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