高考化学复习化学能与热能电能的相互转化含解析

专题限时集训(四) 化学能与热能、电能的相互转化

(限时：45分钟)

1．N2O和CO是环境污染性气体，可在Pt2O＋表面转化为无害气体，其反应为N2O(g)＋CO(g)CO2(g)＋N2(g) ΔH，有关化学反应的物质变化过程(图1)及能量变化过程(图2)如下：

图1 图2

下列说法正确的是( )

A．由图1可知ΔH1＝ΔH＋ΔH2

B．由图2可知ΔH＝－226 kJ·mol－1

C．为了实现转化需不断向反应器中补充Pt2O＋和Pt2O＋2

D．由图2可知该反应正反应的活化能大于逆反应的活化能

B[A项，由图1知，N2O(g)―→N2(g) ΔH1，CO(g)―→CO2(g) ΔH2，由盖斯定律可得，ΔH＝ΔH1＋ΔH2，错误；B项，由图2知，反应物为N2O(g)＋CO(g)，生成物为CO2(g)＋N2(g)，ΔH＝134 kJ·mol－1－360 kJ·mol－1＝－226 kJ·mol－1，正确；C项，由图1知，Pt2O＋、Pt2O＋2是催化剂，转化过程中无需向反应器中补充，错误；D项，由图2知，该反应正反应的活化能小于逆反应的活化能，错误。]

2．利用CO2可以制取甲醇，有关化学反应如下：

①CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)

ΔH1＝－178 kJ·mol－1

②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)

ΔH2＝－566 kJ·mol－1

③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)

ΔH3＝－483.6 kJ·mol－1已知反应①中相关的化学键键能数据如下：

化学键C—H H—H C—O H—O 键能/ (kJ·mol－1) 413 436 358 463

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A．吸收750 kJ·mol－1＋219.2 kJ·mol－1

B．放出750 kJ·mol－1－143.2 kJ·mol－1

C ．吸收1 500 kJ·mol －1 －438.4 kJ·mol －1

D ．吸收750 kJ·mol －1 －219.2 kJ·mol －1

D [依据反应焓变ΔH ＝反应物键能总和－生成物键能总和，CO 2(g)＋3H 2(g)===CH 3OH(g)＋H 2O(g)的反应焓变ΔH 1＝(2×

E C===O ＋3×436 kJ·mol －1)－(3×413 kJ·mol －1＋358 kJ·mol －1＋463 kJ·mol －1＋463 kJ·mol －1×2)＝－178 kJ·mol －1；求得：E C===O ＝750 kJ·mol －1

。将①＋②÷2－③÷2即得所求方程式，ΔH ＝－178 kJ·mol －1＋12×(－566 kJ·mol －1)－12

×(－483.6 kJ·mol －1)＝－219.2 kJ·mol －1

。]

3．利用“Na—CO 2”电池可将CO 2变废为宝。我国科研人员研制出的可充电“Na—CO 2”电池，以钠箔和多壁碳纳米管(MWCNT)为电极材料，放电时总反应的化学方程式为4Na ＋3CO 2===2Na 2CO 3＋C 。放电时该电池“吸入”CO 2，其工作原理如图所示，下列说法中错误的是

( )

A ．电流流向为MWCNT→导线→钠箔

B ．放电时，正极的电极反应式为3CO 2＋4Na ＋＋4e －

===2Na 2CO 3＋C

C ．原两电极质量相等，若生成的Na 2CO 3和C 全部沉积在电极表面，当转移0.2 mol e －时，两极的质量差为11.2 g

D ．选用高氯酸钠—四甘醇二甲醚作电解液的优点是导电性好，不与金属钠反应，难挥发

C [根据正极反应式反应关系可知，当转移0.2 mol e －时，生成0.1 mol 碳酸钠、0.05 mol 碳，正极质量增加0.1 mol×106 g·mol －1＋0.05 mol×12 g·mol －1＝11.2 g ，负极反应式为2Na －2e －===2Na ＋，根据反应关系Na ～e －可知，当转移0.2 mol e －时，消耗金属钠的物质的量为0.2 mol ，质量为0.2 mol×23 g·mol －1＝4.6 g ，所以两极的质量差为11.2 g ＋4.6 g ＝15.8 g ，C 项错误。

4．(2019·湖北七市联考)现有二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池，其原理如图所示。下列说法不正确的是( )

A．该电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合

B．该电池工作时质子从Pt1电极经过内电路流到Pt2电极

C．Pt1电极附近发生的反应为SO2＋2H2O－2e－===SO2－4＋4H＋

D．Pt2电极附近发生的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－

D[Pt2电极发生的反应应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，D不正确。]

5．(2019·德州一模)高氯酸在化工生产中有广泛应用。工业上以NaClO4为原料制备高氯酸的原理如图所示。下列说法正确的是( )

A．上述装置中，f极为光伏电池的正极

B．阴极的电极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑

C．d处得到较浓的NaOH溶液，c处得到HClO4

D．若转移2 mol电子，理论上生成100.5 g HClO4

C[根据Na＋移向，可知c为阳极，e为正极，d为阴极，f为负极。阴极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阳极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。故A、B错；转移2 mol电子，生成2 mol HClO4即201.0 g，D错。]

6．一种Li­CO2/草酸盐二次电池的装置如图所示，装置工作时，下列说法错误的是( )

A．充电时，Li＋从阳膜右侧移向左侧

B．放电时，多孔碳极上的电极反应2CO2＋2e－===C2O2－4

C．充电时，多孔碳极的电势比金属锂极的高

D．放电时，若CO2中混有空气，电池性能和产物均不变

D[根据图示可知金属锂为负极，电极反应式为Li－e－===Li＋，多孔碳极为正极，电极反应式为2CO2＋2e－===C2O2－4，若有空气，发生O2＋4e－===2O2－。]

7．(2019·郑州一检)科学家设计了一种可以循环利用人体呼出的CO2并提供O2的装置，