1、专题六化学反应与能量一、单项选择题1.(2019安徽滁州定远高三期末)肼(N2H4)在不同条件下分解产物不同,200 时在Cu表面分解的机理如图1。已知200 时:反应:3N2H4(g) N2(g)+4NH3(g)H1=-32.9 kJ/mol反应:N2H4(g)+H2(g) 2NH3(g)H2=-41.8 kJ/mol下列说法不正确的是()图1A.图1所示过程都是放热反应B.反应的能量过程示意图如图2所示图2C.断开3 mol N2H4(g)中的化学键吸收的能量小于形成1 mol N2(g)和4 mol NH3(g)中的化学键释放的能量D.200 时,肼分解生成氮气和氢气的热化学方程式为N2
2、H4(g) N2(g)+2H2 (g)H=+50.7 kJ/mol答案A由已知信息“反应”知,过程为放热反应;根据盖斯定律:-2得N2H4(g) N2(g)+2H2(g)H=-32.9 kJ/mol-2(-41.8 kJ/mol)=+50.7 kJ/mol,过程为吸热反应,故A错误,D正确。反应为放热反应,反应物能量高于生成物能量,故B正确。由反应知,断开3 mol N2H4(g)中的化学键吸收的能量小于形成1 mol N2(g)和4 mol NH3(g)中的化学键释放的能量,故C正确。2.(2019湖南岳阳一模)研究表明CO与N2O在Fe+作用下发生反应的能量变化及反应历程如图所示,两步反应
3、分别为N2O+Fe+ N2+FeO+ (慢)、FeO+CO CO2+Fe+ (快)。下列说法正确的是()A.反应是氧化还原反应,反应是非氧化还原反应B.两步反应均为放热反应,总反应的化学反应速率由反应决定C.Fe+使反应的活化能减小,FeO+是中间产物D.若转移1 mol电子,则消耗11.2 L N2O答案C反应均有元素化合价的升降,因此都是氧化还原反应,A错误;由题图可知,反应都是放热反应,总反应的化学反应速率由速率慢的反应决定,B错误;Fe+作催化剂,使反应的活化能减小,FeO+是反应过程中产生的物质,因此是中间产物,C正确;由于没有指明外界条件,所以不能确定气体的体积,D错误。3.(20
4、19江西萍乡一模)工业上氟气可作为火箭燃料中的氧化剂,氟单质的制备通常采用电解法。已知:KF+HF KHF2,电解熔融的氟氢化钾(KHF2)和无水氟化氢的混合物制备F2的装置如图所示。下列说法错误的是()A.钢电极与电源的负极相连B.电解过程中需不断补充的X是KFC.阴极室与阳极室必须隔开D.氟氢化钾在氟化氢中可以电离答案B根据装置图,逸出的气体为H2和F2,说明电解质中减少的是氢元素和氟元素,因此电解过程中需不断补充的X是HF。4.(2019安徽芜湖一模)以熔融Na2CO3为电解质,H2和CO混合气为燃料的电池,原理如下图所示。下列说法正确的是()A.b是电池的负极B.a电极的反应为CO+C
5、O32-2e- 2CO2、H2+CO32-2e- H2O+CO2C.电子由a电极经熔融Na2CO3向b电极移动D.a、b两极消耗的气体的物质的量之比是11答案BA项,b电极上氧气得电子与二氧化碳反应生成碳酸根离子,则b是电池的正极,错误;B项,a为负极,负极上一氧化碳和氢气被氧化分别生成二氧化碳和水,a电极的反应为CO+CO32-2e- 2CO2、H2+CO32-2e- H2O+CO2,正确;C项,a为负极,b为正极,电子经外电路由负极流向正极,错误;D项,a电极的反应为CO+CO32-2e- 2CO2、H2+CO32-2e- H2O+CO2,b电极的反应为O2+2CO2+4e- 2CO32-
6、,则a、b两极消耗的气体的物质的量之比是21,错误。5.(2019江西七校第一次联考)随着各地治霾力度的加大,大力发展高性能燃料电池汽车成为研究课题。如图是某课题组设计的液体燃料电池示意图。下列有关叙述不正确的是()A.该电池的优点是不产生污染气体,且液体燃料便于携带B.电池内部使用的是阴离子交换膜,OH-经交换膜移向负极C.该燃料电池的电极材料采用多孔纳米碳材料,目的是增大接触面积,增加吸附量D.该电池中通入N2H4的电极为正极,发生的电极反应式为N2H4+4OH-4e- N2+4H2O答案DA项,该燃料电池中,联氨和空气中的氧气反应生成氮气和水,不会造成大气污染,同时液态联氨便于携带,正确
7、;B项,该原电池中,正极上氧气得到电子最终生成氢氧根离子,氢氧根离子移向负极,所以离子交换膜要选取阴离子交换膜,正确;C项,因为电池中正、负极上为气体参与的反应,所以采用多孔纳米碳材料,可以增加反应物质在电极表面的吸附量,并使它们与电解质溶液充分接触,正确;D项,通入N2H4的电极为负极,负极上燃料失电子发生氧化反应,电极反应式为N2H4+4OH-4e- N2+4H2O,错误。6.(2019河北保定模拟)用Na2SO3溶液吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫,将所得的混合液进行电解循环再生,这种新工艺叫再生循环脱硫法。其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示,下列有关说法中不正确的是()A.X为直
8、流电源的负极,Y为直流电源的正极B.阳极反应为4OH-4e- 2H2O+O2C.图中的baD.该过程中的产品主要为H2SO4和H2答案B根据Na+和SO32-的移动方向可知,Pt()为阴极,电极反应式为2H+2e-H2,Pt()为阳极,电极反应式为SO32-2e-+H2OSO42-+2H+。7.(2018课标,12,6分)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na-CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液,钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料,电池的总反应为:3CO2+4Na2Na2CO3+C。下列说法错误的是()A.放电时,ClO4-向负极移动B.充电时释放CO2,放电时吸收C
9、O2C.放电时,正极反应为3CO2+4e-2CO32-+CD.充电时,正极反应为Na+e-Na答案D本题考查二次电池的工作原理。放电时,负极反应为4Na-4e-4Na+,正极反应为3CO2+4e-C+2CO32-;Na+移向正极,CO32-、ClO4-移向负极,A、C正确;充电过程与放电过程相反,B正确;充电时,阳极反应为2CO32-+C-4e-3CO2,D错误。二、不定项选择题8.工业上通过电化学原理在铝表面形成氧化膜来提高其抗腐蚀能力,工作原理如图所示。下列说法中不正确的是()A.碳棒可用铜棒代替,其作用是传递电流B.通电一段时间后,溶液的pH增大C.通电后电子被强制从碳棒通过电解质溶液流
10、向铝片使铝表面形成氧化膜D.可通过调节滑动变阻器来控制氧化膜的形成速率答案BC根据电解原理,碳棒为阴极,铜棒能够代替碳棒,其作用是传递电流,A项正确;阳极反应式为2Al-6e-+3H2O Al2O3+6H+,阴极反应式为2H+2e- H2,总电解反应式为2Al+3H2O Al2O3+3H2,通电一段时间后硫酸浓度增大,c(H+)增大,即溶液pH减小,B项错误;电解质溶液中没有电子通过,C项错误;滑动变阻器可调节电路中电流的强度,即可以控制氧化膜的形成速率,D项正确。9.通过电解法分离NaHSO3与Na2SO3的混合物,其装置如图所示。下列说法不正确的是()A.阳极的电极反应式为4OH-4e-
11、2H2O+O2B.阳极区c(H+)增大,H+由a室经阳离子交换膜进入b室C.外电路每转移0.2 mol电子,有0.2 mol Na+从b室进入c室D.c室得到Na2SO3的原因是OH-+HSO3- H2O+SO32-答案C阳极区OH-放电被消耗,电极反应式为4OH-4e- 2H2O+O2,阴极发生还原反应,电极反应式为2H2O+2e- 2OH-+H2。外电路每转移0.2 mol电子,不仅有Na+转移,还有H+转移,故C错误。10.一种新型的铝离子可充电电池的示意图如下,已知放电时电池反应为xAl+VO2 AlxVO2。下列说法正确的是()A.放电时,Al3+向VO2电极移动B.放电时,电能转化
12、为化学能C.充电时,阳极发生的反应为AlxVO2-3xe- xAl3+VO2D.充电时,离子液体中Al3+的浓度不断变小答案AC根据放电时电池反应可知,铝为负极,放电时,阳离子向正极迁移,A项正确;放电时,化学能转化为电能,B项错误;充电时,阳极发生氧化反应,AlxVO2在生成VO2的同时释放出Al3+,C项正确;阳极释放的Al3+与阴极上还原的Al3+的数目相等,离子液体中Al3+的浓度不变,D项错误。三、非选择题11.(2017课标,28节选)已知:As(s)+32H2(g)+2O2(g) H3AsO4(s)H1H2(g)+12O2(g) H2O(l)H22As(s)+52O2(g) As
13、2O5(s)H3则反应As2O5(s)+3H2O(l) 2H3AsO4(s)的H=。答案2H1-3H2-H3解析结合题给信息,根据盖斯定律计算得H=2H1-3H2-H3。12.(2019广州外国语学校模拟)乙烯是重要的化工原料。用CO2催化加氢可制取乙烯:2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g)H0。(1)若该反应体系的能量随反应过程的变化关系如图所示,则该反应的H=kJmol-1(用含a、b的式子表示)。(2)几种化学键的键能如下表所示,实验测得上述反应的H=-152 kJmol-1,则表中的x=。化学键COHHCCCHOH键能/(kJmol-1)803436x41446
14、3答案(1)-2(b-a)(2)620解析(1)H等于正反应的活化能与逆反应的活化能的差。由图可知反应2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g)为放热反应,H=-2(b-a)kJmol-1。(2)H=(4803+6436-4414-x-8463)kJmol-1=-152 kJmol-1,解得x=620。命题拓展预测1.N2O和CO是环境污染性气体,可在催化条件下转化为无害气体,反应进程中的能量变化如图所示。下列说法正确的是()A.加入催化剂使反应的H变小B.该反应的热化学方程式为N2O(g)+CO(g) CO2(g)+N2(g)H=-226 kJmol-1C.反应物的总键能大
15、于生成物的总键能D.该反应正反应的活化能大于逆反应的活化能答案B对于特定化学反应,加入催化剂只是改变化学反应途径,不改变化学反应的反应热,A项错误;该反应的热化学方程式为N2O(g)+CO(g) CO2(g)+N2(g)H=Ea1-Ea2=(134-360) kJmol-1=-226 kJmol-1,B项正确;该反应为放热反应,反应物的总键能小于生成物的总键能,C项错误;该反应正反应的活化能为134 kJmol-1,逆反应的活化能为360 kJmol-1,即该反应逆反应的活化能大于正反应的活化能,D项错误。2.Journal of Energy Chemistry报导我国科学家设计的CO2熔盐
16、捕获与转化装置如图。下列有关说法正确的是()A.a为负极B.熔盐可用KOH溶液代替C.d极电极反应式为CO32-+4e- C+3O2-D.转移1 mol电子可捕获CO2 5.6 L(标准状况下)答案CD由题图所示,c电极上O2-失电子被氧化,故c作阳极,则a为正极,A项错误;若用KOH溶液作电解质,则该装置为电解水的装置,阴极上是氢离子得电子生成氢气,当电解质溶液吸收足量的二氧化碳后变为碳酸氢钾溶液,不能再吸收二氧化碳,B项错误;d电极得电子,反应式为CO32-+4e- C+3O2-,C项正确;碳元素化合价由+4变为0,则转移1 mol电子可捕获CO2 5.6 L(标况下),D项正确。3.锂锰
17、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LiClO4溶于混合有机溶剂中,Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中,生成LiMnO2。回答下列问题:(1)外电路的电流方向是由极流向极(填字母)。(2)电池正极反应式为 。(3)MnO2可与KOH和KClO3在高温下反应,生成K2MnO4,反应的化学方程式为 。K2MnO4在酸性溶液中歧化,生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为。(4)电解Na2CO3溶液,原理如图所示。阳极的电极反应式为,阴极产生的物质A的化学式为。答案(1)ba(2)MnO2+e-+Li+ LiMnO2(3)3MnO2+KClO3+6KOH 3
18、K2MnO4+KCl+3H2O21(4)2H2O-4e-+4CO32- 4HCO3-+O2H2解析(1)Li为负极,MnO2为正极,原电池工作时,外电路的电流方向从正极到负极,即从b极流向a极。(2)MnO2为正极,被还原,电极反应式为MnO2+e-+Li+ LiMnO2。(3)MnO2与KOH和KClO3在高温下反应,生成K2MnO4和KCl,其中Mn元素的化合价由+4升高为+6,Cl元素化合价由+5降低为-1,根据得失电子守恒、原子守恒配平方程式为3MnO2+6KOH+KClO3 3K2MnO4+KCl+3H2O。(4)由题图可知,阳极反应式为4CO32-+2H2O-4e- 4HCO3-+O2;阴极上H+得到电子生成氢气,则阴极产生的物质A的化学式为H2。
