第1章 化学反应与能量转化 同步测试（含解析） 2023-2024学年高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1

第1章 化学反应与能量转化 同步测试
一、单选题
1．采用50mLNaOH溶液和50mL稀盐酸进行中和反应反应热的测定实验，装置如图所示，下列说法错误的是（　　）
A．仪器M的名称为玻璃搅拌器
B．碎泡沫塑料能减少热量的散失
C．加入试剂时，应缓慢加入，防止液体飞溅
D．可用50mL稀硫酸代替稀盐酸进行实验
2．下列分别是利用不同能源发电的实例，其中不属于新能源开发利用的是（　　）
A． 风力发电 B． 太阳能发电
C． 火力发电 D． 潮汐能发电
3．下列选项中描述的过程能实现热能转化为化学能的是（　　）
A．燃料电池 B．火力发电 C．铝热焊接 D．煅烧石灰石
4．下列能源属于可再生能源的是（　　）
A．柴油 B．沼气 C．煤炭 D．汽油
5．下列过程能实现化学能转化为电能的是（　　）
A．镍镉电池放电 B．电解熔融氯化钠 C．风力发电 D．太阳能发电
A．A B．B C．C D．D
6．煤、石油、天然气是人类使用的主要能源，同时也是重要的化工原料。下列关于它们的综合利用的叙述错误的是（　　）
A．以煤、石油和天然气为原料，可以合成高分子材料
B．煤的气化是工业上获得芳香烃的一种重要来源
C．石油的裂解和裂化都是化学变化
D．天然气是一种清洁燃料，属于不可再生资源
7．下列关于化学反应与能量变化的说法中，错误的是（　　）
A．放热反应都是不需要加热条件的
B．能量变化是化学反应的基本特征之一
C．化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因
D．反应物的总能量高于生成物的总能量，发生反应时能够向环境放出能量
8．某柔性屏手机的柔性电池以碳纳米管做电极材料，以ZnSO4溶液的有机高聚物为固态电解质，其电池总反应为：MnO2+ Zn+(1+ )H2O+ ZnSO4 MnOOH+ ZnSO4·3Zn(OH)2·xH2O，其电池结构如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．放电时，锌膜发生还原反应
B．放电时，电池的正极反应为：MnO2+e-+H+=MnOOH
C．充电时，Zn2+移向MnO2膜
D．充电时，含有锌膜的碳纳米管纤维一端连接电源负极
9．下列说法正确的是（　　）
A．银锌纽扣电池的放电反应：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag，其中Ag2O作正极，发生还原反应
B．通过构成原电池，能将反应的化学能全部转化为电能
C．右图原电池中，电池工作时，SO42-移向电池的正极
D．构成原电池的两个电极必须是活泼性不同的两种金属
10．锂二氧化锰电池是一种典刑的有机由解质锂电池，与其他锂电池相比，其材料和制造成本相对要低，目安全性很好。该电池的原理如图所示，其中 LiClO4溶干混合有机溶剂，Li+通过电解质迁移入 MnO2晶格中，生成 LiMnO2.下列说法正确的是（　　）
A．a 为正极
B．正极反应式是
C．外电路的电流方向是从 a 极流向 b 极
D．用水代替电池中的混合有机溶剂更环保
11．电絮凝的反应原理是以铝、铁等金属为阳极，在直流电的作用下，阳极被溶蚀，产生金属离子，在经一系列水解、聚合及氧化过程，发展成为各种羟基络合物、多核羟基络合物以及氢氧化物，使废水中的胶态杂质、悬浮杂质凝聚沉淀而分离。下列说法错误的是（　　）
A．阴极电极反应式为
B．每产生，整个电解池中理论上转移电子数大于
C．若铁为阳极，则阳极电极反应式为
D．若铁为阳极，则在处理废水的过程中阳极附近会发生：
12．一种钠离子电池的工作原理如图所示，放电时电池反应可表示为。下列说法正确的是（　　）
A．放电时，电能转化为化学能
B．放电时，Y极为正极，发生还原反应
C．充电时，X极电极反应式为
D．充电时，每转移1mol，Y极质量减少23g
13．氢氧燃料电池构造如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．a是负极，发生还原反应
B．b电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-
C．每消耗1.12LO2，有0.2molH+从a极迁向b极
D．电池工作时，电流从b极经小灯泡流向a极，再从a极经电解质溶液流向b极
14．已知：⑴H2(g)＋1/2O2 (g)＝H2O(g)；ΔH1 =a kJ/mol
⑵2H2 (g)＋O2 (g)＝2H2O(g)；ΔH2 = b kJ/mol
⑶ H2 (g)＋1/2O2 (g)＝H2O(l)；ΔH3 = c kJ/mol
⑷ 2H2 (g)＋O2 (g)＝2H2O(l)；ΔH4 = d kJ/mol
则a、b、c、d的关系正确的是（　　）
A．a＜c＜0 B．b＞d＞0 C．2a=b＜0 D．2c=d＞0
15．科学家设计出质子膜H2S燃料电池，实现了利用H2S废气资源回收能量并得到单质硫。质子膜H2S燃料电池的结构示意图如下图所示。下列说法错误的是（　　）
A．电极a为电池的负极
B．电极b上发生的电极反应为：O2 +4H+ + 4e﹣= 2H2O
C．电路中每流过4 mol电子，在正极消耗44.8LH2S
D．每17 g H2S参与反应，有1 mol H+经质子膜进入正极区
16．下列热化学方程式表达正确的是（△H的绝对值均正确）（　　）
A．2C2H5OH（1）+6O2（g）=4CO2（g）+6H2O（g） △H=-1367.0kJmol-1（燃烧热）
B．NaOH（aq）+HCl（aq）=NaCl（aq）+H2O（1） △H=+57.3kJmol-1（中和热）
C．S（s）+O2（g）=SO2（g） △H=-269.8kJmol-1（反应热）
D．2NO2=O2+2NO △H=+116.2kJmol-1（反应热）
二、综合题
17．如图所示装置为在直流电的作用下电解CuSO4溶液图，其中A、B为石墨电极，a、b为电源的两极，当接通电源后，通电一段时间后，将B电极取出洗干净并干燥后称量其质量增加了3.2 g，则：
（1）a为电源的　 　极。
（2）写出电极反应方程式：A　 　；B　 　
18．
（1）（一）氨是一种重要的化工产品，是氮肥工业、有机合成工业以及制造硝酸、铵盐和纯碱的原料，也是一种常用的制冷剂。
某化学研究性学习小组模拟工业合成氨的反应。在容积固定为2L 的密闭容器内充入1mol N2和3mol H2，加入合适催化剂（体积可以忽略不计）后在一定温度压强下开始反应，并用压力计监测容器内压强的变化如下：
反应时间 /min 0 5 10 15 20 25 30
压强/MPa 16.80 14.78 13.86 13.27 12.85 12.60 12.60
则从反应开始到25 min 时，以N2 表示的平均反应速率=　 　。
（2）工业合成氨的反应方程式为： N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH 下图Ⅰ是合成氨反应的能量与反应过程相关图(未使用催化剂)；图Ⅱ是合成氨反应在2L 容器中、相同投料情况下、其它条件都不变时，某一反应条件的改变对反应的影响图。
下列说法正确的是________________。
A．ΔH＝－92.4kJ/mol
B．使用催化剂会使E1的数值增大
C．为了提高转化率，工业生产中反应的浓度越低越好
D．图Ⅱ是不同温度下反应体系中氨的物质的量与反应时间关系图，且TA>TB；
E．在曲线A条件下，反应从开始到平衡，消耗N2的平均速率为 mol·L-1·min-1
（3）一定温度下，向一个容积为2 L的密闭容器中通入2 mol N2和7 mol H2，达到平衡时测得容器的压强为起始时的7/9倍，在同一温度，同一容器中，将起始物质改为amol N2 ，b molH2，c mol NH3(a,b,c均不为零）欲使平衡混合物中各物质的质量与原平衡相同，则a,b,c满足的关系为　 　(用含a,b,c的表达式表示），且欲使反应在起始时向逆反应方向进行，c的取值范围是　 　
（4）（二） 在容积为1.00L的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4(g) 2NO2(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深。回答下列问题：
反应的△H　 　0（填“大于”“小于”）；100℃时，体系中各物质浓度随时间变化如图所示。在0~60s时段，反应速率v(N2O4)为　 　mol·L-1·s-1
（5）100℃时达到平衡后，改变反应温度为T，c(N2O4)以0.0020mol·L-1·s-1的平均速率降低，经10s又达到平衡。T　 　100℃（填“大于”“小于”），判断理由是　 　。
（6）温度T时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半，平衡向　 　（填“正反应”或“逆反应”）方向移动，判断理由是　 　。
（7）已知：
甲醇脱水反应2CH3OH(g)＝CH3OCH3(g)＋H2O(g) △H1＝－23.9kJ·mol－1
甲醇制烯烃反应2CH3OH(g)＝C2H4(g)＋H2O(g) △H2＝－29.1kJ·mol－1
乙醇异构化反应2CH3OH(g)＝CH3OCH3(g)) △H3＝＋50.7kJ·mol－1
则乙烯气相直接水合反应C2H4 (g)＋H2O(g)＝C2H5OH(g)的△H＝　 　kJ·mol－1。
19．2020年第七十五届联合国大会上，中国向世界郑重承诺在2030年前实现碳达峰，在2060年前实现碳中和。大力发展绿色能源、清洁能源是实现碳中和的最有效方法。
（1）原电池反应能够提供电能而不产生CO2气体，下图是某原电池装置图。
①Zn棒是原电池的　 　极，发生　 　(填“氧化”或“还原”)反应。
②Cu棒，上发生的电极反应是　 　。
③溶液中H+向　 　(填“Zn”或“Cu”)电极定向移动。
（2）将上述装置中电解质稀H2SO4换为足量AgNO3溶液，灯泡也变亮，电流表指针偏转，无色溶液颜色没有变化。
①原电池的负极是　 　(填“Zn”或“Cu”)，正极的电极反应是　 　。
②若更换电解质时称量两个电极，质量恰好相等，放电一段时间后再称量两个电极，发现质量相差2.81g，则导线上通过的n(e－)=　 　mol。
（3）碱性锌锰电池是日常生活中常用电池，原电池反应是：Zn(①)+ 2MnO2 (②) +2H2O =Zn(OH)2(③)+2MnOOH(④)。
①该原电池的正极材料是　 　(填序号，下同)，负极材料是　 　。
②该原电池电解质是KOH溶液，写出正极的电极反应　 　。
20．化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。
（1）锌锰干电池是应用最普遍的电池之一(如图所示)，锌锰干电池的负极材料是　 　，负极发生的电极反应方程式为　 　。若反应消耗16.25 g负极材料，则电池中转移电子的物质的量为　 　mol。
（2）目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池总反应式可以表示为：Cd＋2NiO(OH)＋2H2O 2Ni(OH)2＋Cd(OH)2，已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水，但能溶于酸，以下说法中正确的是________。
A．Cd是负极 B．Ni(OH)2是正极
C．充电时化学能转变为电能 D．放电时化学能转变为电能
（3）如图为氢氧燃料电池的构造示意图，根据电子运动方向，可知X极为电池的　 　(填“正”或“负”)极，Y极的电极反应为　 　(填“氧化”或“还原”)反应。
21．为了实现碳达峰和碳中和目标，二氧化碳的高效利用成为研究的热点。某研究小组采用双合金团簇催化甲烷干法重整法(DRM)取得了良好的效果。已知：CH4、H2、CO的燃烧热分别为-890.3 kJ/mol、-285.8kJ/mol，-283kJ/mol。
（1）甲烷干法重整(DRM)反应为CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) △H，则△H=　 　。
（2）通过大量的研究Pt12Ni、Sn12Ni、Cu12Ni三种双金属合金团簇可用于催化DRM反应，在催化剂表面涉及多个基元反应，分别为过程1：甲烷逐步脱氢，过程2：CO2的活化(包括直接活化和氢诱导活化)，过程3：C★和CH★的氧化，过程4：扩散吸附反应。其反应机理如图1所示。
则CO2的氢诱导活化反应方程式为　 　，过程3的最终产物为　 　，过程4发生扩散吸附的微粒为　 　。
（3）三种催化剂催化甲烷脱氯过程的能量变化如图2所示：
①甲烷脱氢过程中最大活化能步骤为　 　。(用反应方程式表示)
②Sn12Ni、Pt12Ni、Cu12Ni三种催化剂催化甲烷脱氢过程的脱氢速率分别为v1、v2、v3，则脱氢速率由大到小的顺序为　 　。
③Sn12Ni双金属团簇具有良好的抗积碳作用，有效抑制碳沉积对催化剂造成的不良影响，请结合图示解释原因：　 　。
（4）已知：甲烷干法重整(DRM)过程中发生副反应 △H>0，T℃时，在恒压反应器中，通入2molCH4和1molCO2，总压强为p0，平衡时甲烷的转化率为40%，H2O的分压为p。
①关于上述平衡体系，下列说法正确的是　 　(填标号)。
A．n(CH4)：n(CO2)=2：1
B．将H2O(g)液化，可以提高主反应的速率
C．若反应在恒容条件下进行，甲烷转化率小于40%
D．若降低反应温度，主、副反应均逆向进行
②DRM反应的Kp=　 　(列出计算式即可，分压=总压×物质的量分数)。
答案解析部分
1．【答案】C
【解析】【解答】A．仪器M的名称为玻璃搅拌器或环形玻璃搅拌棒，A不符合题意；
B．碎泡沫塑料导热性能差，能减少热量的散失，B不符合题意；
C．加入试剂时，为防止热量损失，应一次性快速加入，C符合题意；
D．本实验中采用酸过量，50mL稀硫酸提供氢离子的物质的量大于50mL0.50mol·L-1NaOH溶液提供的OH-，依然是酸过量，故可代替稀盐酸进行实验，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A、M为环形玻璃搅拌棒；
B、碎泡沫的作用是减少热量算是；
C、加入试剂时应该一次性加入，防止热量损失；
D、本实验中，氢氧化钠为少量，因此最终稀强酸的物质的量多于氢氧化钠的物质的量均可。
2．【答案】C
【解析】【解答】A、风能是清洁无污染的环保新能源，A不符合题意；
B.太阳能是清洁无污染的新能源，B不符合题意；
C、火力发电需要煤作燃料，煤是不可再生能源，也不是环保新能源，C符合题意；
D、潮汐和海风发电是新开发利用的环保新能源，D不符合题意；
故答案为：C
【分析】太阳能、潮汐能、地热能、风能都属于新能源。
3．【答案】D
【解析】【解答】A．燃料电池由化学能转化为电能，故A不符合题意；
B．火力发电由化学能转化为热能，热能转化为电能，故B不符合题意；
C．铝热焊接由化学能转化为热能，故C不符合题意；
D．煅烧石灰石由热能转化为化学能，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】热能转化为化学能即为吸热反应。
4．【答案】B
【解析】【解答】A.柴油属于石油化工产品，石油属于化石燃料，不能短时期内从自然界得到补充，属于不可再生能源，故A选项不符合题意。
B.沼气可以通过发酵得到，属于可再生能源，故B选项符合题意；
C.煤炭属于化石燃料，不能短时期从自然界得到补充，属于不可再生能源，故C选项不符合题意。
D.汽油是石油化工产品，不能短时期内从自然界得到补充，属于不可再生能源，故D选项不符合题意。故该题答案为B。
【分析】可再生能源：不随其本身的转化或被人类利用而减少的能源：太阳能、生物能、水能等；不可再生能源：现阶段不可能再生的能源，如：煤层气、可燃冰、石油化工等。
5．【答案】A
【解析】【解答】A．镍镉电池放电，是通过发生化学反应，将化学能转化为电能，A符合题意；
B．电解熔融氯化钠，是提供电能使化学反应发生，将电能转化为化学能，B不符合题意；
C．风力发电，是将风能转化为电能，C不符合题意；
D．太阳能发电，是将太阳能转化为电能，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】A．将化学能转化为电能；
B．将电能转化为化学能；
C．将风能转化为电能；
D．将太阳能转化为电能。
6．【答案】B
【解析】【解答】A．以石油、煤和天然气为主要原料生产的材料属于有机合成材料，A正确；
B、煤的干馏是工业上获得芳香烃的一种重要来源，故B错误；
C、石油的分馏是物理变化，裂化、裂解，催化重整都是化学变化，故C正确；
D．天然气的主要成分是甲烷，属于不可再生资源，故D正确；
故答案为：B。
【分析】本题主要考查化石燃料的应用。
A、合成材料又称人造材料，是人为地把不同物质经化学方法或聚合作用加工而成的材料；以石油、煤和天然气为主要原料生产的材料属于有机合成材料，如：塑料、合成橡胶、合成纤维；
B、煤干馏可以获得煤焦油，其中含有芳香烃；
C、裂化的目的是为了得到更多的10个碳原子左右的汽油，裂解的目的是为了得到碳原子数更少的烯烃，主要为了生产乙烯。可见裂解的程度比裂化更大，也成为裂解是深度裂化，由于都分解生成了新物质，所以都是化学变化；
D．天然气的主要成分是甲烷，产物只有二氧化碳和水，属于不可再生资源。
7．【答案】A
【解析】【解答】A．有的放热反应也需要加热，如铝热反应就需要在高温下进行，A符合题意；
B．由于反应物和生成物的能量不同，所以能量变化是化学反应进行的基本特征之一，B不符合题意；
C．化学反应过程中伴随着旧键的断裂和新键的形成，断键需要吸收热量，成键能够放出热量，所以化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因，C不符合题意；
D．反应物的总能量高于生成物的总能量，表明断键时吸收的能量小于成键时放出的能量，反应为放热反应，发生反应时能够向环境放出能量，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】A.放热反应有时需要加热才能发生；
B.化学反应一定伴随能量变化；
C.化学反应中的能量变化是由于化学键的断裂和形成；
D.反应物的总能量高于生成物的总能量为放热反应。
8．【答案】D
【解析】【解答】A．锌膜为原电池的负极，放电时锌极发生氧化反应，而不是还原反应，A不符合题意；
B．放电过程正极上是二氧化锰得到电子生成MnOOH，电极反应为MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH-，B不符合题意；
C．放电过程中含有锌膜的碳纳米管纤维为负极，充电过程中，含有锌膜的碳纳米管纤维作阴极，阳离子移向阴极， 即Zn2+移向Zn膜，C不符合题意；
D．充电时，含有锌膜的碳纳米管纤维一 端中锌离子要还原成单质锌，所以应作阴极，应连电源的负极，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】做原电池时，负极是锌失电子，被氧化，正极是二氧化锰得电子，被还原。做电解池时，阴极是锌离子得电子，发生还原反应，阳极是 MnOOH 失去电子，被氧化
9．【答案】A
【解析】【解答】A.银锌纽扣电池的电池总反应为Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2A，其中Ag2O做正极，发生得电子的还原反应，A符合题意；
B.原电池，是将化学能转化为电能的装置，但无法实现能量100%转化，B不符合题意；
C.在原电池中，阴离子向负极移动，C不符合题意；
D.构成原电池的两电极，需具有导电性，且活性不同，可以金属和非金属，D不符合题意；
故答案为：A
【分析】此题是对原电池原理的考查，结合相关知识进行分析作答即可。
10．【答案】B
【解析】【解答】A．该电池中a为负极，b为正极，故A不符合题意；
B．b极为正极，发生还原反应，电极方程式为 ，故B符合题意；
C．外电路的电流方向是由正极b流向负极 a，故C不符合题意；
D．由于负极材料Li是活泼的金属，能够与水发生反应，所以不可用水代替电池中的混合有机溶剂，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】 锂二氧化锰电池工作时，Li失去电子发生氧化反应，作负极，电极反应式为Li-e-=Li+，则MnO2所在的b电极为正极，正极发生还原反应，电极反应式为MnO2+e-+Li+=LiMnO2，原电池工作时电流由正极流向负极。
11．【答案】C
【解析】【解答】A．阴极氢离子得电子发生还原反应，电极反应式为2H2O+2e-=H2+2OH-，故A不符合题意；
B．由装置图可知，若铁为阳极，阳极电极方程式有Fe-2e- =Fe2+和2H2O-4e-=O2+4H+，所以每产生0.5mol O2整个电解池中理论上转移电子数为大于2NA，故B不符合题意；
C．由装置图可知，若铁为阳极，则阳极电极方程式为Fe-2e- =Fe2+和2H2O-4e-=O2+4H+，故C符合题意；
D．若铁为阳极，阳极电极方程式为Fe-2e- =Fe2+和2H2O-4e-=O2+4H+，在处理废水的过程中二价铁还被放出的氧气氧化成三价铁.离子方程式为：4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】由图可知，左边电极水失去电子发生氧化反应，在左边电极为阳极，若铁为阳极，阳极电极方程式有Fe-2e- =Fe2+和2H2O-4e-=O2+4H+，右边电极为阴极，电极反应式为2H2O+2e-=H2+2OH-。
12．【答案】C
【解析】【解答】A、放电时该装置为原电池，将化学能转化为电能，故A错误；
B、由分析可知，放电时Y为负极，发生氧化反应，故B错误；
C、充电时，X电极为阳极，电极反应式为 ，故C正确；
D、 充电时为电解池，Y极为阴极，电极反应式为xNa++C+xe-=NaxC，则每转移1mole-，Y极上1molNa+转化为Na，质量增加23g，故D错误；
故答案为：C。
【分析】原电池工作时，正极发生还原反应，负极发生氧化反应，根据 可知，正极反应为Na1-xFePO4+xe-+xNa+=NaFePO4，负极反应式为NaxC-xe-=xNa++C，则X电极为正极、Y电极为负极，充电时为电解池，原电池的正负极分别与电源的正负极相接，为阳极、阴极。
13．【答案】D
【解析】【解答】A、由分析可知，通入氢气的a为负极，负极发生氧化反应，故A错误；
B、b为正极，氧气在正极上发生还原反应，电极反应式为：O2+4H++4e-=2H2O，故B错误；
C、气体所处的状态未知，不能计算氧气的物质的量，故C错误；
D、电池工作时，电流从外电路的正极流向负极，故电流b极经小灯泡流向a极，再从a极经电解质溶液流向b极，故D正确；
故答案为：D。
【分析】氢氧燃料电池中，通入氢气的一极为负极，负极发生氧化反应，通入氧气的一极为正极，正极发生还原反应，原电池工作时，阴离子向负极移动。
14．【答案】C
【解析】【解答】氢气的燃烧是放热反应，所以焓变是负值，所以a、b、c、d都是小于零的值；方程式的系数(2)是(1)的2倍，(4)是(3)的2倍，所以2a=b＜0，2c=d＜0；氢气燃烧生成的水从液态变为气态会吸收热，即生成气态水放出的热量要少，所以c＜a＜0，d＜b＜0，综上所述答案为C。
【分析】氢气的燃烧是放热反应，△H＜0，即a、b、c、d都小于零；△H的数值和反应式的化学计量数成正比，可以得出2a=b＜0，2c=d＜0；液态水比气态水能量低，进而可以得出正确答案。
15．【答案】C
【解析】【解答】A、根据图示，电极a上H2S失去电子被氧化成S2，电极a为负极，A项不符合题意；
B、电极b上O2发生得电子的还原反应，电极反应式为O2+4H++4e-=2H2O，B项不符合题意；
C、H2S在负极被消耗，负极电极反应式为2H2S-4e-=S2+4H+，电路中流过4mol电子，负极消耗2molH2S，H2S所处温度和压强未知，无法计算消耗H2S的体积，C项符合题意；
D、n（H2S）= =0.5mol，根据正极和负极电极反应式，每17gH2S参与反应有1molH+经质子膜进入正极区，D项不符合题意；
故答案为：C。
【分析】本题考查燃料电池正负极的判断、电极反应式的书写、燃料电池的计算，准确判断燃料电池的正负极和理解原电池原理是解题的关键。书写电极反应式时注意溶液的酸碱性。
16．【答案】C
【解析】【解答】A．表示燃烧热的可燃烧物的物质的量为1mol，且生成的水为液态，故A不符合题意；
B．中和反应是放热反应，则DH=-57.3kJmol-1，故B不符合题意；
C．S燃烧是放热反应，则S（s）+O2（g）=SO2（g） DH=-269.8kJmol-1能准确表达反应热，故C符合题意；
D．热化学方程式需要标明状态，故D不符合题意；
故答案为C。
【分析】书写热化学方程式除了要遵循书写化学方程式的要求外，还应注意以下几方面：①必须注明各反应物、生成物的状态（s、l、g、aq），不标“↑”和“↓”符号；②反应热△H与测定条件（温度、压强）有关，若不说明则指常温（25℃）、常压（101kPa）下；③△H只能写在标有反应物或生成物状态的化学方程式的右边，若为吸热反应，△H为“+”；若为放热反应，△H为“-”，△H的单位一般为kJ/mol；④热化学方程式中的化学计量数仅表示该物质的物质的量，不表示物质的分子或原子数，因此可以是整数或分数。
17．【答案】（1）正
（2）4OH- -4e- =2H2O+O2↑；2Cu2++4e- =2Cu(或Cu2++2e-=Cu)
【解析】【解答】(1)电解CuSO4溶液，阳极上水电离产生的OH-失去电子被氧化为O2，阴极上Cu2+到电子被还原为Cu单质，通电一段时间后，将B电极取出洗干净并干燥后称量其质量增加了3.2 g，说明B电极为阴极，Cu2+在B电极得到电子变为Cu单质，故B电极连接电源的负极，b为电源的负极，a为电源正极；
(2)A连接电源的正极，作阳极。阳极上水电离产生的OH-失去电子被氧化为O2，则A电极的电极反应式为：4OH- -4e- =2H2O+O2↑；B电极连接电源的负极，作阴极，阴极上Cu2+得到电子变为单质Cu，所以B电极的电极反应式为：2Cu2++4e- =2Cu(或写为Cu2++2e-=Cu)。
【分析】
(1)依据实验现象判断，阳接正阴接负；
(2)利用离子的放电顺序进行书写。
18．【答案】（1）0.01 mol·L-1·min-1
（2）A；D；E
（3）a+c/2= 2,d+3c/2= 7；2（4）大于；0.001
（5）大于；c(N2O4)降低平衡正向移动，正反应为吸热反应，温度升高
（6）逆反应；减少容积，压强增大，平衡向逆反应方向移动，原因是增大压强平衡向气体体积减小的方向移动即逆反应方向
（7）－45.5
【解析】【解答】（一）（1）
　 N2(g)+ 3H2(g) 2NH3(g)
起始 1 3 0
转化 x 3x 2x
平衡 1-x 3-3x 2x
在同温没体积的条件下，气体的物质的量之比等于压强之比，即有 ，解得x=0.5，根据化学反应速率的数学表达式，v(N2)= mol/(L·min)=0.01mol/(L·min)；
（2）A、反应物的总能量高于生成物的总能量，即反应为放热反应，△H=(312.4－404.8)kJ·mol－1=－92.4kJ·mol－1，选项A正确；
B、催化剂降低活化能，E1降低，选项B错误；
C、浓度降低，化学反应速率降低，工业生产时不是反应的浓度越低越好，选项C错误；
D、图II曲线A先达到平衡，即TA>TB，选项D正确；E、曲线A中生成NH3的物质的量为n1mol，则消耗N2的物质的量为n1/2mol，根据化学反应速率的定义，v(N2)=n1/4t1mol/(L·min)，选项E正确；答案选ADE；
（3）恒温恒容时，构成等效平衡，转化到同一半边，投入量与原平衡投入量相等，即a＋c/2=2，b＋3c/2=7，要想开始时从逆反应方向开始，c的最大值应为4mol，但a、b、c均不为0，则c<4，
　 N2(g)+ 3H2(g) 2NH3(g)
起始 2 7 0
转化 x 3x 2x
平衡 2-x 7-3x 2x
相同条件下，压强之比等于物质的量之比， ，解得x=1。欲使反应向逆反应方向进行，则c>2，综上所述，c的取值范围是2（二）（4）根据题意，温度升高，混合气体颜色变深，说明升高温度，平衡向正反应方向进行，即△H大于0；根据化学反应速率的数学表达式，v(N2O4)= =0.001mol/(L·s)；
（5）c(N2O4)降低平衡正向移动，正反应为吸热反应，故温度升高，即T大于100℃；
（6）减少容积，压强增大，平衡向逆反应方向移动，原因是增大压强平衡向气体体积减小的方向移动即逆反应方向；
（7）①2CH3OH(g)＝CH3OCH3(g)＋H2O(g) △H1＝－23.9kJ·mol－1，
②2CH3OH(g)＝C2H4 (g)＋2H2O(g) △H2＝－29.1kJ·mol－1，
③CH3CH2OH(g)＝CH3OCH3(g)) △H3＝＋50.7kJ·mol－1，根据目标反应方程式，推出①－②－③得出△H=（－23.9＋29.1－50.7）kJ·mol－1=－45.5kJ·mol－1。
【分析】（1）根据压强与物质的量关系计算氮气变化的物质的量，然后计算其反应速率；
（2）根据能量关系图可计算反应的焓变值，使用催化剂可降低活化能；根据改变条件对平衡的影响可知是反应速率加快的的条件使平衡向逆反应方向移动，据此分析即可；
（3）根据化学计量数改变的等效平衡计算各物质的物质的量关系式，以及c的取值范围；
（4）温度越高颜色越深，说明升高温度平衡向正反应方向移动；根据图中四氧化二氮的浓度变化计算起反应速率；
（5）根据平衡移动方向、放热反应来判断达到平衡时温度的变化；
（7）根据盖斯定律计算目标方程式的焓变。
19．【答案】（1）负；氧化；2H++2e－=H2↑；Cu
（2）Zn；Ag++e－=Ag；0.02
（3）②；①；MnO2+H2O+e－=MnOOH+OH－或2MnO2+2H2O+2e－=2MnOOH+2OH－
【解析】【解答】(1)①在Zn Cu H2SO4原电池中，Zn较活泼作负极，发生氧化反应；故答案为：Zn；氧化。
②Cu作正极，是溶液中氢离子得到电子变为氢气，发生的电极反应为：2H++2e－=H2↑；故答案为：2H++2e－=H2↑。
③原电池离子移动方向为：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，因此H+向Cu电极定向移动；故答案为：Cu。
(2)①在Zn Cu AgNO3原电池中，Zn化合价升高，失去电子，作负极，发生氧化反应，因此原电池的负极是Zn，正极是Cu，溶液中的银离子得到电子变为银单质，其正极的电极反应是Ag++e－=Ag；故答案为：Zn；Ag++e－=Ag。
②原电池总反应为：Zn+2Ag+= Zn 2++2Ag，当电路中转移2 mol e－时，两电极质量相差65 g +2×108 g =281 g，放电一段时间后再称量两个电极，发现质量相差2.81 g，则导线上通过的n(e－)为0.02 mol；故答案为：0.02。
(3)①该原电池中Zn化合价升高，失去电子作负极，MnO2中Mn化合价降低，得到电子作正极，因此正极材料是②，负极材料是①；故答案为：②；①。
②该原电池电解质是KOH溶液，则正极的电极反应MnO2+H2O+e－=MnOOH+OH－或2MnO2+2H2O+2e－=2MnOOH+2OH－；故答案为：MnO2+H2O+e－=MnOOH+OH－或2MnO2+2H2O+2e－=2MnOOH+2OH－。
【分析】(1)①原电池中一般活泼金属作负极，不活泼金属或碳棒用正极；负极失电子发生氧化反应；正极得电子，发生还原反应；
②同①分析；
③原电池离子移动方向为：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动；
(2)①反应中元素化合价升高，做负极，元素化合价降低，为正极；
②依据得失电子守恒计算；
(3)①反应中元素化合价升高，做负极，元素化合价降低，为正极；
②负极失电子发生氧化反应；正极得电子，发生还原反应。
20．【答案】（1）锌；Zn-2e-=Zn2+；0.5
（2）A；D
（3）负；还原
【解析】【解答】(1)在锌锰干电池中，由于电极活动性Zn＞C，所以Zn为负极，失去电子发生氧化反应，负极的电极反应式为：Zn-2e-=Zn2+，16.25 g锌的物质的量是n(Zn)= =0.25 mol，则转移电子的物质的量为n(e-)=2×0.25 mol=0.5 mol；
(2)A．根据反应方程式可知：Cd作负极，失去电子发生氧化反应，A故答案为：；
B．Ni(OH)2连接电源正极，在反应中失去电子，发生氧化反应，作电解池的阳极，B不故答案为：；
C．充电时在电流作用下发生氧化还原反应，是电能转变为化学能，C不故答案为：；
D．放电时发生化学反应，产生电流，化学能转变为电能，D故答案为：；
故答案为：AD；
(3)根据图示可知X电极失去电子，发生氧化反应，则在该燃料电池中，通入氢气的电极X为负极，H2失去电子，发生氧化反应，X电极反应式为2H2-4e-+4OH-=2H2O，通入氧气的电极Y为正极，得到电子，发生还原反应，正极的电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-。
【分析】(1)在原电池中，活动性强的电极为负极，活动性弱的电极为正极，负极失去电子发生氧化反应，结合锌是+2价金属，根据其质量计算物质的量，然后计算转移电子的物质的量；
(2)放电时化学能为电能，充电时电能转化为化学能，结合反应方程式判断电极作用；
(3)在燃料电池中，通入燃料的电极是负极，通入氧化剂的电极为正极，负极失去电子发生氧化反应，正极上得到电子，发生还原反应。
21．【答案】（1）+247.3kJ/mol
（2）CO2★+H★=CO★+OH★；CO★；H★和OH★
（3）CH3★=CH2★+H★；v2>v3>v1；脱氢反应第4步为CH★=C★+H★，发生该步反应，三种催化剂中Sn12Ni需要克服的活化能最大，反应不易发生，故产生的积碳较少
（4）CD；
【解析】【解答】（1）因为CH4、H2、CO的燃烧热分别为-890.3 kJ/mol、-285.8kJ/mol，-283kJ/mol，则①△H1=-890.3 kJ/mol；②△H2=-285.8kJ/mol；③△H3=-283kJ/mol；根据盖斯定律，①-2②-2③得CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) △H=△H1-2△H2-2△H3=+247.3 kJ/mol；
（2）CO2的活化包括直接活化和氢诱导活化，在氢诱导活化中，CO2★+H★COOH★CO★+OH★，因此CO2的氢诱导活化反应方程式为CO2★+H★=CO★+OH★；由图可知，过程3的最终产物为CO★；过程1甲烷逐步脱氢生成H★，过程3 CO2的活化过程中生成OH★，因此过程4发生扩散吸附的微粒为H★和OH★；
（3）①活化能最大的过程为反应的决速步骤，由图可知，过渡态为TS2的反应为决速步骤，对应的方程式为：CH3*=CH2*+H*；
②催化剂能够降低反应的活化能，活化能越低，则化学反应速率越大，所以v2>v3>v1；
③由图可知，脱氢反应第4步为CH★=C★+H★，发生该步反应，三种催化剂中Sn12Ni需要克服的活化能最大，反应不易发生，故产生的积碳较少；
（4）①
A．投入量n(CH4)：n(CO2)=2：1，主反应消耗量n(CH4)：n(CO2)=1：1，副反应消耗CO2，因此主副反应消耗量n(CH4)：n(CO2) 2：1，则平衡时体系中n(CH4)：n(CO2) 2：1，A不正确；
B．将H2O(g)液化，副反应平衡正向移动，导致CO2和H2浓度减小，CO浓度增大，则主反应CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)反应的速率减慢，B不正确；
C．主反应正向为体积增大的反应，若反应在恒容条件下进行，等效于在恒压的基础上，缩小体积加压，主反应平衡逆向移动，则甲烷转化率小于40%，C正确；
D．由于主、副反应正反应均为吸热反应，则若降低反应温度，主、副反应均逆向进行，D正确；
故答案为：CD。
②对主反应列三段式：
平衡时，设水的物质的量为x mol，对副反应列三段式：
已知，平衡时水的分压为P，在恒温恒压体系下，压强之比等于物质的量之比，所以有，所以x=，n(总)=4.6mol，则平衡时，P(CH4)=，P(CO2)=，P(CO)=，P(H2)=，
Kp ==。
【分析】（1）根据盖斯定律计算；
（2）依据反应机理图分析；
（3）①活化能最大的过程为反应的决速步骤；
②催化剂能够降低反应的活化能，加快化学反应速率；
③依据活化能分析；
（4）①依据影响反应速率和化学平衡的因素分析；
②依据三段式分析