专题06 化学反应与能量(练习)-2024年高考化学二轮复习讲练测（新教材新高考）

这是一份专题06 化学反应与能量(练习)-2024年高考化学二轮复习讲练测（新教材新高考），共31页。试卷主要包含了丙烯是合成聚丙烯的单体，已知有如下三个烯烃加成反应等内容，欢迎下载使用。

TOC \ "1-1" \p " " \h \z \u \l "_Tc148019150" 01 反应热及其表示方法
\l "_Tc148019151" 02 热化学方程式 盖斯定律
\l "_Tc148019152" 03 原电池 化学电源
\l "_Tc148019153" 04 电解原理
\l "_Tc148019153" 05 金属的腐蚀与防护
01 反应热及其表示方法
1．(2024·河南省部分名校高三联考)丙烯是合成聚丙烯的单体。在催化剂作用下，丙烷脱氢生成丙烯的能量变化如图所示。下列叙述错误的是( )
A．上述反应的正反应是吸热反应B．催化剂的作用是降低反应的活化能
C．升温，该反应的平衡常数K 增大D．使用不同催化剂，该反应的△H不同
【答案】D
【解析】A项，上述反应中，反应物的总能量低于生成物的总能量，是吸热反应，故A正确；B项，催化剂的作用是降低反应的活化能，加快反应速率，故B正确；C项，该反应为吸热反应，升温，平衡正向移动，该反应的平衡常数K 增大，故C正确；D项，催化剂的作用是降低反应的活化能，但是不改变反应的焓变，故使用不同催化剂，该反应的△H相同，故D错误；故选D。
2．某反应2A=3B，它的反应能量变化曲线如图所示，下列有关叙述正确的是( )
A．该反应为吸热反应 B．A比B更稳定
C．加入催化剂会改变反应的焓变 D．整个反应的ΔH=E1-E2
【答案】D
【解析】A项，由图象可知物质A、B的能量相对大小，A比B能量高，所以A→B释放能量，是放热反应，A错误；B项，B能量比A的低，故B更稳定，B错误；C项，催化剂能改变反应途径和活化能大小，但不能改变焓变，C错误；D项，整个反应先吸收E1的能量，再放出E2的能量，所以ΔH=E1-E2，D正确；故选D。
3．(2024·山东潍坊市五县区高三阶段监测)化学反应H2+Cl2=2HCl的过程及能量变化如图所示。下列说法错误的是( )
A．光照和点燃条件下的反应热相同
B．H-Cl键的键能为862 kJ·ml－1
C．热化学方程式：H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) ΔH＝-183 kJ·ml－1
D．2ml气态氢原子的能量高于1ml氢气的能量
【答案】B
【解析】A项，反应热效应只与反应的始态和终态有关，与条件、途径无关，因此该反应在光照和点燃条件下的反应热效应是相同的，A正确；B项，由图可知2mlHCl分子中的化学键形成时要释放862kJ能量，所以H-Cl键的键能为431 kJ·ml－1，B错误；C项，由图可知1ml H2(g)和1mlCl2(g)反应生成2ml HCl(g)放出(862-679)kJ=183kJ能量，因此氢气与氯气反应的热化学方程式为H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) ΔH＝-183 kJ·ml－1，C正确；D项，气态氢原子形成氢气分子时形成化学键，形成化学键释放能量，因此2ml气态氢原子的能量高于1ml氢气的能量，D正确； 故选B。
4．化学反应中的能量变化，通常主要表现为热量的变化。下列相关表述正确的是( )
A．一定条件下，将0.5mlH2(g)和0.5mlI2(g)置于密闭容器中充分反应生成放热，其热化学方程式为：I2(g )+H2(g)2HI(g) △H=-2akJ•ml-1
B．在101kPa时，2 g H2完全燃烧生成液态水，放出热量，表示氢气燃烧热的热化学方程式表示为：
C．S(g)+ O2(g)=SO2(g) ΔH1 S(g)+ O2(g)=SO2(g) ΔH2 ΔH1＞ΔH2
D．HCl和NaOH反应的中和热，则0.5mlH2SO4和足量Ba(OH)2反应的
【答案】B
【解析】A项， 一定条件下，将0.5mlH2(g)和0.5mlI2(g)置于密闭容器中充分反应生成HI放热于akJ，则I2和H2反应生成1mlHI(g)时放热大于akJ，放热焓变为负，则其热化学方程式I2(g )+H2(g)2HI(g)△H＜-2akJ•ml-1，故A错误； B项，燃烧热是指在一定压强下，1 ml的可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物的时候所放出的热量；在101kPa时，2 gH2完全燃烧生成液态水，放出于285.8akJ热量，表示氢气燃烧热的热化学方程式表示为：，B正确；C项，硫蒸气的能量比等质量的固态硫能量高、则等量的硫蒸汽燃烧生成二氧化硫气体比固态硫燃烧放出的热量多，焓变为负值时，放出热量越多，焓变越小，则S(g)+ O2(g)=SO2(g) ΔH1 S(g)+ O2(g)=SO2(g) ΔH2 ΔH1＜ΔH2，故C错误；D项，HCl和NaOH反应的中和热ΔH =-57.3kJ•ml-1，硫酸和足量Ba(OH)2反应生成硫酸钡沉淀和水，由于生成沉淀，也要放热，则0.5mlH2SO4和足量Ba(OH)2反应放出的热量大于盐酸和氢氧化钠反应1ml液态H2O时放出的热量、即大于57.3kJ，则0.5mlH2SO4和足量Ba(OH)2反应的ΔH ＜-57.3kJ•ml-1，故D错误；故选B。
5．(2023·北京市东城区第一六六中学高三期中)以CO和H2为原料合成甲醇是工业上的成熟方法，直接以CO2为原料生产甲醇是目前的研究热点。我国科学家用CO2人工合成淀粉时，第一步就需要将CO2转化为甲醇。
已知：①CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH1=-90.5kJ/ml
②CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41.1kJ/ml
③2H2(g)+ O2(g)=2H2O(g) ΔH3=-483.6kJ/ml
下列说法不正确的是( )
A．若温度不变，反应①中生成1 ml CH3OH(l)时，放出的热量大于90.5 kJ
B．CO2与H2合成甲醇的热化学方程式为：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.4kJ/ml
C．通过电解制H2和选用高效催化剂，可降低CO2与H2合成甲醇反应的焓变
D．以CO2和H2O为原料合成甲醇，同时生成O2，该反应需要吸收能量
【答案】C
【解析】A项，1ml CH3OH(g)能量高于 1ml CH3OH(l)，反应物的总能量相同，根据能量守恒定律，若温度不变，反应国中生成1ml CH3OH(l)时，放出的热量大于90.5kJ，故 A 正确；B项，根据盖斯定律，①—②得CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=ΔH1-ΔH1=-49.4kJ/ml，故B正确；C项，催化剂可降低CO2与H2合成甲醇反应的活化能，但不改变反应的焓变，故C错误；D项，已知反应④CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.4kJ/ml，根据盖斯定律④×2—③×3得2CO2(g)+4H2O(g)=2CH3OH(g)+3O2(g) ΔH=2ΔH4-3ΔH3=1352kJ/ml＞0，，则该反应需要吸收能量，故 D 正确；故选C。
6．(2023·浙江省温州市高三第一次适应性考试)标准状态下，1ml纯物质的相对能量及解离为气态原子时所消耗的能量如下表所示：
下列说法正确的是( )
A．x =180
B．逐级断开CH4(g)中的每摩尔C—H所消耗的能量均为414kJ
C．解离每摩尔C(s，石墨)中的碳碳键平均耗能为239kJ
D．根据NO(g)＋CH4(g)CO2(g)＋N(g)+2H2O(g)的ΔH可计算出H—O键能
【答案】D
【解析】A项，焓变=生成物总能量-反应物总能量，则N2(g)＋O2(g)2NO(g) ΔH=2x kJ·ml−1，焓变=反应物总键能-生成物总键能，即498+946-632×2=2x，x =90，故A错误；B项，逐级断开CH4(g)中的每摩尔C—H所消耗的能量不相等，故B错误；C项，石墨晶体中每个碳原子形成3条共价键，两个碳原子形成1条键，则1ml石墨含有1.5mlC-C键，解离每摩尔C(s，石墨)中的碳碳键平均耗能为478kJ，故C错误；D项，焓变=反应物总键能-生成物总键能，C(s，石墨)+O2(g)CO2(g)的ΔH可计算出y值，再根据NO(g)＋CH4(g)CO2(g)＋N(g)+2H2O(g)的ΔH可计算出H—O键能，故D正确；故选D。
7．(2023·浙江省浙南名校联盟高三第二次联考)已知有如下三个烯烃加成反应
Ⅰ kJ⋅ml
Ⅱ kJ⋅ml
Ⅲ kJ⋅ml
则下列说法不正确的是( )
A．由题可知丁烯稳定性是Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ
B．由题可知断裂碳碳π键和氢氢σ键所消耗的能量总是小于形成两个碳氢σ键所放出的能量
C．由题可知烯烃的稳定性与双键碳上的取代基和构型有关
D．由题可知，由于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ断键和成键都一样，因此反应的不能由键能计算得到
【答案】D
【解析】A项，根据物质的能量越低越稳定，由热化学方程式可知放出的能量Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ，说明丁烯的能量大小为Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ，稳定性为Ⅲ＞Ⅱ＞Ⅰ，故A正确；B项，三个反应都是放热反应，由题可知断裂碳碳π键和氢氢σ键所消耗的能量总是小于形成两个碳氢σ键所放出的能量，故B正确；C项，由题可知烯烃的稳定性与双键碳上的取代基和构型有关，取代基越多，越稳定，反式比顺式结构稳定，故C正确；D项，反应的ΔH能由键能计算得到，反应焓变ΔH=反应物总键能-生成物总键能，故D错误；故选D。
8．(2023·浙江省诸暨市高三适应性考试)甲醇与水蒸气在催化剂作用下发生如下反应：
反应Ⅰ：CH3OH(g)CO (g)+ 2H2(g) ΔH1
反应Ⅱ：CO (g)+ H2O(g)CO2 (g)+ H2(g) ΔH2
根据能量变化示意图，下列说法正确的是( )
A．E3-E2＞E4-E1
B．反应Ⅱ决定整个反应的速率
C．催化剂可以降低总反应的焓变
D．CH3OH(g)＋H2O(g)CO2(g)＋3H2(g) ΔH=ΔH1-ΔH2
【答案】A
【解析】A项，由于绝对值，该值为负值，去掉绝对值后，E3-E2＞E4-E1，A正确；B项，由图可知，反应I正反应的活化能为E1-E5，反应II的活化能为E2-E3，反应I的活化能较大，则反应I的反应速率慢于反应II，反应I决定整个反应的速率，B错误；C项，催化剂可改变反应的活化能，反应的焓变由始态和终态决定，催化剂不改变焓变，C错误；D项，根据盖斯定律，反应I+II可得目标方程CH3OH(g)＋H2O(g)CO2(g)＋3H2(g) ΔH=ΔH1+ΔH2，D错误；故选A。
9．(2024·河南省湘豫名校联盟高三联考)太阳能是理想的清洁能源，通过Fe3O4和FeO的热化学循环可以利用太阳能，其转化关系如图所示。下列说法错误的是( )
A．过程Ⅰ中氧化产物是O2
B．过程Ⅱ化学方程式为CO2+6Fe2Fe3O4+C
C．过程Ⅱ产物中只有离子键形成
D．总反应式为CO2(g)=C(s)+CO(g)，是吸热反应
【答案】C
【解析】A项，过程Ⅰ中氧元素化合价升高，故O2是氧化产物，A项正确；B项，由图知过程Ⅱ的反应物是CO2、FeO，生成物是Fe3O4，B项正确；C项，产物单质碳中含有“碳碳共价键”，C项错误；D项，碳与O2反应是放热反应，D项正确；故选C。
10．(2024·上海徐汇高三期中)由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示。下列说法错误的是( )
A．使用催化剂可以降低过渡态的能量
B．反应物能量之和大于生成物能量之和
C．N2O(g)+NO(g)=N2(g)+NO2(g) ΔH＝-139 kJ·ml－1
D．断键吸收能量之和大于成键释放能量之和
【答案】D
【解析】A项，催化剂可以降低活化能，降低过渡态的能量，A正确；B项，根据图象可知，此反应的反应物的总能量大于生成物的总能量，B正确；C项，根据图象可知，此反应放热Q=348kJ/ml-209kJ/ml=139kJ/ml，故热化学方程式为：ΔH＝-183 kJ·ml－1，C正确；D项，△H=反应物的键能总和-生成物的键能总和＜0，断键吸收能量之和小于成键释放能量之和，D错误；故选D。
11．(2024·江苏泰州高三泰州中学期中调研)在催化剂CuCl2作用下，通过氧气直接氧化氯化氢制备氯气。该反应为可逆反应，热化学方程式为。下列化学反应表示正确的是( )
A．实验室制氯气：MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
B．电解饱和NaCl溶液的阴极反应：
C．
D．氯气溶于水具有漂白性：
【答案】A
【解析】A项，在实验室中用浓盐酸与MnO2混合加热发生氧化还原反应制取Cl2，该反应的化学方程式为：MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O，A正确；B项，电解饱和NaCl溶液时，在阴极上H2O电离产生的H+得到电子发生还原反应，电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，B错误；C项，同种物质所含有的能量：气态＞液态，反应物的能量相同，生成物含有的能量越低，反应放出的热量就越多，则相应反应的反应热就越小，所以，C错误；D项，氯气溶于水，与水反应产生盐酸和次氯酸，次氯酸是弱酸，主要以电解质分子存在，要写化学式，该反应的离子方程式应该为：Cl2+H2OH++Cl-+HClO，D错误；故选A。
02 热化学方程式 盖斯定律
1．工业生产硫酸过程中，SO2在接触室中被催化氧化为SO3气体，已知该反应为放热反应。现将2 ml SO2、1 ml O2充入一密闭容器充分反应后，放出热量98.3 kJ，此时测得SO2的转化率为50%，则下列热化学方程式正确的是( )
A．2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH=+196.6 kJ·ml-1
B．2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH=-98.3 kJ·ml-1
C．SO2(g)+O2(g) SO3(g) ΔH=-98.3 kJ·ml-1
D．SO2(g)+O2(g) SO3(g) ΔH=-196.6 kJ·ml-1
【答案】C
【解析】2ml SO2、1ml O2充入恒容容器中，达平衡时，SO2的转化率为50%，则反应了的SO2的物质的量为1ml，放出热量98.3kJ，则每反应1mlSO2，放出98.3kJ的热量，故热化学方程式为：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) △H=-196.6 kJ•ml-1或SO2(g)+O2(g) SO3(g)，△H=-98.3 kJ•ml-1，由此判断各选项热化学方程式正误。A项，反应是放热反应，ΔH小于0，故A错误；B项，热化学方程式中反应热和对应二氧化硫的量不符合，故B错误；C项，选项中的热化学方程式符合题意，故C正确；D项，热化学方程式中反应热和对应二氧化硫的量不符合，故D错误；故选C。
2．根据以下热化学方程式，ΔH1和ΔH2的大小比较错误的是( )
A．Br2(g)+H2(g)=2HBr(g) ΔH1，Br2(l)+H2(g)=2HBr(g) ΔH2，则有ΔH1ΔH2
C．4Al(s)+3O2(g)=2Al2O3(s) ΔH1，4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s) ΔH2，则有ΔH1异丁烷
【答案】C
【解析】A项，ΔH2、ΔH3分别表示异丁烷与正丁烷的燃烧热，若ΔH2＞ΔH5，说明燃烧1 ml两种物质时前者释放的热量较后者少，由此知异丁烷的能量较低，则正丁烷转化为异丁烷是放热反应，故A错误；B项，燃烧热是1ml纯物质完全燃烧生成指定产物时放出的热量，含H元素的物质燃烧生成的指定产物为液态水，所以ΔH3的值不是正丁烷的燃烧热，故B错误；C项，ΔH1+ΔH2和ΔH3+ΔH4的始态和终态相同，由盖斯定律可知，ΔH1+ΔH2=ΔH3+ΔH4，故C正确；D项，相同条件下，能量越低越稳定，则稳定性：正丁烷＜异丁烷，故D错误；故选C。
14．(2024·山东济南山东省实验中学校高三一诊)根据的水溶液能量循环图：
下列说法不正确的是( )
A．由于氢键的存在，ΔH1(HF)＞ΔH1(HCl)
B．已知气体溶于水放热，则ΔH1(HF) ＜0
C．相同条件下，ΔH2(HCl)＞ΔH2(HBr)
D．ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6
【答案】B
【解析】A项，ΔH1为脱水能，为吸热过程，焓变大于零，HF与水分子间存在氢键，所以ΔH1(HF)的焓变更大，故ΔH1(HF)＞ΔH1(HCl) ，A正确；B项，ΔH1为脱水能，为吸热过程，焓变大于零，B错误；C项，ΔH2为离解能，为吸热过程，氯原子半径小于溴原子，故氢氯键键能更大，则相同条件下，ΔH2(HCl)＞ΔH2(HBr)，C正确；D项，由盖斯定律可知，反应的焓变于途径无关，故ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6，D正确；故选B。
15．(2023·河南省豫北名校高三毕业班一轮复习联考)如图1、图2分别表示1 mlH2O和1 mlCO2分解时的能量变化情况(单位：kJ)。下列说法错误的是( )
A．CO的燃烧热ΔH＝-285 kJ·ml－1
B．C(s)+H2O(g)CO (g)+ H2(g) ΔH＝+134kJ·ml－1
C．的键能为
D．无法求得CO(g)+H2O(g)CO2 (g)+ H2(g)的反应热
【答案】D
【解析】由图1可知，H-H键能为436kJ/ml，O=O键的键能为247kJ/ml×2=494kJ/ml，1mlH2O(g)分解生成O2(g)和H2(g)的热化学方程式为H2O(g)=O2(g)+H2(g)ΔH=+243kJ⋅ml-1，即O2(g)+H2(g)=H2O(g)ΔH=-243 kJ/ml；由图2可知，CO(g)+O2(g)=CO2(g)ΔH=-285kJ/ml，C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH=-394kJ/ml。A项，由图2可知，CO的燃烧热化学方程式为CO(g)+O2(g)=CO2(g)ΔH=-285kJ/ml，故A正确；B项，根据分析可知，①C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH=-394kJ/ml，②H2O(g)=O2(g)+H2(g)ΔH=+243kJ⋅ml-1，③CO(g)+O2(g)=CO2(g)ΔH=-285kJ/ml，由盖斯定律①+②-③可得C(s)+H2O(g)CO (g)+ H2(g) ΔH＝+134kJ·ml－1，故B正确；C项，由图1可知，O=O键的键能为247kJ/ml×2=494kJ/ml，故C正确；D项，根据盖斯定律，将两式H2O(g)=O2(g)+H2(g)ΔH=+243 kJ/ml、CO(g)+O2(g)=CO2(g)ΔH=-285kJ/ml相加可得CO(g)+H2O(g)CO2 (g)+ H2(g)的反应热，故D错误；故选D。
16．(2024·湖北省腾云联盟高三联考)点阵能(U)是衡量晶体中离子间键结合能大小的一个量度，是阐明晶体化学性质的重要物理量。为探究NaCl的离子键强弱，设计如下图所示的Brn-Haber循环。
由此可得U/(kJ/ml)为( )
A．＋746.9B．-746.9C．＋749.6D．-749.6
【答案】C
【解析】由题干信息可知，Na(s) →Na(g) ΔH1=+108.4kJ/ml，Na(g) →Na+(g) ΔH2=+495.0kJ/ml，Cl2(g) →Cl(g) ΔH3=+119.6kJ/ml，Cl(g) →Cl-(g) ΔH4=-384.3kJ/ml，Na+(g)+Cl-(g)=NaCl(s) ΔH5=-UkJ/ml，Na(s)+Cl2(g)=NaCl(s) ΔH=-410.9/ml，根据盖斯定律可知，ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5=(+108.4kJ/ml)+( +495.0kJ/ml)+( +119.6kJ/ml)+( -384.3kJ/ml)+( -UkJ/ml)=-410.9kJ/ml，即得U=749.6，故选C。
17．(2024·河北石家庄高三第二次调研考试)化学反应中一定伴随着能量的变化。回答下列问题：
(1)已知：1mlN2(g)生成2mlN需要吸收946kJ的能量，1mlO2(g)生成2mlO需要吸收498kJ的能量，1mlN与1mlO形成1mlNO(g)释放632kJ的能量，则N2(g)和O2(g)生成NO(g)的热化学方程式为 。
(2)已知SO2(g)+O2(g)=SO3(g)反应过程的能量变化如图所示：
则2SO3(g)=2SO2(g)+O2(g) △H= kJ/ml。
(3)盖斯定律是化学热力学发展的基础，盖斯定律的具体内容是 。
(4)已知：乙炔(C2H2)的燃烧热为1300kJ/ml，氢气的燃烧热为286kJ/ml。常温下，将21.2g由乙炔和氢气组成的混合气体在足量氧气中充分燃烧，共放出1097.2kJ的热量，则混合气体中乙炔和氢气的物质的量之比为 。
(5)用F2代替N2O4和液态肼(N2H4)反应释放的能量更大。
已知：①N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) △H=-534kJ/ml；
②2HF(g)=H2(g)+F2(g) △H=+538kJ/ml；
③2H2O(g)=2H2(g)+O2(g) △H=+484kJ/ml。
则液态肼和氟气反应生成氮气和氟化氢气体的热化学方程式为 。
【答案】(1)N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH = 180 kJ/ml
(2)-198.0
(3)一个化学反应，不管是一步完成还是分几步完成的，其反应热是相同的
(4)4:1
(5)N2H4(l)+2F2(g)= N2(g)+ 4HF(g) △H =-1126 kJ/ml
【解析】(1)N2(g)和O2(g)生成NO(g)的反应方程式为：N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH，根据ΔH =反应物键能之和-生成物键能之和=946kJ/ml +498kJ/ml -2×632kJ/ml=180 kJ/ml，则该反应的热化学方程式为：N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH = 180 kJ/ml；(2)由图可知SO2(g)+O2(g)=SO3(g)的△H=-99.0 kJ/ml，则2SO3(g)=2SO2(g)+O2(g) △H=-198.0 kJ/ml；(3)盖斯定律的具体内容是一个化学反应，不管是一步完成还是分几步完成的，其反应热是相同的；(4)设乙炔的物质的量为xml，氢气的物质的量为yml，则26x+2y=21.2；1300x+286y=1097.2，解得：x=0.8；y=0.2；则混合气体中乙炔和氢气的物质的量之比为4：1；(5)液态肼和氟气反应生成氮气和氟化氢气体的反应方程式为：N2H4(l)+2F2(g)= N2(g)+ 4HF(g)，根据盖斯定律可知，该反应可由①-2×②+③得到，则△H=△H1-2△H2+△H3=(-534kJ/ml)-2×( +538kJ/ml)+( +484kJ/ml)=-1126 kJ/ml；反应热化学方程式为：N2H4(l)+2F2(g)= N2(g)+ 4HF(g) △H =-1126 kJ/ml。
03 原电池 化学电源
1．(2024·河北邢台王岳联盟高三联考)我国最近在太阳能光电催化一化学耦合处理硫化氢研究中获得新进展，相关装置如图所示。
下列说法错误的是( )
A．该装置中能量转化形式有化学能转化为电能
B．该装置工作时，b极为正极
C．a极的电极反应式为Fe2+-e-=Fe3+
D．电路中每通过1 ml e-，可处理34 g H2S
【答案】D
【解析】该装置中存在由化学能转化为电能的构成，因此存在原电池反应原理。负极上发生失去电子的氧化反应，正极上发生得到电子的还原反应，在同一闭合回路中电子转移数目相等。A项，根据图示可知：该装置中存在的能量转化形式有光能转化为化学能，化学能转化为电能，故该装置中能量转化形式有化学能转化为电能，A正确；B项，根据图示可知：在b电极上H+得到电子被还原产生H2，故b电极为原电池的正极，B正确；C项，根据图示可知在a极上Fe2+失去电子变为Fe3+，故a电极的电极反应式为Fe2+-e-=Fe3+，C正确；D项，H2S失去2个电子变为S和2个H+，故电路中若通过2 ml e-，可处理34 g H2S，则若电路中每通过1 ml e-，可处理17 g H2S，D错误；故选D。
2．(2023·浙江省诸暨市高三适应性考试)可充放电锂硫电池与传统锂电池相比，在能量密度、工作温度、电压稳定方面都有一定的优势。一种锂硫电池正极材料为被碳材料包装起来的硫单质，放电时Li与S8化合成Li2S固体，下列说法不正确的是( )
A．负极失电子，发生氧化反应
B．充电时，Li+向碳材料电极移动
C．正极的电极反应：S8+16Li++16 e-=8Li2S
D．该电池通常不选择水系电解液
【答案】B
【解析】可充放电锂硫电池放电时，Li为负极，Li失去电子被氧化，正极材料为被碳材料包装起来的硫单质，硫单质得到电子被还原，充电时为电解池，阴极上锂离子得电子被还原，阳极上Li2S失去电子被氧化。A项， 放电时为原电池，负极失电子，发生氧化反应，A正确；B项，充电时为电解池，Li+向阴极Li移动，放电时为原电池，Li+向碳材料电极移动，B不正确；C项，放电时正极发生还原反应，结合题干信息可知，电极反应：S8+16Li++16 e-=8Li2S，C正确；D项，Li能与水反应，则该电池通常不选择水系电解液，D正确；故选B。
3．(2024·西安陕西师大附中高三第一次月考)科学家研制出一种新型短路质电化学电池，利用这种电池可以消除空气中的CO2，该装置的结构、工作原理如图所示。下列有关说法错误的是( )
A．短路膜和常见的离子交换膜不同，它既能传递离子还可以传递电子
B．当负极生成1ml CO2时，理论上需要转移1ml电子
C．负极反应为：H2-2e-+2OH-= 2H2O
D．当反应消耗(标况)O2时，理论上需要转移4ml电子
【答案】C
【解析】A项，短路膜和常见的离子交换膜不同，根据图中信息得到短路膜既能传递离子还可以传递电子，故A正确；B项，根据负极反应式为：H2+2HCO3--2e-=2H2O+CO2↑，当负极生成1ml CO2时，理论上需要转移1ml电子，故B正确；C项，负极反应式为：H2+2HCO3--2e-=2H2O+CO2↑，故C错误；D项，根据正极反应式O2+2CO2+4e-=2CO32-，当反应消耗22.4L(标况下物质的量为1ml)O2时，理论上需要转移4ml电子，故D正确。故选C。
4．(2024·山东省新高考联合质量测评高三联考)中国科学技术大学某课题组发明一款可充放电的全固态钠电池，本发明提供的固态钠离子电解质的制备方法工艺简单、成本低廉、生产效率高，适用于大规模产业化生产。工作原理如图所示，下列说法正确的是( )
A．放电时，电极电势N极高于M极
B．充电时，由M极迁移至N极
C．充电时，M极电极反应式为Na3V2(PO4)3+2e-=NaV2(PO4)3+2Na+
D．为了降低成本，可以将固态聚合物电解质换为Na3PO4溶液
【答案】B
【解析】由题意知该电池属于二次电池，示意图为放电过程，N极上钠失电子产生钠离子，发生氧化反应，为负极，M极上Na3V2(PO4)3转化为NaV2(PO4)3，发生得电子的还原反应，为正极，充电时为电解池，M极为阳极，N极为阴极。A项，根据分析可知，放电时，M为正极，N为负极，电极电势M极高于N极，A错误；B项，充电时，阳离子Na+由阳极M极迁移至阴极N极，B正确；C项，充电时，阳极M极电极上Na3V2(PO4)3转化为NaV2(PO4)3，反应式为Na3V2(PO4)3-2e-=NaV2(PO4)3+2Na+，C错误；D项，钠与水能反应，不能将固态聚合物电解质换为Na3PO4溶液，D错误；故选B。
5．(2024·江西赣州中学高三月考)利用细菌处理有机废水产生的电能可以进行脱硫，从而达到废物利用同时有利于环境保护。脱硫原理：利用羟基自由化基(，氧元素为-1价)将燃煤中的含硫物质(主要是FeS2)氧化除去，其装置示意图如图所示。下列说法错误的是( )
A．X为阴离子交换膜
B．a为负极，电极反应式为CH3COO-+2H2O-8e-═2CO2↑+7H+
C．理论上处理12.0gFeS2，b极消耗标况下空气(氧气占空气体积分数21%)约为42L
D．利用羟基自由基除去煤中FeS2的离子方程式：FeS2+15·OH=Fe3++2 SO42-+7H2O+H+
【答案】C
【解析】由题干装置图可知，a为负极，电极反应式为：CH3COO-+2H2O-8e-═2CO2↑+7H+，b极为正极，电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，故石墨1为阳极，电极反应式为H2O-e-═H++•OH，海水中的Na+移向正极，故Y为阳离子交换膜，Cl-移向负极，则X为阴离子交换膜。A项，由分析可知，X为阴离子交换膜，A正确；B项，由图可知，a极碳元素价态升高失电子，故a极为负极，电极反应式为CH3COO-+2H2O-8e-═2CO2↑+7H+，B正确；C项，理论上处理12.0gFeS2，需消耗羟基自由化基的物质的量为×15=1.5ml，石墨1为阳极，电极反应式为H2O-e-═H++•OH，故转移电子的物质的量为1.5ml，b极电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，消耗标况下氧气空气体积约为×22.4L/ml=8.4L，空气(氧气占空气体积分数21%)约为=40L，C错误；D项，利用羟基自由基除去煤中FeS2，由电子守恒、电荷守恒和原子守恒可得反应的离子方程式为：FeS2+15·OH=Fe3++2SO42-+7H2O+H+，D正确；故选C。
6．(2024·湖北省腾云联盟高三联考)以金属镍分别浸泡在不同浓度的Ni(NO3)2溶液的浓差电池，盐桥中电解质为KNO3，其工作示意图如下所示。
下列说法错误的是( )
A．电极的电势：a极