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)1水煤气变换反应为CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)。我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用标注，下列说法正确的是()A水煤气变换反应的H0B步骤的化学方程式为COOHH2O(g)=COOHH2OC步骤只有非极性键HH键形成D该历程中最大能垒(活化能)E正1.70 eVB由图可知，起始时反应物的总能量比终点时生成物的总能量大，故该水煤气变换反应为放热反应，H0，A错误；分析图示，步骤的反应物为COOHHH2O(g)，生成物为COOHHH2
2、O，故该步骤的总反应为COOHH2O(g)=COOHH2O，B正确；步骤是由COOH2HOH生成CO2(g)H2(g)H2O的过程，既有非极性键HH键形成，又有极性键OH形成，C错误；选项D，该反应中最大能垒出现在过渡态2时，E正1.86 eV(0.16 eV)2.02 eV，D错误。2.(2020山东六地市联考)AlH3是一种储氢材料，可作为固体火箭推进剂。通过激光加热引发AlH3的燃烧反应，燃烧时温度和时间的变化关系如图所示。燃烧不同阶段发生的主要变化如下：2AlH3(s)=2Al(s)3H2(g)H1H2(g)O2(g)=H2O(g)H2Al(s)=Al(g)H3Al(g)O2(g)=A
3、l2O3(s)H4下列分析正确的是()AAlH3燃烧需要激光加热引发，所以AlH3燃烧是吸热反应B其他条件相同时，等物质的量的Al(s)燃烧放热大于Al(g)燃烧放热C在反应过程中，a点时物质所具有的总能量最大D2AlH3(s)3O2(g)=Al2O3(s)3H2O(g)HH13H22H32H4D所有的燃烧都是放热反应，并且反应放热还是吸热与反应是否需要加热无关，故AlH3燃烧为放热反应，A项错误；物质由固态变为气态时吸收热量，故其他条件相同时，等物质的量的Al(s)燃烧放热小于Al(g)燃烧放热，B项错误；反应过程中，a点温度最高，说明反应释放热量最多，体系能量最低，物质具有的总能量最小，C
4、项错误；将题给四个已知热化学方程式依次编号为、，根据盖斯定律，由322，可得2AlH3(s)3O2(g)=Al2O3(s)3H2O(g)HH13H22H32H4，D项正确。3以CO与H2为原料可合成再生能源甲醇，发生反应的热化学方程式为CO(g)2H2(g)CH3OH(g)Ha kJmol1。反应过程中能量的变化曲线如图所示，使用某种催化剂后，反应经历了反应和反应两个历程。下列有关说法正确的是()A上述热化学方程式中的a91.0BEE1E2C反应和反应均为放热反应D相同条件下，反应的反应速率比反应的大D选项A，由题图可知，CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H419.0 kJmol1510.
5、0 kJmol191.0 kJmol1，故a91.0，错误。选项B，E、E1、E2分别是三个反应的活化能，三者之间没有必然的关系，错误。选项C，由题图可知，反应是吸热反应，反应是放热反应，错误。选项D，由题图可知，反应的活化能比反应的小，故相同条件下反应的反应速率快，正确。4宝鸡被誉为“青铜器之乡”，出土了大盂鼎、毛公鼎、散氏盘等五万余件青铜器。研究青铜器(含Cu、Sn等)在潮湿环境中发生的腐蚀对于文物保护和修复有重要意义。下图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图，下列说法不正确的是()A青铜器发生电化学腐蚀，图中c作负极，被氧化B负极发生的电极反应为O2 4e2H2O=4OHC环境
6、中的Cl与正、负两极反应的产物作用生成a的离子方程式为2Cu23OHCl=Cu2 (OH)3ClD若生成0.2 mol Cu2(OH)3Cl，则理论上消耗的O2体积为4.48 L(标准状况下)B负极应是氧化反应，失去电子，B项不正确。5我国科学家开发的一种“磷酸钒锂/石墨锂离子电池”在4.6 V电位区电池总反应为：Li3C6V2(PO4)36CLi3V2(PO4)3。下列有关说法正确的是()A该电池比能量高，用Li3V2(PO4)3做负极材料B放电时，外电路中通过0.1 mol电子，M极质量减少0.7 gC充电时，Li向N极区迁移D充电时，N极反应为V2(PO4)33Li3e=Li3V2(PO
7、4)3BA项，Li3V2(PO4)3作正极材料，错误；C项，充电时Li移向阴极即M极，错误；D项，充电时，N极反应为Li3V2(PO4)33e=V2(PO4)33Li，错误。6垃圾假单胞菌株能够在分解有机物的同时分泌物质产生电能，其原理如下图所示。下列说法正确的是()A电流由左侧电极经过负载后流向右侧电极B放电过程中，正极附近pH变小C若1 mol O2参与电极反应，有4 mol H穿过质子交换膜进入右室D负极电极反应为：H2PCA2e=PCA2HC根据电极上物质变化，左电极为负极，反应式为H2PCA2e=PCA2H，右电极为正极，反应式为O24e4H=2H2O。7硼酸(H3BO3)为一元弱酸
8、，已知H3BO3与足量NaOH溶液反应的离子方程式为H3BO3OH=B(OH)，H3BO3可以通过电解的方法制备。其工作原理如下图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)。下列说法错误的是()A阳极的电极反应式为：2H2O4e=O24HB反应一段时间以后，阴极室NaOH溶液浓度增大C当电路中通过3 mol电子时，可得到1 mol H3BO3DB(OH)穿过阴膜进入产品室，Na穿过阳膜进入阴极室C阳极电极反应式为2H2O4e=O24H，电路中通过3 mol电子时有3 mol H生成，硼酸(H3BO3)为一元弱酸，生成1 mol硼酸需要1 mol H，所以电路中通过3 mol电子时，可得到3
9、 mol H3BO3，C错误。8环己酮()在生产生活中有重要的用途，可在酸性溶液中用环己醇间接电解氧化法制备，其原理如图所示。下列说法正确的是()Aa极与电源负极相连Ba极电极反应式是2Cr37H2O6e=Cr2O14HCb极发生氧化反应D理论上有1 mol环己酮生成时，有2 mol氢气放出B根据图示，a极为阳极，b极为阴极，a极接电源的正极，A项错误；b极为阴极，氢离子得电子发生还原反应，C错误；理论上有1 mol环己酮生成时，则转移2 mol电子，所以阴极有1 mol氢气放出，D错误。9(双选)(2020山东联考)335 时，在恒容密闭反应器中1.00 mol C10H18(l)催化脱氢的
10、反应过程如下：反应1：C10H18(l) C10H12(l)3H2(g)H1反应2：C10H12(l)C10H8(l)2H2(g)H2测得C10H12和C10H8的产率x1和x2(以物质的量分数计)随时间的变化关系及反应过程中能量的变化如图所示。下列说法错误的是()A使用催化剂能改变反应历程B更换催化剂后H1、H2也会随之改变C8 h时，反应1处于平衡状态Dx1显著低于x2，是由于反应2的活化能比反应1的小，反应1生成的C10H12很快转变成C10H8BC使用催化剂，降低了反应的活化能，改变了反应历程，A项正确；使用催化剂，不能改变反应物和生成物的总能量，即不能改变反应的焓变(H)，B项错误；
11、8 h之后，C10H8的产率还在增加，说明反应2未达平衡，而C10H8是由C10H12转化而来的，且C10H12的产率几乎保持不变，说明反应1也未达平衡，C项错误；由图像可以看出反应2的活化能低于反应1的活化能，故反应1生成的C10H12快速转化为C10H8，从而使x1显著低于x2，D项正确。10一种全天候太阳能电池光照时的工作原理如图所示。下列说法不正确的是()A硅太阳能电池供电原理与该电池相同B光照时，b极的电极反应式为VO2eH2O=VO2HC光照时，每转移1 mol电子，有1 mol H由b极区经质子交换膜向a极区迁移D夜间时，该电池相当于蓄电池放电，a极发生氧化反应A硅太阳能电池是用
12、半导体原理将光能转化为电能，是物理变化，而该电池是化学能转化为电能，两者原理不同，A项错误。11(双选)(2020济南模拟)某种氨硼烷(NH3BH3)电池装置如图所示(未加入氨硼烷之前，两极室内液体质量相等)，电池反应为NH3BH33H2O2=NH4BO24H2O(不考虑其他反应的影响)。下列说法错误的是()A氨硼烷中N和B的杂化方式不同B电池正极的电极反应式为H2O22H2e=2H2OC其他条件不变，向H2O2溶液中加入适量硫酸能增大电流强度D若加入的氨硼烷全部放电后左右两极室内液体质量差为3.8 g，则电路中转移2.4 mol电子ADNH3BH3中N与B间共用1对电子形成配位键，使得N、B
13、周围均有4对电子，则氨硼烷中的N、B均为sp3杂化，A项错误；电池正极为氧化剂得电子的反应，即H2O2得电子转化为H2O的反应，B项正确；向H2O2溶液中加入适量硫酸，可增大离子浓度，增大电流强度，C项正确；负极反应：NH3BH32H2O6e=NH4BO26H，若左极室加入1 mol氨硼烷(31 g)，则电极产物NH4BO2留在左极室，H穿过质子交换膜进入右极室，故左极室增加的质量为31 g6 g25 g，右极室增加的是6 mol H，其质量为6 g，则左右两极室液体质量差为25 g6 g19 g，此时转移6 mol电子，若左右两极室液体质量差为3.8 g，则转移1.2 mol电子，D项错误。
14、12以柏林绿FeFe(CN)6为代表的新型可充电钠离子电池，其放电工作原理如图所示。下列说法错误的是()A放电时，正极反应为FeFe(CN)62Na2e=Na2FeFe(CN)6B充电时，Mo(钼)箔接电源的正极C充电时，Na通过交换膜从左室移向右室D外电路中通过0.2 mol电子的电量时，负极质量变化为3.6 gD负极反应为2Mg4e2Cl=Mg2Cl22，通过0.2 mol e时，消耗0.1 mol Mg，质量减少2.4 g，D项错误。13电絮凝的反应原理是以铝、铁等金属为阳极，在直流电的作用下，阳极被溶蚀，产生金属离子，在经一系列水解、聚合及氧化过程，发展成为各种羟基络合物、多核羟基络合
15、物以及氢氧化物，使废水中的胶态杂质、悬浮杂质凝聚沉淀而分离。下列说法不正确的是()A每产生1 mol O2，整个电解池中理论上转移电子数为4NAB阴极电极反应式为2H2O 2e= H22OHC若铁为阳极，则阳极电极反应式为Fe2e=Fe2和2H2O4e=O24HD若铁为阳极，则在处理废水的过程中阳极附近会发生：4Fe2O24H=4Fe32H2OA由装置图可知，若铁为阳极，阳极电极反应式有Fe2e=Fe2和2H2O4e=O24H，所以每产生1 mol O2，整个电解池中理论上转移电子数大于4NA，故A错误。14(双选)近年来，基于零价铁(ZVI)的化学还原技术因其高效性逐渐被应用于受污染地下水的
16、原位修复，其过程如图所示。零价铁作为一种高活性的电子供体，除了和目标污染物反应外，还可以与地下水中其他的氧化性物质(如O2、H或NO等)反应。一般情况下，由于杂质的存在，在金属表面会形成负极和正极反应区。下列说法错误的是()A负极的电极反应式为Fe2e=Fe2B在负极，金属铁失去电子后全部以Fe2的形式存在于水体中C增大水体中零价铁的含量，目标污染物降解程度减小D正极区发生的反应可能包含NO10H8e=NH3H2OBCFe作为负极，电极反应式为Fe2e=Fe2，A正确；金属铁失去电子后生成Fe2，Fe2可能继续被O2氧化成Fe3，B错误；水体中零价铁的含量增大，能提供更多的电子，故目标污染物降
17、解程度增大，C错误；正极区发生得电子的还原反应，由题图可知NO被还原成NH，则正极区发生的反应中可能有NO10H8e=NH3H2O，D正确。 15(2020湖南名校联考)(1)在惰性气体中，将黄磷(P4)与石灰乳和碳酸钠溶液一同加入高速乳化反应器中制得NaH2PO2，同时还产生磷化氢(PH3)气体，该反应的化学方程式为_。(2)次磷酸(H3PO2)是一元酸，常温下1.0 molL1的NaH2PO2溶液pH为8，则次磷酸的Ka_。(3)用次磷酸钠通过电渗析法制备次磷酸。装置如图所示。交换膜A属于_(填“阳离子”或“阴离子”)交换膜，电极N的电极反应式为_，当电路中流过3.852 8105库仑电量
18、时，制得次磷酸的物质的量为_(一个电子的电量为 1.61019库仑，NA数值约为6. 02 1023)。解析(1)可利用倒配法配平完全方程式。(2)根据H2POH2OH3PO2OH，pH8c(H)108 mol/L，c(OH)c(H3PO2)106 mol/Lc(H2PO)(1106) mol/L1 mol/LKa1.0102。(3)根据题意：M为阳极，OH放电，N为阴极，H放电，故A、D、E为阳离子交换膜，B、C为阴离子交换膜。n(e)4 mol，生成4 mol H3PO2。答案(1)2P43Ca(OH)23Na2CO36H2O=6NaH2PO22PH33CaCO3(2)1.0102(3)阳离子2H2O2e=H22OH4 mol16甲烷水蒸气催化重整是制备高纯氢的方法之一，甲烷和水蒸气反应的热化学方程式是：CH4(g)2H2O(g)CO2(g)4H2(g) H165.0 kJmol1已知反应器中存在如下反应过程：.CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g) H1206.4kJmol1.CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H2化学键HHOHCH键能E /(kJmol1)436465a1 076根据上述信息计算：a_、H2_。解析206.4(4a246534361 076)，解得a415.1，根据盖斯定律可求H2。答案415.141.4 kJmol1网络构建(教师备选)
