2022届高考化学人教版二轮专题复习训练-专题五化学反应与能量专题强化练

专题强化练(一)反应热盖斯定律。环丙烷(g)的燃烧热ΔH＝－2092kJ·mol－1，丙烷(g)的燃烧热ΔH＝－2220kJ·mol－1,1mol液态水蒸发为气态水的焓变为ΔH＝＋44kJ·mol－1。则2mol氢气完全燃烧生成气态水的ΔH(kJ·mol－1)为()A．－658B．－482C．－329D．－285答案B解析已知反应①为△(g)＋H2(g)→CH3CH2CH3(g)ΔH1＝－157kJ·mol－1。反应②：△(g)＋eq\f(9,2)O2(g)→3CO2(g)＋3H2O(l)ΔH2＝－2092kJ·mol－1，反应③：CH3CH2CH3(g)＋5O2(g)→3CO2(g)＋4H2O(l)ΔH3＝－2220kJ·mol－1，变化④：H2O(l)=H2O(g)ΔH4＝＋44kJ·mol－1，根据盖斯定律，反应①－反应②＋反应③＋变化④得到反应：H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH，ΔH＝ΔH1－ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＝－241kJ·mol－1，则2mol氢气完全燃烧生成气态水的热化学方程式为2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH＝－482kJ·mol－1，B正确。2．(2021·陕西月考)用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出废旧印刷电路板上的铜。已知：①Cu(s)＋2H＋(aq)=Cu2＋(aq)＋H2(g)ΔH＝＋64.39kJ·mol－1②2H2O2(l)=2H2O(l)＋O2(g)ΔH＝－196.46kJ·mol－1③H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH＝－285.84kJ·mol－1在H2SO4溶液中，1molCu(s)与H2O2(l)反应生成Cu2＋(aq)和H2O(l)的反应热ΔH等于()A．－319.68kJ·mol－1 B．－417.91kJ·mol－1C．－448.46kJ·mol－1 D．＋546.69kJ·mol－1答案A解析根据盖斯定律，将①＋eq\f(1,2)×②＋③，整理可得：Cu(s)＋H2O2(l)＋2H＋(aq)=Cu2＋(aq)＋2H2O(l)ΔH＝－319.68kJ·mol－1，故A项正确。3．(2021·河北1月选考模拟，7)已知25℃、101kPa下，1mol水蒸发为水蒸气需要吸收44.01kJ的热量，2H2O(l)=2H2(g)＋O2(g)ΔH＝＋571.66kJ·mol－1C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH＝＋131.29kJ·mol－1则反应C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)的ΔH为()A．－396.36kJ·mol－1 B．－198.55kJ·mol－1C．－154.54kJ·mol－1 D．－110.53kJ·mol－1答案D解析已知25℃、101kPa下，1mol水蒸发为水蒸气需要吸收44.01kJ的热量，则H2O(l)=H2O(g)ΔH＝＋44.01kJ·mol－1Ⅰ2H2O(l)=2H2(g)＋O2(g)ΔH＝＋571.66kJ·mol－1ⅡC(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH＝＋131.29kJ·mol－1Ⅲ根据盖斯定律，将Ⅲ－eq\f(1,2)×Ⅱ＋Ⅰ得C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH＝＋131.29kJ·mol－1－eq\f(1,2)×(＋571.66kJ·mol－1)＋(＋44.01kJ·mol－1)＝－110.53kJ·mol－1，故D正确。4．甲醇的合成是现代化工领域研究的重点。合成甲醇时，合成气成分主要包括CO、CO2、H2、H2O等净化气体和CH4、N2、Ar等惰性气体以及H2S等有害气体。这些气体成分将对甲醇产品质量以及产量造成不同程度的影响。合成过程中的部分反应如下：(i)CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g)ΔH1＝－90.1kJ·mol－1(ii)CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)ΔH2＝－41.1kJ·mol－1(iii)CO(g)＋3H2(g)=CH4(g)＋H2O(g)ΔH3＝－206kJ·mol－1(iv)2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH4＝－24.5kJ·mol－1则反应CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g)的ΔH5＝________________。答案－49.0kJ·mol－1解析该目标方程由方程(i)减去方程(ii)可得，则ΔH5＝ΔH1－ΔH2＝－49.0kJ·mol－1。5．甲烷是一种重要的化工原料和清洁能源，研究其相关反应并合理利用具有重要意义。已知：a.工业上甲烷可用于制造合成气，常温、常压下其反应为：CH4(g)＋H2O(l)=CO(g)＋3H2(g)ΔH＝＋250.1kJ·mol－1b．CO(g)、H2(g)的燃烧热依次为283.0kJ·mol－1、285.8kJ·mol－1常温、常压下，8g甲烷完全燃烧生成液态水时放出的热量为__________kJ。答案445.15解析已知CH4(g)＋H2O(l)=CO(g)＋3H2(g)ΔH＝＋250.1kJ·mol－1①，氢气、一氧化碳燃烧热的热化学方程式分别为H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－1②、CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH＝－283.0kJ·mol－1③；甲烷完全燃烧生成液态水的化学方程式为CH4(g)，完全燃烧生成液态水时放出的热量为890.3kJ·mol－1×0.5mol＝445.15kJ。6．O3氧化法处理氮氧化物：已知：①2NO(g)＋O2(g)=2NO2(g)ΔH1＝－113kJ·mol－1②6NO2(g)＋O3(g)=3N2O5(g)ΔH2＝－227kJ·mol－1③4NO2(g)＋O2(g)=2N2O5(g)ΔH3＝－57kJ·mol－1用O3氧化脱除NO的总反应是：NO(g)＋O3(g)=NO2(g)＋O2(g)ΔH4＝________，该反应在热力学上趋势大，其原因是___________________________________________________________________________________________________________________。答案－198kJ·mol－1该反应为放热反应2－(－57kJ·mol－1)×3]＝－198kJ·mol－1；该反应为放热反应，所以在热力学上趋势大。7．如图为1molCH4完全燃烧生成气态水的能量变化和1molS(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：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案CH4(g)＋2SO2(g)=2S(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝＋352kJ·mol－1解析ⅰ.CH4(g)＋2O2(g)=2H2O(g)＋CO2(g)ΔH＝－802kJ·mol－1，ⅱ.S(g)＋O2(g)=SO2(g)ΔH＝－577kJ·mol－1；将ⅰ－2×ⅱ得CH4(g)＋2SO2(g)=2S(g)＋2H2O(g)＋CO2(g)ΔH＝－802kJ·mol－1－2×(－577kJ·mol－1)＝＋352kJ·mol－1。8．从空气中捕获CO2直接转化为甲醇是二十多年来“甲醇经济”领域的研究热点，诺贝尔化学奖获得者乔治·安德鲁教授首次以金属钌作催化剂实现了这种转化，其转化如图所示。(1)如图所示转化中，第4步常采取________法将甲醇和水进行分离。、dkJ·mol－1，则该转化总反应的热化学方程式是______________________________________________________________________________________________________。解析(1)甲醇易挥发，沸点较低，与水的沸点相差较大，可以采用蒸馏或分馏的方法分离甲醇和水。(2)根据图示是一个闭合的环，说明总反应的反应热是四步反应的反应热之和，结合碳元素守恒，可以写出总反应的热化学方程式：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(l)＋H2O(l)ΔH＝(a＋b＋c＋d)kJ·mol－1。(二)能垒图像的分析与应用1．(2021·山西省名校联盟测试)工业上利用NH3对烟道气进行脱硝(除氮氧化物)的SCR技术具有效率高、性能可靠的优势。SCR技术的原理为NH3和NO在催化剂(MnO2)表面转化为N2和H2O，反应进程中的相对能量变化如图所示。下列说法错误的是()A．总反应方程式为6NO＋4NH3eq\o(=,\s\up7(MnO2))5N2＋6H2OB．NH2NO是脱硝反应的活性中间体C．升高温度，脱硝反应的正反应速率的增大程度大于其逆反应速率的增大程度D．决定反应速率的步骤是“H的移除”答案C解析由已知“SCR技术的原理为NH3和NO在催化剂(MnO2)表面转化为N2、H2O”可知总反应方程式为6NO＋4NH3eq\o(=,\s\up7(MnO2))5N2＋6H2O，A说法正确；观察相对能量—反应进程曲线知，NH3吸附在催化剂表面后，经过一定的反应形成了NH2NO，NH2NO又经过反应得到N2和H2O，所以NH2NO是脱硝反应的活性中间体，B说法正确；起始相对能量高于终态，说明这是一个放热反应，升高温度平衡会逆向移动，所以升高温度后，脱硝反应的正反应速率的增大程度小于其逆反应速率的增大程度，C说法错误；相对能量—反应进程曲线表明，全过程只有H的移除过程势能升高，这是一个需要吸收能量越过能垒的反应，其速率是全过程几个反应中最慢的，决定了反应的速率，是总反应的控速步骤，D说法正确。2．(2021·湖北省八市联考)我国科研人员在银催化简单烷烃的区域选择性方面的研究取得了重大突破。图为一种烷烃C—H键的选择性插入反应进程。下列说法错误的是()A．升高温度三个反应的速率均加快B．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种物质中，最稳定的是ⅠC．总反应速率取决于由中间体1生成中间体2的一步D．催化剂对化学反应具有选择性，生成不同产物的同时改变了反应的焓变答案D解析升高温度使反应速率加快，A项正确；物质能量越低越稳定，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种物质中，最稳定的是Ⅰ，B项正确；化学反应的速率取决于反应历程中慢反应的过程，中间体1生成中间体2的反应为吸热反应，且活化能最高，决定了总反应速率，C项正确；催化剂具有选择性，只影响化学反应速率，但不改变反应的焓变，D项错误。3．(2021·陕西省名校联盟试题)我国科学家实现了在铜催化条件下将DMF[(CH3)2NCHO]转化为三甲胺[N(CH3)3]。计算机模拟单个DMF分子在铜催化剂表面的反应历程如图所示，下列说法正确的是()A．由图可以判断DMF转化为三甲胺的反应属于吸热反应B．N(CH3)3＋OH*＋H*=N(CH3)3(g)＋H2O(g)是该反应历程的决速步骤C．使用铜作催化剂可以降低反应的活化能，从而改变反应的焓变D．该历程中最大能垒(活化能)E正＝2.16eV答案B解析根据图示，(CH3)2NCHO(g)＋2H2(g)的能量大于N(CH3)3(g)＋H2O(g)的能量，所以DMF转化为三甲胺的反应是放热反应，A错误；化学反应速率与反应的活化能密切相关，活化能正＝(－1.02eV)－(－2.21eV)＝1.19eV]最大，是该反应历程的决速步骤，B正确；催化剂加快反应速率的机理就是改变反应的历程，降低反应所需的活化能，但由于不能改变反应物、生成物的能量，因此不改变反应的焓变，C错误；根据选项B分析可知该历程中最大能垒(活化能)E正为1.19eV，D错误。4．(2021·石家庄市第二十七中学联考)分子筛催化环己烯()芳构化制苯()的反应历程和过程中能垒图分别见图1和图2。下列说法错误的是()A．TS1→Int1的反应为取代反应B．决定化学反应速率的步骤为Int3→TS4C．环己烯芳构化制苯的化学方程式为eq\o(→,\s\up7(催化剂))＋2H2↑D．经芳构化反应可能得到、等产物答案B解析观察TS1及Int1的结构简式可知TS1→Int1的反应为取代反应，A项正确；决定化学反应速率的步骤应该是活化能最大的步骤，由题图可知，应该是R→TS1的反应，B项错误；根据图中的结构简式可知环己烯芳构化反应为eq\o(→,\s\up7(催化剂))＋2H2↑，C项正确；由环己烯芳构化的反应进程可知，经芳构化反应可能得到、等产物，D项正确。5．甲醇是重要的化工原料，可用于制备甲醛、醋酸等产品。利用CH4与O2在催化剂的作用下合成甲醇。主反应：CH4(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CH3OH(g)ΔH副反应：CH4(g)＋2O2(g)CO2(g)＋2H2O(g)科技工作者结合实验与计算机模拟结果，研究了CH4、O2和H2O(g)(H2O的作用是活化催化剂)按照一定体积比在催化剂表面合成甲醇的反应，部分历程如下图所示(吸附在催化剂表面的物种用*标注，TS代表过渡态)。(1)在催化剂表面上更容易被吸附的是________(填“H2O”或“O2”)。(2)该历程中正反应最大的活化能为________kJ·mol－1，写出该步骤的化学方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)H2O(2)22.37*CH4＋*OH=*CH3OH＋*H解析(1)*H2O能量更低，故H2O更容易被吸附。(2)正反应最大的活化能为[－12.68－(－35.05)]kJ·mol－1＝22.37kJ·mol－1；化学方程式为*CH4＋*OH=*CH3OH＋*H。6．随着节能环保问题的提出，人们开始关注逆水煤气反应(RWGS)的研究。目前RWGS的历程主要有：氧化还原历程[如下图TS1－TS2－TS3－TS4－CO(a)＋H2O(a)]和中间物种分解历程[如下图TS1－TS6－TS7－TS5－HCOO(a)＋H(a)]。结合实验与计算机模拟结果，研究单一分子RWGS在Fe3O4催化剂表面的反应历程(如下图)，各步骤的活化能和反应热，如下表所示[已知(a)表示物质吸附在催化剂表面的状态]：RWGS部分步骤的活化能E和反应热ΔH步骤激发态E/eVΔH/VH2(a)→2H(a)TS10.79－0.30CO2(a)→CO(a)＋O(a)TS21.07－0.74O(a)＋H(a)→OH(a)TS31.55－0.45OH(a)＋H(a)→H2O(a)TS41.68＋0.48OH(a)＋CO(a)→HCOO(a)TS53.72＋0.44CO2＋H(a)→COOH(a)TS62.08＋0.55COOH(a)→CO(a)＋OH(a)TS70.81－1.70(1)写出RWGS的热化学方程式：_____________________________________________。(2)对比各个步骤的活化能，得出RWGS在Fe3O4催化剂表面反应的主要历程是____________(填“氧化还原”或“中间物种分解”)历程，理由是__________________________________________________________________________________________________，RWGS在Fe3O4催化剂表面反应的控速步骤化学方程式为__________________________________________________________________________________________________。答案(1)CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)ΔH＝＋41.42kJ·mol－1[或CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)ΔH＝＋0.43NAeV·mol－1](2)氧化还原这两种路径中，生成COOH(a)的活化能比较高，所以CO2(a)更倾向于先解离，再与H(a)结合。同时，生成的CO(a)与OH(a)反应生成HCOO(a)的活化能非常高，所以HCOO(a)在反应中很难出现CO(a)＋H2O(a)=CO(g)＋H2O(g)解析(1)根据图像可知，该反应的反应物的总能量小于生成物的总能量，为吸热反应，ΔH>0。因此RWGS的热化学方程式为CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)ΔH＝＋0.43NAeV·mol－1＝＋0.43×6.02×1023×1.6×10－19J·mol－1×10－3kJ·J－1≈＋41.42kJ·mol－1。(2)对比在Fe3O4催化剂表面的反应历程的各步的活化能，可知这两种路径中，生成COOH(a)的活化能比较高，所以CO2(a)更倾向于先解离，再与H(a)结合。同时，生成的CO(a)与OH(a)反应生成HCOO(a)的活化能非常高，所以HCOO(a)在反应中很难出现，因此RWGS在Fe3O4催化剂表面反应的主要历程是氧化还原历程[图TS1－TS2－TS3－TS4－CO(a)＋H2O(a)]，根据图像可知，RWGS在Fe3O4催化剂表面的反应历程中最大能垒出现在最后一步脱附反应，因此化学方程式为CO(a)＋H2O(a)=CO(g)＋H2O(g)。7．工业上，在Rh基催化剂的作用下发生反应CO(g)＋3H2(g)CH4(g)＋H2O(g)。向恒容密闭容器中通入1molCO(g)和3molH2(g)，在催化剂表面上反应历程和能量变化如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。据图可知，该反应为________(填“放热”或“吸热”)反应；对该反应的反应速率影响最大的基元反应方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案放热CHeq\o\al(*,3)＋H*=CH4(g)解析由图可知：E(反应物)＞E(生成物)，所以该反应放热；反应快慢取决于活化能最大的步骤，即CHeq\o\al(*,3)＋H*=CH4(g)。8．推动煤炭清洁高效利用是未来煤炭利用的发展方向，其中煤制天然气(主要成分甲烷)能对燃气资源有重要补充作用。在催化剂作用下，其涉及的主要反应如下：CO(g)＋3H2(g)CH4(g)＋H2O(g)ΔH1＝－206.2kJ·mol－1ⅠCO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH2＝－41.2kJ·mol－1ⅡCO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)ΔH3Ⅲ荷兰埃因霍温大学学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在催化剂钴表面上反应Ⅰ的反应历程，如图所示，其中吸附在钴催化剂表面上的物种用*标注。(1)该历程中最大能垒E正＝________kJ·mol－1，写出该步骤的化学方程式：_____________________________________________________________________________________。(2)ΔH3＝________kJ·mol－1。答案(1)136.1CO*＋2H*＋2H2(g)=C*＋O*＋2H*＋2H2(g)(2)－165.0解析(1)根据图中信息得出，该历程中最大能垒是相对能量7.8kJ·mol－1到143.9kJ·mol－1，即E正＝136.1kJ·mol－1；该步骤的化学方程式为CO*＋2H*＋2H2(g)=C*＋O*＋2H*＋2H2(g)。(2)根据盖斯定律，反应Ⅰ－反应Ⅱ＝反应Ⅲ，ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝－206.2kJ·mol－1－(－41.2kJ·mol－1)＝－165.0kJ·mol－1。(三)新型化学电源1．(2021·四川重点中学试题)我国科学家研发了一种水系可逆Zn—CO2电池，电池工作时，复合膜(由a、b膜复合而成)层间的H2O解离成H＋和OH－，在外加电场中可透过相应的离子膜定向移动。当闭合K1时，Zn－CO2电池工作原理如图所示：下列说法不正确的是()A．闭合K1时，Zn表面的电极反应式为Zn＋4OH－－2e－=[Zn(OH)4]2－B．闭合K1时，反应一段时间后，NaCl溶液的pH减小C．闭合K2时，Pd电极与直流电源正极相连D．闭合K2时，H＋通过a膜向Pd电极方向移动答案D解析闭合K1时，Zn被氧化作负极，原电池中阴离子流向负极，所以OH－通过b膜移向Zn，负极上Zn失去电子结合氢氧根生成[Zn(OH)4]2－，电极反应式为Zn＋4OH－－2e－=[Zn(OH)4]2－，故A正确；闭合K1时，Pd电极为正极，氢离子透过a膜移向Pd电极，CO2得电子后结合氢离子生成HCOOH，所以NaCl溶液的pH减小，故B正确；闭合K2时，Pd电极上发生氧化反应为阳极，与直流电源正极相连，故C正确；闭合K2时，Pd电极为阳极，氢离子应移向阴极，故D错误。2．(2021·陕西省名校联盟试题)我国科研工作者研制出基于PANa(聚丙烯酸钠)电解质的Zn—空气可充电电池，该电池具有高容量和超长循环稳定性。PANa是一种超强吸水聚合物，可吸收大量Zn(CH3COO)2和KOH溶液作为水合离子含量调节剂形成水凝胶电解质，示意图如图。已知：Zn2＋＋4OH－=[Zn(OH)4]2－。下列说法错误的是()A．PANa是一种有机高分子聚合物，在水溶液中不会发生电离B．放电时，负极反应式为Zn－2e－＋4OH－=[Zn(OH)4]2－C．充电时，阴极附近pH增大，阳极附近pH减小D．充电时，电路中通过0.4mol电子时，有2.24L(标准状况下)O2生成答案A解析PANa为有机物钠盐，在水溶液中电离出聚丙烯酸根离子和Na＋，A错误；放电时负极锌失去电子后结合OH－生成[Zn(OH)4]2－，负极反应式为Zn－2e－＋4OH－=[Zn(OH)4]2－，B正确；充电时，阴极反应式为[Zn(OH)4]2－＋2e－=Zn＋4OH－，阴极附近OH－浓度增大，pH增大，阳极反应式为4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，阳极附近OH－浓度减小，pH减小，C正确；充电时，阳极反应式为4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，电路中通过0.4mol电子时，有0.1molO2生成，在标准状况下体积为0.1mol×22.4L·mol－1＝2.24L，D正确。3．(2021·河北省秦皇岛市抚宁区检测)一种固定CO2的电化学装置如图，该电化学装置放电时可将CO2转化为Li2CO3和C，充电时选用合适的催化剂，只有Li2CO3发生氧化反应，释放出CO2和O2。下列说法正确的是()A．该电池左侧可以用LiCl溶液作电解质溶液B．充电时，电极Y发生还原反应C．放电进气为CO2，充电出气为CO2和O2D．放电时正极的反应式为2CO2＋O2＋4Li＋＋4e－=2Li2CO3答案C解析若该电池左侧用LiCl溶液作电解质溶液，则电极Li会与水发生反应，故A错误；充电时，电极Y为阳极，发生氧化反应，故B错误；放电时，电极Y为正极，正极上CO2得电子生成C和Li2CO3，电极反应式为3CO2＋4Li＋＋4e－=C＋2Li2CO3，则放电进气为CO2；根据题意，充电时选用合适的催化剂，只有Li2CO3发生氧化反应，释放出CO2和O2，故C正确，D错误。4．荣获2019年诺贝尔化学奖的吉野彰是最早开发具有商业价值的锂离子电池的日本科学家，他设计的可充电电池的工作原理示意图如图所示。该可充电电池的放电反应为LixCn＋Li(1－x)CoO2=LiCoO2＋Cn。NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是()A．该电池用于电动汽车可有效减少光化学烟雾污染B．充电时，阳极反应为LiCoO2－xe－=Li(1－x)CoO2＋xLi＋C．充电时，Li＋由B极移向A极D．若初始两电极质量相等，当转移2NA个电子时，两电极质量差为14g答案D解析汽车燃烧汽油等化石燃料，排放的汽车尾气中含氮氧化物，大量氮氧化物排放到空气中，在日光照射下产生了一种有毒的烟雾，就是光化学烟雾，电动汽车可有效减少光化学烟雾污染，故A正确；可充电电池的放电反应为LixCn＋Li(1－x)CoO2=LiCoO2＋Cn，则放电时正极反应为Li(1－x)CoO2＋xLi＋＋xe－=LiCoO2，充电时，原电池的正极即为电解池的阳极，反应逆转，则反应为LiCoO2－xe－=Li(1－x)CoO2＋xLi＋，故B正确；由图知，充电时，A电极为电解池的阴极，B电极为电解池的阳极，充电时，Li＋由B极移向A极，故C正确；若初始两电极质量相等，当转移2NA个电子时，负极减少2molLi，其质量为14g，正极有2molLi＋迁入，其质量为14g，两电极质量差为28g，故D错误。5．(2021·广东省汕头市金山中学试题)2019年2月27日至3月1日，第十届日本国际二次电池展在日本东京举行，各种新型二次电池在东京有明展览中心展出，其中以Fe[Fe(CN)6]为代表的新型可充电钠离子电池，格外引人注意，其放电工作原理如图所示。下列说法错误的是()A．放电时，正极反应式为Fe[Fe(CN)6]＋2Na＋＋2e－=Na2Fe[Fe(CN)6]B．充电时，Mo箔接电源的负极C．充电时，Na＋通过离子交换膜从左室移向右室D．外电路中通过0.2mol电子时，负极质量变化为2.4g答案B＋2e－=Na2Fe[Fe(CN)6]，A项正确；充电时，电解池的阴极(原电池的负极)接电源的负极，电解池的阳极(原电池的正极)接电源的正极，即Mo箔接电源的正极，B项错误；充电时，阳离，外电路中通过0.2mol电子时，消耗0.1molMg，质量减少2.4g，D项正确。6．蔥醌(AQDS)是一种具有氧化还原活性的廉价有机分子，蔥醌/碘化铵液流可充电电池(如图)以其环保、价廉、稳定等优点被研究及广泛应用。充电时，AQDS转化为AQDS(NH4)2。下列说法错误的是()A．放电时，b极电势低于a极B．充电时，a极的电极反应式为3I－－2e－=Ieq\o\al(－,3)C．充电时，电路中每转移1mole－，膜两侧电解液的质量变化差为36gD．该装置中的阳膜也可以用阴膜代替答案D解析充电时，AQDS转化为AQDS(NH4)2，说明b极为阴极，a极为阳极，则放电时a极为正极，b极为负极。根据分析，放电时，b极为负极，因此b极电势低于a极，故A正确；充电时，a极为阳极，电极反应式为3I－－2e－=Ieq\o\al(－,3)，故B正确；充电时，电路中每转移1mole－，左侧1molNHeq\o\al(＋,4)移动到右侧，膜左侧质量减少18g，右侧质量增加18g，膜两侧电解液的质量变化差为36g，故C正确；该装置中的阳膜不能用阴膜代替，如果用阴膜代替，铵根离子不能穿过则不能生成AQDS(NH4)2，故D错误。7．如图是常温钠离子全固态浓差电池工作示意图。正极材料为层状含钠过渡金属氧化物，负极为钠锡合金(Na15Sn4)。下列说法合理的是()A．该电池工作时不发生氧化还原反应B．放电时，负极的反应为Na15Sn4－15e－=15Na＋＋4SnC．充电时，Na＋会被吸附进入过渡金属氧化层D．充电时，b极接电源的正极，a极接电源的负极答案B解析该电池放电时，是原电池工作原理，充电时，是电解池工作原理，无论是放电还是充电均发生了氧化还原反应，故A错误；该电池放电时，是原电池工作原理，负极上为钠锡合金(Na15Sn4)失电子发生氧化反应生成钠离子和锡，电极反应式为Na15Sn4－15e－=15Na＋＋4Sn，故B正确；充电时，是电解池工作原理，Na＋会向阴极移动，是脱离过渡金属氧化层，故C错误；充电时，是电解池工作原理，则充电时，b极接电源的负极，a极接电源的正极，故D错误。8．近年来AIST报告正在研制一种“高容量、低成本”锂—铜空气燃料电池。该电池通过一种复杂的铜腐蚀现象产生电流，其中放电过程为2Li＋Cu2O＋H2O=2Cu＋2Li＋＋2OH－，下列说法正确的是()A．放电时，正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－B．通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2OC．放电时，Cu极区域水溶液的pH减小D．放电过程中，电子由锂电极经过锗酸锌锂固体电解质到达铜电极答案B解析放电时，正极上并非是氧气直接放电，正极的电极反应式为Cu2O＋H2O＋2e－=2Cu＋2OH－，故A错误；由放电过程总反应：2Li＋Cu2O＋H2O=2Cu＋2Li＋＋2OH－可知，通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2O，故B正确；放电时，Cu极电极反应式：Cu2O＋H2O＋2e－=2Cu＋2OH－，Cu电极上生成氢氧根离子，该区域水溶液的pH增大，故C错误；放电过程中，电子由锂电极通过外电路导线经过负载到达铜电极，电子无法在有机电解质和锗酸锌锂固体电解质中传递，故D错误。9．微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。某污水处理厂利用微生物电池将镀铬废水中的Cr2Oeq\o\al(2－,7)催化还原，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是()A．电池工作时外电路电流由b极流向a极B．b极反应式为Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋14H＋＋6e－=2Cr3＋＋7H2OC．每生成1molCr(OH)3，右池n(H＋)减少2molD．每处理0.5molCr2Oeq\o\al(2－,7)，可生成16.8L(标准状况下)CO2答案C解析a极为负极，乙酸发生氧化反应生成二氧化碳，b极Cr2Oeq\o\al(2－,7)中铬由＋6价变成＋3价，得电子发生还原反应，为正极，所以电池工作过程中电流由b极流向a极，A正确；根据反应可知每生成1molCr(OH)3，电路中转移了3mol电子，即有3molH＋从左池进入右池，同时Cr3＋水解生成了3molH＋，而Cr2Oeq\o\al(2－,7)反应过程中消耗7molH＋，故右池n(H＋)减少1mol，C错误；根据得失电子守恒，每处理0.5molCr2Oeq\o\al(2－,7)，转移3mol的电子，所以生成二氧化碳的物质的量为0.75mol，标况下的体积为0.75mol×22.4L·mol－1＝16.8L，D正确。10．某种新型热激活电池的结构如图所示，电极a的材料是氧化石墨烯(CP)和铂纳米粒子，电极b的材料是聚苯胺(PANI)，电解质溶液中含有Fe3＋和Fe2＋。加热使电池工作时电极b发生的反应是PANI－2e－＋H2O=PANIO(氧化态聚苯胺，绝缘体)＋2H＋，电池冷却时Fe2＋在电极b表面与PANIO反应可使电池再生。下列说法不正确的是()A．电池工作时电极a为正极，且发生的反应是Fe3＋＋e－=Fe2＋B．电池工作时，若在电极b周围滴加几滴紫色石蕊溶液，电极b周围慢慢变红C．电池冷却时，若该装置正负极间接有电流表，指针会发生偏转D．电池冷却过程中发生的反应是2Fe2＋＋PANIO＋2H＋=2Fe3＋＋PANI＋H2O答案C解析根据电极b发生的电极反应判断电极a是正极，电极b是负极，电池工作时电极a上的反应是Fe3＋＋e－=Fe2＋，A正确；电池工作时电极b发生的反应是PANI－2e－＋H2O=PANIO(氧化态聚苯胺，绝缘体)＋2H＋，溶液显酸性，若在电极b周围滴加几滴紫色石蕊溶液，电极b周围慢慢变红，B正确；电池冷却时Fe2＋是在电极b表面与PANIO反应使电池再生，因此冷却再生过程电极a上无电子得失，导线中没有电子通过，C不正确；电池＋PANI＋H2O，D正确。(四)电解原理的创新应用1．(2021·广东省“六校联盟”试题)近日，电催化固氮领域取得重要进展，利用双功能催化剂可实现室温条件下电催化氮气还原制备氨气、氧化制备硝酸盐。装置如图所示：下列说法错误的是()A．工作时，电子流入a极B．阳极区的电极反应为N2＋6H2O－10e－=2NOeq\o\al(－,3)＋12H＋C．阳极区和阴极区消耗的N2的质量之比为5∶3D．该离子交换膜应使用质子交换膜答案C解析由图可知，a极N2生成NH3，发生还原反应，为阴极，电子由电源负极流入阴极，A项正确；由图可知，阳极是N2反应生成HNO3，失去电子，电极反应为N2＋6H2O－10e－=2NOeq\o\al(－,3)＋12H＋，B项正确；由图可知，a极：N2→2NH3，得到6e－，b极：N2→2NOeq\o\al(－,3)，失去10e－，根据得失电子相等计算，阳极区和阴极区消耗的N2的质量之比为3∶5，C项错误；阳极反应为N2＋6H2O－10e－=2NOeq\o\al(－,3)＋12H＋，生成H＋，阴极反应为N2＋6e－＋6H＋=2NH3，消耗H＋，该离子交换膜应使用质子交换膜，D项正确。2．(2021·云南月考)某研究机构使用Li—SO2Cl2电池电解制备Ni(H2PO2)2，其工作原理如图所示。已知电池反应为2Li＋SO2Cl2=2LiCl＋SO2↑，下列说法错误的是()A．Li电极的电极反应式为Li－e－=Li＋B．f接口连接gC．膜a、c是阴离子交换膜，膜b是阳离子交换膜D．不锈钢电极附近溶液的pH增大答案C解析由电极反应式：2Li＋SO2Cl2=2LiCl＋SO2↑可知，Li转化为Li＋，则Li电极为负极，C电极为正极；因为要电解制备Ni(H2PO2)2，则镍电极应失电子，所以镍电极为阳极，g与f相连，h与e相连；Ni失电子生成Ni2＋通过膜a进入产品室(Ⅱ室)，则膜a为阳离子交换膜；H2POeq\o\al(－,2)通过膜b进入产品室(Ⅱ室)，则膜b为阴离子交换膜；在阴极(不锈钢)，H2O得电子生成H2和OH－，所以Ⅲ室中的Na＋通过膜c进入Ⅳ室，膜c为阳离子交换膜。由电极反应式：2Li＋SO2Cl2=2LiCl＋SO2↑可知，Li转化为Li＋，则Li电极的电极反应式为Li－e－=Li＋，选项A正确；由上面的分析可知，f(正极)接口连接g(阳极)，选项B正确；由上面分析可知，膜a、c是阳离子交换膜，膜b是阴离子交换膜，选项C错误；在不锈钢电极(阴极)附近，溶液中的水得电子，电极反应式为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，溶液的pH增大，选项D正确。3．应对新冠肺炎疫情时所采取的措施是对环境进行彻底消毒，二氧化氯(ClO2，黄绿色易溶于水的气体)是一种安全稳定、高效低毒的消毒剂。工业上通过惰性电极电解氯化铵和盐酸的方法制备ClO2的原理如图所示。下列说法正确的()A．a与电源的负极连接，在b极区流出的Y溶液是浓盐酸B．当有0.3mol阴离子通过离子交换膜时，二氧化氯发生器中产生1.12LNH3C．电解池a极上发生的电极反应为NHeq\o\al(＋,4)－6e－＋3Cl－=NCl3＋4H＋D．二氧化氯发生器内，发生的氧化还原反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为6∶1答案C解析在b极区有H＋得到电子生成H2，电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，在b极区流出的Y溶液是稀盐酸，则b极为电解池的阴极，b极与电源的负极相连接，则a极与电源的正极相连接，故A错误；没有指明条件为标准状况，不能准确计算产生NH3的体积，故B错误；a为电解池的阳极，NHeq\o\al(＋,4)在阳极失去电子生成NCl3，电极反应式为NHeq\o\al(＋,4)－6e－＋3Cl－=NCl3＋4H＋，故C正确；在二氧化氯发生器内，发生反应：3H2O＋NCl3＋6NaClO2=6ClO2↑＋NH3↑＋3NaCl＋3NaOH，其中NCl3为氧化剂，NaClO2为还原剂，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶6，故D错误。4．次磷酸钴[Co(H2PO2)2]广泛应用于化学电镀，工业上利用电渗析法制取次磷酸钴的原理如图所示：已知：①该装置的电极材料分别为金属钴和不锈钢。②Co(H2PO2)2溶液在强碱性条件下通过自身催化发生氧化还原反应，实现化学镀钴。下列说法正确的是()A．膜Ⅱ、膜Ⅲ均为阴离子交换膜B．M电极反应为Co－2e－＋2H2POeq\o\al(－,2)=Co(H2PO2)2C．a为电源的负极D．Co(H2PO2)2溶液化学镀钴过程中反应可能为Co2＋＋H2POeq\o\al(－,2)＋3OH－=Co＋HPOeq\o\al(－,3)＋2H2O答案A解析该装置为电解池，M为阳极，电极材料为金属钴，钴失电子生成钴离子，钴离子通过膜Ⅰ进入产品室，H2POeq\o\al(－,2)通过膜Ⅱ、膜Ⅲ进入产品室与钴离子生成Co(H2PO2)2，膜Ⅱ、膜Ⅲ均为阴离子交换膜，A正确；Co(H2PO2)2在产品室中生成，不是在阳极生成，阳极的电极反应式为Co－2e－=Co2＋，B错误；M为阳极，应接电源的正极，故a为电源的正极，C错误；离子方程式中电荷不守恒，应为Co2＋＋H2POeq\o\al(－,2)＋3OH－=Co＋HPOeq\o\al(2－,3)＋2H2O，D错误。5．电化学脱硫是近几年国内外发展起来的一种新型脱硫方法，某种电化学脱硫方法装置如图所示，不仅可以脱去烟气中的SO2还可以制得硫酸。下列说法不正确的是()A．该装置能够将电能转化为化学能B．净化气的成分为二氧化碳和氧气C．电极1的电极反应式为O2＋4e－＋2SO3=2SOeq\o\al(2－,4)D．电极2的电极反应式为2SOeq\o\al(2－,4)－4e－=2SO3＋O2答案B解析该装置为电解池，将电能转化为化学能，故A正确；由于二氧化硫与氧气的反应为可逆反应，所以净化气的成分除了有二氧化碳、氧气外，还有少量的二氧化硫，故B错误；在阴极，氧气得电子发生了还原反应，电极反应式为O2＋4e－＋2SO3=2SOeq\o\