1、化学反应与能量专题强化练一、选择题（共15题）1(2021山东烟台高三模拟)2019年2月27日至3月1日，第十届日本国际二次电池展在日本东京举行，各种新型二次电池在东京有明展览中心展出，其中以FeFe(CN)6为代表的新型可充电钠离子电池，格外引人注意，其放电工作原理如图所示。下列说法错误的是()A放电时，正极反应式为FeFe(CN)62Na2e=Na2FeFe(CN)6B充电时，Mo箔接电源的正极C充电时，Na通过离子交换膜从右室移向左室D外电路中通过0.2 mol电子时，负极质量变化为2.4 g2蔥醌(AQDS)是一种具有氧化还原活性的廉价有机分子，蔥醌/碘化铵液流可充电电池(如图)以其
2、环保、价廉、稳定等优点被研究及广泛应用。充电时，AQDS转化为AQDS(NH4)2。下列说法错误的是()A放电时，b极电势低于a极B充电时，a极的电极反应式为3I2e=IC充电时，电路中每转移1 mol e，膜两侧电解液的质量变化差为36 gD该装置中的阳膜也可以用阴膜代替3如图是常温钠离子全固态浓差电池工作示意图。正极材料为层状含钠过渡金属氧化物，负极为钠锡合金(Na15Sn4)。下列说法不合理的是()A该电池工作时发生氧化还原反应B放电时，负极的反应为Na15Sn415e=15Na4SnC充电时，Na会脱离过渡金属氧化层D充电时，b极接电源的正极，a极接电源的负极4近年来AIST报告正在研
3、制一种“高容量、低成本”锂铜空气燃料电池。该电池通过一种复杂的铜腐蚀现象产生电流，其中放电过程为2Li Cu2OH2O=2Cu2Li2OH，下列说法正确的是()A放电时，正极的电极反应式为O22H2O4e=4OHB通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2OC放电时，Cu极区域水溶液的pH减小D放电过程中，电子由锂电极经过锗酸锌锂固体电解质到达铜电极5微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。某污水处理厂利用微生物电池将镀铬废水中的Cr2O催化还原，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是()A电池工作时外电路电流由b极流向a极Bb极反应式为Cr2O14H6e=2Cr37H2
4、OC每生成1 mol Cr(OH)3，右池n(H)减少2 molD每处理0.5 mol Cr2O，可生成16.8 L(标准状况下)CO26某种新型热激活电池的结构如图所示，电极a的材料是氧化石墨烯(CP)和铂纳米粒子，电极b的材料是聚苯胺(PANI)，电解质溶液中含有Fe3和Fe2。加热使电池工作时电极b发生的反应是PANI2eH2O=PANIO(氧化态聚苯胺，绝缘体)2H，电池冷却时Fe2在电极b表面与PANIO反应可使电池再生。下列说法不正确的是()A电池工作时电极a为正极，且发生的反应是Fe3e=Fe2B电池工作时，若在电极b周围滴加几滴紫色石蕊溶液，电极b周围慢慢变红C电池冷却时，若该
5、装置正负极间接有电流表，指针会发生偏转D电池冷却过程中发生的反应是2Fe2PANIO2H=2Fe3PANIH2O7(2021广东省“六校联盟”试题)近日，电催化固氮领域取得重要进展，利用双功能催化剂可实现室温条件下电催化氮气还原制备氨气、氧化制备硝酸盐。装置如图所示：下列说法错误的是()A工作时，电子流入a极B阳极区的电极反应为N26H2O10e=2NO12HC阳极区和阴极区消耗的 N2的质量之比为 53D该离子交换膜应使用质子交换膜8(2021福建省龙岩市教学质量检测)某研究机构使用LiSO2Cl2电池电解制备Ni(H2PO2)2，其工作原理如图所示。已知电池反应为2LiSO2Cl2=2Li
6、ClSO2，下列说法错误的是()ALi电极的电极反应式为Lie=LiBf接口连接gC膜a、c是阴离子交换膜，膜b是阳离子交换膜D不锈钢电极附近溶液的pH增大9应对新冠肺炎疫情时所采取的措施是对环境进行彻底消毒，二氧化氯(ClO2，黄绿色易溶于水的气体)是一种安全稳定、高效低毒的消毒剂。工业上通过惰性电极电解氯化铵和盐酸的方法制备ClO2的原理如图所示。下列说法正确的()Aa与电源的负极连接，在b极区流出的Y溶液是浓盐酸B当有0.3 mol阴离子通过离子交换膜时，二氧化氯发生器中产生1.12 L NH3C电解池a极上发生的电极反应为NH6e3Cl=NCl34HD二氧化氯发生器内，发生的氧化还原反
7、应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为6110次磷酸钴Co(H2PO2)2广泛应用于化学电镀，工业上利用电渗析法制取次磷酸钴的原理如图所示：已知：该装置的电极材料分别为金属钴和不锈钢。Co(H2PO2)2溶液在强碱性条件下通过自身催化发生氧化还原反应，实现化学镀钴。下列说法正确的是()A膜、膜均为阴离子交换膜BM电极反应为Co2e2H2PO=Co(H2PO2)2Ca为电源的负极DCo(H2PO2)2溶液化学镀钴过程中反应可能为Co2H2PO3OH=CoHPO2H2O11电化学脱硫是近几年国内外发展起来的一种新型脱硫方法，某种电化学脱硫方法装置如图所示，不仅可以脱去烟气中的SO2还可以制得硫酸。下
8、列说法不正确的是()A该装置能够将电能转化为化学能B净化气的成分为二氧化碳和氧气C电极1的电极反应式为O24e2SO3=2SOD电极2的电极反应式为2SO4e=2SO3O212近期，天津大学化学团队以CO2与辛胺为原料实现了甲酸盐和辛腈的高选择性合成，装置工作原理如图。下列说法正确的是()ANi2P电极与电源负极相连B辛胺转化为辛腈发生了还原反应CIn/In2O3x电极上可能有副产物H2生成D在In/In2O3x电极上发生的反应为CO2H2O2e=HCOOOH13纳米Fe2O3在常压电化学法合成氨过程中起催化作用。该电解装置如图所示。已知熔融NaOHKOH为电解液，Fe2O3在发生反应时生成中
9、间体Fe。下列说法正确的是()A惰性电极是电解池的阴极，发生还原反应B产生2.24 L O2时，转移的电子数为0.4NAC惰性电极的电极反应：Fe2O33H2O6e=2Fe6OHD生成氨气的反应：2FeN23H2O=Fe2O32NH314工业吸收H2S气体后的FeCl3溶液的再生过程可降解酸性污水中的硝酸盐，其工作原理如图所示。下列说法正确的是()A溶液M中的溶质为FeCl2B电极a为阴极C电极b上的反应为2NO10e12H=N26H2OD随电解的进行，阴极区溶液pH减小15(2021河南省六市高三联考)在直流电场作用下，双极膜能将水解离为H和OH，并实现其定向通过。工业上用双极膜电解槽电解糠
10、醛溶液同时制备糠醇和糠酸盐，电解时，MnO2/MnOOH在电极与糠醛之间传递电子，电解过程如图所示，下列说法不正确的是()AA接直流电源的负极，糠醛得到电子被还原为糠醇B电解时，阳极反应为MnOOHeOH=MnO2H2OC生成糠酸盐的反应为D通电时双极膜将水解离为H和OH，OH向阴极室方向移动二、非选择题（共4题）16从空气中捕获CO2直接转化为甲醇是二十多年来“甲醇经济”领域的研究热点，诺贝尔化学奖获得者乔治安德鲁教授首次以金属钌作催化剂实现了这种转化，其转化如图所示。(1)如图所示转化中，第4步常采取_法将甲醇和水进行分离。(2)如图所示转化中，由第1步至第4步的反应热(H)依次是a kJ
11、mol1、b kJmol1、c kJmol1、d kJmol1，则该转化总反应的热化学方程式是_。17甲醇是重要的化工原料，可用于制备甲醛、醋酸等产品。利用CH4与O2在催化剂的作用下合成甲醇。主反应：CH4(g)O2(g)=CH3OH(g)H副反应：CH4(g)2O2(g) CO2(g)2H2O(g)科技工作者结合实验与计算机模拟结果，研究了CH4、O2和H2O(g)(H2O的作用是活化催化剂)按照一定体积比在催化剂表面合成甲醇的反应，部分历程如下图所示(吸附在催化剂表面的物种用*标注，TS代表过渡态)。(1)在催化剂表面上更容易被吸附的是_(填“H2O”或“O2”)。(2)该历程中正反应最
12、大的活化能为_kJmol1，写出该步骤的化学方程式：_。18随着节能环保问题的提出，人们开始关注逆水煤气反应(RWGS)的研究。目前RWGS的历程主要有：氧化还原历程如下图TS1TS2TS3TS4CO(a)H2O(a)和中间物种分解历程如下图TS1TS6TS7TS5HCOO(a)H(a)。结合实验与计算机模拟结果，研究单一分子RWGS在Fe3O4催化剂表面的反应历程(如下图)，各步骤的活化能和反应热，如下表所示已知(a)表示物质吸附在催化剂表面的状态：RWGS部分步骤的活化能E和反应热H步骤激发态E/eVH/VH2(a)2H(a)TS10.790.30CO2(a)CO(a)O(a)TS21.0
13、70.74O(a)H(a)OH(a)TS31.550.45OH(a)H(a)H2O(a)TS41.680.48OH(a)CO(a)HCOO(a)TS53.720.44CO2H(a)COOH(a)TS62.080.55COOH(a)CO(a)OH(a)TS70.811.70(1)写出RWGS的热化学方程式：_。(2)对比各个步骤的活化能，得出RWGS在Fe3O4催化剂表面反应的主要历程是_(填“氧化还原”或“中间物种分解”)历程，理由是_，RWGS在Fe3O4催化剂表面反应的控速步骤化学方程式为_。19工业上，在Rh基催化剂的作用下发生反应CO(g)3H2(g) CH4(g)H2O(g)。向恒容
14、密闭容器中通入1 mol CO(g)和3 mol H2(g)，在催化剂表面上反应历程和能量变化如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。据图可知，该反应为_(填“放热”或“吸热”)反应；对该反应的反应速率影响最大的基元反应方程式为_。答案1 C2 D3 D4 B5 C6 C7 C8 C9 C10 A11 B12 C13 D14 C15 D16 (1)蒸馏(或分馏)(2)CO2(g)3H2(g)CH3OH(l)H2O(l)H(abcd)kJmol117 (1)H2O(2)22.37*CH4*OH=*CH3OH*H18 (1)CO2(g)H2(g)=CO(g)H2O(g)H41.42 kJmol1或CO2(g)H2(g)=CO(g)H2O(g)H0.43NA eVmol1(2)氧化还原这两种路径中，生成COOH(a)的活化能比较高，所以CO2(a)更倾向于先解离，再与H(a)结合。同时，生成的CO(a)与OH(a)反应生成HCOO(a)的活化能非常高，所以HCOO(a)在反应中很难出现CO(a)H2O(a)=CO(g)H2O(g)19放热CHH*=CH4(g)