正极，所以金属的活动性顺序为a>c；b、d相连时，b是正极，所以金属的活动性顺序为d>b；则这四种金属活动性顺序为a>c>d>b。]
11.C　[由总反应式中元素化合价的变化可确定：硅为负极，铁为正极；正极反应式：4H2O+4e-===4OH-+2H2↑，负极反应式：Si-4e-+6OH-===Si+3H2O。]
12.B　[液氨 液氧燃料电池中，通入燃料(液氨)的电极a为负极，通入液氧的电极b为正极。负极失去电子发生氧化反应，正极上得到电子发生还原反应，A错误；根据原电池工作原理，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，可知OH-向电极a移动，B正确；电极b通入氧气，氧气得电子发生还原反应，由于电解质溶液显碱性，因此反应产生OH-，电极b的电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-，C错误；根据原电池工作原理，电子从负极流出经外电路流向正极，溶液中无电子定向移动，D错误。]
13.(1)①HC+H+===CO2↑+H2O　C+2H+===CO2↑+H2O　②两支试管中都产生大量气泡，但加入NaHCO3的试管中产生气泡的速率要快得多　③不正确　(2)a.吸热　b.放热　c.吸热
解析　(1)②与同浓度盐酸反应时，NaHCO3比Na2CO3反应剧烈，产生气泡的速率快。③甲得出结论的方法不正确，因为两种粉末与盐酸的反应包括两个过程：一是粉末的溶解过程，二是在溶液中与盐酸的反应过程。(2)由表中数据①②可知，NaHCO3固体的溶解是吸热过程，Na2CO3固体的溶解是放热过程。分析③④两组数据可知NaHCO3饱和溶液与盐酸反应是吸热反应，Na2CO3饱和溶液与盐酸反应是放热反应。
14.(1)吸收　放出　(2)A　(3)化学　热
解析　(1)断开化学键吸收能量，形成化学键释放能量。转化Ⅰ、Ⅱ是断开化学键的过程，吸收能量；转化Ⅲ是形成化学键的过程，放出能量。(2)由图可知，H2和F2反应生成HF的能量变化为154 kJ·mol-1+436 kJ·mol-1-2×565 kJ·mol-1=-540 kJ·mol-1，是放热反应，则反应物的总能量大于生成物的总能量，A图符合。(3)氢气在氧气中燃烧是放热反应，主要是化学能转化为热能的过程。
15.(1)需大量电能　(2)2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)　ΔH=-4Q kJ·mol-1　(3)来源丰富(H2O)、热值高、产物无污染　(4)负　氧化　正　还原　2H2-4e-+4OH-===4H2O　O2+4e-+2H2O===4OH-
解析　(2)标准状况下，11.2 L H2的物质的量为=0.5 mol，故2 mol H2燃烧生成液态水放出的热量为×2 mol=4Q kJ，故该反应的热化学方程式为2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)　ΔH=-4Q kJ·mol-1。
(3)H2作为“绿色能源”的优点有来源丰富、热值高、无污染。
(4)在氢氧燃料电池中，H2在负极失电子发生氧化反应，O2在正极得电子发生还原反应。若电解质溶液为KOH溶液，则负极反应为2H2-4e-+4OH-===4H2O，正极反应为O2+4e-+2H2O===4OH-。
16.(1)①③⑤⑥　⑦⑧
(2)N2　吸收　180
(3)①O2+4e-+2H2O===4OH-　减小　②NA
解析　(1)①C与CO2反应生成CO是吸热反应，②碘升华不是化学变化，不属于吸热反应或放热反应，③石灰石受热分解为吸热反应，④水蒸气液化不是化学变化，不属于吸热反应或放热反应，⑤碳酸钠晶体和硝酸铵反应为吸热反应，⑥碳酸氢钠和盐酸反应是吸热反应，⑦甲烷燃烧是放热反应，⑧金属的锈蚀是放热反应。(2)物质的键能越大，越稳定，从图中可以看出，三种物质中N2的键能最大，因此最稳定的为N2。从图中可知，断开化学键需要吸收能量，形成化学键放出能量，1 mol N2和1 mol O2反应生成2 mol NO吸收的能量为(946+498-632×2) kJ=180 kJ。
(3)①燃料电池中通入燃料气体的一极为负极，通入氧气的一极为正极，则b电极的电极反应式为O2+4e-+2H2O===4OH-，该反应的总反应为2H2+O2===2H2O，随着反应进行，KOH溶液被稀释，KOH溶液的浓度减小。②负极的电极反应为2H2-4e-+4OH-===4H2O，消耗标准状况下11.2 L H2即0.5 mol，转移的电子数目为NA。
17.(1)使石墨棒表面变得粗糙，有利于吸附气体
(2)电能→化学能→电能→光能
(3)O2+4H++4e-===2H2O　正极
解析　(1)经高温火焰灼烧到红热，再迅速浸入冷水中，可以使石墨棒表面变得粗糙，有利于吸附气体。(2)根据以上分析，接通S1，断开S2，构成电解池，电能转化为化学能；断开S1，接通S2时，构成氢氧燃料电池，化学能转化为电能；所以整个实验过程中的能量转化形式为电能→化学能→电能→光能。(3)断开开关S1，迅速按下开关S2构成氢氧燃料电池，C2附近有氧气，是电池正极，且附近溶液显酸性，电极反应式为O2+4H++4e-===2H2O。

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