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适用于新高考新教材2024版高考化学二轮复习专题突破练6化学反应与能量课件
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这是一份适用于新高考新教材2024版高考化学二轮复习专题突破练6化学反应与能量课件，共60页。PPT课件主要包含了答案D，答案A，答案C，答案B等内容，欢迎下载使用。
1.(2023·北京朝阳区统考)已知某些化学键的键能如下,下列说法不正确的是( )
A.根据键能可估算反应H2(g)+Cl2(g) ══ 2HCl(g)的ΔH=-185 kJ·ml-1B.根据原子半径可知键长:H—Cl
2.(2023·安徽淮北一模)芬顿试剂是以H2O2和Fe2+组成的水溶液体系,具有极强的氧化能力,其机理如图所示。下列说法错误的是( )
A.Fe2+起到催化作用B.基元反应1的方程式为H2O2+Fe2++H+ ══ Fe3++·OH+H2OC.基元反应1的活化能比基元反应2的大D.图示过程中,pH会发生变化
解析 Fe2+参与基元反应1,在基元反应2中又生成Fe2+,则Fe2+起到催化作用,A正确;由图可知,基元反应1的方程式为H2O2+Fe2++H+ ══ Fe3++·OH+H2O,B正确;基元反应1为快反应,而基元反应2为慢反应,则基元反应1的活化能比基元反应2小,C错误;基元反应1的方程式为H2O2+Fe2++H+ ══ Fe3++·OH+H2O,基元反应2为Fe3++H2O2 ══ Fe2++HO2·+H+,基元反应1为快反应,而基元反应2为慢反应,则图示过程中,pH会发生变化,D正确。
3.(2023·北京房山区一模)如图是某种培根型碱性氢氧燃料电池示意图,下列有关该电池的说法不正确的是( )
A.电池放电时,K+向镍电极Ⅰ的方向迁移B.正极电极反应为O2+2H2O+4e- ══ 4OH-C.出口Ⅰ处有水生成D.循环泵可使电解质溶液不断浓缩、循环
解析 氢氧燃料电池中,通入O2的电极是正极,则镍电极Ⅱ为正极。原电池中阳离子向正极移动,则K+向镍电极Ⅱ方向迁移,A错误;镍电极Ⅱ上电极反应为O2+2H2O+4e- ══ 4OH-,B正确;镍电极Ⅰ为负极,电极反应为H2-2e-+2OH- ══ 2H2O,出口Ⅰ处有水生成,C正确;由图示可知,循环泵可使电解质溶液不断浓缩、循环,D正确。
4.(2023·湖北十堰一模) 1,2-二氯乙烷主要用作聚氯乙烯单体制取过程的中间体,用电有机合成法合成1,2-二氯乙烷的装置如图所示。下列说法中正确的是( )
A.直流电源a极为负极B.X为阳离子交换膜,Y为阴离子交换膜C.液相反应中,C2H4被氧化为1,2-二氯乙烷D.该装置总反应为2Cl-+2H2O 2OH-+H2↑+Cl2↑
解析 由电解池装置图可知,左侧CuCl被氧化为CuCl2,为电解池的阳极,则a极为电源正极,A错误;溶液中Cl-经过阴离子交换膜X移向阳极,溶液中Na+经过阳离子交换膜Y移向阴极,同时生成NaOH,故X为阴离子交换膜,Y为阳离子交换膜,B错误;液相反应中,C2H4与CuCl2反应生成1,2-二氯乙烷时碳元素化合价升高,发生氧化反应,应为C2H4被CuCl2氧化为1,2-二氯乙烷,C正确;以NaCl溶液和乙烯为原料合成1,2-二氯乙烷的过程中,CuCl循环使用,其实质是NaCl、H2O与CH2=CH2反应,故总反应为CH2=CH2+2H2O+2NaCl H2↑+2NaOH+ClCH2CH2Cl,D错误。
5.(2023·江西赣州一模)工业上在催化剂的作用下用CO可以合成甲醇,利用计算机模拟单个CO分子合成甲醇的反应历程如图。下列说法正确的是( )
A.反应过程中有极性键的断裂和生成B.反应的决速步骤为Ⅲ→ⅣC.使用催化剂降低了反应的ΔHD.反应的热化学方程式为CO(g)+2H2(g)══CH3OH(g) ΔH=-1.0 eV· ml-1
解析 由图可知,总反应为CO(g)+2H2(g) ══ CH3OH(g),则涉及CO中化学键的断裂和C—H、O—H的生成,A正确;活化能越大反应越慢,据图可知反应的决速步骤为Ⅱ→Ⅲ,B错误;催化剂能改变反应速率,但是不能改变反应的焓变,C错误;生成物的能量低于反应物的能量,该反应为放热反应,单个CO分子合成甲醇放热1.0 eV,则反应的热化学方程式为CO(g)+2H2(g) ══ CH3OH(g) ΔH=-NA eV· ml-1(设NA为阿伏加德罗常数的值),D错误。
6.(2023·陕西榆林一模)我国科学家成功研制出CO2/Mg二次电池,在潮湿条件下的放电反应为3CO2+2Mg+2H2O ══ 2MgCO3·H2O+C,模拟装置如图所示(已知放电时,Mg2+由负极向正极迁移)。下列说法正确的是( )
A.充电时,Mg电极接外电源的正极B.放电时,电子由镁电极经电解质溶液流向石墨电极C.充电时,阳极的电极反应为2MgCO3·H2O+C-4e- ══ 3CO2↑+2Mg2++2H2OD.放电时,CO2在正极被还原,每消耗6.72 L CO2转移电子的物质的量为1.2 ml
解析 由图可知,放电时Mg作负极,电极反应为Mg-2e- ══ Mg2+,石墨作正极,电极反应为3CO2+2Mg2++2H2O+4e- ══ 2MgCO3·H2O+C。充电时,Mg作阴极,Mg电极接外电源的负极,A错误;放电时为原电池,电子经导线由负极传导到正极,不能进入电解质溶液,B错误;充电时,石墨作阳极,电极反应为2MgCO3·H2O+C-4e- ══ 3CO2↑+2Mg2++2H2O,C正确;放电时,CO2在正极被还原为C,C元素由+4价变为0价,未指明6.72 L CO2是否处于标准状况下,不能确定转移的电子数,D错误。
7.(2023·辽宁鞍山一模)处理高浓度的乙醛废水的新方法是隔膜电解法,其总反应为2CH3CHO+H2O CH3CH2OH+CH3COOH(不考虑其他反应)。实验室中,以一定浓度的乙醛和H2SO4溶液为电解质溶液,模拟含乙醛的工业废水,用惰性电极进行电解,其装置如图所示,下列说法错误的是( )
A.b电极反应为CH3CHO+H2O-2e- ══ CH3COOH+2H+B.电解一段时间后,电解池右侧pH增大C.若以CH4-空气燃料电池为直流电源,a电极应该与燃料电池中通入CH4的一极相连D.理论上处理1 ml乙醛,将有1 ml H+通过质子交换膜
解析 b电极为阳极,电极反应为CH3CHO+H2O-2e- ══ CH3COOH+2H+,A正确;电解一段时间后,电解池右侧消耗水,生成弱酸CH3COOH和H+,H+通过质子交换膜移向左侧,故右侧溶液pH减小,B错误;若以CH4-空气燃料电池为直流电源,燃料电池中通入CH4的一极应与a电极相连,C正确;根据电池总反应可知,理论上处理1 ml乙醛,有1 ml电子发生转移,将有1 ml H+通过质子交换膜,D正确。
8.(2023·广东汕头一模)我国科学家利用Zn-BiOI电池,以ZnI2水溶液作为锌离子电池的介质,可实现快速可逆的协同转化反应。如图所示,放电时该电池总反应为3Zn+6BiOI===2Bi+2Bi2O3+3ZnI2。下列说法正确的是( )
A.放电时,BiOI为负极,发生氧化反应B.放电时,1 ml BiOI参与反应,转移3 ml e-C.充电时,Zn2+通过阳离子交换膜从Zn极移向BiOI极D.充电时,阳极发生反应:Bi+Bi2O3+3I--3e-3BiOI
解析 由总反应可知,放电时Zn为负极,发生氧化反应,A错误;由电池总反应可知,6 ml BiOI反应时生成2 ml Bi,共转移6 ml电子,则1 ml BiOI参与反应时转移1 ml e-,B错误;充电时,Zn电极作阴极,BiOI极作阳极,溶液中阳离子向阴极移动,则Zn2+通过阳离子交换膜从BiOI极移向Zn极,C错误;充电时的总反应为2Bi+2Bi2O3+3ZnI2 ══ 3Zn+6BiOI,阳极反应为Bi+Bi2O3+3I--3e- ══ 3BiOI,D正确。
9.(2023·北京房山区一模)锌铁液流电池由于安全、稳定、电解质溶液成本低等优点成为电化学储能热点技术之一,下图是以[Zn(OH)4]2-/Zn和[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-作为电极氧化还原电对的碱性锌铁液流电池放电时的工作原理示意图。
下列说法不正确的是( )A.放电过程中,左侧池中溶液pH逐渐减小B.放电过程中,总反应为2[Fe(CN)6]3-+Zn+4OH- ══[Zn(OH)4]2-+2[Fe(CN)6]4-C.充电过程中,阴极的电极反应为[Zn(OH)4]2-+2e- ══ Zn+4OH-D.充电过程中,当2 ml OH-通过聚苯并咪唑膜时,导线中通过1 ml e-
解析 由图可知,Zn失去电子生成[Zn(OH)4]2-,则Zn极为负极,电极反应为Zn+4OH--2e- ══[Zn(OH)4]2-,则左侧池中OH-通过聚苯并咪唑膜进入右侧池,左侧池中OH-浓度降低,溶液酸性增强,pH逐渐减小,A正确;正极反应为[Fe(CN)6]3-+e- ══[Fe(CN)6]4-,综合负极反应可得,总反应为2[Fe(CN)6]3-+Zn+4OH- ══[Zn(OH)4]2-+2[Fe(CN)6]4-,B正确;充电过程中,阴极[Zn(OH)4]2-转化为Zn,电极反应为[Zn(OH)4]2-+2e- ══ Zn+4OH-,C正确;充电过程中,当2 ml OH-通过聚苯并咪唑膜时,导线中通过2 ml e-,D错误。
10.(2023·河南郑州一模)下图原电池装置中,用盐桥连接两烧杯中的电解质溶液。盐桥中阴、阳离子的电迁移率应尽可能地相近。(电迁移率用u∞表示,单位:m2·s-1·V-1)。下列有关说法不正确的是( )
已知:左、右烧杯中溶液体积相同。
A.盐桥中的电解质可以为KNO3B.盐桥中的阳离子进入右侧烧杯溶液中C.电流表读数不变时,向右侧烧杯中加入硫酸铁固体,指针会继续偏转D.电池反应一段时间后,测得左侧溶液中c(Fe2+)增加了0.01 ml·L-1,则右侧溶液中c(Fe2+)为0.07 ml·L-1
解析 在盐桥中,为维持两个烧杯中溶液的电荷平衡,盐桥中阴、阳离子的电迁移率应尽可能接近,由表格可知,K+和Cl-、 的电迁移率最接近,但 在酸性条件下可将Fe2+氧化,故不能选择KNO3作为电解质,A错误;电流表显示电子由铁电极流向石墨电极,则铁电极为负极,石墨电极为正极,盐桥中阳离子向正极移动,则盐桥中的阳离子进入右侧烧杯溶液中,B正确;电流表读数不变时,说明右侧三价铁反应完,此时向右侧烧杯中加入硫酸铁固体,则Fe3+可以继续参与反应,指针会继续偏转,C正确;铁电极发生的反应为Fe-2e- ══ Fe2+,石墨电极发生的反应为2Fe3++2e- ══ 2Fe2+,当铁电极溶液中c(Fe2+)增加了0.01 ml·L-1时,根据石墨电极的电极反应可计算得出右侧烧杯溶液中增加的c(Fe2+)为0.02 ml·L-1,原溶液中c(Fe2+)为0.05 ml·L-1,故反应后c(Fe2+)=0.02 ml·L-1+0.05 ml·L-1=0.07 ml·L-1,D正确。
11.(2023·湖南岳阳一模)中国科学院于良等科学研究者实现了常温常压下利用铜催化乙炔选择性氢化制乙烯,其反应机理如图所示(其中吸附在铜催化剂表面上的物种用*标注)。
下列说法正确的是( )
12.(2023·黑龙江齐齐哈尔一模)以乙烷燃料电池为电源进行电解的实验装置如图所示。下列说法错误的是( )
A.燃料电池工作时,正极反应为O2+4H++4e- ══ 2H2OB.若a极是铜,b极是铁,电解后溶液中CuSO4浓度减小C.若a、b两极是石墨,在同温同压下b极产生的气体与电池中消耗乙烷的体积之比为7∶1D.若a极是纯铜,b极是粗铜,a极上有铜析出,b极逐渐溶解,两极质量变化不相同
解析 根据图示知,乙烷燃料电池中左侧电极为正极,右侧电极为负极,则a极为电解池的阴极,b极为电解池的阳极。该燃料电池工作时,负极产物为CO2,电解质溶液呈酸性,正极反应为O2+4H++4e- ══ 2H2O,A正确;若a极是铜,b极是铁,电解总反应为Fe+CuSO4 FeSO4+Cu,则硫酸铜溶液浓度减小,B正确;若a、b两极是石墨,b极电极反应为2H2O-4e- ══ O2↑+4H+,原电池中乙烷发生的反应为C2H6+4H2O-14e- ══ 2CO2+14H+,根据串联电路中各电极转移电子守恒可知,b极生成氧气和电池中消耗乙烷的体积之比为7∶2,C错误;若a极是纯铜,b极是粗铜,题给装置为铜的电解精炼,a极上有铜析出,b极逐渐溶解,b极粗铜中比铜活泼的金属优先失电子,则两极质量变化不相同,D正确。
13.(2023·北京顺义区一模)H2O2是重要的化学试剂,在实验室和实际生产中应用广泛。Ⅰ.蒽醌法是工业上合成H2O2的主要方法,蒽醌法的反应过程如下。
(1)已知:①2H2(g)+O2(g)══2H2O(l)ΔH1=-572 kJ·ml-1②2H2O2(l) ══ 2H2O(l)+O2(g) ΔH2=-196 kJ·ml-1蒽醌法生产H2O2总反应的热化学方程式为H2(g)+O2(g) ══ H2O2(l)的ΔH3= kJ·ml-1。
(2)向反应b后的溶液可以加入蒸馏水为萃取剂,分析蒸馏水能作为萃取剂的原因: 。
为有机化合物,与水不互溶,而H2O2易溶于水
Ⅱ.我国科学家设计如图所示的光电催化体系,该体系利用双极膜既能将SO2转化为 所释放的化学能用于驱动阴极H2O2的高效生成,同时还可以实现烟气脱SO2。
(3)阳极的电极反应为 。 (4)理论上每生成1.5 ml H2O2,可以实现烟气脱SO2的物质的量为 ml。
(4)右侧电极反应为O2+2H++2e- ══ H2O2,理论上生成1.5 ml H2O2时转移3 ml电子;根据得失电子守恒可知,转移3 ml电子时,可实现烟气脱SO2的物质的量为1.5 ml。
1.(2023·辽宁抚顺六校联考)298 K、101 kPa时,根据6C(石墨,s)+3H2(g) ══ C6H6(l)(苯)设计的反应路径如下:
上述条件下石墨、氢气、苯的燃烧热依次为ΔH(石墨)、ΔH(H2)、ΔH(C6H6),下列说法正确的是( )A.6×ΔH(石墨)+3×ΔH(H2)=ΔH2B.C6H6的能量一定高于CO2和H2O的能量C.1 ml C6H6(g)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)的ΔH>ΔH3D.ΔH1=ΔH2+ΔH3
6CO2(g)+3H2O(l) ΔH2,则ΔH2=6×ΔH(石墨)+3×ΔH(H2),A正确;C6H6与氧气反应生成CO2和H2O是放热反应,说明反应物的总能量高于生成物的总能量,反应物还有O2,故不能判断C6H6的能量与CO2和H2O的能量高低,B错误;C6H6(g)的能量要高于C6H6(l),1 ml C6H6(g)燃烧时放出的能量更多,但是相应的ΔH要更小,故1 ml C6H6(g)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)的ΔH<ΔH3,C错误;根据盖斯定律可得,ΔH2=ΔH1+ΔH3,D错误。
2.(2023·安徽皖优联盟联考)已知[ΔH2、ΔH3、ΔH5对应的反应中O2(g)已省略,且ΔH2>ΔH5]:
下列说法正确的是( )A.ΔH1>0B.ΔH3的值是CH3CH2CH2CH3(g)的燃烧热C.ΔH1+ΔH2=ΔH3+ΔH4D.稳定性:正丁烷>异丁烷
解析 ΔH2、ΔH5分别表示异丁烷与正丁烷的燃烧热,且ΔH2>ΔH5,则燃烧1 ml两种物质时,前者释放的热量较后者少,据此可知正丁烷转化为异丁烷是放热反应,A错误;根据燃烧热的定义可知,ΔH3的值不是正丁烷的燃烧热,B错误;由盖斯定律可知,ΔH1+ΔH2=ΔH3+ΔH4,C正确;相同条件下,物质的能量越低越稳定,则稳定性:正丁烷<异丁烷,D错误。
3.(2023·辽宁丹东一模)我国科学家研究出一种新型水系Zn-C2H2电池(结构如图),发电的同时可实现乙炔加氢,已知放电时Zn转化为ZnO。下列说法正确的是( )
A.b极为电池的正极B.右侧电极室中c(KOH)增大C.a极的电极反应为C2H2+2e-+2H2O ══ C2H4+2OH-D.外电路中每转移0.2 ml e-时,有0.1 ml OH-通过阴离子交换膜
解析 放电时Zn转化为ZnO,发生氧化反应,则b极为电池的负极,电极反应为Zn-2e-+2OH- ══ ZnO+H2O,反应消耗OH-,则c(KOH)减小,A、B均错误。a极为正极,a极上C2H2得电子产生C2H4,电极反应为C2H2+2e-+2H2O ══ C2H4+2OH-,C正确。根据a极反应C2H2+2e-+2H2O ══ C2H4+2OH-可知,每转移0.2 ml e-时,有0.2 ml OH-通过阴离子交换膜,D错误。
4.(2023·湖北七市州联考)一种新型AC/LiMn2O4体系,在快速启动、电动车等领域具有广阔的应用前景,其采用尖晶石结构的LiMn2O4作正极(可由Li2CO3和MnO2按物质的量比1∶2反应合成),高比表面积活性炭AC(石墨颗粒组成)作负极,Li2SO4溶液作电解质溶液,充电、放电的过程如图所示:
下列说法正确的是( )A.合成LiMn2O4的过程中可能有O2产生B.放电时正极的电极反应为LiMn2O4+xe- ══ Li(1-x)Mn2O4+xLi+C.充电时AC极应与电源正极相连D.可以用Na2SO4溶液代替Li2SO4溶液作电解质溶液
解析 Li2CO3和MnO2按物质的量比1∶2反应合成LiMn2O4,Mn元素化合价降低,根据得失电子守恒,氧元素化合价可升高,可能有O2产生,A正确;放电时,锂离子向正极移动,正极的电极反应为Li(1-x)Mn2O4+xLi++xe- ══ LiMn2O4,B错误;放电时AC极作负极,则充电时AC极作阴极,应与电源负极相连,C错误;放电时,需要Li+参与正极反应,故不能用Na2SO4代替Li2SO4,D错误。
5.(2023·湖南衡阳一模)某种含二价铜微粒[CuⅡ(OH)(NH3)]+的催化剂可用于汽车尾气脱硝,催化机理如图1,反应过程中不同价态物质体系所含的能量如图2。下列说法正确的是( )
A.催化机理中的五步反应均为氧化还原反应B.状态⑤到状态①的变化过程中有极性键和非极性键的形成C.状态③到状态④过程的ΔH最小,放热最多,反应速率最快D.脱硝过程的本质是4NH3+6NO ══ 5N2+6H2O
解析 状态①到状态②过程中无元素化合价发生变化,不属于氧化还原反应,A错误;状态⑤到状态①的变化过程中有H2O和N2生成,有极性键O—H和非极性键N≡N的形成,B正确;状态③到状态④过程活化能最大,反应速率最慢,C错误;该脱硝过程中参与反应的是NH3、NO、O2,则脱硝的本质是4NH3+4NO+O2 ══ 6H2O+4N2,D错误。
6.(2023·河南湘豫名校联考)科学家发明了一种Mg-PbO2电池,电解质为Na2SO4、H2SO4、NaOH,通过M和N两种离子交换膜将电解质溶液隔开,形成A、B、C三个电解质溶液区域(已知:a>b),装置如图,下列说法不正确的是( )
A.Na+通过M膜移向B区,离子交换膜N为阴离子交换膜B.B区的电解质的浓度逐渐减小C.放电时,Mg电极反应为Mg+2OH--2e- ══ Mg(OH)2D.消耗2.4 g Mg时,C区域电解质溶液减少16.0 g
解析 镁电极为原电池的负极,电极反应为Mg+2OH--2e- ══ Mg(OH)2,A区溶液中c(OH-)减小,A区钠离子通过阳离子交换膜M进入B区;PbO2为正极,电极反应为PbO2+4H++ +2e- ══ PbSO4+2H2O。原电池工作时,A区Na+通过阳离子交换膜M进入B区,C区溶液中 通过阴离子交换膜进入B区,A正确。原电池工作时,A区钠离子通过阳离子交换膜M进入B区,C区溶液中硫酸根离子通过阴离子交换膜进入B区,则B区中硫酸钠溶液的浓度增大,B错误。根据上述分析可知,C正确。原电池消耗2.4 g镁时,放电转移电子为 ×2=0.2 ml,C区放电消耗0.4 ml H+、0.1 ml ,同时有0.1 ml 移向B区,相当于溶液中减少0.2 ml H2SO4,同时生成0.2 ml水,则C区实际减少的质量为0.2 ml×98 g· ml-1-0.2 ml×18 g· ml-1=16.0 g,D正确。
7.(2023·四川巴中一模)锂离子电池应用广泛,我国科学家使用纳米Si-C复合颗粒直接与锂接触,形成LixSi,将锂盐溶于三乙二醇二甲醚(TEGDME)作为电解质溶液,与O2/C电极匹配组成如图所示原电池。该电池的总反应为xO2+2LixSi xLi2O2+2Si,下列说法错误的是( )
A.该电池放电时,a为负极B.放电时,当负极质量减少14 g时,电解质溶液中转移1 ml Li+C.充电和放电过程,电解质溶液中Li+浓度都不会改变D.电池充电时,阳极的电极反应为Li2O2-2e- ══ O2↑+2Li+
解析 该电池放电时,Li+向b电极移动,则a为负极,A正确;放电时,LixSi在负极失电子,电极反应为2LixSi-2xe- ══ 2xLi++2Si,负极质量减少14 g时,电解质溶液中转移2 ml Li+,B错误;充电和放电过程中,Li+从一个电极转移到另一个电极,电解质溶液中Li+的浓度不变,C正确;电池充电时,Li2O2在阳极失电子,电极反应为Li2O2-2e- ══ 2Li++O2↑,D正确。
8.(2023·黑龙江哈尔滨一模)一种电化学“大气固碳”电池工作原理如图所示。该电池在充电时,通过催化剂的选择性控制,只有Li2CO3发生氧化,可释放出CO2和O2。下列说法正确的是( )
A.该电池放电时的正极反应为2Li-2e-+ ══ Li2CO3B.该电池既可选用含水电解质溶液,也可选用无水电解质溶液C.该电池每放电、充电各4 ml电子完成一次循环,理论上能固定1 ml CO2D.充电时阳极反应为C+2Li2CO3-4e- ══ 3CO2↑+4Li+
解析 由电池工作原理可知,放电时Li为负极,电极反应为2Li-2e-+ ══ Li2CO3,A错误。Li为活泼金属,能与水发生反应,该电池不能用含水电解质溶液,B错误。根据放电时正极反应为3CO2+4 Li++4e- ══ C+2 Li2CO3可知,转移4 ml电子时可以吸收3 ml CO2,根据充电时阳极反应2Li2CO3-4e- ══ 2CO2↑+4Li++O2↑可知,转移4 ml电子,释放2 ml CO2,故每放、充4 ml电子一次,理论上能固定1 ml CO2,C正确。充电时,阳极只有Li2CO3发生氧化,释放出CO2和O2,则电极反应为2Li2CO3-4e- ══ 2CO2↑+4Li++O2↑,D错误。
9.(2023·湖北八市3月联考)如图为电解法处理含有Cl-、 的酸性废水的工作示意图。已知在铁的化合物的催化机理中,H+吸附到b电极表面获得电子形成活性H再参与反应。下列说法错误的是( )
A.起催化作用的是Fe(Ⅲ)C.阳极附近的pH变小D.处理废水过程中Cl-浓度基本不变
10.(2023·辽宁教研联盟一模改编)有一种两相无膜电池,其放电时的工作原理如图所示( 在水系/非水系电解质溶液界面上来回穿梭,可维持电荷守恒)。
已知:CH2Cl2的密度为1.33 g·cm-3,难溶于水。下列说法错误的是( )A.电池使用时不能倒置B.充电时,石墨毡上的电极反应为PTZ-e- ══ PTZ+C.放电时, 由CH2Cl2层移向水层D.放电时,Zn板每减轻6.5 g,水层增重29 g
解析 放电时,Zn失电子发生氧化反应,故Zn作负极,石墨毡作正极。水和二氯甲烷互不相溶,且密度差能够将正极与负极分隔开,故不能倒置,A正确;充电时,石墨毡作阳极,电极反应为PTZ-e- ══ PTZ+,B正确;放电时,阴离子移向负极,故阴离子移向水层,C正确;放电时,Zn板每减轻6.5 g,同时水层增重6.5 g,转移电子的物质的量为0.2 ml,有0.2 ml 移动到水层,故水层增重为0.2 ml×145 g·ml-1+6.5 g=35.5 g,D错误。
11.(2023·福建七地市联考)应用电化学方法对水体消毒并去除余氯,其装置如图所示。下列说法正确的是( )
A.闭合K1后,可对池中的水杀菌消毒B.断开K1,闭合K2时,e-由M极流出C.断开K1,闭合K2后,N极金属Na不断累积D.钠离子交换膜可用质子交换膜代替
解析 闭合K1后,构成电解池装置,M极为阳极,电极反应为2Cl--2e- ══ Cl2↑,氯气进入水池消毒,A正确;断开K1,闭合K2时,构成原电池装置,M极为正极,N极为负极,e-由N极流出,B错误;断开K1,闭合K2后,构成原电池装置,N极为负极,电极反应为Na-e- ══ Na+,N极金属Na不断减少,C错误;钠离子交换膜换成质子交换膜后,H+会穿过膜与N极的Na反应,故不可换为质子交换膜,D错误。
12.(2023·天津河西区一模)我国空间站氧循环系统中涉及电解水,还有碳中和反应CO2(g)+4H2(g) 2H2O(g)+CH4(g)。按要求回答下列问题。(1)电解液态水制备1 ml H2(g)的反应中ΔH=+286 kJ·ml-1。写出表示H2(g)燃烧热的热化学方程式: 。
(2)系统碳中和反应的平衡常数(K)与反应温度(T)之间的关系如图1所示。
①由图1可推知,该反应正反应的ΔH (填“>”或“<”)0; ②若系统碳中和反应为基元反应,且反应的ΔH与活化能(Ea)的关系为|ΔH|>Ea。请在图2中补充完成该反应过程的能量变化示意图。
(3)甲烷燃料电池工作的原理如图所示,甲烷燃料电池采用铂作电极催化剂,电池中的质子交换膜只允许质子(H+)和水分子通过,其工作原理如图3所示:
①Pt(a)电极反应为 ; 电解质溶液中的H+向 (填“a”或“b”)电极移动。②该电池工作时消耗11.2 L CH4(标准状况下),假设电池的能量转化率为80%,则电路中通过 ml电子。
CH4+2H2O-8e-══CO2+8H+
解析 (1)由题意可知,1 ml H2(g)完全燃烧生成液态水放出的热量为286 kJ,则表示H2(g)燃烧热的热化学方程式为H2(g)+ O2(g) ══ H2O(l) ΔH=-286 kJ·ml-1。(2)①由反应CO2(g)+4H2(g) 2H2O(g)+CH4(g)的平衡常数(K)与反应温度(T)之间的关系图可知,K随着温度升高而减小,故升高温度时平衡逆向移动,正反应为放热反应;②若反应为基元反应,则反应为一步完成,由于反应的ΔH与活化能(Ea)的关系为|ΔH|>Ea,由图2信息可知Ea=a kJ·ml-1,则|ΔH|>a kJ·ml-1,该反应为放热反应,生成物的总能量小于反应物的总能量,据此可画出该反应过程的能量变化示意图。
1.(2023·北京朝阳区统考)已知某些化学键的键能如下,下列说法不正确的是( )
A.根据键能可估算反应H2(g)+Cl2(g) ══ 2HCl(g)的ΔH=-185 kJ·ml-1B.根据原子半径可知键长:H—Cl
2.(2023·安徽淮北一模)芬顿试剂是以H2O2和Fe2+组成的水溶液体系,具有极强的氧化能力,其机理如图所示。下列说法错误的是( )
A.Fe2+起到催化作用B.基元反应1的方程式为H2O2+Fe2++H+ ══ Fe3++·OH+H2OC.基元反应1的活化能比基元反应2的大D.图示过程中,pH会发生变化
解析 Fe2+参与基元反应1,在基元反应2中又生成Fe2+,则Fe2+起到催化作用,A正确;由图可知,基元反应1的方程式为H2O2+Fe2++H+ ══ Fe3++·OH+H2O,B正确;基元反应1为快反应,而基元反应2为慢反应,则基元反应1的活化能比基元反应2小,C错误;基元反应1的方程式为H2O2+Fe2++H+ ══ Fe3++·OH+H2O,基元反应2为Fe3++H2O2 ══ Fe2++HO2·+H+,基元反应1为快反应,而基元反应2为慢反应,则图示过程中,pH会发生变化,D正确。
3.(2023·北京房山区一模)如图是某种培根型碱性氢氧燃料电池示意图,下列有关该电池的说法不正确的是( )
A.电池放电时,K+向镍电极Ⅰ的方向迁移B.正极电极反应为O2+2H2O+4e- ══ 4OH-C.出口Ⅰ处有水生成D.循环泵可使电解质溶液不断浓缩、循环
解析 氢氧燃料电池中,通入O2的电极是正极,则镍电极Ⅱ为正极。原电池中阳离子向正极移动,则K+向镍电极Ⅱ方向迁移,A错误;镍电极Ⅱ上电极反应为O2+2H2O+4e- ══ 4OH-,B正确;镍电极Ⅰ为负极,电极反应为H2-2e-+2OH- ══ 2H2O,出口Ⅰ处有水生成,C正确;由图示可知,循环泵可使电解质溶液不断浓缩、循环,D正确。
4.(2023·湖北十堰一模) 1,2-二氯乙烷主要用作聚氯乙烯单体制取过程的中间体,用电有机合成法合成1,2-二氯乙烷的装置如图所示。下列说法中正确的是( )
A.直流电源a极为负极B.X为阳离子交换膜,Y为阴离子交换膜C.液相反应中,C2H4被氧化为1,2-二氯乙烷D.该装置总反应为2Cl-+2H2O 2OH-+H2↑+Cl2↑
解析 由电解池装置图可知,左侧CuCl被氧化为CuCl2,为电解池的阳极,则a极为电源正极,A错误;溶液中Cl-经过阴离子交换膜X移向阳极,溶液中Na+经过阳离子交换膜Y移向阴极,同时生成NaOH,故X为阴离子交换膜,Y为阳离子交换膜,B错误;液相反应中,C2H4与CuCl2反应生成1,2-二氯乙烷时碳元素化合价升高,发生氧化反应,应为C2H4被CuCl2氧化为1,2-二氯乙烷,C正确;以NaCl溶液和乙烯为原料合成1,2-二氯乙烷的过程中,CuCl循环使用,其实质是NaCl、H2O与CH2=CH2反应,故总反应为CH2=CH2+2H2O+2NaCl H2↑+2NaOH+ClCH2CH2Cl,D错误。
5.(2023·江西赣州一模)工业上在催化剂的作用下用CO可以合成甲醇,利用计算机模拟单个CO分子合成甲醇的反应历程如图。下列说法正确的是( )
A.反应过程中有极性键的断裂和生成B.反应的决速步骤为Ⅲ→ⅣC.使用催化剂降低了反应的ΔHD.反应的热化学方程式为CO(g)+2H2(g)══CH3OH(g) ΔH=-1.0 eV· ml-1
解析 由图可知,总反应为CO(g)+2H2(g) ══ CH3OH(g),则涉及CO中化学键的断裂和C—H、O—H的生成,A正确;活化能越大反应越慢,据图可知反应的决速步骤为Ⅱ→Ⅲ,B错误;催化剂能改变反应速率,但是不能改变反应的焓变,C错误;生成物的能量低于反应物的能量,该反应为放热反应,单个CO分子合成甲醇放热1.0 eV,则反应的热化学方程式为CO(g)+2H2(g) ══ CH3OH(g) ΔH=-NA eV· ml-1(设NA为阿伏加德罗常数的值),D错误。
6.(2023·陕西榆林一模)我国科学家成功研制出CO2/Mg二次电池,在潮湿条件下的放电反应为3CO2+2Mg+2H2O ══ 2MgCO3·H2O+C,模拟装置如图所示(已知放电时,Mg2+由负极向正极迁移)。下列说法正确的是( )
A.充电时,Mg电极接外电源的正极B.放电时,电子由镁电极经电解质溶液流向石墨电极C.充电时,阳极的电极反应为2MgCO3·H2O+C-4e- ══ 3CO2↑+2Mg2++2H2OD.放电时,CO2在正极被还原,每消耗6.72 L CO2转移电子的物质的量为1.2 ml
解析 由图可知,放电时Mg作负极,电极反应为Mg-2e- ══ Mg2+,石墨作正极,电极反应为3CO2+2Mg2++2H2O+4e- ══ 2MgCO3·H2O+C。充电时,Mg作阴极,Mg电极接外电源的负极,A错误;放电时为原电池,电子经导线由负极传导到正极,不能进入电解质溶液,B错误;充电时,石墨作阳极,电极反应为2MgCO3·H2O+C-4e- ══ 3CO2↑+2Mg2++2H2O,C正确;放电时,CO2在正极被还原为C,C元素由+4价变为0价,未指明6.72 L CO2是否处于标准状况下,不能确定转移的电子数,D错误。
7.(2023·辽宁鞍山一模)处理高浓度的乙醛废水的新方法是隔膜电解法,其总反应为2CH3CHO+H2O CH3CH2OH+CH3COOH(不考虑其他反应)。实验室中,以一定浓度的乙醛和H2SO4溶液为电解质溶液,模拟含乙醛的工业废水,用惰性电极进行电解,其装置如图所示,下列说法错误的是( )
A.b电极反应为CH3CHO+H2O-2e- ══ CH3COOH+2H+B.电解一段时间后,电解池右侧pH增大C.若以CH4-空气燃料电池为直流电源,a电极应该与燃料电池中通入CH4的一极相连D.理论上处理1 ml乙醛,将有1 ml H+通过质子交换膜
解析 b电极为阳极,电极反应为CH3CHO+H2O-2e- ══ CH3COOH+2H+,A正确;电解一段时间后,电解池右侧消耗水,生成弱酸CH3COOH和H+,H+通过质子交换膜移向左侧,故右侧溶液pH减小,B错误;若以CH4-空气燃料电池为直流电源,燃料电池中通入CH4的一极应与a电极相连,C正确;根据电池总反应可知,理论上处理1 ml乙醛,有1 ml电子发生转移,将有1 ml H+通过质子交换膜,D正确。
8.(2023·广东汕头一模)我国科学家利用Zn-BiOI电池,以ZnI2水溶液作为锌离子电池的介质,可实现快速可逆的协同转化反应。如图所示,放电时该电池总反应为3Zn+6BiOI===2Bi+2Bi2O3+3ZnI2。下列说法正确的是( )
A.放电时,BiOI为负极,发生氧化反应B.放电时,1 ml BiOI参与反应,转移3 ml e-C.充电时,Zn2+通过阳离子交换膜从Zn极移向BiOI极D.充电时,阳极发生反应:Bi+Bi2O3+3I--3e-3BiOI
解析 由总反应可知,放电时Zn为负极,发生氧化反应,A错误;由电池总反应可知,6 ml BiOI反应时生成2 ml Bi,共转移6 ml电子,则1 ml BiOI参与反应时转移1 ml e-,B错误;充电时,Zn电极作阴极,BiOI极作阳极,溶液中阳离子向阴极移动,则Zn2+通过阳离子交换膜从BiOI极移向Zn极,C错误;充电时的总反应为2Bi+2Bi2O3+3ZnI2 ══ 3Zn+6BiOI,阳极反应为Bi+Bi2O3+3I--3e- ══ 3BiOI,D正确。
9.(2023·北京房山区一模)锌铁液流电池由于安全、稳定、电解质溶液成本低等优点成为电化学储能热点技术之一,下图是以[Zn(OH)4]2-/Zn和[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-作为电极氧化还原电对的碱性锌铁液流电池放电时的工作原理示意图。
下列说法不正确的是( )A.放电过程中,左侧池中溶液pH逐渐减小B.放电过程中,总反应为2[Fe(CN)6]3-+Zn+4OH- ══[Zn(OH)4]2-+2[Fe(CN)6]4-C.充电过程中,阴极的电极反应为[Zn(OH)4]2-+2e- ══ Zn+4OH-D.充电过程中,当2 ml OH-通过聚苯并咪唑膜时,导线中通过1 ml e-
解析 由图可知,Zn失去电子生成[Zn(OH)4]2-,则Zn极为负极,电极反应为Zn+4OH--2e- ══[Zn(OH)4]2-,则左侧池中OH-通过聚苯并咪唑膜进入右侧池,左侧池中OH-浓度降低,溶液酸性增强,pH逐渐减小,A正确;正极反应为[Fe(CN)6]3-+e- ══[Fe(CN)6]4-,综合负极反应可得,总反应为2[Fe(CN)6]3-+Zn+4OH- ══[Zn(OH)4]2-+2[Fe(CN)6]4-,B正确;充电过程中,阴极[Zn(OH)4]2-转化为Zn,电极反应为[Zn(OH)4]2-+2e- ══ Zn+4OH-,C正确;充电过程中,当2 ml OH-通过聚苯并咪唑膜时,导线中通过2 ml e-,D错误。
10.(2023·河南郑州一模)下图原电池装置中,用盐桥连接两烧杯中的电解质溶液。盐桥中阴、阳离子的电迁移率应尽可能地相近。(电迁移率用u∞表示,单位:m2·s-1·V-1)。下列有关说法不正确的是( )
已知:左、右烧杯中溶液体积相同。
A.盐桥中的电解质可以为KNO3B.盐桥中的阳离子进入右侧烧杯溶液中C.电流表读数不变时,向右侧烧杯中加入硫酸铁固体,指针会继续偏转D.电池反应一段时间后,测得左侧溶液中c(Fe2+)增加了0.01 ml·L-1,则右侧溶液中c(Fe2+)为0.07 ml·L-1
解析 在盐桥中,为维持两个烧杯中溶液的电荷平衡,盐桥中阴、阳离子的电迁移率应尽可能接近,由表格可知,K+和Cl-、 的电迁移率最接近,但 在酸性条件下可将Fe2+氧化,故不能选择KNO3作为电解质,A错误;电流表显示电子由铁电极流向石墨电极,则铁电极为负极,石墨电极为正极,盐桥中阳离子向正极移动,则盐桥中的阳离子进入右侧烧杯溶液中,B正确;电流表读数不变时,说明右侧三价铁反应完,此时向右侧烧杯中加入硫酸铁固体,则Fe3+可以继续参与反应,指针会继续偏转,C正确;铁电极发生的反应为Fe-2e- ══ Fe2+,石墨电极发生的反应为2Fe3++2e- ══ 2Fe2+,当铁电极溶液中c(Fe2+)增加了0.01 ml·L-1时,根据石墨电极的电极反应可计算得出右侧烧杯溶液中增加的c(Fe2+)为0.02 ml·L-1,原溶液中c(Fe2+)为0.05 ml·L-1,故反应后c(Fe2+)=0.02 ml·L-1+0.05 ml·L-1=0.07 ml·L-1,D正确。
11.(2023·湖南岳阳一模)中国科学院于良等科学研究者实现了常温常压下利用铜催化乙炔选择性氢化制乙烯,其反应机理如图所示(其中吸附在铜催化剂表面上的物种用*标注)。
下列说法正确的是( )
12.(2023·黑龙江齐齐哈尔一模)以乙烷燃料电池为电源进行电解的实验装置如图所示。下列说法错误的是( )
A.燃料电池工作时,正极反应为O2+4H++4e- ══ 2H2OB.若a极是铜,b极是铁,电解后溶液中CuSO4浓度减小C.若a、b两极是石墨,在同温同压下b极产生的气体与电池中消耗乙烷的体积之比为7∶1D.若a极是纯铜,b极是粗铜,a极上有铜析出,b极逐渐溶解,两极质量变化不相同
解析 根据图示知,乙烷燃料电池中左侧电极为正极,右侧电极为负极,则a极为电解池的阴极,b极为电解池的阳极。该燃料电池工作时,负极产物为CO2,电解质溶液呈酸性,正极反应为O2+4H++4e- ══ 2H2O,A正确;若a极是铜,b极是铁,电解总反应为Fe+CuSO4 FeSO4+Cu,则硫酸铜溶液浓度减小,B正确;若a、b两极是石墨,b极电极反应为2H2O-4e- ══ O2↑+4H+,原电池中乙烷发生的反应为C2H6+4H2O-14e- ══ 2CO2+14H+,根据串联电路中各电极转移电子守恒可知,b极生成氧气和电池中消耗乙烷的体积之比为7∶2,C错误;若a极是纯铜,b极是粗铜,题给装置为铜的电解精炼,a极上有铜析出,b极逐渐溶解,b极粗铜中比铜活泼的金属优先失电子,则两极质量变化不相同,D正确。
13.(2023·北京顺义区一模)H2O2是重要的化学试剂,在实验室和实际生产中应用广泛。Ⅰ.蒽醌法是工业上合成H2O2的主要方法,蒽醌法的反应过程如下。
(1)已知:①2H2(g)+O2(g)══2H2O(l)ΔH1=-572 kJ·ml-1②2H2O2(l) ══ 2H2O(l)+O2(g) ΔH2=-196 kJ·ml-1蒽醌法生产H2O2总反应的热化学方程式为H2(g)+O2(g) ══ H2O2(l)的ΔH3= kJ·ml-1。
(2)向反应b后的溶液可以加入蒸馏水为萃取剂,分析蒸馏水能作为萃取剂的原因: 。
为有机化合物,与水不互溶,而H2O2易溶于水
Ⅱ.我国科学家设计如图所示的光电催化体系,该体系利用双极膜既能将SO2转化为 所释放的化学能用于驱动阴极H2O2的高效生成,同时还可以实现烟气脱SO2。
(3)阳极的电极反应为 。 (4)理论上每生成1.5 ml H2O2,可以实现烟气脱SO2的物质的量为 ml。
(4)右侧电极反应为O2+2H++2e- ══ H2O2,理论上生成1.5 ml H2O2时转移3 ml电子;根据得失电子守恒可知,转移3 ml电子时,可实现烟气脱SO2的物质的量为1.5 ml。
1.(2023·辽宁抚顺六校联考)298 K、101 kPa时,根据6C(石墨,s)+3H2(g) ══ C6H6(l)(苯)设计的反应路径如下:
上述条件下石墨、氢气、苯的燃烧热依次为ΔH(石墨)、ΔH(H2)、ΔH(C6H6),下列说法正确的是( )A.6×ΔH(石墨)+3×ΔH(H2)=ΔH2B.C6H6的能量一定高于CO2和H2O的能量C.1 ml C6H6(g)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)的ΔH>ΔH3D.ΔH1=ΔH2+ΔH3
6CO2(g)+3H2O(l) ΔH2,则ΔH2=6×ΔH(石墨)+3×ΔH(H2),A正确;C6H6与氧气反应生成CO2和H2O是放热反应,说明反应物的总能量高于生成物的总能量,反应物还有O2,故不能判断C6H6的能量与CO2和H2O的能量高低,B错误;C6H6(g)的能量要高于C6H6(l),1 ml C6H6(g)燃烧时放出的能量更多,但是相应的ΔH要更小,故1 ml C6H6(g)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)的ΔH<ΔH3,C错误;根据盖斯定律可得,ΔH2=ΔH1+ΔH3,D错误。
2.(2023·安徽皖优联盟联考)已知[ΔH2、ΔH3、ΔH5对应的反应中O2(g)已省略,且ΔH2>ΔH5]:
下列说法正确的是( )A.ΔH1>0B.ΔH3的值是CH3CH2CH2CH3(g)的燃烧热C.ΔH1+ΔH2=ΔH3+ΔH4D.稳定性:正丁烷>异丁烷
解析 ΔH2、ΔH5分别表示异丁烷与正丁烷的燃烧热,且ΔH2>ΔH5,则燃烧1 ml两种物质时,前者释放的热量较后者少,据此可知正丁烷转化为异丁烷是放热反应,A错误;根据燃烧热的定义可知,ΔH3的值不是正丁烷的燃烧热,B错误;由盖斯定律可知,ΔH1+ΔH2=ΔH3+ΔH4,C正确;相同条件下,物质的能量越低越稳定,则稳定性:正丁烷<异丁烷,D错误。
3.(2023·辽宁丹东一模)我国科学家研究出一种新型水系Zn-C2H2电池(结构如图),发电的同时可实现乙炔加氢,已知放电时Zn转化为ZnO。下列说法正确的是( )
A.b极为电池的正极B.右侧电极室中c(KOH)增大C.a极的电极反应为C2H2+2e-+2H2O ══ C2H4+2OH-D.外电路中每转移0.2 ml e-时,有0.1 ml OH-通过阴离子交换膜
解析 放电时Zn转化为ZnO,发生氧化反应,则b极为电池的负极,电极反应为Zn-2e-+2OH- ══ ZnO+H2O,反应消耗OH-,则c(KOH)减小,A、B均错误。a极为正极,a极上C2H2得电子产生C2H4,电极反应为C2H2+2e-+2H2O ══ C2H4+2OH-,C正确。根据a极反应C2H2+2e-+2H2O ══ C2H4+2OH-可知,每转移0.2 ml e-时,有0.2 ml OH-通过阴离子交换膜,D错误。
4.(2023·湖北七市州联考)一种新型AC/LiMn2O4体系,在快速启动、电动车等领域具有广阔的应用前景,其采用尖晶石结构的LiMn2O4作正极(可由Li2CO3和MnO2按物质的量比1∶2反应合成),高比表面积活性炭AC(石墨颗粒组成)作负极,Li2SO4溶液作电解质溶液,充电、放电的过程如图所示:
下列说法正确的是( )A.合成LiMn2O4的过程中可能有O2产生B.放电时正极的电极反应为LiMn2O4+xe- ══ Li(1-x)Mn2O4+xLi+C.充电时AC极应与电源正极相连D.可以用Na2SO4溶液代替Li2SO4溶液作电解质溶液
解析 Li2CO3和MnO2按物质的量比1∶2反应合成LiMn2O4,Mn元素化合价降低,根据得失电子守恒,氧元素化合价可升高,可能有O2产生,A正确;放电时,锂离子向正极移动,正极的电极反应为Li(1-x)Mn2O4+xLi++xe- ══ LiMn2O4,B错误;放电时AC极作负极,则充电时AC极作阴极,应与电源负极相连,C错误;放电时,需要Li+参与正极反应,故不能用Na2SO4代替Li2SO4,D错误。
5.(2023·湖南衡阳一模)某种含二价铜微粒[CuⅡ(OH)(NH3)]+的催化剂可用于汽车尾气脱硝,催化机理如图1,反应过程中不同价态物质体系所含的能量如图2。下列说法正确的是( )
A.催化机理中的五步反应均为氧化还原反应B.状态⑤到状态①的变化过程中有极性键和非极性键的形成C.状态③到状态④过程的ΔH最小,放热最多,反应速率最快D.脱硝过程的本质是4NH3+6NO ══ 5N2+6H2O
解析 状态①到状态②过程中无元素化合价发生变化,不属于氧化还原反应,A错误;状态⑤到状态①的变化过程中有H2O和N2生成,有极性键O—H和非极性键N≡N的形成,B正确;状态③到状态④过程活化能最大,反应速率最慢,C错误;该脱硝过程中参与反应的是NH3、NO、O2,则脱硝的本质是4NH3+4NO+O2 ══ 6H2O+4N2,D错误。
6.(2023·河南湘豫名校联考)科学家发明了一种Mg-PbO2电池,电解质为Na2SO4、H2SO4、NaOH,通过M和N两种离子交换膜将电解质溶液隔开,形成A、B、C三个电解质溶液区域(已知:a>b),装置如图,下列说法不正确的是( )
A.Na+通过M膜移向B区,离子交换膜N为阴离子交换膜B.B区的电解质的浓度逐渐减小C.放电时,Mg电极反应为Mg+2OH--2e- ══ Mg(OH)2D.消耗2.4 g Mg时,C区域电解质溶液减少16.0 g
解析 镁电极为原电池的负极,电极反应为Mg+2OH--2e- ══ Mg(OH)2,A区溶液中c(OH-)减小,A区钠离子通过阳离子交换膜M进入B区;PbO2为正极,电极反应为PbO2+4H++ +2e- ══ PbSO4+2H2O。原电池工作时,A区Na+通过阳离子交换膜M进入B区,C区溶液中 通过阴离子交换膜进入B区,A正确。原电池工作时,A区钠离子通过阳离子交换膜M进入B区,C区溶液中硫酸根离子通过阴离子交换膜进入B区,则B区中硫酸钠溶液的浓度增大,B错误。根据上述分析可知,C正确。原电池消耗2.4 g镁时,放电转移电子为 ×2=0.2 ml,C区放电消耗0.4 ml H+、0.1 ml ,同时有0.1 ml 移向B区,相当于溶液中减少0.2 ml H2SO4,同时生成0.2 ml水,则C区实际减少的质量为0.2 ml×98 g· ml-1-0.2 ml×18 g· ml-1=16.0 g,D正确。
7.(2023·四川巴中一模)锂离子电池应用广泛,我国科学家使用纳米Si-C复合颗粒直接与锂接触,形成LixSi,将锂盐溶于三乙二醇二甲醚(TEGDME)作为电解质溶液,与O2/C电极匹配组成如图所示原电池。该电池的总反应为xO2+2LixSi xLi2O2+2Si,下列说法错误的是( )
A.该电池放电时,a为负极B.放电时,当负极质量减少14 g时,电解质溶液中转移1 ml Li+C.充电和放电过程,电解质溶液中Li+浓度都不会改变D.电池充电时,阳极的电极反应为Li2O2-2e- ══ O2↑+2Li+
解析 该电池放电时,Li+向b电极移动,则a为负极,A正确;放电时,LixSi在负极失电子,电极反应为2LixSi-2xe- ══ 2xLi++2Si,负极质量减少14 g时,电解质溶液中转移2 ml Li+,B错误;充电和放电过程中,Li+从一个电极转移到另一个电极,电解质溶液中Li+的浓度不变,C正确;电池充电时,Li2O2在阳极失电子,电极反应为Li2O2-2e- ══ 2Li++O2↑,D正确。
8.(2023·黑龙江哈尔滨一模)一种电化学“大气固碳”电池工作原理如图所示。该电池在充电时,通过催化剂的选择性控制,只有Li2CO3发生氧化,可释放出CO2和O2。下列说法正确的是( )
A.该电池放电时的正极反应为2Li-2e-+ ══ Li2CO3B.该电池既可选用含水电解质溶液,也可选用无水电解质溶液C.该电池每放电、充电各4 ml电子完成一次循环,理论上能固定1 ml CO2D.充电时阳极反应为C+2Li2CO3-4e- ══ 3CO2↑+4Li+
解析 由电池工作原理可知,放电时Li为负极,电极反应为2Li-2e-+ ══ Li2CO3,A错误。Li为活泼金属,能与水发生反应,该电池不能用含水电解质溶液,B错误。根据放电时正极反应为3CO2+4 Li++4e- ══ C+2 Li2CO3可知,转移4 ml电子时可以吸收3 ml CO2,根据充电时阳极反应2Li2CO3-4e- ══ 2CO2↑+4Li++O2↑可知,转移4 ml电子,释放2 ml CO2,故每放、充4 ml电子一次,理论上能固定1 ml CO2,C正确。充电时,阳极只有Li2CO3发生氧化,释放出CO2和O2,则电极反应为2Li2CO3-4e- ══ 2CO2↑+4Li++O2↑,D错误。
9.(2023·湖北八市3月联考)如图为电解法处理含有Cl-、 的酸性废水的工作示意图。已知在铁的化合物的催化机理中,H+吸附到b电极表面获得电子形成活性H再参与反应。下列说法错误的是( )
A.起催化作用的是Fe(Ⅲ)C.阳极附近的pH变小D.处理废水过程中Cl-浓度基本不变
10.(2023·辽宁教研联盟一模改编)有一种两相无膜电池,其放电时的工作原理如图所示( 在水系/非水系电解质溶液界面上来回穿梭,可维持电荷守恒)。
已知:CH2Cl2的密度为1.33 g·cm-3,难溶于水。下列说法错误的是( )A.电池使用时不能倒置B.充电时,石墨毡上的电极反应为PTZ-e- ══ PTZ+C.放电时, 由CH2Cl2层移向水层D.放电时,Zn板每减轻6.5 g,水层增重29 g
解析 放电时,Zn失电子发生氧化反应,故Zn作负极,石墨毡作正极。水和二氯甲烷互不相溶,且密度差能够将正极与负极分隔开,故不能倒置,A正确;充电时,石墨毡作阳极,电极反应为PTZ-e- ══ PTZ+,B正确;放电时,阴离子移向负极,故阴离子移向水层,C正确;放电时,Zn板每减轻6.5 g,同时水层增重6.5 g,转移电子的物质的量为0.2 ml,有0.2 ml 移动到水层,故水层增重为0.2 ml×145 g·ml-1+6.5 g=35.5 g,D错误。
11.(2023·福建七地市联考)应用电化学方法对水体消毒并去除余氯,其装置如图所示。下列说法正确的是( )
A.闭合K1后,可对池中的水杀菌消毒B.断开K1,闭合K2时,e-由M极流出C.断开K1,闭合K2后,N极金属Na不断累积D.钠离子交换膜可用质子交换膜代替
解析 闭合K1后,构成电解池装置,M极为阳极,电极反应为2Cl--2e- ══ Cl2↑,氯气进入水池消毒,A正确;断开K1,闭合K2时,构成原电池装置,M极为正极,N极为负极,e-由N极流出,B错误;断开K1,闭合K2后,构成原电池装置,N极为负极,电极反应为Na-e- ══ Na+,N极金属Na不断减少,C错误;钠离子交换膜换成质子交换膜后,H+会穿过膜与N极的Na反应,故不可换为质子交换膜,D错误。
12.(2023·天津河西区一模)我国空间站氧循环系统中涉及电解水,还有碳中和反应CO2(g)+4H2(g) 2H2O(g)+CH4(g)。按要求回答下列问题。(1)电解液态水制备1 ml H2(g)的反应中ΔH=+286 kJ·ml-1。写出表示H2(g)燃烧热的热化学方程式: 。
(2)系统碳中和反应的平衡常数(K)与反应温度(T)之间的关系如图1所示。
①由图1可推知,该反应正反应的ΔH (填“>”或“<”)0; ②若系统碳中和反应为基元反应,且反应的ΔH与活化能(Ea)的关系为|ΔH|>Ea。请在图2中补充完成该反应过程的能量变化示意图。
(3)甲烷燃料电池工作的原理如图所示,甲烷燃料电池采用铂作电极催化剂,电池中的质子交换膜只允许质子(H+)和水分子通过,其工作原理如图3所示:
①Pt(a)电极反应为 ; 电解质溶液中的H+向 (填“a”或“b”)电极移动。②该电池工作时消耗11.2 L CH4(标准状况下),假设电池的能量转化率为80%,则电路中通过 ml电子。
CH4+2H2O-8e-══CO2+8H+
解析 (1)由题意可知,1 ml H2(g)完全燃烧生成液态水放出的热量为286 kJ,则表示H2(g)燃烧热的热化学方程式为H2(g)+ O2(g) ══ H2O(l) ΔH=-286 kJ·ml-1。(2)①由反应CO2(g)+4H2(g) 2H2O(g)+CH4(g)的平衡常数(K)与反应温度(T)之间的关系图可知,K随着温度升高而减小,故升高温度时平衡逆向移动,正反应为放热反应;②若反应为基元反应,则反应为一步完成,由于反应的ΔH与活化能(Ea)的关系为|ΔH|>Ea,由图2信息可知Ea=a kJ·ml-1,则|ΔH|>a kJ·ml-1,该反应为放热反应,生成物的总能量小于反应物的总能量,据此可画出该反应过程的能量变化示意图。
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