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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A2(g)+B2(g)=2AB(g)的能量变化如图所示，则下列说法中正确的是( )
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A2(g)、B2(g)、AB(g)中，最稳定的物质一定是AB(g)
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N2气体和液态水放出577kJ 的热
量。工业上利用NH3和CO2制取尿素[CO(NH2)2]，尿素在高温条件下可将汽车尾气中的NOx转化为无毒气
体N2。下列化学反应表示正确的是( )
A．N2H4燃烧的热化学方程式：N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH＝－577 kJ·mol－1
B．碱性N2H4燃料电池负极发生的电极反应式：N2H4+4e- +4OH-=N2↑+4H2O
C．NaClO 氧化氨气制取N2H4的离子方程式：2NH3+ClO-=N2H4+Cl-+H2O
D．N2H4与NO2高温下反应的化学方程式：N2H4+NO2
N2↑+2H2O
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
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C．图Ⅲ所示装置实现Ag+2HCl=2AgC1↓+H2↑
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CO2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NA为阿伏伽德罗常
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WO3+ xH++xe-=HxWO3
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)
NO2(g)
SO2(g)
SO3(g)
O2(g)
O3(g)
NO(O3)
SO2(O3)
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．NO2 (g)+SO2(g)
NO (g)+ SO3(g) ΔH＝－40.8 kJ·mol－1
2
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B．3O2(g)
2O3(g)反应不能自发进行
C．相同条件下，SO2 (g)+O3(g)
O 2(g)+ SO3(g)比NO (g)+O3(g)
O 2(g)+ NO2(g)速率快
D．1mol NO2(g)的总键能大于1mol NO(g)总键能
7．中科院最新研发出的以KOH 溶液为电解液， CoP 和Ni2P 纳米片为催化电极材料，电催化合成苯
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，Ni2P 极应连接铅蓄电池的Pb 极
C．CoP 极的电极反应式为C6H5NO2+ 6e- + 4H2O = C6H5NH2+ 6OH-
D．电解液可换成稀硫酸溶液
8．过硫酸铵[(NH4)2S2O8]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
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：O2+2H++2SO4
2-
H2O2+S2O8
2-
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( )
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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)6]3-+2H2O
4[Fe(CN)6]4-＋O2↑+4H+
D．该装置的总反应为2H2O
2H2↑+ O2↑，气体N 是氢气
10．高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型的消毒剂，以Fe、Ni 为电极制取Na2FeO4的原理如图所示。下列叙
述错误的是( )
A．Fe 电极的电极反应式为Fe-6e-＋8OH-=FeO4
2-＋4H2O
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 Na2FeO4，II 室中溶液减少的质量为32.0 g
11．铜基配合物电催化还原CO2的装置原理如图所示，下列说法不正确的是( )
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A．石墨烯为阳极，发生电极反应为CO2+2e-+2H+=HCOOH
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CO2在大气中累积和实现可再生能源有效利用
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：
①Zn-2e-=Zn2+；②Zn2++4OH-=[Zn((OH)4]2-；③Zn [Zn((OH)4]2-=ZnO+2OH-+H2O。下列说法不正确的是
( )
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C2H2+2H2O+2e-=C2H4+2OH-
D．电解足量CuSO4溶液，理论上消耗2.24L(标准状况)C2H2时，生成6.4gCu
13．一种电解法制备Ca(H2PO4)2并得到NaOH 等副产物的示意装置如图，下列说法正确的是( )
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A．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2H2O+2e-=H2↑+2OH-
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—CO2 电池，实现了CO2 和
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)4
2-
B．CO2转化为HCOOH 过程中，Zn 电极的电势低于多孔Pd 电极的
C．充电过程中，甲酸在多孔Pd 电极表面转化为CO2
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Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应过程中的热效应，某化学活动
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H2CO3完全分解为CO2逸出)：
序号
试剂1
试剂2
混合前温度
混合后温度
Ⅰ
35mL2mol·L-1盐酸
含0.03 mol NaHCO3的溶液32.5
mL
20.0℃
19.0℃
Ⅱ
35mL2mol·L-1盐酸
含0.03 mol Na2CO3的溶液32.5
mL
20.0℃
24.2℃
下列说法不正确的是( )
①CO3
2−(aq)＋H+(aq)
HCO3
-(aq) ΔH1
②HCO3
−(aq)＋H+(aq)
H2CO3(aq) ΔH2
③H2CO3(aq)
CO2(g)+ H2O(l) ΔH3
④CO3
2−(aq)+CO2(g)+ H2O(l)= 2HCO3
−(aq) ΔH4
⑤H+(aq)+OH−(aq)=H2O(l)
ΔH5
A．ΔH1+ΔH2+ΔH3＜0 B．ΔH1＜0
C．ΔH2＞ΔH5 D．ΔH4＞0
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
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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NO3
-的浓度___________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(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， NH4
+经过两步反应被氧化成NO3
-。两步反应的能量变化示意图如图：
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①第一步反应是___________(填“放热”或“吸热”)反应。
②1mol NH4
+(aq)全部氧化成NO3
-(aq)的热化学方程式是___________。
(2)已知H2(g)＋Br2(l)=2HBr(g) △H＝－72kJ/mol，蒸发1mol Br2(l)需要吸收的能量为30kJ，其他相关
数据如表：
物质
H2(g)
Br2(g)
HBr(g)
lmol 分子中的化学键断裂时需要吸收的能量
(kJ)
436
200
a
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H2O(g)反应制取水煤气③煅烧石灰石(主要成分是CaCO3)制生石灰④氯化铵晶
体和Ba(OH)2·8H2O 混合搅拌⑤食物因氧化而腐败
(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)3]( ClO4)2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
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△H2= -299kJ/mol，则△H1 (kJ/mol )为_____________
(2)我国力争于2030 年前做到碳达峰，2060 年前实现碳中和。CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点
之一、该重整反应体系主要涉及以下反应：
(a)CH4(g)+CO2(g)
2CO(g)+2H2(g) ∆H1
(b)CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) ∆H2
(c)CH4(g)
C(s)+2H2(g) ∆H3
(d)2CO(g)
CO2(g)+C(s) ∆H4
(e)CO(g)+H2(g)
H2O(g)+C(s) ∆H5
根据盖斯定律，反应a 的∆H1=_______(写出一个代数式即可)。
(3)用H2还原SiCl4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
的热化学方程式为___________________________________。
(4)已知含11.2gKOH 的稀溶液与1L0.1mol•L－1的H2SO4稀溶液反应放出11.46kJ 的热量。请写出KOH
的稀溶液与的H2SO4稀溶液发生中和反应，表示中和热的热化学方程式为___________________。
(5)1mol CH4(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。在催化剂作用下，
CH4可以还原SO2生成单质S(g)、H2O(g)和CO2，写出该反应的热化学方程式：________________。
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++2P2O7
4-
[Cu(P2O7)2]6- K=1×109
②Cu+在溶液中不稳定，容易发生歧化。
【实验设计】用CuSO4·5H2O、Na4P2O7·10H2O(焦磷酸钠)、添加剂配制一定浓度的电镀液，分别用纯
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CuSO4溶液，以下仪器不需要用到的是_______(填仪器名称)。
(2)镀件表面的油污可用_______清洗。
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(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CO2是当今资源化利用二氧化碳的重点课题，常
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CO2的装置示意图如图-1 所示。
控制其他条件相同，将一定量的CO2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如
图-2 所示。
①电解前需向电解质溶液中持续通入过量CO2的原因是 。
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②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
13CO2代替原有的CO2进行研究，其目的是 。
(2)一种铜基复合电极材料Au/Cu2O 的制备方法：将一定量Cu2O 分散至水与乙醇的混合溶液中，向溶
液中逐滴滴加HAuCl4 (一种强酸)溶液，搅拌一段时间后离心分离，得Au/Cu2O，溶液呈蓝色。写出Cu2O
还原HAuCl4的离子方程式： 。
(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CO2的优点是 。
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