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微专题4　反应热　电化学
微专题热练9　反应热　电化学
1. (2024·安徽联考)小型化电子设备的大规模应用使锂电池大显身手，一种锂电池的工作原理如图所示。下列说法错误的是( 　　)
A. 甲电极为负极，Li发生氧化反应生成Li＋
B. 电池工作时，Li＋穿过阳离子交换膜进入水电解液中
C. 正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D. 该电池总反应为4Li＋O2===2Li2O
2. (2021·广东卷)火星大气中含有大量CO2，一种有CO2参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。该电池以金属钠为负极，碳纳米管为正极，放电时( 　　)
A. 负极上发生还原反应
B. CO2在正极上得电子
C. 阳离子由正极移向负极
D. 将电能转化为化学能
3. (2024·深圳二模)我国科研工作者研发了一种光电催化系统，其工作原理如图所示。工作时，光催化Fe2O3电极产生电子和空穴；H2O在双极膜界面处解离成H＋和OH－，有利于电极反应顺利进行。下列说法不正确的是( 　　)
A. 双极膜中靠近Fe2O3电极的一侧为阴膜
B. 左室溶液pH逐渐增大
C. GDE电极发生的反应为O2＋2H＋＋2e－===H2O2
D. 空穴和电子的产生驱动了脱硫与H2O2制备反应的发生
4．(2023·广东卷)负载有Pt和Ag的活性炭，可选择性去除Cl－实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是( 　　)
A．Ag作原电池正极
B．电子由Ag经活性炭流向Pt
C．Pt表面发生的电极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．每消耗标准状况下11.2L的O2，最多去除1molCl－
5. (2024·湖南长郡中学)利用原电池原理，光催化CO2可制备甲烷，其原理如图所示。
下列说法错误的是( 　　)
A. H＋由b区向a区移动
B. 该原理总过程涉及了极性键的断裂和形成
C. a区的电极反应式为8H＋＋CO2＋8e－===CH4＋2H2O
D. 标准状况下，每转移4 mol 电子，生成11.2 L气体
6. (2024·甘肃卷)某固体电解池工作原理如图所示，下列说法错误的是( 　　)
A. 电极1的多孔结构能增大与水蒸气的接触面积
B. 电极2是阴极，发生还原反应：O2＋4e－===2O2－
C. 工作时O2－从多孔电极1迁移到多孔电极2
D. 理论上电源提供2 mol e－能分解1 mol H2O
7. (2024·福建三模)如图所示装置可实现镍离子(Ni2＋)和钴离子(Co2＋)的分离。双极膜内的H2O解离为H＋和OH－，在直流电场作用下分别向两极迁移。已知：Co2＋与乙酰丙酮不反应；Ni和Co的摩尔质量均为59 g/mol。下列说法正确的是( 　　)
A. 离子交换膜只允许阴离子通过
B. 石墨M的电极反应式为Co2＋＋2e－===Co
C. 双极膜内水解离出的OH－能抑制Ⅱ室中的转化反应
D. 若导线中通过1 mol 电子，Ⅰ室与Ⅲ室溶液质量变化之差为65 g
8. (2023·全国乙卷)室温钠－硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠－硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极，表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时，在硫电极发生反应：S8＋e－―→S，S＋e－―→S，2Na＋＋S＋2(1－)e－―→Na2Sx。下列叙述错误的是( 　　)
A. 充电时Na＋从钠电极向硫电极迁移
B. 放电时外电路电子流动的方向是a→b
C. 放电时正极反应为2Na＋＋S8＋2e－―→Na2Sx
D. 炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能
9. (2020·江苏卷)将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在如图所示的情境中，下列有关说法正确的是( 　　)
A. 阴极的电极反应式：Fe－2e－===Fe2＋
B. 金属M的活动性比Fe的活动性弱
C. 钢铁设施表面因积累大量电子而被保护
D. 钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快
10. (2019·江苏卷)将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。有关该实验的说法正确的是( 　　)
A. 铁被氧化的电极反应式：Fe－3e－===Fe3＋
B. 铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能
C. 活性炭的存在会加速铁的腐蚀
D. 以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀
11. (2023·海南卷)各相关物质的燃烧热数据如下表。下列热化学方程式正确的是(　　)
物质 C2H6(g) C2H4(g) H2(g)
ΔH/(kJ/mol ) －1 559.8 －1 411 －285.8
A. C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－1 411 kJ/mol
B. C2H6(g)===C2H4(g)＋H2(g) 　ΔH＝－137 kJ/mol
C. H2O(l)===O2(g)＋H2(g) 　ΔH＝＋285.8 kJ/mol
D. C2H6(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l) 　ΔH＝－1 559.8 kJ/mol
12. (1) (2024·浙江卷1月)通过电化学、热化学等方法，将CO2转化为HCOOH等化学品，是实现“双碳”目标的途径之一。
①某研究小组采用电化学方法将CO2转化为HCOOH，装置如图。电极B上的电极反应式是__________________________________________。
②该研究小组改用热化学方法，相关热化学方程式如下：
Ⅰ：C(s)＋O2(g)===CO2(g) 　ΔH1＝－393.5 kJ/mol
Ⅱ：C(s)＋H2(g)＋O2(g)===HCOOH(g) 　ΔH2＝－378.7 kJ/mol
Ⅲ：CO2(g)＋H2(g)===HCOOH(g)　ΔH3
①ΔH3＝______________kJ/mol 。
(2) (2022·福建卷)异丙醇(C3H8O)可由生物质转化得到，催化异丙醇脱水制取高值化学品丙烯(C3H6)的工业化技术已引起人们的关注，其主要反应如下：
Ⅰ.C3H8O(g)C3H6(g)＋H2O(g) 　ΔH1＝＋52 kJ/mol
Ⅱ.2C3H6(g)C6H12(g) 　ΔH2＝－97 kJ/mol
已知2C3H8O(g)＋9O2(g)===6CO2(g)＋8H2O(g)　ΔH＝－3 750 kJ/mol，则C3H6(g)燃烧生成CO2(g)和H2O(g)的热化学方程式为________________________________________________________________。
13. 甲醇[CH3OH(l)]作为燃料，在化石能源和可再生能源时期均有广泛的应用前景。
Ⅰ.甲醇可以替代汽油和柴油作为内燃机燃料
(1) 汽油的主要成分之一是辛烷[C8H18(l)]。已知：25 ℃、101 kPa时，0.2 mol辛烷完全燃烧生成气态CO2和液态H2O，放出1 103.6 kJ热量。该反应的热化学方程式为________________________________ ________________________________________________________________________。
25 ℃、101 kPa，CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－726.5 kJ/mol，相同质量的甲醇和辛烷分别燃烧释放热量多的是________(填“甲醇”或“辛烷”)。
(2) CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－393 kJ/mol，该反应相关化学键键能数据如下表：
化学键 O==O C—O C≡O H—O C—H
E/(kJ/mol) 496 343 1 076 x 413
则x＝__________。
Ⅱ.甲醇的合成
(3) 以CO2(g)和H2(g)为原料合成甲醇，反应的能量变化如图所示。
①补全图：图中A处应填入____________________________________________________。
②该反应需要加入铜锌基催化剂。则加入催化剂后，该反应的ΔH________(填“变大”“变小”或“不变”)。
③已知：CO的燃烧热为－283 kJ/mol；
反应Ⅰ：H2(g)＋O2(g)===H2O(g) 　ΔH1＝－242 kJ/mol
反应Ⅱ：CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)ΔH2＝－676 kJ/mol
以CO(g)和H2(g)为原料合成甲醇的热化学方程式为_____________________________________ _________________________________________。
微专题热练9　反应热　电化学
1．D　【解析】 该电池放电时，锂失电子而作负极，Li发生氧化反应生成Li＋，电极反应式为Li－e－===Li＋，A正确；根据图知，该原电池多孔空气电极上生成氢氧根离子，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－，电池工作时，阳离子移向正极，Li＋穿过阳离子交换膜进入水电解液中生成LiOH，B、C正确；该电池总反应为4Li＋O2＋2H2O===4LiOH，D错误。
2．B　【解析】 原电池的负极发生氧化反应，A错误；金属钠为负极，则CO2在正极上得电子发生还原反应，B正确；原电池工作时阳离子向正极移动，C错误；原电池是将化学能转化为电能的装置，D错误。
3．B　【解析】 该装置是原电池，右侧氧气进入GDF电极为正极，左侧Fe2O3电极为负极。电池工作时，光催化Fe2O3电极产生电子和空穴，负极反应为SO＋2OH－－2e－===SO＋H2O，正极反应为O2＋2H＋＋2e－===H2O2，电解质溶液中阴离子移向负极，阳离子移向正极，故双极膜靠近Fe2O3电极的一侧为阴膜，OH－通过阴离子交换膜移向负极，H＋通过阳离子交换膜移向正极，A正确；左室溶液中，OH－浓度减小，左室溶液pH逐渐减小，B错误；空穴和电子的产生促使形成原电池反应，驱动了脱硫与H2O2制备反应的发生，D正确。
4．B　【解析】 该装置为原电池，Ag电极失去电子发生氧化反应，Ag为负极，O2在Pt电极得电子发生还原反应，Pt为正极，A错误；电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt，B正确；溶液为酸性，故Pt表面发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，C错误；每消耗标准状况下11.2 L的O2，转移电子2 mol，负极Ag失去2mol e－，与Cl－结合生成AgCl，故最多可去除2 mol Cl－，D错误。
5．D　【解析】 a区中CO2得到电子生成CH4，C元素化合价降低，发生还原反应，a为正极，电极反应式为8H＋＋CO2＋8e－===CH4＋2H2O，b区H2O得到电子生成O2，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，生成的H＋由b区向a区移动，A、C正确；该过程中H2O得到电子生成O2，为极性键的断裂，生成CH4，为极性键的形成，B正确；标准状况下，每转移4 mol 电子，a区可生成0.5 mol CH4，即11.2 L，b区生成1 mol O2，即22.4 L，共生成33.6 L气体，D错误。
6．B　【解析】 电极1的多孔结构能增大与水蒸气的接触面积，提高电解效率，A正确；多孔电极2为电解池阳极，发生氧化反应：2O2－－4e－===O2(g)，B错误；电解池工作时，O2－由阴极(多孔电极1)定向迁移至阳极(多孔电极2)，C正确；电解总反应为2H2O(g)2H2(g)＋O2(g)，理论上电源提供2 mol电子能分解1 mol H2O，D正确。
7．D　【解析】 由图可知，离子交换膜允许Ni2＋从左向右通过，A错误；石墨M电极上由Cl－失电子，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，B错误；Ⅱ室中的转化反应生成H＋，故水解离出的OH－可以促进Ⅱ室中的转化反应，C错误；导线中流过2 mol e－，Ⅰ室移入Ⅱ室的Ni2＋和Co2＋的总物质的量为1 mol(即59 g)，同时有2 mol Cl－生成Cl2(即71 g)，质量减少共130 g，Ⅲ室中阴极反应消耗的H＋由水解离出的H＋等量补充，溶液质量不变，故两室溶液质量变化之差约为130 g，故若导线中通过1 mol 电子，Ⅰ室与Ⅲ室溶液质量变化之差为65 g，D正确。
8．A　【解析】 放电时钠电极为原电池负极，硫电极得电子，硫电极为原电池正极。充电时为电解池装置，即钠电极为阴极，阳离子移向阴极，Na＋由硫电极迁移至钠电极，A错误。
9．C
10．C　【解析】 铁被氧化的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，A错误；铁腐蚀过程中，化学能不会全部转化为电能，还有部分转化为热能等，B错误。
11．D　【解析】 H2O为气态，不是稳定的氧化物，A错误；由燃烧热数值分别可得到C2H6(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH＝－1 559.8 kJ/mol①，C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－1 411 kJ/mol②，O2(g)＋H2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ/mol③，根据盖斯定律①－②－③可得，C2H6(g)===C2H4(g)＋H2(g)　ΔH＝＋137 kJ/mol，故B错误、D正确；H2O(l)===O2(g)＋H2(g)　ΔH＝＋285.8 kJ/mol，C错误。
12．(1) ① CO2＋2H＋＋2e－===HCOOH　②＋14.8
(2) 2C3H6(g)＋9O2(g)===6CO2(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－3 854 kJ/mol
【解析】 (1)②根据盖斯定律，由反应Ⅱ－反应Ⅰ得到反应Ⅲ，则ΔH3＝ΔH2－ΔH1＝(－378.7＋393.5) kJ/mol＝＋14.8 kJ/mol。(2) 设2C3H8O(g)＋9O2(g)===6CO2(g)＋8H2O(g)　ΔH＝－3 750 kJ/mol 为反应Ⅲ，根据盖斯定律，Ⅲ－2×Ⅰ得2C3H6(g)＋9O2(g)===6CO2(g)＋6H2O(g)　ΔH＝(－3 750－2×52)kJ/mol＝－3 854 kJ/mol。
13．Ⅰ.(1) C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)　ΔH＝－5 518 kJ/mol　辛烷　(2) 465
Ⅱ.(3) ①1 mol CO2(g)＋3 mol H2(g)　②不变
③CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)　ΔH＝－91 kJ/mol
【解析】 Ⅰ.(1) 由题意知，1 mol C8H18(l)完全燃烧放出的热量＝＝5 518 kJ，则反应的热化学方程式见答案；由题意知，1 mol CH3OH～726.5 kJ/mol,1 mol 辛烷～5 518 kJ，则相同质量的甲醇和辛烷分别完全燃烧时释放的热量，辛烷释放得多。(2) 由题意可列出方程：413 kJ/mol×3＋343 kJ/mol＋x kJ/mol＋496 kJ/mol－(1 076 kJ/mol＋4x kJ/mol)＝－393 kJ/mol，解得x＝465。Ⅱ.(3) ①根据原子守恒，生成1 mol 甲醇和1 mol 水需要1 mol CO2和3 mol H2。②加入催化剂，不能改变反应的焓变。③由 题意可标记反应Ⅲ为CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH3＝－283 kJ/mol，根据盖斯定律计算Ⅲ＋Ⅰ×2－Ⅱ得到：CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)　ΔH＝[－283＋(－242×2)－(－676)] kJ/mol＝－91 kJ/mol。

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