专练3 阿伏加德罗常数的应用
1．[2024·吉林卷]硫及其化合物部分转化关系如图。设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是( )
A．标准状况下，11.2 L SO2中原子总数为0.5NA
B．100 mL 0.1 mol·L－1 Na2SO3溶液中，SO数目为0.01NA
C．反应①每消耗3.4 g H2S，生成物中硫原子数目为0.1NA
D．反应②每生成1 mol还原产物，转移电子数目为2NA
2．[2023·辽宁卷]我国古代四大发明之一黑火药的爆炸反应为：
S＋2KNO3＋3C===K2S＋N2↑＋3CO2↑。
设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是（ ）
A．11.2 L CO2含π键数目为NA
B．每生成2.8 g N2转移电子数目为NA
C．0.1 mol KNO3晶体中含离子数目为0.2NA
D．1 L 0.1 mol·L－1 K2S溶液中含S2－数目为0.1NA
3．[2023·全国甲卷]NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是（ ）
A．0.50 mol异丁烷分子中共价键的数目为6.5NA
B．标准状况下，2.24 L SO3中电子的数目为4.00NA
C．1.0 L pH＝2的H2SO4溶液中H＋的数目为0.02NA
D．1.0 L 1.0 mol·L－1的Na2CO3溶液中CO的数目为1.0NA
4．[2022·河北卷]NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是（ ）
A．3.9 g Na2O2与足量水反应，转移电子个数为0.1NA
B．1.2 g Mg在空气中燃烧生成MgO和Mg3N2，转移电子个数为0.1NA
C．2.7 g Al与足量NaOH溶液反应，生成H2的个数为0.1NA
D．6.0 g SiO2与足量NaOH溶液反应，所得溶液中SiO的个数为0.1NA
5．[2024·石家庄市质量检测]侯氏制碱法中涉及反应：NH3＋CO2＋H2O＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl。NA是阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是（ ）
A．0.1 mol·L－1 NH4Cl溶液中所含配位键数目为NA
B．常温常压下，44 g CO2所含分子数目为NA
C．1 mol NaHCO3晶体中所含CO数目为NA
D．17 g NH3溶于水所得溶液中NH3和NH3·H2O数目之和为NA
6．[2022·辽宁卷]设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是（ ）
A．1.8 g 18O中含有的中子数为NA
B．28 g C2H4分子中含有的σ键数目为4NA
C．标准状况下，22.4 L HCl气体中H＋数目为NA
D．pH＝12的Na2CO3溶液中OH－数目为0.01NA
7．[2024·山东枣庄三中期中]设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是（ ）
A．常温下，2.0 g HO中含有的质子数目为2NA
B．标准状况下，22.4 L二氯甲烷中含有4NA个极性共价键
C．由1 mol CH3COONa和少量CH3COOH形成的中性溶液中，CH3COO－数目为NA
D．标准状况下，2.24 L NO2完全溶于水，反应过程转移电子的数目为0.1NA
8．[2024·兰州市高三诊断考试]磷烷（PH3）是集成电路、太阳能电池等电子工业生产的原材料。工业上制备PH3的反应原理为P4（s）＋3NaOH（aq）＋3H2O（l）===PH3（g）＋3NaH2PO2（aq）。NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是（ ）
A．常温下pH＝13的NaOH溶液中水电离出的c（OH－）＝0.1 mol·L－1
B．0.1 mol·L－1的NaH2PO2溶液中H2PO的数目小于0.1NA
C．3.1 g白磷中共价键的数目为0.6NA
D．每转移3个电子，生成 g磷烷
9．[2022·福建卷]常温常压下，电化学还原制氨气的总反应方程式如下：
2N2＋6H2O4NH3＋3O2
设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是（ ）
A．9 g水中含有的孤电子对数为2NA
B．每产生34 g NH3，N2失去的电子数为6NA
C．1 mol·L－1氨水中，含有的NH3·H2O分子数少于NA
D．消耗11.2 L N2（已折算为标准状况）时，产生的O2分子数为0.75NA
10．[2024·贵阳市适应性考试]丙烯不溶于H2O，能与Cl2、HCl反应。设NA为阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是（ ）
A．21 g丙烯所含共用电子对数为4NA
B．1.5 mol D2O所含中子数为15NA
C．22.4 L Cl2溶于水转移的电子数为NA
D．2 mol·L－1 HCl溶液中Cl－数为2NA
11．[2024·福州市高三质量检测]工业制备硝酸的重要反应之一为4NH3＋5O24NO＋6H2O。设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是（ ）
A．18 g水中σ键数目为2NA
B．1 mol O2中质子数目为32NA
C．1 L 1 mol·L－1氨水中，含有的NH数为NA
D．每生成30 g NO转移电子数目为20NA
12．[2024·南昌市模拟测试]已知NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是（ ）
A．1 mol·L－1 NH4Cl溶液中NH数目小于NA
B．标准状况下，11.2 L SO3中含有的氧原子数目为3NA
C．常温常压下，26 g乙炔含有的σ键数目为3NA
D．1 mol金刚石中含C—C键的个数为4NA
13．[2024·湖北市高三联考]纳米球状红磷可提高钠离子电池的性能，可由PCl5（易水解）和NaN3制备：2PCl5＋10NaN3===2P＋15N2↑＋10NaCl。设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是（ ）
A．11.2 L N2含π键数目为NA
B．每生成3.1 g P转移电子数目为NA
C．0.1 mol NaN3晶体中含离子数目为0.2NA
D．0.1 mol PCl5与足量水反应，所得溶液中H＋的数目为0.8NA
14．[2024·广州市综合测试]设NA为阿伏加德罗常数的值。工业上制备硫酸涉及S、SO2、SO3、H2SO4等物质。下列说法正确的是（ ）
A．32 g S8分子中含有的质子数为2NA
B．2 mol SO2和1 mol O2充分反应后分子总数为2NA
C．标准状况下，2.24 L SO3中分子的数目为0.1NA
D．1.0 L pH＝2的H2SO4溶液中H＋数目为0.01NA
15．[2024·河北石家庄二中月考]设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是（ ）
A．锌锰干电池电池反应：Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn（NH3）2Cl2＋2MnO（OH），当1 mol Zn完全反应时，转移的电子数为4NA
B．电解硫酸铜溶液t s后，在阴极析出m g铜，通过溶液的电流为I A，则NA可表示为（每个电子的电量为1.60×10－19 C，1 C＝1 A·s）
C．常温下，pH＝10的CH3COONa、NaCN的混合溶液中，存在关系＋c（CH3COOH）＋c（HCN）＝10－4 mol·L－1
D．1 L 0.100 mol·L－1 Na2S溶液中，阴离子数为0.100NA
答案
1答案：D
解析：二氧化硫在标准状况下为气体，11.2 L二氧化硫为0.5 mol，其原子总数为1.5NA，A错误；亚硫酸根离子在溶液中会水解，故亚硫酸根离子数目小于0.01NA，B错误；反应①为2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O，则3.4 g（0.1 mol）硫化氢反应生成的硫原子数目为0.15NA，C错误；反应②为3S＋6OH－===2S2－＋SO2－3＋3H2O，每3 mol S发生反应转移4 mol电子，其中2 mol S被还原，则每生成1 mol还原产物S2－，转移2 mol电子，D正确。
2答案：C
解析：1个CO2分子含有2个π键，题中没有说是标况条件下，气体摩尔体积未知，无法计算π键个数，A项错误；2.8 g N2的物质的量n＝＝ mol＝0.1 mol，生成1 mol N2转移的电子数为12NA，则生成0.1 mol N2转移的电子数为1.2NA，B项错误；KNO3晶体含有的离子为K＋、NO，0.1 mol KNO3晶体中含离子数目为0.2NA，C项正确；S2－水解使溶液中S2－的数目小于0.1NA，D项错误；答案选C。
3答案：A
解析：异丁烷的结构简式为，1 mol异丁烷分子含有13NA个共价键，所以0.50 mol异丁烷分子中共价键的数目为6.5NA，A正确；在标准状况下，SO3状态为固态，不能用标准状况下的气体摩尔体积计算其物质的量，B错误；pH＝2的硫酸溶液中氢离子浓度为c（H＋）＝0.01 mol·L－1，则1.0 L pH＝2的硫酸溶液中氢离子数目为0.01NA，C错误；Na2CO3属于强碱弱酸盐，在水溶液中CO会发生水解，所以1.0 L 1.0 mol·L－1的Na2CO3溶液中CO的数目小于1.0NA，D错误；故选A。
4答案：B
解析：2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑中转移2e－，则3.9 g （0.05 mol） Na2O2参与反应，转移电子个数为0.05NA，A项错误；1.2 g Mg为0.05 mol，MgO、Mg3N2中Mg均是＋2价，故转移电子个数为0.1NA，B项正确；2.7 g Al为0.1 mol，与足量NaOH溶液发生反应2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，生成H2的个数为0.15NA，C项错误；6.0 g SiO2为0.1 mol，与足量NaOH反应得到0.1 mol Na2SiO3，SiO因水解个数少于0.1NA，D项错误。
5答案：B
解析：缺少溶液体积，A项错误；44 g CO2的物质的量为1 mol，所含分子数为NA，B项正确；NaHCO3晶体中的离子是Na＋、HCO，不存在CO，C项错误；氨水中除含NH3、NH3·H2O外，还含NH，D项错误。
6答案：A
解析：1个18O原子中含有10个中子，1.8 g 18O的物质的量为＝0.1 mol，故1.8 g 18O中含有中子的物质的量为1 mol，中子数为NA，故A正确；根据乙烯分子的结构式可知，1个乙烯分子中含有5个σ键，28 g C2H4的物质的量为1 mol，所以28 g C2H4分子中含有的σ键数目为5NA，B错误；HCl是共价化合物，HCl分子中不存在H＋，故C错误；没有给出Na2CO3溶液的体积，无法计算pH＝12的Na2CO3溶液中OH－的数目，故D错误。
7答案：C
解析：2.0 g HO的物质的量为0.1 mol，每个HO分子中质子数为10，故2.0 g HO中含有的质子数目为NA，A项错误；标准状况下，二氯甲烷为液体，不能用气体摩尔体积计算二氯甲烷的物质的量，B项错误；由1 mol CH3COONa和少量CH3COOH形成的中性溶液中，根据电荷守恒可知：n（Na＋）＋n（H＋）＝n（CH3COO－）＋n（OH－），溶液显中性，即n（H＋）＝n（OH－），故n（CH3COO－）＝n（Na＋）＝1 mol，CH3COO－数目为NA，C项正确；标准状况下，2.24 L NO2的物质的量为0.1 mol，NO2与H2O的反应为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，反应中转移电子数目为0.1×NA，D项错误。
8答案：D
解析：常温下pH＝13的NaOH溶液中c（H＋）＝1×10－13 mol·L－1，H＋全部由水电离产生，由于水电离出的H＋浓度与OH－浓度相等，则该溶液中由水电离出的c（OH－）＝1×10－13mol·L－1，A项错误；溶液体积未知，无法计算溶液中H2PO的数目，B项错误；白磷为正四面体结构，1 mol 白磷中含有6 mol P—P键，则3.1 g（0.025 mol）白磷中共价键的数目为0.15NA，C项错误；反应中磷元素发生歧化反应，P4→PH3磷元素由0价变为－3价，则每转移3个电子，生成1个磷烷，其质量为 g，D项正确。
9答案：D
解析：水的电子式为，一个水分子中含有两个孤电子对，则9 g水即0.5 mol水中含有的孤电子对数为NA，A错误；由反应方程式可知，N由0价变为－3价，化合价降低，被还原，得到电子，B错误；氨水体积未知，无法计算氨水中含有的NH3·H2O分子数，C错误；由反应方程式可知，每消耗2 mol N2，产生3 mol O2，则消耗标准状况下11.2 L N2，即0.5 mol N2时，产生的O2分子数为0.75NA，D正确。
10答案：B
解析：21 g丙烯的物质的量为0.5 mol，一个丙烯分子中含有9个共用电子对，故21 g丙烯所含共用电子对数为4.5NA，A项错误；1个D原子含有1个中子，1个O原子含有8个中子，则1个D2O分子中含有10个中子，故1.5 mol D2O所含中子数为15NA，B项正确；没有给出是否为标准状况，故氯气的物质的量不能计算，C项错误；没有给出溶液的体积，故Cl－的物质的量不能计算，D项错误。
11答案：A
解析：单键为σ键，一个水分子中含有2个σ键，18 g水的物质的量为1 mol，1 mol水中含有的σ键数目为2NA，A项正确；一个氧气分子中含有16个质子，故1 mol O2中质子数目为16NA，B项错误；氨水中存在平衡：NH3·H2O NH＋OH－，故1 L 1 mol·L－1氨水中含有的NH数小于NA，C项错误；由题给反应可知，生成4 mol NO转移20 mol电子，则生成30 g（1 mol）NO转移电子数目为5NA，D项错误。
12答案：C
解析：没有提供NH4Cl溶液的体积，NH数目无法判断，A项错误；标准状况下SO3为固体，11.2 L SO3的物质的量无法计算，所含氧原子的数目无法确定，B项错误；1分子乙炔（H—C≡C—H）中含有3个σ键，26 g乙炔为1 mol，含有的σ键数目为3NA，C项正确；金刚石中1个碳原子形成4个C—C键，每个C—C键被2个碳原子共用，则1个碳原子含2个C—C键，故1 mol金刚石中含C—C键的个数为2NA，D项错误。
13答案：C
解析：没有给出气体所处状况，无法计算π键数目，A项错误；由题给方程式得关系式：PCl5～5e－，则每生成3.1 g（0.1 mol）P转移电子数目为0.5NA，B项错误；NaN3晶体由Na＋和N构成，则0.1 mol NaN3晶体中含离子数目为0.2NA，C项正确；0.1 mol PCl5与足量水反应的离子方程式为PCl5＋4H2O===5Cl－＋H3PO4＋5H＋，其中H3PO4是弱电解质，则所得溶液中的H＋数应小于0.8NA，D项错误。
14答案：D
解析：S的质子数为16，32 g S8分子含1 mol S，所含质子数为16NA，A项错误；2SO2＋O2 2SO3为可逆反应，反应不能进行完全，2 mol SO2和1 mol O2充分反应后分子总数大于2NA，B项错误；标准状况下SO3为固体，2.24 L SO3不为0.1 mol，所含分子数不为0.1NA，C项错误；1.0 L pH＝2的H2SO4溶液中H＋数目为0.01 mol·L－1×1.0 L×NA mol－1＝0.01NA，D项正确。
15答案：C
解析：在该反应中1 mol Zn完全反应转移2 mol 电子，则转移的电子数为2NA，A错误；电解硫酸铜溶液t s后，在阴极析出m g铜，通过溶液的电流为I A，则I A×t s＝×2×1.60×10－19C×NA mol－1，故NA＝，B错误；常温下，pH＝10的CH3COONa、NaCN的混合溶液中，根据质子守恒可得c（HCN）＋c（CH3COOH）＋c（H＋）＝c（OH－），结合HCN的电离平衡常数可知c（H＋）＝，c（OH－）＝ mol·L－1＝10－4mol·L－1，则c（HCN）＋c（CH3COOH）＋＝10－4 mol·L－1，C正确；1 L 0.100 mol·L－1 Na2S溶液中n（Na2S）＝0.100 mol·L－1×1 L＝0.100 mol，由于S2－部分水解生成HS－和OH－，导致溶液中阴离子的物质的量大于0.100 mol，故阴离子数大于0.100NA，D错误。专练29 晶体结构与性质
1．[2024·吉林卷]某锂离子电池电极材料结构如图。结构1是钴硫化物晶胞的一部分，可代表其组成和结构；晶胞2是充电后的晶胞结构；所有晶胞均为立方晶胞。下列说法错误的是（ ）
A．结构1钴硫化物的化学式为Co9S8
B．晶胞2中S与S的最短距离为a
C．晶胞2中距Li最近的S有4个
D．晶胞2和晶胞3表示同一晶体
2．[2023·辽宁卷]晶体结构的缺陷美与对称美同样受关注。某富锂超离子导体的晶胞是立方体（图1），进行镁离子取代及卤素共掺杂后，可获得高性能固体电解质材料（图2）。下列说法错误的是（ ）
A.图1晶体密度为 g· cm－3
B．图1中O原子的配位数为6
C．图2表示的化学式为LiMg2OClxBr1－x
D．Mg2＋取代产生的空位有利于Li＋传导
3．[2023·湖北卷]镧La和H可以形成一系列晶体材料LaHn，在储氢和超导等领域具有重要应用。LaHn，属于立方晶系，晶胞结构和参数如图所示。高压下LaH2中的每个H结合4个H形成类似CH4的结构，即得到晶体LaHx。下列说法错误的是（ ）
A．LaH2晶体中La的配位数为8
B．晶体中H和H的最短距离：LaH2>LaHx
C．在LaHx晶胞中，H形成一个顶点数为40的闭合多面体笼
D．LaHx单位体积中含氢质量的计算式为 g·cm－3
4．[2024·郑州模拟]下列有关说法不正确的是（ ）
A．水合铜离子的模型如图1所示，1个水合铜离子中有4个配位键
B．CaF2晶体的晶胞如图2所示，每个CaF2晶胞平均占有4个Ca2＋
C．H原子的电子云图如图3所示，H原子核外大多数电子在原子核附近运动
D．金属Cu中Cu原子堆积模型如图4，为最密堆积，每个Cu原子的配位数均为12
5．[2024·湖北卷]黄金按质量分数分级，纯金为24K。Au Cu合金的三种晶胞结构如图，Ⅱ和Ⅲ是立方晶胞。下列说法错误的是（ ）
A．Ⅰ为18K金
B．Ⅱ中Au的配位数是12
C．Ⅲ中最小核间距Au Cu
D．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中，Au与Cu原子个数比依次为1∶1、1∶3、3∶1
6．[2024·湖北卷]结构决定性质，性质决定用途。下列事实解释错误的是（ ）
事实 解释
A 甘油是黏稠液体 甘油分子间的氢键较强
B 王水溶解铂 浓盐酸增强了浓硝酸的氧化性
C 冰的密度小于干冰 冰晶体中水分子的空间利用率相对较低
D 石墨能导电 未杂化的p轨道重叠使电子可在整个碳原子平面内运动
7．现有四种晶体，其离子排列方式如图所示，其中化学式正确的是 （ ）
8.
[2024·武汉市调研考试]铁镁合金是目前储氢密度较高的材料之一，其晶胞结构如图所示，晶胞参数为a。下列说法正确的是（ ）
A．合金储氢的过程是物理变化
B．铁镁合金中存在金属键和离子键
C．晶体中Fe的配位数为4
D．晶胞中Fe与Mg的最短距离为a
9．[2024·安徽卷]研究人员制备了一种具有锂离子通道的导电氧化物（LixLayTiO3），其立方晶胞和导电时Li＋迁移过程如图所示。已知该氧化物中Ti为＋4价，La为＋3价。下列说法错误的是（ ）
A．导电时，Ti和La的价态不变
B．若x＝，Li＋与空位的数目相等
C．与体心最邻近的O原子数为12
D．导电时，空位移动方向与电流方向相反
10．下列关于晶体说法正确的组合是（ ）
①分子晶体中都存在共价键
②在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子
③金刚石、SiC、NaF、NaCl、H2O、H2S晶体的熔点依次降低
④离子晶体中只有离子键，没有共价键，分子晶体中肯定没有离子键
⑤CaTiO3晶体中（晶胞结构如图所示）每个Ti4＋和12个O2－紧邻
⑥SiO2晶体中每个硅原子与2个氧原子以共价键相结合
⑦晶体中分子间作用力越大，分子越稳定
⑧氯化钠熔化时离子键被破坏
A．①②③⑥ B．①②④
C．③⑤⑦ D．③⑤⑧
11．[2024·石家庄市质量检测]某晶体由镁、铝、氧三种元素组成，若将其晶胞按图1方式切成8个体积相同的小立方体，Mg2＋、Al3＋和O2－在小立方体中的分布如图2、图3所示。已知Mg2＋之间的最小间距为a pm。下列说法错误的是（ ）
A．晶体的化学式为MgAl2O4
B．晶体中三种元素的第一电离能：O>Mg>Al
C．晶胞的体积为a3×10－30 cm3
D．晶体中Mg2＋的配位数为4
。
12．[2024·湖北鄂东南省级示范高中期中]下列叙述不正确的是（ ）
A．Li2S晶胞结构如图甲，S2－的配位数是8
B．某镍白铜合金的立方晶胞结构如图乙，晶胞中铜原子与镍原子的数量比为3∶1
C．氯化钠晶胞如图丙，离钠离子最近的钠离子有6个
D．铜与氧形成的晶胞如图丁，晶胞中Cu均匀地分散在立方体内部，a、b的坐标参数分别为（0，0，0）、，则d的坐标参数为
答案
1答案：B
解析：由均摊法知，结构1中含Co数目为×4＋4＝4.5，含S数目为×12＋1＝4，Co、S个数比为9∶8，则结构1钴硫化物的化学式为Co9S8，A正确；由晶胞2可知，S与S的最短距离为面对角线长度的，即a，B错误；晶胞2中Li与周围4个S形成正四面体结构，故晶胞2中距Li最近的S有4个，C正确；晶胞2中Li数目为8，S数目为×12＋1＝4，晶胞2含4个S，晶胞3中Li数目为8，S数目为×8＋×6＝4，晶胞3也含4个S，故晶胞2和晶胞3表示同一晶体，D正确。
2答案：C
解析：根据均摊法，图1的晶胞中含Li：8×＋1＝3，O：2×＝1，Cl：4×＝1，1个晶胞的质量为 g＝ g，晶胞的体积为（a×10－10 cm）3＝a3×10－30 cm3，则晶体的密度为 g÷（a3×10－30 cm3）＝ g·cm－3，A项正确；图1晶胞中，O位于面心，与O等距离最近的Li有6个，O原子的配位数为6，B项正确；根据均摊法，图2中Li：1，Mg或空位为8×＝2，O：2×＝1，Cl或Br：4×＝1，Mg的个数小于2，根据正负化合价的代数和为0，图2的化学式为LiMgOClxBr1－x，C项错误；进行镁离子取代及卤素共掺杂后，可获得高性能固体电解质材料，说明Mg2＋取代产生的空位有利于Li＋的传导，D项正确；答案选C。
3答案：C
解析：由LaH2的晶胞结构可知，La位于顶点和面心，晶胞内8个小立方体的中心各有1个H原子，若以顶点La研究，与之最近的H原子有8个，则La的配位数为8，故A正确；由LaHx晶胞结构可知，每个H结合4个H形成类似CH4的结构，H和H之间的最短距离变小，则晶体中H和H的最短距离：LaH2>LaHx，故B正确；由题干信息可知，在LaHx晶胞中，每个H结合4个H形成类似CH4的结构，这样的结构有8个，顶点数为4×8＝32，且不是闭合的结构，故C错误；1个LaHx晶胞中含有5×8＝40个H原子，含H质量为g，晶胞的体积为（484.0×10－10 cm）3＝（4.84×10－8）3cm3，则LaHx单位体积中含氢质量的计算式为 g·cm－3，故D正确；答案选C。
4答案：C
解析：水合铜离子中铜离子的配位数为4，配体是水，水中的氧原子提供孤电子对与铜离子形成配位键，A正确；根据均摊法可以知道，在CaF2晶体的晶胞中，每个CaF2晶胞平均占有Ca2＋个数为1/8×8＋1/2×6＝4，B正确；电子云密度表示电子在某一区域出现的机会的多少，H原子最外层只有一个电子，所以不存在大多数电子一说，只能说H原子的一个电子在原子核附近出现的机会较多，C错误；在金属晶体的最密堆积中，对于每个原子来说，在其周围的原子有与之同一层上有六个原子和上一层的三个及下一层的三个，故每个原子周围都有12个原子与之相连，对于铜原子也是如此，D正确。
5答案：C
解析：纯金为24K，则18K金中金的质量分数为75%，Ⅰ中Au位于体心，个数为1，Cu位于顶点，个数为8×＝1，则Au的质量分数为×100%≈75%，为18K金，A正确；Ⅱ中Au位于顶点，个数为8×＝1，Cu位于面心，个数为6×＝3，晶体化学式为Cu3Au，1个Cu周围有4个Au，则1个Au周围有12个Cu，Au的配位数是12，B正确；Ⅲ中Au Cu和Au Au的最小核间距均为面对角线长度的，故最小核间距Au Cu＝Au Au，C错误；结合上述分析可知，Ⅰ中Au、Cu原子个数比为1∶1，Ⅱ中Au、Cu原子个数比为1∶3，Ⅲ中Au位于面心，个数为6×＝3，Cu位于顶点，个数为8×＝1，Au、Cu原子个数比为3∶1，D正确。
6答案：B
解析：1分子甘油中含有三个羟基，可以形成分子间氢键，且氧的电负性较大，形成的氢键较强，故甘油是黏稠液体，A正确；铂与HNO3反应生成的Pt4＋能与氯离子形成稳定的配离子[PtCl6]2－，增强了Pt的还原性，所以王水能溶解铂，B错误；冰晶体中，每个水分子周围有4个紧邻的水分子，氢键的存在迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子相互吸引，这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，干冰中的CO2之间只存在范德华力，一个分子周围有12个紧邻分子，故密度比冰的高，C正确；石墨中C原子为sp2杂化，未参与杂化的2p电子的原子轨道垂直于碳原子平面，由于所有p轨道相互平行且相互重叠，p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动，故石墨能导电，D正确。
7答案：C
解析：A离子个数是1，B离子个数为1/8×8＝1，则其化学式为AB，A错；E离子个数＝1/8×4＝1/2，F离子个数＝1/8×4＝1/2，则其化学式为EF，B错；X离子个数是1，Y离子个数＝1/2×6＝3，Z离子个数＝1/8×8＝1，则其化学式为XY3Z，C正确；A离子个数＝1/8×8＋1/2×6＝4，B离子个数＝12×1/4＋1＝4，则其化学式为AB，D错。
8答案：D
解析：合金储氢的过程中形成了金属氢化物，为化学变化，A项错误；铁镁合金中存在金属键，不存在离子键，B项错误；以题给晶胞图中上方面心处Fe为研究对象，与其距离最近且相等的Mg有8个（上下两个晶胞各4个），故Fe的配位数为8，C项错误；晶胞中Fe与Mg的最短距离为晶胞体对角线长度的，即a，D项正确。
9答案：B
解析：由题可知导电时Li＋发生迁移，没有发生化学变化，Ti和La的化合价不变，A项正确；由晶胞图可知，LixLayTiO3中Li＋、La3＋和空位均位于晶胞体心，则x＋y＝1－空位数目，根据化合物中正负化合价代数和为0可得x＋3y＝2，若x＝，则y＝，空位数目为1－－＝，Li＋与空位的数目不相等，B项错误；与体心最邻近的O原子位于12条棱的棱心，共12个，C项正确；内电路中电流从负极流向正极，阳离子（Li＋）也移向正极，空位移动方向与Li＋移动方向相反，故空位移动方向与电流方向相反，D项正确。
10答案：D
解析：①稀有气体是单原子分子，不存在共价键，故①错误；②金属晶体由金属阳离子和自由电子组成，无阴离子，故②错误；③晶体中熔点高低一般顺序是：原子共价>离子晶体>分子晶体；在共价晶体中，原子半径越大熔点越低；在离子晶体中，离子半径越大，熔点越低，电荷越多，熔点越高；在分子晶体中，相对分子质量越大，熔点越高（含有氢键的物质除外），所以这几种物质的熔点高低顺序是金刚石、SiC、NaF、NaCl、H2O、H2S，故③正确；④离子晶体中可能有共价键，如氯化铵中氮氢键属于共价键，分子晶体中肯定没有离子键，故④错误；⑤由晶胞结构可知CaTiO3晶体中Ti的配位数为12，所以每个Ti4＋和12个O2－紧邻，故⑤正确；⑥SiO2晶体中每个硅原子与4个氧原子以共价键相结合，故⑥错误；⑦分子稳定性与分子内共价键的强弱有关，与分子间作用力无关，故⑦错误；⑧离子晶体熔化时离子键被破坏，氯化钠是离子晶体，故⑧正确。故正确序号为③⑤⑧。综上所述，本题正确答案为D。
11答案：C
解析：立方体A中，Mg2＋位于4个顶点和体心，根据均摊法，Mg2＋个数为4×＋1＝，O2－位于体内，个数为4，立方体B中，Mg2＋位于4个顶点，个数为，Al3＋位于体内，个数为4，O2－位于体内，个数为4，图1晶胞由4个立方体A、4个立方体B构成，所以晶胞中Mg2＋个数为（＋）×4＝8，Al3＋个数为4×4＝16，O2－个数为（4＋4）×4＝32，所以该晶体的化学式为MgAl2O4，A项正确；同周期元素自左向右第一电离能呈增大的趋势，但第ⅡA族元素的第一电离能大于第ⅢA族元素的，同一主族元素第一电离能自上而下逐渐减小，则晶体中三种元素的第一电离能：O>Mg>Al，B项正确；两个最近的Mg2＋在体对角线上，二者的距离为体对角线长度的，设晶胞的棱长为x cm，则a×10－10＝，x＝，晶胞的体积为（ cm）3＝ cm3，C项错误；由立方体A的结构可知，
每个Mg2＋与4个O2－紧邻，则Mg2＋的配位数为4，D项正确
12答案：C
解析：由Li2S的晶胞结构可知，S2－的配位数是8，A项正确；根据“均摊法”，晶胞中Ni原子的个数为8×＝1，Cu原子的个数为6×＝3，则晶胞中铜原子与镍原子的数量比为3∶1，B项正确；以顶点Na＋为研究对象，在图示晶胞中离其最近的Na＋为位于面心上的Na＋，顶点Na＋与3个面的面心上的Na＋紧邻，每个顶点参与形成8个晶胞，每个面参与形成2个晶胞，因此氯化钠晶胞中离钠离子最近的钠离子有12个，C项错误；由晶胞图可知Cu原子位于体对角线上，与体心O原子的距离为体对角线长的，a、b的坐标参数分别为（0，0，0）、，则d的坐标参数为，D项正确。专练30 结构与性质综合应用
1．[2023·全国甲卷][化学——选修3：物质结构与性质]
将酞菁—钴钛菁—三氯化铝复合嵌接在碳纳米管上，制得一种高效催化还原二氧化碳的催化剂。回答下列问题：
（1）图1所示的几种碳单质，它们互为 ，其中属于原子晶体的是 ，C60间的作用力是 。
（2）酞菁和钴酞菁的分子结构如图2所示。
酞菁分子中所有原子共平面，其中p轨道能提供一对电子的N原子是 （填图2酞菁中N原子的标号）。钴酞菁分子中，钴离子的化合价为 ，氮原子提供孤对电子与钴离子形成 键。
（3）气态AlCl3通常以二聚体Al2Cl6的形式存在，其空间结构如图3a所示，二聚体中Al的轨道杂化类型为 。AlF3的熔点为1 090 ℃，远高于AlCl3的192 ℃，由此可以判断铝氟之间的化学键为 键。AlF3结构属立方晶系，晶胞如图3b所示，F－的配位数为 。若晶胞参数为a pm，晶体密度ρ＝ g·cm－3（列出计算式，阿伏加德罗常数的值为NA）。
2．[2022·湖南卷]铁和硒（Se）都是人体所必需的微量元素，且在医药、催化、材料等领域有广泛应用，回答下列问题：
（1）乙烷硒啉（Ethaselen）是一种抗癌新药，其结构式如下：
①基态Se原子的核外电子排布式为[Ar] ；
②该新药分子中有 种不同化学环境的C原子；
③比较键角大小：气态SeO3分子 SeO离子（填“>”“<”或“＝”），原因是 。
（2）富马酸亚铁（FeC4H2O4）是一种补铁剂。富马酸分子的结构模型如图所示：
①富马酸分子中σ键与π键的数目比为 ；
②富马酸亚铁中各元素的电负性由大到小的顺序为 。
（3）科学家近期合成了一种固氮酶模型配合物，该物质可以在温和条件下直接活化H2，将N3－转化NH，反应过程如图所示：
①产物中N原子的杂化轨道类型为 ；
②与NH互为等电子体的一种分子为 （填化学式）。
（4）钾、铁、硒可以形成一种超导材料，其晶胞在xz、yz和xy平面投影分别如图所示：
①该超导材料的最简化学式为
________________________________________________________________________；
②Fe原子的配位数为 ；
③该晶胞参数a＝b＝0.4 nm、c＝1.4 nm，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶体的密度为 g·cm－3（列出计算式）。
3．[2024·重庆渝北中学检测]2023年11月23日，2023亚洲通用航空展在广东珠海国际航展中心开幕，为期4天的航展集中展示了通用航空领域最新技术产品和成果。国产飞机的制造使用了较多含硼材料（如硼纤维、氮化硼等），且多项技术打破了国外垄断。回答下列问题：
（1）基态B原子的价层电子排布图（轨道表示式）为 。
（2）耐高温材料立方BN制备流程中用到了NH3、BCl3和触媒剂Ca3B2N4。
①Ca、B、N三种元素的电负性从大到小的顺序为 。
②BCl3中B原子的 轨道与Cl原子的 轨道形成σ键。
③BCl3在四氯化碳中的溶解度远大于NH3在四氯化碳中的溶解度，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）硼砂是非常重要的含硼矿物。一种硼砂阴离子的结构如图1所示，则1 mol该阴离子中含有配位键的物质的量为 ，n＝ 。
（4）制造硼合金的原料硼化钙（CaB6）晶胞结构如图2所示，硼原子全部组成B6正八面体，各个顶点通过B—B互相连接成三维骨架。已知该晶体的晶胞参数为a pm，B6正八面体中B—B的键长为d pm，M原子的坐标参数为（，，），则N原子的坐标参数为 ；设阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶体的密度为 g·cm－3（列出计算式）。
4．[2022·河北卷]含Cu、Zn、Sn及S的四元半导体化合物（简写为CZTS），是一种低价、无污染的绿色环保型光伏材料，可应用于薄膜太阳能电池领域。回答下列问题：
（1）基态S原子的价电子中，两种自旋状态的电子数之比为 。
（2）Cu与Zn相比，第二电离能与第一电离能差值更大的是 ，原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）SnCl的几何构型为 ，其中心离子杂化方式为 。
（4）将含有未成对电子的物质置于外磁场中，会使磁场强度增大，称其为顺磁性物质。下列物质中，属于顺磁性物质的是 （填标号）。
A．[Cu（NH3）2]Cl B．[Cu（NH3）4]SO4
C．[Zn（NH3）4]SO4 D．Na2[Zn（OH）4]
（5）如图是硫的四种含氧酸根的结构：
根据组成和结构推断，能在酸性溶液中将Mn2＋转化为MnO的是 （填标号），理由是________________________________________________________________________。
（6）如图是CZTS四元半导体化合物的四方晶胞。
①该物质的化学式为 。
②以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标，例如图中A原子的坐标为（，，），则B原子的坐标为 。
答案
1答案：（1）同素异形体 金刚石 范德华力
（2）③ ＋2 配位
（3）sp3 离子 2
解析：（1）同一元素形成的不同单质之间互为同素异形体。图1所示的几种碳单质，它们的组成元素均为碳元素，因此，它们互为同素异形体；其中金刚石属于原子晶体，石墨属于混合型晶体，C60属于分子晶体，碳纳米管不属于原子晶体；C60间的作用力是范德华力；
（2）已知酞菁分子中所有原子共平面，则其分子中所有的C原子和所有的N原子均为sp2杂化，且分子中存在大π键，其中标号为①和②的N原子均有一对电子占据了一个sp2杂化轨道，其p轨道只能提供1个电子参与形成大π键，标号为③的N原子的 p轨道能提供一对电子参与形成大π键，因此标号为③的N原子形成的N—H键易断裂从而电离出H＋；钴酞菁分子中，失去了2个H＋的酞菁离子与钴离子通过配位键结合成分子，因此，钴离子的化合价为＋2，氮原子提供孤对电子与钴离子形成配位键。
（3）由Al2Cl6的空间结构结合相关元素的原子结构可知，Al原子价层电子对数是4，其与其周围的4个氯原子形成四面体结构，因此，二聚体中Al的轨道杂化类型为sp3。AlF3的熔点为1 090 ℃，远高于AlCl3的192 ℃，由于F的电负性最大，其吸引电子的能力最强，因此，可以判断铝氟之间的化学键为离子键。由AlF3的晶胞结构可知，其中含大球的个数为12×＝3，小球的个数为8×＝1，则大球为F－，距F－最近且等距的Al3＋有2个，则F－的配位数为2。若晶胞参数为a pm，则晶胞的体积为（a pm）3＝a3×10－30 cm3，晶胞的质量为，则其晶体密度ρ＝g·cm－3。
2答案：（1）①3d104s24p4 ②8 ③＞ 前者中Se为sp2杂化、后者中Se为sp3杂化
（2）①11∶3 ②O＞C＞H＞Fe
（3）①sp3 ②H2O
（4）①KFe2Se2 ②4
③×1021
解析：（1）①Se为34号元素，根据构造原理可写出基态Se原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p4。②该物质结构对称，具有如图所示8种不同化学环境的C原子：
。③SeO3中Se的价层电子对数为3，孤电子对数为0，SeO中Se的价层电子对数为3，孤电子对数为＝1，故SeO3和SeO中Se原子分别为sp2和sp3杂化，则SeO3分子中键角大于SeO中键角。（2）①由富马酸分子的结构模型可确定其结构简式为，由单键均为σ键，双键有1个σ键和1个π键，知该分子中σ键和π键的数目比为11∶3。②富马酸亚铁中含C、H、O、Fe四种元素，由电负性递变规律可知，电负性由大到小的顺序为O>C>H >Fe。（3）①产物中N原子形成4个共价键，则其采取sp3杂化。（4）①分析晶胞在xz、yz、xy平面的投影图可知，占据顶点和体心位置的为K原子，故K原子个数为8×＋1＝2，每个竖直棱上有2个Se原子，体内有2个Se原子，故Se原子个数为8×＋2＝4，每个竖直面上有2个Fe原子，故Fe原子个数为8×＝4，该物质的晶胞结构如图所示：
其最简化学式为KFe2Se2。③以1号Fe原子为研究对象，2号和3号铁原子及其对称位置的2个Fe原子距离1号Fe原子最近，故Fe的配位数为4。③该晶胞的质量为g，体积为0.4×0.4×1.4×10－21 cm3，故该晶体的密度为×1021 g·cm－3。
3答案：（1）
（2）①N>B>Ca ②sp2杂化 3p ③BCl3和四氯化碳均为非极性分子，而NH3为极性分子
（3）2 mol 2 （4）（，1，0）
解析：（1）基态B原子的价层电子排布图（轨道表示式）为
（2）①金属的电负性较小，同周期主族元素的电负性从左到右逐渐增大，故电负性N>B>Ca。②BCl3中B原子的价层电子对数为3，其杂化方式为sp2，故BCl3中B原子的sp2杂化轨道与Cl原子的3p轨道形成σ键。③BCl3和四氯化碳均为非极性分子，NH3为极性分子，根据“相似相溶”原理，BCl3在四氯化碳中的溶解度远大于NH3在四氯化碳中的溶解度。
（3）由题图1可知，形成4个键的B原子含有1个配位键，故1 mol该阴离子中含有配位键的物质的量为2 mol，在该阴离子中B显＋3价，O显－2价，H显＋1价，则计算可得n＝2。
（4）将8个正八面体的体心连接成晶胞的立方晶系图。由M原子的坐标参数知，该原子位于晶胞的体心，且坐标系的单位长度为1，正八面体的体心到正八面体的顶点的距离为d pm，则N点在x轴的处。根据N原子在晶胞中的位置可知，其坐标参数为（，1，0）。一个晶胞中含有一个CaB6，则该晶体密度为 g·cm－3。
4答案：（1）2∶1（或1∶2）
（2）Cu Cu的价电子排布式为3d104s1，Zn的价电子排布式为3d104s2，Zn为全充满稳定结构，Cu的第一电离能比Zn的第一电离能小，Cu失去一个电子后形成的Cu＋的价电子排布式为3d10，为全充满稳定结构，较难失去电子，Zn失去1个电子后形成的Zn＋的价电子排布式为3d104s1，较易失去一个电子达到更稳定状态，Cu的第二电离能比Zn的第二电离能大
（3）三角锥形 sp3 （4）B
（5）D D（S2O）中含有过氧键，具有强氧化性
（6）①Cu2ZnSnS4 ②（，，）
解析：（1）基态S原子的价电子排布式为3s23p4，价电子的轨道表示式为，两种自旋状态的电子数之比为2∶1。（3）SnCl中Sn的孤电子对数为＝1、成键电子对数为3，杂化方式为sp3，因此SnCl的几何构型为三角锥形。（4）主族元素形成的离子或配体中一般不含有未成对电子，因此该题只需判断配合物的中心离子是否存在未成对电子。[Cu（NH3）2]Cl中Cu＋的价电子排布式为3d10，不含未成对电子，[Cu（NH3）4]SO4中Cu2＋的价电子排布式为3d9，含未成对电子，[Zn（NH3）4]SO4中Zn2＋的价电子排布式为3d10，不含未成对电子，Na2[Zn（OH）4]中Zn2＋的价电子排布式为3d10，不含未成对电子，因此属于顺磁性物质的是[Cu（NH3）4]SO4。（5）Mn2＋转化为MnO，Mn2＋被氧化，则该离子具有强氧化性，中含有过氧键，具有强氧化性，在酸性溶液中可将Mn2＋氧化为MnO。（6）①结合均摊法进行分析，晶胞中S原子数目为8，Sn原子数目为2×＋4×＝2，Zn原子数目为8×＋1＝2，Cu原子数目为8×＝4，故该物质的化学式为Cu2ZnSnS4。②结合图中A、B原子的位置及A原子的坐标可得出B原子的坐标。专练31 化学反应中的能量变化及反应历程分析
1．[2024·湖北部分重点中学考试]一种生产和利用氢能的途径如图所示。下列说法错误的是（ ）
A.氢能属于二次能源
B.图中能量转化的方式至少有6种
C.太阳能电池的供电原理与燃料电池相同
D.太阳能、风能、氢能都属于新能源
2.
[2024·安徽卷]某温度下，在密闭容器中充入一定量的X（g），发生下列反应：X（g） Y（g）（ΔH1<0），Y（g） Z（g）（ΔH2<0），测得各气体浓度与反应时间的关系如图所示。下列反应进程示意图符合题意的是（ ）
3．[2024·河南开封高三定位考试] 已知H2（g）＋2ICl（g）===I2（g）＋2HCl（g），该反应分①、②两步进行，其能量曲线如图所示， 下列有关说法错误的是（ ）
A.反应①为放热反应
B.反应②是同种元素间发生的氧化还原反应
C.反应①比反应②的速率慢，与相应正反应的活化能无关
D.H2（g）＋2ICl（g）===I2（g）＋2HCl（g）
ΔH＝－218 kJ·mol－1
4．[2024·安徽合肥一检]反应X＋Y―→Z（ΔH>0）分两步进行：①X＋Y―→W（ΔH<0），②W―→Z（ΔH>0）。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是（ ）
5．[2024·浙江五校联考]单斜硫和正交硫转化为二氧化硫的能量变化如图，下列说法正确的是（ ）
A.S（s，单斜）===S（s，正交） ΔH＝－0.33 kJ·mol－1
B.①式表示断裂1 mol O2中的共价键所吸收的能量比形成1 mol SO2中的共价键所放出的能量少297.16 kJ
C.②式表示一个正交硫和分子1个O2分子反应生成一个SO2分子放出296.83 kJ的能量
D.单斜硫比正交硫稳定
6．[2024·江苏东海学分认定考试]2SO2（g）＋O2（g） 2SO3（g）反应过程中能量变化如图所示（图中E表示正反应的活化能，E2表示逆反应的活化能。下列有关叙述正确的是（ ）
A.该反应的逆反应为放热反应，升高温度可提高活化分子的百分数
B.ΔH＝E1－E2，使用催化剂改变活化能，但不改变反应热
C.该反应中，反应物的总键能大于生成物的总键能
D.500 ℃、101 kPa下，将1 mol SO2（g）和0.5 mol O2（g）置于密闭容器中充分反应生成SO3（g）放热a kJ，其热化学方程式为2SO2（g）＋O2（g） 2SO3（g） ΔH＝－2a kJ·mol－1
7．[2024·福州市质量检测]Pt/NiFe LDH/rGO催化甲醛氧化的反应机理如图。
下列说法错误的是（ ）
A.步骤Ⅰ中甲醛通过氢键吸附在催化剂表面的—OH上
B.上述反应机理涉及极性键和非极性键的形成
C.该反应每生成1 mol CO2，转移4 mol电子
D.Pt/NiFe LDH/rGO降低了该反应的活化能
8．[2024·贵阳市适应性考试]H2O2是常见的绿色氧化剂，在化学研究中应用广泛。用H2制备H2O2的反应机理如图所示。下列说法不正确的是（ ）
A.X代表的是HCl
B.过程③有极性键的断裂和形成
C.金属Pd在该反应中作催化剂
D.该过程的原子利用率为100%
9．[2024·湖北省八市高三联考]液化石油气的主要成分C3H8在光照条件下与Cl2反应，可得到各种氯代丙烷。已知：
①C3H8与Cl2反应的机理为自由基反应，包括以下几步：
Ⅰ.链引发：Cl22Cl·
Ⅱ.链传递：Cl·＋CH3CH2CH3―→·CH2CH2CH3＋HCl，·CH2CH2CH3＋Cl2―→ClCH2CH2CH3＋Cl·……
Ⅲ.链终止：2Cl·―→Cl2，Cl·＋·CH2CH2CH3―→ClCH2CH2CH3……
②丙烷氯代反应中链传递的一步反应能量变化如图。
下列说法正确的是（ ）
A.将液化石油气灶改用天然气为燃料，若进气口保持不变，则需要调大风门
B.先将Cl2用光照射，然后迅速在黑暗处与C3H8混合，可得到氯代丙烷
C.先将Cl2用光照射，然后在黑暗处放置较长时间，再与C3H8混合，可得到氯代丙烷
D.断裂—CH3中1 mol C—H键比断裂—CH2—中1 mol C—H键所需能量小
10．[2024·广东六校联盟联考]目前认为酸催化乙烯水合制乙醇的反应机理及能量与反应历程的关系如图所示。下列说法错误的是（ ）
A.第②、③步反应均释放能量
B.该反应历程中有两个过渡态
C.酸催化剂能同时降低正、逆反应的活化能
D.总反应速率由第①步反应决定
答案
1答案：C
解析：氢能是一种高效且没有污染的二次能源，A项正确；图中能量转化方式有太阳能转化为电能、风能转化为机械能、水能转化为机械能、机械能转化为电能、电能转化为化学能、化学能转化为电能、电能转化为光能等，B项正确；太阳能电池是用半导体将光能转化为电能，燃料电池是将化学能转化为电能，二者供电原理不同，C项错误；太阳能、风能、氢能都是人类开发利用的新型能源，D项正确。
2答案：B
解析：由题图可知，生成Y的速率大于生成Z的速率，则第一步反应的活化能比第二步反应的活化能小，C项、D项错误；结合ΔH1、ΔH2均小于0可知，两步反应均为放热反应，故反应物总能量高于生成物总能量，则能量：X>Y>Z，A项错误，B项正确。
3答案：C
解析：根据图像可知，反应①中反应物总能量大于生成物总能量，则反应①为放热反应，故A正确；反应②中HI中的碘元素化合价升高，氯化碘中的碘元素化合价降低，故B正确；由题图知，反应①的正反应活化能大于反应②的，故反应①比反应②的速率慢，C错误；由题图知，D正确。
4答案：A
解析：总反应的ΔH>0，则生成物Z的总能量比反应物X、Y的总能量高，排除C项和D项；反应①的ΔH<0，则W的总能量比反应物X、Y的总能量低，反应②的ΔH>0，则生成物Z的总能量比反应物W的总能量高，A项正确。
5答案：A
解析：由能量图可知，单斜硫的能量比正交硫的能量高，因此S（s，单斜） ===S（s，正交）为放热反应，ΔH＝－0.33 kJ·mol－1，A正确；①式反应断裂1 mol单斜硫（s）中的共价键和1 mol O2（g）中的共价键吸收的能量比形成1 mol SO2（g）中的共价键所放出的能量少297.16 kJ，B错误；热化学方程式中各物质前的化学计量数不再表示粒子的数目，只表示物质的“物质的量”，C错误；S（s，单斜）===S（s，正交）为放热反应，正交硫能量更低更稳定，D错误。
6答案：B
解析：根据图中信息可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应的正反应为放热反应，则逆反应为吸热反应，A错误；该反应放热，ΔH<0，所以ΔH＝E1－E2，使用催化剂改变活化能，但不改变反应热，B正确；该反应中，反应物的总键能小于生成物的总键能，C错误；反应是可逆反应，将1 mol SO2（g）和0.5 mol O2（g）置于密闭容器中充分反应，生成的SO3（g）小于1 mol，放热a kJ，则2SO2（g）＋O2（g） 2SO3（g） ΔH<－2a kJ·mol－1，D错误。
7答案：B
解析：由反应机理图可知，步骤Ⅰ中甲醛通过甲醛中的氧原子与催化剂中的羟基形成氢键，从而被吸附在催化剂表面的—OH上，A项正确；整个过程中只有碳氧键、氢氧键等极性键的形成，没有非极性键的形成，B项错误；该反应为HCHO＋O2===CO2＋H2O，每生成1 mol CO2转移4 mol电子（可通过氧气计算，O由0价变成－2价，1 mol氧气反应得到4 mol电子），C项正确；催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，D项正确。
8答案：C
解析：反应①为[PdCl4]2－与H2反应生成Pd、X和Cl－，根据质量守恒可知X为HCl，A项正确；过程③有H—Cl键（极性键）的断裂和H—O键（极性键）的生成，故B项正确；[PdCl4]2－是该过程的催化剂，Pd为中间产物，C项错误；该过程的总反应为H2＋O2===H2O2，反应物全部转化为了目标产物，原子利用率为100%，D项正确。
9答案：B
解析：1 mol C3H8完全燃烧时消耗5 mol O2，1 mol CH4完全燃烧时消耗2 mol O2，C3H8的耗氧量更大，故改用天然气为燃料时，若进气口保持不变，需要调小风门，A项错误；由已知信息①知，只有链引发反应需要光照，故B项正确；氯气光照后在黑暗处放置太久，会发生反应：2Cl·―→Cl2，体系中Cl·被消耗，导致无法发生链传递反应，得不到氯代丙烷，C项错误；由已知信息②知，断裂—CH3中1 mol C—H键比断裂—CH2—中1 mol C—H键吸收的能量多，D项错误。
10答案：B
解析：根据能量与反应历程的关系图可知第②、③步反应的反应物的总能量均高于生成物，为放热反应，A项正确；该反应经历3个步骤，有3个过渡态，B项错误；催化剂通过改变反应历程，可以同时降低正、逆反应的活化能，加快反应速率，C项正确；据图可知第①步反应的活化能最大，为慢反应，决定总反应速率，D项正确。专练32 热化学方程式的书写及正误判断
一、选择题
1．[2024·山东枣庄质检]已知：C（s）＋O2（g）===CO（g） ΔH＝－110.4 kJ·mol－1，氧化亚铜与氧气反应的能量变化如图所示。
下列叙述正确的是（ ）
A.1 mol C（s）完全燃烧的反应热大于－110.4 kJ·mol－1
B.CuO分解生成Cu2O的反应为放热反应
C.由图可知在隔绝空气的条件下CuO的热稳定性比Cu2O差
D.足量炭粉与CuO反应生成Cu2O的热化学方程式为C（s）＋2CuO（s）===Cu2O（s）＋CO（g）
ΔH＝＋35.6 kJ·mol－1
2．[2024·黑龙江大庆实验中学月考]已知H2的燃烧热为ΔH＝－285.8 kJ·mol－1，CO的燃烧热为ΔH＝－282.8 kJ·mol－1；现有H2和CO组成的混合气体5.6 L（标准状况），经充分燃烧后，放出总热量为71.15 kJ，并生成液态水。下列说法正确的是（ ）
A.CO燃烧的热化学方程式为2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g） ΔH＝－282.8 kJ·mol－1
B.H2燃烧的热化学方程式为2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g） ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
C.燃烧前混合气体中CO的体积分数为60%
D.燃烧后的产物全部与足量的过氧化钠作用可产生0.125 mol O2
3．甲烷燃烧时的能量变化如图，有关说法正确的是（ ）
A.图甲中反应为
CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）
ΔH＝＋890.3 kJ·mol－1
B.图乙中反应为
CH4（g）＋O2（g）===CO（g）＋2H2O（g）
ΔH＝－607.3 kJ·mol－1
C.由图可以推得：CO（g）＋O2（g）===CO2（g）
ΔH＝－283 kJ·mol－1
D.由图可以推知：等物质的量的CO2和CO，CO2具有的能量高
4．已知下列反应的热化学方程式：
6C（s）＋5H2（g）＋3N2（g）＋9O2（g）===
2C3H5（ONO2）3（l） ΔH1
2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g） ΔH2
C（s）＋O2（g）===CO2（g） ΔH3
则反应4C3H5（ONO2）3（l）===12CO2（g）＋10H2O（g）＋O2（g）＋6N2（g）的ΔH为（ ）
A.12ΔH3＋5ΔH2－2ΔH1
B.2ΔH1－5ΔH2－12ΔH3
C.12ΔH3－5ΔH2－2ΔH1
D.ΔH1－5ΔH2－12ΔH3
5．肼（N2H4）在不同条件下分解产物不同，200 ℃时在Cu表面分解的机理如图1。已知200 ℃时反应Ⅰ：3N2H4（g）===N2（g）＋4NH3（g） ΔH1＝－32.9 kJ·mol－1，反应Ⅱ：N2H4（g）＋H2（g）===2NH3（g） ΔH2＝－41.8 kJ·mol－1。
下列说法不正确的是（ ）
A.图1所示过程①、②都是放热反应
B.反应Ⅱ的能量变化示意图如图2所示
C.断开3 mol N2H4（g）中的化学键吸收的能量小于形成1 mol N2（g）和4 mol NH3（g）中的化学键释放的能量
D.200 ℃时，肼分解生成氮气和氢气的热化学方程式为：N2H4（g）===N2（g）＋2H2（g） ΔH＝＋50.7 kJ·mol－1
6．下列有关热化学方程式的叙述，正确的是（ ）
A.1 mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热
B.由N2O4（g） 2NO2（g） ΔH＝－56.9 kJ·mol－1，可知将1 mol N2O4（g）置于密闭容器中充分反应后放出热量为56.9 kJ
C.由H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）
ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，可知：含1 mol CH3COOH的溶液与含1 mol NaOH的溶液混合，放出热量为57.3 kJ
D.已知101 kPa时，2C（s）＋O2（g）===2CO（g） ΔH＝－221 kJ·mol－1，则1 mol碳完全燃烧生成CO2放出的热量大于110.5 kJ
7．[2024·经典习题选萃]化学上规定稳定单质的生成热为0；可用物质的生成热表示该物质的相对能量高低。氮的几种氧化物的相对能量如下表所示（25 ℃，105 Pa条件下）：
物质及状态 N2O（g） NO（g） NO2（g） N2O4（l） N2O5（g）
相对能量 （kJ·mol－1） 82 90 33 －20 11
下列推断不正确的是（ ）
A．在5种氮的氧化物中，NO最活泼
B．N2O4（l） 2NO2（g） ΔH＝－86 kJ·mol－1
C．N2O5（g）===2NO2（g）＋O2（g）
ΔH＝＋55 kJ·mol－1
D．1 mol N2O（g）分解成N2（g）和O2（g）需要放出82 kJ能量
二、非选择题
8．（1）晶体硅（熔点1 410 ℃）是良好的半导体材料。由粗硅制纯硅过程如下：
Si（粗）SiCl4SiCl4（纯）Si（纯）
写出SiCl4的电子式： ；在上述由SiCl4制纯硅的反应中，测得每生成1.12 kg纯硅需吸收a kJ热量，写出该反应的热化学方程式：
________________________________________________________________________。
（2）已知AX3的熔点和沸点分别为－93.6 ℃和76 ℃，AX5的熔点为167 ℃。室温时AX3与气体X2反应生成1 mol AX5，放出热量123.8 kJ。该反应的热化学方程式为
。
（3）CuCl（s）和O2反应生成CuCl2（s）和一种黑色固体。在25 ℃、101 kPa下，已知该反应每消耗1 mol CuCl（s），放热44.4 kJ，该反应的热化学方程式是
。
（4）汽车发动机工作时会引发N2和O2反应，其能量变化示意图如下：
2NO（g）
写出该反应的热化学方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（5）用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用反应A，可实现氯的循环利用。
反应A：4HCl＋O22Cl2＋2H2O
已知：ⅰ.反应A中，4 mol HCl被氧化，放出115.6 kJ的热量。
ⅱ.
①H2O的电子式是 。
②反应A的热化学方程式是
________________________________________________________________________。
③断开1 mol H—O 键与断开 1 mol H—Cl键所需能量相差约为 kJ，H2O中H—O键比HCl中H—Cl键 （填“强”或“弱”）。
答案
1答案：D
解析：1 mol C（s）完全燃烧生成CO2（g）所放出的热量大于生成CO（g）所放出的热量，则其反应热小于－110.4 kJ·mol－1，A错误；由图可知，CuO（s）的能量低于Cu2O（s）和O2（g）的能量之和，所以CuO分解生成Cu2O的反应为吸热反应，B错误；由图中数据可知，CuO（s）的能量比Cu2O（s）和O2（g）的总能量低，但无法比较CuO（s）和Cu2O（s）的能量高低，则CuO与Cu2O的热稳定性也无法比较，C错误；由题干信息可知，2C（s）＋O2（g）===2CO（g）的ΔH1＝－220.8 kJ·mol－1，反应4CuO（s）===2Cu2O（s）＋O2（g）的ΔH2＝＋292 kJ·mol－1，则反应C（s） ＋2CuO（s）===Cu2O（s）＋CO（g）的ΔH3＝ΔH1/2＋ΔH2/2＝＋35.6 kJ·mol－1，D正确。
2答案：D
解析：一氧化碳燃烧热为282.8 kJ·mol－1，根据燃烧热概念，热化学方程式为CO（g）＋O2（g）===CO2（g） ΔH＝－282.8 kJ·mol－1，故A错误；氢气燃烧热是1 mol氢气完全燃烧生成液态水放出的热量，H2燃烧的热化学方程式为：2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l） ΔH＝－571.6 kJ·mol－1，故B错误；H2和CO组成的混合气体5.6 L（标况），物质的量为＝0.25 mol，经充分燃烧后，放出总热量为71.15 kJ，并生成液态水，根据氢气和一氧化碳燃烧热的热化学方程式计算，设氢气物质的量为x，一氧化碳物质的量为y，则x＋y＝0.25，285.8x＋282.8y＝71.15，计算得到x＝0.15，y＝0.1，燃烧前混合气体中CO的体积百分数＝×100%＝40%，故C错误；氢气0.15 mol，CO有0.1 mol，则生成水和二氧化碳分别为0.15 mol和0.1 mol，由2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2，2H2O＋2Na2O2===4NaOH＋O2↑，可以知道生成氧气的物质的量为0.15 mol×＋0.1 mol×＝0.125 mol，故D正确。
3答案：C
解析：根据图甲分析，反应物的总能量高于生成物的总能量，则图甲中反应为①CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l） ΔH1＝－890.3 kJ·mol－1，A错误；根据图乙分析，生成物中水的状态是液态，则图乙中反应为②CH4（g）＋O2（g）===CO（g）＋2H2O（l） ΔH2＝－607.3 kJ·mol－1，B错误；根据盖斯定律，由①－②可得CO（g）＋O2（g）===CO2（g） ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－283 kJ·mol－1，C正确；CO（g）＋O2（g）===CO2（g） ΔH＝－283 kJ·mol－1，该反应放热，反应物[1 mol CO（g）和 mol O2（g）]的总能量高于生成物[1 mol CO2（g）]的总能量，但无法判断等物质的量的CO2（g）和CO（g）具有的能量高低，D错误。
4答案：A
解析：将题中已知的三个热化学方程式依次编号为①、②、③，根据盖斯定律，反应4C3H5（ONO2）3（l）===12CO2（g）＋10H2O（g）＋O2（g）＋6N2（g）可由12×③＋5×②－2×①得到，所以该反应的ΔH＝12ΔH3＋5ΔH2－2ΔH1，A项正确。
5答案：A
解析：由题给信息可知，过程①中N2H4转化为N2和NH3的反应为放热反应，结合盖斯定律可知，过程②中氨气转化为N2和H2的反应为吸热反应，A项错误；反应Ⅱ放热，与图2相符，B项正确；由反应Ⅰ可知，3 mol N2H4（g）转化为1 mol N2（g）和4 mol NH3（g）的反应为放热反应，故断开3 mol N2H4（g）中的化学键吸收的能量小于形成1 mol N2（g）和4 mol NH3（g）中的化学键放出的能量，C项正确；根据盖斯定律可知，目标热化学方程式的ΔH＝ΔH1－2ΔH2＝＋50.7 kJ·mol－1，D项正确。
6答案：D
解析：1 mol甲烷燃烧生成液态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热，故A项错误；该反应是可逆反应，不可能反应完全，即不可能放出56.9 kJ的热量，故B项错误；醋酸为弱酸，电离吸热，所以含1 mol CH3COOH的溶液与含1 mol NaOH的溶液混合，放出热量小于57.3 kJ，故C项错误；CO燃烧会继续放出热量，所以1 mol碳完全燃烧生成CO2放出的热量大于110.5 kJ，故D项正确。
7答案：B
解析：A项，由表格中的数据看出，NO的相对能量最大，化学性质最活泼，最不稳定，正确。B项，反应热等于生成物总能量与反应物总能量之差，ΔH＝66 kJ·mol－1－（－20 kJ·mol－1）＝＋86 kJ·mol－1，错误。C项，ΔH＝66 kJ·mol－1＋0－11 kJ·mol－1＝＋55 kJ·mol－1，正确。D项， N2O（g）===N2（g）＋O2（g） ΔH＝0＋0－82 kJ·mol－1＝－82 kJ·mol－1，正确。
8答案：（1）
SiCl4（g）＋2H2（g）Si（s）＋4HCl（g）
ΔH＝＋0.025a kJ·mol－1
（2）AX3（l）＋X2（g）===AX5（s）
ΔH＝－123.8 kJ·mol－1
（3）4CuCl（s）＋O2（g）===2CuCl2（s）＋2CuO（s）
ΔH＝－177.6 kJ·mol－1
（4）N2（g）＋O2（g）===2NO（g）
ΔH＝＋183 kJ·mol－1
（5）①H∶∶H
②4HCl（g）＋O2（g）===2Cl2（g）＋2H2O（g）
ΔH＝－115.6 kJ·mol－1
③31.9 强
解析：（1）SiCl4是共价化合物，电子式为。根据生成1.12 kg硅，吸收a kJ热量，求出生成1 mol硅，吸收0.025a kJ热量，则热化学方程式为SiCl4（g）＋2H2（g）Si（s）＋4HCl（g） ΔH＝＋0.025a kJ·mol－1。
（2）由题目信息可知，常温时AX3为液体，AX5为固体，从而可写出该反应的热化学方程式为AX3（l）＋X2（g）===AX5（s） ΔH＝－123.8 kJ·mol－1。
（3）由题意知生成的黑色固体是氧化铜，根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式。再根据反应消耗1 mol CuCl放热44.4 kJ可写出该反应的热化学方程式：4CuCl（s）＋O2（g）===2CuCl2（s）＋2CuO（s） ΔH＝－177.6 kJ·mol－1。
（4）由题干信息可知：ΔH＝945 kJ·mol－1＋498 kJ·mol－1－2×630 kJ·mol－1＝＋183 kJ·mol－1。
（5）据氧化还原反应的概念，反应A中HCl只作还原剂，4 mol HCl全部被氧化，对应ΔH＝－115.6 kJ·mol－1；设H—Cl键键能为x kJ·mol－1，H—O键键能为y kJ·mol－1，则4x＋498－243×2－4y＝－115.6，解得y－x＝31.9，说明H—O键与H—Cl键键能相差31.9 kJ·mol－1，且H—O键键能强于H—Cl键键能。专练33 盖斯定律及应用 反应热的比较和计算
1．Mn2＋催化H2O2分解：2H2O2（l）===2H2O（l）＋O2（g） ΔH1，其反应机理如下图。
若反应Ⅱ的焓变为ΔH2，则反应Ⅰ的焓变ΔH为（反应Ⅰ、Ⅱ的计量数均为最简整数比）（ ）
A．ΔH1－ΔH2 B．ΔH1＋ΔH2
C．2ΔH1－ΔH2 D．ΔH1－2ΔH2
2．[2024·湖南博雅中学月考]下列说法或表示法正确的是（ ）
A．氢气与氧气反应生成等量的水蒸气和液态水，前者放出热量多
B．需要加热的反应说明它是吸热反应
C．在稀溶液中：H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）
ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，若将含0.5 mol H2SO4 的浓硫酸与含1 mol NaOH的溶液混合，放出的热量大于57.3 kJ
D.1 mol S完全燃烧放热297.3 kJ，其热化学方程式：S＋O2===SO2 ΔH＝－297.3 kJ·mol－1
3．已知共价键的键能与热化学方程式信息如下表：
共价键 H—H H—O
键能/（kJ·mol－1） 436 463
热化学方程式 2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g） ΔH＝－482 kJ·mol－1
则2O（g）===O2（g）的ΔH为 （ ）
A．428 kJ·mol－1 B．－428 kJ·mol－1
C．498 kJ·mol－1 D．－498 kJ·mol－1
4．已知：
C（s）＋O2（g）===CO2（g） ΔH1
CO2（g）＋C（s）===2CO（g） ΔH2
2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g） ΔH3
4Fe（s）＋3O2（g）===2Fe2O3（s） ΔH4
3CO（g）＋Fe2O3（s）===3CO2（g）＋2Fe（s） ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断正确的是（ ）
A．ΔH1＞0，ΔH3＜0
B．ΔH2＞0，ΔH4＞0
C．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3
D．ΔH3＝ΔH4＋ΔH5
5．下列说法正确的是（ ）
A．甲烷的燃烧热为ΔH＝－890.3 kJ·mol－1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g） ΔH＝－890.3 kJ·mol－1
B．已知H2O（l）===H2O（g） ΔH＝＋44 kJ·mol－1，则2 g H2（g）完全燃烧生成液态水比生成气态水多释放22 kJ的能量
C．常温下，反应C（s）＋CO2（g）===2CO（g）不能自发进行，则该反应的ΔH<0
D.同温同压下，H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）在光照和点燃条件的ΔH相同
6．不管化学反应过程是一步完成还是分为数步完成，这个过程的热效应是相同的。
已知：H2O（g）===H2O（l）
ΔH1＝－Q1 kJ·mol－1 ①
C2H5OH（g）===C2H5OH（l）
ΔH2＝－Q2 kJ·mol－1 ②
C2H5OH（g）＋3O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（g）
ΔH＝－Q3 kJ·mol－1 ③
若使23 g酒精液体完全燃烧，最后恢复到室温，则放出的热量为（ ）
A．（Q1＋Q2＋Q3）kJ
B．[0.5（Q1＋Q2＋Q3）] kJ
C．（0.5Q1－1.5Q2＋0.5Q3） kJ
D．（1.5Q1－0.5Q2＋0.5Q3） kJ
7．已知：①H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l） ΔH1＝－57.3 kJ·mol－1, ②H2（g）＋O2（g）===H2O（g） ΔH2＝－241.8 kJ·mol－1，下列有关说法正确的是（ ）
A.
向含0.1 mol NaOH的溶液中加入一定体积的0.1 mol·L－1乙二酸，反应中的能量变化如图所示
B．H2SO4（aq）＋Ba（OH）2（aq）===BaSO4（s）＋2H2O（l）ΔH＝－114.6 kJ·mol－1
C．氢气的标准燃烧热为241.8 kJ·mol－1
D．若反应②中水为液态，则同样条件下的反应热：ΔH>ΔH2
8．[2024·重庆缙云教育联盟质量检测]下列有关热化学方程式的叙述正确的是（ ）
A．已知2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g） ΔH＝－483.6 kJ·mol－1，则氢气的燃烧热为241.8 kJ·mol－1
B．已知2C（s）＋2O2（g）===2CO2（g） ΔH1，2C（s）＋O2（g）===2CO（g） ΔH2，则ΔH1>ΔH2
C．含20.0 g NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出28.7 kJ的热量，则稀醋酸和稀NaOH溶液反应的热化学方程式为NaOH（aq）＋CH3COOH（aq）===CH3COONa（aq）＋H2O（l） ΔH＝－57.4 kJ·mol－1
D．CO（g）的燃烧热是283.0 kJ·mol－1，则2CO2（g）===2CO（g）＋O2（g） ΔH＝＋566.0 kJ·mol－1
9．[2024·江西南康中学月考]已知一定温度下：①N2（g）＋O2（g）===2NO（g） ΔH1＝＋180 kJ·mol－1 ②N2（g）＋3H2（g） 2NH3（g） ΔH2＝－92.4 kJ·mol－1 ③2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g） ΔH3＝－483.6 kJ·mol－1。下列说法正确的是（ ）
A．反应②中的能量变化如上图所示，则ΔH2＝E1－E2
B．2 mol H2（g）完全燃烧生成液态水时放出的热量小于483.6 kJ
C．由反应②知在温度一定的条件下，在一恒容密闭容器中通入1 mol N2和3 mol H2，反应后放出的热量为Q1 kJ，若通入2 mol N2和6 mol H2 反应后放出的热量为Q2 kJ，则184.8D．氨催化氧化反应为4NH3（g）＋5O2（g）===4NO（g）＋6H2O（g） ΔH＝＋906 kJ·mol－1
10．[情境创新]已知：（Ⅰ）Br2（g）＋H2（g） 2HBr（g） ΔH＝－Q1 kJ·mol－1（Q1>0）
（Ⅱ）Br2（l）＋H2（g） 2HBr（g） ΔH＝－Q2 kJ·mol－1（Q2>0）
（Ⅲ）Cl2（g）＋H2（g） 2HCl（g） ΔH＝－Q3 kJ·mol－1（Q3>0）
下列叙述正确的是（ ）
A．Q1>Q3
B．将1 mol Br2（g）和1 mol H2（g）混合后充分反应，放出热量Q1 kJ
C．Br2（l） Br2（g） ΔH＝（Q2－Q1） kJ·mol－1
D．1 mol HBr（g）具有的能量大于1 mol HBr（l）具有的能量
11．室温下，CuSO4（s）和 CuSO4·5H2O（s）溶于水及CuSO4·5H2O受热分解的能量变化如图所示，下列说法不正确的是（ ）
A．将CuSO4·5H2O（s）溶于水会使溶液温度降低
B．将CuSO4（s）溶于水会使溶液温度升高
C．ΔH3＞ΔH2
D．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3
12．[2024·山西部分学校联考]将1 L 0.1 mol·L－1 BaCl2溶液与足量稀硫酸充分反应放出a kJ热量，将1 L 0.5 mol·L－1 HCl溶液与足量CH3COONa溶液充分反应放出b kJ热量（不考虑醋酸钠水解）；将0.5 L 1 mol·L－1硫酸溶液与足量（CH3COO）2Ba（可溶性强电解质）溶液反应放出的热量为（ ）
A．（5a－2b） kJ B．（5a＋2b） kJ
C．（2b－5a） kJ D．（10a＋4b） kJ
13．黑火药是中国古代的四大发明之一，其爆炸的热化学方程式为：
S（s）＋2KNO3（s）＋3C（s）===K2S（s）＋N2（g）＋3CO2（g）ΔH＝x kJ·mol－1
已知：碳的标准燃烧热ΔH1＝a kJ·mol－1，S（s）＋2K（s）===K2S（s）ΔH2＝b kJ·mol－1，2K（s）＋N2（g）＋3O2（g）===2KNO3（s）
ΔH3＝c kJ·mol－1则x为（ ）
A．3a＋b－c B．c－3a－b
C．a＋b－c D．c－a－b
答案
1答案：A
解析：由图可知反应过程为H2O2＋Mn2＋===2H＋＋MnO2（Ⅰ），MnO2 ＋H2O2＋2H＋===Mn2＋＋2H2O＋O2↑（Ⅱ），题中给出的反应可由两个反应相加获得，有ΔH1＝ΔH＋ΔH2，ΔH＝ΔH1－ΔH2。
2答案：C
解析：水蒸气变为液态水放热，氢气与氧气反应生成等量的水蒸气和液态水，后者放出热量多，故A错误；反应吸、放热与反应条件无关，故B错误；浓硫酸溶于水放热，若将含0.5 mol H2SO4 的浓硫酸与含1 mol NaOH的溶液混合，放出的热量大于57.3 kJ，故C正确；热化学方程式要标注物质的聚集状态，故D错误。
3答案：D
解析：2O（g）===O2（g）的过程形成O===O共价键，是放热过程，其ΔH等于负的O===O共价键的键能，A、C错误；对于热化学方程式2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g） ΔH＝－482 kJ·mol－1，根据键能与焓变的关系ΔH＝2E（H—H）＋E（O===O）－4E（O—H），可计算得E（O===O）＝－482 kJ·mol－1＋4×463 kJ·mol－1－2×436 kJ·mol－1＝498 kJ·mol－1，B错误，D正确。
4答案：C
解析：发光放热的剧烈的氧化还原反应为燃烧，故煤炭的燃烧为放热反应，即ΔH1＜0，ΔH3＜0，A错误；以碳、CO或H2为还原剂的氧化还原反应为吸热反应，故ΔH2＞0；燃烧均为放热反应，故铁在氧气中燃烧是放热的，即ΔH4＜0，B错误；一个反应无论是一步完成还是分为几步完成，其热效应是相同的，已知②CO2（g）＋C（s）===2CO（g） ΔH2
③2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g） ΔH3根据盖斯定律可知将②＋③相加可得：C（s）＋O2（g）===CO2（g） ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，C正确；已知：④4Fe（s）＋3O2（g）===2Fe2O3（s）ΔH4⑤3CO（g）＋Fe2O3（s）===3CO2（g）＋2Fe（s） ΔH5
根据盖斯定律可知将（④÷2＋⑤）×2/3可得：2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g）ΔH3＝，D错误。
5答案：D
解析：水的状态应该是液态，即甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l） ΔH＝－890.3 kJ·mol－1，A错误；已知H2O（l）===H2O（g） ΔH＝＋44 kJ·mol－1，则2 g H2（g）即1 mol氢气完全燃烧生成液态水比生成气态水多释放44 kJ的热量，B错误；常温下，反应C（s）＋CO2（g）===2CO（g）的ΔH＞0，C错误；反应热只与反应物和生成物总能量的相对大小有关系，则同温同压下，H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）在光照和点燃条件下反应的ΔH相同，D正确。
6答案：D
解析：根据盖斯定律可以知道①×3－②＋③得C2H5OH（l）＋3O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（l） ΔH＝（－3Q1＋Q2－Q3） kJ·mol－1，即1 mol液态酒精完全燃烧并恢复至室温，则放出的热量为（3Q1－Q2＋Q3） kJ，则23 g液态酒精完全燃烧并恢复至室温，则放出的热量为0.5×（3Q1－Q2＋Q3） kJ＝（1.5Q1－0.5Q2＋0.5Q3） kJ，D正确。
7答案：A
解析：乙二酸是弱酸，向含0.1 mol NaOH的溶液中加入一定体积的0.1 mol·L－1乙二酸放出热量小于5.73 kJ，故A正确；H2SO4（aq）＋Ba（OH）2（aq）===BaSO4（s）＋2H2O（l），由于有硫酸钡沉淀生成，放出的热量大于114.6 kJ，故B错误；氢气的标准燃烧热是生成液态水放出的热量，故C错误；若反应②中水为液态，则同样条件下的反应热：ΔH<ΔH2，故D错误。
8答案：D
解析：燃烧热是指101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，要求生成的水为液态，而题给反应中水为气态，因此氢气的燃烧热不是241.8 kJ·mol－1，A项错误；一氧化碳燃烧放热，等量的碳燃烧生成一氧化碳放出的热量小于燃烧生成二氧化碳放出的热量，焓变为负值，则ΔH1<ΔH2，B项错误；20.0 g NaOH物质的量为0.5 mol，与稀盐酸完全中和，放出28.7 kJ的热量，但醋酸电离是吸热过程，因此1 mol稀醋酸和稀NaOH溶液反应放出热量小于57.4 kJ，C项错误；二氧化碳分解为吸热反应，反应的热化学方程式为2CO2（g）===2CO（g）＋O2（g） ΔH＝＋566.0 kJ·mol－1，D项正确。
9答案：A
解析：反应热等于生成物的总能量－反应物的总能量，因此ΔH2＝E1－E2，A正确；2 mol H2（g）完全燃烧生成液态水时放出的热量大于483.6 kJ，B错误；在恒容密闭容器中通入1 mol N2和3 mol H2，反应后放出的热量为Q1 kJ，若通入2 mol N2和6 mol H2，相当于加压，平衡右移，Q2＞2Q1，92.4 kJ·mol－1为生成2 mol氨气时放出的热量，可逆反应不能进行到底，因此184.8＞Q2＞2Q1，C错误；由盖斯定律可知，①×2－②×2＋③×3得：4NH3（g）＋5O2（g）===4NO（g）＋6H2O（g） ΔH＝－906 kJ·mol－1，D错误。
10答案：D
解析：A项，由于氯的非金属性比溴强，所以等物质的量的Cl2（g）、Br2（g）分别与H2（g）反应时，Cl2（g）与H2（g）反应放出的热量更多，即Q3>Q1，错误；B项，Br2（g）＋H2（g） 2HBr（g）是可逆反应，所以1 mol Br2（g）与1 mol H2（g）混合后充分反应，放出热量小于Q1 kJ，错误；C项，由（Ⅱ）－（Ⅰ）得，Br2（l） Br2（g） ΔH＝－（Q2－Q1） kJ·mol－1，错误；D项，物质从气态转化为液态要释放出能量，所以1 mol HBr（g）具有的能量大于1 mol HBr（l）具有的能量，正确。
11答案：D
解析：胆矾溶于水时，溶液温度降低，反应为CuSO4·5H2O（s）===Cu2＋（aq）＋SO（aq）＋5H2O ΔH3＞0，故A正确；硫酸铜溶于水，溶液温度升高，该反应为放热反应，则：CuSO4（s）===Cu2＋（aq）＋SO（aq） ΔH2＜0；故B正确；由图像分析：ΔH2＜0，ΔH3＞0，ΔH3＞ΔH2，故C正确；由图像分析可知：ΔH1＝ΔH3－ΔH2，故D错误。
12答案：B
解析：根据题意，可得：①Ba2＋（aq）＋SO（aq）===BaSO4（s） ΔH＝－10a kJ·mol－1，②H＋（aq）＋CH3COO－（aq）===CH3COOH（aq） ΔH＝－2b kJ·mol－1。根据盖斯定律，由①＋②×2可得硫酸和（CH3COO）2Ba的反应为2H＋（aq）＋SO（aq）＋Ba2＋（aq）＋2CH3COO－（aq）===2CH3COOH（aq）＋BaSO4（s） ΔH＝－（10a＋4b） kJ·mol－1，故0.5 mol H2SO4参加反应，放出热量为（10a＋4b） kJ·mol－1×0.5 mol＝（5a＋2b） kJ。
13答案：A
解析：碳燃烧的热化学方程式为①C（s）＋O2（g）===CO2（g） ΔH1＝a kJ·mol－1，将另外两个热化学方程式进行编号，②S（s）＋2K（s）===K2S（s） ΔH2＝b kJ·mol－1，③2K（s）＋N2（g）＋3O2（g）===2KNO3（s） ΔH3＝c kJ·mol－1，运用盖斯定律，①×3＋②－③得S（s）＋2KNO3（s）＋3C（s）===K2S（s）＋N2（g）＋3CO2（g） ΔH＝（3a＋b－c） kJ·mol－1，则x＝3a＋b－c，故A正确。专练34 原电池原理及应用（一）
一、选择题
1．[2022·广东卷]科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池，可作储能设备（如图）。充电时电极a的反应为： NaTi2（PO4）3＋2Na＋＋2e－===Na3Ti2（PO4）3。下列说法正确的是（ ）
A．充电时电极b是阴极
B．放电时NaCl溶液的pH减小
C．放电时NaCl溶液的浓度增大
D．每生成1 mol Cl2，电极a质量理论上增加23 g
2．[2022·福建卷]一种化学“自充电”的锌 有机物电池，电解质为KOH和Zn（CH3COO）2水溶液。将电池暴露于空气中，某电极无需外接电源即能实现化学自充电，该电极充放电原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．化学自充电时，c（OH－）增大
B．化学自充电时，电能转化为化学能
C.化学自充电时，锌电极反应式：
Zn2＋＋2e－===Zn
D．放电时，外电路通过0.02 mol电子，正极材料损耗0.78 g
3．[2024·广州综合测试]新型Li Mg双离子可充电电池是一种高效、低成本的储能电池，其工作原理如图所示。放电时电极a的反应为：Li1－xFePO4＋xLi＋＋xe－===LiFePO4。下列说法不正确的是（ ）
A．充电时，Mg电极为阴极
B．放电时，Li＋从Ⅰ室向Ⅱ室迁移
C．放电时，Ⅱ室Li2SO4溶液的浓度增大
D．每消耗1 mol Mg，电极a质量理论上增加14 g
4．[2023·辽宁卷]某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是（ ）
A．放电时负极质量减小
B．储能过程中电能转变为化学能
C．放电时右侧H＋通过质子交换膜移向左侧
D．充电总反应：
Pb＋SO＋2Fe3＋===PbSO4＋2Fe2＋
5.
[素材创新]手持技术的氧电化学传感器可用于测定O2含量，如图为某种氧电化学传感器的原理示意图。已知在测定O2含量过程中，电解质溶液的质量保持不变。一定时间内，通过传感器的待测气体为a L（标准状况），某电极质量增加了b g。下列说法正确的是（ ）
A．Pt电极为负极
B．反应过程中转移OH－的物质的量为0.125b mol
C.Pb电极上发生的电极反应为
Pb－2e－＋2OH－===Pb（OH）2
D．待测气体中氧气的体积分数为
6．[2024·重庆育才中学适应考]如图是通过人工光合作用，以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图，下列说法正确的是（ ）
A．外电路电流方向是a→b
B．电池工作时正极区溶液的pH升高
C．电极b上发生的反应为
CO2＋2e－＋2H＋===HCOOH
D．1 mol H2O被完全氧化时有22.4 L CO2被还原
7．[2024·湖南郴州质检]微生物燃料电池在净化废水的同时能获得能源或得到有价值的化学产品，如图为其工作原理及废水中Cr2O浓度与去除率的关系。下列说法不正确的是（ ）
A．有机物被氧化，M极为电池负极
B．电池工作时，N极附近溶液pH增大
C．Cr2O浓度较大时，可能会造成还原菌失活
D．处理0.1 mol Cr2O时有0.6 mol H＋从交换膜右侧向左侧迁移
8．[2024·山东青岛检测改编]pH计是通过测定电池两极电势差（即电池电动势E）确定待测液pH的仪器，复合电极pH计的工作原理如图所示。室温下，E＝0.59pH＋0.2（E的单位为V）。下列说法错误的是（ ）
A．pH计工作时，化学能转变为电能
B．一定温度下，电池电动势越小，待测液中c（H＋）越小
C．若参比电极电势比玻璃电极电势高，则玻璃电极的电极反应式为Ag－e－＋Cl－===AgCl
D．pH计不可长期浸泡在碱性缓冲液中
9．[情境创新]常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO3中组成原电池如图1所示，测得原电池的电流强度（I）随时间（t）的变化如图2所示。反应过程中有红棕色气体产生。下列说法错误的是（ ）
A．t1 s前，Al片的电极反应为：
2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋
B．t1 s时，因Al在浓硝酸中钝化，氧化膜阻碍了Al继续反应
C．t1 s之后，负极Cu失电子，电流方向发生改变
D．t1 s之后，左边烧杯中发生反应的离子方程式为：2NO2＋2OH－===NO＋NO＋H2O
二、非选择题
10．某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流计的指针发生了偏转。
请回答下列问题：
（1）甲池为 （填“原电池”“电解池”或“电镀池”），通入CH3OH一极的电极反应式为 。
（2）乙池中A（石墨）电极的名称为 （填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”），总反应式为 。
（3）当乙池中B极质量增加5.40 g时，甲池中理论上消耗O2的体积为 mL（标准状况），丙池中 极析出 g铜。
（4）若丙池中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，电键闭合一段时间后，甲池中溶液的pH将 （填“增大”“减小”或“不变”，下同）；丙池中溶液的pH将 ，若要将丙池中溶液复原，需加入 。
答案
1答案：C
解析：由充电时电极a的反应式可知，电极a发生还原反应，则充电时电极a为阴极，电极b为阳极，故A错误；放电时，负极Na3Ti2（PO4）3转化为Na＋，正极Cl2发生还原反应生成Cl－，NaCl溶液的浓度增大，但溶液一直为中性，故放电时NaCl溶液的pH不变，B项错误、C项正确；充电时，每生成1 mol Cl2，则转移2 mol电子，由题干电极a反应式可知，有2 mol Na＋参与反应，则电极a质量理论上增加46 g，D项错误。
2答案：A
解析：由图示可知，化学自充电时，O2得电子转化为OH－，OH－与K＋结合形成KOH，c（OH－）增大，A正确；该电池为自充电电池，无需外接电源，因此化学自充电时，没有电能转化为化学能，B错误；由图示可知，化学自充电时，阳极反应为有机物之间的转化，阴极反应为O2转化为OH－，没有发生Zn2＋＋2e－===Zn，C错误；放电时，＋2nK＋＋2ne－===，正极材料中增加了K＋，故当外电路中通过0.02 mol电
子时，正极材料增加0.78 g，D错误。
3答案：C
解析：根据放电时电极a发生还原反应知，电极a为正极，Mg电极为负极。
电极
电极反应
放电
（原电池）
负极
（Mg电极）
Mg－2e－===Mg2＋
正极
（电极a）
Li1－xFePO4＋xLi＋＋xe－===LiFePO4
充电
（电解池）
阴极
（Mg电极）
Mg2＋＋2e－===Mg
阳极
（电极a）
LiFePO4－xe－===Li1－xFePO4＋xLi＋
由上述分析知，充电时Mg电极为阴极，A项正确；放电时Li＋向正极（电极a）移动，则Li＋从Ⅰ室向Ⅱ室迁移，B项正确；放电时，Li＋从Ⅰ室向Ⅱ室迁移，SO不参与电极反应，Ⅱ室Li2SO4溶液的浓度不变，C项错误；每消耗1 mol Mg，电路中通过2 mol电子，根据电极a的反应，知电极a增加的质量为2 mol Li＋的质量，即增重14 g，D项正确。
4答案：B
解析：该储能电池放电时，Pb为负极，失电子结合硫酸根离子生成PbSO4，则多孔碳电极为正极，正极上Fe3＋得电子转化为Fe2＋，充电时，多孔碳电极为阳极，Fe2＋失电子生成Fe3＋，PbSO4电极为阴极，PbSO4得电子生成Pb和硫酸。
放电时负极上Pb失电子结合硫酸根离子生成PbSO4附着在负极上，负极质量增大，A错误；储能过程中，该装置为电解池，将电能转化为化学能，B正确；放电时，右侧为正极，电解质溶液中的阳离子向正极移动，左侧的H＋通过质子交换膜移向右侧，C错误；充电时，总反应为PbSO4＋2Fe2＋===Pb＋SO＋2Fe3＋，D错误；故答案选B。
5答案：B
解析：结合图示及电解质溶液的质量保持不变进行如下分析：
电极
电极反应
正极（Pt电极）
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
负极（Pb电极）
2Pb＋4OH－－4e－===2PbO＋2H2O
则该传感器工作时发生的总反应为2Pb＋O2===2PbO，Pb电极质量增加。Pt电极通入O2，发生还原反应，该电极为正极，Pb电极为负极，A项错误；根据上述分析可知，质量增加的电极应是Pb电极，且增加的为O元素的质量，由电极反应式可知Pb电极每增加16 g，溶液中转移OH－的物质的量为2 mol，则Pb电极质量增加b g时，转移OH－的物质的量为0.125b mol，B项正确；Pb电极发生的电极反应为2Pb＋4OH－－4e－===2PbO＋2H2O，C项错误；Pb电极质量增加b g，消耗的n（O2）＝ mol，其在标准状况下的体积为0.7b L，则氧气的体积分数为，D项错误。
6答案：C
解析：由图可知，a电极上水失电子生成氧气，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，a电极为负极，b电极为正极，原电池外电路电流方向是由电源正极流向负极，即b→a，A项错误；由图可知，负极产生的H＋通过质子交换膜迁移到正极区，CO2得电子，反应后生成了酸性较强的甲酸，故正极区溶液的pH降低，B项错误；电极b为正极，发生的反应为CO2＋2e－＋2H＋===HCOOH，C项正确；由电池总反应式2H2O＋2CO2===O2＋2HCOOH可知，1 mol H2O被完全氧化时有1 mol CO2被还原，但CO2所处的温度和压强未知，无法确定CO2的体积，D项错误。
7答案：D
解析：由图知，电子由M极经导线流入N极，则N极为正极，M极有机物失电子被氧化生成CO2，M极为原电池的负极，故A正确；根据图示，正极区发生的总反应为Cr2O＋6e－＋8H＋===2Cr（OH）3＋H2O，消耗氢离子，N极附近溶液pH增大，故B正确；Cr2O具有强氧化性，能使蛋白质变性，由图可知，当Cr2O的浓度大于2 mg·L－1时，去除率显著降低，Cr2O浓度较大时，可能会造成还原菌失活，故C正确；Cr元素化合价由＋6价变为＋3价，每消耗0.1 mol Cr2O时转移0.6 mol电子，根据电荷守恒，处理0.1 mol Cr2O时有0.6 mol H＋从交换膜左侧向右侧迁移，故D错误。
8答案：B
解析：
由题意可知，pH与电池电动势E存在关系：E＝0.059pH＋0.2。c（H＋）越大，pH越小，电池电动势E越小，B错误。pH计中含有玻璃电极，其中含有SiO2，长期浸泡在碱性缓冲液中会与OH－发生反应，故pH计不可长期浸泡在碱性缓冲液中，D正确。
9答案：D
解析：t1 s前，Al片作负极，发生氧化反应，其电极反应式为2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋，A项正确；t1 s时，随着反应进行铝表面钝化形成的氧化膜阻碍了Al继续反应，B项正确；t1 s后Cu作负极发生氧化反应，电流方向发生改变，C项正确；t1 s之后，Al极生成NO2，NO2溶于NaOH溶液中生成NaNO3和NaNO2，即右边烧杯中发生反应的离子方程式为2NO2＋2OH－===NO＋NO＋H2O，D项错误。
10答案：（1）原电池 CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O
（2）阳极 4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3
（3）280 D 1.6 （4）减小 增大 HCl
解析：（1）甲池为原电池，通入CH3OH的电极为负极，电极反应式为CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O。（2）乙池中为用惰性电极电解AgNO3溶液，其中A作阳极，B作阴极，总反应式为4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3。（3） 乙池中B极质量增加5.40 g为银的质量，则银的物质的量为＝0.05 mol，根据电子转移守恒n（Ag）＝4n（O2）＝2n（Cu），故V（O2）＝×22.4 L·mol－1＝0.28 L＝280 mL，m（Cu）＝×64 g·mol－1＝1.6 g。（4）若丙池中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，根据丙池中总反应式2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑可知，溶液pH增大，而甲池中总反应式为2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O，溶液pH减小。专练35 原电池原理及应用（二）
1．[2024·安徽卷]我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如图。该电池分别以Zn TCPP（局部结构如标注框内所示）形成的稳定超分子材料和Zn为电极，以ZnSO4和KI混合液为电解质溶液。下列说法错误的是（ ）
A．标注框内所示结构中存在共价键和配位键
B．电池总反应为：I＋ZnZn2＋＋3I－
C．充电时，阴极被还原的Zn2＋主要来自Zn TCPP
D．放电时，消耗0.65 g Zn，理论上转移0.02 mol电子
2．[2024·全国甲卷]科学家使用δ MnO2研制了一种MnO2 Zn可充电电池（如图所示）。电池工作一段时间后，MnO2电极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4。下列叙述正确的是（ ）
A．充电时，Zn2＋向阳极方向迁移
B．充电时，会发生反应Zn＋2MnO2===ZnMn2O4
C．放电时，正极反应有MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－
D．放电时，Zn电极质量减少0.65 g，MnO2电极生成了0.020 mol MnOOH
3．[2023·新课标卷]一种以V2O5和Zn为电极、Zn（CF3SO3）2水溶液为电解质的电池，其示意图如下所示。放电时，Zn2＋可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O。下列说法错误的是（ ）
A．放电时V2O5为正极
B．放电时Zn2＋由负极向正极迁移
C．充电总反应：xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O
D．充电阳极反应：ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2＋＋V2O5＋nH2O
4．某原电池装置如图所示，电池总反应为2Ag＋Cl2===2AgCl。下列说法正确的是（ ）
A．正极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－
B．放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成
C.若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变
D.当电路中转移0.01 mol e－时，交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子
5．[2024·河北沧州检测]华中科技大学池波教授团队参与研究构建了一种新型的水性锂镍（Li Ni）电池，通过优化水性电解液的组成，降低了碱性电解液对固态电解质隔膜的腐蚀性，利用一层固态防水渗透锂离子电解质隔膜来分离水系电解液和有机电解液，从而实现锂离子的高效传递。电池工作原理如图所示。下列有关说法错误的是（ ）
A.放电时，负极的电极反应式为Li－e－===Li＋，Li＋向含镍电极移动
B．固态防水渗透锂离子电解质隔膜左侧为水系电解液，右侧为有机电解液
C．充电时，含镍电极为阳极，电极反应式为
Ni（OH）2－e－===NiOOH＋H＋
D．充电时，若外电路通过0.2 mol电子，锂电极质量增加1.4 g
6．微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是（ ）
A．正极反应中有CO2生成
B．微生物促进了反应中电子的转移
C．质子通过交换膜从负极区移向正极区
D．电池总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O
7．[情境创新]一种新型锰氢二次电池原理如图如示。该电池以MnSO4溶液为电解液，碳纤维与Pt/C分别为电极材料，电池的总反应为Mn2＋＋2H2OMnO2＋2H＋＋H2↑。下列说法错误的是（ ）
A．充电时，碳纤维电极作阳极
B．放电时，电子由Pt/C电极经导线流向碳纤维电极
C．充电时，碳纤维电极附近溶液的pH增大
D．放电时，正极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O
8．[2024·辽宁葫芦岛协作校联考]某硅燃料电池的结构如图所示，下列说法错误的是（ ）
A．放电时，溶液的pH保持不变
B．负极上发生的反应为Si－4e－＋4OH－===Si（OH）4
C．硅的最终氧化产物是SiO2或硅酸盐，与电解质溶液碱性的强弱有关
D．正极的C在反应过程中也可能被消耗，一段时间后需要更换
9．[2024·平桂中学高三摸底考试]利用反应6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O构成电池的装置如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．电子从左侧A电极经过负载后流向右侧B电极
B．当有2.24 L NO2被处理时，转移电子数为0.4NA
C．电极A极反应式为2NH3－6e－===N2＋6H＋
D．为使电池持续放电，离子交换膜需选用阳离子交换膜
答案
1答案：C
解析：标注框内Zn和N之间存在配位键，N和C、C和C、C和H之间存在共价键，A项正确；放电时Zn为负极，电极反应式为Zn－=== Zn2＋，Zn TCPP为正极，电极反应式为I＋2e－===3I－，则电池总反应为Zn＋I Zn2＋＋3I－，B项正确；充电时Zn为阴极，阴极反应式为Zn2＋＋===Zn，Zn2＋来自电解质溶液，C项错误；根据放电时负极反应式：Zn－=== Zn2＋知，消耗0.65 g Zn，即0.01 mol Zn，理论上转移0.02 mol电子，D项正确。
2答案：C
解析：充电时Zn2＋向阴极移动，A错误；由题意知，放电时，MnO2转化为MnOOH和ZnMn2O4，B错误；放电时，MnO2电极为正极，发生的反应有MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－，C正确；根据放电时Zn电极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋可知，Zn电极质量减少0.65 g（0.01 mol）时，电路中通过0.02 mol电子，故MnO2电极有0.02 mol MnO2发生反应，但MnO2转化为MnOOH和少量ZnMn2O4，故生成的MnOOH的量小于0.020 mol，D错误。
3答案：C
解析：由题给信息可知，放电时，Zn2＋可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O，V2O5发生了还原反应，则放电时V2O5为正极，A说法正确；放电时Zn为负极，Zn失去电子变为Zn2＋，阳离子向正极迁移，则放电时Zn2＋由负极向正极迁移，B说法正确；电池在放电时的总反应为xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O，则其在充电时的总反应为ZnxV2O5·nH2O===xZn＋V2O5＋nH2O，C说法不正确；充电阳极上ZnxV2O5·nH2O被氧化为V2O5，则阳极的电极反应为ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2＋＋V2O5＋nH2O，D说法正确；故选C。
4答案：D
解析：根据电池总反应可以看出，Cl2得电子，Ag失电子，所以在原电池中Cl2在正极上发生还原反应，Ag在负极上发生氧化反应。正极反应式为Cl2＋2e－===2Cl－，A项错误。因为电解质溶液为盐酸，所以负极上Ag失电子生成的Ag＋随即与附近的Cl－反应， 交换膜左侧溶液中有大量白色沉淀生成，B项错误。用氯化钠代替盐酸后，电极反应不发生改变，C项错误。当电路中转移0.01 mol e－时，负极生成0.01 mol Ag＋，由于Ag＋＋Cl－===AgCl↓，所以消耗了0.01 mol Cl－，由于电荷守恒，因此同时有0.01 mol H＋通过阳离子交换膜转移至右侧，D项正确。
5答案：C
解析：
6答案：A
解析：C6H12O6反应生成CO2时，C元素的化合价升高，发生氧化反应，因此C6H12O6→CO2是原电池的负极反应，A项错误；在微生物的作用下，反应速率加快，促进了反应中电子的转移，B项正确；原电池工作时，阳离子（H＋）移向电池的正极，C项正确；根据电池装置图知电池总反应为葡萄糖的氧化反应C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，D项正确。
7答案：C
解析：由题图知，充电时，碳纤维电极表面Mn2＋发生氧化反应生成MnO2，则碳纤维电极作阳极，A项正确；放电时，碳纤维电极为正极，Pt/C电极为负极，则电子由Pt/C电极经导线流向碳纤维电极，B项正确；结合电池总反应知，充电时，碳纤维电极发生的反应为Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋，附近溶液的pH减小，C项错误；放电时，碳纤维电极表面MnO2发生还原反应生成Mn2＋，电极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，D项正确。
8答案：A
解析：放电时，电池总反应为Si＋O2===SiO2或Si＋O2＋2OH－===SiO＋H2O，故溶液的pH可能保持不变也可能变小，A项错误；据图可知，Si在负极发生氧化反应，电极反应式为Si－4e－＋4OH－===Si（OH）4，B项正确；二氧化硅不与弱碱反应，与强碱反应，生成硅酸盐，最终产物取决于溶液碱性的强弱，C项正确；正极通氧气，碳可能与氧气反应发生损耗，一段时间后需要更换，D项正确。
9答案：A
解析：在原电池中，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，根据6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O可知，通入氨气的电极为负极，通入二氧化氮的为正极。电子从负极流出，正极流入，则电子从左侧电极经过负载后流向右侧电极，故A正确；未说明是否为标准状况，无法计算2.24 L NO2的物质的量，因此无法计算转移的电子数，故B错误；电极A为负极，发生氧化反应，电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O，故C错误；原电池工作时，阴离子向负极移动，为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜，防止二氧化氮反应生成硝酸盐和亚硝酸盐，故D错误。专练36 新型化学电源
1．[2022·湖南卷]海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂 海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是（ ）
A．海水起电解质溶液作用
B．N极仅发生的电极反应：
2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能
D．该锂 海水电池属于一次电池
2．[2024·济南市检测]以硝酸盐为离子导体的NaO2电池装置与其某一电极M附近的反应机理如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．镍电极上发生还原反应
B．Na2O是该过程中的中间产物
C．固体电解质能起到隔绝空气的作用
D．M极的电极反应为
4Na＋＋O2＋2NO＋2e－===4NaNO2
3．[2024·合肥市质量检测]复旦大学设计了一种新型碱性H2/Na0.44 MnO2气体可逆电池，工作原理如图。下列叙述错误的是（ ）
A．放电时N为电池正极
B．放电时负极反应：H2－2e－＋2OH－===2H2O
C．充电时Na＋由N极向M极移动
D．充电时阳极反应：Na0.44－xMnO2＋（x＋y）Na＋－（x＋y）e－===Na0.44＋yMnO2
4．[2024·武汉市四月调研]我国某科研团队借助氧化还原介质RM，将Li CO2电池的放电电压提高至3 V以上，该电池的工作原理如图。下列说法正确的是（ ）
A．LiFePO4电极的电势比多孔炭电极的高
B．负极反应：
LiFePO4－xe－===Li1－xFePO4＋xLi＋
C．RM和RM＋－CO均为该电池反应的催化剂
D．LiFePO4电极每减重7 g，就有22 g CO2被固定
5．[2024·广州市综合测试]一种简单钒液流电池的结构及工作原理示意图如图所示，下列说法不正确的是（ ）
A.放电时，H＋从N极区向M极区移动
B．充电时，电极M是阳极
C．每消耗1 mol VO，有2 mol H＋通过质子交换膜
D．充电时的总反应：VO2＋＋H2O＋V3＋===VO＋2H＋＋V2＋
6．MCFC型燃料电池可同时供应电和水蒸气，其工作温度为600～700 ℃，所用燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3。已知该电池的总反应为2H2＋O2===2H2O，下列有关该电池的说法正确的是（ ）
A．该电池的正极反应式为
4OH－＋4e－===O2↑＋2H2O
B．该电池的负极反应式为H2－2e－===2H＋
C．放电时OH－向负极移动
D．当生成1 mol H2O时，转移2 mol电子
7．我国科学家研制了一种新型的高比能量锌－碘溴液流电池，其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。
下列叙述不正确的是（ ）
A．放电时，a电极反应为I2Br－＋2e－===2I－＋Br－
B．放电时，溶液中离子的数目增大
C．充电时，b电极每增重0.65 g，溶液中有0.02 mol I－被氧化
D．充电时，a电极接外电源负极
8．[2024·江苏扬州中学月考]如图是一种电解质溶液可以循环流动的新型电池。下列说法正确的是（ ）
A．PbO2电极的电极反应式为
PbO2＋2e－＋4H＋===Pb2＋＋2H2O
B．若将Cu换成Pb，则电路中电子转移方向不改变
C．Cu电极为负极，放电过程中失去电子而被还原
D.放电不会影响循环液中H2SO4与CuSO4物质的量之比
9．[2024·九省联考河南卷]一种基于固态电解质NASICON的可充电熔融钠电池，具有安全、电流密度高、使用条件宽泛等优点，其工作示意图如图所示。已知：电池放电时不断有NaI生成。下列说法错误的是（ ）
A．放电时，a电极为负极
B．固态电解质NASICON中含有钠离子
C．充电时，阳极的电极反应式为3I－－2e－===I
D．放电时，转移1 mol电子时，c区和d区的质量差改变23 g
10．[2024·河北石家庄二中月考]科学家发明了一种Al－PbO2电池，电解质溶液中溶质为K2SO4、H2SO4、KOH，通过x和y两种离子交换膜将电解质溶液隔开，形成M、R、N三个电解质溶液区域（a＞b），结构示意图如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．K＋通过x膜移向M区
B．R区域的电解质浓度逐渐减小
C．放电时，Al电极发生的反应为
Al－3e－＋4OH－===[Al（OH）4]－
D．消耗1.8 g Al时N区电解质溶液质量减少18.0 g
11．[2023·全国乙卷]室温钠 硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠 硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极，表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时，在硫电极发生反应：S8＋e－―→S，S＋e－―→S，2Na＋＋S＋2（1－）e－―→Na2Sx
下列叙述错误的是（ ）
A．充电时Na＋从钠电极向硫电极迁移
B．放电时外电路电子流动的方向是a→b
C．放电时正极反应为：2Na＋＋S8＋2e－―→Na2Sx
D．炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能
答案
1答案：B
解析：海水中含有大量的电解质，故A项正确；Li是活泼金属，作负极，则N极是正极，正极上海水中溶解的O2、CO2等均能放电，B项错误；由于Li易与水反应，故玻璃陶瓷应具有良好的防水功能，同时为形成闭合的回路，也应具有传导离子的功能，C项正确；该电池属于一次电池，D项正确。
2答案：D
解析：金属钠比镍活泼，液态钠为负极，镍电极为正极，镍电极上发生还原反应，A项正确；由图可知，钠最终转化为Na2O2，Na2O是该过程中的中间产物，B项正确；液态钠能和空气中的O2、水蒸气发生反应，故固体电解质能起到隔绝空气的作用，C项正确；M极发生反应：NO＋2e－＋2Na＋===Na2O＋NO、NO＋O2＋Na2O===Na2O2＋NO，总反应为2Na＋＋O2＋2e－===Na2O2，D项错误。
3答案：D
解析：电池分析
电极
反应
类型
电极反应式
放电
（原电池）
M
（负极）
氧化
反应
H2－2e－＋2OH－===2H2O
N
（正极）
还原
反应
Na0.44－xMnO2＋（x＋y）Na＋＋（x＋y）e－===Na0.44＋yMnO2
充电
（电解池）
M
（阴极）
还原
反应
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
N
（阳极）
氧化
反应
Na0.44＋yMnO2－（x＋y）e－===Na0.44－xMnO2＋（x＋y）Na＋
放电时为原电池，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，由图示装置可知，放电时，M极上H2发生氧化反应转化为H2O，其电极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O，因此M为负极，N为正极，A项正确，B项正确；充电时为电解池，M为阴极，N为阳极，在电解池中阳离子移向阴极，即充电时Na＋由N极向M极移动，C项正确；充电时阳极发生氧化反应，其电极反应式为Na0.44＋yMnO2－（x＋y）e－===Na0.44－xMnO2＋（x＋y）Na＋，D项错误。
4答案：B
解析：由图中Li＋移动方向可知，LiFePO4电极为负极，则LiFePO4电极的电势比多孔炭电极的低，A项错误；由图中的物质转化关系可知负极反应为LiFePO4－xe－===Li1－xFePO4＋xLi＋，B项正确；RM是该电池反应的催化剂，RM＋－CO为中间产物，C项错误；由CO2＋RM―→RM＋－CO、2RM＋－CO＋2Li＋＋2e－===2RM＋Li2C2O4知，2 mol Li＋参与反应，固定2 mol CO2，则负极减重7 g，有44 g CO2被固定，D项错误。
5答案：C
解析：根据放电时M极上VO转化为VO2＋，发生还原反应，知M极为正极，N电极上V2＋转化为V3＋，发生氧化反应，则N极为负极，放电时H＋从负极N极区向正极M极区移动，A项正确；放电时M极为正极，则充电时M极为阳极，B项正确；根据正极反应：VO＋e－＋2H＋===VO2＋＋H2O知，每消耗1 mol VO，转移1 mol电子，有1 mol H＋通过质子交换膜，C项错误；充电和放电互为逆过程，放电时的总反应为VO＋2H＋＋V2＋===VO2＋＋V3＋＋H2O，则充电时的总反应为VO2＋＋V3＋＋H2O===VO＋2H＋＋V2＋，D项正确。
6答案：D
解析：该燃料电池的燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3，总反应为2H2＋O2===2H2O，负极反应式为2H2＋2CO－4e－===2H2O＋2CO2，正极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO，故A、B均错误；电解质中移动的阴离子为CO，不是OH－，故C错误；根据负极反应式知，生成1 mol H2O时转移2 mol电子，故D正确。
7答案：D
解析：本题涉及原电池正负极的判断、电极反应式的书写等知识，通过工作原理示意图的分析，考查学生接受、吸收、整合化学信息的能力。新型高能电池的原理应用体现了科学探究与创新意识的学科核心素养。
由工作原理示意图中Zn2＋迁移的方向可判断放电时a为正极，b为负极。放电时，a极得到电子，发生还原反应，使溶液中离子数目增大，A、B项正确；充电时，a极接外接电源的正极，D项错误；充电时，b极为阴极，电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn，每增重0.65 g，转移0.02 mol电子，a极为阳极，电极反应式为2I－＋Br－－2e－===I2Br－，转移0.02 mol电子，有0.02 mol I－被氧化，C项正确。
8答案：B
解析：PbO2得电子，发生还原反应，为正极，电极反应式为PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O，A项错误；若将Cu换成Pb，铅仍作负极，则电路中电子转移方向不变，B项正确；放电过程中铜失电子，被氧化，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，C项错误；由总反应Cu＋PbO2＋2H2SO4===CuSO4＋PbSO4＋2H2O可知，放电时硫酸转化为硫酸铜和硫酸铅，则H2SO4与CuSO4物质的量之比变小，D项错误。
9答案：D
解析：题干情境中指出“电池放电时不断有NaI生成”，再分析电池工作原理图情境：
10答案：C
解析：由图可知，原电池工作时，Al电极为负极，被氧化生成[Al（OH）4]－，PbO2电极为正极，发生还原反应，电解质溶液中溶质M为KOH，R为K2SO4，N为H2SO4。M区为负极区，阳离子流向正极区，故K＋通过x膜移向R区，A项错误；钾离子通过x膜向R区移动，SO通过y膜向R区移动，R区域的电解质浓度逐渐增大，B项错误；原电池工作时，Al作负极，负极反应为Al－3e－＋4OH－===[Al（OH）4]－，C项正确；消耗1.8 g Al时电路中转移的电子物质的量为×3＝0.2 mol，则N区有0.1 mol SO经过y进入R区，根据负极反应式PbO2＋SO＋2e－＋4H＋===PbSO4＋2H2O，消耗0.1 mol SO，同时流出0.1 mol SO，故相当于N区消耗了0.2 mol H2SO4同时生成了0.2 mol H2O，N区电解质溶液质量减少了0.2 mol×98 g·mol－1－0.2 mol×18 g·mol－1＝16.0 g，D项错误。
11答案：A
解析：由题意可知放电时硫电极得电子，硫电极为原电池正极，钠电极为原电池负极。
充电时为电解池装置，阳离子移向阴极，即钠电极，故充电时，Na＋由硫电极迁移至钠电极，A错误；放电时Na在a电极失去电子，失去的电子经外电路流向b电极，硫黄粉在b电极上得电子与a电极释放出的Na＋结合得到Na2Sx，电子在外电路的流向为a→b，B正确；将题给的一系列方程式依次标号为①②③，由×①＋×②＋③可以得到放电时正极的反应式为2Na＋＋S8＋2e－―→Na2Sx，C正确；炭化纤维素纸中含有大量的炭，炭具有良好的导电性，可以增强硫电极的导电性能，D正确；故答案选A。专练37 电解池原理及应用
1．[2022·广东卷]以熔融盐为电解液，以含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，实现Al的再生。该过程中（ ）
A．阴极发生的反应为Mg－2e－===Mg2＋
B. 阴极上Al被氧化
C．在电解槽底部产生含Cu的阳极泥
D．阳极和阴极的质量变化相等
2．[2024·湖北卷]我国科学家设计了一种双位点PbCu电催化剂，用H2C2O4和NH2OH电化学催化合成甘氨酸，原理如图，双极膜中H2O解离的H＋和OH－在电场作用下向两极迁移。已知在KOH溶液中，甲醛转化为HOCH2O－，存在平衡HOCH2O－＋OH－ [OCH2O]2－＋H2O。Cu电极上发生的电子转移反应为[OCH2O]2－－e－＝HCOO－＋H·。下列说法错误的是（ ）
A．电解一段时间后阳极区c（OH－）减小
B．理论上生成1 mol H3N＋CH2COOH双极膜中有4 mol H2O解离
C．阳极总反应式为2HCHO＋4OH－－2e－===2HCOO－＋H2↑＋2H2O
D．阴极区存在反应H2C2O4＋2H＋＋2e－===CHOCOOH＋H2O
3．[2023·全国甲卷]用可再生能源电还原CO2时，采用高浓度的K＋抑制酸性电解液中的析氢反应可提高多碳产物（乙烯、乙醇等）的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是（ ）
A．析氢反应发生在IrOx Ti电极上
B．Cl－从Cu电极迁移到IrOx Ti电极
C．阴极发生的反应有：2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O
D．每转移1 mol电子，阳极生成11.2 L气体（标准状况）
4．[2024·吉林卷]“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合HCHO高效制H2的方法，装置如图所示。部分反应机理为：
下列说法错误的是（ ）
A．相同电量下H2理论产量是传统电解水的1.5 倍
B．阴极反应：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
C．电解时OH－通过阴离子交换膜向b极方向移动
D．阳极反应：2HCHO－2e－＋4OH－===2HCOO－＋2H2O＋H2↑
5．[2024·河北沧州1月检测]我国科研工作者通过研发新型催化剂，利用太阳能电池将工业排放的CO2转化为HCOOH，实现碳中和目标，原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A.该过程中存在的能量转化形式只有太阳能→化学能
B.离子交换膜为阴离子交换膜
C.P极的电极反应式为CO2＋2e－＋2H＋===HCOOH
D．N极催化转化22.4 L H2时，P极生成HCOOH的质量为46 g
6．[情境创新]双极膜（BPM）是阴、阳复合膜，在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H＋和OH－，作为H＋和OH－离子源。利用双极膜电渗析法电解食盐水可获得淡水、NaOH和HCl，其工作原理如图所示，M、N为离子交换膜。下列说法不正确的是（ ）
A.相同条件下，不考虑气体溶解，阴极得到气体体积是阳极两倍
B.电解过程中Na＋向左迁移，N为阴离子交换膜
C.若去掉双极膜（BPM），阳极室会有Cl2生成
D.电解结束后，阴极附近溶液酸性明显增强
7．[2023·辽宁卷]某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如下图所示，其中高选择性催化剂PRT可抑制O2产生。下列说法正确的是（ ）
A.b端电势高于a端电势
B.理论上转移2 mol e－生成4 g H2
C.电解后海水pH下降
D.阳极发生：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋
8．[2022·湖北卷]含磷有机物应用广泛。电解法可实现由白磷直接制备Li[P（CN）2]，过程如图所示（Me为甲基）。下列说法正确的是（ ）
A.生成1 mol Li[P（CN）2]，理论上外电路需要转移2 mol电子
B.阴极上的电极反应为：P4＋8CN－－4e－===4[P（CN）2]－
C.在电解过程中CN－向铂电极移动
D.电解产生的H2中的氢元素来自于LiOH
9．[2024·湖北武汉检测]利用电化学原理富集海水中锂的电化学系统如图所示。该电化学系统的工作步骤：①启动电源1，MnO2所在腔室的海水中的Li＋进入MnO2结构形成LixMn2O4；②关闭电源1和海水通道，启动电源2，同时向电极2上通入空气，使LixMn2O4中的Li＋脱出进入腔室2。下列说法错误的是（ ）
A.启动电源1时，电极1为阳极，发生氧化反应
B.启动电源2时，MnO2电极的电极反应式为xLi＋＋2MnO2＋xe－===LixMn2O4
C.电化学系统提高了腔室2中LiOH溶液的浓度
D.若从启动至关闭电源1，转化的n（MnO2）与生成的n（O2）之比为20∶3，可得LixMn2O4中的x＝1.2
10．[2024·武汉市调研考试]含硝酸盐废水和乙二醇共电解可生成氨气和乙醇酸，原理如图所示。
下列说法正确的是（ ）
A.b为直流电源的负极
B.每转移2 mol电子，理论上应生成5.6 L NH3
C.消耗NO与乙二醇的物质的量之比为1∶2
D.H＋通过质子交换膜向左迁移，左侧溶液pH下降
答案
1答案：C
解析：阴极得电子，发生还原反应，被还原，A项、B项错误；由金属活动性顺序可知，Mg、Al在阳极失电子，离子进入电解液，Cu金属活动性弱，则阳极泥主要含Si、Cu，C项正确；阴极Al3＋得电子生成Al单质，阳极上Mg、Al均失电子变成离子进入电解液中，故阳极和阴极的质量变化不相等，D项错误。
2答案：B
解析：根据题干信息可知，Cu电极所在的阳极区先后发生反应：HCHO＋OH－ HOCH2O－、HOCH2O－＋OH－ [OCH2O]2－＋H2O、[OCH2O]2－－e－===HCOO－＋H·，H·可转化为H2，则阳极总反应式为2HCHO＋4OH－－2e－===2HCOO－＋H2↑＋2H2O，C正确；根据阳极总反应可知，每消耗4个OH－，电路中通过2e－，根据电荷守恒，双极膜中有2个OH－向阳极迁移，即阳极区c（OH－）减小，A正确；由题给信息知，阴极总反应物为H2C2O4、NH2OH，总产物为H3N＋CH2COOH，电极反应式为H2C2O4＋NH2OH＋6e－＋7H＋===H3N＋CH2COOH＋3H2O，每生成1 mol H3N＋CH2COOH，电路中通过6 mol e－，双极膜中需有6 mol H2O解离出6 mol H＋向阴极迁移，B错误；双极膜中H2O解离出的H＋向阴极移动，因此H2C2O4在阴极Pb电极上转化为OHCCOOH的反应为H2C2O4＋2H＋＋2e－===OHCCOOH＋H2O，D正确。
3答案：C
解析：由图可知，该装置为电解池，与直流电源正极相连的IrOx Ti电极为电解池的阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，A错误；铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式为2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O、2CO2＋12H＋＋12e－===C2H5OH＋3H2O，C正确；电解池工作时，氢离子通过质子交换膜由阳极室进入阴极室，B错误；水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，每转移1 mol电子，生成0.25 mol O2，在标况下体积为5.6 L，故D错误；答案选C。
4答案：A
解析：
电极
电极名称
电极反应式
a
阴极
2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
b
阳极
2HCHO－2e－＋4OH－===
2HCOO－＋2H2O＋H2↑
传统电解水过程中每转移4 mol e－可制得2 mol H2，耦合HCHO高效制H2过程中每转移4 mol e－，阴、阳极均可产生2 mol氢气，则相同电量下H2理论产量是传统电解水的2倍，A错误；由上述分析可知，阴极的电极反应为2 H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，B正确；综合图像中的离子交换膜为阴离子交换膜及电解池中阴离子向阳极移动知，OH－通过交换膜向b极区移动，C正确；由上述分析可知，D正确。
5答案：C
解析：
6答案：D
解析：阴极得到的气体为氢气，阳极得到的气体为氧气，根据电解水的原理知，阴极得到气体体积是阳极两倍，A项正确；电解过程中Na＋向阴极移动，即向左迁移，Cl－向右迁移，故N为阴离子交换膜，B项正确；若去掉双极膜（BPM），阳极上会发生2Cl－－2e－===Cl2↑，阳极室会有Cl2生成，C项正确；阴极上氢离子放电，故附近溶液酸性不会明显增强，D项错误。
7答案：D
解析：由图可知，左侧电极产生氧气，则左侧电极为阳极，a为电源正极，右侧电极为阴极，b为电源负极，该装置的总反应产生氧气和氢气，相当于电解水，以此解题。
由分析可知，a为正极，b为负极，则a端电势高于b端电势，A错误；右侧电极上产生氢气的电极方程式为：2H＋＋2e－===H2↑，则理论上转移2 mol e－生成2 g H2，B错误；由图可知，该装置的总反应为电解海水，随着电解的进行，海水的浓度增大，但是其pH基本不变，C错误；由图可知，阳极上的电极反应为：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋，D正确；故选D。
8答案：D
解析：石墨电极物质转化为：P4→Li[P（CN）2]，磷元素化合价升高，发生氧化反应，所以石墨电极为阳极，对应的电极反应式为：P4＋8CN－－4e－===4[P（CN）2]－，则生成1 mol Li[P（CN）2]，理论上外电路需要转移1 mol电子，右侧电极为阴极，A、B错误；电解池工作过程中阳离子移向阴极，阴离子移向阳极，CN－应该向阳极移动，即移向石墨电极，C错误；由图示物质转化关系可知，HCN在阴极放电，产生CN－和H2，而HCN中的H来自LiOH，则电解产生的H2中的氢元素来自于LiOH，D正确。
9答案：B
解析：
启动电源1时，电极1为阳极，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，MnO2电极的电极反应式为2MnO2＋xLi＋＋xe－===LixMn2O4，可得关系式O2～4e－、2MnO2～xe－；若从启动至关闭电源1，转化的n（MnO2）与生成的n（O2）之比为20∶3，假设转化的n（MnO2）为20 mol，生成的n（O2）为3 mol，根据两电极上转移的电子的物质的量相等，结合上述关系式可得，10x＝12，x＝1.2，D正确。
10答案：C
解析：
由图可知，左侧电极上NO转化为NH3，发生还原反应，故左侧电极为阴极，则a为直流电源的负极，A项错误；根据阴极反应：NO＋8e－＋9H＋===NH3＋3H2O，每转移2 mol电子，生成0.25 mol NH3，其在标准状况下的体积为5.6 L，但气体所处状态未知，故B项错误；由阴极反应NO＋8e－＋9H＋===NH3＋3H2O，阳极反应CH2OHCH2OH－4e－＋H2O===CH2OHCOOH＋4H＋，结合各电极上转移电子数相等可知，消耗NO与乙二醇的物质的量之比为1∶2，C项正确；由上述分析知，右侧有8 mol H＋通过质子交换膜进入左侧时，左侧消耗9 mol H＋，则左侧c（H＋）降低，pH增大，D项错误。