2023高考化学二轮专题复习与测试专题强化练四化学反应与能量变化

这是一份2023高考化学二轮专题复习与测试专题强化练四化学反应与能量变化，共7页。试卷主要包含了如图是模拟电化学反应的装置图，已知等内容，欢迎下载使用。
专题强化练(四)　化学反应与能量变化
1．(2019·全国卷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，示意图如图所示。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
解析：由题图和题意知，电池总反应是3H2＋N2===2NH3。该合成氨反应在常温下进行，并形成原电池产生电能，反应不需要高温、高压和催化剂，A项正确；观察题图知，左边电极发生氧化反应MV＋－e－===MV2＋，为负极，不是阴极，B项错误；正极区N2在固氮酶作用下发生还原反应生成NH3，C项正确；电池工作时，H＋通过交换膜，由左侧(负极区)向右侧(正极区)迁移，D项正确。故选B。
答案：B
2．一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋。下列有关说法正确的是(　　)
A．检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动
B．若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L氧气
C．电池反应的化学方程式为CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2O
D．正极上发生的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
解析：解答本题时审题是关键，反应是在酸性电解质溶液中进行的。在原电池中，阳离子要向正极移动，故A项错误；因电解质溶液是酸性的，不可能存在OH－，故正极的反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，转移4 mol电子时消耗1 mol O2，则在标准状况下转移0.4 mol电子时消耗2.24 L O2，故B项、D项错误；电池反应式即正极、负极反应式之和，将两极的反应式相加可知C项正确。
答案：C
3．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(3DZn)可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3DZnNiOOH二次电池，结构如图所示。电池反应为Zn(s)＋2NiOOH(s)＋H2O(l)ZnO(s)＋2Ni(OH)2(s)。下列说法错误的是(　　)

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：该电池采用的三维多孔海绵状Zn具有较大的表面积，可以高效沉积ZnO，且所沉积的ZnO分散度高，A项正确；根据题干中总反应可知该电池充电时，Ni(OH)2在阳极发生氧化反应生成NiOOH，其电极反应式为Ni(OH)2(s)＋OH－(aq)－e－===NiOOH(s)＋H2O(l)，B项正确；放电时Zn在负极发生氧化反应生成ZnO，电极反应式为Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－===ZnO(s)＋H2O(l)，C项正确；电池放电过程中，OH－等阴离子通过隔膜从正极区移向负极区，D项错误。
答案：D
4．如图是模拟电化学反应的装置图。下列说法正确的是(　　)

A．开关K置于N处，则铁电极的电极反应式为：Fe－2e－===Fe2＋
B．开关K置于N处，可以减缓铁的腐蚀
C．开关K置于M处，则铁电极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑
D．开关K置于M处，电子从炭棒经开关K流向铁棒
解析：开关K置于N处，构成电解池，铁电极为阴极，电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，铁的腐蚀减缓；开关K置于M处，构成原电池，铁电极为负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，电子从铁棒经开关K流向炭棒。
答案：B
5．如图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置，通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液，下列实验现象正确的是(　　)

A．逸出气体的体积：a电极的小于b电极的
B．一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体
C．a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色
D．a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色
解析：电解Na2SO4溶液时发生的反应：a为阴极：4H＋＋4e－===2H2↑；b为阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O。A项、B项不正确。a极周围由于H＋放电溶液呈碱性，石蕊显蓝色，b极周围由于OH－放电溶液呈酸性，石蕊显红色。
答案：D
6．如图所示装置分别通电一段时间后，溶液的质量增加的是(　　)

解析：分别通电一段时间后，题图所示四个装置总反应及质量变化如下：
选项
总反应及质量变化
A
2H2O2H2↑＋O2↑，溶液的质量减小
B
CuCl2Cl2↑＋Cu，溶液的质量减小
C
电镀铜，溶液的质量不变
D
2Ag＋Cu2＋2Ag＋＋Cu，溶液的质量增大
答案：D
7．如图所示的装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。将电源接通后，向(乙)中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色。则以下说法不正确的是(　　)

A．电源B极是正极
B．甲、乙装置的C、D、E、F电极均有单质生成，其物质的量比为1∶2∶2∶2
C．欲用丙装置给铜镀银，G应该是Ag，电镀液选AgNO3溶液
D．装置丁中X极附近红褐色变浅，说明氢氧化铁胶粒带正电荷
解析：接通电源后都是电解池。电解NaCl溶液时阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极：2H＋＋2e－===H2↑，由乙中现象可知F为阴极，E为阳极，所以B为电源的负极，A为电源的正极，A项错误；电解CuSO4溶液，阳极(C)反应：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，阴极(D)反应：2Cu2＋＋4e－===2Cu，由电子守恒可知C、D、E、F电极上生成的单质的物质的量比为1∶2∶2∶2，B项正确；电镀时，镀层金属作阳极，镀件作阴极，电解质溶液中金属阳离子和阳极材料是相同元素，所以欲用丙装置给铜镀银，G应该是Ag，电镀液选AgNO3溶液，C项正确；X极附近红褐色变浅，说明氢氧化铁胶粒向阴极移动，胶粒带正电荷，D项正确。故选A。
答案：A
8．近年来，研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下：

已知：
反应Ⅰ：2H2SO4(l)===2SO2(g)＋2H2O(g)＋O2(g)
ΔH1＝＋551 kJ·mol－1；
反应Ⅲ：S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH3＝－297 kJ·mol－1。
写出反应Ⅱ的热化学方程式：______________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：由题图可知，反应Ⅱ的化学方程式为3SO2＋2H2O2H2SO4＋S↓。根据盖斯定律，反应Ⅱ＝－(反应Ⅰ＋反应Ⅲ)可得：3SO2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(l)＋S(s)　ΔH2＝－254 kJ·mol－1。
答案：3SO2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(l)＋S(s)　ΔH2＝－254 kJ·mol－1
9．用水吸收NOx的相关热化学方程式如下：
2NO2(g)＋H2O(l)===HNO3(aq)＋HNO2(aq)
ΔH＝－116.1 kJ·mol－1；
3HNO2(aq)===HNO3(aq)＋2NO(g)＋H2O(l)
ΔH＝＋75.9 kJ·mol－1。
反应3NO2(g)＋H2O(l)===2HNO3(aq)＋NO(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。
解析：将题给三个热化学方程式依次编号为①、②和③，根据盖斯定律可知，③＝，则ΔH＝＝－136.2 kJ·mol－1。
答案：－136.2
10．已知：2N2O5(g)===2N2O4(g)＋O2(g)　ΔH1＝－4.4 kJ·mol－1；
2NO2(g)===N2O4(g)　ΔH2＝－55.3 kJ·mol－1。
则反应N2O5(g)===2NO2(g)＋O2(g)的ΔH＝__________kJ·mol－1。
解析：将题给两个热化学方程式依次编号为①、②。根据盖斯定律，①×－②可得N2O5(g)===2NO2(g)＋O2(g)的ΔH＝＋53.1 kJ·mol－1。
答案：＋53.1
11．有一种节能的氯碱工业新工艺，将电解池与燃料电池相组合，相关流程如图所示(电极未标出)：

回答下列有关问题：
(1)电解池的阴极反应式为________________________________________________。
(2)通入空气的电极为________，燃料电池中阳离子的移动方向__________(“从左向右”或“从右向左”)。
(3)电解池中产生2 mol Cl2，理论上燃料电池中消耗________ mol O2。
(4)a、b、c的大小关系为______________。
解析：(2)氧气是氧化剂，在正极被消耗，生成氢氧根离子，所以正极需要阳离子补充电荷，所以阳离子从左向右移动。(3)产生2 mol Cl2，转移4 mol电子，所以消耗氧气1 mol。(4)阴极产生的a%的氢氧化钠加入燃料电池的正、负极，正极生成氢氧化钠使浓度增大，负极氢气失电子生成的氢离子消耗氢氧根离子，所以负极出来的氢氧化钠浓度减小，所以c＞a＞b。
答案：(1)2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
(2)正极　从左向右
(3)1
(4)c＞a＞b
12．A、B、C三种强电解质，它们在水中电离出的离子如下表所示：
阳离子
Na＋、K＋、Cu2＋
阴离子
SO、OH－
如图1所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯分别盛放足量的A溶液、足量的B溶液、足量的C溶液，电极均为石墨电极。

接通电源，经过一段时间后，测得乙中c电极质量增加了16 g。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系如图2。据此回答下列问题：
(1)M为电源的__________(填写“正”或“负”)极；电极b上发生的电极反应式为________________________________________________________________________。
(2)计算电极e上生成的气体在标准状况下的体积________。
(3)写出乙烧杯中发生电解的总反应式______________________________________
________________________________________________________________________。
(4)如果电解过程中B溶液中的金属离子全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)此时要使丙中溶液恢复到原来的状态，操作是______________________。
解析：乙中c电极质量增加，则c电极发生的反应为Cu2＋＋2e－===Cu，即c极为阴极，由此可推出b为阳极，a为阴极，M为负极，N为正极。测得乙中c电极质量增加了16 g，有金属析出的是含Cu2＋的水溶液，其他的都不可能，而Cu2＋只能和SO结合，可以确定B为硫酸铜；由常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系图，可以确定A为KOH或NaOH溶液，C为Na2SO4或K2SO4。甲中为KOH或NaOH溶液，相当于电解H2O，阳极b处为阴离子OH－放电，即4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。当乙中有16 g Cu析出时，转移的电子为0.5 mol，2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4。而整个电路是串联的，故每个烧杯中的电极上转移的电子数是相等的。丙中为Na2SO4或K2SO4溶液，相当于电解水，由化学方程式2H2O===2H2↑＋O2↑可知，生成2 mol H2，转移4 mol电子，所以当整个反应中转移0.5 mol电子时，生成的H2为0.25 mol，标准状况下的体积为0.25 mol×22.4 L·mol－1＝5.6 L，铜全部析出后，电解质变为H2SO4，所以电解反应仍能进行。甲和丙烧杯中均消耗水0.25 mol，若要恢复到原来的状态，应向烧杯中加4.5 g水。
答案：(1)负　4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
(2)5.6 L
(3)2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4
(4)能，因为此时CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液，反应变为电解水的反应
(5)向丙烧杯中加4.5 g水