第六章 化学反应与能量
(原卷版)
(时间90分钟 满分100分)
一、选择题(本题共10个小题，每小题2分，共20分，每小题只有一个选项符合题意)
1．混合动力汽车配有电动、汽油双引擎。在减速时，自动捕捉减少的动能；在高速行驶时，启用双引擎，动力更强劲。下列有关混合动力汽车的说法不正确的是( )
A．减速制动时动能转化为电能储存在电池中
B．高速行驶时电池电能转化为汽车部分动力
C．通过发电机电动机互变循环减少汽车油耗
D．混合动力汽车工作时不会产生废气污染环境
2．(2022·湖南卷，8)海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂-海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是( )
A．海水起电解质溶液作用
B．N极仅发生的电极反应：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能
D．该锂-海水电池属于一次电池
3．如图是一种氢能的制取、贮存及利用的关系图，图中能量转化方式不涉及( )
A．电能→化学能 B．光能→化学能
C．化学能→电能 D．电能→机械能
4．在一个不传热的固定容积的密闭容器中，可逆反应mA(g)＋nB(g)??pC(g)＋qD(g)，当m、n、p、q为任意整数时，达到平衡的标志是( )
①体系的压强不再改变 ②体系的温度不再改变 ③各组分的浓度不再改变 ④各组分的质量分数不再改变 ⑤反应速率v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q ⑥单位时间内m mol A发生断键反应，同时p mol C发生断键反应
A．②③④⑥ B．①②③④⑥
C．②③④⑤⑥ D．①②③④⑤⑥
5．可再生能源是我国重要的能源资源，在满足能源需求、改善能源结构、减少环境污染、促进经济发展等方面具有重要作用。应用太阳能光伏发电技术是实现节能减排的一项重要措施。下列有关分析不正确的是( )
A．如图是太阳能光伏发电原理图，图中A极为正极
B．风能、太阳能、生物质能等属于可再生能源
C．推广可再生能源有利于经济可持续发展
D．光伏发电能量转化方式是光能直接转变为电能
6．(2022·全国甲卷，4)一种水性电解液Zn－MnO2离子选择双隔膜电池如图所示(KOH溶液中，Zn2＋以Zn(OH)存在)。电池放电时，下列叙述错误的是( )
A．Ⅱ区的K＋通过隔膜向Ⅲ区迁移
B．Ⅰ区的SO通过隔膜向Ⅱ区迁移
C．MnO2电极反应：MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O
D．电池总反应：Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋===Zn(OH)＋Mn2＋＋2H2O
7．一定温度下，在某密闭容器中发生反应：2HI(g)??H2(g)＋I2(g) ΔH>0，若15 s内c(HI)由0.1 mol·L－1降到0.07 mol·L－1，则下列说法正确的是( )
A．0～15 s内用I2表示的平均反应速率为v(I2)＝0.002 mol·L－1·s－1
B．c(HI)由0.07 mol·L－1降到0.05 mol·L－1所需的反应时间小于10 s
C．升高温度正反应速率加快，逆反应速率减慢
D．减小反应体系的体积，化学反应速率加快
8．关于下图的说法不正确的是( )
A．1 mol I2(s)与1 mol H2(g)化合生成2 mol HI(g)时，需要吸收5 kJ的能量
B．2 mol HI(g)分解生成1 mol I2(g)与1 mol H2(g)时，需要吸收12 kJ的能量
C．1 mol I2(s)变为1 mol I2(g)时需要吸收17 kJ的能量
D．I2(g)与H2(g)生成2HI(g)的反应是吸热反应
9．已知1 g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121 kJ，且氧气中1 mol O===O键完全断裂时吸收热量496 kJ，水蒸气中1 mol H—O键形成时放出热量463 kJ，则氢气中1 mol H—H键断裂时吸收热量为( )
A．920 kJ B．557 kJ
C．436 kJ D．188 kJ
10．在一定温度下的定容容器中，反应：A(s)＋2B(g)??C(g)＋D(g)。下列不能表明反应达到平衡状态的是( )
A．气体的压强不变
B．气体平均相对分子质量不变
C．气体的密度不变
D．B物质的量浓度不变
二、选择题(本题共5个小题，每小题4分，共20分，每小题有1个或2个选项符合题意)
11．下列说法正确的是( )
A．H2(g)＋I2(g)??2HI(g)，其他条件不变，缩小反应容器体积，正、逆反应速率均不变
B．C(s)＋H2O(g)??H2(g)＋CO(g)，碳的质量不再改变说明反应已达平衡
C．若压强不再随时间变化能说明反应2A(？)＋B(g)??2C(？)已达平衡，则A、C不能同时是气体
D．100 mL 2 mol·L－1的盐酸与锌反应时，加入适量的氯化钠溶液，生成氢气的速率不变
12．根据如图所示示意图，下列说法不正确的是( )
A．反应C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)，能量增加(b－a) kJ
B．该反应过程反应物断键吸收的能量小于生成物成键放出的能量
C．1 mol C(s)和1 mol H2O(l)反应生成1 mol CO(g)和1 mol H2(g)吸收的热量为131.3 kJ
D．1 mol C(s)、2 mol H、1 mol O转变成1 mol CO(g)和1 mol H2(g)放出的热量为a kJ
13．镁－空气电池的工作原理如图所示，电池反应方程式为2Mg＋O2＋2H2O===2Mg(OH)2。有关该电池的说法不正确的是( )
A．通入氧气的电极为正极
B．放电时，溶液中的OH－由负极移向正极
C．负极的电极反应为Mg－2e－＋2OH－===Mg (OH)2
D．当电路中转移0.04 mol电子时，参加反应的O2为0.02 mol
14．汽车的启动电源常用铅蓄电池，该电池在放电时的总反应方程式为PbO2(s)＋Pb(s)＋2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋2H2O(l)，根据此反应判断，下列叙述正确的是( )
A．Pb是电池的负极
B．负极的电极反应式为Pb＋SO－2e－===PbSO4
C．铅蓄电池放电时，每转移2 mol电子消耗1 mol H2SO4
D．电池放电时，两电极质量均增加，且每转移1 mol电子时正极质量增加48 g
15．下列图示与对应的叙述不相符的是( )
A．图甲表示燃料燃烧反应的能量变化
B．图乙表示酶催化反应的反应速率随反应温度的变化
C．图丙表示除去氧化膜的镁条投入到稀盐酸中，反应速率v随时间t的变化曲线
D．图丁表示某温度下V1 mL 1.0 mol·L－1盐酸和V2 mL 1.5 mol·L－1的NaOH溶液混合均匀后溶液温度随V1的变化趋势(V1 mL＋V2 mL＝50 mL)
三、非选择题(本题共5个小题，共60分)
16．(12分)如图是将SO2转化为重要的化工原料H2SO4的原理示意图。
请回答下列问题：
(1)该装置将 能转化为 ，电流方向为 (填“b→a”或“a→b”)。
(2)催化剂b表面O2发生 反应，其附近酸性 (填“增强”“不变”或“减弱”)。
(3)催化剂a表面的电极反应式为 。
(4)若得到的硫酸浓度仍为49%，则理论上参加反应的SO2与加入的H2O的质量比为 。
17．(12分)(1)某实验小组同学进行如图所示实验，以检验化学反应中的能量变化。
实验发现，反应后①中的温度升高，②中的温度降低。由此判断铝条与盐酸的反应是放热反应，Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应是 热反应。反应 (填“①”或“②”)的能量变化可用图( )表示。
(2)一定量的氢气在氧气中充分燃烧并放出热量。若生成气态水放出的热量为Q1，生成液态水放出的热量为Q2，那么Q1 (填“大于”“小于”或“等于”)Q2。
(3)已知：4HCl＋O2===2Cl2＋2H2O，该反应中，4 mol HCl被氧化，放出115.6 kJ的热量，则断开1 mol H—O键与断开1mol H—Cl键所需能量相差约为 kJ。
18．(12分)Ⅰ.给你提供纯锌、纯铜片和500 mL 0.2 mol·L－1的H2SO4溶液、导线、1 000 mL量筒。试用如图装置来测定锌和稀硫酸反应时在某段时间内通过导线的电子的物质的量。
(1)如图所示，装置气密性良好，且1 000 mL量筒中已充满了水，则开始实验时，首先要 。
(2)a电极材料为 ；b电极材料为 ，b电极反应式为 。
(3)当量筒中收集672 mL气体时(已折算到标准状况下)，通过导线的电子的物质的量为 。
Ⅱ.某种氢氧燃料电池是用固体金属化合物陶瓷作电解质，两极上发生的电极反应分别为
A极：2H2＋2O2－－4e－===2H2O
B极：O2＋4e－===2O2－
则A极是电池的负极；电子从该极 (填“流入”或“流出”)。
19．(12分)化学电源在生产生活中有着广泛的应用，请回答下列问题：
(1)根据构成原电池的本质条件判断，下列方程式正确且能设计成原电池的是 。
A．KOH＋HCl===KCl＋H2O
B．Cu＋Fe3＋===Fe2＋＋Cu2＋
C．Na2O＋H2O===2NaOH
D．Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑
(2)为了探究化学反应中的能量变化，某同学设计了如下两个实验(如下图，图Ⅱ中除连接的铜棒不同外，其他均相同)。有关实验现象，下列说法正确的是 。
A．图Ⅰ中温度计的示数高于图Ⅱ的示数
B．图Ⅰ和图Ⅱ中温度计的示数相等，且均高于室温
C．图Ⅰ和图Ⅱ的气泡均产生于锌棒表面
D．图Ⅱ中产生气体的速度比Ⅰ慢
(3)电动汽车上用的铅酸蓄电池是以一组充满海绵状态灰铅的铅板和另一组结构相似的充满二氧化铅的铅板组成，用H2SO4作电解质溶液。
①写出放电时正极的电极反应式： 。
②铅酸蓄电池放电时，负极质量将增大(填“增大”“减小”或“不变”)。
③当外电路上有2 mol电子通过时，溶液中消耗H2SO4的物质的量为 。
20．(12分)(1)汽车尾气中NO生成过程的能量变化如图所示。1 mol N2和1 mol O2完全反应生成NO会 (填“吸收”或“放出”) kJ能量。
(2)通过NO传感器可监测汽车尾气中NO的含量，其工作原理如图所示。已知：O2－可在固体电解质中自由移动。
①NiO电极上发生的是 (填“氧化”或“还原”)反应。
②外电路中，电子是从 (填“NiO”或“Pt”)电极流出。
③Pt电极上的电极反应式为 。
(3)一种新型催化剂能使NO和CO发生反应：2NO＋2CO??2CO2＋N2。已知增大催化剂的比表面积可提高该反应速率。为了验证温度、催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了三组实验，如表所示。
实验 编号 T/℃ NO初始浓度 /(mol·L－1) CO初始浓度 /(mol·L－1) 催化剂的比表 面积/(m2·g－1)
Ⅰ 280 1.20×10－3 5.80×10－3 82
Ⅱ 280 1.20×10－3 5.80×10－3 124
Ⅲ 350 a 5.80×10－3 82
①表中a＝ 。
②能验证温度对化学反应速率影响规律的是实验 (填实验编号)。
③实验Ⅰ和实验Ⅱ中，NO的物质的量浓度c(NO)随时间t的变化曲线如图所示，其中表示实验Ⅱ的是曲线 (填“甲”或“乙”)。
(4)在容积固定的绝热容器中发生反应2NO(g)＋2CO(g)??2CO2(g)＋N2(g)，不能说明该反应已达到平衡状态的是 (填字母)。
A．容器内温度不再变化
B．容器内的气体压强保持不变
C．2v逆(NO)＝v正(N2)
D．容器内混合气体的密度保持不变
第六章 化学反应与能量
(解析版)
(时间90分钟 满分100分)
一、选择题(本题共10个小题，每小题2分，共20分，每小题只有一个选项符合题意)
1．混合动力汽车配有电动、汽油双引擎。在减速时，自动捕捉减少的动能；在高速行驶时，启用双引擎，动力更强劲。下列有关混合动力汽车的说法不正确的是( D )
A．减速制动时动能转化为电能储存在电池中
B．高速行驶时电池电能转化为汽车部分动力
C．通过发电机电动机互变循环减少汽车油耗
D．混合动力汽车工作时不会产生废气污染环境
2．(2022·湖南卷，8)海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂-海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是( B )
A．海水起电解质溶液作用
B．N极仅发生的电极反应：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能
D．该锂-海水电池属于一次电池
解析：海水中含有丰富的电解质，如氯化钠、氯化镁等，可作为电解质溶液，故A正确；N为正极，电极反应为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，和反应O2＋4e－＋2H2O=== 4OH－，故B错误；Li为活泼金属，易与水反应，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反应，并能传导离子，故C正确；该电池不可充电，属于一次电池，故D正确。
3．如图是一种氢能的制取、贮存及利用的关系图，图中能量转化方式不涉及( A )
A．电能→化学能 B．光能→化学能
C．化学能→电能 D．电能→机械能
4．在一个不传热的固定容积的密闭容器中，可逆反应mA(g)＋nB(g)??pC(g)＋qD(g)，当m、n、p、q为任意整数时，达到平衡的标志是( A )
①体系的压强不再改变 ②体系的温度不再改变 ③各组分的浓度不再改变 ④各组分的质量分数不再改变 ⑤反应速率v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q ⑥单位时间内m mol A发生断键反应，同时p mol C发生断键反应
A．②③④⑥ B．①②③④⑥
C．②③④⑤⑥ D．①②③④⑤⑥
解析：判断化学平衡的根本标志是v(正)＝v(逆)，⑥中m mol A断键，则同时生成p mol C，而p mol C也发生断键反应，因此对C而言v(正)＝v(逆)，⑥正确；而⑤中未指明反应速率表示的方向，错误；平衡状态的直接标志是各组分的浓度不再改变，则各组分的质量分数不再改变，③④正确；间接标志是体系的温度不再改变，故②正确。但因(m＋n)与(p＋q)的相对大小不确定，故①无法确定。
5．可再生能源是我国重要的能源资源，在满足能源需求、改善能源结构、减少环境污染、促进经济发展等方面具有重要作用。应用太阳能光伏发电技术是实现节能减排的一项重要措施。下列有关分析不正确的是( A )
A．如图是太阳能光伏发电原理图，图中A极为正极
B．风能、太阳能、生物质能等属于可再生能源
C．推广可再生能源有利于经济可持续发展
D．光伏发电能量转化方式是光能直接转变为电能
解析：在电池的外电路中，电流由正极流向负极，由图中的电流方向可判断A极为负极，A错误；风能、太阳能、生物质能在短时间内能再生，属于可再生能源，B正确；推广可再生能源有利于经济可持续发展，C正确；光伏电池发电是将光能直接转化为电能，D正确。
6．(2022·全国甲卷，4)一种水性电解液Zn－MnO2离子选择双隔膜电池如图所示(KOH溶液中，Zn2＋以Zn(OH)存在)。电池放电时，下列叙述错误的是( A )
A．Ⅱ区的K＋通过隔膜向Ⅲ区迁移
B．Ⅰ区的SO通过隔膜向Ⅱ区迁移
C．MnO2电极反应：MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O
D．电池总反应：Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋===Zn(OH)＋Mn2＋＋2H2O
解析：根据图示的电池结构和题目所给信息可知，Ⅲ区Zn为电池的负极，电极反应为Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)，Ⅰ区MnO2为电池的正极，电极反应为MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O，电池的总反应为Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋===Zn(OH)＋Mn2＋＋2H2O。电池在工作过程中，由于两个离子选择隔膜没有指明的阳离子隔膜还是阴离子隔膜，故两个离子隔膜均可以通过阴、阳离子，因此可以得到Ⅰ区消耗H＋，生成Mn2＋，Ⅱ区的K＋向Ⅰ区移动或Ⅰ区的SO向Ⅱ区移动，Ⅲ区消耗OH－，生成Zn(OH)，Ⅱ区的SO向Ⅲ区移动或Ⅲ区的K＋向Ⅱ区移动，故选A。
7．一定温度下，在某密闭容器中发生反应：2HI(g)??H2(g)＋I2(g) ΔH>0，若15 s内c(HI)由0.1 mol·L－1降到0.07 mol·L－1，则下列说法正确的是( D )
A．0～15 s内用I2表示的平均反应速率为v(I2)＝0.002 mol·L－1·s－1
B．c(HI)由0.07 mol·L－1降到0.05 mol·L－1所需的反应时间小于10 s
C．升高温度正反应速率加快，逆反应速率减慢
D．减小反应体系的体积，化学反应速率加快
解析：0～15 s内，v(I2)＝v(HI)＝×＝0.001 mol·L－1·s－1，A项错误；随着反应的进行，c(HI)减小，v(HI)减小，故c(HI)由0.07 mol·L－1降到0.05 mol·L－1所需时间大于10 s，B项错误；升高温度，正、逆反应速率均增大，C项错误；减小反应体系的体积，压强增大，反应速率加快，D项正确。
8．关于下图的说法不正确的是( D )
A．1 mol I2(s)与1 mol H2(g)化合生成2 mol HI(g)时，需要吸收5 kJ的能量
B．2 mol HI(g)分解生成1 mol I2(g)与1 mol H2(g)时，需要吸收12 kJ的能量
C．1 mol I2(s)变为1 mol I2(g)时需要吸收17 kJ的能量
D．I2(g)与H2(g)生成2HI(g)的反应是吸热反应
9．已知1 g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121 kJ，且氧气中1 mol O===O键完全断裂时吸收热量496 kJ，水蒸气中1 mol H—O键形成时放出热量463 kJ，则氢气中1 mol H—H键断裂时吸收热量为( C )
A．920 kJ B．557 kJ
C．436 kJ D．188 kJ
解析：氢气完全燃烧生成水蒸气是放热反应，所以化学反应放出的热量＝新键生成释放的能量－旧键断裂吸收的能量，设氢气中1 mol H—H键断裂时吸收热量为Q，根据方程式：2H2＋O22H2O，1 g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121 kJ，2 mol氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量4×121 kJ，则：4×121 kJ＝4×463 kJ－(2Q＋496 kJ)，解得：Q＝436 kJ，故选C。
10．在一定温度下的定容容器中，反应：A(s)＋2B(g)??C(g)＋D(g)。下列不能表明反应达到平衡状态的是( A )
A．气体的压强不变
B．气体平均相对分子质量不变
C．气体的密度不变
D．B物质的量浓度不变
二、选择题(本题共5个小题，每小题4分，共20分，每小题有1个或2个选项符合题意)
11．下列说法正确的是( B )
A．H2(g)＋I2(g)??2HI(g)，其他条件不变，缩小反应容器体积，正、逆反应速率均不变
B．C(s)＋H2O(g)??H2(g)＋CO(g)，碳的质量不再改变说明反应已达平衡
C．若压强不再随时间变化能说明反应2A(？)＋B(g)??2C(？)已达平衡，则A、C不能同时是气体
D．100 mL 2 mol·L－1的盐酸与锌反应时，加入适量的氯化钠溶液，生成氢气的速率不变
解析：对于反应H2(g)＋I2(g)??2HI(g)，反应前后气体分子数相等，缩小反应容器体积，反应物、生成物浓度均增大，正、逆反应速率均增大，A错误；碳的质量不变，说明正、逆反应速率相等，反应已达平衡状态，B正确；恒温恒容条件下，若A、C同时为气体，反应前后气体的总量发生变化，当压强不变时，也能说明反应达到平衡状态，C错误；加入氯化钠溶液，相当于稀释了盐酸，c(H＋)减小，反应速率减慢，D错误。
12．根据如图所示示意图，下列说法不正确的是( BC )
A．反应C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)，能量增加(b－a) kJ
B．该反应过程反应物断键吸收的能量小于生成物成键放出的能量
C．1 mol C(s)和1 mol H2O(l)反应生成1 mol CO(g)和1 mol H2(g)吸收的热量为131.3 kJ
D．1 mol C(s)、2 mol H、1 mol O转变成1 mol CO(g)和1 mol H2(g)放出的热量为a kJ
解析：由图可知，该反应为吸热反应，A项正确；该反应过程反应物断键吸收的能量为b kJ大于生成物成键放出的能量为a kJ，B项错误；根据图像可知1 mol C(s)和1 mol H2O(g)反应生成1 mol CO(g)和1 mol H2(g)吸收的热量为131.3 kJ，而1 mol H2O(l)变为1 mol H2O(g)时要吸收热量，因此1 mol C(s)和1 mol H2O(l)反应生成1 mol CO(g)和 1 mol H2(g)吸收的热量大于131.3 kJ，C项错误；由图可知，1 mol C(s)、2 mol H、1 mol O转变成1 mol CO(g)和1 mol H2(g)放出的热量为a kJ，D项正确。
13．镁－空气电池的工作原理如图所示，电池反应方程式为2Mg＋O2＋2H2O===2Mg(OH)2。有关该电池的说法不正确的是( BD )
A．通入氧气的电极为正极
B．放电时，溶液中的OH－由负极移向正极
C．负极的电极反应为Mg－2e－＋2OH－===Mg (OH)2
D．当电路中转移0.04 mol电子时，参加反应的O2为0.02 mol
解析：镁－空气电池中，镁为负极，氧气为正极，A正确；原电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极，所以溶液中的OH－由正极移向负极，B错误；镁为负极，Mg失电子生成Mg2＋，与正极产生的OH－结合生成Mg(OH)2，电极反应式为Mg－2e－＋2OH－===Mg(OH)2，C正确；氧气为正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，根据电极反应式可知：当电路中转移0.04 mol电子时，参加反应的O2为0.01 mol，D错误。
14．汽车的启动电源常用铅蓄电池，该电池在放电时的总反应方程式为PbO2(s)＋Pb(s)＋2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋2H2O(l)，根据此反应判断，下列叙述正确的是( AB )
A．Pb是电池的负极
B．负极的电极反应式为Pb＋SO－2e－===PbSO4
C．铅蓄电池放电时，每转移2 mol电子消耗1 mol H2SO4
D．电池放电时，两电极质量均增加，且每转移1 mol电子时正极质量增加48 g
解析：铅蓄电池放电时，是原电池，负极上失电子发生氧化反应，该装置中Pb失电子发生氧化反应，所以Pb是负极，A项正确；负极上Pb失电子后和硫酸根离子反应生成硫酸铅，即Pb＋SO－2e－===PbSO4，B项正确；1 mol Pb反应转移2 mol电子，消耗2 mol H2SO4，C项错误；放电时两电极质量均增加，负极的电极反应式为Pb＋SO－2e－===PbSO4，每转移1 mol电子时电极质量增加48 g，正极的电极反应式为PbO2＋SO＋2e－＋4H＋===PbSO4＋2H2O，每转移1 mol电子时电极质量增加32 g，D项错误。
15．下列图示与对应的叙述不相符的是( A )
A．图甲表示燃料燃烧反应的能量变化
B．图乙表示酶催化反应的反应速率随反应温度的变化
C．图丙表示除去氧化膜的镁条投入到稀盐酸中，反应速率v随时间t的变化曲线
D．图丁表示某温度下V1 mL 1.0 mol·L－1盐酸和V2 mL 1.5 mol·L－1的NaOH溶液混合均匀后溶液温度随V1的变化趋势(V1 mL＋V2 mL＝50 mL)
三、非选择题(本题共5个小题，共60分)
16．(12分)如图是将SO2转化为重要的化工原料H2SO4的原理示意图。
请回答下列问题：
(1)该装置将化学能转化为电能，电流方向为b→a(填“b→a”或“a→b”)。
(2)催化剂b表面O2发生还原反应，其附近酸性减弱(填“增强”“不变”或“减弱”)。
(3)催化剂a表面的电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋。
(4)若得到的硫酸浓度仍为49%，则理论上参加反应的SO2与加入的H2O的质量比为8∶15。
解析：(1)该装置没有外加电源，是一个原电池，把化学能转化为电能，电流方向与电子流向相反，所以电流方向为b→a。(2)由图示可看出，电子由a表面转移到b表面，因此a表面发生氧化反应，由题意知SO2转化为H2SO4发生氧化反应，因此催化剂a表面SO2发生氧化反应，催化剂b表面O2发生还原反应生成H2O，消耗H＋，其附近酸性减弱。(3)催化剂a表面SO2失去电子生成硫酸，电极方程式为SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋。(4)催化剂a处的反应为SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋，催化剂b处的反应为O2＋2H＋＋2e－===H2O，总方程式为SO2＋H2O＋O2===H2SO4，设加入的SO2为x g，H2O为y g，则生成硫酸的质量为，反应后水的质量为y－，根据硫酸的浓度仍为49%，可以求得x∶y＝8∶15。
17．(12分)(1)某实验小组同学进行如图所示实验，以检验化学反应中的能量变化。
实验发现，反应后①中的温度升高，②中的温度降低。由此判断铝条与盐酸的反应是放热反应，Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应是吸热反应。反应①(填“①”或“②”)的能量变化可用图(b)表示。
(2)一定量的氢气在氧气中充分燃烧并放出热量。若生成气态水放出的热量为Q1，生成液态水放出的热量为Q2，那么Q1小于(填“大于”“小于”或“等于”)Q2。
(3)已知：4HCl＋O2===2Cl2＋2H2O，该反应中，4 mol HCl被氧化，放出115.6 kJ的热量，则断开1 mol H—O键与断开1mol H—Cl键所需能量相差约为31.9kJ。
解析：(1)Al与盐酸反应后，温度升高，则说明反应放热，Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应后温度降低，说明反应为吸热反应；反应①为放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，所以反应①的能量变化可用图(b)表示。(2)氢气燃烧分别生成液态水和气态水，由气态水转化为液态水还要放出热量，故Q1
(1)如图所示，装置气密性良好，且1 000 mL量筒中已充满了水，则开始实验时，首先要用导线把a、b两电极连接起来。
(2)a电极材料为纯锌片；b电极材料为纯铜片，b电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑。
(3)当量筒中收集672 mL气体时(已折算到标准状况下)，通过导线的电子的物质的量为0.06 mol。
Ⅱ.某种氢氧燃料电池是用固体金属化合物陶瓷作电解质，两极上发生的电极反应分别为
A极：2H2＋2O2－－4e－===2H2O
B极：O2＋4e－===2O2－
则A极是电池的负极；电子从该极流出(填“流入”或“流出”)。
解析：Ⅰ.导线中电子的物质的量的测定可以通过测定反应产生H2的体积(或物质的量)来实现。导线中有电子的流动必然形成原电池。因此只有用导线将a、b相连形成闭合回路才能实现。产生H2的电极应为b极，故b为纯铜片，作原电池正极，a极为负极。其电极反应式分别为a极：Zn－2e－===Zn2＋；b极：2H＋＋2e－===H2↑，则转移电子为×2＝0.06 mol。
Ⅱ.据电极反应可知A极失去(或流出)电子，作原电池的负极。
19．(12分)化学电源在生产生活中有着广泛的应用，请回答下列问题：
(1)根据构成原电池的本质条件判断，下列方程式正确且能设计成原电池的是D。
A．KOH＋HCl===KCl＋H2O
B．Cu＋Fe3＋===Fe2＋＋Cu2＋
C．Na2O＋H2O===2NaOH
D．Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑
(2)为了探究化学反应中的能量变化，某同学设计了如下两个实验(如下图，图Ⅱ中除连接的铜棒不同外，其他均相同)。有关实验现象，下列说法正确的是A。
A．图Ⅰ中温度计的示数高于图Ⅱ的示数
B．图Ⅰ和图Ⅱ中温度计的示数相等，且均高于室温
C．图Ⅰ和图Ⅱ的气泡均产生于锌棒表面
D．图Ⅱ中产生气体的速度比Ⅰ慢
(3)电动汽车上用的铅酸蓄电池是以一组充满海绵状态灰铅的铅板和另一组结构相似的充满二氧化铅的铅板组成，用H2SO4作电解质溶液。
①写出放电时正极的电极反应式：PbO2＋2e－＋SO＋4H＋===PbSO4＋2H2O。
②铅酸蓄电池放电时，负极质量将增大(填“增大”“减小”或“不变”)。
③当外电路上有2 mol电子通过时，溶液中消耗H2SO4的物质的量为2 mol。
解析：(1)原电池是将化学能转变为电能的装置，只有自发的氧化还原反应才能设计成原电池，B、D为氧化还原反应，但反应B离子方程式未配平。(2)图Ⅰ锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，离子方程式为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑；稀硫酸和锌的反应是放热反应导致溶液温度逐渐升高，化学能主要转化为热能；图Ⅱ该装置构成原电池，Zn易失电子作负极，Cu作正极，正极上氢离子得电子生成氢气；温度计指示的温度变化不明显，化学能没有全部转化为热能，主要转化为电能。图Ⅰ中气泡产生在锌棒表面，Ⅱ中产生在铜棒表面；构成原电池加快化学反应速率，则图Ⅱ中产生气体的速度比Ⅰ快；图Ⅰ中温度计的示数高于图Ⅱ的示数。(3)①铅酸蓄电池中，负极发生是Pb－2e－＋SO===PbSO4，正极上二氧化铅得到电子发生还原反应，电极反应式为PbO2＋2e－＋SO＋4H＋===PbSO4＋2H2O。②铅酸蓄电池中，负极是铅，负极上铅失电子发生氧化反应即Pb－2e－＋SO===PbSO4，生成的难溶性PbSO4附在负极上，使负极质量增大。③放电时总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4===PbSO4＋2H2O，反应转移2 mol电子，消耗2 mol H2SO4，当外电路上有2 mol电子通过时，溶液中消耗H2SO4的物质的量为2 mol。
20．(12分)(1)汽车尾气中NO生成过程的能量变化如图所示。1 mol N2和1 mol O2完全反应生成NO会吸收(填“吸收”或“放出”)180kJ能量。
(2)通过NO传感器可监测汽车尾气中NO的含量，其工作原理如图所示。已知：O2－可在固体电解质中自由移动。
①NiO电极上发生的是氧化(填“氧化”或“还原”)反应。
②外电路中，电子是从NiO(填“NiO”或“Pt”)电极流出。
③Pt电极上的电极反应式为O2＋4e－===2O2－。
(3)一种新型催化剂能使NO和CO发生反应：2NO＋2CO??2CO2＋N2。已知增大催化剂的比表面积可提高该反应速率。为了验证温度、催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了三组实验，如表所示。
实验 编号 T/℃ NO初始浓度 /(mol·L－1) CO初始浓度 /(mol·L－1) 催化剂的比表 面积/(m2·g－1)
Ⅰ 280 1.20×10－3 5.80×10－3 82
Ⅱ 280 1.20×10－3 5.80×10－3 124
Ⅲ 350 a 5.80×10－3 82
①表中a＝1.20×10－3。
②能验证温度对化学反应速率影响规律的是实验Ⅰ和Ⅲ(填实验编号)。
③实验Ⅰ和实验Ⅱ中，NO的物质的量浓度c(NO)随时间t的变化曲线如图所示，其中表示实验Ⅱ的是曲线乙(填“甲”或“乙”)。
(4)在容积固定的绝热容器中发生反应2NO(g)＋2CO(g)??2CO2(g)＋N2(g)，不能说明该反应已达到平衡状态的是CD(填字母)。
A．容器内温度不再变化
B．容器内的气体压强保持不变
C．2v逆(NO)＝v正(N2)
D．容器内混合气体的密度保持不变
解析：(1)由图可知，1 mol N2(g)和1 mol O2(g)完全反应生成NO(g)时，断裂反应物中化学键吸收的总能量为946 kJ＋498 kJ＝1 444 kJ，形成生成物中化学键放出的总能量为2×632 kJ＝1 264 kJ，则反应需要吸收180 kJ的热量。(2)①原电池中，NiO为负极，电极上NO失电子发生氧化反应生成二氧化氮。②外电路中，电子由负极NiO电极流出，经导线流入正极Pt电极。③原电池中，Pt电极为正极，O2在正极上发生还原反应生成O2－，电极反应式为O2＋4e－===2O2－。(3)①由表格数据可知，实验Ⅰ、Ⅱ温度相同，催化剂的比表面积不同，实验目的是验证催化剂的比表面积对反应速率的影响，则温度和反应物的初始浓度要相同，实验Ⅰ、Ⅲ催化剂的比表面积相同、温度不同，实验目的是验证温度对反应速率的影响，则反应物的初始浓度要相同，则a为1.20×10－3。②由表格数据可知，实验Ⅰ、Ⅲ反应物初始浓度、催化剂的比表面积均相同，温度不同，实验目的是验证温度对化学反应速率的影响。③因实验Ⅰ、Ⅱ催化剂的比表面积不同，温度、反应物的初始浓度相同，但实验Ⅱ的反应速率快，先达到化学平衡，故曲线乙表示实验Ⅱ。(4)因反应在绝热容器中进行，容器内的温度会变化，当温度不再变化时，说明反应已达到平衡状态；该反应是一个反应前后气体体积减小的反应，当容器内的气体压强保持不变时，说明正、逆反应速率相等，反应已达到平衡状态；v逆(NO)＝2v正(N2)时，正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故2v逆(NO)＝v正(N2)时反应没有达到平衡状态；由质量守恒定律可知，反应前后气体质量不变，容器的体积不变，则容器内混合气体的密度一直保持不变，故混合气体的密度不变不能说明反应已达到平衡状态。
