（江蘇專版）2022年高考化學一輪復習 專題檢測（四）化學反應與能量變化（含解析）

（江蘇專版）2022年高考化學一輪復習 專題檢測（四）化學反應與能量變化（含解析）一、選擇題(每小題有12個選項符合題意)1下列電池工作時，O2在正極放電的是()A.鋅錳電池B.氫燃料電池C.鉛蓄電池D.鎳鎘電池解析：選BA中正極放電的是MnO2，B中正極放電的是O2，C中正極放電的是PbO2，D中正極放電的是NiOOH。2物質(zhì)(tBuNO)2在正庚烷溶劑中發(fā)生如下反應：(tBuNO)22(tBuNO)H50.5 kJ·mol1，Ea90.4 kJ·mol1。下列圖像合理的是()解析：選DH>0，此反應為吸熱反應，生成物的總能量大于反應物的總能量，B、C項錯誤；再根據(jù)Ea和H的比例關系可知D項正確。3(2019·常州一中模擬)用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出印刷電路板中的銅，其熱化學方程式為Cu(s)H2O2(l)2H(aq)=Cu2(aq)2H2O(l)H。已知：Cu(s)2H(aq)=Cu2(aq)H2(g)H164 kJ·mol12H2O2(l)=2H2O(l)O2(g)H2196 kJ·mol1H2(g)O2(g)=H2O(l)H3286 kJ·mol1下列說法不正確的是()A反應可通過銅作電極電解稀H2SO4的方法實現(xiàn)B反應在任何條件下都能自發(fā)進行C若H2(g)O2(g)=H2O(g)H4，則H4<H3DH320 kJ·mol1解析：選C用銅作電極電解稀H2SO4時，兩個電極的反應分別為Cu2e=Cu2、2H2e=H2，總反應為Cu2HCu2H2，A項正確；反應的H<0，S>0，則在任何條件下均能自發(fā)進行，B項正確；因為H2O(g)所具有的能量較H2O(l)高，則反應H2(g)O2(g)=H2O(g)放出的熱量較少，H4>H3，C項錯誤；由蓋斯定律可得HH1H2H3320 kJ·mol1，D項正確。4鎂及其化合物一般無毒(或低毒)、無污染，且鎂電池放電時電壓高而平穩(wěn)。其中一種鎂電池的反應為xMgMo3S4MgxMo3S4，下列說法錯誤的是()A放電時Mg2向正極遷移B放電時正極反應為Mo3S42xe=Mo3SC充電時Mo3S4發(fā)生氧化反應D充電時陰極反應為Mg22e=Mg解析：選C電池放電時，相當于原電池，電解質(zhì)溶液中陽離子(Mg2)向正極遷移，A正確；放電時，正極上Mo3S4發(fā)生還原反應，B正確；充電時是電解池，Mo3S4是產(chǎn)物，C錯誤；充電時，陰極為陽離子(Mg2)發(fā)生還原反應，D正確。5某固體酸燃料電池以CsHSO4固體為電解質(zhì)傳遞H，其基本結構如圖所示，電池總反應可表示為2H2O2=2H2O，下列有關說法正確的是()A電子通過外電路從b極流向a極Bb極上的電極反應式為O22H2O4e=4OHC每轉(zhuǎn)移0.1 mol電子，消耗1.12 L的H2DH由a極通過固體酸電解質(zhì)傳遞到b極解析：選D由電極反應式可知，H2通入的一極為負極，O2通入的一極為正極，故a為負極、b為正極，電子應該是通過外電路由a極流向b極，A錯誤；b極上的電極反應式為O24e4H=2H2O，B錯誤；沒有明確此時是否處于標準狀況，故無法計算消耗H2的體積，C錯誤。6在固態(tài)金屬氧化物電解池中，高溫共電解H2O­CO2混合氣體制備H2和CO是一種新的能源利用方式，基本原理如圖所示。下列說法不正確的是()AX是電源的負極B陰極的反應式：H2O2e=H2O2，CO22e=COO2C總反應可表示為H2OCO2H2COO2D陰、陽兩極生成的氣體的物質(zhì)的量之比是11解析：選DA從圖示可看出，與X相連的電極發(fā)生H2OH2、CO2CO的轉(zhuǎn)化，均得電子，應為電解池的陰極，則X為電源的負極，A正確；B.陰極H2OH2、CO2CO均得電子發(fā)生還原反應，電極反應式分別為H2O2e=H2O2、CO22e=COO2，B正確；C.從圖示可知，陰極生成H2和CO的同時，陽極有O2生成，所以總反應可表示為H2OCO2H2COO2，C正確；D.從總反應方程式可知，陰極生成2 mol氣體(H2、CO各1 mol)、陽極生成1 mol氣體(氧氣)，所以陰、陽兩極生成的氣體物質(zhì)的量之比為21，D錯誤。7(2019·連云港模擬)用如圖裝置電解硫酸鉀溶液制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鉀。從開始通電時，收集B和C逸出的氣體。1 min后測得B口的氣體體積為C口處的一半，下列說法不正確的是()A電源左側(cè)為正極B電解槽左側(cè)的電極反應方程式為2H2O4e=O24HCD口導出的溶液為KOH溶液，且濃度比剛加入電解槽右側(cè)時的濃度小D在標準狀況下，若1 min后從C口處收集到的氣體比B口處收集到的氣體多2.24 L，則有0.1NA個SO通過陰離子膜解析：選CD根據(jù)題意，電極應為惰性電極，左側(cè)電極為陽極，右側(cè)電極為陰極，電極反應式為陽極：4OH4e=2H2OO2(或2H2O4e=O24H)；陰極：4H4e=2H2(或4H2O4e=2H24OH)；A、B均正確；C項，右側(cè)由于H放電，產(chǎn)生KOH，所以其濃度比剛加入電解槽右側(cè)時的濃度大；D項，設產(chǎn)生O2為x mol，則產(chǎn)生H2為2x mol,2xx0.1 mol，x0.1 mol，消耗的OH為0.4 mol，則有0.2NA個SO通過陰離子膜。8用酸性甲醛燃料電池為電源進行電解的實驗裝置如圖所示，下列說法中正確的是()A當a、b都是銅作電極時，電解的總反應方程式為2CuSO42H2O2H2SO42CuO2B燃料電池工作時，正極反應為O22H2O4e=4OHC當燃料電池消耗22.4 L甲醛氣體時，電路中理論上轉(zhuǎn)移2 mol eD燃料電池工作時，負極反應為HCHOH2O2e=HCOOH2H解析：選D由題中裝置圖可知，左邊是原電池裝置，右邊是電解池裝置。通入HCHO的一極是負極，通入O2的一極是正極，a是陰極，b是陽極。當a、b都是銅作電極時，a極反應為Cu22e=Cu，b極反應為Cu2e=Cu2，A項錯誤；燃料電池工作時，正極是氧氣得到電子發(fā)生還原反應，電解質(zhì)為酸性電解質(zhì)，所以電極反應為O24H4e=2H2O，B項錯誤；沒有給出氣體所處的溫度和壓強，甲醛氣體的體積為22.4 L時其物質(zhì)的量不一定為1 mol，C項錯誤；燃料電池工作時，甲醛失去電子，發(fā)生氧化反應HCHOH2O2e=HCOOH2H，D項正確。二、非選擇題9能源是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎，我國目前使用的能源主要是化石燃料。(1)在25 、101 kPa時，16 g CH4完全燃燒生成液態(tài)水時放出的熱量是890.3 kJ，則CH4燃燒的熱化學方程式為_。(2)已知：C(s)O2(g)=CO2(g)H437.3 kJ·mol1H2(g)O2(g)=H2O(g)H285.8 kJ·mol1CO(g)O2(g)=CO2(g)H283.0 kJ·mol1則煤氣化反應C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)的焓變H_kJ·mol1。(3)如圖所示組成閉合回路，其中，甲裝置中CH4為負極，O2和CO2的混合氣體為正極，稀土金屬材料為電極，以熔融碳酸鹽為電解質(zhì)；乙裝置中a、b為石墨，b極上有紅色物質(zhì)析出，CuSO4溶液的體積為200 mL。甲裝置中氣體A為_(填“CH4”或“O2和CO2”)，d極上的電極反應式為_。乙裝置中a極上的電極反應式為_。若在a極產(chǎn)生112 mL(標準狀況)氣體，則甲裝置中消耗CH4_mL(標準狀況)，乙裝置中所得溶液的pH_。(忽略電解前后溶液體積變化)如果乙中電極不變，將溶液換成飽和Na2SO4溶液，當陰極上有a mol氣體生成時，同時有w g Na2SO4·10H2O晶體析出，若溫度不變，剩余溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)應為_(用含w、a的表達式表示，不必化簡)。解析：甲裝置為原電池，乙裝置為電解池，b極上析出的紅色物質(zhì)是Cu，b極為陰極，c極為負極，d極為正極，電極反應式為O24e2CO2=2CO；a極為陽極，析出O2，電極反應式為4OH4e=O22H2O；a極產(chǎn)生112 mL O2，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量×40.02 mol，消耗V(CH4)×22.4 L·mol10.056 L，乙裝置中所得c(H)0.1 mol·L1，pH1。電解飽和Na2SO4溶液相當于電解水，當陰極上有a mol氫氣生成時，陽極生成氧氣的物質(zhì)的量為0.5a mol，電解水的質(zhì)量為a mol×2 g·mol10.5a mol×32 g·mol118a g，剩余溶液仍然是飽和溶液，則溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為×100%。答案：(1)CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890.3 kJ·mol1(2)131.5(3)CH4O24e2CO2=2CO4OH4e=O22H2O561×100%10全釩液流電池是一種活性物質(zhì)呈循環(huán)流動液態(tài)的電池，目前釩電池技術已經(jīng)趨近成熟。如圖是釩電池基本工作原理示意圖：請回答下列問題：(1)硫酸在電池技術和實驗室中具有廣泛的應用，在傳統(tǒng)的銅鋅原電池中，硫酸是_，實驗室中配制硫酸亞鐵時需要加入少量硫酸，硫酸的作用是_。(2)釩電池由溶解于一定濃度硫酸溶液中的不同價態(tài)的釩離子(V2、V3、VO2、VO)為正極和負極的活性物質(zhì)組成，電池總反應為VO2V3H2OV2VO2H。放電時的正極反應式為_，充電時的陰極反應式為_。放電過程中，電解液的pH_(填“升高”“降低”或“不變”)。(3)釩電池基本工作原理示意圖中“正極電解液”可能是_。aVO、VO2混合液bV3、V2混合液cVO溶液 dVO2溶液eV3溶液 fV2溶液(4)能夠通過釩電池基本工作原理示意圖中“隔膜”的離子是_。解析：(1)傳統(tǒng)的銅鋅原電池中，鋅與酸反應生成氫氣，故硫酸為電解質(zhì)溶液；硫酸亞鐵容易水解，且水解顯酸性，加入少量硫酸，可以抑制其水解變質(zhì)。(2)正極反應是還原反應，由電池總反應可知放電時的正極反應為VO2He=VO2H2O；充電時，陰極反應為還原反應，故為V3得電子生成V2的反應。(3)充電時陽極反應式為VO2H2Oe=VO2H，故充電完畢的正極電解液為VO溶液，而放電完畢的正極電解液為VO2溶液，故正極電解液可能是選項a、c、d。(4)充電和放電過程中，正極電解液與負極電解液不能混合，起平衡電荷作用的是加入的酸，故H可以通過隔膜。答案：(1)電解質(zhì)溶液抑制硫酸亞鐵的水解(2)VO2He=VO2H2OV3e=V2升高(3)acd(4)H11甲醇是一種重要的化工原料，又是一種可再生能源，具有開發(fā)和應用的廣闊前景。(1)已知：CH3OH(g)=HCHO(g)H2(g)H84 kJ·mol12H2(g)O2(g)=2H2O(g)H484 kJ·mol1工業(yè)上常以甲醇為原料制取甲醛，請寫出CH3OH(g)與O2(g)反應生成HCHO(g)和H2O(g)的熱化學方程式：_。 在上述制備甲醛時，常向反應器中通入適當過量的氧氣，其目的_。(2)工業(yè)上可用如下方法合成甲醇，化學方程式為CO(g)2H2(g)CH3OH(g)，已知某些化學鍵的鍵能數(shù)據(jù)如表所示：化學鍵CCCHHHCOCOOH鍵能/(kJ·mol1)348413436358x463請回答下列問題：該反應的S_(填“>”或“<”)0。圖1中曲線a到曲線b的措施是_。 已知CO中的C與O之間為叁鍵，其鍵能為x kJ·mol1，則x_。 (3)由甲醇、氧氣和NaOH溶液構成的新型手機電池，可使手機連續(xù)使用一個月才充一次電。該電池負極的電極反應式為_。若以該電池為電源，用石墨作電極電解200 mL含有如下離子的溶液。離子Cu2HClSOc/(mol·L1)0.5220.5電解一段時間后，當兩極收集到相同體積(相同條件下)的氣體時(忽略溶液體積的變化及電極產(chǎn)物可能存在的溶解現(xiàn)象)陽極上收集到氧氣的質(zhì)量為_。 (4)電解水蒸氣和CO2產(chǎn)生合成氣(H2CO)。較高溫度下(7001 000 )，在SOEC兩側(cè)電極上施加一定的直流電壓，H2O和CO2在氫電極發(fā)生還原反應產(chǎn)生O2，O2穿過致密的固體氧化物電解質(zhì)層到達氧電極，在氧電極發(fā)生氧化反應得到純O2。由圖2可知A為直流電源的_(填“正極”或“負極”)，請寫出以H2O為原料生成H2的電極反應式：_。解析：(1)第一個熱化學方程式×2第二個熱化學方程式，即可得到目標反應。兩種反應物，一種稍過量，可以保證另一種充分反應，同時甲醇的催化氧化需要加熱，H2與O2化合放熱，提供反應所需的能量。(2)該反應氣體分子數(shù)減少，S<0；圖中曲線a的活化能大，而曲線b的活化能小，所以曲線a到曲線b的措施是加入催化劑。根據(jù)圖像，可以寫出該反應的熱化學方程式為CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H91 kJ·mol1，根據(jù)反應的H等于反應物鍵能之和減去生成物鍵能之和，x2×436(3×413358463)91，解得x1 097。(3)由甲醇、氧氣和NaOH溶液構成的燃料電池，通入甲醇的一極發(fā)生氧化反應生成碳酸根離子和水，作原電池的負極，電極反應式為CH3OH6e8OH=CO6H2O。根據(jù)題意知，陽極電極反應為2Cl2e=Cl2、4OH4e=2H2OO2，陰極電極反應為Cu22e=Cu、2H2e=H2；設陽極生成氧氣的物質(zhì)的量為x mol，則陽極0.4 mol Cl先失去0.4 mol e生成0.2 mol Cl2，OH再失去4x mol e生成x mol O2，陰極0.1 mol Cu2先得到0.2 mol e，根據(jù)得失電子守恒，H再得到0.44x0.2(0.24x) mol e，生成(0.12x) mol H2，陰、陽兩極產(chǎn)生氣體體積相同，則0.2x0.12x，解得x0.1，陽極上收集到氧氣的物質(zhì)的量為0.1 mol，質(zhì)量為3.2 g。(4)根據(jù)O2的移動方向可知氧電極是陽極，所以B是正極，A是負極；根據(jù)介質(zhì)環(huán)境，H2O得到電子生成H2，O以O2形式存在。答案：(1)2CH3OH(g)O2(g)=2HCHO(g)2H2O(g)H316 kJ·mol1提高甲醇的轉(zhuǎn)化率，且氧氣與氫氣化合放熱，為制備甲醛提供能量(2)<加入催化劑1 097(3)CH3OH6e8OH=CO26H2O3.2 g(4)負極H2O2e=H2O2