第一章 化学反应与能量
单元测试题
一.选择题：本题共10 小题，每题2 分，共20 分。每小题只有一个选项符合题意。
1.下列我国科技创新的产品设备在工作时,由化学能转变成电能的是( )
【答案】D
【解析】火箭升空时,将燃料的化学能转化为火箭的机械能,故A 错误;太阳能电池板,将太阳能转化
为电能,故B 错误;动车在行驶时主要的能量转化是电能转化为机械能,故C 错误;手机电池放电是将
化学能转化为电能,故D 正确。
2.已知反应NO2(g)+CO(g)
NO(g)+CO2(g)的能量变化如图所示,下列说法正确的是( )
A.图中A→B 的过程为放热过程
B.该反应为氧化还原反应
C.1 mol NO2和1 mol CO 的键能总和大于1 mol NO 和1 mol CO2 的键能总和
D.1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)的总能量低于1 mol NO(g)和1 mol CO2(g)的总能量
【答案】B
【解析】 图中A→B 的过程,能量升高,为吸热过程,故A 错误;反应前后化合价发生变化,则为氧化
还原反应,故B 正确;由图可知,该反应为放热反应,则反应物的键能之和小于生成物的键能之和,故C
错误;由图可知,该反应为放热反应,则反应物的总能量大于生成物的总能量,故D 错误。
3．近年来,许多城市都全面禁止燃放烟花爆竹,爆竹中用到的炸药——黑火药是中国古代的四大发
明之一,其爆炸的热化学方程式为S(s)+2KNO3(s)+3C(s)
K2S(s)+N2(g)+3CO2(g) ΔH=x kJ·mol-1
已知:碳的摩尔燃烧焓ΔH1=a kJ·mol-1
S(s)+2K(s)
K2S(s) ΔH2=b kJ·mol-1
2K(s)+N2(g)+3O2(g)
2KNO3(s) ΔH3=c kJ·mol-1
则x 为
( )
A.3a+b-c
B.c-3a-b C.a+b-c
D.c-a-b
【答案】A
【解析】由碳的摩尔燃烧焓,可得热化学方程式:C(s)+O2(g)
CO2(g) ΔH1=a kJ·mol-1 ①,对题
目中的热化学方程式依次编号:②③④,根据盖斯定律,②=①×3+③-④,则ΔH=ΔH1×3+ΔH2-ΔH3,
即x=3a+b-c,故A 项正确。
4.将铝片和铜片用导线连接,一组插入浓硝酸中,一组插入稀氢氧化钠溶液中,分别形成原电池,在这
两个原电池中,负极分别为( )
A.铝片、铜片
B.铜片、铝片 C.铝片、铝片
D.铜片、铜片
【答案】B
【解析】将Al 片和Cu 片用导线连接和浓硝酸组成的原电池中,Al 遇浓硝酸发生钝化,而Cu 可以和
浓硝酸反应失去电子,即在浓硝酸中Cu 活泼,所以负极应是Cu;而将Al 片和Cu 片用导线连接和稀氢
氧化钠溶液组成的原电池中,Al 与氢氧化钠溶液反应,而Cu 不反应,所以Al 是负极。
5．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，y 轴表示(
)
A．铜棒的质量
B．c(Zn2＋)
C．c(H＋)
D．c(SO)
【答案】C
【解析】该装置构成原电池，Zn 是负极，Cu 是正极。A 项，在正极Cu 上溶液中的H＋获得电子生成
氢气，Cu 棒的质量不变，错误；B 项，由于Zn 是负极，不断发生反应Zn－2e－===Zn2＋，所以溶液
中c(Zn2＋)逐渐增大，错误；C 项，由于反应不断消耗H＋，所以溶液的c(H＋)逐渐降低，正确；D 项，
SO 不参加反应，其浓度不变，错误。
6．一种碳纳米管(氢气)二次电池原理如图,该电池的电解质为6 mol·L-1KOH 溶液,下列说法不正确
的是( )
A.储存H2的碳纳米管放电时为负极,充电时为阴极
B.放电时,电池反应为2H2+O2
2H2O
C.放电时电池正极的电极反应为NiO(OH)+H2O+e-
Ni(OH)2+OH-
D.放电时负极附近pH 减小
【答案】B
【解析】A、H2在反应中失e-变为H+,所以储存H2的碳纳米管作电池负极,在反应中发生失电子的氧
化反应,充电时为阴极,A 正确;B、放电时,燃料电池的反应为2NiO(OH)+H2
2Ni(OH)2,B 错误;C、
在原电池中,正极上发生得电子的还原反应,NiO(OH)+H2O+e-
Ni(OH)2+OH-,C 正确;D、放电时是原
电池的工作原理,氢气在负极发生失电子的氧化反应,即:H2+2OH--2e-
2H2O,消耗氢氧根离子,负极
附近pH 减小,D 正确。
7．锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确
的是( )
A．铜电极上发生氧化反应
B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO)减小
C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加
D．阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡
【答案】C
【答案】据图可知，Zn 为负极，Cu 为正极，所以铜电极上发生的是还原反应，A 错误；甲池中的电
极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，乙池中的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，甲池中SO 没有参加电极反
应，也不能通过阳离子交换膜进行转移，所以电池工作一段时间后，甲池中的c(SO)不发生变化，
B 错误；乙池工作时消耗Cu2＋，正电荷减少，甲池中的Zn2＋通过阳离子交换膜转移至乙池，每消耗
1 mol Cu2＋，则转移进入1 mol Zn2＋，所以乙池溶液的总质量增加，C 正确；由于阳离子交换膜的
存在，使得原电池中只有阳离子向正极移动，D 错误。
8．H2和I2在一定条件下能发生反应H2(g)＋I2(g)2HI(g) ΔH＝－a kJ·mol－1(a>0)
已知：
(a、b、c 均大于零)
下列说法不正确的是( )
A．反应物的总能量高于生成物的总能量
B．断开1 mol H—H 键和1 mol I—I 键所需能量大于断开2 mol H—I 键所需能量
C．断开2 mol H—I 键所需能量约为(c＋b＋a)kJ
D．向密闭容器中加入2 mol H2和2 mol I2，充分反应后放出的热量小于2a kJ
【答案】B
【解析】A 项，ΔH＝－a kJ·mol－1(a>0)说明该反应是放热反应，放热反应中反应物的总能量高
于生成物的总能量；B 项，该反应为放热反应，故断开1 mol H—H 键和1 mol I—I 键所需能量小
于断开2 mol H—I 键所需能量；C 项，由反应热与键能的关系可得断开2 mol H—I 键所需能量约
为(c＋b＋a)kJ；D 项，H2和I2在一定条件下的反应为可逆反应，向密闭容器中加入2 mol H2 和2
mol I2，充分反应后不可能生成4 mol HI，因此放出的热量小于2a kJ。
9．瑞典ASES 公司设计的曾用于驱动潜艇的液氨－液氧燃料电池示意图，有关说法正确的是( )
A．电池工作时，Na＋ 向负极移动
B．电子由电极2 经外电路流向电极1
C．电池总反应为4NH3＋3O2===2N2＋6H2O
D．电极2 发生的电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O
【答案】C
【解析】原电池中阳离子向正极移动，A 错误；该电池中氧气得到电子所在电极为正极，电极1 为
负极，电子由负极电极1 经外电路流向正极电极2，B 错误；该电池介质为碱性介质，不能有氢离
子参与反应，D 错误。
10．丙烯是重要的有机化工原料。以丁烯和乙烯为原料反应生成丙烯的方法被称为“烯烃歧化法” ,
主要反应为C4H8(g)+C2H4(g)
2C3H6(g),已知相关摩尔燃烧焓数据:
①C2H4(g)+3O2(g)
2CO2(g)+2H2O(l)ΔH1=-1 411 kJ·mol-1
②C3H6(g)+ O2(g)
3CO2(g)+3H2O(l)ΔH2=-2 049 kJ·mol-1
③C4H8(g)+6O2(g)
4CO2(g)+4H2O(l)ΔH3=-2 539 kJ·mol-1
下列说法不正确的是
( )
A.消耗等物质的量的原料,反应③的放热最显著
B.放出相等的热量,反应①产生的CO2最少
C.“烯烃歧化”反应中消耗1 mol C4H8(g),放热148 kJ
D.“烯烃歧化”反应中断键吸收的能量比成键放出的能量多
【答案】C
【解析】据摩尔燃烧焓的概念及简单计算、盖斯定律、反应热与键能的关系分析判断。燃烧各1
mol C2H4、C3H6、C4H8,反应③放热最多,A 项正确;反应①②③各生成1 mol CO2时,分别放热705.5
kJ、683 kJ、634.8 kJ,则放出相等的热量时反应①产生的CO2最少,B 项正确;据盖斯定律,①+③-
②×2 得C4H8(g)+C2H4(g)
2C3H6(g) ΔH=+148 kJ·mol-1,反应中消耗1 mol C4H8(g),吸热
148 kJ,C 项错误;“烯烃歧化”反应是吸热反应,断裂反应物中的化学键吸收的能量比形成生成物
中的化学键放出的能量多,D 项正确。
二．选择题：本题共5 小题，每题4 分，共20 分。每小题有一个或两个选项符合题意，全部选对
得4 分，选对但不全得2 分，有选错的得0 分。
11．下列叙述中正确的是
( )
A.在原电池的负极和电解池的阴极上都发生失电子的氧化反应
B.用惰性电极电解Na2SO4溶液,阴阳两极产物的物质的量之比为1∶2
C.用惰性电极电解饱和NaCl 溶液,若有1 mol 电子转移,则生成1 mol NaOH
D.镀层破损后,镀锡铁板比镀锌铁板更耐腐蚀
【答案】C
【解析】选项A 中在电解池的阴极是阳离子得到电子,发生的是还原反应;选项B 中用惰性电极电解
Na2SO4溶液,实际上是电解水,在阴极上:4H++4e-
2H2↑,在阳极上:4OH--4e-
2H2O+O2↑,所以阴阳
两极产物的物质的量之比为2∶1;选项C 中2NaCl+2H2O
2NaOH+Cl2↑+H2↑,每生成2 mol 的NaOH
转移电子2 mol,所以转移1 mol 电子,生成的NaOH 就是1 mol;选项D 中镀层破损后,镀锡铁组成的
原电池,Fe 作负极而被腐蚀,镀锌铁组成的原电池,Zn 作负极,所以镀层破损后,镀锡铁板比镀锌铁板
更容易被腐蚀。
12．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，电池用硫酸作电解质溶液。下列说法中不正确的是(
)
A．甲中铜片作阴极，K＋向铂片电极移动
B．甲中若CxHy为C2H4，则生成1 mol C2H4的同时生成3 mol O2
C．乙中硫酸的作用是增强溶液的导电性
D．乙中正极反应式为CO2＋5e－＋6H＋===CH3OH＋H2O
【答案】AD
【解析】：选根据题图甲中电子移动的方向可知，铜片为阴极，铂片为阳极，电解过程中，阳离子
向阴极移动，A 错误；题图甲的电解池中，阳极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，阴极反应式为
2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O，由得失电子守恒可知，生成1 mol C2H4的同时生成3 mol O2，B
正确；题图乙中硫酸的作用是增强溶液的导电性，C 正确；题图乙中通CO2的一极为正极，CO2在正
极区发生得电子的还原反应，电极反应式为CO2＋6H＋＋6e－===CH3OH＋H2O，D 错误。
13．粗铜中一般含有锌、铁、银、金等杂质。在如图所示的装置中，甲池的总反应方程式为2CH3OH
＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O。接通电路一段时间后，精Cu 电极质量增加了3.2 g。在此过程中，下
列说法正确的是( )
A．乙池中CuSO4溶液的浓度不变
B．甲池中理论上消耗标准状况下空气的体积是2.8 L(空气中O2体积分数以20%计算)
C．甲池是电能转化为化学能的装置，乙池是化学能转化为电能的装置
D．甲池通入CH3OH 一极的电极反应式为CH3OH－6e－＋2H2O ===CO＋8H＋
【答案】
B
【解析】 A 项，粗铜中含有比铜活泼的杂质，部分杂质和铜在阳极失电子，阴极始终是铜离子得
电子，故铜离子浓度降低；B 项，3.2 g 铜析出，说明转移电子0.1 mol，消耗氧气0.56 L，需空
气为2.8 L；C 项，甲池是化学能转化为电能的装置，乙池是电能转化为化学能的装置；D 项，溶液
显碱性不可能生成H＋，应该生成水。
14．由化学能转变的热能或电能仍然是人类使用的主要能源。根据如图所示装置,判断下列说法不
正确的是
( )
A.该装置中Cu 极为阴极
B.当铜片的质量变化了12.8 g 时,a 极上消耗的O2在标准状况下的体积为2.24 L
C.该装置中b 极的电极反应式是H2+2OH--2e-
2H2O
D.该装置中a 极为正极,发生氧化反应
【答案】AD
【解析】左池为燃料电池,通入氧气的a 电极为正极,发生还原反应,电极反应式为O2+2H2O+4e-
4OH-;b 电极为负极,发生氧化反应,电极反应式为H2-2e-+2OH-
2H2O。右池为电解池,铜为阳极,电
极反应式为Cu-2e-
Cu2+,当铜片溶解12.8 g 转移0.4 mol 电子时,a 电极则消耗0.1 mol 氧气,其
标准状况下的体积为2.24 L。
15．某校活动小组为探究金属腐蚀的相关原理,设计了如图a 所示装置,图a 的铁棒末端分别连上一
块Zn 片和Cu 片,并静置于含有K3Fe(CN)6及酚酞的混合凝胶上。一段时间后发现凝胶的某些区域(如
下图b 所示)发生了变化,已知Fe2+可用K3Fe(CN)6来检验(呈蓝色)。则下列说法不正确的是
( )
A.甲区发生的电极反应式:Fe-2e-
Fe2+ B.乙区产生Zn2+
C.丙区呈现蓝色 D.丁区呈现蓝色
【答案】AC
【解析】铁棒末端连上Zn 片时,Zn 片端(乙区)作负极,乙区发生的电极反应式:Zn-2e-
Zn2+;铁棒
另一端(甲区)作正极,甲区发生的电极反应式:O2+2H2O+4e-
4OH-。铁棒末端连上Cu 片时,Cu 片端
(丙区)作正极,丙区发生的电极反应式:O2+2H2O+4e-
4OH-,溶液呈碱性,酚酞变红。铁棒另一端(丁
区)作负极,丁区发生的电极反应式:Fe-2e-
Fe2+,遇K3Fe(CN)6呈现蓝色,综上,A、C 错误。
三．非选择题：本题共5 小题，共60 分
16.(12 分)为了探究化学能与热能的转化,某实验小组设计了如下三套实验装置:
(1)上述3 个装置中,不能证明“铜与浓硝酸反应是吸热反应还是放热反应”的是 _____________。
(2)某同学选用装置Ⅰ进行实验(实验前U 形管里液面左右相平),在甲试管里加入适量氢氧化钡溶液
与稀硫酸,U 形管中可观察到的现象是
____________, 说明该反应属于____________(填“吸
热”或“放热”)反应。
(3)为探究固体M 溶于水的热效应,选择装置Ⅱ进行实验(反应在甲中进行)。
①若M 为钠,则实验过程中烧杯中可观察到的现象是____________ ___;
②若观察到烧杯里产生气泡,则说明M 溶于水_________________(填“一定是放热反应”“一定是
吸热反应”或“可能是放热反应”);
③若观察到烧杯里的玻璃管内形成一段水柱,则M 可能是____________。
【答案】(1)Ⅲ
(2)左端液柱降低,右端液柱升高 放热
(3)①产生气泡,反应完毕后,冷却至室温,烧杯里的导管内形成一段液柱 ②可能是放热反应 ③硝
酸铵(或其他合理答案)
【解析】(1)装置Ⅰ可通过U 形管中红墨水液面的变化判断铜与浓硝酸的反应是放热还是吸热;装置
Ⅱ可通过烧杯中是否产生气泡判断铜与浓硝酸的反应放热还是吸热;装置Ⅲ只是一个铜与浓硝酸反
应并将生成的气体用水吸收的装置,不能证明该反应是放热反应还是吸热反应。
(2)氢氧化钡与硫酸的反应属于中和反应,中和反应都是放热反应,所以锥形瓶中气体受热膨胀,导致
U 形管左端液柱降低,右端液柱升高。
(3)①若M 为钠,钠与水反应生成氢氧化钠和氢气,该反应为放热反应,放出的热量使大试管中温度升
高,气体压强增大,所以右边烧杯中有气泡产生;反应结束,冷却后大试管中温度降低,压强减小,右边
烧杯中的导管会形成一段液柱。
②若观察到烧杯里产生气泡,说明M 溶于水放出热量,由于放热反应一定属于化学变化,而有热量放
出的反应不一定为化学变化,所以不一定属于放热反应,如浓硫酸溶于水会放出热量,但是不属于放
热反应。
③若观察到烧杯里的玻璃管内形成一段水柱,说明M 溶于水后导致大试管中温度降低,压强减小,证
明M 溶于水为吸热过程,溶于水能够吸收热量的物质有硝酸铵等。
17．(12 分)如图所示装置,C、D、E、F 都是惰性电极,A、B 为外接直流电源的两极。将直流电源接
通后,F 极附近呈红色。请回答:
(1)电源电极A 名称为____________。
(2)写出C 和F 的电极名称和发生的电极反应式。
C:___________________________, F:___________________________。
(3)若装置中通过0.02 mol 电子时,通电后甲池溶液体积为200 mL,则通电后所得的H2SO4溶液的物
质的量浓度为____________mol·L-1。
(4)若装置中通过0.02 mol 电子时,丁池中电解足量R(NO3)x溶液时,某一电极析出了a g 金属R,则
金属R 的相对原子质量的计算公式为____________(用含a、x 的代数式表示)。
(5)现用丙池给铜件镀银,则H 应该是____________(填“铜件”或“银”)。
【答案】(1)正极 (2)阳极,4OH--4e-
O2↑+2H2O 阴极,2H++2e-
H2↑
(3)0.05 (4)50ax (5)铜件
【解析】(1)C、D、E、F 都是惰性电极,A、B 为外接直流电源的两极,将直流电源接通后,F 电极附近
呈红色,说明F 电极附近OH-浓度增大,溶液呈碱性,则F 为阴极,所以C、E、G、I 为阳极,D、F、H、J
为阴极,A 为正极、B 为负极,C 电极上OH-放电、D 电极上Cu2+放电、E 电极上Cl-放电、F 电极上H+放
电。(2)C 为阳极,F 为阴极,根据放电顺序书写电极反应式。(3)根据电解方程式:2CuSO4+2H2O
O2↑+2Cu+2H2SO4,结合c= 计算即可。(4)由得失电子守恒可知,电解R(NO3)x溶液时,某一极析出了a
g 金属R,结合Rx++xe-
R 进行计算。(5)电镀装置中,镀层金属必须作阳极,镀件作阴极,电镀液含
有镀层金属阳离子。
18．(12 分)某课外活动小组设计了如图所示的装置，调节滑动变阻器，控制电流强度适中的情况
下用其进行缓慢电解NaCl 溶液及相关实验(此时，打开止水夹a，关闭止水夹b)。由于粗心，实验
并未达到预期目的，但也看到了令人很高兴的现象(阳离子交换膜只允许阳离子和水通过)。
请分析并回答下列问题：
(1)写出B 装置中的电极反应：
阴极：________________；阳极：________________。
(2)①观察到A 装置烧瓶中的现象：_______________________________________。
②烧杯中的现象___________________，并解释产生此现象的原因_____________________________。
③B 中U 形管中现象___________________________________________________。
(3)当观察到A 装置中的现象后，他们关闭止水夹a，打开止水夹b。再观察C 装置中的现象，写出
有关反应的化学方程式(是离子反应的写离子方程式)_____________________。
(4) 若想达到电解NaCl 溶液的目的，应如何改进装置，请提出你的意见：
________________________。
【答案】(1)2H＋＋2e－===H2↑ Fe－2e－===Fe2＋
(2)①产生红色喷泉
②有气泡冒出，水变为红色 烧瓶中进入H2，压强增大，部分NH3进入烧杯。NH3极易溶于水生成
NH3·H2O，使烧瓶内压强降低形成喷泉，生成溶液显碱性，遇酚酞变红
③Pt 电极有气泡冒出，并有白色沉淀产生
(3)Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓，4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3
(4)把Fe 电极换成C、Pt 等惰性电极或将装置中两电极调换位置等
【解析】由装置可知Fe 为阳极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，Pt 为阴极，电极反应式为2H＋＋
2e－===H2↑。因阴极c(OH－)增大，Fe2＋通过阳离子交换膜进入阴极与之形成Fe(OH)2沉淀。阴极产
生的H2进入烧瓶，使其内部压强增大，部分NH3被压入烧杯迅速溶解，又使烧瓶中压强降低而形成
喷泉，NH3溶于水生成NH3·H2O，显碱性，则烧杯中水和喷泉为红色。关闭止水夹a 打开止水夹b 时，
U 形管左侧压强大于右侧，Fe2＋也会被压入C 中，生成Fe(OH)2沉淀。若想达到电解NaCl 溶液的目
的，将Fe 电极换为惰性电极或将装置中两电极调换位置等。
19．(10 分)(1)含有11.2 g KOH 的稀溶液与1 L 0.1 mol·L－1的硫酸反应，放出11.46 kJ 的热量，
表示该反应中和热的热化学方程式为___________________________，表示该反应中和热的离子方
程式为______________________________________________________________________。
(2)FeSO4可转化为FeCO3，FeCO3在空气中加热反应可制得铁系氧化物材料。
已知25 ℃、101 kPa 时：4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)ΔH＝－1 648 kJ·mol－1
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393 kJ·mol－1
2Fe(s)＋2C(s)＋3O2(g)===2FeCO3(s)ΔH＝－1 480 kJ·mol－1
FeCO3在空气中加热反应生成Fe2O3的热化学方程式是__________________________________。
(3)在25 ℃、101 kPa 下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量Q kJ，其燃烧生成的CO2用过
量饱和石灰水吸收可得100 g CaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为_______________________。
(4)已知反应2HI(g)===H2(g)＋I2(g)的ΔH＝＋11 kJ·mol－1,1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化
学键断裂时分别需要吸收436 kJ、151 kJ 的能量，则1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能
量为________________kJ。
【答案】(1)KOH(aq)＋H2SO4(aq)===K2SO4(aq)＋H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
(2)4FeCO3(s)＋O2(g)===2Fe2O3(s)＋4CO2(g) ΔH＝－260 kJ·mol－1
(3)C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l) ΔH＝－2Q kJ·mol－1
(4)299
【解析】：(1)n(KOH)＝＝0.2 mol，n(H2SO4)＝1 L×0.1 mol·L－1＝0.1 mol，二者发生2KOH(aq)
＋H2SO4(aq)===K2SO4(aq)＋2H2O，生成0.2 mol 水，又因生成1 mol 水放出57.3 kJ 热量，则该反应
中和热的热化学方程式为KOH(aq)＋H2SO4(aq)===K2SO4(aq)＋H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1；离
子方程式为H ＋(aq) ＋OH －(aq)===H2O(l) ΔH ＝－57.3 kJ·mol －1 。(2)①4Fe(s) ＋
3O2(g)===2Fe2O3(s) ΔH＝－1 648 kJ·mol－1，②C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393 kJ·mol－
1，③2Fe(s)＋2C(s)＋3O2(g)===2FeCO3(s) ΔH＝－1 480 kJ·mol－1，根据盖斯定律，由①－
③×2＋②×4 可得4FeCO3(s)＋O2(g)===2Fe2O3(s)＋4CO2(g)，故ΔH＝－1 648 kJ·mol－1－2×(－
1 480 kJ·mol－1)＋4×(－393 kJ·mol－1)＝－260 kJ·mol－1，故热化学方程式为4FeCO3(s)＋
O2(g)===2Fe2O3(s)＋4CO2(g) ΔH＝－260 kJ·mol－1。(3)因生成的CO2用过量饱和石灰水完全吸收，
可得100 g CaCO3沉淀，CaCO3的物质的量是1 mol，由碳元素守恒可知，二氧化碳的物质的量也为
1 mol，即生成1 mol CO2放出的热量为Q，而完全燃烧1 mol C2H5OH 时生成2 mol CO2，则放出的
热量为Q×2 kJ＝2Q kJ，热化学方程式为C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l) ΔH＝－2Q
kJ·mol－1 。(4)设1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为x，反应2HI(g)===H2(g)＋
I2(g)的ΔH＝＋11 kJ·mol－1,1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436
kJ、151 kJ 的能量，则2x－436－151 kJ·mol－1＝＋11 kJ·mol－1，解得x＝299 kJ 。
20．(14 分)(一)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如图
所示：
(1)第一步反应是_________(填“放热”或“吸热”)反应。
(2)1 mol NH (aq)全部氧化成NO (aq)的热化学方程式是___________。
(二)用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(NO)已成为环境修复研究的热点之一。
(1)Fe 还原水体中NO 的反应原理如图所示：
①作负极的物质化学式为___________。
②正极的电极反应式是_______________。
(2)将足量铁粉投入水体中，经24 小时测定NO 的去除率和pH，结果如下：
初始pH
pH＝2.5
pH＝4.5
NO 的去除率
接近100%
＜50%
24 小时pH
接近中性
接近中性
铁的最终
物质形态
pH＝4.5 时，NO 的去除率低。其原因是______________________________________。
(3)实验发现：在初始pH＝4.5 的水体中投入足量铁粉的同时，补充一定量的Fe2＋可以明显提高NO
的去除率。对Fe2＋的作用提出两种假设：
Ⅰ.Fe2＋直接还原NO
Ⅱ.Fe2＋破坏FeO(OH)氧化层
①做对比实验，结果如图所示，可得到的结论是_________。
②同位素示踪法证实Fe2＋能与FeO(OH)反应生成Fe3O4，该反应的离子方程式为_________；解释加
入Fe2＋提高NO 去除率的原因：________。
【答案】(一)(1)放热 (2)NH(aq)＋2O2(g)===NO(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l) ΔH＝－346 kJ·mol－1
(二) (1)①Fe ②NO＋8e－＋10H＋===NH＋3H2O (2) FeO(OH)不导电，其覆盖在铁表面阻碍电子转
移 (3)①本实验条件下，Fe2＋不能直接还原NO；在Fe 和Fe2＋共同作用下能提高NO 的去除率
②Fe2＋＋2FeO(OH)===Fe3O4＋2H＋ Fe2＋将不导电的FeO(OH)转化为可导电的Fe3O4，利于电子转移。
【解析】(一)(1)根据图像可知，第一步反应中反应物总能量高于生成物总能量，依据能量守恒分
析可知反应为放热反应。
(2)1 mol NH(aq)全部氧化成NO(aq)可由两步反应加和得到，热化学方程式为NH(aq)＋2O2(g)===2H
＋(aq)＋H2O(l)＋NO(aq) ΔH＝(－273 kJ·mol－1)＋(－73 kJ·mol－1)＝－346 kJ·mol－1。
(二)(1)①Fe 还原水体中NO，Fe3O4为电解质，则Fe 作还原剂，失去电子，作负极。②NO 在正极得
电子，发生还原反应生成NH，则正极的电极反应式为NO＋8e－＋10H＋===NH＋3H2O。
(2)根据实验，pH 越高，Fe3＋越易水解生成FeO(OH)，而FeO(OH)不导电，将铁全部覆盖，阻碍电子
转移，所以NO 的去除率低。(3)①从实验结果可以看出，单独加入Fe2＋时，NO 的去除率为0，因此
得出Fe2＋不能直接还原NO；而Fe 和Fe2＋共同加入时NO 的去除率比单独加入Fe 时高，因此可以得
出结论：本实验条件下，Fe2＋不能直接还原NO；在Fe 和Fe2＋共同作用下能提高NO 的去除率。②同
位素示踪法证实了Fe2＋能与FeO(OH)反应生成Fe3O4，反应的离子方程式为Fe2＋＋2FeO(OH)===Fe3O4
＋2H＋，Fe2＋将不导电的FeO(OH)转化为可导电的Fe3O4，利于电子转移，因此加入Fe2＋可以提高NO
去除率。
