第2章化学键化学反应规律单元测试卷（含解析）高一下学期化学鲁科版（2019）必修第二册
文档属性
| 名称 | 第2章化学键化学反应规律单元测试卷（含解析）高一下学期化学鲁科版（2019）必修第二册 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-06-12 17:52:17 | ||
图片预览
文档简介
第2章化学键 化学反应规律 单元测试卷
一、单选题
1．2019年诺贝尔化学奖授予美国固体物理学家约翰·巴尼斯特·古迪纳（John B． Goodenough）、英国化学家斯坦利·威廷汉（Stanley Whittingham）和日本化学家吉野彰（Akira Yoshino），以表彰他们发明锂离子电池方面做出的贡献。全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为：16Li+xS8=8Li2Sx（2≤x≤8）。下列说法错误的是（ ）
A．电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6+2Li++2e-=3Li2S4
B．电池工作时，外电路中流过0.02mol电子，负极材料减重0.14g
C．石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性
D．电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多
2．白磷与氧气在一定条件下可以发生如下反应：P4+3O2=P4O6。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为：P—P 198kJ/mol，P—O 360kJ/mol，O=O 498kJ/mol。
根据上图所示的分子结构和有关数据，计算该反应的能量变化，正确的是
A．释放1638kJ的能量 B．吸收1638kJ的能量
C．释放126kJ的能量 D．吸收126kJ的能量
3．已知：H2 (g)+F2(g) =2HF(g) △H=- 270 kJ /mol，下列说法正确的是
A．1个氢气分子与1个氟气分子反应生成2个氟化氢分子放出270kJ
B．1 mol 氢气与1 mol 氟气反应生成2mol 液态氟化氢放出的热量小于270kJ
C．在相同条件下，2 mol 氟化氢气体的总能量大于1 mol 氢气与1 mol 氟气的总能量
D．2 mol氟化氢气体分解成1mol的氢气积1mol的氟气吸收270kJ热量
4．用如图所示装置进行相应实验，能达到实验目的的是
选项 A B C D
装置
目的 制取沉淀 将设计成原电池装置 分离苯和硝基苯 测定溶液的物质的量浓度
A．A B．B C．C D．D
5．化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的，如图为N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化。则下列说法正确的是
A．通常情况下，NO比N2稳定
B．通常情况下，N2(g)和O2(g)混合能直接生成NO
C．1molN2(g)和1molO2(g)反应吸收的能量为180kJ
D．1molN2(g)和1molO2(g)具有的总能量大于2molNO(g)具有的总能量
6．在容积固定的2 L密闭容器中发生反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) △H＝a kJ·mol－1，若充入2 mol CO(g)和4 mol H2(g)，在不同温度、不同时段下H2的转化率如下表：(已知a1≠a2)
15分钟 30分钟 45分钟 1小时
T1 45% 75% 85% 85%
T2 40% 60% a1 a2
下列说法中错误的是A．T1℃下，45分钟该反应达到平衡状态
B．根据数据判断：T1C．T2℃下，在前30分钟内用CO表示的化学反应速率为1.20 mol/(L·h)
D．该反应的△H>0
7．下列物质中，既含有非极性共价键又含有极性共价键是
A．NaOH B．H2O2 C．Na2O2 D．H2S
8．下列关于化学键的说法中正确的是（ ）
A．中既有极性键又有非极性键
B．凡是有化学键断裂的过程一定发生了化学反应
C．非金属元素之间只能形成共价化合物
D．所有盐、碱和金属氧化物中都含有离子键
9．氯元素的原子结构示意图为，下列说法正确的是
A．氯原子在化学反应中易失去电子
B．氯原子易得到电子形成稳定的氯离子
C．氯元素的化合价只有-1价
D．氯在元素周期表中位于第3周期第Ⅶ族
10．X、Y、Z、W为不同周期的四种主族元素，且原子序数不大于20，X、Z、W的最外层电子数之和等于Y的最外层电子数，W的最高价氧化物对应的水化物常用来检验Y的最高价氧化物。下列说法正确的是
A．X和Z组成的化合物是一种强氧化剂
B．Y的简单氢化物的稳定性小于H2O的稳定性
C．W与Y形成的化合物的电子式为：
D．Y、Z、W的最高价氧化物对应的水化物分别为强酸、强碱、强碱
11．大多数有机物分子中的碳原子与其他原子的结合方式是
A．全部通过非极性键结合 B．形成4对共用电子
C．通过2个单键结合 D．通过离子键和共价键结合
12．日常生活中的下列做法，与调控化学反应速率无关的是
A．燃煤时将煤块粉碎为煤粉
B．制作绿豆糕时添加适量的食品防腐剂
C．空运水果时在包装箱中放入冰袋
D．炼铁时采用增加炉子高度的方法减少尾气排放
13．下列化学用语中，表示正确的是
A．氯化氢的电子式： B．CH4的球棍模型：
C．二氧化碳的电子式： D．乙醇的结构式：C2H6O
14．在容积为4 L的刚性密闭容器中，进行可逆反应：X(g)＋2Y(g) 2Z(g)并达到平衡，在此过程中，以Y的浓度改变表示的反应速率υ(正)、υ(逆)与时间t的关系如图。则图中阴影部分的面积表示( )
A．X的浓度的变化 B．Y的物质的量的变化
C．Z的浓度的变化 D．Z的物质的量的减少
15．下列叙述及解释正确的是
A． ，在达到平衡后，对平衡体系采取缩小容积、增大压强的措施，因为平衡向正反应方向移动，故体系颜色变浅
B． ，在达到平衡后，对平衡体系采取增大容积、减小压强的措施，因为平衡不移动，故体系颜色不变
C．，在达到平衡后，加入碳，平衡向正反应方向移动
D．，在达到平衡后，保持压强不变，充入，平衡向左移动
二、填空题
16．如图为原电池装置示意图。
⑴将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，一组插入烧碱溶液中，分别形成了原电池，在这两个原电池中，作负极的分别是___________（填字母）。
A．铝片、铜片 B．铜片、铝片 C．铝片、铝片 D．铜片、铜片
写出插入烧碱溶液中形成的原电池的负极反应式：________________。
⑵若A为Pb，B为PbO2，电解质为H2SO4溶液，工作时的总反应为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。写出B电极反应式：________________；该电池在工作时，A电极的质量将___________（填“增加”“减小”或“不变”）。若该电池反应消耗了0.1mol H2SO4，则转移电子的数目为____________。
⑶若A、B均为铂片，电解质为KOH溶液，分别从A、B两极通入C3H8和O2，该电池即为丙烷燃料电池，写出B电极反应式：_________________；A极的反应物C3H8的一氯代物有__________种同分异构体。
17．H2(g)+ I2(g) 2HI(g)已经达到平衡状态的标志是________（填序号）。
①
②
③、、不再随时间而改变
④单位时间内生成的同时生成
⑤单位时间内生成的同时生成
⑥反应速率
⑦一个键断裂的同时有两个键断裂
⑧温度和体积一定时，容器内压强不再变化
⑨温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化
⑩温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化
温度和体积一定时，混合气体的平均相对分子质量不再变化
18．如图所示，将锌、铜通过导线相连，置于稀硫酸中。
(1)将锌片直接插入稀硫酸中，发生反应的化学方程式是_______。用导线将锌片和石墨棒连接，再插入稀硫酸中，构成原电池反应。铜片上的现象是_______，电极反应式为_______。
(2)电子由_______经导线流向_______(填“锌”或“铜”)，说明_______为负极。
(3)若反应过程中有电子发生转移，则生成的氢气在标准状况下的体积为_______。
19．回答下列问题：
(1)根据氧化还原反应：Cu(s)+2Ag+(aq)=Cu2+(aq)+2Ag(s)设计原电池，若用铜、银做两个电极，开始两电极质量相等，当电路中转移0.01mol电子时两电极的质量差为____g。
(2)某种燃料电池的工作原理示意如图所示，a、b均为惰性电极。
①假设使用的“燃料”是氢气(H2)，则a极的电极反应式为____。若电池中氢气(H2)通入量为224mL(标准状况)，且反应完全，则理论上通过电流表的电量为____C。(已知一个电子所带电量为1.6×10 19C，NA约为6.02×1023mol 1)。
②假设使用的“燃料”是甲醇(CH3OH)，则a极的电极反应式为____，如果消耗甲醇160g，假设化学能完全转化为电能，则转移电子的数目为____(用NA表示)。
(3)一种高性能的碱性硼化钒(VB2)—空气电池如图所示，电池总反应为4VB2+11O2+20OH－+6H2O=8B(OH)+4VO。VB2电极发生的电极反应为____。
20．在100 ℃时，将0.100 mol的N2O4气体充入1 L 抽空的密闭容器中，发生如下反应：N2O42NO2，隔一定时间对该容器内的物质进行分析，得到下表：
(1)达到平衡时，N2O4的转化率为______________，表中c2________c3，a________b(填“>”、“<”或“＝”)。
(2)20 s时N2O4的浓度c1＝________ mol·L－1，在0～20 s内N2O4的平均反应速率为________ mol·L－1·s－1。
(3)若在相同情况下最初向该容器充入的是二氧化氮气体，则要达到上述同样的平衡状态，二氧化氮的起始浓度是________ mol·L－1。
21．宏观和微观相结合是认识物质结构与性质的重要方法，请回答下列问题。
(1)氧原子的结构示意图为，硫原子的结构示意图为。
①一个硫原子得到二个电子形成一种新粒子，该粒子的符号为___________。
②氧气和硫单质分别与氢气反应生成和。、中氧与硫元素的化合价均为价，从原子结构上分析它们化合价相同的原因是___________。
(2)溶液和溶液反应的微观示意图如图1所示。该反应中实际参加反应的离子是___________(填离子符号)。
(3)硫及其化合物的“化合价-物质类别”关系图如图2所示。物质X的化学式为___________。
22．化学就在我们身边，它与我们的日常生活密切相关。按要求回答以下问题：
(1)缺铁性贫血患者应补充Fe2+，通常以硫酸亚铁的形式补充，而硫酸铁无这种药效。当用硫酸亚铁制成药片时外表包有一层特殊的糖衣，这层糖衣的作用是___。
(2)最重要的人工固氮途径是___(用化学方程式表示)。
(3)“硅材料”是无机非金属材料的主角，其中广泛应用的光导纤维成分是___。
(4)陶瓷、水泥和玻璃是常用的传统无机非金属材料，其中生产普通玻璃的主要原料有___。
(5)盛装氢氧化钠溶液的试剂瓶不能用玻璃塞的原因是__(用离子方程式表示)。
(6)铅蓄电池在汽车和电动车中都有广泛应用，该电池放电时的正极电极反应式为___。
23．(1)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图所示。电池工作时，外电路上电流的方向应从电极_______(填A或B)流向用电器。内电路中，CO向电极_______(填A或B)移动，电极A上CO参与的电极反应为_______。
(2)某种燃料电池的工作原理示意如图所示，a、b均为惰性电极。
①假设使用的“燃料”是氢气(H2)，则a极的电极反应式为_______。
若电池中氢气(H2)通入量为224 mL(标准状况)，且反应完全，则理论上通过电流表的电量为_______C (法拉第常数F=9.65×104C/mol)。
②假设使用的“燃料”是甲醇(CH3OH)，则a极的电极反应式为_______。
如果消耗甲醇160g，假设化学能完全转化为电能，则转移电子的数目为_______(用NA表示)。
24．某温度时，在一个2L的密闭容器中，A、B、C三种气体物质的浓度随时间的变化曲线如图所示。
根据图中数据，试填写下列空白：
(1)该反应的化学方程式为_______；
(2)从开始至2min，B的平均反应速率为_______；平衡时，C的物质的量为_______；
(3)下列叙述能说明该反应已达到化学平衡状态的_______(填序号)；
A．A、B、C的物质的量之比为3：1：3
B．相同时间内消耗3molA，同时生成3molC
C．相同时间内消耗，同时消耗
D．混合气体的总质量不随时间的变化而变化
E．B的体积分数不再发生变化
(4)在某一时刻采取下列措施能使该反应速率减小的是_______(填序号)。
A．加催化剂 B．降低温度
C．容积不变，充入A D．容积不变，从容器中分离出A
(5)某实验小组同学进行如下图所示实验，以检验化学反应中的能量变化。请根据你掌握的反应原理判断，②中的温度_______(填“升高”或“降低”)。反应过程_______(填“①”或“②”)的能量变化可用图表示。
25．理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。
(1)请利用反应“”设制一个化学电池，回答下列问题：
①该电池的负极材料是_______，电解质溶液是_______；
②正极的电极反应式为_______；
③当生成的气体标在准状况下的体积为时，电路中电子转移了_______
(2)已知燃料电池的总反应式为，电池中有一极的电极反应式为。
①这个电极是燃料电池的_______(填“正极”或“负极”)，另一个电极上的电极反应式为：_______。
②随着电池不断放电，电解质溶液的碱性_______(填“增大”、“减小”或“不变”)。
③通常情况下，甲烷燃料电池的能量利用率_______(填“大于”、“小于”或“等于”)甲烷燃烧的能量利用率。
参考答案：
1．D
【解析】电池反应为：16Li+xS8=8Li2Sx（2≤x≤8），电池负极的方程式为16Li-16e－=16Li＋，根据图示，正极发生一系列的反应，随着反应的进行，转移的电子越多，S的化合价越低，在Li2S8中，S的化合价为，Li2S2中S的化合价为－1，则在负极Li2Sx中x得值越来越小。
【解析】A、根据图示和分析，正极发生了一系列反应，包括了2Li2S6+2Li++2e-=3Li2S4，A正确，不符合题意；
B、电池的负极发生反应Li-e－=Li＋，转移0.02mol电子，则有0.02molLi转化为Li+，电极材料损失0.02mol×7g/mol=0.14g，B正确，不符合题意；
C、石墨可以导电，增加电极的导电性，C正确，不符合题意；
D、根据分析，放电过程中Li2S8会转化为Li2S2，则充电过程中Li2S2会转化为Li2S8，Li2S2的量会越来越少，D错误，符合题意；
答案选D。
2．A
【解析】拆开反应物的化学键需要吸热能量为198×6+498×3=2682 kJ，形成生成物的化学键释放的能量为360×12=4320kJ，二者之差为释放能量4320kJ-2682 kJ=1638 kJ。
综上所述答案为A。
3．D
【解析】A．热化学方程式中的化学计量数代表物质的量，不代表分子数，A错误；
B．2mol液态氟化氢所含能量比2mol气态氟化氢所含能量低，故生成2mol液态氟化氢比生成2mol气态氟化氢放热多，B错误；
C．该反应是放热反应，所以在相同条件下，2 mol 氟化氢气体的总能量小于1 mol 氢气与1 mol 氟气的总能量，C错误；
D．由热化学方程式可知，2mol氟化氢气体分解成1mol的氢气和1mol的氟气时应吸收270kJ的热量，D正确。
答案选D。
4．D
【解析】A．试管A中导管未伸入液面以下，硫酸亚铁无法进入试管B中，不能制取沉淀，选项A错误；
B．左侧烧杯中与Zn电极接触的电解质溶液应为硫酸锌溶液，右侧烧杯中与Cu电极接触的溶液应为硫酸铜溶液，选项B错误；
C．苯和硝基苯是互溶的、存在着沸点差异的液体，能用蒸馏的方法分离，但冷凝水应从下口进入，上口流出，选项C错误；
D．可氧化，发生氧化还原反应，且本身可做指示剂，故能用滴定法测定溶液的物质的量浓度，使用酸式滴定管盛装溶液，选项D正确；
答案选D。
5．C
【解析】A． N2键能为946kJ/mol，NO键能为632kJ/mol，键能越大，越稳定，则通常情况下，N2比NO稳定，选项A错误；
B． 通常情况下，N2(g)和O2(g)混合反应生成NO需要一定的条件，不能直接生成NO，选项B错误；
C． 断开化学键需要吸收能量为946kJ/mol+498kJ/mol=1444kJ/mol，形成化学键放出的能量为2×632kJ/mol=1264kJ/mol，则1mol N2(g)和1mol O2(g)反应吸收的能量为(1444-1264)kJ=180kJ，则1mol N2(g)和1mol O2(g)反应吸收的能量为180kJ，选项C正确；
D． 吸收能量为1444kJ/mol，放出的能量为1264kJ/mol，说明该反应是吸热反应，1mol N2(g)和1mol O2(g)具有的总能量小于2mol NO(g)具有的总能量，选项D错误，
答案选C。
6．B
【解析】根据平衡的定义，当物质的浓度保持不变时达到的状态即为平衡状态进行判断平衡点，根据转换率可表示单位时间内转换的快慢可以判断反应速率。根据速率公式进行计算速率。
【解析】A．T1℃下，45分钟到1小时氢气的转化率不变，故可判断达到平衡，故A正确；B．根据a1≠a2判断T2时达到平衡的时间在45分钟后，T2比T1的反应慢，故温度低，B不正确；
C．T2℃下，在前30分钟内氢气的转化率为60%，则转换了的氢气的物质的量为：4 mol ×60%=2.4mol，则转换的一氧化碳根据方程式计算得：1.2mol，根据速率公式得：，故C正确；
D．根据温度T2到T1的转化率降低，说明平衡相对向逆移，而温度降低，故逆反应为放热，正反应时吸热反应，故D正确；
故选答案B。
【点睛】注意反应是吸热还是放热，根据温度对平衡的影响进行判断，升高温度平衡向吸热方向移动。
7．B
【解析】A．NaOH由Na+和OH-构成，含有离子键和极性共价键，A不符合题意；
B．H2O2的结构式为H-O-O-H，含有O-H极性共价键和O-O非极性共价键，B符合题意；
C．Na2O2由Na+和构成，含有离子键和非极性共价键，C不符合题意；
D．H2S的结构式为H-S-H，只含有极性共价键，D不符合题意；
故选B。
8．A
【解析】A.中氢原子与氧原子之间形成极性键，氧原子与氧原子之间形成非极性键，A正确；
B.有化学键断裂的过程不一定发生化学反应，如熔化过程离子键断裂，B错误；
C.非金属元素之间也可形成离子化合物，如铵盐，C错误；
D.不是全部盐、碱、金属氧化物中都含有离子键，如氯化铝是共价化合物，不含离子键，D错误；
答案选A。
9．B
【解析】A．氯原子最外层电子数为7，易得到电子形成8电子稳定结构，A项错误；
B．氯原子最外层有7个电子，易得到1个电子形成稳定的氯离子，B项正确；
C．氯元素的化合价有－1，0，+1，+4，+5，+7等价，C项错误；
D．氯元素在元素周期表中位于第3周期第ⅦA族，D项错误；
答案选B。
10．B
【解析】四种元素为不同周期的四种主族元素，且原子序数不大于20，因此四种元素分别位于第一、第二、第三、第四周期元素，则X为H，W的最高价氧化物对应水化物常用来检验Y的最高价氧化物，应是利用澄清石灰水检验二氧化碳的存在，W为Ca，Y为C，X、Z、W的最外层电子数之和等于Y的最外层电子数，推出Z的最外层有1个电子，从而得出Z为Na，据此分析；
【解析】A．H和Na组成的化合物是NaH，H显-1价，具有强还原剂，故A错误；
B．C简单氢化物为CH4，非金属性越强，其氢化物越稳定，非金属性：C＜O，因此甲烷的稳定性小于H2O的稳定性，故B正确；
C．组成的化合物是CaC2，属于离子方程式，其电子式为，故C错误；
D．三种元素最高价氧化物对应水化物分别为H2CO3、NaOH、Ca(OH)2，分别为弱酸、强碱、强碱，故D错误；
答案为B。
11．B
【解析】A．碳原子与其他原子形成的化学键有极性键，也有非极性键，碳碳键是非极性的，碳氢键是极性的，A错误；
B．有机物分子中每个碳原子结合4个电子，形成8电子稳定结构，也就是4对共用电子，B正确；
C．碳原子与其他原子可形成单键、双键或三键，C错误；
D．碳原子与其他原子形成的化学键都是共价键，D错误；
故选B。
12．D
【解析】A．煤块粉碎为煤粉,增大接触面积,可以加快反应速率,故A不选；
B．在食品中添加防腐剂，可以减慢反应速率，故B不选；
C．冰袋可以降低温度，减慢反应速率，故C不选；
D．提高炼铁高炉的高度不能改变平衡状态，因此不能减少尾气中CO的浓度，也不能改变反应速率，故D选．
故选D。
13．C
【解析】A．氯化氢是共价化合物，电子式为，故A错误；
B．为甲烷的空间填充模型，球棍模型中，用大小不同的小球和短棍分别表示原子、共价键，同时要体现分子的空间构型，故甲烷的球棍模型是，故B错误；
C．二氧化碳中碳原子和氧原子之间为双键，故二氧化碳的电子式为，故C正确；
D．用一条短线代表一对共用电子对的式子为结构式，故C2H6O是其分子式，不是结构式，故D错误；
故选C。
14．C
【解析】由υ＝可知，υ正与 t的乘积为Y浓度减小量，υ逆与 t的乘积为Y浓度增加量，Δc＝υ正Δt－υ逆Δt＝SabdO－SbOd，所以阴影部分的面积为Y的浓度的变化，Y浓度的变化也等于Z浓度的变化，为X浓度变化的2倍，答案选C。
15．D
【解析】A．缩小容积、增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动，即向正反应方向移动，但二氧化氮的浓度仍然增大，所以体系颜色加深，错误；
B．增大容积、减小压强，平衡不发生移动，但气体体积增大，各气体浓度均减小，混合气体颜色变浅，错误；
C．为固体，加入碳后，平衡不移动，错误；
D．合成氨时保持压强不变，充入，则容器容积增大，相当于反应体系的压强减小，平衡向气体体积增大的方向移动，所以平衡向左移动，正确。
故选D。
16． B Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O PbO2+SO42-+4H++2e-=PbSO4+2H2O 增加 0.1NA O2+2H2O+4e-=4OH- 2
【解析】（1）铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，一组插入烧碱溶液中，分别形成了原电池，根据负极金属单质上电子来判断；碱性条件下，Al失电子生成偏铝酸根离子；
（2）B为PbO2，是原电池的正极，发生还原反应，注意电解质溶液是硫酸；A是Pb，其离子能够与硫酸根反应生成沉淀；据电池反应式计算；
（3）若AB为金属铂片，电解质溶液为KOH溶液，分别从AB两极通入C3H8和O2，该电池即为丙烷燃料电池，通入C3H8的一极为负极，被氧化，产生的二氧化碳与碱反应生成碳酸盐。
【解析】（1）将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，铝钝化，所以Cu失电子作负极，一组插入烧碱溶液中，Cu与氢氧化钠不反应，Al失电子作负极，
碱性条件下，Al失电子生成偏铝酸根离子，其电极反应为：Al+4OH--3e-=AlO2-+2H2O；
故答案为：B；Al+4OH--3e-=AlO2-+2H2O；
（2）B为PbO2，是原电池的正极，发生还原反应，电解质溶液是硫酸，铅离子能够与硫酸根离子生成沉淀，电极反应式为：PbO2+SO42-+4H++2e-=PbSO4+2H2O；
A极Pb失电子生成铅离子能够与硫酸根反应生成沉淀，导致质量增大；据电池反应式可知，每有2mol硫酸反应转移电子2mol，则0.1mol硫酸反应转移电子数目为0.1NA，
故答案为：PbO2+SO42-+4H++2e-=PbSO4+2H2O；增重；0.1NA；
（3）若AB均为金属铂片，电解质溶液为KOH溶液，分别从AB两极通入C3H8和O2 ，该电池即为丙烷燃料电池，通入O2的一极为正极，被还原，电极方程式为O2+2H2O+4e-=4OH-，A极的反应物C3H8只有两种不同环境的氢，一氯代物有2种同分异构体。
【点睛】本题综合考查了原电池原理，明确原电池正负极的判断方法是解本题关键，原电池原理是高中化学的重点也是难点，要注意掌握原电池原理，把握本质，正确书写电极反应方程式。
17．③④⑦⑨
【解析】①，无法判断各组分的浓度是否继续变化，则无法判断平衡状态，故①错误；
②，无法判断各组分的浓度是否继续变化，无法判断是否达到平衡状态，故②错误；
③、、不再随时间而改变，说明正逆反应速率相等，该反应达到平衡状态，故③正确；
④单位时间内生成的同时生成，说明正逆反应速率相等，该反应达到平衡状态，故④正确；
⑤单位时间内生成的同时生成，表示的都是逆反应速率，无法判断正逆反应速率的关系，故⑤错误；
⑥反应速率，没有正逆反应速率，则无法判断平衡状态，故⑥错误；
⑦一个H H键断裂的同时有两个H I键断裂，表明正逆反应速率相等，该反应达到平衡状态，故⑦正确；
⑧该反应为气体体积不变的反应，压强始终不变，不能根据压强判断平衡状态，故⑧错误；
⑨温度和体积一定时混合气体的颜色不再变化，说明正逆反应速率相等，该反应达到平衡状态，故⑨正确；
⑩气体总质量不变、容器容积不变，密度为定值，故⑩错误；
该反应前后气体质量不变，气体总物质的量不变，则气体的平均摩尔质量为定值，不能据此判断平衡状态，故 错误；
综上已经达到平衡状态的标志是③④⑦⑨，故答案为：③④⑦⑨。
18．(1) 铜片上有气泡产生
(2) 锌片 铜片 锌片
(3)
【解析】(1)
锌片直接插入稀硫酸中，锌与硫酸反应生成硫酸锌和氢气，化学方程式为：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ ；用导线将锌片和铜片连接，该装置为原电池装置，锌为负极，铜片为正极，铜片上氢离子得电子生成氢气，现象是：铜片上有气泡产生；电极反应为：2H++2e =H2↑；
(2)
该原电池中锌片为负极，电子由负极流出，沿着导线流向正极，故电子由锌片经导线流向铜片，说明锌片为负极；
(3)
根据正极的电极反应，电路中转移电子0.2mol时，生成氢气0.1mol，标况下氢气的体积为2.24L。
19．(1)1.4
(2) H2 2e－+2OH－=2H2O 1.93×103 CH3OH 6e－+8OH－=CO+6H2O 30NA
(3)VB2+16OH－ 11e－=VO+2B(OH)+4H2O
【解析】（1）
Cu(s)+2Ag+(aq)=Cu2+(aq)+2Ag(s)设计原电池，若用铜、银做两个电极，开始两电极质量相等，当电路中转移0.01mol电子时，则负极有0.005mol铜溶解，正极有0.01mol银生成，因此两电极的质量差为0.01mol×108g mol 1+0.005mol×64g mol 1＝1.4g；故答案为：1.4；
（2）
①假设使用的“燃料”是氢气(H2)，根据图中电子转移方向得到a为负极，b为正极，则a极的电极反应式为H2 2e－+2OH－=2H2O。若电池中氢气(H2)通入量为224mL(标准状况)即物质的量为0.01mol，且反应完全，电子转移为0.02mol，则理论上通过电流表的电量为0.02mol ×6.02×1023mol 1 ×1.6×10 19C ≈1.93×103C；故答案为：H2 2e－+2OH－=2H2O；1.93×103；
②假设使用的“燃料”是甲醇(CH3OH)，甲醇失去电子变为碳酸根，则a极的电极反应式为CH3OH 6e－+8OH－=CO+6H2O，如果消耗甲醇160g即物质的量为5mol，假设化学能完全转化为电能，则转移电子的数目为5mol×6×NAmol 1=30NA；故答案为：CH3OH 6e－+8OH－=CO+6H2O；30NA；
（3）
根据电池总反应为4VB2+11O2+20OH－+6H2O=8B(OH)+4VO，则VB2电极为负极，反应生成B(OH)、VO，则该电极发生的电极反应为VB2+16OH－ 11e－=VO+2B(OH)+4H2O；故答案为：VB2+16OH－ 11e－=VO+2B(OH)+4H2O。
20． 60 > = 0.07 0.0015 0.20
【解析】（1）由表可知，60s时反应达平衡，根据方程式计算△c(N2O4)，根据转化率计算平衡时N2O4的转化率；根据方程式计算，计算c2、c3，据此解答；60s后反应达平衡，反应混合物各组分的浓度不变；
（2）由△c(NO2)，根据方程式计算△c（N2O4），20s的四氧化二氮的浓度=起始浓度-△c(N2O4)；根据v=计算v(N2O4)；
（3）达到上述同样的平衡状态，说明两个平衡为等效平衡，按化学计量数换算到N2O4一边，满足c(N2O4)为0.100mol/L；
【解析】(1)由表可知，60s时反应达平衡，c(NO2)=0.120mol/L,根据反应N2O4 2NO2可知,平衡时消耗二氧化氮的浓度为：c(N2O4)=0.120mol/L×=0.06mol/L，则平衡时N2O4的转化率为： ×100%=60%；达到平衡时各组分的浓度不再变化，则c3=a=b=0.1mol/L 0.06mol/L=0.04mol/L；由表可知，40s时，c(N2O4)=0.050mol/L，N2O4的浓度变化为：(0.1 0.05)mol/L=0.05mol/L，则c2=0.05mol/L×2=0.10mol/L，所以c2>c3，
故答案为：60；>；=；
(2)由表可知，20s时，c(NO2)=0.060mol/L，则反应消耗N2O4的浓度为0.030mol/L，则20s的四氧化二氮的浓度c1=0.1mol/L 0.03mol/L=0.07mol/L；在0s 20s内四氧化二氮的平均反应速率为v(N2O4)==0.0015mol (L s) 1，
故答案为：0.07；0.0015；
(3)达到上述同样的平衡状态，为等效平衡，按化学计量数换算到N2O4一边,满足c(N2O4)为0.100mol/L即可，根据反应N2O4 2NO2可知二氧化氮的浓度应该为：c(NO2)=2c(N2O4)=0.1mol/L×2=0.20mol/L，
故答案为：0.20。
【点睛】根据信息得出两个平衡为等效平衡。
21．(1) 氧原子和硫原子的最外层均为6个电子，均易得到2个电子形成8电子稳定结构
(2)和
(3)
【解析】（1）
①一个硫原子得到二个电子形成一种新粒子，该粒子的符号为；
②、中氧与硫元素的化合价均为价，从原子结构上分析它们化合价相同的原因是氧原子和硫原子的最外层均为6个电子，均易得到2个电子形成8电子稳定结构；
（2）
根据溶液和溶液反应的微观示意图所示，反应前后该反应中实际参加反应的离子是和没有变化，实际参加反应的离子是和；
（3）
根据硫及其化合物的“化合价-物质类别”关系图所示，物质X属于S是+4价的氧化物，化学式为。
22． 防止硫酸亚铁被氧化 N2+3H22NH3 SiO2 纯碱、石英、石灰石 SiO2+2OH-=SiO+H2O PbO2(s)+4H+(aq)+SO(aq)+2e-=PbSO4(s)+2H2O(l)
【解析】(1)由于二价铁容易被氧化成三价铁，故亚铁盐药片需外包糖衣，故此处填：防止硫酸亚铁被氧化；
(2)最重要的人工固氮是合成氨反应，故此处填：；
(3)由于SiO2对光的传导能力强，故可以用来生产光导纤维，故此处填SiO2；
(4)工业上以纯碱、石灰石、石英为原料，在玻璃回转窑中高温煅烧生产玻璃，故此处填：纯碱、石灰石、石英；
(5)由于NaOH溶液会与玻璃中的SiO2反应生成具有黏性的Na2SiO3，从而将塞子和瓶体粘在一起，所以保存NaOH溶液不能用玻璃塞，对应离子方程式为：SiO2+2OH-=+H2O；
(6)铅蓄电池负极为Pb，正极为PbO2，电解质为硫酸溶液，放电时，Pb失电子转化为PbSO4，PbO2在正极得电子转化为PbSO4，对应电极反应为：PbO2(s)+4H+(aq)+(aq)+2e-=PbSO4(s)+2H2O(l)。
23． B A CO-2e-+CO=2CO2 H2-2e-+2OH-=2H2O 1.93×103 CH3OH-6e-+8OH-=CO+6H2O 30NA
【解析】
分析熔融碳酸盐燃料电池原理示意图，通入氧气的一端为原电池正极，通入一氧化碳和氢气的一端为负极，电流从正极流向负极，溶液中阴离子移向负极，A电极上一氧化碳失电子发生氧化反应生成二氧化碳；根据某种燃料电池的工作原理示意，由电子转移方向可知a为负极，发生氧化反应，应通入燃料，b为正极，发生还原反应，应通入空气。
【解析】
(1)分析熔融碳酸盐燃料电池原理示意图，通入O2的B电极为原电池正极，通入CO和H2的电极为负极，电流从正极流向负极，电池工作时，外电路上电流的方向应从电极B(填A或B)流向用电器。内电路中，溶液中阴离子移向负极，CO向电极A(填A或B)移动，电极A上CO失电子发生氧化反应生成CO2，CO参与的电极反应为CO-2e-+CO=2CO2。故答案为：B；A；CO-2e-+CO=2CO2；
(2)①由分析a为负极，假设使用的“燃料”是氢气(H2)，a极上氢气失电子，发生氧化反应，则a极的电极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O。若电池中氢气(H2)通入量为224 mL(标准状况)，且反应完全，n(H2)= =0.01mol，则理论上通过电流表的电量为Q=9.65×104C/mol×0.01mol=1.93×103C (法拉第常数F=9.65×104C/mol)。故答案为：H2-2e-+2OH-=2H2O；1.93×103；
②假设使用的“燃料”是甲醇(CH3OH)，a极上甲醇失电子，发生氧化反应，则a极的电极反应式为CH3OH-6e-+8OH-=CO+6H2O。 如果消耗甲醇160g，假设化学能完全转化为电能，则转移电子的数目为= =30NA。故答案为：CH3OH-6e-+8OH-=CO+6H2O；30NA。
24．(1)3A(g)B(g) + 3C(g)
(2) 0.2 mol L 1 min 1 2.4mol
(3)CE
(4)BD
(5) 降低 ①
【解析】(1)
根据图中曲线，A不断消耗，说明A为反应物，B、C不断增加，说明B、C是生成物，A、B、C该变量分别为1.2 mol L 1、0.4 mol L 1、1.2 mol L 1，则该反应的化学方程式为3A(g)B(g) + 3C(g)；故答案为：3A(g)B(g) + 3C(g)。
(2)
从开始至2min，B的平均反应速率为；平衡时，C的物质的量为1.2 mol L 1×2L=2.4mol；故答案为：0.2 mol L 1 min 1；2.4mol。
(3)
A．A、B、C的物质的量之比为3：1：3，不能说明是否达到平衡，只能说各物质的量不再改变，故A不符合题意；B．相同时间内消耗3molA，正向反应，同时生成3molC，正向反应，同一个方向，不能说明达到平衡，故B不符合题意；C．相同时间内消耗，正向反应，同时消耗，逆向反应，消耗之比等于计量系数之比，因此能作为判断平衡标志，故C符合题意；D．气体总质量始终不变，当混合气体的总质量不随时间的变化而变化，不能作为判断平衡标志，故D不符合题意；E．正向反应，B的体积分数不断减小，当B的体积分数不再发生变化，则达到平衡，故E符合题意；综上所述，答案为：CE。
(4)
A．加催化剂，反应速率加快，故A不符合题意；B．降低温度，反应速率降低，故B符合题意；C．容积不变，充入A，A的物质的量浓度增大，反应速率加快，故C不符合题意；D．容积不变，从容器中分离出A，A的物质的量浓度减小，反应速率减小，故D符合题意；综上所述，答案为：BD。
(5)
根据反应能量变化分析①为放热反应，②为吸热反应，因此②中的温度降低，该热量变化图为放热反应，因此反应过程①的能量变化可用图表示；故答案为：降低；①。
25． 溶液 0.03 正极 减小 大于
【解析】(1)根据总反应“”可知，Cu失电子发生氧化反应，硝酸根离子得电子发生还原反应，若设计成原电池，则根据原电池的工作原理可知，
①该电池的负极材料是Cu，电解质溶液是溶液，故答案为：Cu；溶液；
②正极硝酸根离子得电子转化NO，根据电荷守恒和原子守恒可知，其电极反应式为：；
③因为NO3e-，所以当生成的气体标在准状况下的体积为（0.01mol）时，电路中转移的电子的物质的量为0.01mol3=0.03mol；
(2) ①根据电极总反应式可看出该燃料电池中，氧气参与反应，得电子，作原电池的正极；甲烷在负极发生失电子的氧化反应生成碳酸钾，其电极反应式为：，故答案为：正极；；
②根据总反应可看出，随着电池不断放电，电解质KOH不断被消耗，所以电解质溶液的碱性不断减小，故答案为：减小；
③因为甲烷燃烧会有较多化学能以热能形式散失，而甲烷燃料电池可将化学能直接转化为电能，提高了燃料的利用率，所以③通常情况下，甲烷燃料电池的能量利用率大于甲烷燃烧的能量利用率，故答案为：大于。
一、单选题
1．2019年诺贝尔化学奖授予美国固体物理学家约翰·巴尼斯特·古迪纳（John B． Goodenough）、英国化学家斯坦利·威廷汉（Stanley Whittingham）和日本化学家吉野彰（Akira Yoshino），以表彰他们发明锂离子电池方面做出的贡献。全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为：16Li+xS8=8Li2Sx（2≤x≤8）。下列说法错误的是（ ）
A．电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6+2Li++2e-=3Li2S4
B．电池工作时，外电路中流过0.02mol电子，负极材料减重0.14g
C．石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性
D．电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多
2．白磷与氧气在一定条件下可以发生如下反应：P4+3O2=P4O6。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为：P—P 198kJ/mol，P—O 360kJ/mol，O=O 498kJ/mol。
根据上图所示的分子结构和有关数据，计算该反应的能量变化，正确的是
A．释放1638kJ的能量 B．吸收1638kJ的能量
C．释放126kJ的能量 D．吸收126kJ的能量
3．已知：H2 (g)+F2(g) =2HF(g) △H=- 270 kJ /mol，下列说法正确的是
A．1个氢气分子与1个氟气分子反应生成2个氟化氢分子放出270kJ
B．1 mol 氢气与1 mol 氟气反应生成2mol 液态氟化氢放出的热量小于270kJ
C．在相同条件下，2 mol 氟化氢气体的总能量大于1 mol 氢气与1 mol 氟气的总能量
D．2 mol氟化氢气体分解成1mol的氢气积1mol的氟气吸收270kJ热量
4．用如图所示装置进行相应实验，能达到实验目的的是
选项 A B C D
装置
目的 制取沉淀 将设计成原电池装置 分离苯和硝基苯 测定溶液的物质的量浓度
A．A B．B C．C D．D
5．化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的，如图为N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化。则下列说法正确的是
A．通常情况下，NO比N2稳定
B．通常情况下，N2(g)和O2(g)混合能直接生成NO
C．1molN2(g)和1molO2(g)反应吸收的能量为180kJ
D．1molN2(g)和1molO2(g)具有的总能量大于2molNO(g)具有的总能量
6．在容积固定的2 L密闭容器中发生反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) △H＝a kJ·mol－1，若充入2 mol CO(g)和4 mol H2(g)，在不同温度、不同时段下H2的转化率如下表：(已知a1≠a2)
15分钟 30分钟 45分钟 1小时
T1 45% 75% 85% 85%
T2 40% 60% a1 a2
下列说法中错误的是A．T1℃下，45分钟该反应达到平衡状态
B．根据数据判断：T1
D．该反应的△H>0
7．下列物质中，既含有非极性共价键又含有极性共价键是
A．NaOH B．H2O2 C．Na2O2 D．H2S
8．下列关于化学键的说法中正确的是（ ）
A．中既有极性键又有非极性键
B．凡是有化学键断裂的过程一定发生了化学反应
C．非金属元素之间只能形成共价化合物
D．所有盐、碱和金属氧化物中都含有离子键
9．氯元素的原子结构示意图为，下列说法正确的是
A．氯原子在化学反应中易失去电子
B．氯原子易得到电子形成稳定的氯离子
C．氯元素的化合价只有-1价
D．氯在元素周期表中位于第3周期第Ⅶ族
10．X、Y、Z、W为不同周期的四种主族元素，且原子序数不大于20，X、Z、W的最外层电子数之和等于Y的最外层电子数，W的最高价氧化物对应的水化物常用来检验Y的最高价氧化物。下列说法正确的是
A．X和Z组成的化合物是一种强氧化剂
B．Y的简单氢化物的稳定性小于H2O的稳定性
C．W与Y形成的化合物的电子式为：
D．Y、Z、W的最高价氧化物对应的水化物分别为强酸、强碱、强碱
11．大多数有机物分子中的碳原子与其他原子的结合方式是
A．全部通过非极性键结合 B．形成4对共用电子
C．通过2个单键结合 D．通过离子键和共价键结合
12．日常生活中的下列做法，与调控化学反应速率无关的是
A．燃煤时将煤块粉碎为煤粉
B．制作绿豆糕时添加适量的食品防腐剂
C．空运水果时在包装箱中放入冰袋
D．炼铁时采用增加炉子高度的方法减少尾气排放
13．下列化学用语中，表示正确的是
A．氯化氢的电子式： B．CH4的球棍模型：
C．二氧化碳的电子式： D．乙醇的结构式：C2H6O
14．在容积为4 L的刚性密闭容器中，进行可逆反应：X(g)＋2Y(g) 2Z(g)并达到平衡，在此过程中，以Y的浓度改变表示的反应速率υ(正)、υ(逆)与时间t的关系如图。则图中阴影部分的面积表示( )
A．X的浓度的变化 B．Y的物质的量的变化
C．Z的浓度的变化 D．Z的物质的量的减少
15．下列叙述及解释正确的是
A． ，在达到平衡后，对平衡体系采取缩小容积、增大压强的措施，因为平衡向正反应方向移动，故体系颜色变浅
B． ，在达到平衡后，对平衡体系采取增大容积、减小压强的措施，因为平衡不移动，故体系颜色不变
C．，在达到平衡后，加入碳，平衡向正反应方向移动
D．，在达到平衡后，保持压强不变，充入，平衡向左移动
二、填空题
16．如图为原电池装置示意图。
⑴将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，一组插入烧碱溶液中，分别形成了原电池，在这两个原电池中，作负极的分别是___________（填字母）。
A．铝片、铜片 B．铜片、铝片 C．铝片、铝片 D．铜片、铜片
写出插入烧碱溶液中形成的原电池的负极反应式：________________。
⑵若A为Pb，B为PbO2，电解质为H2SO4溶液，工作时的总反应为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。写出B电极反应式：________________；该电池在工作时，A电极的质量将___________（填“增加”“减小”或“不变”）。若该电池反应消耗了0.1mol H2SO4，则转移电子的数目为____________。
⑶若A、B均为铂片，电解质为KOH溶液，分别从A、B两极通入C3H8和O2，该电池即为丙烷燃料电池，写出B电极反应式：_________________；A极的反应物C3H8的一氯代物有__________种同分异构体。
17．H2(g)+ I2(g) 2HI(g)已经达到平衡状态的标志是________（填序号）。
①
②
③、、不再随时间而改变
④单位时间内生成的同时生成
⑤单位时间内生成的同时生成
⑥反应速率
⑦一个键断裂的同时有两个键断裂
⑧温度和体积一定时，容器内压强不再变化
⑨温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化
⑩温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化
温度和体积一定时，混合气体的平均相对分子质量不再变化
18．如图所示，将锌、铜通过导线相连，置于稀硫酸中。
(1)将锌片直接插入稀硫酸中，发生反应的化学方程式是_______。用导线将锌片和石墨棒连接，再插入稀硫酸中，构成原电池反应。铜片上的现象是_______，电极反应式为_______。
(2)电子由_______经导线流向_______(填“锌”或“铜”)，说明_______为负极。
(3)若反应过程中有电子发生转移，则生成的氢气在标准状况下的体积为_______。
19．回答下列问题：
(1)根据氧化还原反应：Cu(s)+2Ag+(aq)=Cu2+(aq)+2Ag(s)设计原电池，若用铜、银做两个电极，开始两电极质量相等，当电路中转移0.01mol电子时两电极的质量差为____g。
(2)某种燃料电池的工作原理示意如图所示，a、b均为惰性电极。
①假设使用的“燃料”是氢气(H2)，则a极的电极反应式为____。若电池中氢气(H2)通入量为224mL(标准状况)，且反应完全，则理论上通过电流表的电量为____C。(已知一个电子所带电量为1.6×10 19C，NA约为6.02×1023mol 1)。
②假设使用的“燃料”是甲醇(CH3OH)，则a极的电极反应式为____，如果消耗甲醇160g，假设化学能完全转化为电能，则转移电子的数目为____(用NA表示)。
(3)一种高性能的碱性硼化钒(VB2)—空气电池如图所示，电池总反应为4VB2+11O2+20OH－+6H2O=8B(OH)+4VO。VB2电极发生的电极反应为____。
20．在100 ℃时，将0.100 mol的N2O4气体充入1 L 抽空的密闭容器中，发生如下反应：N2O42NO2，隔一定时间对该容器内的物质进行分析，得到下表：
(1)达到平衡时，N2O4的转化率为______________，表中c2________c3，a________b(填“>”、“<”或“＝”)。
(2)20 s时N2O4的浓度c1＝________ mol·L－1，在0～20 s内N2O4的平均反应速率为________ mol·L－1·s－1。
(3)若在相同情况下最初向该容器充入的是二氧化氮气体，则要达到上述同样的平衡状态，二氧化氮的起始浓度是________ mol·L－1。
21．宏观和微观相结合是认识物质结构与性质的重要方法，请回答下列问题。
(1)氧原子的结构示意图为，硫原子的结构示意图为。
①一个硫原子得到二个电子形成一种新粒子，该粒子的符号为___________。
②氧气和硫单质分别与氢气反应生成和。、中氧与硫元素的化合价均为价，从原子结构上分析它们化合价相同的原因是___________。
(2)溶液和溶液反应的微观示意图如图1所示。该反应中实际参加反应的离子是___________(填离子符号)。
(3)硫及其化合物的“化合价-物质类别”关系图如图2所示。物质X的化学式为___________。
22．化学就在我们身边，它与我们的日常生活密切相关。按要求回答以下问题：
(1)缺铁性贫血患者应补充Fe2+，通常以硫酸亚铁的形式补充，而硫酸铁无这种药效。当用硫酸亚铁制成药片时外表包有一层特殊的糖衣，这层糖衣的作用是___。
(2)最重要的人工固氮途径是___(用化学方程式表示)。
(3)“硅材料”是无机非金属材料的主角，其中广泛应用的光导纤维成分是___。
(4)陶瓷、水泥和玻璃是常用的传统无机非金属材料，其中生产普通玻璃的主要原料有___。
(5)盛装氢氧化钠溶液的试剂瓶不能用玻璃塞的原因是__(用离子方程式表示)。
(6)铅蓄电池在汽车和电动车中都有广泛应用，该电池放电时的正极电极反应式为___。
23．(1)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图所示。电池工作时，外电路上电流的方向应从电极_______(填A或B)流向用电器。内电路中，CO向电极_______(填A或B)移动，电极A上CO参与的电极反应为_______。
(2)某种燃料电池的工作原理示意如图所示，a、b均为惰性电极。
①假设使用的“燃料”是氢气(H2)，则a极的电极反应式为_______。
若电池中氢气(H2)通入量为224 mL(标准状况)，且反应完全，则理论上通过电流表的电量为_______C (法拉第常数F=9.65×104C/mol)。
②假设使用的“燃料”是甲醇(CH3OH)，则a极的电极反应式为_______。
如果消耗甲醇160g，假设化学能完全转化为电能，则转移电子的数目为_______(用NA表示)。
24．某温度时，在一个2L的密闭容器中，A、B、C三种气体物质的浓度随时间的变化曲线如图所示。
根据图中数据，试填写下列空白：
(1)该反应的化学方程式为_______；
(2)从开始至2min，B的平均反应速率为_______；平衡时，C的物质的量为_______；
(3)下列叙述能说明该反应已达到化学平衡状态的_______(填序号)；
A．A、B、C的物质的量之比为3：1：3
B．相同时间内消耗3molA，同时生成3molC
C．相同时间内消耗，同时消耗
D．混合气体的总质量不随时间的变化而变化
E．B的体积分数不再发生变化
(4)在某一时刻采取下列措施能使该反应速率减小的是_______(填序号)。
A．加催化剂 B．降低温度
C．容积不变，充入A D．容积不变，从容器中分离出A
(5)某实验小组同学进行如下图所示实验，以检验化学反应中的能量变化。请根据你掌握的反应原理判断，②中的温度_______(填“升高”或“降低”)。反应过程_______(填“①”或“②”)的能量变化可用图表示。
25．理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。
(1)请利用反应“”设制一个化学电池，回答下列问题：
①该电池的负极材料是_______，电解质溶液是_______；
②正极的电极反应式为_______；
③当生成的气体标在准状况下的体积为时，电路中电子转移了_______
(2)已知燃料电池的总反应式为，电池中有一极的电极反应式为。
①这个电极是燃料电池的_______(填“正极”或“负极”)，另一个电极上的电极反应式为：_______。
②随着电池不断放电，电解质溶液的碱性_______(填“增大”、“减小”或“不变”)。
③通常情况下，甲烷燃料电池的能量利用率_______(填“大于”、“小于”或“等于”)甲烷燃烧的能量利用率。
参考答案：
1．D
【解析】电池反应为：16Li+xS8=8Li2Sx（2≤x≤8），电池负极的方程式为16Li-16e－=16Li＋，根据图示，正极发生一系列的反应，随着反应的进行，转移的电子越多，S的化合价越低，在Li2S8中，S的化合价为，Li2S2中S的化合价为－1，则在负极Li2Sx中x得值越来越小。
【解析】A、根据图示和分析，正极发生了一系列反应，包括了2Li2S6+2Li++2e-=3Li2S4，A正确，不符合题意；
B、电池的负极发生反应Li-e－=Li＋，转移0.02mol电子，则有0.02molLi转化为Li+，电极材料损失0.02mol×7g/mol=0.14g，B正确，不符合题意；
C、石墨可以导电，增加电极的导电性，C正确，不符合题意；
D、根据分析，放电过程中Li2S8会转化为Li2S2，则充电过程中Li2S2会转化为Li2S8，Li2S2的量会越来越少，D错误，符合题意；
答案选D。
2．A
【解析】拆开反应物的化学键需要吸热能量为198×6+498×3=2682 kJ，形成生成物的化学键释放的能量为360×12=4320kJ，二者之差为释放能量4320kJ-2682 kJ=1638 kJ。
综上所述答案为A。
3．D
【解析】A．热化学方程式中的化学计量数代表物质的量，不代表分子数，A错误；
B．2mol液态氟化氢所含能量比2mol气态氟化氢所含能量低，故生成2mol液态氟化氢比生成2mol气态氟化氢放热多，B错误；
C．该反应是放热反应，所以在相同条件下，2 mol 氟化氢气体的总能量小于1 mol 氢气与1 mol 氟气的总能量，C错误；
D．由热化学方程式可知，2mol氟化氢气体分解成1mol的氢气和1mol的氟气时应吸收270kJ的热量，D正确。
答案选D。
4．D
【解析】A．试管A中导管未伸入液面以下，硫酸亚铁无法进入试管B中，不能制取沉淀，选项A错误；
B．左侧烧杯中与Zn电极接触的电解质溶液应为硫酸锌溶液，右侧烧杯中与Cu电极接触的溶液应为硫酸铜溶液，选项B错误；
C．苯和硝基苯是互溶的、存在着沸点差异的液体，能用蒸馏的方法分离，但冷凝水应从下口进入，上口流出，选项C错误；
D．可氧化，发生氧化还原反应，且本身可做指示剂，故能用滴定法测定溶液的物质的量浓度，使用酸式滴定管盛装溶液，选项D正确；
答案选D。
5．C
【解析】A． N2键能为946kJ/mol，NO键能为632kJ/mol，键能越大，越稳定，则通常情况下，N2比NO稳定，选项A错误；
B． 通常情况下，N2(g)和O2(g)混合反应生成NO需要一定的条件，不能直接生成NO，选项B错误；
C． 断开化学键需要吸收能量为946kJ/mol+498kJ/mol=1444kJ/mol，形成化学键放出的能量为2×632kJ/mol=1264kJ/mol，则1mol N2(g)和1mol O2(g)反应吸收的能量为(1444-1264)kJ=180kJ，则1mol N2(g)和1mol O2(g)反应吸收的能量为180kJ，选项C正确；
D． 吸收能量为1444kJ/mol，放出的能量为1264kJ/mol，说明该反应是吸热反应，1mol N2(g)和1mol O2(g)具有的总能量小于2mol NO(g)具有的总能量，选项D错误，
答案选C。
6．B
【解析】根据平衡的定义，当物质的浓度保持不变时达到的状态即为平衡状态进行判断平衡点，根据转换率可表示单位时间内转换的快慢可以判断反应速率。根据速率公式进行计算速率。
【解析】A．T1℃下，45分钟到1小时氢气的转化率不变，故可判断达到平衡，故A正确；B．根据a1≠a2判断T2时达到平衡的时间在45分钟后，T2比T1的反应慢，故温度低，B不正确；
C．T2℃下，在前30分钟内氢气的转化率为60%，则转换了的氢气的物质的量为：4 mol ×60%=2.4mol，则转换的一氧化碳根据方程式计算得：1.2mol，根据速率公式得：，故C正确；
D．根据温度T2到T1的转化率降低，说明平衡相对向逆移，而温度降低，故逆反应为放热，正反应时吸热反应，故D正确；
故选答案B。
【点睛】注意反应是吸热还是放热，根据温度对平衡的影响进行判断，升高温度平衡向吸热方向移动。
7．B
【解析】A．NaOH由Na+和OH-构成，含有离子键和极性共价键，A不符合题意；
B．H2O2的结构式为H-O-O-H，含有O-H极性共价键和O-O非极性共价键，B符合题意；
C．Na2O2由Na+和构成，含有离子键和非极性共价键，C不符合题意；
D．H2S的结构式为H-S-H，只含有极性共价键，D不符合题意；
故选B。
8．A
【解析】A.中氢原子与氧原子之间形成极性键，氧原子与氧原子之间形成非极性键，A正确；
B.有化学键断裂的过程不一定发生化学反应，如熔化过程离子键断裂，B错误；
C.非金属元素之间也可形成离子化合物，如铵盐，C错误；
D.不是全部盐、碱、金属氧化物中都含有离子键，如氯化铝是共价化合物，不含离子键，D错误；
答案选A。
9．B
【解析】A．氯原子最外层电子数为7，易得到电子形成8电子稳定结构，A项错误；
B．氯原子最外层有7个电子，易得到1个电子形成稳定的氯离子，B项正确；
C．氯元素的化合价有－1，0，+1，+4，+5，+7等价，C项错误；
D．氯元素在元素周期表中位于第3周期第ⅦA族，D项错误；
答案选B。
10．B
【解析】四种元素为不同周期的四种主族元素，且原子序数不大于20，因此四种元素分别位于第一、第二、第三、第四周期元素，则X为H，W的最高价氧化物对应水化物常用来检验Y的最高价氧化物，应是利用澄清石灰水检验二氧化碳的存在，W为Ca，Y为C，X、Z、W的最外层电子数之和等于Y的最外层电子数，推出Z的最外层有1个电子，从而得出Z为Na，据此分析；
【解析】A．H和Na组成的化合物是NaH，H显-1价，具有强还原剂，故A错误；
B．C简单氢化物为CH4，非金属性越强，其氢化物越稳定，非金属性：C＜O，因此甲烷的稳定性小于H2O的稳定性，故B正确；
C．组成的化合物是CaC2，属于离子方程式，其电子式为，故C错误；
D．三种元素最高价氧化物对应水化物分别为H2CO3、NaOH、Ca(OH)2，分别为弱酸、强碱、强碱，故D错误；
答案为B。
11．B
【解析】A．碳原子与其他原子形成的化学键有极性键，也有非极性键，碳碳键是非极性的，碳氢键是极性的，A错误；
B．有机物分子中每个碳原子结合4个电子，形成8电子稳定结构，也就是4对共用电子，B正确；
C．碳原子与其他原子可形成单键、双键或三键，C错误；
D．碳原子与其他原子形成的化学键都是共价键，D错误；
故选B。
12．D
【解析】A．煤块粉碎为煤粉,增大接触面积,可以加快反应速率,故A不选；
B．在食品中添加防腐剂，可以减慢反应速率，故B不选；
C．冰袋可以降低温度，减慢反应速率，故C不选；
D．提高炼铁高炉的高度不能改变平衡状态，因此不能减少尾气中CO的浓度，也不能改变反应速率，故D选．
故选D。
13．C
【解析】A．氯化氢是共价化合物，电子式为，故A错误；
B．为甲烷的空间填充模型，球棍模型中，用大小不同的小球和短棍分别表示原子、共价键，同时要体现分子的空间构型，故甲烷的球棍模型是，故B错误；
C．二氧化碳中碳原子和氧原子之间为双键，故二氧化碳的电子式为，故C正确；
D．用一条短线代表一对共用电子对的式子为结构式，故C2H6O是其分子式，不是结构式，故D错误；
故选C。
14．C
【解析】由υ＝可知，υ正与 t的乘积为Y浓度减小量，υ逆与 t的乘积为Y浓度增加量，Δc＝υ正Δt－υ逆Δt＝SabdO－SbOd，所以阴影部分的面积为Y的浓度的变化，Y浓度的变化也等于Z浓度的变化，为X浓度变化的2倍，答案选C。
15．D
【解析】A．缩小容积、增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动，即向正反应方向移动，但二氧化氮的浓度仍然增大，所以体系颜色加深，错误；
B．增大容积、减小压强，平衡不发生移动，但气体体积增大，各气体浓度均减小，混合气体颜色变浅，错误；
C．为固体，加入碳后，平衡不移动，错误；
D．合成氨时保持压强不变，充入，则容器容积增大，相当于反应体系的压强减小，平衡向气体体积增大的方向移动，所以平衡向左移动，正确。
故选D。
16． B Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O PbO2+SO42-+4H++2e-=PbSO4+2H2O 增加 0.1NA O2+2H2O+4e-=4OH- 2
【解析】（1）铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，一组插入烧碱溶液中，分别形成了原电池，根据负极金属单质上电子来判断；碱性条件下，Al失电子生成偏铝酸根离子；
（2）B为PbO2，是原电池的正极，发生还原反应，注意电解质溶液是硫酸；A是Pb，其离子能够与硫酸根反应生成沉淀；据电池反应式计算；
（3）若AB为金属铂片，电解质溶液为KOH溶液，分别从AB两极通入C3H8和O2，该电池即为丙烷燃料电池，通入C3H8的一极为负极，被氧化，产生的二氧化碳与碱反应生成碳酸盐。
【解析】（1）将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，铝钝化，所以Cu失电子作负极，一组插入烧碱溶液中，Cu与氢氧化钠不反应，Al失电子作负极，
碱性条件下，Al失电子生成偏铝酸根离子，其电极反应为：Al+4OH--3e-=AlO2-+2H2O；
故答案为：B；Al+4OH--3e-=AlO2-+2H2O；
（2）B为PbO2，是原电池的正极，发生还原反应，电解质溶液是硫酸，铅离子能够与硫酸根离子生成沉淀，电极反应式为：PbO2+SO42-+4H++2e-=PbSO4+2H2O；
A极Pb失电子生成铅离子能够与硫酸根反应生成沉淀，导致质量增大；据电池反应式可知，每有2mol硫酸反应转移电子2mol，则0.1mol硫酸反应转移电子数目为0.1NA，
故答案为：PbO2+SO42-+4H++2e-=PbSO4+2H2O；增重；0.1NA；
（3）若AB均为金属铂片，电解质溶液为KOH溶液，分别从AB两极通入C3H8和O2 ，该电池即为丙烷燃料电池，通入O2的一极为正极，被还原，电极方程式为O2+2H2O+4e-=4OH-，A极的反应物C3H8只有两种不同环境的氢，一氯代物有2种同分异构体。
【点睛】本题综合考查了原电池原理，明确原电池正负极的判断方法是解本题关键，原电池原理是高中化学的重点也是难点，要注意掌握原电池原理，把握本质，正确书写电极反应方程式。
17．③④⑦⑨
【解析】①，无法判断各组分的浓度是否继续变化，则无法判断平衡状态，故①错误；
②，无法判断各组分的浓度是否继续变化，无法判断是否达到平衡状态，故②错误；
③、、不再随时间而改变，说明正逆反应速率相等，该反应达到平衡状态，故③正确；
④单位时间内生成的同时生成，说明正逆反应速率相等，该反应达到平衡状态，故④正确；
⑤单位时间内生成的同时生成，表示的都是逆反应速率，无法判断正逆反应速率的关系，故⑤错误；
⑥反应速率，没有正逆反应速率，则无法判断平衡状态，故⑥错误；
⑦一个H H键断裂的同时有两个H I键断裂，表明正逆反应速率相等，该反应达到平衡状态，故⑦正确；
⑧该反应为气体体积不变的反应，压强始终不变，不能根据压强判断平衡状态，故⑧错误；
⑨温度和体积一定时混合气体的颜色不再变化，说明正逆反应速率相等，该反应达到平衡状态，故⑨正确；
⑩气体总质量不变、容器容积不变，密度为定值，故⑩错误；
该反应前后气体质量不变，气体总物质的量不变，则气体的平均摩尔质量为定值，不能据此判断平衡状态，故 错误；
综上已经达到平衡状态的标志是③④⑦⑨，故答案为：③④⑦⑨。
18．(1) 铜片上有气泡产生
(2) 锌片 铜片 锌片
(3)
【解析】(1)
锌片直接插入稀硫酸中，锌与硫酸反应生成硫酸锌和氢气，化学方程式为：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ ；用导线将锌片和铜片连接，该装置为原电池装置，锌为负极，铜片为正极，铜片上氢离子得电子生成氢气，现象是：铜片上有气泡产生；电极反应为：2H++2e =H2↑；
(2)
该原电池中锌片为负极，电子由负极流出，沿着导线流向正极，故电子由锌片经导线流向铜片，说明锌片为负极；
(3)
根据正极的电极反应，电路中转移电子0.2mol时，生成氢气0.1mol，标况下氢气的体积为2.24L。
19．(1)1.4
(2) H2 2e－+2OH－=2H2O 1.93×103 CH3OH 6e－+8OH－=CO+6H2O 30NA
(3)VB2+16OH－ 11e－=VO+2B(OH)+4H2O
【解析】（1）
Cu(s)+2Ag+(aq)=Cu2+(aq)+2Ag(s)设计原电池，若用铜、银做两个电极，开始两电极质量相等，当电路中转移0.01mol电子时，则负极有0.005mol铜溶解，正极有0.01mol银生成，因此两电极的质量差为0.01mol×108g mol 1+0.005mol×64g mol 1＝1.4g；故答案为：1.4；
（2）
①假设使用的“燃料”是氢气(H2)，根据图中电子转移方向得到a为负极，b为正极，则a极的电极反应式为H2 2e－+2OH－=2H2O。若电池中氢气(H2)通入量为224mL(标准状况)即物质的量为0.01mol，且反应完全，电子转移为0.02mol，则理论上通过电流表的电量为0.02mol ×6.02×1023mol 1 ×1.6×10 19C ≈1.93×103C；故答案为：H2 2e－+2OH－=2H2O；1.93×103；
②假设使用的“燃料”是甲醇(CH3OH)，甲醇失去电子变为碳酸根，则a极的电极反应式为CH3OH 6e－+8OH－=CO+6H2O，如果消耗甲醇160g即物质的量为5mol，假设化学能完全转化为电能，则转移电子的数目为5mol×6×NAmol 1=30NA；故答案为：CH3OH 6e－+8OH－=CO+6H2O；30NA；
（3）
根据电池总反应为4VB2+11O2+20OH－+6H2O=8B(OH)+4VO，则VB2电极为负极，反应生成B(OH)、VO，则该电极发生的电极反应为VB2+16OH－ 11e－=VO+2B(OH)+4H2O；故答案为：VB2+16OH－ 11e－=VO+2B(OH)+4H2O。
20． 60 > = 0.07 0.0015 0.20
【解析】（1）由表可知，60s时反应达平衡，根据方程式计算△c(N2O4)，根据转化率计算平衡时N2O4的转化率；根据方程式计算，计算c2、c3，据此解答；60s后反应达平衡，反应混合物各组分的浓度不变；
（2）由△c(NO2)，根据方程式计算△c（N2O4），20s的四氧化二氮的浓度=起始浓度-△c(N2O4)；根据v=计算v(N2O4)；
（3）达到上述同样的平衡状态，说明两个平衡为等效平衡，按化学计量数换算到N2O4一边，满足c(N2O4)为0.100mol/L；
【解析】(1)由表可知，60s时反应达平衡，c(NO2)=0.120mol/L,根据反应N2O4 2NO2可知,平衡时消耗二氧化氮的浓度为：c(N2O4)=0.120mol/L×=0.06mol/L，则平衡时N2O4的转化率为： ×100%=60%；达到平衡时各组分的浓度不再变化，则c3=a=b=0.1mol/L 0.06mol/L=0.04mol/L；由表可知，40s时，c(N2O4)=0.050mol/L，N2O4的浓度变化为：(0.1 0.05)mol/L=0.05mol/L，则c2=0.05mol/L×2=0.10mol/L，所以c2>c3，
故答案为：60；>；=；
(2)由表可知，20s时，c(NO2)=0.060mol/L，则反应消耗N2O4的浓度为0.030mol/L，则20s的四氧化二氮的浓度c1=0.1mol/L 0.03mol/L=0.07mol/L；在0s 20s内四氧化二氮的平均反应速率为v(N2O4)==0.0015mol (L s) 1，
故答案为：0.07；0.0015；
(3)达到上述同样的平衡状态，为等效平衡，按化学计量数换算到N2O4一边,满足c(N2O4)为0.100mol/L即可，根据反应N2O4 2NO2可知二氧化氮的浓度应该为：c(NO2)=2c(N2O4)=0.1mol/L×2=0.20mol/L，
故答案为：0.20。
【点睛】根据信息得出两个平衡为等效平衡。
21．(1) 氧原子和硫原子的最外层均为6个电子，均易得到2个电子形成8电子稳定结构
(2)和
(3)
【解析】（1）
①一个硫原子得到二个电子形成一种新粒子，该粒子的符号为；
②、中氧与硫元素的化合价均为价，从原子结构上分析它们化合价相同的原因是氧原子和硫原子的最外层均为6个电子，均易得到2个电子形成8电子稳定结构；
（2）
根据溶液和溶液反应的微观示意图所示，反应前后该反应中实际参加反应的离子是和没有变化，实际参加反应的离子是和；
（3）
根据硫及其化合物的“化合价-物质类别”关系图所示，物质X属于S是+4价的氧化物，化学式为。
22． 防止硫酸亚铁被氧化 N2+3H22NH3 SiO2 纯碱、石英、石灰石 SiO2+2OH-=SiO+H2O PbO2(s)+4H+(aq)+SO(aq)+2e-=PbSO4(s)+2H2O(l)
【解析】(1)由于二价铁容易被氧化成三价铁，故亚铁盐药片需外包糖衣，故此处填：防止硫酸亚铁被氧化；
(2)最重要的人工固氮是合成氨反应，故此处填：；
(3)由于SiO2对光的传导能力强，故可以用来生产光导纤维，故此处填SiO2；
(4)工业上以纯碱、石灰石、石英为原料，在玻璃回转窑中高温煅烧生产玻璃，故此处填：纯碱、石灰石、石英；
(5)由于NaOH溶液会与玻璃中的SiO2反应生成具有黏性的Na2SiO3，从而将塞子和瓶体粘在一起，所以保存NaOH溶液不能用玻璃塞，对应离子方程式为：SiO2+2OH-=+H2O；
(6)铅蓄电池负极为Pb，正极为PbO2，电解质为硫酸溶液，放电时，Pb失电子转化为PbSO4，PbO2在正极得电子转化为PbSO4，对应电极反应为：PbO2(s)+4H+(aq)+(aq)+2e-=PbSO4(s)+2H2O(l)。
23． B A CO-2e-+CO=2CO2 H2-2e-+2OH-=2H2O 1.93×103 CH3OH-6e-+8OH-=CO+6H2O 30NA
【解析】
分析熔融碳酸盐燃料电池原理示意图，通入氧气的一端为原电池正极，通入一氧化碳和氢气的一端为负极，电流从正极流向负极，溶液中阴离子移向负极，A电极上一氧化碳失电子发生氧化反应生成二氧化碳；根据某种燃料电池的工作原理示意，由电子转移方向可知a为负极，发生氧化反应，应通入燃料，b为正极，发生还原反应，应通入空气。
【解析】
(1)分析熔融碳酸盐燃料电池原理示意图，通入O2的B电极为原电池正极，通入CO和H2的电极为负极，电流从正极流向负极，电池工作时，外电路上电流的方向应从电极B(填A或B)流向用电器。内电路中，溶液中阴离子移向负极，CO向电极A(填A或B)移动，电极A上CO失电子发生氧化反应生成CO2，CO参与的电极反应为CO-2e-+CO=2CO2。故答案为：B；A；CO-2e-+CO=2CO2；
(2)①由分析a为负极，假设使用的“燃料”是氢气(H2)，a极上氢气失电子，发生氧化反应，则a极的电极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O。若电池中氢气(H2)通入量为224 mL(标准状况)，且反应完全，n(H2)= =0.01mol，则理论上通过电流表的电量为Q=9.65×104C/mol×0.01mol=1.93×103C (法拉第常数F=9.65×104C/mol)。故答案为：H2-2e-+2OH-=2H2O；1.93×103；
②假设使用的“燃料”是甲醇(CH3OH)，a极上甲醇失电子，发生氧化反应，则a极的电极反应式为CH3OH-6e-+8OH-=CO+6H2O。 如果消耗甲醇160g，假设化学能完全转化为电能，则转移电子的数目为= =30NA。故答案为：CH3OH-6e-+8OH-=CO+6H2O；30NA。
24．(1)3A(g)B(g) + 3C(g)
(2) 0.2 mol L 1 min 1 2.4mol
(3)CE
(4)BD
(5) 降低 ①
【解析】(1)
根据图中曲线，A不断消耗，说明A为反应物，B、C不断增加，说明B、C是生成物，A、B、C该变量分别为1.2 mol L 1、0.4 mol L 1、1.2 mol L 1，则该反应的化学方程式为3A(g)B(g) + 3C(g)；故答案为：3A(g)B(g) + 3C(g)。
(2)
从开始至2min，B的平均反应速率为；平衡时，C的物质的量为1.2 mol L 1×2L=2.4mol；故答案为：0.2 mol L 1 min 1；2.4mol。
(3)
A．A、B、C的物质的量之比为3：1：3，不能说明是否达到平衡，只能说各物质的量不再改变，故A不符合题意；B．相同时间内消耗3molA，正向反应，同时生成3molC，正向反应，同一个方向，不能说明达到平衡，故B不符合题意；C．相同时间内消耗，正向反应，同时消耗，逆向反应，消耗之比等于计量系数之比，因此能作为判断平衡标志，故C符合题意；D．气体总质量始终不变，当混合气体的总质量不随时间的变化而变化，不能作为判断平衡标志，故D不符合题意；E．正向反应，B的体积分数不断减小，当B的体积分数不再发生变化，则达到平衡，故E符合题意；综上所述，答案为：CE。
(4)
A．加催化剂，反应速率加快，故A不符合题意；B．降低温度，反应速率降低，故B符合题意；C．容积不变，充入A，A的物质的量浓度增大，反应速率加快，故C不符合题意；D．容积不变，从容器中分离出A，A的物质的量浓度减小，反应速率减小，故D符合题意；综上所述，答案为：BD。
(5)
根据反应能量变化分析①为放热反应，②为吸热反应，因此②中的温度降低，该热量变化图为放热反应，因此反应过程①的能量变化可用图表示；故答案为：降低；①。
25． 溶液 0.03 正极 减小 大于
【解析】(1)根据总反应“”可知，Cu失电子发生氧化反应，硝酸根离子得电子发生还原反应，若设计成原电池，则根据原电池的工作原理可知，
①该电池的负极材料是Cu，电解质溶液是溶液，故答案为：Cu；溶液；
②正极硝酸根离子得电子转化NO，根据电荷守恒和原子守恒可知，其电极反应式为：；
③因为NO3e-，所以当生成的气体标在准状况下的体积为（0.01mol）时，电路中转移的电子的物质的量为0.01mol3=0.03mol；
(2) ①根据电极总反应式可看出该燃料电池中，氧气参与反应，得电子，作原电池的正极；甲烷在负极发生失电子的氧化反应生成碳酸钾，其电极反应式为：，故答案为：正极；；
②根据总反应可看出，随着电池不断放电，电解质KOH不断被消耗，所以电解质溶液的碱性不断减小，故答案为：减小；
③因为甲烷燃烧会有较多化学能以热能形式散失，而甲烷燃料电池可将化学能直接转化为电能，提高了燃料的利用率，所以③通常情况下，甲烷燃料电池的能量利用率大于甲烷燃烧的能量利用率，故答案为：大于。