2021新高考化学二轮练习题专题限时集训4化学能与热能电能的相互转化

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．水煤气变换反应为CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)。我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用·标注，下列说法正确的是()A．水煤气变换反应的ΔH>0B．步骤③的化学方程式为CO·＋OH·＋H2O(g)=COOH·＋H2O·C．步骤⑤只有非极性键H—H键形成D．该历程中最大能垒(活化能)E正＝1.70eVB[由图可知，起始时反应物的总能量比终点时生成物的总能量大，故该水煤气变换反应为放热反应，ΔH<0，A错误；分析图示，步骤③的反应物为CO·＋OH·＋H·＋H2O(g)，生成物为COOH·＋H·＋H2O·，故该步骤的总反应为CO·＋OH·＋H2O(g)=COOH·＋H2O·，B正确；步骤⑤是由COOH·＋2H·＋OH·生成CO2(g)＋H2(g)＋H2O·的过程，既有非极性键H—H键形成，又有极性键O—H形成，C错误；选项D，该反应中最大能垒出现在过渡态2时，E正＝1.86eV－(－0.16eV)＝2.02eV，D错误。]2.(2020·山东六地市联考)AlH3是一种储氢材料，可作为固体火箭推进剂。通过激光加热引发AlH3的燃烧反应，燃烧时温度和时间的变化关系如图所示。燃烧不同阶段发生的主要变化如下：2AlH3(s)=2Al(s)＋3H2(g)ΔH1H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH2Al(s)=Al(g)ΔH3Al(g)＋eq\f(3,4)O2(g)=eq\f(1,2)Al2O3(s)ΔH4下列分析正确的是()A．AlH3燃烧需要激光加热引发，所以AlH3燃烧是吸热反应B．其他条件相同时，等物质的量的Al(s)燃烧放热大于Al(g)燃烧放热C．在反应过程中，a点时物质所具有的总能量最大D．2AlH3(s)＋3O2(g)=Al2O3(s)＋3H2O(g)ΔH＝ΔH1＋3ΔH2＋2ΔH3＋2ΔH4D[所有的燃烧都是放热反应，并且反应放热还是吸热与反应是否需要加热无关，故AlH3燃烧为放热反应，A项错误；物质由固态变为气态时吸收热量，故其他条件相同时，等物质的量的Al(s)燃烧放热小于Al(g)燃烧放热，B项错误；反应过程中，a点温度最高，说明反应释放热量最多，体系能量最低，物质具有的总能量最小，C项错误；将题给四个已知热化学方程式依次编号为ⅰ、ⅱ、ⅲ、ⅳ，根据盖斯定律，由ⅰ＋ⅱ×3＋ⅲ×2＋ⅳ×2，可得2AlH3(s)＋3O2(g)=Al2O3(s)＋3H2O(g)ΔH＝ΔH1＋3ΔH2＋2ΔH3＋2ΔH4，D项正确。]3．以CO与H2为原料可合成再生能源——甲醇，发生反应的热化学方程式为CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH＝akJ·mol－1。反应过程中能量的变化曲线如图所示，使用某种催化剂后，反应经历了反应Ⅰ和反应Ⅱ两个历程。下列有关说法正确的是()A．上述热化学方程式中的a＝91.0B．E＝E1＋E2C．反应Ⅰ和反应Ⅱ均为放热反应D．相同条件下，反应Ⅱ的反应速率比反应Ⅰ的大D[选项A，由题图可知，CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH＝419.0kJ·mol－1－510.0kJ·mol－1＝－91.0kJ·mol－1，故a＝－91.0，错误。选项B，E、E1、E2分别是三个反应的活化能，三者之间没有必然的关系，错误。选项C，由题图可知，反应Ⅰ是吸热反应，反应Ⅱ是放热反应，错误。选项D，由题图可知，反应Ⅱ的活化能比反应Ⅰ的小，故相同条件下反应Ⅱ的反应速率快，正确。]4．宝鸡被誉为“青铜器之乡”，出土了大盂鼎、毛公鼎、散氏盘等五万余件青铜器。研究青铜器(含Cu、Sn等)在潮湿环境中发生的腐蚀对于文物保护和修复有重要意义。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，下列说法不正确的是()A．青铜器发生电化学腐蚀，图中c作负极，被氧化B．负极发生的电极反应为O2＋4e－＋2H2O=4OH－C．环境中的Cl－与正、负两极反应的产物作用生成a的离子方程式为2Cu2＋＋3OH－＋Cl－=Cu2(OH)3Cl↓D．若生成0.2molCu2(OH)3Cl，则理论上消耗的O2体积为4.48L(标准状况下)B[负极应是氧化反应，失去电子，B项不正确。]5．我国科学家开发的一种“磷酸钒锂/石墨锂离子电池”在4.6V电位区电池总反应为：Li3C6＋V2(PO4)3eq\o(,\s\up9(放电),\s\do9(充电))6C＋Li3V2(PO4)3。下列有关说法正确的是()A．该电池比能量高，用Li3V2(PO4)3做负极材料B．放电时，外电路中通过0.1mol电子，M极质量减少0.7gC．充电时，Li＋向N极区迁移D．充电时，N极反应为V2(PO4)3＋3Li＋＋3e－=Li3V2(PO4)3B[A项，Li3V2(PO4)3作正极材料，错误；C项，充电时Li＋移向阴极即M极，错误；D项，充电时，N极反应为Li3V2(PO4)3－3e－=V2(PO4)3＋3Li＋，错误。]6．垃圾假单胞菌株能够在分解有机物的同时分泌物质产生电能，其原理如下图所示。下列说法正确的是()A．电流由左侧电极经过负载后流向右侧电极B．放电过程中，正极附近pH变小C．若1molO2参与电极反应，有4molH＋穿过质子交换膜进入右室D．负极电极反应为：H2PCA＋2e－=PCA＋2H＋C[根据电极上物质变化，左电极为负极，反应式为H2PCA－2e－=PCA＋2H＋，右电极为正极，反应式为O2＋4e－＋4H＋=2H2O。]7．硼酸(H3BO3)为一元弱酸，已知H3BO3与足量NaOH溶液反应的离子方程式为H3BO3＋OH－=B(OH)eq\o\al(－,4)，H3BO3可以通过电解的方法制备。其工作原理如下图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)。下列说法错误的是()A．阳极的电极反应式为：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋B．反应一段时间以后，阴极室NaOH溶液浓度增大C．当电路中通过3mol电子时，可得到1molH3BO3D．B(OH)eq\o\al(－,4)穿过阴膜进入产品室，Na＋穿过阳膜进入阴极室C[阳极电极反应式为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，电路中通过3mol电子时有3molH＋生成，硼酸(H3BO3)为一元弱酸，生成1mol硼酸需要1molH＋，所以电路中通过3mol电子时，可得到3molH3BO3，C错误。]8．环己酮()在生产生活中有重要的用途，可在酸性溶液中用环己醇间接电解氧化法制备，其原理如图所示。下列说法正确的是()A．a极与电源负极相连B．a极电极反应式是2Cr3＋＋7H2O－6e－=Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋14H＋C．b极发生氧化反应D．理论上有1mol环己酮生成时，有2mol氢气放出B[根据图示，a极为阳极，b极为阴极，a极接电源的正极，A项错误；b极为阴极，氢离子得电子发生还原反应，C错误；理论上有1mol环己酮生成时，则转移2mol电子，所以阴极有1mol氢气放出，D错误。]9．(双选)(2020·山东联考)335℃时，在恒容密闭反应器中1.00molC10H18反应1：C10H18(l)C10H12(l)＋3H2(g)ΔH1反应2：C10H12(l)C10H8(l)＋2H2(g)ΔH2测得C10H12和C10H8的产率x1和x2(以物质的量分数计)随时间的变化关系及反应过程中能量的变化如图所示。下列说法错误的是()A．使用催化剂能改变反应历程B．更换催化剂后ΔH1、ΔH2也会随之改变C．8h时，反应1处于平衡状态D．x1显著低于x2，是由于反应2的活化能比反应1的小，反应1生成的C10H12很快转变成C10H8BC[使用催化剂，降低了反应的活化能，改变了反应历程，A项正确；使用催化剂，不能改变反应物和生成物的总能量，即不能改变反应的焓变(ΔH)，B项错误；8h之后，C10H8的产率还在增加，说明反应2未达平衡，而C10H8是由C10H12转化而来的，且C10H12的产率几乎保持不变，说明反应1也未达平衡，C项错误；由图像可以看出反应2的活化能低于反应1的活化能，故反应1生成的C10H12快速转化为C10H8，从而使x1显著低于x2，D项正确。]10．一种全天候太阳能电池光照时的工作原理如图所示。下列说法不正确的是()A．硅太阳能电池供电原理与该电池相同B．光照时，b极的电极反应式为VO2＋－e－＋H2O=VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋C．光照时，每转移1mol电子，有1molH＋由b极区经质子交换膜向a极区迁移D．夜间时，该电池相当于蓄电池放电，a极发生氧化反应A[硅太阳能电池是用半导体原理将光能转化为电能，是物理变化，而该电池是化学能转化为电能，两者原理不同，A项错误。]11．(双选)(2020·济南模拟)某种氨硼烷(NH3·BH3)电池装置如图所示(未加入氨硼烷之前，两极室内液体质量相等)，电池反应为NH3·BH3＋3H2O2=NH4BO2＋4H2O(不考虑其他反应的影响)。下列说法错误的是()A．氨硼烷中N和B的杂化方式不同B．电池正极的电极反应式为H2O2＋2H＋＋2e－=2H2OC．其他条件不变，向H2O2溶液中加入适量硫酸能增大电流强度D．若加入的氨硼烷全部放电后左右两极室内液体质量差为3.8g，则电路中转移2.4mol电子AD[NH3·BH3中N与B间共用1对电子形成配位键，使得N、B周围均有4对电子，则氨硼烷中的N、B均为sp3杂化，A项错误；电池正极为氧化剂得电子的反应，即H2O2得电子转化为H2O的反应，B项正确；向H2O2溶液中加入适量硫酸，可增大离子浓度，增大电流强度，C项正确；负极反应：NH3·BH3＋2H2O－6e－=NH4BO2＋6H＋，若左极室加入1mol氨硼烷(31g)，则电极产物NH4BO2留在左极室，H＋穿过质子交换膜进入右极室，故左极室增加的质量为31g－6g＝25g，右极室增加的是6molH＋，其质量为6g，则左右两极室液体质量差为25g－6g＝19g，此时转移6mol电子，若左右两极室液体质量差为3.8g，则转移1.2mol电子，D项错误。]12．以柏林绿Fe[Fe(CN)6]为代表的新型可充电钠离子电池，其放电工作原理如图所示。下列说法错误的是()A．放电时，正极反应为Fe[Fe(CN)6]＋2Na＋＋2e－=Na2Fe[Fe(CN)6]B．充电时，Mo(钼)箔接电源的正极C．充电时，Na＋通过交换膜从左室移向右室D．外电路中通过0.2mol电子的电量时，负极质量变化为3.6gD[负极反应为2Mg－4e－＋2Cl－=[Mg2Cl2]2＋，通过0.2mole－时，消耗0.1molMg，质量减少2.4g，D项错误。]13．电絮凝的反应原理是以铝、铁等金属为阳极，在直流电的作用下，阳极被溶蚀，产生金属离子，在经一系列水解、聚合及氧化过程，发展成为各种羟基络合物、多核羟基络合物以及氢氧化物，使废水中的胶态杂质、悬浮杂质凝聚沉淀而分离。下列说法不正确的是()A．每产生1molO2，整个电解池中理论上转移电子数为4NAB．阴极电极反应式为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－C．若铁为阳极，则阳极电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋和2H2O－4e－=O2↑＋4H＋D．若铁为阳极，则在处理废水的过程中阳极附近会发生：4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2OA[由装置图可知，若铁为阳极，阳极电极反应式有Fe－2e－=Fe2＋和2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，所以每产生1molO2，整个电解池中理论上转移电子数大于4NA，故A错误。]14．(双选)近年来，基于零价铁(ZVI)的化学还原技术因其高效性逐渐被应用于受污染地下水的原位修复，其过程如图所示。零价铁作为一种高活性的电子供体，除了和目标污染物反应外，还可以与地下水中其他的氧化性物质(如O2、H＋或NOeq\o\al(－,3)等)反应。一般情况下，由于杂质的存在，在金属表面会形成负极和正极反应区。下列说法错误的是()A．负极的电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋B．在负极，金属铁失去电子后全部以Fe2＋的形式存在于水体中C．增大水体中零价铁的含量，目标污染物降解程度减小D．正极区发生的反应可能包含NOeq\o\al(－,3)＋10H＋＋8e－=NHeq\o\al(＋,4)＋3H2OBC[Fe作为负极，电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋，A正确；金属铁失去电子后生成Fe2＋，Fe2＋可能继续被O2氧化成Fe3＋，B错误；水体中零价铁的含量增大，能提供更多的电子，故目标污染物降解程度增大，C错误；正极区发生得电子的还原反应，由题图可知NOeq\o\al(－,3)被还原成NHeq\o\al(＋,4)，则正极区发生的反应中可能有NOeq\o\al(－,3)＋10H＋＋8e－=NHeq\o\al(＋,4)＋3H2O，D正确。]15．(2020·湖南名校联考)(1)在惰性气体中，将黄磷(P4)与石灰乳和碳酸钠溶液一同加入高速乳化反应器中制得NaH2PO2，同时还产生磷化氢(PH3)气体，该反应的化学方程式为_______________。(2)次磷酸(H3PO2)是一元酸，常温下1.0mol·L－1的NaH2PO2溶液pH为8，则次磷酸的Ka＝________。(3)用次磷酸钠通过电渗析法制备次磷酸。装置如图所示。交换膜A属于________(填“阳离子”或“阴离子”)交换膜，电极N的电极反应式为________，当电路中流过3.8528×105库仑电量时，制得次磷酸的物质的量为________(一个电子的电量为1.6×10－19库仑，NA数值约为6.02×1023)。[解析](1)可利用倒配法配平完全方程式。(2)根据H2POeq\o\al(－,2)＋H2OH3PO2＋OH－，pH＝8c(H＋)＝10－8mol/L，c(OH－)＝c(H3PO2)＝10－6mol/Lc(H2POeq\o\al(－,2))＝(1－10－6)mol/L≈1mo