2022年高考化学二轮复习讲义专题突破(六)“隔膜”在电化学中的应用（作业）

章末综合检测(六)　化学反应与能量一、选择题：本题包括10小题，每小题只有一个选项最符合题意。1．(2021·山西太原调研)在25℃101kPa时，下列关于反应热的说法不正确的是(　　)A．1mol钠与2mol钠完全燃烧时，燃烧热相同B．CO(g)的燃烧热ΔH＝－283.0kJ/mol，则2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)的ΔH＝－(2×283.0)kJ/molC．在稀溶液中：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－57.3kJ/mol，若将含1molHNO3的稀溶液与含1molBa(OH)2的稀溶液混合，放出的热量为57.3kJD．2gH2完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ热量，氢气燃烧的热化学方程式可表示为2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－285.8kJ/molD　[燃烧热是以1mol物质完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量为基准，故1mol钠与2mol钠完全燃烧时，燃烧热相同，A项正确；CO(g)的燃烧热ΔH＝－283.0kJ/mol，则2molCO(g)完全燃烧放出热量为2×283.0kJ，热化学方程式为2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)的ΔH＝－(2×283.0)kJ/mol，B项正确；含1molHNO3的稀溶液与含1molBa(OH)2的稀溶液混合生成1molH2O(l)，故放出的热量为57.3kJ，C项正确；2gH2为1mol，完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ热量，则氢气燃烧的热化学方程式可表示为2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ/mol，D项错误。]2．(2021·浙江东阳调研)根据能量变化示意图，下列热化学方程式正确的是(　　)A．N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)ΔH＝－(b－a)kJ·mol－1B．N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)ΔH＝－(a－b)kJ·mol－1C．2NH3(l)===N2(g)＋3H2(g)ΔH＝2(a＋b－c)kJ·mol－1D．2NH3(l)===N2(g)＋3H2(g)ΔH＝2(b＋c－a)kJ·mol－1D　[由图可知，0.5molN2(g)＋1.5molH2(g)→1molNH3(g)断键吸收akJ热量，成键释放bkJ热量，据此可得热化学方程式：N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)ΔH＝－2(b－a)kJ·mol－1，A、B项均错误；逆向分析，1molNH3(l)→1molNH3(g)吸收ckJ热量，1molNH3(g)→1molN＋3molH吸收bkJ热量，1molN＋3molH→0.5molN2(g)＋1.5molH2(g)放出akJ热量，据此可得1molNH3(l)→0.5molN2(g)＋1.5molH2(g)要吸收(b＋c－a)kJ热量，据此可得热化学方程式：2NH3(l)===N2(g)＋3H2(g)ΔH＝2(b＋c－a)kJ·mol－1，D项正确，C项错误。]9 3．(2021·广东惠州检测)下图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是(　　)A．氧化剂和还原剂必须直接接触才能发生反应B．电极Ⅱ上发生还原反应，作原电池的正极C．该原电池的总反应式为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋D．盐桥中装有含氯化钾的琼脂，K＋移向负极区C　[双液原电池中，氧化剂在正极区，还原剂在负极区，并非直接接触，A项错误；Pt电极是惰性电极，则电极Ⅱ(Cu)是负极，发生氧化反应，B项错误；负极上Cu被氧化生成Cu2＋，正极上Fe3＋被还原生成Fe2＋，则电池总反应式为：2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋，C项正确；原电池中，阳离子向正极区移动，则盐桥中K＋移向正极区，D项错误。]4．(2021·江苏南京学情调研)保护海水中钢闸门的一种方法如图所示。下列说法不正确的是(　　)A．锌板作牺牲阳极B．钢闸门作正极(阴极)C．锌板发生的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋D．电子由钢闸门向锌板移动D　[钢闸门与锌板相连浸泡在海水中，形成原电池，采取牺牲阳极法，锌板作负极，即牺牲阳极，钢闸门作正极(阴极)，A、B项正确；锌板是负极，被氧化生成Zn2＋，C项正确；原电池中电子由负极流向正极，则电子由锌板向钢闸门移动，D项错误。]5．(2021·湖北武汉联考)环己酮(O)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(　　)A．a极与电源负极相连B．a极电极反应式是2Cr3＋－6e－＋14OH－===Cr2O＋7H2O9 C．b极发生氧化反应D．理论上生成1mol环己酮时，有1molH2生成D　[根据原理图可知，a极为电解池的阳极，Cr3＋失电子发生氧化反应，电极反应式是2Cr3＋＋7H2O－6e－===Cr2O＋14H＋，b极为阴极，氢离子得电子发生还原反应生成氢气，结合转移电子数相等计算。由上述分析可知，A、B、C项错误；理论上由环己醇(C6H12O)生成1mol环己酮(C6H10O)，转移2mol电子，根据电子守恒可知，阴极有1mol氢气放出，D项正确。]6．(2021·四川成都检测)H2与ICl的反应分①、②两步进行，其能量曲线如图所示，下列叙述中错误的是(　　)A．反应①、反应②均为放热反应B．反应①、反应②均为氧化还原反应C．反应①比反应②的速率慢，与相应正反应的活化能无关D．反应①、反应②的焓变之和为ΔH＝－218kJ·mol－1C　[根据图中物质能量的相对高低可知，反应①和②均为放热反应，A项正确；反应①有单质参加，反应②有单质生成，则反应①和②均为氧化还原反应，B项正确；一般来说，正反应的活化能越大，反应速率越慢，反应①正反应活化能大于反应②的，则反应①比反应②慢，C项错误；H2与ICl的反应分①、②两步进行，根据盖斯定律及图像可知，反应①和②的焓变之和为ΔH＝－218kJ·mol－1，D项正确。]7．(2021·河北唐山模拟)ZulemaBorjas等设计的一种微生物脱盐池的装置如图所示，下列说法正确的是(　　)9 A．该装置可以在高温下工作B．X、Y依次为阳离子、阴离子选择性交换膜C．该装置工作时，电能转化为化学能D．负极反应为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋D　[高温下，硫还原菌会死亡，电池效率降低，A项错误；负极上CH3COO－被氧化生成CO2，电极反应式为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋，负极消耗CH3COO－生成H＋，为维持负极区溶液呈电中性，Cl—向负极区迁移，则X为阴离子交换膜；正极通入空气(氧气)，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，为维持正极区电解质溶液呈电中性，海水中Na＋向正极区迁移，则Y是阳离子交换膜，B项错误，D项正确；该装置为原电池，可将化学能转化为电能，C项错误。]8．(2021·辽宁沈阳联考)用水吸收NOx的相关热化学方程式如下：①2NO2(g)＋H2O(l)===HNO3(aq)＋HNO2(aq)ΔH＝－116.1kJ/mol②3HNO2(aq)===HNO3(aq)＋2NO(g)＋H2O(l)ΔH＝＋75.9kJ/mol则反应3NO2(g)＋H2O(l)===2HNO3(aq)＋NO(g)的ΔH等于(　　)A．＋136.2kJ/mol　　　　　　B．－136.2kJ/molC．－40.2kJ/molD．＋40.2kJ/molB　[分析已知热化学方程式及目标热化学方程式，确定中间产物是HNO2。由①×＋②×可得：3NO2(g)＋H2O(l)===2HNO3(aq)＋NO(g)，根据盖斯定律，则有ΔH＝×(－116.1kJ/mol)＋75.9kJ/mol×＝－136.2kJ/mol。]9．(2021·河北衡水联考)乙炔选择性加氢是工业上重要催化反应之一。原子级分散的Cu催化剂Cu1/ND@G在乙炔氢化反应中，可有效促进乙炔的活化和乙烯的脱附，过程如下图所示。下列说法错误的是(　　)9 A．乙炔加氢制乙烯的反应是放热反应B．B→C过程的能量变化为1.36eVC．Cu1/ND@G不会使乙炔加氢制乙烯反应的ΔH发生改变D．反应中间产物乙烯脱附能垒(1.08eV)小于乙烯进一步加氢能垒(1.27eV)，有利于乙烯脱附而避免乙烯进一步过度加氢B　[由图可知，乙炔具有能量高于乙烯具有能量，则乙炔制乙烯是放热反应，A项正确；由图可知，B→TS1过程的能量变化为1.36eV，B项错误；Cu1/ND@G是催化剂，只能加快反应速率，不能改变反应的ΔH，C项正确；乙烯脱附能垒小于乙烯进一步加氢能垒，说明前者反应速率大于后者，故有利于乙烯脱附而避免乙烯进一步过度加氢，D项正确。]10．(2021·全国百校联盟联考)2萘酚(OH)在生产环境中主要以粉尘、气溶胶形式存在，可采用催化剂(Ag@AgBr/mpTiO2，其中mpTiO2为介孔二氧化钛，具有大的比表面积和渗透能力)条件下的光降解法除去环境中的该污染物，工作原理如图。下列判断正确的是(　　)A．该除去方法中的能量转化只有化学能转化为电能B．mp-TiO2可加快O2的失电子速率C．负极反应：－46e－＋23O2－===10CO2＋4H2OD．该法降解144g2萘酚时，装置吸收空气约为1288LC　[由原理图可知，太阳能参与了该降解方法，即存在太阳能转化为化学能，A项错误；O2在该装置中得电子，B项错误；负极2萘酚被氧化，失电子生成二氧化碳和水，C9 项正确；由正负极反应可知关系式：2～23O2，144g2萘酚为1mol，降解1mol2萘酚时，消耗11.5molO2，空气中O2约占，即消耗空气为57.5mol，即标准状况下的1288L，但该选项缺少标准状况条件，故消耗的空气体积不确定，D项错误。]二、非选择题：本题包括3小题。11．(2021·江西检测)(1)CuCl(s)与O2反应生成CuCl2(s)和一种黑色固体。在25℃、101kPa下，已知该反应每消耗1molCuCl(s)，放热44.4kJ，该反应的热化学方程式为_____________________________________________。(2)肼可作为火箭发动机的燃料，与氧化剂N2O4反应生成N2和水蒸气。已知：①N2(g)＋2O2(g)===N2O4(l)ΔH1＝－19.5kJ/mol②N2H4(l)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)ΔH2＝－534.2kJ/mol写出肼和N2O4反应的热化学方程式_______________________________。(3)饮用水中的NO主要来自NH。已知在微生物的作用下，NH经过两步反应被氧化成NO。两步反应的能量变化如下图所示：①分别写出第一步反应和第二步反应的热化学方程式：________________________________________________________________________。②1molNH全部被氧化成NO的热化学方程式为________________________________________________________________________。解析　(2)将②×2－①可得反应：2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)，根据盖斯定律，该反应的ΔH＝2ΔH2－ΔH1＝2×(－534.2kJ/mol)－(－19.5kJ/mol)＝－1048.9kJ/mol。(3)根据两步反应的能量变化写出第一步、第二步反应的热化学方程式，将两步反应相加可得反应：NH(aq)＋2O2(g)===NO(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l)，根据盖斯定律，该反应的ΔH＝(－273kJ/mol)＋(－73kJ/mol)＝－346kJ/mol。答案　(1)4CuCl(s)＋O2(g)===2CuCl2(s)＋2CuO(s)　ΔH＝－177.6kJ/mol(2)2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－1048.9kJ/mol9 (3)①NH(aq)＋O2(g)===NO(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l)ΔH＝－273kJ/molNO(aq)＋O2(g)===NO(aq)　ΔH＝－73kJ/mol②NH(aq)＋2O2(g)===NO(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l)ΔH＝－346kJ/mol12．(2021·天津部分区联考)新能源汽车所用蓄电池分为铅酸蓄电池、二次锂电池、空气电池等类型。请回答下列问题：(1)2019年诺贝尔化学奖授予了为锂离子电池发展做出贡献的约翰·班宁斯特·古迪纳夫等三位科学家。如图所示为水溶液锂离子电池体系。①放电时，电池的负极是_______(填a或b)，电极反应式为________________________。②放电时，Li2SO4溶液中Li＋从______迁移(填“a向b”或“b向a”)。(2)铅酸蓄电池是最常见的二次电池，电压稳定，安全可靠，价格低廉，应用广泛。电池总反应为Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)。①放电时，正极的电极反应式是___________________________________________，电解质溶液中c(H2SO4)_________(填“增大”“减小”或“不变”)。②用该蓄电池作电源，进行粗铜(含Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼。如图所示，电解液c选用____________溶液，A电极的材料是_______，B电极反应式是___________________。③用该蓄电池作电源，A、B为石墨电极，c为氯化钠溶液，进行电解。如上图所示，则A电极产生的气体是________，B电极的电极反应式为____________________________。解析　(1)Li是活泼金属，放电时，Li作负极被氧化为Li＋，电极反应为Li－e－===Li9 ＋。Li2SO4溶液中Li＋向负极移动。(2)①放电时，PbO2在正极发生还原反应，电极反应式为PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O，反应中消耗H2SO4，溶液中c(H2SO4)减小。②根据图中电流的流向判断，A是阳极，B是阴极。电解精炼粗铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，电解液是CuSO4或CuCl2等。③电解氯化钠溶液，A电极是阳极，Cl－放电产生Cl2；B电极是阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑。答案　(1)①b　Li－e－===Li＋　②b向a(2)①PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O　减小②CuSO4(或CuCl2等)　粗铜　Cu2＋＋2e－===Cu③Cl2　2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑13．(2021·贵州检测)某化学兴趣小组的同学用如下图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合K时，观察到电流表的指针发生了偏移。请回答下列问题：(1)乙装置的名称是________；Zn为________极。(2)写出电极反应：Cu极：___________________________________；石墨棒极：______________________。(3)当甲中产生0.1mol气体时，乙中产生的气体在标准状况下的体积应为________。(4)若乙中溶液不变，将其电极都换成铜电极，闭合K一段时间后，乙中溶液的颜色________(填“变深”“变浅”或“不变”)。(5)若乙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，闭合K一段时间后，甲中溶液的pH将________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)；乙中溶液的pH将________。(6)若乙中电极不变，将其溶液换成饱和Na2SO4溶液，闭合K一段时间，当阴极上有amol气体生成时，同时有ωgNa2SO4·10H2O析出，假设温度不变，剩余溶液中溶质的质量分数应为__________________(用含ω、a的表达式表示，不必化简)。解析　(1)乙中Pt、石墨棒都是惰性电极，甲中Zn和Cu都是活性电极，则甲是原电池，Zn是负极，Cu是正极；乙是电解池，Pt是阳极，石墨棒是阴极。(2)甲中电解液是稀硫酸，Cu极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑；石墨棒阴极上Cu2＋发生还原反应，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu。9 (3)甲中Cu电极产生H2，产生0.1mol气体时，电路中通过0.2mol电子；乙中Pt电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，则转移0.2mol电子时生成0.1molCl2，在标准状况下的体积为2.24L。(4)铜电极是活性电极，乙为电镀池，在石墨棒上电镀铜，电解液中c(Cu2＋)不变，则乙中溶液的颜色不变。(5)甲中电池总反应为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，溶液的pH增大；乙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，电池总反应为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，反应生成NaOH，溶液的pH增大。(6)利用惰性电极电解饱和Na2SO4溶液，电池总反应式为2H2O2H2↑＋O2↑，阴极上析出H2，则阴极上有amol气体生成时，消耗amolH2O，同时有ωgNa2SO4·10H2O析出，剩余溶液仍为饱和Na2SO4溶液，故amolH2O和ωgNa2SO4·10H2O也形成饱和Na2SO4溶液，ωgNa2SO4·10H2O中含有Na2SO4的质量为g，因此剩余溶液中溶质的质量分数为＝×100%。答案　(1)电解池　负　(2)2H＋＋2e－===H2↑　Cu2＋＋2e－===Cu(3)2.24L　(4)不变(5)增大　增大　(6)×100%9