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单元检测五　化学反应与能量
一、选择题(本题包括15小题，每小题3分，共45分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)
1.已知：
CH3CH2CH2·＋HClCH3CH2CH3＋Cl··CH(CH3)2＋HCl
CH3CH2CH2·＋HBrCH3CH2CH3＋Br··CH(CH3)2＋HBr
[以上微粒均为气体状态；稳定性：·CH(CH3)2>CH3CH2CH2·]
下列说法正确的是(　　)
A.ΔH1＝ΔH2＋ΔH3-ΔH4
B.E(H—Cl)-E(H—Br)可以表示为ΔH1-ΔH3
C.ΔH2>ΔH1
D.升高温度，活化能降低，化学反应速率增大
2.(2024·浙江模拟预测)实验是化学离不开的主题。下列说法正确的是(　　)
A.图1装置用CH3COOH和NaOH测定中和反应反应热
B.图2表示盐酸与NaOH溶液的反应的体系与环境
C.图3装置用于模拟侯氏制碱法制备NaHCO3
D.图4装置可用于简单的电镀实验
3.在无氧环境下，CH4经催化脱氢芳构化可以直接转化为高附加值的芳烃产品。一定温度下，CH4芳构化时同时存在如下反应：
ⅰ.CH4(g)===C(s)＋2H2(g)　ΔH1＝＋74.6 kJ·mol-1　ΔS＝＋80.84 J· mol-1·K-1
ⅱ.6CH4(g)===C6H6(l)＋9H2(g)　ΔH2
已知25 ℃时有关物质的燃烧热数据如表：
物质 CH4(g) C6H6(l) H2(g)
ΔH/(kJ·mol-1) a b c
下列说法不正确的是(　　)
A.受反应ⅰ影响，随着反应进行，单位时间内甲烷转化率和芳烃产率逐渐降低
B.反应ⅱ的ΔH2＝(6a-b-9c) kJ·mol-1
C.反应ⅰ在1 000 K时能自发进行
D.分离产物C6H6，可提高H2在混合气体中的体积分数
4.以太阳能为驱动力，在介导上产生空穴h＋(空穴是指共价键上流失一个电子，最后在共价键上留下空位的现象)，在室温条件下可将氮气转化为氨气，其工作原理如图。下列说法错误的是(　　)
A.该过程中能量变化是光能转化为化学能
B.该工艺可能生成副产物氢气
C.生成氨气的总反应：2N2＋6H2O4NH3＋3O2
D.VB上产生3 mol h＋，CB上产生11.2 L(标准状况) NH3
5.NH3催化还原NO是重要的烟气脱硝技术，其反应过程与能量关系如图1；研究发现在催化剂上可能发生的反应过程如图2。下列说法不正确的是(　　)
A.NH3催化还原NO为放热反应
B.过程Ⅰ中NH3断裂极性键，需要吸收能量，Fe3＋体现了氧化性
C.过程Ⅲ的离子方程式：4Fe2＋＋4H＋＋O2===4Fe3＋＋2H2O
D.反应过程中，反应物为NH3、O2、NO，Fe3＋、Fe2＋为中间产物
6.已知反应：①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH1
②N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)　ΔH2
③N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH3
则反应4NH3(g)＋7O2(g)===4NO2(g)＋6H2O(g)的ΔH为(　　)
A.2ΔH1＋2ΔH2-2ΔH3
B.ΔH1＋ΔH2-ΔH3
C.3ΔH1＋2ΔH2-2ΔH3
D.3ΔH1＋2ΔH2＋2ΔH3
7.Diels Alder反应是一步完成的协同反应，也是立体专一的顺式加成反应。如图所示加成反应，生成两种主产物M、N，反应过程中的能量变化如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.反应过程中，只有π键断裂，无π键生成
B.产物M比N更稳定
C.升高温度，生成N的速率会增大，生成M的正反应速率会减小
D.升高温度，M可能转化为N
8.(2024·安徽十五校卓越联盟体联考)如图是某一电化学腐蚀过程的原理图，下列有关说法正确的是(　　)
A.左侧电势高于右侧
B.浸金过程中的催化剂只有NH3
C.整个反应过程中，氧化剂为O2
D.负极区发生的反应为O2＋2H2O＋4e-===4OH-
9.2 甲基丙烯与HCl的加成反应有两种产物，这两种加成反应过程与其相应的能量变化曲线关系如图所示。在恒容绝热密闭容器中通入一定量的2 甲基丙烯与HCl的混合物进行有关反应。下列说法正确的是(　　)
A.反应焓变大小：反应Ⅰ>反应Ⅱ
B.产物稳定性的强弱：产物1>产物2
C.改变催化剂，反应Ⅰ、Ⅱ的活化能和反应热均发生改变
D.2 甲基丙烯与H2O的加成反应产物中更稳定
10.下列说法正确的是(　　)
A.利用甲装置作电源电解熔融氯化钠，若制得1 mol Cl2，消耗1 mol H2SO4
B.乙装置中b极的电极反应式为MnO2＋e-＋Li＋===LiMnO2
C.丙装置中A溶液中所含溶质为NH3·H2O
D.丁装置中若生成0.2 mol Cu2(OH)3Cl，则消耗的O2体积为2.24 L(标准状况)
11.近期我国科技工作者设计了一套高效光电化学燃料电池，其工作原理如图所示(忽略溶液体积的变化)。光照时，“光催化电极a”会产生e-和空穴(h＋)，下列说法错误的是(　　)
A.该装置实现了光能和化学能到电能的转化
B.负极反应式为＋10h＋＋2H2O===4CO2↑＋10H＋
C.电池工作时，溶液中的稀硫酸浓度减小
D.电池工作时，溶液中的H＋会从左向右迁移
12.我国科技工作者设计工作原理如图所示的方案，实现对废水中有机物的无害化处理。下列说法错误的是(　　)
A.工作时将化学能转化为电能
B.N极上的电极反应为Cr＋3e-＋4H2O===Cr(OH)3↓＋5OH-
C.工作中Ⅰ区电解质溶液pH会增大
D.工作时，Ⅱ区溶液中n(Na＋)、n(Cl-)会减小
13.(2024·安徽十五校卓越联盟体联考)某有色金属工业的高盐废水中主要含有H＋、Cu2＋、Zn2＋、S、F-和Cl-，利用如图电解装置可回收ZnSO4、CuSO4并尽可能除去F-和Cl-，其中双极膜(BP)中间层的H2O被解离为H＋和OH-，并在直流电场作用下分别向两极迁移，M膜、N膜需在一价阴离子交换膜和阳离子交换膜中选择。下列说法正确的是(　　)
A.电解过程中，不需要控制高盐废水的pH
B.BP膜中H＋均向右侧溶液迁移，M膜为一价阴离子交换膜
C.溶液a的溶质主要为HF和HCl，溶液b的溶质主要为ZnSO4和CuSO4
D.当阳极产生22.4 L气体(标准状况)时，理论上有2 mol离子通过N膜
14.(2024·辽宁省部分高中月考)一种环保的水激活“纸基”电池(如图所示)主要由1个平方厘米的电池单元组成，还包含3种印在长方形纸带上的油墨，纸带上分布着NaCl固体。一种油墨含有石墨薄片印制在纸的一面上；纸的反面印有含锌粉的油墨；在纸的两面，在以上两种油墨之上，都印上了含石墨薄片和炭黑的油墨(作导体)。下列说法错误的是(　　)
A.印有含石墨薄片的油墨的一面为正极
B.滴水激活“纸基”电池一段时间后，该电池的质量会减小
C.当有3.25×10-3g锌粉溶解时，理论上转移的电子数为1×10-4NA
D.该电池能够减少低功率废弃电子器件带来的环境影响
15.(2024·贵州一模)Rh(Ⅰ) Ru(Ⅲ)双金属配合物催化醋酸甲酯羰基化反应制备醋酸的反应机理和各基元反应活化能垒如图所示。其中Cat.表示催化剂，TS和TN分别表示各基元反应的过渡态和产物。下列说法错误的是(　　)
A.反应中Ru的成键数目不变
B.该羰基化反应每消耗1 mol CH3COOCH3生成1 mol CH3COOH
C.由CH3I生成CH3COI经历了4个基元反应，其中第四步反应速率最慢
D.Rh(Ⅰ) Ru(Ⅲ)双金属配合物降低了反应的活化能，但不改变反应的焓变
二、非选择题(本题包括4小题，共55分)
16.(12分)碳是形成化合物种类最多的元素，其单质及化合物是人类生产生活中主要的能源物质。
请回答下列问题：
(1)有机物M经过太阳光光照可转化成N，转化过程如图，ΔH＝＋88.6 kJ·mol-1，则M、N相比，较稳定的是　　　　。
(2)已知CH3OH(l)的燃烧热ΔH＝-726.5 kJ·mol-1，CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)　ΔH＝-a kJ·mol-1，则a　　　(填“>”“<”或“＝”)726.5。
(3)将Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层，生成HCl和CO2，当有1 mol Cl2参与反应时释放出145.0 kJ热量，写出该反应的热化学方程式：　　　　　　　。
(4)已知：①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝-393.5 kJ·mol-1
②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH2＝-566 kJ·mol-1
③TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(s)＋O2(g)　ΔH3＝＋141 kJ·mol-1
则TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(s)＋2CO(g)的ΔH＝　　　　　。
(5)已知断开1 mol H—H、1 mol N—H、1 mol N≡N分别需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ，则N2(g)与H2(g)反应生成NH3(g)的热化学方程式为　　　　　　　。
17.(12分)煤是我国第一能源，研究其综合利用及污染物处理具有重要意义。
(1)几种物质的燃烧热见下表(298 K，101 kPa)：
化学式 C(s，石墨) H2(g) CO(g) CH4(g)
ΔH/(kJ·mol-1) -393.5 -285.8 -283.0 -890.3
已知：298 K、101 kPa时，H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44 kJ·mol-1；煤的燃烧热可用石墨的燃烧热粗略估算。煤的气化反应为C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝　　　　　 kJ·mol-1。
(2)电解脱硫基本原理如图所示，利用电极反应将Mn2＋转化成Mn3＋，Mn3＋再将煤中的含硫物质(主要是FeS2)氧化为Fe3＋和S。
①脱硫反应的离子方程式为　　　　　。
②电解过程中，混合溶液的pH将　　　　　(填“变大”“变小”或“不变”)，理由是　　　　　。
(3)如图所示装置可回收利用工业废气中的CO2和SO2。装置工作时，溶液中质子的移动方向是　　　　　(填“甲→乙”或“乙→甲”)，乙室中电极反应式为　　　　　。
18.(14分)(2024·山东潍坊安丘等三区县测试)尿素[CO(NH2)2]合成的发展体现了化学科学与技术的不断进步。回答下列问题：
(1)十九世纪初，用氰酸银(AgOCN)与NH4Cl在一定条件下反应制得CO(NH2)2，实现了由无机物到有机物的合成。该反应的化学方程式是　　　　。
(2)二十世纪初，工业上以CO2和NH3为原料，在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步进行，反应过程能量变化如图。总反应为CO2(l)＋2NH3(l)===CO(NH2)2(l)＋H2O(l)　ΔH＝　　　　kJ·mol-1(用E1、E2、E3、E4表示)；快反应的化学方程式为　　　　　　　　。
(3)研究发现，电催化CO2和含氮物质(N等)在常温、常压下合成尿素，有助于实现碳中和及解决含氮废水污染问题，电解原理如图所示。电极b接电源的　　　　极；生成尿素的电极反应为　　　　，若生成1 mol CO(NH2)2，经过质子交换膜的H＋的物质的量为　　　　mol。
19.(17分)回答下列问题。
(1)已知完全燃烧a g乙炔(C2H2)气体时生成1 mol CO2和H2O(l)，同时放出热量b kJ，则表示乙炔燃烧热的热化学方程式：　　　　　　　。
(2)某课外科学兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。图中是两个串联的甲烷燃料电池做电源对乙池、丙池进行电解实验(各溶液溶质均足量)，当闭合该装置的电键时，观察到电流表的指针发生了偏转。
①A电极上发生的电极反应为　　　　　　　　　　　　　　　　。
②电解过程中丙池中发生的总反应为　　　　　　　　　　　　　　　　。
③当两个燃料电池共消耗甲烷2 240 mL(标准状况)，乙池中某极上析出Ag的质量为　　　　g。
(3)如图所示是一种可实现氢气循环利用的新型电池的放电工作原理。
若以此新型电池为电源，用惰性电极电解制备硼酸[H3BO3或B(OH)3]，其工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子和阴离子通过)。
①新型电池放电时，负极电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　。
②两池工作时，电池的电极M应与电解池的　　　　(填“a”或“b”)极相连接；1、2、3膜为阳膜的是　　　　　　。
③产品室中发生的离子反应为　　　　。单元检测五　化学反应与能量
一、选择题(本题包括15小题，每小题3分，共45分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)
1.已知：
CH3CH2CH2·＋HClCH3CH2CH3＋Cl··CH(CH3)2＋HCl
CH3CH2CH2·＋HBrCH3CH2CH3＋Br··CH(CH3)2＋HBr
[以上微粒均为气体状态；稳定性：·CH(CH3)2>CH3CH2CH2·]
下列说法正确的是(　　)
A.ΔH1＝ΔH2＋ΔH3-ΔH4
B.E(H—Cl)-E(H—Br)可以表示为ΔH1-ΔH3
C.ΔH2>ΔH1
D.升高温度，活化能降低，化学反应速率增大
答案　A
解析　由盖斯定律可知，①-③＝②-④，则ΔH1＝ΔH2＋ΔH3-ΔH4，A正确；由盖斯定律可知，③-①可得HCl＋ Br·―→HBr＋ Cl·，ΔH＝ΔH3-ΔH1，则E(H—Cl)-E(H—Br)可以表示为ΔH3-ΔH1，B不正确；升高温度，活化分子百分数增大，单位时间内的有效碰撞次数增大，化学反应速率增大，但是活化能不变，D不正确。
2.(2024·浙江模拟预测)实验是化学离不开的主题。下列说法正确的是(　　)
A.图1装置用CH3COOH和NaOH测定中和反应反应热
B.图2表示盐酸与NaOH溶液的反应的体系与环境
C.图3装置用于模拟侯氏制碱法制备NaHCO3
D.图4装置可用于简单的电镀实验
答案　B
解析　盐酸与NaOH溶液的反应为放热反应，图示为反应的体系和环境，体系与环境之间无物质交换，但有能量交换，B正确；该装置为电镀装置，与电源正极相连的为阳极，与负极相连的为阴极，该实验的目的是在铁表面镀铜，铜应作阳极，铁作阴极，D错误。
3.在无氧环境下，CH4经催化脱氢芳构化可以直接转化为高附加值的芳烃产品。一定温度下，CH4芳构化时同时存在如下反应：
ⅰ.CH4(g)===C(s)＋2H2(g)　ΔH1＝＋74.6 kJ·mol-1　ΔS＝＋80.84 J· mol-1·K-1
ⅱ.6CH4(g)===C6H6(l)＋9H2(g)　ΔH2
已知25 ℃时有关物质的燃烧热数据如表：
物质 CH4(g) C6H6(l) H2(g)
ΔH/(kJ·mol-1) a b c
下列说法不正确的是(　　)
A.受反应ⅰ影响，随着反应进行，单位时间内甲烷转化率和芳烃产率逐渐降低
B.反应ⅱ的ΔH2＝(6a-b-9c) kJ·mol-1
C.反应ⅰ在1 000 K时能自发进行
D.分离产物C6H6，可提高H2在混合气体中的体积分数
答案　D
解析　反应ⅰ有积炭生成，随着反应的进行，生成的积炭越多，覆盖在催化剂表面，使催化剂活性逐渐降低，化学反应速率逐渐减小，所以单位时间内甲烷转化率和芳烃产率逐渐降低，A正确；由题中所给数据可得以下热化学方程式：③CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝a kJ·mol-1，④C6H6(l)＋O2(g)=== 6CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH＝b kJ·mol-1，⑤H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝c kJ·mol-1，根据盖斯定律，反应ⅱ的ΔH2＝(6a-b-9c) kJ·mol-1，B正确；在1 000 K时，ΔG＝ΔH-TΔS＝＋74.6 kJ·mol-1-1 000 K×80.84×10-3 kJ·mol-1·K-1＝-6.24 kJ·mol-1<0，故反应ⅰ在1 000 K时能自发进行，C正确；苯为液体，分离出部分苯，平衡不移动，H2在混合气体中的体积分数不变，D错误。
4.以太阳能为驱动力，在介导上产生空穴h＋(空穴是指共价键上流失一个电子，最后在共价键上留下空位的现象)，在室温条件下可将氮气转化为氨气，其工作原理如图。下列说法错误的是(　　)
A.该过程中能量变化是光能转化为化学能
B.该工艺可能生成副产物氢气
C.生成氨气的总反应：2N2＋6H2O4NH3＋3O2
D.VB上产生3 mol h＋，CB上产生11.2 L(标准状况) NH3
答案　D
解析　以太阳能为驱动力，在室温条件下可将氮气转化为氨气，能量变化是光能转化为化学能，A正确；图中氢离子可能得到电子发生还原反应生成副产物氢气，B正确；由图可知，总反应为氮气和水在光催化作用下生成氨气和氧气，C正确；氮元素化合价由0价变为-3价得到氨气，则VB上产生3 mol h＋，CB上产生1 mol氨气，为22.4 L(标准状况)，D错误。
5.NH3催化还原NO是重要的烟气脱硝技术，其反应过程与能量关系如图1；研究发现在催化剂上可能发生的反应过程如图2。下列说法不正确的是(　　)
A.NH3催化还原NO为放热反应
B.过程Ⅰ中NH3断裂极性键，需要吸收能量，Fe3＋体现了氧化性
C.过程Ⅲ的离子方程式：4Fe2＋＋4H＋＋O2===4Fe3＋＋2H2O
D.反应过程中，反应物为NH3、O2、NO，Fe3＋、Fe2＋为中间产物
答案　D
解析　由图1知，反应物总能量比生成物总能量高，所以该反应是放热反应，A项正确；NH3中只含有极性键，参与反应发生断键，Fe3＋转化为Fe2＋，化合价降低，得电子，体现氧化性，B项正确；由图2知，Fe3＋应为催化剂，Fe2＋是反应过程中的中间产物，D项错误。
6.已知反应：①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH1
②N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)　ΔH2
③N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH3
则反应4NH3(g)＋7O2(g)===4NO2(g)＋6H2O(g)的ΔH为(　　)
A.2ΔH1＋2ΔH2-2ΔH3
B.ΔH1＋ΔH2-ΔH3
C.3ΔH1＋2ΔH2-2ΔH3
D.3ΔH1＋2ΔH2＋2ΔH3
答案　C
解析　根据盖斯定律，将反应①×3＋②×2-③×2可得反应4NH3(g)＋7O2(g)===4NO2(g)＋6H2O(g)　ΔH，则ΔH＝3ΔH1＋2ΔH2-2ΔH3，即C符合题意。
7.Diels Alder反应是一步完成的协同反应，也是立体专一的顺式加成反应。如图所示加成反应，生成两种主产物M、N，反应过程中的能量变化如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.反应过程中，只有π键断裂，无π键生成
B.产物M比N更稳定
C.升高温度，生成N的速率会增大，生成M的正反应速率会减小
D.升高温度，M可能转化为N
答案　D
解析　反应过程中，有π键的断裂及π键的生成，A错误；能量越低越稳定，由图可知N的能量低，故N更稳定，B错误；不管是吸热反应还是放热反应，升高温度反应速率均增大，只是增大的程度不同，所以升高温度生成M、N的反应速率均增大，C错误；由图可知升高温度时，更有利于生成N，导致反应物浓度降低使得生成M的平衡逆向移动，则M可能转化为N，D正确。
8.(2024·安徽十五校卓越联盟体联考)如图是某一电化学腐蚀过程的原理图，下列有关说法正确的是(　　)
A.左侧电势高于右侧
B.浸金过程中的催化剂只有NH3
C.整个反应过程中，氧化剂为O2
D.负极区发生的反应为O2＋2H2O＋4e-===4OH-
答案　C
解析　正极电势高于负极，则左侧电势低于右侧，故A错误；依据催化剂在化学反应前后质量和化学性质都不变的特点，浸金过程中的催化剂有NH3和，故B错误；由图可知，O2在正极得到电子生成OH-，作氧化剂，故C正确；负极区发生氧化反应：Au-e-＋2NH3===[Au(NH3)2]＋，故D错误。
9.2 甲基丙烯与HCl的加成反应有两种产物，这两种加成反应过程与其相应的能量变化曲线关系如图所示。在恒容绝热密闭容器中通入一定量的2 甲基丙烯与HCl的混合物进行有关反应。下列说法正确的是(　　)
A.反应焓变大小：反应Ⅰ>反应Ⅱ
B.产物稳定性的强弱：产物1>产物2
C.改变催化剂，反应Ⅰ、Ⅱ的活化能和反应热均发生改变
D.2 甲基丙烯与H2O的加成反应产物中更稳定
答案　A
解析　根据图示，该反应为放热反应，反应Ⅰ放出的能量小于反应Ⅱ，所以反应焓变大小：反应Ⅰ>反应Ⅱ，故A正确；能量越低越稳定，产物1的能量大于产物2，所以产物2的稳定性大于产物1，故B错误；改变催化剂，反应Ⅰ、Ⅱ的反应热不发生改变，故C错误；2 甲基丙烯与H2O的加成反应产物中(CH3)3COH更稳定，故D错误。
10.下列说法正确的是(　　)
A.利用甲装置作电源电解熔融氯化钠，若制得1 mol Cl2，消耗1 mol H2SO4
B.乙装置中b极的电极反应式为MnO2＋e-＋Li＋===LiMnO2
C.丙装置中A溶液中所含溶质为NH3·H2O
D.丁装置中若生成0.2 mol Cu2(OH)3Cl，则消耗的O2体积为2.24 L(标准状况)
答案　B
解析　铅酸蓄电池的工作原理为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，转移2 mol电子消耗2 mol H2SO4，电解熔融氯化钠：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑，制得1 mol Cl2转移2 mol e-，A错误；MnO2在正极发生还原反应生成LiMnO2，其电极反应式为MnO2＋e-＋Li＋===LiMnO2，B正确；A溶液中所含溶质为NH4Cl，C错误；Cu由0价变为＋2价，故若生成0.2 mol Cu2(OH)3Cl，转移0.8 mol e-，消耗标准状况下4.48 L氧气，D错误。
11.近期我国科技工作者设计了一套高效光电化学燃料电池，其工作原理如图所示(忽略溶液体积的变化)。光照时，“光催化电极a”会产生e-和空穴(h＋)，下列说法错误的是(　　)
A.该装置实现了光能和化学能到电能的转化
B.负极反应式为＋10h＋＋2H2O===4CO2↑＋10H＋
C.电池工作时，溶液中的稀硫酸浓度减小
D.电池工作时，溶液中的H＋会从左向右迁移
答案　C
解析　由光照时，“光催化电极a”会产生e-和空穴(h＋)可知，电极a为燃料电池的负极，在光照条件下，得到空穴(失去电子)发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为＋10h＋＋2H2O===4CO2↑＋10H＋，电极b为正极，氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为O2＋4H＋＋4e-===2H2O，电池的总反应为2＋5O2=== 8CO2↑＋6H2O。由分析可知，该装置实现了光能和化学能到电能的转化，故A正确；假设转移4 mol电子，正极消耗4 mol H＋，同时负极会产生4 mol H＋，通过阳离子交换膜进入正极，则电池工作时，溶液中的稀硫酸浓度保持不变，故C错误；电极a为燃料电池的负极，电极b为正极，则电池工作时，溶液中的氢离子会从左向右迁移，故D正确。
12.我国科技工作者设计工作原理如图所示的方案，实现对废水中有机物的无害化处理。下列说法错误的是(　　)
A.工作时将化学能转化为电能
B.N极上的电极反应为Cr＋3e-＋4H2O===Cr(OH)3↓＋5OH-
C.工作中Ⅰ区电解质溶液pH会增大
D.工作时，Ⅱ区溶液中n(Na＋)、n(Cl-)会减小
答案　C
解析　分析可知，该装置是原电池，能把化学能转化为电能，故A正确；N极上Cr转化为Cr(OH)3，Cr的化合价从＋6价降低为＋3价，所以N极是正极，根据电荷守恒原则，还生成OH-，故B正确；Ⅰ区的有机物转化为二氧化碳，碳元素化合价升高，M极是负极，失去电子，生成H＋，pH降低，故C错误；工作时，Ⅰ区产生H＋，Ⅲ区产生OH-，为平衡两边电荷，Ⅱ区的钠离子和氯离子分别移向Ⅲ区和Ⅰ区，故D正确。
13.(2024·安徽十五校卓越联盟体联考)某有色金属工业的高盐废水中主要含有H＋、Cu2＋、Zn2＋、S、F-和Cl-，利用如图电解装置可回收ZnSO4、CuSO4并尽可能除去F-和Cl-，其中双极膜(BP)中间层的H2O被解离为H＋和OH-，并在直流电场作用下分别向两极迁移，M膜、N膜需在一价阴离子交换膜和阳离子交换膜中选择。下列说法正确的是(　　)
A.电解过程中，不需要控制高盐废水的pH
B.BP膜中H＋均向右侧溶液迁移，M膜为一价阴离子交换膜
C.溶液a的溶质主要为HF和HCl，溶液b的溶质主要为ZnSO4和CuSO4
D.当阳极产生22.4 L气体(标准状况)时，理论上有2 mol离子通过N膜
答案　B
解析　由图可知，最左侧连接外接电源正极，为阳极室，水放电生成氧气和氢离子；最右侧为阴极室，水放电生成氢气和氢氧根离子；电解过程中，若pH过高则会导致锌离子、铜离子转化为沉淀，故应控制高盐废水的pH不能过高，A错误；电解池中阳离子向阴极移动，BP膜中氢离子均向右侧溶液迁移，氟离子、氯离子通过M膜向左侧迁移，故M膜为一价阴离子交换膜，B正确；氟离子、氯离子通过M膜向左侧迁移，氢离子与右侧双极膜迁移出来的OH-中和，故反应后溶液a的溶质主要为硫酸锌和硫酸铜，溶液b的溶质主要为右侧迁移过来的氟离子、氯离子与左侧双极膜迁移过来的氢离子生成的HF和HCl，C错误；阳极反应为2H2O-4e-===4H＋＋O2↑，当阳极产生22.4 L(标准状况下为1 mol)气体时，根据电子守恒可知，有4 mol离子通过N膜，D错误。
14.(2024·辽宁省部分高中月考)一种环保的水激活“纸基”电池(如图所示)主要由1个平方厘米的电池单元组成，还包含3种印在长方形纸带上的油墨，纸带上分布着NaCl固体。一种油墨含有石墨薄片印制在纸的一面上；纸的反面印有含锌粉的油墨；在纸的两面，在以上两种油墨之上，都印上了含石墨薄片和炭黑的油墨(作导体)。下列说法错误的是(　　)
A.印有含石墨薄片的油墨的一面为正极
B.滴水激活“纸基”电池一段时间后，该电池的质量会减小
C.当有3.25×10-3g锌粉溶解时，理论上转移的电子数为1×10-4NA
D.该电池能够减少低功率废弃电子器件带来的环境影响
答案　B
解析　由题干信息可知，正面石墨薄片为正极，电极反应为O2＋4e-＋2H2O===4OH-，反面上的锌粉为负极，电极反应为Zn-2e-＋4OH-===Zn(OH，据此分析解题。正极上氧气发生还原反应生成OH-，石墨是该纸电池的正极，锌作负极，故A正确；“纸基”电池工作时，总反应式为2Zn＋ O2＋2H2O＋4OH-=== 2Zn(OH，氧气参与电池反应，该电池的质量会增加，故B错误；3.25×10-3 g锌粉的物质的量为＝5×10-5mol，电极反应为Zn-2e-＋4OH-===Zn(OH，理论上转移电子1×10-4 mol即转移的电子数为1×10-4NA，故C正确；该电池有质量小、柔韧性好的优点，不产生污染性的废料，能够减少低功率废弃电子器件带来的环境影响，故D正确。
15.(2024·贵州一模)Rh(Ⅰ) Ru(Ⅲ)双金属配合物催化醋酸甲酯羰基化反应制备醋酸的反应机理和各基元反应活化能垒如图所示。其中Cat.表示催化剂，TS和TN分别表示各基元反应的过渡态和产物。下列说法错误的是(　　)
A.反应中Ru的成键数目不变
B.该羰基化反应每消耗1 mol CH3COOCH3生成1 mol CH3COOH
C.由CH3I生成CH3COI经历了4个基元反应，其中第四步反应速率最慢
D.Rh(Ⅰ) Ru(Ⅲ)双金属配合物降低了反应的活化能，但不改变反应的焓变
答案　B
解析　反应机理图可知，Ru都是与2个Cl和2个I形成4个键，A项正确；由反应机理可知，总反应为CO＋H2O＋CH3COOCH32CH3COOH，该羰基化反应每消耗1 mol CH3COOCH3生成2 mol CH3COOH，B项错误；由能垒图可知，由CH3I生成CH3COI经历了4个基元反应，其中第四步反应的活化能最大，反应速率最慢，C项正确；催化剂可以降低反应的活化能，加快反应速率，但不改变反应的焓变，D项正确。
二、非选择题(本题包括4小题，共55分)
16.(12分)碳是形成化合物种类最多的元素，其单质及化合物是人类生产生活中主要的能源物质。
请回答下列问题：
(1)有机物M经过太阳光光照可转化成N，转化过程如图，ΔH＝＋88.6 kJ·mol-1，则M、N相比，较稳定的是　　　　。
(2)已知CH3OH(l)的燃烧热ΔH＝-726.5 kJ·mol-1，CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)　ΔH＝-a kJ·mol-1，则a　　　(填“>”“<”或“＝”)726.5。
(3)将Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层，生成HCl和CO2，当有1 mol Cl2参与反应时释放出145.0 kJ热量，写出该反应的热化学方程式：　　　　　　　。
(4)已知：①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝-393.5 kJ·mol-1
②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH2＝-566 kJ·mol-1
③TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(s)＋O2(g)　ΔH3＝＋141 kJ·mol-1
则TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(s)＋2CO(g)的ΔH＝　　　　　。
(5)已知断开1 mol H—H、1 mol N—H、1 mol N≡N分别需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ，则N2(g)与H2(g)反应生成NH3(g)的热化学方程式为　　　　　　　。
答案　(1)M　(2)<
(3)2Cl2(g)＋2H2O(g)＋C(s)===4HCl(g)＋CO2(g)　ΔH＝-290.0 kJ·mol-1
(4)-80 kJ·mol-1
(5)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝-92.0 kJ·mol-1
解析　(2)甲醇燃烧生成CO2(g)和H2(g)属于不完全燃烧，放出的热量少，所以a<726.5。
(3)有1 mol Cl2参与反应时释放出145.0 kJ热量，2 mol 氯气反应放热290.0 kJ，反应的热化学方程式：2Cl2(g)＋2H2O(g)＋C(s)===4HCl(g)＋CO2(g)　ΔH＝-290.0 kJ·mol-1。
(4)根据盖斯定律，由①×2-②＋③得：TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(s)＋2CO(g)，其焓变ΔH＝ΔH1×2-ΔH2＋ΔH3＝-80 kJ·mol-1。
(5)在反应N2＋3H22NH3中，断裂3 mol H—H、1 mol N≡N共吸收能量：3×436 kJ＋946 kJ＝2 254 kJ，生成2 mol NH3，共形成6 mol N—H，放出的能量为6×391 kJ＝2 346 kJ，该反应为放热反应，放出的热量为2 346 kJ-2 254 kJ＝92 kJ，热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝-92.0 kJ·mol-1。
17.(12分)煤是我国第一能源，研究其综合利用及污染物处理具有重要意义。
(1)几种物质的燃烧热见下表(298 K，101 kPa)：
化学式 C(s，石墨) H2(g) CO(g) CH4(g)
ΔH/(kJ·mol-1) -393.5 -285.8 -283.0 -890.3
已知：298 K、101 kPa时，H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44 kJ·mol-1；煤的燃烧热可用石墨的燃烧热粗略估算。煤的气化反应为C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝　　　　　 kJ·mol-1。
(2)电解脱硫基本原理如图所示，利用电极反应将Mn2＋转化成Mn3＋，Mn3＋再将煤中的含硫物质(主要是FeS2)氧化为Fe3＋和S。
①脱硫反应的离子方程式为　　　　　。
②电解过程中，混合溶液的pH将　　　　　(填“变大”“变小”或“不变”)，理由是　　　　　。
(3)如图所示装置可回收利用工业废气中的CO2和SO2。装置工作时，溶液中质子的移动方向是　　　　　(填“甲→乙”或“乙→甲”)，乙室中电极反应式为　　　　　。
答案　(1)＋131.3
(2)①15Mn3＋＋FeS2＋8H2O===Fe3＋＋15Mn2＋＋2S＋16H＋　②变小　由脱硫反应的离子方程式可知，电解过程中生成H＋，pH减小
(3)甲→乙　CO2＋2H＋＋2e-===HCOOH
解析　(1)根据表格数据：①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝-393.5 kJ·mol-1；②H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝-285.8 kJ·mol-1；③CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝-283.0 kJ·mol-1；④H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44 kJ·mol-1；根据盖斯定律：①-②-③-④得反应：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝[(-393.5)-(-285.8)-(-283.0)-(＋44)] kJ·mol-1＝＋131.3 kJ·mol-1。(3)甲室为电解池阳极室，乙室为电解池阴极室，溶液中质子通过质子交换膜由甲室移向乙室；乙室中发生电极反应：CO2＋2H＋＋2e-===HCOOH。
18.(14分)(2024·山东潍坊安丘等三区县测试)尿素[CO(NH2)2]合成的发展体现了化学科学与技术的不断进步。回答下列问题：
(1)十九世纪初，用氰酸银(AgOCN)与NH4Cl在一定条件下反应制得CO(NH2)2，实现了由无机物到有机物的合成。该反应的化学方程式是　　　　。
(2)二十世纪初，工业上以CO2和NH3为原料，在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步进行，反应过程能量变化如图。总反应为CO2(l)＋2NH3(l)===CO(NH2)2(l)＋H2O(l)　ΔH＝　　　　kJ·mol-1(用E1、E2、E3、E4表示)；快反应的化学方程式为　　　　　　　　。
(3)研究发现，电催化CO2和含氮物质(N等)在常温、常压下合成尿素，有助于实现碳中和及解决含氮废水污染问题，电解原理如图所示。电极b接电源的　　　　极；生成尿素的电极反应为　　　　，若生成1 mol CO(NH2)2，经过质子交换膜的H＋的物质的量为　　　　mol。
答案　(1)AgOCN＋NH4Cl===CO(NH2)2＋AgCl　(2)E1-E2＋E3-E4　CO2(l)＋2NH3(l)===NH2COONH4(l)　(3)正　2N＋16e-＋CO2＋18H＋===CO(NH2)2＋7H2O　16
解析　(2)正反应的活化能越小反应速率越快，E1最小，该步骤是快反应，则快反应的化学方程式为CO2(l)＋2NH3(l)===NH2COONH4(l)。(3)电解池中阳离子移向阴极，由图可知，H＋移向a极，即a极为阴极，b极是阳极，接电源正极，电解过程中阴极上N得到电子与CO2反应生成尿素，电极反应式是2N＋16e-＋CO2＋18H＋===CO(NH2)2＋7H2O；生成1 mol CO(NH2)2，转移16 mol电子，因此经过质子交换膜的H＋的物质的量为16 mol。
19.(17分)回答下列问题。
(1)已知完全燃烧a g乙炔(C2H2)气体时生成1 mol CO2和H2O(l)，同时放出热量b kJ，则表示乙炔燃烧热的热化学方程式：　　　　　　　。
(2)某课外科学兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。图中是两个串联的甲烷燃料电池做电源对乙池、丙池进行电解实验(各溶液溶质均足量)，当闭合该装置的电键时，观察到电流表的指针发生了偏转。
①A电极上发生的电极反应为　　　　　　　　　　　　　　　　。
②电解过程中丙池中发生的总反应为　　　　　　　　　　　　　　　　。
③当两个燃料电池共消耗甲烷2 240 mL(标准状况)，乙池中某极上析出Ag的质量为　　　　g。
(3)如图所示是一种可实现氢气循环利用的新型电池的放电工作原理。
若以此新型电池为电源，用惰性电极电解制备硼酸[H3BO3或B(OH)3]，其工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子和阴离子通过)。
①新型电池放电时，负极电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　。
②两池工作时，电池的电极M应与电解池的　　　　(填“a”或“b”)极相连接；1、2、3膜为阳膜的是　　　　　　。
③产品室中发生的离子反应为　　　　。
答案　(1)C2H2(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l)　ΔH＝-2b kJ·mol-1
(2)①CH4＋10OH--8e-===C＋7H2O　②Fe＋2H2OFe(OH)2＋H2↑　③43.2
(3)①H2＋2OH--2e-===2H2O　②b　1膜、3膜　③B(OH＋H＋===H3BO3＋H2O
解析　(1)a g乙炔燃烧生成1 mol CO2放出热量b kJ，则1 mol乙炔燃烧生成2 mol CO2放出热量2b kJ，故表示乙炔燃烧热的热化学方程式为C2H2(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l)　ΔH＝-2b kJ·mol-1。(2)①向A电极上通入甲烷，甲烷失去电子发生氧化反应，故此电极为负极，电极反应式为CH4＋10OH--8e-===C＋7H2O。②丙池中铁在阳极失去电子，水电离的氢离子在铂电极得到电子生成氢气，同时生成OH-，阳极生成的Fe2＋会和OH-反应生成Fe(OH)2，总反应为Fe＋2H2OFe(OH)2＋H2↑。③体积为2 240 mL(标准状况)的甲烷其物质的量为0.1 mol，每个燃料电池消耗0.05 mol甲烷，共失去电子0.4 mol，则乙池中某电极上析出Ag也为0.4 mol，其质量为43.2 g。(3)①由图可知，电极N为负极，电极反应为H2＋2OH--2e-===　2H2O。②电极M为正极，通过图示可知，原料室中的钠离子向左移动，b极附近的氢离子向左移动，则a极为阴极，b极为阳极，则电极M应该与b极连接；同时1、3膜为阳膜。③在产品室中应该是原料室中的B(OH向右进入产品室，和从b极区迁移进入产品室中的氢离子反应生成产品H3BO3，相应的离子反应为B(OH＋H＋===H3BO3＋H2O。

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