資源簡介

綜合拔高練
高考真題練
考點1　　反應熱、焓變、蓋斯定律
1.(2021浙江1月選考,20)已知共價鍵的鍵能與熱化學方程式信息如下表:
共價鍵 H—H H—O
鍵能/(kJ·mol-1) 436 463
熱化學方程式 2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)　ΔH=-482 kJ·mol-1
則2O(g) O2(g)的ΔH為(　　)
A.428 kJ·mol-1　　　　　　B.-428 kJ·mol-1
C.498 kJ·mol-1　　　　　　D.-498 kJ·mol-1
2.(2022浙江6月選考,18)標準狀態下,下列物質氣態時的相對能量如下表:
物質(g) O H HO HOO H2 O2 H2O2 H2O
能量/kJ·mol-1 249 218 39 10 0 0 -136 -242
可根據HO(g)+HO(g) H2O2(g)計算出H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214 kJ·mol-1。下列說法不正確的是(　　)
A.H2的鍵能為436 kJ·mol-1
B.O2的鍵能大于H2O2中氧氧單鍵的鍵能的兩倍
C.解離氧氧單鍵所需能量:HOOD.H2O(g)+O(g) H2O2(g)　ΔH=-143 kJ·mol-1
3.(2022全國乙,28節選)已知下列反應的熱化學方程式:
①2H2S(g)+3O2(g) 2SO2(g)+2H2O(g)　ΔH1=-1 036 kJ·mol-1
②4H2S(g)+2SO2(g) 3S2(g)+4H2O(g)　ΔH2=94 kJ·mol-1
③2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)　ΔH3=-484 kJ·mol-1
計算H2S熱分解反應④2H2S(g) S2(g)+2H2(g)的ΔH4=　　　　　kJ·mol-1。
考點2　　一次電池和二次電池
4.(2023廣東,6)負載有Pt和Ag的活性炭,可選擇性去除Cl-實現廢酸的純化,其工作原理如圖。下列說法正確的是(　　)
A.Ag作原電池正極
B.電子由Ag經活性炭流向Pt
C.Pt表面發生的電極反應:O2+2H2O+4e- 4OH-
D.每消耗標準狀況下11.2 L的O2,最多去除1 mol Cl-
5.(2021山東,10)以KOH溶液為離子導體,分別組成CH3OH-O2、N2H4-O2、(CH3)2NNH2-O2清潔燃料電池,下列說法正確的是(　　)
A.放電過程中,K+均向負極移動
B.放電過程中,KOH物質的量均減小
C.消耗等質量燃料,(CH3)2NNH2-O2燃料電池的理論放電量最大
D.消耗1 mol O2時,理論上N2H4-O2燃料電池氣體產物的體積在標準狀況下為11.2 L
6.(2022湖南,8)海水電池在海洋能源領域備受關注,一種鋰—海水電池構造示意圖如下。下列說法錯誤的是(　　)
A.海水起電解質溶液作用
B.N極僅發生的電極反應:2H2O+2e- 2OH-+H2↑
C.玻璃陶瓷具有傳導離子和防水的功能
D.該鋰—海水電池屬于一次電池
7.(2023新課標,10)一種以V2O5和Zn為電極、Zn(CF3SO3)2水溶液為電解質溶液的電池,其示意圖如下所示。放電時,Zn2+可插入V2O5層間形成ZnxV2O5·nH2O。下列說法錯誤的是　(　　)
A.放電時V2O5為正極
B.放電時Zn2+由負極向正極遷移
C.充電總反應:xZn+V2O5+nH2O ZnxV2O5·nH2O
D.充電陽極反應:ZnxV2O5·nH2O-2xe- xZn2++V2O5+nH2O
8.(2023遼寧,11)某低成本儲能電池原理如下圖所示。下列說法正確的是(　　)
A.放電時負極質量減小
B.儲能過程中電能轉變為化學能
C.放電時右側H+通過質子交換膜移向左側
D.充電總反應:Pb+S+2Fe3+ PbSO4+2Fe2+
考點3　　電解原理的應用
9.(2021江蘇,12)通過下列方法可分別獲得H2和O2:①通過電解獲得NiOOH和H2(裝置示意圖如圖所示);②在90 ℃將NiOOH與H2O反應生成Ni(OH)2并獲得O2。下列說法正確的是(　　)
A.電解后KOH溶液的物質的量濃度減小
B.電解時陽極電極反應式:Ni(OH)2+OH--e-NiOOH+H2O
C.電解的總反應方程式:2H2O 2H2↑+O2↑
D.電解過程中轉移4 mol電子,理論上可獲得22.4 L O2
10.(2023遼寧,7)某無隔膜流動海水電解法制H2的裝置如下圖所示,其中高選擇性催化劑PRT可抑制O2產生。下列說法正確的是　(　　)
A.b端電勢高于a端電勢
B.理論上轉移2 mol e-生成4 g H2
C.電解后海水pH下降
D.陽極發生:Cl-+H2O-2e- HClO+H+
11.(2023湖北,10)我國科學家設計如圖所示的電解池,實現了海水直接制備氫氣技術的綠色化。該裝置工作時陽極無Cl2生成且KOH溶液的濃度不變,電解生成氫氣的速率為x mol·h-1。下列說法錯誤的是(　　)
A.b電極反應式為2H2O+2e- H2↑+2OH-
B.離子交換膜為陰離子交換膜
C.電解時海水中動能高的水分子可穿過PTFE膜
D.海水為電解池補水的速率為2x mol·h-1
高考模擬練
應用實踐
1.中國研究人員研制出一種新型復合光催化劑,利用太陽光在催化劑表面實現高效分解水,其主要過程如圖所示。
幾種物質中化學鍵的鍵能如表所示。
化學鍵 H—O H—H O—O
鍵能/(kJ/mol) 463 496 436 138
若反應過程中分解了2 mol H2O,則下列說法不正確的是　(　　)
A.總反應為2H2O 2H2↑+O2↑
B.過程Ⅰ吸收了926 kJ能量
C.過程Ⅱ放出了574 kJ能量
D.過程Ⅲ屬于放熱反應
2.一種濃差電池的放電原理是利用電解質溶液的濃度不同而產生電流。某濃差電池裝置示意圖如圖所示,該電池使用前將開關K先與a連接一段時間后再與b連接。下列說法不正確的是(　　)
A.交換膜應當選擇陽離子交換膜
B.K與a連接的目的是形成兩電極區溶液的濃度差
C.K與b連接時,電極B上發生的反應為Cu2++2e- Cu
D.K與b連接時,導線中通過2 mol電子,約有1 mol離子通過交換膜
3.鹽酸羥胺(NH3OHCl)是一種常見的還原劑和顯像劑,其化學性質類似NH4Cl。工業上主要采用圖1所示的方法制備。其電池裝置中含Fe的催化電極反應機理如圖2所示。不考慮溶液體積變化,下列說法正確的是(　　)
A.電池工作時,Pt電極是正極
B.圖2中,A為H+和e-,B為NH3OH+
C.電池工作時,每消耗2.24 L NO(標準狀況下),左室溶液質量增加3.3 g
D.電池工作一段時間后,正、負極區溶液的pH均下降
4.生物天然氣是一種廉價的生物質能,它是由秸稈、雜草等廢棄物經微生物發酵后產生的,其主要成分為CH4,甲烷燃燒時的能量變化如圖所示。
(1)下列說法正確的是　　　　(填序號)。
A.該反應的熱化學方程式為CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=-802 kJ·mol-1
B.甲烷完全燃燒時化學能全部轉化為熱能
C.為充分利用甲烷,通入的空氣越多越好
(2)若1 g水蒸氣轉化為液態水放熱2.444 kJ,則CH4標準燃燒熱的熱化學方程式為　　　　　　　　　　　　。
(3)用CH4催化還原NOx,可消除氮氧化物的污染。
已知:①CH4(g)+4NO2(g) 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)　ΔH1=-574 kJ·mol-1
②CH4(g)+4NO(g) 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)　ΔH2
若1 mol CH4將NO2還原為N2生成氣態水,整個過程中放出的熱量為867 kJ,則ΔH2=　　　　　。
(4)甲烷可用于生產合成氣,其反應為CH4(g)+H2O(g) CO(g)+ 3H2(g)　ΔH=+206.4 kJ·mol-1,已知化學鍵鍵能如下表:
化學鍵 H—H O—H C—H C← O
鍵能/(kJ/mol) 436 465 a 1 076
則a=　　　　。
5.裝置如圖所示,C、D、E、F、X、Y都是惰性電極,甲、乙中溶液的體積和濃度都相同(假設通電前后溶液體積不變),A、B為外接直流電源的兩極。將直流電源接通后,F極附近呈紅色。請回答:
(1)B極是電源的　　　　極,C極的電極反應式為　　　　　　　,一段時間后丁中X極附近的顏色逐漸　　　(填“變深”或“變淺”)。
(2)若甲、乙裝置中的C、D、E、F電極上均只有一種單質生成,對應單質的物質的量之比為　　　　　　。
(3)現用丙裝置給銅件鍍銀,則H應該是　　　　(填“銅”或“銀”),電鍍液是　　　　　溶液。常溫下,當乙中溶液的c(OH-)=0.1 mol·L-1時(此時乙中溶液體積為500 mL),丙中鍍件上析出銀的質量為　　　　g,甲中溶液的酸性　　　　(填“變大”“變小”或“不變”)。
(4)若丙裝置是在鐵件表面鍍銅,已知電鍍前兩電極質量相同,電鍍完成后將它們取出,洗凈、烘干、稱量,發現二者質量相差5.12 g,則電鍍時電路中通過的電子為　　　　mol。
遷移創新
6.一種有機多孔電極材料(銅粉沉積在一種有機物的骨架上)
圖1
電催化還原CO2的裝置示意圖如圖1所示。控制其他條件相同,將一定量的CO2通入該電催化裝置中,陰極所得產物及其物質的量與電壓的關系如圖2所示。
(1)b電極生成HCOOH的電極反應式為　　　　　　　　　　　。
(2)科研小組利用13CO2代替原有的CO2進行研究,其目的是　　　　　　　　　　　　。
(3)控制電壓為0.8 V,電解時轉移電子的物質的量為　　　mol。
答案與分層梯度式解析
綜合拔高練
高考真題練
1.D　根據2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)　ΔH=-482 kJ·mol-1,可得ΔH=反應物總鍵能-生成物總鍵能=2×436 kJ·mol-1+OO鍵鍵能-4×463 kJ·mol-1=-482 kJ·mol-1,得到OO鍵鍵能為498 kJ·mol-1,而形成化學鍵放熱,所以2O(g) O2(g)的ΔH=-498 kJ·mol-1,D正確。
2.C　H(g)+H(g)H2(g)的ΔH=(0-218×2)kJ·mol-1=-436 kJ·mol-1,即H2的鍵能為436 kJ·mol-1,A正確;O(g)+O(g)O2(g)的ΔH=(0-249×2)kJ·mol-1=-498 kJ·mol-1,即O2的鍵能為498 kJ·mol-1,H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214 kJ·mol-1,故O2的鍵能大于H2O2中氧氧單鍵的鍵能的兩倍,B正確;HO(g)+O(g) HOO(g)的ΔH=(10-39-249)kJ·mol-1=-278 kJ·mol-1,即HOO中氧氧單鍵的鍵能為278 kJ·mol-1, H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214 kJ·mol-1,故解離氧氧單鍵所需能量:HOO>H2O2,C錯誤;H2O(g)+O(g) H2O2(g)的ΔH=[-136-(-242+ 249)]kJ·mol-1=-143 kJ·mol-1,D正確。
3.答案　170　
解析　根據蓋斯定律可知,反應④可由-③得到,故ΔH4=-ΔH3=-(-484 kJ·mol-1)=+170 kJ·mol-1。
4.B　Ag失去電子發生氧化反應,作原電池負極,A錯誤;電子由負極Ag經活性炭流向正極Pt,B正確;溶液顯酸性,故Pt表面發生的電極反應為O2+4H++4e- 2H2O,C錯誤;每消耗標準狀況下11.2 L的O2,轉移電子2 mol,依據負極反應Ag-e-+Cl- AgCl,可知最多去除 2 mol Cl-,D錯誤。
5.C　原電池放電時,陽離子向正極移動,故K+均向正極移動,A項錯誤;CH3OH-O2和(CH3)2NNH2-O2放電時產生的二氧化碳與KOH反應,KOH的物質的量減小,N2H4-O2放電時電池總反應式為N2H4+O2 N2+2H2O,放電過程中KOH的物質的量不變,B項錯誤;三種燃料轉移電子數關系為CH3OH~6e-,N2H4~4e-,(CH3)2NNH2~16e-,1 g CH3OH、N2H4、(CH3)2NNH2分別轉移 mol、 mol、 mol電子,故消耗等質量燃料,(CH3)2NNH2-O2燃料電池的理論放電量最大,C項正確;根據N2H4-O2放電時電池總反應式:N2H4+O2 N2+2H2O,可知消耗1 mol O2時,理論上氣體產物的體積在標準狀況下為22.4 L,D項錯誤。
6.B　海水能導電,故起電解質溶液作用,A正確。N為電池正極,除了H2O,海水中溶解的O2也可能得電子,電極反應為O2+4e-+2H2O4OH-, B錯誤。玻璃陶瓷的作用:一是傳導離子,形成閉合回路;二是防水,阻止Li與H2O反應,C正確。根據電池結構可知該電池屬于一次電池,D正確。
7.C　由題意可知,放電時,Zn2+可插入V2O5層間形成ZnxV2O5·nH2O,則Zn為負極,V2O5為正極,故A項正確;Zn2+為陽離子,放電時陽離子由負極向正極遷移,故B項正確;充電過程為放電過程的逆過程,充電時的總反應為ZnxV2O5·nH2O xZn+V2O5+nH2O,故C項錯誤;放電時正極反應為xZn2++V2O5+nH2O+2xe- ZnxV2O5·nH2O,則充電時陽極反應為ZnxV2O5·nH2O-2xe- xZn2++V2O5+nH2O,故D項正確。
8.B　該儲能電池放電時,Pb為負極,失電子結合硫酸根離子生成PbSO4,則多孔碳電極為正極,正極上Fe3+得電子轉化為Fe2+,H+由左側通過質子交換膜進入右側;充電時,多孔碳電極為陽極,Fe2+失電子生成Fe3+,PbSO4電極為陰極,PbSO4得電子生成Pb和S,H+由右側通過質子交換膜進入左側。放電時負極上Pb失電子結合硫酸根離子生成PbSO4附著在負極上,負極質量增大,A錯誤;儲能過程中,該裝置為電解池,將電能轉化為化學能,B正確;放電時,右側多孔碳電極為正極,電解質溶液中的陽離子向正極移動,左側的H+通過質子交換膜移向右側,C錯誤;充電時,總反應為PbSO4+2Fe2+ Pb+S+2Fe3+,D錯誤。
9.B　電解的總反應式為2Ni(OH)22NiOOH+H2↑,故電解后KOH溶液的物質的量濃度不變,A、C項錯誤;電解時陽極上Ni(OH)2被氧化為NiOOH,電極反應式為Ni(OH)2+OH--e-NiOOH+H2O,B項正確;未指明是否在標準狀況下測定,故無法計算O2的體積,D項錯誤。
10.D　由題圖可知,右側電極產生氫氣,則右側鈦箔-MnOx電極為陰極,b電極為負極,左側鈦網-PRT電極為陽極,a電極為正極,以此解題。由分析可知,a為正極,b為負極,則a端電勢高于b端電勢,A錯誤;陰極發生反應2H2O+2e- H2↑+2OH-,則理論上轉移2 mol e-時,生成H2 2 g,B錯誤;高選擇性催化劑PRT可抑制O2產生,則陽極上的電極反應式為Cl-+H2O-2e- HClO+H+,結合陰極反應式可知,電解后海水pH不會下降,C錯誤,D正確。
11.D　由題圖可知,該裝置為電解水制取氫氣的裝置,a電極與電源正極相連,為電解池的陽極,b電極與電源負極相連,為電解池的陰極,陰極反應式為2H2O+2e- H2↑+2OH-,陽極反應式為4OH--4e- O2↑+2H2O,總反應為2H2O 2H2↑+O2↑,據此解答。b電極為陰極,發生還原反應,b電極反應式為2H2O+2e- H2↑+2OH-,故A正確;該裝置工作時陽極無Cl2生成且KOH溶液的濃度不變,陽極發生的電極反應式為4OH--4e- O2↑+2H2O,為保持OH-濃度不變,則陰極產生的OH-要通過離子交換膜進入陽極室,即離子交換膜應為陰離子交換膜,故B正確;PTFE膜可透汽但不透液態水,電解時電解槽中不斷有水被消耗,海水中動能高的水分子即氣態水可穿過PTFE膜,為電解池補水,使KOH溶液的濃度不變,故C正確;由電解總反應可知,每生成1 mol H2要消耗1 mol H2O,生成H2的速率為x mol·h-1,則補水的速率也應是x mol·h-1,故D錯誤。
高考模擬練
1.D　利用太陽光在催化劑表面實現高效分解水,則總反應為2H2O 2H2↑+O2↑,故A正確;斷裂化學鍵吸收能量,結合表中數據可知,過程Ⅰ吸收了463 kJ×2=926 kJ能量,故B正確;形成化學鍵釋放能量,則過程Ⅱ放出了436 kJ+138 kJ=574 kJ能量,故C正確;過程Ⅲ為1 mol H2O2分解成1 mol O2和1 mol H2,即斷裂2 mol H—O鍵和1 mol O—O鍵,形成1 mol 鍵和1 mol H—H鍵,吸收的總能量為463 kJ×2+138 kJ=1 064 kJ,放出的總能量為496 kJ+ 436 kJ=932 kJ,吸收的總能量大于放出的總能量,則過程Ⅲ為吸熱反應,故D錯誤。
2.A　將開關K與a連接后電極B為陽極,電極反應式為Cu-2e- Cu2+,電極A為陰極,電極反應式為Cu2++2e- Cu,一段時間后右側溶液中Cu2+濃度增大,而左側溶液中Cu2+濃度減小,為了保持Cu2+的濃度差必須保證Cu2+不能通過交換膜,故交換膜是陰離子交換膜,A項錯誤,B項正確;一段時間后K與b連接,電極A為負極,電極反應式為Cu-2e- Cu2+,電極B為正極,電極反應式為Cu2++2e- Cu,C項正確;交換膜為陰離子交換膜,故K與b連接時,導線中通過2 mol電子,約有1 mol S通過交換膜,D項正確。
3.C　含Fe的催化電極上發生轉化NO→NH3OHCl,N元素化合價降低,含Fe的催化電極作正極,Pt電極上發生轉化H2→H+,H元素化合價升高,Pt電極作負極,A項錯誤;NH2OH具有類似NH3的弱堿性,可以和鹽酸反應生成NH3OHCl,所以缺少的一步反應為NH2OH+H+ NH3OH+,圖2中,A為H+,B為NH3OH+,B項錯誤;含Fe的催化電極為正極,其電極反應式為NO+3e-+4H+ NH3OH+,4個H+中有1個是左側溶液中鹽酸提供的,3個是右側溶液遷移過來的,標準狀況下2.24 L NO的物質的量為=0.1 mol,則左室溶液增加的質量為0.1 mol NO和0.3 mol H+的質量,即增加質量為3.3 g,C項正確;負極電極反應式為H2-2e- 2H+,生成的H+通過氫離子交換膜進入正極區,負極區pH不變,正極電極反應式為NO+3e-+4H+ NH3OH+,消耗4 mol H+時,只有3 mol H+從負極區進入正極區,正極區H+濃度減小,pH增大,D項錯誤。
4.答案　(1)A　
(2)CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-890 kJ·mol-1　
(3)-1 160 kJ·mol-1　(4)415.1
解析　(1)反應物總能量高于生成物總能量,該反應放熱,熱化學方程式為CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=-(882-80)kJ·mol-1=你-802 kJ·mol-1,A正確;甲烷完全燃燒時化學能不能完全轉化為熱能,也有部分能量轉化為光能,B錯誤;過量的空氣會帶走一部分熱量,導致熱效率降低,C錯誤。(2)1 g水蒸氣轉化為液態水放熱2.444 kJ, 1 mol CH4反應生成2 mol液態水,放出的熱量應為802 kJ+2 mol× 18 g/mol×2.444 kJ/g≈890 kJ,則表示CH4標準燃燒熱的熱化學方程式為CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-890 kJ·mol-1。(3)1 mol CH4將NO2還原為N2,生成氣態水,整個過程中放出的熱量為867 kJ,則有③CH4(g)+2NO2(g) N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)　ΔH3= -867 kJ·mol-1,根據蓋斯定律③×2-①可得CH4(g)+4NO(g) 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)　ΔH2=-867 kJ·mol-1×2-(-574 kJ·mol-1)= -1 160 kJ·mol-1。(4)已知CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　ΔH= +206.4 kJ·mol-1,206.4=(4a+465×2)-(1 076+436×3),a=415.1。
答案　(1)負　2H2O-4e- O2↑+4H+　變淺　(2)1∶2∶2∶2　
(3)銅　AgNO3　5.4　變大　(4)0.08
解析　C、D、E、F、X、Y都是惰性電極,將直流電源接通后,F極附近呈紅色,則F電極附近有堿生成,則F電極上水電離出的H+得到電子發生還原反應生成氫氣,F為串聯電解池的陰極,所以C、E、G、X是陽極,D、F、H、Y是陰極,連接陽極的電極A是電源的正極、連接陰極的電極B是電源的負極。(1)電極B是電源的負極;C極為串聯電解池的陽極,水電離出的OH-在陽極失去電子發生氧化反應生成氧氣,電極反應式為2H2O-4e- O2↑+4H+;Fe(OH)3膠粒帶正電荷,通電一段時間后,氫氧化鐵膠粒向陰極Y移動,則電極X附近的顏色逐漸變淺。(2)C、D、E、F電極發生的電極反應分別為2H2O-4e- O2↑+4H+、Cu2++2e- Cu、2Cl--2e- Cl2↑、2H2O+2e- H2↑+ 2OH-,當電路中轉移1 mol電子時,各電極生成單質的量分別為 0.25 mol、0.5 mol、0.5 mol、0.5 mol,則對應單質的物質的量之比為1∶2∶2∶2。(3)電鍍裝置中,鍍層金屬作陽極,鍍件作陰極,所以H應該是鍍件銅;電解質溶液中含Ag+,應為AgNO3溶液;當乙中溶液的c(OH-)=0.1 mol·L-1時,由電極反應2H2O+2e- H2↑+2OH-可知,轉移電子0.1 mol·L-1×0.5 L=0.05 mol,丙中鍍件上析出銀的質量=108 g·mol-1×0.05 mol=5.4 g;甲中電解CuSO4溶液生成Cu、H2SO4和O2,溶液中H+濃度增大,酸性變大。(4)電鍍前兩電極質量相同,電鍍完成后二者質量相差5.12 g,說明陽極溶解的銅的物質的量為=0.04 mol,則電路中通過的電子為0.04 mol×2=0.08 mol。
6.答案　(1)CO2+2e-+2H+ HCOOH
(2)確定陰極上生成的含碳化合物源自二氧化碳而非有機多孔電極材料
(3)2.8
解析　(1)b電極為陰極,二氧化碳得到電子在酸性環境下發生還原反應生成HCOOH,電極反應式為CO2+2e-+2H+ HCOOH。(2)有機多孔電極材料中含有碳元素,科研小組利用13CO2代替原有的CO2進行研究,其目的是確定陰極上生成的含碳化合物源自二氧化碳而非有機多孔電極材料。(3)控制電壓為0.8V,電解時生成0.2 mol乙醇和0.2 mol氫氣,電極反應式為2CO2+12e-+12H+ CH3CH2OH+3H2O、2H++2e- H2↑,則轉移電子的物質的量為0.2 mol×12+0.2 mol×2=2.8 mol。
2

展開更多......

收起↑