精品解析：江苏省苏州市江苏省昆山中学2024-2025学年高二上学期第一次月考化学试题

江苏省昆山中学2024~2025学年第一学期高二模块测试一试卷 化学学科 (满分：100分 考试时间：75分钟) 可能用到的相对原子质量：H-1 C-12 N-14 O-16 Na-23 Mg-24 Cl-35.5 Fe-56 一、单项选择题：共13题，每题3分，共39分。每题只有一个选项符合题意。 1. “碳达峰、碳中和”事关中华民族永续发展和构建人类命运共同体。下列措施对实现“碳达峰、碳中和”不具有直接贡献的是 A. 植树造林 B. 开发核能 C. 燃煤脱硫 D. 节约用电 2. 一种生产和利用氢能的途径如图所示。下列说法错误的是 A. 氢能属于二次能源 B. 图中能量转化方式至少有6种 C. 太阳能电池的供电原理与燃料电池相同 D. 太阳能、风能、氢能都属于新能源 3. 锥形瓶内壁用某溶液润洗后，放入混合均匀的新制铁粉和碳粉，塞紧瓶塞，同时测量锥形瓶内压强的变化，如图所示。下列说法不正确的是 A. 0~时，铁可能发生了析氢腐蚀 B. ~时，铁一定发生了吸氧腐蚀 C. 负极的电极反应式为 D. 用于润洗锥形瓶的溶液可能是稀盐酸 4. 某同学设计如图所示实验，探究反应中的能量变化，下列判断正确的是 A. 由实验可知，甲、乙、丙所涉及的反应都能使温度计读数上升 B. 将实验甲中的铝片更换为等质量的铝粉后释放出的热量相同 C. 实验丙中将玻璃搅拌器改为铁质搅拌棒对实验结果没有影响 D. 实验丙中若用代替，则测出变大 5. 阅读下列资料，完成下面小题。 合成氨技术是20世纪人类最伟大的成就之一，它关乎到世界化工发展和粮食安全。工业上合成氨的热化学方程式为： （1）下列4个数据是在不同条件下测得的合成氨反应的速率，其中反应最快的是 。 A. B. C. D. （2）下列有关合成氨反应的说法不正确的是 。 A. 和具有的总能量小于具有的总能量 B. 氮气和氢气的反应活化能很大，需要外界提供能量才可能发生反应 C. 恒温恒容密闭容器中充入和，充分反应后放出热量小于 D. 温度升高，反应物的活化分子百分数增大，有效碰撞次数增多，反应速率增大 （3）我国科研团队研制出“TM-LiH(TM表示过渡金属)”双催化剂体系，实现了氨的低温催化合成，其原理示意如下： 下列分析不合理的是 。 A. 状态Ⅰ为N2吸附并发生解离，键发生断裂并吸收能量 B. 状态Ⅲ反应的方程式为 C. “TM-LH”能降低合成氨反应的，从而提高化学反应速率 D. 合成NH3总反应的原子利用率是100% 6. 氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体。利用太阳能电池电解NH3得到高纯H2的装置如图所示。下列说法正确的是 A. 该装置工作时，化学能转化为电能 B. 电解过程中由b极区向a极区迁移 C. 电解时b极区溶液中减少 D. 电解过程中反应，得到个电子 7. 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 8. 下列依据热化学方程式得出的结论正确的是 A. 已知：，则正丁烷比异丁烷稳定 B. 已知：，则的标准燃烧热为 C. 已知：，则稀和浓完全反应生成时，放出热量 D. 已知：﹔，则 9. 一定条件下，溶液的酸碱性对光催化染料R降解反应的影响如图所示。下列说法正确的是 A. 在时，和时R的降解率相等 B. 溶液酸性越强，R的降解速率越小 C. R的起始浓度不同，无法判断溶液的酸碱性对R的降解速率的影响 D. 内，时R的降解速率为 10. 目前锌铁液流电池是电化学储能的热点技术之一。某酸碱混合锌铁液流电池的两极电解质分别呈酸性和碱性，其工作原理如图所示。下列有关说法不正确的是 A. 正极电解质呈酸性 B. 放电时，锌板上发生电极反应为： C. 放电时，每转移1 mol电子，中间腔室内的溶液中将减少1 mol NaCl D. 储能时，应将该电池的碳纸电极连接外接电源的正极 11. 二维锑片(Sb)是一种新型的CO2电化学还原催化剂。酸性条件下人工固碳装置中CO2气体在Sb表面发生三种催化竞争反应，其反应历程如下图所示(*表示吸附态中间体)。下列说法不正确的是 A. 生成HCOOH吸收能量最多 B. 使用Sb改变了反应的路径 C. Sb电极表面生成CO的反应为：*CO2＋2e-＋H2O = CO＋2OH- D. Sb对三种催化竞争反应的选择效果为HCOOH＞H2＞CO 二、非选择题：共4题，共61分。 12. 肼(N2H4)是一种应用广泛的化工原料。 （1）肼可作发射火箭时的燃料，以NO2(g)作氧化剂，两者反应生成氮气和气态水已知16g N2H4(g)在上述反应中放出284kJ的热量，写出该反应的热化学方程式____。 （2）二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。下图是日前已开发出的用电解法制取ClO2的新工艺。装置如图所示： 肼(N2H4)空气碱性燃料电池放电效率高，以该电池为电源模拟此工艺。 ①甲装置的能量转化形式主要是_____。 ②乙装置中离子交换膜的类型是____(填字母)。 A．质子交换膜 B．阳离子交换膜 C．阴离子交换膜 ③铂电极为____极(填“正”或“负”)，石墨电极为____极(填“阴”或“阳”) ④写出铜电极的电极反应式：____。 ⑤写出产生ClO2电极反应式： ___。 13. 有效去除大气中的NOx和水体中的氮是环境保护的重要课题。 Ⅰ．臭氧脱硝技术 （1）臭氧是理想的烟气脱硝剂，其脱硝反应为：，T℃时，向2.0L恒容密闭容器中充入和，反应过程中测定的部分数据见下表： 0 3 6 12 24 0 0.36 0.60 0.80 0.80 反应在内的平均速率______。 Ⅱ．SCR脱硝技术 在催化剂作用下，还原氮氧化物的技术是目前应用最广泛的烟气(含等)脱硝技术，其主反应为 已知： （2）上述主反应的△H=_______。 Ⅲ．磷酸铵镁(MgNH4PO4)沉淀法去除水体中的氨氮(和NH3)。 实验室中模拟氨氮处理：1L的模拟氨氮废水(主要含)，置于搅拌器上，设定反应温度为25℃，先后加入MgCl2和溶液，用NaOH调节反应pH，投加絮凝剂；开始搅拌，反应后，取液面下处清液测定氨氮质量浓度。 （3）生成磷酸铵镁沉淀的离子反应方程式为______。 （4）测得反应pH对氨氮去除率的影响如上图所示，当pH从7.5增至9.0的过程中，水中氨氮的去除率明显增加，原因是_____。 14. (一) CO2的资源化利用是实现碳中和的重要途径。 （1）“催化重整法”：高温下，甲烷与二氧化碳发生反应，不仅可以得到合成气（CO和），还对温室气体的减排具有重要意义。上述反应中相关的化学键键能数据见下表： 化学键 键能/ 413 745 436 1075 写出“CH4-CO2催化重整法”的热化学方程式_____。 （2）按一定体积比加入CH4和CO2，在恒压下发生反应，温度对CO和H2产率的影响如图所示。实际生产中此反应的优选温度为900℃，不选用1000℃原因是____。 (二) “CO2催化氢化制甲烷”被认为是CO2循环再利用最有效的技术之一，其研究过程如图所示： （3）上述过程中，产生H2反应的化学方程式为______。 （4）HCOOH是CO2转化为CH4的中间体：。当镍粉用量增加10倍后，甲酸的产量迅速减少。当增加镍粉用量时，CO2镍催化氢化制甲烷的两步反应中反应活化能______(填“>”、“=”或“<”)。 (三)1991年，Ashcroft提出了甲烷二氧化碳重整的技术理论：气体分子吸附至催化剂表面后发生反应。500℃时，反应原理为： 主反应： 副反应：Ⅰ． Ⅱ． Ⅲ． 其中，副反应Ⅱ、Ⅲ形成的积碳易导致催化剂失去活性。 （5）①在原料气中添加微量O2有利于保持催化剂的活性，其原因是____。 （6）在催化剂中添加少量多孔CaO能提高CO2转化率并保持催化剂的活性，其原因是____。 15. CO2的资源化利用能有效减少CO2的排放，充分利用碳资源。 （1）电催化还原法是的有机资源化的研究热点。控制其他条件相同，将一定量的通入盛有酸性溶液的电催化装置中，可转化为有机物，阴极所得产物及其物质的量与电压的关系如下图所示： ①电解电压为时，电解时转移电子的物质的量为__________________。 ②电解电压为时，阴极由生成甲醇的电极反应式为__________________。 ③在实际生产中发现当过低时，有机物产率降低，可能的原因是_________。 （2）我国科学家以Si/Bi材料作光电阴极、CO2饱和的的KHCO3溶液作电解液(pH=7.4)，将CO2转化为HCOO—，原理如图所示： ①根据图示，写出光电阴极电板反应式：______________________。 ②从能源利用和资源综合利用角度分析该方法优点是_______________________。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 江苏省昆山中学2024~2025学年第一学期高二模块测试一试卷 化学学科 (满分：100分 考试时间：75分钟) 可能用到的相对原子质量：H-1 C-12 N-14 O-16 Na-23 Mg-24 Cl-35.5 Fe-56 一、单项选择题：共13题，每题3分，共39分。每题只有一个选项符合题意。 1. “碳达峰、碳中和”事关中华民族永续发展和构建人类命运共同体。下列措施对实现“碳达峰、碳中和”不具有直接贡献的是 A. 植树造林 B. 开发核能 C. 燃煤脱硫 D. 节约用电 【答案】C 【解析】 【详解】A．植树造林可以减少二氧化碳的排放，能对实现“碳达峰、碳中和”具有直接贡献，故A不符合题意； B．开发核能可以减少化石能源使用，有利于减少二氧化碳的排放，能对实现“碳达峰、碳中和”具有直接贡献，故B不符合题意； C．燃煤脱硫可以减少二氧化硫的排放，但不能减少二氧化碳的排放，对实现“碳达峰、碳中和”不具有直接贡献，故C符合题意； D．节约用电可以减少化石能源的使用，有利于减少二氧化碳的排放，能对实现“碳达峰、碳中和”具有直接贡献，故D不符合题意； 故选C。 2. 一种生产和利用氢能的途径如图所示。下列说法错误的是 A. 氢能属于二次能源 B. 图中能量转化的方式至少有6种 C. 太阳能电池的供电原理与燃料电池相同 D. 太阳能、风能、氢能都属于新能源 【答案】C 【解析】 【分析】二次能源是经过转换后利用的能量。燃料电池是将化学能转化为电能，太阳能电池是将太阳能转化为电能。 【详解】A．氢能属于二次能源，A项正确； B．图中涉及的能量转化方式有太阳能、风能、水能转化为电能，电能与化学能的相互转化，电能向光能的转化，B项正确； C．太阳能电池的供电原理与燃料电池不同，C项错误； D．太阳能、风能、氢能都属于新能源，D项正确。 故选C。 3. 锥形瓶内壁用某溶液润洗后，放入混合均匀的新制铁粉和碳粉，塞紧瓶塞，同时测量锥形瓶内压强的变化，如图所示。下列说法不正确的是 A. 0~时，铁可能发生了析氢腐蚀 B. ~时，铁一定发生了吸氧腐蚀 C. 负极的电极反应式为 D. 用于润洗锥形瓶的溶液可能是稀盐酸 【答案】C 【解析】 【详解】A．由图可知，0~t1时锥形瓶内压强增大，说明气体的物质的量增加，则铁可能发生了析氢腐蚀，故A不选； B．由图可知，t1~t2时锥形瓶内压强减少，说明气体物质的量减少，则铁一定发生了吸氧腐蚀，故B不选； C．负极反应为：Fe-2e-=Fe2+，故C选； D．锥形瓶内开始发生析氢腐蚀，则用于润洗锥形瓶的溶液一定显酸性，可能是稀盐酸，故D不选； 故选：C。 4. 某同学设计如图所示实验，探究反应中的能量变化，下列判断正确的是 A. 由实验可知，甲、乙、丙所涉及的反应都能使温度计读数上升 B. 将实验甲中的铝片更换为等质量的铝粉后释放出的热量相同 C. 实验丙中将玻璃搅拌器改为铁质搅拌棒对实验结果没有影响 D. 实验丙中若用代替，则测出变大 【答案】B 【解析】 【详解】A．甲是金属与酸的反应，是放热反应；乙是氢氧化钡晶体与氯化铵反应，属于吸热反应；丙是酸碱中和反应是放热反应；因此放热反应只有甲丙，A错误； B．铝粉和铝片本质一样，放出热量不变，只是铝粉参与反应，速率加快，B正确； C．相较于环形玻璃搅拌棒，铁质搅拌棒导热快，会造成热量损失，对实验结果有影响，C错误； D．氢氧化钠固体溶解时要放出热量，最终使测定中和热的数值偏高，由于放热焓变为负值，故测出变小，D错误； 故选B。 5. 阅读下列资料，完成下面小题。 合成氨技术是20世纪人类最伟大的成就之一，它关乎到世界化工发展和粮食安全。工业上合成氨的热化学方程式为： （1）下列4个数据是在不同条件下测得的合成氨反应的速率，其中反应最快的是 。 A. B. C. D. （2）下列有关合成氨反应的说法不正确的是 。 A. 和具有的总能量小于具有的总能量 B. 氮气和氢气的反应活化能很大，需要外界提供能量才可能发生反应 C. 恒温恒容密闭容器中充入和，充分反应后放出热量小于 D. 温度升高，反应物的活化分子百分数增大，有效碰撞次数增多，反应速率增大 （3）我国科研团队研制出“TM-LiH(TM表示过渡金属)”双催化剂体系，实现了氨的低温催化合成，其原理示意如下： 下列分析不合理的是 。 A. 状态Ⅰ为N2吸附并发生解离，键发生断裂并吸收能量 B. 状态Ⅲ反应的方程式为 C. “TM-LH”能降低合成氨反应的，从而提高化学反应速率 D. 合成NH3总反应的原子利用率是100% 【答案】（1）C （2）A （3）C 【解析】 【小问1详解】 由方程式可知，四种条件下氮气的反应速率分别为0.1 mol/(L·min)、0.2 mol/(L·min)×≈0.067 mol/(L·min)、0.005mol/(L·s) ×60min/s×=0.15mol/(L·min)、0.002mol/(L·s) ×60min/s==0.12mol/(L·min)，则反应速率最快的为C，故选C； 【小问2详解】 A．由热化学方程式可知，合成氨反应为放热反应，则和具有的总能量大于具有的总能量，故错误； B．氮气和氢气的反应活化能很大，需要外界提供能量增大活化分子的百分数才可能发生反应，故正确； C．该反应为可逆反应，可逆反应不可能完全反应，恒温恒容密闭容器中充入和，和不可能完全反应，所以充分反应后放出热量小于，故正确； D．温度升高，反应物的活化分子百分数增大，有效碰撞次数增多，反应速率增大，故正确； 故选A； 【小问3详解】 A．由图可知，状态Ⅰ发生的反应为氮气与TM-LiH反应得到TM-LiNH，反应中氮气分子的N≡N键发生断裂并吸收能量，故正确； B．由图可知，状态Ⅲ发生的反应为，故正确； C．催化剂能降低反应活化能，加快反应速率，但不能改变反应的焓变，故错误； D．合成氨反应是原子利用率100%的化合反应，故正确； 故选C。 6. 氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体。利用太阳能电池电解NH3得到高纯H2的装置如图所示。下列说法正确的是 A. 该装置工作时，化学能转化为电能 B. 电解过程中由b极区向a极区迁移 C. 电解时b极区溶液中减少 D. 电解过程中反应，得到个电子 【答案】B 【解析】 【分析】该装置太阳能转化为电能，电解NH3得到高纯H2的过程中电能转化为化学能。其中b电极发生还原反应，为电解池阴极，a电极发生氧化反应，为电解池阳极。 【详解】A．根据分析可知，该装置工作时，涉及太阳能转化为电能，电能转化为化学能，A说法错误； B．电解池中阴离子向着阳极移动，根据分析可知，b电极为阴极，a电极为阳极，则由b极区向a极区迁移，B说法正确； C．b电极为电解池阴极，电极反应式：，每当有2mol电子发生转移，会有2mol通过阴离子交换膜进入a极，b极区溶液中n(KOH)不变，C说法错误； D．转化为时，N元素化合价升高，失去个电子，D说法错误； 答案选B。 7. 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 【解析】 【详解】A.用装置甲在铁制品表面镀铜时，要用铜做电镀池的阳极，与直流电源的正极相连，不能用铁做电镀池的阳极，故A错误； B.用装置乙电解精炼铜时，粗铜做精炼池的阳极，与直流电源的正极相连，故B正确； C.用装置丙制备NaOH和氯气时，应选择阳离子交换膜，以有利于钠离子向阴极迁移，防止氢氧根离子向阳极迁移，故C错误； D.用装置丁保护钢闸门时，应选用比铁活泼的锌与钢闸门相连，选用石墨会形成铁、石墨原电池，钢闸门会因原电池反应加快腐蚀，或者将钢闸门连在电源的负极上，故D错误； 故选B。 8. 下列依据热化学方程式得出的结论正确的是 A. 已知：，则正丁烷比异丁烷稳定 B. 已知：，则的标准燃烧热为 C. 已知：，则稀和浓完全反应生成时，放出热量 D. 已知：﹔，则 【答案】D 【解析】 【详解】A．该反应为放热反应，E(正丁烷)>E(异丁烷)。能量越低，物质越稳定，稳定性：异丁烷>正丁烷，A错误； B．乙烯的燃烧热指1mol乙烯与O2完全反应生成气态CO2与H2O(l)放出的热量，而该反应中生成的气态水H2O，所以1478.8kJ/mol不是燃烧热，B错误； C．浓溶于水也会产生热效应，故放出热量大于，C错误； D．这两个反应均是放热反应，C(s)完全燃烧时放热更多，放热反应ΔH为负，反应放出的热量越多ΔH越小，故 ΔH1>ΔH2，D正确； 故选D。 9. 一定条件下，溶液酸碱性对光催化染料R降解反应的影响如图所示。下列说法正确的是 A. 在时，和时R的降解率相等 B. 溶液酸性越强，R的降解速率越小 C. R的起始浓度不同，无法判断溶液的酸碱性对R的降解速率的影响 D. 内，时R的降解速率为 【答案】A 【解析】 【详解】A．在时，pH＝2和pH＝7时反应物R都能完全反应，降解率都是100%，故A正确； B．由斜率可知pH越小降解速率越大，即溶液的酸性越强，R的降解速率越大，故B错误； C．同一pH条件下，R的起始浓度与降解速率的关系：曲线斜率增大，则降解速率越小，即R的起始浓度越小，降解速率越小，故C错误； D．20～25min之间，pH＝10时R的平均降解速率为，故D错误； 答案选A。 10. 目前锌铁液流电池是电化学储能的热点技术之一。某酸碱混合锌铁液流电池的两极电解质分别呈酸性和碱性，其工作原理如图所示。下列有关说法不正确的是 A. 正极电解质呈酸性 B. 放电时，锌板上发生的电极反应为： C. 放电时，每转移1 mol电子，中间腔室内的溶液中将减少1 mol NaCl D. 储能时，应将该电池的碳纸电极连接外接电源的正极 【答案】C 【解析】 【分析】根据图示可知：放电时：锌板为负极，Zn失去电子，发生氧化反应；碳纸为正极，Fe3+得电子，发生还原反应；充电时，锌板为阴极，得电子，发生还原反应，碳纸为阳极，Fe2+失去电子，发生氧化反应，据此分析解答。 【详解】A．根据上述分析可知：碳纸为正极，由于Fe3+、Fe2+与碱性溶液中的OH-会反应产生Fe(OH)3、Fe(OH)2沉淀而不能大量存在，而碳纸附近溶液中含有大量Fe3+、Fe2+，应该为酸性溶液，A正确； B．根据图示可知放电时，锌板为负极，锌板上Zn失去电子发生氧化反应，发生的电极反应为：，B正确； C．放电时负极反应为，正极反应为Fe3++e-=Fe2+，当反应转移1 mol电子时，左侧负极附近的溶液中阴离子负电荷数目减少1 mol，右侧正极附近溶液中阳离子的正电荷数目减少1 mol，为维持电荷守恒，就会有1 mol Na+通过阳离子交换膜进入中间腔室内；右侧有1 mol Cl-通过阴离子交换膜进入中间腔室内，导致中间腔室内的溶液中将增加1 mol NaCl，C错误； D．放电时碳纸电极为正极，则在储能时，应将该电池的碳纸电极连接外接电源的正极作阳极，发生氧化反应，D正确； 故合理选项是C。 11. 二维锑片(Sb)是一种新型的CO2电化学还原催化剂。酸性条件下人工固碳装置中CO2气体在Sb表面发生三种催化竞争反应，其反应历程如下图所示(*表示吸附态中间体)。下列说法不正确的是 A. 生成HCOOH吸收的能量最多 B. 使用Sb改变了反应的路径 C. Sb电极表面生成CO的反应为：*CO2＋2e-＋H2O = CO＋2OH- D. Sb对三种催化竞争反应的选择效果为HCOOH＞H2＞CO 【答案】C 【解析】 【详解】A．生成三种产物中HCOOH的能量最大，故吸收的能量最多，A正确； B．从图中看，催化剂Sb改变了反应的路径，B正确； C．反应条件为酸性，所以不可能生成OH－，C错误； D．活化能越小，反应越容易进行，生成HCOOH的活能量最小，生成CO的活能量最大，生成H2的活能量居中，D正确。 答案选C。 二、非选择题：共4题，共61分。 12. 肼(N2H4)是一种应用广泛的化工原料。 （1）肼可作发射火箭时的燃料，以NO2(g)作氧化剂，两者反应生成氮气和气态水已知16g N2H4(g)在上述反应中放出284kJ的热量，写出该反应的热化学方程式____。 （2）二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。下图是日前已开发出的用电解法制取ClO2的新工艺。装置如图所示： 肼(N2H4)空气碱性燃料电池放电效率高，以该电池为电源模拟此工艺。 ①甲装置的能量转化形式主要是_____。 ②乙装置中离子交换膜的类型是____(填字母)。 A．质子交换膜 B．阳离子交换膜 C．阴离子交换膜 ③铂电极为____极(填“正”或“负”)，石墨电极为____极(填“阴”或“阳”) ④写出铜电极的电极反应式：____。 ⑤写出产生ClO2的电极反应式： ___。 【答案】（1）2N2H4(g) +2NO2(g) =3N2(g)+4H2O(g)△H=－1136kJ/mol （2） ①. 化学能转化为电能 ②. B ③. 正 ④. 阳 ⑤. N2H4—4e—+4OH—=N2↑+4H2O ⑥. Cl——5e—+2H2O=ClO2↑+4H+ 【解析】 【小问1详解】 由题意可知，肼蒸气与二氧化氮反应生成氮气和水，反应的方程式为2N2H4(g) +2NO2(g) =3N2(g)+4H2O(g)，16g肼蒸气反应放出284kJ的热量，则反应的△H=－1136kJ/mol，反应的热化学方程式为2N2H4(g) +2NO2(g) =3N2(g)+4H2O(g)△H=－1136kJ/mol，故答案为：2N2H4(g) +2NO2(g) =3N2(g)+4H2O(g)△H=－1136kJ/mol； 【小问2详解】 由图可知，甲装置为化学能转化为电能燃料电池，铂电极为正极，氧气在正极得到电子发生氧化反应生成氢氧根离子，铜电极为负极，碱性条件下肼失去电子发生氧化反应生成氮气和水；乙装置为电解池，铁电极为阴极，水分子在阴极得到电子生成氢气和氢氧根离子，石墨电极是阳极，氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成一氧化二氯和氢离子，阳极区的阳离子通过阳离子交换膜进入阴极区； ①由分析可知，甲装置为化学能转化为电能的燃料电池，故答案为：化学能转化为电能； ②由分析可知，乙装置中阳极区的阳离子通过阳离子交换膜进入阴极区，故选B； ③由分析可知，甲装置中铂电极为正极，乙装置中石墨电极是阳极，故答案为：正；阳； ④由分析可知，甲装置中铜电极为负极，碱性条件下肼失去电子发生氧化反应生成氮气和水，电极反应式为N2H4—4e—+4OH—=N2↑+4H2O，故答案为：N2H4—4e—+4OH—=N2↑+4H2O； ⑤由分析可知，乙装置中石墨电极是阳极，水分子作用氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成一氧化二氯和氢离子，电极反应式为Cl——5e—+2H2O=ClO2↑+4H+，故答案为：Cl——5e—+2H2O=ClO2↑+4H+。 13. 有效去除大气中的NOx和水体中的氮是环境保护的重要课题。 Ⅰ．臭氧脱硝技术 （1）臭氧是理想的烟气脱硝剂，其脱硝反应为：，T℃时，向2.0L恒容密闭容器中充入和，反应过程中测定的部分数据见下表： 0 3 6 12 24 0 0.36 0.60 0.80 080 反应在内的平均速率______。 Ⅱ．SCR脱硝技术 在催化剂作用下，还原氮氧化物的技术是目前应用最广泛的烟气(含等)脱硝技术，其主反应为 已知： （2）上述主反应的△H=_______。 Ⅲ．磷酸铵镁(MgNH4PO4)沉淀法去除水体中的氨氮(和NH3)。 实验室中模拟氨氮处理：1L的模拟氨氮废水(主要含)，置于搅拌器上，设定反应温度为25℃，先后加入MgCl2和溶液，用NaOH调节反应pH，投加絮凝剂；开始搅拌，反应后，取液面下处清液测定氨氮质量浓度。 （3）生成磷酸铵镁沉淀的离子反应方程式为______。 （4）测得反应pH对氨氮去除率的影响如上图所示，当pH从7.5增至9.0的过程中，水中氨氮的去除率明显增加，原因是_____。 【答案】（1）0.12 mol/(L·s) （2）—1630kJ/mol （3）Mg2++OH—+NH+HPO=MgNH4PO4↓+H2O （4）随着pH增大，HPO转化为PO，PO浓度增大，使得生成沉淀的反应速率加快，氨氮去除率增加 【解析】 【小问1详解】 由表格数据可知，3s时氧气的物质的量为0.36mol，由方程式可知，0—3s内二氧化氮的反应速率为=0.12 mol/(L·s)，故答案为：0.12 mol/(L·s)； 【小问2详解】 将已知反应依次编号为①②，由盖斯定律可知，反应②—反应①×2=主反应，则反应△H= (—1269kJ/mol)—(+180.5kJ/mol)×2=—1630kJ/mol，故答案为：—1630kJ/mol； 【小问3详解】 由题意可知，生成磷酸铵镁沉淀的反应为溶液中的镁离子与氢氧根离子和铵根离子反应生成磷酸铵镁沉淀和水，反应的离子反应方程式为Mg2++OH—+NH+HPO=MgNH4PO4↓+H2O，故答案为：Mg2++OH—+NH+HPO=MgNH4PO4↓+H2O； 【小问4详解】 由方程式可知，pH从7.5增至9.0的过程中，水中氨氮的去除率明显增加是因为随着pH增大，溶液中HPO与氢氧根离子反应生成PO，PO浓度增大，使得生成沉淀的反应速率加快，氨氮去除率增加，故答案为：随着pH增大，HPO转化为PO，PO浓度增大，使得生成沉淀的反应速率加快，氨氮去除率增加。 14. (一) CO2的资源化利用是实现碳中和的重要途径。 （1）“催化重整法”：高温下，甲烷与二氧化碳发生反应，不仅可以得到合成气（CO和），还对温室气体的减排具有重要意义。上述反应中相关的化学键键能数据见下表： 化学键 键能/ 413 745 436 1075 写出“CH4-CO2催化重整法”的热化学方程式_____。 （2）按一定体积比加入CH4和CO2，在恒压下发生反应，温度对CO和H2产率的影响如图所示。实际生产中此反应的优选温度为900℃，不选用1000℃原因是____。 (二) “CO2催化氢化制甲烷”被认为是CO2循环再利用最有效的技术之一，其研究过程如图所示： （3）上述过程中，产生H2反应的化学方程式为______。 （4）HCOOH是CO2转化为CH4的中间体：。当镍粉用量增加10倍后，甲酸的产量迅速减少。当增加镍粉用量时，CO2镍催化氢化制甲烷的两步反应中反应活化能______(填“>”、“=”或“<”)。 (三)1991年，Ashcroft提出了甲烷二氧化碳重整的技术理论：气体分子吸附至催化剂表面后发生反应。500℃时，反应原理为： 主反应： 副反应：Ⅰ． Ⅱ． Ⅲ． 其中，副反应Ⅱ、Ⅲ形成的积碳易导致催化剂失去活性。 （5）①在原料气中添加微量O2有利于保持催化剂的活性，其原因是____。 （6）在催化剂中添加少量多孔CaO能提高CO2转化率并保持催化剂的活性，其原因是____。 【答案】（1） （2）900℃时，合成气产率已经较高，再升高温度产率增幅不大，但能耗升高，经济效益降低 （3） （4）> （5）碳和氧气反应生成二氧化碳，减少副反应Ⅱ、Ⅲ形成的积碳 （6）能增大接触面积，提高催化效率 【解析】 【小问1详解】 焓变=反应物总键能-生成物总键能，“CH4-CO2催化重整法”的热化学方程式为； 【小问2详解】 根据图示，900℃时，合成气产率已经较高，再升高温度产率增幅不大，但能耗升高，经济效益降低。所以实际生产中此反应的优选温度为900℃，不选用1000℃。 【小问3详解】 铁和水在高温条件下反应生成四氧化三铁和氢气，反应方程式为； 【小问4详解】 活化能越低反应速率越快。当镍粉用量增加10倍后，甲酸的产量迅速减少，说明反应Ⅱ是快反应，反应Ⅱ的活化能低。当增加镍粉用量时，CO2镍催化氢化制甲烷的两步反应中反应活化能>。 【小问5详解】 ①副反应Ⅱ、Ⅲ形成积碳易导致催化剂失去活性,在原料气中添加微量O2，碳和氧气反应生成二氧化碳，减少副反应Ⅱ、Ⅲ形成的积碳，所以有利于保持催化剂的活性； 【小问6详解】 在催化剂中添加少量多孔CaO，能增大接触面积，提高催化效率。 15. CO2的资源化利用能有效减少CO2的排放，充分利用碳资源。 （1）电催化还原法是的有机资源化的研究热点。控制其他条件相同，将一定量的通入盛有酸性溶液的电催化装置中，可转化为有机物，阴极所得产物及其物质的量与电压的关系如下图所示： ①电解电压为时，电解时转移电子的物质的量为__________________。 ②电解电压为时，阴极由生成甲醇的电极反应式为__________________。 ③在实际生产中发现当过低时，有机物产率降低，可能的原因是_________。 （2）我国科学家以Si/Bi材料作光电阴极、CO2饱和的的KHCO3溶液作电解液(pH=7.4)，将CO2转化为HCOO—，原理如图所示： ①根据图示，写出光电阴极电板反应式：______________________。 ②从能源利用和资源综合利用角度分析该方法优点是_______________________。 【答案】（1） ①. 2.8mol ②. CO2+6e-+6H+=CH3OH+H2O ③. pH过低，H+浓度增大，H+在阴极表面得到电子生成H2增多，CO2被还原为有机物的比例减少，有机物产率降低 （2） ①. CO2++2e-=HCOO-+或2CO2+H2O+2e-=HCOO-+ ②. 利用太阳能，理论上无需额外消耗能量，将捕集的CO2转化为有用的产品HCOOH，既能有效减少温室气体CO2的排放量，又能充分利用碳资源 【解析】 【小问1详解】 ①由图可知，电解电压为时，阴极所得产物为0.2mol乙醇和0.2mol氢气，电极反应式为：和2CO2+12e-+12H+=C2H5OH+3H2O，则电解时转移电子的物质的量为0.2mol×2+0.2mol×12=2.8mol； ②电解电压为时，生成甲醇的电极反应为酸性条件下二氧化碳在阴极被还原生成甲醇和水，电极反应式为：CO2+6e-+6H+=CH3OH+H2O； ③在实际生产中发现当过低时，有机物产率降低的原因是：pH过低，H+浓度增大，H+在阴极表面得到电子生成H2增多，CO2被还原为有机物的比例减少，有机物产率降低； 【小问2详解】 ①由图可知，光电阴极发生的反应为碳酸氢根离子环境中二氧化碳被还原生成甲酸根离子，电板反应式为：CO2++2e-=HCOO-+或2CO2+H2O+2e-=HCOO-+； ②从能源利用和资源综合利用角度可知，太阳能转化为电能，无需外加电能就可以使电解发生；该方法将CO2转化为HCOOH，既有效减少了CO2的排放，又获得了HCOOH，能够充分利用碳资源。所以该方法的优点是：利用太阳能，理论上无需额外消耗能量，将捕集的CO2转化为有用的产品HCOOH，既能有效减少温室气体CO2的排放量，又能充分利用碳资源。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$