专题1化学反应与能量变化单元检测题高二上学期化学苏教版（2019）选择性必修1（含解析）

专题1《化学反应与能量变化》单元检测题
一、单选题
1．2021年7月20日，郑州遭遇特大暴雨，导致贾鲁河下游水位上涨，周口市进行开闸放水，闸门由钢质材料制作，长期浸于水中，通常采用如图装置对闸门进行保护。下列说法不正确的是
A．a、b间用导线连接时，则X可以是锌
B．a、b间接入电源时，a应连在电源的负极上
C．X应定期更换
D．a、b间用导线连接时，则X发生还原反应
2．2019年诺贝尔化学奖颁给在锂离子电池发展方面作出突出贡献的三位科学家。下面是最近研发的Ca-LiFePO4可充电电池的工作示意图，锂离子导体膜只允许Li+通过，电池反应为：xCa2++ 2LiFePO4xCa + 2Li1-xFePO4+2xLi+ 下列说法错误的是
A．放电时，负极反应为： LiFePO4-xe-=2Li1-xFePO4+xLi+
B．充电时，Li1-xFePO/LiFePO4电极发生Li+脱嵌，放电时发生Li+嵌入
C．充电时，当转移0.2 mol电子时，理论上左室中电解质的质量减轻2.6g
D．LiPF6-LiAsF6为非水电解质，其与Li2SO4溶液的主要作用都是传递离子
3．科学家采用新颖的光电联合催化池3D-ZnO/Ni/BiVO4/FTO，模拟植物光合作用对CO2进行充分利用，原理如下图所示。下列说法错误的是
A．与普通ZnO/Ni相比，3D纳米状ZnO和泡沫Ni网能够提高效率
B．电势：泡沫Ni网电极＜FTO玻璃电极
C．阳极反应式：4OH--4e－＝2H2O＋O2↑
D．外电路每转移2mol电子，有0.5molCO2被氧化
4．2020年11月10日，中国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟深度10909米处成功坐底，并进行了一系列的深海探测科考活动.下列说法错误的是
A．“奋斗者”号使用的锂离子电池工作时向正极移动
B．制造潜水器载人球舱的钛合金比纯金属钛具有更高的强度
C．“奋斗者”号返回水面的浮力材料纳米级玻璃微珠可产生丁达尔效应
D．未来对海底“可燃冰”(主要成分为甲烷)的开采将有助于缓解能源危机
5．某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H+，其基本结构如图，电池总反应可表示为：2H2+O2=2H2O。下列有关说法正确的是
A．每转移0.1mol电子，消耗1.12 L的H2
B．b极上的电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-
C．电子通过外电路从a极流向b极
D．H+由b极通过固体酸电解质传递到a极
6．下列根据实验操作及现象进行的分析或推断，不正确的是
操作
现象 一段时间后，①中裸露在外的铁钉附近区域变红；②中……
A．的琼脂溶液作离子迁移的通路
B．①中裸露在外的铁钉附近区域变红是因为发生反应
C．②中可观察到裸露在外的铁钉附近区域变蓝，铜丝附近区域变红
D．①和②中发生的氧化反应均可表示为(M代表或)
7．下列有关海水及海产品综合利用的离子方程式错误的是
A．氯碱工业中电解饱和食盐水制氯气：
B．海水提溴中用水溶液富集溴：
C．海水提镁中用石灰乳沉镁：
D．海带提碘中用NaOH溶液反萃取中的碘：
8．利用如图所示的工作原理可制备重要的化工原料乙烯。下列说法正确的是
A．b极是电源的正极
B．阴极反应式为
C．装置工作一段时间后，阳极区周围溶液的增大
D．当电路中有电子转移时，通入的一定为
9．下列化学反应的能量变化符合图像的是
A．浓硫酸溶于水
B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl两固体混合
C．C与水蒸气在高温条件下生成水煤气
D．氮气与氢气合成氨气
10．在直流电源作用下，双极膜中间层中的解离为和，利用双极膜电解池产生强氧化性的羟基自由基(·OH)，处理含苯酚废水和含的烟气的工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．从膜b进入溶液的离子是
B．阴极电极反应式为
C．每处理9.4g苯酚，理论上有2.8mol 透过膜a
D．若·OH只与苯酚和反应，则参加反应的苯酚和物质的量之比为1：14
11．钢铁是应用最广泛的金属材料之一，了解其腐蚀的原理及防护有重要意义。下列有关说法正确的是
A．纯铁在醋酸中会发生析氢腐蚀
B．生铁制品在食盐水中会发生吸氧腐蚀
C．铁发生吸氧腐蚀时负极电极反应式为
D．在航母舰体上镶嵌锡块可减缓钢铁外壳的腐蚀
12．氢能源车自从亮相北京冬奥会后一直备受人关注。我国科学家发明了一种利用熔融碳酸盐电解甲烷的方法，实现无水、零排放的方式生产，反应原理如图所示。下列有关电解过程中的说法正确的是
A．电极N应接电源正极
B．熔融盐中的数目始终保持不变
C．电极M处发生的电极反应式：
D．每生成，则转移电子的物质的量为
13．一种用于驱动潜艇的液氨—液氧燃料电池原理示意如图，下列有关该电池说法正确的是
A．电极A为电池的正极
B．电池工作时，OH-向电极B移动
C．电极A上发生的电极反应为：2NH3+6OH--6e-=N2+6H2O
D．该电池工作时，每消耗标况下22.4LNH3转移6mol电子
14．环氧乙烷是一种重要的有机合成原料，科学家利用电化学合成法将烯烃转化为环氧烷烃，其反应历程如图所示。下列说法错误的是
A．阳极附近氯离子发生氧化反应
B．次氯酸和烯烃发生加成反应
C．电解过程中，OH-由阴极区向阳极区迁移
D．整个过程中，氯离子浓度不变
二、填空题
15．如图所示，某同学设计一个甲醚(CH3OCH3)燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。
根据要求回答相关问题：
(1)通入氧气的电极为_______(填“正极”或“负极”)，写出负极的电极反应式_______。
(2)铁电极为_______(填“阳极”或“阴极”)，石墨电极(C)的电极反应式为_______。反应一段时间后，乙装置中生成氢氧化钠主要在_______(填“铁极”或“石墨极”)区。
(3)如果粗铜中含有锌、银等杂质，反应一段时间，丙装置中硫酸铜溶液浓度将_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)若在标准状况下，有2.24L氧气参加反应，则乙装置中铁电极上生成的气体的分子数为_______。
16．化学反应过程中，不仅有物质的变化，同时还伴有能量的变化。
(1)如图所示的原电池装置中，银电极作_____(填“正”或“负”)极，负极的电极反应式为_____。
(2)在镀件上镀铜时，铜电极作_____(填“阳”或“阴”)极；工业上通过电解熔融NaCl制取金属钠，其电解总反应方程式为_____。
(3)实验在25℃、101kPa时，lmolCH4完全燃烧生成二氧化碳和液态水，放出的热量为890.31kJ/mol，则32gCH4在此状态下完全燃烧放出的热量为_____kJ，该反应的热化学方程式为_____。
17．（1）在微生物作用的条件下，NH4+经过两步反应被氧化成NO3-。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。
②1molNH4+(aq)全部氧化成NO3-(aq)的热化学方程式是______。
（2）已知，H2(g)+Br2(l)=2HBr (g) △H=-72kJ/mol，蒸发1molBr2（l）需要吸收的能量为30kJ，其它相关数据如下表：
物质 H2(g) Br2(g) HBr (g)
1mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJ 436 a 369
则表中a为_____。
（3）研究NO2、SO2 、CO等大气污染气体的处理方法具有重要的意义。
已知：2SO2（g）+O2（g）2SO3（g） ΔH= -196.6 kJ·mol-1
2NO（g）+O2（g）2NO2（g） ΔH= -113.0 kJ·mol-1
则反应NO2（g）+SO2（g）SO3（g）+NO（g）的ΔH=____kJ·mol-1；
18．如图所示是原电池的装置图。请回答：
(1)若C为稀H2SO4，电流表指针发生偏转，B电极材料为Fe且作负极，则A电极上发生的电极反应式为________；反应进行一段时间后溶液酸性将________(填“增强”“减弱”或“基本不变”)。
(2)若需将反应：Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+设计成如图所示的原电池装置，则A(正极)极材料为_______，B(负极)极材料为________，溶液C为__________。
(3)CO与H2反应还可制备CH3OH，CH3OH可作为燃料使用，用CH3OH和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如图：电池总反应为2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O，则d电极是______(填“正极”或“负极”)。若线路中转移1mol电子，则上述CH3OH燃料电池消耗的O2在标准状况下的体积为____L。
19．分析图，按下列要求写出有关的电极反应式或化学方程式：
(1)石墨棒上发生的电极反应式为___。
(2)铁棒上发生的电极反应式为___。
20．已知在298K时下述反应的有关数据：
C(s)+O2(g)=CO(g) ΔH1= -110.5 kJ·mol-1
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH2= -393.5 kJ·mol-1
计算C(s)+CO2(g)=2CO(g)的ΔH=_____。
21．(1)氢能源是最具应用前景的能源之一，高纯氢的制备是目前的研究热点。可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如下。通过控制开关连接K1或K2，可交替得到H2和O2。
①制H2时，连接_____。产生H2的电极反应式是_____。
②改变开关连接方式，可得 O2。
③结合①和②中电极3的电极反应式，说明电极3的作用：_____。
(2)用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐()已成为环境修复研究的热点之一。
①Fe 还原水体中 的反应原理如图所示。作负极的物质是_____。
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 的去除率和 pH，结果如下：
初始 pH pH＝2.5 pH＝4.5
的去除率3 接近100 % ＜50 %
24 小时 pH 接近中性 接近中性
铁的最终物质形态 FeO(OH) FeO(OH)
pH＝4.5 时，的去除率低。其原因是_____。
22．（1）已知下列反应的焓变
①CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) △H1=-870.3kJ/mol
②C(s)+O2(g) =CO2(g) △H2=-393.5kJ/mol
③2H2(g)+O2(g) =2H2O(l) △H3=-285.8kJ/mol
试计算反应2C(s)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(l)的焓变ΔH=_____________kJ/mol。
（2）实验测得，5g液态甲醇(CH3OH)在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5kJ的热量，试写出甲醇燃烧的热化学方程式：_________________________。
（3）火箭推进器常以气态联氨（N2H4）为燃料、液态过氧化氢为助燃剂进行热能提供．反应过程中生成的气体可参与大气循环。测得当反应过程中有1mol水蒸气生成时放出161kJ的热量．试写出反应过程中的热化学方程式：___________________________。
23．物质中的化学能在一定条件下可转化为电能。
(1)将锌片放入盛有稀硫酸的烧杯中，反应的离子方程式是___________
(2)将锌片、铜片按照如图所示装置连接，能证明化学能转化为电能的实验现象是：铜片上有气泡产生、___________。
(3)下列反应通过原电池装置，可实现化学能直接转化为电能的是___________ (填序号)。
①2H2+O22H2O
②SO3+ H2O =H2SO4
③Cu+ 2Fe3+ =Cu2++ 2Fe2+
参考答案：
1．D
【详解】A．a、b用导线连接时形成原电池，若要保护闸门，则X活泼性应大于铁，X可以是锌，A正确；
B．若接入电源，则a应连在电源的负极作阴极，B正确；
C．X不断消耗，应定期更换，C正确；
D．a、b用导线连接时形成原电池，X失去电子发生氧化反应，D错误；
故答案为：D。
2．A
【分析】由总反应式可知，放电时为原电池反应，Ca化合价升高被氧化为负极，电极反应式为Ca-2e-=Ca2+，Li1-xFePO4被还原，为原电池正极反应，电极反应式为Li1-xFePO4+xLi++e-=LiFePO4，充电是电能转化为化学能的过程，阳极反应和原电池正极相反，阴极反应和原电池负极相反，以此解答该题。
【详解】A．放电时，负极反应为： Ca-2e-=Ca2+，使左室中正电荷数目增多，锂离子导体膜只允许Li+通过，使LiPF6-LiAsF6电解质中的Li+通过锂离子导体膜移入右室，正极反应为：Li1-xFePO4+xLi++xe -==LiFePO4，电极发生Li+嵌入，A错误：
B．充电时，阳极发生：LiFePO4-xe-= xLi++Li1- xFePO4，电极发生Li+脱嵌，阴极发生： Ca2+ +2 e-=Ca，转移0.2 mol电子时，有0.2 mol Li+从右室通过锂高子导体膜移入左室，左室电解质中有0.1 mol Ca2+得电子生成Ca沉积在钙电极上，故左室中电解质的质量减轻40×0.1g -7×0.2 g=2.6g，B正确：
C．由B选项分析，可知当转移0.2 mol电子时，理论上左室中电解质的质量减轻2.6g，C正确；
D．钙与水能够剧烈反应，所以，左室中的LiPF6-LiAsF电解质一定为非水电解质，Li2SO4溶液为右室中的电解质溶液，它们的主要作用都是传递离子，形成电流，构成闭合回路，D正确。
故选：A。
3．D
【分析】根据图示，在光照条件下，太阳能电池将光能转化为电能，该装置为电解池，根据电池中电子的移动方向，CO2在阴极得到电子，发生还原反应生成乙酸和乙醇，OH-在阳极失去电子，发生氧化反应放出氧气，据此分析解答。
【详解】A．与普通ZnO/Ni相比，3D纳米状ZnO和泡沫Ni网增大了反应物的接触面积，增大了反应速率，提高了电解效率，故A正确；
B．泡沫Ni网电极为阴极，FTO玻璃电极为阳极，因此电势：泡沫Ni网电极＜FTO玻璃电极，故B正确；
C．阳极发生氧化反应，根据图示，阳极反应式为，4OH--4e－＝2H2O＋O2↑，故C正确；
D．根据图示，CO2在阴极得到电子，发生还原反应生成乙酸和乙醇，且生成乙酸和乙醇过程中转移的电子数不等，当外电路转移2mol电子，无法判断被还原的CO2的物质的量，故D错误；
故选D。
4．C
【详解】A．锂离子电池工作时，即放电做原电池，阳离子向正极移动，得电子，A正确；
B．钛合金具有强度高，合金比纯金属的硬度大，B正确；
C．纳米级玻璃微珠没确定粒子的半径大小，只有在1~100nm之间才会产生丁达尔效应，C错误；
D．开采甲烷做燃料，可以部分摆脱对石油等能源的依赖，有助于缓解能源危机，D正确；
故选：C。
5．C
【分析】由图可知，a极为燃料电池的负极，氢气在负极失去电子发生氧化反应生成氢离子，电极反应式为H2—2e-= H+，b极为正极，酸性条件下，氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为O2+4e-+4 H+=2H2O。
【详解】A．缺标准状况，无法计算转移0.1mol电子消耗氢气的体积，故A错误；
B．由分析可知，b极为正极，酸性条件下，氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为O2+4e-+4 H+=2H2O，故B错误；
C．电池工作时，电子通过外电路从负极a极经导线流向正极b极，故C正确；
D．电池工作时，H+由负极a极通过固体酸电解质传递到正极b极，故D错误；
故选C。
6．B
【详解】A．原电池的形成条件之一是形成闭合回路，①和②实验中，NaCl的琼脂水溶液作用是形成闭合回路，即NaCl的琼脂水溶液作为离子迁移的通路，故A正确；
B．中性或碱性条件下，Zn、Fe形成原电池，发生吸氧腐蚀， Zn比Fe活泼，Zn作负极、Fe作正极，正极上反应为2H2O+O2+4e-=4OH-，则①中变红，故B错误；
C．②中NaCl溶液、Cu、Fe形成原电池，Fe比Cu活泼，Fe作负极、Cu作正极，负极反应式Fe 2e ═Fe2+，正极反应为，所以铁钉裸露在外的附近区域生成蓝色铁氰化亚铁沉淀，铜丝附近区域酚酞遇到碱而变红，故C正确；
D．①中Zn和②中Fe均作负极，均失去2e 生成+2价的阳离子(Zn2+和Fe2+)、发生氧化反应，所以Zn、Fe发生的氧化反应可表示为M-2e-=M2+(M代表锌或铁)，故D正确；
答案选B。
7．A
【详解】A．氯碱工业中电解饱和食盐水制氯气：，故A错误；
B．海水提溴中用水溶液富集溴，溴单质和二氧化硫、水反应生成硫酸和氢溴酸：，故B正确；
C．海水提镁中用石灰乳沉镁，得到氢氧化镁，氢氧化镁的溶解度小于氢氧化钙溶解度：，故C正确；
D．海带提碘中用NaOH溶液反萃取中的碘：，故D正确。
综上所述，答案为A。
8．B
【分析】从图中可以看出，中间的交换膜为质子交换膜，则表明H2应失电子生成H+进入溶液，从而得出Pt电极为阳极，Cu电极为阴极，a为正极，b为负极。
【详解】A．由分析可知，在Cu极CO2得电子，则Cu为阴极，b极为电源的负极，A不正确；
B．在阴极，CO2得电子产物与溶液中的H+作用，生成乙烯，电极反应式为，B正确；
C．Pt电极为阳极，H2-2e-=2H+，装置工作一段时间后，阳极区周围溶液的减小，C不正确；
D．由反应式H2-2e-=2H+可知， 当电路中有电子转移时，参加反应的一定为2mol，但由于温度、压强不一定是标准状况，所以参加反应的H2体积不一定为，D不正确；
故选B。
9．D
【分析】由图像可知反应物总能量大于生成物总能量，故该反应为放热反应。
【详解】A．浓硫酸溶于水放热但未发生化学变化，A错误；
B．Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl反应是吸热反应，B错误；
C．C与水蒸气在高温条件下生成水煤气是吸热反应，C错误；
D．大多数的化合反应是放热反应，氮气与氢气合成氨气是放热反应，D正确；
故选D。
10．C
【分析】双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH-，M极上O2得电子与H+反应生成羟基自由基( OH)，说明M极为阴极，连接电源的负极，M极上产生的羟基自由基将苯酚氧化生成CO2；N极为阳极，H2O解离产生的OH-失电子产生羟基自由基，羟基自由基将SO2氧化为硫酸根离子。
【详解】A．M极上O2得电子生成羟基自由基( OH)，说明M极为阴极，电解池中阳离子移向阴极，则从膜b进入溶液的离子是，A正确；
B．M为阴极，阴极上O2得电子生成羟基自由基( OH)，电极反应式为O2+2e-+2H+=2 OH，B正确；
C．每1mol苯酚转化为CO2，转移电子28mol，每处理9.4g苯酚即物质的量，理论上有2.8mol电子转移，则有2.8molH+透过膜b，C错误；
D．若 OH只与苯酚和SO2反应，转移电子数之比为28：2，则参加反应的苯酚和SO2物质的量之比为1：14，D正确；
答案选C。
11．B
【详解】A．纯铁在醋酸中不能形成原电池，直接与酸反应，属于化学腐蚀，A项错误；
B．生铁制品在中性或碱性环境中发生吸氧腐蚀，B项正确；
C．铁发生吸氧腐蚀的时候，负极反应式为，C项错误；
D．锡不如铁活泼，镶嵌锡块会加速铁的腐蚀，D项错误；
故选B。
12．B
【分析】由图可知该装置为电解池，电极N上CO→C，C的化合价降低、发生了得电子的还原反应，则该电极为阴极，电极M为阳极，阳极上CH4失电子生成H2和CO2，阳极电极反应式为CH4+2O2--4e-═2H2+CO2，总反应为CH42H2+C，电解池的阳极与电源正极相接、阴极与电源的负极相接，据此分析解答。
【详解】A．电解池的阳极与电源正极相接、阴极与电源的负极相接，电极N为阴极，所以需与电源的负极相接，A错误；
B．根据上述分析可知，总反应为：CH42H2+C，所以整个过程中熔融盐中的数目始终保持不变，B正确；
C．电极M处发生的是失电子的电极反应，其电极反应式为：CH4+2O2--4e-═2H2+CO2，C错误；
D．根据总反应可知，每生成，则转移电子的物质的量为，D错误；
故选B。
13．C
【分析】根据题中液氨液氧燃料电池可知，负极上发生失电子的氧化反应，即A是负极，B是正极，碱性条件下，氧气在正极生成氢氧根离子，燃料电池的总反应是燃料燃烧的化学方程式：4NH3+3O2=2N2+6H2O，电子从负极流向正极。
【详解】A．电极A上氨气失电子产生氮气，电极A为负极，选项A错误；
B．原电池中，阴离子向负极移动，则OH-向负极A移动，选项B错误；
C．电极A上氨气失电子产生氮气，发生的电极反应为：2NH3+6OH--6e-=N2+6H2O，选项C正确；
D．根据电极反应式2NH3+6OH--6e-=N2+6H2O，该电池工作时，每消耗标况下22.4LNH3转移3mol电子，选项D错误；
答案选C。
14．D
【详解】A．阳极附近主要是氯离子失去电子，发生氧化反应，A正确；
B．次氯酸和烯烃发生加成反应，属于氧化还原反应，B正确；
C．阴极水得电子发生还原反应，生成氢气和OH ，OH 向阳极移动，C正确；
D．整个过程中氯离子开始失电子，而后又生成氯离子，原子守恒，物质的量不变，但整个过程水的量发生变化，氯离子浓度改变，D错误。
故选D。
15．(1) 正极 CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO+11H2O
(2) 阴极 2Cl--2e-=Cl2↑ 铁极
(3)减小
(4)0.2×6.02×1023或0.2NA
【详解】（1）燃料电池是将化学能转变为电能的装置，属于原电池，投放燃料的电极是负极，投放氧化剂的电极是正极，所以通入氧气的电极是正极，负极上甲醚失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为：CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO+11H2O，故答案为：正极；CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO+11H2O；
（2）乙池有外接电源属于电解池，铁电极连接原电池的负极，所以是阴极，则石墨电极是阳极，阳极上氯离子放电生成氯气，电极反应式为：2Cl--2e-═Cl2↑，阴极上氢离子放电，导致阴极附近氢氧根离子浓度大于氢离子浓度溶液呈碱性，所以乙装置中生成氢氧化钠主要在铁极区，故答案为：阴极；2Cl--2e-═Cl2↑；铁极；
（3）如果粗铜中含有锌、银等杂质，阳极上不仅铜还有锌、银失电子进入溶液，阴极上析出铜离子，阳极电极方程式分别为Zn-2e-=Zn2+、Cu-2e-=Cu2+，根据转移电子数相等知，阳极上溶解的铜小于阴极上析出的铜，所以丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将减小，故答案为：减小；
（4）根据串联电池中转移电子数相等得氧气、氢气的关系式为：O2~2H2，设生成氢气的分子数是x，可得关系式，解得x=0.2×6.02×1023，故答案为：0.2×6.02×1023。
16．(1) 正 Cu-2e-=Cu2+
(2) 阳 2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑
(3) 1780.62 CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-890.31kJ mol-1
【详解】（1）如图装置，发生的自发反应是铜与硝酸银的反应，Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag，铜电极做负极，电极反应式是Cu-2e-=Cu2+；银电极作正极；故答案是正、Cu-2e-=Cu2+；
（2）电镀中，利用了电解池的原理，被镀金属做阳极，镀件做阴极，故在镀件上镀铜时，铜电极作阳极；工业上通过电解熔融NaCl制取金属钠，其电解总反应方程式为2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑；
（3）热化学方程式中，化学计量数与反应热成正比。lmolCH4完全燃烧生成二氧化碳和液态水，放出的热量为890.31kJ/mol，则32gCH4，即=2mol，在此状态下完全燃烧放出的热量为2mol×890.31kJ/mol=1780.62 kJ；该反应的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-890.31kJ mol-1；
17． 放热 NH4+(aq)＋2O2(g)=NO3-(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l) ΔH＝－346kJ·mol－1 200 41.8
【分析】（1）①第一步反应中，根据图象可知反应物的总能量大于生成物的总能量；
②第一步反应+第二步反应即可；
（2）已知，Br2(l)= Br2(g) △H=+30kJ/mol，H2(g)+Br2(l)=2HBr (g) △H=-72kJ/mol，则H2(g)+Br2(g)=2HBr (g) △H=-102 kJ/mol，436+a-2369=-102；
（3）根据盖斯定律求解；
【详解】（1）①第一步反应中，根据图象可知反应物的总能量大于生成物的总能量，为放热反应；
②第一步反应+第二步反应可得：NH4+(aq)＋2O2(g)=NO3-(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l) ΔH＝－346kJ/mol；
（2）已知，Br2(l)= Br2(g) △H=+30kJ/mol，H2(g)+Br2(l)=2HBr (g) △H=-72kJ/mol，则H2(g)+Br2(g)=2HBr (g) △H=-102 kJ/mol，436+a-2369=-102，求解a=200kJ；
（3）根据盖斯定律2SO2（g）+O2（g）2SO3（g） ΔH= -196.6 kJ/mol，减去2NO（g）+O2（g）2NO2（g） ΔH= -113.0 kJ/mol，再除以2，即可得到，NO2（g）+SO2（g）SO3（g）+NO（g） ΔH=-41.8kJ/mol；
18． 2H++2e-=H2↑ 减弱 石墨 Cu FeCl3溶液 正极 5.6
【分析】（1）铁作负极，原电池反应是铁与稀硫酸置换氢气的反应，正极反应是氢离子得电子生成氢气，负极上是金属铁失电子；
（2）根据方程式中物质发生的反应类型判断，Cu发生氧化反应，作负极，B极材料是比Cu不活泼的导电物质，溶液C中含有Fe3+；
（3）根据电子流向判断c为负极，d为正极，计算氧气的体积则根据正极的反应式进行。
【详解】（1）铁作负极，则该原电池反应是铁与稀硫酸置换氢气的反应，所以正极反应是氢离子得电子生成氢气，电极反应式为2H++2e-═H2↑；溶液中氢离子放电，导致溶液中氢离子浓度减小，酸性减弱，故答案为：2H++2e-═H2↑；减弱；
（2）Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+设计成如上图所示的原电池装置，根据方程式中物质发生的反应类型判断，Cu发生氧化反应，作原电池的负极，B（负极材料）是Cu；A（正极材料）是比铜更稳定的金属或者石墨；溶液C中含有Fe3+，如FeCl3溶液；故答案为：石墨；Cu；FeCl3溶液；
（3）由图中电子流向可知，d为电子流入的电极，为正极；正极电极反应为4OH--4e-=2H2O+O2↑，线路中转移1mol电子，则生成氧气物质的量为0.25mol，体积=0.25mol×22.4L/mol=5.6L，故答案为：正极；5.6。
19． 2H2O+O2+4e-=4OH- Fe-2e-=Fe2+
【分析】碳棒、铁片和氯化钠溶液组成原电池，Fe失电子为负极，氧气在碳棒上得电子为正极。
【详解】(1)由碳棒、铁片和氯化钠溶液组成的原电池中，碳棒为正极，中性环境中氧气在正极上得电子生成氢氧根离子，碳棒上的电极反应式为：2H2O+O2+4e-=4OH-；
(2)铁为负极，负极上Fe失电子生成亚铁离子，电极反应为Fe-2e-=Fe2+。
20．+172.5 kJ·mol-1
【分析】根据盖斯定律，将反应编号后，①2-②即可得目标反应，将反应热做相应变化即可。
【详解】已知①C(s)+O2(g)=CO(g) ΔH1= -110.5 kJ·mol-1
②C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH2= -393.5 kJ·mol-1
根据盖斯定律，将①2-②可得：C(s)+CO2(g)=2CO(g) ΔH=(-110.5 kJ·mol-1)2-(-393.5 kJ·mol-1)=+172.5 kJ·mol-1，故答案为：+172.5 kJ·mol-1。
21． K1 2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－ 制氢气时，电极3为阳极，其反应式为Ni(OH)2－e－＋2OH－＝H2O＋NiOOH，制氧气时，电极3为阴极，其反应式为H2O＋NiOOH＋e－＝Ni(OH)2＋2OH－，使电极3循环使用 Fe 10H＋＋＋8e－＝＋3H2O pH较高，Fe3+易水解生成FeO(OH)，而FeO(OH)不导电，阻碍电子转移
【分析】连接K1，电极1为阴极，电极3为阳极，连接K2，电极3为阴极，电极2为阳极，根据电极反应分析，铁还原，根据化合价升降分析正负极，根据pH变化，主要是铁离子水解程度生成的FeO(OH)不导电进行分析。
【详解】(1)①制H2 时，是阴极得到氢气，因此根据题中信息应该是电极1为阴极，则连接K1。产生H2的电极反应式是2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－；故答案为：K1；2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－。
③结合①和②中电极3的电极反应式，制氢气时，电极3为阳极，其反应式为Ni(OH)2－e－＋2OH－＝H2O＋NiOOH，制氧气时，电极3为阴极，其反应式为H2O＋NiOOH＋e－＝Ni(OH)2＋2OH－，使电极3循环使用；故答案为：制氢气时，电极3为阳极，其反应式为Ni(OH)2－e－＋2OH－＝H2O＋NiOOH，制氧气时，电极3为阴极，其反应式为H2O＋NiOOH＋e－＝Ni(OH)2＋2OH－，使电极3循环使用。
(2)①Fe 还原水体中 ，铁作还原剂，化合价升高，中N化合价降低变为，因此负极物质是Fe，根据题中信息在酸性条件下，正极电极反应式是10H＋＋＋8e－＝＋3H2O；故答案为：10H＋＋＋8e－＝＋3H2O。
②根据题中信息FeO(OH)不导电，pH＝4.5时，pH较高，Fe3+易水解生成FeO(OH)，而FeO(OH)不导电，阻碍电子转移,所以的去除率低；故答案为：pH较高，Fe3+易水解生成FeO(OH)，而FeO(OH)不导电，阻碍电子转移。
22． -202.5 CH3OH(l) +O2(g) === CO2(g) + 2H2O(l) ΔH=-726.4kJ/mol N2H4(g) + 2H2O2(l) === N2(g) + 4H2O(g) ΔH=-644kJ/mol
【详解】(1)已知：①CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) △H1=-870.3kJ/mol，②C(s)+O2(g)=CO2(g) △H2=-393.5kJ/mol，③2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H3=-285.8kJ/mol，根据盖斯定律可知，2C(s)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(l)可由②×2+③－①得到，则反应的焓变ΔH=(-393.5kJ/mol)×2+(-285.8kJ/mol)-(-870.3kJ/mol)=-202.5kJ/mol。
(2)实验测得，5g液态甲醇(CH3OH)在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113．5kJ的热量，则1mol甲醇即32g甲醇完全燃烧放出的热量是，因此甲醇燃烧的热化学方程式为CH3OH(l)+O2(g)＝CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-726.4kJ/mol。
(3)反应过程中生成的气体可参与大气循环，根据原子守恒可知应该是氮气和水蒸气。测得当反应过程中有1mol水蒸气生成时放出161kJ的热量，则有4mol水蒸气生成放出644kJ的热量，所以反应过程中的热化学方程式为N2H4(g)+2H2O2(l)＝N2(g)+4H2O(g) ΔH=-644kJ/mol。
23． Zn + 2H+＝Zn2++ H2↑ 电流表指针偏转 ①③
【详解】(1)将锌片放入盛有稀硫酸的烧杯中，锌和硫酸反应生成硫酸锌和氢气，反应的离子方程式为：Zn + 2H+＝Zn2++ H2↑，故答案为：Zn + 2H+＝Zn2++ H2↑；
(2)将锌片、铜片按照图示装置连接，形成原电池，Zn易失电子作负极，铜作正极，正极上氢离子得电子发生还原反应，电极反应式为2H＋+2e－=H2↑。能证明化学能转化为电能的实验现象是铜片上有气泡产生、电流表指针偏转，故答案为：电流表指针偏转；
(3) 理论上，任何一个放热的氧化还原反应都能设计成原电池，实现化学能直接转化为电能：
①2H2＋O22H2O，有单质参与的化合反应属于氧化还原反应，且该反应是放热反应，能设计成原电池(燃料电池)，实现化学能直接转化为电能，①满足题意；
②SO3＋H2O = H2SO4，无元素化合价变化，不属于氧化还原反应，不能设计成原电池，不能实现化学能直接转化为电能，②不满足题意；
③Cu＋2Fe3+=Cu2+＋2Fe2+，有元素化合价变化，属于氧化还原反应，且是放热反应，能设计成原电池，实现化学能直接转化为电能，③满足题意；
综上所述，答案为：①③。