化学反应与能量 阶段评估检测(五)（学生版 教师版）2025年高考化学总复习（含解析）

12化学反应与能量阶段评估检测(五)(75分钟100分)一、选择题:本题共14小题,每小题3分,共42分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。1.我国首创光伏发电—固态储氢技术,解决了“绿电”与“绿氢”灵活转换的难题。下列说法不正确的是 ()A.该技术直接将光能转换成化学能储存起来B.规模化使用氢能有助于实现“碳达峰”C.“绿电”电解水制氢成本比煤炭等化石燃料制氢成本低D.固态储氢技术使新能源汽车电池加氢更加便捷2.下列设备工作时,将化学能转化为热能的是 ()ABCD碱性锌锰电池水轮发电机太阳能热水器燃气灶3.下列有关反应热和热化学方程式的描述不正确的是 ()A.已知:H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l)ΔH=-57.3kJ·mol-1,则稀氨水和稀H2SO4溶液完全反应生成1molH2O(l)时,放出热量少于57.3kJB.热化学方程式各物质前的化学计量数既可以是整数也可以是分数,既表示分子数也表示物质的量C.101kPa,20℃和25℃时,CH4的燃烧热不同D.键能数值为平均值,用键能求出的反应热是估算值4.甲醇与水蒸气在催化剂作用下发生如下反应:反应Ⅰ:CH3OH(g)===CO(g)+2H2(g)ΔH1反应Ⅱ:CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g)ΔH2根据能量变化示意图,下列说法正确的是 ()A.E3-E2>E4-E1B.反应Ⅱ决定整个反应的速率C.催化剂可以降低总反应的焓变D.CH3OH(g)+H2O(g)===CO2(g)+3H2(g)ΔH=ΔH1-ΔH25.(2024·兰州一中期中)氢卤酸的能量关系如图所示:下列说法正确的是 ()A.ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4B.相同条件下,HCl的ΔH2比HBr的小C.相同条件下,HCl的(ΔH3+ΔH4)比HI的大D.一定条件下,气态原子生成1molH—X键放出akJ能量,则ΔH2=+akJ·mol-16.(2024·开封联考)太阳能是理想的清洁能源,通过Fe3O4和FeO的热化学循环可以利用太阳能,其转化关系如图所示。下列说法错误的是 ()A.过程Ⅰ中氧化产物是O2B.过程Ⅱ化学方程式为CO2+6FeO2Fe3O4+CC.过程Ⅱ产物中只有离子键形成D.总反应式为CO2(g)C(s)+O2(g),是吸热反应7.火星大气中含有大量CO2,一种有CO2参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。该电池以金属钠为负极,碳纳米管为正极,放电时()A.负极上发生还原反应B.CO2在正极上得电子C.阳离子由正极移向负极D.将电能转化为化学能8.二十大报告指出要深入推进环境污染防治,持续深入打好蓝天、碧水、净土保卫战。二氧化硫-空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合,原理如图所示。下列说法正确的是 ()A.该电池放电时质子从Pt2电极经过内电路移向Pt1电极B.Pt1电极附近发生的反应为SO2+2H2O-2e-===H2SO4+2H+C.Pt2电极附近发生的反应为O2+4e-+2H2O===4OH-D.相同条件下,放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为2∶19.K-O2电池结构如图,a和b为两个电极,其中之一为单质钾片。关于该电池,下列说法错误的是 ()A.隔膜允许K+通过,不允许O2通过B.放电时,电流由b电极沿导线流向a电极;充电时,b电极为阳极C.产生1Ah电量时,生成KO2的质量与消耗O2的质量比值约为2.22D.用此电池为铅酸蓄电池充电,消耗3.9g钾时,铅酸蓄电池消耗0.9g水10.(2024·南阳模拟)类比和推理是重要的学习方法。下列类比或推理合理的是()选项已知方法结论A工业电解熔融氯化镁制镁类比工业电解熔融氯化铝制铝BH2(g)+Br2(g)===2HBr(g)ΔH1<0,H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)ΔH2<0,且ΔH2<ΔH1推理氯的得电子能力大于溴C铁制品在潮湿空气中易生锈类比铝制品在潮湿空气中易生锈D由铝片、镁片与NaOH溶液组成的原电池中,铝片为负极推理铝的失电子能力大于镁11.(2024·河南高三校联考)我国科学家在锂氧电池催化剂领域取得重大进展。某锂氧电池的工作原理如图1所示,电池总反应为O2+2LiLi2O2,b电极发生反应的微观过程如图2所示。下列说法错误的是 ()A.放电时b电极上发生过程Ⅰ的系列反应B.过程Ⅱ中④的电极反应式为Li2-xO2-(2-x)e-===O2↑+(2-x)Li+C.O2中混入CO2会影响电池充电D.放电过程中转移1mole-时,b电极增重16g12.如图是利用微生物将废水中的乙二胺[H2N(CH2)2NH2]氧化为环境友好物质而制作的化学电源,可给二次电池充电。下列说法正确的是 ()A.M极电极反应式:H2N(CH2)2NH2+4H2O-16e-===2CO2+N2+16H+B.充电时二次电池的正极应与M极相连C.H+通过质子交换膜由N极向M极移动D.若N极消耗了标准状况下2.24LO2,则有0.4mol电子从N极流向M极13.(2024·华南师大附中期中)LiOH是生产航空航天润滑剂的原料。清华大学首创三室膜电解法制备氢氧化锂,其模拟装置如图所示。下列有关说法正确的是()A.a极为电源的负极,Y极上发生氧化反应B.X极的电极反应式为2H2O-4e-===4H++O2↑C.膜1为阳离子交换膜,膜2为阴离子交换膜D.每转移2mol电子,理论上生成24gLiOH14.我国科研团队将电解食盐水的阳极反应与电催化还原CO2的阴极反应相结合,制备CO与次氯酸盐,阴极区与阳极区用质子交换膜隔开。装置如图所示,下列说法正确的是 ()A.b极为电源的负极B.工作时,阴极附近溶液pH减小C.电池工作时,阳极发生的电极反应式为Cl-+H2O-2e-===ClO-+2H+D.工作时,每转移1mol电子,阴极室和阳极室质量变化相差10g二、非选择题:本题共4小题,共58分。15.(14分)用如图所示的装置测定中和反应反应热。实验药品:100mL0.50mol·L-1盐酸、50mL0.55mol·L-1NaOH溶液、50mL0.55mol·L-1氨水。已知弱碱电离时吸热。回答下列问题:(1)从实验装置上看,还缺少,其能否用铜质材料替代?(填“能”或“不能”),理由是。

(2)装置中隔热层的作用是。

(3)将浓度为0.50mol·L-1的酸溶液和0.55mol·L-1的碱溶液各50mL混合(溶液密度均为1g·mL-1),生成的溶液的比热容c=4.18J·g-1·℃-1,测得温度如下:反应物起始温度t1/℃最高温度t2/℃甲组(HCl+NaOH)15.018.3乙组(HCl+NH3·H2O)15.018.1①两组实验结果存在差异的原因是

。

②HCl(aq)+NH3·H2O(aq)===NH4Cl(aq)+H2O(l)的ΔH=(保留一位小数)。

③某同学利用上述装置重新做甲组实验,测得反应热ΔH偏大,则可能的原因是(填字母)。

A.测完盐酸的温度直接测NaOH溶液温度B.做该实验时室温较高C.杯盖未盖严D.NaOH溶液一次性迅速倒入④实验中若改用60mL0.50mol·L-1的盐酸与50mL0.55mol·L-1的氢氧化钠溶液进行反应,与上述实验相比,所放出的热量(填“相等”或“不相等”,下同),若实验操作均正确,则所求中和热。

16.(14分)(2024·酒泉模拟)2030年前实现碳达峰的承诺,体现了中国的大国风范。天然气的综合利用是各国科学家研究的重要课题。(1)天然气的主要成分为甲烷,甲烷的结构式是,甲烷燃烧反应过程中的能量变化符合如图中的(填字母)。

(2)agCH4燃烧生成二氧化碳气体和液态水,放出热量44.5kJ。经测定,生成的CO2与足量澄清石灰水反应得到5g沉淀,则CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)ΔH=kJ·mol-1,其中a=。

(3)甲烷和二氧化碳重整制合成气的研究是实现碳达峰的手段之一,甲烷和二氧化碳重整制合成气的反应为CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)ΔH1副反应I:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41.5kJ·mol-1副反应Ⅱ:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)ΔH3已知:部分化学键键能数据如表(1molCO中含有1molC≡O键)。化学键C—HC=OH—HC≡O键能/(kJ·mol-1)4137454361011则ΔH1=kJ·mol-1,ΔH3=kJ·mol-1。

(4)用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。例如:CH4(g)+4NO2(g)===4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-574kJ·mol-1CH4(g)+4NO(g)===2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-1160kJ·mol-1若标准状况下用1.12LCH4还原NO2至N2,整个过程中转移电子总数为(阿伏加德罗常数的值用NA表示),放出的热量为kJ。

17.(16分)电化学原理在工业生产中发挥着巨大的作用。Ⅰ.Na2FeO4是制造高铁电池的重要原料,同时也是一种新型的高效净水剂,在工业上通常利用如图装置生产Na2FeO4(1)阳极的电极反应式为。

(2)阴极产生的气体为。

(3)右侧的离子交换膜为(填“阴”或“阳”)离子交换膜,阴极区a%b%(填“>”“=”或“<”)。

Ⅱ.如图是一种用电解原理来制备H2O2,并用产生的H2O2处理废氨水的装置。(4)Ir-Ru惰性电极吸附O2生成H2O2,其电极反应式为。

(5)理论上电路中每转移3mol电子,最多可以处理废氨水中溶质(以NH3计)的质量是g。

18.(14分)(2023·石家庄模拟)低碳经济已成为人们一种新的生活理念,二氧化碳的捕捉和利用是能源领域的一个重要研究方向。回答下列问题:(1)用CO2催化加氢可以制取乙烯:CO2(g)+3H2(g)12C2H4(g)+2H2O(g),该反应体系的能量随反应过程的变化关系如图所示,则该反应的ΔH=(用含a、b的式子表示)。相关化学键的键能如表,实验测得上述反应的ΔH=-152kJ·mol-1,则表中的x=。

化学键C=OH—HC=CC—HH—O键能(kJ·mol-1)x436764414464(2)工业上用CO2和H2反应合成二甲醚。已知:①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-53.7kJ·mol-1②CH3OCH3(g)+H2O(g)===2CH3OH(g)ΔH2=+23.4kJ·mol-1则2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH3=kJ·mol-1。

(3)用NA表示阿伏加德罗常数的值,在C2H2(g)完全燃烧生成CO2和液态水的反应中,每有5NA个电子转移时,放出650kJ的热量。已知1g燃料完全燃烧时放出的热量叫作该燃料的热值,则C2H2的热值为。

(4)二氧化碳的捕集、利用是我国能源领域的一个重要战略方向。科学家提出由CO2制取C的工艺如图。①工艺过程中的能量转化形式为。

②已知“重整系统”发生的反应中n(FeO)n(CO2)=6,则FexO阶段评估检测(五)(75分钟100分)一、选择题:本题共14小题,每小题3分,共42分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。1.我国首创光伏发电—固态储氢技术,解决了“绿电”与“绿氢”灵活转换的难题。下列说法不正确的是 ()A.该技术直接将光能转换成化学能储存起来B.规模化使用氢能有助于实现“碳达峰”C.“绿电”电解水制氢成本比煤炭等化石燃料制氢成本低D.固态储氢技术使新能源汽车电池加氢更加便捷【解析】选A。光伏发电将光能转化为电能,利用光伏发电产生的电能电解水,将电能转化为化学能,而不是将光能直接转化为化学能储存起来,A错误;规模化使用氢能,可以有效减少化石能源的使用,有助于实现“碳达峰”,B正确;用“绿电”电解水制氢的能源利用率高,故用“绿电”电解水制氢的成本比煤炭等化石燃料制氢成本低,C正确;气体储存比较困难,故固态储氢技术使新能源汽车电池加氢更加便捷,D正确。2.下列设备工作时,将化学能转化为热能的是 ()ABCD碱性锌锰电池水轮发电机太阳能热水器燃气灶【解析】选D。碱性锌锰电池是化学能转化为电能,A不符合题意;水轮发电机为机械能转化为电能,B不符合题意;太阳能热水器是太阳能转化为热能,C不符合题意;燃气灶是化学能转化为热能,D符合题意。3.下列有关反应热和热化学方程式的描述不正确的是 ()A.已知:H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l)ΔH=-57.3kJ·mol-1,则稀氨水和稀H2SO4溶液完全反应生成1molH2O(l)时,放出热量少于57.3kJB.热化学方程式各物质前的化学计量数既可以是整数也可以是分数,既表示分子数也表示物质的量C.101kPa,20℃和25℃时,CH4的燃烧热不同D.键能数值为平均值,用键能求出的反应热是估算值【解析】选B。已知:H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l)ΔH=-57.3kJ·mol-1,由于氨水是弱碱,属于弱电解质,其在水溶液中边反应边电离,电离是一个吸热过程,则稀氨水和稀H2SO4溶液完全反应生成1molH2O(l)时,放出热量少于57.3kJ,A正确;热化学方程式各物质前的化学计量数用于表示其物质的量,而不是其分子数,故热化学方程式各物质前的化学计量数既可以是整数也可以是分数,B错误;燃烧热与外界的压强和温度有关,相同质量的物质在不同温度下具有的总能量不同,故101kPa,20℃和25℃时,CH4的燃烧热不同,C正确;化学反应的微观本质为旧化学键的断裂和新化学键的形成过程,可以用反应物的总键能减去生成物的总键能来计算反应热,因为键能数值为平均值,所以用键能求出的反应热是估算值,D正确。4.甲醇与水蒸气在催化剂作用下发生如下反应:反应Ⅰ:CH3OH(g)===CO(g)+2H2(g)ΔH1反应Ⅱ:CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g)ΔH2根据能量变化示意图,下列说法正确的是 ()A.E3-E2>E4-E1B.反应Ⅱ决定整个反应的速率C.催化剂可以降低总反应的焓变D.CH3OH(g)+H2O(g)===CO2(g)+3H2(g)ΔH=ΔH1-ΔH2【解析】选A。由于绝对值|E3-E2|<|E4-E1|,两值均为负值,去掉绝对值后,E3-E2>E4-E1,A正确;由图可知,反应Ⅰ的活化能为E1-E5,反应Ⅱ的活化能为E2-E3,反应Ⅰ的活化能较大,则反应Ⅰ的反应速率慢于反应Ⅱ,反应Ⅰ决定整个反应的速率,B错误;催化剂可改变反应的活化能,反应的焓变由始态和终态决定,催化剂不改变焓变,C错误;根据盖斯定律,反应Ⅰ+Ⅱ可得目标化学方程式CH3OH(g)+H2O(g)===CO2(g)+3H2(g),则ΔH=ΔH1+ΔH2,D错误。5.(2024·兰州一中期中)氢卤酸的能量关系如图所示:下列说法正确的是 ()A.ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4B.相同条件下,HCl的ΔH2比HBr的小C.相同条件下,HCl的(ΔH3+ΔH4)比HI的大D.一定条件下,气态原子生成1molH—X键放出akJ能量,则ΔH2=+akJ·mol-1【解析】选D。根据盖斯定律,ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6,A错误;断键吸收能量,由于HCl比HBr稳定,所以相同条件下HCl的ΔH2比HBr的大,B错误;ΔH3+ΔH4代表H(g)→H+(aq)的焓变,与物质种类无关,C错误;一定条件下,气态原子生成1molH—X键放出akJ能量,则断开1molH—X键形成气态原子吸收akJ的能量,即为ΔH2=+akJ·mol-1,D正确。6.(2024·开封联考)太阳能是理想的清洁能源,通过Fe3O4和FeO的热化学循环可以利用太阳能,其转化关系如图所示。下列说法错误的是 ()A.过程Ⅰ中氧化产物是O2B.过程Ⅱ化学方程式为CO2+6FeO2Fe3O4+CC.过程Ⅱ产物中只有离子键形成D.总反应式为CO2(g)C(s)+O2(g),是吸热反应【解析】选C。过程Ⅰ中氧元素化合价升高,故O2是氧化产物,A正确;由图知过程Ⅱ的反应物是CO2、FeO,生成物是Fe3O4,B正确;产物单质碳中含有“碳碳共价键”,C错误;碳与O2反应是放热反应,D正确。7.火星大气中含有大量CO2,一种有CO2参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。该电池以金属钠为负极,碳纳米管为正极,放电时()A.负极上发生还原反应B.CO2在正极上得电子C.阳离子由正极移向负极D.将电能转化为化学能【解析】选B。根据题干信息可知,放电时总反应为4Na+3CO2===2Na2CO3+C。放电时负极上Na发生氧化反应失去电子生成Na+,故A错误;放电时正极为CO2得到电子生成C,故B正确;放电时阳离子由负极移向正极,故C错误;放电时装置为原电池,能量转化关系为化学能转化为电能,故D错误。8.二十大报告指出要深入推进环境污染防治,持续深入打好蓝天、碧水、净土保卫战。二氧化硫-空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合,原理如图所示。下列说法正确的是 ()A.该电池放电时质子从Pt2电极经过内电路移向Pt1电极B.Pt1电极附近发生的反应为SO2+2H2O-2e-===H2SO4+2H+C.Pt2电极附近发生的反应为O2+4e-+2H2O===4OH-D.相同条件下,放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为2∶1【解析】选D。放电时为原电池,质子向正极移动,Pt1电极为负极,则该电池放电时质子从Pt1电极移向Pt2电极,A错误;Pt1电极为负极,发生氧化反应,SO2被氧化为硫酸,电极反应式为SO2+2H2O-2e-===SO42-+4H+,硫酸应当拆为离子形式,B错误;酸性条件下,氧气得电子生成水,C错误;根据转移电子数相等可知,放电过程中消耗的SO2和O29.K-O2电池结构如图,a和b为两个电极,其中之一为单质钾片。关于该电池,下列说法错误的是 ()A.隔膜允许K+通过,不允许O2通过B.放电时,电流由b电极沿导线流向a电极;充电时,b电极为阳极C.产生1Ah电量时,生成KO2的质量与消耗O2的质量比值约为2.22D.用此电池为铅酸蓄电池充电,消耗3.9g钾时,铅酸蓄电池消耗0.9g水【解析】选D。由图可知,a电极为原电池的负极,电极反应式为K-e-===K+,b电极为正极,在钾离子作用下,氧气在正极得到电子发生还原反应生成超氧化钾;金属性强的金属钾易与氧气反应,为防止钾与氧气反应,电池所选择隔膜应允许K+通过,不允许O2通过,A正确;放电时,a为负极,b为正极,电流由b电极沿导线流向a电极,充电时,b电极应与直流电源的正极相连,作电解池的阳极,B正确;生成1mol超氧化钾时,消耗1mol氧气,两者的质量比值为(1mol×71g·mol-1)∶(1mol×32g·mol-1)≈2.22∶1,C正确;铅酸蓄电池充电时的总反应方程式为2PbSO4+2H2O===PbO2+Pb+2H2SO4,反应消耗2mol水,转移2mol电子,由得失电子数目守恒可知,消耗3.9g钾时,铅酸蓄电池消耗水的质量为3.18g·mol-1=1.8g,D错误。10.(2024·南阳模拟)类比和推理是重要的学习方法。下列类比或推理合理的是()选项已知方法结论A工业电解熔融氯化镁制镁类比工业电解熔融氯化铝制铝BH2(g)+Br2(g)===2HBr(g)ΔH1<0,H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)ΔH2<0,且ΔH2<ΔH1推理氯的得电子能力大于溴C铁制品在潮湿空气中易生锈类比铝制品在潮湿空气中易生锈D由铝片、镁片与NaOH溶液组成的原电池中,铝片为负极推理铝的失电子能力大于镁【解析】选B。工业电解熔融氯化镁制镁,但由于AlCl3是共价化合物,熔融时不导电,故工业上要电解熔融的氧化铝制铝,A不合题意;由题干信息可知,H2(g)+Br2(g)===2HBr(g)ΔH1<0,H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)ΔH2<0,且ΔH2<ΔH1说明Cl2与H2化合比Br2与H2化合更容易,即说明Cl2的氧化性强于Br2,故可得出氯的得电子能力大于溴,B符合题意;铁单质在潮湿的空气中容易生锈,因为铁锈是疏松多孔的,氧化铝薄膜比较致密,会阻止内层金属继续被氧化,故铝在潮湿的空气中不易生锈,C不合题意;Mg的金属性强于Al,由铝片、镁片与NaOH溶液组成的原电池中,铝片为负极是由于Al能与NaOH溶液反应,无法通过此方法判断Al、Mg的失电子能力,D不合题意。11.(2024·河南高三校联考)我国科学家在锂氧电池催化剂领域取得重大进展。某锂氧电池的工作原理如图1所示,电池总反应为O2+2LiLi2O2,b电极发生反应的微观过程如图2所示。下列说法错误的是 ()A.放电时b电极上发生过程Ⅰ的系列反应B.过程Ⅱ中④的电极反应式为Li2-xO2-(2-x)e-===O2↑+(2-x)Li+C.O2中混入CO2会影响电池充电D.放电过程中转移1mole-时,b电极增重16g【解析】选D。放电时,Li作负极,发生失电子的氧化反应,电极反应式:Li-e-===Li+;石墨作正极,氧气在石墨电极发生得电子的还原反应。放电时b电极O2→Li2O2,发生过程Ⅰ系列反应,A正确;根据分析可知,充电过程中,④的电极反应式为Li2-xO2-(2-x)e-===O2↑+(2-x)Li+,B正确;O2中混入CO2会影响电池充电,C正确;放电过程中,b极电极反应式:O2+2e-+2Li+===Li2O2,转移1mole-时,b电极增重23g,D错误。12.如图是利用微生物将废水中的乙二胺[H2N(CH2)2NH2]氧化为环境友好物质而制作的化学电源,可给二次电池充电。下列说法正确的是 ()A.M极电极反应式:H2N(CH2)2NH2+4H2O-16e-===2CO2+N2+16H+B.充电时二次电池的正极应与M极相连C.H+通过质子交换膜由N极向M极移动D.若N极消耗了标准状况下2.24LO2,则有0.4mol电子从N极流向M极【解析】选A。由题图知,M极为负极,N极为正极,H2N(CH2)2NH2在负极上失电子发生氧化反应,电极反应式为H2N(CH2)2NH2+4H2O-16e-===2CO2+N2+16H+,A正确;充电时二次电池的正极应与外接电源的正极相连,即与N极相连,B错误;H+通过质子交换膜由M极移向N极,C错误;当N电极消耗标准状况下2.24LO2时,则转移2.13.(2024·华南师大附中期中)LiOH是生产航空航天润滑剂的原料。清华大学首创三室膜电解法制备氢氧化锂,其模拟装置如图所示。下列有关说法正确的是()A.a极为电源的负极,Y极上发生氧化反应B.X极的电极反应式为2H2O-4e-===4H++O2↑C.膜1为阳离子交换膜,膜2为阴离子交换膜D.每转移2mol电子,理论上生成24gLiOH【解析】选B。电解池实质是电解水,根据图知:X极导出的是浓硫酸,则X极应为水电离出的OH-放电,则X极为阳极,阳极反应式为2H2O-4e-===4H++O2↑,气体1为O2。Y极导出的是浓LiOH,则Y极是水电离出的氢离子放电生成H2和OH-,则Y为电解池的阴极,气体2为H2,阴极电极反应式为2H2O+2e-===2OH-+H2↑;据此分析解答。根据分析,X极为阳极,所以a极为正极,b极为负极,则Y极为阴极,发生还原反应,A错误;根据分析,X极上水电离产生的OH-失去电子发生氧化反应产生O2,电极反应式为2H2O-4e-===4H++O2↑,B正确;根据分析,X极为阳极,导出的是浓硫酸,则SO42-向阳极移动,膜1为阴离子交换膜,Y极为阴极,导出的是浓LiOH,则Li+向阴极移动,膜2为阳离子交换膜,C错误;Y极为阴极,电极反应式为2H2O+2e-===2OH-+H22molLiOH,其质量是48g,D错误。14.我国科研团队将电解食盐水的阳极反应与电催化还原CO2的阴极反应相结合,制备CO与次氯酸盐,阴极区与阳极区用质子交换膜隔开。装置如图所示,下列说法正确的是 ()A.b极为电源的负极B.工作时,阴极附近溶液pH减小C.电池工作时,阳极发生的电极反应式为Cl-+H2O-2e-===ClO-+2H+D.工作时,每转移1mol电子,阴极室和阳极室质量变化相差10g【解析】选D。A.左侧通入二氧化碳生成一氧化碳,说明M为阴极,则a为电源的负极,A项错误;B.工作时,阴极电极反应式为CO2+2H++2e-===CO+H2O,消耗氢离子,溶液的pH增大,B项错误;C.阳极为氯离子失去电子结合氢氧根离子生成次氯酸根离子和水,C项错误;D.每转移1mol电子,有1mol氢离子从阳极室移动到阴极室,阴极室由电极反应CO2+2H++2e-===CO+H2O分析,质量增加了8克,故阴极室和阳极室质量相差10克,D项正确。二、非选择题:本题共4小题,共58分。15.(14分)用如图所示的装置测定中和反应反应热。实验药品:100mL0.50mol·L-1盐酸、50mL0.55mol·L-1NaOH溶液、50mL0.55mol·L-1氨水。已知弱碱电离时吸热。回答下列问题:(1)从实验装置上看,还缺少,其能否用铜质材料替代?(填“能”或“不能”),理由是。

【解析】(1)由量热计的构造可知该装置缺少的仪器是环形玻璃搅拌棒;金属材质易散热,使实验误差增大,所以不可以用铜质材料替代。(2)装置中隔热层的作用是。

【解析】(2)中和热测定实验成败关键是保温工作,装置中隔热层的作用是减少实验过程中的热量损失。(3)将浓度为0.50mol·L-1的酸溶液和0.55mol·L-1的碱溶液各50mL混合(溶液密度均为1g·mL-1),生成的溶液的比热容c=4.18J·g-1·℃-1,测得温度如下:反应物起始温度t1/℃最高温度t2/℃甲组(HCl+NaOH)15.018.3乙组(HCl+NH3·H2O)15.018.1①两组实验结果存在差异的原因是

。

②HCl(aq)+NH3·H2O(aq)===NH4Cl(aq)+H2O(l)的ΔH=(保留一位小数)。

③某同学利用上述装置重新做甲组实验,测得反应热ΔH偏大,则可能的原因是(填字母)。

A.测完盐酸的温度直接测NaOH溶液温度B.做该实验时室温较高C.杯盖未盖严D.NaOH溶液一次性迅速倒入④实验中若改用60mL0.50mol·L-1的盐酸与50mL0.55mol·L-1的氢氧化钠溶液进行反应,与上述实验相比,所放出的热量(填“相等”或“不相等”,下同),若实验操作均正确,则所求中和热。

【解析】(3)①两组实验一个是强酸和强碱的反应,一个是强酸和弱碱的反应,NH3·H2O在中和过程中要吸热,导致放热较少。②50mL0.50mol·L-1盐酸、50mL0.55mol·L-1氨水溶液的质量和m=100mL×1g·mL-1=100g,c=4.18J·g-1·℃-1,代入公式Q=cmΔT得生成0.025mol的水放出热量Q=4.18J·g-1·℃-1×100g×3.10℃×10-3=1.2958kJ,即生成0.025mol的水放出热量1.2958kJ,所以生成1mol的水放出热量约为51.8kJ,ΔH=-51.8kJ·mol-1;③反应热偏大,则放热的数值偏小。A.测量完盐酸的温度直接测NaOH溶液温度时,温度计上残留的酸液未用水冲洗干净,酸碱中和会放热,导致一部分反应物损失,测定数值偏小,故A符合题意;B.做本实验时室温较高,不会影响实验结果,故B不符合题意;C.杯盖未盖严,会导致热量散失,数值偏小,故C符合题意;D.NaOH溶液一次性迅速倒入可以减少实验误差,减少能量损失,故D不符合题意。④反应放出的热量和所用酸以及碱的量的多少有关,若改用60mL0.50mol·L-1盐酸和50mL0.55mol·L-1NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,生成水的量增多,放出的热量增大,但是中和热均是强酸和强碱反应生成1mol水时放出的热,与酸碱的用量无关,所以用60mL0.50mol·L-1盐酸和50mL0.55mol·L-1NaOH溶液进行反应,测得中和热数值相等。答案:(1)环形玻璃搅拌棒(或玻璃搅拌器)不能金属材质易散热,使实验误差增大(2)保温隔热、减少实验过程中的热量损失(3)①NH3·H2O在中和过程中要吸热,导致放热较少②-51.8kJ·mol-1③AC④不相等相等16.(14分)(2024·酒泉模拟)2030年前实现碳达峰的承诺,体现了中国的大国风范。天然气的综合利用是各国科学家研究的重要课题。(1)天然气的主要成分为甲烷,甲烷的结构式是,甲烷燃烧反应过程中的能量变化符合如图中的(填字母)。

【解析】(1)甲烷的分子式为CH4,碳原子和四个氢原子形成四个共价键,则甲烷的结构式为;甲烷燃烧放热,反应物的总能量大于生成物的总能量,故反应过程中的能量变化符合a。(2)agCH4燃烧生成二氧化碳气体和液态水,放出热量44.5kJ。经测定,生成的CO2与足量澄清石灰水反应得到5g沉淀,则CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)ΔH=kJ·mol-1,其中a=。

【解析】(2)生成的碳酸钙沉淀的物质的量为5CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O0.05mol 0.05molCH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)0.05mol 0.05mol0.05molCH4燃烧放出热量为44.5kJ,则1molCH4燃烧释放的热量为44.5×20=890kJ,故CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-890kJ·mol-1;0.05molCH4的质量为0.05mol×16g·mol-1=0.8g。(3)甲烷和二氧化碳重整制合成气的研究是实现碳达峰的手段之一,甲烷和二氧化碳重整制合成气的反应为CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)ΔH1副反应I:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41.5kJ·mol-1副反应Ⅱ:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)ΔH3已知:部分化学键键能数据如表(1molCO中含有1molC≡O键)。化学键C—HC=OH—HC≡O键能/(kJ·mol-1)4137454361011则ΔH1=kJ·mol-1,ΔH3=kJ·mol-1。

【解析】(3)ΔH1=反应物的总键能-生成物的总键能=4×413kJ·mol-1+2×745kJ·mol-1-2×436kJ·mol-1-2×1011kJ·mol-1=+248kJ·mol-1;根据盖斯定律得,ΔH3=ΔH1-ΔH2=+248kJ·mol-1-41.5kJ·mol-1=+206.5kJ·mol-1。(4)用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。例如:CH4(g)+4NO2(g)===4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-574kJ·mol-1CH4(g)+4NO(g)===2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-1160kJ·mol-1若标准状况下用1.12LCH4还原NO2至N2,整个过程中转移电子总数为(阿伏加德罗常数的值用NA表示),放出的热量为kJ。

【解析】(4)CH4(g)+4NO2(g)===4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH1=-574kJ·mol-1CH4(g)+4NO(g)===2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH2=-1160kJ·mol-1CH4(g)+2NO2(g)===N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH3由盖斯定律可计算:ΔH3=(ΔH1+ΔH2)×12=-867kJ·mol-1,在标准状况下1.12LCH4的物质的量为1.12L22.4答案:(1)a(2)-8900.8(3)+248+206.5(4)0.4NA43.3517.(16分)电化学原理在工业生产中发挥着巨大的作用。Ⅰ.Na2FeO4是制造高铁电池的重要原料,同时也是一种新型的高效净水剂,在工业上通常利用如图装置生产Na2FeO4(1)阳极的电极反应式为。

【解析】(1)根据图示,Cu电极为阴极,Fe电极为阳极。阳极上Fe失去电子,发生氧化反应生成FeO42-,电极反应式为Fe+8OH--6e-===FeO(2)阴极产生的气体为。

【解析】(2)H+的放电能力大于Na+,Cu电极上水电离产生的H+得电子产生氢气,电极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,故阴极产生的气体为H2;(3)右侧的离子交换膜为(填“阴”或“阳”)离子交换膜,阴极区a%b%(填“>”“=”或“<”)。

【解析】(3)根据阳极电极反应式Fe+8OH--6e-===FeO42-+4H2O,OH-参与反应,OH-移向右侧,即右侧的离子交换膜为阴离子交换膜;根据阴极反应式2H2O+2e-===H2↑+2OH-,阴极上产生OH-,即Na+通过交换膜移向左侧,生成NaOH,氢氧化钠浓度增大,即aⅡ.如图是一种用电解原理来制备H2O2,并用产生的H2O2处理废氨水的装置。(4)Ir-Ru惰性电极吸附O2生成H2O2,其电极反应式为。

【解析】(4)利用电解法制H2O2,在该电解池中,Ir-Ru