2025高考化学二轮复习 专题集训
化学反应与能量
课堂练习
考点一 化学能与热能
1．(2024·全国甲卷，7)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
2．(2024·甘肃卷，10)甲烷在某含Mo催化剂作用下部分反应的能量变化如图所示，下列说法错误的是( )
A.E2＝1.41 eV
B．步骤2逆向反应的ΔH＝＋0.29 eV
C．步骤1的反应比步骤2快
D．该过程实现了甲烷的氧化
3．(2023·浙江1月选考，14)标准状态下，气态反应物和生成物的相对能量与反应历程示意图如下[已知O2(g)和Cl2(g)的相对能量为0]，下列说法不正确的是( )
A．E6－E3＝E5－E2
B．可计算Cl—Cl键能为2(E2－E3)kJ·mol-1
C．相同条件下，O3的平衡转化率：历程Ⅱ>历程Ⅰ
D．历程Ⅰ、历程Ⅱ中速率最快的一步反应的热化学方程式为：ClO(g)＋O(g)===O2(g)＋Cl(g) ΔH＝(E5－E4)kJ·mol-1
4．(2023·海南卷，7) 各相关物质的燃烧热数据如下表。下列热化学方程式正确的是( )
物质 C2H6(g) C2H4(g) H2(g)
ΔH/(kJ·mol-1) －1 559.8 －1411 －285.8
A.C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－1411 kJ·mol-1
B．C2H6(g)===C2H4(g)＋H2(g)
ΔH＝－137 kJ·mol-1
C．H2O(l)===O2(g)＋H2(g)
ΔH＝＋285.8 kJ·mol-1
D．C2H6(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)
ΔH＝－1559.8 kJ·mol-1
5．(2023·江苏卷，6) 氢元素及其化合物在自然界广泛存在且具有重要应用。H、H、H是氢元素的3种核素，基态H原子1s1的核外电子排布，使得H既可以形成H＋又可以形成H－，还能形成H2O、H2O2、NH3、 N2H4、CaH2等重要化合物；水煤气法、电解水、光催化分解水都能获得H2，如水煤气法制氢反应中，H2O(g)与足量C(s)反应生成1 mol H2(g)和1 mol CO(g)吸收131.3 kJ的热量。H2在金属冶炼、新能源开发、碳中和等方面具有重要应用，如HCO在催化剂作用下与H2反应可得到HCOO－。我国科学家在氢气的制备和应用等方面都取得了重大成果。下列化学反应表示正确的是( )
A．水煤气法制氢：C(s)＋H2O(g)===H2(g)＋CO(g) ΔH＝－131.3kJ·mol-1
B．HCO催化加氢生成HCOO－的反应：HCO＋H2HCOO－＋H2O
C．电解水制氢的阳极反应：2H2O－2e－===H2↑＋2OH－
D．CaH2与水反应：CaH2＋2H2O===Ca(OH)2＋H2↑
6．(1)(2022·全国甲卷，28(1))TiO2转化为TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1 000 ℃时反应的热化学方程式及其平衡常数如下：
(Ⅰ)直接氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(g)＋O2(g) ΔH1＝＋172 kJ·mol-1，Kp1＝1.0×10-2
(Ⅱ)碳氯化：
TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(g)＋2CO(g)
ΔH2＝－51 kJ·mol-1，Kp2＝1.2×1012 Pa
则反应2C(s)＋O2(g)===2CO(g)的ΔH为________kJ·mol-1。
(2)(2022·全国乙卷，28(1))已知下列反应的热化学方程式：
①2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(g)
ΔH1＝－1 036 kJ·mol-1
②4H2S(g)＋2SO2(g)===3S2(g)＋4H2O(g)
ΔH2＝94 kJ·mol-1
③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)
ΔH3＝－484 kJ·mol-1
计算H2S热分解反应④2H2S(g)===S2(g)＋2H2(g)的ΔH4＝________kJ·mol-1。
考点二 原电池 化学电源
7．(2024·安徽卷，11)我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如下。该电池分别以Zn－TCPP(局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和Zn为电极，以ZnSO4和KI混合液为电解质溶液。下列说法错误的是( )
A．标注框内所示结构中存在共价键和配位键
B．电池总反应为：I＋ZnZn2+＋3I－
C．充电时，阴极被还原的Zn2+主要来自Zn－TCPP
D 放电时，消耗0.65 g Zn，理论上转移0.02 mol电子
8．(2024·江苏卷，8)碱性锌锰电池的总反应为Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnOOH，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是( )
A．电池工作时，MnO2发生氧化反应
B．电池工作时，OH－通过隔膜向正极移动
C．环境温度过低，不利于电池放电
D．反应中每生成1 mol MnOOH，转移电子数为2×6.02×1023
9．(2024·全国甲卷，12)科学家使用δ－MnO2研制了一种MnO2－Zn可充电电池(如图所示)。电池工作一段时间后，MnO2电极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4。下列叙述正确的是( )
A．充电时，Zn2+向阳极方向迁移
B 充电时，会发生反应Zn＋2MnO2===ZnMn2O4
C．放电时，正极反应有MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－
D 放电时，Zn电极质量减少0.65 g，MnO2电极生成了0.020 mol MnOOH
10．(2023·广东卷，6)负载有Pt和Ag的活性炭，可选择性去除Cl－ 实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是( )
A．Ag 作原电池正极
B．电子由Ag 经活性炭流向Pt
C．Pt 表面发生的电极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．每消耗标准状况下11.2 L的O2，最多去除1 mol Cl－
11．(2023·全国乙卷，12)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：
S8＋e－―→S，S＋e－―→S，2Na＋＋S＋2(1－)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＋＋S8＋2e－―→Na2Sx
D．炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能
12．(2023·山东卷，11)(多选)利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是( )
A．甲室Cu电极为正极
B．隔膜为阳离子膜
C.电池总反应为：Cu2+＋4NH3===[Cu(NH3)4]2+
D．NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响
考点三 电解原理及金属防护
13．(2024·湖北卷，14)我国科学家设计了一种双位点PbCu电催化剂，用H2C2O4和NH2OH电化学催化合成甘氨酸，原理如图，双极膜中H2O解离的H＋和OH－在电场作用下向两极迁移。已知在KOH溶液中，甲醛转化为HOCH2O－，存在平衡HOCH2O－＋OH－ [OCH2O]2-＋H2O。Cu电极上发生的电子转移反应为[OCH2O]2-－e－===HCOO－＋H·。下列说法错误的是( )
A．电解一段时间后阳极区c(OH－)减小
B．理论上生成1 mol H3N＋CH2COOH双极膜中有4 mol H2O解离
C．阳极总反应式为2HCHO＋4OH－－2e－===2HCOO－＋H2↑＋2H2O
D．阴极区存在反应H2C2O4＋2H＋＋2e－===CHOCOOH＋H2O
14．(2024·甘肃卷，7)某固体电解池工作原理如图所示，下列说法错误的是( )
A．电极1的多孔结构能增大与水蒸气的接触面积
B.电极2是阴极，发生还原反应：O2＋4e－===2O2-
C．工作时O2-从多孔电极1迁移到多孔电极2
D．理论上电源提供2 mol e－能分解1 mol H2O
15．(2024·湖南卷，10)在KOH水溶液中，电化学方法合成高能物质K4C6N16时，伴随少量O2生成，电解原理如图所示，下列说法正确的是( )
A．电解时，OH－向Ni电极移动
B．生成C6N的电极反应：2C3N8H4＋8OH－－4e－===C6N＋8H2O
C．电解一段时间后，溶液pH升高
D．每生成1 mol H2的同时，生成0.5 mol K4C6N16
16．(2024·黑吉辽卷，12)“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合HCHO高效制H2的方法，装置如图所示。部分反应机理为：
下列说法错误的是( )
A．相同电量下H2理论产量是传统电解水的1.5倍
B．阴极反应：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
C．电解时OH－通过阴离子交换膜向b极方向移动
D．阳极反应：2HCHO－2e－＋4OH－===2HCOO－＋2H2O＋H2↑
17．(2024·湖北卷，2)2024年5月8日，我国第三艘航空母舰福建舰顺利完成首次海试。舰体表面需要采取有效的防锈措施，下列防锈措施中不形成表面钝化膜的是( )
A．发蓝处理 B．阳极氧化
C．表面渗镀 D．喷涂油漆
18．(2024·浙江1月选考，13)破损的镀锌铁皮在氨水中发生电化学腐蚀，生成[Zn(NH3)4]2+和H2。下列说法不正确的是( )
A．氨水浓度越大，腐蚀趋势越大
B．随着腐蚀的进行，溶液pH变大
C．铁电极上的电极反应式为：2NH3＋2e－===2NH＋H2↑
D．每生成标准状况下224 mL H2，消耗0.010 mol Zn
19．(2024·广东卷，5)我国自主设计建造的浮式生产储卸油装置“海葵一号”将在珠江口盆地海域使用，其钢铁外壳镶嵌了锌块，以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。下列有关说法正确的是( )
A．钢铁外壳为负极
B．镶嵌的锌块可永久使用
C．该法为外加电流法
D．锌发生反应：Zn－2e－===Zn2+
20．(2024·广东卷，16)一种基于氯碱工艺的新型电解池(如图)，可用于湿法冶铁的研究。电解过程中，下列说法不正确的是( )
A．阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑
B．阴极区溶液中OH－浓度逐渐升高
C．理论上每消耗1 mol Fe2O3，阳极室溶液减少213 g
D．理论上每消耗1 mol Fe2O3，阴极室物质最多增加138 g
21．(2024·贵州卷，11)一种太阳能驱动环境处理的自循环光催化芬顿系统工作原理如图。光阳极发生反应：HCO＋H2O===HCO＋2H＋＋2e－，HCO＋H2O===HCO＋H2O2。体系中H2O2与Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)发生反应产生的活性氧自由基可用于处理污水中的有机污染物。
下列说法错误的是( )
A．该芬顿系统能量转化形式为太阳能→电能→化学能
B．阴极反应式为O2＋2H＋＋2e－===H2O2
C．光阳极每消耗1 mol H2O，体系中生成2 mol H2O2
D．H2O2在Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)的循环反应中表现出氧化性和还原性
课后练
一、选择题
1．(2024·湖南常德模拟预测)能量变化符合下列图像的反应是( )
A．Ba(OH)2·8H2O固体与NH4Cl固体反应
B．镁条与盐酸反应
C．NaOH与硫酸溶液反应
D．CH4的不完全燃烧
2．(2024·海南海口一模)在25 ℃、101 kPa下，1 mol H2与1 mol Cl2发生反应的能量变化如图所示。已知：H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－183 kJ/mol。下列有关说法正确的是( )
A．过程Ⅰ为“释放了243 kJ能量”
B．H—Cl键的键能为862 kJ/mol
C．总能量：乙>甲>丙
D．1 mol HCl(g)全部分解为H2(g)与Cl2(g)时吸收183 kJ的热量
3．(2024·福建莆田二模)2－溴丁烷在乙醇钾(C2H5OK)作用下发生消去反应的能量变化如下图所示。下列说法正确的是( )
A．活化能：反应Ⅰ<反应Ⅱ
B．产物的稳定性：1－丁烯>2－丁烯
C．相同条件下完全燃烧放出的热量：1－丁烯>2－丁烯
D．选择相对较短的反应时间，及时分离可获得高产率的1－丁烯
4．(2024·江西景德镇二模)一定温度下，反应HSiCl3(g)＋Cl2(g)===SiCl4(g)＋HCl(g)的机理第1步为Cl2===2Cl·，理论计算后续步骤可能的反应机理如图所示，TS1和TS2表示过渡态。下列说法错误的是( )
A．该反应的ΔH＝－236.7 kJ/mol
B．机理a、b均表示2步基元反应
C．机理a、b决速步的能垒：Ea>Eb
D．由机理a可知键能大小：Cl—Si
A．在该条件下，所得丙烯中不含其他有机物
B．该过程中发生了碳碳键的断裂与形成
C．1 mol丙烷中的总键能大于1 mol丙烯及1 mol 氢气的总键能之和
D．相同条件下在该催化剂表面，*CH3CH2CH3比*CH3CH===CH2脱氢更困难
6．(2024·北京丰台一模)恒温条件下，用图1所示装置研究铁的电化学腐蚀，测定结果如图2。
下列说法不正确的是( )
A．AB段主要发生析氢腐蚀
B．AD段负极反应式为Fe－2e－===Fe2+
C．BC段正极反应式主要为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
D．DE段溶液pH基本不变，可能的原因：相同时间内，2Fe＋O2＋4H＋===2Fe2+＋2H2O消耗H＋的量与4Fe2+＋O2＋10H2O===4Fe(OH)3＋8H＋产生H＋的量基本相同
7．(2024·四川眉山二模)图1是一种居家天然气报警器成品装置，其工作原理如图2所示，其中O2-可以在固体电解质ZrO2—Na2O中移动。当空间内甲烷达到一定浓度时，传感器随之产生电信号并联动报警。当报警器触发工作时，下列说法不正确的是( )
A．电极a的电势比电极b高
B．O2-在电解质中向电极a移动
C．电极a上发生的电极反应为：CH4－8e－＋4O2-===CO2＋2H2O
D．当电极a消耗1.6 g CH4时，电路中有0.8 mol电子转移
8．(2024·山东潍坊二模)铝二次电池(RABs)具有更安全、更便宜和更高容量的特性。复合硒(V2C@Se)材料电极由于[AlCl4]－的嵌入脱出，引起Se2-和SeCl2、V2+和V3+之间发生可逆变化，其工作原理如图所示。
下列说法正确的是( )
A．放电时AlCl嵌入V2C@Se电极
B．隔膜为阳离子交换膜
C．当有1 mol Se2-参与反应时，外电路转移电子数目为4NA
D．充电时Se2-发生的反应为Se2-＋4[AlCl4]－－4e－===SeCl2＋2[Al2Cl7]－
9．(2024·山西朔州模拟预测)电芬顿工艺被认为是一种很有应用前景的高级氧化技术，通过电解过程中产生的羟基自由基(·OH)处理酸性废水中有机污染物[如]，其工作原理如图a所示，一段时间内，Fe2+或H2O2电极产生量与电流强度关系如图b所示。下列说法错误的是( )
A．图a电解装置内部，H＋的移动方向为Pt电极→HMC－3电极
B．HMC－3电极反应有：O2＋2e－＋2H＋===H2O2、Fe3+＋e－===Fe2+
C．根据图b可判断合适的电流强度约为40 mA
D．若外电路转移14 mol e－，理论上最多能处理废水中0.5 mol
10．(2024·辽宁二模)电解硫酸钠溶液制取某正极材料的前驱体NiCOMn(OH)2，其工作原理如图所示：
下列说法正确的是( )
A．a是直流电源的负极，石墨电极发生还原反应
B．当产生0.1 mol的NiCoMn(OH)2时，纯钛电极上产生标准状况下2.24 L气体
C．交换膜A是阳离子交换膜，交换膜B是阴离子交换膜
D．通电一段时间，Ⅰ室pH不变
二、非选择题
11．(2024·广东汕头二模)某实验小组金属的电化学腐蚀实验探究
(1)完成下列问题。
实验 序号 实验装置 实验方案 实验 现象
实验一 1.将0.5 g琼脂加入250 mL烧杯中，再加入25 mL饱和食盐水和75 mL水。搅拌、加热煮沸，使琼脂溶解，转入培养皿中。滴入5～6滴酚酞溶液和0.1 mol·L-1K3[Fe(CN)6]溶液。
2.将一个铁钉用砂纸打磨光滑，一端缠有铜丝，放入培养皿中一段时间。 铜丝的区域溶液变红色；铁钉区域出现蓝色沉淀。
①请解释铜丝区域溶液变红的原因是______________________________________________(电极反应式及文字说明)。
②写出生成蓝色沉淀的离子方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)完成下列问题。
实验 序号 实验方案 实验现象
实验二 取2 mL饱和KI溶液于试管中，滴加几滴淀粉，振荡。继续滴加5～6滴0.1 mol·L-1K3[Fe(CN)6]溶液，振荡。 滴入0.1 mol·L-1K3[Fe(CN)6]溶液后，溶液变蓝色。
根据实验二的现象，推测K3[Fe(CN)6]可能具有________“填氧化性或还原性”。
(3)依据实验二的现象，甲同学认为实验一不一定能说明Fe发生了电化学腐蚀，设计如下实验证明其结论。
实验 序号 实验装置 实验方案 实验 现象
实验三 1.取2 mL煮沸过的0.1 mol·L-1K3[Fe(CN)6]的溶液于试管中，向试管中加入一小段铁片，再加入1 mL 煤油液封。 溶液无明显变化。
2.继续向试管中加入少许NaCl固体。 一段时间后，铁片表面产生大量的蓝色沉淀。
根据实验现象推出实验三的结论是：在NaCl溶液中情况下，________________________________________________________________________。
(4)结合实验一至实验三，乙同学设计如下装置进行实验四，证明金属可以发生电化学腐蚀，当电极X为Fe时，实验四的两个实验方案均可以证明Fe发生电化学腐蚀
①补全实验方案2中的空格部分：
实验 序号 实验装置 实验方案 实验现象
实验四 1.按图连接好装置，准确读取电流表读数。 电流表指针偏转，读数为I。
2.取________于试管中，加入________溶液，振荡。 产生蓝色沉淀。
②思考：若电极X为Mg时，电流表读数为1.5I，推测电极X为Zn时电流表读数的范围是________。
12．(2024·江苏盐城模拟预测)电催化还原CO2是当今资源化利用二氧化碳的重点课题。
(1)利用CO2合成淀粉
①CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝－49 kJ/mol
②CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝＋41.17 kJ/mol
③CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) ΔH3__________(填“高温自发”“低温自发”或“任何温度下都自发”)。
(2)一种有机多孔电极材料(铜粉沉积在一种有机物的骨架上)电催化还原CO2的装置示意图如图1所示。控制其他条件相同，将一定量的CO2通入该电催化装置中，阴极所得产物及其物质的量与电压的关系如图2所示。
①阴极生成CH3OH的电极反应式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②控制电压为0.8 V，电解时转移电子的物质的量为________mol。
③科研小组利用13CO2代替原有的CO2进行研究，其目的是________________________________________________________________________。
(3)一种铜基复合电极材料Au/Cu2O的制备方法：将一定量Cu2O分散至水与乙醇的混合溶液中，向溶液中逐滴滴加HAuCl4(一种强酸)溶液，搅拌一段时间后离心分离，得Au/Cu2O，溶液呈蓝色。写出Cu2O还原HAuCl4的离子方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)金属Cu/La复合电极材料电催化还原CO2制备甲醛和乙醇的可能机理如图3所示。研究表明，在不同电极材料上形成中间体的部分反应活化能如图4所示。
①已知X为H＋和e－，在答题卡上相应位置补充完整虚线框内Y的结构______________。
②与单纯的Cu电极相比，利用Cu/La复合电极材料电催化还原CO2的优点是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。2025高考化学二轮复习 专题集训
化学反应与能量
课堂练习
考点一 化学能与热能
1．(2024·全国甲卷，7)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
C [燃料电池将化学能转化为电能，C错误。]
2．(2024·甘肃卷，10)甲烷在某含Mo催化剂作用下部分反应的能量变化如图所示，下列说法错误的是( )
A.E2＝1.41 eV
B．步骤2逆向反应的ΔH＝＋0.29 eV
C．步骤1的反应比步骤2快
D．该过程实现了甲烷的氧化
C [由能量变化图可知，E2＝0.70 eV－(－0.71 eV)＝1.41 eV，A正确；由能量变化图可知，步骤2逆向反应的ΔH＝－0.71 eV－(－1.00 eV)＝＋0.29 eV，B正确；由能量变化图可知，步骤1的活化能E1＝0.70 eV，步骤2的活化能E3＝－0.49 eV－(－0.71 eV)＝0.22 eV，步骤1的活化能大于步骤2的活化能，步骤1的反应比步骤2慢，C错误；由题图可知，该过程甲烷转变为甲醇，属于加氧氧化，实现了甲烷的氧化，D正确。]
3．(2023·浙江1月选考，14)标准状态下，气态反应物和生成物的相对能量与反应历程示意图如下[已知O2(g)和Cl2(g)的相对能量为0]，下列说法不正确的是( )
A．E6－E3＝E5－E2
B．可计算Cl—Cl键能为2(E2－E3)kJ·mol-1
C．相同条件下，O3的平衡转化率：历程Ⅱ>历程Ⅰ
D．历程Ⅰ、历程Ⅱ中速率最快的一步反应的热化学方程式为：ClO(g)＋O(g)===O2(g)＋Cl(g) ΔH＝(E5－E4)kJ·mol-1
C
[根据历程Ⅰ，O3(g)＋O(g) 2O2(g)的ΔH＝(E6－E3)kJ·mol-1，根据历程Ⅱ，O3(g)＋O(g) 2O2(g)的反应热ΔH＝(E5－E2)kJ·mol-1，则E6－E3＝E5－E2，A项正确；根据图示，Cl(g)的相对能量为(E2－E3)kJ·mol-1，由于Cl2(g)的相对能量为0，故Cl2(g)===Cl(g)＋Cl(g)的ΔH＝2(E2－E3)kJ·mol-1，即Cl—Cl键能为2(E2－E3)kJ·mol-1，B项正确；历程Ⅱ使用了催化剂Cl，催化剂不能使平衡发生移动，则O3的平衡转化率：历程Ⅱ＝历程Ⅰ，C项错误；历程Ⅰ、历程Ⅱ中速率最快的一步反应为活化能最小的反应，即ClO(g)＋O(g)===O2(g)＋Cl(g)
ΔH＝(E5－E4) kJ·mol-1，D项正确。]
4．(2023·海南卷，7) 各相关物质的燃烧热数据如下表。下列热化学方程式正确的是( )
物质 C2H6(g) C2H4(g) H2(g)
ΔH/(kJ·mol-1) －1 559.8 －1411 －285.8
A.C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－1411 kJ·mol-1
B．C2H6(g)===C2H4(g)＋H2(g)
ΔH＝－137 kJ·mol-1
C．H2O(l)===O2(g)＋H2(g)
ΔH＝＋285.8 kJ·mol-1
D．C2H6(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)
ΔH＝－1559.8 kJ·mol-1
D [H2O应该为液态，A错误；C2H6(g)===C2H4(g)＋H2(g)
ΔH＝＋137 kJ·mol-1，B错误；氢气的燃烧热为285.8 kJ/mol，则H2O(l)===O2(g)＋H2(g)
ΔH＝＋285.8kJ·mol-1，C错误；C2H6(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l) ΔH＝－1 559.8kJ·mol-1，D正确。]
5．(2023·江苏卷，6) 氢元素及其化合物在自然界广泛存在且具有重要应用。H、H、H是氢元素的3种核素，基态H原子1s1的核外电子排布，使得H既可以形成H＋又可以形成H－，还能形成H2O、H2O2、NH3、 N2H4、CaH2等重要化合物；水煤气法、电解水、光催化分解水都能获得H2，如水煤气法制氢反应中，H2O(g)与足量C(s)反应生成1 mol H2(g)和1 mol CO(g)吸收131.3 kJ的热量。H2在金属冶炼、新能源开发、碳中和等方面具有重要应用，如HCO在催化剂作用下与H2反应可得到HCOO－。我国科学家在氢气的制备和应用等方面都取得了重大成果。下列化学反应表示正确的是( )
A．水煤气法制氢：C(s)＋H2O(g)===H2(g)＋CO(g) ΔH＝－131.3kJ·mol-1
B．HCO催化加氢生成HCOO－的反应：HCO＋H2HCOO－＋H2O
C．电解水制氢的阳极反应：2H2O－2e－===H2↑＋2OH－
D．CaH2与水反应：CaH2＋2H2O===Ca(OH)2＋H2↑
B [水煤气法制氢的反应为吸热反应，其热化学方程式为C(s)＋H2O(g)===H2(g)＋CO(g) ΔH＝＋131.3kJ·mol-1，A错误；由题意可知HCO在催化剂作用下与H2反应可得到HCOO－，根据原子守恒可得离子方程式为HCO＋H2HCOO－＋H2O，B正确；电解水制氢的阳极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，C错误；CaH2与水反应化学方程式为CaH2＋2H2O===Ca(OH)2＋2H2↑，D错误。]
6．(1)(2022·全国甲卷，28(1))TiO2转化为TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1 000 ℃时反应的热化学方程式及其平衡常数如下：
(Ⅰ)直接氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(g)＋O2(g) ΔH1＝＋172 kJ·mol-1，Kp1＝1.0×10-2
(Ⅱ)碳氯化：
TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(g)＋2CO(g)
ΔH2＝－51 kJ·mol-1，Kp2＝1.2×1012 Pa
则反应2C(s)＋O2(g)===2CO(g)的ΔH为________kJ·mol-1。
(2)(2022·全国乙卷，28(1))已知下列反应的热化学方程式：
①2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(g)
ΔH1＝－1 036 kJ·mol-1
②4H2S(g)＋2SO2(g)===3S2(g)＋4H2O(g)
ΔH2＝94 kJ·mol-1
③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)
ΔH3＝－484 kJ·mol-1
计算H2S热分解反应④2H2S(g)===S2(g)＋2H2(g)的ΔH4＝________kJ·mol-1。
解析 (1)根据盖斯定律，将“反应ⅱ－反应ⅰ”得到反应2C(s)＋O2(g)===2CO(g)，则ΔH＝－51 kJ/mol－172 kJ/mol＝－223 kJ/mol；
(2)根据盖斯定律(①＋②)×－③即得到2H2S(g)===S2(g)＋2H2(g)的ΔH4＝(－1 036＋94)kJ/mol×＋484 kJ/mol＝＋170 kJ/mol。
答案 (1)－223 (2)＋170
考点二 原电池 化学电源
7．(2024·安徽卷，11)我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如下。该电池分别以Zn－TCPP(局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和Zn为电极，以ZnSO4和KI混合液为电解质溶液。下列说法错误的是( )
A．标注框内所示结构中存在共价键和配位键
B．电池总反应为：I＋ZnZn2+＋3I－
C．充电时，阴极被还原的Zn2+主要来自Zn－TCPP
D 放电时，消耗0.65 g Zn，理论上转移0.02 mol电子
C [标注框内Zn和N之间存在配位键，N和C、C和C、C和H之间存在共价键，A项正确；放电时Zn为负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2+，Zn－TCPP为正极，电极反应式为I＋2e－===3I－，则电池总反应为Zn＋IZn2+＋3I－，B项正确；充电时Zn为阴极，阴极反应式为Zn2+＋2e－===Zn，Zn2+来自电解质溶液，C项错误；根据放电时负极反应式：Zn－2e－===Zn2+知，消耗0.65 g Zn，即0.01 mol Zn，理论上转移0.02 mol电子，D项正确。]
8．(2024·江苏卷，8)碱性锌锰电池的总反应为Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnOOH，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是( )
A．电池工作时，MnO2发生氧化反应
B．电池工作时，OH－通过隔膜向正极移动
C．环境温度过低，不利于电池放电
D．反应中每生成1 mol MnOOH，转移电子数为2×6.02×1023
C [MnO2转化为MnOOH，Mn由＋4价降为＋3价，MnO2作氧化剂，发生还原反应，A错误；原电池工作时阴离子向负极移动，B错误；温度较低时，反应速率会降低，C正确；MnO2转化为MnOOH，Mn由＋4价降为＋3价，每生成1 mol MnOOH，转移电子数为1×6.02×1023，D错误。]
9．(2024·全国甲卷，12)科学家使用δ－MnO2研制了一种MnO2－Zn可充电电池(如图所示)。电池工作一段时间后，MnO2电极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4。下列叙述正确的是( )
A．充电时，Zn2+向阳极方向迁移
B 充电时，会发生反应Zn＋2MnO2===ZnMn2O4
C．放电时，正极反应有MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－
D 放电时，Zn电极质量减少0.65 g，MnO2电极生成了0.020 mol MnOOH
C [充电时Zn2+向阴极移动，A错误；由题意知，放电时，MnO2转化为MnOOH和ZnMn2O4，B错误；放电时，MnO2电极为正极，发生的反应有MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－，C正确；根据放电时Zn电极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2+可知，Zn电极质量减少0.65 g(0.01 mol)时，电路中通过0.02 mol电子，故MnO2电极有0.02 mol MnO2发生反应，但MnO2转化为MnOOH和少量ZnMn2O4，故生成的MnOOH的量小于0.020 mol，D错误。]
10．(2023·广东卷，6)负载有Pt和Ag的活性炭，可选择性去除Cl－ 实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是( )
A．Ag 作原电池正极
B．电子由Ag 经活性炭流向Pt
C．Pt 表面发生的电极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．每消耗标准状况下11.2 L的O2，最多去除1 mol Cl－
B [由题图分析可知，Cl－在Ag极失去电子发生氧化反应，Ag为负极，A错误；电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt，B正确；溶液为酸性，故Pt表面发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，C错误；每消耗标准状况下11.2 L的O2，转移电子2 mol，而2 mol Cl－失去2 mol电子，故最多去除2 mol Cl－，D错误。]
11．(2023·全国乙卷，12)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：
S8＋e－―→S，S＋e－―→S，2Na＋＋S＋2(1－)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＋＋S8＋2e－―→Na2Sx
D．炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能
A [充电时，阳离子Na＋应向阴极钠电极迁移，A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正确；将题给硫电极发生的反应依次标号为①②③，由×①＋×②＋③可得正极总反应，C正确；炭化纤维素纸具有良好的导电性，D正确。]
12．(2023·山东卷，11)(多选)利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是( )
A．甲室Cu电极为正极
B．隔膜为阳离子膜
C.电池总反应为：Cu2+＋4NH3===[Cu(NH3)4]2+
D．NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响
CD [据图可知，甲室流出液经低温热解得到CuSO4和NH3，则甲室中生成了[Cu(NH3)4]SO4，发生的反应为Cu－2e－＋4NH3===[Cu(NH3)4]2+，甲室Cu电极为负极，A错误；乙室Cu电极为正极，发生反应：Cu2+＋2e－===Cu，消耗Cu2+，为维持电解质溶液呈电中性，SO透过隔膜进入甲室，则隔膜为阴离子膜，B错误；根据正、负极反应，可知电池总反应为Cu2+＋4NH3===[Cu(NH3)4]2+，C正确；NH3能与Cu2+反应生成[Cu(NH3)4]2+，因此若NH3扩散到乙室，则乙室Cu2+浓度减小，对电池电动势有影响，D正确。]
考点三 电解原理及金属防护
13．(2024·湖北卷，14)我国科学家设计了一种双位点PbCu电催化剂，用H2C2O4和NH2OH电化学催化合成甘氨酸，原理如图，双极膜中H2O解离的H＋和OH－在电场作用下向两极迁移。已知在KOH溶液中，甲醛转化为HOCH2O－，存在平衡HOCH2O－＋OH－ [OCH2O]2-＋H2O。Cu电极上发生的电子转移反应为[OCH2O]2-－e－===HCOO－＋H·。下列说法错误的是( )
A．电解一段时间后阳极区c(OH－)减小
B．理论上生成1 mol H3N＋CH2COOH双极膜中有4 mol H2O解离
C．阳极总反应式为2HCHO＋4OH－－2e－===2HCOO－＋H2↑＋2H2O
D．阴极区存在反应H2C2O4＋2H＋＋2e－===CHOCOOH＋H2O
B [左侧PbCu电极的Pb表面转化为，发生脱氧的还原反应，Cu表面转化为，发生脱氧、加氢的还原反应，因此PbCu电极为阴极；根据题干信息，右侧Cu电极上发生失电子的氧化反应，因此Cu电极为阳极。
根据题干信息可知，Cu电极所在的阳极区先后发生反应：HCHO＋OH－ HOCH2O－、HOCH2O－＋OH－ [OCH2O]2-＋H2O、[OCH2O]2- －e－===HCOO－＋H·，H·可转化为H2，则阳极总反应式为2HCHO＋4OH－－2e－===2HCOO－＋H2↑＋2H2O，C正确；根据阳极总反应可知，每消耗4个OH－，电路中通过2e－，根据电荷守恒，双极膜中有2个OH－向阳极迁移，即阳极区c(OH－)减小(提示：离子交换膜上迁移的离子所带电荷数目与电路中或电极上通过的电子数目相同，与电极反应中消耗或生成的相关离子数目没有必然联系)，A正确；由题给信息知，阴极总反应物为H2C2O4、NH2OH，总产物为H3N＋CH2COOH，电极反应式为H2C2O4＋NH2OH＋6e－＋7H＋===H3N＋CH2COOH＋3H2O，每生成1 mol H3N＋CH2COOH，电路中通过6 mol e－，双极膜中需有6 mol H2O解离出6 mol H＋向阴极迁移，B错误；双极膜中H2O解离出的H＋向阴极移动，因此H2C2O4在阴极Pb电极上转化为OHCCOOH的反应为H2C2O4＋2H＋＋2e－===OHCCOOH＋H2O，D正确。]
14．(2024·甘肃卷，7)某固体电解池工作原理如图所示，下列说法错误的是( )
A．电极1的多孔结构能增大与水蒸气的接触面积
B.电极2是阴极，发生还原反应：O2＋4e－===2O2-
C．工作时O2-从多孔电极1迁移到多孔电极2
D．理论上电源提供2 mol e－能分解1 mol H2O
B [多孔电极1上H2O(g)发生得电子的还原反应转化成H2(g)，多孔电极1为阴极，电极反应为2H2O＋4e－===2H2↑＋2O2-；多孔电极2上O2-发生失电子的氧化反应转化成O2(g)，多孔电极2为阳极，电极反应为2O2-－4e－===O2↑。电极1的多孔结构能增大与水蒸气的接触面积，加快反应速率，A正确；电极2为阳极，发生氧化反应：2O2-－4e－===O2↑，B错误；工作时，阴离子O2-向阳极移动，即O2-从多孔电极1迁移到多孔电极2，C正确；电解总反应为2H2O(g)2H2↑＋O2↑，分解2 mol H2O转移4 mol电子，则理论上电源提供2 mol电子能分解1 mol H2O，D正确。]
15．(2024·湖南卷，10)在KOH水溶液中，电化学方法合成高能物质K4C6N16时，伴随少量O2生成，电解原理如图所示，下列说法正确的是( )
A．电解时，OH－向Ni电极移动
B．生成C6N的电极反应：2C3N8H4＋8OH－－4e－===C6N＋8H2O
C．电解一段时间后，溶液pH升高
D．每生成1 mol H2的同时，生成0.5 mol K4C6N16
B [由电解原理图可知，Ni电极产生氢气，作阴极，发生还原反应，电解质溶液为KOH水溶液；Pt电极C3N8H4失去电子生成C6N，作阳极，同时，Pt电极还伴随少量O2生成，电极反应为：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O。由以上分析可知，Ni电极为阴极，Pt电极为阳极，电解过程中，阴离子向阳极移动，即OH－向Pt电极移动，A错误；Pt电极C3N8H4失去电子生成C6N，电解质溶液为KOH水溶液，电极反应为：2C3N8H4＋8OH－－4e－===C6N＋8H2O，B正确；阴极反应为：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，则电解过程中主要发生的总反应为：2C3N8H4＋4OH－===C6N＋4H2O＋2H2↑，反应消耗OH－，生成H2O，电解一段时间后，溶液pH降低，C错误；利用转移电子守恒计算，当生成1 mol H2时，转移2 mol电子，若Pt电极只产生K4C6N16，则生成0.5 mol K4C6N16，但Pt电极还产生少量O2，所以生成K4C6N16的物质的量小于0.5 mol，D错误。]
16．(2024·黑吉辽卷，12)“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合HCHO高效制H2的方法，装置如图所示。部分反应机理为：
下列说法错误的是( )
A．相同电量下H2理论产量是传统电解水的1.5倍
B．阴极反应：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
C．电解时OH－通过阴离子交换膜向b极方向移动
D．阳极反应：2HCHO－2e－＋4OH－===2HCOO－＋2H2O＋H2↑
A [
电极 电极名称 电极反应式
a 阴极 2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
b 阳极 2HCHO－2e－＋4OH－===2HCOO－＋2H2O＋H2↑
传统电解水过程中每转移4 mol e－可制得2 mol H2，耦合HCHO高效制H2过程中每转移4 mol e－，阴、阳极均可产生2 mol氢气，则相同电量下H2理论产量是传统电解水的2倍，A错误；由上述分析可知，阴极的电极反应为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，B正确；综合图像中的离子交换膜为阴离子交换膜及电解池中阴离子向阳极移动知，OH－通过交换膜向b极区移动，C正确；由上述分析可知，D正确。]
17．(2024·湖北卷，2)2024年5月8日，我国第三艘航空母舰福建舰顺利完成首次海试。舰体表面需要采取有效的防锈措施，下列防锈措施中不形成表面钝化膜的是( )
A．发蓝处理 B．阳极氧化
C．表面渗镀 D．喷涂油漆
D [发蓝处理是将钢在空气中加热或直接浸在浓氧化性溶液中，使其表面产生极薄的氧化物膜的材料保护技术，故A不符合题意；阳极氧化是使阳极材料表面形成一层氧化膜的过程，B不符合题意；表面渗镀是向金属中渗入一种或几种元素以在表面形成一层扩散合金层，C不符合题意；喷涂油漆是利用油漆隔绝空气中的水蒸气和氧气，不形成表面钝化膜，D符合题意。]
18．(2024·浙江1月选考，13)破损的镀锌铁皮在氨水中发生电化学腐蚀，生成[Zn(NH3)4]2+和H2。下列说法不正确的是( )
A．氨水浓度越大，腐蚀趋势越大
B．随着腐蚀的进行，溶液pH变大
C．铁电极上的电极反应式为：2NH3＋2e－===2NH＋H2↑
D．每生成标准状况下224 mL H2，消耗0.010 mol Zn
C [氨水浓度越大，越容易生成[Zn(NH3)4]2+，促进电化学腐蚀，即腐蚀趋势越大，A正确；腐蚀的总反应为Zn＋4NH3·H2O===[Zn(NH3)4]2+＋H2↑＋2H2O＋2OH－，有OH－离子生成，溶液pH变大，B正确；该电化学腐蚀中Zn作负极，Fe作正极，正极上氢离子得电子生成氢气，铁电极上的电极反应式为：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，C错误；根据得失电子守恒，每生成标准状况下224 mL H2，转移电子数为＝0.02 mol，消耗0.010 mol Zn，D正确。]
19．(2024·广东卷，5)我国自主设计建造的浮式生产储卸油装置“海葵一号”将在珠江口盆地海域使用，其钢铁外壳镶嵌了锌块，以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。下列有关说法正确的是( )
A．钢铁外壳为负极
B．镶嵌的锌块可永久使用
C．该法为外加电流法
D．锌发生反应：Zn－2e－===Zn2+
D [钢铁外壳镶嵌锌块，与海水接触时构成原电池，金属活泼性：Zn>Fe，铁作正极得到保护，锌作负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2+，锌逐渐被消耗，应定时更换锌块，该方法为牺牲阳极法，故选D。]
20．(2024·广东卷，16)一种基于氯碱工艺的新型电解池(如图)，可用于湿法冶铁的研究。电解过程中，下列说法不正确的是( )
A．阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑
B．阴极区溶液中OH－浓度逐渐升高
C．理论上每消耗1 mol Fe2O3，阳极室溶液减少213 g
D．理论上每消耗1 mol Fe2O3，阴极室物质最多增加138 g
A [该装置为电解池，左侧Fe2O3得电子发生还原反应生成Fe，左侧电极为阴极，右侧电极为阳极，阳极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，A正确；阴极反应为Fe2O3＋3H2O＋6e－===2Fe＋6OH－，则溶液中OH－浓度逐渐升高，B正确；消耗1 mol Fe2O3转移6 mol e－，则阳极室有6 mol Cl－放电生成Cl2，同时有6 mol Na＋经阳离子交换膜移向阴极室，故阳极室溶液减少6 mol×58.5 g·mol-1＝351 g，C错误；消耗1 mol Fe2O3，阴极室产生6 mol OH－，同时有6 mol Na＋通过阳离子交换膜进入阴极室，故阴极室物质增加6 mol×23 g·mol-1＝138 g，D正确。]
21．(2024·贵州卷，11)一种太阳能驱动环境处理的自循环光催化芬顿系统工作原理如图。光阳极发生反应：HCO＋H2O===HCO＋2H＋＋2e－，HCO＋H2O===HCO＋H2O2。体系中H2O2与Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)发生反应产生的活性氧自由基可用于处理污水中的有机污染物。
下列说法错误的是( )
A．该芬顿系统能量转化形式为太阳能→电能→化学能
B．阴极反应式为O2＋2H＋＋2e－===H2O2
C．光阳极每消耗1 mol H2O，体系中生成2 mol H2O2
D．H2O2在Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)的循环反应中表现出氧化性和还原性
C [由题图可知，该芬顿系统能量转化形式为太阳能→电能→化学能，A正确；由题图可知，阴极反应式为O2＋2H＋＋2e－===H2O2，B正确；光阳极发生反应：HCO＋H2O===HCO＋2H＋＋2e－，HCO＋H2O===HCO＋H2O2，则光阳极每消耗2 mol H2O，转移2 mol电子，光阳极和阴极分别生成1 mol H2O2，体系中生成2 mol H2O2，C错误；H2O2将Mn(Ⅳ)还原为Mn(Ⅱ)，H2O2表现还原性，Mn(Ⅱ)又被H2O2氧化为Mn(Ⅳ)，H2O2表现氧化性，D正确。]
课后练
一、选择题
1．(2024·湖南常德模拟预测)能量变化符合下列图像的反应是( )
A．Ba(OH)2·8H2O固体与NH4Cl固体反应
B．镁条与盐酸反应
C．NaOH与硫酸溶液反应
D．CH4的不完全燃烧
A [从图示可以看出，反应物的总能量低于生成物的总能量，则该反应是吸热反应。Ba(OH)2·8H2O固体与NH4Cl固体的反应是吸热反应，故A符合；活泼金属和酸的置换反应是放热反应，所以镁条与盐酸的反应是放热反应，故B不符合；NaOH与硫酸溶液发生中和反应是放热反应，故C不符合；燃烧反应是放热反应，CH4的不完全燃烧也是放热反应，故D不符合。]
2．(2024·海南海口一模)在25 ℃、101 kPa下，1 mol H2与1 mol Cl2发生反应的能量变化如图所示。已知：H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－183 kJ/mol。下列有关说法正确的是( )
A．过程Ⅰ为“释放了243 kJ能量”
B．H—Cl键的键能为862 kJ/mol
C．总能量：乙>甲>丙
D．1 mol HCl(g)全部分解为H2(g)与Cl2(g)时吸收183 kJ的热量
C [过程Ⅰ为化学键的断裂，需要吸收能量，故A错误；2H＋2Cl释放862 kJ的能量生成2HCl(g)，因此H—Cl键的键能为862 kJ/mol×＝431 kJ/mol，故B错误；总反应为放热反应，说明甲能量比丙大，甲到乙为化学键的断裂，需要吸收能量，说明乙的能量比甲大，即总能量：乙>甲>丙，故C正确；由热化学方程式H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－183 kJ/mol可知，生成2 mol HCl(g)需要释放183 kJ能量，即2 mol HCl(g)全部分解为H2(g)与Cl2(g)时吸收183 kJ的热量，1 mol HCl(g)全部分解为H2(g)与Cl2(g)时吸收91.5 kJ的热量，故D错误。]
3．(2024·福建莆田二模)2－溴丁烷在乙醇钾(C2H5OK)作用下发生消去反应的能量变化如下图所示。下列说法正确的是( )
A．活化能：反应Ⅰ<反应Ⅱ
B．产物的稳定性：1－丁烯>2－丁烯
C．相同条件下完全燃烧放出的热量：1－丁烯>2－丁烯
D．选择相对较短的反应时间，及时分离可获得高产率的1－丁烯
C [活化能：反应Ⅰ>反应Ⅱ，故A错误；能量越低越稳定，产物的稳定性：1－丁烯<2－丁烯，故B错误；1－丁烯的能量大于2－丁烯，所以相同条件下完全燃烧放出的热量：1－丁烯>2－丁烯，故C正确；活化能：反应Ⅰ>反应Ⅱ，反应Ⅱ速率快，选择相对较短的反应时间，及时分离可获得高产率的2－丁烯，故D错误。]
4．(2024·江西景德镇二模)一定温度下，反应HSiCl3(g)＋Cl2(g)===SiCl4(g)＋HCl(g)的机理第1步为Cl2===2Cl·，理论计算后续步骤可能的反应机理如图所示，TS1和TS2表示过渡态。下列说法错误的是( )
A．该反应的ΔH＝－236.7 kJ/mol
B．机理a、b均表示2步基元反应
C．机理a、b决速步的能垒：Ea>Eb
D．由机理a可知键能大小：Cl—Si
5．(2024·湖南二模)丙烷脱氢是制备丙烯的一种常见方法，下图是某催化剂催化该过程的能量变化图，*表示吸附在催化剂表面的物种，下列有关说法正确的是( )
A．在该条件下，所得丙烯中不含其他有机物
B．该过程中发生了碳碳键的断裂与形成
C．1 mol丙烷中的总键能大于1 mol丙烯及1 mol 氢气的总键能之和
D．相同条件下在该催化剂表面，*CH3CH2CH3比*CH3CH===CH2脱氢更困难
C [由图可知，丙烷脱氢生成丙烯后，丙烯还在继续脱氢，说明有副反应发生，所以所得丙烯中还含有其他有机物，故A错误；由图可知，丙烷脱氢过程中未发生碳碳键的断裂，故B错误；由图可知，丙烷脱氢生成丙烯的反应为反应物总能量小于生成物总能量的吸热反应，则1 mol丙烷中的总键能大于1 mol丙烯及1 mol 氢气的总键能之和，故C正确；由图可知，在相同条件下该催化剂表面CH3CH2CH3脱氢的活化能小于*CH3CH===CH2脱氢，说明在该催化剂表面*CH3CH2CH3脱氢比*CH3CH===CH2脱氢容易，故D错误。]
6．(2024·北京丰台一模)恒温条件下，用图1所示装置研究铁的电化学腐蚀，测定结果如图2。
下列说法不正确的是( )
A．AB段主要发生析氢腐蚀
B．AD段负极反应式为Fe－2e－===Fe2+
C．BC段正极反应式主要为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
D．DE段溶液pH基本不变，可能的原因：相同时间内，2Fe＋O2＋4H＋===2Fe2+＋2H2O消耗H＋的量与4Fe2+＋O2＋10H2O===4Fe(OH)3＋8H＋产生H＋的量基本相同
C [图1中构成原电池，铁作负极，开始时pH＝1.8，AB段溶液pH值增大，体系压强增大，铁主要发生析氢腐蚀；BD段溶液的pH值增加，体系压强减小，正极反应式为：O2＋4e－＋4H＋===2H2O；DE段溶液pH基本不变，但压强减小，产生的Fe2+被O2氧化，pH基本不变可能的原因：相同时间内，2Fe＋O2＋4H＋===2Fe2+＋2H2O消耗H＋的量与4Fe2+＋O2＋10H2O===4Fe(OH)3↓＋8H＋产生H＋的量基本相同。由图可知，AB段体系的压强增大，说明产生了氢气，故AB段主要发生析氢腐蚀，A正确；AD段内发生的都是铁的电化学腐蚀，铁在负极的电极式为：Fe－2e－===Fe2+，B正确；由图可知BC段的pH为3～5，正极不能产生氢氧根，电极反应式为：O2＋4e－＋4H＋===2H2O，C错误；根据分析，D正确。]
7．(2024·四川眉山二模)图1是一种居家天然气报警器成品装置，其工作原理如图2所示，其中O2-可以在固体电解质ZrO2—Na2O中移动。当空间内甲烷达到一定浓度时，传感器随之产生电信号并联动报警。当报警器触发工作时，下列说法不正确的是( )
A．电极a的电势比电极b高
B．O2-在电解质中向电极a移动
C．电极a上发生的电极反应为：CH4－8e－＋4O2-===CO2＋2H2O
D．当电极a消耗1.6 g CH4时，电路中有0.8 mol电子转移
A [由图可知，气体传感器为燃料电池装置，通入空气的多孔电极b极为燃料电池的正极，氧气在正极得到电子发生还原反应生成氧离子，电极反应式为O2＋4e－===2O2-，通入甲烷的多孔电极a为负极，在氧离子作用下，甲烷失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和水，电极反应式为CH4－8e－＋4O2-===CO2＋2H2O。a为负极，b为正极，负极电势低于正极，A错误；电池工作时，阴离子氧离子向负极(电极a)移动，参与电极反应，B正确；通入甲烷的多孔电极a为负极，在氧离子作用下，甲烷失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和水，电极反应式为CH4－8e－＋4O2-===CO2＋2H2O，C正确；根据CH4～8e－的关系计算，当电极a消耗1.6 g CH4，即0.1 mol CH4时，电路中有0.8 mol电子转移，D正确。]
8．(2024·山东潍坊二模)铝二次电池(RABs)具有更安全、更便宜和更高容量的特性。复合硒(V2C@Se)材料电极由于[AlCl4]－的嵌入脱出，引起Se2-和SeCl2、V2+和V3+之间发生可逆变化，其工作原理如图所示。
下列说法正确的是( )
A．放电时AlCl嵌入V2C@Se电极
B．隔膜为阳离子交换膜
C．当有1 mol Se2-参与反应时，外电路转移电子数目为4NA
D．充电时Se2-发生的反应为Se2-＋4[AlCl4]－－4e－===SeCl2＋2[Al2Cl7]－
D [由图示可知，该电池放电时，Al为负极，电极反应式为Al＋7[AlCl4]－－3e－===4[Al2Cl7]－，V2C@Se为正极，SeCl2发生的反应式为SeCl2＋2[Al2Cl7]－＋4e－===Se2-＋4[AlCl4]－，V3+发生的反应式为V3+＋e－===V2+；充电时，Al为阴极，电极反应式为4[Al2Cl7]－＋3e－===Al＋7[AlCl4]－，V2C@Se为阳极，Se2-发生的反应为Se2-＋4[AlCl4]－－4e－===SeCl2＋2[Al2Cl7]－，V2+发生的反应式为V2+－e－===V3+。电池放电时，V2C@Se为正极，SeCl2发生的反应式为SeCl2＋2[Al2Cl7]－＋4e－===Se2-＋4[AlCl4]－，[AlCl4]－嵌出V2C@Se电极，A错误；[AlCl4]－、[Al2Cl7]－通过离子交换膜嵌入和嵌出，隔膜为阴离子交换膜，B错误；当有1 mol Se2-参与反应时，V3+也在同时发生反应，外电路转移电子数目不止4NA，C错误；充电时Se2-发生的反应为Se2-＋4[AlCl4]－－4e－===SeCl2＋2[Al2Cl7]－，D正确。]
9．(2024·山西朔州模拟预测)电芬顿工艺被认为是一种很有应用前景的高级氧化技术，通过电解过程中产生的羟基自由基(·OH)处理酸性废水中有机污染物[如]，其工作原理如图a所示，一段时间内，Fe2+或H2O2电极产生量与电流强度关系如图b所示。下列说法错误的是( )
A．图a电解装置内部，H＋的移动方向为Pt电极→HMC－3电极
B．HMC－3电极反应有：O2＋2e－＋2H＋===H2O2、Fe3+＋e－===Fe2+
C．根据图b可判断合适的电流强度约为40 mA
D．若外电路转移14 mol e－，理论上最多能处理废水中0.5 mol
D [由图可知，HMC－3电极上铁元素、氧元素价态降低得电子，故HMC－3电极为阴极，电极反应式分别为O2＋2e－＋2H＋===H2O2、Fe3+＋e－===Fe2+，后发生反应Fe2+＋H2O2＋H＋===Fe3+＋·OH＋H2O，·OH氧化苯酚，反应为C6H5OH＋28·OH===6CO2＋17H2O，Pt电极为阳极，电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑。Pt电极为阳极，HMC－3电极为阴极，图a电解装置内部，H＋的移动方向为Pt电极→HMC－3电极，A正确；HMC－3电极为阴极，电极反应式分别为O2＋2e－＋2H＋===H2O2、Fe3+＋e－===Fe2+，B正确；过量的过氧化氢会氧化亚铁离子，导致生成的羟基自由基减少，使得降解去除废水中的持久性有机污染物的效率下降，故据图b可判断合适的电流强度范围为40 mA左右，C正确；苯酚转化为二氧化碳和水：C6H5OH＋28·OH===6CO2＋17H2O，由图可知，每产生1 mol·OH，阴极共转移3 mol e－，处理1 mol ，需转移84 mol e－，D错误。]
10．(2024·辽宁二模)电解硫酸钠溶液制取某正极材料的前驱体NiCOMn(OH)2，其工作原理如图所示：
下列说法正确的是( )
A．a是直流电源的负极，石墨电极发生还原反应
B．当产生0.1 mol的NiCoMn(OH)2时，纯钛电极上产生标准状况下2.24 L气体
C．交换膜A是阳离子交换膜，交换膜B是阴离子交换膜
D．通电一段时间，Ⅰ室pH不变
B [由图可知，前驱体在Ⅲ室产生，金属阳离子会进入Ⅲ室，与该极产生的OH－生成前驱体，纯钛电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，作为电解池的阴极，接电源负极(b)，故a就为正极，石墨电极为阳极，阳极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，发生氧化反应，Ⅱ室中的阴离子会通过交换膜A移向阳极，故交换膜A为阴离子交换膜。a是直流电源的正极，石墨电极为阳极，发生氧化反应，A错误；产生0.1 mol的NiCoMn(OH)2时，需要0.2 mol OH－，纯钛电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，产生氢气0.1 mol，标准状况下的体积为0.1 mol×22.4 L/mol＝2.24 L气体时，B正确；交换膜A是阴离子交换膜，交换膜B是阳离子交换膜，C错误；石墨电极为阳极，阳极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，则通电一段时间，Ⅰ室pH减小，D错误。]
二、非选择题
11．(2024·广东汕头二模)某实验小组金属的电化学腐蚀实验探究
(1)完成下列问题。
实验 序号 实验装置 实验方案 实验 现象
实验一 1.将0.5 g琼脂加入250 mL烧杯中，再加入25 mL饱和食盐水和75 mL水。搅拌、加热煮沸，使琼脂溶解，转入培养皿中。滴入5～6滴酚酞溶液和0.1 mol·L-1K3[Fe(CN)6]溶液。
2.将一个铁钉用砂纸打磨光滑，一端缠有铜丝，放入培养皿中一段时间。 铜丝的区域溶液变红色；铁钉区域出现蓝色沉淀。
①请解释铜丝区域溶液变红的原因是______________________________________________(电极反应式及文字说明)。
②写出生成蓝色沉淀的离子方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)完成下列问题。
实验 序号 实验方案 实验现象
实验二 取2 mL饱和KI溶液于试管中，滴加几滴淀粉，振荡。继续滴加5～6滴0.1 mol·L-1K3[Fe(CN)6]溶液，振荡。 滴入0.1 mol·L-1K3[Fe(CN)6]溶液后，溶液变蓝色。
根据实验二的现象，推测K3[Fe(CN)6]可能具有________“填氧化性或还原性”。
(3)依据实验二的现象，甲同学认为实验一不一定能说明Fe发生了电化学腐蚀，设计如下实验证明其结论。
实验 序号 实验装置 实验方案 实验 现象
实验三 1.取2 mL煮沸过的0.1 mol·L-1K3[Fe(CN)6]的溶液于试管中，向试管中加入一小段铁片，再加入1 mL 煤油液封。 溶液无明显变化。
2.继续向试管中加入少许NaCl固体。 一段时间后，铁片表面产生大量的蓝色沉淀。
根据实验现象推出实验三的结论是：在NaCl溶液中情况下，________________________________________________________________________。
(4)结合实验一至实验三，乙同学设计如下装置进行实验四，证明金属可以发生电化学腐蚀，当电极X为Fe时，实验四的两个实验方案均可以证明Fe发生电化学腐蚀
①补全实验方案2中的空格部分：
实验 序号 实验装置 实验方案 实验现象
实验四 1.按图连接好装置，准确读取电流表读数。 电流表指针偏转，读数为I。
2.取________于试管中，加入________溶液，振荡。 产生蓝色沉淀。
②思考：若电极X为Mg时，电流表读数为1.5I，推测电极X为Zn时电流表读数的范围是________。
解析 (1)铁与铜丝连接，在氯化钠溶液中形成原电池装置，其中铜作正极，铜丝发生电极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，反应生成OH－，使铜丝附近溶液显碱性，遇酚酞变红色；铁作负极，失电子生成Fe2+，Fe2+与K3[Fe(CN)6]反应生成蓝色KFe[Fe(CN)6]沉淀。(2)加入0.1 mol·L-1K3[Fe(CN)6]溶液后出现溶液变蓝，可知KI被氧化生成碘单质，由此判断K3[Fe(CN)6]具有氧化性。(3)由实验现象可知，未加氯化钠时，没有明显现象，加入氯化钠后铁片与K3[Fe(CN)6]发生氧化还原反应生成Fe2+，Fe2+与K3[Fe(CN)6]反应生成蓝色KFe[Fe(CN)6]沉淀。(4)①验证产物是否有Fe2+，应取反应后烧杯中的溶液少量于试管中，滴加0.1 mol·L-1K3[Fe(CN)6]溶液，观察是否生成蓝色Fe3[Fe(CN)6]2沉淀。②该装置中铁作负极时电流强度为I，换成比铁活泼的镁时电流强度增大到1.5I，由此判断随金属的活泼性增强电流强度增大，则Zn的活泼性介于Fe和Mg之间，其作负极时电流强度应介于I和1.5I之间。
答案 (1)①铜丝发生电极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，反应生成OH－，溶液显碱性，遇酚酞变红色 ②Fe2+＋[Fe(CN)6]3-＋K＋===KFe[Fe(CN)6]↓ (2)氧化性 (3)K3[Fe(CN)6]可将Fe氧化为Fe2+ (4)①少量烧杯中溶液 0.1 mol·L-1K3[Fe(CN)6] ②(I～1.5I)
12．(2024·江苏盐城模拟预测)电催化还原CO2是当今资源化利用二氧化碳的重点课题。
(1)利用CO2合成淀粉
①CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝－49 kJ/mol
②CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝＋41.17 kJ/mol
③CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) ΔH3__________(填“高温自发”“低温自发”或“任何温度下都自发”)。
(2)一种有机多孔电极材料(铜粉沉积在一种有机物的骨架上)电催化还原CO2的装置示意图如图1所示。控制其他条件相同，将一定量的CO2通入该电催化装置中，阴极所得产物及其物质的量与电压的关系如图2所示。
①阴极生成CH3OH的电极反应式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②控制电压为0.8 V，电解时转移电子的物质的量为________mol。
③科研小组利用13CO2代替原有的CO2进行研究，其目的是________________________________________________________________________。
(3)一种铜基复合电极材料Au/Cu2O的制备方法：将一定量Cu2O分散至水与乙醇的混合溶液中，向溶液中逐滴滴加HAuCl4(一种强酸)溶液，搅拌一段时间后离心分离，得Au/Cu2O，溶液呈蓝色。写出Cu2O还原HAuCl4的离子方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)金属Cu/La复合电极材料电催化还原CO2制备甲醛和乙醇的可能机理如图3所示。研究表明，在不同电极材料上形成中间体的部分反应活化能如图4所示。
①已知X为H＋和e－，在答题卡上相应位置补充完整虚线框内Y的结构______________。
②与单纯的Cu电极相比，利用Cu/La复合电极材料电催化还原CO2的优点是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析 (1)根据盖斯定律可知反应③＝反应①－反应②，则ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝－90.17 kJ/mol，反应③ΔH3<0，ΔS<0则反应在低温自发。(2)①b电极为阴极，二氧化碳得到电子在酸性环境下发生还原反应生成CH3OH，电极反应为：CO2＋6e－＋6H＋===CH3OH＋H2O；②由图可知，控制电压为0.8 V，电解时生成0.2 mol乙醇，和0.2 mol氢氧根，电极反应为：2CO2＋12e－＋12H＋===CH2CH3OH＋3H2O、2H＋＋2e－===H2↑；转移电子的物质的量为0.2 mol×12＋0.2 mol×2＝2.8 mol。③有机多孔电极材料中含有碳元素，科研小组利用13CO2代替原有的CO2进行研究，其目的是确定阴极上生成的含碳化合物来自于CO2而非有机多孔电极材料。(4)从过程分析，两步都与X反应，增加两个氢原子，Y处增加一个氢原子，Y的图像；从图4可知与单纯的Cu电极相比，利用金属Cu/La复合电极材料电催化还原CO2活化能是低的，优点是：降低反应的活化能，加快了生成乙醇与甲醛的速率，提高乙醇的选择性。
答案 (1)低温自发 (2)①CO2＋6e－＋6H＋===CH3OH＋H2O ②2.8 ③为确定阴极上生成的含碳化合物来自于CO2而非有机多孔电极材料
(3)3Cu2O＋6H＋＋2AuCl===2Au＋6Cu2+＋3H2O＋8Cl－
(4)① ②降低反应的活化能，加快了生成乙醇与甲醛的速率，提高乙醇的选择性
