第一章：化学反应与能量转化（含解析）同步习题2023---2024学年上学期高二化学鲁科版（2019）选择性必修1

第一章：化学反应与能量转化 同步习题
一、单选题
1．下列实验的现象描述和结论相匹配的是
实验操作 实验现象 实验结论
A 用导线将铜片和锌片连接起来插入盛稀硫酸的烧杯中 锌片、铜片上都有大量气泡 锌片失去的部分电子通过导线流向铜片
B 将某气体通入酸性KMnO4溶液 溶液褪色 该气体一定是SO2
C 向含有SO2的BaCl2溶液中通气体X 产生白色沉淀 X一定表现氧化性
D 将亚硫酸钠样品溶于水，滴加稀盐酸酸化的Ba(NO3)2溶液 产生白色沉淀 亚硫酸钠样品已变质
A．A B．B C．C D．D
2．下列有关热化学方程式的叙述正确的是
A． ，则氢气的燃烧热为
B． ； ，则
C． ，1 mol N2和3 mol H2充分反应，放出92 kJ热量
D．在稀溶液中， ，若将1 mol NaOH固体加入1 L 1 mol/L的稀盐酸溶液中，放出的热量大于57.3 kJ
3．锂碘电池的正极材料是聚2-乙烯吡啶(简写为P2VP)和I2的复合物, 电解质是熔融薄膜状的碘化锂，正极的电极反应式为P2VP·nI2+2Li++2e-= P2VP·(n-1)I2+2LiI。下列说法正确的是（ ）
A．该电池放电时，锂电极发生还原反应
B．P2VP和I2的复合物是绝缘体，不能导电
C．电池工作时，碘离子移向正极Li电极
D．该电池发生的总反应为2Li+P2VP·nI2= P2VP·(n-1)I2+2LiI
4．MFC—电芬顿技术不需要外加能即可发生，通过产生羟基自由基( OH)处理有机污染物，可获得高效的废水净化效果。其耦合系统原理示意图如图，下列说法不正确的是
A．电子移动方向为a→Y，X→b
B．Y电极上得到双氧水的反应为O2+2e-+2H+=H2O2
C．乙池可在酸性较弱的环境中使用
D．理论上当乙池中产生1mol羟基自由基时，甲池中有2molH+从M室移动到N室
5．中国科学家发明了一种新型电池，可把CO2转化为HCOOH(甲酸)的同时还能对外提供电能，装置如图所示(双极膜的阴、阳膜复合层间的可解离成和，并可分别通过阳膜和阴膜)。下列说法不正确的是
A．放电时，电极a为负极，发生氧化反应
B．放电时，电流由极流向a极
C．放电时，极的电极反应为
D．多孔钯纳米材料可增大的接触面积，加快反应速率
6．已知NaHCO3溶液与盐酸反应生成CO2吸热，Na2CO3溶液与盐酸反应生成CO2放热。关于下列△H的判断正确的是
(aq)+H+(aq) (aq) △H1
(aq)+H+(aq)H2CO3(aq) △H2
H2CO3(aq)H2O(1)+CO2(g) △H3
OH-(aq)+H+(aq)H2O(1) △H4
A．△H1＜0；△H2＞0 B．△H2＞△H4
C．△H1+△H2+△H3＞0 D．△H2+△H3＜0
7．下列有关说法中错误的是
A．化学变化中一定存在能量的变化
B．沼气、氢气、水煤气均属于可再生的一次能源
C．单质硅转化为硅原子需要吸收能量
D．吸热反应中断键吸收的总能量大于成键释放的总能量
8．北溪天然气管道被炸，至少泄漏8万吨天然气，据专业人员介绍修复管道至少需要1年以上时间。损坏的管道在海水中主要发生吸氧腐蚀。下列叙述错误的是
A．吸氧腐蚀属于电化学腐蚀
B．负极反应式为
C．正极反应式为
D．浓度越大，吸氧腐蚀速率越大
9．已知：(1)2H2(g)+O2(g)＝2H2O(g) ΔH1 =akJ/mol
(2)4H2(g)+2O2(g)＝4H2O(g) ΔH2=bkJ/mol
(3)2H2(g)+O2(g)＝2H2O(l) ΔH3=ckJ/mol
(4)4H2(g)+2O2(g)＝4H2O(l) ΔH4=dkJ/mol
则a、b、c、d的关系正确的是
A．2a=b＜0 B．2c=d＞0 C．a＜c＜0 D．b＞d＞0
10．铆有铁钉的铜板暴露在潮湿的空气中，一段时间后铁钉上有铁锈出现，其原理如图所示。下列说法错误的是
A．铁发生氧化反应
B．腐蚀过程中铜板上发生的反应为
C．铁锈的主要成分是
D．在铆有铁钉的铜板上刷一层油漆，可减缓腐蚀
11．我国科学家研制了Cu2P2O7催化剂建构Zn—CO2二次电池，实现了电还原CO2合成多碳产品(如乙酸，乙醇等)，装置如图所示。双极膜中水电离出的H+和OH-在电场作用下可以向两极迁移。
下列说法正确的是
A．放电时，双极膜中H+向负极区迁移
B．放电时，电势：Zn极高于Cu2P2O7极
C．当外电路通过2mol电子时，理论上双极膜中水减少18g
D．充电时，阳极上的电极反应式为C2H5OH-12e-+3H2O=2CO2↑+12H+
12．Cu2O在涂料、有色玻璃和催化剂等领域有着广泛的用途。Cu2O为红色粉末，不溶于水，易溶于盐酸和稀硫酸。可用电解法制备氧化亚铜：用铜作阳极，钛片作阴极，电解液为一定浓度的NaCl和NaOH的混合溶液，阳极及其溶液中有关转化如图所示。下列说法正确的是
A．电解液中的NaOH能用盐酸代替
B．过程①中Cu被氧化生成CuCl-
C．过程④的离子方程式为
D．当电路中有0.01 mol e-通过时，消耗0.32 g Cu
13．已知化学反应A2(g)＋B2(g)=2AB(g)的能量变化如图所示，判断下列叙述中正确的是（ ）
A．每生成2molAB吸收bkJ热量
B．该反应热ΔH=(b－a)kJ mol－1
C．正反应的活化能大于逆反应的活化能
D．断裂1mol A—A和1molB—B键放出akJ能量
二、填空题
14．已知下列热化学方程式：
①
②
(1)氢气的摩尔燃烧焓是 。
(2)已知：。写出丙烷燃烧生成二氧化碳和液态水的热化学方程式： 。
(3)实验测得和的混合气体共，完全燃烧生成液态水时放热，则混合气体中和的体积比是 。
(4)当反应②中转移10mol电子时，燃烧的丙烷的质量是 g，生成的CO2在标准状况下的体积是 L。
15．“西气东输”是西部开发的重点工程，这里的“气”是指天然气，其主要成分是甲烷。
(1)甲烷分子具有 结构，其结构式是 。
(2)通常情况下，甲烷比较稳定，但在特定条件下，甲烷也会发生某些反应，请写出甲烷在光照条件下与氯气反应生成一氯甲烷的化学方程式 ，该反应属于 (填反应类型)。
(3)在一定条件下甲烷也可用于燃料电池。如图是甲烷燃料电池的原理示意图：
若正极的反应式为O2＋4H＋＋4e－=2H2O，则负极反应式为 ；该电池工作过程中，H＋的移动方向为从 到 (填“左”或“右”)。
16．电化学在生产、生活和科学技术的发展中发挥着越来越重要的作用。回答下列问题：
(1)新型电池中的铝电池类型较多
①Al-空气燃料电池可用作电动汽车的电源，该电池多使用NaOH溶液为电解液。电池工作过程中电解液的pH (填“增大”、“减小”或“不变”)。
②是一种二次电池，可用于车载电源，其电池总反应为，充电时，阴极的电极反应式为 。
(2)甲醇燃料电池由于其结构简单、能量转化率高、对环境无污染，可作为常规能源的替代品而越来越受到关注，其工作原理如图，质子交换膜左右两侧的溶液均为1L 溶液。
①通入气体a的电极是电池的 (填“正”或“负”)极，其电极反应为 。
②当电池中有2mol 发生转移时，左右两侧溶液的质量之差为 g(忽略气体的溶解，假设反应物完全耗尽)。
(3)下图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。
①腐蚀过程中，负极是 (填“a”或“b”或“c”)。
②环境中的扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈，其离子方程式为 。
③若生成8.58g，则理论上耗氧体积为 L(标准状况)。
17．回答下列问题
(1)如图1是一个化学过程的示意图。
①甲池中OH-移向 极(填“CH3OH”或“O2”)。
②写出通入CH3OH的电极的电极反应式 。
③乙池中总反应的离子方程式 。
④当乙池中B(Ag)极的质量增加5.40g，此时丙池某电极析出1.60g某金属，则丙中的某盐溶液可能是
A．MgSO4 B．CuSO4 C．NaCl D．AgNO3
(2)镍镉可充电电池在现代生活中有着广泛的应用，装置如图所示，它的充、放电反应为Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2。请回答下列问题：
放电时，负极的电极反应式为 ，在放电过程中，正极附近的电解质溶液碱性会 (填“增强”或“减弱”)。
18．生物天然气是一种生物质能，它是由秸秆、杂草等废弃物经微生物发酵后产生的，主要成分为。回答下列问题：
(1)甲烷燃烧时的能量变化如图所示。下列说法正确的是 (填字母)。
A．甲烷是一种清洁能源
B．甲烷完全燃烧时，化学能全部转化为热能
C．该反应的热化学方程式为
(2)若1mol水蒸气转化为液态水放热44kJ，则表示燃烧热的热化学方程式为 。
(3)利用催化还原，可消除氮氧化物的污染。
已知：①
②
若将还原为，整个过程中放出的热量为867kJ，则 。
(4)甲烷可用于生产合成气，其反应为 ，已知断裂1mol相关化学键所需的能量如下表：
化学键
键能/ 436 465 a 1076
则a= 。
19．随着科学技术的迅猛发展，人类创造了空前丰富的物质财富，同时也导致了全球性的资源短缺、环境污染和生态恶化。
(1)煤燃烧时产生的SO2等气体是形成酸雨的主要物质，酸雨的pH 5.6(填“>”“<”或“=”)。
(2)处理污水的方法有很多种，向污水中通入臭氧可以除去其中含有的油类与氰化物，通入臭氧的方法属于 (填字母代号)。
A．沉淀法 B．中和法 C．氧化法
(3)金属的腐蚀一般可分为化学腐蚀和 腐蚀，钢铁在中性环境中发生电化学腐蚀时，其正极电极反应式为 。
(4)维生素 C能防治坏血病，又称为 ，在维生素 C 溶液中滴紫色石蕊试液，溶液颜色变红，说明维生素 C 溶液具有 性，在维生素 C 溶液中滴入少量酸性 KMnO4溶液，可观察到的现象是 ，说明维生素 C 具有 性。
20．某化学兴趣小组利用反应：Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+设计的原电池实验装置如图。请回答下列问题：
(1)b极发生 (填“氧化”或“还原”)反应，其电极材料为 ，b电极反应式为： 。
(2)a极为 (填“正极”或“负极”)，其电极材料可能为 ，a极的电极反应式为 。
(3)该电池放电过程中，若测得电解质溶液的质量与时间的关系如图所示，则反应从开始至t1时，电路中转移电子的物质的量为 mol。
21．化学电池在通讯，交通及日常生活中有着广泛的应用。
(1)目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池，其电池总反应可以表示为Cd＋2NiO(OH)＋2H2O2Ni(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( )
①以上反应是可逆反应 ②以上反应不是可逆反应
③充电时化学能转变为电能 ④放电时化学能转变为电能
A．①③ B．②④
C．①④ D．②③
(2)废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物，有资料表明一节废镍镉电池可以使一平方米面积的耕地失去使用价值，在酸性土壤中这种污染尤为严重。这是因为 。
22．电化学研究的是化学现象与电现象之间的相互关系以及化学能与电能相互转化规律，要完成这样的电化学研究，需要涉及到原电池和电解池等电化学装置。
(1)铁是用途最广的金属材料之一，但生铁易生锈。某原电池装置如图所示，图中右侧烧杯中的电极反应式为 ，左侧烧杯中的c(Cl-) (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)用高铁酸盐设计的高铁电池是一种新型可充电电池，电解质溶液为KOH溶液，放电时的总反应为。写出正极反应式： 。
(3)为提高甲醇燃料的利用率，科学家发明了一种燃料电池，电池的一极通入空气，另一极通入甲醇气体，电解质是掺入了的晶体，在高温下它能传导。电池工作时正极反应式为 。
(4)甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，其原理是通电后将氧化成，然后以作氧化剂把水中的甲醇氧化成而净化。实验室用下图装置模拟上述过程。
①写出阳极电极反应式： 。
②除去甲醇反应为，该过程中被氧化的元素是 ，当产生标准状况下时，共转移电子 mol。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
A．用导线将铜片和锌片连接起来插入盛稀硫酸的烧杯中构成原电池，其中锌片是负极，锌失去电子，铜片是正极，铜片上氢离子放电生成氢气，由于锌片、铜片上都有大量气泡，这说明锌片失去的部分电子通过导线流向铜片，A正确；
B．将某气体通入酸性KMnO4溶液中，溶液褪色，说明该气体可能具有还原性，但该气体不一定是SO2，也可能是硫化氢等还原性气体，B错误；
C．向含有SO2的BaCl2溶液中通气体X，产生白色沉淀，白色沉淀可能是硫酸钡或亚硫酸钡等，X不一定表现氧化性，例如X可能是氨气，C错误；
D．将亚硫酸钠样品溶于水，滴加稀盐酸酸化的Ba(NO3)2溶液，由于在酸性溶液中硝酸根离子能氧化亚硫酸根离子，所以一定产生白色沉淀硫酸钡，不能据此说明亚硫酸钠样品已变质，D错误；
答案选A。
2．D
【详解】A．燃烧热是1 mol可燃物完全燃烧产生稳定的氧化物时放出的热量，H2O的稳定状态是液态，不是气态，物质由气态转化为液态会放出热量，则氢气的燃烧热＜241.8 kJ/mol，A错误；
B．物质在气态时含有的能量比固态时高，反应放出的热量越多，则反应热就越小，所以△H1＜△H2，B错误；
C．该反应是可逆反应，反应物不能完全转化为生成物，因此将1 mol N2和3 mol H2充分反应，放出热量小于92 kJ，C错误；
D．NaOH固态溶于水会放出热量，因此将1 mol NaOH固体加入1 L 1 mol/L的稀盐酸溶液中，反应产生1 mol H2O也会放出热量，因此放出的热量会大于57.3 kJ，D正确；
故合理选项是D。
3．D
【分析】根据题意，锂碘电池的正极的电极反应式为P2VP nI2+2Li++2e-=P2VP (n-1)I2+2LiI，则负极反应式为2Li-2e-=2Li+，电极材料必须能够导电，原电池中阴离子移向负极。
【详解】A．该电池放电时，锂电极为负极，失电子发生氧化反应，A项错误；
B．正极材料是聚2-乙烯吡啶（简写为P2VP）和I2的复合物，电极不可能是绝缘体，B项错误；
C．原电池工作时，阴离子向负极移动，则阴离子(碘离子)移向负极Li，C项错误；
D．锂碘电池正极的电极反应式为P2VP nI2+2Li++2e-=P2VP (n-1)I2+2LiI，负极反应式为2Li-2e-=2Li+，总反应为2Li+P2VP nI2═P2VP (n-1)I2+2LiI，D项正确；
故选D。
4．C
【分析】根据电极上的反应可知，甲为燃料电池，通入燃料的a电极为负极，通入氧气的b电极为正极，则乙为电解池，X电极为阳极，Y为阴极。
【详解】A．串联装置中，电子由原电池负极流向电解池阴极，即a→Y，由电解池的阳极流向原电池正极，即X→b，A正确；
B．据图可知溶液中O2在Y电极上得电子生成H2O2，根据电子守恒、元素守恒可得电极反应式为O2+2e-+2H+=H2O2，B正确；
C．酸性较弱的环境中，Fe3+容易生成沉淀，无法正常工作，C错误；
D．乙池中生成羟基自由基的反应为Fe2++H2O2=Fe3++OH-+·OH，所以产生1mol羟基自由基时，消耗1mol H2O2，根据电极反应可知转移2mol电子，根据电荷守恒可知，甲池中有2molH+从M室(负极)移动到N室(正极)，D正确；
综上所述答案为C。
5．C
【详解】A．放电时，电极a上，Zn发生氧化反应，失去电子生成Zn2+，则电极a为负极，A正确；
B．放电时，电极a为负极，电极b为正极，电流由b极流向a极，B正确；
C．放电时，电极b为正极，CO2得到电子，发生还原反应生成HCOOH，电极反应式为CO2+2H++2e-=HCOOH，C错误；
D．多孔钯纳米材料，可增大CO2的接触面积，加快反应速率，D正确；
故选C。
6．B
【分析】由题意可知，碳酸氢钠溶液与盐酸反应生成二氧化碳的反应为吸热反应，ΔH′＞0，碳酸钠溶液与盐酸反应生成二氧化碳的反应为放热反应，ΔH＜0，将已知反应依次编号为①②③④，由盖斯定律可知，②+③可得 (aq)+H+(aq) H2O(l)+CO2(g)ΔH′=ΔH2+ΔH3＞0，①+②+③可得 (aq)+2H+(aq) H2O(l)+CO2(g)ΔH′′=ΔH1+ΔH2+ΔH3＜0，②—④可得碳酸氢根离子的水解反应 (aq)+H2O(l) H2CO3(aq)+OH-(aq)，盐类水解反应为吸热反应，则ΔH′′′=ΔH2—ΔH4＞0。
【详解】A．由分析可知，ΔH2+ΔH3＞0，ΔH1+ΔH2+ΔH3＜0，则ΔH1＜0；碳酸的分解反应为吸热反应，ΔH3＞0，由ΔH2+ΔH3＞0可知，ΔH2可能大于0，也可能小于0，选项A错误；
B．由分析可知，ΔH2—ΔH4＞0，则ΔH2＞ΔH4，选项B正确；
C．由分析可知，ΔH1+ΔH2+ΔH3＜0，选项C错误；
D．由分析可知，ΔH2+ΔH3＞0，选项D错误；
答案选B。
7．B
【详解】A．化学变化本质是旧化学键的断裂和新化学键的形成，化学键的断裂和形成伴随能量变化，因此化学变化一定存在能量的变化，A正确；
B．沼气、氢气、水煤气均属于可再生的二次能源，B错误；
C．单质硅转化为硅原子需要断裂共价键，需要吸收能量，C正确；
D．吸热反应最终表现为吸收能量，因此反应物断裂化学键吸收的总能量高于生成物形成化学键释放的总能量，D正确；
答案选B。
8．B
【详解】A．电化学腐蚀分吸氧腐蚀和析氢腐蚀，A项正确；　
B．铁作负极，发生电极反应为，B项错误；
C．正极上被还原，C项正确；　
D．根据反应速率的影响因素，浓度越大，吸氧腐蚀速率越大，D项正确。
故本题选B。
9．A
【详解】A．反应(2)的系数是反应(1)的2倍，所以反应热为(1)的2倍，即2a=b，燃烧反应放热，所以ΔH＜0，A项正确；
B．反应(4)的系数是反应(3)的2倍，所以反应热为(3)的2倍，即2c=d，燃烧反应放热，所以ΔH＜0，2c=d＜0，B项错误；
C．同物质的量的氢气，生成液态水比生成气态水放热多，a、c为负值，所以a＞c，C项错误；
D．同物质的量的氢气，生成液态水比生成气态水放热多，b、d为负值，所以d＜b＜0，D项错误；
答案选A。
10．C
【分析】铆有铁钉的铜板暴露在潮湿的空气中，形成原电池，铁为负极，失电子被氧化。
【详解】A．由图可知，Fe失电子，化合价升高，被氧化，选项A正确；
B．腐蚀过程中，铁钉作负极，铜板作正极，正极上发生还原反应，电极反应式为，选项B正确；
C．铁锈的主要成分是，选项C错误；
D．在铆有铁钉的铜板上刷一层油漆，可隔绝空气和水，减缓腐蚀，选项D正确；
答案选C。
11．D
【分析】由图可知放电时左侧电极为负极，Zn被氧化生成[Zn(OH)4]2-，右侧电极为正极，二氧化碳被还原生成乙醇，以此解答该题。
【详解】A．放电时相当于是原电池，双极隔膜产生的H+移向正极，故A错误；
B．放电时，正极电势高于负极电势，故Zn极低于Cu2P2O7极，故B错误；
C．当外电路通过2mol电子时，理论上双极膜中水减少2mol，即36g，故C错误；
D．放电时二氧化碳被还原生成乙醇，充电时乙醇被氧化为二氧化碳，故电极反应式为C2H5OH-12e-+3H2O=2CO2↑+12H+，故D正确；
故选D。
12．C
【详解】A．Cu2O不溶于水，易溶于盐酸和稀硫酸，若使用盐酸，Cu2O会发生反应变为Cu、CuCl2，因此不能用盐酸代替NaOH溶液，A错误；
B．过程①为吸附作用，反应式为Cu+Cl-=CuCl-，变化过程中元素化合价没有变化，因此Cu未被氧化，B错误；
C．由图可知反应过程④的反应方程式为，C正确；
D．由图可知：2Cu～2CuCl-～2～2Cu(OH)Cl-～Cu2O～2e-，则当电路中有0.05 mol e-通过时，消耗0.32 g Cu，D错误；
故合理选项是C。
13．C
【分析】根据能量图可知，反应物的能量较低，生成物的能量较高，由反应物变成生成物要吸收能量，该反应的焓变等于断裂化学键吸收的总能量减去形成化学键释放的总能量，即ΔH=(a-b)kJ mol－1，正反应的活化能为akJ，逆反应的活化能为bkJ，由此分析。
【详解】A．根据分析，每生成2molAB吸收akJ的能量，释放bkJ的能量，共吸收(a-b)kJ的热量，故A错误；
B．该反应的焓变等于断裂化学键吸收的总能量减去形成化学键释放的总能量，即ΔH=(a-b)kJ mol－1，故B错误；
C．正反应的活化能为akJ，逆反应的活化能为bkJ，由图可知a＞b，正反应的活化能大于逆反应的活化能，故C正确；
D．断裂化学键需要吸收能量，由图可知：断裂1mol A—A和1molB—B键吸收akJ能量，故D错误；
答案选C。
14． 22 33.6
【分析】(1)根据摩尔燃烧焓的概念分析并计算。
(2)根据盖斯定律进行计算。
(3)根据氢气的摩尔燃烧焓和丙烷的摩尔燃烧焓，氢气和丙烷的混合气体共3mol，完全燃烧生成液态水时放热，建立方程式进行计算。
(4)根据方程式及电子转移进行计算。
【详解】(1)根据摩尔燃烧焓的概念，因1mol氢气完全氧化为液态水放出的热量为，故氢气的摩尔燃烧焓为；故答案为：。
(2)已知：②，③，由盖斯定律可知，得；故答案为：。
(3)由热化学方程式可知，氢气的摩尔燃烧焓为，丙烷的摩尔燃烧焓为，氢气和丙烷的混合气体共3mol，完全燃烧生成液态水时放热，设混合气体中氢气的物质的量为xmol，则丙烷的物质的量为，根据混合物燃烧放出的热量有，解得x=2，所以氢气和丙烷的物质的量之比为，根据阿伏加德罗定律及其推论，相同条件下，气体体积之比等于其物质的量之比；故答案为：2:1。
(4)，当5mol O2参加反应时转移20mol电子，当反应中转移10mol电子时，燃烧的丙烷的物质的量为0.5mol，质量为，生成的CO2在标准状况下的体积为；故答案为：22；33.6。
【点睛】化学反应能量变化是常考题型，主要考查摩尔燃烧焓、运用盖斯定律进行计算、根据电子转移进行计算等。
15． 正四面体 CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl 取代反应 CH4－8e-+2H2O=CO2+8H+ 左 右
【分析】甲烷的电子式为，从电子式可以看出，甲烷分子中4个C-H键的性质完全相同，分子高度对称；在光照条件下，甲烷分子中的氢原子可以被氯原子所替代，断裂C-H键，形成C-Cl键。甲烷可与氧气形成燃料电池，在酸性电解质中，CH4失电子的产物与电解质溶液作用生成CO2等，O2得电子的产物与H+反应生成H2O。
【详解】(1)甲烷分子中，4个C-H键完全相同，分子高度对称，具有正四面体结构；将电子式中的共用电子改成短线，就得到其结构式，所以其结构式是。答案为：正四面体；；
(2)甲烷在光照条件下与氯气反应生成一氯甲烷和氯化氢，反应的化学方程式CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl，该反应属于取代反应。答案为：CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl；取代反应；
(3)从电子流动的方向看，左边电极失电子，作原电池的负极，则通入的气体为甲烷；右边电极为正极，通入的气体为氧气。若正极的反应式为O2＋4H＋＋4e－=2H2O，则负极为CH4失电子的产物与电解质溶液作用生成CO2和H+，电极反应式为CH4－8e-+2H2O=CO2+8H+；该电池工作过程中，阳离子从负极移向正极，则H＋的移动方向为从左到右。答案为：CH4－8e-+2H2O=CO2+8H+；左；右。
【点睛】在酸性电解质中，不管是负极反应式还是正极反应式，都不能出现OH-，电解质溶液中的微粒只能出现H+和H2O。
16． 减小 负 24 c 0.896
【详解】(1) ①Al-空气燃料电池在碱性条件下消耗了碱，反应式为4Al+3O2+4OH-=4AlO2-+2H2O，溶液pH减小；
②是一种二次电池，可用于车载电源，其电池总反应为，Li元素的化合价升高，Li失去电子，则Li为负极，FeS为正极得电子生成Fe，充电是放电的逆过程，阴极上Li+得到电子生成Li，电极反应式为；
(2) ①根据图中信息，H＋通过质子交换膜从左往右移动，原电池中阳离子向正极移动，则燃料电池中，通入气体a的电极是电池的负极，发生氧化反应，甲醇被氧化生成二氧化碳，电极方程式为；
②负极反应式为CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+，当转移2mol电子时，左侧质量减轻×12g=4g，还要有2molH+通过质子交换膜进入右侧，质量减少2g，正极反应式为O2+4H++4e-=2H2O，右侧质量增加32g×=16g，加上转移过来的2gH+，因此左右两侧溶液的质量之差为16g+2g+4g+2g=24g；
(3)①根据图知，氧气得电子生成氢氧根离子、Cu失电子生成铜离子，发生吸氧腐蚀，则Cu作负极，即c是负极，故答案为：c；
②Cl-扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，负极上生成铜离子、正极上生成氢氧根离子，所以该离子反应为氯离子、铜离子和氢氧根离子反应生成Cu2(OH)3Cl沉淀，离子方程式为；
③n[Cu2(OH)3Cl]==0.04mol，根据转移电子得n(O2)==0.04mol，V(O2)=0.04mol×22.4L/mol=0.896L。
17．(1) CH3OH CH3OH-6e-+8OH-=CO+6H2O 4Ag++2H2O4Ag+O2↑+4H+ BD
(2) Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2 增强
【详解】（1）①由图示可知，甲池是燃料电池，通入甲醇的一极为负极，负极失电子，阴离子向负极移动，通入氧气的一极为正极，正极得电子，阳离子向正极移动，因此甲池中OH-移向CH3OH极；
②甲池是燃料电池，通入甲醇的一极为负极，负极CH3OH失电子生成二氧化碳，二氧化碳又与氢氧根离子反应生成碳酸根离子，因此负极电极反应式为：CH3OH-6e-+8OH-=CO+6H2O；
③甲池是原电池，则乙池、丙池是电解池，电极A与甲池中通入氧气的一极即正极相连，则电极A、电极C为阳极，电极B、电极D为阴极，乙池中电极A失电子，电极反应式为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，电极B得电子，电极反应式为：Ag++e-=Ag，因此乙池中总反应的离子方程式为：4Ag++2H2O4Ag+O2↑+4H+；
④丙池某电极析出1.60g某金属，则金属离子放电能力大于水溶液中氢离子的放电能力，故金属离子不可能是镁离子、钠离子，根据串联电池中转移电子数相等可知，若丙中阴极只发生一个反应，则析出金属元素需要的电子等于乙池中转移电子数，若丙中阴极先后发生不止一个反应，则析出金属元素需要的电子数小于乙池中转移电子数，乙池中B(Ag)极的质量增加5.40g，即析出Ag0.05mol，则转移0.05mol电子：
A．电解硫酸镁溶液时，无金属生成，A错误；
B．电解硫酸铜溶液时，若全部为铜，则生成铜0.05mol64g/mol=1.6g，B正确；
C．电解氯化钠溶液时，无金属生成，C错误；
D．电解硝酸银溶液时，若全部为银，则生成银0.05mol108g/mol=5.4g，但丙池只生成1.6g金属，说明硝酸银溶液不足，银离子反应完毕生成1.6g银后，还有氢气生成，D正确；
答案选BD；
（2）放电时为原电池，原电池中负极失电子，元素化合价升高，正极得电子，元素化合价降低，依据总反应Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2可知，负极为Cd，负极的电极反应式为：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2，正极为NiOOH，正极的电极反应式为：2NiOOH+2H2O+2e-=2Ni(OH)2+2OH-，由电极反应式可知，正极附近生成氢氧根离子，正极附近的电解质溶液碱性会增强。
18．(1)AC
(2)
(3)
(4)415.1
【详解】（1）A．甲烷燃烧只生成二氧化碳和水，是一种清洁能源A正确；
B．甲烷完全燃烧时化学能不能完全转化为热能，也有部分能量转化为光能，B错误；
C．反应物能量高于生成物能量，该反应放热，该反应的热化学方程式为CH4(g) +2O2(g) =CO2(g)+ 2H2O(g) ΔH=-(882-80) kJ·mol-1=-802kJ·mol-1，C正确；
故选AC。
（2）燃烧热是在101 kPa时，1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量；若1mol水蒸气转化为液态水放热44kJ，1molCH4反应生成2mol水，放出的热量应为：802kJ·mol-1+2×44kJ=890 kJ ，则CH4燃烧热的热化学方程式为：；
（3）1 mol CH4将NO2还原为N2，整个过程中放出的热量为867kJ，则有：
③，
根据盖斯定律③×2-①可得=×2-()=；
（4）反应焓变等于反应物的键能和减去生成物的键能和；已知，=(4a+465 ×2)- (1076+436 ×3)，a=415.1。
19．(1)
(2)C
(3) 电化学 O2+4e-+2H2O=4OH-
(4) 抗坏血酸 酸 酸性高锰酸钾颜色褪去 还原
【解析】（1）
正常雨水由于溶解了CO2而显酸性，pH约为5.6，pH小于5.6的酸性降水称为酸雨。
（2）
臭氧具有强氧化性，通入臭氧可以氧化污水中的油类和氰化物，故选C。
（3）
金属的腐蚀一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，钢铁在中性环境中发生电化学腐蚀时，其正极电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-。
（4）
维生素 C能防治坏血病，又称为抗坏血酸，在维生素 C 溶液中滴紫色石蕊试液，溶液颜色变红，说明维生素 C 溶液具有酸性，在维生素 C 溶液中滴入少量酸性 KMnO4溶液，可观察到的现象是高锰酸钾溶液的紫色褪去，说明维生素 C 具有还原性。
20． 氧化 铜 Cu - 2e- = Cu2+ 正极 银 Fe3++e-=Fe2+ 0.4
【分析】根据氧化还原反应Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+设计原电池，电池工作时，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，电流从电池正极流出，电子从电池负极流出，该反应中Cu发生氧化反应，所以Cu作负极，正极材料应该是活动性比Cu更弱，可以用银或石墨作正极，可溶性的铁盐溶液为电解质溶液，，据此分析解答。
【详解】(1)由图可知，电子从b极流出，b为原电池的负极，由分析可知，负极材料为铜，失去电子发生氧化反应，电极反应式为：Cu - 2e- = Cu2+，答案为：氧化；铜；Cu - 2e- = Cu2+；
(2)由图知电子从b极流出，经导线流入a极，故a极为原电池的正极，负极材料为铜，正极材料应该是活动性比Cu更弱，金属活动性Cu后面的银或石墨都可作正极，试剂X为可溶性的铁盐溶液，溶液里的阳离子Fe3+在正极得到电子发生还原反应，电极反应式为：Fe3++e-=Fe2+，答案为：正极；银；Fe3++e-=Fe2+；
(3)由图像可知反应从开始至t1时，电解质溶液质量增加了12.8g，即有12.8gCu发生反应变成离子进入溶液，设转移的电子的物质的量为x，根据Cu电极的电极反应式计算：
列比例式为 ，解得x=0.4mol。
【点睛】明确原电池正负极的判断方法、各个电极上发生的反应类型、电极反应式的书写是解题的关键。
21． B Ni(OH)2和Cd(OH)2能溶于酸性溶液
【详解】(1)Ni Cd电池的充、放电条件不相同，因此电池的充、放电反应不属于可逆反应。放电时化学能转变为电能，充电时电能转变为化学能。故选B。
(2)Ni(OH)2和Cd(OH)2在酸性土壤中溶解，生成重金属离子Ni2＋和Cd2＋，污染土壤。
22．(1) 增大
(2)
(3)O2+4e-=2O2-
(4) Co2+-e-=Co3+ C(或碳) 0.6
【分析】(1)
由于电极活动性：Fe＞C，所以Fe为原电池的负极，石墨为原电池的正极。左侧Fe电极失去电子发生氧化反应，电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+；电子由导线经电流表流向正极——石墨电极，在石墨电极上溶液中的H+得到电子发生还原反应，电极反应式为：2H++2e-=H2↑；
负极附近溶液中Fe2+浓度增大，为维持电荷守恒，盐桥中的阴离子Cl-会流向Fe电极一侧，故会导致左侧烧杯中c(Cl-)增大；
(2)
根据总反应方程式可知Zn为电池的负极，失去电子发生氧化反应，负极的电极反应式为Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2；正极上得到电子被还原产生Fe(OH)3，故正极的电极反应式为；
(3)
在甲醇燃料电池中，通入燃料甲醇的电极为负极，通入空气的电极为正极，正极上O2得到电子，被还原产生O2-，故正极的电极反应式为：O2+4e-=2O2-；
(4)
①根据题意可知：在阳极上发生反应为：Co2+-e-=Co3+；
②在除去甲醇的反应中，+3价的Co3+得到电子被还原产生+2价的Co2+，甲醇中的-2价的C被氧化为+4价的CO2气体逸出，故被氧化的元素是C元素；每有1 mol CO2产生，转移电子6 mol。反应产生标准状况下2.24 LCO2的物质的量是n(CO2)=，则反应过程中转移电子的物质的量是0.6 mol。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页