2023版高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)專題限時(shí)集訓(xùn)4化學(xué)能與熱能、電能的相互轉(zhuǎn)化（含解析）新人教版

2020版高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)專題限時(shí)集訓(xùn)4化學(xué)能與熱能、電能的相互轉(zhuǎn)化（含解析）新人教版PAGE22-專題限時(shí)集訓(xùn)(四)化學(xué)能與熱能、電能的相互轉(zhuǎn)化(限時(shí)：45分鐘)1．N2O和CO是環(huán)境污染性氣體，可在Pt2O＋外表轉(zhuǎn)化為無(wú)害氣體，其反響為N2O(g)＋CO(g)CO2(g)＋N2(g)ΔH，有關(guān)化學(xué)反響的物質(zhì)變化過(guò)程(圖1)及能量變化過(guò)程(圖2)如下：圖1圖2以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．由圖1可知ΔH1＝ΔH＋ΔH2B．由圖2可知ΔH＝－226kJ·mol－1C．為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化需不斷向反響器中補(bǔ)充Pt2O＋和Pt2Oeq\o\al(＋,2)D．由圖2可知該反響正反響的活化能大于逆反響的活化能B[A項(xiàng)，由圖1知，N2O(g)→N2(g)ΔH1，CO(g)→CO2(g)ΔH2，由蓋斯定律可得，ΔH＝ΔH1＋ΔH2，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，由圖2知，反響物為N2O(g)＋CO(g)，生成物為CO2(g)＋N2(g)，ΔH＝134kJ·mol－1－360kJ·mol－1＝－226kJ·mol－1，正確；C項(xiàng)，由圖1知，Pt2O＋、Pt2Oeq\o\al(＋,2)是催化劑，轉(zhuǎn)化過(guò)程中無(wú)需向反響器中補(bǔ)充，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，由圖2知，該反響正反響的活化能小于逆反響的活化能，錯(cuò)誤。]2．利用CO2可以制取甲醇，有關(guān)化學(xué)反響如下：①CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1＝－178kJ·mol－1②2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH2＝－566kJ·mol－1③2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH3＝－483.6kJ·mol－1反響①中相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下：化學(xué)鍵C—HH—HC—OH—O鍵能/(kJ·mol－1)413436358463那么斷開(kāi)1molC=O需要的能量和CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g)的ΔH分別為()A．吸收750kJ·mol－1＋219.2kJ·mol－1B．放出750kJ·mol－1－143.2kJ·mol－1C．吸收1500kJ·mol－1－438.4kJ·mol－1D．吸收750kJ·mol－1－219.2kJ·mol－1D[依據(jù)反響焓變?chǔ)＝反響物鍵能總和－生成物鍵能總和，CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g)的反響焓變?chǔ)1＝(2×EC=O＋3×436kJ·mol－1)－(3×413kJ·mol－1＋358kJ·mol－1＋463kJ·mol－1＋463kJ·mol－1×2)＝－178kJ·mol－1；求得：EC=O＝750kJ·mol－1。將①＋②÷2－③÷2即得所求方程式，ΔH＝－178kJ·mol－1＋eq\f(1,2)×(－566kJ·mol－1)－eq\f(1,2)×(－483.6kJ·mol－1)＝－219.2kJ·mol－1。]3．利用“Na—CO2”電池可將CO2變廢為寶。我國(guó)科研人員研制出的可充電“Na—CO2”電池，以鈉箔和多壁碳納米管(MWCNT)為電極材料，放電時(shí)總反響的化學(xué)方程式為4Na＋3CO2=2Na2CO3＋C。放電時(shí)該電池“吸入〞COA．電流流向?yàn)镸WCNT→導(dǎo)線→鈉箔B．放電時(shí)，正極的電極反響式為3CO2＋4Na＋＋4e－=2Na2CO3＋CC．原兩電極質(zhì)量相等，假設(shè)生成的Na2CO3和C全部沉積在電極外表，當(dāng)轉(zhuǎn)移0.2mole－時(shí)，兩極的質(zhì)量差為11.2gD．選用高氯酸鈉—四甘醇二甲醚作電解液的優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)電性好，不與金屬鈉反響，難揮發(fā)C[根據(jù)正極反響式反響關(guān)系可知，當(dāng)轉(zhuǎn)移0.2mole－時(shí)，生成0.1mol碳酸鈉、0.05mol碳，正極質(zhì)量增加0.1mol×106g·mol－1＋0.05mol×12g·mol－1＝11.2g，負(fù)極反響式為2Na－2e－=2Na＋，根據(jù)反響關(guān)系Na～e－可知，當(dāng)轉(zhuǎn)移0.2mole－時(shí)，消耗金屬鈉的物質(zhì)的量為0.2mol，質(zhì)量為0.2mol×23g·mol－1＝4.6g，所以兩極的質(zhì)量差為11.2g＋4.6g＝15.8g，C項(xiàng)錯(cuò)誤。4．(2022·湖北七市聯(lián)考)現(xiàn)有二氧化硫—空氣質(zhì)子交換膜燃料電池，其原理如下圖。以下說(shuō)法不正確的選項(xiàng)是()A．該電池實(shí)現(xiàn)了制硫酸、發(fā)電、環(huán)保三位一體的結(jié)合B．該電池工作時(shí)質(zhì)子從Pt1電極經(jīng)過(guò)內(nèi)電路流到Pt2電極C．Pt1電極附近發(fā)生的反響為SO2＋2H2O－2e－=SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋D．Pt2電極附近發(fā)生的反響為O2＋4e－＋2H2O=4OH－D[Pt2電極發(fā)生的反響應(yīng)為O2＋4e－＋4H＋=2H2O，D不正確。]5．(2022·德州一模)高氯酸在化工生產(chǎn)中有廣泛應(yīng)用。工業(yè)上以NaClO4為原料制備高氯酸的原理如下圖。以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．上述裝置中，f極為光伏電池的正極B．陰極的電極反響為2H2O－4e－=4H＋＋O2↑C．d處得到較濃的NaOH溶液，c處得到HClO4D．假設(shè)轉(zhuǎn)移2mol電子，理論上生成100.5gHClO4C[根據(jù)Na＋移向，可知c為陽(yáng)極，e為正極，d為陰極，f為負(fù)極。陰極反響為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，陽(yáng)極反響為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋。故A、B錯(cuò)；轉(zhuǎn)移2mol電子，生成2molHClO4即201.0g，D錯(cuò)。]6．一種Li-CO2/草酸鹽二次電池的裝置如下圖，裝置工作時(shí)，以下說(shuō)法錯(cuò)誤的選項(xiàng)是()A．充電時(shí)，Li＋從陽(yáng)膜右側(cè)移向左側(cè)B．放電時(shí)，多孔碳極上的電極反響2CO2＋2e－=C2Oeq\o\al(2－,4)C．充電時(shí)，多孔碳極的電勢(shì)比金屬鋰極的高D．放電時(shí)，假設(shè)CO2中混有空氣，電池性能和產(chǎn)物均不變D[根據(jù)圖示可知金屬鋰為負(fù)極，電極反響式為L(zhǎng)i－e－=Li＋，多孔碳極為正極，電極反響式為2CO2＋2e－=C2Oeq\o\al(2－,4)，假設(shè)有空氣，發(fā)生O2＋4e－=2O2－。]7．(2022·鄭州一檢)科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種可以循環(huán)利用人體呼出的CO2并提供O2的裝置，總反響的方程式為2CO2=2CO＋O2。以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．由圖分析N電極為正極B．OH－通過(guò)離子交換膜遷向左室C．陰極的電極反響為CO2＋H2O＋2e－=CO＋2OH－D．反響完畢，該裝置中電解質(zhì)溶液的堿性增強(qiáng)C[由題圖可知N電極為負(fù)極，P電極為正極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；OH－通過(guò)陰離子交換膜遷向右室，B項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)題圖知，陰極發(fā)生的電極反響為CO2＋H2O＋2e－=CO＋2OH－，C項(xiàng)正確；根據(jù)總反響2CO2=2CO＋O2可知反響完畢裝置中溶液的pH并無(wú)變化，故堿性不會(huì)增強(qiáng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]8．(2022·福州質(zhì)檢)鋰錳電池的體積小、性能優(yōu)良，是常用的一次電池。該電池反響原理如下圖，其中電解質(zhì)LiClO4溶于混合有機(jī)溶劑中，Li＋通過(guò)電解質(zhì)遷移至MnO2晶格中，生成LiMnO2。以下表述不正確的選項(xiàng)是()A．a(chǎn)電極電勢(shì)比b電極電勢(shì)低B．混合有機(jī)溶劑可用濃NaOH溶液替代C．電池工作時(shí)負(fù)極反響為L(zhǎng)i－e－=Li＋D．外電路未接通時(shí)，電解質(zhì)溶液中離子不會(huì)定向移動(dòng)B[根據(jù)Li＋通過(guò)電解質(zhì)遷移至MnO2晶格中，可知b為正極，a為負(fù)極，故a電極電勢(shì)比b電極電勢(shì)低，A項(xiàng)正確；由于金屬Li能與水反響，故混合有機(jī)溶劑不能用濃NaOH溶液替代，B項(xiàng)錯(cuò)誤；a為負(fù)極，電池工作時(shí)負(fù)極上Li發(fā)生氧化反響：Li－e－=Li＋，C項(xiàng)正確；外電路未接通時(shí)，電解質(zhì)溶液中離子自由移動(dòng)，不會(huì)定向移動(dòng)，D項(xiàng)正確。]9．(2022·保定調(diào)研)將以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池甲與盛有足量硫酸銅溶液的裝置乙相連，起始電路接入狀況如圖，以電流強(qiáng)度0.1A，通電10min后，將電池的正、負(fù)極互換接入，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器，以電流強(qiáng)度0.2A，繼續(xù)通電10min，結(jié)束實(shí)驗(yàn)。以下有關(guān)說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．葡萄糖在裝置甲的正極參加反響，氧氣在負(fù)極參加反響B(tài)．在該電池反響中，每消耗1mol氧氣理論上能生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下二氧化碳11.2LC．電池工作20min時(shí)，乙裝置電極析出固體和電極上產(chǎn)生氣體的質(zhì)量之比為2∶1D．電池工作15分鐘時(shí)，乙裝置中銅棒的質(zhì)量與通電前相等D[O2得電子發(fā)生復(fù)原反響，在正極發(fā)生，A錯(cuò)；根據(jù)電子守恒知n(CO2)×4＝1×4，n(CO2)＝1mol，V＝22.4L，B錯(cuò)；0～10min，銅棒與電源正極相連，發(fā)生反響Cu－2e－=Cu2＋，碳棒與電源負(fù)極相連，發(fā)生反響Cu2＋＋2e－=Cu，通電10min后將電池的正、負(fù)極互換接入，由于10～20min時(shí)的電流強(qiáng)度是0～10min時(shí)的2倍，那么10～15min碳棒上發(fā)生反響Cu－2e－=Cu2＋，銅棒上發(fā)生反響Cu2＋＋2e－=Cu15min時(shí)乙裝置中銅棒即可恢復(fù)到起始通電前的狀態(tài)，15～20min碳棒上發(fā)生反響4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，銅棒上發(fā)生反響Cu2＋＋2e－=Cu，生成1molO2的同時(shí)析出2molCu，那么20min時(shí)，乙裝置電極析出固體和電極上產(chǎn)生氣體的質(zhì)量之比為4∶1，C錯(cuò)，D對(duì)。]10．研究小組設(shè)計(jì)如下圖裝置，將污水中的乙二胺[H2N(CH2)2NH2]氧化為環(huán)境友好物質(zhì)并轉(zhuǎn)化為電能。該電池工作時(shí)，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．消耗1molO2，有4mole－由N流向MB．消耗1molH2N(CH2)2NH2，有16molH＋通過(guò)質(zhì)子交換膜C．正極區(qū)溶液的pH不斷減小D．微生物的作用是將乙二胺復(fù)原B[由信息知，該裝置的負(fù)極反響式為H2N(CH2)2NH2＋4H2O－16e－=N2↑＋2CO2↑＋16H＋，正極反響式為4O2＋16H＋＋16e－=8H2O。電子應(yīng)由M流向N，A項(xiàng)錯(cuò)誤；消耗1molH2N(CH2)2NH2，有16molH＋通過(guò)質(zhì)子交換膜，B項(xiàng)正確；正極區(qū)生成水，溶液的pH不會(huì)減小，C項(xiàng)錯(cuò)誤；微生物的作用是促進(jìn)乙二胺在負(fù)極反響，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]11．在日常生活中，我們經(jīng)?？吹借F制品生銹、鋁制品外表出現(xiàn)白斑等眾多金屬腐蝕現(xiàn)象?，F(xiàn)通過(guò)如下圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()圖Ⅰ圖Ⅱ圖ⅢA．用圖Ⅰ所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，為了更快更清晰地觀察到液柱上升，可用酒精燈加熱具支試管B．圖Ⅱ是圖Ⅰ所示裝置的原理示意圖，圖Ⅱ所示裝置的正極材料是鐵C．鋁制品外表出現(xiàn)白斑的原理可以通過(guò)圖Ⅲ所示裝置進(jìn)行探究，Cl－由活性炭向鋁箔外表遷移，并發(fā)生電極反響：2Cl－－2e－=Cl2↑D．圖Ⅲ所示裝置的總反響式為4Al＋3O2＋6H2O=4Al(OH)3，生成的Al(OH)3進(jìn)一步脫水形成白斑D[A項(xiàng)，加熱使具支試管中氣體體積增大，局部氣體逸出，冷卻后，氣體體積縮小，導(dǎo)管中形成液柱，并不能證明金屬發(fā)生吸氧腐蝕，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，負(fù)極材料應(yīng)為鐵，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，鋁箔為負(fù)極，活性炭為正極，正極反響式為O2＋4e－＋2H2O=4OH－，負(fù)極反響式為Al－3e－＋3OH－=Al(OH)3，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，將正極反響式和負(fù)極反響式相加可得圖Ⅲ所示裝置的總反響式為4Al＋3O2＋6H2O=4Al(OH)3，生成的Al(OH)3進(jìn)一步脫水形成白斑，正確。]12．(2022·模擬精選)(1)在25℃、101kPa下，一定質(zhì)量的無(wú)水乙醇完全燃燒時(shí)放出熱量QkJ，其燃燒生成的CO2用過(guò)量飽和石灰水吸收可得100gCaCO3沉淀，那么乙醇燃燒的熱化學(xué)方程式為_(kāi)___________________________________________________________________________________。(2)25℃、101kPa時(shí)，Mn(s)＋O2(g)=MnO2(s)ΔH＝－520kJ·mol－1；S(s)＋O2(g)=SO2(g)ΔH＝－297kJ·mol－1；Mn(s)＋S(s)＋2O2(g)=MnSO4(s)ΔH＝－1065kJ·mol－1。SO2與MnO2反響生成無(wú)水MnSO4的熱化學(xué)方程式是___________________________________________________________________________________________________________。(3)用太陽(yáng)能分解水制備H2是一項(xiàng)新技術(shù)，其過(guò)程如下：2H2O(g)=2H2(g)＋O2(g)ΔH＝＋483.6kJ·mol－12Fe3O4(s)6FeO(s)＋O2(g)ΔH＝＋313.8kJ·mol－1①過(guò)程Ⅱ的熱化學(xué)方程式是_______________________________________。②整個(gè)過(guò)程中，F(xiàn)e3O4的作用是_____________________________________。[答案](1)C2H5OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－2QkJ·mol－1(2)MnO2(s)＋SO2(g)=MnSO4(s)ΔH＝－248kJ·mol－1(3)①3FeO(s)＋H2O(g)=Fe3O4(s)＋H2(g)ΔH＝＋84.9kJ·mol－1②催化劑[教師用書(shū)獨(dú)具](1)查閱資料知，K2FeO4能將Mn2＋氧化成MnOeq\o\al(－,4)。該小組設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證：①石墨a、b的電極名稱分別為_(kāi)_______，________；電極反響式分別為_(kāi)______________________________________，_____________________________________________________。②當(dāng)0.5molMn2＋被氧化時(shí)，消耗的FeOeq\o\al(2－,4)的物質(zhì)的量為_(kāi)_______。(2)在微電子工業(yè)中NF3常用作氮化硅的蝕刻劑，工業(yè)上通過(guò)電解含NH4F等的無(wú)水熔融物生產(chǎn)NF3a電極為電解池的________(填“陰〞或“陽(yáng)〞)極，寫出該電極的電極反響式：__________________________________________；電解過(guò)程中還會(huì)生成少量氧化性極強(qiáng)的氣體單質(zhì)，該氣體的分子式是________。[解析](1)①根據(jù)題意，F(xiàn)eOeq\o\al(2－,4)發(fā)生復(fù)原反響，石墨a為正極，Mn2＋發(fā)生氧化反響，石墨b為負(fù)極。②根據(jù)電子守恒知：0.5×5＝n(FeOeq\o\al(2－,4))×3可求得n(FeOeq\o\al(2－,4))≈0.83mol。(2)由題圖可知，H＋在b電極上得到電子生成氫氣，故b為陰極，那么a為陽(yáng)極，陽(yáng)極上NHeq\o\al(＋,4)失去電子生成NF3，電極反響方程式為NHeq\o\al(＋,4)＋3F－－6e－=NF3＋4H＋，依據(jù)電解原理可知，F(xiàn)－也可能失去電子生成氟單質(zhì)，故氧化性較強(qiáng)的單質(zhì)為氟氣。[答案](1)①正極負(fù)極5FeOeq\o\al(2－,4)＋15e－＋40H＋=5Fe3＋＋20H2O3Mn2＋－15e－＋12H2O=3MnOeq\o\al(－,4)＋24H＋②0.83mol(2)陽(yáng)NHeq\o\al(＋,4)＋3F－－6e－=NF3＋4H＋F213．特殊情境電解池電極反響式的書(shū)寫。(1)MnO2的生產(chǎn)方法之一是電解酸化的MnSO4溶液，陽(yáng)極反響式是_______________________________________________________________________________________