第一章:化学反应与能量转化 同步习题
一、单选题(共12题)
1.在直流电场作用下,双极膜能将水解离为H+和OH-,并实现其定向通过。工业上用双极膜电解槽电解糠醛溶液同时制备糠醇和糠酸盐,电解时,MnO2/MnOOH在电极与糠醛之间传递电子,电解过程如图所示,下列说法不正确的是
A.A接直流电源的负极,糠醛得到电子被还原为糠醇
B.电解时,阳极反应为MnOOH-e-+OH-=MnO2+H2O
C.生成糠酸盐的反应为:+2MnO2+OH-→ +2MnOOH
D.通电时双极膜将水解离为H+和OH-,OH-向阴极室方向移动
2.下列设备工作时,主要是将化学能转化为热能的是
A.汽车发动机 B.燃气灶
C.煤气灯 D.锂离子电池
3.实验室可利用下列微生物电池将污水中的乙二胺[H2N(CH2)2NH2]转化为无毒无害的物质并产生电能(M、N均为石墨电极)。有关该电池工作时的说法中错误的是( )
A.该电池在微生物作用下将化学能转化为电能
B.负极的电极反应式为:H2N(CH2)2NH2-16e-+4H2O=2CO2↑+N2↑+16H+
C.电池总反应为:H2N(CH2)2NH2+4O2=N2+2CO2+4H2O
D.每消耗5.6 L O2时,通过质子交换膜的质子数为NA
4.下列关于2C4H10(g)+13O2(g)=8CO2(g)+10H2O(l) ΔH=-5800kJ·mol-1的叙述错误的是
A.该反应的焓变ΔH=-5800kJ·mol-1,是放热反应
B.该反应的ΔH与各物质的状态有关,与化学计量数也有关
C.该热化学方程式表示在25℃、101kPa下,2molC4H10气体完全燃烧生成CO2气体和液态水时放出的热量为5800kJ
D.该反应表明2mol丁烷燃烧时一定会放出5800kJ的热量
5.下列各组热化学方程式中,化学反应的ΔH前者大于后者的是
A.C(s)+O2(g)=CO2(g);C(s)+O2(g)=CO(g)
B.S(s)+O2(g)=SO2(g);S(g)+O2(g)=SO2(g)
C.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);H2(g)+O2(g)=H2O(l)
D.2KOH(aq)+H2SO4(浓)=K2SO4(aq)+2H2O(l);2KOH(aq)+H2SO4(aq)=K2SO4(aq)+2H2O(l)
6.一种新型的燃料电池,它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中,然后分别向两极通入乙烷和氧气,其总反应为:2C2H6+7O2+8KOH=4K2CO3+10H2O。有关此电池的推断正确的是
A.负极反应为:14H2O+7O2+28e-=28OH-
B.放电一段时间后,负极周围的pH升高
C.理论上消耗1mol C2H6,电路上转移的电子为14mol
D.放电过程中,K+向负极移动
7.微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示,下列说法正确的是
A.该电池在高温下进行效率更高
B.电子的移动方向由 b经外电路到a
C.HS 转化为 的反应为
D.若该电池中有0.2 mol O2参加反应,则有0.2molH 向b迁移
8.基元反应的反应过程如下图。下列分析不正确的是
A.该基元反应涉及键断裂和键形成
B.该基元反应属于吸热反应
C.使用催化剂,可以改变该反应
D.增大,该反应单位体积内活化分子数增多
9.碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,因而得到广泛应用。锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解质,电池总反应式为:Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)===Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s),下列说法正确的是
A.电池工作时,Zn为负极,负极区PH变大
B.电池负极的电极反应式为:2MnO2(s)+H2O(l)+2e-===Mn2O3(s)+2OH-(aq)
C.电池工作时,电子由正极流向负极
D.电解质氢氧化钾溶液中阳离子迁移到电池的正极
10.设计热循环,可计算反应过程中某一步的能量变化。如图所示为NH4Cl的热循环过程,可得△H6/(kJ mol-1)为
A.-2299 B.+248 C.+876 D.+2240
11.锌–空气燃料电池可用作电动车动力电源,电池的电解质溶液为KOH溶液,反应为2Zn+O2+4OH–+2H2O=2Zn(OH)。下列说法正确的是
A.充电时,电解质溶液中K+向阳极移动
B.充电时,电解质溶液中c(OH-)逐渐减小
C.放电时,负极反应为:Zn+2OH– 2e–=Zn(OH)2
D.放电时,电路中通过4mol电子,消耗氧气22.4L(标准状况)
12.下列实验装置图正确且能达到相应实验目的的是
A B C D
蒸馏水的制备 氢氧化铁胶体的制备 铁钥匙上镀铜 中和热的测定
A.A B.B C.C D.D
二、填空题(共9题)
13.在化学反应的能量变化中,请认真观察如图,然后回答问题。
(1)图中反应是 (填“吸热”或“放热”)反应,该反应的ΔH= (用含E1、E2的代数式表示)。
(2)已知常温下拆开1mol H-H键,1mol N-H键,1mol N≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ,则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为: 。
(3)已知反应
①CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) ΔH= -177.7kJ/mol
②0.5H2SO4(l)+NaOH(l)=0.5Na2SO4(l)+H2O(l) ΔH= -57.3kJ/mol
③C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH= -393.5kJ/mol
④CO(g)+O2(g)=CO2(g) ΔH= -283kJ/mol
⑤HNO3(aq)+NaOH(aq)=NaNO3(aq)+H2O(l) ΔH= -57.3kJ/mol
上述热化学方程式中,不正确的有 ;(填序号,以下同)表示燃烧热的热化学方程式是 ;
(4)利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下:
①2H2(g)+CO(g)=CH3OH(g) ΔH=-90.8kJ·mol 1
②2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-23.5kJ·mol 1
③CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.3kJ·mol 1
总反应:3H2(g)+3CO(g)=CH3OCH3(g)+CO2(g)的ΔH= 。
14.电化学原理的应用给我们的社会生产非常重要,请回答下列问题。
(1)如图为处理废气的质子膜H2S燃料电池的示意图。
①电极b为电池的 极,电极a上发生的电极反应为: 。
②每17gH2S参与反应,正极消耗的O2为 mol。
(2)某同学提出以N2和H2为反应物,以溶有A的稀盐酸为电解质溶液,可制造出既能提供电能,又能固氮的新型燃料电池,装置如图所示。
①A的化学式为 ,电池正极的电极反应式是 。
②电池工作时,正极附近溶液pH将 (填“变大”“变小”或“不变”)。
15.回答下列问题:
(1)某反应A(g)+B(g)=C(g)+D(g)过程中的能量变化如图所示,回答问题。
①该反应是 (填“吸热”或“放热”)反应,反应的ΔH= kJ mol-1(用含E1、E2的代数式表示)。
②该反应过程中,断裂旧化学键吸收的总能量 (填“>”“<”或“=”)形成新化学键释放的总能量。
(2)使Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层,生成HCl和CO2,当1molCl2参与反应时释放出145kJ热量,写出该反应的热化学方程式: 。
(3)有机物M经过太阳光光照可转化成N,转化过程如图: △H=+88.6kJ mol-1,则M、N相比,较稳定的是 。
(4)已知CH3OH(l)的燃烧热为726.5kJ mol-1,CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2(g) △H=-akJ mol-1,则a 726.5(填“>”、“<”或“=”)。
16.如图是某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置。
请回答下列问题:
(1)当电极a为,电极b为,电解质溶液为稀硫酸时,正极的电极反应式为 。
(2)当电极a为,电极b为,电解质溶液为氢氧化钠溶液时,该电池的正极为 。当反应中收集到标准状况下224气体时,消耗的电极质量为 g。
(3)燃料电池的工作原理是将燃料和氧化剂(如)反应所产生的化学能直接转化为电能。现设计一燃料电池,以电极a为正极,电极b为负极,甲烷为燃料,采用氢氧化钠溶液为电解液,则甲烷应通入 (填“a”或“b”,下同)极,电子从 极流出,电解质溶液中向 极移动。
17.某课外活动小组同学用如图所示装置进行实验,试答下列问题:
(1)①若开始时开关K与a连接,则铁发生电化学腐蚀中的 腐蚀。
②若开始时开关K与b连接,则总反应的离子方程式为 。
(2)硝化学式Na2SO4 l0H2O,无色晶体,易溶于水,是一种分布很广泛的硫酸盐矿物。该小组同学设想,模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法,用如图所示装置电解硫酸钠溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钠,无论从节省能源还是提高原料的利用率而言都更加符合绿色化学理念。
①该电解槽的阳极反应式为 。
②制得的氢氧化钠溶液从出口(填“A”、“B”、“C”或“D”) 导出。
③若将制得的氢气、氧气和氢氧化钠溶液组合为氢氧燃料电池,则电池负极的电极反应式为 。
④已知H2的燃烧热为285.8kJ mol 1,则该燃料电池工作产生36gH2O时,理论上有 kJ的能量转化为电能。
18.填空。
(1)合成氨反应常使用铁触媒提高反应速率。如图为有、无铁触媒时,反应的能量变化示意图。写出该反应的热化学方程式 。
(2)碳及其化合物间的转化广泛存在于自然界及人类的生产和生活中。已知25℃,100kPa时:
I.1mol葡萄糖[C6H12O6(s)]完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l),放出2804kJ热量。
Ⅱ.CO(g)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-283kJ·mol-1。
回答问题:
①25℃时,CO2(g)与H2O(l)经光合作用生成葡萄糖[C6H12O6(s)]和O2(g)的热化学方程式为 。
②25℃,100kPa时,气态分子断开1mol化学键的焓变称为键焓。已知O=O、C≡O键的键焓分别为495kJ·mol-1、799kJ·mol-1,CO2(g)分子中碳氧键的键焓为 kJ·mol-1。
19.能源是现代社会发展的支柱之一。
(1)下列反应中,属于放热反应的是 (填序号)。
a.Ba(OH)2 8H2O与NH4Cl混合搅拌 b.高温煅烧石灰石 c.铝与盐酸反应
(2)已知稀溶液中,1molH2SO4与NaOH溶液恰好完全反应时,放出114.6kJ热量,写出表示H2SO4与NaOH反应的中和热的热化学方程式 。
(3)1g碳与适量水蒸气反应生成CO和H2,需吸收10.94kJ热量,此反应的热化学方程式为 。
(4)已知白磷(化学式为P4)、红磷(化学式为P)燃烧的热化学方程式分别为:P4(s)+5O2(g)=P4O10(s) △H=-2985.92kJ mol-1;P(s)+O2(g)=P4O10(s) △H=-739.04kJ mol-1。1mol白磷转化为红磷时 (填“释放”或“吸收”) kJ的热量。
20.科学家利用氨硼烷设计成原电池装置如下图所示,该电池在常温下即可工作,总反应为NH3·BH3+3H2O2=NH4BO2+4H2O。
(1)b室为该原电池的 极区
(2)放电过程中,H+通过质子交换膜移动方向为 。
(3)当有6mol电子转移时,理论上消耗H2O2的量为 mol。
21.铁及其化合物在生产和生活中有着广泛的应用。
(1)某研究性学习小组设计了如图所示装置探究钢铁的腐蚀与防护,烧杯内液体均为饱和食盐水。
(1)在相同条件下,三组装置中铁电极腐蚀最快的是 (填装置序号),该装置中正极反应式为 。
(2)为防止金属Fe被腐蚀,可以采用上述 (填装置序号)装置原理进行防护。
(3)通信用磷酸铁锂电池有体积小、重量轻、高温性能突出、可高倍率充放电、绿色环保等众多优点。磷酸铁锂电池是以磷酸铁锂为正极材料的一种锂离子二次电池,放电时,正极反应式为M1-x FexPO4+e-+Li+=LiM1-x FexPO4,其原理如图所示。
①放电时,电流由 电极经负载流向 电极;负极反应式为 。
②该电池工作时Li+移向 电极;充电时石墨电极接电源的 极。
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.D
【分析】由图可知,该装置为电解池,A电极为电解池的阴极,与直流电源的负极相连,糠醛在阴极上得到电子发生还原反应生成糠醇,通电时双极膜将水解离出的氢离子向阴极室移动,氢氧根离子向阳极室移动,B电极为阳极,在碱性条件下,碱式氧化锰在阳极失去电子发生氧化反应生成二氧化锰,二氧化锰与糠醛碱性条件下发生氧化还原反应生成糠酸盐和碱式氧化锰。
【详解】A.由分析可知,A电极为电解池的阴极,与直流电源的负极相连,糠醛在阴极上得到电子发生还原反应生成糠醇,故A正确;
B.由分析可知,在碱性条件下,碱式氧化锰在阳极失去电子发生氧化反应生成二氧化锰,电极反应式为MnOOH-e-+OH-=MnO2+H2O,故B正确;
C.由分析可知,碱式氧化锰在阳极失去电子发生氧化反应生成的二氧化锰与糠醛发生氧化还原反应生成糠酸盐和碱式氧化锰,故C正确;
D.由分析可知,通电时双极膜将水解离出的氢离子向阴极室移动,氢氧根离子向阳极室移动,故D错误;
故选D。
2.B
【详解】A.汽车发动机将化学能转化为动能,A错误;
B.燃气灶燃气燃烧过程将化学能转化为热能,B正确;
C.煤气灯使用过程中将化学能转化为电能,C错误;
D.锂离子电池将化学能转化为电能,D错误;
答案为:B。
3.D
【详解】A.该电池是原电池,电池在微生物作用下将化学能转化为电能,A正确;
B.负极上H2N(CH2)2NH2失去电子,发生氧化反应,产生N2、CO2,电极反应式为:H2N(CH2)2NH2-16e-+4H2O=2CO2↑+N2↑+16H+,B正确;
C.乙二胺[H2N(CH2)2NH2]转化为无毒无害的物质,则碳生成CO2,氮元素转化为N2,所以电池总反应为:H2N(CH2)2NH2+4O2=N2+2CO2+4H2O,C正确;
D.状况不知,无法由气体的体积求物质的量,所以无法求通过质子交换膜的质子数,D错误;
故合理选项是D。
4.D
【详解】A.从热化学方程式可以看出,该反应的焓变ΔH=-5800kJ·mol-1,△H<0,是放热反应,A正确;
B.同一化学反应,各物质的状态不同、化学计量数不同,焓变不同,则该反应的ΔH与各物质的状态有关,与化学计量数也有关,B正确;
C.反应没有注明温度和压强,则是25℃、101kPa,2molC4H10气体完全燃烧生成8molCO2气体和10mol液态水时,放出的热量为5800kJ,C正确;
D.该反应表明25℃、101kPa时,2mol丁烷气体完全燃烧,生成CO2气体和液态水时,放出5800kJ的热量,若温度、压强不同、物质的状态不同,ΔH也不同,D错误;
故选D。
5.B
【详解】A.碳不完全燃烧放热少,焓变包含负号比较大小,所以化学反应的ΔH前者小于后者,A错误;
B.固体硫变为气态硫需要吸收热量;所以化学反应的ΔH前者大于后者,B正确;
C.相同条件下量少的反应放热少,焓变包含负号比较大小,1mol氢气燃烧放热小于2mol氢气燃烧放热,所以化学反应的ΔH前者小于后者,C错误;
D.中和反应为放热反应,焓变是负值,放出的热量越多,焓变越小,浓硫酸放出的热量多,所以化学反应的ΔH前者小于后者,D错误;
答案为:B。
6.C
【分析】燃料电池中通入燃料的电极作负极,发生的反应为C2H6-14e-+18OH-=2+12H2O,通入氧气的电极作正极,正极发生的反应为O2+4e-+2H2O=4OH-。
【详解】A.由分析可知负极发生的反应为C2H6-14e-+18OH-=2+12H2O,A错误;
B.负极发生反应为C2H6-14e-+18OH-=2+12H2O,消耗OH-,负极附近的pH减小,B错误;
C.由C2H6-14e-+18OH-=2+12H2O可知消耗1mol C2H6,电路上转移的电子为14mol,C正确;
D.原电池中,阳离子向正极移动,因此放电过程中K+向正极移动,D错误;
答案选C。
7.C
【分析】由图可知,硫酸盐还原菌可将有机物氧化为二氧化碳,而硫氧化菌可将HS-氧化为SO,所以两种菌类的存在,循环把有机物氧化成CO2并放出电子,负极a上HS-在硫氧化菌作用下转化为SO,发生失电子的氧化反应,负极反应式是HS-+4H2O-8e-=SO+9H+,正极b上O2发生得电子的还原反应,正极反应式为4H++O2+4e-=2H2O,原电池工作时,溶液中的阳离子移向正极、阴离子移向负极,电子由负极经过导线流向正极。
【详解】A.高温条件下微生物会变性而死亡,该电池不能正常工作,故A错误;
B.由图中H+移动方向可知,a极为负极、b极为正极,原电池工作时电子由负极经过导线流向正极,即电子从a流出,经外电路流向b,故B错误;
C.负极上HS-在硫氧化菌作用下转化为SO,失电子发生氧化反应,HS-转化为SO的反应为HS-+4H2O-8e-=SO+9H+,故C正确;
D.电子和氢离子均带1个单位的电荷,若该电池有1mol电子转移,则有1molH+通过质子交换膜,若该电池中有0.2molO2参加反应,则有0.8molH+通过质子交换膜,故D错误;
故选C。
8.C
【详解】A.由图示可知,该基元反应涉及H I键断裂和H H键形成,A正确;
B.断键吸收的能量大于成键放出的能量,该反应吸热,B正确;
C.催化剂只改变活化能,影响反应速率,不影响焓变,C错误;
D.增大c(HI),该反应单位体积内活化分子数增多,反应速率加快,D正确;
故选C。
9.D
【详解】A.根据总反应可知Zn被氧化,为原电池的负极,负极反应为Zn﹣2e﹣+2OH﹣═Zn(OH)2,负极区PH减小,故A错误;
B.根据电池总反应式为:Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)═Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s),可知反应中Zn被氧化,为原电池的负极,负极反应为Zn﹣2e﹣+2OH﹣═Zn(OH)2,MnO2为原电池的正极,发生还原反应,正极反应为2MnO2(s)+H2O(1)+2e﹣═Mn2O3(s)+2OH﹣(aq),故B错误;
C.原电池中,电子由负极经外电路流向正极,故C错误;
D.阳离子向正极移动,故D正确;
故选D。
10.C
【详解】根据盖斯定律,代入数据可得故选C。
11.D
【详解】A.充电时,电解池“异性相吸”,则电解质溶液中K+向阴极移动,故A错误;
B.充电时,2Zn(OH) =2Zn+O2+4OH–+2H2O,则电解质溶液中c(OH–)逐渐增大,故B错误;
C.放电时,负极反应为:Zn+4OH– 2e–= Zn(OH),故C错误;
D.放电时,正极反应式为:O2+4e–+2H2O=4OH–,电路中通过4mol电子,消耗氧气1mol即体积为22.4L(标准状况),故D正确。
综上所述,答案为D。
12.B
【详解】A.在制备蒸馏水的过程中,冷凝水应该从下方进入从上方排出,故A错误;
B.在制备氢氧化铁胶体时,将饱和氯化铁溶液滴入沸水中,继续加热至溶液呈红褐色,不能搅拌,故B正确;
C.电镀过程中,铁钥匙应该作阴极,即连接电源的负极,故C错误;
D.在用简易装置进行中和热测定时,需要用环形玻璃棒进行搅拌,故D错误。
故选B。
13.(1) 放热 E2-E1
(2)N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92kJ·mol 1
(3) ①② ③④
(4)-246.4kJ·mol 1
【解析】(1)
由图可知反应物总能量高于生成物总能量,为放热反应;反应的ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量=E2-E1;
(2)
N2与H2反应生成NH3的化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g),ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能=946kJ/mol+3×436kJ/mol-6×391kJ/mol=-92 kJ/mol;即N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92kJ·mol 1;
(3)
反应①是吸热反应,ΔH应为正;
反应②中H2SO4、NaOH、Na2SO4的聚集态应为溶液(aq),不为纯液体(l);
反应③④⑤均正确,即上述热化学方程式中,不正确的有①②;
1mol纯物质完全燃烧生成稳定的化合物使放出的热量称为燃烧热:
则表示燃烧热的热化学方程式是③④;
(4)
①2H2(g)+CO(g)=CH3OH(g) ΔH=-90.8kJ·mol 1
②2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-23.5kJ·mol 1
③CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.3kJ·mol 1
根据盖斯定律,2×①+②+③得3H2(g)+3CO(g)=CH3OCH3(g)+CO2(g),则ΔH=-246.4kJ·mol 1。
14.(1) 正 2H2S-4e-=S2+4H+ 0.25
(2) NH4Cl N2+6e-+8H+=2NH 变大
【详解】(1)根据图示,电极a上H2S发生失电子的氧化反应生成S2,电极a为负极;电极b上O2发生得电子的还原反应生成H2O,电极b为正极;
①电极b上O2发生得电子的还原反应生成H2O,电极b为电池的正极;电极a上H2S发生失电子的氧化反应生成S2,电极反应式为2H2S-4e-=S2+4H+;答案为:正;2H2S-4e-=S2+4H+。
②电极b的电极反应为O2+4e-+4H+=2H2O,电极a的电极反应为2H2S-4e-=S2+4H+,根据得失电子守恒,每17gH2S参与反应,正极消耗O2物质的量为=0.25mol;答案为:0.25;
(2)该原电池中,电池负极上H2发生失电子的氧化反应生成H+,电池正极上N2发生得电子的还原反应生成,电池总反应为N2+3H2+2H+=2;
①根据图示和电池总反应,A的化学式为NH4Cl,电池正极的电极反应式为N2+6e-+8H+=2;答案为:NH4Cl;N2+6e-+8H+=2;
②电池正极的电极反应为N2+6e-+8H+=2,电池工作时,正极消耗H+,H+的浓度减小,正极附近溶液的pH变大;答案为:变大。
15.(1) 吸热 E1-E2 >
(2)2Cl2(g)+2H2O(g)+C(s)=4HCl(g)+CO2(g) ΔH=-290kJ mol-1
(3)M
(4)<
【详解】(1)①该反应反应物的总能量低于生成物的总能量,为吸热反应,根据ΔH=正反应的活化能-逆反应的活化能可知,ΔH= E1-E2,故答案为:吸热;E1-E2;
②该反应为吸热反应,因此该反应过程中,断裂旧化学键吸收的总能量大于形成新化学键释放的总能量,故答案为:>;
(2)1 mol Cl2参与反应时释放出145 kJ热量,则2 mol Cl2反应释放出290 kJ热量,反应的热化学方程式为:2Cl2(g)+2H2O(g)+C(s)=4HCl(g)+CO2(g) ΔH=-290kJ mol-1,故答案为:2Cl2(g)+2H2O(g)+C(s)=4HCl(g)+CO2(g) ΔH=-290kJ mol-1;
(3)物质的能量越低越稳定,M转化为N吸收热量,则M的能量更低,更稳定,故答案为:M;
(4)燃烧热是1mol物质完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量,甲醇燃烧生成CO2(g)和H2(g)属于不完全燃烧,放出的热量小于燃烧热,则a<726.5,故答案为:<。
16. 0.18 b b b
【详解】(1)当电极a为,电极b为,电解质溶液为稀硫酸时,作原电池的负极,溶液中的在正极得电子生成,电极反应为;
(2)当电极a为,电极b为,电解质溶液为氢氧化钠溶液时,由于能与溶液反应而不能,作正极;,根据得失电子守恒,消耗的质量为;
(3)在燃料电池中,都是燃料在负极失电子,故甲烷应通入负极b;负极发生还原反应,失去电子,原电池外电路中,电子由负极b流出;电解质溶液中,阴离子向负极b移动。
17. 吸氧 2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑ 2H2O-4e-=O2↑+4H+
D H2+2OH--2e-=2H2O 571.6
【详解】(1)①若开始时开关K与a连接,组成原电池,饱和食盐水是中性溶液,则铁发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀;
②若开始时开关K与b连接,组成电解池,铁作阴极,不参加反应,故为电解饱和食盐水,则总反应的离子方程式为2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑;
(2)①该电解槽中阳极失去电子,由于溶液中的含硫酸,因此是H2O失去电子生成氧气,电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+;
②右边是阴极区,氢氧化钠在阴极区生成,所以制得的氢氧化钠溶液从出口D导出。
③原电池中负极失去电子,正极得到电子,所以氢气在负极通入,由于溶液是氢氧化钠溶液,因此负极电极反应式为H2+2OH--2e-=2H2O;
④已知H2的燃烧热为285.8 kJ mol 1,则该燃料电池工作产生36g H2O时,即水的物质的量为=2mol,理论上有2 mol×285.8 kJ mol 1=571.6kJ的能量转化为电能。
18.(1)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-(a-b)kJ·mol-1
(2) 6CO2(g)+6H2O(l)=C6H12O6(s)+6O2(g) ΔH=+2804 kJ/mol 664.75
【详解】(1)根据图中信息可知,反应的热化学方程式为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-(a-b)kJ·mol-1;
(2)①由题意可知,葡萄糖燃烧的热化学方程式为C6H12O6(s)+6O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l) ΔH=-2804 kJ/mol,CO2和液态水经光合作用生成葡萄糖和氧气的反应为葡萄糖燃烧的逆反应,反应的热化学方程式为6CO2(g)+6H2O(l)===C6H12O6(s)+6O2(g) ΔH=+2804 kJ/mol;
②反应Ⅱ的焓变ΔH=E(CO)+-2E(C=O)=-283 kJ/mol,解得E(C=O)==664.75 kJ/mol。
19.(1)c
(2)
(3)
(4) 释放 29.76
【详解】(1)a.Ba(OH)2 8H2O与NH4Cl混合搅拌生成氯化钡、氨气、水,反应吸热;
b.高温煅烧石灰石生成氧化钙、二氧化碳,反应吸热;
c.铝与盐酸反应生成氯化铝和氢气,反应放热;
选c。
(2)中和热是稀强酸和稀强碱反应生成1mol水放出的能量,1molH2SO4与NaOH溶液恰好完全反应生成2molH2O,放出114.6kJ热量,则生成1mol水放热57.3kJ,表示H2SO4与NaOH反应的中和热的热化学方程式为 ;
(3)1g碳与适量水蒸气反应生成CO和H2,需吸收10.94kJ热量,则1mol碳与适量水蒸气反应生成CO和H2,需吸收10.94kJ×12=131.28kJ热量,此反应的热化学方程式为。
(4)①P4(s)+5O2(g)=P4O10(s) △H=-2985.92kJ mol-1;
②P(s)+O2(g)=P4O10(s) △H=-739.04kJ mol-1;
根据盖斯定律①-②×4得P4(s)= 4P(s) △H=-2985.92kJ mol-1-(-739.04 kJ mol-1) ×4=-29.76 kJ mol-1,则1mol白磷转化为红磷时释放29.76 kJ的热量。
20.(1)正
(2)由a向b
(3)3mol
【分析】由总反应方程式可知,a室为原电池的负极区,水分子作用下氨硼烷在负极失去电子发生氧化反应生成铵根离子、偏硼酸根离子和氢离子,电极反应式为NH3 BH3+2H2O—6e—═NH+BO+6H+,b室为原电池的正极区,酸性条件下过氧化氢在正极得到电子发生还原反应生成水,电极反应式为3H2O2+6H++6e—═6H2O。
【详解】(1)由分析可知,b室为原电池的正极区,故答案为:正;
(2)由分析可知,a室为原电池的负极区,b室为原电池的正极区,原电池中阳离子移向正极,电池工作时,氢离子通过质子交换膜向正极移动,由a室移向b室,故答案为:由a向b;
(3)由分析可知,b室为原电池的正极区,酸性条件下过氧化氢在正极得到电子发生还原反应生成水,电极反应式为H2O2+2H++2e—═2H2O,由电极反应式可知,当有6mol电子转移时,理论上消耗3mol电子,故答案为:3mol。
21. ① ②③ 磷酸铁锂 石墨 LiC6-e-=Li++6C 磷酸铁锂 负
【详解】(1)作原电池正极或作电解池阴极的电极被保护,①装置为原电池铁为负极被腐蚀;②装置为原电池锌做负极被腐蚀,铁做正极被保护;③装置为电解池,铁做阴极被保护,所以三组装置中铁电极腐蚀最快的是①;该装置中发生铁的吸氧腐蚀,所以正极的反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-;
(2)装置②、③中铁电极均被保护,所以可以采用②、③装置原理进行防护;
(3)①根据放电时的正极反应式可知磷酸铁锂电极为正极,石墨电极为负极,电流由正极经负载流向负极,即从磷酸铁锂点电极流向石墨电极,负极的反应式为LiC6-e-=Li++6C;
②该电池工作时为原电池,原电池中阳离子流向正极,所以锂离子流向磷酸铁锂电极;放电时石墨电极发生氧化反应,则充电时石墨电极发生还原反应为阴极,与电源的负极相接