四川省2023年高考化学模拟题汇编-05化学能与电能

这是一份四川省2023年高考化学模拟题汇编-05化学能与电能，共19页。试卷主要包含了单选题，原理综合题，工业流程题等内容，欢迎下载使用。

四川省2023年高考化学模拟题汇编-05化学能与电能

一、单选题
1．（2023·四川自贡·统考二模）劳动开创未来。下列劳动项目所对应的化学解释错误的是
选项
劳动项目
化学解释
A
工人浇注熔融钢水前对模具进行干燥
铁与水高温下会反应
B
医务人员用75%的乙醇对办公家具消毒
利用乙醇的强氧化性
C
食堂服务员用热的纯碱溶液洗涤餐具
纯碱能促进油脂水解
D
车间工人在电热水器内部加装镁棒
牺牲阳极的阴极保护

A．A B．B C．C D．D
2．（2023·四川自贡·统考二模）科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质，发展了一种新型储能氯流电池(如图)，其中电极a为NaTi2(PO4)3/Na3Ti2(PO4)3通过风力发电进行充电时，电极a的反应为NaTi2(PO4)3+2Na++2e-=Na3Ti2(PO4)3；下列说法错误的是

A．放电时，电子的流向：电极a→输电网→电极b
B．充电时，电极b为阳极，发生氧化反应
C．放电时总反应：NaTi2(PO4)3+2NaClNa3Ti2(PO4)3+Cl2↑
D．充电时，每转移0.2mol电子，NaCl溶液质量减少11.7g
3．（2023·四川宜宾·统考二模）由乙烯制备2-氯乙醇(HOCH2CH2Cl)的原理为：CH2=CH2+HClO→HOCH2CH2Cl。用铂(Pt)作电极电解KCl溶液制备2-氯乙醇的装置如下图所示。下列说法错误的是

A．Y连接电源的负极
B．电解时，K+通过阳离子交换膜从左侧移向右侧
C．理论上，制取1 mol 2-氯乙醇生成气体b的体积为11.2L (标准状况) 。
D．电解时，左侧溶液pH逐渐减小，右侧溶液pH逐渐增大
4．（2023·四川凉山·统考二模）化学和生活、社会发展息息相关。下列说法正确的是
A．将铬、锰加入普通钢中制成不锈钢，使钢铁制品永不生锈
B．核酸检测时用到的“拭子”由尼龙纤维制成，属于有吸附性的天然有机高分子材料
C．化石燃料脱硫与碳达峰、碳中和无关
D．广汉三星堆出土的青铜器深埋于地下而生锈，是因为发生了析氢腐蚀
5．（2023·四川凉山·统考二模）科学家设计了一种将苯酚(C6H5OH)氧化为CO2和H2O的原电池-电解池组合装置如图所示，已知羟基自由基(·OH)是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂。下列说法错误的是

A．高温下不利于该电池的使用
B．电池工作一段时间后， NaCl溶液浓度将降低
C．d电极的电极反应为：H2O-e-=·OH+H+
D．相同时间内，c、d两极产生气体的体积比(相同条件下)为3：7
6．（2023·四川巴中·统考一模）锂离子电池应用广泛，某课题组使用纳米Si-C复合颗粒直接与锂接触，形成LixSi，将锂盐溶于三乙二醇二甲醚(TEGDME)作为电解液，与O2/C电极匹配组成如图所示原电池。该电池的总反应为xO2+2LixSixLi2O2+2Si，下列说法错误的是

A．该电池放电时，a为负极
B．放电时，当负极质量减少14g时，电解液中转移1molLi+
C．充电和放电过程，电解液中Li+浓度都不会改变
D．电池充电时，阳极的电极反应为Li2O2-2e-=O2↑+2Li+
7．（2023·四川成都·成都七中校考二模）一种稳定且具有低成本效益的碱性混合多硫化物-空气氧化还原液流电池结构如图所示。下列说法正确的是

A．膜a为阴离子膜，膜b为阳离子膜
B．充电时的总反应为：4OH-+2=4+O2+2H2O
C．放电时，左侧贮液室中含的多硫电解质减少
D．放电时，外电路通过2mol电子，理论上II室及右侧贮液器中的NaOH总共减少2mol
8．（2023·四川泸州·统考二模）一种高压可充电Zn−PbO2电池工作原理如图所示，通过复合膜ab与复合膜ba反向放置，分隔两室电解液，复合膜间是少量H2O，复合膜ab与ba交界处离子不能通过，复合膜中a膜是阳离子交换膜，b膜是阴离子交换膜。下列说法错误的是

A．放电时，K+穿过a膜移向复合膜ab间
B．放电时，复合膜ba间发生了H2O解离出H+和OH－的变化
C．充电时的总反应式为：PbSO4+=Zn+PbO2+2H2O+
D．充电时的阳极电极反应式为：PbSO4+4OH－−2e－=PbO2+ +2H2O
9．（2023·四川成都·成都七中校考二模）2022年诺贝尔化学奖授予了对点击化学和生物正交化学做出贡献的三位科学家。我国科学家在寻找新的点击反应砌块的过程中，意外发现一一种安全，高效合成化合物，其结构简式如图所示，其中X、Y、Z和W是原子序数依次增大的短周期元素，Y与W是同一主族元素，下列说法正确的是

A．电解Z的简单氢化物的水溶液可制得Y单质
B．简单离子半径：W>Z>Y
C．简单氢化物的沸点：W>X
D．最高价含氧酸的酸性：Z>W
10．（2023·四川成都·校联考二模）FeCl3溶液吸收工业废气H2S后可通过电解装置实现再生，同时将酸性污水中的硝酸盐降解为无污染物质，其工作原理如图所示。下列说法正确的是

A．惰性电极b为电解池的阳极
B．H+从b极区向a极区迁移
C．降解1mol，理论上吸收5molH2S
D．随着电解进行，阴极区的pH增大
11．（2023·四川成都·一模）某种电催化法以为催化电极合成腈类化合物和偶氮化合物，装置示意图如图。下列说法错误的是

A．左侧电极的电势比右侧的高，且发生氧化反应
B．阴极发生反应：
C．从右侧经过阴离子交换膜向左侧移动
D．每当合成得到，同时合成
12．（2023·四川绵阳·二模）pH计的工作原理(如图所示)是通过测定电池电动势E(即玻璃电极和参比电极的电势差)而确定待测溶液的pH。电池电动势E与待测溶液pH关系为： (E的单位为V，K为常数)。下列说法错误的是

A．计工作时，化学能转化为电能
B．玻璃电极玻璃膜内外的差异会引起电池电动势的变化
C．若玻璃电极电势比参比电极低，玻璃电极反应：
D．若测得的标准溶液电池电动势E为，可标定常数

二、原理综合题
13．（2023·四川自贡·统考二模）CO2的转化和利用是实现碳中和的有效途径。其中CO2转换为CH3OH被认为是最可能利用的路径，该路径涉及反应如下：
反应I：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.4kJ/mol
反应II：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2>0
请回答下列问题：
(1)若已知H2和CO的燃烧热，计算反应II的ΔH2，还需要的一个只与水有关的物理量为___________。
(2)在催化剂条件下，反应I的反应机理和相对能量变化如图1(吸附在催化剂表面上的粒子用*标注，TS为过渡态)。

完善该反应机理中相关的化学反应方程式：OH*+H2(g)=___________；以TS3为过渡态的反应，其正反应活化能为___________eV。
(3)在恒温恒压下，CO2和H2按体积比1：3分别在普通反应器(A)和分子筛膜催化反应器(B)中反应，测得相关数据如下表。
已知：①分子筛膜催化反应器(B)具有催化反应、分离出部分水蒸气的双重功能：
②CH3OH的选择性=

1.8MPa260°C
CO2平衡转化率
甲醇的选择性
达到平衡时间(s)
普通反应器(A)
25.0%
80.0%
10.0
分子筛膜催化反应器(B)
a>25.0%
100.0%
8.0

①在普通反应器(A)中，下列能作为反应(反应I和反应II)达到平衡状态的判据是___________(填标号)。
A．气体压强不再变化   B．气体的密度不再改变。
C．v正(CO2)=3v逆(H2) D．各物质浓度比不再改变
②平衡状态下，反应器(A)中，甲醇的选择性随温度升高而降低，可能的原因是___________；在反应器(B)中，CO2的平衡转化率明显高于反应器(A)，可能的原因是：___________。
③若反应器(A)中初始时n(CO2)=1mol，反应I从开始到平衡态的平均反应速率v(CH3OH)=___________mol/s；反应II的化学平衡常数Kp(II)=___________(用最简的分数表示)；
(4)近年来，有研究人员用CO2通过电催化生成CH3OH，实现CO2的回收利用，其工作原理如图2所示。请写出Cu电极上的电极反应式：___________。

14．（2023·四川成都·成都七中校考二模）甲醇是一种基础有机化工原料，广泛应用于有机合成、医药、农药、染料、高分子等化工生产领域。利用二氧化碳合成甲醇，能有效降低二氧化碳排放量，为甲醇合成提供了一条绿色合成的新途径。
相关化学键的键能数据
化学键
C=O
H-H
C-H
C-O
H-O
键能E/(kJ·mol-1)
806
436
413
343
465

方法I：二氧化碳催化加氢制甲醇
在一定温度下，利用催化剂将CO2和H2合成CH3OH．已知各反应物、产物均为气体。回答下列问题：
(1)写出CO2和H2反应生成CH3OH和水的热化学方程式：___________。
(2)某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂条件下，将1molCO2和3molH2通入2L密闭容器中进行反应(此时容器内总压强为200kPa)，反应物和产物的分压随时间的变化曲线如图所示。

若保持容器体积不变，t1时反应达到平衡，测得H2的体积分数为，
①此时用H2压强表示0-t1时间内的反应速率v(H2)=___________kPa·min-1若再向该容器中充入1molCO2和3molH2，平衡将___________(填正向，逆向或不)移动。
②t2时将容器体积迅速压缩为原来的一半，图中能正确表示压缩体积后CO2分压变化趋势的曲线是___________(用图中a、b、c、d表示)，理由___________。
若其它条件不变，T1°C时测得平衡体系的压强为plkPa；T2°C时，测得平衡体系的压强为p2kPa，若p1>p2，则T1___________T2(填“>”、“<”或“无法确定)。
③在该温度下，反应的标准平衡常数=___________。(已知：分压=总压×该组分物质的量分数，对于反应dD(g)+eE(g)=gG(g)+hH(g)，，其中=100kPa，pG，pH，pD，pE，为组分平衡分压)
方法II：CO2电解法制甲醇
利用电解原理，可将CO2转化为CH3OH，其装置如图所示。

(3)双极膜B侧为___________(填“阴离子”或“阳离子”交换膜。
(4)TiO2电极上电极反应方程式：___________。

三、工业流程题
15．（2023·四川凉山·统考二模）某工厂利用黄铁矿(FeS2)和电解金属锰后的阳极渣(主要成分MnO2，杂质为Pb、Fe、Cu元素的化合物)为原料制备高性能磁性材料MnCO3的I工艺流程如下：

回答下列问题：
(1)FeS2中硫元素化合价为_______，滤渣I的成分除了S还有_______。
(2)写出任意两种加快酸浸速率的措施_______、_______。“除铁、铜”过程中加入H2O2的目的是_______。
(3)请结合平衡移动原理解释“除钙”时溶液酸度不宜过高，否则溶液中Ca2+沉淀不完全的原因是：_____。
(4)“沉锰”时发生反应的离子方程式为：_______。“沉锰”时需缓慢向含MnSO4的溶液中滴加NH4HCO3，否则会发生反应MnCO3(s) + 2OH-(aq)Mn(OH)2(s) +(aq)而生成Mn(OH)2，该反应的平衡常数K=_______(保留一位小数，已知： Ksp[Mn(OH)2]=1.9 ×10-13，Ksp(MnCO3)=2.2× 10-11)。
(5)用惰性电极电解酸性MnSO4溶液还可制备MnO2，其阳极反应式为_______。
16．（2023·四川成都·一模）工业上用电解溶液生成的氯气为原料，生产溴酸钾的工艺流程如下：

回答下列问题：
(1)惰性电极电解溶液产生氯气总反应的离子方程式为______________。
(2)“合成I”中得到，该反应的还原剂是______________；“合成II”中加入的目的是____________。
(3)结合溶解度曲线分析，“合成Ⅲ”为复分解反应，该反应能发生的原因是____________；若向溶液中加入______________粉末，可使溶液中的降为[假设溶液体积不变，已知该温度下]。“合成III”实际中用饱和溶液而不用粉末的优点是______________(写一条)。
(4)为了从过滤II后的滤液中获得氯化镁结晶，依次要经过________、___________操作。
(5)另一种产生溴酸盐的方法是用溶液吸收，同时生成气体。写出相应的化学方程式______________；原子经济性更高的是______________(填“吸收法”或“氯气氧化法”)。


参考答案：
1．B
【详解】A．铁与水高温下会反应生成四氧化三铁和氢气，故浇注熔融钢水前对模具进行干燥，A不符合题意；
B．乙醇能使蛋白质变性，故用75%的乙醇对办公家具消毒，B符合题意；
C．热的纯碱溶液显碱性，能和油脂反应，故用热的纯碱溶液洗涤餐具，C不符合题意；
D．镁比铁活泼，故能保护铁，为牺牲阳极的阴极保护，D不符合题意；
故选B。
2．C
【分析】充电时，电极a的反应为NaTi2(PO4)3+2Na++2e-=Na3Ti2(PO4)3，a极发生还原反应，a为阴极，b为阳极；那么放电时a为负极、b为正极；
【详解】A．由分析可知，放电时a为负极，则电子的流向为负极流向正极：电极a→输电网→电极b，A正确；
B．充电时，电极b为阳极，失去电子发生氧化反应，B正确；
C．放电时总反应为Na3Ti2(PO4)3失去电子发生氧化反应生成钠离子、氯气得到电子发生还原反应生成氯离子，总反应为：Na3Ti2(PO4)3+Cl2NaTi2(PO4)3+2NaCl，C错误；
D．充电时，根据电子守恒可知，2Na+~2e-~2NaCl，每转移0.2mol电子，NaCl溶液质量减少0.2mol ×58.5g/mol=11.7g，D正确；
故选C。
3．C
【分析】根据上述装置图可知，用铂(Pt)作电极电解KCl溶液，左侧氯离子失电子被氧化为氯气，氯气溶于水生成盐酸和次氯酸，次氯酸氧化乙烯来制备2-氯乙醇，所以X电极为电解池的阳极，右侧Y电极为阴极，水得电子生成氢气和氢氧根离子，溶液中钾离子通过阳离子交换膜进入右侧，则推知气体b为氢气，溶液a为KOH溶液，据此分析解答。
【详解】A．根据上述分析可知，Y电极为阴极，连接电源的负极，A正确；
B．电解池工作中，阳离子移向阴极，所以上述装置中，钾离子通过阳离子交换膜从左侧会移向右侧，B正确；
C．当制取1 mol 2-氯乙醇时，消耗1molHClO，因生成的氯气与水反应为可逆反应，所以电极中电子转移数会大于1mol，则生成氢气的体积大于0.5mol，即不为11.2L（标准状况），C错误；
D．电解时，左侧氯气与水反应生成HCl和HClO，HClO与乙烯反应，但生成的HCl会使溶液pH逐渐减小，右侧溶液中“放氢生碱”，所以溶液pH逐渐增大，D正确；
故选C。
4．C
【详解】A．将铬、加入普通钢中制成不锈钢，能大大增强钢铁的抗腐蚀能力，但并不能使钢铁制品永不生锈，A错误；
B．尼龙纤维属于合成纤维，属于有机高分子材料，但不属于天然有机高分子材料，B错误；
C．化石燃料脱硫不能减少二氧化碳排放，与碳达峰、碳中和无关，C正确；
D．铜的金属活动性排在H之后，不会发生析氢腐蚀，D错误；
故选C。
5．D
【分析】由图可知，a极铬得到电子发生还原反应，为正极，反应为；b极苯酚失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和水，为负极，反应为；则c为阴极、d为阳极；
【详解】A．高温下微生物会失去活性，故高温下不利于该电池的使用，A正确；
B．电池工作一段时间后，a侧氢氧根离子、b侧氢离子迁移到中间室中生成水，导致氯化钠溶液浓度将降低，B正确；
C．d为阳极，水失去电子发生氧化反应，电极反应为：H2O-e-=·OH+H+，C正确；
D．c为阴极，水放电生成氢气；d极苯酚和羟基自由基发生氧化还原反应生成二氧化碳，根据电子守恒可知，，故相同时间内，c、d两极产生气体的体积比(相同条件下)为14:6=7:3，D错误；
故选D。
6．B
【分析】该电池放电时LixSi在负极失电子，电极反应为2LixSi-2xe-=2xLi++2Si，正极反应为xO2+2xe-+2xLi+=xLi2O2，充电时Li2O2在阳极失电子，电极反应为xLi2O2-2xe-=2xLi++xO2↑，阴极反应为2Si+2xe-+2xLi+=2LixSi。
【详解】A．该电池放电时，Li+向b电极移动，a为负极，A正确；
B．放电时LixSi在负极失电子，电极反应为2LixSi-2xe-=2xLi++2Si，负极质量减少14g时，电解液中转移2molLi+，B错误；
C．充电和放电过程中，Li+从一个电极转移到另一个电极，电解液中Li+的浓度不变，C正确；
D．电池充电时Li2O2在阳极失电子，电极反应为Li2O2-2e-=2Li++O2↑，D正确；
故答案选B。
7．B
【详解】A．膜a为阳离子膜，放电过程中1室发生氧化反应，钠离子交换到2室；b为阴离子交换膜；故A错误；
B．充电时，氢氧根氧化得到氧气，被还原为，总反应为4OH-+2=4+O2+2H2O，故B正确；
C．放电时，转化为，所以含的多硫电解质增加，故C错误；
D．放电时，氧气和水反应产生氢氧根，所以NaOH增加，故D错误；
故答案选B。
8．D
【分析】根据图中信息锌失去电子，锌为负极，二氧化铅是正极。
【详解】A．放电时，原电池“同性相吸”，则K+穿过阳离子交换膜即a膜移向复合膜ab间，故A正确；
B．放电时，负极不断消耗氢氧根，复合膜ba间发生了H2O解离出H+和OH－，解离出的OH－穿过阴离子交换膜即b膜向负极移动，解离出的H+穿过阳离子交换膜即a膜向正极移动，故B正确；
C．根据题中信息得到负极是锌失去电子变为，正极是二氧化铅得到电子变为硫酸铅，则充电时的总反应式为：PbSO4+=Zn+PbO2+2H2O+，故C正确；
D．放电时正极反应式为： PbO2+ +4H++2e－= PbSO4+2H2O，则充电时的阳极电极反应式为：PbSO4+2H2O −2e－=PbO2+ +4H+，故D错误。
综上所述，答案为D。
9．A
【分析】由结构简式可知，X能形成3个共价键、Y形成2个共价键、Z形成1个共价键、W形成6个共价键，X、Y、Z和W是原子序数依次增大的短周期元素，Y与W是同一主族元素，则X为N元素、Y为O元素、Z为F元素、W为S元素。
【详解】A．氟离子的放电能力弱于氢氧根离子，则电解氢氟酸溶液实际上是电解水，水在阳极失去电子发生氧化反应制得氧气，故A正确；
B．电子层结构相同的离子，核电荷数越大，离子半径越大，则氧离子的离子半径大于氟离子，故B错误；
C．氨分子能形成分子间氢键，硫化氢不能形成分子间氢键，氨分子间的作用力强于硫化氢，沸点高于硫化氢，故C错误；
D．氟元素的非金属性最强，没有正化合价，不存在最高价含氧酸，故D错误；
故选A。
10．D
【详解】A．惰性电极b是将硝酸盐在酸性条件下降解为无污染物质即氮气，化合价降低，因此b电极为电解池的阴极，故A错误；
B．电解质“异性相吸”即H+从a极区向b极区迁移，故B错误；
C．降解1mol，转移5mol电子，则生成5mol铁离子，根据2Fe3+＋H2S＝S↓＋2H＋＋2Fe2+，因此理论上吸收2.5molH2S，故C错误；
D．随着电解进行，阴极区不断消耗氢离子，因此溶液的pH增大，故D正确；
综上所述，答案为D。
11．D
【详解】A．右侧电极硝基苯发生还原反应，右侧为阴极、左侧为阳极，所以左侧电极的电势比右侧的高，且发生氧化反应，故A正确；
B．右侧电极硝基苯发生还原反应，右侧为阴极，阴极发生反应为 ，故B正确；
C．右侧为阴极、左侧为阳极，从右侧经过阴离子交换膜向左侧移动，故C正确；
D．阳极反应式为，R-CH2NH2-4e-+4OH-=R-CN+4H2O，根据得失电子守恒，每当合成得到，同时合成，故D错误；
选D。
12．C
【详解】A．原电池是把化学能转化为电能，pH计是以玻璃电极（在特制玻璃薄膜球内放置已知浓度的HCl溶液，并插入Ag-AgCl电极）和另一Ag-AgCl电极插入待测溶液中组成电池，计工作时，化学能转化为电能，A正确；
B．pH与电池的电动势E存在关系：，则pH=，利用玻璃膜内外氢离子浓度的差异引起电动势的变化达到测量溶液的pH目的，B正确；
C．若玻璃电极电势比参比电极低，，为原电池负极，负极上是银失电子生成氯化银，电极反应为：Ag-e-+Cl-═AgCl，C错误；
D．pH与电池的电动势E存在关系：，若测得的标准溶液电池电动势E为，可标定常数K=E-0.059pH=0.377-0.059×3=0.2，D正确；
故答案为：C。
13．(1)H2O(g)H2O(l)的ΔH
(2)     H2O*     1.40
(3)     BD     反应I为放热反应、反应II为吸热反应，升高温度，反应I逆向移动、反应II正向移动     在反应器(B)中，能分离出部分水蒸气，导致反应正向移动     0.02    
(4)

【详解】（1）燃烧热是在101 kPa时，1 mol物质完全燃烧生成指定物质时所放出的热量；反应II中生成H2O(g)，若已知H2和CO的燃烧热，计算反应II的ΔH2，还需要的一个只与水有关的物理量为H2O(g)H2O(l)的ΔH；
（2）由图可知，该反应机理中：OH*+H2(g)= H2 O*；过渡态物质的总能量与反应物总能量的差值为活化能，TS3为过渡态的反应，其正反应活化能为0.40ev-(-1.00ev)=1.40ev；
（3）①A．在恒温恒压下进行反应，压强为常量，A不符合题意；   
B．在恒温恒压下进行反应，容器体积为变量，气体总质量始终不变，则混合气体的密度为变量，其不变说明反应已达平衡，B符合题意；
C．v正(CO2)=3v逆(H2)，此时正逆反应速率不相等，反应没有达到平衡，C不符合题意；
D．各物质浓度比不再改变，说明平衡不再移动，达到平衡状态，D符合题意；
故选BD；
②反应I为放热反应、反应II为吸热反应，升高温度，反应I逆向移动、反应II正向移动，导致甲醇的选择性随温度升高而降低；分子筛膜催化反应器(B)具有催化反应、分离出部分水蒸气的双重功能，故导致在反应器(B)中，能分离出部分水蒸气，导致反应正向移动，使得CO2的平衡转化率明显高于反应器(A)；
③在恒温恒压下，CO2和H2按体积比1：3分别在普通反应器(A)反应，若反应器(A)中初始时n(CO2)=1mol，则氢气投料3mol；CO2平衡转化率为25%，则反应二氧化碳0.25mol，甲醇的选择性80%，则生成甲醇0.25mol×80%=0.2mol，则：


反应I从开始到平衡态的平均反应速率 ；
平衡时总的物质的量为3.6mol，二氧化碳、氢气、一氧化碳、水的物质的量分别为0.75mol、2.35mol、0.05mol、0.25mol，则二氧化碳、氢气、一氧化碳、水分压分别为、、、，反应II为等气体分子数的反应，则化学平衡常数Kp(II)=；
（4）由图可知，铜极为阴极，二氧化碳得到电子发生还原反应生成甲醇，反应为。
14．(1)CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)，ΔH=-57kJ·mol-1
(2)          正     b     容器体积缩小为原来的一-半，压强加倍，CO2分压变为原来的2倍，但增大压强，平衡正向移动，CO2分压比原来的2倍要小     >     或0.0145
(3)阳离子
(4)CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O

【详解】（1）CO2与H2反应生成CH3OH和H2O，ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和=（806×2+436×3-413×3-343-465-465×2）kJ/mol=-57kJ/mol，热化学方程式为CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)，ΔH=-57kJ·mol-1。
（2）①初始时总压强为200kPa，气体总物质的量为4mol，t1时H2的体积分数为，设参与反应的H2有3xmol，则参与反应的CO2有xmol，生成甲醇xmol，生成H2Oxmol，，解得x=0.2mol，则此时气体总物质的量为3.6mol，总压强为180kPa，H2的分压为120kPa，则v(H2)=，再向容器中充入1molCO2和3molH2相当于增大压强，则化学平衡正向移动。
②t2时刻将容器体积压缩为原来的一半，CO2分压变为原来的2倍，压强增大化学平衡正向移动，CO2的分压比原来的2倍要小，故b曲线符合CO2分压变化趋势。该反应为放热反应，升高温度化学平衡逆向移动压强增大，T2时压强小于T1，说明T1>T2。
③平衡时气体总压强为180kPa，CO2、H2、CH3OH、H2O的分压分别为40kPa、120kPa、10kPa、10kPa，则Kθ==。
（3）从图中可知，TiO2电极为阴极，阳离子向电解质的阴极移动，则双极膜B侧为阳离子交换膜。
（4）TiO2电极上，CO2得电子结合H+生成CH3OH，电极反应式为CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O。
15．(1)     -1     PbSO4
(2)     粉碎阳极渣和黄铁矿、适当增大硫酸的浓度     适当升温等     将Fe2+氧化成Fe3+，以便除去
(3)酸度过高，F-与H+结合形成弱电解质HF，CaF2(S)Ca2+(aq)+2F- (aq)平衡右移
(4)     Mn2++2=MnCO3↓+H2O+CO2↑     115.8
(5)Mn2+-2e- + 2H2O= MnO2+4H+

【分析】阳极渣(主要成分MnO2，杂质为Pb、Fe、Cu元素的化合物)，加入稀硫酸酸浸，产生硫酸铅为滤渣Ⅰ主要成分，及产生S；加入双氧水、氧化钙调节pH，除铁、铜，得到滤渣Ⅱ为氢氧化铁、氢氧化铜，再加入MnF2除钙，生成CaF2，再加入碳酸氢铵沉锰，得到碳酸锰；
【详解】（1）根据化合价法则，FeS2中硫元素为-1价，所以铁元素的化合价是+2价；
根据分析，滤渣I的成分除了S还有PbSO4；
（2）加快酸浸速率的措施粉碎阳极渣和黄铁矿、适当增大硫酸的浓度，适当升温等；
“除铁、铜”过程中加入H2O2的目的是将Fe2+氧化成Fe3+，以便生成Fe(OH)3而除去；
（3）酸度过高，F-与H+结合形成弱电解质HF，CaF2(S)Ca2+(aq)+2F- (aq)平衡右移，故“除钙”时溶液酸度不宜过高，否则溶液中Ca2+沉淀不完全；
（4）硫酸锰与碳酸氢铵溶液混合反应生成碳酸锰和二氧化碳，“沉锰”时发生反应的离子方程式为: Mn2++2=MnCO3↓+H2O+CO2↑；
反应MnCO3(s) + 2OH-(aq)Mn(OH)2(s) +(aq)的平衡常数K=====115.8；
（5）用惰性电极电解酸性MnSO4溶液还可制备MnO2，其阳极上Mn2+失电子产生MnO2，电极反应式为Mn2+-2e- + 2H2O= MnO2+4H+。
16．(1)
(2)          与反应得到溴酸根离子，在合成Ⅲ中更多地生成溴酸钾与氯化镁分离，提高的纯度
(3)     反应体系中溶解度较小，析出沉淀     1.08     用饱和溶液沉淀速率更快或转化率(利用率)更高
(4)     蒸发结晶     趁热过滤
(5)          氯气氧化法

【分析】工业上用电解饱和食盐水生成氯气生产溴酸钾的工艺流程，分析流程可知，饱和食盐水电解生成氯气具有氧化性，在水中和溴单质反应生成溴酸和氯化氢，加入过量氧化镁和盐酸溴酸反应生成氯化镁和溴酸镁，过滤得到滤液中加入饱和氯化钾溶液，溴酸镁在饱和溶液中析出晶体，以此解答。
【详解】（1）用惰性电极电解 MgCl2溶液过程中，阳极2Cl--2e-=Cl2↑ 阴极2H2O+2e-+Mg2+=H2↑+ Mg(OH)2↓， 总反应的离子方程式为。
（2）“合成I”发生反应是氯气在水溶液中氧化溴单质为溴酸，反应的化学方程式5Cl2+Br2+6H2O=2HBrO3+10HCl，Br元素化合价上升，该反应的还原剂是；依据流程分析可知，加入和溶液中反应得到溴酸根离子，在合成Ⅲ中更多地生成溴酸钾与氯化镁分离，提高的纯度。
（3）过量氧化镁和盐酸溴酸反应生成氯化镁和溴酸镁，加入饱和氯化钾溶液，反应体系中溶解度较小，析出沉淀，发生了复分解反应；降为时，即需要沉淀2×0.15mol/L×2-2×0.1mol/L=0.4mol，需要消耗0.4molKCl，此时溶液中剩余c(K+)=，需要加入KCl的物质的量n(K+)=0.34mol/L×2L+0.4mol=1.08mol；“合成III”实际中用饱和溶液而不用粉末的优点是：用饱和溶液沉淀速率更快或转化率(利用率)更高。
（4）氯化镁的溶解度随温度变化较大，可以通过重结晶的方法从溶液中获得氯化镁结晶，依次要经过蒸发结晶、冷却结晶操作。
（5）和反应生成、和KBr，Br元素化合价由0价上升到+5价，又由0价下降到-1价，根据得失电子守恒和原子守恒配平方程式为： ；该方法中部分转化为KBr，氯气氧化法中全部转化为，所以原子经济性更高的是氯气氧化法。