4/4一、反應(yīng)熱的計算和蓋斯定律的應(yīng)用1.（1）（2024·安徽高考17題節(jié)選）乙烯是一種用途廣泛的有機化工原料，由乙烷制乙烯的研究備受關(guān)注。回答下列問題：【乙烷制乙烯】C2H6氧化脫氫反應(yīng)：2C2H6（g）＋O2（g）2C2H4（g）＋2H2O（g）ΔH1＝－209.8kJ·mol－C2H6（g）＋CO2（g）C2H4（g）＋H2O（g）＋CO（g）ΔH2＝＋178.1kJ·mol－計算：2CO（g）＋O2（g）2CO2（g）ΔH3＝kJ·mol－1（2）（2024·山東高考20題節(jié)選）水煤氣是H2的主要來源，研究CaO對C-H2O體系制H2的影響，涉及主要反應(yīng)如下：C（s）＋H2O（g）?CO（g）＋H2（g）（Ⅰ）ΔH1＞0CO（g）＋H2O（g）?CO2（g）＋H2（g）（Ⅱ）ΔH2＜0CaO（s）＋CO2（g）?CaCO3（s）（Ⅲ）ΔH3＜0回答下列問題：C（s）＋CaO（s）＋2H2O（g）?CaCO3（s）＋2H2（g）的焓變ΔH＝（用代數(shù)式表示）。（3）（2024·黑吉遼高考18題節(jié)選）結(jié)合以下信息，可知H2的摩爾燃燒焓ΔH＝kJ·mol－1。已知：2HCl（g）＋12O2（g）?Cl2（g）＋H2O（g）ΔH1＝－57.2kJ·mol－H2O（l）H2O（g）ΔH2＝＋44.0kJ·mol－H2（g）＋Cl2（g）2HCl（g）ΔH3＝－184.6kJ·mol－（4）（2024·福建高考14題節(jié)選）SiHCl3是制造多晶硅的原料，可由Si和SiCl4耦合加氫得到，相關(guān)反應(yīng)如下：Ⅰ.SiCl4（g）＋H2（g）SiHCl3（g）＋HCl（g）ΔH1＝＋52kJ·mol－Ⅱ.Si（s）＋3HCl（g）SiHCl3（g）＋H2（g）ΔH2＝－236kJ·mol－Ⅲ.Si（s）＋SiCl4（g）＋2H2（g）2SiH2Cl2（g）ΔH3＝＋16kJ·mol－生成SiHCl3的總反應(yīng)：Ⅳ.Si（s）＋3SiCl4（g）＋2H2（g）4SiHCl3（g）ΔH4＝kJ·mol－二、化學(xué)電源2.（2024·福建高考9題）一種兼具合成功能的新型鋰電池工作原理如圖。電解質(zhì)為含Li＋有機溶液。放電過程中產(chǎn)生（CF3SO2）2NLi，充電過程中電解LiCl產(chǎn)生Cl2。下列說法正確的是（）A.交換膜為陰離子交換膜B.電解質(zhì)溶液可替換為LiCl水溶液C.理論上每生成1molCl2，需消耗2molLiD.放電時總反應(yīng)：6Li＋N2＋4CF3SO2Cl2（CF3SO2）2NLi＋3.（2024·河北高考13題）我國科技工作者設(shè)計了如圖所示的可充電Mg-CO2電池，以Mg（TFSI）2為電解質(zhì)，電解液中加入1，3-丙二胺（PDA）以捕獲CO2，使放電時CO2還原產(chǎn)物為MgC2O4。該設(shè)計克服了MgCO3導(dǎo)電性差和釋放CO2能力差的障礙，同時改善了Mg2＋的溶劑化環(huán)境，提高了電池充放電循環(huán)性能。下列說法錯誤的是（）A.放電時，電池總反應(yīng)為2CO2＋MgMgC2OB.充電時，多孔碳納米管電極與電源正極連接C.充電時，電子由Mg電極流向陽極，Mg2＋向陰極遷移D.放電時，每轉(zhuǎn)移1mol電子，理論上可轉(zhuǎn)化1molCO2三、電解原理4.（2024·湖南高考10題）在KOH水溶液中，電化學(xué)方法合成高能物質(zhì)K4C6N16時，伴隨少量O2生成，電解原理如圖所示，下列說法正確的是（）A.電解時，OH－向Ni電極移動B.生成C6N164－的電極反應(yīng)：2C3N8H4＋8OH－－4e－C6NC.電解一段時間后，溶液pH升高D.每生成1molH2的同時，生成0.5molK4C6N165.（2024·貴州高考11題）一種太陽能驅(qū)動環(huán)境處理的自循環(huán)光催化芬頓系統(tǒng)工作原理如圖。光陽極發(fā)生反應(yīng)：HCO3－＋H2OHCO4－＋2H＋＋2e－，HCO4－＋H2OHCO3－＋H2O2。體系中H2O2與下列說法錯誤的是（）A.該芬頓系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化形式為太陽能→電能→化學(xué)能B.陰極反應(yīng)式為O2＋2H＋＋2e－H2OC.光陽極每消耗1molH2O，體系中生成2molH2O2D.H2O2在Mn（Ⅱ）/Mn（Ⅳ）的循環(huán)反應(yīng)中表現(xiàn)出氧化性和還原性6.（2024·湖北高考14題）我國科學(xué)家設(shè)計了一種雙位點PbCu電催化劑，用H2C2O4和NH2OH電化學(xué)催化合成甘氨酸，原理如圖，雙極膜中H2O解離的H＋和OH－在電場作用下向兩極遷移。已知在KOH溶液中，甲醛轉(zhuǎn)化為HOCH2O－，存在平衡HOCH2O－＋OH－?[OCH2O]2－＋H2O。Cu電極上發(fā)生的電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)為[OCH2O]2－－e－HCOO－＋H·。下列說法錯誤的是（A.電解一段時間后陽極區(qū)c（OH－）減小B.理論上生成1molH3N＋CH2COOH雙極膜中有4molH2O解離C.陽極總反應(yīng)式為2HCHO＋4OH－－2e－2HCOO－＋H2↑＋2H2D.陰極區(qū)存在反應(yīng)H2C2O4＋2H＋＋2e－CHOCOOH＋H27.（2024·山東高考13題）以不同材料修飾的Pt為電極，一定濃度的NaBr溶液為電解液，采用電解和催化相結(jié)合的循環(huán)方式，可實現(xiàn)高效制H2和O2，裝置如圖所示。下列說法錯誤的是（）A.電極a連接電源負極B.加入Y的目的是補充NaBrC.電解總反應(yīng)式為Br－＋3H2OBrO3－＋3H2D.催化階段反應(yīng)產(chǎn)物物質(zhì)的量之比n（Z）∶n（Br－）＝3∶2章末整合提升1.（1）－566（2）ΔH1＋ΔH2＋ΔH3（3）－285.8（4）－80解析：（1）由蓋斯定律可知，目標(biāo)反應(yīng)＝第1個反應(yīng)－2×第2個反應(yīng)，則ΔH3＝ΔH1－2ΔH2＝－566kJ·mol－1。（2）設(shè)目標(biāo)反應(yīng)C（s）＋CaO（s）＋2H2O（g）?CaCO3（s）＋2H2（g）為Ⅳ，根據(jù)蓋斯定律，Ⅳ＝Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅲ，所以ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。（3）將題干中已知反應(yīng)依次編號為①②③，根據(jù)蓋斯定律，由①－②＋③可得：H2（g）＋12O2（g）H2O（l）ΔH＝－57.2kJ·mol－1－（＋44.0kJ·mol－1）＋（－184.6kJ·mol－1）＝－285.8kJ·mol－1，故H2的摩爾燃燒焓ΔH＝－285.8kJ·mol－1。（4）根據(jù)蓋斯定律可知：ΔH4＝ΔH2＋3ΔH1＝－236kJ·mol－1＋3×（＋52kJ·mol－1）＝－80kJ·mol－2.D放電過程中產(chǎn)生（CF3SO2）2NLi，由圖可知，放電過程中氮氣得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成Li3N，Li3N又轉(zhuǎn)化為（CF3SO2）2NLi和LiCl，則左側(cè)電極為正極，右側(cè)電極為負極。放電過程中負極鋰失去電子形成鋰離子，鋰離子通過陽離子交換膜進入左側(cè)生成（CF3SO2）2NLi，A錯誤；鋰為活潑金屬，會和水反應(yīng)，故電解質(zhì)溶液不能為水溶液，B錯誤；充電過程中電解LiCl失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生Cl2：2Cl－－2e－Cl2↑，鋰離子在陰極得到電子發(fā)生還原生成鋰單質(zhì)：2Li＋＋2e－2Li，則理論上每生成1molCl2，同時生成2molLi，C錯誤；放電過程中，正極氮氣得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成Li3N，Li3N又轉(zhuǎn)化為（CF3SO2）2NLi和LiCl，負極鋰失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成鋰離子，總反應(yīng)為6Li＋N2＋4CF3SO2Cl2（CF3SO2）2NLi＋4LiCl3.C由題圖知，該電池放電時CO2轉(zhuǎn)化為MgC2O4，C元素化合價降低發(fā)生還原反應(yīng)，則多孔碳納米管電極作正極，Mg電極作負極，Mg失電子轉(zhuǎn)化為Mg2＋。放電時，電池的總反應(yīng)為2CO2＋MgMgC2O4，A正確；充電時多孔碳納米管電極作陽極，與電源正極相連，B正確；充電時，Mg電極作陰極，電子由陽極經(jīng)外電路流向Mg電極，C錯誤；放電時，CO2中C元素由＋4價降為＋3價，故轉(zhuǎn)移1mol電子時，理論上轉(zhuǎn)化1molCO2，D4.B由電解原理圖可知，Ni電極產(chǎn)生H2，發(fā)生還原反應(yīng)，作陰極，電解質(zhì)溶液為KOH水溶液，則電極反應(yīng)為2H2O＋2e－H2↑＋2OH－；Pt電極C3N8H4被氧化生成C6N164－，作陽極，電極反應(yīng)為2C3N8H4＋8OH－－4e－C6N164－＋8H2O，同時，Pt電極還伴隨少量O2生成，電極反應(yīng)為4OH－－4e－O2↑＋2H2O。Ni電極為陰極，Pt電極為陽極，電解過程中，OH－向陽極即Pt電極移動，A錯誤；生成C6N164－的電極反應(yīng)為2C3N8H4＋8OH－－4e－C6N164－＋8H2O，B正確；陽極主要反應(yīng)為2C3N8H4－4e－＋8OH－C6N164－＋8H2O，陰極反應(yīng)為2H2O＋2e－H2↑+2OH－，則電解過程中發(fā)生的總反應(yīng)主要為2C3N8H4＋4OH－C6N164－＋4H2O＋2H2↑，反應(yīng)消耗OH－，生成H2O，電解一段時間后，溶液pH降低，C錯誤；由總反應(yīng)：2C3N8H4＋4OH－C6N164－＋4H2O＋2H2↑可知，每生成1molH2，生成0.5molK4C6N16，但Pt電極伴隨少量O2生成，發(fā)生電極反應(yīng)：4OH－－4e－O2↑5.C由題給原理圖可知，該系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化形式為太陽能→電能→化學(xué)能，A正確；陰極的電極反應(yīng)式為O2＋2H＋＋2e－H2O2，B正確；由陰極反應(yīng)及光陽極反應(yīng)：HCO3－＋H2OHCO4－＋2H＋＋2e－，HCO4－＋H2OHCO3－＋H2O2可知，該體系中存在關(guān)系式：2H2O～2e－～2H2O2，則每消耗1molH2O，體系中生成1molH2O2，C錯誤；Mn（Ⅱ）→Mn（Ⅳ）過程中，H2O2表現(xiàn)氧化性，Mn（Ⅳ）→Mn（Ⅱ6.B左側(cè)PbCu電極的Pb表面HOOC—COOH轉(zhuǎn)化為HOOC—CHO，發(fā)生脫氧的還原反應(yīng)，Cu表面HOOC—CHN—OH轉(zhuǎn)化為HOOC—CH2—N＋H3，發(fā)生脫氧、加氫的還原反應(yīng)，因此PbCu電極為陰極；根據(jù)題干信息，右側(cè)Cu電極上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，因此Cu電極為陽極。根據(jù)題干信息可知，Cu電極所在的陽極區(qū)先后發(fā)生反應(yīng)：HCHO＋OH－?HOCH2O－、HOCH2O－＋OH－?[OCH2O]2－＋H2O、[OCH2O]2－－e－HCOO－＋H·，H·可轉(zhuǎn)化為H2，則陽極總反應(yīng)式為2HCHO＋4OH－－2e－2HCOO－＋H2↑＋2H2O，C正確；根據(jù)陽極總反應(yīng)可知，每消耗4個OH－，電路中通過2e－，根據(jù)電荷守恒，雙極膜中有2個OH－向陽極遷移，即陽極區(qū)c（OH－）減小，A正確；據(jù)工作原理圖知，陰極反應(yīng)過程：首先Pb上：H2C2O4＋2e－＋2H＋HOOC—CHO＋H2O，然后：HOOC—CHO＋H3N＋OHHOOC—CHNOH＋H2O＋H＋，Cu上：HOOC—CHNOH＋4e－＋5H＋HOOC—CH2N＋H3＋H2O，故陰極總反應(yīng)為H2C2O4＋H3N＋OH＋6e－＋6H＋H3N＋CH2COOH＋3H2O，由陰極總反應(yīng)知，理論上生成1molH3N＋CH2COOH消耗6molH＋，雙極膜中有6molH2O解離提供出6molH＋，B7.B電極b上Br－發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)化成BrO3－，電極b為陽極，電極反應(yīng)為Br－－6e－＋3H2OBrO3－＋6H＋，則電極a為陰極，電極a的電極反應(yīng)為2H＋＋2e－