文档文本内容
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 O16 Na 23 Mg 24 Cl 35.5 Fe 56 一、选择题(每小题只有一个正确选项，共15×3 分) 1.（2025·内蒙古·一模）在某温度和催化剂作用下， 和 同时发生如下反应： 反应1(主反应)： 反应2(副反应)： 且主反应的速率大于副反应，则下列反应过程中的能量变化示意图正确的是（ ） A． B． C． D． 【答案】A 【解析】反应1 为放热反应，则反应物的总能量高于生成物的总能量，反应2 为吸热反应，则反应物的总 能量低于生成物的总能量，B、C 两项均错误；反应1 的速率大于反应2 的速率，说明反应1 的活化能小于 反应2 的活化能，A 项正确，D 项错误；故选A。 2.（24-25 高三上·辽宁沈阳二中·期中）下列热化学方程式中，正确的是（ ） A．甲烷燃烧热为 ，则表示甲烷燃烧的热化学方程式为： B．稀硫酸和澄清石灰水混合，其热化学方程式为： C． 燃烧热为 ，则液态水分解的热化学方程式为： D．500℃、30MPa 下，将0.5mol 和1.5mol 置于密闭的容器中充分反应生成 ，放热19.3kJ， 其热化学方程式为： 【答案】C 【解析】甲烷的燃烧热为1mol 甲烷完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出的热量，反应的热化学方程式为 ，故A 错误；稀硫酸和澄清石灰水混合反应生成硫 酸钙沉淀和水，反应生成硫酸钙沉淀时会放出热量，则反应的热化学方程式为 ，故B 错误；氢气的燃烧 热为1mol 氢气完全燃烧生成液态水放出的热量，则液态水分解的热化学方程式为 ，故C 正确；合成氨反应为可逆反应，可逆反应不可能完全反应，则0.5mol 氮气和 1.5mol 氢气不可能完全反应，反应的焓变小于—38.6kJ/mol，故D 错误；故选C。 3.（2025·吉林·一模）卤化铵（ ）的能量关系如图所示，下列说法正确的是（ ） A． ， B．相同条件下， 的 比 的大 C．相同条件下， 的 比 的小 D． 【答案】B 【解析】卤化铵的分解为吸热反应，则 ， 对应的为 化学键断裂过程，断裂化学键吸收热 量，则 ，A 错误； 的键能大于 ，故 的 大于 的 ，B 正确； 为 与 反应，与 无关，C 错误；途径6 与途径1、2、3、4、5 之和的起点和终点相同，结合盖斯定律可知 ，D 错误；故选B。 4.（2025·吉林辽源·一模）埋地管道所处环境特殊，当其通过不同的土壤时会发生电化学腐蚀，对管道的正 常运行造成很大危害。下图为地下管道经过黏土(含氧量少)和沙土(含氧量多)时发生腐蚀的示意图。下列说 法不正确的是（ ） A．该管道发生电化学腐蚀时，负极上的电极反应式：Fe-2e−=Fe2+ B．掩埋在黏土部分的管道比掩埋在沙土部分的管道电化学腐蚀更快 C．如果沙土供氧充分，则黏土中铁管腐蚀会加剧 D．若采用外接电流的阴极保护法进行防腐，所用阳极材料需为金属性强于铁的单质 【答案】D 【解析】该管道发生电化学腐蚀时，Fe 为原电池的负极，Fe 失去电子生成Fe2+，负极上的电极反应式为： Fe-2e−=Fe2+，A 正确；电化学腐蚀需要电解质溶液参与，黏土比沙土更加湿润，含水量较多，掩埋在黏土 部分的管道比掩埋在沙土部分的管道电化学腐蚀更快，B 正确；如果沙土供氧充分，则管道在沙土中的部 分为正极，在黏土中的部分为负极，该部分铁管失去电子，腐蚀会加剧，C 正确；若采用外接电流的阴极 保护法进行防腐，将铁管道与电源负极相连作阴极，阳极应该选择惰性电极，不能选金属性强于铁的单 质，D 错误；故选D。 5.（24-25 高三上·吉林省延吉市二中 ·期中）标准状态下，下列物质气态时的相对能量如下表： 物质( ) 能量 24 9 218 39 10 0 0 已知： 中氧氧单键的键能为 。下列说法正确的是（ ） A． 的键能为 B．表中的 C． D． 【答案】B 【解析】已知键能是指气态分子中 化学键解离而生成气态原子所吸收的能量。根据表格中的数据可 知， 的键能为 ，A 项错误；反应 的过程中形成 氧氧单键，即 ， 生成物的总能量-反应物的总能量 ， ，B 项正确；水分解应该属于吸热过程，C 项错误；依 题意可得， ，D 项错误；故选：B。 6.（2025·黑龙江·一模）我国科研团队研发的强酸单液流电池通过多电子转移，提高了电池的安全性和能量 密度，其工作原理如图所示。下列说法错误的是（ ） A．放电时，电极 的电势高 B．放电时，每消耗 ，右室有 生成 C．充电时， 向电极 区移动，阴极区 减小 D．充电时，阳极区存在反应： 【答案】B 【分析】放电时为原电池，电极M 发生反应：Cd - 2e⁻ = Cd2+，发生氧化反应，为负极；电极N 为正极， 极为正极，电极总反应为 ，充电时为电解池，电极N 为阳极，电极M 为 阴极。 【解析】放电时为原电池，电极M 中Cd 失电子生成Cd2+，发生氧化反应，为负极；电极N 为正极，原电 池中正极电势高于负极，A 正确；放电时负极反应为Cd - 2e⁻ = Cd2+，0.07mol Cd 消耗时转移电子 0.14mol。放电时正极总反应为 ，每转移 电子，生成 溴 离子，B 错误；充电时为电解池，电极M 为阴极（原电池负极接电源负极），H⁺为阳离子向阴极（M 区） 移动；阴极反应为Cd2+ + 2e⁻ = Cd，H⁺移向阴极使阴极区H⁺浓度增大，pH 减小，C 正确；充电时阳极（N 极）发生氧化反应，IBr 中I 从+1 价升至 中+5 价，Br 从-1 价升至Br₂ 中0 价，2molIBr 共失10mole⁻， 反应为2IBr - 10e⁻ + 6 H2O = Br2 + + 12H⁺，D 正确；故选B。 7.（25-26 高三上·辽宁省丹东市二中·期中）钠离子电池工作原理与锂离子电池类似，其工作原理如图。该 钠离子电池总反应式为NaxTMO2+Na1-xC NaTMO2+C，下列说法正确的是（ ） A．钠离子半径比锂离子大导致钠离子在刚性结构中相对比较稳定，更容易可逆脱嵌 B．锂离子电池放电时，外电路通过a mol e-时，A 电极电解质损失a mol Li+ C．钠离子电池充电时，外电路中每转移0.1 mol e-，理论上硬碳电极将增重2.3 g D．单位质量的负极材料钠离子电池比锂离子电池可以提供更多的电量 【答案】C 【分析】钠离子电池工作时，钠离子在正负极之间嵌入和脱出而实现电荷转移，由图知，放电时Na+向左 侧移动，所以左侧铝箔X 为正极、嵌入钠离子，右侧铝箔Y 为负极，右侧脱出钠离子，根据钠离子电池总 反应式NaxTMO2+Na1-xC NaTMO2+C 可写出相应的电极反应式。放电时，正极反应：NaxTMO2+(1- x)Na++(1-x)e-=NaTMO2，负极反应：Na1-xC-(1-x)e-=(1-x)Na++C。充电时，阳极反应：NaTMO2-(1-x)e- =NaxTMO2+(1-x)Na+，阴极反应：(1-x)Na++C+(1-x)e-=Na1-xC。 【解析】钠离子半径比锂离子大，导致钠离子在刚性结构中更难移动，更不容易可逆脱嵌，A 错误；锂离 子电池放电时，A 电极的电极反应式为LixTMO2+(1-x)Li++(1-x)e-=LiTMO2，当外电路每转移amol e-时，A 电极电解质获得amol Li+，B 错误；钠离子电池充电时，硬碳电极的电极反应式为(1-x)Na++C+(1-x)e-=Na1- xC，外电路中每转移0.1 mol e-，理论上硬碳电极获得0.1 mol Na+，增重2.3 g，C 正确；相对原子质量： Na>Li，则负极材料质量相同时，锂离子的物质的量更大，锂离子电池可提供的电量更多，D 错误；故选 C。 8.（2025·内蒙古·一模）羟基自由基( )是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂。我国科学家设计了一种 用羟基自由基将苯酚氧化为 和 的原电池-电解池组合装置(如图所示)，实现发电、环保二位一体。 下列说法错误的是（ ） A．d 极是阳极 B．a 电极的电极反应式： C．d 极区苯酚被氧化的化学方程式为 D．系统工作时，每转移 消耗1mol 苯酚 【答案】D 【分析】图为将苯酚氧化为CO2和H2O 的原电池-电解池组合装置；由图可知，左侧为原电池，a 极六价铬 转化为三价铬发生还原反应，为正极，则b 为负极；右侧为电解池，与负极相连的c 为阴极、则d 为阳 极； 【解析】由分析可知，d 为阳极，A 正确；a 电极的电极反应为 得到电子发生还原反应生成氢氧化 铬： ，B 正确； d 极区为阳极区，苯酚被氧化发生氧化反应和羟基自由 基(·OH)反应生成二氧化碳和水，化学方程式为 ，C 正确；苯酚被氧化 发生氧化反应生成二氧化碳和水，根据电子守恒可知，C6H5OH~28e-，故系统工作时，每转移28mole-时， d 极、b 极各消耗1mol 苯酚，共消耗2mol 苯酚，D 错误；故选D。 9.（2025·东北师范大学附属实验学校·一模）可充电水系锌-二氧化碳 电池，当闭合 时，其原 理如图所示。已知复合膜(由 、膜复合而成， 膜只允许 通过，膜只允许 通过)层间的 解 离成 和 ，在外加电场中可透过相应的离子膜定向移动。下列有关说法错误的是（ ） A．闭合 ，锌电极反应式为 B．闭合 ，一段时间后，阴极区的 不变 C．闭合 ， 从 电极流向复合膜 D．闭合 ，若理论上阳极生成 的体积换算为标况标准下，其数值为 ，则外电路转移 电 子 【答案】D 【分析】闭合K1，该装置为化学电源，电极表面变化可知，Zn 为负极，负极电极反应式为 ，Pd 材料为正极，电极反应式为 ，闭合K2，该 装置为电解装置，锌电极为阴极，Pd 为阳极，据此分析。 【解析】由图可知，闭合 时，左侧电极反应为 ，右侧电极反应为 ，故A 正确；电化学上规定：发生氧化反应的一极为阳极，发生还原反应的一 极为阴极，即左池为阳极区、右池为阴极区，闭合 时，复合膜层间的 解离成 和 ，移动向两 极的 和 的物质的量相等，两电极转移电子数相等，阳极区消耗的氢氧根离子大于阴极区消耗的氢 离子，即阳极区溶液的 降低，阴极区溶液的 不变，故B 正确；闭合 时，左池为电解池阴极区， 右侧为电解池阳极区， 从 电极流向复合膜，故C 正确；闭合 ，电解池阳极电极反应式为 ，若理论上阳极生成 的体积换算为标况下，其数值为 ，则阳极转移 电子为 ，外电路转移 电子，故D 错误；答案选D。 10.（2025·辽宁·一模）为了减少工业烟气中余热与 的排放，科研人员设计了一种热再生电池——二氧 化碳电化学还原池系统，消除 的同时产生 和CO，其工作原理如图所示。下列说法正确的是（ ） A．装置中A 电极作正极 B．工作时， 从左向右移动 C．阴极的电极反应为 D．工作时，C 电极生成2.24L(标准状况)氧气，A 电极质量减少12.8g 【答案】C 【分析】由装置图可知A 电极上发生反应： ，A 电极作负极，B 电极为 正极，正极发生反应： ，则电极D 为阴极，电极反应： ，C 电极为阳极，电极反应： ，据此分 析解答。 【解析】装置中A 电极上发生反应： ，A 电极作负极，A 错误； 工作 时， 由阴极向阳极移动，即从右向左移动，B 错误；根据分析可知，阴极的电极反应为 ，C 正确；若C 极生成2.24L (标准状况)O2，即生成0.1mol 氧气，转移电 子0.4mol，结合上述电极反应可知A 电极消耗0.4molCu，质量减少25.6g，D 错误；故选C。 11.（2025·吉林长春·三模）在新型能源技术里，直接过氧化氢燃料电池(DPPFC)备受关注。它独特之处在 于用 同时作燃料和氧化剂，能高效转换能量。某研究小组利用该电池和离子交换膜进行电解质溶液 处理，其工作原理如图所示。下列有关说法不正确的是（ ） A．该电池表明 在酸性环境中的氧化性强于碱性环境 B．电池的总反应为 C．当外电路通过 时，中间室生成 的质量为 D． 分解产生的 在石墨2 电极也可以放电，因此 的分解不会影响电池效率 【答案】D 【分析】由图中电子移动方向可知，石墨1 为负极， 在碱性条件下过氧化氢被氧化生成氧气和水，电极反 应式为：H2O2-2e-+2OH-=2H2O+O2↑，负极室溶液中钾离子通过阳离子交换膜1 进入中间室；石墨2 为正 极，在酸性条件下过氧化氢被还原生成水，电极反应式为：H2O2+2e-+2H+=2H2O，正极室溶液中的硫酸根 离子通过阴离子交换膜2 进入中间室，则电池总反应为 ，据此解答。 【解析】由分析可知，石墨1 为负极，在碱性条件下过氧化氢被氧化生成氧气和水；石墨2 为正极，在酸 性条件下过氧化氢被还原生成水，电极反应说明过氧化氢在酸性环境中的氧化性强于碱性环境，A 正确； 由分析可知，电池总反应为： ，B 正确；由分析可知，石墨1 为负极， 电极反应式为：H2O2-2e-+2OH-=2H2O+O2↑，则外电路通过0.4mol 电子时，有0.4mol 钾离子通过阳离子交 换膜1 进入中间室，则中间室生成硫酸钾的质量为0.4mol× ×174g/mol=34.8g，C 正确；由分析可知，电 池总反应为： ，该反应中H2O2既是氧化剂又是还原剂，O2是氧化产 物，则氧化性：H2O2>O2，即O2的氧化性弱于H2O2，且过氧化氢分解会使反应物过氧化氢的物质的量减 小，所以 分解产生的 在石墨2 电极也可以放电， 的分解会影响电池效率，D 错误；故选D。 12.（2025·辽宁·一模）MFC-电芬顿技术不需要外加能量即可发生，通过产生羟基自由基(·OH)处理有机污 染物，可获得高效的废水净化效果，其耦合系统原理示意图如图，下列说法错误的是（ ） A．甲池中H+移动的方向从M 室到N 室 B．电子移动方向为a→Y，X→b C．乙池的可在酸性较弱的环境中使用 D．Y 电极上得到双氧水的反应为 O2 + 2e- + 2H+ =H2O2 【答案】C 【解析】甲池为燃料电池，a 电极燃料失去电子，为负极，H+由负极向正极运动，即从M 室到N 室移动， A 项正确；甲为燃料电池，燃料失去电子，电子移动a→Y，X 电极作阳极，失去电子，电子移动X→b，B 项正确；乙池中，酸性较弱时，Fe3+易水解生成沉淀，C 项错误；Y 为阴极，氧气得到电子，发生还原反 应，电极方程式为：O2 + 2e– + 2H+ =H2O2，D 项正确；故选C。 13.（2025·黑龙江大庆·一模）某兴趣小组通过数字化实验装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究，测定 具支锥形瓶中压强随时间变化关系以及溶氧量随时间变化关系，实验装置及数据记录如图所示。下列说法 正确的是（ ） A．整个过程中，正极电极反应式为2H++2e-=H2↑ B．pH=2.0 的酸溶液中，具支锥形瓶内只发生了析氢腐蚀 C．pH=4.0 的酸溶液中，具支锥形瓶内既发生析氢腐蚀也发生吸氧腐蚀，且消耗的氧气量与生成的氢气量 基本相当 D．1LpH=6.0 的酸溶液中，到A 点整个电化学腐蚀转移的电子数为 【答案】C 【解析】该装置中Fe、Cu、酸溶液构成原电池，正极的电极反应随着pH 的变化而发生析氢腐蚀和吸氧腐 蚀，既有 ，也有 ，A 项错误；pH=2.0 的酸溶液中，根据溶氧量随 时间变化，具支锥形瓶内也发生了吸氧腐蚀，B 项错误；pH=4.0 时，Fe 除了发生吸氧腐蚀，还发生了析氢 腐蚀，消耗氧气的同时也产生了氢气，且消耗的氧气量与生成的氢气量大致相等，因此具支锥形瓶内压强 几乎不变，C 项正确；1LpH=6.0 的酸溶液中，根据溶氧量判断发生了吸氧腐蚀，但是发生吸氧腐蚀的同时 也存在较低程度的析氢腐蚀(图像中pH=6.0 和pH=4.0 曲线有重叠)，且具支锥形瓶中压强也减小，无法计 算转移的电子数，D 项错误；故选C。 14.（2025·辽宁抚顺·二模）利用有机电化学合成1，2-二氯乙烷的装置如图所示。若该装置工作时中间室 NaCl 溶液的浓度通过调整保持不变，电解时阴极生成气体的速率为x mol·h-1，下列说法错误的是（ ） A．电源中电势比较：b>a B．离子交换膜Ⅰ为阴离子交换膜，离子交换膜Ⅱ为阳离子交换膜 C．合成室内发生的反应为CH2=CH2+2CuCl2→CH2ClCH2Cl+2CuCl D．中间室补充NaCl 的速率为2x mol·h-1 【答案】B 【分析】由图可知，右侧电极上Cu 的化合价由+1 价升高为+2 价，发生氧化反应，则电极N 为阳极，电极 b 为正极，所以电极M 为阴极，电极a 为负极，据此分析作答。 【解析】根据上述分析可知，a 为电源的负极，b 为正极，故电源中电势比较：b>a ，A 正确；由图可知， 中间室内的氯离子通过离子交换膜Ⅱ，进入右室，最终和CuCl 生成CuCl2，左室H+得到电子，生成H2， OH-浓度增大，与中间室移动过来的Na+结合，生成NaOH，所以离子交换膜I 为阳离子交换膜，Ⅱ为阴离 子交换膜，B 错误；根据原子守恒可知，合成室内发生的反应为： CH2=CH2+2CuCl2→CH2ClCH2Cl+2CuCl，C 正确；电解时阴极生成气体的速率为xmol•h-1，根据阴极反应： 2H++2e-=H2↑，根据电荷守恒可知，中间室移动过来的Na+的速率为2xmol•h-1，故中间室补充NaCl 的速率 为2xmol•h-1，D 正确；故选B。 二、非选择题(共4 小题，共55 分) 15．(12 分)根据键能计算反应热。 (1)已知NO2和N2O4的结构式分别是NOO 和NOONOO。实验测得N—N 键键能为167 kJ·mol－1，NO2中氮 氧双键的平均键能为466 kJ·mol－1，N2O4中氮氧双键的平均键能为438.5 kJ·mol－1。写出NO2转化为N2O4的 热化学方程式：_________________________________。 (2)CO2与CH4经催化重整，制得合成气：CH4(g)＋CO2(g) \s\up2()2CO(g)＋2H2(g)。已知上述反 应中相关的化学键键能数据如下： 化学键 C—H C===O H—H C≡O(CO) 键能/ (kJ·mol－1) 413 745 436 1 075 则该反应的ΔH＝____________。 (3)已知：2NH3(g)＋3Cl2(g)===N2(g)＋6HCl(g) ΔH＝－456 kJ·mol－1 断开1 mol H—Cl 键与断开1 mol H—N 键所需能量相差约为________kJ，NH3中的H—N 键比HCl 中的H —Cl 键________(填“强”或“弱”)。 (4)近几年，大气污染越来越严重，雾霾天气对人们的生活、出行、身体健康产生许多不利的影响。汽车尾 气是主要的大气污染源。降低汽车尾气危害的方法之一是在排气管上安装催化转化器，发生的反应为 2CO(g)＋2NO(g) 2CO2(g)＋N2(g)。已知： 则2CO(g)＋2NO(g) 2CO2(g)＋N2(g)，ΔH＝__________________(用含a、b、c、d 的式子表示)。 【答案】(1)2NO2(g) N2O4(g) ΔH＝－57 kJ·mol－1（3 分） (2)＋120 kJ·mol－1 （2 分） (3)40（2 分） 弱 （2 分） (4)(2a＋2b－2c－d)kJ·mol－1 （3 分） 【解析】(1)反应热等于反应物的总键能减去生成物的总键能，则反应热为2×2×466 kJ/mol－(167 kJ/mol＋ 4×438.5 kJ/mol)＝－57 kJ/mol，反应的热化学方程式为2NO2(g) N2O4(g) ΔH＝－57 kJ·mol－1。 (2)反应CH4(g)＋CO2(g) \s\up2()2CO(g)＋2H2(g)的ΔH＝[(413×4＋745×2)－(2×1 075＋2×436)] kJ·mol－1＝＋120 kJ·mol－1。 (3)化学反应的焓变＝反应物键能总和－生成物键能总和，6×E(H—N)＋3E(Cl－Cl)－[6E(H—Cl)＋E(N≡N)] ＝－456 kJ·mol－1；得到6×E(H—N)＋3×243 kJ/mol－[6E(H—Cl)＋945 kJ/mol]＝－456 kJ·mol－1；得到 6×E(H—N)－6×E(H—Cl)＝－456 kJ·mol－1－3×243 kJ/mol＋945 kJ/mol；E(H—N)－E(H—Cl)＝－40 kJ/mol，断开1 mol H—Cl 键与断开1 mol H—N 键所需能量相差约为40 kJ，NH3中的H—N 键比HCl 中的 H—Cl 键弱。 (4)2CO(g)＋2NO(g) 2CO2(g)＋N2(g)，反应热等于反应物的键能之和减去生成物的键能之和，故ΔH＝ (2a＋2b－2c－d)kJ·mol－1。 16.（15 分）按要求回答下列问题： (1)工业上利用甲酸的能量关系转换图如图所示： 反应CO2(g)＋H2(g) HCOOH(g)的焓变ΔH＝________kJ·mol－1。 (2)1 mol CH4(g)完全燃烧生成气态水的能量变化和1 mol S(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： _____________________________________________________________________________。 (3)如图表示在CuO 存在下HCl 催化氧化的反应过程，则总反应的热化学方程式为 ________________________________________________________________________。 (4)已知用NaAlO2制备α-Al(OH)3及能量转化关系如图： 反应②的热化学方程式为__________________________________________________________。 (5)在α-Fe(Ⅲ)铁原子簇表面，以N2和H2为原料合成氨的反应机理如下： H ① 2(g)===2H(g) ΔH1 N ② 2(g)＋2H(g) 2(NH)(g) ΔH2 (NH)(g) ③ ＋H(g) (NH2)(g) ΔH3 (NH ④ 2)(g)＋H(g) NH3(g) ΔH4 总反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH。则ΔH4＝_____________(用含ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH 的式子表 示)。 【答案】(1)－31.4（3 分） (2)CH4(g)＋2SO2(g) 2S(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝＋352 kJ/mol（3 分） (3)2HCl(g)＋O2(g)===H2O(g)＋Cl2(g) ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3（3 分） (4)NaAlO2(aq)＋2H2O(l)===NaOH(aq)＋α-Al(OH)3(s) ΔH＝－50 kJ·mol－1（3 分） (5)(ΔH－3ΔH1－ΔH2－2ΔH3)（3 分） 【解析】(1)根据题图可得如下热化学方程式：①HCOOH(g) CO(g)＋H2O(g) ΔH1＝＋72.6 kJ·mol－1； ②CO(g)＋O2(g) CO2(g) ΔH2＝－283.0 kJ·mol－1；③H2(g)＋O2(g) H2O(g) ΔH3＝－241.80 kJ·mol－ 1。反应CO2(g)＋H2(g) HCOOH(g)可以由③－①－②得到，由盖斯定律可得ΔH＝ΔH3－ΔH1－ΔH2＝(－ 241.80 kJ·mol－1)－(＋72.6 kJ·mol－1)－(－283.0 kJ·mol－1)＝－31.4 kJ·mol－1。 (2)根据图像可知：①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝126 kJ/mol－928 kJ/mol＝－802 kJ/mol； ②S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－577 kJ/mol；根据盖斯定律可知①－②×2 即 得到CH4和SO2反应的热化学方程式为CH4(g)＋2SO2(g) 2S(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝＋352 kJ/mol。 (3)根据盖斯定律，不管化学反应是一步完成还是分几步完成，其反应热都是相同的，由题图可知热化学方 程式为2HCl(g)＋O2(g)===H2O(g)＋Cl2(g) ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。 (4)首先写出反应②的化学方程式并注明状态NaAlO2(aq)＋2H2O(l)===NaOH(aq)＋α-Al(OH)3(s)，根据盖斯 定律求出该反应的焓变ΔH＝(ΔH3－ΔH1)＝－50 kJ·mol－1，可得热化学方程式为NaAlO2(aq)＋ 2H2O(l)===NaOH(aq)＋α-Al(OH)3(s) ΔH＝－50 kJ·mol－1。 (5)根据盖斯定律，①×3＋②＋③×2＋④×2 可得N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，ΔH＝3ΔH1＋ΔH2＋2ΔH3＋ 2ΔH4，则ΔH4＝(ΔH－3ΔH1－ΔH2－2ΔH3)。 17．(16 分)金属腐蚀在生活中随处可见，常见的有化学腐蚀和电化学腐蚀。 某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀的类型及腐蚀速率，将混合均匀的新制铁粉和炭粉置于 锥形瓶底部，塞上瓶塞，如图1 所示。从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化。 (1)请完成以下实验设计(完成表中空格)： 编号 实验目的 炭粉质量/g 铁粉质量/g 醋酸质量分数/% ① 为以下实验作参照 0.5 2.0 90.0 ② 醋酸浓度的影响 0.5 ____ 36.0 ③ ____________ 0.2 2.0 90.0 (2)编号①实验测得容器中压强随时间变化如图2。t2时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁发生 了________(填“吸氧”或“析氢”)腐蚀，请在图3 中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动的方向；此时， 炭粉表面发生了________(填“氧化”或“还原”)反应，其电极反应式是 _____________________________________。 (3)图4 中U 形管左端红墨水柱先下降，一段时间后又上升，请解释开始下降的原因是 ________________________________________________________________________。 (4)图5 为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。 ①腐蚀过程中，负极是____(填“a”“b”或“c”)。 ②环境中的Cl－扩散到孔口，并与正极生成物和负极生成物作用生成多孔粉状锈[Cu2(OH)3Cl]，其离子方程 式为______________________________________________________________。 【答案】(1) 2.0 ② （2 分） ③炭粉含量的影响（2 分） (2)吸氧（1 分） （1 分） 还原 （1 分） 2H2O＋O2＋4e－===4OH－（3 分） (3)pH＝3 的雨水显酸性，铁发生析氢腐蚀，产生氢气，试管内压强增大（2 分） (4) c ①（1 分） 2Cu ② 2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓（3 分） 【解析】(1)①为参照实验，由于②探究醋酸浓度的影响，故铁粉质量不变，为2.0 g；③只有炭粉含量与 ①不同，③探究炭粉含量的影响。 (2)t2时，容器中压强明显小于起始压强，说明锥形瓶中气体体积减小，说明发生了吸氧腐蚀，碳为正极， 铁为负极，电子转移的方向如图所示 ，碳电极氧气得到电子发生还原反应，电极反应式为 2H2O＋O2＋4e－===4OH－。 (3)pH＝3 的雨水显酸性，铁发生析氢腐蚀，产生氢气，试管内压强增大，故U 形管左端红墨水柱下降。 (4)①根据题图知，O2得电子生成OH－，Cu 失电子生成Cu2＋，发生吸氧腐蚀，则Cu 作负极，即c 是负 极。②Cl－扩散到孔口，并与正极生成物和负极生成物作用生成多孔粉状锈[Cu2(OH)3Cl]，负极上生成Cu2 ＋、正极上生成OH－，所以该离子方程式为2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓。 18．(15 分)回答下列问题。 (1)氢碘酸也可以用“电解法”制备，装置如图所示。其中双极膜(BPM)是阴、阳复合膜，在直流电的作用 下，阴、阳膜复合层间的H2O 解离成H＋和OH－；A、B 为离子交换膜。 B ① 膜最佳应选择________________。 ②阳极的电极反应式是________________________________________________________。 ③少量的I－因浓度差通过BPM 膜，若撤去A 膜，其缺点是______________________________。 (2)利用电化学高级氧化技术可以在电解槽中持续产生·OH，使处理含苯酚(C6H5OH)废水更加高效，装置如 图所示。已知a 极主要发生的反应是O2生成H2O2，然后在电解液中产生·OH 并迅速与苯酚反应。 b ①极连接电源的________极(填“正”或“负”)。 a ②极的电极反应式为___________________________________________________________。 ③除电极反应外，电解液中主要发生的反应方程式有_______________________________________。 【答案】(1) Na ① ＋交换膜 （2 分）②2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ （3 分） ③I－会在阳极失电子得到碘单 质，沉积在阳极表面，损伤阳极板（2 分） (2)①正（2 分） ②O2＋2e－＋2H＋===H2O2（3 分） ③C6H6O＋28·OH===6CO2↑＋17H2O（3 分） 【解析】(1)①从题图上看，右端的BPM 膜和B 膜之间产生NaOH，BPM 膜提供OH－，B 膜最好是Na＋交 换膜；②阳极附近溶液为硫酸溶液，水电离出的氢氧根离子失电子，故阳极的电极反应式为2H2O－4e－ ===O2↑＋4H＋；③A 膜应为阳离子交换膜，阳极产生的H＋透过A 膜和少量的I－反应得到少量的HI，若撤 去A 膜，I－会在阳极失电子得到碘单质，沉积在阳极表面，损伤阳极板。 (2) a ①极主要发生的反应是O2生成H2O2，O 元素化合价降低，得到电子，发生还原反应，则a 电极为阴 极，与电源负极相接，所以b 电极为阳极，与电源正极相接；②a 电极为阴极，O2得到电子生成H2O2，电 解质溶液显酸性，电极反应式为O2＋2e－＋2H＋===H2O2；③H2O2分解产生·OH，化学方程式为 H2O2===2·OH，·OH 与苯酚反应生成无毒的氧化物，该氧化物为CO2，反应的化学方程式为C6H6O＋ 28·OH===6CO2↑＋17H2O。
