【精品解析】江苏省苏州市吴江区汾湖高级中学2025-2026学年高二上学期9月月考化学试题

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江苏省苏州市吴江区汾湖高级中学2025-2026学年高二上学期9月月考化学试题
1.(2025高二上·吴江月考)“能源的发展”与“能源和环境”是全世界、全人类共同关心的问题,下列措施中不利于可持续发展的是
A.大力开采煤、石油和天然气
B.将废弃的秸秆转化为清洁高效的能源
C.开发太阳能、氢能、海洋能等新能源
D.增加资源的重复使用和循环再生
【答案】A
【知识点】化学在解决能源危机中的重要作用;绿色化学
【解析】【解答】A、煤、石油、天然气是不可再生化石能源,大力开采会加速资源枯竭,同时加剧环境污染,不利于可持续发展,故A符合题意 ;
B、秸秆转化为清洁能源,实现废弃物资源化,利于可持续发展,故B不符合题意 ;
C、太阳能、氢能等是清洁可再生能源,开发新能源利于可持续发展,故C不符合题意 ;
D、资源重复使用、循环再生,能减少资源消耗,利于可持续发展,故D不符合题意 ;
故答案为:A。
【分析】本题易错点:
混淆 “化石能源开采” 与 “可持续发展” 的关系—易误将 “开采化石能源” 当成合理能源利用方式,但煤、石油、天然气是不可再生资源,大力开采会加速枯竭,同时带来污染,本质不符合可持续发展的 “资源永续利用、环境友好” 核心要求。
2.(2025高二上·吴江月考)港珠澳大桥设计使用寿命120年,需对桥体钢构件采取防腐措施。下列说法错误的是(  )
A.采用外加电流保护钢构件时,需在钢构件上焊接锌块
B.防腐主要避免发生的反应是:
C.钢构件表面喷涂环氧树脂涂层是为了隔绝空气、海水等
D.钢构件可多采用不锈钢材料以减缓腐蚀速率
【答案】A
【知识点】金属的电化学腐蚀与防护;金属的腐蚀与防护
【解析】【解答】A.采用外加电流保护钢架件,需要加石墨电极,钢构件与外电源的负极相连接做阴极,石墨电极与外接电源正极连接,做阳极,故A符合题意
B.钢铁的原电池中,铁作为负极,失去电子发生氧化反应,Fe-2e=Fe2+,碳作为正极,氧气在正极上得到电子和水结合形成氢氧根离子,因此结合正极和负极的总反应为2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2,故B不符合题意
C.钢构件表面喷涂环氧树脂层能够隔绝空气,海水等,避免由于接触发生造成铁腐蚀损耗,故C不符合题意
D.钢构件可以采用不锈钢材料,由于其抗腐蚀能力增强,不容易被氧化,因此可以减缓腐蚀速率,故D不符合题意
故答案为:A
【分析】A.在钢构件上焊接锌块是牺牲阳极的阴极保护法
B.钢铁构件主要发生的是吸氧腐蚀,主要形成原电池,根据正负极电池反应即可写出方程式
C.铁生锈主要是和水和氧气作用,涂环氧树脂层主要是防水和氧气
D.合金的抗腐蚀性能强不易腐蚀
3.(2025高二上·吴江月考)某同学根据离子反应方程式2Fe3++Fe=3Fe2+来设计原电池。下列设计方案中可行的是
A.电极材料为Fe和Zn,电解质溶液为FeCl3溶液
B.电极材料为Fe和石墨,电解质溶液为Fe(NO3)3溶液
C.电极材料为Fe和石墨,电解质溶液为FeCl2溶液
D.电极材料为石墨,电解质溶液为FeCl3溶液
【答案】B
【知识点】原电池工作原理及应用
【解析】【解答】、电极材料为 Fe 和 Zn,Zn 的活泼性强于 Fe,Zn 会优先与 FeCl3中的 Fe3+反应(Zn 作负极),实际总反应为 Zn+2Fe3+=Zn2++2Fe2+,与目标反应 “2Fe3++Fe=3Fe2+” 不符,A不可行;
B、电极材料为 Fe 和石墨,电解质溶液为 Fe(NO3)3:Fe 作负极(活泼金属),发生氧化反应:Fe 失去电子生成 Fe2+;石墨作正极(惰性电极),Fe(NO3)3提供的 Fe3+在正极得电子生成 Fe2+;总反应为 2Fe3++Fe=3Fe2+,完全匹配目标反应,B可行;
C、电解质溶液为 FeCl2,不含 Fe3+,无法发生 “Fe 与 Fe3+的反应”,无自发氧化还原反应,C不可行;
D、两电极均为石墨(惰性电极),无活泼金属作负极提供电子,无法发生氧化反应,原电池不能工作,D不可行;
故答案为:B。
【分析】本题易错点:
混淆负极材料的活性:误选 A 选项,忽略 Zn 比 Fe 更活泼,会优先参与反应,导致总反应偏离目标方程式。
忽略电解质溶液的离子要求:误选 C 选项,未注意电解质溶液需含 Fe3+(而非 Fe2+),否则无法发生目标反应。
忽视电极的活性差异:误选 D 选项,未意识到两电极均为惰性材料时,无物质能自发失电子,原电池无法工作。
对正极材料的认知模糊:错误认为正极必须是金属,实际上石墨等惰性电极可作正极,导致误判 B 选项的可行性。
4.(2025高二上·吴江月考)已知充分燃烧ag乙烷()气体时生成二氧化碳气体和液态水,并放出热量bkJ,则表示乙烷标准燃烧热的热化学方程式正确的是
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【知识点】燃烧热;热化学方程式
【解析】【解答】已知:生成 1mol CO2时放热 b kJ,而 1mol C2H6燃烧生成 2mol CO2,故 1mol C2H6燃烧放热 2b kJ。
A、燃烧放热,ΔH 应为负值,“+2b” A错误;
B、1mol C2H6燃烧,生成液态 H2O,ΔH=-2b kJ mol- , 热化学方程式为,B正确;
C、可燃物为 2mol,不符合 “1mol 可燃物” 的燃烧热要求,C错误;
D、H2O 为气态(非稳定氧化物),不符合燃烧热中 “H2O 为液态” 的要求,D错误;
故答案为:B。
【分析】首先明确燃烧热的定义:1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物(如H2O为液态)时放出的热量。已知“燃烧ag乙烷生成1mol CO2(液态水)放热b kJ”,而1mol C2H6完全燃烧会生成2mol CO2,因此1mol C2H6燃烧对应的放热量为2b kJ。
结合燃烧热的热化学方程式要求(1mol可燃物、稳定产物、ΔH为负值),可写出乙烷标准燃烧热的热化学方程式:。
5.(2025高二上·吴江月考)有关中和热的测定实验中,下列说法中正确的是
A.中和热的测定实验中需要用到的主要玻璃仪器有:两只大小相同的烧杯、两只大小相同的量筒、温度计、环形玻璃搅拌棒
B.可以用保温杯来代替烧杯做有关测定中和热的实验
C.在测定中和热的实验中,至少需要测定并记录的温度是2次
D.测定中和热实验中,若使用NaOH固体和稀盐酸,则会导致所测得的中和热H偏大
【答案】B
【知识点】中和热的测定
【解析】【解答】A、中和热测定需 “大小不同的烧杯(大烧杯套小烧杯,保温)”,而非 “大小相同的烧杯”,A错误;
B、保温杯的保温效果优于普通烧杯,能减少热量散失,可替代烧杯进行实验,B正确;
C、实验需测 “酸的初始温度、碱的初始温度、混合后的最高温度”,至少记录 3 次温度,并非2 次,C错误;
D、NaOH 固体溶解会放热,导致测得的温度变化偏大,中和热 ΔH(为负值)会偏小(而非偏大),D错误;
故答案为:B。
【分析】本题易错点:仪器选择误区:误将 “大小相同的烧杯” 当作中和热测定的仪器,实际需要大烧杯套小烧杯(保温),对仪器的功能(保温)理解不到位。
保温容器的替代认知错误:不清楚保温杯的保温效果适配中和热实验,错认为只能用烧杯。
温度测量次数混淆:误以为只需测 2 次温度,忽略需测酸、碱初始温度及混合后最高温度(至少 3 次)。
物质溶解的能量干扰:忽略 NaOH 固体溶解会放热,错误认为其对中和热 ΔH 的影响是 “偏大”,实际会导致 ΔH(负值)偏小。
6.(2025高二上·吴江月考)下列根据某些实验事实,得出的相关结论合理的是
选项 实验 热化学方程式
A 在光照条件下:H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) H=-184.5 kJ/mol 同温同压,在点燃条件下:H2(g)+Cl2(g)= 2HCl(g) H≠-184.5 kJ/mol
B 一定条件下向密闭容器中充入0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)充分反应放出46.1kJ的热量 N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H=-92.2 kJ/mol
C H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) H=-57.3kJ/mol。将稀硫酸与稀氢氧化钡溶液混合 H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq)= BaSO4(s)+2H2O(l) H=-114.6 kJ/mol
D 已知25℃、101kPa 下,12g 石墨完全燃烧放出热量393.51kJ CO2(g)=C(s,石墨)+O2(g) H=393.5kJ/mol
A.A B.B C.C D.D
【答案】D
【知识点】反应热和焓变;中和热
【解析】【解答】A、ΔH 由反应物、生成物总能量差决定,与反应条件(光照、点燃)无关,故点燃时 H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) 的 ΔH 仍为 - 184.5 kJ/mol,A错误;
B、N2与 H2的反应是可逆反应,0.5 mol N2和 1.5 mol H2无法完全反应,实际放热小于92.2 kJ ,则N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H<-92.2 kJ/mol,B错误;
C、稀硫酸与 Ba(OH)2溶液混合时,发生的反应包含两部分:
H+(aq) +OH-(aq)=H2O (l),对应中和热 ΔH=-57.3 kJ/mol;Ba2+(aq) + SO42-(aq) = BaSO4(s),该过程会额外放出热量(ΔH<0)。因此总反应 H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq)=BaSO4(s)+2H2O (l) 的 ΔH,是 “中和放热” 与 “沉淀放热” 的总和,其数值应小于 - 114.6 kJ/mol ,C错误;
D、石墨燃烧的热化学方程式为 C(s,石墨)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.51 kJ/mol,其逆反应 CO2(g)=C(s,石墨)+O2(g) 的 ΔH 符号相反、数值相等,D正确;
故答案为:D。
【分析】本题易错点:
对 ΔH 与反应条件的认知误区:误认为反应条件(如光照、点燃)会改变 ΔH,实际 ΔH 只由反应物、生成物的状态决定。
可逆反应的 ΔH 理解偏差:错把可逆反应的实际放热等同于热化学方程式中 “完全反应” 的 ΔH,忽略可逆反应无法进行到底的特点。
忽略反应的额外能量变化:分析中和反应时,只考虑 H+与 OH-的中和放热,遗漏沉淀(如 BaSO4)生成过程的能量变化,导致 ΔH 计算错误。
逆反应 ΔH 的符号混淆:易搞反正、逆反应的 ΔH 符号,忘记逆反应的 ΔH 与正反应数值相等、符号相反。
7.(2025高二上·吴江月考)下列图示与对应的叙述不相符的是
A.(a)图可表示一氧化碳和水反应的能量变化
B.通过(b)图可知石墨比金刚石稳定
C.由(c)图可知,若在密闭容器中加入1 mol和2 mol充分反应放出的热量为
D.由(d)图可知,A与C的能量差为:
【答案】C
【知识点】化学反应中能量的转化;吸热反应和放热反应
【解析】【解答】A、(a) 图中反应物能量低于生成物,对应吸热反应。一氧化碳与水的反应(CO+H2O=CO2+H2)是吸热反应,能量变化与图示一致,A相符;
B、(b) 图中石墨的能量低于金刚石,物质能量越低越稳定,因此石墨比金刚石稳定,B相符;
C、(c) 图中 2mol SO2(g) 和 1mol O2(g) 完全反应的放热为 (a b) kJ,但 SO2与 O2的反应是可逆反应,密闭容器中 1mol O2和 2mol SO2无法完全反应,实际放热量小于 (a b) kJ,C不相符;
D、(d) 图中,A 到 B 的能量变化为 E2 E1,B 到 C 的能量变化为 E4 E3,总能量差(A 与 C)为 (E2 E1)+(E4 E3)=E4 E1 E3+E2,D相符;
故答案为:C。
【分析】A.抓 “反应热类型”——(a) 图是吸热反应,CO 与 H2O 的反应恰好是吸热反应,直接匹配。
B.抓 “稳定性与能量”——(b) 图中石墨能量更低,直接判定石墨更稳定。
C.抓 “可逆反应的限度”——SO2与 O2的反应是可逆反应,无法完全转化,实际放热小于 (a b) kJ,直接判定叙述不符。
D.抓 “能量差计算”—— 分两步算 A到B、B到C 的能量变化,再求和,结果与叙述一致,判定相符。
8.(2025高二上·吴江月考)下列电化学装置正确且能达到目的的是
A.用装置甲在铁制品表面镀铜 B.用装置乙电解精炼铜
C.用装置丙制备NaOH和氯气 D.用装置丁保护钢闸门
【答案】B
【知识点】铜的电解精炼;以氯碱工业为基础的化工生产简介;电镀
【解析】【解答】A、镀铜的要求是 “待镀金属(铁)作阴极、镀层金属(铜)作阳极”。但装置甲中 “铁接电源正极(阳极)、铜接电源负极(阴极)”,电极连接反了,无法实现镀铜,故A不符合题意 ;
B、电解精炼铜的规则是 “粗铜作阳极(失电子溶解)、精铜作阴极(Cu2+ 得电子析出)”,电解质用 CuSO4溶液。装置乙中 “粗铜接正极、精铜接负极”,符合电解精炼的电极要求,能达到目的,故B符合题意 ;
C、电解饱和 NaCl 溶液制备 NaOH 时,需用阳离子交换膜(让 Na+ 进入阴极区,避免 OH - 与 Cl2反应)。但装置丙用的是阴离子交换膜,Cl- 会进入阴极区与 OH-反应,无法有效分离产物,装置错误,故C不符合题意 ;
D、保护钢闸门需采用 “牺牲阳极法”(钢闸门作正极)或 “外加电流法”(钢闸门作阴极)。装置丁中钢闸门与石墨直接相连,无外加电源,且石墨不如铁活泼,钢闸门会作负极被腐蚀,无法防护,故D不符合题意 ;
故答案为:B。
【分析】A.镀铜时铁(待镀)接正极(阳极),违反 “待镀金属作阴极”。
B.粗铜接正极(阳极)、精铜接负极(阴极),符合电解精炼的电极要求。
C.用阴离子交换膜,违反 “制 NaOH 需阳离子交换膜”。
D.钢闸门与石墨直接连,无电源,钢闸门作负极被腐蚀,违反 “被保护金属作正 、 阴极”。
9.(2025高二上·吴江月考)微生物燃料电池可用于净化含铬废水,其工作原理如图所示,该电池工作时,下列说法不正确的是
A.M极是电池的负极
B.在电极上发生氧化反应
C.N电极附近溶液的pH增大
D.若参加反应,则有从交换膜右侧向左侧迁移
【答案】D
【知识点】原电池工作原理及应用
【解析】【解答】正负极判断:燃料(如 CH3OH)发生氧化反应的电极为负极;发生还原反应(如 Cr2O72-到Cr(OH)3)的电极为正极。
电极反应与 pH 的关系:正极反应若消耗 H+,则附近溶液 pH增大;若生成 H+,则 pH 减小。
离子迁移与电子转移的关系:阳离子(如 H+)向正极迁移,迁移的阳离子物质的量与转移电子的物质的量相等。
A、M 极上 CH3OH 被氧化,M 是负极,符合 “燃料在负极氧化”,A正确;
B、CH3OH 在 M 极(负极)发生氧化反应,符合 “负极发生氧化反应”,B正确;
C、N 极(正极)反应消耗 H+,H+浓度降低,pH 增大,符合 “消耗 H+pH 增大”,C正确;
D、0.1 mol Cr2O72-反应转移 0.6 mol 电子(Cr 从 +6到+3),H+应从左侧(负极)向右侧(正极)迁移,且根据电极方程式 O2+4e-+4H+=2H2O、+6e-+8H+=2Cr(OH)3+H2O,可知迁移量 大于0.8 mol ,既违背 “阳离子向正极迁移”,又与电子转移量不符,D错误;
故答案为:D。
【分析】从装置图可知,M 电极是原电池的负极:在微生物与水分子的作用下,甲醇在 M 极失去电子,发生氧化反应,生成二氧化碳与氢离子,对应的电极反应为:CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+。
N 电极为原电池的正极:在还原菌的作用下,酸性环境中的重铬酸根离子(Cr2O72-)与氧气在 N 极得到电子,发生还原反应,分别生成氢氧化铬和水,对应的电极反应有两个:
O2+4e-+4H+=2H2O、Cr2O+6e-+8H+=2Cr(OH)3+H2O,
原电池工作时,负极区产生的 H+(阳离子)会通过阳离子交换膜,向正极区(N 极)移动,以维持溶液的电荷平衡。
10.(2025高二上·吴江月考)为实现碳中和,科学家利用多晶铜高效催化电解制乙烯,原理如图所示。已知:电解前后电解液浓度几乎不变。下列说法错误的是
A.铂电极为阳极,产生的气体是和
B.铜电极的电极反应式为
C.电解过程中,溶液中通过阴离子交换膜向左槽移动
D.制得时,产生标准状况下
【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式;电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A、铂电极为阳极,发生氧化反应:2H2O-4e-=O2↑+4H+。生成的 H+与 HCO3-反应生成 CO2,故阳极产生 O2和 CO2,A正确;B、铜电极为阴极,CO2得电子生成 C2H4。反应式为,B错误;
C、电解时,阴离子(HCO3-)向阳极(左槽,铂电极)移动,通过阴离子交换膜左移,C正确;
D、2.8g C2H4为 0.1mol,生成 1mol C2H4转移 12mol e-,故 0.1mol 转移 1.2mol e-。阳极生成 1mol O2转移 4mol e-,则 1.2mol e-对应 0.3mol O2,标准状况下体积为 6.72L,D正确;
故答案为:B。
【分析】先判断电极极性:多晶铜电极未参与反应,且 CO2在此得电子生成 C2H4,故铜电极为阴极;铂电极为阳极(发生氧化反应)。结合电解质(KHCO3溶液)和离子交换膜,分析电极反应与离子移动:
电极与反应分析
阴极(铜电极):CO2得电子,结合 HCO3-生成 C2H4、CO32-和 H2O,反应需满足电子、电荷守恒。
阳极(铂电极):H2O 失电子生成 O2和 H+,H+与迁移来的 HCO3-反应生成 CO2,故阳极产生 O2和 CO2。离子移动:阴离子(HCO3-)向阳极(铂电极)移动,通过阴离子交换膜进入左槽。据此解题。
11.(2025高二上·吴江月考)和Zn在碱性条件下可组成二次电池,放电原理如图所示。下列有关说法正确的是
A.放电时,石墨电极上发生氧化反应
B.放电时,每生成,甲池中的物质的量减少2mol
C.充电时,通过阴离子交换膜向锌电极移动
D.充电时,石墨电极附近溶液的pH将减小
【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式;电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A、放电时,Zn 转化为 Zn(OH)2(失电子,氧化反应),故 Zn 是负极;石墨电极上 FeO42-转化为 Fe (OH)3(得电子,还原反应),并非氧化反应,A错误;
B、放电时,甲池(负极区)的反应为:Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2。每生成 1mol Zn(OH)2,消耗 2mol OH-,但题目未说明生成物质的量,表述不明确,B错误;
C、充电时,Zn 电极是阴极(得电子),阴离子向阳极(石墨电极)移动,并非向锌电极移动,C错误;
D、充电时,石墨电极是阳极,反应为:Fe(OH)3-3e-+5OH-=FeO42-+4H2O,消耗 OH-,导致电极附近 OH-浓度降低,pH 减小,D正确;
故答案为:D。
【分析】先通过放电时的电极反应判断正负极:Zn 失电子生成 Zn(OH)2,故锌电极为负极(发生氧化反应);石墨电极为正极(发生还原反应)。充电时,原电池的负极(锌电极)变为电解池的阴极(发生还原反应),原电池的正极(石墨电极)变为电解池的阳极(发生氧化反应)。
12.(2025高二上·吴江月考)Pt/HC是一种含丰富羟基的催化剂,其催化氧化甲醛()的反应机理如图:
下列说法不正确的是
A.Pt/HC催化剂通过改变反应历程,降低了反应的焓变
B.步骤Ⅰ中甲醛通过氢键吸附在催化剂表面的-OH上
C.0.1mol参与反应,消耗在标准状况下为2.24L
D.若用代替,反应生成的中O原子为
【答案】A
【知识点】氢键的存在对物质性质的影响;活化能及其对化学反应速率的影响;催化剂;气体摩尔体积
【解析】【解答】A、催化剂的作用是改变反应历程、降低活化能,但反应的焓变由反应物和生成物的总能量差决定,与催化剂无关,A错误;
B、步骤 Ⅰ 中,甲醛的 O 原子与催化剂表面 - OH 的 H 原子形成氢键,实现吸附,该描述符合氢键吸附的特征,B正确;
C、甲醛完全氧化的反应为:HCHO+O2=CO2+H2O,1mol HCHO 消耗 1mol O2。0.1mol HCHO 参与反应时,消耗 0.1mol O2,标准状况下体积为 2.24L,C正确;
D、从反应机理看,O2参与反应后,O 原子最终进入 H2O 中,因此用 8O2代替 O2时,生成的 H2O 中 O 原子为 8O,D正确;
故答案为:A。
【分析】A.直接抓 “催化剂与焓变的关系”—催化剂不会改变反应的焓变,仅影响活化能。
B.聚焦 “吸附方式”—步骤 Ⅰ 中甲醛的 O 原子与催化剂表面 - OH 的 H 原子形成氢键,符合氢键吸附的结构特征。
C.紧扣 “计量关系”—总反应中 1mol HCHO 对应 1mol O2,0.1mol HCHO 在标准状况下消耗 0.1mol O2(体积 2.24L),计算无偏差。
D.利用 “原子追踪”—O2参与反应后 O 原子最终进入 H2O,用 8O2标记时,生成的 H2O 必然含 8O。
13.(2025高二上·吴江月考)用甲醚(CH3OCH3)燃料电池电解Na2SO4溶液制取NaOH溶液和硫酸的装置如下图所示。下列说法正确的是
A.通入甲醚的电极反应式为CH3OCH3+12e-+3H2O=2CO2+12H+
B.膜a、膜b依次为阳离子交换膜和阴离子交换膜
C.M为硫酸、N为NaOH
D.反应的甲醚与生成气体Y的物质的量之比为1:3
【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式;原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A、甲醚在负极发生氧化反应,电极反应应失电子,而该式写了 “+12e-”(得电子), 最终电极反应为:CH3OCH3 + 3H2O -12e-= 2CO2+12H+,A错误;B、电解时,Na+需通过膜 b 到阴极生成 NaOH,SO42-需通过膜 a 到阳极生成 H2SO4,故膜 a 是阴离子交换膜、膜 b 是阳离子交换膜,B错误;
C、阳极区(膜 a 侧)SO42-富集,结合 H+生成 H2SO4(即 M);阴极区(膜 b 侧)Na+富集,结合 OH-生成 NaOH(即N),C正确;
D、甲醚负极反应转移 12e-,生成气体 Y(H2)的阴极反应每生成 1mol H2转移 2e-,则甲醚与 Y 的物质的量比为 1:6,不是 1:3,D错误;
故答案为:C。
【分析】左侧是甲醚燃料电池单元:通入甲醚的电极是负极(燃料在此发生氧化反应),通入氧气的电极是正极(氧气在此发生还原反应)。
右侧是电解 Na2SO4溶液的分离单元(与燃料电池形成电路):燃料电池的电极与电解池电极直接关联—燃料电池的正极对应电解池的阴极,燃料电池的负极对应电解池的阳极。
电解池左侧(阳极区)发生反应: 2H2O-4e-= O2↑+4H+。中间室里的 SO42-需要向阳极区移动,才能和生成的 H+结合成 H2SO4,因此分隔中间室与阳极区的膜 a,得允许阴离子通过,属于阴离子交换膜。
电解池右侧(阴极区)发生反应: 2H2O+2e-= H2↑+ 2OH- 。中间室里的 Na+需要向阴极区移动,才能和生成的 OH-结合成 NaOH,因此分隔中间室与阴极区的膜 b,得允许阳离子通过,属于阳离子交换膜。
14.(2025高二上·吴江月考)完成下列问题
(1)在微生物作用的条件下,NH经过两步反应被氧化成NO。两步反应的能量变化示意如图:
①第一步反应是   (填“放热”或“吸热”)反应,判断依据是   。
②1 mol NH (aq)全部氧化成NO (aq)的热化学方程式是   。
(2)已知:2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-566 kJ·mol-1①
Na2O2(s)+CO2(g)=Na2CO3(s)+O2(g) ΔH=-226 kJ·mol-1②
则CO(g)与Na2O2(s)反应放出509 kJ热量时,生成的O2为   L(标况)。
(3)有科学家预言,氢能将成为21世纪的主要能源,而且是一种理想的绿色能源。若1 mol氢气完全燃烧生成1 mol气态水放出241 kJ的热量,已知H—O键能为463 kJ·mol-1,O=O键能为498 kJ·mol-1,计算H—H键能为   kJ·mol-1。
(4)氢能的储存是氢能利用的前提,科学家研究出一种储氢合金Mg2Ni,已知:
Mg(s)+H2(g)=MgH2(s) ΔH1=-74.5 kJ·mol-1;
Mg2Ni(s)+2H2(g)=Mg2NiH4(s) ΔH2=-64.4 kJ·mol-1;
Mg2Ni(s)+2MgH2(s)=2Mg(s)+Mg2NiH4(s) ΔH3。
则ΔH3=   kJ·mol-1。
【答案】(1)放热;ΔH<0(或反应物的总能量大于生成物的总能量);NH (aq)+2O2(g)=NO (aq)+2H+(aq)+H2O(l) ΔH=-346 kJ·mol-1
(2)11.2L
(3)436
(4)+84.6
【知识点】吸热反应和放热反应;热化学方程式;盖斯定律及其应用;有关反应热的计算
【解析】【解答】(1)①从图象中可知,第一步反应反应物的总能量大于生成物的总能量,是放热反应;
②第一步反应的热化学方程式是 ,第二步反应的热化学方程式是 ,根据盖斯定律,得到1 mol NH (aq)全部氧化成NO (aq)的热化学方程式
NH (aq)+2O2(g)=NO (aq)+2H+(aq)+H2O(l) ΔH=-346 kJ·mol-1。
故答案为: 放热 ; ΔH<0(或反应物的总能量大于生成物的总能量) ; NH (aq)+2O2(g)=NO (aq)+2H+(aq)+H2O(l) ΔH=-346 kJ·mol-1 ;
(2)根据盖斯定律,“反应①× +反应②”可得到CO(g)与Na2O2(s)反应的热化学方程式 ,则放出509 kJ热量时,消耗Na2O2(s)1mol,生成的O20.5mol,标况下体积为11.2L。
故答案为: 11.2L ;
(3)根据题意,1 mol氢气完全燃烧生成1 mol气态水的热化学方程式为 ,由热效应等于反应物总键能减去生成物总键能可知,,求得H—H键能为436 kJ·mol-1。
故答案为: 436 ;
(4)氢能的储存是氢能利用的前提,科学家研究出一种储氢合金Mg2Ni,已知:
Mg(s)+H2(g)=MgH2(s) ΔH1=-74.5 kJ·mol-1; Mg2Ni(s)+2H2(g)=Mg2NiH4(s) ΔH2=-64.4 kJ·mol-1;Mg2Ni(s)+2MgH2(s)=2Mg(s)+Mg2NiH4(s) ΔH3=+84.6 kJ·mol-1
故答案为: +84.6 。
【分析】①放热反应,判断依据:ΔH<0(反应物总能量> 生成物总能量);②利用盖斯定律,将两步反应相加,得总热化学方程式。
(2)用盖斯定律,将反应①×+ 反应②,得到 CO 与 Na2O2反应的热化学方程式;结合放出热量计算 O2物质的量,再算标况体积。
(3)根据 “ΔH = 反应物键能总和 - 生成物键能总和”,代入数据计算 H—H 键能。
(4) 利用盖斯定律,将反应② - 2× 反应①,得到 ΔH3。
(1)①从图象中可知,第一步反应反应物的总能量大于生成物的总能量,是放热反应;
②第一步反应的热化学方程式是 ,第二步反应的热化学方程式是 ,根据盖斯定律,得到1 mol NH (aq)全部氧化成NO (aq)的热化学方程式NH (aq)+2O2(g)=NO (aq)+2H+(aq)+H2O(l) ΔH=-346 kJ·mol-1。
(2)根据盖斯定律,“反应①× +反应②”可得到CO(g)与Na2O2(s)反应的热化学方程式 ,则放出509 kJ热量时,消耗Na2O2(s)1mol,生成的O20.5mol,标况下体积为11.2L。
(3)根据题意,1 mol氢气完全燃烧生成1 mol气态水的热化学方程式为 ,由热效应等于反应物总键能减去生成物总键能可知,,求得H—H键能为436 kJ·mol-1。
(4)氢能的储存是氢能利用的前提,科学家研究出一种储氢合金Mg2Ni,已知:
Mg(s)+H2(g)=MgH2(s) ΔH1=-74.5 kJ·mol-1; Mg2Ni(s)+2H2(g)=Mg2NiH4(s) ΔH2=-64.4 kJ·mol-1;Mg2Ni(s)+2MgH2(s)=2Mg(s)+Mg2NiH4(s) ΔH3=+84.6 kJ·mol-1
15.(2025高二上·吴江月考)某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素,将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部,塞上瓶塞(如图1)。从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液,同时测量容器中的压强变化。
(1)请完成以下实验设计表(填入表格空白处):
编号 实验目的 碳粉/g 铁粉/g 醋酸/%
① 为以下实验作参照 0.5 2.0 90.0
② 醋酸浓度的影响 0.5     36.0
③     0.2 2.0 90.0
(2)编号①实验测得容器中压强随时间变化曲线如图2所示。时,容器中压强明显小于起始压强,其原因是铁发生了   腐蚀;此时,碳粉表面发生了   (填“氧化”或“还原”)反应,其电极反应式是   。
(3)该小组对图2中时压强变大的原因提出了如下假设,请你完成假设二。
假设一:发生析氢腐蚀产生了气体;
假设二:   。
【答案】(1)2.0;碳粉含量的影响
(2)吸氧;还原;
(3)反应放热,温度升高
【知识点】电极反应和电池反应方程式;金属的电化学腐蚀与防护;性质实验方案的设计
【解析】【解答】(1)①为参照试验,由于②探究醋酸的浓度的影响,则除了醋酸浓度不同外,其它条件必须完全相同,即铁粉质量应该为2.0g;③中只有碳粉含量与①不同,则③为探究碳粉含量的影响,
故答案为:2.0;碳粉含量的影响;
(2)t2时,容器中压强明显小于起始压强,说明锥形瓶中气体体积减小,说明发生了吸氧腐蚀,碳为正极,铁为负极,碳电极氧气得到电子发生还原反应,电极反应式为:,
故答案为:吸氧;还原;;
(3)图中0-t1时压强变大的原因可能为:铁发生了析氢腐蚀、铁与醋酸的反应为放热反应,温度升高时锥形瓶中压强增大,所以假设二为:反应放热使锥形瓶内温度升高,
故答案为:反应放热,温度升高。
【分析】(1) 遵循控制变量法:②探究醋酸浓度影响,铁粉质量需与①一致(2.0g);③变量为碳粉质量,实验目的为 “探究碳粉含量的影响”。
(2) 压强小于起始值,推出气体减少,铁发生吸氧腐蚀;碳粉为正极,发生还原反应,电极反应为 O2+2H2O+4e-=4OH-。
(3)压强增大原因除析氢腐蚀产气体外,还可能是反应放热使容器内温度升高,气体膨胀导致压强变大。
(1)①为参照试验,由于②探究醋酸的浓度的影响,则除了醋酸浓度不同外,其它条件必须完全相同,即铁粉质量应该为2.0g;③中只有碳粉含量与①不同,则③为探究碳粉含量的影响,故答案为:2.0;碳粉含量的影响;
(2)t2时,容器中压强明显小于起始压强,说明锥形瓶中气体体积减小,说明发生了吸氧腐蚀,碳为正极,铁为负极,碳电极氧气得到电子发生还原反应,电极反应式为:,故答案为:吸氧;还原;;
(3)图中0-t1时压强变大的原因可能为:铁发生了析氢腐蚀、铁与醋酸的反应为放热反应,温度升高时锥形瓶中压强增大,所以假设二为:反应放热使锥形瓶内温度升高,故答案为:反应放热,温度升高。
16.(2025高二上·吴江月考)回答下列问题。
(1)以铅蓄电池为电源可将转化为乙醇,其每生成0.5 mol乙醇,理论上需消耗铅蓄电池中   mol硫酸,写出铅蓄电池为电源时正极的电极反应式   。
(2)通过电化学循环法可将转化为和(如图1所示)。其中氧化过程发生如下两步反应:、
①电极a上发生电极反应式:   。
②理论上1 mol参加反应可产生的物质的量为   。
(3)是电池(如图2)的正极活性物质,电池的负极是金属Li,电解液是含锂盐的有机溶液。电池放电反应:。该反应可认为分两步进行:第1步:,则第2步正极的电极反应式:   。
(4)浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如图3所示,该电池从浓缩海水中提取的同时又获得了电能。
①X为   正极,Y极反应式:   。
②Y极生成1 mol时,   mol移向   (填“X”或“Y”)极。
(5)可作为燃料使用,用和组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如图4.电池总反应:,则c电极是   (填“正极”或“负极”),c电极的电极反应式:   。
(6)甲烷化是实现碳平衡阶段的中坚力量。1902年,PaulSabatier首次报道了的甲烷化。在一定的温度和压力条件下,将按一定比例混合的和通过装有金属Ni的反应器,可得到。
已知:和的标准燃烧热分别为、。由题可知,甲烷化反应:的   kJ/mol。
(7)近年来,生物电催化技术运用微生物电解池实现了的甲烷化,其工作原理如图5所示。
①微生物电解池实现甲烷化的阴极反应式为   。
②如果处理有机物产生标准状况下112的,则理论上导线中通过的电子的物质的量为   。
(8)沼气的主要成分是,还含有、等。JoDeVrieze等设计了利用膜电解法脱除沼气中的和,并将阴极处理后气体制成高纯度生物甲烷,其流程如图6所示。
①需控制电解槽中阴极室pH>7,其目的:   。
②阳极室逸出和   (填化学式);在阳极上转化为而除去,其电极反应式   。
【答案】(1)6;
(2)SO2-2e-+2H2O=4H++SO;2mol
(3)+2e-=2S2-+Fe
(4)正;2Cl--2e-=Cl2↑;2;X
(5)负;
(6)-252.9
(7)CO2+8H++8e-=CH4+2H2O;4×104mol
(8)有利于酸性气体CO2和H2S的吸收,将H2S转化为HS-(或S2-),将部分CO2转化为(或CO);O2;H2S+4H2O-8e-=10H++SO
【知识点】电极反应和电池反应方程式;原电池工作原理及应用;电解池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)阴极上CO2得电子和氢离子生成乙醇和水,电极反应式为:,转移电子为12mol,同理根据铅蓄电池的总反应方程式为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O可知,每消耗2mol硫酸转移2mol电子,每生成0.5mol乙醇转移6mol电子,转移6mol电子,消耗6mol硫酸;铅蓄电池为电源时正极氧化铅得电子,生成硫酸铅,电极反应式;
故答案为: 6 ; ;
(2)①a电极上是二氧化硫失电子发生氧化反应生成硫酸,电极反应为:SO2-2e-+2H2O=4H++SO;
②理论上1mol H2S参加反应,H2S+H2SO4=SO2↑+S↓+2H2O、S+O2=SO2,生成2molSO2,在电极上发生氧化反应,转移4mol电子,阴极上电极反应:I2+2H++2e-=2HI,2HI H2↑+I2,电极上生成4molHI,所以理论上生成2mol氢气;
故答案为: SO2-2e-+2H2O=4H++SO ; 2mol ;
(3)原电池反应为FeS2+4Li=Fe+4Li++2S2-,负极是Li失电子发生氧化反应,FeS2得到电子生成硫离子和铁,该反应可认为分两步进行:第1步,FeS2+2Li═2Li++,负极反应式为Li-e-=Li+,用总反应减去第1步反应得,2Li+=Fe+2Li++2S2-,用该反应减去负极反应式,消去Li+即可得正极反应式的第2步电极反应式为+2e-=2S2-+Fe;
故答案为:+2e-=2S2-+Fe ;
(4)①X极上H+得到电子生成H2,为正极,Y极为负极,电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑;
②由电荷守恒可知,Y极生成1molCl2时,电路中转移2mol电子,有2mol锂离子移向X极(正极);
故答案为: 正 ; 2Cl--2e-=Cl2↑ ;2;X;
(5)CH4酸性燃料电池中电子从负极经外电路流向正极,则图中电极c为负极,电极d为正极,负极上CH4发生失电子的氧化反应生成CO2,正极上氧气发生得电子的还原反应生成H2O,中间采用质子交换膜,允许H+通过,故负极的电极反应式为:;
故答案为: 负 ; ;
(6)由已知可得①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-890.3 kJ mol-1;②H2(g)+O2(g)=H2O(l)ΔH=-285.8 kJ mol-1,根据盖斯定律知4×②-①可得CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(l),其ΔH=4×(-285.8kJ mol-1)-(-890.3kJ mol-1)=-252.9kJ mol-1;
故答案为: -252.9 ;
(7)①微生物电解池实现CO2甲烷化,CO2得到电子生成CH4,其阴极电极反应式为CO2+8H++8e-=CH4+2H2O;
②标准状况下112 m3的CH4的物质的量为=5000mol,故产生5000molCH4,理论上导线中通过的电子的物质的量为5000mol×8=4×104mol;
故答案为: CO2+8H++8e-=CH4+2H2O ; 4×104mol ;
(8)①控制电解槽中阴极室pH>7,有利于酸性气体CO2和H2S的吸收,并转化为HS-(或S2-)、HCO(或CO);
②电解池中,HS-(或S2-)、HCO(或CO)移向阳极与酸生成H2S、CO2,阳极上OH-(或H2O)、H2S发生失去电子的氧化反应生成O2、SO,电极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O(或2H2O-4e-=O2↑+4H+)、H2S+4H2O-8e-=10H++SO,所以阳极室逸出CO2和O2,H2S转化为SO42-而除去。
故答案为: 有利于酸性气体CO2和H2S的吸收,将H2S转化为HS-(或S2-),将部分CO2转化为(或CO) ; O2 ; H2S+4H2O-8e-=10H++SO 。
【分析】(1)算硫酸消耗:CO2制乙醇转移12e-,0.5mol乙醇转移6e-;铅蓄电池每2mol H2SO4转移2e-,故消耗6mol H2SO4。
正极反应:PbO2得电子生成PbSO4,反应为。
(2)① 电极a反应:SO2失电子生成SO42-,反应为。
② 1mol H2S生成2mol SO2,转移4e-,对应生成2mol H2。
(3)总反应减第1步反应,得正极第2步反应:。
(4)① X极生成H2(得电子)为正极;Y极Cl-失电子生成Cl2,反应为。
② 生成1mol H2转移2e-,2mol Li+移向X极。
(5)c电极失电子为负极;负极反应:CH4失电子生成CO2,反应为。
(6)用盖斯定律:4×H2燃烧热 - CH4燃烧热,得。
(7)① 阴极反应:CO2得电子生成CH4,反应为。
② 112m3 CH4为5000mol,转移电子。
(8)① 阴极室pH>7:利于吸收酸性气体(CO2、H2S),转化为弱酸根。
② 阳极室逸出O2;H2S氧化为SO42-,反应为。
(1)阴极上CO2得电子和氢离子生成乙醇和水,电极反应式为:,转移电子为12mol,同理根据铅蓄电池的总反应方程式为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O可知,每消耗2mol硫酸转移2mol电子,每生成0.5mol乙醇转移6mol电子,转移6mol电子,消耗6mol硫酸;铅蓄电池为电源时正极氧化铅得电子,生成硫酸铅,电极反应式;
(2)①a电极上是二氧化硫失电子发生氧化反应生成硫酸,电极反应为:SO2-2e-+2H2O=4H++SO;
②理论上1mol H2S参加反应,H2S+H2SO4=SO2↑+S↓+2H2O、S+O2=SO2,生成2molSO2,在电极上发生氧化反应,转移4mol电子,阴极上电极反应:I2+2H++2e-=2HI,2HI H2↑+I2,电极上生成4molHI,所以理论上生成2mol氢气;
(3)原电池反应为FeS2+4Li=Fe+4Li++2S2-,负极是Li失电子发生氧化反应,FeS2得到电子生成硫离子和铁,该反应可认为分两步进行:第1步,FeS2+2Li═2Li++,负极反应式为Li-e-=Li+,用总反应减去第1步反应得,2Li+=Fe+2Li++2S2-,用该反应减去负极反应式,消去Li+即可得正极反应式的第2步电极反应式为+2e-=2S2-+Fe;
(4)①X极上H+得到电子生成H2,为正极,Y极为负极,电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑;
②由电荷守恒可知,Y极生成1molCl2时,电路中转移2mol电子,有2mol锂离子移向X极(正极);
(5)CH4酸性燃料电池中电子从负极经外电路流向正极,则图中电极c为负极,电极d为正极,负极上CH4发生失电子的氧化反应生成CO2,正极上氧气发生得电子的还原反应生成H2O,中间采用质子交换膜,允许H+通过,故负极的电极反应式为:;
(6)由已知可得①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-890.3 kJ mol-1;②H2(g)+O2(g)=H2O(l)ΔH=-285.8 kJ mol-1,根据盖斯定律知4×②-①可得CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(l),其ΔH=4×(-285.8kJ mol-1)-(-890.3kJ mol-1)=-252.9kJ mol-1;
(7)①微生物电解池实现CO2甲烷化,CO2得到电子生成CH4,其阴极电极反应式为CO2+8H++8e-=CH4+2H2O;
②标准状况下112 m3的CH4的物质的量为=5000mol,故产生5000molCH4,理论上导线中通过的电子的物质的量为5000mol×8=4×104mol;
(8)①控制电解槽中阴极室pH>7,有利于酸性气体CO2和H2S的吸收,并转化为HS-(或S2-)、HCO(或CO);
②电解池中,HS-(或S2-)、HCO(或CO)移向阳极与酸生成H2S、CO2,阳极上OH-(或H2O)、H2S发生失去电子的氧化反应生成O2、SO,电极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O(或2H2O-4e-=O2↑+4H+)、H2S+4H2O-8e-=10H++SO,所以阳极室逸出CO2和O2,H2S转化为SO42-而除去。
17.(2025高二上·吴江月考)NOx是空气的主要污染物之一,有效去除大气中的NOx可以保护大气环境。含氮废水氨氮(以NH3、存在)和硝态氮(以、存在)引起水体富营养化,需经处理后才能排放。
(1)空气中污染物NO可在催化剂作用下用NH3还原。
已知:4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) H=-905.6 kJ/mol
N2(g)+O2(g)=2NO(g) H=180.5 kJ/mol
有氧条件下,NH3与NO反应生成N2.完成下面热化学方程式4N2(g)+6H2O(g)=4NH3(g)+4NO(g)+O2(g) H =   kJ/mol。
(2)工业上含氮化合物污染物处理
①以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如图所示,在使用过程中石墨Ⅰ电极反应生成一种氧化物Y、则该电池的正极反应式为   。
②最近我国科学家开发了如图所示电解装置,可将氨氮氧化去除。处理前先调节废水pH=12,通电后可将其转化为无害气体。请结合电极反应式简述其去除氨氮的化学原理   。
【答案】(1)+1627.6
(2);电极B上水得到电子生成氢气和氢氧根离子,为阴极,则电极A为阳极,电极反应为,生成的ClO-将或NH3氧化为N2,自身被还原为Cl-循环反应,电极B的反应为,生成的OH-通过阴离子交换膜参与阳极的反应
【知识点】盖斯定律及其应用;电极反应和电池反应方程式;电解池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)已知①4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) H1=-905.6 kJ/mol
②N2(g)+O2(g)=2NO(g) H2=180.5 kJ/mol;
根据盖斯定律,4×②-①得到4N2(g)+6H2O(g)=4NH3(g)+4NO(g)+O2(g),H =4×180.5 kJ/mol-(-905.6 kJ/mol)=+1627.6 kJ/mol
故答案为: +1627.6 ;
(2)以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如图,使用过程中石墨I电极发生反应生成氧化物Y,二氧化氮在负极失电子发生氧化反应,元素化合价升高为+5价,氧化物为N2O5,即石墨I电极为负极;石墨Ⅱ为正极;
①根据分析可知,石墨Ⅱ为正极,在正极发生得电子的还原反应,电极反应式:;
②电极B上水得到电子生成氢气和氢氧根离子,为阴极,则电极A为阳极,电极反应为,生成的ClO-将或NH3氧化为N2,自身被还原为Cl-循环反应,电极B的反应为,生成的OH-通过阴离子交换膜参与阳极的反应。
故答案为: ; 电极B上水得到电子生成氢气和氢氧根离子,为阴极,则电极A为阳极,电极反应为,生成的ClO-将或NH3氧化为N2,自身被还原为Cl-循环反应,电极B的反应为,生成的OH-通过阴离子交换膜参与阳极的反应 。
【分析】(1)利用盖斯定律,将已知反应 “4×② - ①”,代入 ΔH 计算,得到目标热化学方程式的 ΔH。
(2)①判断正负极(石墨 II 为正极),结合反应物(N2O5、O2)与生成物(NO3-),写出正极得电子的还原反应式。
②确定电极极性(电极 B 为阴极、A 为阳极),写出阳极(Cl-到ClO-)和阴极(H2O到H2)的反应式,说明 ClO-氧化 NH4+、NH3为 N2,ClO-被还原为 Cl-循环,OH-通过交换膜参与反应。
(1)已知①4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) H1=-905.6 kJ/mol
②N2(g)+O2(g)=2NO(g) H2=180.5 kJ/mol;
根据盖斯定律,4×②-①得到4N2(g)+6H2O(g)=4NH3(g)+4NO(g)+O2(g),H =4×180.5 kJ/mol-(-905.6 kJ/mol)=+1627.6 kJ/mol
(2)以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如图,使用过程中石墨I电极发生反应生成氧化物Y,二氧化氮在负极失电子发生氧化反应,元素化合价升高为+5价,氧化物为N2O5,即石墨I电极为负极;石墨Ⅱ为正极;
①根据分析可知,石墨Ⅱ为正极,在正极发生得电子的还原反应,电极反应式:;
②电极B上水得到电子生成氢气和氢氧根离子,为阴极,则电极A为阳极,电极反应为,生成的ClO-将或NH3氧化为N2,自身被还原为Cl-循环反应,电极B的反应为,生成的OH-通过阴离子交换膜参与阳极的反应。
1 / 1江苏省苏州市吴江区汾湖高级中学2025-2026学年高二上学期9月月考化学试题
1.(2025高二上·吴江月考)“能源的发展”与“能源和环境”是全世界、全人类共同关心的问题,下列措施中不利于可持续发展的是
A.大力开采煤、石油和天然气
B.将废弃的秸秆转化为清洁高效的能源
C.开发太阳能、氢能、海洋能等新能源
D.增加资源的重复使用和循环再生
2.(2025高二上·吴江月考)港珠澳大桥设计使用寿命120年,需对桥体钢构件采取防腐措施。下列说法错误的是(  )
A.采用外加电流保护钢构件时,需在钢构件上焊接锌块
B.防腐主要避免发生的反应是:
C.钢构件表面喷涂环氧树脂涂层是为了隔绝空气、海水等
D.钢构件可多采用不锈钢材料以减缓腐蚀速率
3.(2025高二上·吴江月考)某同学根据离子反应方程式2Fe3++Fe=3Fe2+来设计原电池。下列设计方案中可行的是
A.电极材料为Fe和Zn,电解质溶液为FeCl3溶液
B.电极材料为Fe和石墨,电解质溶液为Fe(NO3)3溶液
C.电极材料为Fe和石墨,电解质溶液为FeCl2溶液
D.电极材料为石墨,电解质溶液为FeCl3溶液
4.(2025高二上·吴江月考)已知充分燃烧ag乙烷()气体时生成二氧化碳气体和液态水,并放出热量bkJ,则表示乙烷标准燃烧热的热化学方程式正确的是
A.
B.
C.
D.
5.(2025高二上·吴江月考)有关中和热的测定实验中,下列说法中正确的是
A.中和热的测定实验中需要用到的主要玻璃仪器有:两只大小相同的烧杯、两只大小相同的量筒、温度计、环形玻璃搅拌棒
B.可以用保温杯来代替烧杯做有关测定中和热的实验
C.在测定中和热的实验中,至少需要测定并记录的温度是2次
D.测定中和热实验中,若使用NaOH固体和稀盐酸,则会导致所测得的中和热H偏大
6.(2025高二上·吴江月考)下列根据某些实验事实,得出的相关结论合理的是
选项 实验 热化学方程式
A 在光照条件下:H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) H=-184.5 kJ/mol 同温同压,在点燃条件下:H2(g)+Cl2(g)= 2HCl(g) H≠-184.5 kJ/mol
B 一定条件下向密闭容器中充入0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)充分反应放出46.1kJ的热量 N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H=-92.2 kJ/mol
C H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) H=-57.3kJ/mol。将稀硫酸与稀氢氧化钡溶液混合 H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq)= BaSO4(s)+2H2O(l) H=-114.6 kJ/mol
D 已知25℃、101kPa 下,12g 石墨完全燃烧放出热量393.51kJ CO2(g)=C(s,石墨)+O2(g) H=393.5kJ/mol
A.A B.B C.C D.D
7.(2025高二上·吴江月考)下列图示与对应的叙述不相符的是
A.(a)图可表示一氧化碳和水反应的能量变化
B.通过(b)图可知石墨比金刚石稳定
C.由(c)图可知,若在密闭容器中加入1 mol和2 mol充分反应放出的热量为
D.由(d)图可知,A与C的能量差为:
8.(2025高二上·吴江月考)下列电化学装置正确且能达到目的的是
A.用装置甲在铁制品表面镀铜 B.用装置乙电解精炼铜
C.用装置丙制备NaOH和氯气 D.用装置丁保护钢闸门
9.(2025高二上·吴江月考)微生物燃料电池可用于净化含铬废水,其工作原理如图所示,该电池工作时,下列说法不正确的是
A.M极是电池的负极
B.在电极上发生氧化反应
C.N电极附近溶液的pH增大
D.若参加反应,则有从交换膜右侧向左侧迁移
10.(2025高二上·吴江月考)为实现碳中和,科学家利用多晶铜高效催化电解制乙烯,原理如图所示。已知:电解前后电解液浓度几乎不变。下列说法错误的是
A.铂电极为阳极,产生的气体是和
B.铜电极的电极反应式为
C.电解过程中,溶液中通过阴离子交换膜向左槽移动
D.制得时,产生标准状况下
11.(2025高二上·吴江月考)和Zn在碱性条件下可组成二次电池,放电原理如图所示。下列有关说法正确的是
A.放电时,石墨电极上发生氧化反应
B.放电时,每生成,甲池中的物质的量减少2mol
C.充电时,通过阴离子交换膜向锌电极移动
D.充电时,石墨电极附近溶液的pH将减小
12.(2025高二上·吴江月考)Pt/HC是一种含丰富羟基的催化剂,其催化氧化甲醛()的反应机理如图:
下列说法不正确的是
A.Pt/HC催化剂通过改变反应历程,降低了反应的焓变
B.步骤Ⅰ中甲醛通过氢键吸附在催化剂表面的-OH上
C.0.1mol参与反应,消耗在标准状况下为2.24L
D.若用代替,反应生成的中O原子为
13.(2025高二上·吴江月考)用甲醚(CH3OCH3)燃料电池电解Na2SO4溶液制取NaOH溶液和硫酸的装置如下图所示。下列说法正确的是
A.通入甲醚的电极反应式为CH3OCH3+12e-+3H2O=2CO2+12H+
B.膜a、膜b依次为阳离子交换膜和阴离子交换膜
C.M为硫酸、N为NaOH
D.反应的甲醚与生成气体Y的物质的量之比为1:3
14.(2025高二上·吴江月考)完成下列问题
(1)在微生物作用的条件下,NH经过两步反应被氧化成NO。两步反应的能量变化示意如图:
①第一步反应是   (填“放热”或“吸热”)反应,判断依据是   。
②1 mol NH (aq)全部氧化成NO (aq)的热化学方程式是   。
(2)已知:2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-566 kJ·mol-1①
Na2O2(s)+CO2(g)=Na2CO3(s)+O2(g) ΔH=-226 kJ·mol-1②
则CO(g)与Na2O2(s)反应放出509 kJ热量时,生成的O2为   L(标况)。
(3)有科学家预言,氢能将成为21世纪的主要能源,而且是一种理想的绿色能源。若1 mol氢气完全燃烧生成1 mol气态水放出241 kJ的热量,已知H—O键能为463 kJ·mol-1,O=O键能为498 kJ·mol-1,计算H—H键能为   kJ·mol-1。
(4)氢能的储存是氢能利用的前提,科学家研究出一种储氢合金Mg2Ni,已知:
Mg(s)+H2(g)=MgH2(s) ΔH1=-74.5 kJ·mol-1;
Mg2Ni(s)+2H2(g)=Mg2NiH4(s) ΔH2=-64.4 kJ·mol-1;
Mg2Ni(s)+2MgH2(s)=2Mg(s)+Mg2NiH4(s) ΔH3。
则ΔH3=   kJ·mol-1。
15.(2025高二上·吴江月考)某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素,将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部,塞上瓶塞(如图1)。从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液,同时测量容器中的压强变化。
(1)请完成以下实验设计表(填入表格空白处):
编号 实验目的 碳粉/g 铁粉/g 醋酸/%
① 为以下实验作参照 0.5 2.0 90.0
② 醋酸浓度的影响 0.5     36.0
③     0.2 2.0 90.0
(2)编号①实验测得容器中压强随时间变化曲线如图2所示。时,容器中压强明显小于起始压强,其原因是铁发生了   腐蚀;此时,碳粉表面发生了   (填“氧化”或“还原”)反应,其电极反应式是   。
(3)该小组对图2中时压强变大的原因提出了如下假设,请你完成假设二。
假设一:发生析氢腐蚀产生了气体;
假设二:   。
16.(2025高二上·吴江月考)回答下列问题。
(1)以铅蓄电池为电源可将转化为乙醇,其每生成0.5 mol乙醇,理论上需消耗铅蓄电池中   mol硫酸,写出铅蓄电池为电源时正极的电极反应式   。
(2)通过电化学循环法可将转化为和(如图1所示)。其中氧化过程发生如下两步反应:、
①电极a上发生电极反应式:   。
②理论上1 mol参加反应可产生的物质的量为   。
(3)是电池(如图2)的正极活性物质,电池的负极是金属Li,电解液是含锂盐的有机溶液。电池放电反应:。该反应可认为分两步进行:第1步:,则第2步正极的电极反应式:   。
(4)浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如图3所示,该电池从浓缩海水中提取的同时又获得了电能。
①X为   正极,Y极反应式:   。
②Y极生成1 mol时,   mol移向   (填“X”或“Y”)极。
(5)可作为燃料使用,用和组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如图4.电池总反应:,则c电极是   (填“正极”或“负极”),c电极的电极反应式:   。
(6)甲烷化是实现碳平衡阶段的中坚力量。1902年,PaulSabatier首次报道了的甲烷化。在一定的温度和压力条件下,将按一定比例混合的和通过装有金属Ni的反应器,可得到。
已知:和的标准燃烧热分别为、。由题可知,甲烷化反应:的   kJ/mol。
(7)近年来,生物电催化技术运用微生物电解池实现了的甲烷化,其工作原理如图5所示。
①微生物电解池实现甲烷化的阴极反应式为   。
②如果处理有机物产生标准状况下112的,则理论上导线中通过的电子的物质的量为   。
(8)沼气的主要成分是,还含有、等。JoDeVrieze等设计了利用膜电解法脱除沼气中的和,并将阴极处理后气体制成高纯度生物甲烷,其流程如图6所示。
①需控制电解槽中阴极室pH>7,其目的:   。
②阳极室逸出和   (填化学式);在阳极上转化为而除去,其电极反应式   。
17.(2025高二上·吴江月考)NOx是空气的主要污染物之一,有效去除大气中的NOx可以保护大气环境。含氮废水氨氮(以NH3、存在)和硝态氮(以、存在)引起水体富营养化,需经处理后才能排放。
(1)空气中污染物NO可在催化剂作用下用NH3还原。
已知:4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) H=-905.6 kJ/mol
N2(g)+O2(g)=2NO(g) H=180.5 kJ/mol
有氧条件下,NH3与NO反应生成N2.完成下面热化学方程式4N2(g)+6H2O(g)=4NH3(g)+4NO(g)+O2(g) H =   kJ/mol。
(2)工业上含氮化合物污染物处理
①以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如图所示,在使用过程中石墨Ⅰ电极反应生成一种氧化物Y、则该电池的正极反应式为   。
②最近我国科学家开发了如图所示电解装置,可将氨氮氧化去除。处理前先调节废水pH=12,通电后可将其转化为无害气体。请结合电极反应式简述其去除氨氮的化学原理   。
答案解析部分
1.【答案】A
【知识点】化学在解决能源危机中的重要作用;绿色化学
【解析】【解答】A、煤、石油、天然气是不可再生化石能源,大力开采会加速资源枯竭,同时加剧环境污染,不利于可持续发展,故A符合题意 ;
B、秸秆转化为清洁能源,实现废弃物资源化,利于可持续发展,故B不符合题意 ;
C、太阳能、氢能等是清洁可再生能源,开发新能源利于可持续发展,故C不符合题意 ;
D、资源重复使用、循环再生,能减少资源消耗,利于可持续发展,故D不符合题意 ;
故答案为:A。
【分析】本题易错点:
混淆 “化石能源开采” 与 “可持续发展” 的关系—易误将 “开采化石能源” 当成合理能源利用方式,但煤、石油、天然气是不可再生资源,大力开采会加速枯竭,同时带来污染,本质不符合可持续发展的 “资源永续利用、环境友好” 核心要求。
2.【答案】A
【知识点】金属的电化学腐蚀与防护;金属的腐蚀与防护
【解析】【解答】A.采用外加电流保护钢架件,需要加石墨电极,钢构件与外电源的负极相连接做阴极,石墨电极与外接电源正极连接,做阳极,故A符合题意
B.钢铁的原电池中,铁作为负极,失去电子发生氧化反应,Fe-2e=Fe2+,碳作为正极,氧气在正极上得到电子和水结合形成氢氧根离子,因此结合正极和负极的总反应为2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2,故B不符合题意
C.钢构件表面喷涂环氧树脂层能够隔绝空气,海水等,避免由于接触发生造成铁腐蚀损耗,故C不符合题意
D.钢构件可以采用不锈钢材料,由于其抗腐蚀能力增强,不容易被氧化,因此可以减缓腐蚀速率,故D不符合题意
故答案为:A
【分析】A.在钢构件上焊接锌块是牺牲阳极的阴极保护法
B.钢铁构件主要发生的是吸氧腐蚀,主要形成原电池,根据正负极电池反应即可写出方程式
C.铁生锈主要是和水和氧气作用,涂环氧树脂层主要是防水和氧气
D.合金的抗腐蚀性能强不易腐蚀
3.【答案】B
【知识点】原电池工作原理及应用
【解析】【解答】、电极材料为 Fe 和 Zn,Zn 的活泼性强于 Fe,Zn 会优先与 FeCl3中的 Fe3+反应(Zn 作负极),实际总反应为 Zn+2Fe3+=Zn2++2Fe2+,与目标反应 “2Fe3++Fe=3Fe2+” 不符,A不可行;
B、电极材料为 Fe 和石墨,电解质溶液为 Fe(NO3)3:Fe 作负极(活泼金属),发生氧化反应:Fe 失去电子生成 Fe2+;石墨作正极(惰性电极),Fe(NO3)3提供的 Fe3+在正极得电子生成 Fe2+;总反应为 2Fe3++Fe=3Fe2+,完全匹配目标反应,B可行;
C、电解质溶液为 FeCl2,不含 Fe3+,无法发生 “Fe 与 Fe3+的反应”,无自发氧化还原反应,C不可行;
D、两电极均为石墨(惰性电极),无活泼金属作负极提供电子,无法发生氧化反应,原电池不能工作,D不可行;
故答案为:B。
【分析】本题易错点:
混淆负极材料的活性:误选 A 选项,忽略 Zn 比 Fe 更活泼,会优先参与反应,导致总反应偏离目标方程式。
忽略电解质溶液的离子要求:误选 C 选项,未注意电解质溶液需含 Fe3+(而非 Fe2+),否则无法发生目标反应。
忽视电极的活性差异:误选 D 选项,未意识到两电极均为惰性材料时,无物质能自发失电子,原电池无法工作。
对正极材料的认知模糊:错误认为正极必须是金属,实际上石墨等惰性电极可作正极,导致误判 B 选项的可行性。
4.【答案】B
【知识点】燃烧热;热化学方程式
【解析】【解答】已知:生成 1mol CO2时放热 b kJ,而 1mol C2H6燃烧生成 2mol CO2,故 1mol C2H6燃烧放热 2b kJ。
A、燃烧放热,ΔH 应为负值,“+2b” A错误;
B、1mol C2H6燃烧,生成液态 H2O,ΔH=-2b kJ mol- , 热化学方程式为,B正确;
C、可燃物为 2mol,不符合 “1mol 可燃物” 的燃烧热要求,C错误;
D、H2O 为气态(非稳定氧化物),不符合燃烧热中 “H2O 为液态” 的要求,D错误;
故答案为:B。
【分析】首先明确燃烧热的定义:1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物(如H2O为液态)时放出的热量。已知“燃烧ag乙烷生成1mol CO2(液态水)放热b kJ”,而1mol C2H6完全燃烧会生成2mol CO2,因此1mol C2H6燃烧对应的放热量为2b kJ。
结合燃烧热的热化学方程式要求(1mol可燃物、稳定产物、ΔH为负值),可写出乙烷标准燃烧热的热化学方程式:。
5.【答案】B
【知识点】中和热的测定
【解析】【解答】A、中和热测定需 “大小不同的烧杯(大烧杯套小烧杯,保温)”,而非 “大小相同的烧杯”,A错误;
B、保温杯的保温效果优于普通烧杯,能减少热量散失,可替代烧杯进行实验,B正确;
C、实验需测 “酸的初始温度、碱的初始温度、混合后的最高温度”,至少记录 3 次温度,并非2 次,C错误;
D、NaOH 固体溶解会放热,导致测得的温度变化偏大,中和热 ΔH(为负值)会偏小(而非偏大),D错误;
故答案为:B。
【分析】本题易错点:仪器选择误区:误将 “大小相同的烧杯” 当作中和热测定的仪器,实际需要大烧杯套小烧杯(保温),对仪器的功能(保温)理解不到位。
保温容器的替代认知错误:不清楚保温杯的保温效果适配中和热实验,错认为只能用烧杯。
温度测量次数混淆:误以为只需测 2 次温度,忽略需测酸、碱初始温度及混合后最高温度(至少 3 次)。
物质溶解的能量干扰:忽略 NaOH 固体溶解会放热,错误认为其对中和热 ΔH 的影响是 “偏大”,实际会导致 ΔH(负值)偏小。
6.【答案】D
【知识点】反应热和焓变;中和热
【解析】【解答】A、ΔH 由反应物、生成物总能量差决定,与反应条件(光照、点燃)无关,故点燃时 H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) 的 ΔH 仍为 - 184.5 kJ/mol,A错误;
B、N2与 H2的反应是可逆反应,0.5 mol N2和 1.5 mol H2无法完全反应,实际放热小于92.2 kJ ,则N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H<-92.2 kJ/mol,B错误;
C、稀硫酸与 Ba(OH)2溶液混合时,发生的反应包含两部分:
H+(aq) +OH-(aq)=H2O (l),对应中和热 ΔH=-57.3 kJ/mol;Ba2+(aq) + SO42-(aq) = BaSO4(s),该过程会额外放出热量(ΔH<0)。因此总反应 H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq)=BaSO4(s)+2H2O (l) 的 ΔH,是 “中和放热” 与 “沉淀放热” 的总和,其数值应小于 - 114.6 kJ/mol ,C错误;
D、石墨燃烧的热化学方程式为 C(s,石墨)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.51 kJ/mol,其逆反应 CO2(g)=C(s,石墨)+O2(g) 的 ΔH 符号相反、数值相等,D正确;
故答案为:D。
【分析】本题易错点:
对 ΔH 与反应条件的认知误区:误认为反应条件(如光照、点燃)会改变 ΔH,实际 ΔH 只由反应物、生成物的状态决定。
可逆反应的 ΔH 理解偏差:错把可逆反应的实际放热等同于热化学方程式中 “完全反应” 的 ΔH,忽略可逆反应无法进行到底的特点。
忽略反应的额外能量变化:分析中和反应时,只考虑 H+与 OH-的中和放热,遗漏沉淀(如 BaSO4)生成过程的能量变化,导致 ΔH 计算错误。
逆反应 ΔH 的符号混淆:易搞反正、逆反应的 ΔH 符号,忘记逆反应的 ΔH 与正反应数值相等、符号相反。
7.【答案】C
【知识点】化学反应中能量的转化;吸热反应和放热反应
【解析】【解答】A、(a) 图中反应物能量低于生成物,对应吸热反应。一氧化碳与水的反应(CO+H2O=CO2+H2)是吸热反应,能量变化与图示一致,A相符;
B、(b) 图中石墨的能量低于金刚石,物质能量越低越稳定,因此石墨比金刚石稳定,B相符;
C、(c) 图中 2mol SO2(g) 和 1mol O2(g) 完全反应的放热为 (a b) kJ,但 SO2与 O2的反应是可逆反应,密闭容器中 1mol O2和 2mol SO2无法完全反应,实际放热量小于 (a b) kJ,C不相符;
D、(d) 图中,A 到 B 的能量变化为 E2 E1,B 到 C 的能量变化为 E4 E3,总能量差(A 与 C)为 (E2 E1)+(E4 E3)=E4 E1 E3+E2,D相符;
故答案为:C。
【分析】A.抓 “反应热类型”——(a) 图是吸热反应,CO 与 H2O 的反应恰好是吸热反应,直接匹配。
B.抓 “稳定性与能量”——(b) 图中石墨能量更低,直接判定石墨更稳定。
C.抓 “可逆反应的限度”——SO2与 O2的反应是可逆反应,无法完全转化,实际放热小于 (a b) kJ,直接判定叙述不符。
D.抓 “能量差计算”—— 分两步算 A到B、B到C 的能量变化,再求和,结果与叙述一致,判定相符。
8.【答案】B
【知识点】铜的电解精炼;以氯碱工业为基础的化工生产简介;电镀
【解析】【解答】A、镀铜的要求是 “待镀金属(铁)作阴极、镀层金属(铜)作阳极”。但装置甲中 “铁接电源正极(阳极)、铜接电源负极(阴极)”,电极连接反了,无法实现镀铜,故A不符合题意 ;
B、电解精炼铜的规则是 “粗铜作阳极(失电子溶解)、精铜作阴极(Cu2+ 得电子析出)”,电解质用 CuSO4溶液。装置乙中 “粗铜接正极、精铜接负极”,符合电解精炼的电极要求,能达到目的,故B符合题意 ;
C、电解饱和 NaCl 溶液制备 NaOH 时,需用阳离子交换膜(让 Na+ 进入阴极区,避免 OH - 与 Cl2反应)。但装置丙用的是阴离子交换膜,Cl- 会进入阴极区与 OH-反应,无法有效分离产物,装置错误,故C不符合题意 ;
D、保护钢闸门需采用 “牺牲阳极法”(钢闸门作正极)或 “外加电流法”(钢闸门作阴极)。装置丁中钢闸门与石墨直接相连,无外加电源,且石墨不如铁活泼,钢闸门会作负极被腐蚀,无法防护,故D不符合题意 ;
故答案为:B。
【分析】A.镀铜时铁(待镀)接正极(阳极),违反 “待镀金属作阴极”。
B.粗铜接正极(阳极)、精铜接负极(阴极),符合电解精炼的电极要求。
C.用阴离子交换膜,违反 “制 NaOH 需阳离子交换膜”。
D.钢闸门与石墨直接连,无电源,钢闸门作负极被腐蚀,违反 “被保护金属作正 、 阴极”。
9.【答案】D
【知识点】原电池工作原理及应用
【解析】【解答】正负极判断:燃料(如 CH3OH)发生氧化反应的电极为负极;发生还原反应(如 Cr2O72-到Cr(OH)3)的电极为正极。
电极反应与 pH 的关系:正极反应若消耗 H+,则附近溶液 pH增大;若生成 H+,则 pH 减小。
离子迁移与电子转移的关系:阳离子(如 H+)向正极迁移,迁移的阳离子物质的量与转移电子的物质的量相等。
A、M 极上 CH3OH 被氧化,M 是负极,符合 “燃料在负极氧化”,A正确;
B、CH3OH 在 M 极(负极)发生氧化反应,符合 “负极发生氧化反应”,B正确;
C、N 极(正极)反应消耗 H+,H+浓度降低,pH 增大,符合 “消耗 H+pH 增大”,C正确;
D、0.1 mol Cr2O72-反应转移 0.6 mol 电子(Cr 从 +6到+3),H+应从左侧(负极)向右侧(正极)迁移,且根据电极方程式 O2+4e-+4H+=2H2O、+6e-+8H+=2Cr(OH)3+H2O,可知迁移量 大于0.8 mol ,既违背 “阳离子向正极迁移”,又与电子转移量不符,D错误;
故答案为:D。
【分析】从装置图可知,M 电极是原电池的负极:在微生物与水分子的作用下,甲醇在 M 极失去电子,发生氧化反应,生成二氧化碳与氢离子,对应的电极反应为:CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+。
N 电极为原电池的正极:在还原菌的作用下,酸性环境中的重铬酸根离子(Cr2O72-)与氧气在 N 极得到电子,发生还原反应,分别生成氢氧化铬和水,对应的电极反应有两个:
O2+4e-+4H+=2H2O、Cr2O+6e-+8H+=2Cr(OH)3+H2O,
原电池工作时,负极区产生的 H+(阳离子)会通过阳离子交换膜,向正极区(N 极)移动,以维持溶液的电荷平衡。
10.【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式;电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A、铂电极为阳极,发生氧化反应:2H2O-4e-=O2↑+4H+。生成的 H+与 HCO3-反应生成 CO2,故阳极产生 O2和 CO2,A正确;B、铜电极为阴极,CO2得电子生成 C2H4。反应式为,B错误;
C、电解时,阴离子(HCO3-)向阳极(左槽,铂电极)移动,通过阴离子交换膜左移,C正确;
D、2.8g C2H4为 0.1mol,生成 1mol C2H4转移 12mol e-,故 0.1mol 转移 1.2mol e-。阳极生成 1mol O2转移 4mol e-,则 1.2mol e-对应 0.3mol O2,标准状况下体积为 6.72L,D正确;
故答案为:B。
【分析】先判断电极极性:多晶铜电极未参与反应,且 CO2在此得电子生成 C2H4,故铜电极为阴极;铂电极为阳极(发生氧化反应)。结合电解质(KHCO3溶液)和离子交换膜,分析电极反应与离子移动:
电极与反应分析
阴极(铜电极):CO2得电子,结合 HCO3-生成 C2H4、CO32-和 H2O,反应需满足电子、电荷守恒。
阳极(铂电极):H2O 失电子生成 O2和 H+,H+与迁移来的 HCO3-反应生成 CO2,故阳极产生 O2和 CO2。离子移动:阴离子(HCO3-)向阳极(铂电极)移动,通过阴离子交换膜进入左槽。据此解题。
11.【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式;电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A、放电时,Zn 转化为 Zn(OH)2(失电子,氧化反应),故 Zn 是负极;石墨电极上 FeO42-转化为 Fe (OH)3(得电子,还原反应),并非氧化反应,A错误;
B、放电时,甲池(负极区)的反应为:Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2。每生成 1mol Zn(OH)2,消耗 2mol OH-,但题目未说明生成物质的量,表述不明确,B错误;
C、充电时,Zn 电极是阴极(得电子),阴离子向阳极(石墨电极)移动,并非向锌电极移动,C错误;
D、充电时,石墨电极是阳极,反应为:Fe(OH)3-3e-+5OH-=FeO42-+4H2O,消耗 OH-,导致电极附近 OH-浓度降低,pH 减小,D正确;
故答案为:D。
【分析】先通过放电时的电极反应判断正负极:Zn 失电子生成 Zn(OH)2,故锌电极为负极(发生氧化反应);石墨电极为正极(发生还原反应)。充电时,原电池的负极(锌电极)变为电解池的阴极(发生还原反应),原电池的正极(石墨电极)变为电解池的阳极(发生氧化反应)。
12.【答案】A
【知识点】氢键的存在对物质性质的影响;活化能及其对化学反应速率的影响;催化剂;气体摩尔体积
【解析】【解答】A、催化剂的作用是改变反应历程、降低活化能,但反应的焓变由反应物和生成物的总能量差决定,与催化剂无关,A错误;
B、步骤 Ⅰ 中,甲醛的 O 原子与催化剂表面 - OH 的 H 原子形成氢键,实现吸附,该描述符合氢键吸附的特征,B正确;
C、甲醛完全氧化的反应为:HCHO+O2=CO2+H2O,1mol HCHO 消耗 1mol O2。0.1mol HCHO 参与反应时,消耗 0.1mol O2,标准状况下体积为 2.24L,C正确;
D、从反应机理看,O2参与反应后,O 原子最终进入 H2O 中,因此用 8O2代替 O2时,生成的 H2O 中 O 原子为 8O,D正确;
故答案为:A。
【分析】A.直接抓 “催化剂与焓变的关系”—催化剂不会改变反应的焓变,仅影响活化能。
B.聚焦 “吸附方式”—步骤 Ⅰ 中甲醛的 O 原子与催化剂表面 - OH 的 H 原子形成氢键,符合氢键吸附的结构特征。
C.紧扣 “计量关系”—总反应中 1mol HCHO 对应 1mol O2,0.1mol HCHO 在标准状况下消耗 0.1mol O2(体积 2.24L),计算无偏差。
D.利用 “原子追踪”—O2参与反应后 O 原子最终进入 H2O,用 8O2标记时,生成的 H2O 必然含 8O。
13.【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式;原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A、甲醚在负极发生氧化反应,电极反应应失电子,而该式写了 “+12e-”(得电子), 最终电极反应为:CH3OCH3 + 3H2O -12e-= 2CO2+12H+,A错误;B、电解时,Na+需通过膜 b 到阴极生成 NaOH,SO42-需通过膜 a 到阳极生成 H2SO4,故膜 a 是阴离子交换膜、膜 b 是阳离子交换膜,B错误;
C、阳极区(膜 a 侧)SO42-富集,结合 H+生成 H2SO4(即 M);阴极区(膜 b 侧)Na+富集,结合 OH-生成 NaOH(即N),C正确;
D、甲醚负极反应转移 12e-,生成气体 Y(H2)的阴极反应每生成 1mol H2转移 2e-,则甲醚与 Y 的物质的量比为 1:6,不是 1:3,D错误;
故答案为:C。
【分析】左侧是甲醚燃料电池单元:通入甲醚的电极是负极(燃料在此发生氧化反应),通入氧气的电极是正极(氧气在此发生还原反应)。
右侧是电解 Na2SO4溶液的分离单元(与燃料电池形成电路):燃料电池的电极与电解池电极直接关联—燃料电池的正极对应电解池的阴极,燃料电池的负极对应电解池的阳极。
电解池左侧(阳极区)发生反应: 2H2O-4e-= O2↑+4H+。中间室里的 SO42-需要向阳极区移动,才能和生成的 H+结合成 H2SO4,因此分隔中间室与阳极区的膜 a,得允许阴离子通过,属于阴离子交换膜。
电解池右侧(阴极区)发生反应: 2H2O+2e-= H2↑+ 2OH- 。中间室里的 Na+需要向阴极区移动,才能和生成的 OH-结合成 NaOH,因此分隔中间室与阴极区的膜 b,得允许阳离子通过,属于阳离子交换膜。
14.【答案】(1)放热;ΔH<0(或反应物的总能量大于生成物的总能量);NH (aq)+2O2(g)=NO (aq)+2H+(aq)+H2O(l) ΔH=-346 kJ·mol-1
(2)11.2L
(3)436
(4)+84.6
【知识点】吸热反应和放热反应;热化学方程式;盖斯定律及其应用;有关反应热的计算
【解析】【解答】(1)①从图象中可知,第一步反应反应物的总能量大于生成物的总能量,是放热反应;
②第一步反应的热化学方程式是 ,第二步反应的热化学方程式是 ,根据盖斯定律,得到1 mol NH (aq)全部氧化成NO (aq)的热化学方程式
NH (aq)+2O2(g)=NO (aq)+2H+(aq)+H2O(l) ΔH=-346 kJ·mol-1。
故答案为: 放热 ; ΔH<0(或反应物的总能量大于生成物的总能量) ; NH (aq)+2O2(g)=NO (aq)+2H+(aq)+H2O(l) ΔH=-346 kJ·mol-1 ;
(2)根据盖斯定律,“反应①× +反应②”可得到CO(g)与Na2O2(s)反应的热化学方程式 ,则放出509 kJ热量时,消耗Na2O2(s)1mol,生成的O20.5mol,标况下体积为11.2L。
故答案为: 11.2L ;
(3)根据题意,1 mol氢气完全燃烧生成1 mol气态水的热化学方程式为 ,由热效应等于反应物总键能减去生成物总键能可知,,求得H—H键能为436 kJ·mol-1。
故答案为: 436 ;
(4)氢能的储存是氢能利用的前提,科学家研究出一种储氢合金Mg2Ni,已知:
Mg(s)+H2(g)=MgH2(s) ΔH1=-74.5 kJ·mol-1; Mg2Ni(s)+2H2(g)=Mg2NiH4(s) ΔH2=-64.4 kJ·mol-1;Mg2Ni(s)+2MgH2(s)=2Mg(s)+Mg2NiH4(s) ΔH3=+84.6 kJ·mol-1
故答案为: +84.6 。
【分析】①放热反应,判断依据:ΔH<0(反应物总能量> 生成物总能量);②利用盖斯定律,将两步反应相加,得总热化学方程式。
(2)用盖斯定律,将反应①×+ 反应②,得到 CO 与 Na2O2反应的热化学方程式;结合放出热量计算 O2物质的量,再算标况体积。
(3)根据 “ΔH = 反应物键能总和 - 生成物键能总和”,代入数据计算 H—H 键能。
(4) 利用盖斯定律,将反应② - 2× 反应①,得到 ΔH3。
(1)①从图象中可知,第一步反应反应物的总能量大于生成物的总能量,是放热反应;
②第一步反应的热化学方程式是 ,第二步反应的热化学方程式是 ,根据盖斯定律,得到1 mol NH (aq)全部氧化成NO (aq)的热化学方程式NH (aq)+2O2(g)=NO (aq)+2H+(aq)+H2O(l) ΔH=-346 kJ·mol-1。
(2)根据盖斯定律,“反应①× +反应②”可得到CO(g)与Na2O2(s)反应的热化学方程式 ,则放出509 kJ热量时,消耗Na2O2(s)1mol,生成的O20.5mol,标况下体积为11.2L。
(3)根据题意,1 mol氢气完全燃烧生成1 mol气态水的热化学方程式为 ,由热效应等于反应物总键能减去生成物总键能可知,,求得H—H键能为436 kJ·mol-1。
(4)氢能的储存是氢能利用的前提,科学家研究出一种储氢合金Mg2Ni,已知:
Mg(s)+H2(g)=MgH2(s) ΔH1=-74.5 kJ·mol-1; Mg2Ni(s)+2H2(g)=Mg2NiH4(s) ΔH2=-64.4 kJ·mol-1;Mg2Ni(s)+2MgH2(s)=2Mg(s)+Mg2NiH4(s) ΔH3=+84.6 kJ·mol-1
15.【答案】(1)2.0;碳粉含量的影响
(2)吸氧;还原;
(3)反应放热,温度升高
【知识点】电极反应和电池反应方程式;金属的电化学腐蚀与防护;性质实验方案的设计
【解析】【解答】(1)①为参照试验,由于②探究醋酸的浓度的影响,则除了醋酸浓度不同外,其它条件必须完全相同,即铁粉质量应该为2.0g;③中只有碳粉含量与①不同,则③为探究碳粉含量的影响,
故答案为:2.0;碳粉含量的影响;
(2)t2时,容器中压强明显小于起始压强,说明锥形瓶中气体体积减小,说明发生了吸氧腐蚀,碳为正极,铁为负极,碳电极氧气得到电子发生还原反应,电极反应式为:,
故答案为:吸氧;还原;;
(3)图中0-t1时压强变大的原因可能为:铁发生了析氢腐蚀、铁与醋酸的反应为放热反应,温度升高时锥形瓶中压强增大,所以假设二为:反应放热使锥形瓶内温度升高,
故答案为:反应放热,温度升高。
【分析】(1) 遵循控制变量法:②探究醋酸浓度影响,铁粉质量需与①一致(2.0g);③变量为碳粉质量,实验目的为 “探究碳粉含量的影响”。
(2) 压强小于起始值,推出气体减少,铁发生吸氧腐蚀;碳粉为正极,发生还原反应,电极反应为 O2+2H2O+4e-=4OH-。
(3)压强增大原因除析氢腐蚀产气体外,还可能是反应放热使容器内温度升高,气体膨胀导致压强变大。
(1)①为参照试验,由于②探究醋酸的浓度的影响,则除了醋酸浓度不同外,其它条件必须完全相同,即铁粉质量应该为2.0g;③中只有碳粉含量与①不同,则③为探究碳粉含量的影响,故答案为:2.0;碳粉含量的影响;
(2)t2时,容器中压强明显小于起始压强,说明锥形瓶中气体体积减小,说明发生了吸氧腐蚀,碳为正极,铁为负极,碳电极氧气得到电子发生还原反应,电极反应式为:,故答案为:吸氧;还原;;
(3)图中0-t1时压强变大的原因可能为:铁发生了析氢腐蚀、铁与醋酸的反应为放热反应,温度升高时锥形瓶中压强增大,所以假设二为:反应放热使锥形瓶内温度升高,故答案为:反应放热,温度升高。
16.【答案】(1)6;
(2)SO2-2e-+2H2O=4H++SO;2mol
(3)+2e-=2S2-+Fe
(4)正;2Cl--2e-=Cl2↑;2;X
(5)负;
(6)-252.9
(7)CO2+8H++8e-=CH4+2H2O;4×104mol
(8)有利于酸性气体CO2和H2S的吸收,将H2S转化为HS-(或S2-),将部分CO2转化为(或CO);O2;H2S+4H2O-8e-=10H++SO
【知识点】电极反应和电池反应方程式;原电池工作原理及应用;电解池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)阴极上CO2得电子和氢离子生成乙醇和水,电极反应式为:,转移电子为12mol,同理根据铅蓄电池的总反应方程式为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O可知,每消耗2mol硫酸转移2mol电子,每生成0.5mol乙醇转移6mol电子,转移6mol电子,消耗6mol硫酸;铅蓄电池为电源时正极氧化铅得电子,生成硫酸铅,电极反应式;
故答案为: 6 ; ;
(2)①a电极上是二氧化硫失电子发生氧化反应生成硫酸,电极反应为:SO2-2e-+2H2O=4H++SO;
②理论上1mol H2S参加反应,H2S+H2SO4=SO2↑+S↓+2H2O、S+O2=SO2,生成2molSO2,在电极上发生氧化反应,转移4mol电子,阴极上电极反应:I2+2H++2e-=2HI,2HI H2↑+I2,电极上生成4molHI,所以理论上生成2mol氢气;
故答案为: SO2-2e-+2H2O=4H++SO ; 2mol ;
(3)原电池反应为FeS2+4Li=Fe+4Li++2S2-,负极是Li失电子发生氧化反应,FeS2得到电子生成硫离子和铁,该反应可认为分两步进行:第1步,FeS2+2Li═2Li++,负极反应式为Li-e-=Li+,用总反应减去第1步反应得,2Li+=Fe+2Li++2S2-,用该反应减去负极反应式,消去Li+即可得正极反应式的第2步电极反应式为+2e-=2S2-+Fe;
故答案为:+2e-=2S2-+Fe ;
(4)①X极上H+得到电子生成H2,为正极,Y极为负极,电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑;
②由电荷守恒可知,Y极生成1molCl2时,电路中转移2mol电子,有2mol锂离子移向X极(正极);
故答案为: 正 ; 2Cl--2e-=Cl2↑ ;2;X;
(5)CH4酸性燃料电池中电子从负极经外电路流向正极,则图中电极c为负极,电极d为正极,负极上CH4发生失电子的氧化反应生成CO2,正极上氧气发生得电子的还原反应生成H2O,中间采用质子交换膜,允许H+通过,故负极的电极反应式为:;
故答案为: 负 ; ;
(6)由已知可得①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-890.3 kJ mol-1;②H2(g)+O2(g)=H2O(l)ΔH=-285.8 kJ mol-1,根据盖斯定律知4×②-①可得CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(l),其ΔH=4×(-285.8kJ mol-1)-(-890.3kJ mol-1)=-252.9kJ mol-1;
故答案为: -252.9 ;
(7)①微生物电解池实现CO2甲烷化,CO2得到电子生成CH4,其阴极电极反应式为CO2+8H++8e-=CH4+2H2O;
②标准状况下112 m3的CH4的物质的量为=5000mol,故产生5000molCH4,理论上导线中通过的电子的物质的量为5000mol×8=4×104mol;
故答案为: CO2+8H++8e-=CH4+2H2O ; 4×104mol ;
(8)①控制电解槽中阴极室pH>7,有利于酸性气体CO2和H2S的吸收,并转化为HS-(或S2-)、HCO(或CO);
②电解池中,HS-(或S2-)、HCO(或CO)移向阳极与酸生成H2S、CO2,阳极上OH-(或H2O)、H2S发生失去电子的氧化反应生成O2、SO,电极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O(或2H2O-4e-=O2↑+4H+)、H2S+4H2O-8e-=10H++SO,所以阳极室逸出CO2和O2,H2S转化为SO42-而除去。
故答案为: 有利于酸性气体CO2和H2S的吸收,将H2S转化为HS-(或S2-),将部分CO2转化为(或CO) ; O2 ; H2S+4H2O-8e-=10H++SO 。
【分析】(1)算硫酸消耗:CO2制乙醇转移12e-,0.5mol乙醇转移6e-;铅蓄电池每2mol H2SO4转移2e-,故消耗6mol H2SO4。
正极反应:PbO2得电子生成PbSO4,反应为。
(2)① 电极a反应:SO2失电子生成SO42-,反应为。
② 1mol H2S生成2mol SO2,转移4e-,对应生成2mol H2。
(3)总反应减第1步反应,得正极第2步反应:。
(4)① X极生成H2(得电子)为正极;Y极Cl-失电子生成Cl2,反应为。
② 生成1mol H2转移2e-,2mol Li+移向X极。
(5)c电极失电子为负极;负极反应:CH4失电子生成CO2,反应为。
(6)用盖斯定律:4×H2燃烧热 - CH4燃烧热,得。
(7)① 阴极反应:CO2得电子生成CH4,反应为。
② 112m3 CH4为5000mol,转移电子。
(8)① 阴极室pH>7:利于吸收酸性气体(CO2、H2S),转化为弱酸根。
② 阳极室逸出O2;H2S氧化为SO42-,反应为。
(1)阴极上CO2得电子和氢离子生成乙醇和水,电极反应式为:,转移电子为12mol,同理根据铅蓄电池的总反应方程式为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O可知,每消耗2mol硫酸转移2mol电子,每生成0.5mol乙醇转移6mol电子,转移6mol电子,消耗6mol硫酸;铅蓄电池为电源时正极氧化铅得电子,生成硫酸铅,电极反应式;
(2)①a电极上是二氧化硫失电子发生氧化反应生成硫酸,电极反应为:SO2-2e-+2H2O=4H++SO;
②理论上1mol H2S参加反应,H2S+H2SO4=SO2↑+S↓+2H2O、S+O2=SO2,生成2molSO2,在电极上发生氧化反应,转移4mol电子,阴极上电极反应:I2+2H++2e-=2HI,2HI H2↑+I2,电极上生成4molHI,所以理论上生成2mol氢气;
(3)原电池反应为FeS2+4Li=Fe+4Li++2S2-,负极是Li失电子发生氧化反应,FeS2得到电子生成硫离子和铁,该反应可认为分两步进行:第1步,FeS2+2Li═2Li++,负极反应式为Li-e-=Li+,用总反应减去第1步反应得,2Li+=Fe+2Li++2S2-,用该反应减去负极反应式,消去Li+即可得正极反应式的第2步电极反应式为+2e-=2S2-+Fe;
(4)①X极上H+得到电子生成H2,为正极,Y极为负极,电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑;
②由电荷守恒可知,Y极生成1molCl2时,电路中转移2mol电子,有2mol锂离子移向X极(正极);
(5)CH4酸性燃料电池中电子从负极经外电路流向正极,则图中电极c为负极,电极d为正极,负极上CH4发生失电子的氧化反应生成CO2,正极上氧气发生得电子的还原反应生成H2O,中间采用质子交换膜,允许H+通过,故负极的电极反应式为:;
(6)由已知可得①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-890.3 kJ mol-1;②H2(g)+O2(g)=H2O(l)ΔH=-285.8 kJ mol-1,根据盖斯定律知4×②-①可得CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(l),其ΔH=4×(-285.8kJ mol-1)-(-890.3kJ mol-1)=-252.9kJ mol-1;
(7)①微生物电解池实现CO2甲烷化,CO2得到电子生成CH4,其阴极电极反应式为CO2+8H++8e-=CH4+2H2O;
②标准状况下112 m3的CH4的物质的量为=5000mol,故产生5000molCH4,理论上导线中通过的电子的物质的量为5000mol×8=4×104mol;
(8)①控制电解槽中阴极室pH>7,有利于酸性气体CO2和H2S的吸收,并转化为HS-(或S2-)、HCO(或CO);
②电解池中,HS-(或S2-)、HCO(或CO)移向阳极与酸生成H2S、CO2,阳极上OH-(或H2O)、H2S发生失去电子的氧化反应生成O2、SO,电极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O(或2H2O-4e-=O2↑+4H+)、H2S+4H2O-8e-=10H++SO,所以阳极室逸出CO2和O2,H2S转化为SO42-而除去。
17.【答案】(1)+1627.6
(2);电极B上水得到电子生成氢气和氢氧根离子,为阴极,则电极A为阳极,电极反应为,生成的ClO-将或NH3氧化为N2,自身被还原为Cl-循环反应,电极B的反应为,生成的OH-通过阴离子交换膜参与阳极的反应
【知识点】盖斯定律及其应用;电极反应和电池反应方程式;电解池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)已知①4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) H1=-905.6 kJ/mol
②N2(g)+O2(g)=2NO(g) H2=180.5 kJ/mol;
根据盖斯定律,4×②-①得到4N2(g)+6H2O(g)=4NH3(g)+4NO(g)+O2(g),H =4×180.5 kJ/mol-(-905.6 kJ/mol)=+1627.6 kJ/mol
故答案为: +1627.6 ;
(2)以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如图,使用过程中石墨I电极发生反应生成氧化物Y,二氧化氮在负极失电子发生氧化反应,元素化合价升高为+5价,氧化物为N2O5,即石墨I电极为负极;石墨Ⅱ为正极;
①根据分析可知,石墨Ⅱ为正极,在正极发生得电子的还原反应,电极反应式:;
②电极B上水得到电子生成氢气和氢氧根离子,为阴极,则电极A为阳极,电极反应为,生成的ClO-将或NH3氧化为N2,自身被还原为Cl-循环反应,电极B的反应为,生成的OH-通过阴离子交换膜参与阳极的反应。
故答案为: ; 电极B上水得到电子生成氢气和氢氧根离子,为阴极,则电极A为阳极,电极反应为,生成的ClO-将或NH3氧化为N2,自身被还原为Cl-循环反应,电极B的反应为,生成的OH-通过阴离子交换膜参与阳极的反应 。
【分析】(1)利用盖斯定律,将已知反应 “4×② - ①”,代入 ΔH 计算,得到目标热化学方程式的 ΔH。
(2)①判断正负极(石墨 II 为正极),结合反应物(N2O5、O2)与生成物(NO3-),写出正极得电子的还原反应式。
②确定电极极性(电极 B 为阴极、A 为阳极),写出阳极(Cl-到ClO-)和阴极(H2O到H2)的反应式,说明 ClO-氧化 NH4+、NH3为 N2,ClO-被还原为 Cl-循环,OH-通过交换膜参与反应。
(1)已知①4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) H1=-905.6 kJ/mol
②N2(g)+O2(g)=2NO(g) H2=180.5 kJ/mol;
根据盖斯定律,4×②-①得到4N2(g)+6H2O(g)=4NH3(g)+4NO(g)+O2(g),H =4×180.5 kJ/mol-(-905.6 kJ/mol)=+1627.6 kJ/mol
(2)以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如图,使用过程中石墨I电极发生反应生成氧化物Y,二氧化氮在负极失电子发生氧化反应,元素化合价升高为+5价,氧化物为N2O5,即石墨I电极为负极;石墨Ⅱ为正极;
①根据分析可知,石墨Ⅱ为正极,在正极发生得电子的还原反应,电极反应式:;
②电极B上水得到电子生成氢气和氢氧根离子,为阴极,则电极A为阳极,电极反应为,生成的ClO-将或NH3氧化为N2,自身被还原为Cl-循环反应,电极B的反应为,生成的OH-通过阴离子交换膜参与阳极的反应。
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