高考三年高考真题化学分项汇编专题07化学反应中的能量变化Word下载.docx
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B.由图可知,水可使氧分子活化反应的活化能降低0.18eV,故B不符合题意;
C.由图可知,氧分子的活化是O-O的断裂与C-O键的生成过程,故C符合题意;
D.活化氧可以快速氧化SO2,而炭黑颗粒可以活化氧分子,因此炭黑颗粒可以看作大气中SO2转化为SO3的催化剂,故D符合题意;
故答案为CD。
3.[2018江苏]下列说法正确的是
A.氢氧燃料电池放电时化学能全部转化为电能
B.反应4Fe(s)+3O2(g)
2Fe2O3(s)常温下可自发进行,该反应为吸热反应
C.3molH2与1molN2混合反应生成NH3,转移电子的数目小于6×
6.02×
D.在酶催化淀粉水解反应中,温度越高淀粉水解速率越快
【答案】C
【解析】A项,氢氧燃料电池放电时化学能不能全部转化为电能,理论上能量转化率高达85%~90%,A项错误;
B项,反应4Fe(s)+3O2(g)
2Fe2O3(s)的ΔS
0,该反应常温下可自发进行,该反应为放热反应,B项错误;
C项,N2与H2的反应为可逆反应,3molH2与1molN2混合反应生成NH3,转移电子数小于6mol,转移电子数小于6
6.02
1023,C项正确;
D项,酶是一类具有催化作用的蛋白质,酶的催化作用具有的特点是:
条件温和、不需加热,具有高度的专一性、高效催化作用,温度越高酶会发生变性,催化活性降低,淀粉水解速率减慢,D项错误;
答案选C。
点睛:
本题考查燃料电池中能量的转化、化学反应自发性的判断、可逆的氧化还原反应中转移电子数的计算、蛋白质的变性和酶的催化特点。
弄清化学反应中能量的转化、化学反应自发性的判据、可逆反应的特点、蛋白质的性质和酶催化的特点是解题的关键。
4.[2018北京]我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。
该历程示意图如下。
下列说法不正确的是
A.生成CH3COOH总反应的原子利用率为100%
B.CH4→CH3COOH过程中,有C―H键发生断裂
C.①→②放出能量并形成了C―C键
D.该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率
【答案】D
【解析】A项,根据图示CH4与CO2在催化剂存在时生成CH3COOH,总反应为CH4+CO2
CH3COOH,只有CH3COOH一种生成物,原子利用率为100%,A项正确;
B项,CH4选择性活化变为①过程中,有1个C—H键发生断裂,B项正确;
C项,根据图示,①的总能量高于②的总能量,①→②放出能量,对比①和②,①→②形成C—C键,C项正确;
D项,催化剂只影响化学反应速率,不影响化学平衡,不能提高反应物的平衡转化率,D项错误;
答案选D。
本题考查原子利用率、化学反应的实质、化学反应中的能量变化、催化剂对化学反应的影响,解题的关键是准确分析示意图中的信息。
注意催化剂能降低反应的活化能,加快反应速率,催化剂不能改变ΔH、不能使化学平衡发生移动。
5.[2017江苏]通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。
①C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g)ΔH1=akJ·
mol−1
②CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)ΔH2=bkJ·
mol−1
③CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)ΔH3=ckJ·
④2CH3OH(g)
CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH4=dkJ·
A.反应①、②为反应③提供原料气
B.反应③也是CO2资源化利用的方法之一
C.反应CH3OH(g)
CH3OCH3(g)+
H2O(l)的ΔH=
kJ·
D.反应2CO(g)+4H2(g)
CH3OCH3(g)+H2O(g)的ΔH=(2b+2c+d)kJ·
【解析】A.反应①、②的生成物CO2和H2是反应③的反应物,A正确;
B.反应③可将二氧化碳转化为甲醇,变废为宝,B正确;
C.4个反应中,水全是气态,没有给出水由气态变为液态的焓变,所以C错误;
D.把反应②③④三个反应按(②+③)
2+④可得该反应及对应的焓变,D正确。
【名师点睛】本题以合成新能源二甲醚为背景,考查学生对简单化工流程的反应原理、能量的转化关系、化学反应焓变的概念、盖斯定律的运用等知识的掌握和理解程度,同时关注了节能减排、工业三废资源化处理、开发利用新能源等社会热点问题。
6.[2017·
11月浙江选考]根据Ca(OH)2/CaO
体系的能量循环图:
A.ΔH5>0B.ΔH1+ΔH2=0
C.ΔH3=ΔH4+ΔH5D.ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5=0
【解析】A.水由510℃的气态变为25℃的液态,放热,△H5<
0,故A错误;
B.由图可知,有关△H1与△H2的反应进行时,反应物与生成物的温度不同,所以△H1+△H2≠0,故B错误;
C.由图可知,△H3>
0,△H4<
0,△H5<
0,所以△H3≠△H4+△H5,故C错误;
D.根据能量守恒定律,ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5=0,故D正确;
故选D。
7.[2017·
4月浙江选考]下列物质放入水中,会显著放热的是
A.食盐B.蔗糖C.酒精D.生石灰
【解析】生石灰CaO溶于水,生成Ca(OH)2并会放出大量的热。
8.[2017·
4月浙江选考]已知断裂1molH2(g)中的H—H键需要吸收436.4kJ的能量,断裂1molO2(g)中的共价键需要吸收498kJ的能量,生成H2O(g)中的1molH—O键能放出462.8kJ的能量。
A.断裂1molH2O中的化学键需要吸收925.6kJ的能量
B.2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-480.4kJ·
mol-1
C.2H2O(l)===2H2(g)+O2(g) ΔH=471.6kJ·
D.H2(g)+
O2(g)===H2O(l) ΔH=-240.2kJ·
【答案】B
【解析】本题易错选A。
1molH2O中2molH—O,断裂1molH2O(g)吸收热量为2×
462.8kJ,A选项未说明H2O状态,故不正确;
C、D中都为H2O(l),根据题意,错误;
经计算B方程式中ΔH=2×
436.4kJ·
mol-1+498-4×
462.8kJ·
mol-1=-480.4(kJ·
mol-1),故正确。
9.[2019新课标Ⅱ节选]环戊二烯(
)是重要的有机化工原料,广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。
回答下列问题:
(1)已知:
(g)
(g)+H2(g)ΔH1=100.3kJ·
mol−1①
H2(g)+I2(g)
2HI(g)ΔH2=−11.0kJ·
mol−1②
对于反应:
(g)+I2(g)
(g)+2HI(g)③ΔH3=___________kJ·
mol−1。
【答案】
(1)89.3
【解析】
(1)根据盖斯定律①−②,可得反应③的ΔH=89.3kJ/mol;
答案:
89.3;
10.[2019新课标Ⅲ节选]近年来,随着聚酯工业的快速发展,氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。
因此,将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。
(2)Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行:
CuCl2(s)=CuCl(s)+
Cl2(g)ΔH1=83kJ·
mol−1
CuCl(s)+
O2(g)=CuO(s)+
Cl2(g)ΔH2=−20kJ·
CuO(s)+2HCl(g)=CuCl2(s)+H2O(g)ΔH3=−121kJ·
则4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)的ΔH=_________kJ·
mol−1。
(2)-116
(2)根据盖斯定律知,(反应I+反应II+反应III)×
2得
∆H=(∆H1+∆H2+∆H3)×
2=−116kJ·
11.[2019北京节选]氢能源是最具应用前景的能源之一,高纯氢的制备是目前的研究热点。
(1)甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。
①反应器中初始反应的生成物为H2和CO2,其物质的量之比为4∶1,甲烷和水蒸气反应的方程式是______________。
②已知反应器中还存在如下反应:
i.CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)ΔH1
ii.CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)ΔH2
iii.CH4(g)=C(s)+2H2(g)ΔH3
……
iii为积炭反应,利用ΔH1和ΔH2计算ΔH3时,还需要利用__________反应的ΔH。
(1)①CH4+2H2O=4H2+CO2②C(s)+CO2(g)=2CO(g)
(1)①由于生成物为H2和CO2,其物质的量之比为4:
1,反应物是甲烷和水蒸气,因而反应方程式为CH4+2H2O=4H2+CO2;
②ⅰ−ⅱ可得CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g),设为ⅳ,用ⅳ−ⅲ可得C(s)+CO2(g)=2CO(g),因为还需利用C(s)+CO2(g)=2CO(g)反应的焓变。
12.[2019天津节选]多晶硅是制作光伏电池的关键材料。
以下是由粗硅制备多晶硅的简易过程。
Ⅰ.硅粉与
在300℃时反应生成
气体和
,放出
热量,该反应的热化学方程式为________________________。
的电子式为__________________。
Ⅱ.将
氢化为
有三种方法,对应的反应依次为:
①
②
③
(4)反应③的
______(用
,
表示)。
温度升高,反应③的平衡常数
______(填“增大”、“减小”或“不变”)。
【答案】Ⅰ.
Ⅱ.(4)
减小
【分析】
I.书写热化学方程式时一定要标注出各物质的状态,要将热化学方程式中焓变的数值与化学计量数对应。
本题的反应温度需要标注为条件;
II.(4)此问是盖斯定律的简单应用,对热化学方程式直接进行加减即可。
【详解】I.参加反应的物质是固态的Si、气态的HCl,生成的是气态的SiHCl3和氢气,反应条件是300℃,配平后发现SiHCl3的化学计量数恰好是1,由此可顺利写出该条件下的热化学方程式:
Si(s)+3HCl(g)
SiHCl3(g)+H2(g)∆H=−225kJ·
mol−1;
SiHCl3中硅与1个H、3个Cl分别形成共价单键,由此可写出其电子式为:
,注意别漏标3个氯原子的孤电子对;
II.(4)将反应①反向,并与反应②直接相加可得反应③,所以∆H3=∆H2−∆H1,因∆H2<
0、∆H1>
0,所以∆H3必小于0,即反应③正反应为放热反应,而放热反应的化学平衡常数随着温度的升高而减小。
专题08电化学及其应用
专题08电化学及其应用
1.[2019新课标Ⅰ]利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成,电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子,示意图如下所示。
下列说法错误的是
A.相比现有工业合成氨,该方法条件温和,同时还可提供电能
B.阴极区,在氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+
2H++2MV+
C.正极区,固氮酶为催化剂,N2发生还原反应生成NH3
D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动
【分析】由生物燃料电池的示意图可知,左室电极为燃料电池的负极,MV+在负极失电子发生氧化反应生成MV2+,电极反应式为MV+−e−=MV2+,放电生成的MV2+在氢化酶的作用下与H2反应生成H+和MV+,反应的方程式为H2+2MV2+=2H++2MV+;
右室电极为燃料电池的正极,MV2+在正极得电子发生还原反应生成MV+,电极反应式为MV2++e−=MV+,放电生成的MV+与N2在固氮酶的作用下反应生成NH3和MV2+,反应的方程式为N2+6H++6MV+=6MV2++NH3,电池工作时,氢离子通过交换膜由负极向正极移动。
【详解】A项、相比现有工业合成氨,该方法选用酶作催化剂,条件温和,同时利用MV+和MV2+的相互转化,化学能转化为电能,故可提供电能,故A正确;
B项、左室为负极区,MV+在负极失电子发生氧化反应生成MV2+,电极反应式为MV+−e−=MV2+,放电生成的MV2+在氢化酶的作用下与H2反应生成H+和MV+,反应的方程式为H2+2MV2+=2H++2MV+,故B错误;
C项、右室为正极区,MV2+在正极得电子发生还原反应生成MV+,电极反应式为MV2++e−=MV+,放电生成的MV+与N2在固氮酶的作用下反应生成NH3和MV2+,故C正确;
D项、电池工作时,氢离子(即质子)通过交换膜由负极向正极移动,故D正确。
故选B。
【点睛】本题考查原池原理的应用,注意原电池反应的原理和离子流动的方向,明确酶的作用是解题的关键。
2.[2019新课标Ⅲ]为提升电池循环效率和稳定性,科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3D−Zn)可以高效沉积ZnO的特点,设计了采用强碱性电解质的3D−Zn—NiOOH二次电池,结构如下图所示。
电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)
ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。
A.三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积,所沉积的ZnO分散度高
B.充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)+OH−(aq)−e−
NiOOH(s)+H2O(l)
C.放电时负极反应为Zn(s)+2OH−(aq)−2e−
ZnO(s)+H2O(l)
D.放电过程中OH−通过隔膜从负极区移向正极区
【解析】A、三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积,吸附能力强,所沉积的ZnO分散度高,A正确;
B、充电相当于是电解池,阳极发生失去电子的氧化反应,根据总反应式可知阳极是Ni(OH)2失去电子转化为NiOOH,电极反应式为Ni(OH)2(s)+OH−(aq)−e−=NiOOH(s)+H2O(l),B正确;
C、放电时相当于是原电池,负极发生失去电子的氧化反应,根据总反应式可知负极反应式为Zn(s)+2OH−(aq)−2e−=ZnO(s)+H2O(l),C正确;
D、原电池中阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,则放电过程中OH−通过隔膜从正极区移向负极区,D错误。
3.[2019天津]我国科学家研制了一种新型的高比能量锌−碘溴液流电池,其工作原理示意图如下。
图中贮液器可储存电解质溶液,提高电池的容量。
下列叙述不正确的是
A.放电时,a电极反应为
B.放电时,溶液中离子的数目增大
C.充电时,b电极每增重
,溶液中有
被氧化
D.充电时,a电极接外电源负极
【分析】放电时,Zn是负极,负极反应式为Zn−2e−═Zn2+,正极反应式为I2Br−+2e−=2I−+Br−,充电时,阳极反应式为Br−+2I−−2e−=I2Br−、阴极反应式为Zn2++2e−=Zn,只有阳离子能穿过交换膜,阴离子不能穿过交换膜,据此分析解答。
【详解】A、放电时,a电极为正极,碘得电子变成碘离子,正极反应式为I2Br−+2e−=2I−+Br−,故A正确;
B、放电时,正极反应式为I2Br−+2e−=2I−+Br−,溶液中离子数目增大,故B正确;
C、充电时,b电极反应式为Zn2++2e−=Zn,每增加0.65g,转移0.02mol电子,阳极反应式为Br−+2I−−2e−=I2Br−,有0.02molI−失电子被氧化,故C正确;
D、充电时,a是阳极,应与外电源的正极相连,故D错误;
【点睛】本题考查化学电源新型电池,会根据电极上发生的反应判断正负极是解本题关键,会正确书写电极反应式,易错选项是B,正极反应式为I2Br−+2e−=2I−+Br−,溶液中离子数目增大。
4.[2019江苏]将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后,置于如图所示装置中,进行铁的电化学腐蚀实验。
下列有关该实验的说法正确的是
A.铁被氧化的电极反应式为Fe−3e−
Fe3+
B.铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能
C.活性炭的存在会加速铁的腐蚀
D.以水代替NaCl溶液,铁不能发生吸氧腐蚀
【分析】根据实验所给条件可知,本题铁发生的是吸氧腐蚀,负极反应为:
Fe−2e−=Fe2+;
正极反应为:
O2+2H2O+4e−=4OH−;
据此解题;
【详解】A.在铁的电化学腐蚀中,铁单质失去电子转化为二价铁离子,即负极反应为:
Fe−2e−=Fe2+,故A错误;
B.铁的腐蚀过程中化学能除了转化为电能,还有一部分转化为热能,故B错误;
C.活性炭与铁混合,在氯化钠溶液中构成了许多微小的原电池,加速了铁的腐蚀,故C正确;
D.以水代替氯化钠溶液,水也呈中性,铁在中性或碱性条件下易发生吸氧腐蚀,故D错误;
综上所述,本题应选C.
【点睛】本题考查金属铁的腐蚀。
根据电解质溶液的酸碱性可判断电化学腐蚀的类型,电解质溶液为酸性条件下,铁发生的电化学腐蚀为析氢腐蚀,负极反应为:
2H++2e−=H2↑;
电解质溶液为碱性或中性条件下,发生吸氧腐蚀,负极反应为:
O2+2H2O+4e−=4OH−。
5.[2019浙江4月选考]化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。
A.
Zn2+向Cu电极方向移动,Cu电极附近溶液中H+浓度增加
B.
正极的电极反应式为Ag2O+2e−+H2O
2Ag+2OH−
C.
锌筒作负极,发生氧化反应,锌筒会变薄
D.
使用一段时间后,电解质溶液的酸性减弱,导电能力下降
【解析】A.Zn较Cu活泼,做负极,Zn失电子变Zn2+,电子经导线转移到铜电极,铜电极负电荷变多,吸引了溶液中的阳离子,因而Zn2+和H+迁移至铜电极,H+氧化性较强,得电子变H2,因而c(H+)减小,A项错误;
B.Ag2O作正极,得到来自Zn失去的电子,被还原成Ag,结合KOH作电解液,故电极反应式为Ag2O+2e−+H2O
2Ag+2OH−,B项正确;
C.Zn为较活泼电极,做负极,发生氧化反应,电极反应式为Zn−2e−=Zn2+,锌溶解,因而锌筒会变薄,C项正确;
D.铅蓄电池总反应式为PbO2+Pb+2H2SO4
2PbSO4+2H2O,可知放电一段时间后,H2SO4不断被消耗,因而电解质溶液的酸性减弱,导电能力下降,D项正确。
故答案选A。
6.[2018海南]一种镁氧电池如图所示,电极材料为金属镁和吸附氧气的活性炭,电解液为KOH浓溶液。
A.电池总反应式为:
2Mg+O2+2H2O=2Mg(OH)2
B.正极反应式为:
Mg-2e-=Mg2+
C.活性炭可以加快O2在负极上的反应速率
D.电子的移动方向由a经外电路到b
【答案】BC
【解析】A.电池总反应式为:
2Mg+O2+2H2O=2Mg(OH)2,不符合题意;
B.正极应该是氧气得电子,发生还原反应,反应式为:
O2+4e-+4OH-=2H2O,符合题意;
C.氧气在正极参与反应,符合题意;
D.外电路中,电子由负极移向正极,该反应中a为负极,b为正极,故不符合题意;
故答案为BC。
【点睛】尽管原电池外观形形色色,五花八门,但其原理是相同的,即要紧紧抓住原电池中负极失电子发生氧化反应,正极得电子发生还原反应;
外电路中,电子由负极流向正极,电流方向与电子流动方向相反这一基本规律。
7.[2018新课标Ⅲ]一种可充电锂-空气电池如图所示。
当电池放电时,O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x(x=0或1)。
A.放电时,多孔碳材料电极为负极
B.放电时,外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极
C.充电时,电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移
D.充电时,电池总反应为Li2O2-x=2Li+(1-
)O2
【解析】本题考查的是电池的基本构造和原理,应该先根据题目叙述和对应的示意图,判断出电池的正负极,再根据正负极的反应要求进行电极反应方程式的书写。
A.题目叙述为:
放电时,O2与Li+在多孔碳电极处反应,说明电池内,Li+向多孔碳电极移动,因为阳离子移向正极,所以多孔碳电极为正极,选项A错误。
B.因为多孔碳电极为正极,外电路电子应该由锂电极流向多孔碳电极(由负极流向正极),选项B错误。
C.充电和放电时电池中离子的移动方向应该相反,放电时,Li+向多孔碳电极移动,充电时向锂电极移动,选项C错误。
D.根据图示和上述分析,电池的正极反应应该是O2与Li+得电子转化为Li2O2-X,电池的负极反应应该是单质Li失电子转化为Li+,所以总反应为:
2Li+(1-
)O2=Li2O2-X,充电的反应与放电的反应相反,所以为Li2O2-x=2Li+(1-
)O2,选项D正确。
本题是比较典型的可充电电池问题。
对于此类问题,还可以直接判断反应的氧化剂和还原剂,进而判断出电池的正负极。
本题明显是空气中的氧气得电子,所以通氧气的为
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- 高考 三年 化学 汇编 专题 07 化学反应 中的 能量 变化