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专题 05 化学反应与能量
(考试时间：75分钟 试卷满分：100分)
一、选择题(本题共15小题，每小题3分，共45分。每小题只有一项是符合题目要求的)
1．某化学反应A(g)+B (g)=2AB(g)的能量变化如图所示，则下列说法中正确的是( )
2 2
A．该反应为放热反应，无需加热就可以发生
B．断裂1molA-A键和1molB-B键要吸收xkJ的能量
C．根据图示可知生成1molAB (g)放出 的能量
D．三种物质A(g)、B (g)、AB(g)中，最稳定的物质一定是AB(g)
2 2
2．(2024·江苏无锡高三教学质量调研测试)1mol液态肼完全燃烧生成N 气体和液态水放出577kJ的热
2
量。工业上利用NH 和CO 制取尿素[CO(NH)]，尿素在高温条件下可将汽车尾气中的NO 转化为无毒气
3 2 2 2 x
体N。下列化学反应表示正确的是( )
2
A．NH 燃烧的热化学方程式：NH(l)+O (g)=N(g)+2HO(g) ΔH＝－577 kJ·mol－1
2 4 2 4 2 2 2
B．碱性NH 燃料电池负极发生的电极反应式：NH+4e- +4OH-=N ↑+4H O
2 4 2 4 2 2
C．NaClO氧化氨气制取NH 的离子方程式：2NH +ClO-=N H+Cl-+H O
2 4 3 2 4 2
D．NH 与NO 高温下反应的化学方程式：NH+NO N↑+2HO
2 4 2 2 4 2 2 2
3．(2024·河北迁安市高三期中)下列装置能达到实验目的是( )
A．用图Ⅰ所示装置测定55mL1mol/L盐酸与50mL11mol/LNaOH溶液发生中和反应的反应热
B．为探究铁制品生锈，用图Ⅱ所示装置，正极材料是铁C．图Ⅲ所示装置实现Ag+2HCl=2AgC1↓+H ↑
2
D．图Ⅳ装置可实现粗铜的精炼
4．(2023·辽宁省名校联盟高考模拟调研卷)“北溪”天然气管道至少泄漏8万吨天然气，近20年间甲烷
的温室效应率是CO 的84倍。已知管道接口处有钢铁材料等，海水的pH约为8.0。设N 为阿伏伽德罗常
2 A
数的值。下列有关叙述不正确的是( )
A．损坏的钢铁材料在海水中主要发生吸氧腐蚀
B．制造管道时表面涂层能起到抗腐蚀作用
C．w g铁在海水中完全发生电化学腐蚀时转移电子数一定为
D．修复管道时在钢管表面镶嵌锌块，这种方法叫牺牲阳极法
5．下图是处理废水中苯酚的装置，回收利用苯后再排放。下列有关说法合理的是( )
A．a为负极，电极附近pH增大
B．该离子交换膜为阳离子交换膜
C．b电极反应式为WO+ xH++xe-=H WO
3 x 3
D．若有0.1mol电子通过导线，A、B两区域中液体质量改变量的和为0.2g
6．(2023·浙江省温州市高三第三次模拟适应性考试)标准状态下，气态反应物、生成物及活化分子
[A(B)表示“A＋B→产物”的活化分子]的相对能量如表所示：
物质 NO(g) NO (g) SO (g) SO (g) O(g) O(g) NO(O) SO (O )
2 2 3 2 3 3 2 3
相对能量/ 91.3 33.2 -296.8 -395.7 0 142.7 237.2 -96.1
下列说法不正确的是( )
A．NO (g)+SO (g) NO (g)+ SO (g) ΔH＝－40.8 kJ·mol－1
2 2 3B．3O(g) 2O(g)反应不能自发进行
2 3
C．相同条件下，SO (g)+O(g) O (g)+ SO (g)比NO (g)+O(g) O (g)+ NO (g)速率快
2 3 2 3 3 2 2
D．1mol NO (g)的总键能大于1mol NO(g)总键能
2
7．中科院最新研发出的以KOH溶液为电解液， CoP和Ni P纳米片为催化电极材料，电催化合成苯
2
胺的装置如下图所示。下列说法正确的是( )
A．阳极区溶液的pH不断增大
B．若用铅蓄电池作为电源，Ni P 极应连接铅蓄电池的Pb极
2
C．CoP极的电极反应式为C HNO + 6e- + 4H O = C HNH + 6OH-
6 5 2 2 6 5 2
D．电解液可换成稀硫酸溶液
8．过硫酸铵[(NH )SO]可用作氧化剂、漂白剂。利用电解法在两极分别生产过硫酸铵和过氧化氢的
4 2 2 8
装置如图所示。下列说法错误的是( )
A．a为外接电源的负极
B．电解总反应：O+2H++2SO2- HO+S O2-
2 4 2 2 2 8
C．阴离子交换膜可用阳离子交换膜替代
D．电解池工作时，I室溶液质量理论上逐渐减小
9．一种能在较低电压下获得氢气和氧气的电化学装置如图所示。下列说法正确的是( )A．电极a与电源的负极相连，电极b为阳极
B．隔膜为阴离子交换膜，OH-从电解池的左室通过隔膜向右室迁移
C．反应器I中发生的反应为4[Fe(CN) ]3-+2H O 4[Fe(CN) ]4-＋O↑+4H+
6 2 6 2
D．该装置的总反应为2HO 2H↑+ O ↑，气体N是氢气
2 2 2
10．高铁酸钠(Na FeO)是一种新型的消毒剂，以Fe、Ni为电极制取NaFeO 的原理如图所示。下列叙
2 4 2 4
述错误的是( )
A．Fe电极的电极反应式为Fe-6e-＋8OH-=FeO 2-＋4HO
4 2
B．离子交换膜b为阴离子交换膜
C．通入I室的水中加入少量NaOH，可以加快高铁酸钠的生成
D．每生成0.1 mol Na FeO，II室中溶液减少的质量为32.0 g
2 4
11．铜基配合物电催化还原CO 的装置原理如图所示，下列说法不正确的是( )
2A．石墨烯为阳极，发生电极反应为CO+2e-+2H+=HCOOH
2
B．Pt电极附近溶液的pH值减小
C．每转移2mol电子，阳极室、阴极室溶液质量变化量的差值为28g
D．该装置可减少CO 在大气中累积和实现可再生能源有效利用
2
12．某科研小组利用下图装置完成乙炔转化为乙烯的同时为用电器供电。其中锌板处发生的反应有：
① Zn-2e-=Zn2+；② Zn2++4OH-=[Zn((OH) ]2-；③ Zn [Zn((OH) ]2-=ZnO+2OH-+H O。下列说法不正确的是
4 4 2
( )
A．电极a的电势高于电极b的电势
B．放电过程中正极区KOH溶液浓度保持不变
C．电极a上发生的电极反应式为C H+2H O+2e-=C H+2OH-
2 2 2 2 4
D．电解足量CuSO 溶液，理论上消耗2.24L(标准状况)C H 时，生成6.4gCu
4 2 2
13．一种电解法制备Ca(HPO ) 并得到NaOH等副产物的示意装置如图，下列说法正确的是( )
2 4 2A．与a、b相连的分别是电源的负极、正极
B．NaOH溶液中石墨电极上的反应为2HO+2e-=H ↑+2OH-
2 2
C．A膜、C膜均为阴离子交换膜，B膜为阳离子交换膜
D．产品室中的Ca2+和原料室的 物质的量浓度同等程度增大
14．中科院福建物构所YaobingWang团队首次构建了一种可逆水性Zn—CO 电池，实现了CO 和
2 2
HCOOH之间的高效可逆转换，其反应原理如图所示：
已知双极膜可将水解离为H+和OH-，并实现其定向通过。下列说法中错误的是( )
A．放电时，负极电极反应式为Zn+4OH--2e-=Zn(OH) 2-
4
B．CO 转化为HCOOH过程中，Zn电极的电势低于多孔Pd电极的
2
C．充电过程中，甲酸在多孔Pd电极表面转化为CO
2
D．当外电路通过2mol电子时，双极膜中离解水的物质的量为1mol
15．(2023·浙江省Z20名校联盟)为了探究NaCO、NaHCO 与盐酸反应过程中的热效应，某化学活动
2 3 3
小组获得如下实验数据(假设实验中试剂均充分反应，生成的HCO 完全分解为CO 逸出)：
2 3 2
序号 试剂1 试剂2 混合前温度 混合后温度
含0.03 mol NaHCO 的溶液32.5
Ⅰ 35mL2mol·L-1盐酸 3 20.0℃ 19.0℃
mL
含0.03 mol Na CO 的溶液32.5
Ⅱ 35mL2mol·L-1盐酸 2 3 20.0℃ 24.2℃
mL
下列说法不正确的是( )
①CO2−(aq)＋H+(aq) HCO -(aq) ΔH
3 3 1
②HCO −(aq)＋H+(aq) HCO(aq) ΔH
3 2 3 2
③HCO(aq) CO(g)+ HO(l) ΔH
2 3 2 2 3
④CO2−(aq)+CO(g)+ HO(l)= 2HCO −(aq) ΔH
3 2 2 3 4
⑤H+(aq)+OH−(aq)=H O(l) ΔH
2 5
A．ΔH+ΔH+ΔH＜0 B．ΔH＜0 C．ΔH＞ΔH D．ΔH＞0
1 2 3 1 2 5 4
二、非选择题(本题包括5小题，共55分)
16．(10分)Ⅰ.氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺，节能超过 ，在此工艺中，物料传输和转化关系如图，其中电极未标出，所用离子交换膜只允许阳离子通过。
(1)分析比较图示中 与 的大小： ___________ (填“＞”“＜”或“=”)。
(2)写出燃料电池B中的正极的电极反应：___________。
(3)图中Y是___________(填化学式)，若电解产生 (标准状况)该物质，则至少转移电子
___________ ；X元素的基态原子的电子排布式为___________。
Ⅱ．某实验小组同学利用如图装置对电化学原理进行了一系列探究活动。
(4)甲池装置为___________(填“原电池”或“电解池”)。
(5)甲池反应前两电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差14 g，导线中通过___________ mol电
子。
(6)实验过程中，甲池左侧烧杯中NO -的浓度___________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
3
(7)若乙池中溶液为足量的硝酸银溶液，工作一段时间后，若要使乙池中溶液恢复原浓度，可向溶液中
加入___________。(填化学式)
17．(13分)(2023·黑龙江省齐齐哈尔市八校联合体高三联考)回答下列问题：
(1)在微生物作用的条件下， NH +经过两步反应被氧化成NO -。两步反应的能量变化示意图如图：
4 3①第一步反应是___________(填“放热”或“吸热”)反应。
②1mol NH +(aq)全部氧化成NO -(aq)的热化学方程式是___________。
4 3
(2)已知H(g)＋Br(l)=2HBr(g) H＝－72kJ/mol，蒸发1mol Br(l)需要吸收的能量为30kJ，其他相关
2 2 2
数据如表： △
物质 H(g) Br(g) HBr(g)
2 2
lmol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量
436 200 a
(kJ)
则表中a=___________。
(3)下列反应中属于吸热反应的有___________。
①燃烧木炭取暖②C与HO(g)反应制取水煤气③煅烧石灰石(主要成分是CaCO)制生石灰④氯化铵晶
2 3
体和Ba(OH) ·8H O混合搅拌⑤食物因氧化而腐败
2 2
(4)一定条件下，由稳定单质反应生成1mol化合物的反应热叫该化合物的生成热( )。图为ⅥA族元
素氢化物a、b、c、d的生成热数据示意图。
①非金属元素氢化物的稳定性与氢化物的生成热 的关系为___________。
②硫化氢发生分解反应的热化学方程式为___________。
(5)已知 ，
，当放出的热量为nkJ时，该反应转移的电子数为___________(用含m、n的代数式表示)
18．(10分)(2023·宁夏石嘴山市模拟)回答下列问题
(1)“世上无难事，九天可揽月”，我国的航空航天事业取得了举世瞩目的成就。碳酰肼类化合物
[Mn(L) ]( ClO ) 是种优良的含能材料，可作为火箭推进剂的组分，其相关反应的能量变化如图所示，已知
3 4 2△H= -299kJ/mol，则△H (kJ/mol )为_____________
2 1
(2)我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。CH 与CO 重整是CO 利用的研究热点
4 2 2
之一、该重整反应体系主要涉及以下反应：
(a)CH(g)+CO (g) 2CO(g)+2H(g) ∆H
4 2 2 1
(b)CO (g)+H(g) CO(g)+HO(g) ∆H
2 2 2 2
(c)CH(g) C(s)+2H(g) ∆H
4 2 3
(d)2CO(g) CO(g)+C(s) ∆H
2 4
(e)CO(g)+H(g) HO(g)+C(s) ∆H
2 2 5
根据盖斯定律，反应a的∆H=_______(写出一个代数式即可)。
1
(3)用H 还原SiCl 蒸汽可制取纯度很高的硅，当反应中有1mol电子转移时吸收59kJ热量，则该反应
2 4
的热化学方程式为___________________________________。
(4)已知含11.2gKOH的稀溶液与1L0.1mol•L－1的HSO 稀溶液反应放出11.46kJ的热量。请写出KOH
2 4
的稀溶液与的HSO 稀溶液发生中和反应，表示中和热的热化学方程式为___________________。
2 4
(5)1mol CH (g)完全燃烧生成气态水的能量变化和1molS(g)燃烧的能量变化如图所示。在催化剂作用
4
下，CH 可以还原SO 生成单质S(g)、HO(g)和CO，写出该反应的热化学方程式：________________。
4 2 2 2
19．(10分)某实验小组通过以下实验，探究镀件表面镀铜的最佳条件。
【查阅资料】①Cu2++2P O4- [Cu(P O)]6- K=1×109
2 7 2 7 2
②Cu+在溶液中不稳定，容易发生歧化。
【实验设计】用CuSO ·5H O、NaPO·10H O(焦磷酸钠)、添加剂配制一定浓度的电镀液，分别用纯
4 2 4 2 7 2
铜和镀件作为两极材料，探究电镀液的pH、电流密度、电极板间距对层的影响。
(1)要配制一定体积40g/L的CuSO 溶液，以下仪器不需要用到的是_______(填仪器名称)。
4
(2)镀件表面的油污可用_______清洗。(3)电镀时阴极上发生的主要反应的电极反应式为_______。
【实验结果与数据分析】
ⅰ.其他条件不变时，电位10min，pH对电镀的影响如下表：
实验信号 pH值 镀膜质量/g 镀层外观
1 3 0.0136 表面斑驳
2 7 0.0258 光亮，不光滑
3 8.5 0.0356 光亮，光滑
4 10 0.0216 表面部分斑驳
(4)实验3中，铜镀层的沉积速率v(Cu)=_______mol/min(保留两位有效数字)。
(5)实验1和实验4中，酸性或碱性较强时，镀层出现斑驳的可能原因是_______。
ⅱ.电流密度、电极板间距与镀膜质量的关系
(6)电流密度小于0.50A/dm2时镀膜质量随电流密度增大而增大的原因是_______。
(7)本实验电镀的最佳条件是pH为8.5、_______、_______。
(8)使用最佳条件电镀时，在阳极附近的电镀液中出现红色固体沉积物，其可能原因用离子方程式表示
为_______，通空气搅拌可防止红色固体沉积物形成。
20．(12分)(2023·江苏省盐城市高三模拟)电催化还原CO 是当今资源化利用二氧化碳的重点课题，常
2
用的阴极材料有有机多孔电极材料、铜基复合电极材料等。
(1)一种有机多孔电极材料(铜粉沉积在一种有机物的骨架上)电催化还原CO 的装置示意图如图-1所
2
示。控制其他条件相同，将一定量的CO 通入该电催化装置中，阴极所得产物及其物质的量与电压的关系
2
如图-2所示。
①电解前需向电解质溶液中持续通入过量CO 的原因是 。
2②控制电压为0.8V，电解时转移电子的物质的量为 mol。
③科研小组利用13CO 代替原有的CO 进行研究，其目的是 。
2 2
(2)一种铜基复合电极材料Au/Cu O的制备方法：将一定量Cu O分散至水与乙醇的混合溶液中，向溶
2 2
液中逐滴滴加HAuCl (一种强酸)溶液，搅拌一段时间后离心分离，得Au/Cu O，溶液呈蓝色。写出Cu O
4 2 2
还原HAuCl 的离子方程式： 。
4
(3)金属Cu/La复合电极材料电催化还原CO₂制备甲醛和乙醇的可能机理如图-3所示。研究表明，在不
同电极材料上形成中间体的部分反应活化能如图-4所示。
①X为 。在答题卡上相应位置补充完整虚线框内Y的结构 。
②与单纯的Cu电极相比，利用Cu/La复合电极材料电催化还原CO 的优点是 。
2
