北京高三化学 能量问题电化学问题 专题训练.docx

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北京高三化学能量问题电化学问题专题训练

2019年北京高三化学能量问题、电化学问题专题训练

一、选择题目

1.能源问题是人类生存和社会发展的重要问题，下列关于能源问题的说法正确的是（　　）

A.氢气是具有热值高、无污染等优点的燃料B.采用新技术开采煤、石油和天然气，以满足经济发展的需要

C.煤燃烧是化学能只转化为热能的过程D.风能是太阳能的一种转换形式，所以风能属于二次能源

2.研究表明N2O与CO在Fe＋作用下发生反应的能量变化及反应历程如图所示，下列说法错误的是（　　）

A.反应总过程ΔH<0

B.Fe＋使反应的活化能减小

C.总反应若在2L的密闭容器中进行，温度越高反应速率一定越快

D.Fe＋＋N2O―→FeO＋＋N2、FeO＋＋CO―→Fe＋＋CO2两步反应均为放热反应

3.室温下，将1mol的CuSO4·5H2O（s）溶于水会使溶液温度降低，热效应为ΔH1，将1mol的CuSO4（s）溶于水会使溶液温度升高，热效应为ΔH2；CuSO4·5H2O受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2O（s）

CuSO4（s）＋5H2O（l），热效应为ΔH3。

则下列判断正确的是（　　）

A.ΔH2＞ΔH3B.ΔH1＜ΔH3C.ΔH1＋ΔH3＝ΔH2D.ΔH1＋ΔH2＞ΔH3

4.（2018·北京，12）验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下（烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液）。

①

②

③

在Fe表面生成蓝色沉淀

试管内无明显变化

试管内生成蓝色沉淀

下列说法不正确的是（　　）

A.对比②③，可以判定Zn保护了FeB.对比①②，K3[Fe（CN）6]可能将Fe氧化

C.验证Zn保护Fe时不能用①的方法D.将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼

5.下图为一定条件下采用多孔惰性电极的储氢电池充电装置（忽略其他有机物）。

已知储氢装置的电流效率η＝

×100%，下列说法不正确的是（　　）

A.若η＝75%，则参加反应的苯为0.8mol

B.过程中通过C—H键断裂实现氢的储存

C.采用多孔电极增大了接触面积，可降低电池能量损失

D.生成目标产物的电极反应式为：

C6H6＋6e－＋6H＋===C6H12

6.三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和SO

可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。

下列叙述正确的是（　　）

A.通电后中间隔室的SO

离子向正极迁移，正极区溶液pH增大

B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品

C.负极反应为2H2O－4e－===O2＋4H＋，负极区溶液pH降低

D.当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.5mol的O2生成

7.（2018·宜昌市高三4月调研）锂—空气电池的工作原理如图所示。

其中多孔电极材料选用纳米多孔金时，该电池表现出良好的循环性能。

电池反应为：

2Li＋O2===Li2O2。

下列说法错误的是（　　）

A.该电池的电解液常用锂盐的有机溶液

B.电池工作时，外电路中流过0.01mol电子，负极材料减重0.07g

C.电池工作时，正极反应可能经过两个过程：

Li＋＋O2＋e－===LiO2；Li＋＋LiO2＋e－===Li2O2

D.电池充电时间越长，电池中Li2O2越多

8.（2018·聊城市高三二模）NaClO2（亚氯酸钠）是常用的消毒剂和漂白剂，工业上可采用电解法制备，工作原理如图所示。

下列叙述正确的是（　　）

A.若直流电源为铅蓄电池，则b极为Pb

B.阳极反应式为ClO2＋e－===ClO

C.交换膜左侧NaOH的物质的量不变，气体X为Cl2

D.制备18.1gNaClO2时理论上有0.2molNa＋由交换膜左侧向右侧迁移

9.（2018·湖北省沙市中学高三高考冲刺）已知高能锂离子电池的总反应式为2Li＋FeS===Fe＋Li2S，LiPF6·SO（CH3）2为电解质，用该电池为电源电解含镍酸性废水并得到单质Ni的实验装置如图所示。

下列说法不正确的是（　　）

A.电极Y应为Li

B.电解过程中，b中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减小

C.X极反应式为FeS＋2Li＋＋2e－===Fe＋Li2S

D.若将图中阳离子膜去掉，将a、b两室合并，则电解反应总方程式发生改变

10.（2018·北京市海淀区高三上学期期末）2015年斯坦福大学研究人员研制出一种可在一分钟内完成充、放电的超常性能铝离子电池，内部用AlCl

和有机阳离子构成电解质溶液，其放电工作原理如下图所示。

下列说法不正确的是（　　）

A.放电时，铝为负极、石墨为正极

B.放电时，有机阳离子向铝电极方向移动

C.放电时的负极反应：

Al－3e－＋7AlCl

===4Al2Cl

D.充电时的阳极反应：

Cn＋AlCl

－e－===CnAlCl4

11.（2018·唐山市五校高三联考）一种Cu—Li可充电电池的工作原理如图所示，其中非水系电解液和水系电解液被锂离子固体电解质陶瓷片（LISICON）隔开。

下列说法正确的是（　　）

A.陶瓷片允许水分子通过

B.电池放电时，N极发生氧化反应

C.电池充电时，阴极反应为Li＋＋e－===Li

D.电池充电时，接线柱B应与外接直流电源的负极相连

答案　C

12.（2018·滨州市高三二模）用电解法可提纯粗KOH溶液（含硫酸钾、碳酸钾等），其工作原理如图所示。

下列说法正确的是（　　）

A.电极f为阳极，电极e上H＋发生还原反应

B.电极e的电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑

C.d处流进粗KOH溶液，g处流出纯KOH溶液

D.b处每产生11.2L气体，必有1molK＋穿过阳离子交换膜

二、非选择题目

13.按要求回答下列问题：

（1）以天然气为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。

已知：

①CH4（g）＋H2O（g）===CO（g）＋3H2（g）ΔH1＝akJ·mol－1

②CH4（g）＋CO2（g）===2CO（g）＋2H2（g）ΔH2＝bkJ·mol－1

③CH4（g）＋2H2O（g）===CO2（g）＋4H2（g）　ΔH3

请计算上述反应中的反应热ΔH3＝________（用a、b表示）kJ·mol－1。

（2）已知：

2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH1

2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g）　ΔH2

C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH3

C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g）　ΔH

则ΔH＝________________（用含ΔH1、ΔH2、ΔH3的式子表示）。

（3）某课题组实现了在常温常压下，以氮气和液态水为原料制备氨气同时有氧气生成。

已知，在一定温度和压强下，由最稳定的单质生成1mol纯物质的热效应，称为该物质的生成热（ΔH）。

常温常压下，相关物质的生成热如下表所示：

物质

NH3（g）

H2O（l）

ΔH/kJ·mo1－1

－46

－242

上述合成氨反应的热化学方程式为____________________________________________

________________________________________________________________________。

（5）下图所示为1molCH4完全燃烧生成气态水的能量变化和1molS（g）燃烧的能量变化。

在催化剂作用下，CH4可以还原SO2生成单质S（g）、H2O（g）和CO2，写出该反应的热化学方程式：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（6）汽车排气管内的催化转化器可实现尾气无毒处理。

已知：

N2（g）＋O2（g）===2NO（g）　ΔH＝＋180.5kJ·mol－1

2C（s）＋O2（g）===2CO（g）　ΔH＝－221.0kJ·mol－1

CO2（g）===C（s）＋O2（g）　ΔH＝＋393.5kJ·mol－1

则反应2NO（g）＋2CO（g）===N2（g）＋2CO2（g）的ΔH＝________kJ·mol－1。

14.按要求回答下列问题：

（1）为提高燃料的能量利用率，常将其设计为燃料电池。

某电池以甲烷为燃料，空气为氧化剂，熔融的K2CO3为电解质，以具有催化作用和导电性能的稀土金属为电极。

写出该燃料电池的负极反应式：

_________________________________________________________________；

为使电解质的组成保持稳定，使该燃料电池长时间稳定运行，在通入的空气中必须加入________（填化学式）。

（2）利用生物电池，以H2、N2为原料合成氨的装置如下图所示。

Q、R均为催化剂，据图示判断，负极反应的催化剂为________（填“Q”或“R”）；正极的电极反应式为______________________________________________________________。

（3）NiOOH可作为镍氢电池的电极材料，该电池的工作原理如下图所示，其放电时，正极的电极反应式为_______________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（4）某化学兴趣小组同学欲探究可逆反应：

AsO

＋I2＋2OH－AsO

＋2I－＋H2O。

设计如下图1所示装置。

实验操作及现象：

按图1装置加入试剂并连接装置，电流由C2流入C1。

当电流变为零时，向图1装置左边烧杯中逐滴加入一定量2mol·L－1盐酸，发现又产生电流，实验中电流与时间的关系如图2所示：

①图2中AsO

的逆反应速率：

a________b（填“>”“<”或“＝”）。

②写出图2中c点对应图1装置的正极反应式：

________________________________

________________________________________________________________________。

③能判断该反应达到平衡状态的是________。

a.2v（I－）正＝v（AsO

）逆b.溶液的pH不再变化

c.电流表示数变为零d.溶液颜色不再变化

（5）用电化学法模拟工业处理SO2。

将硫酸工业尾气中的SO2通入如图装置（电极均为惰性材料）进行实验，可用于制备硫酸，同时获得电能：

①M极发生的电极反应式为___________________________________________________。

②当外电路通过0.2mol电子时，质子交换膜左侧的溶液质量________（填“增大”或“减小”）________g。

（6）某种燃料电池以熔融碳酸钠、碳酸钾为电解质，其工作原理如图所示，该电池负极的电极反应式为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

若电极B附近通入1m3空气（假设空气中O2的体积分数为20%）并完全反应，理论上可消耗相同条件下CH4的体积为________m3。

（7）[2018·天津，10（3）]CO2是一种廉价的碳资源，其综合利用具有重要意义。

回答下列问题：

O2辅助的Al—CO2电池工作原理如图所示。

该电池电容量大，能有效利用CO2，电池反应产物Al2（C2O4）3是重要的化工原料。

电池的负极反应式：

_________________________________________________________。

电池的正极反应式：

6O2＋6e－===6O

6CO2＋6O

===3C2O

＋6O2

反应过程中O2的作用是_____________________________________________________。

该电池的总反应式：

________________________________________________________。

1a2c3b4d5b6b7d8c9b10b11c12b

13答案　2a－b答案　ΔH3－

ΔH1－

ΔH2

答案　2N2（g）＋6H2O（l）===3O2（g）＋4NH3（g）　ΔH＝＋1268kJ·mol－1

（4）已知：

①COS（g）＋H2（g）H2S（g）＋CO（g）　ΔH1＝－17kJ·mol－1

②COS（g）＋H2O（g）H2S（g）＋CO2（g）　ΔH2＝－35kJ·mol－1

③CO（g）＋H2O（g）H2（g）＋CO2（g）　ΔH3

则ΔH3＝________________。

答案　－18kJ·mol－1

根据已知由②－①＝③可得ΔH3＝ΔH2－ΔH1＝－35kJ·mol－1－（－17kJ·mol－1）＝－18kJ·mol－1。

答案　CH4（g）＋2SO2（g）===2S（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）

ΔH＝＋352kJ·mol－1

答案　－746.5

14答案　CH4－8e－＋4CO

===5CO2＋2H2O　CO2

答案　NiOOH＋H2O＋e－===Ni（OH）2＋OH－

答案　①<　②AsO

＋2e－＋2H＋===AsO

＋H2O

③bcd

答案　①SO2＋2H2O－2e－===SO

＋4H＋　②增大　6.2

答案　CH4＋4CO

－8e－===5CO2＋2H2O　0.1

答案　Al－3e－===Al3＋（或2Al－6e－===2Al3＋）

催化剂　2Al＋6CO2===Al2（C2O4）3