1、专题限时集训(四)化学能与热能、电能的相互转化(限时：45分钟)1N2O和CO是环境污染性气体，可在Pt2O表面转化为无害气体，其反应为N2O(g)CO(g)CO2(g)N2(g)H，有关化学反应的物质变化过程(图1)及能量变化过程(图2)如下：图1图2下列说法正确的是()A由图1可知H1HH2B由图2可知H226 kJmol1C为了实现转化需不断向反应器中补充Pt2O和Pt2OD由图2可知该反应正反应的活化能大于逆反应的活化能BA项，由图1知，N2O(g)N2(g)H1，CO(g)CO2(g)H2，由盖斯定律可得，HH1H2，错误；B项，由图2知，反应物为N2O(g)CO(g)，生成物为CO
2、2(g)N2(g)，H134 kJmol1360 kJmol1226 kJmol1，正确；C项，由图1知，Pt2O、Pt2O是催化剂，转化过程中无需向反应器中补充，错误；D项，由图2知，该反应正反应的活化能小于逆反应的活化能，错误。2利用CO2可以制取甲醇，有关化学反应如下：CO2(g)3H2(g)=CH3OH(g)H2O(g)H1178 kJmol12CO(g)O2(g)=2CO2(g)H2566 kJmol12H2(g)O2(g)=2H2O(g)H3483.6 kJmol1已知反应中相关的化学键键能数据如下：化学键CHHHCOHO键能/ (kJmol1)413436358463则断开1 m
3、ol C=O需要的能量和CO(g)2H2(g)=CH3OH(g)的H分别为()A吸收750 kJmol1219.2 kJmol1B放出750 kJmol1143.2 kJmol1C吸收1 500 kJmol1438.4 kJmol1D吸收750 kJmol1219.2 kJmol1D依据反应焓变H反应物键能总和生成物键能总和，CO2(g)3H2(g)=CH3OH(g)H2O(g)的反应焓变H1(2EC=O3436 kJmol1)(3413 kJmol1358 kJmol1463 kJmol1463 kJmol12)178 kJmol1；求得：EC=O750 kJmol1。将22即得所求方程式，
4、H178 kJmol1(566 kJmol1)(483.6 kJmol1)219.2 kJmol1。3利用“NaCO2”电池可将CO2变废为宝。我国科研人员研制出的可充电“NaCO2”电池，以钠箔和多壁碳纳米管(MWCNT)为电极材料，放电时总反应的化学方程式为4Na3CO2=2Na2CO3C。放电时该电池“吸入”CO2，其工作原理如图所示，下列说法中错误的是()A电流流向为MWCNT导线钠箔B放电时，正极的电极反应式为3CO24Na4e=2Na2CO3CC原两电极质量相等，若生成的Na2CO3和C全部沉积在电极表面，当转移0.2 mol e时，两极的质量差为11.2 gD选用高氯酸钠四甘醇二
5、甲醚作电解液的优点是导电性好，不与金属钠反应，难挥发C根据正极反应式反应关系可知，当转移0.2 mol e时，生成0.1 mol碳酸钠、0.05 mol碳，正极质量增加0.1 mol106 gmol10.05 mol12 gmol111.2 g，负极反应式为2Na2e=2Na，根据反应关系Nae可知，当转移0.2 mol e时，消耗金属钠的物质的量为0.2 mol，质量为0.2 mol23 gmol14.6 g，所以两极的质量差为11.2 g4.6 g15.8 g，C项错误。4(2019湖北七市联考)现有二氧化硫空气质子交换膜燃料电池，其原理如图所示。下列说法不正确的是()A该电池实现了制硫酸
6、、发电、环保三位一体的结合B该电池工作时质子从Pt1电极经过内电路流到Pt2电极CPt1电极附近发生的反应为SO22H2O2e=SO4HDPt2电极附近发生的反应为O24e2H2O=4OHDPt2电极发生的反应应为O24e4H=2H2O，D不正确。5(2019德州一模)高氯酸在化工生产中有广泛应用。工业上以NaClO4为原料制备高氯酸的原理如图所示。下列说法正确的是()A上述装置中，f极为光伏电池的正极B阴极的电极反应为2H2O4e=4HO2Cd处得到较浓的NaOH溶液，c处得到HClO4D若转移2 mol电子，理论上生成100.5 g HClO4C根据Na移向，可知c为阳极，e为正极，d为阴
7、极，f为负极。阴极反应为2H2O2e=H22OH，阳极反应为2H2O4e=O24H。故A、B错；转移2 mol电子，生成2 mol HClO4即201.0 g，D错。6一种LiCO2/草酸盐二次电池的装置如图所示，装置工作时，下列说法错误的是()A充电时，Li从阳膜右侧移向左侧B放电时，多孔碳极上的电极反应2CO22e=C2OC充电时，多孔碳极的电势比金属锂极的高D放电时，若CO2中混有空气，电池性能和产物均不变D根据图示可知金属锂为负极，电极反应式为Lie=Li，多孔碳极为正极，电极反应式为2CO22e=C2O，若有空气，发生O24e=2O2。7(2019郑州一检)科学家设计了一种可以循环利
8、用人体呼出的CO2并提供O2的装置，总反应的方程式为2CO2=2COO2。下列说法正确的是()A由图分析N电极为正极BOH通过离子交换膜迁向左室C阴极的电极反应为CO2H2O2e=CO2OHD反应完毕，该装置中电解质溶液的碱性增强 C由题图可知N电极为负极，P电极为正极，A项错误；OH通过阴离子交换膜迁向右室，B项错误；根据题图知，阴极发生的电极反应为CO2H2O2e=CO2OH，C项正确；根据总反应2CO2=2COO2可知反应完毕装置中溶液的pH并无变化，故碱性不会增强，D项错误。8(2019福州质检)锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO
9、4溶于混合有机溶剂中，Li通过电解质迁移至MnO2晶格中，生成LiMnO2。以下表述不正确的是()Aa电极电势比b电极电势低B混合有机溶剂可用浓NaOH溶液替代C电池工作时负极反应为Lie=LiD外电路未接通时，电解质溶液中离子不会定向移动B根据Li通过电解质迁移至MnO2晶格中，可知b为正极，a为负极，故a电极电势比b电极电势低，A项正确；由于金属Li能与水反应，故混合有机溶剂不能用浓NaOH溶液替代，B项错误；a为负极，电池工作时负极上Li发生氧化反应：Lie=Li，C项正确；外电路未接通时，电解质溶液中离子自由移动，不会定向移动，D项正确。9(2019保定调研)将以葡萄糖为燃料的微生物燃
10、料电池甲与盛有足量硫酸铜溶液的装置乙相连，起始电路接入状况如图，以电流强度0.1 A，通电10 min后，将电池的正、负极互换接入，移动滑动变阻器，以电流强度0.2 A，继续通电10 min，结束实验。下列有关说法正确的是()A葡萄糖在装置甲的正极参加反应，氧气在负极参加反应 B在该电池反应中，每消耗1 mol氧气理论上能生成标准状况下二氧化碳11.2 LC电池工作20 min时，乙装置电极析出固体和电极上产生气体的质量之比为21D电池工作15分钟时，乙装置中铜棒的质量与通电前相等DO2得电子发生还原反应，在正极发生，A错；根据电子守恒知n(CO2)414，n(CO2)1 mol，V22.4
11、L，B错；010 min，铜棒与电源正极相连，发生反应Cu2e=Cu2，碳棒与电源负极相连，发生反应Cu22e=Cu，通电10 min后将电池的正、负极互换接入，由于1020 min时的电流强度是010 min时的2倍，则1015 min碳棒上发生反应Cu2e=Cu2，铜棒上发生反应Cu22e=Cu15 min时乙装置中铜棒即可恢复到起始通电前的状态，1520 min碳棒上发生反应4OH4e=O22H2O，铜棒上发生反应Cu22e=Cu，生成1 mol O2的同时析出2 mol Cu，则20 min时，乙装置电极析出固体和电极上产生气体的质量之比为41，C错，D对。10研究小组设计如图所示装置
12、，将污水中的乙二胺H2N(CH2)2NH2氧化为环境友好物质并转化为电能。该电池工作时，下列说法正确的是()A消耗1 mol O2，有4 mol e由N流向MB消耗1 mol H2N(CH2)2NH2，有16 mol H通过质子交换膜C正极区溶液的pH不断减小D微生物的作用是将乙二胺还原B由信息知，该装置的负极反应式为H2N(CH2)2NH24H2O16e=N22CO216H，正极反应式为4O216H16e=8H2O。电子应由M流向N，A项错误；消耗1 mol H2N(CH2)2NH2，有16 mol H通过质子交换膜，B项正确；正极区生成水，溶液的pH不会减小，C项错误；微生物的作用是促进乙
13、二胺在负极反应，D项错误。11在日常生活中，我们经常看到铁制品生锈、铝制品表面出现白斑等众多金属腐蚀现象。现通过如图所示装置进行实验探究。下列说法正确的是()图图图A用图所示装置进行实验，为了更快更清晰地观察到液柱上升，可用酒精灯加热具支试管B图是图所示装置的原理示意图，图所示装置的正极材料是铁C铝制品表面出现白斑的原理可以通过图所示装置进行探究，Cl由活性炭向铝箔表面迁移，并发生电极反应：2Cl2e=Cl2D图所示装置的总反应式为4Al3O26H2O=4Al(OH)3，生成的Al(OH)3进一步脱水形成白斑DA项，加热使具支试管中气体体积增大，部分气体逸出，冷却后，气体体积缩小，导管中形成液
14、柱，并不能证明金属发生吸氧腐蚀，错误；B项，负极材料应为铁，错误；C项，铝箔为负极，活性炭为正极，正极反应式为O24e2H2O=4OH，负极反应式为Al3e3OH=Al(OH)3，错误；D项，将正极反应式和负极反应式相加可得图所示装置的总反应式为4Al3O26H2O=4Al(OH)3，生成的Al(OH)3进一步脱水形成白斑，正确。12(2019模拟精选)(1)在25 、101 kPa下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量Q kJ，其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100 g CaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为_。(2)已知25 、101 kPa时，Mn(s)O2(g)=MnO
15、2(s)H520 kJmol1；S(s)O2(g)=SO2(g)H297 kJmol1；Mn(s)S(s)2O2(g)=MnSO4(s)H1 065 kJmol1。SO2与MnO2反应生成无水MnSO4的热化学方程式是_。(3)用太阳能分解水制备H2是一项新技术，其过程如下已知：2H2O(g)=2H2(g)O2(g)H483.6 kJmol12Fe3O4(s)6FeO(s)O2(g)H313.8 kJmol1过程的热化学方程式是_。整个过程中，Fe3O4的作用是_。答案(1)C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H2Q kJmol1(2)MnO2(s)SO2(g)=MnS
16、O4(s)H248 kJmol1(3)3FeO(s)H2O(g)=Fe3O4(s)H2(g)H84.9 kJmol1催化剂教师用书独具(1)查阅资料知，K2FeO4能将Mn2氧化成MnO。该小组设计如下实验进行验证：石墨a、b的电极名称分别为_，_；电极反应式分别为_，_。当0.5 mol Mn2被氧化时，消耗的FeO的物质的量为_。(2)在微电子工业中NF3常用作氮化硅的蚀刻剂，工业上通过电解含NH4F等的无水熔融物生产NF3，其电解原理如下图所示。a电极为电解池的_(填“阴”或“阳”)极，写出该电极的电极反应式：_；电解过程中还会生成少量氧化性极强的气体单质，该气体的分子式是_。解析(1)
17、根据题意，FeO发生还原反应，石墨a为正极，Mn2发生氧化反应，石墨b为负极。根据电子守恒知：0.55n(FeO)3可求得n(FeO)0.83 mol。(2)由题图可知，H在b电极上得到电子生成氢气，故b为阴极，则a为阳极，阳极上NH失去电子生成NF3，电极反应方程式为NH3F6e=NF34H，依据电解原理可知，F也可能失去电子生成氟单质，故氧化性较强的单质为氟气。答案(1)正极负极5FeO15e40H=5Fe320H2O3Mn215e12H2O=3MnO24H0.83 mol(2)阳NH3F6e=NF34HF213特殊情境电解池电极反应式的书写。(1)MnO2的生产方法之一是电解酸化的MnS
18、O4溶液，阳极反应式是_。(2)电解精炼银的装置如图1所示，_(填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体产生，则生成该气体的电极反应式为_。(3)图2所示装置可用于制备N2O5。N2O5在电解池的阳极区生成，其电极反应式为_。阴极区产生的无色气体被氧化为红棕色后可以转化为N2O4，当电路中通过6 mol e时整个电解槽中参加反应的硝酸为_ mol。解析(3)阳极反应：N2O4 =2N2O52H阴极反应：8H=2NO4H2O所以参加反应的HNO3共有6 mol2 mol8 mol。答案(1)Mn22e2H2O=MnO24H(2)aNOe2H=NO2H2O(3)N2O42e2HNO3=2N2O52H8- 9 -
