2024鲁科版新教材高中化学选择性必修1
本章复习提升
易混易错练
易错点1 比较焓变大小时忽视焓变的正、负号
1.(2021河南重点高中期中)已知热化学方程式:
①C(s)+CO2(g) 2CO(g) ΔH1
②C(s)+O2(g) CO(g) ΔH2
③C(s)+O2(g) CO2(g) ΔH3
④2CO(g)+O2(g) 2CO2(g) ΔH4
下列有关判断正确的是( )
A.ΔH1<ΔH2
B.ΔH1=ΔH3+ΔH4
C.ΔH2<ΔH3
D.ΔH3=
易错点2 混淆物质所含化学键的数目
2.白磷与氧气可发生反应:P4(s)+5O2(g) P4O10(s)。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为:E(P—P)=a kJ·mol-1、E(P—O)=b kJ·mol-1、E(PO)=c kJ·mol-1、E(OO)=d kJ·mol-1。根据图示的分子结构和有关数据计算该反应的ΔH,其中正确的是( )
A.-(6a-12b-4c+5d)kJ·mol-1
B.-(-6a+12b+4c-5d)kJ·mol-1
C.-(-4a+6b+4c-5d)kJ·mol-1
D.-(4a-6b-4c+5d)kJ·mol-1
易错点3 不能正确理解内、外电路的工作原理
3.(2021辽宁沈阳郊联体期中)关于如图所示装置的判断,下列叙述正确的是( )
A.左边的装置是电解池,右边的装置是原电池
B.该装置中铜为正极,锌为负极
C.当铜片的质量变化12.8 g时,a极上消耗的O2在标准状况下的体积为2.24 L
D.装置中电子的流向:a→Cu→CuSO4溶液→Zn→b
易错点4 忽视介质环境
4.(2021山东烟台二模)酒驾是交通事故的第一大“杀手”。一种酒精检测仪工作原理如图,a、b两个多孔铂电极外均覆盖了一层聚四氟乙烯纳米纤维膜,方便气体透过。下列说法错误的是( )
A.采用多孔铂电极可增大电极与气体的接触面积
B.该酒精检测仪运用了原电池原理
C.a极的电极反应为CH3CH2OH+12OH--12e- 2CO2↑+9H2O
D.乙醇浓度越大,电路中的电流强度就越大
思想方法练
守恒思想在电化学中的应用
方法概述
电化学试题的特点是把考查的知识点以语言叙述或图像的形式呈现出来,由于两电极涉及的电极反应为离子反应和氧化还原反应,所以可以利用守恒法解决电化学问题。守恒法的特点是抓住有关变化的始态和终态,忽略中间过程,利用其中某种不变量建立关系式,从而简化思路,快速解题。守恒思想在电化学中的应用主要表现为得失电子守恒、电荷守恒或原子守恒等。
1.将含有0.4 mol CuSO4和0.1 mol NaCl的水溶液用惰性电极电解一段时间后,若在一个电极上得到0.1 mol Cu,则另一电极上生成气体(在标准状况下)的体积为( )
A.1.12 L B.2.24 L C.3.36 L D.1.68 L
2.如图所示,甲池的总反应为N2H4+O2 N2+2H2O,下列说法错误的是( )
A.该装置工作时,石墨电极上有气体生成
B.甲池中负极反应为N2H4-4e-+4OH- N2+4H2O
C.甲池和乙池中溶液的pH均减小
D.当甲池中消耗0.1 mol N2H4时,乙池中理论上最多产生6.4 g固体
3.微生物燃料电池在净化废水的同时能获得能源或得到有价值的化学产品,图1为其工作原理,图2为废水中Cr2浓度与其去除率的关系。下列说法不正确的是( )
图1
图2
A.M为负极,有机物被氧化
B.处理1 mol Cr2时有6 mol H+从交换膜左侧向右侧迁移
C.电池工作时,N极附近溶液pH增大
D.Cr2浓度较大时,可能会造成还原菌失活
4.(双选)微生物电池在运行时,可同时实现无污染净化高浓度苯酚污水、高浓度酸性N废水和海水淡化,其装置如图所示。图中M和N为阳离子交换膜或阴离子交换膜,Z以食盐水模拟海水。下列说法错误的是( )
A.M为阴离子交换膜,N为阳离子交换膜
B.X为高浓度酸性N废水,Y为高浓度苯酚污水
C.每消耗苯酚9.4 g,模拟海水理论上除去NaCl 163.8 g
D.电池工作一段时间后,正、负极产生气体的物质的量之比为15∶7
综合拔高练
五年高考练
考点1 热化学方程式的书写
1.(2020课标Ⅰ,28节选)硫酸是一种重要的基本化工产品。接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化:SO2(g)+O2(g) SO3(g) ΔH=-98 kJ·mol-1。钒催化剂参与反应的能量变化如图所示,V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为 。
考点2 盖斯定律 反应热的计算
2.(1)(2021河北,16节选)当今,世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点。因此,研发二氧化碳利用技术,降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。大气中的二氧化碳主要来自煤、石油及其他含碳化合物的燃烧。已知25 ℃时,相关物质的燃烧热数据如下表:
物质 H2(g) C(石墨,s) C6H6(l)
燃烧热ΔH (kJ·mol-1) -285.8 -393.5 -3 267.5
则25 ℃时H2(g)和C(石墨,s)生成C6H6(l)的热化学方程式为 。
(2)(2021广东,19节选)我国力争于2030年前做到碳达峰,2060年前实现碳中和。CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应:
a)CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH1
b)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2
c)CH4(g)C(s)+2H2(g) ΔH3
d)2CO(g)CO2(g)+C(s) ΔH4
e)CO(g)+H2(g)H2O(g)+C(s) ΔH5
根据盖斯定律,反应a的ΔH1= (写出一个代数式即可)。
(3)(2018北京,27节选)近年来,研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下:
反应Ⅰ:2H2SO4(l)2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g) ΔH1=+551 kJ·mol-1
反应Ⅲ:S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH3=-297 kJ·mol-1
反应Ⅱ的热化学方程式: 。
(4)(2019课标Ⅱ,27节选)环戊二烯()是重要的有机化工原料,广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。
已知:(g) (g)+H2(g) ΔH1=100.3 kJ·mol-1 ①
H2(g)+I2(g) 2HI(g) ΔH2=-11.0 kJ·mol-1 ②
对于反应:(g)+I2(g) (g)+2HI(g) ③ ΔH3=
kJ·mol-1。
(5)(2018课标Ⅲ,28节选)SiHCl3在催化剂作用下发生反应:
2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)+SiCl4(g) ΔH1=48 kJ·mol-1
3SiH2Cl2(g) SiH4(g)+2SiHCl3(g) ΔH2=-30 kJ·mol-1
则反应4SiHCl3(g) SiH4(g)+3SiCl4(g)的ΔH为 kJ·mol-1。
考点3 原电池原理及应用
3.(2021山东,10)以KOH溶液为离子导体,分别组成CH3OH-O2、N2H4-O2、(CH3)2NNH2-O2清洁燃料电池,下列说法正确的是( )
A.放电过程中,K+均向负极移动
B.放电过程中,KOH物质的量均减小
C.消耗等质量燃料,(CH3)2NNH2-O2燃料电池的理论放电量最大
D.消耗1 mol O2时,理论上N2H4-O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2 L
4.(2021辽宁,10)如图,某液态金属储能电池放电时产生金属化合物Li3Bi。下列说法正确的是( )
A.放电时,M电极反应为Ni-2e- Ni2+
B.放电时,Li+由M电极向N电极移动
C.充电时,M电极的质量减小
D.充电时,N电极反应为Li3Bi+3e- 3Li++Bi
5.(2021河北,9)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1 Ah电量时,生成KO2的质量与消耗O2的质量比值约为2.22
D.用此电池为铅酸蓄电池充电,消耗3.9 g钾时,铅酸蓄电池消耗
0.9 g水
6.(2020山东,10)微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置,利用微生物处理有机废水获得电能,同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水,采用惰性电极,用下图装置处理有机废水(以含CH3COO-的溶液为例)。下列说法错误的是( )
A.负极反应为CH3COO-+2H2O-8e- 2CO2↑+7H+
B.隔膜1为阳离子交换膜,隔膜2为阴离子交换膜
C.当电路中转移1 mol电子时,模拟海水理论上除盐58.5 g
D.电池工作一段时间后,正、负极产生气体的物质的量之比为2∶1
考点4 电解原理及应用
7.(2021全国甲,13)乙醛酸是一种重要的化工中间体,可采用如图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH-,并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是( )
A.KBr在上述电化学合成过程中只起电解质的作用
B.阳极上的反应式为+2H++2e-+H2O
C.制得2 mol乙醛酸,理论上外电路中迁移了1 mol电子
D.双极膜中间层中的H+在外电场作用下向铅电极方向迁移
8.(2020山东,13)采用惰性电极,以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如下图所示。忽略温度变化的影响,下列说法错误的是( )
A.阳极反应为2H2O-4e- 4H++O2↑
B.电解一段时间后,阳极室的pH未变
C.电解过程中,H+由a极区向b极区迁移
D.电解一段时间后,a极生成的O2与b极反应的O2等量
9.(2019课标Ⅱ,27节选)环戊二烯可用于制备二茂铁[Fe(C5H5)2,结构简式为],后者广泛应用于航天、化工等领域中。二茂铁的电化学制备原理如下图所示,其中电解液为溶解有溴化钠(电解质)和环戊二烯的DMF溶液(DMF为惰性有机溶剂)。
该电解池的阳极为 ,总反应为 。电解制备需要在无水条件下进行,原因为 。
考点5 金属的腐蚀与防护
10.(2020江苏单科,11)将金属M连接在钢铁设施表面,可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在如图所示的情境中,下列有关说法正确的是( )
A.阴极的电极反应式为Fe-2e-Fe2+
B.金属M的活动性比Fe的活动性弱
C.钢铁设施表面因积累大量电子而被保护
D.钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快
三年模拟练
应用实践
1.(2021湖南师大附中月考)某化学实验小组同学用惰性电极电解饱和食盐水(含少量Ca2+、Mg2+),并进行如图相关实验,电解一段时间后,各部分装置及对应的现象为:(1)中黑色固体变红;(2)中电极a附近溶液出现浑浊;(3)中溶液出现浑浊;(4)中溶液红色褪去。下列对实验现象解释不合理的是( )
A.(1)中红色物质中可能含有少量氧化亚铜
B.(2)中a电极附近浑浊是Mg(OH)2所致
C.(3)中发生了置换反应
D.(4)中红色褪去是因为NaOH被消耗,溶液不再具有强碱性所致
2.(2021福建福州四校联盟期末)已知一些共价键的键能如下表所示,下列说法正确的是( )
共价键 H—H F—F H—F H—Cl H—I
键能E (kJ/mol) 436 157 568 432 298
A.稳定性:H—I键>H—Cl键>H—F键
B.从表中可以看出F2的能量最低
C.432 kJ/mol>E(H—Br)>298 kJ/mol
D.H2(g)+F2(g) 2HF(g) ΔH=+25 kJ/mol
3.(2021山东实验中学诊断)如图所示,某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理,其中乙装置中X为阳离子交换膜。下列有关说法正确的是( )
A.反应一段时间后,乙装置中生成的氢氧化钠在铁极区
B.乙装置中铁电极为阴极,电极反应式为Fe-2e- Fe2+
C.通入氧气的一极为正极,发生的电极反应为O2-4e-+2H2O 4OH-
D.反应一段时间后,丙装置中硫酸铜溶液浓度保持不变
4.(2021山东临沂罗庄期末)已知:①2CH3OH(g)+3O2(g) 2CO2(g)+4H2O(l) ΔH1
②2CO(g)+O2(g) 2CO2(g) ΔH2
③2H2(g)+O2(g) 2H2O(l) ΔH3
④2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) ΔH4
⑤CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断正确的是( )
A.ΔH1>0,ΔH2<0 B.ΔH3>ΔH4
C.ΔH1=ΔH2+2ΔH3-ΔH5 D.ΔH1+2ΔH5<0
5.(2021山东烟台莱州一中月考)铁铬氧化还原液流电池是一种低成本的储能电池,电池结构如图所示,工作原理为Fe3++Cr2+ Fe2++Cr3+。下列说法正确的是( )
A.电池充电时,b极的电极反应式为Cr3++e- Cr2+
B.电池放电时,b极的电极反应式为Fe2+-e- Fe3+
C.电池放电时,Cl-从b极穿过选择性透过膜移向a极
D.电池放电时,电路中每通过0.1 mol电子,Fe3+的浓度降低0.1 mol·L-1
6.(双选)(2021山东日照期末)(CH3)3C—Cl水解反应的进程与能量关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.(CH3)3C—Cl水解反应的正反应活化能大于逆反应活化能
B.化学键发生异裂时,可以产生正、负离子
C.H2O分子作为亲核试剂进攻碳正离子时需要吸收能量
D.在过渡态1、中间体、过渡态2中,过渡态1最稳定
7.(2021河北衡水中学摸底)以Ag/AgCl作参比电极的原电池装置可用于测定空气中氯气的含量,其工作原理示意图如图所示。下列说法错误的是( )
A.采用多孔铂电极可增大电极与电解质溶液和气体的接触面积
B.正极的电极反应式为Cl2+2e- 2Cl-
C.外电路中通过0.02 mol电子时,负极区溶液质量减少0.71 g
D.空气中氯气含量可通过一定时间内电流表读数变化和空气流速计算
8.(2021江西南昌二中月考)某柔性屏手机的柔性电池以碳纳米管做电极材料,以吸收ZnSO4溶液的有机高聚物做固态电解质,其电池结构如图所示。电池总反应为MnO2+Zn+(1+)H2O+ZnSO4 MnOOH+ZnSO4[Zn(OH)2]3·xH2O。下列说法中正确的是( )
A.放电时,Zn2+移向Zn膜
B.充电时,含有Zn膜的碳纳米管纤维一端连接有机高聚物电源的正极
C.放电时,电子由锌膜表面经有机高聚物至MnO2膜表面
D.放电时,电池的正极反应为MnO2+e-+H2O MnOOH+OH-
9.(2021山东烟台一模)2020年,天津大学化学团队以CO2和辛胺为原料实现了甲酸和辛腈的高选择性合成,装置工作原理如图所示(隔膜a只允许OH-通过)。下列说法错误的是( )
A.Ni2P电极与电源正极相连
B.In/In2O3-x电极上发生氧化反应
C.电解过程中,OH-由In/In2O3-x电极区向Ni2P电极区迁移
D.Ni2P电极上发生的电极反应为CH3(CH2)7NH2+4OH--4e- CH3(CH2)6CN+4H2O
10.高锰酸钾在化工医药、水处理等很多方面有重要应用,可以用电解法制备,装置如图所示。直流电源采用乙烷—空气的碱性燃料电池。下列说法正确的是( )
(已知电流效率η=×100%)
A.电源负极的电极反应式为C2H6-14e-+6H2O 2C+18H+
B.该离子交换膜为阴离子交换膜
C.a极为直流电源的负极
D.若消耗0.02 mol O2,产生0.055 mol KMnO4,则η=68.75%
迁移创新
11.氟离子电池是一种前景广阔的新型电池,其能量密度是目前锂电池的十倍以上且不会因为过热而造成安全风险。如图是氟离子电池工作示意图,其中充电时F-从乙电极流向甲电极,已知BiF3和MgF2均难溶于水。下列关于该电池的说法正确的是( )
A.放电时,甲电极的电极反应式为Bi-3e-+3F- BiF3
B.充电时,外加电源的负极与甲电极相连
C.充电时,导线上每通过0.5 mol电子,乙电极质量减少9.5 g
D.放电时,电子由乙电极经外电路流向甲电极,再经电解质溶液流向乙电极
12.在直流电场作用下,双极膜能将水解离为H+和OH-,并实现其定向通过。工业上用双极膜电解槽电解糠醛溶液同时制备糠醇和糠酸盐,电解时,MnO2/MnOOH在电极与糠醛之间传递电子,电解过程如图所示。下列说法不正确的是( )
A.A接直流电源的负极,糠醛得到电子被还原为糠醇
B.电解时,阳极反应为MnOOH-e-+OH- MnO2+H2O
C.生成糠酸盐的反应为+2MnO2+OH-+2MnOOH
D.通电时双极膜将水解离为H+和OH-,OH-向阴极室方向移动
答案全解全析
基础过关练
易混易错练
1.D 2.B 3.C 4.C
1.D 反应①是吸热反应,反应②是放热反应,所以ΔH1>ΔH2,故A错误;根据盖斯定律,③-④即得到反应①,所以ΔH1=ΔH3-ΔH4,故B错误;碳完全燃烧比不完全燃烧放出的热量多,由于放热反应的焓变是负值,所以ΔH2>ΔH3,故C错误;根据盖斯定律,②+×④即得到反应③,所以ΔH3=ΔH2+ΔH4,故D正确。
易错分析
解题时忽略了放热反应的ΔH<0,放热反应放出的热量越多,ΔH越小。
B 各化学键键能:E(P—P)=a kJ·mol-1、E(P—O)=b kJ·mol-1、E(PO)=c kJ·mol-1、E(OO)=d kJ·mol-1。反应热ΔH=反应物总键能-生成物总键能,所以反应P4(s)+5O2(g) P4O10(s)的ΔH=6a kJ·
mol-1+5d kJ·mol-1-(4c kJ·mol-1+12b kJ·mol-1)=(6a+5d-4c-
12b)kJ·mol-1,故B项正确。
易错分析
ΔH=反应物总键能-生成物总键能;误以为1 mol P4中含有4 mol P—P键而错选。
3.C 左边的装置是原电池,右边的装置是电解池,故A错误;通入氢气的电极是负极,通入氧气的电极是正极,所以锌是阴极,铜是阳极,故B错误;根据得失电子守恒可知,当铜片的质量变化12.8 g时,a极上消耗的O2在标准状况下的体积为×22.4 L/mol=2.24 L,故C正确;装置中电子的流向是b→Zn,Cu→a,故D错误。
易错分析
解题时误认为电子在电解质溶液中可以移动。
4.C 采用多孔铂电极可增大电极与气体的接触面积,故A正确;该酒精检测仪运用了原电池原理,乙醇在负极失电子被氧化,氧气在正极得电子被还原,故B正确;a极为负极,负极反应式为CH3CH2OH+3H2O-12e- 2CO2↑+12H+,故C错误;乙醇浓度越大,电路中的电流强度就越大,故D正确。
易错分析
解题时忽视了原电池中负极产物为CO2,电解质溶液不是碱性溶液,该电池的负极反应式为CH3CH2OH+3H2O-12e- 2CO2↑+12H+。
思想方法练
1.D 2.D 3.B 4.BD
D 根据Cu2++2e- Cu可知,得到0.1 mol Cu转移电子的物质的量为0.1 mol×2=0.2 mol,根据2Cl--2e- Cl2↑可知,0.1 mol Cl-完全放电转移电子的物质的量为0.1 mol,则n(Cl2)=×0.1 mol=
0.05 mol,所以阳极上还有氢氧根离子放电,根据4OH--4e- 2H2O+O2↑可知,生成n(O2)= mol=0.025 mol,则阳极上得到气体的体积为(0.05 mol+0.025 mol)×22.4 L/mol=1.68 L,故选D。
2.D 甲池为碱性燃料电池,通入N2H4的电极为负极,通入O2的电极为正极,所以石墨电极为阳极,阳极的电极反应为4OH--4e- 2H2O+O2↑,故A正确;甲池中负极上N2H4发生失电子的氧化反应生成N2,电极反应为N2H4-4e-+4OH- N2+4H2O,故B正确;甲池总反应为N2H4+O2 N2+2H2O,反应生成水导致溶液中KOH浓度降低,溶液pH减小,乙池中OH-放电,溶液中H+浓度增大,溶液pH减小,故C正确;甲池中消耗0.1 mol N2H4时,转移0.4 mol电子,乙池中阴极反应为Cu2++2e- Cu,根据得失电子守恒可知,阴极产生0.2 mol Cu,质量为12.8 g,故D错误。
方法点津
本题综合考查了原电池和电解池的工作原理和应用。解答此类题时,先根据两池的特点和题目所给的信息判断哪个是原电池、哪个是电解池,然后根据电化学原理和电解质溶液的酸碱性判断各电极发生的电极反应,再结合得失电子守恒进行相关计算。
3.B 由题图1可知,该电池中有机物在微生物的作用下发生氧化反应生成CO2、H+,则M为负极,有机物被氧化,故A正确;处理1 mol Cr2时转移6 mol电子,但是同时也会有氧气得到电子,从交换膜左侧向右侧迁移的氢离子的物质的量大于6 mol,故B错误;由题图1可知,电池工作时,N极附近溶液中的氢离子浓度减小,pH增大,故C正确;由题图2可知,当Cr2浓度较大时,其去除率几乎为0,因为其有强氧化性,可能会造成还原菌失活,故D正确。
4.BD 根据装置中电子的流向可知,该原电池中生物膜为负极,碳布为正极,原电池工作时阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,则N为阳离子交换膜,M为阴离子交换膜,故A正确;负极区发生氧化反应,则X为高浓度苯酚污水,发生氧化反应生成CO2,而正极区发生还原反应,Y为高浓度酸性N废水,发生还原反应生成N2,故B错误;9.4 g苯酚的物质的量为=0.1 mol,苯酚中碳元素平均化合价为-价,完全氧化共转移电子的物质的量为0.1 mol×6×(4+)=2.8 mol,则理论上除去NaCl的物质的量为2.8 mol,质量为2.8 mol×58.5 g/mol
=163.8 g,故C正确;负极上1 mol苯酚完全被氧化共生成6 mol CO2,转移28 mol电子,根据得失电子守恒可知,正极生成N2的物质的量为 mol=2.8 mol,则正、负极产生气体的物质的量之比为2.8mol∶
6 mol=7∶15,故D错误。
综合拔高练
五年高考练
3.C 4.B 5.D 6.B 7.D 8.D 10.C
答案 2V2O5(s)+2SO2(g) 2VOSO4(s)+V2O4(s) ΔH=
-351 kJ·mol-1
解析 根据题图可得两个热化学方程式:①V2O4(s)+2SO3(g) 2VOSO4(s) ΔH1=-399 kJ·mol-1,②V2O4(s)+SO3(g) V2O5(s)+SO2(g) ΔH2=-24 kJ·mol-1,根据盖斯定律,将①-②×2可得:2V2O5(s)+2SO2(g) 2VOSO4(s)+V2O4(s) ΔH=-399 kJ·mol-1-
(-24 kJ·mol-1)×2=-351 kJ·mol-1。
2.答案 (1)6C(石墨,s)+3H2(g) C6H6(l) ΔH=+49.1 kJ·mol-1
(2)ΔH3-ΔH4(或ΔH2+ΔH3-ΔH5)
(3)3SO2(g)+2H2O(g)2H2SO4(l)+S(s) ΔH2=-254 kJ·mol-1
(4)89.3
(5)+114
解析 (1)由三种物质的燃烧热可得如下三个热化学方程式:
①H2(g)+O2(g)H2O(l) ΔH1=-285.8 kJ·mol-1;
②C(石墨,s)+O2(g)CO2(g) ΔH2=-393.5 kJ·mol-1;
③C6H6(l)+ O2(g)6CO2(g)+3H2O(l) ΔH3=-3 267.5 kJ·mol-1。
根据盖斯定律,①×3+②×6-③得:6C(石墨,s)+3H2(g) C6H6(l) ΔH=(-285.8 kJ·mol-1)×3+(-393.5 kJ·mol-1)×6+3 267.5 kJ·
mol-1=+49.1 kJ·mol-1。
(2)运用盖斯定律,反应b+c-e或c-d均可得到反应a。
(3)反应Ⅱ为3SO2(g)+2H2O(g)2H2SO4(l)+S(s),根据盖斯定律,由(反应Ⅰ+反应Ⅲ)即得反应Ⅱ的逆反应,所以反应Ⅱ的ΔH2=-(551-297) kJ·mol-1=-254 kJ·mol-1。
(4)根据盖斯定律可得,ΔH3=ΔH1+ΔH2=100.3 kJ·mol-1-11.0 kJ·
mol-1=89.3 kJ·mol-1。
由盖斯定律可知ΔH=3ΔH1+ΔH2=3×48 kJ·mol-1-30 kJ·mol-1
=+114 kJ·mol-1。
3.C 原电池放电时,阳离子向正极移动,故K+均向正极移动,A项错误;CH3OH-O2和(CH3)2NNH2-O2放电时产生的二氧化碳与KOH反应,KOH的物质的量减小,N2H4-O2放电时电池总反应式为N2H4+O2 N2+2H2O,放电过程中KOH的物质的量不变,B项错误;三种燃料转移电子数关系为CH3OH~6e-,N2H4~4e-,(CH3)2NNH2~16e-,1 g CH3OH、N2H4、(CH3)2NNH2分别转移 mol、 mol、 mol电子,故消耗等质量燃料,(CH3)2NNH2-O2燃料电池的理论放电量最大,C项正确;根据N2H4-O2放电时电池总反应式:N2H4+O2 N2+2H2O,可知消耗1 mol O2时,理论上气体产物的体积在标准状况下为22.4 L,D项错误;故选C。
4.B 根据题干信息和图示可知,放电时,M极为负极,电极反应为Li-e- Li+,A错误;放电时,M极为负极,N极为正极,故Li+由M电极向N电极移动,B正确;放电时,M电极的电极反应为Li-e- Li+,则充电时M电极的电极反应为Li++e- Li,电极质量增大,C错误;放电时,N电极的电极反应为3Li++3e-+Bi Li3Bi,则充电时,N电极的电极反应为Li3Bi-3e- 3Li++Bi,D错误。
5.D 由题图可知,a为负极、b为正极。放电时负极上K失去电子生成K+,在正极上生成了KO2,故隔膜允许K+通过,不允许O2通过,A项正确;a为负极,放电时电子由a极经外电路到b极,电流方向相反,充电时b极接电源正极作阳极,B项正确;产生1 Ah电量时,两极通过的电子数相等,设为a mol,则负极生成a mol K+,正极生成a mol KO2,质量为71a g,正极消耗a mol氧气,质量为32a g,生成KO2和消耗O2的质量比值约为2.22,C项正确;铅酸蓄电池充电时的反应为2PbSO4 +2H2OPb+PbO2+4H++2S,充电过程中电子转移数相等,消耗3.9 g钾时,转移0.1 mol电子,则铅酸蓄电池消耗0.1 mol水,质量为1.8 g, D项错误。
6.B A项,结合题给微生物脱盐电池装置可知,a极的电极反应式为CH3COO-+2H2O-8e- 2CO2↑+7H+,故a极为负极,b极为正极,正确。B项,a极区有H+产生,阳离子增多,为保证溶液呈电中性,Cl-需定向迁移到a极区,隔膜1为阴离子交换膜;同理,b极的电极反应式为2H++2e- H2↑,需Na+定向迁移到b极区,隔膜2为阳离子交换膜,错误。C项,当电路中转移1 mol电子时,有1 mol Na+和1 mol Cl-发生定向迁移,故理论上除盐58.5 g,正确。D项,结合电极反应式,得8e-~2CO2~4H2,故电池工作一段时间后,正、负极产生的气体的物质的量之比为2∶1,正确。
7.D A项,由题图可知,Br-在反应过程中被氧化为Br2,生成的Br2又将乙二醛氧化为乙醛酸,KBr在合成过程中不只起到电解质的作用,错误;B项,阳极上Br-失电子,发生氧化反应,错误;C项,由题图可知,铅电极为阴极,发生反应:HOOC—COOH+2e-+2H+OHC—COOH+H2O,石墨电极为阳极,发生反应:2Br--2e- Br2,Br2+OHC—CHO+2OH- 2Br-+OHC—COOH+H2O,故制得2 mol乙醛酸,理论上外电路中迁移2 mol电子,错误;D项,双极膜中间层中的H+在外电场的作用下向阴极即铅电极方向迁移,正确。
8.D 根据题给电解装置图可知,电解池右侧O2参与反应生成H2O2,发生还原反应,故a极为阳极,b极为阴极。电解时,阳极的电极反应式为2H2O-4e- 4H++O2↑,阴极的电极反应式为4H++2O2+4e- 2H2O2,A正确;根据电极反应式及得失电子守恒可知,阳极生成的H+通过质子交换膜进入阴极区最终转化为H2O2,阳极区H+的物质的量浓度不发生变化,pH不变,B、C正确;设电解时转移电子为4 mol,则阳极生成1 mol O2,阴极消耗2 mol O2,D错误。
9.答案 Fe电极 Fe+2 +H2↑[Fe+2C5H6 Fe(C5H5)2+H2↑] 水会阻碍中间物Na的生成;水会电解生成OH-,进一步与Fe2+反应生成Fe(OH)2
解析 根据反应历程可知,铁电极溶解生成了Fe2+,故应让Fe电极作电解池的阳极;由反应历程可知,反应物为Fe与环戊二烯,生成物为二茂铁和H2,再根据原子守恒写出总反应式;根据反应历程中有Na生成,水会与Na反应,从而中止反应,且电解过程中水会在阴极生成OH-,进一步与Fe2+反应生成Fe(OH)2。
10.C A项,题图中金属的防护方法是牺牲阳极保护法,金属M失去电子被氧化,水在钢铁设施表面得到电子,错误;B项,金属M和钢铁设施构成原电池,金属M作负极,故金属M的活动性比铁的活动性强,错误;C项,电子流向钢铁设施,钢铁设施表面积累大量电子而被保护,正确;D项,海水中含有大量电解质,故钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的慢,错误。
三年模拟练
1.D 2.C 3.A 4.D 5.A 6.BC 7.C 8.D
9.B 10.D 11.C 12.D
1.D 由图及实验现象分析可知,a极生成H2,b极生成Cl2。(1)中生成的红色固体可能含有CuO受热分解生成的Cu2O,故A正确;(2)中电极a发生反应2H2O+2e- H2↑+2OH-,生成的OH-与溶液中的Mg2+结合生成Mg(OH)2,使溶液变浑浊,故B正确;(3)中发生反应Cl2+Na2S 2NaCl+S↓,该反应为置换反应,故C正确;(4)中过量的Cl2通入含酚酞的NaOH溶液中,溶液褪色的原因可能是Cl2与NaOH反应,NaOH被消耗,也可能是Cl2与H2O反应生成的HClO的强氧化性所致,故D错误。
素养解读
本题通过实验的方法考查电解池的工作原理以及元素及其化合物的知识,体现了科学探究与创新意识的学科核心素养。
C 键能越大,共价键越稳定,由表中数据可知,稳定性:H—I键
mol>E(H—Br)>298 kJ/mol,故C正确;ΔH=反应物总键能-生成物总键能,则H2(g)+F2(g) 2HF(g) ΔH=(436+157-568×2) kJ/mol=
-543 kJ/mol,故D错误。
3.A 燃料电池中,通入甲醚的电极是负极,通入氧气的电极是正极,所以Fe电极为阴极,C电极为阳极,精铜为阴极,粗铜为阳极;乙中Fe为阴极,阴极上氢离子放电生成氢气,所以乙装置中生成的氢氧化钠在铁极区,故A正确;乙装置中铁电极为阴极,阴极上溶液中的氢离子得电子发生还原反应,电极反应为2H++2e- H2↑,故B错误;正极上氧气得电子生成氢氧根离子,发生的电极反应为O2+4e-+2H2O 4OH-,故C错误;丙装置中阳极上活泼性比铜强的金属先失电子,阴极上只有铜离子得电子,由于两极得失电子数目相等,所以溶解的Cu与生成的Cu的量不相等,溶液中铜离子浓度减小,故D错误。
4.D 甲醇和CO的燃烧均是放热反应,ΔH1、ΔH2均小于0,A错误;氢气完全燃烧生成液态水比生成气态水放热多,则ΔH3<ΔH4,B错误;已知:②2CO(g)+O2(g) 2CO2(g) ΔH2,③2H2(g)+O2(g) 2H2O(l) ΔH3,⑤CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH5,根据盖斯定律,②+③×2-⑤×2得到反应2CH3OH(g)+3O2(g) 2CO2(g)+4H2O(l),则ΔH1=ΔH2+2ΔH3-2ΔH5,C错误;由C项分析可知,ΔH1+2ΔH5=ΔH2+2ΔH3,ΔH2、ΔH3均小于0,则ΔH1+2ΔH5<0,D正确。
5.A 充电时是电解池,b为阴极,阴极发生得电子的还原反应,电极反应为Cr3++e- Cr2+,故A正确;电池放电时是原电池,b为负极,负极发生失电子的氧化反应,电极反应为Cr2+-e- Cr3+,故B错误;电池放电时,Cl-从正极室穿过选择性透过膜移向负极室,即Cl-从a极穿过选择性透过膜移向b极,故C错误;放电时,电路中每通过0.1 mol电子,有0.1 mol的铁离子得电子,但正极电解液体积未知,无法计算Fe3+浓度变化值,故D错误。
6.BC 由图可知,该反应中反应物的总能量比生成物的总能量高,为放热反应,则(CH3)3C—Cl水解反应的正反应活化能小于逆反应活化能,A错误;根据图示可知化学键发生异裂时,可以产生正、负离子,B正确;根据图示可知碳正离子与水分子结合产生过渡态2时能量增加,说明H2O分子作为亲核试剂进攻碳正离子时需要吸收能量,C正确;物质含有的能量越低,物质的稳定性就越强,根据图示可知在过渡态1、中间体、过渡态2中,中间体的能量最低,因此中间体最稳定,D错误。
7.C 采用多孔铂电极可增大电极与电解质溶液和气体的接触面积,故A正确;根据工作原理示意图可知,正极通入氯气,Cl2得到电子发生还原反应,正极反应为Cl2+2e- 2Cl-,故B正确;负极反应为Ag-e-+Cl- AgCl↓,外电路中通过0.02 mol电子时,负极区有
0.02 mol氯离子转化为AgCl,同时有0.02 mol K+移向正极,所以负极区溶液质量减少0.02 mol×35.5 g/mol+0.02 mol×39 g/mol=1.49 g,故C错误;空气中氯气含量可通过一定时间内电流表读数变化和空气流速计算,故D正确。
8.D 放电时Zn为负极,MnO2为正极,则Zn2+移向MnO2膜,故A错误;放电时Zn为负极,所以充电时,含有Zn膜的碳纳米管纤维一端连接有机高聚物电源的负极,故B错误;放电时电子由锌膜经外电路流向MnO2膜表面,故C错误;放电时,正极上二氧化锰得到电子生成MnOOH,电极反应为MnO2+e-+H2O MnOOH+OH-,故D正确。
9.B 由图可知,In/In2O3-x电极上CO2发生得电子的还原反应,In/In2O3-x电极为阴极,电极反应为CO2+2e-+H2O HCOO-+OH-,则Ni2P电极为阳极,辛胺在阳极上发生失电子的氧化反应生成辛腈,电极反应为CH3(CH2)7NH2+4OH--4e- CH3(CH2)6CN+4H2O。Ni2P电极为阳极,与电源正极相连,故A正确;In/In2O3-x电极为阴极,发生还原反应,故B错误;电解过程中,阴离子向阳极移动,则OH-由In/In2O3-x电极区向Ni2P电极区迁移,故C正确;Ni2P电极为阳极,阳极的电极反应为CH3(CH2)7NH2+4OH--4e- CH3(CH2)6CN+4H2O,故D正确。
10.D 电源负极上乙烷在碱性条件下失电子生成碳酸根离子,电极反应式为C2H6-14e-+18OH- 2C+12H2O,故A错误;电解池中,Pt电极的电极反应为Mn-e- Mn,右侧稀氢氧化钾溶液变为浓氢氧化钾溶液,右侧电极的电极反应为2H2O+2e- H2↑+2OH-,钾离子通过离子交换膜进入右侧,则该离子交换膜为阳离子交换膜,故B错误;Pt电极的电极反应为Mn-e- Mn,Pt电极为阳极,则a极为直流电源的正极,故C错误;若消耗0.02 mol O2,转移电子的物质的量为0.02 mol×4=0.08 mol,根据Mn-e- Mn可知产生
0.055 mol KMnO4,转移电子的物质的量为0.055 mol,则电流效率η=×100%=68.75%,故D正确。
11.C 放电时,甲电极为正极,正极上发生得电子的还原反应,电极反应为BiF3+3e- Bi+3F-,故A错误;充电时,乙电极为阴极,与外接电源的负极相连,故B错误;充电时,乙电极为阴极,电极反应为MgF2+2e- Mg+2F-,所以导线上每通过0.5 mol电子,乙电极质量减少0.5 mol×19 g/mol=9.5 g,故C正确;电子不能通过电解质溶液,放电时,电子由乙电极经外电路流向甲电极,故D错误。
素养解读
本题基于化学能与电能相互转化的原理和装置的认识模型考查陌生的化学电池、电解池的工作原理,体现了证据推理与模型认知的学科核心素养。
12.D 该装置为电解池,A电极为电解池的阴极,与直流电源的负极相连,糠醛在阴极上得到电子发生还原反应生成糠醇,故A正确;MnOOH在阳极上失去电子发生氧化反应生成二氧化锰,电极反应式为MnOOH-e-+OH-MnO2+H2O,故B正确;由图可知,二氧化锰与糠醛发生氧化还原反应生成糠酸盐和MnOOH,故C正确;通电时双极膜将水解离为H+和OH-,氢离子向阴极室移动,氢氧根离子向阳极室移动,故D错误。
素养解读
本题考查电解原理及应用,分析电极反应和离子移动的方向,明确阴、阳极是解题的关键。能依据图像信息建构模型,建立解决复杂化学问题的思维框架,体现了证据推理与模型认知的学科核心素养。
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