第四章 化学反应与电能 单元训练卷（含解析）-2023--2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第四章 化学反应与电能 单元训练卷
一、单选题
1．下列关于铜电极的叙述中错误的是（　　）
A．锌铜原电池铜是正极
B．在镀件上镀铜时可用金属铜做阳极
C．用电解法精炼粗铜时粗铜做阴极
D．用电解法精炼粗铜时，Cu2+移向纯铜电极
2．如图所示的装置中，有关说法不正确的是（　　）
A．该原电池中极发生氧化反应 B．该原电池电流从极流向极
C．该原电池电解质溶液质量不变 D．该原电池将化学能转化为电能
3．下列电池不属于化学电池的是（　　）
A．锂电池 B．太阳能电池 C．燃料电池 D．碱性干电池
4．已知：电流效率=电路中通过的电子数与消耗负极失去电子总数之比。现有两个电池Ⅰ、Ⅱ，装置如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．Ⅰ和Ⅱ的电池反应不相同
B．能量转化形式不同
C．Ⅰ的电流效率低于Ⅱ的电流效率
D．放电一段时间后，Ⅰ、Ⅱ中都只含1种溶质
5．向烧杯中加入下列物质，闭合K，电流计指针无明显偏转的是（　　）
A．NaOH B．NaCl C．蔗糖 D．H2SO4
6．我国科学家利用Na2CO3和碳纳米管组装“无Na预填装”的Na-CO2二次电池(如下图所示)。b电极中的碳纳米管可作导体、反应物和CO2通道等。电池的总反应 ，下列关于该电池的说法错误的是（　　）
A．不能用水配制电解液
B．电池组装后，在使用前必须先充电
C．放电时，电解液中的Na+向a电极移动
D．充电时，b极反应为2Na2CO3+C-4e-=4Na++3CO2↑
7．有位科学家说：“甲烷是21世纪的新燃料。”甲烷作为燃料的用途之一就是用于制作燃料电池。有科技工作者制造了一种甲烷燃料电池，一个电极通入空气，另一个电极通入甲烷，电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2－。以下判断错误的是（　　）
A．电池正极发生的反应：O2＋4e－=2O2－
B．电池负极发生的反应：CH4＋4O2－－8e－=CO2＋2H2O
C．固体电解质里的O2－的移动方向：由正极流向负极
D．向外电路释放电子的电极：正极(即电子由正极流向负极)
8．全钒氧化还原液流电池是一种新型绿色的二次电池。其工作原理如图所示。下列叙述错误的是（　　）
A．放电时，电流由X电极经用电器、Y电极、H2SO4溶液回到X电极
B．放电过程中，Y极发生氧化反应
C．充电时，X电极反应式：VO2＋－e－＋H2O＝VO ＋2H＋
D．充电时，每转移1 mol电子，左池溶液中n（H＋）的变化量为2 mol
9．八钼酸铵可用于染料、催化剂、防火剂等。该化合物可通过电渗析法获得，工作原理如图。下列说法错误的是
A．a连接电源正极
B．生成的反应为
C．电解一段时间后，b极附近氨水的浓度减小
D．双极膜附近的移向左侧
10．在金属Pt、Cu和铱(Ir)的催化作用下，密闭容器中的H2可高效转化酸性溶液中的硝态氮(NO)以达到消除污染的目的。其工作原理的示意图如图所示。下列说法正确的是
A．Ir的表面发生反应：H2+N2O=N2+H2O
B．导电基体上的负极反应：H2+2e-=2H+
C．若导电基体上只有单原子铜，也能消除含氮污染物
D．若导电基体上的Pt颗粒增多，有利于降低溶液中的含氮量
11．某课题组以纳米Fe2O3 作为电极材料制备锂离子电池(另一极为金属锂和石墨的复合材料),通过在室温条件下对锂离子电池进行循环充放电,成功地实现了对磁性的可逆调控(如图)。以下说法正确的是（　　）
A．放电时，正极的电极反应式为Fe2O3+6Li++6e-=2Fe+3Li2O
B．该电池可以用水溶液做电解质溶液
C．放电时，Fe作电池的负极，Fe2O3作电池的正极
D．充电时，电池被磁铁吸引
12．下列实验装置能达到实验目的的是（　　）
A B C D
电解饱和食盐水并检验气体 构成铜锌原电池 电解精炼铜 铁片镀银
A．A B．B C．C D．D
13．现有a、b、c、d四个金属电极，用导线两两相连组成原电池。①a、b相连插入硫酸铜溶液中后，b极变粗；②a、d相连插入稀硫酸中后，外电路电流从a流向d；③b、c相连插入稀硫酸中后，c极上有气泡产生；④c、d相连插入稀硫酸中后，d极溶解。则下列说法正确的是（　　）
A．由①和④可推出金属活动性：Cu＞c
B．由②和③可推出金属活动性：d＞c
C．由①②③可推出金属活动性：d＞a＞b＞c
D．由①②④可推出金属活动性：a＞b＞d＞c
14．硼化钒(VB2)-空气电池是目前储电能力最高的电池，示意图如图所示，该电池工作时的反应为4VB2+11O2=4B2O3+2V2O5。下列说法错误的是（　　）
A．电极a的电势比VB2极的高
B．VB2极的电极反应式为2VB2-22e-+22OH-=2B2O3+V2O5+11H2O
C．放电时，OH-由VB2极向a电极移动
D．若采用稀盐酸作电解质溶液，则该电池发生的总反应改变
15．实验发现，298 K时，在FeCl3酸性溶液中加入少量锌粒后，Fe3+立即被还原成Fe2+。某化学兴趣小组根据该实验事实设计了如图所示的原电池装置。下列有关说法中正确的是（　　）。
A．该原电池的正极反应：Zn-2e-=Zn2+
B．左边烧杯中溶液的红色逐渐褪去
C．该电池铂电极上有气泡生成
D．该电池总反应：3Zn+2Fe3+=2Fe+3Zn2+
16．CO2催化加氢制备甲醇的反应为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49 kJ·mol-1，CO2电化学还原法制备甲醇的电解原理如图所示。下列说法错误的是（　　）
A．CO2催化加氢法在低温自发时△H的影响为主
B．a膜为阴离子交换膜，石墨电极上的电极反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑
C．电解过程中，右室溶液中物质的量减小
D．产生相同量CH3OH时，催化加氢法消耗的H2与电化学还原法产生的O2物质的量之比为2：1
二、综合题
17．甲烷在工业上有很多用途。回答下列问题：
Ⅰ.利用甲烷催化还原消除氮氧化物的污染：
ⅰ.；
ⅱ.；
ⅲ.。
其中：。
（1）　 　(用含a、b的代数式表示)。
（2）在4L某恒容密闭容器中充入和，只发生反应ⅲ，的平衡转化率随温度的变化关系如图所示。
①曲线上m、n两点的正反应速率：　 　(填“>”、“<”或“=”)。
②T1时，若反应进行到时达到平衡，此时测得混合气体的总压强为，则内，　 　，反应平衡常数　 　(用分压表示，分压=物质的量分数×总压)。
③下列说法正确的是　 　(填标号)。
A．当混合气体的密度不再随时间改变时，该反应达到平衡
B．该反应的反应物的键能总和小于生成物的键能总和
C．降低温度，有利于提高的转化率，反应平衡常数也增大
D．加入合适的催化剂，的值增大
（3）甲烷-氧气燃料电池的工作原理如图所示(L、K均为惰性电极，气体已换算成标准状况)。
①电池工作时，K电极上发生　 　(填“还原反应”或“氧化反应”)。
②L电极上的电极反应式为　 　。
③每消耗，电路中转移电子的物质的量为　 　mol。
18．钼及其合金在冶金、环保和航天等方面有着广泛的应用。
（1）Mo可被发烟硝酸及氢氟酸氧化为MoO2F2和MoOF4(少量)，硝酸本身被还原为NO2，则该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为　 　。
（2）已知：2Mo(s)+3O2(g)=2MoO3(s) △H1；
2MoS2(s)+7O2(g)=2MoO3(s)+4SO2(g) △H2；
MoS2(s)+2 O2(g)=Mo(s)+2SO2(g) △H3
则△H3=　 　（用含△H1、△H2的代数式表示）
（3）电氧化法提纯钼的原理：将辉钼矿(MoS2)放入装有食盐水的电解槽中，用惰性电极电解，MoS2被氧化为MoO42-和SO42-
①辉钼矿应放入电解槽的　 　(填“阴极区”或“阳极区”)。
②阴极的电极反应式为　 　。
（4）碳酸钠作固硫剂并用氢还原辉钼矿的原理为MoS2(s)+4H2(g)+2Na2CO3(s)
Mo(s)+2CO(g)+4H2O(g)+2Na2S(s) △H，实验测得平衡时的有关变化曲线如图所示。
①由图1可知，该反应△H　 　(填“>”或“<”)0，p1、p2、p3由大到小的顺序为　 　。
②由图2可知，A点时H2的平衡转化率为　 　。
③B点对应的平衡常数K=　 　(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)(MPa)2。
19．完成下列各小题。
（1）在火箭推进器中装有强还原剂肼(N2H4)和强氧化剂(H2O2)，当它们混合时，即产生大量的N2和水蒸气，并放出大量热。已知0.4mol液态肼和足量H2O2反应，生成氮气和水蒸气，放出256kJ的热量。写出该反应的热化学方程式　 　。
（2）金属腐蚀一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，炒过菜的铁锅未及时清洗容易发生　 　腐蚀而生锈。请写出铁锅生锈过程的负极反应式：　 　。
（3）图中甲池的总反应式为N2H4+O2=N2+2H2O。
①甲池中N2H4发生的是　 　(填“氧化反应”或“还原反应”)，乙池中SO向　 　移动(填“左”或“右”)。
②乙池中总反应的离子方程式为　 　。
③要使乙池恢复到反应前的状态，应向溶液中加入　 　(填化学式)。
20．下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100 g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100 g 10.00%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。
（1）接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4浓度为10.47%，乙中c电极质量增加。据此回答问题：
①电源的N端为　 　极；
②电极b上发生的电极反应为　 　；
③列式计算电极b上生成的气体在标准状况下的体积：　 　；
④电极c的质量变化是　 　g；
⑤电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化，简述其原因：
甲溶液　 　；
乙溶液　 　；
丙溶液　 　；
（2）如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？　 　。
21．与研究物质变化一样，研究化学反应中的能量变化，同样具有重要意义。请回答：
（1）已知二甲醚(CH3OCH3，常温下呈气态)，H2的燃烧热分别为1455kJ/mol、286kJ/mol。请写出表示二甲醚燃烧热的热化学方程式　 　。利用二甲醚制取H2，总反应为CH3OCH3(g)+3H2O(g)6H2(g)+2CO2(g)。已知H2O(g)=H2O(l) △H=-44kJ/mol，则总反应的△H=　 　。总反应能自发进行的条件是　 　(选填“高温”“低温”或“任意温度”)。
（2）二甲醚制H2的总反应分两步完成：
二甲醚水解：CH3OCH3(g)+H2O(g)2CH3OH(g) 活化能Ea1
甲醇与水蒸气重整：CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g) 活化能Ea2
已知Ea1远小于Ea2。在恒温恒容容器内，一甲醚与水按1∶3投料进行制氢，请在图中画出甲醇(CH3OH)浓度随时间变化的曲线图　 　。
（3）二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点。某二甲醚熔融碳酸钾燃料电池的结构如图所示，Y为氧化物。负极的电极方程式为　 　。
答案解析部分
1．【答案】C
【解析】【解答】A．锌比铜活泼，在锌铜原电池中，铜是正极，选项A不符合题意；
B.在镀件上镀铜时，用金属铜作阳极，镀件为阴极，电解质为铜盐溶液，阴极上析出铜，选项B不符合题意；
C.用电解法精炼粗铜时，粗铜作阳极，精炼为阴极，粗铜中的锌、铁等活动性比铜强的金属发生氧化反应，变为金属阳离子进入溶液，活动性比Cu弱的银、金等金属则以单质的形式沉淀在容器底部，俗称阳极泥，从而可与铜分离，选项C符合题意；
D.用电解法精炼粗铜时，纯铜作阴极，Cu2+在阴极上获得电子，变为单质铜，从而起到提纯铜的目的，选项D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】要注意原电池中活泼金属做负极，精炼铜是粗铜做阳极，电镀时，镀层做阳极。
2．【答案】C
【解析】【解答】A．该装置为原电池，锌比铜活泼，锌做负极，失电子发生氧化反应，故A不符合题意；
B．原电池中电子由负极流出经过外电路进入正极，该装置中，锌为负极、铜为正极，电子由锌极流向铜极，因此电流从极流向极，故B不符合题意；
C．该装置为原电池，锌做负极，发生氧化反应生成锌离子，铜为正极，铜离子得到电子发生还原反应在铜电极上析出铜，因此该反应的总反应为：Zn+Cu2+=Zn2++Cu；电解质溶液中每消耗1mol铜离子生成1mol锌离子，电解质溶液的质量增加，故C符合题意；
D．原电池为将化学能转化为电能的装置，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】易错点；负极消耗Zn，正极析出铜，二者质量不相等，电解质溶液会发生变化
3．【答案】B
【解析】【解答】锂电池、燃料电池、碱性干电池都是化学能变为电能的装置，属于化学电池，太阳能电池是将太阳能转化为电能的装置，不属于化学电池，故B符合题意。
故答案为：B。
【分析】化学电池指通过化学反应，将化学能转化为电能的装置，太阳能电池是李用哪个太阳能发电，将太阳能转化为电能。
4．【答案】C
【解析】【解答】A.在两个装置中，负极都是Cu－2e－=Cu2＋，正极都是Fe3＋＋e－=Fe2＋，因此两个装置的电池反应相同，都是2Fe3＋＋Cu=Cu2＋＋2Fe2＋，A不符合题意；
B.两个装置都是原电池装置，其能量转化形式都是化学能转化为电能，B不符合题意；
C.装置Ⅰ中FeCl3溶液与Cu直接接触，导致二者直接发生反应，使得部分电子没有通过电路，而装置Ⅱ中采用阴离子交换膜可以使得Fe3＋和Cu不接触，二者不会直接接触而反应，因此Ⅱ的电流效率更高，C符合题意；
D.放电一段时间后，Ⅰ中溶液的溶质为FeCl2和CuCl2，Ⅱ中左侧溶液的溶质为CuCl2，右侧溶液的溶质为FeCl2，两装置中溶质都有两种，D不符合题意；
故答案为：C
【分析】装置Ⅰ和装置Ⅱ都是原电池装置，且电极反应式都相同，结合电极反应和离子的移动分析选项即可。
5．【答案】C
【解析】【解答】电解质溶于水可以导电，酸碱盐都是电解质，蔗糖是非电解质，溶于水不导电，所以电流计指针无明显偏转，
故答案为：C。
【分析】形成原电池的条件：电极材料、电解质溶液、氧化还原反应、闭合回路。
6．【答案】C
【解析】【解答】A．由于该电池工作时有钠单质参与，钠会与水反应降低效率，所以不能用水配制电解液，A不符合题意；
B．根据题意可知该电池组装好时Al符合电极上没有钠单质，所以要先充电，生成钠单质，然后才能放电，B不符合题意；
C．放电时a极为负极，而原电池中阳离子向正极移动，即Na+向b电极移动，C符合题意；
D．充电时b为阳极，Na2CO3(s)/碳纳米管电极上C被氧化为二氧化碳，电极反应为2Na2CO3+C-4e-=4Na++3CO2↑，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】根据总反应可知充电时Na2CO3(s)/碳纳米管电极上C被氧化为二氧化碳，所以b电极为阳极，a电极为阴极，钠离子在Al复合电极上被还原为Na单质，则放电时a为负极，钠被氧化为Na+，b电极为正极，二氧化碳部分被还原为C单质，部分生成碳酸钠。
7．【答案】D
【解析】【解答】A.该燃料电池中，正极上氧气得电子生成氧离子，电极反应式为O2+4e-=2O2-，故A不符合题意；
B.负极上甲烷失电子和氧离子反应生成二氧化碳和水，电极反应式为CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O，故B不符合题意；
C.放电时，电解质中阴离子向负极移动、阳离子向正极移动，所以氧离子向负极移动，故C不符合题意；
D.向外电路释放电子的电极：是负极，电子从负极流向正极，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】A.燃料电池的正极发生还原反应；
B.燃料电池的负极发生甲烷的氧化反应；
C.氧负离子向负极方向移动；
D.电子由负极流向正极。
8．【答案】D
【解析】【解答】A．放电时，电流与电子的流向相反，由X电极经用电器、Y电极、H2SO4溶液回到X电极，A叙述不符合题意；
B．放电过程中，Y极作电池的负极，失电子，发生氧化反应，B叙述不符合题意；
C．充电时，X电极作阳极，失电子，电极反应式为VO2＋-e－+H2O=VO +2H＋，C叙述不符合题意；
D．充电时，每转移1 mol电子，X电极产生2mol氢离子，左池中氢离子向右池转移1mol氢离子，则左池溶液中n(H＋)的变化量为1mol，D叙述符合题意；
故答案为：D。
【分析】A.放电时是原电池、充电时是电解池
D.每转移1 mol电子，X电极产生2mol氢离子，左池中氢离子向右池转移1mol氢离子
9．【答案】C
【解析】【解答】A．由分析可知，a为阳极，连接电源正极，A不符合题意；
B．双极膜释放出氢离子向阴极移动和反应生成，生成的反应为，B不符合题意；
C．电解一段时间后，b极附近生成的氢氧根离子和左侧迁移过来的铵根离子生成一水合氨，氨水的浓度变大，C符合题意；
D．阴离子向阳极迁移，双极膜附近的移向左侧，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】电解时，阳极与直流电源的正极相连的电极，发生氧化反应；阴极与直流电源的负极相连的电极，发生还原反应；阴离子通过阴离子交换膜移向阳极，阳离子通过阳离子交换膜移向阴极。
10．【答案】A
【解析】【解答】A．根据图示可知，氢气与一氧化二氮在铱(Ir)的催化作用下发生氧化还原反应生成氮气：H2+N2O=N2+H2O，A符合题意；
B．根据图示可知导电基体上的负极是氢气失电子，发生氧化反应，导电基体上的负极反应：H2-2e-=2H+，B不符合题意；
C．若导电基体上只有单原子铜，则不能形成原电池，故不能消除含氮污染物，C不符合题意；
D．根据图示可知，若导电基体上的Pt颗粒增多，硝酸根离子得电子变为铵根离子，不利于降低溶液中的含氮量，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】A.Ir表面，氢气与一氧化二氮发生氧化还原反应生成氮气和水；
B.导电基体上，氢气失去电子生成氢离子；
C.只有单原子铜不能形成原电池；
D.导电基体上的Pt颗粒增多，硝酸根会更多的转化成铵根。
11．【答案】A
【解析】【解答】A.正极发生还原反应，Fe2O3得电子被还原，所以放电时电池正极的电极反应式为Fe2O3+6Li++6e-═3Li2O+2Fe，A符合题意；
B.锂和水能发生反应，所以不可以用水溶液为电解质溶液，B不符合题意；
C.放电时，Li作电池的负极，Fe2O3作电池的正极，C不符合题意；
D.充电时，Fe作为阳极生成Fe2O3，磁铁不可吸引Fe2O3，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】由图可知该电池放电时负极反应式为Li-e-═xLi+，正极反应式为Fe2O3+6Li++6e-=3Li2O+2Fe；充电时，阳极、阴极电极反应式与放电时负极、正极电极反应式正好相反，以此解答该题。
12．【答案】B
【解析】【解答】A．铁棒作阴极，阴极上放电的是氢离子，而不是氯离子，所以阴极上得不到氯气，淀粉碘化钾溶液不会变蓝，故A不符合题意；
B．锌作负极，铜作正极，发生的自发氧化还原反应为：Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu，符合构成原电池的条件，故B符合题意；
C．电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，故C不符合题意；
D．铁作阳极，铁自身放电，消耗铁电极，无法镀银，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】
A.阴极上发生还原反应，氢离子放电，无法得到氯气；
B.活泼金属电离，构成可自发反应的氧化还原反应；
C.根据电解精炼铜，阳极应是粗铜；
D.阳极氧化反应，活泼金属铁放电，消耗铁电极。
13．【答案】C
【解析】【解答】A．根据以上分析可知由①和④无法推出金属活动性：Cu＞c，A不符合题意；
B．由②和③可推出金属活动性：d＞a、b＞c，无法判断d与c的金属性强弱，B不符合题意；
C．由①②③可推出金属活动性：d＞a＞b＞c，C符合题意；
D．由①②④可推出金属活动性：d＞a＞b、d＞c，b和c的金属性无法判断，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】原电池的角度进行分析，活泼金属作为负极，负极质量减少，正极质量增加或者生产气体，电子由负极经过导线流向正极，电流由正极经过导线流向负极。
14．【答案】C
【解析】【解答】A. 电极a是正极，VB2极是负极 ，所以电极a的电势比VB2极的高，故A不符合题意；
B.负极上是VB2失电子发生氧化反应，则VB2极的电极反应式为2VB2-22e-+22OH-=2B2O3+V2O5+11H2O，故B不符合题意；
C. 硼化钒(VB2)-空气电池，氧气在正极上得电子，所以a为正极，放电时，OH-由正极向负极移动，由a极向VB2电极移动，故C符合题意；
D. 若采用稀盐酸作电解质溶液，V2O5要和盐酸反应，故该电池发生的总反应改变，故D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】在原电池中，负极失去电子，化合价升高，发生氧化反应，正极得到电子，化合价降低，发生还原反应，负极失去的电子等于正极得到的电子。
15．【答案】B
【解析】【解答】A.Zn失去电子发生氧化反应，为负极反应，A不符合题意；
B.Fe3+在正极得电子被还原为Fe2+，溶液红色褪去，B符合题意；
C.铂电极上Fe3+被还原为Fe2+，没有气体生成，C不符合题意；
D.在负极Zn失去电子，变为Zn2+，Fe3+得到电子变为Fe2+，电池总反应为：Zn+2Fe3+=2Fe2++Zn2+，并没有单质生成，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】Zn失去电子发生氧化反应，为负极反应，Fe3+在正极得电子被还原为Fe2+，以此解答。
16．【答案】C
【解析】【解答】A．CO2催化加氢反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49 kJ·mol-1的正反应是气体体积减小的放热反应，△H＜0，△S＜0，要使反应自发进行，则△G=△H-T△S＜0，则反应自发进行的外界条件在低温时△H的影响为主，A不符合题意；
B．在石墨电极上OH-失去电子变为O2逸出，电极反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑，OH-放电导致左侧阳离子浓度增大，为维持电荷守恒，溶液中的阴离子要通过离子交换膜a进入左侧，故a膜为阴离子交换膜，B不符合题意；
C．电解过程中，右室溶液中CO2得到电子被还原为CH3OH，右侧的电极反应式为CO2+6e-+6H+=CH3OH+H2O，可见在电解过程中不消耗，也不产生，故物质的量不变，C符合题意；
D．根据化学方程式CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)可知：每反应产生1 mol CH3OH，反应消耗3 mol H2，根据电解方法可知：阳极的电极反应式为电极反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑，阴极的电极反应式为CO2+6e-+6H+=CH3OH+H2O，由于同一闭合回路中电子转移数目相等，可知总反应方程式为：2CO2+4H2O=2CH3OH+3O2，则产生等量CH3OH时，催化加氢法消耗的H2与电化学还原法产生的O2物质的量之比为6 mol：3 mol=2：1，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A.反应自发进行的条件是△G=△H-T△S＜0。
B.石墨电极上OH-失电子生成O2，OH-放电导致左侧阳离子浓度增大，为维持电荷守恒，溶液中的阴离子要通过离子交换膜a进入左侧。
C.右室溶液中CO2得电子生成CH3OH。
D.根据CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)和2CO2+4H2O=2CH3OH+3O2进行分析。
17．【答案】（1）
（2）<；0.02；0.16；BC
（3）还原反应；；2
【解析】【解答】（1）观察三道热化学方程式，可知反应iii和反应i、反应ii的关系，根据反应iii，可知NO在反应中没有出现，需要将其抵消，则反应i和反应ii两式相加即可，相加后其化学方程式为，可发现和反应iii有倍数关系，即，因为b>a>0，则a-b<0，需要用“+”或者“-”表示放热和吸热，则，故答案为： ；
（2） ① 温度越高，速率越快，v(m)②CH4起始物质的量1mol，平衡时转化率为40%，即变化的物质的量为0.4mol，结合三段式
可知；
总物质的量为，则反应平衡常数，故答案为：0.02；0.16；
（3）A、恒容体积为定制，质量守恒，则密度为定值，A错误；
B、该反应为放热反应，则反应物的总键能小于生成物的总键能，B正确；
C、该反应为放热反应，降低温度，平衡朝逆向移动，NO2转化率减小，放热反应的平衡常数和温度为反比，C正确；
D、催化剂只能减小活化能，不影响反应热，D错误；
故答案为：BC；
（3）①氢离子由L移向K，则K为正极，正极发生还原反应，故答案为：还原反应；
② L电极为负极，通入的气体为CH4，失去电子形成二氧化碳和氢离子，故答案为： ；
③正极反应式为，，，则转移的电子数为2mol。
【分析】（1）盖斯定律的应用要注意，判断列出的热化学方程式的对应关系，左右两边相同的物质互相抵消则相加，在同一边相同的物质互相抵消则相减；
（2） ① 温度升高，正、逆反应速率都增大；
② 分压平衡常数的计算要结合总压强、总物质的量判断；
③ A、化学平衡判断：1、同种物质正逆反应速率相等，2、不同物质速率满足：同侧异，异侧同，成比例，3、各组分的浓度、物质的量、质量、质量分数不变，4、左右两边化学计量数不相等，总物质的量、总压强（恒容）、总体积（恒压）不变，5、平均相对分子质量、平均密度根据公式计算，6、体系温度、颜色不变；
B、反应物的总键能大于生成物的总键能，反应放热，反之反应吸热；
C、平衡移动的判断；
增大反应物浓度，平衡朝正向移动，被增加的反应物转化率减小，另一种反应物浓度增大，减小反应物的浓度则反之；
增大生产物浓度，平衡朝逆向移动，反应物的转化率减小，减少生成物的浓度则反之；
增大压强，减小体积，平衡朝气体体积缩小的方向移动，减小压强，增大体积则反之；
升高温度，平衡朝吸热方向移动，降低温度则反之；
D、催化剂不影响平衡移动和改变反应热；
（3） ① 负极发生氧化反应，正极发生还原反应；
②燃料电池中，负极为燃料失去电子，根据其元素组成，C生成二氧化碳或碳酸根，H生成水；
③ 结合化学计量数之比等于物质的量之比判断。
18．【答案】（1）6:1
（2） （△H2-△H1）
（3）阳极区；2H++2e-=H2↑(或2H2O+2e-=H2↑+2OH-)
（4）>；p3>p2>p1；50%；0.01
【解析】【解答】（1）在反应中N的化合价从+5→+4降低1价，Mo从0→+6升高6价，根据氧化还原反应中化合价升降总数相等，必有6个硝酸中N降低6×1=6价，同时有1个Mo升高1×6=6价，即6个硝酸和1个Mo同时反应，即氧化剂有6摩尔硝酸反应时，就有1摩尔还原剂钼反应，因此氧化剂与还原剂的物质的量之比为6:1，故答案为6:1；（2）根据盖斯定律2Mo(s)+3O2(g)=2MoO3(s)①；2MoS2(s)+7O2(g)=2MoO3(s)+4SO2(g)②；MoS2(s)+2 O2(g)=Mo(s)+2SO2(g)③，（②式-①式）÷2=③式，所以△H3= （△H2-△H1），故答案为 （△H2-△H1）；（3）将辉钼矿（MoS2）放入装有食盐水的电解槽中，用惰性电极电解，MoS2被氧化为MoO42-和SO42-，所以辉钼矿应放入电解槽的阳极，故答案为阳极区；阴极区放电的阳离子为钠离子和氢离子，放电顺序氢离子在钠离子之前，阴极氢离子放电的电极反应为2H++2e-=H2↑(或2H2O+2e-=H2↑+2OH-)，故答案为2H++2e-=H2↑(或2H2O+2e-=H2↑+2OH-)；（4）①由图1相同压强下，温度升高，氢气转化率增大，则平衡正向移动，又因为温度升高平衡向吸热反应方向移动，所以该反应正向吸热，△H>0，故答案为>；根据反应方程式MoS2(s)+4H2(g)+2Na2CO3(s) Mo(s)+2CO(g)+4H2O(g)+2Na2S(s)可知该反应正向为气体体积增大的方向，在相同温度下，压强越大氢气的转化率越小，由图1可知：在相同温度下p1下氢气的转化率最大，所以p1压强最小，p3下氢气的转化率最小，所以p3压强最大，所以p3>p2>p1，故答案为p3>p2>p1②由MoS2(s)+4H2(g)+2Na2CO3(s) Mo(s)+2CO(g)+4H2O(g)+2Na2S(s)，设A混合气体的总物质的量为1mol，则A点时H2的物质的量为0.4mol，H2O的物质的量为0.4mol，则变化的H2的物质的量为0.4mol，A点时H2的为平衡转化率为α(H2)= =50%，故答案为50%
③B点时H2、CO的体积分数均为25%，混合气体为H2、CO、H2O，则H2O的体积分数为1-25%-25%=50%，B点对应的平衡常数K= =0.01，故答案为0.01
【分析】在分析图1那种有三个变量的图像时，一般做法是定一议二法，即先找相同压强下氢气平衡转化率与温度的关系，再定相同温度下氢气平衡转化率与压强的关系。
19．【答案】（1）N2H4(l)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(g) H=-640kJ/mol
（2）电化学；Fe-2e-=Fe2+
（3）氧化反应；左；2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+；CuO
【解析】【解答】(1)N2H4和H2O2反应的化学方程式为N2H4(l)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(g)，0.4mol液态肼完全反应放热256kJ，则1mol液态肼完全反应放热256kJ×
=640kJ/mol，所以热化学方程式为N2H4(l)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(g) H=-640kJ/mol；
(2)炒过菜的铁锅未及时清洗，为潮湿环境，且炒菜的铁锅为合金，所以会发生电化学腐蚀，负极为Fe被氧化为Fe2+，电极反应为Fe-2e-=Fe2+；
(3)①甲池中N2H4转化为N2，N元素化合价升高，所以发生氧化反应；N2H4被氧化，所以甲池中左侧电极为负极，右侧电极为正极，乙池为电解池，石墨电极与电源正极相连，为阳极，Fe电极为阴极，电解池中阴离子流向阳极，所以乙池中SO
向左移动；
②乙池中石墨为阳极，溶液中水电离出的氢氧根被氧化生成氧气，Fe电极为阴极，铜离子被还原为铜单质，总反应为2Cu2++2H2O
2Cu+O2↑+4H+；
③根据乙池总反应可知电解过程中从溶液中出来的为Cu和O2，所以应向溶液中加入CuO使之恢复反应前的状态。
【分析】(1)根据题给条件书写热化学方程式的原则写出；
(2)生铁的吸氧腐蚀中，负极上铁失电子发生氧化反应；
(3)①甲池能自发的发生氧化还原反应而作原电池，通入肼的电极为负极，通入氧气的电极为正极，负极反应为N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O，正极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-；
②乙池为电解池，阴极Ag反应为Cu2++2e-=Cu、阳极石墨反应为4OH--4e-=2H2O+O2↑；
③根据析出什么加入什么原则使溶液恢复原状。
20．【答案】（1）正；4OH－－4e－=2H2O+O2↑；2.8L；16g；甲中相当于电解水，故NaOH的浓度增大，碱性增强；乙中阴极为Cu2＋放电，阳极为OH－放电，所以H＋增多，酸性增强；丙中为电解水，对于K2SO4而言，其pH几乎不变
（2）能；铜全部析出，可以继续电解H2SO4，有电解液即可电解
【解析】【解答】（1）①乙中c电极质量增加，则c处发生的反应为：Cu2＋+2e－=Cu，即c处为阴极，由此可推出b为阳极，a为阴极，M为负极，N为正极。
②甲中为氢氧化钠溶液，惰性电极相当于是电解水，b为阳极，氢氧根离子放电，电极反应式为4OH－－4e－=2H2O+O2↑；
③丙中为K2SO4，相当于电解水，设电解的水的质量为xg。由电解前后溶质质量相等有，100×10%=（100-x）×10.47%，得x=4.5g，故为0.25mol。由方程式2H2+O2＝2H2O可知，生成2molH2O，转移4mol电子，所以整个反应中转化0.5mol电子，而整个电路是串联的，故每个烧杯中的电极上转移电子数是相等的。转移0.5mol电子，则生成O2为0.5mol/4=0.125mol，标况下的体积为0.125mol×22.4=2.8L。
④Cu2＋+2e－=Cu，转移0.5mol电子，则生成的m(Cu)=0.5mol/2×64g/mol=16g。
⑤甲中相当于电解水，故NaOH的浓度增大，pH变大。乙中阴极为Cu2＋放电，阳极为OH－放电，所以H＋增多，故pH减小。丙中为电解水，对于K2SO4而言，其pH几乎不变。（2）铜全部析出，可以继续电解H2SO4，有电解液即可电解。
【分析】接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4浓度为10.47%，乙中c电极质量增加，这说明c电极是阴极，溶液中的金属阳离子放电，因此M是负极，N是正极，结合电解原理分析解答。
21．【答案】（1）CH3OCH3(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) △H=-1455kJ/mol；129kJ/mol；高温
（2）
（3）CH3OCH3+6-12e-=8CO2+3H2O
【解析】【解答】(1)燃烧热是指1mol物质完全燃烧生成稳定物质所放出的热量，二甲醚的燃烧热为1455kJ/mol，则其燃烧热的热化学方程式为：CH3OCH3(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) △H=-1455kJ/mol。氢气的燃烧热化学方程式为：H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H=-286kJ/mol。设①CH3OCH3(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) △H1=-1455kJ/mol，②H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H2=-286kJ/mol，③H2O(g)=H2O(l) △H3=-44kJ/mol，④CH3OCH3(g)+3H2O(g)
6H2(g)+2CO2(g) △H，依据盖斯定律：④=①-②6+③3，△H=△H1-△H26+△H33，代入数值，求得△H=129kJ/mol。总反应反应后气体分子数增多，△S>0，而△H>0，因此总反应能自发进行的条件是高温。
(2)反应I的活化能比反应Ⅱ低，所以第一步转化为甲醇的反应进行较快，而第二步甲醇转化为氢气的反应进行较慢，这样会在短时间内造成甲醇的积累，随着时间推移，上述反应各自达到平衡，甲醇的浓度最终还会下降，因此图像中甲醇的浓度先上升，后下降，最后几乎不变，图像为：
(3)燃料电池中，氧气在正极发生还原反应，二甲醚在负极发生氧化反应。负极上二甲醚失电子，电极反应式为：CH3OCH3+6
-12e-=8CO2+3H2O。
【分析】 (1) 根据燃烧热的含义和盖斯定律书写热化学方程式、计算总反应的△H，根据△H-T△S分析反应自发的温度；
（2）根据Ea1远小于Ea2，甲醇先快速增加，然后又逐渐减小，达到平衡时不再改变；
（3）氧气为正极，二甲醚为负极，失电子后转化为二氧化碳，根据化合价确定失电子数，根据电荷守恒确定碳酸根离子的位置和系数。