专题04 化学反应中的能量转换（期末真题汇编，江苏专用）高三化学上学期

专题04 化学反应中的能量转换 3大高频考点概览 考点01 化学反应的热效应 考点02 原电池及化学电源 考点03 电解池及其应用 地 城 考点01 化学反应的热效应 1．(24-25高三上·江苏部分高中·期末)一定条件下，将一定量的CO2和H2混合气体通过装有催化剂的反应器可得到甲烷。 已知：Ⅰ. CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)；ΔH=＋41 kJ·mol-l。 Ⅱ. CO2(g)＋4H2(g)=CH4(g)＋2H2O(g)；ΔH=-165 kJ·mol-1。 在两种不同催化剂作用下反应相同时间，CO2转化率和生成CH4选择性随温度变化关系如图所示(CH4选择性=×100%)。 下列说法不正确的是 A．反应CO(g)＋3H2(g)=CH4(g)＋H2O(g)；ΔH=-206 kJ·mol-1 B．在280 ℃条件下反应制取CH4，应选择催化剂A的效果较好 C．260～300 ℃间，使用催化剂A或B，升高温度时CH4的产率都增大 D．M点可能是该温度下的平衡点，延长反应时间，不一定能提高CH4的产率 【答案】D 【详解】A．根据盖斯定律反应Ⅱ-反应Ⅰ可得CO(g)＋3H2(g)=CH4(g)＋H2O(g) ΔH=-165 kJ·mol-1-41 kJ·mol-l=-206 kJ·mol-1，A正确； B．据图可知在280 ℃条件下反应，使用催化剂A时CH4的选择性更高，B正确； C．由图可知，260～300 ℃间，使用催化剂A或B，升高温度时CO2的转化率都增大，CH4的选择性都增大，则产率都增大，C正确； D．据图可知选用催化剂A时，在与M点相同温度条件下，CO2有更高的转化率，而催化剂不影响平衡，说明M点一定不是平衡点，D错误； 综上所述答案为D。 2．(22-23高三上·江苏南通通州区·期末)由CO2催化加氢制CH3OH的反应体系中，发生的主要反应如下。 反应I：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)；ΔH=+41.1kJ•mol-1。 反应II：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)；ΔH=-49.0kJ•mol-1。 在其他条件相同的情况下，按n(CO2)∶n(H2)=1∶3(总量一定)投料于恒容密闭容器中进行反应，CO2的平衡转化率和甲醇的选择性[甲醇的选择性：]随温度的变化趋势如图所示。    下列说法不正确的是 A．若反应2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)；ΔH=-24.5kJ•mol-1，则由H2和CO制备二甲醚的热化学方程式：2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)；ΔH=-204.7kJ•mol-1 B．根据图中数据，温度选择553K，达到平衡时，反应体系内甲醇的产量最高 C．随着温度的升高，CO2的平衡转化率增加但甲醇的选择性降低，其原因可能是反应II平衡逆向移动幅度弱于反应I正向移动幅度 D．473～513K范围内，温度升高，平衡时的逐渐增大 【答案】D 【详解】A．设反应Ⅲ2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)；ΔH=-24.5kJ•mol-1，反应Ⅳ，则由盖斯定律可知，Ⅳ=2×II-2×I+Ⅲ，则反应Ⅳ的反应热ΔH=2×(-49.0kJ•mol-1)- 2×(+41.1kJ•mol-1)+( -24.5kJ•mol-1)= -204.7kJ•mol-1，A正确； B．由图可知，温度选择553K，达到平衡时甲醇的选择性最低，二氧化碳的平衡转化率最大，故此时反应体系内甲醇的产量最高，B正确； C．反应II为放热反应，同时该反应生成甲醇，反应II为吸热反应，该反应消耗二氧化碳，但是不产生甲醇，则随着温度的升高，CO2的平衡转化率增加但甲醇的选择性降低，其原因可能是反应II平衡逆向移动幅度弱于反应I正向移动幅度，C正确； D．由图可知，随着温度的升高，甲醇的选择性在降低，二氧化碳的转化率在增大，则平衡时的逐渐减小，D错误； 故选D。 3．(22-23高三上·江苏南京外国语学校·期末)某MOFs多孔材料孔径大小和形状恰好将N2O4“固定”，能高选择性吸附NO2。废气中的NO2被吸附后，经处理能全部转化为HNO3。原理如图。已知：，△H＜0，下列说法不正确的是 A．气体温度升高后有利于N2O4的固定 B．使用多孔材料不能改变的焓变 C．使用多孔材料能促进平衡正向移动，有利于NO2的去除 D．加入 H2O和O2，发生化学反应方程式为： 【答案】A 【详解】A．，△H＜0，则升高温度，平衡逆向移动，不利于N2O4的固定，A不正确； B．多孔材料能高选择性吸附NO2，并不断转化为N2O4，但并未改变反应物和生成物的能量，所以不能改变的焓变，B正确； C．使用多孔材料，能高选择性吸附NO2，从而增大NO2的浓度，促进平衡正向移动，有利于NO2的去除，C正确； D．加入的 H2O和O2，与N2O4发生氧化还原反应，经处理能全部转化为HNO3，化学反应方程式为：，D正确； 故选A。 阅读下列材料，完成下面小题： C、Si及其化合物应用广泛。具有较大的燃烧热（890.3kJ·mol-1），常用作燃料；工业上可用与反应生产，  kJ·mol-1；用焦炭还原可制得粗硅，再发生两步反应可制得精硅：、，反应过程中可能会生成；硅酸钠的水溶液俗称水玻璃，是一种矿黏合剂，通入生成沉淀。 4．(24-25高三上·江苏无锡·期末)下列说法正确的是 A．1mol晶体硅中含有2mol键 B．金刚石与石墨中碳碳键的夹角都为 C．、、分子的空间构型均为正四面体 D．分子中碳原子的杂化轨道类型为 5．(24-25高三上·江苏无锡·期末)下列化学反应表示正确的是 A．制粗硅的化学方程式： B．甲烷-空气碱性燃料电池正极反应式： C．甲烷燃烧的热化学方程式：  kJ·mol-1 D．硅酸钠溶液中通入过量反应的离子方程式： 6．(24-25高三上·江苏无锡·期末)对于反应，下列说法正确的是 A．反应的平衡常数可表示为 B．该反应的反应物总键能小于生成物总键能 C．升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡正向移动 D．其他条件相同，增大，的转化率下降 【答案】4．A 5．A 6．D 【解析】4．A．晶体硅中，一个硅周围通过四个共价键与其它原子成键，平均1个Si原子形成2个Si-Si键，1mol晶体硅中含有2mol键，A正确； B．石墨是平面形结构，夹角为120°，B错误； C．CH4和SiCl4是正四面体结构，SiHCl3是四面体结构，不是正四面体，C错误； D．CO2中C原子价层电子对为2，C原子的杂化轨道类型为sp杂化，D错误； 答案选A； 5．A．制粗硅用SiO2与C在高温下反应生成Si和CO，方程式为：，A正确； B．甲烷-空气碱性燃料电池中甲烷为燃料，发生氧化反应，是负极，负极的反应式为：，B错误； C．的燃烧热为890.3kJ·mol-1，燃烧的热化学方程式中生成物水应该是液态，C错误； D．硅酸钠溶液通入过量的CO2生成硅酸和碳酸氢钠，离子方程式为：，D错误； 答案选A； 6．A．反应的平衡常数表达式，A错误； B．，kJ·mol-1，是吸热反应，断键要吸热，成键放热，该反应的反应物总键能大于生成物总键能，B错误； C．升高温度，正逆反应速率均增大，C错误； D．其他条件相同，增大，相当于增加CH4的物质的量，H2O的转化率升高，的转化率下降，D正确； 答案选D。 7．(23-24高三上·江苏淮安5校·期末)已知： (1) 血红蛋白可与 O2结合，血红蛋白更易与CO配位，血红蛋白与O2配位示意如图所示。 (2) 血红蛋白(Hb)与O2、CO结合的反应可表示为 ①Hb+O2⇌Hb(O2) K1； ②Hb+CO⇌Hb(CO) K2。 下列说法不正确的是 A．相同温度下， K1>K2 B．反应①②的ΔH均小于0 C．CO中的C原子提供孤电子对与Fe2⁺配位 D．用高压氧舱治疗CO中毒时，平衡②逆向移动 【答案】A 【详解】A．CO也可与血红蛋白配位，它与血红蛋白结合的能力更强，则反应②比反应①正向进行的程度大，所以相同温度下，K2＞K1，A错误； B．由题干信息可知，反应①②分别为O2和CO与血红蛋白中的Fe2+形成配位键的过程，形成化学键能够释放能量，故反应①②的ΔH均小于0，B正确； C．Fe2+含有空轨道，所以Fe2+形成配位键时提供空轨道，CO中C和O均有孤电子对，由于O的电负性比C的大，不易给出电子形成配位键，故CO中的C原子提供孤电子对与Fe2⁺配位，C正确； D．CO中毒患者进入高压氧舱治疗，氧气浓度增大，平衡①正向移动导致c（Hb）减小，所以平衡②逆向移动，D正确； 故答案为：A。 8．(23-24高三上·江苏无锡江阴市·期末)氢气既是一种优质的能源，又是一、种重要化工原料，高纯氢的制备是目前的研究热点。 (1)甲烷水蒸气催化重整是制备高纯氢的方法之一，甲烷和水蒸气反应的热化学方程式是： CH4(g) +2H2O(g)CO2(g) +4H2(g) ∆H= +165. 0kJ·mol-1 已知反应器中存在如下反应过程： I.CH4(g) +H2O(g)⇌CO(g) +3H2(g) △H1= +206.4kJ·mol -1 II.CO(g) +H2O(g)⇌CO2(g) +H2(g) △H2 化学键 H-H O-H C-H C≡O 键能/kJ·mol-1 436 465 a 1076 根据上述信息计算：a= 、∆H2 = 。 (2)某温度下，4molH2O和lmol CH4，在体积为2L的刚性容器内同时发生I、II反应，达平衡时，体系中n(CO)=bmol、n(CO2)=dmol，则该温度下反应I的平衡常数K值为 (用字母表示)。 (3)欲增大CH4转化为H2的平衡转化率，可采取的措施有 (填标号)。 A．适当增大反应物水与甲烷的投料比     B．提高压强    C．分离出CO2 (4)H2用于工业合成氨：N2 +3H22NH3 ∆H<0 将n(N2)：n(H2) =1：3的混合气体匀速通过装有催化剂的反应器反应，反应器温度变化与从反应器排出气体中NH3的体积分数φ(NH3)关系如图，反应器温度升高NH；的体积分数φ(NH3)先增大后减小的原因是 (5)在Fe催化剂作用下，工业合成NH3的反应历程为：( *表示吸附态) 化学吸附：N2(g)→2N* ； H2(g)→2H* ； 表面反应：N* +H*⇌NH* ；NH* +H*⇌NH2 * ；NH2* +H*⇌NH3* 脱附：NH3 *⇌NH2(g) 其中，N2的吸附分解反应活化能高、速率慢，决定了合成氨的整体反应速率。实际生产中。常用工艺条件，Fe作催化剂，控制温度773K，压强3.0×105Pa，原料中N2和H2物质的量之比为12. 8。 ①分析说明原料气中N2过量的理由 、 。 ②关于合成氨工艺的下列理解，正确的是 。 A．控制温度(773K)远高于室温，是为了保证尽可能高的平衡转化率和快的反应速率 B．当温度、压强一定时，在原料气(N2和H2的比例不变)中添加少量惰性气体，有利于提高平衡转化率 C．基于NH3有较强的分子间作用力可将其液化，不断将液氨移去，利于反应正向进行 D．分离空气可得N2通过天然气和水蒸气转化可得H2，原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒和安全事故发生 【答案】 415.1 −41.4kJ/mol AC 温度低于T0时反应没有达到平衡状态，升高温度，反应速率加快，氨气体积分数增大；温度高于T0时反应达到平衡状态，继续升高温度平衡逆向移动，导致氨气体积分数减小 原料气中N2相对易得，适度过量有利于提高H2的转化率 N2在Fe催化剂上的吸附是决速步骤，适度过量有利于提高整体反应速率 CD 【详解】(1)已知III．CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) ∆H= +165. 0kJ·mol-1 I．CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g) △H1= +206.4kJ·mol -1 将方程式III−I得方程式II CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) 即△H2＝(＋165.0−206.4)kJ/mol＝−41.4kJ/mol， I．CH4(g) +H2O(g)⇌CO(g) +3H2(g) △H1= +206.4kJ·mol -1 根据△H1＝反应物所有的键能和−生成物所有的键能和＝4a＋2×465−1076−3×436＝206.4，故a＝415.1 故答案为：415.1；−41.4kJ/mol； (2)根据方程式II知，生成dmolCO2生成dmolH2、， 则方程式I中生成(b＋d)molCO、 ， 在体积为2L的刚性容器内同时发生I、II反应，所以平衡时，n(CH4)＝(1−b−d)mol、 c(CH4)＝(1−b−d)mol/L，n(H2O)＝(4−b−2d)mol 、c(H2O)＝(4−b−2d)mol/L，n(CO)＝b＋d−d＝bmol 、c(CO)＝bmol/L，n(H2)＝3(b＋d)＋d＝(3b＋4d)mol c(H2)＝(3b＋4d)mol/L，则该温度下反应Ⅰ的平衡常数K＝＝＝；故答案为：； (3)欲增大CH4转化为H2的平衡转化率，应该改变条件使反应I平衡正向移动， A.适当增大反应物的投料比n(H2O)：n(CH4)，甲烷的转化率增大，故A正确； B.增大压强平衡逆向移动，甲烷的转化率减小，故B错误； C.分离出CO2平衡正向移动，甲烷的转化率增大，故C正确； 故答案为：AC； (4)该反应的正反应是放热反应，温度低于T0时反应没有达到平衡状态，升高温度，反应速率加快，氨气体积分数增大；温度高于T0时反应达到平衡状态，继续升高温度平衡逆向移动，导致氨气体积分数减小；故答案为：温度低于T0时反应没有达到平衡状态，升高温度，反应速率加快，氨气体积分数增大；温度高于T0时反应达到平衡状态，继续升高温度平衡逆向移动，导致氨气体积分数减小； (5)①由反应N2(g)＋H2(g)⇌NH3(g)可知，加过量氮气，有利于平衡正向移动，提高H2的转化率以及氨气的产率，同时根据题干“N2的吸附分解反应活化能高、速率慢，决定了合成氨的整体反应速率。”可知，N2在Fe催化剂上的吸附是决速步骤，适度过量有利于提高整体反应速率，故答案为：原料气中N2相对易得，适度过量有利于提高H2的转化率；N2在Fe催化剂上的吸附是决速步骤，适度过量有利于提高整体反应速率； ②A．控制温度远高于室温是为了保证催化剂的活性，提高反应速率，并非为了保证尽可能高的平衡转化率和快的反应速率，故A错误； B．恒压条件充入少量惰性气体，相当于减压，平衡逆向移动，不利于提高平衡转化率，故B错误； C．不断将氨气液化，生成物浓度降低，有利于平衡正向移动，故C正确； D．通过天然气和水蒸气转化制得的H2，由于含有CH4，CO等易燃易爆气体，容易出现安全隐患，此外CH4，CO可能会与催化剂反应，造成催化剂活性降低，所以必须经过净化处理，故D正确， 故答案为：CD； 9．(23-24高三上·江江苏常州·期末)氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。 (1)时，燃烧生成放出的热量，蒸发吸收的热量。则表示燃烧热的热化学方程式为 。 (2)工业上常用水煤气反应制备氢气。生产水煤气时，通常交替通入合适量的空气和水蒸气与煤炭反应，其原因是 。 (3)一氧化碳变换反应也可用于生产氢气。 ①以固体催化剂M催化该变换反应，若水蒸气分子首先被催化剂的活性表面吸附而解离，反应过程的能量变化如题图1所示。该催化反应历程可用两个化学程式表示为 (中间产物用表示)。②该反应在膜反应器中进行的工作原理如题图2所示。 当反应器中存在膜时，变换反应具有更高转化率的原因是 。 ③该反应也可采用电化学方法实现，反应装置如下图所示。 i．装置中的固体电解质应采用 (填“氧离子导体”或“质子导体”)。 ii．生产时，阳极发生的电极反应式为 。 iii．同温同压下，相同时间内，若进口Ⅰ处，出口Ⅰ处气体体积为进口Ⅰ处的y倍，则的转化率为 (用a、b、y表示)。 【答案】(1) (2)水煤气反应吸热，煤炭与氧气反应放出的热量为水煤气反应供热。交替通入空气和水蒸气，有利于维持体系处于较高温度，加快氢气的生成速率 (3) 膜能选择性分离出，促进反应正向进行 质子导体 【详解】（1）的物质的量为0.5mol，燃烧生成0.5mol放出的热量，蒸发吸收的热量，则1mol燃烧生成1mol放出121kJ×2+44kJ=286kJ，则表示燃烧热的热化学方程式为。 （2）生产水煤气时，通常交替通入合适量的空气和水蒸气与煤炭反应，其原因是：水煤气反应吸热，煤炭与氧气反应放出的热量为水煤气反应供热。交替通入空气和水蒸气，有利于维持体系处于较高温度，加快氢气的生成速率。 （3）①一氧化碳变换反应的中间产物为，则第一步反应为M和H2O反应生成MO和H2，方程式为：，第二步MO和CO反应生成M和CO2，方程式为：； ②Pd膜能选择性分离出H2，平衡正向移动，平衡转化率增大； ③电解时，一氧化碳和水从均从阳极口进入，阳极一氧化碳转化为二氧化碳，则氢气要在阴极产生，故阳极产生二氧化碳的同时产生氢离子，氢离子通过固体电解质进入阴极附近得电子产生氢气，故固体电解质应采用质子导体； ②电解时，阳极发生氧化反应，生成二氧化碳，电极方程式为：； ③根据三段式： 出口Ⅰ处气体为二氧化碳体积为x，进口Ⅰ处的气体体积为(a+b)，则x=(1-y)(a+b)，CO的转化率为：×100%。 地 城 考点02 原电池及化学电源 1．(23-24高三上·江苏无锡江阴·期末)燃料电池的能量利用率比内燃机高，已应用于汽车中。如图为某燃料电池工作示意图，其中C1和C2均为多孔性纳米电极(不考虑电解质参与电极反应)。下列有关说法不正确的是 A．b口放出气体为CO2 B．质子将由C1电极区经交换膜向C2电极区运动 C．用该电池电解精制铜，当消耗1mol甲醇时，可溶解粗铜中3 molCu D．电池总反应的产物与甲醇燃烧产物一样 【答案】C 【分析】该燃料电池中电解质溶液呈酸性，通入燃料甲醇的电极C1是负极，通入空气的电极C2是正极。 【详解】A．负极上甲醇失电子生成二氧化碳和氢离子，所以b口放出气体为CO2，故A正确； B．C1是负极，C2是正极，电解质溶液中质子从负极流向正极，所以质子将由C1电极区经交换膜向C2电极区运动，故B正确； C．燃料电池总反应是：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O，当消耗1mol甲醇时，转移电子是6mol，用该电池电解精制铜，可根据主反应：Cu-2e-=Cu2+，转移电子是6mol，溶解粗铜中3mol铜，但是阳极上先是活泼金属（如锌）失电子，然后是金属铜失电子，所以当消耗1mol甲醇时，可溶解粗铜中铜的量小于3mol，故C错误； D．燃料电池总反应是燃料燃烧的化学方程式，在酸性介质下，甲醇燃料电池的总反应产物与甲醇燃烧产物一样，故D正确； 故选C。 2．(23-24高三上·江苏盐城市北京师范大学盐城附属学校·期末)我国科学家研究出一种新型水系Zn−C2H2电池(装置如图甲所示)，既能实现乙炔加氢又能发电；同时开发新型催化剂，实现CO2电催化加氢制备C3H6 (装置如图乙所示)。下列说法错误的是 A．甲、乙两装置相互连接时，a口应接c口 B．离子交换膜M与N不能选择相同的交换膜 C．a极的电极反应式为C2H2+2e−+2H2O=C2H4+2OH− D．甲、乙两装置相互连接时，理论上每消耗1molCO2，b极质量增大48g 【答案】A 【分析】甲装置中，Zn被氧化，所以b电极为负极，a电极为正极；乙池中d电极上H2O被氧化为O2，所以d电极为阳极，c电极为阴极。 【详解】A．c为阴极，与电源负极相连，即与b口相连，A错误； B．装置甲中通过氢氧根迁移来平衡电荷，离子交换膜为阴离子交换膜，装置乙中通过氢离子迁移平衡电荷，为质子交换膜，B正确； C．a电极上C2H2被还原为C2H4，根据电子守恒、元素守恒可得电极反应为C2H2+2e−+2H2O=C2H4+2OH−，C正确； D．c电极上的反应为3CO2+18e−+18H+=C3H6+6H2O，b电极的反应为Zn−2e−+2OH−=ZnO+H2O，增重为O原子的质量，消耗1molCO2转移6mol电子，b电极上增重3molO原子的质量，即为48g，D正确； 综上所述答案为A。 3．(22-23高三上·江苏南京外国语学校·期末)全钒液流电池的工作原理如下图。下列说法不正确的是 A．放电时负极反应式： B．充电时阳极的pH降低 C．放电时正极每消耗，负极区便有通过质子交换膜移向正极区 D．电池总反应： 【答案】C 【分析】根据电池总反应和参加物质的化合价的变化可知，反应中V2＋离子被氧化，是电源的负极，VO2＋离子化合价降低，被还原，是电源的正极反应，电池反应为VO+V2++2H+ VO2++V3++H2O。放电时，右侧为负极，电极反应式为，左侧为正极，电极反应式为；充电时，右侧为阴极，电极反应式为，左侧为阳极，电极反应式为，据此分析作答。 【详解】A．放电时，负极反应为V2＋−e−=V3＋，A正确； B．充电时阳极的电极反应为VO2+-e-+H2O= VO+2H+，氢离子浓度增大，pH降低，B正确； C．放电时，若转移1mol电子，正极会消耗，因为氢离子要平衡电荷，则有从右往左通过质子交换膜，C错误； D．电池总反应为VO+V2++2H+ VO2++V3++H2O，D正确； 故选C。 4．(22-23高三上·江苏南通通州区·期末)钠离子电池是利用Na+在电极之间“嵌脱”实现充放电(原理如图所示)，工作时总反应为NaxMO2+nCNax-yMO2+NayCn(M为一种过渡元素)。下列说法正确的是 A．放电时，Na+由Y极通过交换膜移向X极 B．放电时，正极反应式为NaxMO2+ye-=Nax-yMO2+yNa+ C．充电时，过渡元素M发生氧化反应 D．用铅蓄电池对该钠离子电池充电，铅蓄电池中每消耗20.7g铅，钠离子电池正极区域质量减少4.6g 【答案】D 【分析】放电时M元素化合价升高，故X电极为负极，Y电极为正极；充电时X电极与电源负极相连，为阴极，Y电极与电源正极相连，为阳极，据此解答。 【详解】A．放电时，阳离子向正极移动，故Na+由X电极通过交换膜移向Y极，A错误； B．放电时，正极反应式为：yNa++ye-+nC=NayCn，B错误； C．充电时，X电极与电源负极相连，为阴极，过渡元素M的化合价降低，被还原，C错误； D．铅蓄电池中放电时：，每消耗20.7g铅转移0.2mol电子，正极区域发生失去电子的氧化反应：NayCn－ye-＝yNa++nC，因此钠离子电池正极区域质量减少4.6g，D正确； 故选D。 5．(23-24高三上·江苏省扬州市宝应县·期末)利用电化学原理消除污染，还可获得电能，下面是一种处理垃圾渗透液的装置工作原理图。下列说法错误的是 A．X极的电极反应式为 B．Y是正极，发生还原反应 C．当电路中通过5 mol电子，正极区有14 g气体放出 D．盐桥内移向X电极 【答案】A 【分析】X电极为转变为N2发生了氧化反应为负极，而Y极转变为N2发生了还原反应为正极。 【详解】A．溶液介质为中性，电极反应为，A项错误； B．Y极转变为N2化合价降低发生了还原反应为正极，B项正确； C．正极的关系式为N2~10e-即每产生1molN2会转移10mol电子，当电路中通过5mol电子时正极区产生0.5mol电子质量为m=M×n=14g，C项正确； D．离子的移动方向：带正电的离子移向正极，带负电的离子移向负极，即Cl-移向X极，D项正确； 故选A。 6．(23-24高三上·江苏无锡·期末调研)下列物质的性质与其应用不具有对应关系的是 A．锂的容量密度高：用做电池负极材料 B．甲烷的热值高：用于工业制备炭黑 C．葡萄糖具有还原性：用于玻璃等材料表面化学覆银 D．氢气在高温下具有还原性：用于工业绿色化炼铁 【答案】B 【详解】A．锂的容量密度高，单位质量的锂能够释放的电子多，因此常用作电池负极材料，A不符合题意; B．甲烷的热值高，单位质量的甲烷燃烧能够放出大量的热，因此常用作燃料，而不是用于工业制备炭黑，B符合题意; C．葡萄糖具有还原性，能够将银氨溶液还原为Ag单质，因此常用于玻璃等材料表面化学覆银，C不符合题意; D．氢气在高温下具有还原性，能够将铁的氧化物还原为Fe单质，因此可用于工业绿色化炼铁，D不符合题意; 故选B。 7．(22-23高三上·江苏盐城中学·月考)为循环利用空间站航天员呼出的二氧化碳并为航天员提供氧气，我国科学家设计了一种装置(如图所示)，实现了“太阳能→电能→化学能”的转化，总反应为。下列说法正确的是 A．X电极连接的是太阳能电池的负极 B．Z离子是，离子交换膜为阳离子交换膜 C．Y电极上的电极反应式为 D．为了保证电池在碱性条件下顺利工作，理论上应定期补充碱液 【答案】C 【分析】根据题干信息“太阳能→电能→化学能”可判断该装置为电解池，根据图中电子的流向可知，X电极为阳极，与太阳能电池的正极相连，Y电极(阴极)上得电子生成CO。 【详解】A．根据题干信息“太阳能→电能→化学能”可判断该装置为电解池，根据图中电子的流向可知，X电极为阳极，与太阳能电池的正极相连，选项A错误； B．根据电池总反应可知Y电极(阴极)上得电子生成CO，电极反应式为，Y电极生成的通过阴离子交换膜向X电极迁移，选项B错误； C．根据电池总反应可知Y电极(阴极)上得电子生成CO，电极反应式为，选项C正确； D．X电极的电极反应式为，所以理论上不需要补充碱液，选项D错误； 答案选C。 8．(24-25高三上·江苏省部分高中·期末)我国科学家设计了水/有机混合高能锂硫电池，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．锂电极为正极 B．Cu2+通过阳离子交换膜向锂电极方向迁移 C．硫电极上发生的反应为2Cu2++S+4e-=Cu2S D．理论上，每消耗1 mol S，同时消耗2 mol Li 【答案】C 【分析】锂电极为负极，电极反应式为Li-e-=Li+，硫电极为正极，电极反应式为2Cu2++S+4e-=Cu2S，据此分析； 【详解】A．锂电极为负极，A错误； B．原电池中阳离子向正极(硫电极)移动，B错误； C．硫电极为正极，电极反应式为2Cu2++S+4e-=Cu2S，C正确； D．依据电子守恒可知，每消耗1molS，转移4mole-，同时消耗4molLi，D错误； 故选C。 9．(22-23高三上·江苏高邮第一中学等2校·期末)“绿水青山就是金山银山”是重要的科学理念，研究、、等大气污染物的处理具有重要意义。 (1)钙基固硫技术可减少排放，但煤炭燃烧过程中产生的又会与发生化学反应，降低了脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下： 反应①：   反应②：   反应 。(填与与、的关系) (2)对于烟气中采用活性炭脱除机理，其过程首先要经物理吸附 (*代表吸附态) ， ， ，然后是化学吸附(见图)：    写出化学吸附过程生成的化学方程式 。 (3)的排放主要来自于汽车尾气。 ①有人利用尿素水溶液热解产生的可去除尾气中的，流程如图：    a.尿素中氮元素的化合价为 。 b.若氧化处理后的尾气中混有，此时催化剂表面会因为覆盖部分硫酸盐而导致催化剂中毒，降低的去除率。试分析硫酸盐的产生过程 。 ②某脱硝反应机理如图所示，参与I的反应方程式为 。 (4)脱硫反应中每生成，生成 ，脱硫剂的脱硫过程可描述为 。 (5)利用多孔石墨做电极，溶液做电解液构成的燃料电池可以很好的除去和，生成无毒的物质。两个电极分别通入气体与物质的量之比为的和气体，在电极上发生 反应，写出正极的电极反应 。 【答案】(1)ΔH2-ΔH1 (2)SO+H2O*=H2SO (3) -3 尾气中剩余的NO2溶于水生成具有强氧化性的HNO3，SO2与水反应生成H2SO3，HNO3将H2SO3氧化为H2SO4，从而形成硫酸盐 2C2H4+6Cu+(NO2)=3N2+4CO2+4H2O+6Cu+ (4) 2 脱硫时H2S还原了部分Fe2O3，生成S和FeS(附着在Fe2O3表面) (5) 氧化 NO+NO2+6e-+3H2O=N2+6OH- 【详解】（1）根据盖斯定律Ⅱ-Ⅰ得CaO(s)+3CO(g)+SO2(g)CaS(s)+3CO2(g)，则； （2）根据化学吸附图可得生成的化学方程式为； （3）①a. 尿素[CO(NH2)2]中C元素为+4价，O元素为﹣2价，H元素为+1价，根据化合价代数和为0，则尿素氮元素的化合价为﹣3价； b. 若氧化处理后的尾气中混有SO2，此时催化剂表面会因为覆盖部分硫酸盐而导致催化剂中毒，降低NOx的去除率。则硫酸盐的产生过程为：尾气中剩余的NO2溶于水生成具有强氧化性的HNO3，SO2与水反应生成H2SO3，HNO3将H2SO3氧化为H2SO4，从而形成硫酸盐； ②图中Cu+在反应前后性质、质量不变,为催化剂；用乙烯进行脱硝(NO) ,从题图可以知道，乙烯被Cu+(NO2)氧化成二氧化碳(其中C化合价由-2→+4),Cu+(NO2)自身被还原成N2(其中N化合价由+4→0),反应方程式为2C2H4+6Cu+(NO2)=3N2+4CO2+4H2O+6Cu+； （4）脱硫反应的方程式为Fe2O3 + 3H2S= 2FeS + 3H2O+S，每生成1mol硫单质，生成2molFeS，用水蒸气代替氧气再生时，反应方程式为3FeS + 4H2OFe3O4 + 3H2S + H2，当生成3molH2S时，FeS被氧化，H2O被还原，生成1mol氢气，共转移电子2mol； 由图可知，脱硫时，部分Fe2O3转化成FeS，H2S被氧化成S，再生过程时，FeS与O2反应生成Fe2O3和SO2，Fe2O3脱硫剂的脱硫和再生过程可以描述为脱硫时H2S还原了部分Fe2O3，生成S和FeS(FeS附着在Fe2O3表面)；故答案为：脱硫时H2S还原了部分Fe2O3，生成S和FeS(FeS附着在Fe2O3表面)； （5）H2S中硫元素显-2价，为最低价态，失去电子，发生氧化反应，正极发生还原反应，所以电极反应方程式为：NO+NO2+6e-+3H2O=N2+6OH-。 地 城 考点03 电解池及其应用 1．(23-24高三上·江苏南京宁海中学·期末)2021年7月，国内某高校课题组首次实现了常温常压下电催化固氮，该技术关键是制作具有拉伸应变的钯多孔纳米片(Pd-sPNSs)催化剂材料，并将其负载于电极钛板，固氮原理如图所示： 图中，电解质溶液为0.1mol·L-1KOH溶液。下列说法正确的是 A．具有拉伸应变的钯多孔纳米片(Pd-sPNSs)催化剂吸附N2分子即为固氮 B．接通电源后，电极a附近的pH减小 C．电极b为阳极，每消耗22.4LN2，同时消耗12molOH－ D．两室之间为阴离子交换膜，理论上一段时间后需添加一定量的KOH补充 【答案】D 【分析】根据图中信息分子电极a是水中氢离子得到电子变为氢气，发生还原反应，因此电极a为阴极，电极b是氮气失去电子变为硝酸根，发生氧化反应，因此电极b为阳极。 【详解】A．催化剂吸附N2分子不是固氮，固氮是单质氮气变为化合态的氮，故A错误； B．接通电源后，电极a是水电离出的氢离子得到电子变为氢气，溶液中有大量氢氧根，因此电极a附近的pH增大，故B错误； C．由于缺少气体所处的温度和压强，无法计算22.4LN2物质的量，故C错误； D．根据，，两电极得失电子守恒，则右边消耗的氢氧根物质的量多，左边的氢氧根移动到右边，因此两室之间为阴离子交换膜，理论上一段时间后需添加一定量的KOH补充，故D正确。 综上所述，答案为D。 2．(22-23高三上·江苏高邮第一中学等2校·期末)通过电解废旧锂电池中的可获得难溶性的和，电解示意图如下(其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计)。下列说法不正确的是 A．电极B为阳极，发生氧化反应 B．电极A的电极发应： C．电解一段时间后溶液中浓度保持不变 D．转化为，转移的电子数为 【答案】C 【分析】由图可知，该装置为电解池，电极A为与直流电源负极相连的阴极，酸性条件下，LiMn2O4在阴极得到电子发生还原反应生成锰离子，电极反应式为，电极B为阳极，水分子作用下，锰离子在阳极失去电子发生氧化反应生成二氧化锰和氢离子，电极反应式为2H2O+Mn2+-2e-=MnO2+4H+，则电解的总反应方程式为。 【详解】A．由分析可知，电极B为阳极，发生氧化反应，A正确； B．由分析可知，电极A的电极反应：，B正确； C．由分析可知，电解的总反应方程式为，反应生成了锰离子，溶液中锰离子浓度增大，C错误； D．由分析可知，2H2O+Mn2+-2e-=MnO2+4H+，，则转化为，转移的电子数为，D正确； 故选C。 3．(23-24高三上·江苏盐城北京师范大学盐城附属学校·期末)如图所示实验装置或方案可以达到预期实验目的的是 A．用图甲在铁上镀铜 B．用图乙加热金属钠观察钠燃烧的现象 C．用图丙验证氧化性有： Cl2>Br2>I2 D．用图丁进行酸式滴定管排气泡操作 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．电镀时镀层金属作阳极，待镀器件作阴极，故A错误； B．可在坩埚中进行固体的灼烧，观察现象，故B正确； C．图中只能证明氯气的氧化性大于溴单质和碘单质，不能证明溴的氧化性大于碘，故C错误； D．图中为碱式滴定管，故D错误； 故选：B。 4．(24-25高三上·江苏无锡·期末)第二代钠离子电池是以嵌钠硬碳（）和锰基高锰普鲁士白为电极的新型二次电池，充电时嵌入硬碳，放电时发生脱嵌，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．充电时，a接电源的负极 B．充电时，B极反应为 C．放电时，穿过离子交换膜向B极移动 D．放电时，每转移1mol电子，A极质量减少23g 【答案】B 【分析】由题可知，放电时，B极是原电池负极，镶嵌在硬碳中的钠失去电子发生氧化反应生成钠离子，电极反应式为，A极是正极，在钠离子作用下，Mn[Mn(CN)6]在正极得到电子发生还原反应生成Na2Mn[Mn(CN)6]，电极反应式为Mn[Mn(CN)6]+2Na++2e-= Na2Mn[Mn(CN)6]；充电时，A极与直流电源的正极相连，做电解池的阳极，B极为阴极。 【详解】A．由分析，充电时，a接电源的正极，A错误； B．充电时，B极为阴极，钠离子得到电子发生还原反应嵌入硬碳：，B正确； C．放电时，阳离子向正极移动，故穿过离子交换膜向A极移动，C错误； D．A极是正极，在钠离子作用下，Mn[Mn(CN)6]在正极得到电子发生还原反应生成Na2Mn[Mn(CN)6]，电极反应式为Mn[Mn(CN)6]+2Na++2e-= Na2Mn[Mn(CN)6]；结合电子守恒，放电时，每转移1mol电子，A极增加1mol钠离子，质量增加23g，D错误； 故选B。 5．(23-24高三上·江苏南京宁海中学·期末)下图所示的操作能实现实验目的的是 A．用甲装置验证碳酸氢钠固体的热稳定性 B．用乙装置收集NO气体 C．用丙装置验证钢铁的牺牲阳极保护法 D．用丁装置测定待测液中I2的含量 【答案】B 【详解】A．用甲装置验证碳酸氢钠固体的热稳定性，试管口应略向下倾斜，故不选A； B．NO与CO2不反应，NO密度比CO2小，能用排CO2收集NO气体，故选B； C．Zn的活泼性大于铁，锌作负极、铁作正极，KSCN溶液不能检验Fe2+，所以用丙装置不能验证钢铁的牺牲阳极保护法，故不选C； D．硫代硫酸钠是强酸弱碱盐，其水溶液呈碱性，硫代硫酸钠应装入碱式滴定管，故不选D； 答案选B。 6．(24-25高三上·江苏扬州中学·期末)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。 【详解】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。 7．(24-25高三·江苏苏州·期末)冶金废水(主要含)通过“电解-碳化”制备的装置如图所示。下列说法不正确的是 A．M极上产生黄绿色气体 B．电解前后，N极区溶液的基本不变 C．电解总反应为： D．1通过阳离子交换膜时，理论上共产生44.8L的气体 【答案】D 【分析】该装置为电解池，根据Ca2+移动方向可知，阳离子向阴极移动，N极为阴极，发生还原反应，水得电子生成氢气和氢氧根离子，OH-再与CO2和Ca2+反应生成碳酸钙，M为阳极，Cl-失去电子发生氧化反应生成Cl2。 【详解】A．M极为阳极，发生氧化反应，2Cl-－2e-=Cl2↑，产生黄绿色气体，A正确； B．N极为阴极，发生还原反应2H2O+2e-=2OH-+H2↑，通入CO2气体，OH-、CO2和通过阳离子交换膜的Ca2+反应生成CaCO3沉淀，反应方程式为：Ca2++2OH-+CO2=CaCO3↓+H2O，溶液的基本不变，B正确； C．反应物为CaCl2、CO2和水，生成物为CaCO3、H2、Cl2，总反应的方程式为：，C正确； D．1通过阳离子交换膜时，有2mo电子转移，两极分别产生1molH2和1molCl2，题目中未给出标准状况，不能确定气体的体积，D错误； 答案选D。 8．(22-23高三上·江苏泰州·期末)将CO2还原为HCOOH是实现“碳中和”的有效途径。 (1)利用反应CO2(g)＋H2(g)⇌HCOOH(g)；ΔH =＋14.9 kJ·mol-1不能实现CO2直接加氢合成HCOOH，原因是 。 (2)CO2通过电解法转化为HCOO-的反应机理如图1。Pt电极上覆盖的Nafion膜是一种阳离子交换膜，对浓度不高的HCOO-有较好的阻拦作用，可让H2O自由通过。 ① Sn电极上生成HCOO-的电极反应式为 。 ② 电路中通过的电量与HCOO-产率的关系如图2所示。相同条件下，Pt电极有Nafion膜HCOO-产率明显提高，但电量>1000C后又显著下降，可能原因是 。 ③ 若电解时将Nafion膜置于两个电极中间，保持电流恒定，20 h时向阳极区补充KHCO3，电压与时间关系如图3所示。0～20 h，电压增大的原因是 。 (3)CO2电还原可能的反应机理如下图所示。Sn、In、Bi的活性位点对O的连接能力较强，Au、Cu的活性位点对C的连接能力较强，Cu对CO的吸附能力远大于Au，且Cu吸附CO后不易脱离。 若还原产物主要为CH4时，应选择 (填“Sn”“Au”或“Cu”)作催化剂，简述分析过程： 。 【答案】(1)该反应的ΔH>0、ΔS<0，不能自发自行 (2) H＋＋CO2＋2e-=HCOO-/HCO＋CO2＋2e-=HCOO-＋CO Nafion膜可以阻止HCOO-在阳极放电(1分，答“防止HCOO-在阳极被氧化”给分)；电量>1 000 ℃后，c(HCOO-)增大，Nafion膜阻拦作用下降 阳极区pH减小，HCO浓度下降，K＋部分迁移至阴极区，阳极区离子浓度下降，导电能力减弱 (3) Cu 回溯CH4生成机理，第1步是C与催化剂活性位点相连，排除Sn；Au对CO的吸附能力较小，易脱离；Cu对CO的吸附能力强，不易从催化剂表面脱离 【详解】（1）利用反应CO2(g)＋H2(g)⇌HCOOH(g)；ΔH =＋14.9 kJ·mol-1不能实现CO2直接加氢合成HCOOH，原因是该反应的ΔH>0、ΔS<0，不能自发自行； （2）① Sn电极上生成HCOO-的电极反应式为H＋＋CO2＋2e-=HCOO-或HCO＋CO2＋2e-=HCOO-＋CO； ② 相同条件下，Pt电极有Nafion膜HCOO-产率明显提高，但电量>1000C后又显著下降，可能原因是Nafion膜可以阻止HCOO-在阳极放电；电量>1 000 ℃后，c(HCOO-)增大，Nafion膜阻拦作用下降； ③ 若电解时将Nafion膜置于两个电极中间，保持电流恒定，20 h时向阳极区补充KHCO3， 0～20 h，电压增大的原因是阳极区pH减小，HCO浓度下降，K＋部分迁移至阴极区，阳极区离子浓度下降，导电能力减弱 （3）若还原产物主要为CH4时，应选择Cu作催化剂，因为Cu对CO的吸附能力远大于Au，且Cu吸附CO后不易脱离，第1步是C与催化剂活性位点相连，排除Sn；Au对CO的吸附能力较小，易脱离；Cu对CO的吸附能力强，不易从催化剂表面脱离。 9．(22-23高三上·江苏省南京外国语学校·期末)资源化利用是解决资源和能源短缺、减少碳排放的一种途径。 I．制甲醇。以作催化剂，可使在温和的条件下转化为甲醇，经历如下过程： i．催化剂活化：(无活性)(有活性) ii．与在活化后的催化剂表面可逆的发生反应①，其反应历程如图1。 同时伴随反应②：   (1)反应①中每生成放热49.3kJ，写出其热化学方程式 。 (2)与混合气体以不同的流速通过反应器，气体流速与转化率、选择性的关系如图2。 已知：选择性(生成所消耗的的量)(发生转化的的量)选择性随流速增大而升高的原因 。 同时，流速加快可减少产物中的积累，减少反应 (用化学方程式表示)的发生，减少催化剂的失活，提高甲醇选择性。 (3)对于以上制甲醇的过程，以下描述正确的是__________ A．碳的杂化方式发生了改变 B．反应中经历了、键的形成和断裂 C．加压可以提高的平衡转化率 D．升高温度可以提高甲醇在平衡时的选择性 II．甲醇燃料电池(DMFC)示意图如图。电极A、B均浸泡于稀硫酸中。可在聚合物电解质自由移动，其余微粒均无法通过聚合物电解质。 (4)①电极A上发生的电极反应为 ； ②X口、Y口两处硫酸溶液的浓度关系为 (填“>”、“=”或“<”)，原因是 。 【答案】(1)   (2) 反应①比反应②速率快；流速增大使原料气反应时间减少，反应①产生的与反应②产生的CO均减少，但CO减少得更多 (3)ABC (4) ＞ 电极B发生，每转移，有跨过聚合物电解质进入右侧溶液，电极上消耗。溶液中不变，体积增加，硫酸浓度减小 【详解】（1）反应①中CO2和H2在温和的条件下转化为甲醇和H2O，每生成1molCH3OH(g)放热49.3kJ，其热化学方程式为CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49.3kJ/mol，故答案为：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49.3kJ/mol； （2）反应①：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49.3kJ/mol是气体分子数减小的反应，反应②：CO2(g)+H2(g)⇌CO2(g)+H2O2(g)是气体分子数不变的反应，增大CO2与 H2混合气体的流速可增大压强，反应①平衡正向移动，生成CH3OH消耗的CO2的物质的量增大，导致CH3OH选择性升高；已知催化剂活化： ，流速加快可减少产物中H2O的积累，减少反应In2O3-x+xH2O=In2O3+xH2的发生，减少催化剂的失活，提高甲醇选择性， 故答案为：增大CO2与 H2混合气体的流速可增大压强，反应①平衡正向移动，生成CH3OH消耗的CO2的物质的量增大，导致CH3OH选择性升高；In2O3-x+xH2O=In2O3+xH2； （3）A．CO2的结构式为O=C=O，碳采取sp杂化，甲醇CH3OH中C有4个σ键，碳采取sp3杂化，故A正确； B．由图1可知，反应中经历了In-C、In-O键的形成和断裂，故B正确； C．CO2制甲醇是气体分子数减小的反应，加压平衡正向移动，可以提高CO2的平衡转化率，故C正确； D．由CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.3kJ/mol是放热反应，升高温度平衡逆向移动，升高温度会降低甲醇在平衡时的选择性，故D错误； 故答案为：ABC； （4）①由图可知，甲醇在A电极失去电子转化为二氧化碳，则电极A上发生的电极反应为CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+，故答案为：CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+； ②电极B发生，每转移，有跨过聚合物电解质进入右侧溶液，电极上消耗。溶液中不变，体积增加，硫酸浓度减小，则cX＞cY。 10．(22-23高三上·江苏南通通州区·期末)研究烟气脱硝是环境保护、促进社会可持续发展的重要课题。 (1)一种隔膜电化学法可处理燃煤烟气中的NO，装置如图1所示。 ①阴极区的电极反应式为 。 ②若电路中转移了1mol电子，则理论上吸收池中可处理NO L(标准状况)。 (2)一定温度下，利用NH3催化还原NOx是目前应用广泛的烟气脱硝技术，一种以MnO2CeO2为催化剂处理NO的原理如图2所示。 ①该脱硝机理过程中的步骤I可描述为 。 ②写出该脱硝的化学反应方程式： 。 ③为探究烟气中SO2的存在对脱硝性能的影响，在40min时向烟气中加入SO2，NO的去除率随时间变化如图3所示。试解释烟气中含有SO2导致NO去除率降低的原因： 。 ④实验小组对MnO2CeO2催化剂在空气环境中进行热性能分析，得到固体质量保留百分比随温度变化曲线如图4所示。查阅资料后，得到以下信息：i)MnO2CeO2催化剂容易吸附水和CO2。ii)MnO2分解为Mn2O3的最低理论温度是463℃。结合催化剂脱硝机理，解释520～900℃范围内，催化剂重量开始增加的原因： 。 【答案】(1) 2HSO+2e-+2H+=S2O+2H2O 11.2 (2) NH3吸附到MnO2表面与表面吸附氧反应生成－NH2和H2O，同时MnO2被还原为Mn2O3；烟气中的NO和－NH2反应生成N2和H2O 4NH3+4NO+O24N2+6H2O SO2会消耗MnO2，使过程中－NH2减少，NO去除率降低(或SO2吸附在催化剂表面的活性位点上，与NH3发生竞争吸附，使部分NH3不能参与反应) 温度超过520℃后，CeO2氧化Mn2O3后的生成Ce2O3，Ce2O3被氧气氧化的速率大于CeO2氧化Mn2O3速率和MnO2分解的速率，催化剂开始增重 【详解】（1）①由图可知，阴极区通入液体主要含HSO，流出主要含S2O，所以阴极区发生还原反应生成S2O，根据电荷守恒和原子守恒可得电极反应式为2HSO+2e-+2H+=S2O+2H2O； ②由于NO吸收转化后的主要产物为N2，则可得关系式2NO~N2~4e-，若电路中转移1mol电子，则理论上吸收池中可处理0.5molNO，其在标准状况下体积为0.5molx22.4L/mol=11.2L。 （2）①该脱硝机理过程中的步骤I可描述为：NH3吸附到MnO2表面与表面吸附氧反应生成－NH2和H2O，同时MnO2被还原为Mn2O3；烟气中的NO和－NH2反应生成N2和H2O； ②由原理图可知，NH3、NO和O2在MnO2CeO2催化作用下，反应生成N2和H2O，化学方程式为4NH3+4NO+O24N2+6H2O； ③SO2具有还原性，会消耗MnO2，使过程中－NH2减少，因而NO去除率降低。或者SO2吸附在催化剂表面的活性位点上，与NH3发生竞争吸附，使部分NH3不能参与反应； ④当温度超过520℃后，MnO2分解为Mn2O3，CeO2氧化Mn2O3后生成Ce2O3，Ce2O3被氧气氧化的速率大于CeO2氧化Mn2O3速率和MnO2分解的速率，因而催化剂开始增重。 11．(23-24高三上·江苏无锡·期末调研)氨的合成和氨氮治理对人类生存和发展具有重要意义。 (1)氨的合成。 ①已知：； ； ； 则 。 ②绿色合成氨工艺如下图，储存在液氨中的化学能来源有 (填初始能源形式)。 ③化学链合成氨可实现物质循环。方法如图所示。已知反应II的方程式为，则反应I的化学方程式为 。 ④以稀有金属为催化剂(镧、钉和锆)合成氨的机理如图所示，由和合成氨气，转移电子的物质的量为 。 (2)氨的利用。 ①工业用氨制硝酸。氨气经高温催化氧化后需要将所得气体经过热交换器处理，在热交换时发生的化学反应能够自发进行的原因是 。 ②用氨水和溶液制备还原剂的反应为：，反应时正确的溶液滴加方式为 。 ③湿法芒硝制碱工艺采用和芒硝为原料制备重碱，重碱经过煅烧得到纯碱，得到重碱的化学方程式为 。 (3)氨氮治理。氯/铁介导电化学处理氨氮废水的机理如图所示： ①阳极生成活性氯(能降解氨氮的含氯分子)的反应方程式为 。 ②和次氯酸反应的离子方程式为 。 ③反应过程中补充，溶液中几种离子浓度变化如图所示，浓度增大的原因是 。 【答案】(1) -90.8kJ/mol 太阳能、风能等 2MeNx−1+N2= 2MeNx 3mol (2) 反应2NO+O2=2NO2为放热反应 将适量的NaClO溶液缓慢滴入氨水中，边加边搅拌 Na2SO4+2NH3+2CO2+2H2O=2NaHCO3↓+(NH4)2SO4 (3) Cl-—2e-+H2O=HClO+H+ Fe2++HClO=FeO2++ Cl-+H+ 补充FeSO4后，Fe2+与FeO2+反应生成Fe3+ 【详解】（1）①将已知反应和合成氨反应依次编号为①②③④，由盖斯定律可知，反应①+反应②×3+反应③×2=反应④，则反应ΔH=(+946kJ/mol)+(+436kJ/mol)×3+(-1172.4kJ/mol) ×2=-90.8kJ/mol，故答案为：-90.8kJ/mol； ②绿电是通过太阳能、风能等绿色能源产生的电力，所以储存在液氨中的化学能来源有太阳能、风能等，故答案为：太阳能、风能等； ③由图可知，反应I为MeNx−1与氮气反应生成MeNx，反应的化学方程式为2MeNx−1+N2=2MeNx，故答案为：2MeNx−1+N2=2MeNx； ④由图可知，总反应为催化剂作用下氮气与氢气反应生成氨气，则生成1mol氨气时，转移电子的物质的量为3mol，故答案为：3mol； （2）①由题意可知，氨的催化氧化反应为放热反应，氨气经高温催化氧化后需要将所得气体经过热交换器处理，所得气体在热交换时发生的反应为2NO+O2=2NO2，该反应的∆S＜0，该反应能自发进行的原因为反应2NO+O2=2NO2为放热反应，故答案为：反应2NO+O2=2NO2为放热反应； ②次氯酸钠溶液具有强氧化性，能将具有还原性的一水合肼氧化，所以用氨水和次氯酸钠溶液制备一水合肼时，应将适量的NaClO溶液缓慢滴入氨水中，边加边搅拌，防止次氯酸钠溶液氧化一水合肼，故答案为：将适量的NaClO溶液缓慢滴入氨水中，边加边搅拌； ③湿法芒硝制碱工艺中得到重碱的反应为硫酸钠溶液与氨气和二氧化碳反应生成碳酸氢钠沉淀和硫酸铵，反应的化学方程式为Na2SO4+2NH3+2CO2+2H2O=2NaHCO3↓+(NH4)2SO4，故答案为：Na2SO4+2NH3+2CO2+2H2O=2NaHCO3↓+(NH4)2SO4； （3）①由图可知，阳极生成活性氯(能降解氨氮的含氯分子)为HClO，为氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成HClO，电极反应式为Cl-—2e-+H2O=HClO+H+，故答案为：Cl-—2e-+H2O=HClO+H+； ②由图可知，溶液中亚铁离子与次氯酸溶液反应生成FeO2+离子、氯离子和氢离子，反应的离子方程式为Fe2++HClO=FeO2++ Cl-+H+，故答案为：Fe2++HClO=FeO2++ Cl-+H+； ③由图可知，补充硫酸亚铁后，溶液中铁离子浓度增大、减少不明显，NH2Cl明显增大，是因为补充FeSO4后，Fe2+与FeO2+反应生成Fe3+，故答案为：补充FeSO4后，Fe2+与FeO2+反应生成Fe3+。 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题04 化学反应中的能量转换 3大高频考点概览 考点01 化学反应的热效应 考点02 原电池及化学电源 考点03 电解池及其应用 地 城 考点01 化学反应的热效应 1．(24-25高三上·江苏部分高中·期末)一定条件下，将一定量的CO2和H2混合气体通过装有催化剂的反应器可得到甲烷。 已知：Ⅰ. CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)；ΔH=＋41 kJ·mol-l。 Ⅱ. CO2(g)＋4H2(g)=CH4(g)＋2H2O(g)；ΔH=-165 kJ·mol-1。 在两种不同催化剂作用下反应相同时间，CO2转化率和生成CH4选择性随温度变化关系如图所示(CH4选择性=×100%)。 下列说法不正确的是 A．反应CO(g)＋3H2(g)=CH4(g)＋H2O(g)；ΔH=-206 kJ·mol-1 B．在280 ℃条件下反应制取CH4，应选择催化剂A的效果较好 C．260～300 ℃间，使用催化剂A或B，升高温度时CH4的产率都增大 D．M点可能是该温度下的平衡点，延长反应时间，不一定能提高CH4的产率 2．(22-23高三上·江苏南通通州区·期末)由CO2催化加氢制CH3OH的反应体系中，发生的主要反应如下。 反应I：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)；ΔH=+41.1kJ•mol-1。 反应II：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)；ΔH=-49.0kJ•mol-1。 在其他条件相同的情况下，按n(CO2)∶n(H2)=1∶3(总量一定)投料于恒容密闭容器中进行反应，CO2的平衡转化率和甲醇的选择性[甲醇的选择性：]随温度的变化趋势如图所示。    下列说法不正确的是 A．若反应2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)；ΔH=-24.5kJ•mol-1，则由H2和CO制备二甲醚的热化学方程式：2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)；ΔH=-204.7kJ•mol-1 B．根据图中数据，温度选择553K，达到平衡时，反应体系内甲醇的产量最高 C．随着温度的升高，CO2的平衡转化率增加但甲醇的选择性降低，其原因可能是反应II平衡逆向移动幅度弱于反应I正向移动幅度 D．473～513K范围内，温度升高，平衡时的逐渐增大 3．(22-23高三上·江苏南京外国语学校·期末)某MOFs多孔材料孔径大小和形状恰好将N2O4“固定”，能高选择性吸附NO2。废气中的NO2被吸附后，经处理能全部转化为HNO3。原理如图。已知：，△H＜0，下列说法不正确的是 A．气体温度升高后有利于N2O4的固定 B．使用多孔材料不能改变的焓变 C．使用多孔材料能促进平衡正向移动，有利于NO2的去除 D．加入 H2O和O2，发生化学反应方程式为： 阅读下列材料，完成下面小题： C、Si及其化合物应用广泛。具有较大的燃烧热（890.3kJ·mol-1），常用作燃料；工业上可用与反应生产，  kJ·mol-1；用焦炭还原可制得粗硅，再发生两步反应可制得精硅：、，反应过程中可能会生成；硅酸钠的水溶液俗称水玻璃，是一种矿黏合剂，通入生成沉淀。 4．(24-25高三上·江苏无锡·期末)下列说法正确的是 A．1mol晶体硅中含有2mol键 B．金刚石与石墨中碳碳键的夹角都为 C．、、分子的空间构型均为正四面体 D．分子中碳原子的杂化轨道类型为 5．(24-25高三上·江苏无锡·期末)下列化学反应表示正确的是 A．制粗硅的化学方程式： B．甲烷-空气碱性燃料电池正极反应式： C．甲烷燃烧的热化学方程式：  kJ·mol-1 D．硅酸钠溶液中通入过量反应的离子方程式： 6．(24-25高三上·江苏无锡·期末)对于反应，下列说法正确的是 A．反应的平衡常数可表示为 B．该反应的反应物总键能小于生成物总键能 C．升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡正向移动 D．其他条件相同，增大，的转化率下降 7．(23-24高三上·江苏淮安5校·期末)已知： (1) 血红蛋白可与 O2结合，血红蛋白更易与CO配位，血红蛋白与O2配位示意如图所示。 (2) 血红蛋白(Hb)与O2、CO结合的反应可表示为 ①Hb+O2⇌Hb(O2) K1； ②Hb+CO⇌Hb(CO) K2。 下列说法不正确的是 A．相同温度下， K1>K2 B．反应①②的ΔH均小于0 C．CO中的C原子提供孤电子对与Fe2⁺配位 D．用高压氧舱治疗CO中毒时，平衡②逆向移动 8．(23-24高三上·江苏无锡江阴市·期末)氢气既是一种优质的能源，又是一、种重要化工原料，高纯氢的制备是目前的研究热点。 (1)甲烷水蒸气催化重整是制备高纯氢的方法之一，甲烷和水蒸气反应的热化学方程式是： CH4(g) +2H2O(g)CO2(g) +4H2(g) ∆H= +165. 0kJ·mol-1 已知反应器中存在如下反应过程： I.CH4(g) +H2O(g)⇌CO(g) +3H2(g) △H1= +206.4kJ·mol -1 II.CO(g) +H2O(g)⇌CO2(g) +H2(g) △H2 化学键 H-H O-H C-H C≡O 键能/kJ·mol-1 436 465 a 1076 根据上述信息计算：a= 、∆H2 = 。 (2)某温度下，4molH2O和lmol CH4，在体积为2L的刚性容器内同时发生I、II反应，达平衡时，体系中n(CO)=bmol、n(CO2)=dmol，则该温度下反应I的平衡常数K值为 (用字母表示)。 (3)欲增大CH4转化为H2的平衡转化率，可采取的措施有 (填标号)。 A．适当增大反应物水与甲烷的投料比     B．提高压强    C．分离出CO2 (4)H2用于工业合成氨：N2 +3H22NH3 ∆H<0 将n(N2)：n(H2) =1：3的混合气体匀速通过装有催化剂的反应器反应，反应器温度变化与从反应器排出气体中NH3的体积分数φ(NH3)关系如图，反应器温度升高NH；的体积分数φ(NH3)先增大后减小的原因是 (5)在Fe催化剂作用下，工业合成NH3的反应历程为：( *表示吸附态) 化学吸附：N2(g)→2N* ； H2(g)→2H* ； 表面反应：N* +H*⇌NH* ；NH* +H*⇌NH2 * ；NH2* +H*⇌NH3* 脱附：NH3 *⇌NH2(g) 其中，N2的吸附分解反应活化能高、速率慢，决定了合成氨的整体反应速率。实际生产中。常用工艺条件，Fe作催化剂，控制温度773K，压强3.0×105Pa，原料中N2和H2物质的量之比为12. 8。 ①分析说明原料气中N2过量的理由 、 。 ②关于合成氨工艺的下列理解，正确的是 。 A．控制温度(773K)远高于室温，是为了保证尽可能高的平衡转化率和快的反应速率 B．当温度、压强一定时，在原料气(N2和H2的比例不变)中添加少量惰性气体，有利于提高平衡转化率 C．基于NH3有较强的分子间作用力可将其液化，不断将液氨移去，利于反应正向进行 D．分离空气可得N2通过天然气和水蒸气转化可得H2，原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒和安全事故发生 9．(23-24高三上·江江苏常州·期末)氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。 (1)时，燃烧生成放出的热量，蒸发吸收的热量。则表示燃烧热的热化学方程式为 。 (2)工业上常用水煤气反应制备氢气。生产水煤气时，通常交替通入合适量的空气和水蒸气与煤炭反应，其原因是 。 (3)一氧化碳变换反应也可用于生产氢气。 ①以固体催化剂M催化该变换反应，若水蒸气分子首先被催化剂的活性表面吸附而解离，反应过程的能量变化如题图1所示。该催化反应历程可用两个化学程式表示为 (中间产物用表示)。②该反应在膜反应器中进行的工作原理如题图2所示。 当反应器中存在膜时，变换反应具有更高转化率的原因是 。 ③该反应也可采用电化学方法实现，反应装置如下图所示。 i．装置中的固体电解质应采用 (填“氧离子导体”或“质子导体”)。 ii．生产时，阳极发生的电极反应式为 。 iii．同温同压下，相同时间内，若进口Ⅰ处，出口Ⅰ处气体体积为进口Ⅰ处的y倍，则的转化率为 (用a、b、y表示)。 地 城 考点02 原电池及化学电源 1．(23-24高三上·江苏无锡江阴·期末)燃料电池的能量利用率比内燃机高，已应用于汽车中。如图为某燃料电池工作示意图，其中C1和C2均为多孔性纳米电极(不考虑电解质参与电极反应)。下列有关说法不正确的是 A．b口放出气体为CO2 B．质子将由C1电极区经交换膜向C2电极区运动 C．用该电池电解精制铜，当消耗1mol甲醇时，可溶解粗铜中3 molCu D．电池总反应的产物与甲醇燃烧产物一样 2．(23-24高三上·江苏盐城市北京师范大学盐城附属学校·期末)我国科学家研究出一种新型水系Zn−C2H2电池(装置如图甲所示)，既能实现乙炔加氢又能发电；同时开发新型催化剂，实现CO2电催化加氢制备C3H6 (装置如图乙所示)。下列说法错误的是 A．甲、乙两装置相互连接时，a口应接c口 B．离子交换膜M与N不能选择相同的交换膜 C．a极的电极反应式为C2H2+2e−+2H2O=C2H4+2OH− D．甲、乙两装置相互连接时，理论上每消耗1molCO2，b极质量增大48g 3．(22-23高三上·江苏南京外国语学校·期末)全钒液流电池的工作原理如下图。下列说法不正确的是 A．放电时负极反应式： B．充电时阳极的pH降低 C．放电时正极每消耗，负极区便有通过质子交换膜移向正极区 D．电池总反应： 4．(22-23高三上·江苏南通通州区·期末)钠离子电池是利用Na+在电极之间“嵌脱”实现充放电(原理如图所示)，工作时总反应为NaxMO2+nCNax-yMO2+NayCn(M为一种过渡元素)。下列说法正确的是 A．放电时，Na+由Y极通过交换膜移向X极 B．放电时，正极反应式为NaxMO2+ye-=Nax-yMO2+yNa+ C．充电时，过渡元素M发生氧化反应 D．用铅蓄电池对该钠离子电池充电，铅蓄电池中每消耗20.7g铅，钠离子电池正极区域质量减少4.6g 5．(23-24高三上·江苏省扬州市宝应县·期末)利用电化学原理消除污染，还可获得电能，下面是一种处理垃圾渗透液的装置工作原理图。下列说法错误的是 A．X极的电极反应式为 B．Y是正极，发生还原反应 C．当电路中通过5 mol电子，正极区有14 g气体放出 D．盐桥内移向X电极 6．(23-24高三上·江苏无锡·期末调研)下列物质的性质与其应用不具有对应关系的是 A．锂的容量密度高：用做电池负极材料 B．甲烷的热值高：用于工业制备炭黑 C．葡萄糖具有还原性：用于玻璃等材料表面化学覆银 D．氢气在高温下具有还原性：用于工业绿色化炼铁 7．(22-23高三上·江苏盐城中学·月考)为循环利用空间站航天员呼出的二氧化碳并为航天员提供氧气，我国科学家设计了一种装置(如图所示)，实现了“太阳能→电能→化学能”的转化，总反应为。下列说法正确的是 A．X电极连接的是太阳能电池的负极 B．Z离子是，离子交换膜为阳离子交换膜 C．Y电极上的电极反应式为 D．为了保证电池在碱性条件下顺利工作，理论上应定期补充碱液 8．(24-25高三上·江苏省部分高中·期末)我国科学家设计了水/有机混合高能锂硫电池，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．锂电极为正极 B．Cu2+通过阳离子交换膜向锂电极方向迁移 C．硫电极上发生的反应为2Cu2++S+4e-=Cu2S D．理论上，每消耗1 mol S，同时消耗2 mol Li 9．(22-23高三上·江苏高邮第一中学等2校·期末)“绿水青山就是金山银山”是重要的科学理念，研究、、等大气污染物的处理具有重要意义。 (1)钙基固硫技术可减少排放，但煤炭燃烧过程中产生的又会与发生化学反应，降低了脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下： 反应①：   反应②：   反应 。(填与与、的关系) (2)对于烟气中采用活性炭脱除机理，其过程首先要经物理吸附 (*代表吸附态) ， ， ，然后是化学吸附(见图)：    写出化学吸附过程生成的化学方程式 。 (3)的排放主要来自于汽车尾气。 ①有人利用尿素水溶液热解产生的可去除尾气中的，流程如图：    a.尿素中氮元素的化合价为 。 b.若氧化处理后的尾气中混有，此时催化剂表面会因为覆盖部分硫酸盐而导致催化剂中毒，降低的去除率。试分析硫酸盐的产生过程 。 ②某脱硝反应机理如图所示，参与I的反应方程式为 。 (4)脱硫反应中每生成，生成 ，脱硫剂的脱硫过程可描述为 。 (5)利用多孔石墨做电极，溶液做电解液构成的燃料电池可以很好的除去和，生成无毒的物质。两个电极分别通入气体与物质的量之比为的和气体，在电极上发生 反应，写出正极的电极反应 。 地 城 考点03 电解池 1．(23-24高三上·江苏南京宁海中学·期末)2021年7月，国内某高校课题组首次实现了常温常压下电催化固氮，该技术关键是制作具有拉伸应变的钯多孔纳米片(Pd-sPNSs)催化剂材料，并将其负载于电极钛板，固氮原理如图所示： 图中，电解质溶液为0.1mol·L-1KOH溶液。下列说法正确的是 A．具有拉伸应变的钯多孔纳米片(Pd-sPNSs)催化剂吸附N2分子即为固氮 B．接通电源后，电极a附近的pH减小 C．电极b为阳极，每消耗22.4LN2，同时消耗12molOH－ D．两室之间为阴离子交换膜，理论上一段时间后需添加一定量的KOH补充 2．(22-23高三上·江苏高邮第一中学等2校·期末)通过电解废旧锂电池中的可获得难溶性的和，电解示意图如下(其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计)。下列说法不正确的是 A．电极B为阳极，发生氧化反应 B．电极A的电极发应： C．电解一段时间后溶液中浓度保持不变 D．转化为，转移的电子数为 3．(23-24高三上·江苏盐城北京师范大学盐城附属学校·期末)如图所示实验装置或方案可以达到预期实验目的的是 A．用图甲在铁上镀铜 B．用图乙加热金属钠观察钠燃烧的现象 C．用图丙验证氧化性有： Cl2>Br2>I2 D．用图丁进行酸式滴定管排气泡操作 A．A B．B C．C D．D 4．(24-25高三上·江苏无锡·期末)第二代钠离子电池是以嵌钠硬碳（）和锰基高锰普鲁士白为电极的新型二次电池，充电时嵌入硬碳，放电时发生脱嵌，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．充电时，a接电源的负极 B．充电时，B极反应为 C．放电时，穿过离子交换膜向B极移动 D．放电时，每转移1mol电子，A极质量减少23g 5．(23-24高三上·江苏南京宁海中学·期末)下图所示的操作能实现实验目的的是 A．用甲装置验证碳酸氢钠固体的热稳定性 B．用乙装置收集NO气体 C．用丙装置验证钢铁的牺牲阳极保护法 D．用丁装置测定待测液中I2的含量 6．(24-25高三上·江苏扬州中学·期末)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 7．(24-25高三·江苏苏州·期末)冶金废水(主要含)通过“电解-碳化”制备的装置如图所示。下列说法不正确的是 A．M极上产生黄绿色气体 B．电解前后，N极区溶液的基本不变 C．电解总反应为： D．1通过阳离子交换膜时，理论上共产生44.8L的气体 8．(22-23高三上·江苏泰州·期末)将CO2还原为HCOOH是实现“碳中和”的有效途径。 (1)利用反应CO2(g)＋H2(g)⇌HCOOH(g)；ΔH =＋14.9 kJ·mol-1不能实现CO2直接加氢合成HCOOH，原因是 。 (2)CO2通过电解法转化为HCOO-的反应机理如图1。Pt电极上覆盖的Nafion膜是一种阳离子交换膜，对浓度不高的HCOO-有较好的阻拦作用，可让H2O自由通过。 ① Sn电极上生成HCOO-的电极反应式为 。 ② 电路中通过的电量与HCOO-产率的关系如图2所示。相同条件下，Pt电极有Nafion膜HCOO-产率明显提高，但电量>1000C后又显著下降，可能原因是 。 ③ 若电解时将Nafion膜置于两个电极中间，保持电流恒定，20 h时向阳极区补充KHCO3，电压与时间关系如图3所示。0～20 h，电压增大的原因是 。 (3)CO2电还原可能的反应机理如下图所示。Sn、In、Bi的活性位点对O的连接能力较强，Au、Cu的活性位点对C的连接能力较强，Cu对CO的吸附能力远大于Au，且Cu吸附CO后不易脱离。 若还原产物主要为CH4时，应选择 (填“Sn”“Au”或“Cu”)作催化剂，简述分析过程： 。 9．(22-23高三上·江苏省南京外国语学校·期末)资源化利用是解决资源和能源短缺、减少碳排放的一种途径。 I．制甲醇。以作催化剂，可使在温和的条件下转化为甲醇，经历如下过程： i．催化剂活化：(无活性)(有活性) ii．与在活化后的催化剂表面可逆的发生反应①，其反应历程如图1。 同时伴随反应②：   (1)反应①中每生成放热49.3kJ，写出其热化学方程式 。 (2)与混合气体以不同的流速通过反应器，气体流速与转化率、选择性的关系如图2。 已知：选择性(生成所消耗的的量)(发生转化的的量)选择性随流速增大而升高的原因 。 同时，流速加快可减少产物中的积累，减少反应 (用化学方程式表示)的发生，减少催化剂的失活，提高甲醇选择性。 (3)对于以上制甲醇的过程，以下描述正确的是__________ A．碳的杂化方式发生了改变 B．反应中经历了、键的形成和断裂 C．加压可以提高的平衡转化率 D．升高温度可以提高甲醇在平衡时的选择性 II．甲醇燃料电池(DMFC)示意图如图。电极A、B均浸泡于稀硫酸中。可在聚合物电解质自由移动，其余微粒均无法通过聚合物电解质。 (4)①电极A上发生的电极反应为 ； ②X口、Y口两处硫酸溶液的浓度关系为 (填“>”、“=”或“<”)，原因是 。 10．(22-23高三上·江苏南通通州区·期末)研究烟气脱硝是环境保护、促进社会可持续发展的重要课题。 (1)一种隔膜电化学法可处理燃煤烟气中的NO，装置如图1所示。 ①阴极区的电极反应式为 。 ②若电路中转移了1mol电子，则理论上吸收池中可处理NO L(标准状况)。 (2)一定温度下，利用NH3催化还原NOx是目前应用广泛的烟气脱硝技术，一种以MnO2CeO2为催化剂处理NO的原理如图2所示。 ①该脱硝机理过程中的步骤I可描述为 。 ②写出该脱硝的化学反应方程式： 。 ③为探究烟气中SO2的存在对脱硝性能的影响，在40min时向烟气中加入SO2，NO的去除率随时间变化如图3所示。试解释烟气中含有SO2导致NO去除率降低的原因： 。 ④实验小组对MnO2CeO2催化剂在空气环境中进行热性能分析，得到固体质量保留百分比随温度变化曲线如图4所示。查阅资料后，得到以下信息：i)MnO2CeO2催化剂容易吸附水和CO2。ii)MnO2分解为Mn2O3的最低理论温度是463℃。结合催化剂脱硝机理，解释520～900℃范围内，催化剂重量开始增加的原因： 。 11．(23-24高三上·江苏无锡·期末调研)氨的合成和氨氮治理对人类生存和发展具有重要意义。 (1)氨的合成。 ①已知：； ； ； 则 。 ②绿色合成氨工艺如下图，储存在液氨中的化学能来源有 (填初始能源形式)。 ③化学链合成氨可实现物质循环。方法如图所示。已知反应II的方程式为，则反应I的化学方程式为 。 ④以稀有金属为催化剂(镧、钉和锆)合成氨的机理如图所示，由和合成氨气，转移电子的物质的量为 。 (2)氨的利用。 ①工业用氨制硝酸。氨气经高温催化氧化后需要将所得气体经过热交换器处理，在热交换时发生的化学反应能够自发进行的原因是 。 ②用氨水和溶液制备还原剂的反应为：，反应时正确的溶液滴加方式为 。 ③湿法芒硝制碱工艺采用和芒硝为原料制备重碱，重碱经过煅烧得到纯碱，得到重碱的化学方程式为 。 (3)氨氮治理。氯/铁介导电化学处理氨氮废水的机理如图所示： ①阳极生成活性氯(能降解氨氮的含氯分子)的反应方程式为 。 ②和次氯酸反应的离子方程式为 。 ③反应过程中补充，溶液中几种离子浓度变化如图所示，浓度增大的原因是 。 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $