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专题突破卷07 化学反应与能量（一）
——化学反应的热效应 原电池、化学电源
（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．(2024·广东揭阳模拟)“蒸汽眼罩”通过发热产生温和蒸汽促进眼部血液微循环，放松眼部肌肉，消解眼
部疲劳。“蒸汽眼罩”由透氧无纺布、铁粉、碳粉、食盐、吸水树脂等组成。下列关于“蒸汽眼罩”的说
法正确的是( )
A．“蒸汽眼罩”工作时利用了原电池原理，发热时负极反应式为Fe－3e－===Fe3＋
B．食盐作电解质，起到了导电的作用
C．透氧膜的透氧速率越快越好
D．“蒸汽眼罩”可以反复使用
2．我国力争二氧化碳排放2030 年前达到峰值、2060 年前实现碳中和。要加快调整优化产业结构、能源结
构，太阳能光催化分解水制氢、太阳能光催化二氧化碳转化为燃料等都是加快推动绿色低碳发展，降低碳
排放强度的有效措施。下列说法错误的是( )
A．太阳能燃料属于一次能源
B．直接电催化CO2制取燃料时，燃料是阴极产物
C．用光催化分解水产生的H2是理想的绿色能源
D．研发和利用太阳能燃料，有利于经济的可持续发展
3．某学习小组的同学查阅相关资料知氧化性：Cr2O>Fe3＋，设计了盐桥式的原电池(如图所示)。盐桥中装
有琼脂与饱和K2SO4溶液。
下列叙述中正确的是( )
A．甲烧杯的溶液中发生还原反应
B．乙烧杯中发生的电极反应为
2Cr3＋＋7H2O－6e－===Cr2O＋14H＋
C．外电路的电流方向是从b 到a
D．电池工作时，盐桥中的SO 移向乙烧杯
4． 据报道：科学家首次用X 射线激光技术观察到CO 与O 在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的
示意图如图。
1
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下列说法正确的是( )
A．CO 和O 生成CO2是吸热反应
B．在该过程中，CO 断键形成C 和O
C．CO 和O 生成了具有极性共价键的CO2
D．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO 与O2反应的过程
5．将两份过量的锌粉a、b 分别加入一定量的稀硫酸中，同时向a 中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体
积V(L)与时间t(min)的关系正确的是( )
6．研究表明MgO基催化剂广泛应用于CH 4的转化过程，如图是科研工作者研究MgO与CH 4作用最终生
成Mg与CH 3OH的物质相对能量在反应过程中的变化曲线。下列说法不正确的是（ ）
A. 反应中甲烷被氧化
B. 中间体OMgCH 4比MgOCH 4更稳定
C. 该反应的速率控制步骤对应的活化能是29.5 kJ⋅mol
−1
D. 1 mol MgOCH 4转化为MgCH 3OH的焓变为−145.1 kJ⋅mol
−1
7．研究发现，在酸性乙醇燃料电池中加入硝酸，可使电池持续大电流放电，其工作原理如图所示。
下列说法错误的是( )
2
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A．加入HNO3降低了正极反应的活化能
B．电池工作时正极区溶液的pH 增大
C．1 mol CH3CH2OH 被完全氧化时有6 mol O2被还原
D．负极反应为CH3CH2OH＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋
8．(2024·河南安阳一中月考)下列有关反应热和热化学方程式的描述不正确的是( )
A．已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则稀氨水和稀H2SO4溶液完全反应生成1 mol
H2O(l)时，放出热量少于57.3 kJ
B．热化学方程式各物质前的化学计量数既可以是整数也可以是分数，既表示分子数也表示物质的量
C．101 kpa,20 ℃和25 ℃时，CH4的燃烧热不同
D．键能数值为平均值，用键能求出的反应热是估算值
9．(2024·吉林一调)图1 是铜—锌原电池示意图。图2 中x 轴表示实验时流入正极的电子的物质的量，则y
轴表示( )
A．铜棒的质量
B．c(Zn2＋)
C．c(H＋)
D．c(SO)
10．CO(g)与H2O(g)反应过程的能量变化如图所示，有关两者反应的说法正确的是( )
A．该反应为吸热反应
B．CO(g)和H2O(g)所具有的总能量高于CO2(g)和H2(g)具有的总能量
C．反应的热化学方程式为CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH＝＋41 kJ/mol
D．1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)反应生成1 mol CO(g)和1 mol H2O(g)要放出41 kJ 的热量
11．一种太阳能电池的工作原理如图所示，电解质为铁氰化钾K3[Fe(CN)6]和亚铁氰化钾K4[Fe(CN)6]的混合
溶液，下列说法不正确的是( )
A．K＋移向催化剂b
B．催化剂a 电极表面发生的化学反应：[Fe(CN)6]4－－e－===[Fe(CN)6]3－
3
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C．[Fe(CN)6]3－在催化剂b 表面被氧化
D．该太阳能电池溶液中的[Fe(CN)6]4－和[Fe(CN)6]3－ 浓度基本保持不变
12．通过以下反应均可获取H2。下列有关说法不正确的是( )
①太阳光催化分解水制氢：2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g) ΔH1＝＋571.6 kJ·mol－1
②焦炭与水反应制氢：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH2＝＋131.3 kJ·mol－1
③甲烷与水反应制氢：CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH3＝＋206.1 kJ·mol－1
A．H2的燃烧热为285.8 kJ·mol－1
B．反应②中E(反应物键能总和)＞E(生成物键能总和)
C．反应C(s)＋2H2(g)===CH4(g)的ΔH＝＋74.8 kJ·mol－1
D．2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)
ΔH＜＋571.6 kJ·mol－1
13．(2024·江苏盐城二模)某储能电池原理如图1，其俯视图如图2，已知放电时N 是负极(NA是阿伏加德罗
常数的值)。下列说法正确的是( )
A．放电时，每转移NA个电子，理论上CCl4吸收0.5 NA个Cl2
B．放电时，负极反应为Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋
C．充电时，每转移1 mol 电子，N 极理论上质量减小23 g
D．充电过程中，右侧储液器中NaCl 溶液浓度增大
14．利用微生物可将废水中苯酚的化学能直接转化为电能，装置如图所示。电池工作时，下列说法正确的
是( )
4
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A．a 极为正极，发生氧化反应
B．b 极的电极反应式为2NO＋12H＋－10e－===N2↑＋6H2O
C．中间室的Cl－向左室移动
D．左室消耗苯酚(C6H5OH)9.4 g 时，用电器流过2.4 mol 电子
15．(2024·江苏盐城质检)甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应的部分机理与能量变化如下：
链引发：Cl2(g)―→2Cl·(g) ΔH1＝242.7 kJ/mol
链增长：部分反应进程与势能变化关系如图(所有物质状态均为气态)
链终止：Cl·(g)＋CH3·(g)―→CH3Cl(g) ΔH2＝－371 kJ/mol
下列说法不正确的是( )
A．Cl2的键能为242.7 kJ/mol
B．链增长中反应速率较大的一步的热化学方程式为CH4(g)＋Cl·(g)―→·CH3(g)＋HCl(g) ΔH＝7.5 kJ/mol
C．链增长过程中可能产生·CH2Cl、·CHCl2、·CCl3
D．链终止反应的过程中，还可能会生成少量的乙烷
二、非选择题（本题包括4 小题，共55 分）
16．（10 分）某实验小组用0.50 mol·L－1 NaOH 溶液和0.50 mol·L－1硫酸溶液进行反应热的测定，实验装
置如图所示。
(1)装置中碎泡沫塑料的作用是______。
(2) 写出该反应的热化学方程式[ 生成1 mol H2O(l) 时的反应热为－57.3 kJ·mol －1] ：
______________________________________________。
(3)取50 mL NaOH 溶液和30 mL 硫酸溶液进行实验，实验数据如表所示。
①请填写表格中的空白：
5
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②近似认为0.50 mol·L－1 NaOH 溶液和0.50 mol·L－1 硫酸溶液的密度都是1.0 g·mL－1，中和后生成溶液的
比热容c＝4.18 J·(g·℃)－1。则生成1 mol H2O(l)时的反应热ΔH＝_____(取小数点后一位)。
③上述实验数值结果与－57.3 kJ·mol－1有偏差，产生偏差的原因不可能是____(填字母)。
a．实验装置保温、隔热效果差
b．量取NaOH 溶液的体积时仰视读数
c．分多次把NaOH 溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
d．用温度计测定NaOH 溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度
17．（16 分）低碳经济已成为人们一种新的生活理念，二氧化碳的捕捉和利用是能源领域的一个重要研究
方向。请回答下列问题：
(1)用CO2催化加氢可以制取乙烯：CO2(g)＋3H2(g)⇌C2H4(g)＋2H2O(g)，该反应体系的能量随反应过程的变
化关系如图所示，该反应的ΔH＝__________(用含a、b 的式子表示)。相关化学键的键能如下表，实验测
得上述反应的ΔH＝－152 kJ·mol－1，则表中的x＝__________。
化学键
C===O
H—H
C===C
C—H
H—O
键能/ (kJ·mol－1)
x
436
764
414
464
(2)工业上用CO2和H2反应合成二甲醚。
已知：CO2(g)＋3H2(g)
CH
⇌
3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝－53.7 kJ·mol－1
CH3OCH3(g)＋H2O(g)===2CH3OH(g) ΔH2＝23.4 kJ·mol－1
则2CO2(g)＋6H2(g)
CH
⇌
3OCH3(g)＋3H2O(g) ΔH3＝__________kJ·mol－1。
(3)用NA表示阿伏加德罗常数的值，在C2H2(g)完全燃烧生成CO2和液态水的反应中，每有5NA个电子转移
6
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时，放出650 kJ 的热量。C2H2的热值为__________kJ·g－1。
(4)二氧化碳的捕集、利用是我国能源领域的一个重要战略方向。科学家提出由CO2制取C 的太阳能工艺如
图。
①该工艺过程中的能量转化形式为______________________________________。
②已知“重整系统”发生的反应中＝6，则FexOy(y＜8)的化学式为__________，“热分解系统”中每转移2
mol 电子，需消耗__________mol FexOy。
18．（16 分）(1)高铁酸钾(K2FeO4)不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中。如图1
是高铁电池的模拟实验装置：
①该电池放电时正极的电极反应式为
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
②盐桥中盛有饱和KCl 溶液，此盐桥中氯离子向__________(填“左”或“右”，下同)移动；若用阳离子
交换膜代替盐桥，则钾离子向__________移动。
③图2 为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)有人设想以N2和H2为反应物，以溶有A 的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的
新型燃料电池，装置如图所示，电池正极的电极反应式是________________________________________，
A 是__________。
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(3)利用原电池工作原理测定汽车尾气中CO 的浓度，其装置如图所示。该电池中O2－可以在固体介质
NASICON(固溶体)内自由移动，工作时O2－的移动方向________(填“从a 到b”或“从b 到a”)，负极发生
的电极反应式为____________。
19．（13 分）氯及其化合物在生产、生活中应用广泛。
(1)已知：①Cl2(g)＋2NaOH(aq)===NaCl(aq)＋NaClO(aq)＋H2O(l) ΔH1＝－101.1 kJ·mol－1
3NaClO(aq)
②
===NaClO3(aq)＋2NaCl(aq) ΔH2＝－112.2 kJ·mol－1
反
应
3Cl2(g)
＋
6NaOH(aq)===5NaCl(aq)
＋
NaClO3(aq)
＋
3H2O(l)
的
ΔH
＝
____________________________________________________________kJ·mol－1。
(2)几种含氯离子的相对能量如下表所示：
离子
Cl－
(aq)
ClO－
(aq)
ClO
(aq)
ClO
(aq)
ClO
(aq)
相对能量/
(kJ·mol－1)
0
60
101
63
38
①在上述五种离子中，最不稳定的离子是__________(填离子符号)。
②反应3ClO－(aq)===ClO(aq)＋2Cl－(aq)的ΔH＝____________kJ·mol－1。
③
写
出
由
ClO
反
应
生
成
ClO
和
Cl
－
的
热
化
学
方
程
式
：
__________________________________________________________________。
(3)以HCl 为原料，用O2氧化制取Cl2，可提高效益，减少污染，反应如下：4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)
＋2H2O(g) ΔH＝－115.4 kJ·mol－1。上述反应在同一反应器中，通过控制合适条件，分两步循环进行，可
使HCl 转化率接近100%。其基本原理如图所示。
已知过程Ⅰ的反应为2HCl(g)＋CuO(s)===CuCl2(s)＋H2O(g) ΔH1＝－120.4 kJ·mol－1。
①过程Ⅱ反应的热化学方程式为_______________________________________。
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②过程Ⅰ流出的气体通过稀NaOH 溶液(含少量酚酞)进行检测，氯化初期主要为不含HCl 的气体，判断氯
化结束时溶液的现象为____________________________________。
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