2020版高考化学二轮复习专题限时集训4化学能与热能、电能的相互转化(含解析)新人教版

1、专题限时集训(四)化学能与热能、电能的相互转化(限时：45分钟)1. NkO和CO是环境污染性气体，可在 Pt?。*表面转化为无害气体，其反应为 N2O(g) + CO(g) /% CO(g) + M(g) A H,有关化学反应的物质变化过程 (图1)及能量变化过程(图2)如下：图1图2下列说法正确的是()A.由图1可知AH=A H+ A H2 > I_A 、 , - 1B.由图 2 可知 AH= 226 kJ molC.为了实现转化需不断向反应器中补充Pt2O+和Pt2c2D.由图2可知该反应正反应的活化能大于逆反应的活化能B A 项，由图 1 知，NzO(g)->N2(g)AH

2、, CO(g)>CO(g)AH,由盖斯定律可得，AH= AH + AH,错误；B项，由图2知，反应物为N2O(g) + CO(g),生成物为CQ(g) + Nz(g), AH= 134 kJ mol1 360 kJ mol1 = 226 kJ mol1,正确；C项，由图 1 知，Pt2Q+ > Pt2Q2 是催化剂，转化过程中无需向反应器中补充，错误；D项，由图2知，该反应正反应的活化能小于逆反应的活化能，错误。2.利用CQ可以制取甲醇，有关化学反应如下： CQ(g) + 3Hz(g)=CH3QH(g) + HbQ(g) 1A H = 178 kJ - mol 2CQ(g)+ Q(

3、g)=2CQ(g) . -1A H2=- 566 kJ mol 2H2(g) +Q(g)=2H2Q(g) 1A H3=-483.6 kJ mol已知反应中相关的化学键键能数据如下:化学键C- HH- HC- QH- Q键能/ (kJ - mol 1)413436358463则断开1 mol C=Q需要的能量和 CQ(g) +2H(g)=CH3QH(g)的A H分别为()A.吸收750 kJ mol1+219.2 kJ mol1B,放出750 kJ mol1143.2 kJ mol1C.吸收 1 500 kJ mol 438.4 kJ molD.吸收 750 kJ mol 1 219.2 kJ

4、mol 1D 依据反应烙变 A H=反应物键能总和一生成物键能总和，CO(g) +3屋(g)=CH30H(g)+ H20(g)的反应始变 AH = (2XE=3X436 kJ mol -)一(3 x413 kJ mol 一 十 358 kJ mol T十463 kJ mol 一 十463 kJ mol b<2) = -178 kJ mol -；求得：E：=o= 750 kJ - mol 将 +2+ 2 即得所求方程式，A H= -178 kJ mol t + ；x( 566 kJ mo/1) 、X( 483.6 kJ mol j) = 219.2 kJ - mol 3.利用“Na- CO

5、”电池可将 CO变废为宝。我国科研人员研制出的可充电“ Na- CO”电 池，以钠箔和多壁碳纳米管(MWCNT为电极材料，放电时总反应的化学方程式为4Na+3CO=2NaCO+C。放电时该电池“吸入” CO 2,其工作原理如图所示，下列说法中错误的是 ()钠箱、用理匚XT电斛康 【加肺二甲器)-10 -A.电流流向为MWCNT导线一钠箔B.放电时，正极的电极反应式为3CO+ 4Na +4e =2N<2C(O+CC.原两电极质量相等，若生成的N&CO和C全部沉积在电极表面，当转移 0.2 mole时，两极的质量差为 11.2 gD.选用高氯酸钠一四甘醇二甲醛作电解液的优点是导电性好

6、，不与金属钠反应，难挥发C 根据正极反应式反应关系可知，当转移 0.2 mol e 一时，生成0.1 mol碳酸钠、0.05 mol 碳，正极质量增加 0.1 mol X 106 g - mol + 0.05 mol x 12 g mol 1= 11.2 g ,负极反应 式为2Na 2e =2N,a ,根据反应关系 Nae可知，当转移 0.2 mol e 一时，消耗金属钠的物 质的量为0.2 mol ,质量为0.2 mol X 23 g - mol 一= 4.6 g ,所以两极的质量差为11.2 g +4.6 g=15.8 g , C项错误。)现有二氧化硫一空气质子交换膜燃料电池，其原理如图所

7、示。4. (2019 湖北七市联考 下列说法不正确的是()牌子交换段 SQ+1LQFil ZS为一嚓、质子交撞膜燃料电池的晾用相A.该电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合B.该电池工作时质子从Pt1电极经过内电路流到Pt2电极C. Pt1电极附近发生的反应为 SO+2屋J 2e =S（2T + 4HI+D. Pt2电极附近发生的反应为 O2+4e +2h2O=4OHD Pt2电极发生的反应应为 Q+4e+ 4H+=2HO, D不正确。5. （2019 德州一模）高氯酸在化工生产中有广泛应用。工业上以NaClQ为原料制备高氯酸的原理如图所示。下列说法正确的是（）A.上述装置中，f极为光伏电

8、池的正极B.阴极的电极反应为 2H2D 4e =4iH+C2TC. d处得到较浓的NaOH容液，c处得到HClQD.若车t移2 mol电子，理论上生成 100.5 g HClO 4C 根据Na"移向，可知c为阳极，e为正极，d为阴极，f为负极。阴极反应为 2HO+ 2e =hlT + 2OH ,阳极反应为 2H2O 4e =（2）T + 4H+O 故 A B错；转移 2 mol 电子，生成 2 mol HClO 4 即 201.0 g , D错。6.一种Li-CO2/草酸盐二次电池的装置如图所示，装置工作时，下列说法错误的是（）Li的闾予液体和腹性 TT机澹帮祝合物A.充电时，Li

9、+从阳膜右侧移向左侧B.放电时，多孔碳极上的电极反应2CO+ 2e =（CO2C.充电时，多孔碳极的电势比金属锂极的高D.放电时，若 CO中混有空气，电池性能和产物均不变D 根据图示可知金属锂为负极，电极反应式为Li -e =Li+,多孔碳极为正极，电极反应式为2C（O+2e =（2O2 ,若有空气，发生 Q+4e=26一。7. （2019 郑州一检）科学家设计了一种可以循环利用人体呼出的CO并提供O的装置,总反应的方程式为 2CO=2CO O。下列说法正确的是（）A.由图分析N电极为正极8. OH通过离子交换膜迁向左室C.阴极的电极反应为 CO+ H2O+ 2e =CO 2OHD.反应完毕，

10、该装置中电解质溶液的碱性增强C 由题图可知N电极为负极，P电极为正极，A项错误；O口通过阴离子交换膜迁向右 室，B项错误；根据题图知，阴极发生的电极反应为CO+H2O+ 2e =CO 2OH , C项正确；根据总反应2CO=2CG C2可知反应完毕装置中溶液的pH并无变化，故碱性不会增强，D项错误。8. （2019 福州质检）锂镒电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原 理如图所示，其中电解质 LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li +通过电解质迁移至 MnO晶格中，生 成LiMn。以下表述不正确的是 （）疔机辞EA. a电极电势比b电极电势低B.混合有机溶剂可用浓 NaOH

11、67;液替代C.电池工作时负极反应为 Li e =Li +D.外电路未接通时，电解质溶液中离子不会定向移动B 根据Li +通过电解质迁移至 MnO晶格中，可知b为正极，a为负极，故a电极电势比 b电极电势低，A项正确；由于金属Li能与水反应，故混合有机溶剂不能用浓 NaOH替代, B项错误；a为负极，电池工作时负极上 Li发生氧化反应：Li -e =Li + , C项正确；外电路 未接通时，电解质溶液中离子自由移动，不会定向移动，D项正确。9. （2019 保定调研）将以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池甲与盛有足量硫酸铜溶液的装 置乙相连，起始电路接入状况如图，以电流强度0.1 A ,通电10 m

12、in后，将电池的正、负极互换接入，移动滑动变阻器，以电流强度 0.2 A ,继续通电10 min ,结束实验。质子交换相CuSO4溶液甲乙下列有关说法正确的是()A.葡萄糖在装置甲的正极参加反应，氧气在负极参加反应B.在该电池反应中，每消耗 1 mol氧气理论上能生成标准状况下二氧化碳11.2 LC.电池工作20 min时，乙装置电极析出固体和电极上产生气体的质量之比为2：1D.电池工作15分钟时，乙装置中铜棒的质量与通电前相等D O2得电子发生还原反应，在正极发生，A错；根据电子守恒知 n(CO2) x4=1X4, n(CQ) =1 mol , V= 22.4 L , B错；010 min

13、,铜棒与电源正极相连，发生反应Cu- 2e =C12+ ,碳棒与电源负极相连，发生反应Cu2 +2e =Ciu通电10 min后将电池的正、负极互换接入，由于1020 min时的电流强度是 010 min时的2倍，则1015 min碳棒上发生反应 Cu 2e =Ciu+ ,铜棒上发生反应 Cif+2e=Cu15min时乙装置中铜棒即可恢复到起始通电前的 状态，1520 min碳棒上发生反应 4OH-4e =(2) T + 2H2O,铜棒上发生反应 Cuf+ 2e =C(u生成1 mol O2的同时析出2 mol Cu ,则20 min时，乙装置电极析出固体和电极上产生气体的质量之比为4：1,

14、C错，D对。10 .研究小组设计如图所示装置，将污水中的乙二胺H2N(CH2)2NH氧化为环境友好物质并转化为电能。该电池工作时，下列说法正确的是()徵生物含乙眈的色水应于交换膑A.消耗1 mol O 2,有4 mol e 一由N流向MB.消耗1 mol H 2N(CH)2NH,有16 mol H+通过质子交换膜C.正极区溶液的 pH不断减小D.微生物的作用是将乙二胺还原B 由信息知，该装置的负极反应式为 HN(CH)2NH+4H2O 16e =rNT + 2COT + 16HI+, 正极反应式为 4Q+16H+16e=8HO。电子应由M流向N, A项错误；消耗1 mol H2N(CH)2NH

15、, 有16 mol J通过质子交换膜，B项正确；正极区生成水，溶液的 pH不会减小，C项错误；微生物的作用是促进乙二胺在负极反应，D项错误。11 .在日常生活中，我们经常看到铁制品生锈、铝制品表面出现白斑等众多金属腐蚀现象。现通过如图所示装置进行实验探究。下列说法正确的是食世水也流/用都帧向 程的姓战 播春汽“：1静 腋的施堆mmA.用图I所示装置进行实验，为了更快更清晰地观察到液柱上升，可用酒精灯加热具支试管B.图n是图i所示装置的原理示意图，图n所示装置的正极材料是铁C.铝制品表面出现白斑的原理可以通过图出所示装置进行探究，C由活性炭向铝箔表面迁移，并发生电极反应：2Cl -2e =CbT

16、D.图出所示装置白总反应式为4Al+ 3Q+6H2O=4Al(OH)3,生成的Al(OH) 3进一步脱水形成白斑D A项，加热使具支试管中气体体积增大，部分气体逸出，冷却后，气体体积缩小，导管中形成液柱，并不能证明金属发生吸氧腐蚀，错误； B项，负极材料应为铁，错误； C项, 铝箔为负极，活性炭为正极，正极反应式为Q+4e+ 2HO=4OH,负极反应式为 Al - 3e +30H =Al(OH)3,错误；D项，将正极反应式和负极反应式相加可得图出所示装置的总反应式 为4Al+3Q+6H2O=4Al(OH),生成的Al(OH) 3进一步脱水形成白斑，正确。 12 . (2019 模拟精选)(1)

17、在25 C、101 kPa下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出 热量Q kJ ,其燃烧生成的 CO用过量饱和石灰水吸收可得100 g CaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为(2)已知 25 C、101 kPa 时，Mn(s) + Q(g)=MnQ(s)A H= -520 kJ mol一,.一，. . _1S(s) + Q(g)=SO2(g)A H= 297 kJ mol ;_一 1Mn(s) + S(s) + 2Q(g)=MnSO(s)A H= - 1 065 kJ mol 。SQ与MnO反应生成无水MnSO的热化学方程式是(3)用太阳能分解水制备H2是一项新技术，其过程如下已知：2H2O

18、(g)=2H(g) +Q(g)AH= + 483.6 kJmol2Fe3Q6FeO(s) + Q(g)A H= + 313.8 kJmol过程n的热化学方程式是整个过程中，Fe3O4的作用是 。答案(1)C 2HOH(l) + 3Q(g)=2CQ(g) + 3屋O(l)A H= 2Q kJ mol 11(2)MnO2(s) + SO(g)=MnSO(s)A H= 248 kJ - mol3FeO(s)+ H2O(g)=Fe3Q(s) +H(g) A H= + 84.9 kJ mol 1 催化剂教师用书独具查阅资料知，K2FeQ能将MrT氧化成MnO该小组设计如下实验进行验证:石墨A石墨a、b的

19、电极名称分别为, ;电极反应式分别为当0.5 mol Mn 2+被氧化时，消耗的 Feet的物质的量为 。(2)在微电子工业中 NR常用作氮化硅的蚀刻剂，工业上通过电解含 NHF等的无水熔融物 生产NE,其电解原理如下图所示。a电极为电解池的 (填“阴”或“阳”)极，写出该电极的电极反应式： ,电解过程中还会生成少量氧化性极强的气体单质，该气体的分子式是 。解析(1)根据题意，FeOf发生还原反应，石墨 a为正极，Mn+发生氧化反应，石墨 b为负极。根据电子守恒知：0.5X5= n(Fe&-) X3可求得n(FeO2 )0.83 mol。(2)由题图可知，H+在b电极上得到电子生成氢气，故 b为阴极，则a为阳极，阳极上 Nhf失去电子生成 NE,电极反应方程式为 NhJ+3F 6e=NF+ 4H+,依据电解原理可知，F一也可能失去电