[专题针对训练]
一、选择题
1．下列说法正确的是( )
A．等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出热量多
B．已知 C(石墨，s)===C(金刚石，s) ΔH＞0，则金刚石比石墨稳定
C．Ba(OH)2·8H2O 与 NH4Cl 反应是氧化还原反应，且反应的焓变大于零
D．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，则表示该反应中和
热的热化学方程式为 NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l) ΔH＝－57.4 kJ·mol－1
解析：选 D。等量的硫蒸气和硫固体，硫蒸气的能量高，能量越高，燃烧放出的热量越多，
A 项错误；由 C(石墨，s)===C(金刚石，s) ΔH>0，可知金刚石的能量比石墨的能量高，能量
越高，越不稳定，所以石墨比金刚石稳定，B 项错误；Ba(OH)2·8H2O 与 NH4Cl 反应中无元
素化合价变化，属于非氧化还原反应，反应需要吸热，焓变大于零，C 项错误；含 20.0 g NaOH
的稀溶液与稀盐酸完全中和生成 0.5 mol 水，放出 28.7 kJ 的热量，则中和热的热化学方程式可
表示为 NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l) ΔH＝－57.4 kJ·mol－1，D 项正确。
2．已知 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)，1 mol H2 完全燃烧放出热量 241.8 kJ，有关键能数据
如下：
化学键 H—O O==O
键能/(kJ·mol－1) 463.4 498
则 H—H 键键能为( )
A．413 kJ·mol－1 B．557 kJ·mol－1
C．221.6 kJ·mol－1 D．436 kJ·mol－1
解析：选 D。设 H—H 键键能为 x kJ·mol－1，根据反应热和键能关系可知，ΔH＝反应物键
能总和－生成物键能总和＝(2x＋498－4×463.4) kJ·mol －1＝(－241.8×2) kJ·mol －1，解得 x＝
436。
3．一定条件下，在水溶液中 1 mol Cl－、ClO－x (x＝1，2，3，4)的能量(kJ)相对大小如图所
示。下列有关说法正确的是( )
A．e 是 ClO－3
B．b→a＋c 反应的活化能为 60 kJ/molC．a、b、c、d、e 中 c 最稳定
D．b→a＋d 反应的热化学方程式为 3ClO －(aq)===ClO－3 (aq)＋2Cl －(aq) ΔH＝－116
kJ/mol
解析：选 D。 A．e 中 Cl 元素化合价为＋7 价，而 ClO－3 中 Cl 元素化合价为＋5 价，故 A
错误；B.根据图中数据无法判断 b→a＋c 反应的活化能，故 B 错误；C.a、b、c、d、e 中 a 能
量最低，所以 a 最稳定，故 C 错误；D.b→a＋d，根据得失电子守恒得该反应方程式为 3ClO－
===ClO－3 ＋2Cl－，反应热＝(64 kJ/mol＋2×0 kJ/mol)－3×60 kJ/mol＝－116 kJ/mol，所以该反
应的热化学方程式为 3ClO－(aq)===ClO－3 (aq)＋2Cl－(aq) ΔH＝－116 kJ/mol，故 D 正确。
4．选择性催化还原法(SCR)烟气脱硝技术是一种成熟的 NOx 控制处理方法，主要反应如
下：
①4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g) ΔH1＝a kJ·mol－1
②4NH3(g)＋2NO2(g)＋O2(g)3N2(g)＋6H2O(g) ΔH2＝b kJ·mol－1
副反应 4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g) ΔH3＝d kJ·mol－1
则反应 2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的 ΔH 为( )
A．(4b－3a＋d)/4 kJ·mol－1
B．(4a－3b＋d)/4 kJ·mol－1
C．(3b－4a＋d)/4 kJ·mol－1
D．(3a－4b＋d)/4 kJ·mol－1
解析：选 D。①4NH 3(g)＋4NO(g)＋O 2(g)4N2(g)＋6H2O(g) ΔH1＝a kJ·mol －1，②
4NH3(g) ＋ 2NO2(g) ＋ O2(g)3N2(g) ＋ 6H2O(g) ΔH2 ＝ b kJ · mol － 1 ， ③ 4NH3(g) ＋
5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g) ΔH3＝d kJ·mol－1，根据盖斯定律可知，将①×3
4－②＋③×1
4即
得反应：2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g) ΔH＝a kJ·mol－1×3
4－b kJ·mol－1＋d kJ·mol－1×1
4＝
3a－4b＋d
4 kJ·mol－1，故选 D。
5．NO2、O2 和熔融 KNO3 可制作燃料电池，其原理如图，该电池在使用过程中石墨Ⅰ
电极上生成氧化物 Y，Y 可循环使用。下列说法正确的是( )
A．O2 在石墨Ⅱ附近发生氧化反应
B．该电池放电时 NO －3 向石墨Ⅱ电极迁移
C．石墨Ⅰ附近发生的反应：3NO2 ＋2e－===NO＋2NO－3D．相同条件下，放电过程中消耗的 NO2 和 O2 的体积比为 4∶1
解析：选 D。石墨Ⅱ通入氧气，发生还原反应，为原电池的正极，电极反应式为 O2＋2N2O5
＋4e－===4NO－3 ，A 错误；原电池中阴离子移向负极，NO －3 向石墨Ⅰ电极迁移，B 错误；石
墨Ⅰ为原电池的负极，发生氧化反应，电极反应式为 NO2＋NO－3 －e－===N2O5，C 错误；由电
极反应式知放电过程中消耗的 NO2 和 O2 的体积比为 4∶1，D 正确。
6．载人空间站中为循环利用人体呼出的 CO2 并提供氧气，我国科学家设计了一种装置(如
图所示)，实现“太阳能→电能→化学能”转化，总反应为 2CO2===2CO＋O2。下列有关说法
不正确的是( )
A．该装置属于电解池
B．X 极发生氧化反应，Y 极发生还原反应
C．人体呼出的水蒸气参与 Y 极反应：CO2＋H2O＋2e－===CO＋2OH－
D．X 极每产生标准状况下 22.4 L 气体，有 2 mol 的 OH－从 Y 极移向 X 极
解析：选 D。A.该装置实现“太阳能→电能→化学能”转化，将电能转化为化学能的装置
为电解池，故 A 正确；B.根据题图中电子的流向可知，X 极为阳极，失电子发生氧化反应，Y
极为阴极，得电子发生还原反应，故 B 正确；C.Y 为阴极，根据总反应可知，阴极为 CO2 得
电子，生成 CO，电极反应为 CO2＋H2O＋2e－===CO＋2OH－，故 C 正确；D.X 极为阳极，OH
－放电生成氧气，电极反应为 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，每产生标准状况下 22.4 L O2，即 1
mol O2，阳极有 4 mol OH－放电，根据溶液电中性原理，X 电极区阴离子减少，则会有 4 mol OH
－从 Y 极通过阴离子交换膜移向 X 极，使得溶液保持电中性，故 D 错误。
7．下图是半导体光电化学电池光解水制氢的反应原理示意图。在光照下，电子由价带跃
迁到导带后，然后流向对电极。下列说法不正确的是( )
A．对电极的电极反应为 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
B．半导体电极发生还原反应C．电解质溶液中阳离子向对电极移动
D．整个过程中实现了太阳能→电能→化学能的转化
解析：选 B。分析图示可知在对电极上发生的电极反应为 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A
正确；在光照下，e－由价带跃迁到导带后，然后流向对电极，所以半导体电极为负极，发生
氧化反应，B 错误；阳离子向阴极移动，对电极为阴极，因此电解质溶液中阳离子向对电极移
动，C 正确；该装置是光能转化为电能，电能转化为化学能的过程，整个过程中实现了太阳能
→电能→化学能的转化，D 正确。
8．高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途。用镍(Ni)、铁做电极电解浓 NaOH 溶液制备高
铁酸钠(Na2FeO4)的装置如图所示。下列说法正确的是( )
A．铁是阳极，电极反应为 Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2
B．电解一段时间后，镍电极附近溶液的 pH 减小
C．每制得 1 mol Na2FeO4，理论上可以产生 67.2 L 气体
D．若离子交换膜为阴离子交换膜，则电解结束后左侧溶液中含有 FeO2－4
解析：选 D。制备高铁酸钠(Na2FeO4)，铁失电子生成高铁酸根离子，则铁做阳极，电极
反应为 Fe＋8OH－－6e－===FeO2－4 ＋4H2O，故 A 错误；镍做阴极，镍电极上由水电离的氢离
子放电生成氢气，氢氧根离子浓度增大，所以溶液的 pH 增大，故 B 错误；不能确定温度和压
强，生成气体的体积无法确定，故 C 错误；若离子交换膜为阴离子交换膜，则电解结束后由
于浓度差左侧溶液中会含有 FeO2－4 ，故 D 正确。
二、非选择题
9．按要求回答下列问题：
(1)以天然气为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。
已知：①CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH1＝ a kJ·mol－1
②CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g) ΔH2＝ b kJ·mol－1
③CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g) ΔH3
请计算反应③的反应热 ΔH3＝________(用 a、b 表示)kJ·mol－1。
(2)已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH1
2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH2
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH3
C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) ΔH则 ΔH＝________(用含 ΔH1、ΔH2、ΔH3 的式子表示)。
(3)某课题组实现了在常温常压下，以氮气和液态水为原料制备氨同时有氧气生成。
已知，在一定温度和压强下，由最稳定的单质生成 1 mol 纯物质的热效应，称为该物质的
生成热(ΔH)。常温常压下，相关物质的生成热如下表所示：
物质 NH3(g) H2O(l)
ΔH/(kJ·mol－1) －46 －242
上述合成氨反应的热化学方程式为_________________________________________。
(4)已知：①COS(g)＋H2(g)H2S(g)＋CO(g) ΔH1＝－17 kJ·mol－1
②COS(g)＋H2O(g)H2S(g)＋CO2(g) ΔH2＝－35 kJ·mol－1
③CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g) ΔH3
则 ΔH3＝____________。
(5)下图所示为 1 mol CH4 完全燃烧生成气态水的能量变化和 1 mol S(g)燃烧的能量变化。
在催化剂作用下，CH4 可以还原 SO2 生成单质 S(g)、H2O(g)和 CO2，写出该反应的热化学方程
式：______________________________________________________________________。
(6)汽车排气管内的催化转化器可实现尾气无毒处理。
已知：N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH＝＋180.5 kJ·mol－1
2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221.0 kJ·mol－1
CO2(g)===C(s)＋O2(g) ΔH＝＋393.5 kJ·mol－1
则反应 2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)的 ΔH＝________ kJ·mol－1。
解析：(1)根据盖斯定律可得③＝①×2－②，所以 ΔH3＝2ΔH1－ΔH2＝(2a－b) kJ·mol－1。
(2)已知：①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH1；
②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH2；
③C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH3；
根据盖斯定律，由③－1
2×①－1
2×②得反应 C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) ΔH＝ΔH3－1
2
ΔH1－1
2ΔH2。
(3)由题意知①式：N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g) ΔH1＝(－46×2) kJ·mol－1，②式：2H2(g)＋
O2(g)===2H2O(l) ΔH2 ＝ ( － 242×2) kJ·mol － 1 ， 2 × ① － 3×② 得 方 程 式 为 2N2(g) ＋
6H2O(l)===3O2(g)＋4NH3(g) ΔH＝2ΔH1－3ΔH2＝＋1 268 kJ·mol－1。
(4)根据盖斯定律由②－①＝③可得 ΔH3＝ΔH2－ΔH1＝－35 kJ·mol－1－(－17 kJ·mol －1)＝
－18 kJ·mol－1。(5)根据图像可知：
①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝Ea1－Ea2＝126 kJ·mol－1－928 kJ·mol－1＝－
802 kJ·mol－1
②S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－577 kJ·mol－1；
根 据 盖 斯 定 律 可 知 ① － ②×2 即 得 到 CH4 和 SO2 反 应 的 热 化 学 方 程 式 ： CH4(g) ＋
2SO2(g)===CO2(g)＋2S(g)＋2H2O(g) ΔH＝＋352 kJ·mol－1。
(6)将已知热化学方程式依次编号为①②③，
根据盖斯定律，由①＋②＋③×2 得 N2(g)＋2CO2(g)===2NO(g)＋2CO(g) ΔH＝(＋180.5
kJ·mol－1)＋(－221.0 kJ·mol －1)＋(＋393.5 kJ·mol －1)×2＝＋746.5 kJ·mol －1，则反应 2NO(g)＋
2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)的 ΔH＝－746.5 kJ·mol－1。
答案：(1)2a－b (2)ΔH3－1
2ΔH1－1
2ΔH2 (3)2N2(g)＋6H2O(l)===3O2(g)＋4NH3(g) ΔH＝
＋1 268 kJ·mol －1 (4)－18 kJ·mol －1 (5)CH4(g)＋2SO2(g)===2S(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝
＋352 kJ·mol－1 (6)－746.5
10．按要求回答下列问题：
(1)《Journal of Energy Chemistry》报道我国科学家设计 CO2 熔盐捕获与转化的装置如图，
电源负极为________(填“a”或“b”)，d 极的电极反应式为______________________。
(2)利用生物电池，以 H2、N2 为原料合成氨的装置如图所示。
Q、R 均为催化剂，据图示判断，负极反应的催化剂为________(填“Q”或“R”)；正极
的电极反应式为_______________________________________________________________。
(3)对废水中氮、磷元素的去除已经逐渐引起科研人员的广泛关注。采用两级电解体系对
废水中硝态氮和磷进行降解实验取得了良好的去除效果。装置如图所示，由平板电极(除氮时 a
极为催化电极，b 极为钛电极；除磷时 a 极为铁，b 极为钛板)构成二维两级电解反应器。①a 电极上的电势比 b 电极上的电势________(填“低”或“高”)。
②除氮时，b 极的电极反应式为___________________________________________。
(4)用电化学法模拟工业处理 SO2。将硫酸工业尾气中的 SO2 通入如图装置(电极均为惰性
材料)进行实验，可用于制备硫酸，同时获得电能：
①M 极的电极反应式为______________________________________。
②当外电路通过 0.2 mol 电子时，质子交换膜左侧的溶液质量________(填“增大”或“减
小”)________g。
(5)某种燃料电池以熔融碳酸钠、碳酸钾为电解质，其工作原理如图所示，该电池负极的
电极反应式为_____________________________________________________________。
若电极 B 附近通入 1 m3 空气(假设空气中 O2 的体积分数为 20%)并完全反应，理论上可消
耗相同条件下 CH4 的体积为________m3。
解析：(1)由题图所示，c 电极上发生失电子的氧化反应，故 c 做阳极，则 a 为电源正极，
b 为电源负极；d 极得电子，电极反应式为 CO2－3 ＋4e－===C＋3O2－。(2)根据原电池工作原理，
负极上失去电子，元素化合价升高，所以通氢气的一端为负极，根据装置图判断，Q 为负极催
化剂；通氮气的一端为正极，根据工作原理，正极反应式为 N2＋6H＋＋6e－===2NH3。(3)①由
电极反应可知 b 电极为阴极，a 电极为阳极，所以 a 电极上的电势比 b 电极上的电势高；②除
氮时，因电解质溶液呈酸性，故 b 极的电极反应式为 2NO－3 ＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O。
(4)①反应本质是二氧化硫、氧气与水反应生成硫酸，M 电极为负极，N 电极为正极，M 电极
上二氧化硫失去电子被氧化生成 SO2－4 ，根据原子守恒和电荷守恒可知，有水参加反应，有氢离子生成，电极反应式为 SO2＋2H2O－2e－===SO2－4 ＋4H＋。②正极反应式为 O2＋4e－＋4H＋
===2H2O，当外电路通过 0.2 mol 电子时，负极反应的二氧化硫为 0.1 mol，质量为 6.4 g，同时
有 0.2 mol 氢离子通过质子交换膜进入右侧，左侧溶液质量增大 6.4 g－0.2 g＝6.2 g。(5)燃料电
池通 O2 的电极为正极，通 CH4 的电极为负极，即电极 A 为负极，负极上 CH4 失电子发生氧化
反应，生成 CO2，电极反应式为 CH4＋4CO2－3 －8e－===5CO2＋2H2O；若电极 B 附近通入 1 m3
空气(假设空气中 O2 的体积分数为 20%)，则参加反应的 O2 的物质的量为 1 000 L×20%÷22.4
L·mol－1，根据得失电子守恒可知，消耗 CH4 的体积为 1 000 L×20%÷22.4 L·mol－1×4
8×22.4
L·mol－1＝100 L＝0.1 m3。
答案：(1)b CO2－3 ＋4e－===C＋3O2－
(2)Q N2＋6H＋＋6e－===2NH3
(3)①高 ②2NO－3 ＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O
(4)①SO2＋2H2O－2e－===SO2－4 ＋4H＋ ②增大 6.2
(5)CH4＋4CO2－3 －8e－===5CO2＋2H2O 0.1
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