14化学能与电能（经典常考题）-广东省高三化学上学期期末专题复习（人教版2019新版）

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14化学能与电能（经典常考题）-广东省高三化学上学期期末专题复习（人教版2019新版）一、单选题1．（2023上·广东汕头·高三统考期中）2023年我国科技取得新突破，实现“上天、入海、探月”。下列有关说法错误的是A．“C919”国产大飞机实现商飞，其中使用的铝锂合金具有硬度大，质量轻等优点B．“天问一号”火星探测器太阳能电池板含有硅元素，其中单晶硅为原子晶体C．“爱达魔都号”首艘国产大型邮轮下水，邮轮常用镶嵌铜块的方法来防止轮船外壳被海水腐蚀D．“人造太阳”的研究成功为我们的探月工程提供能源保障，其中与具有相同的质量数2．（2023上·广东汕头·高三统考期中）“双极膜组”电渗析法可以实现含盐废水资源的循环利用。工业上也利用该方法实现海水的淡化，同时获得两种气体和副产品A、B．其工作原理如图所示，工作时，在双极BP膜界面处被催化解离成和。下列说法错误的是A．Y电极为阴极，电极反应式为B．M膜为阳离子交换膜，可通过M膜、BP膜和N膜进入右室C．每消耗58.5g NaCl，理论上获得副产品A和B各1molD．“双极膜组”电渗析法也可应用于从溶液中制备KOH和3．（2023上·广东深圳·高三珠海市第一中学校联考期末）如图利用一种微生物将废水中的有机物(如淀粉)和废气NO的化学能直接转化为电能，下列说法正确的是A．M电极为正极B．电子流动方向为N→Y→X→MC．N电极反应式：2NO＋4e-＋4H＋=N2＋2H2OD．温度越高，有机废水和废气NO的降解速率越快4．（2023上·广东深圳·高三珠海市第一中学校联考期末）金属钠可溶于水银形成合金“钠汞齐”Na·nHg，利用这一性质可通过电解饱和食盐水得到金属钠，实验装置如图所示，洗气瓶中有白烟产生，下列说法正确的是A．电极B为电源正极，铁丝只起到导电的作用B．生成钠的电极反应式为：Na＋-e-＋nHg=Na·nHgC．白烟产生的方程式为：8NH3＋3Cl2=6NH4Cl＋N2D．外电路转移2mol电子时，一定能生成46g Na5．（2024上·广东潮州·高三统考期末）下列实验装置及操作完全正确的是A．A B．B C．C D．D6．（2024上·广东深圳·高三统考期末）我国科学家发现锂介导的氮还原法可实现电化学高效合成氨。下列说法正确的是A．Pt电极连接电源负极B．该电解池可以采用溶液做电解质C．分层基电极附近发生的反应为：D．外电路转移电子时，理论上生成的体积为7．（2024上·广东深圳·高三统考期末）下列实验现象所涉及的离子方程式书写错误的是A．A B．B C．C D．D8．（2024上·广东深圳·高三统考期末）一种可完全生物降解的Zn-Mo原电池结构如图所示。电池使用过程中在Zn表面形成一层薄膜，下列说法正确的是A．Mo作原电池负极B．电子由经电解质流向MoC．表面发生的电极反应：D．每消耗，理论上转移的电子数目为9．（2024上·广东深圳·高三统考期末）铁合金是用途最为广泛的合金材料。下列说法错误的是A．生铁比纯铁更容易生锈B．海水呈弱碱性，轮船钢板在海水中易发生析氢腐蚀C．钢闸门连接直流电源负极，是采用了外加电流保护法D．人行道铁栏杆喷漆可以延缓钢铁腐蚀的速率10．（2024上·广东潮州·高三统考期末）水系钠离子电池有成本低、寿命长、环保等诸多优势，未来有望代替锂离子电池和铅酸电池。一种水系钠离子电池放电和充电的工作原理示意图如图所示。下列说法错误的是A．放电时，光可以促进电子转移B．放电时，工作一段时间，M电极区Na+浓度减小C．充电时，M极发生还原反应D．充电时，阳极的电极反应式为3I--2e-=11．（2024上·广东深圳·高三统考期末）新型Zn-NO2电池可有效捕获NO2，其装置如图所示。下列说法不正确的是A．a电极作负极B．b电极的质量增加C．每捕获4 mol NO2，c电极产生22.4 LO2 (标准状况)D．d电极反应式为12．（2024上·广东深圳·高三统考期末）我国科学家设计的“海泥电池”工作原理如图所示，其中微生物代谢产物显酸性。下列说法正确的是A．电极A上发生氧化反应B．工作时，B电极附近pH变大C．质子从海水层通过交接面向海底沉积层移动D．微生物代谢反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：2二、填空题13．（2019上·广东揭阳·高三统考期末）I．NO是第一个被发现的生命体系气体信号分子，具有舒张血管的功能。工业上可用“氨催化氧化法”生产NO，主要副产物为N2。请回答下列问题：(1)以氨气、氧气为原料，在催化剂存在下生成NO和副产物N2的热化学方程式如下：4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) △H1①，4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) △H2②，N2(g)+O2(g)2NO(g) △H3③，则上述反应热效应之间的关系式为△H3 = 。(2)某化学研究性学习小组模拟工业合成NO的反应。在1110K时，向一恒容密闭容器内充入1mol NH3和2.8mol O2，加入合适催化剂（催化剂的体积大小可忽略不计），保持温度不变，只发生反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) △H<0。①下列各项能说明反应已达到化学平衡状态的是 。（填字母序号）a．5c(NH3)=4c(O2)b．N-H键的生成速率与O-H键的生成速率相等c．混合气体的压强不变d．混合气体的密度不变②若其他条件不变，将容器改为恒容的绝热容器，在达到平衡后的体系温度下的化学平衡常数为K1，则K1 K（填“>”、“<”或“=”）。II．(3)某化学研究性学习小组模拟用CO和H２合成甲醇，其反应为：CO(g)+2H２(g) CH3OH(g)△H0副反应反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)  ΔH2(1)CO2的空间构型为 。相关键能如下表，则ΔH2= 。(2)在绝热恒容的密闭容器中，将CH3OH和H2O按照物质的量比1：1投料，如果只发生反应Ⅰ，下列说法正确的是___________(填编号)。A．体系的温度保持不变，说明反应Ⅰ已经达到平衡B．CH3OH和H2O的转化率始终保持相等C．加入稀有气体后H2的物质的量增加D．反应过程中温度升高，反应的v正增大，v逆减小(3)1mol甲醇气体和1.2mol水蒸气混合充入1L恒温恒容密闭容器中，起始压强为2.2MPa下进行反应，平衡时容器中n(CH3OH)=n(CO)=0.1mol，此时H2O的浓度为 ，则甲醇水蒸气重整的反应平衡常数Kp= (用平衡分压代替平衡浓度，分压=总压×物质的量分数，结果保留一位小数)。(4)研究表明，甲醇水蒸气重整反应速率表达式为v=kp0.26(CH3OH)p0.03(H2O)p-0.2(H2)，k随温度升高而增大。反应体系中水醇比影响催化剂活性，进而影响甲醇转化率和产氢速率，如图所示。提高重整反应速率的合理措施除升高温度外，还可以 (至少答两种措施)(5)作为再生能源，甲醇可做燃料电池的燃料，如图是以NaOH溶液为电解质溶液的甲醇燃料电池，电极b的电极反应式为 。当消耗1mol甲醇时，溶液中有 molNa+向正极区移动。18．（2023上·广东深圳·高三统考期末）钴是航空、军事和机械工业中不可或缺的金属，一种从含钴废料(主要含钴、钡、钛的化合物)中提取金属钴的工艺流程如下：已知：常温下，的溶度积常数分别为。回答下列问题：(1)晶体钴中钴原子的堆积方式如图所示，钴原子的配位数为 。(2)“酸浸”所得浸渣中的主要成分除含有少量的难溶物外，还有 (填化学式)，此工序中浸出温度与浸出率的关系如图所示，综合考虑成本和浸出率，选择的最佳浸出温度为 ；此温度下，还能提高酸浸效果的措施为 。(3)“除钛”时生成的离子方程式为 。(4)获得纯净碱式碳酸钴的“系列操作”具体是指 。室温下，沉钴所得母液中时，溶液中的为 。(5)资料表明：离子在电极上的放电顺序和电压有关，电压增大，放电顺序靠后的离子也可以参与电极反应。用惰性电极电解溶液可得到钴单质，实际生产中发现电解相同时间，钴的产率随电压的变化如图所示。当电压超过时，钴的产率降低的原因可能是 。19．（2023上·广东河源·高三统考期末）纳米具有优良的光催化活性，可用于太阳能电池和污水净化等。如图示意用钛精矿[主要成分是钛酸亚铁，含少量等杂质]制备纳米的工艺流程，整个过程中钛的化合价没有变化。已知：①易溶于水，溶液无色透明；②SDBS(十二烷基苯磺酸钠)是表面活性剂，它能包覆在晶粒表面形成胶体，防止形成较大颗粒。(1)滤液中钛以的形式存在，则酸溶时与硫酸发生反应的化学方程式为 ；向滤液中加入Fe粉的作用是 。(2)向溶液中加入调节溶液的pH，当pH大于2时沉淀完全，该反应的离子方程式为 ；验证沉淀充分洗涤干净的方法为 。(3)如图为不同条件下形成的二氧化钛晶粒的尺寸与外界条件的变化关系图。为了获得15nm-20nm左右的二氧化钛晶体，选用SDBS质量分数为 ，选用pH范围为 。(4)研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融的作电解质，利用图示装置获得金属钙，并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛，装置如图所示。电解时阴极发生的电极反应为 。20．（2023上·广东茂名·高三茂名市第一中学校考期末）丙烯腈是塑料、合成橡胶、合成纤维三大合成材料的重要原料，未来我国丙烯腈的出口量将进一步增加。合成丙烯腈的反应：  。(1)该反应中涉及的C、N、O三种元素原子的第一电离能由小到大的顺序是 。(2)一定条件下，在2L恒容密闭容器中；通入、、15mol空气(的体积分数为)，丙烯腈的产率与温度的关系如图所示。①图中460℃前的产率 (填“是”或“否”)为平衡产率；理由是 。②若该反应达到A点所需的时间为t min，则理论上的平均反应速率为 。(3)工业上在催化剂作用下，合成丙烯腈时还有副反应：  。①其它条件不变时，压缩容器体积，副反应的平衡移动方向为 。②某温度下，向密闭容器中通入、、7.5mol空气(与的体积比为1∶4)，保持压强恒为99kPa，平衡时测得的转化率为90％，生成丙烯腈的选择性为(选择性：生成丙烯腈的与共转化的之比)。则生成丙烯腈的分压为 kPa，该温度下副反应的 。(4)己二腈是制造尼龙的原料。电解丙烯腈可制得己二腈，其装置如下图所示：①阴极的电极反应式为 。②电解一段时间后，该装置产生的在标准状态下的体积为33.6L，生成了291.6g已二腈，则该装置的电流效率 ％。(假设装置中阳极上没有电子损失，×100％)AB测定锥形瓶中污水样品中c(OH-)制备O2CD验证牺牲阳极法保护铁关闭a，打开b，可检查装置的气密性选项实验操作离子方程式A将通入苯酚钠溶液中，出现浑浊B向草酸溶液中滴加几滴酸性溶液，溶液褪色    C实验室电解饱和食盐水生成黄绿色气体D酚酞滴入醋酸钠溶液变为浅红色反应时间/min0510152025压强/MPa12.410.28.47.06.26.2实验组序温度/℃起始量/mol平衡量/mol达到平衡所需时间/minH2OCOCO21500483.242750240.833750240.81化学键H-HC≡OO-HC=O键能/(kJ/mol)abcd参考答案：1．C【详解】A．合金硬度增大，铝和锂密度都比较小，故铝锂合金具有硬度大，质量轻等优点，A正确；B．太阳能电池板含有硅元素，其中单晶硅为原子晶体，B正确；C．邮轮常用镶嵌铜块，依旧邮轮主体做原电池负极被腐蚀，C错误；D．与具有相同的质量数，均为3，D正确； 故选C。2．B【分析】在“双极膜组”的左边区域，精制食盐水中的Na+透过M膜(阳离子交换膜)进入，从而获得产品A(NaOH溶液)，精制食盐水的Cl-继续向左边迁移，在X电极失电子生成Cl2，X电极为阳极；在“双极膜组”的右边区域，精制食盐水的Cl-透过N膜(阴离子交换膜)进入，从而获得产品B(HCl溶液)，精制食盐水的Na+继续向右边迁移，在Y电极，水电离出的H+在Y电极得电子生成H2，Y电极为阴极。【详解】A．Y电极为阴极，水电离出的H+在Y电极得电子生成H2，电极反应式为，A正确；B．M膜为阳离子交换膜，可通过M膜但是无法通过BP膜，BP膜作用是选择性通过H＋和OH－，B错误；C．每消耗58.5g NaCl，相当于电路中转移了1mol电子，理论上迁移1mlOH-和1molH+,获得副产品A(NaOH溶液)和B(HCl溶液)各1mol，C正确；D．“双极膜组”电渗析法从NaCl溶液获得酸(HCl)和碱(NaOH)，可推知“双极膜组”电渗析法也可应用于从溶液中制备KOH和，D正确； 故选B。3．C【分析】由题意利用一种微生物将废水中有机物[主要成分是(C6H10O5)n]的化学能转化为电能的装置，即为原电池，由图N极通NO，M极为有机物，则N极为正极，发生还原反应，M极为负极，发生氧化反应；原电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极。【详解】A．由分析可知，M电极发生氧化反应，则M电极为负极，A错误；B．原电子工作时，外电路电子由负极流出，再流入正极，即电子流动方向为M→X→Y→N，B错误；C．N电极为正极，发生还原的反应式为，C正确；D．由题意利用一种微生物将废水中有机物的化学能转化为电能的装置，温度过高则会导致微生物失活，讲解速率则会减小，D错误；故选C。4．C【分析】通过电解饱和食盐水得到金属钠，金属钠可溶于水银形成合金“钠汞齐”Na·nHg，铁电极为阴极，石墨为阳极，洗气瓶中有白烟产生，说明有氯气通入洗气瓶生成氯化铵，据此分析。【详解】A．结合上述分析，电极B为电源负极，故错误；B．钠在阴极生成，电极反应式为：Na＋+e-＋nHg=Na·nHg，故错误；C．氯气通入洗气瓶生成氯化铵，方程式为：8NH3＋3Cl2=6NH4Cl＋N2，故正确；D．外电路转移2mol电子时，阴极也可能有氢离子放电，不一定能生成46g Na，故错误。答案为：C。5．C【详解】A．滴定管中盛放酸，应该用酸式滴定管，故A错误；B．过氧化钠为粉状固体且反应剧烈，不能用此装置，故B错误；C．通过铁氰化钾溶液可以检验是否有亚铁离子生成，从而判断铁作电极情况，可用来验证牺牲阳极法保护铁，故C正确；D．分液漏斗上端与烧瓶连通，上下压强保持一致，液体始终可以顺利流下，不能检查装置的气密性，故D错误；答案选C。6．C【分析】该装置为电解池，通入H2的Pt电极上H2发生失电子的氧化反应转化成H+，Pt电极为阳极，分层Si基电极为阴极。【详解】A．根据分析，Pt电极为阳极，Pt电极连接电源的正极，A项错误；B．Li能与Li2SO4溶液中的水发生反应2Li+2H2O=2LiOH+H2↑而消耗Li，故该电解池不能采用Li2SO4溶液做电解质，B项错误；C．由图示知，分层Si基电极附近发生的反应为6Li+N2=2Li3N，C项正确；D．NH3所处温度和压强未知，无法计算生成NH3的体积，D项错误；答案选C。7．A【详解】A．通入苯酚钠溶液中反应生成苯酚和碳酸氢钠，而不是生成碳酸钠，，A错误； B．高锰酸钾具有强氧化性，能氧化草酸为二氧化碳，B正确；C．实验室电解饱和食盐水生成氢氧化钠和氢气、黄绿色氯气，C正确；  D．醋酸钠溶液水解生成醋酸根氢氧根离子，使得溶液显弱碱性，能使酚酞试液变浅红色，D正确；故选A。8．C【分析】锌为活泼金属，失去电子发生氧化反应，Zn是负极，电极反应式为：，那么Mo为正极；【详解】A．由分析可知，Mo作原电池正极，A错误； B．电子负极经外电路流向正极，故由经导线流向Mo，B错误；C．锌为活泼金属，失去电子发生氧化反应，Zn是负极，电极反应式为：，C正确；  D．为0.02mol，则理论上转移的电子0.04mol，数目为，D错误；故选C。9．B【详解】A．生铁是铁和碳的混合物，且碳含量较高，潮湿环境中会形成原电池，铁作负极，加速腐蚀，A正确；B．海水呈弱碱性，轮船钢板在海水中易发生吸氧腐蚀，B错误；C．阴极保护法是将被保护金属作为电解池阴极，故钢闸门连接直流电源负极，是采用了外加电流保护法，C正确；D．人行道铁栏杆喷漆，隔绝氧气和水，可以延缓钢铁腐蚀的速率，D正确；故选B。10．A【分析】放电时，是原电池原理：电极M作负极：，发生氧化反应；电极N作正极：，发生还原反应；充电时，是电解池原理：电极M作阴极：，发生还原反应；电极N作阳极：，发生氧化反应；即：【详解】A．根据题意，TiO2光电极能使电池在太阳光下充电，所以，充电时，光可以促进电子转移，A错误；B．放电时M电极是负极，Na+向正极区移动，Na+浓度减小，B正确；C．由分析可知，充电时，M极发生还原反应，C正确；D．由分析可知，阳极上发生失电子的氧化反应，电极反应式为：，D正确； 故选D。11．B【分析】根据图示可知：左侧装置自发进行氧化还原反应，则该装置为原电池，右侧装置为电解池。Zn电极失去电子被氧化为Zn2+，则a电极为负极，b电极为正极；c电极与正极相连，为阳极；d电极与电源负极连接，为阴极，然后根据原电池、电解池原理分析解答。【详解】A．左侧电池的a电极上，Zn失去电子发生氧化反应，变为Zn2+进入溶液，则a电极作负极，A正确；B．b电极上NO2得到电子变为进入溶液，则b电极的质量不变，B错误；C．在b电极上发生还原反应：NO2+e-→，镁吸收1 mol NO2气体转移1 mol电子；在右侧电解池的c电极上发生反应：2H2O-4e-=4H++O2↑，每反应产生1 mol O2，转移4 mol电子。由于同一闭合回路中电子转移数目相等，因此每捕获4 mol NO2，c电极产生1 mol O2，其在标准状况下体积是22.4 L，C正确；D．d电极为阴极，在阴极上得到电子被还原产生，电极反应式为：，D正确；故合理选项是B。12．D【分析】从图中可知，A电极上O2得电子转化为H2O，A电极为正极，B电极上HS-失电子生成S，B电极为负极。【详解】A．根据分析A为正极，发生还原反应，A错误；B．根据分析B电极为负极，负极上HS-失电子生成S，电极反应为HS－-2e－ = S↓+H+，pH减小，B错误；C．原电池中质子向正极移动，因此质子应向海水层移动，C错误；D．微生物代谢反应为SO+2CH2O+H+=HS-+2CO2+2H2O，该反应中SO得电子为氧化剂，CH2O失电子为还原剂，氧化剂和还原剂物质的量之比为1：2，D正确；故选D。13． △H3=(△H1—△H2 )/2 b c < 0. 075 mol/(L﹒min) 3（mol/L)-2 (单位不作要求） CH4－8e－＋4O2－=CO2＋2H2O 2.8【分析】（1）由盖斯定律计算可得△H3；（2）①根据化学平衡状态的特征分析，当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、质量、体积分数以及百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，注意选择的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不变，说明到达平衡；②该反应为放热反应，反应过程中反应温度升高，平衡向逆反应方向移动，化学平衡常数减小；（3）依据表给数据建立三段式，通过化学反应速率公式和化学平衡常数公式计算化学反应速率和化学平衡常数；（4）①由阴离子移动方向可知B为负极，负极发生氧化反应，甲烷被氧化生成二氧化碳和水；②依据得失电子数目守恒计算消耗甲烷的体积。【详解】（1）由盖斯定律可知，（①—②）/2得N2(g)+O2(g)2NO(g)，则△H3=(△H1—△H2 )/2，故答案为△H3=(△H1—△H2 )/2；（2）①a、5c(NH3)=4c(O2)与反应的初始物质的量以及反应的转化程度有关，不能确定是否达到平衡，错误；b、N-H键的生成速率与O-H键的生成速率相等说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，正确；c、该反应是一个反应前后气体体积改变的化学反应，当反应达到平衡状态时，各物质的量不变，导致容器中压强不随时间的变化而改变，混合气体的压强不变能够说明反应达到平衡状态，正确； d、容器是恒容的，无论反应是否达到平衡状态，混合物的质量始终不变，容器的体积不变，导致密度始终不变，混合气体的密度不变不能说明费用达到平衡，错误； 故选bc，故答案为bc；②该反应为放热反应，若其他条件不变，将容器改为恒容的绝热容器，反应过程中反应温度升高，平衡向逆反应方向移动，化学平衡常数减小，故答案为<；（3）由表中数据可知，20min时处于平衡状态，设CO的转化率为x，依据题意建立如下三段式：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）起始量（mol）：2       4            0变化量（mol）：x       2x           x平衡量（mol）：2-x     4-2x          x压强之比等于物质的量之比，则平衡时混合气体总物质的量为（2mol+4mol）×6.2MPa/12.4MPa=（6-2x）mol，解得x=1.5 mol，则反应消耗c（CO）=1.5mol/1L=1.5 mol/L，以CO浓度变化表示的平均反应速率v(CO)＝1.5 mol/L/20min=0.075mol/（L．min）；化学平衡常数K=c(CH3OH)/c(CO)c2(H2)= 1.5 mol/L/0.5 mol/L×(1 mol/L)2=3（mol/L)-2，故答案为0.075mol/（L．min）；3（mol/L)-2；（4）①由阴离子移动方向可知B为负极，负极发生氧化反应，甲烷被氧化生成二氧化碳和水，电极方程式为CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O，故答案为CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O；②若用该燃料电池作电源，用石墨作电极电解硫酸铜溶液，当阳极收集到5.6L(标准状况)氧气时，反应转移1mol 电子，由得失电子数目守恒可知消耗甲烷的物质的量为0.125mol，则甲烷的体积为0.125mol×22.4mol/L=2.8L，故答案为2.8。【点睛】本题考查化学平衡状态判断、化学平衡常数、化学平衡计算、化学反应速率计算等，注意理解化学平衡状态的判断，选择的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不变，说明到达平衡。14．（1）（2分）C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) △H=+132kJ•mol-1（2）①放热(2分)   ②0.8mol/(L·min) (2分)③20%((2分) ④加催化剂(2分) [画曲线见右图] （2分）（3）（2分）4OH--4e-=O2↑+2H2O（4）（2分）CO+2Ag(NH3)2OH=2Ag↓+(NH4)2CO3+2NH3【详解】试题分析：（1）已知：①C(s)+O2(g) CO2(g) △H=-393kJ•mol-1；②2CO (g)+O2(g) 2CO2(g) △H=-566kJ•mol-1；③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-484kJ•mol-1，根据盖斯定律：①—②×1/2—③×1/2得该反应的热化学方程式为C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) △H=+132kJ•mol-1；（2）①根据题给反应和等效平衡知识知，温度为500℃时，起始容器中加入2molH2O、4molCO时，达平衡后CO2的物质的量为1.6mol，750℃时达平衡后CO2的物质的量为0.8mol，则升高温度，平衡逆向移动，该反应的正反应为放热反应。②根据题给反应知，v(H2)= v(CO2)，实验1中，0～4min时段内，v(H2)=3.2÷（1×4）="0.8" mol/(L·min)；③分析题给数据知，实验2达到平衡时CO的转化率=0.8/4×100%=20%；④实验3与实验2相比，化学平衡没有移动，只是缩短了达平衡时间，容器的体积恒定为1L，故改变的条件是加催化剂；图象见答案；（3）电解过程中若阳极为溶液中的OH-放电，则阳极的电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O；（4）将CO通入银氨溶液中可析出黑色的金属颗粒银，其反应方程式为CO+2Ag(NH3)2OH=2Ag↓+(NH4)2CO3+2NH3。考点：考查热化学方程式书写、盖斯定律，化学反应速率和化学平衡，电极反应式、化学方程式的书写。15． +41.19 正 B a：450L2·mol-2 0＜x＜2.025 CH3OH-6e-+3O2-＝CO2↑+2H2O 0.5mol×6×1.6×10－19Cmol-1×6.02×1023或2.895×105 C【详解】试题分析：（1）反应Ⅰ：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g) +H2O(g) △H1＝－49.58kJ•mol-1，反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2，反应Ⅲ：CO(g)+2 H2(g)CH3OH(g) △H3＝－90.77 kJ•mol-1，根据盖斯定律，反应Ⅱ可以是Ⅰ-Ⅲ得到，所以反应Ⅱ的焓变△H2=（-49.58kJ•mol-1）-（-90.77kJ•mol-1）="+41.19" kJ•mol-1；正反应是吸热反应升高温度平衡正向移动；（2）①A：n(H2)＝3mol，n(CO2)＝1.5mol、B：n(H2)＝3mol，n(CO2)＝2mol，，二者比较B相当于增大二氧化碳的量，转化率小于A，所以曲线Ⅱ代表B的投料；②在温度为500K的条件下，充入3mol H2和1.5mol CO2，该反应10min时达到平衡，二氧化碳的转化率是60%，则CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）初始浓度（mol/L）0.5      1        0         0变化浓度（mol/L）0.3     0.9      0.3       0.3平衡浓度（mol/L）0.2     0.1      0.3       0.3a．该温度下，反应I的平衡常数K= =450500K时，若在此容器中开始充入0.3molH2和0.9mol CO2、0.6molCH3OH、xmolH2O，浓度分别为0.1mol/L，0.3mol/L，0.2mol/L，x/3mol/L，若使反应在开始时正向进行，浓度商Qc=＜K=450，解得x=2.025，则x应满足的条件是0＜x＜2.025；b．当反应时间达到3min时，迅速将体系温度升至600K，则平衡正向进行，甲醇的浓度会增加，图象为（见答案）；（3）①以固体氧化锆氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子（O2-）在其间通过，分析该电池的工作原理如图3所示可知负极是甲烷失电子发生氧化反应，结合导电离子和电荷守恒分析书写电极反应为CH3OH-6e-+3O2-＝CO2↑+2H2O；②16g甲醇物质的量=16g÷32g/mol=0.5mol，发生反应时电子转移0.5mol×6=3mol，则理论上提供的电量最多为3mol×9.65×104C•mol-1=2.895×105 C。考点：考查盖斯定律的应用、化学反应速率的计算、化学平衡移动的影响因素等16． 负 从右向左 Cu2++2e-=Cu 阳 有气泡冒出，同时产生白色沉淀 2Al3++6Cl-+6H2O=3Cl2↑+3H2↑+2Al(OH)3↓ 外加电流的阴极保护法（或牺牲阳极的阴极保护法） O2+2H2O+4e-=4OH-【详解】(1)根据图中装置可知，锌为该原电池的负极，铜为正极；电流在外电路中从铜流向锌，则电解质溶液中硫酸根离子向锌电极移动，即由右向左移动，铜为正极，铜离子得电子生成铜单质，电极反应式为Cu2++2e-=Cu，故答案为：负；从右向左；Cu2++2e-=Cu；(2)根据图示可知，铜为原电池的正极，与电源正极相连的电极为阳极，所以y极为阳极，x电极为阴极，氢离子放电生成氢气，同时产生氢氧化铝白色沉淀，所以x电极的现象为有气泡冒出，同时产生白色沉淀，电离反应式为2Al3++6Cl-+6H2O=3Cl2↑+3H2↑+2Al(OH)3↓，故答案为：阳；有气泡冒出，同时产生白色沉淀；2Al3++6Cl-+6H2O=3Cl2↑+3H2↑+2Al(OH)3↓；(3)保护钢闸门的方法有电解池的原理，作电解池的阴极，叫外加电流的阴极保护法；有原电池的原理，作正极，叫牺牲阳极的阴极保护法，故答案为：外加电流的阴极保护法（或牺牲阳极的阴极保护法）；(4)正极反应物为氧气，得电子，生成氢氧根，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，故答案为：O2+2H2O+4e-=4OH-。17．(1) 直线型 (2d+a-b-2c)kJ/mol(2)AB(3) 0.4mol/L 351.5(MPa)2(4)选择水醇比为1.2，及时分离出H2(5) O2+4e-+2H2O=4OH- 6【详解】（1）CO2中C原子采用sp杂化，空间构型为直线型。焓变=反应物总键能-生成物总键能，则CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=(2d+a-b-2c) kJ/mol。（2）A．正反应吸热，体系温度降低，体系的温度保持不变，说明反应Ⅰ已经达到平衡，故A正确；B．CH3OH和H2O的投料比等于系数比，CH3OH和H2O的转化率始终保持相等，故B正确；C．加入稀有气体后容器体积不变，各物质浓度不变，平衡不移动，H2的物质的量不变，故C错误；D．正反应吸热，体系温度降低，故D错误；选AB。（3）1mol甲醇气体和1.2mol水蒸气混合充入1L恒温恒容密闭容器中，起始压强为2.2MPa下进行反应，平衡时容器中n(CH3OH)=n(CO)=0.1mol，根据碳元素守恒n(CO2)=1mol-0.1mol-0.1mol=0.8mol，根据氧元素守恒，每生成1mol CO2消耗1molH2O，此时H2O的物质的量为1.2mol-0.8mol=0.4mol，H2O的浓度为0.4mol/L，根据H元素守恒，反应生成H2的物质的量为(1-0.1)×2+(1.2-0.4) ×1=2.6mol，则平衡后的气体总物质的量为0.1+0.1+0.8+2.6+0.4=4mol，平衡时的压强为 ，则甲醇水蒸气重整的反应平衡常数Kp= 。（4）根据图像和速率公式，提高重整反应速率的合理措施除升高温度外，还可以选择水醇比为1.2，及时分离出H2。（5）根据图示，b电极通入氧气，b是正极，氧气得电子生成氢氧根离子，电极b的电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-。甲醇中碳元素化合价由-2升高为+4，当消耗1mol甲醇时，电离中转移6mol电子，根据电荷守恒，溶液中有6molNa+向正极区移动。18．(1)12(2) 90 粉碎含钴废料、适当增大溶液浓度、搅拌(3)(4) 过滤、洗涤、干燥 (5)参与了电极反应【分析】含钴废料(主要含钴、钡、钛的化合物)中加入稀硫酸，生成硫酸钡沉淀和硫酸钴、硫酸钛等，加热水生成TiO2·xH2O，硫酸钴溶液中加入饱和碳酸钠溶液生成碳酸钴和氢氧化钴，加入硫酸后得到硫酸钴，电解得到钴金属。【详解】（1）晶体钴中钴原子的堆积方式为六方最密堆积，配位数为12。（2）浸渣的主要成分为难溶性的；由图可知，随着浸出温度的升高，酸浸的浸出率增大，但升高到时浸出率变化不大，考虑到成本，应选择；将含钴废料进行粉碎，可增大废料与硫酸的接触面积，从而加快酸浸速率，也可以通过适当增大H2SO4溶液浓度、搅拌提高酸浸效果。（3）根据信息发生水解生成沉淀，结合元素守恒、电荷守恒可写出离子方程式，故答案为。（4）“沉钴”时获得纯净碱式碳酸钴的“系列操作”具体是指过滤、洗涤、干燥；时，解得。（5）当电压超过时，钴的产率降低的原因可能是参与了电极反应。19．(1) 还原(2) 取最后的洗涤液于试管中，滴入溶液不产生白色沉淀(检测不到)(3) 1.5% 1-1.5(4)【分析】钛精矿[主要成分是钛酸亚铁，含少量等杂质]经硫酸酸溶，等杂质变成了滤渣1，变成了，可能有部分在过滤时被空气氧化为，所以滤液用铁粉还原，滤渣2中是过量的铁粉；酸溶时钛变成了。加入氨水是将变为沉淀；加入是将沉淀溶解为。加入氨水和SDBS是为了形成较小颗粒的胶体；干燥后煅烧脱水获得纳米级别的。【详解】（1）与反应，生成、和是照方程质量守恒配的，反应方程式为；铁粉还原可能有部分在过滤时被空气氧化为；（2）题干说了“整个过程中钛的化合价没有变化”，即钛的化合价都是+4价，所以与反应生成和，离子方程式为；铁粉的加入，除了还原以外，还与过量的反应，到了加入氨水的环节，根据电荷守恒：与物质的量相等，所以检查洗涤液的的存在，相当于检查了是否还存在，检验不存在的方法：取最后的洗涤液于试管中，滴入溶液不产生白色沉淀(检测不到)；（3）晶粒平均大小为15nm-20nm左右时，根据题15-2图SDBS质量分数为1.5%；根据题15-2图pH范围在1-1.5之间；（4）依据题干中“用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融的作电解质，利用图示装置获得金属钙，并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛”，所以电极反应中得电子，阴极发生的电极反应为。20．(1)C

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