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第六章 化学反应与能量
（考试时间：75 分钟 试卷满分：100 分）
可能用到的相对原子质量：H 1 C 12 N 14 O 16 Na 23 Mg 24 Al 27 Mn 55 Fe 56 Zn 65
一、选择题(每小题只有一个正确选项，共15×3 分)
1．化学与生产、生活密切相关。下列说法正确的是
A.废旧电池回收处理的主要目的之一是防止电池污染环境
B.可通过电解NaCl 溶液制取金属Na
C.燃料电池、硅太阳能电池都利用了原电池原理
D.镀锡铁表面有划损时,仍能保护铁不受腐蚀
【答案】A
【解析】废旧电池含有大量重金属,回收处理可防止电池污染地下水和土壤,A 项正确;电解NaCl 溶液的反应
为2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑,得不到钠,工业制钠是电解熔融NaCl,反应的化学方程式为2NaCl(熔融)
2Na+Cl2↑,B 项错误;燃料电池利用了原电池原理,但硅太阳能电池是直接将太阳能转化成电能,C 项错误;
镀锡铁表面破损后易发生电化学腐蚀,因Fe 比Sn 活泼,Fe 作为原电池的负极被腐蚀,D 项错误。
2.（2024·全国甲卷）人类对能源的利用经历了柴薪、煤炭和石油时期，现正向新能源方向高质量发展。下
列有关能源的叙述错误的是
A．木材与煤均含有碳元素
B．石油裂化可生产汽油
C．燃料电池将热能转化为电能
D．太阳能光解水可制氢
【答案】C
【详解】A．木材的主要成分为纤维素，纤维素中含碳、氢、氧三种元素，煤是古代植物埋藏在地下经历
了复杂的变化逐渐形成的固体，是有机物和无机物组成的复杂混合物，主要含碳元素，A 正确；
B．石油裂化是将相对分子质量较大、沸点较高的烃断裂为相对分子质量较小、沸点较低的烃的过程，汽
油的相对分子质量较小，可以通过石油裂化的方式得到，B 正确；
C．燃料电池是将燃料的化学能变成电能的装置，不是将热能转化为电能，C 错误；
D．在催化剂作用下，利用太阳能光解水可以生成氢气和氧气，D 正确；
故答案选C。
3．（2025·四川·一模）氢气是重要的绿色能源。工业上制取氢气涉及的主要热化学方程式有：
①C (s)+1
2 O2(g)=CO (g) ΔH1= 110.5kJ/mol
−
②H2(g)+1
2 O2(g)= H2O (g) ΔH2= 241.8kJ/mol
−
③C (s)+O2(g)=CO2(g) ΔH3= 393.5kJ/mol
−
已知H-H 键能为a kJ/mol，O-H 键能为b kJ/mol，C=O 键能为c kJ/mol，则CO(g)的碳氧键键能(单位：
kJ/mol)为
A．a
2
−b+2c
41.2
−
B．a−b+c
41.2
−
1
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C．2
−b+2c+41.2
D．a−b+c+41.2
【答案】A
【详解】由盖斯定律，①+
-
②③可得：H2(g)+CO2(g)=CO (g)+ H2O (g) ΔH =+41.2kJ/mol；设
CO(g)的碳氧键键能为x，1 个CO2分子中有2 个C=O 键，1 个H2O分子中有2 个O-H 键，反应物断键吸热为
a+2c，生成物形成放热为x+2b，根据所得热化学方程式有：(a+2c)−(x+2b)=41.2，解得：
x=a
2
−b+2c
41.2
−
，故A 正确。
4．（2024·四川绵阳·模拟预测）固态或气态碘分别与氢气反应的热化学方程式如下：
①H2(g)+I2(?)
2HI
⇌
(g) ΔH1= 9.48kJ
−
⋅mol
1
−
②H2(g)+I2(?)
2HI
⇌
(g) ΔH2=+26.48kJ⋅mol
1
−
下列判断正确的是
A．①中的I2为固态，②中的I2为气态
B．②的反应物总能量比①的反应物总能量高
C．反应①的产物比反应②的产物热稳定性更好
D．1mol 固态碘升华时将吸收35.96kJ 的热量
【答案】D
【详解】A．已知反应①为放热反应，反应②为吸热反应，因此反应①中碘的能量高，即反应①中碘单质
为气态，②中碘单质为固态，故A 错误；
B．根据ΔH=生成物总能量－反应物的总能量，反应①为放热反应，反应②为吸热反应，因此反应①中反
应物总能量大于反应②的，故B 错误；
C．两个反应的产物相同，状态相同，热稳定性也相同，故C 错误；
D．根据盖斯定律可知，②－①即得I2(s)=I2(g)；ΔH=ΔH2－ΔH1=[+26.48－(－9.48)]kJ/mol=+35.96kJ/mol，因
此1mol 固态碘升华时将吸收35.96kJ 的热量，故D 正确；
答案为D。
5.（2025·四川绵阳·二模）用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密，耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般采
用H2SO4−H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是
A．待加工铝质工件为阳极
B．阳极发生氧化反应生成Al2O3
C．可以用非惰性电极作阴极
D．电解过程中SO4
2−向阴极移动
【答案】D
【分析】根据题意，Al 为阳极，电极反应为2Al-6e－+3H2O=Al2O3+6H+，阴极的电极反应为2H++2e－=H2↑。
【详解】A．电解法在铝表面形成氧化膜，说明铝失去电子，则待加工铝质工件做阳极，A 正确；
B．根据分析，阳极为铝，发生氧化反应生成氧化铝，电极反应为2Al-6e－+3H2O=Al2O3+6H+，B 正确；
C．电解过程中阴极材料不发生反应，因此可以用非惰性电极作阴极，C 正确；
D．电解过程中阴离子向阳极移动，因此SO4
2−向阳极移动，D 错误；
故选D。
2
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6．（2024·四川甘孜·一模）NOCl 常用于有机合成，其合成原理为2NO (g)+Cl2(g)
适当条件
¿2NOCl(g)
¿
，反应过程
中的能量变化如下图所示，下列有关说法正确的是
A．该反应为吸热反应
B．该反应中每生成2molNOCl 放出热量76kJ
C．该反应只有在加热条件下才能发生
D．1molNOCl 含有的总键能为180kJ
【答案】B
【详解】A．图像中体现，反应物能量总和大于生成物能量总和，故该反应为放热反应，A 错误；
B．该反应热化学方程式为2NO (g)+Cl2(g)
适当条件
¿2NOCl(g)
¿
ΔH=−(180 104
−
)kJ/mol= 76kJ/mol
−
，体现出
每生成2molNOCl 放出热量76kJ，B 正确；
C．反应的能量变化与反应条件无关，C 错误；
D．E2=180kJ表示形成2molNOCl 的化学键释放出的能量，故1molNOCl 含有的总键能为90kJ，D 错误；
答案选B。
7．【模考组合】下列说法正确的是（ ）
A．（2025·四川遂宁·二模）用Pt 作电极电解MgCl2溶液：2Cl-+2H2O =
电解Cl2↑+H2↑+2OH-
B. （2025·四川遂宁·二模）电解精炼铜时，阳极减少32g，转移电子数为NA
C．（2025·四川成都·模拟）以铁为电极材料电解NaOH 溶液的阳极反应：4OH
−
4
−e
−=2H2O+O2↑
D．（2025·四川成都·模拟）用惰性电极电解CuCl2溶液：Cu
2++2Cl
-
电解
¿Cu+Cl2↑
¿
【答案】D
【详解】A．用Pt 作电极电解MgCl2溶液，阳极氯离子放电：2Cl
--2e
-＝Cl2↑，阴极氢离子放电：
2H
++2e
-＝H2↑，因此总反应式： MgCl2+2H2O
电解
¿ Mg (OH)2↓+H2↑+Cl2↑
¿
，A 错误；
B．电解精炼铜时，阳极上放电的不止是铜，还有比铜活泼的金属，故阳极减少32g，转移电子数不一定为
NA，B 错误；
C．以铁为电极材料电解NaOH 溶液，铁为活泼电极，铁在阳极放电，其电极反应式为
Fe+2OH
−
2
−e
−=Fe(OH)2，C 项错误；
3
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D．用惰性电极电解氯化铜溶液生成铜和氯气，反应的离子方程式为Cu
2++2Cl
-
电解
¿Cu+Cl2↑
¿
，D 正确
故选D。
8． （2023·四川南充·三模）下列实验装置(部分夹持装置已略去)不能达到相应实验目的的是
A．甲装置：探究铁的吸氧腐蚀
B．乙装置：探究温度对化学平衡的影响
C．丙装置：测定中和热
D．丁装置：铁件上镀铜
【答案】C
【详解】A．食盐水浸泡过的铁钉发生吸氧腐蚀，试管内气体减少，导气管内液面升高，甲装置能探究铁
的吸氧腐蚀，能达到相应实验目，故不选A；
B．根据两侧烧瓶内气体的颜色变化探究温度对化学平衡的影响，乙装置能达到相应实验目，故不选B；
C．测定中和热，缺少搅拌器，丙装置不能达到相应实验目，故选C；
D．铁件上镀铜，铁做阴极、铜做阳极，硫酸铜溶液作电解质溶液，丁装置能达到相应实验目，故不选
D；
选C。
9．（2024·四川攀枝花·一模）一种“全氧电池”的工作原理如下图。下列说法不正确的是
A．电极a 是负极
B．电极b的反应式：O2+2H2O+4e
−=4OH
−
C．该装置可将酸碱反应的化学能转化为电能
D．理论上，当电极a 释放出22.4LO2(标况下)，KOH 溶液减少4molK
+
【答案】B
【分析】由图可知，a 极氧元素化合价升高失去电子，a 极为负极，电极反应式为：4OH—4e-=O2↑+2H2O，b
极为正极，电极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O，以此解答。
4
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【详解】A．根据分析可知，电极a 是负极，A 正确；
B．电极b在酸性条件下，反应式：O2+4e-+4H+=2H2O，B 错误；
C．根据负极反应式为：4OH—4e-=O2↑+2H2O，正极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O，得出总反应式为H++OH-
=H2O，将酸碱反应的化学能转化为电能，C 正确；
D．当电极a 释放出22.4LO2(标况下)即1mol 时，电子转移4mol，左侧有4molK+通过阳离子交换膜进入中
间室，D 正确；
答案选B。
10． （2024·重庆·三模）为尽快实现碳中和，科研小组设计了电化学方法吸收转化空气中的CO2，将其转
化为可利用的有机物质．下列有关说法正确的是
A．该装置能将化学能转化为电能
B．a 极为阴极，双极膜中的阳离子向a 极移动
C．阴极的电极反应式：3CO2+12H2O+18e
−=C3H6+18OH
−
D．理论上消耗22g CO2，生成标准状况下16.8L的X
【答案】D
【详解】A．该装置有外电源，是电解池，将电能转化为化学能，A 错误；
B．由图知，b 电极CO2转化为C3H6，碳元素化合价降低，得电子，故b 为阴极，a 为阳极，B 错误；
C．b 为阴极，CO2得电子转化为C3H6，电解质溶液中有碳酸氢根参与反应，电极反应式为3CO2+18HCO3
−
+18e-=C3H6+18CO3
2−+6H2O，C 错误；
D．由阴极电极反应式，消耗22gCO2，即0.5molCO2参与反应，转移电子3mol，阳极生成O2，氧元素从-2
价变为0 价，生成1mol 氧气转移电子4mol，故0.5molCO2参与反应生成O2 0.75mol，标准状况下体积为
16.8L，D 正确；
本题选D。
11．（2025·四川宜宾·二模）我国科学家发明了一种Zn−MnO2可充电电池，其工作原理如下图：
下列说法错误的是
5
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A．充电时K
+向Zn 电极移动
B．充电时，阴极附近溶液的pH 增大
C．放电时，当电路中转移0.2mol 电子时，正极区溶液质量增加5.5g
D．放电时，电池总反应为Zn+4OH
−+ MnO2+4 H
+=Zn(OH)4
2−+ Mn
2++2H2O
【答案】C
【分析】Zn-MnO2电池应该是一种碱性电池，因为通常这类电池使用KOH 作为电解质。在放电过程中，
锌作为负极被氧化，而二氧化锰作为正极被还原。充电过程则是相反的，即电解反应，阳极发生氧化反应，
阴极发生还原反应。
【详解】A．充电时，阳离子（如K⁺）应该向阴极迁移，原来的负极Zn 在充电时会成为阴极，这时候阳
离子K+应该向阴极移动，故A 正确；
B．充电时的阴极发生的反应应该是Zn(OH)❑4
2-+ 2e⁻ = Zn + 4OH⁻，这样，阴极处会产生OH⁻，使得溶液的
pH 升高，故B 正确；
C．根据上面的分析，正极的放电反应是MnO₂ +4H+ +2e⁻ =Mn2+ +2H2O。每摩尔MnO2得到2mol 电子，当
转移0.2mol 电子时，对应的MnO2的物质的量为0.1mol，正极区溶液质量增加8.7g，故C 错误；
D．由分析，放电时，电池总反应为Zn+4OH
−+ MnO2+4 H
+=Zn(OH)4
2−+ Mn
2++2H2O，故D 正确；
故选C。
12．Al-H2O2电池的总反应为2Al+3HO2
-+3H2O
2[Al(OH)4]-+OH-。现以Al-H2O2电池电解尿素[CO(NH2)2]
的碱性溶液制备氢气(装置2 中隔膜仅阻止气体通过,b、c、d 均为惰性电极)。下列说法正确的是
A.Al 电极为负极,c 电极为阴极
B.装置1 中OH-移向b 电极
C.c 电极的电极反应为CO(NH2)2-6e-+8OH-
CO3
2-+N2↑+6H2O
D.通电一段时间后,若Al 电极的质量减少5.4 g,则d 电极产生6.72 L H2
【答案】C
【解析】根据题图可知,Al 电极为负极,c 电极为阳极,A 项错误;装置1 中OH-应移向原电池的负极(Al 电极),B
项错误;c 电极为阳极,电极反应为CO(NH2)2-6e-+8OH-
CO3
2-+N2↑+6H2O,C 项正确;若Al 电极的质量减少
5.4 g,即消耗0.2 mol Al,转移0.6 mol 电子,则d 电极上产生0.3 mol H2,但未说明H2是否处于标准状况,无法计
算其体积,D 项错误。
13．（2025·四川雅安·二模）碳酸二甲酯DMC(CH3OCOOCH3)是一种低毒、性能优良的有机合成中间体，科
学家提出了新的合成方案(吸附在催化剂表面上的物种用*标注)，反应机理如图所示。(能垒：反应物与过
渡态之间的能量差)
6
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下列说法正确的是
A．第2 步的基元反应方程式为：CH3O
+
⋅
∗CO2
→
∗
CH3OCOO⋅
B．使用催化剂可以提高反应速率和反应热
C．反应进程中决速步骤的能垒为125.7eV
D．升高温度，合成碳酸二甲酯反应速率增加，平衡向逆反应方向移动
【答案】A
【详解】A．根据图中反应历程可知，第2 步基元反应为：CH3O
+
⋅
∗CO2
→
∗
CH3OCOO⋅
，A 正确；
B．使用催化剂可以提高反应速率，但是反应热不会变化，B 错误；
C．反应进程中经过渡态I的反应能垒最大，是决速步骤，其能垒为：
[103.1
( 22.6)]×
−
−
10
2eV=1.257×10
4eV，C 错误；
D．由图可以看出，产物总能量高于反应物总能量，即2CH3OH+CO2→CH3OCOOCH3+ H2O△H>0，所以升
高温度，合成碳酸二甲酯反应速率增加，平衡向正反应方向移动，D 错误；
故选A。
14．
【新催化剂为载体与能量相结合】（2025·四川广安·二模）CO2在催化剂“—O—Ga—O—Zn
—”作用下加氢制甲醇，再通过催化剂“SAPO-34”制乙烯，反应历程如图所示（“□”表示氧原子空位，
“*”表示微粒吸附在催化剂表面），下列说法正确的是
A．加入“—O—Ga—O—Zn—”催化剂，降低了CO2合成甲醇的|ΔH|，速率加快
B．历程中涉及极性键和非极性键的断裂与形成
C．理论上，每产生1mol 乙烯，需消耗2mol 氢气
D．CH3OH中C、O 的杂化类型不同
【答案】B
【详解】A．催化剂降低了反应的活化能，反应速率加快，但不能改变ΔH，A 错误；
B．由图可知，历程中涉及C=O极性键和H-H非极性键的断裂，有C-H极性键和C=C非极性键的形成，B 正
7
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确；
C．根据图示，可得反应CO2+3H2 =
催化剂
CH3OH+H2O，2CH3OH →
催化剂
CH2=CH2+2H2O，则有
6H2
2
∼CH3OH∼CH2=CH2，故理论上，每产生1mol 乙烯，需消耗6mol 氢气，C 错误；
D．CH3OH中C 成4 条单键，是sp3杂化，O 成2 条单键，还有2 对孤电子对，是sp3杂化，二者杂化类型相
同，D 错误；
故选B。
15．室温钠-硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠-硫电池的结构如图所示。
将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极,表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时,在
硫电极发生反应:1
2 S8+e-
1
2 S8
2-,1
2 S8
2-+e-
S4
2-,2Na++x
4 S4
2-+2（1-x
4 ）e-
Na2Sx。下列叙述错误的是
(
)
A.充电时,Na+从钠电极向硫电极迁移
B.放电时,外电路电子流动的方向是a→b
C.放电时,正极反应为2Na++x
8 S8+2e-
Na2Sx
D.炭化纤维素纸的作用是增强硫电极的导电性能
【答案】A
【解析】放电时,a 极作为负极,电极反应为Na-e-
Na+;充电时,a 极作为阴极,电极反应为Na++e-
Na。放
电时,b 极作为正极,电极反应为2Na++x
8 S8+2e-
Na2Sx;充电时,b 极作为阳极,电极反应为Na2Sx-2e-
2Na++
x
8 S8。充电时,Na+应向阴极(钠电极)迁移,A 项错误;放电时,Na 失去的电子经外电路流向正极,即电子流向是
a→b,B 项正确;由上述分析可知,C 项正确;炭化纤维素纸具有良好的导电性,D 项正确。
二、非选择题(共4 小题，共55 分)
16．（12 分）（1）在催化剂作用下，用还原剂[如肼(N2H4)]选择性地与NOx反应生成N2和H2O。(6 分)
已知200 ℃时:ⅰ.3N2H4(g)
N2(g)+4NH3(g)ΔH1=-32.9 kJ·mol-1；
ⅱ.N2H4(g)+H2(g)
2NH3(g) ΔH2=-41.8 kJ·mol-1。
①写出肼的电子式: 。
200 ℃
②
时,肼分解成氮气和氢气的热化学方程式为
。
（2）研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要意义。工业上利用废气中的CO2合成CH3OH,主要有
以下反应：
反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.0 kJ·mol-1
8
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反应Ⅱ:2CO2(g)+6H2(g)
CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH2
反应Ⅲ:CH3OCH3(g)+H2O(g)
2CH3OH(g)ΔH3=+23.4 kJ·mol-1
已知某些化学键的键能数据如表所示：
化学键
C
O
C—O
O—H
键能/(kJ·mol-1)
750
343
465
氢气中的H—H 键能比甲醇中的C—H 键能 (填“大”或“小”)。用盖斯定律计算反应Ⅱ的
ΔH2
= kJ·mol-1。
（3）基于Al2O3载氮体的碳基化学链合成氨技术示意图如图所示。
总反应3C(s)+N2(g)+3H2O(l)
3CO(g)+2NH3(g) ΔH= kJ·mol-1。
（4）科学家曾研究了NOCl 光化学分解反应,在一定频率(ν)光的照射下机理如下：
NOCl+
①
hν
NOCl*
NOCl+NOCl
②
*
2NO+Cl2
其中hν 表示一个光子能量,NOCl*表示NOCl 的激发态。可知,分解1 mol NOCl 需要吸收 mol 光
子。
【答案】(1)①H·
· N
··
¿
·
· N
··
¿
·
·H（2 分） ②N2H4(g)
N2(g)+2H2(g) ΔH=+50.7 kJ·mol-1 （2 分）
(2)大（2 分） -121.4（2 分）
(3)+434.0（2 分） (4)0.5（2 分）
【解析】(1)②根据盖斯定律,由ⅰ-2×ⅱ得肼分解成氮气和氢气的热化学方程式:N2H4(g)
N2(g)+2H2(g)
ΔH=(-32.9 kJ·mol-1)-(-41.8 kJ·mol-1)×2=+50.7 kJ·mol-1。
(2)ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能,ΔH1=2EC=O+3EH—H-(3EC—H+EC—O+3EO—H),代入题表数据可得EH—H-EC
—H=63 kJ·mol-1>0,故氢气中的H—H 键能比甲醇中的C—H 键能大。根据盖斯定律,反应Ⅱ=反应Ⅰ×2-反应Ⅲ,
故ΔH2=2ΔH1-ΔH3=-121.4 kJ·mol-1。
(3)根据盖斯定律,由ⅰ+ⅱ可得到总反应3C(s)+N2(g)+3H2O(l)
3CO(g)+2NH3(g) ΔH=+708.1 kJ·mol-1+
(-274.1 kJ·mol-1)=+434.0 kJ·mol-1。
(4)反应①+反应②得总反应为2NOCl+hν
2NO+Cl2,因此分解1 mol NOCl 需要吸收0.5 mol 光子。
17．（10 分）（2025·四川资阳·阶段练习）近年来，我国化工技术获得重大突破。
(1)利用天然气和水反应制备氢气：CH4(g)+2H2O (g)=CO2(g)+4 H2(g)，该反应过程中能量变化如图所示：
9
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已知：键能是指气态分子中1mol 化学键解离成气态原子所吸收的能量，
化学键
C H
−
O H
−
C=O
H H
−
键能(kJ/mol)
a
b
c
d
则该反应中1molCH4完全反应吸收或放出的热量为 kJ(用含a、b、c、d 的代数式表示)。
(2)利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇(CH3OH)是其中的一个研究项目，该研
究发生的反应之一为：CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)。在某一时刻采取下列措施，能使该反应速率减小的
措施是_______(填字母)。
A．恒温恒容下，再充入CO
B．降低温度
C．恒温恒容下，向其中充入Ar
D．恒温恒压下，向其中充入Ar
(3)我国学者提出的CO2催化加氢合成CH3OH的机理如图(其中吸附在催化剂表面的物种用*标注)所示。下列
说法正确的是 。(填字母)
A．催化剂的使用能提高正反应速率，降低逆反应速率
B．反应机理表明H2O参与了CO2合成CH3OH的反应
C．反应④中存在共价键的断裂和共价键的生成
(4)H2还原CO电化学法制备甲醇(CO+2H2=CH3OH)的工作原理如图所示。电池工作过程中通入CO的一端发生
的电极反应为 。标准状况下，每消耗44.8LH2，通过质子交换膜的H+数目为 。
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【答案】(1)4a+4b-2c-4d（2 分）
(2) BD（2 分）
(3) B（2 分）
(4) CO+4e－+4H+=CH3OH（2 分） 4NA（2 分）
【详解】（1）ΔH=反应物的键能和－生成物的键能和，则1molCH4完全反应吸收或放出的热量为
(4a+4b
2c 4
−
−
)kJ/mol
（2）A．恒温恒容下，再充入CO，反应物浓度增大，反应速率加快，故A 不选；
B．降低温度，反应速率减慢，故B 选；
C．恒温恒容下，向其中充入Ar，应物浓度保持不变，反应速率不变，故C 不选；
D．恒温恒压下，向其中充入Ar，器体积增大，反应物浓度减小，反应速率减小，故D 选；
答案为BD；
（3）A．催化剂的使用能同时提高正、逆反应速率，A 错误；
B．反应机理表明③和④中H2O参与了CO2合成CH3OH的反应，B 正确；
C．根据机理图可判断反应④中只存在共价键的生成(O-H)，C 错误；
故选B；
（4）根据总反应方程式CO+2H2=CH3OH 可知：H2失去电子变为H+，发生氧化反应，CO 得到电子发生还
原反应变为CH3OH，则通入CO的一端发生的电极反应为：CO+4e-+4H+=CH3OH；标准状况下，每消耗
44.8LH2，即2mol 氢气，根据电极反应：H2-2e-=2H+，转移电子数为4mol，通过质子交换膜的H+数目为
4 NA。
18．（18 分）（2023·四川内江·阶段练习）I.(1)锌锰干电池是最早使用的化学电池，其基本构造如图1 所
示：电路中每通过0．4mole-，负极质量减少 g；工作时NH❑4
+在正极放电产生两种气
体，其中一种气体分子是10eˉ 的微粒，正极的电极反应式是 。
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(2)比能量是指消耗单位质量的电极所释放的电量，用来衡量电池的优劣，则Li、Na、Al 分别作为电极时
比能量由大到小的顺序为 。
(3)某种利用垃圾渗透液实现发电装置示意图如下，当该装置工作时，Y 极发生的电极反应式为
。
II．锂一空气电池的理论能量密度高，是未来提高电动汽车续航里程的关键。
(4)锂一空气电池的反应原理可表示为：2Li+O2 ↔
充电
放电
Li2O2 。其放电时的工作原理如图所示：
电池工作时，发生氧化反应的是 (填“A”或“B”)极。
(5)空气中的CO2、H2O 影响电池放电。探究H2O 对放电的影响：向非水电解液中加入少量水，放电后检测
A、B 电极上的固体物质。
A 极：LiOH B 极：Li2O2、LiOH
A
①、B 电极产生LiOH 的化学方程式分别是 、 。
H
②
2O 降低锂一空气电池放电、充电循环性能。
(6)探究CO2对放电的影响：使电池在三种不同气体(物质的量相等)中放电，测量外电路转移的电子与消耗
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O2的比值[n（e
-）
n（O2） ]。
实验
i
ii
iii
气体
O2
CO2
90%O2+10%CO2
n（e
-）
n（O2）
≈2
n（e
-）=0
≈2
①放电时，实验i 中B 极的电极反应式为 。
②下列分析正确的是 。
a．放电时，i、iii 中通过外电路的电子数相等
b．ⅲ中B 极所发生的电极反应的产物主要为Li2O2
c．ⅲ中n（e
-）
n（O2）≈2 ，说明CO2未与Li2O2反应
【答案】(1) 13.0 （2 分） 2NH4
++2e
−=2NH3↑+ H2↑（2 分）
(2) Li＞Al＞Na（2 分）
(3) 2NO3
-+10e-+6H2O=N2↑+12OH-（2 分）
(4) A（2 分）
(5) 2Li+2H2O=2LiOH+H2↑ （2 分） 2Li2O2+2H2O=4LiOH+O2↑（2 分）
(6) O2+2e
-+2Li
+=Li2O2 （2 分） b（2 分）
【详解】（1）锌锰干电池中锌作负极失电子生成锌离子，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，每通过0.4mole-，反
应0.2mol 锌，减少质量为13.0g；NH❑4
+溶液显弱酸性，得电子，正极反应产生两种气体为氢气和氨气，
故电极反应式为2NH❑4
++2e-=2NH3↑+H2↑。
（2）Li、Na、Al 分别作为电极时，1gLi 可以转移1
7 mol 电子，1gNa 可以转移1
23 mol 电子，1gAl 可以转移
3
27 mol 电子，1
7 ＞3
27 ＞1
23 ，所以比能量由大到小的顺序为Li＞Al＞Na。
（3）据图可知该装置工作时，Y 电极上NO❑3
−得电子被还原为N2，电极反应式为2NO3
-+10e-
+6H2O=N2↑+12OH-。
（4）根据锂—空气电池的反应原理可知，锂化合价升高，发生氧化反应，故锂做负极，氧元素化合价降
低，发生还原反应，故B 做正极，故电池工作时，发生氧化反应的是A极。
（5）①A、B 电极上均产生LiOH，原因和方程式分别为：A 极锂为活泼金属，能与空气中的水发生反应
2Li+2H2O=2LiOH+H2↑；B 极反应生成的Li2O2与水反应：Li2O2+2H2O=4LiOH+O2↑。
（6）①放电时，实验i 中通入氧气，则B极氧气放电，电极反应式为O2+2e-+2Li+=Li2O2。
a
②．放电时，i、iii 中氧气的物质的量不同，n(e
-)
n(O2)
近似相同，故通过外电路的电子数不相等，a 错误；
b ．与实验ii 对比，iii 中B极主要发生电极反应为O2+2e-+2Li+=Li2O2，故产物主要为Li2O2，b 正确；
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c．与实验i 对比，iii 中氧气的物质的量少，而n(e
-)
n(O2) ≈2，说明CO2与Li2O2反应，c 错误；
i
③、iii 中电池放电完毕后充电，iii 中产生O2的量少于i，推测原因：一是iii 中O2的量比i 少，生成Li2O2的
量较i 少；二是部分Li2O2与二氧化碳反应；
选b。
19.（15 分）某研究小组探究镁、铝与Na2CO3溶液的反应。
实验 Ⅰ :将过量镁条、铝条(除去表面氧化膜)分别放入60 ℃的温水中,观察到开始时镁条表面有气泡,5 分
钟后气泡迅速减少直至反应停止;铝条表面无明显现象。
实验Ⅱ:常温下,将过量镁条、铝条(除去表面氧化膜)分别放入饱和Na2CO3溶液(pH=12)中,观察到镁条表面有
气泡,且持续时间较长,溶液中产生白色浑浊,铝条表面持续产生气泡。
(1)实验Ⅰ中镁条表面产生气泡的反应为 。
(2)实验Ⅱ中饱和Na2CO3溶液的pH=12 的原因是 (用离子
方程式表示)。
(3)探究实验Ⅰ和Ⅱ现象不同的原因,设计实验Ⅲ。
实验Ⅲ
(25 ℃)
实验a:
实验b:
现象
电流计指针发生偏转,镁
条上无明显现象;随后电
流计指针迅速归零继而
反向偏转,镁条上有少量
气泡产生。电流计偏转
前后,铝条上持续有气泡
产生
电流计指针持续发生偏转,示数逐渐
减小,溶液中有白色浑浊物产生,铝条
上持续有气泡产生
①实验a 是b 的对照组,所用NaOH 溶液的浓度为 。
②实验a 中开始时Mg 是原电池的 极。
③用化学方程式表示实验a 中铝条上持续产生气泡的原因: 。
④查阅资料,实验b 中的沉淀成分为Mg2(OH)2CO3·aH2O,实验证实了沉淀中含有CO3
2-、OH-,将白色浑浊物过
滤、洗涤,加入y mL 0.1 mol·L-1盐酸恰好完全反应,产生标准状况下的CO2气体x mL,x、y 之间的关系
为 (用含x、y 的表达式表示)。
⑤实验a 中电流计指针出现反向偏转, 而实验b 中电流计指针未发生反向偏转的原因是
。
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【答案】(1)Mg+2H2O
Mg(OH)2+H2↑（2 分）
(2)CO3
2-+H2O
HCO3
-+OH-（2 分）
(3)
0.01 mol·L
①
-1（2 分） ②负（1 分）
2H
③
2O+2e-
H2↑+2OH-（2 分）、2Al+2OH-+6H2O
2[Al(OH)4]-+3H2↑（2 分）
④x<1.12y（2 分） ⑤Mg 的还原性强于Al 的还原性,实验a 中首先Mg 失去电子生成Mg2+,结合
OH-生成一层致密的Mg(OH)2覆盖在镁条表面,阻碍镁继续放电,导致铝作为原电池负极开始放电,使电流计
指针反向偏转;实验b 中由于CO3
2-浓度较高,Mg2+结合OH-和CO3
2-生成Mg2(OH)2CO3·aH2O,从镁条表面脱落,
镁条因未被充分覆盖一直作为负极,电流计指针不会反向偏转（2 分）
【解析】由题意可知,该实验是探究镁、铝与碳酸钠溶液的反应,由实验可知,镁能与碳酸钠溶液中的水反应
生成氢氧化镁和氢气,氢氧化镁覆盖在镁条表面阻碍反应的继续进行,而铝与碳酸钠溶液反应生成四羟基合
铝酸根离子。
（1）Mg 和H2O 反应，可以参考Na 和水反应生成对应的氢氧化物和氢气，故答案为：Mg+2H2O
Mg(OH)2+H2↑；
（2）CO3
2-水解有两步，水解产生OH-使溶液呈碱性，第一步水解是最主要的，故答案为：CO3
2-+H2O
HCO3
-+OH-；
（3）①实验a 是b 的对照组,则实验a 中氢氧化钠溶液的pH 为12,浓度为0.01 mol·L-1。②由实验现象可知,
实验a 开始时,镁和铝在氢氧化钠溶液中形成原电池,镁为原电池的负极,失去电子发生氧化反应生成氢氧化
镁。③由实验现象可知,实验a 中开始时,镁和铝在氢氧化钠溶液中形成原电池,镁为原电池的负极,铝为正极,
水在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子和氢气,电极反应为2H2O+2e-
H2↑+2OH-,放电生成的氢
氧化镁覆盖在镁条表面阻碍镁继续放电,导致铝作为原电池的负极开始放电,碱性条件下铝失去电子发生氧
化反应生成四羟基合铝酸根离子,电极反应为Al-3e-+4OH-
[Al(OH)4]-,同时铝和氢氧化钠反应生成四羟基
合铝酸根离子和氢气,反应的离子方程式为2Al+2OH-+6H2O
2[Al(OH)4]-+3H2↑,所以实验a 中铝条上持续
产生气泡。④若沉淀中只含MgCO3,碳酸镁与盐酸的反应为MgCO3+2HCl
MgCl2+CO2↑+H2O,由化学方程
式可得10
-3xL
22.4 L·mol
-1 ×2=0.1 mol·L-1×10-3y L,解得x=1.12y,但沉淀中还含有OH-,实际消耗盐酸的量要多于
和碳酸镁反应用去的盐酸的量。
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