专题08 电化学综合应用-【好题汇编】3年（2022-2024）高考1年模拟化学真题分类汇编（江苏专用）

专题08 电化学综合应用 1. （2024·江苏卷）碱性锌锰电池总反应为，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是 A. 电池工作时，发生氧化反应 B. 电池工作时，通过隔膜向正极移动 C. 环境温度过低，不利于电池放电 D. 反应中每生成，转移电子数为 2.（2023·江苏卷）（3）催化电解吸收的KOH溶液可将转化为有机物。在相同条件下，恒定通过电解池的电量，电解得到的部分还原产物的法拉第效率()随电解电压的变化如图乙所示。 其中，，n表示电解生成还原产物X所转移电子的物质的量，F表示法拉第常数。 ①当电解电压为时，电解过程中含碳还原产物的为0，阴极主要还原产物为___________(填化学式)。 ②当电解电压为时，阴极由生成的电极反应式为___________。 ③当电解电压为时，电解生成的和的物质的量之比为___________(写出计算过程)。 3.（2022·江苏卷） 氢气是一种清洁能源，绿色环保制氢技术研究具有重要意义。 （1）“热电循环制氢”经过溶解、电解、热水解和热分解4个步骤，其过程如图所示。 ①电解在质子交换膜电解池中进行。阳极区为酸性溶液，阴极区为盐酸，电解过程中转化为。电解时阳极发生的主要电极反应为_______(用电极反应式表示)。 ②电解后，经热水解和热分解的物质可循环使用。在热水解和热分解过程中，发生化合价变化的元素有_______(填元素符号)。 1．（2024·江苏徐州·模拟预测）氯、溴、碘及其化合物在自然界广泛存在且具有重要应用。氯、溴主要存在于海水中，工业常通，过电解NaCl饱和溶液制备，可用于制取漂白粉、氯化氢(、、的键能分别为436、243、432)。卤水中可通过氧化、溶液吸收，BrCl能发生水解反应。锂碘电池可供电心脏起搏器。一种二次电池正极界面反应机理如图所示，下列化学反应表示正确的是 A．电池正极放电时的电极反应有： B．用溶液吸收： C．BrCl与反应： D．氯气制氯化氢： 2．（2024·江苏南京·二模）一种电解乙酰基吡嗪废水中的制备的电化学装置如题9图所示。下列说法正确的是 A．石墨电极与直流电源正极相连 B．电解时，铂网电极附近pH增大 C．离子交换膜应选择性透过阴离子 D．阴极上的电极反应为 3．（2024·江苏南通·模拟预测）利用如图所示装置可实现化学储氢。下列说法正确的是 A．Y为电源负极 B．电解后硫酸溶液的物质的量浓度减小 C．电极a上发生的反应为 D．电解过程中每生成11.2LO2，理论上可储存1molH2 4．（2022·江苏·二模）热电厂尾气经处理得到较纯的，可用于原电池法生产硫酸，其工作原理如图所示。电池工作时，下列说法不正确的是 A．电极b为正极 B．溶液中由a极区向b极区迁移 C．电极a的电极反应式： D．a极消耗与b极消耗两者物质的量相等 5．（2024·江苏连云港·一模）用如图所示的新型电池可以处理含的碱性废水，同时还可以淡化海水。 下列说法正确的是 A．a极电极反应式： B．电池工作一段时间后，右室溶液的减小 C．交换膜Ⅰ为阳离子交换膜，交换膜Ⅱ为阴离子交换膜 D．若将含有的废水完全处理，理论上可除去的质量为 6．（2024·高三下·江苏扬州·开学考试）如图为一种酶生物电池，可将葡萄糖(C6H12O6)转化为葡萄糖内酯(C6H10O6)，两个碳纳米管电极材料由石墨烯片层卷曲而成。下列说法不正确的是 A．图中的离子交换膜为阳离子交换膜 B．负极区发生的电极反应主要为 C．碳纳米管有良好导电性能，且能高效吸附气体 D．理论上消耗标况下2.24LO2，可生成葡萄糖内酯0.2mol 7．（2024·江苏·一模）一种以钒基氧化物(V6O13)为正极材料的水系锌离子电池的工作原理如图所示。通过使用孔径大小合适且分布均匀的新型离子交换膜，可提高离子传输通量的均匀性，从而保持电池的稳定性。下列说法正确的是 A．放电过程中，Zn2+向极一侧移动 B．放电过程中，电子由极经电解质溶液向V6O13极移动 C．充电时，V6O13极与外接直流电源正极相连 D．充电时，阳极发生的电极反应可能为 8．（2024·江苏泰州·模拟预测）如图甲乙两个装置相连，甲池是一种常见的氢氧燃料电池装置，乙池内，D中通入10mol混合气体，其中苯的物质的量分数为20%（其余气体不参与反应），一段时间后，C处出来的气体中含苯的物质的量分数为10%（不含）H2，该条件下苯、环己烷都为气态），下列说法不正确的是 A．导线中共传导6mol电子 B．甲池中H+由G极移向F极，乙池中H+由多孔惰性电极移向惰性电极 C．甲池中A处通入O2，乙池中E处有O2放出，但体积不同（标准状况下测定） D．乙池中左侧惰性电极上发生反应： 9．（2024·高三下·江苏南通·开学考试）微生物电池具有高效、清洁、环保等优点。某微生物电池工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．电极 a极为该电池的正极 B．放电过程中a极附近溶液增大 C．电极极的电极反应式为 D．每消耗23gCH3CH2OH，理论上会有6molH+通过质子交换膜移向极 10．（2024·江苏南通·二模）以甲苯为原料通过间接氧化法可以制取苯甲醛、苯甲酸等物质，反应原理如下图所示．下列说法正确的是 A．电解时的阳极反应为： B．电解结束后，阴极区溶液升高 C．甲苯氧化为苯甲醛和苯甲酸时，共消耗 D．甲苯、苯甲醛、苯甲酸的混合物可以通过分液的方法分离 11．（2024·江苏南京·模拟预测）研发二氧化碳的利用技术具有重要意义。 (1)利用CO2加氢制备CH3OH是人工固碳的途径之一。已知： 反应I：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+ H2O(g) ΔH1 反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+ H2O(g)　ΔH2=41 kJ·mol-1 反应Ⅲ：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH3= -90 kJ·mol-1 ΔH1= kJ·mol-1； (2)CO2浓度小于20%时适宜用化学吸附，下列为室温下化学吸附方法之一，化学方程式为Ca(OH)2+H2CO3=CaCO3+2H2O，反应的平衡常数为 。(已知Ka1(H2CO3)=4×10-7，Ka2(H2CO3)=5×10-11，Ksp[Ca(OH)2]=5×10-6，Ksp(CaCO3)=2×10-9) (3)利用电解法在碱性条件下将CO2还原为CH4和C2H4的原理如下图所示： 已知选择性(S)和法拉第效率(FE)的定义(X代表CH4或C2H4)如下： S(X)=×100%　FE(X)=×100% ① 写出碱性条件下CO2生成CH4的电极反应式：   。 ②碱性条件下反应一段时间，实验测得CH4、C2H4的选择性及CH4的法拉第效率如下表所示。则C2H4的法拉第效率FE(C2H4)为 。 CH4 C2H4 S(X) 2% 8% FE(X) 12.5% (4)和在镍基催化作用下重整模型如图所示(已知：*表示催化剂活性位点，表示活性亚甲基)。 和在镍基催化作用下发生重整反应的化学方程式为 。该反应在高温下才能自发进行，判断反应焓变 (填“大于”“小于”或“等于”)0，判断理由是 。 12．（2024·江苏泰州·模拟预测）将二氧化碳转化为高附加值化学品是目前研究的热点之一 (1)利用CO2合成淀粉 ① ② ③ （填“高温自发”“低温自发”或“任何温度下都自发”），该反应中活化能 （填“>”或“<”）。 (2)电催化CO2和含氮物质可合成尿素，同时可解决含氮废水污染问题。常温常压下，向一定浓度的KNO3溶液通入CO2至饱和，经电解获得尿素，其原理如图所示。 电解过程中生成尿素的电极反应式为 。 (3)我国科研人员研究出在Cu-ZnO-ZrO2催化剂上CO2氢化合成甲醇的反应历程如下图所示。 ①乙醇胺（HOCH2CH2NH2）可完成对CO2捕集。乙醇胺溶液能够吸收和释放CO2的原因是 。 ②分析在反应气中加入少量的水能够提升甲醇产率的可能原因是 。 (4)①若在高温下CO2与足量的H2混合反应一段时间后，有催化剂和无催化剂的CO2转化率基本相等，原因是 。 ②甲醇催化重整制氢。在一定温度和催化剂作用下，车载甲醇可直接转变为氢气，从而为氢氧燃料电池提供氢源。已知氢气和甲醇的热值分别为143kJ/g和23kJ/g，与车载氢气供能模式相比，车载甲醇供能模式的优势是 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题08 电化学综合应用 1. （2024·江苏卷）碱性锌锰电池总反应为，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是 A. 电池工作时，发生氧化反应 B. 电池工作时，通过隔膜向正极移动 C. 环境温度过低，不利于电池放电 D. 反应中每生成，转移电子数为 【答案】C 【解析】Zn为负极，电极反应式为：，MnO2为正极，电极反应式为：。 A．电池工作时，为正极，得到电子，发生还原反应，故A错误； B．电池工作时，通过隔膜向负极移动，故B错误； C．环境温度过低，化学反应速率下降，不利于电池放电，故C正确； D．由电极反应式可知，反应中每生成，转移电子数为，故D错误； 故选C。 2.（2023·江苏卷）（3）催化电解吸收的KOH溶液可将转化为有机物。在相同条件下，恒定通过电解池的电量，电解得到的部分还原产物的法拉第效率()随电解电压的变化如图乙所示。 其中，，n表示电解生成还原产物X所转移电子的物质的量，F表示法拉第常数。 ①当电解电压为时，电解过程中含碳还原产物的为0，阴极主要还原产物为___________(填化学式)。 ②当电解电压为时，阴极由生成的电极反应式为___________。 ③当电解电压为时，电解生成的和的物质的量之比为___________(写出计算过程)。 【答案】 （3） ①. H2 ②. ③. 每生成1mol转移12mole-，每生成1mol转移2mole-，故电解生成的和的物质的量之比为 【解析】当电解电压为时，电解过程中含碳还原产物的为0，说明二氧化碳为得电子，为氢离子得电子变成氢气。当电解电压为时，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒可知碱性条件下阴极由生成的电极反应式为。当电解电压为时，电解过程中还原产物的为24%，还原产物的为8%，每生成1mol转移12mole-，每生成1mol转移2mole-，故电解生成的和的物质的量之比为。 3.（2022·江苏卷） 氢气是一种清洁能源，绿色环保制氢技术研究具有重要意义。 （1）“热电循环制氢”经过溶解、电解、热水解和热分解4个步骤，其过程如图所示。 ①电解在质子交换膜电解池中进行。阳极区为酸性溶液，阴极区为盐酸，电解过程中转化为。电解时阳极发生的主要电极反应为_______(用电极反应式表示)。 ②电解后，经热水解和热分解的物质可循环使用。在热水解和热分解过程中，发生化合价变化的元素有_______(填元素符号)。 【答案】（1） ①. ②. Cu、O 【解析】 ①电解在质子交换膜电解池中进行，H+可自由通过，阳极区为酸性溶液，电解过程中转化为，电解时阳极发生的主要电极反应为：； ②电解后，经热水解得到的HCl和热分解得到的CuCl等物质可循环使用，从图中可知，热分解产物还有O2，从详解①中得知，进入热水解的物质有，故发生化合价变化的元素有Cu、O。 1．（2024·江苏徐州·模拟预测）氯、溴、碘及其化合物在自然界广泛存在且具有重要应用。氯、溴主要存在于海水中，工业常通，过电解NaCl饱和溶液制备，可用于制取漂白粉、氯化氢(、、的键能分别为436、243、432)。卤水中可通过氧化、溶液吸收，BrCl能发生水解反应。锂碘电池可供电心脏起搏器。一种二次电池正极界面反应机理如图所示，下列化学反应表示正确的是 A．电池正极放电时的电极反应有： B．用溶液吸收： C．BrCl与反应： D．氯气制氯化氢： 【答案】A 【解析】A．电池正极放电时是由得到电子生成，然后继续得电子生成，第一步放电的电极反应为：，A正确； B．用溶液吸收的方程式前后没有原子守恒，正确的离子方程式为，B错误； C．BrCl与反应类似于卤素单质和水反应，因此反应方程式为：，C错误； D．氯气制氯化氢反应方程式为：，由题可知反应物和生成物化学键的键能，因此= 反应物的键能 – 生成物的键能 = ，D错误； 故选A。 2．（2024·江苏南京·二模）一种电解乙酰基吡嗪废水中的制备的电化学装置如题9图所示。下列说法正确的是 A．石墨电极与直流电源正极相连 B．电解时，铂网电极附近pH增大 C．离子交换膜应选择性透过阴离子 D．阴极上的电极反应为 【答案】B 【分析】电解乙酰基吡嗪废水中的制备，由图可知，铂网电极上失去电子发生氧化反应生成，为阳极，则石墨电极为阴极； 【解析】A．石墨电极为阴极，与直流电源负极相连，A错误； B．电解时，铂网电极为阳极，失去电子发生氧化反应生成，电极反应式为，阴极反应式为，则右侧氢离子通过阳离子交换进入左侧，使得铂网电极附近pH增大，B正确； C．由B分析可知，离子交换膜应选择性透过氢离子，C错误；   D．阴极上的电极反应为，D错误； 故选B。 3．（2024·江苏南通·模拟预测）利用如图所示装置可实现化学储氢。下列说法正确的是 A．Y为电源负极 B．电解后硫酸溶液的物质的量浓度减小 C．电极a上发生的反应为 D．电解过程中每生成11.2LO2，理论上可储存1molH2 【答案】C 【分析】 由图可知，在惰性电极a得到电子生成，惰性电极a为阴极，惰性电极b为阳极，H2O在阳极失去电子生成O2，以此解答。 【解析】A．由分析可知，惰性电极b为阳极，与电源的正极相连，Y为电源正极，A错误； B．由分析可知，惰性电极b为阳极，H2O在阳极失去电子生成O2，电极方程式为：2H2O-4e-=O2+4H+，H+通过质子交换膜进入阴极区，硫酸溶液中H+物质的量不变，但水消耗了，硫酸溶液的物质的量浓度增大，B错误； C．由分析可知，在惰性电极a得到电子生成，电极方程式为：+6H++6e-=，C正确； D．未说明11.2LO2所处的温度和压强，无法计算O2的物质的量，D错误； 故选C。 4．（2022·江苏·二模）热电厂尾气经处理得到较纯的，可用于原电池法生产硫酸，其工作原理如图所示。电池工作时，下列说法不正确的是 A．电极b为正极 B．溶液中由a极区向b极区迁移 C．电极a的电极反应式： D．a极消耗与b极消耗两者物质的量相等 【答案】D 【分析】该装置没有外加电源，该装置为电池装置，根据装置图，SO2转化成较浓硫酸，S元素的化合价升高，根据原电池工作原理，电极a为负极，电极反应式为SO2－2e－＋2H2O=4H＋＋SO，电极b为正极，电极反应式为O2＋4e－＋4H＋=2H2O，据此分析； 【解析】A．根据上述分析，电极b为正极，故A说法正确； B．根据原电池工作原理，H＋从a极移向b极区，故B说法正确； C．SO2转化成较浓硫酸，S元素的化合价升高，电极反应式为SO2－2e－＋2H2O=4H＋＋SO，故C说法正确； D．负极反应式为SO2－2e－＋2H2O=4H＋＋SO，正极反应式为O2＋4e－＋4H＋=2H2O，根据电荷守恒，a极消耗SO2与b极消耗O2两者物质的量之比为2∶1，故D说法错误； 答案为D。 5．（2024·江苏连云港·一模）用如图所示的新型电池可以处理含的碱性废水，同时还可以淡化海水。 下列说法正确的是 A．a极电极反应式： B．电池工作一段时间后，右室溶液的减小 C．交换膜Ⅰ为阳离子交换膜，交换膜Ⅱ为阴离子交换膜 D．若将含有的废水完全处理，理论上可除去的质量为 【答案】D 【分析】由图可知，a电极在碱性条件下失去电子生成氮气，电极反应为，a为负极，则b为正极，电极反应为：2H++2e-=H2↑，以此解题。 【解析】A．由分析可知，a极电极反应式：，A错误； B．由分析可知，b为正极，电极反应为：2H++2e-=H2↑，则消耗氢离子，pH增大，B错误； C．由A分析可知，a电极附近负电荷减少，则阴离子通过交换膜Ⅰ向左移动，由B分析可知，b电极附近正电荷减少，则阳离子通过交换膜Ⅱ向右移动，C错误； D．的物质的量为1mol，根据选项A分析可知，消耗1mol CN-时转移5mol电子，根据电荷守恒可知，可同时处理5mol，其质量为，D正确； 故选D。 6．（2024·高三下·江苏扬州·开学考试）如图为一种酶生物电池，可将葡萄糖(C6H12O6)转化为葡萄糖内酯(C6H10O6)，两个碳纳米管电极材料由石墨烯片层卷曲而成。下列说法不正确的是 A．图中的离子交换膜为阳离子交换膜 B．负极区发生的电极反应主要为 C．碳纳米管有良好导电性能，且能高效吸附气体 D．理论上消耗标况下2.24LO2，可生成葡萄糖内酯0.2mol 【答案】D 【分析】由图可知，右侧碳纳米管为正极，电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O，左侧碳纳米管为负极，电极反应式为H2-2e-=2H+，C6H12O6-2e-=2H++C6H10O6，据此作答。 【解析】A．图中离子交换膜能让氢离子透过，故离子交换膜为阳离子交换膜，故A正确； B．由分析可知，负极区发生的电极反应主要为，故B正确； C．碳纳米管电极材料由石墨烯片层卷曲而成，有良好导电性能，且能高效吸附气体，故C正确； D．由分析可知，理论上消耗标况下2.24LO2，得到0.4mole-，由于负极区有H2和C6H12O6两种物质失电子，所以生成葡萄糖内酯小于0.2mol，故D错误； 答案选D。 7．（2024·江苏·一模）一种以钒基氧化物(V6O13)为正极材料的水系锌离子电池的工作原理如图所示。通过使用孔径大小合适且分布均匀的新型离子交换膜，可提高离子传输通量的均匀性，从而保持电池的稳定性。下列说法正确的是 A．放电过程中，Zn2+向极一侧移动 B．放电过程中，电子由极经电解质溶液向V6O13极移动 C．充电时，V6O13极与外接直流电源正极相连 D．充电时，阳极发生的电极反应可能为 【答案】C 【分析】钒基氧化物(V6O13)为正极，则Zn极为负极，电池工作时，负极Zn失电子生成Zn2+进入溶液，透过阳离子交换膜进入正极区；在正极，V6O13得电子产物与电解质反应生成ZnxV6O13。 【解析】A．放电过程中，Zn极为负极，Zn失电子生成Zn2+进入溶液，Zn2+向正极一侧移动，A不正确； B．放电过程中，电子由Zn极沿导线向V6O13极移动，电子不能经过电解质溶液，B不正确； C．充电时，V6O13极作阳极，将ZnxV6O13转化为V6O13，与外接直流电源正极相连，C正确； D．充电时，阳极ZnxV6O13失电子生成V6O13和Zn2+，发生的电极反应可能为ZnxV6O13-2xe-=V6O13+Zn2+，D不正确； 故选C。 8．（2024·江苏泰州·模拟预测）如图甲乙两个装置相连，甲池是一种常见的氢氧燃料电池装置，乙池内，D中通入10mol混合气体，其中苯的物质的量分数为20%（其余气体不参与反应），一段时间后，C处出来的气体中含苯的物质的量分数为10%（不含）H2，该条件下苯、环己烷都为气态），下列说法不正确的是 A．导线中共传导6mol电子 B．甲池中H+由G极移向F极，乙池中H+由多孔惰性电极移向惰性电极 C．甲池中A处通入O2，乙池中E处有O2放出，但体积不同（标准状况下测定） D．乙池中左侧惰性电极上发生反应： 【答案】C 【分析】由题意和图示，甲为氢氧燃料电池，乙为电解池，根据乙池中，惰性电极处苯被还原为环己烷，故惰性电极发生还原反应为阴极，多孔性惰性电极为阳极，则G电极与阴极相连，为原电池负极，F为正极，故甲池中F为正极，A处通入氧气，G为负极，B处通入氢气，由此分析作答。 【解析】A．10mol含20%苯的混合气体，经过电解生成10mol含苯10%的混合气体，则被还原的苯的物质的量为10mol×(20%-10%)=1mol，由电极方程式得转移电子的物质的量为6mol，A正确； B．原电池中阳离子向正极移动，F极为正极，故甲池中H+由G极移向F极，电解池中，阳离子向阴极移动，惰性电极为阴极，故乙池中H+由多孔惰性电极移向惰性电极，B正确； C．由于电子转移守恒，故A处通入的氧气和E处生成的氧气的物质的量相等，故体积也相等，C错误； D．乙池中，惰性电极处苯得到电子，被还原为环己烷，电极方程式为：，D正确； 故选C。 9．（2024·高三下·江苏南通·开学考试）微生物电池具有高效、清洁、环保等优点。某微生物电池工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．电极 a极为该电池的正极 B．放电过程中a极附近溶液增大 C．电极极的电极反应式为 D．每消耗23gCH3CH2OH，理论上会有6molH+通过质子交换膜移向极 【答案】D 【分析】电极b发生的反应为：，因此b为正极，电极a发生的反应为：，因此a为负极，据此作答。 【解析】A．该电池中甲醇做还原剂，所以a极为该电池的负极，A项错误； B．放电过程中a极的电极反应式为，所以其附近pH降低，B项错误； C．b极的电极反应式为，C项错误； D．每消耗23gCH3CH2OH即消耗0.5molCH3CH2OH，根据a极的电极反应式：可知产生6mol，6mol 通过质子交换膜移向b极即移向正极，故D正确； 故答案选D。 10．（2024·江苏南通·二模）以甲苯为原料通过间接氧化法可以制取苯甲醛、苯甲酸等物质，反应原理如下图所示．下列说法正确的是 A．电解时的阳极反应为： B．电解结束后，阴极区溶液升高 C．甲苯氧化为苯甲醛和苯甲酸时，共消耗 D．甲苯、苯甲醛、苯甲酸的混合物可以通过分液的方法分离 【答案】C 【分析】 由图可知，左侧电极为阳极，水分子作用下铬离子在阳极失去电子发生氧化反应生成重铬酸根离子和氢离子，电极反应式为，阳极槽外中重铬酸根离子与甲苯在酸性条件下反应生成苯甲醛或苯甲酸，反应的离子方程式为3C6H5-CH3+2+16H+3C6H5-CHO +4Cr3++11H2O， C6H5-CH3++8H+C6H5-COOH +2Cr3++5H2O，电解时，氢离子通过阳离子交换膜由阳极区进入阴极区，右侧电极为电解池的阴极，阴极氢离子放电，电极反应为：，据此作答。 【解析】A. 电解时的阳极发生氧化反应，电极反应为：，A错误； B. 阳极区产生的氢离子透过质子交换膜进入阴极区，阴极上氢离子放电，电极反应为：，电极上每消耗2molH+,就有2molH+进入阴极区，故电极电解结束后，阴极区溶液不变，B错误； C. 结合3C6H5-CH3+2+16H+3C6H5-CHO +4Cr3++11H2O，甲苯氧化为苯甲醛时消耗，根据C6H5-CH3++8H+C6H5-COOH +2Cr3++5H2O，甲苯氧化为苯甲酸时消耗，则甲苯氧化为苯甲醛和苯甲酸时，共消耗，C正确； D. 甲苯、苯甲醛、苯甲酸的混合物是互溶的液体，不可以通过分液的方法分离，D错误； 答案选C。 11．（2024·江苏南京·模拟预测）研发二氧化碳的利用技术具有重要意义。 (1)利用CO2加氢制备CH3OH是人工固碳的途径之一。已知： 反应I：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+ H2O(g) ΔH1 反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+ H2O(g)　ΔH2=41 kJ·mol-1 反应Ⅲ：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH3= -90 kJ·mol-1 ΔH1= kJ·mol-1； (2)CO2浓度小于20%时适宜用化学吸附，下列为室温下化学吸附方法之一，化学方程式为Ca(OH)2+H2CO3=CaCO3+2H2O，反应的平衡常数为 。(已知Ka1(H2CO3)=4×10-7，Ka2(H2CO3)=5×10-11，Ksp[Ca(OH)2]=5×10-6，Ksp(CaCO3)=2×10-9) (3)利用电解法在碱性条件下将CO2还原为CH4和C2H4的原理如下图所示： 已知选择性(S)和法拉第效率(FE)的定义(X代表CH4或C2H4)如下： S(X)=×100%　FE(X)=×100% ① 写出碱性条件下CO2生成CH4的电极反应式：   。 ②碱性条件下反应一段时间，实验测得CH4、C2H4的选择性及CH4的法拉第效率如下表所示。则C2H4的法拉第效率FE(C2H4)为 。 CH4 C2H4 S(X) 2% 8% FE(X) 12.5% (4)和在镍基催化作用下重整模型如图所示(已知：*表示催化剂活性位点，表示活性亚甲基)。 和在镍基催化作用下发生重整反应的化学方程式为 。该反应在高温下才能自发进行，判断反应焓变 (填“大于”“小于”或“等于”)0，判断理由是 。 【答案】(1)-49 (2)5×1014 (3) 37.5% (4) 大于 该反应>0，且该反应高温自发，故>0 【解析】（1）根据盖斯定律可知， （2）结合题目已知相关K值，可知该反应的平衡常数=5×1014 （3）①碱性环境下，二氧化碳在电极Ⅱ得电子，生成甲烷，电极方程式为；②假设有100mol的CO2在参与反应，根据表中数据可知，生成甲烷所消耗的二氧化碳的物质的量为2mol，结合碳元素的化合价变化，该过程共转移了16mol电子，故通过电极的电子总物质的量为，又由于乙炔的选择性为8%，故生成乙炔所消耗的二氧化碳的物质的量为8mol，结合此过程中碳元素的化合价变化，该过程转移的电子的物质的量为48mol，则C2H4的法拉第效率FE(C2H4)为=37.5% （4）①结合图像中的信息可知，二氧化碳和甲烷在催化剂的作用下生成了一氧化碳和氢气，故方程式为：；②自由能的公式，且该反应是气体分子数增加的反应，熵变>0，结合题意该反应在高温下才能自发进行，由于<0时反应自发，故焓变>0。 12．（2024·江苏泰州·模拟预测）将二氧化碳转化为高附加值化学品是目前研究的热点之一 (1)利用CO2合成淀粉 ① ② ③ （填“高温自发”“低温自发”或“任何温度下都自发”），该反应中活化能 （填“>”或“<”）。 (2)电催化CO2和含氮物质可合成尿素，同时可解决含氮废水污染问题。常温常压下，向一定浓度的KNO3溶液通入CO2至饱和，经电解获得尿素，其原理如图所示。 电解过程中生成尿素的电极反应式为 。 (3)我国科研人员研究出在Cu-ZnO-ZrO2催化剂上CO2氢化合成甲醇的反应历程如下图所示。 ①乙醇胺（HOCH2CH2NH2）可完成对CO2捕集。乙醇胺溶液能够吸收和释放CO2的原因是 。 ②分析在反应气中加入少量的水能够提升甲醇产率的可能原因是 。 (4)①若在高温下CO2与足量的H2混合反应一段时间后，有催化剂和无催化剂的CO2转化率基本相等，原因是 。 ②甲醇催化重整制氢。在一定温度和催化剂作用下，车载甲醇可直接转变为氢气，从而为氢氧燃料电池提供氢源。已知氢气和甲醇的热值分别为143kJ/g和23kJ/g，与车载氢气供能模式相比，车载甲醇供能模式的优势是 。 【答案】(1) 低温自发 < (2) (3) 乙醇胺含有氨基，有碱性，可与二氧化碳和水反应生成盐，该盐在较低温度下又可以充分分解为乙醇胺和二氧化碳；乙醇胺含有氨基和羟基，具有很好的水溶性 提高H2O的浓度有利于反应③的发生，提高*H3CO的转化率，故可以提高CH3OH产率 (4) 高温下H2还原ZrO2，催化剂失活 常温下氢气为气体甲醇为液体，甲醇便于储运，且单位体积甲醇释放的能量值更大 【解析】（1）反应③可以由反应①-反应②得到，故ΔH3=ΔH1-ΔH2=-49-41.17=-90.17kJ/mol<0，反应是气体体积减小的反应故ΔS3<0，ΔG=ΔH-T·ΔS<0反应自发，故该反应是低温自发的反应，反应③放热，活化能Ea(正)<Ea(逆)； （2）由图可知，装置为电解池，尿素在左侧电极生成，硝酸根转化为尿素，N元素化合价从+5价降低为-3价，得电子，左侧电子为阴极，结合装置中的质子交换膜，电极反应式为2+16e−+CO2+18H+=CO(NH2)2+7H2O； （3）①乙醇胺含有氨基，有碱性，可与二氧化碳和水反应生成盐，该盐在较低温度下又可以充分分解为乙醇胺和二氧化碳，乙醇胺（HOCH2CH2NH2）可完成对CO2捕集，能够吸收和释放CO2； ②在反应气中加入少量的水，根据平衡移动原理，提高H2O的浓度有利于反应③的发生，提高*H3CO的转化率，反应③产生CH3OH，故可以提高CH3OH产率； （4）①若在高温下CO2与足量的H2混合反应一段时间后，有催化剂和无催化剂的CO2转化率基本相等，说明没有体现出催化剂的效果，由于催化剂是Cu-ZnO-ZrO2，考虑到高温下H2还原ZnO、ZrO2，催化剂失活； ②虽然单位质量氢气释放的能量更大，但是常温下氢气为气体甲醇为液体，甲醇便于储运，单位体积甲醇释放的能量值更大。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$