化學反應與能量 階段評估檢測(五)（學生版 教師版）2025年高考化學總復習（含解析）

12化學反應與能量階段評估檢測(五)(75分鐘100分)一、選擇題:本題共14小題,每小題3分,共42分。在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的。1.我國首創(chuàng)光伏發(fā)電—固態(tài)儲氫技術(shù),解決了“綠電”與“綠氫”靈活轉(zhuǎn)換的難題。下列說法不正確的是 ()A.該技術(shù)直接將光能轉(zhuǎn)換成化學能儲存起來B.規(guī)?；褂脷淠苡兄趯崿F(xiàn)“碳達峰”C.“綠電”電解水制氫成本比煤炭等化石燃料制氫成本低D.固態(tài)儲氫技術(shù)使新能源汽車電池加氫更加便捷2.下列設備工作時,將化學能轉(zhuǎn)化為熱能的是 ()ABCD堿性鋅錳電池水輪發(fā)電機太陽能熱水器燃氣灶3.下列有關(guān)反應熱和熱化學方程式的描述不正確的是 ()A.已知:H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l)ΔH=-57.3kJ·mol-1,則稀氨水和稀H2SO4溶液完全反應生成1molH2O(l)時,放出熱量少于57.3kJB.熱化學方程式各物質(zhì)前的化學計量數(shù)既可以是整數(shù)也可以是分數(shù),既表示分子數(shù)也表示物質(zhì)的量C.101kPa,20℃和25℃時,CH4的燃燒熱不同D.鍵能數(shù)值為平均值,用鍵能求出的反應熱是估算值4.甲醇與水蒸氣在催化劑作用下發(fā)生如下反應:反應Ⅰ:CH3OH(g)===CO(g)+2H2(g)ΔH1反應Ⅱ:CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g)ΔH2根據(jù)能量變化示意圖,下列說法正確的是 ()A.E3-E2>E4-E1B.反應Ⅱ決定整個反應的速率C.催化劑可以降低總反應的焓變D.CH3OH(g)+H2O(g)===CO2(g)+3H2(g)ΔH=ΔH1-ΔH25.(2024·蘭州一中期中)氫鹵酸的能量關(guān)系如圖所示:下列說法正確的是 ()A.ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4B.相同條件下,HCl的ΔH2比HBr的小C.相同條件下,HCl的(ΔH3+ΔH4)比HI的大D.一定條件下,氣態(tài)原子生成1molH—X鍵放出akJ能量,則ΔH2=+akJ·mol-16.(2024·開封聯(lián)考)太陽能是理想的清潔能源,通過Fe3O4和FeO的熱化學循環(huán)可以利用太陽能,其轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示。下列說法錯誤的是 ()A.過程Ⅰ中氧化產(chǎn)物是O2B.過程Ⅱ化學方程式為CO2+6FeO2Fe3O4+CC.過程Ⅱ產(chǎn)物中只有離子鍵形成D.總反應式為CO2(g)C(s)+O2(g),是吸熱反應7.火星大氣中含有大量CO2,一種有CO2參加反應的新型全固態(tài)電池有望為火星探測器供電。該電池以金屬鈉為負極,碳納米管為正極,放電時()A.負極上發(fā)生還原反應B.CO2在正極上得電子C.陽離子由正極移向負極D.將電能轉(zhuǎn)化為化學能8.二十大報告指出要深入推進環(huán)境污染防治,持續(xù)深入打好藍天、碧水、凈土保衛(wèi)戰(zhàn)。二氧化硫-空氣質(zhì)子交換膜燃料電池實現(xiàn)了制硫酸、發(fā)電、環(huán)保三位一體的結(jié)合,原理如圖所示。下列說法正確的是 ()A.該電池放電時質(zhì)子從Pt2電極經(jīng)過內(nèi)電路移向Pt1電極B.Pt1電極附近發(fā)生的反應為SO2+2H2O-2e-===H2SO4+2H+C.Pt2電極附近發(fā)生的反應為O2+4e-+2H2O===4OH-D.相同條件下,放電過程中消耗的SO2和O2的體積比為2∶19.K-O2電池結(jié)構(gòu)如圖,a和b為兩個電極,其中之一為單質(zhì)鉀片。關(guān)于該電池,下列說法錯誤的是 ()A.隔膜允許K+通過,不允許O2通過B.放電時,電流由b電極沿導線流向a電極;充電時,b電極為陽極C.產(chǎn)生1Ah電量時,生成KO2的質(zhì)量與消耗O2的質(zhì)量比值約為2.22D.用此電池為鉛酸蓄電池充電,消耗3.9g鉀時,鉛酸蓄電池消耗0.9g水10.(2024·南陽模擬)類比和推理是重要的學習方法。下列類比或推理合理的是()選項已知方法結(jié)論A工業(yè)電解熔融氯化鎂制鎂類比工業(yè)電解熔融氯化鋁制鋁BH2(g)+Br2(g)===2HBr(g)ΔH1<0,H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)ΔH2<0,且ΔH2<ΔH1推理氯的得電子能力大于溴C鐵制品在潮濕空氣中易生銹類比鋁制品在潮濕空氣中易生銹D由鋁片、鎂片與NaOH溶液組成的原電池中,鋁片為負極推理鋁的失電子能力大于鎂11.(2024·河南高三校聯(lián)考)我國科學家在鋰氧電池催化劑領(lǐng)域取得重大進展。某鋰氧電池的工作原理如圖1所示,電池總反應為O2+2LiLi2O2,b電極發(fā)生反應的微觀過程如圖2所示。下列說法錯誤的是 ()A.放電時b電極上發(fā)生過程Ⅰ的系列反應B.過程Ⅱ中④的電極反應式為Li2-xO2-(2-x)e-===O2↑+(2-x)Li+C.O2中混入CO2會影響電池充電D.放電過程中轉(zhuǎn)移1mole-時,b電極增重16g12.如圖是利用微生物將廢水中的乙二胺[H2N(CH2)2NH2]氧化為環(huán)境友好物質(zhì)而制作的化學電源,可給二次電池充電。下列說法正確的是 ()A.M極電極反應式:H2N(CH2)2NH2+4H2O-16e-===2CO2+N2+16H+B.充電時二次電池的正極應與M極相連C.H+通過質(zhì)子交換膜由N極向M極移動D.若N極消耗了標準狀況下2.24LO2,則有0.4mol電子從N極流向M極13.(2024·華南師大附中期中)LiOH是生產(chǎn)航空航天潤滑劑的原料。清華大學首創(chuàng)三室膜電解法制備氫氧化鋰,其模擬裝置如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是()A.a極為電源的負極,Y極上發(fā)生氧化反應B.X極的電極反應式為2H2O-4e-===4H++O2↑C.膜1為陽離子交換膜,膜2為陰離子交換膜D.每轉(zhuǎn)移2mol電子,理論上生成24gLiOH14.我國科研團隊將電解食鹽水的陽極反應與電催化還原CO2的陰極反應相結(jié)合,制備CO與次氯酸鹽,陰極區(qū)與陽極區(qū)用質(zhì)子交換膜隔開。裝置如圖所示,下列說法正確的是 ()A.b極為電源的負極B.工作時,陰極附近溶液pH減小C.電池工作時,陽極發(fā)生的電極反應式為Cl-+H2O-2e-===ClO-+2H+D.工作時,每轉(zhuǎn)移1mol電子,陰極室和陽極室質(zhì)量變化相差10g二、非選擇題:本題共4小題,共58分。15.(14分)用如圖所示的裝置測定中和反應反應熱。實驗藥品:100mL0.50mol·L-1鹽酸、50mL0.55mol·L-1NaOH溶液、50mL0.55mol·L-1氨水。已知弱堿電離時吸熱?；卮鹣铝袉栴}:(1)從實驗裝置上看,還缺少,其能否用銅質(zhì)材料替代?(填“能”或“不能”),理由是。

(2)裝置中隔熱層的作用是。

(3)將濃度為0.50mol·L-1的酸溶液和0.55mol·L-1的堿溶液各50mL混合(溶液密度均為1g·mL-1),生成的溶液的比熱容c=4.18J·g-1·℃-1,測得溫度如下:反應物起始溫度t1/℃最高溫度t2/℃甲組(HCl+NaOH)15.018.3乙組(HCl+NH3·H2O)15.018.1①兩組實驗結(jié)果存在差異的原因是

。

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

③某同學利用上述裝置重新做甲組實驗,測得反應熱ΔH偏大,則可能的原因是(填字母)。

A.測完鹽酸的溫度直接測NaOH溶液溫度B.做該實驗時室溫較高C.杯蓋未蓋嚴D.NaOH溶液一次性迅速倒入④實驗中若改用60mL0.50mol·L-1的鹽酸與50mL0.55mol·L-1的氫氧化鈉溶液進行反應,與上述實驗相比,所放出的熱量(填“相等”或“不相等”,下同),若實驗操作均正確,則所求中和熱。

16.(14分)(2024·酒泉模擬)2030年前實現(xiàn)碳達峰的承諾,體現(xiàn)了中國的大國風范。天然氣的綜合利用是各國科學家研究的重要課題。(1)天然氣的主要成分為甲烷,甲烷的結(jié)構(gòu)式是,甲烷燃燒反應過程中的能量變化符合如圖中的(填字母)。

(2)agCH4燃燒生成二氧化碳氣體和液態(tài)水,放出熱量44.5kJ。經(jīng)測定,生成的CO2與足量澄清石灰水反應得到5g沉淀,則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氣的研究是實現(xiàn)碳達峰的手段之一,甲烷和二氧化碳重整制合成氣的反應為CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)ΔH1副反應I:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41.5kJ·mol-1副反應Ⅱ:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)ΔH3已知:部分化學鍵鍵能數(shù)據(jù)如表(1molCO中含有1molC≡O鍵)?；瘜W鍵C—HC=OH—HC≡O鍵能/(kJ·mol-1)4137454361011則ΔH1=kJ·mol-1,ΔH3=kJ·mol-1。

(4)用CH4催化還原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若標準狀況下用1.12LCH4還原NO2至N2,整個過程中轉(zhuǎn)移電子總數(shù)為(阿伏加德羅常數(shù)的值用NA表示),放出的熱量為kJ。

17.(16分)電化學原理在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著巨大的作用。Ⅰ.Na2FeO4是制造高鐵電池的重要原料,同時也是一種新型的高效凈水劑,在工業(yè)上通常利用如圖裝置生產(chǎn)Na2FeO4(1)陽極的電極反應式為。

(2)陰極產(chǎn)生的氣體為。

(3)右側(cè)的離子交換膜為(填“陰”或“陽”)離子交換膜,陰極區(qū)a%b%(填“>”“=”或“<”)。

Ⅱ.如圖是一種用電解原理來制備H2O2,并用產(chǎn)生的H2O2處理廢氨水的裝置。(4)Ir-Ru惰性電極吸附O2生成H2O2,其電極反應式為。

(5)理論上電路中每轉(zhuǎn)移3mol電子,最多可以處理廢氨水中溶質(zhì)(以NH3計)的質(zhì)量是g。

18.(14分)(2023·石家莊模擬)低碳經(jīng)濟已成為人們一種新的生活理念,二氧化碳的捕捉和利用是能源領(lǐng)域的一個重要研究方向?；卮鹣铝袉栴}:(1)用CO2催化加氫可以制取乙烯:CO2(g)+3H2(g)12C2H4(g)+2H2O(g),該反應體系的能量隨反應過程的變化關(guān)系如圖所示,則該反應的ΔH=(用含a、b的式子表示)。相關(guān)化學鍵的鍵能如表,實驗測得上述反應的ΔH=-152kJ·mol-1,則表中的x=。

化學鍵C=OH—HC=CC—HH—O鍵能(kJ·mol-1)x436764414464(2)工業(yè)上用CO2和H2反應合成二甲醚。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則2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH3=kJ·mol-1。

(3)用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值,在C2H2(g)完全燃燒生成CO2和液態(tài)水的反應中,每有5NA個電子轉(zhuǎn)移時,放出650kJ的熱量。已知1g燃料完全燃燒時放出的熱量叫作該燃料的熱值,則C2H2的熱值為。

(4)二氧化碳的捕集、利用是我國能源領(lǐng)域的一個重要戰(zhàn)略方向?？茖W家提出由CO2制取C的工藝如圖。①工藝過程中的能量轉(zhuǎn)化形式為。

②已知“重整系統(tǒng)”發(fā)生的反應中n(FeO)n(CO2)=6,則FexO階段評估檢測(五)(75分鐘100分)一、選擇題:本題共14小題,每小題3分,共42分。在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的。1.我國首創(chuàng)光伏發(fā)電—固態(tài)儲氫技術(shù),解決了“綠電”與“綠氫”靈活轉(zhuǎn)換的難題。下列說法不正確的是 ()A.該技術(shù)直接將光能轉(zhuǎn)換成化學能儲存起來B.規(guī)?；褂脷淠苡兄趯崿F(xiàn)“碳達峰”C.“綠電”電解水制氫成本比煤炭等化石燃料制氫成本低D.固態(tài)儲氫技術(shù)使新能源汽車電池加氫更加便捷【解析】選A。光伏發(fā)電將光能轉(zhuǎn)化為電能,利用光伏發(fā)電產(chǎn)生的電能電解水,將電能轉(zhuǎn)化為化學能,而不是將光能直接轉(zhuǎn)化為化學能儲存起來,A錯誤;規(guī)?；褂脷淠?可以有效減少化石能源的使用,有助于實現(xiàn)“碳達峰”,B正確;用“綠電”電解水制氫的能源利用率高,故用“綠電”電解水制氫的成本比煤炭等化石燃料制氫成本低,C正確;氣體儲存比較困難,故固態(tài)儲氫技術(shù)使新能源汽車電池加氫更加便捷,D正確。2.下列設備工作時,將化學能轉(zhuǎn)化為熱能的是 ()ABCD堿性鋅錳電池水輪發(fā)電機太陽能熱水器燃氣灶【解析】選D。堿性鋅錳電池是化學能轉(zhuǎn)化為電能,A不符合題意;水輪發(fā)電機為機械能轉(zhuǎn)化為電能,B不符合題意;太陽能熱水器是太陽能轉(zhuǎn)化為熱能,C不符合題意;燃氣灶是化學能轉(zhuǎn)化為熱能,D符合題意。3.下列有關(guān)反應熱和熱化學方程式的描述不正確的是 ()A.已知:H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l)ΔH=-57.3kJ·mol-1,則稀氨水和稀H2SO4溶液完全反應生成1molH2O(l)時,放出熱量少于57.3kJB.熱化學方程式各物質(zhì)前的化學計量數(shù)既可以是整數(shù)也可以是分數(shù),既表示分子數(shù)也表示物質(zhì)的量C.101kPa,20℃和25℃時,CH4的燃燒熱不同D.鍵能數(shù)值為平均值,用鍵能求出的反應熱是估算值【解析】選B。已知:H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l)ΔH=-57.3kJ·mol-1,由于氨水是弱堿,屬于弱電解質(zhì),其在水溶液中邊反應邊電離,電離是一個吸熱過程,則稀氨水和稀H2SO4溶液完全反應生成1molH2O(l)時,放出熱量少于57.3kJ,A正確;熱化學方程式各物質(zhì)前的化學計量數(shù)用于表示其物質(zhì)的量,而不是其分子數(shù),故熱化學方程式各物質(zhì)前的化學計量數(shù)既可以是整數(shù)也可以是分數(shù),B錯誤;燃燒熱與外界的壓強和溫度有關(guān),相同質(zhì)量的物質(zhì)在不同溫度下具有的總能量不同,故101kPa,20℃和25℃時,CH4的燃燒熱不同,C正確;化學反應的微觀本質(zhì)為舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的形成過程,可以用反應物的總鍵能減去生成物的總鍵能來計算反應熱,因為鍵能數(shù)值為平均值,所以用鍵能求出的反應熱是估算值,D正確。4.甲醇與水蒸氣在催化劑作用下發(fā)生如下反應:反應Ⅰ:CH3OH(g)===CO(g)+2H2(g)ΔH1反應Ⅱ:CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g)ΔH2根據(jù)能量變化示意圖,下列說法正確的是 ()A.E3-E2>E4-E1B.反應Ⅱ決定整個反應的速率C.催化劑可以降低總反應的焓變D.CH3OH(g)+H2O(g)===CO2(g)+3H2(g)ΔH=ΔH1-ΔH2【解析】選A。由于絕對值|E3-E2|<|E4-E1|,兩值均為負值,去掉絕對值后,E3-E2>E4-E1,A正確;由圖可知,反應Ⅰ的活化能為E1-E5,反應Ⅱ的活化能為E2-E3,反應Ⅰ的活化能較大,則反應Ⅰ的反應速率慢于反應Ⅱ,反應Ⅰ決定整個反應的速率,B錯誤;催化劑可改變反應的活化能,反應的焓變由始態(tài)和終態(tài)決定,催化劑不改變焓變,C錯誤;根據(jù)蓋斯定律,反應Ⅰ+Ⅱ可得目標化學方程式CH3OH(g)+H2O(g)===CO2(g)+3H2(g),則ΔH=ΔH1+ΔH2,D錯誤。5.(2024·蘭州一中期中)氫鹵酸的能量關(guān)系如圖所示:下列說法正確的是 ()A.ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4B.相同條件下,HCl的ΔH2比HBr的小C.相同條件下,HCl的(ΔH3+ΔH4)比HI的大D.一定條件下,氣態(tài)原子生成1molH—X鍵放出akJ能量,則ΔH2=+akJ·mol-1【解析】選D。根據(jù)蓋斯定律,ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6,A錯誤;斷鍵吸收能量,由于HCl比HBr穩(wěn)定,所以相同條件下HCl的ΔH2比HBr的大,B錯誤;ΔH3+ΔH4代表H(g)→H+(aq)的焓變,與物質(zhì)種類無關(guān),C錯誤;一定條件下,氣態(tài)原子生成1molH—X鍵放出akJ能量,則斷開1molH—X鍵形成氣態(tài)原子吸收akJ的能量,即為ΔH2=+akJ·mol-1,D正確。6.(2024·開封聯(lián)考)太陽能是理想的清潔能源,通過Fe3O4和FeO的熱化學循環(huán)可以利用太陽能,其轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示。下列說法錯誤的是 ()A.過程Ⅰ中氧化產(chǎn)物是O2B.過程Ⅱ化學方程式為CO2+6FeO2Fe3O4+CC.過程Ⅱ產(chǎn)物中只有離子鍵形成D.總反應式為CO2(g)C(s)+O2(g),是吸熱反應【解析】選C。過程Ⅰ中氧元素化合價升高,故O2是氧化產(chǎn)物,A正確;由圖知過程Ⅱ的反應物是CO2、FeO,生成物是Fe3O4,B正確;產(chǎn)物單質(zhì)碳中含有“碳碳共價鍵”,C錯誤;碳與O2反應是放熱反應,D正確。7.火星大氣中含有大量CO2,一種有CO2參加反應的新型全固態(tài)電池有望為火星探測器供電。該電池以金屬鈉為負極,碳納米管為正極,放電時()A.負極上發(fā)生還原反應B.CO2在正極上得電子C.陽離子由正極移向負極D.將電能轉(zhuǎn)化為化學能【解析】選B。根據(jù)題干信息可知,放電時總反應為4Na+3CO2===2Na2CO3+C。放電時負極上Na發(fā)生氧化反應失去電子生成Na+,故A錯誤;放電時正極為CO2得到電子生成C,故B正確;放電時陽離子由負極移向正極,故C錯誤;放電時裝置為原電池,能量轉(zhuǎn)化關(guān)系為化學能轉(zhuǎn)化為電能,故D錯誤。8.二十大報告指出要深入推進環(huán)境污染防治,持續(xù)深入打好藍天、碧水、凈土保衛(wèi)戰(zhàn)。二氧化硫-空氣質(zhì)子交換膜燃料電池實現(xiàn)了制硫酸、發(fā)電、環(huán)保三位一體的結(jié)合,原理如圖所示。下列說法正確的是 ()A.該電池放電時質(zhì)子從Pt2電極經(jīng)過內(nèi)電路移向Pt1電極B.Pt1電極附近發(fā)生的反應為SO2+2H2O-2e-===H2SO4+2H+C.Pt2電極附近發(fā)生的反應為O2+4e-+2H2O===4OH-D.相同條件下,放電過程中消耗的SO2和O2的體積比為2∶1【解析】選D。放電時為原電池,質(zhì)子向正極移動,Pt1電極為負極,則該電池放電時質(zhì)子從Pt1電極移向Pt2電極,A錯誤;Pt1電極為負極,發(fā)生氧化反應,SO2被氧化為硫酸,電極反應式為SO2+2H2O-2e-===SO42-+4H+,硫酸應當拆為離子形式,B錯誤;酸性條件下,氧氣得電子生成水,C錯誤;根據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等可知,放電過程中消耗的SO2和O29.K-O2電池結(jié)構(gòu)如圖,a和b為兩個電極,其中之一為單質(zhì)鉀片。關(guān)于該電池,下列說法錯誤的是 ()A.隔膜允許K+通過,不允許O2通過B.放電時,電流由b電極沿導線流向a電極;充電時,b電極為陽極C.產(chǎn)生1Ah電量時,生成KO2的質(zhì)量與消耗O2的質(zhì)量比值約為2.22D.用此電池為鉛酸蓄電池充電,消耗3.9g鉀時,鉛酸蓄電池消耗0.9g水【解析】選D。由圖可知,a電極為原電池的負極,電極反應式為K-e-===K+,b電極為正極,在鉀離子作用下,氧氣在正極得到電子發(fā)生還原反應生成超氧化鉀;金屬性強的金屬鉀易與氧氣反應,為防止鉀與氧氣反應,電池所選擇隔膜應允許K+通過,不允許O2通過,A正確;放電時,a為負極,b為正極,電流由b電極沿導線流向a電極,充電時,b電極應與直流電源的正極相連,作電解池的陽極,B正確;生成1mol超氧化鉀時,消耗1mol氧氣,兩者的質(zhì)量比值為(1mol×71g·mol-1)∶(1mol×32g·mol-1)≈2.22∶1,C正確;鉛酸蓄電池充電時的總反應方程式為2PbSO4+2H2O===PbO2+Pb+2H2SO4,反應消耗2mol水,轉(zhuǎn)移2mol電子,由得失電子數(shù)目守恒可知,消耗3.9g鉀時,鉛酸蓄電池消耗水的質(zhì)量為3.18g·mol-1=1.8g,D錯誤。10.(2024·南陽模擬)類比和推理是重要的學習方法。下列類比或推理合理的是()選項已知方法結(jié)論A工業(yè)電解熔融氯化鎂制鎂類比工業(yè)電解熔融氯化鋁制鋁BH2(g)+Br2(g)===2HBr(g)ΔH1<0,H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)ΔH2<0,且ΔH2<ΔH1推理氯的得電子能力大于溴C鐵制品在潮濕空氣中易生銹類比鋁制品在潮濕空氣中易生銹D由鋁片、鎂片與NaOH溶液組成的原電池中,鋁片為負極推理鋁的失電子能力大于鎂【解析】選B。工業(yè)電解熔融氯化鎂制鎂,但由于AlCl3是共價化合物,熔融時不導電,故工業(yè)上要電解熔融的氧化鋁制鋁,A不合題意;由題干信息可知,H2(g)+Br2(g)===2HBr(g)ΔH1<0,H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)ΔH2<0,且ΔH2<ΔH1說明Cl2與H2化合比Br2與H2化合更容易,即說明Cl2的氧化性強于Br2,故可得出氯的得電子能力大于溴,B符合題意;鐵單質(zhì)在潮濕的空氣中容易生銹,因為鐵銹是疏松多孔的,氧化鋁薄膜比較致密,會阻止內(nèi)層金屬繼續(xù)被氧化,故鋁在潮濕的空氣中不易生銹,C不合題意;Mg的金屬性強于Al,由鋁片、鎂片與NaOH溶液組成的原電池中,鋁片為負極是由于Al能與NaOH溶液反應,無法通過此方法判斷Al、Mg的失電子能力,D不合題意。11.(2024·河南高三校聯(lián)考)我國科學家在鋰氧電池催化劑領(lǐng)域取得重大進展。某鋰氧電池的工作原理如圖1所示,電池總反應為O2+2LiLi2O2,b電極發(fā)生反應的微觀過程如圖2所示。下列說法錯誤的是 ()A.放電時b電極上發(fā)生過程Ⅰ的系列反應B.過程Ⅱ中④的電極反應式為Li2-xO2-(2-x)e-===O2↑+(2-x)Li+C.O2中混入CO2會影響電池充電D.放電過程中轉(zhuǎn)移1mole-時,b電極增重16g【解析】選D。放電時,Li作負極,發(fā)生失電子的氧化反應,電極反應式:Li-e-===Li+;石墨作正極,氧氣在石墨電極發(fā)生得電子的還原反應。放電時b電極O2→Li2O2,發(fā)生過程Ⅰ系列反應,A正確;根據(jù)分析可知,充電過程中,④的電極反應式為Li2-xO2-(2-x)e-===O2↑+(2-x)Li+,B正確;O2中混入CO2會影響電池充電,C正確;放電過程中,b極電極反應式:O2+2e-+2Li+===Li2O2,轉(zhuǎn)移1mole-時,b電極增重23g,D錯誤。12.如圖是利用微生物將廢水中的乙二胺[H2N(CH2)2NH2]氧化為環(huán)境友好物質(zhì)而制作的化學電源,可給二次電池充電。下列說法正確的是 ()A.M極電極反應式:H2N(CH2)2NH2+4H2O-16e-===2CO2+N2+16H+B.充電時二次電池的正極應與M極相連C.H+通過質(zhì)子交換膜由N極向M極移動D.若N極消耗了標準狀況下2.24LO2,則有0.4mol電子從N極流向M極【解析】選A。由題圖知,M極為負極,N極為正極,H2N(CH2)2NH2在負極上失電子發(fā)生氧化反應,電極反應式為H2N(CH2)2NH2+4H2O-16e-===2CO2+N2+16H+,A正確;充電時二次電池的正極應與外接電源的正極相連,即與N極相連,B錯誤;H+通過質(zhì)子交換膜由M極移向N極,C錯誤;當N電極消耗標準狀況下2.24LO2時,則轉(zhuǎn)移2.13.(2024·華南師大附中期中)LiOH是生產(chǎn)航空航天潤滑劑的原料。清華大學首創(chuàng)三室膜電解法制備氫氧化鋰,其模擬裝置如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是()A.a極為電源的負極,Y極上發(fā)生氧化反應B.X極的電極反應式為2H2O-4e-===4H++O2↑C.膜1為陽離子交換膜,膜2為陰離子交換膜D.每轉(zhuǎn)移2mol電子,理論上生成24gLiOH【解析】選B。電解池實質(zhì)是電解水,根據(jù)圖知:X極導出的是濃硫酸,則X極應為水電離出的OH-放電,則X極為陽極,陽極反應式為2H2O-4e-===4H++O2↑,氣體1為O2。Y極導出的是濃LiOH,則Y極是水電離出的氫離子放電生成H2和OH-,則Y為電解池的陰極,氣體2為H2,陰極電極反應式為2H2O+2e-===2OH-+H2↑;據(jù)此分析解答。根據(jù)分析,X極為陽極,所以a極為正極,b極為負極,則Y極為陰極,發(fā)生還原反應,A錯誤;根據(jù)分析,X極上水電離產(chǎn)生的OH-失去電子發(fā)生氧化反應產(chǎn)生O2,電極反應式為2H2O-4e-===4H++O2↑,B正確;根據(jù)分析,X極為陽極,導出的是濃硫酸,則SO42-向陽極移動,膜1為陰離子交換膜,Y極為陰極,導出的是濃LiOH,則Li+向陰極移動,膜2為陽離子交換膜,C錯誤;Y極為陰極,電極反應式為2H2O+2e-===2OH-+H22molLiOH,其質(zhì)量是48g,D錯誤。14.我國科研團隊將電解食鹽水的陽極反應與電催化還原CO2的陰極反應相結(jié)合,制備CO與次氯酸鹽,陰極區(qū)與陽極區(qū)用質(zhì)子交換膜隔開。裝置如圖所示,下列說法正確的是 ()A.b極為電源的負極B.工作時,陰極附近溶液pH減小C.電池工作時,陽極發(fā)生的電極反應式為Cl-+H2O-2e-===ClO-+2H+D.工作時,每轉(zhuǎn)移1mol電子,陰極室和陽極室質(zhì)量變化相差10g【解析】選D。A.左側(cè)通入二氧化碳生成一氧化碳,說明M為陰極,則a為電源的負極,A項錯誤;B.工作時,陰極電極反應式為CO2+2H++2e-===CO+H2O,消耗氫離子,溶液的pH增大,B項錯誤;C.陽極為氯離子失去電子結(jié)合氫氧根離子生成次氯酸根離子和水,C項錯誤;D.每轉(zhuǎn)移1mol電子,有1mol氫離子從陽極室移動到陰極室,陰極室由電極反應CO2+2H++2e-===CO+H2O分析,質(zhì)量增加了8克,故陰極室和陽極室質(zhì)量相差10克,D項正確。二、非選擇題:本題共4小題,共58分。15.(14分)用如圖所示的裝置測定中和反應反應熱。實驗藥品:100mL0.50mol·L-1鹽酸、50mL0.55mol·L-1NaOH溶液、50mL0.55mol·L-1氨水。已知弱堿電離時吸熱?；卮鹣铝袉栴}:(1)從實驗裝置上看,還缺少,其能否用銅質(zhì)材料替代?(填“能”或“不能”),理由是。

【解析】(1)由量熱計的構(gòu)造可知該裝置缺少的儀器是環(huán)形玻璃攪拌棒;金屬材質(zhì)易散熱,使實驗誤差增大,所以不可以用銅質(zhì)材料替代。(2)裝置中隔熱層的作用是。

【解析】(2)中和熱測定實驗成敗關(guān)鍵是保溫工作,裝置中隔熱層的作用是減少實驗過程中的熱量損失。(3)將濃度為0.50mol·L-1的酸溶液和0.55mol·L-1的堿溶液各50mL混合(溶液密度均為1g·mL-1),生成的溶液的比熱容c=4.18J·g-1·℃-1,測得溫度如下:反應物起始溫度t1/℃最高溫度t2/℃甲組(HCl+NaOH)15.018.3乙組(HCl+NH3·H2O)15.018.1①兩組實驗結(jié)果存在差異的原因是

。

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

③某同學利用上述裝置重新做甲組實驗,測得反應熱ΔH偏大,則可能的原因是(填字母)。

A.測完鹽酸的溫度直接測NaOH溶液溫度B.做該實驗時室溫較高C.杯蓋未蓋嚴D.NaOH溶液一次性迅速倒入④實驗中若改用60mL0.50mol·L-1的鹽酸與50mL0.55mol·L-1的氫氧化鈉溶液進行反應,與上述實驗相比,所放出的熱量(填“相等”或“不相等”,下同),若實驗操作均正確,則所求中和熱。

【解析】(3)①兩組實驗一個是強酸和強堿的反應,一個是強酸和弱堿的反應,NH3·H2O在中和過程中要吸熱,導致放熱較少。②50mL0.50mol·L-1鹽酸、50mL0.55mol·L-1氨水溶液的質(zhì)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的水放出熱量Q=4.18J·g-1·℃-1×100g×3.10℃×10-3=1.2958kJ,即生成0.025mol的水放出熱量1.2958kJ,所以生成1mol的水放出熱量約為51.8kJ,ΔH=-51.8kJ·mol-1;③反應熱偏大,則放熱的數(shù)值偏小。A.測量完鹽酸的溫度直接測NaOH溶液溫度時,溫度計上殘留的酸液未用水沖洗干凈,酸堿中和會放熱,導致一部分反應物損失,測定數(shù)值偏小,故A符合題意;B.做本實驗時室溫較高,不會影響實驗結(jié)果,故B不符合題意;C.杯蓋未蓋嚴,會導致熱量散失,數(shù)值偏小,故C符合題意;D.NaOH溶液一次性迅速倒入可以減少實驗誤差,減少能量損失,故D不符合題意。④反應放出的熱量和所用酸以及堿的量的多少有關(guān),若改用60mL0.50mol·L-1鹽酸和50mL0.55mol·L-1NaOH溶液進行反應,與上述實驗相比,生成水的量增多,放出的熱量增大,但是中和熱均是強酸和強堿反應生成1mol水時放出的熱,與酸堿的用量無關(guān),所以用60mL0.50mol·L-1鹽酸和50mL0.55mol·L-1NaOH溶液進行反應,測得中和熱數(shù)值相等。答案:(1)環(huán)形玻璃攪拌棒(或玻璃攪拌器)不能金屬材質(zhì)易散熱,使實驗誤差增大(2)保溫隔熱、減少實驗過程中的熱量損失(3)①NH3·H2O在中和過程中要吸熱,導致放熱較少②-51.8kJ·mol-1③AC④不相等相等16.(14分)(2024·酒泉模擬)2030年前實現(xiàn)碳達峰的承諾,體現(xiàn)了中國的大國風范。天然氣的綜合利用是各國科學家研究的重要課題。(1)天然氣的主要成分為甲烷,甲烷的結(jié)構(gòu)式是,甲烷燃燒反應過程中的能量變化符合如圖中的(填字母)。

【解析】(1)甲烷的分子式為CH4,碳原子和四個氫原子形成四個共價鍵,則甲烷的結(jié)構(gòu)式為;甲烷燃燒放熱,反應物的總能量大于生成物的總能量,故反應過程中的能量變化符合a。(2)agCH4燃燒生成二氧化碳氣體和液態(tài)水,放出熱量44.5kJ。經(jīng)測定,生成的CO2與足量澄清石灰水反應得到5g沉淀,則CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)ΔH=kJ·mol-1,其中a=。

【解析】(2)生成的碳酸鈣沉淀的物質(zhì)的量為5CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O0.05mol 0.05molCH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)0.05mol 0.05mol0.05molCH4燃燒放出熱量為44.5kJ,則1molCH4燃燒釋放的熱量為44.5×20=890kJ,故CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-890kJ·mol-1;0.05molCH4的質(zhì)量為0.05mol×16g·mol-1=0.8g。(3)甲烷和二氧化碳重整制合成氣的研究是實現(xiàn)碳達峰的手段之一,甲烷和二氧化碳重整制合成氣的反應為CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)ΔH1副反應I:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41.5kJ·mol-1副反應Ⅱ:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)ΔH3已知:部分化學鍵鍵能數(shù)據(jù)如表(1molCO中含有1molC≡O鍵)?；瘜W鍵C—HC=OH—HC≡O鍵能/(kJ·mol-1)4137454361011則ΔH1=kJ·mol-1,ΔH3=kJ·mol-1。

【解析】(3)ΔH1=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能=4×413kJ·mol-1+2×745kJ·mol-1-2×436kJ·mol-1-2×1011kJ·mol-1=+248kJ·mol-1;根據(jù)蓋斯定律得,ΔH3=ΔH1-ΔH2=+248kJ·mol-1-41.5kJ·mol-1=+206.5kJ·mol-1。(4)用CH4催化還原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若標準狀況下用1.12LCH4還原NO2至N2,整個過程中轉(zhuǎn)移電子總數(shù)為(阿伏加德羅常數(shù)的值用NA表示),放出的熱量為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由蓋斯定律可計算:ΔH3=(ΔH1+ΔH2)×12=-867kJ·mol-1,在標準狀況下1.12LCH4的物質(zhì)的量為1.12L22.4答案:(1)a(2)-8900.8(3)+248+206.5(4)0.4NA43.3517.(16分)電化學原理在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著巨大的作用。Ⅰ.Na2FeO4是制造高鐵電池的重要原料,同時也是一種新型的高效凈水劑,在工業(yè)上通常利用如圖裝置生產(chǎn)Na2FeO4(1)陽極的電極反應式為。

【解析】(1)根據(jù)圖示,Cu電極為陰極,Fe電極為陽極。陽極上Fe失去電子,發(fā)生氧化反應生成FeO42-,電極反應式為Fe+8OH--6e-===FeO(2)陰極產(chǎn)生的氣體為。

【解析】(2)H+的放電能力大于Na+,Cu電極上水電離產(chǎn)生的H+得電子產(chǎn)生氫氣,電極反應式為2H2O+2e-===H2↑+2OH-,故陰極產(chǎn)生的氣體為H2;(3)右側(cè)的離子交換膜為(填“陰”或“陽”)離子交換膜,陰極區(qū)a%b%(填“>”“=”或“<”)。

【解析】(3)根據(jù)陽極電極反應式Fe+8OH--6e-===FeO42-+4H2O,OH-參與反應,OH-移向右側(cè),即右側(cè)的離子交換膜為陰離子交換膜;根據(jù)陰極反應式2H2O+2e-===H2↑+2OH-,陰極上產(chǎn)生OH-,即Na+通過交換膜移向左側(cè),生成NaOH,氫氧化鈉濃度增大,即aⅡ.如圖是一種用電解原理來制備H2O2,并用產(chǎn)生的H2O2處理廢氨水的裝置。(4)Ir-Ru惰性電極吸附O2生成H2O2,其電極反應式為。

【解析】(4)利用電解法制H2O2,在該電解池中,Ir-Ru