1、专题六化学反应与能量A组基础巩固练1.(2022北京丰台区一模)依据图示关系,下列说法不正确的是()A.H20B.1 mol S(g)完全燃烧释放的能量小于2 968 kJC.H2=H1-H3D.16 g S(s)完全燃烧释放的能量为1 484 kJ2.(2022湖北省名校联盟联考)某Li-CuO二次电池以含Li+的有机溶液为电解质溶液,放电时的工作原理为2Li+CuOLi2O+Cu。下列说法正确的是()A.放电时电子的流向:Li电解质溶液CuOB.放电时,正极的电极反应式为CuO-2e-Cu+O2-C.充电时,Li与直流电源正极相连D.充电时,阳极的质量减轻3.(2022广东广州一模)某学生
2、设计了一种家用消毒液发生器,装置如图所示。下列说法错误的是()A.该消毒液的有效成分是NaClOB.通电时Cl-发生氧化反应C.通电时电子从阳极经食盐溶液流向阴极D.该装置的优点是现用现配4.(2022吉林长春一模)下列关于如图所示转化关系(X代表卤素),说法正确的是()A.H2(g)+X2(g)2H(g)+2X(g)H2K35.(2022山东烟台一模)电解法处理含有Cl-、N的酸性废水,其工作原理及电极b中铁的化合物的催化机理如图所示,H表示氢原子。下列说法错误的是()A.电极b接电源负极B.处理1 mol N,电路中转移5 mol e-C.HClO在阳极生成,电极反应式为Cl-+H2O-2
3、e-HClO+H+D.H与N反应的离子方程式为8H+N+2H+N+3H2O6.自由基是化学键断裂时产生的含未成对电子的中间体,活泼自由基与氧气的反应一直是科研人员的关注点。HNO自由基与O2反应过程的能量变化如图所示,下列说法不正确的是()A.反应物的键能总和小于生成物的键能总和B.产物P1与P2的分子式、氧元素的化合价均相同C.该过程中最大正反应的活化能E正=+186.19 kJmol-1D.相同条件下,Z转化为产物的速率:v(P1)v(P2)7.(2022广东广州一模)我国科学家研发了一种室温下可充电的Na-CO2电池,示意图如图所示。放电时,Na2CO3与C均沉积在碳纳米管中,下列说法错
4、误的是()A.充电时,阴极的电极反应式:Na+e-NaB.充电时,电源b极为正极,Na+向钠箔电极移动C.放电时,转移0.4 mol电子,碳纳米管电极增重21.2 gD.放电时,电池的总反应为3CO2+4Na2Na2CO3+C8.(2022浙江6月选考卷)通过电解废旧锂电池中的LiMn2O4可获得难溶性的Li2CO3和MnO2,电解示意图如图(其中滤布的作用是阻挡固体颗粒,但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计)。下列说法不正确的是()A.电极A为阴极,发生还原反应B.电极B的电极反应:2H2O+Mn2+-2e-MnO2+4H+C.电解一段时间后溶液中Mn2+浓度保持不变D.电解结
5、束,可通过调节pH除去Mn2+,再加入Na2CO3溶液以获得Li2CO39.(2022福建泉州二模)发展碳捕集与利用的技术,将CO2转化为高附加值的化学品,实现CO2资源化利用,是一项重要的碳减排技术。(1)CO2电还原反应机理如图1所示,由图可知,催化剂选择纳米Au55(纳米Au55指的是含55个原子的Au纳米颗粒),理由是。表示物种从催化剂表面解吸的是过程(填“”“”或“”)。图1(2)电催化CO2还原制甲酸(HCOOH)图2为电催化CO2还原生产HCOOH的示意图,阳极的电极反应式为。标准状况下,每处理22.4 L的CO2气体,可生成HCOOH的物质的量为 mol。图2B组能力提升练1.
6、(2022吉林省吉林市二模)由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示。下列说法错误的是()A.反应生成1 mol N2时转移2 mol e-B.反应物能量之和大于生成物能量之和C.N2O与NO反应的化学方程式为N2O+NON2+NO2D.正反应的活化能大于逆反应的活化能2.(2022江苏南通中学二模)煤燃烧的反应热可通过以下两个途径来利用:a.先使煤与水蒸气反应得到氢气和一氧化碳,然后得到的氢气和一氧化碳在充足的空气中燃烧;b.利用煤在充足的空气中直接燃烧产生的反应热。这两个过程的热化学方程式如下:途径a:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)H1=Q1 kJmol-1H2(
7、g)+O2(g)H2O(g)H2=Q2 kJmol-1CO(g)+O2(g)CO2(g)H3=Q3 kJmol-1途径b:C(s)+O2(g)CO2(g)H4=Q4 kJmol-1下列说法正确的是()A.H30B.H2+H3H4C.Q10D.Q1+Q2+Q30,A正确;硫蒸气的能量高于硫固体,则1 mol硫蒸气完全燃烧释放的能量大于2 968 kJ,B错误;由盖斯定律可知,焓变H2+H3=H1,则焓变H2=H1-H3,C正确;由题图可知,16 g硫固体完全燃烧释放的能量为2 968 kJmol-1=1 484 kJ,D正确。2.D解析 放电时,Li为负极,CuO为正极,电子的流向:Li负载Cu
8、O,A错误;放电时,正极的电极反应式为CuO+2e-+2Li+Cu+Li2O,B错误;放电时,Li为负极,充电时,Li与直流电源负极相连,为阴极,C错误;充电时,阳极的电极反应式为Cu-2e-+Li2OCuO+2Li+,Li+向阴极移动,阳极质量减轻,D正确。3.C解析 电解食盐溶液会生成氯气、氢气和氢氧化钠,氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠,故该消毒液的有效成分为次氯酸钠,A正确;通电时Cl-发生氧化反应生成氯气,Cl元素的化合价由-1价变为0价,B正确;溶液中只有阴、阳离子,没有电子,电子不能经过电解质溶液,C错误;该装置的优点是现用现配,以防次氯酸钠分解失效,D正确。4.D解析 化学键的断
9、裂要吸热,焓变大于0,即H2(g)+X2(g)2H(g)+2X(g)H20,A错误;反应焓变与起始物质和终态物质有关,与变化途径无关,则有H1=H2+H3,B错误;途径是形成化学键的过程,是放热过程,Cl、Br、I的非金属性逐渐减弱,和氢气反应越来越微弱,故形成HCl、HBr、HI化学键所放出的能量逐渐减小,C错误;途径生成HCl放出的热量比生成HI的多,氯气和氢气化合更容易,两反应的平衡常数分别为K1、K3,则K1K3,D正确。5.B解析 电极b上N被还原生成N,则电极b是阴极,接电源的负极,A正确;NN,N元素化合价由+5价降低到-3价,则处理1 mol N,电路中转移8 mol e-,B
10、错误;电极a是阳极,Cl-放电生成HClO,电极反应式为Cl-+H2O-2e-HClO+H+,C正确;据铁的化合物的催化机理可知,N、H+和H反应生成N,反应的离子方程式为8H+N+2H+N+3H2O,D正确。6.B解析 由题图可知,反应物总能量大于生成物总能量,该反应为放热反应,则参与反应的反应物总键能小于生成物的总键能,A正确;产物P1与P2的分子式均为HNO3,但产物P1结构中存在“OO”,则产物P1中部分氧元素的化合价为-1价,而产物P2中氧元素的化合价为-2价,两者氧元素的化合价不同,B错误;最大的正反应的活化能出现在由中间产物Z到过渡态时,即最大正反应的活化能E正=-18.92 k
11、Jmol-1-(-205.11 kJmol-1)=+186.19 kJmol-1,C正确;相同条件下,反应所需的活化能越小,则反应的速率越快,由于到产物P1所需活化能更小,故反应速率更快,故v(P1)v(P2),D正确。7.C解析 根据题图中变化可知,充电时,钠离子转化为钠单质,化合价降低,钠箔为阴极,阴极的电极反应式:Na+e-Na,A正确;充电时,碳纳米管为阳极,与之相连的电极b为正极,钠离子向钠箔电极移动,B正确;放电时,碳纳米管发生的电极反应式:3CO2+4e-+4Na+2Na2CO3+C,转移0.4 mol电子时,在碳纳米管电极会生成0.2 mol的Na2CO3和0.1 mol的C,
12、增重质量为m=nM=0.2 mol106 gmol-1+0.1 mol12 gmol-1=22.4 g,C错误;放电时,根据题图中实线箭头变化可知,电池的总反应为3CO2+4Na2Na2CO3+C,D正确。8.C解析 电极B上Mn2+转化为MnO2,锰元素化合价升高,失电子,则电极B为阳极,电极A为阴极,得电子,发生还原反应,A正确;电极B上Mn2+失电子转化为MnO2,电极反应式为2H2O+Mn2+-2e-MnO2+4H+,B正确;电极A为阴极,LiMn2O4得电子,电极反应式为2LiMn2O4+6e-+16H+2Li+4Mn2+8H2O,依据得失电子守恒,电解池总反应为2LiMn2O4+4
13、H+2Li+Mn2+3MnO2+2H2O,反应生成了Mn2+,Mn2+浓度增大,C错误;电解池总反应为2LiMn2O4+4H+2Li+Mn2+3MnO2+2H2O,电解结束后,可通过调节溶液pH将Mn2+转化为沉淀除去,然后再加入碳酸钠溶液,从而获得碳酸锂,D正确。9.答案 (1)纳米Au55活化能降低更多,催化效果更好,反应速率更快(2)CH3OH-4e-+H2OHCOOH+4H+1.5解析 (1)纳米Au55活化能降低更多,催化效果更好,反应速率更快;表示物种从催化剂表面解吸的是过程。(2)催化CO2还原生产HCOOH阴极的电极反应式为CO2+2e-+2H+HCOOH,阳极的电极反应式为C
14、H3OH-4e-+H2OHCOOH+4H+,标准状况下,每处理22.4 L的CO2气体,阴极生成1 mol HCOOH,阳极产生0.5 mol HCOOH,故标准状况下,每处理22.4 L的CO2气体,共产生1.5 mol HCOOH。B组能力提升练1.D解析 N2O与NO反应的化学方程式为N2O+NON2+NO2,根据得失电子分析,N2O中N元素化合价由+1价转化成0价,NO中N元素化合价由+2价转化成+4价,反应生成1 mol N2,转移电子物质的量为2 mol,A正确;反应物总能量大于生成物总能量,该反应为放热反应,B正确;N2O与NO反应的化学方程式为N2O+NON2+NO2,C正确;
15、209 kJmol-1为正反应活化能,348 kJmol-1为逆反应活化能,则正反应活化能小于逆反应活化能,D错误。2.D解析 反应CO生成CO2是放热反应,则有H30,C错误;据盖斯定律可得:=+,则有H4=H1+H2+H3,由于H10,推知H4H2+H3,B错误;Q1、Q2、Q3、Q4之间的关系为Q4=Q1+Q2+Q3,其中Q10、Q40,而Q2、Q30,D正确。3.C解析 反应中没有元素发生化合价变化,属于非氧化还原反应,A错误;反应中有非极性键的断裂,但没有非极性键的形成,B错误;PdCl42-是反应的催化剂,能降低反应的活化能,C正确;反应中Pd的成键数目都为4,没有发生改变,D错误
16、。4.C解析 放电时Mg转化为Mg2+,右侧电极为负极,左侧电极为正极,FeS得电子生成Fe和Li2S,电极反应式为FeS+2Li+2e-Fe+Li2S,A正确;充电时Mg2+转化为Mg,被还原,为阴极,连接外接电源的负极,B正确;充电时阳极电极反应式为Fe+Li2S-2e-FeS+2Li+,每生成1 mol Mg,消耗1 mol Mg2+,转移2 mol电子,同时生成2 mol Li+,故电解质质量减少24 g-27 g=10 g,C错误;电解液中含离子迁移速率更快的Li+,增强了导电性,提高了电流效率,D正确。5.C解析 本题结合光催化充电过程,考查了Li-O2充电电池的工作原理。根据电子
17、守恒,将阴极反应和阳极反应加和可得充电时总反应方程式:Li2O22Li+O2,A项叙述正确;根据题给信息,充电过程通过光照产生的电子和空穴实现光能转化为电能,B项叙述正确;放电时,带正电的Li+应向电池的正极移动,C项叙述错误;根据图示,放电时正极上O2转化为Li2O2,电极反应为2Li+2e-+O2Li2O2,D项叙述正确。6.B解析 甲醇催化氧化制取甲醛是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,即生成甲醛的正反应速率增大的程度比逆反应速率增大的程度小,A错误;甲醇生成甲醛的峰值较大,生成CO的峰值较小,即无催化剂时,生成CO比生成甲醛的活化能小,B正确;CO2具有的能量比CO的低,则该条件下CO
18、2比CO的稳定性强,C错误;该催化剂能增大甲醇生成CO的活化能,降低甲醇催化氧化生成甲醛的活化能,因此该催化剂降低了甲醇生成CO的反应速率,增大了甲醇催化氧化生成甲醛的反应速率,D错误。7.B解析 由题干反应历程图可知,转化为,转化为,转化为的活化能分别为:44.7a kJmol-1,14.2a kJmol-1和27.8a kJmol-1,活化能越大反应速率越慢,故在中,生成的反应为决速步,A错误;根据HCOOH在Pd催化剂表面脱氢的反应历程图可知HCOOH中的两个H原子被解离出来形成H2,则用HCOOD代替HCOOH,得到的产物为HD,也可能是两个HCOOD分子一起被解离出来H和D重新结合为
19、H2和D2,故还可能含有D2和H2,B正确;催化剂只能改变反应的活化能,从而改变反应速率,不影响化学平衡,即如将催化剂换成Rh,反应的焓变及平衡产率不变,C错误;由题干反应历程图可知,HCOOH在催化剂Pd表面脱氢反应的焓变为-14.1a kJmol-1,D错误。8.D解析 据题图可知TS1的能量比TS2的能量低,则TS1更稳定,A正确;过程PTS2为两步反应中活化能较大的反应,为慢反应,为化合物M生成化合物N的决速步骤,B正确;M为催化剂,整个反应前后M的结构不会发生改变,对比M和N的结构特点可知,当N中FeO断裂,重新连接H原子才能生成M,化合物M催化CO2氢化反应过程中一定有FeO的断裂
20、,C正确;题图示为一个CO2分子反应的历程,据题图可知该过程能量变化E=-11.63 eV,当1 mol CO2参与反应时能量变化为-11.631.610-19 J6.021023-1.12106 J=-1 120 kJ,该反应的焓变H=-1 120 kJmol-1,D错误。9.D解析 电解池可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH,根据电解池分析左边得到NaOH和H2,右边得到O2、H2SO4,则a为阴极,b为阳极,则Cu(2)为负极,Cu(1)为正极,A正确;电池放电过程中,Cu(2)为负极,则负极上的电极反应式为Cu-2e-Cu2+,B正确;当电路中转移2 mol电子时,阳极区剩余2 m
21、ol H+,要使溶液呈电中性,则1 mol S通过膜d向右移动,C正确;电池放电过程中,Cu(2)的电极反应式为Cu-2e-Cu2+,Cu(1)的电极反应式为Cu2+2e-Cu,反应前原电池左边硫酸铜物质的量为5 mol,右边硫酸铜物质的量为1 mol,电池从开始工作到停止放电,则左右硫酸铜物质的量均为3 mol,右侧有2 mol Cu2+生成,根据电子守恒有Cu2e-2NaOH,电池从开始工作到停止放电,电解池理论上可制得160 g NaOH,D错误。10.答案 (1)-423.7(2)HCOO*+H+e-HCOOH途径一的活化能更低(3)CO2+6e-+6H+CH3OH+H2O解析 (1)
22、反应:CO2(g)+H2(g)HCOOH(g)H1=+35.2 kJmol-1反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H2=-24.7 kJmol-12H2(g)+O2(g)2H2O(g)H5=-483.6 kJmol-1。利用盖斯定律,由反应+-可得:CH3OH(g)+O2(g)HCOOH(g)+H2O(g),则有H6=(+35.2+24.7-483.6) kJmol-1=-423.7 kJmol-1。(2)途径一中第二步的反应物HCOO*、H+,获得1个e-后生成HCOOH,则第二步反应为HCOO*+H+e-HCOOH。在一个反应中,正反应的活化能越大,反应越困难,从题图中可以看出,途径一反应的活化能比途径二低,所以CO2电还原的选择性以途径一为主。(3)由题干信息图示可知,CO2得到电子,结合溶液中的H+生成甲醇和H2O,故该电极的电极反应式为CO2+6e-+6H+CH3OH+H2O。