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單元檢測五　化學反應與能量
一、選擇題(本題包括15小題，每小題3分，共45分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的)
1.已知：
CH3CH2CH2·＋HClCH3CH2CH3＋Cl··CH(CH3)2＋HCl
CH3CH2CH2·＋HBrCH3CH2CH3＋Br··CH(CH3)2＋HBr
[以上微粒均為氣體狀態；穩定性：·CH(CH3)2>CH3CH2CH2·]
下列說法正確的是(　　)
A.ΔH1＝ΔH2＋ΔH3-ΔH4
B.E(H—Cl)-E(H—Br)可以表示為ΔH1-ΔH3
C.ΔH2>ΔH1
D.升高溫度，活化能降低，化學反應速率增大
2.(2024·浙江模擬預測)實驗是化學離不開的主題。下列說法正確的是(　　)
A.圖1裝置用CH3COOH和NaOH測定中和反應反應熱
B.圖2表示鹽酸與NaOH溶液的反應的體系與環境
C.圖3裝置用于模擬侯氏制堿法制備NaHCO3
D.圖4裝置可用于簡單的電鍍實驗
3.在無氧環境下，CH4經催化脫氫芳構化可以直接轉化為高附加值的芳烴產品。一定溫度下，CH4芳構化時同時存在如下反應：
ⅰ.CH4(g)===C(s)＋2H2(g)　ΔH1＝＋74.6 kJ·mol-1　ΔS＝＋80.84 J· mol-1·K-1
ⅱ.6CH4(g)===C6H6(l)＋9H2(g)　ΔH2
已知25 ℃時有關物質的燃燒熱數據如表：
物質 CH4(g) C6H6(l) H2(g)
ΔH/(kJ·mol-1) a b c
下列說法不正確的是(　　)
A.受反應ⅰ影響，隨著反應進行，單位時間內甲烷轉化率和芳烴產率逐漸降低
B.反應ⅱ的ΔH2＝(6a-b-9c) kJ·mol-1
C.反應ⅰ在1 000 K時能自發進行
D.分離產物C6H6，可提高H2在混合氣體中的體積分數
4.以太陽能為驅動力，在介導上產生空穴h＋(空穴是指共價鍵上流失一個電子，最后在共價鍵上留下空位的現象)，在室溫條件下可將氮氣轉化為氨氣，其工作原理如圖。下列說法錯誤的是(　　)
A.該過程中能量變化是光能轉化為化學能
B.該工藝可能生成副產物氫氣
C.生成氨氣的總反應：2N2＋6H2O4NH3＋3O2
D.VB上產生3 mol h＋，CB上產生11.2 L(標準狀況) NH3
5.NH3催化還原NO是重要的煙氣脫硝技術，其反應過程與能量關系如圖1；研究發現在催化劑上可能發生的反應過程如圖2。下列說法不正確的是(　　)
A.NH3催化還原NO為放熱反應
B.過程Ⅰ中NH3斷裂極性鍵，需要吸收能量，Fe3＋體現了氧化性
C.過程Ⅲ的離子方程式：4Fe2＋＋4H＋＋O2===4Fe3＋＋2H2O
D.反應過程中，反應物為NH3、O2、NO，Fe3＋、Fe2＋為中間產物
6.已知反應：①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH1
②N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)　ΔH2
③N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH3
則反應4NH3(g)＋7O2(g)===4NO2(g)＋6H2O(g)的ΔH為(　　)
A.2ΔH1＋2ΔH2-2ΔH3
B.ΔH1＋ΔH2-ΔH3
C.3ΔH1＋2ΔH2-2ΔH3
D.3ΔH1＋2ΔH2＋2ΔH3
7.Diels Alder反應是一步完成的協同反應，也是立體專一的順式加成反應。如圖所示加成反應，生成兩種主產物M、N，反應過程中的能量變化如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A.反應過程中，只有π鍵斷裂，無π鍵生成
B.產物M比N更穩定
C.升高溫度，生成N的速率會增大，生成M的正反應速率會減小
D.升高溫度，M可能轉化為N
8.(2024·安徽十五校卓越聯盟體聯考)如圖是某一電化學腐蝕過程的原理圖，下列有關說法正確的是(　　)
A.左側電勢高于右側
B.浸金過程中的催化劑只有NH3
C.整個反應過程中，氧化劑為O2
D.負極區發生的反應為O2＋2H2O＋4e-===4OH-
9.2 甲基丙烯與HCl的加成反應有兩種產物，這兩種加成反應過程與其相應的能量變化曲線關系如圖所示。在恒容絕熱密閉容器中通入一定量的2 甲基丙烯與HCl的混合物進行有關反應。下列說法正確的是(　　)
A.反應焓變大小：反應Ⅰ>反應Ⅱ
B.產物穩定性的強弱：產物1>產物2
C.改變催化劑，反應Ⅰ、Ⅱ的活化能和反應熱均發生改變
D.2 甲基丙烯與H2O的加成反應產物中更穩定
10.下列說法正確的是(　　)
A.利用甲裝置作電源電解熔融氯化鈉，若制得1 mol Cl2，消耗1 mol H2SO4
B.乙裝置中b極的電極反應式為MnO2＋e-＋Li＋===LiMnO2
C.丙裝置中A溶液中所含溶質為NH3·H2O
D.丁裝置中若生成0.2 mol Cu2(OH)3Cl，則消耗的O2體積為2.24 L(標準狀況)
11.近期我國科技工作者設計了一套高效光電化學燃料電池，其工作原理如圖所示(忽略溶液體積的變化)。光照時，“光催化電極a”會產生e-和空穴(h＋)，下列說法錯誤的是(　　)
A.該裝置實現了光能和化學能到電能的轉化
B.負極反應式為＋10h＋＋2H2O===4CO2↑＋10H＋
C.電池工作時，溶液中的稀硫酸濃度減小
D.電池工作時，溶液中的H＋會從左向右遷移
12.我國科技工作者設計工作原理如圖所示的方案，實現對廢水中有機物的無害化處理。下列說法錯誤的是(　　)
A.工作時將化學能轉化為電能
B.N極上的電極反應為Cr＋3e-＋4H2O===Cr(OH)3↓＋5OH-
C.工作中Ⅰ區電解質溶液pH會增大
D.工作時，Ⅱ區溶液中n(Na＋)、n(Cl-)會減小
13.(2024·安徽十五校卓越聯盟體聯考)某有色金屬工業的高鹽廢水中主要含有H＋、Cu2＋、Zn2＋、S、F-和Cl-，利用如圖電解裝置可回收ZnSO4、CuSO4并盡可能除去F-和Cl-，其中雙極膜(BP)中間層的H2O被解離為H＋和OH-，并在直流電場作用下分別向兩極遷移，M膜、N膜需在一價陰離子交換膜和陽離子交換膜中選擇。下列說法正確的是(　　)
A.電解過程中，不需要控制高鹽廢水的pH
B.BP膜中H＋均向右側溶液遷移，M膜為一價陰離子交換膜
C.溶液a的溶質主要為HF和HCl，溶液b的溶質主要為ZnSO4和CuSO4
D.當陽極產生22.4 L氣體(標準狀況)時，理論上有2 mol離子通過N膜
14.(2024·遼寧省部分高中月考)一種環保的水激活“紙基”電池(如圖所示)主要由1個平方厘米的電池單元組成，還包含3種印在長方形紙帶上的油墨，紙帶上分布著NaCl固體。一種油墨含有石墨薄片印制在紙的一面上；紙的反面印有含鋅粉的油墨；在紙的兩面，在以上兩種油墨之上，都印上了含石墨薄片和炭黑的油墨(作導體)。下列說法錯誤的是(　　)
A.印有含石墨薄片的油墨的一面為正極
B.滴水激活“紙基”電池一段時間后，該電池的質量會減小
C.當有3.25×10-3g鋅粉溶解時，理論上轉移的電子數為1×10-4NA
D.該電池能夠減少低功率廢棄電子器件帶來的環境影響
15.(2024·貴州一模)Rh(Ⅰ) Ru(Ⅲ)雙金屬配合物催化醋酸甲酯羰基化反應制備醋酸的反應機理和各基元反應活化能壘如圖所示。其中Cat.表示催化劑，TS和TN分別表示各基元反應的過渡態和產物。下列說法錯誤的是(　　)
A.反應中Ru的成鍵數目不變
B.該羰基化反應每消耗1 mol CH3COOCH3生成1 mol CH3COOH
C.由CH3I生成CH3COI經歷了4個基元反應，其中第四步反應速率最慢
D.Rh(Ⅰ) Ru(Ⅲ)雙金屬配合物降低了反應的活化能，但不改變反應的焓變
二、非選擇題(本題包括4小題，共55分)
16.(12分)碳是形成化合物種類最多的元素，其單質及化合物是人類生產生活中主要的能源物質。
請回答下列問題：
(1)有機物M經過太陽光光照可轉化成N，轉化過程如圖，ΔH＝＋88.6 kJ·mol-1，則M、N相比，較穩定的是　　　　。
(2)已知CH3OH(l)的燃燒熱ΔH＝-726.5 kJ·mol-1，CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)　ΔH＝-a kJ·mol-1，則a　　　(填“>”“<”或“＝”)726.5。
(3)將Cl2和H2O(g)通過灼熱的炭層，生成HCl和CO2，當有1 mol Cl2參與反應時釋放出145.0 kJ熱量，寫出該反應的熱化學方程式：　　　　　　　。
(4)已知：①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝-393.5 kJ·mol-1
②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH2＝-566 kJ·mol-1
③TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(s)＋O2(g)　ΔH3＝＋141 kJ·mol-1
則TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(s)＋2CO(g)的ΔH＝　　　　　。
(5)已知斷開1 mol H—H、1 mol N—H、1 mol N≡N分別需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ，則N2(g)與H2(g)反應生成NH3(g)的熱化學方程式為　　　　　　　。
17.(12分)煤是我國第一能源，研究其綜合利用及污染物處理具有重要意義。
(1)幾種物質的燃燒熱見下表(298 K，101 kPa)：
化學式 C(s，石墨) H2(g) CO(g) CH4(g)
ΔH/(kJ·mol-1) -393.5 -285.8 -283.0 -890.3
已知：298 K、101 kPa時，H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44 kJ·mol-1；煤的燃燒熱可用石墨的燃燒熱粗略估算。煤的氣化反應為C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝　　　　　 kJ·mol-1。
(2)電解脫硫基本原理如圖所示，利用電極反應將Mn2＋轉化成Mn3＋，Mn3＋再將煤中的含硫物質(主要是FeS2)氧化為Fe3＋和S。
①脫硫反應的離子方程式為　　　　　。
②電解過程中，混合溶液的pH將　　　　　(填“變大”“變小”或“不變”)，理由是　　　　　。
(3)如圖所示裝置可回收利用工業廢氣中的CO2和SO2。裝置工作時，溶液中質子的移動方向是　　　　　(填“甲→乙”或“乙→甲”)，乙室中電極反應式為　　　　　。
18.(14分)(2024·山東濰坊安丘等三區縣測試)尿素[CO(NH2)2]合成的發展體現了化學科學與技術的不斷進步。回答下列問題：
(1)十九世紀初，用氰酸銀(AgOCN)與NH4Cl在一定條件下反應制得CO(NH2)2，實現了由無機物到有機物的合成。該反應的化學方程式是　　　　。
(2)二十世紀初，工業上以CO2和NH3為原料，在一定溫度和壓強下合成尿素。反應分兩步進行，反應過程能量變化如圖。總反應為CO2(l)＋2NH3(l)===CO(NH2)2(l)＋H2O(l)　ΔH＝　　　　kJ·mol-1(用E1、E2、E3、E4表示)；快反應的化學方程式為　　　　　　　　。
(3)研究發現，電催化CO2和含氮物質(N等)在常溫、常壓下合成尿素，有助于實現碳中和及解決含氮廢水污染問題，電解原理如圖所示。電極b接電源的　　　　極；生成尿素的電極反應為　　　　，若生成1 mol CO(NH2)2，經過質子交換膜的H＋的物質的量為　　　　mol。
19.(17分)回答下列問題。
(1)已知完全燃燒a g乙炔(C2H2)氣體時生成1 mol CO2和H2O(l)，同時放出熱量b kJ，則表示乙炔燃燒熱的熱化學方程式：　　　　　　　。
(2)某課外科學興趣小組的同學用如圖所示裝置研究有關電化學的問題。圖中是兩個串聯的甲烷燃料電池做電源對乙池、丙池進行電解實驗(各溶液溶質均足量)，當閉合該裝置的電鍵時，觀察到電流表的指針發生了偏轉。
①A電極上發生的電極反應為　　　　　　　　　　　　　　　　。
②電解過程中丙池中發生的總反應為　　　　　　　　　　　　　　　　。
③當兩個燃料電池共消耗甲烷2 240 mL(標準狀況)，乙池中某極上析出Ag的質量為　　　　g。
(3)如圖所示是一種可實現氫氣循環利用的新型電池的放電工作原理。
若以此新型電池為電源，用惰性電極電解制備硼酸[H3BO3或B(OH)3]，其工作原理如圖所示(陽膜和陰膜分別只允許陽離子和陰離子通過)。
①新型電池放電時，負極電極反應式為　　　　　　　　　　　　　　　　。
②兩池工作時，電池的電極M應與電解池的　　　　(填“a”或“b”)極相連接；1、2、3膜為陽膜的是　　　　　　。
③產品室中發生的離子反應為　　　　。單元檢測五　化學反應與能量
一、選擇題(本題包括15小題，每小題3分，共45分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的)
1.已知：
CH3CH2CH2·＋HClCH3CH2CH3＋Cl··CH(CH3)2＋HCl
CH3CH2CH2·＋HBrCH3CH2CH3＋Br··CH(CH3)2＋HBr
[以上微粒均為氣體狀態；穩定性：·CH(CH3)2>CH3CH2CH2·]
下列說法正確的是(　　)
A.ΔH1＝ΔH2＋ΔH3-ΔH4
B.E(H—Cl)-E(H—Br)可以表示為ΔH1-ΔH3
C.ΔH2>ΔH1
D.升高溫度，活化能降低，化學反應速率增大
答案　A
解析　由蓋斯定律可知，①-③＝②-④，則ΔH1＝ΔH2＋ΔH3-ΔH4，A正確；由蓋斯定律可知，③-①可得HCl＋ Br·―→HBr＋ Cl·，ΔH＝ΔH3-ΔH1，則E(H—Cl)-E(H—Br)可以表示為ΔH3-ΔH1，B不正確；升高溫度，活化分子百分數增大，單位時間內的有效碰撞次數增大，化學反應速率增大，但是活化能不變，D不正確。
2.(2024·浙江模擬預測)實驗是化學離不開的主題。下列說法正確的是(　　)
A.圖1裝置用CH3COOH和NaOH測定中和反應反應熱
B.圖2表示鹽酸與NaOH溶液的反應的體系與環境
C.圖3裝置用于模擬侯氏制堿法制備NaHCO3
D.圖4裝置可用于簡單的電鍍實驗
答案　B
解析　鹽酸與NaOH溶液的反應為放熱反應，圖示為反應的體系和環境，體系與環境之間無物質交換，但有能量交換，B正確；該裝置為電鍍裝置，與電源正極相連的為陽極，與負極相連的為陰極，該實驗的目的是在鐵表面鍍銅，銅應作陽極，鐵作陰極，D錯誤。
3.在無氧環境下，CH4經催化脫氫芳構化可以直接轉化為高附加值的芳烴產品。一定溫度下，CH4芳構化時同時存在如下反應：
ⅰ.CH4(g)===C(s)＋2H2(g)　ΔH1＝＋74.6 kJ·mol-1　ΔS＝＋80.84 J· mol-1·K-1
ⅱ.6CH4(g)===C6H6(l)＋9H2(g)　ΔH2
已知25 ℃時有關物質的燃燒熱數據如表：
物質 CH4(g) C6H6(l) H2(g)
ΔH/(kJ·mol-1) a b c
下列說法不正確的是(　　)
A.受反應ⅰ影響，隨著反應進行，單位時間內甲烷轉化率和芳烴產率逐漸降低
B.反應ⅱ的ΔH2＝(6a-b-9c) kJ·mol-1
C.反應ⅰ在1 000 K時能自發進行
D.分離產物C6H6，可提高H2在混合氣體中的體積分數
答案　D
解析　反應ⅰ有積炭生成，隨著反應的進行，生成的積炭越多，覆蓋在催化劑表面，使催化劑活性逐漸降低，化學反應速率逐漸減小，所以單位時間內甲烷轉化率和芳烴產率逐漸降低，A正確；由題中所給數據可得以下熱化學方程式：③CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝a kJ·mol-1，④C6H6(l)＋O2(g)=== 6CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH＝b kJ·mol-1，⑤H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝c kJ·mol-1，根據蓋斯定律，反應ⅱ的ΔH2＝(6a-b-9c) kJ·mol-1，B正確；在1 000 K時，ΔG＝ΔH-TΔS＝＋74.6 kJ·mol-1-1 000 K×80.84×10-3 kJ·mol-1·K-1＝-6.24 kJ·mol-1<0，故反應ⅰ在1 000 K時能自發進行，C正確；苯為液體，分離出部分苯，平衡不移動，H2在混合氣體中的體積分數不變，D錯誤。
4.以太陽能為驅動力，在介導上產生空穴h＋(空穴是指共價鍵上流失一個電子，最后在共價鍵上留下空位的現象)，在室溫條件下可將氮氣轉化為氨氣，其工作原理如圖。下列說法錯誤的是(　　)
A.該過程中能量變化是光能轉化為化學能
B.該工藝可能生成副產物氫氣
C.生成氨氣的總反應：2N2＋6H2O4NH3＋3O2
D.VB上產生3 mol h＋，CB上產生11.2 L(標準狀況) NH3
答案　D
解析　以太陽能為驅動力，在室溫條件下可將氮氣轉化為氨氣，能量變化是光能轉化為化學能，A正確；圖中氫離子可能得到電子發生還原反應生成副產物氫氣，B正確；由圖可知，總反應為氮氣和水在光催化作用下生成氨氣和氧氣，C正確；氮元素化合價由0價變為-3價得到氨氣，則VB上產生3 mol h＋，CB上產生1 mol氨氣，為22.4 L(標準狀況)，D錯誤。
5.NH3催化還原NO是重要的煙氣脫硝技術，其反應過程與能量關系如圖1；研究發現在催化劑上可能發生的反應過程如圖2。下列說法不正確的是(　　)
A.NH3催化還原NO為放熱反應
B.過程Ⅰ中NH3斷裂極性鍵，需要吸收能量，Fe3＋體現了氧化性
C.過程Ⅲ的離子方程式：4Fe2＋＋4H＋＋O2===4Fe3＋＋2H2O
D.反應過程中，反應物為NH3、O2、NO，Fe3＋、Fe2＋為中間產物
答案　D
解析　由圖1知，反應物總能量比生成物總能量高，所以該反應是放熱反應，A項正確；NH3中只含有極性鍵，參與反應發生斷鍵，Fe3＋轉化為Fe2＋，化合價降低，得電子，體現氧化性，B項正確；由圖2知，Fe3＋應為催化劑，Fe2＋是反應過程中的中間產物，D項錯誤。
6.已知反應：①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH1
②N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)　ΔH2
③N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH3
則反應4NH3(g)＋7O2(g)===4NO2(g)＋6H2O(g)的ΔH為(　　)
A.2ΔH1＋2ΔH2-2ΔH3
B.ΔH1＋ΔH2-ΔH3
C.3ΔH1＋2ΔH2-2ΔH3
D.3ΔH1＋2ΔH2＋2ΔH3
答案　C
解析　根據蓋斯定律，將反應①×3＋②×2-③×2可得反應4NH3(g)＋7O2(g)===4NO2(g)＋6H2O(g)　ΔH，則ΔH＝3ΔH1＋2ΔH2-2ΔH3，即C符合題意。
7.Diels Alder反應是一步完成的協同反應，也是立體專一的順式加成反應。如圖所示加成反應，生成兩種主產物M、N，反應過程中的能量變化如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A.反應過程中，只有π鍵斷裂，無π鍵生成
B.產物M比N更穩定
C.升高溫度，生成N的速率會增大，生成M的正反應速率會減小
D.升高溫度，M可能轉化為N
答案　D
解析　反應過程中，有π鍵的斷裂及π鍵的生成，A錯誤；能量越低越穩定，由圖可知N的能量低，故N更穩定，B錯誤；不管是吸熱反應還是放熱反應，升高溫度反應速率均增大，只是增大的程度不同，所以升高溫度生成M、N的反應速率均增大，C錯誤；由圖可知升高溫度時，更有利于生成N，導致反應物濃度降低使得生成M的平衡逆向移動，則M可能轉化為N，D正確。
8.(2024·安徽十五校卓越聯盟體聯考)如圖是某一電化學腐蝕過程的原理圖，下列有關說法正確的是(　　)
A.左側電勢高于右側
B.浸金過程中的催化劑只有NH3
C.整個反應過程中，氧化劑為O2
D.負極區發生的反應為O2＋2H2O＋4e-===4OH-
答案　C
解析　正極電勢高于負極，則左側電勢低于右側，故A錯誤；依據催化劑在化學反應前后質量和化學性質都不變的特點，浸金過程中的催化劑有NH3和，故B錯誤；由圖可知，O2在正極得到電子生成OH-，作氧化劑，故C正確；負極區發生氧化反應：Au-e-＋2NH3===[Au(NH3)2]＋，故D錯誤。
9.2 甲基丙烯與HCl的加成反應有兩種產物，這兩種加成反應過程與其相應的能量變化曲線關系如圖所示。在恒容絕熱密閉容器中通入一定量的2 甲基丙烯與HCl的混合物進行有關反應。下列說法正確的是(　　)
A.反應焓變大小：反應Ⅰ>反應Ⅱ
B.產物穩定性的強弱：產物1>產物2
C.改變催化劑，反應Ⅰ、Ⅱ的活化能和反應熱均發生改變
D.2 甲基丙烯與H2O的加成反應產物中更穩定
答案　A
解析　根據圖示，該反應為放熱反應，反應Ⅰ放出的能量小于反應Ⅱ，所以反應焓變大小：反應Ⅰ>反應Ⅱ，故A正確；能量越低越穩定，產物1的能量大于產物2，所以產物2的穩定性大于產物1，故B錯誤；改變催化劑，反應Ⅰ、Ⅱ的反應熱不發生改變，故C錯誤；2 甲基丙烯與H2O的加成反應產物中(CH3)3COH更穩定，故D錯誤。
10.下列說法正確的是(　　)
A.利用甲裝置作電源電解熔融氯化鈉，若制得1 mol Cl2，消耗1 mol H2SO4
B.乙裝置中b極的電極反應式為MnO2＋e-＋Li＋===LiMnO2
C.丙裝置中A溶液中所含溶質為NH3·H2O
D.丁裝置中若生成0.2 mol Cu2(OH)3Cl，則消耗的O2體積為2.24 L(標準狀況)
答案　B
解析　鉛酸蓄電池的工作原理為Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，轉移2 mol電子消耗2 mol H2SO4，電解熔融氯化鈉：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑，制得1 mol Cl2轉移2 mol e-，A錯誤；MnO2在正極發生還原反應生成LiMnO2，其電極反應式為MnO2＋e-＋Li＋===LiMnO2，B正確；A溶液中所含溶質為NH4Cl，C錯誤；Cu由0價變為＋2價，故若生成0.2 mol Cu2(OH)3Cl，轉移0.8 mol e-，消耗標準狀況下4.48 L氧氣，D錯誤。
11.近期我國科技工作者設計了一套高效光電化學燃料電池，其工作原理如圖所示(忽略溶液體積的變化)。光照時，“光催化電極a”會產生e-和空穴(h＋)，下列說法錯誤的是(　　)
A.該裝置實現了光能和化學能到電能的轉化
B.負極反應式為＋10h＋＋2H2O===4CO2↑＋10H＋
C.電池工作時，溶液中的稀硫酸濃度減小
D.電池工作時，溶液中的H＋會從左向右遷移
答案　C
解析　由光照時，“光催化電極a”會產生e-和空穴(h＋)可知，電極a為燃料電池的負極，在光照條件下，得到空穴(失去電子)發生氧化反應生成二氧化碳和氫離子，電極反應式為＋10h＋＋2H2O===4CO2↑＋10H＋，電極b為正極，氧氣在正極得到電子發生還原反應生成水，電極反應式為O2＋4H＋＋4e-===2H2O，電池的總反應為2＋5O2=== 8CO2↑＋6H2O。由分析可知，該裝置實現了光能和化學能到電能的轉化，故A正確；假設轉移4 mol電子，正極消耗4 mol H＋，同時負極會產生4 mol H＋，通過陽離子交換膜進入正極，則電池工作時，溶液中的稀硫酸濃度保持不變，故C錯誤；電極a為燃料電池的負極，電極b為正極，則電池工作時，溶液中的氫離子會從左向右遷移，故D正確。
12.我國科技工作者設計工作原理如圖所示的方案，實現對廢水中有機物的無害化處理。下列說法錯誤的是(　　)
A.工作時將化學能轉化為電能
B.N極上的電極反應為Cr＋3e-＋4H2O===Cr(OH)3↓＋5OH-
C.工作中Ⅰ區電解質溶液pH會增大
D.工作時，Ⅱ區溶液中n(Na＋)、n(Cl-)會減小
答案　C
解析　分析可知，該裝置是原電池，能把化學能轉化為電能，故A正確；N極上Cr轉化為Cr(OH)3，Cr的化合價從＋6價降低為＋3價，所以N極是正極，根據電荷守恒原則，還生成OH-，故B正確；Ⅰ區的有機物轉化為二氧化碳，碳元素化合價升高，M極是負極，失去電子，生成H＋，pH降低，故C錯誤；工作時，Ⅰ區產生H＋，Ⅲ區產生OH-，為平衡兩邊電荷，Ⅱ區的鈉離子和氯離子分別移向Ⅲ區和Ⅰ區，故D正確。
13.(2024·安徽十五校卓越聯盟體聯考)某有色金屬工業的高鹽廢水中主要含有H＋、Cu2＋、Zn2＋、S、F-和Cl-，利用如圖電解裝置可回收ZnSO4、CuSO4并盡可能除去F-和Cl-，其中雙極膜(BP)中間層的H2O被解離為H＋和OH-，并在直流電場作用下分別向兩極遷移，M膜、N膜需在一價陰離子交換膜和陽離子交換膜中選擇。下列說法正確的是(　　)
A.電解過程中，不需要控制高鹽廢水的pH
B.BP膜中H＋均向右側溶液遷移，M膜為一價陰離子交換膜
C.溶液a的溶質主要為HF和HCl，溶液b的溶質主要為ZnSO4和CuSO4
D.當陽極產生22.4 L氣體(標準狀況)時，理論上有2 mol離子通過N膜
答案　B
解析　由圖可知，最左側連接外接電源正極，為陽極室，水放電生成氧氣和氫離子；最右側為陰極室，水放電生成氫氣和氫氧根離子；電解過程中，若pH過高則會導致鋅離子、銅離子轉化為沉淀，故應控制高鹽廢水的pH不能過高，A錯誤；電解池中陽離子向陰極移動，BP膜中氫離子均向右側溶液遷移，氟離子、氯離子通過M膜向左側遷移，故M膜為一價陰離子交換膜，B正確；氟離子、氯離子通過M膜向左側遷移，氫離子與右側雙極膜遷移出來的OH-中和，故反應后溶液a的溶質主要為硫酸鋅和硫酸銅，溶液b的溶質主要為右側遷移過來的氟離子、氯離子與左側雙極膜遷移過來的氫離子生成的HF和HCl，C錯誤；陽極反應為2H2O-4e-===4H＋＋O2↑，當陽極產生22.4 L(標準狀況下為1 mol)氣體時，根據電子守恒可知，有4 mol離子通過N膜，D錯誤。
14.(2024·遼寧省部分高中月考)一種環保的水激活“紙基”電池(如圖所示)主要由1個平方厘米的電池單元組成，還包含3種印在長方形紙帶上的油墨，紙帶上分布著NaCl固體。一種油墨含有石墨薄片印制在紙的一面上；紙的反面印有含鋅粉的油墨；在紙的兩面，在以上兩種油墨之上，都印上了含石墨薄片和炭黑的油墨(作導體)。下列說法錯誤的是(　　)
A.印有含石墨薄片的油墨的一面為正極
B.滴水激活“紙基”電池一段時間后，該電池的質量會減小
C.當有3.25×10-3g鋅粉溶解時，理論上轉移的電子數為1×10-4NA
D.該電池能夠減少低功率廢棄電子器件帶來的環境影響
答案　B
解析　由題干信息可知，正面石墨薄片為正極，電極反應為O2＋4e-＋2H2O===4OH-，反面上的鋅粉為負極，電極反應為Zn-2e-＋4OH-===Zn(OH，據此分析解題。正極上氧氣發生還原反應生成OH-，石墨是該紙電池的正極，鋅作負極，故A正確；“紙基”電池工作時，總反應式為2Zn＋ O2＋2H2O＋4OH-=== 2Zn(OH，氧氣參與電池反應，該電池的質量會增加，故B錯誤；3.25×10-3 g鋅粉的物質的量為＝5×10-5mol，電極反應為Zn-2e-＋4OH-===Zn(OH，理論上轉移電子1×10-4 mol即轉移的電子數為1×10-4NA，故C正確；該電池有質量小、柔韌性好的優點，不產生污染性的廢料，能夠減少低功率廢棄電子器件帶來的環境影響，故D正確。
15.(2024·貴州一模)Rh(Ⅰ) Ru(Ⅲ)雙金屬配合物催化醋酸甲酯羰基化反應制備醋酸的反應機理和各基元反應活化能壘如圖所示。其中Cat.表示催化劑，TS和TN分別表示各基元反應的過渡態和產物。下列說法錯誤的是(　　)
A.反應中Ru的成鍵數目不變
B.該羰基化反應每消耗1 mol CH3COOCH3生成1 mol CH3COOH
C.由CH3I生成CH3COI經歷了4個基元反應，其中第四步反應速率最慢
D.Rh(Ⅰ) Ru(Ⅲ)雙金屬配合物降低了反應的活化能，但不改變反應的焓變
答案　B
解析　反應機理圖可知，Ru都是與2個Cl和2個I形成4個鍵，A項正確；由反應機理可知，總反應為CO＋H2O＋CH3COOCH32CH3COOH，該羰基化反應每消耗1 mol CH3COOCH3生成2 mol CH3COOH，B項錯誤；由能壘圖可知，由CH3I生成CH3COI經歷了4個基元反應，其中第四步反應的活化能最大，反應速率最慢，C項正確；催化劑可以降低反應的活化能，加快反應速率，但不改變反應的焓變，D項正確。
二、非選擇題(本題包括4小題，共55分)
16.(12分)碳是形成化合物種類最多的元素，其單質及化合物是人類生產生活中主要的能源物質。
請回答下列問題：
(1)有機物M經過太陽光光照可轉化成N，轉化過程如圖，ΔH＝＋88.6 kJ·mol-1，則M、N相比，較穩定的是　　　　。
(2)已知CH3OH(l)的燃燒熱ΔH＝-726.5 kJ·mol-1，CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)　ΔH＝-a kJ·mol-1，則a　　　(填“>”“<”或“＝”)726.5。
(3)將Cl2和H2O(g)通過灼熱的炭層，生成HCl和CO2，當有1 mol Cl2參與反應時釋放出145.0 kJ熱量，寫出該反應的熱化學方程式：　　　　　　　。
(4)已知：①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝-393.5 kJ·mol-1
②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH2＝-566 kJ·mol-1
③TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(s)＋O2(g)　ΔH3＝＋141 kJ·mol-1
則TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(s)＋2CO(g)的ΔH＝　　　　　。
(5)已知斷開1 mol H—H、1 mol N—H、1 mol N≡N分別需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ，則N2(g)與H2(g)反應生成NH3(g)的熱化學方程式為　　　　　　　。
答案　(1)M　(2)<
(3)2Cl2(g)＋2H2O(g)＋C(s)===4HCl(g)＋CO2(g)　ΔH＝-290.0 kJ·mol-1
(4)-80 kJ·mol-1
(5)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝-92.0 kJ·mol-1
解析　(2)甲醇燃燒生成CO2(g)和H2(g)屬于不完全燃燒，放出的熱量少，所以a<726.5。
(3)有1 mol Cl2參與反應時釋放出145.0 kJ熱量，2 mol 氯氣反應放熱290.0 kJ，反應的熱化學方程式：2Cl2(g)＋2H2O(g)＋C(s)===4HCl(g)＋CO2(g)　ΔH＝-290.0 kJ·mol-1。
(4)根據蓋斯定律，由①×2-②＋③得：TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(s)＋2CO(g)，其焓變ΔH＝ΔH1×2-ΔH2＋ΔH3＝-80 kJ·mol-1。
(5)在反應N2＋3H22NH3中，斷裂3 mol H—H、1 mol N≡N共吸收能量：3×436 kJ＋946 kJ＝2 254 kJ，生成2 mol NH3，共形成6 mol N—H，放出的能量為6×391 kJ＝2 346 kJ，該反應為放熱反應，放出的熱量為2 346 kJ-2 254 kJ＝92 kJ，熱化學方程式為N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝-92.0 kJ·mol-1。
17.(12分)煤是我國第一能源，研究其綜合利用及污染物處理具有重要意義。
(1)幾種物質的燃燒熱見下表(298 K，101 kPa)：
化學式 C(s，石墨) H2(g) CO(g) CH4(g)
ΔH/(kJ·mol-1) -393.5 -285.8 -283.0 -890.3
已知：298 K、101 kPa時，H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44 kJ·mol-1；煤的燃燒熱可用石墨的燃燒熱粗略估算。煤的氣化反應為C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝　　　　　 kJ·mol-1。
(2)電解脫硫基本原理如圖所示，利用電極反應將Mn2＋轉化成Mn3＋，Mn3＋再將煤中的含硫物質(主要是FeS2)氧化為Fe3＋和S。
①脫硫反應的離子方程式為　　　　　。
②電解過程中，混合溶液的pH將　　　　　(填“變大”“變小”或“不變”)，理由是　　　　　。
(3)如圖所示裝置可回收利用工業廢氣中的CO2和SO2。裝置工作時，溶液中質子的移動方向是　　　　　(填“甲→乙”或“乙→甲”)，乙室中電極反應式為　　　　　。
答案　(1)＋131.3
(2)①15Mn3＋＋FeS2＋8H2O===Fe3＋＋15Mn2＋＋2S＋16H＋　②變小　由脫硫反應的離子方程式可知，電解過程中生成H＋，pH減小
(3)甲→乙　CO2＋2H＋＋2e-===HCOOH
解析　(1)根據表格數據：①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝-393.5 kJ·mol-1；②H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝-285.8 kJ·mol-1；③CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝-283.0 kJ·mol-1；④H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44 kJ·mol-1；根據蓋斯定律：①-②-③-④得反應：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝[(-393.5)-(-285.8)-(-283.0)-(＋44)] kJ·mol-1＝＋131.3 kJ·mol-1。(3)甲室為電解池陽極室，乙室為電解池陰極室，溶液中質子通過質子交換膜由甲室移向乙室；乙室中發生電極反應：CO2＋2H＋＋2e-===HCOOH。
18.(14分)(2024·山東濰坊安丘等三區縣測試)尿素[CO(NH2)2]合成的發展體現了化學科學與技術的不斷進步。回答下列問題：
(1)十九世紀初，用氰酸銀(AgOCN)與NH4Cl在一定條件下反應制得CO(NH2)2，實現了由無機物到有機物的合成。該反應的化學方程式是　　　　。
(2)二十世紀初，工業上以CO2和NH3為原料，在一定溫度和壓強下合成尿素。反應分兩步進行，反應過程能量變化如圖。總反應為CO2(l)＋2NH3(l)===CO(NH2)2(l)＋H2O(l)　ΔH＝　　　　kJ·mol-1(用E1、E2、E3、E4表示)；快反應的化學方程式為　　　　　　　　。
(3)研究發現，電催化CO2和含氮物質(N等)在常溫、常壓下合成尿素，有助于實現碳中和及解決含氮廢水污染問題，電解原理如圖所示。電極b接電源的　　　　極；生成尿素的電極反應為　　　　，若生成1 mol CO(NH2)2，經過質子交換膜的H＋的物質的量為　　　　mol。
答案　(1)AgOCN＋NH4Cl===CO(NH2)2＋AgCl　(2)E1-E2＋E3-E4　CO2(l)＋2NH3(l)===NH2COONH4(l)　(3)正　2N＋16e-＋CO2＋18H＋===CO(NH2)2＋7H2O　16
解析　(2)正反應的活化能越小反應速率越快，E1最小，該步驟是快反應，則快反應的化學方程式為CO2(l)＋2NH3(l)===NH2COONH4(l)。(3)電解池中陽離子移向陰極，由圖可知，H＋移向a極，即a極為陰極，b極是陽極，接電源正極，電解過程中陰極上N得到電子與CO2反應生成尿素，電極反應式是2N＋16e-＋CO2＋18H＋===CO(NH2)2＋7H2O；生成1 mol CO(NH2)2，轉移16 mol電子，因此經過質子交換膜的H＋的物質的量為16 mol。
19.(17分)回答下列問題。
(1)已知完全燃燒a g乙炔(C2H2)氣體時生成1 mol CO2和H2O(l)，同時放出熱量b kJ，則表示乙炔燃燒熱的熱化學方程式：　　　　　　　。
(2)某課外科學興趣小組的同學用如圖所示裝置研究有關電化學的問題。圖中是兩個串聯的甲烷燃料電池做電源對乙池、丙池進行電解實驗(各溶液溶質均足量)，當閉合該裝置的電鍵時，觀察到電流表的指針發生了偏轉。
①A電極上發生的電極反應為　　　　　　　　　　　　　　　　。
②電解過程中丙池中發生的總反應為　　　　　　　　　　　　　　　　。
③當兩個燃料電池共消耗甲烷2 240 mL(標準狀況)，乙池中某極上析出Ag的質量為　　　　g。
(3)如圖所示是一種可實現氫氣循環利用的新型電池的放電工作原理。
若以此新型電池為電源，用惰性電極電解制備硼酸[H3BO3或B(OH)3]，其工作原理如圖所示(陽膜和陰膜分別只允許陽離子和陰離子通過)。
①新型電池放電時，負極電極反應式為　　　　　　　　　　　　　　　　。
②兩池工作時，電池的電極M應與電解池的　　　　(填“a”或“b”)極相連接；1、2、3膜為陽膜的是　　　　　　。
③產品室中發生的離子反應為　　　　。
答案　(1)C2H2(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l)　ΔH＝-2b kJ·mol-1
(2)①CH4＋10OH--8e-===C＋7H2O　②Fe＋2H2OFe(OH)2＋H2↑　③43.2
(3)①H2＋2OH--2e-===2H2O　②b　1膜、3膜　③B(OH＋H＋===H3BO3＋H2O
解析　(1)a g乙炔燃燒生成1 mol CO2放出熱量b kJ，則1 mol乙炔燃燒生成2 mol CO2放出熱量2b kJ，故表示乙炔燃燒熱的熱化學方程式為C2H2(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l)　ΔH＝-2b kJ·mol-1。(2)①向A電極上通入甲烷，甲烷失去電子發生氧化反應，故此電極為負極，電極反應式為CH4＋10OH--8e-===C＋7H2O。②丙池中鐵在陽極失去電子，水電離的氫離子在鉑電極得到電子生成氫氣，同時生成OH-，陽極生成的Fe2＋會和OH-反應生成Fe(OH)2，總反應為Fe＋2H2OFe(OH)2＋H2↑。③體積為2 240 mL(標準狀況)的甲烷其物質的量為0.1 mol，每個燃料電池消耗0.05 mol甲烷，共失去電子0.4 mol，則乙池中某電極上析出Ag也為0.4 mol，其質量為43.2 g。(3)①由圖可知，電極N為負極，電極反應為H2＋2OH--2e-===　2H2O。②電極M為正極，通過圖示可知，原料室中的鈉離子向左移動，b極附近的氫離子向左移動，則a極為陰極，b極為陽極，則電極M應該與b極連接；同時1、3膜為陽膜。③在產品室中應該是原料室中的B(OH向右進入產品室，和從b極區遷移進入產品室中的氫離子反應生成產品H3BO3，相應的離子反應為B(OH＋H＋===H3BO3＋H2O。

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