解密08化学反应与能量一、选择题1．(2021·浙江省“山水联盟”选考模拟)下列说法不正确的是()A．使固态生物质与水蒸气高温反应生成热值较高可燃气体，属于生物质能的热化学转化B．石油的裂化和裂解、煤的干馏、玉米制醇都是化学变化C．将固态化石燃料转化为气体，可有效提高燃烧效率，减少环境污染D．水煤气、焦炉煤气均可来自于煤的气化2．(2021·山东省青岛第五十八中学高三质检)以TiO2为催化剂的光热化学循环分解CO2反应为温室气体减排提供了一个新途径，该反应的机理及各分子化学键完全断裂时的能量变化如下图所示。下列说法正确的是()A．过程①中钛氧键断裂会释放能量B．该反应中，光能和热能转化为化学能C．使用TiO2作催化剂可以降低反应的焓变，从而提高化学反应速率D．CO2分解反应的热化学方程式为2CO2(g)=2CO(g)+O2(g)ΔH=+30kJ/mol3．(2021·湖南衡阳高三模拟)乙烯在酸催化下水合制乙醇的反应机理及能量与反应进程的关系如图所示。下列叙述正确的是()A．①、②、③三步均属于加成反应B．总反应速率由第①步反应决定C．第①步反应的中间体比第②步反应的中间体稳定D．总反应不需要加热就能发生4．(2021·江苏高三零模)在二氧化碳加氢制甲烷的反应体系中，主要发生反应的热化学方程式为反应Ⅰ：CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)ΔH=-164.7kJ/mol反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)ΔH=41.2kJ/mol反应Ⅲ：2CO(g)+2H2(g)=CO2(g)+CH4(g)ΔH=-247.1kJ/mol向恒压、密闭容器中通入1molCO2和4molH2，平衡时CH4、CO、CO2的物质的量随温度的变化如图所示。下列说法正确的是()
A．反应Ⅰ的平衡常数可表示为K=B．图中曲线B表示CO的物质的量随温度的变化C．提高CO2转化为CH4的转化率，需要研发在低温区高效的催化剂D．CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)的ΔH=-205.9kJ/mol5．(2021·山东聊城市高三质检)氯胺是由氯气遇到氨气反应生成的一类化合物，是常用的饮用水二级消毒剂，主要包括一氯胺、二氯胺和三氯胺(NH2Cl、NHCl2和NCl3)。已知部分化学键的键能和化学反应的能量变化如下表和下图所示。下列说法中正确的是()A．表中的x＝191.2B．反应过程中的△H2＝1405.6kJ·mol－1C．选用合适的催化剂，可降低反应过程中的H值D．NH3(g)＋2Cl2(g)＝NHCl2(g)＋2HCl(g)△H＝－22.6kJ·mol－16．(2021·四川省广汉中学高三一模)1，3-丁二烯与HBr发生加成反应分两步：第一步H+进攻1，3-丁二烯生成碳正离子(CH，CHCH，)；第二步Br-进攻碳正离子完成1，2-加成或1，4加成。反应进程中的能量变化如下图所示。下列说法不正确的是()A．1，4-加成产物比1，2-加成产物更稳定B．1，3-丁二烯与HBr发生加成反应是放热反应C．适当升高反应温度，可能有利于1，4-加成的进行D．选择合适的催化剂加入，可使1，2-加成的焓变小于1，4-加成7．(2021·天津高二期末)用电解法处理酸性含铬废水(主要含有Cr2O72-时，以铁板作阴、阳极，处理过程中发生反应：Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O，最后Cr3+以Cr(OH)3形式除去。下列说法正确的是()
A．电解过程中废水的pH会减小B．电解时H+在阴极得电子生成H2C．电解后除Cr(OH)3沉淀外，还有Fe(OH)2沉淀生成D．电路中每转移0.6mole-，最多有0.1molCr2O72-被还原8．(2021·广东高三零模)环氧乙烷(C2H4O)常用于医用消毒，一种制备方法为：使用惰性电极电解KCl溶液，用Cl-交换膜将电解液分为阴极区和阳极区，其中一区持续通入乙烯；电解结束，移出交换膜，两区混合反应：HOCH2CH2Cl+OH-=Cl-+H2O+C2H4O。下列说法错误的是()A．乙烯应通入阴极区B．移出交换膜前存在反应Cl2+H2O⇌HCl+HClOC．使用Cl-交换膜阻止OH-通过，可使Cl2生成区的pH逐渐减小D．制备过程的总反应为：H2C=CH2+H2O=H2↑+C2H4O9．(2021·河南开封市高三一模)多伦多大学EdwardSargent教授团队研发了一种将乙烯高效转化为环氧乙烷的电化学合成方法。反应在KCl电解液的流动池中进行，示意图如图。电解结束后，将阴阳极电解液输出混合，便可生成环氧乙烷。下列说法正确的是()A．泡沫镍电极连接电源负极B．铂箔电极附近溶液pH下降C．该过程的总反应为CH2=CH2+HOCl→+HClD．当电路中通过1mol电子时，铂箔电极上会产生11.2L气体(标准状况)10．(2020·江苏赣榆高三模拟)我国科研人员研究了在Cu-ZnO-ZrO2催化剂上CO2加氢制甲醇过程中水的作用机理，其主法错误的是()A．第①步中CO2和H2分子中都有化学键断裂B．第③步的反应式为：*H3CO+H2O→CH3OH+*HOC．第④步反应是一个放热过程D．水在整个历程中可以循环使用，整个过程不消耗水也不产生水11．(2020·山东威海高三二模)我国科学家实现了在铜催化剂条件下将DMF[(CH3)2NCHO]转化为三甲胺
[N(CH3)3]。计算机模拟单个DMF分子在铜催化剂表面的反应历程如图所示，下列说法正确的是()A．该历程中最小能垒的化学方程式为(CH3)2NCH2OH*＝(CH3)2NCH2＋OH*B．该历程中最大能垒(活化能)为2.16eVC．该反应的热化学方程式为(CH3)2NCHO(g)＋2H2(g)＝N(CH3)3(g)＋H2O(g)ΔH＝－1.02ev•mol－1D．增大压强或升高温度均能加快反应速率，并增大DMF平衡转化率12．(2020·山东肥城高三模拟)1，3—丁二烯在环己烷溶液中与溴发生加成反应时，会生成两种产物M和N(不考虑立体异构)，其反应机理如图1所示；室温下，M可以缓慢转化为N，能量变化如图2所示。下列关于该过程的叙述正确的是()A．室温下，M的稳定性强于NB．∆H=(E2-E1)kJ‧mol-1C．N存在顺反异构体D．有机物M的核磁共振氢谱中有四组峰，峰面积之比为2：1：2：213．(2021·山东潍坊市高三月考)某研究团队发现，利用微生物电化学系统可处理含氮废水。下图是一种新型的浸没式双极室脱盐—反硝化电池，中间由质子交换膜隔开，阳极室中的NO3-通过泵循环至阴极室。下列说法错误的是()A．电极电势：阴极室高于阳极室B．负极的电极反应式：CH2O-4e-+H2O=CO2+4H+C．当处理1molNO3-时，有5molH+经过质子交换膜，移向阴极室
D．该装置需在适宜的温度下进行，温度不宜过高14．(2021·福建高三月考)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()A．a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0.3mol阴离子通过离子交换膜时，二氧化氯发生器中产生1.12LNH3C．电解池a极上发生的电极反应为NH4+-6e-+3Cl-=NCl3+4H+D．二氧化氯发生器内，发生的氧化还原反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为6：115．(2021·吉林长春市东期末)钴酸锂电池是目前用量最大的锂离子电池，用它作电源按下图装置进行电解。通电后，a电极上一直有气泡产生；d电极附近先出现白色沉淀(CuCl)，后白色沉淀逐渐转变成橙黄色沉淀(CuOH)。下列有关叙述正确的是()A．已知钴酸锂电池放电时总反应为Li1-XCOO2+LiXC6=LiCOO2+6C，则m处Li1-XCOO2发生反应Ⅱ失电子B．当外电路中转移0.2电子时，理论上装置Ⅰ中加入1002盐酸可复原C．电极d为阴极，电解过程中发生反应Cu+Cl—e-=CuClD．随着电解的进行，U形管Ⅱ中发生了如下转化CuCl+OH-=CuOH+Cl-16．(2021·河北高三一模)某研究机构使用Li—SO2Cl2电池作为电源电解制备Ni(H2PO2)2，其工作原理如图所示。已知电池反应为2Li＋SO2Cl2=2LiCl＋SO2↑，下列说法错误的是()A．电池中C电极的电极反应式为SO2Cl2＋2e-=2Cl-＋SO2↑B．电池的e极连接电解池的g极
C．膜a、c是阳离子交换膜，膜b是阴离子交换膜D．电解池中不锈钢电极附近溶液的pH增大17．(2021·湖北武汉市·华中师大一附中高三月考)银－Ferrozine法检测甲醛(HCHO)的原理如下(在原电池中完成氧化银与甲醛的反应)。下列说法正确的是(吸光度A＝a·b·c，其中a为吸光系数，b为液层厚度，c为溶液浓度)()A．其他条件相同，溶液的吸光度越小，说明甲醛浓度越大B．电池反应①中，H+向Ag2O极板迁移C．整个过程看，最终化合价发生变化的元素有Ag、Fe和CD．理论上，消耗HCHO和消耗Fe3+的物质的量之比为1∶218．(2021·湖南常德市一中高三月考)相同金属在其不同浓度盐溶液中可形成浓差电池。如图所示装置是利用浓差电池电解Na2SO4溶液(a、b电极均为石墨电极)，可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH。下列说法不正确的是()A．a电极的电极反应为4H2O+4e-=2H2↑+4OH-B．c、d离子交换膜依次为阳子交换膜和阴离子交换膜C．电池放电过程中，Cu(1)电极上的电极反应为Cu2++2e-=CuD．电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得320gNaOH19．(2021·上海闵行区·高三一模)丙烷与溴原子能发生以下两种反应：①CH3CH2CH3(g)+Br·(g)→CH3CH2CH2·(g)+HBr(g)②CH3CH2CH3(g)+Br·(g)→CH3CH·CH3(g)+HBr(g)反应过程的能量变化如图所示。下列说法正确的是()A．反应①是放热反应B．反应②使用了催化剂C．产物中CH3CH2CH2·(g)含量比CH3CH·CH3(g)低D．CH3CH2CH2·(g)转变为CH3CH·CH3(g)时需要吸热20．(2021·沙洋县沙洋中学月考)500mLKCl和Cu(NO3)2的混合溶液中c(Cu2+)=0.2mol·L-1
，用石墨作电极电解此溶液，通电一段时间后，两电极均收集到5.6L(标准状况下)气体，假设电解后溶液的体积仍为500mL，下列说法正确的是()A．原混合溶液中c(Cl-)=0.3mol·L-1B．上述电解过程中共转移0.5mol电子C．电解得到的无色气体与有色气体的体积比为3:7D．电解后溶液中c(OH-)=0.2mol·L-1二、非选择题21．(2021·衡水中学高三月考)天然气净化过程中产生有毒的H2S，直接排放会污染空气，通过下列方法可以进行处理。(1)工业上用克劳斯工艺处理含H2S的尾气获得硫黄，流程如图：反应炉中的反应：2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(g)△H=-1035.6kJ∙mol-1催化转化器中的反应：2H2S(g)+SO2(g)=3S(g)+2H2O(g)△H=-92.8kJ∙mol-1克劳斯工艺中获得气态硫黄的总反应的热化学方程式：______。(2)T∙F菌在酸性溶液中可实现天然气的催化脱硫，其原理如图所示，下列说法正确的是______。A．脱硫过程需要不断添加Fe2(SO4)3溶液B．i过程可导致环境pH减小C．该脱硫过程的总反应为：2H2S+O2=2S↓+2H2OD．该过程可以在高温下进行(3)H2S分解反应H2S(g)H2(g)+1/2S(g)△H＞0。在无催化剂及Al2O3催化下，H2S在反应器中不同温度时反应，间隔相同时间测定一次H2S的转化率，其转化率与温度的关系如图所示：①在约1100℃时，有无Al2O3催化，其转化率几乎相等，是因为______。②在压强p、温度T，Al2O3催化条件下，将H2S(g)、Ar(g)按照物质的量比为1:n
混合，发生热分解反应H2S(g)H2(g)+1/2S(g)，S2平衡产率为α。掺入Ar能提高S2的平衡产率，解释说明该事实______，平衡常数Kp=______(以分压表示，分压=总压×物质的量分数)(4)当废气中硫化氢浓度较低时常用纯碱溶液进行吸收，已知H2S、H2CO3的电离平衡常数如下表所示：电离平衡常数H2SH2CO3纯碱溶液吸收少量H2S的离子方程式为______。22．(2021·广东高三零模)温室气体的利用是当前环境和能源领域的研究热点。I.CH4与CO2重整可以同时利用两种温室气体，其工艺过程中涉及如下反应：反应①CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g)ΔH1反应②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41.2kJ·mol-1反应③CH4(g)+O2(g)CO(g)+2H2(g)ΔH3=-35.6kJ·mol-1(1)已知：O2(g)+H2(g)=H2O(g)ΔH=-241.8kJ·mol-1，则ΔH1=______kJ·mol-1。(2)一定条件下，向体积为VL的密闭容器中通入CH4、CO2各1.0mol及少量O2，测得不同温度下反应平衡时各产物产量如图所示。①图中a和b分别代表产物______和______，当温度高于900K，H2O的含量随温度升高而下降的主要原因是______。②1100K时，CH4与CO2的转化率分别为95%和90%，反应①的平衡常数K=______(写出计算式)。II．Ni-CeO2催化CO2加H2形成CH4的反应历程如图1所示(吸附在催化剂表面的物种用*标注)，含碳产物中CH4的物质的量百分数(Y)及CO2的转化率随温度的变化如图2所示。
(3)下列对CO2甲烷化反应体系的说法合理的有______。A．含碳副产物的产率均低于CH4B．存在反应CO2+4H2⇌CH4+2H2OC．存在副反应CO2+H2⇌CO+H2OD．CO2转化为CH4的过程中发生了能量转化E.温度高于260℃后，升高温度，甲烷产率几乎不变(4)CO2甲烷化的过程中，保持CO2与H2的体积比为1：4，反应气的总流量控制在40mL·min-1，320℃时测得CO2转化率为80%，则CO2反应速率为______mL·min-1。23．(2021·临朐县实验中学高三月考)CO2资源化利用受到越来越多的关注，研究对资源综合利用有重要意义。(1)CO2氧化C2H6制C2H4相关的主要化学反应有：Ⅰ．C2H6(g)→C2H4(g)+H2(g)ΔH1=136kJ·mol-1Ⅱ．C2H6(g)+CO2(g)→C2H4(g)+H2O(g)+CO(g)ΔH2=177kJ·mol-1Ⅲ．C2H6(g)+2CO2(g)→4CO(g)+3H2(g)ΔH3=________kJ·mol－1Ⅳ．CO2(g)+H2(g)→CO(g)+H2O(g)ΔH4=41kJ·mol-1已知：时，相关物质的相对能量(如图1)。可根据相关物质的相对能量计算反应或变化的△H(随温度变化可忽略)。例如：H2O(g)=H2O(l)△H=-286kJ·mol-1-(-242kJ·mol-1)=-44kJ·mol-1。(2)CO2电化学制CH4。图1表示以KOH溶液作电解质溶液进行电解的示意图，阴极的电极反应方程式为________________________，电解一段时间后，阳极区KOH溶液的质量分数减小，其原因是____________________________________。(3)CO2催化加氢合成二甲醚。反应Ⅰ：CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)；ΔH＝41.2kJ·mol－1反应Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g)=CH3OCH3(g)＋3H2O(g)；ΔH＝－122.5kJ·mol－1
①反应I的平衡常数表达式K＝____________________。②在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下，CO2平衡转化率和平衡时CO的选择性(CO的选择性＝×100%)随温度的变化如图2。T℃时，起始投入amolCO2、bmolH2，达到平衡时反应Ⅰ理论上消耗H2的物质的量为________。合成二甲醚时较适宜的温度为260℃，其原因是________。24．(2021·湖北武汉市汉阳一中月考)人们应用原电池原理制作了多种电池以满足不同的需要。电池发挥着越来越重要的作用，如在宇宙飞船、人造卫星、电脑、照相机等，都离不开各式各样的电池，同时废弃的电池随便丢弃也会对环境造成污染。请根据题中提供的信息，回答下列问题：(1)研究人员最近发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电，在海水中电池反应可表示为：5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10+2AgCl①该电池的负极反应式是______；②在电池中，Na+不断移动到“水”电池的_____极(填“正”或“负”)；③外电路每通过4mol电子时，生成Na2Mn5O10的物质的量是______；(2)中国科学院应用化学研究所在甲醇(CH3OH是一种可燃物)燃料电池技术方面获得新突破。甲醇燃料电池的工作原理如图所示。①该电池工作时，b口通入的物质为_______；②该电池负极的电极反应式_______；③工作一段时间后，当6.4g甲醇完全反应生成CO2时，有_____个电子转移。(3)Ag2O2是银锌碱性电池的正极活性物质，当银锌碱性电池的电解质溶液为KOH溶液，电池放电时正极的Ag2O2转化为Ag，负极的Zn转化为K2Zn(OH)4，写出该电池反应方程式_______；(4)某微生物电池的工作原理如图所示写出其正极的电极反应式______；负极的电极反应式_______25．(2021·辽宁丹东市高三月考)64g铜被一定浓度的硝酸完全溶解，产生的气体的体积为V1L，若将所得气体中混合V2LO2，则恰好能被水完全转化为硝酸；若将所得气体完全被氢氧化钠溶液吸收，会生成硝酸钠与亚硝酸钠(气体体积均在标准状况下测定)，请回答：①V2=______L。②亚硝酸钠的物质的量为______mol。(2)在25℃、101kPa下，已知SiH4气体在氧气中完全燃烧后恢复至原状态，平均每转移1mol
电子放出热量190.0kJ，该反应的热化学方程式为_________。(3)我国科学家实现了在铜催化剂条件下将DMF[(CH3)2NCHO]转化为三甲胺[N(CH3)3]。计算机模拟单个DMF分子在铜催化剂表面的反应历程如图所示，可知该历程的ΔH___________0(填“大于”“等于”或“小于”)，该历程中最小能垒(活化能)E正=___________eV，写出该步骤的化学方程式___________。(4)某种利用垃圾渗透液实现发电装置示意图如下，当该装置工作时，盐桥中K+向___________极(填X或Y)移动，Y极发生的电极反应为___________
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