2021新高考化學(xué)二輪練習(xí)題專題限時集訓(xùn)4化學(xué)能與熱能電能的相互轉(zhuǎn)化

專題限時集訓(xùn)(四)化學(xué)能與熱能、電能的相互轉(zhuǎn)化(限時：45分鐘)1．水煤氣變換反應(yīng)為CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)。我國學(xué)者結(jié)合實驗與計算機模擬結(jié)果，研究了在金催化劑表面上水煤氣變換的反應(yīng)歷程，如圖所示，其中吸附在金催化劑表面上的物種用·標(biāo)注，下列說法正確的是()A．水煤氣變換反應(yīng)的ΔH>0B．步驟③的化學(xué)方程式為CO·＋OH·＋H2O(g)=COOH·＋H2O·C．步驟⑤只有非極性鍵H—H鍵形成D．該歷程中最大能壘(活化能)E正＝1.70eVB[由圖可知，起始時反應(yīng)物的總能量比終點時生成物的總能量大，故該水煤氣變換反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH<0，A錯誤；分析圖示，步驟③的反應(yīng)物為CO·＋OH·＋H·＋H2O(g)，生成物為COOH·＋H·＋H2O·，故該步驟的總反應(yīng)為CO·＋OH·＋H2O(g)=COOH·＋H2O·，B正確；步驟⑤是由COOH·＋2H·＋OH·生成CO2(g)＋H2(g)＋H2O·的過程，既有非極性鍵H—H鍵形成，又有極性鍵O—H形成，C錯誤；選項D，該反應(yīng)中最大能壘出現(xiàn)在過渡態(tài)2時，E正＝1.86eV－(－0.16eV)＝2.02eV，D錯誤。]2.(2020·山東六地市聯(lián)考)AlH3是一種儲氫材料，可作為固體火箭推進劑。通過激光加熱引發(fā)AlH3的燃燒反應(yīng)，燃燒時溫度和時間的變化關(guān)系如圖所示。燃燒不同階段發(fā)生的主要變化如下：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下列分析正確的是()A．AlH3燃燒需要激光加熱引發(fā)，所以AlH3燃燒是吸熱反應(yīng)B．其他條件相同時，等物質(zhì)的量的Al(s)燃燒放熱大于Al(g)燃燒放熱C．在反應(yīng)過程中，a點時物質(zhì)所具有的總能量最大D．2AlH3(s)＋3O2(g)=Al2O3(s)＋3H2O(g)ΔH＝ΔH1＋3ΔH2＋2ΔH3＋2ΔH4D[所有的燃燒都是放熱反應(yīng)，并且反應(yīng)放熱還是吸熱與反應(yīng)是否需要加熱無關(guān)，故AlH3燃燒為放熱反應(yīng)，A項錯誤；物質(zhì)由固態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)時吸收熱量，故其他條件相同時，等物質(zhì)的量的Al(s)燃燒放熱小于Al(g)燃燒放熱，B項錯誤；反應(yīng)過程中，a點溫度最高，說明反應(yīng)釋放熱量最多，體系能量最低，物質(zhì)具有的總能量最小，C項錯誤；將題給四個已知熱化學(xué)方程式依次編號為ⅰ、ⅱ、ⅲ、ⅳ，根據(jù)蓋斯定律，由?。ⅰ?＋?！?＋ⅳ×2，可得2AlH3(s)＋3O2(g)=Al2O3(s)＋3H2O(g)ΔH＝ΔH1＋3ΔH2＋2ΔH3＋2ΔH4，D項正確。]3．以CO與H2為原料可合成再生能源——甲醇，發(fā)生反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH＝akJ·mol－1。反應(yīng)過程中能量的變化曲線如圖所示，使用某種催化劑后，反應(yīng)經(jīng)歷了反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ兩個歷程。下列有關(guān)說法正確的是()A．上述熱化學(xué)方程式中的a＝91.0B．E＝E1＋E2C．反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ均為放熱反應(yīng)D．相同條件下，反應(yīng)Ⅱ的反應(yīng)速率比反應(yīng)Ⅰ的大D[選項A，由題圖可知，CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH＝419.0kJ·mol－1－510.0kJ·mol－1＝－91.0kJ·mol－1，故a＝－91.0，錯誤。選項B，E、E1、E2分別是三個反應(yīng)的活化能，三者之間沒有必然的關(guān)系，錯誤。選項C，由題圖可知，反應(yīng)Ⅰ是吸熱反應(yīng)，反應(yīng)Ⅱ是放熱反應(yīng)，錯誤。選項D，由題圖可知，反應(yīng)Ⅱ的活化能比反應(yīng)Ⅰ的小，故相同條件下反應(yīng)Ⅱ的反應(yīng)速率快，正確。]4．寶雞被譽為“青銅器之鄉(xiāng)”，出土了大盂鼎、毛公鼎、散氏盤等五萬余件青銅器。研究青銅器(含Cu、Sn等)在潮濕環(huán)境中發(fā)生的腐蝕對于文物保護和修復(fù)有重要意義。下圖為青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原理示意圖，下列說法不正確的是()A．青銅器發(fā)生電化學(xué)腐蝕，圖中c作負極，被氧化B．負極發(fā)生的電極反應(yīng)為O2＋4e－＋2H2O=4OH－C．環(huán)境中的Cl－與正、負兩極反應(yīng)的產(chǎn)物作用生成a的離子方程式為2Cu2＋＋3OH－＋Cl－=Cu2(OH)3Cl↓D．若生成0.2molCu2(OH)3Cl，則理論上消耗的O2體積為4.48L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)B[負極應(yīng)是氧化反應(yīng)，失去電子，B項不正確。]5．我國科學(xué)家開發(fā)的一種“磷酸釩鋰/石墨鋰離子電池”在4.6V電位區(qū)電池總反應(yīng)為：Li3C6＋V2(PO4)3eq\o(,\s\up9(放電),\s\do9(充電))6C＋Li3V2(PO4)3。下列有關(guān)說法正確的是()A．該電池比能量高，用Li3V2(PO4)3做負極材料B．放電時，外電路中通過0.1mol電子，M極質(zhì)量減少0.7gC．充電時，Li＋向N極區(qū)遷移D．充電時，N極反應(yīng)為V2(PO4)3＋3Li＋＋3e－=Li3V2(PO4)3B[A項，Li3V2(PO4)3作正極材料，錯誤；C項，充電時Li＋移向陰極即M極，錯誤；D項，充電時，N極反應(yīng)為Li3V2(PO4)3－3e－=V2(PO4)3＋3Li＋，錯誤。]6．垃圾假單胞菌株能夠在分解有機物的同時分泌物質(zhì)產(chǎn)生電能，其原理如下圖所示。下列說法正確的是()A．電流由左側(cè)電極經(jīng)過負載后流向右側(cè)電極B．放電過程中，正極附近pH變小C．若1molO2參與電極反應(yīng)，有4molH＋穿過質(zhì)子交換膜進入右室D．負極電極反應(yīng)為：H2PCA＋2e－=PCA＋2H＋C[根據(jù)電極上物質(zhì)變化，左電極為負極，反應(yīng)式為H2PCA－2e－=PCA＋2H＋，右電極為正極，反應(yīng)式為O2＋4e－＋4H＋=2H2O。]7．硼酸(H3BO3)為一元弱酸，已知H3BO3與足量NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式為H3BO3＋OH－=B(OH)eq\o\al(－,4)，H3BO3可以通過電解的方法制備。其工作原理如下圖所示(陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過)。下列說法錯誤的是()A．陽極的電極反應(yīng)式為：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋B．反應(yīng)一段時間以后，陰極室NaOH溶液濃度增大C．當(dāng)電路中通過3mol電子時，可得到1molH3BO3D．B(OH)eq\o\al(－,4)穿過陰膜進入產(chǎn)品室，Na＋穿過陽膜進入陰極室C[陽極電極反應(yīng)式為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，電路中通過3mol電子時有3molH＋生成，硼酸(H3BO3)為一元弱酸，生成1mol硼酸需要1molH＋，所以電路中通過3mol電子時，可得到3molH3BO3，C錯誤。]8．環(huán)己酮()在生產(chǎn)生活中有重要的用途，可在酸性溶液中用環(huán)己醇間接電解氧化法制備，其原理如圖所示。下列說法正確的是()A．a(chǎn)極與電源負極相連B．a(chǎn)極電極反應(yīng)式是2Cr3＋＋7H2O－6e－=Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋14H＋C．b極發(fā)生氧化反應(yīng)D．理論上有1mol環(huán)己酮生成時，有2mol氫氣放出B[根據(jù)圖示，a極為陽極，b極為陰極，a極接電源的正極，A項錯誤；b極為陰極，氫離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，C錯誤；理論上有1mol環(huán)己酮生成時，則轉(zhuǎn)移2mol電子，所以陰極有1mol氫氣放出，D錯誤。]9．(雙選)(2020·山東聯(lián)考)335℃時，在恒容密閉反應(yīng)器中1.00molC10H18反應(yīng)1：C10H18(l)C10H12(l)＋3H2(g)ΔH1反應(yīng)2：C10H12(l)C10H8(l)＋2H2(g)ΔH2測得C10H12和C10H8的產(chǎn)率x1和x2(以物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)計)隨時間的變化關(guān)系及反應(yīng)過程中能量的變化如圖所示。下列說法錯誤的是()A．使用催化劑能改變反應(yīng)歷程B．更換催化劑后ΔH1、ΔH2也會隨之改變C．8h時，反應(yīng)1處于平衡狀態(tài)D．x1顯著低于x2，是由于反應(yīng)2的活化能比反應(yīng)1的小，反應(yīng)1生成的C10H12很快轉(zhuǎn)變成C10H8BC[使用催化劑，降低了反應(yīng)的活化能，改變了反應(yīng)歷程，A項正確；使用催化劑，不能改變反應(yīng)物和生成物的總能量，即不能改變反應(yīng)的焓變(ΔH)，B項錯誤；8h之后，C10H8的產(chǎn)率還在增加，說明反應(yīng)2未達平衡，而C10H8是由C10H12轉(zhuǎn)化而來的，且C10H12的產(chǎn)率幾乎保持不變，說明反應(yīng)1也未達平衡，C項錯誤；由圖像可以看出反應(yīng)2的活化能低于反應(yīng)1的活化能，故反應(yīng)1生成的C10H12快速轉(zhuǎn)化為C10H8，從而使x1顯著低于x2，D項正確。]10．一種全天候太陽能電池光照時的工作原理如圖所示。下列說法不正確的是()A．硅太陽能電池供電原理與該電池相同B．光照時，b極的電極反應(yīng)式為VO2＋－e－＋H2O=VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋C．光照時，每轉(zhuǎn)移1mol電子，有1molH＋由b極區(qū)經(jīng)質(zhì)子交換膜向a極區(qū)遷移D．夜間時，該電池相當(dāng)于蓄電池放電，a極發(fā)生氧化反應(yīng)A[硅太陽能電池是用半導(dǎo)體原理將光能轉(zhuǎn)化為電能，是物理變化，而該電池是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，兩者原理不同，A項錯誤。]11．(雙選)(2020·濟南模擬)某種氨硼烷(NH3·BH3)電池裝置如圖所示(未加入氨硼烷之前，兩極室內(nèi)液體質(zhì)量相等)，電池反應(yīng)為NH3·BH3＋3H2O2=NH4BO2＋4H2O(不考慮其他反應(yīng)的影響)。下列說法錯誤的是()A．氨硼烷中N和B的雜化方式不同B．電池正極的電極反應(yīng)式為H2O2＋2H＋＋2e－=2H2OC．其他條件不變，向H2O2溶液中加入適量硫酸能增大電流強度D．若加入的氨硼烷全部放電后左右兩極室內(nèi)液體質(zhì)量差為3.8g，則電路中轉(zhuǎn)移2.4mol電子AD[NH3·BH3中N與B間共用1對電子形成配位鍵，使得N、B周圍均有4對電子，則氨硼烷中的N、B均為sp3雜化，A項錯誤；電池正極為氧化劑得電子的反應(yīng)，即H2O2得電子轉(zhuǎn)化為H2O的反應(yīng)，B項正確；向H2O2溶液中加入適量硫酸，可增大離子濃度，增大電流強度，C項正確；負極反應(yīng)：NH3·BH3＋2H2O－6e－=NH4BO2＋6H＋，若左極室加入1mol氨硼烷(31g)，則電極產(chǎn)物NH4BO2留在左極室，H＋穿過質(zhì)子交換膜進入右極室，故左極室增加的質(zhì)量為31g－6g＝25g，右極室增加的是6molH＋，其質(zhì)量為6g，則左右兩極室液體質(zhì)量差為25g－6g＝19g，此時轉(zhuǎn)移6mol電子，若左右兩極室液體質(zhì)量差為3.8g，則轉(zhuǎn)移1.2mol電子，D項錯誤。]12．以柏林綠Fe[Fe(CN)6]為代表的新型可充電鈉離子電池，其放電工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是()A．放電時，正極反應(yīng)為Fe[Fe(CN)6]＋2Na＋＋2e－=Na2Fe[Fe(CN)6]B．充電時，Mo(鉬)箔接電源的正極C．充電時，Na＋通過交換膜從左室移向右室D．外電路中通過0.2mol電子的電量時，負極質(zhì)量變化為3.6gD[負極反應(yīng)為2Mg－4e－＋2Cl－=[Mg2Cl2]2＋，通過0.2mole－時，消耗0.1molMg，質(zhì)量減少2.4g，D項錯誤。]13．電絮凝的反應(yīng)原理是以鋁、鐵等金屬為陽極，在直流電的作用下，陽極被溶蝕，產(chǎn)生金屬離子，在經(jīng)一系列水解、聚合及氧化過程，發(fā)展成為各種羥基絡(luò)合物、多核羥基絡(luò)合物以及氫氧化物，使廢水中的膠態(tài)雜質(zhì)、懸浮雜質(zhì)凝聚沉淀而分離。下列說法不正確的是()A．每產(chǎn)生1molO2，整個電解池中理論上轉(zhuǎn)移電子數(shù)為4NAB．陰極電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－C．若鐵為陽極，則陽極電極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋和2H2O－4e－=O2↑＋4H＋D．若鐵為陽極，則在處理廢水的過程中陽極附近會發(fā)生：4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2OA[由裝置圖可知，若鐵為陽極，陽極電極反應(yīng)式有Fe－2e－=Fe2＋和2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，所以每產(chǎn)生1molO2，整個電解池中理論上轉(zhuǎn)移電子數(shù)大于4NA，故A錯誤。]14．(雙選)近年來，基于零價鐵(ZVI)的化學(xué)還原技術(shù)因其高效性逐漸被應(yīng)用于受污染地下水的原位修復(fù)，其過程如圖所示。零價鐵作為一種高活性的電子供體，除了和目標(biāo)污染物反應(yīng)外，還可以與地下水中其他的氧化性物質(zhì)(如O2、H＋或NOeq\o\al(－,3)等)反應(yīng)。一般情況下，由于雜質(zhì)的存在，在金屬表面會形成負極和正極反應(yīng)區(qū)。下列說法錯誤的是()A．負極的電極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋B．在負極，金屬鐵失去電子后全部以Fe2＋的形式存在于水體中C．增大水體中零價鐵的含量，目標(biāo)污染物降解程度減小D．正極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)可能包含NOeq\o\al(－,3)＋10H＋＋8e－=NHeq\o\al(＋,4)＋3H2OBC[Fe作為負極，電極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋，A正確；金屬鐵失去電子后生成Fe2＋，F(xiàn)e2＋可能繼續(xù)被O2氧化成Fe3＋，B錯誤；水體中零價鐵的含量增大，能提供更多的電子，故目標(biāo)污染物降解程度增大，C錯誤；正極區(qū)發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，由題圖可知NOeq\o\al(－,3)被還原成NHeq\o\al(＋,4)，則正極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)中可能有NOeq\o\al(－,3)＋10H＋＋8e－=NHeq\o\al(＋,4)＋3H2O，D正確。]15．(2020·湖南名校聯(lián)考)(1)在惰性氣體中，將黃磷(P4)與石灰乳和碳酸鈉溶液一同加入高速乳化反應(yīng)器中制得NaH2PO2，同時還產(chǎn)生磷化氫(PH3)氣體，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________。(2)次磷酸(H3PO2)是一元酸，常溫下1.0mol·L－1的NaH2PO2溶液pH為8，則次磷酸的Ka＝________。(3)用次磷酸鈉通過電滲析法制備次磷酸。裝置如圖所示。交換膜A屬于________(填“陽離子”或“陰離子”)交換膜，電極N的電極反應(yīng)式為________，當(dāng)電路中流過3.8528×105庫侖電量時，制得次磷酸的物質(zhì)的量為________(一個電子的電量為1.6×10－19庫侖，NA數(shù)值約為6.02×1023)。[解析](1)可利用倒配法配平完全方程式。(2)根據(jù)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