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章末质量检测（一）　化学反应与能量转化
（分值：100分）
一、选择题（本题共15小题，每小题3分，共45分。每小题只有一个选项符合题意）
1.两电极用导线连接插入电解质溶液中（不考虑溶液中溶解的氧气的影响），下列不能组成原电池的是（　　）
选项 A B C D
电极材料 Zn Fe Cu Al
电极材料 Cu Zn Ag Sn
电解质溶液 CuCl2溶液 H2SO4溶液 CuSO4溶液 NaOH溶液
2.下列有关中和反应反应热测定实验的说法正确的是（　　）
A.酸碱溶液混合后，应先冷却再测温
B.向内筒中加入稀碱液时，应当缓慢而匀速地加入
C.玻璃搅拌器若用铜丝代替，则测定出的中和反应反应热偏大
D.任何酸碱之间发生中和反应生成1 mol H2O（l）时放出的热量都是57.3 kJ
3.已知下列热化学方程式：
①Fe2O3（s）＋3CO（g）2Fe（s）＋3CO2（g）ΔH＝－25 kJ·mol－1
②3Fe2O3（s）＋CO（g）2Fe3O4（s）＋CO2（g）ΔH＝－47 kJ·mol－1
则下列关于Fe3O4（s）被CO还原成Fe（s）和CO2的热化学方程式的书写中正确的是（　　）
A.Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2ΔH＝－14 kJ·mol－1
B.Fe3O4（s）＋4CO（g）3Fe（s）＋4CO2（g）ΔH＝－22 kJ·mol－1
C.Fe3O4（s）＋4CO（g）3Fe（s）＋4CO2（g）ΔH＝＋14 kJ·mol－1
D.Fe3O4（s）＋4CO（g）3Fe（s）＋4CO2（g）ΔH＝－14 kJ·mol－1
4.（2025·河南郑州高二检测）已知298 K，101 kPa时，几种物质的摩尔燃烧焓如下：
物质 ΔH/（kJ·mol－1）
石墨 －393.5
氢气 －285.8
一氧化碳 －283.0
甲烷 －890.3
根据上述信息判断，下列说法正确的是（　　）
A.等质量的氢气和甲烷相比，氢气燃烧放热虽然少，但产物更环保
B.CH4（g）＋2O2（g）CO2（g）＋2H2O（g）　ΔH＝－890.3 kJ·mol－1
C.C（石墨，s）＋2H2（g）CH4（g）　ΔH＝－74.8 kJ·mol－1
D.表示CO摩尔燃烧焓的热化学方程式为2CO（g）＋O2（g）2CO2（g）　ΔH＝－566.0 kJ·mol－1
5.以TiO2为催化剂的光热化学循环分解CO2反应为温室气体减排提供了一个新途径，该反应的机理及各分子化学键完全断裂时的能量变化如图所示。
下列说法正确的是（　　）
A.过程①中钛氧键断裂会释放能量
B.该反应中，光能和热能转化为化学能
C.使用TiO2做催化剂可以降低反应的焓变，从而提高化学反应速率
D.CO2分解反应的热化学方程式为2CO2（g）2CO（g）＋O2（g）　ΔH＝＋30 kJ·mol－1
6.（2025·河北高二质检）下列关于金属保护的说法中错误的是（　　）
A.图1是利用牺牲阳极保护法保护钢闸门
B.图2中向Fe电极附近滴加K3[Fe（CN）6]溶液，产生蓝色沉淀，说明Fe作负极
C.图1中的负极反应式是Zn－2e－Zn2＋
D.若在强酸条件下，钢铁会发生析氢腐蚀放出H2
7.实验室用铅蓄电池作为电源电解饱和食盐水制取Cl2，已知铅蓄电池放电时发生如下反应。
负极：Pb＋S－2e－PbSO4
正极：PbO2＋4H＋＋S＋2e－PbSO4＋2H2O
现欲制得0.050 mol Cl2，这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是（　　）
A.0.025 mol　　　　　　　　B.0.050 mol
C.0.100 mol D.0.200 mol
8.由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示。下列说法不正确的是（　　）
A.反应生成1 mol N2时转移2 mol e－
B.反应物能量之和小于反应产物能量之和
C.N2O（g）＋NO（g）N2（g）＋NO2（g）ΔH＝－139 kJ·mol－1
D.断键吸收能量之和小于成键释放能量之和
9.如图是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹起、流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。下列说法正确的是（　　）
A.电子由氧气通入的Pt电极流出
B.质子（H＋）通过质子交换膜从负极流向正极
C.每消耗22.4 L O2，会产生1 mol醋酸
D.左侧Pt电极表面发生的反应：CH3CH2OH＋2e－CH3COOH＋2H＋
10.下列关于如图装置的叙述中正确的是（　　）
A.用此装置给铁镀铜，镀件应放在b电极
B.用此装置给铁镀铜，反应一段时间后溶液中铜离子浓度基本不变
C.用此装置电解精炼铜，反应一段时间后溶液中铜离子浓度基本不变
D.用此装置电解精炼铜，粗铜应放在a电极
11.向Na2CO3溶液中滴加盐酸，反应过程中能量变化如图所示，下列说法正确的是（　　）
A.反应HC（aq）＋H＋（aq）CO2（g）＋H2O（l）为放热反应
B.C（aq）＋2H＋（aq）CO2（g）＋H2O（l）ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3
C.ΔH1＞ΔH2，ΔH2＜ΔH3
D.H2CO3（aq）CO2（g）＋H2O（l），若使用催化剂，则ΔH3变小
12.（CH3）3C—Cl水解反应的进程与能量关系如图所示。下列说法正确的是（　　）
A.（CH3）3C—Cl水解反应的正反应活化能大于逆反应活化能
B.化学键发生异裂时，可以产生正、负离子
C.H2O分子亲核进攻碳正离子时需要释放能量
D.在过渡态1、中间体、过渡态2中，过渡态1最稳定
13.次磷酸钴[Co（H2PO2）2]广泛应用于化学电镀，工业上利用电渗析法制取次磷酸钴的原理如图所示：
已知：①该装置的电极材料分别为金属钴和不锈钢。
②Co（H2PO2）2溶液在强碱性条件下通过自身催化发生氧化还原反应，实现化学镀钴。
下列说法中正确的是（　　）
A.膜Ⅱ、膜Ⅲ均为阳离子交换膜
B.M电极的电极反应为Co－2e－＋2H2PCo（H2PO2）2
C.a为电源的正极
D.Co（H2PO2）2溶液化学镀钴过程中的反应可能为Co2＋＋H2P＋3OH－Co＋HP＋2H2O
14.图甲是CO2电催化还原为碳氢化合物（CxHy）的工作原理示意图，用某钾盐水溶液作电解液；图乙是用H2还原CO2制备甲醇的工作原理示意图，硫酸为电解质溶液。下列说法中不正确的是（　　）
A.甲中铜片作阴极，K＋向铜片电极移动
B.乙中正极发生的电极反应为CO2－6e－＋6H＋CH3OH＋H2O
C.乙中H2SO4的作用是增强溶液的导电性
D.甲中若CxHy为C2H4，则生成1 mol C2H4的同时生成3 mol O2
15.一种双阴极微生物燃料电池装置如图所示。该装置可以同时进行硝化和反硝化脱氮，下列叙述正确的是（　　）
A.电池工作时，H＋的迁移方向：左→右
B.电池工作时，“缺氧阴极”电极附近的溶液pH减小
C.“好氧阴极”存在反应：N－6e－＋8OH－N＋6H2O
D.“厌氧阳极”区质量减少28.8 g时，该电极输出电子的物质的量为2.4 mol
二、非选择题（本题共5小题，共55分）
16.（9分）钢铁很容易因生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢铁占世界钢铁年产量的四分之一。请回答钢铁在腐蚀、防护过程中的有关问题。
（1）下列哪个装置可防止铁棒被腐蚀　　　　（填字母）。
（2）在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置示意图如图。请回答：
①A电极对应的金属是　　　（写元素名称），B电极的电极反应是　　　　　　　。
②若电镀前A、B两金属片质量相同，电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量，二者质量差为5.12 g，则电镀时电路中通过的电子为　　　mol。
③镀层破损后，不易被腐蚀的是　　（填字母）。
A.镀铜铁　　　B.镀锌铁　　　C.镀锡铁
17.（11分）化学反应过程伴随着热量的变化。利用CH4可制备乙烯及合成气（CO、H2）。有关化学键的键能（E）数据如表：
化学键 H—H CC C—C C—H
E/（kJ·mol－1） 436 a 348 413
（1）已知2CH4（g）CH2CH2（g）＋2H2（g）　ΔH＝＋167 kJ·mol－1，则a＝　　　　。
（2）已知5C2H4（g）＋12Mn（aq）＋36H＋（aq）12Mn2＋（aq）＋10CO2（g）＋28H2O（l）　ΔH＝－m kJ·mol－1，当放出的热量为n kJ时，该反应转移的电子数为　　　　（用含m、n的代数式表示）。
（3）制备合成气反应历程分两步（步骤Ⅰ、步骤Ⅱ），反应中C（ads）为吸附性活性炭，反应历程的能量变化如图：
①步骤Ⅰ反应的焓变ΔH1为　　　　（用E1～E5的关系式表示）kJ·mol－1。
②反应CH4（g）＋CO2（g）2CO（g）＋2H2（g）的焓变为ΔH2，与步骤Ⅰ反应的焓变ΔH1相比，ΔH1　　　　（填“＞”或“＜”）ΔH2。
18.（11分）回答下列问题：
（1）以KOH溶液为电解质溶液设计氢氧燃料电池时，其负极反应的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　。
（2）电解原理在化学工业中有着广泛的应用。如图所示装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同，A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，Y极附近颜色加深。请回答：
①外接直流电源中A为　　　　极，甲中电解时的化学方程式为　　　　　　　，
通过一段时间后向所得溶液中加入0.2 mol CuO，恰好恢复到电解前的浓度和pH，则电解过程中转移的电子的物质的量为　　　　。
②现用丙装置给铜件镀银，H为　　　　（填“镀件”或“镀层金属”），当乙中溶液的pH是13时（此时乙溶液体积为500 mL），丙中镀件上析出银的质量为　　　　。
19.（12分）（1）已知：
①Fe（s）＋O2（g）FeO（s）
ΔH1＝－272.0 kJ·mol－1；
②2Al（s）＋O2（g）Al2O3（s）
ΔH2＝－1 675.7 kJ·mol－1。
Al和FeO发生铝热反应的热化学方程式是　　　　　　　　　　　　　。
（2）镁燃料电池在可移动电子设备电源和备用电源等方面应用前景广阔。如图1为“镁—次氯酸盐”燃料电池原理示意图，电极为镁合金和铂合金。
①E为该燃料电池的　　　　（填“正”或“负”）极。F电极上的电极反应为　　　　　　　　　　　　　　。
②镁燃料电池负极容易发生自腐蚀产生氢气，使负极利用率降低，用化学用语解释其原因：　　　　　　　　　　　　　。
（3）乙醛酸（HOOC—CHO）是有机合成的重要中间体。工业上用“双极室成对电解法”生产乙醛酸，原理如图2所示，该装置中阴、阳两极为惰性电极，两极室均可产生乙醛酸，其中乙二醛与M电极的产物反应生成乙醛酸。
①N电极上的电极反应为　　　　　　　　　　　　　。
②若有2 mol H＋通过质子交换膜，并完全参与了反应，则该装置中生成的乙醛酸为　　　　 mol。
20.（12分）不同的化学反应具有不同的反应热，人们可以通过多种方法获得反应热的数据，通常用实验进行测定，也可以进行理论推算。
在科学研究中，科学家常用量热计来测量反应热。我校某化学兴趣小组的同学欲测定硫酸与氢氧化钠溶液反应的反应热，则：
（1）用98％浓硫酸（密度为1.84 g·cm－3）配制450 mL 0.5 mol·L－1稀硫酸。
①所需浓硫酸的体积为　　　　mL；
②选用的主要仪器有烧杯、量筒、　 　　　、　　　　、　　　　。
（2）测定中和反应反应热的装置如图所示。
①从实验装置上看，图中尚缺少的一种仪器是　　　　；
②做一次完整的中和反应反应热测定实验，温度计需使用　　　次；
③现用25 mL 0.5 mol·L－1稀硫酸与50 mL 0.55 mol·L－1氢氧化钠溶液反应测定，以下操作可能会导致测得的中和反应反应热数值偏大的是　　　　（填字母）。
A.实验装置保温、隔热效果差
B.量取稀硫酸的体积时仰视读数
C.分多次把氢氧化钠溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
章末质量检测（一）　化学反应与能量转化
1.C　C项组合无法发生自发的氧化还原反应，不能组成原电池。
2.C　酸碱溶液混合后，应立即测量温度且取最高温度作为最终温度，A错误；向内筒中加入稀碱液时，应当迅速而匀速地加入，B错误；玻璃搅拌器若用铜丝代替，会有热量散失，使放出热量偏小，所以测定出的中和反应反应热ΔH偏大，C正确；稀的强酸和强碱之间发生中和反应生成可溶性盐和1 mol H2O（l）时放出的热量是57.3 kJ，D错误。
3.D　根据盖斯定律，由×（3×①－②）可得，Fe3O4（s）＋4CO（g）3Fe（s）＋4CO2（g）　ΔH＝×[3×（－25 kJ·mol－1）－（－47 kJ·mol－1）]＝－14 kJ·mol－1。
4.C　由表格中的数据可知，2 g氢气完全燃烧放出的热量为285.8 kJ，16 g甲烷完全燃烧放出的热量为890.3 kJ，故等质量的氢气和甲烷相比，氢气燃烧放热更多，A项错误；CH4的摩尔燃烧焓要求生成CO2和液态水，若生成水蒸气，ΔH＞－890.3 kJ·mol－1，B项错误；根据表格数据有热化学方程式：①C（石墨，s）＋O2（g）CO2（g）　ΔH＝－393.5 kJ·mol－1；②H2（g）＋O2（g）H2O（l）　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1；③CH4（g）＋2O2（g）CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH＝－890.3 kJ·mol－1；根据盖斯定律，方程式①＋②×2－③可得C（石墨，s）＋2H2（g）CH4（g）　ΔH＝－393.5 kJ·mol－1＋2×（－285.8 kJ·mol－1）＋890.3 kJ·mol－1＝－74.8 kJ·mol－1，C项正确；摩尔燃烧焓指的是1 mol燃料完全燃烧生成指定产物释放出的热量，故表示CO摩尔燃烧焓的热化学方程式为CO（g）＋O2（g）CO2（g）　ΔH＝－283.0 kJ·mol－1，D项错误。
5.B　化学键断裂需要吸收能量，过程①中钛氧键断裂会吸收能量，A错误；根据图示，反应过程中吸收光能和热能，转化为CO和O2的化学能，B正确；催化剂通过降低反应的活化能提高化学反应速率，催化剂不能降低反应的焓变，C错误；ΔH＝反应物总键能－生成物总键能，CO2分解反应的热化学方程式为2CO2（g）2CO（g）＋O2（g）　ΔH＝（1 598×2－1 072×2－496）kJ·mol－1＝＋556 kJ·mol－1，D错误。
6.B　图1锌块、钢闸门、海水构成的原电池中锌块作负极，钢闸门作正极，受到保护，是利用牺牲阳极保护法保护钢闸门，A项正确；图2锌、铁、酸化的氯化钠溶液构成的原电池中锌为负极，铁作正极，正极附近溶液中无亚铁离子，滴加K3[Fe（CN）6]溶液，无蓝色沉淀，B项错误；图1锌块、钢闸门、海水构成的原电池中锌块作负极，发生反应：Zn－2e－Zn2＋，钢闸门作正极，受到保护，C项正确； 强酸条件下，铁作负极发生反应：Fe－2e－Fe2＋，正极发生析氢腐蚀：2H＋＋2e－H2↑，放出H2，D项正确。
7.C　要求消耗的H2SO4的量，首先需找出铅蓄电池的总反应。将题述两个电极反应合并可得：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。而在制取Cl2时，每生成1 mol Cl2，转移2 mol电子。由铅蓄电池的总反应可知，每转移0.100 mol电子，将消耗0.100 mol H2SO4。
8.B　根据反应N2O＋NON2＋NO2可知，只有N元素的化合价发生变化，分别由＋1价降低到0价，＋2价升高到＋4价，转移2个电子，因此生成1 mol氮气时转移2 mol电子，A正确；根据图像可知，N2O（g）＋NO（g）N2（g）＋NO2（g）反应的反应物总能量大于反应产物总能量，B错误；根据图像可知，N2O（g）＋NO（g）N2（g）＋NO2（g）反应放热348 kJ－209 kJ＝139 kJ，故热化学方程式为N2O（g）＋NO（g）N2（g）＋NO2（g）　ΔH＝－139 kJ·mol－1，C正确；ΔH＝断键吸收的能量－成键放出的能量，由于此反应放热，即ΔH小于0，故断键吸收的能量小于成键放出的能量，D正确。
9.B　乙醇酸性燃料电池中，乙醇所在铂电极为负极，电极反应式为CH3CH2OH－4e－＋H2O4H＋＋CH3COOH，O2所在的铂电极为正极，正极电极反应式为O2＋4e－＋4H＋2H2O。氧气通入的Pt电极做电池正极，电子流入正极，A项错误；电池工作时，质子（H＋）通过质子交换膜从负极流向正极，B项正确；不是标准状况下，O2的物质的量无法判断，C项错误；左侧Pt电极表面发生的反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O4H＋＋CH3COOH，D项错误。
10.B　用此装置给铁镀铜，镀件应放在阴极（a电极），A项错误；给铁镀铜时，阳极：Cu－2e－Cu2＋，阴极：Cu2＋＋2e－Cu，溶液中铜离子浓度基本不变，B项正确；电解精炼铜时，若粗铜中含有Fe、Zn等杂质，阳极：Fe－2e－Fe2＋，Zn－2e－Zn2＋，Cu－2e－Cu2＋，阴极：Cu2＋＋2e－Cu，反应一段时间后溶液中的铜离子浓度减小，C项错误；用此装置电解精炼铜，粗铜应放在阳极（b电极），D项错误。
11.B　由图可知反应HC（aq）＋H＋（aq）CO2（g）＋H2O（l）为吸热反应，ΔH＞0，A错误；由盖斯定律可知，C（aq）＋2H＋（aq）CO2（g）＋H2O（l）　ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3，B正确；由图可知，能量差值越大，反应热的绝对值越大，ΔH1、ΔH2都为放热反应，则ΔH1＜ΔH2，C错误；加入催化剂，改变反应历程，但反应热不变，D错误。
12.B　反应物的总能量比反应产物高，该反应为放热反应，说明（CH3）3C—Cl水解反应的正反应活化能小于逆反应活化能，A错误；根据图示可知化学键发生异裂时，可以产生正、负离子，然后它们重新结合产生新的物质，B正确；根据图示可知碳正离子与水分子结合产生的过渡态2能量增加，说明H2O分子作为亲核试剂进攻碳正离子时需要吸收能量，C错误；物质含有的能量越低，物质的稳定性就越强，根据图示可知在过渡态1、中间体、过渡态2中，中间体的能量最低，因此中间体最稳定，D错误。
13.C　该装置为电解池，M电极为阳极，电极材料为金属钴，钴失去电子生成钴离子，钴离子通过膜Ⅰ进入产品室，H2P通过膜Ⅱ、Ⅲ进入产品室与钴离子生成Co（H2PO2）2。综上分析，膜Ⅱ、膜Ⅲ均为阴离子交换膜，A错误；Co（H2PO2）2在产品室生成，不是在阳极生成，阳极反应为Co－2e－Co2＋，B错误；M电极为阳极，应接电源的正极，故a为电源的正极，C正确；离子方程式中电荷不守恒，应为Co2＋＋H2P＋3OH－Co＋HP＋2H2O，D错误。
14.B　电解时，电子的流向是阳极→正极，负极→阴极，铜为阴极，所以K＋向铜片电极移动，A正确；由图可知乙中正极上是二氧化碳发生得到电子的还原反应的过程，发生的电极反应为CO2＋6e－＋6H＋CH3OH＋H2O，B错误；乙中电解质H2SO4的作用是增强溶液的导电性，C正确；若CxHy为C2H4，则电解的总反应为2CO2＋2H2O3O2＋C2H4，所以生成1 mol C2H4的同时生成3 mol O2，D正确。
15.D　如图所示，“厌氧阳极”上，C6H12O6失去电子生成CO2和H＋，电极反应式为C6H12O6＋6H2O－24e－6CO2↑＋24H＋；“缺氧阴极”上，N得到电子生成NO2，NO2再转化为N2，电极反应式分别为N＋e－＋2H＋NO2↑＋H2O、2NO2＋8e－＋8H＋N2↑＋4H2O；“好氧阴极”上，O2得到电子生成H2O，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－2H2O，同时O2还能氧化N生成N，N还可以被O2氧化为N，反应方程式分别为2N＋3O22N＋2H2O＋4H＋、2N＋O22N。电池工作时，“厌氧阳极”失去的电子沿外电路流向“缺氧阴极”和“好氧阴极”，则“厌氧阳极”产生的H＋通过质子交换膜向“缺氧阴极”和“好氧阴极”迁移，故H＋的迁移方向既有左（“厌氧阳极”）→右（“好氧阴极”），又有右（“厌氧阳极”）→左（“缺氧阴极”），A错误；电池工作时，“缺氧阴极”上消耗H＋，其附近的溶液pH增大，B错误；“好氧阴极”上的反应有O2＋4H＋＋4e－2H2O、2N＋3O22N＋2H2O＋4H＋、2N＋O22N，C错误；“厌氧阳极”的电极反应式为C6H12O6＋6H2O－24e－6CO2↑＋24H＋，每1 mol C6H12O6发生反应，消耗6 mol H2O，转移24 mol电子，“厌氧阳极”区质量减少288 g，故“厌氧阳极”区质量减少28.8 g时，该电极输出电子的物质的量为2.4 mol，D正确。
16.（1）BD　（2）①铜　Cu2＋＋2e－Cu
②0.08　③B
解析：（1）形成原电池反应时，铁为负极，碳为正极，为铁的吸氧腐蚀，故A错误；锌比铁活泼，铁为正极，被保护而难被腐蚀，故B正确；水中溶解氧气，铁可发生腐蚀，故C错误；铁连接电源负极，为阴极，被保护不易被腐蚀，故D正确。（2）①在铁件的表面镀铜，铜为阳极，铁为阴极，B发生还原反应，电极反应为Cu2＋＋2e－Cu。②两电极变化的质量相同，二者质量差为5.12 g，则阳极溶解的铜为＝2.56 g，n（Cu）＝＝0.04 mol，则电镀时电路中通过的电子为0.08 mol。③A和B比较：铁比铜活泼，形成原电池反应时，铁为负极，铜为正极，镀层破损后，铁更容易被腐蚀；锌比铁活泼，形成原电池反应时，铁为正极，锌为负极，铁难以被腐蚀；C中锡活泼性比铁弱，镀层破损后，铁作负极易被腐蚀，故选B。
17.（1）613　（2）　（3）①（E2－E1）　②＜
解析：（1）ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能＝8×413 kJ·mol－1－（4×413 kJ·mol－1＋a kJ·mol－1＋2×436 kJ·mol－1）＝＋167 kJ·mol－1，解得a＝613。（2）反应中Mn元素的化合价由＋7价降低至＋2价，12 mol Mn被还原时转移60 mol电子，放出m kJ热量，当放出的热量为n kJ时，该反应转移的电子的物质的量为 mol，转移的电子数为。（3）①ΔH＝生成物总能量－反应物总能量，则根据题图可知，步骤Ⅰ反应的焓变ΔH1＝（E2－E1）kJ·mol－1。②根据图示，ΔH1、ΔH2都大于0，反应CH4（g）＋CO2（g）2CO（g）＋2H2（g）的焓变ΔH2＝（E3－E1）kJ·mol－1，E3＞E2，则ΔH1＜ΔH2。
18.（1）H2－2e－＋2OH－2H2O　（2）①正　2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4　0.4 mol
②镀件　5.4 g
解析：（1）以KOH溶液为电解质溶液设计氢氧燃料电池时，燃料电池属于原电池，其负极发生氧化反应。负极物质为氢气，电解质溶液为碱性环境，所以反应的电极反应式为H2－2e－＋2OH－2H2O。（2）①将直流电源接通后，Y极附近颜色加深，Fe（OH）3胶粒带正电荷，向阴极移动，所以Y极为阴极。可得出D、F、H、Y均为阴极，C、E、G、X均为阳极，A是电源正极，B是电源负极；甲中溶液中阳离子有H＋、Cu2＋，放电能力：Cu2＋＞H＋，所以D电极发生反应：Cu2＋＋2e－Cu，电解时的化学方程式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4；通电后加入0.2 mol CuO后溶液与电解前相同，根据铜元素守恒，所以析出金属铜的物质的量是0.2 mol，则转移的电子的物质的量是0.4 mol；②电镀装置中，镀层金属必须做阳极连接电源的正极，镀件做阴极，连接电源的负极，所以丙装置中H应该是镀件，G是镀层金属；当乙中溶液的pH是13时（此时乙溶液体积为500 mL），根据电极反应2H＋＋2e－H2↑，则放电的氢离子的物质的量为0.1 mol·L－1×0.5 L＝0.05 mol，转移电子的物质的量为0.05 mol，丙中镀件上析出银的质量为m＝0.05 mol×108 g·mol－1＝5.4 g。
19.（1）3FeO（s）＋2Al（s）Al2O3（s）＋3Fe（s）　ΔH＝－859.7 kJ·mol－1　（2）①负　ClO－＋2e－＋H2OCl－＋2OH－　②Mg＋2H2OMg（OH）2＋H2↑
（3）①HOOC—COOH＋2e－＋2H＋HOOC—CHO＋H2O　②2
解析：（1）依据盖斯定律计算②－①×3得到：3FeO（s）＋2Al（s）Al2O3（s）＋3Fe（s）　ΔH＝－859.7 kJ·mol－1。
（2）①由图1可知，“镁—次氯酸盐”燃料电池中，E为镁合金，为燃料电池的负极，F是铂合金，为正极，正极上ClO－得到电子生成氯离子，则正极的电极反应为ClO－＋2e－＋H2OCl－＋2OH－；②Mg的活泼性较强，能与水反应生成氢气，其反应为Mg＋2H2OMg（OH）2＋H2↑。
（3）①N电极为电解池的阴极，HOOC—COOH在阴极上得到电子发生还原反应生成HOOC—CHO，电极反应为HOOC—COOH＋2e－＋2H＋HOOC—CHO＋H2O；②2 mol H＋通过质子交换膜，则电池中转移2 mol电子，根据阴极（N极）电极反应为HOOC—COOH＋2e－＋2H＋HOOC—CHO＋H2O可知，阴极生成1 mol 乙醛酸；阳极（M极）电极反应式为2Cl－－2e－Cl2↑，乙二醛与Cl2的反应为Cl2＋OHC—CHO＋H2OHOOC—CHO＋2HCl，根据题意和阴、阳极得失电子数相等知，阳极也生成1 mol乙醛酸；由于两极均有乙醛酸生成，所以该装置中生成的乙醛酸为2 mol。
20.（1）①13.6　②玻璃棒　500 mL容量瓶　胶头滴管
（2）①温度计　②3　③B
解析：（1）①根据c＝可得98％浓硫酸的物质的量浓度c1＝18.4 mol·L－1。需要配制的稀硫酸c2＝0.5 mol·L－1，因实验室无450 mL的容量瓶，需选用500 mL容量瓶进行配制所需溶液，因此V2＝500 mL＝0.5 L。根据溶液稀释前后溶质物质的量不变可得c1V1＝ c2V2，将数据代入即可求得V1≈13.6 mL。②根据溶液稀释的过程可知需要的主要实验仪器有烧杯、量筒、玻璃棒、500 mL容量瓶和胶头滴管。
（2）①由量热计的构造可知该装置缺少的仪器是温度计。
②需要使用温度计测量反应前酸溶液的温度、反应前碱溶液的温度和发生中和反应后混合溶液的最高温度，共需要使用三次。③量取稀硫酸的体积时仰视读数导致量取的稀硫酸体积增大，反应放出的热量偏多，故测得中和反应反应热数值偏大。实验装置保温、隔热效果差和分多次把氢氧化钠溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中，都会导致热量损失，从而导致测量的中和反应反应热数值偏小。
7 / 7(共58张PPT)
章末质量检测（一）化学反应与能量转化
（分值：100分）
一、选择题（本题共15小题，每小题3分，共45分。每小题只有一个选项
符合题意）
1. 两电极用导线连接插入电解质溶液中（不考虑溶液中溶解的氧气的影
响），下列不能组成原电池的是（　　）
选项 A B C D
电极材料 Zn Fe Cu Al
电极材料 Cu Zn Ag Sn
电解质溶液 CuCl2溶液 H2SO4溶液 CuSO4溶液 NaOH溶液
解析：C项组合无法发生自发的氧化还原反应，不能组成原电池。
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2. 下列有关中和反应反应热测定实验的说法正确的是（　　）
A. 酸碱溶液混合后，应先冷却再测温
B. 向内筒中加入稀碱液时，应当缓慢而匀速地加入
C. 玻璃搅拌器若用铜丝代替，则测定出的中和反应反应热偏大
D. 任何酸碱之间发生中和反应生成1 mol H2O（l）时放出的热量都是57.3 kJ
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解析：酸碱溶液混合后，应立即测量温度且取最高温度作为最终温度，A错误；向内筒中加入稀碱液时，应当迅速而匀速地加入，B错误；玻璃搅拌器若用铜丝代替，会有热量散失，使放出热量偏小，所以测定出的中和反应反应热ΔH偏大，C正确；稀的强酸和强碱之间发生中和反应生成可溶性盐和1 mol H2O（l）时放出的热量是57.3 kJ，D错误。
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3. 已知下列热化学方程式：
①Fe2O3（s）＋3CO（g） 2Fe（s）＋3CO2（g）ΔH＝－25 kJ·mol－1
②3Fe2O3（s）＋CO（g） 2Fe3O4（s）＋CO2（g）ΔH＝－47
kJ·mol－1
则下列关于Fe3O4（s）被CO还原成Fe（s）和CO2的热化学方程式的书写中
正确的是（　　）
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解析：　根据盖斯定律，由 ×（3×①－②）可得，Fe3O4（s）＋4CO
（g） 3Fe（s）＋4CO2（g）　ΔH＝ ×[3×（－25 kJ·mol－1）－
（－47 kJ·mol－1）]＝－14 kJ·mol－1。
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4. （2025·河南郑州高二检测）已知298 K，101 kPa时，几种物质的摩尔燃
烧焓如下：
物质 ΔH/（kJ·mol－1）
石墨 －393.5
氢气 －285.8
一氧化碳 －283.0
甲烷 －890.3
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A. 等质量的氢气和甲烷相比，氢气燃烧放热虽然少，但产物更环保
根据上述信息判断，下列说法正确的是（　　）
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解析：　由表格中的数据可知，2 g氢气完全燃烧放出的热量为285.8 kJ，16 g甲烷完全燃烧放出的热量为890.3 kJ，故等质量的氢气和甲烷相比，氢气燃烧放热更多，A项错误；CH4的摩尔燃烧焓要求生成CO2和液态水，若生成水蒸气，ΔH＞－890.3 kJ·mol－1，B项错误；根据表格数据有热化学方程式：①C（石墨，s）＋O2（g） CO2（g）　ΔH＝－393.5 kJ·mol－1；②H2（g）＋ O2（g） H2O（l）　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1；③CH4（g）＋2O2（g） CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH＝－890.3 kJ·mol－1；
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根据盖斯定律，方程式①＋②×2－③可得C（石墨，s）＋2H2（g） CH4（g）　ΔH＝－393.5 kJ·mol－1＋2×（－285.8 kJ·mol－1）＋890.3 kJ·mol－1＝－74.8 kJ·mol－1，C项正确；摩尔燃烧焓指的是1 mol燃料完全燃烧生成指定产物释放出的热量，故表示CO摩尔燃烧焓的热化学方程式为CO（g）＋ O2（g） CO2（g）　ΔH＝－283.0 kJ·mol－1，D项错误。
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5. 以TiO2为催化剂的光热化学循环分解CO2反应为温室气体减排提供了一个新途径，该反应的机理及各分子化学键完全断裂时的能量变化如图所示。
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下列说法正确的是（　　）
A. 过程①中钛氧键断裂会释放能量
B. 该反应中，光能和热能转化为化学能
C. 使用TiO2做催化剂可以降低反应的焓变，从而提高化学反应速率
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解析：　化学键断裂需要吸收能量，过程①中钛氧键断裂会吸收能量，A
错误；根据图示，反应过程中吸收光能和热能，转化为CO和O2的化学能，
B正确；催化剂通过降低反应的活化能提高化学反应速率，催化剂不能降
低反应的焓变，C错误；ΔH＝反应物总键能－生成物总键能，CO2分解反
应的热化学方程式为2CO2（g） 2CO（g）＋O2（g）　ΔH＝（1
598×2－1 072×2－496）kJ·mol－1＝＋556 kJ·mol－1，D错误。
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6. （2025·河北高二质检）下列关于金属保护的说法中错误的是（　　）
A. 图1是利用牺牲阳极保护法保护钢闸门
B. 图2中向Fe电极附近滴加K3[Fe（CN）6]溶液，产生蓝色沉淀，说明Fe
作负极
D. 若在强酸条件下，钢铁会发生析氢腐蚀放出H2
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解析：　图1锌块、钢闸门、海水构成的原电池中锌块作负极，钢闸门作
正极，受到保护，是利用牺牲阳极保护法保护钢闸门，A项正确；图2锌、
铁、酸化的氯化钠溶液构成的原电池中锌为负极，铁作正极，正极附近溶
液中无亚铁离子，滴加K3[Fe（CN）6]溶液，无蓝色沉淀，B项错误；图1
锌块、钢闸门、海水构成的原电池中锌块作负极，发生反应：Zn－2e－
Zn2＋，钢闸门作正极，受到保护，C项正确； 强酸条件下，铁作负极
发生反应：Fe－2e－ Fe2＋，正极发生析氢腐蚀：2H＋＋2e－ H2↑，
放出H2，D项正确。
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7. 实验室用铅蓄电池作为电源电解饱和食盐水制取Cl2，已知铅蓄电池放
电时发生如下反应。
负极：Pb＋S －2e－ PbSO4
正极：PbO2＋4H＋＋S ＋2e－ PbSO4＋2H2O
现欲制得0.050 mol Cl2，这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是（　　）
A. 0.025 mol B. 0.050 mol
C. 0.100 mol D. 0.200 mol
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解析：　要求消耗的H2SO4的量，首先需找出铅蓄电池的总反应。将题述
两个电极反应合并可得：Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O。而在制
取Cl2时，每生成1 mol Cl2，转移2 mol电子。由铅蓄电池的总反应可知，每
转移0.100 mol电子，将消耗0.100 mol H2SO4。
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8. 由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示。下列说法不正确的
是（　　）
A. 反应生成1 mol N2时转移2 mol e－
B. 反应物能量之和小于反应产物能量之和
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解析：　根据反应N2O＋NO N2＋NO2可知，只有N元素的化合价发
生变化，分别由＋1价降低到0价，＋2价升高到＋4价，转移2个电子，因
此生成1 mol氮气时转移2 mol电子，A正确；根据图像可知，N2O（g）＋
NO（g） N2（g）＋NO2（g）反应的反应物总能量大于反应产物总能
量，B错误；根据图像可知，N2O（g）＋NO（g） N2（g）＋NO2
（g）反应放热348 kJ－209 kJ＝139 kJ，故热化学方程式为N2O（g）＋NO
（g） N2（g）＋NO2（g）　ΔH＝－139 kJ·mol－1，C正确；ΔH＝断
键吸收的能量－成键放出的能量，由于此反应放热，即ΔH小于0，故断键
吸收的能量小于成键放出的能量，D正确。
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9. 如图是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹起、流量侦测与控制
的功能，非常适合进行现场酒精检测。下列说法正确的是（　　）
A. 电子由氧气通入的Pt电极流出
B. 质子（H＋）通过质子交换膜从负极流向正极
C. 每消耗22.4 L O2，会产生1 mol醋酸
√
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解析：　乙醇酸性燃料电池中，乙醇所在铂电极为负极，电极反应式为
CH3CH2OH－4e－＋H2O 4H＋＋CH3COOH，O2所在的铂电极为正极，
正极电极反应式为O2＋4e－＋4H＋ 2H2O。氧气通入的Pt电极做电池正
极，电子流入正极，A项错误；电池工作时，质子（H＋）通过质子交换膜
从负极流向正极，B项正确；不是标准状况下，O2的物质的量无法判断，C
项错误；左侧Pt电极表面发生的反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O 4H＋＋
CH3COOH，D项错误。
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10. 下列关于如图装置的叙述中正确的是（　　）
A. 用此装置给铁镀铜，镀件应放在b电极
B. 用此装置给铁镀铜，反应一段时间后溶液中铜离子浓度基
本不变
C. 用此装置电解精炼铜，反应一段时间后溶液中铜离子浓度
基本不变
D. 用此装置电解精炼铜，粗铜应放在a电极
√
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解析：　用此装置给铁镀铜，镀件应放在阴极（a电极），A项错
误；给铁镀铜时，阳极：Cu－2e－ Cu2＋，阴极：Cu2＋＋2e－
Cu，溶液中铜离子浓度基本不变，B项正确；电解精炼铜时，若粗铜
中含有Fe、Zn等杂质，阳极：Fe－2e－ Fe2＋，Zn－2e－ Zn2
＋，Cu－2e－ Cu2＋，阴极：Cu2＋＋2e－ Cu，反应一段时间后
溶液中的铜离子浓度减小，C项错误；用此装置电解精炼铜，粗铜应放
在阳极（b电极），D项错误。
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11. 向Na2CO3溶液中滴加盐酸，反应过程中能量变化如图所示，下列说法
正确的是（　　）
C. ΔH1＞ΔH2，ΔH2＜ΔH3
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解析：由图可知反应HC （aq）＋H＋（aq） CO2（g）＋H2O（l）为吸热反应，ΔH＞0，A错误；由盖斯定律可知，C （aq）＋2H＋（aq） CO2（g）＋H2O（l）　ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3，B正确；由图可知，能量差值越大，反应热的绝对值越大，ΔH1、ΔH2都为放热反应，则ΔH1＜ΔH2，C错误；加入催化剂，改变反应历程，但反应热不变，D错误。
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12. （CH3）3C—Cl水解反应的进程与能量关系如图所示。下列说法正确的
是（　　）
A. （CH3）3C—Cl水解反应的正反应活化能大于逆反应活化能
B. 化学键发生异裂时，可以产生正、负离子
C. H2O分子亲核进攻碳正离子时需要释放能量
D. 在过渡态1、中间体、过渡态2中，过渡态1最稳定
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解析：　反应物的总能量比反应产物高，该反应为放热反应，说明
（CH3）3C—Cl水解反应的正反应活化能小于逆反应活化能，A错误；
根据图示可知化学键发生异裂时，可以产生正、负离子，然后它们重
新结合产生新的物质，B正确；根据图示可知碳正离子与水分子结合产
生的过渡态2能量增加，说明H2O分子作为亲核试剂进攻碳正离子时需
要吸收能量，C错误；物质含有的能量越低，物质的稳定性就越强，根
据图示可知在过渡态1、中间体、过渡态2中，中间体的能量最低，因
此中间体最稳定，D错误。
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13. 次磷酸钴[Co（H2PO2）2]广泛应用于化学电镀，工业上利用电渗析法
制取次磷酸钴的原理如图所示：
已知：①该装置的电极材料分别为金属钴
和不锈钢。
②Co（H2PO2）2溶液在强碱性条件下通过自身催化发生氧化还原反应，实现化学镀钴。
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下列说法中正确的是（　　）
A. 膜Ⅱ、膜Ⅲ均为阳离子交换膜
C. a为电源的正极
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解析：　该装置为电解池，M电极为阳极，电极材料为金属钴，钴失去
电子生成钴离子，钴离子通过膜Ⅰ进入产品室，H2P 通过膜Ⅱ、Ⅲ进入产
品室与钴离子生成Co（H2PO2）2。综上分析，膜Ⅱ、膜Ⅲ均为阴离子交换
膜，A错误；Co（H2PO2）2在产品室生成，不是在阳极生成，阳极反应为
Co－2e－ Co2＋，B错误；M电极为阳极，应接电源的正极，故a为电源
的正极，C正确；离子方程式中电荷不守恒，应为Co2＋＋H2P ＋3OH－
Co＋HP ＋2H2O，D错误。
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14. 图甲是CO2电催化还原为碳氢化合物（CxHy）的工作原理示意图，用
某钾盐水溶液作电解液；图乙是用H2还原CO2制备甲醇的工作原理示意
图，硫酸为电解质溶液。下列说法中不正确的是（　　）
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A. 甲中铜片作阴极，K＋向铜片电极移动
C. 乙中H2SO4的作用是增强溶液的导电性
D. 甲中若CxHy为C2H4，则生成1 mol C2H4的同时生成3 mol O2
下列说法中不正确的是（　　）
√
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解析：　电解时，电子的流向是阳极→正极，负极→阴极，铜为阴极，
所以K＋向铜片电极移动，A正确；由图可知乙中正极上是二氧化碳发生得
到电子的还原反应的过程，发生的电极反应为CO2＋6e－＋6H＋
CH3OH＋H2O，B错误；乙中电解质H2SO4的作用是增强溶液的导电性，C
正确；若CxHy为C2H4，则电解的总反应为2CO2＋2H2O 3O2＋C2H4，
所以生成1 mol C2H4的同时生成3 mol O2，D正确。
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15. 一种双阴极微生物燃料电池装置如图所示。该装置可以同时进行硝化
和反硝化脱氮，下列叙述正确的是（　　）
A. 电池工作时，H＋的迁移方向：左→右
B. 电池工作时，“缺氧阴极”电极附近的溶液pH减小
D. “厌氧阳极”区质量减少28.8 g时，该电极输出电子的物质的量为2.4 mol
√
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解析：　如图所示，“厌氧阳极”上，C6H12O6失去电子生成CO2和H＋，
电极反应式为C6H12O6＋6H2O－24e－ 6CO2↑＋24H＋；“缺氧阴极”
上，N 得到电子生成NO2，NO2再转化为N2，电极反应式分别为N ＋
e－＋2H＋ NO2↑＋H2O、2NO2＋8e－＋8H＋ N2↑＋4H2O；“好氧阴
极”上，O2得到电子生成H2O，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－ 2H2O，
同时O2还能氧化N 生成N ，N 还可以被O2氧化为N ，反应方
程式分别为2N ＋3O2 2N ＋2H2O＋4H＋、2N ＋O2
2N 。
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电池工作时，“厌氧阳极”失去的电子沿外电路流向“缺氧阴极”和“好
氧阴极”，则“厌氧阳极”产生的H＋通过质子交换膜向“缺氧阴极”和
“好氧阴极”迁移，故H＋的迁移方向既有左（“厌氧阳极”）→右（“好
氧阴极”），又有右（“厌氧阳极”）→左（“缺氧阴极”），A错误；
电池工作时，“缺氧阴极”上消耗H＋，其附近的溶液pH增大，B错误；
“好氧阴极”上的反应有O2＋4H＋＋4e－ 2H2O、2N ＋3O2
2N ＋2H2O＋4H＋、2N ＋O2 2N ，C错误；“厌氧阳极”的电极反应式为C6H12O6＋6H2O－24e－ 6CO2↑＋24H＋，每1 mol C6H12O6发生反应，消耗6 mol H2O，转移24 mol电子，“厌氧阳极”区质量减少288 g，故“厌氧阳极”区质量减少28.8 g时，该电极输出电子的物质的量为2.4 mol，D正确。
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二、非选择题（本题共5小题，共55分）
16. （9分）钢铁很容易因生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢铁占世界
钢铁年产量的四分之一。请回答钢铁在腐蚀、防护过程中的有关问题。
（1）下列哪个装置可防止铁棒被腐蚀 （填字母）。
BD
解析：形成原电池反应时，铁为负极，碳为正极，为铁的吸氧腐蚀，故A错误；锌比铁活泼，铁为正极，被保护而难被腐蚀，故B正确；水中溶解氧气，铁可发生腐蚀，故C错误；铁连接电源负极，为阴极，被保护不易被腐蚀，故D正确。
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（2）在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置示意图如
图。请回答：
①A电极对应的金属是 （写元素名称），B电极的电极反应是
。
铜
Cu2
＋＋2e－ Cu
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②若电镀前A、B两金属片质量相同，电镀完成后将它们取出洗净、烘干、
称量，二者质量差为5.12 g，则电镀时电路中通过的电子为 mol。
③镀层破损后，不易被腐蚀的是 （填字母）。
A. 镀铜铁 B. 镀锌铁 C. 镀锡铁
0.08
B
解析：①在铁件的表面镀铜，铜为阳极，铁为阴极，B发生还原反应，电极反应为Cu2＋＋2e－ Cu。②两电极变化的质量相同，二者质量差为5.12 g，则阳极溶解的铜为 ＝2.56 g，n（Cu）＝ ＝0.04 mol，则电镀时电路中通过的电子为0.08 mol。③A和B比较：铁比铜活泼，形成原电池反应时，铁为负极，铜为正极，镀层破损后，铁更容易被腐蚀；锌比铁活泼，形成原电池反应时，铁为正极，锌为负极，铁难以被腐蚀；C中锡活泼性比铁弱，镀层破损后，铁作负极易被腐蚀，故选B。
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17. （11分）化学反应过程伴随着热量的变化。利用CH4可制备乙烯及合成
气（CO、H2）。有关化学键的键能（E）数据如表：
化学键 H—H C—C C—H
E/（kJ·mol－1） 436 a 348 413
（1）已知2CH4（g） CH2 CH2（g）＋2H2（g）　ΔH＝＋167
kJ·mol－1，则a＝ 。
解析：ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能＝8×413 kJ·mol－1－
（4×413 kJ·mol－1＋a kJ·mol－1＋2×436 kJ·mol－1）＝＋167 kJ·mol－1，解得a＝613。
613
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（2）已知5C2H4（g）＋12Mn （aq）＋36H＋（aq） 12Mn2＋（aq）
＋10CO2（g）＋28H2O（l）　


解析：反应中Mn元素的化合价由＋7价降低至＋2价，12 mol Mn 被还
原时转移60 mol电子，放出m kJ热量，当放出的热量为n kJ时，该反应转移的电子的物质的量为 mol，转移的电子数为 。
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（3）制备合成气反应历程分两步（步骤Ⅰ、步骤Ⅱ），反应中C（ads）为
吸附性活性炭，反应历程的能量变化如图：
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①步骤Ⅰ反应的焓变ΔH1为 （用E1～E5的关系式表示）
kJ·mol－1。
②反应CH4（g）＋CO2（g） 2CO（g）＋2H2（g）的焓变为ΔH2，与
步骤Ⅰ反应的焓变ΔH1相比，ΔH1 （填“＞”或“＜”）ΔH2。
（E2－E1）
＜
解析：①ΔH＝生成物总能量－反应物总能量，则根据题图可知，步骤Ⅰ反
应的焓变ΔH1＝（E2－E1）kJ·mol－1。②根据图示，ΔH1、ΔH2都大于0，反应CH4（g）＋CO2（g） 2CO（g）＋2H2（g）的焓变ΔH2＝（E3－E1）kJ·mol－1，E3＞E2，则ΔH1＜ΔH2。
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18. （11分）回答下列问题：

解析：以KOH溶液为电解质溶液设计氢氧燃料电池时，燃料电池属于原电池，其负极发生氧化反应。负极物质为氢气，电解质溶液为碱性环境，所以反应的电极反应式为H2－2e－＋2OH－ 2H2O。
H2－2e－＋2OH－ 2H2O
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（2）电解原理在化学工业中有着广泛的应用。如图所示装置，C、D、
E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同，A、B为
外接直流电源的两极。将直流电源接通后，Y极附近颜色加深。请回答：
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①外接直流电源中A为 极，甲中电解时的化学方程式为
，
通过一段时间后向所得溶液中加入0.2 mol CuO，恰好恢复到电解前的浓度
和pH，则电解过程中转移的电子的物质的量为 。
②现用丙装置给铜件镀银，H为 （填“镀件”或“镀层金
属”），当乙中溶液的pH是13时（此时乙溶液体积为500 mL），丙中镀件
上析出银的质量为 。
正
2CuSO4＋
2H2O　 2Cu＋O2↑＋2H2SO4
0.4 mol
镀件
5.4 g
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解析：①将直流电源接通后，Y极附近颜色加深，Fe（OH）3胶粒带正电荷，向阴极移动，所以Y极为阴极。可得出D、F、H、Y均为阴极，C、E、G、X均为阳极，A是电源正极，B是电源负极；甲中溶液中阳离子有H＋、Cu2＋，放电能力：Cu2＋＞H＋，所以D电极发生反应：Cu2＋＋2e－ Cu，电解时的化学方程式为2CuSO4＋2H2O 2Cu＋O2↑＋2H2SO4；通电后加入0.2 mol CuO后溶液与电解前相同，根据铜元素守恒，所以析出金属铜的物质的量是0.2 mol，则转移的电子的物质的量是0.4 mol；
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②电镀装置中，镀层金属必须做阳极连接电源的正极，镀件做阴极，连接电源的负极，所以丙装置中H应该是镀件，G是镀层金属；当乙中溶液的pH是13时（此时乙溶液体积为500 mL），根据电极反应2H＋＋2e－ H2↑，则放电的氢离子的物质的量为0.1 mol·L－1×0.5 L＝0.05 mol，转移电子的物质的量为0.05 mol，丙中镀件上析出银的质量为m＝0.05 mol×108 g·mol－1＝5.4 g。
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19. （12分）（1）已知：
①Fe（s）＋ O2（g） FeO（s）ΔH1＝－272.0 kJ·mol－1；
②2Al（s）＋ O2（g） Al2O3（s）ΔH2＝－1 675.7 kJ·mol－1。
Al和FeO发生铝热反应的热化学方程式是
。
解析：依据盖斯定律计算②－①×3得到：3FeO（s）＋2Al（s） Al2O3（s）＋3Fe（s）　ΔH＝－859.7 kJ·mol－1。
3FeO（s）＋2Al（s）
Al2O3（s）＋3Fe（s）　ΔH＝－859.7 kJ·mol－1
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（2）镁燃料电池在可移动电子设备电源和备用电源等方面应用前景广阔。如图1为“镁—次氯酸盐”燃料电池原理示意图，电极为镁合金和铂合金。
①E为该燃料电池的 （填“正”或“负”）极。F电极上的电极反应
为 。
②镁燃料电池负极容易发生自腐蚀产生氢气，使负极利用率降低，用化学
用语解释其原因： 。
负
ClO－＋2e－＋H2O Cl－＋2OH－　
Mg＋2H2O Mg（OH）2＋H2↑
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解析：①由图1可知，“镁—次氯酸盐”燃料电池中，E为镁合金，为燃料电池的负极，F是铂合金，为正极，正极上ClO－得到电子生成氯离子，则正极的电极反应为ClO－＋2e－＋H2O Cl－＋2OH－；②Mg的活泼性较强，能与水反应生成氢气，其反应为Mg＋2H2O Mg（OH）2＋H2↑。
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（3）乙醛酸（HOOC—CHO）是有机合成的重要中间体。工业上用“双极室成对电解法”生产乙醛酸，原理如图2所示，该装置中阴、阳两极为惰
性电极，两极室均可产生乙醛酸，其中乙二醛与M电极的产物反应生成乙醛酸。
①N电极上的电极反应为
。
②若有2 mol H＋通过质子交换膜，并完全参与了反应，则该装置中生成的
乙醛酸为 mol。
HOOC—COOH＋2e－＋2H＋ HOOC—CHO
＋H2O
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解析：①N电极为电解池的阴极，HOOC—COOH在阴极上得到电子发生还原反应生成HOOC—CHO，电极反应为HOOC—COOH＋2e－＋2H＋ HOOC—CHO＋H2O；②2 mol H＋通过质子交换膜，则电池中转移2 mol电子，根据阴极（N极）电极反应为HOOC—COOH＋2e－＋2H＋ HOOC—CHO＋H2O可知，阴极生成1 mol 乙醛酸；阳极（M极）电极反应式为2Cl－－2e－ Cl2↑，乙二醛与Cl2的反应为Cl2＋OHC—CHO＋H2O HOOC—CHO＋2HCl，根据题意和阴、阳极得失电子数相等知，阳极也生成1 mol乙醛酸；由于两极均有乙醛酸生成，所以该装置中生成的乙醛酸为2 mol。
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20. （12分）不同的化学反应具有不同的反应热，人们可以通过多种方法
获得反应热的数据，通常用实验进行测定，也可以进行理论推算。
在科学研究中，科学家常用量热计来测量反应热。我校某化学兴趣小组的
同学欲测定硫酸与氢氧化钠溶液反应的反应热，则：
（1）用98％浓硫酸（密度为1.84 g·cm－3）配制450 mL 0.5 mol·L－1
稀硫酸。
①所需浓硫酸的体积为 mL；
②选用的主要仪器有烧杯、量筒、 、 、
。
13.6
玻璃棒
500 mL容量瓶
胶
头滴管
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解析：①根据c＝ 可得98％浓硫酸的物质的量浓度c1＝18.4 mol·L－1。需要配制的稀硫酸c2＝0.5 mol·L－1，因实验室无450 mL的容量瓶，需选用500 mL容量瓶进行配制所需溶液，因此V2＝500 mL＝0.5 L。根据溶液稀释前后溶质物质的量不变可得c1V1＝ c2V2，将数据代入即可求得V1≈13.6 mL。②根据溶液稀释的过程可知需要的主要实验仪器有烧杯、量筒、玻璃棒、500 mL容量瓶和胶头滴管。
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（2）测定中和反应反应热的装置如图所示。
①从实验装置上看，图中尚缺少的一种仪器是 ；
②做一次完整的中和反应反应热测定实验，温度计需使
用 次；
温度计
③现用25 mL 0.5 mol·L－1稀硫酸与50 mL 0.55 mol·L－1氢氧化钠溶液反应
测定，以下操作可能会导致测得的中和反应反应热数值偏大的是
（填字母）。
3
A. 实验装置保温、隔热效果差
B. 量取稀硫酸的体积时仰视读数
C. 分多次把氢氧化钠溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
B
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解析： ①由量热计的构造可知该装置缺少的仪器是温度计。
②需要使用温度计测量反应前酸溶液的温度、反应前碱溶液的温度和发生
中和反应后混合溶液的最高温度，共需要使用三次。③量取稀硫酸的体积
时仰视读数导致量取的稀硫酸体积增大，反应放出的热量偏多，故测得中
和反应反应热数值偏大。实验装置保温、隔热效果差和分多次把氢氧化钠
溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中，都会导致热量损失，从而导致测量的中和
反应反应热数值偏小。
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