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1、2022年高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 第六章 專題集錦訓(xùn)練 魯科版
1.下圖為一種新型的生物燃料電池,它有兩上涂覆著酶的電極,處于充滿空氣和少量氫氣的玻璃槽中,由于氣體可以混合從而省去了昂貴的燃料隔離膜。下列對(duì)其工作原理敘述正確的是( )
A.該電池工作過(guò)程中,H+濃度不斷增大
B.該電池在高溫環(huán)境下能提供更好的動(dòng)力
C.該電池負(fù)極反應(yīng)為:H2-2e-===2H+
D.該電池正極反應(yīng)為:O2+4e-===2O2-
解析:根據(jù)信息該電池反應(yīng)方程式為2H2+O2===2H2O,在生物體中,H2O為穩(wěn)定產(chǎn)物,則正極反應(yīng)式為O2+4H++4e-===2H2O,負(fù)極反應(yīng)式為2H2-4e-===
2、4H+,H+生成量與消耗量相同,則反應(yīng)過(guò)程中,H+濃度不變;由于酶受熱易發(fā)生變性,而失去催化效果。
答案:C
2.(xx·試題調(diào)研)高鐵電池是一種新型可充電電池,與普通高能電池相比,該電池能長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應(yīng)為:3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。下列敘述不正確的是( )
A.放電時(shí)鋅作負(fù)極
B.充電時(shí)氫氧化鐵被氧化
C.放電時(shí)溶液的堿性增強(qiáng)
D.放電時(shí)轉(zhuǎn)移3 mol e-,有2 mol FeO被還原
解析:由電池反應(yīng)知,Zn從0價(jià)變?yōu)椋?價(jià)的Zn(OH)2失去電子,作為原電池的負(fù)極,A項(xiàng)正確;充電時(shí),F(xiàn)e(OH
3、)3中的+3價(jià)的鐵被氧化為K2FeO4中的+6價(jià)的鐵,B項(xiàng)正確;放電時(shí),生成OH-,對(duì)應(yīng)的溶液堿性增強(qiáng),C項(xiàng)正確;此反應(yīng)共轉(zhuǎn)移6 mol e-,對(duì)應(yīng)有2 mol FeO被還原,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案:D
3.某固體酸燃料電池以CsHSO4固體為電解質(zhì)傳遞H+,其基本結(jié)構(gòu)如圖所示,電池總反應(yīng)可表示為2H2+O2===2H2O,下列有關(guān)說(shuō)法正確的是( )
A.電子通過(guò)外電路從b極流向a極
B.b極上的電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-===4OH-
C.每轉(zhuǎn)移0.1 mol電子,消耗1.12 L的H2
D.H+由a極通過(guò)固體酸電解質(zhì)傳遞到b極
解析:本題考查原電池知識(shí),意在考查考生的
4、分析能力。該原電池的化學(xué)原理是H2被氧化,在負(fù)極(a極)發(fā)生反應(yīng):H2-2e-===2H+,H+由a極傳遞到b極,D項(xiàng)正確;O2發(fā)生還原反應(yīng),在正極(b極)發(fā)生反應(yīng):O2+4H++4e-===2H2O,則電子從a極流向b極,A、B兩項(xiàng)不正確;C項(xiàng)因未指明氣體所處的溫度和壓強(qiáng),不正確。
答案:D
4.下列熱化學(xué)方程式中,正確的是( )
A.甲烷的燃燒熱為890.3 kJ·mol-1,則甲烷燃燒的熱化學(xué)方程式可表示為CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3 kJ·mol-1
B.500℃、30 MPa下,將0.5 mol N2和1.5 mol H2
5、置于密閉器中充分反應(yīng)生成NH3(g),放熱19.3 kJ,其熱化學(xué)方程式為N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-38.6 kJ·mol-1
C.HCl和NaOH反應(yīng)的中和熱為-57.3 kJ·mol-1,則H2SO4和Ca(OH)2反應(yīng)的中和熱ΔH=2×(-57.3 kJ·mol-1)
D.在101 kPa時(shí),2 g H2完全燃燒生成液態(tài)水,放出285.8 kJ熱量,氫氣燃燒的熱化學(xué)方程式為2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1
【解析】 燃燒熱是指在25℃、101 kPa下,1 mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)放出的熱量,
6、A項(xiàng)的熱化學(xué)方程式中生成的水為氣態(tài),不屬于穩(wěn)定的氧化物,故ΔH<-890.3 kJ/mol;B項(xiàng)由反應(yīng)是可逆反應(yīng),可知放出19.3 kJ的熱量時(shí)生成NH3的量一定小于1 mol,故N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<-38.6 kJ/mol;中和熱是指酸、堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)生成1 mol H2O時(shí)放出的熱量,故硫酸與氫氧化鈣反應(yīng)的中和熱ΔH=-57.3 kJ/mol。
【答案】 D
5.科研、生產(chǎn)中常涉及鐵及其化合物
(1)實(shí)驗(yàn)室配制FeSO4溶液時(shí),常向溶液中加入的物質(zhì)有__________________。
(2)高鐵酸鹽在能源、環(huán)保等方面有著廣泛的用途,高鐵酸鉀
7、(K2FeO4)是一種理想的水處理劑,處理水時(shí)所起的作用是________________________。
(3)高鐵電池是一種新型可充電、能長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定放電電壓的電池。該電池總反應(yīng)式為3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH3Zn+2K2FeO4+8H2O,該電池放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)式為_(kāi)_______,充電時(shí)陽(yáng)極附近溶液的pH________(填“變大”、“不變”或“變小”)。
(4)高爐煉鐵過(guò)程中發(fā)生下列反應(yīng):
①Fe2O3(s)+3CO(g)===2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=-24.8 kJ/mol
②3Fe2O3(s)+CO(g)===2Fe3O4(s)+CO2(
8、g) ΔH=-47.2 kJ/mol
③3Fe2O3(s)+CO(g)===3FeO(s)+CO2(g) ΔH=+640.4 kJ/mol
請(qǐng)你寫(xiě)出用CO還原FeO固體制得Fe和CO2的熱化學(xué)方程式:________________。
解析:(1)FeSO4是強(qiáng)酸弱堿鹽,易發(fā)生水解使溶液呈酸性,配制溶液時(shí),需加入稀硫酸抑制Fe2+水解,F(xiàn)eSO4具有較強(qiáng)的還原性,還需加入鐵粉,防止Fe2+被氧化。
(2)高鐵酸鉀中鐵為+6價(jià),具有很強(qiáng)的氧化性,可用于殺菌,高鐵酸鉀的還原產(chǎn)物是Fe3+,易水解生成氫氧化鐵膠體,具有較強(qiáng)的吸附雜質(zhì)的能力,可用于凈水。
(3)該電池放電時(shí),Zn失電子,為電
9、池的負(fù)極,結(jié)合產(chǎn)物Zn(OH)2,可寫(xiě)出放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)式為Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2,正極反應(yīng)式為FeO+4H2O+3e-===Fe(OH)3+5OH-。充電時(shí),充電電池的陽(yáng)極與電源的正極相連,陽(yáng)極反應(yīng)式為Fe(OH)3+5OH--3e-===FeO+4H2O,pH變小。
(4)根據(jù)反應(yīng)FeO(s)+CO(g)===Fe(s)+CO2(g)與高爐煉鐵的反應(yīng)可知:3×①-②-2×③得到6FeO(s)+6CO(g)===6Fe(s)+6CO2(g) ΔH=-1 308 kJ/mol,簡(jiǎn)化成FeO(s)+CO(g)===Fe(s)+CO2(g) ΔH=-218 kJ/mol。
10、答案:(1)稀硫酸和鐵粉 (2)殺菌劑(強(qiáng)氧化劑)和吸附劑(凈水劑) (3)Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2 變小
(4)FeO(s)+CO(g)===Fe(s)+CO2(g)
ΔH=-218 kJ/mol
6.《全球科技經(jīng)濟(jì)瞭望》報(bào)道了美國(guó)氫燃料電池技術(shù)的發(fā)展。目前,我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)主要是煤,還有石油、天然氣、核能等,這些能源都是不可再生且污染環(huán)境的能源,研究和開(kāi)發(fā)清潔而又用之不竭的能源是未來(lái)發(fā)展的首要任務(wù)??茖W(xué)家預(yù)測(cè)“氫能”將是未來(lái)21世紀(jì)最理想的新能源,氫能是利用氫氣的燃燒反應(yīng)放熱提供能量。即H2(g)+1/2O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.5 kJ·mol-
11、1。
(1)試分析為什么“氫能”將是未來(lái)21世紀(jì)最理想的新能源?(指出兩點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)即可)
(2)目前世界上的氫氣絕大部分是從石油、煤炭和天然氣中制取。請(qǐng)寫(xiě)出工業(yè)上由天然氣和高溫水蒸氣反應(yīng)制氫氣的化學(xué)方程式。
(3)利用硫-碘熱循環(huán)法制取氫氣也是化學(xué)家常用的一種方法,總反應(yīng)方程式2H2O2H2↑+O2↑,其循環(huán)過(guò)程分三步進(jìn)行:
(a)SO2+I(xiàn)2+H2O―→A+B
(b)A―→?+?(c)B―→?+?+?
①完成以上三步反應(yīng),并確定哪步反應(yīng)最難進(jìn)行。
②請(qǐng)對(duì)硫—碘熱循環(huán)法制取氫的優(yōu)劣和前景做出分析。
(4)目前,有人提出一種最經(jīng)濟(jì)最理想的獲得氫能源的循環(huán)體系,如下圖所示:
這是
12、一種最理想的氫能源循環(huán)體系,類似于生物的光合作用,太陽(yáng)能和水是用之不竭的,而且價(jià)格低廉。急需化學(xué)家研究的是________________________。
(5)列舉兩種方法簡(jiǎn)單安全地輸送氫氣。
解析:(1)氫是宇宙中含量最豐富的元素之一,可提取出無(wú)窮無(wú)盡的氫氣。氫氣用作燃料不會(huì)污染環(huán)境,重量又輕,優(yōu)點(diǎn)很多。
(2)該反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)要注意工業(yè)上充分利用天然氣,獲得更多的氫氣,必須利用廉價(jià)的水來(lái)提供氫,而不是直接分解。另外產(chǎn)物是二氧化碳,而不是一氧化碳,這樣甲烷的利用率才更高。其反應(yīng)式為CH4+2H2O(g)CO2+4H2。
(3)(a)SO2+I(xiàn)2+2H2O===2HI+H2SO4
13、
(b)2HI===H2+I(xiàn)2
(c)2H2SO4===2SO2↑+O2↑+2H2O
①由于硫酸很穩(wěn)定,所以反應(yīng)(c)最難進(jìn)行。
②該循環(huán)過(guò)程需要很高的熱量,需在較高溫度下才能進(jìn)行,生成的SO2和I2可以循環(huán)使用,其他產(chǎn)物對(duì)環(huán)境無(wú)污染,但耗能太大,所以此法不可取,若把太陽(yáng)能用到上述循環(huán)中,該工藝將是合理的。
(4)由圖可見(jiàn),科學(xué)家需研究出合適的光分解催化劑,它能在光照條件下促使水的分解速率加快。
(5)管道運(yùn)輸(可以把現(xiàn)有的天然氣和城市煤氣管道輸送系統(tǒng)改造為氫氣輸送系統(tǒng));用金屬儲(chǔ)氫材料儲(chǔ)存后再運(yùn)輸。
答案:(1)氫氣來(lái)源廣泛,作燃料不會(huì)產(chǎn)生污染等(答案合理即可)
(2)CH4+2H2O(g)CO2+4H2
(3)①(a)SO2+I(xiàn)2+2H2O===2HI+H2SO4
(b)2HI===H2+I(xiàn)2
(c)2H2SO4===2SO2↑+O2↑+2H2O,最難進(jìn)行的為(c)。
②此法中SO2、I2可循環(huán)利用,對(duì)環(huán)境無(wú)污染,但耗能太大,不可取,若把太陽(yáng)能用到上述循環(huán)中,該工藝將是合理的。
(4)合適的光分解催化劑,在光照下加快H2O的分解速率
(5)管道運(yùn)輸、用金屬儲(chǔ)氫材料儲(chǔ)存后再運(yùn)輸(答案合理即可)